광섬유 브래그 격자 센서를 이용한 복합재 샌드위치 구조의 굽힘 물성치 저하 예측

Abstract

허니콤 코어 샌드위치 구조는 충격 흡수와 완화에 매우 뛰어난 특성을 가지고 있다. 그리고 광섬유 브래그 격자 센서는 전자기적 교란을 받지 않고, 다점측정이 가능하며, 복합재료 내에 쉽게 삽입할 수 있다는 장점 등으로 구조건전성 모니터링에 많이 활용되고 있다. 샌드위치 구조가 여러 구조물에 적용될 경우 외부 충격으로 인해 손상이 발생하게 되고, 이러한 손상으로 구조의 굽힘 물성치가 저하될 위험이 있다. 복합재료의 경우에는 손상의 감지와 이로 인한 구조의 물성치 저하를 판별하기 어렵기 때문에 이를 감지할 수 있는 기술이 필요하다. 광섬유 브래그 격자 센서 주변에 변형률 구배나 횡방향 하중이 가해지면 피크가 깨어지고 대역폭이 넓어지며 세기가 감쇠하는 현상이 발생한다. 본 연구에서는 표면에 광섬유 브래그 격자 센서를 부착하여 주변에 충격을 가함으로써 발생하는 손상을 반사 스펙트럼의 변화로써 감지하고 이로 인한 굽힘 강성의 저하 정도를 예측하였다. 충격 후에 변화가 발생한 반사 스펙트럼에서 첫 번째 피크와 두 번째 피크의 세기 비율을 이용해서 충격 손상 정도를 구별할 수 있었고, 각각의 손상 정도에 따른 굽힘 강성을 4점 굽힘 시험을 통해 측정하여 이를 반사 스펙트럼의 세기 비율과 조합하였다. 이를 이용해 최종적으로 세기 비율로 구조의 굽힘 강성 저하 정도를 예측하는 가능성을 확인하였다.