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첨단기술정보

회절을 이용한 응력과 변형 측정

전문가 제언: 기계구조물의 강도와 수명을 평가하기 위한 현장검증 방법 중에서 X선을 이용한 응력측정방식이 널리 활용되고 있다. 그런데 X선은 투과력이 우수한 전자파지만 투과대상이 금속재료이면 표면층 정보를 얻는데 그치기 때문에 넓은 X선 조사영역과 장시간 측정이 필요하다. 요즘 가속기(Synchrotron) 로 얻어지는 강력한 방사광을 이용하는 예가 증가하고 있다. 방사광은 실험실 X선보다 휘도가 훨씬 높고, 임의파장에서 고지향상의 전자파를 이용할 수 있는 점이 특징이다.

회절을 이용하여 응력？변형을 측정할 수 있는 프로브는 실험실 X선, 방사광, 중성지선, 전자선이 대표적이다. 실험실 X선과 방사광은 같은 전자파인 반면 중성자는 질량 1.67×10-27kg, 전자는 9.11×10-31kg이며 고속 비행입자가 갖는 물질파로서의 성질을 이용한다.

전자파나 물질파 모두 응력과 변형 측정에 이용하는 파장은 결정재료의 회절면 간격 단위 정도다. 예컨대 실험실 X선으로 철강재료에서 표준 적용할 때 이용하는 Cr특성 X선 파장은 0.229nm이며 타깃 금속 고유의 파장을 이용한다. 반사광의 경우 광범위한 파장 중에서 임의 파장을 이용할 수 있고, 응력？변형 측정에는 0.1~0.01nm의 X선을 이용할 수 있다.