지겐 대학은 지난 40년간 HBM의 측정 기술을 이용해 왔습니다.

...그리고 앞으로도 더 많은 것을 발견해 나갈 것입니다.

전류, 전압, 변형률, 온도, 압력 등 각종 전기량 및 물리량을 측정하는 일은 생산뿐 아니라 삶의 기준을 향상시키는 데 필수적입니다. 따라서 지겐 대학에 소속된 여러 연구 기관들은 연구 과제를 수행하면서 측정 기술을 이용해 왔습니다. 이미 1975년 초부터 HBM에서 생산된 스트레인 게이지 및 측정 장비들이 지겐 대학에서 사용되어 왔습니다. 이후 3개 또는 심지어 6개 이상의 증폭기를 갖춘 HBM의 측정 시스템들을 이용하여 변형률 또는 변위를 측정해 왔습니다. 그중 몇몇 장비는 40년이 넘는 시간 동안 이용되어 그 우수성을 입증했습니다.

복합재료의 파괴 역학에 대한 연구

정적 및 동적 하중에 대한 반응은 재료마다 제각각 다르기 때문에 재료 거동에 대한 연구는 뭇 연구팀의 이목을 끌고 있습니다. 예를 들어 현재 기계공학 박사과정을 밟고 있는 Mohammad Reza Khosravani씨는 최근 지겐 대학의 고체역학연구소에서 “복합재료의 동적 거동 및 파괴에 대한 실험적 연구”를 실시하고 있습니다. 그의 설명에 따르면, “지난 몇 년 간 우리 연구소에서는 이 실험적 연구를 실시하기 위해 HBM의 제품들을 이용해 왔습니다. 구체적으로 말하자면, 샌드위치 복합재인 T 조인트와 초고성능 콘크리트(UHPC) 등 두 가지 복합재료의 파괴 역학에 대한 연구를 실시했습니다. 우리 연구소는 HBM 제품과 고속카메라가 장착된 두 대의 분할 홉킨슨 압력바(SHPB)를 적용했습니다.” 연구 결과는 동료검토를 거친 여러 군데의 학술지에서 발표되었습니다.

지겐 대학에서 사용 중인 HBM의 제네시스 하이스피드 시스템

스트레인 게이지의 중요한 역할

HBM 의 측정 시스템 및 스트레인 게이지 는 샌드위치 복합재 T 조인트 구조물을 대상으로 한 실험 연구에 적용되었습니다.스트레인 게이지를 이용하여 샌드위치 조인트 구조물의 인터페이스에 발생한 변형을 측정하였습니다. 이후 각각 다른 부하율에서 여러 가지의 인장 시험을 연속으로 실시하기 위해 디지털 화상 상관법(DIC)용 초고속 비디오 카메라를 이용했습니다. 이 카메라는 시편 상에 장착된 스트레인 게이지에서 생성되는 신호로 트리거됩니다. 연구자는 DIC법으로 얻은 이미지를 바탕으로 균열 결함의 위치를 확인하고 인터페이스 결함의 발생 과정을 조사할 수 있었습니다.

이 이미지들은 논쟁거리가 된 데이터이기 때문에 스트레인 게이지에서 생성되는 트리거 신호는 연구소에서 해결해야 하는 중요한 문제였습니다. 이 문제는 HBM 스트레인 게이지를 이용하여 성공적으로 해결되었습니다. 이에 대해 Ing. Mohammad Reza Khosravani는 다음과 같이 설명했습니다.

“스트레인 게이지와 DAQ 시스템으로 입수한 데이터를 이용하여, 정적 및 동적 하중이 인가될 경우 샌드위치 T조인트 구조물의 응력-변형 곡선을 구현할 수 있었습니다. 이렇게 구현된 곡선은 이 구조물의 하중지지능력을 나타냅니다.”

“전 세계 DAQ 시장에서 가장 뛰어나고 정교한 시스템 ”

Ing. Khosravani 박사에 의하면, “UHPC 재료의 동적 거동을 연구하면서 분할 홉킨스 압력바(SHPB)를 이용하여 높은 하중이 인가될 시 UHPC 재료의 기계적 특성을 측정하였습니다. 우리는 시편은 물론이고 사고 바 및 전송 바에 HBM 스트레인 게이지를 설치하였습니다. 그리고 SHPB는 Genesis HighSpeed GEN7t 데이터 수집 시스템에 연결하였습니다. 이 시스템은 높은 유연성과 뛰어난 성능을 자랑하는 신속한 데이터 기록 장치입니다. 우리가 시험에 사용한 이 DAQ 시스템은 초당 최대 106개 샘플 용량을 갖춘 과도 RAM을 포함하고 있고, 동시에 4개 채널을 이용할 수 있습니다.

Ing. Khosravani 박사에 따르면, “GEN7t 메인프레임은 7개의 입력카드를 보유하고 있고, 우리가 원하는 채널을 추가할 수 있다는 이점이 있습니다. HBM의 제네시스 하이스피드 데이터 수집 시스템은 전 세계 시장에서 구할 수 있는 데이터 수집 시스템 중에서 가장 성능이 뛰어나고 정교한 제품입니다. 우리는 다양한 연구를 수행하기 위해 과도 기록 및 데이터 스트리밍 기능을 결합한 첨단 DAQ 시스템인 제네시스 하이스피드 시스템들을 이용해 왔습니다.” “HBM에서 생산하는 DAQ 시스템은 원래 설정된 시간 및 기록 규모에 맞추어 설정이 가능합니다. HBM 제품 특히 제네시스 하이스피드 제품군의 장점은 고객이 원하는 용도에 따라 확장이 가능하다는 점입니다. 우리는 이러한 장점을 바탕으로 기초 데이터 수집 블록을 이용하여 우리가 필요로 하는 시스템의 역량을 평가하였습니다. 또한 이 하드웨어는 우리가 채널 수를 설정할 수 있도록 설계되어 있습니다.”

원활히 작동하는 측정 체인

HBM의 스트레인 게이지 및 측정 시스템을 이용했을 때 얻을 수 있는 또 다른 장점은 바로 동일한 업체에서 생산된 제품이기 때문에 기능성 측면에서 장비들이 서로 매우 적합하다는 것입니다. 본 연구팀은 이 하드웨어 외에도 복수의 언어로 제공되는 HBM의 Perception 소프트웨어 를 사용하였습니다.

“HBM만의 차별화된 이 고속 측정 소프트웨어는 시중에서 구할 수 있는 모든 종류의 제네시스 하이스피드 시스템을 자동 감지할 수 있습니다. 퍼셉션을 이용하면 빠르고 믿을 수 있는 처리 결과를 보장할 수 있을 뿐 아니라, StatStream 기술을 적용할 시 10초 만에 최대 10기가바이트의 데이터를 시각화 할 수 있습니다. 게다가 컴퓨터 종류와 상관없이 제어 및 업데이트를 얼마든지 수행할 수 있습니다.”

지겐 대학의 소개

지겐 대학 은 독일의헤세주, 노르트라인베스트팔렌주, 라인란트팔츠주에서 소재하고 있고, 네 군데의 시설을 두어 학제간 연구에 매진하고 있습니다. 자세한 내용은 학교 홈페이지 를 방문해 주시기 바랍니다.

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