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원주 방향 두께가 불균일한 배관의 진동 모드 특성을 이용한 배관 감육 검사 기법 연구
한순우(Soon-Woo Han),서정석(Jeong-Seok Seo),박진호(Jin-Ho Park) 한국가스학회 2017 한국가스학회지 Vol.21 No.1
현재의 초음파 두께 측정에 기반한 배관 감육 검사 속도를 개선하기 위해 배관 쉘 진동 모드의 고유 진동수 변화를 이용한 감육 검사 기법을 제안하였다. 감육이 발생한 부위의 축방향 수직 단면의 두께는 원주 방향을 따라 불균일하게 변화하는데, 두께가 균일한 경우에 비해 쉘 모드의 고유 진동수가 감소하거나 두 개 이상으로 분기됨을 확인하였다. 배관의 고유 진동수는 한 번의 측정으로도 평가할 수 있으므로, 제안한 방법을 이용하면 축방향 수직 단면의 평균 두께 변화를 빠르게 확인할 수 있어 초음파 두께 측정 방식에 비해 신속한 감육 검사가 가능하다. 본 논문에서는 제안 기법의 원리를 설명하고, 2차원과 3차원 감육 배관 모델 및 시편을 이용한 전산해석과 실험을 통해 제안한 기법의 적용성을 검증하였다. This work proposes an alternative pipe wall-thinning inspection method based on change of eigenfrequencies of shell vibration modes in wall-thinned pipes. It takes much time to detect wall-thinning of pipes using ultrasonic thickness gauge and only a limited number of pipes are under regular inspection. In a pipe with locally decreased thickness, stiffness varies along circumferential direction and natural frequencies of shell vibration modes of the pipe change or frequencies of same modes bifurcate into two different values. Therefore, one can monitor pipe wall-thinning by measuring change of natural frequencies or estimate wall-thinning shape qualitatively. The feasibility of the proposed method was studied by FE vibration analysis for wall-thinned pipes. Modal testing was also carried out for the pipes with artificial wall-thinned section to verify the working performance of the suggested technique.
철도 레일 결함 탐상기술 현황 (Review of Rail Inspection Technology)
한순우(Soon-Woo Han),조승현(Seung-Hyun Cho) 한국철도학회 2011 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2011 No.5
Rail inspection is very important as damages in rail can bring about a serious railway accident. In this paper, several real-time non-destructive technologies applied or considered to be applied to damage detection of rails are described. Some limits of existing ultrasonic testing method which has been widely used for rail inspection are discussed. Non-contact type NDE methods for rail inspection and their technical problems are also described.
한순우(Soon Woo Han),손승완(Seung Wan Son),정현승(Hyun Seung Jung) 대한기계학회 2012 大韓機械學會論文集A Vol.36 No.5
도시 철도차량의 윤축은 차량 안전에 있어서 매우 중요하지만, 차량 전체의 중량에서 큰 비중을 차지하는 요소로서 철도차량의 경량화에 있어 필수적인 고려 대상이다. 본 연구에서는 현재 중실축인 한국형 표준전동차의 부수 차축과 동력 차축을 중공축화하여 경량화하고자 하였으며, 객관적인 강도 평가를 위해 EU의 차축 설계 및 강도 평가 기준을 적용하였다. 현재 중실 차축의 강도를 평가하고, 이와 동일한 하중 조건에서 중공화된 차축의 응력 수준을 계산하여 현실적으로 적용 가능한 중공축의 내경 크기를 결정하고 경량화율을 추정하였다. 또한, 중실차축 및 중공차축에 대해 유한 요소 해석을 수행하여 계산 결과의 타당성을 검증하였다. Weight reduction of a railway axle, which is one of heaviest parts in an urban railway vehicle, is discussed in this paper. A wheelset of a railway vehicle is very important with regard to railway safety, and its structural strength should always be considered when attempting to reduce the railway axle weight. In this work, the weight of the axles of a trailer bogie and a motor bogie of the Korean EMU was reduced by replacing solid axles with hollow axles. On the basis of the EN standard for railway axle design, the strength of existing solid axles was analyzed and the required bore size of a hollow axle was determined. It is shown that the weight of the concurrent axle of the Korean EMU can be reduced by up to 20% with a very small decrease in the structural strength. Finite element analyses were also carried out to verify the design result for lightweight hollow axles.
비접촉 초음파 방식의 철도레일 내부결함 검출에 관한 연구
한순우(Soon Woo Han),조승현(Seung Hyun Cho),김준우(Joon Woo Kim),허태훈(Tae Hoon Heo) 한국소음진동공학회 2012 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.10
Non-contact detection of internal defects in a rail using ultrasonic waves is discussed in this paper. Cracks in a rail may be a cause of a serious railway accident such as derailment if left undetected. Concurrent rail inspection method based on ultrasonic testing using piezoelectric transducers has several limitations as it should keep physical contact with the rail. This work suggests a non-contact detection of internal defects in a rail using ElectroMagnetic Acoustic Transducers (EMAT) which can produce and measure ultrasonic waves in a rail without any couplant. The EMATs for rail inspection are designed and fabricated and their working performance is verified through a series of experiments on various types of internal defects in test rails. The effect of lift-off between the transducers and the rail on the generated signals is also discussed.
한순우(Soon-Woo Han),조승현(Seung-Hyun Cho) 한국비파괴검사학회 2011 한국비파괴검사학회지 Vol.31 No.4
철도 레일의 주기적인 탐상은 레일 결함으로 인해 발생할 수 있는 철도 중대사고를 미연에 방지할 수 있는, 철도 안전 유지의 중요한 요소 중 하나이다. 본 논문은 현재 철도 레일 탐상에 적용되고 있거나, 적용을 위해 연구 중인 비파괴탐상 기법들에 관해 기술하였다. 레일에 발생하는 결함 유형에 대해 우선 언급하였고, 레일 탐상에 가장 많이 적용되고 있는 압전형 탐촉자 기반의 초음파탐상 기술에 대해 정리하였다. 접촉식 초음파 레일 탐상 기술에 대한 대안으로서 연구 중이거나 시험 중인 비파괴탐상 기법들에 대해 기술하고, 각 기법 별로 레일의 표면 및 내부 결함 검출 가능 여부에 대해 살펴보았으며 여러 탐상 기법들에 대한 비교를 통해 향후 레일 탐상 기술 개발에 활용하고자 하였다. For railway safety, it is very important to detect damages of rails at their early stage because any undetected damage in a rail can break the rail and cause a serious railway accident. In this paper, several NDT applicable to rail inspections are described. Major damage types in rails are discussed first and the rail inspection technology using conventional piezoelectric ultrasonic transducers, which is widely adopted for damage detection of rails, is explained. Other NDT being researched or tested for rail inspection are also discussed as complementary technologies to the concurrent contact type ultrasonic inspection. Characteristics of each rail inspection technologies are evaluated in order to provide requirements for future development of a new rail inspection method.