초음파 tomography를 응용한 콘크리트 구조물의 비파괴 시험에 관한 연구 = Application of Ultrasound Tomography for Non-Destructive Testing of Concrete Structure

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

As a potential approach for non-destructive testing of concrete structures, we evaluate the time-of-flight (TOF) ultrasound tomography technique In conventional X ray tomography, the reconstructed Image corresponds to the internal attenuation coefficient However, in TOF ultrasound tomography, the reconstructed Image is proportional to the retractive index of the medium Because refractive effects are minimal for X-rays, conventional reconstruction techniques are applied to reconstruct the Image in X-ray tomography However, since ultrasound travels in curved path, due to the spatial variations in the refractive index of the medium, the path must be known to correctly reconstruct the Image. Algorithm for determining the ultrasound path is developed from a Geometrical Optics point view and the image reconstruction algorithm, since the paths are curved It requires the algebraic approach, namely the ART or the SIRT Here, the difference between the computed and the measured TOP data is used as a basis, for the iteration process First the initial image is reconstructed assuming straight paths. It then updates the path based on the recently reconstructed image This process of reconstruction and path determination repeats until convergence The proposed algorithm is evaluated by computer simulations, and in addition is applied to a real concrete structure.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 초음파와 tomography 기법을 기반으로 콘크리트 구조물의 비파괴 시험에 대한 방법론을 정립하고 검증하였다 일반적인 X-ray tomography에서는 물체를 통과하는 파동의 감쇠(attenuation) 데이터에 기초를 두고있는 반면에, 본 연구에서는 time-of-flight(TOF) 데이터를 사용하여 매질의 굴절률(refractive index)을 포괄적으로 표현하는 단층영상을 복원한다 X-ray tomography에서는 측정된 감쇠 데이터를 영상복원(Image reconstruction) 알고리즘에 의해서 처리하며, 파동의 굴절은 고려할 필요가 없다 그러나 초음파는 매질(medium)의 굴절률(refractive index)에 따라 초음파의 경보가 변경되므로 초음파 tomography에서는 초음파 경로의 연산이 선행되어야만 단층영상을 복원할 수 있게 된다 초음파 정보의 연산은 가하광학(Geometrical Optic)에서 사용되는 굴절률과 경로의 관계에 기초를 둔다 영상 복원은 대수학적 접근 방법인 ART (algebraic reconstruction technique) 또는 SIRT(simultaneous iterative reconstruction technique)를 기초로 연산된 초음파의 경로를 따라 선적분한 TOF 값과 측정된 TOF 값의 차이를 기반으로 수행된다 실제 구현에서는 초음파가 직진한다는 가정하에 영상을 복원하고, 이를 기반으로 초음파의 경로를 연산하였다 본 논문에서는 이들 두 과정(경로연산 및 영상복원)의 반복연산을 통하여 영상을 복원하였다. 세안하는 알고리즘을 모의실험으로 평가하였고, 실제 콘크리트 구조물에 적용하여 본 방법론의 무한한 가능성을 입증하였다.