• Composites Research
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• 제34권6호
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• pp.387-393
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• 2021

본 논문에서는 습식 식각으로 제작된 구리 전극을 가진 다중벽 탄소나노튜브 PDMS 복합재료 변형율 센서의 전기적 특성을 고찰하였다. MWCNT의 질량분율에 따라 MWCNT-PDMS 변형율 센서를 제작한 후, 전극 부착 표면을 습식 식각한 후 은-에폭시 전도성 접착제를 이용하여 구리 박판을 부착하였다. 2-프로브 방법으로 변형율 센서의 전기 전도성을 측정한 결과, 초기 저항은 MWCNT 함량과 식각 시간에 반비례하였지만 30% 변형율에 대한 저항 변화율은 MWCNT 함량과식각 시간에 비례하였다. 100회 반복 하중 시험 후 저항 변형율 감소는 MWCNT 함량이 증가할수록 식각 시간이 짧아질수록 상대적으로 작게 나타났다. 이는 식각에 의해 MWCNT-PDMS 변형율 센서의 초기 저항 감소에 기인한 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.503-514
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• 2006

FBG 센서는 기존의 전기저항식 게이지에 비해 구조물의 변형율 계측이 용이하고, 내구성이 우수하여 구조물의 응답 모니터링이나 비파괴손상평가 분야의 적용성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한, 구조물 단면의 상 로의 치환이 가능하며, 이 곡률을 이용하여 수직변위를 계산할 수 있다. 본 연구에서는, FBG 센서를 이용하여 I 형의 강재 단순보에서 충격에 의한 동적 변형율을 측정하고, 이를 이용하여 동적 변위를 추정하여 측정된 동적 변위와 비교 평가하였다. 또한, 추정된 변위와 측정된 변위 및 변형율 시간이력을 이용하여 단순보의 동특성( 고유진동수, 감쇠비 및 모드형상)을 추정하여 해석모델의 동특성과 비교하였다. 변형율을 이용한 변위의 추정은 측정 변위보다 최대 약 10% 정도 크게 나타났다. 그러나 추정된 변위 또는 변형율 이력을 사용하여 추정한 동특성은 측정된 변위를 사용하여 추정한 동특성과 거의 일치하였고, FBG 센서를 이용한 동특성 추정 결과는 양호한 것으로 나타났다. 특히, FBG 센서 변형율은 변위에 비해 고주파 특성이 증폭되기 때문에 고차모드의 동특성 추정에 유리하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권6호
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• pp.95-100
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• 2008

본 연구는 광섬유 브래그 격자 센서를 이용한 텐서그리티 구조물의 실시간 모니터링 결과를 보고한다. 기존의 간접적인 계측방식에서 탈피하여 케이블에 직접적으로 센서를 부착하여 케이블의 변형율을 측정하였다. 우선, 텐서그리티 구조모형을 시험체를 제작하고, 시험체에 광섬유 브래그 격자 센서를 부착하여 외력을 가하였다. 그 결과 하중의 증가에 따라 광섬유 브래그 격자센서는 케이블의 변형을 정밀히 측정할 수 있었으며, 계측의 안정성 측면에서 탁월함을 알 수 있었다. 또한 텐서그리티 구조물과 같이 케이블로 구성된 구조물의 변형측정 및 상시모니터링에는 광섬유 브래그 격자 센서가 유용함을 확인하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.91.1-91.1
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• 2012

그래핀의 우수한 기계적 물성에 관한 연구가 보고된 이후 그래핀의 기계적 특성을 이용한 다양한 어플리케이션에 관한 연구가 진행되고 있다. 기계적 특성을 이용한 다양한 어플리케이션 중 가장 대표적인 것은 발생한 스트레인을 측정하는 스트레인 게이지일 것이다. 때문에 본 연구에서는 다양한 기계적 활용 방안 중 스트레인 게이지를 목표로 그래핀을 이용한 스트레인 게이지의 가능성에 관한 실험을 진행하였다. 먼저 그래핀 내에서의 Piezo-resistive 효과에 관한 기초 테스트를 진행을 통해 그래핀의 gauge factor 수치가 2.5가량이 나옴을 확인하였다. 이 때 사용된 그래핀의 경우 Ni 촉매층을 이용하여 CVD 장비를 이용하여 사용되었고 7%의 투과도를 보였다. 추가적으로 이 같은 그래핀의 Piezo-resistive 특성을 이용하여 우리는 두 종류의 변형률 센서를 제작하였다. 한 가지는 기존의 단일 게이지의 경우 미리 지정된 방향의 변형률 정도만을 측정할 수 있다는 단점을 극복하기 위한 rosette 형태의 스트레인 게이지를 제작함으로써 변형률 뿐만 아니라 표면에서 발생하는 주변형률의 방향을 측정할 수 있었다. 또한 제작된 스트레인 센서를 장갑위에 부착 함으로써 다가올 입는 형태의 전사소자에 응용이 가능한 모양의 변형률 센서 제작에 성공하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권3호통권55호
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• pp.101-109
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• 2009

FBG센서로 변형율을 계측하고 추정 가능한 일부 저차모드를 중첩하여 교량의 동적변위를 추정하는 알고리즘을 제안하였다. 모드별 진동형상은 단순보의 이론식에서 유도하였고, 일반화좌표는 FBG센서에서 계측한 변형율에서 유도하였다. 일반 교량의 저차모드에서 발생하는 휨 및 비틀림모드는 각 거더별 혹은 구간별로 분리하여 단순보의 이론적 휨모드로 고려함으로써 다양한 형식의 교량에 적용할 수 있도록 하였다. 알고리즘의 적용에 고려해야 할 진동모드의 개수 및 변형율 센서의 개수를 결정하는 기준은 이론적으로 제시되었다. 제안된 방법의 효용성을 다양한 형식의 교량에 대한 수치예제, 모형교량에 대한 실내실험 및 자기부상열차용 PC Box 거더교에 대한 현장실험을 통해 검증하였다. 수치예제에서는 교량 진동형상의 오차 및 변형률 측정 오차가 동적변위 추정 결과에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.700-703
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• 2010

일반적으로 구조부재의 안전성 평가는 계측된 센서의 변형률로부터 부재의 최대응력 또는 부재력 수준을 결정하고 설계기준에 의한 부재의 허용응력 또는 설계 강도와의 비교에 의해서 이루어진다. 그러나 이러한 설계기준은 건물의 설계단계에서 미리 가정된 하중 및 부재의 강도에 대한 여러 확률분포 또는 안전율을 반영하여 작성된 것으로 실질적으로 센서로부터 측정한 데이터를 직접 설계기준에 반영하는 것은 합리적이지 못하다. 본 연구에서는 실제 센서로부터 측정되는 변형률을 이용하여 합리적으로 구조부재의 안전성 평가를 수행하기 위한 방법을 모색하고자 한다. 설계기준을 고려한 변형률 제한치, 저감계수가 도입되었으며 이에 추가적으로 센서와 관련한 계수를 도입하여 구조부재의 안전성 평가를 위한 방향을 제시한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권6호
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• pp.30-35
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• 2003

본 논문에서는 편광 유지 광섬유 브래그 격자(PMFBG) 센서를 제작하고 신호특성을 파악하였으며, 횡방향 변형률(transverse strain)을 측정하였다. PMFBG 센서는 위상 마스크와 엑시머 레이저를 이용해서 제작하였으며, 반사파는 내부 복굴절율의 영향으로 기존의 FBG 센서와 다르게 두개의 피크를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 PMFBG 센서는 자체적으로 2개의 광축을 가지고 있으므로 이 광축을 찾는 실험을 수행하였다. 제작된 PMFBG 센서를 에폭시 시편에 삽입하여, 센서에 가해지는 횡방향 변형률을 측정하였다. PMFBG 센서의 광원으로서 파장 이동 광섬유 레이저(WSFL)를 사용하였다. 실험결과, PMFBG 센서로 측정된 변형률은 스트레인 게이지로 측정한 변형률과 잘 일치하였다.

• 전산구조공학
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• 제27권2호
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• pp.41-46
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• 2014

• 한국공간구조학회지
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• 제7권6호
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• pp.12-19
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• 2007

• 한국항공우주학회지
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• 제36권1호
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• pp.57-61
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• 2008

광섬유 내의 Depolarized-GAWBS를 이용한 변형율 측정방식에서, 측정부에 2개의 검광자를 배치하는 광학계를 꾸밈으로써 편광조절이 불필요한 간단한 변형율 측정방법을 제안하였다. 또한, 광섬유 재킷의 유무가 측정정확도에 미치는 영향도 함께 알아보았다.