Comparative Analysis of Defect Resolution among Immersion PAUT Techniques using Ultrasonic Propagation Simulations of PQ IN718 for Aircraft Engines

첨단 항공엔진용 부품은 고온, 고압, 초고속의 극한 환경에서 운용되며, Ni계 초내열합금, 특히 Premium Quality Inconel 718(PQ IN718)이 널리 사용된다. 이러한 소재의 신뢰성 확보를 위해 생산 공정에서는 비파괴검사가 필수적으로 적용되며, 대표적으로 수침 초음파검사가 활용되고 있다. 본 연구에서는 기존 수침 초음파검사의 한계를 보완하기 위해 수침 위상배열초음파검사(PAUT) 시스템을 적용하고, PA(Linear, Sectorial) 모드와 Full Matrix Capture(FMC) 기반 기법인 Total Focusing Method(TFM) 및 Phase Coherence Imaging(PCI)의 결함 분해능을 비교·분석하였다. 또한 초음파의 굴절, 감쇠, 산란이 복합적으로 발생하는 PQ IN718 소재의 특성을 반영하기 위해, 실험을 통해 도출한 초음파 특성값을 시뮬레이션에 적용하여 각 기법의 결함 검출 성능을 비교하였다. 시뮬레이션은 다량의 Flat Bottom Hole을 크기는 0.8~1.6 mm, 깊이는 5~65 mm 범위안에서 모델링하여 수행하였다. 그 결과 모든 기법에서 결함이 전반적으로 양호하게 검출되었으며, 특히 FMC 기반 기법이 가장 우수한 결함 검출 성능을 보였다.