초록 ▼

연구개요
기계부품 및 디스플레이등 첨단소재 분야에서 가장 중요한 시험 데이터 중 하나가 소재의 고유 물리적인 성질인 탄성계수와 잔류응력측정기술로써 본 연구개발에서는 정확하고 쉽게 활용 적용될 수 있는 초음파 음향속도를 이용한 동탄성계수 및 잔류 응력측정기술에 대한 알고리즘 해석 규명정립과 계측 시스템을 개발하고자 한다.
본 연구개발에서는 동탄성계수 측정법중 초음파 에코법과 잔류응력측정법중 초음파 잔류응력측정 기술에 대한 이론적/수치해석으로 알고리즘을 정립할 뿐 아니라 다양한 실험치를 확보하여 보정된 계측 시스템을 구축하고

연구개요
기계부품 및 디스플레이등 첨단소재 분야에서 가장 중요한 시험 데이터 중 하나가 소재의 고유 물리적인 성질인 탄성계수와 잔류응력측정기술로써 본 연구개발에서는 정확하고 쉽게 활용 적용될 수 있는 초음파 음향속도를 이용한 동탄성계수 및 잔류 응력측정기술에 대한 알고리즘 해석 규명정립과 계측 시스템을 개발하고자 한다.
본 연구개발에서는 동탄성계수 측정법중 초음파 에코법과 잔류응력측정법중 초음파 잔류응력측정 기술에 대한 이론적/수치해석으로 알고리즘을 정립할 뿐 아니라 다양한 실험치를 확보하여 보정된 계측 시스템을 구축하고자 한다.

연구 목표대비 연구결과
(1) 초음파 음향 속도를 이용한 동탄성계수 계산식 및 잔류응력 계산식 해석
· 초음파 음향속도를 이용하여 동탄성 및 동전단계수 측정 기반기술 알고리즘 새로운 규명
· 초음파 잔류응력은 응력텐서(stress tensor)에 따른 관계식을 음향속도 차이에 따른 변화 값을 가지고 도출
(2) 동탄성계수 계산식 및 잔류응력계산식을 소스로한 제어프로그램 평가
· 선형 회귀(Linear Regression)이론에 Tensorflow 기법과 일종의 통계해석 방법인 R과 R-studio를 이용하여 초음파 펄스 에코 신호처리 해석에 적용
· 정밀한 계측 시스템 구축을 통한 정확성 확보
(3) 동탄성계수 및 잔류응력 측정시스템 구축 및 측정값 비교평가
· 재료별 Ultrasonic pulse echo overlap 방식을 이용하여 종파(longitudinal wave)와 횡파(transverse wave)의 초음파 반향음 속도를 측정
· 동일한 시편으로 전통적인 탄성계수 및 잔류응력결과값을 얻은 데이터와 비교해석을 통한 초음파음향 탄성계수와 잔류응력 데이터 신뢰성 확보

연구개발결과의 중요성
· 잔류응력(Residual Stress)은 외부의 힘 또는 온도 구배가 없는 상태에서 재료에 잔존하는 응력으로서 다양한 부품재료와 관련된 엔지니어들 입장에서는 점점 더 중요한 고려 요소가 되어가고 있다. 이러한 재료표면이나 내부에서 발생하는 잔류응력은 열처리나 가공, 용접 중 부가된 응력에 사용 환경에 대응하는 응력이 가중되어 핵심부품으로 사용되는 항공기, 발전기 터빈이나 수송용기기, 교량 플랜트관련 용접 구조물 등에 중대한 사고를 일으킬 수 있는 위험요소로 더욱 부각되고 있는 실정이다. 이와 함께 중요한 기술 중 하나가 정확하면서도 현장에서 비파괴적인 방법으로 손쉽게 잔류응력을 평가할 수 있는 기술이 절실히 요구되고 있는 상황이다.
· 산업기술적용 측면에서도 특히, "피로 수명, 왜곡, 치수 안정성, 내부식성 및 취성파괴"는 "잔류 응력"에 크게 영향을 받는다. 특히, 용접이 필요한 여러 분야에서 용접 후 그 부위에 존재하는 잔류 응력을 측정하기 위한 여러 방법이 존재한다.
잔류 응력을 측정하는 방법은 측정 부위를 파괴하여 샘플을 측정하는 파괴방법이 일반적이다. 파괴하는 과정에서 응력이 변환되어 산업현장에서는 비파괴 방법을 요청 할 뿐아니라 쉽고, 정확한 결과를 요구하고 있는 실정이다.
· 본 연구과제의 연구결과를 기반으로 향후, 초음파음향속도를 이용한 잔류응력 측정 시험편에 대한 잔류응력 비교와 함께 다양한 형태 및 특성을 가진 여러 송, 수신 트랜듀서를 이용하여 초음파 Pulse와 Echo wave를 발생시킬 수 있는 잔류응력 측정전용 Tranducer, Receiver 탐촉자의 소재별, 탐촉자 센서의 경사도와 형상에 따른 추가 잔류응력 시험분석 평가와 함께 다양한 강종과 소재에 대한 기준이 될 것으로 판단된다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• (1) 초음파 음향 속도를 이용한 동탄성계수 계산식 및 잔류응력 계산식 해석 ... 4
• (2) 초음파 음향 속도를 이용한 동탄성계수 계산식 및 잔류응력계산식을 소스로한 제어프로그램 평가 ... 4
• (3) 초음파 음향속도를 이용한 동탄성계수 및 잔류응력 측정시스템 구축 ... 5
• (4) 초음파 음향속도를 이용한 동탄성계수 및 잔류응력 측정 비교평가 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 8
• 5. 연구성과 ... 10
• 끝페이지 ... 13