위상잠금 적외선 열화상장치를 제어하기 위한 랩뷰(LabVlEW) 프로그램을 기본적인 적외선 열화상 하드웨어와 함께 개발하였다. 개발된 열화상 제어 프로그램은 열화상 카메라와 할로겐램프를 임의의 주기함수로 동기화 시키면서 사이리스터 회로를 기반으로 랩뷰 소프트웨어에 의해 제어가 가능하도록 설계하였다. 개발된 프로그램은 스크린 메뉴 방식으로 구성되어 컴퓨터 화면에서 열원의 주기와 에너지, 적외선 카메라의 동작과 이미지 취득을 사용자가 자유롭게 변경하고 그 결과를 화변에서 확인할 수 있도록 제작되었다. 개발된 열화상 제어 프로그램과 장치를 이용하여 판재 내부의 원형인공결함의 이미지를 검사하여 광학 이미지와 비교하였다.
실험실에서의 파랑생성에 흔히 사용되는 피스톤형 조파장치는 수심에 따라 유속이 동일하게 생성된다는 제약이 있어 주로 천해파의 생성에 적합한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 이러한 제약조건 없이 다양한 유속분포의 파형을 생성하는 수직 다열화된 조파장치가 개발되었다. 우선, 수심방향으로 이산화된 각 패들(paddle)의 스트로크에 대해 선형해석해가 유도되었다. 개발된 해석해는 패들의 수 및 유속분포에 따라 기존의 피스톤형 혹은 플랩형 조파장치 해석해로 근사함이 밝혀짐으로써 포괄적으로 활용될 수 있음이 확인되었다. 즉 개발된 해석해를 활용하면 선택적으로 피스톤형 및 플랩형 조파성능이 구현될 수 있다. 더불어 개발된 해석해는 다상유체의 내부파 생성에도 확정되어 적용가능함이 확인되었다. 다음으로, 개발된 조파장치를 수치적으로 구현하였다. 오픈소스 3차원 수치모형인 OpenFOAM 중, 두 개 이상의 불연속 및 비압축 유체에 대한 Navier-Stokes 방정식을 해결하는 수치 모듈을 사용하여 제안된 수직다열화된 조파장치의 성능이 평가되었다. 이때 동적격자모델(olaDyMFlow)을 결합함으로써 개발된 조파장치 움직임이 물리적 조파장치와 흡사하도록 수치적으로 구현하였다. 모의결과, 여러 개의 다열화된 패들이 층류 흐름 조건에서 심해파를 효율적으로 생성시키고, 중간수심 파랑조건에서는 제안된 조파장치가 상대적으로 덜 유리함을 확인할 수 있었다. 마지막으로 공기, 기름 및 물 등 3상의 흐름조건에서 단 두 개의 패들을 활용하여 각각 내부파 및 표면파를 생성하되었으며, 모의 결과는 해석해과 비교됨으로써 개발된 조파장치의 성능이 검증되었다.
본 연구에서는 적외선 열화상 카메라와 열원 사이에 유리를 설치하여 측정기기의 보호 및 온도 보정을 통하여 고온의 용접부 온도를 실시간으로 측정하고자 하였다. 먼저 할로겐램프의 열에 대한 온도 차이를 실시간으로 촬영하고 온도를 측정한 결과, 카메라와 열원 사이의 거리별 온도는 거의 동일하게 측정되었음을 확인할 수 있었고, 유리 두께와 측정 거리의 상관관계를 통하여 온도 범위를 예측할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 이를 바탕으로 용접열원에 대한 실험을 수행하여 열화상 카메라를 이용한 용접부의 온도 측정의 타당성을 제시하였다.
오존에 의한 식물체의 가시피해 발현 이전에 나타나는 비가시적 피해를 찾아내기 위하여 적외선 열화상장치(infrared thermography)를 이용하여 하루 8시간씩 0.3 ppm 오존에 노출된 나팔꽃(Ipomoea purpurea)잎표면의 온도분포 변화를 조사하였다. 노출 첫날에는 온도분포의 뚜렷한 변화를 볼 수 없었다. 노출 2일째, 오존 노출 2시간 결과후, 완전히 자란 제3엽의 특정 부분에서 급격한 온도분포 변화를 보였으며, 그로부터 약 4시간 경과 후에 동일 지점에서 최초의 가시적 피해가 발생했다. 급격한 온도분포 변화를 보인 부분과 최초 가시피해가 발생한 부분이 일치한 점은 가시피해 발생과 그 이전의 온도분포 변화가 밀접하게 상관되어 있다는 것을 의미한다고 하겠다. 잎표면의 열화상 분석방법을 대기오염원에 의한 식물체의 가시피해 발현 이전에 진행되고 있는 비가시적 반응의 조기진단에 적용할 수 있으며 생태환경 친화적인 대기 환경관리를 위한 대기오염원은 배출조절용 생체반응기(biosensor)로 이용 가능하겠다.
본 논문에서는 수배전반에서 부하 설비 또는 외부의 영향을 확인할 수 있는 장치 및 보호설비가 설치되어 있으나 자체 사고를 신속히 검출하고 판단할 수 있는 기술의 확보를 위하여 해상도가 낮은 저가의 열화상 센서에 고속 DSP(Digital Signal Process)를 사용하여 영상 처리 기법인 이차원 보간법 기술을 이용하여 아크플래시에 의해 발생되는 열 특성을 검출하고 검출된 데이터를 전송하여 전기화재사고를 미연에 방지할 수 있는 장치 개발을 위한 기초 특성 연구를 수행하였다.
가스 누출 감지 시스템은 가스의 폭발성과 독성으로 인한 인명 피해를 최소화할 핵심적인 장치이다. 누출 감지 시스템은 대부분 단일 센서를 활용한 방식으로, 가스 센서나 열화상 카메라를 통한 검출 방식으로 진행되고 있다. 이러한 단일 센서 활용의 가스 누출감지 시스템 성능을 고도화하기 위하여, 본 연구에서는 가스 센서와 열화상 이미지 데이터에 멀티모달형 딥러닝을 적용한 연구를 소개한다. 멀티모달 공인 데이터셋인 MultimodalGasData를 통해 기존 논문과의 성능을 비교하였고, 가스 센서와 열화상 카메라의 단일모달 모델을 기반하여 네 가지 멀티모달 모델을 설계 및 학습하였다. 이를 통해 가스 센서와 열화상 카메라는 각각 1D CNN, GasNet 모델이 96.3%와 96.4%의 가장 높은 성능을 보였다. 앞선 두 단일모달 모델을 기반한 Early Fusion 형식의 멀티모달 모델 성능은 99.3%로 가장 높았으며, 또한 기존 논문의 멀티모달 모델 대비 3.3% 높았다. 본 연구의 높은 신뢰성을 갖춘 가스 누출 감지 시스템을 통해 가스 누출로 인한 추가적인 피해가 최소화되길 기대한다.
본 논문은 초음파 적외선 열화상과 위상잠금 방법을 이용하여 이종금속용접(STS304 and SA106 Gr. b)된 파이프의 응력부식균열 결함을 검출하였다. 초음파 가진장치는 출력 250 Watt, 주파수 20 kHz이었다. 실험 결과 이종금속용접부의 파이프 내부에 위치한 균열을 적외선 열화상을 이용하여 검출할 수 있었다. 실제 PT검사를 통하여 배관 내부의 균열이 하나가 아닌 일정한 범위 안에 하나 이상의 크랙이 존재하여 열화상 이미지 상에 넓은 범위의 hot spot 이미지를 만들어 냈음을 파악할 수 있었다. 또한 기존 기술로 검출이 용이하지 못한 마이크로 폭의 미세균열을 검출할 수 있었다. 또한, 초음파탐상기술은 $10\;{\mu}m$ 미세크랙의 폭을 갖은 균열을 쉽게 검출하지 못하였다. 그러나 초음파 적외선 열화상 기술은 결함 검출하였다.
시작장애인은 일상생활에서 시각저하로 인하여 색상, 지폐 금액 확인, 온도 판별 등의 불편을 겪는다. 그리하여 시각장애인을 도와주기 위한, 광학 카메라와 열화상 카메라를 이용한 시스템을 제안한다. 광학카메라는 특징 추출을 이용하여 색상 판별, 지폐 금액 확인하며, 온도 판별을 위해서 열화상 카메라를 이용한다. 버튼을 이용하여 색상, 지폐, 온도 모드를 선택하면, 해당 정보를 스피커를 통하여 음성으로 알려준다. 색상은 16가지, 지폐는 4가지, 온도는 4단계로 구분할 수 있으며, 각기 정확도는 90%이다. 향후 입력 영상 블록화, 머신러닝, 열화상 카메라 상위 버전을 통해 정확도를 개선할 수 있다. 또한, 휴대하기 편하게 지팡이에 부착하여 시각 장애인들이 더 편리하게 사용 할 수 있도록 개선 예정이다.
국내 원자력발전소에 설치되어 있는 고압케이블은 장기운전에 따라 열화진단 및 유지보수의 필요성이 증대되고 있다. 주기적 안전성 평가(Periodic Safety Review) 및 계속운전과 관련하여서도 고압케이블의 관리방안이 지속적으로 요구되고 있다. 본 논문에서는 원자력발전소에 설치되어 있는 13.8kV급 고압케이블의 건전성을 확인하기 위하여 원자력발전소 계획예방정비 중 열화진단을 수행한 결과를 소개하고 있다. 특히 미국 NRC(Nuclear Regulatory Commission)에서는 케이블 진단 기법 11가지를 권고하고 있는데 본 논문에서는 그 중 국내 원자력발전소에 적용이 가능한 최신 케이블 진단 기술인 HFCT(High Frequency Current Transformer)를 이용한 부분방전(Partial Discharge ; PD) 측정, VLF(Very Low Frequency) 장치를 이용한 $Tan{\delta}$ 측정 및 열화상카메라를 이용한 케이블 온도 측정을 사용하여 고압 케이블 진단을 실시하였고, 그 결과를 서술하였다.
콘크리트내의 철근의 부식은 열화와 콘크리트 구조물의 조기파괴의 주된 원인이 된다. 본 연구에서는 비파괴 기법 중 전자기적 열유도방법과 적외선 열화상기법을 이용한 철근부식평가가 시도되었는데, 부식 또는 비부식된 철근의 열특성 차이를 이용한 것이다. 본 논문은 이러한 개념을 배경으로 수행한 실험적 연구이며, 유도전류를 통해 콘크리트 표면으로부터 내부 철근을 가열하고 외부의 적외선 카메라를 이용하여 표면의 온도변화를 관측한다. 피복두께가 다른 콘크리트 시편은 앞면과 배면의 피복두께를 동일하게 제조하여 앞면에서 가열과 배면에서의 온도측정을 동시에 할 수 있도록 고안되었다. IC (Impressed Current) 방법을 통하여, 철근 부식을 촉진하였으며, 적외선 화상을 통하여 온도가열과 냉각을 전 시험과정에 걸쳐 측정하였다. 본 실험을 통하여 부식/비부식 철근의 뚜렷한 온도변화를 확인하였으며, 부식된 시편에서 빠른 온도증가속도 및 냉각속도를 평가하였다. 본 연구는 콘크리트 매립철근의 비파괴적인 부식탐지의 가능성을 보여주고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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