일반기술

전자처리 스페클 패턴간섭법을 이용한 구조물해석의 비접촉 변형계측 자동화시스템

어떤 물체에 외부 환경적으로 압력이나 열을 가감하게 되면, 그 물체는 구조적인 변형을 가진다.흔히 그러한 물체를 구성하는 물질의 탄성이나 점성을 측정하여 그 물질의 특성을 알아야 그 물체에 어떤 힘이나 열을 주며 형성되는 역학적 관계를 분석할 수 있는 것은 잘 알려진 사실이다. 주로 실용화되어 사용하는 측정 방법이 스트레인 게이지 방법이나 내열 격자를 이용하는 모아레법 정도이다. 그런데 새로운 재질들이 우주항공산업이나 원자력 압력용기 등의 매우 열악한 초고운 상태에서 사용되고자 하면서, 근래까지의 변위 측정 방법으로는 초고온 상태에서의 계측이 불가능해 졌다. 따라서 초고온 상태에서의 변위 또는 진동 측정 기술의 개발이 새로운 차원에서 재검토 되었고, 광학적인 빛의 간섭 현상을 과학적으로 응용하게 되었다. 최근에 그 새로운 광학기술들이 소개되고 있는 것이 주로 두 가지가 있는데 그 중 하나가 ESPI(Electronic Speckle Pattern Interferometry, 전자반점 형상간섭법)으로서 레이저 광선이 광학적으로 거친 표면으로부터 반사될 때에 형성되는 매우 불규칙한 빛의 세기의 분포인 스패클을 분석함으로서 물체의 변형 또는 진동상태를 측정하는 간섭계이다. 변형과 진동의 측정은 그 자체로도 물성 측정의 기본이 되는 측정일 뿐만 아니라 회로기판, 타이어, 스피커 등과 같은 다양한 공산품의 품질 검사와 터빈 날개, 복합 판재 등과 같은 구조물의 결함검출과 같이 다양한 분야에 응용될 수 있는 측정이다. 레이저를 광원으로 하는 반점 간섭법과 사진법에서 얻어지는 정보는 Young 줄무늬같은 화상 자료로 나타난다. 측정하고자 하는 물체의 표면에서 반사 내지 산란되며 형성되는 반점들은 매우 불규칙한 분포를 가지면서도 어떤 일정한 형상의 분포를 표출시킨다. 이 연구의 주요 핵심은 이 화상화된 반점 형상을 어떤 방법으로 처리하여야 가장 분명한 화상 정보를 추출할 수 있는 가를 알아내는 것이다. 이와 같은 목표를 위해 위상 이동법이나 최적 화상 계측 기법 등이 연구 개발되고자 한다. 따라서 광학 응용 기술의 연구 발전으로 외국에 대한 기술적 우위를 확보하고, 나아가 산업 현장으로의 실용화를 위해 국가 정책적으로도 매우 시급한 연구 분야라 할 수 있다.