초음파조사가 폐식용유의 에스테르교환반응에 미치는 영향

곽종원,김태한 경상대학교 농업생명과학연구원 2014 농업생명과학연구 Vol.48 No.2

The transesterification reaction of waste cooking oil through ultrasonic energy irradiation in the biodiesel production process was investigated. There are two different benefits of ultrasonic energy irradiation. It replaces the role of catalysts and enables cavitation. By testing the parameters of molar ratio, reaction temperature, catalyst volume, the experiment investigated the optimal process conditions. It showed that the optimum molar ratio was 1:7, the temperature 55℃ and catalyst volume 1 wt%. Another experiment studied the ultrasonic energy irradiation time and the intensity of the ultrasonic energy as variables to test the effects of these variables on the biodiesel performance. It yielded that the ultrasonic energy irradiation time was 30 minutes and the intensity 500 W. Furthermore, to explore the catalytic potential of ultrasonic energy alternative, the study compared two instances: one in which the waste cooking oil was irradiated by ultrasonic energy in the absence of catalysts and one that was not irradiated by ultrasonic energy but utilized of catalysts. The results showed that the biodiesel yield was 2.4%, fatty acid methyl ester(FAME) increased by 1.3% and proved that the ultrasonic energy irradiation is an effective replacement for catalysts. 폐식용유를 원료로 한 바이오 디젤의 제조 과정에 초음파 에너지를 조사하여 폐식용유의 전이에스테르화반응 특성을 조사하였다. 초음파 조사는 두 가지 효과가 있는데 촉매의 대체역할과 공동현상이다. 실험의 매개 변수는 메탄올의 몰비, 반응온도, 촉매량이며 이를 변수로 최적공정조건을 구명한 결과 최적의 공정조건은 몰비가 1:7, 온도가 55 ℃, 촉매량은 1 wt%로 나타났다. 또한 초음파 에너지를 조사하는 실험의 매개변수는 초음파에너지 조사시간과 초음파에너지의 세기로서 이를 변수로 하여 초음파에너지조사가 바이오디젤 성능에 미치는 영향을 비교 하였다. 그 결과 최적의 초음파에너지 조사시간은 30분, 초음파에너지의 세기는 500 W로 나타났다. 또한 초음파에너지의 촉매 대체 가능성을 알아보기 위해 최적공정조건에서 촉매를 넣지 않고 초음파에너지를 30분간 조사하였을 때는 초음파에너지를 조사하지 않은 일반공정보다 바이오디젤의 성능은 BD(BioDiesel)수율이 2.4 %, FAME (Fatty Acid Methyl Ester)함량이 1.3 % 증가한 것으로 나타나, 초음파에너지가 촉매를 대체 할 수 있다는 것을 알 수 있었다.

두개의 탐촉자를 사용한 등방성 균일 고체의 초음파 속도 및 두께 동시 측정법

이정기,김영환,권진오 韓國非破壞檢査學會 1999 한국비파괴검사학회지 Vol.19 No.5

시험체의 두께나 초음파 속도를 측정하기 위해서 초음파 펄스-에코법이 널리 사용되고 있다. 초음파 속도를 결정하기 위해서는 초음파 송수신 장치를 포함한 오실로스코우프와 같은 초음파 측정 장치를 사용하여 시험편에서의 초음파 진행 시간을 측정하고, 초음파 진행 거리에 해당하는 시험편의 두께를 버어니어 캘리퍼스 또는 마이크로미터와 같은 길이 측정 도구를 사용하여 측정한다. 그리고 초음파를 이용하여 시험편의 두께를 측정할 때에는 초음파 속도를 알고 있는 대비 시험편으로 기준을 설정하여야 한다. 본 연구에서는, 대비 시험편 없이 재료의 두께와 초음파 속도를 동시에 구하는 방법을 제시하었다. 재질과 두께를 달리한 여러 시험편에서 측정된 초음파 속도와 두께가 기존의 방법에 의해 측정한 값과 잘 일치하였다. Ultrasonic pulse-echo methods measuring the transit time through specimens have been widely used in determination of ultrasonic velocity and thickness of specimens. Usually, to determine the velocity of the ultrasonic, the transit time of the ultrasonic pulse through specimen is measured by using the ultrasonic measuring equipment such as the oscilloscope including ultrasonic pulser/receiver and the thickness of the specimen is measured by using the length measuring instrument such as micrometer or vernier calipers etc., i.e. each parameter is measured by using each measuring method. In the case of the measuring the thickness of a specimen by using the ultrasonics, the ultrasonic equipments, which measure the thickness such as the ultrasonic thickness gauge must by calibrated by using the reference block of which the ultrasonic velocity is known beforehand. In the present work, we proposed a new method for simultaneous measurement of ultrasonic velocity and thickness without reference blocks. Experimental results for several specimens show that proposed method have good agreements with those by traditional ultrasonic method.

초음파 진동 가진시 발생하는 압력분포가 열전달 촉진에 미치는 영향에 관한 연구

양호동,유성림,오율권 朝鮮大學校 機械技術硏究所 2005 機械技術硏究 Vol.8 No.1

본 연구에서는 실험적으로 구한 열전달 계수 향상비와 수치해석을 통해 계산된 음향장에서의 압력분포 결과를 조사하여 비교해 보았다. 상변화 물질로는 끓는점이 300℃인 파라핀을 사용하였으며, 용융용기 내에는 고정된 40㎑의 주파수를 발생시킬 수 있는 두 개의 초음파 진동자가 부착되어 있다. 액상파라핀 영역에서의 유동현상을 가시화하기 위해 입자영상추적계(PIV)를 사용하였으며, 초음파 강도의 변화가 열전달에 미치는 영향을 조사해보기 위하여 초음파 강도를 70W에서 340W까지 변화시켜 보았다. 또한, 액상파라핀내의 압력을 계산하기 위해 결합형 유한요소-경계요소법을 적용한 수치해석 방법을 통해 그 결과를 계산 해 보았다. 실험결과, 초음파 강도가 증가할수록 열전달 계수가 증가하였으며, 340W의 초음파 강도가 주어졌을 때 약 27.8%의 열전달이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 수치해석 결과에서는 초음파 강도가 340W일 때 약 60%의 압력이 증가된 것을 확인할 수 있었으며, 결국 초음파 진동자 부근에서 높은 압력분포는 매질내에서 불완전한 유통을 파괴할 수 있는 강한 유통을 형성한다. 즉, 액상영역에서의 급격한 압력변동은 열전달을 촉진하며 이는 압력분포 결과와 열전달 향상비의 결과가 일치하는 것으로 확인할 수 있다. The objectives of this work are to investigate that the augmentation ratio of heat transfer coefficient was experimentally measured and was compared with the acoustic pressure distributions in acoustic fields obtained by numerical analysis. Liquid paraffin with a boiling point of 300℃ was selected as a medium. Two ultrasonic transducers are installed at the melting cavity and was applied the fixed ultrasonic frequency of 40㎑. A particle image velocimetry (PIV) was used for the visualization of flow field inside the liquid region of the paraffin. And ultrasonic intensities were varied from 70W to 340W in order to investigate the effect of the ultrasonic vibrations strength on heat transfer. Also, a coupled finite element-boundary element method (FE-BEM) was applied to calculate the acoustic pressure in the liquid paraffin. From the experimental and numerical results, the heat transfer coefficient is increased with increase in the ultrasonic intensities. The largest augmentation of heat transfer (about 27.8%) is measured at the ultrasonic intensity of 340W. The results of numerical analysis obtain that acoustic pressure is increased by 60% at the ultrasonic intensity of 340W. In the end, the higher acoustic pressure distribution near two ultrasonic transducers develops more intensive flow destroying the flow instability. That is, the intensive acoustic pressure variation augments heat transfer as the profile of acoustic pressure variation is consistent with that of augmentation of heat transfer.

초음파 캐비테이션에 의한 기포군에서의 음향특성 변화관찰

노시철(Sicheol Noh),김주영(Juyoung Kim),최흥호(Heungho Choi) 한국방사선학회 2012 한국방사선학회 논문지 Vol.6 No.5

초음파 캐비테이션 현상이란 강한 초음파 조사 조건에서 매질(주로 유체) 내에서 미세기포를 발생시키고, 천이시키는 물리적 현상을 의미한다. 본 연구에서는 초음파 캐비테이션 발생량의 정량적 평가를 위하여 초음파 조사조건에 따른 기포군의 초음파 음향 특성변화를 관찰하였다. 중심 주파수가 500 ㎑. 1.1 ㎒인 곡면형 단일 초음파 변환기를 이용하여 캐비테이션 현상을 발생시켰으며, 형성되는 기포군을 가로지르는 2.25 ㎒ 간섭 초음파를 송/수신하여 분석하였다. 본 연구에서는 캐비테이션 발생량 평가를 위한 파라미터로 투과하는 파의 중심주파수 변화 및 감쇠 특성, 전파시간을 제시하였으며, 캐비테이션 발생 조건(조사 강도 및 여기 신호, 중심주파수)에 따른 변화를 관찰하였다. 획득된 간섭 초음파 수신신호를 분석한 결과, 중심 주파수의 변화의 경우 상관계수는 낮지만 조사 강도에 따른 상관관계를 확인할 수 있었으며, 특정 조사 조건에서 주목할 만한 급격한 중심 주파수 변화가 관찰되었다. 조사조건에 따른 간섭 초음파의 감쇠 추세는 모든 조건에서 높은 상관관계를 보였으며, 캐비테이션 발생형태에 영향을 받지 않는 것으로 확인되었다. 조사조건에 따른 전파 시간의 변화는 관찰되지 않았다. 차후 다양한 조사조건에 대한 평가를 통하여 보다 정량적인 캐비테이션 발생량 평가가 가능할 것으로 판단되며, 이러한 정량적 평가는 고강도 초음파 치료에서 발생할 수 있는 현상에 대한 기초 연구로서 활용 가능할 것으로 사료된다. Ultrasonic cavitation is a physical phenomenon that generates and collapses microbubbles in media (mainly fluids) under conditions of strong ultrasonic irradiation. In this study, changes in the ultrasonic acoustic characteristics of bubble clouds in relation to ultrasonic irradiation were observed by the quantitative evaluation of cavitation yields. Concave-type single ultrasonic transducers with center frequencies of 500 ㎑ and 1.1 ㎒ were used to produce cavitation, and 2.25 ㎒ interference ultrasonic waves that would traverse any bubble clouds generated were used to analyze the cavitation. The parameters used for the evaluation of cavitation yields (changes in the center frequency, attenuation characteristics, and the propagation time of penetrating waves) were analyzed in relation to the cavitation-generating conditions (irradiation intensity, excitation signal, and center frequency). On the basis of these results, correlations between the changes in the center frequency and irradiation intensity were identified. Although the correlation coefficient was low, notable changes were observed in the center frequency under certain irradiation conditions. Attenuation trends in the interference ultrasonic waves showed high correlations with all the irradiation conditions, and it was noted that these trends were not affected by the forms of cavitation generated. No differences in the propagation time were observed among different irradiation conditions. These findings suggest that bubble yields can be quantitatively evaluated effectively by evaluating the diverse irradiation conditions and that such a quantitative evaluation could be used to study the basic cavitation phenomenon occurring in high-intensity ultrasonic wave treatment.

광대역 초음파 변환기를 위한 전기 임피던스 정합 연구

김건우(Geonwoo Kim),김기복(Ki-Bok Kim),백광세(Kwang Sae Baek) 한국비파괴검사학회 2017 한국비파괴검사학회지 Vol.37 No.1

초음파탐상법을 이용하여 마이크로미터의 크기 작은 결함을 검출하기 위해서는 높은 공진주파수와 큰 분해능의 초음파 변환기가 필요하다. 초음파 변환기의 공진주파수와 분해능은 변환기에 사용된 압전소자의 두께, 후면재 및 탐상 시스템 간의 전기 임피던스 정합과 밀접한 관련이 있으며, 이 중 전기 임피던스 매칭은 초음파 변환기와 초음파탐상 시스템 사이의 서로 다른 입·출력단을 연결하는 과정에서, 두 연결단의 전기적 임피던스 차이에 의한 에너지 반사와 손실을 줄이는 중요한 역할을 한다. 임피던스 정합에서 흔히 많이 사용하는 방법은 LC-정합회로이다. 이러한 LC-정합을 통해 탐상 시스템과 초음파 변환기의 전기 임피던스를 50 Ω으로 맞추어 두 연결단 사이의 임피던스 차이를 보정해 줌으로서 초음파 변환기에서 발생되는 전기신호의 손실을 줄 수 있다. 본 연구에서는 15 MHz의 공진주파수를 가지는 광대역 수침형 초음파 탐촉자를 제작하고 광대역 특성을 갖는 초음파 변환기를 위한 LC 임피던스 정합법을 적용하였다. Ultrasonic transducers with high resolution and resonant frequency are required to detect small defects (less than hundreds of μm) by ultrasonic testing. The resonance frequency and resolution of an ultrasonic transducer are closely related to the thickness of piezo-electric materials, backing materials, and the electric impedance matching technique. Among these factors, electrical impedance matching plays an important role because it can reduce the loss and reflection of ultrasonic energy differences in electrical impedance between an ultrasonic transducer and an ultrasonic defects detecting system. An LC matching circuit is the most frequently used electric matching method. It is necessary for the electrical impedance of an ultrasonic transducer to correspond to approximately 50 Ω to compensate the difference in electrical impedance between both connections. In this study, a 15 MHz immersion ultrasonic transducer was fabricated and an LC electrical impedance circuit was applied to that for having broad-band frequency characteristic.

가정용 다용도 초음파 세정기 융합 디자인 연구

조재승(Cho, Jae Seung) 한국전시산업융합연구원 2015 한국과학예술융합학회 Vol.22 No.-

본 연구의 배경 및 목적은 다음과 같다. 다양한 식생활문화로 인해 미생물 및 먹거리의 잔류농약에 대한 불안함에서 보호받기 위해 초음파 세정제품들이 개발되고 있다. 따라서 본 연구의 목적은 세정전용 용기와 초음파 발진부의 결합과 분리가 가능한 가정용 초음파 세정기 융합 디자인을 개발하는 것이다. 본 연구의 연구방법 및 내용, 그 결과는 다음과 같다. 연구방법은 문헌조사를 통해 국내·외 초음파 세정기 기술과 디자인권리 출원 추이를 통한 디자인 현황을 조사하였고, 융·복합, 사용자 경험 디자인, CMF 트렌드 분석을 통해 디자인 키워드 및 디자인 요소별 구조 방향을 구성하였다. 그리고 아이디어스케치, 렌더링을 통해 디자인을 단계별로 전개시킨 후 전문가의 평가와 협의를 통해 보완 발전시켜서 최종 디자인을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 가정용 다용도 탈부착 초음파 세정기의 시사점은 첫째, 본 연구는 사용자의 조작성과 사용성을 고려한 디자인의 영역과 초음파의 기술적인 영역이 결합된 융합적 연구 사례이다. 둘째, 초음파 응용 디바이스 분야와 새로운 조형을 통한 소비자 니즈에 부합되는 맞춤형 디바이스 개척이다. 셋째, 세정의 효과를 증대시킬 수 있고, 친환경적인 세정기로 발전 가능하다. 무엇보다도 디자인 중심의 융합 연구·개발되었다는 데 의의가 있다. 향후에는 연구·개발한 초음파 세정기의 상용화를 위하여 제조·유통·마케팅·서비스 네트워크 구축 및 비즈니스 파트너로서의 협력이 필요하다. Ultrasonic cleaning products are being developed to alleviate people’s fear and to solve the problem on remaining microorganism and residual agricultural chemicals. The purpose of this paper is to develop a convergent design of ultrasonic cleaner which is composed of detachable ultrasonic generator and washing container. The methodology and contents, and the result of the study is as follows. As a desk research, domestic and foreign ultrasonic washing technology and design patent trend has been researched, and user experience design study and CMF design analysis was conducted to derive design keywords and design structures of extracted design factors. Based on the keywords and structural directions, concept sketches and rendering were visualized and refined to the final designs through the evaluation and discussions with the experts in this area. The implications of the multi-purposeful and detachable ultrasonic cleaner design is firstly that, this is the convergent design study of design field which is specialized in the maneuverability and usability of users, and the ultrasonic technical field is well collaborated. Secondly, this is a case of development of tailored device that maximize the usage of ultrasonic applied device and satisfy the needs of users through new aesthetic shape. And lastly, this can increase the effect of cleaning, thus possibly can be developed as an eco-friendly cleaner. This is meaningful as a design-centered convergent research and development case. To commercialize this ultrasonic cleaner system, to build the network and to establish the collaboration as business partners of the manufacturing, logistics, marketing and service is necessary.

석조문화재의 풍화지수 산정을 위한 초음파속도의 평가 및 보정

이영준,김영석,이민희,한준희,김민수 한국지구과학회 2012 韓國地球科學會誌 Vol.33 No.2

Ultrasonic method is widely used for the evaluation of weathering index and of degree of deterioration because it is easily applicable in situ. The basic idea of the method is that the ultrasonic velocity decreases as a rock is being weathered. Thus, the difference of ultrasonic velocities between fresh rock and weathered rock indicates the degree of weathering. In this method, the ultrasonic velocity of fresh rock is assumed to be 5,000 m/s. However, this assumption can cause significant errors in estimating weathering index, especially in case that those rocks of the same type have a wide range of ultrasonic velocities such as in Korea. Therefore, we obtained twenty rock specimens and sixty core samples commonly used for stone cultural heritages in Korea, and measured ultrasonic velocities. From the results, we found that the ultrasonic velocities of the same rock type, granite samples range from 3,118 to 5,380 m/s, and that the estimated weathering index can be highly biased if we use the fixed value of 5,000 m/s. We created a database (DB) by combining the measurement data and reported it. We also measured ultrasonic velocities by direct and indirect methods to quantify the calibration coefficient for each sampling site. We found that the calibration coefficients vary widely from site to site (1.31-1.76). Other factors, such as operator bias and temperature did not show any significant effect on errors in ultrasonic velocity measurements. Lastly, we applied our ultrasonic velocity DB and calibration coefficients to a stone cultural heritage, Bonghwang-ri Buddha statue. Our estimation of the weathering index was 0.3, 0.1 smaller than that by conventional method. The degree of deterioration was also different, “moderately weathered”, while conventional method gave “highly weathered”. Since other independent studies reported that the degree of deterioration of the Buddha statue was “moderately weathered”, our estimation seems to be more accurate. Thus our method can help accurately evaluate the weathering index and the conservation planning for a stone cultural heritage. 석조문화재의 풍화훼손도를 평가하기 위해 초음파속도를 이용하는 방법은 현장적용 및 풍화도 평가가 용이하여 널리 사용되고 있다. 이 방법은 풍화가 진행되면 초음파 속도가 감소하는 특성을 이용해 신선암과 풍화암의 초음파속도 차이를 이용하여 풍화등급을 산정한다. 그러나 풍화등급 산정에서 신선암의 초음파속도를 암석의 산출지역과 관계없이 고정값(5,000 m/s)으로 사용하기 때문에 우리나라와 같이 동일한 암종에서도 다양한 속도가 나타나는 경우 많은 문제가 발생되고 있다. 따라서 본 연구에서는 우리나라 석조문화재를 구성하는 대표 암종에 대하여 20종의 시편과 60개의 코어시료를 획득해 신선암의 초음파속도를 측정하여 데이터베이스(DB)를 구축하고 이를 보고하였다. 이 결과, 동일한 암종인 화강암 내에서도 초음파속도가 3,118에서 5,380 m/s까지 다양하게 나타나며 이를 무시하고 고정값을 사용할 경우 풍화등급 산정에 많은 오차를 발생시킬 수 있음을 확인하였다. 다음으로 측정 오차에 대한 보정을 위해, 현장측정에서 사용하는 두 가지 방법(직접법과 간접법)에 의해 속도를 측정하고 지역별 암종에 따른 보정계수를 산출하였는데 그 범위는 1.31에서 1.76까지 다양하게 나타났다. 그 외 측정온도, 장비운영자에 따른 초음파속도의 차이를 확인한 결과 그 차이가 오차범위 내에 있어 풍화도 평가에 미치는 영향은 크지 않은 것으로 나타났다. 마지막으로 본 연구에서 얻어진 초음파속도 DB와 측정보정계수를 실제 석조문화재인 봉황리 마애불상군에 적용한 결과, 풍화지수는 0.3으로 기존의 방법보다 0.1 정도 낮게 평가되었으며 풍화등급 또한 기존의 방법이 “상당히 풍화”로 판별하는 것에 비해 “중간정도의 풍화”로 차이가 나타났다. 동일한 문화재를 대상으로 한 다른 연구결과에서 중간정도의 풍화등급을 제시하고 있어 본 연구의 결과가 보다 정확한 것으로 확인되었다. 따라서 본 연구에서 제시한 방법은 보다 정확한 풍화지수의 산정과 그에 따른 보존대책을 수립하는데 기여할 것으로 기대된다.

안경용 초음파세척기를 이용한 소프트렌즈 세척 실태 조사와세척용기에 따른 단백질 제거 효과

구성봉,조슬비,박미정,김소라 한국안광학회 2011 한국안광학회지 Vol.16 No.1

Purpose: This study was performed to investigate the actual state about ultrasonic cleaning of soft contact lenses in local optical shops and evaluate the removal effect of protein deposit on soft contact lenses with different lens containers by ultrasonic cleaner for eyeglasses. Methods: The actual state about ultrasonic cleaning of soft contact lenses was surveyed in total 75 local optical shops in Seoul, Korea. The cleaning efficacy of different lens containers was compared by measuring the protein remained on ocufilcon D contact lenses after washing by an ultrasonic cleaner for eyeglasses. The changes on surfaces and wetting angles of ocufilcon D contact lenses by repeat ultrasonication were further investigated. Results: The main purpose to use ultrasonic cleaners in local optical shops was rapid cleaning. The ultrasonic cleaning efficacy of ocufilcon D contact lenses with glass containers was little higher than it with plastic containers, but was not significantly different. The changes on surfaces and wetting angles of ocufilcon D contact lenses in a plastic lens container by repeat ultrasonication such as 30 and/or 60 times were shown. Conclusions: There was not significant difference in cleaning efficacy between glass and plastic lens containers. However, repeat cleaning with ultrasonic cleaner for eyeglasses would be carefully considered since some significant changes in the parameters of lens surface and wetting angles were detected by repeat ultrasonification even when lens containers were used for ocufilcon D contact lens during ultrasonictions. 목적: 본 연구는 안경원에서의 안경용 초음파세척기를 이용한 소프트렌즈 세척 실태를 조사하고 세척용기를 달리 하였을 때의 단백질 제거 효과를 비교하기 위하여 수행되었다. 방법: 서울시 소재 75개 안경원을 대상으로 소프트 렌즈 세척 실태에 관한 설문조사를 실시하였다. 또한 인공누액을 사용하여 소프트렌즈에 인위적으로 단백질을 침착 시킨 후 세척용기를 달리하여 안경용 초음파세척기로 세척한 후 단백질 잔존량을 측정함으로써 세척효율을 비교하 였다. 또한 반복적인 초음파 세척으로 인한 소프트렌즈의 표면과 습윤성 변화를 분석하였다. 결과: 안경원에서 콘택 트렌즈 세척에 안경용 초음파세척기를 이용하는 주목적은 신속함 때문임을 확인하였다. 세척용기로 플라스틱 렌즈 용기와 유리병 렌즈용기를 사용하고 안경용 초음파세척기로 소프트렌즈를 세척한 경우 유리병 렌즈용기를 사용하 였을 때 세척효율이 높은 경향을 보였으나 유의성 있는 차이는 아니었다. 한편 반복적인 초음파 처리로 인하여 소 프트렌즈의 표면과 습윤성의 변화가 나타남을 관찰할 수 있었다. 결론: 안경용 초음파세척기 이용 시 세척용기로 플 라스틱 렌즈용기와 유리병 렌즈용기의 사용이 모두 효과적이었지만 반복적인 초음파 세척 시에는 세척용기를 사용 하였다 하더라도 초음파로 인한 소프트렌즈의 변성이 우려되므로 주의를 기울여 사용하여야 것이다.

순차적 초음파 신호 송출 방식을 이용한 다중 초음파 센서 실험

장재원(Jae-Won Chang),구본수(Bon-Soo Koo),이상정(Sang Jeong Lee) 한국항공우주학회 2017 韓國航空宇宙學會誌 Vol.45 No.2

무인기에 대한 관심이 급증하면서 무인기 충돌회피에 대한 많은 연구가 진행 중이다. 충돌회피를 위해서는 무인기 주변에 대한 상황인식이 이루어져야하며 이를 위해 라이더, 영상 카메라, 레이저 센서, 그리고 초음파센서 등이 활용되고 있다. 본 논문에서는 MB 1230 초음파 센서를 이용하여 초음파 센서의 특성을 분석하였다. 또한, 동시에 다수 초음파 센서를 사용할 경우 센서간의 간섭영향으로 정확한 거리 측정값을 획득하지 못함을 확인하였다. 이러한 초음파 센서 신호 간섭을 해결하기 위해 다수의 초음파 센서를 동시에 작동시키는 것이 아니라 초음파 센서의 Enable 신호 입력단을 이용하여 각 초음파 센서를 순차적으로 활성화시킴으로써 초음파 센서간의 간섭을 해결하는 방안을 제안하였으며 실험을 통해 제안한 방안의 효과를 확인하였다. With the growth of interest in the UAVs, the study of the UAV collision avoidance is in progress. Lidar, Video camera, laser sensor, and ultrasonic sensor may be utilized for collision avoidance of UAV. In this paper, the characteristics of MB 1230 ultrasonic sensor is analyzed through the experiment. When concurrently using multitudinous ultrasonic sensors, ultrasonic sensors do not generate correct measurement values. To solve ultrasonic sensor interference, sequentially transmitting ultrasonics signal is suggested by using Enable signal input of ultrasonic sensor, so by activating each ultrasonic sensor gradually. This proposed solution is also verified by experimentation.

합금강 빌릿의 결함탐상을 위한 수침식 위상배열 초음파 탐촉자 개발 및 성능평가

전원표(Won Pyo Jeon),김갑순(Gab Soon Kim) 한국비파괴검사학회 2020 한국비파괴검사학회지 Vol.40 No.2

현재 제철소에서는 여러 개의 단일 초음파 탐촉자를 접촉식 방법으로 탐상부 기계장치를 구성하여 합금강 빌릿의 검사를 수행한다. 이러한 접촉식 단일 초음파 검사방법은 연속 검사과정에서 검사면의 마찰로 기구부가 마모되면서 물에 의한 음향결함이 불안정하여 음향전달의 기복이 발생하거나 초음파의 입사각이 틀어지면서 결함 검출감도가 떨어지는 문제가 발생한다. 따라서 본 연구에서는 수침식 위상배열 초음파 검사기법을 합금강 빌릿에 적용하여 단일 초음파 검사기법의 문제를 해결하고 검사신뢰성을 향상하고자 하였다. 이를 위하여 CIVA 시뮬레이션 소프트웨어를 이용하여 합금강 빌릿 검사에 최적화 된 수침식 위상배열 초음파 탐촉자를 설계 및 제작하였고, 제작된 수침식 위상배열 초음파 탐촉자의 성능을 평가하기 위해 합금강 빌릿의 인공결함 시험편을 제작하고 결함 검출능 연구를 수행하였다. 특성실험결과 제작된 수침식 위상배열 초음파 탐촉자를 이용한 검사기법은 접촉식 단일 초음파 검사기법 보다 신호대 잡음 비율이 4배 이상 우수함을 확인하였으며, 합금강 빌릿의 수침식 위상배열 초음파 자동 검사시스템의 적용 가능성을 검증하였다. Ultrasonic testing of an alloy steel billet in a steel mill has been conducted by multi single element by multi single element ultrasonic testing. However, single ultrasonic testing method has the problem of coupling errors caused by unstable water coupling law detections also reduced by the ultrasonic angle of incidence because of friction on the guide shoe and the billet surface during continuous inspection. In this study, an immersion phased array ultrasonic testing technique is applied to the billet to solve the problems with signal ultrasonic testing techniques and increase test reliability. To achieve this objective, the immersion array ultrasonic transducer was designed and fabricated by CIVA simulation software, and compared with artificial flaws specimens in the performance test. The performance test results show that the developed immersion phased-array ultrasonic transducer is four times more capable of confirming the signal-to-noise ratio compared with signal ultrasonic testing techniques, and is applicable to automated immersion testing of billets.