초록 ▼

1. 연구의 필요성
금속/비금속 재료, 부품, 설비, 구조물 등의 대상체의 상태를 손상없이 평가하는 비파괴 진단기술은 소재나 제품의 생산 공정중/후 품질관리와 대형구조물이나 설비의 안전진단 및 관리에 국내외에서 널리 활용되고 있으며 초음파법, 음향방출법, 와전류법, 방사선법, 침투탐상법, 레이저기술 등이 주로 이용되고 있다. 비파괴 상태진단의 기술수준은, 특히 초음파법, 음향방출법, 와전류법의 경우, 핵심기술인 센서기술 수준에 의하여 응용분야와 신뢰도 등이 제한되어 왔으며 피 대상체의 신뢰성있는 진단을 위해서는 이러한 센서기술

1. 연구의 필요성
금속/비금속 재료, 부품, 설비, 구조물 등의 대상체의 상태를 손상없이 평가하는 비파괴 진단기술은 소재나 제품의 생산 공정중/후 품질관리와 대형구조물이나 설비의 안전진단 및 관리에 국내외에서 널리 활용되고 있으며 초음파법, 음향방출법, 와전류법, 방사선법, 침투탐상법, 레이저기술 등이 주로 이용되고 있다. 비파괴 상태진단의 기술수준은, 특히 초음파법, 음향방출법, 와전류법의 경우, 핵심기술인 센서기술 수준에 의하여 응용분야와 신뢰도 등이 제한되어 왔으며 피 대상체의 신뢰성있는 진단을 위해서는 이러한 센서기술이 종합적으로 적용되는 특징을 지닌다.
현재 비파괴 상태진단기술의 세계적인 연구동향은 비접촉식 시험기술, 실시간 광역시험기술, 극고온 환경에서의 시험기술, 온라인 감시기술, 고감도, 고분해능, 소형화 및 무선통신기술 등을 개발하는 방향으로 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 본 연구팀이 축적해온 핵심센서기술들을 바탕으로 결함 및 이상상태 진단을 위하며 고감도, 비접촉식, 광역검사용, 초소형 등의 차세대 초음파센서 기술과 종합화된 전자기적 차세대 센서기술을 개발하고 신호해석기술 및 시험기법과 같은 현장적용 기술을 개발하여 이제까지 국내기술로 가능하지 않았던 진단을 가능케 함으로써 비파괴 상태진단기술의 선진화를 이루고자 한다.
산업사회가 다양화되고 급격한 발전을 하면서 산업설비 및 구조물들이 대형화되고 복잡화되는 추세이다 비파괴 상태진단 기술은 설비나 구조물의 이상유무 진단 시에 계측 가능한 정보를 검출하여 그것의 시간적 변화에 따른 결함이나 이상상태를 검출하고 평가하는데 사용되는 주요한 핵심기술이라 할 수 있다. 즉 결함이 구조적 건전성에 미치는 영향을 평가하기 위해서는 결함이 존재하는 부위의 물성(파괴인성)과 사용 조건(응력, 환경)에 대한 정보와 함께 결함 자체에 대한 정량적 점보(위치, 종류, 형상, 크기, 방향)가 필요한데, 대상체를 손상시키지 않고 얻을 수 있는 결함 및 재질에 대한 정보는 비파괴시험 만을 통하여 얻을 수 있다. 따라서 결함이나 이상상태 발생시 즉시 정보를 수집할 수 있는 센싱(sensing) 기술은 매우 중요하며 신뢰성이 있는 비파괴 센싱기술 없이는 설비 덴 구조물의 건전성 평가가 이루어 질 수 없음은 주지의 사실이다. 특히 이와 같은 센싱기술의 향후 방향은 작은 변화라도 조기에 탐지해 낼 수 있는 고감도 센싱기법, 환경적(온도, 형태, 부식분위기)으로 센서 설치가 매우 열악한 환경에 대한 열악환경 극복용 센싱기법 그리고 비접촉식 센싱기법 등을 들 수 있다. 일반적으로 특정의 이상상태를 하나의 센서로서 정확히 탐지할 수 있는 센싱 기법은 매우 어렵다 따라서 이상 징후를 부분적으료 탐지하는 여러 종류의 센서를 하나로 종합화하는 센싱기법과 센서를 적재적소에 부착하여 상시검출하기 위한 비파괴 상태진단용 소형화 집적센서와 관련 기술개발이 매우 중요하다. 기존의 비파괴시험법은 방사선법, 초음파법, 와전류법, 자분탐상법, 액체침투탐상법, 음향방출법 등이 주로 이용되어 왔으나, 방사선법, 자분탐삼법, 액체침투탐상법은 산업 현장에서는 많이 사용하나 거의 모든 부분이 확립되어 X선 CT분야 이외에는 거의 연구되지 않는다. 즉 향후 기술의 흐름은 새로운 개념의 비파괴 센싱기술이나 진단기술의 지속적인 개발로 가고 있다. 따라서 산업체의 요구도 많고 기술개발 펄요성도 높은 초음파, 와전류, 음향방출 기술에 집중하여 비접촉·고감도·광역성을 가지는 차세대 비파괴 센싱 요소기술과 실시간 상태진단이 가능한 통합 진단기술을 확립하여 비파괴 상태진단 기술을 획기적으로 발전시키고자 한다.
최근 들어 전 분야에서 안전 문제에 대한 관심이 높아짐에 따라 이제까지 소홀하였던 비파괴 시험이나 안전진단에 대한 산업체의 수요가 날로 증가하고 있다. 현재로는 특정 설비에 비파괴시험 및 진단기술을 적용할 경우, 그 적용 범위에 있어 많은 제약성이 있어 왔으며, 여태까지 적용되어 온 대부분의 기술도 외국기술을 그대로 도입하며 사용하고 있는 실정이다. 그러므로 시험검사 및 국내기술로 대체하여야 한다.
신규 및 기존설비의 경우 고온·고압화 및 노후화로 인해 설비의 안전성이 중요한 사안으로 떠오르고 있다. 안전사고가 발생하면 시설물의 파손에서 오는 막대한 경제적 손실, 인명피해 및 환경오염을 수반할 뿐 아니라 이에 수반되는 사회적 충격도 엄청나다. 특히 차세대에서는 안전한 생활이 우리 삶의 매우 큰 부분을 차지하게 될 것이라는 것도 매우 중요한 사안이다. 따라서 고도화된 센싱기법을 이용한 비파괴 상태진단 기술의 개발로써 기존에 적용하기가 어려웠던 부분까지 확대 적용할 수 있도록 현 기술을 획기적으로 향상시킬 필요성은 사회 문화적 측면에서 보아도 매우 크다 할 수 있다.

Abstract ▼

· As the industrial facilities and structures are larger and more complex, the nondestructive state diagnosis technology become a very essential core technology for evaluating and detecting the abnormal conditions and/or defects of industrial facilities and structures.
· As the industry has grown

· As the industrial facilities and structures are larger and more complex, the nondestructive state diagnosis technology become a very essential core technology for evaluating and detecting the abnormal conditions and/or defects of industrial facilities and structures.
· As the industry has grown diverse and progressed steeply the facilities and their components have become large and complex. For the evaluation of structural safety quantitative information about defects (location, kinds, geometry, size, direction) are needed in addition to material properties (fracture toughness) and state conditions (stress, residual stress, corrosive atmosphere). Nondestructive state diagnosis technology is the key technology for the detection and the evaluation of defects or the abnormal state in the facilities without damaging the objects. Therefore it is nearly impossible to get the reliable safety analysis without the reliable nondestructive techniques. The technological trends of the quantitative nondestructive evaluation are 35 followings: developing high Sensitivity Sensing techniques for the detection of small change of material properties or micro defects at the early stage of occurring, developing sensing techniques which are adopted at the severe conditions like high temperature or corrosive atmosphere, developing integrated sensors which are fused with the individual sensor, and developing micro sensor with the concept of MEMS (Micro Electro mechanical Systems) for the en-line monitoring of mechanical system are in the progress worldwide. Accordingly, developing the advanced nondestructive sensors with the noncontact, highly sensitive, large area covering characteristics and establishing the integrated diagnosis system for the real time application we will contribute to advance the nondestructive state monitoring technology in Korea dramatically.

목차 Contents

• 제 1 장 서론...24
• 제 1 절 연구개발의 필요성...24
• 제 2 절 연구개발의 목적 및 범위...27
• 제 2 장 국내외 기술 개발 현황...28
• 제 3 장 고갈도/공기전파/고온용 압전형 초음파 센서 개발...32
• 제 1 절 서론...32
• 제 2 절 고감도 압전형 초음파 탐촉자 개발 및 평가...33
• 제 3 절 공기전파용 압전형 초음파 탐촉자 개발 및 평가...40
• 제 4 절 고온용 압전형 초음파 탐촉자 개발 및 평가...43
• 제 5 절 결론...47
• 제 4 장 비접촉식 초음파 탐상을 위한 EMAT개발...48
• 제 1 절 서론...48
• 제 2 절 부식 두께 측정용 소형화된 EMAT 개발...49
• 제 3 절 Phased Array EMAT 설계·제작 및 초음파 빔의 방향특성 측정...56
• 제 4 절 결론...63
• 제 5 장 레이저 뮤도 초음파(Laser-based Ultrasonics) 기술 개발...64
• 제 1 절 서론...64
• 제 2 절 광섬유 샤냑(Sagnac) 간섭계의 개발...67
• 제 3 절 레이저 빔 어레이 방법에 의한 초음파 빔의 주파수 제어시스템 개발...77
• 제 4 절 결론...84
• 제 6 장 AE 신호처리 알고리즘 및 시스템 개발 & 초소형 AE 센서 개념 설계...85
• 제 1 절 서론...85
• 제 2 절 AE 신호처리 알고리즘 및 시스템 개발...87
• 제 3 절 초소형 AE 센서 개념 설계...98
• 제 4 절 결론...102
• 제 7 장 전자기적 센서 기술 개발...104
• 제 1 절 서론...104
• 제 2 절 Open-Connect형 Encircling 와전류 탑촉자 개발...105
• 제 3 절 Open-Close 형 Encircling Array MFL 개발...113
• 제 4 절 Capacitive Away transducer 개발...117
• 제 5 절 결론...120
• 제 8 장 연구개발 목표 달성도 및 대외기여도...121
• 제 1 절 연구개발 목표 달성도...121
• 제 2 절 대외 기여도...123
• 제 9 장 연구개발의 활용계획...126
• 제 10 장 참고문헌...128