발간등록번호연구원-02-13318-01 F i n a l R e p o r t Technology 기술연구처 탐상방법개선을통한검수방법개선연구 연구원 Research Institute

발간등록번호 연구원 -02-13318-01 F i n a l R e p o r t 탐상방법개선을통한검수방법개선연구

제출문 이보고서를 년도기본연구 소제목 탐상방법개선을통한검수방법개선연구 과제의 최종보고서로제출합니다 연구원기술연구처 - i -

요약문 연구제목 탐상방법개선을통한검수방법개선 연구기간 연구목적및필요성철도차량의부품검사시철도차량유지보수의효율화및간소화를위해국내철도운용회사의사용실태및조사를통해확인했으며음향탐상기를활용한철도차량일부부품의적용가능성을검토하였다 연구내용및범위가 비파괴검사기기기술동향나 타철도운영기관의유사기기운용사례조사다 탐상기를이용한철도차량일부부품선정라 철도차량일부부품고유진동수측정및분석으로일부부품적용가능성선정마 결론 - ii -

목 차 제출문 요약문 목차 표목차 그림목차 제 장서론 연구의목적 연구의범위 제 장비파괴검사의종류및장단점 비파괴검사의종류및장단점 비파괴검사의필요성 비파괴검사의목적 비파괴검사의도입배경 비파괴검사의원리및특성 비파괴검사의종류별원리및특성 비파괴검사방법및검사조건 비파괴검사결과의평가 비파괴검사의전망 제 장음향탐상기국내철도운용기관사용현황 서울메트로 서울도시철도공사 코레일공항철도 부산교통공단 광주지하철공사 대구지하철공사 대전지하철공사 인천교통공사 서울시메트로 호선운용 주 제 장음향탐상기기사용법 음향탐상기기세부셋팅방법 - iii -

제 장측정대상차량및측정부품현황 철도차량측정대상차량 철도차량측정부품현황 제 장고유음향주파수측정및데이터수집 고유음향주파수측정 부품별고유주파수데이터수집 제 장결론 - iv -

참고문헌 부록 부품별고유주파수측정치결과현황 연구참여내역서 서지자료 - v -

표목차 표 1. 비파괴검사방법별원리 12 표 2. 측정음향탐상기기 (NDT) 사양 55 표 3. 해당부품측정내역 56 표 4. 해당부품측정내역 57 표 5. 해당부품측정내역 59 표 6. 해당부품측정내역 61 표 7. 해당부품측정내역 63 표 8. 해당부품측정내역 65 표 9. 해당부품측정내역 67 표 10. 해당부품측정내역 69 표 11. 해당부품측정내역 71 표 12. 고유주파수측정결과 ( 신품 ) 73 표 13. 1차고유주파수측정결과 ( 사용품 ) 79 표 14. 2차고유주파수측정결과 ( 사용품 ) 88 표 15. 3차고유주파수측정결과 ( 사용품 ) 96 표 16. 4차고유주파수측정결과 ( 사용품 101 표 17. 5차고유주파수측정결과 ( 사용품 ) 106 표 18. 6차고유주파수측정결과 ( 사용품 ) 110 표 19. 7차고유주파수측정결과 ( 사용품 ) 116 표 20. 8차고유주파수측정결과 ( 사용품 ) 120 표 21. 9차고유주파수측정결과 ( 사용품 ) 128 - vi -

그림목차 그림 방사선투과검사장비 그림 초음파탐상기 그림 자분탐상기 그림 와전류탐상검사 그림 데이터측정및수집방법 그림 음향탐상법 그림 찾기 그림 입력창 그림 확인창 그림 프로젝트만들기 그림 하드웨어연결하기 번 그림 하드웨어연결하기 번 그림 그래프기능활성화 그림 모드로전환 번 그림 모드로전환 번 그림 마이크로폰설치 그림 측정그래프 그림 저장하기 번 그림 저장하기 번 그림 그래프추가하기 그림 그래프색상변경하기 그림 구별법 그림 검사체판정화면 그림 연결기핀 그림 축상핀 그림 너클핀 그림 축상핀 그림 너클핀 그림 리테이너 그림 차고유주파수데이터측정결과 사용품 - vii -

그림 차고유주파수데이터측정결과 사용품 그림 차고유주파수데이터측정결과 사용품 그림 차고유주파수데이터측정결과 사용품 그림 차고유주파수데이터측정결과 사용품 그림 차고유주파수데이터측정결과 사용품 그림 차고유주파수데이터측정결과 사용품 그림 차고유주파수데이터측정결과 사용품 그림 차고유주파수데이터측정결과 사용품

제 1 장서론 연구의목적 본연구의목적은현재철도차량의부품검사시탐상방식의문제점인환경오염물질사용 도장제거후탐상검사및검수공정개선을하고자음향탐상기를이용한철도차량부품의검사시안전성과효율성을제고하기위하여운영상의유지보수효율성을향상하고음향탐상기측정기장비를이용한철도차량 전동차량 화물차량 일반차량 일부지정부품 단품 에적용가능성를제시하므로써유지보수부품검사시점검및측정을용이하게하기위함 현재현업에서철도차량부품검사시자분탐상 침투탐상등검사방식으로측정이이루어지고있으며기존검사방식으로시행시검수전준비단계에서시간이많이소요되고검사시사용하는약품으로인해환경오염이발생되고있는실정이다 서두에서설명한바와같이철도차량각종부품에대한이상유무는자분탐상이나침투탐상방법으로이용해왔으나검수시검수시간이오래걸리는단점이발생하고있다 따라서 음향탐상법을이용하여검수시간단축및검수시정밀도를향상을위해선검수방법개선및철도차량일부부품선정이필요하다 - 1 -

연구의범위 본연구의범위는철도차량일부부품의음향탐상기를활용한적용가능성제시로한다 또한 문헌조사는전국의철도운용기관에서음향탐상기기및비파괴검사의사용하는기술동향을파악하여조사하였다 본연구과제의연구범위는아래와같다 비파괴검사의종류별장단점조사 음향탐상기의기술동향파악 타철도운영기관의음향탐상운용사례조사 측정대상차량선정 특정부품 단품 에대한고유음향주파수측정및데이터수집 데이터분석후일부부품의음향탐상기를활용한적용가능성수립 - 2 -

제 2 장비파괴검사의종류및장단점 2.1. 비파괴검사의종류및장단점 비파괴검사 란재료나제품의원형과기능을전혀변화시키지않고재료에물리적에너지 햇빛 열 방사선 음파 전기와전기에너지 등을적용하여조직의이상이나결함의존재로인해적용된에너지의성질및특성등이변화하는것을적당한변환자를이용하여이들성질의변화량을측정함으로써조직의이상여부나결함의정도를알아내는모든검사를말한다 비파괴검사는생산설비가동시의안전확보 제품의품질관리 기계 기구및설비의수명평가등여러분야에서다목적으로활용되고있다 결함은재료의사용이나구조에막대한영향을미칠수있다 이러한결함을찾아내기위해여러가지방법이이용되며현장여건이나찾고자하는결함의위치 모양등에따라검사방법이결정되고신뢰도를높이기위해두가지이상의검사법이사용되기도한다 고강도강재의출현과함께기존콘크리트구조물에서시공성 내진성이높은강구조물의건설이날로증가하고있는데공장에서제작가능한강재치수의제한으로많은이음부를갖기때문에이를연결하는용접부위에는기공 불완전용입 불완전용융 균열 오버랩등다양한용접결함이생기게된다 이는강구조물을취약하게만드는원인이되며육안으로는조사가거의불가능하여때문에여러가지비파괴조사방법을이용하고있는데초기에는주로품질관리목적으로비파괴검사를사용하였으나현재에는구조물의유지관리에서점검의보조수단으로광범위하게사용되고있으며크게내부결함검출과표층부결함및손상검출목적으로사용되고있다 - 7 -

비파괴검사의필요성 비파괴검사은최근 20~30년사이에급속히보급되어사용되고있다. 이것은공업계의경쟁이심해지고보다양질의제품을보다빠르고안전하게만들필요가생겼기때문이다. 불합격품이적게되고, 빠르고안전하게만들필요가생겼기때문이다. 불합격품이적게되고, 필요없는공정을생략하도록노력하고있는것이다. 불량한재료를만들지않기위해서는어떻게하면좋은가, 또가공불량으로인해제품이불합격품이되지않도록하는데는어떠한가공을하면좋은가등을고려함으로써생산자자신이비파괴시험을필요로하게된것이다. 특히최근의구조물은고온, 고압, 고속, 고부하등사용조건이보다엄격하게되었고, 내용물도부식성, 방사성, 인화성, 폭발성등의위험성이증대됨으로써구조물의사고방지를위한안전성의확인이중요하게되었다. 이를위해성능에악영향을미치는결함의존재여부를구조물의사용자측도중시하게되었기떄문에비파괴시험에의해확인할필요가생겼다. 재료나제품에결함이존재하지않으면, 무결함재료의기계적강도시험에얻은데이터를기준으로설계된강도를갖게될것이다. 그렇지만실제로는완전무결한재료나가공법을기대할수는없다. 그러므로재료나제품에어느정도의결함을포함하고있는지를실물로조사하여 그사용목적에충분히안전한지의여부를판단할필요가있다. - 8 -

비파괴검사의목적 신뢰성향상 오늘날의생산설비및철도차량부품들은대형화 고마력화 고압화 고속화등이급속히추진되고있어안전성이중요한문제로대두되고있다 설비의안전성을확보하기위해서는우선설비를구성하고있는재료나부품의신뢰성을향상시켜야된다 각각의목적에맞추어적절한비파괴검사방법을선별하여적용함으로써건전성을확인하고품질을개선하여제품의신뢰성을향상시킬수있다 기술의향상및개선 결과를분석 검토하여생산품의제조조건을수정 보완하여제품의질향상을축 할수있다 원가의절감제조공정에서적정한시기에적절한방법의비파괴검사를실시하여불량품을조기에발견하고개선함으로서공수와시간을절약할수있다 이는질병을조기에발견하여조기에치료하는것과같은이치이다 - 9 -

비파괴검사의도입배경 비파괴검사는 년 선발견하여뢴트겐부인의손을촬영한것을시작으로하여제 차세계대전중에는이를공업적으로사용 선을통해서항공기의제작검사와포탄의약실 수송물등의부정품을발견하였습니다 그후주조품검사 용접부검사등에사용되면서점차그활용영역을넓혔고 특히 차세계대전중미해군의전함건조계획이수립되면서이를토대로비파괴검사는급진적으로발전하게되었다 국내에처음도입된것은 년 월원자력법에의한방사성동위원소의수입과사용허가제도가제정되면서부터문화재보호사업의일환으로 년대초비파괴검사기술을도입하게되었으며 년에는서울원자력 주 에서분리된중앙원자공업 주 이최초의비파괴검사전문업체로탄생하게되었다 그이후원자력발전소와조선공업 방위산업의발전으로비파괴검사의수요가급증했으며울산과여천석유화학공단 창원기계공단조성으로비파괴검사가산업적으로정착하면서꽃을피우게되었다 - 10 -

비파괴검사의원리및특성 비파괴검사의적용처별분류 내부결함검출을위한비파괴검사 방사선투과검사 초음파탐상검사 표면결함검출을위한비파괴검사 육안검사 자분탐상검사 침투탐상검사 와전류탐상검사 기타검사 누설검사 음향방출검사 중성자투과검사 경도시험 재료확인시험 - 11 -

각종비파괴검사의원리및특징 표 비파괴검사방법별원리 - 12 -

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비파괴검사의종류별원리및특성 방사선투과법 방사선투과검사는 선 감마선등의방사선을시험체에투과시켜 선필름에상 을형성시킴으로써시험체내부의결함을검출하는검사방법으로 내부결함을검출 하는비파괴검사방법중현재가장널리이용되고있다 원리 선및감마선의물체를투과하는성질을이용 선발생기에의해생성되는 방사선이조사부위의두께및원자번호에비례하여흡수된다는원리에근거하고있으며그투과하는정도는시험체의밀도및두께등에따라달라지게된다 따라서 선및감마선이시험체를투과할때내부에결함이있으면시험체로부터투과되어나오는방사선량에차이가생기고이때시험체뒤에 선필름을부착시키게되면투과된방사선량에따라필름의감광정도가달라진다 이 선필름을현상하면감광된정도에따라농도의차가생겨특정상을형성하는데 선흡수는결함부바로옆의손상되지않은부위와비교하면이미지가보통더어둡게나타나다른양상을나타내게되므로이것을관찰하여시험체내부에존재하는결함의위치 크기등을판정할수있다 특성 장 단점 방사선투과법의가장큰장점은내부결함의크기및형태등결함의성질을판단 하기가쉽고 이미지로얻은결과가양호하며결과를거의반영구적으로기록보관 이가능하며표면및내부결함결함이가능하다 단점으로는결함부위의공간적인정보를얻을수없다는것으로결함의깊이를 추정하기어렵고방향성이좋지않은 차원결함을검출하기어렵다는것이며 또 - 14 -

한방사선을투과하는장비는방사선분실과피폭등으로인체에유해한방사선을 방출하기때문에 캡에채워텅스텐제용기에보관하여야하며전문가이외에는 사용이제한된다 방사선투과기의크기로인하여경우에따라서는현장에서는사용이어려울수도있으며 탐색속도가느리고 탐색비용이상당히고가이며 따라서방사선투과법을효과적으로적용하기위해서는육안점검및다른비파괴시험법을조합적으로적용하는방안이필요하다 적용처 용접부또는주조 의슬래그함침 이나간극과같은대부 분의재료의내 외부결함을검출할때사용한다 균열과같은 차원결함도탐지 할수있으나결함이 선의축에거의평행한방향일경우에만가능하다 대상결함 용접부내부결함 기공 슬래그 용입부족 융합부족 균열등 - 15 -

초음파탐상법 초음파음향인피던스가다른경계면에서반사 굴절하는현상을이용하여대상의 내부에존재하는불연속을탐지하는기법으로대형가스관검사에적합하다 선진 국에서많이사용한다 원리 초음파란사람의귀로감지할수없는영역을의미하는것으로 이상의주파수범위를가리키며파장이짧은음파 소리 를말하고 금속등의물체속을쉽게전파하고서로다른물질과의경계면에서는반사하는특성이있다 이러한초음파의특성을이용하여기계진동형태의고주파음파를시험할부분으로주사하면재료를통과하는음파는결함부또는경계면에부딪치게되면음향진동은반사가되고이반사파를검출하여반사파에대한정보를음극선관 또는다른기록장치에나타내어분석하면결함의유무와위치 크기등을판별할수있으며초음파탐상검사는시험체에초음파를전달하여내부에존재하는불연속 결함 으로부터반사한초음파의에너지량 초음파의진행시간등을분석하여불연속의위치및크기를정확히알아내는방법이다 압전재료 수정 티탄산바륨 황산리튬등 에고주파전원을인가하면전압이가해진방향으로수축과팽창을한다 즉진동을일으키고액체를매체로하여시험체에접촉시키면초음파가시험체로진행하게된다 송신 압전재료 진동자 에서전기적에너지를기계적에너지로변환하여초음파를보내는현상 수신 반사된초음파에너지를받아탐상기브라운관에현시하게해주는현상 주파수 (, frequency): 음파가 1초동안에진동한 cycle 수 (1초간입자의진동수 ) ( 주기 T: 1회진동하는시간의역수 ) 단위 : Hz, sec -1, CPS(cycle per second) 파장 ( λ, wave length): 1회진동시파동 ( 음파 ) 가진행한거리어느한매질 ( 음속일정 ) 에서 와 λ 반비례관계에있다. 초음파가검출가능한결함의크기는파장의 1/2정도로작은결함까지검출하려면주파수는높고파장은은짧아야한다. - 16 -

그러나주파수가너무높으면파동의특성보다입자의특성이커지므로경정입계에 서투과하지못하고산란하게되기때문에적당한주파수를사용해야한다. - 음속 (V, velocity) : 음파가매질에서진행하는속도로서조직의관성과탄성에따라각각달라지고동일매질에서속도는일정하다. V = λ ( m/s ) - 음향임피던스 (Z): 초음파가매질내에서진행할때받는저항을말하며음파의전달효율을의미한다. Z = ρ( 밀도 ) V (kg/m²s) 초음파의종류 - 종파 : 압축파, 소밀파, 수평파, 세로파 - 파의진행방향과입자진동방향 : 평행 - 고체, 액체, 기체모든물질에서진행 - 음파중가장빠르다. 횡파 : 전단파, 수직파, 가로파 - 파의진행방향과입자의진동방향 : 수직 - 고체에서만진행 - 동일재질에대해종파속도의약 1/2 속도동일재질, 동일주파수 ( 탐촉자 ) 일경우, 종파에비해파장짧다. - 작은반사체에민감하다. 표면파 - 표면의약1파장정도의깊이로투과하여표면을따라진행하는파. ( 진행 : 타원형 ) - 횡파속도의약 90% (9/10) - 1/4파장깊이에서는에너지의 50% 이상이존재하며, 1파장깊이에서는표면에너지의 4% (1/25) 로감소한다. 판파 - 3파장이내의두께를갖는금속내를진행하는파.( 진행 : 타원형- 대칭형, 비대칭형 ) 즉, 재질두께가파장의 3배이내일때만발생 - 박판의결함검출에이용 - 속도는판의두께및주파수에따라변함 초음파탐상법의종류 - 원리에의한분류 : 시험재의표면으로부터지속시간이극히짧은초음파펄스를내부로전달시켜시험재중의결함에의해반사되는초음파를검출하는방법 - 17 -

을펄스반사법이라하며, 두개의탐촉자가사용되면시편양쪽에위치하여하나는송신기로, 다른하나는수신기로적용하는방법을투과법이라한다. - 표시방법에의한분류 : A-Scope, B-Scope, C-Scope - 진동방식에의한분류 : 수직탐상법, 경사각탐상법, 표면파탐상법, 판파탐상법 - 탐촉자수에따른분류 : 송신용과수신용탐촉자를 1개로구성을일탐법이라하며, 송신용탐촉자와수신용탐촉자로 2개의탐촉자로구성을 2탐촉자법이라한다. - 접촉방법에의한분류 : 직접접촉법, 국부수침법 초음파를진행시키는방향에따른종류 - 수직탐상 시험재의표면 ( 탐상면 ) 에수직으로초음파를입사시키는방법이며, 측정범위 : 재질의두께및결함의깊이, 결함의폭 적용부위 : 강판, 두께가두꺼운단강품, T이음이나모서리이음의용접부 - 사각탐상 탐상면에대해경사지게입사시키는방법 탐촉자의입사점및굴절각을측정하면결함의위치를측정 직사법 : 시험부를직접탐상하는방법 1회반사법: 저면에서 1회반사하여탐상하는방법 초음파의진행특성 - 근거리음장 : 진동자로부터송신된초음파가어느일정한거리까지확산되지않은범위, 즉음압이불균일한범위근거리음장한계거리 N = D²/4λ = (D² )/4V (mm) - 원거리음장 : 어느일정한거리이상의범위에서빔은중심에서초음파의음압이가장강하고진동자에서점점멀어질수록점점약해지는범위 - 지향성 : 초음파빔의확산을나타내는척도 - 지향각 : 초음파는음파의중심이가장강하고, 중심축으로부터벗어남에따라점점약해지며어느각도의방향에서음압의세기가 0 이된다. 이방향과중심축과이루는각도를지향각이라한다. 특성 방사선투과시험이곤란한조인트부분까지도시험이가능하나퍽스에코시그널을 해석하는데상당한기술이요구되며 검사방법으로는투과법 반사법 공진법 수직 탐사법등이있다 표준측정장비는음파생성기 수신장치 보통한기구내에조립 - 18 -

됨 와초기파및반사파가나타나는화면등으로구성되며화상표시장치는결함부의위치 깊이 및결함의성질을추정할수있게해주며초음파를검사할재질내로보내어표면및내부결함을검출하는방법으로시험체에탐촉자를놓고진동차에서발생한초음파펄스가탐촉자로되돌아와서수신되면이것을브라운관상에펄스신호로써표시된다 장점 금속의조직검사에유용하다 라미네이션 미세한불연속부의검출 로는검사가어려운매우두꺼운주물의검사 와는달리작업자의안전관리상의문제가없다 즉석으로결함유무를판단할수있어신속하다 시험체의두께가두꺼워도쉽게검사가가능하다 불연속 결함 의위치를정확히알수있다 균열과같은면상의결함검출능력이뛰어나다 또기구의감지부 탐지부 를조사할부분을따라이동함으로써결함의크기측정을가능하게하고조사민감도는음향진동수 탐지부의설계 기계의조작 반사신호의전기적처리기술과같은여러가지시험변수에영향을받는다 초음파탐상법의장점은휴대성 민감성이높고균열의위치또는결함의공간적인정보를얻을수있다는데있으며 방사선투과법에비하여안전하고경제적인비파괴검사법이며 최근에는현장측정자료를컴퓨터처리와보고서작업에적당한형식으로저장할수있는디지털장비가보급되어있어작업의효율성이좋으며단점으로는표면결함을효과적으로찾아낼수없다는것에있다 단점 검사자의기량에따라편차가심하게나온다 장비의검교정에시간이필요하며 정확한검교정이필수적이다 검사대상물의모양에많은제한이있다 형상에복잡한거나너무얇아도 약 이하 검출이어렵다 음파가금속자체의조직에따라영향을많이받는다 표면결함의검출이어렵다 결함종류의식별이어렵다 - 19 -

적용처 용접부 주조품 압연품 단조품등의표면및내부결함을검출하고그위치와크 기를추정할수있으며강부재의두께측정및배관등의부식정도를측정할수있다 그림 초음파탐상기 - 20 -

자분탐상법 검사대상을자화시키면불연속부에누설자속이형성되며이부위에자분을도포하 면자분이집속되는검사법으로강자성체재료의표면및표면직하결함검출에많 이사용된다 원리 시험품에자장을적용하고시험품을석분화시키고 자화시키면자속이발생한다 이때시험품의표면또는표면하에결함이있으면자속이누설하고결함의양쪽에자극이발생하여국부적인자장을형성하게된다 국부자장에의한결함부의누설자속을자분이나검사코일에의해검출하여결함의위치와크기를알수있게된다 특성 이검사법의장점은휴대성이좋고시험에최소한의기술이요구되며비교적복잡한형상을갖는강구조물의구조를상세조사할수있으며 결함검출능력이뛰어나아주미세한결함이라도검출할수있으므로육안으로확인할수없는표면및표면근방의작은균열및기타결함도검출할수있고경제적인비파괴검사법이라는장점이있다 장점 미세한표면균열검출에적합한검사방법이며 시험체의크기 형상등에구애없이검사가능하며 검사방법이간편하며 검사비용이저렴하며 표면직하의결함에대해서도어느정도검출가능 단점으로는자기장을형상하기위하여고압의전류가필요하며 물체표면아래에 있는작은결함은검출하기어려움이있다 또한적용할수있는재료및발견할수있는결함의형태가한정되며일반적인 - 21 -

강구조물에서는큰문제가되지않으나국부적으로적용하는경우 조사부분에서자성상태를남겨용접과같은후속작업에방해가될수있어상당한시간과비용을통하여검사부위의자성을제거시켜야하는경우가있다 방사선투과법보다는사용이쉬우며 을해석하는기술이요구된다 단점 자화가가능한강자성체에대해서만검사가국한 표면결함만을검출할수있어내부전체의건전성을판별하기위해서는다른검사방법을병행하여수행하여야함 검사방법에따라전기접촉부위에서아크발생으로시험체가손상될우려가있음 적용처 대표적으로균열 겹침 시임 탕계 그리고라미네이션 강자성체재료 용접부 주강품 단강품등 의표면및표면직하 배부결 함검출 두께측정등의결함을검사할수있다 검사방법의종류 자분적용에대한자화시기 : 연속법, 잔류법 자분의종류 형광자분 비형광자분 자분의분산매체 습식법 건식법 자화전류의종류 직류 맥류 충격전류 교류 자화방법 축통전법 직각통전법 프로드법 직류관통법 코일법 극간법 자속관통법 그림 자분탐상기 - 22 -

와전류탐상법 전자유도에의해와전류를발생하며시험체표층부의결함에의해발생한와전류 의변화를측정하여결함을탐지하는검사법으로파이프와봉 강판등전도체재 료의표면또는표면근처의결함검출과물성측정에이용된다 원리 교류가흐르는코일을금속등의도체에가까이가져가면도체의내부에는와전류 라는교류전류가발생하며 이와전류는여자 또는독립탐지코일에서전도체및여자코일의성질 전류의주파수및크기 전도체의불연속성유무에따라달라지는임피던스를발생시키는데이로인해결함이나재질등의영향에의하여그크기와분포가변화된다 와류탐상법은이와같은와전류가검사체표면근방의균열등의불연속에의하여변화하는것을관찰함으로써검사체에존재하는결함을찾아내는검사방법 특성 와전류탐상법은그원리가자분탐상법과매우유사하며 정밀한자기장의변화를감지할수있는센서의개발과함께비교적최근에실용화된비파괴검사법이며 와상전류시험법은조사하고자하는물체에자기장이아닌전기장을교란시켜결함을검출하는것이자분탐상법과다른점이며장점은물체표면으로부터깊은곳에존재하고있는결함을검출할수있으며 진동수를적절히조절함으로써표면조사만을할수있고결함의크기또한조사지역의결과로부터측정할수있다 와전류탐상검사의특성 와전류탐상법의결과는물체의기하학적형상에크게영향을받으므로간단한형상에대해서만조사할수있고복잡한형상은임피던스값자체를변화시키기때문에유용성이제한될뿐만아니라자분탐사법처럼전도체만을조사대상으로할수있으며 페인트와같은여러가지표면조건에둔감하다는단점이있으며와전류탐상검사의특성은다음과같다 - 23 -

일반적으로비접촉시험이며시험속도가빠르다 관의내외면표층부결함검출에적당하다 시험지시가전기적출력으로얻어지므로자동화하기쉽다 시험지시로부터결함크기를어느정도측정할수있다 고온시험체의탐상이가능하다 적용처 와류전류탐상법는검사체가전도체일경우적용가능하고 비접촉식방법이며 고속으로탐상할수있어관 봉등의비교적단순한형상의제품검사와발전소 화학플랜트배관의보수검사에널리이용되고있으며 또한 와전류는검사체내부의불연속뿐만아니라검사체의전자기특성이나형상치수등에따라서도변화하므로 와류탐상검사는결함검출을위한탐상시험뿐만아니라철강 비철재료의파이프 와이어등의표면또는표면근처의결함검출 박막두께측정 재질식별시험 치수시험등에도널리사용하고응용할수있다 그림 와전류탐상검사의적용와전류가시험체의여러가지재료인자나결함에의해변화하는현상에가인하여전자유도시험 ( 와전류탐상검사 ) 은탐상검사, 전도도측정, 피막두께측정등몇가지검사에적용된다. 와전류탐상검사의적용과특성 - 24 -

전자유도에의한와전류탐상검사는주로표층부결함검출법으로서관, 봉, 선등의제조시의탐상검사와보수검사시탐상검사에적용되고있다. 열교환기튜브의보수검사, 항공기부품의보수검사등에서다른검사법의적용이곤란한부위까지탐상할수있어편리하게이용된다. 전자유도시험은탐상이외의검사에많이활용되고있으며, 특히동합금, 알루미늄합금등비철금속합금의전도도측정및알루미늄방식피막두께측정에널리이용되고있다. 전자유도에의한재질검사는동종다량생산라인의제품검사에유용하며다른재질의혼입이나이상을검출할수있다. - 25 -

액체침투탐상법 표면으로열린결함을탐지하는기법으로침투액이모세관현상에의해침투하게한후현상액을적용하여육안으로식별하는기법으로침투및현상재료에따라여러가지기법이있으며시공 / 제작현장에서는주로용제제거성염색침투탐상기법이적용된다. 원리 침투액이결함부위에잘스며들수있도록조사할물체표면을기계적또는화학적인제거제를사용하여기름 수분 다른오염물질을청소한다음분무기를사용하여침투액을조사위치에분사하고침투액이모세관현상또는표면습윤현상에의해결함부에스며들도록합니다 그리고일정시간이경화한후수세법 유화제법 용제법등의방법으로침투액을닦아내고현상제를물체표면에분사하고물체표면이건조되면결함이있는부위에스며든침투액과현상제의반응으로인하여결함부위를육안으로확인할수있게된다 특성일명 라하며현장에서많이사용되고있으며원리가비교적간단하면서도표면의균열 결함 불연속등의검출에효과적이다 그적용범위가넓고 경제적이며전문적인기술이필요없는시험법으로작은결함이라도육안으로확실하게확인할수있게된다 단점으로는물체표면에있는결함또는불연속면의검출이외에결함의공간적인정보를얻기는어렵고다공성시험체에는적용할수없다 장점 탐상기구및탐상방법이비교적단순하다. - 용접물의크기에제한을받지않는다. - 자분탐상법 (MT) 에비해비자성체에도적용할수있다. - 결함을육안으로볼수있다. 단점 - 표면으로열린결함만검출가능하다. - 26 -

- 다공성재료에는적용할수없다 - 시험을위한전처리가시험결과에크게영향을준다. - 시험부위주위가지저분해져 cleaning 공정이추가된다. 적용처침투탐상검사는용접부 주강품 단조품등의비가공성재료에대한표면개구결함검출과같은금속재료뿐만아니라세라믹 플라스틱 유리등의비금속재료에도폭넓게이용할수있으며 시험체의형상이복잡하더라도검사가가능하다 - 27 -

음향탐상법 원리 음향탐사법 은물체의균열또는국부적인파단으로부터방출되는응력파 를센서로검출하는기법으로서다른비파괴검사법이신호를발생시키고그응답을분석하는것과다르게피동적으로신호를수신하여결함을검출하는비파괴검사법이다 음향탐상이론 모든부품들은고유진동수 ( 공진주파수 ) 을갖는다. 이고유진동수는양품에서는거의유사한경향이나타나지만, 내부또는외부의변동또는결함이있을때고유진동수는바뀌게된다. 고유진동수는아래공학공식과같이제품의질량 (m, 무게 ) 과강성 (k, 단단한정도, 경도 ) 에의해결정된다. 즉, 질량이커지면공진주파수가낮은방향으로이동하게되며, 질량이작아지면공진주파수는높은방향으로이동하게된다. 또한강성이커지면공진주파수가높은방향으로이동하며, 강성이작아지면공진주파수는낮은방향으로이동한다. 음향탐상법은부품의구조반응을조사하고결함이없는부품의결합에서나타나는통계적변량에대해평가하는방법이다. 이러한구조적반응은물체가가지는독특하고고유한성질을구성품의기계적공진 ( 공명 ) 으로나타난다. 이고유진동수는양품에서거의유사한경향으로나타나지만, 내부또는외부의변동또는결함이있을때바뀌게된다. 데이터측정및수집방법 - 28 -

특성 음향탐사법은실시간으로결함의진원지와결함의상태를추적할수있으며, 국부적인결함의검출이외에전체구조물의상태를모니터링할수있는장점이있다. 음향탐사법의단점으로는안정화된결함, 즉진행이멈춘균열등은검출할수없으며, 센서의감도에따라결함의검출결과가좌우되며, 음향방출이구조물의여러구조상세를따라전달될때결함의정확한위치를찾기어려우며, 이러한경우에는초음파탐상법과같은국부적인결함검출법을병행하여야한다는것등이있다 적용처 모든재료에적용하며소성변형, 균열의생성및진전감시등동적거동파악, 결 함부의취이판정및재료의특성평가에이용된다. 음향탐상시험법사용가능한분야 분말야금제품을생산하는분야 알루미늄주물제품을생산하는분야 강철주조제품을생산하는분야 단조금속을생산하는분야 세라믹제품을생산하는분야 - 29 -

메탈본딩제품을생산하는분야 그림 검출가능결함내용 고유음향특성을벗어난제품 구상화불량제품 크랙, 칩, 구멍이있는제품 마모가있는제품 다공성제품 잔류응력을가지고있는제품 공차를벗어난제품 경도또는밀도의변화가있는제품 접착, 용접또는납땜을실패한제품 기계가공또는열처리과정이잘못된제품 라인에이종제품이들어간경우 음향탐상특징 신속한검사가가능하다. 간편한조작방법 청소, 염색, 자화, 등다른준비작업이필요없다. - 30 -

기타검사법 누설검사 (Leak Testing : LT) 누설검사는암모니아, 할로겐, 헬륨등의기체나물과같은액체등의유체가시험 체외부와내부의압력차에의해시험체의미세한구멍이나균열또는틈등의결 함을통해흘러들어가거나, 흘러나오는성질을이용하여결함을찾아내는방법이다. 누설여부와누설이있을시누설개소와누설량을검출하여시험체의안전성을확보할수있으므로각종분야에서널리이용되고있다 이러한누설시험에는기포누설시험 압력변화측정시험 할로겐누설시험 헬륨누설시험 초음파에의한누설시험등이있고관통된불연속만을탐지할수있고최종건정성시험으로주로사용되며 압력용기 저장탱크 파이프라인등의누설탐지에사용된다 누설검사특징및장단점 누설시험은검사속도가빠르며비용이적게들수있고검사속도에비해서감도가좋은장점이있는반면결함의원인형태를알수없고개방되어있는시스템에서는사용할수없으며수압시험이시험체에손상을줄수있는단점을가지고있다. 누설시험의종류는시험체에압력을적용 ( 감압, 가압 ) 하는방법, 적용유체의종류및누설가스나유체의종류, 누설량에따라분류될수있다. 기체나액체와같은유체가시험체외부와내부의압력차에의해시험체의미세한구멍이나균열또는틈등의결함을통해흘러들어가거나, 흘러나오는성질을이용하여결함을찾아내는방법이며, 누설검사로누설여부와누설이있을시누설개소와누설량을검출하여시험체의안전성을확보할수있으므로각종분야에서널리이용되고있으며예를들면 시험체의내 외부압력차를만든후시험면에정해진도포액을바르고기포의존재여부를검출하는 Bubble Testing. 암모니아를이용하여누설부위에서현상제와반응하여색깔변화를일으키는현상을이용하거나염산과반응하여염화암모니아를석출하는방법의암모니아누설시험법. - 31 -

험체의내 외부에압력차를주어추적자가스를이용한누설부위를 검출하는추적자가스 ( 헬륨 ) 검출법등이있다. 누설검사시추적가스가오염되는등주위환경에의해영향을많이받아감도가떨어지는경우가발생되기때문에이에대한조절이필요하다. 누설검사검출대상및적용 압력용기, 석유저장탱크, 파이프라인, 등의누설탐지 누설검사의종류 육안검사 오랜경험을가진숙련자로대상의표면에존재하는결함이나이상유무를판단하는가장기본적인비파괴시험법이며경우에따라서저배율확대경등의광학기기를이용하여관찰하기도한다 용접부결함과같은재료의표면결함을검사하는데주로사용된다 간편하고신속하며특별한장치를필요로하지않아가장기본적인비파괴검사법으로널리사용되나검사의신뢰성확보가어려운단점이있다 나 및소형 촬영기등에의한파이프내면정밀탐상방법과광섬유를이용한고정도의내시경검사법을사용하기도한다 모든비파괴시험대상체의이상 결함의유무 형상의변화 광택의이상이나변질 표면거칠기등 유무를식별하며또취약부의선정에도활용된다 검출대상및적용 모든비파괴시험대상체의이상 결함의유무 형상의변화 광택의이상이나변질 표면거칠기등 유무를식별하며또취약부의선정에도활용 - 32 -

특징 가장기본적인비파괴시험법 검사의신뢰성확보가어려움 나 및소형 촬영기등에의한파이프내면정밀탐상 광섬유를이용한고정도의내시경검사가능 중성자투과검사 중성자가직접적으로필름을감광시키지않지만변환자에조사되어방출되는 차방사선에의하여방사선투과사진을얻는기법으로높은원자번호를갖는두꺼운재료의검사에이용하며또핵연료봉과같이높은방사성물질의겸함검사에적용된다 납과같이비중이높아방사선투과검사가곤란한검사대상물에적용한다 검출대상및적용 높은원자번호를갖는두꺼운재료의검사에이용하여또핵연료통과같이 높은방사성물질의겸함검사에적용 특징 방사선투과검사가곤란한검사대상들에적용 납과같은비중이높은재료에적용 적용처 원자로연료재료의사용전 후의검사 우주항공기부품등의품질검사 두꺼 운금속재의용기나구조물내부에존재하는경수소화합물의검출 적외선검사 시험체표층부에존재하는결함이나접합이불완전한부분에서방사된적외선을검지하고 적외선에너지의강도변화량을전기신호로변환하여결함부와건전부의온도정보의분포패턴을열화상으로표시하여결함을탐지하는검사법이다 각종재료표면결함의고감도검출 철근콘크리트의열화진단 강도측정 등복합재료의내부결함검출과열탄성효과에의한응력측정을할수있다 검출대상및적용 - 33 -

방사선투과검사가곤란한검사대상에유리 납과같이비중이높은재료에작용 각종재료표면결함의고감도검출, 철근콘크리트의열화진단, 강도측정, CFRP 등 복합재료의내부결함검출 열탄성효과에의한응력측정 특징 표면상태에따라방사율의편차가크기때문에결함검출시편차가생기지않도록배경잡음 전파경로에서흡수산란의영향을제거할필요가있음 경도시험 경도시험은외부하중에대한변형저항의정도를측정하는것으로서 시험방법에따라다음과같은 가지형태로구분된다 굵은경도 광물의경도를나타내는데사용하는것으로광물을서로긁었을때긁히는것이그렇지않은것에비하여경도가작다고할수있다 이와같이서로긁었을때의긁는능력을급을매겨경도를결정하는데 경도수로나타낸다 반발경도 반동경도는압흔자를금속표면에떨어뜨려그것이반동되는높이의정도로서금 속의경도를나타낸다 압입경도 금속재료의경도를판단할때가장널리사용되는것으로서압흔자를재료에다누 룰때압입에대한저하의정도를나타낸다 상기 가지형태중긁음경도와압입경도는소성변형 반발경도는탄성변형에대한저항을나타내는것이다 제품의품질보증및공정과품질관리에가장널리사용되고있는것은소성변형과관련이있는압입경도시험중브리넬경도비커스경도 룩크웰경도와반발경도만쇼어경도시험방법이다 음향방출시험 재료에외력이가해지면고체내부에국부적으로형성된변형 에너지가 - 34 -

급격히해소되면서발생하는탄성파 가발생하고그것이재료내를전파하는것이 파인데변환자 재료내를전파하는기계적진동인 파를전기적신호로변환한다 를이 파의진동을포착하고해석하여재료내부의동적거동을파악하고결함의성질과상태를평가하는시험으로비파괴검사의가장기본적인검사의신뢰성확보가어려움 나 및 촬영기등에의한파이프내면정밀탐상 광파이버를이용한고정밀도의내시경검사가능 적용범위 금속재료 복합재료 압력용기 등의재료내부의동적거동파악에의한건전성 평가 회전체 이상진단 잔여수명평가등재료특성평가 - 35 -

비파괴검사방법및검사조건 비파괴검사로얻어진결과의신뢰성은앞에서설명한바가있으며더구나부적당한검사방법이나검사조건을적용할때에는검사결과의신뢰성이더욱떨어지게된다. 따라서검사방법자체의특성상완벽한결함검출은할수없다고하더라도결과의신뢰성을최대한높이기위해서는검출하고자하는이상부위의특성에적합한검사방법과조건을선택하는것이중요하며그러기위해서는우선검출하고자하는이상부위의성질을미리파악해둘필요가있다. - 36 -

비파괴검사결과의평가 비파괴검사로얻어진결과로부터품질또는수명을평가할때에는, 각비파괴검사법의특성과장단점이있기때문에되도록여러종류의비파괴검사를병행해서서로의장점을보완함으로많은정보를수집하도록한후, 재료나용접, 가공기술에관한지식등을종합하여판단을내려야한다. - 37 -

비파괴검사의전망 년대들어규제완화및도시가스배관망확충으로검사업체들이우후죽순으로늘어나기시작하여시장규모에비해많은업체들의과당경쟁이불가피한현실이고 야간작업이많고거리가멀어 에어두움 또는거리 라는요소가추가되어 혹은 라부를정도로힘들어이직률이 이상을기록해비파괴검사업체들의인력난도큰난제로작용하고있다 거기에고도의정밀도를요하는비파괴검사장비는연구개발비가많이들어시장규모가상대적으로작은우리나라는수요와공급이맞지않아국내개발이어려워외국산장비의의존도가높다는문제점도안고있습니다 또한우리나라의강구조물비파괴검사기준은한국산업규격 규격 에일부규정되어있으나 이는외국의기준을거의원용하고있는실정이고과거에비하여비파괴검사의필요성이높아지면서다양한비파괴검사에세부적인기준이마련되어야한다 그리고정상적인가격으로검사가이루어질수있도록과당경쟁을규제할정책과더불어진흥도함께펴나갈수있는제도의확립이필요하고 이러한진흥정책을담당할주관부서의설립이시급하다고합니다 아울러검사기법의자동화와기술인력의육성을하여비파괴검사가지속적인발전을할수있도록힘써야한다 - 38 -

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서울메트로 서울시지하철 1~4호선라인을전담운영하는서울특별시산하의지방공기업이며도시철도운송업체이며 1981년 9월에설립이되었으며서울메트로총영업거리는 137.9km, 120개역을운영하고있으며한국철도공사와병행운행을하고있으며출퇴근시간에는 163대의전동차를운용하고있으며평상시에는 87대를운용하고있으며차량기지는 5곳에서차량을검수하고있으며부품검수시음향탐상기는사용을하고있지않으며부품별로나눠검수장비를사용하고있으며단품위주검사기로는침투탐상을사용하고있다. - 40 -

서울도시철도공사 서울시지하철 5~8호선라인을전담운영하는서울특별시산하의지방공기업이며도시철도운송업체이며 1994년 3월에설립이되었으며서울도시철도공사총영업거리는 162.2km, 157개역을운영하고있으며일부노선은한국철도공사와병행운행을하고있으며전동차 1,616량 207편성 (1편성평균 7,807량 ) 을보유하고있다. 일평균수송인원은평일 276.7만명, 주말 176.6만명이며 6곳의차량기지에서검수하고있으며부품검수시음향탐상기는사용을하고있지않으며부품별로나눠검수장비를사용하고있으며단품위주검사기로는자분탐상검사를사용하고있고대차부분도일부분자분탐상으로활용을하고있다. - 41 -

코레일공항철도 인천공항철도는서울역에서인천공항철도까지운영하는철도회사이며 2001년 3월창립해서공항라인을전담운영하는한국철도공사의자회사로현재운영되고있으며구간개통은 2007년 3월했으며영업거리는총 58.00km이며시설총연장은 40.3km이며구간최고속도는 110km/h 차량기지는 1개소에서운영하고있으며 또한제작사는현대로템이며 1000호대와, 2000호대를제작하여납품하였으며현재인천차량기지 1개소에서검수하고있으며부품검수시음향탐상기는사용을하고있지않으며부품별로나눠검수장비를사용하고있으며단품위주검사기로는자분탐상검사를사용하고있고대차부분은침투탐상을사용하고있다. - 42 -

부산교통공사 부산광역시산하공기업이며부산도시철도 1~4호선을운영하고있으며 1981년 1 월에설립이되었으며전동차운행은 4개노선 108개역 107.8km를표정속도 36.2~41.1km로 1,339~1,191회를운행하고있고하루평균이용객은 1,688명이며 1~3 호선은유인운전을하고있으며 4호선은무인운전방식을취하여있으며 또한 4곳의차량기지에서검수하고있으며부품검수시음향탐상기는사용을하고있지않으며부품별로나눠검수장비를사용하고있으며단품위주검사기로는자분탐상검사및침투탐상을사용하고있고대차부분도일부분자분탐상으로활용을하고있다. - 43 -

광주지하철공사 광주도시철도를운영하는광주광역시의공기업이다. 2002년 11월공사창립이되었으며현재 1호선만운용하고있으며 2호선은건설중에있고영업운행행거리는 20.6km을운행중이며 20개역을운영하고있으며평일기준표정속도 34.3km의속도로 240회를운행하고하루이용객은 50천명이며무인운전이가능한 1인자동운전방식의전동차 23대를보유하고있고전동차 1대당 4량이편성이되어하루운행중이다. 또한 2개개소에서차량기지를검수하고있으며부품검수시음향탐상기는사용을하고있지않으며부품별로나눠검수장비를사용하고있으며단품위주검사기로는침투탐상을사용하고있고대형구조물에대해일부분자분탐상을사용하고있다. - 44 -

대구지하철공사 대구지하철공사는대구광역시에서운영하는공기업이다 년 월개통을시작으로현재총 호선을운영하고있으며 호선은현재공사중에있고평일 편성 회운행하고주말은 편성으로 회운행하고있으며보유차량은 편성을보유하고있고 개노선이현재운행하고있는거리는 이고표정시속 의속도로총 개의역을 회운행하고있으며모든전동차는자동운전방식을채택하고있으며 또한 2개개소에서차량기지를검수하고있으며부품검수시음향탐상기는사용을하고있지않으며부품별로나눠검수장비를사용하고있으며단품위주검사기로는침투탐상을사용하고있고대형구조물에대해일부분자분탐상을사용하고있다. - 45 -

대전지하철공사 대전도시철도를운영하는대전광역시의공기업이다. 2005년 1월에공사창립이되었으며현재 1호선만운용하고있으며 2호선및 3호선이건설중에있고 1호선및 2호선의총연장22.6km 역은 22개로이루어졌으며역무자동화시스템을도입하고있으며또한자동운전이가능한 21대의전동차를보유하고있으며 1편성당 4량으로구성된전동차를하루 105천명을승객을수송하고있으며표정속도는 38.8km의속도이고 그리고 2 개개소에서차량기지를검수하고있으며부품검수시음향탐상기는사용 을하고있지않으며부품별로나눠검수장비를사용하고있으며단품위주검사기 로는침투탐상을사용하고있고대형구조물에대해일부분자분탐상을사용하고있다. - 46 -

인천교통공사 인천교통공사는인천광역시에서운영하는지방공기업이다 년 월설립을시작으로영업운행하고있으며 년개양역개통이후로영업거리총 를 회운행하고있으며 개역표정속도는시속 이며자동운전이가능한 대의전동차를보유하고있으며 대당 량의전동칸으로이루어져있으며 또한 1개개소에서차량기지를검수하고있으며부품검수시음향탐상기는사용을하고있지않으며부품별로나눠검수장비를사용하고있으며단품위주검사기로는침투탐상및초음파탐상을사용하고있고대형구조물에대해일부분자분탐상을사용하고있다. - 47 -

서울시메트로 호선운용 주 서울시메트로 호선과서울시 호선운영의도시철도노선이며 년 월창립해서서울메트로 호선영업을하고있으며수익형민자사업 으로건설되었으며일부분개통후운행하고나머지미개통구간은현재신논현 종합운동장까지건설중에있으며현재차량은 량 개편성을운용중이고 또한 1 개개소에서차량기지를검수하고있으며부품검수시음향탐상기는사용을 하고있지않으며부품별로나눠검수장비를사용하고있으며단품위주검사기로 는자분탐상검사를시행하고철도차량을검수하고있다. - 48 -

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음향탐상시세부셋팅방법 아래그림과같이 Security 메뉴에서 Enter Password 를클릭한다. 그림 찾기 Enter Password 를클릭하면아래그림과같이 User Name 과 Password 를입력할수있는창이나타나며, User Name 에 NDT-RAM 을 Password 에 TMS 를입력하고 OK 버튼을클릭한다. 그림 입력창 OK 버튼을클릭하면아래와같은창이나타난다. 확인후 OK 버튼을클릭 그림 확인창 - 50 -

새로운프로젝트만들기 암호입력이완료되었으며, 새로운프로젝트를아래와같은방법으로만든다. 새로운프로젝트는아래그림과같이 File 메뉴에서 New Project 를클릭. 그림 프로젝트만들기 New Project를클릭하면아래그림과같이 Save Setup File 창이나타난다. 저장위치 (I) 를선택한다음원하는위치로이동하여새로운폴더를만든다. 새로운폴더가생성되었으면, 폴더의이름을입력해주고그폴더속에파일이름 (N) 을입력하고저장버튼을클릭 하드웨어와연결하기 주파수범위를변경하였으면, 아래메인화면의 Hardware 부분에있는 OFF 를클릭하여 RUN 으로변경한다. 이때우측부분에있는 Status 부분이 WaitingfoTrigger... 로변경되어야만하드웨어와잘연결된것이며, 검사할준비가된것이다. - 51 -

그림 하드웨어연결하기 번 그림 하드웨어연결하기 번 그래프기능활성화 RUN을실행하여하드웨어와연결을완료하였으면, 아래메인화면의 Graphics 부분에있는 Peak Marks, Range Lines, Data Traces 의 OFF 버튼을모두클릭하여 ON 으로변경한다. 그림 그래프기능활성화 - 52 -

Q/A 모드에서 Investigate 모드로전환하기 그래프기능을모두 ON 으로설정하였으면, 아래그림과같이 Investigate 를클릭 하여 Q/A 모드로부터검사화면을전환 그림 그림 - 53 -

4.1.9. 부품검사시작하기 Investigate 모드로전환하였으면, 마이크로폰을검사하고자하는위치를향하게 하여검사구간으로부터 50cm 이내에설치 그림 마이크로폰설치 마이크로폰설치가완료되었으면, 가진헤머를이용하여원하는지점을타격하며. 타격시조금큰소리가나도록힘을주어타격하며, 잘못타격하지않도록 집중하여타격 4.1.9. 검사시작하기 가진헤머를이용하여제품을타격하면, 아래그림과같이그래프가나타난다 그림 측정그래프 - 54 -

4.1.10. 검사그래프저장하기 검사그래프를저장하려면먼저, 아래그림과같이 Hardware 를 OFF 그림 저장하기 번 Hardware 가 OFF 되었으면, File 메뉴에서 Save Investigation 을클릭 그림 저장하기 번 Save Investigation 창이나타나면, 원하는저장위치를선택후저장 - 55 -

4.1.11. 그래프추가하기 Q/A 모드에서 Investigate 모드로전환 Investigate 모드로전환되었으면, File 메뉴에 Recall Investigation 을클릭 그림 그래프추가하기 4.1.12. 검사구간셋팅하기 충분한양품 ( 또는불량품 ) 을타격하여그래프로저장해두었으면, 지금부터양품과불량품을판별할수있도록검사구간을설정 먼저 Investigate 모드에서저장해두었던그래프를불러온다. ( 아래그림에서초록색계열 (G) 이양품이며, 빨간색계열 (B) 이불량품이다 ) Active 부분이 G1에표기가되어있고 Color 버튼을클릭하여원하는색상을선택한후 G 계열색상모두동일하게변경되며, 좌측의그래프역시색상이변경되고그런다음 Active 분분을 B1으로선택하여위와같은방법으로 B 계열색상모두통일 그림 그래프색상변경하기 - 56 -

4.1.13 양품및불량품구별법 그린스펙트라내꼭지점형성이 상태이면양품 Out 이며불량으로판정 그림 구별법 4.1.14 제품검사하기 많은샘플을수집하여검사구간을셋팅 검사체를타격후판정을하면된다 그림 검사체판정화면 - 57 -

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철도차량측정대상차량 전동차량 수도권내전기공급을받아여객을수송하는열차로급행열차와전체역을정차하는정상열차로나뉜다 일반차량 무궁화 여객을수송하기위한열차로 새마을 무궁화 누리로등으로구분된다 화물차량 각종화물을수송하기위한열차로 급행 객급 보통 컨테이너열차등으로구분 한다 - 60 -

철도차량측정부품현황 전동차량 연결기핀 연결기에서상호연결해방을못하게고정하는핀 축상핀 차량대차와축상을고정하는핀 그림 연결기핀 그림 축상핀 일반차량 무궁화 너클핀 자동연결기에서상호연결해방에사용되는너클 를회전시키는부품 축상핀 차량대차와축상을고정하는핀 그림 너클핀 그림 축상핀 화물차량 너클핀 자동연결기에서상호연결해방에사용되는너클 를회전시키 - 61 -

는부품 리테이너 연결장치에서연결기와완충기를연결하고있는완충기키 의이탈을방지하기위하여완충기키에삽입되는이탈방지키 그림 너클핀 그림 리테이너 - 62 -

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고유음향주파수측정 차음향탐상시험결과 개요 시험일시 : 2013.9.26.~27( 금 ) 시험부품 : 전동차량 ( 연결기핀 ) 시험차호 : #3410003 시험장소 : 시흥차량사업소 : - 64 -

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시험결과 시험일 : 2013.9.26.~27( 금 ) 시험부품 : 전동차량 ( 연결기핀 ) 시험장소 : 시흥차량사업소 시험결과 : 전동차량의연결기핀 ( 신품 ) 의기준값설정으로부품수 20개중총 100번을나눠서연결기핀 ( 사용핀 ) 을측정한결과 Fail이발견되지않았으며일정한고유주파수및명확한고유주파수측정으로축상핀고유주파수는양호함 - 66 -

차음향탐상시험결과 개요 시험일시 : 2013.9.26.~27( 금 ) 시험부품 : 전동차량 ( 축상핀 ) 시험차호 : #1084 시험장소 : 시흥차량사업소 : - 67 -

시험결과 시험일 : 2013.9.26.~27( 금 ) 시험부품 : 전동차량 ( 축상핀 ) 시험장소 : 시흥차량사업소 시험결과 : 전동차량의축상핀 ( 신품 ) 의기준값설정으로부품수 20개중총 100 번을나눠서축상핀 ( 사용핀 ) 을측정한결과 Fail이발견되지않았으며일정한고유주파수및명확한고유주파수측정으로축상핀고유주파수는양호함 - 68 -

차음향탐상시험결과 개요 시험일시 : 2013.10.01.( 화 ) 시험부품 : 일반차량 ( 무궁화 ) 시험차호 : #12589,12084,12603,12579,12396, 시험장소 : 대전철도차량정비단 : - 69 -

시험결과 시험일 : 2013.10.01( 화 ) 시험부품 : 일반차량-무궁화 ( 너클핀 ) 측정부품량 : 10EA 시험장소 : 대전철도차량정비단 시험결과 : 일반차량의너클핀 ( 신품 ) 의기준값설정으로부품수 10개중총 50번을나눠서너클핀 ( 사용핀 ) 을측정한결과 Fail이발견되지않았으며일정한고유주파수및명확한고유주파수측정으로축상핀고유주파수는양호함 - 70 -

차음향탐상시험결과 개요 시험일시 : 2013.10.04.( 금 ) 시험부품 : 일반차량 ( 무궁화 ) 시험차호 : #12122, 11556, 12289, 12605, 121177호 시험장소 : 대전철도차량정비단 : - 71 -

시험결과 시험일 : 2013.10.04( 금 ) 시험부품 : 일반차량-무궁화 ( 너클핀 ) 측정부품량 : 10EA 시험장소 : 대전철도차량정비단 시험결과 : 일반차량무궁화차량의너클핀 ( 신품 ) 의기준값설정으로부품수 10 개중총 50번을나눠서너클핀 ( 사용핀 ) 을측정한결과 2EA 핀에서 Fail이측정되었으며해당부품확인한결과핀하단부분깨짐현상이발생하였으며이외부품에대해선 Fail이발견되지않았으며일정한고유주파수및명확한고유주파수측정으로축상핀고유주파수는양호함 - 72 -

차음향탐상시험결과 개요 시험일시 : 2013.10.08.( 화 ) 시험부품 : 화물차량 시험차호 : #71185, 763311, 71020호 시험장소 : 대전철도차량정비단 : - 73 -

시험결과 시험일 : 2013.10.08( 화 ) 시험부품 : 화물차량 ( 리테이너 ) 측정부품량 : 6EA 시험장소 : 대전철도차량정비단 시험결과 : 화물차량의리테이너 ( 신품 ) 의기준값설정으로부품수 6개중총 30 번을나눠서리테이너 ( 사용핀 ) 을측정한결과 Fail이발견되지않았으며일정한고유주파수및명확한고유주파수측정으로축상핀고유주파수는양호함 - 74 -

차음향탐상시험결과 개요 개요 시험일시 : 2013.10.11.( 금 ) 시험부품 : 화물차량 시험차호 : #49089, 20976, 20845, 60565, 760876, 490937, 959328 호 시험장소 : 대전철도차량정비단 : - 75 -

시험결과 시험일 : 2013.10.11( 금 ) 시험부품 : 화물차량 ( 리테이너 ) 측정부품량 : 14EA 시험장소 : 대전철도차량정비단 시험결과 : 화물차량리테이너 ( 신품 ) 의기준값설정으로부품수 14개중총 70 번을나눠서리테이너 ( 사용핀 ) 를측정한결과 4EA 리테이너에서 Fail이측정되었으며해당부품확인결과리테이너분할핀취부구깨짐및상부부위마모가발생하였으며이외부품에대해선 Fail이발견되지않았으며일정한고유주파수및명확한고유주파수측정으로축상핀고유주파수는양호함 - 76 -

차음향탐상시험결과 개요 시험일시 : 2013.10.11.( 금 ) 시험부품 : 화물차량 시험차호 : #60824, 763311, 20744, 20939호 시험장소 : 대전철도차량정비단 : - 77 -

시험결과 시험일 : 2013.10.11( 금 ) 시험부품 : 화물차량 ( 너클핀 ) 측정부품량 : 7EA 시험장소 : 대전철도차량정비단 시험결과 : 화물차량의너클핀 ( 신품 ) 의기준값설정으로부품수 7개중총 35번을나눠서너클핀 ( 사용핀 ) 을측정한결과 Fail이발견되지않았으며일정한고유주파수및명확한고유주파수측정으로축상핀고유주파수는양호함 - 78 -

차음향탐상시험결과 개요 시험일시 : 2013.10.15.( 화 ) 시험부품 : 일반차량무궁화 시험차호 : #12668, 12927, 10127호 시험장소 : 대전철도차량정비단 : - 79 -

시험결과 시험일 : 2013.10.15( 화 ) 시험부품 : 일반차량무궁화 ( 축상핀 ) 측정부품량 : 20EA 시험장소 : 대전철도차량정비단 시험결과 : 일반차량의축상핀 ( 신품 ) 의기준값설정으로부품수 20개중총 100 번을나눠서일반차량 ( 사용핀 ) 을측정한결과 Fail이발견되지않았으며일정한고유주파수및명확한고유주파수측정으로축상핀고유주파수는양호함 - 80 -

차음향탐상시험결과 개요 시험일시 : 2013.10.15.( 화 ) 시험부품 : 화물차량 ( 너클핀 ) 시험차호 : #71185, 50454, 50133, 40308, 50466, 760889, 51404, 763037, 760898, 760859호 시험장소 : 대전철도차량정비단 : - 81 -

시험결과 시험일 : 2013.10.15( 화 ) 시험부품 : 화물차량너클핀 측정부품량 : 13EA 시험장소 : 대전철도차량정비단 시험결과 : 화물차량의너클핀 ( 신품 ) 의기준값설정으로부품수 13개중총 65번을나눠서너클핀 ( 사용핀 ) 을측정한결과 Fail이발견되지않았으며일정한고유주파수및명확한고유주파수측정으로축상핀고유주파수는양호함 - 82 -

부품별고유주파수데이터수집 고유주파수데이터수집 신품 표 고유주파수측정결과 신품 - 83 -

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부품별고유주파수데이터수집 차고유주파수데이터수집 사용품 표 차고유주파수측정결과 사용품 - 89 -

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그림 차고유주파수데이터측정결과 사용품 - 96 -

소결론 : 전동차량의연결기핀 ( 신품 ) 의기준값설정을위해총 20개데이터확보후기본기준값으로시험기에 Setting 하였으며검사대상인연결기핀 ( 사용핀 ) 을검사품 20개중개당 5번을검사하였으며총 100개의데이터를수집후분석한결과연결기핀 #1-1~5, #2-1~5, 3-1~5, #4-1~5, #5-1~5번까지일정한고유주파수및명확한주파수로 Fail이발견되지않았으며 #6-1~5부터 #20-1~5번까지측정한결과일정한고유주파수및명확한측정치진동수로연결기핀고유주파수는양호함 - 97 -

차고유주파수데이터수집 표 차고유주파수측정결과 사용품 - 98 -

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그림 차고유주파수데이터측정결과 사용품 - 104 -

소결론 : 전동차량의축상핀핀 ( 신품 ) 의기준값설정을위해총 20개데이터확보후기본기준값으로시험기에 Setting 하였으며검사대상인축상핀 ( 사용핀 ) 을검사품 20개중개당 5번을검사하였으며총 100개의데이터를수집후분석한결과축상핀 #1-1~5, #2-1~5, 3-1~5, #4-1~5, #5-1~5번까지일정한고유주파수및명확한주파수로 Fail이발견되지않았으며 #6-1~5부터 #20-1~5번까지측정한결과일정한고유주파수및명확한측정치진동수로연결기핀고유주파수는양호함 - 105 -

차고유주파수데이터수집 표 차고유주파수측정결과 사용품 - 106 -

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그림 차고유주파수데이터측정결과 사용품 - 109 -

소결론 : 일반차량의너클핀 ( 신품 ) 의기준값설정을위해총 20개데이터확보후기본기준값으로시험기에 Setting 하였으며검사대상인너클핀 ( 사용핀 ) 을검사품 10개중개당 5번을검사하였으며총 50개의데이터를수집후분석한결과너클핀 #1-1~5, #2-1~5, 3-1~5, #4-1~5, #5-1~5번까지일정한고유주파수및명확한주파수로 Fail이발견되지않았으며 #6-1~5부터 #10-1~5번까지측정한결과일정한고유주파수및명확한측정치진동수로연결기핀고유주파수는양호함 - 110 -

차고유주파수데이터수집 표 차고유주파수측정결과 사용품 - 111 -

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그림 차고유주파수데이터측정결과 사용품 - 114 -

소결론 : 일반차량의너클핀 ( 신품 ) 의기준값설정을위해총 10개데이터확보후기본기준값으로시험기에 Setting 하였으며검사대상인너클핀 ( 사용핀 ) 을검사품 10개중개당 5번을검사하였으며총 50개의데이터를수집후분석한결과너클핀 #12번, #17번에서 Fail이측정되었으며해당부품확인한결과핀하단부깨짐현상이발생하였으며 #11-1~5, #13-1~5, 14-1~5, #15-1~5, #16-1~5번까지일정한고유주파수및명확한주파수로 Fail이발견되지않았으며 #18-1~5번부터 #20-1~5번까지측정한결과일정한고유주파수및명확한측정치진동수로너클핀고유주파수는양호함 - 115 -

차고유주파수데이터수집 표 차고유주파수측정결과 사용품 - 116 -

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그림 차고유주파수데이터측정결과 사용품 - 118 -

소결론 : 화물차량리테이너 ( 신품 ) 의기준값설정을위해총 20개데이터확보후기본기준값으로시험기에 Setting 하였으며검사대상인리테이너 ( 사용핀 ) 을검사품 6개중개당 5번을검사하였으며총 30개의데이터를수집후분석한결과리테이너 #1-1~5, #2-1~5, 3-1~5, #4-1~5번까지일정한고유주파수및명확한주파수로 Fail이발견되지않았으며 #5-1~5 부터 #6-1~5번까지측정한결과일정한고유주파수및명확한측정치진동수로리테이너고유주파수는양호함 - 119 -

차고유주파수데이터수집 표 차고유주파수측정결과 사용품 - 120 -

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그림 차고유주파수데이터측정결과 사용품 - 124 -

소결론 : 화물차량리테이너 ( 신품 ) 의기준값설정을위해총 20개데이터확보후기본기준값으로시험기에 Setting 하였으며검사대상인리테이너 ( 사용핀 ) 을검사품 14개중개당 5번을검사하였으며총 60개의데이터를수집후분석한결과 #12번, #15번, #17번, #20번총 4개의리테이너에서 Fail이측정되었으며해당부품확인한결과리테이너분할핀취부구깨짐및상부부위마모가발생하였으며 #7-1~5, #8-1~5, 9-1~5, #10-1~5, #11-1~5번, #13-1~5번까지일정한고유주파수및명확한주파수로 Fail이발견되지않았으며 #14-1~5, #16-1~5, #19-1~5번까지측정한결과일정한고유주파수및명확한측정치진동수로연결기핀고유주파수는양호함 - 125 -

차고유주파수데이터수집 표 차고유주파수측정결과 사용품 - 126 -

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그림 차고유주파수데이터측정결과 사용품 - 128 -

소결론 : 화물차량너클핀 ( 신품 ) 의기준값설정을위해총 20개데이터확보후기본기준값으로시험기에 Setting 하였으며검사대상인너클핀 ( 사용핀 ) 을검사품 7개중개당 5번을검사하였으며총 35개의데이터를수집후분석한결과너클핀 #1-1~5, #2-1~5, 3-1~5, #4-1~5, #5-1~5번까지일정한고유주파수및명확한주파수로 Fail이발견되지않았으며 #6-1~5부터 #7-1~5번까지측정한결과일정한고유주파수및명확한측정치진동수로연결기핀고유주파수는양호함 - 129 -

차고유주파수데이터수집 표 차고유주파수측정결과 사용품 - 130 -

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그림 차고유주파수데이터측정결과 사용품 - 136 -

소결론 : 일반차량의축상핀 ( 신품 ) 의기준값설정을위해총 20개데이터확보후기본기준값으로시험기에 Setting 하였으며검사대상인일반차량 ( 사용핀 ) 을검사품 20개중개당 5번을검사하였으며총 100개의데이터를수집후분석한결과축상핀 #1-1~5, #2-1~5, 3-1~5, #4-1~5, #5-1~5 번까지일정한고유주파수및명확한주파수로 Fail이발견되지않았으며 #6-1~5부터 #20-1~5번까지측정한결과일정한고유주파수및명확한측정치진동수로축상핀고유주파수는양호함 - 137 -

차고유주파수데이터수집 표 차고유주파수측정결과 사용품 - 138 -

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그림 차고유주파수데이터측정결과 사용품 - 141 -

소결론 : 화물차량너클핀 ( 신품 ) 의기준값설정을위해총 20개데이터확보후기본기준값으로시험기에 Setting 하였으며검사대상인너클핀 ( 사용핀 ) 을검사품 20개중개당 5번을검사하였으며총 100개의데이터를수집후분석한결과너클핀 #8-1~5, #9-1~5, 10-1~5, #11-1~5, #12-1~5 번까지일정한고유주파수및명확한주파수로 Fail이발견되지않았으며 #13-1~5부터 #20-1~5번까지측정한결과일정한고유주파수및명확한측정치진동수로연결기핀고유주파수는양호함 - 142 -

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제 7 장결론 본연구에서음향탐상기를활용한철도차량 ( 신품, 사용품 ) 의일부부품 ( 단품 ) 에대한고유음향측정시험후측정한고유음향주파수를분석하고, 부품의결함및변형정도를확인하고, 지정부품별적용가능성유무에대한정밀분석작업으로부품별적용가능성을판단하였다. 또한철도운영회사가운용하는음향탐상기기의사용현황을조사하였고철도부품의이상유무점검을위한음향탐상활용가능성을검토하였다. 철도차량일부부품에대한음향탐상시험시행을총 9 회시행하였고, 100 개의데 이터를취득하였으며측정을분석한결과, 다음을확인하였다. 1) 전동차량연결기핀 (20개), 축상핀 (20개) 의고유진동수측정 고유진동수균등함확인 ( 양호 ) 2) 일반차량 ( 무궁화 ) 너클핀 (20개) 의고유진동수측정 18개핀은양호, 2개핀에대해선 Fail이측정되었으며불량이유는너클핀분할핀취부부분에일부훼손이되었다. 3) 화물차량리테이너 (20개) 측정 리테이너 16개는양호, 2개리테이너는 Fail 측정되었으며불량이유는리테이너분할핀취부부분에일부훼손 4) 화물차량너클핀 (20개) 측정 고유진동수값이균등하여상태가양호 5) 일반차량 ( 무궁화 ) 축상핀 (20개) 측정 고유진동수값이균등하여상태가양호 위와같이시험한결과, 소형부품및단품위주의일부품목에대해서는음향탐상기로부품의 양불판단 활용이가능함을확인하였으며, 검수작업시음향탐상기를활용할수가있음을확인하였다. 반면에대차와같은대형구조물 ( 복합적인구성품 ) 의경우고유진동수측정시험에서진동수가균일하지않고감쇄하는것을확인하였으며측정값의불균일이발생하여음향탐상기를제한적인사용이타당하다사료된다. - 145 -

참고문헌 고속철도윤축부품비파괴검사 음향탐상 기술의현황과활용방안 초음파음향방출학개론 철도차량유지보수선진화및검수장비자동화기술개발기획연구 한국비파괴검사학회지 정민화 조용상 윤동진 제 권제 호 철도기본용어사전 - 147 -

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부 록 부록 부품별고유주파수측정치결과현황 - 149 -

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연구참여내역서 연구원참여내역비고 박근배 정연일 연구업무총괄 연구책임자 참여내역 음향탐상기기및비파괴검사기술동향 국내음향탐상기기운용사례조사 음향탐상기를이용한부품선정 선정부품별고유진동수측정및분석 철도차량선정부품별적용가능성제시 차량연구업무 참여연구원 참여내역 음향탐상기기및비파괴검사기술동향 국내음향탐상기기운용사례조사 연구원기술연구처 연구원기술연구처 소진섭 정석명 차량연구업무 참여연구원 참여내역 국내음향탐상기기운용사례조사 음향탐상기를이용한부품선정 고유진동수측정치분석 차량연구업무 참여연구원 참여내역 국내음향탐상기기운용사례조사 음향탐상기를이용한부품선정 선정부품별고유진동수측정 고유진동수측정치분석 연구원기술연구처 연구원기술연구처 - 153 -

서지자료 연구원 -02-13318-01 박근배 한국철도공사연구원 한국철도공사 연구원 대전광역시동구중앙로 한국철도공사 층 철도차량의각종부품에대한이상유무는현재자분탐상이나침투탐상 외관검사를이뤄지고있으며이검사방법은시간이오래걸리고정확도가떨어져음향탐상을활용할필요성은명백하다 본문에서는국내철도운영기관이사용하는음향탐상운용현황을조사하여소개하였고 일부부품의측정후데이터를분석하였고탐상기를적용할수있는부품에대해제시하였다 결론적으로차량별각부품의일부부품에대해향후검사시활용해도적합한것으로판단되었다 For various parts of railway vehicles abnormalities magnetic particle or penetrant current, visual inspection and test methods being made and the accuracy of the time-consuming need to leverage off the sound flaw is obvious. This article describes the use of the national railway operating authorities to investigate the acoustic particle introduction into operation, and some parts were measured to analyze the data can be applied to the flaw detector proposed for the part. As a result, some parts of the vehicle-specific parts for each of the next inspection was judged to be suitable even when utilizing 비파괴검사 피크포인트 고유주파수 145( 표지포함 ) - 154 -

주의사항 이보고서는한국철도공사의연구보고서입니다 이보고서내용을발표할때에는반드시한국철도공사에 시행한연구개발사업의연구결과임을밝혀야합니다 국가과학기술기밀유지에필요한내용은대외적으로발표또는공개하여서는아니됩니다 발간등록번호 연구원 - 02-13318-01 F in a l R e p o r t 탐상방법개선을통한검수방법개선 발행인 한국철도공사사장최연혜발행일 발행처 한국철도공사연구원대전광역시동구중앙로 한국철도공사 층 인쇄처

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