유해물질 `납` 안 쓰고, 상수도 배관 안전하게 검사

표준연, 비납계 압전물질 이용한'유도초음파 센서'
넓은 범위를 높은 출력으로 검사..대형구조물 등 활용

한국표준과학연구원은 납을 포함하지 않는 비납계 압전물질을 이용한 '유도초음파 센서'를 개발했다. 납을 제거한 횡파모드 압전소자(왼쪽)와 이를 활용해 만든 전방향 센서 모습 표준연 제공

수도용 배관의 무인 모니터링에 적용 가능한 친환경 전방향 초음파 센서 개념도

상수도 배관 부식 등 내부 손상을 유해물질 배출 없이 뛰어난 성능으로 검사할 수 있는 친환경 초음파 센서가 개발됐다.

한국표준과학연구원은 승홍민 박사 연구팀이 고려대 연구팀과 함께 납을 포함하지 않는 비납계 압전물질을 이용한 '360도 유도초음파 센서' 개발에 성공했다고 10일 밝혔다.

유도초음파를 이용한 상수도 배관 검사는 배관 내부의 손상을 확인하는 것으로, 적은 수의 센서로 넓은 범위를 비파괴 방식으로 검사할 수 있다. 다만, 납이 들어간 압전물질로 센서를 개발해야 하기 때문에 인체와 환경에 유해성 우려가 있다. 납은 대표적인 유해물질로 유럽 친환경 인증제도(RoHS)에서 전자제품 등에 사용을 엄격히 제한하고 있다.

연구팀은 초음파의 횡파 모드를 사용해 고체와 액체를 동시에 통과해도 신호가 왜곡되거나 약해지지 않는다. 특히 배관에 물이 흐르고 있어도 에너지 손실 없이 넓은 범위를 효율적으로 검사할 수 있다. 연구팀은 출력이 높은 횡파 모드 센서를 개발하기 위해 소자 설계를 사다리꼴 형태로 개선하고 비납계 친환경 물질을 적용한 결과, 기존 납 기반 센서에 비해 횡파 모드 초음파의 출력 강도가 15% 이상 더 컸다.

승홍민 표준연 선임연구원은 "납이 없는 친환경 소재로, 배관에 장기간 설치해도 주변 환경이나 용수에 영향이 없어 안심하고 사용할 수 있다"며 "배관 검사 외에 향후 제조·건설업 분야 등의 비파괴 검사에 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 재료과학 분야 국제 학술지 '세라믹스 인터내셔널(3월호)'에 실렸다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr