광섬유 직물 기반 스마트 의류가 국, 내외로 개발되고 있는 실정이며, 기존의 일반적인 광섬유는 직물화가 어렵고 내구성, 내수성이 결여되어 세탁 및 유지 관리의 한계로 인해 에칭된 광섬유사의 표면에 합성수지를 코팅 처리하는 '내수성 광섬유사 가공 기술'이 최근 개발 되었다. 본 연구에서는 제직 후 측광가공 된 유연 광섬유 직물을 대상으로 광섬유사 길이에 따른 특성과 광원 색채에 따른 발광 특성을 분석, 평가하여 디지털 컬러 의류의 적용 적합성을 파악하고자 한다. 이를 위하여 광섬유사 길이에 따른 총 4가지 유연 광섬유 직물시료를 제직하여, 이를 대상으로 광원 색채에 따른 유연 광섬유 직물의 휘도, 물리적 가시도, 지각적 가시도를 측정함으로써 발광특성을 분석하였다. 그 결과, 10cm인 유연 광섬유 직물과 녹색 광원을 사용한 경우가 최대가시거리 100m로 디지털 컬러 의류 즉, 안전보호 기능의 산악복 적용에 가장 적합한 발광효과를 보이는 것으로 나타났다. 그러므로 본 연구의 결과는 앞으로 유연 광섬유 직물 적용 의류 개발과 관련된 후속 연구의 자료로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

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.

주5일제 정착, 소득의 향상, 연안지역 접근성 개선으로 해양관광 활동에 대한 관심과 해양레저 활동에 대한 수요가 증가하고 있으나, 해양활동을 위한 인프라구축 및 레저선박과 인명의 안전을 위한 시스템개발은 미비한 실정이다. 일반선박과 달리 레저선박은 구조안전성 평가 시스템을 위한 규정 및 적용 기준이 명확히 정립되어 있지 않으며, 시스템 개발이 전무하여 레저보트의 운항안전성 확보를 위한 레저보트 구조 안전모니터링시스템의 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 도파로 어레이 격자(AWG, Arrayed waveguide grating)와 광섬유 브래그 격자 센서(FBG)를 이용하여 레저보트의 실시간 선체구조모니터링이 가능한 시스템을 개발하여 해상에서의 인명과 레저선박의 안전성을 확보하고자 한다.

인체의 동작 센싱 방법에 대한 연구가 다양하게 진행되어 왔으나, 기존의 동작 센싱 방식에는 많은 한계점들이 있다. 기존의 동작 센싱 방식의 한계점을 보완하기 위한 일환의 노력으로, 이 논문에서는 비구속적인 동작 센싱이 가능한 광섬유 기반 의류 소매형 동작센서를 탐색적으로 연구하는데 목표를 두었다. 이 논문에서는 광섬유 기반의 의류 소매형 동작 센서를 고안하고, 이를 통하여 일상생활 중에 다양한 동작을 센싱하는 것이 가능한가에 대하여 탐색적 연구를 수행하였다. 또한 본 연구의 범위는 광섬유 기반 동작센서의 가능성 여부와 주요 요건을 탐색하는 것이며, 소매 패턴과 봉제 방식의 특성, 착용자의 체형 특성이 미친 영향은 연구 범위에서 제외되었다. 이러한 방식으로 의복에 적용 가능하도록 고안된 광섬유 기반 의류 소매형 동작센서는, 기존의 동작 센싱 시스템에 비하여 더욱 미세한 인체 동작 측정이 가능하며 시간 공간의 제약 없이 저 비용으로 인체 동작 측정이 가능하다는 장점을 갖는다.

소득의 향상 및 연안지역 접근성 개선으로 해양관광 활동에 대한 관심증가 및 해양레저에 대한 수요가 증가하고 있으나, 해상에서의 레저선박과 인명의 안전을 위한 시스템 개발은 미비한 실정이다. 레저선박의 경우 구조안전성에 관한 규정 및 적용 기준이 명확히 정립되어있 지 않으며, 안전성 평가를 위한 시스템 개발이 전무하여 레저보트의 운항안전성 확보를 위한 레저보트 구조안전모니터링시스템의 개발이 필요 하다, 본 연구에서는 도파로 어레이 격자(AWG)와 광섬유 브래그 격자센서(FBG)를 이용하여 레저보트의 실시간 구조안전모니터링 가능한 시스 템을 개발하여 해상에서의 인명과 레저보트의 안전성을 확보하고자 한다.

최근 IT 융합 기술이 글로벌 시장의 핵심 화두로 떠오르면서, 스마트 의류 분야에서도 '의류+서비스 제공(service provider)' 기능을 갖는 PSS형 제품 디자인에 대한 수요가 크게 증가하고 있다. 본 연구에서는PSS형 제품 디자인의 일환으로서 안전보호 기능의 산악복 용도에 적합한 발광특성을 지닌 유연 광섬유 기반 직물 디스플레이의 제직구성을 모색하고, 이를 적용한 산악복 모형 디자인을 제시하였다. 이를 위하여 제직 구성, 즉 직물조직과 광섬유 밀도가 다른 총 15개 광섬유 직물 디스플레이 시료를 제직하여, 이를 대상으로 각각의 휘도를 측정함으로써 발광특성을 분석하였다. 그 결과, '주자직 2:1', '주자직 3:1' 및 '능직 2:1', '능직 3:1'인 경우가 안전보호 기능을 위한 산악복으로서 적용이 가장 적합한 발광효과를 보이는 것으로 나타났다. 발광특성에 관한 분석 결과 및 최근 스포츠 패션 트렌드를 기초로 하여, 유연 광섬유 직물 디스플레이 적용 산악복 모형 디자인을 전개하였다.

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.

광섬유의 클래딩 부분을 별도의 고정구에 직접 부착하는 방식으로 고정하여, 변형발생 시 광케이블을 구성하는 재료들 사이에서 발생하는 미끄러짐(Slip)현상을 방지하고, 외력에 의해 발생하는 변형을 정확하게 측정이 가능하도록 함과 기존 광섬유격자센서가 자체적으로 압축변형의 측정이 곤란한 점을 개선하기 위해 미리 긴장(Pre-Strain)상태를 유지하기 위하여 두 개의 접점사이를 볼트와 너트로 조절하여 프리스트레인 가변이 가능하도록 하여 인장/압축변형 측정을 가능하게 한 광섬유격자센서 패키지를 사용하는 지하구조물 변위 모니터링시스템이 본 연구에 의해 개발되었다. 이러한 광섬유격자센서 패키지는 콘크리트 라이닝구조물에 콘크리트의 불균일성을 극복하고 대표성을 가지기 위해 1미터 게이지 길이를 갖도록 하여 모니터링시스템에 적용되었으며, 대구 지하철 지하구조물에 현재 운영 중인 이 시스템은 한국전력 공동구 설치공사가 진행되면서 구조물에 미치는 영향을 판단하기 위한 모니터링시스템으로 적용되었다.

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.

이 연구에서는 교량 상부구조물의 보수 보강에 많이 사용되는 7연 강연선의 공용중 긴장력 관리를 위한 새로운 방법은 제안하였다. 제안된 스마트 강연선은 기존 강연선의 중앙 킹와이어를 강제튜브로 대체하고, 강제튜브의 내부에 FBG 광섬유센서를 설치하여 강연선의 변형률을 측정할 수 있도록 하였다. 내장된 센서를 통하여 이 스마트 강연선의 변형률을 쉽게 측정할 수 있으므로, 공용중 강연선의 긴장력을 모니터링할 수 있다. 본 연구에서 제안된 장력 모니터링 방법의 효용성을 증명하기 위하여 FBG센서 2개가 내장된 길이 7.0m인 스마트 강연선을 제작하고, 이를 길이 6.4m, 높이 0.6m인 RC T형 모형거더에 외장형 텐던으로 적용하였다. 그리고 이 시험거더에 대한 재하-제하시험을 실시하고 로드셀에서 계측된 긴장력과 스마트 강연선을 이용하여 예측한 긴장력을 비교하였다. 비교 결과, 제안된 스마트 강연선은 긴장력이 작용된 강연선의 장력을 정확하게 모니터링 하는데 유용함을 확인할 수 있었다.