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토목공학에서 건강감시용 광섬유센서의 최신응용(Recent applications of fiber optic sensors to health monitoring in civil engineering)

전문가 제언: □ 구조물의 건강감시를 위해 센서를 묻고 데이터를 성공적으로 수집하는 것도 중요하지만 최종 단계는 하중능력, 시스템신뢰성, 즉, 구조물의 건강상태에 관한 중대한 결정에 도달하기 위하여 여러 종류의 센서로부터의 데이터를 바르게 해석하는 것이다.

□ 광섬유의 시장크기는 1997년의 $3억500만으로부터 2004년의 $5억5천만까지로 가정되었는데 그 중 온도, 변형 및 압력센서가 전체 광섬유센서의 약 40%라고 생각된다.

□ 센서응용에 사용되는 광섬유의 대부분은 석영유리 코어와 클래딩을 갖고 있고 전체 내부반사를 위한 Snell의 법칙을 만족하기위하여 클래딩의 굴절 율은 코어의 굴절 율보다 낮아서 광전파가 섬유코어를 따라서만 하도록 제한된다. 재킷이라고 부르는 광섬유 센서의 바깥층은 섬유에 필요한 적절한 기계적 강도를 마련하고 손상이나 습기흡수로부터 보호하기위하여 플라스틱으로 만든다.

□ 구조물건강감시를 위한 광섬유센서와 토목기간시설의 통합이 활발한 연구 분야이다. 몇 개의 응용이 지금까지 선전되었는데 이 응용에서 광 시간 분야 반사계, Bragg 회절격자, Farby-Perot와 긴 계이지 광섬유센서(LGFSO)은 효율적으로 보완되거나 다른 센서들을 대체하였다.

□ 국부 및 준 분배 감시시스템의 적용에 추가하여 잘 분산된 광섬유 센서도 현실화 되었다. 한국에서는 1,400m의 단순 모드 광섬유가 온도분포를 감시하기위하여 4층 빌딩표면에 접착시켰다. 연속적인 감시결과는 밤의 온도분포가 낮보다 변동이 적고 온도는 하루에 4℃까지 변했다.

□ 광섬유 시스템은 상대적 변위, 크랙, 움직이는 중량을 감시하고 동시에 변형과 온도를 측정하기 위하여 많은 토목공학 구조물에 성공적으로 적용되었다. 그러나 광섬유센서의 여러 불이익점이 그들의 응용범위를 제한한다. 광섬유는 망가지기 쉽고, 포장 중, 수송 중 특히 주인 구조물에 설치 중 파손될 수 있다.

저자: Li, HN; Li, DS; Song, GB
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