음향방출(AE)시험의 원리 및 응용

이종오,지현섭,주노회,Lee, Jong-O,Ji, Hyeon-Seop,Ju, No-Hoe 재료연구소 2009 機械와 材料 Vol.21 No.2

재료시험 및 비파괴시험법의 하나로 다양한 분야에 응용되는 음향방출 시험법에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 고에서는 음향방출 시험법의 이론, 음향방출 변수, 결과의 분석방법을 소개하고 학문적인 이용과 설비진단의 응용을 간략하게 소개하고자 한다.

CNG 연료탱크의 내압상승시 발생하는 음향방출 변수들의 분포

지현섭,이종오,주노회,이종규,소철호,Jee, Hyun-Sup,Lee, Jong-O,Ju, No-Hoe,Lee, Jong-Kyu,So, Cheal-Ho 한국재료학회 2011 한국재료학회지 Vol.21 No.11

This is a study on the distribution of acoustic emission parameters during a burst test for a type-II CNG vehicle fuel tank. A resonant AE sensor with a central frequency of 150 kHz was attached to the composite materials in the center of the fuel tank. The pressure was increased from 30 to 100% of the expected burst pressure and was maintained for 10 minutes at each level. Damage at 70% of expected burst pressure occurred by various damage mechanisms including fiber breakage and delamination, while that of below 60% only occurred by matrix crack initiation and growth. The count, duration and rise time of the AE signal at 60% of the expected burst pressure are distributed below 500, 5000 ${\mu}s$ and 300 ${\mu}s$, respectively. Then, at above 70% they increased with pressure by superimposing of individual AE signal generated at a nearby place. These results confirmed that the analysis of the distribution of AE parameters is an effective tool for estimating damage of a CNG fuel tank.

음향방출(AE)을 이용한 풍력 블레이드의 피로손상 평가

지현섭(Hyun-Sup Jee),주노회(No-Hoe Ju),소철호(Cheal Ho So),이종규(Jong-Kyu Lee) 한국비파괴검사학회 2015 한국비파괴검사학회지 Vol.35 No.3

본 연구에서는 풍력 블레이드의 피로손상으로 발생하는 음향방출신호의 특성을 살펴보기 위하여 길이 48 m의 풍력 블레이드 flap fatigue test를 100만 회까지 실시하였다. 60만 회까지는 hit수와 total energy가 꾸준히 증가하는 것으로 보아 블레이드의 손상이 지속되는 것으로 보이며, 주 손상기구는 rise time의 분석결과 기지균열의 생성과 성장으로 판단되었다. 또한 채널별 신호 분석을 통해 가장 손상을 많이 받은 부위가 체결부 20 m 지점의 skin과 spar의 접합 부위로 추정하였고 실제 손상 부위는 육안검사를 통해서도 확인되었다. Event source location 결과는 각 채널의 total energy 변화와 관련이 있었으며, 이러한 결과가 반영됨으로써 풍력 블레이드의 최적 설계에 유용할 것으로 판단된다. In this study, the flap fatigue test of a 48 m long wind turbine blade was performed for 1 million cycles to evaluate the characteristics of acoustic emission signals generated from fatigue damage of the wind blades. As the number of hits and total energy continued to increase during the first 0.6 million cycles, blade damage was constant. The rise-time result showed that the major aspects of damage were initiation and propagation of matrix cracks. In addition, the signal analysis of each channel showed that the most seriously damaged sections were the joint between the skin and spar, 20 m from the connection, and the spot of actual damage was observable by visual inspection. It turned out that the event source location was related to the change in each channel"s total energy. It is expected that these findings will be useful for the optimal design of wind turbine blades.

피로시험시 발생하는 음향방출신호를 이용한 Type Ⅱ Gas Cylinder의 손상평가

지현섭(Hyun Sup Jee),이종오(Jong O Lee),주노회(No Hoe Ju),소철호(Cheal Ho So),이종규(Jong Kyu Lee) 한국가스학회 2012 한국가스학회지 Vol.16 No.2

본 연구는 Type Ⅱ가스실린터의 20,000 회 피로시험과 파열시험시 음향방출시험을 병행하여 용기의 손상정도를 평가하고자 하였으며, 실험에 사용된 용기는 결함 크기가 3 mm×3 mm×50 mm (폭×깊이×길이)이고 결함 방향이 용기의 종방향 및 횡방향인 인공결함용기와 건전한 용기 등 세 종류이다. 피로시험시 발생된 음향방출신호는 종방향결함의 경우 전체 신호 중 결함에서 발생된 이벤트의 비율이 50 % 이상이며, 음향방출신호의 위치표정도 매우 정확하게 일치하였다. 또한 파열시험에서는 인공결함용기가 결함 위치에서 에상파열압력보다 낮은 압력으로 파열될거라는 예상과는 달리 인공결함용기의 파열압력은 건전한 용기와 큰 차이가 없었으며, 단지 종방향 인공결함용기의 경우 파열위치가 결함 위치와 근접하게 발생하였다. 이는 종방향 결함의 길이만큼 복합재료의 두께가 얇아지는 효과로 나타나게 되어 금속라이너의 피로반복시 결함 발생과 성장위치에 영향을 미친 것으로 판단된다. This research seeks to evaluate damage on type Ⅱgas cylinder by an acoustic emission test when executing 20000 cycles fatigue test and thereafter burst test. Used gas cylinders in the experimental are three types as follows; one is sound cylinder, others are cylinders which contain longitudinal and transverse artificial defect. The size of artificial defect is a depth of 3 mm, width of 3 mm and length of 50 mm. In the case of the cylinder which artificial defect, unlike the expectation that it will burst in low pressure, the burst pressure of the cylinder did not differ much according to whether or not there were defects. However, when there was longitudinal defect, the location of burst was near the location of defect. This leads to the effect in which the thickness of the composite material becomes thinner according to the length of the longitudinal defect and this is judged to have an effect on the location of initiation and growth of crack in the liner. Also, for the acoustic emission signal, when there is longitudinal defect, the ratio of an event occurring at defect position among overall hits is more than 50 %, and the source location also accords very precisely with defect position.

고압가스 연료탱크의 손상평가를 위한 음향방출 변수의 분석

지현섭 ( Hyun Sup Jee ),이종오 ( Jong O Lee ),주노회 ( No Hoe Ju ),이종규 ( Jong Kyu Lee ),소철호 ( Cheal Ho So ) 한국복합재료학회 2011 Composites research Vol.24 No.4

본 논문은 자동차용 type II CNG 연료탱크의 손상평가를 위하여 파열시험 중 발생하는 음향방출 변수의 분석에 관한 연구이다. 음향방출 신호의 kaiser effect, felicity effect 및 creep effect의 관찰과 전체 hits에서 진폭 60dB이상의 hits가 차지하는 비율 계산으로 연료탱크의 손상도를 평가할 수 있었으며, 평균 rise time, 평균 진폭 및 평균 initial, reverbration 주파수를 분석함으로써 압력용기의 손상메커니즘을 추정하였다. This paper described analysis of acoustic emission parameter for the damage evaluation of type II vehicle fuel tank during fracture test. The observation of Kaiser effect, Felicity effect and creep effect is the means of damage evaluation method. It is possible to evaluate tank damage by the ratio of hit of over 60 dB and total hit. Damage mechanism of pressure tank can be estimated by analysis of average rise time, average amplitude.

음향방출을 이용한 Type3 용기의 손상 평가 연구

이종오(Jong-O Lee),지현섭(Hyun-Sup Jee),주노회(No-Hoe Ju),소철호(Cheal-Ho So),이종규(Jong-Kyu Lee),김영규(Young-Gyu Kim) 한국가스학회 2012 한국가스학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.5

자동차용 CNG 연료탱크의 파열시험시 발생하는 음향방출변수 분석

지현섭(Hyun Sup Jee),이종오(Jong O Lee),주노회(No hoe Ju),이종규(Jong Kyu Lee) 대한기계학회 2011 大韓機械學會論文集A Vol.35 No.9

본 연구는 자동차용 CNG 연료탱크의 파열시험시 발생하는 음향방출변수의 분석에 관한 내용이다. 연료탱크의 복합재료 중앙부 표면에 150㎑ 공진형 AE센서를 부착하여 파열시험시 발생하는 음향방출 신호를 획득하고, 가압유지시간 동안의 hit, amplitude, count, duration, risetime, signal strength 등과 같은 음향방출 변수들을 분석하였다. 음향방출 변수 중 total count, total signal strength가 연료탱크 손상정도를 평가하는데 유용한 변수임을 알 수 있었다. This study is performed on the acoustic emission parameters involved in a burst test for a CNG-vehicle fuel tank. A resonant AE sensor with a central frequency of 150 ㎑ was attached on the composite materials in the center of the fuel tank. The analysis of AE parameters such as hit, amplitude, count, duration, risetime, and signal strength during load holding was performed. The total count and total signal strength are effective tools for the damage evaluation of a CNG fuel tank.

유리섬유강화 복합재료 가스실린더의 복합재료 파괴시 발생하는 음향방출 특성

지현섭(Hyun-Sup Jee),이종오(Jong-O Lee),주노회(No-Hoe Ju),소철호(Cheal Ho So),이종규(Jong-Kyu Lee) 한국비파괴검사학회 2013 한국비파괴검사학회지 Vol.33 No.5

본 연구에서는 유리섬유강화 복합재료 가스실린더의 복합재료의 파괴시 발생하는 음향방출신호의 특성을 살펴보기 위하여 실린더의 외부를 감싸고 있는 복합재료를 유리섬유묶음과 시편으로 가공하여 파괴시험을 실시하였다. 유리섬유묶음에 칼날을 압입하여 유리섬유가 파괴될 때 발생한 음향방출 신호의 진폭은 칼날의 절단각도가 커짐에 따라 유리섬유의 절단면이 증가되어 음향방출신호의 진폭이 증가되는 것으로 판단된다. 또한 복합재료 시편파괴시 감긴방향 파괴는 수직방향 파괴에 비해 hit 수는 적지만 섬유 절단각이 커짐에 따라 진폭은 높게 나타났다. 섬유감긴방향으로 시편파괴시 신호문턱값을 32 dB로 설정했을 경우는 40 dB로 설정했을 때는 나타나지 않았던 기지파괴 신호가 급격하게 나타나는 것으로 보아 기지파괴시 신호진폭은 40 dB 이하이고 유리섬유 파괴신호의 진폭은 40 dB이상 임을 알 수 있었다. 음향방출 신호의 진폭기울기는 음향방출원과 관련이 있으며, 섬유감긴방향으로 칼날을 압입했을 때 그 기울기는 0.08이고 수직방향일 때는 0.16로 구분되었다. 특히 수직방향 파괴의 경우 유리섬유묶음의 절단시 나타나는 진폭 기울기와 유사하여 시편의 수직방향파괴시 발생하는 신호의 주 음향방출원은 유리섬유파괴로 추정할 수 있다. This study is investigation of the characteristics for acoustic emission signal generated by destruction on glass fiber bundles and specimen that was machined composite materials surrounding the outside of GFRP cylinder. The Amplitude of acoustic emission signal gets bigger as the cutting angle of knife increases. Accordingly, the number of hits in destruction of composite materials specimen have more in longitudinal direction (longitudinal direction to the glass fiber) than in hoop direction (horizontal direction to the glass fiber) while the amplitude of signals were bigger in hoop direction than longitudinal direction. It was found out that the amplitude of the glass fiber breakage is more than 40 dB and that the amplitude of signal for matrix crack was less than 40 dB because matrix crack signal was not observed when threshold value is 40 dB and matrix crack signal suddenly appered when threshold value is 32 dB. The slope of the amplitude is related to the acoustic emission source and the slope of the amplitude of the horizontal and vertical directions are 0.16 and 0.08. In particular, The slope of the amplitude of longitudinal direction breakage appear similar to the glass fiber breakage and therefore Acoustic emission source of longitudinal direction breakage is estimated the glass fiber breakage.

자동차용 CNG 연료탱크의 파열시험시 발생하는 음향방출변수 분석

지현섭(Hyun Sup Jee),이종오(Jong O Lee),주노회(No hoe Ju),이종규(Jong Kyu Lee) 대한기계학회 2011 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2011 No.4

본 연구는 자동차용 CNG 연료탱크의 파열시험시 발생하는 음향방출변수의 분석에 관한 내용이다. 연료탱크의 복합재료 중앙부 표면에 150㎑ 공진형 AE 센서를 부착하여 파열시험시 발생하는 음향방출신호를 획득하고, 가압유지시간 동안의 hit, amplitude, count, duration, risetime, signal strength 등과 같은 음향방출 변수들을 분석하였다. 음향방출 변수 중 total count, total signal strength가 연료탱크 손상정도를 평가하는데 유용한 변수임을 알 수 있었다. This study is a study on the acoustic emission parameters during a burst test for CNG vehicle fuel tank. The central frequency of 150㎑ resonant AE sensor was attached on the composite materials in the center of the fuel tank. The analysis of AE parameters such as hit, amplitude, count, duration, risetime, signal strength durimg load holding. Total count and total signal strength is effective tool for damage evaluation of CNG fuel tank.

자동차용 type II 용기의 가동 중 검사방법에 대한 연구

이종오(Jong-O Lee),지현섭(Hyun-Sup Jee),주노회(No-Hoe Ju),소철호(Cheal Ho So),이종규(Jong-Kyu Lee) 한국가스학회 2011 한국가스학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.5