초록 ▼

본 연구의 최종목표는 ‘SS/SLS 기반 스마트 원격 NDT 시스템 개발’이며, 원자력 발전소 배관손상의 경제적인 비파괴 진단 신기술 개발을 위하여 다중 스케일 손상 진단 기법, 스마트 유비쿼터스 무선 센서 노드 개발, 레이저 스캐닝 기반 손상 영상화 기술 등을 개발하여 원전 배관에 개발된 기술을 적용함으로써 원자력 발전소의 비파괴진단 신기술 확보하고자 하였으며 구체적인 연구내용은 다음과 같다.
다중 스케일 손상 진단 시스템을 개발하여 시스템은 단순화시키면서 손상의 정량화 및 분류를 효과적으로 수행하였으며, 레이저 스캐닝 시스

본 연구의 최종목표는 ‘SS/SLS 기반 스마트 원격 NDT 시스템 개발’이며, 원자력 발전소 배관손상의 경제적인 비파괴 진단 신기술 개발을 위하여 다중 스케일 손상 진단 기법, 스마트 유비쿼터스 무선 센서 노드 개발, 레이저 스캐닝 기반 손상 영상화 기술 등을 개발하여 원전 배관에 개발된 기술을 적용함으로써 원자력 발전소의 비파괴진단 신기술 확보하고자 하였으며 구체적인 연구내용은 다음과 같다.
다중 스케일 손상 진단 시스템을 개발하여 시스템은 단순화시키면서 손상의 정량화 및 분류를 효과적으로 수행하였으며, 레이저 스캐닝 시스템을 이용하여 성공적으로 손상을 영상화시켰다.
기존의 비파괴검사 시스템은 다양한 손상에 대해 각 손상에 적합한 시스템이 필요하여 하나의 진단 대상 구조물에서도 그 시스템이 복잡하게 구성되어 효율성이 떨어지며, 비경제적이었으나 다중 스케일 손상 진단 시스템 및 레이저 스캐닝 시스템을 통합화함으로써 시스템은 단순화시키면서 진단 정확도는 높여 효율적인 비파괴검사 시스템을 구축하였다. 또한 원전 배관 testbed를 제작하고 원전 운전 중 조건을 고려하여 유체 흐름 및 표면 가열 등의 환경 영향 조건 하에서 시스템 검증 시험을 수행하여 실제 원전 구조물에서의 적용성을 확보하였다.

Abstract ▼

Ⅳ. Results
○ Development of self sensing / multi-functional ubiquitous NDT sensor node
ㆍ Multi-scale sensing system based on self-sensing was proposed by combining the impedance and wave sensing systems.
ㆍ Equipment change is not necessary to detect various damages using the multi-scale sys

Ⅳ. Results
○ Development of self sensing / multi-functional ubiquitous NDT sensor node
ㆍ Multi-scale sensing system based on self-sensing was proposed by combining the impedance and wave sensing systems.
ㆍ Equipment change is not necessary to detect various damages using the multi-scale system.
ㆍ RMSD values obtained from the impedance and wave signals were mapped to 2-dimensional plane so that the information about damage types and quantities could be more clearly classified compared to the 1-dimensional damage indices.
ㆍ Cracks, thickness and bolt loosening were clearly detected with 100% accuracy using PNN and SVM methods.
ㆍ Input parameters for the PNN and the SVM were 2-dimensional damage indices.
○ Monitoring system for the pipeline structures in NPP based on ultrasonic visualization technique using SLS (Scanning Laser Source) system
ㆍ The feasibility of the SLS system was verified using simple plate specimen and the incident waves were eliminated using wavenumber filtering.
ㆍ Only reflections from the boundaries of the specimen were observed and the accuracy of the damage detection was increased using the reflections from the boundaries.
ㆍ Wave velocities computed from the ultrasonic wave propagation images were very similar to those theoretically calculated.
ㆍ 4 types of cracks were visualized and detection accuracy depends on the relationship between the directions of wave front and the cracks.
○ Verification of the smart remote NDT system for the NPP piping system
ㆍ Damages such as bolt loosening and notch were detected with 98% accuracy using the multi-scale technique under flow condition.
ㆍ Cracks at welded zone, thickness at curved section of the piping system were clearly visualized.
ㆍ Crack was also visualized under high-temperature condition to simulate the real environmental effects of the NPP structures.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 8
• CONTENTS ... 13
• 목차 ... 16
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 20
• 제 1 절 연구 개발의 필요성 ... 20
• 1. 기술적 필요성 ... 20
• 2. 경제·산업적 필요성 ... 21
• 3. 사회적 필요성 ... 22
• 제 2 절 연구 개발의 목표 ... 23
• 1. Self sensing / 다기능 유비쿼터스 NDT 센서노드 개발 ... 23
• 2. SLS (Scanning Laser Source) 을 이용한 초음파 영상 기반 원전 배관 모니터링 시스템 ... 23
• 3. 스마트 원격 원전 배관 NDT 시스템 검증시험 및 보완 ... 23
• 제 3 절 추진전략 및 추진체계 ... 24
• 1. 연구개발 추진전략 ... 24
• 2. 연구개발 추진체계 ... 25
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 28
• 제 1 절 국내 기술개발 현황 ... 28
• 제 2 절 국외 기술개발 현황 ... 30
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 33
• 제 1 절 Self sensing / 다기능 유비쿼터스 NDT 센서노드 개발 ... 33
• 1. 압전센서 기반 멀티 스케일 계측 기법의 이론적 연구 ... 33
• 2. 원전 배관 모니터링을 위한 무선 통합 계측 모듈 개발 ... 46
• 3. 멀티스케일 무선 센서노드를 이용한 배관 손상 검색 성능 검증 실험 ... 54
• 4. 환경 조건 영향 보상 및 센서 자가 진단 알고리즘 ... 81
• 5. 요약 및 결론 ... 82
• 제 2 절 SLS (Scanning Laser Source) 을 이용한 초음파 영상 기반 원전 배관 모니터링 시스템 ... 84
• 1. 서론 ... 84
• 2. UWPI 시스템 및 초음파 전파 영상화 알고리즘 ... 85
• 3. 초음파 전파 영상 기반 손상 진단 알고리즘 ... 87
• 4. 손상 진단 알고리즘 검증 시험 ... 88
• 5. 요약 및 결론 ... 111
• 제 3 절 스마트 원격 원전 배관 NDT 시스템 검증시험 및 보완 ... 113
• 1. 멀티스케일 계측 기반 운전 중 배관 손상 패턴 인식 실험 ... 113
• 2. SLS 기반 배관 손상 진단 검증 실험 ... 117
• 3. 요약 및 결론 ... 127
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 128
• 제 1 절 연구개발 목표 달성도 ... 128
• 1. 정량적 달성도 ... 128
• 2. 정성적 달성도 ... 129
• 제 2 절 관련 분야 기여도 ... 130
• 1. Self sensing / 다기능 유비쿼터스 NDT 센서노드 개발 ... 130
• 2. SLS (Scanning Laser Source) 을 이용한 초음파 영상 기반 원전 배관 모니터링 시스템 ... 130
• 3. 스마트 원격 원전 배관 NDT 시스템 검증시험 및 보완 ... 130
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 131
• 제 1 절 기술적 활용측면 ... 131
• 제 2 절 사회·경제적 활용측면 ... 132
• 제 3 절 향후 활용방안 ... 133
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 135
• 제 7 장 연구시설ㆍ장비 현황 ... 137
• 제 8 장 참고문헌 ... 138
• 끝페이지 ... 145