소재 무결성을 위한 첨단 비파괴 검사 기술

비파괴 검사 기술 개요

결정 격자 결함으로 인해 소재에 본질적인 미시적 결함이 있을 수 있다. 또한 용접, 주조, 단조, 표면 처리 등의 제조 공정이 추가 결함이나 결점을 유발할 수 있다. 게다가 소재는 응력, 피로, 부식 등의 다양한 조건에서 사용되며, 이는 추가 결함을 생성하거나 기존 결함을 악화시킬 수 있다. 소재 파손은 일반적으로 이러한 결함이 위험한 비율에 도달하여 소재의 남은 부분이 가해진 응력을 견딜 수 없어 연성 또는 취성이 될 때 발생한다. 따라서 소재의 이러한 결함을 탐지하고 그 성격, 크기, 위치 측면에서 평가할 필요가 있다. 소재를 수용할지, 수리 후 수용할지, 또는 폐기할지 결정하기 위해 결함의 심각성을 평가하는 추가 단계가 필요하다.

비파괴 검사(NDT)의 정의와 특징

비파괴 검사(NDT)는 부품이나 시스템의 사용성을 파괴하지 않고 소재, 구성품, 조립체의 결함(불연속이라고도 함) 또는 특성 차이를 검사, 시험, 평가하는 기술이다. 즉, 검사나 시험이 완료되면 부품을 여전히 사용할 수 있다. 이 기술은 개별 조사를 위한 표본 추출 기준이나 생산 품질 관리 시스템에서 자재의 100% 검사에 적용될 수 있다. 표면 질감, 제품 무결성, 미래 유용성을 파괴하지 않고 소재나 구조를 검사 및/또는 측정할 수 있다.

NDT는 고기술 개념이지만, 장비의 진화로 어떤 산업 환경에서든 제조의 어떤 단계에서든 적용할 수 있을 만큼 견고해졌다. 그 적용 범위는 강철 생산부터 이미 가동 중인 구성품의 현장 검사까지 다양하다. NDT 기술을 적절히 적용하여 제품에 관한 최대량의 정보를 얻고, 그 결과로 생산 설비에 피드백을 주기 위해서는 일정 수준의 숙련도가 필요하다. NDT는 불합격 자재를 선별하는 방법일 뿐만 아니라, 양호하다고 여겨지는 자재가 실제로 양호한지 확인하는 보증이기도 하다. 이 기술은 다양한 원리를 사용한다. 모든 상황에서의 모든 요구사항을 만족하는 블랙박스를 만들 수 있는 단일 방법은 없다.

NDT 분야의 광범위성과 필수 요소

NDT 분야는 구조 구성품과 시스템의 검사에서 중요한 역할을 수행하는 매우 광범위하고 학제간적인 분야다. NDT 시험의 신뢰성을 보장하고 장비 결함, 방법 오적용, 검사원의 숙련도와 지식으로 인한 특정 오류를 방지하기 위한 특정 표준도 마련되어 있다. 성공적인 NDT 시험은 소재 상태와 결함의 위치 파악과 특성화를 가능하게 한다. NDT 기술은 일반적으로 상당한 운영자 숙련도를 필요로 하며, 시험 결과의 정확한 해석은 주관적일 수 있어 어려울 수 있다.

NDT 기술 이름은 자주 테스트를 수행하는 데 사용되는 침투 매질 유형이나 장비를 가리킨다. NDT 기술은 전통적 기술과 비전통적 기술로 분류될 수 있다. 전통적 NDT 기술에는 (i) 육안 또는 광학 검사, (ii) 침투 탐상 검사, (iii) 자분 탐상 검사, (iv) 와전류 검사, (v) 방사선 투과 검사, (vi) 초음파 검사가 포함된다. 비전통적 NDT 기술은 특수 용도에만 사용되며 중성자 방사선 촬영, 음향 방출, 적외선 검사, 마이크로파 기술, 누설 시험, 홀로그래피, 유도파 검사, 지표 투과 레이저, 레이저 시험 등이 포함된다.

대부분의 NDT 기술에 공통적인 필수 요소는 (i) 탐침 매질, (ii) 사용 중인 매질에 적합하여 불연속을 탐지할 수 있는 시험 시료, (iii) 매질의 분포나 변화를 측정할 수 있는 검출기, (iv) 검출기로부터 수신된 정보를 기록하거나 표시하여 평가에 적합하게 하는 기술, (v) 검출기 피드백을 해석하여 결과를 평가하도록 훈련된 운영자다.

NDT 지시와 분류

NDT 기술은 시험 중 지시를 제공한다. NDT에 적용되는 '지시'라는 용어의 정의는 '추가 평가를 통해 그 진정한 의미를 결정해야 하는 NDT를 통해 드러난 반응 또는 반응의 증거'이다. 특정 NDT 기술이 부품에 적용되면 반응이 있다. 이 반응이 지시다. '반응'이라는 용어는 (i) 침투 탐상 검사 시 '블리드 아웃(bleed out)', (ii) 자분 탐상 검사 시 '입자 축적', (iii) 방사선 투과 검사 시 방사선 필름의 '밀도 변화', (iv) 초음파 검사 시 '신호', (v) 와전류 검사 시 '미터 편향, 신호, 디지털 변화'를 의미한다. 반응이 관찰되면 시험을 수행하는 운영자는 이를 해석한 다음, 거짓, 비관련, 관련 또는 진정한 불연속이라는 지시 그룹 중 하나로 분류해야 한다.

어떤 NDT 기술도 모든 가능한 문제에 대한 해결책을 제공하지 않는다. 즉, 선택적 대안이 아니라 서로 보완적이다. 아래에 전통적 기술의 기본 원리, 대표적 적용, 장점, 한계가 설명되어 있다.

전통적 NDT 기술 상세

1. 육안 또는 광학 검사

육안 및 광학 검사 기술(그림 1)은 구성품의 표면 상태를 검사하는 데 사용된다. 육안 검사는 거의 모든 상상할 수 있는 표면 상태에 널리 사용된다. 그 본질상 육안 및 광학 검사는 단순하고 직관적일 수 있다. 가장 단순하게는 깨끗한 구성품을 적절한 조명 아래에서 장비 없이 운영자가 검사할 수 있다. 자주 운영자는 검사를 돕기 위해 광학 장비를 필요로 하며, 이는 손잡이 확대 렌즈부터 유연한 파이버스코프, 원격 비디오 시스템까지 다양하다.

숙련된 운영자는 최적 조건에서 미세한 밀착 균열도 탐지할 수 있다. 그러나 반복성은 문제다. 조건이 최적화되지 않으면 같은 운영자가 같은 구성품의 같은 균열을 반복 검사에서 놓칠 수 있다. 이것이 운영자가 결함 상태를 가능한 한 자주 찾을 수 있는 최선의 기회를 주기 위해 광학 보조기구가 자주 사용되는 이유다. 검사는 깨끗하고 쾌적한 환경에서 적절한 조명 하에 이루어져야 한다.

안전, 작업 자세, 대기 조건에 주의해야 한다. 검사는 운영자의 상당한 집중을 요구한다. 조명은 매우 중요하며 결과에 큰 영향을 미칠 수 있다. 자연광이 육안 검사를 수행하기에 가장 좋은 빛이다. 인공광도 육안 검사에 사용될 수 있으나, 운영자는 사용 중인 사양이나 절차에 명시된 올바른 광도를 확보해야 한다.

구성품은 보호 코팅(예: 먼지나 페인트)이 없어야 하며, 이는 찾고 있는 표면 상태를 가릴 수 있다. 운영자가 육안 검사를 수행하기 전에 충분한 훈련과 경험을 갖는 것이 매우 중요하다. 운영자는 또한 좋은 시력을 가져야 한다. 알려진 바와 같이 눈은 놀라울 정도로 정교한 기구지만 모든 것을 보지는 못한다. 눈은 빛을 망막에 초점 맞추고, 빛을 신경 충동으로 변환하여 뇌로 보낸다. 뇌는 이 정보를 처리하여 우리가 보는 이미지를 형성한다. 이는 지각으로 이어지는데, 지각은 물리적 현실과 검사원이 본다고 생각하는 관점의 차이다. 다른 검사원은 눈에서 들어오는 정보를 다르게 해석하므로 모두 같은 물리적 장면을 약간 다르게 본다.

뮐러-라이어 착시(그림 1)는 지각과 현실의 차이를 보여준다. 두 화살표의 축 길이는 같지만 다르게 보인다. 두 검사원 사이의 지각 차이는 당시 관찰자의 훈련, 경험, 정신적, 신체적 상태에 의존한다. 지각은 피로와 건강에 영향을 받을 수 있다. 피로는 관찰자의 효율성과 시각 능력을 감소시킨다. 이러한 문제들은 물리적 데이터의 부정확한 해석으로 이어진다. 이상적인 검사는 훈련, 경험, 조명, 환경 조건 등 모든 요소가 최적화된 것이다.

그림 1 육안 및 광학 검사 기술

직접 관찰과 원격 관찰

광범위하게 말하면, 육안 검사는 두 가지 유형의 관찰 기술로 나뉜다. 첫 번째 기술은 직접 관찰이다. 이 유형에서는 물체가 운영자의 즉각적인 현장에 있다. 이는 무보조이거나 장비를 사용하여 수행될 수 있다. 두 번째는 원격 관찰이다. 이는 운영자의 즉각적인 현장이 아닌 곳에서 물체를 관찰하는 것으로, 특수 장비를 사용하여 수행된다.

광학 보조 기구

육안 검사는 사실상 모든 것에 성공적으로 적용될 수 있다. 부식이나 균열 같은 불연속부터 도장 표면의 얼룩 효과까지 다양한 유형의 표면 상태를 찾는 데 사용될 수 있다. 숙련된 열처리 운영자는 가열되어 백열 상태가 되면 시각적 외관으로부터 구성품 온도를 추정할 수도 있다. 예: 둔한 체리 레드 강철은 약 550°C다.

운영자는 자주 작은 불연속을 찾아야 한다. 이는 육안으로 매우 어려울 수 있으므로 광학 보조기구가 필요하다. 가장 일반적인 광학 보조기구는 (i) 손잡이 확대 렌즈(일반적으로 1.5×~10× 배율), (ii) 표면 상태를 측정할 수 있도록 측정 눈금이 내장된 측정 확대경(예: 앵글포이즈 확대경, 최대 10× 배율, 자주 원형 형광등 내장으로 균일 조명 제공), (iii) 다양한 유형과 넓은 배율 범위의 현미경, (iv) 튜브나 파이프 내부를 검사하기에 훌륭한 장비인 경직 보어스코프(그림 1), (v) 광섬유를 광 가이드와 화상 가이드 모두에 사용하여 보어스코프보다 더 유연한 유사한 장치인 내시경(그림 1), (vi) 화질 향상을 위해 보어스코프의 광학 시스템을 소형 비디오 카메라로 대체할 수 있으며, 이는 전자빔으로 광전도 타겟(광 센서)을 스캔하는 이미지 튜브를 포함하거나, CCD(전하 결합 소자)나 CID(전하 주입 소자) 같은 고체상 이미징 장치를 포함할 수 있다.

2. 침투 탐상 검사

침투 탐상 검사의 기본 원리(그림 2)는 매우 낮은 점도(높은 유동성)를 가진 액체(침투제)를 부품 표면에 적용하면, 표면으로 열린 틈새와 공극으로 침투한다는 것이다. 과잉 침투제를 제거하면, 그 공극에 갇힌 침투제가 다시 흘러나와 지시를 생성한다. 침투 탐상 검사는 자성 및 비자성 자재에 수행될 수 있으나 다공성 자재에는 잘 작동하지 않는다.

민감도와 비용 감소 순서로 침투 탐상 공정을 나열하면 (i) 사후 유화 형광 염료 침투제, (ii) 용제 제거형 형광 염료 침투제, (iii) 수용성 형광 염료 침투제, (iv) 사후 유화 가시 염료 침투제, (v) 용제 제거형 가시 염료 침투제, (vi) 수용성 가시 염료 침투제 순이다.

침투 탐상 검사의 장점은 (i) 상대적으로 저비용, (ii) 높은 휴대성, (iii) 미세하고 밀착된 불연속에 높은 민감도, (iv) 다양한 자재에 적용 가능, (v) 넓은 면적 검사 가능이다. 한계는 (i) 시험 표면이 모든 먼지, 기름, 그리스, 페인트, 녹 등으로부터 자유로워야 함, (ii) 표면 불연속만 탐지, (iii) 다공성 및 매우 거친 표면에 사용 불가, (iv) 시험 후 모든 침투제 자재 제거가 자주 필요, (v) 영구 기록을 생성할 쉬운 방법이 없음이다.

이 기술에서 침투제는 주변광에서 볼 수 있는 '가시' 타입이거나, '블랙' 라이트(자외선)가 필요한 '형광' 타입일 수 있다. 가시 염료 침투제 공정은 그림 2에 나와 있다. 침투 탐상 검사를 수행할 때, 시험 중인 표면이 깨끗하고 부품 표면으로 열린 공극이나 틈새로 침투제가 들어가는 것을 막을 수 있는 이물질이나 액체가 없는 것이 필수적이다. 침투제를 도포한 후 지정된 시간(침투제 체류 시간) 동안 표면에 남겨둔 다음, 부품을 조심스럽게 세척하여 표면의 과잉 침투제를 제거한다. 침투제 제거 시 운영자는 공극으로 들어간 침투제를 제거하지 않도록 주의해야 한다. 개발제의 얇은 층을 표면에 도포하고 시간(개발제 체류 시간)을 두어 공극이나 틈새로부터 침투제가 개발제로 스며나와 가시 지시를 생성하게 한다. 규정된 개발제 체류 시간 후, 부품을 육안으로 또는 형광 침투제의 경우 블랙 라이트 보조로 검사한다. 대부분의 개발제는 침투제와 색상 대비를 제공하는 미세한 흰색 탤컴 같은 분말이다.

그림 2 침투 탐상 검사 기술

침투제 유형별 상세

용제 제거형 침투제는 물 이외의 용제로 과잉 침투제를 제거해야 하는 침투제다. 이들은 일반적으로 가시성이며, 일반적으로 흰색 개발제와 잘 대비되는 밝은 빨간색으로 염색된다. 침투제는 일반적으로 부품에 분무 또는 브러시로 도포되고, 침투제 체류 시간이 끝나면 침투제 세척제로 적신 천으로 부품을 닦아낸 후 개발제를 도포한다. 개발제 체류 시간 후 부품을 검사하여 개발제를 통해 나타나는 침투제 블리드아웃을 탐지한다.

수용성 침투제는 침투제에 유화제가 포함되어 있어 물 분무로 침투제를 제거할 수 있다. 가장 자주 부품을 침투제 탱크에 담그는 방식으로 도포되지만, 큰 부품에는 분무나 브러시로 도포할 수 있다. 부품이 침투제로 완전히 덮이면, 침투제 체류 시간을 위해 드레인 보드에 놓고, 헹굼 스테이션으로 옮겨 거친 물 분무로 과잉 침투제를 씻어낸다. 과잉 침투제가 제거되면 부품을 온풍 건조기나 약한 선풍기 앞에 두어 물기를 제거한다. 부품을 건조 개발제 탱크에 넣어 개발제로 코팅하거나, 남은 체류 시간 동안 두었다가 검사한다.

사후 유화형 침투제는 수용성 침투제처럼 화학적 구성에 유화제가 포함되어 있지 않다. 사후 유화형 침투제는 유사하게 도포되지만, 물 세척 단계 전에 유화제를 표면에 규정된 시간(유화제 체류 시간) 동안 도포하여 과잉 침투제를 제거한다. 유화제 체류 시간이 경과하면 부품은 수용성 침투제에 사용된 것과 동일한 물 세척 및 개발 공정을 거친다. 유화제는 친유성(유성) 또는 친수성(수성)일 수 있다.

3. 자분 탐상 검사

자분 탐상 검사는 하나 이상의 자기장을 사용하여 강자성 소재의 표면 및 표면 직하 불연속을 찾는다. 이는 강자성 소재의 표면 및 미세한 표면 직하 불연속이나 결함을 찾는 데 사용된다. 자화된 부품에 존재하는 그런 결함은 자기장, 즉 자속이 부품에서 빠져나가게 한다. 자분 입자가 이 표면에 적용되면, 자속 누설에 의해 제자리에 고정되어 가시 지시를 생성한다. 여러 가지 다른 자분 시험 방법이 사용될 수 있지만, 모두 동일한 일반 원리에 의존한다. 따라서 모든 자분 검사는 부품에 자기장을 생성하고 자분 입자를 시험 표면에 적용함으로써 수행된다.

자기장은 영구 자석이나 전자석으로 적용할 수 있다. 전자석을 사용할 때 자기장은 전류가 흐를 때만 존재한다. 자기장이 자기장 방향과 횡방향으로 불연속을 만나면, 자속선은 자체 자속 누설장을 생성한다(그림 3). 매우 미세한 유색 강자성 입자(자분 입자)를 부품 표면에 적용하면 입자가 불연속으로 끌려 들어가 공극을 줄이고 부품 표면에 가시 지시를 생성한다. 자분 입자는 건조 분말이거나 액체 용액에 현탁될 수 있으며, 가시 염료나 자외선(블랙) 라이트에서 형광하는 형광 염료로 착색될 수 있다.

교류(AC)나 직류(DC) 중 어느 것을 사용해도 자기장을 유도할 수 있다. AC로 생성된 자기장은 '피부 효과'로 인해 시험 물체 표면에서 가장 강하다. AC는 또한 부품 표면에서 더 큰 입자 이동성을 제공하여 부품 표면이 불규칙할지라도 입자가 자유롭게 이동하여 자속 누설 영역을 찾을 수 있게 한다. DC는 더 큰 관통력을 가진 자기장을 유도하며 표면 직하 불연속을 탐지하는 데 사용될 수 있다.

대부분의 현장 검사는 요크(그림 3)를 사용하여 수행된다. 전기 코일이 중앙 코어를 감고 있으며, 전류가 흐르면 관절 다리 아래로 코어에서 자기장이 생성되어 부품으로 들어간다. 이는 자속선이 한 다리에서 다른 다리로 흐르기 때문에 종방향 자화로 알려져 있다. 다리가 강자성 부품 위에 놓이고 요크에 전원이 공급되면 부품에 자기장이 도입된다. 자속선이 한 다리에서 다른 다리로 흐르므로, 다리 사이에 그어진 선에 수직으로 향한 불연속을 찾을 수 있다. 어떤 지시도 놓치지 않기 위해 요크는 그림과 같은 위치에서 한 번 사용된 후, 요크를 90도 돌려 다시 사용하여 어떤 지시도 놓치지 않게 한다. 모든 전류가 요크에만 포함되고 자기장만 부품을 관통하므로, 이 유형의 적용은 간접 유도로도 알려져 있다.

그림 3 자분 탐상 검사

자분 검사 장비 유형

포크(poke) 장치는 직접 유도를 사용하며, 전류가 부품을 통해 흐르고 다리 주위에 원형 자기장이 생성된다(그림 3). 포크 사이의 자기장이 포크 사이에 그어진 선에 수직으로 이동하므로, 포크 사이에 그어진 선과 평행한 방향으로 향한 지시를 찾을 수 있다. 요크와 마찬가지로 두 번 검사하며, 두 번째는 포크를 첫 번째 적용에 대해 90도 방향으로 향하게 한다.

전기 코일은 종방향 자기장을 생성하는 데 사용된다. 전원이 공급되면 전류가 코일을 구성하는 와이어 주위에 자기장을 생성하여 결과적인 자속선이 코일을 통해 향하게 된다. 종방향 자기장이므로 코일 내에 놓인 부품의 지시는 종방향 자기장에 횡방향으로 향한다.

대부분의 수평 습식 욕조 기계(벤치 유닛)에는 코일과 전류를 통과시킬 수 있는 헤드 세트가 있어 자기장을 생성한다. 이 기계들은 액체 용액에 형광 자분 입자를 사용하므로 '습식 욕조'라는 이름이 붙었다. 헤드 사이에서 부품을 시험할 때, 부품을 헤드 사이에 놓고, 이동 헤드를 움직여 시험 중인 부품이 헤드 사이에 단단히 고정되게 하고, 자분 입자를 포함한 욕조 용액으로 부품을 적신 후 입자가 부품 위를 흐르는 동안 전류를 가한다. 전류 흐름이 헤드에서 헤드로 가고 자기장이 전류에 90도 방향으로 향하므로, 헤드 사이의 선과 평행한 방향으로 향한 지시가 보인다. 이 유형의 검사는 일반적으로 '헤드 샷(head shot)'이라 불린다.

파이프, 튜브, 피팅 같은 중공 부품을 시험할 때, 도전성 원형 막대를 헤드 사이에 놓고 부품을 막대(중앙 도체)에 매달아 놓는다(그림 3). 부품을 욕조 용액으로 적신 후 전류를 가하면, 전류는 부품이 아닌 중앙 도체를 통해 흐른다. 부품의 내경(ID)과 외경(OD)을 검사할 수 있다. 헤드 샷의 경우와 마찬가지로 자기장은 전류 흐름에 수직으로, 시험편 주위를 감싸므로, 이 기술을 사용하여 부품 길이 방향으로 축방향으로 내려가는 지시를 찾을 수 있다.

자분 탐상 검사의 장단점

장점: (i) 경제적, (ii) 육안 검사 보조, (iii) 고정식 또는 휴대용 장비 가능, (iv) 즉각적이고 반복 가능한 결과, (v) 효과적인 검사 기술, (vi) 대비 또는 형광 소모품. 한계: (i) 검사 부품이 강자성이어야 함, (ii) 고전류 필요, (iii) 표면 및 표면 직하 결함만 탐지 가능, (iv) 부품 탈자 필요, (v) 부품이 깨끗하고 상대적으로 매끄러워야 함, (vi) 장비가 부피가 크고 무거울 수 있음, (vii) 전원 공급 일반적으로 필요, (viii) 코팅이 지시를 가릴 수 있음, (ix) 자재 또는 부품 투자율이 결과에 영향을 줄 수 있음.

4. 와전류 검사

와전류는 전자기 유도라는 과정을 통해 생성된다. 교류가 구리선 같은 도체에 적용되면 도체 안팎에 자기장이 생성된다. 이 자기장은 교류가 최대로 상승하면 팽창하고 전류가 0으로 감소하면 붕괴된다. 다른 전기 도체가 이 변화하는 자기장에 근접하게 가져오면 이 두 번째 도체에 전류가 유도된다. 이 전류는 공극, 균열, 결정립 크기 변화, 코일과 소재 간 물리적 거리 같은 소재의 특성에 영향을 받는다. 이 전류는 센서로 사용되는 두 번째 코일에 임피던스를 형성한다. 실제로는 검사할 부품 표면에 프로브를 놓고, 전자 장비가 같은 프로브를 통해 공작물의 와전류를 모니터링한다. 감지 회로는 송신 코일의 일부다.

와전류 검사의 원리와 적용

와전류 기술의 주요 용도는 표면 또는 표면 직하 결함 탐지다. 이 기술은 소재 전도도, 투자율, 제품 치수에 민감하다. 와전류는 교류 자기장(일반적으로 10Hz~10MHz)에 노출된 모든 전기 전도성 소재에서 생성될 수 있다. 교류 자기장은 일반적으로 코일에 교류를 통과시켜 생성된다. 코일은 다양한 형태를 가질 수 있으며 10~500턴의 와이어를 가질 수 있다. 제품에서 생성된 와전류의 크기는 전도도, 투자율, 설정 기하학에 의존한다. 소재나 기하학의 변화는 여기 코일에 의해 코일 임피던스 변화로 탐지될 수 있다.

가장 단순한 코일은 한 끝에 몇 턴의 와이어가 감긴 페라이트 막대로, 시험할 제품 표면에 가깝게 위치한다. 예를 들어 제품 표면에 균열이 발생하면 와전류가 균열 주위로 더 멀리 이동하며 이는 임피던스 변화로 탐지된다(그림 4). 코일은 쌍으로도 사용될 수 있으며, 일반적으로 구동 쌍이라 불리며, 이 배열은 코일을 차동으로 연결하여 사용할 수 있다. 이렇게 하면 '리프트오프'(프로브에서 표면까지 거리) 신호를 강화할 수 있다. 코일은 한 코일 권선이 1차이고 하나(또는 두 개)의 코일 권선이 2차로 사용되는 트랜스포머 유형 구성으로도 사용될 수 있다.

탐지된 와전류 신호는 진폭과 위상 정보를 포함하며, CRT(브라운관) 유형 디스플레이(일반적으로 비디지털 디스플레이)에 표시될 수 있다. 신호는 실제(절대) 신호로 표시되거나, 적절한 전자장치로 신호 변화만 표시될 수 있다. 최상의 결과는 단일 제품 매개변수만 변할 때(예: 균열 존재) 달성된다. 실제로는 조성, 경도, 조직, 형상, 전도도, 투자율, 기하학의 차이로 와전류 신호 변화가 발생한다. 일부 경우 균열 효과가 다른 매개변수 변화에 의해 숨겨져 불필요한 폐기가 발생할 수 있다. 그러나 코일은 구성, 크기, 시험 주파수로 선택되어 균열, 전도도, 금속 손실 등의 탐지를 필요에 따라 강화할 수 있다.

그림 4 와전류 검사

와전류 검사 파라미터와 자동화

와전류가 소재에 침투하는 깊이는 시험 주파수 조절로 변경할 수 있다. 즉, 주파수가 높을수록 침투 깊이는 낮아진다. 그러나 주파수가 낮을수록 작은 결함에 대한 민감도도 낮아진다. 큰 코일은 표면 거칠기에 덜 민감하고 그 반대도 마찬가지다. 최신 전자 장치는 넓은 범위의 코일 구성을 절대 또는 차동 모드로, 넓은 주파수 범위에서 작동할 수 있다. 단일 또는 복잡한 형상 구성품의 표면 균열 시험에는 단일 페라이트 코어 권선 코일이 일반적으로 사용된다. 프로브를 구성품에 놓고 전자 장치 컨트롤로 '밸런싱'한다. 프로브를 구성품 표면을 가로질러 스캔하면 균열을 탐지할 수 있다.

표면을 자동으로 스캔해야 하는 경우 단일 코일 권선은 리프트오프 거리가 정확하게 유지되는 경우에만 적합하다. 일반적으로 차동 코일 구성이 고속 스캔 시스템에 사용되며, 리프트오프 효과, 진동 효과 등을 허용 가능한 정도로 상쇄할 수 있다. 튜브, 봉, 와이어는 감싸는 코일로 검사할 수 있으며, 이들은 일반적으로 1차 1개와 차동으로 연결된 2차 2개로 된 코일 구성을 가진다.

대부분의 와전류 전자장치에는 위상 표시가 있어 운영자가 결함 상태를 식별할 수 있다. 많은 경우 균열, 리프트오프, 기타 매개변수 신호가 명확히 식별될 수 있다. 동시에 두 개 이상의 다른 시험 주파수로 제품을 검사할 수 있는 장치도 이용 가능하다. 이러한 장치는 특정 원치 않는 효과를 전자적으로 상쇄하여 결함 탐지를 개선할 수 있게 한다.

와전류 시험은 순수하게 전기적이다. 코일 유닛은 제품 표면과 접촉할 필요가 없으므로 이 기술은 쉽게 자동화될 수 있다. 대부분의 자동화 시스템은 기계적 취급이 단순화된 단순한 기하학의 구성품을 위한 것이다.

와전류 검사의 장단점

장점: (i) 공학적 금속의 다양한 조건(결함 탐지, 조성, 경도, 전도도, 투자율 등) 판단에 적합, (ii) 정보를 단순한 용어(합격/불합격)로 자주 제공하며, 위상 표시 전자장치로 훨씬 더 많은 제품 정보 획득 가능, (iii) 극도로 콤팩트하고 휴대 가능한 장치 이용 가능, (iv) 소모품 불필요(프로브 제외, 때때로 수리 가능), (v) 다양한 용도에 맞는 프로브와 시험 주파수 선택의 유연성, (vi) 완전 자동화에 적합. 단점: (i) 와전류 반응에 영향을 주는 광범위한 매개변수로 인해 원하는 소재 특성(예: 균열) 신호가 원치 않는 매개변수(예: 경도 변화)에 의해 가려질 수 있으므로, 일부 용도에서는 프로브와 전자장치의 신중한 선택 필요, (ii) 일반적으로 시험이 제한됨

5. 방사선 투과 검사

방사선 투과 검사 방법은 다양한 자재와 구성에서 내부 결함 탐지에 사용된다. 전기로 생성되는 X선과 방사성 동위원소에서 방출되는 감마선은 이를 통과하는 자재에 의해 차등적으로 흡수되는 관통 방사선이다. 두께가 클수록 흡수가 크다. 또한 자재가 조밀할수록 흡수가 크다. X선과 감마선은 빛처럼, 방사선 강도에 비례하여 사진 필름의 할라이드화은 결정을 금속 은으로 부분적으로 변환하는 특성을 가지며, 잠상(latent image)을 형성한다. 이는 일반 사진 필름과 유사한 방식으로 현상 및 정착될 수 있다(그림 5).

내부 공극이 있는 자재는 방사선원과 필름 사이에 피시험체를 놓아 시험한다. 공극은 맑은 배경에서 더 많은 방사선이 필름에 도달한 어두운 영역으로 나타난다. 원리는 X선과 감마선 방사선 촬영 모두 동일하다.

X선 방사선 촬영에서 관통력은 X선관에 가해진 볼트 수로 결정된다. 강철의 경우 인치 두께당 약 1,000볼트다. 감마선 방사선 촬영에서 동위원소가 관통력을 결정하며 각 동위원소에서 변경 불가능하다. 따라서 이리듐-192는 15~25mm 두께 강철에, 세슘-134는 20~265mm 두께 강철에 사용된다. X선 방사선 촬영에서 강도(따라서 노출 시간)는 관의 음극 암페이지로 제어된다. 노출 시간은 일반적으로 밀리암페어-분으로 표현된다. 감마선에서 방사선 강도는 동위원소 공급 시 설정된다. 동위원소로부터의 방사선 강도는 베크렐로 측정되며 시간이 지남에 따라 감소한다. 퀴리 양이 절반으로 줄어드는 데 걸리는 시간은 반감기이며 각 동위원소의 특성이다. 예: 이리듐-192 반감기 74일, 세슘-134 반감기 2.1년.

노출 인자는 퀴리 수와 시간의 곱으로, 일반적으로 퀴리-시간으로 표현된다. 노출 시간은 동위원소 붕괴에 따라 증가해야 한다. 노출 기간이 비경제적이 되면 동위원소를 교체해야 한다. 동위원소가 지속적으로 방사선을 방출하므로, 노출되지 않을 때는 고갈 우라늄이나 유사한 고밀도 차폐 물질 용기에 보관하여 환경과 인원을 보호해야 한다.

그림 5 방사선 투과 검사 개요도

방사선 촬영 절차와 최신 기술

X선 또는 감마선 방사선 사진을 생성하기 위해, 필름 패키지(광밀폐 카세트에 밀봉되어 필름과 증감지 포함, 후자는 노출 시간 단축 위해 필요)를 피시험체 표면 가까이 놓는다. 방사선원은 피시험체 반대편 일정 거리에 위치시켜 방사선이 피시험체를 통과하여 필름에 도달하게 한다. 노출 기간 후 필름을 꺼내 현상, 건조, 투과광으로 특수 뷰어에서 관찰한다. 방사선량 모니터, 필름 마커, 화질 지표, 암실 장비 등 다양한 방사선 촬영 및 사진 액세서리가 필요하며, 완전 자동 현상 장비 등 정교함의 정도가 다양하다. 이 액세서리는 X선과 감마 방사선 촬영 시스템 모두 동일하다. 방사선 필름과 현상 약품 같은 소모품도 필요하다.

방사선 촬영의 최근 개발로 '실시간' 진단이 가능해졌다. 컴퓨터 단층촬영(CT) 같은 기술은 훨씬 중요한 정보를 제공하지만, 이러한 방법은 일반적으로 조사 목적으로만 적합하며 생산 품질 관리에는 일반적으로 사용되지 않는다.

산업 방사선 촬영은 시험 물체를 관통 방사선에 노출시켜 방사선이 검사 중인 물체를 통과하여 그 물체 반대편에 놓인 기록 매체에 도달하게 하는 것이다. 알루미늄 같은 얇거나 덜 조밀한 자재에는 전기로 생성된 X-방사선(X선)이 일반적으로 사용되고, 더 두껍거나 조밀한 자재에는 감마 방사선이 일반적으로 사용된다. 감마 방사선은 붕괴하는 방사성 물질에서 방출되며, 가장 일반적으로 사용되는 두 가지 감마 방사선원은 이리듐-192(Ir-192)와 코발트-60(Co-60)이다. Ir-192는 일반적으로 소스 퀴리 강도에 따라 15~25mm 강철까지 사용되고, Co-60은 더 큰 관통 능력으로 인해 더 두꺼운 자재에 일반적으로 사용된다. 기록 매체는 산업용 X선 필름이나 여러 유형의 디지털 방사선 검출기 중 하나일 수 있다. 둘 다 시험 물체를 통과하는 방사선이 매체를 노출시켜, 더 많은 방사선이 부품을 통과한 곳에서는 더 어두운 영역이, 덜 관통한 곳에서는 더 밝은 영역이 생기는 최종 효과를 낸다. 부품에 공극이나 결함이 있으면 더 많은 방사선이 통과하여 필름이나 검출기에 더 어두운 이미지를 생성한다.

필름 방사선 촬영과 디지털 방사선 촬영

필름 방사선 촬영은 한쪽 또는 양쪽에 미세한 브로마이드은 층이 코팅된 얇은 투명 플라스틱으로 구성된 필름을 사용한다. 방사선에 노출되면 이 결정들은 현상 시 검은 금속 은으로 변환될 수 있는 반응을 겪는다. 이 은은 현상 공정 중 플라스틱에 '고정'되며, 건조되면 완성된 방사선 필름이 된다. 사용 가능한 필름이 되려면, 필름의 관심 영역이 특정 농도(어두움) 범위 내에 있어야 하고, 관심 불연속이 보일 만큼 충분한 대비와 민감도를 보여야 한다. 이 항목들은 방사선 강도, 소스-필름 거리, 검사 중인 부품 두께의 함수다. 이 매개변수 중 어느 것도 충족되지 않으면 해당 부품 영역에 대해 다른 노출을 해야 한다.

컴퓨터 방사선 촬영(CR)은 필름과 직접 디지털 방사선 촬영 사이의 과도기적 기술이다. 이 기술은 카세트에 장착되어 기존 필름 방사선 촬영과 유사한 방식으로 노출되는 재사용 가능하고 유연한 광자극 형광체 플레이트를 사용한다. 카세트는 레이저 리더에 넣어져 스캔되어 디지털 이미지로 변환되며, 이는 1~5분 소요된다. 이미지는 해석과 저장을 위해 컴퓨터나 기타 전자 매체에 업로드될 수 있다. 컴퓨터 단층촬영(CT)은 기존 방사선 사진과 달리 물체의 단면 평면 이미지를 컴퓨터로 재구성한다. CT 이미지는 여러 다른 시야 각도에서 찍은 다중 시야로부터 컴퓨터를 사용하여 재구성된다. 기존 방사선 촬영에서는 여러 각도에서 노출을 하여 삼각측량으로 항목 위치를 찾지 않고는 내부 불연속 위치를 정확히 결정할 수 없다. CT에서는 컴퓨터가 평면의 모든 점을 여러 다른 방향에서 본 것으로부터 삼각측량한다.

디지털 방사선 촬영(DR)은 물체를 통과하는 방사선을 컴퓨터 모니터에 표시될 수 있는 이미지로 직접 디지털화한다. 직접 디지털 이미징에 사용되는 세 가지 주요 기술은 비정질 실리콘, 전하 결합 소자(CCD), 상보적 금속 산화물 반도체(CMOS)다. 이 이미지는 컴퓨터 방사선 촬영 이미지 스캔에 필요한 시간과 비교하여 몇 초 만에 관찰 및 분석이 가능하다. 처리 속도 증가는 픽셀의 독특한 구성 결과로, 이는 컴퓨터 방사선 촬영과 대부분의 필름 적용보다 더 우수한 분해능을 허용한다.

방사선 투과 검사의 장단점

장점: (i) 다양한 자재에 유용, (ii) 내부 구조 불량, 조립 불량, 정렬 불량 검사 가능, (iii) 영구 기록 제공, (iv) 방사선 사진 품질 검사 장치 이용 가능. 한계: (i) 물체 양면에 접근 필요, (ii) 평면 결함 쉽게 탐지 못함, (iii) 검사 가능한 두께 범위 제한, (iv) 검사 대상 물체 두께 증가에 따라 검사 민감도 감소, (v) 방사선 사진 해석에 상당한 숙련도 필요, (vi) 결함 깊이가 쉽게 표시되지 않음, (vii) X선과 감마선은 인체 건강에 유해.

6. 초음파 검사

초음파 기술은 음파 전도성 자재의 내부 및 표면(특히 원거리 표면) 결함 탐지에 사용된다. 원리는 어떤 면에서 에코 측량과 유사하다. 초음파의 짧은 펄스는 압전 결정에 전기 전하를 가하여 생성되며, 이는 결정 두께와 관련된 주파수에서 매우 짧은 기간 동안 진동한다. 결함 탐지에서 이 주파수는 일반적으로 초당 100만~600만 회(1~6MHz) 범위다. 이 주파수의 진동이나 음파는 강철 같은 균질 탄성 자재에서 거의 감쇠 없이 상당한 거리를 이동할 수 있다. 이 파동이 전파되는 속도는 자재의 영률(Young's Modulus)과 관련되며 자재의 특성이다. 예: 강철에서 속도는 초당 5,900m, 물에서 초당 1,400m.

초음파 에너지는 공기에서 상당히 감소하며, 고체에서 전파된 빔이 인터페이스(예: 결함, 의도된 구멍, 뒷벽)에 도달하면, 그 자재와 공기 사이에서 상당한 양의 에너지가 입사각과 같은 방향으로 반사된다. 접촉 시험에서 진동 결정은 손잡이 프로브에 내장되어 시험할 자재 표면에 적용된다. 결정과 시험편 사이의 작은 공극을 가로질러 에너지 전달을 용이하게 하기 위해, 액체 층(커플란트라 불림), 일반적으로 오일, 물, 그리스를 표면에 도포한다. 결정은 연속적으로 진동하지 않고 짧은 펄스로 진동하며, 각 펄스 사이에는 정지 상태다.

압전 재료는 전기 펄스를 기계적 진동으로 변환할 뿐만 아니라, 기계적 진동을 전기 펄스로 변환하기도 한다. 따라서 음파 발생기일 뿐만 아니라 반환 펄스 검출기도 된다. 결정은 정지 상태일 때 반환 펄스를 검출할 상태다. 펄스는 자재를 통해 인터페이스까지 이동하고 프로브로 반사되어 돌아오는 데 유한한 시간이 걸린다.

초음파 검사에서 정보를 제시하는 표준 방법은 브라운관을 이용하는 것으로, 여기서 왼쪽에서 오른쪽으로의 점의 수평 이동은 경과 시간을 나타낸다. 원리는 LCD(액정 디스플레이) 평면 스크린을 가진 디지털 장치에서도 크게 다르지 않다. 점이 움직이는 속도는 화면에 수평선으로 나타나게 한다. 시스템은 프로브가 전기 펄스를 받는 순간 점이 화면을 가로지르기 시작하도록 전자적으로 동기화된다. 화면의 선에서 위쪽 편향(피크)은 이 발생을 나타낸다. 이 피크는 일반적으로 초기 펄스라 불린다.

베이스라인이 완벽하게 수평인 동안 결정은 정지 상태다. 초기 펄스 오른쪽의 어떤 피크도 결정이 자재 내 하나 이상의 인터페이스에서 반사된 들어오는 펄스를 수신했음을 나타낸다. 점이 관면에서 매우 균일한 속도로 움직이고, 초음파 펄스가 자재를 통해 매우 균일한 속도로 이동하므로, 화면의 수평선을 절대 측정 단위로 보정하는 것이 가능하다. 알려진 거리만큼 떨어진 뒷벽에서 반사를 생성하는 보정 블록을 결함 탐지기의 가변 컨트롤과 함께 사용하면, 화면을 거리 단위로 보정할 수 있고, 따라서 시험편으로부터 얻은 반환 펄스의 기원을 결정할 수 있다.

따라서 표면과 뒷벽 사이의 결함을 발견할 수 있을 뿐만 아니라 표면 아래 거리를 측정할 수 있다. 장비가 적절히 보정되어야 하며, 의도된 시험 대상 물체의 경계와 의도하지 않은 불연속을 자체적으로 구별할 수 없으므로, 운영자는 각 피크의 기원을 식별해야 한다. 또한 펄스가 빔을 형성하므로 결함의 평면 위치도 결정할 수 있다. 피크(에코) 높이는 반사체 면적에 대략 비례하지만, 모든 기기에 지시 크기를 줄이거나 늘릴 수 있는 컨트롤(가변 민감도)이 있다. 자재/공기 인터페이스에서만 빔의 일부가 반사되는 것이 아니라, 예를 들어 용접에서 강철/슬래그 인터페이스처럼 속도 변화가 있는 모든 접합부에서 반사된다.

시험편의 모든 면을 탐침하면 3차원 결함을 발견하고 깊이를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 크기도 결정할 수 있다. 2차원(평면) 결함도 찾을 수 있지만, 방사선 촬영과 달리 입사 빔이 가능한 한 결함 평면에 직각으로 입사하는 것이 최선이다. 이를 위해 일부 프로브는 표면에 각도를 두고 빔을 도입한다. 이 방식으로 튜브의 종방향 결함(내면 또는 외면)을 탐지한다.

화면의 지시 해석에는 특히 손잡이 프로브로 시험할 때 일정량의 숙련도가 필요하다. 그러나 이 기술은 모니터(메인 장비에 장착되어 트레이스의 특정 위치에서 에코가 발생할 때 전기 신호를 제공하는 전자 장치)를 사용하여 정칙 형상의 자동 시험에 훌륭하게 적합하다. 이 신호의 트리거 레벨은 가변적이며 다양한 기계적 게이트와 결함 경보를 작동시킬 수 있다. 또한 컴퓨터 기술 향상으로 시험 데이터와 결과를 다양한 형식으로 표시하고 출력할 수 있다.

그림 6 초음파 검사

현대 초음파 검사 장비와 응용

현대 초음파 결함 탐지기는 완전 고체 상태이며 배터리 구동 가능하고, 현장 조건을 견디도록 견고하게 제작되었다. 모든 자재에서 음속이 그 자재의 특성이므로, 일부 자재는 속도 결정으로 식별될 수 있다. 이는 예를 들어 구상흑연 주철에서 흑연 구상화 비율 결정에 적용될 수 있다.

속도가 일정할 때(광범위한 강철에서 그렇듯), 펄스가 자재를 통과하는 데 걸리는 시간은 두께에 비례한다. 따라서 적절히 보정된 기기로 0.01mm 단위까지 정확하게 단면에서 두께를 측정할 수 있다. 이 기술은 이제 매우 일반적으로 사용된다. 표준 결함 탐지기의 발전형은 디지털 벽 두께 게이지다. 이는 유사한 원리로 작동하지만 LED(발광 다이오드) 또는 LCD(액정 디스플레이) 숫자로 절대 단위인 밀리미터 단위의 두께를 표시한다. 이 장비들은 사용하기 쉽지만 적용 시 신중함이 필요하다.

산업 검사에서 사용되는 두 가지 가장 일반적인 음파 유형은 압축(종파)파와 전단(횡파)파(그림 6)다. 압축파는 부품의 원자가 소리 방향과 평행하게 앞뒤로 진동하게 하고, 전단파는 원자가 소리 방향에 수직으로(옆으로) 진동하게 한다. 전단파는 종파 속도의 약 절반으로 이동한다. 소리는 초음파 변환기(프로브)를 사용하여 부품에 도입되며, 이는 초음파 시험기에서 전기 임펄스를 음파로 변환한 후, 돌아오는 음파를 다시 전기 임펄스로 변환하여 디지털 또는 LCD 화면에 시각적 표현으로 표시한다. 기계가 적절히 보정되면 운영자는 변환기에서 반사체까지 거리를 결정할 수 있고, 많은 경우 숙련된 운영자는 반사체를 유발한 불연속 유형을 결정할 수 있다. 초음파는 공기를 통과하지 않으므로(공기 분자 원자들이 너무 멀리 있어 초음파를 전달할 수 없음), 변환기 면과 부품 표면 사이에 '커플란트'라 불리는 액체나 젤을 사용하여 소리가 부품으로 전달되게 한다.

초음파 검사 방법론

직빔 검사는 그림 오른쪽과 같이 종파를 사용하여 시험편을 조사한다. 소리가 내부 반사체에 부딪히면, 그 반사체로부터의 소리가 변환기로 돌아오는 것이 뒷벽에서 돌아오는 소리보다 더 빠르다. 이는 변환기로부터 더 짧은 거리 때문이다. 이는 화면 표시를 초래한다. 디지털 두께 시험기는 같은 공정을 사용하지만 출력이 화면 표시 대신 디지털 숫자 판독값으로 표시된다.

각도빔 검사는 같은 유형의 변환기를 사용하지만, 부품 두께를 통과하는 선(부품 표면이 아닌)에서 계산된 알려진 각도로 음파 빔을 부품에 전달하도록 설계된 경사 쐐기(프로브라고도 함)에 장착된다. 가장 일반적으로 사용되는 검사 각도는 45도, 60도, 70도다. 주파수와 쐐기 각도가 관장 코드나 사양에 지정되지 않으면, 운영자가 시험 중인 부품을 적절히 검사할 조합을 선택한다. 각도빔 검사에서 변환기와 쐐기 조합(프로브라고도 함)은 용접부를 향해 앞뒤로 움직여 음파 빔이 용접부의 전체 체적을 통과하게 한다. 직빔 검사와 마찬가지로, 음파 빔에 다소 수직으로 정렬된 반사체는 소리를 변환기로 되돌려 보내며 화면에 표시된다.

침수 시험은 부품을 물 탱크에 담그고 물을 커플링 매체로 사용하여 변환기와 부품 사이에 음파 빔이 이동하게 하는 기술이다. 초음파 시험기는 탱크 측면의 이동 가능한 플랫폼(브리지)에 장착되어 탱크 길이를 따라 이동할 수 있다. 변환기는 방수 튜브 하단에 회전 장착되어 있어 올려지거나 내려지거나 탱크 가로질러 이동할 수 있다. 브리지와 튜브 이동으로 변환기를 X, Y, Z축으로 이동할 수 있다. 모든 이동 방향은 기어 구동되어 변환기를 모든 방향으로 정확한 증분으로 이동할 수 있으며, 회전 장치로 변환기를 방향을 조절하여 음파 빔이 필요한 각도로 부품에 들어가게 한다. 원형 시험편은 자주 동력 롤러에 장착되어 변환기가 길이를 따라 이동할 때 부품이 회전하여 전체 둘레를 시험할 수 있다. 여러 변환기를 동시에 사용하여 여러 스캔을 수행할 수 있다.

투과 시험은 부품 양쪽에 하나씩 두 변환기를 사용하여 수행된다(그림 6). 송신 변환기가 부품을 통해 소리를 보내고 수신 변환기가 소리를 받는다. 부품의 반사체는 수신기에 도달하는 소리 양을 감소시켜 화면 표시에서 진폭이 낮은 신호(화면 높이)를 보인다.

위상 배열 검사는 개별적으로 활성화될 수 있는 여러 요소를 가진 프로브로 수행된다. 각 요소가 활성화되는 시간을 변화시킴으로써 결과 음파 빔을 조향할 수 있고, 결과 데이터는 결합되어 검사 중인 부품을 관통하는 단면을 나타내는 시각적 이미지를 형성할 수 있다.

비행 시간 회절법(TOFD)은 용접부 반대편에 두 변환기를 배치하고, 변환기들을 서로 지정된 거리에 설정한다. 한 변환기가 음파를 전송하고 다른 변환기가 수신기로 작동한다. 다른 각도빔 검사와 달리, 변환기들은 용접부를 향해 앞뒤로 조작되지 않고, 변환기들이 용접부에서 같은 거리를 유지하며 용접부 길이를 따라 이동한다. 두 음파가 생성되는데, 하나는 변환기들 사이 부품 표면을 따라 이동하고, 다른 하나는 각도를 가지고 용접부를 통과하여 내려갔다가 수신기로 다시 올라간다. 균열을 만나면, 일부 음파가 균열 끝에서 회절되어 수신기에서 포착될 수 있는 저강도 음파를 생성한다. 이 신호들을 증폭하고 컴퓨터로 실행하면, 기존 초음파 검사 방법보다 훨씬 더 높은 정확도로 결함 크기와 위치를 결정할 수 있다.

초음파 결함 탐지의 장단점

장점: (i) 최대 10미터 두께와 길이 시험 가능, (ii) 결함 위치, 크기, 유형 결정 가능, (iii) 즉각적 시험 결과, (iv) 휴대 가능, (v) 필요시 극도로 민감, (vi) 완전 자동화 가능, (vii) 한 면 접근만 필요, (viii) 소모품 불필요. 단점: (ii) 더 정교한 시험 결과 및 데이터 수집 시스템을 사용하지 않는 한 영구 기록 불가, (ii) 운영자가 시험 진행 중에 시험편이 결함 있는지 여부 결정 가능, (iii) 지시 해석 필요, (iv) 상당한 숙련도 필요.