초음파의 이론과 응용

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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.

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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

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파괴작용

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

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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.

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생물학적작용

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

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비파괴검사

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

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기타

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

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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.