During PIV (Physical Inventory Verification), the IAEA has been inspecting the CANDU-Type spent fuels using an optical fiber-based scintillation detector. KINAC has developed a new verification instrument to deal with problems of the existing one such as low sensitivity, heavy and large dimension, and inconvenience-in-use. Our previous studies focused on how to develop the new instrument and had not included its performance tests. Field tests were carried out recently at Wolsung unit 4 to evaluate performance of the existing and new instruments. The objective of this paper is to discuss background noise produced in the optical fiber signal cable itself. The verification equipment for the CANDU-type Heavy Water Reactor spent fuels uses a scintillation detector to bond a scintillation material to the end of an optical signal cable. At this time, the radiation signal obtained by a data acquisition system is the signal generated from the scintillator (p-terphenyl organic scintillator) and the optical signal cable ; The signal produced in the optical cable itself is background noise to degrade the spent fuel verification equipment. To characterize the background radiation noise, the spent fuel bundles at Wolsung Unit 4 were measured using the optical fiber cable without the radiation scintillator. This signal is generated by reaction of the optical cable and the radiation emitted from the spent fuel. From experimental results, it was observed that the background noise signal of the optical cable increased as the optical cable went down in the downward direction, because the cable length irradiated by the radiation increased with the optical cable area in the spent fuel storage pool. Difference in the background noise signal was dependent on the location of the vertical direction and the signal of the new optical cable was up to about 5 times higher than that of the existing cable. While, the new cable has the cross-section area about 3.2 times larger than the old cable. Our past studies showed that total signal amplitude – sum of signals generated from the scintillator and optical fiber - of the new verification instrument was at least about 15 times greater than that of the existing one. Considering the total signal and background noise signal, from this measured results, it was confirmed that the scintillator characteristics – in particular, light output and decay time – has a dominant impact on the signal sensitivity of the newly developed instrument. More details will be discussed at the conference.

본 연구의 목적은 형광직물과 재귀반사 소재만으로 제작, 보급되고 있는 현 안전의복에, 광섬유 적용으로 시인성을 높여 야간이나 기상악화 시 안전사고로부터 작업자나 보행자를 보호하는데 있다. 이를 위하여 LED를 촉매로 한 광섬유와, 에너지 하베스팅 기술을 적용하여 설계·제작한 안전조끼를 개발하였다. 안전조끼는 필름에 일체화된 자동 점멸 광섬유에 의해 빛을 방출하도록 설계되었고 이 조끼를 착용한 작업자의 움직임으로, 버려지는 에너지를 수확하 여 광섬유의 발광을 더 지속적으로 구동시키기 위해 에너지 하베스터를 제작하여 부착하였다. 그 결과, 첫째로 조끼 착용자의 신체는 광섬유(optical fiber)와 재귀반사 테이프를 통해 멀리서 인식 가능하도록 시인성이 높아져 사고예방에 도움이 된다. 즉 야간에 실시하는 도로변이나 고지대에서의 작업, 구조대원의 활동, 스포츠 활동 시 사고를 예방하거나, 비상상황이 발생할 경우 광섬유 발광을 변화시키는 신호로 사고 지점을 빨리 발견할 수 있어 인명구조에도 도움이 될 것이다. 둘째, 생활 속 버려지는 에너지를 활용하기 위하여 압전소자 발전 시스템을 개발하여 압전 에너지 하베스팅 장치를 탑재한 결과, 배터리부의 유효 충전량을 활성화하고 보조 충전을 함으로써 에너지를 소량일지라도 효율적으로 생산할 수 있었다. 동시에 안전조끼에 내장하여 제작함으로써 탈착이 용이하도록 하여 활용도를 높였다. 기존 안전 조끼의 경우 야간에 주변 조명이 없을 때는 조끼를 착용한 사람을 인식하는 것이 거의 불가능하지만, 본 연구에서는 안전조끼의 빛 신호로 주변 조명이 없을 때에도 100m 이내에서 착용자를 식별할 수 있었다. 또한 광섬유 적용 안전조끼는 측면에서의 시인성 향상뿐만 아니라 가볍고 (물)세탁이 가능하여 실용적 측면에서 현존하는 LED적용 안전의류보다 우수하다. 그러므로 본 연구에서 개발한, 광섬유와 에너지 하베스터를 장착한 안전조끼는 실용도가 높고 안전사고 발생 예방과 감소, 나아가 인명구조에 이바지할 것으로 추정된다.

자연재해 발생을 예방하기 위한 방재센서 기술이 중요하며 광섬유를 이용한 센서에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 논문은 광섬유 센서 내장 탄소섬유시트로 보강된 RC보의 계측된 데이터로 결함 탐지 연구를 수행하였다. 미분의 국부적 변동 특성을 이용한 Method Ⅰ과 컨벌루션 방법을 이용한 Method Ⅱ를 비교, 분석하였다. 다른 차원의 데이터를 비교하기 위해서 무차원화 시켰으며, 분석 결과 Mehtod Ⅱ가 결함의 위치를 예리하게 잘 탐지하는 것으로 나타났다. Method Ⅱ인 컨벌루션에 사용 되는 필터 벡터를 잘 응용하면 더 좋은 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 태양광 기반으로 인공광 병렬 광공급 시스템을 개발하고 상추 재배효과를 구명하기 위하여 수행하였다. 태양광 기반으로 인공광원을 공급하는 장치는 광원 공급부, 전원 공급부, 시스템 계측 및 제어부로 구성하였다. 광원공급부는 태양광 전송장치(광파이버)와 LED 램프(인공광)로 구성하였고, 태양광 전송장치는 광 전송률이 우수한 석영재질의 광섬유(Optical fiber)로 제작되었으며, 인공광은 LED 중 White 램프를 사용하였다. 전원 공급부는 누전 차단기, SMPS, LED 제어기 및 릴레이로 구성하였다. 시스템계측 및 제어부는 터치스크린과 지그비(ZigBee) 통신모듈, 광량센서로 구성하였다. 구성한 장치의 성능시험 결과 광량센서로 측정된 강도가 200μmol·m-2·s-1 이하가 되면 자동적으로 LED 램프가 작동되어 보광하는 것을 확인하였다. 또한 본 장치를 활용하여 상추를 재배한 결과, 엽장, 뿌리길이, 엽록소 함량 및 지하부 생체중이 LED 처리보다 큰 것으로 나타났다. 따라서 본 장치 는 화석연료 고갈 등으로 전기 사용에 제한이 올 때 폐쇄형 식 물공장 같은 시설에서 작물을 재배할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 헤테로코어 광파이버 센서를 활용하여 콘크리트 내부에서 발생되는 변형률의 측정을 통해 콘크리트의 프리스트레스를 직접 평가할 수 있는 새로운 매립형 센서모듈 개발을 최종 목표로 하고 있다. 이를 위하여 노출형 센서모듈을 이용한 성능발현 실험결과는 가력속도 0.12, 1.80mm/min일 때 52.1, 2.6sec로 최대 약 19배의 계측 지연현상이 발생하였다. 계측 지연현상은 구조물의 실시간 변화 상태를 계측하지 못하는 경우로 실시간 계측이 가능한 센서모듈의 개발을 위해서 추가실험이 필요한 것으로 판단하였다. 계측 지연현상 원인규명 실험은 3가지의 실험을 계획하였으며, 실험결과는 마찰저항에 의한 계측 지연이 지배적으로 확인되었다. 마찰이 제거된 장치를 이용한 센서모듈의 실험결과에서는 계측 지연현상이 나타나지 않은 것으로 확인되었다.

웨어러블 광섬유 직물의 주요 요건은 의류에 적용하기 위해 높은 유연성을 전제로 해야 한다는 점과 인체의 평평한 부위뿐만 아니라 굴곡이 있는 구간에서도 발광 효과, 즉 휘도를 유지해야 한다는 점이다. 따라서 본 연구에서는 위 조건을 충족하는 웨어러블 광섬유 직물의 세부 구조를 직조(weaving) 타입과 자수(computer embroidery) 타입의 2가지 로 제작하였고, 이를 토대로 다음의 두 가지 조건에서 실험을 실시하였다. 첫째, 굴곡이 없는 평평한 상태에서의 웨어러블 광섬유 직물을 1㎝간격으로 총 10개의 측정점을 좌표화하여 그 휘도를 측정하였다. 둘째, 인체 부위 중 입체적 굴곡이 발생하는 팔뚝 부위에 가로 방향으로 웨어러블 광섬유 직물을 배치하고 1㎝ 간격으로 총 10개의 측정점을 좌표화하여 그 휘도값을 측정하였다. 그 결과 직조(weaving) 타입의 경우, 평평한 상태에서의 휘도값은 최대 5.23cd/㎡, 최소 2.74cd/㎡, 평균 3.56cd/㎡, 표준편차 1.11cd/㎡로 나타났고, 팔뚝 부위에서의 휘도값은 최대 7.92cd/㎡, 최소 2.37cd/㎡, 평균 4.42cd/㎡, 표준편차 2.16cd/㎡로 나타났다. 또한 자수(computer embroidery) 타입의 경우, 평평한 상태에서의 휘도값은 최대 7.56cd/㎡, 최소 3.84cd/㎡, 평균 5.13cd/㎡, 표준편차 1.04cd/㎡로 나타났고, 팔뚝 부위에서의 휘도값은 최대 9.62cd/㎡, 최소 3.63cd/㎡, 평균 6.13cd/㎡ 표준편차 2.26cd/㎡ 나타났다. 즉, 자수(computer embroidery) 타입의 경우가 직조(weaving) 타입의 경우에 비해 더 높은 발광 효과를 보였는데 이는 자수(computer embroidery) 타입의 세부 구조가 배면 소재로 인해 빛의 손실을 줄일 수 있었기 때문으로 사료된다. 또한 두 타입 모두에서 팔뚝 부위의 휘도가 평평한 상태에 비해 각각 124%, 119%로 나타나, 인체의 굴곡에도 본 웨어러블 광섬유 직물의 발광 효과가 우수하게 나타남을 알 수 있었다. 이는 빛의 파동설을 정의한 호이겐스의 원리(Huygens’ principle), 빛 파면의 진행 방향과 이루는 각도(θ)의 크기에 커지면 이와 비례하여 빛의 세기도 커진다는 호이겐스-프레넬-키르히호프 원리 (Huygens-Fresnel-Kirchhoff principle)와 일치하는 결과이다.

탄소섬유는 인장강도와 내구성이 우수하므로 구조물의 표면에 탄소섬유시트를 부착하는 보강공법은 콘크리트 구조물의 보수 및 보강에 사용되는 대표적인 방법이다. 그러나 탄소섬유시트 부착공법은 시공 후 보강성능의 확인이 어려운 단점이 있다. 탄소섬유시트에 광섬유를 매입하여 계측이 가능한 보강재로 사용하는 경우 미부착이나 탈락된 부위를 찾아내어 구조물의 보강수준을 평가할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구는 제작된 센싱보강재의 기본적인 가능성을 확인하기 위해 센싱보강재의 크기와 매립된 광섬유의 간격을 변인으로 두고 센싱보강재 실험체를 제작하였다. BOTDR (Brillouin Optical Time Domain Reflectometer)을 사용하여 시편의 변형에 따른 광섬유의 산란광으로부터 변형률을 계측하고 응답을 분석하였다. 분석 결과로부터 보강수준 정량화를 위한 센싱보강재의 적용성 및 BOTDR의 최소요구성능을 확인하였다.

There are various manufacturing processes for pure SiO2 that is used as abrasives, chemicals, filters, and glasses, and in metallurgy and optical industries. In the optical fiber industry, to produce SiO2 preform, SiCl4 is utilized as a raw material. However, the combustion reaction of SiCl4 has caused critical environmental issues, such as ozone deficiency by chlorine compounds, the greenhouse effect by carbon dioxide and corrosive gas such as hydrochloric acid. Thus, finding an alternative source that does not have those environmental issues is important for the future. Octamethylcyclotetrasiloxane (OMCTS or D4) as a chlorine free source is recently promising candidate for the SiO2 preform formation. In this study, we first conducted a vaporizer design to vaporize the OMCTS. The vaporizer for the OMCTS vaporization was produced on the basis of the results of the vaporizer design. The size of the primary particle of the SiO2 formed by OMCTS was less than 100 nm. X-ray diffraction patterns of the SiO2 indicated an amorphous phase. Fourier-transform infrared spectroscopy analysis revealed the Si-O-Si bond without the -OH group.

이 연구에서는 FBG센서가 내장된 강연선을 포스트텐션 UHPC 교량(길이 11.0m, 폭 5.0m, 높이 0.6m)에 적용하고 약 1년간의 긴장력 장기모니터링 결과를 정리하였다. 그리고 초기 도입 긴장력과 차량재하시험을 통하여 콘크리트 내부 강연선의 긴장력 변화를 계측하고 계측결과에 대한 분석을 수행하였다. 연구결과, 이 연구에서 제안하는 콘크리트 내부 긴장력 측정방법이 공영 중인 교량에서 외력으로 인한 콘크리트 내부의 작은 프리스트레스 변화를 효과적으로 측정할 수 있음을 알 수 있었다. 아울러 장기 계측결과를 이용하여 응력변화에 의한 유효변형률을 정확하게 얻기 위해서는 온도보정에 사용되는 열팽창계수의 선택이 매우 중요함을 알 수 있었다.

In recent days, according as ergonomics and aesthetic engineering are important factors in the product market, there is a demand to develop automobile seat and interior designs which are focused on sensitive elements such as aesthetic and comfort features in order to satisfy the sensitive needs of consumers. To meet such demands, car seats are turning into functional and sensitive products that reflect elements of function and entertainment. According to such trends, this research is aimed to develop the illuminating car seat fabric that serve such functions as recognizing and reacting to car environments, which includes sensing over-speed, open doors, and unfastened safety belts through the illuminating car seat fabrics by optical fiber. For this purpose, basic physical properties of optical fiber are analyzed, appropriate weaving and etching technologies are applied, and the woven fabric of optical fiber for car seats are illuminating depend upon car environments. Moreover, the applicable woven fabric of optical fiber is deduced after evaluating the physical properties (such as tensile strength, heatproof, anti-fouling, washable and combustible traits) for the appropriateness of applying the woven fabric of optical fiber to car seats. For this purpose, the woven fabric of optical fiber is covered according to car seat processes; the optical fiber applied to seats is composed that it may be connected to one end of the connector linked to a LED so that it may perform functions like sensing over-speed, open doors, and unfastened safety belts; the sensed signals are transmitted to the control part, and luminescent signals are transmitted to LED.

본 연구의 목적은 유연 광섬유의 스마트 의류용 로고 디자인을 개발하기 위한 디자인 지침을 도출하는 것이다. 로고 디자인을 위한 지침 도출의 기준은, 첫째 광섬유 전면에 걸쳐 적절한 밝기 정도를 나타내는지의 여부, 둘째 광섬유 전면에 걸쳐 비교적 균일한 밝기 특성을 나타내는가 등이었다. 이를 위하여, 실험 1에서는 광섬유사의 각도 변화와 길이에 따른 유연 광섬유의 밝기 특성을 분석하였으며, 실험 2에서는 실제 의류용 로고 디자인을 위한 지침을 도출하기 위해, 알파벳 대문자의 주요 형태소 등의 유연 광섬유 밝기 특성을 분석하였다. 두 개의 실험 결과를 토대로 하여, 유연 광섬유로 구성된 의류용 로고 디자인을 위한 지침과 제한점을 도출하였다.

A low-dispersion fiber feed Littrow-mounted grating spectrometer for education was designed and fabricated. The dispersion element is a reflective type blazed grating Edmundoptics NT 46-075 (spatial frequency 600 lines/mm, dimension 30mm×30mm, blazed angle 8.6 degree). The optical fiber coupler module for optical guiding from telescope to spectrometer is composed of a multi-mode FC connector - FC connector optical fiber patch cord (core/cladding diameter 50μm/125μm) and two 1.25" throw-tube couplers. The lens for collimating and imaging is a general purpose focal length 50 mm camera lens (f/1.8). The device for optical path control is a rectangular prism (size 25mm×25mm). The imaging camera sensor is a Meade DSI Pro 2 CCD sensor (black and white, 752×582 pixels and pixel size 8.3μm×8.6μm). Softwares for data logging and analysis consist of Meade Autostar Suite, NIH imagej and Vernier Logger Pro 3. The wavelength coverage range of the spectrometer is 205 nm at central wavelength 550 nm. The wavelength resolution is 1.7 nm.

This paper presents a new type of optical silicon accelerometer using deep reactive ion etching (DRIE) and micro-stereolithography technology. Optical silicon accelerometer is based on a mass suspended by four vertical beams. A vertical shutter at the end of the mass can only moves along the sensing axis in the optical path between two single-mode optical fibers. The shutter modulates intensity of light from a laser diode reaching a photo detector. With the DRIE technique for (100) silicon, it is possible to etch a vertical shutter and beam. This ensures low sensitivity to accelerations that are not along the sensing axis. The microstructure for sensor packaging and optical fiber fixing was fabricated using micro stereolithography technology. Designed sensors are two types and each resonant frequency is about 15 kHz and 5 kHz.

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 Temperatureand 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 지 하수 누출 지점을 중심으로 벽면에서 변형의 누적 크기가 증대되어가는 경향을 보이나 그 크기는 미약하 고 완만하게 진행함을 확인하였다. 계속적인 지하수에 의한 포화-습윤-건조 등의 현상이 반복되는 구간이 나 포화상태에 있는 구간은 점진적으로 영향이 커질 것으로 예상된다. 광섬유센서케이블을 이용한 분포 개념의 측정 및 분석기술은 구조물의 특성에 따라 선택적ㆍ탄력적 적용이 가능하다. 변형률의 계측 범위 는 20 ∼28,000 크기까지 변위 계측이 가능하다. 변형률의 해상도는 0.01mm로서 최소 매 1m 간격, 온도는 0.01℃ 해상도를 가지고 최소 0.5m 간격으로 감시가 가능하다. 기존의 특정지점 계측방법(Point Sensing)과는 확연하게 차별된다. 현재까지 운영한 결과 본 감시시스템은 방사성폐기물 처분시설 등 공 동과 사면의 장기감시시스템으로 적용 가능성을 확인하였다.

본 연구의 목적은 스마트 포토닉 의류와 관련된 다양한 기술 중 광섬유 발광 기능 의류 기술을 기반으로 하여, 스마트 포토닉 스포츠 의류를 위한 모듈화 디자인의 체계적인 방안을 모색하고, 인체 치수를 기반으로 한 광섬유-발광 모듈 조합에 따른 다양한 모듈화 디자인 모형을 제시하는데 있다. 이를 위하여 본 연구에서는 모듈화의 디자인 요건을 살펴보았고, 광섬유-발광 모듈의 크기와 부착 위치를 선정함에 있어서는 모듈화와 인체 치수와의 밀접한 연관성을 고려하여 연구를 진행하였다. 인체 치수와 더불어 컴퓨팅 기기의 적합한 부착 위치와 인체의 동작에 영향을 덜 받는 인체 부위를 종합적으로 고려하여 최종적으로 광섬유-발광 모듈을 부착하기에 적합한 인체상의 부위를 도출하였고, 이를 부위별 실측 치수와 함께 제시하였다. 이를 토대로 스마트 포토닉 의류의 3대 기능 중 스포츠 의류에 가장 필요하면서 적합하다고 판단되는 착용자 안전보호 기능을 중심으로, 스마트 포토닉 기능의 스포츠 의류 상의 재킷(jacket)의 모듈화 모형을 설계하여 제시하였다.

가진력의 영향을 평가하기 위해 이용되는 압전소자와 물체의 변형량을 분석하기 위해 사용되는 광섬유 센서와 변형 게이지는 각종 시험과 실험에 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 케이블 시스템에서 발생한 손상을 검토하기 위해 압전소자와 광섬유센서를 이용하였다. 케이블 시스템은 압축이나 휨이 발생하지 않고 막구조에서 단지 인장력을 분담한다. 그러나 기존의 안전진단법을 이용하여 케이블 시스템의 손상을 판단하는 것은 전체구조의 특이한 구조거동 등으로 검토하기 어렵다. 인장부재에서 케이블의 풀림과 할렬이 발생하면 진동을 유발하기 때문에 압전소자를 케이블의 손상을 검토하기 위해 이용하였으며, 이를 광섬유 센서를 이용한 실험의 결과와 비교하였다. 본 연구는 인장응력 하에 케이블 시스템의 손상을 검토하는 방법을 제안하기 위한 실험적 연구이다.