[방사선비파괴검사기능사 필기] 15년 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

초음파빔 폭보다 큰 결함의 크기 측정에 가장 적합한 기법은 6dB drop법이다. 탐촉자를 옮기며 에코 높이가 최대치의 절반(-6dB)이 되는 위치를 결함의 끝으로 보고 그 사이의 이동거리로 치수를 구한다.
20dB drop법은 빔 폭과 비슷하거나 더 작은 결함의 치수를 추정할 때 쓴다.
DGS선도법은 거리·이득·크기의 관계로 결함을 등가 크기로 환산하는 평가법이라 실제 치수 측정과는 다르다.
위상배열(PA)은 빔을 전자적으로 제어해 주사하는 탐상 방식이지 결함 치수 판정 기준 자체는 아니다.

시험체를 코일 안쪽에 넣고 검사하는 코일은 관통코일이다. 선재나 지름이 작은 봉·관을 코일 속으로 통과시키면서 연속 자동검사하는 데 널리 쓰인다.
표면코일은 시험체 표면에 코일면을 마주 대고 국부를 검사한다.
프로브코일은 표면코일 계열로 좁은 부위를 짚어 보는 국부 탐상에 쓰인다.
내삽코일은 반대로 관이나 구멍 안에 넣어 안쪽에서 검사한다.

높은 원자번호를 갖는 두꺼운 재료나 핵연료봉과 같은 물질의 결함검사에는 중성자투과검사(NRT)가 적용된다.
중성자는 원자번호가 높은 금속(납, 우라늄, 텅스텐 등)을 비교적 잘 투과하면서도 수소와 같은 가벼운 원소에는 강하게 반응하므로, 금속 차폐체나 두꺼운 클래딩으로 둘러싸인 핵연료봉 내부를 검사하는 데 효과적이다.

정답은 '누설시험'이다.
'누설시험'은 계와 주위 사이의 압력차로 결함을 통과하는 유체의 흐름을 검출하는 비파괴검사법이다.
'침투탐상시험'은 시험체 표면에 열린 결함에 침투액이 스며드는 원리를 쓰는 시험이다.
'초음파탐상시험'은 초음파의 반사로 내부 결함을 찾는 시험이다.
'와전류탐상시험'은 도체에 유도되는 와전류의 변화로 결함을 찾는 시험이다.

침투탐상시험에서 쉽게 찾을 수 있는 결함은 표면결함이다.
침투탐상은 모세관 현상을 이용해 표면에 열려 있는 흠 속으로 침투액이 스며들었다가 다시 배어 나오는 원리를 이용하므로, 표면 밑에 묻혀 있거나 내부에 존재하는 결함은 검출할 수 없다.

세라믹은 비전도성 절연체이므로 유도전류가 발생하지 않아 전자유도시험을 적용할 수 없으며, 세라믹 내 미세균열 검출에는 초음파탐상이나 열화상 검사 등 다른 방법을 사용해야 한다.
전자유도시험(Eddy Current Testing)은 전도성 재료에 교류 자기장을 인가하여 유도전류를 발생시키고, 재료의 결함이나 물성 변화에 따른 임피던스 변화를 감지하는 검사 방법이다.
반면 비철금속 재료의 재질시험, 철강 재료의 결함탐상, 비전도체 표면의 도금막 두께 측정(도금막 자체는 전도성)은 모두 전자유도시험의 적용 가능 분야다.

자분탐상검사에서 자계 형성 방식은 선형자계와 원형자계로 구분된다. 코일법은 시편을 코일 내부에 놓아 축 방향의 선형자계를 형성하고, 극간법은 U자형 자석의 두 극 사이에 시편을 놓아 극간 방향의 선형자계를 형성한다. 반면 전류관통법은 시편에 직접 전류를 흘려 원형자계를 만들고, 축통전법도 축 방향 전류로 원형자계를 형성하므로 선형자계 방법이 아니다.

금속 내부의 불연속(내부 결함)을 검출하는 데 적합한 비파괴검사법의 조합은 방사선투과시험과 초음파탐상시험이다.
두 검사법 모두 시험체 내부까지 에너지가 투과하므로 표면뿐 아니라 내부에 존재하는 기공, 개재물, 균열 등을 검출할 수 있다.
이에 비해 와전류탐상·누설시험·자분탐상·침투탐상은 주로 표면 또는 표면 직하 결함 검출에 적합하다.

탐촉자를 이동시키지 않고 고정된 지점에서 대형 설비 전체를 한 번에 탐상할 수 있는 초음파탐상검사법은 유도 초음파법이다.
유도 초음파는 배관이나 판재를 따라 길게 전파되는 성질을 이용해, 한 지점에 탐촉자를 설치한 채로 수 미터에서 수십 미터 범위를 한 번에 탐상할 수 있어 장거리 배관 검사에 효율적이다.

방사선투과검사 필름에서 건전부보다 결함부의 농도가 밝게(옅게) 나타나는 결함은 텅스텐 혼입이다.
텅스텐은 강재보다 원자번호와 밀도가 높아 방사선을 더 많이 흡수하므로, 그 부분에는 방사선이 상대적으로 적게 투과되어 필름의 노출량이 줄어들고 결과적으로 농도가 낮게(밝게) 나타난다.
반면 슬래그 혼입, 융합불량, 용입부족과 같은 결함은 모재보다 밀도가 낮은 빈 공간이므로 방사선이 더 많이 투과되어 필름에 어둡게 나타난다.

1기압은 760mmHg = 760torr = 1013mbar(1013hPa) ≒ 1.033kg/cm2이다. 10.33은 1기압을 수주로 나타낸 값인 10.33mH2O에 해당하므로 10.33kg/cm2은 1atm보다 약 10배 큰 다른 값이다.

절삭성이 우수해 스크류·시계 톱니 등에 쓰이는 쾌삭 황동은 납 황동이다.
황동에 납(Pb)을 첨가하면 절삭 시 칩이 잘게 끊어져 가공성이 크게 좋아지므로 쾌삭 황동으로 불린다.
주석 황동은 내식성 향상을 목적으로 주석을 첨가한 합금이다.
규소 황동은 강도와 내식성을 높이기 위해 규소를 첨가한 합금이다.
망간 황동은 강도와 내식성 향상을 위해 망간을 첨가한 합금이다.

톰백(tombac)은 구리(Cu)와 아연(Zn)을 주성분으로 하는 황동계 합금이다. 아연이 비교적 적게 들어가 금색 광택을 띠어 장식품이나 금박 대용으로 쓰인다.
금과 철의 조합은 톰백의 조성과 전혀 다르다.
구리와 주석의 합금은 청동이다.
알루미늄과 망간의 조합은 알루미늄계 합금이라 황동 계열이 아니다.

연신율은 파괴 전 표점거리 증가량을 원래 표점거리로 나눈 백분율로 구한다. 원표점거리(L₀) = 50mm, 파괴 직전 표점거리(L) = 60mm이므로, 표점거리 증가량 = 60 - 50 = 10mm이다. 연신율(%) = (증가량 / 원표점거리) × 100 = (10 / 50) × 100 = 20%이다.

고Cr계보다 내식성·내산화성이 우수하고 조직이 연해 가공성이 좋은 18-8 스테인리스강의 조직은 오스테나이트다. Cr 18%·Ni 8%를 넣어 상온에서도 오스테나이트가 안정하게 유지된다.
페라이트계는 Ni을 넣지 않은 고Cr강이라 18-8강보다 가공성이 떨어진다.
마텐자이트계는 담금질로 경화시키는 고Cr강이라 단단하고 취성이 있다.
펄라이트는 탄소강에서 나타나는 조직이라 스테인리스강의 기지 조직이 아니다.

Mg·Zn 등이 갖는, 전연성이 작고 취약한 결정격자는 조밀육방격자다. 미끄러질 수 있는 슬립계의 수가 적어 상온 소성가공성이 낮다.
체심입방격자는 Fe·Cr·W 등이 갖는 구조로 강도가 높고 슬립계가 많다.
면심입방격자는 Al·Cu·Ni 등이 갖는 구조로 전연성이 가장 우수하다.
단순입방격자는 실제 금속에서는 거의 나타나지 않는 구조다.

과공석강(hypereutectoid steel)은 탄소 함량이 0.77%를 초과하여 펄라이트 조직 외에 추가로 시멘타이트(Fe₃C)가 결정되는 강이다. 따라서 미세조직은 펄라이트와 시멘타이트의 혼합조직으로 구성되며, 1번은 시멘타이트만으로는 과공석강을 설명할 수 없고, 2번은 페라이트와 시멘타이트의 층상조직인 펄라이트 정의를 혼동한 것이며, 3번은 펄라이트 자체가 페라이트와 시멘타이트의 층상조직이므로 펄라이트와 펄라이트를 다시 조합할 수 없다.

주석(Sn)의 용융점은 약 232℃로, 이는 저용융점 합금을 구성하는 기준 금속 중 하나로 쓰인다. 저용융 합금은 주석 외에 납·비스무트·카드뮴·인듐 등을 조합해 만든다.
주석은 저온에서 백주석이 회주석으로 변하는 동소변태를 일으키는 금속이다.
13℃ 이하로 냉각되면 백주석이 아니라 회주석으로 변태해 부스러지기 쉬워진다.
주석은 상온에서도 재결정이 일어나므로 가공경화가 잘 일어나지 않고 쉽게 풀림 효과를 받는다.

1~5μm 정도의 비금속 입자가 금속이나 합금 기지 속에 분산된 재료는 서멧(cermet)이다. 세라믹의 내열성·내마모성과 금속의 인성을 함께 갖도록 만든 복합재료다.
합금공구강은 철 기지에 합금 원소를 고용시킨 균질한 강이다.
스테인리스강은 크롬을 주로 넣어 내식성을 얻은 강이다.
탄소공구강은 탄소량을 높인 강으로 비금속 입자를 분산시킨 구조가 아니다.

C 0.8~1.5%에 W 18%·Cr 4%·V 1%를 넣고 1250℃에서 담금질한 뒤 550~600℃로 뜨임하는 합금강은 고속도 공구강이다. 이 조성과 열처리로 적열경도가 확보되어 고속 절삭에서도 날이 쉽게 무뎌지지 않는다.
절삭용 공구강으로 쓰이는 탄소공구강 계열은 합금 원소가 거의 없어 고온에서 경도를 잃는다.
금형용 공구강은 인성과 내마모성 위주의 다른 조성과 열처리를 쓴다.
초경 공구강은 탄화물 분말을 코발트로 소결해 만드는 재료라 담금질·뜨임의 대상이 아니다.

탄소를 가장 많이 함유한 것은 공정주철이다. 공정주철의 탄소량은 약 4.3%로, 액상이 한 번에 두 고상으로 굳는 조성에 해당한다.
α-Fe는 탄소를 거의 고용하지 못하는 순철에 가까운 상이다.
전해철은 전기분해로 얻은 고순도 철이라 탄소가 극히 적다.
아공석강은 공석 조성보다 탄소가 적은 강이므로 주철보다 훨씬 낮다.

산화불꽃은 간단한 가열이나 가스 절단처럼 산화가 문제되지 않는 작업에 쓰고, 탄화불꽃은 산화를 막아야 하는 금속의 용접에 쓴다. 탄화불꽃은 아세틸렌이 산소보다 많아 환원성 분위기를 만들어 용접부의 산화를 억제한다.
고온이 필요한 금속에 산화불꽃을, 구리·황동에 탄화불꽃을 쓴다는 설명은 짝이 뒤바뀌어 있다.
연강·고탄소강의 가스 용접에는 산화불꽃이 아니라 표준(중성)불꽃을 쓴다.
산화되기 쉬운 알루미늄에 산화불꽃을 쓰면 산화를 더 조장하므로 맞지 않는다.