• 한국항공우주학회지
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• 제33권3호
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• pp.32-38
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• 2005

FBG 센서는 다중화의 큰 장점으로 인해 다른 여러 광섬유 센서에 비해 더욱 활발한 연구가 진행 되어오고 있다. FBG 센서는 센서 피크 신호의 파장 이동량을 감지함으로써 변형률, 온도 등의 물리량을 측정하는 복조기법을 가지고 있다. 하지만, 센서를 구조물에 부착 혹은 삽입 적용하는 과정에서 구조물의 기하학적인 특성이나 결함 등에 의해 구조물에 변형률 구배가 발생할 수 있으며 이는 센서의 격자 부분에 작용할 경우 센서 피크 신호의 안정성에 영향을 미처 측정 오차로 작용하게 된다. 본 연구에서는 FBG 센서의 격자 부분에 변형률 구배가 작용할 경우 변형률 구배에 따른 FBG 센서의 신호 특성을 고찰하였고 또한 격자의 길이와 변형률 구배의 상관관계에 대해 알아보았다. 이를 통해, 변형률 구배가 작용할 경우 FBG 센서의 적절한 사용 영역을 FBG 센서의 격자 길이에 따라 정량적으로 제시하였다.

• Composites Research
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• 제17권4호
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• pp.32-39
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• 2004

여러 광섬유 센서 중에서, FBG 센서는 다중화의 큰 장점으로 인해 다른 광섬유 센서에 비해 더 활발히 연구가 진행되고 있다. 최근, FBG 센서의 적용 연구는 부착보다는 복합재료 내부에 삽입 적용되는 경우가 많아지고 있다. 하지만, FBG 센서의 삽입 시 복합재료의 강화섬유와 평행하지 않게 삽입할 경우 발생하는 센서의 복굴절 현상으로 인해 삽입에 많은 제한이 있었다. 본 연구에서는 제작이 간편하고 다중화에 영향을 받지 않으며 복합재료 내부에 삽입 시 복굴절의 영향으로부터 보다 안정한 다양한 격자 길이의 FBG 센서 제작 기법에 대해 연구하였다. 그리고, 2 가지 종류의 복합재료에 대한 성형 모니터링을 통해 제작된 센서의 신호 특성에 대해 고찰하였다.

• 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.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권6호
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• pp.1-5
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• 2008

피복이 없는 FBG센서는 내구성이 매우 약하기 때문에 FBG센서 주위의 피복이 없이는, 많은 변수가 존재하는 실제 자연환경에서의 정확한 데이터수집이 어렵다. Steel sleeve packaged FBG 변형률 센서는 토목공학에서 널리 사용되고 있는 센서 중 하나이다. 변형률과 온도가 동시에 측정되는 FBG센서의 도입 이후로, 변형률과 온도의 정확한 보정은 필수적인 과정이 되었다. 이 논문에서는 FBG의 변형률과 온도의 측정 원리에 기초하여 steel sleeve packaged FBG센서의 온도보정 기술을 도출하였다. 그리고 두개의 FBG센서를 이용한 콘크리트 초기재령의 건조수축 실험을 통해 온도보정의 실행 가능성을 확인하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2005년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.17-20
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• 2005

In-situ structural health monitoring of filament wound pressure tanks were conducted during water-pressurizing test using embedded fiber Bragg grating (FBG) sensors. We need to monitor inner strains during working in order to verify the health condition of pressure tanks more accurately because finite element analyses on filament wound pressure tanks usually show large differences between inner and outer strains. Fiber optic sensors, especially FBG sensors can be easily embedded into the composite structures contrary to conventional electric strain gages (ESGs). In addition, many FBG sensors can be multiplexed in single optical fiber using wavelength division multiplexing (WDM) techniques. We fabricated a standard testing and evaluation bottle (STEB) with embedded FBG sensors and performed a water-pressurizing test. In order to increase the survivability of embedded FBG sensors, we suggested a revised fabrication process for embedding FBG sensors into a filament wound pressure tank, which includes a new protecting technique of sensor heads, the grating parts. From the experimental results, it was demonstrated that FBG sensors can be successfully adapted to filament wound pressure tanks for their structural health monitoring by embedding.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2005년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.25-28
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• 2005

The optical fiber is known for the proper sensor which can accomplish the structural health monitoring, Fiber Bragg Grating sensors are being studied more than any other fiber optic sensors due to good multiplexing capabilities. But because the signal stability of FBG sensors can be influenced by the strain gradient, it needs to analyze signal of FBG sensors. Particularly acoording to strain gradient induced by structural geometry or cracks, the spectrum peak of the FBG sensor signal can be split easily. In this paper, the spectrum analysis of the FBG sensor signal was performed and the region of embedment of FBG sensors was determined in $H_2$ pressure vessel by numerical method.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제3권1호
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• pp.33-37
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• 2009

Fiber Bragg grating (FBG) sensors already have been the focus for structural health monitoring (SHM) due to their distinguishing advantages. However, as bare optical fiber is very fragile, bare FBG strain sensor without encapsulation can not properly be applied in practical infrastructures. Therefore encapsulation techniques for making encapsulated FBG strain sensor show very important in pushing forward the application of FBG strain sensors in SHM. In this paper, a simplified approximate method to analyze the stress transferring rules for embedded FBG strain sensors in concrete monitoring is put forward according to mechanics of composite materials. Shear lag theory is applied to analyze the stress transferring rule of embedded FBG strain sensor in measured host material at the first time. The measured host objects (concrete) and the encapsulated FBG strain sensor are regarded as a composite, and then the stress transfer formula and stress transfer coefficient of encapsulated FBG strain sensor are obtained.

• 비파괴검사학회지
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• 제36권4호
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• pp.281-287
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• 2016

다중화와 절대측정이 가능한 광섬유 브래그 격자(FBG) 센서는 다양한 분야의 건전성 모니터링에 활용되고 있으며, 패키징을 통한 빠른 상용화가 진행 중이다. 하지만, 장시간 구조 건전성 모니터링시 FBG 센서는 반복 열하중에 노출되며 이는 센서의 신호 안정성에 영향을 줄 수 있어 면밀한 검토가 필요하다. 본 연구에서는 일반적으로 사용되는 FBG 센서의 브래그 격자 부분에 대한 두 가지 패키징 방법(양단 접착, 직접 접착)에 대해 반복 열하중이 신호 안정성에 미치는 영향을 고찰하였다. 구체적으로, $-20^{\circ}C{\sim}60^{\circ}C$의 온도 조건에서 300사이클 동안 FBG 센서의 브래그 파장, 광 강도값, 반너비값 등의 신호 특성을 관찰하였으며 직접 접착에 대해 수행한 선행 연구와의 비교를 통해 두 가지 패키징 방법에 대한 신호 안정성을 평가하였다. 시험 결과, 장기간 반복 열하중이 가해지는 환경에 노출된 FBG 센서의 경우 양단 접착이 직접 접착보다 신호 안정성이 더 높기 때문에 FBG 센서의 패키징시 양단 접착 방식이 더 효과적임을 확인하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제20권2호
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• pp.163-173
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• 2017

Structural health monitoring (SHM) of civil infrastructure using fiber Bragg grating sensor networks (FBGSNs) has received significant public attention in recent years. However, there is currently little research on the health-monitoring technology of high-piled wharfs in coastal ports using the fiber Bragg grating (FBG) sensor technique. The benefits of FBG sensors are their small size, light weight, lack of conductivity, resistance corrosion, multiplexing ability and immunity to electromagnetic interference. Based on the properties of high-piled wharfs in coastal ports and servicing seawater environment and the benefits of FBG sensors, the SHM system for a high-piled wharf in the Tianjin Port of China is devised and deployed partly using the FBG sensor technique. In addition, the health-monitoring parameters are proposed. The system can monitor the structural mechanical properties and durability, which provides a state-of-the-art mean to monitor the health conditions of the wharf and display the monitored data with the BIM technique. In total, 289 FBG stain sensors, 87 FBG temperature sensors, 20 FBG obliquity sensors, 16 FBG pressure sensors, 8 FBG acceleration sensors and 4 anode ladders are installed in the components of the back platform and front platform. After the installation of some components in the wharf construction site, the good signal that each sensor measures demonstrates the suitability of the sensor setup methods, and it is proper for the full-scale, continuous, autonomous SHM deployment for the high-piled wharf in the costal port. The South 27# Wharf SHM system constitutes the largest deployment of FBG sensors for wharf structures in costal ports to date. This deployment demonstrates the strong potential of FBGSNs to monitor the health of large-scale coastal wharf structures. This study can provide a reference to the long-term health-monitoring system deployment for high-piled wharf structures in coastal ports.

• 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.