• Smart Structures and Systems
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• 제34권1호
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• pp.41-50
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• 2024

The accurate measurement of temperature in the ground source heat pump system is crucial for assessing the thermal response of the system and validating the numerical model for parametric study, which is necessary for the thermal performance evaluation of the geothermal energy system. Conventional temperature sensors have some disadvantages such as they are difficult to install, and their position can be shifted during the backfill process of the ground heat exchanger. In this study, Fiber Bragg Grating (FBG) sensors were used to measure the temperature change of a recently developed ground heat exchanger (Coil Column Unit, CCU). FBG sensors were first calibrated in a thermal chamber alongside a correlation sensor (RTD sensor). The calibrated sensors were then mounted on the pipe surface at each spiral of the CCU to measure how temperature changes during the in-door mockup thermal response test. Finally, the measurement results of the FBG sensors were verified with a finite element coded program. The results indicated that the temperature difference between the numerical analysis and the experiment was less than 1%, which is significantly lower than that of the previous study using the RTD sensors. Therefore, it is feasible to apply FBG sensors for temperature measurement during the operation of the TRT of the geothermal energy system.

• 한국통신학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.1957-1964
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• 1994

본 논문에서 CW(Continuos Wave) 레이저를 광원으로 사용하고 음향 광 소자(Acousto-Optic Device:AOD)의 공간 적분이론 및 CCD(Change Coupled Device)의 시간 적분이론을 이용하여 실 시간 처리가 가능한 합성 개구면 레이다(Synthetic Aperture Radar;SAR)처리기 시스템을 구현하였다. 제안된 시스템의 장점은 구동회로가 요구되지 않는다. 제안된 SAR 처리기 시스템은 선형 주파수 변조 신호(chirp)를 레이다 신호로 사용하였으며, 단위 표적에 대한 수신 데이타는 1차원 데이타로서 Z 80 보드와 전자회로를 이용하여 제작하였다. 또한 CW레이저를 사용함에 따라 발생되는 chirp 촛점화의 유동(smear)현상을 방지하기 위하여 AOD의 Brag 회절 각도를 이용하여 광원을 펄스화 하였으며, 제작한 chirp 신호는 펄스와 동기를 맞추어 구성하였다. 구성된 SAR 처리기 시스템의 CCD에 검출되는 영상과 데이타를 실험 및 분석한 결과는 단위표적의 거리가 증가함에 따라 탐지효과 감소되었고, chirp 신호 대역폭의 증가에 따라 분해능력이 향상되었으며, 펄스폭의 감소에 따라 유동(smear)현상이 감소하였다. 따라서 본 논문에서 실험결과는 제안된 시스템을 실시간 처리 시스템으로써 사용할 수 있음을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제19권6호
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• pp.429-434
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• 2008

비대칭 이중-금속 장거리 표면-플라즈몬 구조는 두 금속 사이에 위치한 코어 유전체 층의 굴절률을 임의로 선택하여도 장거리 표면-플라즈몬 모드가 존재한다는 장점이 있다. 도파로의 코어 층에 격자를 형성함으로써 플라즈몬 밴드-갭에 기초한 통신대역 파장에서의 장거리 표면-플라즈몬 파장필터를 구현하였다. Method of Line과 전달행렬방법 등을 통해 장거리 표면-플라즈몬 모드의 유효굴절률, 모드 특성, 투과도 등의 분석을 통해 설계하였으며, 도파로의 코어 층에 홀로그램 리소 방식을 이용하여 523.3 nm 주기의 브래그격자를 형성하여 파장필터를 제작하여 통신대역인 1541 nm 파장에서 대략 2 nm의 반치폭과 50 dB 이상의 파장 소광률을 확인하였다. 본 연구에서 제안한 파장필터는 표면-플라즈몬 집적회로를 구성하는 소자로써 중요한 역할을 할 것이다.

• Smart Structures and Systems
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• 제9권3호
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• pp.207-230
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• 2012

Full-scale shake table seismic experiments and low-amplitude vibration tests on a masonry building are carried out to assess its seismic performance as well as study the effectiveness of a new multifunctional textile material for retrofitting masonry structures against earthquakes. The un-reinforced and the retrofitted with glass fiber reinforced polymer (GFRP) strips masonry building was subjected to a series of earthquake excitations of increasing magnitude in order to progressively induce various small, moderate and severe levels of damage to the masonry walls. The performance of the original and retrofitted building states is evaluated. Changes in the dynamic characteristics (lowest four modal frequencies and damping ratios) of the building are used to assess and quantify the damage states of the masonry walls. For this, the dynamic modal characteristics of the structure states after each earthquake event were estimated by performing low-amplitude impulse hammer and sine-sweep forced vibration tests. Comparisons between the modal results calculated using traditional accelerometers and those using Fiber Bragg Grating (FBG) sensors embedded in the reinforcing textile were carried on to investigate the reliability and accuracy of FBG sensors in tracking the dynamic behaviour of the building. The retrofitting actions restored the stiffness characteristics of the reinforced masonry structure to the levels of the original undamaged un-reinforced structure. The results show that despite a similar dynamic behavior identified, corresponding to reduction of the modal frequencies, the un-reinforced masonry building was severely damaged, while the reinforced masonry building was able to withstand, without visual damage, the induced strong seismic excitations. The applied GFRP reinforcement architecture for one storey buildings was experimentally proven reliable for the most severe earthquake accelerations. It was easily placed in a short time and it is a cost effective solution (covering only 20% of the external wall surfaces) when compared to the cost for full wall coverage by GFRPs.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.47-50
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• 2017

Carbon is proven to be very effective in pinning the magnetic vortices and improving the superconducting performance of $MgB_2$ at high fields. In this work, we have used polymethyl methacrylate (PMMA) polymer as a safe and cost effective carbon source. The effects of molecular weight of PMMA on crystal structure, microstructure as well as on superconducting properties of $MgB_2$ were studied. X-ray diffraction analysis revealed that there is a noticeable shift in (100) and (110) Bragg reflections towards higher angles, while no shift was observed in (002) reflections for $MgB_2$ doped with different molecular weights of PMMA. This indicates that carbon could be substituted in the boron honeycomb layers without affecting the interlayer interactions. As compared to undoped $MgB_2$, substantial enhancement in $J_c(H)$ properties was obtained for PMMA-doped $MgB_2$ samples both at 5 K and 20 K. The enhancement could be attributed to the effective carbon substitution for boron and the refinement of crystallite size by PMMA doping.

• Smart Structures and Systems
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• 제20권3호
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• pp.385-396
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• 2017

The recent advancements in sensing technologies allow us to record measurements from target structures at multiple locations and with relatively high spatial resolution. Such measurements can be used to develop data-driven methodologies for condition assessment, control, and health monitoring of target structures. One of the state-of-the-art technologies, Fiber Optic Strain Sensors (FOSS), is developed at NASA Armstrong Flight Research Center, and is based on Fiber Bragg Grating (FBG) sensors. These strain sensors are accurate, lightweight, and can provide almost continuous strain-field measurements along the length of the fiber. The strain measurements can then be used for real-time shape-sensing and operational load-estimation of complex structural systems. While several works have demonstrated the successful implementation of FOSS on large-scale real-life aerospace structures (i.e., airplane wings), there is paucity of studies in the literature that have investigated the potential of extending the application of FOSS into civil structures (e.g., tall buildings, bridges, etc.). This work assesses the feasibility of using FOSS to predict operational loads (e.g., wind loads) on chain-like structures. A thorough investigation is performed using analytical, computational, and experimental models of a 4-story steel building test specimen, developed at the University of Southern California. This study provides guidelines on the implementation of the FOSS technology on building-like structures, addresses the associated technical challenges, and suggests potential modifications to a load-estimation algorithm, to achieve a robust methodology for predicting operational loads using strain-field measurements.

• 한국광학회지
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• 제14권4호
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• pp.429-433
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• 2003

전파정수가 랜덤하게 분포하는 선로 상에서 파동함수의 해의 성질을 고찰함으로써 랜덤한 매질 내의 파동의 국재현상에 대한 이론적 해석을 시도하였다 파동의 국재는 함수의 해가 증대에서 감쇠로 전환하는 과정에서 발생하므로, 먼저 파동의 증대가 감쇠로 전환되는 과정을 이론적으로 규명하기 위하여 2차 파동방정식을 Bragg조건 등을 이용하여 근사적으로 1차 슐뢰딩거의 방정식의 형태로 유도하였다. 그리고 이 방정식이 취할 수 있는 여러 가지 해의 성질과 그 해가 성립하기 위한 조건에 대하여 고찰하였으며, 파동방정식의 해의 국재성과 전파정수의 변동에 대한 관계에 대하여 몇 가지 조건을 조사하였다. 지수형의 해에서 유전율이 $\varepsilon$=(0,0,$\varepsilon$$_{0}$)인 경우 $\varepsilon$$_{0}$는 파동의 위상에 관여하여 국재현상을 일으키는 요소가 된다는 것을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제8권4호
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• pp.340-344
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• 1997

기존의 광섬유 격자 소자를 이용한 광 분기/결합 장치들이 광섬유 격자 소자의 브래그 파장에 해당하는 신호만을 선택할 수 있었던 단점을 극복하기 위해 압전 소자에 광섬유 격자 소자를 부착한 압전 소자형 광섬유 격자 소자를 제작하고, 이러한 압전소자형 광섬유 격자 소자와 편광 선속분할기를 이용하여 파장 분할 다중화 시스템용 파장 가변형 광 분기/결합 장치를 제안하고 실험하였다. 본 장치는 두 빛의 편광 상태를 이용하여 광섬유 격자 소자에 해당하는 파장의 신호를 분기/결합하는 장치로서 외부의 온도 변화에 크게 영향을 받지 않는 안정적인 특성을 보였다. 압전 소자에 전압을 인가함으로써 광섬유 격자 소자의 브래그 파장에 해당되는 신호(1549.3 nm)뿐만 아니라 가변된 파장(1550.1 nm)의 신호도 분기/결합할 수 있었다. 파장을 가변하지 않을 경우와 파장을 가변했을 경우 모두 광섬유 격자 소자에 의해 분기된 신호와 인접 채널 신호간의 차이 -26 dB 이하였으며 분기된 신호 중 광섬유 격자 소자를 통해 나오는 누설 신호는 -34 dB였다.

• 한국진공학회지
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• 제15권2호
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• pp.168-172
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• 2006

수소화물기상증착법을 이용하여 질화갈륨 핵화층을 성장시켰고, 성장 온도에 따라 상이한 구조적 특성을 갖는 핵화층이 질화갈륨 나노막대의 형성에 어떤 영향을 주는지 방사광 x-선 산란과 원자힘 현미경을 이용하여 연구하였다. 서로 다른 온도에서 성장시킨 질화갈륨 핵화층들의 (002) 브래그 봉우리에 대한 록킹 곡선(rocking curve)을 측정한 결과, 반폭치가 작은 주 봉우리와 반폭치가 넓은 작은 봉우리의 합으로 표현됨을 관측하였다. 이러한 현상은 핵화층의 표면 형상과 연관되어져서 설명될 수 있음을 정성적으로 보였고, AFM 결과와 비교해 볼 때 안정적인 나노막대 성장을 위해서는 핵화층이 저온에서 성장되어야 함을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제21권5호
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• pp.181-184
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• 2010

본 논문에서는 파장 가변과 동시에 스위칭이 가능한 쌍파장 어븀 첨가 광섬유 레이저를 실험적으로 구현하였다. 희토류 첨가 광섬유를 이득 매질로 사용하고 두 개의 선형 공진기를 중첩하여 파장 스위칭 효과를 구현하였다. 음향광학 변조기로 두 레이저 발진 파장들 사이에 선택적으로 스위칭하는 기능을 가지면서 동시에 광섬유 격자에 인장력 및 수축력을 인가하여 발진 파장을 가변할 수 있는 기능성 쌍파장 광섬유 레이저를 구현하였다. 제안된 파장 가변형 쌍파장 스위칭 레이저는 높은 소광비와 가변성, 넓은 가변 대역폭, 그리고 빠른 안정응답시간 등 이전의 기술에 비해 더 좋은 장점들을 가지고 있다. 파장 스위치를 하는 모든 경우에 대해 40 dB이상의 높은 소광비를 가지는 고성능의 광섬유 레이저를 구현하였다. 제안된 쌍파장 광섬유 레이저의 출력은 안정적이고 출력 변동은 0.6 dB 이하로 측정되었다. 발진 파장의 가변성 변화는 ~7.2 nm/$m^{-1}$로 측정되었다.