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테라헤르츠파 기술과 이를 이용한 비파괴검사 평가
Introduction to Terahertz Wave Technology and Its Usage for Nondestructive Testing Evaluation 원문보기

비파괴검사학회지 = Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, v.34 no.1 = no.141, 2014년, pp.68 - 76  

김학성 (한양대학교 기계공학부)

초록
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최근 들어 급격히 발전한 테라헤르츠파 발생/검출 기술에 힘입어 생명, 화학, 기계, 통신 등의 다양한 분야에서 THz 관련 응용 연구가 진행되고 있다. 본 강좌에서는 최신 THz 발생/검출 기술을 분야별로 살펴보고 바이오, 재료, 기계 분야의 비접촉식 비파괴검사 분야에 적용 개발되고 있는 THz 기술에 대하여 기술하고자 한다. 특히, 구조물의 THz 비파괴검사 평가 분야 세부 기술에 대하여 자세하게 소개한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그 이후로 THz의 발생/검출에 관한 기초 연구를 뛰어넘는 실제 응용연구가 활발하게 이루어지고 있으며 여러 혁신적인 연구 사례들이 보고되고 있는 상황이다. 본 기술 강좌에서는 THz 발생 및 검출에 관한 최신 기술들을 간단히 살펴보고 이를 이용한 응용 연구 사례들에 대하여 소개한다. 특히, THz를 이용한 비파괴검사 평가에 관하여 살펴보고 향후 THz의 연구 방향과 그 가능성에 대하여 논한다.
  • 본 기술 강좌에서는 THz의 발생, 검출에 관한 기술 동향과 이에 대한 비파괴 분야의 다양한 응용처에 대하여 살펴보았다. THz의 생명친화성, 깊은 투과성, 재료별 공명성 등은 이 기술의 무한한 잠재력의 원인이 되고 있다.
  • 본 기술 강좌에서는 THz 발생 및 검출에 관한 최신 기술들을 간단히 살펴보고 이를 이용한 응용 연구 사례들에 대하여 소개한다. 특히, THz를 이용한 비파괴검사 평가에 관하여 살펴보고 향후 THz의 연구 방향과 그 가능성에 대하여 논한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
테라헤르츠파는 무엇인가? 테라헤르츠파(terahertz wave, THz wave)는 적외선과 마이크로파의 중간 영역에 해당하는 전자기파로 약 0.1~10 THz의 주파수(파장 1 mm~30 μm)를 갖는 전자기파를 말한다(그림 1).
THz의 투과성은 무엇인가? THz는 광학적으로 금속을 제외한 거의 모든 물질(플라스틱, 나무, 종이, 직물 등)에 대하여 매우 낮은 유전상수를 가지므로 물질 내부를 거의 손실 없이 잘 투과한다[1-5]. 이와 더불어 THz파는 기존의 X선 에너지의 백만분의 일 수준의 에너지(4.
테라헤르츠파가 비파괴검사분야에서 주목받는 이유는 무엇인가? 1 meV)를 가지므로 인체의 세포구조를 파괴하지 않으면서 파장이 μm대역으로 충분히 작으므로 생체친화형 고해상도 영상 구현도 가능하다[5]. 생명 친화적이며 다양한 물질을 잘 투과한다는 THz의 성질은 비파괴검사분야의 응용 기술로서 특별한 관심을 받고 있는 중요한 이유가 되고 있다. 또한, THz는 전파의 투과성과 광파의 직진성을 모두 가지고 있으므로 기존의 초음파 비파괴검사처럼 소재와 직접 접촉할 필요가 없으며 물과 같은 중간 매개체도 필요하지 않으므로 차세대 비접촉/비파괴검사 영상 기술로의 무한한 잠재력을 갖고 있다. 또한, THz파의 에너지는 분자들의 비틀림, 회전-진동 에너지와 공명을 잘 일으켜 물질별로 고유의 독특한 흡수 스펙트럼을 띄므로 이를 이용하여 재료의 물질 성분 확인이 가능하다[6]. 그러므로 THz파는 재료 내부의 산화, 미세 열화, 흡습 등 미시적인 물질 변화를 비파괴적으로 검사할 수 있는 획기적인 기술로 발전할 가능성을 지니고 있는 것이다.
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참고문헌 (20)

  1. B. Ferguson and X. -C. Zhang, "Materials for terahertz science and technology," Nature Material, Vol. 1, pp. 26-33 (2002) 

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  2. P. H. Siegel, "Terahertz technology," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 50, No. 3, pp. 910-928 (2002) 

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  3. C. A. Schmuttenmaer, "Exploring dynamics in the far-infrared with terahertz spectroscopy," Chemical Review, Vol. 104, pp. 1759-1779 (2004) 

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  4. P. H. Siegel, "Terahertz technology in biology and medicine," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 52, No. 10, pp. 2438-2446 (2004) 

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  6. 안세정, 서민아, "테라파를 이용한 물성 분석 및 응용", 미래유망기술 분석보고서 (2011) 

  7. 김근주, 김정일, 전석기, "펄스형 및 연속형 테라헤르츠파 소재/소자 기술", 한국전자파학회지, Vol. 21, No. 4, pp. 4-17 (2010) 

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  10. 진윤식, 전석기, 김정일, 김근주, 손채화, "테라헤르츠파 발생 및 응용연구", 물리학과 첨단기술, Vol. 8, pp. 2-6 (2007) 

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  12. http://www.rikenresearch.riken.jp/eng/frontline/6131 

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  15. R, M. Woodward, V. P. Wallace, R. J. Pye, B. E. Cole, D. D. Arnone, E. H. Linfield and M. Pepper, "Terahertz pulse imaging of ex vivo basal cell carcinoma," J. of Investigative Dermatology, Vol. 120, No. 1, pp. 72-78 (2003) 

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  16. N. Karpowicz, D. Dawes, M. J. Perry and X.-C. Zhang, "Fire damage on carbon fiber materials characterized by THz waves," International J. of High Speed Electronics and Systems, Vol. 17, No. 2, pp. 213-224 (2007) 

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  17. I. Amenabar, F. Lopez and A. Mendikute, "In introductory review to THz non-destructive testing of composite mater.," J. of Infrared Millimeter and Terahertz Waves, Vol. 34, pp. 152-169 (2013) 

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  19. J. Xu, H. Zhong, T. Yuan, X. Xie, S. Wang, X. -C. Zhang, R. Reightler and E. Madaras, "T-rays identify defects in insulating materials," Vol. Conference on Lasers and Electro-Optics, Terahertz Pulse Propagation and Imaging, (2004) 

  20. M. Yamashita, K. Kawase, C. Otani, T. Kiwa and M. Tonouchi, "Imaging of large-scale integrated circuits using laser terahertz emission microscopy," Optics Express, Vol. 13, No. 1, pp. 115-120 (2005) 

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