• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.287-294
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• 2008

이 연구에서는 교량 상부구조물의 보수 보강에 많이 사용되는 7연 강연선의 공용중 긴장력 관리를 위한 새로운 방법은 제안하였다. 제안된 스마트 강연선은 기존 강연선의 중앙 킹와이어를 강제튜브로 대체하고, 강제튜브의 내부에 FBG 광섬유센서를 설치하여 강연선의 변형률을 측정할 수 있도록 하였다. 내장된 센서를 통하여 이 스마트 강연선의 변형률을 쉽게 측정할 수 있으므로, 공용중 강연선의 긴장력을 모니터링할 수 있다. 본 연구에서 제안된 장력 모니터링 방법의 효용성을 증명하기 위하여 FBG센서 2개가 내장된 길이 7.0m인 스마트 강연선을 제작하고, 이를 길이 6.4m, 높이 0.6m인 RC T형 모형거더에 외장형 텐던으로 적용하였다. 그리고 이 시험거더에 대한 재하-제하시험을 실시하고 로드셀에서 계측된 긴장력과 스마트 강연선을 이용하여 예측한 긴장력을 비교하였다. 비교 결과, 제안된 스마트 강연선은 긴장력이 작용된 강연선의 장력을 정확하게 모니터링 하는데 유용함을 확인할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.178-181
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• 2011

본 연구에서는 광섬유센서를 내장한 스마트강연선을 이용하여 초고성능콘트리트로 제작된 하이브리드 사장교 세그먼트의 횡방향 도입 긴장력을 계측하고 세그먼트 내부의 프리스트레스를 계측하여 즉시손실에 해당하는 정착장치 활동에 의한 손실과 마찰손실을 도로교설계기준(2005)의 설계 마찰손실과 비교하였다. 제작된 2개의 UHPC 사장교 세그먼트는 횡방향 길이 16.7m, 종방향 길이 1.75m, 높이 1.5m이며 각 시험체의 1/4, 1/2, 3/4지점에 긴장력을 계측하기 위해 3개의 FBG센서를 배치하였다. 긴장력은 유압잭을 이용하여 5개의 강연선에 동시에 순차적으로 도입되었으며, 단부에서 최대 도입 긴장력은 세그먼트 1은 734kN, 세그먼트 2는 639kN이었다. 도로교설계기준에 제시된 마찰계수의 중간값(파상마찰계수=0.00405, 곡률마찰계수=0.20)을 사용하여 FBG센서 위치에서 계산된 긴장력은 계측치와 5% 이내의 차이를 보였으며, 정착장치 활동에 의한 순간손실은 긴장단에서 최대 12.8%로 계측되었다. 이로부터 이 연구에서 제시하는 긴장력계측방법의 적용성을 입증할 수 있었으며, 향후 이 방법은 프리스트레스트 콘크리트 교량의 설계기준 마찰계수 개정을 위한 연구에 좋은 도구로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2010년도 정기 학술발표대회
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• pp.90.2-90.2
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• 2010

흙막이 굴착 및 절취사면의 보강공법으로 많이 적용되고 있는 앵커의 장력을 측정하는 전기저항식 로드셀과 스트레인게이지, 바이브레이팅 와이어 (vibrating wire) 타입의 모니터링 방법은 안전관리를 위한 장기적인 모니터링에 한계를 가지고 있어 이를 개선할 수 있는 방안으로 광섬유 센서를 이용하여 강연선의 변형률을 측정할 수 있는 스마트 텐던이 개발되었다(김재민 등, 2007). 앵커를 구성하는 7연 강연선(텐던)의 중앙케이블에 삽입된 광섬유브래그격자(Fiber Bragg Grating ; FBG)센서는 기존 스트레인게이지 타입에 비해 크기가 작고 내구성이 우수하며 전자기파에 의한 노이즈 발생이 없고 하나의 리드선으로 다중점 측정(multiplexing)이 가능하여 장기모니터링에 효과적인 장점이 있다. 본 연구에서는 FBG센서를 내장한 스마트 텐던을 실대형(Prototype) 앵커(L=11.5m)에 적용하여 현장 인발실험에 의해 시공중 장력 모니터링을 수행하고 로드셀 측정결과와 비교하였고 정착부에 설치된 FBG 센서로부터 앵커의 하중전이 계측을 수행하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.707-714
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• 2015

본 논문에서는 프리텐션된 고강도 콘크리트 부재에서의 전달길이를 측정하기 위해 FBG 센서가 기입된 스마트 강연선을 활용하여 실험을 수행하였다. 전달길이 측정을 위해 길이 3m, 단면 $150{\times}150mm$의 고강도 콘크리트 시험체를 총 5개 제작하였으며, 프리텐션 도입 시 콘크리트 압축강도는 58MPa로 측정되었다. 실험 결과 콘크리트 표면에 부착하는 기존의 전기 저항식 게이지보다 FBG 센서로부터 보다 정밀하고 신뢰성있는 강연선의 전달길이를 계측할 수 있는 것으로 나타났다. 계측결과로부터 산정된 강연선 전달길이를 기존의 여러 모델들과 비교하였으며, 이를 통해 고강도 콘크리트 부재에서의 전달길이 산정에 대한 기존 모델들의 적용성을 분석하였다. 본 연구 내용은 향후 강연선의 부착 특성 분석 등의 관련 분야 연구 등에 유용할 것으로 기대된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권5호
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• pp.79-86
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• 2009

최근 도심 구조물의 규모가 급격히 대형화됨에 따라 인접구조물이 존재하는 상태에서 대규모의 기초구조물의 설치를 위한 넓고 깊은 범위의 굴착이 빈번히 시행되고 있어 안전관리의 중요성이 크게 부각되고 있다. 시공 및 사용 중에 토류구조물의 안전성을 확보하기 위해서는 쏘일앵커, 쏘일네일 및 락앵커 등의 지반보강재에 작용하는 프리스트레스 하중(prestress force) 및 변형을 지속적이고 효과적으로 관측할 수 있는 방법이 필요하다. 그러나 현재 현장에서 주로 사용되는 전기저항식 로드셀과 스트레인게이지, 바이브레이팅 타입의 변형율계를 이용한 변형 및 장력의 측정은 센서 자체의 자기열화 특성 때문에 장기적인 모니터링에는 효과적이지 않을뿐더러 시험체 내부에서 다수의 측정점을 측정하기 위해서는 많은 스트레인게이지를 설치하기 위해 리드선의 공간이 크게 필요한 단점이 있다. FBG(Fiber Bragg Grating)센서는 스트레인게이지와 비교해서 매우 작은 직경을 가지며 전자기파에 의한 노이즈가 없고 내구성이 커서 장기적인 모니터링이 필요한 구조물에 매우 유용하게 사용될 수 있다. 본 연구에서는 7연 강연선의 센터 킹케이블에 FBG 센서를 내장한 스마트 텐던을 이용하여 토류구조물의 보강에 활용되고 있는 앵커와 주변 그라우트면의 하중전이 특성에 대한 일련의 실내실험 결과를 기술하였다. 연구결과 스마트 텐던은 기존의 스트레인 게이지 변형율계로는 마땅히 측정할 수 없던 7연 강연선과 그라우트면의 변형률을 매우 효과적으로 측정할 수 있을 뿐 아니라 하나의 선으로 여러 위치의 변형을 효과적으로 측정할 수 있어 지반보강재의 장력모니터링 뿐만 아니라 그라우트로 부착된 부분의 하중전이 특성을 효과적으로 파악할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2007년도 정기 학술대회 논문집
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• pp.33-38
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• 2007

This paper reports an attempt to develop 7-wire steel tendon which is instrumented with optical FBG sensors. The tendon is devised to replace the king cable, which is located in the center of the tendon, by a steel tube in which the FBG sensor are attached along the hole using a high-mobility polyester resin. The circular steel tube has typical of 5 mm outer diameter and 1 mm inner diameter, and can easily be manufactured by means of an pultrusion process. Using the tube, in this study, three different types of one meter-long smart tendons are fabricated depending on mixture ratio of polyester resin and initiator. The performance of the FBG sensors as well as mechanical characteristics of the prototype are tested through the tensile test. Test results shows that the proposed smart tendon is in principle very effective for measuring the working strain of the tendon.