다중 위상 영상 기반 3차원 모션 계측을 활용한 회전 블레이드 상태 모니터링

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확장요약문

구조물의 3차원 모션을 정확하게 측정하는 것은 동적 거동을 이해하고 상태를 평가하는 데 중요하며, 이를 위해 영상 계측 기반의 다양한 연구가 수행되었다. 그러나 고속으로 회전하는 구조물의 경우, 모니터링을 위해 일반적으로 고가의 고속 카메라와 연산장치가 필요하며, 실제 적용에 한계가 있다. 본 연구에서는 일반저속 카메라를 활용한 회전 구조물의 3차원 모션을 측정하기 위해 다중 위상 영상기반(Multi-phase Image Acquisition)의 모니터링 기법을 제안한다. 제안된 기법은 반복되는 회전 주기 동안 서로 다른 회전 위상에서 영상을 획득하고, 3차원 디지털 영상 상관법(3-Dimensional Digital Image Correlation, 3D-DIC)을 적용하여 각 회전 위상에서의 전 영역 변위 분포를 재구성한다. 이를 통해 회전 구조물의 면내 및 면외 방향 모션을 동시에 측정하고 상태진단에 활용한다. 제안된 기법의 적용 가능성을 검증하기 위해 회전 블레이드 시편을 대상으로 상태진단 실험을 수행하였으며, 재구성된 3차원 모션 응답으로부터 구조물의 상태 변화에 민감한 특성인자를 추출하고, 이를 기반으로 서로 다른 구조적 상태를 구분하였다. 제안된 기법을 통해 여러 회전 위상에서 회전 블레이드의 3차원 모션을 측정하고, 추출된 모션 정보의 상태진단 활용 가능성을 확인하였다. 향후 연구에서는 재구성된 3차원 모션 데이터의 시공간적 특성을 분석하고, 이를 활용한 AI 기반 상태진단 모델을 구축하고자 한다. 이를 통해 미세한 모션 변화에 대한 정량적 분석 능력을 향상시키고, 회전 구조물의 상태진단 정확도 및 신뢰성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.