시험법(파괴,비파괴,내구시험,경도테스트)에 대한 내용 기술

대부분 제조의 목표는 고객이 기대하는 기한 내 좋은 품질에 대한 제품을 생산하는 것이며, 이는 성능을 저하시키거나 제품 고장을 일으킬 수 있는 공정상의 결함이 없음을 의미한다.

 

사용 가능한 모든 조건을 고려함과 동시에 제품 설계, 제품 선택, 요구되는 형상의 제작, 열처리와 표면처리에 중점을 두고 좋은 품질에 대한 제품 생산을 보장하도록 한다. 그러나 그 제품에 실제로 결함 유/무에 대한 확인 또한 중욯다. 

나 역시 직장생활 제조활동을 통해, 제품을 만들기 위해, 공정을 진행을 하다 보니, 중간 검사 중에 결함이 발생하는 경우 여럿 보았다.

 

제품의 품질을 평가하고, 성능을 저하시킬 수 있는 결함 유/무 확인을 위한 다양한 시험이 개발되었다.

그 중 파괴시험법(Destructive testing)은 제품 평가의 한 방법이 된다.

선택된 부품이나 조립품에 고장을 유발하는 시험조건을 가하게 된다. 제품이 고장을 일으키는 특정 조건을 식별함으로써 나머지 제품의 성능특성에 대한 지식을 얻게 된다. 나머지 제품이 유사한 결과를 생성할 확률을 결정하는 데 통계적인 방법을 이용한다.

예를 들어서, 1000개의 제품이 생산되어 그 중 랜덤으로 선택된 하나가 고장실험에서 만족스러운 결과를 주었다고 가정하자.

그렇다면 나머지 99개가 괜찮다고 가정해도 되는가? 또 하나를 임의적으로 선택하여 만족할 만한 결과를 얻었다면 나머지 98개에 대한 신뢰도는 높아지지만 시험에 사용된 제품을 파괴하는 비용을 잔여 제품에 부담해야 할 것이다.

그러나 Test 횟수와 상관없이 남아 있는 제품에 대한 평가가 이루어지지 않기 때문에 나머지 제품 각각의 품질에 대해서는 불확실성이 존재하는 것은 Fact이다.

 

Proof Testing 즉 내구시험은 제품 품질을 보장하는 또 다른 방법이다.

이 방법에서는 제품이 지정된 하중이나 압력하에 놓이게 된다. 부품이 손상되지 않는다면  제품이 남용되거나 혹은 사용하중 이상의 하중하에 놓이지 않는다는 조건에서는 그 제품이 잘 작동할 것이라고 믿을 수 있다.

내구성테스트는 실험실의 조건이나 혹은 압력용기와 같은 대형으로 제조된 조립품의 경우처럼 그것이 설치된 장소에서 수행될 수 있다.

 

Hardness Testing 경도테스트를 이용할 수 있다. 

정확한 재료와 적절한 열처리가 주어지면 결과로 얻어지는 경도값은 적절한 범위 내에 들어가게 되어 보증을 할 수 있다.

결과값이 정상적이지 못한 것은 부적절한 재료, 작동 오류, 그리고 공정 오류와 같은 어떤 제조상의 잘못과 관계가 있다.

경도시험은 신속하게 수행될 수 있으며 표면의 압흔은 매우 작기 때문에 쉽게 감추어지거나 제거될 수 있다. 그러나 그 결과는 제품의 표면강도하고만 관련되어 있으며, 크랙(Crack)이나 Void 같은 결함과는 아무런 관련이 없다.

 

비파괴시험법에서는 제품이 검사 후에도 사용될 수 있는 방법으로 검사한다. 제품이 제조되는 도중이나 혹은 제조된 후에 또는 심지어 이미 사용 중인 경우에 대해서도 이 시험을 수행할 수 있다.

전체 생산 로트를 검사할 수도 있고 또는 대표전인 표본만 검사할 수도 있다.

동일한 품목에 대하여 별도의 테스트를 동시에 또는 순차적으로 실시할 수 있으며, 동일 시편에 같은 시험을 반복하여, 신뢰도를 높일 수 있다. 시편을 별도로 준비할 필요가 거의 없고 또 실험기기가 보통 휴대용이기 때문에 대부분의 장소에서 현장시험이 가능하다.

 

나중에 내 블로그에서 비파괴검사에 대해, 더 다루겠지만 나 역시 업무 중 생산공정관리라는 것을 통해, 비파괴검사를 알게 되었다.

현재는 깊게는 잘 모르고, 얕게 용어와 검사 방법에 대해서만 알고 있으나, 이 내용을 통해 조금 더 심도 깊게 공부를 하려 한다.

 

비파괴시험법은 내부 또는 표면의 결함을 발견하는 것, 재료의 구조, 화학적 조성을 결정, 재료의 물리적 or 기계적인 성질을 평가하는 것 등을 포함한 다양한 목적을 가질 수 있다.

재료나 제품을 어떤 측면에서 평가하느냐 하는 것은 일반적으로 무엇을 보는가, 무엇을 보기를 원하는가, 어느 정도까지 검사하기를 원하는가에 달려 있다. 

어떤 방법은 단지 특정 재료에만 적용될 수 있고, 그중 많은 경우에 그것이 감지할 수 있는 결함의 종류, 크기, 방향이 제한되어 있다.

또 부품의 크기, 부품의 복잡성, 혹인 임계면이나 임계위치에 도달 정도 등과 같이 기하학적인 제한이 있을 수도 있다.

필요한 장비의 이용가능성, 작업비용, 숙련된 작업자나 기술자의 필요성, 영구시험기록을 작성할 가능성 등이 시험과정을 선택할 때 추가로 고려될 것이다.

 

 

출처 : E. Paul Degarmo, J.T Black, Ronald A. Kohser / "생산제조공학 9th" / 2003 / p.215~217