KR101267822B1 - 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 장치, 시스템, 검사방법 및 검출방법 - Google Patents
화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 장치, 시스템, 검사방법 및 검출방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사시스템 및 방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 시험체의 표면에 발열입자를 분사하기 위한 발열입자 분사부; 발열입자가 분사된 시험체에 발열입자를 반응시켜 발열입자에서 화학적 발명을 유도하는 유도체를 분사시키기 위한 유도체 분사부; 시험체에 나타난 온도분포를 촬상하여 시험체의 결합을 검출해 내는 적외선 열화상 카메라; 적외선 열화상 카메라 중 적어도 하나를 제어하는 제어부; 및 제어부와 연결되어 비파괴 검사 프로그램을 실행시키는 분석수단을 포함하여 발열입자는 발열입자 분사부에 의해 시험체 표면에 형성되어진 결함부에 채워져 결함부에 발생되는 화학적 발열을 이용하여 시험체의 전체 온도분포를 적외선 열화상 카메라가 촬상하여 결함부를 검출하는 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사시스템 및 방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 발열입자를 분사한 후 유도체를 분사하여 시험체의 결함부에 채워진 발열입자의 화학적 발열을 통해 적외선 열화상 카메라에 의해 발열부위를 측정함으로써 시험체의 결함부를 검출할 수 있는 적외선 열화상 비파괴 검사방법 및 시스템에 관한 것이다.
최근 적외선 열화상 카메라를 이용한 비파괴 검사 기술이 개발되어 다양한 산업분야에 활용되고 있다. 도 1은 종래 가열열원(3)과 적외선 열화상 카메라(100)를 이용한 비파괴 검사 장치를 모식적으로 나타낸 구성도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이 시험체(1)로부터 일정 거리 떨어진 위치에 가열 열원(3)인 가열용 램프 및 적외선 열화상 카메라(70)가 배치된 상태에서 가열 열원(3)으로 시험체(1)를 가열하면, 시험체(1)의 내부에 존재하는 결함부(2)에서의 온도분포변화 또는 위상변화가 발생하게 되며, 이때의 온도분포변화 또는 위상변화를 적외선 열화상 카메라(70)로 측정하여 시험체(1)의 결함부(2)를 탐지하는 광-적외선 열화상 비파괴 검사기술이 개발되어 산업분야에 활용되고 있다.
이러한 광-적외선 열화상 비파괴 검사기술의 구체적인 주요 응용분야는 금속재의 감육 결함검사, 베니어 합판의 불완전 접착부 검사, 항공기 소재인 복합재 구조물의 불완전 접착검사, 코팅막 계면사이의 결함(기공, 이물질등) 검사 등에 있다.
이러한 종래의 광-적외선 열화상 비파괴 검사기술에 대한 원리를 좀 더 구체적으로 설명하면, 할로겐 램프와 같은 가열용 열원으로 시험체(1)를 가열하면 시험체(1)의 결함부(2)와 건전부의 열용량 차이로 인하여 결함부(2)에서 온도차가 나타나게 되고, 이 온도변화를 적외선 열화상 카메라(70)의 적외선 화상으로 표현함으로써, 사람이 결함부(2)의 유무를 시각적으로 판단하게 되고, 또는 위상잠금, FFT 등의 신호처리 기술을 적용하여 위상을 계산하여 시험체의 결함 유무를 판단하게 된다.
그러나, 종래의 광-적외선 열화상 비파괴 검사 기법은 현장에서 적용하는데 있어 시험체(1)의 결함부(2)와 건전부간의 온도차이 발생은 가열 또는 냉각 속도의 차이로 나타나는 현상이지만, 이때의 온도차이 발생은 주변온도, 풍속, 표면상태에 따라서도 다르게 나타나게 되므로, 결함부(2)에 대한 검출가능성이 환경에 따라 좌우되어 정확성이 떨어지는 단점이 있다.
또한, 시험체(1)의 결함부(2)와 건전부간의 온도차이 발생은 가열용 열원의 입사 높낮이, 가열 지속시간, 검출하는 적외선 카메라의 성능(온도분해능)에 영향을 받게 되므로, 결함부(2)에 대한 검출능이 서로 다르게 구축되는 검사시스템의 성능에 따라 다르게 나타나는 단점이 있다.
또한, 시험체(1)의 결함부와(2) 건전부간의 온도차이 발생은 검사대상체의 재질에 따라 다르게 나타나게 된다. 즉, 같은 열원, 같은 환경일지라도 검사 대상체의 물성(열전도계수, 비열, 밀도)에 따라 결함검출능이 다르게 나타나는 단점이 있다.
또한, 종래 적외선 열화상 카메라를 이용한 비파괴 검사 방법으로 초음파 가진을 적용한 방법이 존재한다. 도 2는 종래 초음파 가진을 적용한 적외선 열화상 비파괴 검사 장치를 모식적으로 나타낸 구성도를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 초음파가진 적외선 열화상 기술은 공구혼, 초음파 가진부(4), 증폭기(5), 제어부(50) 및 분석수단(60) 등을 포함하여 결함을 갖는 시험체(1)에 초음차 가진부(4)에 의해 20~40kHz 영역의 초음파를 입사하고, 입사된 초음파의 탄성에너지의 일부가 시험체(1)와 공구혼이 접촉된 접촉부에서 열탄성 효과로 인하여 열에너지로 변환하게 되고, 이때 적외선 열화상 카메라(70)를 발진된 초음파에 동기화시켜 시험체(1)의 온도분포를 측정함으로써 결함을 검출하게 된다.
초음파 가진부(4)에서 발생된 초음파는 공구혼 끝단에 초음파가 집속되고 시험체(1)와 공구혼의 접촉으로 시험체(1)에 초음파를 전달하게 된다. 현재 초음파 가진 적외선 열화상 기술에서 사용되고 있는 공구혼은 기존 초음파 용접기에서 사용되고 있는 금속 공구혼을 그대로 사용하게 되므로 접촉면에서 초음파가 최대한 집속하도록 설계되어 있다.
그러나, 초음파 가진 적외선 열화상 기술에서는 시험체에 존재하는 결합을 검출하는데 있어서 입사된 초음파는 접촉면에서 집속되기 보다는 시험체 전역에 확산되는 것이 바람직하다. 또한 현재 사용되고 있는 공구혼 끝단의 고출력 초음파는 시험체의 접촉면에서 표면손상을 일으키는 문제가 있다. 또한, 금속 공구혼의 설계에 있어서 공구혼의 길이는 물리적으로 발진 초음파의 파장의 1/2로 설계되어야 하며, 이는 초음파 가진장치의 크기가 커진다는 문제가 있다.
또한, 이러한 초음파 가진을 통한 결함의 검출은 결함부위에서 초음파에 의한 진동이 발생하고, 그 진동에 의하여 마찰열이 발생하게 되므로 발열되는 특징을 가지고 있어 결함검출이 가능하나 4 ~10um 정도의 크랙에서 가장 잘 나타나는 반면 결합의 넓이(폭)가 넓어 마찰이 일어나지 않는 부위에서는 결함 검출이 어려운 문제가 존재하게 된다. 따라서 결함부의 크기에 제한이 없고, 가열열원이나 초음파 가진 장치를 별도로 사용하지 않는 적외선 열화상 카메라를 이용한 비파괴 검사방법 및 시스템이 요구되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예에 따르면 수분 등의 유도체와 반응하여 화학적 발열을 나타내는 생석회 등의 발열 입자를 시험체에 분사함으로써 별도의 가열장치나 초음파 가진 장치를 사용하지 않고, 시험체에 형성된 결함부의 크기에 제한을 받지 않는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사방법 및 검사 시스템을 제공하게 된다.
이러한 발열입자의 크기는 시험체에 형성된 결함부의 크기보다 작게 형성하여 발열입자를 시험체에 분사하게 되는 경우 시험체의 결함부에 발열입자가 채워지게 되어 시험체의 결함부와 건전부 사이에 온도 구배가 발생되게 되고, 이러한 온도분포를 적외선 열화상 카메라를 통해 측정함으로써 보다 정확하고, 신속하게 시험체의 결함을 검출할 수 있는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사방법 및 검사 시스템을 제공하게 된다.
본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 목적은, 적외선 열화상 비파괴 검사 장치에 있어서, 시험체의 표면에 발열입자를 분사하기 위한 발열입자 분사부; 시험체에 분사된 발열입자를 반응시켜 발열입자의 화학적 발열을 유도하는 유도체를 분사시키기 위한 유도체 분사부; 및 시험체에 나타난 온도분포를 촬상하여 시험체의 결함부를 검출해 내는 적외선 열화상 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 장치로서 달성될 수 있다.
발열입자는 발열입자 분사부에 의해 시험체 표면에 형성되어진 결함부에 채워지는 것을 특징으로 할 수 있다.
발열입자의 크기는 시험체 표면에 형성되어진 결함부의 폭보다 작은 것을 특징으로 할 수 있다.
발열입자의 크기는 0 초과 ~ 2um 이하인 것을 특징으로 할 수 있다.
발열입자는 금수성 물질인 것을 특징으로 할 수 있다.
발열입자는 생석회인 것을 특징으로 할 수 있다.
유도체는 수분, 수증기 또는 기름으로 구성되어 발열입자와 혼합되는 경우 발열입자의 화학적 발열을 유도하게 되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 시험체의 표면에 발열입자를 분사하기 위한 발열입자 분사부; 시험체에 분사된 발열입자를 반응시켜 발열입자의 화학적 발열을 유도하는 유도체를 분사시키기 위한 유도체 분사부; 시험체에 나타난 온도분포를 촬상하여 시험체의 결함을 검출해 내는 적외선 열화상 카메라; 적외선 열화상 카메라를 제어하는 제어부; 및 제어부와 연결되어 비파괴 검사 프로그램을 실행시키는 분석수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 시스템으로 달성될 수 있다.
발열입자 분사부와 유도체 분사부를 제어하여 발열입자 분사부에서 분사되는 발열입자의 분사압과 유도체 분사부에서 분사되는 유도체의 분사압을 조절하는 분사압 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
분석수단에 의해 검사 프로그램이 실행되게 되면, 적외선 열화상 카메라가 작동되어 시험체의 전체 온도 분포 측정값을 산출하고, 측정값은 제어부를 통해 분석수단으로 입력되어 시험체의 결함부를 검출하게 되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 목적은 적외선 열화상 비파괴 검사 장치를 사용한 화학적 발열을 이용한 비파괴 검사방법에 있어서, 시험체와 특정간격으로 이격되도록 적외선 열화상 카메라와 발열입자 분사부 및 유도체 분사부를 설치하는 단계; 발열입자 분사부가 작동되어 시험체의 표면에 발열입자를 분사시켜 시험체의 결함부에 발열입자가 채워지는 단계; 유도체 분사부가 작동되어 시험체 표면에 유도체를 분사시켜 결함부에 채워진 발열입자가 발열되는 단계; 및 적외선 열화상 카메라가 시험체의 온도분포를 촬상하여 측정값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 방법으로 달성될 수 있다.
시험체는 판부재 또는 관부재로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 적외선 열화상 비파괴 검사 시스템을 사용한 화학적 발열을 이용한 시험체의 결함부 검출방법에 있어서, 시험체와 특정간격을 이격되도록 적외선 열화상 카메라와 발열입자 분사부 및 유도체 분사부를 설치하는 단계; 발열입자 분사부가 작동되어 시험체의 표면에 발열입자를 분사시켜 시험체의 결함부에 발열입자가 채워지는 단계; 유도체 분사부가 작동되어 시험체 표면에 유도체를 분사시켜 결함부에 채워진 발열입자가 발열되는 단계; 분석수단이 검사 프로그램을 실행시키면, 제어부가 적외선 열화상 카메라를 작동시켜 적외선 열화상 카메라가 시험체의 전체 온도 분포 측정값을 측정하는 단계; 및 제어부를 통해 측정값이 분석수단으로 입력되고, 분석수단이 측정값을 기반으로 시험체의 결함부의 크기, 위치 및 깊이를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 시험체의 결함부 검출방법으로 달성될 수 있다.
발열입자가 발열되는 단계는 발열입자 분사부와 연결된 분사압 조절부가 발열입자 분사부를 제어하여 발열입자 분사부에서 분사되는 발열입자의 분사압을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
분사압 조절부가 유도체 분사부를 제어하여 유도체 분사부에서 분사되는 유도체의 분사압을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 본 발명의 목적은 적외선 열화상 비파괴 검사 장치에 있어서, 배관 형태의 시험체; 시험체의 내부 표면에 발열입자를 분사하기 위한 발열입자 분사부; 시험체의 내부에 삽입되어 시험체의 결함부 외에 분사된 발열입자를 제거하기 위한 잔류물질제거용 피스톤; 시험체에 분사된 발열입자를 반응시켜 발열입자의 화학적 발열을 유도하는 유도체를 분사시키기 위한 유도체 분사부; 및 시험체에 나타난 온도분포를 촬상하여 시험체의 결함부를 검출해 내는 적외선 열화상 카메라; 적외선 열화상 카메라를 제어하는 제어부; 및 제어부와 연결되어 비파괴 검사 프로그램을 실행시키는 분석수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 시스템으로서 달성되어 질 수 있다.
발열입자 분사부에 의해 시험체의 내부표면에 발열입자를 분사하기 전에 시험체의 내부 표면에 접착물질을 도포하도록 구성된 접착물질 도포수단을 더 포함하고, 잔류물질제거용 피스톤은 시험체의 결함부 외에 도포된 접착물질을 제거하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 , 배관형태의 시험체와 특정간격으로 이격되도록 적외선 열화상 카메라와 발열입자 분사부 및 유도체 분사부를 설치하는 단계; 발열입자 분사부가 작동되어 시험체의 내부 표면에 발열입자를 분사시켜 시험체 내부표면에 발열입자가 도포되는 단계; 잔류물질 제거용 피스톤이 시험체의 내부에 삽입되어 시험체의 결함부 외에 분사된 발열입자를 제거하는 단계; 유도체 분사부가 작동되어 시험체의 내부 표면에 유도체를 분사시켜 결함부에 채워진 발열입자가 발열되는 단계; 및 적외선 열화상 카메라가 시험체의 온도분포를 촬상하여 측정값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 방법으로 달성될 수 있다.
발열입자가 도포되는 단계 전에, 접착물질 도포수단이 시험체의 내부 표면에 접착물질을 도포하는 단계; 및 잔류물질제거용 피스톤이 시험체의 결함부 외에 도포된 상기 접착물질을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
따라서, 설명한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의하면, 수분 등의 유도체와 반응하여 화학적 발열을 나타내는 생석회 등의 발열 입자를 시험체에 분사함으로써 별도의 가열장치나 초음파 가진 장치를 사용하지 않고, 시험체에 형성된 결함부의 크기에 제한을 받지 않는 장점을 갖는다.
이러한 발열입자의 크기는 시험체에 형성된 결함부의 크기보다 작게 형성하여 발열입자를 시험체에 분사하게 되는 경우 시험체의 결함부에 발열입자가 채워지게 되어 시험체의 결함부와 건전부 사이에 온도 구배가 발생되게 되고, 이러한 온도분포를 적외선 열화상 카메라를 통해 측정함으로써 보다 정확하고, 신속하게 시험체의 결함을 검출할 수 있는 효과를 갖는다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.
도 1은 종래 가열열원과 적외선 열화상 카메라를 이용한 비파괴 검사 장치를 모식적으로 나타낸 구성도,
도 2는 종래 초음파 가진을 적용한 적외선 열화상 비파괴 검사 장치를 모식적으로 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 시스템의 구성도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 방법의 흐름도,
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따라 발열입자가 분사되기 전, 시험체의 부분 정면도,
도 5b는 본 발명의 일실시예에 따라 발열입자가 시험체에 분사되어 결함부에 발열입자가 채워진 상태의 부분 정면도,
도 5c는 본 발명의 일실시예에 따라 유도체가 시험체에 분사되어 결함부에서 화학적 발열이 나타난 상태의 부분 정면도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 제어신호의 흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 배관형태의 시험체 내부표면에 결함부를 검출하기 위한 각 단계의 단면도를 모식적으로 도시한 것이다.
도 2는 종래 초음파 가진을 적용한 적외선 열화상 비파괴 검사 장치를 모식적으로 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 시스템의 구성도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 방법의 흐름도,
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따라 발열입자가 분사되기 전, 시험체의 부분 정면도,
도 5b는 본 발명의 일실시예에 따라 발열입자가 시험체에 분사되어 결함부에 발열입자가 채워진 상태의 부분 정면도,
도 5c는 본 발명의 일실시예에 따라 유도체가 시험체에 분사되어 결함부에서 화학적 발열이 나타난 상태의 부분 정면도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 제어신호의 흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 배관형태의 시험체 내부표면에 결함부를 검출하기 위한 각 단계의 단면도를 모식적으로 도시한 것이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 시스템(10)의 구성 및 작용에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 시스템(10)의 구성도를 도시한 것이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 시스템(10)은 시험체(1)와 소정간격 이격되어 배치되는 발열입자 분사부(20)와 유도체 분사부(30), 적외선 열화상 카메라(70) 등을 포함하고 있음을 알 수 있다.
시험체(1)는 결함을 검출하고자 하는 대상체로서 평판이나 배관 형상으로 구비되며 시험체(1)는 소정의 크기(폭), 길이, 깊이를 갖는 결함부(2)와 건전부를 갖고 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 시스템(10)은 이러한 시험체(1)의 결함부(2)의 위치, 크기, 길이 및 깊이를 검출하는 것을 목적으로 하고 있다.
먼저, 시험체(1)를 설치한 후(S10), 시험체(1) 주변에 도 3에 도시된 바와 같이, 발열입자 분사부(20)와 유도체 분사부(30) 및 적외선 열화상 카메라(70)를 설치하게 된다(S20). 그리고, 검사의 대상이 되는 시험체(1)의 일면에 발열입자 분사부(20)를 통해 발열입자(21)를 분사하게 된다(S30).
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따라 발열입자(21)가 분사되기 전, 시험체(1)의 부분 정면도를 도시한 것이고, 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따라 발열입자(21)가 시험체(1)에 분사되어 결함부(2)에 발열입자(21)가 채워진 상태의 부분 정면도를 도시한 것이다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 발열입자(21)의 크기는 시험체(1)에 형성된 결함부(2)의 크기보다 작게 구성되므로 발열입자 분사부(20)에 의해 분사된 발열입자(21)는 시험체(1)의 결함부(2)에 채워지게 된다. 따라서 발열입자(21)의 크기보다 크게 형성되어진 결함부(2)로 이러한 발열입자(21)가 채워지게 된다. 구체적 실시예에서 이러한 발열입자(21)의 크기는 2um이하로 구성되어 있다. 따라서 2um 보다 크게 형성된 결함부(2) 내로 발열입자(21)가 채워지게 된다.
발열입자(21)는 유도체(31)와 반응하여 화학적 발열을 발생시키는 모든 물질을 포함한다. 구체적 실시예에서는 유도체(31)로 수분을 사용하였고, 발열입자(21)는 수분과 반응하여 화학적 발열을 발생시키는 생석회를 사용하였다. 그러나 발열입자(21)로서 입자크기를 2um 이하 정도로 제어할 수 있고, 수분과 반응하여 화학적 발열을 발생하는 금수성 물질을 사용할 수 있다. 금수성 물질로는 무기과산화물류(과산화나트륨, 과산화칼륨, 과산화마그네슘, 과산화칼슘, 과산화바륨, 과산화리튬, 과산화베릴륨 등), 마그네슘, 철분, 금속분, 황화린, 칼륨, 나트륨, 알킬알루미늄, 알킬리튬, 알칼리금속 및 알칼리토금속류, 유기금속화합물류, 금속수소화합물류, 금속인화물류, 칼슘 또는 알루미늄의 탄화물류, 과염소산, 과산화수소, 황산, 질산, 특수인화물인 디에틸에테르, 콜로디온 등이 있다. 이러한 금수성 물질은 수분과 반응시 큰 폭발력을 가질 수 있으므로 미소량을 분사시켜 반응을 유도하는 것이 바람직하다.
그리고, 발열입자 분사부(20)를 통해 발열입자(21)가 시험체(1)의 결함부(2)에 채워지게 된 후 유도체 분사부(30)를 통해 시험체(1)로 유도체(31)를 분사하게 된다(S40). 따라서 유도체(31)와 반응한 발열입자(21)는 소정의 화학적 발열을 발생시키게 된다. 즉, 발열입자(21)는 시험체(1)의 결함부(2)에 채워져 있게 되므로 시험체(1)의 결함부(2)에서 화학적 발열이 발생되게 된다. 도 5c는 본 발명의 일실시예에 따라 유도체(31)가 시험체(1)에 분사되어 결함부(2)에서 화학적 발열이 나타난 상태의 부분 정면도를 도시한 것이다.
이러한 유도체(31)는 발열입자(21)를 반응시켜 화학적 발열을 유도하는 물질로 구체적 실시예에서는 수분을 사용하였지만, 발열입자(21)와 반응할 수 있는 물질이라면 그 물질의 종류는 제한되지 않는다. 또한, 분사형태 역시 수증기 등의 가스형태를 취할 수도 있다.
그리고, 유도체(31)가 분사되어 시험체(1)의 결함부(2)에서 화학적 발열이 발생되면 적외선 열화상 카메라(70)는 시험체(1)의 전체 온도 분포를 촬상하게 된다(S60). 앞서 설명한 바와 같이, 발열입자(21)는 시험체(1)의 결함부(2)에 채워지게 되고, 유도체(31)와 반응한 발열입자(21)의 화학적 발열에 의해 시험체(1)의 결함부(2)와 건전부 사이에 온도구배가 발생되게 된다. 이러한 온도구배는 적외선 열화상 카메라(70)에 의해 측정되게 된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 제어신호의 흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 등으로 구성된 분석수단(60)이 검사 프로그램을 실행시키면, 제어부(50)는 적외선 열화상 카메라(70)를 제어하게 되고, 적외선 열화상 카메라(70)가 시험체(1)의 전체 온도 분포 측정값을 측정하게 된다.
그리고, 제어부(50)를 통해 적외선 열화상 카메라(70)가 측정한 측정값이 분석수단(60)으로 입력되고, 분석수단(60)이 측정값을 기반으로 시험체(1)의 결함부(2)의 크기, 위치 및 깊이를 검출하게 된다. 또한, 분사압 조절부(40)는 발열입자 분사부(20)와 연결되어 발열입자 분사부(20)를 제어하여 발열입자 분사부(20)에서 분사되는 발열입자(21)의 분사압, 유량을 조절할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 분사압 조절부(40)는 유도체 분사부(30)와 연결되어 유도체 분사부(30)를 제어하여 유도체 분사부(30)에서 분사되는 유도체(31)의 분사압 및 유량을 조절할 수 있다.
이하에서는 또 다른 실시예에 따른 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 시스템(10)의 구성 및 작용에 대해 설명하도록 한다. 또 다른 실시예는 앞서 설명한 일실시예에서의 적외선 열화상 카메(70)라, 발열물질 분사부(20), 유도체 분사부(30), 제어부(50), 분사압 조절부(40), 분석수단(60)의 기능과 작용은 기본적으로 동일하다. 다만, 또 다른 실시예에서는 배관형태의 시험체(1)의 내부 표면의 결함부(2)를 검출하는 것을 목적으로 하고 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 배관형태의 시험체(1) 내부표면에 결함부(2)를 검출하기 위한 각 단계의 단면도를 모식적으로 도시한 것이다. 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 시스템(10)은 적외선 열화상 카메라(70), 발열물질 분사부(20), 유도체 분사부(30), 제어부(50), 분사압 조절부(40), 분석수단(60), 잔류물질 제거용 피스톤(80), 접착물질 도포수단 등을 포함하고 있다.
먼저, 도 7의 상단부 왼쪽에서 첫번째 도시된 바와 같이 시험체(1)는 배관형태로 구성되고, 왼쪽에서 두번째 도시된 바와 같이, 시험체(10)의 내부 표면에 접착물질 도포 수단에 의해 접착물질(6)을 도포하게 된다. 그리고, 상단부 세번째에 도시된 바와 같이, 잔류물질 제거용 피스톤(80)을 시험체의 내부로 삽입하여 시험체의 결함부(2) 외에 도포된 접착물질(6)을 제거하게 된다.
그리고, 도 7의 상단부 왼쪽에서 네번째 도시된 바와 같이, 발열입자 분사부(20)에 의해 시험체(1) 내부 표면에 발열입자(21)를 도포하게 된다. 또한, 중단부 왼쪽에서 첫번째에 도시된 바와 같이, 잔류물질 제거용 피스톤(80)을 시험체(1)의 내부로 삽입하여 시험체(1)의 결함부(2) 외에 도포된 발열입자(21)를 제거하게 된다. 잔류물질 제거용 피스톤(80)에 의해 결함부(2) 외에 도포된 발열입자(21)를 제거하게 되면 도 7의 중단부 왼쪽에서 두번째 도시된 바와 같이, 발열입자(21)는 시험체 내부표면에 형성된 결함부(2)에만 채워지게 된다.
그리고, 도 7의 중단부 왼쪽에서 세번째 도시된 바와 같이, 유도체 분사부(30)에 의해 시험체 내부표면에 유도체(31)를 분사하게 된다. 유도체(31)를 분사하게 되는 경우 시험체(1)의 결함부(2)에 채워진 발열입자(21)와 유도체(31)가 반응하여 결함부에서 화학적 발열이 발생되게 되고, 화학적 발명이 발생되게 되면 도 7의 하단부 왼쪽 첫번째 도시된 바와 같이, 적외선 열화상 카메라(70)에 의해 시험체(1)의 온도분포를 촬상하게 되면 도 7의 하단부 왼쪽 두번째 도시된 것과 같이, 촬영영상(90)에서 결함부(2)의 위치를 검출하게 된다.
1:시험체
2:결함부
3:가열열원
4:초음파 가진부
5:증폭기
6:접착물질
10:화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 시스템
20:발열입자 분사부
21:발열입자
30:유도체 분사부
31:유도체
40:분사압 조절부
50:제어부
60:분석수단
70:적외선 열화상 카메라
80:잔류물질 제거용 피스톤
90:촬영영상
2:결함부
3:가열열원
4:초음파 가진부
5:증폭기
6:접착물질
10:화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 시스템
20:발열입자 분사부
21:발열입자
30:유도체 분사부
31:유도체
40:분사압 조절부
50:제어부
60:분석수단
70:적외선 열화상 카메라
80:잔류물질 제거용 피스톤
90:촬영영상
Claims (19)
- 적외선 열화상 비파괴 검사 장치에 있어서,
시험체의 표면에 발열입자를 분사하기 위한 발열입자 분사부;
상기 시험체에 분사된 상기 발열입자를 반응시켜 상기 발열입자의 화학적 발열을 유도하는 유도체를 분사시키기 위한 유도체 분사부; 및
상기 시험체에 나타난 온도분포를 촬상하여 상기 시험체의 결함부를 검출해 내는 적외선 열화상 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 발열입자는 상기 발열입자 분사부에 의해 상기 시험체 표면에 형성되어진 결함부에 채워지는 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 발열입자의 크기는 상기 시험체 표면에 형성되어진 결함부의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 발열입자의 크기는 0 초과 ~ 2um 이하인 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 장치.
- 제 4항에 있어서,
상기 발열입자는 금수성 물질인 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 장치.
- 제4항에 있어서,
상기 발열입자는 생석회인 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 유도체는 수분, 수증기 또는 기름으로 구성되어 상기 발열입자와 혼합되는 경우 상기 발열입자의 화학적 발열을 유도하게 되는 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 장치.
- 시험체의 표면에 발열입자를 분사하기 위한 발열입자 분사부;
상기 시험체에 분사된 상기 발열입자를 반응시켜 상기 발열입자의 화학적 발열을 유도하는 유도체를 분사시키기 위한 유도체 분사부;
상기 시험체에 나타난 온도분포를 촬상하여 상기 시험체의 결함을 검출해 내는 적외선 열화상 카메라;
상기 적외선 열화상 카메라를 제어하는 제어부; 및
상기 제어부와 연결되어 비파괴 검사 프로그램을 실행시키는 분석수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 시스템.
- 제 8항에 있어서,
상기 발열입자 분사부와 상기 유도체 분사부를 제어하여 상기 발열입자 분사부에서 분사되는 발열입자의 분사압과 상기 유도체 분사부에서 분사되는 유도체의 분사압을 조절하는 분사압 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 시스템.
- 제 9항에 있어서,
상기 분석수단에 의해 상기 검사 프로그램이 실행되게 되면, 상기 적외선 열화상 카메라가 작동되어 상기 시험체의 전체 온도 분포 측정값을 산출하고, 상기 측정값은 상기 제어부를 통해 상기 분석수단으로 입력되어 상기 시험체의 결함부를 검출하게 되는 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 시스템.
- 적외선 열화상 비파괴 검사 장치를 사용한 화학적 발열을 이용한 비파괴 검사방법에 있어서,
시험체와 특정간격으로 이격되도록 적외선 열화상 카메라와 발열입자 분사부 및 유도체 분사부를 설치하는 단계;
상기 발열입자 분사부가 작동되어 상기 시험체의 표면에 발열입자를 분사시켜 상기 시험체의 결함부에 상기 발열입자가 채워지는 단계;
상기 유도체 분사부가 작동되어 상기 시험체 표면에 유도체를 분사시켜 상기 결함부에 채워진 상기 발열입자가 발열되는 단계; 및
상기 적외선 열화상 카메라가 상기 시험체의 온도분포를 촬상하여 측정값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 방법.
- 제 11항에 있어서,
상기 시험체는 판부재 또는 관부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 방법.
- 적외선 열화상 비파괴 검사 시스템을 사용한 화학적 발열을 이용한 시험체의 결함부 검출방법에 있어서,
시험체와 특정간격을 이격되도록 적외선 열화상 카메라와 발열입자 분사부 및 유도체 분사부를 설치하는 단계;
상기 발열입자 분사부가 작동되어 상기 시험체의 표면에 발열입자를 분사시켜 상기 시험체의 결함부에 상기 발열입자가 채워지는 단계;
상기 유도체 분사부가 작동되어 상기 시험체 표면에 유도체를 분사시켜 상기 결함부에 채워진 상기 발열입자가 발열되는 단계;
분석수단이 검사 프로그램을 실행시키면, 제어부가 상기 적외선 열화상 카메라를 작동시켜 상기 적외선 열화상 카메라가 상기 시험체의 전체 온도 분포 측정값을 측정하는 단계; 및
상기 제어부를 통해 상기 측정값이 상기 분석수단으로 입력되고, 상기 분석수단이 상기 측정값을 기반으로 상기 시험체의 결함부의 크기, 위치 및 깊이를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 시험체의 결함부 검출방법.
- 제 13항에 있어서,
상기 발열입자가 발열되는 단계는
상기 발열입자 분사부와 연결된 분사압 조절부가 상기 발열입자 분사부를 제어하여 상기 발열입자 분사부에서 분사되는 발열입자의 분사압을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 시험체의 결함부 검출방법.
- 제 14항에 있어서,
상기 분사압 조절부가 상기 유도체 분사부를 제어하여 상기 유도체 분사부에서 분사되는 유도체의 분사압을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 시험체의 결함부 검출방법.
- 적외선 열화상 비파괴 검사 장치에 있어서,
배관 형태의 시험체
상기 시험체의 내부 표면에 발열입자를 분사하기 위한 발열입자 분사부;
상기 시험체의 내부에 삽입되어 상기 시험체의 결함부 외에 분사된 발열입자를 제거하기 위한 잔류물질제거용 피스톤;
상기 시험체에 분사된 상기 발열입자를 반응시켜 상기 발열입자의 화학적 발열을 유도하는 유도체를 분사시키기 위한 유도체 분사부; 및
상기 시험체에 나타난 온도분포를 촬상하여 상기 시험체의 결함부를 검출해 내는 적외선 열화상 카메라
상기 적외선 열화상 카메라를 제어하는 제어부; 및
상기 제어부와 연결되어 비파괴 검사 프로그램을 실행시키는 분석수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 시스템.
- 제 16항에 있어서,
상기 발열입자 분사부에 의해 상기 시험체의 내부표면에 상기 발열입자를 분사하기 전에 상기 시험체의 내부 표면에 접착물질을 도포하도록 구성된 접착물질 도포수단을 더 포함하고,
상기 잔류물질제거용 피스톤은 상기 시험체의 결함부 외에 도포된 상기 접착물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 시스템.
- 배관형태의 시험체와 특정간격으로 이격되도록 적외선 열화상 카메라와 발열입자 분사부 및 유도체 분사부를 설치하는 단계;
상기 발열입자 분사부가 작동되어 상기 시험체의 내부 표면에 발열입자를 분사시켜 상기 시험체 내부표면에 상기 발열입자가 도포되는 단계;
잔류물질 제거용피스톤이 상기 시험체의 내부에 삽입되어 상기 시험체의 결함부 외에 분사된 발열입자를 제거하는 단계;
상기 유도체 분사부가 작동되어 상기 시험체의 내부 표면에 유도체를 분사시켜 상기 결함부에 채워진 상기 발열입자가 발열되는 단계; 및
상기 적외선 열화상 카메라가 상기 시험체의 온도분포를 촬상하여 측정값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 방법.
- 제 18항에 있어서,
상기 발열입자가 도포되는 단계 전에,
접착물질 도포수단이 상기 시험체의 내부 표면에 접착물질을 도포하는 단계; 및
상기 잔류물질제거용 피스톤이 상기 시험체의 결함부 외에 도포된 상기 접착물질을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 발열을 이용한 적외선 열화상 비파괴 검사 방법.
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