금속재료 시편의 결함평가에 대한 전단위상 Lock-in 적외선열화상 연구

박정학(Jeonghak Park),최만용(Manyong Choi),김원태(Wontae Kim) 한국비파괴검사학회 2010 한국비파괴검사학회지 Vol.30 No.2

본 연구는 전단위상 위상잠금 적외선열화상기술을 이용한 금속재료 시편의 내부결함을 평가하는 방법에 대한 연구 결과이다. 특히, STS304와 Cu-Zn 시편에 대한 비파괴시험 및 평가는 종래에는 적정한 실험 조건하에서 주로 시행됨에 따라 결항의 형태나 존재를 알 수 없는 상황에서는 최적실험조건을 찾는 일은 오랜 시간이 걸리는 단점이 있었다. 본 연구에서는 위상잠금방볍과 전단위상검출방법을 활용하여 60 MHz 신호로 설정된 가열 조건에서 결함의 위치 및 크기를 평가하였다. 전단위상분포는 시편 내부결함의 크기와 위치를 정량적으로 결정하기 위하여 최대, 최소, 영점을 이용하는 방법이다. 연구 결과로써 인공결함을 갖는 STS 304와 Cu7-Zn3 시험편에 대하여 제안된 기법의 적용을 검증하였으며, 결함평가에 영향을 주는 인자를 추출하고 그 영향을 분석하였다. This paper proposes method to evaluate the location and size of the internal defects of metallic specimens by the shearing phase lock-in infrared thermography. Until now, infrared thermography test for metal specimen of STS304 and Cu-Zn were conducted to find the best test conditions. However, In unspecified situation of the form and existence of defects, there was a disadvantage to takes a long time for finding the optimal experimental conditions. The defect detection and evaluation was performed at 60 MHz signal using lock-in and shearing-phase method under limited heating conditions. By shearing-phase distribution method, Defects for the maximum, minimum and zero points were quantitatively detected at the size and location of the subsurface. As results, application of the proposed technique was verified for STS304 and Cu7-Zn3 with artificial defect and factors affected defect evaluation were searched and analyzed.

Infrared Thermography Characterization of Defects in Seamless Pipes Using an Infrared Reflector

Heesang Park,Manyong Choi,Jeonghak Park,Jeajung Lee,Wontae Kim,Boyoung Lee 한국비파괴검사학회 2012 한국비파괴검사학회지 Vol.32 No.3

Infrared thermography uses infrared energy radiated from any objects above absolute zero temperature, and the range of its application has been constantly broadened. As one of the active test techniques detecting radiant energy generated when energy is applied to an object, ultrasound infrared thermography is a method of detecting defects through hot spots occurring at a defect area when 15~100 kHz of ultrasound is excited to an object. This technique is effective in detecting a wide range affected by ultrasound and vibration in real time. Especially, it is really effective when a defect area is minute. Therefore, this study conducted thermography through lock-in signal processing when an actual defect exists inside the austenite STS304 seamless pipe, which simulates thermal fatigue cracks in a nuclear power plant pipe. With ultrasound excited, this study could detect defects on the rear of a pipe by using an aluminium reflector. Besides, by regulating the angle of the aluminium reflector, this study could detect both front and rear defects as a single infrared thermography image.

초음파 적외선 열화상을 이용한 접합부의 미세균열 검출 연구

박희상(Heesang Park),최만용(Manyong Choi),박정학(Jeonghak Park),이승석(Seungseok Lee),허용학(Yonghak Huh),이보영(Boyoung Lee),김재성(Jaeseong Kim) 한국비파괴검사학회 2012 한국비파괴검사학회지 Vol.32 No.2

본 논문은 초음파 적외선 열화상과 위상잠금 방법을 이용하여 이종금속용접(STS304 and SA106 Gr. b)된 파이프의 응력부식균열 결함을 검출하였다. 초음파 가진장치는 출력 250 Watt, 주파수 20 kHz이었다. 실험 결과 이종금속용접부의 파이프 내부에 위치한 균열을 적외선 열화상을 이용하여 검출할 수 있었다. 실제 PT검사를 통하여 배관 내부의 균열이 하나가 아닌 일정한 범위 안에 하나 이상의 크랙이 존재하여 열화상 이미지 상에 넓은 범위의 hot spot 이미지를 만들어 냈음을 파악할 수 있었다. 또한 기존 기술로 검출이 용이하지 못한 마이크로 폭의 미세균열을 검출할 수 있었다. 또한, 초음파탐상기술은 10 ㎛ 미세크랙의 폭을 갖은 균열을 쉽게 검출하지 못하였다. 그러나 초음파 적외선 열화상 기술은 결함 검출하였다. This study detected SCC defects of dissimilar metal welded(STS304 and SA106 Gr. b) pipes using the ultrasonic infrared thermography method and the lock-in image treatment method among infrared thermography method. The infrared excitement equipment has 250 Watt of output and 20 kHz of frequency. By using the ultrasound infrared thermography method, the internal defects of dissimilar metal weld joints of pipes used at nuclear power plants could get detected. By an actual PT test, it was observed that the cracks inside the pipe existed not as a single crack but rather as a multiple cracks within a certain area and generated a hot spot image of a broad area on the thermography image. In addition, UT technology could not easily defects detected by the width of 10 ㎛ fine hair cracks. but, ultrasound infrared thermography technique was defect detected.

자기센서에 의한 강재 케이블 장력측정에서 온도특성에 대한 연구

박해원 ( Haewon Park ),안봉영 ( Bongyoung Ahn ),이승석 ( Seungseok Lee ),박정학 ( Jeonghak Park ) 한국구조물진단유지관리공학회 2008 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.12 No.1

교량 지지용으로 사용되는 강재 케이블에 대한 장력측정은 교량의 안전관리에 중요한 측정항목이다. 현재 케이블에 걸린 장력을 주로 진동법으로 장력을 측정하고 있으나 측정 결과가 아직 만족스럽지 못한 상태이다. 또한 선진국에서는 자기적 방식으로 장력측정 방법을 연구하여 이에 대해 여러 가지 결과물을 제공하고 있다. 이에 우리 연구원에서도 자기적 방식에 의한 케이블 장력측정 방법을 연구하고 있으며 이에 대해 이미 논문지에 발표하였으며 자기적 장력측정 시 케이블이 온도에 따라 출력 특성이 크게 변하고 있다. 따라서 재현성이나 정밀도를 높이기 위해서는 강재 케이블의 온도에 따른 정확한 특성식을 산출하고 적용해야 한다. 따라서 금번 논문에서는 강재 케이블의 온도 특성에 대해 시험한 결과를 분석하고 평가하고자 한다. The tension measurement of steel cables that are used to support bridges is a critical element in terms of bridge safety. Today, cable tension at bridge is measured using the vibration method. However, the measurement results have yet been satisfactory. Further, many developed countries have suggested various outcomes of tension measurement through studies on the magnetic method. Our research institute is also studying the cable tensions measurement method using the magnetic sensor and has already published the findings so far as we were able to deduct that the output properties vary greatly according to the temperature of the cable when measuring its tension. Consequently, in order to improve the reproducibility or and precision, we must compute and apply exact coefficients according to steel cable temperatures. Thus, in this study, we intend to analyze and evaluate the results of the test conducted on the temperature properties of steel cables.

장력에 따른 자기적 장력센서 특성시험장치 개발

박병제(ByungJe Park),박해원(HaeWon Park),박정학(JeongHak Park) 한국정밀공학회 2010 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2010 No.5월

적외선 열화상 기술을 이용한 복합재료의 결함 검출 정량화 연구

박희상(Heesang Park),최만용(Manyong Choi),박정학(Jeonghak Park),김원태(Wontae Kim),최원종(Wonjong Choi) 한국비파괴검사학회 2011 한국비파괴검사학회지 Vol.31 No.2

본 논문에서는 현재 산업 전반에 널리 사용되고 있는 복합재료(탄소섬유강화플라스틱, 유리섬유강화플라스틱)의 비파괴검사를 위한 광적외선 열화상기법을 이용한 복합재료 측정 표준기술개발을 위한 결함(인클루젼, 층간결함) 검출 기술을 실험하였다. 결합의 검출률을 높이기 위하여 위상잠금 방법을 활용하였다. 결과는 시험편의 두께에 따라 광원의 조사시간을 늘릴 경우 결함 검출의 확률이 높아진다는 것을 알 수 있다. 하지만 50 mHz 이하의 광원을 가하였을 때에도 결과값이 좋아지지 않는 점은 열확산이 재료 전체에 영향을 미치게 되면 결함 부위가 전체적으로 열평형 상태가 되어 결함 검출이 어려움을 파악할 수 있었다. In this paper, infrared thermography measurement technique has been used to develop standard measurement technique for nondestructive testing of composite materials which is widely used in aerospace industries. To increase the defect detection rate, the related experiment used the lock-in IR-thermographiy method. Therefore it is of considerable interest in the field of non-destructive testing for fast discontinuity detection by using ultrasonic lock-in infrared thermography. The result also shows that as the investigation period of light source is lengthened according to the thickness of specimen, the possibility of detecting defects gets higher as well. However, the reason why the result values were not favorable when less than 50 mHz of light source was provided is because it was difficult to detect defects as the defect parts became a state of thermal equilibrium in general when thermal diffusivity affects the entire materials.

신체 약자를 위한 자립형 생활 지원 서비스로봇의 가변형 시트 동작 상태에 따른 동역학 해석 및 구동 엑츄에이터 사양 도출

박창형(ChangHyung Park),손동섭(Dong-Seop Sohn),김민규(Min-Gyu Kim),임정학(JeongHak Lim),김경호(KyoungHo Kim) 대한기계학회 2020 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2020 No.8

최근, 고령인구 증가의 영향으로 신체 약자를 돌보기 위한 생활지원기기와 돌봄 로봇에 대한 수요가 증가하고 있는 추세이다. 하지만, 현재 국내 기술은 기초 기술 개발 단계에 있어 관련 제품을 다량 수입에 의존하고 있는 실정이다. 또한 기기 및 로봇의 오작동으로 인해 다수의 안전사고를 일으킬 위험을 내재하고 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 신체약자를 위한 자립형 생활 지원 서비스로봇 개발에 착수하였다. 특히, 본 논문에서는 자세 변환 로봇의 재원과 구동 범위를 정의하고, 70세 이상 성인 남성의 평균 데이터를 바탕으로 인체 더미를 모델링 하였으며, 이를 적용하여 동역학 해석을 수행한 내용을 작성하였다. 동역학 해석 시 사용자의 위험성이 가장 큰 기립 자세에 필요한 각 메커니즘을 설정하였고, 각 메커니즘 별 개념 분석 후 강제 모션을 부가하여 엑츄에이터 출력을 분석하였다.

Application of thermal wave imaging and phase shifting method for defect detection in Stainless steel

Shrestha, Ranjit,Park, Jeonghak,Kim, Wontae Elsevier 2016 Infrared physics & technology Vol.76 No.-

<P><B>Abstract</B></P> <P>This paper presents an experimental arrangement for detection of artificial subsurface defects in a stainless steel sample by means of thermal wave imaging with lock-in thermography and consequently, the impact of excitation frequency on defect detectability. The experimental analysis was performed at several excitation frequencies to observe the sample beginning from 0.18Hz all the way down to 0.01Hz. The phase contrast between the defective and sound regions illustrates the qualitative and quantitative investigation of defects. The two, three, four and five-step phase shifting methods are investigated to obtain the information on defects. A contrast to noise ratio analysis was applied to each phase shifting method allowing the choice of the most appropriate one. Phase contrast with four-step phase shifting at an optimum frequency of 0.01Hz provides excellent results. The inquiry with the effect of defect size and depth on phase contrast shows that phase contrast decreases with increase in defect depth and increases with the increase in defect size.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Infrared thermography deals with the acquisition and analysis of thermal data. </LI> <LI> Phase shifting method determines the phase map from a set of thermographic images. </LI> <LI> Contrast to noise ratio is used to distinguish the two regions of interest. </LI> <LI> Four-step phase shifting provides the excellent result at optimum frequency 0.01Hz. </LI> </UL> </P>

전력기자재 재제조 산업 생태계 조성을 위한 영향 요인 분석

박용운(Yong-Un Park),유정학(JeongHak Yu),이석호(Sukho Lee) 대한전기학회 2023 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2023 No.7

A Method to Simulate Frictional Heating at Defects in Ultrasonic Infrared Thermography

Choi, Wonjae,Choi, Manyong,Park, Jeonghak The Korean Society for Nondestructive Testing 2015 한국비파괴검사학회지 Vol.35 No.6

Ultrasonic infrared thermography is an active thermography methods. In this method, mechanical energy is introduced to a structure, it is converted into heat energy at the defects, and an infrared camera detects the heat for inspection. The heat generation mechanisms are dependent on many factors such as structure characteristics, defect type, excitation method and contact condition, which make it difficult to predict heat distribution in ultrasonic infrared thermography. In this paper, a method to simulate frictional heating, known to be one of the main heat generation mechanisms at the closed defects in metal structures, is proposed for ultrasonic infrared thermography. This method uses linear vibration analysis results without considering the contact boundary condition at the defect so that it is intuitive and simple to implement. Its advantages and disadvantages are also discussed. The simulation results show good agreement with the modal analysis and experiment result.