• 지질공학
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• 제14권2호
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• pp.179-187
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• 2004

Frequency Domain Reflectometry(FDR) system과 길이 7cm의 측정센서를 사용하여 에탄을 믹싱리퀴드(EML)를 주입함으로씨 포화된 흙의 유전율상수 변화를 파악하기 위한 실내실험을 실시하였다. 측정센서에 대한 유전율 측정 범위의 확인 및 물과 동일한 비중을 갖는 EML이 포화된 흙의 공극을 통하여 이동 경로를 파악하기 위함이다. EML 확산실험에서는 포화 흙 칼럼 상단부의 배출구가 EML 주입구로부터 이격될수록 포화 흙의 공극을 통한 EML의 확산범위가 확대됨을 확인하였다. 그리고 EML 유동실험의 결과에서는 포화된 흙 칼럼에 대한 주입과 동시에 일정한 간격으로 설치된 모든 측정센서에서 유전율의 변화를 파악하였다. 따라서 EML 주입에 따른 포화 흑의 공극 내에 존재하는 물의 치환이 충분히 가능하며 공극을 통한 이동성도 함께 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.84-92
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• 2020

본 논문은 M시퀀스 신호를 이용하여 로켓 추진기관의 케이블 결함 위치 추정 기법에 관한 논문이다. 케이블 내부 결함 위치를 추정하기 위해서 다양한 방법이 연구되어왔는데, 이 중에서 TDR(Time Domain Reflectometry), FDR(Frequency Domain Reflectometry), TFDR(Time-Frequency Domain Reflectometry) 등이 가장 널리 사용되어 왔다. 이 방법들은 케이블 결함 상태를 진단하기 위해 주로 사용되지만 사용자가 시험환경에 접근하여 수행해야하기 때문에 리스크가 매우 크다. 따라서 시험안전을 확보하고 기존의 방법 대비 동등 이상의 성능을 지니는 M시퀀스 신호를 이용한 케이블 결함 위치 추정 방법을 제안한다. 제안된 방법은 로켓 추진기관 시험에 사용되고 있는 DAS(Data Acquisition System)를 활용하도록 하고, 주로 물리량 계측에 이용되는 RG-58 케이블을 적용하여 기존의 방법인 TDR, TFDR과 비교하여 성능을 검증하였다. 시험 결과 40 m 이내 근거리 케이블 결함 추정에서는 기존의 방법보다 낮은 오차율을 나타났고, 50 m에서는 기존의 방법과 비슷한 오차율을 확인하였다. 따라서 무기체계에 사용되는 DAS를 활용하고 일반적으로 사용되는 M시퀀스 신호를 응용하여 작업자가 시험환경에 접근하지 않고 안전하게 케이블 결함을 추정할 수 있음을 확인하였다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2005년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.36-41
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• 2005

복소유전율상수인 실수부(Real part)와 허수부(Imaginary part)를 측정하기 위하여 Frequency Domain Reflectometry with Vector Network Analyzer(FDR-V) 측정 장비로 $1{\sim}18GHz$ 범위 내에서 매질의 기본 구성단위인 공기, 물, 흙입자에 대한 기본적인 유전율 특성을 파악하고, 이들로부터 다공질 매질내 유류 오염물질의 함유 특성을 측정할 수 있다. 또한 제작된 시료에 대한 포화도와 1GHz 범위에 분포하는 실수부 유전율상수와의 관계로부터 매질의 공극내 함유된 물질의 유전율상수 특성에 매우 민감한 반응을 보이므로, 이들로부터 매질의 공극률 내지 유효공극률의 측정이 가능할 것으로 사료된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 학술회의 논문집 정보 및 제어부문 A
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• pp.91-94
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• 2003

In this paper, we achieve implementation of a Time-Frequency Domain Reflectometry(TFDR) system through comparatively low performance(100MS/s) PCI extensions for Instrumentation(PXI). The TFDR is the general methodology of Time Domain Reflectometry(TDR) and Frequency Domain Reflectometry(FDR). This methodology is robust in Gaussian noises, because the fixed frequency bandwidth is used. Moreover, the methodology can get more information of the fault by using the normalized time-frequency cross correlation function. The Arbitrary Waveform Generator(AWG) module generates the input signal, and the digital oscilloscope module acquires the input and reflected signals, while PXI controller module performs the control of the total PXI modules and execution of the main algorithm. The maximum range of measurement and the blind spot are calculated according ta variations of time duration and frequency bandwidth. On the basis of above calculations, the algorithm and the design of input signals used in the TFDR system are verified by real experiments. The correlation function is added to the TDR methodology for reduction of the blind spot in the TFDR system.

• Smart Structures and Systems
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• 제2권1호
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• pp.25-46
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• 2006

Aging wiring in buildings, aircraft and transportation systems, consumer products, industrial machinery, etc. is among the most significant potential causes of catastrophic failure and maintenance cost in these structures. Smart wire health monitoring can therefore have a substantial impact on the overall health monitoring of the system. Reflectometry is commonly used for locating faults on wire and cables. This paper compares Time domain reflectometry (TDR), frequency domain reflectometry (FDR), mixed signal reflectometry (MSR), sequence time domain reflectometry (STDR), spread spectrum time domain reflectometry (SSTDR) and capacitance sensors in terms of their accuracy, convenience, cost, size, and ease of use. Advantages and limitations of each method are outlined and evaluated for several types of aircraft cables. The results in this paper can be extrapolated to other types of wire and cable systems.

• 지질공학
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• 제14권2호
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• pp.169-177
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• 2004

포화 및 불포화 상태로 이루어진 지반 내에서 지하수의 함량 및 오염물질의 침투 이동은 지반을 구성하고 있는 다공질 매질의 공극률과 유효공극률에 매우 큰 영향을 받는다. 본 연구는 불포화 매질에 대한 유효공극률을 측정하기 위해서 Frequency domain reflectometry(FDR) system 및 측정센서를 개발하여 실내실험을 수행하였다. 또한 측정된 유전율상수의 관계로부터 유효공극률을 산정할 수 있는 유전을 믹싱모델(dielectric mixing model)을 제안하였다. 실험결과에서 불포화 흙 시료인 표준사(standard sand)와 강모래(river sand)의 유효공극률의 범위는 공극률과 비교해 약 65∼85% 내외에서 측정되었다. 특히, 측정된 유효공극률과 공극률의 관계에서 공극률이 증가할수록 유효공극률은 다소 감소하는 경향을 보이는 것으로 측정되었다. 이는 흙 입자사이의 공극 내에 존재하는 미량의 공기에 의한 것으로써 불포화 상태의 흙 칼럼이 충분히 포화 상태에 도달하지 못하였기 때문이다.

• 생물환경조절학회지
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• 제22권3호
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• pp.248-255
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• 2013

본 연구는 토마토 수경재배에서 Frequency Domain Reflectometry(FDR) 센서를 활용한 무배액 시스템에 적합한 코이어 배지의 chip과 dust 비율을 구명하기 위한 기초 실험으로 chip 함량에 따른 일일 급액량, 배액량, 배지의 용적당 수분함량 및 전기전도도, 식물생육, 과실 수량과 수분이용효율 측정을 목적으로 수행되었다. 시판 코이어 슬라브 중 chip과 dust 부피비율이 0 : 100%, 30 : 70%, 50 : 50%, 70 : 30%인 것과 대조구로 시판 rockwool 배지와 2층 슬라브, 즉 1층에 chip함량과 2층에 dust함량이 15 : 85%, 25 : 75%, 35 : 65%인 것을 사용하여 실험하였다. 실험에 사용된 배지 중 0 : 100%와 rockwool 배지는 전 생육기간 동안 배액이 배출되지 않았고 나머지 모든 배지에서도 극소량의 배액이 배출되었다. 일일 평균 급액량은 시판 슬라브와 2층 슬라브 배지 모두에서 chip 함량에 따라 다르게 나타났다. 식물 생육, 상품과 수량 및 수분이용효율은 chip과 dust의 비율이 0 : 100%인 시판 슬라브에서 가장 높게 나타났다. 따라서, FDR센서에 의한 자동급액 방식으로 토마토 작물을 재배 할 때 chip과 dust 부피비율이 0 : 100%인 코이어 배지를 사용할 경우 식물이 더욱 효과적으로 수분을 이용하여 생산량이 증가되면서도 배액을 최소화하거나 배액을 창출하지 않아 환경오염을 감소시킬 수 있다. FDR 센서에 의해 자동 급액되는 시스템에서 1회 급액량과 급액간격 기능을 생육단계별로 조정하여 배지의 물리성에 따른 급액 일정에 대한 세밀한 실험이 앞으로 수행될 계획이다.

• 지질공학
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• 제14권4호
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• pp.361-369
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• 2004

매질이 가지는 고유의 유전율 특성을 이용하여 체적함수비를 실시간으로 측정할 수 있는 유전율 측정장비인 Frequency Domain Reflectometry (FDR) system 및 측정 센서를 제안하였다. 특히 측정 센서의 형태는 7m, 10cm,15cm 길이로 각기 제작하여 유전율상수의 특성을 파악하였다. 본 장비의 유전율측정은 $0.1\~1.7GHz$의 고주파수 범위 내에서 발생된 전자파를 방향성결합기를 통과하여 매질에 설치된 측정센서에서 입사파와 반사파의 간섭현상을 이용함으로써 측정이 가능하다. 본 실내시험 연구에서 획득된 연구결과는 유전율상수의 변화로부터 체적함수비를 지속적으로 측정할 수 있는 점에서 비파괴 모니터링 기술로 구분할 수 있다. 체적함수비와 유전율상수의 관계에서 측정센서의 로드길이에 따른 측정오차는 다소 파악되나, 이들의 관계로부터 Topp et al.(1980) 교정곡선과 비교하여 표준사에 대한 1차원 관계식과 관계곡선을 유도할 수 있었다. 결론적으로 제안된 FDR system과 측정센서로부터 측정된 측정 결과들은 Topp et al.(1980) 교정곡선과 매우 흡사한 형태를 보여준다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권1호
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• pp.51-60
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• 2019

본 연구에서는 Cosmic-ray 토양수분량 관측시스템 구축 시 필요한 검증 네트워크 설계 기법 개발에 목적을 두고 유전율식(dielectric constant) 장비인 Frequency Domain Reflectometry (FDR)와 연계하여 Cosmic-ray 검증시스템을 구축 운영하였다. Cosmic-ray 검증시스템 평가에 필요한 시범지역은 기존 계측 장비와의 연계성과 다양한 수문자료의 활용성을 고려하여 설마천 유역에 구축하였다. 시범지역은 Cosmic-ray 장비와 FDR 센서(10개소)로 구축하였으며 2018년 7월부터 현재까지 운영되고 있다. 본 연구에서는 검증시스템의 신뢰도를 높이기 위해 코어법(soil core sampling method)을 통해 산출한 용적수분함량(volumetric water content)을 유전율식 장비와 정기적으로 검증하였다. 연구기간 중 수행한 코어법과 FDR 센서를 검증한 결과, 두 자료의 통계량이 $bias=-0.03m^3/m^3$과 $RMSE=0.03m^3/m^3$의 유의한 값을 보였다. 또한 연구기간 동안 FDR 센서의 시계열 특성은 모든 강우에 정상적으로 반응하였다. 그러나 일부 지점에서는 낙엽 및 캐노피의 차단과 상부사면의 유출 등으로 인해 상이한 특성을 보였다. Cosmic-ray 영향원(influence line) 내 FDR 센서의 대표성 분석은 시간 안정성 해석법(temporal stability analysis, TSA)을 이용하여 토심별(10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm)로 분석하였다. 10개소에 대한 토심별 토양수분량의 대표성을 TSA로 분석한 결과, 토심 10 cm에서는 FDR 5, 토심 20 cm에서는 FDR 8, 토심 30 cm에서는 FDR 2, 토심 40 cm에서는 FDR 1에서 가장 우수한 대표 특성을 보였다. 본 연구의 시범지역 운영 기간이 짧다는 한계는 있지만 지금까지의 분석 결과를 토대로 하여 볼 때, Cosmic-ray 관측시스템 구축 시에는 검증 장비로는 유전율식을 활용하고, Cosmic-ray 영향원 내 토양수분량의 대표성 분석은 TSA 방법으로 수행하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제13권4호
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• pp.405-418
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• 2003

지반을 구성하고 있는 매질에 대한 체적함수비 및 포화 정도를 측정하는 것은 지반의 물리적 성질, 강우에 의한 지하수 함량 및 자연 사면 파괴를 이해하는데 매우 중요한 요소 중의 하나이다 이러한 지반의 요소들을 파악하기 위해 전자기파를 이용한 유전율법은 지반의 유전율상수의 특성에 따라 평가되어 지므로 다양한 분야에 적용되고 있다. 본 연구에서는 전자기파의 측정 주파수 범위 1 - 18 GHz를 사용하는 유전율 시스템인 FDR-V (Frequency domain reflectometry with vector network analyzer)를 적용하여 1 GHz와 18 GHz에서의 두 주파수 범위에 대한 표준사 (Standard sand)와 화강풍화토 (Granitic weathered soil)의 밀도, 온도 및 염분농도 의존성에 따른 유전율상수의 반응에 대해 검토하였다. 실험결과에서, 흙의 밀도 의존성은 체적함수비의 증가에 따라 유전율상수도 증가하는 것으로 측정되었으나, 이들의 밀도 의존성은 다소 낮은 것으로 판단된다. 그리고, 1 GHz 실수부 (Real part)에 대한 온도 의존성 실험에서는 온도의 증가에 따라 물과 표준사의 유전율상수는 점진적으로 감소하는 경향을 보이나 에탄올의 유전율상수는 증가하는 것으로 측정되었다. 따라서, 온도 변화에 따른 각 매질의 유전율상수는 측정 온도에 대한 영향을 고려하여야 한다. 염분농도에 따른 유전율상수의 변화는 1 GHz 허수부 (Imaginary part)에서 염분농도의 증가에 따라 유전율상수의 측정치도 함께 증가하는 것으로 나타났다. 이상과 같이, 다양한 조건하에 대한 유전율상수의 의존성들을 기초로 하여 다공질 매질의 특성을 파악하기 위한 FDR-V 시스템의 적용성을 충분히 검토하였다. 결론적으로, 본 연구에서는 1 GHz의 측정 주파수범위 내에서 다공질 매질의 염분오염도를 충분히 정량적으로 측정할 수 있는 것으로 생각된다.