볼트와 너트에 대한 초음파비파괴검사는 종파와 사각 횡파 기술을 사용하고 있는데 작은 결함신호는 자사산의 신호와 크기가 비슷해 구분이 되지 않는다. 본 논문에서는 나사산의 다중반사신호로부터 결함신호를 구분할 수 있는 방법을 제시한다. 종파를 사용하였을 경우 균열의 선단신호와 코너에서 반사되는 신호는 진행시간이 거의 같아 중첩되어 나타나지만 균열로 인한 Rayleigh파는 균열의 선단신호와 코너에서 반사되는 신호다음에 결함길이에 따른 미세한 진행시간을 가지고 나타난다. 이와는 다르게 횡파를 사용하였을때의 균열의 선단신호는 코너에서 반사되는 신호보다 앞에 나타난다. 이러한 나사산에 존재하는 결함의 선단신호를 기준으로 순방향 또는 역방향으로 반사되는 신호로부터 작은 결함신호도 구분할 수 있고 그 크기를 정량적으로 계산할 수 있다.
본 논문에서는 ECT Array Probe를 이용한 원자력 발전소의 SG세관의 결함 신호를 해석하였다. 프로브의 전자기적 특성을 해석하기 위하여 맥스웰 방정식을 이용하여 지배방정식을 유도하였고, 3차원 유한요소법을 이용하여 전자기 수치 해석을 수행하였다. 신호해석을 위해 사용된 결함의 종류는 FBH결함이며, 결함의 깊이는 세관 두께의 40[%] 및 100[%]로 하였다. 시험주파수는 300[kHz], 400[kHz]를 사용하였으며, 각각의 시험주파수에 대한 결과를 비교 분석하였다. 해석결과 결함부위에서 신호의 증가를 확인할 수 있었으며, 주파수 시험변화시 300[kHz]보다 400[kHz]일때 결함 신호가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 획득한 신호를 ASME 표준 시험편을 이용한 ECT Array Probe의 와전류탐상 실험신호와 비교하였다. 본 논문의 결과는 ECT Array Probe를 이용하여 원전 SG세관 검사시 결함신호해석에 도움이 될 것으로 사료된다.
핵연료봉이나 제어봉과 같은 봉구조물의 검사를 위하여 원격장와전류 효과를 낼 수 있는 탐촉자를 설계하고 탐상주파수를 유한요소해석을 통해 설정하였다. 핵연료봉을 대상으로 한 해석에서 exciter coil 주변을 차폐하고 500kHz의 주파수를 사용한 결과 전위계곡과 위상매듭의 존재가 나타나 원격장와전류 효과가 구현되었음을 확인하였다. exciter와 sensor coil로 이루어진 탐촉자를 이동시키면서 예측한 탐상신호에서는 센서를 원격장 의치에 고정시켰을 때, 결함이 센서를 지날 때의 위상신호와 결함이 exciter를 지날 때의 위상신호가 서로 달리 나타났다. 또한, 외부결함과 내부결함이 센서를 지날 때의 위상지연은 작지만 서로 반대의 경향으로 나타났으며, 두 종류의 결함이 exciter를 지날 때는 위상지연이 상대적으로 크게 줄어들고 외부/내부 결함에 상관없이 신호가 비슷하게 나타남을 볼 수 있었다. 이러한 신호형태는 자성체 관의 탐상에서 내, 외부 결함신호가 구별이 안되고, 동일한 위상신호가 항상 쌍으로 나타나는 것과 비교할 때, 신호해석을 훨씬 수월하게 해 줄 수 있을 것이라고 판단된다.
본 논문에서는 금속내부에 존재하는 결함의 다양한 형태로부터 반사된 초음파 신호를 디지탈 신호처리에 의하여 특징추출하는 방법을 연구분석하였다. 다양한 형태의 결함으로부터 반사된 초음파 신호는 잡음 등의 영향으로 그 특징의 구별이 애매하므로 자기 회기법(auto-regressive)을 이용한 위너 필터링(Wiener filtering)과 최소 절대치 노름(least-absolute-values norm) 기법을 사용하여 신호의 특징을 추출하고 상호 비교분석하였다. 실험에서는 알루미늄 시편에 평면결함, 사각결함, 원형결함의 세가지 결함형태를 제작하였으며, 초음파를 입사하고 펄스-에코 방법에 의하여 반사신호를 측정하였다. 반사신호의 디지탈 신호처리 결과, 이러한 특징추출방법은 다양한 형태의 결함으로부터 반사된 신호를 효율적으로 분류 할 수 있었다.
지하에 매설된 가스배관에 발생한 결함 유무를 판별하는 방법으로는 자기누설 신호를 탐지하는 비파괴검사 기법이 사용되어져 왔다. 지하 매설된 배관은 높은 가스 운용압력과 습기와 같은 외부환경에 노출되어 있어 금속부식과 같은 결함들이 군집하여 발생한다. 군집 결함들에 의해 발생한 자기누설 신호는 단일결함 신호와 비교하여 왜곡된 형태를 가지며, 왜곡된 결함 신호의 분포는 최종적으로 결함의 형상 추정을 어렵게 한다. 본 논문에서는 30인치 직경의 배관을 기준으로 다중 결함의 배치 형태와 거리를 달리하며 신호 패턴을 분석하고, 인접한 결함의 분리 가능 여부와 신호 보정을 고려한 개선된 결함 판정 알고리즘을 제안하였다.
이상적인 GIS 예방진단 장비라 한다면 최소의 비용과 규모로 설치되어 결함은 빠짐없이 수 있어야 하며, 검출된 신호가 결함신호인지 잡음인지를 명확히 식별하여 필요한 정보만을 운전자에게 전달하여야 한다. 즉, 검출된 신호가 결함에 의한 것이라면 결함의 종류와 결함의 상세위치, 위험한 정도, 후속 필요조치 등에 대한 정보를 운전자에게 제공할 수 있어야 한다. 그동안 국내에서는 이상적인 기술목표를 향하여 꾸준히 연구해 왔으며 이제는 센서기술이나 센서 배치, 신호해석기술, 시스템 설계 제작기술, 시스템 운영 등에서 세계적 수준에 도달했다고 볼 수 있으나 외국에서도 마찬가지이기는 하지만 위험도 평가분야는 아직은 미흡한 상태이다. 현재 산업계와 학계, 연구계에서 연구개발을 활발히 하고 있으므로 수년 내에 만족할 수준까지 도달할 수 있을 것으로 전망된다.
본 논문에서는 도선의 결함 유무와 결함 위치를 측정하는 방법으로 널리 사용되고 있는 시간 영역 반사파 처리 기법(Time Domain Reflectometry : TDR)의 성능 향상을 위하여 가우시안 형태를 가지는 입력 신호와 상호 상관 관계 함수를 이용한 신호 처리 방법을 제안한다. 일반적으로 TDR은 입력 신호와 반사 신호의 시간 지연을 측정해서 결함 위치를 측정하게 되므로, TDR 방법으로 결함 위치를 측정하는데 있어 시간축 분해능의 정도에 따라 측정 방법의 성능이 크게 좌우된다. 따라서, 본 논문에서는 제한된 시간축 분해능에서 결함 위치 측정의 정확도를 향상시키기 위해 가우시안 형태를 갖는 입력 신호 및 반사 신호와의 상호 상관관계 함수를 사용한다. 한편, 실제 도선에 적용하여 기존의 TDR 방법과 측정 성능을 비교 분석함으로써 본 논문에서 제안하는 방법의 우수성을 검증한다.
기계설비의 진동신호와 음향신호에서 결함신호를 검출하기 위해 본 논문에서는 ALE와 트리구조 필터뱅크를 이용 진동분석 시스템을 설계 구현하였다. ALE는 신호를 전처리함으로서 진동신호의 주기성분을 제거하여 결함신호검출을 용이하게 하며 트리구조 필터뱅크는 비정제적 결함신호를 전 대역에서 동일한 분해도로 분해한다. 설계된 진동분석 시스템은 모의실험과 DSP상의 구현을 통해 그 성능이 평가하였다.
스테인레스 스틸 배관의 결함에 대한 MsS의 비틀림모드 신호와 BEM 모델링의 SH모드 신호의 특성을 살펴보았다. 비틀림모드 신호와 SH모드신호의 비교를 위해 스테인레스 스틸 배관의 결함은 깊이와 폭을 달리하면서 원주방향으로 360도 가공하였다. MsS의 비틀림모드 신호분석 결과 원주방향 결함을 모두 탐지하였으며 깊이 변화에 따라 신호 진폭의 변화가 확인되었다. 하지만 원주방향 결함의 폭 변화는 일정한 경향이 나타나지 않았다. BEM 모델링의 SH 모드 신호 분석 결과 깊이 변화의 경우 비틀림모드 신호와 유사한 결과가 나타났지만, 폭 변화는 신호 진폭의 변화가 일어났다. 본 연구를 통하여 배관의 원주방향 결함에 대한 비틀림모드와 SH모드의 비교 분석을 통하여 신호 특성을 확인하였고 배관의 축대칭 결함에 대해 SH모드 모델링으로도 신호 예측이 가능함을 알 수 있었다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제34권8호
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pp.1115-1127
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2010
권선 결함을 검출하기 위하여 다양한 방법들이 적용되어 왔는데, 최근에는 전류 신호를 이용한 결함 검출 방법에 대한 연구들이 많이 이뤄지고 있다. 전류 신호는 전동기의 권선 결함에 대한 주요한 정보를 담고 있으며 본 연구에서도 BLDC 전동기의 권선 단락을 검출하기 위하여 전류 신호로부터 결함 특징을 추출하는 방법을 적용하였다. 본 연구를 통해 전류 신호로부터 결함 특징을 추출하는데 가장 적절한 방법을 시뮬레이션 및 실제 측정 데이터를 통해 비교 평가하고자 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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