고속·비접촉 레이저 초음파 결함 탐상 기술의 철도시스템 적용 타당성 검토

초록

국내 도시 철도는 개통 후 많은 시간이 경과하여 유지보수의 중요성이 증가하고 있다. 유지보수 방법 또한 초기 일본식 검수 주기를 이용한 차량검수에서 최근 기술의 발달과 장비 성능의 향상으로 유지보수 주기 연장에 대한 움직임은 있으니 신뢰성 높은 시스템이 구축되질 못해 주로 경험적 데이터에 의존하고 있는 실정이다. 철도차량에서 가장 큰 하중을 담당하는 대차, 특히 대차 프레임의 경우 운용 중 피로에 의한 균열과 결함이 지속적으로 발생하고 있으며, 현재 도시철도법에 의거 전통적인 비파괴 검사 방법을 이용해 결함검사를 수행하고 있다. 기존 비파괴 검사 방법의 경우 검사를 위한 각종 사전조치가 많아 검사에 많은 시간이 소요되고 검사자의 기술 숙련도가 검사 결과에 영향을 미치므로 자동화, 시스템화를 통한 검사결과에 대한 신뢰성 향상이 요구되고 있다. 따라서, 철도차량을 대상으로 고속.비접촉 방식을 통해 검사시간을 단축할 수 있고 내.외부 결함 검출이 동시에 가능한 첨단 비파괴 검사 기술에 대한 기술개방필요성이 점차 증대 되고 있다. 본 연구에서는 레이져 초음파 전파 영상화 기법을 적용하였다. 이를 이용해 금속제 도시철도 차량에서 균열, 용접 잉여물, 페인트 균열 및 부식 등 유사손상과 구분하여 검출할 수 있으며 초당 200점 이상을 검사할 수 있으며, 신호를 접촉센서를 통해 수신하며 이를 시간대 공간의 3차원 초음파 전파영상을 통하여 손상을 검출 할 수 있다.