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[IT뉴스]원전 배관·수중 구조물까지…고위험 산업시설 결함 찾는 초음파 센서

온카뱅크관리자

2026-02-24 11:37:30

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 <img alt="KRISS 연구진이 개발한 초음파 센서를 대형 배관에 설치해 측정되는 초음파 신호와 배관에 가해지는 온도 조건을 분석하고 있다. KRISS 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/24/dongascience/20260224112926424wgtv.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="2CfCThB3dz" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/24/dongascience/20260224112926424wgtv.jpg" width="658">
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 KRISS 연구진이 개발한 초음파 센서를 대형 배관에 설치해 측정되는 초음파 신호와 배관에 가해지는 온도 조건을 분석하고 있다. KRISS 제공
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 원자력발전소(원전)의 고온 배관이나 유해 화학물질 저장고, 수중 구조물 등 까다로운 환경에서도 실시간으로 구조 결함을 탐지할 수 있는 센서가 개발됐다.
 한국표준과학연구원(KRISS)은 승홍민 비파괴측정그룹 선임연구원팀이 검사 대상에 센서를 직접 부착하지 않고도 결함을 전방향으로 탐지하는 비파괴 검사 기술을 개발했다. 연구결과는 지난해 11월 6일(현지시간) 국제학술지 '메카니컬 시스템스 앤 시그널 프로세싱'에 공개됐다.
 비파괴 검사는 시료를 부수지 않고도 내부 결함을 찾아내는 기술로 산업 현장의 안전을 확보하는 핵심으로 꼽힌다.
 기존 비파괴 검사용 초음파 센서는 원전이나 유해물질 저장소 등 극한 환경의 구조물에 사용하기 어려웠다. 검사 대상 표면에 밀착해 설치해야 하기 때문에 강한 열기나 부식성 물질에 노출되면 파손되기 쉽기 때문이다. 특히 작업자의 접근이 차단된 지역은 센서 부착 자체가 불가능하다.
 연구팀은 원통형 유도관을 도입해 센서가 검사 대상 표면에 직접 닿지 않아도 운용할 수 있도록 설계했다. 유도관은 내부 물질 등이 특정 방향으로 유도하는 관 형태의 구조물을 말한다. 유도관의 형상에 따라 초음파 이동 경로를 제한하고 반사와 굴절 등 물리적 현상을 제어해 파동의 방향성과 에너지 효율을 조절할 수 있다.
 구체적으로 원통형 유도관 내부에 빨래를 짜듯 비틀리는 형태의 진동을 일으킨 뒤 검사 대상에 전달하는 방식이다. 검사 대상과 거리가 있어도 파동이 전 방향에 균일하게 퍼지며 정밀 검사가 가능하다.
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 <img alt="한국표준과학연구원(KRISS)이 개발한 유도관 기반 전 방향 초음파 센서 모식도. KRISS 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/24/dongascience/20260224112927765mbug.png" data-org-width="680" dmcf-mid="VBotUFe4J7" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/24/dongascience/20260224112927765mbug.png" width="658">
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 한국표준과학연구원(KRISS)이 개발한 유도관 기반 전 방향 초음파 센서 모식도. KRISS 제공
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 성능 테스트 결과 유도관 초음파 센서는 방향 균일성 95%와 고순도 파동을 구현하고 전 검사 구간에 걸쳐 신호를 고르게 포착했다.
 전방향 검사를 위해 여러 개의 센서를 이어 붙이는 기존 분절형 구조에서 신호 간섭과 왜곡이 발생하는 문제도 해결했다. 분절형 방식보다 신호 강도는 13.7배 이상 향상돼 넓은 영역을 빠르게 탐지할 수 있다. 액체 환경에서도 신호가 명확해 물에 잠긴 대형 구조물도 정밀하게 검사할 수 있다. 
 유도관은 다양한 재질과 형상으로 설계할 수 있고 끝단을 구조물 곡면에 맞게 절삭할 수 있어서 다양한 환경 조건과 복합한 형태의 구조물에도 적용이 용이하다. 가격도 기존 센서보다 저렴하기 때문에 
 유도관 초음파 센서는 가격도 기존 센서보다 저렴하고 검사 영역도 넓어 도입될 경우 전체 검사 비용을 절감할 것으로 기대된다.
 승 선임연구원은 "높은 신뢰성과 범용성을 바탕으로 다양한 산업 시설의 사고 예방 시스템에 즉시 적용될 수 있다"며 "그동안 검사하지 못했던 사각지대를 탐지해 대형 재난 사고 예방에 크게 기여할 수 있을 것"이라고 밝혔다.
 &lt;참고 자료&gt; - doi.org/10.1016/j.ymssp.2025.113569
 [이병구 기자 2bottle9@donga.com]
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