e-정책정보센터
- 1 -
항공우주 분야의 구조 건전성 관리
한국항공우주연구원
항공기 체계부
김성준 (책임연구원)
항공기, 발사체, 인공위성과 같은 구조물은 구조물에 손상이 발생하여 그 정도가
심해지면 구조물의 파손이 발생하게 되어 심각한 사고를 초래할 수 있다. 그러므로
구조물의 내부에 존재하는 손상을 적기에 탐지하고 손상된 부품의 수리 및 체계를 위
한 구조건전성 진단 시스템(Structural Health Monitoring System)이 필요하다. 또한
최신 항공기는 내장형 컴퓨터, 항전 및 각종 구동 장비 제어에 필요한 보조 장치가
급격히 증가하여 구조물의 정비성이 크게 악화되고 있다. 구조물의 손상탐지를 위해
전통적으로 사용되는 비파괴 검사 (초음파, 와전류, 자분탐상, 침투탐상, X-ray)는
검사시간이 매우 길며 운용비용이 매우 높다. 최근에 개발되어 사용되고 있는 손상탐
지 시스템은 센서, 장비, S/W와 데이터베이스 구축 기술을 개발하여 공간 및 접근성
에 제한받지 않고 구조물 결함을 탐지하고 감시 할 수 있으며 검사기간 및 운용비용
을 절감할 수 있다. SHM 기술은 그림 1과 같이 1)데이터 취득, 2)데이터 처리, 3)
데이터 분석, 4)진단 및 예측으로 구성된다. 최근에는 인공지능 기술을 진단/예측 분
야에 활용하고 있다.
[그림 1] SHM System Element
e-정책정보센터
- 2 -
항공 분야에서는 그림 2에서 보듯이 에어버스가 PZT(Piezoelectric Transducer) 센
서를 이용한 유도초음파를 이용하여 복합재 동체구조물의 손상탐지 시스템을 개발하
여 탐색개발 중이다. 우주분야에서는 국제우주정거장(International Space Station)에
사용되는 압력용기에 FBG(Fiber Bragg Gating) 센서를 적용하여 구조물의 손상여부
를 진단하고 있다(그림 3).
[그림 2] Debonding detection by Guided Wave
<https://web.stanford.edu/group/sacl/workshop/IWSHM2013/documents/Keynote%20presentations/IW
SHM%202013%20Keynote_Clemens%20Bockenheimer.pdf>
[그림 3] International Space Station Pressure Vessel Configuration
<https://www.nasa.gov/pdf/626510main_6-1_saulsberry.pdf>