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로그와 선형 앰프를 병용한 초음파 탐상법

전문가 제언: ○ 초음파 탐상시험(UT: Ultrasonic Testing)은 시험체에 초음파를 전달하여 내부에 존재하는 결함부로부터 반사한 초음파 신호를 분석하여 시험체 내부의 결함을 검출하는 방법이다. 그 원리는 탐촉자를 통하여 시험체 내부로 전달되며, 동일 매질(시험체)에서는 직진하지만 다른 매질(결함)과 접하는 경계면에서는 각 매질의 물리적 상태 및 성질(음향 임피던스)의 차이에 의해 반사 또는 굴절한다. 이 가운데 반사하는 초음파를 탐촉자가 수신하여 탐상기 CRT 상에 펄스 신호 형태로 결함지시를 나타내며, 이를 분석하여 결함의 위치, 종류, 크기 등을 측정한다.

○ 반사원의 위치 및 동 특성을 수동탐상에 의해 읽어내는 작업은 검사원의 경험에 의존하는 경우가 많기 때문에, 초음파 자동탐상의 영상을 이용해서 결함의 검출 및 크기를 측정하는 수법이 1980년대부터 가능하게 되었다. 특히 최근에는 대량 데이터를 고속으로 처리하는 위상배열(PA: Phased Array) 수법이 개발되어 정밀하고 미세한 결과를 자동으로 얻을 수 있게 되었다. 본 논문은 PA 수법을 응용한 응력부식 균열(SCC: Stress Corrosion Cracking)의 크기와 형상을 검출하는 로그앰프와 선형 앰프를 병용한 초음파 탐상에 관한 것이다.

○ 초음파검사를 이용하는 산업분야는 다양하다. 항공우주, 발전 플랜트, 화학/섬유, 금속, 자동차, 철도, 조선, 교량 등으로 확산되고 있다. 특히 동일본 대지진 이후 원자력에 대한 안전에 관심이 모아지면서, 원자력 발전소의 부품, 터빈, 배관 등의 비파괴검사 분야로의 확산이 빠른 속도로 진행 중이다. 미국의 경우 초음파 수주규모는 2006년 약 261백만 달러이었으나 2011년에는 328.3백만 달러로 연평균 4.7% 성장률을 보여주고 있다. 항공분야와 원자력을 포함한 발전 플랜트는 UT의 주요 수요 분야이며, 화학/섬유화학, 제조, 금속분야도 수요가 점증하고 있다.

○ 국내 UT 사업의 경우는 발전 플랜트 분야를 중심으로 방사선투과 검사에 이어 주요 검사기술로 도입 성장단계에 있으나 아직은 여러 산업분야에 걸쳐 빠른 성장을 보이고 있는 상황은 아닌 것으로 보인다. 특히 위상배열 초음파검사는 해외에서 다양하게 이용되는 추세이니 만큼 국내에서도 기술을 도입하여 응용범위를 확대하여 나갈 필요가 있다.

저자: Toshihiko Sasahara, Hirotsugu Inoue, Yu Kurokawa
자료유형: 학술정보