The fiber optic sensor is known as an adequate sensor for the structural health monitoring. But the handling of the optical fiber sensor needs careful attention because of its brittleness and small size. Particularly in case of the embedment to the composite structure, the optical fiber can be broken easily at the ingress/egress region. In this paper, to work out a solution for this problem, three types of improved ingress/egress methods are suggested. They are bare fibers, connectors, and smart skins.
The method of bare fibers is very easy to embed and apply in variable structures. But an optical fiber is very easily broken at the ingress/egress region because of high composite curing temperature and resin flow. Recently, most researches focused on a robust ingress/egress method have not considered a composites thickness for bare fibers. In this research, two different approaches on bare fibers are carried out; thin composite plate, thick composite plate.
The method of connectors is hard to be broken, and easy to connect to the sensor system and neighbors. The former researches had used same connectors for optical communication. But these connectors are not easy to apply to the composites and have limitations. Therefore novel connectors of small size for the composites were designed and manufactured. The manufactured connectors were applied with edge connectors and surface mounted connectors.
Smart skins which have embedded fiber optic sensors were made to apply improved ingress/egress methods. The three point bending test of a short beam was performed to measure the interlaminar shear strength between a smart skin and composite layers.
광섬유 센서는 구조물의 건전성 모니터링을 하기 위한 적절한 센서로 알려져 있다. 광섬유 센서 자체는 취성(brittleness)이 강하고, 크기가 작아서 취급 시에 많은 주의가 요구된다. 특히 복합재 구조물에 삽입되어질 경우 광섬유 센서가 출입하는 ingress/egress 지점에서 쉽게 파손이 일어나게 된다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 광섬유 자체를 보강하는 기법, 커넥터를 사용하는 기법, 그리고 개선된 ingress/egress를 적용하여 스마트 스킨을 제작하는 3가지 연구를 수행하였다. 광섬유를 보강하는 방법은 2 가지 방법으로 접근하였다. 먼저 두께가 얇은 복합재 구조물에 적용하기 위한 ingress/egress 기법을 연구하였고, 두께가 충분히 두꺼운 복합재 구조물에 관한 기법 연구는 FEM 해석을 통하여 광섬유와 구조물에 영향을 최소화 할 수 있는 보강튜브의 형태 및 크기를 알아보고 해석을 바탕으로 보강튜브를 사용한 ingress/egress 기법연구를 수행하였다. 복합재에 적용 가능한 커넥터를 제작하여 면내, 면외 방향으로 커넥터를 설치하는 ingress/egress 연구 기법을 수행하였다. 기존의 연구들에서는 광통신용으로 사용되어지는 커넥터를 사용하였으나 본 연구에서는 작고 복합재 구조물에 적용하기 적합한 새로운 커넥터를 설계하여 제작하였다. 또한 개선된 ingress/egress 기법을 적용하여 광섬유 센서가 삽입된 스마트 스킨을 제작하고, 이것을 3점 굽힘 시험을 수행하여 제작된 스마트 스킨의 적용 가능성을 평가하였다.
