비파괴검사법

왜 배우는가: 비파괴검사는 용접부와 설비의 결함을 제품을 손상시키지 않고 확인하는 방법으로, 현장 품질관리의 기본이다. 이 개념은 여러 회차에서 종류 나열, 방법 설명, 장단점 비교 형태로 출제되었다.

출제 이력: 제126회 2교시 5번, 제116회 3교시 2번, 제111회 4교시 4번, 제96회 4교시 6번, 제89회 3교시 6번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

비파괴검사는 물리적 현상의 원리를 이용하여 검사 대상물을 손상시키지 아니하고 그 대상물에 존재하는 불완전성을 조사하고 판단하는 기술적 행위이다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 비파괴검사: 대상물을 파괴하거나 형상을 바꾸지 않고 결함을 찾아 판단하는 검사 체계 전반을 가리킨다.
• 불완전성: 용접부의 기공, 균열, 용입불량처럼 대상물에 존재하는 결함과 불연속부를 통칭한다.
• 물리적 현상: 투과, 반사, 산란, 흡수, 침투, 누설처럼 검사에 쓰이는 에너지나 매질의 반응을 말한다.
• 전수검사: 실제 사용하는 제품 전체를 검사할 수 있다는 비파괴검사의 특징을 뜻한다.
• 검사계획서: 검사 착수 전에 사업자가 작성하는 문서로, 검사 방법과 절차를 담는다.
• 검사결과서: 검사 종료 후 작성하여 발주자에게 제출하는 문서이다.
• 검사자: 비파괴검사를 실제로 수행하는 사람으로, 해당 종목의 기술자격을 갖춰야 한다.
• 책임자: 검사계획서와 검사결과서의 작성 지원·확인과 총괄 기술관리를 맡는 사람이다.

2. 개념 풀이

비파괴검사(NDT)의 정식 정의는 「비파괴검사기술의 진흥 및 관리에 관한 법률」 제2조에 있다. 법은 비파괴검사를 물리적 현상의 원리를 이용하여 검사할 대상물을 손상시키지 아니하고 그 대상물에 존재하는 불완전성을 조사하고 판단하는 기술적 행위로 규정한다. 정의의 핵심은 두 가지이다. 첫째는 검사 과정에서 대상물의 형상과 기능을 유지하는 것이고, 둘째는 불완전성의 존재 여부와 정도를 판단하는 것이다.

비파괴검사의 원리는 대상물에 에너지나 매질을 가하고, 그 에너지가 결함과 만나 반사, 투과, 산란, 흡수, 침투, 누설 등으로 달라지는 현상을 측정하는 데 있다. 결함이 없는 부분과 결함이 있는 부분은 이 응답이 다르므로, 응답의 차이를 읽어 결함을 찾는다. 따라서 검사자는 어떤 물리적 현상이 어떤 결함에 민감한지 알아야 검사법을 고를 수 있다.

결함이 만드는 물리적 응답의 차이를 측정하여 불완전성을 판단하는 것이 원리이다.

초음파탐상검사는 20kHz 이상의 음파를 시험체에 보내고 내부 경계면에서 되돌아오는 반사파를 측정하는 방법이다. 초음파는 파장이 짧아 직진성이 강하고, 고체와 기체의 경계면에서 강하게 반사되므로 결함과 같은 불연속부를 잘 검출한다. 반사파가 돌아오는 시간으로 결함의 위치를, 반사파의 크기로 결함의 크기를 추정한다.

방사선투과검사는 방사선이 결함과 건전부에서 흡수되는 정도가 달라지는 것을 이용한다. 필름이나 디지털 검출기에 남은 명암으로 결함상을 확인하며, 기공이나 슬래그 혼입처럼 부피를 가진 결함을 잘 나타낸다.

침투탐상검사는 표면에 열린 결함에 침투액이 스며들게 한 뒤 세척하고 현상제로 끌어내어 결함 자국을 보이게 하는 방법이다. 표면의 미세한 결함 검출에 우수하며, 금속과 비금속 모두에 적용할 수 있다.

자기탐상검사는 강자성체를 자화시켰을 때 표면 결함 부위에 생기는 누설 자속에 자분이 모이는 현상을 이용한다. 와전류탐상검사는 코일에 교류를 흘려 시험체에 유도되는 와전류가 결함에서 흐름이 바뀌는 것을 측정한다. 누설검사는 압력 차에 따른 누설 현상을 검출한다.

시행령 제2조는 비파괴검사의 방법으로 방사선, 초음파, 자기, 침투, 와전류, 누설 비파괴검사를 명시한다. 그 밖에 음향방출, 육안, 열화상, 중성자, 응력측정 비파괴검사도 비파괴검사관련 산업에서 활용할 수 있는 검사방법으로 규정된다. 비파괴검사를 실시하는 사람은 검사자이다. 법 제13조제3항은 검사자가 「국가기술자격법」에 따른 해당 종목의 기술자격을 취득하거나 대통령령으로 정하는 바에 따라 이에 준하는 자격을 갖추도록 한다. 책임자는 비파괴검사 기술사 또는 과학기술정보통신부령에서 정하는 기술능력과 경험을 갖춘 사람으로서 검사계획서와 검사결과서의 작성 지원과 확인, 총괄 기술관리를 맡는다.

3. 등장 배경과 필요성

용접 구조물과 기계 부품은 용접 과정에서 용입불량, 융합불량, 기공, 슬래그 혼입, 언더컷, 오버랩, 균열 같은 결함이 생길 수 있다. 이 결함들은 표면에 드러나지 않거나 내부에 숨어 있는 경우가 많아 육안 검사만으로는 충분히 가려내기 어렵다. 따라서 제품의 건전성을 확인하려면 대상물을 손상시키지 않고 내부까지 살피는 검사가 함께 필요하다.

파괴시험은 시험편을 잘라 인장이나 충격 등의 시험을 하므로 재료의 성질을 확인하는 데 유용하다. 그러나 시험한 시편은 다시 쓸 수 없고, 그 시험으로 재료의 성질이 나빠지거나 못 쓰게 되므로 대표 시편을 뽑아 검사하는 샘플 검사에 머문다. 반면 비파괴검사는 실제로 사용할 제품을 그대로 검사할 수 있어 전수검사가 가능하다는 점에서 차이가 난다.