본 연구에서는 이방성 매질인 (100), (111) 방향의 실리콘 웨이퍼에서 램파의 전파 특성을 PVDF-(Polyvinylidene Fluoride) 선집속 탐촉자를 이용하여 분석하였다. 램파가 분산성을 가지기 때문에 탐촉자와 시편 사이의 거리 z를 바꿔가며 측정하는 V(f,z)방법을 변형하여 사용하였다. 또한 이방성을 확인하기 위해 선집속 탐촉자가 사용되었고, 실리콘 웨이퍼를 $1^{\circ}$ 간격으로 $180^{\circ}$ 회전시켜 측정하였다. 실험 결과, $A_0$ 모드와 $S_0$ 모드를 확인할 수 있었다. $S_0$ 모드의 속력 분포에서 각 결정 방향의 구조와 연관된 이방성을 확인할 수 있었고, $A_0$ 모드의 속력은 등방성으로 나타났다. 이는 실리콘의 결정구조와 램파의 각 모드의 진동양상과 부합하는 결과이다.
연구로인 하나로의 핵연료봉은 제조 시 피복층에 품질 관리 절차에서 규정한 크기 이상의 결함이 없도록 와전류탐상 검사를 하도록 되어 있다. 와전류탐상검사 절차를 수립하기 위하여 외삽 차동형 와전류탐촉자 및 표준시험편을 제작하였다. 임피던스 분석기를 사용하여 제작된 탐촉자에 대한 임피던스값을 측정하여 검사주파수 영역에서 최대감도를 얻도록 제작되었는지를 조사하였고, 이 탐촉자 및 MIZ-40A 와전류탐상기를 사용하여, 요구되는 결함 크기를 검출할 수 있는가를 조사하였다. 그 결과 이 탐촉자를 사용하여 길이 2mm 피복 두께 대비 깊이 10%인 인공 노치를 검출할 수 있었으며, 연구로용 핵연료봉의 제조 시 피복층에 존재하는 결함을 성공적으로 검사할 수 있었다.
가동중인 증기발생기 전열관에서 발생하는 결함 유형 중의 하나인 입계부식은 방전가공에 의한 모의 시편 제작이 불가능하므로 입계부식에 대한 와전류검사 신호의 특성이 잘 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 0.1 M sodium tetrathionate 용액에서 비확관 전열관에 입계부식을 형성시키고 와전류검사 신호를 수집하여 평가하였다. 이를 통하여 탐촉자의 종류와 주파수에 따른 선호 특성 및 입계부식의 깊이 변화에 따른 검출능을 비교하였다.
본 논문에서는 기존의 비파괴 초음파검사 시 사용되는 단일소자 탐촉자와 부채꼴 위상배열 탐촉자의 단점을 보완할 수 있는 선형배열 탐촉자를 설계 및 제작하였다. 선형배열 탐촉자는 KLM 해석 기반의 PiezoCAD 프로그램과 FEM 해석 기반의 PZFlex 프로그램을 사용하여 설계되었으며 고해상도를 위한 광대역 특성을 갖도록 압전소자 설계 시 2-2 복합체 구조를 도입하였다. 설계된 적층 구조를 바탕으로 128개 소자를 갖는 선형배열 탐촉자를 제작하고 시뮬레이션 결과와 성능 비교를 수행하였다. 제작된 선형배열 탐촉자는 5.5 MHz의 중심주파수를 가지며 -6 dB 에서 70%의 주파수 대역폭을 나타내어 초음파검사 시 검사체 내부의 효과적인 영상을 제공할 수 있을 것으로 기대한다.
암석 시료의 파괴시에 발생하는 AE신호를 측정하여 파괴와 관련된 미세균열의 발생원에 대한 연구를 위하여서는 탐촉자에서 기록장치까지 전과정에 대한 검증이 필요하다. 특히 탐촉자는 기계적인 진동을 전기신호로 전환하는 기능을 가진 예민한 장치로서 다양한 인자에 의하여 예민도가 달라질 수 있기 때문에 보정시험을 실리하여야 한다. 압전 압력형 PAC 탐촉자를 NBS나 DG의 변위형 탐촉자에 의하여 보정하는 시험을 실시하였다. NBS 및 PAC탐촉자는 파의 입사방위각에는 무관하나 입사각에는 예민하게 반응한다. 즉, 입사각이 $90^{\circ}$ 일 때에는 입사각 $15^{\circ}$ 이하 일 때보다 약 10배의 큰 출력을 나타내었다. 또한, 시험에 사용된 PAC 탐촉자가의 경우 강도에 대한 개별 예민도의 차이가 최대 약 40%이었다. 압력형 PAC 탐촉자는 변위형 표준탐촉자로 절대치 보정시험을 실시한 결과 보정계수는 평균 77mv/pm이었다.
초음파 검사는 초음파가 한 방향으로 진행한다고 하는 지향성을 이용하고 있으며, 지향성은 초음파의 전파방향 및 음압분포의 관계를 나타내고 있다. 본 논문에서는 가시화법을 적용하여 사각탐촉자로부터 방사되고, 표면결함으로부터 산란한 횡파의 지향성을 조사하고, 이런 실험결과들을 연속파를 기초로 한 기존이론과 비교하였다. 연속파이론의 적용성이 $d/{\lambda}$의 변수로 고찰되었다. (d는 진동자 및 결함의 크기, ${\lambda}$는 파장) 사각탐촉자의 경우, 실험결과들은 주극에서 이론적으로 계산한 지향성과 잘 일치하고 있었으며, 결함의 크기가 파장보다 작은 경우에도, 반사파에는 명확한 지향성이 관찰되었다. 파장에 대한 결함의 크기의 비가 동일 할 때 결함으로부터 반사파의 지향성은 주파수의 차이에도 불구하고 거의 일치하였다. $d/{\lambda}$가 1.5 이상일 때 측정한 지향성들은 이론적으로 계산한 지향성과 거의 동일하였다.
원자력발전소 배관 용접부에 대한 수동 초음파검사는 KPD(Korean Performance Demonstration)의 일반 절차서를 사용하여 기량 검증을 인정받고 있으나, 자동 초음파검사의 경우에는 일반 절차서가 없으며 해당 자동 검사 장비를 이용하여 절차서 기량 검증을 받아야 한다. 현재까지 국내에서 수행되고 있는 자동 초음파검사에 대한 절차서 기량검증은 대부분 펄스-반사기법을 적용한 절차서이나, 최근에 각광받고 있는 위상배열 초음파검사 기법을 이용한 절차서 기량검증은 국내에서 시행된 사례가 전무하다. 본 연구에서는 원자력발전소 가동중검사에 위상배열 초음파검사 기법을 적용하기 위하여 위상배열 초음파 신호취득 및 평가 소프트웨어를 개발하고 위상배열 초음파 탐촉자 및 웨지를 설계 하였다. 개발된 절차서에 대하여 결함 검출, 길이 및 크기 측정에 대한 기량검증을 수행하였으며, 검증된 위상배열 초음파탐상검사 절차서는 향후 원자력발전소 배관 용접부 검사에 적용할 예정이다.
일반 위상배열초음파 시스템은 배열된 개별의 소자에 시간지연을 적용함으로써 초음파 빔을 조향하고 초음파 이미지를 구성한다. 반면, full matrix capture(FMC)은 위상배열탐촉자에서 가능한 모든 송수신 조합의 A-scan 데이터 전체를 수집하는 신호 수집 방법이며, FMC 데이터의 후처리를 통해 기존 위상배열초음파와 동등한 이미지뿐만 아니라 기존 위상배열초음파에서 구현하지 못하는 다양한 이미지를 합성할 수 있다. 본 논문에서는, 균열 형태의 결함을 영상화할 수 있는 LLL mode total focusing method(TFM)에 대한 기본 알고리즘을 기술하고, 실험 및 초음파 시뮬레이션을 통해 수집된 FMC 데이터에 대해 이 기법을 적용하여 결함의 이미지를 합성하였다.
배열 와전류 기술은 2차원적으로 나란히 정열된 다수의 와전류 코일로 구성된 탐촉자 면적에 대하여 기계적인 이동없이 전기적으로 주사할 수 있다. 단일 코일을 사용하는 와전류 기술과 비교하여 탐촉자가 한 번의 이동으로 넓은 영역을 검사할 뿐만 아니라 데이터 해석이 용이하여 검사 속도와 신뢰성을 향상시키는 장점이 있다. 이번 연구에서는 $2{\times}16$ 코일 배열의 배열 와전류 탐촉자와 순차적으로 송수신 코일을 선택하고 송수신 모드로 동작시키는 다중화기기를 개발하였다. 이 탐촉자를 이용하여 다양한 종류의 시편을 제작하여 표면검사를 수행하고, 와전류 신호 및 C-scan을 이미지 분석을 통해 송수신 모드 배열 와전류 기술의 특성에 대해 연구하였다.
This study examined the hygiene management of ultrasound probes by examining the cleaning tools for hygiene management of ultrasound probes, the presence or absence of wearing glove as a personal protective equipment, and the awareness of ultrasound probe hygiene. Parts 154 questionnaire about people working in the ultrasound room were surveyed and analyzed. The single gel removal tool of the ultrasound probe was most frequently used with a 48.7% cotton towel, and for double gel removal tools, the first gel removal tool was 42.4% cotton towel and the second gel removal tool was used with 57.6% wet tissue. Antimicrobial wipes were the most commonly used drug and instrument used in ultrasound hygiene management at 58.4%. According to the survey of the presence or absence of wearing glove during ultrasound examination, 46.8% were found to be unworn. When examining the intracavity ultrasound, 30.9% of those who do not wear glove and 61.0% of hygiene awareness of ultrasound probes are 'normal'. According to age, ultrasound probe gel removal tool was not significant difference(p>0.05). According to the working organization and the working department, it was significant difference to wearing gloves during ultrasound examination(p<0.05). Therefore, in order to properly sanitize the ultrasound probe, it is considered that a guideline for hygiene management of the ultrasound probe that fits the situation in Korea is necessary, and it is considered that thorough hygiene management training for inspector is necessary for efficient hygiene management of the ultrasound probe.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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