국내 원전 가동중검사 기술은 대부분이 선진국에서 도입한 비파괴검사 장비를 진단현장에 적용하는 운영기술로 지금까지 선진 운영 기술의 습득에 중점을 두어, 검사 시스템 하드웨어 및 소프트웨어의 국내 제작 기술은 매우 미흡하였다. 때문에 국산 고유모델의 원전 가동중검사용 진단장치 개발의 필요성이 끊임없이 제기되었다. 본 연구에서는, 원전 배관 자동 초음파검사 시스템의 핵심 기술인 고성능 다채널 초음파 펄서/리시버와 A/D converter 보드, 디지털 제어보드를 개발하고 그 성능을 검증하였다. 검증 실험 결과는 개발된 시스템이 설계 목적에 부합하는 성능을 보이는 것으로 확인되었다.
국내에 서식하는 지중흰개미는 목재 내부에 공동화 현상이 발생되어 붕괴가 일어나기 직전까지도 외관상 특별한 변화가 발견되지 않는다. 이러한 흰개미의 활성을 비파괴적으로 측정하는 기술은 현재 국내에 적용된 사례가 없었다. 따라서 본 연구는 극초단파 탐지 장비(Termatrac, Australia)를 이용하여 목조 문화재의 비파괴 진단 기술을 정립하고자 한다. 연구 결과, 소나무의 경우 16cm(민감도 5, 6), 느티나무와 Douglas fir의 경우 17cm(민감도 5, 6)까지 측정이 가능하여 국내 대부분의 목조 건축물에 적용이 가능할 것으로 판단되었다. 현장조사 결과 전국 목조건축물 231동 중 33.8%가 흰개미에 의한 손상을 입었으며, 7.8%인 총 18개 건물에서 흰개미 가해가 진행 중인 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과를 통해 목조 문화재의 비파괴 분석법으로서 적용이 가능할 것이라 예상된다.
응력파의 기반한 비파괴 검사법은 비교적 실험 절차 및 실험에 필요한 장비가 단순하고, 인체에 해가 없으며, 비용이 저렴한 특성을 갖고있다. 따라서 건축/토목 구조물의 비파괴 검사에 매우 효과적인 방법으로 알려져 있다. 하지만 기존의 가속도계, 변위계, 지오폰과 같은 부착 센서를 사용할 경우 표면 처리, 센서의 부착 및 이동에 따른 추가적인 시간이 소요되고, 센서와 구조물의 불완전한 커플링으로 인한 측정 결과의 신뢰성 및 일관성을 유지하지 어렵다는 문제를 발생시킨다. 최근 이러한 문제의 해결책으로 Air-coupled sensor (ACS)의 사용이 각광받고 있으며, 여러 연구자들에 의해 ACS의 가능성 및 실용성이 증명되고 있다. 기존의 접촉센서와 비교하여 ACS를 사용했을 때 얻을 수 있는 가장 큰 장점은 센서의 커플링 문제를 근본적으로 해결하여 신뢰도가 높고 일관적인 측정이 가능하고, 대형 건축/토목 구조물의 표면을 음향스캔하여 결과를 신속하게 처리하여 실시간으로 시각화 할 수 있다는 점이다. 이론적으로 ACS를 이용하여 측정하는 물리값은 콘크리트 내부에서 발생된 응력파의 일부가 공기중으로 전파된 누설파 (Leaky wave)이다. 콘크리트 비파괴 검사에 주로 사용하는 100 kHz이하의 저주파를 측정할 경우 일반적으로 콘텐서마이크가 ACS로 사용될 수 있다. 기존 연구자들은 실험 및 이론적 연구를 통하여 응력파에 기반한 비파괴 방법에서 ACS가 기존의 접촉 센서를 대체할 수 있다는 점을 보여주고 있다. 현재 미국에서는 연방 도로청 (FHWA) 및 국가표준기술연구소 (NIST)의 연구비 지원으로 ACS의 실용성을 높이기 위하여 최적화된 음향반사판의 설계를 통한 ACS 의 민감도를 높이기 위한 연구, 다채널 센서 배열 및 데이터 통합을 위한 새로운 알로리즘 개발, 자동화 및 로봇 기술과 융합과 같은 연구가 활발히 진행되고 있다. 멀지 않은 미래에는 ACS를 장착한 무인 로봇이 다양한 종류의 건축/토목 구조물의 건전도를 평가하기 위하여 종횡무진 활약하는 모습을 현실 속에서 볼 수 있을 것이라 기대한다.
본 연구에서는 사장교의 핵심부재인 케이블 점검을 위한 자동화 검사 시스템을 개발하였다. 강자성체로 이뤄진 연속체 구조물인 케이블의 내외부 검사에 적합한 비파괴검사법으로는 선행연구를 통해 검증된 누설자속탐상법이 적용되었고, 홀센서와 영구자석을 이용하여 다채널의 누설자속 측정용 자기센서헤드를 제작하였다. 또한 케이블 검사의 자동화로 접근성을 높이기 위해 사장교 케이블을 따라 이동할 수 있는 바퀴굴림 방식의 케이블 등반 로봇을 설계 및 제작하였고, 로봇을 다양한 디바이스에서 모니터링 및 제어하기 위한 컨트롤 프로그램을 제작하였다. WLAN 방식의 무선통신기술을 적용하여 원격으로 계측 데이터 전송 및 로봇제어를 가능하게 하였다. 최종적으로 본 연구를 통해 개발된 세부 기술들이 연동된 누설자속탐상법 기반 케이블 이동형 진단 시스템을 이용하여 실제 운용중인 서해대교의 케이블을 대상으로 현장 시험을 수행함으로써 본 시스템의 현장 적용성을 검증해보았다.
비파괴검사를 이해하고 습득하기 위해 필수적인 실습 위주의 교육 환경을 대체할 수 있는 수단으로, 가상적인 실습 환경을 제공하는 지능형 교육 시스템을 설계하고, 이를 구현하였다. 용접부 및 다양한 제품을 검사하는데 필수적인 비파괴검사는 그 전문기술을 이해하기 위해 다양한 현장 경험을 필요로 할 뿐만 아니라, 기술지식의 지속적인 유지를 위해 반복적인 교육과 훈련을 필요로 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 개인용 컴퓨터를 이용하여 개별학습이 가능한 지능형 교육 시스템을 개발하였으며, 가상 실습 환경의 구축과 개별학습을 효율적으로 지원하기 위해 학습 결과를 자기진단 할 수 있는 평가 시스템의 연구가 필요하다.
콘크리트 구조물의 건전성은 공공의 안전에 미치는 영향이 크기 때문에, 이들의 진단은 매우 중요하다. 충격공진 시험은 콘크리트 구조물의 비파괴검사에 널리 사용되어왔다. 이 글에서는 충격-공진 시험의 배경과 기본원리에 대하여 기술하였으며, 실험실의 연구사례는 물론이고 대형 구조물의 기초콘크리트와 대형 슬러리 월에 대한 현장 적용사례도 기술하였다.
가압경수로 원자로 압력용기 비파괴검사를 위해 지금까지 계속 사용하여 온 기존의 고정식 매니플레이터 방식의 원자로 자동초음파검사장비는 최근 급속도로 발전한 전자산업 및 컴퓨터 등으로 인해 기본 설계 개념부터 달리하는 소형.경량화된 수중 이동형 원자로 검사 장비 형태로 바뀌어 가고 있다. 따라서, 본 해설에서는 현재까지 국내외 알려진 각종 소형 원자로 압력용기 자동초음파검사장비 및 고정식 매니플레이터 방식의 원자로 압력용기 자동초음파검사장비를 분석하여 기술하였으며, 현재 국내 원자로 압력용기 용접부검사를 위해 개발중인 RYSIS 장비 및 검사 기술 수준을 진단해보고 앞으로의 방향을 제시하였다.
송전시설의 주요한 부분을 점하고 있는 변압기, Bushing 및 전력 Cable등에 대한 종래의 절연열화의 판정방법으로서 Megger 시험, 직류분시험등의 비파괴시험등에 여러가지 형태로 실시되고 있다. 이와같은 시험결과에서 절연물이 어떤 상태에 있는가를 확실하게 알 수 있지만 그 수명까지는 정확하게 알 수 있는 단계까지는 도달하지 못하고 있다. 따라서 전력기기의 보수관리방식으로써 새로 도입된 생산보전이라는 면에서 절연진단을 새로운 각도에서 보더라도 100% 완전한 방법을 얻는다는 것은 현재로는 곤란한 일이다. 그러나 다음에 기술하는 진단방법을 적절히 생산보전의 면에 도입하여 보수관리를 하면 점차적으로 그 효과가 좋은 실적으로 나타날 것으로 기대하여 이 분야에 관계하는 분들에게 다소나마 도움이 된다는 생각으로 현행의 절연열화진단법을 소개한다.
본 논문은 저전력 무선 임피던스 기반 구조물 건전성 감시 USN 시스템을 활용하여 electro-mechanical Impedance 센서의 일종인 PZT센서를 부착한 배관 구조물의 건전성을 진단하는 방법과 그 실험 결과에 대해 소개 한다. 기존에는 건설구조물에 가해지는 전기적인 입출력비에 해당하는 임피던스를 계측하기 위해서 비교적 고가의 대형 계측 장비가 필요로 했으며, 구조물에 설치된 센서를 계측장비에 연결하기 위한 유선의 케이블 작업 역시 추가로 필요했었다. 대형 배관 구조물의 경우에는 이러한 문제점 때문에 임피던스를 이용한 능동형 센서가 제대로 활용되지 못하고 있고 비정기적인 비파괴검사에만 국한되어 사용되어 왔다. USN기술은 저전력 소출력 무선통신을 통해 기존의 계측시스템과는 다른 상시모니터링의 장점을 가지고 있는 기술로서 최근 토목/건설 분야에서 적극적으로 활용이 되는 융합기술이다. 본 논문에서 구조물 건전성 감시 분야와 저전력 무선 계측 기술의 통합을 통해 얻어진 최적화된 배관 건전도 진단 센서 노드의 효율성을 정량적 실험 데이터를 통해 입증하고, 앞으로의 연구 방향에 대한 제안으로 끝을 맺는다.
현재 비파괴 상태진단기술의 세계적인 연구동향은 비접촉식 시험기술, 실시간 광역기술, 고온 환경 하에서의 시험기술, 온라인 감시기술, 고감도, 고분해능, 소형화 및 무선통신기술 등을 개발하는 방향으로 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 고온 환경 하에서의 시험기술의 경우 철강공장 등에서 그 수요가 급증하고 있는데 반하여 국내의 경우 개발기술이 거의 전무하며 외국에서 전량 수입에 의존하고 있는 실정이다. 최근 여러 가지 다양한 복합재료와 공업용 재료들이 개발됨에 따라 이들 재료의 제작 공정이 복잡해질 뿐만 아니라 고온 및 고압의 공정조건이 요구되는 경우가 많다. 따라서 고온환경 하에서 재료의 특성을 비파괴적으로 검사할 수 있는 초음파 탐촉자가 요구된다고 하겠다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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