KR100789924B1 - Diagnosis method for reinforcing state of adhesional reinforcing-member including frp strip or sheet using optical fiber cable sensor - Google Patents

Diagnosis method for reinforcing state of adhesional reinforcing-member including frp strip or sheet using optical fiber cable sensor Download PDF

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황윤국
박기태
유영준
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한국건설기술연구원
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Abstract

A method for diagnosing a reinforcing state of an adhesive reinforcing member using an optical fiber cable sensor is provided to effectively manage the reinforcing member by measuring luminous loss using an optical fiber. A method for diagnosing a reinforcing state of an adhesive reinforcing member(200) using an optical fiber cable sensor includes the steps of: installing an optical fiber(110) forming an optical fiber sensor to be placed in the reinforcing member, be exposed to one side of the reinforcing member, and cross each optical fiber line in a lattice shape in one side of the reinforcing member; connecting a measuring channel to the optical fiber line corresponding to a crossing point; monitoring a measurement about separation of the reinforcing member using the previously installed optical fiber sensor without any special work; and detecting a variation of luminous quantity using a measuring unit(120) including a monitoring device with a light detecting part and a display part.

Description

광섬유 센서가 장착된 부착형 보강재를 이용한 구조물 보강상태 분석방법{DIAGNOSIS METHOD FOR REINFORCING STATE OF ADHESIONAL REINFORCING-MEMBER INCLUDING FRP STRIP OR SHEET USING OPTICAL FIBER CABLE SENSOR}Analysis method of structure reinforcement using attachment type reinforcement with optical fiber sensor

도 1a는 종래 광섬유의 작용상태도를 도시한 것이며,Figure 1a shows a working state diagram of a conventional optical fiber,

도 1b는 종래 광섬유의 측정범위에 따른 종류를 도시한 것이며,Figure 1b shows the type according to the measurement range of the conventional optical fiber,

도 1c는 종래 광섬유센서의 원리를 도시한 것이며,Figure 1c shows the principle of a conventional optical fiber sensor,

도 1d는 종래 광섬유센서를 이용한 계측수단의 예를 도시한 것이다.Figure 1d shows an example of a measuring means using a conventional optical fiber sensor.

도 2는 본 발명의 개념도를 도시한 것이다.2 shows a conceptual diagram of the present invention.

도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 설치예 1,2를 도시한 것이다.3A, 3B and 3C show Installation Examples 1,2 of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100:광섬유 센서 110:광섬유100: optical fiber sensor 110: optical fiber

120:계측수단 200:부착형 보강재120: measuring means 200: attached reinforcement

300:피 보강구조물 400:광섬유 교차점300: reinforced structure 400: optical fiber intersection

본 발명은 광섬유 센서가 장착된 부착형 보강재를 이용한 구조물 보강상태 분석방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 피 보강구조물에 접착제에 의하여 부착되는 탄소섬유쉬트, FRP 판 또는 강판등과 같은 부착형 보강재의 탈락 또는 파손 등에 의한 보강상태를 검측할 수 있는 광섬유 센서가 장착된 부착형 보강재를 이용한 구조물 보강상태 분석방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for analyzing structure reinforcement using an attachment type reinforcement mounted with an optical fiber sensor. More specifically, a structure using an attachment type reinforcement equipped with an optical fiber sensor capable of detecting a reinforcement state due to dropping or damage of an attachment type reinforcing material such as a carbon fiber sheet, an FRP plate or a steel sheet, etc. attached to the structure to be reinforced. The present invention relates to a reinforcing state analysis method.

종래의 계측시스템에 사용되는 센서로서 광섬유센서가 많이 이용된다. 이러한 광섬유센서를 구성하는 광섬유는 도 1a와 같이 입사된 광이 전반사가 이루어지도록 굴절률이 서로 다른 코어(Fiber Core,10), 클래딩(Cladding,20) 및 이러한 코어 및 클래딩을 보호하기 위한 폴리머코팅(30 및 재킷(40)으로 구성됨이 통상적이다.As a sensor used in a conventional measurement system, an optical fiber sensor is widely used. The optical fiber constituting the optical fiber sensor is a core (Fiber Core, 10), cladding (20) having a different refractive index so that the incident light is totally reflected as shown in Figure 1a and a polymer coating for protecting the core and the cladding ( It is customary to consist of 30 and jacket 40.

이러한 광섬유를 이용한 광섬유 센서는 측정범위에 따라 도 1b와 같이 일점, 분호 및 다중형 방식으로 분류될 수 있다.The optical fiber sensor using the optical fiber may be classified into a single point, an arc, and a multiple type method as shown in FIG. 1B according to the measurement range.

즉, 일점형 광섬유센서(50)는 광섬유센서가 장착된 부위의 변형률, 온도 및 압력 등의 변화량을 측정하기 위한 것으로서 간단하지만 복수개의 부위를 대상하는 경우에 여러 부위에 광섬유센서를 장착시킬 필요가 있어 용도에 다소 제한이 있을 수 있다.That is, the one-point type optical fiber sensor 50 is simple to measure the amount of change of strain, temperature, and pressure of the site where the optical fiber sensor is mounted, but it is necessary to mount the optical fiber sensor to multiple sites when a plurality of sites are targeted. There may be some restrictions on the use.

상기 분포형 광섬유센서(60)로서는 ODTR(Optical Time Domain Reflectometry)이 대표적이다. 이는 단일 광섬유를 이용하여 구조물의 전체적인 거동을 측정하는 데 유용하다는 장점이 있다.Optical Time Domain Reflectometry (ODTR) is representative of the distributed optical fiber sensor 60. This has the advantage that it is useful to measure the overall behavior of the structure using a single optical fiber.

상기 다중형 광섬유센서(70)는 하나의 광섬유센서에 2개 이상의 일점형 광섬유센서가 설치되어 있는 형태로서 FBG센서(Fiber Bragg Gratting Sensor, 브래그 격자 광섬유센서)가 이에 해당된다.The multiple type optical fiber sensor 70 is a type in which two or more single-point optical fiber sensors are installed in one optical fiber sensor, and an FBG sensor (Fiber Bragg Gratting Sensor, Bragg grating optical fiber sensor) corresponds thereto.

이때, 상기 ODTR은 그 측정방식에 있어서, 광섬유를 통해 검출되는 손실광량을 검출부에서 직접 검출하기 때문에 제작이 쉽고, 견고하며, 신호처리가 단순하다는 장점이 있으며, 광원(펄스광 출력등), 광섬유, 광 검출기(Photodetector)로 구성되는 것이 일반적이다.At this time, since the ODTR directly detects the amount of lost light detected through the optical fiber in the measuring method, it is easy to manufacture, robust, and simple in signal processing, and has a light source (pulse light output, etc.) and an optical fiber. In general, the photodetector is configured.

이러한 ODTR의 측정 원리를 살펴보면, 도 1c와 같이 펄스광을 광섬유 내부에 입사시킬 때, 외부자극으로 인하여 광섬유에 인장 또는 굽힘이 발생하게 될 경우 그 정도에 따라 광량 손실이 증가하며, 균열 등으로 광섬유가 절단된 경우에는 그 절단면에서 반사광이 나타난다. 즉, 입사된 펄스광이 후방 산란(Back Scattering)되어 되돌아 올 때 그 펄스광의 손실 량을 측정하여 상기 외부 물리량의 변화(변형률, 압력 등)를 관측할 수 있게 된다.Looking at the measurement principle of the ODTR, when the pulsed light is incident into the optical fiber as shown in Figure 1c, when the tension or bending occurs in the optical fiber due to external stimulation, the amount of light loss increases according to the degree, the optical fiber due to cracks, etc. When is cut off, reflected light appears on the cut surface. That is, when the incident pulsed light is back scattered and returned, the loss amount of the pulsed light is measured to observe the change (strain, pressure, etc.) of the external physical quantity.

이와 같은 광량 손실량으로부터 상기 변형률을 얻기 위해서는 실 구조물의 광섬유 센서의 설치조건에 의하여 도출된 변형률과 광량 손실량 증가와의 상관관계를 나타내는 데이터를 사전에 입수하여 이러한 데이터를 통해 변형률을 검출, 분석 하게 되는데, 이러한 변형률 계측수단은 통상의 DAQ(Data Acquisition) System을 이용할 수 있을 것이며, 시스템 설계자에 따라 다양한 구성이 가능하다.(통상적인 DAQ(Data Acquisition) System의 구성은 센서에 연결된 시그널 컨디셔닝 장치(센서링 된 신호를 계측기가 측정할 수 있도록 바꿔 주는 장치로서 일종의 절연 증폭시스템), 분석하드웨어 및 소프트웨어가 장착된 컴퓨터로 구성될 수 있다.)In order to obtain the strain from the amount of light loss, data indicating the correlation between the strain derived by the installation conditions of the optical fiber sensor of the real structure and the increase in the amount of light loss is obtained in advance, and the strain is detected and analyzed through the data. In addition, such strain measurement means may use a conventional DAQ (Data Acquisition) System, and various configurations are possible according to the system designer. (The configuration of a typical DAQ (Data Acquisition) System is a signal conditioning device (sensor connected to a sensor). It is a device that changes the ringed signal so that the instrument can measure it. It can be composed of a kind of isolation amplification system, analysis hardware and computer with software.)

위와 같이 ODTR 및 통상의 계측수단을 이용하여 여러 물리량을 측정하기 위 한 종래방법이 다수 소개되어 있는바, 일예를 살펴보면 다음과 같다.As described above, a number of conventional methods for measuring various physical quantities using ODTR and conventional measuring means have been introduced.

즉, 본 발명과 같이 ODTR을 사용하여 산사태의 발생위치를 검출하기 위한 ODTR 계측시스템(80) 및 방법이 국내에 공개된 바 있다.(공개특허 10-2005-74053)That is, the ODTR measuring system 80 and the method for detecting the occurrence position of landslides using the ODTR as in the present invention has been disclosed in Korea. (Patent 10-2005-74053)

이는 도 1d와 같이, 펄스발생수단(81), 레이저다이오드(82), 출력된 펄스광을 광섬유에 커플링 시키고, 후방으로 산란된 펄스광을 출력하는 커플링수단(83), 상기 커플링수단으로부터 펄스광의 광 파워를 측정하고, 이를 전기적인 신호로 변환하는 광 검출기(84), 이러한 전기적인 신호를 증폭하는 증폭기(85), 증폭된 전기신호를 일정한 샘플링속도에 의하여 디지털신호로 변환하는 AD 컨버터(86), 이러한 디지털 신호를 저장하고 분석하여 생성된 데이터를 디스플레이에 출력하고, 상기 분석데이터에 따라 펄스폭과 펄스 주기를 조절하는 제어신호와 샘플링 속도를 조절하기 위한 설정신호를 출력하는 신호처리부(87) 및 디스플레이부(88)로 구성된 계측시스템을 이용하되, 광섬유(89)는 보호관등으로 보호하면서 산사태가 발생할 우려가 있는 곳에 꼬아 매립하는 방식으로 설치하여 결국 산사태 발생을 예측할 수 있도록 하고 있음을 알 수 있다.1D, the coupling means 83 for coupling the pulse generating means 81, the laser diode 82, the output pulsed light to the optical fiber, and outputs the pulsed light scattered backward, the coupling means The optical detector 84 for measuring the optical power of the pulsed light and converting it into an electrical signal, an amplifier 85 for amplifying the electrical signal, and an AD for converting the amplified electrical signal into a digital signal at a constant sampling rate. Converter 86 stores and analyzes these digital signals and outputs the data generated on the display, and outputs a control signal for adjusting pulse width and pulse period and a setting signal for adjusting sampling rate according to the analysis data. A measurement system consisting of the processing unit 87 and the display unit 88 is used, but the optical fiber 89 is buried in a place where landslides may occur while being protected by a protective tube or the like. It can be seen installed in such a way so that the end can predict landslides.

하지만, 탄소섬유쉬트, FRP 판, FRP 스트립 또는 강판등과 같이 피 부착물에 부착되어 설치되는 경우에 있어 이러한 부착성능 저하를 상시 검출할 수 있는 방법이 개발되어 있지 않을뿐더러 이와 관련된 광섬유 센서의 응용방법에 대한 연구가 아직까지 국,내외적으로 시도된바 없어 이에 대한 연구의 필요성이 대두되었다.However, there is no method to detect such degradation of adhesion at all times when it is attached to the attached object such as carbon fiber sheet, FRP plate, FRP strip or steel sheet, etc. No research has yet been made at home or abroad.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목 적은 광섬유를 부착형 보강재와 피 구조물 사이에 설치하되, 피 구조물면에 접하도록 설치하여 부착형 보강재가 피 구조물로부터 탈락 등 하자가 발생하는 경우 그 정도 및 위치를 파악함으로서 보다 효율적인 보강이 가능한 광섬유 센서를 이용한 부착형 보강재 및 이를 이용한 구조물의 보강상태 분석방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art, the purpose of the present invention is to install the optical fiber between the attachment type reinforcement and the structure, but in contact with the surface of the structure to prevent the attachment type reinforcement is removed from the structure. When the occurrence of the degree and location is to provide a more efficient reinforcement of the attachment type reinforcement using the optical fiber sensor and the structure reinforcement analysis method using the same.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 광섬유 센서를 이용한 부착형 보강재를 이용한 구조물 보강상태 분석방법은In order to achieve the above technical problem, the structure reinforcement state analysis method using the attachment type reinforcement using the optical fiber sensor of the present invention

첫째, 콘크리트 노출면에 부착된 탄소섬유쉬트, FRP 판, FRP 스트립 또는 강판등과 같은 보강재를 부착시킴에 있어 미리 센서를 보강재에 설치하되, 연속적으로 단절되지 않도록 소정의 이격거리로 분포되도록 하여 보강재의 탈락 등에 의한 하자여부를 알 수 있도록 하였다. 상기 센서로서 보강재의 탈락 등에 의하여 그 두께의 변화에 의한 광량 손실량을 측정할 수 있는 광섬유센서(100)가 이용되도록 하였다.First, in attaching reinforcement materials such as carbon fiber sheets, FRP plates, FRP strips or steel sheets attached to the exposed surface of concrete, the sensor is installed in the reinforcement material in advance, but the reinforcement material is distributed at a predetermined distance so as not to be disconnected continuously. It is possible to know whether there is any defect due to the dropout. As the sensor, an optical fiber sensor 100 capable of measuring an amount of light loss due to a change in thickness due to dropping of a reinforcing material is used.

이때, 상기 광섬유센서(100)를 구성하는 광섬유는 보강재 사이에 위치하되, 보강재 일면에 노출되도록 설치하게 된다.At this time, the optical fiber constituting the optical fiber sensor 100 is located between the reinforcement, it is installed to be exposed on one surface of the reinforcement.

둘째, 상기 광섬유를 보강재의 일면에 노출시키되 단절되지 않도록 연속적으로 분포시키면, 보강재의 탈락 등에 의한 광량 손실량만을 검출할 수 있을 뿐, 그 탈락 부위를 측정하기 어려우므로 상기 부위를 검출할 수 있도록 광섬유 배치방법을 개발한 바, 이는Second, if the optical fiber is exposed to one surface of the reinforcing material but continuously distributed so as not to be disconnected, only the amount of light loss due to the dropping of the reinforcing material can be detected, and the dropping area is difficult to measure, so that the optical fiber is arranged to detect the area. We have developed a method

보강재 일면에 격자 형태로 각 광섬유라인이 교차하도록 설치하고, 각 교차 점에 대응하는 광섬유 라인에 계측채널을 각각 연결하여, 탈락부위에 해당하는 교차점의 광량 손실량의 변화량에 따른 보강재의 탈락 위치를 검출할 수 있도록 하였으며, 상기 보강재에 있어 격자 간격은 피 보강구조물의 특성 및 여건에 따라 조정될 수 있을 것이다.Place the fiber optic lines to cross each other in the form of a lattice on one side of the reinforcement, and connect the measuring channels to the optical fiber lines corresponding to each intersection, and detect the dropout position of the reinforcement according to the change amount of light loss at the intersection corresponding to the dropping part. In the reinforcement, the lattice spacing may be adjusted according to the characteristics and conditions of the structure to be reinforced.

이로서, 현장에 설치된 탄소섬유쉬트, FRP 판, FRP 스트립 또는 강판등 을 포함한 부착형 보강재는 별다른 작업 없이 미리 설치된 광섬유센서에 의한 보강재 탈락과 관련된 측정값을 모니터링 하도록 하고, 이러한 모니터링 된 측정값은 통상의 계측수단에 의하여 분석에 활용될 수 있도록 하여 부착형 보강재의 유지관리 등이 매우 용이하도록 할 수 있게 된다.As such, attachable stiffeners, including carbon fiber sheets, FRP plates, FRP strips, or steel plates installed on-site, allow for the monitoring of measurements associated with stiffener dropouts by pre-installed fiber optic sensors without extra work. It can be utilized in the analysis by the measuring means of the maintenance of the attachment type reinforcement can be made very easy.

이렇게 센서링된 측정값의 모니터링 방법에 있어서는 광섬유센서에 의한 측정값이 상기 광섬유센서에 의한 기본측정값이 광섬유센서의 보수/보강 대상 구조물로부터 보강재가 탈락 또는 파손됨에 따른 광량 변화량으로 설정되어 광검출부 및 디스플레이부를 포함하는 모니터링 장치를 포함하는 계측수단에 의하여 상기 광량변화량이 검출될 수 있도록 하였다.In the method of monitoring the measured values, the optical detection unit is configured to measure the amount of light change due to the dropping or breaking of the reinforcement from the structure to be repaired / reinforced by the optical fiber sensor. And the light quantity change amount can be detected by measuring means including a monitoring device including a display unit.

광섬유센서에 의하여 센서링된 측정값은 다양한 방법으로 측정, 분석될 수 있으며, 이는 시스템 설계에 따라 통상의 계측시스템 및 분석프로그램이 이용할 수 있을 것이다.The measured values sensed by the optical fiber sensor can be measured and analyzed in various ways, which may be used by conventional measurement systems and analysis programs depending on the system design.

이에 본 발명에서는 이러한 구체적인 계측수단 자체를 한정하지는 않지만, 미리 광섬유센서가 보강재에 미리 고정되도록 하였기 때문에 이러한 광섬유센서에 의한 측정값을 모니터링 하는 최소한의 기술적 구성을 제시하고자 한다. 이는 상기 광섬유 센서에 의한 측정값이 광섬유센서의 길이변화에 따른 광량변화량으로 설정되어 광검출부 및 디스플레이부를 포함하는 계측수단에 의하여 상기 광량변화량을 검출할 수 있도록 하였다. Therefore, the present invention does not limit the specific measuring means itself, but since the optical fiber sensor is fixed to the reinforcing material in advance, it is intended to present a minimum technical configuration for monitoring the measured value by the optical fiber sensor. This means that the measured value by the optical fiber sensor is set to the amount of change in the amount of light according to the change in the length of the optical fiber sensor so that the amount of change in the amount of light can be detected by a measuring means including a light detector and a display.

본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 이하 본 발명의 최선의 실시예를 첨부도면에 의하여 상세하게 설명하며, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예에 한정되지 않는다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS To describe the present invention more clearly and easily, the following describes the best embodiments of the present invention in detail with reference to the accompanying drawings, and embodiments according to the present invention may be modified in various other forms, and thus the scope of the present invention. Is not limited to the embodiment described below.

도 2는 본 발명의 광섬유센서의 작용상태도를 도시한 것이다.Figure 2 shows the operation state diagram of the optical fiber sensor of the present invention.

도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 광섬유센서의 장착예 들을 도시한 것이다.3A, 3B and 3C show mounting examples of the optical fiber sensor of the present invention.

먼저, 본 발명은 광섬유센서를 센서로서 이용하게 된다.First, the present invention uses an optical fiber sensor as a sensor.

상기 광섬유센서(100)는 ODTR(Optical Time Domain Reflectometry) 또는 FBG센서(Fiber Bragg Gratting Sensor, 브래그 격자 광섬유센서)를 이용할 수 있으며, 본 발명은 ODTR(Optical Time Domain Reflectometry)를 사용한 예를 기준으로 설명한다.The optical fiber sensor 100 may use an ODTR (Optical Time Domain Reflectometry) or an FBG sensor (Fibre Bragg Gratting Sensor, Bragg grating fiber optic sensor), the present invention will be described based on the example using the Optical Time Domain Reflectometry (ODTR) do.

상기 광섬유센서(100)는 예컨대 종래 계측시스템과 같이 펄스발생수단(121), 레이저다이오드(122), 출력된 펄스광을 광섬유에 커플링 시키고, 후방으로 산란된 펄스광을 출력하는 커플링수단(123), 상기 커플링수단으로부터 펄스광의 광 파워를 측정하고, 이를 전기적인 신호로 변환하는 광 검출기(84), 이러한 전기적인 신호를 증폭하는 증폭기(125), 증폭된 전기신호를 일정한 샘플링속도에 의하여 디지털신호 로 변환하는 AD 컨버터(126), 이러한 디지털 신호를 저장하고 분석하여 생성된 데이터를 디스플레이에 출력하고, 상기 분석데이터에 따라 펄스 폭과 펄스 주기를 조절하는 제어신호와 샘플링 속도를 조절하기 위한 설정신호를 출력하는 신호처리부(127), 디스플레이트부(128)로 구성된 계측수단을 이용하되, 광섬유(110)를 포함하는 것으로 한다.The optical fiber sensor 100, for example, the coupling means for coupling the pulse generating means 121, the laser diode 122, the output pulsed light to the optical fiber, and outputs the pulsed light scattered backward as in the conventional measurement system ( 123), an optical detector 84 for measuring the optical power of the pulsed light from the coupling means and converting it into an electrical signal, an amplifier 125 for amplifying the electrical signal, and converting the amplified electrical signal to a constant sampling rate. AD converter 126 for converting into digital signals by storing and analyzing such digital signals and outputting the generated data to the display, and adjusting the control signal and sampling rate for adjusting pulse width and pulse period according to the analysis data. The measurement means configured to output the set signal for the signal processing unit 127, the display unit 128 is used, but the optical fiber 110 is to be included.

도 2를 기준으로 먼저 상기 광섬유(110) 자체는 보강재(200)에 미리 부착되는 방식으로 설치되며, 상기 보강재(200)는 탄소섬유쉬트, FRP 판, FRP 스트립 또는 강판등의 형태로 콘크리트 구조물과 같은 피 보강구조물(300)의 표면에 에폭시와 같은 접착제에 의하여 부착식으로 설치된다. 단지 접착제가 아닌 다른 부착수단(앵커볼트 등과 같은 기계적 부착수단)에 의하여 탄소섬유쉬트, FRP 판, FRP 스트립 또는 강판등이 피 보강구조물(300)에 부착되는 경우를 배제하지는 않는다.Based on FIG. 2, the optical fiber 110 itself is installed in a manner of being attached to the reinforcement 200 in advance, and the reinforcement 200 is formed of a concrete structure in the form of a carbon fiber sheet, an FRP plate, an FRP strip, or a steel sheet. On the surface of the same structure to be reinforced 300 is attached by an adhesive such as epoxy. The case where the carbon fiber sheet, the FRP plate, the FRP strip or the steel sheet is attached to the reinforcement structure 300 by other attachment means (mechanical attachment means such as anchor bolt) other than the adhesive is not excluded.

본 발명에서는 보강재(200)로서 탄소섬유쉬트, FRP 판, FRP 스트립 또는 강판등을, 이러한 보강재의 일 표면에는 광섬유(110)가 접착제에 의하여 미리 설치되는 경우를 기준으로 설명한다.In the present invention, the carbon fiber sheet, FRP plate, FRP strip or steel sheet, etc. as the reinforcement 200 will be described based on the case where the optical fiber 110 is pre-installed by an adhesive on one surface of the reinforcement.

상기 보강재(200)에 접하여 설치되는 광섬유(110)는 도 1a와 같은 형태로 제작된 것을 그대로 사용해도 무방하며, 이러한 광섬유(110)는 보강재(200) 전체 면에 걸쳐 단절되지 않고 연속적으로 분포되도록 설치시킴으로서, 보강재(200) 전체 면에 걸쳐 광량 손실이 발생하는 지 여부를 알 수 있도록 한다.The optical fiber 110 which is installed in contact with the reinforcement 200 may be used as it is manufactured in the form as shown in Figure 1a, such an optical fiber 110 is to be continuously distributed without disconnecting over the entire surface of the reinforcement (200). By installing, it is possible to know whether the amount of light loss occurs over the entire surface of the reinforcement (200).

위와 같이 보강재(200)에 고정된 광섬유(110)는 보강재(200)의 탈락 등에 따라 함께 길이 또는 두께 변화가 발생하게 되며, 이러한 두께 및 길이변화는 광섬 유(110)의 단면적이 일시적으로 변경될 수 있는 요인을 제공하게 된다.As described above, the optical fiber 110 fixed to the reinforcement 200 has a length or a thickness change along with the dropping of the reinforcement 200, and the thickness and the length change may temporarily change the cross-sectional area of the optical fiber 110. It will provide you with the possible factors.

이를 도 2를 기준으로 살펴보면, 보강재(200)에는 미리 광섬유(110)가 먼저 고정되어 설치된다. 이에 광섬유(110)에는 일정한 펄스광이 계측수단(120)을 구성하는 펄스광 출력부(121) 및 레이저다이오드(122)에 의하여 입사 될 수 있게 된다.2, the optical fiber 110 is fixed to the reinforcement 200 in advance. Accordingly, a predetermined pulsed light may be incident on the optical fiber 110 by the pulsed light output unit 121 and the laser diode 122 constituting the measuring means 120.

이때, 상기 보강재(200)가 피 보강구조물로부터 탈락하게 되면 광섬유의 압착력이 이완되므로 순간적으로 광섬유(110)가 보강재(200)에 고정되어 있으므로 그 두께 또는 길이가 증가하게 된다. 이는 광섬유(110)의 단면적을 증가시키게 되어 입사된 펄스광(입사된 펄스광)을 증가시키게 된다.In this case, when the reinforcing member 200 is dropped from the reinforcing structure, the compressive force of the optical fiber is relaxed, and thus the thickness or length of the optical fiber 110 is fixed to the reinforcing member 200 at an instant. This increases the cross-sectional area of the optical fiber 110 to increase the incident pulsed light (incident pulsed light).

결국, 본 발명은 위와 같이 접착제에 의하여 부착식으로 설치되는 보강재가 시간이 경과함에 따라 접착제의 변질 등으로 인하여 그 부착성능이 저하되는 경우 보강재(200)의 탈락 등에 의하여 광섬유(110)의 단면적이 증가함에 따라 광섬유에 입사된 펄스광의 증가에 의한 전기적인 신호값을 측정하고, 측정된 신호값을 통해 보강재의 탈락여부를 알 수 있도록 하는 것이라 할 수 있다.As a result, the present invention has a cross-sectional area of the optical fiber 110 due to dropping of the reinforcing material 200 when the reinforcing material installed by the adhesive as described above is deteriorated due to the deterioration of the adhesive due to the deterioration of the adhesive or the like over time. As it increases, the electrical signal value is measured by the increase in the pulsed light incident on the optical fiber, and the measured signal value can be said to be able to know whether the reinforcement is dropped.

상기 탈락여부의 추정은 광섬유(110)에 연결된 펄스발생수단(121), 레이저다이오드(122), 커플링수단(123), 광 검출부(124), 이러한 전기적인 신호를 증폭하는 증폭기(125), AD 컨버터(126), 신호처리부(127) 함께 설계자에 의하여 다양하게 고안될 수 있는 분석프로그램 및 데이터를 포함하는 분석수단(128) 및 디스플레이부(129)에 의하여 대비되어 분석될 수 있을 것이다.The dropout is estimated by the pulse generating means 121, the laser diode 122, the coupling means 123, the optical detector 124, the amplifier 125 for amplifying such an electrical signal connected to the optical fiber 110, The AD converter 126 and the signal processor 127 may be analyzed by the analysis unit 128 and the display unit 129 including analysis programs and data that may be variously designed by the designer.

결국, 본 발명의 광섬유센서(100)는 보강재(200)의 일면에 미리 부착 등의 방법으로 설치되어 피 보강구조물의 보강부위와 접하도록 설치됨으로서 달리 특별 한 설치 공종 없이도 용이하게 상시 원하는 때 필요한 보강재 탈락 여부를 측정할 수 있게 된다.As a result, the optical fiber sensor 100 of the present invention is installed on one surface of the reinforcing member 200 in advance, such as to be installed in contact with the reinforcing portion of the reinforcement structure to be reinforcement necessary when always desired easily without special installation work otherwise It is possible to measure the elimination.

<보강재(200)에 대한 광섬유센서(100)의 설치예 1><Installation example 1 of the optical fiber sensor 100 for the reinforcing material 200>

상기 설치예 1은 보강재(200)에 있어 탄소섬유쉬트, FRP 판, FRP 스트립 또는 강판등을 이용하되 상기 보강재(200) 일측면 전체에 걸쳐 단절 없이 광섬유(110)를 연속으로 배치하는 경우의 예이다.The installation example 1 is an example of using the carbon fiber sheet, FRP plate, FRP strip or steel sheet in the reinforcement 200, but continuously placing the optical fiber 110 without disconnecting the entirety of one side of the reinforcement (200) to be.

즉, 도 3a와 같이, 보강재(200)의 일 측 면 전체를 커버할 수 있도록 단절 없이 광섬유(110)를 연속으로 배치하되 광섬유(110)끼리의 이격 거리는 되도록 좁게 형성시킴으로서 좀 더 정밀한 검측값을 취득할 수 있도록 함이 바람직하며, 보강재(200)의 일 면적의 크기, 연장길이 등을 고려하여 단절 없이 연속화된 광섬유(110) 다수를 배치할 수 있을 것이다. 이러한 방법은 보강부위가 그리 크지 않은 경우에 효과적이게 된다.That is, as shown in Figure 3a, so as to cover the entire surface of one side of the reinforcement 200, the optical fibers 110 are continuously arranged without disconnection, but by forming a narrower distance between the optical fibers 110 so that a more precise detection value It is preferable to be able to obtain, and in consideration of the size, extension length, etc. of one area of the reinforcement 200, it will be possible to arrange a plurality of continuous optical fibers 110 without disconnection. This method is effective when the reinforcement is not very large.

이때 광섬유(110)는 보강재(200) 일 측면에 접착제를 사용하여 그대로 부착시킬 수도 있고, 보강재(200)의 표면을 따라 소정의 홈을 형성시킨 형태로서 미 도시된 센서 수용부에 광섬유(110)를 삽입 설치하여도 상관은 없으며, 이때는 정확한 광섬유의 배치형태를 미리 세팅할 필요가 있는 경우라 할 것이다.In this case, the optical fiber 110 may be attached to the side of the reinforcing material 200 using an adhesive as it is, or a predetermined groove is formed along the surface of the reinforcing material 200. It does not matter even if it is inserted and installed, in which case it is necessary to set the exact arrangement of the optical fiber in advance.

이러한 광섬유(110)는 일종의 케이블 형태로서 부착된 상태에서 외부로 노출될 수 있도록 형성시키게 된다. 그 이유는 피 보강 구조물(300)과 접하여 설치될 수 있도록 하기 위함이다.The optical fiber 110 is formed as a kind of cable to be exposed to the outside in the attached state. The reason is to be installed in contact with the reinforced structure 300.

이렇게 부착된 광섬유(110)의 단부에는 위에서 살펴본 계측수단(120)이 연결 되어 원하는 센서링된 측정값을 계측할 수 있게 된다. 이때, 광섬유(110)는 배치 형태에 따라 구부러지도록 설치되는데 이러한 점을 고려하여 광섬유에 입사되는 광량 변화량과 배치형태의 관계를 미리 세팅하여 놓은 상태에서 상기 광량 변화량을 측정할 수 있도록 함이 바람직하다.The measurement means 120 described above is connected to an end of the attached optical fiber 110 to measure a desired sensored measurement value. At this time, the optical fiber 110 is installed to be bent in accordance with the arrangement, in consideration of this point it is preferable to be able to measure the change in the amount of light in the state of setting the relationship between the amount of change and the arrangement of the amount of light incident on the optical fiber in advance. .

즉, 상기 광섬유센서에 의한 기본측정값이 광섬유센서의 보강 대상 구조물로부터 보강재가 탈락 또는 파손됨에 따른 광량 변화량으로 설정되어 계측수단에 의하여 상기 광량 변화량에 의한 보강재 상태변화를 상시 확인할 수 있도록 한 것이다.That is, the basic measurement value by the optical fiber sensor is set to the amount of change in the amount of light as the reinforcing material is dropped or damaged from the structure to be reinforced by the optical fiber sensor, so that the change of state of the reinforcement by the amount of change in the amount of light is always checked by the measuring means.

상기 계측수단(120)은 구조물 설치 시, 공용중이라도 얼마든지 계측자가 접근할 수 있으므로 구조물 유지관리 등에 있어 매우 효율적이라는 장점이 발생하게 된다.The measuring means 120 is very efficient in structure maintenance, etc., because the measuring instrument can be accessed even when the structure is installed, even in common.

<보강재(200)에 대한 광섬유센서(100)의 설치예 2><Installation example 2 of the optical fiber sensor 100 for the reinforcing material 200>

상기 설치예 2는 도 3b와 같이 보강재(200)에 있어 광섬유(110)를 격자 형태로 설치하는 경우로서 광섬유(110) 끼리의 교차점이 보강재(200)의 일 측면에 위치하도록 한 것이다.The installation example 2 is to install the optical fiber 110 in the form of a lattice in the reinforcement 200 as shown in FIG. 3b so that the intersection point between the optical fibers 110 are located on one side of the reinforcement 200.

상기 실시예 1과 같은 경우, 단절 없이 광섬유(110)가 설치되어 광량 손실량의 발생여부를 센서링 할 수는 있어도 그 위치를 파악하기는 어려워 단순히 보강재(200)가 피 보강 구조물(300)로부터 탈락 등에 의한 하자발생을 확인할 수 있을 뿐이다.In the case of the first embodiment, even if the optical fiber 110 is installed without disconnection and can detect whether or not the amount of light loss occurs, it is difficult to determine the position, so the reinforcement 200 is simply removed from the reinforcement structure 300. It is only possible to confirm the occurrence of defects.

이에 실시예2에 있어서는 이러한 하자발생 부위를 센서링 하기 위하여 일종 의 광섬유(110) 배치형태를 변경시킨 것이라 할 수 있다.Therefore, in Example 2, it can be said that the arrangement of a kind of optical fiber 110 is changed in order to detect such defects.

도 3b를 기준으로 살펴보면, 보강재(200)의 일 측면에 각 광섬유(110)가 종 방향 및 횡 방향으로 서로 격자 형태로 설치되고 있음을 알 수 있으며, 다수의 교차점(400)이 형성되어 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 3B, it can be seen that each optical fiber 110 is installed on one side of the reinforcement 200 in a lattice form in the longitudinal direction and the transverse direction, and a plurality of intersection points 400 are formed. Able to know.

이때, 보강재(200) 외부로 연장된 광섬유(110)의 단부는 계측수단(120)과 연결된 검측채널(130)이 각각 연결되도록 함으로서, 만약 보강재(200)가 피 보강구조물(300)로부터 탈락됨과 더불어, 광섬유(110)가 피 보강구조물(300)로부터 탈락되면, 탈락 부위에 위치한 교차점(400)에 위치한 광섬유(110)의 광량 손실량 변화량이 해당 교차점에 따른 검측채널(131,132)로부터 검측 될 수 있을 것이며, 이러한 검측채널(131,132)이 연결된 교차점의 위치는 미리 세팅되어 있기 때문에 상기 접속채널(131,132)에 의한 광량 손실량으로서 결국 보강재(200)의 탈락 위치를 정확하게 알 수 있게 된다.At this time, the ends of the optical fiber 110 extending to the outside of the reinforcement 200 is connected to the detection channel 130 connected to the measuring means 120, respectively, if the reinforcement 200 is removed from the reinforcement structure 300 and In addition, when the optical fiber 110 is dropped from the reinforcement structure 300, the amount of change in the amount of light loss of the optical fiber 110 located at the intersection 400 located at the dropping portion may be detected from the detection channels 131 and 132 according to the corresponding intersection. Since the position of the intersection point to which the detection channels 131 and 132 are connected is set in advance, the amount of light loss caused by the connection channels 131 and 132 can be accurately determined as a result of the dropout of the reinforcement 200.

상기 검측채널(130)은 물론 실시예 1과 같은 계측수단에 연결되며 통상 계측수단(120)은 센서링된 검측값을 다채널로 입력받을 수 있도록 설치되므로 이를 위한 분석시스템은 상용화된 것을 사용해도 상관은 없으며, 시스템 설계자에 따라 특히 필요한 분석 프로그램은 제작될 수 있을 것이다.The detection channel 130 is, of course, connected to the same measurement means as in Example 1, and the measurement means 120 is usually installed to receive the sensed detection value in multiple channels, so that the analysis system for this may be used commercially. It doesn't matter, and depending on the system designer, the analysis program that is particularly needed can be made.

또한 실시예 2에 의한 광섬유 배치형태는 보강판(200)의 일측면 모두를 커버할 수 있도록 설치될 수 도 있으나, 도 3c와 같이 보강재(200) 일부에 다수가 설치될 수 있도록 함으로서 필요부분에 대한 검측값이 산출될 수 있도록 할 수 있다.In addition, the arrangement of the optical fiber according to the second embodiment may be installed to cover all of one side of the reinforcing plate 200, as shown in FIG. Can be calculated.

본 발명에 의하여 부착형 보강재에 미리 직접 광섬유를 부착시키고, 상기 광섬유에 의한 광량 손실량을 측정하여 상기 보강재의 부착성능을 효율적으로 계측할 수 있으며, 이로부터 피 보강구조물의 부착형 보강재에 대한 유지관리를 적시에, 효과적으로 실시할 수 있다. 또한 보강재가 부착된 상태에서는 외부로부터 영향을 거의 받지 않아 매우 신뢰성 있는 결과를 상시 검출할 수 있으므로 보다 효율적인 구조부재의 유지관리가 가능하게 된다.According to the present invention, the optical fiber is directly attached to the attached reinforcing material in advance, and the amount of light loss caused by the optical fiber can be measured to efficiently measure the adhesion performance of the reinforcing material. Timely and effectively. In addition, since the reinforcement is attached, it is almost unaffected from the outside and thus highly reliable results can be detected at all times, thereby enabling more efficient maintenance of structural members.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.An embodiment of the present invention described above and illustrated in the drawings should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention. Those skilled in the art of the present invention can change and change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and modifications fall within the protection scope of the present invention as long as it will be apparent to those skilled in the art.

Claims (7)

콘크리트 구조체를 포함하는 피 보강 구조물에 부착식으로 설치되는 탄소섬유쉬트, FRP 판, FRP 스트립 또는 강판을 포함하는 보강재와 피 보강 구조물 사이에 센서를 장착시키고, 상기 센서에 의한 기본측정값과 피 보강 구조물로부터 보강재가 탈락 또는 파손됨에 따른 센서 측정값의 변화량을 측정함에 있어서, The sensor is mounted between the reinforcement structure and the reinforcement structure including the carbon fiber sheet, FRP plate, FRP strip or steel plate attached to the reinforcement structure including the concrete structure, and the basic measured value and reinforcement by the sensor In measuring the amount of change in the sensor measurement as the reinforcement is dropped or broken from the structure, 상기 센서는 보강재의 탈락 또는 파손 부위를 커버할 수 있도록 보강재에 직접 미리 고정시킨 광섬유센서이고, 상기 센서에 의한 기본측정값이 광섬유센서의 피 보강 구조물로부터 보강재가 탈락 또는 파손됨에 따른 광량 변화량으로 설정되어 계측수단에 의하여 상기 광량 변화량에 의한 보강재 상태변화를 상시 확인할 수 있도록 하되,The sensor is an optical fiber sensor directly fixed to the reinforcement in order to cover the dropping or damage of the reinforcing material, the basic measurement value by the sensor is set to the amount of change in the amount of light as the reinforcing material is dropped or damaged from the structure to be reinforced of the optical fiber sensor Is to be able to always check the state change of the reinforcement by the amount of light change by the measuring means, 상기 광섬유센서는 보강재 일면 전체에 걸쳐 종방향 및 횡방향의 격자 형태로 일 라인씩 설치되도록 하되, 각 라인이 교차하는 교차점 부위의 광량 변화량을 측정하기 위하여 종방향 및 횡방향의 각 라인에 계측수단의 검측채널이 연결되는 것을 특징으로 하는 광섬유 센서가 장착된 부착형 보강재를 이용한 구조물 보강상태 분석방법.The optical fiber sensor is installed one line by one line in the longitudinal and transverse lattice shape over the entire surface of the reinforcement, measuring means in each line in the longitudinal and transverse direction to measure the amount of change in the amount of light at the intersection point where each line crosses Method of reinforcing structure analysis using an attachment type reinforcement, characterized in that the detection channel is connected to the optical fiber sensor. 제 1항에 있어서, 상기 광섬유센서는 보강재 설치 시 피 보강 구조물과 직접 접하도록 보강재 일면에 노출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 센서가 장착된 부착형 보강재를 이용한 구조물 보강상태 분석방법.The method of claim 1, wherein the optical fiber sensor is formed to be exposed to one surface of the reinforcement to directly contact the reinforcement structure when the reinforcement is installed. 삭제delete 삭제delete 콘크리트 구조체를 포함하는 피 보강 구조물에 부착식으로 설치되는 탄소섬유쉬트, FRP 판, FRP 스트립 또는 강판을 포함하는 보강재와 피 보강 구조물 사이에 센서를 장착시키고, 상기 센서에 의한 기본측정값과 보강 대상 구조물로부터 보강재가 탈락 또는 파손됨에 따른 센서 측정값의 변화량을 측정하기 위한 상기 센서는,A sensor is mounted between the reinforcement structure and the reinforcement structure including the carbon fiber sheet, FRP plate, FRP strip or steel plate attached to the reinforcement structure including the concrete structure, and the basic measurement value and the reinforcement target by the sensor. The sensor for measuring the amount of change in the sensor measurement value as the reinforcement is dropped or broken from the structure, 보강재의 탈락 또는 파손 부위를 커버할 수 있도록 보강재에 직접 미리 고정되고, 보강재 설치 시 보강 대상 구조물과 직접 접하도록 보강재 일면에 노출되도록 장착된 광섬유센서이되,The fiber optic sensor is directly fixed to the reinforcement to cover the dropping or damage of the reinforcement, and is mounted to be exposed on one side of the reinforcement to directly contact the structure to be reinforced when the reinforcement is installed. 상기 광섬유센서는 보강재 일면 전체에 걸쳐 종방향 및 횡방향의 격자 형태로 일 라인씩 설치되도록 하되, 각 라인이 교차하는 교차점 부위의 광량 변화량을 측정하기 위하여 종방향 및 횡방향의 각 라인에 계측수단의 검측채널이 연결되는 것을 특징으로 하는 광섬유센서가 장착된 보강재.The optical fiber sensor is installed one line by one line in the longitudinal and transverse lattice shape over the entire surface of the reinforcement, measuring means in each line in the longitudinal and transverse direction to measure the amount of change in the amount of light at the intersection point where each line crosses Reinforcement is equipped with a fiber optic sensor, characterized in that the detection channel of the connection. 삭제delete 삭제delete
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