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첨단계측센서를 이용한 철도 구조물의 모니터링
Railway structure health monitoring using innovative sensing technologies 원문보기

한국소음진동공학회 2008년도 춘계학술대회논문집, 2008 Apr. 17, 2008년, pp.772 - 777  

이규완 (한국유지관리(주)) ,  정성훈 (한국유지관리(주)) ,  박은용 (한국유지관리(주))

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recent development of fiber optic sensors and wireless sensor technology, made structural health monitoring of railway structures cost effective. In this paper, a micro bending fiber optic rail pad sensors are evaluated for train axle force measurement. In order to assess the usability of FBG fiber ...

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서, 본 논문에서는 UTM을 이용하여 레일패드의 압축실험을 실시하여 하중증가에 따른 응답특성 및 반복하중에 대한 응답의 재현특성을 실험적으로 검증하여, 열차의 통과톤수 모니터링을 통한 레일의 체계적인 유지관리에 마이크로 벤딩 레일패드 센서의 적용성에 관한 기초 연구를 수행하였다.
  • 본 논문에서는 레일의 효율적인 유지관리 및 교체주기 산정을 위한 열차의 통과톤수 측정에 있어 마이크로벤딩 광섬유 레일패드 센서의 적용성을 실험적으로 검토하였으며, 교량의 재하실험시 전기저항식 변형률게이지와 FBG 광섬유센서를 동시에 부착하여 각 센서의 응답특성 및 FBG 광섬유 센서를 이용하여 충격계수를 산출하여 변위계를 이용하여 산출한 결과와 비교하였다. 또한, KTX 열차의 진동계측을 수행함에 있어 케이블 작업이 불필요한 무선계측 시스템을 도입함으로써 기존 유선시스템의 대체 가능성을 검토하였다.
  • 본 논문에서는 레일의 효율적인 유지관리 및 교체주기 산정을 위한 열차의 통과톤수 측정에 있어 마이크로벤딩 광섬유 레일패드 센서의 적용성을 실험적으로 검토하였으며, 교량의 재하실험시 전기저항식 변형률게이지와 FBG 광섬유센서를 동시에 부착하여 각 센서의 응답특성 및 FBG 광섬유 센서를 이용하여 충격계수를 산출하여 변위계를 이용하여 산출한 결과와 비교하였다. 또한, KTX 열차의 진동계측을 수행함에 있어 케이블 작업이 불필요한 무선계측 시스템을 도입함으로써 기존 유선시스템의 대체 가능성을 검토하였다.
  • 이러한 단점을 극복하기 위하여 본 연구에서는 무선계측 시스템을 도입하였으며, 본 논문에서는 유·무선 측정데이터를 비교함으로서 본 연구목적 달성을 위한 무선계측시스템 도입가능성을 실험적으로 검증하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
광섬유센서의 장점은 무엇인가? 광섬유센서는 측정방식에 따라서, OTDR, Micro-bend type 등의 광강도센서, 마이켈슨, 마하젠더, 페브리-페롯 등의 간섭형과 브래그격자 광섬유센서(FBG, Fiber Bragg Grating) 등이 있다. 주성분이 게르마늄-실리카 유리로 구성되어 있어 전자기파의 영향을 받지 않으며, 수분이나 습기에 의한 부식이 발생하지 않는 물리적인 장점이 있다. 또한, 광섬유는 km당 0.2 dB 이하의 매우 작은 전송손실을 가지고 있기 때문에 수십 km까지 광섬유를 연장할 수 있는 장점이 있어, 교량, 철도, 레일, 파이프 라인과 같이 길이방 향으로 매우 긴 구조체에 적용하기에 큰 장점을 가진다. 이러한 우수한 특성으로 인해 광섬유센서는 기존의 전기저항식 센서가 가지고 있는 여러 단점을 해결할 수 있으며, 구조물의 미세한 변형률 및 온도를 측정할 수 있어 기존 측정 소자의 대체 소자로 각광을 받고 있다.
광섬유센서에는 무엇이 있는가? 광섬유센서는 측정방식에 따라서, OTDR, Micro-bend type 등의 광강도센서, 마이켈슨, 마하젠더, 페브리-페롯 등의 간섭형과 브래그격자 광섬유센서(FBG, Fiber Bragg Grating) 등이 있다. 주성분이 게르마늄-실리카 유리로 구성되어 있어 전자기파의 영향을 받지 않으며, 수분이나 습기에 의한 부식이 발생하지 않는 물리적인 장점이 있다.
마이크로 벤딩 광섬유센서는 어떤 방식인가? 마이크로 벤딩 광섬유센서는 미세휨(micro bending)에 의하여 발생한 손실로 인한 광선의 감소량을 측정하여 원하는 물리량을 검출하는 방식으로, 프랑스의 에펠탑에 적용된바 있다(그림 1 참조). 광원을 광섬유에 입사시키고 외력이 작용하면 인위적인 굴곡에 의하여 광섬유에 휨거동이 발생 하며, 광선의 양은 거리에 따라 감소한다.
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