초음파 탐상기를 선택할 때는 다음과 같은 다양한 요소들을 고려해야 합니다
- 검사물의 크기, 형상, 재질
- 찾고자 하는 불연속(결함)의 크기
- 검사 수량 및 검사 속도
- 작업자의 숙련도
- 보고서 출력 가능 등 부가 기능 여부
이 모든 요소들 가운데 가장 중요한 것은 바로 ‘탐촉자(Transducer)의 선택’입니다. 탐촉자는 초음파 시스템 전체에서 신호의 품질을 결정짓는 가장 중요한 부품이므로, 탐촉자에서 양질의 신호를 얻지 못한다면, 탐상기 성능이 아무리 우수하더라도 의미 있는 검사 결과를 도출하기 어렵습니다.
특히 특수한 초음파 검사의 경우 결함 신호를 어떻게 감지할 것인지, 검사가 원하는 수준으로 수행될 수 있는 신호를 확보할 수 있는지를 먼저 검토해야 합니다.
신뢰할 수 있는 검사 결과를 얻기 위해서는 검사 조건에 최적화된 탐촉자의 선택이 필수이며, 이는 전체 검사의 성공을 좌우합니다.
이외 결정 요소:
초음파 탐상기를 선택할 때, 사용 주파수에 대한 여유 범위(Margin)를 두는 것이 매우 중요합니다.
예를 들어, 10 MHz 탐촉자를 사용할 계획이라면, 장비는 최소 15 MHz 이상까지 지원할 수 있어야 해당 주파수에서 선명하고 안정적인 신호를 얻을 수 있습니다. 이는 장비의 실제 응답 대역폭과 탐촉자 특성 간의 여유를 확보함하여 신호의 왜곡이나 감쇠를 방지하기 위한 중요한 사항입니다.
또한, 휴대용 초음파 탐상기를 선택할 때는 단순히 사양만을 보고 판단하기보다는 장비의 내구성, 신뢰성, 장기간 사용 시의 안정석을 종합적으로 고려하여 선택해야 하는데 장비 사용 편의성, 보증 기간, AS 지원 여부도 매우 중요한 요소입니다.
특히 산업 현장처럼 사용 환경이 까다로운 경우, AS 여부가 장비 선택의 결정적인 기준이 되기도 합니다.
특별한 경우, 초음파 탐상기를 실제로 사용하지는 않지만 법정 비파괴 장비로 혹은 필수 구비 장비로서 지정된 경우에는 추후에는 실제 사용빈도가 낮더라도 향후 사용 시를 고려하여 본체의 기능이 좋은 것을 구비해 두는 것도 바람직합니다. 하지만 탐촉자는 기본적인 구성을 제외하면, 검사의 목적과 조건에 따라 다양하기 때문에 사용 시점에 필요한 사양으로 구매하는 것이 합리적입니다.
A. 아날로그 초음파 탐상기
아날로그 초음파 탐상기는 CRT(Cathode Ray Tube)화면을 통해 신호를 직접 확인하는 방식으로, 화면이 선명하고 깨끗하여 신호의 식별이 편리하다는 장점이 있습니다. 기능이 단순한 경우가 많기 때문에 주물이나 스테인리스처럼 감쇄가 심하거나 두꺼운 재질의 검사물에서 좋은 신호 감지 성능을 보여줍니다. 이러한 특성으로 인해 비파괴 검사를 전문으로 수행하는 업체뿐만 아니라 비정기적으로 검사가 필요한 현장이나 교육 및 실습용 장비로도 좋습니다.
그러나 검사결과를 디지털 형태로 저장하거나 컴퓨터로 전송하기 어렵다는 단점이 있습니다. 최근에는 디지털 카메라 및 스마트폰 카메라의 고성능화로 CRT화면을 촬영하여 이미지로 기록을 남기는 방식으로 사용되고 있습니다.
B. 디지털 초음파 탐상기
디지털 초음파 탐상기는 신호 처리 방식에 따라 아래의 유형으로 나눌 수 있습니다.
- 수신된 모든 데이터를 디지털 방식으로 처리하는 장비
- 파형 자체는 아날로그로 처리하면서 화면 출력만 디지털로 구현하는 장비,
- 파형은 아날로그 상태로 유지하되 데이터만 디지털로 저장하고 표시하는 장비
이러한 방식은 각 특성과 사용 목적에 따라 다르며 모든 방식이 장단점을 가지고 있어 어떤 방식이 더 우수하다고 하기는 어렵습니다.
디지털 초음파 탐상기의 가장 큰 장점은 데이터의 자동 처리 기능입니다. 검사 중 얻어진 신호를 바탕으로 결함까지의 거리나 경사각 탐촉자를 사용할 경우 결함의 실제 위치를 자동으로 계산하여 화면에 표시해 줍니다. 또한 검사 설정값을 저장해 두었다가 나중에 동일한 조건으로 다시 불러올 수 있는 기능이 있어 반복 검사가 필요한 상황에 매우 유리합니다. 디지털 장비는 검사 결과를 화면에 저장하거나 외부로 전송할 수 있는 기능도 탑재되어 있어 검사 이력을 문서화하거나 보고서로 작성하는 데 있어 매우 효율적입니다.
하지만 장비를 자주 사용하지 않는 사용자나 현장에서 장비를 처음 작동시킬 때 초기 설정을 입력하거나 메뉴를 탐색하는데 많은 시간이 걸릴 수 있으며, 경우에 따라서는 검사 속도가 아날로그 장비에 비해 느릴 수 있습니다. 도 감쇠가 심한 재질이나 두꺼운 검사물을 다룰 경우에는 신호대 잡음비가 낮아져 신호 감지 성능이 떨어지는 경우도 존재합니다.
결과적으로 디지털 초음파 탐상기는 데이터 관리, 편의성, 기록성 면에서는 뛰어나지만 장비의 초기 설정 복잡성 등을 고려해서 사용자나 환경과 맞게 선택하는 것이 중요합니다.
C. 시스템용 초음파 탐상기
일반적인 초음파 탐상기를 이용 헤서 시스템 검사를 수행하는 것도 가능하지만 이 경우에는 별도의 A/D(아날로그- 디지털) 변환 보드를 추가로 구입하거나 원하는 기능을 직접 프로그램해야 하는 등의 번거로움이 따를 수 있습니다. 이러한 방식은 초기 비용과 시간이 더 소요되고 환경에 따라 호환성이나 안정성의 문제가 발생할 수 있습니다.
반면에 검사 목적에 적합하게 설계된 시스템용 초음파 검사 장비를 선택하면 이러한 불편을 크게 줄일 수 있습니다. 시스템용 장비는 검사환경에 최적화된 구조를 갖추고 있으며, 필요한 기능들이 기본적으로 탑재되어 있기 때문에 추가적인 설정이나 보완이 최소화됩니다. 특히 일반적인 휴대형 초음파 탐상기는 장시간 연속 사용을 고려하여 설계되지 않았기 때문에 시스템 검사와 같이 지속적이고 반복적인 작업에는 부적합할 수 있으며, 장비 과열이나 오작동의 우려가 있습니다.
따라서 시스템용 초음파 장비를 선택할 때에는 다음과 같은 요소들을 종합적으로 고려하는 것이 좋습니다.
- 주파수 범위
- 탐촉자의 종류와 호환성
- 필요한 기능과 데이터 출력방식
- 냉각 장치의 유무
- 제공되는 소프트웨어의 사용 편의성
- 경제성
최근에는 보드 형태로 구성된 초음파 검사 장비들도 다양하게 출시되고 있어 시장을 조사해 보면 보다 합리적이고 적합한 장비를 선택할 수 있습니다. 특히 초음파 펄서/ 리시버와 오실로스코프를 조합한 형태는 비교적 저렴한 비용으로도 우수한 성능의 검사 또는 연구 시스템을 구성할 수 있어 실험적 환경이나 연구 게발용으로 매우 유용합니다.
D. 주변기기의 선택
초음파 탐상기를 구입할 떄는 본체의 성능뿐 아니라 함께 사용하는 부속품에도 세심한 주의를 기울여야 합니다. 보통 장비를 한 번 구입하고 나면 시간이 지난 후에 동일한 부속품을 구하기 어렵거나 호환되는 제품을 찾기 어려워지는 경우가 많아 필수적인 부속품은 초기 구입 시에 같이 구매하는 것이 좋습니다.
부속품 중 일부가 누락되면 장비를 제대로 사용할 수 없거나 경우에 따라서는 장비를 사용할 수 없게 되는 상황도 발생할 수 있습니다. 따라서 구성품을 충분히 검토하고 장비 운용에 필요한 최소한의 세트를 갖추는 것이 중요합니다.
초음파 탐상기에서 주요 부속품으로는 우선 탐촉자, 케이블, 카퓰런트(접촉 매질), 표준 시험 편 또는 비교 시험 편 등이 있습니다. 특히 케이블이나 탐촉자는 사용도중 손상될 가능성이 있어 예비용으로 한두 개를 추가로 준비하는 것이 안전합니다.
그 외에도 검사 환경에 따라 프리앰프, 신호 필터, 휴대용 프린터, 전용 소프트웨어, 외부 모니터, 휴대용 케이스, 용접부 결함 시험 편 등이 있습니다. 또한 A/s가 필요할 수 있기 때문에 판매처로부터 기술 지원이나 서비스를 받을 수 있는지 여부도 확인해 두는 것이 바람직합니다. 이러한 전반적인 준비와 검토는 효율적인 장비의 운용은 물론 검사 품질의 안정성 확보에도 큰 도움이 됩니다.
비파괴 검사 장비를 선택하시는데 참고하시길 바랍니다. 감사합니다.