콘크리트 건조물의 건전성 진단은 전문의 기술자에 의한 육안·타음 검사로 실시하고 있지만, 구조물이 커질수록 검사에 시간이 걸리고, 또, 그 검사의 효과는 검사원의 기량에 좌우된다 따라서 향후 늘어나는 인프라의 노후화에 대처하기 위해서는 검사의 효율화와 신뢰성이 과제가 되고 있다.

　이 과제를 해결하기 위해 시바우라공업대학 등의 연구팀은 레이저 유도 플라즈마로부터 발생하는 충격파를 이용하여 결함을 특정하는 새로운 방법을 개발했다.이 기술은 콘크리트 구조물의 표면 근처에 레이저 유도 플라즈마로 레일리 파를 발생시켜 결함 부분을 식별 할 수 있습니다.건조물에 직접 충격을 주지 않고, 타음 검사보다 계측 점수가 적은 것으로, 비파괴·원격으로 재빠르게 콘크리트 결함을 검출한다.

　연구팀은 새로운 기술을 평가하기 위해 인공적으로 결함을 형성한 콘크리트 블록 표면 근처에 고출력 레이저로 충격파를 발생시켜 결함 부분의 안쪽과 바깥쪽의 콘크리트 표면의 여러 지점에서 진동을 분석.분석 결과, 결함이 있는 부위에는 진폭이 큰 레일리파가 발생하고 있는 것을 알 수 있었다.이것은 다른 충격파보다 빠른 속도로 움직이는 표면파로, 이 레일리파가 관측된 개소를 검출함으로써, 내부에 매몰된 것을 포함하여, 결함 개소를 특정하는데 성공했다.

　레일리 파를 시각화함으로써 진동을 해석하는 다른 원격 측정 방법에 비해 구조물의 결함을 보다 빨리 검출하고, 고유 진동 모드의 측정에 비해 측정 점수가 적게 된다. LIP 충격파를 이용한 콘크리트 구조물의 균열의 평가는 안전하고 신속한 방법이며, 인프라의 유지나 구조물의 파괴 방지에 활용할 수 있다.앞으로는 본방식의 사회실장을 목표로 한 개량·개발을 진행해 나갈 것이다.

※레일리파는 고체의 표면을 전해지는 표면 탄성파의 일종으로, 전파 방향에 대하여 평행한 방향으로 진동한다.표면 가까이에 공동이나 경계선이 있으면 그 일부가 반사하는 성질을 갖고, 수면에 서있는 잔물결처럼 타격점을 중심으로 균등하게 퍼지므로, 이것을 이용함으로써 넓은 범위의 검사가 가능해진다 .

논문 정보: 【International Journal of Mechanical Sciences】Defect detection of concrete in infrastructure based on Rayleigh wave propagation generated by laser-induced plasma shock waves