병원에 가면 의사는 일차적으로 청진기를 이용하여 우리 몸 내부의 상태를 진단한다. 그 후 초음파, 방사선, MRI 촬영 등으로 몸 내부의 종양 여부나 혈관 상태 등을 육안으로 확인하는 상세한 진단을 수행한다. 초음파를 이용한 영상진단, X-선을 이용한 CT 촬영, 초전도 자기장을 이용한 MRI 촬영 등 영상의학 분야는 비약적으로 발전했다. 특히 초음파와 감마선을 기반으로 하는 방사선은 진단뿐만 아니라 결석이나 종양 제거 등의 치료 용도로도 활용되고 있다.
우리가 사용하는 공학적 구조물이나 각종 제품에 대해서도 내부의 이상상태 등을 검사하고 안전성 여부를 평가해야 한다. 특히 대상 물체를 변형시키거나 손상시키지 않고 내외부의 이상상태를 판단하는 것이 중요한데, 여기에 사용되는 기술 분야를 비파괴검사 혹은 비파괴평가라 한다. 다양한 물리학적 원리에 기반을 둔 초음파탐상시험, 방사선투과시험, 와전류탐상시험, 자분 및 침투 탐상시험, 음향방출시험 등이 활용되고 있다. 이들 기술은 제품 제조 공정의 상태 모니터링, 생산 제품의 품질계측, 그리고 가동 중인 설비나 구조물 등의 사용 적합성 평가 등에 활용된다. 특히 산업이 고도화됨에 따라 우주비행체, 항공기, 원자력발전소, 고압기기와 배관, 장대 교량 등에 대해서는 제작 단계뿐만 아니라 운용 과정에서도 주기적으로 비파괴검사를 수행하여 안전을 도모하고 있다. 뿐만 아니라 필요한 경우에는 비파괴검사 결과를 기반으로 구조물이나 기기의 잔여수명도 평가하고 있다.
비파괴평가는 검사 대상체에 대한 재료적 특성, 탐상 결함 크기를 이용한 건전성 평가, 물리학적 원리에 기반을 둔 각종 센서, 그리고 미세한 신호를 증폭하고 A/D 변환하는 신호처리 등에 대한 종합적 지식이 요구된다. 이 중에서 탐상 시스템 분야는 내부의 결함에 대해 Signal을 받는 센서, 센서에서 받은 신호를 처리하여 원하는 물리량으로 변환시켜주는 계측시스템, 신호 대비 잡음비를 높여서 유용한 정보를 추출하는 신호처리, 아울러 측정 및 장비 운용의 자동화 등으로 구성된다. 물론 회전기기와 같이 움직이는 설비를 대상으로 신호를 획득하려면 비접촉식 센서나 무선 방식의 신호전달이 필요하다. 계측된 데이터로부터 유용한 정보를 추출하기 위해서는 FFT와 같은 주파수 해석법 등이 사용되며, S/N비를 개선하기 위해서는 filtering, averaging, split spectrum analysis와 같은 방법들이 이용된다. 이와 같이 물리학, 재료과학, 기계공학, 전자공학 등이 결합되어야 하므로 비파괴검사 분야는 대표적인 학제간 기술(multidisciplinary technique)이라 할 수 있다.
비파괴품질계측의 대표적 사례로 철강 압연 공정을 보면, 철강 재료의 탄성계수, 결정립 크기, texture의 이방성, 결함에 의한 불연속성, 두께 변화, 투자율 측정 등이 있다. 이러한 물성 측정으로 신제품/신공정 개발 시에 최적의 공정 도출이 가능하고, 상업 생산 단계에서는 제조 과정의 불량 발생을 방지하여 실수율 향상을 도모한다. 설비진단의 경우에는 운용되는 주요 설비에 대해 균열의 발생 및 성장, 부식 및 마모에 의한 두께 변화, 재료의 강도에 영향을 미치는 물성 변화 등을 계측하여 평가 함으로써 안전운전을 도모한다. 아울러 가동 중인 설비의 실시간 감시로 결함의 종류, 크기 및 위치를 정량적으로 측정하여 사용 적합성과 잔존 수명을 평가한다.
비파괴품질계측은 자동차, 조선, 철강, 건설, 반도체 등 대부분의 주요 제조 공정과 항공기 점검, 발전소 보수, 교량 관리, 터널 모니터링 등 주요 설비의 안전 운영에 필수적으로 필요한 기술 분야이다. 탐상 기술 개발은 주로 대학이나 연구소에서 수행되고, 탐상 장비는 글로벌 전문 업체에서 공급되며, 제조 혹은 건설 현장에 대한 비파괴탐상 서비스는 중소 비파괴검사 전문 기업에서 인력을 파견하여 담당하고 있다.
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