[Shearography] 롤스로이스 제트 엔진 하우징 결함, 균열 검사 장비(Rolls-Royce, Crack, Defect, 검출, Phase Difference, Kissing Bond, Delamination / Debonding)

 

목차

 

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Shearography 란?

쉐어로그래피(Shearography)는 레이저를 이용하여 눈에 보이지 않는 재료 내부의 결함을 찾아내는 비접촉, 광학식 비파괴 검사(NDT) 기술입니다.

 

 

팜테크 - 쉬어로그래피 시스템(NDT, 비파괴검사)

 

 

이 기술의 핵심은 검사 대상 표면에 레이저를 비춰 생성되는 미세한 스페클 패턴(speckle pattern)을 분석하는 데 있습니다. 쉐어로그래피는 특수한 광학계(전단 장치, shearing device)를 통해 표면의 서로 인접한 두 지점에서 반사된 빛을 하나의 카메라 픽셀에서 동시에 관찰합니다.

 

먼저 초기 상태의 이미지를 기록한 후, 검사체에 열, 감압, 혹은 미세한 진동과 같은 외부 하중(loading)을 가하여 표면을 살짝 변형시킵니다. 이후 변형된 상태의 이미지를 다시 기록하고 두 이미지를 비교하여 '위상차 맵(Phase Map)'을 얻습니다. 이때 쉐어로그래피는 표면의 절대적인 변위가 아닌, 한 지점이 바로 옆 지점에 비해 얼마나 더 변형되었는지를 나타내는'표면 변위 구배(surface displacement derivative)'를 직접 측정합니다.

 

내부에 박리(delamination)나 접착 불량(kissing bond) 같은 결함이 존재하면, 그 부위는 외부 하중에 더 민감하게 반응하여 주변 정상 부위보다 훨씬 큰 변위 구배를 나타내게 되며, 이는 결과 이미지에서 뚜렷한 패턴으로 나타나 결함의 위치를 알려줍니다.

 

특히 쉐어로그래피는 인접한 두 빛을 비교하는 원리 덕분에 주변 환경의 진동에 매우 강해, 별도의 방진 장비 없이 공장이나 현장에서도 정밀한 검사가 가능하다는 큰 장점을 가집니다.

 

 

롤스로이스 제트 엔진 하우징 결함 검출 예제

 

 

이번 예제는 패널의 앞면에서만 장비를 운용하여, 접근이 불가능한 뒷면의 결함을 성공적으로 찾아낸 쉐어로그래피 검사 사례입니다.

 

팜테크 - Shearography, 결함 검출

 

검사 대상 및 방법

• 검사 대상: 롤스로이스(Rolls-Royce) 제트 엔진 하우징에 사용되는 알루미늄 벌집 샌드위치 패널(Aluminium honeycomb sandwich)입니다.
• 검사 방법: 동적 가진(dynamic excitation)을 이용한 쉐어로그래피 기법이 사용되었습니다. 사진에 보이는 작은 원형 장치(압전 가진기, Piezoshaker)를 패널 앞면에 부착하여 미세한 진동을 가합니다.

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팜테크 - Shearography, 결함 검출

 

 

결과 분석

• 왼쪽 'Frontside' 사진: 검사 장비는 앞면에 부착되어 있습니다. 사진 위에 겹쳐진 흑백 이미지들은 쉐어로그래피로 측정한 결과입니다.
• 오른쪽 'Backside' 사진: 이 사진은 실제 결함 위치를 보여주기 위해 패널 뒷면을 촬영한 것입니다. 여기에 앞면에서 측정한 결과(숫자 3, 2, 1)를 가져와 비교했습니다.

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오른쪽 사진의 빨간색 및 파란색 원으로 표시된 뒷면의 실제 결함 위치와, 앞면에서 측정한 결과에서 나타난 결함 신호의 위치가 정확히 일치하는 것을 볼 수 있습니다.

이 사례의 핵심은, 항공기 동체나 대형 구조물처럼 한쪽 면만 접근할 수 있는 상황에서도 쉐어로그래피를 이용하면 반대편의 접착 불량(deboning) 같은 내부 결함을 효과적으로 검출할 수 있다는 것을 보여주는 것입니다.

 

 

해당 내용과 관련해서 팜테크에서 시스템 솔루션을 제공하고 있습니다.  관심 있으시면 아래 홈페이지 또는 연락처를 통해 문의 주시면 됩니다. :)

 

https://famtech.co.kr/sub04/01_01.php

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