A Study on Ultrasonic Thickness Measurement of Carbon Fiber Reinforced Plastics for Small Ship Hulls

탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP, Carbon Fiber Reinforced Plastics)으로 제작된 소형선박 선체는 기존 섬유 강화 플라스틱(FRP, Fiber Reinforced Plastics)으로 제작된 선체 대비 20~30% 선체 두께 감소, 10% 이상 선박 경량화, 2.5배 이상 선체 강도 향상, 10% 이상 연비향상의 이점이 있다. 그러나 선박 선체는 대형 구조물로 고정밀 공정 기술을 적용하기 어렵고 수작업을 통하여 복합재들을 순차적으로 적층시켜 제작된다. 이러한 수작업으로 인해 적층부 두께 불균형과 내부 결함이 발생할 수 있다. 본 연구는 CFRP 선체 구조물의 초음파 비파괴검사를 위한 선행 연구로, 초음파 주파수에 따른 다중 적층 CFRP에서의 초음파 신호 특성을 유한요소해석 그리고 실험적으로 비교분석하였다. 또한 비파괴검사 목적별로 적절한 초음파 주파수를 제안하고, CFRP의 초음파 두께 측정을 실험적으로 검증하였다. 실험 결과, 초음파 두께 측정 오차는 최대 0.12 mm, 평균 0.04 mm로 평가되었으며, 초음파 두께 측정 기술이 소형선박 선체용 CFRP의 두께 측정에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.