복합재 구조 건전성 모니터링(SHM) 시스템 | 스트레인·음향방출·기계 임피던스 3중 측정 솔루션

응용 배경

복합재(Composite Material) 구조물은 가벼우면서도 강도가 높아 항공기, 풍력 블레이드, 철도 차량, 압력 용기 등 핵심 산업 분야에 광범위하게 적용됩니다.

그러나 복합재는 금속과 달리 내부 결함(층간 박리, 미세 균열, 충격 손상) 이 외부에서 잘 보이지 않기 때문에, 구조 건전성 모니터링(SHM, Structural Health Monitoring) 이 매우 중요합니다.

본 사례 고객은 복합재 박스(Composite Enclosure)의 건전성 모니터링 분야에서 다음 측정이 필요했습니다.

• 응력·스트레인(Stress·Strain) 측정
• 음향 방출(AE, Acoustic Emission) 신호 측정
• 기계 임피던스(Mechanical Impedance) 측정

위 측정을 통해 박스의 신뢰성과 안전성을 보장해야 합니다.

본 솔루션은 다음 응용 분야에 직접 활용 가능합니다.

• 항공기 동체/날개 SHM
• 풍력 블레이드 모니터링
• 철도 차량 차체 건전성 평가
• 압력 용기 안전 진단
• 선박 선체 모니터링

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도전 과제

1. 짧은 프로젝트 기한

• 고객 프로젝트 납기 매우 촉박
• 신뢰성 있는 안정·정밀 수집 보드 필요
• 검증된 솔루션으로 리스크 최소화 요구

2. 제한된 SW 개발 역량

• 고객의 자체 SW 개발 역량 제한적
• 새로운 SW 처음부터 개발하면 막대한 노력 필요
• 즉시 활용 가능한 SW 자산 필수

3. 3가지 이종 신호 동시 측정

• 스트레인: DC ~ 저주파, 미세 신호
• 음향 방출(AE): 고주파(수십 kHz ~ MHz), 펄스
• 기계 임피던스: 가진(Stimulus) + 응답(Response) 동기 측정

각 신호의 특성이 모두 다르며, 통합 시스템이 모두 대응해야 함.

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솔루션

고객은 JYTEK 제품을 솔루션의 핵심으로 선택했습니다.

시스템 구성

[복합재 박스 (DUT)]
   │
   ├── [스트레인 게이지] (32 포인트)
   │      ↓
   │   [PXIe-5511 다기능 DAQ]
   │   → 32채널 스트레인 신호 수집
   │
   ├── [AE 센서] (16 포인트)
   │      ↓
   │   [PXIe-5322 동기 DAQ]
   │   → 16채널 음향 방출 신호
   │
   └── [임피던스 헤드: 가진 + 응답]
          ↕
       [PXIe-5515 DAQ]
       ├── AO (가진 신호 출력)
       └── AI (응답 신호 수집)
       → AI/AO 클럭 동기로 임피던스 계산
              ↓
   [PXIe-2315 5슬롯 섀시]
              ↓
   [PXIe-63937 컨트롤러 (16 GB/s 대역폭)]
              ↓
   [SeeSharp 통합 분석]
   ├── 스트레인 vs 시간 곡선
   ├── AE 이벤트 카운트
   ├── 임피던스 스펙트럼
   └── 결함 진단 + 위치 추정
              ↓
   [복합재 구조 건전성 평가]

 

 

핵심 특장점

1. 32채널 스트레인 수집 (PXIe-5511)

• 18비트 고분해능
• 다지점 스트레인 동시 측정
• 응력 분포 시각화

2. 16채널 AE 신호 수집 (PXIe-5322)

• 16비트 동기 수집
• 고주파 펄스 캡처
• 다채널 시간차로 결함 위치 추정 가능

3. 기계 임피던스 측정 (PXIe-5515)

• 16채널 18비트
• AI + AO 클럭 동기 솔루션 제공
• 정확한 임피던스 측정 보장

4. 즉시 사용 가능한 SW 기반

• SeeSharp®의 SW 자산을 기반으로 2차 개발
• 처음부터 개발하지 않아도 됨
• 프로젝트 진행 가속화

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사용 제품

하드웨어

PXIe-2315 — 3U 5슬롯 풀하이브리드 PXI Express 섀시

• 컴팩트 + 확장성

PXIe-63937 — 3U PXIe Gen3 컨트롤러

• Intel® Core™ i3-7100E 2코어
• 시스템 대역폭 16 GB/s

PXIe-5510 — 32채널 18비트 2 MS/s 고정밀 DAQ 모듈

• 스트레인 신호 다채널 수집

PXIe-5515 — 16채널 18비트 고정밀 DAQ 모듈

• 기계 임피던스 측정 (AI/AO 동기)

PXIe-5322 — 16채널 16비트 동기 DAQ 모듈

• AE 신호 다채널 동기 수집

소프트웨어

SeeSharp® — C# 기반 오픈소스 측정 제어 플랫폼

• 별도 라이선스 비용 없음
• 풍부한 예제 + 2차 개발 환경
• 신호 처리 라이브러리 (FFT, 임피던스 분석)

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적용 가능 분야

본 솔루션은 다음과 같은 SHM·구조 시험에 활용됩니다.

• 항공기 동체/날개 구조 건전성 모니터링
• 풍력 블레이드 SHM
• 철도 차량 차체 건전성 평가
• 압력 용기/탱크 안전 진단
• 선박 선체 모니터링
• 교량/대형 구조물 건전성 평가
• 복합재 부품 신뢰성 시험
• 음향 방출 시험(AE 시험)
• 다지점 스트레인 측정
• 임피던스 기반 결함 검출
• 충격 검출(Impact Detection) 시스템

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왜 JYTEK 인가?

1. 검증된 제품 신뢰성
성숙한 PXIe DAQ 제품 라인업, 성능 안정, 고정밀도로 시험 정밀도 요구 충족

2. POC(Proof of Concept) 서비스
상세한 솔루션 검증 및 기술 지원으로 프로젝트 가능성 사전 확인, 리스크 감소

3. 완비된 SW 개발 지원
SeeSharp® SW 자산 기반으로 2차 개발 가능 → 대량의 SW 개발 노력 절감, 프로젝트 진행 가속

4. SeeSharp® 측정 제어 플랫폼
강력하고 사용하기 쉬운 개발 환경

5. 비용 효율성
기존 고가 장비 대비 우수한 성능 + 합리적 가격

6. 빠른 납기
프로젝트 일정 보장

7. 한국 직접 기술지원
제이와이텍코리아 엔지니어가 현장 대응 + 빠른 응답

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결과

JYTEK 제품 + 기술 지원을 통해 고객은 복합재 박스 건전성 모니터링 프로젝트를 다음과 같이 성공적으로 완료했습니다.

• ✅ 촉박한 납기 내 프로젝트 인도 완료
• ✅ 스트레인 + AE + 기계 임피던스 3중 측정 통합
• ✅ AI/AO 동기로 정확한 임피던스 측정
• ✅ SW 2차 개발로 노력·시간 절감
• ✅ 고객 신뢰도 + 시장 경쟁력 강화

본 사례는 JYTEK이 복합재 구조 건전성 모니터링(SHM) 분야에서 다양한 신호 유형을 통합한 종합 솔루션을 제공할 수 있다는 것을 보여줍니다. 항공기, 풍력 블레이드, 철도 차량 등 첨단 구조물 신뢰성 평가에 직접 활용 가능합니다.