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압분광법을 이용한 강재의 비접촉식 응력측정
Non-contact Stress Measurement in Steel Member using Piezospectroscopy 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.23 no.3, 2019년, pp.92 - 95  

김종우 ((주)유디엔에스) ,  김남규 (세종대학교 건설환경공학과)

초록
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본 논문에서는 압분광법을 기반으로 강재에 작용하는 응력을 비파괴/비접촉식으로 측정할 수 있는 새로운 방법은 제안하고, 이에 대한 가능성을 실험적으로 검증하였다. 분광법은 일반적으로 대상물의 화학적 성분을 분석하는데 주로 사용되며, 토목분야에서는 강재의 부식을 판단하는데 일부 사용되고 있다. 압분광법은 대상물이 하중을 받을 때 측정된 스펙트럼이 하중이 없는 상태에서 측정된 스펙트럼으로부터 이동(Shift)되는 현상인, 압분광현상을 기반으로 응력을 측정하는 방법이다. 여기서, 응력-스펙트럼 이동 관계를 선형으로 가정하였을 때, 압분광 계수를 도출할 수 있으며, 이를 통하여 현재상태의 응력을 측정할 수 있다. 해당 기술은 레이저를 기반으로한 비접촉식 응력측정 기술로써, 최근에 철도 구조물에 대한 응력 측정을 시작으로 다양한 토목구조물의 응력측정에 대한 적용이 시도되고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 압분광법 기술을 이용하여 강구조물의 응력을 측정할 수 있도록, 용사코팅을 이용하여 알루미나를 구조용 강재표면에 도포하고, 일축압축 하중시험을 수행하여 각 하중단계에서의 스펙트럼 이동(Shift)값을 확인하였다. 이를 통하여, 각 하중값과 스펙트럼 이동값이 선형관계임을 확인하였다. 따라서, 이와 같은 선형적인 관계로 부터, 1차 선형식의 상수값인 압분광 계수를 도출하고, 이를 통하여 강재에 작용하는 응력을 측정할 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, a novel laser-based non-contact and non-destructive stress measurement technique is newly proposed for measuring stress in steel structural members. As the demand of stress monitoring in structural members is increased, various non-destructive techniques are being applied to the field...

주제어

표/그림 (8)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서, 본 연구에서는 이와 같은 압분광 현상을 기반으로 한, 레이저를 이용한 새로운 비접촉식/비파괴식 강재 응력 측정 방법을 제안하고, 이에 대한 적용가능성을 실험적으로 검증하였다. 이를 위하여, 1) 압분광 현상을 갖는 물질인 알루미나를 구조용 강 표면에 용사코팅방법을 이용하여 도포하고, 2) 응력 측정용 코팅이 포함된 시편에 대한 압축하중시험을 수행 하여, 3) 하중-스펙트럼 이동에 대한 선형성을 검증하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
압분광법을 이용하여 응력을 측정하기위해 필요한 것은? 압분광법을 이용하여 응력을 측정하기 위해서는 Fig. 2와 같이 레이저(Laser module)와 분광기(Spectrometer), 그리고 두 시스템과 광섬유(Optic cable)를 이용하여 연결된 탐침기 (Probe)가 필요하다. 먼저 스펙트럼 수집을 위하여, 레이저 모듈에서 레이저를 발생시키고, 이를 광섬유와 탐침기를 통하 여 대상 시편에 조사한다.
강재 코팅방법으로 용사코팅을 사용한 이유는? 증착의 경우 모재의 열변형이 크지 않고, 피막 두께를 얇게 할 수 있으며, 내충격성이 좋은 코팅을 만들 수 있는 반면, 코팅을 위한 고진공 상태, 높은 반응 온도를 필요로 하거나, 복잡한 장치를 필요로 하는 경우가 있다. 용사코팅의 경우, 모재의 열변형이 적고, 접착력이 우수하며, 적용할 수 있는 모재가 다양하다. 또한, 다른 기술들과 달리 현장 적용 가능성이 높은 기술이다. 따라서 본 연구에서는 용사코팅을 이용하여 응력 측정용 코팅 시편을 제작하였다.
압분광법이란 무엇인가? 분광법은 일반적으로 대상물의 화학적 성분을 분석하는데 주로 사용되며, 토목분야에서는 강재의 부식을 판단하는데 일부 사용되고 있다. 압분광법은 대상물이 하중을 받을 때 측정된 스펙트럼이 하중이 없는 상태에서 측정된 스펙트럼으로부터 이동(Shift)되는 현상인, 압분광현상을 기반으로 응력을 측정하는 방법이다. 여기서, 응력-스펙트럼 이동 관계를 선형으로 가정하였을 때, 압분광 계수를 도출할 수 있으며, 이를 통하여 현재상태의 응력을 측정할 수 있다.
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