KR20130101390A - 광섬유 수소 센서 및 이를 이용한 수소 농도 측정 방법 - Google Patents

광섬유 수소 센서 및 이를 이용한 수소 농도 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광섬유 수소 센서 및 이를 이용한 수소 농도 측정 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예와 관련하여 광원; 상기 광원에 연결되어, 상기 광원으로부터의 빛을 두 개의 편광 빔으로 분해하는 편광 빔 분배기; 상기 편광 빔 분배기에 연결되며, 수소 반응 물질이 코팅된 고복굴절 광섬유; 및 상기 편광 빔 분배기에 연결되어, 상기 고복굴절 광섬유에 의해 발생되는 간섭 스펙트럼을 측정하는 광 스펙트럼 분석기를 포함할 수 있다.

Description

광섬유 수소 센서 및 이를 이용한 수소 농도 측정 방법{OPTICAL FIBER HYDROGEN SENSOR AND METHOD OF MEASURING HYDROGEN CONCENTRATION USING THE SAME}
본 발명은 광섬유 수소 센서 및 이를 이용한 수소 농도 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 수소 누출 감지 센서(수소 센서)는 수소 자동차나 수소 에너지 스테이션에서 수소가 누출되는지를 감지하기 위해 사용된다.
그러나, 기존의 반도체 기반 수소 감지 센서는 전원을 필요로 하기 때문에, 전기 누전이나 스파크(spark) 등이 발생하면 누출된 수소와 반응하여 폭발할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 광학식 수소 센서에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 유리 재질의 광섬유를 이용한 광섬유 기반 수소 센서는 전기적으로 안전하고, 신호 전달 속도가 빠르며, 원거리 탐지가 가능하다는 장점이 있다.
종래의 광섬유 기반 수소 센서로는 광섬유 브래그 격자(fiber Bragg grating)와 장주기 광섬유 격자(long-period fiber grating)가 주로 이용되었다.
광섬유 브래그 격자 및 장주기 광섬유 격자는, 격자에 스트레인(strain) 이나 열이 인가되면 공진 파장(resonance wavelength)이 변화하는 성질을 갖는다. 수소 반응 물질(예를 들어, 팔라듐(Pd, palladium))이 증착된 광섬유 격자에 수소가 누출되는 경우, 수소 반응 물질이 수소와 반응하여 팽창하면 광섬유 격자에 스트레인이 인가된다. 따라서, 광섬유 격자의 공진 파장이 이동되며, 스펙트럼 상 파장 천이의 측정을 통해 수소 농도를 측정할 수 있다. 수소 반응 물질로 텅스텐 산화물(WO3 , tungsten oxide)이 이용되는 경우, 수소 반응 물질이 수소와 반응하면 발열 반응이 발생한다. 이 때, 발생된 열에 의해 광섬유 격자의 공진 파장이 이동된다.
그러나, 종래의 광섬유 격자 기반 수소 센서는 광섬유 격자가 온도와 스트레인 두 물리적 변수에 의해 모두 공진 파장이 변화되기 때문에 다음과 같은 문제점이 있다. 먼저, 수소 반응 물질로 팔라듐을 이용하는 경우, 수소 감지시 외부 온도가 변화되면 광섬유 격자의 공진 파장에 영향을 주어 팔라듐의 부피 팽창에 의한 공진 파장의 변화만을 알아내기가 어렵다. 한편, 수소 반응 물질로 텅스텐 산화물을 이용하는 경우, 광섬유 격자에 외부에서 길이 방향의 스트레인이 인가될 경우, 텅스텐 산화물의 발열 반응에 의한 공진 파장의 변화만을 알아내기가 어렵다. 또한, 광섬유 격자는 장시간 자외선 조사를 통해 제작되기 때문에, 외부에서 횡축(transverse axis)으로 인가되는 스트레스에 의해 쉽게 파손될 수 있고, 제작하는 과정이 복잡하다는 단점이 있다.
본 발명의 목적은, 외부 온도의 변화에 영향을 받지 않으며, 제작이 간단하고, 외부의 스트레스에 강인한 광섬유 수소 센서 및 이를 이용한 수소 농도 측정 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예는, 광원; 상기 광원에 연결되어, 상기 광원으로부터의 빛을 두 개의 편광 빔으로 분해하는 편광 빔 분배기; 상기 편광 빔 분배기에 연결되며, 수소 반응 물질이 코팅된 고복굴절 광섬유; 및 상기 편광 빔 분배기에 연결되어, 상기 고복굴절 광섬유에 의해 발생되는 간섭 스펙트럼을 측정하는 광 스펙트럼 분석기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 수소 센서를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예는, 광원, 편광 빔 분배기, 고복굴절 광섬유 및 광 스펙트럼 분석기를 포함하는 광섬유 수소 센서 시스템의 수소 농도 측정 방법에 있어서, 상기 편광 빔 분배기가 상기 광원으로부터의 빛을 두 개의 편광 빔으로 분해하는 단계; 수소 반응 물질이 코팅된 상기 고복굴절 광섬유에 수소가 유입되는 단계; 상기 고복굴절 광섬유가 수소와 반응하여 상기 분해된 편광 빔이 편광상이 배치구조를 통해 발생시키는 간섭 스펙트럼의 파장을 변화시키는 단계; 및 상기 광 스펙트럼 분석기가 상기 발생된 간섭 스펙트럼을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 농도 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 센서에서 출력되는 간섭 스펙트럼의 파장 변위 및 광 세기 변화를 분석하여 주입된 수소 농도를 측정하고, 수소 노출 여부를 외부 온도 변화에 무관하게 검사할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 기존의 광섬유 격자가 사용되는 방식에 비해 간단하고, 복굴절의 스트레인 민감도가 광섬유 격자 공진 파장의 스트레인 민감도에 비해 높기 때문에, 센서 출력의 민감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 광섬유 격자가 필요 없으므로 광섬유 격자를 제작하는 비용과 시간을 줄일 수 있고, 광섬유 격자 기반 수소 센서에 비해 횡적인 스트레스에 강하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 수소 센서 시스템의 개략도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 반응 물질이 코팅된 고복굴절 광섬유의 측면도이고, 도 2b는 수소 반응 물질이 코팅된 고복굴절 광섬유의 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 내부의 모식도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 스펙트럼 분석기에서 측정된 투과 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 4a는 측정 지표로 선택된 골짜기의 주입 수소 농도에 따른 투과 스펙트럼의 변화를 나타내는 도면이며, 도 4b는 수소 농도에 따른 측정 지표로 선택된 골짜기의 파장 변위 및 투과 세기의 변화를 나타내는 도면이다.
도 5는 광 세기 측정기를 이용하여 주입 수소 농도에 따른 센서 출력의 광 세기 변화를 나타내는 도면이다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 시스템을 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 수소 센서 시스템의 개략도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 수소 센서 시스템은 광대역 광원(broadband source)(1), 편광 빔 분배기(polarization beam splitter)(2), 고복굴절 광섬유(high birefringence fiber)(3), 광 스펙트럼 분석기(optical spectrum analyzer)(4), 편광 조절기 (polarization controller)(5), 단일 모드 광섬유(single-mode fiber)(6), 챔버(chamber)(7)를 포함한다.
편광 빔 분배기(2)는 광대역 광원(1)에 연결되어, 광대역 광원(1)으로부터의 빛을 두 개의 편광 빔으로 분해한다. 이 때, 편광 빔 분배기(2)는 빛을 두 직교 편광(orthogonal polarization) 성분의 빔으로 분해할 수 있다.
고복굴절 광섬유(3)는 편광 빔 분배기(2)에 연결되어, 간섭 스펙트럼을 발생시킨다. 편광 빔 분배기(2)에 입력된 빛은 두 편광 성분으로 분해되는데, 분해된 두 편광 성분의 빛이 서로 교차되어 다시 편광 빔 분배기(2)로 되돌아갈 수 있도록 고복굴절 광섬유(3)를 사이에 연결하여 두 빔의 광경로로 사용한 편공상이 배치구조(polarization-diversity loop configuration)를 구현하면 편광 빔 분배기(2)의 출력단에서 간섭 스펙트럼을 발생시킬 수 있다. 이러한 간섭 스펙트럼의 주기는 고복굴절 광섬유(3)의 복굴절에 의해 결정되는데, 고복굴절 광섬유(3)의 복굴절이 변화되어 간섭 스펙트럼 주기가 변화되면 마치 간섭 무늬가 파장 대역에서 이동하는 것처럼 보이게 된다.
고복굴절 광섬유(3)는 복굴절율이 큰 광섬유로서, 팬더형 편광 유지 광섬유(panda type polarization-maintaining fiber), 보우타이형(bow-tie type) 편광 유지 광섬유, 타원 코어형(elliptical core type) 편광 유지 광섬유, 타원 클래딩형(elliptical cladding type) 편광 유지 광섬유 및 편광 유지 광자 결정 광섬유(polarization-maintaining photonic crystal fiber) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
한편, 고복굴절 광섬유(3)에는 수소 반응 물질이 코팅된다. 이 때, 수소 반응 물질은 팔라듐, 텅스텐, 백금(Pt), 구리(Cu), 아연(Zn), 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 망간(Mn), 니켈(Ni), 게르마늄(Ge), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 레륨(Re), 칼슘(Ca), 이트륨(Y), 란탄(La), 세슘(Ce) 또는 이들의 산화물 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
수소 반응 물질은 수소에만 선택적으로 반응하여 부피가 변할 수 있다. 일반적으로 팔라듐과 같은 수소 반응 물질은 수소를 흡수하는 성질을 가지고 있으며, 수소가 흡수되는 경우 상온에서 최대 900배까지 부피가 팽창할 수 있다. 수소와 반응하여 부피가 팽창하면, 수소 반응 물질은 고복굴절 광섬유(3)에 스트레인을 인가하여 고복굴절 광섬유(3)의 복굴절을 변화시킴으로써 간섭 스펙트럼의 파장을 이동시키는 트랜스듀서(transducer) 역할을 할 수 있다.
수소 반응 물질이 수소와 반응하는 경우, 고복굴절 광섬유(3)에 코팅된 수소 반응 물질은 팽창한다. 팽창된 수소 반응 물질에 의해 고복굴절 광섬유(3)의 복굴절이 변화한다. 그리고, 변화된 고복굴절 광섬유의 복굴절은 고복굴절 광섬유(3)가 편광상이 배치구조를 통해 발생시키는 간섭 스펙트럼의 파장을 이동시킨다.
광 스펙트럼 분석기(4)는 편광 빔 분배기(2)의 출력단에 연결되어, 고복굴절 광섬유(3)로부터 발생되는 간섭 스펙트럼을 측정한다. 이 때, 광 스펙트럼 분석기(4)는 간섭 스펙트럼의 파장 이동 또는 출력 세기의 변화를 측정하여 수소 농도를 측정할 수 있다.
편광 조절기(5)는 편광 빔 분배기(2)에 연결되어, 분해된 두 빛의 편광 상태를 조절한다. 편광 조절기(5)는 1/2 파장판 또는 1/4 파장판 또는 1/2 파장판 및 1/4 파장판의 결합으로 구성될 수 있다. 또한, 편광 조절기(5)는 간섭 스펙트럼의 가시도(visibility)를 조절할 수 있다. 편광 조절기(5)는 간섭 스펙트럼의 가시도를 향상시켜 수소와 반응할 경우 이동하는 스펙트럼의 파장 변위 측정이 용이하도록 할 수 있다.
단일 모드 광섬유(6)는 광대역 광원(1), 편광 빔 분배기(2), 고복굴절 광섬유(3), 광 스펙트럼 분석기(4) 및 편광 조절기(5)를 연결한다. 단일 모드 광섬유(6)는 광을 단일 모드로 도파시킬 수 있는 차단 주파수(cut-off frequency)를 갖는다. 또한, 단일 모드 광섬유(6)는 재질에 따라 실리카(silica)계 광섬유, 불소(fluorine)계 광섬유, 희토류(rare-earth material)계 광섬유, 폴리머(polymer)계 광섬유, 연유리 광섬유(flint glass fiber) 중 하나 이상을 포함하고, 광학적 특성에 따라 편광 유지 광섬유, 비선형 광섬유(nonlinear fiber), 분산 천이 광섬유(dispersion-shifted fiber), 분산 보상 광섬유(dispersion compensation fiber), 비영분산 천이 광섬유(non-zero dispersion-shifted fiber) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
챔버(7)는 고복굴절 광섬유(3)를 그 내부에 수용한다. 이에 관한 자세한 설명은 도 3a를 참조하여 후술하기로 한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 반응 물질이 코팅된 고복굴절 광섬유의 측면도이고, 도 2b는 수소 반응 물질이 코팅된 고복굴절 광섬유의 단면도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 반응 물질이 코팅된 고복굴절 광섬유는 광섬유 본체(3a) 및 수소 반응 물질(3b)을 포함한다. 일 실시예로, 수소 반응 물질(3b)은 광섬유 본체(3a)의 피복을 제거한 뒤 6cm의 길이와 400nm의 두께로 코팅될 수 있다. 수소 반응 물질(3b)이 수소와 반응하는 경우, 수소 반응 물질(3b)은 수소를 흡수하여 팽창하면서 광섬유 본체(3a)에 스트레인을 인가하게 된다. 이러한 스트레인은 고복굴절 광섬유(3)의 복굴절을 변화시킴으로써 간섭 스펙트럼의 파장 영역을 이동하도록 할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 내부의 모식도이다.
도 3a에서는, 단일 모드 광섬유(6)와 융착 접속(fusion splicing)으로 연결된 고복굴절 광섬유(3)가 챔버(7) 내부에 삽입된다. 또한, 챔버(7)의 내부에는 수소 농도에 의한 영향 이외의 외란(external perturbation)을 차단하기 위해 보조 구조물(8)이 설치될 수 있다. 보조 구조물(8)은 고복굴절 광섬유(3)를 고정시키기 때문에, 챔버(7)의 내부 압력 변화가 고복굴절 광섬유(3)에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 스펙트럼 분석기에서 측정된 투과 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 3b에서는, 광 스펙트럼 분석기(4)에서 측정된 투과 스펙트럼을 나타내고 있다. 도 3b 내부의 작은 그래프는 넓은 파장 영역에서 측정된 출력 간섭 스펙트럼을 나타내고 있다.
수소 농도를 측정하기 위해서, 먼저 편광 조절기(5)를 조절하여 간섭 스펙트럼의 가시도를 최대화한다. 이후, 도면에 도시된 바와 같이 간섭 스펙트럼의 골짜기 중 1546.85nm 부근의 골짜기를 측정 지표(sensing indicator)로 사용한다.
챔버(7) 내부로 수소가 주입되면 수소 반응 물질과 수소가 반응하기 때문에, 측정 지표로 선택된 스펙트럼의 골짜기 파장이 이동한다. 광 스펙트럼 분석기(4)는 이러한 스펙트럼 파장의 변위를 분석하여 수소 농도를 측정할 수 있다.
도 4a는 측정 지표로 선택된 골짜기의 주입 수소 농도에 따른 투과 스펙트럼의 변화를 나타내는 도면이다.
도 4a에서는, 주입 수소 농도가 1%에서 4%로 변화될 때 측정 지표로 선택된 골짜기의 스펙트럼이 변화되는 양상이 나타나 있다. 측정 지표로 사용된 골짜기의 파장은 주입 수소 농도의 증가에 따라 단파장(short wavelength) 방향으로 이동한다.
도 4b는 수소 농도에 따른 측정 지표로 선택된 골짜기의 파장 변위 및 투과 세기의 변화를 나타내는 도면이다.
도 4b를 참조하면, 주입 수소 농도가 1, 2, 3, 4%인 경우, 측정 지표로 선택된 골짜기의 파장 변위는 각각 ~0.40, ~1.60, ~2.46, 2.65nm이다. 주입 수소 농도가 증가할수록 골짜기 파장이 감소하는 경향을 나타내지만 주입 수소 농도가 4%가 되면 파장 변위의 차가 현격히 줄어든다. 또한, 주입 수소 농도가 1, 2, 3, 4%인 경우, 측정 지표로 선택된 골짜기의 투과 세기는 각각 ~28.0, ~26.4, ~26.0, ~24.8dB이고, 주입 수소 농도가 증가할수록 골짜기의 투과 세기가 감소하는 경향을 나타내고 있다.
도 5는 광 세기 측정기를 이용하여 주입 수소 농도에 따른 센서 출력의 광 세기 변화를 나타내는 도면이다.
도 5에서는 광섬유 수소 센서 시스템의 수소 반응 시간을 측정하기 위해서 광 스펙트럼 분석기(4) 대신 광 세기 측정기(optical powermeter)를 이용하여 측정한 결과를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 네 개의 봉우리들은 왼쪽부터 각각 수소 농도가 1, 2, 3, 4%일 때, 측정된 광출력 세기 및 반응 시간을 나타낸다.
주입 수소 농도가 1, 2, 3, 4%인 경우, 광출력 세기는 각각 ~0.8, ~1.1, ~1.5, ~1.8 mW이고, 수소가 주입 또는 방출될 때 센서 출력 신호의 반응 시간은 약 10초 내외이고, 안정화 시간이 포함된 반응 시간은 대략 100초일 수 있다.
다음으로 본 발명의 일 실시예에 의한 수소 농도 측정 방법을 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 광섬유 수소 센서 시스템은 광대역 광원(1), 편광 빔 분배기(2), 고복굴절 광섬유(3) 및 광 스펙트럼 분석기(4)를 포함한다. 광섬유 수소 센서 시스템을 이용한 수소 농도 측정 방법에 있어서, 먼저 편광 빔 분배기(2)는 광대역 광원(1)으로부터의 빛을 두 개의 편광 성분의 빔으로 분해한다. 이 때, 편광 빔 분배기(2)는 광대역 광원(1)으로부터의 빛을 두 개의 직교 편광 성분의 빔으로 분해할 수 있다. 분해된 두 편광 성분은 편광상이 배치구조를 통해 간섭 스펙트럼을 발생시킨다.
이후, 수소 반응 물질이 코팅된 고복굴절 광섬유(3)에 수소가 유입되고, 고복굴절 광섬유(3)에 코팅된 수소 반응 물질은 수소와 반응하여 팽창한다. 팽창된 수소 반응 물질은 고복굴절 광섬유(3)의 복굴절을 변화시키며, 변화된 고복굴절 광섬유(3)의 복굴절은 광섬유 수소 센서 시스템에서 출력되는 간섭 스펙트럼의 파장을 이동시킨다.
이후, 광 스펙트럼 분석기(4)는 광섬유 수소 센서 시스템의 출력에서 발생된 간섭 스펙트럼을 측정한다. 이 때, 광 스펙트럼 분석기(4)는 간섭 스펙트럼의 파장 이동 또는 출력 세기의 변화를 측정하여 수소 농도를 측정할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 광대역 광원
2: 편광 빔 분배기
3: 고복굴절 광섬유
4: 광 스펙트럼 분석기
5: 편광 조절기
6: 단일 모드 광섬유
7: 챔버
8: 보조 구조물

Claims (11)

  1. 광원;
    상기 광원에 연결되어, 상기 광원으로부터의 빛을 두 개의 편광 빔으로 분해하는 편광 빔 분배기;
    상기 편광 빔 분배기에 연결되며, 수소 반응 물질이 코팅된 고복굴절 광섬유; 및
    상기 편광 빔 분배기에 연결되어, 상기 고복굴절 광섬유에 의해 발생되는 간섭 스펙트럼을 측정하는 광 스펙트럼 분석기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 수소 센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 편광 빔 분배기는,
    상기 광원으로부터의 빛을 두 개의 직교 편광 성분의 빔으로 분해하는 것을 특징으로 하는 광섬유 수소 센서.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 고복굴절 광섬유는,
    팬더형 편광 유지 광섬유, 보우타이형 편광 유지 광섬유, 타원 코어형 편광 유지 광섬유, 타원 클래딩형 편광 유지 광섬유 및 편광 유지 광자 결정 광섬유 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 수소 센서.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 수소 반응 물질은,
    팔라듐, 텅스텐, 백금, 구리, 아연, 크롬, 지르코늄, 알루미늄, 주석, 망간, 니켈, 게르마늄, 티타늄, 바나듐, 몰리브덴, 루테늄, 로듐, 레륨, 칼슘, 이트륨, 란탄, 세슘 또는 이들의 산화물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 수소 센서.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 광 스펙트럼 분석기는,
    상기 간섭 스펙트럼의 파장 이동 또는 출력 세기의 변화를 측정하여 수소 농도를 측정하는 것을 특징으로 하는 광섬유 수소 센서.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 광섬유 수소 센서는,
    상기 편광 빔 분배기에 연결되어, 상기 분해된 두 개의 편광 빔을 조절하는 편광 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 수소 센서.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 편광 조절기는,
    1/2 파장판 또는 1/4파장판 또는 상기 1/2파장판 및 상기 1/4파장판의 결합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 수소 센서.
  8. 광원, 편광 빔 분배기, 고복굴절 광섬유 및 광 스펙트럼 분석기를 포함하는 광섬유 수소 센서 시스템의 수소 농도 측정 방법에 있어서,
    상기 편광 빔 분배기가 상기 광원으로부터의 빛을 두 개의 편광 빔으로 분해하는 단계;
    수소 반응 물질이 코팅된 상기 고복굴절 광섬유에 수소가 유입되는 단계;
    상기 고복굴절 광섬유가 수소와 반응하여 상기 분해된 편광 빔이 편광상이 배치구조를 통해 발생시키는 간섭 스펙트럼의 파장을 변화시키는 단계; 및
    상기 광 스펙트럼 분석기가 상기 발생된 간섭 스펙트럼을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 농도 측정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 두 개의 편광 빔으로 분해하는 단계는,
    상기 광원으로부터의 빛을 두 개의 직교 편광 성분의 빔으로 분해하는 것을 특징으로 하는 수소 농도 측정 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 간섭 스펙트럼을 측정하는 단계는,
    상기 간섭 스펙트럼의 파장 이동 또는 출력 세기의 변화를 측정하여 수소 농도를 측정하는 것을 특징으로 하는 수소 농도 측정 방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 간섭 스펙트럼의 변화가 발생하는 단계는,
    상기 수소 반응 물질이 수소와 반응하는 경우, 상기 수소 반응 물질이 팽창하는 단계;
    상기 팽창된 수소 반응 물질에 의해 상기 고복굴절 광섬유의 복굴절이 변화하는 단계; 및
    상기 변화된 고복굴절 광섬유의 복굴절에 대응하여 파장이 변화된 간섭 스펙트럼을 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 농도 측정 방법.
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