• 비파괴검사학회지
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• 제22권4호
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• pp.411-421
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• 2002

초음파의 전파와 결함에 의한 산란장의 정확한 해석은 초음파 비파괴평가에서 중요한 역할을 한다. 수치해석 법은 매개변수에 대한 연구를 간단하고 값싸게 할 수 있으므로 결함 탐지 확률을 높이고 결과적으로 검사의 신뢰도를 개선시키는데 도움이 된다. 본 연구에서는 초음파 전파와 산란장의 계산을 위하여 유한요소법(finite element method)을 사용하였으며, 대표적인 몇 가지 문제에 대하여 시뮬레이션을 실시하여 해석의 타당성을 검증하였다. 상용 FEM 프로그램을 이용하여 안정적인 수치해를 얻기 위한 유한요소 격자 크기와 시간 근사 스텝을 먼저 결정하였다. 2-D 등방성 및 이방성 재료에서의 전파와 산란 문제를 다루었으며, 이론적 정해 또는 실험 결과가 알려진 문제를 선정하여 FEM 해석 결과와 비교, 분석하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제14권1호
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• pp.23-31
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• 1994

재회의 초음파 감쇠가 유체속의 원형관으로부터의 공명 산란 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위하여, 실수 파수 대신에 복소수의 허수부가 초음파 감쇠를 나타내는 복소수 파수(complex wave numbers)를 도입하였다. 유체가 들어있는 원형관에 대해 재료의 감쇠를 고려했을 때, 연속 평면파에 의한 물속에서의 공명 산란 특성을 분석하는 수치 해석 프로그램을 완성하였다. 프로그램의 타당성을 검증하기 위하여 감쇠를 무시한 경우의 수치 해석 결과를 기 보고된 수치 해석 결과와 비교하였다. 알루미늄 및 아크릴 원형관의 감쇠가 이들 원형관의 산란 특성에 미치는 영향을 해석한 결과, 공명피크의 폭이 좁고 예리할수록, 또한 $k_{1{\alpha}}$가 클수록 감쇠의 영향이 뚜렷하였다. 원형관의 공명 산란 특성이 초음파 감쇠에 크게 좌우되었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제19권5호
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• pp.333-339
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• 1999

가장 널리 이용되고 있는 대표적인 비파괴 평가 기술들 중의 하나인 초음파 응용 기술은 각종 구조물에 존재하는 내부결함에 의한 산란신호를 통해 건전성을 평가하는 기법이므로 결함의 신뢰성 높은 정량적 평가를 위해서는 결함으로부터의 초음파 산란신호특성에 대한 기본적 이해가 필수적이며 따라서 이를 위한 모델링 수치해석 연구가 요구된다. 본 연구에서는 동탄성 경계요소법을 이용하여 무한체 내부에 존재하는 기공 결함에 의한 초음파 수평횡파의 근거리 및 원거리 산란특성에 대하여 결함으로부터의 거리 영향을 고려하여 해석하였다. 이때 경계요소해석으로 구한 주파수 영역의 원거리 산란장을 실제 결함 탐상시 관찰할 수 있는 시간영역의 신호로 나타내기 위하여 IFFT처리를 하였다. IFFT처리하여 얻은 파형으로부터 원형 기공결함과의 거리가 증가할수록 진폭은 감소하고 시간지연이 나타남을 알 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제20권2호
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• pp.130-137
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• 2000

대표적인 비파괴 평가 기술들 중의 하나인 초음파응용 기술은 각종 구조물에 존재하는 내부결함에 의한 산란신호를 통해 건전성을 평가하는 기법이므로 결함의 신뢰성 높은 정량적 평가를 위해서는 결함으로부터의 초음파 산란신호특성에 대한 기본적 이해가 필수적이며 따라서 이를 위한 모델링 수치해석 연구가 요구된다. 모델링 기법들은 비파괴 평가기술에 있어서 중요한 역할을 하고 있고 많은 모델링 기법들이 결함의 탄성파 산란문제를 해석하기 위하여 사용되어 오고 있다. 본 연구에서는 다양한 수치기법들 중 탄성파 산란문제 해석에 있어 많은 장점을 가지고 있는 동탄성 경계요소법에 대하여 자세히 소개하고, 응용 예로서 경계요소법을 이용한 기공결함의 수평횡파 산란장 해석과 표면균열의 표면파 산란장 해석을 소개한다.

• 비파괴검사학회지
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• 제18권4호
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• pp.304-312
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• 1998

비파괴검사중의 하나인 초음파 탐상검사는 교량, 발전설비 및 석유화학플랜트 등의 각종 다양한 구조물들의 안전성 확보를 위한 내부결함 및 손상평가를 위하여 일반적으로 폭넓게 사용되고 있다. 초음파를 이용한 데 파괴 평가 기술은 각종 구조물에 존재하는 내부결함에 의한 산란신호를 통해 건전성을 평가하는 기법이므로 결함의 신뢰성 녹은 정량적 평가를 위해서는 결함으로부터의 초음파 산란산호특성에 대한 기본적 이해가 필수적이며 따라서 이를 위한 모델링 수치해석 연구가 요구된다. 본 연구에서는 동탄성 경계요소법을 이용하여 무한체내에 존재하는 다중기공 결함에 의한 초음파 수평횡파의 근거리 산란특성에 대하여 결함의 형상과 결함사이의 상호작용을 고려하여 해석하였다. 본 연구에서 얻어진 결과들은 결함검출 민감도의 개선 및 역변환 해석에 의한 정량적 비파괴 평가에 큰 도움을 줄 수 있다.

• 비파괴검사학회지
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• 제16권2호
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• pp.95-108
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• 1996

초음파 탐상 시험에서 결함 신호는 1) 초음파 탐촉자에 의해 재료 내부로 송신된 입사파의 특성, 2) 입사파가 결함에 부딪쳤을 때 생성되는 산란파(혹은 반사파)의 특성, 그리고 3) 이 산란파가 수신 초음파 탐촉자에 도달했을 때 초음파 탐촉자에 의한 산란파의 수신 특성 등 3대 요소에 의해 결정된다. 따라서 이 세 가지요인 중 어느 하나라도 변화하면 결함 신호의 특성이 변화하게 되는데, 초음파 탐촉자는 부분 손상이나 열화에 의해 탐촉자의 특성이 변화할 수 있기 때문이다. 초음파 탐촉자의 특성을 정량적으로 평가하기 위해 가장 널리 사용되는 것이 대비 산란체를 이용한 펄스-에코 시험인데, 이 시험에 대한 이론적 모형은 그다지 많이 개발되지 않은 상태이며, 특히 부분 손상을 입은 탐촉자에 대한 펄스-에코 시험 모델은 아직 개발되지 않은 상태이다. 본 연구에서는 사용 도중 부분 손상을 입은 초음파 탐촉자의 특성 평가에 활용할 수 있도록 펄스-에코 시험에 대한 이론적 모델을 개발하였으며 실험을 통해 그 정확성을 검증하였다. 실험 결과, 본 연구에서 개발한 이론적 모델이 실험 결과와 매우 잘 일치함을 확인하였다 따라서 본 연구를 통해 개발한 이 모델은 초음파탐상 시험의 신뢰성에 가장 큰 영향을 미치는 핵심 요소 중의 하나인 초음파 탐촉자의 특성 평가, 예를 들어, 시간에 따른 열화 현상이나 예기치 않은 사고로 인한 부분 손상 등을 파악할 수 있는 이론적 대비 기준으로 충분히 활용될 수 있을 것으로 판단하며, 현재 이러한 관점에서의 활용을 위한 연구를 계속 수행 중에 있다.

• 비파괴검사학회지
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• 제20권2호
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• pp.138-149
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• 2000

본 논문에서는 유한 고체내 초음파 전파 및 산란 현상의 해석을 위한 다양한 경계요소 모델링 기법이 제시되었다. 박판 재료내 유도초음파 전파에 대한 모드해석을 위해 비균질 적충 박판 구조물에 대한 탄성동역학 경계치 문제가 설정되었으며 이에 대한 수치해로부터 유도초음파의 전파특성을 나타내는 분산곡선이 얻어졌다. 파동 산란시 발생되는 기하학적 복잡성과 모드변환 문제를 수치적으로 모델링하기 위해 탄성 동역학 경계요소법을 적용하였고 이를 박판내 유도초음파의 이론적 직교 모드의 중첩해와 결합시킨 혼합형 경계요소법으로 확장하여 유한 고체내 다중 모드변환의 효율적 모델링법이 제안되었다. 주파수 영역의 수치해로부터 시간 의존 문제의 파동신호 예측을 위해 역 푸리에(Fourier) 변환을 통한 시간 영역 파동산란 신호가 얻어졌다. 이와 함께 실제 초음파 탐상조건에 보다 가까운 파동산란 문제의 모델링을 위해 3차원 경계요소법을 소개하고, 개발중인 3차원 경계요소 프로그램을 이용하여 유한 직경을 갖는 봉재내의 파동 전파를 수치적으로 해석하여 해석해와 비교 검증하였다. 본 논문에서 제시된 탄성파동 모델링 기법은 정량적 비파괴 평가법을 확립하는데 다양하게 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.67-75
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• 2006

In this paper, the compensation of ultrasonic scattering on interface crack depending on thickness variations of A1/Epoxy bonded dissimilar components was applied to improve measuring accuracy by using ultrasonic attenuation coefficient. The optimum conditions of theoretical value and experimental measuring accuracy by the ultrasonic method in A1/Epoxy bonded dissimilar components have been investigated. From the experimental results, the measurement method of interfacial crack lengths by using ultrasonic attenuation coefficient was proposed and discussed. After the ultrasonic scattering compensation depending on thickness variations of bonded dissimilar components was carried out, the measuring accuracy of interfacial crack length was improved by 5%.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권7호
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• pp.40-48
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• 2019

본 연구에서는 건설 현장에서 발생하는 미세먼지의 정확한 측정을 위한 새로운 개념의 알고리즘을 제안한고 검증한다. 기존 측정법의 한계를 보완하기 위하여 초음파 산란 기반 측정법을 제안하였으며, 유한 차분법을 통하여 알고리즘의 활용 및 그 정확성을 검증하고자 하였다. 미세먼지와 같은 다중 산란을 일으키는 현상에 대하여 수학적 모델링을 수행하였고 신호의 감쇠율, 평균 자유 거리, 산란 반경으로 미세먼지의 단위 밀도를 예측할 수 있는 알고리즘을 도출하였다. 2-D 시간 이력해석을 통하여 미세먼지 부피비에 따라 알고리즘을 검증하였으며 신호 해석을 위한 신호처리 기법을 나타내었다. 해석 결과, 알고리즘의 오차는 개수밀도 단위 최소 0.7, 최대 24.9를 보였다. 오차율을 줄이기 위해 미세먼지의 산란 반경을 주파수별로 도출하여야 하는 추후 연구가 필요함을 토의하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제26권1호
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• pp.51-56
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• 1990

해저의 초음파산란층특성을 정량적으로 검토하기 위한 기초적 연구로서 선체의 동요로 인한 해저 Echo 신호의 파형과 진폭의 변동특성에 관하여 검토를 행한 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 해저 Echo 신호의 진폭은 1차 산란신호의 경우가 2차 산란신호보다 매우 불규칙하게 변동하였으나, 신호파형의 등가 Pulse 폭은 2차 산란신호가 1차 산란신호보다 약 2.4배 신장되어 수신되었다. (2) 해저산란파의 Echo Energy 변동은 Peak 진폭의 변동보다 매우 완만하고, 또 선체가 일정 경사각 범위 내에서 불규칙적으로 동요하는 경우, 선체동요에 기인하는 해저 Echo 진폭의 변동성분은 선체경사가 없는 경우에 대한 진폭성분과 서로 분리되어 나타났다. (3) 저질이 모래펄(MS)인 해저의 평균 Energy 산란강도는 -13.4 dB로서 평균 Peak 산란강도 -14.6 dB보다 1.2 dB 큰 값을 나타내었다.