Benchmarks

스마트 모니터링용 광섬유센서

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가 설치된 부근에 FBG센서에 tension을 주기가 용이한 부착 고정구(固定具)를 이용하여 부착하였다. 기존의 extensometer는 중량이 3Kg이고 크기도 대단히 커서 용접하지 않으면 고정이 되지를 않는데 반하여 FBG센서 고정구는 무게가 1/10에 불과하고 크기도 매우 작아 작업이 용이하다. 광섬유센서는 이전 실험에 사용하였던 것과 마찬가지로 광섬유 안에 내장되도록 하여 pre-strain을 가하였으며 센서와 광섬유가 일체가 되도록 하여 센서의 게이지길이가 57m가 되도록 하였다. FBG센서는 고정구를 이용하여 벽면에 부착된 후 아라미드섬유와 플라스틱으로 피복된 광섬유를 리드선으로 하여 시스템에 연결하였다.

이러한 광섬유 센서는 설치작업을 통해 각기 격납건물 내부의 시스템과 격납건물 외부에 설치된 시스템에 연결되도록 하였으며 내부의 시스템은 LAN을 통해 외부에서도 관찰하고 제어할 수 있도록 하였다.

FBG센서 시스템은 시공이 거의 완료된 시점에서 설치하였기 때문에 연결 챔버를 통하여 격납구조물 안으로 광섬유를 설치하여 시공하는 것이 불가능하여, 격납구조물의 내부에 설치하였으며, 내압용기를 이용하여 시스템을 보호하였다. 시스템을 구동하기위한 220V 전원 공급도 원활하지 못하여 연결챔버 내의 설치되어있는 동선으로 5V 직류 전원을 공급하여 시스템과 노트북 컴퓨터를 설치하여 구동하였으며, 격납구조물 내부의 시스템을 제어하기 연결 챔버의 몇 개의 동선을 이용하여 LAN을 구성하고, 그 LAN을 통하여 원격 구동하였는데, FBG센서 시스템을 이용하여 성공적으로 긴 길이의 변형을 측정하는 것이 가능하였고, FBG

센서는 긴 게이지 길이를 갖는 격납건물의 변형을 측정할 수 있는 좋은 수단임을 확인하였다.

격납건물의 내부와 외부에 각각 2지점씩 실제로 적용하여 측정하였으며 격납건물내의 측정지점에서는 내부에 설치된 컴퓨터가 과열로 인해 작동을 중지할 때까지 정확히 잘 측정되었으며, 그림 15에서 보여 주는 바와 같이 외부의 측정지점에서는 시험의 처음부터 끝까지 압력의 증가, 감소에 따라 부피팽창 및 감소를 잘 표현하였다. 그림에서 보이는 Calculated는 유한요소법에 의하여 해석된 계산값이며, Allowed는 계산값을 근거로 안전율을 감안하여 설정해놓은 한계값이고, Extensometer는 기존의 센서에서부터 나온 데이터이다. 광섬유센서로부터 측정된 데이터는 유한요소법에 의해 계산된 값과 유사함을 보이고 있으며, 시공성과 광섬유센서의 장점을 고려해 볼 때 격납구조물의 모니터링에 아주 적합함을 알 수 있다. 그리고 본 연구에서 LAN을 통하여 내부시스템을 외부에서 제어할 수 있음을 보여 주었고, 같은 방식으로 격납구조물에 설치된 시스템을 본사 및 연구소에서도 원격 제어할 수 있음을 확인하였다.

원자력 격납구조물에 FBG센서 시스템을 이용하여 성공적으로 긴 길이의 변형을 측정하였다. 외부 해치부분에 설치된 FBG센서는 전체적으로 해치부분의 거동을 잘 묘사하였다. FBG센서는 파장의 변화를 측정하는 것이기 때문에 중간에 데이터 취득이 안되더라도 자기 자신의 파장값을 가지고 있기 때문에 절대량의 변화를 알 수가 있어 중간에 리드선이 단락되더라도 이상 없이 측정할 수 있음을 확인하였고, 긴 게이지 길이 광섬유 격자센서는 이상없이 잘 작동하였다.

〈그림 15〉 FBG sensor data installed to outside hatch.