• 비파괴검사학회지
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• 제21권3호
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• pp.288-298
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• 2001

복합재료는 우수한 재료특성을 가지고 있어 기존의 금속 재료를 대신하여 많은 분야에서 사용되고 있다. 최근 들어서 큰 하중을 받는 구조재로 사용이 확대되면서 많은 수의 복합재료 단일층을 두껍게 적층한 두꺼운 복합재료의 사용이 늘어나고 있다. 복합재료를 두껍게 적층하는 경우 성형과정 중에 보강섬유 굴곡이 발생하기 쉬운데 두꺼운 복합재료 내에 발생한 보강섬유의 굴곡은 강성 및 강도를 감소시켜 구조물의 안정성을 저하시킨다. 따라서 두꺼운 복합재료로 만들어진 구조물에 내재된 보강섬유 굴곡의 유무나 정도를 알아내는 것은 구조물의 안전성 확보를 위해 매우 중요하다. 본 연구에서는 초음파를 이용한 비파괴 평가를 위해 굴곡진 보강섬유를 가진 복합재료 내에서 초음파 전파 특성에 대한 연구를 수행하였다. 여러 가지 일정한 굴곡비의 보강섬유 굴곡을 가지는 두꺼운 복합재료에 대해서, 평면파(plane wave) 이론과 파선 추적(ray tracing) 이론을 이용한 수치 해석 방법으로 초음파 전파에서 보강섬유의 굴곡의 영향을 예측하고, 보강섬유 굴곡 정도에 따른 초음파 전파 특성의 변화를 예측하였다. 이론적 해석을 검증하기 위해서 여러 가지 일정한 보강섬유의 굴곡비를 가지는 복합재료 시편을 제작하여, 초음파 투과법(through-transmission) 시험을 수행하였다. 이를 통해 일정한 보강섬유의 굴곡을 가지는 복합재료 내의 초음파 전파 특성과, 보강섬유의 굴곡 정도에 따른 초음파 전파 특성의 변화를 이론적으로 얻어진 결과와 비교하여 두꺼운 복합재료 내에 존재하는 보강섬유의 굴곡이 초음파 전파에 미치는 영향을 알 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제14권2호
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• pp.83-89
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• 1994

고체내를 전파하는 초음파의 지향성과 음압 분포를 아는 일은 초음파탐상시험에 있어서 대단히 중요하다. 초음파의 지향성은 초음파탐상시험에 있어 감도, 주사 간격, 탐촉자의 배치, 결함의 종류 등을 판단하는 지침이 되고 있다. 본 논문에서는 초음파가시화법을 이용해 초음파의 지향성을 측정했다. 사각탐촉자로부터 나온 횡파의 지향성은 초음파의 전파 거리에 따라 변하지 않았다. 2MHz와 4MHz의 사각탐촉자에는 지향성의 차이가 있었다. 지향성의 중심 위치는 사각탐촉자의 입사점으로부터 뒤쪽 및 탐촉자의 내부에 위치하고 있었으며, 초음파의 전파 거리에 따라 변하지 않았다.

• Composites Research
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• 제30권6호
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• pp.356-364
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• 2017

복합재 격자 구조는 동일한 무게를 갖는 다른 구조에 비해 더 큰 하중을 견딜 수 있다는 장점으로 인해 다양한 분야에 적용이 시도되고 있다. 최근, 국내에서도 복합재 격자 구조 제작을 위한 기술 개발이 이루어지고 있으며 이에 복합재 격자 구조를 빠르고 정밀하게 검사할 수 있는 비파괴검사 기술의 개발 역시 필요하게 되었다. 본 논문에서는 초음파전파 영상화 시스템들을 활용하여 복합재 격자 구조에 빠르고 정밀한 비파괴검사를 하기 위한 연구를 수행하였다. 레이저 펄스에코 초음파전파 영상화 시스템을 통해 스킨에 쌓여 있는 복합재 격자 구조의 내부 리브 구조를 관찰할 수 있었고 접착분리를 검출할 수 있는 가능성을 확인하였다. 또한 검사시간을 줄이기 위해 주파수 영역을 최적화 하기 위한 밴드 디바이더를 개발 적용하였으며, 검사 결과의 질을 향상시키기 위해 곡률 보상 알고리즘을 개발하였다. 유도파 초음파전파 영상화 시스템으로는 리브 구조에 있는 층간분리 결함을 확인할 수 있었으며, 다중 소스 초음파전파영상을 통해 검사 영역을 확대시켰고 가변시간창 진폭 이미지 알고리즘을 통해 결함을 강조시킬 수 있도록 했다. 이와 같은 결과들을 통해 격자구조에 최적화 된 초음파전파 영상화 시스템의 지속적인 개발이 이뤄지면 복합재 격자 구조의 대량생산에 이은 고속 정밀 비파괴검사가 이뤄질 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권4호
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• pp.44-51
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• 2017

정상초음파가 개재하는 탄화수소계 연료공기 예혼합화염의 동역학적 특성 비교에 대한 실험적 연구결과를 제시한다. 전파화염의 이미지는 고속카메라를 이용하여 획득하였으며, 이미지 후처리를 통해 메탄/공기와 프로판/공기 예혼합화염의 화염거동을 상세히 관찰하였다. 이론당량비 이하의 연료희박조건에서 정상초음파 개재에 의한 연소반응 촉진으로 인해 화염전파속도는 증가되었다. 한편, 당량비가 1.2인 메탄/공기 화염과 당량비 1.4 이상의 프로판/공기 화염의 전파속도에 대한 초음파의 영향은 연료희박조건과 반대되는 결과를 보였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제34권2호
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• pp.141-147
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• 2014

경제성과 함께 다양한 기능성으로 유리 및 금속제를 대체하고 있는 고분자 합성수지인 플라스틱(plastic) 재료의 열화(thermal degradation) 및 열적 특성을 비파괴적으로 평가하기 위하여 초음파의 전파특성(속도 및 감쇠)이 사용되었다. 플라스틱 재료중 범용 열가소성 재료인 높은 투명도의 아크릴 수지(PMMA)에 대해 유리전이온도($T_g$) 범위내에서 열화온도 및 열화시간에 따른 다양한 열화시편에 대해 전파특성 변화가 측정되었다. 열화가 진전될수록 감쇄는 증가하였고 속도는 감소함을 보였으며, 초음파 전파특성의 측정을 통해 열가소성 플라스틱 재료의 정량적 열화평가 및 유리전이온도($T_g$) 영역의 정성적 추정이 가능하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제16권3호
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• pp.16-23
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• 2012

정상초음파의 교반이 메탄/공기 예혼합화염의 동역학적 거동에 미치는 영향을 규명하는 실험 결과를 본 연구에서 제시한다. 슐리렌 기법을 이용하여 전파하는 화염을 가시화하였고, 이미지 후처리를 통해 정상초음파 유무에 따른 화염선단의 전파속도를 상세히 관찰하였다. 전파속도는 이론당량비에서 정상 초음파가 교반하는 경우에 크게 증가하였으며, 당량비가 연소 상한계 혹은 연소 하한계로 벗어남에 따라 교반의 효과는 감소하였다. 정상초음파장은 화염 구조의 왜곡을 동반하고, 그 변이 형상은 교반하는 초음파장의 특성에 전적으로 종속하였다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2000년도 하계학술발표회
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• pp.52-53
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• 2000

물질 내부에서의 초음파(ultrasonics)의 전파특성을 분석하면 측정대상의 외형적 크기와 성분조성, 내부결함의 분포, 그리고 결정입경(grain size) 등과 같은 물질의 미세조직을 비파괴적으로 평가(NDE; non-destructive evaluation)할 수 있다. 초음파를 이용하는 비파괴 평가에 있어서 기존에는 주로 접촉식 압전변환기(PZT transducer)를 이용하여 초음파를 인가함과 동시에 이를 이용하여 측정대상 내부를 전파한 초음파를 검지하는 방식을 이용하여 왔다. 이와 같은 압전변환기를 이용한 비파괴 평가는 측정방법이 비교적 간단하고 초음파 에너지의 정량화가 용이한 장점이 있으나 측정방식이 접촉식이기 때문에 측정 시편이 고온이거나 움직이는 대상에는 적용이 어렵다. 따라서 비파괴 평가의 궁극적인 활용목표의 하나인 온-라인 평가를 실현하기 위해서는 비접촉식 초음파 평가방법이 정립되어야 한다. 이러한 관점에서 최근 레이저를 이용한 비접촉식 초음파의 생성 및 검지방법에 대한 연구가 진행되고 있다. (중략)

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.318-323
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• 2012

본 연구에서는 정상초음파와 교반하는 메탄/공기 예혼합화염의 동역학적 거동을 규명하기 위한 실험결과를 제시한다. 슐리렌 기법을 이용하여 전파하는 화염을 가시화하였고, 이미지 후처리를 통해 정상초음파 유무에 따른 화염선단의 형상 및 전파속도를 관찰하였다. 전파속도는 연소한계를 제외한 당량비에서 정상초음파장이 가진되는 경우에 더욱 증가하였으며, 화염선단의 찌그러지는 위치는 초음파 특성이 변하지 않는 한 일정하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권6호
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• pp.1-6
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• 2011

본 연구에서는 정상초음파장의 간섭에 의해 야기되는 예혼합화염의 구조 변이를 규명하기 위한 실험 결과를 제시한다. 화염전파를 관찰하기 위해 슐리렌 기법을 이용하였으며, 초기압력 및 연소챔버 개방 유무에 따른 화염선단의 형태 및 화염 전파속도를 고찰하였다. 정상초음파장에 의한 화염선단의 찌그러짐이 관찰되었고, 초음파장의 특성이 변하지 않는 한 그 수직방향으로의 위치는 일정하였다. 정상초음파의 영향을 받은 화염은 전파할수록 구조적 변화가 심해졌으며, 전파속도 또한 증가하였다. 반사파와 정상초음파의 영향으로 연꽃모양의 화염(lotus flame)이 형성되는 사실을 발견할 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권3호
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• pp.269-276
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• 2001

복합재료의 초음파검사는 매직의 탄성이방성으로 인해 빔스큐(beam skew)현상 등이 발생하기 때문에 등방성 재료의 검사에 비해 훨씬 어렵다. 그 동안의 많은 연구의 결과로서 이방성 재료 네 탄성파의 전파 현상에 대한 해석해법이 정립되어 있으나, 그 해석해가 매우 복잡하여 실제 문제의 해를 구하기 위해서는 수치적인 방법에 의존하여야 하는 경우가 많다. 본 연구에서는 횡등방 이방성(transversely isotropic)으로 가정할 수 있는 단일방향 섬유 복합재료 내 점원에 의한 초음파 전파의 해석해를 먼저 구하고, 이러한 복합재료를 질량-스프링 모델로 모델링하여 해석해에 상응하는 수치해를 구하였다. 그 결과, 초음파의 전파에 대한 수치해와 해석해가 매우 잘 일치하는 것을 확인하였다. 동일한 수치해석법을 사용하여 초음파가 복합재료의 자유표면에서 반사되는 현상과 균일에 의해 산란되는 현상에 대한 수치해도 구하였으며 그 결과를 파동역학의 관점에서 고찰하였다. 본 연구에서 그 유효성이 확인된 수치 모델은 복합재료의 초음파검사를 시뮬레이션 함에 있어 매우 유용하게 사용될 수 있을 것이다.