기존의 항만구조물은 사용연수가 증가함에 따라 노후화가 진행되고 있으며 바닷물의 침식 등에 의한 콘크리트 염해 등으로 인해 내구성이 저하되고 있다. 더불어 수출입 증가에 따른 항만시설의 확충과 해상구조물의 수요가 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 항만구조물을 비롯한 수중 콘크리트 구조물의 효율적인 유지관리를 위해 수중화된 슈미트해머와 초음파센서의 현장 실험결과를 통해 수중 비파괴검사 장비의 현장 적용성을 검증하고, 수심별 강도 추정식을 도출하였다. 다중회귀분석을 통해 도출된 복합 강도 추정식은 수심에 대한 보정이 이루어져 있어 추후 수중에서의 활용성이 매우 높을 것으로 기대된다. 또한, 향후 활발히 개발되고 있는 수중 ROV에 본 연구에서 수중화한 슈미트해머와 초음파센서를 탑재시켜 수중 콘크리트 구조물의 진단에 활용한다면 신뢰도 높은 수중 콘크리트 구조물의 상태진단과 자동화를 통한 상시감시를 이루어 온라인상으로도 모니터링이 가능한 유비쿼터스 개념의 통합된 비파괴검사 시스템 구축이 가능할 것으로 판단된다.
Local wall thinning is a point of concern in almost all steel structures such as pipe lines covered with a thermal insulator made up of materials with low thermal conductivity(fiberglass or mineral wool); hence, Non Destructive Technique(NDT) methods that are capable of detecting the wall thinning and defects without removing the insulation are necessary. In this study we developed a Pulsed Eddy Current(PEC) system to detect the wall thinning of Ferro magnetic steel pipes covered with fiber glass thermal insulator and shielded with Aluminum plate. The developed system is capable of detecting the wall thickness change through an insulation of thickness 10cm and 0.4mm aluminum shielding. In order to confirm the thickness change due to wall thinning, two different sensors, a hall sensor and coil sensor were used as a detecting element. In both cases, the results show a very good change corresponding to the thickness change of the test specimen. During these experiments a carbon steel tube of diameter 210mm and a length of 620mm, which is covered with insulator of 95mm thickness was used. To simulate the wall thinning, the thickness of the tube is changed for a specified length such as 2.5mm, 5mm and 8 mm from the inner surface of the tube. A 0.4mm thick Aluminum plate was covered on the Test specimen to simulate the shielding of the insulated pipelines. For both hall sensor and coil detection methods Fast Fourier transform(FFT) was calculated using window approach and the results for the test specimen without Aluminum shielding were summarized which shows a clear identification of thickness change in the test specimen by comparing the magnitude spectra. The PEC system can detect the wall thinning under the 95 mm thickness insulation and 0.4 mm Al shielding, and the output signal showed linear relation with tube wall thickness.
In the present study, a Nd;YAG Laser (pulse type) was used to emit ultrasonic signals to a test material. In addition, a total ultrasonic investigation system was designed by adopting a Fabry-Perot interferometer, which receives ultrasonic signals without any contact. For non-destructive test SM45C, which contains some flaws was used as a test material. Because it is easy to align light beam in receiver, and the length of the light beam does not change much even if convex mirror leans towards one side, confocal Fabry-Perot interferometer, which has stable frequency, and PI control are used to correct interfered and unstable signals from temperature, fluctuation and time shift of laser frequency. Stable signals are always obtained by the feedback of PI circuit signals in the confocal Fabry-Perot interferometer. The type, size and position of flaws inside the test material were examined by achieving the stabilization of an interferometer. This study presented a useful method, which could quantitatively investigate the fault of objects by using a Fabry-Perot interferometer.
The magnetic nondestructive test can be applied to evaluate the magnetic material characteristics and the fracture properties through the internal defects of SA-508 used in the pressure vessels of the nuclear power plants as the direct and accurate in-situ testing methods. The fracture toughness, yield strength and the stress distribution around the defects in the surface and sub-surface of magnetic materials can be directly estimated by Bark-hausen noise(BN) methods as NDT. The testing process of SA-508 by Barkhausen noise method was advanced by controlling the austenizing peak temperature and the time of maintenance at a constant austenizing peak temperature, therefore causing the variation of fracture toughness. Through above process. we can evaluate the variations of effective grain size and the correlation of effective grain size and FATT at each situation. And the stress distribution around the defects can be quantified nondestructively through Barkhausen method.
Special purpose sensor design using MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) technique is commonly used in Nondestructive Testing (NDT) research for the evaluation of existing structures and for the safety control and requirements. Various sensors and network have been developed for general infrastructures as well as safety-critical applications, e.g., aerospace, defense, and nuclear system, etc. In this paper, one of sensor technique using Fiber Bragg Gratings (FBG) and Finite Element Method (FEM) evaluation is discussed. The experimental setup and data collection technique is also demonstrated. The factors influencing test result and the advantages/limitations of this technique are also reviewed using various methods.
방사선작업종사자 및 방사선작업장의 위험성은 주로 피폭선량 값으로 평가되고 있다. 하지만, 방사선작업장은 사용하는 방사선 및 작업환경이 상이하다. 특히, 방사선투과검사작업장은 작업대상물, 차폐체 사용가능 유무 등에 따라 작업환경이 다양하다. 따라서 효율적인 방사선 방호를 위해서는 여러 가지 인자들을 검토하는 것이 필요하다. 이에 전문가 및 조장 방사선작업종사자들 대상으로 설문조사를 수행하였으며, 그 결과, 방사선원, 방사선피폭선량, 작업장관리현황, 판독특이자, 정기검사현황이 주요인자로 선정되었다. 또한, 설문조사 중요도를 바탕으로 1차 가중치(안)을 설정한 후 2차적으로 전문가 자문을 통해 인자 내 세부항목별 가중치를 선정하였다. 따라서 본 연구를 통해 선정된 주요인자를 바탕으로 하여 방사선투과검사작업장 위해도 지수 모델 개발이 가능할 것으로 판단된다.
최근 비파괴검사 현장에서 검사 중 검사장치 내 방사선원의 위치를 확인하지 못하여 방사선 과피폭 사고가 종종 발생하고 있다. 본 연구는 방사선원의 노출여부나 위치 미인지로 인한 방사선 사고를 예방하기 위해 방사선원위치를 감시할 수 있는 섬광필름을 개발하는데 있다. 섬광필름은 방사선 비파괴 검사 장비의 가이드튜브 내에 존재하는 선원의 위치를 육안으로 탐지할 수 있는 신소재이다. 연구를 통해 섬광필름의 발광성능을 평가하고 최적의 필름 설계를 꾀하였다. 필름에 적용된 발광물질은 무기 섬광체를 이용하였고, 다양한 층을 갖는 형태의 필름을 제작하여 성능을 평가하였다. 필름의 발광성능은 광도계를 이용하여 측정하였고, 비파괴 검사장비는 Ir-192 감마선 조사기를 사용하였다. 실험결과, 섬광필름의 발광은 육안으로 선원의 위치를 감시할 수 있었으며, 선원의 이동에 따라서 발광영역도 동시에 이동하면서 형성되었다. 또한, 섬광필름에 반사층을 두는 것은 광 이용률의 증대시켜 발광성능을 높이는 데 매우 효과적이었다. 섬광체와 분산용제의 혼합비에 따라서도 성능변화가 나타났으며, 일반적으로 섬광체의 양이 높을수록 발광성능은 높게 나타났다. 그러나 분산 특성이 변화로 혼합비는 일정 농도 이하로 제한되었다. 섬광체 중에서는 $Gd_2O_2S(Tb)$ 무기섬광체가 가장 높은 발광성능을 보여주었다. 개발된 섬광필름을 비파괴 검사 장비에 적용하게 된다면 방사선종사자에게 보다 안전한 작업환경을 제공할 수 있을 것이다.
The spectral analysis of surface waves (SASW) method, which is an in-situ seismic technique, has mainly been developed and used for many years to determine the stiffness profile of layered media (such as asphalt concrete and layered soils) in an infinite half-space. This paper presents a modified experimental technique for nondestructive evaluation of in-place cement mortar compressive strength in single-layer concrete slabs of rather a finite thickness through a correlation to surface wave velocity. This correlation can be used in the quality control of early age cement mortar structures and in evaluating the integrity of structural members where the infinite half space condition is not met. In the proposed SASW field test, the surface of the structural members is subjected to an impact, using a 12 mm steel ball, to generate surface wave energy at various frequencies. Two accelerometer receivers detect the energy transmitted through the medium. By digitizing the analog receiver outputs, and recording the signals for spectral analysis, surface wave velocities can be identified. Modifications to the SASW method includes the reduction of boundary reflections as adopted on the surface waves before the point where the reflected compression waves reach the receivers. In this study, the correlation between the surface wave velocity and the compressive strength of cement mortar is developed using one 36"x36"x4"(91.44$\times$91.44$\times$91.44 cm) cement mortar slab of 2,000 psi (140 kgf/$\textrm{cm}^2$) and two 36"x36"x4"(91.44$\times$91.44$\times$91.44 cm) cement mortar slabs of 3,000 psi (210 kgf/$\textrm{cm}^2$).
탐상신호로부터 결함에 대한 정확한 정보를 얻으려면, 검사자는 어떠한 결함에서 어떠한 신호가 발생되는지에 대한 충분한 배경지식이 있어야 하며, 이는 대부분 경험에 의해 얻어진다. 다른 방법으로 그러한 지식을 축적하려면, 여러 결함과 해당 결함신호에 대한 데이터베이스의 구축이 필요하다. 데이터베이스의 구축시 검사신호를 그대로 저장하게 되면 매우 큰 저장공간을 필요로 하게 된다. 본 논문에서는 푸리에 서술자를 이용하여 경제적으로 신호를 저장하는 방법을 연구하였다. 이 방법에서는 신호 대신 푸리에 서술자를 저장하여 저장공간을 줄이며, 저장된 서술자들을 이용하여 윈래의 신호를 재생한다. 차동형 와전류신호들을 사용하여 실험한 결과, ASCII데이터로 실제 신호로부터는 약 85% 까지, 그리고 필터링된 신호로부터는 $57{\sim}65%$ 까지 저장공간을 절약할 수 있었으며, 이때 재생된 신호는 원래 신호와 매우 유사함을 확인하였다. 이러한 저장법은 차동신호 데이터베이스를 구축할 때, 매우 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
건설된 지반구조물을 안전하게 유지하기 위해 정기적인 모니터링은 매우 중요하다. 현재 유지관리를 위해 센서를 기반으로 하는 가속도, 변위계, 이미지를 기반으로 하는 레이저 혹은 드론 영상 촬영 등 지반구조물에 영향을 최소화할 수 있는 비파괴방식이 활용되고 있다. 해당 기술들은 표면의 변화를 관찰할 수 있지만, 내부 물성값 변화 파악에는 어려움이 있다. 지반구조물의 내부 물성값 변화를 모니터링하기 위해 현장 지반조사법이 도입될 수 있으며, 이를 위해 활용될 수 있는 비파괴시험에는 지오폰을 활용한 Spectral-Anlysis-of-Surface-Wave(SASW) 시험이 있다. SASW 시험은 비파괴시험이지만, 데이터 해석에 드는 시간과 분석에 어려움으로 인해 잦은 관찰을 요구하는 유지관리 모니터링의 용도로 활용이 어렵다. 하지만, 전단파 속도를 도출하는 복잡한 SASW 최종 해석이 아닌 분산곡선을 도출하는 1단계 해석만으로도 모니터링에 적용할 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 SASW 시험을 모니터링에 활용하기 위해 분산곡선 도출에 필요한 위상각차 데이터에 관한 기초 연구를 수행하였다. 위상각차 구간별 신뢰도에 대해 검토하여 데이터 모니터링에 활용이 가능한 범위에 관하여 확인하였다. 이를 위해 단일 층으로 구성된 균질한 지반 현장에서 지오폰을 활용하여 계측한 위상각차 데이터들을 활용하였다. 본 연구를 통해 활용할 수 있는 위상각차 데이터 구간을 파악해 모니터링의 활용성을 높일 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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