• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제4권2호
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• pp.153-173
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• 2017

An improved method is presented to estimate the axial force of a bar member with vibrational measurements based on modified Timoshenko beam theory. Bending stiffness effects, rotational inertia, shear deformation, rotational inertia caused by shear deformation are all taken into account. Axial forces are estimated with certain natural frequency and corresponding mode shape, which are acquired from dynamic tests with five accelerometers. In the paper, modified Timoshenko beam theory is first presented with the inclusion of axial force and rotational inertia effects. Consistent mass and stiffness matrices for the modified Timoshenko beam theory are derived and then used in finite element simulations to investigate force identification accuracy under different boundary conditions and the influence of critical axial force ratio. The deformation coefficient which accounts for rotational inertia effects of the shearing deformation is discussed, and the relationship between the changing wave speed and the frequency is comprehensively examined to improve accuracy of the deformation coefficient. Finally, dynamic tests are conducted in our laboratory to identify progressive axial forces of a steel plate and a truss structure respectively. And the axial forces identified by the proposed method are in good agreement with the forces measured by FBG sensors and strain gauges. A significant advantage of this axial force identification method is that no assumption on boundary conditions is needed and excellent force identification accuracy can be achieved.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.2310-2316
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• 2016

본 논문에서는 격자 공정 중에 KrF 엑시머 UV 레이저 노출시간에 따른 광섬유 브래그 격자의 $Co^{60}$ 감마방사선 영향을 연구하였다. 광섬유 브래그 격자는 게르마늄이 첨가된 일반 광섬유를 이용하였으며, UV KrF 엑시머 레이저 노출시간(30, 60, 90, 120초)을 달리하여 제작하였다. 제작된 광섬유 브래그 격자에 106 Gy/min 선량률로 총 선량 34.3 kGy 감마선을 조사한 후 방사선에 의한 온도감도 계수와 브래그 파장 변화를 분석하였다. 실험결과를 통하여, 격자 공정을 위한 UV 레이저 노출시간이 광섬유 브래그 격자의 방사선 민감도에 큰 영향을 줄 수 있다는 것을 확인하였다. 레이저 노출조건 변화에 따른 방사선에 의한 광섬유 브래그 파장의 변화는 최대 50 % 이상의 차이를 보였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권9호
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• pp.13-19
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• 2018

최근 우리나라는 도시의 노후화가 가속되며 사회기반시설에 대한 다양한 문제점들이 발생하고 있다. 이에 영향을 받는 도시철도 구조물 또한 노후화가 가속되면서 시민들의 불안감은 커지고 있어 이에 대한 연구의 필요성이 제기되고 있다. 도시철도 구조물은 시민의 안전과 밀접하게 연관되어 있어 이상 현상을 신속히 발견하여 처리해야 한다. 도시철도 지하구조물의 경우, 선로에 변형률 게이지를 부착하거나 광섬유 센서인 브래그 격자 센서를 활용하여 측정하고 있다. 그러나 이러한 방식은 장거리 모니터링에는 용이하지만 공간 분해능이 떨어져 이상구간을 정밀하게 측정하는 데에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 브릴루앙 광 상관영역 기반(Brillouin Optical Correlation Domain Analysis; BOCDA)의 분포형 광섬유 센서 시스템을 구축하여 도시철도 지하구조물인 궤도에 관한 모니터링 적용성 평가를 수행하였다. 구축된 BOCDA 기반의 고분해능 분포형 광섬유 센서 시스템은 공간분해능 10, 20, 50, 100cm이며 측정거리 2km 구간에 대해 상시 모니터링 및 특정 위치에 대해 모니터링이 가능하다. 철도 폐선부지에 광섬유를 약 250m 포설하여 상시 모니터링에 대한 적용성을 평가하였으며, 윤중 시험기를 사용하여 특정위치에 대한 모니터링 적용성을 평가하였다. 시험결과, 공간분해능 1.0m에서 0.1m로 낮아질수록 손실이 커지는 경향을 보이고 있으며, 공간분해능이 낮을수록 측정 속도는 감소하지만 위치 및 변형에 대한 정확한 데이터를 얻을 수 있었다. 추후, 포설방법이 해결된다면 다양한 구조물의 모니터링에 활용될 수 있을 것이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권10호
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• pp.928-935
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• 2015

본 논문에서는 상온접합이 있는 무인기 복합재 날개의 저온 구조시험에 대하여 소개하였다. 본 시험에 사용된 날개구조는 탄소섬유 강화 복합재료로 구성되며, 내부 구조물과 스킨은 상온접착제로 접합되었다. 또한 날개구조의 손상허용성을 검증하기 위하여 육안으로 확인이 거의 불가능한 충격손상을 스킨의 주요 부위에 인위적으로 적용하였다. 무인기 운용 고도의 온도환경을 모사하기 위한 저온 챔버를 특별히 제작하였으며, 날개구조는 챔버내에 고정시키고 챔버 외부에 설치한 유압 작동기를 이용하여 하중을 부가하였다. 구조시험은 변형률 개관 시험 및 1배 수명 피로하중 스펙트럼에 대한 손상허용시험으로 구성된다. 변형률 게이지와 광섬유 센서를 이용하여 본딩영역 및 주요 부위의 변형률을 측정하였으며, 압전 구동기/센서를 이용하여 손상의 변화를 모니터링 하였다. 시험결과로부터 날개구조는 1배 수명에 대한 운용환경을 모사한 환경 하에서 구조적 건전성을 보유하고 있음을 확인하였다.