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[국내논문] 강구조물 진단을 위한 누설자속 기반 강판 손상의 이미지화
Imaging Magnetic Flux Leakage based Steel Plate Damage for Steel Structure Diagnosis 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.23 no.7, 2019년, pp.129 - 136  

김한선 (성균관대학교 건설환경시스템공학과) ,  김주원 (성균관대학교 건설환경공학부) ,  유병준 (성균관대학교 미래도시융합공학과) ,  김원규 (성균관대학교 미래도시융합공학과) ,  박승희 (성균관대학교 건설환경공학부)

초록
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본 연구에서는 강판 손상 진단을 위하여 누설자속 기법을 적용하고, 신호 기반으로 신호의 이미지화 기법에 대해 연구를 실시하였다. 누설자속 신호의 이미지화를 위해 다른 두께를 가지는 강판시편을 준비하였고, 각 시편에 똑같은 위치에 6가지 깊이의 손상을 인공적으로 가공하였다. 홀센서와 Yoke를 이용한 센서헤드를 제작하여 강판시편을 자화시킴과 동시에 누설자속 신호를 계측하였다. 센서로부터 수집된 자속신호의 노이즈 제거 및 이미지 해상도를 높이기 위하여 여러 신호처리 과정을 거쳤으며, 각 손상부로부터 계측된 누설자속 신호의 분석을 위해 각 채널별로 P-P value를 분석하였다. 위의 신호처리 및 분석을 바탕으로 누설자속 신호를 이미지로 변환시켰다. 이를 통해 누설자속 신호 기반 강판 손상의 이미지화로 손상을 한눈에 파악하는 것이 가능하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the magnetic flux leakage technique was applied to diagnose steel plate damage, imaging technique was applied through those signals. Steel plate specimens with different thicknesses were prepared for the imaging the magnetic flux leakage signal, and 6 different depths of damage were a...

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AI 본문요약
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문제 정의

  • ,2017). 본 연구에서는 강판 시편을 대상으로 여러 가지 인위적인 손상을 주어 누설자속 기반 비파괴검사법의 손상 진단 가능성을 실험적 연구를 통해 확인하고 이를 바탕으로 신호의 이미지화 기법에 대한 연구를 진행했다.
  • 또한 손상 #1, #3, #5은 시편 중심으로부터 왼쪽에 가하고, 손상 #2, #4, #6은 시편 중심으로부터 오른쪽에 가하여 손상의 위치별로 신호를 분석하였다. 이를 바탕으로 누설자속 신호를 이미지로 변환했을 시 손상의 위치구분이 가능한지 확인하였다.
  • 본 연구에서는 강판 손상의 누설자속 신호를 이미지로 변환하는 연구를 실시하였다. 실험적 연구를 위하여 홀센서와 네오디움 자석을 이용한 센서헤드를 제작하고, 강판시편에 깊이 0.
  • 위와 같이 본 연구에서는 최종적으로 누설자속 신호 기반 강판 손상의 이미지화를 제안하였다. 다만 손상 깊이에 따른 민감도 차이가 존재하여, 추가적인 연구를 통해 손상 이미지의 해상도를 향상시키기 위한 연구가 필요할 것으로 판단되며, 이는 향후 실제 누설자속 신호의 이미지를 바탕으로 강판 손상 검출 연구에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
누설자속 기반 비파괴검사의 장점은 무엇인가? 본 연구에서는 강구조물의 손상을 쉽게 검사가 가능한 누설자속(MFL: Magnetic flux leakage) 기반 비파괴검사 기법을 적용하였다. 누설자속 기반 비파괴검사에 사용되는 장비는 피검사체의 모양에 따라 형태를 유연하게 바꿀 수 있고, 그 크기의 변화 또한 가능하여 다양한 강구조물 검사에 적합하다. 또한 비접촉식 광역 스캔방식으로 신속한 진단이 가능하여, 연속체 형태의 배관, 철도 레일, 와이어로프 등 강구조물의 비파괴검사에 널리 사용되고 있다(Kang et al., 2018; Kim and Park, 2017; Deng et al.
홀효과 (Hall effect)란 무엇인가? 홀센서는 자화된 시편에 전류를 직각방향으로 흘릴시, 자기장과 전류의 수직방향으로 전위차가 생긴다. 이 현상을 홀효과 (Hall effect)라고 하는데, 이를 활용하여 강판 시편을 진단할 때에는 일정한 전류(I)를 흘리면, 자화된 시편에 자기장(B)이 생긴다.
누설자속(MFL: Magnetic flux leakage) 기반 비파괴검사 기법이 연구된 계기는? 하지만 현재 국내에서 시행되고 있는 비파괴검사기술을 강교량과 같은 거대한 피검사체에 적용하기에는 많은 어려움이 있다. 실제 현장에서 검사자의 육안으로는 강구조물 전체의 미세한 균열을 확인하기 어렵고, 현재 시행하고 있는 비파괴검사기술 장비로는 강구조물의 전체적인 검사에 많은 시간이 소요되어, 구조물의 일부분만 검사를 진행하고 있다. 이러한 검사 기법으로는 거대한 피검사체에 전체적인 정밀점검 하는 것에 효율적이지 않아 구조물의 안정성과 수명을 판단하기가 힘들다.
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참고문헌 (24)

  1. Deng Z. Y., Sun Y. H., Kang Y. H., Song K and Wang R. B (2017), A Permeability-Measuring Magnetic Flux Leakage Method for Inner Surface Crack in Thick-Walled Steel Pipe, Journal of Nondestructive Evaluation, 36(4). 

  2. Gu D. S., Lee J. M., Lee J. H., Ha J. M and Choi B. G (2012). Comparison of Hilbert and Hilbert-Huang Transform for The Early Fault Detection by using Acoustic Emission Signal, Journal of the Korean Society of Marine Engineering, 36(2), 258-266. 

  3. Hwang S. H. and Lignos D. G (2018), Assessment of structural damage detection methods for steel structures using full-scale experimental data and nonlinear analysis, Bull Earthquake Engineering, 16, 2971-2999. 

  4. Jung K. H. and Cha C. J (2008), Examples of Collapse & Damage of Steel Bridges and Repair Measures, International Journal of Steel Structures, KSSC, 20(1), 14-25. 

  5. Kang D., Oh J. T., Kim J. W and Park S (2015), Study on MFL Technology for Defect Detection of Railroad Track Under Speed-up Condition, Journal of Korean Society of Rail-way, 18(5), 401-409. 

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  11. Kim J. W., Tola K. D., Tran D. Q and Park S. H (2019), MFL-Based Local Damage Diagnosis and SVM-Based Damage Type Classification for Wire Rope NDE, Materials, 12(18). 

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  13. Kim J. W., Yu B. J., Kim Y. S., Park C. and Park S. H (2017), Enveloped Magnetic Flux Leakage Based Local Damages Detection and Quantification Method, Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, 37(6), 426-434. 

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  17. Kim J. K., Kim J. W., Lee C. G and Park S. H (2017), Development of Embedded EM Sensors for Estimating Tensile Forces of PSC Girder Bridges, Journal of Sensors, 17(1), 1-11. 

  18. Kim J. K., Kim J. W and Park S. H (2019), Investigation of Applicability of Embedded EM Sensor to Measure the Tension of PSC Girder, Journal of Sensors, 2019(6), 1-12. 

  19. Lee J. S., Chang K. H., Hwang J. H., Park H. C., Jeon J. T. and Kim Y. C (2011), Study on Crack Monitoring System in Steel Structure, International Journal of Steel Structures, KSSC, 23(2), 159-167. 

  20. Lim, Z. S (2003), Nondestructive Testing for Welding Inspection Using Magnetic Method, Journal of KWS, 21(4), 389-394. 

  21. Park. S. Y., Ryu K. S., Kim Y. I., Lee W. K., Lim J. K., and Nam Y. H (2008), Nondestructive Testing of Welding Flaw at Gas Pipeline by Measuring Magnetic Flux Leakage, Journal of the Korean institute of gas, 12(2), 53-56. 

  22. Park. S. H., Kim J. W and Lee C. G (2014), Magnetic Flux Leakage Sensing-based Steel Cable NDE Technique Incorporated on a Cable Climbling Robot for Bridge Structures, Advances in Science and Technology, 83, 217-222. 

  23. Shin, Y. K (1995). Numerical Prediction of Operating Conditions for Magnetic Flux Leakage Inspection of Moving Steel Sheets. Proc. of the Korean Society for Nondestructive Testing, 52-56. 

  24. Shi Y., Zhang C., Li R., Cai M. and Jia G. (2015), Theory and Application of Magnetic Flux Leakage Pipeline Detection, Journal of Sensors, 15, 31036-31055. 

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