This study examined the effect of ultraviolet (UV) application on bacterial disinfection in a commercialized humidifier using ultrasonic wave (UW). To accurately examine disinfection kinetics in tap-water condition, tap-water was sterilized using a filter, and then inoculated with pure cultures of E. coli and P. putida with known viable counts. The disinfection kinetic characteristics were experimentally compared when UV alone, UW alone, and UW+UV together were applied in disinfecting the added bacteria in the commercialized humidifier. When UV alone was applied, bacterial disinfection kinetics followed a first-order decay reaction, and showed an approximately 10-time weaker disinfection compared to the typical UV disinfection in water treatment or wastewater treatment. When UW alone was applied, bacterial disinfection kinetics followed a second-order decay reaction with a low disinfection rate constant of 0.0002 min-1(CFU/mL)-1. When UV and UW were applied together, however and interestingly, the disinfection rate constant (0.0211 min-1(CFU/mL)-1) was approximately 100 times increased than that for the UW alone case. These results revealed that the co-use of UV and UW can provide synergistic effect on bacterial disinfection in a tap-water condition in household humidifiers.

초음파 탐상은 다양한 콘크리트 구조물의 비파괴검사에서 활용된다. 본 연구에서는 골재형상을 고려한 골재-모르타르 모델 생성과 초음파 전파 해석을 수행하였다. 실제 골재형상을 반영하기 위해 이미지처리를 통한 골재-모르타르 단면으로부터 모르타르와 골재 영역을 파악하고, 영역 경계형상을 보존하면서 격자를 생성하는 기법을 개발하였다. 개발된 기법에서는 모든 격자가 4각형으로 생성된다. 골재-모르타르 모델을 통해 초음파 전파 해석을 수행하였고 모델을 반무한체로 간주하기 위해 CALM 기반 경계흡수 조건을 적용하였다. 골재 및 결함을 포함한 이미지로부터 격자를 생성한 뒤, 결함 영역에 포함된 격자를 제거하여 공극결함을 모사하였다. 본격적인 결함탐지 전 선행 해석을 통해 모델 동특성을 고려한 적절한 가진 주파수를 결정 및 가진 신호형상을 설계하였다. 이후 case 별 초음파 전파 해석을 통해 신호를 획득하고 신호 에너지 맵핑 작업을 통해 내부 결함을 가시화 하였다. 가시화 결과, 골재에 의한 다수 반사 및 산란현상이 관찰되지만 결함부에서 신호 에너지는 가장 높게 나타났으며 모든 해석 case에서 결함위치 추정이 가능하였다. 또한 균열의 경우 형상파악도 가능하였다.

원자력이용시설에서 발생한 작은 크기의 금속 조각들을 효과적으로 제염하는 스마트 장치를 개발하였다. 이 장치는 자성연 마재를 포함한 영역의 자속밀도를 연속적으로 변화시키는 방법과 초음파를 이용하는 다중 제염장치이다. 한편, 제염 효율을 높이기 위해 제염 장치가 제염 대상 전체에 작용하도록 장치들의 구성을 수정하였다. 개발된 장치들의 최적 작동조건을 도 출하여 샘플로 선정한 소형의 금속방사성페기물에 대하여 자기장과 초음파제염을 각각 15분간 실시하였다. 그 결과 제염계 수의 범위는18~56으로 크게 향상되었으며 제염 후 모든 샘플은 백그라운드(BKG)값 이하로 확인되었다.

본 연구는 초음파의 주파수별 노출 시간이 녹조현상을 일으키는 Microcystis sp.의 군체에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 각 조사 지점 내의 녹조 생물은 남조강(Cyanophyceae)인 Microcystis sp.가 전체 조류의 약 99.5%를 차지하였다. 초음파의 노출에 따른 녹조류의 chlorophyll-a 농도를 분석해보면 노출시간이 길어짐에 따라 점차적으로 감소하였으며, 특히 70 kHz의 주파수 영역에서 녹조 생물이 세포분열을 통한 생물량의 증가를 억제하는 데 효과적인 것으로 조사되었다. 초음파에 노출되기 전 Microcystis sp.는 단세포가 점액성 물질에 조밀하게 쌓여 있는 군체의 형태로 관찰되었으나 70 kHz 초음파에 노출된 후 Microcystis sp.의 군체의 결속이 약화되고 세포가 군체에서 떨어져 나가는 것으로 나타났다. 또한 초음파는 동∙식물성 플랑크톤의 형태적 변화와 운동성에 영향을 미치지 않아 다른 수중 미생물에는 부정적인 영향을 주지 않는 것으로 확인되었다. 따라서 초음파는 Microcystis sp.의 군체와 형태적 변화를 유발하고 세포를 파괴시켜 녹조현상을 일으키는 조류의 생물량을 감소시키는 데 효과적으로 작용할 것으로 사료된다.

An attempt was made to evaluate creep reliability of two commercial Ni-based superalloys by using ultrasonic wave. The materials include fine-grained PM alloy fabricated by mechanical alloying and subsequent hot isostatic pressing, and IN738LC cast alloy with a grain size of a few cm. Microstructural parameters (fraction of creep cavity and size of precipitates) and ultrasonic parameters (velocity, attenuation) were measured to try to find relationships between them. Ultrasonic velocity decreased with creep cavity formation in PM alloy. On the other hand, no distinct changing trend of ultrasonic velocity was observed for IN738LC alloy. Ultrasonic attenuation was found to have a linear correlation with the size of precipitates and was suggested as a potential parameter for monitoring creep reliability of IN738LC alloy.

초음파의 표면파의 전파특성을 이용하여 SCM440강의 고주파열처리의 정도에 따른 표면경화층의 깊이를 측정, 조사하였으며 침탄속도는 동일조직에서는 주파수에 관계없이 일정하였으나, 경화조직에서 경화되지 않은 조직에 비하여 표면파의 속도는 59m/s 늦었다. 강의 유효경화층깊이(d)와 표면파파장(λR)의 d/λR의 관계로부터 경화층의 ?이를 비파괴적으로 평가, 측정할 수 있었으며 침탄경화시킨 경우에서도 동일한 결과를 얻었다.

The setting of concrete is a critical period to show phase change from fluid to solid state. The transition of phase makes it difficult to experimentally investigate the evolution of material properties such as elastic modulus and strength. Ultrasonic wave reflection technique is applied to probe the delicate samples, cement paste during the transition period, and the evolution of mechanical impedance is monitored. The growth of green strength of the samples are related to the mechanical impedance increase.

본 연구에서는 레이저 가진을 이용한 초음파 전파 영상 기반 배관 비파괴 검사에 관해 다룬다. 손상의 영상화를 위해 갈바노미터 기반레이저 미러 스캐너와 Q-Switch Nd: YAG 레이저 시스템을 사용하였다. 레이저 시스템을 가진원으로 사용하면 빠른 속도로 비접촉 초음파 가진이 가능하며, 온도의 변화가 급격한 환경이나 유해 물질이 포함된 환경에서도 대상 구조물의 원거리 가진이 가능하다. 또한 공간해상도가 높으며, 입사각이 넓어 표면 형상이 복잡한 대상 구조물도 가진이 가능하다. 본 연구에서는 이러한 레이저 시스템으로부터 생성된유도 초음파를 단일 PZT 센서를 사용하여 계측하고, 계측된 신호는 레이저 가진점에 해당하는 좌표점에 나열함으로써 2차원 공간좌표 및시간축을 더한 초음파 전파 영상 생성을 위한 3차원 데이터를 구성한다. 이 데이터를 시간 축에 따라 연속적으로 반복 재생하면 초음파 전파 영상을 구할 수 있다. 이 때 웨이블릿 변환을 이용하여 계측 신호의 특정 주파수 성분을 추출해냄으로써 관찰하고자 하는 특정 유도 초음파 모드를 추출할 수 있다. 이러한 일련의 과정으로부터 획득한 초음파 전파 영상 데이터를 시간-공간 영역에서 주파수-wavenumber 영역으로 변환시켜줌으로써 손상 특성을 추출할 수 있다. 본 연구에서는 손상의 진단 및 위치 추정을 위해 wavenumber 필터링 기술을 적용하였으며, 시스템 검증을 위해 다양한 배관구조물 Testbed를 대상으로 실험을 수행하였다.

이 논문에서는 기존의 초음파 감쇠량을 측정하는 기법1과 이를 이용하여 콘크리트 내부 공극의 크기 분포를 추정2하는 논문을 요약하고자 한다. 초음파 속도법 등 일반적으로 사용하고 있는 초음파 탐촉자를 이용한 실험에서는, 탐촉자와 시편 사이의 커플링(coupling) 문제로 인해 시편의 감쇠량을 정량적으로 측정하는 데 한계가 있다. 따라서 감쇠량에 대한 신뢰성있는 측정을 위해, Fig. 1과 같은 실험 장치를 고안하여 개발하였다. 가장 중요한 특징으로는 기존의 탐촉자 앞에 얇은 PZT 세라믹을 배치하여 자기보상 주파수 응답함수 기법(self-compensating frequency response function, SC-FRF)를 적용하였다. 이 기법을 이용하여 시편의 고유한 감쇠량을 측정하면, Fig. 2와 같이 주파수에 따른 변화를 측정할 수 있다. 이를 Roney 식과 같은 매질 내 삽입된 입자 분포에 의한 초음파 산란과 비교하면, 시편의 공극에 대한 크기 분포를 Table 1과 같이 정량적으로 추정할 수 있다.

A noncontact nondestructive testing(NDT) method is proposed to detect the damage of plate-like structures and to identify the location of the damage. To achieve this goal, a scanning laser source actuation technique is utilized to generate a guided wave and scans a specific area to find damage location more precisely. The ND: YAG pulsed laser is used to generate Lamb wave and a piezoelectric sensor are installed to measure the structural responses. The measured responses are analyzed using 3 dimensional Fourier transformation. The damage-sensitive features are extracted by wavenumber filtering based on the 3D FT. Then, flaw imaging techniques of a plate-like structure is conducted using the damage-sensitive features. Finally, the plates with notches are investigated to verify the effectiveness and the robustness of the proposed NDT approach.

In this study, three kinds of nondestructive evaluation (NDE)　techniques for the effective maintenance of underwater concrete structures are investigated: schmidt hammer-based NDE, indirect ultrasonic waves-base NDE and impact echo method using noncontact air-coupled sensing system. Currently, lots of limitations to implement these techniques to real-world structures are being considered.