풍력발전기 복합재 블레이드의 접착 분리 모니터링을 위한 패키징 광섬유 브래그 격자 센서 탐촉자의 사용성 검토 (Feasibility Study on Packaged FBG Sensors for Debonding Monitoring of Composite Wind Turbine Blade)

서지정보

· 발행기관 : 한국비파괴검사학회
· 수록지 정보 : 비파괴검사학회지 / 31권 / 4호 / 382 ~ 390페이지
· 저자명 : 권일범, 최기선, 김근진, 김동진, 허용학, 윤동진

초록

최근 대형화되는 복합재 풍력 블레이드의 운전 중 발생되는 손상을 조기에 모니터링하기 위하여 블레이드 내부에 일체형으로 설치가 가능한 스마트 센서들이 연구되고 있다. 본 연구에서는 광섬유 브래그 격자(FBG: Fiber Bragg grating) 센서를 복합재 모형 블레이드 후연부 시편에 부착하여 균열 또는 접착층 분리를 감지하는 실험을 수행하여 패키징된 광섬유 브래그 격자 센서 탐촉자의 풍력 블레이드에 적용 가능성을 검토하였다. 블레이드 시편에 인가된 인장 하중이 1100N부터 1260N 사이에서 노출된 광섬유 브래그 격자 센서의 파장 이동 방향이 급격히 반전되는 결과로부터 전단 웹의 균열과 접착 분리 파손을 확인할 수 있었다. 블레이드에 사용하기 위한 노출된 광섬유 브래그 격자 센서는 깨지기 쉽기 때문에 이 단점을 보완하기 위하여 에폭시로 패키징된 광섬유 브래그 격자 센서 탐촉자를 제작하였다. 블레이드 시편의 스킨 위에 제작된 탐촉자를 설치한 후 인장 시험을 수행한 결과 변형률에 대한 감지도는 약 1.3µε/pm으로 노출된 광섬유 브래그 격자 센서의 감지도와 거의 동일한 것으로 확인되었다. 한편 온도 감지도는 80℃까지의 가열 테스트를 통하여 약 48pm/℃의 온도 감지도를 보였다.

영어초록

Smart sensors embedable in composite wind turbine blades have been required to be researched for monitoring the health status of large wind turbine blades during real-time operation. In this research, the feasibility of packaged FBG sensor probes was studied through the experiments of composite blade trailing edge specimens in order to detect cracking and debonding damages. The instants of cracking and debonding generated in the shear web were confirmed by rapid changes of the wavelength shifts from the bare FBG sensor probes. Packaged FBG sensor probes were proposed to remove the fragile property of bare FBG sensor probes attached on composite wind blade specimens. Strain and temperature sensitivity of fabricated probes installed on the skin of blade specimen were almost equal to those of a bare FBG sensor. Strain sensitivity was measured to be 1.3µε/pm in a strain range from to 0 to 600µε, and the calculated temperature sensitivity was to be 48pm/℃ in the heating test up to 80degree.

참고자료

· 없음