자기 저항 신호를 이용한 저주파수 와전류 센서 개발 연구

국문 초록 (Abstract)

침투 깊이(skin depth)에 의존하는 와전류(eddy current) 신호는 금속의 결함 검출, 두께 측정, 전기 전도도측정 등 다양한 분야에 활용되고 있으며, 비파괴용 와전류 탐상 장치는 주로 코일이 사용되고 있다. 가스관과같이 투자율이 높고, 두께가 두꺼운 강자성 금속 재료의 결함 검사 및 두께 측정은 침투 깊이가 우수한 저주파수 자기장이 요구된다. 저주파수 특성이 열악한 코일을 대체하기 위하여 자기저항(magnetoresistance, MR) 기반의 와전류 탐상 장치의 개발이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 자기저항(magnetoresistance, MR) 신호를 사용하여 SM20C 탄소강 강판의 와전류 신호를 측정하여 강판에 형성된 결함 및 두께 측정 성능을 분석하였다.
먼저, 코일과 자기 저항 신호를 사용하여 결함에 의해 유도된 와전류 신호를 측정하였다. 와전류 신호는 코일과 자기 저항 모두에서 결함의 깊이에 따라 증가하는 경향을 보였으나, 저주파수 결함 검출 성능은 코일보다 자기저항 신호가 매우 우수하였다. 한편, 자기저항 신호를 이용하여 저주파수에서 측정한 와전류 신호의위상은 강판의 두께에 따라 선형적으로 증가하는 특성을 보였으며. 이는 강판의 두께 측정에 위상 변화가 유용하게 사용될 수 있다. 이렇듯 저주파수 특성이 우수한 자기 저항 신호는 강판 내부에 형성된 결함 검출 및 두께측정을 위한 비파괴 검사용 와전류 센서로의 활용이 기대된다.