비파괴 경도검사란? 완전한 비파괴는 아니다 – 휴대형 경도계의 원리와 한계
경도(Hardness)는 금속재료의 내마모성, 내변형성, 열처리 상태를 파악하는 데 중요한 지표다. 하지만 공정 중이거나 설치된 상태의 구조물에서는 파괴검사나 시편 절단이 불가능하므로, 비파괴에 가까운 방식으로 경도를 측정할 수 있는 검사법이 필요해진다.
오늘 소개할 휴대형 경도계나 비파괴 경도검사는 엄밀히 말하면 ‘완전한 비파괴’는 아니다. 측정 시 아주 작은 압흔(눌린 자국)이 남기 때문에 표면에 손상이 일부 발생하며, 정밀한 설계면이나 고광택면에는 부적절할 수 있다.
1. 대표적인 비파괴 경도 검사 방법
| 기법 | 측정 원리 | 특징 |
|---|---|---|
| 리바운드 방식 (Leeb) | 타격 후 튕겨 나가는 속도 변화로 경도 환산 | 휴대형, 빠름, 대형 구조물 검사에 적합 |
| 초음파 접촉 임피던스 방식 (UCI) | 진동 프로브가 접촉하면서 주파수 변화 측정 | 소형 부품, 열처리된 부품에 유리 |
| 비커스 소형 압입법 (Micro-Vickers) | 정밀한 다이아몬드 압입체로 미세 자국 측정 | 재료학 연구, 박막, 코팅 재료 평가용 |
모두 공통적으로 **소형 자국을 남긴다**는 점에서 완전한 비파괴라고 보기는 어렵지만, 실제 구조물이나 설비를 절단하지 않고 검사할 수 있다는 점에서 ‘비파괴적 경도 측정(NDHT)’로 분류된다.
2. 장비 예시와 활용 현장
① Leeb 리바운드 방식 (휴대형)
금속 구조물에 금속 탄환을 타격한 뒤 튕겨나오는 속도를 측정하는 방식. 휴대가 간편하고 경도값(HRC, HB 등)으로 환산되어 디지털로 출력되며, 대형 압력용기, 플랜트 배관, 현장 열처리 후 검증 등에 유용하다.
② UCI 방식 (초음파 접촉 임피던스)
진동하는 금속 프로브를 시편에 접촉시키면, 경도가 높을수록 진동수 변화가 크다. 열처리 부품, 기어, 베어링, 용접부 등에 적합하며, 손상이 거의 없어 반영구적 검사 가능.
③ Micro-Vickers 소형 경도기
소재의 마이크로 단위 조직 차이를 파악할 때 사용. 정밀 연구기관, 금속조직 분석, 코팅층 두께와 경도 동시 측정에 사용된다.
3. 비파괴 경도검사의 실제 적용 사례
- 플랜트 배관 열처리 후 경도값 확인 (Leeb 방식)
- 용접부 열영향부(HAZ) 경도 확인 (UCI 방식)
- 수입 철강 부품의 열처리 여부 확인 (Leeb 또는 Micro-Vickers)
- 베어링 표면 질화층 두께와 경도 동시 측정 (Micro-Vickers)
현장에서는 Leeb 방식과 UCI 방식을 주로 사용하며, 정량적이고 반복 가능한 데이터가 요구될 경우 정밀 장비로 재측정하는 방식으로 운영된다.
4. 검사 시 주의할 점
- 측정면은 반드시 연마 또는 이물 제거 후 측정
- 곡면 부위는 리바운드 방식 적용이 어려울 수 있음
- 재질별 변환계수 적용 정확히 할 것 (예: HB→HRC)
- 작은 자국이 남기 때문에 도금면, 완제품 외관에는 신중히 사용
‘비파괴 검사’라는 표현을 쓰지만, 완전히 자국이 없는 검사는 아님을 명확히 하고, 적절한 위치 선정과 장비 교정이 중요하다.