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원전 구조물 결함 탐지를 위한 음향방출 신호 처리 방안에 대한 기초 연구
The Basic Study on the Method of Acoustic Emission Signal Processing for the Failure Detection in the NPP Structures

김종현    (한국항공대학교 대학원   ); 김재성    (한국항공대학교 대학원   ); 이정    ((주)세안기술   ); 곽노권    ((주)세안기술   ); 이보영    (한국항공대학교 항공우주 및 기계공학부  );
  • 초록

    열피로균열은 원자력발전소의 운영 과정에서 구조물의 수명을 결정짓는 문제로 정량적인 탐지가 어렵다. 현재 산업현장에서 구조물에 대한 건전성을 정량적으로 평가하기 위해서 radiographic탐상 및 초음파탐상, eddy current 등 다양한 종류의 비파괴검사 기술이 사용되고 있지만, 위에 열거한 비파괴탐상법의 경우 균열이 일정부분 진행된 이후에나 검출이 가능하다는 제한 사항이 있다. 이러한 이유로 구조물에 대한 연속적인 모니터링이 가능한 장점을 가진 음향방출탐상법(acoustic emission testing)이 대안적인 검사방법으로 제시되고 있다. 일반적으로 구조물이나 장비의 건전성에 영향을 미치는 모든 요인들이 음향방출 신호의 발생을 일으키기 때문에, 음향방출을 이용한 결함 탐상시 함께 발생하는 노이즈를 구분하는 일은 음향방출을 연구하는 대부분의 연구원의 주요 업무중 하나라고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 열피로 사이클 조건에서의 배관에 대한 음향방출 신호를 수집하여 유효한 균열 신호를 노이즈로부터 구분하고자 하는 목적으로 진행되었다. 그 방법으로 유사한 조건에서 실시한 결과를 이용하여 노이즈 필터링 조건을 설정하였으며, 균열의 신호를 찾아내기 위한 방법으로 음향파형(waveform) 구분법을 제시하였다. 이 실험에서 도출된 결과는 구조물의 결함을 탐지하는 실시간 연속적 모니터링 기술 개발에 대한 기초자료로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.


    The thermal fatigue crack(TFC) is one of the life-limiting mechanisms at the nuclear power plant operating conditions. In order to evaluate the structural integrity, various non-destructive test methods such as radiographic test, ultrasonic test and eddy current are used in the industrial field. However, these methods have restrictions that defect detection is possible after the crack growth. For this reason, acoustic emission testing(AET) is becoming one of powerful inspection methods, because AET has an advantage that possible to monitor the structure continuously. Generally, every mechanism that affects the integrity of the structure or equipment is a source of acoustic emission signal. Therefore the noise filtering is one of the major works to the almost AET researchers. In this study, acoustic emission signal was collected from the pipes which were in the successive thermal fatigue cycles. The data were filtered based on the results from previous experiments. Through the data analysis, the signal characteristics to distinguish the effective signal from the noises for the TFC were proven as the waveform difference. The experiment results provide preliminary information for the acoustic emission technique to the continuous monitoring of the structure failure detection.


  • 주제어

    음향방출 .   열피로균열 .   균열진전 .   원전구조물.  

  • 참고문헌 (11)

    1. Y. Kim, J. S. Kim and B. Y. Lee, 'Development the technique for fabrication of the thermal fatigue crack to enhance the reliability of structural component in NPPs,' Journal of KWJS, Vol. 26, No. 2, pp.141-151, (2008)     
    2. S. A. H$\ddot{a}$nninen, H. and Hakala, J., 'Pipe failure caused by thermal loading in BWR water conditions,' International Journal of Pressure Vessel & Piping, Vol. 9, pp. 445-455 (1981) 
    3. J. O. Lee, J. S. Lee, U. H. Yoon and S. H. Lee, 'Evaluation of adhesive bonding quality by acoustic emission,' Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, Vol. 16, No. 2, pp. 79-85 (1996) 
    4. L. Virkkunen, M. Kemppainen and H. H$\"{a}$nninen, 'Residual stresses induced by cyclic thermal loads,' The Sixth International Conference on Residual Stresses, ICRS-6, pp. 529-536 Oxford, UK. (2000) 
    5. J. O. Lee, W. H. Yoon, T. H. Lee and J. K. Lee, 'Pre-service acoustic emission testing for metal pressure vessel,' Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, Vol. 3, No. 3, pp. 280-284 (2003)     
    6. S. Ensha, Handbook of Case Histories in Failure Analysis (1st Edition), ASM Vol. 2, pp. 363-367 (1993) 
    7. D. H. Hur, M. S. Choi, D. H. Lee and J. H. Han, 'Fabrication and use of corrosion defect specimens for enhancement of ECT reliability for nuclear steam generator tubing,' Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, Vol. 20, No. 5, pp. 451-456 (2000) 
    8. M. K. Kwak and S. J. Kim, 'A statistical properties of tensile behaviors of STS304 stainless steel at elevated temperature and the acoustic emission,' Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference, pp. 68-74 (2002) 
    9. DiSP with AEwin User's Manual, Rev. 3, Chap. 1, pp. 25-31, Physical Acoustic Corp., NJ, USA (2005) 
    10. S. D. Kim, W. G. Jung, J. O. Lee and Y. J. Jung, 'Characterization of acoustic emission signal for welding flaw and stress corrosion of SPPH steels,' Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, Vol. 27, No. 2, pp. 97-104 (2007)     
    11. Z. K. Rhee, 'A study on the wavelet transform of acoustic emission signals generated from fusion-welded butt joints in steel during tensile test and its applications,' Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers, Vol. 16, No. 1, pp. 26-32 (2007)     
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Cho, Seung-Hyun ; Park, Jae-Ha ; Ahn, Bong-Young 2011. "Real-Time Source Classification with an Waveform Parameter Filtering of Acoustic Emission Signals" 비파괴검사학회지 = Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, 31(2): 165~173     

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