파장 분할 다중방식을 활용한 광섬유 센서 기반의 실시간 원격 수위 감시 시스템

Quasi-Distributed Optical Fiber Sensor System Based on Wavelength Division Multiplexing for Remote Water Level Monitoring

본 논문에서는 원자력 발전소의 사용후연료 저장조 등의 수위 감시를 위한 광섬유 센서 기반의 수위 감시 시스템을 제안한다. 특히, 제안된 시스템은 여러 개의 단일 광섬유 센서들을 활용하기 위해 파장 분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing) 방식을 도입하고 있으며, 이를 통해 수위 측정을 위한 공간 분해능을 향상시킬 수 있다. 이를 위해, C-광대역 광원(C-Broadband Light Source)과 200 GHz 채널 간격의 16개 파장 채널을 가지는 도파로 배열 격자(Arrayed Waveguide Grating)를 이용하였으며, Rayleigh 산란으로 인한 원격 감지의 영향을 최소화하기 위해 이중 경로 네트워크 구조를 채택하였다. 실험 결과, 광증폭기와 같은 능동소자의 도움 없이 최대 60 km 정도 떨어진 위치에서도 수위 감시가 가능한 것으로 확인되었다.

This paper presents an optical fiber sensor system based on optical fiber sensor (OFS) to monitor the water level of spent fuel pool in nuclear power plant. To increase the spatial resolution of water level measurement with several discrete sensors, we employed the wavelength division multiplexing technique with a C-band broadband light source (BLS) and 200 GHz x 16 channel arrayed waveguide grating. In addition, a simple dual-path network configuration was adopted for utilization of two different transmission paths to eliminate the Rayleigh Back-Scattering of the seeded BLS. Based on this scheme, the maximum remote sensing distance is up to 60 km without the support of any active components such as optical amplifiers.