초록 ▼

□ 연구개요
T-ray(Terehertz(THz) waves)는 적외선과 마이크로파의 중간영역에 해당하는 전자기파로서, 일반적으로 100GHz에서 30THz 범위의 주파수에 속하고 파장은 비교적 짧아서 재료기술, 나노기술 및 우주기술에 적용이 되고 있다. 따라서 풍력터빈 블레이드 가공 후 비파괴평가에서 문제가 발생할 경우 고가의 소재나 성형된 제품을 폐기시키거나 다시 제작하여야 하는 경제적인 손실은 제품의 단가를 상승시키는 요인으로 지적되고 있으며 실제 블레이드 구조물로서 사용도중에 블레이드 표면 코팅열화 및 결함부분에 영향을

□ 연구개요
T-ray(Terehertz(THz) waves)는 적외선과 마이크로파의 중간영역에 해당하는 전자기파로서, 일반적으로 100GHz에서 30THz 범위의 주파수에 속하고 파장은 비교적 짧아서 재료기술, 나노기술 및 우주기술에 적용이 되고 있다. 따라서 풍력터빈 블레이드 가공 후 비파괴평가에서 문제가 발생할 경우 고가의 소재나 성형된 제품을 폐기시키거나 다시 제작하여야 하는 경제적인 손실은 제품의 단가를 상승시키는 요인으로 지적되고 있으며 실제 블레이드 구조물로서 사용도중에 블레이드 표면 코팅열화 및 결함부분에 영향을 많이 받기 때문에 반드시 평가가 이루어저야한다. 따라서 T-ray 적용 기술 개발을 통해 T-ray 시간영역 분광 평가기술이 이루어지면 안전설계의 관점에서나, 신재생에너지 첨단재료 개발의 관점에서 획기적인 발전이 이루어질 것으로 생각되며, 나아가 더욱더 체계적이고 정량적인 결함/코팅평가 기법의 개발을 가져오는데 도움이 될 것으로 판단된다.

□ 연구 목표대비 연구결과
T-ray 검사는 평가 대상물을 비파괴 적으로 피검체의 물성, 구조, 결함 등의 상태를 파악하는 시험평가기술로서 품질 및 신뢰성을 평가하기 위한 기술적 도구로서 널리 사용되고 있을 뿐 아니라, 사용 중인 제품․설비․시설의 건전성과 안전성을 확보하기 위한 기술이 필요하다.
1) 풍력터빈 블레이드 결함평가를 위한 T-ray를 이용한 평가 기술을 개발하기 위하여 T-ray 시간영역 분광 스캐닝 시스템을 통해 결함의 검출이 가능하도록 개선을 통하여 물성치 평가 탐상방법을 제안하였으며 풍력터빈 블레이드 결함 두께 평가시험을 수행하였으며 이를 통해 물성치 검출을 위한 시스템 활용기술을 확보 하였음
2)풍력터빈 블레이드 코팅두께 평가를 위한 T-ray 시간영역 분광 평가기술을 개발하기 위하여 일반적으로 사용되고 있는 반사모드(reflection mode)기반으로 센서를 이용하여 시험편을 효과적으로 측정/평가 기술을 개발하였고, 개발 기술을 적용하여 풍력블레이드 코팅 T-ray 신호 전파 특성을 분석하고, 이를 기반으로 터빈 블레이드 결함/코팅 두께평가 및 해석기술을 확보 하였음.
3)풍력터빈 블레이드 코팅에 T-ray 적용 및 성능 평가기술개발을 위해 앞의 연구를 통해 개발한 블레이드 복합재 결함/코팅 평가를 위한 비파괴평가 기술 이 구현되는 시범 시스템을 구축하였고, 구축 시스템을 이용하여 T-ray 전자기파(electromagnetic wave)의 터빈 블레이드 복합재료의 극성에 따른 극성에 따른 전기장의 거동을 파악 및 C-scan 이미지를 이용하여 평가 하였음.

□ 연구개발결과의 중요성
풍력블레이드용 페인트 NDE검사에 T-ray의 활용 및 응용에 관한 연구로서 재료 물성치의 하나인 T-ray 굴절계수(Refractive index)의 측정방법을 구축하였다. 또한 페인트 재료의 전도성의 특성을 파악하기 위해 T-ray의 에너지 투과능을 검토하였으며, 광학현미경을 이용하여 μm급 페인트 두께를 비교 측정할 수 있었으며 THz기법을 다음과 같이 얻을 수 있었다.
풍력블레이드용 페인트재료에 대한 T-ray를 이용해 반사모드 하에서 굴절계수를 측정할 수 있었으며, T-ray는 비전도체인 페인트재료 내에 있어서 어느 방향에서나 투과력이 일정하여 T-ray의 투과율이 매우 높아 수신신호를 최적화시킬 수 있어 적용 및 응용력이 매우 높다고 판단된다. 또한 T-ray를 이용해 반사모드하에서 페인팅 두께를 비행주행시간차와 공진주파수의 상관관계를 통해 측정된 두께와 시험편의 표준두께와 잘 일치함을 알 수 있었다. 그리고 T-ray를 이용하여 페인트 두께방향으로 B-scan을 실시하였으며 또한 페인트두께를 광학현미경으로 측정하여 상호 비교분석하여 THz기술의 유효성을 입증 할 수 있었다.
따라서, 본 연구에서 비파괴 검사인 T-ray 기본 기술은 풍력블레이드 복합재 페인팅 평가기술 뿐 만 아니라 첨단 자동차 부품 소재, 선박, 우주항공 등 산업전반에 걸쳐 FRP 복합재료의 신뢰성 확보기술을 통한 해당 산업의 국제 경쟁력 향상을 위한 핵심기술로 활용 될 수 있을 것으로 사료된다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 10
• 4. 참고문헌 ... 10
• 5. 연구성과 ... 11
• 끝페이지 ... 15