• 한국광학회지
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• 제6권4호
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• pp.365-372
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• 1995

취상변조기나 3*3 광결합기와 같은 특수 광부품을 사용하지 않고도 간섭형 센서의 고감도를 유지할 수 있고, 주변환경의 변화에도 영향을 받지 않는 간섭형 광섬유 센서를 위한 신호처리 기술을 소개하였다. 이 기법은 간섭형 센서의 넓은 다이나믹 레인지와 고감도를 유지한 신호처리를 위해 레이저 다이오드의 주파수 처핑을 이용하며 주변환경의 변화에 의한 측정에러를 보상하기 위해 별도의 간섭계를 기준 간섭계로 사용하였다. 새로운 신호처리 기법을 거울 내장형 Fabry-Perot(FT) 간섭계 온도센서에 적용한 결과 1cm 광섬유 FP 간섭계 센서소자로 부터 $4\times10^{-3\circ}C$(광위상 4.5mrad)의 분해능을 얻었으며 광위상 변화량의 크기가 $\pi$ 이내로 제한되지 않으므로 다이나믹 레인지가 넓은 온도센서의 구현이 가능하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제36권6호
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• pp.443-450
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• 2016

한 개의 감지 광섬유 라인으로 분포 온도와 몇 개의 변형률을 측정할 수 있는 새로운 광섬유 센서 연구를 수행하였다. 분포 온도는 감지 광섬유의 라만 안티-스토크스 산란광을 시간영역 반사계(OTDR: optical time domain reflectometry)로 측정하고, 변형률은 광섬유 브래그 격자(FBG: fiber Bragg grating)를 사용하여 측정하였다. 분포 온도는 4 km의 단일 모드 광섬유의 감지 광섬유로부터 안티-스토크스 후방 산란광을 양방향에서 취득하고 새로이 고안된 수식으로 온도를 계산하였다. 온도 실험은 감지 광섬유의 중간쯤에서 약 50 m의 광섬유 부분의 온도를 $30^{\circ}C$부터 $70^{\circ}C$까지 $10^{\circ}C$ 간격으로 변화시키면서 실험한 결과 온도 측정 오차 범위는 $0.50^{\circ}C$이하로 확인되었다. 또한 감지 광섬유에 설치된 FBG는 변위 스테이지로 변형시키고 파장 변화를 광학 스펙트럼 분석기로 측정한 결과 각각 0.10 nm, 0.17 nm, 0.29 nm, and 0.00 nm를 얻었다. 이러한 파장 이동은 각각 $85.76{\mu}{\epsilon}$, $145.55{\mu}{\epsilon}$, $247.86{\mu}{\epsilon}$, $0.00{\mu}{\epsilon}$에 해당되었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제25권5호
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• pp.339-342
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• 2005

광섬유 센서 구성을 위한 장주기 광섬유 격자(Long-Period Fiber Grating, LPFG)는 코어 모드로 진행하는 빔이 위상 정합 조건(Phase Matching Condition)에 의해 특정 파장에서 클래딩 모드와 커플링이 일어나는 광소자이다. 공진 파장과 커플링의 세기는 온도, 스트레인, 주변 굴절 지수 등에 의해 민감하게 변화하는 특성을 이용하여 광섬유 센서에 넓게 응응될 수 있다 일반적으로 광섬유 격자는 광섬유 코어를 자외선에 노출시킴으로서 굴절률의 주기적인 변화가 유도되는 원리, 즉 광민감성 (Photosensitivity)에 기초를 두고 있으며 광민감성을 가진 격자제조용 광섬유 제작은 광섬유 격자 연구에 대단히 중요한 부분이다. 이 논문에서는 보론 첨가의 양에 의한 코어와 클래딩의 굴절률 차 변화와 그것에 따른 장주기 광섬유 격자의 온도 및 구부림 특성 변화를 분석하였다. 보론의 양이 증가할수록 코어와 클래딩의 굴절률 차가 줄어드는 것$(1.69{\times}10^{-4}/SCCM)$을 실험을 통해 알 수 있었고, 그로 인해 보론의 음의 온도 의존성으로 인해 장주기 광섬유 격자의 온도 의존성이 억제됨$(0.01145nm/^{\circ}C/SCCM)$을 확인할 수 있었다. 또한, 보론의 증가로 인해 코어와 클래딩의 굴절률차가 줄어들수록 장주기 광섬유 격자는 구부림에 더 민감함을 알 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.2048-2049
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• 2007

광섬유 온도센서를 이용하여 밀폐형 폐쇄배전반 내부에 설치된 진공차단기(Vacuum Circuit Breaker: 이하 VCB)의 접촉부 및 부싱부 이상 온도변화를 상시 감시할 수 있는 On-line 온도 감시 시스템을 개발하였다. 본 시스템은 온도변화를 측정하는 광센서부, 광신호의 이동 통로역할을 하는 Optical Head부, 변환된 전기신호를 신호처리하고 상위 시스템으로 통신을 수행할 신호처리장치의 세 부분으로 구성되어 있다. 구현한 시스템은 측정 범위가 $-25\;{\sim}\;200^{\circ}C$인 희토류 원소가 첨가된 광섬유 온도센서를 사용하였고, 시스템의 측정 범위는 $-20\;{\sim}\;150^{\circ}C$, 측정 정밀도는 Full Scale의 ${\pm}2\;%$, 측정 주파수는 0.1 Hz이었다. 검출된 온도 값은 Modbus Protocol을 이용하여 상위 시스템으로 송신하도록 구현하였다.

• 한국광학회지
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• 제25권3호
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• pp.131-136
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• 2014

본 논문에서는 짧은 길이의 편광유지 광자결정 광섬유(polarization-maintaining photonic crystal fiber : 이하 PM-PCF)와 3 dB 광섬유 결합기(fiber coupler), 그리고 편광 조절기(polarization controller)로 구성된 사냑(Sagnac) 복굴절 간섭계(birefringence interferometer)를 이용하여 온도에 둔감한 편광 간섭형 스트레인 센서(polarimetric strain sensor)를 구현하였다. 센서부(sensor head)로 사용된 PM-PCF의 길이는 2 cm이었고, 이는 기존의 PM-PCF 기반 편광 간섭형 스트레인 센서들과 비교할 때 가장 짧은 센서부 길이이다. 제안된 센서는 $0{\sim}8m{\varepsilon}$의 범위에 대해서 스트레인 측정을 수행하였으며, ${\sim}0.87pm/{\mu}{\varepsilon}$에 해당하는 스트레인 민감도를 얻을 수 있었다. 또한, 외부 온도를 $30^{\circ}C$에서 $100^{\circ}C$까지 변화시키며 제안된 센서의 온도 의존성을 조사한 결과, 약 $-12pm/^{\circ}C$의 온도 민감도를 얻을 수 있었으며, 이는 기존의 편광 유지 광섬유의 온도 민감도(약 $-990pm/^{\circ}C$) 에 비해 약 82배정도 작은 값이다. 특히, 실용적인 관점에서 센서 표지자(indicator)로 사용되는 파장이 스트레인 민감도에 큰 영향을 주지 않는다는 것을 실험 및 이론적으로 확인하였다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2003년도 제14회 정기총회 및 03년 동계학술발표회
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• pp.324-325
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• 2003

광섬유 브래그 격자 센서(Fiber Brags Grating Sensor： FBG Sensor)는 여타 광섬유 센서와 같이 가볍고 저렴하며 주위의 전자기적 잡음에 무관한 장점과 더불어 측정대상이 반사광의 파장변화이므로, 광섬유 연결부나 실험장치들에 의해 생기는 광 손실이나 잡음에 대해서 강인한 측정을 할 수 있다. 그리고 파장변화가 변형률이나 온도변화에 선형적으로 나타나므로, 센서로서 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 구조물의 내부에 삽입하여 구조물 스스로 외부의 환경변화를 감지하여 필요한 동작을 수행하는 지능형 구조물(Smart Structure)에 적합한데, 이를 위해선 구조물의 여러 지점을 측정해야 하므로, 브래그 격자 여러개를 한 시스템에서 사용하는 다중화(Multiplexing)가 필수적이다. (중략)

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.208-208
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• 2009

최근 광섬유 센서기술의 수요는 전 산업분야에 걸쳐 높아지고 있으며, 이에 비례하여 기업 간, 국가 간 경쟁이 첨예화되고 있다. 또한 소형화, 경량화, 고성능화 센서에 대한 요구도 높아지고 있어 종래의 각종 센서들의 형태와 개선을 위한 연구개발이 매우 활발하게 전개되고 있으므로 이를 대체할 수 있는 광섬유 센서의 수요가 급격히 늘어날 전망이다. 기존 침입자 감지 시스템은 태풍, 낙뢰, 폭설, 폭우 등의 기상변화나 지반 흔들림, 통행차량 진동 및 전자기 간섭 등에 영향을 받아 오작동, 오경보가 빈번히 발생된다. 이러한 문제의 해결책으로 광섬유 센서 케이블을 이용한 시스템이 대안으로 부각되고 있다. 현재 국내에서 군부대, 공항을 중심으로 펜스와 휴전선 철책에 힘입자 감지를 위하여 도입되고 있다. 광섬유 센서 케이블을 사용하는 광망경비시스템은 광섬유 센서 케이블을 그물망 형태(광망)로 만들어 경계 지역에 설치된다. 광망경비시스템의 원리는 광섬유에 광펄스를 입사시켜 순환시키는데 침입자가 광망을 절단하거나 외력을 가할 경우 발생되는 레일리 산란에 기인하는 후방산란과 접속점과 파단점에서 생기는 반사광을 OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)로 검출하여 침입상황 및 침입위치를 탐지한다. 그러나 이러한 침입자 감지를 위한 광망경비시스템의 핵심부품인 광섬유 센서 케이블은 기존에 전량 해외수입에 의존하고 있는 실정이며, 지금까지 국내에서 생산하기 위한 제작 기술과 노하우가 초보단계에 머물러 있다. 이러한 광섬유 센서 케이블 제작에 있어서 중요한 부분이 패키징 기술이라 할 수 있다. 이는 광섬유 센서를 일반적인 피복 구조로 패키징하게 되면, 센서 고유의 특성이 패키징 과정과 운반과정, 포설과정에서 변하게 되고 센서로써의 신뢰성이 크게 저하된다. 본 연구에서는 힘입자 감지용 광섬유 센서 케이블의 설계와 제작을 위한 제조공법을 확립하고, 이를 이용해 제작된 광섬유 센서 케이블의 신뢰성 특성을 평가하였다. 설계 제작된 광섬유 센서 케이블의 구조는 멀티모드광섬유(MMF) 에 0.9 mm Tight buffer를 코팅하고, 광심선 주위에 아라미드 얀을 삽입시킨 후 고문자 수지를 적용하여 외부 피복 (jacket)을 하였다. 제작된 광섬유 센서 케이블의 외경 측정결과 기준치 ($2.95\;{\pm}\;0.03$ mm)를 모두 만족하였고, 850 nm 파장에서의 광 손실 측정 결과 4.0 dB/km 이하였다. 또한 주요 항목의 신뢰성 특성 시험결과, 인장강도는 8~10 kg의 인장력을 갖으며 온도순환시험 ($-30^{\circ}C\;{\sim}\;+75^{\circ}C$)에서의 광 손실은 0.6 dB 이하로 나타나 침입자 감지용 광섬유 센서 케이블로 적합함을 확인할 수 있었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제10권7호
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• pp.1111-1117
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• 1999

EED 내부의 화약을 제거하고 광섬유센서를 발열선에 근접 설치하면 EED의 발열선 온도를 정확하게 측정 할 수 있다 .. EED의 발열 선과 광섬유 센서간의 이격할 수 있는 최적거리 계산을 열전달 이론에 근거하여 구 하였고. 발열선의 온도-이격거리 관계식을 도출하였다. 연구결과는 외부 전자파환경에 의해서 유기된 전류로 인해 발생되는 발열선의 온도를 측정하는 전자파방사 위해도 시험에 활용할 수 있다.

• 비파괴검사학회지
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• 제36권3호
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• pp.225-230
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• 2016

광섬유 브래그 격자센서(FBG)는 다중화가 용이하고 절대측정이 가능한 고유의 장점으로 다양한 구조물의 구조건전성 모니터링(SHM)에 활용도를 넓혀가고 있다. 하지만, 구조건전성 모니터링을 위해 FBG 센서를 온도 변화 환경에서 장기간 사용할 경우 FBG 센서는 계절적 요인에 의한 큰 폭의 주기적 온도 변화 환경에 노출되므로 센서의 신뢰성 확보를 위해 신호 특성에 대한 검토가 필요하다. 본 연구에서는 패키징된 FBG 센서의 제작에 많이 활용되는 각각 2가지의 모재 및 접착제를 대상으로 시편을 제작한 후 항온항습기 내에서 -$20^{\circ}C{\sim}60^{\circ}C$의 온도 조건에서 300사이클의 반복 열하중시험을 수행하였다. 시험 결과, FBG 센서에 주기적인 반복 열하중이 가해질 경우 일정량의 압축변형이 작용하며 이는 센서로 사용 시 측정 오차로 작용하므로 장기 구조건전성 모니터링을 위해 FBG 센서의 사용 전 안정화 과정을 통한 사전보정이 필요함을 확인하였다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2002년도 제13회 정기총회 및 2002년도 동계학술발표회
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• pp.40-41
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• 2002