우주선 손상 `신경망`으로 잡아낸다

권일범 표준연 박사팀 개발
복합재료 안에 광섬유 넣어
바깥에서 충격 패턴 검출


항공기나 우주선 등의 구조물에 사용되는 복합재료의 내부 손상을 찾아내는 기술이 개발됐다.

권일범 한국표준과학연구원 박사팀은 복합재료 안에 광섬유를 넣어 충격으로 인해 변형된 패턴을 측정, 손상 정도와 위치를 파악하는 '광섬유 감지 신경망 기술'을 개발했다고 7일 밝혔다.

두 가지 이상 재료를 조합한 복합재료는 가볍고 강도가 높아 항공우주 구조물과 자동차, 선박 등의 재료로 주목받고 있다. 하지만 물리적 강도가 일정하지 않아 한번 손상되면 정확한 손상 부위를 찾아 수리하기 어렵다. 그동안 내부 손상을 검출하려면 일일이 초음파나 방사선 촬영을 해야 했으나 손상 신호를 얻는 과정에서 오류가 발생하면 정확한 정보를 얻을 수 없고, 많은 시간과 노동력이 필요했다.

연구팀은 복합재료 안에 알루미늄 코팅 광섬유를 넣고, 손상이 발생하면 재료의 변형 패턴이 광섬유에 남도록 설계했다. 이어 광섬유의 변형률을 측정하는 센서 시스템을 이용해 손상 위치와 정도를 정확히 검출하도록 구현했다. 이후 복합재료 실린더에 광섬유를 12㎜ 간격으로 감아 매설한 후 충격 실험을 통해 내부 손상 위치를 3㎝의 정확도로 찾아내는 데 성공했다.

권일범 박사는 "사람의 신경망이 통증과 온도, 압력 등을 감지해 느끼는 것처럼 구조물에 광섬유를 적용해 손상을 감지하는 신경망과 같다"며 "우주발사체 추진기관과 중대형 산업설비, 조선해양 구조물의 안전성 검사 등에 활용할 수 있다"고 말했다.

이 연구결과는 복합재료 분야 학술지 '컴포지트 사이언스&테크놀로지' 온라인판에 실렸으며, 국가과학기술연구회의 민군융합연구사업의 지원을 받아 연구가 수행됐다.

대전=이준기기자 bongchu@