레이저 여기 표면파의 음향 비선형 특성과 열화손상 평가에의 응용

Abstract

각종 산업시설의 구조재의 건전성을 평가하기 위한 방법으로 초음파의 음향비선형 특성을 이용한 비파괴 검사방법이 연구되어 왔다. 비선형 초음파기법이란 재료의 인장, 피로, 열에 의한 미시구조적 변화에 따라 입사된 초음파의 주파수성분의 정수배에 해당하는 주파수성분이 발생하는 현상을 의미한다. 이 배수주파수 성분의 크기는 재료의 물리적 특성을 포함하는 값으로 이의 비교를 통하여 재료의 건전성을 평가할 수 있다. 비선형 초음파의 검사방법으로 대부분 접촉식 탐촉자를 이용한 종파 및 표면파를 이용한 검사가 이루어졌다. 하지만 접촉식 검사방법은 재료와 탐촉자의 접촉상태에 의한 실험적 오차와 고온의 검사체에 대한 적용의 한계, 그리고 검사속도의 한계로 인하여 검사자의 능력에 따라 그 검사성능이 상당히 제한되고 있다. 따라서 이러한 오차를 극복하기 위한 방법으로 비접촉식 초음파 기법이 요구되고 있다. 레이저 기반 초음파 기술은 레이저를 이용한 초음파 발생 기술로 비접촉식 검사 기술로써 각광받고 있다. 하지만 비선형 초음파 기술로써 레이저 초음파 기술을 이용하기 위해서는 레이저와 재료의 열탄성적 변화에 의해 나타나는 레이저 여기 초음파의 주파수 특성을 정확히 예측해야 한다. 따라서 본 논문에서는 비선형 초음파기술로써 레이저 여기 초음파를 이용하기 위한 이론적 기반과 함께 인장손상된 알루미늄 시험편에 대한 실험적 적용가능성에 대하여 연구하고자 한다.