초음파 시뮬레이션을 이용한 거친면의 파동 산란에 대한 통계적 연구 (A Statistical Study on Wave Scattering on Rough Surfaces Using Ultrasonic Numerical Simulations)

서지정보

· 발행기관 : 한국비파괴검사학회
· 수록지 정보 : 비파괴검사학회지 / 38권 / 3호 / 197 ~ 202페이지
· 저자명 : 최원재, 김기복, 권세곤

초록

초음파 검사는 주요 비파괴 평가방법 중 하나로서, 깊은 투과율 및 안전성 등의 장점으로, 다양한 분야에 널리 사용되고 있는 방법이다. 검사 대상체내의 결함검사에서, 결함에 대한 초음파의 반사파를 이용하여 결함의 유무 혹은 크기 등을 추정한다. 인공결함이 아닌, 자연발생된 결함은 거친표면을 갖게 되는데, 반사파의 특성은 필연적으로 결함 자체의 거칠기와 밀접한 관계가 있다. 거칠기가 높으면 초음파 산란이 일어나 응답진폭이 낮아지게 되고, 거칠기가 낮으면 높은 응답신호를 얻을 수 있다. 초음파 산란은 거칠기의 절대값 보다 입력 주파수 파장대비 거칠기에 대한 정보가 중요하며, 이에 대한 산란예측이 가능하다면, 산란정보에 근거한 검사방법을 개발하여 결함발견률을 높이기 위한 유용한 기반이 될 수 있다. 표면의 거칠기는 일반적으로 통계적인 방법으로 표현되고, 따라서 거친표면에서의 반사 또한 통계적인 방법으로 기술될 수 있다. 통계적으로 유의미한 결과를 얻기 위해서는 많은 수의 샘플이 필요하지만, 실험적인 결과를 얻는데는 한계가 있기 때문에, 가상실험을 기반으로 통계적인 결과를 도출해 내는 경우가 많다. 본 논문에서는 거친표면 산란의 가상실험을 위하여, 거친표면에 대한 초음파 산란의 통계적 해석 방법을 소개하고, 평면파의 수직입사/수직반사에 대하여 Kirchhoff approximation과 유한요소 해석에 기반한 결과를 비교 평가한다.

영어초록

Ultrasonic inspection is a non-destructive evaluation method widely used in various industrial fields for its advantages including deep penetration and safety. The existence or size of a defect is estimated by using the ultrasonic waves reflected from the object to be inspected; defects initiated from natural failure have rougher surfaces. The characteristics of the reflected waves are related to the roughness of the defects. If the surface is significantly rough, ultrasonic scattering occurs and the reflected signal has a low amplitude, but when the surface is less rough, a high response signal can be obtained. In ultrasonic scattering, roughness relative to the input wavelength is more important than its absolute value. Predicting the scattering behavior can be a useful basis for improving the defect detection rate by developing an inspection method based on the scattering information. The roughness of the surface is generally expressed in a statistical manner so that reflections on rough surfaces can be described the same way. A large number of samples are required to obtain statistically meaningful results, but because there are limitations in obtaining such a number of experimental results, it is often the case that statistical results are derived based on virtual experiments. In this paper, we introduce a statistical analysis method of ultrasonic scattering on a rough surface for a virtual experiment of rough surface scattering, and compare the results based on the Kirchhoff Approximation and finite element analysis for normal incidence with vertical reflection of the plane wave.

참고자료

· 없음