여러 산업(産業)에서의 AE의 이용기술중(利用技術中) 특(特)히 원자력발전소(原子力發電所)에서의 안전성검사(安全性檢査) 감시(監視)에의 활용분야(活用分野)에 초점(焦點)을 두어 이용현황(利用現況)과 전망(展望)에 대해 기술(記述)하였으며, 아울러 관련기술(關聯技術)의 국내개발현황(國內開發現況)도 간략(簡略)하게 소개(紹介)하였다.
Magnetic flux leakage(MFL) 신호를 이용하여 비파괴 검사 신호를 획득하는데 주로 사용하는 감지기 또는 금속 덩어리를 의미하는 pig 이용 기술은 일반적으로 천연 가스 전송에 사용되는 강철 파이프라인 상의 대량 부식 흔적을 감지하는데 널리 이용 되어지고 있다. 이를 대체할 수 있는 비파괴 검사 기술의 양상에 대하여 소개 하자면, 지하에 매설된 가스 파이프라인의 바깥 면에 가로축을 따라 난, 부식에 의한 결함에 일반적으로 동반하는 '압력에 의한 부식 흠집(Stress Corrosion Crack : SCC)'을 탐지하는 기술이 있다. 본 논문은 가스 파이프라인 상의 가능성 있는 SCC 검출 장치로서 탐촉자의 원거리에 형성된 다상 회전 전자장 활용 기술에 대하여 논하고 있다. Pig 원형에 대한 묘사와 비파괴 신호 검사용 탐촉자에 대한 설명이 덧붙여져 있으며 결함 검지장치의 유한 요소 모델링과 연관한 부분에 관하여도 발전적으로 논하였다. 테스트 용 pig를 이용한 초기 실험 결과는 본 논문에서 보이고 있는 비파괴 검사 양식이 가스 파이프 라인의 가로축을 따라 발생한 결함에 매우 민감하게 반응하고 있음을 보이고 있다.
원자력발전소의 상온수압시험에는 여러가지 목적이 있으며 그 중에서 가장 중요한 것 중 하나는 원전 주요 기기로부터의 누설여부를 알아내는 것이다. 동 시험에서 누설 여부를 알아내기 위해 현재 국내에서는 미국 규격에 따라 육안검사를 수행하고 있으나 프랑스의 경우, 음향방출 누설시험과 육안검사를 수행토록 하고 있다. 저자는 1992년과 1993년 중국 광동 원전 1, 2호기의 가동전검사에 참여하여 프랑스의 RSEM 규격에 따라 실시된 상온수압시험시의 음향방출 누설시험과 누설 육안검사에 대하여 기술 지원 업무를 수행하였다. 동시험에서는 시험 최고 압력인 228bar에서는 음향방출 누설 감시시험과 누설 육안검사를, 감압단계인 155bar 에서는 누설 육안검사를 수행하였다. 본고에서는 동 규격에 따라 최초로 수행된 중국 광동 원전 가동전검사 수압시험시의 음향방출에 의한 누설감시와 누설 육안검사에 대해 검사 기술, 검사 방법, 검사 절차, 그리고 검사 대상부위 등을 기술하였다.
구랍 8일부터 6일동안 인도 뉴델리에서 열린 제14차 세계 비파괴검사 학술대회는 30여개국에서 1천5백여명이 참석하였으나 외국인의 참석이 적었고 대회운영도 미숙했다. 우리나라에서는 8명의 발표자를 포함하여 모두 11명이 참석, 필자는 12일 논문을 발표하였고 캐나다 등 참석자들과 AE시험방법에 관한 토론을 했다.
중수로 원자로는 한 개의 원자로용기로 구성된 경수로와는 달리 약 380여개의 연료채널(fuel channel)로 구성되어 있다. 연료채널을 구성하는 압력유지 기기인 압력관(pressure tube)은 지르코니움 합금(Zr-2.5wt% Nb) 재질로서 치수는 내경이 103.4 mm, 두께가 약 4.19 mm, 길이가 6.36 m인 튜브 형태의 관이다. 압력관은 내부에 핵연료 다발과 냉각재가 내장되며 압력관의 기능은 연료를 지지하고 열수송 유체인 중수($D_2O$)를 이송한다. 압력관의 단순한 기하학적인 형상으로 인하여 자동화 비파괴검사가 가능하고 접근성이 우수하다. 연료채널은 경수로형 원전과 동일하게 설치전과 운전중에 원자력안전위원회 법령 요건에 따라 주기적으로 엄격한 비파괴검사를 수행하여 건전성을 확인한다. 연료채널의 주기적 비파괴검사에는 초음파탐상 및 와전류탐상검사 기법을 적용한 체적 비파괴검사 기술이 적용된다. 이중에서 와전류탐상검사 기법은 초음파탐상검사에서 검출된 결함의 확인을 위한 보충검사기술로 적용되고 있지만 표면결함에 대한 검출능이 초음파탐상검사 기법보다 우수한 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 압력관 내부 표면 비파괴검사에 적용되고 있는 와전류탐상검사 기술의 압력관 내면에 발생할 수 있는 결함의 검출 및 깊이 측정 특성에 대한 연구결과를 기술하였다. 즉, 와전류검사 기술은 압력관 내면에 발생할 수 있는 아주 미세한 결함을 매우 우수한 분해능으로 검출할 수 있으므로 초음파탐상검사 결과 확인을 위한 보충기술로서 매우 유용하지만, 결함의 깊이 측정은 오차가 매우 크게 발생하므로 결함 깊이 측정에는 적합하지 않고 오직 표면결함 검출에만 적용하는 것이 바람직하다.
신경망 기반의 신호 분류 시스템은 비파괴 검사 시 추출되는 많은 양의 데이터를 처리하기 위한 방법으로 꾸준히 이용되고 있다. 비파괴검사 방법 중, 초음파 탐상법은 용접 지역에서 결함들을 찾기 위하여 비파괴 검사에서 일반적으로 사용되고 있는 추세다. 초음파 탐상법의 중요한 특징은 특정 신호에서 발생하는 불연속성을 판별해내는 능력이다. 지금까지의 보편화되어 있는 기술은 신호를 분류하기 위해 각각의 A-scan 신호를 처리하는 반면 본 논문에서는 이웃하는 A-scan 신호의 정보를 기반으로 하는 2차원 푸리에 변환(Fourier transform)과 주성분 분석(principal component analysis) 기법을 이용하여 특징 벡터를 추출, 분류하는 방법을 제시하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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