초록 ▼

□ 연구개요
● 본 연구에서는 직경 250μm의 배어(Bare) 광섬유를 이용해 제작된 세 가닥의 브래그 격자 센서를 이용해 신개념 광섬유 굽힘 센서와 구동 광학계를 설계/제작하고 이를 이용해 3차원 형상을 모니터링할 수 있는 다점 굽힘 측정 시스템과 신호처리 알고리즘을 개발하고자 함.
● 본 기술을 이용해 3차원 형상 측정 광섬유 굽힘 센서가 내장된 자기 형상 측정 가능 유연 케이블을 개발하기 위해서는 세 가닥의 브래그 격자 센서를 안정적으로 제작할 수 있는 기술과 센서 형상의 특이점 때문에 발생할 수 있는 부착 방법

□ 연구개요
● 본 연구에서는 직경 250μm의 배어(Bare) 광섬유를 이용해 제작된 세 가닥의 브래그 격자 센서를 이용해 신개념 광섬유 굽힘 센서와 구동 광학계를 설계/제작하고 이를 이용해 3차원 형상을 모니터링할 수 있는 다점 굽힘 측정 시스템과 신호처리 알고리즘을 개발하고자 함.
● 본 기술을 이용해 3차원 형상 측정 광섬유 굽힘 센서가 내장된 자기 형상 측정 가능 유연 케이블을 개발하기 위해서는 세 가닥의 브래그 격자 센서를 안정적으로 제작할 수 있는 기술과 센서 형상의 특이점 때문에 발생할 수 있는 부착 방법 그리고 다점 측정에 의한 굽힘 형상의 정확도를 높일 수 있는 다양한 구조 분석 연구가 필요하고 이를 위해, 3년간의 연구 기간 동안 다양한 분석 및 실험 연구가 진행되었음.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 과제는 긴 형상 구조물의 3차원 형상 모니터링을 위한 광섬유 브래그 격자 기반 신개념 광섬유 굽힘 센서 및 신호처리 알고리즘 개발을 목표로 총 연구기간 3년에 걸쳐 다음의 연구결과(연구성과)를 확보함.

<1차년도>
● 광섬유 굽힙 센서 제작을 위한 브래그 파장 및 게이지 길이 선정 노하우를 확보함.
● 120도 간격으로 세가닥의 광섬유 브래그 격자 센서를 정렬시킬 수 있는 특수 지그 설계 및 제작 기술을 확보함.
● 광성유 브래그 격자 센서 잡착제 재질과 접착층 도포 형상에 따른 전단 변형률 전달 메카니즘의 이해와 이를 근거한 변형률 보상 기술을 확보함.

<2차년도>
● 단점 광섬유 굽힘 센서의 정밀 측정을 위한 비틀림 효과 분석과 오차 해석기술을 확보함.
● 다점 측정 가능한 광섬유 굽힘 센서 설계 및 제작 노하우 기술을 확보함.
● 광섬유 굽힘 센서의 다점 적용을 통한 3차원 형상 모니터링 가능 신호처리 알고리즘 개발함.

<3차년도>
● 광섬유 굽힘 센서의 다양한 제작 오차에 의한 곡률 발생 방향 측정 오차를 분석함
● 다점 광섬유 굽힘 센서를 이용한 3차원 형상측정 신호처리 알고리즘 고도화함
● 다점 측정 센서의 설치 편의성 및 전단변형 전달률을 고려한 띠 형태의 광섬유 굽힘 센서 제작 및 특성을 성공적으로 분석함

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
● 본 연구를 통해 개발된, 3차원 형상 모니터링 계측 시스템은 각종 설비 시스템에 사용되는 파이프라인, 각종 안전을 위해 설치한 케이블, 철로 등 연속체 구조물의 안전 평가 연구에 직접적 활용이 가능함.
● 광섬유 굽힘 센서는 단독으로 개발할 때 굽힘력과 굽힘 방향을 동시에 측정할 수 있어 고체 분야 뿐 아닌 유체의 압력과 유속 그리고 유속의 방향을 동시에 측정할 수 있는 등 다양한 센서로 확대 개발이 가능해 해당 원천 기술의 파급력이 매우 클 것으로 예상됨.
● 세가닥 형태의 광섬유 굽힘 센서 제작 시 제작의 정확도 및 정밀도 향상을 위해, 특허 등록된 지그 활용 방법을 새롭게 제안하였고 이를 성공적으로 기술이전 한다면 센서 제작의 효율성과 생산성을 높일 수 있어 가격 경쟁력 있는 센서 개발이 가능해 질 것으로 예상됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구개발의 필요성 ... 4
• 1.2 연구개발의 목표 및 연구 범위 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 2.1 1차년도 연구개발과제의 수행 과정 및 내용 ... 5
• 2.2 2차년도 연구개발과제의 수행 과정 및 내용 ... 7
• 2.3 3차년도 연구개발과제의 수행 과정 및 내용 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 13
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 13
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 3) 목표 달성 수준 ... 14
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 15
• 6. 자체점검표 ... 15
• 7. 참고문헌 ... 15
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 19
• 끝페이지 ... 31