고온환경에서 라만분포형 온도센서의 우연 오차에 관한 연구

Abstract

본 연구는 고온 환경(300 ℃, 350 ℃, 400 ℃)에서 라만 산란 기반 분포형 광섬유 온도 센서(DTS)의 계측 신뢰성을 평가하였다. 실험은 스테인리스 스틸 배관에 설치된 DTS를 활용해 세 가지 온도 조건과 Integration Time(5초, 10초, 30초, 60초)을 변수로 설정하여 진행되었으며, 직선 배관과 곡관형 배관 구간에서의 표준편차를 비교 분석하였다. 온도별 표준편차 비교 결과, 300℃ 조건에서 가장 낮은 표준편차(0.2°C 이하)가 관찰되었으며, 400 ℃ 조건에서도 0.5 °C 이하로 허용 가능한 변동성을 보였다. Integration Time 증가에 따라 모든 온도 조건에서 표준편차가 최대 80 % 감소하였고, 특히 60초 조건에서 0.2 °C 이하의 높은 안정성이 확인되었다. 곡관형 배관에서는 직선부 대비 1.4배 높은 표준편차가 관측되었으나, 절대값은 1.4° C 이하로 유지되어 실용적 활용 가능성을 입증하였다. 이는 광섬유 휨에 따른 광손실 및 곡관부의 복잡한 열 분포가 주요 원인으로 분석되었다. 본 연구는 DTS가 고온 플랜트 및 원자로 시스템의 실시간 열 모니터링에 효과적으로 활용될 수 있음을 확인하였으며, 광섬유 설치 최적화 및 신호 처리 기법 개선을 통한 성능 향상 방향을 제시한다.