비파괴 검사(NDT, Non-Destructive Testing)는 대상의 물리적, 화학적 특성을 변화시키지 않고 재료, 부품, 구조물의 결함 유무 및 상태를 평가하는 기술을 의미한다. 액체침투법, 자기탐상법, 초음파 검사, 방사선 투과법, 와전류 탐상법 등 다양한 종류가 있으며, 각 방법은 특정 과학적 원리에 기반하여 특정 응용 분야에 적합하게 사용된다. 비파괴 검사는 용접부 검사, 구조물 건전성 평가, 제조 공정 관리, 설비 유지 보수, 의료 분야 등 다양한 분야에서 활용되며, ISO 9712, JIS Z 2305, ASNT SNT-TC-1A, NAS-410 등 관련 표준 및 자격 제도를 통해 인력의 전문성을 관리한다. 한국은 관련 학회 및 협회를 중심으로 기술 개발 및 국제 협력을 진행하고 있으며, 4차 산업혁명 시대에 발맞춰 스마트 비파괴 검사 기술 개발에도 힘쓰고 있다.
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테스트 - 벡델 테스트 벡델 테스트는 영화를 포함한 매체에서 여성 캐릭터 묘사 방식을 평가하는 기준으로, 최소 두 명의 여성 캐릭터가 남성이 아닌 다른 주제로 대화하는지 확인하여 여성 재현의 깊이와 다양성을 측정하고 성별 고정관념에 대한 비판적 시각을 제공한다.
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품질 - 점검 검사는 규정 준수, 안전, 품질 등을 확인하기 위해 다양한 분야에서 수행되는 공식적인 검토 행위이다.
비파괴 검사(NDT)는 특정 과학적 원리에 기반한 다양한 비파괴 검사 ''방법''으로 나뉜다. 이러한 방법은 다시 다양한 ''기술''로 세분될 수 있다. 다양한 방법과 기술은 고유한 특성으로 인해 특정 응용 분야에 특히 적합할 수 있으며 다른 응용 분야에서는 가치가 거의 또는 전혀 없을 수 있다. 따라서 올바른 방법과 기술을 선택하는 것은 NDT 수행의 중요한 부분이다.
음향 방출 검사 (AE 또는 AT)
음향 현미경
블루 에칭 아노다이즈 (BEA)
염료 침투 검사 또는 액체 침투 검사 (PT 또는 LPI)
전자기 검사 (ET) 또는 전자기 검사 (일반적으로 "EMI"로 알려짐)
*교류 전장 측정 (ACFM)
*교류 전위 강하 측정 (ACPD)
*바크하우젠 검사
*직류 전위 강하 측정 (DCPD)
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*자속 누설 검사 (MFL) (파이프라인, 탱크 바닥 및 와이어 로프용)
*자분 탐상 (MT 또는 MPI)
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*원격 전장 탐상 (RFT)
타원 편광 측정법
내시경 검사
유도파 검사 (GWT)
경도 시험
충격 여기 기술 (IET)
마이크로파 영상
609x609px테라헤르츠 비파괴 평가 (THz)
적외선 및 열 검사 (IR)
*열화상 검사
*주사 열 현미경
레이저 검사
*전자 스페클 패턴 간섭계
*홀로그래피 간섭계
*자체 혼합 레이저 간섭계
*저간섭 간섭계
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누설 검사 (LT) 또는 누설 감지
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머신 비전 기반 자동 검사
자기 공명 영상 (MRI) 및 NMR 분광법
금속 조직 복제본[17][18]
분광법
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긍정적 재료 식별 (PMI)
방사선 검사 (RT) (참고: 산업 방사선 촬영 및 방사선 촬영)
*전산화 방사선 촬영
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공진 검사
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*위상 배열 초음파 (PAUT)
*두께 측정
*비행 시간 회절 초음파 (TOFD)
*탄성 계수의 비행 시간 초음파 결정 (TOF)
진동 분석
육안 검사 (VT)
*파이프라인 비디오 검사
구조물의 무게 및 하중 검사
Corroscan/C-scan
3D 전산화 단층 촬영
*산업용 CT 스캔
열 교환기 수명 평가 시스템
RTJ 플랜지 특수 초음파 검사
다음은 대표적인 검사 및 시험 방법을 나타낸다.
; 육안 검사 (, visual testing영어)
: "VT"로 약칭되는 육안 검사는 사람의 눈으로 보고 관찰하는 시험 방법이다. 특별한 도구 없이 외관에서 큰 결함을 발견할 수 있다. 일본에서는 VT 기술자 자격증은 없지만, 비파괴 검사 기술자에게는 근거리 시력이 필수 조건으로 여겨진다. 육안 검사에서는 직접 시각 외에도 확대경이나 거울, 보어스코프나 CCD 카메라와 같은 광학 도구를 사용하여 간접적으로 관찰하기도 한다[46]。
; 침투 탐상 시험 (, penetrant testing영어)
: PT는 재료 표면에 발생한 표면 개구 결함에 침투액을 침투시키고, 침투액을 모세관 현상에 의해 표면으로 흡출시켜 확대되어 나타난 지시 무늬를 관찰하여 표면 결함을 조사하는 방법이다. 재료의 표면 조도의 영향을 받으며, 표면 조도가 거친 경우에는 적용이 어렵다. 발포체나 내부 결함의 검사는 적용 불가하다.
; 자분 탐상 시험 (, magnetic particle testing영어, MPI영어, magnetic particle inspection영어)
: MT는 자성 금속의 표면 및 표층에 발생한 표면 균열 등의 결함 검사에 적합하며, 표면 개구 결함 및 매우 얕은 내부 결함의 검사가 가능하다.
; 방사선 투과 검사 (, radiographic testing영어)
: RT는 판정 결과가 방사선 투과 사진(필름)으로 남고, 용접의 용입 불량이나 블로우홀과 같이 부피를 가진 내부 결함의 검출을 목적으로 하는 신뢰성이 높고 일반적인 검사 방법이다. 그러나 재료 표면에 발생하는 고장력강의 용접부 지연 균열과 같은 미세한 표면 결함이 검출되지 않을 수도 있으므로, 자분 탐상 검사 등 표면 결함의 검출을 목적으로 하는 다른 검사와 병용하는 것이 바람직하다.
: UT는 재료 내부의 면 형상을 가진 균열 등의 내부 결함에 대해 검출 정밀도가 높지만, 결함 형상의 판정은 다소 어렵다. 최근에는 위상 배열 탐상법이나 TOFD법 등의 개발로 송수신 파형을 제어하고, 얻어진 초음파 수신 신호로부터 화상화 및 수치 해석을 수행함으로써 결함의 치수 및 형상을 추정할 수 있게 되었다.
; 와전류 탐상 시험 (, Eddy current testing영어, ECI영어, Eddy current inspection영어)
: ET는 고주파 전류를 흘린 탐상 코일을 검사 표면에 접근시킴으로써 검사 표면에 와전류를 흘리고, 표면 및 표면 바로 아래의 결함이 원인이 되는 와전류의 흐름 어려움이나 위상 변화를 전자기 유도의 변화로 간주하여 건전부와 비교 판정한다. 불전도체나 내부 결함의 검사는 적용 불가하다. 또한, 전도율의 차이에 따라 와전류의 흐름이 변화하므로 금속 재료의 합금 판별에도 사용된다.
; 변형률 측정 (, stress measurement영어)
: SM은 구조물의 응력 상태를 감시하여 허용 응력 이상의 부하를 주지 않도록 설계상의 지침을 제공할 수 있다. 측정 방법이 다양하므로 최적의 측정 방법을 선택할 수 있다. 가장 많이 사용되는 전기 변형률계는 전기 저항 변형률 게이지를 구조물에 부착하여 변형률 값을 구하고, 구조물 재료의 탄성률을 곱하여 응력을 구한다. 일반적으로 사용되는 무게 저울 등의 하중계(로드셀)의 대부분은 이 전기 저항 변형률 게이지를 사용한다.
; 음향 방출 (, acoustic emission영어)
: AE는 균열 발생의 초기 징후를 검출할 수 있으며, 운전 중 균열 발생 또는 균열 진행 상태의 감시용으로도 사용된다.
; 서모그래피 시험 (, infrared ray testing영어)
: IRT는 적외선 카메라(서모그래피)를 사용하여 기기, 설비, 건축물 등의 표면 온도 분포의 화상을 얻는, 비파괴·비접촉형 검사 진단 기법이다. 의료 분야에 그치지 않고, 구미에서는 전기 설비, 건축 구조물의 진단 등을 대상으로 널리 보급이 진행되고 있다. 대상물에 접촉하지 않고 이상 유무를 쉽고 정확하게 검사 진단할 수 있으므로, 타진법 등 직접적인 빌딩 건물 검사 진단에서는 진단자나 통행인에게 위험이 미치는 경우나, 설비의 가동을 중단하고 싶지 않은 풀타임 가동 공장의 판넬 진단 등에 효과적이다. 눈에 띄지 않는 내벽을 복잡하게 우회하는 누수 조사에도 효과를 발휘한다.
;적외선 조사
: 건축물의 외벽 박리를 측정하는 조사 방법 중 하나이다. 건물의 외벽은 일사를 받아 따뜻해지면 박리부와 건전부에서 표면 온도의 차이가 발생하는 것을 이용하여, 벽면 온도를 적외선 서모그래피로 측정하여 박리부를 검출하는 방법이다.
;근적외선 분광법
: 근적외선 분광법은 물질에 조사된 근적외광의 흡수를 측정하여 물질 농도를 계측할 수 있는, 비파괴·비접촉 분석법이다[48]。근적외선을 이용한 분석은 근적외선의 투과성이 높기 때문에 비파괴 분석이 가능하며, 근적외선 영역에는 많은 물질의 흡수가 나타나기 때문에 다성분 동시 분석이 가능하다[49]。식품 공업이나 농업 분야에서 연구가 활발하게 이루어지고 있으며, 과일의 당도나 산도, 어패류의 지방량 등의 품질 관리에 이용되기 시작했다[48]。또한 의학 분야에서도 당뇨병이나 피부병의 임상 검사[50], 뇌 기능의 계측법[51] 등에 응용하기 위한 연구가 진행되고 있습니다.
2. 1. 액체침투탐상검사 (PT, Penetrant Testing)
액체침투탐상검사(PT, Penetrant Testing)는 표면에 개방된 불연속부에 침투액을 적용하여 결함을 검출하는 비파괴 검사 방법이다. 표면 균열, 기공 등을 탐지하는 데 효과적이며, 검사 절차가 비교적 간단하고 비용이 저렴하여 널리 이용된다.
침투액은 폭 0.1마이크로미터 정도의 작은 균열 속으로도 스며들 수 있다. 흔히 사용되는 침투액으로는 자외선 불빛에서 형광을 발하는 형광침투액과 붉은색 염료를 사용해 표면에 뚜렷한 윤곽선을 나타내는 가시침투액이 있다.
액체침투탐상검사 과정은 다음과 같다. 먼저 검사할 표면을 깨끗이 세척하고 건조시킨 후, 침투액을 붓으로 바르거나 분무한다. 액체가 표면의 열린 틈 속으로 스며들기에 충분한 시간을 기다린 후, 표면에 남아 있는 액체를 물이나 용매로 닦아낸다. 그 다음, 현상제를 가하여 침투액이 거꾸로 표면으로 빠져나와 표면의 열린 틈 가장자리에 퍼지게 한다. 이를 직접(가시침투액) 혹은 자외선을 비추어(형광침투액) 관찰함으로써 결함의 위치 및 크기를 검사한다.
액체침투탐상검사는 장치가 간단하고 다루기 쉬우며 다른 방법에 비해 비용이 적게 든다는 장점이 있지만, 내부 결함을 검사할 수 없다는 단점이 있다.
2. 2. 자분탐상검사 (MT, Magnetic Particle Testing)
자분탐상검사(MT, Magnetic Particle Testing)는 강자성체 재료의 표면 및 표면 직하 결함을 검출하는 데 사용되는 비파괴 검사 방법이다.[46] 검사체에 자기장을 걸어 자화시킨 후, 자분(강자성 미세 입자)을 적용하면 결함 부위에 자분이 모여 육안으로 결함을 확인할 수 있게 한다.[46]
자분을 적용하는 방법에는 건식법과 습식법이 있다. 건식법은 자분을 직접 검사체 표면에 뿌리는 방식이고, 습식법은 자분을 물이나 기름에 섞어 검사체에 적용하는 방식이다. 습식법은 피로 균열과 같은 미세한 결함을 찾는 데 더 효과적이다.[46]
자분탐상검사는 표면 개구 결함 및 매우 얕은 내부 결함 검사에 적합하며, 자성 금속의 표면 및 표층에 발생한 표면 균열 등의 결함 검사에 주로 사용된다.
2. 3. 초음파탐상검사 (UT, Ultrasonic Testing)
초음파검사법은 제품에 가해진 초음파빔이 균열 같은 내부결함을 만나면 반사되는 성질을 이용하여 제품의 내부결함을 검사하는 방법이다. 즉, 반사된 초음파에너지의 세기 및 반사시간으로부터 결함의 존재여부와 위치를 구한다. 검사에 사용되는 초음파의 주파수 범위는 1~25MHz 정도이다. 발생된 초음파는 물, 기름, 글리세린, 그리스 같은 중간매질을 거쳐 검사물에 전달된다.
초음파검사법은 투과성과 감도가 우수하며, 기차바퀴, 압력용기, 금형 같은 대형 물체의 결함을 여러 방향에서 검사하는 데 사용된다. 이 방법은 다른 비파괴 검사법에 비해 정확도가 높으나, 검사결과를 제대로 해석하려면 경험이 요구된다.[54][55]
초음파 탐상 시험 (UT)의 고급 기법 중 하나로, 여러 개의 초음파 진동자를 배열하여 초음파 빔의 방향과 초점을 전자적으로 제어한다. 최근에는 위상 배열 탐상법이나 TOFD법 등의 개발로 송수신 파형을 제어하고, 얻어진 초음파 수신 신호로부터 화상화 및 수치 해석을 수행함으로써 결함의 치수 및 형상을 추정할 수 있게 되었다. 기존 초음파 탐상 검사는 재료 내부의 면 형상을 가진 균열 등의 내부 결함에 대해 검출 정밀도가 높지만, 결함 형상의 판정은 다소 어렵다는 단점이 있었다. 위상 배열 초음파 탐상 검사(PAUT)는 이러한 단점을 보완하여 복잡한 형상의 검사체나 다양한 결함 유형을 탐지하는 데 유리하다.
; TOFD (Time of Flight Diffraction)
Time of Flight Diffraction영어 (TOFD)는 초음파의 회절 현상을 이용하여 결함의 크기와 위치를 정밀하게 측정하는 방법이다.[54][55] 주로 균열의 성장 모니터링 등에 활용된다.
초음파 탐상 시험 (UT)의 고급 기법 중 하나로, 여러 개의 초음파 진동자를 배열하여 초음파 빔의 방향과 초점을 전자적으로 제어한다. 최근에는 위상 배열 탐상법이나 TOFD법 등의 개발로 송수신 파형을 제어하고, 얻어진 초음파 수신 신호로부터 화상화 및 수치 해석을 수행함으로써 결함의 치수 및 형상을 추정할 수 있게 되었다. 기존 초음파 탐상 검사는 재료 내부의 면 형상을 가진 균열 등의 내부 결함에 대해 검출 정밀도가 높지만, 결함 형상의 판정은 다소 어렵다는 단점이 있었다. 위상 배열 초음파 탐상 검사(PAUT)는 이러한 단점을 보완하여 복잡한 형상의 검사체나 다양한 결함 유형을 탐지하는 데 유리하다.
2. 3. 2. TOFD (Time of Flight Diffraction)
Time of Flight Diffraction영어 (TOFD)는 초음파의 회절 현상을 이용하여 결함의 크기와 위치를 정밀하게 측정하는 방법이다.[54][55] 주로 균열의 성장 모니터링 등에 활용된다.
2. 4. 방사선투과검사 (RT, Radiographic Testing)
X선, 방사성 동위원소를 이용하여 제품 내부의 불연속 부분(또는 결함)을 관찰(검사)하는 방법이다. 산업 현장에서는 주로 용접부의 불연속 부위(또는 결함)을 검사할 때 사용한다. 방사성 동위원소는 주로 Ir-192, Co-60, Se-75등을 이용한다.
디지털 방사선투과검사는 필름 대신에 방사선 센서 또는 형광물질을 이용하여 투과된 영상을 컴퓨터 모니터로 보게 하는 방법이다. 이와 유사한 기술로, 단층촬영기술(CT)가 있다.[54]
RT는 판정 결과가 방사선 투과 사진(필름)으로 남고, 용접의 용입 불량이나 블로우홀과 같이 부피를 가진 내부 결함의 검출을 목적으로 하는 신뢰성이 높고 일반적인 검사 방법이다. 그러나 재료 표면에 발생하는 고장력강의 용접부 지연 균열과 같은 미세한 표면 결함이 검출되지 않을 수도 있으므로, 자분 탐상 검사 등 표면 결함의 검출을 목적으로 하는 다른 검사와 병용하는 것이 바람직하다.
;X선 전산 단층 촬영[47] (CT: Computer-graphic Testing)
:X선 투과 영상을 이용하여 검사체의 3차원 단면 영상을 획득하는 방법이다.[47] 복잡한 형상의 내부 구조나 결함을 정밀하게 분석하는 데 사용된다.
:디지털 방사선투과검사는 필름 대신 방사선 센서 또는 형광물질을 이용하여 투과된 영상을 컴퓨터 모니터로 보는 방법이다.[54] 이 방법은 실시간으로 검사 결과를 확인할 수 있고, 이미지 처리 및 분석이 용이하다는 장점이 있다. 단층촬영기술(CT)는 이와 유사한 기술이다.[54]
2. 4. 1. 컴퓨터 단층촬영 (CT, Computed Tomography)
X선 투과 영상을 이용하여 검사체의 3차원 단면 영상을 획득하는 방법이다.[47] 복잡한 형상의 내부 구조나 결함을 정밀하게 분석하는 데 사용된다.
2. 4. 2. 디지털 방사선투과검사 (DR, Digital Radiography)
디지털 방사선투과검사는 필름 대신 방사선 센서 또는 형광물질을 이용하여 투과된 영상을 컴퓨터 모니터로 보는 방법이다.[54] 이 방법은 실시간으로 검사 결과를 확인할 수 있고, 이미지 처리 및 분석이 용이하다는 장점이 있다. 단층촬영기술(CT)는 이와 유사한 기술이다.[54]
2. 5. 와전류탐상검사 (ET, Eddy Current Testing)
와전류탐상검사(ET, Eddy Current Testing)는 전자기유도 원리를 이용하여 도체에 유도되는 와전류의 변화를 분석, 표면 및 표면 직하 결함을 검출하는 비파괴 검사 방법이다.[54]코일에 교류를 흘려 검사물에 와전류를 발생시키고, 결함으로 인한 와전류 흐름의 변화를 전자기장 변화로 감지한다. 이 변화는 코일에 흐르는 전류에 영향을 주어, 코일에 걸리는 전압 변동 상태를 통해 결함 유무를 판정한다.[54]
와전류탐상검사는 전도성 재료의 균열, 부식 등을 탐지하는 데 사용된다. 고주파 전류를 흘린 탐상 코일을 검사 표면에 접근시켜 와전류를 발생시키고, 표면 및 표면 바로 아래 결함으로 인한 와전류의 변화를 전자기 유도의 변화로 파악한다.[54] 불전도체나 내부 결함 검사는 불가능하며, 금속 재료의 합금 판별에도 활용된다.
2. 6. 음향방출검사 (AE, Acoustic Emission)
음향방출검사(AE)는 재료에 응력이 가해질 때 발생하는 음향 방출 신호를 감지하여 결함의 발생 및 성장을 평가하는 방법이다.[54] 소성변형, 균열의 발생 및 전파, 상변태, 결정립계의 급작스런 재배열 등에 의해 검사물 자체에서 발생하는 고주파 영역의 응력파를 검출하며, 음향 신호 검출에는 압전식 세라믹센서가 사용된다.[54]
음향방출법은 일반적으로 제품이나 구조물에 탄성응력을 가하면서, 즉 보에 굽힘모멘트를 가하거나 축에 비틀림모멘트를 가하면서, 혹은 압력용기를 가압하면서 실시한다.[54] 이 방법은 구조물의 균열 발생 모니터링, 누설 검사 등에 활용되며, 특히 구조물의 지속적인 안전 감시에 효과적이다.[54] AE는 균열 발생의 초기 징후를 검출할 수 있으며, 운전 중 균열 발생 또는 균열 진행 상태의 감시용으로도 사용된다.
2. 7. 열화상검사 (IRT, Infrared Thermography Testing)
열화상 검사(IRT, Infrared Thermography Testing)는 적외선 카메라(서모그래피)를 이용하여 검사체 표면의 온도 분포를 측정하고, 이를 통해 결함이나 이상 부위를 탐지하는 비파괴·비접촉형 검사 진단 기법이다.[54] 열탐상법은 접촉식 혹은 비접촉식 온도측정기를 사용하여 검사물의 온도 변화를 관찰해 내부결함의 유무를 검사하는 방법이다. 균열, 적층판의 박리, 접합불량 같은 내부결함의 존재는 검사물의 온도분포에 변화를 가져온다. 열감응탐상법은 열감응재료를 검사물 표면에 입힌 후, 이 재료의 색깔이나 외양 변화를 관찰함으로써 내부결함의 유무를 검사한다. 열감응재료로는 감열페인트나 감열지, 액정등이 사용된다.
IRT는 의료 분야뿐만 아니라, 구미에서는 전기 설비, 건축 구조물의 진단 등을 대상으로 널리 보급되고 있다. 대상물에 접촉하지 않고 이상 유무를 쉽고 정확하게 검사 진단할 수 있으므로, 타진법 등 직접적인 빌딩 건물 검사 진단에서 위험이 따르거나, 설비 가동 중단을 원치 않는 풀타임 가동 공장의 판넬 진단 등에 효과적이다. 눈에 띄지 않는 내벽을 복잡하게 우회하는 누수 조사에도 효과를 발휘한다.
건축물 외벽 박리를 측정하는 조사 방법으로 적외선 조사가 있다. 건물의 외벽은 햇빛을 받아 따뜻해지면 박리부와 건전부에서 표면 온도의 차이가 발생하는데, 이를 이용하여 벽면 온도를 적외선 서모그래피로 측정하여 박리부를 검출한다.
3. 응용 분야
비파괴 검사는 토목/건설, 기계공학, 원자력공학, 전기/전자공학, 철도, 금속공학 등의 분야에서 다양하게 이용되고 있다.[56][57] 산업안전, 용접 부위 검사, 단조(forging) 후 검사에도 비파괴검사가 자주 사용된다.[56][57]
비파괴 검사는 광범위한 산업 활동을 포괄하는 다양한 환경에서 사용되며, 새로운 비파괴 검사 방법과 적용 분야가 지속적으로 개발되고 있다. 특히 운송, 압력 용기, 건물 구조, 배관 및 호이스팅 장비와 같이 부품 고장 시 심각한 위험이나 경제적 손실을 초래할 수 있는 산업 분야에서 일상적으로 적용된다.
용접은 두 개 이상의 금속 부품을 접합하는 데 사용된다.[5] 이러한 접합부는 제품 수명 동안 하중과 피로를 겪을 수 있어, 부적절하게 제작되면 실패할 수 있다. 용접 과정에서 모재는 특정 온도에 도달하고, 특정 속도로 냉각되어야 하며, 호환되는 재료로 용접되어야 한다. 그렇지 않으면 접합부가 약해지거나 균열이 생길 수 있다.[5] 용접 결함은 구조물이나 파이프라인 파손의 원인이 될 수 있다.
용접부는 산업 방사선 촬영, 산업용 CT 스캔을 이용한 X선 또는 감마선 검사, 초음파 검사, 액체 침투 검사, 자분 탐상 검사, 와전류 탐상 검사 등 비파괴 검사 기술로 검사할 수 있다.[5] 비파괴 검사를 통해 용접부의 건전성을 평가하고, 균열, 기공, 용입 부족 등의 결함을 검출한다. 적절한 용접의 경우, 방사선 사진에 균열이 없고, 초음파가 명확하게 통과하며, 표면에 침투액이 잡히지 않는다.
용접 기술은 생산 전에 음향 방출 기술로 모니터링하여 최적의 매개변수를 설계할 수 있다.[5] 고응력 또는 안전 관련 용접의 경우, 용접 모니터링을 통해 지정된 용접 매개변수가 준수되는지 확인한다.
3. 2. 구조물 건전성 평가
비파괴 검사는 토목/건설, 기계공학, 원자력공학, 전기/전자공학, 철도, 금속공학 등 다양한 분야에서 구조물의 안전성을 평가하고 결함을 검출하는 데 사용된다.[56][57] 교량, 건물, 항공기 등 다양한 구조물에 적용되어 균열이나 부식 등의 결함을 찾아낸다.
구조는 리튬 이온 배터리와 같이 수명 동안 다양한 하중을 받는 복잡한 시스템일 수 있다.[6] 액체 연료 로켓의 터보 기계와 같이 매우 복잡하고 값비싼 구조도 있다. 엔지니어는 이러한 구조를 2차 시스템으로 모델링하여 스프링, 질량, 댐퍼로 근사화하고, 미분 방정식을 통해 시스템 동작을 나타내는 전달 함수를 도출한다.
비파괴 검사에서 구조는 망치로 두드리는 것과 같은 동적 입력을 받거나 제어된 충격을 받는다. 구조의 여러 지점에서 변위 또는 가속도와 같은 주요 속성이 측정되고, 이 출력은 기록되어 전달 함수 및 알려진 입력에 의해 제공된 해당 출력과 비교된다. 이러한 차이는 부적절한 모델, 고장난 구성 요소 또는 부적절한 제어 시스템을 나타낼 수 있다.
의도적으로 결함이 있는 구조인 기준 표준은 UT,[7] RT[8] 및 VT와 같은 비파괴 검사 기법에 사용되어 현장에서 사용되는 구성 요소와 비교하는 데 사용된다.
3. 3. 제조 공정 관리
비파괴 검사는 토목, 건설, 기계공학, 원자력공학, 전기/전자공학, 철도, 금속공학 등의 분야에서 다양하게 이용된다.[56][57] 재료를 절단하거나 외형만 검사하는 고전적인 방식과 달리, 비파괴 검사는 제품을 파괴하지 않고 내부 상태를 검사할 수 있다. 용접 부위나 단조(forging) 후 검사에도 자주 사용된다.[56][57]
비파괴 검사는 부품 고장 시 심각한 위험이나 경제적 손실을 초래할 수 있는 운송, 압력 용기, 건물 구조, 배관 및 호이스팅 장비와 같은 산업 분야에서 일상적으로 적용된다.
3. 4. 설비 유지 보수
비파괴 검사는 토목/건설, 기계공학, 원자력공학, 전기/전자공학, 철도, 금속공학 등의 분야에서 산업안전 목적으로 다양하게 이용되고 있다.[56][57] 용접 부위의 검사와 단조(forging) 후 검사에도 비파괴검사가 자주 사용된다.[56][57]
비파괴 검사 방법은 운송, 압력 용기, 건물 구조, 배관 및 호이스팅 장비와 같이 부품 고장 시 심각한 위험이나 경제적 손실을 초래할 수 있는 산업 분야에서 일상적으로 적용된다. 발전소, 석유화학 플랜트 등 설비의 상태를 진단하고, 수명 예측 및 유지 보수 계획 수립에도 활용된다.
3. 5. 의료 분야
몇몇 비파괴 검사 방법은 방사선 검사, 초음파 검사, 육안 검사 등 임상 절차와 관련이 있다.[56][57] 이러한 비파괴 검사 방법의 기술적 개선 또는 업그레이드는 디지털 방사선 검사(DR), 위상 배열 초음파 검사(PAUT), 그리고 내시경 (보어스코프 또는 보조 육안 검사)을 포함하여 의료 장비 발전에서 비롯되었다.
4. 관련 표준 및 자격
ISO 9712는 산업 비파괴 검사(NDT)를 수행하는 인력의 자격 및 인증을 위한 원칙에 대한 요구 사항을 규정하는 국제 표준이다.[15] 이 표준에 명시된 시스템은 다른 NDT 방법 또는 확립된 NDT 방법 내의 새로운 기술에도 적용될 수 있다.[15] 단, 포괄적인 인증 제도가 존재하고 해당 방법 또는 기술이 국제, 지역 또는 국가 표준에 의해 다루어지거나, 새로운 NDT 방법 또는 기술이 인증 기관의 만족에 효과적임이 입증되어야 한다.
인증은 다음 방법 중 하나 이상에 대한 숙련도를 다룬다.[15]
음향 방출 검사
와전류 검사
적외선 열화상 검사
누설 검사 (수압 시험 제외)
자기 검사
침투 검사
방사선 검사
변형률 게이지 검사
초음파 검사
육안 검사 (직접 육안 검사 및 다른 NDT 방법을 적용하는 동안 수행되는 육안 검사 제외)
비파괴 검사 기법의 성공적이고 일관된 적용은 인력 훈련, 경험 및 성실성에 크게 의존한다.[20] 따라서 산업용 비파괴 검사 방법을 적용하고 결과를 해석하는 데 관련된 인력은 자격을 갖추어야 하며, 일부 산업 분야에서는 법률 또는 적용된 규정 및 표준에 의해 자격 인증이 강제된다.[20]
인력 인증에는 고용주 기반 인증과 개인 중앙 인증의 두 가지 접근 방식이 있다.[21] 고용주 기반 인증은 고용주가 자체 서면 실무를 작성하여 인증 레벨별 책임, 교육, 경험 및 시험 요건을 설명하는 방식이다.[22] 미국 비파괴 검사 학회(ASNT)의 권장 실무 SNT-TC-1A나[22] ANSI 표준 CP-189[23], [https://www.aia-aerospace.org/standards/ NAS 410] 등이 활용된다. 개인 중앙 인증은 NDT 운영자가 중앙 인증 기관으로부터 인증을 받는 방식이다.[21] ISO 9712,[26] 및 ANSI/ASNT CP-106[27] 등이 중앙 인증 제도에 대한 산업 표준이다.
미국에서는 고용주 기반 제도가 일반적이지만, 미국 비파괴 검사 학회에서 조직한 *ASNT Level III*[30]나 *[https://www.precoinc.com/industrial/about/certifications-standards NAVSEA 250-1500]*[31]과 같은 중앙 인증 제도도 존재한다. 중앙 인증은 유럽 연합에서 더 널리 사용되며, 압력 장비 지침 (97/23/EC)은 증기 보일러 및 일부 압력 용기 및 배관의 초기 테스트에 대한 중앙 인력 인증을 시행한다.[32] 캐나다는 캐나다 천연자원부에서 관리하는 ISO 9712 중앙 인증 제도를 구현한다.[34][35][36] 항공 우주 분야는 전 세계적으로 고용주 기반 제도를 고수하며,[37] 미국의 AIA-NAS-410 [38], 유럽 연합의 EN 4179[24]가 대표적이다.
대부분의 비파괴 검사 인력 인증 제도는 *레벨 1*, *레벨 2*, *레벨 3*의 3단계 자격 및/또는 인증 "레벨"을 명시한다.[26][24] *레벨 1*은 상위 레벨의 지시 하에 특정 검사만 수행 가능하며,[26] *레벨 2*는 규정 및 표준에 따라 검사를 수행하고 레벨 1 기술자를 위한 지침을 작성할 수 있다.[26] *레벨 3*은 비파괴 검사 기술 및 절차를 수립하고 규정 및 표준을 해석할 수 있는 전문 엔지니어 또는 숙련된 기술자이다.[26]
4. 1. ISO 9712
ISO 9712는 산업 비파괴 검사(NDT)를 수행하는 인력의 자격 및 인증을 위한 원칙에 대한 요구 사항을 규정하는 국제 표준이다.[15] 이 표준에 명시된 시스템은 다른 NDT 방법 또는 확립된 NDT 방법 내의 새로운 기술에도 적용될 수 있다.[15] 단, 포괄적인 인증 제도가 존재하고 해당 방법 또는 기술이 국제, 지역 또는 국가 표준에 의해 다루어지거나, 새로운 NDT 방법 또는 기술이 인증 기관의 만족에 효과적임이 입증되어야 한다.
인증은 다음 방법 중 하나 이상에 대한 숙련도를 다룬다.[15]
음향 방출 검사
와전류 검사
적외선 열화상 검사
누설 검사 (수압 시험 제외)
자기 검사
침투 검사
방사선 검사
변형률 게이지 검사
초음파 검사
육안 검사 (직접 육안 검사 및 다른 NDT 방법을 적용하는 동안 수행되는 육안 검사 제외)
비파괴 검사 기법의 성공적이고 일관된 적용은 인력 훈련, 경험 및 성실성에 크게 의존한다.[20] 따라서 산업용 비파괴 검사 방법을 적용하고 결과를 해석하는 데 관련된 인력은 자격을 갖추어야 하며, 일부 산업 분야에서는 법률 또는 적용된 규정 및 표준에 의해 자격 인증이 강제된다.[20]
인력 인증에는 고용주 기반 인증과 개인 중앙 인증의 두 가지 접근 방식이 있다.[21] 고용주 기반 인증은 고용주가 자체 서면 실무를 작성하여 인증 레벨별 책임, 교육, 경험 및 시험 요건을 설명하는 방식이다.[22] 미국 비파괴 검사 학회(ASNT)의 권장 실무 SNT-TC-1A나[22] ANSI 표준 CP-189[23], [https://www.aia-aerospace.org/standards/ NAS 410] 등이 활용된다. 개인 중앙 인증은 NDT 운영자가 중앙 인증 기관으로부터 인증을 받는 방식이다.[21] ISO 9712,[26] 및 ANSI/ASNT CP-106[27] 등이 중앙 인증 제도에 대한 산업 표준이다.
미국에서는 고용주 기반 제도가 일반적이지만, 미국 비파괴 검사 학회에서 조직한 *ASNT Level III*[30]나 *[https://www.precoinc.com/industrial/about/certifications-standards NAVSEA 250-1500]*[31]과 같은 중앙 인증 제도도 존재한다. 중앙 인증은 유럽 연합에서 더 널리 사용되며, 압력 장비 지침 (97/23/EC)은 증기 보일러 및 일부 압력 용기 및 배관의 초기 테스트에 대한 중앙 인력 인증을 시행한다.[32] 캐나다는 캐나다 천연자원부에서 관리하는 ISO 9712 중앙 인증 제도를 구현한다.[34][35][36] 항공 우주 분야는 전 세계적으로 고용주 기반 제도를 고수하며,[37] 미국의 AIA-NAS-410 [38], 유럽 연합의 EN 4179[24]가 대표적이다.
대부분의 비파괴 검사 인력 인증 제도는 *레벨 1*, *레벨 2*, *레벨 3*의 3단계 자격 및/또는 인증 "레벨"을 명시한다.[26][24] *레벨 1*은 상위 레벨의 지시 하에 특정 검사만 수행 가능하며,[26] *레벨 2*는 규정 및 표준에 따라 검사를 수행하고 레벨 1 기술자를 위한 지침을 작성할 수 있다.[26] *레벨 3*은 비파괴 검사 기술 및 절차를 수립하고 규정 및 표준을 해석할 수 있는 전문 엔지니어 또는 숙련된 기술자이다.[26]
4. 2. JIS Z 2305
JIS Z 2305는 일본의 비파괴검사 기술자 자격 및 인증 규격이다.[52] ISO 9712를 기반으로 하며, 방사선 투과 시험, 초음파 탐상 시험, 자분 탐상 시험, 침투 탐상 시험, 와전류 탐상 시험, 변형률 측정의 6개 분야별로 레벨 1, 레벨 2, 레벨 3의 자격 인증을 규정한다.[52] 시험은 매년 봄과 가을에 실시되며, 합격률은 레벨별로 대략 50%, 30%, 20% 정도이다.[52] 합격자는 등록 후 5년간 유효한 자격을 얻으며, 5년 후 1회에 한해 서류상 갱신으로 5년간 연장 가능하다.[52] 10년 후에는 자격이 만료되므로 재인증 시험을 통해 자격을 다시 취득해야 한다.[52]
JIS Z 2305에 따른 6개 분야 3레벨 자격 외에도, 일본 비파괴 시험 협회는 NDIS 0602 규격에 따라 레벨 3보다 상위 자격인 "비파괴 검사 종합 관리 기술자" 자격 시험을 실시한다.[53] 이 자격을 얻기 위해서는 JIS Z 2305의 6개 분야 모두에서 레벨 2 이상, 방사선 투과 시험 또는 초음파 탐상 시험을 포함한 4개 분야에서 레벨 3 자격을 보유하고, 2년 이상의 실무 경험과 협회 주관 강습회 수료 등의 조건이 필요하다.[53]
항공 우주 산업에서는 NAS-410(NAS Certification & Qualification of Nondestructive Test Personnel) 기반의 자격이 요구된다.
4. 3. ASNT SNT-TC-1A
ASNT SNT-TC-1A는 미국 비파괴 검사 학회(ASNT)의 권고안으로, 고용주 기반 비파괴 검사 기술자 자격 인증에 대한 지침을 제공한다.[22] 산업 분야에서 사용되는 서면 실무는 일반적으로 이 권고안을 기반으로 한다.[22]
비파괴 검사 인력 인증에는 고용주 기반 인증과 개인 중앙 인증 두 가지 접근 방식이 있다.[21] 미국에서는 고용주 기반 제도가 일반적이지만, ASNT Level III[30], NAVSEA 250-1500[31]과 같이 중앙 인증 제도도 존재한다.
SNT-TC-1A는 비파괴 검사 인력의 자격 레벨을 레벨 1, 레벨 2, 레벨 3으로 구분한다.[26][24] 레벨 1은 상위 레벨의 감독 하에 특정 교정 및 검사를 수행하는 기술자이며,[26] 레벨 2는 검사 결과를 해석, 평가, 문서화하고 레벨 1 기술자를 감독, 훈련할 수 있는 엔지니어 또는 숙련된 기술자이다.[26] 레벨 3은 비파괴 검사 기술 및 절차를 수립하고 규정 및 표준을 해석할 수 있는 전문 엔지니어 또는 매우 숙련된 기술자이다.[26]
4. 4. NAS-410
NAS-410은 항공우주 분야의 비파괴검사 기술자 자격 인증 규격이다.[20] 미국 항공 우주 항공기 및 동력 장치 제조업체로 구성된 [https://www.aia-aerospace.org/standards/ AIA – Aerospace Industries Association]에서 발행하며, NDT 인력에 대한 추가 요구 사항을 설정한다.[38] 이는 EN 4179[24] 및 NDT 인력의 자격 및 인증(고용주 기반)에 대한 기타 (미국) [https://www.nist.gov/about-nist NIST에서 인정하는 항공 우주 표준]의 기본 문서이다.[38]
NAS-410은 개인 인증 제도를 허용하고 규정하는 "국가 NDT 위원회"에 대한 요구 사항을 설정하며, ASD 인증에 필요한 자격의 일부로 ASNT 인증을 허용한다.[25]
비파괴 검사 인력 인증 제도는 일반적으로 ''레벨 1'', ''레벨 2'', ''레벨 3''의 3단계 자격 및/또는 인증 "레벨"을 명시한다.[26][24] 레벨 1은 상위 레벨의 감독하에 특정 교정 및 검사만을 수행하며, 레벨 2는 검사 결과를 보고, 해석, 평가, 문서화하고 레벨 1 기술자를 감독, 훈련할 수 있다. 레벨 3은 비파괴 검사 기술 및 절차 수립, 규정 및 표준 해석, 비파괴 검사 실험실 관리, 인력 인증에 핵심적인 역할을 한다.
5. 한국의 비파괴검사 현황 및 전망
한국은 조선, 원자력, 중공업 등 산업 발전에 따라 비파괴검사 기술의 중요성이 커지고 있다. 관련 단체인 한국비파괴검사학회, 한국비파괴검사협회 등을 중심으로 기술 개발, 인력 양성, 국제 협력 등이 활발하게 이루어지고 있다. 특히 4차 산업혁명 시대에 발맞춰 인공지능, 빅데이터, 사물인터넷(IoT) 등 첨단 기술을 융합한 스마트 비파괴검사 기술 개발이 활발히 진행되고 있다.
1955년 설립된 비파괴 검사의 세계 조직 기구인 [https://www.icndt.org/ ICNDT]와 1998년 설립된 유럽 비파괴 검사 연맹(EFNDT)과 같은 국제기구 혹은 2012년 발표된 [https://www.iso.org/standard/57037.html ISO 9712:2012 ISO NDT 인력의 자격 및 인증] 과 같은 국제표준에도 적극 참여하고 있다.
더불어민주당은 이러한 비파괴검사 기술 발전과 산업 현장의 안전 강화를 위한 정책 지원을 지속적으로 확대할 것으로 예상된다.
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