초음파의 이론과 응용

초음파의 이론과 응용

초음파는 높은 에너지를 가지고 있으며 진동시 발생되는 공동현상(Cavitation) 그리고 지향성(directivity)의 특유한 성질을 이용하여 응집작용, 분산작용, 화학작용, 생물학작용 및 각종 탐지에 응용되고 있으며, 의학적 목적(산부인과 외), 군사용 목적으로 그 활용도는 넓고 다양하다.

초음파의 원리핵심: ‘고에너지’, ‘지향성’

응집작용

기체나 액체에 초음파를 통해주면 매질은 진동하게 된다. 이때 매질 속에 고체의 미립자가 있는 경우 이 미립자는 유체매질과 같은 속도로 진동하지 못하고 미립자끼리 뭉쳐지게 된다. 이와 같은 현상은 가스의 정화장치나 액체 속의 고체 미립자를 제거하는데 사용된다.

분산작용

매질에 초음파를 연속적으로 통해 주면 매질의 진동으로 매질을 이루는 물질에 공동현상이 생겨나 보다 작은 입자나 분자로 나누어지는 현상을 이용한 것으로, 도료의 미립자화, 광유와  물과의 혼합, 가습기 등 여러 곳에 응용되고 있다.

파괴작용

초음파의 진동 에너지를 이용한 것으로 초음파드릴을 사용하여 유리, 도자기, 보석, 공구용 강철 등에 구멍을 뚫거나 가공하는데 사용된다.

화학작용

액체에 강력한 초음파를 발생시키면 공동현상으로 물질이 분해되어 여러 가지 화학반응이 일어난다. 물에 강력한 초음파를 발생시키면 물이 분해되어 H+와 OH‾ 등으로 전리되고 이들이 다시 화합하여 질산(NHO₃)이나 과산화수소(H₂O₂) 등이 산출되기도 한다. 이와 같은 화학작용은 용액의 농도나 전도를 변화시켜 여러 가지 화학반응에 이용된다.

생물학적작용

강력한 초음파를 생물에 작용시키면 생리에 변화를 가져온다. 동물이나 곤충에 작용하면 평형감각을 잃거나, 심하면 생명을 잃는 수도 있다.

비파괴검사

초음파의 지향성을 이용한 것으로 초음파를 검사하는 물체에 투과시켜 투과된 펄스나 반사된 펄스를 조사하는 것이며, 초음파 Holography를 이용한다.

기타

해저탐사, 물체의 두께 및 거리측정, 어군탐사, 의학용, 군사용 사용.

기계, 설비진단

초음파의 지향성을 이용한 것으로, 기계나 설비에서 발생하는 마찰음, 공기 및 유체의 누설음, 누출음, 파열음, 전기코로나 음을 채집하여 가청주파수로 변환하면 그 특성을 관찰하여 파손 및 누설 정도를 파악할 수 있는 기술.

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