[침투비파괴검사산업기사 필기] 20년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

건식현상법은 주로 형광침투액(수세성·후유화성)과 함께 쓴다. 침투액을 버너로 가열하면 안 되고, 수세성 염색침투액에 습식현상법을 쓰는 것은 적합하지 않다. 물·전원이 없는 현장의 부분검사에는 후유화성 형광법이 아니라 용제제거성 염색침투탐상이 적합하다.

전자기초음파 탐상(EMAT, Electromagnetic Acoustic Transducer)은 코일과 자석을 이용해 접촉매질 없이 음파를 발생·수신하는 비접촉식 방식이다. 접촉매질이 필요 없다는 것이 가장 큰 특징이므로, "접촉매질의 두께에 영향을 받는다"는 명백히 틀렸다.
전기·음향 변환 능률: 일반 압전식 탐촉자 대비 전기·음향 변환 효율이 낮다는 기술적 제약으로 참이다.
탐상감도 저하: 비접촉식이라 신호 손실로 감도가 다소 저하되는 것이 참이다.
정밀한 두께·음속 측정: EMAT가 정밀한 두께나 음속 측정에 우수한 특성을 가진다는 점에서 참이다.

열화상검사는 적외선 등 열적 현상을 이용하지만, 누설검사는 압력 차이에 따른 유체의 흐름이나 기체·액체의 누출을 검출하는 방법이므로 일반적으로 역학적 현상에 해당한다. 광학-육안검사, 투과-방사선검사, 전자기-와류탐상검사의 분류는 각각 검사 원리에 맞으므로 틀린 것은 열-누설검사이다.

공진법에서 기본공명 주파수는 $f=\frac{v}{2t}$이므로 두께는 $t=\frac{v}{2f}$이다. $t=\frac{4800\ \mathrm{m/s}}{2\times2{,}000{,}000\ \mathrm{Hz}}=0.0012\ \mathrm{m}=1.2\ \mathrm{mm}$로 계산되어 보기의 1.2mm와 일치한다.

과공석강은 공석 조성인 약 0.8 wt% C보다 탄소 함유량이 많고, 주철 조성에 해당하는 약 2.0 wt% 미만의 범위이므로 0.8~2.0%이다. 0.025~0.8%는 아공석강, 2.0~4.3%는 아공정 주철에 해당한다.

일정한 온도, 자장, 전류밀도에서 전기저항이 0이 되는 현상은 초전도이다. 초투자율은 자성체의 투자율 특성, 초저항은 표준적인 현상 명칭이 아니며, 초전류는 초전도 상태에서 저항 없이 흐르는 전류를 뜻한다.

공식은 할로겐 이온의 국부적인 공격과 산소농담전지에 의해 촉진되므로, 할로겐 이온의 고농도를 피하고 산소농담전지의 형성을 억제해야 한다. 질산염·크롬산염을 첨가해 부동태를 강화하고, 탄소를 낮추거나 Ni·Cr·Mo 함량을 높이는 것도 내식성 향상 대책이다. 따라서 산소농담전지의 형성을 극대화하는 것은 공식 방지 대책이 아니다.

리드 프레임은 반도체 패키지에서 열을 효과적으로 방출하고 미세·박형화에 견디도록 열방산성과 높은 강도가 요구된다. 또한 와이어 본딩을 위해 도금성이 우수해야 하지만, 잔류응력이 크면 변형과 치수 불안정을 유발하므로 재료의 잔류응력은 작아야 한다. 따라서 요구되는 성능이 아닌 것은 잔류응력이 클 것이다.

붕소(B)는 오스테나이트 결정립계에 소량 편석하여 페라이트 핵생성을 억제하므로 강의 담금질성 개선 효과가 가장 크다. Si, Ni, Cu도 담금질성을 높일 수 있지만, 미량의 B가 나타내는 효과에는 미치지 못한다.

엘린바(Elinvar)는 온도 변화에 따른 탄성계수의 변화가 매우 작아 진동 주기가 거의 일정하므로 고급 시계의 헤어스프링 등에 사용된다. 콘스탄탄은 높은 전기저항과 작은 저항온도계수가 특징이고, 모넬합금은 내식성·내열성이 우수하며, 알드레이는 알루미늄계 합금이다.

회주철은 흑연이 진동을 흡수하므로 감쇠능이 크고, 열전도도와 피삭성이 우수하다. 그러나 흑연의 존재로 응력 집중이 발생하여 인장강도는 압축강도보다 작다는 점이 강과 다른 특징이므로, 압축강도에 비해 인장강도가 크다는 설명은 틀리다.

6:4 황동에 약 1%의 Fe를 첨가하여 결정립을 미세화하고 연신율 저하 없이 강도를 높인 합금은 델타메탈(delta metal)이다. 모넬메탈은 주로 니켈·구리 합금, 두라나메탈은 알루미늄계 합금, 네이벌 브라스는 주석을 첨가한 황동이다.

언더컷은 과도한 전류, 부적절한 용접 속도, 용접봉 유지 각도 불량 등으로 모재 가장자리가 과도하게 녹아 발생한다. 반면 아크 길이가 짧을 때는 일반적으로 언더컷의 주요 원인으로 보지 않으므로 해당하지 않는다.

그림은 용접선을 4개 구간으로 나누어 중심에서 좌우 대칭으로 번갈아 용착해 나가는 순서(1→2→3→4 식으로 중앙에서 바깥으로 대칭 진행)를 나타낸다. 이렇게 용접선 양쪽에서 대칭으로 용착하면 수축량이 서로 상쇄되어 수축과 잔류응력을 줄이는 대칭법에 해당한다. 백스텝법은 후진하며 짧은 구간씩 용접하는 방법, 스킵법은 띄엄띄엄 건너뛰며 용접하는 방법, 전진법은 한쪽 방향으로 순차적으로 용접하는 방법으로 그림의 대칭 배치와는 다르다.

용접기의 정격 사용률과 실제 용접전류의 관계는 $T_2=T_1\left(\frac{I_1}{I_2}\right)^2$이다. 정격 조건에서 $T_1=50\%$, $I_1=240\mathrm{A}$, 실제 전류 $I_2=200\mathrm{A}$를 대입하면 $T_2=50\%\times(240/200)^2=50\%\times1.44=72\%$이다. 따라서 허용 사용률은 72%이다.

친수성 유화재는 침투액과 수분을 분리하지 않고 물에 용해·혼합하여 제거하므로, “침투액과 수분을 분리하여 층을 만든다”는 설명은 틀리다. 친유성 유화재보다 경제적이고 물의 오염 관리가 용이하며, 유화재에 침투액이 혼입되면 유화재의 피로가 발생하기 쉽다.

필터효과를 이용한 침투탐상시험은 미세한 균열에 침투액이 스며든 뒤 여과지나 필터 작용으로 결함을 검출하는 방법으로, 도자기의 소성 전 균열 및 콘크리트 균열 검사에 사용된다. 하전입자 흡착성, 침투액의 휘발성, 방사성동위원소를 이용한 방법은 해당 검사 목적의 대표적인 원리가 아니다.

후유화성 염색침투탐상시험은 침투액을 도포한 뒤 유화제로 표면의 과잉 침투액을 제거하므로, 미세한 결함 내부의 침투액은 남겨 높은 결함 검출감도를 얻는다. 수세성은 세척 과정에서 침투액이 씻겨 나갈 수 있고, 용제제거성 및 용제현탁성은 상대적으로 감도가 낮다.

티타늄 및 니켈 함량이 높은 강은 침투액에 포함된 유황과 염소로 인해 부식이나 응력부식균열이 발생할 수 있으므로, 관련 규격에서 이 성분의 함유량을 제한한다. 따라서 해당 성분은 유황, 염소이다.

후유화성 형광 습식현상법은 침투액 제거 후 유화처리를 하고 세척한 다음, 형광 침투액이 남은 결함 지시를 유지한 상태에서 현상처리 전에 건조한다. 따라서 제시된 보기 중 ‘현상처리 후’는 맞지 않아 주어진 정답과 풀이가 모순되므로 UNCERTAIN

침투탐상검사는 침투액이 시험체 표면의 미세한 결함으로 스며드는 현상을 이용하며, 이 과정에는 표면 장력, 모세관 현상, 적심성이 영향을 준다. 아르키메데스 원리는 부력에 관한 원리로 침투 작용과 관련이 없다.

기호 DFA-D에서 D는 수세성 침투액, F는 형광 침투액, A는 이원성 침투액, 마지막 D는 건식현상법을 뜻한다. 따라서 수세성 이원성 형광침투액-건식현상법인 4번이 맞다.

KS B 0816에서는 전수 검사 합격품을 각인·부식 또는 착색으로 P 기호를 표시하고, 기호 표시가 곤란하면 적갈색 착색으로 표시한다. 샘플링 검사 합격품은 Ⓟ 기호 또는 착색으로 표시할 수 있으나, 착색을 청색에 한정하지 않으므로 4번이 틀리다.

KS B 0816에서 일반적인 침투제의 적용 온도 범위는 15~50℃이다. 따라서 제시된 범위 중 이에 해당하는 것은 2번이다.

현상시간은 현상제 종류에 따라 다르게 정한다. 건식현상제는 현상제를 적용하고 있는 시간을 현상시간으로 하고, 습식현상제는 현상제가 건조된 후부터 관찰 완료 때까지를 현상시간으로 한다. 따라서 건식을 건조 기준으로 설명한 보기와 습식을 적용 기준으로 설명한 보기는 틀리다.

얕고 넓은 표면 결함은 침투액이 결함 밖으로 쉽게 씻겨 나가므로, 세척성이 높고 배경 형광이 큰 방법보다 과잉 침투액 제거를 유화제로 정밀하게 조절하는 후유화성 방식이 유리하다. 또한 형광 침투액은 자외선 아래에서 미세한 지시를 관찰할 수 있어 염색 침투액보다 감도가 높으므로, 후유화성 형광침투탐상검사가 가장 적합하다.

침투탐상검사에서 기공은 내부에 침투액이 모여 현상 후 점状 또는 원형 지시로 나타나는 대표적인 불연속이다. 균열은 선형 지시, 겹침은 길고 불규칙한 지시, 긁힘은 길고 가는 선형 지시로 나타나는 경우가 많다.

볼트 나사부처럼 요철과 홈이 많고 복잡한 형상에는 표면의 침투액을 물로 씻어낼 수 있어 세척이 쉬운 수세성 형광침투액이 가장 적합하다. 형광침투액은 자외선 조사로 미세한 결함 지시를 관찰할 수 있어, 복잡한 형상에서 높은 검출 감도를 확보하기에도 유리하다.

B형 대비시험편은 도금층에 깊이가 일정한 균열을 인공적으로 만든 것으로, 탐상제의 성능을 비교·확인할 때 반복 사용하기에 적합하다. A형 대비시험편은 중앙부에 홈을 가공한 뒤 도금균열을 발생시켜 사용하며, 재사용을 위한 가열온도는 530℃가 아니므로 1번과 4번은 틀리다. 대비시험편은 탐상제의 성능 및 시험 조작의 적합성 확인에 사용하며, 검출 결함의 크기 추정이나 탐상제 성분 분석을 주목적으로 하지 않으므로 2번도 틀리다.

무현상법은 침투액 자체의 형광 대비와 침투 지시모양을 이용하므로 일반적으로 고감도 형광침투액에 적용할 수 있다. 수세성·후유화성·용제제거성 염색침투액은 보통 지시모양의 배경 대비를 높이기 위해 현상제를 사용한다.

소형부품의 대량검사에는 현상제가 부품 표면에 고르게 도포되고 처리 속도가 빠른 습식현상법이 일반적으로 적합하다. 거친 표면은 건식 또는 습식 현상법을 적용할 수 있으며, 얕고 넓은 결함과 미세한 결함은 결함의 크기·검사 조건에 따라 현상제를 선택하므로 2~4번의 조합은 일반적인 기준과 맞지 않는다.

침투탐상검사에서 결함은 일반적으로 크기·형상, 재료, 제조 공정 등에 따라 분류하므로 2~4번은 유용한 분류 방법이다. 반면 검사방법에 의한 분류는 결함의 종류나 발생 원인을 구분하는 기준으로 적절하지 않다.

수세성 염색·침투탐상검사는 표면의 요철이 지나치게 크면 침투액이 홈에 잔류하여 의사 지시가 발생할 수 있으므로, 표면 거칠기 Rmax는 일반적으로 300 μm 이하로 관리한다.

고온 침투탐상은 시험체 온도가 약 100~250℃일 때 사용하는 고온용 탐상제를 적용하며, 일반적으로 용제제거성 염색침투탐상검사가 해당된다. 수세성 또는 형광 침투탐상검사는 고온용 탐상제의 조건에 맞지 않는다.

침투탐상검사는 표면에 열려 있는 균열이나 기공 등의 결함을 검출하는 방법이다. 스패터는 용접·주조 과정에서 표면에 부착된 금속 입자 또는 비산물로, 침투액이 침투하는 표면 개방 결함이 아니므로 검출 대상이 아니다. 냉간 균열, 표면으로 열린 기공과 수축공은 검출할 수 있다.