소개
에너지 산업 및 석유화학 산업설비에 가장 기본이 되면서 가장 많은 시설중 하나가 바로 배관설비이다. 배관은 마치 인체의 혈관과도 같아서 생산물 및 연료를 수송하는 역할을 할 뿐만이 아니라, 생산물들을 분배하기도 하고 불필요한 부산물을 저장 폐기시키는 설비까지 이송하는 매우 중요한 역할을 하고 있다. 이러한 배관들의 안전관리를 위하여 예전부터 많은 비파괴적 방법이 적용되어 왔다. 종래의 비파괴적인 방법으로는 초음파 검사(UT), 방사선 투과 검사(RT), 와전류 탐상 검사(ECT), 자속누설 탐상(MT)등의 방법들이 적용중이나, 이러한 검사방법들은 공통적으로 센서가 위치하고 있는 지점만을 검사하는 방식이 대부분이기 때문에 배관설비의 긴 거리를 전체를 탐상하기에는 많은 시간적 제약과 경비의 어려움이 따른다. 이러한 문제의 해결책으로 다양한 비파괴방법들이 고려되고 있으며, 그 중 현장적용의 단계에서 최근 고려되고 있는 것이 유도초음파 검사방법이다. 배관에 적용되는 유도초음파는 배관에 경사 입사된 초음파가 배관두께의 경계면에서 다중반사를 일으키면서 배관의 길이방향으로 전파해 나가기 때문에 센서가 부착된 검사지점으로부터 멀리 전파해 나갈 수 있는 장점이 있어 축 방향으로 최대 수십미터에 이르는 전파거리를 자랑하기도 한다. 하지만 결함이 존재하는 위치에 대한 정보는 현재 수신신호가 가장 크게 나타나는 지점의 시간정보로 축방향 위치정보만을 확인하고 있다. 또한 기본적으로 미약한 수신신호로부터 결함을 판정하여야 하기 때문에 많은 신호처리 기법들이 적용되고 있다. 원자력발전소에는 지하에 매설되어 있는 배관들이 있는데 이들은 화학반응에 의하여 부식이 되어 파손될 수 있다. 지하에 있기 때문에 검사하기가 어려움이 많은데 이들 매설배관을 비파괴적으로 평가하는 기술을 개발하는 것은 매우 중요하다. 현재 연구되고 있는 기술은 배관의 한쪽 끝에서 초음파를 발사하면 초음파가 배관을 따라 진행하면서 반사되어오는 파를 분석하여 매설 배관의 결함을 진단하는 유도초음파 기술을 중심으로 연구하고 있다. 유도초음파를 인가하는데는 압전센서, 레이저 유도, 자기변형을 이용한 방법들이 있으며, 본 연구에서는 자기변형 특성을 이용하여 유도초음파를 가진하고 수신하는 기술을 개발하였다.
그림 1. 자기변형 유도초음파 장치 및 적용사례