In this study, we proposed a novel concept of liquid level indicator that can stably measure the liquid level even with changes in liquid density by enormous temperature changes. This uses a distributed optical fiber sensor based on Rayleigh scattering with high spatial resolution. Additionally, taking advantage of the flexibility of an optical fiber sensor, we introduced a bendable supporting structure and made it possible to freely adjust the angle for ease of installation of the liquid level indicator. In the proof-of-concept experiment using a prototype incorporating the proposed concept, we confirmed that the interface location can be effectively detected by utilizing the difference in heat transfer characteristics between liquid and gas phases, demonstrating the feasibility of liquid level measurement. Such a liquid level indicator is expected to enable more accurate level measurements in environments with huge temperature changes and to be conveniently used even in situations where installation and maintenance of the level meter are challenging due to complex internal structures.

In this study, we evaluate artificial neural network (ANN) models that estimate the positions of gamma-ray sources from plastic scintillating fiber (PSF)-based radiation detection systems using different filtering ratios. The PSF-based radiation detection system consists of a single-stranded PSF, two photomultiplier tubes (PMTs) that transform the scintillation signals into electric signals, amplifiers, and a data acquisition system (DAQ). The source used to evaluate the system is Cs-137, with a photopeak of 662 keV and a dose rate of about 5 μSv/h. We construct ANN models with the same structure but different training data. For the training data, we selected a measurement time of 1 minute to secure a sufficient number of data points. Conversely, we chose a measurement time of 10 seconds for extracting time-difference data from the primary data, followed by filtering. During the filtering process, we identified the peak heights of the gaussian-fitted curves obtained from the histogram of the time-difference data, and extracted the data located above the height which is equal to the peak height multiplied by a predetermined percentage. We used percentage values of 0, 20, 40, and 60 for the filtering. The results indicate that the filtering has an effect on the position estimation error, which we define as the absolute value of the difference between the estimated source position and the actual source position. The estimation of the ANN model trained with raw data for the training data shows a total average error of 1.391 m, while the ANN model trained with 20%-filtered data for the training data shows a total average error of 0.263 m. Similarly, the 40%-filtered data result shows a total average error of 0.119 m, and the 60%-filtered data result shows a total average error of 0.0452 m. From the perspective of the total average error, it is clear that the more data are filtered, the more accurate the result is. Further study will be conducted to optimize the filtering ratio for the system and measuring time by evaluating stabilization time for position estimation of the source.

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.

본 연구에서는 수면무호흡증이 다양한 합병증을 유발하는 질병으로서, 이를 위한 표준화된 수면다원검사가 고가 이며 측정이 불편함을 고려하여, 환자가 익숙한 환경에서 검사를 받을 수 있도록 스트레치 섬유센서를 이용한 무구 속 상태의 웨어러블 모니터링 시스템을 개발하고자 한다. 또한, 의복과 일체화된 디자인으로 제품화하여 그 유용성을 제안하고자 한다. 성인 남성용 롱 슬리브 티셔츠 형태로 착용형 수면무호흡 모니터링 스마트 의류를 개발하여, 수면무호흡 진단 지표 중 섬유형 센서를 기반으로 측정하는 호흡수(breathing rate)측정용 섬유센서, 산소포화도 (oxygen saturation), 호흡기류(airflow)를 실시간 측정하였다. 최적의 조합비 샘플 4가지를 통한 gauge factor를 측정한 결과, gauge factor 20.3을 확인하였고, 3회 숨을 크게 내쉴 때 호흡유량이 최대 2048ml였다. 산소포화도 69.45% 로 최소 측정 가능 산소포화도 70% 정도의 결과를 나타내었다. 세탁 후 인장에 따른 센서 성능 평가 결과는 전체적으로 gauge factor 18 수준의 값으로, 세탁에 대한 내구성이 입증되었다. 본 연구를 통하여 수면무호흡증 환자의 수 면효율이 떨어지고 여러 합병증을 동반하는 문제에 대해, 가정에서 쉽게 사용할 수 있는 착용형 수면무호흡 모니터 링 스마트 의류를 개발하여 호흡수, 호흡유량, 산소포화도의 3가지 지표를 측정 가능함을 확인하였다.

이 실험연구는 PSC 교량의 생애주기 프리스트레스 측정용 헤테로코어 광파이버 센서를 개발하기 위한 선행연구이며, 기존의 헤테로코어 변위센서의 정밀도를 향상하기 위한 실험이다. 실험결과 최대 2μm 단위의 변위 변화량을 측정할 수 있었다. 즉, 변위측정 길이가 30cm의 센서모듈을 설계했을 때 설계기준압축강도(fck)가 40MPa인 경우 0.2MPa 단위의 응력변화를 측정이 가능함을 확인하였다. 따라서 본 실험의 결과는 향후 진행될 내부매립용 센서모듈 개발에 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

The purpose of this study was to develop a carbon fiber sheet with embedded fiber optic sensor for maintenance and performance improvement of aged concrete bridges. The carbon fiber sheet reinforcement method can separate the concrete and the carbon fiber sheet, so it is necessary to investigate the bond performance level. However, separation of concrete and carbon fiber sheet and investigation of concrete scaling phenomenon are carried out by human, so it is difficult to secure objectivity and accurate investigation. Therefore, in this study, a method to confirm the bond level of carbon fiber sheet by reinforcing with a carbon fiber sheet with a fiber optic sensor was examined. In this study, we investigated the strain of fiber optic sensor embedded in carbon fiber sheet to identify the separate point of carbon fiber sheet. The strain measured by fiber optic sensor was measured by numerical analysis. The strain rate of the carbon fiber sheet was compared with that of the carbon fiber sheet. As a result, it was confirmed that the strain was changed at the point where the carbon fiber sheet was separated, and the strain occurred in the carbon fiber sheet was examined to predict the separate point.

The purpose of this study is to develop a carbon fiber sheet with embedded fiber optic sensor for maintenance and performance improvement of aged concrete bridges. The carbon fiber sheet bonded method has many advantages in terms of member repair and reinforcement, but it is disadvantageous in that it is necessary to directly identify the separate point generated during the bonded of the carbon fiber sheets by an artificial method. In this study, we examined the method of confirming the separate point of the carbon fiber sheets by examining the strain of the fiber optic sensor embedded in the carbon fiber sheets. The strain rate measured by the fiber optic sensor was replaced by the strain of the carbon fiber sheets derived from the FEM analysis.

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.

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 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.

구조물 이상 탐지를 위해 외력에 의한 광섬유의 모드변환을 이용한 새로운 광섬유 센서를 고안하고 제작하였다. 이러한 광섬유 센서는 민감도가 매우 좋으며, 크기가 작고, 전자파에 매우 둔감한 장점들이 있다. 이 센서는 적외선영역에서의 단일모드 광섬유와 635nm의 레이저 다이오드로 구성하였기 때문에 광섬유의 끝단에서의 횡모드는 가우시안 분포가 아닌 다른 형태의 횡모드 형태가 생긴다. 이 광섬유 중간을 구조물에 부착한 후, 구조물에 외력을 인가하면 광섬유 횡모드의 분포 변화가 생기고, 이를 감지함으로써 구조물 이상 유무를 판독할 수 있다. 본 논문에서는 광섬유 센서를 부착한 알루미늄 보를 변형시킴으로써 광섬유 센서의 횡모드 변화를 조사하였다. 이 실험결과 구조물의 이상상태를 감지할 적당한 신호를 얻을 수 있었으며, 구조물의 이상유무를 측정할 수 있는 광섬유 센서로의 가능성을 확인할 수 있었다.

A monitoring technique of ground anchor force is now studying by measuring the strains distributed on a bearing plate. These distributed strains are measured by a fiber optic OFDR (Optical Frequency Domain Reflectometer) sensor. A sensing optical fiber was attached on the bearing plate at the two radial locations and tested by a universal test machine. The anchor forces can be calculated from the differences of these two trains.

This paper presents the measurement of earth anchor tension using fiber optic OFDR sensor. Fiber optic OFDR sensor was configurated with tunable laser source, APD with polarization beam splitter and high speed DAQ system. Strains of pressure plate and anchor head were measured and compared using strain gage and fiber optic OFDR sensor. Fiber optic OFDR sensor signal showed linear increase in both tension and compression direction as tensional force increase. This results shows the capability of fiber optic OFDR sensor for monitoring earth anchor tension.

Distributed optical fiber sensors have been developed to detect the occurrence of structural anomalies such as excessive stresses, cracks, and leaks at arbitrary locations in the facility. In this paper, we demonstrate fiber optic OFDR (Optical Frequency Domian Reflectometry) sensor to measure strain and temperature through the sensing optical fiber. A PVC pipe was prepared to show the strain measurement performance with a sensing optical fiber attached on the pipe. Also, a temperature test was performed with a sensing optical fiber located in a temperature chamber. In the results, this sensor can operate to resolve 14.2 micro strain and 1.62 degree temperature at the condition of 5 cm spatial resolution.

The present study aims to propose a corrosion detection method using a optical fiber sensor coated with a thin iron film. To evaluate the detection accuracy using the proposed method, 2 typed iron film with thicknesses of 100, 200 nm were used to monitor the reflectivity from corroded iron film via light source injection and the measurement was conducted in air, salt water, mortar packed conditions. As a result, it was found that the thickness of iron film is more sensitive to change in the reflectivity than the variation of exposure conditions

This study is a part of the research on the development of safety monitoring system and monitoring program of 3MW offshore wind support structure using fiber optic sensor. In this paper, we propose a maintenance system for offshore wind support structure using fiber optic sensor based on the analysis of current monitoring status and related standards of domestic and overseas offshore wind support jacket structures.

In this study, the effect of electromagnetic wave from an electronic device on electric sensor system and optic sensor were analyzed to verify the reduction effect of a optic sensor and applicability to marin structure. Test revealed that optic sensor system was not occurred the noise by electromagnetic waves also had the low range of fluctuation.