일반적으로 교량의 하중저항능력인 내하력은 교량의 거동에 큰 영향을 줄 수 있는 심각한 손상, 결함, 재료적인 열화현상이 존재하지 않는다면 이론적인 방법으로 평가한 내하력보다 여유가 있다. 그러나 현재 내하력을 구하기위한 재하실험 및 구조해석 과정에서 이미 오차가 포함되어 있어 응답보정계수의 신뢰성이 떨어지고 있다. 이에 본 연구에서는 센서의 센싱 문제와 구조해석 모델의 적정성에 오차를 해결하기 위하여 센서부에서 기존의 전기저항식 변형률, 변위 센서의 문제점을 도출하여 성능이 우수한 스마트 센서인 광섬유 스마트 센서로의 변화를 추진하고자 한다. 또한, 다양한 구조해석 모델 해석을 통하여 최적의 적정 모델을 선정함으로서 응답보정계수의 정확성을 향상시키고자 하였다.

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 연구에서는 FBG 센서 및 PDA를 이용하여 새로운 안전관리 시스템인 무선 계측 시스템을 개발하기 위해 FBG 센서를 이용하여 광섬유 변위(FBG-LVDT) 센서, 광섬유 변형률(FBG-STRAIN) 센서, 광섬유 온도(FBG-TEMP) 센서 그리고 광섬유 가속도(FBG-ACC) 센서를 특별 제작하였다. 또한, 신호처리 시스템에는 적용된 FBG 센서들의 무선송신 시스템이 가능하도록 신호처리 시스템을 구성하였으며, PDA를 이용하여 원격 거리에서도 display가 가능할 수 있도록 프로그램을 개발하였다. 개발된 FBG 센서들과 무선계측 모니터링 시스템의 현장 적용성, 정확성 및 활용 가능성을 검증하고자 현장 교량에서 정적, 동적 재하시험을 실시하였다. 또한, FBG-LVDT 센서, FBG-ACC 센서에 의하여 측정된 동적 데이터들은 Meister의 진동등감각 곡선에 적용시킴으로서 교량의 진동에 대한 사용성 평가를 실시하였고 교량의 진동 사용성을 고려하여 진동 제한 기준을 제시하여 대상 교량의 진동 평가를 위한 방법을 마련하였다.

본 연구에서는 이득 평탄화된 어븀첨가 광섬유 증폭기를 제작하였다. 이득 평탄화 필터는 주기적으로 배열된 금속선을 이용하여 유도되는 장주기 광섬유 격자로 구현하였다. 980 nm 펌핑 레이저에 의해 증폭된 자발방출 출력 스펙트럼의 C-밴드 파장 영역에서 이득 리플을 제작된 필터를 적용하여 1 dB 이내로 억제하였다. 다중 채널을 동시에 증폭시킬 수 있는 성능은 페브리 페롯 레이저 다이오드를 이용하여 측정하였고 C-밴드에서 20 dB 이상 증폭시킬 수 있음을 보여주었다. 이 증폭기는 파장분할 다중화 방식의 장거리 광 전송에서 다중 채널을 동시에 증폭하는 효과적인 방법을 제공할 것이다.

본 연구에서는 광섬유 FBG 센서를 이용, 곡률반경을 고려한 이 방향 변위(Two-Way Displacement)를 측정하여 변형각을 환산함으로써 상대좌표를 구하는 알고리즘을 정립하였으며 이를 이용하면 작은 변형에 대해서도 매우정확하게 상대변위를 구할 수 있음을 알 수 있었다. 이를 확인하기 위해 4.5m높이의 H형강에 고안된 이 방향 광섬유센서를 부착하여 횡 방향으로 외력을 가해서 발생한 변위를 수준측량과 일반적인 전자식 변위계로 동시에 측정하여 각각의 측정성능을 비교분석하였다. 그 결과, 광섬유센서의 분해능은 다른 센서시스템에 비해 월등하였으며 이차원 상대좌표의 측정이 가능함을 확인하였다.

This paper described the method and the result of making a dynamic fiber optic gyrocompass measuring the heading angles of ships by processing the output signal from a constant rotating fiber optic sensor and also showed the measurement to test the performance of our system. Considerig an economical view we designed and ordered a cheap medium grade fiber densors increased not fiber length but the diameter of a fiber sensing loop. The scale factor and noise was 267mV/deg/s and 2 deg/hr/Hz(1Σ), respectively. We made the dynamic fiber optic gyrocompass by this sensor. We measured the heading angles in an arbitrary direction to evaluate the accuracy of our system and the root mean square error was 0.4˚. Moreover, we measured the angles ineach direction of 45˚. successive rotation to know whether this system has distoritions in a specific direction or not and the root mean square error in this case was 0.5˚.

This paper describe the method and the result of making a fiber optic gyrocompass measuring the heading angles of a ship with a fiber optic sensor. As the method seeking for the heading angles, it is possible to get the heading angles by measuring the output signals from a stationary fiber optic sensor in at least three directions such as a heading direction and other two directions having phase difference Φ1 and Φ2 to the heading. We made the static fiber optic gyrocompass by a high performance fiber optic sensor having scale factor of 210mV/deg/s and resolution of 0.5deg/hr using this principle. The accuracy of this system was 0.29˚ from 20 numbers of data measuring the arbitrary heading angle.