KR20190057685A - 차량용 수밀 검사 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 차량용 수밀 검사 장치에 관한 것으로서, 테라헤르츠파를 발진하여 차량의 미리 정해진 검사 부위에 조사하는 테라헤르츠파 발진 유닛; 상기 검사 부위로부터 반사된 테라헤르츠파를 검출하는 테라헤르츠파 검출 유닛; 및 상기 테라헤르츠파 검출 유닛에 의해 검출된 테라헤르츠파의 실측 파워와, 미리 저장된 기준 파워를 비교하여, 상기 검사 부위에 물이 침투되었는지 여부를 판단하는 제어 유닛을 포함한다.

Description

차량용 수밀 검사 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR WATER-PROOFING TEST OF VEHICLE}
본 발명은 차량용 수밀 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량은, 제조 라인 기타 장소에 마련된 샤워 부스에서 수밀 검사를 받고 있다. 이러한 샤워 부스에서는 고압의 물이 차량에 분사되며, 이처럼 고압의 물이 분사된 차량을 대상으로 수밀 검사가 실시된다.
종래에는 작업자가 육안으로 차량으로 직접 관찰하여 차량에 분사된 물이 차량에 침투되었는지 여부를 파악하는 방법을 통해 차량에 대한 수밀 검사를 실시하였다. 그런데, 일반적으로 차량에 침투된 물은, 차체 프레임과, 이러한 차체 프레임을 커버하도록 마련된 각종의 내장재 사이의 틈새 등 외부의 관찰하기 어려운 부분에 주로 고인다. 따라서, 종래의 수밀 검사 방법은, 차량의 수밀 성능을 정확하게 검사하기 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 차량의 수밀 성능을 정확하게 검사할 수 있도록 개선한 차량용 수밀 검사 장치 및 검사 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
나아가, 본 발명은, 차량이 비파괴된 상태에서 차량의 수밀 성능을 검사할 수 있도록 개선한 수밀 검사 장치 및 검사 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 수밀 검사 장치는, 테라헤르츠파를 발진하여 차량의 미리 정해진 검사 부위에 조사하는 테라헤르츠파 발진 유닛; 상기 검사 부위로부터 반사된 테라헤르츠파를 검출하는 테라헤르츠파 검출 유닛; 및 상기 테라헤르츠파 검출 유닛에 의해 검출된 테라헤르츠파의 실측 파워와, 미리 저장된 기준 파워를 비교하여, 상기 검사 부위에 물이 침투되었는지 여부를 판단하는 제어 유닛을 포함한다.
바람직하게, 상기 기준 파워는, 상기 검사 부위와 동일한 적층 구조를 갖고 물이 비침투된 상태인 기준 부위로부터 반사된 상기 테라헤르츠파의 파워이다.
바람직하게, 상기 검사 부위는, 상기 테라헤르츠파를 전반사 가능한 재질로 형성된 차체 프레임과, 상기 차체 프레임을 커버하도록 적층되며 상기 테라헤르츠파를 미리 정해진 비율만큼 투과 가능한 재질로 형성된 내장재로 구성된 차량의 특정 부위이고, 상기 테라헤르츠파 발진 유닛은 상기 테라헤르츠파가 상기 내장재를 통해 상기 차체 프레임에 입사되도록 마련된다.
바람직하게, 상기 제어 유닛은, 상기 실측 파워와 상기 기준 파워를 비교하여, 상기 검사 부위에 조사된 상기 테라헤르츠파가 상기 검사 부위로부터 반사되는 과정에서, 상기 테라헤르츠파의 에너지가 상기 검사 부위에 침투된 상기 물에 흡수되는지 여부를 추적한다.
바람직하게, 상기 제어 유닛은, 상기 테라헤르츠파의 주파수가 미리 정해진 테라헤르츠 주파수 대역 내에서 점진적으로 변환되도록 상기 테라헤르츠파 발진 유닛을 제어한다.
바람직하게, 상기 기준 파워는, 상기 테라헤르츠 주파수 대역에 속하는 복수의 주파수들마다 개별적으로 각각 저장되며, 상기 제어 유닛은, 상기 테라헤르츠 주파수 대역에 속하는 상기 주파수들 각각에 대하여, 상기 실측 파워와 상기 기준 파워를 비교한다.
바람직하게, 상기 제어 유닛은, 상기 실측 파워가 상기 기준 파워에 비해 미리 정해진 비율만큼 낮으면 상기 검사 부위에 물이 침투되었다고 판단한다.
바람직하게, 상기 테라헤르츠파 발진 유닛은, 서로 다른 파장을 갖는 한 쌍의 분포 궤환 레이저빔들을 생성하여 발진하는 이중 모드 레이저빔 발진기; 및 상기 분포 궤환 레이저빔들을 전달 받아 상기 테라헤르츠파를 생성하여 발진하는 테라헤르츠파 송신기를 구비한다.
바람직하게, 상기 테라헤르츠파 검출 유닛은, 상기 검사 부위로부터 반사된 상기 테라 헤르츠파를 전기 신호로 변환하여 발진하는 테라헤르츠파 수신기를 구비한다.
바람직하게, 상기 테라헤르츠파 검출 유닛은, 상기 전기 신호를 증폭하여 상기 제어 유닛에 전달하는 신호 증폭기를 더 구비한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 차량용 수밀 검사 방법은, (a) 차량의 미리 정해진 검사 부위에 테라헤르츠파를 조사하는 단계; 및 (b) 상기 검사 부위로부터 반사된 상기 테라헤르츠파의 실측 파워와, 미리 정해진 기준 파워를 비교하여, 상기 검사 부위에 물이 침투되었는지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
바람직하게, (c) 상기 (a) 단계 이전에 수행하며, 상기 검사 부위와 동일한 적층 구조를 갖고 상기 물이 비침투된 상태인 기준 부위에 상기 테라헤르츠파를 조사하고, 상기 기준 부위로부터 반사된 상기 테라헤르츠파의 파워를 상기 기준 파워로서 저장하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 검사 부위는, 상기 테라헤르츠파를 전반사 가능한 재질로 형성된 차체 프레임과, 상기 차체 프레임을 커버하도록 적층되며 상기 테라헤르츠파를 미리 정해진 비율만큼 투과 가능한 재질로 형성된 내장재로 구성된 차량의 특정 부위이고, 상기 (a) 단계는, 상기 테라헤르츠파가 상기 내장재를 통해 상기 차체 프레임에 입사되도록 수행한다.
바람직하게, 상기 (b) 단계는, 상기 실측 파워와 상기 기준 파워의 비교를 통해, 상기 테라헤르츠파가 상기 검사 부위로부터 반사되는 과정에서, 상기 테라헤르츠파의 에너지가 상기 물에 흡수되었는지 여부를 추적하여 수행한다.
바람직하게, 상기 (a) 단계는, 상기 테라헤르츠파의 주파수가 미리 정해진 테라헤르츠 주파수 대역 내에서 점진적으로 변환되도록 수행한다.
바람직하게, 상기 기준 파워는, 상기 테라헤르츠 주파수 대역에 속하는 복수의 주파수들마다 개별적으로 각각 저장되며, 상기 (b) 단계는, 상기 테라헤르츠 주파수 대역에 속하는 상기 주파수들 각각에 대하여, 상기 실측 파워와 상기 기준 파워를 비교하여 수행한다.
바람직하게, 상기 (b) 단계는, 상기 실측 파워가 상기 기준 파워에 비해 미리 정해진 비율만큼 낮으면 상기 검사 부위에 물이 침투되었다고 판단하여 수행한다.
본 발명은, 차량용 수밀 검사 장치 및 방법에 관한 것으로서, 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 본 발명은, 외부에서 관찰하기 어렵도록 검사 부위의 내부에 침투된 물까지도 테라헤르츠파의 투과성을 이용해 용이하게 탐지 가능하므로, 이를 통해 수밀 검사의 정확성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 차량을 비 파괴한 상태에서 차량의 수밀 성능을 검사할 수 있으므로, 차량의 수밀 검사에 소요되는 시간을 줄이고, 수밀 검사를 위해 차량을 분해 및 조립하는 과정에서 차량에 2차적인 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시에에 따른 차량용 수밀 검사 장치의 개략적인 구성을 나타내는 개념도.
도 2는 차량에 물이 침투된 양상을 나타내는 도면.
도 3은 차량의 주요 수밀 검사 대상 부분을 나타내는 도면.
도 4은 도 1에 도시된 수밀 검사 장치의 사시도.
도 5는 검사 부위에 물이 침투되지 않은 경우에 테라헤르츠파가 검사 부위로부터 반사되는 양상을 설명하기 위한 도면.
도 6은 물의 테라헤르츠파 에너지 흡수 특성을 나타내는 그래프.
도 7은 검사 부위에 물이 침투된 경우에 테라헤르츠파가 검사 부위로부터 반사되는 양상을 설명하기 위한 도면.
도 8은 테라헤르츠파 검출 유닛에 의해 검출된 테라헤르츠파의 주파수 스텍트럼을 나타내는 그래프.
도 9는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 수밀 검사 방법을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시에에 따른 차량용 수밀 검사 장치의 개략적인 구성을 나타내는 개념도이고, 도 2는 차량에 물이 침투된 양상을 나타내는 도면이며, 도 3은 차량의 주요 수밀 검사 대상 부분을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 수밀 검사 장치(1)는, 수밀 검사에 필요한 전원, 분석 장비 등의 설치 공간을 제공하는 본체(10)와, 테라헤르츠파를 생성하여 차량의 미리 정해진 검사 부위(A)에 조사하는 테라헤르츠파 발진 유닛(20)과, 테라헤르츠파 검출 유닛(30)에 의해 검출된 테라헤르츠파의 파워와, 미리 정해진 기준 파워(Pr)를 비교하여, 검사 부위(A)에 물(W)이 침투되었는지 여부를 판단하는 제어 유닛(40) 등을 포함할 수 있다.
차량용 수밀 검사 장치(1)는, 차량의 미리 정해진 검사 부위(A)에 테라헤르츠파(T)를 조사한 후, 검사 부위(A)에서 발생하는 테라헤르츠파(T)의 반사, 투과 및 흡수 현상 등을 추적함으로써, 차량에 대한 수밀 검사를 실시할 수 있다.
도 2를 참조하면, 차량의 수밀 성능에 이상이 발생한 경우에, 외부로부터 차량에 침투된 물(W)은, 대쉬 판넬, 루프 판넬, 사이드 앗세이 판넬 등과 같은 차체 프레임(P)을 따라 유동하다가, 차체 프레임(P)과 내장재(I) 사이의 틈새 또는 내장재들(I) 사이의 틈새에 주로 고인다. 여기서, 내장재(I)란, 차체 프레임(P)을 커버하도록 차체 프레임(P)에 적층되는 보호층을 말한다.
일반적으로, 차체 프레임(P)은 주로 금속 재질과 같이 테라헤르츠파를 전반사하는 전도성 재질로 주로 형성되고, 내장재(I)는 합성 수지와 같이 소정의 비율로 테라헤르츠파를 투과하는 비전도성 재질로 주로 형성된다. 따라서, 차체 프레임(P)과 내장재(I)가 적층되도록 구성된 차량의 특정 부위(V)에 테라헤르츠파(T)를 조사하면, 내장재(I)에서는 테라헤르츠파(T)의 투과 현상이 주로 발생하고, 차체 프레임(P)에서는 테라헤르츠파(T)의 반사 현상이 주로 발생한다. 따라서, 내장재(I)의 일면에 테라헤르츠파(T)가 조사되도록 테라헤르츠파(T)를 발진하면, 내장재(I)의 일면에 조사된 테라헤르츠파(T)는 내장재(I)를 투과하여 차체 프레임(P)에 입사되고, 차체 프레임(P)의 일면에 입사된 테라헤르츠파(T)는 차체 프레임(P)으로부터 반사된 후 다시 내장재(I)를 투과하여 내장재(I)의 외부로 방출된다.
그런데, 물은 테라헤르츠파의 에너지를 흡수하는 성질을 갖는다. 따라서, 차량용 수밀 검사 장치(1)는, 상기 특정 부위(V)에 테라헤르츠파(T)를 조사한 후, 상기 특정 부위(V)에서 물의 테라헤르츠파에 대한 에너지 흡수 현상이 발생하는지 여부를 추적함으로써, 차량의 수밀 성능을 검사할 수 있다. 바람직하게, 도 3에 도시된 바와 같이, 차량용 수밀 검사 장치(1)는, 경사각과 같은 구조적인 요인으로 인해 외부로부터 차량에 침투된 물이 주로 고일 것으로 예상되는 주요 부위(S)를 따라 테라헤르츠파를 선택적으로 조사하여, 차량의 수밀 성능을 검사할 수 있다. 물의 테라헤르츠파에 대한 에너지 흡수 현상을 이용한 수밀 검사 방법에 대해서는, 아래에서 더욱 자세하게 기술하기로 한다.
도 4은 도 1에 도시된 수밀 검사 장치의 사시도이다.
먼저, 본체(10)는, 차량용 수밀 검사 장치(1)가 포함하는 전반적인 구성요소들의 설치 공간을 제공한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본체(10)는 원통 형상을 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 본체(10)는, 수밀 검사 장치(1)를 파지하기 위한 핸들(12)과, 수밀 검사 결과를 표시하는 표시 부재(14)와, 수밀 검사 장치(1)를 구동하기 위한 전력을 제공하는 배터리(미도시) 등을 구비할 수 있다. 표시 부재(14)의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 표시 부재(14)는, 알람, 경고등, 디스플레이 등일 수 있다.
도 5는 검사 부위에 물이 침투되지 않은 경우에 테라헤르츠파가 검사 부위로부터 반사되는 양상을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 물의 테라헤르츠파 에너지 흡수 특성을 나타내는 그래프이며, 도 7은 검사 부위에 물이 침투된 경우에 테라헤르츠파가 검사 부위로부터 반사되는 양상을 설명하기 위한 도면이다.
다음으로, 테라헤르츠파 발진 유닛(20)은, 테라헤르츠파(T)를 생성하여 차량의 미리 정해진 검사 부위(A)에 조사 가능하도록 마련된다. 검사 부위(A)란, 테라헤르츠파(T)를 전반사 가능한 전도성 재질로 형성된 차체 프레임(P)과, 차체 프레임(P)을 커버하도록 적층되며 테라헤르츠파(T)를 미리 정해진 비율만큼 투과 가능한 비전도성 재질로 형성된 내장재(I)로 구성된 차량의 특정 부위(V)인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 내장재(I)의 적층 개수는 특별히 한정되지 않으며, 적어도 하나의 내장재(I)가 차체 프레임(P)에 순차적으로 적층될 수 있다.
테라헤르츠파 발진 유닛(20)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 테라헤르츠파 발진 유닛(20)은, 한 쌍의 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2)을 생성하여 발진하는 이중 모드 레이저빔 발진기(21)와, 테라헤르츠파(T)에 포함된 노이즈를 제거하기 위한 변조 신호를 출력하는 신호 변조기(23)와, 이중 모드 레이저빔 발진기(21)에서 발진된 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2)을 전달 받아 테라헤르츠파(T)를 생성하여 발진하는 테라헤르츠파 발광 소자(25)와, 테라헤르츠파 발광 소자(25)로부터 발진된 테라헤르츠파(T)를 집광하여 검사 부위(A)에 조사하는 집광 렌즈(27) 등을 구비할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이중 모드 레이저빔 발진기(21)는, 서로 다른 파장(λ1, λ2)을 각각 갖는 한 쌍의 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2)을 생성하고, 이처럼 생성한 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2)을 비팅하여 발진한다.
그런데, 후술할 테라헤르츠파 발광 소자(25)에서 생성된 전자기파의 주파수는, 어느 하나의 분포 궤환 레이저빔(B1)의 파장(λ1)과 다른 하나의 분포 궤환 레이저빔(B2)의 파장(λ2)의 차이에 비례한다. 따라서, 이중 모드 레이저빔 발진기(21)는, 테라헤르츠파 발광 소자(25)에서 생성된 전자기파의 주파수가 테라헤르츠 주파수 대역에 속하도록, 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2) 중 적어도 하나의 파장(λ1, λ2)을 선택적으로 변경 가능하게 마련된다. 이러한 이중 모드 레이저빔 발진기(21)는, 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2) 중 적어도 하나의 파장(λ1, λ2)을 선택적으로 변경함으로써, 테라헤르츠파 발광 소자(25)에서 생성되는 테라헤르츠파(T)의 주파수를 선택적으로 조절할 수 있다. 이처럼 이중 모드 레이저빔 발진기(21)를 이용해 테라헤르츠파(T)의 주파수를 선택적으로 변경하는 기술은 테라헤르츠파 분야에서 일반적으로 사용되는 기술이므로, 이에 대한 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 이중 모드 레이저빔 발진기(21)로부터 비팅되어 발진된 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2)은, 이중 모드 레이저빔 발진기(21)와 테라헤르츠파 발광 소자(25)를 연결하도록 마련된 도파로(29)를 통해 테라헤르츠파 발광 소자(25)에 전달될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2)은, 이중 모드 레이저빔 발진기(21)와 테라헤르츠파 발광 소자(25) 사이에 설치되는 적어도 하나의 리플렉터 등의 광경로 전환 부재에 의해 테라헤르츠파 발광 소자(25)에 전달될 수도 있다.
신호 변조기(23)는, 테라헤르츠파(T)에 포함된 노이즈를 제거하기 위한 변조 신호를 생성하여 테라헤르츠파 발광 소자(25)와 후술할 테라헤르츠파 검출 유닛(30)의 신호 증폭기(35)에 각각 전달할 수 있다. 이러한 신호 변조기(23)에 의하면, 테라헤르츠파 발광 소자(25)는 변조 신호에 의해 변조된 테라헤르츠파(T)를 생성하여 발진할 수 있고, 신호 증폭기(35)는 신호 변조기(23)로부터 직접 전달된 변조 신호를 이용해 검사 부위(A)로부터 반사된 테라헤르츠파(T)에 포함된 노이즈를 제거할 수 있다. 이처럼 변조 신호를 이용해 전자기파의 노이즈를 제거하는 기술은 전자기파 분야에서 일반적으로 사용되는 기술이므로, 이에 대한 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.
테라헤르츠파 발광 소자(25)는, 비팅된 상태로 도파로(29)를 통해 전달된 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2)과 테라헤르츠파 발광 소자(25)에 인가된 DC 바이어스를 이용해, 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2) 간의 파장 차이에 비례하는 테라헤르츠파(T)를 생성하여 발진한다.
보다 구체적으로, 테라헤르츠파 발광 소자(25)는, -5 V 내지는 -1 V의 DC 바이어스가 가해져 있는 안테나 전극들(미도시) 사이로 비팅된 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2)이 입사되면 광전도체 박막(미도시) 내에서 전자-정공쌍이 생성되도록 마련된다. 그러면, 비팅된 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2)이 테라헤르츠파 발광 소자(25)에서 전달될 때, 광전하들이 DC 바이어스에 의해 전극(미도시)으로 이동하면서 광전류가 발생된다. 이러한 광전류는 극히 짧은 시간 동안 흐르며, 광전류의 변화에 의해 전가기파가 형성된다. 그런데, 광전하의 이동 시간이 피코초 수준에 이를 정도로 짧을 경우에, 이러한 전자기파는 테라헤르츠파(T)가 된다. 이처럼 테라헤르츠파(T)를 생성하는 기술은 테라헤르츠파 분야에서 일반적으로 사용되는 기술이므로, 이에 대한 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.
집광 렌즈(27)는, 테라헤르츠파 발광 소자(25)로부터 발진된 테라헤르츠파(T)의 광경로 상에 위치하도록 설치된다. 집광 렌즈(27)의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 집광 렌즈(27)는 테라헤르츠파 발광 소자(25)로부터 발진된 테라헤르츠파(T)를 평행광으로 정형 가능한 콜리메이션 렌즈일 수 있다. 이러한 집광 렌즈(27)는, 테라헤르츠파(T)가 검사 부위(A)에 예각으로 입사되도록 설치되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그러면, 도 5에 도시된 바와 같이, 테라헤르츠파(T)는 입사각에 대응하는 각도로 검사 부위(A)로부터 반사될 수 있다.
보다 구체적으로, 집광 렌즈(27)는, 테라헤르츠파(T)가 내장재(I)의 일면에 예각으로 입사되도록 설치될 수 있다. 그러면, 테라헤르츠파(T)의 어느 일부는 내장재(I)의 표면으로부터 반사되고, 테라헤르츠파(T)의 나머지 일부는 내장재(I)를 투과하여 검사 부위(A)의 내부로 진입한다. 이처럼 차체 프레임(P)의 일면에 입사된 테라헤르츠파(T)는, 입사각에 대응하는 반사각으로 반사된 후 내장재(I)를 투과하여 내장재(I)의 일면을 통해 검사 부위(A)의 외부로 방출됨으로써 후술할 테라헤르츠파 검출 유닛(30)을 향해 진행한다.
그런데, 검사 부위(A)에 물(W)이 침투된 경우에, 테라헤르츠파(T)는 검사 부위(A)에 침투된 물(W)에 의해 반사되거나 흡수된다. 여기서, 검사 부위(A)에 침투된 물(W)이란, 차량의 수밀 성능의 이상으로 인해 외부로부터 차량에 침투되어 검사 부위(A)의 내부에 고인 물을 말한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 테라헤르츠파에 대한 물의 에너지 흡수 계수(α)는, 테라헤르츠파의 주파수가 증가할수록 점진적으로 증가한다. 또한, 아래의 수학식 1에 나타난 바와 같이, 테라헤르츠파의 에너지는, 물의 에너지 흡수 계수(α)와 테라헤르츠파가 물을 통과하는 거리(z)의 곱이 증가할 수록 높은 비율로 물에 흡수된다.
Figure pat00001
V0 : 물을 통과하기 이전의 테라헤르츠파의 에너지
V : 물을 통과한 후의 테라헤르츠파의 에너지
α : 테라헤르츠파에 대한 물의 에너지 흡수 계수
z : 테라헤르츠파가 물을 통과한 거리
이로 인해, 검사 부위(A)에 물(W)이 침투된 경우에, 테라헤르츠파(T)의 에너지는 검사 부위(A)에 침투된 물(W)에 대부분 흡수된다. 예를 들어, 검사 부위(A)에 침투된 물(W)의 두께가 1 ㎜ 정도이고 테라헤르츠파(T)의 주파수가 0.2 ㎔ 정도인 경우에, 검사 부위(A)를 통과한 테라헤르츠파(T)의 에너지는 10만분의 1 이하로 감소된다. 따라서, 검사 부위(A)에 물(W)이 침투된 경우에, 테라헤르츠파(T)의 대부분은 물(W)에 흡수되고, 테라헤르츠파(T)의 일부만 내장재(I), 물(W) 및 차체 프레임(P) 등에 반사됨으로써 후술할 테라헤르츠파 검출 유닛(30)을 향해 진행한다. 따라서, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 검사 부위(A)에 물(W)이 침투된 경우에는, 검사 부위(A)에 물(W)이 침투되지 않은 경우에 비해 현저히 작은 광량의 테라헤르츠파(T)만이 검사 부위(A)에서 반사되어 후술할 테라헤르츠파 검출 유닛(30)에 도달할 수 있다.
다음으로, 테라헤르츠파 검출 유닛(30)은, 검사 부위(A)로부터 반사된 테라헤르츠파(T)를 검출 가능하도록 마련된다.
테라헤르츠파 검출 유닛(30)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 테라헤르츠파 검출 유닛(30)은, 검사 부위(A)에서 반사된 테라헤르츠파(T)를 집광하도록 마련된 집광 렌즈(31)와, 집광 렌즈(31)에 의해 집광된 테라헤르츠파(T)를 전기 신호로 변화하여 발진하는 테라헤르츠파 수광 소자(33)와, 테라헤르츠파 수광 소자(33)로부터 전달 받은 전기 신호를 증폭하여 제어 유닛(40)에 전달하는 신호 증폭기(35) 등을 구비할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 집광 렌즈(31)는, 테라헤르츠파(T)가 검사 부위(A)로부터 반사되는 반사각을 고려하여, 검사 부위(A)로부터 반사된 테라헤르츠파(T)의 광경로 상에 위치하도록 설치된다. 집광 렌즈(31)의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 집광 렌즈(31)는, 미리 정해진 초점을 갖는 볼록 렌즈일 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 테라헤르츠파 수광 소자(33)는, 테라헤르츠파(T)의 초점에 위치하도록 설치된다. 테라헤르츠파 수광 소자(33)는, 집광 렌즈(31)에 의해 집광된 테라헤르츠파(T)를 이용해, 테라헤르츠파(T)와 대응하는 전기 신호를 생성하여 발진한다.
보다 구체적으로, 테라헤르츠파 수광 소자(33)는 광전도체 박막(미도시)에 전기-정공쌍이 생성되도록 마련된다. 이러한 테라헤르츠파 수광 소자(33)에 테라헤르츠파(T)가 입사되면, 테라헤르츠파(T)의 전자기장에 의해 광전하들이 전극으로 이동하면서 광전류 즉, 테라헤르츠파(T)와 대응하는 전기 신호가 발생한다. 이처럼 테라헤르츠파(T)와 대응하는 전기 신호를 생성하는 기술은 테라헤르츠파 분야에서 일반적으로 사용하는 기술이므로, 이에 대한 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 테라헤르츠파 수광 소자(33)에서 발진된 전기 신호는, 테라헤르츠파 수광 소자(33)와 신호 증폭기(35)를 연결하도록 마련된 도파로(37)에 의해 신호 증폭기(35)에 전달될 수 있다.
신호 증폭기(35)는, 도파로(37)를 통해 전달 받은 전기 신호를 미리 정해진 증폭비만큼 증폭함과 함께, 신호 변조기(23)로부터 전달된 변조 신호를 이용해 전기 신호에 포함된 노이즈를 제거하여 제어 유닛(40)에 전달한다.
도 8은 테라헤르츠파 검출 유닛에 의해 검출된 테라헤르츠파의 주파수 스텍트럼을 나타내는 그래프이다.
다음으로, 제어 유닛(40)은, 수밀 검사 장치(1)의 전반적인 구동을 제어 가능하도록 마련된다. 또한, 제어 유닛(40)은, 외부의 장치와 유무선 통신을 통해 연결될 수 있다. 따라서, 제어 유닛(40)은, 외부의 장치로부터 전송된 제어 신호를 기반으로 수밀 검사 장치(1)의 구동을 제어하거나 차량의 수밀 검사 결과를 외부의 장치에 전송할 수 있다.
한편, 테라헤르츠파 수광 소자(33)에서 발진된 전기 신호의 변화는 테라헤르츠파(T)의 전자기장의 변화를 나타낸다. 따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 제어 유닛(40)은, 신호 증폭기(35)로부터 전달된 전기 신호로부터 테라헤르츠파(T)의 주파수 스펙트럼을 도출한 후, 테라헤르츠파(T)의 주파수 스펙트럼의 분석을 통해 검사 부위(A)에 물(W)이 침투되었는지 여부를 기준으로 차량의 수밀 성능을 검사할 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(40)은, 검사 부위(A)에 물(W)이 침투되지 않았다고 판단되면 이를 기반으로 차량의 수밀 성능이 정상이라고 판단할 수 있고, 검사 부위(A)에 물(W)이 침투되었다고 판단되면 이를 기반으로 차량의 수밀 성능에 이상이 있다고 판단할 수 있다.
테라헤르츠파(T)의 주파수 스펙트럼의 분석 방법은 특별히 한정되지 않는다.
예를 들어, 제어 유닛(40)은, 테라헤르츠파 검출 유닛(30)에 의해 검출된 특정 주파수의 테라헤르츠파(T)의 파워(이하, '실측 파워(Pa)'라고 함)와, 미리 저장된 상기 특정 주파수의 테라헤르츠파(T)의 기준 파워(Pr)를 비교하여, 검사 부위(A)에 물(W)이 침투되었는지 여부를 판단할 수 있다. 기준 파워(Pr)란, 검사 부위(A)와 동일한 적층 구조를 갖고 물(W)이 비 침투된 상태인 차량의 기준 부위에 상기 특정 주파수의 테라헤르츠파(T)를 조사한 후, 이러한 기준 부위로부터 반사된 테라헤르츠파(T)를 테라헤르츠파 검출 유닛(30)을 이용해 검출하여 측정한 테라헤르츠파(T)의 파워를 말한다.
제어 유닛(40)은, 실측 파워(Pa)와 기준 파워(Pr)의 비교를 통해, 검사 부위(A)에 조사된 테라헤르츠파(T)가 검사 부위(A)로부터 반사되는 과정에서 테라헤르츠파(T)의 에너지가 검사 부위(A)에 침투된 물(W)에 흡수되었는지 여부를 추적함으로써, 검사 부위(A)에 물(W)이 침투되었는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(40)은, 아래의 수학식 2와 같이, 실측 파워(Pa)가 기준 파워(Pr)에 비해 미리 정해진 비율만큼 낮으면, 테라헤르츠파(T)의 에너지가 검사 부위(A)에 침투된 물(W)에 흡수되었다고 판단하고, 이를 기반으로 차량의 수밀 성능에 이상이 발생하였다고 판단할 수 있다. 또한, 제어 유닛(40), 실측 파워(Pa)가 기준 파워(Pr)에 비해 미리 정해진 비율만큼 낮지 않으면, 테라헤르츠파(T)의 에너지가 검사 부위(A)에 침투된 물(W)에 흡수되지 않았다고 판단하고, 이를 기반으로 차량의 수밀 성능이 정상이라고 판단할 수 있다.
Figure pat00002
한편, 단일 주파수에 대한 실측 파워(Pa)와 기준 파워(Pr)의 비교만을 통해 차량의 수밀 성능을 검사하면, 테라헤르츠파(T)에 포함된 노이즈 등으로 인해 차량의 수밀 성능의 검사 결과에 오류가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해, 기준 파워(Pr)는 미리 정해진 주파수 대역 내에 속하는 주파수들 각각마다 개별적으로 측정되어 저장될 수 있다. 또한, 제어 유닛(40)은, 테라헤르츠파(T)의 주파수가 상기 미리 정해진 주파수 대역 내에서 점진적으로 변화되도록 테라헤르츠파 발진 유닛(20)을 제어하고, 상기 미리 정해진 주파수 대역에 속하는 복수의 주파수들 각각에 대하여, 실측 파워(Pa)와 기준 파워(Pr)를 비교할 수 있다. 그러면, 복수의 주파수들에 대한 실측 파워(Pa)와 기준 파워(Pr)의 비교 결과를 획득 가능하므로, 이를 통해 테라헤르츠파(T)에 포함된 노이즈 기타 원인으로 인해 차량의 수밀 검사 결과에 오류가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이러한 차량용 수밀 검사 장치(1)는, 테라헤르츠파(T)의 투과성을 이용해, 차량에 대한 수밀 검사를 검사 부위(A)의 내외에 걸쳐 실시할 수 있다. 따라서, 수밀 검사 장치(1)는, 차체 프레임(P)과 내장재(I) 사이의 틈새와 같이 외부에서 관찰하기 어려운 부분에 침투된 물까지도 용이하게 탐지 가능하므로, 이를 통해 수밀 검사의 정확성을 향상시킬 수 있다. 또한, 수밀 검사 장치(1)는, 차량을 분해할 필요 없이, 차량을 비 파괴한 상태에서 차량의 수밀 성능을 검사할 수 있다. 따라서, 차량용 수밀 검사 장치(1)는, 수밀 검사에 소요되는 시간을 줄이고, 수밀 검사를 위해 차량을 분해 및 조립하는 과정에서 차량에 2차적인 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 수밀 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 수밀 검사 방법은, 차량의 미리 정해진 검사 부위(A)에 테라헤르츠파(T)를 조사하는 단계(S 10); 검사 부위(A)로부터 반사된 테라헤르츠파(T)의 실측 파워(Pa)와, 미리 저장된 기준 파워(Pr)를 비교하여, 검사 부위(A)에 물(W)이 침투되었는지 여부를 판단하는 단계(S 20)를 포함할 수 있다.
먼저, S 10 단계는, 이중 모드 레이저빔 발진기(21)로부터 비팅되어 발진된 한 쌍의 분포 궤환 레이저빔들(B1, B2)을 테라헤르츠파 발광 소자(25)를 이용해 변화하여 생성한 테라헤르츠파(T)를 검사 부위(A)에 조사하여 수행할 수 있다. 검사 부위(A)는 테라헤르츠파(T)를 전반사 가능한 전도성 재질로 형성된 차체 프레임(P)과, 차체 프레임(P)을 커버하도록 적층되며 테라헤르츠파(T)를 미리 정해진 비율만큼 투과 가능한 비전도성 재질로 형성된 내장재(I)로 구성된 차량의 특정 부위(V)일 수 있다. S 10 단계에서, 제어 유닛(40)은 테라헤르츠파(T)의 주파수가 미리 정해진 테라헤르츠 주파수 대역 내에서 점진적으로 변환되도록 테라헤르츠파 발진 유닛(20)을 제어할 수 있고, 테라헤르츠파 발진 유닛(20)은 테라헤르츠파(T)가 내장재(I)를 투과하여 차체 프레임(P)에 입사되도록 테라헤르츠파(T)를 검사 부위(A)에 조사할 수 있다.
이후에, S 20 단계는, S 10 단계에서 검사 부위(A)로부터 반사된 테라헤르츠파(T)의 실측 파워(Pa)를 측정한 후(S 22), 실측 파워(Pa)와 기준 파워(Pr)을 비교를 하여 수행할 수 있다(S 24). S 20 단계에서, 제어 유닛(40)은 실측 피워(Pa)가 기준 파워(Pr)에 비해 미리 정해진 비율만큼 낮으면 검사 부위(A)에 물(W)이 침투되었다고 판단하고, 이를 통해 차량의 수밀 성능에 이상이 발생하였다고 판단할 수 있다(S 26). S 20 단계에서, 제어 유닛(40)은 실측 피워(Pa)가 기준 파워(Pr)에 비해 미리 정해진 비율만큼 낮지 않으면 검사 부위(A)에 물(W)이 침투되지 않았다고 판단하고, 이를 통해 차량의 수밀 성능이 정상이라고 판단할 수 있다(S 28). 이러한 S 20 단계에서, 제어 유닛(40)은 테라헤르츠 주파수 대역에 속하는 복수의 주파수들 각각에 대한 실측 파워(Pa)와 기준 파워(Pr)를 비교하는 것이 바람직하다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 수밀 검사 방법은, S 10 단계 이전에 수행하며, 기준 파워(Pr)를 저장하는 단계(S 5)를 더 포함할 수 있다. 이러한 S 5 단계는, 검사 부위(A)와 동일한 적층 구조를 갖고 물(W)이 비 침투된 상태인 차량의 기준 부위에 테라헤르츠파(T)를 조사하고, 기준 부위로부터 반사된 테라헤르츠파(T)의 파워를 기준 파워(Pr)로서 저장하여 수행할 수 있다. 이 때, 제어 유닛(40)은, 테라헤르츠 주파수 대역에 속하는 복수의 주파수들 각각에 대하여, 기준 파워(Pr)를 개별적으로 측정하여 저장하는 바람직하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 수밀 검사 장치
10 : 본체
12 : 핸들
14 : 표시 부재
20 : 테라헤르츠파 발진 유닛
21 : 이중 모드 레이저빔 발진기
23 : 신호 변조기
25 : 테라헤르츠파 발광 소자
27 : 집광 렌즈
29 : 도파로
30 : 테라헤르츠파 검출 유닛
31 : 집광 렌즈
33 : 테라헤르츠파 수광 소자
35 : 신호 증폭기
37 : 도파로
40 : 제어 유닛

Claims (17)

  1. 테라헤르츠파를 발진하여 차량의 미리 정해진 검사 부위에 조사하는 테라헤르츠파 발진 유닛;
    상기 검사 부위로부터 반사된 테라헤르츠파를 검출하는 테라헤르츠파 검출 유닛; 및
    상기 테라헤르츠파 검출 유닛에 의해 검출된 테라헤르츠파의 실측 파워와, 미리 저장된 기준 파워를 비교하여, 상기 검사 부위에 물이 침투되었는지 여부를 판단하는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 수밀 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준 파워는, 상기 검사 부위와 동일한 적층 구조를 갖고 물이 비침투된 상태인 기준 부위로부터 반사된 상기 테라헤르츠파의 파워인 것을 특징으로 하는 차량용 수밀 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 검사 부위는, 상기 테라헤르츠파를 전반사 가능한 재질로 형성된 차체 프레임과, 상기 차체 프레임을 커버하도록 적층되며 상기 테라헤르츠파를 미리 정해진 비율만큼 투과 가능한 재질로 형성된 내장재로 구성된 차량의 특정 부위이고,
    상기 테라헤르츠파 발진 유닛은 상기 테라헤르츠파가 상기 내장재를 통해 상기 차체 프레임에 입사되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 수밀 검사 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 실측 파워와 상기 기준 파워를 비교하여, 상기 검사 부위에 조사된 상기 테라헤르츠파가 상기 검사 부위로부터 반사되는 과정에서, 상기 테라헤르츠파의 에너지가 상기 검사 부위에 침투된 상기 물에 흡수되는지 여부를 추적하는 것을 특징으로 하는 차량용 수밀 검사 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 테라헤르츠파의 주파수가 미리 정해진 테라헤르츠 주파수 대역 내에서 점진적으로 변환되도록 상기 테라헤르츠파 발진 유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 수밀 검사 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기준 파워는, 상기 테라헤르츠 주파수 대역에 속하는 복수의 주파수들마다 개별적으로 각각 저장되며,
    상기 제어 유닛은, 상기 테라헤르츠 주파수 대역에 속하는 상기 주파수들 각각에 대하여, 상기 실측 파워와 상기 기준 파워를 비교하는 것을 특징으로 하는 차량용 수밀 검사 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 실측 파워가 상기 기준 파워에 비해 미리 정해진 비율만큼 낮으면 상기 검사 부위에 물이 침투되었다고 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 수밀 검사 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 테라헤르츠파 발진 유닛은,
    서로 다른 파장을 갖는 한 쌍의 분포 궤환 레이저빔들을 생성하여 발진하는 이중 모드 레이저빔 발진기; 및
    상기 분포 궤환 레이저빔들을 전달 받아 상기 테라헤르츠파를 생성하여 발진하는 테라헤르츠파 송신기를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 수밀 검사 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 테라헤르츠파 검출 유닛은,
    상기 검사 부위로부터 반사된 상기 테라 헤르츠파를 전기 신호로 변환하여 발진하는 테라헤르츠파 수신기를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 수밀 검사 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 테라헤르츠파 검출 유닛은,
    상기 전기 신호를 증폭하여 상기 제어 유닛에 전달하는 신호 증폭기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 수밀 검사 장치.
  11. (a) 차량의 미리 정해진 검사 부위에 테라헤르츠파를 조사하는 단계; 및
    (b) 상기 검사 부위로부터 반사된 상기 테라헤르츠파의 실측 파워와, 미리 정해진 기준 파워를 비교하여, 상기 검사 부위에 물이 침투되었는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 수밀 검사 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    (c) 상기 (a) 단계 이전에 수행하며, 상기 검사 부위와 동일한 적층 구조를 갖고 상기 물이 비침투된 상태인 기준 부위에 상기 테라헤르츠파를 조사하고, 상기 기준 부위로부터 반사된 상기 테라헤르츠파의 파워를 상기 기준 파워로서 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 수밀 검사 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 검사 부위는, 상기 테라헤르츠파를 전반사 가능한 재질로 형성된 차체 프레임과, 상기 차체 프레임을 커버하도록 적층되며 상기 테라헤르츠파를 미리 정해진 비율만큼 투과 가능한 재질로 형성된 내장재로 구성된 차량의 특정 부위이고,
    상기 (a) 단계는, 상기 테라헤르츠파가 상기 내장재를 통해 상기 차체 프레임에 입사되도록 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 수밀 검사 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 실측 파워와 상기 기준 파워의 비교를 통해, 상기 테라헤르츠파가 상기 검사 부위로부터 반사되는 과정에서, 상기 테라헤르츠파의 에너지가 상기 물에 흡수되었는지 여부를 추적하여 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 수밀 검사 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 (a) 단계는, 상기 테라헤르츠파의 주파수가 미리 정해진 테라헤르츠 주파수 대역 내에서 점진적으로 변환되도록 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 수밀 검사 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 기준 파워는, 상기 테라헤르츠 주파수 대역에 속하는 상기 복수의 주파수들마다 개별적으로 각각 저장되며,
    상기 (b) 단계는, 상기 테라헤르츠 주파수 대역에 속하는 상기 주파수들 각각에 대하여, 상기 실측 파워와 상기 기준 파워를 비교하여 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 수밀 검사 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 실측 파워가 상기 기준 파워에 비해 미리 정해진 비율만큼 낮으면 상기 검사 부위에 물이 침투되었다고 판단하여 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 수밀 검사 방법.
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