표준연, 미부착 초음파 센서 개발…"검사 사각지대 해소"

센서 설치 어려운 고위험 현장도 실시간 고속 검사 가능

[대전=뉴시스] 조명휘 기자 = 한국표준과학연구원(KRISS) 연구진이 개발한 초음파 센서를 대형 배관에 설치해 측정되는 초음파 신호와 배관에 가해지는 온도 조건을 분석하고 있다. (사진= 표준연 제공) 2026.02.24. [email protected] *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 조명휘 기자 = 한국표준과학연구원(KRISS)은 '유도관(Waveguide)'을 적용해 검사 대상에 센서를 부착하지 않고도 모든 방향의 결함을 정밀하게 찾아낼 수 있는 초음파 센서 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

표준연에 따르면 초음파 신호를 감지하는 센서 영역이 검사 대상 표면에 직접 닿지 않도록 유도관을 설치해 고위험 조건에서도 운용 가능한 새로운 형태의 센서기술을 개발했다.

원통형 유도관 내부에서 마치 빨래를 짜듯 ‘비틀림 진동'을 일으킨 뒤, 이를 고르게 정렬해 검사 대상에 전달하는 것이 핵심기술이다.

이 방식을 활용하면 센서를 검사 대상과 멀리 떨어뜨려 설치해도 전 방향으로 파동이 균일하게 퍼져 정밀한 검사가 가능하다고 연구진은 설명했다.

특히 이 기술을 적용하면 열기나 유독 가스 등으로 인해 표면에 직접적으로 센서 설치가 어려웠던 고위험 산업 시설의 안전사고 예방과 검사 사각지대 해소에 기여할 것으로 연구진은 기대했다.

비파괴 검사는 구조물을 파괴하지 않고 초음파 신호를 이용해 내부 결함을 찾아내는 안전 검사 기술이다. 항공우주, 원자력, 대형 플랜트 등 안전이 최우선되는 산업 현장에서 구조물의 신뢰성을 확보하는 핵심 기술로 꼽힌다.

[대전=뉴시스] 한국표준연구원(KRISS)이 개발한 유도관 기반 전 방향 초음파 센서 모식도 *재판매 및 DB 금지

하지만 기존 비파괴 검사용 초음파 센서는 원자력 발전소의 고온 배관이나 유해 화학물질 저장고와 같은 극한 환경의 구조물에는 사용할 수 없었고, 검사 대상 표면에 밀착 설치해야 하는 특성상 강한 열기나 부식성 물질에 노출돼 파손되는 경우가 잦았다.

실험 결과, 개발된 센서는 약 95%의 방향 균일성과 고순도 파동을 구현해 전 검사 구간에 걸쳐 고른 신호를 포착할 수 있고, 신호 강도 역시 기존 분절형 방식보다 13.7배 이상 향상돼 넓은 영역에 대한 신속한 스캐닝과 정밀 영상화가 가능한 것으로 나타났다.

KRISS 비파괴측정그룹 승홍민 선임연구원은 "액체 환경에서도 신호 성능이 우수해 물에 잠겨 있는 대형 구조물까지 정밀하게 검사할 수 있다"며 "높은 신뢰성과 범용성을 바탕으로 다양한 산업 시설의 사고 예방 시스템에 즉시 적용될 수 있고, 그동안 검사하지 못했던 사각지대를 탐상해 대형 재난 사고 예방에 기여할 수 있을 것"이라고 했다.

이번 연구성과는 기계공학 분야 저명한 국제학술지 Mechanical Systems and Signal Processing(IF 8.9)에 지난 12월 게재됐다.


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