강재 표면 결함 및 검사 방법

강철 표면 결함으로 간주되는 것은 무엇인가?

어두운 선, 얕은 홈, 구멍, 스케일 부착 부위 또는 색상 변화가 있다고 해서 그것이 자동으로 강철 결함이 되는 것은 아니다. 우선 그것은 표면 위에 있거나 표면에 가까운 물리적 특징이다. 그 중요성은 해당 특징이 어떻게 형성되었는지, 재료에 대해 무엇을 나타내는지, 어디에서 발생했는지, 그리고 어떤 제품 또는 검사 요구사항이 적용되는지에 따라 달라진다. 압연 판재, 기계가공 축, 용접부 및 강 주물은 서로 비슷하게 보이는 자국을 나타낼 수 있지만, 각각 적용되는 용어와 합격 한계는 다를 수 있다.

이 구분이 중요한 이유는 검사 방법마다 동일한 대상을 관찰하는 것이 아니기 때문이다. 사람은 불연속을 직접 볼 수 있다. 액체 침투 탐상시험은 개구부에 남아 있는 침투액으로 인해 지시를 생성한다. 자분 탐상시험은 표면 또는 표면 근처의 불연속 주위에서 자속이 누설되는 곳에 지시를 생성한다. 머신 비전은 영상 특징을 기록한 후 규칙이나 학습된 모델을 통해 이를 분류한다. 이러한 관찰 결과 중 어느 것도 그 자체만으로 강을 반드시 불합격 처리해야 한다는 최종 판단은 아니다.

불완전, 지시, 불연속 및 결함

ISO 8785:1998은 표면 불완전성에 대한 용어, 정의, 매개변수, 허용 가능한 불완전성 및 측정 방법을 제공한다. Strong evidence

ISO 8785:1998은 표면 불완전에 관한 표준 기반 용어 체계를 제시하며, 여기에는 용어, 정의, 매개변수, 허용 가능한 불완전 및 측정 방법이 포함된다. 이 체계에서 불완전은 의도된 표면 상태에서 벗어난 것을 의미한다. 이러한 이탈은 함몰이나 돌출과 같은 형상, 거칠기와 같은 질감, 또는 변색과 같은 외관과 관련될 수 있다. 이 용어는 서술적 의미를 가지며, 반드시 부정적인 판단을 내포하지는 않는다. 허용된 압연 자국도 지정된 표면 상태에서 벗어난다면 여전히 불완전이지만, 사용 성능에는 아무런 영향을 주지 않을 수 있다.

불연속은 예상되는 구조 또는 표면의 연속성이 결여되거나 중단된 것을 의미한다. 예로는 균열, 겹침, 접힘, 심, 공동, 기공, 개재물 돌출부 또는 용접부의 융합 불량이 있다. 이 용어는 물리적 형태나 구조를 설명할 뿐이다. 해당 특징이 유해한지는 나타내지 않는다. 중요도가 낮은 부위의 얕은 표면 겹침은 제거한 후 합격 처리할 수 있지만, 응력이 매우 높은 용접 토우에서 이와 비슷한 길이의 균열이 발견되면 불합격 또는 보수가 필요할 수 있다.

지시는 검사 방법에 의해 생성되는 반응이다. 이 구분은 비파괴검사에서 특히 중요하다. ASNT의 2024년 설명은 육안검사와 일반적인 맨눈 검사를 구별한다. 육안검사는 눈으로 볼 수 있는 불연속을 직접 관찰하는 반면, 자분 탐상시험과 액체 침투 탐상시험은 검사 매체에 의해 생성된 지시를 관찰한다. 따라서 침투액 선형 지시는 표면으로 개방된 균열, 심, 긁힘, 기계가공 홈 또는 표면 거칠기에 갇힌 잔류물에 해당할 수 있다. 이 지시는 해석이 필요하다.

자분 탐상시험의 경우 ASTM E709-21은 강을 포함한 강자성 재료에서 균열과 기타 표면 또는 표면 근처 불연속을 검출하기 위한 건식 및 습식 기법을 다룬다. 시험 대상 부품을 자화하면 강자성 입자가 자속 누설장에 모인다. 이때 형성되는 입자 무늬가 지시이다. 입자 무늬의 길이, 폭, 선명도, 방향 및 위치를 평가해야 하며, 입자의 축적만으로는 그 야금학적 원인을 식별할 수 없다.

결함은 정의된 요구사항에 비추어 허용할 수 없다고 판단된 불완전 또는 불연속이다. 해당 요구사항은 치수, 기능, 외관, 제조 가능성, 압력 기밀성, 피로 성능 또는 안전과 관련될 수 있다. 눈에 보이는 모든 선을 결함이라고 부르면 관찰과 판단을 하나의 단어로 뭉뚱그리게 된다. 또한 처분을 결정하는 핵심 질문, 즉 “어떤 규격에 따라 허용할 수 없는가?”를 가리게 된다.

고장 메커니즘은 이와 다시 다른 개념이다. 이는 부품이 요구되는 성능을 상실하는 방식을 설명하며, 피로 균열 성장, 수소 보조 균열, 응력 부식 균열, 마모, 부식 침투 또는 취성 파괴 등이 그 예이다. 표면 불완전은 고장 메커니즘의 시작점이 될 수 있지만, 두 용어는 동의어가 아니다. 의미 있는 응력 집중을 일으키지 않는 자국은 고장을 전혀 시작하지 않을 수 있다. 반대로 거의 눈에 보이지 않는 작은 균열이 반복 하중 아래에서 성장할 수도 있다.

외관만으로 중요성을 판단할 수 없는 이유

표면 외관은 증거를 제공하지만 완전한 진단을 제공하지는 않는다. 밝은 선형 자국은 무해한 취급 긁힘, 압연 중 말려 들어간 스케일 자국, 심 또는 균열일 수 있다. 이들의 시각적 형상은 서로 겹칠 수 있다. 색상은 더욱 결정적인 판단 기준이 되지 못한다. 산화물, 오일, 열변색, 오염 및 국부적인 거칠기가 서로 비슷한 색조를 만들 수 있지만, 그 결과는 크게 다를 수 있다.

또한 육안으로 보이는 표면은 제한된 기하학적 층만을 보여 준다. 표면의 개구부, 융기, 함몰 또는 얼룩은 확인할 수 있어도 깊이, 표면 아래에서의 연속성 또는 내부 개재물과의 연결 여부는 드러나지 않을 수 있다. 연삭 자국이 균열을 가릴 수 있고, 스케일이 얕은 겹침을 숨길 수 있다. 반대로 거친 주물 표면은 유해한 불연속을 의미하지 않는 시각적 특징을 다수 만들어 낼 수 있다.

검사 물리학은 확보되는 증거를 변화시킨다. 육안검사에는 적절한 조명, 접근성, 표면 청정도, 관찰 거리 및 검사자의 자격이 필요하다. ISO 17637:2016은 금속 재료의 용융 용접 이음부에 대한 육안검사를 규정하며, 용접 전에도 적용될 수 있다. 그러나 이 표준의 적용 범위가 육안검사를 체적 검사 또는 표면 감응형 검사에 대한 대체 수단으로 바꾸는 것은 아니다.

액체 침투 탐상시험은 표면으로 개방되어 침투액을 보유할 수 있는 불연속에 민감하다. 완전히 표면 아래에 있는 결함은 신뢰성 있게 검출할 수 없으며, 과도한 거칠기는 혼동을 일으키는 배경 지시를 만들 수 있다. 자분 탐상시험은 강자성 강의 표면 및 표면 근처 불연속을 검출할 수 있지만, 그 감도는 자화 방향, 자계 세기, 자분 적용 방법, 표면 상태 및 불연속의 방향에 따라 달라진다. 유효 자계와 평행한 결함은 약한 반응만 나타낼 수 있다.

강철 표면 결함의 정의 및 분류에 관한 통일된 표준은 존재하지 않는다. Limited evidence

[1][1] Review of Surface Defect Detection of Steel Products Based on Machine Vision. Review article, 2023. Review of Surface Defect Detection of Steel Products Based on Machine Vision, 2023

머신 비전은 또 다른 해석 단계를 추가한다. 2023년 문헌고찰 Review of Surface Defect Detection of Steel Products Based on Machine Vision은 강 제품의 표면 결함을 정의하고 분류하는 통일된 표준이 존재하지 않는다고 밝히며, 카메라 기반 광학검사를 머신 비전 시스템의 핵심 구성요소로 제시한다. 오울루 대학교의 2021년 학위논문은 평강 제품의 결함을 검출하고 분류하기 위한 자동 광학검사를 설명한다. 이러한 시스템은 생산 속도에서 반복 가능한 영상 특징을 측정할 수 있지만, “긁힘” 또는 “선형 결함”과 같은 분류 라벨이 자동으로 공학적 처분 결정을 의미하는 것은 아니다. 조명, 스케일, 카메라 각도, 표면 마감, 학습 데이터 및 선택된 분류 규칙이 결과에 영향을 미친다.

따라서 중요성을 부여하기 전에 형상을 기록해야 한다. 관련 관찰 항목에는 길이, 폭, 깊이, 간격, 방향, 밀도, 용접부 또는 가장자리와 관련된 위치, 그리고 해당 특징이 선형인지 비선형인지가 포함될 수 있다. 2 mm의 구멍과 2 mm의 균열은 동일한 위험을 나타내지 않는다. 총 표시 면적이 비슷하더라도, 둥근 지시가 모여 있는 경우와 정렬된 선형 지시의 경우는 서로 다르게 처리될 수 있다.

규격 및 합격 기준의 역할

합격 기준은 관찰 결과를 결정으로 전환한다. 합격 기준에는 최대 크기, 허용 개수, 간격, 길이, 깊이, 면적, 위치 또는 지시 유형이 정해질 수 있다. 또한 즉시 불합격 처리하는 대신 제거 후 재검사를 요구할 수도 있다. 이러한 기준이 없으면 검사자는 특징을 설명할 수는 있지만, 제품이 적합한지를 일관되게 판단할 수 없다.

적용되는 문서는 재료 규격, 구매 사양서, 도면, 용접 품질 등급, 주물 규격, 보수 절차서 또는 고객 합격 문서일 수 있다. ASTM A802-19는 강 주물의 육안검사 및 표면 합격 기준을 다룬다. ASTM A903/A903M은 자분 탐상검사 또는 액체 침투 탐상검사로 검사하는 강 주물의 표면 합격 기준을 규정하며, 관련 선형 및 비선형 지시의 평가를 요구한다. 이러한 규격은 “육안으로 보이는 결함”이라는 표현이 지나치게 포괄적인 이유를 보여 준다. 육안 합격 판정과 자분 또는 침투액에 의한 합격 판정은 서로 관련된 활동이지만, 동일한 증거나 한계를 사용하지는 않는다.

용접검사는 추가적인 관리 사항을 더한다. ISO 17635:2025는 품질 요구사항, 재료, 두께, 용접 공정 및 기타 조건에 따라 비파괴검사 방법, 기법, 합격 등급 및 검사 범위를 선정하기 위한 규칙을 제공한다. 검사 방법은 정의된 검사 질문에 답하도록 선정된다. 육안검사는 표면 형상, 언더컷, 오버랩, 아크 스트라이크 또는 눈에 보이는 균열을 식별할 수 있다. 자분 탐상시험은 강자성 용접부와 열영향부의 표면 및 표면 근처 불연속을 드러낼 수 있다. 액체 침투 탐상시험은 적절히 청정한 표면에서 표면으로 개방된 개구부를 드러낼 수 있다. 어떤 특징을 검출할 수 있는 검사 방법이라고 해서 그 특징에 적용되는 합격 등급까지 정해지는 것은 아니다.

따라서 올바른 순서는 다음과 같습니다. 특징을 기술하고, 검사 응답을 식별하며, 예상되는 불연속을 판단하고, 관련 매개변수를 측정한 다음, 해당 매개변수를 적용 가능한 요구사항과 비교해야 합니다. 결함이라는 용어는 오직 그 이후에만 사용해야 합니다. 표면 자국은 관찰 사항입니다. 지시는 시험 응답입니다. 불연속은 물리적 단절입니다. 결함은 부적합 상태입니다. 이러한 범주를 서로 구분하면 검사 보고서가 더 명확해지고, 불필요한 불합격 판정과 안전하지 않은 합격 판정을 모두 방지할 수 있습니다.

생산 중 강재 표면 결함이 형성되는 과정

강재에 생긴 흔적이 항상 결함인 것은 아니다. 이는 무해한 표면 불완전일 수도 있고, 검출된 지시일 수도 있으며, 특정 합격 기준에 따른 결함일 수도 있고, 사용 성능을 저하시킬 수 있는 파손 메커니즘의 증거일 수도 있다. 이러한 용어들은 판단의 서로 다른 단계를 나타낸다. ISO 8785:1998은 정의, 매개변수, 허용 가능한 불완전 및 측정 방법을 포함하여 표면 불완전에 관한 용어를 제시하지만, 눈에 보이는 모든 특징을 불합격 조건으로 규정하지는 않는다.

따라서 외관만 보는 것보다 공정상의 기원을 출발점으로 삼는 것이 더 유용하다. 어두운 선은 시임(seam), 압연에 의해 눌려 들어간 산화물 스트링거, 균열 또는 오염물일 수 있다. 움푹 들어간 부분은 스케일 압흔, 피트, 긁혀 파인 홈 또는 의도된 제품 형상일 수 있다. 머신 비전 검토 문헌 Review of Surface Defect Detection of Steel Products Based on Machine Vision (2023)은 강재 표면 결함의 정의와 분류에 통일된 표준이 존재하지 않는다고 설명한다. 아래의 범주는 형성 과정을 설명하기 위해 사용한 공정 기원별 그룹이며, 모든 생산자, 제품 표준 또는 검사 시스템이 공유하는 보편적 분류는 아니다.

응고 및 주조 관련 기원

많은 표면 문제는 압연 전에, 용강이 잉곳 주형 또는 연속주조기에서 응고되는 동안 시작된다. 외부 응고 셸은 내부의 액체 코어를 가둘 수 있을 만큼 빠르게 형성되어야 하지만, 동시에 주형과 접촉한 상태를 유지하면서 균일하게 성장해야 한다. 불균일한 열전달, 주형 진동, 윤활 문제, 용강 레벨 변동 또는 주조 속도 제어 불량은 이러한 셸을 교란할 수 있다.

부분적으로 응고된 주편이 인장되거나, 굽혀지거나, 교정되거나, 열수축 응력에 노출될 때 종방향 또는 횡방향 균열이 형성될 수 있다. 이 단계에서 발생한 균열은 표면에 열린 상태로 남을 수도 있고, 이후 변형에 의해 일부가 압착되어 닫힐 수도 있다. 코너 균열은 인출 및 교정 과정에서 코너부의 온도 조건과 변형률에 관련된다. 2차 냉각이 부적절하면 열구배와 인장응력이 증가할 수 있다.

시임은 길게 늘어난 주조 결함 또는 압연 중 연신된 불완전 융합 영역에서 이어받은 선형 표면 불연속인 경우가 많다. 이 용어는 하나의 특정한 야금학적 원인보다는 외관과 위치를 더 많이 설명한다. 반면 랩은 금속의 돌출되거나 접힌 부분이 야금학적으로 접합되지 않은 상태로 표면에 눌려 붙을 때 형성된다. 주조 소재에서 랩은 불균일한 응고, 표면 접힘 또는 이후 납작해진 돌출 응고 셸로 인해 발생할 수 있다.

슬리버는 얇고 길게 늘어난 파편 또는 부분적으로 부착된 층이다. 압연으로 펼쳐진 주조 스캡, 비금속 개재물, 표면 아래 균열 또는 산화된 접힘부에서 발생할 수 있다. 외관이 시임 및 스크래치와 겹칠 수 있으므로 제조 이력이 중요하다. 개재물이 많은 영역에 연결된 슬리버는 얕은 취급 스크래치와 동일하게 해석되지 않는다.

비금속 개재물은 이후의 표면 품질에도 영향을 준다. 산화물, 황화물, 규산염 및 알루미나 클러스터가 주편 표면 가까이에 포획될 수 있다. 압연 과정에서 이러한 개재물이 길게 늘어나 스트릭이 되거나, 표면에 노출되어 열린 결함을 만들 수 있다. 개재물이 주조 단계에서 항상 눈에 보이는 흔적을 만드는 것은 아니다. 그 중요성은 크기, 형태, 위치, 강종 및 사용 중 예상되는 하중에 따라 달라진다.

표면 함몰은 진동 흔적, 응고 셸의 불규칙성 또는 주편 셸과 주형 사이의 국부적 부착에서 시작될 수 있다. 강재가 주형에서 간헐적으로 뜯겨 나가면 함몰이나 균열이 발생할 수 있다. 깊은 결함은 압연 전에 스카핑 또는 연삭으로 제거할 수 있다. 얕은 결함은 후속 공정으로 이월되어 변형에 의해 넓어질 수 있다.

열간 압연, 재가열 및 스케일 관련 메커니즘

재가열은 주조 강재를 열간 변형에 적합한 상태로 만들지만, 동시에 가열로에서 산화철 스케일을 생성한다. 스케일은 주로 뷔스타이트, 자철석 및 적철석으로 구성되며, 그 비율은 온도, 분위기 및 시간에 따라 변한다. 압연 패스 전 또는 패스 사이에 스케일이 제거되지 않으면 강재에 눌려 들어갈 수 있다. 그 결과가 압입 산화물이다. 이는 표면 또는 표면 바로 아래에 갇힌 산화물로 이루어진 어둡고 길게 늘어난, 때로는 불규칙한 형상이다.

스케일 압흔은 이와 관련되지만 기원은 구별된다. 스케일 조각이 소재에 강하게 눌리면 함몰을 남길 수 있으며, 떨어져 나간 스케일은 표면 세척 후 얕은 피트를 남길 수 있다. 과도한 재가열, 강한 산화성 가열로 분위기, 불충분한 디스케일링수 도달 범위 또는 디스케일링과 압연 사이의 지연은 이러한 결함이 발생할 가능성을 높인다. 강재 온도도 중요하다. 표면이 지나치게 차가우면 변형으로 얕은 불연속이 닫히지 않을 수 있고, 지나치게 뜨거우면 산화 및 표면 용융 위험이 증가한다.

압연은 결함의 형상을 변화시킨다. 작은 주조 균열은 압연 방향으로 길어질 수 있다. 개재물은 얇은 스트링거가 될 수 있다. 접힌 모서리는 랩으로 갇힐 수 있으며, 손상된 롤의 홈은 스트립 또는 봉강에 반복적으로 전사될 수 있다. 롤 물림, 압하 스케줄, 마찰, 장력 및 정렬 상태에 따라 불연속이 열리거나 닫히거나 길게 늘어나는지가 결정된다.

랩은 빌릿, 블룸, 봉강 또는 형강의 압연 중 과잉 금속이 접혀 넘어갈 때 흔히 발생한다. 코너, 핀 또는 과충전된 영역에서 형성될 수 있으며, 육안으로 대충 검사할 때 발견되지 않을 정도로 밀착된 상태로 남을 수 있다. 시임은 압연에 의해 열렸다가 다시 일부 닫힐 수 있어 균열과 유사한 선을 만들 수 있다. 이를 구별하려면 립의 형상, 연속성, 깊이 및 압연 방향과의 관계를 살펴봐야 한다. 사진만으로는 판단하기 어려운 경우가 많다.

열간 터짐은 일반적인 압연 흔적과 다르다. 이는 강재의 연성이 제한된 상태에서 발생하는 분리로, 수축과 변형이 약하거나 부분적으로만 결합된 영역에 인장 변형을 가하는 응고 또는 열간 가공 중에 흔히 발생한다. 형상, 산화 상태 및 위치는 형성 시점을 식별하는 데 도움이 된다. 열간 압연 중 노출된 균열은 새로 열린 밝은 표면을 보일 수 있지만, 오래된 주조 균열에는 산화물과 압입된 물질이 포함될 수 있다.

치수 불규칙성도 공정상의 원인을 가진다. 롤의 불균일한 마모, 열팽창, 부정확한 패스 정렬, 불균일한 온도 또는 불안정한 스트립 장력은 크라운, 웨지, 두께 편차, 캠버, 불량한 평탄도 또는 단면의 진원도 불량을 일으킬 수 있다. 이는 단순히 외관상의 문제가 아니다. 선이나 피트가 보이지 않더라도 후속 성형을 방해하거나 국부 응력을 발생시킬 수 있다.

냉간 가공, 마무리 및 취급 손상

냉간 압연과 인발은 열간 가공 온도에서 이용할 수 있는 회복 없이 변형을 가한다. 기존의 랩, 시임, 피트 및 개재물은 치유되기보다 날카로워지거나 열릴 수 있다. 과도한 압하, 불량한 윤활, 롤 정렬 불량 또는 부적절한 패스 스케줄은 새로운 터짐과 종방향 균열을 만들 수 있다. 터짐은 국부 변형률이 재료의 연성을 초과할 때 발생하는 분리이다. 개재물, 모서리 균열, 표면 노치 또는 가공경화 영역에서 시작될 수 있다.

트리밍, 압연 또는 장력으로 스트립 모서리에 변형이 집중되는 곳에서는 모서리 균열이 흔히 발생한다. 취성이 있거나 심하게 가공경화된 모서리는 추가 변형을 수용할 능력이 낮다. 레벨링, 슬리팅, 굽힘 또는 성형 중에 작은 모서리 불완전이 더 큰 터짐으로 확장될 수 있다. 불균일한 냉각과 압하로 인한 잔류응력은 물결 모양, 코일 세트 또는 형상 불안정을 유발할 수도 있다.

마무리 공정은 스케일을 제거하고 거칠기를 조정하지만, 자체적인 흔적을 남길 수도 있다. 연삭은 종방향 스크래치, 채터 마크, 국부 과열 또는 얕은 홈을 남길 수 있다. 쇼트 블라스팅은 피닝된 표면 조직을 만들거나 표면 아래 피트를 노출시킬 수 있다. 산세는 산화물을 제거하는 동시에 스케일이나 오염물이 강재의 일부를 보호했던 위치에 에칭 피트를 남길 수 있다. 과도한 산 공격은 기존 불연속을 확대할 수 있다.

스크래치와 긁혀 파인 홈은 대개 가이드, 롤, 컨베이어, 후크, 인양 장치, 슬링 또는 인접 제품과의 접촉으로 발생한다. 스크래치는 일반적으로 좁고 얕지만, 긁혀 파인 홈은 더 많은 재료를 제거하여 융기된 립이나 밀려난 금속을 동반한 더 날카로운 함몰을 만든다. 반복적인 접촉은 압연 결함과 유사한 평행선을 만들 수 있다. 취급 손상은 주된 변형 공정 이후에 흔히 발생하므로 한쪽 면, 한쪽 모서리 또는 국부 충격 영역에만 제한될 수 있다.

ASTM E709-21은 강철을 포함한 강자성 재료에서 균열 및 기타 표면 또는 표면 근처 불연속을 검출하기 위한 건식 및 습식 자분 기법을 다룬다. Strong evidence

검사는 추정되는 기원에 맞추어야 한다. 육안검사는 눈에 보이는 불연속을 직접 관찰하는 반면, 자분탐상검사와 침투탐상검사는 ASNT가 2024년에 설명한 것처럼 검사 매체에 의해 생성된 지시를 관찰한다. ASTM E709-21은 강재를 포함한 강자성 재료의 표면 및 표면 근처 불연속에 적용되는 건식 및 습식 자분탐상 기법을 다룬다. 자화로 자기 누설 자속이 발생하는 곳에 자분이 모인다. 이 방법을 스케일 압흔, 치수 편차 또는 일반적인 표면 마무리 상태에 대한 육안검사의 대체 수단으로 간주해서는 안 된다.

주조품의 경우 ASTM A802-19는 육안검사 및 표면 합격 표준을 다루며, ASTM A903/A903M은 자분탐상검사 또는 침투탐상검사와 관련 선형 및 비선형 지시의 평가에 대한 합격 기준을 다룬다. ISO 17637:2016은 융합 용접 이음부의 육안검사를 규정하며 용접 전에도 적용할 수 있다. ISO 17635:2025는 품질 요구사항, 재료, 두께, 용접 공정 및 기타 조건에 따라 용접 비파괴검사 방법, 기법, 합격 수준 및 검사 범위를 선정하기 위한 규칙을 정한다. 제품이 거치는 생산 경로가 해당 특징을 만들어 내며, 적용되는 표준이 그 특징의 합격 여부를 결정한다.

결함 형상: 균열, 선형 지시 및 비선형 특징

선형 형상과 둥근 형상 또는 확산 형상의 비교

관찰된 흔적이 항상 균열인 것은 아니며, 검사 지시가 항상 불합격 대상 결함인 것도 아니다. 형상은 첫 번째 단서이지만, 판정을 위해서는 발생 원인, 연속성, 깊이, 재료 상태 및 적용 표준에 관한 증거가 필요하다.

선형 지시는 폭보다 길이가 현저히 길며, 직선형, 완만한 곡선형, 톱니 모양 또는 분기형 특징으로 나타날 수 있다. 균열은 가장 심각한 가능성이다. 균열의 뾰족한 선단은 응력을 집중시키고, 반복 하중이나 인장 하중 아래에서 균열을 진전시킬 수 있기 때문이다. 좁은 지시는 시임, 겹침, 접힘, 가공 흔적, 연삭 홈 또는 표면에 노출된 좁은 개재물로 인해 발생할 수도 있다. 이러한 특징은 조명 조건에 따라 또는 자분탐상이나 액체침투탐상 후에 서로 유사하게 보일 수 있다.

둥근 지시는 점, 타원 또는 짧고 불규칙한 패치와 같이 형태가 조밀하다. 피트, 표면에 노출된 가스 기공, 고립된 개재물 및 작은 부식 공동은 일반적으로 이러한 형상을 만든다. 둥근 형상의 특징도 평가가 필요하다. 피트가 군집을 이루면 단면 두께가 감소할 수 있으며, 내부 모서리가 날카로운 공동은 겉보기 직경이 시사하는 것보다 더 큰 손상을 일으킬 수 있다.

확산형 특징은 경계가 불분명하거나 넓은 영역을 덮는다. 이는 표면 마감의 변화, 스케일 잔류물, 얼룩, 얕은 산화, 조직 변화 또는 매우 미세한 불연속의 망상 구조일 수 있다. 넓은 범위의 마감 변화는 구조적으로 중요한 불연속을 형성하지 않고도 외관에 영향을 주는 경우가 많다. 그러나 이러한 변화는 미세한 균열을 가리거나 지시와 유사한 배경 대비를 만들어 검사에 방해가 될 수 있다.

ISO 8785:1998은 표면 불완전성에 관한 용어, 정의, 매개변수, 허용 가능한 불완전성 및 측정 방법을 규정한다. 여기서 사용하는 어휘가 유용한 이유는 “불완전성”이라는 용어가 해당 상태나 특징이 유해한지 여부를 판단하지 않은 채 이를 설명하기 때문이다. 이후의 판단, 즉 해당 특징이 관련 지시인지, 결함인지, 허용 가능한지 여부는 제품 사양과 합격 기준에 따라 달라진다.

ASTM A903/A903M은 자분 탐상 또는 침투 탐상으로 검사한 강철 주물의 표면 합격 기준을 설정할 때 선형 지시와 비선형 지시라는 범주를 사용한다. Strong evidence

ASTM A903/A903M은 자분탐상 또는 액체침투탐상으로 검사한 강 주물의 표면 합격 기준을 설정하면서 선형 지시와 비선형 지시라는 용어를 사용한다. 이러한 구분은 진단을 대신하지 않는다. 이는 평가를 위해 검사 지시를 어떻게 분류할지 알려 주는 것이다. 선형 패턴은 균열, 시임, 겹침 또는 기타 길게 늘어난 불연속에 대한 우려를 높이며, 비선형 패턴은 피트, 기공, 개재물 또는 군집된 불연속에 해당할 수 있다. 형상은 조사해야 할 증거이지, 최종적인 재료 진단이 아니다.

길이, 폭, 깊이, 방향 및 분기

길이와 폭은 눈에 보이는 외형 범위만을 나타낸다. 깊이는 얼마만큼의 재료가 단절되었는지, 그리고 특징에 표면 아래의 날카로운 선단이 있는지를 결정한다. 길고 얕은 스케일 흔적은 짧고 깊은 균열보다 중요성이 낮을 수 있다. 반대로, 표면을 관통하는 긴 균열은 벌어진 폭이 거의 보이지 않더라도 부식이나 피로 균열이 진전될 수 있는 긴 경로를 제공할 수 있다.

개방 균열은 눈에 보이는 틈을 가지며, 그 안에 먼지, 산화물, 침투액 또는 자분이 모일 수 있다. 직접 육안검사를 통해 경계를 추적할 수 있는 경우가 많지만, 눈부심, 거칠기, 도료, 스케일 및 불량한 조명으로 인해 경로의 일부가 가려질 수 있다. 긴밀 균열은 눈에 보이는 틈이 거의 없거나 전혀 없다. 일반적인 육안검사에서는 보이지 않을 수 있지만, 불연속이 표면에 도달하고 침투액이 들어갈 수 있을 만큼 표면이 깨끗하다면 선명한 액체침투 지시를 만들 수 있다. 강자성 강재에서는 개구부를 확인하기 어려운 경우에도 자분탐상을 통해 자기 플럭스 누설로 긴밀한 표면 균열 또는 표면 근처 균열을 검출할 수 있다.

방향이 중요한 이유는 검사 응답이 방향성을 가지기 때문이다. ASTM E709-21은 강재를 포함한 강자성 재료의 표면 및 표면 근처 불연속을 검출하기 위한 건식 및 습식 자분탐상 기법을 다룬다. 자화에 의해 자기 플럭스 누설장이 형성되는 위치에 자분이 모이므로, 균열이 자기장과 평행하게 뻗기보다는 자기장을 가로막을 때 균열 지시가 가장 강하게 나타난다. 따라서 예상되는 균열 방향이 확실하지 않은 경우 검사자는 적절한 자화 방향을 사용하며, 흔히 두 가지 이상의 방향을 적용한다. 한 번의 유리한 방향의 스캔만으로 모든 방향을 검사했다고 입증할 수는 없다.

액체침투탐상은 이와 다른 물리적 원리를 이용한다. 침투액은 표면을 관통하는 개구부 안으로 들어간 뒤 다시 배어나와 지시를 형성해야 한다. 따라서 표면 아래에 완전히 남아 있는 불연속은 신뢰성 있게 검출하지 못하며, 거칠거나 다공성인 표면에서는 과도한 배경이 발생할 수 있다. 자분탐상은 일부 표면 근처 특징에 반응할 수 있지만, 그 응답은 강재의 강자성, 자계 강도, 자계 방향, 자분 적용 방법 및 표면 상태에 따라 달라진다.

분기는 특히 중요하다. 하나의 선은 가공 홈이나 시임일 수 있지만, 가지가 뻗고 방향이 변하거나 서로 교차하는 선망은 일반적으로 균열계에 더 부합한다. 다만 수축, 산화물 포획 또는 가공 손상도 유사한 패턴을 만들 수 있다. 검사자는 지시의 위치, 겉보기 길이, 방향, 분기, 간격 및 모서리, 필릿, 용접 토우, 라이저 또는 급격한 단면 변화와 같은 기하학적 응력 집중부와의 관계를 기록해야 한다.

깊이는 일반적으로 육안 형상만으로 결정하지 않고 후속 검사를 통해 확인한다. 부품과 사양에 따라 세척, 가벼운 연삭, 국부 절단, 복제, 초음파탐상, 방사선투과검사 또는 승인된 방법의 조합이 필요할 수 있다. 연삭을 통해 얕은 표면 불완전성을 제거할 수 있지만, 긴밀한 불연속을 문질러 퍼뜨리거나 발생 원인을 평가하기 전에 증거를 지워 버릴 수도 있다.

형상이 검출과 합격 판정에 영향을 미치는 이유

형상은 기계적 위험과 검사 감도 모두에 영향을 준다. 날카롭고 길게 늘어난 특징은 양 끝에서 응력을 집중시키며, 피로 또는 취성 파괴 조건에서 진전될 수 있다. 둥근 공동은 응력을 보다 점진적으로 분산시키지만, 깊은 피트, 군집 기공 또는 노출된 개재물은 하중을 지지하는 재료를 제거하거나 부식 부위를 제공하므로 여전히 허용되지 않을 수 있다. 넓은 범위의 마감 변화는 구조적 영향이 거의 없을 수 있지만, 더 작고 날카로운 불연속을 가릴 수 있다.

검사 방법은 추상적인 의미의 “결함”을 보는 것이 아니다. 육안검사는 눈에 보이는 불연속을 직접 관찰하는 반면, 자분탐상과 액체침투탐상은 검사 매체에 의해 형성된 지시를 관찰한다. 이러한 구분은 2024년 American Society for Nondestructive Testing이 제시한 것이다. 카메라 기반 머신 비전은 강도, 색상, 질감 또는 형상의 변화를 기록한다. 2023년의 Review of Surface Defect Detection of Steel Products Based on Machine Vision은 강재 표면 결함의 정의와 분류에 통일된 표준이 존재하지 않는다고 기술한다. 따라서 카메라 분류기는 해당 특징의 금속학적 정체를 확정하지 않은 채 이를 “스크래치”, “피트” 또는 “균열 유사”로 분류할 수 있다. 2021년 University of Oulu가 평강 제품에 대해 설명한 자동 광학검사는 일관된 검출과 분류에 유용하지만, 여전히 교정된 영상, 적절한 조명 및 표준에 근거한 판정 규칙이 필요하다.

합격 판정은 별도의 단계이다. ASTM A802-19는 강 주물의 육안검사 및 표면 합격 표준을 다루며, ASTM A903/A903M은 자분탐상 또는 액체침투탐상에서 발견된 관련 선형 지시와 비선형 지시의 합격 여부를 다룬다. 어느 표준도 눈에 보이는 모든 선을 불합격으로 판정하지 않으며, 양호한 육안 상태가 관련 검사 지시를 무효화하지도 않는다. 결정은 적용되는 제품 사양, 주물 등급, 용접 품질 수준, 검사 범위 및 보수 규정에 의해 좌우된다. 용접부의 경우 ISO 17637:2016은 용융 용접 이음부의 육안검사를 다루며 용접 전에도 적용될 수 있다. ISO 17635:2025는 비파괴검사 방법의 선택, 기법, 합격 수준 및 검사 범위를 품질 요구사항, 재료, 두께, 용접 공정 및 기타 조건과 연계한다.

따라서 올바른 순서는 다음과 같다. 형상을 설명하고, 해당 형상에 반응하는 방법을 선택하며, 지시가 관련 지시인지 판단하고, 가능한 발생 원인을 확인한 다음, 검증된 상태를 적용 가능한 합격 기준과 비교한다. 선 하나가 곧 판정은 아니다. 점, 얼룩, 피트 또는 넓은 마감 변화도 마찬가지다.

육안검사: 부품을 바라보는 것 이상의 의미

육안검사(VT)는 흔히 강재 표면을 빠르게 살펴본 뒤 “결함이 발견되지 않음”이라고 기록하는 정도로 축소됩니다. 그러나 이러한 설명은 검사 업무에 적용하기에는 지나치게 모호합니다. ASM의 Metals Handbook은 육안검사를 부식, 오염, 표면 마감 문제 및 육안으로 확인 가능한 표면 불연속부를 포함한 표면 결함을 찾아내기 위한 비파괴검사 방법으로 규정합니다. ASNT는 이와 관련하여 다음과 같이 구분합니다. 공식적인 육안검사는 육안으로 확인 가능한 불연속부를 직접 관찰하는 반면, 자분탐상검사와 침투탐상검사는 검사 매체에 의해 형성된 지시를 관찰합니다. 이 차이는 중요합니다. 어떤 사람이 어두운 선을 볼 수는 있지만, 무엇이 관찰되었는지, 어디에서 발생했는지, 어떻게 측정되었는지, 그리고 적용 가능한 합격 기준에 따라 불합격인지 여부를 확립할 수 있는 것은 정의된 검사뿐입니다.

ISO 8785:1998은 표면 불완전부에 관한 용어, 정의, 매개변수, 허용 가능한 불완전부 및 측정 방법을 포함한 어휘를 제공합니다. 이러한 어휘는 눈에 보이는 자국을 자동으로 결함으로 취급하는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다. 표면 불완전부는 의도된 표면 상태에서 벗어난 상태 또는 그 편차이며, 지시는 해석이 필요한 응답 또는 관찰 결과입니다. 결함은 관련 규격에 따라 허용할 수 없는 것으로 판정된 불완전부입니다. 피로균열 성장이나 부식 보조 균열과 같은 파손 메커니즘은 이와는 또 다른 결론입니다. 육안검사는 파손 메커니즘과 관련된 증거를 식별할 수 있지만, 표면이 특이하게 보인다는 이유만으로 표면 아래 손상의 존재를 확립하지는 못합니다.

직접 관찰과 통제된 관찰 조건

직접 육안검사는 지정된 광학 보조기구를 사용하거나 사용하지 않고 검사자의 눈으로 접근 가능한 표면을 검사하는 방법입니다. 이는 단순히 맨눈으로 대충 살펴보는 것이 아니라 통제된 검사입니다. 절차에는 부품, 검사 영역, 표면 상태, 관찰 거리와 각도, 조명 배치, 장비, 검사자 자격, 기록 방법 및 합격 기준이 명시되어야 합니다. ISO 17637:2016은 금속 재료의 용융용접 이음부에 대한 육안검사를 규정하며, 이음부 준비 상태, 맞춤 상태, 정렬, 청정도 및 가장자리 상태를 확인하는 용접 전 검사에도 적용할 수 있습니다.

조명은 사소한 편의 사항이 아닙니다. 조도가 부족하면 얕은 언더컷이나 미세한 표면 개방 균열이 가려질 수 있으며, 눈부심은 불연속부를 숨기거나 가짜 선을 만들어낼 수 있습니다. 조명은 형상, 질감 및 반사율의 변화를 드러낼 수 있도록 충분한 세기와 적절한 방향을 제공해야 합니다. 경사 조명은 얕은 함몰을 나타내는 데 도움이 될 수 있으며, 보다 직접적인 조명은 얼룩이나 변색을 평가하기 쉽게 만들 수 있습니다. 한 방향에서는 보이던 자국이 표면을 가로지르는 반사광의 위치가 바뀌면 사라질 수 있으므로, 검사자는 관찰 각도를 변경해야 할 수도 있습니다.

부품은 검사 목적에 충분할 정도로 청정해야 합니다. 스케일, 오일, 용접 스패터, 도료, 먼지, 부식 생성물 및 취급 잔류물은 표면을 가리거나 불연속부처럼 보이게 할 수 있습니다. 또한 세척 과정에서 평가 대상 상태가 제거되어서는 안 됩니다. 용접부의 형상을 검사하기 전에 스패터를 제거해야 할 수 있지만, 과도한 연삭은 오버랩, 언더컷 또는 균열의 증거를 지워버릴 수 있습니다. 지정된 절차에서 확대경, 거울, 보어스코프 또는 기타 관찰 보조기구를 요구한다면, 이러한 보조기구는 선택적 추가 장비가 아니라 검사의 일부가 됩니다. 확대는 치밀한 표면 개방 균열을 식별하는 데 도움이 될 수 있지만, 접근할 수 없거나 준비 상태가 불량한 표면을 완전히 검사된 표면으로 바꾸지는 못합니다.

문서화는 관찰 결과에 추적 가능한 형식을 부여합니다. 유용한 기록에는 기준점 또는 용접 기준 위치에 대한 상대적 위치, 방향, 측정 가능한 경우 길이와 폭, 사진, 조명 조건, 표면 준비 상태, 장비 식별 정보, 검사자, 날짜 및 처분 결과가 포함됩니다. 사진만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 축척, 위치 및 합격 판단 근거가 누락될 수 있기 때문입니다.

육안검사로 확인할 수 있는 사항

VT는 육안으로 보이는 표면에 도달하거나 표면의 상태를 변화시키는 조건에 적합합니다. ASM의 예로는 부식, 오염, 표면 마감 문제 및 표면 불연속부가 있습니다. 부식은 균일한 감육, 공식, 박리성 스케일 또는 국부적인 침식 형태로 나타날 수 있습니다. 육안검사는 얼룩과 침전물을 보여줄 수 있지만, 외관만으로 잔존 두께를 결정하거나 공식의 전체 깊이를 확인할 수는 없습니다. 이 문제를 판단하려면 두께 측정 또는 기타 적용 가능한 방법이 필요합니다.

오염에는 오일, 수분, 매입된 이물질, 산화물, 도료 잔류물 및 용접, 코팅, 접착 또는 사용에 방해가 될 수 있는 기타 물질이 포함됩니다. 표면 마감 문제에는 연삭 자국, 패임, 겹침, 압연 자국, 거친 가공 상태, 과도한 거칠기 또는 표면 사이의 급격한 전이 등이 포함될 수 있습니다. 이러한 상태의 허용 여부는 단순히 지저분해 보이는지 여부가 아니라 제품 규격과 표면의 기능에 따라 결정됩니다.

용접부에서 육안검사는 불규칙한 형상, 과도한 덧살, 불충분하게 채워진 영역, 불량한 정렬, 크레이터 손상, 육안으로 확인 가능한 기공, 아크 스트라이크, 스패터, 오버랩 및 언더컷을 확인할 수 있습니다. 또한 검사 조건에서 균열이 보인다면 표면에서 개방된 균열도 식별할 수 있습니다. 용접 전에도 동일한 접근법으로 불량한 맞춤 상태, 잘못된 베벨 형상, 손상된 가장자리, 불충분한 세척 또는 허용할 수 없는 루트 간격을 드러낼 수 있습니다. 따라서 ISO 17637:2016은 완성된 용접 비드의 검사에만 한정되지 않습니다.

명백한 기계적 손상도 검사 대상입니다. 여기에는 함몰, 굽힘, 패임, 충격 자국, 찢어진 가장자리, 변형 및 가공 또는 코팅 영역의 손상이 포함됩니다. 강 주강품에 대해서는 ASTM A802-19가 육안검사와 표면 합격 기준을 다룹니다. 자분탐상검사 또는 침투탐상검사를 받는 주강품의 경우 ASTM A903/A903M은 합격 기준을 규정하고 관련 선형 및 비선형 지시의 평가를 요구합니다. 이러한 규격은 핵심적인 사실을 보여줍니다. 관찰과 합격 판정은 서로 연관되어 있지만 동일한 행위는 아닙니다.

눈에 보이는 선은 긁힘, 겹침, 용접 균열, 가공 자국 또는 홈에 남은 잔류물일 수 있습니다. 검사자는 해당 지시를 기록하고 적용 가능한 요구사항에 따라 평가합니다. 요구사항이 해당 특징을 정의하지 않는다면, 보고서에서 임의로 불합격 한계를 만들어내서는 안 됩니다.

접근성, 표면 상태 및 인간의 판단이 부과하는 한계

육안으로 나타나는 표면 징후가 없는 결함은 육안검사로 확인할 수 없습니다. 육안검사는 표면 아래 균열, 내부 기공, 용접 캡 아래에 숨겨진 용입 부족 또는 매몰된 개재물의 존재 여부를 확립하지 못합니다. 자분탐상검사는 물리적 원리가 다릅니다. ASTM E709-21은 강을 포함한 강자성 재료에 대한 건식 및 습식 기법을 다루며, 자화와 자기 누설 자계에서의 자분 집적을 통해 표면 및 표면 근처의 불연속부를 드러낼 수 있습니다. 침투탐상검사 역시 침투액이 표면 개방 결함 안으로 들어가는 현상에 의존합니다. 어느 방법도 직접 VT와 상호 대체될 수 없으며, 규격에서 해당 방법을 요구하는 경우 VT가 이를 대신할 수도 없습니다.

접근성은 명확한 한계를 설정합니다. 좁은 틈, 보강재의 뒷면, 내부 보어 또는 단열재 아래에 숨겨진 표면을 검사하려면 거울, 원격 카메라, 보어스코프 또는 다른 검사 방법이 필요할 수 있습니다. 그렇다 하더라도 결과는 화질, 초점, 시야 및 장비를 배치할 수 있는 능력에 의해 제한됩니다. 검사자가 접근하거나 식별할 수 없었다면, 깨끗하고 밝게 조명된 표면이라고 해서 반드시 검사된 표면인 것은 아닙니다.

인간의 판단 역시 편차를 발생시킵니다. 피로, 제품에 대한 익숙하지 않음, 기대 편향 및 일관되지 않은 용어 사용은 두 검사자가 동일한 자국을 설명하는 방식을 달라지게 할 수 있습니다. 따라서 능력에는 시력 이상의 요소가 포함됩니다. 검사자는 재료, 제조 공정, 예상되는 불연속부, 절차, 측정 도구 및 합격 기준을 이해해야 합니다. ISO 17635:2025는 품질 요구사항, 재료, 두께, 용접 공정 및 기타 조건에 따른 용접 비파괴검사 방법, 기법, 합격 수준 및 검사 범위의 선정을 다룹니다. 이러한 체계는 합리적인 결정을 뒷받침합니다. 보이는 상태가 검사 대상인 경우에는 VT를 사용하고, 필요한 증거가 표면 아래 또는 표면 내부에 존재하는 경우에는 다른 방법을 선택해야 합니다.

머신 비전은 특히 평평한 강재 제품에서 반복성과 검사 범위를 향상시킬 수 있습니다. 2021년 University of Oulu의 학위논문은 그러한 결함을 검출하고 분류하기 위한 자동 광학검사를 설명합니다. 그러나 2023년의 검토 논문 Review of Surface Defect Detection of Steel Products Based on Machine Vision은 강재 표면 결함의 정의와 분류를 위한 통일된 표준이 존재하지 않는다고 밝힙니다. 카메라는 이미지 특징을 기록할 뿐입니다. 카메라가 합의된 용어, 검증된 절차, 유능한 해석 및 명시된 합격 규칙의 필요성을 없애주는 것은 아닙니다.

ASTM A802-19에 따른 강 주조품의 육안 검사

ASTM A802-19는 강철 주물의 육안 검사 및 표면 합격 기준에 관한 실시 지침을 제공한다. Strong evidence

ASTM A802-19는 강 주조품의 육안 검사 및 표면 합격 기준에 관한 표준 관행이다. 이 표준의 대상은 주조품 표면에서 관찰할 수 있는 상태이며, 표면 아래에 존재할 수 있는 모든 불연속을 다루는 것은 아니다. 이러한 경계는 중요하다. 눈에 보이는 어두운 반점, 돌출부, 공동, 균열과 유사한 선 또는 거친 영역은 우선 관찰된 특징이다. 그 성격이 식별될 때 비로소 결함 또는 불연속이 되며, 해당 주조품에 적용되는 합격 요건을 초과할 때에만 불합격 결함이 된다.

용어를 부주의하게 사용해서는 안 된다. ISO 8785:1998은 표면 불완전부에 관한 용어, 정의 및 파라미터를 규정하고 있으며, 이를 기술하고 측정하는 방법도 포함한다. 주조공장은 어떤 특징을 주물 흠(scab), 개재물, 가스 구멍, 콜드 셧, 랩, 베이닝, 거칠기 또는 부착 모래로 보고할 수 있지만, 명칭만으로 그 처리 결과가 결정되지는 않는다. 위치, 길이, 폭, 깊이, 간격, 방향 및 요구되는 표면 상태에 미치는 영향이 모두 중요할 수 있다. 발생 메커니즘은 또 다른 별개의 문제이다. 수축, 가스 발생, 불충분한 압탕, 주형 침식, 열수축 또는 취급 손상이 해당 특징이 형성된 원인을 설명할 수 있지만, ASTM A802-19는 주로 실제로 존재하는 상태와 그것이 지정된 육안 요건을 충족하는지에 관심을 둔다.

육안 표면 합격의 범위

ASTM A802-19에 따른 육안 검사는 접근 가능한 주조품 표면을 직접 검사하는 것이다. 이를 통해 표면으로 개방된 균열, 피트, 접힘, 랩, 주물 흠, 표면으로 열린 기공, 부착된 주형 재료, 핀, 용접 보수부, 아크 스트라이크, 연삭 손상 및 불규칙한 마무리 상태를 확인할 수 있다. 또한 변형, 미스매치, 압탕 또는 게이트 금속의 불완전한 제거, 그리고 후속 검사를 신뢰하기 어렵게 만드는 상태도 식별할 수 있다. ASM의 Metals Handbook은 부식, 오염, 표면 마무리 문제 및 표면 불연속과 같은 표면 결함을 검출하는 비파괴검사 방법으로 육안검사를 제시한다.

그러나 이 능력에는 한계가 있다. 육안검사만으로는 은폐된 불연속의 깊이를 확인하거나, 눈에 보이는 대비를 만들지 않는 치밀한 균열을 신뢰성 있게 검출하거나, 내부 수축 및 개재물에 대한 체적검사를 대체할 수 없다. 매끄러운 표면은 표면 아래의 상태를 감출 수 있다. 반대로 눈에 띄는 자국이 균열이 아니라 무해한 여분의 금속 또는 주형의 질감일 수도 있다.

따라서 합격 여부는 적용되는 주조품 규격, 구매자의 요구사항, 도면 및 선택된 합격 수준에 따라 결정된다. ASTM A802-19는 검사 관행과 표면 합격 체계를 제공하지만, 모든 주조품에 동일한 보편적 불합격 한계값을 적용하는 것은 아니다. 밸브 본체, 펌프 케이싱, 압력 유지 부품 및 구조용 평형추는 허용되는 상태, 검사 영역 또는 마무리 요구사항이 서로 다를 수 있다. 최종 결정은 적용되는 구매 규격과 그 규격에 명시된 합격 수준에 따라야 한다.

육안 합격은 다른 비파괴검사 방법에 따른 합격과도 다르다. ASNT는 육안시험을 일반적인 육안 관찰과 구분한다. 육안시험은 눈에 보이는 불연속을 직접 관찰하는 반면, 자분탐상시험과 침투탐상시험은 시험 매체에 의해 생성된 지시를 관찰하기 때문이다. ASTM E709-21에 따르면 강자성 강 주조품을 자화하면 표면 또는 표면 근처의 불연속으로 인해 발생한 자속 누설 영역에 자분이 모인다. 자분 지시는 금속에서 직접 눈으로 관찰한 선과 동일한 물리적 관찰 결과가 아니다.

ASTM A903/A903M은 자분탐상 또는 침투탐상으로 검사하는 강 주조품의 표면 합격 기준을 다루며, 관련 선형 및 비선형 지시를 평가하도록 요구한다. 계약서에서 해당 검사 방법과 기준을 명시적으로 요구하지 않는 한, 이러한 기준을 육안검사 보고서에 그대로 적용해서는 안 된다. 주조품이 육안검사에는 합격하더라도, 치밀한 표면 개방 균열이 침투액을 끌어들여 관련 지시를 형성하기 때문에 침투탐상시험에는 불합격할 수 있다. 반대의 경우도 가능하다. 거칠거나 얼룩진 영역이 불량해 보이더라도 관련 자분 지시나 침투 지시를 형성하지 않을 수 있다.

주조품 표면 상태 및 준비

검사는 검사원에게 실제로 제시된 표면에서 시작된다. 느슨한 모래, 스케일, 오일, 페인트, 쇼트 잔류물, 녹, 소착물, 수분 및 가공 칩은 불연속을 가리거나 잘못된 육안 특징을 만들 수 있다. 필요한 세척 방법은 주조품과 해당 규격에 따라 달라진다. 브러싱, 세척, 블라스팅, 쇼트 세정, 연삭 또는 기계가공을 통해 금속 표면을 노출할 수 있지만, 각각의 방법은 표면을 변형시킬 수도 있다. 과도한 연삭은 얕은 결함의 흔적을 제거하거나, 균열 개구부 위로 금속을 번지게 하거나, 새로운 연삭 균열을 만들 수 있다. 블라스팅은 좁은 개구부를 닫거나, 피닝과 거칠기로 인해 얕은 접힘을 가릴 수 있다.

표면 준비는 합격 판정에 관련된 형상도 보존해야 한다. 필릿, 리브 교차부, 나사 구멍, 보스 또는 내부 통로는 다른 관찰 각도나 보조 조명이 필요할 수 있다. 형상이 복잡한 주조품은 외부를 한 번 둘러보는 것만으로 판단할 수 없다. 모서리와 단면 변화부에는 특히 주의를 기울여야 한다. 이러한 부위는 불연속을 숨기거나, 세정 매체를 잔류시키거나, 선형 결함과 유사한 반사를 만들 수 있기 때문이다.

조명은 외관상의 세부 사항이 아니라 측정 조건이다. 검사원은 지정된 표면을 볼 수 있을 만큼 충분한 조도를 확보해야 하며, 그림자는 제어하고 눈부심은 줄여야 한다. 기계가공면의 밝은 반사는 미세한 선을 가릴 수 있고, 사광은 얕은 요철을 보이게 할 수 있지만 무해한 표면 질감도 과장할 수 있다. 관찰 거리, 각도, 표면 대비 및 청정도는 요구되는 검사에 적합해야 한다. 접근이 제한된 경우 거울, 보어스코프 또는 카메라로 관찰 범위를 넓힐 수 있지만, 기록에는 그러한 간접 방법과 그 한계를 명시해야 한다.

온도, 표면 습윤 상태 및 도장 상태는 가시성에 영향을 줄 수 있다. 젖은 표면은 얕은 공동을 채워 대비를 변화시킬 수 있다. 규격에서 도장 위 검사를 허용하지 않는 한, 도장은 모재 표면을 가릴 수 있다. 표면을 충분히 세정하거나 관찰할 수 없다면, 이를 기본적으로 합격으로 판정해서는 안 된다. 접근할 수 없거나 가려진 영역을 식별하고, 추가적인 표면 준비, 다른 검사 방법 또는 보수가 필요한지 여부를 책임 있는 기관이 결정해야 한다.

관찰된 특징의 기록 및 처리 결과

유용한 육안검사 보고서는 단순히 “합격” 또는 “불합격”이라고 기록하는 데 그치지 않는다. 필요한 경우 주조품, 용강 또는 로트, 검사 일자, 검사원, 표면 상태, 조명 또는 관찰상의 제한사항, 검사 영역 및 각 관련 특징의 위치를 식별해야 한다. 위치는 기준점, 도면 구역, 주조품의 특징부, 격자 또는 표시된 사진으로 제시할 수 있다. 합격 기준이 크기와 방향에 의존하는 경우에는 이를 기록해야 한다.

보고서는 관찰과 판단을 구분해야 한다. “기준점 B 인근 필릿에 길이 38 mm의 어두운 선형 특징”은 관찰 내용이다. “불합격 균열”은 적용되는 기준에 따라 확인해야 하는 처리 결과이다. 특징이 확실하지 않은 경우에는 세척, 확인을 위한 연삭, 치수 측정 또는 다른 비파괴검사가 필요할 수 있다. 자분탐상시험은 강자성 강에서 표면 및 표면 근처의 불연속을 검사하는 데 적합하며, 침투탐상시험은 적합하고 적절히 준비된 표면에 열린 결함을 검사하는 데 적합하다. 어느 방법도 자신의 물리적 검출 범위를 벗어난 질문에 자동으로 답할 수는 없다.

처리 결과는 합격, 보수 후 재검사, 불합격 또는 기술 검토 의뢰가 될 수 있다. 보수를 실시했다고 해서 최초의 발견 사항이 사라지는 것은 아니다. 보고서에는 특징의 위치, 규정된 경우 보수 방법 및 요구된 재검사 결과를 보존해야 한다. 육안검사에서 균열이 의심되면, 그 선이 짧거나 사진으로 촬영하기 어렵다는 이유만으로 주조품을 출하해서는 안 된다. 적용되는 규격, 구매자의 요구사항 및 합격 수준이 결정을 좌우하며, 육안 관찰만으로 특징을 규정할 수 없는 경우에는 보조 비파괴검사가 근거를 제공한다.

ISO 17637:2016에 따른 용접부의 육안검사

ISO 17637:2016은 금속 재료의 용융용접 이음부에 대한 육안검사를 규정한다. 또한 용접 전 이음부의 육안검사도 허용하는데, 이는 잘못 준비되었거나 맞춤 상태가 불량한 이음부에 용접이 올바르게 시공될 수 있기 때문에 중요하다. 따라서 검사는 냉각 후에 한 번 수행되는 단일 절차가 아니다. 검사는 이음부의 준비, 맞춤, 용접 및 최종 검사 전 과정에 걸쳐 수행된다.

이 방법은 흔히 “용접부를 바라보는 것”으로 축약되지만, 이러한 설명은 지나치게 좁다. ASNT는 육안검사를 비공식적인 육안 확인과 구별한다. 육안검사는 규정된 검사 조건에서 눈에 보이는 불연속을 직접 관찰하는 반면, 자분탐상검사와 액체침투탐상검사는 검사 매체에 의해 생성된 지시를 관찰한다. 표면이 깨끗하고 외관상 건전해 보이더라도 침투액이나 자분을 사용하지 않으면 보이지 않는 미세한 균열이 존재할 수 있으므로, 이러한 구별은 중요하다.

ISO 17637:2016은 눈에 보이는 모든 흔적을 결함으로 간주하지 않는다. ISO 8785:1998은 표면 불완전부에 관한 용어를 제공하며, 정의, 매개변수, 허용 가능한 불완전부 및 측정 방법을 포함한다. 표면 불완전부는 관찰된 상태이다. 지시는 검사 방법으로 발견된 신호 또는 가시적 특징이다. 해당 사양에서 허용할 수 없는 것으로 판단할 때에만 결함이 된다. 피로균열 발생, 수소 보조 균열 또는 하중을 지지하는 용융의 결여와 같은 파손 메커니즘은 추가적인 공학적 해석이며, 관찰된 사실 자체와 혼동해서는 안 된다.

용접 전 검사

용접 전 육안검사는 재료, 이음면 및 준비 세부 사항에서 시작된다. 검사자는 지정된 모재와 용접 소모품이 식별되었는지, 이음부 가장자리가 도면 또는 용접절차에 부합하는지, 그리고 용융에 영향을 주거나 불연속을 가릴 수 있는 기름, 페인트, 산화물, 수분, 들뜬 녹 및 기타 오염물이 표면에 없는지를 확인한다. 표면 상태는 단순한 외관상의 문제가 아니다. 오염은 기공, 불안정한 아크 거동 또는 용융 불완전부를 초래할 수 있으며, 과도한 연삭은 이음부 형상을 변경할 수 있다.

이음부 준비 상태는 개선각, 루트면, 루트 간격, 홈의 청결도 및 가장자리 손상 여부를 기준으로 검사한다. 이러한 치수는 보편적인 육안 한계값이 아니라 해당 도면, 용접절차서 또는 계약 요구사항과 비교해야 한다. 한 공정 및 두께에 허용되는 준비 상태가 다른 공정에는 부적합할 수 있다. 또한 검사자는 박리, 겹침, 홈 또는 절단 가장자리에서 연장된 균열을 확인한다. 모재에 보이는 선형 흔적은 기록하고 평가해야 하며, 이음부 근처에 있다는 이유만으로 용접균열이라고 다시 명명해서는 안 된다.

다음으로 확인할 사항은 맞춤 상태이다. 부품은 규정된 대로 정렬하고 지지하며 구속해야 하고, 의도한 루트 개구와 이음 방향을 용접 길이 전체에서 유지해야 한다. 과도한 단차, 각변형, 불균일한 간격 또는 급격한 형상 변화는 아크가 점화되기 전부터 치수 편차를 유발할 수 있다. 가용접부는 균열, 용융 불량, 과도한 형상 및 부적절한 종단부가 있는지 검사해야 한다. 결함이 있는 가용접부는 이음부 내부에 남거나 후속 패스 중 균열 발생의 시작점이 될 수 있다.

이 단계의 검사에서는 용접 및 이후 검사를 위한 접근성도 확인한다. 이음부가 한쪽에서는 기하학적으로 허용 가능하더라도 다른 쪽에서는 세척이나 육안 관찰이 불가능할 수 있다. 이러한 제한은 검사 기록에 포함해야 한다. 관찰하지 못한 표면을 허용 가능하다고 선언하는 것으로는 이 문제를 해결할 수 없다.

용접 중 및 용접 후 검사

용접 중 육안검사는 단순히 최종 판정을 내리는 것이 아니라 공정 피드백을 제공한다. 검사자는 이음부의 청결 상태가 유지되는지, 아크가 요구된 위치에 놓이고 요구된 방식으로 조작되는지, 그리고 각 패스가 다음 패스에 의해 가려지기 전에 외관상 허용 가능한지를 관찰한다. 패스 간 세척 상태는 슬래그, 산화물, 스패터 및 갇힌 이물질이 없는지 확인한다. 루트 패스는 특히 중요하다. 루트 용입 부족, 불규칙한 루트 비드, 번스루 또는 표면으로 개방된 기공이 보이면 추가 금속을 적층하기 전에 수정해야 할 근거가 될 수 있다.

용접 순서에 따라 변형, 이동 또는 루트 간격의 확대가 나타날 수 있다. 이음부 외부의 임시 부착물과 아크 스트라이크도 검사한다. 아크 스트라이크는 흔적이 작더라도 특히 취성에 민감한 강재에서 국부적으로 경화되거나 균열이 발생한 영역을 남길 수 있다. 한 적용 분야에서는 스패터가 무해한 잔류물일 수 있지만, 다른 적용 분야에서는 도막을 손상시키거나 치수 맞춤을 방해하거나 균열을 가릴 수 있다. 스패터의 중요성은 외관만이 아니라 사양과 사용 조건에 따라 결정된다.

용접 후 이음부는 검사에 충분하도록 세척한다. 슬래그, 스패터, 임시 부착물 및 표면 오염물이 용접 토우나 용접면을 가려서는 안 된다. 검사자는 접근 가능한 전체 길이, 용접 끝단, 시작부와 종료부, 크레이터 영역, 토우 전이부 및 인접 모재를 관찰한다. 균열은 잠재적으로 심각한 영향을 미칠 수 있는 평면형 불연속이므로 즉시 주의를 기울여야 한다. 그러나 육안으로 검출했다고 해서 균열의 깊이나 전체 범위가 확인되는 것은 아니다. 균열과 유사한 선은 제거, 재검사 또는 다른 비파괴검사 방법이 필요할 수 있다.

표면으로 개방된 기공은 둥근 공동이나 구멍으로 나타날 수 있다. 언더컷은 용접 토우 또는 모재 가장자리에 형성된 홈이며, 오버랩은 용접 금속이 적절한 용융 없이 모재 표면 위로 흘러 올라간 상태이다. 두 현상 모두 형상과 관련된 관찰 사항이지만 서로 동일하지 않다. 오목하거나 볼록한 용접면, 과도한 덧붙임, 불충분한 충전, 급격한 토우 형상 또는 불규칙한 폭은 불량한 형상을 나타낼 수 있다. 해당 합격 기준에 따라 그 상태의 허용 여부와 측정 방법이 결정된다.

치수 검사는 용접 크기, 길이, 위치, 정렬, 변형 및 도면으로부터의 편차를 포함한다. 육안검사로 용접 위치가 잘못되었거나 부재가 이동했다는 사실을 확인할 수는 있지만, 잔류응력, 내부 용융 불완전부 또는 금속학적 변태를 그 자체로 판단할 수는 없다.

용접 형상 및 표면 불연속 관찰

유용한 검사 보고서는 무엇이 보였는지, 어디에서 발생했는지, 어떻게 측정했는지를 기술한다. “불량 용접”은 검사 결과가 아니다. 기록에는 용접 토우의 선형 표면 지시, 지정 영역에 산재한 표면 개방 기공, 측정된 길이를 따라 존재하는 언더컷 또는 이음부 인접 위치의 아크 스트라이크 등을 명시할 수 있다. 사진, 위치, 치수, 조명 조건 및 참조 요구사항을 함께 기록하면 관찰 결과를 재현할 수 있다.

합격 여부는 적용되는 제품 표준, 제작 표준 또는 프로젝트 표준에 근거해야 한다. ASTM A802-19는 강 주물의 육안검사 및 표면 합격 기준을 다루며, ASTM A903/A903M은 자분탐상검사 또는 액체침투탐상검사로 검사하는 강 주물의 표면 기준을 다루고 관련 선형 및 비선형 지시의 평가를 요구한다. 해당 사양의 권한이 없는 한 이러한 주물 표준을 용접 이음부 평가에 그대로 적용해서는 안 된다.

육안검사에는 적용 범위가 정해져 있다. 접근 가능한 표면 상태와 형상 편차를 식별할 수 있지만, 모든 미세한 표면 균열, 표면 아래 불연속 또는 내부 체적 결함을 신뢰성 있게 검출할 수는 없다. ASTM E709-21은 강을 포함한 강자성 재료의 표면 및 표면 근처 불연속에 대한 건식 및 습식 자분탐상 기법을 다룬다. 자화가 이루어지면 자분이 모이는 누설 자장이 발생한다. 액체침투탐상검사는 다른 물리적 원리에 기반하며, 적합하고 개방된 표면이 필요하다. 기계 시각은 평평한 강 제품의 검사 반복성을 향상시킬 수 있지만, 2023년의 한 검토에 따르면 모든 강 표면 결함을 정의하고 분류하는 통일된 표준은 존재하지 않는다. 따라서 ISO 17635:2025는 방법의 선택, 합격 수준 및 검사 범위를 품질 요구사항, 재료, 두께, 용접 공정 및 기타 조건과 연계하여 정한다. 눈에 보이는 흔적은 단지 출발점일 뿐이다.

강자성 강재의 자분탐상검사

자분탐상검사(MT)는 강자성 강재의 표면 및 표면 직하 불연속을 찾는 방법이다. 이 검사는 눈에 보이는 모든 흔적을 결함으로 판정하지 않으며, 부품의 전체 체적을 검사하지도 않는다. 검사 결과는 지시이며, 이는 검사로 인해 형성된 자분의 가시적 또는 형광성 집적이다. 해당 지시가 허용할 수 없는 결함을 나타내는지는 그 크기, 형상, 위치, 방향 및 부품에 대해 규정된 합격 기준에 따라 결정된다.

ASNT는 물리적 절차를 명확하게 설명한다. 즉, 강자성 강재를 자화하고, 강자성 자분을 적용한 다음, 자속 누설장이 형성된 곳에 자분이 모이는 현상을 관찰한다(American Society for Nondestructive Testing, 2024). ASTM E709-21은 강재를 포함한 강자성 재료에서 균열 및 기타 표면 또는 표면 직하 불연속을 검출하기 위한 건식 및 습식 자분탐상 기법을 다룬다. 따라서 이 방법은 눈에 보이는 상태를 직접 관찰하는 육안검사와 다르며, 개방된 표면 불연속 안으로 침투액이 들어가는 원리를 이용하는 침투탐상검사와도 다르다.

자화와 자속 누설

전류가 부품을 통과하거나, 부품을 둘러싼 코일을 통과하거나, 전자기 요크의 극 사이를 통과하면 자화장이 강재를 통과한다. 완전하고 균일하게 자화된 영역에서는 자속이 주로 금속 내부를 따라 흐른다. 균열, 융합 불량, 겹침, 선상 결함 또는 기타 불연속은 이러한 자속의 경로를 방해한다. 자속의 일부는 강재 밖으로 밀려 나갔다가 다시 강재 안으로 들어가며, 불연속 부위 또는 그 주변에 누설장을 형성한다.

이 누설장에 놓인 강자성 자분은 누설 영역으로 끌려간다. 자분은 원인이 되는 불연속의 윤곽을 나타내는 선, 군집 또는 기타 패턴을 형성한다. 가시 자분을 사용하는 경우에는 백색광 아래에서 지시를 관찰할 수 있고, 형광 자분을 사용하는 경우에는 ultraviolet-A 조명 아래에서 관찰할 수 있다. 검사 매질은 자기장의 교란을 가시화할 뿐이며, 불연속의 전체 형상을 드러내지는 않는다.

자기장의 방향은 검사 결과에 핵심적인 영향을 미친다. 균열은 자화장에 대략 수직으로 놓일 때 가장 강한 누설장을 만든다. 자화장과 평행하거나 거의 평행하게 진행하는 불연속은 중대한 불연속이라도 약한 누설장과 희미한 지시만 만들 수 있다. 따라서 하나의 자화 방향만으로 모든 균열을 찾을 수 있다고 가정해서는 안 된다. 종방향 자화장은 그 자화장에 가로로 놓인 불연속에 적합하며, 부품에 전류를 통과시켜 형성한 원주 방향 자화장은 부품을 따라 진행하는 불연속을 드러내는 경향이 있다. 검사자는 절차와 부품 형상이 허용하는 경우, 일반적으로 별도의 통전 또는 다방향 기법을 사용하여 서로 크게 다른 두 방향의 자화장을 적용한다.

또한 자화는 재료와 검사 목적에 충분해야 한다. 지나치게 약한 자화는 유용한 누설장을 형성하지 못할 수 있다. 과도한 자화는 자분 배경을 만들고, 판독을 방해하거나, 자분 제거를 어렵게 할 수 있다. 형상도 중요하다. 날카로운 모서리, 키홈, 단면 변화부, 구멍, 용접 토우 및 접촉점은 자장을 왜곡하여 비관련 지시를 만들 수 있다. 이러한 패턴이 자동으로 균열을 의미하는 것은 아니다. 위치, 형상, 반복성 및 자화 조건 변화에 대한 반응을 바탕으로 관련 지시와 구별해야 한다.

표면 상태는 신뢰성에 영향을 미친다. 오일, 스케일, 도료, 녹, 용접 스패터 및 거친 가공면은 자분이 자유롭게 이동하는 것을 방해하거나 허위 자분 집적을 만들 수 있다. 따라서 세척과 표면 준비는 형식적인 사전 절차가 아니라 검사의 일부이다. 검사 후에는 잔류 자기가 가공, 조립, 계측 또는 사용 중 성능에 영향을 줄 수 있는 경우 이를 제거해야 할 수 있다.

MT는 페라이트계 및 다수의 마르텐사이트계 강종과 같은 강자성 강재에 적용된다. AISI 410 스테인리스강은 일반적으로 강자성이며, 풀림 처리된 AISI 304 스테인리스강은 대체로 비강자성이므로 일반적인 MT에 적합하지 않다. 합금 조성, 열처리, 냉간가공 및 온도는 자기적 거동을 변화시킬 수 있으므로, 강종명만으로 실제 부품의 반응 확인을 대신할 수 없다. MT는 알루미늄, 구리, 티타늄 또는 비강자성 오스테나이트계 스테인리스강을 위한 일반적인 검사 방법이 아니다.

ASTM E709-21에 따른 건식 및 습식 자분 기법

ASTM E709-21은 건식 자분 방식과 습식 자분 방식을 모두 설명한다. 건식 기법에서는 일반적으로 수동 벌브, 분말 송풍기 또는 기타 제어된 도포기를 사용하여 자화된 표면에 건식 강자성 분말을 적용한다. 자분은 누설장의 영향으로 표면을 따라 이동하여 불연속 부위에 모인다. 건식 분말은 비교적 거친 표면과 현장 조건에서 유용하지만, 바람, 진동, 과도한 분말 및 심한 표면 요철은 감도를 낮추거나 미세한 패턴을 가릴 수 있다.

습식 자분탐상검사에서는 미세하게 분쇄된 자성 입자를 액체 운반 매질에 현탁한다. 절차에 따라 부품을 자화한 상태에서 또는 자화하는 동안 분무, 유동 또는 침지 방식으로 현탁액을 적용한다. 습식 자분은 일반적으로 더 균일한 피막을 형성하며, 특히 표면이 매끄러운 부품의 미세한 표면 지시에 효과적이다. 형광 습식 자분은 통제된 암실 또는 자외선 조명 조건을 이용할 수 있는 경우 널리 사용된다. 액체는 표면을 적절히 젖게 해야 하며, 오염, 부적절한 농도, 침전 및 불충분한 교반은 결과를 변화시킬 수 있다.

건식 자분과 습식 자분 중 어느 것을 선택할지는 단순한 우열의 문제가 아니다. 자분의 종류, 운반 매질, 표면 마감, 조명, 부품 크기, 접근성, 자화 장비 및 요구 감도를 모두 고려해야 한다. ASTM E709-21은 검사 수행 방법에 관한 실무 지침이지, 모든 경우에 적용되는 합격 규격은 아니다. 이 표준은 검사를 어떻게 수행할 수 있는지를 다루며, 어떤 지시를 허용할 수 있는지는 제품 규격, 제작 규격 또는 계약 표준이 결정한다.

검사자는 충분한 자장 강도를 설정하고 해당 절차에서 요구하는 점검을 통해 장비 성능을 확인해야 한다. 그런 다음 예상되는 불연속에 유효한 교차각이 형성되도록 부품을 적절한 방향으로 자화한다. 자분의 적용, 관찰, 과잉 자분 제거 및 판독은 올바른 순서로 이루어져야 한다. 자분이 지시를 형성하기 전에 자장을 제거하거나 과잉 자분을 제거하지 않으면 관찰 영상이 오해를 일으킬 수 있다.

표면 및 표면 직하 검출 한계

MT는 표면으로 개방되어 있거나 표면 바로 아래에 있는 불연속에 가장 민감하다. 표면 개방 균열, 선상 결함, 겹침 및 용접 토우 균열은 일반적으로 날카롭고 집중된 지시를 만든다. 얕은 표면 직하 불연속도 그 누설장이 표면까지 도달하기 때문에 검출될 수 있다. 그러나 깊이가 증가하면 누설장은 약해지고 퍼진다. 지시는 덜 뚜렷해지며, 작은 불연속은 배경 자분 패턴 속에 묻혀 사라질 수 있다.

모든 강재 부품에 적용되는 단일 깊이 한계는 없다. 검출 가능성은 불연속의 크기, 개구 폭, 방향, 깊이, 강재의 투자율, 자화 전류, 자장 방향, 표면 거칠기, 자분의 특성 및 관찰 조건에 따라 달라진다. 넓은 표면 직하 결함은 검출 가능한 패턴을 만들 수 있지만, 더 유리한 깊이에 있는 작은 결함은 검출되지 않을 수 있다. 따라서 “MT는 일정한 깊이까지 결함을 검출한다”와 같은 주장은 적합성이 검증된 절차 및 기준 표준과 연계되지 않는 한 오해를 불러일으킨다.

MT는 체적 상태를 판정할 수도 없다. 내부 기공, 슬래그 혼입, 라미네이션 또는 표면 누설이 거의 발생하지 않는 용입 불량은 검출하지 못할 수 있다. 내부 건전성이 요구사항에 포함되는 경우에는 초음파탐상검사, 방사선투과검사 또는 다른 체적 검사 방법이 필요할 수 있다. MT는 체적 검사를 대신할 수 없다.

판독에서는 용어와 처분 결정을 구분해야 한다. ISO 8785:1998은 표면 불완전성에 관한 용어, 정의 및 매개변수를 규정하지만, 불완전성이 자동으로 허용할 수 없는 결함을 의미하는 것은 아니다. 자분 패턴은 지시이다. 이는 적용되는 합격 기준에 따라 평가된 경우에만 불합격 결함이 된다. 강재 주물의 경우 ASTM A903/A903M은 자분탐상 또는 침투탐상검사를 위한 표면 합격 기준을 규정하며, 관련 선형 및 비선형 지시를 평가하도록 요구한다. ASTM A802-19는 강재 주물의 육안검사 및 표면 합격 기준을 다룬다. 육안검사의 합격 기준과 MT의 합격 기준은 서로 관련되지만 상호 대체할 수는 없다.

용접 검사에도 동일한 논리가 적용된다. ISO 17635:2025는 품질 요구사항, 재료, 두께, 용접 공정 및 기타 조건에 따라 비파괴검사 방법, 기법, 합격 등급 및 검사 범위를 선정하도록 연계한다. MT는 육안검사로 놓칠 수 있는 용접 토우 균열을 드러낼 수 있지만, 용접부에 내부 불연속이 없다는 것을 입증할 수는 없다. 이 방법이 답하는 질문은 구체적이다. 즉, 자화로 인해 표면 또는 표면 직하의 자속 누설장과 관련된 자분 지시가 형성되는가? 합격 표준이 답하는 별도의 질문은 무엇이 사용 상태로 남아 있어도 되는가이다.

자분탐상 및 액체침투탐상에 의한 표면 합격 기준

눈에 보이는 표시가 있다고 해서 자동으로 불합격 결함이 되는 것은 아니며, 자분 또는 침투 지시가 나타났다고 해서 유해한 불연속의 존재가 자동으로 입증되는 것도 아니다. 탐상 방법은 증거를 제시하고, 해당 제품 표준이 그 증거를 어떻게 분류하고 합격시킬지를 결정한다. 이러한 구분은 강 주물에서 특히 중요하다. 주조 형상, 표면 상태, 기계가공, 용접 보수, 국부적인 투자율 변화가 모두 지시 양상에 영향을 줄 수 있기 때문이다.

여기서 다루는 주물 합격 관련 논의에서는 ASTM A903/A903M이 적용 기준이다. 이 표준은 자분탐상 또는 액체침투탐상으로 검사한 강 주물의 표면 합격 기준을 규정하며, 관련 선형 및 비선형 지시를 평가하도록 요구한다. 적용 판은 구매 사양서, 도면, 검사 절차서 또는 계약서에 명시되어야 한다. ASTM A903/A903M을 모든 강 제품, 용접부, 단조품 또는 제작 부품에 적용되는 보편적인 합격 기준으로 취급해서는 안 된다.

관련 선형 및 비선형 지시

지시라는 용어는 탐상으로 인해 나타난 반응을 의미한다. 그 자체로 실제 불연속이나 그것이 사용 중 미치는 영향을 설명하는 것은 아니다. 표면으로 개방된 균열은 뚜렷한 선형 지시를 나타낼 수 있으며, 원형 공동, 고립된 기공 또는 작은 불연속의 군집은 비선형 지시를 나타낼 수 있다. 지시의 외관은 중요하지만, 해석은 그 위치, 방향, 연속성, 대비 및 검사 기법과의 관계에도 좌우된다.

관련 지시는 부품의 형상, 표면 거칠기, 자화 상태, 잔류 침투액 또는 기타 탐상 인공물이 아니라 불연속에 의해 발생한 것으로 판단되는 지시를 말한다. 비관련 지시는 날카로운 모서리, 키홈, 나사산, 급격한 단면 변화, 서로 다른 재료 사이의 경계 또는 사용상 중요한 결함 없이 탐상 매체가 고이는 영역에서 발생할 수 있다. 따라서 검사자는 형상에 의해 발생한 반응과 불연속에 의해 발생한 반응을 구별해야 한다.

자분탐상에서는 방향이 특히 중요하다. 불연속이 자계 방향을 가로질러 대략 놓여 있을 때 가장 쉽게 검출된다. 불연속이 자로를 차단하여 자속 누설을 발생시키기 때문이다. 인가된 자계와 평행한 균열은 약하거나 불완전한 반응을 나타낼 수 있다. 절차서 또는 합격 기준에서 방향이 서로 다른 결함에 대한 검출 범위를 요구하는 경우에는 두 번째 자화 방향이 필요할 수 있다.

“선형”과 “비선형”은 표시가 길어 보이는지 또는 둥글어 보이는지를 일상적으로 묘사하는 표현이 아니다. ASTM A903/A903M은 강 주물에서 이러한 범주를 평가하기 위한 기본 체계를 제공한다. 검사자는 임의로 만든 길이 대 폭의 규칙을 적용하는 대신, 지정된 판에 수록된 정의, 검사 조건, 기록 규칙 및 합격 요건을 사용해야 한다. 지시 크기에 관한 보편적인 한계가 있다고 가정해서는 안 된다. 허용되는 크기, 간격, 군집 및 위치는 적용되는 ASTM A903/A903M의 판과 계약에서 요구하는 제품별 요건에 따라 달라진다.

표면 상태도 결과에 영향을 준다. 스케일, 도료, 오일, 기계가공 자국, 용접 스패터 및 과도한 거칠기는 불연속을 가리거나 오해를 유발하는 반응을 만들 수 있다. 세척은 단순히 외관을 개선하기 위한 작업이 아니다. 세척을 통해 자분이나 침투액이 표면과 제어된 방식으로 상호작용할 수 있다. 주물에서는 연삭 자국이 육안검사에서 균열처럼 보일 수 있으며, 얕게 표면으로 열린 수축 결함은 침투액을 보유하여 더 강한 지시를 발생시킬 수 있다. 어느 경우도 외관만으로 합격 또는 불합격을 결정해서는 안 된다.

ASTM A903/A903M 및 강 주물

ASTM A903/A903M은 자분탐상 및 액체침투탐상 방법에 의한 강 주물의 표면 검사를 다룬다. 이러한 적용 범위는 ASTM E709-21과 같은 방법 표준과 구별되는 점이다. ASTM E709-21은 강을 포함한 강자성 재료에서 균열과 기타 표면 또는 표면 근처의 불연속을 검출하기 위한 건식 및 습식 자분탐상 기법을 설명한다. 즉, 검사를 수행하는 방법을 제시한다. ASTM A903/A903M은 주물에 적용되는 합격 기준과 평가 요건을 제공한다.

이 구분은 실무적으로 중요하다. ASTM E709-21은 특정 자화 조건에서 자분이 특정한 양상으로 모인다는 사실을 확인할 수 있다. 그러나 그 자체만으로는 그러한 모든 양상이 주물에서 불합격이라는 것을 정하지 않는다. 이후의 판단은 ASTM A903/A903M, 주물 도면 및 적용되는 구매 사양서에 따라 이루어진다.

자분탐상에는 강자성 재료가 필요하다. 강 주물을 자화한 뒤 건식 자분 또는 습식 자분 현탁액을 적용한다. 자분은 표면 또는 표면 근처 영역에서 자속이 누설되는 곳에 모여 지시를 형성한다. 이 방법은 표면 아래의 일부 불연속도 검출할 수 있지만, 검출 반응은 깊이에 따라 약해지며 불연속의 크기, 방향, 자화 세기 및 재료 상태에 좌우된다. 따라서 자분탐상은 방사선투과검사, 초음파탐상 또는 육안검사를 일반적으로 대체하는 방법이 아니다.

액체침투탐상은 물리적 원리가 다르며, 강뿐만 아니라 비강자성 재료에도 적용할 수 있다. 침투액은 표면을 적시고 표면으로 열린 불연속 내부로 들어가야 한다. 과잉 침투액을 제거한 후 현상제가 갇힌 침투액을 다시 표면 쪽으로 끌어내어 가시 또는 형광 지시를 형성한다. 밀폐된 표면 아래 불연속은 크기와 관계없이 일반적으로 검출되지 않는다. 표면 세척, 침투 시간, 제거 방법, 현상제 상태, 조명 및 침투탐상 시스템의 감도가 모두 결과에 영향을 준다.

이러한 방법은 동일한 주물에 대해 서로 다른 결과를 낼 수 있다. 자분은 표면으로 열려 있지 않은 표면 근처 균열에 반응할 수 있는 반면, 액체침투탐상은 명확한 자분 양상을 형성하기에는 자속 누설이 부족한 매우 미세한 표면 개방 균열을 나타낼 수 있다. 반대로 거칠거나 다공성인 주물 표면은 침투액을 보유하여 확산되고 해석하기 어려운 지시를 만들 수 있다. 방법의 선정은 재료, 표면 상태, 불연속의 종류, 검사 단계 및 요구되는 합격 수준에 따라 이루어져야 한다.

지시 평가와 자동 불합격의 구분

지시는 의사결정 과정을 시작하게 하는 것이지, 그 과정을 끝내는 것이 아니다. 검사자는 먼저 지시가 실제이며 관련성이 있는지 확인한 다음, 그 형태와 위치를 기록하고, 마지막으로 해당 합격 기준과 비교한다. 절차에서 허용하는 경우 세척, 가벼운 표면 다듬기 또는 재검사를 통해 반응이 제거 가능한 표면 상태에서 비롯된 것인지 지속되는 불연속에서 비롯된 것인지 판단하는 데 도움을 받을 수 있다. 모든 보수 및 재검사 요건은 비공식적인 관행이 아니라 적용 사양서에 따라야 한다.

따라서 계약서에서 검출된 상태를 명시적으로 불합격으로 규정하지 않는 한, 자동 불합격은 부적절한 검사 관행이다. 길어 보이는 지시가 비관련 지시일 수 있다. 작은 지시라도 중요 부위에 있거나 균열을 나타내는 경우에는 불합격일 수 있다. 군집을 이루거나 정렬된 비선형 지시는 고립된 원형 지시와 다르게 평가될 수도 있다. 적용되는 범주와 합격 기준은 ASTM A903/A903M에서 확인해야 한다. 이 글에서는 수치상의 크기 한계를 제시하지 않는다. 그러한 한계는 지정된 판, 제품 사양서, 도면 또는 계약 요건에 따라 정해져야 하기 때문이다.

보고서에는 검사 방법에서 판정에 이르는 과정이 보존되어야 한다. 여기에는 검사 방법과 기법, 표면 준비, 장비 또는 소모품, 관련 지시의 위치, 선형 또는 비선형으로서의 분류, 처분 결과 및 사용한 합격 기준 문서가 포함된다. 이러한 기록은 “MT 불합격” 또는 “PT 불합격”이라고만 기록하고 어떤 지시가 발견되었으며 어떤 요건에 의해 불합격이 되었는지를 밝히지 않는 흔한 오류를 방지한다.

육안검사는 두 방법 중 어느 하나를 실시하기 전후에도 유용하지만, 육안검사가 이들 방법과 서로 대체 가능한 것은 아니다. ISO 8785:1998은 표면 불완전성에 관한 용어와 파라미터를 제공하며, ASTM A802/A802M은 강 주물의 육안검사 및 표면 합격 기준을 다룬다. 육안검사는 눈에 보이는 불연속을 직접 관찰하는 반면, 자분탐상과 액체침투탐상은 검사 매체에 의해 발생한 반응을 관찰한다. 검사 방법, 재료 및 합격 기준은 서로 연계되어 있어야 한다.

용접 강재에 대한 NDT 방법 선택

용접부에 표시가 있다고 해서 자동으로 결함인 것은 아니며, 시험 지시가 있다고 해서 자동으로 불합격 대상이 되는 것도 아니다. 표면 불완전은 합의된 용어로 기술되는 특징이고, 지시는 검사 방법에 의해 생성된 반응이며, 결함은 특정 기준에 따라 허용할 수 없는 것으로 판단된 불완전이다. 고장 메커니즘은 이와 다시 다르다. 균열, 수소 보조 파괴, 피로 성장, 부식 또는 취성 파괴는 부품이 기능을 상실할 수 있는 방식을 설명한다. 검사 계획에서는 이러한 범주를 서로 구분해야 한다.

ISO 17635:2025는 품질 요구사항, 재료, 두께, 용접 공정 및 기타 조건에 따른 비파괴검사 방법, 기법, 합격 수준 및 검사 범위의 선정 규칙을 제공한다. Strong evidence

ISO 17635:2025는 용접 이음부에 적용할 비파괴검사(NDT) 방법, 기법, 합격 수준 및 검사 범위를 선택하기 위한 주요 체계를 제공한다. 이 표준의 선택 논리는 검사 계획을 품질 요구사항, 재료, 두께, 용접 공정 및 기타 조건과 연계한다. 따라서 방법 선택은 제작 후에 적용하는 최종 점검표가 아니라 설계 및 제조상의 의사결정이다.

ISO 17635:2025에 따른 방법 선택

ISO 17635:2025는 하나의 NDT 방법을 모든 경우에 적용할 수 있는 보편적인 해답으로 만들지 않는다. 각 방법은 특정한 물리적 특징에 반응하며 사각지대를 갖는다. 표면이 노출되고 접근 가능한 경우, 육안검사는 표면으로 열린 균열, 언더컷, 불규칙한 용접 형상, 아크 스트라이크, 육안으로 확인 가능한 기공 또는 부정렬을 발견할 수 있다. 그러나 용접 표면이 양호해 보인다는 이유만으로 표면 아래에 밀착된 융합 불량을 신뢰성 있게 발견할 수는 없다.

육안검사는 단순히 보조 장비 없이 흘끗 보는 것 이상을 의미한다. ASNT는 육안검사와 일반적인 육안 관찰을 구분한다. 육안검사는 눈에 보이는 불연속을 직접 관찰하는 반면, 자분탐상검사(MT)와 침투탐상검사(PT)는 시험 매체에 의해 생성된 지시를 관찰한다. ISO 17637:2016은 금속 재료의 융합 용접 이음부에 대한 육안검사를 규정하며, 용접 전에도 적용할 수 있다. 이러한 용접 전 적용은 이음부 준비, 맞춤, 청정도 및 모서리 상태가 완성된 용접부에 영향을 줄 수 있는 경우에 중요하다.

MT는 자기에 기반한다. 부품을 자화하면 자속이 불연속부에서 누설되는 위치에 강자성 입자가 모인다. ASTM E709-21은 강을 포함한 강자성 재료의 표면 및 표면 근처 불연속에 대한 건식 및 습식 자분탐상 기법을 다룬다. 따라서 MT는 자화할 수 있는 탄소강 및 저합금강에 적합하지만, 모든 합금이나 모든 결함 깊이에 대한 일반적인 해결책은 아니다. 또한 그 반응은 자계 방향에 좌우된다. 자계와 평행한 불연속은 약한 지시를 나타낼 수 있으므로 둘 이상의 자화 방향이 필요할 수 있다.

PT는 침투액이 표면으로 열린 불연속 안으로 들어간 다음 현상제에 의해 밖으로 빠져나오는 원리를 이용한다. 강을 포함한 다양한 비다공성 재료에 사용할 수 있지만, 표면으로 개방된 결함만 다룰 수 있다. 도료, 스케일, 오일, 거친 표면, 불충분한 세척 또는 부적절한 표면 상태는 결과를 가리거나 왜곡할 수 있다. 따라서 PT와 MT는 모두 균열을 발견할 수 있다는 이유만으로 서로 대체할 수 있는 방법이 아니다.

ISO 17635:2025에 따른 보다 종합적인 결정 과정에서는 내부 용접 형상이나 불연속의 분포가 우려되는 경우 체적검사 또는 기타 검사가 필요할 수도 있다. 제시된 표준은 이러한 방법을 선택하기 위한 체계를 마련하지만, 방사선투과검사(RT) 또는 초음파탐상검사(UT)를 표면검사의 자동적인 대체 방법으로 취급하는 것을 정당화하지는 않는다. 적절한 계획은 어떤 결함 집단을 대상으로 하는지, 어떤 방법이 그 결함에 물리적으로 반응할 수 있는지, 그리고 남은 위험을 어떤 다른 방법이 다루는지를 명시한다.

머신 비전도 동일한 엄격한 체계 안에서 다루어야 한다. 2023년 논문 Review of Surface Defect Detection of Steel Products Based on Machine Vision은 강재 표면 결함의 정의 및 분류에 관한 통일된 표준이 존재하지 않는다고 밝히고, 카메라 기반 광학검사를 머신 비전 시스템의 핵심 구성요소로 제시한다. 2021년 오울루 대학교 학위논문은 평강 제품의 결함을 검출하고 분류하기 위한 자동 광학검사를 설명한다. 이러한 시스템은 반복성과 기록 관리를 향상할 수 있지만, 이미지 분류만으로 합격 여부를 결정할 수는 없다. 결함 용어, 조명, 교정, 해상도, 표면 상태 및 적용되는 합격 기준이 여전히 그 결과의 의미를 좌우한다.

재료, 두께, 공정 및 품질 요구사항

재료는 실무상 첫 번째 선별 기준이다. MT는 강자성 강을 필요로 하며, 자기 투자율, 형상, 잔류 자화 및 자계 강도의 영향을 받을 수 있다. PT는 자화를 필요로 하지 않지만, 충분히 깨끗하고 비다공성인 표면과 그 표면까지 도달하는 불연속이 필요하다. 육안검사는 시야, 충분한 조도, 접근성 및 관련 특징을 관찰할 수 있는 표면 상태를 필요로 한다.

두께는 검사 문제의 성격을 바꾼다. 얇은 용접부에서는 형상이나 표면으로 열린 균열을 직접 관찰할 수 있지만, 내부 불완전이 존재할 수 있는 체적은 작다. 두꺼운 이음부에서는 표면 검사로 도달할 수 없는 평면형 또는 체적형 불연속이 감춰질 수 있다. 따라서 선택은 검사의 편의성보다 예상되는 결함 형상을 따라야 한다. 즉, 노출되었거나 표면 근처에 있는 특징에는 표면검사 방법을 사용하고, 내부 건전성이 요구사항에 포함되는 경우에는 적절한 체적검사 방법을 사용해야 한다.

용접 공정은 예상되는 불연속의 분포를 변화시킨다. 가스 기공, 슬래그 관련 특징, 융합 불량, 용입 불완전, 크레이터 균열, 응고 균열, 수소 보조 균열, 과도한 덧살 및 언더컷은 형상이나 위치가 서로 같지 않다. 이음부 설계, 용접 자세, 입열량, 차폐, 용접 재료, 예열, 층간 온도 및 구속 조건도 위험에 영향을 준다. 표면으로 열린 균열의 위험을 유발하는 것으로 알려진 공정이라면 VT 후 MT 또는 PT를 적용하는 것이 타당할 수 있다. 내부 융합 불량과 관련된 공정 및 이음부 구성이라면 용접부 체적을 검사할 수 있는 방법이 필요할 수 있다.

검사 선택에 앞서 품질 요구사항을 명시해야 한다. ISO 17635:2025는 NDT 선택을 요구되는 용접 품질 수준 및 적용되는 합격 수준과 연계한다. 결과가 중대한 압력 경계, 피로에 민감한 부착부, 인양 부품 및 하중이 작용하는 구조 연결부가 동일한 검사 전략을 필요로 하는 것은 아니다. 그렇다고 해서 요구사항을 비공식적으로 낮추어도 된다는 의미는 아니다. 설계 책임자, 제품 사양서, 용접 표준 및 검사 계획은 적용되는 품질 기준과 합격 기준을 식별해야 한다.

용어 역시 의사결정에 영향을 준다. ISO 8785:1998은 허용 가능한 불완전 및 측정 방법을 포함하여 표면 불완전에 관한 용어, 정의 및 매개변수를 규정한다. 이러한 용어 체계가 없으면 검사자가 “균열”, “선”, “표시” 또는 “지시”를 일관되지 않게 기록할 수 있으며, 그 결과 합격 기준과의 비교가 신뢰성을 잃게 된다.

검사 범위 및 합격 수준

검사 범위는 용접부를 어느 정도 검사하는지를 의미한다. 즉, 용접부 전체 길이, 선택된 부분, 특정 구역 또는 최초 발견 결과에 따라 추가로 지정된 영역을 검사할 수 있다. 이는 방법의 검출 능력과는 별개의 문제다. 관련 지시를 검출할 수 있는 방법이라고 해서 검사하지 않은 길이의 건전성이 입증되는 것은 아니다.

계획에는 용접부 분류, 위치, 시기, 방법의 순서, 접근 제한 및 확대 검사 규칙을 명시해야 한다. VT는 일반적으로 맞춤 상태 확인 중, 규정된 경우 용접 중, 그리고 용접 완료 후에 사용된다. MT 또는 PT는 표면 준비 후 실시할 수 있으며, 연삭 또는 보수 후 반복할 수도 있다. 관련 지시가 발견되면 인접 용접 길이, 연결된 용접부 또는 전체 대상 집단에 대해 추가 검사를 실시할지 계획에서 정해야 한다.

합격 기준은 모호한 시각적 인상이 아니라 지시에 적용된다. 예를 들어 ASTM A903/A903M은 MT 또는 PT로 검사하는 강 주물에 대한 표면 합격 기준을 규정하고, 관련 선형 및 비선형 지시의 평가를 요구한다. ASTM A802-19는 강 주물에 대한 육안검사 및 표면 합격 기준을 다룬다. 이러한 주물용 표준은 적용되는 사양서가 실제로 이를 인용하는 경우가 아니라면 용접 이음부에 그대로 적용해서는 안 된다.

용접부가 VT를 통과하더라도 방법마다 대상으로 하는 결함 집단이 다르므로 MT, PT, RT 또는 UT가 추가로 필요할 수 있다. 반대로 기록된 MT 지시는 비관련 지시이거나 제거 가능한 표면 오염 또는 형상에 의한 반응일 수 있으며, 불합격 대상인 균열이 아닐 수도 있다. 검사자는 지시를 특성화하고, 크기를 측정하며, 지정된 합격 수준에 따라 평가해야 한다.

올바른 접근법은 조정된 검사이다. 즉, 우려되는 고장 요인을 정의하고, 재료와 용접 공정을 파악하며, 두께와 접근성을 고려하고, ISO 17635:2025에 따라 상호 보완적인 방법을 선택하고, 검사 범위를 설정하며, 시험 시작 전에 합격 기준을 명시해야 한다. 하나의 시험만으로 모든 질문에 답할 수 있는 경우는 드물다. 방어 가능한 결과는 각 방법을 용접부가 물리적으로 드러낼 수 있는 대상에 맞추는 데서 나온다.

강재의 머신 비전 및 자동 광학 검사

기계 시각 검사기계 시각 검사 카메라 기반 검사 시스템으로, 표면 영상을 획득하고 영상 처리 또는 분류 규칙을 사용하여 광학 특징의 위치를 찾고 분류한다.

머신 비전은 생산 라인에서 강재 표면을 반복적으로 기록하고 평가할 수 있는 방법을 제공하지만, 기록된 모든 흔적을 불합격 결함으로 판정하는 것은 아닙니다. 카메라는 반사광 또는 투과광을 포착하고, 소프트웨어는 이미지 내 패턴을 식별합니다. 그 결과는 광학적 지시로 나타나며, 그 의미는 제품 사양, 검사 단계 및 합격 기준에 따라 달라집니다.

자동 광학 검사는 평판 강철 제품의 결함을 검출하고 분류할 수 있다. Limited evidence

이러한 구분은 특히 평판 제품에서 중요합니다. 스트립, 시트 및 후판은 고속으로 카메라를 통과할 수 있으며, 넓은 표면에는 스케일, 윤활제, 롤 자국, 얼룩, 긁힘, 피트, 박리 및 기타 불규칙성이 존재할 수 있습니다. 오울루대학교의 학위논문(2021)은 자동 광학 검사를 평판 강재 제품의 결함을 검출하고 분류하는 방법으로 설명합니다. 머신 비전에 기반한 기계 시각 검토 논문 Review of Surface Defect Detection of Steel Products Based on Machine Vision (2023)은 카메라 기반 광학 검사가 이러한 시스템의 핵심 구성 요소임을 밝히는 한편, 강재 표면 결함을 정의하고 분류하기 위한 통일된 표준은 존재하지 않는다고 설명합니다.

공통 용어가 없다는 사실은 단순한 문서화 문제가 아닙니다. 눈에 보이는 선이 한 데이터세트에서는 긁힘으로, 다른 데이터세트에서는 압연 박입 스케일 결함으로, 또 다른 데이터세트에서는 표면 균열로 불릴 수 있습니다. 이러한 명칭은 서로 다른 원인, 치수 및 합격 판정을 의미합니다.

카메라, 조명 및 이미지 취득

이미지 취득은 분할, 특징 추출 또는 분류에 앞서 수행되는 첫 번째 기술 단계입니다. 시스템은 이동하는 강재 표면의 유용한 이미지를 형성하고, 관심 있는 지시와 관련된 시각적 대비를 보존해야 합니다. 화소 해상도가 높은 카메라라도 관련 형상을 가리는 조명을 보완할 수는 없습니다.

라인 스캔 카메라는 연속 스트립 라인에서 흔히 사용됩니다. 제품이 카메라 아래를 이동할 때 한 번에 가로 방향 한 줄씩 이미지를 구성하기 때문입니다. 카메라의 타이밍은 라인 속도와 일치해야 합니다. 취득 속도가 너무 느리면 이미지가 늘어나거나 공백이 발생하고, 너무 빠르면 동일한 표면 영역이 비효율적으로 샘플링될 수 있습니다. 영역 스캔 카메라는 직사각형 프레임을 촬영하며, 정지된 후판, 절단된 구간 또는 저속 검사 구역에 적합할 수 있습니다. 그러나 넓은 이동 표면을 검사하려면 여러 대의 카메라와 정밀한 이미지 스티칭이 필요할 수 있습니다.

조명은 무엇을 ‘보이는 것’으로 간주할지를 결정합니다. 확산 조명은 광택이 있거나 밝은 강재에서 발생하는 눈부심을 줄이고, 반사율의 넓은 변화를 드러낼 수 있습니다. 저각 조명 또는 명시야가 아닌 암시야 조명은 얕은 융기, 홈 및 돌출 입자가 더 강한 명암 변화를 일으키도록 합니다. 동축 조명은 비교적 평탄한 표면에 도움이 될 수 있으며, 백라이트는 표면 질감보다 윤곽과 두께 방향으로 관통하는 구멍을 강조합니다. 적외선, 자외선 또는 다중 스펙트럼 조명 배열은 가시광선 아래에서 유사하게 보이는 화합물이나 잔류물을 구분하는 데 도움이 될 수 있지만, 그것만으로 결함의 금속학적 원인이 확립되는 것은 아닙니다.

강재는 표면 마감, 산화, 거칠기, 곡률 및 오염에 따라 반사율이 변하기 때문에 특히 이미징이 어렵습니다. 스케일 패치는 노출된 금속과 다르게 빛을 산란시킬 수 있고, 냉각제는 밝은 줄무늬를 만들 수 있으며, 얕은 함몰은 조명이 표면과 같은 방향으로 정렬될 때 사라질 수 있습니다. 따라서 카메라 노출, 렌즈 각도, 편광, 작업 거리, 진동 및 렌즈 오염은 검사 결과의 일부가 됩니다. 표면 스케일의 변화나 생산 속도의 변화는 동일한 물리적 특징의 겉보기 크기와 대비를 바꿀 수 있습니다.

광학 검사는 물리적인 한계도 지닙니다. 카메라는 표면의 외관을 기록할 뿐, 자기 플럭스 누설이나 침투액의 집적을 기록하지는 않습니다. ASTM E709-21은 강재를 포함한 강자성 재료에서 표면 및 표면 근처의 불연속을 검출하기 위한 건식 및 습식 자분탐상 기법을 다룹니다. 이 방법에서는 자화로 누설 자장이 형성되고 강자성 입자가 그 부분에 모입니다. 액체 침투탐상 역시 침투액이 표면으로 개방된 불연속부에 들어갔다가 나중에 다시 나타나는 현상에 의존합니다. 머신 비전은 균열의 개구부, 얼룩 또는 입자 침착을 관찰할 수 있지만, 더 선명한 이미지를 생성한다고 해서 어느 시험도 재현하는 것은 아닙니다.

동일한 원리는 육안 검사에도 적용됩니다. ASNT는 정해진 방법에 따라 가시적인 불연속을 직접 관찰하는 육안검사를 일반적인 맨눈 검사와 구분합니다. 반면 자분탐상 및 액체 침투탐상은 시험 매체에 의해 생성된 지시를 관찰합니다. ISO 17637:2016은 금속 재료의 용융 용접 이음부에 대한 육안검사를 규정하며, 용접 전에 적용할 수도 있습니다. 이러한 표준은 카메라 이미지가 다른 모든 비파괴검사와 동등하다는 의미가 아닙니다.

검출과 분류의 차이

자동 광학 시스템은 일반적으로 여러 가지 서로 다른 작업을 수행합니다. 이미지 취득은 화소를 기록합니다. 전처리는 불균일한 조명을 보정하거나, 노이즈를 억제하거나, 밝기를 정규화할 수 있습니다. 분할 또는 위치 특정은 주변 표면과 다른 화소, 영역 또는 좌표를 식별합니다. 특징 추출은 이러한 영역을 길이, 폭, 면적, 방향, 모서리의 선명도, 질감, 명도 값의 변화 또는 스트립 내 위치와 같은 측정 가능한 특성으로 변환합니다. 그런 다음 분류는 해당 대상을 긁힘, 피트, 스케일, 개재물 또는 얼룩과 같은 범주에 할당합니다.

검출과 분류는 서로 다른 질문에 답합니다. 검출은 “비정상적인 이미지 패턴은 어디에 있는가?”를 묻습니다. 분류는 “그 패턴에 어떤 명칭을 부여해야 하는가?”를 묻습니다. 시스템은 좁은 지시의 위치를 정확하게 찾아내면서도 그 원인을 잘못 할당할 수 있습니다. 반대로 크고 뚜렷한 얼룩은 정확하게 분류하면서도 이미지에 충분한 대비가 없기 때문에 희미한 균열을 놓칠 수 있습니다. 따라서 보고된 검출 결과를 시스템이 금속학적 고장 메커니즘을 식별했다는 증거로 보아서는 안 됩니다.

지시와 불합격 결함의 구분은 분류 이후에도 여전히 중요합니다. ISO 8785:1998은 허용 가능한 불완전성과 측정 방법을 포함하여 표면 불완전성에 관한 용어, 정의 및 매개변수를 제공합니다. 머신 비전 모델은 한 영역을 ‘긁힘’이라고 표시할 수 있지만, 관련 제품 표준에서는 지정된 깊이, 길이 또는 밀도 이하의 긁힘을 허용할 수 있습니다. 반대로 작은 선형 지시는 해당 합격 기준에서 이를 중요한 지시로 취급한다면 추가 검사가 필요할 수 있습니다.

강재 주조품의 경우 ASTM A802-19는 육안검사 및 표면 합격 기준을 다룹니다. ASTM A903/A903M은 자분탐상 또는 액체 침투탐상으로 검사한 강재 주조품에 대한 표면 합격 기준을 규정하며, 관련 선형 및 비선형 지시의 평가를 요구합니다. 이러한 기준은 일반적인 이미지 분류기로 추론할 수 없습니다. 정해진 검사 방법, 평가 규칙 및 제품별 판정이 필요합니다.

유용한 머신 비전 설치는 이러한 판정을 여전히 지원할 수 있습니다. 마커를 작동시키거나, 연삭 또는 샘플링을 위해 위치를 기록하거나, 표면 상태의 범위를 측정하거나, 의심되는 소재를 자격을 갖춘 후속 검사로 보낼 수 있습니다. 그러나 합격 기준을 명시적으로 대체해서는 안 됩니다. 용접부에 대해 ISO 17635:2025는 품질 요구사항, 재료, 두께, 용접 공정 및 기타 조건에 따라 비파괴검사 방법, 기법, 합격 등급 및 검사 범위를 선택하기 위한 규칙을 정합니다. 선택되는 방법은 검사 목적에 따라 결정되며, 카메라가 자동으로 올바른 답이 되는 것은 아닙니다.

데이터세트와 용어가 보고된 성능에 영향을 미치는 이유

머신 비전 연구의 성능 수치는 시험 조건과 라벨이 명확할 때에만 의미가 있습니다. 2023년 검토 논문이 강재 표면 결함을 정의하고 분류하기 위한 통일된 표준이 없다고 밝힌 것은, 유사한 소재를 검사하면서도 두 시스템이 서로 다른 결과를 보고할 수 있는 이유를 설명합니다. 한 시스템은 스케일을 결함 등급으로 취급할 수 있고, 다른 시스템은 전처리 과정에서 스케일 관련 이미지를 제거할 수 있습니다. 한 시스템은 연결된 각 영역을 별개의 대상으로 표시할 수 있으며, 다른 시스템은 인접한 흔적을 하나의 사건으로 결합할 수 있습니다.

클래스 불균형은 또 다른 문제를 만듭니다. 희귀 결함은 운용상 가장 중요할 수 있지만 데이터세트에 포함되는 이미지는 적습니다. 모델은 흔한 얼룩과 롤 자국을 인식하는 데 성공하는 것처럼 보이면서도 드물게 발생하는 균열이나 박리를 식별하지 못할 수 있습니다. 이미지를 무작위로 나누면 동일 코일에서 얻은 거의 동일한 프레임이 학습 세트와 시험 세트에 모두 들어갈 수 있으며, 이 경우 다른 용강, 표면 마감, 카메라 설정 또는 생산 캠페인에 적용했을 때보다 성능이 더 좋아 보일 수 있습니다.

조명, 반사율, 표면 스케일 및 라인 속도는 데이터 분포를 변화시킵니다. 무광 열간 압연 스트립으로 학습한 모델은 광택이 있는 냉간 압연 시트에 그대로 적용되지 않을 수 있습니다. 한 검사원이 부여한 라벨에는 검증된 원인보다 시각적 인상이 반영될 수 있습니다. 데이터세트에 제품 등급, 표면 마감, 두께, 카메라 배열, 조명, 속도 및 검사 단계가 기록되어 있지 않다면 이후의 비교는 유용한 맥락을 잃게 됩니다.

따라서 신뢰할 수 있는 평가는 점수를 산정하는 단위를 보고해야 합니다. 그 단위는 화소, 결함 영역, 이미지, 스트립 길이 또는 코일일 수 있습니다. 또한 위치 특정과 분류를 구분하고, 경계선상 지시를 어떻게 처리했는지 명시해야 합니다. 무엇보다도 모든 이상을 자동 불합격으로 취급하지 말고, 라벨을 문서화된 합격 기준과 연결해야 합니다. 머신 비전은 측정 및 의사결정 지원 시스템입니다. 그 가치는 이미지를 취득한 후 적용되는 알고리즘뿐 아니라 통제된 취득 과정과 엄격한 용어 사용에도 크게 좌우됩니다.

제품 형태 및 제조 단계에 따른 검사 계획

검사 계획은 제품의 형상과 그 표면을 형성한 제조 공정에서 시작한다. 압연 스트립의 어두운 선, 주조품의 공동, 용접부 옆의 홈은 사진상으로 비슷해 보일 수 있지만 동일한 검사 문제를 제기하는 것은 아니다. 접근성, 표면 상태, 자성 응답, 조명, 코팅, 곡률, 그리고 요구되는 합격 기준이 모두 결과에 영향을 미친다.

용어는 일관되게 관리되어야 한다. ISO 8785:1998은 표면 불완전부에 관한 용어, 정의 및 파라미터를 규정하지만, 모든 불완전부를 부적합하다고 선언하지는 않는다. 검사 방법은 관찰 결과 또는 지시를 산출한다. 이후 해당 제품 또는 제작 표준이 그 지시가 관련성이 있는지, 합격 기준을 초과하는지, 그리고 불합격 결함에 해당하는지를 결정한다. 파손 메커니즘은 그보다 한 단계 더 나아간 개념이다. 균열, 피로 개시, 누설, 파괴 또는 단면 감소는 결함으로 인해 발생할 수 있지만, 검사 결과 자체가 파손 메커니즘인 것은 아니다.

각 단계에서 물리적으로 확인해야 할 사항은 달라진다.

• 접근 가능한 표면에서 해당 형상을 볼 수 있거나 측정할 수 있는가?
• 해당 형상이 표면으로 개방되어 있는가?
• 자기장을 교란할 만큼 표면에 가까이 있는가?
• 형상 때문에 신뢰성 있는 검사 범위를 확보할 수 없는가?
• 적용 표준은 이 지시를 평가하도록 요구하는가?

방법은 익숙하다는 이유나, 눈에 보이는 흔적에 이미 “결함”이라는 명칭이 붙었다는 이유가 아니라 이러한 질문에 답할 수 있도록 선정해야 한다.

평판 제품과 연속 표면

판, 후판, 스트립 및 기타 폭이 넓은 압연 표면과 같은 평판 제품은 비교적 연속적인 검사 영역을 제공한다. 따라서 표면에 접근할 수 있고 형상과 주변 강재 사이의 대비가 충분하다면 광학 검사가 유리하다. 직접 육안검사는 가시적인 불연속, 부식, 오염, 표면 마감 변화, 얼룩, 겹침 결함, 또는 명백한 기계적 손상을 식별할 수 있다. ASM의 금속 핸드북은 이러한 종류의 표면 결함을 검출하기 위한 비파괴검사 방법으로 육안검사를 다룬다.

광학검사는 검사원이 수행할 수도 있고 카메라 기반 시스템이 수행할 수도 있다. 머신 비전은 연속 제품에 특히 적합하다. 카메라가 이동하는 표면을 반복적으로 관찰하는 동안 소프트웨어가 위치, 길이, 폭, 대비 및 분포를 기록할 수 있기 때문이다. 2023년의 리뷰 논문 머신 비전에 기반한 철강 제품 표면 결함 검출 리뷰는 철강 표면 결함의 정의와 분류에 관한 통일된 표준이 존재하지 않는다고 기술한다. 이러한 한계는 중요하다. 카메라는 학습 데이터나 사전에 설정된 규칙에 따라 패턴을 분류할 수 있지만, 분류가 곧 합격 판정을 의미하는 것은 아니다. 2021년에 발표된 오울루 대학교 학위논문은 평판 철강 제품의 결함을 검출하고 분류하기 위한 자동 광학검사를 설명하지만, 검출된 분류 결과는 여전히 관련 제품 규격에 맞게 대응되어야 한다.

조명과 표면 준비는 부차적인 세부 사항이 아니라 검사 방법의 일부이다. 눈부심은 얕은 함몰을 가릴 수 있고, 스케일은 균열처럼 보일 수 있으며, 오일은 표면 개방부를 가릴 수 있고, 거친 압연 마감은 가짜 가장자리를 만들 수 있다. 검사 계획에는 이러한 요소가 검출에 영향을 미치는 경우 관찰 거리, 조도, 주사 속도, 표면 청정도, 카메라 위치 및 최소 보고 대상 크기를 명시해야 한다.

육안 또는 광학검사는 “해당 형상이 보이는가?”라는 질문에 답한다. 그러나 선형 흔적이 스케일 아래에서 표면으로 개방되어 있는지, 또는 겉보기에는 건전한 표면 아래에 표면 하부 불연속이 존재하는지를 신뢰성 있게 판단하지는 못한다. 강자성 강재의 경우 불연속이 표면에 있거나 표면 가까이에 있을 때 자분탐상검사가 두 번째 질문에 답할 수 있다. ASTM E709-21은 강재를 포함한 강자성 재료에서 균열과 기타 표면 또는 표면 근처 불연속을 검출하기 위한 건식 및 습식 자분탐상 기법을 다룬다. 자화하면 불연속부에 자속 누설장이 형성되고, 자분이 그 장에 집중된다. 따라서 이 방법은 적절한 자화 방향, 자분의 가시성, 표면 상태 및 접근성에 좌우된다. 자분탐상검사는 이동하는 스트립의 모든 제곱미터를 대상으로 하는 광학검사를 대체하지 않으며, 모든 내부 불연속을 검출하지도 않는다.

철강 주조품과 복잡한 형상

주조품에서는 곡률, 포켓, 리브, 필릿, 단면 변화, 파팅 라인 및 접근하기 어려운 표면 때문에 검사 문제가 달라진다. 육안검사로 돌출부, 콜드 셧과 유사한 선형 흔적, 표면으로 열린 수축 공동, 스캡 또는 가공 손상을 발견할 수 있지만, 그림자와 불규칙한 질감이 해당 형상을 가릴 수 있다. 검사 계획은 주조품을 접근 가능한 영역과 제한된 영역으로 구분하고, 주조 상태, 세척 상태, 연삭 상태 또는 가공 상태 중 어느 조건에서 검사가 이루어지는지를 명시해야 한다.

ASTM A802-19는 철강 주조품의 육안검사 및 표면 합격 기준에 관한 표준 관행이다. 이 표준은 주조품 표면의 육안 평가를 다루며, 검사원은 허용되는 표면 상태와 추가 검사가 필요한 지시를 구분해야 한다. 육안으로 의심되는 영역에는 재료, 표면 상태, 형상 및 요구 감도에 따라 자분탐상검사 또는 침투탐상검사를 실시할 수 있다.

자분탐상검사는 표면 또는 표면 근처 불연속이 문제인 경우 강자성 철강에 적합하다. 이 방법은 자기장을 방해하는 균열 및 기타 형상에 민감하지만, 감도는 자장의 방향에 좌우된다. 인가된 자장과 평행한 불연속은 약한 누설 자장을 만들 수 있으므로 부품을 다른 방향으로 자화하지 않으면 검출되지 않을 수 있다. 또한 복잡한 형상에서는 단면이 급격히 변하는 부분, 키홈, 모서리 또는 자극에서 비관련 자분 패턴이 형성될 수 있다.

침투탐상검사는 다른 질문을 제기한다. 즉, 불연속이 표면으로 개방되어 침투액이 내부로 들어갈 수 있는가를 확인한다. 이 방법은 강자성 및 비강자성 재료 모두에 적용할 수 있으며, 자분탐상검사가 적합하지 않은 가공 영역이나 형상에 유용하다. 완전히 표면 하부에 있는 불연속은 드러낼 수 없고, 과도한 거칠기, 기공, 오염, 잔류 침투액 또는 불충분한 제거는 지시를 가리거나 지시와 유사한 흔적을 만들 수 있다. 침투 지시는 검사 매체에 의해 형성되며, 불연속 전체를 직접 나타내는 영상이 아니다.

철강 주조품의 경우 ASTM A903/A903M은 자분탐상검사 또는 침투탐상검사에 대한 표면 합격 기준을 규정하고, 관련성 있는 선형 및 비선형 지시를 평가하도록 요구한다. 이 문구는 중요하다. 검사원은 모든 자분 집적이나 침투액의 번짐을 자동으로 불합격 처리하지 않는다. 지시는 규정된 절차에 따라 해석하고, 형태와 크기에 따라 분류한 후, 합격 요구사항과 비교해야 한다. 판정은 주조품 표준에 따른다.

가공은 접근성과 노출 상태도 변화시킨다. 가공 여유 아래에 가려져 있던 불연속이 재료 제거 후 표면 개방형이 될 수 있다. 반대로 연삭은 얕은 지시를 제거하거나 개방부 위로 금속을 번지게 할 수 있다. 따라서 검사 시점은 제조 작업과 연계해야 하며, 표준에서 요구하는 경우 중요한 수리 또는 가공 후에 재검사를 실시해야 한다.

용접 부품, 수리 및 최종 검사

용접검사는 용접 전에 시작해야 한다. 이음부 준비 상태, 홈 각도, 루트면, 정렬, 청정도, 가용접 및 맞춤 상태는 이후 융합 불량, 용입 불량, 균열 또는 허용할 수 없는 용접부 형상으로 이어질 수 있는 상태를 드러낼 수 있다. ISO 17637:2016은 금속 재료의 융합 용접 이음부에 대한 육안검사를 규정하며, 용접 전 이음부의 육안검사에도 적용할 수 있다. 용접 전 검사는 행정적인 서류 작업이 아니라, 의도한 용접을 수행할 수 있는 상태로 이음부가 준비되어 있는지를 확인하는 절차이다.

용접 중 육안검사에서는 아크 스트라이크, 과도한 덧살, 언더컷, 오버랩, 크레이터 손상, 변형, 스패터 및 가시적 균열을 식별할 수 있다. 층간검사는 추가 용접층이 이를 가리기 전에 불연속을 발견할 수 있게 한다. 수리의 경우 결함 재료를 제거한 후, 대체 용접 금속을 적층하기 전에 굴착부를 검사해야 한다. 그 시점에 수리 영역을 청소하고 검사하지 않으면 원래의 문제가 단순히 매몰될 수 있다.

용접 후 육안검사는 완성된 표면, 용접부 윤곽, 모재로의 이행부, 끝단 영역 및 인접 열영향부를 검사한다. ASNT는 육안검사와 일반적인 육안 관찰을 구분한다. 육안검사는 가시적인 불연속을 직접 관찰하는 반면, 자분탐상검사와 침투탐상검사는 검사 매체에 의해 생성된 지시를 관찰한다. 이러한 구분은 최종 결과를 검사원이 눈으로 확인한다는 이유만으로 모든 비파괴검사를 “육안검사”라고 부르는 흔한 오류를 방지한다.

자분탐상검사는 강자성 용접 부품에서 용접 토우, 크레이터 영역 및 수리 영역의 균열을 포함한 표면 및 표면 근처 불연속을 검사할 수 있다. 침투탐상검사는 자분탐상검사가 적합하지 않거나 절차에서 이를 규정한 경우 표면 개방형 결함을 검사할 수 있다. 어느 방법도 두께 전체에 걸친 용접부의 건전성을 자동으로 입증하지는 않는다. 물리적으로 확인해야 할 사항이 내부 융합 불량, 체적형 불연속 또는 표면 아래의 평면형 결함에 관한 것이라면 방사선투과검사 또는 초음파탐상검사가 필요할 수 있다.

ISO 17635:2025는 품질 요구사항, 재료, 두께, 용접 공정 및 기타 조건에 따라 용접 비파괴검사 방법, 기법, 합격 수준 및 검사 범위를 선정하기 위한 규칙을 제시한다. 따라서 최종 검사 계획에는 용접부 등급, 검사 단계, 검사 범위, 방법, 기법, 보고 임계값 및 합격 수준을 명시해야 한다. 평가 후 눈에 보이는 선이 허용될 수도 있지만, 희미한 자분 지시는 불합격으로 판정될 수도 있다. 이러한 차이는 외관만이 아니라 형상, 검사 방법의 응답 특성 및 적용 기준에서 비롯된다.

의심되는 표면 결함을 평가하기 위한 실무 절차

어두운 선, 얕은 홈, 융기된 스케일 또는 고립된 피트가 있다고 해서 자동으로 균열인 것은 아니다. 눈에 보이는 특징은 우선 표면 불완전 또는 조사가 필요한 관찰 사항이다. 검사 방법으로 해당 특징이 드러나거나 확인된 후에야 검출 지시가 된다. 해당 지시가 적용 가능한 합격 기준을 초과할 때 결함이 된다. 파괴 메커니즘은 피로, 수소 보조 균열, 층상 찢김, 부식 또는 응고 수축과 같이 원인에 관한 별도의 결론이다.

이 순서는 중요하다. ISO 8785:1998은 표면 불완전성에 대한 용어, 정의, 매개변수, 허용 가능한 불완전성 및 측정 방법을 제시하지만, 모든 불완전성을 허용할 수 없는 것으로 규정하지는 않는다. 제품 형상, 재료 등급, 제조 경로, 검사 단계 및 지배 사양이 판정 결과를 결정한다.

상태를 기술하고 보존한다

검사 대상이 무엇인지 확인하는 것부터 시작한다. 해당 품목이 판, 시트, 봉, 튜브, 단조품, 주조품, 용접부 또는 기계가공 부품인지 기록한다. 가능한 경우 재료 명칭과 용강 또는 배치 식별 정보를 기록한다. 예를 들면 ASTM A36 판, ASTM A516/A516M Grade 70 압력용기용 판, EN 10025-2 S355JR 구조용 강재 또는 ASTM A216/A216M Grade WCB에 따라 공급된 주조품 등이 있다. 적용 표준은 제품 형상에 따라 달라질 수 있다. 주조품의 합격 기준을 압연 판에 자동으로 적용할 수 없으며, 용접부의 합격 수준을 모재에 자동으로 적용할 수도 없다.

검사 단계를 확정한다. 용접 전에 발견된 특징은 완성된 용접부에서, 성형 후, 열처리 후 또는 사용 중에 발견된 특징과 다르게 취급될 수 있다. ISO 17637:2016은 금속 재료의 용융 용접 이음부에 대한 육안검사를 규정하며, 용접 전 육안검사도 허용한다. 용접부 검사에서 ISO 17635:2025는 품질 요구사항, 재료, 두께, 용접 공정 및 관련 조건에 따라 방법 선정, 기법, 합격 수준 및 검사 범위를 연계한다. 검사를 선정하기 전에 이러한 조건을 확인해야 한다.

기록하기 전에 해당 부위를 연마하거나, 와이어 브러시로 닦거나, 광택 처리하거나, 위에 용접하거나, 그 밖의 방법으로 변경하지 않는다. 그러한 조치로 인해 표시가 균열인지, 겹침 결함인지, 취급 흠집인지, 부착된 스케일인지 또는 기계가공 흔적인지를 판단하는 데 필요한 증거가 제거될 수 있다. 세척이 필요한 경우에는 기름, 느슨한 오염물 및 부식 생성물은 제거하되 형상을 변경하지 않는 관리된 방법을 사용한다. 세척 방법을 기록하고, 가능하다면 세척 전후의 상태를 모두 촬영한다.

사진에는 눈금자, 치수 기준 및 일관된 조명을 사용한다. 판 가장자리, 용접 토우, 주조 기준점 또는 부품 끝단과 같은 식별 가능한 기준점으로부터 특징의 위치를 표시한다. 압연 방향, 용접축, 주응력 방향 또는 주조 형상에 대한 방향을 기록한다. 길이, 육안으로 확인되는 최대 폭, 손상 없이 측정할 수 있는 경우의 깊이, 평행한 특징 사이의 간격 및 영향을 받은 면적을 측정한다. 특징이 직선형인지, 가지를 치는지, 곡선형인지, 불연속적인지, 군집을 이루는지, 용접부와 정렬되어 있는지 또는 피트나 국부적인 단면 감소와 관련되는지를 기록한다.

외관은 다음 단계를 정하는 데 도움이 될 수 있지만, 정체를 확정하지는 않는다. 어둡게 벌어진 날카롭고 연속적인 선은 표면으로 개방된 결함일 수 있다. 매끄러운 함몰은 압연 중 말려 들어간 자국이나 국부적인 기계적 손상일 수 있다. 좁은 특징은 표면에서는 닫혀 있어도 내부로 이어질 수 있다. 산화, 변색, 융기된 가장자리, 문질러져 퍼진 금속 및 스케일이나 코팅과의 관련성을 기록한다.

따라서 첫 번째 기술적 질문은 형상에 관한 것이다. 해당 특징이 표면으로 개방되어 있는가, 단지 대비 때문에 보이는 것인가, 아니면 표면 근처에 있으나 닫혀 있을 가능성이 있는가? 두 번째 질문은 재료에 따라 달라진다. 강재가 강자성체인가, 그리고 표면 상태가 의도한 검사 방법에 적합한가?

확인 검사 방법을 선정한다

특징이 눈에 보이고 접근성, 조명, 청결도 및 표면 상태가 충분하다면 육안검사가 출발점이다. 이는 단순히 맨눈으로 한 번 보는 것 이상을 의미한다. ASNT는 규정된 조건에서 육안검사가 눈에 보이는 불연속을 직접 관찰하는 검사인 반면, 자분검사와 침투탐상검사는 검사 매체에 의해 생성된 지시를 관찰하는 검사라는 점에서 두 방법을 일반적인 육안 관찰과 구분한다. 확대 장치, 조명, 게이지, 거울, 카메라 및 문서화된 절차도 육안검사의 일부가 될 수 있다.

용접부에는 일반적인 작업장 검사가 아니라 적용 가능한 육안검사 절차와 합격 수준을 사용한다. ISO 17637:2016은 용접 전 검사를 포함하여 용융 용접 이음부를 다룬다. 강재 주조품의 경우 ASTM A802-19는 육안검사 및 표면 합격 기준을 다룬다. 카메라 이미지는 특히 평판 제품에서 특징의 위치를 파악하고 치수를 측정하는 데 도움이 될 수 있지만, 머신 비전이 보편적인 분류 기준을 제공하는 것은 아니다. 2023년의 Review of Surface Defect Detection of Steel Products Based on Machine Vision은 강재 표면 결함의 정의 및 분류에 통일된 표준이 존재하지 않는다고 기술한다. 2021년 오울루대학교 학위논문에서 평판 강재 제품의 결함을 검출하고 분류하기 위해 설명한 자동 광학검사 역시 정의된 결함 목록과 합격 기준을 필요로 한다.

자분검사는 부품이 강자성체이고 표면으로 개방된 불연속 또는 표면 근처의 불연속이 우려되는 경우에 적합하다. ASTM E709-21은 강재를 포함한 강자성 재료에 대한 건식 및 습식 기법을 다룬다. 부품을 자화하면 불연속부에서 자기 누설 자속이 발생하는 위치에 자분이 모인다. 그 결과는 실제 균열의 사진이 아니라 지시이다. 자분의 축적은 자계 방향, 자계 강도, 표면 거칠기, 코팅, 형상 및 인접 자계의 영향을 받을 수 있다. 하나의 자화 방향만 사용하면 자계에 불리한 방향으로 놓인 불연속을 놓칠 수 있으므로, 서면 절차에서 여러 방향을 요구할 수 있다.

침투탐상검사는 침투액이 개구부 내부로 들어갈 수 있는 재료와 형상에서 표면으로 개방된 불연속을 확인하는 데 유용하다. 표면 아래에 완전히 존재하는 특징을 신뢰성 있게 검출하지는 못한다. 표면 처리, 침투 시간, 잉여 침투액 제거, 현상제 적용, 온도 및 조명은 지시에 영향을 준다. 기공, 거칠기, 문질러져 퍼진 금속 및 개방된 이음매는 혼동을 일으키는 패턴을 만들 수 있다. 또한 침투탐상검사에서는 지시의 길이나 밝기만으로 깊이를 판단할 수 없다.

편의성이 아니라 의심되는 형상에 따라 방법을 선정한다. 육안검사로 압연 중 말려 들어간 자국이나 긁힌 홈을 확인할 수 있다. 자분검사로 강자성 강재의 용접 토우에 존재하는 좁은 표면 불연속 또는 표면 근처 불연속을 검사할 수 있다. 침투탐상검사로 비자성 인서트 또는 적절히 준비된 강재 표면에 있는 표면 개방형 균열 유사 선을 확인할 수 있다. 검사 결과가 구조적 처리 판정에 영향을 미치고 형상이 여전히 불확실하다면, 지배 절차에 따라 추가 검사 또는 절단 조사가 필요할 수 있다.

결과를 지배 요구사항과 비교한다

검사 후에는 발견된 사항을 과장하지 않고 특성화한다. 방법, 장비 또는 소모품, 표면 준비, 검사 방향, 관련 지시 치수, 위치, 방향 및 지시가 선형인지, 원형인지, 군집형인지, 불연속적인지 또는 비관련 지시인지를 명시한다. “선형 지시”는 검사 결과에 대한 기술이다. 그 자체만으로는 금속학적 균열의 증거가 아니다.

그다음 적용을 지배하는 요구사항을 확인한다. 이는 제품 사양, 구매 또는 제조 사양, 도면, 용접 규정, 주조 표준, 보수 절차 또는 사용 중 검사 계획일 수 있다. ASTM A903/A903M은 자분검사 또는 침투탐상검사를 받은 강재 주조품에 대한 표면 합격 기준을 규정하며, 관련 선형 및 비선형 지시의 평가를 요구한다. 이 기준을 판, 단조품 또는 용접부에 자동으로 적용할 수는 없다. 마찬가지로 ASTM A802-19도 강재 주조품의 육안검사 및 합격 기준을 다루는 것이지 모든 강재 제품을 다루는 것은 아니다.

동종 항목끼리 비교한다. 즉 요구사항에 명시된 방법과 검사 방법을 비교하고, 정의된 범주와 지시 유형을 비교하며, 측정된 크기와 명시된 한계를 비교한다. 기준이 모든 표면에 적용되는지 특정 구역에만 적용되는지, 고립된 지시와 정렬된 지시를 다르게 취급하는지, 연마 또는 보수가 허용되는지를 확인한다. 또한 요구되는 검사 범위를 검증한다. 한 위치에서 만족스러운 결과가 나왔다고 해서 검사하지 않은 길이까지 유효하다고 볼 수는 없다.

세 가지 판정을 구분해서 유지한다. 진단은 눈에 보이는 특징이 무엇일 수 있는지를 묻는다. 특성화는 선정된 검사가 실제로 입증한 내용을 기록한다. 처리 판정은 지배 요구사항에 따라 합격, 불합격, 보수, 재검사 또는 기술 검토 요청 여부를 결정한다. 증거가 “선형 자분 지시”만을 뒷받침한다면 그 표현을 사용한다. 검사, 금속학적 증거 또는 권한 있는 기술 조사가 그 결론을 뒷받침하는 경우에만 이를 균열이라고 부른다.

보고, 추적성 및 합격 판정

검사 보고서는 어떤 표면이 단순히 “합격” 또는 “불합격”했다는 진술에 그치지 않는다. 보고서는 물리적 관찰 결과, 그 결과를 산출한 방법, 그리고 해당 결과를 판정하는 데 사용된 요구사항을 연결하는 고리이다. 이 연결이 없으면 후속 검토자는 보고된 특징이 표면 불완전인지, 시험 지시인지, 허용할 수 없는 결함인지, 또는 파손 메커니즘의 증거인지 판단할 수 없다.

검사 기록에 포함되어야 할 식별 정보

기록에는 먼저 검사한 품목을 식별해야 한다. 여기에는 부품 또는 제품 번호, 해당되는 경우 용해번호 또는 주조번호, 도면 또는 용접부 식별 정보, 재료 등급 및 관련 치수가 포함된다. 용접 보고서에는 이음부, 용접 번호, 필요한 경우 용접 공정 및 검사 범위를 명시해야 한다. 주조품 보고서에는 해당 주조품을 인접 부품 또는 보수 용접부와 구분하여 기록해야 한다. 부품이 검사 구역을 벗어난 후에도 추적이 가능해야 한다.

위치 역시 동일한 수준의 정밀도로 기록해야 한다. “플랜지의 결함”은 근거로서 불충분하다. 유용한 설명에는 검사 면 또는 측면, 기준점 또는 용접 기준 위치, 알려진 특징부로부터의 거리, 방향 및 검사 구역이 포함된다. 대형 판재, 압력 유지 부품 및 복잡한 주조품의 경우 스케치, 격자 기준, 좌표 또는 주석을 표시한 도면이 필요할 수 있다. 관찰 결과가 용접부와 관련된 경우, 확인이 가능하다면 해당 위치가 용접 금속, 융합 경계, 열영향부 또는 모재 중 어디에 있는지 보고서에 명시해야 한다.

표면 상태는 무엇을 볼 수 있는지, 그리고 시험으로 무엇을 확인할 수 있는지에 영향을 준다. 따라서 보고서에는 해당 구역이 압연 상태, 기계가공 상태, 연삭 상태, 블라스트 처리 상태, 도장 상태, 코팅 상태, 산화 상태, 습윤 상태, 오염 상태 또는 그 밖에 관찰을 방해하는 상태였는지를 기록해야 한다. ISO 17637:2016은 금속 재료의 용융 용접 이음부에 대한 육안시험을 규정하며, 용접 전 육안시험도 허용한다. 이 시점은 중요하다. 용접 전에 베벨이 허용 가능한 상태였더라도 이후 용접 금속 아래에 준비 균열이 가려질 수 있으며, 도장은 직접적인 육안 관찰을 방해하거나 침투탐상시험에 간섭할 수 있다.

방법과 기법은 암시하지 말고 명시해야 한다. “NDT 완료”라는 표현은 기술적 가치가 거의 없다. 보고서에는 적용 절차와 개정판을 함께 기재하여 육안시험, 침투탐상시험, 자분탐상시험 또는 머신비전 검사를 식별해야 한다. 육안시험의 경우 필요한 때에는 조명 또는 조도, 관찰 거리, 광학 보조기구, 표면 준비 상태 및 접근성을 기록해야 한다. 자분탐상시험의 경우 습식 또는 건식 자분, 비형광 또는 형광 매체, 자화 기법과 방향, 요구되는 경우 자계 강도 또는 확인 방법, 장비 식별 정보를 명시해야 한다. ASTM E709-21은 강을 포함한 강자성 재료의 표면 및 표면 근처 불연속부에 대한 건식 및 습식 자분탐상 기법을 다룬다. 자분은 자속 누설이 불연속부를 나타내는 위치에 모인다. 이러한 물리적 반응은 직접 관찰과 동일한 것으로 취급할 수 없다.

침투탐상시험의 경우 기록에는 침투액 시스템, 세척제 및 현상제, 침투 시간, 제거 방법, 검사 조명, 그리고 해당 시스템이 가시 염색형인지 형광형인지를 명시해야 한다. 자동 광학검사의 경우 카메라 또는 센서 배치, 해상도, 조명, 소프트웨어 또는 모델 버전, 교정 상태 및 관찰한 제품 표면을 식별해야 한다. University of Oulu의 2021년 학위논문은 평강 제품의 결함을 검출하고 분류하기 위한 자동 광학검사를 설명하지만, 자동으로 부여된 라벨이라도 정의된 분류 기준과 합격 판정 규칙이 필요하다.

검사원의 성명 또는 식별 정보, 필요한 경우 자격 또는 승인 정보, 검사 일시, 중요한 경우 환경 조건, 장비 또는 매체의 로트도 기록해야 한다. 교정 또는 기능 점검 상태도 포함해야 한다. 장비는 명시했지만 그 상태를 기록하지 않은 보고서는 측정 결과에 불확실성을 남긴다. 절차상 이러한 관리가 요구되는 경우, 로트, 농도 또는 작동 점검 정보가 없는 형광 자분 매체에도 동일한 문제가 적용된다.

지시 용어와 사진 증거

용어는 관찰에서 판정으로 이어지는 순서를 보존해야 한다. ISO 8785:1998은 표면 불완전의 용어, 정의 및 매개변수를 규정한다. 불완전은 이상적인 형상에서 벗어난 특징 또는 편차를 의미하며, 자동으로 유해한 것은 아니고 자동으로 불합격되는 것도 아니다. 지시는 시험 중 생성되거나 관찰된 반응이다. 예를 들어 자분탐상시험에서 자분의 축적은 지시이다. 침투탐상시험에서 블리드아웃은 지시이다. 육안시험에서는 직접 관찰된 흔적을 반드시 결함이라고 부르지 않고 설명할 수 있다.

결함은 규정된 요구사항에 따라 허용할 수 없는 것으로 판정된 불완전 또는 불연속이다. 적용 문서는 지시의 길이, 깊이, 간격, 면적, 정렬 또는 개수에 대한 한계를 정할 수 있다. 예를 들어 ASTM A903/A903M은 자분탐상검사 또는 침투탐상검사로 검사한 강 주조품의 표면 합격 기준을 규정하며, 관련 선형 및 비선형 지시의 평가를 요구한다. ASTM A802-19는 강 주조품의 육안검사 및 표면 합격 기준을 다룬다. 보고서에는 적용한 조항, 표, 도면 주기, 구매 사양 또는 용접 품질 수준을 인용하거나 식별해야 한다. “표준을 충족하지 않음”은 실제 기준을 대신할 수 없다.

형상은 신중하게 설명해야 한다. 지시가 선형, 원형, 간헐적, 군집형, 정렬형, 분기형 또는 확산형인지 기록하고, 그 분류가 잠정적인지 여부를 명시해야 한다. 측정한 경우 길이, 폭, 간격 및 방향을 제시하고, 유효한 방법으로 측정한 경우에만 깊이를 보고해야 한다. 모호한 육안 인상을 정밀한 치수로 바꾸어 기록해서는 안 된다. 사진은 기록을 뒷받침할 수 있지만, 측정 또는 합격 조항을 대신할 수는 없다.

사진에는 전체 부품의 기준 정보, 국부 영역 및 눈금, 방향 표시자와 지시 식별 정보가 포함된 근접 촬영을 보여 주어야 한다. 조명과 대비는 특징을 극적으로 보이게 하기보다 재현 가능하게 해야 한다. 형광 기법의 경우 관련 영상 조건을 보존하고, 사진이 실제 지시를 보여 주는지, 세척된 표면을 보여 주는지 또는 후처리 화면을 보여 주는지를 식별해야 한다. 가능한 경우 디지털 이미지는 원본 파일과 메타데이터를 보존해야 한다. 머신비전 이미지에는 잘라낸 결함 사진만이 아니라 임계값 또는 분류 결과도 필요하다.

보고서는 “지시 관찰”과 “합격” 또는 “불합격”을 구분해야 한다. ASNT는 육안시험을 일반적인 육안 관찰과 구별한다. 육안시험은 보이는 불연속부를 직접 관찰하는 반면, 자분탐상시험과 침투탐상시험은 시험 매체가 생성한 지시를 관찰한다. 눈에 보이는 선과 자분 지시는 하나의 균열에 해당할 수도 있고, 서로 다른 두 특징일 수도 있으며, 무관련 반응일 수도 있다. 검사원은 먼저 반응을 기록하고, 평가를 통해 관련성을 판단하며, 책임 있는 합격 판정은 지정된 표준에 따라 이루어진다.

보수, 재검사 및 미해결 소견

보수는 증거를 변경한다. 연삭은 표면으로 개방된 지시를 제거하고, 검사 영역을 넓히며, 국부 형상을 변경하고, 새로운 불연속부와 유사한 연삭 자국을 남길 수 있다. 용접부 굴착은 새로운 금속을 노출시키지만 열영향부 균열, 언더컷, 기공 또는 잔류 오염을 유발할 수 있다. 블라스팅, 기계가공, 용제 세척 및 코팅은 각각 표면 상태와 시험 감도를 변경할 수 있다.

따라서 보수된 영역은 최초 보고서를 삭제하는 방식으로 적합 판정을 내려서는 안 된다. 최초 지시, 처리 결과, 보수 방법, 보수 위치 및 책임 있는 승인 정보를 계속 추적할 수 있어야 한다. 필요한 경우 굴착 치수, 용가재 또는 보수 용접 세부사항, 예열 및 용접 후 처리, 그리고 보수가 승인된 검사 단계를 기록해야 한다.

재검사는 단순히 이전의 육안 관찰을 반복하는 것이 아니라 적용 절차와 합격 기준에 따라 수행해야 한다. 연삭한 자분 지시는 두 방향의 자계에서 자분탐상시험을 실시해야 할 수 있다. 용접 보수에는 해당 이음부에 대해 규정된 육안시험과 방사선투과검사, 초음파탐상검사, 자분탐상시험 또는 침투탐상시험이 함께 요구될 수 있다. ISO 17635:2025는 품질 요구사항, 재료, 두께, 용접 공정 및 기타 조건에 따라 용접 NDT 방법, 기법, 합격 수준 및 검사 범위를 선택하기 위한 규칙을 제공한다. 따라서 보수에 따라 또는 적용되는 용접 범주에 따라 필요한 검사 범위가 변경될 수 있다.

지시를 분류하거나 측정하거나 제거할 수 없거나 충분히 검사할 수 없는 경우, 해당 지시는 미해결 상태이다. 이는 자동으로 합격 가능한 것도 아니고 자동으로 확정된 결함인 것도 아니다. 접근할 수 없는 표면, 불충분한 세척, 불확실한 형상, 서로 상충하는 방법별 결과 또는 누락된 합격 정보 등 그 사유를 명시해야 한다. 추가 검사, 기술 평가, 보수 또는 보류와 같이 담당자와 처리 방안을 지정해야 한다. 증거가 불완전한 상태에서 “추가 조치 없음”으로 보고서를 종결하면 추적성이 약화되고, 합격 판정을 검사 결과인 것처럼 위장하게 된다.

강재 표면 검사에 관한 일반적인 오해와 한계

검사 결과가 과도하게 해석되는 경우가 많은 이유는 서로 다른 네 가지 판단, 즉 표면 불완전, 검출된 지시, 특정 합격 기준에 따른 결함, 그리고 고장 메커니즘을 서로 바꾸어 사용할 수 있는 것으로 취급하기 때문이다. 이들은 동일하지 않다. ISO 8785:1998은 표면 불완전에 관한 용어, 정의 및 파라미터를 규정하지만, 관찰된 모든 흔적을 불합격 결함으로 간주하도록 하지는 않는다. 불연속은 해당 제품, 주조품, 용접부 또는 사용 조건에 관한 규격이 그 종류, 크기, 위치, 방향 또는 심각도를 허용 범위 밖으로 규정하는 경우에만 허용할 수 없게 된다.

눈에 보이는 흔적이 자동으로 균열을 의미하는 것은 아니다

강재의 선형 흔적은 균열일 수 있지만, 긁힘, 겹침 결함, 세로 흠, 접힘, 가공 흔적, 스케일 가장자리, 코팅 파괴, 연삭 홈 또는 표면 함몰부에 끼인 오염물일 수도 있다. 형상만으로 판단을 확정하기는 거의 어렵다. 폭, 연속성, 날카로움, 깊이, 분기, 국부 변형, 압연 또는 용접 방향과의 관계, 그리고 다른 검사 방법을 적용했을 때의 반응을 모두 고려해야 한다.

육안검사는 적절한 조명, 배율, 표면 준비 및 관찰 접근성이 확보된 조건에서 눈으로 확인할 수 있는 불연속을 직접 관찰할 수 있다. 이는 부품을 아무런 절차 없이 대충 살펴보는 것보다 통제된 방법이지만, 그렇다고 해서 해당 흔적의 모든 원인을 식별할 수 있는 것은 아니다. 미국 비파괴검사협회(American Society for Nondestructive Testing)는 정식 육안검사가 정해진 조건과 절차를 사용한다는 점에서 일반적인 육안 관찰과 구별한다. 반면 자분탐상검사와 침투탐상검사는 검사 매체에 의해 형성된 지시를 관찰한다.

자기 플럭스 누설자기 플럭스 누설 불연속이 우세한 자기 경로를 끊을 때 강자성 재료에서 빠져나왔다가 다시 들어가는 자기 플럭스.

자분 지시는 균열을 촬영한 사진이 아니다. ASTM E709-21에 따르면 부품을 자화하면 표면 또는 표면 근처의 불연속에서 자속이 누설되는 위치에 강자성 입자가 모인다. 따라서 입자 패턴은 균열, 융합 불량, 세로 흠 또는 자기장을 교란하는 다른 상태를 나타낼 수 있다. 그러나 자계 방향, 입자 농도, 표면 거칠기, 형상, 잔류 자화 및 불충분한 자화의 영향을 받을 수도 있다. 원형 지시와 선형 지시는 동일한 의미를 갖지 않으므로, ASTM A903/A903M은 자분탐상검사 또는 침투탐상검사를 실시한 강 주조품에서 관련 선형 지시와 비선형 지시를 평가하도록 요구한다.

침투탐상검사는 다른 물리적 원리에 기반한다. 침투액은 표면의 개구부에 도달하고, 요구되는 침투 시간 동안 그곳에 머문 다음 다시 배출되어 지시를 형성해야 한다. 따라서 완전히 표면 아래에 있는 공동, 내부에 매몰된 개재물 또는 스케일, 페인트, 기름, 산화물, 용접 스패터나 눌려 퍼진 금속에 의해 봉쇄된 균열은 검출할 수 없다. 세척은 외관을 위한 작업이 아니라 필수 작업일 수 있다. 겉보기에 양호한 표면도 침투액의 유입을 막을 수 있으며, 반대로 과도한 배경 착색은 관련 지시를 가릴 수 있다.

올바른 질문은 “이 선이 균열처럼 보이는가?”가 아니다. 올바른 질문은 “어떤 방법으로, 어떤 조건에서 어떤 지시가 형성되었으며, 적용 규격은 이를 허용 가능한 것으로 분류하는가?”이다. ASTM A802-19는 강 주조품의 육안검사 및 표면 합격 기준을 다루지만, ASTM E709-21이나 침투탐상 절차를 대체하지는 않는다. ISO 17637:2016은 금속 재료의 융합 용접 이음부에 대한 육안검사를 규정하며, 용접 전에 적용할 수도 있다. 이러한 문서들은 서로 다른 검사 목적을 가진다.

깨끗한 육안 표면이 내부 건전성을 입증하는 것은 아니다

육안검사는 정보의 깊이에 한계가 있다. 즉, 검사자가 접근 가능한 표면에서 관찰할 수 있는 것만 보고한다. 내부 기공, 개재물, 수축 공동, 박리, 용입 부족 또는 표면 아래 균열이 없다는 사실을 입증할 수는 없다. 충분히 정리된 표면이라도 검사 평면 아래의 불연속을 가릴 수 있다.

이러한 한계는 검사자의 확신 문제가 아니라 물리적인 문제이다. 불투명한 강재 내부를 일반적인 육안검사로 파악할 수 있을 정도로 빛이 통과하지는 않는다. 표면 준비를 통해 이전에는 보이지 않던 결함을 드러낼 수는 있지만, 노출된 층 아래의 재료 상태를 인증할 수는 없다. 깨끗한 표면은 양호한 마무리, 효과적인 세척 또는 육안으로 확인되는 표면 개구 불연속이 없음을 의미할 수 있다. 그러나 다른 검사 방법이 그 결론을 뒷받침하지 않는 한 내부 건전성에 대해서는 거의 알려 주지 않는다.

자분탐상검사는 표면 아래까지 검출 범위를 확장하지만, 제한된 표면 근처 깊이 내에서만 가능하며 재료가 충분히 강자성을 띠는 경우에 한한다. ASTM E709-21은 강재를 포함한 강자성 재료에 대한 건식 및 습식 자분탐상 기법을 다룬다. ASTM A240/A240M에 따라 규정되는 많은 오스테나이트계 스테인리스강과 같은 재료는 일반적인 자분탐상검사에 적합하지 않은 경우가 많다. 그 자기적 반응이 페라이트계 또는 마르텐사이트계 강재의 반응과 비교할 수 없기 때문이다. 강자성 강재에서도 검출 여부는 자화 형상에 좌우된다. 불연속이 자속에 대략 수직으로 놓일 때 가장 쉽게 지시되며, 자계와 같은 방향으로 정렬된 균열은 약한 누설만 발생시켜 검출되지 않을 수 있다. 따라서 다방향 자화 또는 별도의 반복 검사가 필요할 수 있다.

형상은 추가적인 사각지대를 만든다. 날카로운 모서리, 나사산, 키홈, 용접 토우, 단면 변화 및 접근할 수 없는 면은 배경 지시를 만들거나 충분한 자계 강도의 형성을 방해할 수 있다. 탈자, 자계 확인, 입자 적용, 조명 및 표면 상태는 선택적인 개선 사항이 아니라 절차상 관리 항목이다.

합격 여부는 여전히 규격에 따라 결정된다. 주조품 규격은 작은 원형 지시를 허용하면서도 같은 영역의 더 짧은 선형 지시는 불합격으로 판정할 수 있다. 용접 규격은 품질 수준, 두께, 이음부 분류 또는 사용상 영향에 따라 서로 다른 한계를 적용할 수 있다. ISO 17635:2025는 품질 요구사항, 재료, 두께, 용접 공정 및 기타 조건에 따라 용접 비파괴검사 방법, 기법, 합격 수준 및 검사 범위를 선정하기 위한 규칙을 제공한다. 이 규격은 방사선투과검사, 초음파탐상검사, 자분탐상검사 또는 침투탐상검사가 요구되는 경우 육안검사가 이를 대체하도록 허용하지 않는다.

머신비전 분류가 금속학적 진단을 의미하는 것은 아니다

머신비전은 기본적인 육안조사를 수행하는 사람보다 더 넓은 영역을 더 빠르고 반복성 높게 검사할 수 있다. 2021년 오울루대학교 학위논문에 기술된 바와 같이, 자동 광학검사는 평강 제품의 결함을 검출하고 분류하는 데 사용된다. 카메라, 조명, 영상 처리 및 학습된 분류 모델은 스케일 부착, 긁힘, 피트, 롤 마크, 박리 조각 또는 얼룩과 같은 패턴을 식별할 수 있다.

그러나 그러한 분류는 영상 시스템과 그 정의에 의해 범위가 제한된다. 카메라는 가시 표면에서 반사되거나 방출되는 빛을 기록할 뿐이며, 균열 깊이, 표면 아래 위치, 파괴인성, 잔류응력 또는 금속학적 기원을 직접 측정하지 않는다. 어두운 선이 홈이나 스케일 가장자리임에도 불구하고 라벨이 지정된 예시와 유사하다는 이유로 “균열” 분류에 배정될 수 있다. 반대로 조밀한 균열은 대비가 낮거나, 방향이 불리하거나, 조명이 부적절하거나, 학습 영상에 비교 가능한 예시가 너무 적어서 누락될 수 있다.

문제는 알고리즘에만 있는 것이 아니다. 2023년의 논문 머신비전에 기반한 강재 제품 표면 결함 검출에 관한 고찰(Review of Surface Defect Detection of Steel Products Based on Machine Vision)은 강재 표면 결함을 정의하고 분류하는 통일된 기준이 존재하지 않는다고 밝힌다. 한 시스템의 “결함”이 다른 시스템에서는 “표면 불완전”일 수 있으며, 라벨에 외관, 추정 원인 및 합격 상태가 함께 포함될 수도 있다. 따라서 데이터 세트, 등급 정의, 해상도, 조명, 위음성률 및 판정 임계값이 명시되지 않으면 보고된 정확도를 해석하기 어렵다.

그러므로 머신비전은 금속학적 진단이 아니라 광학적 검출 및 선별 도구로 취급해야 한다. 의심 영상은 육안 확인, 표면 준비, 자분탐상검사 또는 침투탐상검사가 필요할 수 있으며, 내부 건전성이 중요한 경우에는 적절한 체적검사 방법이 필요할 수 있다. 최종 처분은 적용 규격에 따라 결정해야 한다. ISO 8785:1998은 용어를 제공하고, ASTM A802-19는 강 주조품의 육안 합격 기준을 다루며, ASTM A903/A903M은 주조품 지시에 대한 합격 기준을 다룬다. ISO 17637:2016은 융합 용접부의 육안검사에 관한 것이고, ASTM E709-21은 자분탐상검사 절차를 규정하며, ISO 17635:2025는 용접 비파괴검사를 위한 방법 선정에 활용된다. 이러한 규격 중 어느 것도 깨끗한 영상, 입자 패턴 또는 모델의 라벨이 해당 강재 제품과 사용 조건에 적용되는 합격 기준을 대체하도록 허용하지 않는다.

참고 문헌

1. [1]Review of Surface Defect Detection of Steel Products Based on Machine Vision. Review article, 2023. Review of Surface Defect Detection of Steel Products Based on Machine Vision, 2023