• 대한기계학회논문집A
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• 제38권10호
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• pp.1133-1137
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• 2014

초음파 비선형 파라미터 ${\beta}$는 재료의 미세한 변질을 평가하는데 효과적인 인자로 알려져있다. 그런데 지금까지 대부분의 연구는 접촉식 방법을 이용하여 측정하는 연구가 수행되어왔다. 그러나, 접촉식 방법은 탐촉자와 시편사이의 접촉상태가 측정결과에 큰 영향을 미치기 때문에 측정의 재현성을 보장하기 위해 탐촉자의 접촉상태를 일정하게 유지시키기 위한 부수적인 장치가 필요하다. 이러한 불편함을 해소할 목적으로 본 연구에서는 비접촉식 기법을 도입하였다. 다만 초음파의 송신은 접촉식으로 하고 수신만 비접촉식을 적용함으로써 동일한 조건에서 접촉식으로 수신한 경우와 비접촉식으로 수신한 경우를 비교하고자 하였다. 시편은 시효 처리된 알루미늄 합금을 사용하였고, 두 방식의 측정결과 비선형 파라미터 ${\beta}$의 변화는 유사하게 나타났다. 이로부터 초음파 비선형 특성의 변화를 비접촉식 수신방법으로 용이하게 평가할 수 있음을 확인하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제28권4호
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• pp.352-357
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• 2008

구조물의 안전 보장 문제에 있어 재료의 파손 이전에 미세균열을 검출하는 것은 매우 중요하다. 비선형 초음파 기법은 일반적인 초음파 기법보다 미세결함에 민감하기 때문에 이를 이용하여 비파괴적으로 구조물이나 재료의 건전성을 진단하는 방법이 주목받고 있다. 계면접촉에 의한 비선형 초음파 효과는 초음파가 내부의 미세 균열에 입사될 때 미세균열면에서 응력과 변위가 비선형 관계를 가지고, 이에 의해 파가 왜곡되어 그 결과 고조파 성분이 발생하는 현상이다. 본 연구에서는 이러한 비선형 초음파 기법의 적용가능성을 알루미늄 시편에 인위적으로 발생시킨 피로균열을 대상으로 실험적으로 검증하고자 하였다. 이를 위해 V-노치를 갖는 A16061의 피로균열 시험편을 준비하고, 균열방향으로 2차 고조파 성분의 크기를 측정하였다. 실험결과 미세균열에서 고조파 성분이 크게 발생하며 이 기법에 의한 균열깊이 측정이 일반적인 반사파의 6 dB drop법보다 정확함을 확인하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제33권2호
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• pp.193-197
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• 2013

본 연구에서는 열처리된 알루미늄 합금의 초음파 비선형 특성을 평가하였다. 초음파의 비선형성은 재료를 전파한 초음파의 2차고조파와 기본주파수 성분의 진폭비에 의존하는 비선형 파라미터 ${\beta}$로 측정하였다. 비선형 파라미터 ${\beta}$의 측정은 접촉식 탐촉자를 이용하여 동일 평면상에서 시편저면에서 반사된 신호로부터 구하였다. 열처리(시효)는 $300^{\circ}C$에서 1시간부터 50시간까지 다양한 유지시간동안 수행하였다. 인장시험으로부터 인장강도와 연신율을 구하고 비선형 파라미터와 비교하였다. 비선형 파라미터 ${\beta}$는 시효시간 5시간에서 피크를 나타내고 이후는 감소하였다. 이는 인장강도와 연신율의 변화와 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. 또한 비선형 파라미터가 피크를 나타낸 열처리 시간과 인장곡선에서 최대변화가 나타난 열처리 시간이 일치하였다. 이 같은 결과는 알루미늄합금의 시효처리로 인한 강도 변화를 모니터링 하는데 초음파의 비선형성이 유용할 수 있음을 보여준다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 1997년도 영남지회 학술발표회 논문집 Acoustic Society of Korean Youngnam Chapter Symposium Proceedings
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• pp.47-52
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• 1997

PVDF 고분자 압전 초츰파 변환기를 이용하여 초음파 비선형 파라케타 B/A 측정 시스템을 제작하였다. 이 측정 시스템은 종래의 비선형 파라메타 B/A측정 시스템에 있어 문제점이었던 장치의 복잡성을 대폭 간랸화할 수있으며 고차 고조파까지도 측정할 수 있는 장점이 있다. 이러한 장치를 이용하여 여러 가지 물질에 대한 B/A를 측정한 결과 다른 문헌치와 잘 일치하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제31권1호
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• pp.40-46
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• 2011

닫힘균열과 같은 고체-고체의 접촉계면에서 접촉 음향 비선형성을 평가하기 위해 벌크 투과파를 이용하는 기존의 전통적인 음향 비선형 기술의 경우 현장 적용하는데 있어서 송수신 탐촉자를 장착하기 위해 구조물 내부로 접근하는 것은 접근한계성의 어려움이 있다. 본 연구에서, 고체-고체의 접촉계면에서 음향 비선형성을 측정하기 위해 새로운 반사기법을 제안하였고 이는 대상재료의 동일한 면에서 송신과 수신을 하여 현장 적용성에 매우 편리한 기법이다. 이를 위해, 접촉압력에 대한 멱함수 모델를 통한 선형 그리고 비선형 강성을 추정하고 이를 기반으로 계면에서 반사된 초음파의 비선형 파라미터를 이론적으로 계산하였다. A16061-T6 시편에 대한 접촉압력에 따른 접촉계면 실험 결과들은 이론적인 예측과 매우 잘 일치하였으며 따라서 본 연구에서 제안된 반사모드 기술의 유효성을 검증하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제30권4호
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• pp.345-351
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• 2010

본 연구에서는 고주기 피로를 받은 SUS316L 강에서의 초음파 비선형 특성평가를 위한 종파 경사입사기법을 연구하였다. Dog-bone형의 판상시편을 준비하여 시편 중심부에서 응력집중이 되며 각 위치마다 피로 손상이 다르도록 제작하였다. 수직투과법 외에 본 연구에서 새로이 제안한 경사입사법을 이용하여 초음파 비선형 파라미터를 측정하였다. 두 기법 모두에서 피로 손상 전보다 고주기 피로 손상 후 초음파 비선형 파라미터가 높게 나타났다. 특히, 응력 집중을 받은 시편 중심부에서 크게 증가하였다. 상대적인 초음파 비선형 파라미터는 피로 손상과 밀접한 상관성을 보였으며 결과적으로 종파를 이용한 경사입사기법은 피로 손상을 평가하는데 효과적인 기법이라 할 수 있다.

• 비파괴검사학회지
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• 제32권4호
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• pp.362-368
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• 2012

본 연구에서는 닫힘균열의 조기발견을 위해서 경사입사 초음파를 이용하여 계면 접촉 음향 비선형성에 의해 발생한 고조파를 영상화하고자 한다. 알루미늄 시편 두 개를 접촉하여 고체-고체 접촉계면을 만들어 닫힘균열을 모사하였고, 접촉계면 압력에 따른 초음파의 음향 비선형을 영상화하였다. 영상화 기법으로는 sampling phased array(SPA)와 synthetic aperture focusing technique(SAFT) 기법을 사용하였다. 접촉계면 압력이 증가하면서 기본 주파수의 성분은 감소하였고 2차 고조파 성분은 증가하다가 닫힘균열로 모사된 부분에서 가장 큰 값을 나타내고 이후에는 감소하였다. 결과적으로 접촉계면에서 음향 비선형성에 의해 발생한 고조파를 영상화 하는 것이 가능하며 이는 초기균열의 조기발견에 적용 가능할 것으로 기대 된다.

• 비파괴검사학회지
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• 제30권5호
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• pp.458-463
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• 2010

음향 비선형성은 재료 물성의 미세한 변화에 민감하기 때문에, 이를 측정하는 비선형 초음파 기술은 재료의 열화나 피로를 평가할 수 있는 기법으로 연구되어 왔다. 하지만 벌크파를 이용하는 일반적인 비선형 초음파 기법은 얇은 판재에 적용하는 것에는 여러 한계가 있다. 이와 같은 경우에는 비선형 Lamb 파의 사용을 생각할 수 있지만, Lamb 파는 벌크파와 매우 다른 전파 특성을 가지고 있어 그 비선형 특성에 대한 별도의 연구를 필요로 한다. 이를 위해 본 연구에서는 Lamb 파에서 비선형성에 의해 전파하면서 누적 성장할 수 있는 2차 고조파 모드의 발생 조건을 분석하였으며, 그 결과 네 가지 조건, 즉 (1) phase matching, (2) non-zero power flux, (3) group velocity matching, (4) non-zero out-of-plane displacement 를 제시하였다. 그리고 제시된 조건으로 알루미늄 판재에 대책 실험한 결과 이론 예측과 동일하게 전파 거리에 따라 2차 고조파 성분의 크기와 비선형 파라미터가 증가하였고, Al6061-T6 과 Al1100-H14에서 측정된 상대적인 비선형 파라미터의 비율이 이론적인 비율과 근접함을 보였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권2호
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• pp.145-152
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• 2010

본 논문에서는 비선형 초음파 기법을 이용하여 SUS316L 재료 시편에서의 피로열화를 평가한 연구의 결과를 보고한다. 초음파의 비선형성은 입사 주파수 성분의 크기와 2차 고조파 성분의 크기 비로 정의되는 상대적 비선형 파라미터에 의해 측정된다. 실험을 위해 접촉식 탐촉자를 이용한 계측시스템을 구성하였으며, 안정된 비선형 파라미터의 측정이 가능하도록 계측시스템 자체에서 발생되는 고조파 성분을 억제하고 계측 조건이 일관되게 유지되도록 하였다. 시편으로는 SUS316L 재료의 두 가지 피로열화 시편이 사용되었다. 하나는 봉형으로 회전굽힘피로를 가한 시편이고, 다른 하나는 판형으로 인장피로를 가한 시편이다. 피로조건은 모두 고주기 피로에 해당한다. 전자는 피로가 누적되는 과정에서 비선형 파라미터가 어떻게 변화하는지를 관측하는데 이용되었고, 후자는 피로를 가한 후 피로응력이 집중되는 위치와 그 외 위치에서의 비선형 파라미터의 차이를 관측하는데 이용되었다. 측정결과 비선형 파라미터는 두 가지 시편 모두에서 피로도와 강한 상관성을 갖는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.651-658
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• 2012

이번 연구에서는 비선형 음향효과를 기반으로 한 비선형 초음파 변조 기법을 통해 열손상 콘크리트의 미세균열 정도를 평가할 수 있는 방법을 제안하였다. 화재 시 콘크리트 구조물은 물리적, 화학적 변화에 따른 콘크리트 내 미세균열이 발생하므로, 기존 초음파 비파괴 기법의 민감도 한계를 극복한 비파괴 기법의 도입이 필요하다. 비선형 초음파 기법은 초음파와 저주파의 변조파로부터 열손상 평가 인자인 비선형인자를 측정하며, 이는 열손상 콘크리트의 미세균열에 적합한 민감도를 가진다. 이 연구에서는 SEM 관측, 열손상 전후 콘크리트의 투수공극량 변화 측정으로부터 수열온도에 따라 미세균열이 급격하게 발생함을 보였으며, 수열온도별 콘크리트의 초음파 전파속도 측정을 통해 제안된 방법의 민감도를 검증하였다. 추가적으로 열손상에 따른 미세균열이 콘크리트의 성능저하에 미치는 영향을 파악하고자 열손상 콘크리트 시편의 압축강도 측정을 수행하였다. 측정값 및 실험값의 연관성을 파악하여 비선형 초음파 변조 기법이 열손상 콘크리트의 미세균열 평가에 적합함을 보였으며, 향후 압축강도 추정에 대한 적용 가능성을 확인하였다.