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.

본 논문에서는 건물의 횡방향 구조반응을 평가하기 위한 변형률 기반의 모니터링 기법이 제시되고, 이에 대한 기초 연구로써, 구조해석을 통해 제안된 기법을 검증한다. 광섬유 격자 센서(fiber Bragg grating, FBG)는 일반 변형률 센서와 비교하여 내구성이 뛰어날 뿐 아니라 높은 샘플링 수와 여러 지점을 동시에 계측할 수 있는 장점이 있다. 이러한 특성 때문에 FBG 센서는 구조 모니터링을 위해 많은 센서가 요구되는 건물의 모니터링에 적합하다. 본 연구에서 FBG 센서는 수직 부재의 변형률을 계측하며, 이는 해당 부재의 곡률을 평가한다. 이러한 곡률은 횡변위와 횡가속도를 평가하는데 사용된다. 추가적으로 횡방향 가속도는 frequency domain decomposition(FDD) 기법을 이용하여 구조물의 고유진동수와 모드형상을 추정하는데 사용된다. 9층 철골모멘트 골조 예제의 적용을 통해, 제시된 기법이 건물의 다양한 횡방향 구조 반응과 동적 특성을 평가하는데 적절함을 확인하였다.

취성재료인 탄소섬유보강폴리머(CFRP)의 시편시험에서 총변형량과 유효길이로서 유도되는 환산변형률을 도입하고, 환산변형률의 장점을 기술하였다. 일반적으로 재료의 인장물성을 결정하기 위해 스트레인 게이지 측정값을 사용하지만, 취성특성을 가지는 CFRP에서는 항상 유효한 것은 아니다. 그 이유는 취성재료에서는 응력재분배를 할 수 없으며, 스트레인 게이지의 측정값은 국부거동만을 나타기 때문이다. 따라서 환산변형률은 취성재료의 인장인장특성의 평균값을 측정하고 변형률과 측정값을 검증하는 보조지표로서 효과적으로 사용될 수 있다. 또한 환산변형률은 1) 제작 오차(편차) 와 세팅 오차(정렬 불량)에 의해 발생하는 초기 내부 변형률에 기인한 영향과 2) 불균일 변형분포로 인한 부분파단 이후 거동을 명확히 가시화하는 장점이 있다.

본 연구는 철골모멘트골조를 대상으로 변형률 기반 횡응답 예측 기법 제시한다. 기둥의 변형률 데이터를 이용하여 건물레벨의 횡 응답을 예측한다. 변형률 데이터는 한 개의 기둥 당 총 4개의 변형률 센서가 설치된다고 가정하여 기둥의 양 단부의 변형률 응답 값을 이용한다. 양단부의 변형률 값을 통해 단부의 휨모멘트를 계산하고 이를 처짐각법에 적용하면 건물레벨의 횡응답을 예측할 수 있다. 또한 한 개층에 설치 된 가속도계의 응답을 이용하여 지점에 위치한 회전스프링의 강성값을 예측하였다. 제시한 기법은 5층 1경간 철골모멘트골조 예제에 적용하 여 그것의 신뢰성를 검증하였다. 횡변위 및 횡가속도에 대한 예측 응답이 비교값과 일치하는 결과를 얻었으며, 손상 여부 및 위치를 파악하는 데 효과적임을 확인하였다. 반면 고유주기와 같은 동특성은 구조물의 손상을 파악하는데 한계가 있음을 확인하였다.

본 연구에서는 기존의 가속도 등을 이용하여 변위를 추정하는 방법의 문제점을 개선시키기 위해 단순지지 거더교의 실측 변형률로 부터 변위를 추정할 수 있는 간단한 방법을 제안하였다. 제안된 변위 추정 방법의 기본 개념은 변위와 변형률의 관계로부터 유도되었으며, 해 석적 방법을 부가적으로 도입하여 일반화시켰다. 실교량과 유사한 동적 거동특성을 갖는 단순지지 강판에 대한 정․동적 실내실험을 수행하였 으며, 실험을 통해 실험체 중앙점의 변위 및 변형률을 측정하였다. 실험체에 대한 실측 변형률을 이용하여 추정된 변위는 실측 변위와 잘 일치 하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 제안한 변위 추정 방법은 변위계 설치를 위한 고정된 기준점 확보가 곤란한 실교량(단순지지 거더교)의 변 위 측정에 적합하다고 판단된다.