우리가 슈퍼에 물건을 사러 갔을 때 사려고 하는 물건의 값이 비싸면 비쌀 수록 좀 더 꼼꼼하게 물건이 어떠한 재료로 만들어졌는지, 재료는 믿을 만한지와 같은 것들을 나름의 기준을 가지고 평가를 하고 고른다. 식품 코너 같은 곳에 가보면 직원들이 맛있는 음식들을 홍보하는데, 맛을 보고 괜찮고, 원산지가 어디인지 등을 직원들에게 물어본 후 제품이 신뢰할 수 있을 만한 효과를 나에게 제공한다는 확신이 들 때 비로소 구매하게 된다.

항공기의 재료는 어떻게 검사할까?

우리가 일상 생활에서 사용하는 제품들은 가격이 싸기 때문에 샘플을 하나 가져와서 충격을 가해 내구성을 시험한다거나 잘라서 그 속을 보여줄 수 있다. 수박을 파는 과일 상인이, 고객들에게 수박의 품질을 증명하기 위해서 수박을 잘라 그 속을 보여주고, 맛까지 볼 수 있게 만들어서 제품의 품질에 대한 신뢰도를 높이고 고객들을 만족시킬 수 있게 된다. 그러나, 항공기의 재료와 같은 엄청난 가격을 자랑하는 제품들은 수박과 같이 샘플을 하나 골라서 고객들에게 직접 시연해주는 방식으로 신뢰도를 높이기에는 무리가 따른다.

직접적으로 보여주는 시연을 하기에는 무리가 따른다고 하더라도 항공기의 재료들에는 재질이 균일하지 않는다거나 밖에서는 보이지 않는 기포가 내부에 생성되어 있는 등의 결함이 있을 수 있기 때문에 이러한 결함들을 발견해내서 신뢰도를 높이기 위해 비파괴검사법을 사용한다. 비파괴검사법에는 초음파 탐사, X선 및 감마선 검사, 마그나플럭스 검사와 다이체크 방법이 있다.

초음파 탐사

초음파 탐사(Ultrasonic detection)는 최근에 이르러 굉장히 광범위한 영역에서 사용되는 비파괴검사법이다. 초음파 탐사법에서 사용하는 주파수 대역은 1~5MHz인데, 미세한 결함에 대해 검사를 진행할 때는 주파수 대역 내의 높은 주파수들을 사용하고, 낮은 주파수의 경우에는 검사 시 산란을 보다 적게 하기 때문에 측정 거리가 길거나 재료를 구성하는 결정의 입자가 큰 경우에 주로 사용한다.

검사하고자 하는 재료에 적절하게 사용할 수 잇는 주파수를 결정했다면, 초음파 진동을 만들어내는 압전재료 탐침(Probe)를 통해서 초음파를 검사물체 내부로 쏴준다. 초음파가 진행을 함에 따라 결함이 있는 부분에 도달하게 되면 다시 되돌아오고, 결함을 만나지 못하면 반대편 끝까지 진행했다가 반사되는 형식으로 돌아온다. 이렇게 반사되어 돌아온 초음파들을 반사파라고 부르고 탐침을 통해서 받아들이는데, 이 반사파들을 영상정보로 재구성시켜서 결함의 유무를 판독하고 판재 두께 측정에도 사용한다.

X선과 감마선

X선 및 감마선을 이용한 검사법은 모든 금속을 검사하는데 사용될 수 있다. X선의 파장은 10Å(Angstrom)정도이고 감마선은 0.1Å정도이다. 파장이 다르기 때문에 투과능력에서도 차이를 보여주는데, 철판을 기준으로 투과 정도를 살펴 본다면 X선이 15cm정도를 투과할 때 감마선은 50cm정도까지 투과할 수 있다. 이렇게 금속 내부로 투과할 수 있는 성질을 이용해서 검사를 시행하는데 검사 중 검게 표시되는 부분들이 결함이나 균열부분이다.

마그나플럭스

마그나플럭스(Magnaflux) 방식은 자력선과 철분 그리고 물을 이용해서 결함의 유무를 알아내는 검사 방법이다. 금속 제품의 결함이나 균열을 발견할 때를 비롯해서 주물에 대한 검사도 진행한다. 자력선을 만들기 위해서는 검사하고자 하는 물체에 전류를 흘려주어야 하고, 물에 띄워둔 철분을 그 위에 뿌려주면 결합부분에 집중되어 있던 자력선을 따라 철분도 집중되는 현상을 통해 결함을 발견해낸다. 초음파나 X선 또는 감마선과 같이 별도의 정보처리 장치가 있어야 하는 것이 아닌 시각적으로 바로 확인할 수 있지만 검사 후에는 잔존하는 자기를 반드시 없애줘야 한다.

다이체크

앞서 살펴본 마그나플럭스 검사는 자력선을 없애야 한다는 단점 말고도 전류를 흘려서 자력선을 만들어 낼 수 없는 물질에 대해서는 검사를 진행할 수 없는데, 다이체크(Dye check) 방식은 그것이 가능하다. 경금속 같이 자력선을 못 만들어내는 물질에 빛을 감지하는 특수 감광물질을 부어주고 닦아낸 후 자외선을 이용하는 등불을 비춰보는 방법으로 균열을 발견한다. 이것은 특수 감광물질을 닦아주는 과정에서 결함이 발생한 곳에만 감광물질이 남게 되어 자외선에 반응을 하기 때문에 가능하다.