복합소재 선체 외판의 초음파 탐상을 위한 탐촉자 주파수와 수신기 음향 속력의 상관관계 (Correlation between Probe Frequency and Echo-Pulse Velocity for Ultrasonic Testing of a Fiber-Reinforced Plastic Hull Plate)

서지정보

· 발행기관 : 해양환경안전학회
· 수록지 정보 : 해양환경안전학회지 / 26권 / 2호 / 219 ~ 226페이지
· 저자명 : 이상규, Zhiqiang Han, 이창우, 오대균

초록

선체구조의 품질검사 중 가장 일반적인 방법의 하나는 비파괴검사이다. 하지만 복합소재 선체는 강화재와 수지로 구성된 여러가지 재료가 섞여 있고 또 생산환경과 작업자에 따라 FRP(Fiber-Reinforced Plastics) 제작품질에 차이가 발생할 가능성이 크기 때문에 정확한 검사평가는 쉽지 않은 일이다. 특히 FRP 선박의 경우에는 다른 구조물보다 두께가 매우 두껍고 주로 수척층 공법을 이용하기 때문에 더욱 그렇다. 초음파 탐상의 조건 중 검사체의 밀도가 매우 중요하기 때문에 본 연구에서는 FRP 선박 제작에 널리 사용되고 있는 소재와 유리섬유강화재 중량 비율로 제작된 선박의 외판을 검사체로 선정하고, Pulse-Echo 초음파 탐상기를 활용하여 GFRP(Glass Fiber-Reinforced Plastics) 선체 외판의 초음파 탐상을 위한 적정 조건을 조사하였다. 1.00MHz, 2.25MHz, 5.00MHz 세 종류 탐촉자로 A-Scan을 실시하였으며 선체 외판의 두께 검사결과와 비교분석함으로써 적정 초음파 탐상 조건을 찾고자 하였다. 연구결과 탐촉자의 초음파 주파수가 높아질수록 수신자의 반사파 음향 속력을 감소시켜야 더 정도 높은 두께 측정 결과를 얻을 수 있었으며, 상대적으로 낮은 초음파 주파수 탐촉자에서 더 적은 오차가 발생함을 확인할 수 있었다.

영어초록

Nondestructive testing is one of the most commonly used quality inspection methods for evaluating ship structures. However, accurate evaluation is difficult because various composite materials, such as reinforcements, resin, and fiber-reinforced plastics (FRPs), are used in hulls, and manufacturing quality differences are likely to exist owing to the fabrication environment and the skill level of workers. This possibility is especially true for FRP ships because they are significantly thicker than other structures, such as automobiles and aircraft, and are mainly manufactured using the hand lay-up method. Because the density of a material is a critical condition for ultrasonic inspection, in this study, a hull plate was selected from a vessel manufactured using e-glass fiber, which is widely used in the manufacture of FRP vessels with the weight fraction of the glass content generally considered. The most suitable ultrasonic testing conditions for the glass FRP hull plate were investigated using a pulse-echo ultrasonic gauge. A-scans were performed with three probes (1.00, 2.25, and 5.00 MHz), and the results were compared with those of the hull plate thickness measured using a Vernier caliper. It was found that when the probe frequency was higher, the eco-pulse velocity of the receiver had to be lowered to obtain accurate measurement results, whereas fewer errors occurred at a relatively low probe frequency.

참고자료

· 없음