전온도 센서 회복계수 측정기술 개발

정욱철,김용규,이경재,김춘택 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.11

항공기의 운항정보 획득을 위한 대기 정온도의 측정은 비행제어 및 예측에 있어 매우 중요한 요소이다. 그러나 항공기로부터 직접적인 대기 정온도의 측정이 불가능하므로, 항공기의 전온도를 측정하고 개별센서의 회복계수를 적용하여 정온도로 계산하는 작업이 필요하다. 이에 따라 정확한 전온도 센서의 회복계수 측정이 요구되나, 소급성을 유지하며 회복계수를 측정할 수 있는 기술의 부재로 인해 정확한 전온도 센서의 회복계수 측정이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 측정온도의 소급성을 유지하며 전온도 센서의 회복계수를 측정할 수 있는 기술을 제안하고, 이를 바탕으로 온도계의 회복계수 측정 및 불확도 추정 방법을 제시하고자 한다. Measurement of a static air temperature (SAT) is an important task for accurate flight control and planning. However, as direct measurement of the SAT is impossible, a correction to the measured total air temperature (TAT) is made from the adiabatic temperature rise and a recovery factor of a specific TAT sensor. Thus, accurate measurement of the recovery factor of a TAT sensor and uncertainty assessment of the measured recovery factor are very important. However, due to the absence of the measurement method of the SAT and the TAT which are traceable to ITS-90, it has technically been difficult to measure the recovery factor and to assess its uncertainty. In this work, a traceable method of the recovery factor measurement was proposed. In particular, based on the complete analysis and the assessment of the uncertainty of the measured recovery factor, it was attempted to establish a calibration method of a TAT sensor.

전온도 센서 교정기술 개발

정욱철,김용규,이경재,김춘택 한국항공우주학회 2014 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2014 No.11

항공기의 운항정보 획득을 위한 대기 정온도의 측정은 비행제어 및 예측에 있어 매우 중요한 요소이다. 그러나 항공기로부터 직접적인 대기 정온도의 측정이 불가능하므로, 항공기의 전온도를 측정하고 개별센서의 회복계수를 적용하여 정온도로 계산하는 작업이 필요하다. 이에 따라 전온도 센서의 교정은 일반적인 정적 상태에서의 교정에 더해 온도계의 회복계수 측정 및 해당 불확도 추정이 포함되어야 하나, 소급성을 유지하며 회복계수를 측정할 수 있는 기술의 부재로 인해 정확한 전온도 센서의 교정이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 측정 온도의 소급성을 유지하며 전온도 센서의 회복계수를 측정할 수있는 기술을 제안하고, 이를 바탕으로 온도계의 회복계수 측정 및 불확도 추정을 통한 전온도 센서의 교정 방법을 제시하고자 한다. Measurement of a static air temperature (SAT) is an important task for accurate flight control and planning. However, as direct measurement of the SAT is impossible, a correction to the measured total air temperature (TAT) is made from the adiabatic temperature rise and a recovery factor of a specific TAT sensor. Thus, a calibration of the TAT sensor should be done in terms of the measured recovery factor and its uncertainty. However, due to the absence of the measurement method of the SAT and the TAT which are traceable to ITS-90, it has technically been difficult to measure the recovery factor and to assess its uncertainty. In this work, a traceable method of the recovery factor measurement is proposed. In particular, based on the complete analysis and the assessment of the uncertainty of the measured recovery factor, it is attempted to establish a calibration method of a TAT sensor.

온도 측정을 위한 광섬유 브래그 격자 센서의 온도 계수 특성 평가

김헌영(Heon-Young Kim),강동훈(Donghoon Kang),이진혁(Jin-Hyuk Lee),김대현(Dae-Hyun Kim) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集A Vol.37 No.8

광섬유 브래그 격자 센서는 최근 구조건전성평가 분야에서 가장 활발히 사용되는 지능형 센서 중의 하나이다. 특히 본 센서는 다양한 물리량들을 여러 지점에서 한 가닥의 광섬유로 측정할 수 있다는 장점을 갖고 있다. 이중 온도 측정을 위해서는 열팽창계수 및 열광학 계수의 사용이 필요하다. 대부분의 기존 연구에서는 이러한 물리량들을 상수값으로 가정하고 온도를 측정하였다. 본 논문에서는 FBG 센서의 온도 측정 실험을 통해 온도 변화와 관련된 두 계수가 일반적으로 사용되는 상수가 아닌 온도에 따라 변하는 변수임을 확인하였다. 최종적으로 광섬유 브래그 격자 센서의 이론에서 온도계수를 온도에 따른 함수식으로 새롭게 제안하고, 이 함수식을 이용해 상온에서 100도까지의 범위에서 정확한 온도 측정이 가능함을 확인하였다. A fiber Bragg grating sensor is considered a smart sensor that shows outstanding performance in the field of structural health monitoring (SHM). It has a powerful advantage, especially that of multiplexing, which enables several parameters to be sensed at multiple points by using a single optical fiber line. Among several parameters, the thermal expansion coefficient and thermo-optic coefficient are required to measure temperature. In previous studies, these were considered constant variables. This study shows that two parameters vary with temperature and newly proposes a temperature function for these two parameters. Specifically, these two parameters were defined as a single variable, and then, it was experimentally verified that this variable is a function of temperature. Finally, it was shown that temperature from RT to 100 ℃ was precisely measured by using the temperature function that was defined through the experiment.

SAW 온도센서용 음향 반사판 분석 및 무선 온도 측정

김기복(Ki-Bok Kim),김성훈(Seong-Hoon Kim),정재기(Jae-Kee Jeong),신범수(Beom-Soo Shin) 한국비파괴검사학회 2013 한국비파괴검사학회지 Vol.33 No.1

본 연구는 비접촉 무전원 표면탄성파(surface acoustic wave, SAW) 온도센서를 개발하기 위하여 수행 되었다. 단일전극 구조의 IDT(inter-digital transducer)와 434 MHz의 공진주파수를 가지는 SAW 소자를 128˚ rot-X LiNbO₃ 압전기판위에 반도체 공정으로 제작하였다. SAW 온도센서의 음향 반사판에 따른 반사 신호의 특성을 분석하기 위하여 다양한 형태의 음향 반사판을 제작하여 표면탄성파 신호의 반사특성을 분석한 결과 빗살형 전극형태의 반사판이 가장 양호한 반사특성을 나타내었다. SAW 온도센서를 구동하기 위한 신호를 송신하고 온도에 따른 SAW 센서의 출력신호를 수신하기 위하여 다이폴 안테나와 마이크로프로세서에 기반한 무선 송수신 시스템을 제작하였다. 40∼80 ℃의 온도 범위에서 개발된 SAW 온도센서와 무선 송수신 시스템을 평가한 결과 온도증가에 따라 SAW 온도센서의 공진 주파수가 선형적으로 감소하였으며 결정계수가 0.99 이상으로 정확한 무선 온도측정이 가능한 것으로 나타났다. In this study, a wireless and non-power SAW (surface acoustic wave) temperature sensor was developed. The single inter-digital transducer (IDT) of SAW temperature sensor of which resonance frequency is 434 MHz was fabricated on 128˚ rot-X LiNbO₃ piezoelectric substrate by semiconductor processing technology. To find optimal acoustic reflector for SAW temperature sensor, various kinds of acoustic reflectors were fabricated and their reflection characteristics were analyzed. The IDT type acoustic reflector showed better reflection characteristic than other reflectors. The wireless temperature sensing system consisting of SAW temperature sensor with dipole antenna and a microprocessor based control circuit with dipole antenna for transmitting signal to activate the SAW temperature sensor and receiving the signal from SAW temperature sensor was developed. The result with wireless SAW temperature sensing system showed that the frequency of SAW temperature sensor was linearly decreased with the increase of temperature in the range of 40 to 80℃ and the developed wireless SAW temperature sensing system showed the excellent performance with the coefficient of determination of 0.99.

콘크리트 온도 측정을 위한 거푸집 일체형 무선센서네트워크 장치 개발

이성복,박성식 한국구조물진단유지관리공학회 2012 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.16 No.5

본 연구는 타설 콘크리트의 온도를 무선센서 방식으로 현장에서 직접 간편하게 계측할 수 있는 장치를 개발하고, 무선 전송네트워크시스템을 통하여 현장사무실 및 본사 등에서 실시간 효율적 온도이력관리를 할 수 있는 시스템을 구축하는데 목적이 있다. 실험결과, 우선 무선센서네트워크시스템의 기본이 되는 온도센서는 콘크리트 타설시 안정적으로 측정될 수 있도록 무선방식의 막대타입의 스텐레스 프로브형으로 제작하였으며, 거푸집에서의 탈부착이 간편하고 장기간의 내장전력공급이 가능한 거푸집일체형의 무선센서네트워크 장치를 개발하였다. 또한 무선센서네트워크시스템의 구성은 센서노드와 라우터, 게이트웨이 및 CDMA 통신방식으로 구성하였으며, 콘크리트의 동일한 양생조건 및 상이한 양생조건에서 온도를 측정한 결과, 기존의 유선방식과 동일한 온도분포를 보였다. 향후, 개발된 무선센서네트워크 장치를 현장에서 사용할 경우, 현장 사무실에서의 정량적인 콘크리트 온도관리가 효율적으로 이루어 질 것으로 판단되며, 감리 감독업무의 생산성 향상과 더불어 전반적인 콘크리트 구조체의 품질에 크게 기여할 것으로 판단된다. Temperature of fresh concrete can be effectively used to predict the strength of concrete being cured and make an informed decision for stripping the molds. A hygrothermograph and thermo-couple sensors that require an extensive wiring have been applied to measure a temperature of concrete at the early stage of the curing process on site. However, these methods have limits to provide the temperature data in real time due to harsh working environment including frequent cutting of wires. Therefore, this study is aiming at developing a device based on wireless sensor network to measure the temperature of concrete being cured in formwork. The result showed that the wireless sensor with probe type thermistor which is developed had the same temperature data compared to the existed wire type thermistor, and we confirmed the temperature history of concrete in real time for 28 days throughout the gateway by wireless network that collects the temperature data measured from specimens in laboratory. Also, the network device for transmission can be easily separated from the probe sensor part and reused consistently. If the wireless sensor network device developed uses in the field, the temperature management of concrete will be systematically conducted from at the early stage of the curing, and especially be effective for cold weather concrete construction. In addition, it will contribute to the establishment of advanced quality control system for concrete and productivity of supervisors on site will be increased in the future.

펠티어 소자 기반 온도 교정 장치를 이용한 항공 열화상 센서의 작물 온도 예측 평가

장규진 ( Gyujin Jang ),김동욱 ( Dongwook Kim ),윤철환 ( Chulhwan Yoon ),김학진 ( Hak-jin Kim ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1

작물은 수분 스트레스 발생 시 잎의 기공을 닫으면서 온도가 올라가는 생리학적 특성을 보여 온도는 관수 시점을 구명하기 위한 주요한 인자로 활용된다. 원격탐사는 비파괴적이고 신속하게 대량의 정보를 제공하여 노지 작물 재배 관리에 유용하게 활용되고 있다. 최근 열화상 센서 기반의 원격탐사 기술을 이용하여 다수의 작물 개체들의 온도를 측정하고 수분 스트레스를 예찰함으로 관수에 적용하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만, 열화상 센서를 이용한 작물의 온도 측정은 데이터 취득 시 대기 온습도, 촬영고도 등의 영향을 받아 정확도 및 재현성에 한계를 보인다. 본 연구에선 펠티어 소자 기반의 온도 교정 장치와 항공 열화상 영상으로 작물 온도를 측정하여 온도 예측에 정확도와 재현성을 확보하고자 하였다. 교정 장치는 알루미늄 판넬에 펠티어 소자를 부착하여 제작하였으며 방사율을 작물과 유사하게 만들기 위해 검은색으로 착색시켰다. 다수의 교정 장치가 배치된 외부 환경에 드론에 탑재한 열화상 센서로 다양한 고도와 시점에서 교정 장치와 작물을 함께 촬영하였다. 교정 장치에 대한 열화상 영상의 방사 에너지 값과 실제 교정 장치온도 간의 교정식을 개발하였고 이를 작물의 방사 에너지 값에 적용하여 온도를 예측하였다. 본 연구에 서 제시하는 온도 측정 방법을 통해 신뢰성 있는 작물 온도를 얻을 수 있었으며, 추후 실제 작물 재배 노지에서 작물의 온도를 측정하여 적용성을 검증하고자 한다.

광섬유 센서를 이용한 실시간 온도 감시 시스템

이창근(Chang-Kun Lee),김영수(Young-Su Kim),구명모(Myeong-Mo Gu),김봉기(Bong-Gi Kim) 한국컴퓨터정보학회 2010 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.15 No.12

본 광 분포 온도 측정 시스템은 광섬유 자체를 온도 측정용 센서로 이용하는 시스템으로, 한 가닥의 광섬유만을 포설하여 포설된 주변 전체 온도를 수 천 점으로 측정이 가능한 시스템이다. 분포 측정의 경우 측정 점의 수를 많이 할 경우 측정점당 비용을 기존 센서의 비용 수준으로 절감 할 수 있으며 동시에 한 두 가닥의 광섬유로 전체 센서를 연결 할 수 있는 장점이 있다. 본 논문에서는 일반적으로 통신용으로 사용하는 광케이블 자체를 센서 (optical sensor cable)로 활용하여 최소한 매 1m 간격으로 센서 기능을 할 수 있는 특성을 이용함으로써 각 센서와 수많은 연결선들을 줄이고 시스템은 컴퓨터를 이용하여 데이터저장, 제어나 보관 등 데이터 관리가 용이하며, 실시간 온도 변화에 따른 온도 이력정보를 이용한 실시간 온도 모니터링 시스템을 구축한다. Optical Temperature Distribution Sensor Measurement System uses fiber optic sensors itself for temperature measurement is a system which can be measured the Installed surrounding entire temperature as a thousand points by laying a single strand of fiber optic. If there are a lot of measuring points in the distribution Measurement, the cost of each measuring point can be reduced the cost level of existing sensors and at the same time this has the advantage of connecting all sensors as one or two strands of fiber. Generally Optical Fiber is used for communication but Optical Fiber itself can be used for sensor and it has the characteristic of sensor function which can be measured Temperature in the at least each one meter distance. By using these characteristics each sensor and the number of Connection Lines can be reduced. In this paper, we implement a real time temperature monitoring system, which is easy to manage and control for data storage, data management, data storage using a computer and which has the functions of monitoring and correction according to Real-time temperature changes using historical temperature data.

무선통신을 이용한 스마트 농장 시스템 개발에 관한 연구

최원혁(Won-Hyuck Choi),지민석(Min-Seok Jie) 한국엔터테인먼트산업학회 2014 한국엔터테인먼트산업학회논문지 Vol.8 No.4

무선 센서 네트워크는 어느 곳에나 부착된 태그와 센서로부터 사물 및 환경 정보를 감지, 저장, 가공하여 인터넷을 통해 전달하는 기술로 거의 모든 인간생활에 활용하는 것을 목적으로 한다. 본 논문에서는 온도센서, 습도센서, 조도센서, 수위감지센서를 주요부품으로 이용하여 인공 환경으로 쉽고 편리한 농작물을 재배함을 실현한다. 온도, 습도센서는 상대습도와 온도를 동시에 측정할 수 있는 온습도 센서 모듈을 사용하여 실시간으로 측정되는 온도와 습도를 LCD에 출력하였다. 조도센서는 가장 보편적인 Cds를 이용하였고 정확한 Lux값 보다는 명암을 판별하여 LED 작용을 제어하였다. 수위감지센서를 사용하여 공급되는 물탱크의 수위를 감지하며 감지된 수위를 LCD에 표현하였다. 이러한 주요 부품들을 이용하여 장소나 날씨에 구애받지 않고 식물을 재배함으로서 언제 어디서든 재배 가능한 스마트 농장개발하고, 무선 센서 통신 기술을 활용한 생장환경 모니터링 및 제어 시스템의 효과와 활용방안을 제안한다. The aim of wireless sensor network is the technology which utilizes in almost hu-man being’s daily life. It uses tags and sensors on which are sticking on almost eve-7ywhere. These tags and sensors detect, preserve and process the information and transmit through the internet. In this paper, the smart farm project provides easy and convenient environment for growing plants by using temperature sensor, humidity sensor, illuminance sensor and water level sensor. Temperature and humidity are measured by Humidity Sensor Module and displayed on the LCD in real-time. As for the illuminance factor, the most common Cds sensor was used and MCU controls the LED bar with the light intensity data of the sensor. The water level sensor detects the water level of the basket and it is also displayed on the LCD. The smart farm system allows virtually anyone to grow plants regardless of the weather or the location and suggests the effectiveness and utilization of the growth environment monitoring and control system using wireless sensor network.

공급 냉수온도 센서 결함이 냉방시스템에 미치는 영향 평가

진산,김동수,도성록 대한건축학회 2023 대한건축학회논문집 Vol.39 No.8

A cooling system at a building operates to maintain indoor temperature and humidity to meet a certain thermal comfort level for occupants. The temperature sensor for the supply chilled water is a vital component for the proper operation of the cooling system. A malfunctioningtemperature sensor, leading to discrepancies between actual and measured temperature values, can result in degraded cooling systemperformance and an increase in cooling energy consumption. If the sensor fault is continued, in addition, indoor thermal environment cannotbe properly maintained. Therefore, there is a need to evaluate influences of the faulty sensor during operation of the cooling system. Thisstudy conducted energy and thermal analysis using the EnergyPlus simulation program by varying sensor fault offsets which represents afaulty sensor. Based on the simulation results, this study concluded that negative offsets adversely affected indoor thermal comfort, whilepositive offsets increased cooling energy consumption. 건물 내 냉방시스템은 실내온도 및 습도 유지를 통해 쾌적한 실내 열환경을 조성하기 위해 가동된다. 냉방시스템이 최적의 상태 하에 가동되기 위해서는 냉동기 출구측 냉수온도(공급 냉수온도)의 정확한 측정이 요구된다. 그러나 공급 냉수온도 센서는 노후화 및 환경적인 요인으로 인해 종종 결함이 발생한다. 공급 냉수온도 센서에 결함이 발생할 경우, 이는 냉방시스템의 성능 감소 및 에너지 사용량 증가를 야기한다. 더 나아가 냉방시스템이 지속적으로 공급 냉수온도 센서 결함 하에 운용될 경우, 실내 열환경에 부정적인 영향을 미친다. 따라서 공급 냉수온도 센서의 결함이 냉방시스템에 미치는 영향에 대한 평가가 필요하다. 본 연구는 EnergyPlus 시뮬레이션 툴을 이용하여 센서에 발생하는 결함의 심각도(즉, Offset)에 따른 열환경 및 에너지 사용량을 분석하였다. 시뮬레이션 결과에 기반한 분석 결과, 음의 값을 가지는 Offset은 실내 열환경에 부정적인 영향을 미치며, 양의 값을 가지는 Offset은 에너지 사용량 증대의 문제를 야기하였다.

비접촉식 적외선 센서를 이용한 복합레진 광중합 시 온도 변화의 실시간 분석

이창하,이인복 대한치과재료학회 2022 대한치과재료학회지 Vol.49 No.4

본 연구의 목적은 비접촉식 적외선 센서를 이용하여 복합레진 광중합시 광 조사기의 radiant emittance 변화에 따른온도 변화를 분석하는 것이다. 비접촉식 적외선 센서와 마이크로컨트롤러를 이용하여 온도 측정 장치를 제작하였다. 디스크 형태의 미세혼합형(Z250) 또는 나노 벌크필(BFP) 복합레진 시편을 준비한 후, 펄스 폭 변조 LED 광 조사기를이용하여 세 가지 다른 광 조사 방법(Duty ratio/조사 시간; 100%/20 s, 50%/40 s, Increase (0→100%)/40 s)을 적용하면서복합레진 광중합 시 온도 변화를 측정하였다. 이어서 광중합 된 복합레진 시편에 첫 번째와 같은 방법으로 두 번째광 조사를 시행하였다. 실시간 온도 변화 곡선의 첫 번째 최고점로부터 총 최대 온도 상승(ΔTtotal), 두 번째 최고점으로부터광 조사기의 복사열에 의한 최대 온도 상승(ΔTlight)을 얻었다. 복합레진 중합열에 의한 최대 온도 상승(ΔTcomposite)은첫 번째 광 조사를 시행했을 때 발생한 온도 변화 곡선에서 이미 중합 된 복합레진에 두 번째 광 조사를 시행했을때 발생한 온도 변화 곡선을 차감한 곡선의 최대 온도 변화 값을 통해 구했으며, ΔTcomposite이 나타난 시간을 peaktime으로 정의하였다. 두 종류의 복합레진 모두 ΔTtotal, ΔTcomposite은 100%/20 s 실험군에서 최대였고, ΔTlight는 50%/40s 실험군에서 최소였다(p<0.05). Increase/40 s 실험군의 ΔTcomposite를 제외하고, 모든 실험군에서 Z250의 온도 상승은BFP보다 높았다(p<0.05). 두 종류의 복합레진 모두 Increase/40 s group의 peak time이 가장 길었으며, BFP의 peaktime은 모든 광 조사 조건에서 Z250보다 길었다(p<0.05). 비접촉식 적외선 센서를 이용한 복합레진의 광중합 시 온도변화에 대한 실시간 분석은 효과적으로 이루어질 수 있었으며, 이를 통해 복합레진의 중합 역학도 평가할 수 있었다.