발전설비의 유지보수와 비파괴검사 현황(Ⅱ) : 원자력발전소를 중심으로 Nuclear Power Plants

박익근,강석철 한국비파괴검사학회 2004 한국비파괴검사학회지 Vol.24 No.4

섬유판에서 음향방출원의 위치표정

박익근,김용권,윤종학,노승남,서성원 한국공작기계학회 2003 한국공작기계학회 추계학술대회논문집 Vol.2003 No.-

음향방출 신호를 이용하여 목재 섬유판(fiberboards)의 위치표정의 유용성 유무를 실험적으로 검증하였다. 위치표정의 정확도를 향상하기 위해 신호처리 방법중의 하나인 웨이블릿 변환 디노이징 기법을 활용하여 저주파수인 대칭모드(굽힘파)를 활용하고, 고주파수인 비대칭 모드(팽창파)룰 제거하여 신호를 재구성함으로써 섬유판의 위치표정시 문턱값 통과방법을 사용할 때 발생하는 도달시간차를 최소화 할 수 있음을 확인하였다. 디노이징 기법을 활용한 섬유판의 위치 표정과 굽힘강도에 대한 사상총수를 기초로 하여 목재 구조물 및 문화재의 건전성을 평가 할 수 있을 것으로 기대된다.

시간-주파수 해석법을 이용한 파이프 내 유도초음파 모드의 식별에 관한 연구

박익근,김용권,조윤호,안연식,조용상 한국비파괴검사학회 2004 학술대회 논문집 Vol.- No.-

발전설비의 보수검사에 적용하기 위한 예비 연구로 comb transducer를 이용한 파이프 내에서의 유도 초음파 모드의 거동을 실험적으로 검증하였다. 유도초음파의 모드식별은 STFT 와 WT에 의한 시간-주파수해석을 통하여 최적의 모드를 선정하였다. 시간-주파수해석과 이론적 해석 방법인 분산 곡선을 비교한 결과 잘 일치함을 알 수 있었으며, pitch-catch법과 선단부로부터 반사된 신호를 모드 분석한 결과 L(0,1) 모드가 다른 모드에 비해 모드변환에 의한 영향이 적었다. 따라서 L(0,1)을 최적의 모드로 선정하고, 결함위치를 추정한 결과 유용함을 알 수 있었다.

원자력발전소 PSI/ISI 데이터 관리를 위한 지능형 데이터 베이스 프로그램 개발

박은수,박익근,엄병국,박윤원,강석철 韓國非破壞檢査學會 1998 한국비파괴검사학회지 Vol.18 No.5

Windows 95 환경하에서 PSI/ISI 데이터의 효율적 관리를 위한 종합지원시스템의 구축과 다원적평가와 분석이 가능하고, 비파괴검사에 의한 원전기기의 건전성 평가시 규제측면에서 기술적인 지원을 할 수 있는 고리 원전 PSI/ISI 데이터 베이스 구축과 프로그램을 개발하였다. 이 프로그램을 활용하면 현재까지 수행된 고리 원전 PSI/ISI의 수행현황과 지금까지 발견된 결함에 대한 조사분석이 가능하며, 향후 국내 PSI/ISI결과의 자료분석이 가능한 전문가 시스템(expert system)개발에 한단계 접근하게 되었다. 그리고, PSI/ISI에서 발견된 결함에 대한 조사분석 결과를 근거로 결함의 종류, 형태, 처리방법 등에 대한 자세한 분석을 통하여 국내 원전 PSI/ISI 결과의 확률론적 신뢰도 평가, 또는 확률론적 안전성평가를 위한 결함검출확률곡선의 작성과 위험도에 근거한 가동중검사제도의 도입에 필요한 기초 자료를 제공하였다. 더 나아가 지금까지의 자료분석을 바탕으로 보다 경제적이며 신뢰성이 높은 PSI/ISI의 수행으로 원전 압력경계기기의 건전성과 신뢰성 확보 및 수명예측을 위한 기초자료를 제공하였다. For an effective and efficient management of large amounts of preservice/inservice inspection(PSI/ISI) data in nuclear power plants, an intellegent Windows 95-based data management program was developed. This program enables the prompt extraction of previously conducted PSI/ISI conditions and results so that the time-consuming data management, painstaking data processing and analysis in the past are avoided. The program extracts, and the associated remedies. Furthermore, additional inspection data and comments can be easily added or deleted for subsequent PSI/ISI operation. Although the initial version of the program was applied to Kori nuclear power plant, this program can be equally applied to other nuclear power plant. And also this program can be used to offer the fundamental data for application of evaluation data related to fracture mechanics analysis(FMA), probabilistic reliability assessment(PRA) of PSI/ISI results, performance demonstration initiative (PDI) and risk-informed ISI based on probability of detection(POD) information of ultrasonic examination. Besides, the program can be further developed as a unique PSI/ISI data management expert system that can be apart of PSI/ISI data management expert system that can be a part of PSI/ISI Total Support System(TSS) for Korean nuclear power plants.

초음파현미경의 고주파 초음파 탐촉자를 이용한 코발트기 초내열합금강의 열화평가

박익근,조동수,김용권,임재생,김정석 한국비파괴검사학회 2004 한국비파괴검사학회지 Vol.24 No.5

V(z)곡선법을 이용한 코발트기 초내열합금강의 열화도 평가 유용성 유무를 고주파 초음파 탐촉자를 이용하여 실험적으로 검증 하였다. 코발트기 초내열 합금이 고온에서 장시간 노출되었을 때 일어나는 미세조직의 변화를 모사하기 위해서 인공열화를 실시하였다. 여로하에 미치는 초음파 음속의 영향을 고찰하고자 10MHz를 이용하여 펄스-에코법으로 종파의 음속을 측정하고 200MHz를 사용하여 V(z)곡선법으로 누설턴성표면파의 음속을 측정하였다. 두 초음파의 음속은 열화시간에 따라서 감소 하였다. 더욱이, 저주파수 종파의 음속변화는 거의 없었지만, 고주파수 누설탄성표면파의 음속변화는 열화시간에 따라서 최대 4.7%의 변화를 나타내었다. 열화에 따른 강도의 변화와 누설탄성표면파의 음속 변화는 양호한 상관관계를 나타내었다. 따라서 열화도 평가에 고주파 탐촉자를 이용한 초음파 현미경의 V(z)곡선법이 유용함을 알 수 있었다. The feasibility of V(z) curve method of scanning acoustic microscope using high frequency transducer was experimentally studied for assessment of the thermal degradation in Co-based superalloy. Thermal degradation was performed to simulate the microstructural changes in Co-based superalloy arising trom long term exposure at high temperature. Longitudinal wave velocity measured by pulse echo method using 10MHz transducer and leaky surface acoustic wave (LSAW) velocity measured by V(z) curve method using 200MHz transducer were measured to investigate the effect on thermal degradation. Ultrasonic velocity decreased as the aging time increased in both ultrasonic waves. Moreover, the low frequency longitudinal wave velocity decreased a little. Otherwise, the high frequency LSAW velocity drastically decreased up to a maximum of 4.7% at the aging time of 4,000hours. A good correlation was found between LSAW and Vickers hardness. Consequently, V(z) curve method of SAM using high frequency transducer could be a potential tool for assessing thermal degradation.

2.25Cr-1Mo 강 인공 열화재의 고주파수 초음파 감쇠특성에 관한 연구

박익근,박은수,김정석,김현묵,권숙인,변재원 한국비파괴검사학회 2001 한국비파괴검사학회지 Vol.21 No.4

재료나 설비의 고온 장시간 사용으로 인하여 발생되는 재질열화 평가에는 파괴적인 방법이 널리 사용되고 있으며, 신뢰도가 높다. 그러나, 시험편의 채취가 어렵고 많은 경비와 시간이 소요된다. 전기저항법, 레프리카법, 바크하우젠 노이즈법, 전기화학적방법, 초음파법 등과 같은 비파괴적인 열화손상 평가 방법이 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 2.25Cr-1Mo 강을 630℃에서 장시간 등온열처리로 모의 열화시험편을 제작하고, 고온설비부재에서 발생되는 미세조직의 변화와 고주파 초음파의 전파특성(감쇠계수)과의 일대일 상관관계를 규명하여 초음파 비파괴평가에 의한 열화도 평가의 유용성 유무를 실험적으로 검증하였다. 그 결과 2.25Cr-1Mo 인공열화재의 경우 열화가 진행됨에 따라 탄화물의 석출 및 조대화가 일어나며 초음파 감쇠계수는 증가하는 경향을 나타내었으며, 그 정도는 침상의 탄화물이 거의 소멸되는 1,000 시간 이후에 초음파 감쇠계수가 급격히 증가하는 매우 좋은 상관성을 나타내었다. The destructive method is reliable and widely used for the estimation of material degradation but, it have time-consuming and a great difficulty in preparing specimens from in-service industrial facilities. Therefore, the estimation of degraded structural materials used at high temperature by nondestructive evaluation such as electric resistance method, replica method, Barkhausen noise method, electro-chemical method and ultrasonic method are strongly desired. Ultrasonic nondestructive evaluation technique has been reported good to attain efficiency of measurement, high sensitivity of measurement, and rapidity and reliability of result interpretation. In this study, it was verified experimentally the feasibility of the evaluation of degraded 2.25Cr-1Mo steel specimens which were prepared by the isothermal aging heat treatment at 630℃ by high frequency longitudinal wave method investigating the change of attenuation coefficient by FFT analysis and wavelet transform. Because of carbide precipitation increase and spheroidization near grain boundary of microstructure to aging degradation, attenuation coefficient had a tendency to increase as degradation proceeded. It was identified possibly to evaluate degradation using the characteristics of high-frequency ultrasonics. Frequency dependence of ultrasonic attenuation coefficient to aging degradation appeared large, which made sure that attenuation coefficient is an important parameter for evaluation of aging degradation.

발전설비의 유지보수와 비파괴검사 현황 (Ⅰ) : 화력발전소를 중심으로 Thermoelectric Power Plant

박익근 한국비파괴검사학회 2004 한국비파괴검사학회지 Vol.24 No.2

램파모드의 시간-주파수 해석

박익근,안형근 한국공작기계학회 2001 한국생산제조학회지 Vol.10 No.1

Recently, to assure the integrity of a structural components such as piping pressure vessels and thinning structure, Lamb wave inspection technique has been used in material evaluation. It is very important to select the optimal Lamb wave mode and to analyze the signal accurately because of its unique dispersion properties generating several modes within the specimen. In this study, the feasibility of material evaluation applications using wavelet analysis of Lamb wave has been verified experimentally. These results show as follows; 1) dispersion characteristic of each mode in dispersion curve is demonstrated that A0 mode propagating material surface is useful mode having the least energy loss and not sensitive to surface condition. 2) it can be detected even the micro defect(1×2mm) fabricated in ultrasonic probe flaw distance(290mm) to axis direction. 3) the wavelet transform which is called "time-frequency analysis" shows that Lamb wave propagation due to the change of materials characterization can be evaluated at each frequency and experimental group velocity of Lamb was e agrees quite well with that of simulated dispersion curve.

Air-coupled 트랜스듀서를 이용한 발전설비 배관에서의 유도초음파 모드 규명

박익근,김현묵,김용권,송원준,조용상,장경영,조윤호 한국비파괴검사학회 2004 한국비파괴검사학회지 Vol.24 No.4

발전설비의 중요한 요소인 배관의 효율적인 비파괴검사를 위해, 배관내에 유도초음파를 comb 트랜스듀서를 이용하여 발생시켰으며, 유도초음파를 비접촉 방식으로 수신하기 위해 ACT(air-coupled transducer)를 적용하였다. comb 트랜스듀서의 요소간격과 이론적인 분산선도로부터 발생가능 한 유도초음파 모드가 예측되었다. 또한 예측된 모드를 수신하기 위해 각 모드의 이론적인 위상속도를 이용하여 ACT의 수신 각도를 결정하였다. 수신모드의 특성을 규명하기 위해 웨이블릿 변환과 2D-FFT를 이용한 시간-주파수해석을 수행하여 이론적인 분산선도와 비교한 결과, 수신된 모드는 이론적으로 예측된 모드와 일치하는 것으로 나타났다. In order to inspect the piping effectively, one of the important components in the facility of power plants, the ultrasonic guided wave was generated by a comb transducer and was received in a non-contact fashion by using an air-coupled transducer. The guided wave modes that can be generated by the comb transducer in piping are predicted from the theoretical dispersion curves and the element spacing of a comb transducer. Moreover, to receive the specific modes, the receiving angle of the air-coupled transducer is calculated from Snell's law between the phase velocities of guided waves and the sound velocity of air. The guided wave modes obtained in experiments are identified from the result of time-frequency analysis such as wavelet transform and two-dimensional fast Fourier transform.

초음파 에코파형의 웨이브렛 변환과 비파괴평가에의 응용

박익근,박은수,안형근,권숙인,변재원 한국비파괴검사학회 2000 한국비파괴검사학회지 Vol.20 No.6

초음파 에코파형의 시간-주파수해석법으로 Wigner 분포와 웨이브렛 변환 등과 같은 새로운 신호처리 기법이 비파괴평가 분야에 널리 응용되고 있다. 본 연구에서는 웨이브렛 변환(Wavelet transform)에 의한 음속과 감쇠계수의 주파수의존성과 초음파 결함신호의 잡음제거의 유용성 유무를 실험적으로 검증하였다. Gabor 함수를 웨이브렛의 기본 함수로 사용하였다. 초음파의 에코파형에 포함된 각 주파수성분의 속도와 감쇠계수의 주파수의존성을 추정할 수 있었으며, 초음파탐상에서 결함의 검출능 향상과 결함크기 산정의 정량화에 접근하기 위해 웨이브렛 변환에 의한 S/N 비신호처리 시뮬레이션 결과를 오스테나이트강 스텐인레스 용접부에 가공한 EDM 노치의 초음파 결함신호에 적용한 결과 임상에코를 저감하고 S/N 비를 개선하는 것이 가능하였다. Recently, advanced signal analysis which is called "time-frequency analysis" has been used widely in nondestructive evaluation appications. Wavelet transform(WT) and Wigner Distribution are the most advanced techniques for processing signals with time-varying spectra. Wavelet analysis method is an attractive technique for evaluation of material characterization nondestructively. Wavelet transform is applied to the time-frequency analysis of ultrasonic echo waveform obtained by an ultrasonic pulse-echo technique, In this study, the feasibility of noise suppression of ultrasonic flaw signal and frequency-dependent ultrasonic group velocity and attenuation coefficient using wavelet analysis of ultrasonic echo waveform have been verified experimentally. The Gabor function is adopted the analyzing wavelet. The wavelet analysis show that the variations of ultrasonic group velocity and attenuation coefficient due to the change of material characterization can be evaluated at each frequency. Furthermore, to assure the enhancement of detectability and flaw sizing performance, both computer simulated results and experimental measurements using wavelet signal processing are used to demonstrate the effectibeness of the noise suppression of ultrasonic flaw signal obtained from austenitic stainless steel weld including EDM notch.