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복합재 평판에 삽입된 광섬유 브래그 격자의 스펙트럼특성과 응력유도복굴절
이정률(Jung Ryul Lee),김천곤(Chun Gon Kim),홍창선(Chang Sun Hong) 한국복합재료학회 2002 Composites research Vol.15 No.3
다른 광섬유 센서와 마찬가지로 광섬유 브래그 격자센서도 삽입가능의 장점을 가진다. 삽입가능과 관련된 실제적 가치를 높이기 위해서 본 논문에서는 복합재 평판에 삽입된 브래그 격자센서의 안전성과 스펙트럼특성이 연구되었다. 피복광섬유와 피복이 벗겨진 광섬유의 삽입 환경이 현미경 분석에 의해 수행되어졌고 이 현미경 사진들과 성형모니터링(cure monitoring)의 결과를 기초하여, 저복굴절(Lo-Bi) 광섬유에 새겨진 브래그 격자의 단일 브래그 조건을 붕괴하는 주원인이 성형 잔류응력임을 확인했고 이로 인해 광섬유가 겪게 되는 응력/변형률 상태를 정략적으로 보고하였다. 또한 성형모니터링은 브래그 공진파장이 어떻게 분리되어져 가는지 묘사하였고 횡응력 미감도 브래그 격자(TIG)가 재코팅 방법에 의해 쉽게 획득되어짐을 보였다. TIG는 실시간 신호 처리와 관련하여 중요한 장점으로 작용한다. Fiber Bragg grating(FBG) like other optical fiber sensor also has the merit of embedding capability. To increase their actual value related to embedding capability, this paper reported the reliability and signal characteristics of FBGs embedded in composite laminates. The microphotographs of embedded optical fibers visualized the embedding environments of stripped optical fibers and coated optical fibers. Based on these microphotographs and cure monitoring performed using FBGs, we could understand that the main cause breaking the unique Bragg condition of low-birefrigence FBG were residual stress after curing and reported the state of stress/strain of optical fiber quantitatively. The cure monitoring also showed the history of splitting peak of a stripped FBG along cure processing. In addition, we could obtain a transverse insensitive grating(TIG) with ease by recoating a stripped FBG. TIG has good advantage for real-time signal processing.
초음파전파영상화 시스템을 이용한 필라멘트 와인딩 복합재 수소 연료 탱크의 손상 가시화
이정률 ( Jung Ryul Lee ),정효미 ( Hy Omi Jeong ),트루옹탄충 ( Truong Thanh Chung ),신혜진 ( Hejin Shin ),박재윤 ( Jaeyoon Park ) 한국복합재료학회 2015 Composites research Vol.28 No.4
알루미늄 혹은 플라스틱 라이너에 탄소섬유를 감아서 성형하는 복합재 압력용기가 수소 자동차의 수소연료 탱크로 사용이 확대됨에 따라 사용 시 안전에 대한 규정 제정이 필요하며 그 규정을 뒷바침 할 수 있는 검사 장비와 기술 역시 개발되어야 한다. 자동차에 장착하기 전에 제작결함 평가를 통해 수소 자동차에 장착되어야 하고, 취급 중 발생하는 이벤트에 대해서도 고속 자동화 검사를 통해 자동차 정비소의 정비인력, 즉 비파괴평가 전문가가 별도의 교육을 받지 않았어도 즉시 충격과 같은 손상을 평가할 수 있어야 한다. 위 요소는 수소자동차의 대중화를 위해 매우 중요한 기술적 허들이다. 본 연구에서는 수소연료탱크의 충격손상을 검사하는 방법으로 레이저 초음파 기술을 제안하며 충격손상을 탈·부착형 센서헤드를 가진 초음파전파영상화 시스템으로 가시화할 수 있음을 증명한다. 또한 제안한 초음파전파영상화 시스템의 성능은 수소자동차가 대중화되더라도 현장기술로 채택 될 수 있음을 뒷받침한다. This paper proposes laser ultrasonic technique for the impact damage inspection of hydrogen fuel tank and proves that the impact damage can be visualized using an ultrasonic wave propagation imager with an easy detachable sensor head as an impact damage inspection tool for hydrogen fuel tanks. Also the performances of the proposed ultrasonic propagation imager support it can be implemented in real-world technology when the hydrogen car becomes popular.
이정률(Jung-Ryul Lee),정효미(Hyomi Jeong),최윤실(Yun-Shil Choi),정시옌(See-Yenn Chung),Abbas Syed Haider,Truong Thanh Chung 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12
우주발사체 구조물의 높은 신뢰도 확보를 위해 부품 단계에서 품질 관리 및 구조물의 조립 및 이동시에 발생하는 손상을 놓치지 않고 검출할 수 있도록 다양한 첨단 비파괴 검사 기술들이 사용되고 있다. 초음파전파영상화시스템은 레이저 스캐닝을 바탕으로 빠른 검사를 수행하는 첨단 비파괴 검사 기술로 금속 및 복합재 구조물의 비파괴 검사에 활용되고 있다. 본 연구에서는 탑재물 페어링을 모사한 알루미늄 하니콤 코어 복합재 샌드위치 패널과 알루미늄 재질의 위성 어댑터, 복합재 필라멘트 와인딩으로 제작된 고압 가스 탱크, 코르크-복합재 접착구조의 열방호 시편을 제작하였다. 각 시편에 제작 및 조립과정에서 발생하기 쉬운 충격 손상 및 균열, 디본딩 결함을 모사하여 초음파전파영상화시스템으로 결함 및 손상 탐지를 수행하였다. 초음파전파영상화 시스템의 다중 결함 가시화 기법을 통하여 결함과 손상을 검출하여 발사체 구조의 손상 검출 기술로 적용 가능함을 확인하였다. In the aerospace industries, various state-of-art inspection techniques have been used to secure high reliability of space launch vehicle structures and not to overlook any defects occurred for carrying, assembling and quality management processes. The ultrasonic propagation imaging (UPI) system, which performs advanced nondestructive testing and evaluation (NDT&E) in high-speed based on laser scanning has been utilized to NDT&E for metal and composite structures. In this study, a sandwich panel with aluminum honeycomb core specimen which simulated payload fairing, payload attachment fit(PAF) with aluminum alloy, high-pressure gas tank with filaments wounding and cork-composite structure are fabricated. Artificial damages (i.e. low-velocity impact damages, cracks, debonding) which is susceptible to be occurred during assembling processes also have been fabricated and inspected by UPI system. It is shown that the UPI system is appropriate to be applied on NDT&E for space launcher structures by presenting inspection results of the above specimens.
Q-switched 레이저와 다중센서/단일채널 신호수집을 이용한 복합재 구조 음향방출 트레이닝 및 위치탐지 기법 개발
최윤실 ( Yunshil Choi ),이정률 ( Jung-ryul Lee ) 한국복합재료학회 2018 Composites research Vol.31 No.4
항공우주산업에서 구조물의 수명연장과 경제적 측면에서의 효율적인 운용을 위해 다양한 구조건전성모니터링(Structural Health Monitoring, SHM) 기법들이 제시되어왔다. 금속재 구조물의 경우, 수분이나 염분 등에 의한 부식이나 쉽게 응력집중이 발생하는 타공, 노치, 볼트 등과 같은 위치에서의 균열이 주된 관심사였으나, 항공우주산업에서의 복합재 사용비율이 증가함에 따라 손상 메커니즘이 더욱 복잡한 복합재 구조물에 적용이 가능한 고도화된 SHM 시스템의 필요성이 강조되고 있다. 본 논문에서는 Q-switched 레이저와 다수의 압전센서를 이용한 복합재에서의 AE(Acoustic emission) 위치탐지 기법을 제시한다. 제시되는 기법은 10 mm 이내의 거리오차로 방출위치 탐지를 목표로 하며 복합재 구조에서 수행된 AE 모사실험 및 위치탐지 시도 결과를 제시하여 기법이 유효함을 증명한다. Various structural health monitoring (SHM) systems have been suggested for aerospace industry in order to increase its life-cycle and economic efficiency. In the case of aircraft structure madden with metal, a major concern was hot spots, such as notches, bolts holes, and where corrosion or stress concentration occurs due to moisture or salinity. However, with the increasing use of composites in the aerospace industry, further advanced SHM systems have been being required to be applied to composite structures, which have much complex damage mechanism. In this paper, a method of acoustic emission localization for composite structures using Q-switched laser and multiple Amplifier-integrated PZTs have been proposed. The presented technique aims at localization of the AE with an error in distance of less than 10 mm. Acoustic emission simulation and the localization attempt were conducted in the composite structure to validate the suggested method. Localization results, which are coordinates of detected regions, grid plots and color intensity map have been presented together to show reliability of the method.