KR20140115409A - 방사선투과영상생성장치 및 방사선투과영상생성방법 - Google Patents

방사선투과영상생성장치 및 방사선투과영상생성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방사선투과영상검출장치 및 방사선투과영상검출방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선투과영상검출장치는, 방사선을 생성하여 검사체에 조사하는 방사선원; 상기 검사체를 투과한 상기 방사선을 감지하여, 상기 검사체에 대한 방사선투과영상신호을 생성하는 방사선감지센서; 및 상기 방사선이 상기 검사체에 입사하는 입사각의 변화에 따라 발생하는 상기 방사선투과영상신호의 오차를, 탄젠트 기울기 기반의 보정기법을 적용하여 보정하는 영상처리부를 포함하는 방사선투과영상검출장치를 포함할 수 있다.

Description

방사선투과영상생성장치 및 방사선투과영상생성방법 {Apparatus for generating radiographic image and method for the same}
본 발명은 방사선투과영상생성장치 및 방사선투과영상생성방법에 관한 것으로서, 특히 생성된 방사선투과영상에 대한 오차를 보정할 수 있는 방사선투과영상생성장치 및 방사선투과영상생성방법에 관한 것이다.
일반적으로 산업용 플랜트 및 선박 등에 사용되는 철판 용접부나 다양한 배관의 용접부에 대한 비파괴검사(NDT: Non-Destructive Test)에는, 엑스선 또는 감마선과 같은 방사선을 용접 부위에 조사시킨 후 용접 부위를 투과한 방사선을 측정하여 용접부의 특정지점에 발생한 크랙(crack) 또는 에어갭(air-gap)과 같은 결함을 검출하는 방사선투과검사가 널리 이용되고 있다.
기존의 방사선투과검사는 필름을 용접부 뒷면에 부착하고 방사선을 용접부에 조사하여 용접부를 투과한 방사선이 필름을 감광시킨 필름을 암실에서 현상하여 필름을 관찰하여 방사선투과검사를 실시하여 왔다. 그러나 종래의 방사선투과검사는 필름을 이용함으로서 재료비와 인건비가 많이 소요되며, 검사시간이 길고, 필름보관이 곤란한 여러가지 문제점이 있다.
특히, 발전플랜트, 석유화학플랜트 등에는 직경이 수십미터에 이르는 유류, 물, 화학물질을 보관하는 대형 저장탱크가 많이 설치되고 있으며, 상기 저장탱크의 용접부는 길이가 수백미터에 이르기도 하므로 검사비용 관계상 전 용접부에 대한 전수검사를 수행하지 못하고 극히 일부만 발췌하여 방사선투과검사를 수행하는 실정이었다. 하지만, 방사선검사를 수행하지 않은 용접부에서 손상이 발생할 경우, 저장탱크에 저장된 물질이 누설되어 심각한 환경문제를 유발할 가능성이 있다.
또한, 기존의 방사선투과검사에서 획득한 방사선투과영상은, 방사선의 입사각도와 검사체와의 위치가 투영된 영상을 얻게 되므로, 측정상의 기하하적 요인과 방사선 방출, 흡수 및 투과에 따른 양자특성에 의하여 본래의 형상과는 상이한 영상을 가지게 된다. 이러한 특성은 다각적으로 나타나므로, 판독자는 영상으로부터 정확한 정량적 판별보다는 경험에 의존한 정성적 판단을 내릴 수밖에 없으므로, 검사의 정확성이 저하되는 문제점이 있다.
공개특허공보 제2009-0116127호 (2009.11.11)
본 발명은, 생성된 방사선투과영상에 대한 오차를 보정할 수 있는 방사선투과영상생성장치 및 방사선투과영상생성방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방사선투과영상검출장치는, 방사선을 생성하여 검사체에 조사하는 방사선원; 상기 검사체를 투과한 상기 방사선을 감지하여, 상기 검사체에 대한 방사선투과영상신호을 생성하는 방사선감지센서; 및 상기 방사선이 상기 검사체에 입사하는 입사각의 변화에 따른 상기 방사선투과영상신호의 오차를, 탄젠트 기울기 기반의 보정기법을 적용하여 보정하는 영상처리부를 포함할 수 있다.
여기서 상기 영상처리부는,
Figure pat00001
dx는 보정된 화소값, dd는 상기 입사각이 θd인 경우에 대응하는 화소값, lo는 상기 입사각이 0인 화소의 화소배열상 거리, x는 상기 입사각이 θd인 화소의 화소배열상 거리를 나타내며, 상기 수식을 이용하여 상기 방사선투과영상신호를 보정할 수 있다.
여기서 상기 영상처리부는,
Figure pat00002
Io는 상기 입사각이 0인 경우에 상기 방사선감지센서가 측정한 방사선량, Id는 상기 입사각이 θd인 경우에 상기 방사선감지센서가 측정한 방사선량, dd는 상기 입사각이 θd인 경우의 화소값, do는 상기 입사각이 0인 경우의 화소값, λ는 상기 검사체의 두께, μ는 흡수계수를 이용하여, 상기 입사각 θd를 할 수 있다.
여기서 상기 방사선투과영상생성장치는, 상기 검사체의 표면을 따라 상기 방사선 감지센서가 이동하도록 구동력을 제공하는 이송부를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 이송부는, 상기 방사선투과영상의 농도에 따라 상기 구동력을 제어하여 상기 방사선감지센서의 이동속도를 조절할 수 있다.
여기서 상기 이송부는, 자기력을 이용하여 상기 검사체와의 인력(引力)을 형성하는 자성체; 및 상기 자성체와 상기 검사체 사이의 거리를 조절하는 거리조절부를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 이송부는, 상기 방사선감지센서가 이동한 이동거리를 측정하는 엔코더를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 검사체의 두께에 따라 상기 방사선원은 Yb-169, Ir-192 및 Se-75 중 어느 하나를 이용할 수 있다.
여기서 상기 방사선투과영상검출장치는, 두께가 순차적으로 증감하는 복수개의 금속판을 포함하는 스텝웨지(step wedge)를 더 포함하고, 상기 영상처리부는 상기 스텝웨지를 투과한 방사선의 투과도계식별도를 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방사선투과영상검출방법은, 검사체에 대한 방사선의 투과도계식별도에 따라 방사선원을 설정하는 방사선원설정단계; 사선영상취득장치를 검사체 표면을 따라 이동시켜, 상기 검사체에 대한 방사선투과영상을 취득하는 방사선투과영상취득단계; 및 기 방사선이 상기 검사체에 입사하는 입사각의 변화에 따라 발생하는 상기 방사선투과영상신호의 오차를, 탄젠트 기울기 기반의 보정기법을 적용하여 보정하는 영상처리단계를 포함할 수 있다.
여기서 상기 방사선원설정단계는, 스텝웨지에 대하여 기 설정된 방사선원으로 방사선을 조사하여, 상기 방사선원의 투과도계식별도를 검출하는 투과도계식별도 검출과정; 및 상기 검사체의 두께에 대응하는 상기 투과도계식별도를 가지는 방사선원을 검색하여 추출하는 방사선원 추출과정을 포함할 수 있다.
여기서 상기 방사선투과영상취득단계는, 상기 방사선투과영상의 농도가 기준농도범위를 벗어나면, 상기 방사선영상취득장치의 속도를 조절하여, 상기 방사선투과영상의 농도를 상기 기준농도범위 내로 유지할 수 있다,
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방사선투과영상검출장치 및 방사선투과영상검출방법에 의하면, 전체 용접부에 대한 방사선투과영상을 신속하게 생성할 수 있으므로, 전체 용접부에 대한 방사선투과검사가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방사선투과영상검출장치 및 방사선투과영상검출방법에 의하면, 방사선투과영상의 투과도식별도 및 농도를 최적의 조건으로 취득할 수 있으므로, 방사선투과영상 품질을 향상할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방사선투과영상검출장치 및 방사선투과영상검출방법에 의하면, 방사선투과영상에 포함된 오차나 왜곡을 보정할 수 있으므로, 보다 정확한 방사선투과검사가 가능하다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선투과영상검출장치의 동작을 나타내는 개략도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선투과영상검출장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도3은 검사체에 입사하는 방사선의 입사각의 변화에 따라 방사선투과영상신호에 발생하는 오차를 설명하기 위한 개략도이다.
도4은 검사체에 입사하는 방사선의 입사각의 변화에 따른 방사선투과영상신호에 발생하는 오차를 나타내는 그래프이다.
도5은 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선투과영상검출장치의 오차 보정을 설명하기 위한 개략도이다.
도6는 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선투과영상검출장치에 의한 오차보정 결과를 나타내는 그래프이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선투과영상검출장치의 스텝웨지(step wedge)를 나타내는 개략도이다.
도8는 스텝웨지를 이용하여 투과도계식별도를 측정하는 실시예를 나타내는 테이블표이다.
도9는 방사선원에 따른 투과도계식별도를 나타내는 그래프이다.
도10은 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선투과영상검출방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 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, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선투과영상검출장치의 동작을 나타내는 개략도이다.
발전플랜트, 석유화학플랜트 등에는 유류, 물, 화학물질 등을 보관하는 저장탱크가 설치될 수 있으며, 상기 저장탱크 한 기에 대한 용접길이는 수백여 미터에 달하는 경우도 있을 수 있다. 용접에 의하면 고온의 열을 가하여 단 시간에 두 금속을 접합할 수 있으므로, 상기와 같은 저장탱크를 효율적으로 제작할 수 있으나, 상기 용접작업 과정에서 결함이 발생할 수도 있다. 따라서, 용접부에 대한 방사선투과검사를 통하여, 상기 저장탱크의 용접부에 대한 건전성을 평가할 필요가 있다.
종래의 방사선투과검사는, 필름을 용접부 뒷면에 부착하고 상기 용접부를 투과한 방사선으로 필름을 감광시킨 후, 상기 필름을 현상하는 방식으로 상기 용접부에 대한 방사선투과영상을 획득하였다. 상기 방사선투과영상에는, 상기 용접부 내부에 발생한 공극이나 크랙(crack) 등이 검출될 수 있으므로, 상기 방사선투과영상을 이용하면 상기 용접부에 대한 결함판별이 가능하였다.
다만, 상술한 바와 같이, 종래에는 필름을 이용하여 용접부에 대한 검사를 수행하였으므로, 전체 용접부 중 일부에 대하여만 검사를 수행하게 되며, 검사에 필요한 재료비 및 인건비가 많이 소요되는 등의 문제점이 있었다. 또한, 검사시간도 오래걸리고, 현상한 필름에 대한 보관이 용이하지 않다는 점 등에서도 문제가 있었다.
반면에, 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선투과영상검출장치는, 도1에 도시한 바와 같이, 검사체(a)의 표면을 스스로 이동하면서 방사선투과영상을 검출하는 것이 가능하다. 따라서, 상기 검사체(a)에 포함된 용접부(w) 전체에 대한 방사선투과영상을 획득할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선투과영상검출장치는 디지털 형식의 방사선감지센서를 이용하므로, 별도의 필름을 사용하지 않고, 상기 검사체(a)를 투과한 방사선으로부터 전기적 형태의 방사선투과영상신호를 직접 획득하는 것도 가능하다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선투과영상검출장치는, 도2에 도시된 바와 같이, 방사선원(10), 방사선감지센서(20) 및 영상처리부(30)를 포함할 수 있으며, 추가적으로 이송부(40)를 더 포함할 수 있다.
방사선원(10)은, 도1(a)에 도시된 바와 같이 검사체(a)의 중심부에 구비될 수 있으며, 360도 전방위에 대하여 방사선을 방출할 수 있다. 상기 방사선원(10)은 상기 검사체(a)의 전체 표면에 대하여 일정한 입사각(예를들어, 0도)으로 상기 방사선을 조사할 필요가 있으므로, 상기 검사체(a)의 형상에 따라 상기 방사선원(10)의 형태도 달라질 수 있다. 예를들어, 상기 검사체(a)의 형상이 구형인 경우에는 상기 검사체(a)의 중심부에 원형의 방사선원(10)을 구비될 수 있으며, 상기 검사체(a)가 원기둥 형상인 경우에는 상기 방사선원(10)은 상기 검사체(a)의 중심축에 직선 또는 원기둥의 형상으로 구비될 수 있다.
한편, 방사선투과검사는 취득한 방사선투과영상을 바탕으로 검사체(a)의 결함여부를 평가하는 것이므로, 방사선투과영상의 품질은 방사선투과검사의 신뢰도와 직결될 수 있다. 상기 방사선투과영상의 품질요건으로는 투과도계 식별도와 방사선투과영상의 농도가 있다.
투과도계 식별도는 방사선투과영상에 나타난 결함의 선명한 정도를 나타내는 것으로서, 결함을 얼마나 정확하게 식별할 수 있는지에 관한 것이다. 상기 투과도계 식별도는 방사선의 에너지의 세기에 의하여 결정되는 것으로서, 특히 방사선원(10)의 종류에 따라 달라지게 된다.
방사선투과영상의 농도는 방사선투과영상에서의 검고 흰 정도를 정량적으로 나타낸 값으로서, 상기 방사선의 조사량에 따라 달라질 수 있다. 각각의 방사선투과영상의 농도가 균일하여야 정확한 결함의 종류와 크기를 평가하는 것이 가능므로, 상기 농도는 검사가 진행되는 도중에 항상 일정하게 유지할 필요가 있다.
상기 투과도계 식별도와 관련하여, 상기 검사체(a)의 두께에 따라 상기 방사선원(10)의 종류를 달리 할 수 있다. 구체적으로, 상기 검사체(a)의 두께가 두꺼울 수록 상기 방사선원(10)이 방출하는 방사선의 에너지가 높은 것을 선택할 수 있으며, Yb-169, Ir-192 및 Se-75 중 어느 하나를 선택할 수 있다.
구체적으로, 스텝웨지(50, step wedge)를 이용하여 상기 검사체(a)의 두께 따라 적합한 방사선원(10)의 종류를 선택하는 것이 가능하다. 도7은, 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선투과영상검출장치의 스텝웨지(50)를 나타내는 개략도로서, 도7에 도시된 바와 같이, 상기 스텝웨지(50)는 두께가 상이한 복수개의 금속판을 포함하여 구성될 수 있다. 도7에 도시된 스텝웨지(50)는 두께가 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20mm인 금속판을 연결한 것으로서, 각각의 두께별로 1 ~ 10까지의 번호가 지정될 수 있다.
이후, 상기 방사선원(10)의 종류에 따라 각각 상기 스텝웨지(50)에 대한 방사선투과영상을 취득하면, 도8과 같은 실험결과를 포함하는 테이블표 및 도9와 같은 그래프를 구할 수 있다. 여기서, 상기 스텝웨지(50)는 표면에 시험편을 구비하여, 상기 투과도계 식별도를 정량적으로 계산할 수 있다. 도9에 도시되어 있는 바와 같이, 검사체(a)의 두께가 10mm 미만이면 Yb-169의 방사선원을 사용하고, 10mm 이상 20mm 미만의 범위에서는 Se-75의 방사선원을 사용하며, 20mm 이상의 범위에서는 Ir-192선원을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
방사선감지센서(20)는, 상기 검사체(a)를 투과한 상기 방사선을 감지하여, 상기 검사체(a)에 대한 방사선투과영상신호를 생성할 수 있다. 구체적으로, 방사선감지센서(20)는 신티레이터(scintillator)를 이용하여 조사되는 방사선을 빛으로 변환할 수 있으며, 상기 변환된 빛을 매트릭스 형태로 구비된 30㎛ ~ 100㎛ 크기의 수많은 미소센서를 이용하여 전기적 신호로 변환할 수 있다. 이후, 상기 전기적신호에 대한 증폭, 아날로그-디지털 변환 등을 거치면 상기 방사선투과영상신호를 얻을 수 있다. 이외에도, 광자극성 인광물질(photostimulable phosphor)이 도포된 영상판(imaging plate) 및 PMT(photo multiplier tube)를 이용하는 간접방식(computed radiography)으로 방사선투과영상신호를 생성하는 방사선감지센서(20)를 활용하는 것도 가능하다.
앞서 살핀 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선투과영상검출장치는 상기 방사선감지센서(20)를 이용하므로, 필름을 이용하지 않고도 방사선투과영상을 얻을 수 있으며, 신속한 방사선투과영상 획득이 가능하다.
영상처리부(30)는, 상기 방사선이 상기 검사체(a)에 입사하는 입사각의 변화에 따라 발생하는 상기 방사선투과영상신호의 오차를 보정할 수 있다. 상기 방사선감지센서(20)가 생성한 방사선투과영상은, 방사선의 입사각도와 검사체(a)의 위치 등이 반영되어 생성된다. 즉, 상기 방사선투과영상은 측정상의 기하학적 요인과 방사선 방출, 흡수 및 투과에 따른 양자특성에 의하여 본래의 형상과는 다르게 나타날 수 있으며, 이로인하여 방사선투과검사의 정확성이 저하될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선투과영상검출장치는, 상기 영상처리부(30)의 구성을 더 포함하여, 상기 방사선투과영상의 오차를 보정하도록 할 수 있다. 구체적으로, 상기 영상처리부(30)는 탄젠트 기울기 기반의 보정기법을 적용하여 상기 오차를 보정할 수 있다.
상기 오차보정과 관련하여, 먼저 상기 방사선투과영상의 생성특성을 반영한 수학적 모델을 제시하고, 이를 근거로 하여 상기 방사선투과영상에 대한 오차를 보정할 필요가 있다.
구체적으로, 방사선을 조사하게 되면, 방사선량은 역자승법칙에 의하여 방사선원으로부터의 거리의 자승에 반비례하게 된다. 즉, 방사선원으로부터 거리 r만큼 떨어진 위치에서의 방사선량은
Figure pat00003
로 나타낼 수 있다. 여기서, Ii은 방사선원이 방출하는 방사선량, r은 방사선원으로부터의 거리, Iir은 거리 r에서의 방사선량이다. 또한, 검사체(a)를 투과하기 전과 후의 방사선량은 비어의 법칙에 의존하므로,
Figure pat00004
와 같이 나타낼 수 있다. 여기서, λ는 검사체(a)의 두께, μ는 흡수계수, Iin은 검사체(a)에 입사하는 방사선량, Iout은 검사체(a)를 투과한 방사선량이다.
다만, 도3에 도시된 바와 같은, 방사선원(10), 검사체(a) 및 방사선감지센서(20)로 연결되는 측정구조에서는 방사선원(10)의 방사선 조사는 입사각θ를 수반할 수 있다. 이와 같이 입사각θ를 수반하는 경우에 대하여 상기 역자승법칙 및 비어의 법칙을 적용하면, 입사각θ를 가지는 경우의 방사선감지센서(20)에 입사되는 방사선량(Id)과 입사각이 0인 경우의 방사선감지센서(20)에 입사되는 방사선량(Io)을 계산할 수 있다.
즉,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
로 나타낼 수 있다.
따라서, 방사선투과영상취득시 발생하는 입사각θ에 의하여 Io≠Id, Io>Id가 성립하고, 상기 Io와 Id에 대응하여 상기 방사선감지센서(20)가 생성하는 화소값 do와 dd 사이에도 do≠dd가 성립한다. 다만, θ?0 인 경우에는 Io?Id이다. 여기서 do는 상기 방사선이 방사선감지센서(20)에 수직으로 입사하는 경우로서 검사체(a)에 대한 정확한 투과 영상 화소값에 해당한다. 반면에, dd는 검사체(a)의 밀도와 두께가 일정함에도 불구하고 수직으로 입사하는 경우에 비하여 검사체(a)의 두께가 더 두껍게 측정되었으므로 검사체(a)의 방사선투과영상을 정확하게 반영하고 있지 못하는 것으로 볼 수 있다. 따라서, 보정을 통하여 상기의 비선형적 차이를 균일하게 처리할 필요가 있다.
이때, 평판형태의 검사체(a)의 경우, 너비에 비하여 길이가 현저하게 길면(길이 >> 너비), 왜곡은 길이방향으로만 발생하는 것으로 간주할 수 있다.
도4(a)는 평판형의 검사체(a)에 대하여 생성한 방사선투과영상이고, 도4(b)는 상기 방사선투과영상의 길이방향에 대한 화소의 회색도(gray level)를 측정한 그래프이다. 도4(b)에 도시된 바와 같이, 약 300cm 부근에서 최대의 화소값을 가지는 do가 위치하고, do를 기준으로 좌우로는 화소값들이 각각 감소하고 있다. 상기 도4(b)에서 상기 do를 기준으로 좌우 대칭이 아닌 것은 측정시 검사체(a)와 방사선감지센서(20) 사이의 간격이 일정하지 않는 측정상의 오차에 기인하는 것이다.
앞서 도3을 통하여 설명한 바와 같이, 상기 실험체(a)의 두께가 일정한 이상, 상기 방사선감지센서(20)로 입사되는 방사선량의 크기는 일정하여야 하며 도4(b)와 같이 회색도값이 일정하지 않는 것은 입사각θ의 크기 차이에 의한 것으로 볼 수 있다. 따라서, 상기 do값을 기준으로 나머지 화소값들을 보정할 필요가 있다.
구체적으로,
Figure pat00007
이 성립한다. 여기서, dd 및 do는 방사선감지센서(20)를 이용하여 측정한 값이고, λ는 상기 검사체의 두께로서 일정한 값이며, μ는 흡수계수로서 실험을 통한 추정값이므로, 상기 수학식을 이용하면 상기 입사각 θd를 계산할 수 있다.
여기서, do 및 dd의 화소값 배열에서의 거리, 즉 방사선투과영상의 길이방향에 대한 거리는, 도5에 도시된 바와 같이, 각각 lo와 x에 위치한다. 따라서, 보정된 화소값을 dx라 할 때,
Figure pat00008
에 의하여 상기 보정된 화소값 dx를 계산할 수 있다.
도6(a)는 보정전의 방사선투과영상의 길이방향의 회색도를 나타내는 그래프이고, 도6(b)는 보정후의 방사선투과영상의 길이방향의 회색도를 나타내는 그래프이다. 상기 도6(a) 및 도6(b)를 비교하면, 상기 방사선투과영상의 길이방향의 회색도가 일정하게 유지되도록 보정됨을 확인할 수 있다. 추가적으로, 도6(c)는 상기 보정시의 tanθd의 변화를 나타내는 그래프로서, 이때의 μ는 0.1459, λ는 10.25mm이다.
이송부(40)는, 상기 검사체(a)의 표면을 따라 상기 방사선 감지센서(20)가 이동하도록 구동력을 제공할 수 있다. 구체적으로, 이송부(40)는 상기 방사선투과영상생성장치에 부착된 바퀴(41)와 상기 바퀴(41)를 회전시켜 상기 방사선투과영상생성장치가 상기 검사체(a)의 표면을 따라 이동하도록 하는 모터부를 포함하여 구성될 수 있다.
앞서 살핀 바와 같이, 상기 방사선투과영상의 품질요건으로는 투과도계 식별도와 방사선투과영상의 농도가 있으며, 특히 방사선투과영상의 농도는 상기 방사선투과영상생성장치의 이송속도에 따라 달라질 수 있다.
구체적으로, 상기 방사선투과영상의 농도는
Figure pat00009
으로 나타낼 수 있으며, 여기서 D는 농도, Io는 입사된 방사선량, It는 검사체(a)를 투과한 방사선량을 의미한다. 일반적으로, 방사선투과영상의 농도는 방사선 조사시간을 이용하여 방사선 조사량을 조절하는 방식을 활용한다. 다만, 여기서는 상기 방사선투과영상취득장치가 상기 검사체(a)의 표면을 이동하므로, 상기 방사선투과영상취득장치의 이동속도를 조절하여 상기 방사선투과영상의 농도를 조절할 수 있다.
일실시예에 의하면, 저장탱크의 전체 용접부에 대한 방사선투과검사를 실시하기 전에, 먼저 용접길이 50mm구간에 대하여 방사선영상취득장치를 이동하면서 방사선투과영상을 취득한다. 이후, 상기 방사선투과영상의 농도를 계산하여 기 설정된 기준범위를 벗어나는 경우에는 이동속도를 조절하여 상기 농도가 기 설정된 기준범위에 속하도록 할 수 있다. 이후, 상기 방사선투과영상의 농도가 상기 기준범위에 속하게 되면, 전체 용접부에 대한 방사선투과검사를 진행할 수 있다. ASME, KS 등에 의하면 상기 기준농도는 2.0 ~ 4.0 범위에서 유지되도록 규정하고 있다.
추가적으로, 상기 이송부(40)는 자성체(42) 및 거리조절부(43)를 더 포함하여, 상기 방사선투과영상생성장치가 상기 검사체(a)에 부착된 상태로 이동하도록 할 수 있다. 예를들어, 상기 방사선투과영상생성장치는, 상기 자성체(42) 및 거리조절부(43)를 이용하여, 도1에 도시된 바와 같이, 상기 검사체(a)의 측면이나 배면에 부착된 상태로 이동할 수 있다. 상기 자성체(42)는 자기력을 이용하여 상기 검사체(a)와의 인력을 형성하게 할 수 있으며, 거리조절부(43)는 상기 자성체(42)와 검사체(a) 사이의 거리를 조절하여 상기 방사선투과영상생성장치와 상기 검사체(a) 사이의 인력의 세기를 조절할 수 있다. 상기 자성체(42)는 영구자석 또는 전자석으로 구현될 수 있으며, 상기 거리조절부(43)는 나사산을 이용하여 상기 자성체를 상하로 이동시키는 것일 수 있다. 상기 자성체(42)와 검사체(a) 사이의 인력이 지나치게 강하면, 상기 방사선투과영상생성장치가 상기 검사체(a)의 표면을 이동하기 어려워질 수 있으며, 상기 인력이 지나치게 약하면 상기 방사선투과영상생성장치가 상기 검사체(a)에서 떨어질 수 있다. 따라서, 상기 거리조절부(43)를 이용하여 상기 인력을 적절히 조절할 필요가 있다.
또한, 상기 이송부(40)는 상기 방사선투과영상생성장치가 이동한 거리를 측정하기 위한 구성을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 200mm 간격으로 납급자가 붙은 가늘고 긴 플라스틱 테이프를 검사체(a)에 부착하여 촬영하는 방식으로 상기 방사선투과영상에 위치표시가 되도록 할 수 있으며, 나아가, 엔코더를 이용하여 상기 바퀴(41)의 회전수를 감지하는 방식으로 상기 방사선투과영상생성장치의 이동거리를 측정할 수 있다. 특히, 상기 플라스틱 테이프와 엔코더를 동시에 사용하면 위치표시방법이 이중화되므로 디지털방식으로 인한 오류를 방지할 수 있다.
도10은 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선투과영상검출방법을 나타내는 순서도이다.
도10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선투과영상검출방법은 방사선원설정단계(S10), 방사선투과영상취득단계(S20) 및 영상처리단계(S30)를 포함할 수 있다.
이하, 도10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선투과영상검출방법을 설명한다.
방사선원설정단계(S10)는, 검사체에 대한 방사선의 투과도계식별도에 따라 방사선원을 설정할 수 있다. 구체적으로, 상기 방사선원설정단계(S10)는 투과도계식별도 검출과정 및 방사선원추출과정을 포함할 수 있다. 투과도계식별도 검출과정은 스텝웨지에 대하여 기 설정된 방사선원으로 방사선을 조사하여, 상기 방사선원의 투과도계식별도를 검출할 수 있으며, 방사선원추출과정은 상기 검사체의 두께에 대응하는 상기 투과도계식별도를 가지는 방사선원을 검색하여 추출할 수 있다. 상기 스텝웨지를 이용하여 상기 검사체의 두께에 적합한 방사선원을 선택하는 내용은 앞서 설명하였으므로, 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
방사선투과영상취득단계(S20)는, 방사선영상취득장치를 검사체 표면을 따라 이동시켜, 상기 검사체에 대한 방사선투과영상을 취득할 수 있다. 이때, 상기 방사선영상취득장치는 방사능감지센서를 이용하여 상기 방사선투과영상을 취득할 수 있으며, 여기서 상기 방사선투과영상은 전기적 신호일 수 있다.
추가적으로, 상기 방사선투과영상취득단계(S20)는, 상기 방사선투과영상의 농도가 기준농도범위를 벗어나면, 상기 방사선영상취득장치의 속도를 조절하여, 상기 방사선투과영상의 농도를 상기 기준농도범위 내로 유지할 수 있다. 상기 방사선투과영상의 품질을 향상하기 위해서는 상기 방사선투과영상의 농도를 기준범위내로 유지시킬 필요가 있으므로, 상기 방사선영상취득장치의 속도를 조절하는 방식으로 상기 방사선투과영상의 농도를 조절할 수 있다. 상기 방사선투과영상의 농도를 조절하는 구체적인 내용은 앞서 설명하였으므로, 여기서는 구체적인 설명을 생략한다.
영상처리단계(S30)는, 상기 방사선이 상기 검사체에 입사하는 입사각의 변화에 따라 발생하는 상기 방사선투과영상신호의 오차를, 탄젠트 기울기 기반의 보정기법을 적용하여 보정할 수 있다. 상기 방사선이 검사체를 투과하여 방사선영상취득장치에 입사할 때, 입사각을 가지는 경우에는 상기 방사선투과영상신호에 오차가 포함될 수 있다. 정확한 방사선투과검사를 수행하기 위해서는 방사선투과영상의 신뢰도가 유지되어야 하므로, 상기 방사선투과영상에 대한 보정은 반드시 필요하다. 다만, 상기 방사선투과영상에 대한 보정과 관련하여서는 앞서 설명하였으므로, 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
10: 방사선원 20: 방사선감지센서
30: 영상처리부 40: 이송부
41: 바퀴 42: 자성체
43: 거리조절부 50: 스텝웨지
a: 검사체 w: 용접부
S10: 방사선원설정단계 S20: 방사선투과영상취득단계
S30: 영상처리단계

Claims (12)

  1. 방사선을 생성하여 검사체에 조사하는 방사선원;
    상기 검사체를 투과한 상기 방사선을 감지하여, 상기 검사체에 대한 방사선투과영상신호을 생성하는 방사선감지센서; 및
    상기 방사선이 상기 검사체에 입사하는 입사각의 변화에 따라 발생하는 상기 방사선투과영상신호의 오차를, 탄젠트 기울기 기반의 보정기법을 적용하여 보정하는 영상처리부를 포함하는 방사선투과영상검출장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 영상처리부는
    Figure pat00010

    dx는 보정된 화소값, dd는 상기 입사각이 θd인 경우에 대응하는 화소값, lo는 상기 입사각이 0인 화소의 화소배열상 거리, x는 상기 입사각이 θd인 화소의 화소배열상 거리를 나타내며, 상기 수식을 이용하여 상기 방사선투과영상신호를 보정하는 방사선투과영상검출장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 영상처리부는
    Figure pat00011

    Io는 상기 입사각이 0인 경우에 상기 방사선감지센서가 측정한 방사선량, Id는 상기 입사각이 θd인 경우에 상기 방사선감지센서가 측정한 방사선량, dd는 상기 입사각이 θd인 경우의 화소값, do는 상기 입사각이 0인 경우의 화소값, λ는 상기 검사체의 두께, μ는 흡수계수를 이용하여, 상기 입사각 θd를 구하는 방사선투과영상검출장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 검사체의 표면을 따라 상기 방사선 감지센서가 이동하도록 구동력을 제공하는 이송부를 더 포함하는 방사선투과영상검출장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 이송부는
    상기 방사선투과영상의 농도에 따라 상기 구동력을 제어하여 상기 방사선감지센서의 이동속도를 조절하는 방사선투과영상검출장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 이송부는
    자기력을 이용하여 상기 검사체와의 인력(引力)을 형성하는 자성체; 및
    상기 자성체와 상기 검사체 사이의 거리를 조절하는 거리조절부를 더 포함하는 방사선투과영상검출장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 이송부는
    상기 방사선감지센서가 이동한 이동거리를 측정하는 엔코더를 더 포함하는 방사선투과영상검출장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 방사선원은
    상기 검사체의 두께에 따라, Yb-169, Ir-192 및 Se-75 중 어느 하나인 방사선투과영상검출장치.
  9. 제1항에 있어서,
    두께가 순차적으로 증감하는 복수개의 금속판을 포함하는 스텝웨지(step wedge)를 더 포함하고,
    상기 영상처리부는 상기 스텝웨지를 투과한 방사선을 이용하여 투과도계식별도를 검출하는 방사선투과영상검출장치.
  10. 검사체에 대한 방사선의 투과도계식별도에 따라 방사선원을 설정하는 방사선원설정단계;
    방사선영상취득장치를 검사체 표면을 따라 이동시켜, 상기 검사체에 대한 방사선투과영상을 취득하는 방사선투과영상취득단계; 및
    상기 방사선이 상기 검사체에 입사하는 입사각의 변화에 따라 발생하는 상기 방사선투과영상신호의 오차를, 탄젠트 기울기 기반의 보정기법을 적용하여 보정하는 영상처리단계를 포함하는 방사선투과영상검출방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 방사선원설정단계는
    스텝웨지에 대하여 기 설정된 방사선원으로 방사선을 조사하여, 상기 방사선원의 투과도계식별도를 검출하는 투과도계식별도 검출과정; 및
    상기 검사체의 두께에 대응하는 상기 투과도계식별도를 가지는 방사선원을 검색하여 추출하는 방사선원 추출과정을 포함하는 방사선투과영상검출방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 방사선투과영상취득단계는
    상기 방사선투과영상의 농도가 기준농도범위를 벗어나면, 상기 방사선영상취득장치의 속도를 조절하여, 상기 방사선투과영상의 농도를 상기 기준농도범위 내로 유지하는 방사선투과영상검출방법.
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