• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제2권4호
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• pp.357-382
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• 2015

This paper provides an overview of the use of different Distributed Optical Fiber Sensor systems (DOFSs) to perform Structural Health Monitoring (SHM) in the specific case of civil engineering structures. Nowadays, there are several methods available for extracting distributed measurements from optical fiber, and their use have to be according with the aims of the SHM performance. The continuous-in-space data is the common advantage of the different DOFSs over other conventional health monitoring systems and, depending on the particular characteristics of each DOFS, a global and/or local health structural evaluation is possible with different accuracy. Firstly, the fundamentals of different DOFSs and their principal advantages and disadvantages are presented. Then, laboratory and field tests using different DOFSs systems to measure strain in structural elements and civil structures are presented and discussed. Finally, based on the current applications, conclusions and future trends of DOFSs in SHM in civil structures are proposed.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.33-40
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• 2020

광섬유를 이용한 구조물 건전도 모니터링은 다양한 연구가 이루어졌다. 광섬유는 다중 및 분포로 변형률을 계측 할 수 있다. 광섬유 센서 중, FBG 센서는 동적 응답 계측과 정밀도가 높은 장점이 있지만, 계측 포인트의 제한이 있다. 분포형 광섬유 센서는 계측 포인트가 1000개가 넘지만, 샘플링 속도가 낮아 동적 계측이 불가능하다. 본 연구에서는 FBG와 브릴루안 상관영역 측정법의 장점만을 이용한 하이브리드 신경망 센서 계측 시스템이 제안하였다. 광섬유 브래그 격자를 포함한 광섬유를 이용하여 정적응답과 동적 응답을 선택적으로 계측 할 수 있는 계측 시스템이다. 제안된 시스템검증을 위하여 실내 실험을 수행하였으며, 기존의 센서와의 비교를 통해 정확도와 재현성을 검증하였다. 제안된 시스템을 활용하여, 동적 응답을 상시 계측하고, 전역적인 구조물의 상태를 평가한다. 이상 상태가 감지 되면, 분포형 계측 시스템을 이용하여 정적 응답을 계측하여, 구조물의 국부적인 상태를 평가한다. 제안된 시스템을 통해 효율적인 구조물 건전도 모니터링에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 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.

• 센서학회지
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• 제31권1호
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• pp.24-30
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• 2022

Distributed fiber-optic acoustic·vibration sensing technology is becoming increasingly popular in many industrial and academic areas such as in securing large edifices, exploring underground seismic activity, monitoring oil well/reservoir, etc. Long-range perimeter intrusion detection exemplifies an application that not only detects intrusion, but also pinpoints where it happens and recognizes kinds of threats made along the perimeter where a single fiber cable was installed. In this study, we developed a distributed fiber-optic sensing device that measures a distributed acoustic·vibration signature (pattern) for intrusion detection. In addition, we demontrate the proposed deep learning algorithm and how it classifies various intrusion events. We evaluated the sensing device and deep learning algorithm in a practical testbed setup. The evaluation results confirm that the developed system is a promising intrusion detection system for long-distance and seamless recognition requirements.

• 센서학회지
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• 제31권6호
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• pp.441-447
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• 2022

This study describes a novel method for detecting and measuring partial discharge (PD) on an electrical facility such as an insulated power cable or switchgear using fiber optic sensing technology, and a distributed acoustic sensing (DAS) system. This method has distinct advantages over traditional PD sensing techniques based on an electrical method, including immunity to electromagnetic interference (EMI), long range detection, simultaneous detection for multiple points, and exact location. In this study, we present a DAS system for PD detection with performance evaluation and experimental results in a simulated environment. The results show that the system can be applied to PD detection.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2009년도 창립 20주년기념 특별학술발표회
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• pp.337-338
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• 2009

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.1100-1109
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• 2006

In this study, two different technologies which can measure temperature simultaneously at many points are introduced. One is to use a thermal sensor cable that is comprised of addressable thermal sensors connected in parallel within a single cable. The other is to use an optic fiber with Distributed Temperature Sensing (DTS) system. The difference between two technologies can be summarized as follows. A thermal sensor cable has a concept of 'point sensing' that can measure temperature at accurate position of a thermal sensor. So the accuracy and resolution of temperature measurement are up to the ability of the thermal sensor. Whereas optic fiber sensor has a concept of 'distributed sensing' because temperature is measured by ratio of Stokes and anti-Stokes component intensities of Raman backscatter that is generated when laser pulse travels along an optic fiber. It's resolution is determined by measuring distance, measuring time and spatial resolution. The purpose of this study is that application targets of two temperature measurement techniques are checked in technical and economical phases by examining the strength and weakness of them. Considering the functions and characteristics of two techniques, the thermal sensor cable will be suitable to apply to the assessment of groundwater flow, geothermal distribution and grouting efficiency within 300m distance. It is expected that the optic fiber sensor can be widely utilized at various fields (for example: pipe line inspection, tunnel fire detection, power line monitoring etc.) which need an information of temperature distribution over relatively long distance.

• Smart Structures and Systems
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• 제13권1호
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• pp.41-53
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• 2014

Optical fiber Brillouin sensor in a coil winding setup is proposed in this paper to measure the expansion deformation of a concrete column with a central rebar subjected to accelerated corrosion. The optical sensor monitored the whole dynamic corrosion process from initial deformation to final cracking. Experimental results show that Brillouin Optical Time Domain Reflectometer (BOTDR) can accurately measure the strain values and identify the crack locations of the simulated reinforced concrete (RC) column. A theoretical model is used to calculate the RC corrosion expansive pressure and crack length. The results indicate that the measured strain and cracking history revealed the development of the steel bar corrosion inside the simulated RC column.

• 방사성폐기물학회지
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• 제8권4호
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• pp.293-301
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• 2010

한국원자력연구원 내에 위치하는 방사성폐기물지하처분연구시설의 터널 내 벽면의 지반변위 및 온도 변화를 실시간으로 감시할 수 있는 시스템을 구축하였다. 이 시스템은 광섬유케이블(Optical Fiber Cable)의 Brillouin 산란현상을 이용하는 분포개념의 온도 및 변형율 측정기법(Distributed Temperature and Strain Sensor: DTSS)을 적용하는 기술이다. 2년여 동안 감시한 결과 터널 벽면 쇼크리트 표면에서 균열 등과 관련한 뚜렷한 벽면 변위 징후는 발견되지 않았다. 다만, 시간이 경과함에 따라 터널 내에서 지하수 누출 지점을 중심으로 벽면에서 변형의 누적 크기가 증대되어가는 경향을 보이나 그 크기는 미약하고 완만하게 진행함을 확인하였다. 계속적인 지하수에 의한 포화-습윤-건조 등의 현상이 반복되는 구간이나 포화상태에 있는 구간은 점진적으로 영향이 커질 것으로 예상된다. 광섬유센서케이블을 이용한 분포 개념의 측정 및 분석기술은 구조물의 특성에 따라 선택적 탄력적 적용이 가능하다. 변형률의 계측 범위는 $20{\mu}{\varepsilon}{\sim}28,000{\mu}{\varepsilon}$ 크기까지 변위 계측이 가능하다. 변형률의 해상도는 0.01mm로서 최소 매 1m 간격, 온도는 $0.01^{\circ}C$ 해상도를 가지고 최소 0.5m 간격으로 감시가 가능하다. 기존의 특정지점 계측방법(Point Sensing)과는 확연하게 차별된다. 현재까지 운영한 결과 본 감시시스템은 방사성폐기물 처분시설 등 공동과 사면의 장기감시시스템으로 적용 가능성을 확인하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2007년도 춘계학술대회논문집
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• pp.81-84
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• 2007

In this paper, fiber optic sound and vibration monitoring sensor which is latticed shape structure based on Sagnac interferometer is fabricated and tested in laboratory conditions. To detect external vibrations surface mounted fibers on the latticed steel wire fence with a dimension of 170cm by 180cm is used. To detect external sound frequency the tightened fiber optic itself wire netting fence with a dimension of 50cm by 50cm is used. Experiments for the detection of the excited vibration and sound signals were performed. A small vibrator induced external vibration signal and it is applied to the latticed structure in the range of 100Hz to several kHz. External sound signal applied to the fiber optic sensor net using non-directional sound speaker. The detected optical signals were compared and analyzed to the detected both accelerometer and microphone signals in the time and frequency domain. Based on the experimental results, distributed fiber optic sensor using Sagnac interferometer detected effectively external vibration and sound signal and had a good performance. This system can be expanded to the monitoring of a significant system and to the structural health monitoring system.