용접 결함 찾아내는 고성능 초음파 센서 국산화

이달의 산업기술상 - 신기술 부문

아이블포토닉스
이상구 대표

이상구 아이블포토닉스 대표(사진)는 자동차 용접 부위 등을 검사하는 고성능 초음파 센서를 개발했다. 기존에 많이 사용하던 세라믹이 아니라 압전(壓電) 단결정을 사용해 일반 센서로는 탐지하지 못했던 결함을 발견할 수 있다.

압전 소재는 압력을 가했을 때 전압을 발생시키고 전계(電界)를 가했을 때 기계적인 변형이 일어난다. 이런 특성 때문에 초음파 신호를 주고받는 의료용 장비인 프로브 등에 쓰인다.

아이블포토닉스는 이 압전 소재를 대형 철구조물을 해체하지 않고 용접 부위의 결함을 파악하는 데 활용했다. 자동차는 물론 철도 레일, 선박, 항공기, 발전소 등 대형 구조물의 용접 결함을 찾아내는 데 쓰인다. 노후화된 사회 기간망 안전을 보장하고 사용기간을 늘리는 효과가 있다. 민간 산업뿐 아니라 군수용으로도 활용 가능하다.

이 대표는 “그동안 초음파 트랜스듀서(변환기)에 사용되던 소재인 티탄산지르콘산납(PZT) 대신 압전 단결정을 쓴 덕분에 감도가 향상되고 신호 대역폭이 상승해 센서 해상도가 개선됐다”고 설명했다. 압전 단결정 트랜스듀서의 대역폭은 기존 PZT 제품보다 30%, 감도는 270배 상승했다는 게 이 대표의 설명이다. 이를 통해 용접 부위의 미세한 실금까지 찾아낼 수 있다고 자신했다.

이 기술은 독일 프라운호퍼연구소와 공동개발했다. 신소재인 압전 단결정 특허는 아이블포토닉스가 보유하고 있고, 프라운호퍼연구소는 초음파 트랜스듀서 제조 기술을 제공했다. 이 대표는 “프라운호퍼연구소의 제조 기술을 이전받아 고성능 비파괴 초음파 트랜스듀서의 국산화가 가능해졌다”며 “미국과 일본에서 전량 수입하던 것을 국산으로 대체할 수 있게 됐다”고 말했다.

이태훈 기자 beje@hankyung.com