미세균열 검출을 위한 접촉음향 비선형성 기법
저자
최성호(Sungho Choi) ; 한희진(Heejin Han) ; 김영범(Youngbeom Kim) ; 장경영(Kyung-Young Jhang)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2021
작성언어
Korean
주제어
자료형태
학술저널
수록면
153-153(1쪽)
제공처
열피로균열과 응력부식균열은 원전 구조물의 노후화에 따른 주요 손상 매커니즘으로, 초음파 비파괴검사를 통하여 이러한 균열을 검출하고 평가하는 것이 원전 구조물의 건전성 관리에 필수적이다. 이러한 목적으로 위상배열 초음파기법 그리고 TOFD 기법이 현재 산업적으로 많이 활용되고 있으며, 이 기법들은 균열 팁에서 반사 또는 회절되는 초음파를 측정하여 균열의 유무 및 깊이를 평가한다. 그러나 이 기법들은 초음파를 반사 또는 회절 시킬 수 있을 정도로 오픈된 균열의 평가에는 효과적일 수 있으나, 그렇지 않는 아주 작은 균열 폭을 가지는 미세균열의 검출에는 한계가 있다. 즉, 보다 체계적인 구조물 건전성 관리와 잔존수명 예측을 위해서는, 미세균열이 치명적인 구조물 손상으로 성장하기 이전에 이를 조기 검출하여 전반적인 구조물 손상 매커니즘을 사전 예측하는 것이 필요하다.
초음파가 균열을 투과하는 과정에서 서로 접촉하는 균열계면간의 비선형적 응력-변위 관계를 이용하는 접촉음향 비선형성 기법은 미세균열을 조기진단하기 위한 방안으로 최근에 활발히 연구가 되고 있다. 균열계면간 서로 접촉하지 않는 오픈된 균열은 초음파가 투과하지 못한다. 반면, 균열계면간 서로 접촉하는 미세균열은 초음파가 투과할 수 있으며, 그 투과과정에서 접촉계면간 비선형적 응력-변위 관계에 의해 초음파의 파형이 왜곡된다. 즉, 투과초음파 신호에서 파형 왜곡에 의한 고조파 성분을 분석하여 미세균열을 평가할 수 있다. 본 연구에서는 접촉음향 비선형성에 대한 이론적 모델링, 유한요소해석, 실험적 검증 연구가 체계적으로 수행되었다. 또한 이 접촉음향 비선형성 기법을 이용한 원전 배관의 열피로균열과 응력부식균열의 검사 방법론이 고찰되었다.
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