한국표준과학연구원 권일범 박사가 복합재료 실린더에 망치를 이용한 충격 실험을 하고 있다.한국표준과학연구원 제공
[대전=일요신문] 박하늘 기자 = 한국표준과학연구원이 검출이 까다로운 우주발사체의 내부손상을 쉽고 정확하게 측정하는 기술을 개발했다.
표준연 산업측정표준본부 안전측정센터 권일범 박사는 항공우주 구조물에 쓰이는 복합재료의 손상을 파악하는 광섬유 감지 신경망 기술을 세계최초로 개발했다고 7일 밝혔다.
복합재료는 가볍고 강성이 높아 항공우주 구조물, 자동차, 선박 등의 재료로 주목받고 있다.
그러나 손상이 발생하면 물리적 강도가 일정하지 않아 정확한 손상부위를 찾아내기 어렵다.
우주 발사체의 경우 탄소섬유로 강화된 복합재료를 사용한다. 발사체는 충격을 받아도 내부에만 손상을 입고 표면에는 드러나지 않아 이를 검출하지 못한 상태에서 발사되면 폭발사고로 이어질 수 있다.
이러한 복합재료의 손상 검출은 초음파 또는 방사선 촬영에 의존하고 있다. 그러나 이 방법은 손상에 대한 신호를 얻는 과정에서 오류가 발생하면 정확한 정보를 얻을 수 없고 많은 부수장치와 노동력, 시간이 필요하다.
한국표준과학연구원 권일범 산업측정표준본부 안전측정센터 책임연구원.
이러한 한계를 극복하기 위해 권일범 박사팀은 복합재료에 알루미늄 코팅 광섬유를 설치하고 손상발생시 재료의 변형패턴이 광섬유에 남도록 계획했다.
이어 광섬유의 고유 주파수의 위치를 파악하는 ‘BOCDA 센서 시스템’으로 광섬유의 변형률을 측정했다.
권 박사팀은 복합재료 실린더에 광섬유를 일정 간격으로 감아 매설하는 실험을 통해 실제 충격으로 손상위치와 정도를 정확하게 검출한다는 사실을 확인했다.
권 박사는 “산업 전반에 사용하는 복합재료의 찾아내기 힘든 충격 손상을 유효하게 검출할 수 있는 기술”이라며 우주 발사체 추진기관, 중대형 산업 설비 및 조선해양 분야 등 대형구조물의 안전성 검사 측정기술로 활용될 수 있을 것으로 기대했다.
나아가 복합재료 항공우주 구조물 및 자동차 등 산업 전반에 걸친 복합재료의 적용을 활성화시킬 것으로 내다보고 있다.
이 연구성과는 국제학술지 ‘컴포지트 사이언스 앤 테크놀로지(Composites Science and Technology)’ 2월28일자 온라인 판에 게재됐다.
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