야외 태양광 기반 패시브 적외선 열화상 및 UAV를 활용한 콘크리트 구조물 표면 미세 균열 탐지 기법 연구

키워드

확장요약문

대형 구조물 외벽 결함 검사에 무인 항공기 기반 적외선 열화상 검사 기술이 도입되고 있으나, 비행안전 및 검사 효율을 위한 이격거리에 따른 분해능(Instantaneous FOV)이 벽의 미세균열의 감지여부를 판단하게 되는 측정한계가 발생한다. 이로 인한 화소평균화 효과(Pixel Averaging Effect)로 미세균열의 열적 신호를 희석시켜 야외 탐지에 대한 건물의 구조이상에 대한 균열 등의 이상탐지에 대한 열화상 측정분해능의 신뢰성을 저하한다. 본 연구에서는 이를 위한 외벽의 균열 검출에 대한 광학적 한계를 분석하고, 미세균열 탐지를 위한 열화상 기반 균열 검출 기술을 개발하고자 하였다. 이를 검증하기 위해 0.3 ~ 1.0 mm 미세 균열을 모사한 콘크리트 시편(460 × 340 × 30 mm³)을 수직 거치하고, 드론(DJI Matrice 300 RTK) 및 열화상 카메라(FLIR Vue TZ20-R)를 이용하여 1 ~ 3 m 거리에서 시간대별 열화상 데이터를 수집하였다. 실험 결과, 태양의 일사량(Irradiance > 680 W/m2) 조건 하 1 m 관측 시 최대 0.6 °C 의 열대비(ΔT)가 도출되었으나, 동일 조건에서 관측 거리가 3 m 로 증가할 경우 화소평균화 효과에 의해 ΔT 는 0.2 ~ 0.4 °C 로 감쇠하였다. 특히 저일사량(Irradiance ≈ 160 W/m2)의3 m 관측 조건에서는 0.3 mm 균열의 ΔT 가 0.06 °C 까지 저하되어 유효 탐지 신호가 소실됨을 확인하였다. 본 연구는 관측 거리 및 일사량 변동에 따른 ΔT 감쇠 특성을 정량적으로 규명하여, 원자력발전소, 교량, 초고층 건물, 풍력 발전기 등의 옥외 건축물의 미세균열 탐지를 위한 열화상 측정의 가이드라인을 제시하고자 하였다.