• 한국광학회지
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• 제30권6호
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• pp.226-229
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• 2019

96-채널 50-GHz 배열형 도파로격자를 사용하여 광섬유 브래그 격자의 브래그 파장 측정 시스템을 제작하였다. 충분히 넓은 대역폭을 갖는 광섬유격자의 브래그 파장은 변형 또는 온도의 변화에 따라 선형적으로 변화하는 것을 확인하였다. 제작된 파장 측정 시스템은 0.01 nm의 해상도를 가지며 10초 간격으로 브래그 파장을 측정한다. 12개의 직렬 연결된 아크릴레이트 재코팅된 다채널 광섬유격자들의 파장 이동을 동시에 측정하였고, 광섬유격자의 온도가 -25℃에서 85℃로 변화될 때, 파장 감도는 0.018 nm/℃에서 0.01 nm/℃까지 변화하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3A호
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• pp.257-264
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• 2010

일반적으로 대형구조물의 건전성평가에 있어 중요한 인자인 변위를 추정함으로써 구조물의 성능 저하 및 노후도를 판단하는 근거가 된다. 그러나 변위응답의 계측이 중요함에도 불구하고 계측 방법의 부재로 말미암아 현수교와 같은 대형구조물의 변위응답을 측정하는 방법이 용이치 않은 것이 현실이다. 본 논문에서는 변형률신호로부터 변위응답을 추정하는 방법인 모드분해기법을 제시하였다. 모드분해기법은 등가정적 변위응답과 구조물의 주요거동을 나타내는 저차모드의 변위응답을 합하여 최종변위응답을 추정하는 방법이다. 변형률신호의 계측시 전기저항식 변형률센서를 사용할 경우 전기적 노이즈 문제가 발생할 소지가 크며, 측점이 많아질수록 경제적 부담감이 커진다. 이런 문제점을 극복하기 위하여 전기적 노이즈의 영향이 없고 다중측정이 가능한 광섬유 브래그 격자 센서를 사용하였다. 현수교와 플레이트거더교의 동재하실험을 통하여 모드분해기법의 사용성을 검토하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제36권6호
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• pp.443-450
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• 2016

한 개의 감지 광섬유 라인으로 분포 온도와 몇 개의 변형률을 측정할 수 있는 새로운 광섬유 센서 연구를 수행하였다. 분포 온도는 감지 광섬유의 라만 안티-스토크스 산란광을 시간영역 반사계(OTDR: optical time domain reflectometry)로 측정하고, 변형률은 광섬유 브래그 격자(FBG: fiber Bragg grating)를 사용하여 측정하였다. 분포 온도는 4 km의 단일 모드 광섬유의 감지 광섬유로부터 안티-스토크스 후방 산란광을 양방향에서 취득하고 새로이 고안된 수식으로 온도를 계산하였다. 온도 실험은 감지 광섬유의 중간쯤에서 약 50 m의 광섬유 부분의 온도를 $30^{\circ}C$부터 $70^{\circ}C$까지 $10^{\circ}C$ 간격으로 변화시키면서 실험한 결과 온도 측정 오차 범위는 $0.50^{\circ}C$이하로 확인되었다. 또한 감지 광섬유에 설치된 FBG는 변위 스테이지로 변형시키고 파장 변화를 광학 스펙트럼 분석기로 측정한 결과 각각 0.10 nm, 0.17 nm, 0.29 nm, and 0.00 nm를 얻었다. 이러한 파장 이동은 각각 $85.76{\mu}{\epsilon}$, $145.55{\mu}{\epsilon}$, $247.86{\mu}{\epsilon}$, $0.00{\mu}{\epsilon}$에 해당되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4A호
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• pp.605-609
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• 2006

이 연구에서는 최근 사회기반시설물의 스마트 모니터링을 위하여 많은 관심을 받고 있는 광섬유 FBG형 가속도계와 MEMS형 가속도계의 적용성을 평가하고자 하였다. 이들의 성능을 비교하기 위하여 저주파수 영역에서 높은 민감도와 신뢰성을 가지고 있는 ICP형 가속도계를 스마트 센서와 동시에 모형구조물에 부착하여 소규모 진동대 실험을 수행하였으며, 계측된 응답을 이용하여 모드해석을 수행함으로써 간접적으로 계측자료의 신뢰성을 비교하였다. 계측자료로부터 구한 모드자료를 이용하여 진단빌딩의 층간 강성을 추정하였다. 추정된 강성의 신뢰성을 검증하기 위하여 기지의 질량을 추가하여 구조물의 특성을 변경시킨 후, 다시 진동대 실험을 수행하여 구한 실험모드해석 결과를 수치해석결과와 비교하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제20권4호
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• pp.441-450
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• 2017

The objective of this work is to present a conceptual design and the modelling of a distributed sensor system based on fiber optic devices (Fiber Bragg Grating, FBG), aimed at measuring span-wise and chord-wise variations of an adaptive (morphing) trailing edge. The network is made of two different integrated solutions for revealing deformations of the reference morphing structure. Strains are confined to typical values along the span (length) but they are expected to overcome standard ranges along the chord (width), up to almost 10%. In this case, suitable architectures may introduce proper modulations to keep the measured deformation low while preserving the information content. In the current paper, the designed monitoring system combines the use of a span-wise fiber reinforced patch with a chord-wise sliding beam. The two elements make up a closed grid, allowing the reconstruction of the complete deformed shape under the acceptable assumption that the transformation refers to regular geometry variations. Herein, the design logic and some integration issues are reported. Preliminary experimental test results are finally presented.

• 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.

• Smart Structures and Systems
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• 제3권4호
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• pp.475-494
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• 2007

This paper deals with the development of an innovative distributed construction system based on smart prefabricated concrete elements for the real-time condition assessment of civil infrastructure. So far, two reduced-scale prototypes have been produced, each consisting of a $0.2{\times}0.3{\times}5.6$ m RC beam specifically designed for permanent instrumentation with 8 long-gauge Fiber Optic Sensors (FOS) at the lower edge. The sensing system is Fiber Bragg Grating (FBG)-based and can measure finite displacements both static and dynamic with a sample frequency of 625 Hz per channel. The performance of the system underwent validation in the laboratory. The scope of the experiment was to correlate changes in the dynamic response of the beams with different damage scenarios, using a direct modal strain approach. Each specimen was dynamically characterized in the undamaged state and in various damage conditions, simulating different cracking levels and recurrent deterioration scenarios, including cover spalling and corrosion of the reinforcement. The location and the extent of damage are evaluated by calculating damage indices which take account of changes in frequency and in strain-mode-shapes. The outcomes of the experiment demonstrate how the damage distribution detected by the system is fully compatible with the damage extent appraised by inspection.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.109-117
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• 2008

In this study, a method predicting the displacement responseof structures from the measured dynamic strain signal is proposed by using a mode decomposition technique. Dynamic loadings including wind and seismic loadings could be exerted to the bridge. In order to examine the bridge stability against these dynamic loadings, the prediction of displacement response is very important to evaluate bridge stability. Because it may be not easy for the displacement response to be acquired directly on site, an indirect method to predict the displacement response is needed. Thus, as an alternative for predicting the displacement response indirectly, the conversion of the measured strain signal into the displacement response is suggested, while the measured strain signal can be obtained using fiber optic Bragg-grating (FBG) sensors. To overcome such a problem, a mode decomposition technique was used in this study. The measured strain signal is decomposed into each modal component by using the empirical mode decomposition(EMD) as one of mode decomposition techniques. Then, the decomposed strain signals on each modal component are transformed into the modal displacement components. And the corresponding mode shapes can be also estimated by using the proper orthogonal decomposition(POD) from the measured strain signal. Thus, total displacement response could be predicted from combining the modal displacement components.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제13권1호
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• pp.223-235
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• 2021

The Vortex-Induced Vibration (VIV) test system on deepwater riser based on Bare Fiber Bragg Grating (BFBG) sensor technology was designed. Meanwhile, a riser VIV response numerical model was established based on the work-energy principle. The results show that the first-order vibration frequency dominates the vibration of the riser, and as the velocity increases, the dominant frequency of the riser gradually increases under the effect of different top tensions. At the same velocity, as the top tension increases step by step, the dominant frequency and fatigue damage at the same position along the axial length of the riser both gradually decreases. The model test and numerical simulation show a relatively consistent change, maintaining a high degree of agreement. The process control system based on BFBG of model test has excellent performance, and FBG sensors have great advantages in VIV test of a vertical riser in water.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.161-166
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• 2016

본 논문에서는 광섬유 브래그 격자의 공정조건 변화에 따른 $Co^{60}$ 감마방사선 영향을 연구하였다. 광섬유 브래그 격자는 붕소가 첨가된 광민감 광섬유를 이용하여 UV KrF 레이저 세기를 달리하여 제작하였으며, 제작된 광섬유 브래그 격자 센서에 총 선량 33.8 kGy 감마선을 조사하였다. 실험결과를 통하여, 격자 공정을 위한 UV 레이저 세기가 광섬유 브래그 격자의 방사선 민감도에 큰 영향을 줄 수 있다는 것을 확인하였으며, 레이저 공정조건 변화에 따른 방사선에 의한 광섬유 브래그 파장의 변화는 30 % 이상의 차이를 보였다.