PAUT TFM 방식, 무엇이 다를까? | 비파괴검사 고도화 기술 완전 정복
PAUT TFM 방식, 무엇이 다를까? | 비파괴검사 고도화 기술 완전 정복
비파괴검사 기술이 점점 고도화되면서, 기존의 단순한 초음파 검사(UT) 방식에서 벗어나 다양한 고해상도 기법들이 등장하고 있습니다. 그 중에서도 오늘 다룰 **TFM(Total Focusing Method)**은 PAUT의 진보된 데이터 처리 기법으로, 해상도와 신뢰도를 극대화하는 첨단 기술입니다.
그렇다면 PAUT의 TFM 방식이란 정확히 무엇이고, 어떻게 적용되는 걸까요?
PAUT란 무엇인가요?
먼저 PAUT(Phased Array Ultrasonic Testing)는 여러 개의 초음파 탐촉자(element)를 배열해 각기 다른 시간차로 펄스를 발사함으로써 초음파 빔의 방향, 초점(Focus), 깊이를 조절하는 방식입니다.
즉, 하나의 프로브로 다양한 각도와 깊이를 실시간으로 검사할 수 있어서,
- 복잡한 형상
- 다층 구조
- 다양한 재질의 용접부 검사
에 유리합니다.
TFM (Total Focusing Method)란?
TFM은 PAUT에서 획득한 원시 데이터를 바탕으로 전체 영역에 대해 모든 초점을 맞춘 영상(Image)을 재구성하는 기술입니다. 이름 그대로, 검사 영역 내 모든 지점에 대해 초점이 맞는(focused) 이미지를 생성하죠.
📌 핵심 원리: FMC → TFM
TFM은 FMC(Full Matrix Capture) 데이터를 기반으로 합니다.
✔ FMC (Full Matrix Capture)란?
- 배열된 모든 송신 탐촉자(i)와 수신 탐촉자(j)의 조합 데이터를 전부 획득
- 예: 64개 요소가 있으면 64x64개의 A-Scan 데이터를 저장
- 이렇게 수집된 원시 데이터를 이용해 이미지로 재구성하는 게 바로 TFM
✔ TFM 이미지 재구성 방식
- 모든 송신-수신 조합에서 얻은 데이터를 각각의 **격자점(pixel)**에 맞춰 계산
- 음속과 전달 경로를 고려해 각 픽셀의 신호 세기를 계산
- 최종적으로 초고해상도의 C-Scan 스타일 이미지를 생성
TFM 방식의 장점
✅ 초고해상도 영상
: 기존 S-Scan보다 뛰어난 영상 품질 제공. 미세한 결함도 식별 가능.
✅ 정확한 결함 위치 파악
: 모든 지점에 초점이 맞기 때문에 위치 정확도 향상
✅ 보다 정밀한 분석 가능
: 특히 복잡한 구조물, 다층 용접부, 미세 크랙 검사에 강력
✅ 비접촉 또는 곡면 검사에 유리
: Beam Steering을 하지 않기 때문에 곡면에도 적용 용이
TFM의 한계와 단점
❗ 데이터 처리량이 많다
: FMC 방식은 데이터가 기하급수적으로 증가 → 고성능 하드웨어 필요
❗ 검사 속도가 느림
: 고해상도 이미지를 얻는 대신, 처리 속도는 다소 느림
❗ 소프트웨어, 장비 비용 증가
: TFM 분석이 가능한 장비는 일반 PAUT보다 고가
❗ 숙련된 해석 능력 필요
: 결과 해석에 대한 전문 지식과 경험이 필요
PAUT vs TFM 비교 요약
| 데이터 수집 | 각도별 펄스 제어 | 모든 송수신 조합 수집 |
| 영상 해상도 | 보통 (S-Scan) | 매우 높음 (TFM Image) |
| 검사 속도 | 빠름 | 느림 |
| 장비 사양 | 일반 장비 | 고성능 장비 |
| 검사 대상 | 일반 용접부 | 복잡형상, 미세결함 |
| 응용 분야 | 배관, 플랜지 | 항공, 발전, 원자력 등 |
TFM 방식, 어디에 쓰일까?
✅ 항공기 구조 검사
: 복합재료(CFRP), 미세 delamination, impact damage 등 검사
✅ 원자력 설비
: 고방사선 구역에서의 원격 검사
✅ 파이프라인 용접부
: 인클루전, 루트 크랙, lack of fusion 등 정밀 식별
✅ 터빈, 고속 회전체
: 피로균열, 내구성 평가 등
마무리: TFM은 PAUT의 미래
PAUT TFM 방식은 단순한 결함 유무를 넘어서, 결함의 형태, 크기, 위치를 고정밀로 시각화할 수 있는 차세대 검사 기술입니다. 검사 신뢰도가 중요한 산업, 특히 항공, 에너지, 정밀기계 산업에서 점점 더 활용도가 커지고 있죠.
하지만 동시에 고가 장비와 고성능 분석 능력이 필요하기 때문에, 적절한 상황에서 선택적으로 적용하는 것이 중요합니다.