• 대한기계학회논문집A
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• 제41권4호
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• pp.313-319
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• 2017

광섬유 센서는 전자기 간섭에 독립적이고 원거리 계측이 가능하여 다양한 분야에 적용되고 있다. 특히, 광섬유 브래그 격자(FBG) 센서는 다중화, 절대측정이 가능하여 구조 건전성 모니터링(SHM)을 위해 널리 사용되고 있다. 일반적으로, FBG 센서는 에폭시와 같은 접착제를 이용하여 구조물에 직접 부착 및 모듈 제작을 통해 적용한다. 하지만, 에폭시로 부착된 FBG 센서 기반의 장시간 모니터링 과정에서 신호 변화가 발생하여 보정이 요구된다. 이는 계절적 요인으로써 장시간 온도 변화 환경에 노출되어 센서의 접착구조 변형에 의한 결과이며, 센서 접착제의 열경화 과정에 대한 규명이 필요하다. 본 연구에서는, 패키징 방식 4가지 경우의 FBG 센서 시편을 제작하고, 반복 열하중 시험을 수행하였다. 시험 결과, 상온경화 과정에서 미소한 잔류 압축 변형률이 발생하였고, 반복 열하중 초기단계에서 수백 ${\mu}{\varepsilon}$의 압축 변형률이 인가되어 유지되었다. 이를 통해 FBG를 이용한 장시간 SHM을 위해서는 FBG 센서의 신호에 대한 안정화 과정이 필요함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권8호
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• pp.999-1005
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• 2013

광섬유 브래그 격자 센서는 최근 구조건전성평가 분야에서 가장 활발히 사용되는 지능형 센서 중의 하나이다. 특히 본 센서는 다양한 물리량들을 여러 지점에서 한 가닥의 광섬유로 측정할 수 있다는 장점을 갖고 있다. 이중 온도 측정을 위해서는 열팽창계수 및 열광학 계수의 사용이 필요하다. 대부분의 기존 연구에서는 이러한 물리량들을 상수값으로 가정하고 온도를 측정하였다. 본 논문에서는 FBG 센서의 온도 측정 실험을 통해 온도 변화와 관련된 두 계수가 일반적으로 사용되는 상수가 아닌 온도에 따라 변하는 변수임을 확인하였다. 최종적으로 광섬유 브래그 격자 센서의 이론에서 온도계수를 온도에 따른 함수식으로 새롭게 제안하고, 이 함수식을 이용해 상온에서 100도까지의 범위에서 정확한 온도 측정이 가능함을 확인하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2004년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.107-110
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• 2004

In this paper, a new structural health monitoring technique for composite laminates through the use of embedded fiber Bragg grating (FBG) sensors is presented. The method traces the ply stress states of a laminate and compares them with failure criteria during the service time of structures. The ply stress state of every ply composing the composite laminate can be obtained using classical lamination theory by embedded FBG sensors in the laminate. Graphite/epoxy laminate specimens, embedded with three FBG sensors, were fabricated. Tension tests were performed to evaluate the ply stress states tracing technique. Experimental results show that laminates experience fracture when the ply stress states are over the boundaries of failure criteria. In this method, critical damage can be detected by the ply stress states which are close to the boundaries of the failure criteria.

• 광학세계
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• 통권96호
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• pp.55-59
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• 2005

광섬유격자 제조기술과 응용기술의 개발은 다양한 응용분야와 관련하여 광산업분야에 필수적인 요소이다. 또한 평판형 광도파로격자소자는 DWDM등 광전송 기술산업에 핵심적이고 원천적인 연구로서, WDM(Wavelength Division Multiplexing: 파중분할다중방식), Add/Drop Multiplexer 등 분야에 대한 응용기술연구가 필요하다. 광섬유 브래그격자(FBG: Fiber Bragg Grating)는 광통신 시스템의 핵심부품 중 하나이다. 제작공정의 특성상 다른 부품에 비하여 삽입손실(Insertion Loss)이 매우 작고, Fiber Laser, Laser wavelength stabilization, 광섬유 증폭기의 pump reflector, add/drop filter, optical circulator, 광증폭기의 이득평탄화 등 매우 다양한 응용분야를 가지고 있으며, 향후 수요시장이 대폭 증가할 것으로 기대된다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2009년도 동계학술발표회 논문집
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• pp.221-222
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• 2009

이 논문에서는 기존의 FBG 광센서와는 달리 이중파장 구조를 갖는 FBG 센서를 제안하여 기 존의 FBG 센서가 측정할 수 있는 범위를 획기적 으로 증대시킴을 보이고자 한다. 고해상도의 광범 위한 지역 측정은 두 가지의 광대역 광원을 이용 하는 매트릭스 구조의 FBG를 이용해 구성하였으며, 두 광원을 사용하는 통합시스템은 도파로 열격자(AWG)로 구성되어 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권7호
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• pp.833-839
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• 2013

본 논문에서는 광섬유 브래그 격자 센서를 이용한 외팔보 형태의 복합재 구조물 2차원 형상 모니터링 연구를 수행하였다. 복합재 구조물의 형상을 모니터링하기 위해 NASA에서 개발한 처짐 방정식과 FBG 센서가 부착된 복합재 보를 이용하였으며, 처짐에 따른 복합재 보의 형상을 추정하고 동시에 실제 처짐과 측정된 처짐 크기를 비교하였다. 실험 결과 보의 형상을 성공적으로 추정할 수 있었으나 실제 처짐과 측정된 처짐이 오차가 발생하였다. 하지만 이러한 오차가 선형 관계를 갖고 있어 이를 정량화하여 보정한 후 재 실험한 결과 실제 처짐과 동일한 처짐 크기를 구할 수 있었다. 결과적으로 오차 보상을 잘 활용한다면 외팔보 구조물의 형상 모니터링을 위해 FBG 센서와 처침 방정식이 매우 유용하다는 점을 확인할 수 있었다.

• 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.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제38권8호
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• pp.27-33
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• 2001

파장을 스케닝하기 위해 Fabry-Perot 필터를 사용하는 기존의 광섬유 브래그 격자(FBG) 스트레인 측정시스템은 PZT의 히스테리시스 특성과 필터의 느린 스케닝 시간 그리고 높은 가격으로 인해 응용이 제한적이다. 광원으로 비교적 저가인 발광 다이오드(LED)를 사용하고 FBG 센서를 다중화하기 위해 코드 분할 다중화(CDM) 방식을 도입한 다중 FBG 센서 시스템을 제안하였으며 실험을 통해 특성을 측정하였다. 실험은 정적 스트레인과 동적 스트레인을 측정하기 위한 두 가지 구조의 시스템에 대한 출력과 센서 신호간의 누화를 측정하였다. 구성한 시스템은 매우 저가이고 빠른 응답속도를 갖으며 누화의 레벨은 -30 dB 이하로 측정되었다.

• 한국광학회지
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• 제19권1호
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• pp.68-72
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• 2008

광섬유 브래그 격자(fiber Bragg grating: FBG)를 이용한 스트레인 센서는 출력 값으로 브래그 반사 파장의 변화를 제공하게 된다. 본 논문에서는 브래그 격자 스트레인 센서에서 출력되는 빛을 도파로 어레이 격자(arrayed waveguide grating: AWG)에 입력시켜서 파장의 변화를 측정하는 방법을 제안한다. FBG에 스트레인이 가해지게 되면 브래그 반사 파장이 이동하게 되어 AWG를 지나서 출력되는 채널별 광 파워가 변하게 되며, 이 값들의 조합으로 구해지는 centroid 값을 계산하면 브래그 반사 파장과 인가된 스트레인 값을 얻을 수 있다. 브래그 격자의 반사 스펙트럼의 대역폭이 centroid 값에 미치는 영향을 고려하여 3-dB 대역폭이 5.4 nm인 chirped FBG를 사용하였으며, 저항 측정방식의 기존 스트레인 센서와 비교하여 오차범위가 2% 이내인 결과를 확인 하였다. FBG 센서를 외팔보에 부착하여 진동에 따른 스트레인 값을 실시간으로 측정한 결과 진동 주파수 17.8 Hz, damping 시상수 0.96 초를 얻을 수 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권10호
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• pp.1980-1986
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• 2016

본 논문에서는 KrF 레이저를 이용한 격자 공정 후 고온 어닐링 온도조건에 따른 감마방사선 영향을 분석하였다. 제작된 광섬유 브래그 격자는 게르마늄(Ge)이 첨가된 동일한 광섬유에 어닐링 온도를 달리하여 제작하였으며, $Co^{60}$ 감마선원을 이용하여 약 115 Gy/min의 선량률로 총선량 약 31 kGy 감마선을 조사하였다. 격자의 안정화를 위한 고온 어닐링 공정은 광섬유 브래그 격자의 방사선 민감도 변화에 영향을 주는 것으로 나타났다. 실험결과를 통하여, 각각 다른 온도(100, 150, $200^{\circ}C$)로 안정화시킨 광섬유 브래그 격자들은 고온에 노출될수록 방사선 민감도가 증가했으며, 어닐링 온도조건에 따라서 방사선에 의한 브래그 파장 변화는 2배 이상의 차이를 보였다.