KR20180110786A - 결함 검출 장치 및 이를 이용한 결함 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 결함 검출 장치 및 이를 이용한 결함 검출 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피검사체를 파괴하지 않고, 피검사체 내부의 결함을 검출하기 위한 결함 검출 장치 및 이를 이용한 결함 검출 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 결함 검출 장치는 신호를 피검사체의 내부로 송출하고, 상기 피검사체의 내부에서 발생하는 신호를 수신하기 위한 제1 탐침부; 상기 제1 탐침부와 이격 설치되어, 상기 피검사체의 내부에서 발생하는 신호를 수신하기 위한 제2 탐침부; 및 상기 제1 탐침부로부터 수신되는 신호 및 상기 제2 탐침부로부터 수신되는 신호를 이용하여 상기 피검사체 내부의 결함 위치를 결정하는 위치 결정부;를 포함한다.

Description

결함 검출 장치 및 이를 이용한 결함 검출 방법{APPARATUS FOR INSPECTING DEFECT AND MEHTOD FOR INSPECTING DEFECT USING THE SAME}
본 발명은 결함 검출 장치 및 이를 이용한 결함 검출 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피검사체를 파괴하지 않고, 피검사체 내부의 결함을 검출하기 위한 결함 검출 장치 및 이를 이용한 결함 검출 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 부품 또는 재료의 수명 예측 및 건전성 평가에 있어서 결함의 위치에 대한 정보는 매우 중요하며, 정확하고도 신속한 결함 검출 기술이 요구되고 있다.
종래의 비파괴 결함 검출 기술 중 하나인 펄스 에코 측정법(Pulse Echo Technique)은 피검사체 내부에 존재하는 결함으로부터 반사되어 돌아오는 에너지 크기(Amplitude)에 따라 결함을 검출하는 기술이다. 그러나, 반사 에너지 크기는 반사면의 표면 상태에 의존적이어서 정확한 결함 크기 측정이 어려운 단점이 있었다.
반면, 회절파 시간차 분석법(TOFD: Time Of Flight Diffraction)은 파동의 회절 현상을 이용한 결함 검출 기술로서 기존의 펄스 에코 측정법에 비하여 검사 수행 속도가 10배 이상 빠르며, 검사자가 쉽게 결함을 검출할 수 있으며, 결함의 방향성에 의존하지 않으므로 안정적인 검사 방법으로서 각광받고 있다.
회절파 시간차 분석법은 송신용 탐침기와 수신용 탐침기를 이용하여 피검사체 즉, 매질에 파동을 보내어 피검사체 내부의 불연속부 등의 결함의 위치를 분석하는 기술이다. 송신용 탐침기에서 송출되는 파동은 매질을 지나며 매질 내의 결함에 충돌하여 회절파를 발생시키게 된다. 발생된 회절파는 수신용 탐침기에 의하여 수신되며, 송신용 탐침기로부터 파동을 송출하는 시간과 수신용 탐침기에 회절파가 수신되는 시간을 측정하여 결함의 위치를 검출하게 된다.
그러나, 종래의 회절파 시간차 분석법의 경우 송출되는 파동과 이에 의하여 발생되는 회절파의 전체적인 이동 거리만을 측정할 수 있게 되어, 피검사체 표면 상에서의 결함 위치 및 피검사체 표면으로부터의 결함 깊이 등 피검사체 내부에 존재하는 결함의 3차원적인 위치를 정확하게 측정할 수 없는 문제점이 있었다.
KR 10-2015-0115725 A
본 발명은 피검사체를 파괴하지 않고, 피검사체 내부에 존재하는 결함의 정확한 위치를 검출할 수 있는 결함 검출 장치 및 이를 이용한 결함 검출 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 결함 검출 장치는 신호를 피검사체의 내부로 송출하고, 상기 피검사체의 내부에서 발생하는 신호를 수신하기 위한 제1 탐침부; 상기 제1 탐침부와 이격 설치되어, 상기 피검사체의 내부에서 발생하는 신호를 수신하기 위한 제2 탐침부; 및 상기 제1 탐침부로부터 수신되는 신호 및 상기 제2 탐침부로부터 수신되는 신호를 이용하여 상기 피검사체 내부의 결함 위치를 결정하는 위치 결정부;를 포함한다.
상기 제1 탐침부 및 제2 탐침부는 상기 피검사체의 표면을 따라 이동 가능하게 설치될 수 있다.
상기 피검사체 내부에서 발생하는 신호는 상기 제1 탐침부로부터 송출되는 신호가 결함에 의하여 회절되는 회절 신호를 포함할 수 있다.
상기 위치 결정부는, 상기 제1 탐침부와 제2 탐침부 사이의 간격(L), 상기 제1 탐침부로부터 결함까지의 거리(S1) 및 상기 제2 탐침부로부터 결함까지의 거리(S2)를 이용하여 상기 피검사체 내부의 결함 위치를 결정할 수 있다.
상기 제1 탐침부로부터 결함까지의 거리(S1)는, 상기 제1 탐침부로부터 송출되는 신호의 송신 시간과 상기 제1 탐침부로부터 수신되는 신호의 수신 시간의 차이 및 상기 피검사체 내부에서의 신호의 이동 속도를 이용하여 계산될 수 있다.
상기 제2 탐침부로부터 상기 결함까지의 거리(S2)는, 상기 제1 탐침부로부터 송출되는 신호의 송신 시간과 상기 제2 탐침부로부터 수신되는 신호의 수신 시간의 차이, 상기 피검사체 내부에서의 신호의 이동 속도 및 상기 제1 탐침부로부터 결함까지의 거리(S1)를 이용하여 계산될 수 있다.
상기 결함 위치는, 상기 제1 탐침부와 제2 탐침부를 연결하는 검사 면으로부터 결함까지의 결함 깊이(H) 및 상기 제1 탐침부 또는 제2 탐침부로부터 상기 검사 면을 따른 결함까지의 평면 결함 거리(D1 또는 D2)의 정보를 포함할 수 있다.
상기 검사 면으로부터 결함까지의 결함 깊이(H)는 하기의 수학식 1에 의하여 계산될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
상기 제1 탐침부 또는 제2 탐침부로부터 상기 검사 면을 따른 결함까지의 평면 결함 거리(D1 또는 D2)는 하기의 수학식 2에 의하여 계산될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
상기 제1 탐침부로부터 송출되는 신호는 초음파 신호를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검출 방법은 피검사체의 표면 상에 제1 탐침부 및 제2 탐침부를 이격 배치하는 과정; 상기 제1 탐침부로부터 피검사체의 내부로 신호를 송출하는 과정; 상기 피검사체의 내부에서 발생하는 신호를 상기 제1 탐침부 및 제2 탐침부로부터 감지하는 과정; 및 상기 제1 탐침부 및 제2 탐침부로부터 감지된 신호로부터 상기 피검사체 내부에 결함이 존재하는지 여부를 판단하는 과정;을 포함한다.
상기 피검사체의 내부로 신호를 송출하는 과정은, 상기 제2 탐침부의 하방을 향하여 신호를 송출할 수 있다.
상기 피검사체 내부에 결함이 존재하지 않는 것으로 판단되는 경우, 상기 피검사체의 표면을 따라 상기 제1 탐침부 및 제2 탐침부 중 적어도 하나를 이동시키는 과정;을 더 포함할 수 있다.
상기 피검사체 내부에 결함이 존재하는 것으로 판단되는 경우, 상기 제1 탐침부로부터 수신되는 신호 및 상기 제2 탐침부로부터 수신되는 신호를 이용하여 상기 피검사체 내부의 결함 위치를 결정하는 과정;을 더 포함할 수 있다.
상기 피검사체 내부의 결함 위치를 결정하는 과정은, 상기 제1 탐침부와 제2 탐침부를 연결하는 검사 면으로부터 결함까지의 결함 깊이(H) 및 상기 제1 탐침부 또는 제2 탐침부로부터 상기 검사 면을 따른 결함까지의 평면 결함 거리(D1 또는 D2)를 결정할 수 있다.
상기 제1 탐침부와 제2 탐침부의 위치 좌표, 상기 결함 깊이(H) 및 상기 평면 결함 거리(D1 또는 D2)를 이용하여 결함의 위치 좌표를 디스플레이하는 과정;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 결함 검출 장치 및 이를 이용한 결함 검출 방법에 의하면, 피검사체의 내부로 신호를 송출하는 제1 탐침부가 결함으로부터 발생되는 회절 신호를 수신하여 피검사체 내부에 존재하는 결함의 위치를 정확하게 검출할 수 있다.
또한, 제1 탐침부와 제2 탐침부 사이의 간격(L), 제1 탐침부로부터 결함까지의 거리(S1) 및 제2 탐침부로부터 상기 결함까지의 거리(S2)를 이용하여 결함의 위치를 검출함으로써, 피검사체의 내부에서 신호가 확산되어 이동하는 경우 신호의 송출 각도와 무관하게 결함의 위치를 검출할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검출 장치 및 이를 이용한 결함 검출 방법에 의하면, 피검사체 상의 제1 탐침부 및 제2 탐침부의 좌표에 따라 결함의 3차원적인 위치를 정확한 좌표로 산출하게 되어 장치의 구성을 단순화하고, 이에 따른 비용 절감 및 검출 속도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 회절파 시간차 분석법을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검출 장치의 구성 요소를 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검출 장치의 신호 이동 경로를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 결함 위치를 결정하는 모습을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검출 장치가 용접부의 결함 검출에 사용되는 모습을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 결함 좌표를 산출하는 모습을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검출 방법을 개략적으로 나타내는 도면.
본 발명에 따른 결함 검출 장치 및 이를 이용한 결함 검출 방법은 피검사체를 파괴하지 않고, 피검사체 내부에 존재하는 결함의 정확한 위치를 검출할 수 있는 기술적 특징을 제시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 일반적인 회절파 시간차 분석법을 설명하기 위한 도면이다.
회절파 시간차 분석법(TOFD: Time Of Flight Diffraction)은 음파의 회절 현상을 이용한 결함 검출 기술로서 송신용 탐침기(10)와 수신용 탐침기(20)를 이용하여 피검사체(1) 즉, 매질에 파동을 보내어 피검사체(1) 내부의 불연속부 등의 결함(P)의 위치를 분석한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 회절파 시간차 분석법에서 송신용 탐침기(10)는 피검사체(1) 내부를 향하여 신호를 송출한다. 피검사체(1)의 내부에 결함(P)이 존재하는 경우 송신용 탐침기(10)에서 송출되는 신호는 피검사체(1) 내부의 결함(P)에 도달하여 회절 신호를 발생시키게 된다. 발생된 회절 신호는 수신용 탐침기(20)에 의하여 수신되며, 송신용 탐침기(10)로부터 신호를 송출하는 시간과 수신용 탐침기(20)에 회절파등의 회절 신호가 수신되는 시간을 측정하여 각 시간의 시간차를 이용하여 결함(P)의 위치를 검출하게 된다.
그러나, 회절파 시간차 분석법의 경우 송신용 탐침기(10)와 수신용 탐침기(20) 사이에서 결함(P)의 정확한 위치를 검출할 수 없는 문제점이 있었다.
즉, 회절파 시간차 분석법은 송신용 탐침기(10)로부터 신호를 송출하는 시간과 수신용 탐침기(20)에 회절파가 수신되는 시간의 시간차를 이용하여 결함(P)의 위치를 검출하는데, 이러한 시간차는 송신용 탐침기(10)로부터 송출된 신호가 결함(P)까지 이동하는데 걸리는 시간과 결함(P)으로부터 회절 신호가 수신용 탐침기(20)로부터 이동하는데 걸리는 시간의 합이 된다. 따라서, 이러한 시간차를 이용하는 경우 송신용 탐침기(10)로부터 결함(P)까지의 거리와 결함(P)으로부터 수신용 탐침기(20)까지의 거리를 합한 거리만을 측정할 수 있게 된다. 이 경우, 피검사체(1) 내부의 결함(P)은 도 1의 점선으로 도시된 타원의 경로를 따른 다양한 위치에 배치되는 것으로 측정될 수 있어, 피검사체(1) 표면 상에서의 결함 위치 및 피검사체(1) 표면으로부터의 결함(P) 깊이 등 피검사체(1) 내부에 존재하는 결함(P)의 3차원적인 위치를 정확하게 측정할 수 없는 문제점이 있었다.
이에 대하여, 송신용 탐침기(10)로부터 일정 각도로 신호를 송출하고, 송출되는 신호가 피검사체(1) 표면과 이루는 각도로부터 결함(P)의 위치를 검출하는 방법이 제안되고 있으나, 송신용 탐침기(10)로부터 송출되는 신호는 피검사체(1) 내부에서 원호의 형상으로 확산되어 이동하며, 반드시 송출되는 신호의 중심에 결함(P)이 위치하는 경우에만 상기의 방법이 적용될 수 있게 되는바, 피검사체(1) 내부에서 결함(P)의 정확한 위치를 측정할 수 없는 문제점은 여전히 존재한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검출 장치의 구성 요소를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검출 장치는 신호를 피검사체(1)의 내부로 송출하고, 상기 피검사체(1)의 내부에서 발생하는 신호를 수신하기 위한 제1 탐침부(100); 상기 제1 탐침부(100)와 이격 설치되어, 상기 피검사체(1)의 내부에서 발생하는 신호를 수신하기 위한 제2 탐침부(200); 및 상기 제1 탐침부(100)로부터 수신되는 신호 및 상기 제2 탐침부(200)로부터 수신되는 신호를 이용하여 상기 피검사체(1) 내부의 결함 위치를 결정하는 위치 결정부(300);를 포함한다.
먼저, 피검사체(1)는 음파, 초음파 등 파동을 이용하여 내부의 검사 정보를 검출하기 위한 다양한 대상물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 피검사체(1)는 용접부를 포함하는 모재일 수 있으며, 인체를 그 대상으로 할 수도 있다. 즉, 인체 내부의 결함(종양 등)을 탐지할 때, 현재는 초음파 탐상 검사나 위상차 초음파 탐상 검사가 주로 이용되고 있으나, 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검사 장치를 적용하면 회절파 시간차 분석법에 의하여 인체 내부 결함의 3차원적인 위치를 정확하게 파악할 수 있다. 인체 내부 결함의 3차원 위치를 파악하기 위한 CT, MRI 등은 각각 방사선에 의한 피폭이나 강한 자기장으로 인한 부작용 등의 위험이 있는데, 초음파를 사용한 방식에서는 그 위험성이 매우 적다. 이외에도 선박의 능동 소나(active sonar), 레이더 등 파동을 이용하여 검사 정보가 검출되는 다양한 장비에도 적용될 수 있음은 물론이다.
또한, 결함(P)은 회절 신호를 발생시킬 수 있는 불연속부 등을 포함한다. 불연속부는 용접의 경우 용접부의 벌어짐, 크레이터(crater)의 벌어짐, 융합 불량, 용해 불량, 슬래그(slag) 삽입, 블로우 홀(blow hole), 웜 홀(worm hole), 고온 벌어짐, 이물질 혼입 등에 의한 주변 매질로부터의 재질적 차이에 의하여 다양하게 발생하며, 용접 작업과 무관한 피검사체(1) 자체에 이미 존재하고 있는 이물질이나, 크랙(crack), 흠 등을 포함한다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 상기의 다양한 불연속부에 대하여 결함(P)이라 정의하고 설명하기로 한다.
제1 탐침부(100)는 신호를 피검사체(1)의 내부로 송출하고, 송출된 신호에 의하여 피검사체(1)의 내부에서 발생하는 신호를 수신한다. 제1 탐침부(100)로부터 송출되는 신호는 파동을 이용한 다양한 신호를 포함할 수 있으며, 전파, 음파 또는 높은 지향성을 가지는 초음파 신호 등을 포함할 수 있다. 또한, 피검사체(1) 내부에서 발생하는 신호는 상기의 파동을 이용한 다양한 신호가 결함에 도달하여 회절되는 회절 신호를 포함할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 피검사체(1)의 내부에서 결함에 의하여 발생하는 신호를 회절 신호로 구분하여 표현하기로 한다.
제1 탐침부(100)는 피검사체(1)의 내부로 신호를 송출하기 위한 제1 송신기(110) 및 송출된 신호의 회절 신호를 수신하기 위한 제1 수신기(130)를 포함할 수 있다. 제1 송신기(110)는 압전 소자 또는 레이저를 사용하여 파동 신호를 송출할 수 있으며, 제2 수신기(230)는 압전 소자 또는 간섭계를 사용하여 상기 파동 신호가 회절된 회절 신호를 수신한다. 제1 송신기(110)와 제2 수신기(230)는 송출된 신호와 수신되는 회절 신호의 경로차를 최소화하기 위하여 인접 배치되며, 제1 송신기(110)와 제2 수신기(230)의 구조는 파동 신호를 송출하고, 이에 대한 회절 신호를 수신하는 다양한 구성의 송신기와 수신기가 사용될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제2 탐침부(200)는 제1 탐침부(100)와 이격 설치되어, 제1 탐침부(100)로부터 송출된 신호의 회절 신호를 수신한다. 제2 탐침부(200)는 제1 탐침부(100)로부터 송출된 신호의 회절 신호를 수신하기 위하여 제2 수신기(230)를 포함할 수 있으며, 이 경우 제2 수신기(230)는 전술한 바와 같이 압전 소자 또는 간섭계를 사용할 수 있다.
제2 탐침부(200)는 제1 탐침부(100)와 이격 설치된다. 여기서, 제2 탐침부(200)는 연결 부재에 의하여 제1 탐치부와 연결되어 결합될 수 있으며, 길이 조절이 가능한 연결 부재를 사용하여 제1 탐침부(100)와 제2 탐침부(200)의 이격 간격이 조절될 수 있다.
또한, 도 2에 도시되지는 않았으나, 송출되는 신호의 송출 시간 및 제1 탐침부(100)로 수신되는 회절 신호의 수신 시간을 측정하기 위한 시간 측정 센서가 제1 탐침부(100)에 포함될 수 있으며, 제2 탐침부(200)로 수신되는 회절 신호의 수신 시간을 측정하기 위한 시간 측정 센서가 제2 탐침부(200)에 포함될 수 있다. 뿐만 아니라, 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)에 각각 전원을 공급하기 위한 전원 공급 장치가 포함될 수 있음은 물론이다.
위치 결정부(300)는 제1 탐침부(100)로부터 수신되는 회절 신호 및 제2 탐침부(200)로부터 수신되는 회절 신호를 이용하여 피검사체(1) 내부의 결함 위치를 결정한다.
이하에서, 위치 결정부(300)가 피검사체(1) 내부의 결함 위치를 결정하는 과정에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검출 장치의 신호 이동 경로를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 결함 위치를 결정하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 먼저 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)는 피검사체(1)의 표면 상에 상호 이격되어 각각 설치된다. 도시된 바와 같이, 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)는 피검사체(1)의 표면 상에 직접 접촉하여 설치될 수 있으며, 피검사체(1)의 표면 상으로 일정 간격 이격되어 비접촉식으로 설치될 수도 있다.
제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)에 전원이 공급되면, 제1 탐침부(100)는 전기적 신호를 발생시키고, 전기적 신호는 파동 신호로 변환되어 피검사체(1) 내부로 송출된다. 피검사체(1) 내부에 결함(P)이 존재하지 않는 경우, 제1 탐침부(100)로부터 송출되는 신호에 대하여 피검사체(1)의 표면을 따라 전파되는 표면 신호와 저면에서 반사되는 저면 신호만이 수신되며, 회절 신호는 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)에 수신되지 않는다. 이에, 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)에 회절 신호가 수신되지 않아 결함(P)이 존재하지 않는 것으로 판단되면, 피검사체(1)의 표면을 따라 이동 가능하게 설치되는 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200) 중 적어도 하나를 이동시켜 계속적으로 결함(P)을 감지한다.
반면, 피검사체(1) 내부에 결함(P)이 존재하는 경우 피검사체(1) 내부로 송출되는 신호는 결함(P)에 의하여 회절 신호를 발생시키게 되고, 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)는 회절 신호를 수신하게 되어 결함(P)을 검출한다. 여기서, 회절 신호는 일정한 크기를 가지는 결함(P)의 경우 결함(P)의 단부에서 주로 발생하며, 결함(P)의 단부에서 발생하는 회절 신호는 신호의 세기 또는 고조파의 성분 등을 비교하여 감지될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 점 형상의 결함(P)을 예로써 설명하나, 결함(P)이 일정한 크기를 가지는 경우 점 형상의 결함(P)은 결함(P)의 단부에 적용될 수 있음은 물론이다.
페르마(Fermat's principle)의 원리에 따르면 파동 신호는 최단 시간 및 최소 거리로 진행하게 되므로, 피검사체(1) 내부에 결함(P)이 존재하는 경우 제1 탐침부(100)로부터 송출되는 신호는 도 3에 도시된 바와 같은 신호의 이동 경로를 가지게 된다. 즉, 제1 탐침부(100)로부터 송출되는 신호는 피검사체(1) 내부에서 부채꼴의 형상으로 확산되며, 이 중 결함(P)에 전달되는 신호는 제1 탐침부(100)와 결함(P)을 연결하는 직선의 경로를 따라 이동한다. 제1 탐침부(100)로부터 송출되는 신호가 결함(P)에 전달되면, 결함(P)에 의하여 신호는 전방향으로 회절하여 회절 신호가 발생된다. 전방향으로 회절하는 회절 신호 중 제1 탐침부(100)로 전달되는 회절 신호는 결함(P)과 제1 탐침부(100)를 연결하는 직선의 경로를 따라 이동하며, 제2 탐침부(200)로 전달되는 회절 신호는 결함(P)과 제2 탐침부(200)를 연결하는 직선의 경로를 따라 이동한다. 따라서, 제1 탐침부(100)로부터 송출되는 신호는 도 3에 화살표로 도시된 바와 같은 신호의 이동 경로를 가지게 된다.
피검사체(1) 내부에 결함(P)이 존재하는 경우, 위치 결정부(300)는 제1 탐침부(100)와 제2 탐침부(200) 사이의 간격(L), 제1 탐침부(100)로부터 결함(P)까지의 거리(S1) 및 제2 탐침부(200)로부터 결함(P)까지의 거리(S2)를 이용하여 피검사체(1) 내부의 결함 위치를 결정한다. 또한, 위치 결정부(300)에 의하여 결정되는 결함 위치는, 제1 탐침부(100)와 제2 탐침부(200)를 연결하는 검사 면(F)으로부터 결함(P)까지의 결함 깊이(H) 및 제1 탐침부(100) 또는 제2 탐침부(200)로부터 검사 면(F)을 따른 결함(P)까지의 평면 결함 거리(D1 또는 D2)의 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 검사 면(F)은 제1 탐침부(100)와 제2 탐침부(200)를 연결하고, 신호의 송출 방향과 수직한 평면을 의미한다.
제1 탐침부(100)로부터 상기 결함(P)까지의 거리(S1)는 제1 탐침부(100)로부터 송출되는 신호의 송신 시간과 상기 제1 탐침부(100)로부터 수신되는 회절 신호의 수신 시간의 차이 및 상기 피검사체(1) 내부에서의 신호 및 회절 신호의 이동 속도를 이용하여 계산된다. 또한, 제2 탐침부(200)로부터 상기 결함(P)까지의 거리(S2)는 제1 탐침부(100)로부터 송출되는 신호의 송신 시간과 제2 탐침부(200)로부터 수신되는 회절 신호의 수신 시간의 차이, 상기 피검사체(1) 내부에서의 신호 및 회절 신호의 이동 속도 및 상기 제1 탐침부(100)로부터 상기 결함(P)까지의 거리(S1)를 이용하여 계산된다. 여기서, 제1 탐침부(100)로부터 송출되는 신호의 이동 속도와 결함(P)으로부터 발생되어 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)로 수신되는 회절 신호의 이동 속도는 동일하다고 볼 수 있다.
예를 들어, 제1 탐침부(100)로부터 신호가 송출되고 결함(P)으로부터 회절 신호가 발생되어 제1 탐침부(100)로 회절 신호가 수신될 때까지 t11의 시간차가 발생한 경우, 피검사체(1) 내부에서 신호 및 회절 신호의 이동 속도를 v라고 할 때, 제1 탐침부(100)로부터 상기 결함(P)까지의 거리(S1)는 v×t11/2 이다. 또한, 제1 탐침부(100)로부터 신호가 송출되고 결함(P)으로부터 회절 신호가 발생되어 제2 탐침부(200)로 회절 신호가 수신될 때까지 t12의 시간차가 발생한 경우, 제1 탐침부(100)로부터 상기 결함(P)까지의 거리(S1)와 제2 탐침부(200)로부터 상기 결함(P)까지의 거리(S2)의 합은 v×t12 이므로, 제2 탐침부(200)로부터 상기 결함(P)까지의 거리(S2)는 v×(t12-t11/2)가 된다. 여기서, 신호 및 회절 신호의 이동 속도(v)는 송출되는 신호의 종류와 피검사체(1)의 재질에 의하여 미리 결정된다.
따라서, 제1 탐침부(100)로부터 송출되는 신호의 송신 시간과 상기 제1 탐침부(100)로부터 수신되는 회절 신호의 수신 시간의 차이(t11)에 의하여 제1 탐침부(100)로부터 결함(P)까지의 거리(S1)가 계산될 수 있으며, 제1 탐침부(100)로부터 송출되는 신호의 송신 시간과 상기 제2 탐침부(200)로부터 수신되는 회절 신호의 수신 시간의 차이(t12)에 의하여 제2 탐침부(200)로부터 결함(P)까지의 거리(S2)가 계산될 수 있다.
제1 탐침부(100)와 제2 탐침부(200) 사이의 간격(L)은 조절 가능하다. 제1 탐침부(100)와 제2 탐침부(200) 사이의 간격(L)은 사용자에 의하여 조절되며, 결함(P) 검출시 조절된 제1 탐침부(100)와 제2 탐침부(200) 사이의 간격(L)에 의하여 결정된다.
검사 면(F)으로부터 결함(P)까지의 결함 깊이(H)는 이하의 과정에 의하여 계산될 수 있다. 먼저, 제1 탐침부(100)로부터 송출되는 신호가 검사 면(F)과 이루는 각도를 θ라고 할 때, 검사 면(F)으로부터 결함(P)까지의 결함 깊이(H)는 하기의 수학식 1과 수학식 2에 의하여 계산된다.
Figure pat00003
Figure pat00004
따라서, 상기의 수학식 1과 수학식 2를 연립하여 계산하면 검사 면(F)으로부터 결함(P)까지의 결함 깊이(H)는 하기의 수학식 3으로 표현될 수 있다.
Figure pat00005
여기서, 상기와 같이 계산된 결함 깊이(H)는 검사 면(F)로부터 수직한 방향으로의 거리를 나타낸다. 그러나, 전술한 바와 같이 제1 탐침부(100)로부터 송출되는 신호는 피검사체(1) 내부에서 원호의 형상으로 확산되어 이동하므로 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)로부터 회절 신호가 수신되는 경우에도 결함(P)이 항상 검사 면(F)으로부터 수직한 방향에 존재하고 있다고 볼 수는 없다.
이에, 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)는 제1 탐침부(100)와 제2 탐침부를 연결하는 직선에 교차하는 방향으로 이동될 수 있다. 즉, 결함(P)이 검사 면(F)으로부터 수직한 방향에 존재하는 경우 결함으로부터 발생하는 회절 신호의 세기는 가장 큰 값을 나타낸다. 따라서, 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)를 제1 탐침부(100)와 제2 탐침부를 연결하는 직선에 교차하는 방향으로 이동시켜 회절 신호의 세기를 비교하고, 가장 큰 세기를 갖는 회절 신호가 수신되는 위치에서 결함 깊이(H)를 계산하는 경우 보다 정확한 결함 깊이(H)를 계산할 수 있게 된다.
또한, 제1 탐침부(100) 또는 제2 탐침부(200)로부터 상기 검사 면(F)을 따른 결함(P)까지의 평면 결함 거리(D1 또는 D2)는 하기의 수학식 4에 의하여 계산된다.
Figure pat00006
따라서, 상기의 수학식 4로부터 제1 탐침부(100) 또는 제2 탐침부(200)로부터 상기 검사 면(F)을 따른 결함(P)까지의 평면 결함 거리(D1 또는 D2)는 하기의 수학식 5로 표현될 수 있다.
Figure pat00007
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검출 장치 및 이를 이용한 결함 검출 방법에 의하면, 피검사체(1)의 내부로 신호를 송출하는 제1 탐침부(100)가 결함(P)으로부터 발생되는 회절 신호를 수신하여 피검사체(1) 내부에 존재하는 결함(P)의 위치를 정확하게 검출할 수 있다.
또한, 제1 탐침부(100)와 제2 탐침부(200) 사이의 간격(L), 제1 탐침부(100)로부터 결함(P)까지의 거리(S1) 및 제2 탐침부(200)로부터 상기 결함(P)까지의 거리(S2)를 이용하여 결함(P)의 위치를 검출함으로써, 피검사체(1)의 내부에서 신호가 확산되어 이동하는 경우 신호의 송출 각도(θ)와 무관하게 결함(P)의 위치를 검출할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검출 장치가 용접부의 결함 검출에 사용되는 모습을 나타내는 도면이다.
회절파 시간차 분석법은 기본적으로 피검사체의 내부에 존재하는 결함(P)을 검출하기 위하여 개발된 기술로 배관 등의 용접부에 대한 비파괴 검사에 효과적으로 적용될 수 있다. 즉, 용접부(14)를 포함하는 모재(12)를 피검사체로 하는 경우 결함(P)은 모재(12)와 용접부(14) 간의 벌어짐, 융합 불량, 용해 불량, 슬래그 삽입, 블로우 홀, 웜 홀, 이물질 혼입 등에 의하여 발생하며, 피검사체와 결함(P)은 매질의 종류가 상이한 불연속부를 형성하게 되어 파동 신호의 송출에 의하여 회절 신호를 발생시키게 된다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검출 장치는 모재(12) 상에 설치되어 용접부(14)에 의하여 발생하는 전술한 결함(P)을 검출하는데 사용될 수 있다. 즉, 두꺼운 배관의 용접부(14)에 대한 결함(P)의 깊이나 결함(P)의 높이를 비파괴로 검사하는데 적용되어, 제1 탐침부(100)와 제2 탐침부(200) 사이의 간격(L), 제1 탐침부(100)로부터 결함(P)까지의 거리(S1) 및 제2 탐침부(200)로부터 상기 결함(P)까지의 거리(S2)를 이용하여 정확한 결함(P)의 위치를 검출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 결함 좌표를 산출하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검출 장치는 제1 탐침부(100)로부터 수신되는 회절 신호 및 제2 탐침부(200)로부터 수신되는 회절 신호를 이용하여 피검사체(1) 내부의 결함 위치를 결정하는 위치 결정부(300)가 결함(P)의 3차원적인 위치 좌표를 결정하고, 결정된 3차원적인 위치 좌표를 표시하기 위한 모니터 등의 디스플레이부(400)를 더 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)에 전원이 공급되면 제1 탐침부(100)는 전기적 신호를 발생시키고, 전기적 신호는 파동 신호로 변환되어 피검사체(1) 내부로 송출된다. 피검사체(1) 내부에 결함(P)이 존재하지 않는 경우, 피검사체(1)의 표면을 따라 이동 가능하게 설치되는 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200) 중 적어도 하나를 이동시켜 결함(P)을 감지하고, 회절 신호가 검출되는 경우 위치 결정부(300)에 의하여 피검사체(1) 내부의 결함 위치를 결정한다.
여기서, 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)는 결함(P)을 감지하기 위하여 이동함에 따라 그 위치 좌표가 결정된다. 즉, 결함(P)이 검출될 때까지 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200) 중 적어도 하나는 피검사체(1)의 표면 상에서 사용자에 의하여 이동되며, 결함(P) 검출시 제1 탐침부(100)는 (x1, y1, z1)의 위치 좌표를 가질 수 있으며, 제2 탐침부(200)는 (x2, y2, z2)의 위치 좌표를 가질 수 있다.
여기서, 위치 결정부(300)는 제1 탐침부(100)와 제2 탐침부(200) 사이의 간격(L), 제1 탐침부(100)로부터 결함(P)까지의 거리(S1) 및 제2 탐침부(200)로부터 결함(P)까지의 거리(S2)를 이용하여 결함 위치를 결정하게 되고, 결함 위치는 제1 탐침부(100)와 제2 탐침부(200)를 연결하는 검사 면(F)으로부터 결함(P)까지의 결함 깊이(H) 및 제1 탐침부(100) 또는 제2 탐침부(200)로부터 검사 면(F)을 따른 결함(P)까지의 평면 결함 거리(D1 또는 D2)의 정보를 포함한다.
따라서, 위치 결정부(300)는 이미 알고 있는 제1 탐침부(100)의 위치 좌표 (x1, y1, z1) 및 제2 탐침부(200)의 위치 좌표 (x2, y2, z2)에 제1 탐침부(100)와 제2 탐침부(200)를 연결하는 검사 면(F)으로부터 결함(P)까지의 결함 깊이(H) 및 제1 탐침부(100) 또는 제2 탐침부(200)로부터 검사 면(F)을 따른 결함(P)까지의 평면 결함 거리(D1 또는 D2)의 정보를 부가하여 결함(P)의 3차원적인 위치 좌표 (xp, yp, zp)를 결정할 수 있게 된다.
예를 들어, 제1 탐침부(100)가 (0, 0, 0)의 위치 좌표를 가지며, 제2 탐침부(200)가 X축 방향으로 L만큼 이격 배치되어 (L, 0, 0)의 위치 좌표를 가지는 경우, 결함(P)의 3차원적인 위치 좌표는 (D1, 0, -H)로 결정된다. 또한, 상기의 위치에서 결함(P)이 검출되지 않아 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)를 제1 탐침부(100)와 제2 탐침부(200)를 연결하는 직선과 교차하는 Y축 방향으로 Y1만큼 이동시켜 결함(P)이 검출된 경우, 결함(P)의 3차원적인 위치 좌표는 (D1, Y1, -H)로 결정된다.
상기에서는 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)가 X-Y 평면 상에 배치되는 일 예를 설명하였으나, 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)가 동일한 축 상에 배치되지 않는 경우 또는 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200) 중 적어도 하나가 Z축 방향으로 이동하여 배치되는 경우에도, 제1 탐침부(100)의 위치 좌표 (x1, y1, z1) 및 제2 탐침부(200)의 위치 좌표 (x2, y2, z2)로부터 결함의 3차원적인 위치 좌표 (xp, yp, zp)를 결정할 수 있음은 물론이다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이 피검사체(1)의 표면이 굴곡지도록 형성되는 경우에도 피검사체(1)의 형상과 관계없이 제1 탐침부(100)의 위치 좌표 (x1, y1, z1) 및 제2 탐침부(200)의 위치 좌표 (x2, y2, z2)로부터 결함의 3차원적인 위치 좌표 (xp, yp, zp)를 결정할 수 있게 된다.
결정된 결함(P)의 3차원적인 위치 좌표 (xp, yp, zp)는 디스플레이부(400)에 의하여 사용자에게 표시되며, 필요한 경우 결함(P)의 위치 좌표 (xp, yp, zp)를 저장하기 위한 별도의 저장부를 추가로 구비할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검출 장치 및 이를 이용한 결함 검출 방법에 의하면, 피검사체(1) 상의 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)의 좌표에 따라 결함(P)의 3차원적인 위치를 정확한 좌표로 산출하게 되어 검출 장치의 구성을 단순화하고, 이에 따른 비용 절감 및 결함 검출 속도를 향상시킬 수 있다.
이하에서, 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검출 방법을 설명하기로 한다. 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검출 방법과 관련하여 전술한 결함 검출 장치의 세부 구성은 동일하게 적용될 수 있으며, 이와 중복되는 내용의 설명은 생략하기로 한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검출 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 결함 검출 방법은 피검사체(1)의 표면 상에 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)를 이격 배치하는 과정(S100); 상기 제1 탐침부(100)로부터 피검사체(1)의 내부로 신호를 송출하는 과정(S200); 상기 피검사체(1)의 내부에서 발생하는 신호를 상기 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)로부터 감지하는 과정(S300); 및 상기 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)로부터 감지된 신호로부터 상기 피검사체(1) 내부에 결함(P)이 존재하는지 여부를 판단하는 과정(S400)을 포함한다.
피검사체(1)의 표면 상에 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)를 이격 배치하는 과정(S100)은 피검사체(1)의 표면 상에 이동 가능하게 설치되는 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)를 이격되도록 배치한다. 여기서, 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)는 피검사체(1)의 표면 상에 직접 접촉하여 설치될 수 있으며, 피검사체(1)의 표면 상으로 일정 간격 이격되어 비접촉식으로 설치될 수도 있음은 전술한 바와 같다.
제1 탐침부(100)로부터 피검사체(1)의 내부로 신호를 송출하는 과정(S200)은 압전 소자 또는 레이저 등으로 구성되는 제1 탐침부(100)의 제1 송신기(110)로부터 파동 신호를 피검사체(1)의 내부로 송출한다. 여기서, 피검사체(1) 내부로 확산되어 신호가 송출되도록 제1 탐침부(100)는 피검사체(1)의 표면과 경사지도록 제2 탐침부(200)의 하방을 향하여 신호를 송출할 수 있으며, 이 경우 피검사체(1)의 표면과 송출 신호 사이의 각도는 45° 내지 70°의 각도를 가질 수 있다.
제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)에 의하여 피검사체(1)의 내부에서 발생하는 신호를 감지하는 과정(S300)은 제1 탐침부(100)로부터 송출되는 신호로부터 결함(P)에 의하여 발생하는 회절 신호가 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)로 수신되는지 여부를 감지한다. 즉, 피검사체(1) 내부에 결함(P)이 존재하지 않는 경우, 제1 탐침부(100)로부터 송출되는 신호에 대하여 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)는 피검사체(1)의 표면을 따라 전파되는 표면 신호와 저면에서 반사되는 저면 신호만을 수신하게 되며, 회절 신호는 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)에 수신되지 않는다. 또한, 피검사체(1) 내부에 결함(P)이 존재하는 경우, 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)는 결함(P)으로부터 발생하는 회절 신호를 수신하게 된다.
피검사체(1) 내부에 결함(P)이 존재하는지 여부를 판단하는 과정(S400)은 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)로부터 감지된 신호로부터 피검사체(1) 내부에 결함(P)이 존재하는지 여부를 판단한다. 즉, 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)로부터 회절 신호가 감지되지 않는 경우 현재 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)의 위치에 따른 피검사체(1) 내부에 결함(P)이 존재하는 않는 것으로 판단하고, 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)로부터 회절 신호가 감지되는 경우 현재 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)의 위치에 따른 피검사체(1) 내부에 결함(P)이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)로부터 회절 신호가 감지되지 않아 결함(P)이 존재하지 않는 것으로 판단되면 피검사체(1)의 표면을 따라 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200) 중 적어도 하나를 이동시키는 과정(S500)을 수행하여 피검사체(1)의 전 표면에 대하여 계속적으로 결함(P)을 감지한다.
또한, 피검사체(1)의 표면을 따라 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200) 중 적어도 하나를 이동시키는 과정(S500)에서 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)는 일정한 간격을 유지하면서, 동일한 방향으로 동일한 거리만큼 이동할 수 있다. 여기서 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)는 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)를 연결하는 직선에 교차하는 방향으로 이동할 수 있으며, 이 경우 일체적으로 제1 탐침부(100)에 의한 신호 송출 위치와 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)에 의한 신호 수신 위치를 변경하여 회절 신호를 감지할 수 있게 되므로 피검사체(1)의 전 표면에 대하여 중복적인 검사를 방지하여 효율적으로 결함(P)을 검출할 수 있다.
반면, 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)로부터 회절 신호가 감지되어 결함(P)이 존재하는 것으로 판단되면 제1 탐침부(100)로부터 수신되는 회절 신호 및 제2 탐침부(200)로부터 수신되는 회절 신호를 이용하여 피검사체(1) 내부의 결함 위치를 결정하는 과정(S600)을 수행하여 정확한 결함(P)의 위치를 결정한다.
여기서, 피검사체(1) 내부의 결함 위치를 결정하는 과정(S600)은 제1 탐침부(100)와 제2 탐침부(200) 사이의 간격(L), 제1 탐침부(100)로부터 결함(P)까지의 거리(S1) 및 제2 탐침부(200)로부터 결함(P)까지의 거리(S2)를 이용하여 피검사체(1) 내부의 결함 위치를 결정할 수 있으며, 이에 의하여 제1 탐침부(100)와 제2 탐침부(200)를 연결하는 검사 면(F)으로부터 결함(P)까지의 결함 깊이(H) 및 제1 탐침부(100) 또는 제2 탐침부(200)로부터 검사 면(F)을 따른 결함(P)까지의 평면 결함 거리(D1 또는 D2)가 결정될 수 있다. 제1 탐침부(100)와 제2 탐침부(200) 사이의 간격(L), 제1 탐침부(100)로부터 결함(P)까지의 거리(S1) 및 제2 탐침부(200)로부터 결함(P)까지의 거리(S2)를 이용하여 제1 탐침부(100)와 제2 탐침부(200)를 연결하는 검사 면(F)으로부터 결함(P)까지의 결함 깊이(H) 및 제1 탐침부(100) 또는 제2 탐침부(200)로부터 검사 면(F)을 따른 결함(P)까지의 평면 결함 거리(D1 또는 D2)를 계산하는 구체적인 과정은 본 발명의 실시 예에 따른 결함 검출 장치와 관련하여 전술한 내용과 동일하므로, 이에 대한 중복적인 설명은 생략하기로 한다.
상기와 같이 위치 결정부(300)에 의하여 제1 탐침부(100)와 제2 탐침부(200)를 연결하는 검사 면(F)으로부터 결함(P)까지의 결함 깊이(H) 및 제1 탐침부(100) 또는 제2 탐침부(200)로부터 검사 면(F)을 따른 결함(P)까지의 평면 결함 거리(D1 또는 D2)가 결정되면, 제1 탐침부(100)와 제2 탐침부(200)의 좌표, 결함 깊이(H) 및 평면 결함 거리(D1 또는 D2)를 이용하여 결함 좌표를 디스플레이하는 과정(S700)이 수행될 수 있다.
결함 좌표를 디스플레이하는 과정(S700)에서 위치 결정부(300)는 제1 탐침부(100) 및 제2 탐침부(200)의 이동에 따른 각 위치 좌표에 제1 탐침부(100)와 제2 탐침부(200)를 연결하는 검사 면(F)으로부터 결함(P)까지의 결함 깊이(H) 및 제1 탐침부(100) 또는 제2 탐침부(200)로부터 검사 면(F)을 따른 결함(P)까지의 평면 결함 거리(D1 또는 D2)의 정보를 부가하여 결함(P)의 3차원적인 위치 좌표를 결정한다. 결정된 결함(P)의 3차원적인 결함 좌표는 디스플레이부(400)에 의하여 사용자에게 디스플레이되며, 필요한 경우 결함 좌표는 별도로 저장될 수 있음은 물론이다.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
100: 제1 탐침부 110: 제1 송신기
120: 제1 수신기 200: 제2 탐침부
230: 제2 수신기 300: 위치 결정부
400: 디스플레이부

Claims (16)

  1. 신호를 피검사체의 내부로 송출하고, 상기 피검사체의 내부에서 발생하는 신호를 수신하기 위한 제1 탐침부;
    상기 제1 탐침부와 이격 설치되어, 상기 피검사체의 내부에서 발생하는 신호를 수신하기 위한 제2 탐침부; 및
    상기 제1 탐침부로부터 수신되는 신호 및 상기 제2 탐침부로부터 수신되는 신호를 이용하여 상기 피검사체 내부의 결함 위치를 결정하는 위치 결정부;를 포함하는 결함 검출 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 탐침부 및 제2 탐침부는 상기 피검사체의 표면을 따라 이동 가능하게 설치되는 결함 검출 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 피검사체 내부에서 발생하는 신호는 상기 제1 탐침부로부터 송출되는 신호가 결함에 의하여 회절되는 회절 신호를 포함하는 결함 검출 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 위치 결정부는,
    상기 제1 탐침부와 제2 탐침부 사이의 간격(L), 상기 제1 탐침부로부터 결함까지의 거리(S1) 및 상기 제2 탐침부로부터 결함까지의 거리(S2)를 이용하여 상기 피검사체 내부의 결함 위치를 결정하는 결함 검출 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 탐침부로부터 결함까지의 거리(S1)는,
    상기 제1 탐침부로부터 송출되는 신호의 송신 시간과 상기 제1 탐침부로부터 수신되는 신호의 수신 시간의 차이 및 상기 피검사체 내부에서의 신호의 이동 속도를 이용하여 계산되는 결함 검출 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 탐침부로부터 상기 결함까지의 거리(S2)는,
    상기 제1 탐침부로부터 송출되는 신호의 송신 시간과 상기 제2 탐침부로부터 수신되는 신호의 수신 시간의 차이, 상기 피검사체 내부에서의 신호의 이동 속도 및 상기 제1 탐침부로부터 결함까지의 거리(S1)를 이용하여 계산되는 결함 검출 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 결함 위치는,
    상기 제1 탐침부와 제2 탐침부를 연결하는 검사 면으로부터 결함까지의 결함 깊이(H) 및 상기 제1 탐침부 또는 제2 탐침부로부터 상기 검사 면을 따른 결함까지의 평면 결함 거리(D1 또는 D2)의 정보를 포함하는 결함 검출 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 검사 면으로부터 결함까지의 결함 깊이(H)는 하기의 수학식 1에 의하여 계산되는 결함 검출 장치.
    [수학식 1]
    Figure pat00008

  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 탐침부 또는 제2 탐침부로부터 상기 검사 면을 따른 결함까지의 평면 결함 거리(D1 또는 D2)는 하기의 수학식 2에 의하여 계산되는 결함 검출 장치.
    [수학식 2]
    Figure pat00009

  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 탐침부로부터 송출되는 신호는 초음파 신호를 포함하는 결함 검출 장치.
  11. 피검사체의 표면 상에 제1 탐침부 및 제2 탐침부를 이격 배치하는 과정;
    상기 제1 탐침부로부터 피검사체의 내부로 신호를 송출하는 과정;
    상기 피검사체의 내부에서 발생하는 신호를 상기 제1 탐침부 및 제2 탐침부로부터 감지하는 과정; 및
    상기 제1 탐침부 및 제2 탐침부로부터 감지된 신호로부터 상기 피검사체 내부에 결함이 존재하는지 여부를 판단하는 과정;을 포함하는 결함 검출 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 피검사체의 내부로 신호를 송출하는 과정은, 상기 제2 탐침부의 하방을 향하여 신호를 송출하는 결함 검출 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 피검사체 내부에 결함이 존재하지 않는 것으로 판단되는 경우, 상기 피검사체의 표면을 따라 상기 제1 탐침부 및 제2 탐침부 중 적어도 하나를 이동시키는 과정;을 더 포함하는 결함 검출 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 피검사체 내부에 결함이 존재하는 것으로 판단되는 경우, 상기 제1 탐침부로부터 수신되는 신호 및 상기 제2 탐침부로부터 수신되는 신호를 이용하여 상기 피검사체 내부의 결함 위치를 결정하는 과정;을 더 포함하는 결함 검출 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 피검사체 내부의 결함 위치를 결정하는 과정은,
    상기 제1 탐침부와 제2 탐침부를 연결하는 검사 면으로부터 결함까지의 결함 깊이(H) 및 상기 제1 탐침부 또는 제2 탐침부로부터 상기 검사 면을 따른 결함까지의 평면 결함 거리(D1 또는 D2)를 결정하는 결함 검출 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 탐침부와 제2 탐침부의 위치 좌표, 상기 결함 깊이(H) 및 상기 평면 결함 거리(D1 또는 D2)를 이용하여 결함의 위치 좌표를 디스플레이하는 과정;을 더 포함하는 결함 검출 방법.
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