광전 탐상 검사는 광학적 원리를 이용하여 금속 소재의 표면 및 표층 결함을 검출하는 비파괴 검사 기법이다. 자분탐상이나 침투탐상과 달리 자성 유무와 관계없이 적용할 수 있으며, 검사 대상은 용접부, 압연 소재, 단조품 등 다양한 금속 표면이다. 본 문서에서는 광전 탐상의 원리와 결함 판정 기준, 시편 준비와 표면 조건, 검사 방법 및 작업 절차, 감도와 반복성 등 판정 성능, 적용 분야와 소재, 관련 규격과 합격 기준을 순서대로 정리한다. 이를 통해 검사 실무자가 표면 결함 판정을 일관되게 수행하는 데 필요한 실무 지식을 제시한다.
광전 탐상의 원리와 결함 판정 기준
광전 탐상은 광원으로 표면을 조사하고 반사광을 광전 센서로 검출하는 방식이다. 균열, 기공, 스케일 이물질 등 표면 결함은 주변부와 광반사 특성이 다르므로, 센서가 받아들이는 광량 차이를 전기 신호로 변환한다. 검사 장비는 선형 또는 면형 광전 센서 어레이를 사용하며, 소재를 이송하면서 표면을 연속 스캔한다. 결함 판정은 신호 진폭이 사전에 설정한 문턱값을 초과하는지로 수행한다. 문턱값은 교정용 표준 시편의 인공 결함 신호를 기준으로 정한다. 진폭뿐 아니라 신호 폭과 발생 위치를 함께 확인하면, 실제 결함과 표면 오염에 의한 위신호를 구별할 수 있다.
검사 대상 시편 준비와 표면 조건
시편 준비 단계에서는 표면 상태를 균일하게 만드는 것이 중요하다. 스케일, 산화 피막, 유분, 도료, 먼지는 광반사를 방해하여 위신호를 유발하므로 브러싱, 연마, 용제 세정 등으로 제거한다. 검사면은 가능한 한 평탄해야 하며, 곡면이나 용접 비드부는 센서의 조사 각도와 초점 거리를 조정해야 한다. 극히 거친 표면은 신호 변동이 커지므로 국부적으로 연마하거나 검사 조건을 별도로 설정한다. 습식 조건에서는 수막이 광학적 왜곡을 일으킬 수 있으므로 건조 상태를 유지한다. 준비가 끝난 시편에는 검사 구역과 이송 방향을 표시하고, 재질 및 열처리 이력 같은 사전 정보를 기록해 둔다.
검사 방법 및 작업 절차
작업은 장비 교정, 조건 설정, 스캔, 판정, 기록의 순서로 진행한다. 먼저 인공 결함이 있는 표준 시편으로 광원 세기, 센서 감도, 이송 속도를 조정한다. 다음으로 검사 구역을 정하고 스캔 폭과 스캔 간격을 겹침이 남지 않도록 설정한다. 스캔 중에는 이송 속도를 일정하게 유지하고, 센서와 표면 사이 거리가 흔들리지 않도록 지그로 고정한다. 검출 신호는 실시간 모니터로 확인하고, 문턱값을 초과한 신호에 대해서는 위치와 진폭을 기록한다. 자동 판정 결과 중 의심 신호는 육안 보조 확인이나 현미경 관찰으로 재확인한다. 모든 조건값과 판정 결과는 검사 기록표에 남겨 추적이 가능하게 한다.
판정 성능: 감도와 반복성
광전 탐상의 성능은 감도, 반복성, 위신호율로 평가한다. 감도는 표준 시편의 인공 결함 중 최소 검출 크기로 나타내며, 표면 거칠기와 광원 세기에 따라 달라진다. 반복성은 동일 시편을 여러 차례 스캔했을 때 결함 검출 여부와 신호 진폭의 일치 정도로 확인한다. 위신호율은 결함이 아닌 신호의 발생 빈도를 나타내며, 표면 세정 상태와 문턱값 설정에 크게 좌우된다. 감도를 높이면 위신호가 늘고, 문턱값을 올리면 미세 결함을 놓치는 상관 관계가 있으므로 두 요소의 균형이 필요하다. 실무에서는 정기적으로 표준 시편으로 재교정하고, 센서 오염 여부를 점검하여 성능 저하를 방지한다.
적용 분야와 검사 대상 소재
광전 탐상은 강판, 강관, 봉재, 와이어 같은 압연 및 인발 소재의 표면 결함 검사에 널리 쓰인다. 자분탐상이 적용되지 않는 비자성 금속에도 적용 가능하므로 알루미늄, 구리, 스테인리스 제품의 표면 검사에도 활용된다. 검사 대상 결함은 세로 균열, 스케일 압입, 스크래치, 기공 등이며, 생산 라인에서 연속 이송 검사로 운영되는 경우가 많다. 용접부 표면 검사, 도장 전 표면 상태 확인, 가공 부품의 최종 외관 결함 선별 등에도 적용된다. 다만 내부 결함은 초음파탐상 등 다른 방법의 대상이며, 광전 탐상은 표면 및 표층에 국한된다는 점을 구분해야 한다.
관련 규격과 합격 기준
광전 탐상 관련 국내외 규격은 표면 검사 방법, 인공 결함 시편, 등급 분류를 다룬다. 대표적으로 국제 규격에서 광전 방식 표면 검사의 일반 요구사항과 교정 절차를 규정한 계열이 있으며, 강관 및 강선 제품의 표면 결함 검사 방법을 다룬 제품 규격도 참조할 수 있다. 합격 기준은 제품 규격이나 주문자와의 합의서에 정의된 결함 허용 크기와 등급에 따른다. 일반적으로 결함 깊이를 기준 치수에 대비한 비율로 제한하거나, 허용 결함 개수와 최소 간격으로 규정한다. 기준값이 명시되지 않은 경우 표준 시편의 인공 결함 검출 결과를 근거로 수용 여부를 협의한다. 판정 결과에는 사용 규격, 검사 조건, 결함 등급을 함께 기록한다.
FAQ
광전 탐상 검사 비용은 어떤 요인에 따라 달라지나?
비용은 검사 길이와 구역 수, 소재 표면 상태, 세정 및 전처리 필요 여부에 따라 달라진다. 자동 스캔이 가능한 균일 소재는 효율이 높고, 곡면이나 국부 검사는 조건 설정에 시간이 더 소요된다. 표준 시편 교정과 재검 횟수도 견적에 반영된다.
광전 탐상 결과에 이견이 있을 때 재검은 어떻게 하나?
판정 이견이 발생하면 동일한 표준 시편과 검사 조건으로 재스캔을 수행하고, 신호 기록과 문턱값 설정을 대조한다. 의심 신호는 육안 보조 확인이나 현미경 관찰로 재확인하며, 필요시 조건을 재교정한 뒤 재검한다. 모든 재검 경위와 결과는 기록으로 남긴다.
광전 탐상 검사 소요 기간과 리포트 발행은 어떻게 되나?
소요 기간은 시편 수량, 표면 전처리 정도, 재검 발생 여부에 따라 달라진다. 연속 스캔이 가능한 소재는 검사 자체는 빠르게 진행되며, 리포트는 검사 조건, 결함 위치와 등급, 판정 기준을 정리하여 발행한다. 구체적 기간은 검사 기관에 확인하는 것이 타당하다.