회전식 레이저 초음파 전파영상화 및 레이저 변위센싱 기반 CFRP 복합재 격자구조의 동시 내외부 결함 가시화 연구

Abstract

복합재 격자구조는 압축하중에 효율적인 구조로, 기존에 항공우주분야에 많이 사용되었던 허니콤 샌드위치 구조나 알루미늄 격자구조를 대체하기 위해 개발되어 우주발사체나 항공기에 적용되었다. 이 구조는 복합재의 특성인 무게 대비 높은 강도 및 강성으로 인해 비교적 가벼운 구조물로 높은 압축하중을 견딜 수 있기 때문에 무게효율성이 좋고, 자동으로 에폭시가 함침된 고강도 탄소섬유를 연속적으로 감아 격자구조를 제작하는 필라멘트 와인딩 기법을 통해 저렴하게 제작될 수 있다. 또한 반복적인 격자 패턴으로 인해 높은 결함 허용율과 국소 영역의 손상이 구조 전체 파손으로 이어지지 않는 장점이 있다. 그럼에도 불구하고 제작과정 중 혹은 운용과정 중에 발생하는 결함은 구조적 성능을 크게 저하시키기 때문에 결함 검출을 위한 검사는 필수적이다. 본 연구에서는 회전식 레이저 초음파 검사기법을 기반으로 여러 형태의 복합재 격자구조를 검사하고, 동시에 레이저 변위센서를 이용한 외형 검사를 수행하여 구조물의 내외부 결함을 가시화한다.