적외선열화상을 이용한 측정

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시험편 번호

구분 SSP-1H SSP-2H SSP-4H

실제값 (mm) 56.70 113.40 226.80 측정값 (mm) 54.24 114.24 230.88

오차 (%) 4.3 0.7 1.8

0 40 80 120 160 200 240

100 120 140 160 180 200

Phase(rad)

D istance(m m )

S S P 1H S S P 2H S S P 4H

54.24mm 114.24mm 230.88mm

Fig. 4-16 Axial phase data according to defect length

Table 4-2 Error of actual value and measurement value

3. Defect length related type

ID No. 결함 길이l (mm) 결함 폭 (2θ) 최소 두께 tp (mm) SSP-2H 113.40 90° 1.8

SSP-4H 226.80 90° 1.8

는 적외선 열화상을 이용하여 인공결함을 가진 원자력 배관의 결함을 측정하 고자 한다. 시험편의 표면에 방사페인트를 도포하여 방사율을 0.95로 유지하 였고, 위상잠금기법을 이용하여 열원과 검출소자를 동기화 시켜 주파수(50 mHz)를 주어 위상이미지(Phase map)를 신호처리를 통하여 결함검출을 행하였 다. 본 연구에서는 결함의 유무에 따른 측정결과를 비교하기 위하여 먼저 결 함을 가공하지 않는 직관의 실험을 수행하였고, 이 결과를 기준으로 하여 두 께와 길이별 실험을 실시하였다. 적외선열화상 측정에 사용된 시험편은 제4 장 1절에 제시된 시험편 중 선택하여 실험을 실시하였다. Table 4-3에 본 실 험에 사용된 시험편의 종류를 나타내었다.

감육결함이 있는 직관시험편의 결함을 측정하기 위하여 주변의 온도(20±

0.5℃ )를 일정하게 유지하고, 방사된 에너지를 적외선열화상(IRT)을 이용하 여 온도를 검출하였다. 결함의 최소두께별 열에너지의 발생빈도가 다르고 결 함의 길이에 따라 측정되는 길이가 다를 것이라는 가정 하에 실험을 진행하 였다. 각 조건에 따른 적외선열화상 이미지를 Fig. 4-17, Fig. 4-18에 나타 내었으며, 실험결과는 Fig. 4-19와 Fig. 4-20에 나타내었다.

Table 4-3 Type of specimen 1. Specimen with no defect

ID No. 결함 길이 l (mm) 결함 폭 (2θ) 최소 두께 tp (mm)

SSP-0A 0.00 0° 7.2

2. Defect thickness related type

ID No. 결함 길이l (mm) 결함 폭 (2θ) 최소 두께 tp (mm) SSP-2G 113.40 90° 3.6

SSP-2H 113.40 90° 1.8

(a) non-defect

(b) SSP-2H

(c) SSP-2G

Fig. 4-17 Infrared thermography images according to the defect thickness

(a) non-defect

(b) SSP-2H

(c) SSP-4H

Fig. 4-18 Infrared thermography images according to the defect length

Fig. 4-19는 적외선 열화상을 통해 얻은 결함의 최소두께에 따른 온도변화를 나타내었다. 결함의 최소두께에 따라 온도가 선형적으로 증가하는 것을 알 수 있었다. Fig. 4-20은 결함의 길이에 따른 온도분포를 나타낸 것이며 측정 된 결함의 길이와 인공결함의 길이와 거의 유사한 결과를 얻을 수 있었다.

위상잠금 광-적외선 열화상기법을 이용하여 여러 가지 조건으로 가공된 내 부 감육결함을 갖는 시험편의 결함 크기, 위치를 측정하였으며, 시험편의 최 소두께에 따른 온도변화를 측정하였다. 실험결과 무결함 시험편을 기준으로 최소두께별로 비교하였을 때 온도변화가 약 2배씩 증가하는 것을 알 수 있었 다. 또한 결함길이별 시험편의 측정결과 SSP-2H는 약 118mm, SSP-4H는 약 230mm로 인공 결함길이와 약 5%이내의 오차를 얻을 수 있었다.

0 50 100 150 200 250

0.0 0.2 0.4 0.6

Temperature

Distance(m m)

SSP2G SSP2H nondefect

Fig. 4-19 Data comparison by defect thickness

0 50 100 150 200 250

0.0 0.2 0.4 0.6

Temperature

Distance(m m)

SSP4H SSP2H nondefect

Fig. 4-20 Data comparison by defect length

시험편 번호

구분 SSP-1H SSP-2H SSP-4H

실제값 (mm) 56.70mm 113.40mm 226.80mm Dual-Beam

Shearography 54.24mm 114.24mm 230.88mm

Error(%) 4.3 0.7 1.8

적외선열화상 55.10mm 118.17mm 230.33mm

Error(%) 2.9 4.0 1.4

두 조건 모두 시험편의 방사페인트 도포의 불균일성에 따른 시험상의 오차 등과 같은 오차가 발생했지만 대체적으로 정확한 결함길이(축방향 결함크 기), 위치를 측정할 수 있었다. 본 연구를 통해 위상잠금 광-적외선 열화상 기법을 이용하여 인공으로 가공된 결함에 대한 적용가능성을 검증하였다. 향 후 높은 정확도를 가질 수 있도록 오차를 보정하기 위한 방법에 대하여 연구 할 필요가 있을 것으로 사료된다.

3. 원자력 배관의 결함크기 비교

Dual-Beam Shearography와 적외선 열화상 기법을 이용하여 원자력 배관의 결함크기를 측정한 결과를 다음 Table 4-4에 나타내었다.

Table 4-4 Comparison of measured defect length

각각의 두 장비로 측정한 원자력 배관의 결함길이 값이 실제의 값과 거의 일 치하며 오차는 5%내외로 얻을 수 있었다.

제 2 절 복합재료의 내부 결함측정

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