광섬유 브래그 격자 센서를 활용한 재킷식 해양구조물의 손상 감지 기법 개발

Abstract

Development of smart sensors for structural health monitoring and damage detection has been advanced remarkably in recent years. Nowadays fiber optic sensors, especially fiber Bragg grating (FBG) sensors, have attracted many researchers' interests for their attractive features, such as multiplexing capability, durability, lightweight, electromagnetic interference immunity. In this paper, a damage detection approach of jacket-type offshore structures by principal component analysis (PCA) technique using FBG sensors are presented. An experimental study for a tidal current power plant structure as one of the jacket-type offshore structures was conducted to investigate the feasibility of the proposed method for damage monitoring. It has been found that the PCA technique can efficiently eliminate environmental effects from measured data by FBG sensors, resulting more damage-sensitive features under various environmental variations.

최근 스마트 센서를 활용한 구조물의 건전성 모니터링 및 손상 탐색 기법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중에서도 광섬유 센서 중 하나인 FBG(fiber Bragg grating) 센서는 경량이고, 내구성이 좋으며, 전자기적 영향이 없을 뿐 아니라 한 가닥으로 여러 지점에서의 계측이 가능한 장점을 가지고 있어 많은 연구와 적용이 시도되고 있다. 이 논문에서는 이러한 FBG 센서를 활용하여 재킷식 해양구조물에 발생하는 손상을 탐색하는 연구를 수행하였으며, 특히 구조물에서 계측된 자료로부터 여러 환경요인을 제거하고 보다 손상에 민감한 특성을 보기 위하여 주성분 분석 기법 적용에 관한 연구를 중점적으로 수행하였다. 제안한 방법의 검증을 위하여 시험조류발전소 구조물의 축소 모델을 활용하여 하중 및 온도 등의 외부 환경이 다른 조건에서 실내 실험을 수행하였고, 이로부터 본 논문에서 제안한 방법이 외부 환경의 영향을 최소화하여 보다 손상을 민감하게 탐색함을 확인하였다.