비파괴검사란? / nondestructive inspection
비파괴검사란 제품이나 재료를 파괴하지 않고 내부의 결함이나 이상을 확인하는 검사 방법으로, 제품의 원형과 기능을 그대로 유지하며 방사선, 음파, 전기 에너지 등을 활용해 조직이나 결함을 탐지합니다. 이는 병원에서 X레이나 CT 촬영으로 몸 상태를 진단하는 과정과 유사합니다.
이 검사가 필요한 이유는 구조물의 안전성을 확보하기 위해서입니다. 크고 고압이며 위험성이 높은 물질을 다루는 현장에서 구조물에 결함이 발생하면 큰 사고로 이어질 수 있으므로, 비파괴검사를 통해 완전무결한 제품을 제작할 수 있습니다. 또한, 제품을 손상시키지 않고 검사하므로 안정성을 높이고, 불량품을 사전에 제거해 불필요한 작업을 줄일 수 있어 경제적입니다.
비파괴검사의 방식은 다양하며, 대표적으로 방사선 투과검사, 초음파 탐상검사, 자분 탐상검사, 액체 침투 탐상검사가 있습니다. 이 외에도 와전류 탐상검사, 누설검사, 육안검사, 초음파 두께 측정, 수압 검사, 음향 방출 검사, 위상 배열 초음파 탐상법(PAUT), 초음파 비행시간 회절법(TOFD) 등 여러 방법이 활용됩니다.
RT / 방사선투과검사 / Radiographic Testing
방사선 투과검사(Radiographic Testing, RT)는 X선이나 감마선과 같은 방사선을 이용해 검사 대상의 내부 결함을 확인하는 비파괴검사 방법으로, 방사선이 피검사체를 투과하며 반대편 필름에 감광되어 결함 여부를 검출합니다. RT검사의 장점으로는 검사 결과를 필름으로 기록하여 영구적으로 보관할 수 있고, 재료 내부 구조와 결함을 명확히 확인할 수 있다는 점이 있습니다. 또한 구조적 결함 유무를 비교적 정밀하게 검출할 수 있어 신뢰도가 높습니다.
그러나 RT검사는 고가의 장비와 절차로 인해 비용이 높으며, 검사 대상이 복잡한 형상을 가진 경우 정확도가 떨어질 수 있다는 단점이 있습니다. 또한 촬영 후 결과를 분석하는 데 시간이 오래 걸리며, 방사선을 사용하기 때문에 검사 과정에서 방사능 관리와 취급에 각별한 주의가 필요합니다. 이와 같은 특성으로 RT검사는 주로 플랜트 시설의 용접부나 판이음부에서 발생할 수 있는 결함을 확인하는 데 활용되며, 대형 구조물의 안전성을 보장하기 위해 널리 사용됩니다.
UT / 초음파탐상검사 / Ultrasonic Test
초음파 탐상검사(Ultrasonic Testing, UT)는 피검사체에 초음파를 발사한 후 내부 결함에서 반사된 초음파 신호를 분석해 결함의 위치와 크기를 판독하는 비파괴검사 방식입니다. UT검사는 RT(방사선 투과검사)를 수행하기 어려운 부위나 상황에서 주로 활용되며, RT와 상호 보완적인 역할을 합니다.
UT검사의 장점으로는 검사 대상 제품의 두께에 제한이 없으며, 균열이나 면상 결함을 검출하는 능력이 뛰어나다는 점이 있습니다. 이러한 특성 덕분에 다양한 재료와 구조물에 유용하게 적용될 수 있습니다. 그러나 미세한 기포와 같은 결함을 검사하는 데에는 한계가 있고, 결함의 종류를 식별하는 데 어려움이 있어 기록성이 약하다는 단점이 있습니다. 또한, 검사 결과는 검사자의 숙련도에 따라 달라질 수 있어 신뢰도가 상대적으로 낮을 수 있습니다.
PT / 액체침투탐상검사 / Penetrant Test
액체 침투 탐상검사(Penetrant Testing, PT)는 검사 대상의 표면에 침투액을 도포하여 결함 부위에 침투시킨 후, 이를 현상액으로 드러내어 육안으로 결함을 식별하는 비파괴검사 방식입니다. PT검사의 가장 큰 특징은 미세한 균열까지 탐지가 가능하며, 검사 대상의 크기에 제한이 없다는 점입니다. 또한, 검사 방법이 간단하고 비용이 저렴하며, 필요한 경우 특정 부위만 부분적으로 검사할 수도 있어 경제적입니다.
그러나 표면이 거칠거나 오염된 경우 검사 정확도가 떨어질 수 있으며, 검사 대상의 표면 온도에도 제약이 있습니다. 이러한 한계에도 불구하고 PT검사는 주로 용접부, 주강품, 세라믹, 플라스틱, 유리 등 다양한 재료에서 결함을 검사하는 데 널리 사용됩니다.
MT/ 자분탐상검사 / Magnetic Penetrant Test
자분 탐상검사(Magnetic Particle Testing, MT)는 검사 대상을 자화시킨 후 불연속부에 형성된 누설자장에 의해 자분이 모이는 현상을 관찰하여 결함을 검출하는 비파괴검사 방식입니다. MT검사의 특징으로는 미세한 표면 균열을 검출하는 데 적합하며, 검사 대상의 크기와 형상에 제한이 없습니다. 또한, 검사비용이 경제적이고, 얇은 도장이 되어 있는 검사 대상에서도 검사가 가능합니다.
다만, 강자성체에만 적용할 수 있다는 한계가 있으며, 전류를 직접 통전할 경우 전기 접촉부에서 아크가 발생하여 검사 대상이 손상될 위험이 있습니다. 이러한 특징으로 MT검사는 철강재료나 강자성체의 표면 및 표면 가까이에 있는 결함을 검사하는 데 널리 사용됩니다.
그 밖의 검사의 종류
와전류 탐상검사(Eddy Current Testing)는 전기유도 원리를 이용하여 검사 대상의 내부 결함을 검출하는 방법입니다. 이 방식은 비접촉식으로 검사할 수 있어 주로 금속 재료의 표면 및 가까운 내부 결함을 탐지하는 데 사용됩니다. 와전류 탐상검사는 빠르고 정확하게 결함을 찾아내는 데 효과적이지만, 주로 전도성 재료에만 적용 가능합니다.
열 탐상검사(Thermography)는 접촉식 또는 비접촉식 온도 측정기를 사용하여 검사물의 온도 변화를 관찰함으로써 내부 결함의 유무를 판단하는 방법입니다. 이 방식은 온도 차이를 감지하여 결함이 있는 부분을 식별하는데 유용하며, 주로 열전도성이 다른 재료에서 유효하게 사용됩니다.
홀로그래피 기술(Holography)을 통한 검사 방법은 광학 장치를 사용하여 물체의 3차원 상을 기록하는 기술로, 물체의 세부적인 변형을 정확하게 확인할 수 있습니다. 이 기술은 물체의 변형이나 표면 결함을 미세하게 감지할 수 있으며, 사진 필름에 그 상을 기록하여 고해상도의 정보를 제공합니다.
음향 방출검사(Acoustic Emission Testing)는 검사물 자체에서 발생하는 소리나 신호를 감지하여 결함을 검출하는 방식입니다. 소성 변형, 균열의 발생 및 전파, 상변태, 결정립계의 급작스런 재배열 등에서 발생하는 신호를 분석하여 재료나 구조물의 상태를 평가합니다. 이 방식은 실시간으로 결함의 발생을 추적할 수 있어 유용합니다.
