[비파괴검사장비] 쉬어로그래피와 열화상(Shearography, Thermography, Mechanical Loading, Thermal, NDT)

 

목차

 

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쉬어로그래피(Shearography)의 비파괴 검사(NDT) 기술적 이해

 

쉬어로그래피는 광학적 전장 측정(Full Field Optical Measurement) 기술의 한 종류로, 비파괴 검사에 사용되는 간섭계(Interferometric) 방식의 NDT 장비입니다. 레이저를 이용해 물체 표면의 아주 미세한 변형을 감지함으로써, 육안으로 확인하기 어려운 결함이나 손상을 찾아냅니다.

 

쉬어로그래피의 작동 원리

쉬어로그래피는 레이저 광선이 물체 표면에서 반사될 때 발생하는 위상(phase)의 변화를 측정합니다. 쉬어링(shearing)이라는 광학적 과정을 통해 인접한 두 지점의 빛을 한 픽셀에 중첩시키고, 이 두 지점 간의 상대적인 위상 변화를 감지하여 표면 변형을 분석합니다. 이러한 방식은 주변 환경의 방해(예: 진동, 열 변화)를 자체적으로 상쇄시키는 장점이 있어, 별도의 진동 차단 장치 없이도 높은 민감도로 측정이 가능합니다.

 

쉬어로그래피는 다음과 같은 다양한 방법으로 대상에 부하(loading)를 가하여 결함을 유도하고 감지할 수 있습니다:

 

• 기계적 부하(Mechanical Loading): 굽힘(bending)이나 압력(pressure) 등을 가하여 물체의 변형을 유도합니다. 탱크나 진공 챔버의 내부 압력 변화를 통해 검사할 수도 있습니다.
• 동적 부하(Dynamic Loading): 피에조 쉐이커(piezoshaker)나 확성기 등을 이용하여 진동을 발생시켜 결함을 감지합니다.
• 열 부하(Thermal Loading): 할로겐 램프, 레이저, 플래시 램프, 유도 가열, 뜨거운 공기 등을 이용해 열을 가하여 결함 부위의 열적 변형을 유도합니다.

 

쉬어로그래피와 열화상(Thermography)의 비교

 

쉬어로그래피와 열화상(Active Thermography)은 모두 비파괴 검사 방법으로 열 부하를 사용하여 결함을 감지할 수 있습니다. 열화상이 국부적인 온도 차이를 통해 열 흐름의 감소를 감지하는 반면, 쉬어로그래피는 표면 변형을 직접 측정하여 결함을 찾아냅니다.

왼쪽: 열화상 검사장비, 오른쪽: 쉬어로그래피 검사장비

 

예를 들어, A320 항공기 패널 검사에서 두 방법은 보완적인 결과를 보여주었습니다. 쉬어로그래피(Shearovis)는 9개의 충격 흔적과 두께 변화를 감지했으며, 열화상(OTvis)은 6개의 충격 흔적, 박리(delamination), 다공성(porosity), 그리고 벽 두께를 감지했습니다. 이는 두 방법이 서로 다른 유형의 결함을 감지하거나 동일한 결함에 대해 다른 관점을 제공하여, 함께 사용될 때 검사의 정확도와 신뢰도를 높일 수 있음을 시사합니다.

 

팜테크 - Thermography 검사결과

 

팜테크 - Shearography 검사 결과

 

쉬어로그래피는 광학적인 간섭계를 기반으로 하므로 일반적으로 더 빠른 반응 시간을 가질 수 있다고 언급되지만, 각 방법의 특성에 따라 적용 분야와 감지하는 결함의 종류가 다를 수 있으므로 상호 보완적인 사용이 효과적입니다.

 

 

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