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습도 측정을 위한 광섬유 센서 기술

전문가 제언: ○ 습도측정은 건물의 공기조화시설, 반도체제조 시설, 기상, 자동차 분야, 의료 및 건강, 식품분야 등 다양한 분야에 응용되고 있다. 이러한 습도 측정에는 재래식 전기, 전자식 및 기계식 습도계 등이 있으나 위험성 또는 폭발성 환경에는 적합하지 않고 전자기 장해에 취약한 약점 등이 있다. 따라서 이러한 단점을 보완할 수 있는 광섬유의 특성을 이용한 습도센서가 최근 개발되어 실용화되고 있는 실정이다.

○ 광섬유(fiber optic)는 센서로서 물리량을 검출하는 기능과 다른 센서로 신호를 전달하는 경로로서 광섬유를 사용하는 두 가지 기능이 있다. 광섬유센서는 광통신의 발전과 더불어 최근 비약적인 발전을 하였다. 즉 우수하고 저렴한 광섬유 및 반도체 레이저, 광수신기 및 기타 광학소자의 기술혁신이 광섬유 센서에도 그대로 적용되어 기술발전을 촉진하고 있다. 광섬유센서는 기계식, 전기, 전자식 센서로 측정 가능한 전 영역을 측정가능하게 한다.

○ 이러한 광섬유센서는 측정할 물리량에 쉽게 빛을 전달하는 역할뿐만 아니라 광섬유를 구성하는 유리를 매개로 빛과 측정하려는 외부 신호 사이에 상호작용을 하는 역할을 한다. 대부분의 광섬유 센서에서 광섬유에 가해지는 외부 물리량의 변화(신호)에 의해 광섬유 속을 진행하는 빛에 유도되는 여러 가지 특성변화를 측정하는데, 외부에 가해지는 신호에는 온도, 압력, 습도, 전기장, 회전, 화학물질의 농도, 기계적 움직임 등 모든 종류의 물리량들이 포함된다.

○ 그러나 이 글에서 기술한 바와 같이 광섬유습도센서는 기존 습도센서에 비하여 여러 가지 면에서 장점을 가지고 있지만 측정범위의 제한이나 정확도 등에서는 아직도 개선할 점이 많이 있다. 따라서 앞으로 광섬유기반 습도센서를 개발하여 상용화할 때 이 글에서 기술한 다양한 광섬유센서에 대한 특성과 사용 재질은 많은 참고가 될 것이다. 특히 측정범위와 응답시간을 고려하여 응용분야에 적합한 기술을 선택해야 할 것이다.

저자: T.L. Yeo, T. Sun, K.T.V. Grattan
자료유형: 학술정보