[방사선비파괴검사기능사 필기] 16년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

침투탐상 기호에서 둘째 글자 D는 물베이스(친수성) 유화제를 쓰는 후유화성 침투액이며, 유화처리 전에 표면의 잉여 침투액을 물로 씻어내는 예비세척을 거친다. B는 기름베이스(친유성) 유화제를 쓰는 후유화성이므로 유화처리는 하지만 예비세척이 없다. A(수세성)와 C(용제제거성)는 유화처리가 필요 없다.

비파괴시험은 대상과 깊이에 따라 분류된다. 침투탐상시험(PT)은 표면에 개방된 미세한 결함을 감지하는 표면결함 검사이며, 자분탐상시험(MT)은 자성재료의 표면 및 표층부(깊이 수mm 정도) 결함을 검출한다. 반면 방사선투과시험은 내부 결함 검사, 초음파탐상시험은 깊은 내부 결함 검사, 와류탐상시험은 전도성 재료의 표면 근처 결함 검사로 분류되므로, 표면결함 또는 표층부 정보 획득에는 침투탐상과 자분탐상의 조합이 가장 적합하다.

자외선등이 필요하지 않은 비파괴시험법의 조합은 방사선투과시험과 초음파탐상시험이다.
방사선투과시험은 필름의 흑화도를, 초음파탐상시험은 탐촉자가 받는 반사파 신호를 이용하므로 자외선 관찰 장비가 필요하지 않다.
반면 형광침투탐상이나 형광자분탐상과 같이 형광물질을 이용하는 시험은 어두운 곳에서 자외선등으로 지시를 관찰해야 한다.

내압시험에서 가압기체로는 공기가 가장 많이 사용되고 실용적이다. 공기는 입수 용이성, 비용 효율성, 안전성 측면에서 우수하며, 일반적인 압력용기와 배관의 누설검사에 광범위하게 적용된다. 질소는 불활성이라 산화 위험이 낮지만 공기보다 경제성이 떨어지고, 헬륨은 검출 감도는 높으나 비용이 매우 높으며, 암모니아는 독성과 부식성으로 인해 실무에서 거의 사용하지 않는다.

방사선투과시험의 노출시간은 선원-필름간 거리의 제곱에 비례하므로, 거리가 절반으로 줄면 노출시간은 4분의 1로 줄어든다.
$t_2 = t_1 \times \left(\dfrac{d_2}{d_1}\right)^2$에 값을 대입하면 $t_2 = 60 \times \left(\dfrac{2}{4}\right)^2 = 60 \times 0.25 = 15$
따라서 거리를 2m로 줄였을 때 노출시간은 15초이다.

큰 결함일수록 미세한 입도의 자분을 사용한다는 설명은 틀린 내용이다. 실제로는 결함이 클수록 굵은 입도의 자분이, 미세한 결함일수록 고운 입도의 자분이 적합하다.
형광자분은 대비(콘트라스트)가 우수해 자외선 아래에서 지시를 쉽게 찾을 수 있다는 설명은 옳은 내용이다.
검사액이 자분입자를 분산매에 분산시킨 액체라는 설명도 맞는 내용이다.
자분이 낮은 보자력을 가져야 쉽게 자화·탈자되어 재사용이 용이하다는 설명도 타당하다.

회전하는 초음파탐촉자를 관의 내부에 삽입하여 관 벽의 두께 감소를 측정하는 검사법은 IRIS(Internal Rotation Inspection System)다.
IRIS는 관 내부에서 탐촉자를 회전시키며 방사상으로 초음파를 송수신하여 벽 두께 감소, 부식, 결함 등을 감지하는 방식으로, 열교환기, 보일러 튜브 등의 배관 두께 측정에 주로 사용된다.
EMAT는 전자기 초음파 발생 방식으로 원리가 다르다.
PAUT는 페이즈드 어레이를 이용한 각도 주사 방식으로 원리가 다르다.
TOFD는 회절음파를 이용한 결함 깊이 측정 방식으로 원리가 다르다.

와전류탐상시험의 기본 원리는 전자유도의 원리이다.
코일에 교류전류를 흘려 발생시킨 교번자계가 도체인 시험체에 와전류를 유도하고, 결함이나 재질 변화가 이 와전류의 크기와 흐름을 변화시키는 것을 검출 신호로 이용한다.

초음파탐상시험은 두꺼운 강판의 내부결함 검출에 우수하다는 설명이 옳다.
초음파는 금속 내부를 깊숙이 투과하면서 결함에서 반사되는 신호를 검출할 수 있어, 두꺼운 판재나 단조품의 내부 결함 탐상에 특히 유리하다.
자분탐상시험은 표면 및 표면 직하의 선상 결함 검출에 강점이 있을 뿐 점모양 결함 검출에 특별히 우수하다고 보기는 어렵다.
침투탐상시험은 시험체와 침투액의 온도에 따라 침투 속도와 성능이 달라지므로 온도의 영향을 받는다.
육안검사도 보어스코프나 소형 카메라 등을 이용하면 파이프 내면과 같은 접근이 어려운 부위도 검사할 수 있다.

자분탐상시험은 시험체의 크기나 형태에 크게 구애받지 않는 편이며, 이는 단점으로 보기 어렵다. 복잡한 형상의 부품에도 비교적 유연하게 적용할 수 있다.
표면 및 표면 직하 결함만 검출할 수 있다는 점은 실제 단점에 해당한다.
전류를 직접 흘려 자화하는 경우 전극 접촉부에 손상이 생길 수 있다는 점도 단점이다.
전처리·후처리가 추가로 필요한 경우가 있다는 점도 단점으로 꼽힌다.

누설비파괴검사(LT) 중 할로겐 누설시험의 대표적인 검지 방식은 할라이드 토치법·전자포획법·가열양극법이며, 추적 프로브법은 이 분류에 해당하지 않는다.
추적 프로브법은 헬륨 등 다양한 추적가스를 탐촉자(프로브)로 직접 훑어 누설 위치를 찾는 일반적인 방식으로, 할로겐 가스 전용 검출기를 이용하는 세 가지 방법과는 구분되는 별개의 기법 범주이다.

철강 제품의 표면 미세 균열 검출에 있어 방사선투과시험은 내부 결함 검출에 특화되어 있어 표면 균열 감지에 부적합하다. 와전류탐상시험은 표면 및 근표면 균열을 민감하게 감지하고, 침투탐상시험은 표면 개방형 균열에 매우 효과적이며, 자분탐상시험은 강자성체 표면의 미세 균열을 자분으로 시각화하는 방식으로 모두 표면 균열 검출에 적합하다. 따라서 방사선투과시험이 가장 부적합하다.

탄소강의 5대 원소(C, Si, Mn, P, S) 가운데 강의 조직과 기계적 성질을 가장 크게 좌우하는 것은 탄소(C)다.
탄소 함유량에 따라 페라이트·펄라이트·시멘타이트의 비율이 달라지고 이에 따라 강도·경도·연성이 결정된다.
Si, Mn, P도 성질에 영향을 주지만 조직 변화를 지배하는 정도는 탄소에 비해 훨씬 작다.

쇼어 경도계는 끝에 다이아몬드를 붙인 해머를 일정 높이에서 떨어뜨려 튀어 오르는 반발 높이로 경도를 구하는 방식이다.
압입 자국을 거의 남기지 않고 현장에서 간편하게 측정할 수 있는 대신, 자국 치수로 값을 계산하는 압입식 경도계 무리에는 속하지 않는다.
브리넬 경도계는 강구 압입자국의 지름으로 경도를 구한다.
비커스 경도계는 다이아몬드 압입자국의 대각선 길이로 경도를 구한다.
로크웰 경도계는 압입자의 침입 깊이 차로 경도를 구한다.

정답은 '켈밋'이다.
켈밋(Kelmet)은 Cu에 Pb를 넣은 Pb계 청동 합금이며, 항공기·자동차용 고속베어링에 쓰인다.
'톰백'은 Zn 함량이 적은 황동이며, Pb계 청동 합금이 아니다.
'Y합금'은 Al-Cu-Ni-Mg계 내열 알루미늄 합금이며, Pb계 청동 합금이 아니다.
'스테인리스'는 Cr을 넣은 내식강이며, Pb계 청동 합금이 아니다.

철강 재료의 탄소 함유량 분류에서 강(鋼)은 약 0.02%에서 2.0% 안팎의 범위를 가지므로, “약 0.2% 이하”라는 설명은 상한을 지나치게 낮게 잡은 틀린 내용이다.
탄소 2.0% 안팎을 경계로 그보다 적으면 강, 많으면 주철로 갈리며 0.2%는 저탄소강의 범위일 뿐 강 전체의 상한이 아니다.
순철은 약 0.025% 이하의 탄소함유량을 갖는다는 설명은 맞다.
공석강은 약 0.8% 정도의 탄소함유량을 갖는다는 설명은 맞다.
공정 주철은 약 4.3% 정도의 탄소함유량을 갖는다는 설명은 맞다.

합금 상태도에서 계(system)를 이루는 기본 구성 요소를 성분(component)이라 부른다.
철-탄소계라면 Fe와 C가 각각 하나의 성분이 되며, 상률·평형·상(phase) 관련 개념은 성분들이 만들어내는 결과를 설명할 뿐 구성원 자체를 가리키지는 않는다.

용탕을 두 개의 회전 롤 사이로 통과시키며 냉각과 압연을 동시에 진행해 얇은 리본 형태의 비정질 합금을 얻는 액체 급랭법을 쌍롤법이라 한다.
용탕이 회전하는 두 롤 사이에 닿는 순간 결정이 자랄 틈 없이 굳어버리기 때문에 규칙적인 결정 구조가 없는 비정질 조직이 만들어진다.
스퍼터링과 이온 도금법은 기상에서 박막을 증착하는 방법이다.
전해 코팅법은 전기분해로 표면에 금속층을 입히는 방법이다.

정답은 'STS11'이다.
합금공구강인 'STS11'은 탄소함유량이 $1.20\sim1.30\%$이며, 네 강종 가운데 탄소함유량이 가장 높다.
'SM45C'는 기계구조용 탄소강이며 탄소함유량이 $0.42\sim0.48\%$이다.
'SKH51'은 텅스텐-몰리브덴계 고속도강이며 탄소함유량이 $0.80\sim0.88\%$이다.
'SNC415'는 니켈-크롬강이며 탄소함유량이 $0.12\sim0.18\%$이다.

텅스텐 필라멘트에서 재결정에 의한 결정립 성장을 억제하기 위해 미량의 첨가물을 넣는 처리를 도핑(doping)이라 한다.
도핑된 텅스텐은 고온에서도 결정립이 굵어지지 않아 처짐(sag)이 적고 수명이 길어지므로 전구 필라멘트 등에 활용된다.
라이닝은 내식·내마모를 위해 안쪽에 다른 재료를 덧대는 처리다.
아말감은 수은과 다른 금속의 합금이다.
비탈리움은 치과·정형외과용 코발트-크롬 합금이다.

0.025~0.8%C 범위의 아공석강은 냉각 후 페라이트와 펄라이트가 함께 나타나는 조직을 갖는다.
탄소 함량이 낮은 쪽은 페라이트 비율이 많고, 공석점(0.8%C)에 가까워질수록 펄라이트 비율이 늘어난다.
레데뷰라이트는 공정 조성(4.3%C) 부근의 주철에서 나타나는 조직이라 아공석강과는 관계가 없다.
마텐자이트는 급랭 담금질로 얻는 조직이며 평형 냉각 상태의 아공석강 조직과는 다르다.

주조성은 용융 금속이 주형을 잘 채우고 응고 후 알맞게 굳는 정도를 뜻하며, 이를 가늠하는 대표적 성질이 유동성과 수축성이다.
유동성이 좋을수록 얇고 복잡한 형상까지 완전히 채워지고, 수축성이 적절히 관리될수록 응고 후 균열이나 기공 같은 주조 결함이 줄어든다.

면심입방격자(FCC)의 단위격자당 원자 수는 2개가 아니라 4개이므로, 이 설명이 틀린 내용이다.
체심입방격자(BCC)의 단위격자당 원자 수가 2개이며, FCC는 이보다 조밀한 구조여서 BCC보다 전연성과 가공성이 우수하다.
Ni·Cu·Al이 면심입방격자 금속이라는 설명은 옳은 내용이다.
체심입방격자보다 전연성이 좋다는 설명도 FCC의 특성과 맞다.
체심입방격자보다 가공성이 좋다는 설명 역시 FCC의 특성과 맞다.

피복아크용접에서 위빙(weaving) 운봉 폭은 일반적으로 용접봉 심선 지름의 2~3배 정도가 적당하다.
폭이 이보다 지나치게 넓으면 용융지가 커져 슬래그 혼입이나 언더컷 같은 결함이 생기기 쉽고, 너무 좁으면 용입과 비드 폭이 불균일해지므로 심선 지름 기준의 적정 범위를 지키는 것이 중요하다.