초음파 비파괴검사 (Ultrasonic Nondestructive Testing)
쉽게 풀면
박쥐가 초음파를 쏘아 반사되어 오는 소리로 주변 물체의 위치를 파악하는 것과 비슷한 원리입니다. 탐촉자에서 사람 귀로 들을 수 없는 높은 주파수의 초음파를 재료 내부로 보내면, 재료가 균일할 때는 반대편 끝까지 갔다가 돌아오지만, 내부에 균열이나 기공 같은 결함이 있으면 그 지점에서 일부가 반사되어 먼저 돌아옵니다. 이 반사파가 돌아오는 시간과 세기를 분석하면 결함의 위치와 대략적인 크기를 겉을 뜯지 않고도 알아낼 수 있습니다.
왜 중요한가
용접부, 주조품, 압력용기, 항공기 부품 등 내부 결함이 안전에 직결되는 제품을 파괴하지 않고 검사할 수 있어 품질관리와 유지보수 점검에 필수적으로 사용됩니다. 재료를 잘라보지 않고도 내부 상태를 확인할 수 있다는 점에서 산업 현장 전반에서 가장 널리 쓰이는 비파괴검사 기법 중 하나입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
육안으로 보이지 않는 용접 내부 결함을 초음파로 찾아냈다는 의미입니다.
결함 탐지뿐 아니라 미세조직의 균일한 정도를 초음파 신호로 추정했다는 뜻입니다.
조금 더 깊게 보면
대표적으로 탐촉자를 시편 표면에 접촉시켜 신호를 보내고 받는 접촉식 방법과, 물속에서 시편과 탐촉자 사이에 거리를 두는 수침식 방법이 있습니다. 반사 신호가 도달하는 시간과 음속을 이용해 결함의 깊이를 계산하며, 신호 세기와 파형 형태로부터 결함의 종류나 크기를 추정하기도 합니다. 최근에는 여러 탐촉자를 배열한 위상배열 초음파검사로 내부를 단면 영상처럼 시각화하는 방법도 활용됩니다.
주의할 점
재료 표면 상태나 탐촉자와의 접촉 상태(커플런트 사용 등)에 따라 신호 품질이 크게 달라질 수 있으며, 결함의 방향이 초음파 진행 방향과 평행할 경우 탐지가 어려울 수 있습니다.