건기연, 통신에 사용되는 광섬유 교량안전 지킨다
광섬유(Optical Fiber)는 정보통신분야에서 신호의 송신장치로 사용되고 전자기파 대신 빛에 신호를 태워(Loading) 보내는데, 군사 및 항공우주 분야에 적용되어 오던 방식을 1990년대 초반부터 토목구조물의 변형률과 변형을 계측하는 방향으로 광섬유센서가 개발되었다. 광섬유센서의 재질은 순수한 석영이며, 빛의 속도로 정보를 전달한다. 광섬유센서에서 감지된 신호는 전자기적으로 중성인 광섬유케이블을 통해 컴퓨터로 전송되기 때문에 여러 전자기 도구(핸드폰, 컴퓨터 등)에 의해 발생되는 전자기신호에 의해 신호자체가 변형이 일어나지 않아 정확한 정보를 컴퓨터가 수신해 분석할 수 있는 장점이 있어 기존의 센서를 사용할 때 보다 더 교량안전의 수준을 제고할 수 있다.
한국건설기술연구원은 광섬유센서를 이용한 교량모니터링의 가능성을 타진하기 위해 사전에 실내실험을 실시하여 광섬유 센서가 교량안전 모니터링 시 우수한 성능을 보이는 것을 밝혀내었다. 광원에서 빛을 광섬유에 입사시킬 경우, 빛은 광섬유를 따라서 오다가 물리학 법칙인 브래그 조건에 의한 특별한 파장(브래그 파장)성분은 교량 센서 광섬유 내에 부착된 브래그 격자에서 반사되어 광원으로 돌아가고 나머지 파장성분은 그대로 통과한다. 특히 센서 안에 설치된 광섬유 내 브래그 격자사이의 간격과 반사되어 나오는 브래그 파장은 비례하는데 만일 교량구조물에 발생하는 변형 때문에 브래그 격자 간격이 줄어들거나 늘어나면 브래그 파장이 변하게 되어 있고 구조물 변형 전후의 브래그 파장 변화를 비교하여 교량구조물의 변형 량을 감지하는 원리로 광섬유 센서 교량안전 모니터링 시스템은 작동한다. 또한 광섬유센서를 이용한 교량 안전관리시스템의 효율성을 증진시키기 위하여 교량으로부터 수집되는 데이터를 활용하여 현재 교량상태를 파악할 수 있는 기법에 대한 활발한 연구를 진행시켜 2010년까지 완성시킬 예정이다.
이번 광섬유 센서를 이용한 교량안전관리시스템 구축은 국토해양부가 발주한 국가연구개발사업인 “국가 주요시설물 안전관리 네트워크 구축 및 통합운영시스템 개발”의 일환으로 진행되고 있고 금년에 1개소를 시작으로 내년 1개소, 차년도 2개소 등 총4개의 교량에 대해 구축될 예정이며 현재 개발되고 있는 “국가 주요시설물 안전관리 네트워크 통합운영센터”에 연계되어 국민의 안전과 재산 보호에 일익을 담당할 예정이다.
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