제 출 문 교육과학기술부 장관 귀하 이 보고서를 2011년도 원자력정책연구사업 제2차 비파괴검사기술 진흥계획 수립을 위한 연구 의 최종 보고서로 제출합니다 주관 연구기관명 : 한국비파괴검사협회 연구 책임자 : 한국비파괴검사협회 이 홍재 참여 연

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1 최종연구보고서 2011년도 원자력정책연구사업 제2차 비파괴검사기술 진흥계획 수립을 위한 연구 The 2nd Round Study for Establishment of NDT Technology Promotion Plan 2012년 1월 연구기관 (사)한국비파괴검사협회 교육과학기술부

2 제 출 문 교육과학기술부 장관 귀하 이 보고서를 2011년도 원자력정책연구사업 제2차 비파괴검사기술 진흥계획 수립을 위한 연구 의 최종 보고서로 제출합니다 주관 연구기관명 : 한국비파괴검사협회 연구 책임자 : 한국비파괴검사협회 이 홍재 참여 연구자 : 고려공업검사주식회사 주 광태 한국비파괴검사협회 백 민호 한국비파괴검사협회 김 경희 한국비파괴검사협회 최 일규 한국비파괴검사협회 이 관도 한국비파괴검사협회 전 두철 한국비파괴검사협회 차 은정 자문 위원 : 서울과학기술대학교 박 익근 한양대학교 장 경영 한국표준과학연구원 이 승석 한국표준과학연구원 최 만용 한국표준과학연구원 윤 동진 한국표준과학연구원 안 봉영 한국표준과학연구원 김 기복 한국표준과학연구원 조 승연 한국원자력연구원 정 용무 한국원자력안전기술원 김 경조 부산대학교 조 윤호 한국기술교육대학교 김 노유 서울과학기술대학교 김 대현 공주대학교 김 원태 군산대학교 신 영길 조선대학교 김 경석 (주)앤스코 이 종포 전남대학교 이 정기 한국비파괴검사학회 정 홍주

3 보고서 요약서 과제고유번호 해 당 단 계 연 구 기 간 단 계 구 분 (해당단계)/ (총 단 계 ) 연 구 사 업 명 연 구 과 제 명 중 사 업 명 원자력연구개발사업 세부사업명 원자력정책연구사업 대 과 제 명 세부과제명 제2차 비파괴검사기술 진흥계획 수립을 위한 연구 연 구 책 임 자 연구기관명 및 소 속 부 서 명 국제공동연구 위 탁 연 구 해당단계 총: 7명 해당단계 참 여 내부: 6명 연 구 비 연구원수 외부: 1명 이홍재 총연구기간 총: 명 참 여 내부: 명 총연구비 연구원수 외부: 명 한국비파괴검사협회 참여기업명 상대국명: 상대국 연구기관명: 연구기관명: 연구책임자: 요약 보고서 면수 정부: 60,000천원 기업: 천원 계: 60,000천원 정부: 60,000천원 기업: 천원 계: 60,000천원 제2차 진흥계획의 핵심부문 중점 추진과제(4대 부문 12개 과제) 1. 비파괴검사기술의 연구개발 가. 첨단 NDT 핵심 원천기술 개발 미래 산업 및 구조물의 안전과 품질향상에 대한 요구에 부응하는 원천기술 및 기반 기술 확보 - 새로운 센서 개발, 비접촉 고기능 기술개발, 구조건전성 상시감시 기술개발, 대체기술 개발 등 나. NDT 시스템 및 애로기술 개발 수입을 대체할 수 있는 국산장비 개발 및 실용화 장비 개발 - 범용 및 첨단 NDT장비의 국산화, 검사기술의 향상을 위한 전용 장비개발 다. 융합 NDT기술 개발(대형과제) NT, BT, IT, ST 등 국가 성장동력기술을 융합한 차세대형 신개념 비파괴검사기술개발 - RT 로봇 등 첨단 산업분야와의 융합 기술 및 하이브리드 기술 개발 등 2. 비파괴검사기술의 활용 촉진 가. NDT 기술 적용범위 확대를 위한 제도정비 관련 법률 및 기술기준의 합리적 개선 - 관련제도(법령) 정비, 국제표준 기술기준 도입, 제3자 검사제도 도입 등 나. 국제교류 및 기업의 해외진출 확대 지원 해외진출 활성화를 위한 제도적인 지원체제 구축 - 정보 규정 및 수요조사, 정부 지원체계 구축(사업아이템 발굴) 등 - i -

4 다. NDT 기술 및 안전검사문화에 대한 사회적 인식제고 비파괴검사의 중요성을 인식 및 종사자의 사기진작을 통한 안전한 검사문화 환경 조성 - 홍보 프로그램 구축, 체험학습 운영, 행사마련, 장관 표창 등 3. 비파괴검사 전문인력 양성 가. 고급 NDT 전문인력 양성체계 구축 고급연구인력 교육 프로그램 운영 및 NDT 센터 를 설립 운영 NDT 전문인력양성센터 지정 및 산 학 연 협력의 맞춤형 전문인력양성 프로그램 개발 나. 기술인력의 교육 훈련체제 강화 NDT 교육훈련센터 설립 웹기반 글로벌 사이버교육 시스템 구축 및 체험학습 시스템 구축 다. 국제표준에 부합하는 기술자격제도 구축 국제규격(ISO 9712, 17024)에 근거한 비파괴검사기술자 자격인정(personnel qualification) 및 인증(certification) 시스템 구축 인증기관(National Certification Body;NCB) 및 인정기관(Qualification Body; QB)을 설립 4. 비파괴검사산업의 기반강화 가. 방사선작업환경의 종합개선 비파괴검사 안전기술 개발사업 추진(제도개선, 기술개발, 안전문화 확산 등) 나. 기관 단체 육성 및 네트워크 구축 연구기관 및 관련 단체(협회 학회) 지원 육성 산 학 연 협력 네트워크를 활성화 다. 비파괴검사 정보시스템의 구축 종합 정보시스템 구축 색 인 어 (각 5개 이상) 한 글 영 어 비파괴검사, 진흥계획, 국제표준자격, 비파괴검사협회, 비파괴검사학회 NDT, KANDT, KSNT, ISO 9712, NDT R&D - ii -

5 요 약 문 Ⅰ. 제 목 제2차 비파괴검사기술 진흥계획 수립을 위한 연구 Ⅱ. 연구 목적 및 필요성 비파괴검사기술은 산업분야에 전반적으로 활용되는 기술로써 자율적인 노력에도 불구하고 선진국과의 기술격차는 더욱 커지고 있음에 따라 국가적 차원에서 비파 괴검사기술의 체계적인 진흥과 발전을 위한 비파괴검사 진흥계획의 수립이 요구 되는 것임. 이를 위해 정부는 비파괴검사기술의 진흥 및 관리에 관한 법률 제3조의 규정에 따라 비파괴검사기술 진흥계획을 수립 시행하도록 하고 있음. 제1차 진흥계획 ( 06~11)이 마무리되는 이 시점에 즈음하여 1차 진흥계획의 성과를 평가하여 미비 점을 보완하고 더욱 체계적인 진흥계획을 수립함으로써 국내 비파괴검사기술의 선진화, 전문화, 국제화를 이루기 위해 더욱 노력할 필요가 있음. Ⅲ. 연구내용 및 범위 1. 연구개발의 주요 내용 가. 국내외 비파괴검사 기술동향과 산업동향 (1) 국내 비파괴검사 기술현황과 산업동향 (2) 선진 외국의 비파괴검사기술 현황과 동향 나. 첨단 비파괴검사 기술 개발과 전략(환경 분석 및 과제도출) (1) 기술분야별 첨단기술의 동향과 전망 (2) 분야별 핵심과제(첨단 핵심원천기술, 시스템 및 애로기술, 융합 기술) 다. 비파괴검사 산업의 발전방향 및 진흥방안(구체화 방안) (1) 비파괴검사 기술의 활용 촉진방안 (2) 비파괴검사 전문인력 양성방안 (3) 비파괴검사 산업의 기반강화 방안 - iii -

6 2. 연구개발의 방법 산 학 연으로 구성된 국내 NDT 자문위원회를 구성하여 활용분야별, 검사방법 별 활용실태를 파악하고, 국내 산업과 경제에 미치는 영향 및 외국의 기술동향 과 실태 등의 분석을 통해 NDT 진흥발전 방안과 그 범위 기준을 도출함 아울러 국내 NDT관련 법령 및 기술기준 등 관련 제도를 파악하고 이를 우리 산업 발전에 합리적으로 기여할 수 있도록 체계적인 개선방안을 도출하도록 하였으며, 설문조사 및 공청회 개최 등 의견수렴을 통해 다양한 의견수렴을 통해 미래지향적 이고 실행 가능한 구체적 방안을 도출하도록 추진하였음. Ⅳ. 현재의 문제점 금번 정책연구를 통해 도출된 현재의 문제점은 다음과 같이 요약할 수 있음. 1. 비파괴검사기술의 연구개발 1차 진흥계획에 의해 추진된 연구에서는 부분적으로 선진국 수준에 근접한 원천기술을 확보하였으나 기술수준의 선진화를 조속히 달성하기에는 규모와 예산이 매우 부족한 수준 - 따라서 1차 진흥계획에 의해 추진된 기술개발의 선진화와 조기에 선진 수준에 도달 가능한 연구개발의 추가적인 추진이 절실한 실정이며 완성도 높은 연구결과를 얻기 위해서는 연구개발의 선택과 집중에 의한 특성화가 필요함. 2. 비파괴검사기술의 활용현황 사회 각 분야에서 안전진단의 핵심요소기술인 비파괴검사기술의 중요성에 대한 인식이 매우 부족 - 일반 국민이 쉽게 공감대를 형성할 수 있는 홍보방안을 통한 비파괴검사기술 관련 안전검사문화의 확산 필요 안전진단 관련 8개 부처 20개 법률에서 서로 상이한 NDT 기술기준이 규정 되어 있고, 열화상 중성자 음향방출과 같은 새로운 NDT 기술 등은 아직 기술 기준이 마련되지 않아 이에 대한 제도 정비가 필요 - iv -

7 3. 비파괴검사 인력양성 분야 중공업, 조선, 원전분야 수출 등으로 인한 국내 NDT 업체의 해외진출 증가로 인해 NDT 전문인력 수요가 증가하고 있는데 반해, 국내의 NDT 전문인력 양성 을 위한 대응체계가 미흡한 상황 - 국내ㆍ외 모두 NDT 관련 고급 전문인력의 양성은 일부 대학원 교과과정에서 제한적으로 이루어지고 있는 실정 현재 급속하게 전개되고 있는 양자간 다자간 자유무역협정(FTA)에 대비하여 NDT 전문인력 양성체계를 글로벌 스탠더드에 부합하도록 재정비해야 할 필 요성이 대두되고 있음. 국가 간 교육기관 간의 상호인증과 전문인력의 교류 등 을 위해 기술자격제도가 국제기준에 부합하는 것이 필수 요건이기 때문임. - 우리나라의 NDT 관련 기술자격제도는 지속적으로 확충되어 왔으나, 국제 수준에 부합하기에는 여전히 미흡한 실정으로 이로 인해 현재 국내의 NDT 기술자는 국 가기술자격이 아직 국제표준화기구(ISO)의 인증을 받지 못함으로 인해 ASNT, EN473 등의 외국자격을 2중으로 취득해야 하는 부담이 계속되고 있음. 4. 국내 비파괴검사 산업의 기반 현재 국내 일부 기관에서 비파괴검사기술과 관련한 연구개발을 추진 중이나 산 학 연이 연계된 연구개발 체제 구축은 미흡 - NDT 관련 인력, 시설 및 장비의 산 학 연 공동 활용이나 공유 경험이 부족하고 연구자원의 효율적 활용 및 연구 성과의 연계 확산 실적이 거의 전무한 형편임. NDT관련 산업전반의 통계자료 및 각종 정보의 산발적인 관리로 표준화가 미흡하고 정보의 연계 활용이 어려울 뿐만 아니라 정보의 정확성과 신뢰성이 결여되어 있음 현재 산 학 연이 개별적 독자적으로 활동하고 있어 이를 연계하는 체계적인 구심 점으로서의 기구가 필요함 - 산 학 연 간의 다양한 정보 교류 및 정책건의를 주도할 수 있는 의견 수렴의 장이 절실한 실정 NDT 기술관련 연구개발 및 연구성과 사업화 등을 수행할 전담 기관 및 관련 단체의 실질적 활동이 미미하여 산업전반의 체계적인 육성이 어려운 실정 - v -

8 Ⅴ. 연구결과를 통해 얻은 결론 금번 정책연구를 통해 도출된 제2차 진흥계획의 핵심 추진과제 및 주요 내용은 다음과 같이 결론지을 수 있음. 1. 비파괴검사기술의 연구개발 가. 첨단 NDT 핵심 원천기술 개발 미래 산업 및 구조물의 안전과 품질향상에 대한 요구에 부응하는 비파괴검사 원천기술 및 기반 기술 확보로 선진국형 기술 자립 기반을 확보할 필요가 있음. - 새로운 NDT 센서 개발, 비접촉 고기능 NDT 기술 개발, 스마트 센서를 이용한 구조건전성 상시감시 기술 개발, 대체 방사선원 기술 개발 등 나. NDT 시스템 및 애로기술 개발 해외의존도가 높은 검사장비 수입을 대체할 수 있는 국산장비 개발이 시급하며, 산업현장의 여건 및 환경에 따라 실용화 장비 개발이 필요 - 범용 및 첨단 NDT장비의 국산화, 검사기술의 향상을 위한 전용 장비개발 다. 융합 NDT기술 개발(대형과제) NT, BT, IT, ST 등 국가 성장동력기술을 융합한 차세대형 신개념 비파괴검사기술 개발의 필요성 증가 - RT 로봇 등 첨단 산업분야와의 융합 기술 및 하이브리드 기술 개발 - 원전 경년열화관리 기반 구축 등 2. 비파괴검사기술의 활용 촉진 가. NDT 기술 적용범위 확대를 위한 제도정비 비파괴검사기술의 전주기적인 적용이 이루어질 수 있도록 관련 법률 및 기술 기준을 합리적으로 개선할 필요가 있음. - 관련제도(법령) 정비, 국제표준 기술기준 도입, 제3자 검사제도 도입 등 나. 국제교류 및 기업의 해외진출 확대 지원 비파괴검사 해외시장의 확대 추세에 따라 비파괴검사업체의 해외진출 활성화를 위한 제도적인 지원체제 구축이 필요함. - 정보 규정 및 수요조사, 정부 지원체계 구축(사업아이템 발굴) 등 다. NDT 기술 및 안전검사문화에 대한 사회적 인식제고 일반 국민에게 비파괴검사의 중요성을 인식시키고 침체된 비파괴분야 종사자 의 사기진작을 위한 통해 안전한 검사문화 환경을 조성할 필요가 있음 - vi -

9 3. 비파괴검사 전문인력 양성 가. 고급 NDT 전문인력 양성체계 구축 대학원 석ㆍ박사 과정 중심 고급연구인력 교육 프로그램을 운영 및 중장기 R&D 추진방향과 인력양성 간 유기적 연계를 위한 NDT 센터 를 설립 운영 학부과정, 전문대학 과정은 별도로 NDT 전문인력양성센터를 지정하고 산 학 연 협력의 맞춤형 전문인력양성 프로그램을 개발하고 운영 나. 기술인력의 교육 훈련체제 강화 비파괴검사 기술자격자의 전문성 확보를 위한 체계적인 교육 훈련 시스템의 역할을 할 수 있는 NDT 교육훈련센터 를 설립 운영 중 장기적으로 비파괴진단분야의 웹기반 글로벌 사이버교육 시스템 구축 및 운영 및 가상현실(Virtual Reality ; VR) 체험학습 시스템을 구축 다. 국제표준에 부합하는 기술자격제도 구축 국제규격(ISO 9712, 17024)에 근거한 비파괴검사기술자 자격인정(personnel qualification) 및 인증(certification)제도의 국내 도입을 위한 시스템을 구축 인증기관(National Certification Body;NCB) 및 인정기관(Qualification Body; QB)을 설립 운영하여 국제상호인증 가능한 비파괴검사기술 자격자를 배출 4. 비파괴검사산업의 기반강화 가. 방사선작업환경의 종합개선 극도로 열악한 방사선작업환경의 근본적인 개선을 통해 방사선안전문화를 확산 하고 방사선피폭을 최소화할 필요가 있음 - 비파괴검사 안전기술 개발사업 추진(제도개선, 기술개발, 안전문화 확산 등) 나. 기관 단체 육성 및 네트워크 구축 NDT기술의 진흥과 체계적인 발전을 위해 연구기관 및 관련 단체(협회 학회) 지원 육성을 통한 제도적 인프라를 확충할 필요가 있음 산발적 비파괴검사 연구환경을 체계적으로 통합 연계하여 국내의 산 학 연 협력 네트워크를 활성화하고 관련된 자원의 효율적 활용을 극대화 할 필요가 있음. 다. 비파괴검사 정보시스템의 구축 분산 구축된 개별 시스템을 하나로 통합하여 종합 정보시스템을 구축 운영할 필요가 있음 - vii -

10 Ⅴ. NDT기술 진흥을 위한 정책적 제언 아울러 본 연구를 통해 도출된 진흥계획(안)이 실제로 NDT기술의 진흥과 육성에 기여하기 위해서는 정부차원의 제도적인 지원과 체계적인 육성전략이 반드시 뒷받침 되어야만 가능한 것이므로, 다음과 같이 정책적인 제안을 함. 1. 제1차 비파괴검사기술 진흥계획 기간 중에 폐지된 비파괴검사기술위원회의 역할 을 대신할 수 있는 NDT 실무추진위원회(가칭) 를 구성하여 비파괴검사기술 의 활용촉진을 위한 NDT 기술 적용범위의 확대를 위한 제도정비, 국제교류 및 기업의 해외진출 확대 지원, NDT 기술 및 안전검사문화에 대한 사회적 인 식을 고양하기 위한 비파괴검사기술인 상 제정 등 범국가적인 NDT 기술 진 흥 계획을 수립하고 추진할 것을 제안함. 2. 비파괴검사기술의 연구개발에서는 첨단 NDT 핵심 원천기술 개발, NDT 시스템 및 애로기술 개발, 융합 NDT기술 개발 등에 대해 다음과 같은 정책적 지원이 요구됨. 첨단 NDT 핵심 원천기술 개발의 경우는 산업계, 연구계 및 대학원 석ㆍ박사 과정 중심 고급 NDT전문연구양성 프로그램과 유기적인 연계를 갖는 NDT 연구센터 (Center for NDT) 의 설립 운영이 요구됨. NDT 시스템 및 애로기술 개발과 융합 NDT기술 개발(대형과제)의 경우는 범용 및 첨단 NDT장비의 국산화와 RT 로봇 등 첨단 산업분야와의 융합 기술 및 하이브리드 기술 개발, 원전 경년열화관리 기반 구축 등 NT, BT, IT, ST 등 국가 성장 동력 기술을 융합한 차세대형 신개념의 비파괴검사기술을 개발을 위해 지식경제부의 실용화 관련 연구 개발 사업과 연계하여 추진될 수 있도록 범정부적인 정책적 지원이 필요함. 3. 비파괴검사 전문인력 양성에서는 고급 NDT 전문인력 양성체계 구축, 기술인력의 교육 훈련체제 강화, 국제표준에 부합하는 기술자격제도 구축 등에 대해 다음과 같은 정책적 지원이 요구됨. 고급 NDT 전문인력 양성체계 구축 분야에서는 첨단 NDT 핵심 원천기술 개발과 유기적 연계를 갖는 NDT 연구센터 를 지정 운영할 필요가 있으며, 기술인력의 교육 훈련체제 강화를 위해서는 비파괴검사 기술자격자의 전문성 확보를 위한 체계적인 교육 훈련 시스템의 역할을 할 수 있는 NDT 교육훈련센터 의 설립 운영을 위한 정책적 지원이 필요함. - viii -

11 국제표준에 부합하는 기술자격제도 구축 분야에서는 국제규격(ISO 9712, 17024)에 근거 한 비파괴검사기술자 자격인정(personnel qualification) 및 인증(certification)제도의 국내 도입을 위한 시스템을 구축하고, 인증기관(National Certification Body;NCB) 및 인정기 관(Qualification Body; QB), 시험센터(Authorized Examination Center;AEC), 교육센 터(Training Center, TC)를 설립 운영하여 국제상호인증이 가능한 비파괴검사기술 자격자를 배출할 수 있는 정책적 지원이 필요함. 4. 비파괴검사산업의 기반강화에서는 방사선비파괴검사 작업환경의 종합개선, 기관 단체 육성 및 네트워크 구축, 비파괴검사 정보시스템의 구축 등에 대해 다음과 같은 정책적 지원이 요구됨. 비파괴검사 안전기술 개발사업 추진(제도개선, 기술개발, 안전문화 확산) 등 극도로 열악한 방사선작업환경의 근본적인 개선을 통해 방사선안전문화를 확산 하고 방사선피폭을 최소화 할 수 있는 방사선비파괴검사 신기술 개발과 산업적 적용 을 위한 중장기적인 연구 과제 수행을 위한 정책적 지원이 요구됨. 현재 국내의 비파괴검사기술은 선진국에 비해 낙후되어 있고 기술수준과 역량도 매우 뒤떨어져 있음. 이를 개선하기 위해서는 우선 국내에서 비파괴검사의 적용 분야를 확대하고 다양화함으로써 기술의 신뢰성을 증대시킬 필요가 있음. 이를 위해서는 NDT기술의 진흥과 체계적인 발전을 위해 연구기관 및 관련 단체(협 회 학회) 지원 육성을 통한 제도적 인프라를 확충과 선진화된 국가 정보화 체계, 인프라 및 NDT 산업경험을 바탕으로 현장 파급효과가 큰 정보기술의 기 반구축이 필요하며, 정보기술을 활용한 온라인(On-line) 기반과 오프라인 (Off-line)을 통합 연계한 NDT기술통합네트워크의 구축과 운영을 위한 정책적 지원이 요구됨. - ix -

12 Ⅵ. 기대성과 및 활용방안 본 연구를 통해 도출된 제2차 비파괴검사기술 진흥계획(안)을 향후 정부정책에 적극 반영함으로써 국내 NDT산업의 건전한 발전기반을 조성하고 국내 NDT기술이 세계적인 수준의 첨단기술로 발전하는데 기여할 수 있을 것으로 기대하며 이를 위한 정책의 근거자료로 활용할 수 있을 것임. 아울러 향후 이 연구결과를 활용함으로써 비파괴검사기술의 진흥을 위한 효과적이고 바람직한 발전방안을 제시할 수 있을 것이며 국내 NDT기술의 첨단화, 정밀화, 세계 화를 지향함은 물론 국제경쟁력 확보를 통해 국내 NDT기술의 해외시장 진출 확대에 크게 기여할 것으로 기대하는 바임. 아울러 비파괴검사의 신뢰성 확보는 산업현장의 안전성 확보로 귀결되는 한편, 제품의 신뢰성 확보에도 기여하여 국내산업의 발전 및 해외수출을 통한 국가경 쟁력 향상에도 크게 기여할 수 있을 것으로 기대됨. - x -

13 목 차 요약문 <제 1 장> 서론 I. 비파괴검사기술 진흥계획 수립의 배경 3 1. 수립배경 및 필요성 2. 진흥계획의 의의 및 성격과 범위 3. 추진체계 및 추진경과 Ⅱ. 비파괴검사기술의 의의와 중요성 6 1. 비파괴검사기술의 의의 2. NDT 기술의 범위 3. NDT 기술의 중요성 Ⅲ. 제1차 NDT기술 진흥계획의 성과분석 제1차 진흥계획의 중점 추진과제 2. 비파괴검사의 연구개발 3. 비파괴검사의 활용촉진 4. 비파괴검사의 전문인력 양성 5. 비파괴검사산업의 기반강화 <제 2 장> 국내 외 비파괴검사 기술현황과 산업동향 Ⅰ. 국내 비파괴검사 기술현황과 산업동향 비파괴검사업체 현황 2. 비파괴검사 발주업체 현황 3. 비파괴검사 장비현황

14 4. 비파괴검사 연구개발 현황 5. 국내 인력현황 분석 6. 국내 비파괴검사기술 동향과 전망(종합) Ⅱ. 선진 외국의 비파괴검사 기술현황과 동향 선진 외국의 NDT기술 동향 2. NDT 신기술개발 현황 3. 세계 NDT 장비시장 현황 4. 미국의 NDT시장 현황 5. 일본의 NDT시장 현황 6. 선진 외국의 NDT 기술동향 및 전망(종합) <제 3 장> 첨단 비파괴검사 기술 개발과 전략 I. 1차 계획의 추진성과 및 향후 추진방향 차 진흥계획에서의 연구개발 추진현황 및 성과 2. 2차 진흥계획에서의 연구개발 추진 필요성 3. 주요 산업분야별 첨단 비파괴검사기술의 중요성 4. 국내ㆍ외 동향 5. 2차 진흥계획에서의 연구개발 추진계획 요약 Ⅱ. 기술분야별 첨단기술의 동향과 전망 초음파 2. 적외선 열화상 3. 전자기 4. 음향방출 5. 광응용 6. 구조 건전성 상시감시(SHM) 7. 방사선 및 그 외 첨단기술

15 Ⅲ. 신규 추진과제 첨단 NDT 핵심원천기술 개발 2. NDT시스템 및 애로기술 개발 3. 융합 NDT기술 개발(대형과제) <제 4 장> 비파괴검사 기술의 활용 촉진 Ⅰ. 추진배경 및 1차 진흥계획에서의 추진성과 기술 활용촉진 부문 추진배경 2. 1차 진흥계획에서의 기술 활용촉진 추진성과 Ⅱ. NDT기술적용 범위 확대를 위한 제도정비 비파괴검사관련 제도현황 2. 비파괴검사관련 주요 제도개선 항목 3. 국제표준 NDT 신기술기준의 도입 적용 4. 제3자 검사제도의 도입 5. 중점(신규) 추진계획 Ⅲ. 국제교류 및 기업의 해외진출 확대지원 NDT업체의 해외진출 현황 2. 향후 NDT업체의 해외진출 전망 3. NDT 해외시장 활성화를 위한 선결과제 4. 중점(신규) 추진계획 Ⅳ. NDT기술 및 안전검사문화에 대한 인식제고 NDT기술의 국내 적용현황 2. 추진목표 및 개선방향 3. 중점(신규) 추진계획

16 <제 5 장> 비파괴검사의 전문인력 양성 Ⅰ. 추진배경 및 1차 진흥계획에서의 추진성과 인력양성부문 추진배경 2. 1차 진흥계획에서의 전문 인력양성 추진성과 Ⅱ. 전문인력 양성 현황 및 전망 고급 비파괴검사 전문인력 양성체계 구축 2. 기술인력의 교육훈련 체제 강화 3. 글로벌 스탠더드에 부합하는 기술자격제도 구축 Ⅲ. 중점(신규) 추진계획 고급 비파괴검사 전문인력 양성체계 구축 2. 기술인력의 교육훈련 체제 강화 3. 글로벌 스탠더드에 부합하는 기술자격제도 구축 <제 6 장> 비파괴검사 산업의 기반강화 Ⅰ. 추진배경 및 1차 진흥계획에서의 추진성과 산업기반강화 부문 추진배경 2. 1차 진흥계획에서의 산업기반강화 추진성과 Ⅱ. 방사선작업환경의 종합개선 국내 방사선작업현황 2. 국내 방사선작업의 문제점 3. 중점(신규) 추진계획

17 Ⅲ. 기관 단체 육성 및 협력 네트워크 구축 NDT관련 기관 및 단체현황 2. 국내 산 학 협력 현황 3. 국내 비파괴검사기술의 개선과제 4. 기관 및 단체의 육성을 위한 중점(신규) 추진계획 5. 협력체제 구축을 위한 중점(신규) 추진계획 Ⅳ. 비파괴검사 종합정보시스템 구축 정보시스템의 구축배경 2. 현재까지의 종합정보시스템 구축현황 3. 중점(신규) 추진계획 : 종합 정보시스템의 구축 <제 7 장> 제2차 진흥계획의 핵심 추진과제 Ⅰ. 비파괴검사기술 진흥계획의 비전과 목표 비전 및 목표 2. 중점추진과제 3. 추진전략 Ⅱ. 부문별 진흥계획 비파괴검사의 연구개발 2. 비파괴검사기술의 활용ㆍ촉진 3. 비파괴검사의 전문인력양성 4. 비파괴검사산업의 기반강화 Ⅲ. 소요재원 소요재원 2. 기대효과 3. 연도별 추진계획

18 <제 8 장> 결언 및 정책적 제언 Ⅰ. 결언 443 Ⅱ. 정책적 제언 446 참고서지 450 별 지 차 진흥계획에서의 연구개발 추진현황 상세 2. 연구개발 수요조사 과제 목록 3. 비파괴검사업 등록업체 현황

19 표 목 차 [표 2-1] 국내 비파괴 전문업체 검사방법 분포 13 [표 2-2] 비파괴검사업체 현황(연도 및 지역별) 2 3 [표 2-3] 방사선투과검사 종사자 현황 23 [표 2-4] NDT근로자의 학력구분 3 [표 2-5] NDT업체 비파괴검사 책임자 기술자격 보유현황(2009년) 3 3 [표 2-6] NDT업체 비파괴검사자의 기술자격 보유 현황(2009) 4 3 [표 2-7] NDT전문엔지니어링사업자 매출액 연도별 추이 4 3 [표 2-8] RT사용 유무와 NDT업 유무에 따른 매출액 현황 6 3 [표 2-9] 비파괴검사방법별 매출액 비중(2009) : % 63 [표 2-10] 검사대상 별 매출비중(%) 73 [표 2-11] NDT업체의 해외진출 현황 83 [표 2-12] NDT업체별 해외진출 국가현황 83 [표 2-13] 해외진출 분야별 매출실적 93 [표 2-14] 비파괴검사 관련 지출현황 04 [표 2-15] 비파괴검사 관련 지출 비중 04 [표 2-16] 2009년 전문업체 의뢰검사 방법별 비중 24 [표 2-17] 발주업체 총 검사비용 및 검사수행형태 비중 2 4 [표 2-18] 발주업체 자체수행 검사 방법별 비중(2009) 3 4 [표 2-19] 자동화장비/설비 검사 방법별 비중(2009) 3 4 [표 2-20] 비파괴검사 수행 단계 44 [표 2-21] 비파괴검사 수행 목적 44 [표 2-22] 비파괴검사 기술 발전 개선 선결 과제 54 [표 2-23] 향후 비파괴검사의 적용 및 활용성 전망 64 [표 2-24] 비파괴검사 적용 및 활용성 확대 전망의 이유 6 4 [표 2-25] 비파괴검사 적용 및 활용성 유지 및 축소 전망의 이유 7 4 [표 2-26] 등록업체의 비파괴검사 장비보유현황 84 [표 2-27] 등록업체의 첨단장비 보유율 84 [표 2-28] 비파괴검사 장비업체 매출현황 94 [표 2-29] 장비업체 시장구조 49 [표 2-30] 국내 매출 검사방법별 매출구성 05 [표 2-31] 해외 매출 검사방법별 매출구성 15 [표 2-32] 장비업체 매출구성 51 - xvii -

20 [표 2-33] NDT관련 연구 및 교육기관 (2008년) 2 5 [표 2-34] 비파괴검사업체 근로자 직능별 인력 현황 표 6 5 [표 2-35] 전공학력별 기술직 인원현황(2010년) 65 [표 2-36] 기술사 합격률 현황 57 [표 2-37] 비파괴검사기사 합격률 현황 75 [표 2-38] 비파괴검사산업기사 합격률 현황 85 [표 2-39] 비파괴검사기능사 합격률 현황 95 [표 2-40] 세계 방사선투과검사 장비시장 연도별 추이 4 9 [표 2-41] 세계 방사선투과검사 장비 시장(비율) 5 9 [표 2-42] 세계 초음파검사 장비시장 연도별 추이 69 [표 2-43] 세계 표면검사 장비시장 연도별 추이 79 [표 2-44] 세계 표면검사 장비 시장(비율) 8 9 [표 2-45] 분야별 세계 비파괴검사 장비시장 연도별 추이 9 9 [표 2-46] 미국의 산업분야별 NDT시장 전망 10 [표 2-47] 미국의 NDT시장 전망 102 [표 2-48] 일본 전체의 비파괴검사 시험장치ㆍ기기의 용도별 시장규모 60 1 [표 2-49] 일본 주요 비파괴검사 시험장치ㆍ기기관련 출하 추이 107 [표 3-1] 첨단 비파괴검사기술개발사업 연도별 투자현황 18 [표 3-2] 선진국의 NDT전문 연구소 128 [표 3-3] 국내 비파괴검사기술의 SWOT 분석 13 [표 3-4] 도출과제 목록 134 [표 3-5] 초음파 탐상과 유도초음파 탐상 기법 특징 비교 14 [표 3-6] 대표적인 외국 연구기관 및 기술 14 [표 3-7] 국내외 연구기관의 기술 대비 145 [표 3-8] 대표적인 외국 연구기관 및 기술 149 [표 3-9] 대표적인 외국 연구기관 및 기술 152 [표 3-10] 각종 압전재료 특성 비교 (Ultrasonics 50 (2010) ) 45 1 [표 3-11] EMAT 관련 대표적인 연구기관과 개발기술 160 [표 3-12] 비접촉 Ms-EMAT의 대표적 기술 및 제품첨단 66 1 [표 3-13] 초음파 비파괴 평가 기술별 특징 비교 167 [표 3-14] 대표적인 외국 연구기관과 개발기술 168 [표 3-15] 초음파 기술의 국내기술 수준 SWOT 분석표 174 [표 3-16] 적외선 열화상 비파괴 평가 기술별 특징 비교 182 [표 3-17] 대표적인 외국 연구기관과 개발기술 183 [표 3-18] 적외선 열화상 기술의 국내기술수준에 대한 SWOT 분석표 185 [표 3-19] PEC System Comparison xviii -

21 [표 3-20] 전자기 기술의 국내기술수준에 대한 SWOT 분석표 191 [표 3-21] Specification of Mistras 4 channel AE Node 200 [표 3-22] 음향방출 주요 특허 출원 현황 203 [표 3-23] 음향방출기술의 국내기술수준에 대한 SWOT 분석표 204 [표 3-24] 국외 연구기관의 연구 현황 210 [표 3-25] 디지털 홀로그래피 국내 대학 및 연구소 연구현황 219 [표 3-26] 선진기업 대비 국내 기술수준 비교 20 [표 3-27] 삼차원 시각의 대표적인 산업적 수요 26 [표 3-28] 현 관련 국내외 기술상태의 비교 234 [표 3-29] 광응용기술의 국내기술수준에 대한 SWOT 분석표 235 [표 3-30] 광섬유 센서 측정 기술 242 [표 3-31] 네트워크 기술 응용 서비스 247 [표 3-32] 국내 현장시험 및 시범사업 248 [표 3-33] 최근 중국에서 발생한 교량 붕괴 사례 253 [표 3-34] 철도 손상의 종류 25 [표 3-35] SHM기술의 국내기술수준에 대한 SWOT 분석표 257 [표 3-36] 방사선기술 및 기타 국내기술수준에 대한 SWOT 분석표 267 [표 4-1] 엔지니어링산업진흥법 시행령 별표3 : 엔지니어링사업자의 신고기준 11 3 [표 4-2] 비파괴검사업 등록기준(장비) 31 [표 4-3] 원자력안전법의 이동사용(비파괴검사) 허가기준 11 3 [표 4-4] 비파괴검사 관련 개별법령 현황 312 [표 4-5] 엔지니어링법사업 인력기준 변경내용 314 [표 4-6] 교육훈련의 종류별 교육대상 및 교육시간(제13조제2항관련) 61 3 [표 4-7] NDT법의 과태료 부과기준(시행령 별표3) 318 [표 4-8] NDT법의 행정처분 기준(시행규칙 별표) 319 [표 4-9] 국내 비파괴검사업체의 해외공사 매출실적 326 [표 4-10] 국내 NDT업체의 해외진출 현황 328 [표 4-11] NDT업체별 해외진출 국가현황 329 [표 4-12] 해외진출 분야별 NDT 매출실적 329 [표 5-1] 외국의 전문인력 양성기관 현황 34 [표 5-2] 국내 전문인력 양성기관 현황 345 [표 5-3] 국내 비파괴검사 교육기관 현황 346 [표 5-4] 비파괴검사업체 근로자 직능별 인력현황 349 [표 5-5] 학력별 기술직 인원현황(2010년) 350 [표 5-6] 국내 국가기술자격자 현황(한국산업인력공단, 2010년말 기준) 15 3 [표 5-7] NDT 업체 국가기술자격 취득현황( 10년도말 기준) xix -

22 [표 5-8] 비파괴검사 분야 외국기술자격증 보유현황(2010년말 기준) 35 3 [표 5-9] 비파괴검사자 기술교육의 종류 35 [표 5-10] 연도별 비파괴검사자 기술교육 실시현황 35 [표 5-11] 방사선작업종사자 교육실시 현황 35 [표 5-12] 교육훈련 과정별 현황 356 [표 5-13] 교육훈련과정 개최 현황(최근 20년간) 357 [표 5-14] ISO 제도의 용어 개념 360 [표 5-15] 자격부여 기관의 기능비교 361 [표 5-16] 자격제도의 관리체계 상호비교 361 [표 5-17] 우리 제도와 ISO-9712 자격과의 차이비교 361 [표 5-18] 유럽 국가의 ISO-9712 채택 동향 362 [표 5-19] 주요국가의 비파괴검사 자격인정 조직 및 특징 362 [표 5-20] 아시아 태평양 국가의 ISO 9712 부합화 현황 및 정도 363 [표 5-21] 각국의 산업적용 표준규격 제정현황 364 [표 6-1] 한국과 일본의 검사방법별 매출액 비율 비교(2007년, %) 379 [표 6-2] 연구기관 R&D 현황 단위(건) 386 [표 6-3] 검사방법별 연구현황 386 [표 6-4] 국내 연구기관의 산학협력 현황 38 [표 6-5] 국내 산학협력 체계의 개선과제(연구기관 응답) 389 [표 6-6] 첨단 NDT기술 기업연구클러스터 운영실적 xx -

23 그 림 목 차 <그림 1-1> 비파괴기술의 활용 분야 5 1 <그림 1-2> 제1차 NDT기술 진흥계획의 중점추진과제 0 2 <그림 2-1> 전체 업체별 NDT 검사방법 분포도 1 3 <그림 2-2> RT 작업종사자 수 증가 추이 2 3 <그림 2-3> 비파괴검사업체의 연도별 매출액 추이 5 3 <그림 2-4> 비파괴검사업체의 매출액 대비 1인당 생산성 추이 5 3 <그림 2-5> 비파괴검사 전문업체 선정 기준 n=88/% 5 4 <그림 2-6> 검사방법별 매출 구성 05 <그림 2-7> 비파괴검사 기사 자격증 취득현황 7 5 <그림 2-8> 비파괴검사 산업기사 자격증 취득현황 8 5 <그림 2-9> 비파괴검사 기능사 자격증 취득현황 9 5 <그림 2-10> 일본 비파과괴검사 연도별 매출액 104 <그림 2-11> 비파괴검사 장치ㆍ기기의 시장규모 예측 105 <그림 2-12> 비파괴검사 장치ㆍ기기의 시장규모(2005~2007) 60 1 <그림 3-1> 발전 방법에 따른 발전 비율(한국전력공사) 22 1 <그림 3-2> 발전 에너지원별 전력생산 단가(원자력문화재단) 321 <그림 3-3> UH-60 상륙기동헬기(조선일보) 42 1 <그림 3-4> 러시아에서 북한 또는 해상으로 운반될 가스 52 1 <그림 3-5> 대한항공 A380인도식(Airbus) 126 <그림 3-6> Boeing 787 복합재료 비율 126 <그림 3-7> KTX 고속열차 탈선(뉴시스) 72 1 <그림 3-8> 초음파 기술 발전 동향 137 <그림 3-9> MsT 기술분야 발전 방향 140 <그림 3-10> 위상배열 탐상의 집속 및 조향 142 <그림 3-11> 초음파 국부 탐상 기법 및 유도초음파 탐상 기법 개념도 34 1 <그림 3-12> 유도초음파를 활용한 배관 진단 개념 143 <그림 3-13> 비선형 초음파 기술과 타 기술의 결함검출 정밀도 비교 64 1 <그림 3-14> 비선형 초음파기술 기술의 연대별 동향 148 <그림 3-15> 다중 부식형 결함 모델링 149 <그림 3-16> 유도초음파를 활용한 결함 진단 토모그래피 영상 15 1 <그림 3-17> 공기접촉 초음파 탐상 원리 152 <그림 3-18> 1-3복합안전소자 기술의 발전방향 xxi -

24 <그림 3-19> 1-3 복합압전재료 구조 154 <그림 3-20> 상용화된 공기접촉 초음파 탐상장비 156 <그림 3-21> EMAT의 초음파 발생을 위한 로렌쯔 힘 158 <그림 3-22> 다양한 모우드의 초음파를 발생시키기 위한 EMAT 구조 951 <그림 3-23> 매설배관 결함 탐상용 EMAT-PIG 95 1 <그림 3-24> 한국표준과학연구원에서 개발한 EMAT 16 1 <그림 3-25> NORDINKRAFT 사의 절강 공정 비파괴검사용 EMAT 시스템 261 <그림 3-26> SH파 변환용 자기변형 트랜스듀서 및 배관 적용 46 1 <그림 3-27> 자기변형 유도초음파 트랜스듀서를 이용한 배관 검사 56 1 <그림 3-28> 자기변형 트랜스듀서를 이용한 다채널 위상배열 유도초음파 영상화 661 <그림 3-29> 레이저 초음파 기술의 특허 출원현황 169 <그림 3-30> cmut의 single cell 구조 170 <그림 3-31> pmut의 single cell 구조 170 <그림 3-32> MEMS기반 극소형 탐촉자의 발전 방향 170 <그림 3-33> Kuri-Yakub 교수팀에서 개발된 cmut를 이용한 탐상 시스템 271 <그림 3-34> 적외선의 파장대역별 이용 176 <그림 3-35> 열화상 측정 시스템 17 <그림 3-36> 적외선열화상 관련 응용분야 17 <그림 3-37> 직접식 및 간접식 적외선 열화상 원리 178 <그림 3-38> 적외선 열화상 기술의 이용 180 <그림 3-39> TT 방법의 자동화 및 수동 검사 분류 18 1 <그림 3-40> IRT 기술 분류 182 <그림 3-41> 배열와전류탐촉자의 개발사 187 <그림 3-42> 배열프로브 187 <그림 3-43> Sonovation B.V. 사의 PEC 장비와 탐촉자 190 <그림 3-44> 음향방출 기법의 기술 발전 방향 193 <그림 3-45> U.S. Acoustic emission sales by end_user markets, 198 <그림 3-46> Mistras Group historical annual revenues 198 <그림 3-47> Cabon-fiber market transition 19 <그림 3-48> Mistras 4 channel AE Node 200 <그림 3-49> 비파괴진단평가 연도별 특허 출원 현황 202 <그림 3-50> 비파괴진단평가 분류별 출원 점유율 202 <그림 3-51> 광응용 비파괴검사 기술의 발전 과정(State of the Art) 60 2 <그림 3-52> 독일 Ettemeyer사의 ESPI 시스템 207 <그림 3-53> 듀얼기능의 ESPI을 이용한 면외 변위와 기울기의 측정 902 <그림 3-54> 덴마크 DANTEC사 Shearography System 21 - xxii -

25 <그림 3-55> Shearography 광학 간섭계 214 <그림 3-56> 압력파이프 내부결함 비파괴 검사 214 <그림 3-57> 항공기 표면결함검사 215 <그림 3-58> 타이어 내부결함 진전 모니터링 215 <그림 3-59> 로터 블레이드 검사를 위한 전단간섭계 카메라 61 2 <그림 3-60> 디지털 홀로그래피의 투과형&반사형 간섭계 구성 71 2 <그림 3-61> Typical fringe pattern obtained using the moire microscope 221 <그림 3-62> 모아레 기술 관련 특허 건수 23 <그림 3-63> 그라펜 시트의 중첩된 모아레 패턴 24 <그림 3-64> 기판위의 실리콘 트랜지스터 변형의 2차원 분포 52 2 <그림 3-65> 가변 초점거리가 겹친 2개의 위상판 25 <그림 3-66> 모아레 위상패턴과 광학배율 25 <그림 3-67> 광탄성의 구성(The diagram of photoelasticity) 27 <그림 3-68> 초고속 레이저 펄스를 이용한 세라믹 구와 평평한 크롬 사이의 접촉면에 열영상 922 <그림 3-69> 유도초음파의 측정된 신호를 통한 토모그래피 영상 82 2 <그림 3-70> 레이저 유도 초음파 기법을 가시화하기 위한 계통도 33 2 <그림 3-71> 구조물 검사 및 평가 기법의 변천 과정 238 <그림 3-72> 구조 건전성 감시 관련 특허 출원현황 239 <그림 3-73> 구조 건전성 감시의 발전 단계 240 <그림 3-74> 광섬유 센서 및 음향방출 기술 241 <그림 3-75> 교량(Yokohama Bridge, Japan)과 주파수 분석에 의한 진동 기반 감지 기법 24 <그림 3-76> Lamb wave를 이용한 유도초음파 기법 245 <그림 3-77> 센서 네트워크 기술을 이용한 온라인 감시 시스템 64 2 <그림 3-78> 구조 건전성 감시 기술의 적용 대상 구조물 249 <그림 3-79> 에너지 발전 구조물(풍력 터빈/원자력 발전소) 05 2 <그림 3-80> 풍력 발전용 터빈의 붕괴 사례 251 <그림 3-81> 풍력 발전용 터빈의 부품별 손상 비율 251 <그림 3-82> 사회 기반 구조물(댐/트러스 교량) 252 <그림 3-83> 수송 구조물(항공기/철도 차량) 254 <그림 3-84> 방사선 및 그 외 기술에 대한 기술 동향 및 추이 261 <그림 3-85> 국내 방사선 기술 시장 분포 262 <그림 3-86> 테라헤르츠 기술 수요분야 263 <그림 3-87> 테라헤르츠 기술 전개 방향 264 <그림 3-88> 마이크로파를 이용한 결함(void, disbond)검사 265 <그림 3-89> 마이크로파를 이용한 보안검사(Smiths Detection사) 76 2 <그림 4-1> 국내 NDT업체 해외진출 현황 : 중동 및 아프리카 북부 xxiii -

26 <그림 4-2> 국내 NDT업체의 지역별 해외진출 현황 328 <그림 4-3> 향후 해외진출의향 국가 및 분야 30 <그림 4-4> 일본 비파괴검사공업회의 안전표어 및 마스코트(논디) 63 3 <그림 5-1> 비파괴검사 인력양성 관련 SWOT분석 결과 348 <그림 5-2> 기술직 연령별 인원현황 349 <그림 5-3> 기술직 학력별 비중 350 <그림 5-4> 종류별 외국기술자격증 보유비중 353 <그림 5-5> ISO 제도의 기관 구성 359 <그림 5-6> 우리나라의 국제 자격인증체계 구축안 370 <그림 6-1> RI 선원 및 방사선조사기(660 Type)의 구조 77 3 <그림 6-2> 비파괴검사업체 악순환 연계고리 379 <그림 6-3> 비파괴검사 정보시스템 서비스 구성도 396 <그림 6-4> NDT정보시스템( 메인화면 397 <그림 6-5> 비파괴검사자 경력관리시스템( 메인화면 79 3 <그림 6-6> 일시적사용장소 신고시스템( 메인화면 89 3 <그림 6-7> 비파괴검사자 온라인 교육시스템( 메인화면 398 <그림 6-8> 방사선작업종사자 온라인교육시스템( 메인화면 99 3 <그림 6-9> 비파괴검사 종합정보시스템의 개념 40 <그림 7-1> 제2차 비파괴검사기술 진흥계획의 비전과 목표 50 4 <그림 7-2> 제2차 비파괴검사기술 진흥계획의 중점 추진과제 80 4 <그림 7-3> 비파괴검사 정보시스템( 435 <그림 7-4> NDT 종합정보시스템 구축개념도 xxiv -

27 제 Ⅰ 장 서 론 제1절 비파괴검사기술 진흥계획 수립의 배경 제2절 비파괴검사기술의 의의와 중요성 제3절 제1차 NDT기술 진흥계획의 성과분석 - 1 -

28 제 Ⅰ 장 서 론 제1절 비파괴검사기술 진흥계획 수립의 배경 1. 수립배경 및 필요성 국내 산업과 경제가 지속적인 발전을 거듭하고 있고 점점 고도화되고 있음에 따라 국민의 안전욕구는 이에 비례하여 증가하고 있으며, 특히 공공의 안전 성과 신뢰성 향상을 위해 필수적인 비파괴검사기술의 중요성이 상대적으로 부각되고 있음. - 국가 주요 산업인 원자력, 가스, 고속철도 및 교량 등 산업 공공시설의 안전예방과 신뢰성 있는 관리진단에 대한 국가적 수요와 사회적 관심이 증대되고 있으며 - 이러한 주요 산업대상물의 안전진단 및 사고 예방 등 공공의 안전과 품질 향상을 보장하기 위해서는 비파괴검사의 선진기술력 확보와 활용 촉진이 핵심인 것이다. 이러한 중요성으로 인해 이미 선진국에서는 안전진단분야의 시장규모와 산업적 활 용의 증대에 따라, 첨단 비파괴검사기술개발에 주력하고 있으나, 우리나라는 아직도 기술과 장비의 해외 의존도가 높은 편이고 관련 산업은 매우 취약한 실정이다. - 미국, 일본, 유럽 등에서는 산업계와 학계를 중심으로 IT, BT 등 첨단 융 합형 원천/응용기술 및 검사기법개발과 산업적 활용이 매우 활발함. 미국기계학회(ASME), 미국비파괴검사학회(ASNT), 일본비파괴검사협회(JSNDI) 일본비파괴검사공업회(JANDT) 및 유럽 ECNDT, ICNDT 등 - 우리나라는 1980년대에 기술이 이전되어 아직은 기술수준과 산업적 활용이 낮은 수준으로 NDT기술 진흥을 위한 체계적인 관리 육성이 매우 필요 이에 따라 정부는 비파괴검사 기술의 진흥과 연구개발 등을 촉진하여 기술의 전문성과 신뢰성을 높이고, 이를 산업활동에서 효율적으로 활용함으로써 공공의 안전성과 신뢰성 향상을 위해 비파괴검사기술의 진흥 및 관리에 관한 법률 (이하 'NDT법')을 제정하고 2006년부터 이를 시행하였다. - 그리고 법령 제3조에 정부가 주도하여 5년마다 비파괴검사기술 진흥계획을 수립하고 이를 관계 중앙행정기관의 장에게 알리게 함으로써 효과적으로 이를 활용하도록 규정하였다

29 - 이에 따라 지난 2006년, 제1차 비파괴검사기술진흥계획(2007~2011년)이 수립 시행되었으며, 제1차 진흥계획이 시행된 지 5년이 경과함에 따라 제1차 진흥계획의 성과를 분석하고 이를 체계적으로 보완하여 제2차 비파괴검사기술 진흥계획(2012~ 2016년)을 수립 시행하고자 하는 것이다. 2. 진흥계획의 의의 및 성격과 범위 가. 진흥계획의 의의 비파괴검사기술진흥계획은 NDT 기술의 진흥 및 연구개발을 촉진하고 그 성과를 효과적으로 활용하기 위한 계획으로서 5년마다 NDT 기술 정책을 체계적으로 집중 추진하기 위한 계획이다. 이것은 NDT기술이 국가산업에 서 제대로 된 기능과 역할을 수행할 수 있도록 하기 위한 것으로 NDT기 술의 적용 활용의 다양성을 고려한 관련 산업과의 연관관계에 따른 체계 적인 진흥이 긴요한 것이기 때문이다. 나. 진흥계획의 성격 비파괴검사기술 진흥계획은 비파괴검사기술의 진흥 및 관리에 관한 법 률 에 의거하여 범부처의 관련 정책 및 진흥계획을 종합하고 체계화하는 법정계획으로 비파괴검사의 기술 진흥에 관한 비전과 발전방향을 구체화 시키는 5개년 중기계획이다. 이 진흥계획은 민간주도로 육성 발전하되, 정 부의 지원과 병행하여 수립 추진되는 상 하향식 계획이며 비파괴검사 기술 의 진흥을 위한 중점과제와 전략을 추진하기 위한 실행계획(action plan) 인 것이다. 다. 진흥계획의 범위 진흥계획의 추진 범위는 법령에 구체적으로 명시(NDT 진흥 및 관리에 관 한 법률 제3조)되어 있으며 그 세부내용은 다음과 같다. 1. 비파괴검사기술의 진흥 및 관련 산업에서의 활용 2. 장비개발 등 그 성과의 실용화 및 표준화 3. 전문 인력의 양성 및 활용 4. 비파괴검사 관련 연구기관 및 단체의 육성 5. 국제협력 및 해외진출 6. 관련 지식 정보의 관리체계 구축 - 4 -

30 3. 추진체계 및 추진경과 가. 추진체계 비파괴검사기술진흥계획의 추진을 위해 교육과학기술부장관은 5년마다 비 파괴검사기술 진흥계획을 수립( 비파괴검사기술의 진흥 및 관리에 관한 법률 제3조)해야 하며 공청회 등을 거쳐 산 학 연 및 국민의 의견을 수렴하고, 관계부처 협의를 통해 이를 심의하고 조정해야 한다. 그리고 최종적으로 관련 정부 위원회의 심의를 거쳐 정부의 법정계획으로 확정해야 하는 것이다. - 아울러 진흥계획의 연도별 중점시행과제를 선정하고, 관계중앙행정기관 과 협의하여 추진해야 함. 나. 추진경과 비파괴검사기술진흥계획 수립을 위한 근거법령 마련 - 비파괴검사기술의 진흥 및 관리에 관한 법률 제정 및 공포 제1차 비파괴검사기술진흥계획( 07~11) 수립 및 시행 - 2차에 걸친 심층기획연구 실시(한국비파괴검사협회 및 KISTEP) - 공청회 개최( ) 제2차 비파괴검사기술진흥계획 수립을 위한 연구 착수 - 연구수행 기관(한국비파괴검사협회) - 실무위원회 및 유관기관 협력체계 구축(협회, 학회 및 한국연구재단) 기획회의 개최(산 학 연 전문가 20명) - 분야별 연구자, 자문위원 및 연구재단 등 공청회 개최 - 산 학 연 및 대국민 의견수렴 - 5 -

31 제2절 비파괴검사기술의 의의와 중요성 1. 비파괴검사기술의 의의 가. 비파괴검사의 개요 인간은 많은 생활 도구를 사용하여 왔으며 좋은 품질의 도구를 선택하기 위해 일찍이 시험, 검사 방법을 활용해 왔다. 문명의 발달이 도구의 발달과 맥을 같이 한다면 시험, 검사의 발달도 문명의 발달과 맥을 같이 한다고 보아야 할 것이다. 산업의 발달로 도구의 양태가 복잡 다양해지면서 도구는 유용성과 위해성이 공 존하는 정반의 양면성을 가지게 되었고 시험, 검사의 필요성은 더욱 높아졌으며 고도의 시험, 검사 기술의 발전이 요구되었다. 오늘날 비파괴검사는 소재, 기기, 구조물의 품질관리, 품질보증의 한 수단으 로 이용되는 계측 기술로써 검사 대상물을 손상, 분리, 파괴시키지 않고 원 형을 유지한 상태에서 검사 대상물의 표면, 내부의 결함 유무와 상태 또는 검사대상물의 성질, 내부 구조 등을 조사하는 기술이다. 이러한 비파괴검사 의 원리는 검사 대상물의 물리적 에너지에 대한 응답 특성이 내부 조직의 이상이나 결함에 의해 변화하는 것에 바탕을 두고 있으며, 적용하는 에너 지의 종류에 따라 방사선, 음향, 전자기, 열 및 역학적 검사방법으로 대분 류되고, 사용하는 변환자의 종류에 따라 다시 세분류된다. 비파괴검사는 검 사, 조사 및 시험 연구의 수단으로 적용되며 이 중에서 공업적 활용도가 높 은 것을 검사의 수단으로 적용하는 분야이다. 비파괴검사의 주된 목적은 신뢰성의 향상에 있지만 비파괴검사를 적용함으 로써 각 제조 단계에서 제품의 불량률을 저하시켜 제조 원가의 절감에 영 향을 미치게 되고, 또한 제조 기술의 개량도 가능하게 한다. 그리고 정량적 비파괴평가(quantitative nondestructive evaluation: QNDE)는 1970년대에 출현한 새로운 개념으로 그 배경에는 1960년대에 급속히 발전한 파괴역학 의 영향을 들 수 있다. 파괴역학에서 파괴 결정에 대한 응력확대계수의 유 용성이 검증된 후, 이 값을 결정하기 위해 재료에 존재하는 결함의 종류, 위치, 크기, 형상, 배향 등 결함의 특성을 정량적으로 정할 필요가 있게 되 어 정량적비파괴평가라는 새로운 개념이 출현하기에 이르렀다

32 또한 비파괴평가는 정량적비파괴평가를 통하여 재료의 건전성을 종합적으 로 평가하는 기술로써 재료 평가의 큰 부분을 차지하며, 재료나 구조물의 기능 및 신뢰성을 평가하는 요소 기술이다. 이는 결함의 특성 결정 외에 재료나 구조물의 응력 상태, 재질 변화 등의 계측 기술을 포함한다. 그런데 첨단 신소재에 대한 비파괴평가 기술은 아직 잘 확립되어 있지 않아 이들 재료의 품질보증을 위한 비파괴평가 기술의 확립은 신소재 개발의 중요한 과제가 되고 있다. 나. 비파괴검사의 역사 최초로 인류가 사용한 비파괴검사 방법은 인간의 시각을 이용하는 육안검 사라고 믿어진다. 먹을 수 있는 열매의 선택, 배우자의 선택 과정에 지금 우리가 말하는 육안검사가 이용되었을 것으로 추정된다. 육안검사는 지금 도 중요한 비파괴검사 방법으로 쓰이고 있지만 인류 문명의 발달과 함께 활용되어온 가장 오래된 검사 방법이다. 그리고 인간의 청각을 이용한 비 파괴검사를 생각할 수 있다. 석기, 청동기, 철기시대를 거쳐 오면서 그 시 점은 정확히 알 수 없지만 오늘 우리가 소리의 울림으로 열매의 완숙 정도 나 제품의 건전성을 평가하는 것과 같은 검사 방법을 이미 오래전부터 사 용하여 왔으리라 추측된다. 인류 문명의 발달이 도구의 발달과 맥을 같이 한다면 시험, 검사의 발달도 문명의 발달과 맥을 같이 한다고 할 것이다. 문명의 발달에 따라 도구의 모양이 다양해지고 도구에 대한 질의 개념이 도입되면서 시험, 검사에 과 학적 기술이 적용되기 시작한다. 그 대표적인 예가 우리가 잘 알고 있는 BC220년경의 Archimedes의 원리에 의한 Hiero왕의 왕관의 순도검사이다. 이렇게 비파괴검사는 비파괴검사라는 이름 없이 많은 영역에서 사용되고 발전되어 왔다. 세계적으로 오늘과 같은 비파괴검사 기술이 이용되기 시작 한 것은 1차세계대전 기간인 1920년대를 발아기로 하여 1940년대 2차대전 을 전후하여 시험, 검사 방법 등의 기술이 발전되었으며, 1960년대의 성장 기를 거쳐 1980년대에 와서 개화기에 접어들었다고 볼 수 있다

33 2. 비파괴검사기술의 범위 현재 활용되고 있는 비파괴검사 기술에는 방사선투과검사, 초음파탐상, 자기 탐상, 전자유도검사, 침투탐상 등 전통적인 기술을 비롯하여 적외선열화상, 음향방출, 유도초음파 등 첨단의 다양한 기술들이 있다. 여기서는 이들 주요 기술의 종류와 특징을 정리하였다. 가. 방사선투과검사 방사선투과검사는 우리나라에서 가장 많이 이용하는 비파괴검사 방법으로 사용하는 방사선의 종류에 따라 X-선투과검사, -선투과검사, 중성자투과 검사로 세분된다. 1970년대에는 방사선투과검사에 X-선이 많이 이용되었 으나 검사 대상물이 두꺼워지는 등 작업 여건이 변화하면서 -선의 이용률 이 훨씬 높아졌다. -선원에는 Ir-192, Co-60 등이 있으나 Co-60은 무시 할 정도로 극히 소량이고 주로 Ir-192가 이용되고 있다. 중성자투과검사는 한국원자력연구소가 개발하여 특수목적검사에 활용하고 있으나 널리 쓰이 고 있지 않는 실정이다. 방사선투과검사의 대상은 강 용접부가 대부분을 차지하고 있으며 철강 주조품, 비철 주조품이 일부 포함된다. 최근의 방사선투과검사 기술은 크게 디지털화, 실시간화, 고해상도 기술로 집약되며, 앞으로 산업의 전문화와 고도화 추세에 따라 특수 분야인 중성 자투과검사, 전자선투과검사, 산업용 CT(컴퓨터토모그래피), 소초점 이용 기술, 저에너지 X선 투과검사, 가속기를 이용한 고에너지 X-선 투과검사 기술 등의 활용이 확대될 것으로 기대된다. 나. 초음파탐상검사 초음파탐상검사는 방사선투과검사보다 면상내부결함의 검출 능력이 우수하 여 많이 보급되었다. 1970년대 초에 처음 도입되었고, 판의 두께 측정, 방사 선투과검사로 찾아낸 결함의 깊이 측정 등에 활용되었으며, 1970년대 후반 부터 원자력발전소의 PSI-ISI 과정을 통하여 기술 수준이 크게 향상되었 다. 1980년대부터 고층 철골 구조물, 교량 용접부의 결함 검출 및 단조품, 압연 판재에 많이 적용하고, 사용 중인 압력 용기의 정기검사에 활용되고 있으며, 고품질의 제품 생산을 위해 제관공장이나 철도 레일 생산공장 등에 자동화된 탐상장치를 설치하여 운용하게 되었다. 최근에는 전자 기술의 발달로 아날로그 신호를 디지털 신호로 전환하여 데 이터 처리 및 해석 기술이 크게 발전하였으나 아직 검사 결과의 실증 방법 미비로 인한 발주자의 기피 현상이 남아있다. 그럼에도 불구하고 초음파탐 - 8 -

34 상의 이용도는 날로 높아지고 있는데 이는 매우 다양한 첨단 기술 및 해석 기술과 접목되면서 기존의 비파괴검사 기술의 한계를 뛰어넘는 신기술로 발 전하고 있기 때문이다. 여기에는 레이저초음파, 전자기초음파 등 비접촉식 기술, 위상배열초음파 또는 배열초음파 합성 등에 의한 영상화 기술, 유도초 음파 기술, 비선형초음파 기술, 그리고 컴퓨터기반초음파 기술 등이 있다. 현재 초음파탐상의 이용도는 국제적으로는 방사선투과검사와 대등한 비중 을 보이고 있다. 이에 반해 국내의 경우 아직 방사선투과검사에 비해 비중 이 낮지만 기술의 향상과 더불어 검사 신뢰도의 향상으로 향후 방사선투과 검사와 대등하거나 또는 그 이상의 적용 비중을 가질 것으로 전망된다. 다. 자기탐상검사 자기탐상검사는 방사선투과검사 및 침투탐상검사와 함께 산업 현장에서 가장 많이 사용되는 비파괴검사 방법이다. 자분탐상검사는 자기탐상검사의 일반적 인 기술로 강자성 재료의 표면결함 검출 목적으로 사용한다. 용접부, 열처리 부품 등의 가공 공정에 적용되고, 사용 중에 고부하를 받는 용기 및 구조물의 정기검사에 많이 적용된다. 최근에는 피검사물의 고정밀 고성능 및 소형화 추세에 따라 검사 방법도 비접 촉화와 결함 검출 능력의 향상이 요구되고 있다. 이런 요구에 따라 누설자속이 나 잔류자속을 이용하여 자기센서로 모니터링하는 비접촉식검사 방법의 개발 이 활발히 연구되고 있으며, 나노 크기의 결함을 탐지할 수 있는 수준까지 와 있고, 향후 영상화 및 자동화 기능을 보강한 응용이 증가할 것으로 전망된다. 라. 전자유도검사 전자유도검사의 적용 범위는 다양하지만 우리나라에서는 아직까지 원자력 을 비롯한 화력발전소의 증기발생기와 복수기 튜브의 사용중검사에서 와전 류탐상검사에 주로 사용하고 있다. 와전류탐상검사는 1980년대 초부터 원 자력발전소 ISI를 수행하던 한국원자력연구소 비파괴검사팀이 선도적 역할 을 했으며, 현재 한전KPS, 세안기술, 앤스코, 유엠아이, 케이엔디티앤아이 등 원자력발전소의 PSI-ISI를 수행하는 전문기관에서 많이 활용하고 있다. 최근에는 원격장와전류탐상 등 기존 기술의 한계를 극복하는 기술의 개발에 힘 입어 검사 방법 및 대상, 목적이 다양해지는 추세에 있으며, 향후 고속 검사, 펄 스와전류, 고감도 센서, 신호 해석 기술을 핵심으로 고속 자동화, 지능화, 원격 검사 기술(remote field testing), SQUID 기술(superconducting quantum interference device) 등으로 발전해 나아갈 것이 기대된다

35 마. 침투탐상검사 침투탐상검사는 현재 널리 활용되고 있는 비파괴검사 방법의 하나이다. 자 분탐상검사와는 달리 표면열림결함만 검출할 수 있는 약점이 있으나 검사 절차의 간편성과 검사 약품의 휴대성이 좋아 많이 사용한다. 침투탐상검사 는 자분탐상검사를 할 수 없는 곳에 적용하는 것을 원칙으로 하지만, 대부 분의 규격에서 자분탐상검사와 침투탐상검사를 선택 적용할 수 있도록 되 어 있으나 편이성 때문에 침투탐상검사를 적용하는 경우가 많다. 침투탐상검사에는 여러 가지 종류가 있고 각각 특성이 다르다. 항공산업 및 방위산업에서는 감도가 높은 형광침투탐상법을 주로 적용하며, 일반산업 분야에서는 휴대성과 작업성이 좋은 용제 제거성 염색침투탐상검사법을 주 로 사용하고 있다. 바. 누설검사 및 응력-변형률 측정 누설검사 및 응력-변형률 측정은 일반적으로 비파괴검사의 범주에 포함시 키지 않고 있지만 매우 중요한 비파괴검사 기술이다. 누설검사는 1980년대 말경 국가기술자격을 인정하게 되면서 비파괴검사전문업체가 관심을 가지 게 되었으며, 1990년대 중반에 LNG 기지가 조성되면서 암모니아 검사 방 법이 필수 검사 항목이 되고 LNG 운반선이 건조되면서 헬륨누설검사, 압 력변화측정검사(PCMT) 등 다양한 누설검사 방법이 적용되고 있다. 또한 비파괴검사는 응력과 변형률에 대한 측정에서부터 비롯되었다고 하여 도 과언이 아니다. 그만큼 응력-변형률 측정은 고전적이라 할 수 있으며, 오랫동안 다양한 기술이 연구 개발되어 왔다. 그리고 구조물의 안전, 수명 예측을 위해 여전히 중요한 시험 방법이라고 할 수 있다. 국내외적으로 연 구되고 있는 응력 및 변형률 평가 기술의 전반적 흐름을 살펴보면, 크게 광학식, 음향식, 스트레인 게이지, X선 및 중성자회절법, 압입시험, 적외선 응력측정법 등으로 구분할 수 있다. 특히 광학식 기법은 최근 광기술과 전 자 기술의 발달에 힘입어 크게 발전하고 있는 기술로 비접촉 비파괴평가가 가능하기 때문에 주목받고 있는 기술이다. 여기에는 광탄성법, 광간섭법(모아레, 홀로그래피, 전자스펙클법), 디지털화 상상관법 등이 포함된다. 음향식의 대표적 기법은 음탄성법인데, 여기에는 음속이 응력에 의존하는 성질을 이용하는 방식과 음향복굴절 현상을 이용 하는 방식이 있고, 응력뿐만 아니라 잔류응력의 측정에도 이용되고 있다. X-선 회절에 의한 잔류응력측정법은 비접촉으로 재료 내부의 잔류응력을

36 측정할 수 있는데 철도 레일의 잔류응력 측정 등의 응용이 이루어지고 있 고, 중성자회절법은 X선회절법에 비하여 침투 깊이가 수 mm에서 수 cm로 깊기 때문에 깊은 내부의 응력상태를 파악할 수 있는 장점이 있다. 적외선 응력측정법은 탄성체의 열탄성효과에 의해 발생하는 온도 변화로부터 물체 표면의 응력 분포를 측정하는 방법으로 적외선열화상 기술의 발달과 함께 유력한 대면적 응력측정법으로 주목받기 시작한 기술이다. 사. 첨단 비파괴검사 기술 이외에 최근 들어 비파괴검사의 중요성에 대한 인식이 더욱 깊어지면서 새 로운 재료, 부품, 구조물에 요구되는 고도의 첨단 비파괴검사법이 계속 출 현하고 있다. 또한 우주 항공, 원전 설비 등 고도의 부품 신뢰성이 요구되 는 분야에의 활용이 커지면서 검사의 고정밀도를 필요로 하게 되었다. 최근의 첨단 비파괴적 재료 평가 기술의 특징적인 연구 동향을 간략히 요 약하면 다음과 같다. 1 모든 물리적 수단의 이용과 복수 기법의 종합화, 2 스마트 구조(smart structure) 또는 지적 구조(intelligent structure) 개 념의 출현, 즉 재료 또는 구조물의 설계 단계에서부터 자기진단기능, 자기 수복기능을 갖기도 하고 센서를 그들에 내장하는 방법, 3 정량적비파괴평 가 기술의 개발과 지능화, 4 전자기술 등 첨단 기술과의 접목에 의한 초 정밀화 및 초고속화, 5 검사 공정의 자동화, 검사 결과의 화상화 및 전문 가 시스템화 등이다. 여기서는 이 가운데 대표적인 기법에 대해 소개한다. 적외선열화상(서모그래피) 기술은 초기 군수산업에서 야간 감시 기술로 시작 하여 현재 다양한 산업 분야에서 활용되고 있다. 비파괴검사 분야에서는 전 력설비 열화진단, 기계설비 열화진단에 가장 많은 활용하고 있으며, 최근에 는 검출소자의 성능 개선과 신호 처리 기술의 발달로 내부결함 검출, 응력해 석, 두께측정 등 분야로 활용 범위가 확대되고 있다. 적외선열화상 기술은 ISO 비파괴시험 분야에서 열 및 열간섭을 이용한 기술(ISO/TC135/SC8)로 분류 되어 국외에서는 이미 다양한 산업분야에서 활용하고 있으나, 국내에서는 산업적 활용 및 관련 기술의 보급이 매우 부족한 상황이다. 현재 한국표준과학연구원은 ISO/TC135/SC8의 국제간사국으로 활동하고 있으며, 이와 관련된 시험 규격 개 발, 기준 시험편 개발, 응력해석 기술 등을 개발하고 있다. 적외선열화상 기술은 비접촉이면서 실시간 전면검사가 가능하기 때문에 대형 공정 시설물의 열누설부 감시, 열화진단 등 비파괴검사뿐만 아니라 자동차, 반도체를 비롯한 산업분야 의 품질관리 측면에서도 그 활용도가 크게 증대할 것으로 기대되고 있다

37 음향방출(AE) 기술은 고체내의 변형 파괴에 의해 발생하는 탄성파를 검출 하여 발생 위치나 파괴의 정도를 해석하는 기법이다. 금속, 복합재료, 콘크 리트를 비롯한 다양한 재료의 파괴 현상을 연구하는데 이용되어 왔으며, 비파괴검사 분야에서는 발전소, 탱크, 교량 등 대형 구조물의 건전성 진단 에 활용되고 있다. 이 기법의 특징은 실시간으로 손상의 발생을 검출할 수 있고, 변형이나 파괴 현상의 동적과정을 평가할 수 있으며, 적은 수의 센서 를 이용하여 수 미터 이상의 광범위를 모니터링할 수 있다는 점 등이다. 국내에서는 초기 기계 가공 공구의 마모, 회전 기계의 이상 진단 등에 이 용했으며, 90년대 이후 비파괴검사 기법으로의 활용이 시작되었고, 향후 스 마트화 및 고감도 AE 센서의 개발을 통하여 구조물 상시 감시 등에 그 활 용이 크게 증대될 것이 예상된다. 유도초음파 기술은 탐촉자로부터 입사되어 피검사체내 경계면상의 모드 변 환으로 발생된 종파 및 횡파형 초음파가 파동 중첩에 의해 구조물의 기하학 적 형상을 따라 전파되는 새로운 형태의 초음파를 이용하는 기술이다. 기존 의 국부 검사법에 비해 고정된 탐촉자의 위치로부터 원거리 검사가 가능하 며, 고비용의 새로운 검사 시스템의 개발 없이 단순히 주파수와 입사각 등 의 탐상 조건의 조절만으로도 탐상 민감도를 개선할 수 있는 장점을 지니고 있다. 또한 응용 분야에 있어서도 금속, 콘크리트, 비금속 첨단 소재를 망라 하여, 대형 장치설비의 진단에서 점차 소형화되고 있는 각종 미세산업 부품 의 건전성 평가에 이르기까지 폭 넓은 산업 현장의 시장성을 인정받고 있 다. 따라서 비파괴평가 분야의 선진국에서는 이미 20-30년 전부터 유도초음 파에 대한 연구와 응용 기술 개발에 박차를 가하여 현재는 여러 상업화된 기술과 검사 시스템이 국내로 소개되고 있는 실정이다. 국내 비파괴평가 분 야에서도 90년대 이후 유도초음파에 대한 비파괴 응용 기술의 개발과 연구 가 급속하고도 꾸준히 이루어져 왔으며, 향후 비접촉화, 영상화 등을 통하여 산업 현장에서의 활용이 증대할 것으로 기대되고 있다. 레이저초음파 기술은 매우 짧은 시간 동안의 레이저 펄스를 재료 시편에 입사시킬 때 재료 표면에 발생되는 순간적인 열팽창에 의해서 발생되는 초 음파를 이용하는 기술이다. 기계적인 접촉이나 커플런트를 사용하지 않는 비접촉식 기법으로 피검사체가 이동하거나 고온인 환경에서도 적용이 가능 하다. 또한 광대역 신호의 발생이 가능하고, 레이저 빔의 공간 변조를 통하

38 여 다양한 형태의 초음파원을 제공하며, 고속 검사가 가능하여 온라인 검 사 등에의 적용이 용이한 특징이 있다. 국내에서는 90년대에 들어 본격적 인 연구가 시작되어 현재 다양한 활용기술이 개발되고 있다. 최근에는 초 단( 超 短 ) 펄스 레이저를 이용하여 피코(pico-second)초음파를 발생시키고 이를 이용하여 코팅이나 박막의 두께, 밀착도, 박리의 유무 등을 검사하는 데 활용하는 기술이 연구되고 있다. 이 기술은 자동차, 항공기, 발전용 터 빈 등의 내열, 내부식, 내마모성 증대를 위한 고경도 금속, 니켈ㆍ티탄 합 금, 세라믹 코팅의 검사, 전자 부품, MEMS 부품 등의 박막의 검사 등에 활용 가능하다. 비선형초음파 기술은 기존의 초음파탐상 기술이 응력과 변형 사이의 선형 적 관계에 기초하는데 반해 비선형적 탄성 관계에 의해 나타나는 초음파의 비선형적 거동을 특성화하여 이용하는 기술이다. 이 기술은 기존의 선형 탄성 거동을 이용한 초음파 기술로는 한계가 있는 재질의 변질 및 열화와 같은 잠재적 결함까지 진단할 수 있는 것으로 기대되고 있다. 따라서 세계 적으로 기초 연구 및 응용 연구가 다양하게 진행 중이며, 부분적으로 실 적용성이 검증되고 있기 때문에 가까운 시일 내에 산업적 적용이 활발해 질 것으로 전망되고 있다. 광응용 비파괴검사법은 정보의 전달 매체로서 빛을 사용하여 검사하는 기술로 여기에는 육안검사를 대체하는 영상 처리 및 빛의 다양한 현상을 적극적으로 활용하는 기술이 포함된다. 이 기술은 CCD 카메라와 화상 처리 기술의 발전 에 힘입어 고정밀도를 구현할 수 있게 되면서 다양한 분야에서 활용되고 있는 데, 광학적인 정보를 비접촉식으로 획득이 가능하여 대상물의 재질에 제한을 받지 않고, 재료 및 부재에 발생되는 선형 및 비선형성을 가지는 실제 현상을 고정밀도로 검사할 수 있으며, 빛을 확산하여 사용하므로 검사하고자 하는 전 체 영역을 동시에 실 시간적으로 측정할 수 있으므로 검사에 소요되는 시간이 획기적으로 단축되는 특징이 있다. 특히 홀로그래피, ESPI, shearography로 대 표되는 표면검사 기술은 전면검사 기술로서 새롭게 주목받고 있다. 이런 특징 을 기반으로 대형 구조물에서 MEMS 구조물의 평가에 이르기 까지 다양한 분 야에서 활발히 연구가 되고 있으며, 고온, 고전압, 방사선 등의 위험 대상체와 접근이 어려운 대상체를 원거리검사 하는 등 기존 비파괴검사 기술의 단점들 을 보완하고 있다. 한편 광섬유를 응용하는 기술도 중요한 비중을 차지하고 있 는데 특히 스마트 구조물에서의 고감도 센서로 주목받고 있다

39 비접촉초음파법으로 알려진 전자초음파법은 코일을 이용해 재료 표면에 유 도와전류를 발생시킨 후 여기에 자계를 중첩시켜 로렌쯔(Lorenz)전자력을 발생시킴으로써 초음파를 발생시키는 것이다. 자동차 차체의 재료로 사용 되고 있는 박 강판의 종탄성계수 측정 등 판, 상자, 관형의 금속재료나 코 팅의 비파괴검사에 적용이 기대되고 있다. 한편, 보수검사의 대상이 되고 있는 화학플랜트나 석유정제플랜트류, 각종 탱크 및 교량, 고가고속도로로 대표되는 인프라 시설은 규모가 초대형이거 나 수량이 매우 많은데 검사가 대부분 사람의 손에 의존하기 때문에 이에 필요한 노력과 기간이 막대해진다. 또 이들 검사 대상물은 그 일부라도 파 손하면 이것이 사회에 미치는 피해가 매우 크다. 그러나 현재의 보수검사 는 일정 기간마다 실시하는 정기점검에 의존하고 있으며, 따라서 정기검사 사이에 발생하는 사고에 대해서는 대응할 수 없다는 문제점이 있다. 이 때 문에 신뢰성공학을 적용하여 안전 확보에 노력을 기울이고 있으나 이를 위 해서는 상시 감시가 최선의 방안이라 할 수 있다. 또한 항공기 등의 구조재로 첨단 복합재료가 널리 사용되면서 그 검사에 요구되는 시간이나 비용, 능력의 면에서 종래의 초음파탐상이나 X-선검사 는 대응이 곤란해졌다. 이에 따라 지적 재료ㆍ구조라는 개념이 최근 미국 을 중심으로 연구되고 있다. 지적 재료ㆍ구조는 구조물과 센서를 통합한 것으로 그 일례로 복합재료 중에 광섬유 센서의 네트워크를 넣은 경우를 말한다. 광섬유의 한쪽 끝에서 빛을 보내고 다른 끝에서 빛을 받거나 내부 에서 반사된 빛을 받아 구조물의 손상, 가해진 하중이나 진동, 변형, 온도 변화 등 다양한 손상인자를 모니터링할 수 있다

40 3. 비파괴검사기술의 중요성 비파괴검사 기술이 활용되는 산업분야는 전력, 원자력, 건축 토목, 항공 우주, 기 계 철강, 자동차, 전자, 화학 석유, 식품 등 분야의 품질관리, 공정관리, 안전유지관 리 뿐만 아니라 환경관리, 의료 바이오 분야의 진단 등 매우 폭넓은 분야에서 활 용되고 있으며 최근에는 보안 측면에서도 큰 관심을 끌게 되었다. 안전성확보 가전제품 수송기계 고품질확보 반도체 원자력 등 기반시설 기계부품 자동차 산업설비 우주항공 농산품 NDT 수질 의료진단 생명과학분야에서의 검사 및 측정 토질 공기 환경관리 의료진단 생명과학 <그림 1-1> 비파괴기술의 활용 분야 가. 원자력 및 발전 원자력 분야는 시설물의 안전관리에 있어 비파괴검사 기술의 적용이 가장 활발한 분야중 하나이다. 국내 원전의 경우는 1978년 고리1호기 가동부터 시작된 원전 가동전-중검사는 모든 산업발전소의 안전 운전에 있어서 본질 적인 요소 중의 하나로 인식되어 사용전-운전중에 구조적인 건전성을 비파 괴검사로 확인함으로써 안전운전을 보장하고 있다. 1974년 ASME Code에 표준화된 비파괴검사 규격이 도입된 이래 지난 20 여년간 많은 사고/고장으로 원자력발전소의 안전운전을 보장하는데 비파괴 검사 기술의 신뢰성을 의심하게 되었고, 1974년부터 원자력 선진국들이 중 심이 되어 수행된 PISC(program for inspection of steel components) 프로 그램 및 EPRI 등에서는 순회시험(piping inspection round-robin: PIRR trial) 결과 기존 비파괴검사 방법은 모의시험편에 있는 상당히 큰 결함도

41 탐지하지 못하거나 정확한 결함 크기를 측정하는데 실패한 경우가 있었다. 따라서 각국의 규제기관에서는 비파괴검사의 효용성을 보장하기 위한 대책 을 수립하고 있고, 이를 보완하기 위해서 미국 등 선진국에서는 원전 전체 적인 안전성 제고를 위해 원전 배관계통에 대한 위험성 예고ㆍ가동중검사 (risk informed inservice inspection: RIISI) 방법과 초음파탐상검사 시스템 의 기량검증(performance demonstration initiatives: PDI) 요건이라는 새로 운 비파괴검정시험제도의 도입을 서둘렀다. 또한, 확률론적 안전성 평가 (probabilitic safety assessment : PSA) 기술과 파괴역학 및 비파괴검사 기 술이 접합되어 위험성 예고ㆍ가동중검사(RIISI) 방법에 대해 선진국에서는 이미 많은 연구가 진행되고 있다. 원전 설비검사는 ASME Code. Sec.Ⅺ에서 규정하는 절차에 따라 수행한다. 현재 PSI-ISI에 활용되고 있는 비파괴검사 기법으로는 기술 발전 주기중 부분적으로 안정화 단계에 와있는 방사선투과검사, 와전류탐상검사 외에 10여 가지의 기법들이 현재 활용되고 있으나, 그 중에서 초음파에 의한 비 파괴평가는 내부결함 검출기법으로 인체에 유해하여 산업재해가 빈번히 발 생하고 있는 방사선투과검사의 유일한 대안이며, 가장 많은 유용 가능성을 가지고 있고, 초음파기법에 의한 정량적인 비파괴진단 평가기술의 지능화와 표준화는 원전 기기나 구조물 등의 건전성 확보에 가장 중요한 핵심 사항 이다. 나. 건축ㆍ토목 건축ㆍ토목분야에서의 구조물은 주로 지상, 지중에 건설된 지반과 관계가 매우 크고 극단적으로 장기 수명이 요구되는 특징을 갖는다. 따라서 구조 물에 대한 검사뿐만 아니라 지반에 대한 평가나 모니터링도 필요하다. 건 축ㆍ토목 구조물에서의 검사 대상은 주로 강구조 부재의 용접부분이나 접 합부분, 그리고 콘크리트이다. 강구조 부재 용접 접합부의 비파괴검사는 초 음파탐상검사와 방사선투과검사가 대표적인 방법이며, 대상 구조물로는 대 형 강구조물, 콘크리트 구조물, 지반ㆍ암반 등이 있다. 강구조 부재 용접 접합부에 요구되는 품질은 강도(정적강도, 피로강도, 고 온강도, 저온강도), 연성, 파괴인성, 외관, 내식성 등에 필요한 성능이다. 건 축 철골에서는 일반적으로 기공 등과 같은 이음의 피로강도만을 저하시키 는 구형결함에 대해서는 고려하지 않아도 되지만 이음의 강도나 인성을 저 하시키는 균열과 같은 면상결함은 치명적이고 이들의 검출에는 매우 성능 이 높은 검사 방법을 이용하는 것이 중요하다. 초음파탐상검사는 균열과

42 같은 면상결함의 검출에 우수하고 신속한 검사 결과를 알 수 있다. 용접부 의 합부 판정에서는 건축학회의 기준에서 피로를 고려한 경우와 고려하지 않는 용접부에 인장응력이 작용하는 경우를 설정하고 있다. 한편 콘크리트에 대한 비파괴검사는 콘크리트 강도 추정을 목적으로 한 것 과 콘크리트의 내부검사나 열화도 진단을 목적으로 한 것으로 나눌 수 있 다. 이를 위한 비파괴검사에는 탄성파, 적외선, X-선, 레이더 등이 활용되 고 있다. 탄성파는 초음파나 층격 탄성파를 전파시키고 수신된 탄성파의 전 파속도나 감쇠, 또는 주파수 특성을 이용하여 콘크리트의 강도나 열화를 평 가한다. 적외선법은 결함부(몰타르나 타일의 박리 등)을 시각적으로 검사할 수 있으나 현장에서의 기상 조건에 크게 좌우되는 결점이 있다. X-선법은 내부결함의 확인에 사용되나 방사선의 취급 문제로 현장에서 안전성의 배 려가 필요하다. 레이더법은 내부 공공의 검사, 철근위치 식별, 박리부의 검 출 등에 적용된다. 한편 지반에 대한 분석에도 비파괴검사 기술이 적용될 수 있는데, 예를 들 면 지반ㆍ암반중의 불연속면의 존재 위치, 불연속면의 폭ㆍ길이 등의 정량 적 파악, 도로면 하의 장해물이나 공동으로부터 정확한 존재 위치나 크기를 아는 것과 지반내에 있는 미끄름면을 정량적으로 파악하는 것 등이 필요하 다. 향후 대심도 지하공간 등의 개발과 함께 건설 심도가 증대하기도 하고 구조의 복잡화, 대규모화, 환경상의 제약 등을 고려하면 비파괴검사의 고도 화가 더욱 요망된다고 할 수 있다. 다. 기계(철강, 자동차, 조선, 항공, 우주) 비파괴검사를 활용하는 기계산업 분야는 산업기계, 건설기계, 자동차, 조선, 철도, 철강, 항공, 우주 등 매우 광범위하다. 이들 분야에서의 검사는 전통 적으로 중요시되어 온 용접부나 접합부의 결함검사 이외에도 재질의 평가 나 품질보증 및 관리의 수단 등 다양한 목적으로 활용되고 있다. 산업기계, 건설기계 분야에서는 각종 용접부검사 및 유압 계통의 정밀검사, 축 가공 상태의 모니터링 등이 있으며, 자동차산업 분야에서 활용중인 비파 괴검사 기술에는, 스폿 용접부 품질 모니터링, 코팅이나 재료의 두께검사, 정밀 부품의 디지털X-선검사 등이 있다. 또한 조선분야에서는 용접부검사 가 주이고, 철도분야에서는 레일과 차륜에 대한 검사에 활용되고 있다. 여 기에는 X-선, 초음파, 와전류, 머신비젼 등 다양한 비파괴검사 기술이 활용 된다. 철강분야에서는 공정 중에 발생하는 표면이나 내부의 결함을 검사하기 위

43 한 목적으로 주로 활용된다. 표면결함은 표면 손상, 이물질 묻음 등으로 압 연과정에서 많이 발생하며, 비접촉고속검사를 위해 광반사 특성을 이용하는 방식이 주로 사용된다. 내부결함은 산화물 또는 기타 불순물이 강판 내부에 존재하는 경우나 주조 시에 발생된 기포 등으로 만들어진다. 이런 내부결함 의 검사에는 누설자속탐상이나 초음파가 활용되는데, 철강공정의 특성상 전 자기초음파(EMAT)와 같은 비접촉검사 기법이 요구되고 있다. 항공분야에서는 경년열화에 관심이 매우 높고 따라서 기체 정비 작업에서 의 활용이 증대되고 있다. 검사 기술은 숙련 검사원의 육감에 의존하거나 휴대용 탐상기를 이용한 부분적인 검사로부터 선, 면, 세그먼트 입체검사로 진화되고 있다. 이에 따라 기존의 초음파, 방사선검사뿐만 아니라 대면적검 사가 가능한 유도초음파, 적외선, 광계측 기술 등의 활용이 주목받고 있다. 한편 최근 구조물의 경량화 및 고강도화 추세에 따라 기존의 금속재료를 대체하여 복합재료가 많이 활용되면서 활용되는 비파괴검사 기술도 매우 다양화되고 있다. 복합재료는 모재와 보강재, 계면부로 구성되며 보강재의 방향에 따라 강도와 강성의 이방성이 나타난다. 따라서 접합부나 계면부, 불연속부위에 응력이나 변형률이 과다하게 집중함으로써 변형과 파괴가 발 생하기 쉬운 취약부를 가지며 안전성 감시와 평가의 주요 대상이 된다. 특 히 인공위성과 같은 우주 구조물은 CFRP를 시작으로 첨단 복합재의 이용 이 확대되고 있는데, 복합재료는 발생되는 손상의 상태가 금속과 전혀 다르 고 작은 손상으로부터 강도가 급격히 감소하는 경우가 있기 때문에 이런 손상의 발견을 위한 비파괴검사 기술이 매우 중요시되고 있다. 라. 전자(반도체, 가전, 통신) 전자산업 분야에서의 비파괴검사 기술은 주로 공정에서의 품질관리 및 품 질보증 측면에서 활용되고 있다. 특히 반도체와 가전, 정보통신기기에서의 활용이 두드러지고 있다. 반도체는 고집적화되면서 두께가 1mm 이하로 얇 아져 가고 있으며, 표면실장에 의해 회로기판에 납땜할 때 내부의 수분의 팽창 등에 의해 들뜸이나 깨짐과 같은 치명적인 결함이 발생할 수 있다. 이 의 검사에는 일반적으로 수침형의 초음파현미경 기술이 활용하고 있다. 가전 및 정보통신분야에서는 공정상의 품질관리 측면에서 활용될 수 있는 데 음향방출이나 가스누설검사법에 의한 에어컨 열교환기 누설검사나 초음 파를 이용한 압축기 저널베어링의 간극검사 등을 예로 들 수 있다. 이외에 도 초가속시험을 통한 취약부 발견이나 수명시험을 통한 내구성 개선 등을 통하여 제품의 품질을 향상시키고자 할 때 수행하는 고장 분석의 일환으로

44 활용되는 경우가 많다. 한 예로 3차원 X-선영상을 이용한 BGA(볼 그리드 배열) 솔더링 품질검사를 들 수 있다. 이외 고주파수의 초음파를 이용한 박 막 두께측정, 에칭과 도핑 공정에서의 X-선검사, 머신 비젼을 이용한 웨이 퍼 외관검사나 평판 디스플레이의 검사 등의 활용이 있다. 마. 의료ㆍ바이오(의료 진단, 농업, 축산업, 임업, 어업, 식품) 의료진단은 원칙적으로 비파괴적이어야 하는 것이 당연하며, 어쩔 수 없이 파괴적이어도 그 효과를 줄이기 위하여 비침습적, 최소침습적 방법이 적용 되고 있다. 따라서 의료진단에 활용되는 컴퓨터단층촬영 기술, 디지털방사 선 기술, 저선량 X-선검사 기술, 3-D초음파영상진단 기술, MRI 등은 원리 적으로는 산업적으로 활용되는 비파괴검사 기술의 그것과 다르지 않다. 한편 비파괴검사 기술은 최근 농축산, 임업, 어업, 식품산업 분야 등 다양한 분야로의 적용이 확대되고 있다. 청과물의 성숙도 및 내부결함검사(초음파, 탄성파, X-선, 근적외선), 목재의 구조 특성 및 건전성 평가(초음파, X-선), 어군 탐지기, 도축 전후의 육우 품질평가, 식품공정에서의 근적외선에 의한 성분 모니터링, 초음파에 의한 유가공품의 품질관리 등이 그 예일 것이다. 사. 기타 산업분야에서의 활용 이외 비파괴검사 기술을 활용하는 산업분야로는 화학 및 석유, 냉동공조, 플랜트, 보안, 신소재 등이 있다. 화학 및 석유산업에서는 배관 두께측정에 X-선과 초음파를 사용하고 있으며, 균열에 의한 누설을 상시 모니터링하는 음향방출 기술, 원격파이프라인검사 시스템 등에서 비파괴검사 기술이 활용 되고 있다. 냉동공조 분야에서는 응력 및 열 가시화, 누설검사, 튜브 용접검 사, 보안분야에서는 실시간 디지털 방사선 및 신호처리/영상기술이 관련되 며, 신소재 분야에서는 신재료의 물성 평가, 스마트 재료의 개발 등에서 다 양한 비파괴검사 기술이 활용되고 있다. 즉, 비파괴검사 기술은 거의 모든 산업분야에서 광범위하게 활용되고 있다고 하겠다

45 제3절 제1차 NDT기술 진흥계획의 성과분석 1. 제1차 진흥계획의 중점 추진과제 <중점추진과제> (4대 부문 13개 과제) Ⅰ. 비파괴검사기술의 연구개발 1. 차세대 핵심원천기술 연구개발 추진 2. 범용장비의 국산화 및 첨단 장비개발 활성화 3. 산업현장의 애로기술개발 적용 확대 Ⅱ. 비파괴검사기술의 활용 촉진 4. NDT 기술 및 안전검사문화에 대한 사회적 인식제고 5. NDT기술의 전주기적 적용범위 확대를 위한 제도 정비 6. 국제교류 및 기업의 해외진출 확대 지원 Ⅲ. 비파괴검사의 전문인력양성 7. NDT 전문인력의 체계적 양성체계 구축 8. 기술인력의 질적 고도화와 활용 극대화 9. 글로벌 스탠더드에 부합하는 기술자격제도 구축 Ⅳ. 비파괴검사산업의 기반강화 10. 산 학 연 협력네트워크 구축 및 활성화 11. NDT 관련 정보시스템의 통합 연계 체제 확립 12. 비파괴검사기술위원회의 조정및자문역할 강화 13. NDT 관련 연구기관 및 단체 육성 <그림 1-2> 제1차 NDT기술 진흥계획의 중점추진과제

46 2. 비파괴검사의 연구개발 가. 추진배경 차세대 핵심 원천기술연구 개발 - 산업설비 공공시설의 안전성 극대화를 위한 신개념의 비파괴 상시감시 기술에 대한 필요성 대두 - 적용분야 확대 및 진단의 신뢰도 향상을 위한 고감도 고기능의 첨단 비파괴 검사 핵심기술 개발이 필요 - 핵심기술의 해외의존도 심화의 문제점을 극복하고, 새로운 기술수요에 대응 하는 신기술연구 및 원천기술개발을 위한 체계적인 기초연구가 필요 범용장비의 국산화 및 첨단장비 개발 - 국제 비파괴검사 장비 시장의 점진적 성장 추세에 따라 고도의 안전 진단 및 품질관리를 위한 고감도 영상화 진단장비 등 첨단 NDT장비 수요가 급증 - 해외 의존도가 높은 검사장비 수입을 대체할 수 있는 국산 장비 개발이 시급하며, 산업현장의 여건 및 환경에 따라 실용화 장비 개발 필요 - 향후 국제 비파괴검사 시장을 선도할 국내 고유 원천기술에 기초한 첨단 비파괴검사장비의 개발이 시급 산업현장의 애로기술 개발 - 국내 NDT업체의 영세성 및 과당경쟁으로 애로기술 개발 등의 연구개발에 대한 투자가 거의 전무하고, NDT 현장 애로기술을 해결할 수 있는 전반 적인 산업 기반이 취약 나. 추진성과 분석 투자규모 - 원자력 기술개발 사업에서 1개 단위과제에 약 57억원의 연구비가 지원되 었으며, 방사선기술개발사업의 첨단비파괴검사기술개발에서는 22개 과제 가 하향식 및 상향식 과제로 선정되어 약 67억원이 지원되었음. (과제당 평균 1억원/년 3년 지원) 핵심 원천기술개발 - 상시 감시기술의 기반기술인 압전센서 네트워킹과 광섬유 센서측정기술, 고감도 고기능 신기술 측면에서 유도초음파, 비선형 초음파, 레이저 초음

47 파 기술, 극미세 결함진단을 위한 UAFM 기술에 대한 기반 연구가 수행 되는 등의 성과가 있었으나 온라인 상시감시, 신원리에 기반한 신기술 개 발 등 측면에서는 매우 미흡함 범용장비의 국산화 및 첨단장비개발 - 장비개발 측면에서는 디지털 Radioscope와 와전류 자동검사 시스템 개발이 이루어지는 성과는 있었으나 전반적인 장비개발 연구는 매우 부족하였으며, 특히 시스템 개발이나 고성능 첨단장비의 개발은 이루어지지 않았음. 애로기술개발 - 초음파 검사의 자동화를 위한 연구가 2건 수행되었으며, 피폭저감이나 RT 대체기술의 현장적용 등 측면에서는 미흡함. 종합분석 - 기술수준의 선진화를 조속히 달성하기에는 매우 부족한 투자규모임 - 원전 적용기술개발에 치중되었으며 적용분야의 확대가 필요함 - 그러나 선택과 집중을 통해 일부 기술에 있어서는 선진국과의 기술격차를 좁히 고 부분적으로는 대등한 수준으로 향상되는 성과가 있었으며, 전반적으로 선진국 대비 기술의 수준을 35%에서 50% 수준으로 향상시킨 것으로 판단됨. 3. 비파괴검사 기술의 활용촉진 가. 추진배경 안전진단문화에 대한 사회적 인식제고 - 사회 각 분야에서 안전진단의 핵심요소기술인 비파괴검사기술의 중요성에 대한 인식이 매우 부족 - 일반 국민이 쉽게 공감대를 형성할 수 있는 홍보방안을 통한 비파괴검사 기술 관련 안전검사문화의 확산 필요 NDT 기술의 전주기적 적용 및 제도개선 - 안전진단 관련 8개 부처 20개 법률에서 서로 상이한 NDT 기술기준이 규 정되어 있고, 열화상 중성자 음향방출과 같은 새로운 NDT 기술 등은 아직 기술기준이 마련되지 않아 이에 대한 제도 정비가 필요 - 최근 공공시설물 다중 이용시설의 안전성 향상에 관한 사회적 관심이 증대 됨에 따라 안전 진단에 관한 명확한 NDT 기술기준이 요구됨

48 국제교류 및 기업의 해외진출 확대 지원 - 해외 시장에 관한 정보부족 및 해외진출 경험이 부족한 실정임 - 각국의 기술수준에 따른 체계적인 시장진출 전략수립과 기술서비스업 개 방에 대한 대비가 필요 나. 추진성과 분석 안전진단문화에 대한 사회적 인식제고 - 11년 6/30~7/3, 일산 KINTEX에서 개최된 제1회 세계 원자력 방사선 엑스포에 서 비파괴검사 홍보부스 운영 및 현재 일반 국민, 학생 등을 위한 비파괴검 사 홍보용 동영상 제작 중( 12년부터 일반대중에 배포 예정) - 일반 국민을 대상으로 하는 비파괴검사 홍보활동은 아직 초기단계에 머물러 있는 수준이라 할 수 있으며, 홍보전문가에 의한 체계적인 전략과 구체적인 접근방안이 필요한 시점 NDT 기술의 전주기적 적용 및 제도개선 - 비파괴검사관련 법령 제도의 합리적 개선방안 연구( 10년 4월, 한국비파괴 검사협회) 수행 외에 뚜렷한 실적이 없음. 정부 부처 간 의견 조정을 위한 기술위원회의 폐지가 가장 큰 원인으로 이를 대체할 만한 협의기구 또는 전담조직의 구성이 반드시 필요함 국제교류 및 기업의 해외진출 확대 지원 - 교육과학기술부가 지원하는 원자력기술수출지원단이 07년 3월에 구성되어 현재까지 운영 중이며 비파괴검사분과(간사기관 : 한국비파괴검사협회)의 운 영을 통해 애로사항 해결 및 정보교류 네트워크를 구축 운영 중 - 수출지원단에서는 해외수출 관련 정보공유를 위한 홈페이지를 구축 운영 중 ( 수출기관 CEO들의 협력을 위한 AtomXport 클럽을 10 년 12월에 조직하는 등 다양한 활동을 추진하고 있음 - 정책연구보고서 및 해외조사자료(정보안내서) 발간(협회) 방사선비파괴검사기술 수출 촉진을 위한 수출대상국 원자력법 및 각종 규 제사항에 대한 연구( 07, 한국비파괴검사협회) 비파괴검사의 해외진출 현황과 전망( 09, 한국비파괴검사협회)

49 - 외국 비파괴검사관련 기관과 다양한 교류활동 수행 비파괴검사협회는 일본 비파괴검사공업회(JANDT)와 09년부터 상호교류 를 시작하여 2회( 10년, 11년)에 걸친 일본방문을 통해 신기술 개발현황 및 방사선작업현황 등을 견학조사 하였고, 11년 9월에는 상호협력 및 정 기교류회 운영 등을 위한 MOU를 체결함. 비파괴검사학회는 국제표준에 부합하는 기술자격제도의 도입을 위해 일본 비파괴검사협회(JSNDI) 및 영국 BINDT 와 교류를 계속하고 있으며 11년 BINDT와 MOU체결 및 ISO포럼을 개최(10월)한 바 있음. - 해외진출 확대를 위한 정부차원의 지원과 관련 기관의 노력은 다소간 어 느 정도의 성과를 거두었다고 할 수 있으나, 전체적으로 보면 지원규모가 아직은 적은 편이고 특히 비파괴검사 분야에 대해서는 매우 미미한 수준 임. 최근 UAE 원전 수출로 인해 국내 비파괴검사업체의 해외진출이 점점 증가할 것으로 보이는 현 시점에서 좀 더 적극적인 지원방안이 요구됨. 4. 비파괴검사의 전문인력 양성 가. 추진배경 중공업, 조선, 원전분야 수출 등으로 인한 국내 NDT 업체의 해외진출 증가 로 인해 NDT 전문인력 수요가 증가하고 있는데 반해, 국내의 NDT 전문인력 양성을 위한 대응체계가 미흡한 상황 국내ㆍ외 모두 NDT 관련 고급 전문인력의 양성은 일부 대학원 교과과정에 서 제한적으로 이루어지고 있는 실정이며, 향후 NDT 인력양성에 강점을 지니고 있는 대학을 중심으로 미국, 일본 등 주요 선진국 대학과의 협력을 통해 국제적 수준의 전문인력 양성이 가능한 (가칭) NDE 글로벌캠퍼스 를 구축하고 운영할 필요가 있음. 기술자격자에 대한 체계적인 교육 훈련 시스템의 부재는 선진국과의 기술격 차를 더 크게 함은 물론, 전문기술인력의 선진국 종속화를 초래함. 비파괴 검사 기술인력의 현장교육 훈련체계가 매우 취약한 현실에 대한 대책 및 체 계적이고 선진적인 글로벌 교육 훈련시스템 마련이 시급함. 급변하는 학령인구 감소에 따른 학생 수 급감과 또한 저출산ㆍ고령화에다 높은 대학 진학률에 따른 `학력 과잉` 등으로 생산가능인구가 감소한 데다 단순노무직 기피 현상 등이 맞물려서 생산 인력의 부족 사태로 전 제조분

50 야로 확대되고 있으며 특히 작업 환경이 열악하고 저임금인 작업장은 더욱 인력 수급에 어려움이 있는 실정임. 현재 급속하게 전개되고 있는 양자간 다자간 자유무역협정(FTA)에 대비하여 NDT 전문인력 양성체계를 글로벌 스탠더드에 부합하도록 재정비해야 할 필 요성 대두되고 있음. 국가 간 교육기관 간의 상호인증과 전문인력의 교류 등 을 위해 기술자격제도가 국제기준에 부합하는 것이 필수 요건이기 때문임. 그간 우리나라의 NDT 관련 기술자격제도는 지속적으로 확충되어 왔으나, 국제 수준에 부합하지 못해 현재 국내의 NDT 기술자는 외국자격을 2중으 로 취득해야 하는 부담이 계속되고 있음. 다시 말해 국가의 기술자격제도 가 국제표준에 부합하지 못함으로 인해 국민의 필요 없는 이중부담이 계속 되고 있고 이로 인한 외국 자격시험기관의 횡포와 외화낭비도 지속적으로 증가하고 있는 현실임. 나. 추진성과 분석 고급 비파괴검사 전문인력양성 체계 구축 - 국제수준의 기술력 확보를 위하여 산 학 연별로 중심 연구기관의 지정육성 하고, 병행하여 전문인력을 양성코자 하였으나 성과는 거의 없었음. 기술인력의 교육훈련 체제 강화 - 한국비파괴검사협회의 비파괴검사자 기술교육(NDT법에 의한 법정교육)은 NDT법 제정 시행과 함께 법 제14조(검사자의 교육훈련)에 검사자의 기술능력 향상을 위 해 검사자의 교육훈련을 의무적으로 시행하도록 정함에 따라 시행중임. - 현재 검사자의 기술수준과 능력에 따라 기본, 전문, 관리교육을 실시하고 있으며 연인원 3,000명 이상의 기술자격자가 해당 분야별로 관련 교육을 이수하고 있음. - 한국비파괴검사학회에서는 자구노력으로 나름대로 교육훈련 프로그램을 보유하고 있으나, 예산부족으로 프로그램 내용의 전문성과 우수 전문강사 의 확보가 어려운 현실임. 글로벌 스탠더드에 부합하는 기술자격제도 구축 년 4월부터 5년 과제로 지식경제부 기술표준원으로부터 "전문요원 (ISO/IEC 17024) 인정기반 및 비파괴검사 전문요원(ISO 9712) 자격인정 시스템 도입"의 과제를 수행중임

51 - 수행기관은 한국산업기술시험원, 한국비파괴검사학회, 한국비파괴검사협회, 한국인정원, 한양대학교 등이며, 국제표준에 부합하는 비파괴검사자격제도 구축 및 인력양성을 목표로 함. - 현재 국제규격에 근거한 비파괴검사기술자 자격인정 및 인증제도의 국내 도입을 위한 시스템을 구축중이며, 2013년부터는 국제상호인증 가능한 비 파괴검사기술자를 배출 예정임. 5. 비파괴검사 산업의 기반강화 가. 추진배경 산 학 연 협력 네트워크 구축 및 활성화 - 현재 국내 일부 기관에서 비파괴검사기술과 관련한 연구개발을 추진 중이나 산 학 연이 연계된 연구개발 체제 구축은 미흡 - 전략적 관점에서 산 학 연 협력 지원 사업을 확대 유도하고 혁신 주체간 인 적 물적 자원의 네트워크를 체계적으로 관리 활성화 할 필요가 있음. - 국제적으로도 NDT관련 고도의 기술을 보유한 선진국과의 교류협력 확대 및 활성화를 통해 우리나라의 낙후된 NDT 기술수준 제고 노력이 필요함. NDT 관련 정보시스템의 통합 연계체제 확립 - NDT관련 산업전반의 통계자료 및 각종 정보의 산발적인 관리로 표준화가 미흡하고 정보의 연계 활용이 어려울 뿐만 아니라 정보의 정확성과 신뢰성 이 결여되어 있음 - 실효성 있는 정보가 적시에 활용될 수 있고, 수요자 중심의 편의성과 전문 성을 갖춘 통합적인 NDT 기술정보 시스템이 구축 지원이 요구됨 비파괴검사기술위원회의 조정 및 자문 역할 강화 - 현재 산 학 연이 개별적 독자적으로 활동하고 있어 이를 연계하는 체계적인 구심점으로서의 기구가 필요함 - NDT 관련 국내의 낮은 기술수준과 산업계의 침체를 탈피하고, NDT 기술 의 체계적인 진흥 및 육성을 이끌 수 있는 범부처적인 조정 및 자문 전담 기구가 필요 NDT기술관련 기관의 육성 - NDT 기술관련 연구개발 및 연구성과 사업화 등을 수행할 전담 기관 및 관련

52 단체의 실질적 활동이 미미하여 산업전반의 체계적인 육성이 어려운 실정 - 활발한 연구활동 및 사업추진의 효율화를 위해 NDT 기술관련 전문 연구 기관 및 관련 단체의 적극적인 육성시책이 절실히 요구됨. 나. 추진성과 분석 산 학 연 협력 네트워크 구축 및 활성화 - 기업연구클러스터 및 산 학 연 연구협력 네트워크 운영 교과부 산하 한국산업기술진흥협회의 지원으로 첨단 NDT기술 연구클러스터 운영( 07~09년) 및 산 학 연 연구협력 네트워크 지원사업이 운영( 10~11년) 되어 기업의 애로기술 해결 및 연구 활성화에 기여함. 교과부의 지원으로 국내 각 분야별 NDT전문가 네트워크가 구축( 10년 6월)은 되었 으나 활동실적이 거의 없고 산 학 협력을 통한 성과도 뚜렷이 나타나지 않는 실정 - 현재 비파괴검사 분야의 학술 연구 활동은 비파괴검사학회를 중심으로 논 문발표, 학술대회 개최(연2회) 등이 매년 정기적으로 활발하게 이루어지고 있으므로 이를 산업계에 연계하는 제도적 지원방안이 강구될 필요가 있음. NDT 관련 정보시스템의 통합 연계체제 확립 - 한국비파괴검사협회는 교과부가 지원하는 NDT기술 기반구축사업의 일환 으로 '06년부터 비파괴검사 정보관리 및 민원시스템 구축사업을 추진함 06년 : 정보시스템 구축개념설계을 위한 연구수행 07년 : 비파괴검사자 교육시스템 및 검사자 자격 경력관리를 위한 DB구축 08년 : 웹기반 정보사이트( 및 검사자 관리시스템 구축 09년 : 방사선작업종사자 교육시스템 구축 10년 : 일시적사용장소 변경신고 접수시스템 구축 등 - 현재까지 진행 중인 비파괴검사협회의 정보체계구축사업은 예산부족(연 1억 미만)으로 종합적인 관점에서 구성되지 못하고, 개별 시스템을 필요에 따라 매년 단계적으로 개발함. 따라서 비파괴검사관련 통합 정보관리에 일부 문제 를 나타내고 있으므로 종합정보시스템 구축을 위한 체계적인 연구와 충분한 예산지원이 병행될 필요가 있음 비파괴검사기술위원회의 조정 및 자문 역할 강화 - NDT법 제4조에 의한 비파괴검사 기술위원회가 06년 12월에 구성되어 1차

53 회의를 개최하여 제1차 비파괴괴검사기술 진흥계획에 대한 심의를 수행하 였음. 그러나 이후 위원회 개최실적이 없었고 정부의 위원회 일제정비 방 침에 따라 최종적으로 10년 3월에 관련 법조항도 삭제되었음. NDT기술관련 기관의 육성 - 비파괴검사협회는 06년부터 NDT법 시행에 따라 법에 의한 정부위탁업무 (비파괴검사업 등록, 검사자의 자격 경력관리 및 비파괴검사자 기술교육)를 수행하게 되었고 NDT기술 기반구축사업의 수행을 통해 다수의 산업기반 강화를 위한 프로젝트를 수행하는 등 법령 시행초기에 비해 발전적으로 성장하였음. - 그러나 예산부족 및 체계적인 지원체계의 미비로 목표에 비해 실적이 부진 한 측면이 있으며 비파괴검사학회 및 기타 연구기관 등의 육성은 거의 시행 되지 못하였음

54 제 II 장 국내ㆍ외 비파괴검사 기술현황과 산업동향 제1절 국내 비파괴검사 기술현황과 산업동향 제2절 선진 외국의 비파괴검사 기술현황과 동향

55 제 II 장 국내ㆍ외 비파괴검사 기술현황과 산업동향 제1절 국내 비파괴검사 기술현황과 산업동향 1. 비파괴검사업체 현황 가. 등록업체 현황 2011년 현재, 비파괴검사기술의 진흥 및 관리에 관한 법률 제11조 1항에 따라 비파괴검사를 업으로 등록한 전문 검사업체는 총 109개사이며, 이중에서 방사선 비파괴검사(RT)를 활용하는 업체는 총 56개사임.(별지 3 참조: 비파괴검사업 등록업체 현황) 나. 검사방법 등록현황 비파괴검사업 등록업체에서 등록한 NDT 검사방법의 수는 표 2-1과 같으며 UT, MT, PT가 가장 많다. 방사선안전관리가 요구되는 RT는 그보다 적은 56개사이며, 과거 활용이 많지 않던 ECT, LT, 육안검사 및 열화상 검사가 증가한 것이 두드러진 현상이다. NDT 방법 [표 2-1] 국내 비파괴 전문업체 검사방법 분포 RT UT MT PT ECT LT 육안 음향 방출 열화상 응력 측정 업체수 <그림 2-1> 전체 업체별 NDT 검사방법 분포도

56 다. 등록업체 연도별 추이와 지역별 분포 다음은 년도별 NDT업체 수와 지역별 분포이다. 수도권이 가장 많고, 다음이 경상도, 전라도, 중부권의 순이다. 특히 NDT기술 진흥 및 관리에 관한 법률 시행초기에 비해 약 2배 가까이 업체 수가 지속적으로 증가하고 있음을 알 수 있다. [표 2-2] 비파괴검사업체 현황(연도 및 지역별) 연도 수도권 중부권 영남권 호남권 강원권 합계 라. 비파괴검사 종사자 현황 표 2-3은 한국동위원소협회에서 발간하는 방사선이용통계자료에 의한 것으로 NDT 전문업체에서 방사선투과검사(RT)를 수행하는 비파괴검사 종사자(방사선 작업종사자)수의 연도별 추이를 나타내고 있다. 여기서 비파괴검사에 근무하는 방사선작업 종사자는 매년 평균 약 10% 정도 증가하는 추세임을 알 수 있으며, 이러한 추세는 향후에도 당분간 지속될 것 으로 전망된다. [표 2-3] 방사선투과검사 종사자 현황 연도 종사자(명) 3,068 3,284 3,218 3,361 3,283 3,408 3,727 4,373 4,979 5,441 5,717 5,891 <그림 2-2> RT 작업종사자 수 증가 추이

57 다음은 NDT근로자의 학력 수준을 연도별로 나타낸 것이다. 1999년도에 고 졸이 48% 정도였으나 2010년도에는 29%로 감소하였다. 최근 전문대졸 이 상이 71%로 증가하여 NDT근로자의 학력 수준이 상향되고 있음을 나타내 고 있다. [표 2-4] NDT근로자의 학력구분 년도 대졸 전문대졸 고졸 합계(명) 2010년 2,187(38.7%) 1,829(32.3%) 1,638(29.0%) 5, 년 1,538(30.9%) 1,678(33.7%) 1,757(35.3%) 4, 년 1,295(28.3%) 1,315(28.7%) 1,966(42.9%) 4, 년 843(28.8%) 830(28.3%) 1,257(42.9%) 2, 년 222(21.1%) 290(27.6%) 502(47.7%) 1,052(기타38명) 표 2-5는 NDT업체에 근무하는 비파괴검사 기술자격자 중, 책임자급인 891명에 대한 국가기술자격 보유현황이다. 여기서 책임자 891명이 3,734개의 기술자격을 보유하여 1인당 평균 4.2개의 자격증을 보유하고 있음을 알 수 있으며, 기사자격 의 보유율이 높고 방법별로 비교적 고르게 분포함을 알 수 있다. 다만, ET와 LT 자격의 경우 현재 기사자격만 시험을 시행하고 있어 상대적으로 숫자가 적은 편 이다. [표 2-5] NDT업체 비파괴검사 책임자 기술자격 보유현황(2009년) 구분 RT UT MT PT ET LT 합계(명) 기술사 37 37(1%) 기사 ,217(59.4%) 산업기사 (14.2%) 기능사 (25.3%) 합계 ,734(100%) 표 2-6은 NDT업체에 근무하는 일반 비파괴검사자 2,359명에 대한 국가기술자격 보유현황이다. 1인당 평균 2.1개의 자격을 보유하고 있고 기능사 종목이 전체의 59%정도를 차지하고 있으며, 검사방법 별로는 RT UT, MT의 자격수가 많은 반 면에 PT는 다소 적은 경향을 보이고 있다

58 [표 2-6] NDT업체 비파괴검사자의 기술자격 보유 현황(2009) 구 분 RT UT MT PT ECT LT 계(명) 기사 ,117(22.3%) 산업기사 (18.8%) 기능사 1, ,945(58.9%) 합계 1,391 1,499 1, ,004(100%) 마. NDT업체의 종합 매출액 분석 표 2-7은 1992년부터 업체 수에 따른 매출액과 그것을 방사선종사자수로 나누어 얻은 1인당 생산성 추이이다. NDT업체의 매출은 2004년과 2009년을 기준으로 5년 만에 2.8배인 약 4,010억원으로 증가하였고, 인력은 약 170% 증 가하여 5,717명으로 증가하였으며, 1인 생산성도 4,300만원에서 7,100만원으로 165% 증가하였다. [표 2-7] NDT전문엔지니어링사업자 매출액 연도별 추이 연 도 업체 수 용역건수 총매출액 방사선 1인 생산성 (백만원) 종사자수(명) (백만원) , ,927 1, ,826 2, ,839 2, ,020 86,452 3, ,662 3, ,003 69,773 2, ,788 2, ,012 97,678 3, ,362 81,426 3, ,288 2, ,707 3, ,031 3, , ,453 3, ,692 4, ,640 4, ,259 5, ,589(예상) 5,891 (73)

59 <그림 2-3> 비파괴검사업체의 연도별 매출액 추이 <그림 2-4> 비파괴검사업체의 매출액 대비 1인당 생산성 추이 표 2-8은 2009년도 기준, 비파괴검사업체의 매출액 현황으로 국내 비파괴 검사업체의 총 매출액 규모는 약 4,012억 규모였으며, 이것은 전년도 대비 19% 성장한 수치이다. 비파괴검사관련 매출은 최근 몇 년간 꾸준하게 상승 하고 있으며 상위기업의 위치도 수 년간 큰 변동이 없다. 전체 비파괴검사 매출액의 약 93%가 국내시장의 비파괴검사를 통해 발생하고 있으며 해외 시장 비중의 변화는 당분간 크지 않을 것으로 전망된다

60 국내 비파괴검사 시장은 향후에도 연평균 약 5~6% 정도의 지속적인 성장 추세가 계속될 것으로 업계에서는 전망하고 있다. [표 2-8] RT사용 유무와 NDT업 유무에 따른 매출액 현황 업체 구분 RT사용 RT미사용 타법등록 합계 매출액(백만원) 년도 NDT외 NDT비중 업체수(개) NDT분야 합계 분야 (%) '08년 310,994 14, , '09년 373,221 1,114,511 1,487, '08년 13,714 7,196 20, '09년 24,673 84, , '08년 ,996 28, '09년 3,365 24,859 28, '08년 325,640 50, , '09년 401, ,726 1,625, 바. 검사대상별 매출 비중(2009년) 표 2-9는 각 검사방법 별 매출비중을 나타낸 것이다. RT의 비중은 매출규모 50억 이상 규모의 중대형업체에서 비교적 높아지는 경향을 나타내고 있으며 반면 UT의 경우, 매출액 10억~50억 규모의 중소업체에서 비중이 높은 것을 알 수 있다. [표 2-9] 비파괴검사방법별 매출액 비중(2009) : % 구분 사례수 RT UT MT PT ECT/LT 기타 전체 (60) RT 사용 전문 업체 (40) 구분 RT 미사용전문업체 (16) 타법등록업체 (4) 억 원 이하 (18) N D T 매출 10억 원~50억 원 (18) 억 원~100억 원 (10) 억 원 초과 (14)

61 비파괴검사업체가 향후 주력하고자 노력하는 검사방법은 UT로, UT를 선호 하는 이유는 RT에 비해 방사선을 사용하지 않음으로 인해 종사자 및 일반 인의 안전성이 보장되는 부분뿐만 아니라 원가절감, 검사 신속성, 기자재의 관리 효율성 등에 의해 업체의 생산성 및 경쟁력 확보에 유리한 검사방법으 로 인식되고 있기 때문이다. 표 2-10은 매출비중을 산업분야별로 살펴본 것인데 2009년에 조선/중공업의 매출비중이 전체대비 약 35.7%를 점유하고 있어 타 분야에 비해 비교적 높 은 것으로 조사되었다. 그밖에 원자력 및 수/화력, 주/단조 및 각종 제품 분 야의 경우 약 15% 이상으로 비교적 높은 비중을 차지한다. 향후 전망에 대한 업계의 의견은 주/단조 및 각종 제품 검사의 경우 비파괴 검사 업계에 대한 매출 기여 수준은 상대적으로 크게 감소할 것으로 예상하 는 반면, 가스/저장시설과 정유/석유화학시설 등의 경우 어느 정도의 매출상 승을 기대하고 있다. [표 2-10] 검사대상 별 매출비중(%) 구분 사례수 조선/ 중공업 원자력 수화력 주단조/ 각종 제품 가스/ 저장 시설 정유/ 석유 화학 교량/ 건설 철도/ 공공 시설 전체 (60) RT 사용 전문 업체 (40) 구분 NDT 매출 RT 미사용 전문업체 (16) 타법등록업체 (4) 억 원 이하 (18) 억 원~50억 원 (18) 억 원~100억 원 (10) 억 원 초과 (14) 적용분야를 살펴보면 국내 비파괴검사는 대부분 용접부 검사에 치중되는 양상이며 매출비중으로는 약 75.7%이고 이 현상은 향후에도 당분간 현재 수준을 유지할 것으로 전망된다. 용접부 검사를 제외할 경우 주/단조품에 대한 비파괴검사의 비중이 33.3%로 가장 높으며 그 다음으로는 두께측정, 소재/재료검사 분야이다

62 사. 해외수출 현황 표 2-11에서 보면, 2009년의 비파괴검사업체의 해외관련 매출액은 약 2,815만 달러였으며, 해외진출은 약 10여개의 소수 업체에 의해 주도되는 경향으로 전 반적인 추세라고 할 수는 없으나 꾸준히 성장하는 추세이다. 구분 NDT 매출 [표 2-11] NDT업체의 해외진출 현황 구분 사례수 해외 매출 (만 달러) 진출업체 진출건수 현지법인 설치건수 전체 (60) 2, RT사용 전문업체 (40) 2, RT미사용 전문업체 (16) 타법등록업체 (4) 억 원 이하 (18) 억 원~50억 원 (18) 1, 억 원~100억 원 (10) 억 원 초과 (14) 년 해외진출기업 비중 (%) 해외진출 지역은 약 50%가 중동지역으로 가장 활발하게 진출하는 지역이며 다음으로는 아프리카, 미주지역 및 아시아 등의 순이다. 국가별로는 카타르 가 총 5건이고, UAE,리비아, 사우디아라비아가 각 3건이며, 현지법인 설립의 경우 전체 13개소 중 중동 지역이 12개소로 가장 많다. 구 분 N DT 매 출 [표 2-12] NDT업체별 해외진출 국가현황 중동 아프리카 아시아 미주 마 나 무 카 U 리 사 알 다 구분 총계 오 이 멕 가 중 일 미 응 타 A 비 우 제 만 스 지 시 답 르 E 아 디 리 카 리 국 본 국 코 르 아 전체(개사) (32) RT사용 (26) 전문업체 RT미사용 전문업체 (6) 타법등록업체 억 원 이하 (5) 억 원 ~50억 원 (11) 억 원 ~100억 원 (4) 억 원 초과 (12)

63 다음은 해외 분야별 매출 실적이다. 검사대상별로 분류하면 정유/석유화학 부문이 가장 많은 43.8%이고 다음으로 가스/저장시설 부문이 25.0%로 가장 많다. 구분 사례수 [표 2-13] 해외진출 분야별 매출실적 총실적 (만 달러) 건당 평균 금액 (만 달러) 정유/ 석유 화학 가스/ 저장 시설 검사 분야 (중복 %) 주/단조 및 선박 원자력, 각종 수/화력 제품 조선/ 중공업 전체 (32) 2, 중 동 카타르 (5) 사우디아 라비아 (3) UAE (3) 리비아 (3) 진 출 국 가 아 프 리 카 아 시 아 미 주 오만 (2) 알제리 (2) 마다가스 카르 (2) 나이지리아 (1) 중국 (2) 일본 (1) 미국 (2) 멕시코 (1) 무응답 (5) 최근 우리나라의 UAE원전 수출과 연계하여 국내 검사업체의 해외진출은 계속 증가될 전망이며 중동지역으로의 집중 현상도 당분간은 계속 유지될 것으로 전망된다

64 아. 비파괴검사 관련 지출 비중 표 2-14에서 보면 비파괴검사업체의 지출현황에서 인건비의 비중이 가장 높은 57.3%였으며, 다음으로 장비 및 자재구입비가 약 20.4%의 비중을 차 지하고 있다. 한편, 연구개발비, 교육훈련비 등의 비중은 5% 미만으로 비교 적 낮은 편이다. [표 2-14] 비파괴검사 관련 지출현황 2008년 2009년 구분 지출액 지출액 비율(%) (백만 원) (백만 원) 비율(%) 인건비 141, , 장비 및 자재구입비 32, , 방사선안전관리비 1, , 연구개발비 5, , 교육훈련비 1, , 기타 40, , 합계 222, , 매출이 큰 규모의 업체일수록 연구개발에 대한 투자가 비교적 꾸준하게 이루어 지는 양상이며 상대적으로 매출 100억 이하의 중소업체일수록 연구개발비에 대 한 투자 비중은 매우 미미한 실정이다. 비파괴검사 관련 지출현황의 세부비중은 다음의 표 2-15와 같으며, 업계에서 생각하는 이상적인 비용지출구조는 인건비 비중이 약 50%, 장비/자재 구입 비가 약 20%, 연구개발비가 약 7%로 인 것으로 조사되었다. [표 2-15] 비파괴검사 관련 지출 비중 구분 NDT 매출 구분 사례수 인건비 장비/ 자재 구입비 연구 개발비 교육 훈련비 방사선 안전 관리비 기타 전체(%) (60) RT 사용 전문 업체 (40) RT 미사용전문업체 (16) 타법등록업체 (4) 억 원 이하 (18) 억 원~50억 원 (18) 억 원~100억 원 (10) 억 원 초과 (14)

65 2009년도에는 전년도 대비 인건비 비중이 63.5%에서 57.3%로 상당부분 감소한 것을 알 수 있으며, 장비/자재 구입비는 14.6%에서 20.4%로 증가하여 점차로 이상적인 모델에 근접하고 있는 것으로 평가할 수 있겠으나 연구개발에 대한 투자는 비교적 개선이 더딘 것으로 파악된다. 매출액 증가와 더불어 1인당 생산비도 비례하여 증가하고 있음 - 1인당 생산성이 2000년도에 약 3천만원 수준이었으나 2011년도에는 2.5배 증 가한 7천 5백만원이었다. 향후 비파괴검사는 재료의 원가비중이 큰 RT의 비 중이 점차 감소될 것으로 감안한다면 결국 부가가치는 더 높아질 수 있을 것으로 예측된다. 현재 RT 매출액의 비율이 약 41.1%까지 감소하고 있다. NDT종사자의 임금 및 복지 제도의 확립이 필요한 시점임. - 국내 비파괴검사 시장은 향후에도 연평균 약 5~6% 정도로 지속적인 성장 추세가 계속될 것으로 업계에서는 전망하고 있다. 그러나 비파괴검사 작업 환경은 아직도 열악하고 방사선안전관리가 제대로 정착하지 않은 것을 고려 할 때에 종사자의 임금과 복지제도 등을 지속적으로 개선하고자 하는 노력 이 있어야 할 것이다

66 2. 비파괴검사 발주업체 현황 가. 주요 발주검사 현황 표 2-16에 의하면 발주업체는 전문업체를 통해 검사외주를 주는 경우, RT 가 35.2%로 가장 많은 비중을 보이며, 그 다음으로 UT 26.9%, MT 18.5% 등의 순이다. 검사 수행 형태 [표 2-16] 2009년 전문업체 의뢰검사 방법별 비중 구분 사례수 RT UT MT PT LT ECT 기타 전체(%) (87) 전문업체 전수의뢰 자체검사 병행 (65) (18) 기타 (4) 나. 발주업체 총 검사비용 약 190개의 발주업체를 대상으로 설문조사를 실시(88개 업체 응답)한 결과, 전체 검사물량 중 약 88%를 전문 검사업체에 의뢰하고 있는 것으로 응답 하였으며, 자체 인력을 활용하여 검사를 실시하는 경우는 약 10.8%, 자동화 장비나 설비를 이용하여 검사하는 경우는 약 1.1%로 조사되었다. [표 2-17] 발주업체 총 검사비용 및 검사수행형태 비중 검사 수행 형태 구분 사례수 전문업체 검사의뢰 검사수행 비중(%) 회사자체 인력검사 자동화 장비/설비 전체 (88) 전문업체전수의뢰 (66) 자체검사병행 (18) 기타 (4) 향후 비파괴검사 의뢰물량은 높지는 않지만 비교적 꾸준하게 증가할 것으로 예상하고 있으며, 검사물량의 기본적인 증가요인 외에 특별검사, 재료비 상승 등으로 인해 비파괴검사비용의 지출은 향후에도 계속 증가할 것으로 예상하 였다

67 다. 발주업체 자체수행 검사 방법별 비중 발주업체 중 자체적으로 검사를 수행하는 20개사를 대상으로 살펴보면 자체 검사 중 UT검사의 비중이 55.2%로 가장 높다. 결국 외주검사는 RT 등 검사 방법에 제약이 많거나 다른 검사방법들(MT, PT)처럼 검사인력이 많이 소요 되는 경우이다. [표 2-18] 발주업체 자체수행 검사 방법별 비중(2009) 구분 사례수 UT RT MT PT ECT LT 기타 전체(%) (20) 검사 수행 형태 자체검사병행 (18) 기타 (2) 라. 자동화 장비/설비 검사 방법별 비중 자동화장비/설비를 통한 검사 수행하는 6개 발주업체의 경우를 살펴보면 RT 검사의 비중은 54.2%, UT 검사의 비중이 24.8%로 나타났다. [표 2-19] 자동화장비/설비 검사 방법별 비중(2009) 구분 사례수 RT UT ECT LT PT MT 기타 전체(%) (6) 검사 수행 형태 자체검사병행 (3) 기타 (3) 마. 비파괴검사 단계와 검사 목적 표 2-20에서 보면, 발주업체의 전체 공정 중 비파괴검사의 필요성이 가장 높은 단계는 제작/시공 단계이다. 특히 비파괴검사를 전문업체에 전수 의뢰 하는 발주업체의 경우 61.4%로 비중이 가장 높다. 자체검사를 병행하는 발주업체의 경우, 제작/시공 단계의 비중은 31.8%로 낮아지는데 비해 유지/보수 단계 검사의 비중이 36.9%로 상대적으로 높아 지고 있다. 따라서 유지/보수업무가 많은 발주업체가 자체검사를 병행하는 경우가 많다고 볼 수 있겠다

68 [표 2-20] 비파괴검사 수행 단계 검 사 수 행형태 구분 사례수 제작/ 시공 설치후 검사계구분 재료/ 소재부품 유지/ 보수 전체(%) (88) 전문업체전수의뢰 (66) 자체검사병행 (18) 기타 (4) 기타 표 2-21에서 보면 발주업체의 비파괴검사 수행 목적 중 가장 큰 비중을 차지 하는 것은 구조/성능 상 결함을 확인하는 것으로 전체 목적의 37.7%에 해당한 다. 그 다음으로는 제품 품질 향상이 26.8%, 법적 요건의 충족을 위한 경우가 20.0%로 상대적으로 비중이 높은 검사 수행 목적이었다. 구조/성능의 결함확인은 발주업체 대부분에서 가장 높은 비중을 차지하지만, 그 중에서도 특히 자체검사를 병행하는 발주업체의 경우, 50.3%로 다른 경 우에 비해 비중이 가장 높다. [표 2-21] 비파괴검사 수행 목적 검사계구분 구분 사례수 구조/ 성능 제품 품질향상 법적 요건충족 시설물 안전진단 기타 검 사 수 행형태 전체(%) (88) 전문업체전수의뢰 (66) 자체검사병행 (18) 기타 (4)

69 바. NDT발전을 위한 발주업체의 제안사항 비파괴검사 전문업체 선정 기준 <그림 2-5> 비파괴검사 전문업체 선정 기준 n=88/% 그림 2-5에서 보면, 발주업체가 비파괴검사 수행업체를 선정함에 있어 가장 중요한 기준은 기술력으로 나타났다. 특히 자체검사를 병행하는 발주업체의 경우 더 두드러지는 경향이다. 한편, 비파괴검사를 전문 검사업체에 전수의뢰 하는 발주업체의 경우 단가 경쟁력 비중을 상대적으로 가장 높게 응답했다. [표 2-22] 비파괴검사 기술 발전 개선 선결 과제 검사 수행 형태 구분 사례수 검사 신뢰도 향상 검사비용 및 시간 단축 규격 및 시방기준 개선 외국적용 사례도입 현재방법 만족 전체(%) (88) 전문업체전수의뢰 (66) 자체검사병행 (18) 기타 (4) 비파괴검사 기술의 발전 및 개선을 위한 발주업체의 제안사항 가운데 가장 많은 것은 검사신뢰도의 향상이다. 아울러 검사 비용과 시간의 중요성도 강 조되고 있다

70 사. 향후 비파괴검사 적용 및 활용성 표 2-23은 비파괴검사의 적용 및 활용성에 대한 설문결과이다. 향후 전망에 대한 발주업체의 인식은 약 70.5%가 향후 그 대상 및 범위가 증가할 것으로 응답한 것으로 보아 비교적 긍정적인 인식이 많은 것으로 판단된다. 검사수행형태 [표 2-23] 향후 비파괴검사의 적용 및 활용성 전망 활용성전망 구분 사례수 활용및 적용 활용 및 적용 현상태유지 문야 감사 전체(%) (88) 전문업체전수의뢰 (66) 자체검사병행 (18) 기타 (4) 표 2-24에서 보면, 대상 범위의 증가전망 이유는 비파괴검사의 수요 자체가 증가하는 것이 가장 큰 이유이며, 다음으로 시장 활성화 및 검사 물량 증가 그리고 검사기술 및 장비의 발전과 보편화가 비교적 큰 비중을 차지한다. [표 2-24] 비파괴검사 적용 및 활용성 확대 전망의 이유 n=62/중복% 비파괴검사기술수요 증가 91.9 시장활성화/물량 증가 22.6 검사기술/장비 발 전/보편화 22.6 안전성 요구 증가 33.9 신소재 제품 개발 증가 4.8 검사기술의 발전 11.3 품질 강화 22.6 설비건설 물량 증가 3.2 검사의 신뢰도 증가 3.2 검사 요구 분야 확대 11.3 강접합 구조물 활성화 1.6 검사기술의 자동화 1.6 신뢰성 확보 가능 9.7 고압력 제품 제작량 증가 1.6 검사장비의 국산화 1.6 검사 요구사항 세분화/ 다양화 3.2 기존 설비 증대 1.6 고급기술의 보편화 1.6 시설 규모/크기의 증가 3.2 설비/조선 산업의 지속 적인 성장 1.6 고기능 검사 수요 증가 1.6 수출물량의 증가 1.6 내진설계 공사 확대 1.6 원자력 설비 분야 활성화 1.6 대형공사 증가 1.6 해양공사 증가 1.6 다양한 검사기술 개발 디지털 방사선의 활용도 증가 예상 비파괴검사 규정의 강화 예상 1.6 해외공사 증가 1.6 초음파 검사 수요 증가 1.6 PLP배관 설비의 증가

71 제품 다양화/신제품 개발 8.1 설비 및 장비 노후화 3.2 고기능성 제품 개발 1.6 설비 노후화 1.6 구조물의 다양화 1.6 장비 노후화 1.6 신기술 제품 개발 증가 1.6 제품 다양화 1.6 특수목적 구조물 제작 증가 1.6 [표 2-25] 비파괴검사 적용 및 활용성 유지 및 축소 전망의 이유 n=26/중복% 신규 수요 발생의 한계 검사 수요 변동 없음 수주 물량의 변동이 없음 26.9 검사 기술 적용 및 발전상 한계 적용분야의 한계 11.5 필요 공정 감소 및 검사 기본화 시공 전후의 기본적인 공정 발전 가능성 없음 3.8 대상 불량률 감소 검사 수요 감소 3.8 기술 투자 미비 3.8 배관공사 공정의 감소 3.8 신규 수요 없음 3.8 검사기술 발전 한계 3.8 한편, 일부 의견으로 향후 비파괴검사의 적용 및 활용성의 확대에 대해 회의 적인 의견이 있었는데 기존 물량 외에 신규 검사의 수요에 한계가 있으며, 재래식 검사기술의 활용 ヲ발전에 대해서도 한계가 있다는 의견이다

72 3. 비파괴검사 장비 현황 가. 비파괴검사 장비 현황 표 2-26에서 국내 검사장비 현황을 살펴보면, 업체 수 및 인력의 증가에 비례 하여 전반적인 증가추세이며 특기할 점은 TOFD/PAUT장비의 보유 증가로 전년도 32대에서 81대로 매우 높은 증가율을 보이고 있다. 이는 최근 비파괴 검사분야에 자동화 UT검사의 수요가 증가하고 있고 이에 대한 업계의 장비 구매 증가추세로 판단된다. [표 2-26] 등록업체의 비파괴검사 장비보유현황 장비종류 2008년 2009년 수량(개) 비중(%) 수량(개) 비중(%) MT장비 1, , 감마선 조사기 1, , UT장비 1, , X선 발생장치 ECT장비 합금 성분 분석기 PAUT 열 화상 카메라 TOFD 계 4, , 최근 적외선 열화상을 이용한 열화상검사 전문업체가 급증(25개/ 10년)하는 추세로 열화상검사는 중소규모 업체가 주도하고 있으며, TOFD/PAUT장비는 중대형 업체에 의해 주도 되고 있는데 이는 고가의 장비가격이 주요원인으로 분석되며 이 추세는 향후에도 지속될 것으로 보인다. [표 2-27] 등록업체의 첨단장비 보유율 구분 NDT 매출 구분 사례수 합금성분 분석기 PAUT 열화상카메라 TOFD 전체(%) (60) RT사용전문업체 (40) RT미사용전문업체 (16) 타법등록업체 (4) 억원이하 (18) 억원~50억원 (18) 억원~100억원 (10) 억원초과 (14)

73 나. 비파괴검사 장비업체 매출현황 표 2-28에서 보면, 국내 주요 장비업체(6개사)의 2009년 매출액 합계는 약 400억 수준이며, 향후 성장 전망을 보면 2010년은 2009년 대비 약 6%의 성장을 기대하 고 있다. [표 2-28]비파괴검사 장비업체 매출현황 구분 2009년 2010년 2011년 연도별 성장 전망(단위: 백만 원) 예상 성장률(%) 예상 매출 (백만원) 39,071 41,330 39,051 표 2-29에서 보면 장비업체의 시장구조는 전체 매출액 가운데 국내 비파괴 검사시장에서 발생한 매출액이 약 206억으로 전체 매출의 52.9%이며, 해외 시장에서 발생한 매출액은 약 183억으로 47.1% 이다. 전반적으로 부품시장 보다는 완제품 시장의 규모가 훨씬 크게 형성되어 있다고 판단된다. [표 2-29] 장비업체 시장구조 구분 (매출:백만 원 /비중:%) 총계 계 국내 부품 시장 완제품 시장 계 해외 부품 시장 완제품 시장 장비업체 시장구조(%) 2009년 현황 2010년 (예상) 2011년 (예상) 매출 39,071 20,688 3,523 17,165 18,383 7,593 10,790 비중 매출 41,330 21,476 3,735 17,741 19,854 7,626 12,228 비중 매출 39,051 21,293 4,191 17,102 17,758 7,841 9,918 비중 그림 2-6에서 검사방법별로 살펴보면, UT 장비 시장 규모가 가장 크며, 발 생 매출액은 113억이다. 이 금액은 전체 장비 시장에서 28.9%에 해당하며 MT, 방사선 등 기타 장비 시장은 100억 이하로 비교적 작은 시장규모인 것으로 조사되었다

74 <그림 2-6> 검사방법별 매출 구성 아래는 검사방법별 매출 현황을 국내시장과 해외시장으로 구분하여 분석한 결과이다. 국내시장과 해외시장으로 구분하여 분석한 결과 국내시장의 경우 UT 장비 시장이 가장 큰 시장인데 비해 해외시장에서는 MT 장비 시장의 비중이 가장 높은 것으로 조사되었다. [표 2-30] 국내 매출 검사방법별 매출구성 구분 (매출:백만 원 /비중:%) 2009년 현황 2010년 (예상) 2011년 (예상) 총계 검사방법 UT 방사선 MT ECT/ LT PT 매출 20,688 8,623 5,969 2,692 2,043 1,361 비중 매출 21,476 10,403 5,888 2,124 1,465 1,595 비중 매출 21,293 10,077 5,781 2, ,627 비중 검사방법별 국내 매출 구성(%)

75 [표 2-31] 해외 매출 검사방법별 매출구성 구분 (매출:백만 원 /비중:%) 2009년 현황 총계 검사방법 UT 방사선 MT ECT /LT PT 매출 18,383 5,677 4,677 3,015 2,677 2,338 비중 검사방법별 국내 매출 구성(%) 2010년 (예상) 2011년 (예상) 매출 19,854 6,044 5,916 2,369 3,027 2,497 비중 매출 17,758 5,381 5,616 1,661 2,885 2,215 비중 다음은 장비업체의 매출구성을 수입제품과 자체생산 제품으로 나누어 살펴 본 것이다. [표 2-32] 장비업체 매출구성 구분 (매출:백만 원 /비중:%) 총계 완제품 부문 수입 제품 자체 생산 제품 부품 부문 수입 제품 자체 생산 제품 장비업체 매출구성(%) 2009년 현황 2010년 (예상) 2011년 (예상) 매출 39,071 17,444 5,668 3,780 12,180 비중 매출 41,330 18,324 6,673 4,575 11,758 비중 매출 39,051 17,058 6,912 3,679 11,402 비중 장비업체의 매출 항목 중 기여도가 가장 높은 것은 수입 완제품으로 전체 매출의 44.6%에 이른다. 한편, 자체 생산 완제품의 경우 매출 기여도가 14.5%에 불과하다. 이러한 점을 고려할 때, 비파괴검사 장비의 해외 의존율 이 비교적 높다는 것을 알 수 있다

76 4. 비파괴검사 연구개발 현황 가. 연구기관 및 교육기관 현황 NDT관련 연구기관 및 교육기관(2008년 기준) NDT기술을 연구하는 연구기관은 20개 기관으로 미래 기술 및 첨단 NDT검사 기술을 개발하는데 주력하고 있으며 2005년에 비해 연구 및 교육기관이 2배 이상 늘어남. 그 리고 첨단 NDT기술 관련 교육기관이 대학에서 점차 늘어가는 추세이며, 점차 적으로 그 범위를 확대하고 있음. [표 2-33] NDT관련 연구 및 교육기관 (2008년) 구분 연구원 (20) 대학 (75) 기관명 국방과학연구소, 기아특수강(주)금속기술연구소, 대한중석초경(주) 종합기술연구소, 두 산중공업(주) 기술연구원, 삼성건설 기술연구소, (주)세아베스틸 금속기술연구소, (주) 우진신전 기술연구소, (주)프론틱스 연구개발부, (주) 환화 중앙연구소, 창원특수강(주) 기술연구소, 태평양기술연구원 피부과학연구소, 포스코(주) 기술연구소, 포항산업과학 연구원, 한국가스안전공사, 한국건설품질연구원, 한국기계연구원, 한국기술철도연구원, 한국생산기술연구원, 한국원자력연구원 강원대학교, 거제대학, 건국대학교, 경남정보대학, 경북대학교, 경산대학교, 경상대학 교, 경희대학교, 계명대학교, 고려대학교, 공주대학교, 광주기능대학, 구미1대학, 국민 대학교, 군산대학교, 군장대학, 군장대학교, 단국대학교, 대구대학교, 대구미래대학, 대 덕대학, 대림대학, 대전대학교, 대진대학교, 동남보건대학교, 동명전문대학, 동신대학 교, 동아대학교, 동의대학교, 명지전문대학교, 목포대학교, 배재대학교, 부경대학교, 부 산대학교, 삼척대학교, 상주대학교, 서강대학교, 서울대학교, 서울과학기술대학교, 성균 관대학교, 순천대학교, 숭실대학교, 아주대학교, 안동대학교, 여수대학교, 연세대학교, 영남대학교, 영남이공대학, 울산대학교, 원광대학교, 인천대학교, 인하대학교, 전남대학 교, 전북기능대학, 전북대학교, 전주대학교, 제주대학교, 조선대학교, 창원기능대학교, 천안공업대학, 충남대학교, 포항공과대학교, 한경대학교, 한국과학기술원, 한국기술교 육대학교, 한국산업기술대학교, 한국항공대학교, 한국해양대학교, 한남대학교, 한밭대 학교, 한성대학교, 한양대학교, 홍익대학교, 한국폴리텍V대학(순천) 비파괴검사 업계의 연구개발현황을 살펴보면, 기술연구소(기업부설)는 26개소 로 전체 대비 보유율은 43.3%이고, 총 연구원 수는 164명으로 각 연구소당 6.3명의 연구인력을 보유하고 있음. 특허출원 및 논문발표 현황을 살펴보면 특허출원은 47건, 실용신안은 38건, 논문발표는 34건으로 비교적 기업의 연구 개발 활동은 활발하지 않은 편임

77 나. 특허 출현 동향 한국특허정보원(KIPRIS)의 특허검색을 통해 분류된 비파괴검사관련 국내특허 는 대략 1,260건 정도이다. 이 중에서 최근 3년간 비파괴검사와 관련이 깊은 것으로 최종 분류된 건수는 모두 40건이다. 그 가운데 2010년도에 출원된 특 허건수는 총 6건에 불과하다. 연구개발에 비해 특허출원 실적이 상대적으로 저조하게 나타나는 것은 연구개발 성과가 실용화되어 적용기술로 연계되는 것이 부진한 것으로 해석할 수 있으며, 특허 실적도 매년 감소 추세에 있다. 검사방법별로는 초음파검사방법의 활용이 가장 많으며 일반적인 검사기술 장비관련 특허를 포함하여 레이저초음파검사장비(현대자동차), 도막두께측정기 및 영상화장비에 대한 관련 특허가 출원되고 있다. 반면 방사선검사와 관련된 특허는 매년 조금씩 감소하는 추세에 있고 최근 원자력연구원이 유일하게 2건의 특허(Ir-192 운반용기 제작, 임의형상구조물 검사장치)를 출원한 바 있다. 검사대상별로 살펴보면 발전소와 배관이 가장 관심이 있는 대상이며, 최신 검사기법을 활용한 새로운 검사장비 또는 자동화시스템에 대한 개발이 특 허와 관련된 주요 관심분야로 생각된다. NDT업체에 의한 특허출원은 해마다 눈에 띄게 감소하는 추세이며 출연(연), 대 기업연구소 또는 판매업체 등에 의한 특허출원이 상대적으로 많다는 것이다. 이 는 실제 특허가 산업현장에 적용됨에 있어 한계성을 가지게 되는 하나의 요인이 될 수 있으며, 실제로 성과도 미미한 수준이다. 전반적으로 우리나라는 아직 비파괴검사 관련 특허출원이 많지 않은 실정 이며 출원된 특허가 상품화되거나 실제 산업현장에 적용되기까지는 해결해 야할 문제점들이 많다고 할 것이다. 이 문제의 해결을 위해서는 연구개발 기반의 확충, 현장애로기술에 대한 적 극적인 개선 노력 그리고 정부의 제도적인 지원정책 등이 충분히 뒷받침되 어야 할 것이다

78 다. 기술개발 사업 및 신기술 적용 현황 첨단 NDT기술개발 사업은 비파괴검사기술의 진흥 및 관리에 관한 법률이 2006년 1월부터 시행되고 그에 따른 제1차 비파괴검사기술진흥계획( 07~11)이 제정됨에 따라 그 일환으로 교육과학기술부가 주관하여 매년 시행되고 있는 국가 연구개발 사업이다. 정부는 비파괴검사기술진흥계획을 통해 비파괴검사를 첨단 비파괴검사기술 의 개발과 활용을 통한 고부가가치의 기술서비스산업으로 육성한다는 목표 를 수립하고 이를 달성하기 위해 NDT연구개발, NDT기술의 활용 촉진, NDT 전문인력 양성, NDT산업기반 강화라는 4대 중점추진분야를 선정하 였다. 그에 따라 국가연구개발 사업 이외에도 비파괴검사기반구축사업 등 정부가 주도하는 각종 사업이 매년 시행되고 있다. 첨단 NDT기술개발사업은 비파괴검사라는 하나의 테마를 가지고 시행되는 국내 유일의 국가 연구 개발 사업으로 2010년에는 13개 과제가 선정되어 수행 중에 있다. 과제를 선정함에 있어서 대상범위의 다양성과 효과를 극 대화하기 위해 하향식과 상향식을 병행하고 있으며 대체로 대학 및 출연연 구소에서 주도되고 있다. 첨단 NDT기술개발사업의 연구내용은 선진국과 마찬가지로 초음파의 경우 레이저초음파, 비선형초음파, 초음파원자현미경 등 다양한 신기술에 연구가 시도되고 있으며 그외에도 자동화검사, 원격 모니터링, 장거리 검사, 고온 검사 등을 위한 각종 검사시스템 및 자동화센서에 관한 연구가 활발하게 수행되고 있다. 현재 시행되고 있는 첨단NDT기술개발사업 13개 과제의 주요 연구 제목은 다음과 같다. - 구조물의 Mid-infrared 측정에 의한 응력 및 피로한계 Real-Time 예측 시스템 개발에 관한 연구 - 구조물 진단을 위한 압전 센서 Networking 기술개발 - 무아레 광섬유 센서 시스템을 이용한 다점측정 및 다변수 측정 기술 개발 연구 - 극미세 재료손상진단을 위한 비선형초음파기술 개발 - UAFM(초음파원자현미경)을 이용한 표층부 물성 및 결함 평가 기술 개발 - 선형 및 비선형 음향효과에 기인한 진단신호의 고감도 검출을 위한 시간 역전 초음파검사 기술 개발

79 - 초기열화 진단을 위한 극초단 레이저 초음파 기술개발 - 교류 고밀도 면적형 및 원통형 실시간 자기카메라 개발 - X-선 산란 효과 보정을 통한 초고분해능 X-선 시스템의 개발과 획득한 초고해상도 영상을 이용한 새로운 비파괴 분석기법의 확립 - SS/SLS기반 스마트 원격 NDT 시스템 개발 - 실시간 원격 멀티형 방사선량 및 구조물 변형도 측정 시스템 원천 기술개발 - 원전 매설/피복 설비의 첨단 고감도검사를 위한 집속형 장거리 비파괴검 사기술개발 - 매설형 고감도 자기변형 초음파 기술기반 고온 구조물 결함 진단 및 감 시 기술개발 최근 수동UT에 대한 단점을 보완하기위한 자동초음파탐상(AUT)의 적용과 방사선투과검사에 대한 문제점을 극복하고자 위상배열초음파탐상(PAUT)과 TOFD(Time of Flight Diffraction)가 비파괴검사 현장에서 적용이 증가하고 있는 상황이다. TOFD의 경우 검사 속도 측면에서 RT 대비 약 20배 우수한 것을 평가되고 있다. 검사시간의 단축은 경쟁력으로 연결된다. 검사를 위해 동일한 인원을 투입하더라도 시간이 줄어들기 때문에 인건비가 줄어들게 되며, 이는 검사 단가 뿐만 아니라 인력의 활용측면에서 매우 큰 장점이 된다. 아울러 RT와 는 달리 필름과 같은 부수 자제를 필요로 하지 않는다는 점도 매우 큰 장점 이라고 할 수 있다. 그러나 AUT, PAUT 및 TOFD는 해외에서 개발 판매함으로 고가이고, 장비 수리시에는 해외로 탁송하기 때문에 소요시간이 몇 개월 이상 소요되는 어 려움이 있다. 대안적으로 수리기간 중 임대 형식의 장비로 대체하는 방안도 여의치 않다는 것이 전체적인 반응이다. 또한 NDT장비는 시간과 더불어 성능과 현장 활용성이 커지는 방향으로 개선 되므로 신형 장비의 구입과 함께 장비의 해외 의존도는 점점 높아져가는 추 세이다. 그러므로 기술 개발과 현장 적용 못지않게 국산 장비의 개발과 공급 이 중요함을 실감하게 한다

80 5. 국내 인력현황 분석 가. 비파괴검사업체 근로자 직능별 인력 현황 표 2-42에 근로자 직능별 인력 조사결과 비파괴검사에 종사하는 전체인력 은 총 6,646명으로 남성이 6,177명이고 여성은 469명이다. 이 중에서 검사업 무에 종사하는 기술인력은 5,654명으로 전체 대비 83.9%이며 연구 인력은 183명으로 2.7%에 불과한 것으로 조사되었다. 전년도 대비 기술 인력은 681명이 증가하여 13.7%가 증가하였고 연구 인력은 전년도 대비 44명이 증 가하였다. [표 2-34] 비파괴검사업체 근로자 직능별 인력현황 구분 남성 상근직 여성 합계(명) 비율(%) 년도 A. 비파괴검사유관인원 합계 B.기타 연구직 기술직 사무직 소계 (A+B/명) 비율(%) '08년 129 4, , , '09년 168 5, , , '08년 '09년 '08년 139 4, , , '09년 183 5, , , '08년 '09년 나. NDT근로자의 전공별 학력현황 [표 2-35] 전공학력별 기술직 인원현황(2010년) 전공 박사 석사 학사 전문대 고졸이하 합계 전공별비율(%) 금속/재료 (정밀)기계/기계설계 전기/전자/계측(제어) 인문/사회과학 정보/통신/전산/컴퓨터 원자력(핵)방사선 건축/토목 화학/화학공학 환경/산업/자원 물리 기타 , 합계 ,051 1,829 1,638 5, 학력별비율(%)

81 다. 국가기술자격 현황 [표 2-36] 기술사 합격률 현황 기술사 ~ 전체 합격율 응시자(명) % 합격자(명) [표 2-37] 비파괴검사기사 합격률 현황 기사 ~ 전체 합격율 RT 응시자 19, ,368 합격자 3, ,700 17% UT 응시자 2, ,491 합격자 % MT 응시자 2, ,929 합격자 ,491 25% PT 응시자 2, ,177 합격자 ,893 31% ET 응시자 합격자 % LT 응시자 ,501 합격자 % 전체 합격자(명) 8,501 23% <그림 2-7> 비파괴검사 기사 자격증 취득현황

82 [표 2-38] 비파괴검사산업기사 합격률 현황 산업기사 ~ 전체 합격율 RT UT MT PT ET LT 응시자 11, ,543 합격자 1, ,348 응시자 5, ,677 합격자 응시자 3, ,699 합격자 ,493 응시자 3, ,603 합격자 ,843 응시자 합격자 응시자 합격자 % 10% 22% 28% 46% 32% 전체 합격자(명) 5,489 25% <그림 2-8> 비파괴검사 산업기사 자격증 취득현황

83 [표 2-39] 비파괴검사기능사 합격률 현황 기능사 ~ 전체 합격율 RT UT MT PT ET LT 응시자 37, ,138 1,334 1,643 1,184 43,721 합격자 7, ,299 응시자 11, ,000 1,656 1,909 1,698 18,589 합격자 1, ,488 응시자 6, ,537 2,161 2,600 2,145 16,303 합격자 1, ,577 응시자 6, ,304 2,264 2,897 2,693 16,828 합격자 1, ,383 응시자 합격자 응시자 합격자 % 19% 28% 32% 46% 64% 전체 합격자(명) 23,184 35% <그림 2-9> 비파괴검사 기능사 자격증 취득현황

84 6. 국내 비파괴검사기술의 동향과 전망(종합) 우리나라의 비파괴검사 기술은 1960년 초에 도입되어 50년 동안 양적 질적 면 에서 크게 성장하여 산업기반 기술로 정착 되였다. 비파괴검사는 원자력을 비 롯한 각종 발전설비, 화학 플랜트, 에너지 공급시설, 조선, 해양 구조물, 교량, 항공기, 방위산업, 전자부품, 과학기술 연구 등의 소재로부터 대형 설비에 이르 는 전 산업 분야의 안전성 및 신뢰성 확보와 제품의 품질보증 수단으로 널리 활용되고 있다. 뿐만 아니라 최근 국가 과학기술 중점 육성 분야인 IT, BT, NT, ET, ST에도 비파괴검사는 필요 불가결한 검사기술이다. 우리나라는 과거 품질과 안전을 도외시한 경제성장 위주의 산업 활동의 결과로 90년대 들어 부실시공으로 인한 대형사고로 많은 인명과 재산상의 손실을 수반 하여 국민은 안전 불감증에 시달리기도 했다. 이에 정부 공공단체와 각 산업계 는 품질 안전 검사의 중요성이 재인식되어 관련제도가 많이 수립하게 되었다. 비파괴검사 역시 제도권 하에서 제품이나 시설 등의 품질 안전 증진에 지대한 역할을 하고 있는 것은 주지의 사실이다. 국내 비파괴검사 시장은 검사시장과 장비시장을 포함해 약 4,500억 정도의 규모로 추정되며 최근 몇 년간 계속 꾸준하게 성장하는 추세에 있다. 전반적인 수주물량의 증가, 안정적인 기존 거래처의 확보 등으로 인해 당분간 성장세는 지속될 것으로 예상된다. 기본적으로 국내 비파괴검사 시장은 큰 변화가 발생하지 않는 시장으로 분석된다. 따라서 비파괴분야는 매년 큰 변동 없이 현재의 수준을 유지해 나가거나 점차적인 발전을 계속할 것으로 전망된다.. 국내 비파괴검사업체는 과거에도 그러했듯이 현재에도 방사선비파괴검사(RT)에 대 한 의존도가 약 40% 이상으로 비교적 높은 수준이며 용접부 검사에 의존하는 경 향(75%)과 조선 중공업 분야의 강세(35%) 또한 매년 큰 변화의 조짐이 없다. 최 근 TOFD나 PAUT의 도입을 통해 초음파검사(UT)의 비중을 높이고자 하는 업계 의 노력은 계속되고 있으나 고가의 장비가격, 검사절차 및 관련 규격의 미비 등으 로 인해 이 또한 더디게 진행되고 있는 실정이다.. 국내 비파괴검사업체 수는 2009년도 말 기준, 총 72개사에서 2010년도 말 기준, 총 101개사로 증가했다. 이러한 상황에서 변화하지 않는 시장의 구조, 더디게 진행 되는 첨단기술/장비의 도입 그리고 일부에 국한되는 해외시장 진출 등은 장기적인 관점에서 보면 검사업체의 경쟁구조로 인해 전체적인 매출규모는 증가하더라도 수 익구조는 악화될 가능성도 존재하는 것으로 생각된다

85 긍정적인 부분은 신기술에 대한 연구개발이 대학 출연연의 주도로 비교적 활발하게 이루어지고 있으며 산학협력을 통한 기술이전 사례도 계속 증가하고 있다는 점이 다. 우리나라의 비파괴검사가 선진국 수준으로 도약하기 위해서는 검사업체의 지속 적인 기술개발과 장비투자 등 자발적인 노력이 전제가 되어야 함은 물론이고, 산 학 연 협력체계의 구축과 이를 위한 정부의 체계적인 지원정책도 매우 필요할 것이 다. 비파괴검사는 산업분야의 안전성 확보를 위해 필수적인 기술이다. 비파괴검사의 발 전을 도모함으로써 장기적으로 국가 기간산업의 발전과 국민의 안전성 확보에도 많은 기여를 할 수 있을 것이다

86 제2절 선진 외국의 비파괴검사 기술현황과 동향 1. 선진 외국의 NDT기술 동향 가. 비파괴검사 시장의 꾸준한 성장 글로벌 리서치 기관인 Global Industry Analysts, Inc는 세계 비파괴검사 시장이 오일, 가스 및 자동차산업에서 계속되고 있는 검사예산의 삭감에도 불구하고 지속적으로 성장할 수 있을 것( 09.7)이라는 전망을 내놓은 바 있다. 그 이유는 대체 에너지, 복잡한 전자 산업 및 재료 시험 등과 관련하여 지 속적인 기술적 성과가 쌓여가고 있으며 새로운 응용기술도 계속해서 나타 나고 있기 때문이다. 특히 X선 및 초음파시험 관련 기술과 장비는 계속해 서 대대적으로 증가하고 있는 상황이다. 미국의 경우도 BCC리서치의 분석에 의하면 최근 가장 빠른 성장을 한 것 으로 평가된 NDT기술은 X선 촬영법, 시각/광학/광자 검사, 적외선 열화 상 이다. 방사선투과검사 시장의 주요한 발전 동력은 테러에 의한 위협이고 그에 따른 운송수단의 안전성확보를 위해 증가된 지출이라고 할 수 있다. 시각/광학/광자 부분의 경우는 반도체와 그 관련 산업에서 증가하고 있는 광자검사 기술의 광범위한 사용으로 평가된다. 반면, 다른 NDT기술 중 음향방출, 침투탐상검사, 자기 탐상 검사 의 경우 는 비교적 성장세가 높지 않을 것으로 전망되고 있다. 그 이유는 이러한 기술들이 자동화나 컴퓨터화에 적합하지 않기 때문이다. 재료과학, 컴퓨터, 전자공학, 자동화 및 관련 분야에서의 연구개발은 비파괴 검사산업의 판도를 계속해서 바꾸고 있다. 여러 개의 비파괴검사 방법을 통합하려는 노력은 계속될 것이다. NDT산업의 일부 회사는 비파괴검사 기술을 그들의 주요 포커스로 맞춰 인수합병을 통해 시장에서의 위치를 증강하고 있다. 이러한 회사들은 원격로봇 조작, 무선통신, 신경회로망 및 월드와이드웹 (www)의 사용을 통해 미래 산업이 통합될 것으로 기대하고 있다. 이러한 특징요소들은 핵심 노하우, 데이터 분석 소프트웨어 및 판정 기준이 검사자 에 의한 원격 모니터링으로 가능하게 할 것이다

87 운송안전 분야가 사용자 시장에 있어 가장 크고 빠르게 성장하는 시장 중 하나이다. 다음으로 중요한 시장은 제조(일부 전자), 발전 및 화학물질/석유 화학 분야이다. 나. 합병과 통합을 통해 발전하는 비파괴검사 산업 지난 몇 년간 합병, 통합, 합작회사의 주요한 물결이 NDT산업에 발생해 왔 다. 통합에 대한 한 가지 이유는 방위산업의 쇠퇴다. 관련 수입이 감소하면 서 큰 회사가 보다 작은 규모의 회사를 인수함으로써 소수의 NDT회사가 이러한 활동무대에서 살아남을 수 있었다. 다시 말해 시장지배 기업이 보다 작은 경쟁사를 인수하거나 몇몇 회사들이 그들 시장에서 보다 잘 경쟁하기 위해 합병을 하는 것이다. 이것은 1990년 대 중반에 시작해서 오늘날까지 계속되어오고 있다. 각 회사들이 선택된 NDT기술과 장비 면에서 전문화하고 제1 또는 제2의 공급자가 되기를 원 하기 때문에 합병, 인수, 통합은 향후에도 계속될 것으로 예상된다. 미래 제 품의 이 분야 특성은 기술검사뿐만 아니라 자동화, 소형화 그리고 하이브 리드화를 포함할 것이고, 그래서 합병과 통합을 필요로 할 것이다. 비파괴검사는 오늘날의 경제에서 매우 중요한 역할을 하고 있다. 장비와 시 스템은 많은 기술들의 집합처가 된다. 이러한 사실은 어떠한 회사도 산업 전체를 지배할 수 없는 상황에 처하게 한다. 대부분의 회사는 한 가지 또 는 두 가지 특정기술면에서 전문화 되어 있다. 이로 인해 각 기술 분야에 서 한 개 또는 두 개의 분명한 시장 지배기업 또는 시장을 지배하는 다수 의 회사가 있을 수 있다. 그리고 비파괴검사는 향후 대상물의 시스템을 검사하는데 이용될 것이다. 가장 초기의 비파괴검사 방법은 하나의 물체, 물질 또는 제품의 시각적인 검사로부터 출발했다. 그러나 오늘날의 비파괴검사는 비디오카메라와 컴퓨터 영상분석과 같 은 기술혁신에 의해 시스템 전체에 대한 실시간 검사를 가능하게 하고 있다. 다. 비파괴검사 기술의 발전 트렌드 : 컴퓨터화, 자동화, 하이브리드화 1920년대에 시작한 비파괴검사는 품질을 보장하고 생산효율과 비용효율을 보증하는 생산툴(tool)로 진화해 왔다. 다양한 기술로 구조나 표면상의 문제 점을 파악하고, 결함이나 다른 물질의 포함 유무를 검사하며, 물질과 코팅 의 두께를 측정하고 각 산업제품의 특징들을 결정하는데 이용되고 있다

88 그리고 물질, 디자인, 제품 그리고 여기에 제조기술의 혁신을 수반한 비파 괴검사가 요구되고 있다. 이것은 NDT기술이 점차 정밀해져야 함을 의미한 다. 질과 안전성 면에서 최고인 NDT는 작업장의 안전을 유지할 뿐만 아니 라 제조사들이 양질의 부품 및 제품을 생산하고 있다는 것을 보증하는 하 나의 방법이 되고 있다. 비파괴검사 전문가, 물리학자, 야금학자, 화학자, 전기 및 기계공학자들은 보다 좋고 보다 정확한 시험방법을 계속해서 개발해 왔다. 지난 20년간 여 러 기술적 발달(컴퓨터 화, 자동화, 여러 NDT 방법을 하나로 통합)은 기술 의 유용성을 증대시켜 왔다. 컴퓨터는 보다 큰 용량의 데이터의 수집 및 획득, 검사방법의 자동화, 검사결과의 보다 빠른 해석, 검출된 결함에 의해 발생될 위험의 예측을 가능하게 해왔다. 강력한 컴퓨터의 이용증가를 통해 복잡한 신호처리가 가능하게 되었고 이 는 비파괴검사가 단순히 결함검출이라는 특징을 넘어서 인공지능과 같은 기능이 통합된 장비 및 시스템의 구축을 가능하게 하고 있다. 장비 및 시 스템의 자동화를 선도하고 있는 이러한 기술적인 진보는 시험절차를 아주 재현성 있게 만들고 있고 결과해석을 보다 확실하게 하고 있다. 게다가 여 러 장비 제작사들은 2가지 이상의 비파괴검사 방법을 결합시킴으로써 검사 결과를 개선시키고 있다. 그러한 예 중에 하나가 레이저 초음파다. 이것은 광학기술과 초음파 기술을 하나의 장비에 결합한 것으로 여러 분야에서 성 공적으로 이용되고 있다

89 2. NDT 신기술개발 현황 가. 방사선투과검사(Radiographic Testing : RT) 1) X선과 γ선을 이용한 투과영상 검사 방사선에 의한 비파괴검사는 X선과 γ선을 이용한다. 이들은 가시광선과 고주파 같은 전자기적인 방사선이지만 재료를 침투할 수 있는 파장을 가 지고 있다. 투과사진을 얻기 위해 원하는 방사선이 물체를 통해 필름으로 조사되며 노출시간은 검사시료의 두께와 X선강도, 필름의 특성에 따라 결 정된다. 필름이 현상되면 결함 부위가 밀도의 변화로 나타난다. 근래에는 필름을 사용하는 대신, 조사한 X선 에너지를 빛으로 변환하는 형광물질 층에서 흡수시키는 기술을 이용하고 있다. 이 기술은 X선 이미 지가 실시간으로 포착되며, 필름 프로세스에 의해 지연되는 시간을 절약 할 수 있다. 현재 시장에 나오는 RT장비들은 필름을 이용하는 것, 필름을 사용하지 않 는 것, 컴퓨터 단층촬영시스템(Computed Tomography : CT) 등으로 구분 할 수 있다. 이 중에서 CT시스템은 고 분해능의 3차원 영상 검사 또는 PCB와 같은 전자부품과 마이크로디바이스 검사용으로 개발되어 왔다. 요 즘에는 항공기 화물과 같은 집적 물체검사를 위해 고 에너지 CT시스템이 이용되고 있다. 2) 소형화, 경량화 및 고 에너지화 그동안 방사선학의 기초는 변하지 않았지만, X선의 NDT 응용기술에는 많 은 진전이 있었다. 더욱 작고, 가볍고 휴대하기 쉬운 장비들이 고품질의 X선을 발생할 수 있게 되었다. 특히, 고에너지 X선 시스템의 개발과 이용 은 산업분야 응용범위를 넓히고 있다. 주목할 만한 것은 교통 분야의 안전을 위한 화물검색용 고 에너지시스템 (CT시스템)으로 9.11 테러사건(2001년) 이후 미국을 비롯하여 세계적으로 확대되는 추세이며, 이는 최근 RT수요 증가의 주요 요인이다. 이 CT시스 템은 금속, 세라믹, 유리, 합성물질, 복합재료 검사에 이용할 수 있으며, 현재 자동차용 알루미늄 주물, 제트엔진 터빈블레이드 검사 등 산업적으 로 응용이 증가하고 있다

90 3) 다양한 분야에 응용되고 있는 RT시스템 RT시스템 제작업체들은 전자디바이스, 마이크로컴퓨터, 퍼지 이론 등을 도입하여 새로운 장비들을 선보이고 있다. 현재 RT는 국내외에서 조선, 발전설비, 석유/화학공업, 항공우주, 통신, 건설 등에서 재료의 품질, 용접 부품, 고압컨테이너, 보일러, 항공기 부품, 자동차 부품, 교량의 품질관리 와 결함을 탐지하는데 폭넓게 이용된다. 또, 여러 경금속, 고무, 세라믹의 품질을 시험한다. 다음은 주요 응용 예이다. - 항공우주 : X선은 항공분야에서 매우 보편적인 NDT기술이며, 터빈 블 레이드, 기체(airframe), 복합 재료 등이 주요 NDT대상이다. 항공기 내 부 구조물의 손상검출에도 유용하게 쓰인다. 이 기술은 표면 하부의 결 함검출에 효과적이지 못한 AE검사방식에 비해 우수하다. - 전기전자 : 인쇄회로기판(PCB)제조의 품질관리 공정, 땜납 연결부위, 구 리선, 접합패드 등의 검사에 RT가 이용된다. - 금 속 : 재료내부의 균열/다공성/이물질 검출, 땜납 연결부위, 구리선, 접합패드 등의 검사에 RT가 이용된다. - 발전설비 : 원자력 및 범용발전시설의 배관용접검사에 RT를 많이 이용 하고 있다. 용접상태를 영상화하기 위해 배관 내면을 따라 방사선원을 운반하는 크롤러(crawler)들을 원격 조정하는 등 많은 기술발전이 이뤄 지고 있다. RT에 의한 이러한 배관검사는 화학/석유화학 분야에서도 거 의 같은 형태로 이용되고 있다. - 보 안 : 수요가 가장 빨리 신장하고 있는 RT 응용분야이다. 연이은 대 형 항공사고에 따라 X선 검사가 강화되고 있고 2001년에 발생한 9.11 테러사건 이후 미국공항에 서 X선 검사는 필수사항이며, 외국에서도 이 를 따르고 있다. X선 검사는 의약품, 불법거래품목 뿐만 아니라, 폭발물 감지를 위해 이용된다. - 산업장비 : 특히, CT시스템이 플랜트 유지보수용으로 수요가 증가하고 있다. 이 시스템은 공장가동 중에 고온 고압 증기라인을 스캔할 수 있 다. 이를 통해 벽면두께, 내부 및 표면변형, 파이프 형상치수, 용접밀도 변화 등을 평가한다. 4) 연구개발 동향 중성자에 의한 다리 투시에의 도전 (일본 중성자검사 관련 비파괴 검사 심포지엄 개최 ) - 도쿄국제 포럼과 독립 행정법인 이화학 연구소가 공동으로 합동 심포지엄 중성자에 의한 다리 투시에의 도전 을 개최했다. 멀리 떨어진 교량의 내

91 부 구조를 확인하는 수단으로서 중성자선을 이용하고 물체 내부를 투과 관 찰하기 위하여 중성자 라디오그래피가 필요한데, 이것을 실제의 교량에 적 용하는 경우에는 요소 기술을 융합하여 소형화하는 시스템이 요구된다. - 이번에 이러한 시스템의 연구 개발을 목표로 토목 연구소 구조물 메인 터넌스 연구 센터(토연 CAESAR)와 이화학연구소 사회 지창성 사업 기 술 혁신 추진 센터는 MOU를 체결했다. 심포지엄은 제1부로 현재의 도 로교 관리 상황과 비파괴검사 역할에 관한 강연, 제2부는 중성자의 기 본적인 설명으로부터 금후 개발이 기대된 소형 중성자선 장치, 나아가 서는 실제로 현장 등의 적용에 관한 안전 검토 등에 대한 발표가 행해 졌다. 제3부로는 중성자 이외의 다양한 비파괴검사 평가 기술에 있어서 최신 연구개발 상황에 관한 발표가 행해졌다. 예열이 불필요한 X선원 카본나노 구조체를 이용한 운반 가능형 X선원 개발 ( ) - 일본 산업기술총합연구소 계측 프론티어 연구부문의 연구그룹은 다이아 플라이트저팬 및 라이프기술연구소와 공동으로 카본 나노 구조체의 냉 음극 전자 원을 이용한 휴대용 X선원을 개발했다. 카본 나노 구조체 전 자원에 마이너스 고전압, 타깃에는 플러스 고전압을 인가하여 전자원에 서 방출된 전자를 타깃에 입사하여 X선을 발생시키는 방식이며, 고전압 원 등과 함께 케이스에 넣어 운반 가능한 점과 카본 나노 구조체의 전 계전자 방출현상을 이용하기 때문에 히터나 필라멘트가 없으며 예열이 불필요하고 필요할 때 바로 X선을 발생시킬 수 있는 점이 특징이다. - 또한, X선 발생 시에만 에너지를 소비하기 때문에 건전지나 노트북의 USB 전원으로도 100킬로전자볼트 이상의 X선을 발생시킬 수 있으며, 10킬로와트 이상의 전자빔 출력에 의한 고속 촬영에도 대응 가능하여 신속한 X선 검사가 가능할 것으로 기대된다. 재질 분별이 가능한 듀얼 에너지 X선 라인 센서 카메라 개발 (하마마츠 포토닉스, ), - 하마마츠 포토닉스(Hamamatsu Photonics)는 지금까지 비교적 곤란하다 고 여겨져 온 80kV 이하의 낮은 에너지대를 대상으로 하여 다른 에너 지대에 감도를 가지는 2종류 센서를 2중으로 배열함으로써 다른 재질의 분별을 가능하게 하는 듀얼 에너지 X선 라인 센서 카메라를 새롭게 개

92 발했다. 재질 선별이나 시큐리티, 식품 등의 X선 비파괴 검사용으로 일 본 국내외의 검사기기 메이커를 대상으로 2009년 3월 10일부터 샘플을 출하한다고 한다. - 고에너지 화상과 저에너지 화상을 동시에 얻은 후, 화상을 차분 처리하 는 것에 의해서 단단한 물질이나 연한 물질에 대한 정보를 추출할 수 있다. 80kV 이하인 비교적 낮은 에너지대에서 화상을 취득할 수 있으 며, 12bit와 넓은 동적 범위(Dynamic Range)에 의한 고해상도로 높은 콘트라스트의 화상 실현이나 2중 구조에 의해서 발생하는 화상차 문제 를 최소한으로 억제하는 특징을 갖고 있다. 비교적 높은 에너지대를 대 상으로 한 철광석이나 다이아몬드, 금 등 채굴장에서의 자원 선별을 비 롯하여 국제 우편의 경우 특정 약물 추출, 폭탄물 등 위험물 추출, 식육 등의 연질물, 건조시킨 식품 검사 등 저 에너지대 분야까지 폭넓게 사 용될 수 있을 것으로 기대된다. 파장 변환제가 필요 없는 플라스틱 신틸레이터 개발 (세계 최초, PET병 수지로 방사선의 계측에 성공, 일본, ) - 독립 행정법인 일본 방사선 의학 종합연구소 기반기술 센터에서는 플라 스틱의 일종인 PET병용의 수지(주성분은 폴리에틸렌 테레프탈레이트) 가 방사선 계측에 매우 뛰어난 성질을 가진다는 것을 발견, 실제로 시 판되고 있는 PET병용 수지를 이용한 방사선의 계측에 세계 최초로 성 공했다. - 이번 연구에 의해, 시판 중인 PET병용 수지가 방사선 검출기의 신틸레 이터로서 응용할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 기존 플라스틱 신틸레 이터는 플라스틱에서 발생한 자외광을 가시광선으로 변환하는 파장 변 환 제를 사용해야 했으나 이번 발견으로 파장 변환제가 필요 없게 되었 다. 이후 원자력 산업이나 비파괴 검사 등 방사선 계측을 필요로 하는 폭넓은 산업에서 응용될 것으로 기대된다. - 그리고, 기존 고가의 방사선 측정 소자와는 달리 저가격이면서 고성능, 환경 친화적인 방사선 계측 장치에 응용될 수 있다. 예를 들면, 현재 암 진단에 많이 활용되고 있는 PET(양전자 단층 촬상) 장치나 SPECT(단 일 광자 단층 촬상) 장치를 생각할 수 있으며, 실제로 연구 그룹은 프로 토 타입을 이용해 화상화 등의 연구를 실시하고 있다

93 컴팩트형 전자가속기(손바닥 크기의 전자가속기 개발, ) - 일본 미츠비시전기는 본체의 외경이 15cm, 무게 10kg의 컴팩트형 전자 가속기를 개발했다. 동급 에너지의 가속을 위해 필요했던 크기와 무게 를 대폭 줄인 점과 작은 크기의 X선 발생도 가능한 점이 특징이다. 동 작 원리를 실증하기 위해 제작된 시작기는 손바닥 정도 크기이면서 990keV의 전자빔을 발생시킬 수 있으며, 발생점의 크기가 10um의 X선 발생도 가능하다. - 현재 최근 두꺼운 물체를 대상으로 하는 용도가 늘어나고 있어 보다 높 은 에너지를 가진 X선 발생장치가 요구되고 있는 산업용 비파괴검사 분야와 거대한 X선원 발생시설이 필요한 굴절 촬상 방법에 활용이 될 것으로 기대된다. 구조복합재료의 결함 영향 특성 연구(유럽, ) - 마드리드 재료 첨단연구소의 유럽 프로젝트 DEFCOM는 구조복합재료 제조업체가 구조복합재료의 결함 종류 간 차이점을 인식하고 이들 재료 들의 신뢰성을 향상할 수 있도록 비파괴 시뮬레이션과 특성분석 기구를 개발하고 있다. - 고분자 매트릭스 복합재료는 현재 에너지 및 환경 이유들에 의해 항공 분야와 같이 무게의 감량이 필요한 구조재료 분야에 많이 사용되고 있 다. 더불어 시간이 경과함에 따라 변화되는 구조복합재료의 특성에 대 한 연구 및 새로운 복합재료들의 기계적인 거동을 예측할 수 있는 기구 개발, 향후발생 가능한 결함 결과 예측 에 대한 연구 등은 최근 재료과 학 및 공학 면에서 해결할 수 있게 되었다. X선 컴퓨터 형상분석 등과 같은 비파괴 분석기술들도 개발되고 있다. 이 기술은 다양한 시각에 서 얻은 X-선 방사그래픽에 기반을 둔 재료의 3차원적인 마이크로 구조를 컴퓨터가 지원하여 재구성하는 것이다. - 이 기술들은 결함의 내부 특성을 분석하고 복합재료 내에서 결함이 어 떻게 진행되어 나아갈지를 매우 신뢰성 있게 예측할 수 있게 해주는데 유용하다. 또 한편으로는 섬유의 배열 및 결함의 형태를 분명하게 계산 하여 재료 내에 기존에 존재하였던 결함과의 상호반응뿐만 아니라 실패 에 상응하는 기계적인 거동 및 메커니즘도 예측할 수 있게 해주는 강력 한 기계적 모델들이 개발되고 있다

94 배관 두께 측정 시스템 연구 (도쿄전력, 배관 감육 관리 강화를 위한 이상 유동시험장치 개발, 일본, ) - 일본 미하마( 美 浜 ) 원전 3호기 사고를 계기로 전력회사들은 배관 두께 감소를 더 정확하고 간단하게 측정할 수 있는 시스템을 연구 개발하고 있다. 일본 도쿄전력은 요코하마 시에 위치하고 있는 도쿄전력의 기술 개발 연구소 내에 세계최초의 대형 열수( 熱 水 ) 기반 이상(two phase) 유동 시험 장치를 설치하여 원자력 발전소 설비에 대한 안전성을 향상 시키고 있다. 더불어 더욱 정교한 배관의 감육 속도에 미치는 영향과 메카니즘 파악을 위해 원자력발전소의 배관 파단 사고와 감육 대책으로 서 동 장치를 사용해 배관 감육 중에서도 유동 가속 부식(FAC)으로 불 리는 감육 속도에 대해 유속, 배관 형상, 온도, 용존 산소 등의 영향을 조사한다는 계획이다. - 일본 도시바는 원전의 대구경 배관 두께도 X선 투시화상으로 포착할 수 있는 비파괴 검사장치 개발을 통해 두께 감소의 진행상황을 실시간 으로 감시할 수 있는 장치를 개발했다. 이 장치는 단열재가 감긴 배관 도 그대로 투시할 수 있기 때문에, 검사현장에서 사용이 편리하다. - 도쿄도 시나가와( 品 川 )구 소재 후지전기 시스템즈는 원전과 화력발전소 의 배관 감육 상태를 방사선을 사용해 방사선 발생기와 검출기를 배관 에 감는 것만으로 단시간에 측정할 수 있는 신형 장치를 개발했다. 이 장치는 배관의 단열재를 벗기지 않고 외장 판의 표면에 신장치를 휘감 아 측정할 수 있기 때문에 발전소의 운전 중에도 측정이 가능한 특징이 있다. 효율이 100배 이상 강화된 X선 세기가 100배 강한 소형 X선 레이저 (미국, ) - 콜로라도 대학의 연구팀은 X선 레이저의 효율을 100배 이상 높인 탁상 형 레이저로 충분히 간섭성이 높은 X선 레이저를 개발했다. 이 새로운 기술은 X선 영상의 해상도를 1000배로 향상시킬 수 있어 경 X선 영역 까지 확장할 수 있다면 의학, 생물학, 나노 기술에 많은 도움이 될 것이 다. 이 X선 레이저는 펄스폭이 아주 짧기(수 십 펨토초) 때문에 짧은 시간에 일어나는 현상들을 밝혀내는데 유리하여 많은 분야에서 유용할

95 것으로 예상된다. 예를 들어, 기존의 단백질 구조분석에서는 약한 X선 을 오랫 동안 조사하여 단백질의 시간 평균적인 정보만을 얻을 수 있었 는데 비해, 강하고 짧은 펄스폭의 X선은 단백질 내부의 순간적인 구조 변화를 보여줄 수 있다. 건전지로 동작하는 초소형 전자가속기 개발 (일본, ) - 일본 산업기술총합연구소 계측 프론티어 연구부문, 극미결함 평가연구 그룹과 광, 양자 이미징기술 연구그룹은 건전지로 동작하면서 시스템 전체를 쉽게 운반할 수 있는 초소형 전자 가속기 시스템을 개발했다. - 초소형 전자가속기는 대형 가속기와 마찬가지로 고주파를 이용하여 전 자빔을 가속하는 전자선형 가속기이며, 이 가속기는 본체 부분의 길이 가 약 20cm, 무게는 약 1.5kg으로 소형 건전지 10~12개를 전원으로 사 용하여 100keV 이상의 고에너지 전자빔 및 X선을 1시간 이상 발생시킬 수 있도록 되어 있으며, 이 X선을 사용하여 1~10분 정도 한 장의 X선 투과 영상을 촬영할 수 있다. - 이번에 개발된 초소형 가속기는 원리 검증을 위한 시작 장치이며, 앞으로 연구를 계속 진행하여 소형화, 경량화 및 고 에너지 화를 실현해 나갈 계획 이라고 밝혔다. 생산 공정 동안에 정확한 검사가 가능한 IPA 시스템 (미국, ) - 미국 아이다호주 보이시(Boise)에 위치한 포지트론 시스템(Positron System)은 생상 공정 중 니켈과 티타늄 모재 합금 캐스팅을 검사하기 위한 유도 양전자 소멸 시스템(Induced Positron Annihilation; IPA System)을 개발했다. - IPA 공정에는 양전자를 만드는 시스템 또는 소형 선형 가속기에 의해 발생된 광자 빔으로 소재를 관통시키는 공정을 통해 감마선 형태의 에 너지가 방출되며, 감마선 에너지 스펙트럼은 소재에 존재하고 있는 손 상이나 결함 등을 판독할 수 있다. - IPA 공정은 현재 사용되고 있는 비파괴 검사로 판독할 수 있는 범위 이하의 결함이나 손상을 탐지한다는 점에서, 제품의 품질을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 중요한 성분의 생산 비용을 절감할 수 있는 매우 중 요한 첨단 기법이라고 할 수 있다

96 우주 왕복선의 날개 미세 결함 탐지를 위한 첨단 영상 시스템 (미국, ) - Digitome Corp.(노스캐롤라이나, Davidson)의 연구진은 기존의 비파괴 검사 시스템과 영상 시스템으로는 감지할 수 없는, 미세하지만 잠재적 이면서 치명적인 결함을 탐지할 수 있는 새로운 영상툴을 개발했다고 발표했다. - Digitome Volumetric X-Ray Imaging System이라고 명명된 새로운 검 사 시스템은 면과 축을 표시하고, 선택된 부위에 따라 연속적으로 탐지 하는 특징을 가지고 있으며, 광범위한 균열이나 내부구조물에 존재하고 있는 속이 빈 코어 등을 포함해 다양한 결함을 탐지하기 위한 기능 부 가도 가능하다. - 이와 더불어 Digitome사는 우주에서 승무원이 우주선 내외부의 결함을 탐지하기 위한 이동용 유니트 컨셉을 개발하고 있으며, 우주선 이륙이 나 운항도중 선체의 안정성이나 구조물에 발생되는 결함을 분석하기 위 한 필수적인 시스템이 될 것이라고 예상하고 있다. 점차 각광받고 있는 테라헤르츠(THz)파 - 테라헤르츠(THz)파는 빛과 마이크로파의 중간 영역에 속하는 전자파로 서, 최근 들어 크게 각광받고 있는 광원이다. 미국 MIT는 2003년에 테 라헤르츠파 기술을 미래를 바꿀 10대 신기술 중의 하나로 선정한 바 있 고, 일본에서도 2005년 정부가 앞으로 10년 동안 집중 개발해야할 10대 기간기술 중의 하나로 선정하고 있다. - 테라헤르츠 파는 전자기 스펙트럼에서 가시광선과 전파의 중간에 위치 하는데, 구체적으로 적외선과 밀리미터파 중간에 위치한다. 0.1~1밀리미 터의 파장을 가지는 테라헤르츠파는 가시광선이나 X선처럼 고체의 구 체적 영상을 만드는데 사용될 수 있다. 이 전자기파는 포장이나 옷을 쉽게 투과하기 때문에 각종 검사에 유용하게 사용될 수 있다. 더구나 이 방법은 X선을 사용하는 것보다 안전하다. 또한 테라헤르츠 파는 물 건의 형상뿐만 아니라 내용도 분별해 낼 수 있다. 이것은 이 파가 화학 적 특성에 반응하기 때문이다. 이것은 0.3~3테라헤르츠에 해당하는 파가 많은 화학 물질과 생체 물질 분자의 진동과 잘 맡기 때문이다

97 - 최근 다양한 분야에서 전자기 스펙트럼의 원적외선 영역인 테라헤르츠 주파수를 가진 테라헤르츠파에 관한 관심이 증대되고 있으며, 반도체 특성 최적화, 화학적, 생물학적 테러 물질의 원격 탐지, 비파괴 검사, 방 사선 조사 없이 악성 종양 탐지 등 그 응용 분야가 확대되고 있다. 테라헤르츠(THz)파의 지문스펙트럼 연구 (세계 최초의 테라헤르츠 분광 데이터베이스 공개, 일본 ) - 일본의 이화학연구소(리켄)와 독립행정법인 정보 통신 연구기구(NICT)는 테라헤르츠 영역의 광에 대한 실험 시약과 회화 재료 등 약 500종의 물질 의 특성 자료를 통합시킨 데이터베이스를 구축하여 공개한다고 발표했다. - 최근 들어 테라헤르츠 광의 발진과 검출 방법이 개선됨으로 인해 연구 분야가 급속도로 넓어지면서, 테라헤르츠 광에 대한 물질의 성질과 흡 수 스펙트럼을 정리한 데이터베이스의 필요성이 부각되어 왔다. 특히, 지문 스펙트럼 이라고 불리는 물질 고유의 흡수 스펙트럼을 나타내는 테라헤르츠 광을 이용함으로써 다수의 물질을 판별할 수 있는 것은 물 론 이를 새로운 분석 기술의 하나로써 이용 가능하기 때문이다. - 리켄에서는 테라헤르츠 광원 연구팀을 중심으로 실험계 시약 약 200종 에 대한 물질 고유의 테라헤르츠광 스펙트럼을 측정하여 2007년에 그 결과를 데이터베이스화 하여 공개한 바 있으며, NICT에서는 전자파 계 측 연구센터를 중심으로 테라헤르츠 분광을 문화재의 비파괴 검사를 위 한 기반 기술로써 사용하고 있다. 200종 이상의 회화 재료의 정성적인 지문 스펙트럼을 취득하여 그 데이터베이스를 공개하였었다. - 위 두 연구 집단의 연대를 통해 세계 최초의 통합 데이터베이스를 구축 하여 그 성과를 공개할 예정이다. 공개될 데이터베이스는 분야 및 측정 방법의 상이한 테라헤르츠 광의 데이터를 통합하여 약 500종에 이르는 물질에 관한 데이터를 수록한 것으로 지문 스펙트럼의 데이터는 키워드 로 일괄하여 검색이 가능하도록 제작되었다고 한다. 10배 향상된 테라헤르츠(THz)대 화상 계측 기술비파괴 검사 기술 ( 테라 헤르츠대 화상 계측 의 대폭적인 고감도화에 성공, 일본/독일 ) - 일본 NEC는 ICT에 의한 안전 안심을 실현하기 위한 테라헤르츠파 기 술의 연구 개발 을 위탁받아 비파괴 검사 기술의 일종인 테라헤르츠대

98 화상 계측 기술에 관하여 2차원 테라헤르츠 어레이 센서의 감도를 종래 기술에 비해 10배 정도 향상시키는 것에 성공하였다. - 이에 의해서 테라헤르츠대 실시간 화상 계측에 의한 재료 분석, 공정관 리, 위법물 검지 등 각종 응용 기술의 실현을 위한 가능성이 넓어지게 되었다. 또한 적외선 2차원 어레이 센서용 패키지의 화면 재료 개발에 의해 테라헤르츠의 입사 광량을 종래 대비 3~4배로 늘리는 것도 성공 하였다. - 이러한 두 가지 요소 기술의 개발에 의해 신호 잡음비가 매우 높은 화 상을 얻을 수 있어 이러한 성과에 의해서 테라헤르츠대 응용을 가능하 게 하기 위한 재료 분석, 공정관리, 위법물 검지 등과 관련되는 기술이 확립되었다. - 향후 2차원 테라헤르츠 어레이 센서를 탑재한 테라헤르츠 카메라의 신 호 처리 기술개발을 진행시켜 10배 정도의 감도 향상을 도모하기 위한 연구를 계속하고 각종 응용기술 실현을 위한 실증 실험을 실시해나갈 예정이라고 한다. 예술품에 사용된 재료를 확인할 수 있는 테라헤르츠파 (숨겨진 예술품을 밝혀내는 테라헤르츠 기술, 미국 ) - 테라헤르츠파를 이용하여 오래된 벽화에서 회반죽 또는 페인트에 의해 덧 칠되어 가려진 그림의 존재를 알아낼 수 있다. 또한 테라헤르츠파를 이용 하면 캔버스에 그려진 그림에 손상을 가하지 않고도 연필로 그려진 스케 치를 볼 수 있다. 현재의 기술은 옛날 대가들이 스케치할 때 사용했을 것 이라고 생각되는 흑연이나 붉은색 분필(sanguine)을 검출하지 못한다. - 피코메트릭스, 미시간 대학교, 루브르 박물관의 과학자들은 테라헤르츠 이미징 기술을 이용하여 4밀리미터 두께의 회반죽을 투과하여 그림의 이미지를 얻는 데 성공하였으며, 이 기술이 발전하면 현장에서 비파괴, 비침투, 정밀검사를 할 수 있을 것으로 기대된다. 참고로 이 연구에 사 용된 테라헤르츠파 광원은 앤-아버에 있는 피코메트릭스라는 회사에서 개발된 T-Ray 라고 불리는 제품이며, 전자회로와 레이저 기술을 혼합 한 기술을 사용하였다. 이 제품은 아주 짧은 레이저펄스를 이용하여 반 도체 안테나를 여기 시켜 테라헤르츠파를 방출하도록 유도한다

99 테라헤르츠파를 이용한 감도가 향상된 탐지 센서 개발 (영국/스페인, ) - 영국과 스페인의 물리학자들은 테라헤르츠파를 이용하여 감도가 훨씬 향상된 폭발물과 독성 물질 탐지 센서를 개발하고 있다. 이들은 메타물 질을 개발하여 테라헤르츠파를 메타물질표면에 가까이 끌어당겨, 표면 위의 분자와 상호작용을 강하게 하여 검출 감도를 크게 향상시킬 수 있 었다. 메타물질은 원하는 전자기 특성을 갖도록 특수하게 디자인된 인 조 물질로써 2차원으로 배열된 구멍을 갖는 금속 표면으로 이루어졌다. - 연구진은 구멍의 크기를 테라헤르츠파가 표면을 따라 이동하면서 구멍 에 가까이 끌어당겨 질 수 있도록 선택하였다. 그러나 테라헤르츠파의 펄스를 구성하는 주파수 중 일부만 메타물질에 가깝게 구속되어, 분자 들에의한 흡수가 약해 실제 센서로 개발되기에는 미흡하며, 이를 극복 하기 위해 전체 펄스가 메타 물질표면 구조에 의해서 흡수되기 위한, 좀 더 정교한 메타물질 디자인이 필요하다는 한계를 가진다. 세계 최초의 고감도 실시간 비냉각 T-ray 카메라 개발 (일본, ) - 일본 정보통신 연구기구(NICT)는 안전하고 안심할 수 있는 사회를 실 현하기 위해 테라헤르츠파 기술의 연구개발을 실시했고, 기존 기술보다 수십 배 이상의 고감도 실시간 비 냉각 테라헤르츠 카메라를 세계 최초 로 개발했다. - 테라헤르츠파는 가시광과 적외선 사이에 위치하는 전자파로, 계측이나 통신 등에 새로운 이용 연구가 진행되고 있다. 테라헤르츠파를 이용한 화상 계측은 X선보다 안전한 검사 장치로서, 차세대의 재료분광 분석 기술로 주목받고 있다. - NICT는 NEC와 함께 종래부터 개발하고 있던 고감도 비 냉각 테라헤르 츠 어레이센서에 테라헤르츠 광학계용으로 특수한 엷은 렌즈를 개발해, 비 냉각 테라헤르츠 어레이센서를 삽입한 진공 패키지를 테라헤르츠 카 메라에 내장시키는 것과 동시에 테라헤르츠용 적분 기능(화소 적분, 프레 임 적분)을 추가 개발하고, 60Hz의 프레임으로 여러 샘플의 실시간 화상 을 취득할 수 있는 편리한 실시간 고감도 테라헤르츠 카메라를 개발했다

100 나. 초음파탐상검사(Ultrasonic Testing : UT) 1) 디지털화 및 컴퓨터화로 발전하는 UT기술 UT는 가장 보편적인 NDT 방법 중의 하나로서 짧은 파장과 높은 주파수 의 음파를 이용한다. 이러한 초음파의 발진과 검출은 압전효과의 발명으로 가능해졌다. UT에서 높은 주파수의 음파가 시험대상 재료 속으로 진행할 때 결함이 나타나면 초음파는 반사하며, 음의 진행시간과 신호의 진폭이 측정된다. 거의 모든 펄스에코방식을 이용하고 있다. 1960~1970년대 UT장비는 고체 회로, 다중채널시스템, 모듈화, 디지털 출력으로 진입한 시기이다. 특히, 고 정밀 펄스에코 두께측정기와 연결된 신호처리 및 컴퓨터와의 융합은 새로 운 디지털/컴퓨터화한 UT시대에 진입하였다. 이후 증가하는 UT수요에 따 라 더욱 강력한 컴퓨터의 데이터처리와 스캐닝 시스템의 인공화가 진행되 어 왔다. 2) 다양한 분야에 응용되는 UT기술 UT는 항공우주, 발전설비, 화학/석유화학, 금속 등 여러 분야에서 다양하 게 응용되고 있다. - 항공우주 : 수침초음파장비가 항공우주분야의 여러 주요 부품 들(랜딩기 어, 기수(nose)) 및 동체커버링(fuselage covering), 윙렛(winglet) 시험 에 이용되고 있다. - 화학/석유화학 : UT는 이 분야에서 용접밀도시험을 위해 이용되는 보편 적 방법이다. 주요부품의 부식검사, 베어링 및 밸브들에 대한 검사와 보 수검사에도 UT를 활용한다. - 발전설비 : 석탄화력, 원자력발전소의 용접검사, 배관, 탱크 및 구조지지 물의 부식검사에 이용되고 있다. - 금 속 : 위상배열 초음파를 이용한 NDT기술이 가압경수형 원자로 (PWR) 압력용기 헤드 용접결함검사에 이용되고 있다. 이 기술은 PWR 의 주요 냉각재배관용접을 빠른 시간 내에 검사할 수 있다. - 기 타 : 피스톤 링, 휠 볼트, 스티어링 칼럼, 밸브 및 기어부품 등 자동 차 산업, 이음매 없는 용접튜브, 빌릿, 판재, 시트 및 스트립 등의 제강 산업에서 자동화한 휴대형 UT장비를 이용하고 있다. 철로 역시 기차의 하중에 의한 트랙 손상검출을 위해 UT를 이용하는 분야이다

101 3) 위상배열(Phased Array : PA)기술의 활용 위상배열의 응용과 휴대형 컴퓨터 소프트웨어 및 하드웨어와의 조합은 최 근 초음파검사 기술의 NDT응용에서 두드러진 특징이다. 장비들은 무선 송수신시스템으로 발전하고 있고, 자동화가 계속 진전하고 있다. PA는 초음파를 발생시키고 받는 새로운 기법으로서 단일 탐촉자와 빔 대 신 다중 초음파 요소들(보통 16개)을 사용하고, 생성 파괴간섭방식으로 빔 생성을 전자적으로 지연시킨다. PA빔들은 전자적으로 조종, 주사, 제 거, 포커싱 할 수 있다. 이러한 특징으로 용접검사에서 위력을 발휘하고 검사시간이 단축된다. PA를 이용한 초음파검사(PAUT)는 원자력, 석유화학, 방위산업, 제조업 등 여러 분야에서 응용되고 있거나 그 가능성을 가지고 있다. - 발전설비 : 터빈응력검사 - 산업설비 : 작은 직경의 오스테나이트 배관용접시험, 응력 부식크래킹 용 현장 배관시험, 수소에 의한 균열, 바트 용접(butt welding)시험 - 교량구조물 : T용접시험, 교량볼트시험 - 항 공 기 : 랜딩기어, 복합재료시험 - 기계부품 : 노즐, 스핀들/샤프트, 레이저용접시험, 개스킷 하부의 플랜부 식시험 등 4) 응용가능성이 높은 레이저초음파 레이저펄스는 강력한 고주파 광대역 초음파신호를 생성한다. 정확한 주파 수는 레이저와 재료성질에 따라 다르다. 이러한 성질을 이용하여 그 용용 범위를 넓혀왔다. 초기에는 제강공장의 배관두께 측정에 응용되기 시작하 였고, 근래에는 항공기 복합재료부품 비파괴검사에 이용되었다. 최근에는 금속, 복합재료, 세라믹, 플라스틱 기타 여러 재료를 원격 시험할 수 있는 기술로 발전하고 있고, 앞으로 NDT기술로서 응용가능성이 높은 것으로 기대되고 있다. 5) 연구개발 동향 50배 향상된 초음파 영상화질을 구현시킨 메타물질 개발 (메타물질을 이용한 고화질 초음파 영상, 미국 ) - 새로운 메타물질(metamaterials)은 초음파 영상을 포함한 현미경과 영상

102 의 한계점을 극복할 수 있다. 미 캘리포니아 버클리 대학교의 나노과학 과 공학 센터의 연구진들은 메타물질을 이용하여 초음파 영상의 화질을 기존의 50배 이상 향상시켰다. - 메타물질은 인공적인 구조물로, 실제 자연에 존재하는 물질로 빛을 제 어하기는 불가능하여, 이를 제어할 수 있는 새로운 물질이다. 대부분의 연구는 마이크로 파장 범위에서 동작되는 것에서 출발하였지만, 메타물 질을 개발함으로써 상온에서 단파장 신호를 더욱 효과적으로 제어할 수 있게 되었다. 이러한 것은 향후 새로운 응용분야에 새로운 장을 펼칠 것으로 기대된다. - 이번에 발표된 연구 결과는 물질에서 반사된 초음파의 50분의 1정도인 아주 작은 파장까지 재생하여 영상으로 바꿀 수 있어서 해상도가 기존 의 것에 비하여 50배 이상 향상되었다. 연구진은 가로 세로 길이가 각 각 6.3센티미터와 16센티미터인 구리 3차원 구조에 1600개의 구멍을 만 든 메타물질을 이용하였다. 이러한 분해능은 종양의 초기 단계 크기 이 하이다. 따라서 현재보다 훨씬 조기에 초음파 진단과 암 치료를 하게 할 수 있다. 금속내부 상태를 3차원으로 선명하게 영상화할 수 있는 초음파기술 개발 (미국/일본, ) - 미국 공군은 비행기와 장비의 노후정도를 측정하기 위해 레이저를 이용 한 초음파 비선형 비파괴 검사기를 개발하고 있으며, 주식회사 히타치 (Hitachi) 제작소는 이번에 초음파를 이용하여 금속 등을 절단하지 않고 그 내부 상태를 3차원으로 선명히 영상화할 수 있는 3차원 초음파 탐 상 시스템 을 개발했다. 기존 근거리 간섭계(nearfield scanning interferometry) 검사방법도 다양한 종류의 균열을 검사할 수는 있지만 부식과 균열의 함수 관계를 이해하기에는 정확한 정보를 제공하지 못하 는 단점이 있다. - 초음파를 이용한 장비를 사용할 경우 피로균열로 인해 균열이 전체 장 비에 전파되는 과정을 가시화할 수 있는 장점을 갖는다. 특히, 히타치가 개발한 3차원 초음파 탐상 시스템 은 2차원에서 초음파 빔을 주사하여 여러 화상으로부터 검사물을 평가하는 종래 방식보다 짧은 시간으로 금 속 등의 내부 전체를 일괄하여 검사하는 것이 가능하게 되었다

103 초기 암세포 발견이 가능한 초음파 디바이스 (초음파를 집중시키는 메타물질, 미국, ) - 일리노이주 어버나 샴페인(Urbana-Champaign)에 위치한 일리노이 대 학 연구진은 헬름홀쯔(Helmholtz)공진기 네트워크를 이용하여 초음파를 집중시키는 방법을 개발하였다. 이들 연구진이 개발한 디바이스는 두께 가 1 센티미터, 너비가 15 센티미터 그리고 길이가 30센티미터인 알루 미늄 판으로 이루어졌다. 이 알루미늄 판에는 이웃한 두 개의 40 x 40 의 헬름홀쯔 공진기 어레이가 제작되었으며 각 헬름홀쯔 공진기의 크기 는 3 mm 이하이다. - 이 디바이스의 특징은 최소한의 영상 크기를 0.1 mm 까지 줄일 수 있 을 것이다. 0.1 mm 크기는 종양의 초기 단계 크기로써 현재보다 훨씬 조기에 초음파 진단과 암 치료를 하게 할 수 있을 것이라고 말하였다. - 그러나 현재 기계적 에러 때문에 가능하지 않지만 조만간 에러를 크게 줄일 수 있을 것으로 예상되어진다. 이 디바이스의 단위세포가 작동 파 장의 1/8밖에 안 되는 소형이기 때문에 실용적이며, 렌즈의 초점거리가 주파수에 따라 변할 수 있어 기존의 초음파보다 뛰어난 3차원 영상을 제공할 수 있다. 또한 음파를 물체 주위로 흐르게 하여 물체가 음파 탐 지기에 걸리지 않는 음향 망토 제작의 기본으로 사용될 수 있을 것이라 고 덧붙였다. 3차원 레이더 비파괴기술을 활용한 도로 포장관리시스템 (미국, ) - NJDOT는 뉴저지에서 관리하는 약 5,000마일의 도로망에 대한 인벤토 리를 정확히 파악하기 위해 건설재료, 설계내용 및 도로 조건에 대한 정량적 데이터를 수집하였다. - Rutgers CAIT(Center for Advanced Infrastructure and Transportation)는 비파괴 평가방법을 활용하였고 이를 통해 도로 및 교 량의 구조적 속성과 조건을 기록하기 시작했다. 이 비파괴 평가시스템 은 한번 주행에 한 차로를 스캔할 수 있는 3차원 지표 투과 레이더 (GPR) 장치를 장착하고 있다

104 - GPR 방식은 수MHz - 수GHz 범위의 고주파 신호를 이용하여 탐지 및 위치를 파악하는 탐사 방법의 일종으로 도로 표면아래의 고분해능 영상을 연속적으로 얻을 수 있어 도로 포장 층이나 구조물에 대한정보를 신속하 고 경제적으로 수집할 수 있다. 이 방식은 지하 매설물, 공동구, 터널, 도 로 포장 등의 이상 상태를 탐지하는 등 여러 분야에서 적용하고 있다. - 기존의 탐지 방법에 비해 장비를 다루기가 쉽고 자료 수집과 처리가 비교 적 간단하며, 데이터의 해상도 및 정밀도가 뛰어나므로 20m 이하의 지반 탐사에서 수 cm - 수 m의 구조물 조사에도 효과적으로 이용할 수 있다. - GPR이 응용되는 분야는 지층구조 및 상태 조사, 지반의 층서 및 기반 암의 심도조사, 암반의 구조와 파쇄대 조사, 동굴 및 지하공동의 조사, 지하 환경오염 및 확산 범위 조사, 지하 유적의 조사, 지중매설물의 조 사, 지하에 매설된 각종 구조물의 위치 조사, 도로 포장 두께조사, 콘크 리트 내부조사 등이 있다. - CAIT의 포장관리 프로그램과 인프라 모니터링 프로그램을 활용하여 전 체 도로망의 비파괴 스캔 데이터를 기록하고 있다. NJDOT는 뉴저지 전체 도로의 약 7%에 불과하지만 이 도로 구간은 뉴저지 전체 교통 물 류의 60%를 차지하고 있다고 한다. CAIT팀은 뉴저지의 4,600마일 이상 의 데이터를 조사 및 수집하였다. 원격 레이저 센서를 이용한 터널 라이닝 콘크리트 비파괴검사방법 (일본, ) - 레이저 기술연구소, 동경 기술연구소, 일본철도종합연구소 그리고 서일 본 철도(주)는 공동으로 터널 라이닝 콘크리트 요소의 불량을 검지하는 음향 충격법의 대안으로서 원격 레이저 센싱시스템을 개발했다. - 기존 철도 토목엔지니어링 구조물 성능 검사의 일반적 방법은 음향 충 격, 적외선 및 초음파 검사방법이 있으나, 어느 방법도 높은 정밀성과 빠 른 검사를 동시에 제공할 수 없는 단점을 갖고 있다. 이 시스템은 두 개 의 레이저가 있는데, 하나는 충격을 콘크리트 표면에 적용하는 것이며 다른 하나는 충격용 레이저에 의해 발생한 콘크리트의 진동을 측정하는 데 사용하여 보다 높은 정밀성과 신속한 검사가 가능한 장점을 갖는다

105 - 그러나 이 시스템이 실제 사용에 적합하기 위해서는 유지보수용 차량에 진동을 취소하는 시스템 개발이 필요하며, 검지 및 충격 레이저의 밀도 를 증가시켜야 하는 한계를 가진다. 마이크로 크기의 물체 구조를 검사할 수 있는 초음파 플랫폼 개발, 영국 (모델링을 활용한 측정기기 개발, ) - 노팅엄(Nottingham) 대학교의 연구원들은 세포의 컴포넌트 부분과 같이 복잡한 재료와 마이크로 크기의 물체 구조를 검사할 수 있는 초음파 플 랫폼을 개발하고 있으며, 현재 10GHz에서 작동하는 나노 크기 초음파 변환기를 개발했다. 항공기 제조에 사용되는 티타늄 또는 알루미늄의 강화 와이어, 금속매트릭스 혼합물과 같이 복잡한 재료는 초음파가 효 과적으로 통과되지 않아, 결함 여부를 알려주는 비파괴검사 방법이 없 다. 이러한 어려움은 재료의 상태에 대한 측정 방법과 관련이 있다. - 이러한 복잡한 물질을 모델링하여 물질의 상태가 물질의 행동에 얼마나 영향을 주는지를 이해하기 위해서는, 강력한 모델링기법을 사용한 초음 파 측정방법이 필요하며, 측정 기법으로 완벽하게 접근할 수 있는 낮은 주파수로 모델과 측정 도구 사이의 차이를 통해 결함 여부를 파악할 수 있도록 개발되었다. 콘크리트 비파괴 검사 기술 동향 (미국/일본, ) - 콘크리트 구조물의 검사 방법 중에서 최근에 주목되고 있는 것이 미세 파괴 검사와 비파괴 검사이다. 미세 파괴 검사는 소액경 드릴로 구멍을 뚫고 작은 지름의 코어를 채취하거나 내부를 내시경으로 확인하는 방법 이며, 비파괴 검사는 충격 탄성파와 초음파에 의하여 콘크리트를 손상 시키지 않고 검사하는 기술이다. - MIT는 10m 거리에서 휴대용 검사기를 이용하여 콘크리트 보강재로 사 용된 유리섬유를 통과하여 볼 수 있는 비파괴 검사 기술을 개발했다. 원격 기상 레이더 비파괴 시험이라 불리는 이 기술은 다른 검사 방법으 로 접근하기 어려웠던 교량용 검사에 더욱 효율적이며 교통을 통제하지 않고도 교량의 점검이 가능한 특징을 갖는다. 레이더를 이용하여, 보강 된 교량이나 건물의 눈에 보이지 않는 결점이나 약점을 검사하는 것으 로 앞으로 많은 응용분야에 사용될 수 있을 것으로 예측된다

106 레이저 초음파 비파괴 검사기 개발 (미국, ) - 미 공군은 비행기와 장비의 노후정도를 측정하기 위해 레이저를 이용한 초음파 비선형 비파괴 검사기를 개발하고 있다. - 기존 비파괴검사방법은 균열이 발생하면 균열의 모양과 크기 등을 분석 하여 부품의 수명을 예측하는 방법이 보편적으로 사용됐는데, 이 방법 은 균열이 발생해야만 검사가 가능하다는 단점을 가지고 있다. 균열이 구조물에 발생하면 피로로 인한 파괴가 급진적으로 진전되고 있다는 증 거이기 때문에 구조물의 수명을 예측 할 수는 있어도 근본적인 대책을 수립하는 데는 실패했다. 이와 같은 단점을 극복하기 위해 과학자들은 구조물을 균열이 발생하기 전 비파괴 검사방법으로 진단해서 균열이 발 생하기 쉬운 지점의 구조적 특성을 분석하여 피로로 인한 파괴를 방지 할 수 있는 기술을 개발하기에 이르렀다. - 이 검사기의 특징은 소재의 음향학적 특성을 가시화함으로써 피로균열 로 인한 균열이 전체 장비에 전파되는 과정을 가시화할 수 있다. 또한 베타지수와 균열분포도를 이용해서 균열이 발생하기 전에 진단이 가능 하여 균열이 발생하기 쉬운 지점의 구조적 특성 분석을 통해 피로로 인 한 파괴를 방지할 수 있다. 최근 연구결과에서는 소재의 dislocation과 파괴로 인한 조화 초음파장의 영상을 촬영하는데 성공했으며, 피고미터 미만의 균열을 감지하는데 성공했다. 다. 자분탐상검사(Magnetic Particle Testing : MT) MT는 전자기장의 성질에 기초를 둔다. 철강과 같은 자성재료의 결함이 있 을 때 자력선은 왜곡 현상을 일으킨다. 이 현상을 이용하여 자화된 표면근 처의 응력부식손상, 수소취화손상, 피로균열, 크리프변형 등을 찾아낸다. 자화철분은 마른 또는 젖은 형태로 이용될 수 있으며 색상으로 또는 형광 형태의 액체에 띄운다. 또 검출효과를 개선하기 위해 자외선 하에서 형광 으로 코팅한 산화철이 이용되기도 한다. 1960~70년대 자분탐상 시스템의 기술적 진전이 크게 이루어 졌다. 최근에는 카메라에 의한 검사프로세스의 자동화, 디지털프로세싱에 의한 고도의 영상 실현, 균열이미지를 확인하기 위한 패턴인식시스템의 이용 등에 초점을 두고 기술이 개발되고 있다

107 MT의 산업응용은 꾸준히 이루어지고 있으나 RT, UT, ECT 등에 비해 상 대적으로 시장수요가 증가하지 않는 상태이다. 그것은 MT가 자동화가 쉽 지 않다는 단점이 있기 때문이며 검사자에 경험에 의존하는 경우가 많기 때문이다. 그러나 여러 MT장비업체들은 복수의 고성능 카메라 이용, 광원, 영상분석, 결함의 크기와 수량을 분석하는 소프트웨어 등 검사자동화를 위한 연구개 발을 지속하고 있다. 라. 액체침투탐상검사(Liquid Penetrant Testing : PT) 이 방법은 검사대상체 표면에 침투성이 좋은 액체/염료를 적용하여 표면영 역의 손상여부를 관찰 평가하는 것으로서 1940년대 이래 기술적으로 기본 적인 원리는 변하지 않고, 표면 세정제, 침투액, 현상액과 같은 화학재료에 서 발전이 이루어 졌으며 액체나 연료를 침투시키고, 소형의 휴대용 PT장 비로 작은 부품을 검사하는데 이용되고 있다. 현재 PT시스템은 세척, 건조, 거사장소, 정전분무, 폐액처리, 자동화기능들 이 모듈화 되고 있다. PT에 의한 손상탐지결과를 컴퓨터로 해석하는 완전 자동화시스템이 여러 분야에서 활용되고 있다. 전반적으로 볼 때 액체침투 탐상은 성숙기에 접어든 기술이며, 코스트와 검사시간 면에서 유리하지만 다른 NDT기술과 경쟁에서 불리하게 전개되는 양상이다. 미국 NDT시장에서 PT가 다른 기술들에 비해 성장률이 정체되고 있는 것 이 이를 설명해준다. BCC Research사에 의하면 미국의 PT시장의 2005년 실적이 약 20.0백만 달러였고 2011년도의 실적예측을 20.0백만 달러(성장률 : 0%)로 전망한 바 있다. 또 하나의 문제는 침투액 등 PT용으로 이용되는 시료들이 사용 후 폐기에 따른 안전성 문제가 제기되고 있는 것이다. 선진국에서는 이미 사용규제의 대상이 되고 있다.(예 : 미국의 Clean Air Act(1996년) 등) 이러한 규정을 만족하기 위한 각종 유기용매 등이 개발 실용화되어 왔으나 폐액처리시설 이 추가되는 등 결과적으로는 과거에 비래 PT가 갖는 낮은 코스트와 고속 시험이라는 장점을 잃고 있다

108 마. 와류탐상검사(Eddy Current Testing : ET) 1) 대규모 검사에 적합한 ECT 전자기적인 시험을 보통 와류탐상이라 부르고 있으며 현재 가장 널리 신 뢰성 있는 기술로 이용되고 있는 NDT기술 중의 하나이다. 측정방법은 매 우 간단하다. 코일(1개 이상)을 10Hz~10MHz 범위의 주파수로 여기하고, 시험대상 재료에 접촉하면 전기적으로 유도되는 재료 내에서 와전류가 발 생한다. 이 전류는 전도성, 도자율, 두께, 표면형상과 거칠기 등 물리적 성 질에 따라 영향을 받는다. 표면균열과 같은 재료의 어떤 불연속상태는 와 전류의 흐름에 장애를 준다. ECT는 이를 감지해석하여 재료의 손상을 탐 지하는 것이다. ECT는 염가, 고속, 대규모 금속재료검사 등의 특징을 갖는다. 따라서 안 전사고 시에 경제적 규모가 크거나 많은 인명피해 우려가 있는 원자력, 항 공, 선박 해양구조물, 고압 8고온 7고속엔지니어링 시스템검사에 많이 응용되고 있다. 또한 제조공정에서 재료의 균열, 손상, 재료강도, 기타 재료성질을 평가하 는데 약 1,000개 의 검사를 할 수 있도록 제조공정 내에 시스템을 통합할 수 있는 장점이 있다. 이러한 특징은 항공기기체부품, 자동차엔진, 기계부 품, 소비재검사에 적합하다. 2) 하이브리드시스템으로 진화하는 ECT장비 ECT장비에 마이크로프로세서, 자동화가 도입되고 컴퓨터와 고도의 해석 툴인 소프트웨어 및 로봇기술이 채용되고 있다. 장비생산 선두그룹들은 정 교한 ECT제품들을 계속적으로 내놓고 있다. 이로 인해 실시간 시험 및 검사의 통계처리 능력이 크게 향상되고, 공장가동의 효율성을 높이고 품질 향상에 기여할 수 있게 되었다. 그러나 아직 와류신호는 해석이 어렵고, 수년에 걸친 검사전문가 훈련과 경험이 필요하다. 전통적 와류탐상은 오실 로스코프 상에 애매한 손상정보를 보이기도 한다. ECT분야의 검사능력을 개선하기 위해 장비메이커 들은 복수의 탐상기술 을 하나의 장비 내에 포함시키는 하이브리드 검사시스템을 개발하고 있다. 예를 들면 R&D Tech사는 자속누설(magnetic flux leakage)시험, 초음파 IRIS, 와류탐상기술, 원격와류탐상을 조합하는 새로운 NDT시스템을 실용 화 했다

109 이 시스템은 단일 장비 내에 서로 다른 NDT기술을 조합시킨 것으로서 단일기술만을 적용할 수도 있고 동시에 여러 기술을 적용할 수도 있다. 고 속의 기록과 해석기능을 갖는 PC와 소프트웨어 패키지와 인터페이스로 구 성된다. 현재 석유화학 등의 플랜트에서 용접, 배관, 부식검사에 이용되고 있다. 어레이(배열)기술 도입도 ECT기술의 한 추세이다. 전통적인 ECT방법은 작은 검출용 탐촉자를 1개 또는 5~6개 사용한다. 이는 사용하는 영역을 제 한하기 때문에 최근에는 넓은 영역, 여러 형상의 검사대상을 스캔하기 위 해 수십 수백 배열구조를 갖는 기구로 발전하고 있다. 배열구조는 각 센 서들의 간섭 없이 많은 개별 탐촉자들을 조합시키는 형태이다. 이 어레이 는 더욱 많은 데이터를 처리하고 실시간으로 모니터에 표시할 수 있다. 처 음에는 원자력발전 설비의 ECT에 응용되었으나 점차 항공우주산업, 자동 차산업으로 확산하고 있다. 바. 음향방출검사(Acoustic Emission Testing : AT) 1) 탄성파를 통해 재료 내부의 손상과 결함을 검출 이 검사방법은 소성변형, 피로 파괴 등과 같은 메커니즘에 의해 검사대 상 시료 내에서 발생되는 탄성파를 검출한다. AE는 변형에너지가 갑자기 방출할 때 재료를 통해 전해지는 음파이다. 이 음파는 일반적으로는 인간 의 청각으로 들을 수 없지만 소성변형, 균열초기현상, 피로,부식 등의 원인 으로 재료, 구조물, 기계 등에서 발생한다. AE기술은 재료와 구조물에서 일어나는 손상의 소리를 감지할 수 있는 압 전 트랜스듀서(20kHz 1MHz)를 사용하며, 컴퓨터화한 검사장비가 전압 대비 시간정보를 측정 8기록한다. 이 방법은 재료의 손상을 검출하는데 유용하며 구조재료의 피로균열발생과 성장, 즉 접합부위결함, 복합재료 손 상, 금속과 압력용기의 위험한 균열 등과 같은 손상과 결함상태를 검출할 수 있다. AE기술은 최근 복합재료 검사에 폭넓게 응용되는 경향이며 대형구조물 (교량, 파리프라인, 해양플랫폼 등)에 응용하기 위한 연구개발이 활발하다. 특히 교량은 피로균열 가능성이 있는 많은 연결구와 용접부위를 가지고 있다. AE모니터링은 교량과 같은 대형구조물의 특정영역에 대한 고도의 NDT기술로서 가격 경쟁력을 가지고 이용되고 있다

110 2) 결점을 보완하면서 발전을 거듭하는 AE기술 최근 AE시험장비는 불필요한 신호를 없애고 유효한 신호만을 취할 수 있 는 증폭시스템과 연결되는 고감도 트랜스듀서를 여러 개 내장하고 있으며, 대량의 데이터를 저장하고 처리할 수 있는 전자기기와 컴퓨터가 달려 있다. 현재 상용화된 AE시스템은 단지 재료의 양적인 손상, 부품들의 수명을 측 정할 수 있다는 장점과 서비스 환경에서 오는 소음대비 AE신호가 매우 약하다는 결점이 있다. 신호검출, 판별, 신호대비 잡음비율, 잡음감소대책 등은 AE응용확대를 위한 주요 과제이다. 최근 마이크로프로세서, 센서, 컴 퓨터기술의 도입으로 측정감도를 증대시키고 소프트웨어 개발에 따라 측 정자동화가 진전되고 있다. 이러한 발전은 분석에 있어서 인공지능과 네트 워크 기술의 협동과 더불어 실시간 측정과 강력한 신호처리, 데이터 평가 알고리즘, 그리고 측정결과의 해석과 활용을 가능케 하고 있다. 또한, 휴대형, 3차원 그래픽에 의한 디스플레이, 디지털화, 다중채널화 하 는 추세이다. 이외에도 AE에 의한 검출방식에 대한 연구가 여러 연구기관 에서 계속 이뤄지고 있다. 3) 연구개발 동향 3차원 구조물 건전성 진단 시스템을 보완한 감쇠 토모그래피 개발 (탄성파 감쇠특성을 이용한 감쇠 토모그래피 개발, 일본, , 8) - 비도건설은 콘크리트 구조물 비파괴 진단 기술인 3차원 구조물 건전성 진단 시스템 DaCS-3D 에 관하여 탄성파의 감쇠특성을 이용한 새로운 기능 감쇠 토모그래피 를 개발하고 보다 고성능으로 건전성 진단이 가 능하도록 하는 기술을 개발했다. - 종래의 3차원 구조물 건전성 진단 시스템인 DaCS-3D는 콘크리트 구조 물 내부를 탄성파 전파속도 분포도로서 가시화한 비파괴 기술이다. 이 번에 전파 속도에 가하여 감쇠특성을 이용한 감쇠비의 분포를 가시화한 감쇠 토모그래피를 새롭게 추가하고 콘크리트 내부의 균열이나 공극 등 의 위치를 보다 선명하게 파악할 수 있었다. - 그리고, 민감하게 변화하는 감쇠에 의하여 전파 속도를 검지할 수 없는 조기의 경미한 손상도 선명하게 파악이 가능하고 콘크리트 구조물의 예 방 보전적인 유지 관리에도 적용할 수 있는 진단 기술로 고성능화하였다

111 탄성파 감쇠율 활용 기술에 의한 콘크리트 내부 가시화 ( ) - JFE 시빌(주)은 탄성파의 감쇠율을 이용한 콘크리트 구조물 내부의 가 시화 방법을 개발했다. 종래 이용되어 오던 해머 타격 또는 초음파진동 자에 의한 펄스파 발생의 경우 해석상의 숙련도를 요한다는 점 뿐 아니 라, 재현성, 동일수준 진단의 곤란 등의 문제가 발생했다. 그러나 고주파 감쇠율을 이용하여 종래 곤란했던 내부균열, 크랙 깊이 등의 평가가 가 능하게 되었다. 이 방법을 이용할 경우 재현성이 높음은 물론 검사자의 높은 숙련도가 불필요하다는 장점이 있다. 더불어 폭넓은 크기의 구조 물 진단이 가능하며, 진동 등 노이즈의 영향을 받지 않아 고속도로 교 각등에 대한 사용도 가능하다. 간단한 콘크리트 비파괴 시험기인 청강기 개발 (일본, ) - 일본 미쓰이 스미토모( 三 井 住 友 ) 건설은 혼자서 간단히 콘크리트의 강 도를 측정할 수 있는 청강기를 개발했다. 청강기는 노트북 컴퓨터, 진동 계, 30cm 간격의 진동 센서로 구성된다. 진동 센서를 측정 대상 콘크리 트의 표면에 부착한 후 해머로 콘크리트를 치면 센서 사이의 탄성파 속 도를 측정하고 그 데이터로부터 콘크리트 강도를 측정하며, 사전에 실 제 공시체를 만들어 탄성파 속도와 콘크리트강도의 상관관계 강도 추정 식을 구해 두는 방식을 사용한다. 장점으로는 N/mm2의 범위의 콘 크리트의 강도에서 측정할 수 있고 측정 결과는 거의 ±15% 오차 범위 내에 있다고 한다. - 이 방법은 혼자서 측정할 수 있기 때문에 현장용 노트북 컴퓨터와 진동 계, 진동 센서를 휴대하고 현장을 걸어 다니면서 해머로 바로 콘크리트 강도를 측정 기록할 수 있어, 비파괴 검사법으로 많이 쓰이는 슈미터 해 머법보다 좀 더 진보된 방법이라 할 수 있다. 사. 적외선열화상검사(Infrared Thermographic Testing : TT) 1) 열을 화상으로 나타내는 기술 열화상은 열을 방출하거나 반사된 열을 실시간 사진이나 화상으로 변환시 킨 것으로서 온도차를 그림형태로 나타낸 것이다. 적외선은 강한 열 효과 를 가지고 있다. 이것은 적외선의 주파수가 물질을 구성하고 있는 분자의 고유진동수와 거의 같은 범위에 있기때문이다

112 열을 화상으로 나타내는 열화상기술이 NDT기술에 폭넓게 이용되고 있다. 적외선 온도측정 그래프는 광범위한 영역을 스캔할 수 있는 비 접촉 적외 선화상으로 이용된다. 스캐닝은 고속으로 이뤄지며 대상물의 지속적인 2차 원 영상이 만들어진다. 현재 개발 보급되고 있는 가장공통적인 열화상 장 비들은 PEV(Piroelectric Vidicon), FPA(Focal Plane Array), SPRITE (Single Processing in the Element)들이 있는데, FPA가 가장 일반적으로 쓰이고 SPRITE는 고급용으로서 주로 군용목적으로 이용되고 있다. 빠르게 디지털화가 진행되면서 수요가 증가 지난 수년간 열 화상기술의 획기적인 발전과 미이크로세서, 컴퓨터기술의 접목으로 디지털 화가 빠르 게 진행됨에 딸라 NDT에 IR기술의 수요가 증가되는 추세이다. - 항공우주 : 적외선/열 화상기술이 항공기보수프로그램에 넓게 이용되고 있다. 적외선화상기술은 기체의 넓은 영역에 대한 결함을 스캐닝 하는 데 효과적이다. - 화학/석유화학 : 적외선 서모그래피가 석유/화학플랜트의 사전 보수 프 로그램에 반영되고 있다. - 에 너 지 : 적외선 및 열화상방식이 화력, 원자력발전, 송배전설비의 기 계장비, 액체 이송시스템, 열 교환기 기능을 모니터링 하는데 이용되고 있다. 이 방식은 기능검사와 안전성측면에서 저렴하다. - 전기전자 : 실시간 IR현미경이 집적회로의 기능성과 수명검사에 이용된다. - 제 조 업 : 비접촉 적외선 온도측정 장비들이 제조업에서 이용되고 있 다. 제조공정에서 제품품질 향상과 공정의 효율화와 관련하여 온도를 모니터링하고 제어하는데 적외선카메라가 이용된다. 알루미늄 추출 공 장, 열연 공장, 제강 공장의 고로, 연속 주조, 열처리로 등에서 품질 균 일화를 위한 온도 제어와 관련하여 열화상시스템이 도입되고 있다. 펄스에코 열파 화상(Pulse Echo Thermal Wave Imaging : PETWI) 열파 화상은 강력 플래시 램프열 펄스(10ms)를 시험대상물체표면에 발사 하면 열파가 전파하게 된다. 이 과정에서 물체속의 공동이나 불순물 같은 결함부에서 반사하게 된다. 이러한 반사파에 의해 표면온도가 변하게 된 다. 이 방법은 페인트의 경우 수 미크론까지 그리고 콘크리트의 경우 1인 치 두께까지 측정할 수 있다. ECT, X-ray, UT 등과는 달리 비 접촉으로 시험할 수 있는 것이 장점이다

113 3) 초음파 적외선 영상(Ultrasonic Infrared Imaging : UI) UI는 물체속의 결함을 검출하는데 초음파에너지와 적외선영상을 함께 응 용하는 합성기술이다. 균열, 박리 등이 초음파에너지를 받으면 열이 발생 하게 되는데 이것들의 위치와 방향을 적외선 영상이 찾아내 해석하게 된 다. 미국의 Wayn주립대학에서 연구개발 중이며 4개의 특허를 획득하였다. Boeing사도 항공기 동체와 기타 구조물의 시험용 UI기기에 대한 특허를 취득하였고, GM사는 자동차산업에 사용할 수 있는 초음파 서모그래피를 개발 중이다 4) 연구개발 동향 적외선을 이용한 나노 응력 변형의 가시화, 스페인 (근적외선 현미경을 이용한 비파괴검사 방법, ) - 최근 스페인 CIC 나노군(CIC nanogune) 및 막스 플랑크 생화학 플라 즈마 물리 연구소는 반도체의 응력 변형 장에 대한 비파괴및 나노 해상 도의 적외선 이미지를 보고했다. 근적외선 현미경(Near-Field Microscopy)에 기초한 이 방법은 고성능 재료의 기계적 성질을 분석하 거나 혹은 응력 형성 전자 장치의 국부적인 전도성을 접촉하지 않고 분 석해낼 수 있는 가능성을 제시했다. - 최근 연구는 이러한 현미경 기술을 이용하여 나노 수준에서의 국부적 응력 변형과 균열을 분석해낼 수 있다는 최초의 실험적 증거를 제시하 였으며, s-snom을 이용하여 변형된 실리콘에서의 밀도 및 이동도와 같은 자유캐리어 성질 등도 분석 가능하다는 것을 입증했다. - 전자 현미경과 같은 기존의 방법과 비교하여 이번에 개발된 기술은 특 별한 시료 준비가 필요 없으며, 비파괴 검사가 가능하다는 점, 반도체 기술 분야에서 s-snom은 나노장치의 국부적 캐리어 성질을 정량적으 로 분석할 수 있다는 장점을 갖는다. 내부 철근 두께 측정기기 개발 (콘크리트 구조물의 신형 비파괴 검사기기 개발, 일본, ) - 일본 미츠이( 三 井 ) 조선 주식회사는 서 일본 고속도로 주식회사 (NEXCO 西 日 本 )의 협력으로 콘크리트 구조물의 철근 내부 두께를 고 정밀도로 측정하는 콘크리트 두께 측정 장치를 상품화하여 판매한다. 이번에 개발된 측정 장치는 미츠이 조선이 보유하고 있는 원리 특허를

114 사용하고, NEXCO 서일본의 장치사용자로서의 경험과 시공 관리자로서 의 관리 원칙을 반영하는 것이다. - 이 장치는 전문 지식을 거의 필요로 하지 않으면서 측정자가 사용하기 편리한 기자재로서 현장에서의 신속 효율적인 측정 작업을 가능하게 하 고 있다. 이 시스템은 2개 경로의 반사파를 받아들여 계산함으로서 내 부 두께를 정확하게 구하며, 검사 대상 콘크리트의 비유전율을 자동적 으로 측정한다. 그리고 측정 결과(내부 두께 및 측정 화면)를 실시간으 로 표시하고 측정한 내부 두께와 비유전율을 Excel로 취급할 수 있는 파일 형식에 출력하며, 대다수 측정 조건하에서 측정이 가능한 특징이 있다. 적외선을 이용한 콘크리트 비파괴검사 (일본, ) - 일본 고요( 五 洋 )건설 주식회사는 콘크리트 구조물을 유지 관리하기 위 한 비파괴검사 방법으로서 구조물의 철근 부식 유무 철근의 부식량, 내 부 공동의 위치를 정밀하게 파악할 수 있는 철근콘크리트의 열화진단 시스템을 개발했다. 이 시스템은 적외선 온도기록계와 철근 가열, 열전 도 해석에 의해 열화를 진단한다. 복합 물질 검사를 위한 기술 (미국, ) - 버지니아 텍 공학 대학의 연구 부학장 Ed Henneke는 제14회 비파괴 검 사 연구 심포지엄에서 새로운 검사법 개발로 혁신 상을 수상했다. - 진동 열 기술(vibrothermography)로 명명된 기술은 복합 물질에 낮은 크기와 높은 주파수의 기계적 진동을 가한 후 검사된 재료의 표면에서 발생한 온도 패턴을 동열 등고선의 지도 형태로 표기되는 열 기술 (Thermography)을 이용한다. - Henneke와 그의 연구진은 열점이 특정 파장에서 재료 내부의 손상 영 역 위에 있는 재료 표면에서 발생한다는 점을 발견했다. - 이러한 열점은 재료 내부의 손상 영역 크기와 관련되며, 이러한 손상의 검출과 분석은 순차적으로 붕괴되지 않고 하중을 견딜 수 있는 재료의 능력을 이해하는 데 도움을 준다

115 아. 육안검사(Visual Testing : VT) 1) 다양한 분야에서 빠르게 접목되고 발전하는 기술 이 분야는 자외선과 같이 사람의 눈으로 직접 관찰할 수 없는 파장의 빛 을 포함하여 빛의 방출 투과 증폭 변환 스위칭 검출을 포 함하는 모든 형태의 NDT를 포괄한다. VT 즉, 육안 및 광(optical) NDT 기술영역은 반도체사업에서 널리 이용되고 있는데도 NDT업계에서는 자 동화한 광 검사화 품질관리기술을 제외하는 경향이 있다. VT장비로는 보어스코프(borescope), 파이버스코프(fiberscope), CCD카메 라, 디지털카메라, 비디오기록장치 등 사람의 눈과 함께 이용되는 광학기 구들이다. 이외에 광선 K발광장치, 원격구동차량, 검사용 궤도차량과 로 봇들이 이 기술을 이용하기 위한 일종의 검사용 장비이다. VT는 이 외에도 컴퓨터가 달린 주사탐침현미경, 자외선 Scatterometer(일 종의 레이더)와 같은 기술을 이용한다. 보어스코프는 가스 증기터빈, 배 관, 엔진, 중장비, 탱크, 공조시설(HVAC) 등 진입이 곤란한 영역, 고층빌 딩의 벽면, 급수배관, 보일러, 펌프/밸브, 용접부품, 그리고 항공기, 유틸리 티, 석유화학플랜트 등 많은 산업분야에서 최선의 NDT방법으로 이용되고 있는 기술 중의 하나이다. 이를 이용하여 검사대상물의 부식, 구조적인 손 상, 정렬불량, 균열, 응력파괴 등을 검출해낼 수 있다. 최근 VT시스템들은 마이크로웨이브, 레이저, 비디오 및 컴퓨터기술, 화상처리기술, 로봇 및 인 공지능기술과 결합하여 급속한 성장을 이루고 있고, 광 정보기술을 응용한 첨단 NDT장비(Photonic NDT Equipment)들이 출현하고 있다. VT는 매우 다양한 분야에서 활용되고 있으며 특히, 반도체산업은 포토닉NDT 기술의 가장 큰 수요이다. 이 시험검사의 주요이점 중의 하나는 비 접촉방식의 이용이다. 또한 로봇, 이동 차량, 첨단 화상처리기술은 포토닉 검사기술을 확대 시키고 있다. 이 기술은 현재 금속산업에서 슬래브, 시트, 스트립의 표면시험, 원자력발전검사, 심해석유플랫폼과 같은 수중구조물 검사에 이용되고 있다. VT분야에서 최근 여러 새로운 기술이 개발되고 있다. DSight, EOL(Edge of Light), 소형화와 자동화, 홀로그래피, 쉐어로그래피(shearography), deep_uv 레이저검사 등이 그 예이다. 다른 NDT장비기술 동향과 같이 VT분야도 소형화, 자동화가 마이크로전자기술, 컴퓨터기술, 소프트웨어와 접목하여 빠른 속도로 진전되고 있는 양상이다

116 2) 연구개발 동향 무선 원격조정 로봇을 활용한 비파괴검사 (지하 가스관을 실시간으로 무선 탐사하는 로봇, 미국 ) - 카네기 멜론 대학교(Carnegie Mellon University) 로봇 연구소(Robotics Institute)의 국립 로봇 공학 센터(NREC: National Robotics Engineering Center) 하겐 스켐프(Hagen Schempf) 연구팀은 지하 천연 가스분배관을 조사하기 위해 선이 연결되지 않은 최초의 원격조정 기어 다니는 무선 로봇인 익스플로러(Explorer)를 설계, 제작, 배치한 공로로 미국 연구개발 잡지(R&D Magazine)가 올해 선정하는 100대 기술 혁신 상(R&D 100 Award)을 수상할 예정이다. 이 로봇은 1890년에 설치된 직경 8인치(20.32cm)의 주철로 된 수백 피트의 실제 가스관 주요부를 성공적으로 조사했으며, 미국 북동부에 걸쳐있는 폭발성이 있는 주철 가스관과 강철 가스관을 하루 8시간 1주일에 걸친 시험을 포함하여 광 범위한 시험을 수행했다. 현재 이 시스템은 기본적인 비디오카메라와 함께 비파괴 검사 센서를 포함하도록 업그레이드되고 있다.향후 원격 검사 기술은 사회 기반 시설에 대한 정비 양상을 변화시킬 것이며, 인 간이 접근하기 어려운 지역의 무선 검사 장치는 폭넓게 사용될 것으로 기대된다. 콘크리트 피로 균열 진전 감시 기술 (크랙 패트롤 시스템 ) - 크랙 패트롤 시스템은 콘크리트 등의 피로 균열의 진전을 감시하는 기 술이다. 정기 점검 등으로 발견한 피로 균열의 진전을 다음 정기 점검 까지 원격으로 감시하는 기술로 교량 등의 피로 손상에 의한 중대 사고 를 미연에 방지하는 기술이다. 종래에는 발판이나 교량 점검차 고소작업 차를 이용하여 근접 육안 검사(필요에 따라 비파괴검사)로 피로 균열을 감시하고 있었다.이 기술은 종래 기술에 비하여 파단 검지 센서와 IC 태그를 이용하여 감시하고 싶을 때에 먼 곳에서 감시한다. 피로 크랙을 지상이나 노면 상에서 수시로 감시할 수 있다. (무선 송신 거리는 약 30m) 크랙의 진전 정도를 파악할 수 있다. 소비 전력이 적은 전지식의 무선 IC 태그로 전원 공사가 불필요하다. (전지 교환 약 5년)

117 철근 구조물 진단 및 솔루션 제공 시스템 개발 (철근콘크리트 구조물의 조사 진단 시스템 RC-Doctor 개발, 일본, ) - 일본 와카치쿠( 若 築 ) 건설 주식회사는 오래된 철근콘크리트 구조물의 건전도를 조사, 진단하는 시스템 RC-Doctor를 개발했다. 이 시스템은 건전도를 진단하고 앞으로의 열화 진행을 예측하며, 대책 공법에 대한 구체적인 자료를 제공 받을 수 있어 구조물을 효과적으로 유지 관리하 고 신속하고 적절하게 대응할 수 있도록 한다. 더불어 구조화된 매뉴얼 을 갖추고 있기 때문에 콘크리트에 관한 일반적인 지식을 갖는 기술자 라면 누구나 간단하게 작업할 수 있는 장점이 있다. - RC-Doctor는 다음과 같은 목적을 가지고 있다. 조사 결과의 정량적인 평가 및 구조물의 내구성 안전성의 진단 지원 열화 진행의 예측과 구조물의 수명 추정 지원 구조물의 현재 상태와 수명을 감안한 적절한 대책 방법 입안 지원 조사항목의 선정을 지원하고 구체적인 조사 방법의 기술 자료를 제공 대책 방법을 선정할 때 구체적인 보수 보강 공법의 자료를 제공

118 3. 세계 NDT 장비시장 현황 가. 세계 방사선투과검사 장비시장 방사선투과검사 장비시장은 초음파검사 다음으로 크며 2011년도 255.9백만 불에서 2015년도엔 U$292.7백만이 예상된다. 방사선투과검사는 자동차, 항공 및 방산, 선박 등 폭넓게 활용되고 있으며, 검사장비는 CT, 컴퓨터 방사선투과시험, 실시간 방사선투과시험, X선 및 감마선 등이 배관검사, 용접부 검사, 주조품 등 여러 분야에서 활용된다. 디지털 이미지 처리, 고속 CT, 신속한 해석, 3차원 해석, 강화된 자동화 및 낮은 경비 등이 시장 성장을 촉진하게 하는 요소들이다. 아래는 세계 각 국가별 방사선검사 장비시장 수요를 나타낸 표이다. [표 2-40] 세계 방사선투과검사 장비시장 연도별 추이(단위 : US$ 백만불) % 국가 CAGR 미국 캐나다 유럽 아시아 태평양 기타 합계

119 [표 2-41] 세계 방사선투과검사 장비 시장(비율) 사용자 2006년 2009년 2012년 2015년 자동차 군사/항공/방위 발전소 차금속 및 주조품 오일 및 가스 기타* 총 * 기타 : 교육 훈련원, 화학공장, 정부 기관, 운송 등 포함 방사선투과검사 장비의 분야별 사용 내용 - 자동차 : 생산중인 자동차 및 자동차 부품들을 고려할 때, 자동차 산업 은 방사선검사 시장에서 가장 큰 시장이다. 시험부위는 자동차 부품, 파 트, 스위치, 밸브, 차체, 타이어 및 주조 엔진 등이며, 검사 기준 및 절차 가 엄격하여 방사선검사 시장 역시 더 성장할 것이 기대된다. - 항공 및 방위 : 수동 검사장비들이 항공기 제조 및 보수를 위하여 사용된다. 모든 부품들은 재료 열화 및 마모가 발생하므로 안전성 점검을 위한 강제 요 구사항으로 검사가 요구되고 있다. 따라서 항공 산업에서의 방사선검사는 계 속 증가할 것이다. 전투기 및 지상 탱크, 총탄, 장갑차 차체 등 방위산업용 장비들은 기능 및 안전성 측면에서 비파괴검사는 필수사항이다. 최근 방위산 업으로 예산이 증가하였고 따라서 방사선 검사 시장 역시 함께 증가하였다. - 발전소 : 발전소는 특히 수동용 방사선장비 시장이 큰 곳으로 원자력발 전소의 원자로 및 각종 압력용기, 화력발전소의 수증기 및 가스 터빈 등이 있다. 세계 시장의 증가 및 계속적으로 전력 수요가 요구되므로 방사선검사 시장은 증가할 것이다. - 주조물 및 1차 금속 : 방사선검사는 중금속 주조물 및 단조품에 폭넓게 이용 되며, 알루미늄 경금속 엔진, 단조품, 배관 및 튜브 등에도 이용된다. 방사선 검사는 산업체에선 주로 공정 중 검사에 이용하며, 석유화학, 자동차, 선박 및 항공 산업에서 주조품 수요에 따라 방사선검사 산업도 증가할 것이다. - 오일 및 가스 : 주로 수동용 X선을 이용하여 오일이나 가스 배관에서의

120 부식, 열화 및 누설을 식별하기 위하여 이용된다. 그리고 저장 수위 및 벽 두께를 측정하기 위하여 방사선검사가 이용되기도 한다. 최근 아시 아 태평양 지역, 동구권 및 중동 지역에서 오일 연료수요가 급증하면서 방사선검사 시장도 함께 증가하였다. - 기타 : 반도체 칩, 서킷보드 및 기타 전자 부품 검사에 RT이용되기도 한다. 나. 세계 초음파탐상검사 장비시장 디지털화 및 컴퓨터화로 발전하는 UT기술 - UT는 가장 보편적인 NDT 방법 중의 하나로서 짧은 파장과 높은 주파수의 음파를 이용한다. 이러한 초음파의 발진과 검출은 압전효과의 발명으로 가능 해졌다. UT에서 높은 주파수의 음파가 시험대상 재료 속으로 진행할 때 결 함이 나타나면 초음파는 반사하며, 음의 진행시간과 신호의 진폭이 측정된다. 거의 모든 펄스에코방식을 이용하고 있다 년대 UT장비는 고체회 로, 다중채널시스템, 모듈화, 디지털 출력으로 진입한 시기이다. 특히, 고 정 밀 펄스에코 두께측정기와 연결된 신호처리 및 컴퓨터와의 융합은 새로운 디 지털/컴퓨터화한 UT시대에 진입하였다. 이후 증가하는 UT수요에 따라 더욱 강력한 컴퓨터의 데이터처리와 스캐닝 시스템의 인공화가 진행되어 왔다. - 아래의 표는 세계 각국의 초음파 검사 장비시장 분석결과로서 2011년 백만블에서 2015년도에는 백만불로 증가할 전망이다. [표 2-42] 세계 초음파검사 장비시장 연도별 추이(단위 : US$ 백만불) 국가 % CAGR 미국 캐나다 유럽 아시아 태평양 기타 합계

121 세계 표면검사 장비시장 - 표면검사는 크랙이나 기타 결함들의 검사에 이용된다. 표면검사로 자분 탐상검사와 액체침투탐상검사가 이용되며 주로 철강재료, 스테인리스 강, 동, 알루미늄, 티타늄 및 특수 합금들에 활용이 되는데, 특히 원자력 발전소 및 항공기 엔진, 터빈 블레이드 검사로 많이 활용된다. 인도, 중 국과 같은 신흥 국가들의 산업들이 발달하면서 표면검사 장비 시장이 활성화되고 있으나, 기술개발의 부재로 새로운 NDT 기술의 채택이나 대체가 그렇게 활발하지는 못하다. [표 2-43] 세계 표면검사 장비시장 연도별 추이(단위 : US$ 백만불) 국가 % CAGR 미국 캐나다 유럽 아시아 태평양 기타 합계

122 [표 2-44] 세계 표면검사 장비 시장(비율) 사 용 자 자동차 군사/항공/방위 발전소 차금속 및 주조품 오일 및 가스 기타* 합 계 * 교육 훈련원, 화학공장, 정부 기관, 운송 등 포함 - 자동차 : 자동차 산업은 표면검사의 주요 시장으로 자동차 부품, 차제 부품, 크 랭크샤프트, 및 축 들을 검사하는데 사용된다. 아시아 태평양 지역에서의 수요 급증 및 엄격한 안전 및 품질 기준 강화로 표면검사 수요가 증가하고 있다. - 항공 및 방위 : 표면검사는 우주선 및 항공기 표면검사에 이용되고 있으 며, 기술 특성 상 복합재, 비금속 및 금속재 표면 검사에 활용이 가능하므 로 시장은 풍부하다고 볼 수 있다. 새로운 스마트 및 복합재 신소재의 소 개 및 군용 장비의 적용 등으로 표면검사는 더욱 활성화되어 최근 몇 년 간 연구 개발이 활발하였다. - 주물 및 1차 금속 : 주물 및 1차 금속 산업들은 표면검사 장치의 가장 중 요한 시장이다. 튜브, 금속 제조품, 단조품, 및 주조품들은 표면검사가 요 구되고 있으며, 자분탐상기술은 알루미늄, 강 및 철강재료 표면에 있는 표 면결함이나 크랙을 검출하는데 활용이 되고 있다. - 기타 : 운송산업, 특히 철도산업에 이용이 되고 있고, 용접부 검사 및 선 박검사에도 이용이 되고 있다

123 분야별 세계 장비시장 - 표 2-56은 이용분야를 6개 분야로 나누어 비파괴검사 장비시장을 연도별로 나타낸 것으로 2006년도 920.9백불에서 2010년 백만불 그리고 2015년 도에 백만불로 시장을 예측하고 있다. - 최근 5년간 18.3%의 증가율이나 꾸준히 상승하고 있음을 보이고 있다. [표 2-45] 분야별 세계 비파괴검사 장비시장 연도별 추이(단위 : US$ 백만불) 분 야 % CAGR 자동차 군사 항공방위 발전 차 금속 주물 오일 가스 기타 합계 기타 : 교육기관, 화학산업, 정부기관, 및 운송

124 4. 미국의 NDT시장 현황 가. 산업 분야별 NDT시장 미국의 비파괴검사 장비시장은 2005년도에 NDT기술을 이용하는 수화물 및 화물검사 시스템을 포함해서 약 22억 달러였음으로 추정하였다. 이는 앞으로 2006년과 2011년 사이에도 연평균 성장률(AAGR) 5.9%로 2005년 과 2006년 사이에도 6%로서 성장할 것에 기초하여 추정한 것이다. 이로써 2006년에는 23억 달러에 이를 것이고 2011년에는 약 31억 달러에 이를 것 으로 추정된다. [표 2-46] 미국의 산업분야별 NDT시장 전망(백만 $) 시장 구분 2005년 2006년 2011년 AAGR % 2006~2011 항공우주 화학/석유화학 제조 금속 발전 운송 보안 1, , , 기타 총 계 2, , , 앞으로 5년간 가장 빠른 성장이 예상되는 NDT기술은 "X선 촬영법, 시 각 광학 광자검사, 적외선/열사진법"으로 판단하였다. RT 검사시장의 주 요 성장 동력은 테러위협이고 이에 따른 운송수단의 안전에 대한 소요증 가로 평가한 것이다. 시각 광학 광자 부분의 주요 성장 동력은 반도 체와 그 관련 산업에서 증가하고 있는 광자검사 기술의 광범한 사용을 예 측하였다. 다른 NDT기술 중에서 "음향방출, 침투탐상, 자기검사"에 대한 미국시장은 비교적 느린 성장일 것으로 예상하고 있다. 그 이유는 자동화나 컴퓨터화 에 적합하지 않기 때문으로 분석하였다. 따라서 미국의 실사용자들이 와전 류, 초음파, 실시간 방사선 촬영 또는 적외선 사진법 과 같은 기술들을 보 다 선호함으로써 이의 이용을 단념하게 될 것으로 예견하였다

125 재료과학, 컴퓨터, 전자공학, 자동화 및 관련분야에서의 연구개발은 NDT 산업의 판도를 계속해서 바꾸고 있고, 여러 개의 검사방법을 통합하려는 노력은 계속될 것이며, NDT 산업의 회사는 비파괴검사 기술을 그들의 주요 포커스로 맞추어 인수합병을 통해 시장위치를 증강하고 있다. 이런 회사들은 원격로봇조작, 무선통신, 신경회로망 및 월드웹(WWW)의 활용 을 통해 NDT를 미래산업으로 통합하도록 기대하고 있다. 이러한 특징들 은 그 중심에 위치한 노하우, 데이터베이스분석 소프트웨어 및 의사결정 기준이 검사자에 의해 이용 가능하게 될 원거리 모니터링을 가능케 할 것 이기 때문이다. 운송안전이 NDT장비와 공급에 대한 가장 크고 빠르게 성장하는 시장 중 하나이며, 규모크기 순으로 다른 시장은 제조(일부 전자), 발전 및 화학물 질 및 석유화학 제품 등을 포함한 검사기술일 것임 나. 기술 분야별 NDT시장 NDT검사방법은 특정 응용 면이나 시장에서 적절하게 하는 특징, 장점, 단점 을 가지고 있으며 주요한 NDT기술은 음향방출, 전자기(와상 전류), 적외선과 열, 액체침투탐상, 자기, 방사선투과, 초음파, 시각적 및 광학적인 테스트이다. 미국 NDT학회에 의해 승인된 비파괴검사 방법은 다음과 같다.. 음향방출검사(AE). 와전류탐상검사(ECT). 물질 동정 검사(ITM). 적외선열화상검사(TT). 누설 검사(LT). 액체침투탐상검사(LT) 자분탐상검사(MT). 방사선투과검사(RT). 초음파탐상검사(UT). 진동 분석(VA). 육안검사(VT). 중성자투과검사(NRT) NDT전문가, 물리학자, 야금학자, 화학자, 전기 및 기계 공학자들은 보다 더 좋고 보다 정확한 시험방법을 계속해서 개발해 왔음. 추가로 지난 20년 동안 여러 기술적 발달(컴퓨터화, 자동화, 다른 NDT 방법을 하나의 단위 로 통합)은 기술의 유용성을 증대시켜 왔다. 컴퓨터는 보다 큰 용량의 데 이터의 수집 및 획득, 검사방법의 자동화, 검사결과의 보다 빠른 해석, 검 출된 결점에 의해 취해지는 위험 정도의 추측을 하게 해 왔다. 컴퓨터의 보다 강력한 증가된 이용을 통하여 복잡한 신호처리에 대한 요구는 결함 검출 및 특징을 넘어서 그 능력을 신장해 왔고, 새로운 발전은 신경회로망

126 및 인공지능을 시험장비 및 시스템으로 통합하고 있으며, 자동화를 선도하 는 기술적 진보는 시험절차를 재현성 있게 만들고 결과해석을 보다 확실 하게 하고 있다. 여러 장비 제조사들은 2가지 이상의 NDT방법을 결합시 켜 검사결과를 개선시키고 있는데, 이러한 예의 한 가지는 레이저 초음파 기술로서 광학기술과 초음파 기술을 하나의 장비에 결합시켜 종이제작 과 정에서 성공적으로 이용되고 있다. 아래 표는 미국의 각 분야별 시장전망을 2006년과 2011년으로 비교해 보았다. [표 2-47] 미국의 NDT시장 전망(백만 $) 기술 분야 항공우주 화학/ 석유화학 제조 금속 발전 운송 보안 기타 총계 AT ET IRT PT MT RT UT VT 총계 다. 기술 동향 및 미래 전망 비파괴검사는 성장분야이다. 오늘날의 경제에는 제품의 품질을 보증하고, 제조과정을 제어하고, 최종비용이 들어가는 실패를 피하거나, 최소화하기 위 해 제품 제조사들은 비파괴검사를 실시한다. 비파괴검사는 제품디자인을 개 선할 수 있고, 낮은 제조비용, 그리고 일정한 품질 수준을 보증할 수 있다. 오늘날 철로, 자동차분야, 버스, 비행기, 그리고 배를 타는 것은 생활의 생 명과 직결되는 분야가 되었다. 대중들은 이러한 교통수단에 대한 안전 및 신뢰성을 보증받기를 원하고, 기계적 결함이 없기를 바란다. 시내버스의 앞 부분(spindle)은 커브 길에서 부서지지 않아야 하며, 비행기의 착륙 기 어도 착륙시에도 부서지지 않아야 한다

127 오늘날 제조하는 사람은 제품이 더 좋게, 더 빠르게, 그리고 자동기계화로 할 수 있도록 제품의 다양한 여러 배합으로 수행한다. 이익이 일관된 결과 물에 의존한다는 것을 경영진은 알기 때문에 기계가 계속적으로 작동되기 를 경영진은 기대한다. 모든 사람은 제품에 결함이 없기를 기대하고 가치 를 제공하기에 충분한 제품을 기대하고 있다. 이미 많은 확고한 기술을 갖 춘 비파괴검사는 이러한 노력에서 중요한 역할을 수행한다. 이러한 장점을 가진 비파괴검사는 생산경제의 중요한 부분이 되어 왔다. 확고한 기술과 사용에 추가하여 새로운 것들이 미래에는 기대되고 있다. 나노기술학의 역할, 나노 제조와 나노 제품들은 새로운 검사방법의 발전을 이끌것이다. 이러한 환경에서 전통적인 검사장비의 판매는 계속적으로 성 장을 지속할 것이다. 새로운 검사기술의 발전은 현행의 기술을 접목한 확 정된 사양을 갖춤으로서 이 분야의 빠른 성장을 리드하는 새로운 시장 요 구를 만들어 낼 것으로 기대된다. 여러 표에서 나타나듯이 비파괴검사 시장은 꾸준히 발전하고 있다. NDT 장비와 공급자들에 대한 미국시장은 [표 2-47]에서와 같이 2005년에 22억 달러, 2006년 23억 달러 그리고 2011년에는 31억달러 가까이 성장할 것으 로 기대된다.(다음 5년 동안의 5.9%의 년간 평균성장률을 기준해서)

128 5. 일본의 NDT시장 현황 가. 비파괴검사 매출액 추이 비파괴검사 수탁업무의 시장규모는 구조물에 대해서만 집계되었고 근래 몇 년간 전년도를 상회하는 추세이다. 수주단가보다는 검사업무량의 증가가 한 원인으로 분석된다. 일본 비파괴검사공업회 가맹기업의 집계는 약 1,370억 엔인데 이는 대규모 회사인 비파괴검사(주)가 가맹기업이 아니기 때문이다. <그림 2-10> 일본 비파과괴검사 연도별 매출액 (비파괴검사공업회 가맹기업에 의한 집계) 년간 매상고 상위기업은 비파괴검사 를 제외하고 수십억엔 규모가 평균이 지만 중견기업부터 소규모기업은 년간 매상고가 수억엔의 범위로 다수 존 재하고 있다. 비파괴검사업계의 특징으로서, 원청으로 부터의 1차 하청, 2차 하청과 기업 간에 있어서의 업무가 재위탁이나 외주화되는 경우가 많다. 이것은 업무가 집중되는 시기가 있다는 것과, 각각 숙련된 검사업무나 보 유기술이 있는 등에 의하기 때문이다. 업계의 비중이 큰 비파괴검사 의 매상고는 25,500 백만엔이고, 대략, 업계 의 시장점유율이 12.8%이다.(시장규모 160,000 백만엔으로 산출) 뒤이어, 일 본공업검사 의 61,000 백만엔, 신일본비파괴검사 의 6,000 백만엔. 상위기

129 업의 위치는 수년간 불변이고, 더욱더 실적을 독파하고 있는 실정이다. 이 른바 대기업으로 불리는 기업은 연간 수십억 엔으로 거래량이 높지만, 그 외의 기업은 연간 수억엔 이하가 많고, 저변이 넓은 것이 비파괴검사 업계 이다. 이 업계구조는 이전부터 큰 변화가 없고, 이후에도 동일한 특징을 나 타날 것이지만, 인재의 확보나 수탁단가의 개정, 검사기술의 개선, 글로벌화 등의 시대적 요구에 대응하여 가기 위해서는 업계 스스로 개혁이나 개선이 또는, 참여기업의 기업 간 합병 등이 필요할 것이다. 나. 비파괴검사 장치산업 현황 비파괴검사 장치 / 기기의 총 시장은 2007년도에 약 2,480억 엔이었다. 검 사 수요가 견실한 데에다 경기호황의 영향에 따라 전년 비 2~3%의 신장 을 나타내고 있다. 비파괴검사 장치/기기의 시장을 구성하는 분야로는 의료 용 초음파나 X선에 의한 진단 장치와 내시경 등이 있고, 건물이나 구조물 을 비파괴로 검사하는 장치ㆍ기기가 있다. 공업제품에 대해서는, 식품부문, 농산물 등을 검사하는 산업분야가 있지만, 이들 시장규모는 의료용이나 구조물 용도에 비하면 아직 크지 않다. 일본 내 전체의 비파괴검사시험장치ㆍ기기의 용도별 시장규모에 대해서는 아래 그림 2-11과 같다 <그림 2-11> 비파괴검사 장치ㆍ기기의 시장규모 예측 ( 矢 野 경제연구소 추산)

130 <그림 2-12> 비파괴검사 장치ㆍ기기의 시장규모(2005~2007) [표 2-48] 일본 전체의 비파괴검사 시험장치ㆍ기기의 용도별 시장규모 내 역 금액(백만엔) 건물용도 15,000 53,000 의복재료, 약품, 식품 10,000 산업용도 일렉트로닉스 40,000 농업 2,000 기타 1,000 의료용도 170,000 합 계 238,000 건물ㆍ구조물용도에 대한 조사결과를 그 규모는 약 155억엔이며 MRI나 CT(초음파나 X선에 의한 진단ㆍ검사) 등 의료용기기 시장의 1,780억엔을 더하면 총 시장은 대략 2,480억엔으로 추산된다. 구조물용(원자력이나 교량, 터널, 플랜트, 기타)분야에서는 호경기를 반영하 여 계속해서 견실한 신장을 나타내고 있다. 기존시설의 검사, 진단, 유지의 높은 수요가 수년간 계속되고 있고, 시장 상황은 호조이다. 구조물 외면의 박리나 내면의 이상발견 등의 계속적인 정보에 의해 해당 개소의 검사나 조사에 따라 구조물 외부나 내부에 피로나 손상이 발견되는 보고가 증가하 고, 그 정보가 구조물 이외 부분의 점검 또는 진단을 하게 되고, 비파괴검 사나 파괴검사를 감시 또는 정기점검을 앞당기는 요인이 된다

131 제조공장에 있어서의 생산ㆍ출하품에 대한 비파괴검사 수요도 계속 증가하 고, 시장 확대 요인의 하나가 되고 있다. 산업용의 범주 내에서는, 식품이나 약품ㆍ의류 재료품 분야에서 이물질 검사 목적에 비파괴검사기술이 사용되 고 있고, 시장이 계속 확대되고 있다. PL법이나 ISO 관계 대응책으로서 또는 소비자의 높은 안전지향 욕구에 대 응하는 이물질검사장비의 요구가 있다. 이물질 이외에 포장내부의 상품자체 의 유무나 그 형상 등도 검사항목에 부가하게 되고, 계량계 등과 병행할 필 요성이 증가하고 있다. Electronics분야에서는 프린터 기판상의 전자장치의 땜납부착상태, 장치의 유무 등을 검사할 목적으로 비파괴검사장치가 요구되 고 있고, 고기능화나 고속처리, 장치의 저가격 화로의 수량 증가 등의 요인 으로 시장규모가 신장하고 있다. 농업분야에 있어서의 비파괴검사로서는, 생산 집하된 과일이나 야채의 표면 이나 내부 품질을 검사 측정 할 목적이고, 따라서, 각지의 집하장(JA나 농 업법인 등)에서 선별기계ㆍ장치의 요구가 있다. 지금까지의 외관 선별에 부 가하여, 내부 숙성도나 당도를 측정하기 위해, 또한 과육상태를 검사하는 것이고, 기타 산지와의 차별화를 꾀하기 위해 도입ㆍ보급하고 있다. 기타, 교통기관에서의 수하물검사나 물류시설에서의 유통품 점검용도, 지하 유적이나 도로매설물의 검사ㆍ측정 등의 비파괴검사 용도가 있다. [표 2-49] 일본 주요 비파괴검사 시험장치ㆍ기기관련 출하 추이 (단위 : 백만엔, 대) 구 분 의료용 X선장치 초음파응용장치 (의료기기) 전자현미경 정밀측정기 (광학측정기 포함) 출하액 출하량 출하액 출하량 출하액 출하량 출하액 출하량 2003년도 161,193 19,137 72,587 46,093 30,943 1,554 54, , 년도 152,212 17,261 75,846 44,851 35,300 1,815 66, , 년도 191,367 23,365 94, ,598 42,052 2,528 84, , 년도 204,308 23,096 88,105 83,473 45,462 2,675 88, , 년도 201,836 23,637 94,356 79,989 46,992 2,568 79, ,

132 비파괴검사의 정의에 관계없이, 이른바 검사장치나 검사기기를 제조하여 판 매하는, 또는 해외로부터 수입하여 판매하는 등의 대기업 또는 유력기업은 일본에서 약 100개사 정도로 관찰된다. 이외에 소기업이나 벤처기업 등도 감안하면 총 기업수는 200개사 전후로 판단된다. 다. 기술 동향 및 미래 전망 비파괴검사기술에 관한 기술연구는 대학이나 공적 연구기관 등과 민간 기 업에서 폭넓고, 많은 연구가 진전되고 있는 특징도 있고, 풍부한 토양과 환 경이 축적되어 있다. 선두적인 연구나 개발도 받아들이면서 비파괴검사업 계에서의 사용자측과 판매자 측, 업계단체 등도 증가된 기술의 탐구와 실 용화, 응용화가 기대된다. 최근 비파괴검사에 관한 기술이나 응용전개에서 두드러진 주요 경향은 다 음과 같다. - 초음파기술의 채용 증가 - 화상처리에 의한 개량 - Sensing기술 - 원격 검사 또는 관리 - 선공정이나 후준비(검사표면 그대로의 상태) 등을 생략하는 것도 가능한 검사 - 아날로그로부터 디지털화에 대응하기 위한 DB화 해외와 관련되어 주목할 부분이 있다면, - GE 인스펙션과 올림퍼스, 2개사에 의한 종합검사 메이커로서의 global 전개 - 원자력 발전의 채용ㆍ도입을 향한 마인드 향상에 따른 비파괴검사 요구 - 중국을 시작으로 하는 아시아에서의 검사요구 증가이다. GE와 올림퍼스는 세계적으로 전개하면서 자사에 없는 검사기술을 가진 기 업을 흡수함으로써 모든 검사방식을 보유하고, 사용자로부터의 폭넓은 요 구에 대응해 간다는 자세가 눈에 띈다. 에너지 사정과 CO2 삭감으로서의 원자력발전이 직시되는 경향에 있다. 미 국에서는 원자력발전 건설이 재개되고, 이를 위한 설비 수요의 움직임이

133 나오고 있다. 비파괴검사는, 원자력설비의 가동 전 검사수요를 시작으로, 가 동 중에 나오는 발전소의 정기점검 수요도 증가하게 된다. 비파괴검사장치ㆍ기기의 차후 시장규모는 2010년에 약 2,550억엔, 2015년에 는 대략 2,700억엔으로 예측된다. 비파괴검사수탁업무의 시장규모는 마찬가 지로, 1,450억엔, 1,700억엔으로 예측된다. 이것은 관련 기업의 조사ㆍ청취 결과를 중심으로, 업계단체의 상황이나 전 회 조사 등을 가미한 예측이다. 이전의 조사에서 장치ㆍ기기에 대한 이번 예측을 상회하는 수치를 나타내었지만, 이번 조사는 하향 수정하였다. 그 이유는 근래 수년간의 추이가 호경 기 요인에 의해 견실한 상태이고, 그 견실상태에 대한 반작용의 영향이 차후에 발생한 다고 내다보았기 때문이 다. 신규 구입된 또는 갱신된 장치나 기기를 본격적으로 활용하여 가동시 키는 시기이기 때문이기도 하다. 한편, 수탁업무에 대해서는 반대로, 전회의 예측보다 높은 예측치이다. 이것 은 검사요구는 더욱 높아지고 있고, 검사업무의 아웃소싱 요구가 지금까지 이상으로 진전된다고 예상하기 때문이다. 플랜트나 공장 등에서의 숙련자 부족이나 그에 따른 보유검사기술의 저하, 검사업무의 가속화 등, 사용자측 에서의 과제가 요인이 될 것이다. 비파괴검사장치ㆍ기기의 판매는 원자력발전소나 화력발전소에서의 정기검 사를 시작으로, 교량, 건물외벽 등의 구조물을 중심으로 공장에서의 생산품, 유통ㆍ교통 분야에서의 품질 체크나 보안용도에 있어서의 검사수요 상승 등, 어느 분야에 있어서도 안전이나 안심 등을 더욱 지향함으로 시세상 승이 발생하는 것으로 생각된다. 검사수탁시장은 발 전소나 플랜트의 배관 ㆍ탱크, 교량, 터널 등 일정 또는 특별한 수요가 차후에도 계속되는 외에 산업분야에서도 검사업무의 아웃소싱 요구가 나올 것으로 예상되며, 이들 요인에 따라 확실한 시장형성이 이루어지게 될 것이다. 비파괴검사 시장에 대한 공통된 견해는 사업의 성장이나 전체 시장 확대 등의 낙관적인 견해이다. 사용자측의 검사요구에 대응하는 기기의 개발이 나 시스템구축으로 사업의 확실한 성장을 기대하는 외에, 수탁업무에서는 발전소나 플랜트의 견실한 수요를 들 수 있고, 이것이 성장요인이 되고 있 다. 그러나 장치ㆍ기기판매에서는 검사의 수요가 낮은 상태를 유지한다. 차후에 있어서, 경기저하나 비용 삭감 등의 영향으로 시장의 확대는 기대

134 하기 어려운 부분도 나타날 것이다. 정밀 검사장치ㆍ기기에서 모든 高 가격 대 타입과 같은 것은 생각처럼 판매가 신장되지 않는 경우도 예상되고, 범 용 타입에 있어서는 가격 하락 제어나 부가가치품 개발 등이 필요하다. 검 사요원 부족으로 인해 기술레벨의 고저를 묻지 않고 간단하게 조작하기 쉬 운 장치ㆍ기기에의 요구가 더욱 높다. 그것에 대응하는 기업이 본 시장에 서 활약하게 된다. 이번 조사ㆍ청취에서는 안정된 비파괴검사 업계로서의 견해가 두드러진다. 그 이유로서, 검사업무에 관해 특기한다. - 유력 대기업과 고객기업과의 단결된 관계 - 단결된 검사에 의한 신뢰, 숙련 (데이터 보유) - 안건에 대해 복수 기업에 의한 공동인원 대응 - 업무나 지역 등 독립된 영역에서의 존재 등을 들 수 있다. 그러나 이는 업계 저변에 위치한 중소규모 기업에 있어서는 들어맞지 않는 부분도 있다. 수주단가의 저하와 그 영향을 전가하고, 여유 없는 업무기간, 불리한 입장, 기업체질ㆍ체력개선의 한계 등의 부분이 지적된다. 특히, 검사 기술의 습득이나 보유, 스킬업 등은 일차도급, 이차도급의 기업에 있어서 중요한 과제이다. 업계에 있어서 관계자간 양호한 관계를 만들고, 업계의 건전한 방향성 탐구 등이 긴급하다

135 6. 선진 외국의 NDT 기술동향 및 전망(종합) 가. 다양한 기술과 결합하여 비약적인 발전을 실현 컴퓨터, 전자, 재료과학, 및 기타 유관 분야에서의 일련의 기술적인 발전들 이 비파괴검사 발전에 큰 영향을 주었다. 한 가지 기술로는 비파괴검사 기 술 발전에 영향을 줄 수 없으며, 여러 종합적인 기술들로 인해 지금의 비 파괴검사 기술이 발전되었다. 이러한 종합적인 발전으로 결함 검출능이 높 아졌으며, 비파괴검사 신뢰성이 향상되었다. 데이터 혼합 기술들로 인해 효 율적인 데이터 수집 및 처리, 재료의 건전성과 관련한 시험변수들의 완전 한 해석이 가능하게 되었다. 코어 하드웨어와 교환 탐촉자 및 모듈을 사용한 초음파 및 와전류검사를 위한 장치들이 현재 상용화되고 있다. 이러한 시스템을 지원하기 위한 상 용 소프트웨어 패키지들이 여러 비파괴검사 기법으로부터 얻은 데이터들을 처리하기 위하여 개발되었다. 데이터가 얻어지면, 이미지는 일반 소프트웨 어 장치들을 사용하여 분석되고 조정될 수 있다. 하드웨어에서 처리속도의 향상은 방사선검사, 초음파 및 쉐어로그래피를 포함하여 파동을 근간으로 하는 모든 비파괴검사법의 실시간 이미지를 생성하는데 공헌을 하였다. 유한 요소 해석, 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어 같은 해석 기구를 사용하 여 상호 처리 시뮬레이션을 그래픽으로 표현할 수 있는 시험절차서가 개발 되었다. 더구나 마이크로 전자의 발달로 포켓 크기의 소형 포터블 장치들 도 개발되고 있다. 나. 위상배열 기술의 정착과 활용도 증가 위상배열 기술이 의학 산업에서 제조 산업으로 성공적으로 전환하였다. 이 런 기술의 이동은 전반적으로 비파괴검사 기술개혁의 잠재성을 제공해 주 었다는데 큰 의미가 있다. 시험체에 전자적으로 관리되는 다중 소 탐촉자 의 적용으로 검사시간이 많이 감소되었으며, 전반적으로는 제품 단가를 낮 추는 결과가 되었다. 위상배열기술이 의료 산업에서 성공적으로 도입되어 비파괴검사 전반으로 천천히 확산되고 있다. 초기 투자 금이 높은 것이 단점이나 단일 탐촉자 검사에 비하여 상상할 수 없는 장점이 많아 자동차 산업, 항공 산업 분야 및 비파괴검사 전반적인 영역으로의 폭넓은 활용이 전망된다

136 다. 재료 개발에 따른 검사수요의 증가 철강 같은 전통 재질의 강도와 인성을 가지면서, 경량이고 쉽게 얻을 수 있 는 신 재료를 개발하기 위하여 산업체 및 과학자들은 꾸준히 연구를 하였 다. 자동차, 항공, 군사 및 기타 응용을 위하여 복합 및 스마트 재료를 개발 하는데 초기에 많은 연구들을 하였으며, 이들 신 재료들은 바디 프레임을 비 롯한 여러 응용에 폭넓게 사용되었다. 모의 혹은 실시간 환경에서 이들 신 재료의 기능을 시험할 수 있는 특별한 장치도 필요하게 되어 개발되었다. 항공기 제조자들이 현재 많이 사용하는 복합재들은 복잡한 검사 기술이 요 구되었으며, 항공 산업에서 X선 검사를 필름이 없는 디지털 방식으로의 전 환은 일대 혁신이었다. 보잉사는 필름이 없는 X선 검사시스템으로 전자 디 지털 표준 이미지를 개발하였고, 필름 없는 디지털기술로 주조품과 같은 생산 하드웨어를 검사하는 것은 대단히 혁신적인 것이었다. 복합재를 검사 하는 새로운 기술을 연구하던 연구자들은 의료용 검사 목적으로 사용되던 유도 초음파검사 기술을 산업용으로 발전시키는데 공헌을 하였다. 라. 지속적인 신기술의 개발 공중(airborne) 초음파 및 광 홀로그래피 같이 속속 개발되고 있는 혁신적 신기술들은 비파괴검사 분야에서 새로운 전기를 만들고 있으며, 검사 운영 효율을 극대화하는데 기여하고 있다. 지능적 검사법의 한 예가 컴퓨터 토 모그래피(CT)로 측정된 투영 데이터를 숫자로 뒤에서 투영하여 단면 이미 지 상의 정보를 얻는 영상법이다. 이는 컴퓨터가 필요하며, 원론적으로 컴퓨터 토모그래피는 시험체의 밀도 및 혹은 원자번호가 다를 때 시험체를 3차원으로 분석하는데 있어 가장 최 고의 방법이다. 마. 장치의 소형화 및 하이브리드화 마이크로 전자와 소프트웨어로 통합된 장치들이 검사자들에게 아주 인기가 많았으며, 장치의 소형화 유도는 비파괴검사 산업에 주요한 기술 발전을 공헌하였다. 이 기술은 검사능력을 강화함은 물론 장치의 무게와 크기를 줄이고 단가를 줄이는데 주요 역할을 하였다. 하나의 장비에 다양한 검사기술을 접목시키는 것이 일종의 트렌드가 되고 있다. 다양한 검사방법의 활용을 통해 기능성을 개선하고 검사결과의 신뢰

137 성을 향상시키는 멀티모드 시스템을 개발하기 위한 노력이 계속되고 있으 며 또, 다양한 분야에서 성공을 거두고 있다. 바. 자동화 및 온라인 모니터링의 실현 수작업 검사는 시간이 많이 소요되며 경비가 많이 든다. 또한, 검사자에게 물리적으로 위험할 때도 있다. 전체 면적을 검사하기 위한 몇 가지 형태의 로봇 시스템을 사용한 자동 검사는 향후 더욱 더 보편화가 될 것이다. 로 봇을 사용하면 원격으로 접근이 가능하고 신속한 검사를 많은 부위에 대해 할 수 있다. 자동검사 및 이미지를 영상화하기 위한 스캐너 및 로봇들이 계속해서 개발되고 있다. 토목 분야에서 스마트(smart) 구조물의 소개는 토목건축 검사자들에게 온 라인으로 구조물의 건전성을 모니터링하게 하였다. 광센서들은 구조물의 내부에 있는 깊고 작은 균열 결함들을 검출하며, 무선 감지기는 검사 장비 의 소형화를 이루는데 공헌하였다. 특히 콘크리트 및 구조물의 진단/감시 시스템은 더욱 발전하고 빠르게 정착될 가능성이 높다. 그리고 무선 센서의 개발은 비파괴검사 기술을 더욱 고도화하였다. 무선 센 서의 개발로 격리된 결함들을 검출할 수 있게 되었으며, 결과를 검사 시스 템에 즉시 보고를 할 수 있게 되었다. 이로 인해 비파괴검사 시스템이 소 형화되고 간편하게 되었다. 자동차, 제조 및 항공 산업들은 실시간 공정관리 체제로 변화하고 있다. 이 는 독립검사를 의미하는 것으로, 검사 공정은 직접적으로 생산과 직결된다. 그 예로 용접 전극봉 속에 놓인 초음파 장비로 스팟 용접 공정을 모니터하 는 것이다. 이렇게 비파괴검사 시스템들이 각각의 생산 공정을 실시간으로 관리함으로써 산업체는 100% 만족한 생산 결과를 얻을 수 있게 될 것이다

138 제 Ⅲ 장 첨단 비파괴검사 기술개발과 전략 제1절 1차 계획의 성과분석 및 향후 추진방향 제2절 기술분야별 첨단기술의 동향과 전망 제3절 신규 추진과제

139 제 Ⅲ 장 첨단 비파괴검사 기술개발과 전략 제1절 1차 계획의 성과분석 및 향후 추진방향 1. 제1차 진흥계획에 따른 연구개발 추진현황 및 성과 가. 제1차 진흥계획에 따른 연구개발 실적 (1) 핵심원천기술개발 구조물 진단을 위한 압전센서 Networking 기술 개발 무아레 광섬유 센서 시스템을 이용한 다점측정(multiplexing) 및 다변수 (multi-parameter) 측정 기술 개발 구조물의 Mid-infraRed 측정에 의한 응력 및 피로한계 Real-Time 예측 시 스템 개발 원전설비 유도초음파 비파괴검사의 정량화(Quantification)와 영상화(Imaging) 를 위한 핵심 요소기술 개발 극미세 재료손상 진단을 위한 비선형 초음파 기술 개발 선형 및 비선형 음향효과에 기인한 진단신호의 고감도 검출을 위한 시간역전 초음파 검사 기술 개발 초기열화 진단을 위한 극초단 레이저 초음파 기술 개발 UAFM을 이용한 표층부 물성 및 결함 평가 기술 개발 (2) 범용장비 개발 휴대용 X선장치와 γ선장치를 겸용한 Digital Radioscopic System 개발 철강 배관의 손상 진단 및 미세 결함 검출을 위한 와전류 자동 검사 시스템 개발 (3) 애로기술 개발 위상배열 초음파 탐상기를 이용한 용접부 평가를 위한 Probe 및 자동 스캐너 개발 초음파 자동 검사용 구동 모듈 및 C-scan 프로그램 개발 (4) 원자력기술 개발 원전배관손상 비파괴진단 신기술 개발

140 나. 연도별 투자현황 [표 3-1] 첨단 비파괴검사기술개발사업 연도별 투자현황 (단위: 백만원) 연차별 사 업 명 예산 비고 원자력기술개발사업 - 원전 배관손상 비파괴 진단 신기술 개발 1,300 방사선기술개발사업 - 첨단비파괴검사기술개발 800 소 계 2,100 원자력기술개발사업 - 원전 배관손상 비파괴 진단 신기술 개발 1,300 방사선기술개발사업 - 첨단비파괴검사기술개발 1,550 소 계 2,850 원자력기술개발사업 - 원전 배관손상 비파괴 진단 신기술 개발 1,023 방사선기술개발사업 - 첨단비파괴검사기술개발 1,450 소 계 2,473 원자력기술개발사업 - 원전 배관손상 비파괴 진단 신기술 개발 1,023 방사선기술개발사업 - 첨단비파괴검사기술개발 1,450 소 계 2,473 원자력기술개발사업 - 원전 배관손상 비파괴 진단 신기술 개발 1,023 방사선기술개발사업 - 첨단비파괴검사기술개발 1,450 소 계 2,473 총 계 12,369 원자력 연구개발기금 일반회계 원자력 연구개발기금 일반회계 원자력 연구개발기금 일반회계 원자력 연구개발기금 일반회계 원자력 연구개발기금 일반회계

141 다. 추진성과 분석 투자규모 - 원자력 기술개발 사업에서 1개 단위과제에 약 57억원의 연구비가 지원되 었으며, 방사선기술개발사업의 첨단비파괴검사기술개발에서는 22개 과제 가 하향식 및 상향식 과제로 선정되어 약 67억원이 지원되었음. (과제당 평균 1억원/년 3년 지원) 핵심원천기술개발 추진실적 - 상시 감시기술의 기반기술인 압전센서 네트워킹과 광섬유 센서측정기술, 고감도 고기능 신기술 측면에서 유도초음파, 비선형 초음파, 레이저 초음 파 기술, 극미세 결함진단을 위한 UAFM 기술에 대한 기반 연구가 수행 되는 등의 성과 - 그러나 온라인 상시감시, 신원리에 기반한 신기술 개발 등 측면에서는 매 우 미흡함 범용장비의 국산화 및 첨단장비개발 추진실적 - 장비개발 측면에서는 디지털 Radioscope와 와전류 자동검사 시스템 개발이 이루어지는 성과는 있었으나 전반적인 장비개발 연구는 매우 부족하였으며, 특히 시스템 개발이나 고성능 첨단장비의 개발은 이루어지지 않았음. 애로기술개발 추진실적 - 초음파 검사의 자동화를 위한 연구가 2건 수행되었으며, 피폭저감이나 RT 대체기술의 현장적용 등 측면에서는 미흡함. 기타 추진실적 - 원자력 기술개발 사업과 방사선기술개발사업의 첨단비파괴검사기술개발 이외에도 교과부의 원자력 연구기반확충사업(8억원 규모)이나 지경부의 전력산업연구개발 사업(50억원 규모) 등에서 비파괴검사기술 관련 과제가 수행되었으나 산발적인 단위과제 형식의 지원에 그침

142 성과분석 - 기술수준의 선진화를 조속히 달성하기에는 매우 부족한 투자규모임 - 원전 적용기술개발에 치중되었으며 적용분야의 확대가 필요함 - 그러나 선택과 집중을 통해 일부 기술에 있어서는 선진국과의 기술격차를 크게 좁히고 부분적으로는 대등한 수준으로 향상되는 성과가 있었으며, 전반적으로 선진국 대비 기술의 수준을 35%에서 50% 수준으로 향상 시킨 것으로 판단됨. 특허등록건수가 1990~2007까지는 미국의 35%, 일본의 39% 정도에서 1 차진흥계획중이라 할 수 있는 2008~2010에서는 미국의 43%, 일본의 45% 수준으로 증가 (2010 특허동향분석보고서, 특허청) 논문발표건수는 미국, 일본, 유럽, 중국, 인도보다 매우 낮은 비중 (QNDE, NDT&E Int., Material Evaluation 등 최근의 관련 학술지 참조) 국내 NDT 장비의 매출 규모가 400억 정도로 미국시장 30억불 (4조)의 1% (한국비파괴검사협회 2010 비파괴검사실태조사 보고서 및 2010 Global Industry Analysis Report 참조) 장비기술을 제외한 요소기술수준의 자체분석 결과 전반적으로 평균 50% 수준으로 평가되었음

143 2. 제2차 진흥계획에서의 연구개발 추진 필요성 1차 진흥계획에 의해 추진된 연구에서는 부분적으로 선진국 수준에 근접한 원천기술을 확보하였으나 기술수준의 선진화를 조속히 달성하기에는 규모와 예산이 매우 부족한 수준 - 따라서 1차 진흥계획에 의해 추진된 기술개발의 선진화와 조기에 선진수 준에 도달 가능한 연구개발의 추가적인 추진이 절실한 실정 - 단, 완성도 높은 연구결과를 얻기 위해서는 연구개발의 선택과 집중에 의 한 특성화가 필요 비파괴검사기술개발과 관련하여 정부에서 지원한 연구과제가 실제 산업적으로 활용되거나 수출에 기여한 정도는 미미하며 이는 대부분 소규모 단위과제 형 식의 기초연구개발로 분산투자 되었기 때문 핵심기술의 해외의존도 심화의 문제점을 극복하고, 새로운 기술수요에 대응 하는 신기술연구 및 원천기술개발을 위한 체계적인 기초연구의 지속적인 개 발 필요 적용분야 확대 및 진단의 신뢰도 향상을 위한 고감도 고기능의 첨단 비파괴 검사(진단) 핵심기술 개발이 필요 - 초대형 초소형 구조물, Nano/MEMS 구조물, 고온 및 접근불가환경 등과 같이 미래형 검사 대상체에 대한 기존 기술력 접근의 한계점 노출 - 고도의 신뢰성과 안전성이 요구되는 항공우주 방위시설 등에서의 NDT 기술 수요 증대 및 사회적 관심 고조 - NDT 기술의 패러다임이 이미 존재하는 손상의 발견을 위한 기술에서 손 상의 발생 징후를 사전에 진단하는 예방안전기술로 변화하고 있음 첨단 신기술 산업분야에 적용하기 위한 융합형 NDE 기술 개발이 필요 - NT, BT, IT, ST 등 국가 성장동력기술을 융합한 차세대형 신개념 비파괴 검사기술개발의 필요성 증가 검사장비의 수입을 대체할 수 있는 국산 장비개발이 시급하며, 산업현장의 여건에 따라 NDT검사를 응용하여 자동화할 수 있는 기술 개발 필요 - 검사장비는 원전기술의 수출에서 부가가치가 매우 큼

144 3. 주요 산업분야별 첨단비파괴검사기술의 중요성 가. 원전 원전의 원료인 우라늄은 세계 전역에서 고루 분포돼 있으며, 세계 에너지 변동 에 크게 영향을 받지 않는다. 또한, 다른 에너지원에 비해 단가는 훨씬 저렴한 편이며 원자력은 자원 고갈 문제의 해결책이 될 수 있다. 현재 태양열, 풍력 에 너지 등 대체에너지 공급 시스템이 실용화 돼 있지 않고, 뚜렷한 성과를 기대 하기 어려운 상황이므로 상대적으로 원자력은 최선의 전력공급원임이 분명하 다. 이처럼 원자력 에너지 사업은 계속해서 추진해 나가야 할 명분이 타당함. 또한 원자력 발전은 그림 3-1에서 보는 것과 같이 국내 발전 용량의 30% 이상을 차지하는 주요 발전 설비이고, 에너지 단가가 낮고 탄소 발생량 또한 다른 에너지원과 비교하였을 때 매우 낮다.(그림 3-2 참조) <그림 3-1> 발전 방법에 따른 발전 비율(한국전력공사)

145 <그림 3-2> 발전 에너지원별 전력생산 단가(원자력문화재단) 그러나 국내의 경우 원자력 발전소가 좁은 국토에 밀집되어 있고, 체르노빌 이나 후쿠시마 원전사고에 따른 원자력의 안전성에 대한 요구가 그 어느 때 보다 커지고 있으며, 국내외적으로 현재 가동 중인 노후 원자로의 안전운전 과 수명연장으로 원전설비의 안전성확보가 시급한 실정임. 국내외적인 원전의 수요와 노후원전의 수명연장 그리고 무엇보다 국내의 우 수한 원전 기술 수출을 국가 신성장동력으로 삼고 지속가능한 부가가치의 창출, 종합기술로써 여러 분야 융합기술발전을 통한 시너지효과창출, 국내외 일자리창출로 국가의 위상을 한층 드높일 수 있음. 이를 위해서는 안전 관리 기술의 확보가 반드시 필요하며, 이를 위한 첨단비파괴검사기술의 독자적인 핵심원천기술개발이 시급함. - 한 미 원자력협력협정 개정과 UAE 원전 수출에 대비한 장비의 현대화 및 개발장비의 해외수출 추진에는 매우 부족

146 나. 국방 최근 북한의 연평도 도발 사건에서 보는 것과 같이 우리 군의 무기체계 품 질관리 및 점검이 제대로 이루어지지 않아 즉시 전력으로 사용하기 어려움 이 있음이 나타났다. 매년 새로운 무기 구매 및 교체에 많은 국방비를 지출 하고 있지만, 비파괴 진단을 통한 정량적인 검사가 이루어지지 않고 있다. 그 뿐만 아니라 국방 무기를 전문적으로 비파괴 진단할 수 있는 인력 또한 부족한 상태이다. 그림 3-3과 같이 해군력을 증강시키기 위해 독도함을 건조, 배치하여 사용 을 하고 있지만 이, 착륙하는 군용 헬기의 날개부분에 해수의 염분으로 인해 부식의 우려가 있다. 특수 처리를 통해 부식을 방지 할 수도 있지만 부식의 발생 여부, 부식의 성장 여부를 첨단 비파괴 진단 기법을 통해 확인하고, 진 단하는 기법에 대한 연구가 필요하다. <그림 3-3> UH-60 상륙기동헬기(조선일보)

147 다. 에너지 산업 최근 정부는 러시아에서 북한을 통해 또는 해상 운반을 통해 천연가스를 공 급받기로 하는 협상을 진행 중이다. 그림 3-4에서 보는 것과 같이 러시아에 서부터 북한을 통과하여 한국에 공급되는 천연가스의 경우 천연가스의 안정 적인 공급과 사용을 위해 공급 배관의 안전 진단이 필수적이다. 천연가스 공 급 배관의 경우 북한을 통과하여 한국에 오는 만큼 길이가 아주 길다. 이러 한 장거리 배관을 안전하게 비파괴진단하기 위해서는 첨단 비파괴 진단기법 의 개발이 필요하다. 해외 기술에 의존하는 것이 아니라 국내 연구를 통해 개발이 되어야한다. <그림 3-4> 러시아에서 북한 또는 해상으로 운반될 가스(한겨레 )

148 라. 교통, 수송 안전진단 Airbus사가 개발하여 전 세계 항공사들에게 보급하고 있는 A380의 경우 탄 소섬유를 적용한 복합재료의 사용량을 급격히 증대하여 무게를 줄이고 많은 승객을 태우고 운항 할 수 있도록 설계가 되었다. 이러한 대형 항공기의 경 우 한 번의 사고로 많은 인명피해가 발생할 수 있기 때문에 고도의 안전관 리 기술이 필요하다. 대한항공은 10기, 아시아나 항공은 6기를 주문하였다. 이로써 총 16기의 초 대형 항공기가 최대 800명씩 수송하게 된다. 따라서 국내에서도 새롭게 개 발된 대형 항공기에 맞는 자체적인 진단 기술 개발이 필요하다. 보잉사의 대형 항공기인 B787도 복합재료를 사용하여 무게를 줄이고, 연료 효율을 높여 중, 단거리 비행용으로 개발된 항공기로, 항공기 동체, 날개 등 대부분의 구조물이 복합재료로 이루어져있어 기존의 항공기 안전진단 기법 을 그대로 적용하기에는 어려움이 있다. 따라서 탄소섬유를 사용한 복합재료 의 안전진단을 위한 첨단 비파괴 진단기법이 개발되어야한다. <그림 3-5>대한항공 A380인도식(Airbus) <그림 3-6> Boeing 787 복합재료 비율

149 우리나라는 전 세계적으로도 인정받는 철도 운송 시스템을 구축하고 있다. 고속열차의 개통으로 전국의 이동시간을 단축시켰으며, 물류, 수송비용 또한 줄어 경제적인 효과가 엄청나다. 하지만 이러한 고속열차는 최근 중국의 사 례를 보더라도 탈선을 비롯하여 경미한 결함에도 큰 사고가 발생될 가능성 이 높다. 이에 국민의 교통수단인 고속철도를 비롯한 열차운행 안전을 위한 비파괴 안전 진단 기법이 개발되어야한다. 고속열차는 열차의 기계적, 전기 적인 결함이 발생하기도 하지만 열차 선로 또는 괘도에서 결함이 발생할 경 우 대형사고로 이어지기 때문에 반드시 첨단 비파괴진단 기법의 연구가 이 루어져야한다. <그림 3-7> KTX 고속열차 탈선(뉴시스) 마. 기타 원전을 포함한 발전산업, 에너지, 교통 뿐만 아니라 우주산업, 화학석유, 제 조산업, 금속산업 등 다양한 산업분야에서 안전진단의 중요성이 부각됨에 따 라 이들 산업분야에 활용하기 위한 첨단 비파괴검사기술개발의 필요성이 커 지고 있다

150 4. 국내외 동향 가. 해외의 NDT 기술동향 비파괴진단 관련 신기술의 개발과 출현 - 테라헤르쯔 이용기술, LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy), 중성자 반사율 측정장치(Neutron Reflectometer) 등 새로운 비파괴검사 기술이 개발 최근의 학회 및 논문의 주요 동향은 Nonlinear Ultrasonics, Laser Ultasound, Micro-Focus X-ray, 중성자방사선검사, Guided Wave, Phased Array, Optical Techniques 등이 주로 소개되고 있음 미국, 유럽 등 선진국들은 NDT 개념에 입각한 R&D 계획 투자 및 전문 연구소를 설립하는 등 국가적 차원의 지원을 확대하고 있음 - 미국 CNDE (아이오와 주립대), CQEFP (노스웨스턴대), Advanced NDE and SHM Center (펜실베니아 주립대), 영국 RCNDE (임페리얼 컬리지) 등 [표 3-2] 선진국의 NDT전문 연구소 구분 미국 미국 영국 연구 소명 규모 주요 분야 연계 조직 예산 규모 설립 시기 Northwestern Center for Iowa CNDE (Center for Quality Engineering & NDE) Failiure Prevention RCNDE 교수급 30명, 교수급 10명, 6개 대학과 17개 기업체 연구 연구원 명 연구원 50명 소의 협력체 장시간 산업경쟁력을 향상 산업 기계구조물에 대한 안 기계, 항공 산업 구조물의 시키는 새로운 NDE기술 개 전성 향상을 위한 첨단NDE 지능적 구조건전성관리에 발 기술개발 특화 차세대 혁신적인 결함검출 항공시스템의 신뢰도향상을 NDE 교육 기술 개발 위한 신개념 센서개발 구조건전성 모니터링(SHM) NDE 교육 기술개발 NSF, AFOSR, ONR, Boeing, 타 대학, FAA, NSF, NASA, National Nuclear Laboratory FAA, NASA, Caterpillar and AACE 등 GE. 70억/년 20억/년 EPSRC의 매칭펀드 20억/년

151 나. 국내의 NDT 기술수준 국내 NDT 기술수준은 선진국 대비 50% 이하 수준으로 여젼히 비파괴 안전진 단 원천기술은 선진국에 대한 기술의존도가 높은 실정 - 검사 장비제작 및 응용기술 등의 핵심기술은 선진국에 비하여 크게 낙후 검사기술은 50%, 센서 및 장비 기술은 30% 수준 - NDT 기술개발은 비파괴검사기술진흥계획 의 첨단비파괴검사기술개발 사업 분야 에서만 소규모로 수행 선진국에서는 안전진단분야의 시장규모와 산업적 활용이 증대함에 따라 첨 단 비파괴검사기술개발에 주력하고 있으나, 우리나라는 기술과 장비의 해 외의존도가 높고 관련 산업이 취약한 실정임 - 미국, 일본, 유럽 등에서는 산업계와 학계를 중심으로 첨단 원천/응용기술 및 검사기법 개발과 산업적 활용이 매우 활발함 (미국 기계학회(ASME) 및 비파괴검 사학회(ASNT), 일본 학 협회(JSNDI 및 JANDT), 유럽 ECNDT, ICNDT 등) 중요한 NDT검사의 경우, 외국 기업이 수행하는 비중이 높아짐에 따라 검사 비용 및 검사결과에 대한 해외유출이 우려됨에 따라 독자적인 원천기술의 확보가 시급 특히 미국의 오바마 행정부와 일본등 향후 원전 수출의 경쟁국들은 한국 을 견제하고 원전 수출 및 저탄소 녹색에너지원의 중심으로 원자력을 육 성하고자 막대한 R&D와 인력 양성의 예산을 투입하려 하고 있으며, 안전 운전과 장기간의 보수 관리기술이 필연적으로 요구되는 원전 산업의 특성 상 NDT 기술의 R&D와 인력 양성에도 집중적인 투자를 계획 중임

152 다. 국내외 시장전망 세계 NDT 장비 시장은 10년 미국이 30억불 정도로 세계시장 규모는 50억불 이상의 규모로 추정되며, 연평균 6% 성장을 보이고 있음 - 관련 산업의 부가가치생산액(기술용역수요 포함)은 연간 100억 달러를 넘을 것으로 추산됨 - 중국 인도의 산업화와 동남아 국가의 경제개발에 따라 아시아 지역에서의 NDT장비시장이 팽창하고 있음 해외 장비 생산 업체들의 독점적인 NDT장비 공급 - 미국(GE, PAC등), 영국(Plant Integrity Co., GUL LTD.등), 일본 Olympus, 캐나다 등에서 국내에서 사용되고 있는 장비의 대부분을 독점적으로 공급하 고 있음 현재 국내 원전시장과 에너지 설비, 조선 항공으로 제한된 NDT 기술시장이 UAE원전 수출에 따라 해외로 진출할 수 있는 절호의 기회를 맞고 있음. 원전 수출은 원전 건설에 따른 수익에 버금가는 규모의 향후 장시간의 원전 운전기간의 지속적인 유지 보수 관리 기술의 수출 수익성이 필연적으로 따 르게 되므로 장기적으로는 NDT기술의 선진화가 시급히 요구되는 실정임. 특히 기술 수출 뿐 아니라 해당 국가에 대한 인력 수출 및 인력 재 교육 등을 통해 국내 고용창출 문제의 획기적인 대안 중 하나가 될 수 있을 것으로 기대됨

153 5. 2차 진흥계획에서의 연구개발 추진계획 요약 사업 목적 국가기반시설 및 원전설비 등 주요 산업설비의 안전성 확보 및 국제경쟁 력을 갖춘 고부가가치 전략산업 육성을 위해 첨단 비파괴검사기술 및 응용기술을 개발 사업 목표 선진 비파괴검사 진단 기술개발 체계를 구축하여 친환경 녹색 첨단 신뢰성 기 술의 연구개발을 활성화함으로서 향후 10년간 G20 국가에서 5위권내의 선 도적 위치를 구축하고 2020년까지 기술 및 장비 수출국가로 발전시킴. 사업 내용 첨단 NDT 핵심원천기술 개발 융합 NDT 기술 개발 NDT 시스템 및 애로기술 개발 세부 내용 핵심기술의 해외의존도 심화의 문제점을 극복하기 위한 미래원천기술 개발 - 시설 및 설비의 부품 노후화에 능동적으로 대처하기 위해 초기열화상태를 정밀 진단할 수 있는 비파괴검사 신기술 개발 테라헤르츠 영상기법, 중성자 Imaging 등 적용분야 확대 및 진단의 신뢰도 향상을 위한 고감도 고기능의 비파괴검사 (진단) 기술 개발 - 초소형 구조물, Nano/MEMS 구조물 등 미래형 검사 대상체를 위한 비파괴 신기술 개발 - 기존에 불가능했던 진단을 위한 영상화 비파괴검사(진단) 신기술 연구 개발 고분해능 컴퓨터 토모그래피 기반기술, 적외선 열화상을 이용한 영상진단 기술 - 방사선, 고온 등 유해환경 및 자동화 공정에서의 진단을 위한 비접촉 비파괴 검사 기반기술 연구 개발

154 레이저 초음파 기반기술, 전자기 초음파 기반기술, 공기접촉 초음파 기술 등 첨단 신기술(IT, BT, NT, ST) 산업분야에 적용하기 위한 융합형 하이브리드 기술 개발 IT 기반의 온라인 안전진단 기반기술, 로봇탑재형 지능형 자동안전진단기술, MEMS 기반의 센서, 임베디드 센서 등 차세대 원전의 안전성 확보를 위한 비파괴진단 신기술 개발 차세대 원전(GEN-IV)의 안전진단, 원전 경년열화관리 기반 구축 등 추진과제의 도출 주요 NDT 기술을 초음파, 적외선 열화상, 전자기, 음향방출, 광응용, 상 시감시(SHM), 방사선으로 분류하고, 각 세부기술의 발전동향과 국내 기 술수준의 강점 및 약점을 분석함으로써, 시급한 추진이 필요한 과제를 도 출하였음(표 3-3) - 강점 : 초음파, 음향방출 기술은 다른 기술에 비해 연구인력의 규모 및 선진 국 대비 기술력 측면에서 상대적인 강점을 가지고 있으며, 펄스와전류, 전단 간섭 등 전자기 및 광응용기술은 부분적으로 선진국과 대등한 기술력을 확 보하고 있고, 적외선열화상이나 SHM 기술은 발전속도 및 가능성이 매우 높 은 것으로 기대됨 - 약점 : 세부기술별 핵심원천기술과 시스템 기술이 전반적으로 취약함 - 기회 : 원전 등 산업구조물에의 건전성에 대한 요구 증대 및 원전수출 등 에 따른 비파괴검사기술의 수요 증대와 다양한 산업에의 적용 기회가 확 대되고 있음 - 위협 : 신기술의 상용화 개발에 대한 선진국의 기술장벽 및 중국, 인도 등 신흥개발국가들의 급속한 기술성장과 장비개발 또한 산학연 전문가 집단을 대상으로 수요조사를 실시하여 필요과제를 제안 받아 그 필요성 및 타당성을 검토한 후에 과제 도출에 반영하였음 (표 3-4 참조)

155 [표 3-3] 국내 비파괴검사기술의 SWOT 분석 S (Strength) 초음파: 전체 NDT 기술 중 초음파 관 련 논문과 특허 출원비중이 30%로 비 중이 높고 세계수준과의 격차감소 적외선: NDT 기술 중 적용분야가 가장 많고, 전체 NDT 기술 중 기술성장 속 도가 가장 높음 와전류: 검사인력이 많고, 펄스와전류탐 상 기술 확보, 기초적인 탐상장비 개발 AE: 일부 기술의 경우 선진국 수준의 국제적 동등성 확보, 설비진단 관련 인 프라가 상대적으로 유리함 광응용: 간섭계 등 일부 기술에서 선진 국과 대등한 기술력 확보 SHM: 국내 기술력 향상 및 연구자 확 대 추세, 광섬유 센서기술 확보, SHM에 활용 가능한 다양한 센서 개발이 이루 어지고 있음 방사선: 국내 수요와 공급에서 가장 큰 비중 O (Opportunity) 초음파: 방사선 투과시험의 대체 기술로 유력하고, 시스템 개발에 대한 요구 증 대로 새로운 시장 개척 가능성 확대 적외선: 다양한 산업분야에의 활용 증대 와전류: 펄스와전류탐상의 경우 상용화 장비가 적어, 개발시 시장 선점이 가능 하고 원전수출과 동반진출 기회 발생 AE: 상시 모니터링에의 활용증대, 국제 기술 선점의 기회 광응용: 전단간섭법을 이용한 복합재료 및 샌드위치 코어 재질의 압력용기에 대한 결함측정기술이 ASTM에서 비파 괴기술 중 한가지로 선정하여 이미 규 격화하였음(E2581) SHM: 원전 등 국내 대형 산업구조물 의 건전성에 대한 요구 급증, 국내 강점 기술인 토목건설 및 IT 기술과 연계함 으로써 발전 가능성이 높음 방사선: 디지털기술 개발로 실시간검사 및 정밀진단기술의 발전이 신 수요를 창출, 이미지 정보 처리 및 의료등 타 분야로의 활용기회가 증대. W (Weakness) 초음파: 세계를 선도하는 핵심원천기술 및 시스템 제작기술이 취약 적외선: 전반적인 기술수준이 선진국 대 비 30% 내외, 장비개발이 미약, 원천기 술 해외의존, 이면 결함 탐상이 제한적 와전류: 연구개발 인력이 적고, 장비개 발 기술이 매우 취약, 전반적인 기술수 준이 선진국 대비 30% 내외, 배열응용 기술 취약 AE: 대형구조물/이종복합재 등 복잡 다 양한 구조물에의 적용 시 한계 광응용: 위상변화 정량화 및 정밀도 향 상 기술 및 현장적용가능한 장비의 개 발기술이 취약 SHM: 세계적인 수준(Level 3)보다 낮 은 연구단계, 센서 및 시스템 개발 취 약, 지상 구조물에 대한 연구는 많으나 해양 구조물에 대한 연구가 미약 방사선: 선원 및 시스템 기술 미흡, 첨 단 방사선 핵심기술 취약 T (Threat) 초음파: 중국의 초음파 장비개발 급속성 장, 국내 개발 시스템의 활용이 저조 적외선: 선진국의 급속한 기술개발 및 특허, 중국 장비개발 성장 와전류: 장비의 해외의존, 배열탐촉자의 경우 고가 AE: 상시감시에의 활용증대에 따른 선 진국의 투자증대 및 중국시장의 성장 광응용: 장비 시장 규모가 작기 때문에 시장 확대 방안 마련 시급, 중국의 성장 SHM: 중국, 일본, 미국 등 세계적으로 특허 출원이 더욱 확대되고 있음 방사선: 중국이나 인도등 신흥 개발국의 기술력이 급성장, 안전성 문제로 점차 그 활용 비중이 감소되고 있음

156 [표 3-4] 도출과제 목록 대분류 과제명 기술분야 핵심원천 기술개발 시스템 및 애로기술 개발 융합기술 개발 (대형과제) 압전신물질을 이용한 공기접촉 초음파탐촉자 및 탐상기술 개발 고성능/비접촉식 전자기음향 초음파 탐촉자 (EMAT) 개발 수평횡파 이용 위상배열 탐상 기술 하이브리드 비선형 음향기술 (장거리/비접촉/영상화) 초고분해능 음향이미징 기법 진동가진-열화상 잔류응력 평가 기법 개발 전자기-위상변조 정량평가 적외선 기술 개발 펄스와전류 적외선열화상을 이용한 복합재료 미세손상 진단기술 개발 배열와전류탐촉자 기반 탐상기술 개발 와전류와 압입시험을 이용한 철강재료 잔류응력 및 열화상태 평가기 술 개발 음향방출기술을 이용한 대형 이종 복합재 구조물 상시감시 기법 원거리 비접촉 음향방출 측정 기법 마이크로/나노 손상의 AE 평가 기법 위상잠금 전단간섭법을 이용한 비파괴검사 기술 연구 개발 원전설비의 비파괴 레이저 계측 신뢰성 평가 기술개발 잔류응력/계면미세손상의 동시 정량화 기술 원자력 발전소 건전성 감시를 위한 스마트 센서 시스템 개발 해양 구조물의 실시간 구조 건전성 감시 연구 분포형 광섬유 센서를 이용한 구조 건전성 감시 연구 대체 방사선원 기반 비파괴 검사 기술 개발 비파괴검사용 첨단 방사선 광원 개발 타음법에 의한 배관의 침적물에 의한 폐색률 진단 기술 개발 배관 용접부 결함 탐상 및 가시화를 위한 위상배열 초음파 시스템 개발 보온재가 덮인 배관 설비 두께 측정 모니터링 센서 및 network 기술 개발 원전설비 원격감시 radiometric 적외선열화상시스템 장치기술 개발 펄스와전류 탐상 장비 개발 마그네틱 센서를 이용한 케이블 구조물의 비파괴검사기술 개발 방사선 검사 대체용 초음파 검사 기술 개발 Computed Radiograpy(CR) 장비를 사용한 방사선투과검사 기술의 표준화 연구 범용장비의 국산화 개발 극미세 배열형 초음파 탐촉자 설계/제작 공정 개발 및 비파괴응용 방사선 피폭저감용 RT 로봇 기술 개발 원전 경년열화관리 기반구축 초음파 적외선 열화상 전자기 음향방출 광응용 SHM 방사선 기타 초음파 적외선 열화상 전자기 SHM 방사선 기타 초음파 방사선 기타

157 사업추진전략 원전 및 녹색 에너지 성장동력 산업의 안전기술 확보와 수출 경쟁력 향상에 기여할 수 있는 중점 추진과제를 우선 추진 융합 NDT 기술 개발과제는 내용과 규모가 큰 과제 유형으로 별도 기획위원회를 통하여 상세한 기획이 이루어져야 할 것으로 사료됨 선진국에 비해 낙후되어 있는 기술 수준 및 역량을 우선적으로 개선하고 관련 산업기술에 병행 연계되도록 지원 산 학 연 공동참여 및 상호협력체계 구축 사업기대효과 차세대 첨단 비파괴검사(진단)기술의 국내 독자 개발을 통해 기술자립도 향상 및 국제적 기술우위 확보 원전 기술의 자립도 향상 및 원전 수출 경쟁력 확보 녹색 에너지 성정동력 기술의 자립도 향상 및 수출 경쟁력 확보 비파괴검사(진단)기술의 신뢰성 및 정밀도 향상을 통한 공공시설, 산업설 비의 안전과 제품 품질 수준의 선진화 비파괴검사(진단)기술의 산업체로의 점진적 활용확대 및 국산장비개발을 유 도하는 배아기술 제공 첨단 신기술의 개발을 통한 에너지 플랜트 산업 등 기존 활용분야 외에 의료 신소재 마이크로/나노(반도체 및 디스플레이) 등 미래 성장산업시장 에서의 활용 증대

158 제2절 기술분야별 첨단기술의 동향과 전망 1. 초음파 가. 개요 초음파비파괴평가 (Ultrasonic Nondestructive Evaluation)은 가청주파수 이상의 주파수 대역 (20 Hz ~ 20 KHz) 의 음파를 피검사체에 투사하여 피검사체의 파 손 없이 그 신호 특징인자의 변화를 관찰하여 내부나 표면의 결함 위치, 크기, 형상 정보 등을 탐지하고 그 수명을 예측하는 최첨단의 공학 및 과학기술임. 특히 다양한 비파괴평가기법중 가장 폭넓게 채택이 되는 응용성이 가장 넓은 핵심 연 구 및 기술분야로, 기술개발의 추세를 요약하면 다음과 같음. (1) 정성적 검사에서 정량적 검사로 (2) 실험 편중 검사에서 실험과 해석기반 검사로 (3) 국부 검사에서 장거리 검사로 (4) 거시적 결함 검사에서 미시적 조기손상 검사로 (5) 시간주기(schedule based) 검사에서 상태주기(condition based) 검사로 (6) 운전휴지기 검사 (off-line 검사; NDE)에서 실시간 검사(on-line 검사; SHM (Structural Health Monitoring) 로 (7) 수동검사에서 자동검사로 상기 기술적 주안점에 따라, 기존 국내 초음파 비파괴검사 연구분야에 대한 지원 을 통해 다양한 연구전문성을 갖춘 산학연의 많은 인력과 단위 기초 요소기술들 이 개발되어 많은 성과를 거두었으나 아직 해외 선진 연구환경에 비하면 연구지 원의 규모나 분야가 매우 한정되어 있음. 또한 각 개별 요소 기술를 통합하고 실 제 현장에 기술이전을 할 수 있는 산학협력의 연구 인프라 구축이 시급한 실정 임. 이를 위해서는 대학과 연구소의 선진기술을 지속적으로 지원 육성하면서 상 대적으로 낙후된 NDE 산업체의 기술역량을 단기간에 끌어올리는 유인책의 마련 이 매우 중요함

159 이에 따라, 2단계 비파괴검사진흥을 위한 초음파 비파괴평가 연구개발은 기술적 으로는 상기 7개 주안점에 기초하여 대학과 연구소의 첨단 연구를 산업체 현장적 용으로 활용할 수 있는 토대를 마련하여 3단계에서 이를 완성할 수 있는 인프라 조성에 초점을 맞추어야 한다고 사료됨. 세부 초음파 비파괴평가기법의 연구 연 부분야 및 현황을 다음 절에 기술하며 상기 기술 주안점 중 (6) 과 (7)을 위해 필 수적인 비접촉 초음파비파괴평가법은 독립된 절에서 보다 상세히 언급하였음. [비접촉식 초음파 탐상기술] 아래의 표에서 보는 바와 같이 초음파 기술은 1920 년대부터 꾸준히 발전하였다. 초음파를 이용한 결함탐상결과의 화상처리가 가능 해 지면서 방사선투과 시험을 대치하여 다양한 분야에서 비파괴시험 기술로 점차 적용범위를 넓혀왔다. <그림 3-8> 초음파 기술 발전 동향 접촉식 초음파 탐촉자를 이용하는 초음파 탐상시스템이 점차 발전하여 다양한 분 야에 적용되어 왔지만 움직이고 있거나, 고온이거나, 접촉매질에 의해 오염되는 경우에는 초음파 탐상법의 적용이 제한되었고 이를 해결하기 위해 1970 ~ 1980 년대부터 비접촉식 초음파 탐상 기술에 대한 연구가 시작되었다

160 비접촉 초음파 탐상기술은 항공기, 유조탱크와 같은 대형구조물의 비접촉 비파괴 자동화 검사나 철강생산 공정모니터링 등과 같은 고온상태의 재료나 설비의 상태 진단 등에 사용될 수 있는 기술이며 특히 공기접촉 탐촉자는 기존의 접촉식 초음 파 탐촉자 제작에 이용되는 압전소자와 공기층 사이의 임피던스 정합층을 신중하 게 제작하여 공기중으로 초음파를 전달하기 위한 탐촉자이다. 공기층과 진동체 사이의 임피던스 부정합을 여러번 거쳐야 하므로 송수신 효율은 상당히 낮지만 복합재료 등 비교적 음향임피던스가 낮은 시험체의 탐상에는 적용 가능한 방법이 다. 이와 같은 공기접촉 탐촉자를 이용한 검사의 신뢰성이나 효율은 사용되는 공 기접촉 초음파 탐촉자의 성능에 크게 좌우되지만 현재의 기술수준으로는 공기전 파 효율이 비교적 낮은 PZT 기반 1-3 복합압전재료를 이용한 기술이 대부분이 며 그 활용도가 높지 않은 실정이다. EMAT는 초음파 송수신 기구를 제외하고는 접촉식 초음파 탐촉자와 가장 유사하 여 장치를 공유할 수 있다는 장점이 있어 가장 먼저 연구되기 시작하였으며, lift-off가 작고, 에너지 전화효율이 낮은 단점에도 불구하고 철강공정, 석유화학 설비, 매설배관 등의 결함 탐상에 많은 적용이 이루어지고 있다. 자기변형 초음파 탐상 기술은 배관 및 판 구조물의 유도초음파 탐상에 적용이 되 고 있다. 비접촉을 요구하는 경우는 별도의 자기변형 재질 없이 적용이 가능한 레일, 가스배관, 압력용기 등 강구조물에 적용이 되고 있으며, 능동 자기변형 재 질을 이용하는 경우에는 배관 및 판 구조물의 장거리 전단 유도초음파 검사에 주 로 적용된다. 레이저 기반 비접촉식 초음파 탐상기술은 원거리에서의 초음파 송수신이 가능한 가장 완벽한 비접촉식 초음파 탐상 기술이지만 모우드 선택성이 낮고, 거친 표면 을 갖는 대상체에서의 측정이 어려운 등의 문제점을 가진다. 철강공정에서 내부 결함 탐상을 위한 많은 연구가 진행되어 있다. 초음파의 공기전파 효율성을 증대시킬 수 있도록 기존의 압전재료인 PZT 소자를 대체할 수 있는 PMN-PT 기반 1-3 복합안전소자 및 탐촉자 연구 등을 기반으로 개발된 공기접촉 초음파 탐촉자를 이용하여 각종 탐상 기술과 방법을 개발하고 실제 현장에 적용할 수 있는 실용화 기술을 개발할 필요가 있다

161 첨단비파괴검사기술개발 사업으로 EMAT와 관련된 연구가 직접적으로 수행된 사 례는 없으며, 교과부 원전배관손상 비파괴진단 신기술 과제를 통하여 차세대 원 전설비 비파괴진단을 위하여 EMAT를 개발한 연구결과가 있다. 본 연구과제에서 는 나선형 구조의 증기발생기 외부에서 결함검출이 가능하도록 EMAT를 설계하 고 실험실 규모에서 결함 탐상한 결과를 보여주고 있다. 원자력연구원에서는 유 도초음파 송수신용 EMAT 개발과 원전설비에의 적용화를 위한 연구결과를 발표 한 사례가 있다. 또한 운행중인 KTX의 기차바퀴를 실시간으로 진단하기 위한 기 술 개발, 고속으로 이동하는 판재의 용접부 결함을 탐상하기 위한 EMAT 개발 사례 등이 보고되었다. EMAT 관련하여 국내의 현 수준을 외국과 비교하면 센서 설계와 제작 등의 기술 은 이미 선진국과 대등한 기술력을 보유하고 있다. 그러나 아직 시스템 개발의 측면에서 선진국의 수준과 차이가 있으나 최근 국내에서도 영남대학교, RIST, 표 준(연) 등에서 EMAT 관련 시스템을 개발하고 있으며 그 성능 또한 우수한 것으 로 평가받고 있다. EMAT가 여러 가지 장점이 있는 기술임에는 틀림없지만 앞으로 해결해야 할 여 러 가지 문제점들도 가지고 있다. 즉 lift-off의 한계를 극복하는 문제, 탐촉자의 크기가 상대적으로 커서 작은 대상체에의 적용의 한계, 상대적으로 낮은 사용 주 파수 문제, Pulse-echo 법 적용 시 불감대가 길어지는 문제 등 연구가 필요한 분야가 아직은 많이 남아있다. 앞에서 언급한 바와 같이 러시아에서 개발한 EMAT의 경우 5 mm 이상의 lift-off에서 얻은 초음파 신호의 s/n가 접촉식 초음 파 탐촉자 시스템의 신호와 비교하여 전혀 뒤지지 않으며 이로부터 표면이 상대 적으로 거친 경우에도 초음파 탐상을 성공적으로 수행하고 있다. 또한 지하 매설 배관 결함 탐상, 위상배열 EMAT 탐상 시스템, EMAT 이용 다채널/multi-mode 증기발생기 결함탐상 기술, 고온용 EMAT 탐촉자 개발 등에 대한 연구도 앞으로 진행되어야 할 과제이다. 마지막으로 개발된 시스템의 현장 적용을 위해서는 표 준화 절차의 개발이 꼭 필요하므로 연구개발과 함께 표준화 기술 개발의 연구도 함께 이루어져야 할 것이다. MsT 분야에서는 1차진흥계획을 통해서 일부 연구개발이 추진이 되어 현재 진행 중이나 요소기술의 고도화를 위한 추가 연구 및 후행 연구가 지속적으로 뒷받침

162 될 필요가 있다. 따라서, 2차진흥계획에서는 주파수 대역확대를 통한 적용 분야의 확장, 배열센서를 이용한 영상화 연구, 실시간 감시 시스템 연구개발이 필요하다. <그림 3-9> MsT 기술분야 발전 방향 [MEMS 기반 극소형 탐촉자 기술] MEMS 기반 극소형 탐촉자 기술은 기존의 여 러 형태의 초음파 발생방법 중에서 박막의 진동을 이용하는 미세가공 정전용량 초음파 탐촉자 (cmut)와 미세가공 압전형 초음파 탐촉자 (pmut)의 2가지 개발 방향으로 진행되고 있다. 이들 기술은 현재 선진외국에서 활발하게 연구되고 있는 분야이며 국내에서도 일부 연구기관을 중심으로 관련 연구가 수행된 바 있다. 현 재 cmut 관련 기술의 경우 의료용 초음파 탐촉자로 응용하기 위한 연구가 수행 중이며 pmut 탐촉자의 경우 관련 미세가공(MEMS) 기술의 발전으로 향후 많은 관련 연구가 수행될 것으로 예상된다. 구체적으로 pmut의 최적설계 및 제조기술 에 대한 연구와 함께 개발된 pmut를 현장에 적용할 수 있는 회로 및 시스템, 알 고리즘 등과 같은 시스템 기술에 연구역량을 집중할 필요가 있다. 이 분야는 선진 각국에서도 향후 각종 비파괴 초음파 탐촉자를 대체할 기술로 주목하여 많은 지 원을 하고 있는 분야이다

163 나. 주요 기술별 동향 및 전망 (1) 초음파 결함 검출 기술 (가) 위상 배열 탐상 위상배열 초음파 탐상 기법은 여러 개의 탐촉자로 구성된 위상배열 탐촉자에 전 기적으로 가진 시간차를 주어 초음파의 전파 방향을 조절하거나 임의의 지점으로 집속시켜주어 진단 효율을 높인다. 위상배열 초음파 탐상 검사의 기본 원리는 배 열된 압전소자에 시간지연을 적용함으로써 호이겐스의 원리에 의하여 초음파의 진행방향을 적절하게 조절하는 것이다. 위상배열 초음파 기법을 적용한 검사에서 는 검사대상 또는 목적에 적합한 탐촉자를 선정하는 것이 선행되어야한다. 위상배 열 탐상 기법은 1차원 진단에 주로 사용되어왔으며, 진단 대상체가 단순형상인 경 우에 적용이 가능하다. 하지만 검사 대상체의 표면이 단순하지 않거나 검사 대상 체가 단일 재질이 아닐 경우 검사 정확성이 떨어지는 단점이 있다. 위상배열 탐상 기법을 활용하여 다양한 재료에 대한 검사 기법이 국내외 많은 연구자들에 의해 연구되고 있으며, 기존의 단순 초음파 탐상법과 비교하여 검사 민감도, 결함 검출 효과 및 결함 영상화에서 많은 장점을 가지고 있어 앞으로 많은 연구가 이루어져 많은 현장 적용이 기대된다. - 여러 개의 탐촉자가 배열되어 초음파 집속 및 조향 - 집속된 초음파를 이용하여 정밀하게 결함 진단 가능 - 검사 표면이 고르지 못하면 진단 결과 왜곡 가능성 높음 - 재질이 서로 다른 물질이 서로 용접되어 있는 경우, 진단 신뢰성 떨어짐

164 <그림 3-10> 위상배열 탐상의 집속 및 조향 위상배열 탐상기법은 오랜 기간 국외에서 연구가 이루어져왔다. 초기 단계의 센서 구성 및 시스템 구성에 많은 연구가 집중되어 왔다. 현재 Iowa State University 의 Center for Nondestructive Evaluation에서 많은 연구가 이루어져왔다. 대부 분의 위상배열 탐상 기법의 기계구조물 적용 및 이론적 해석 기법에 대한 연구가 이루어져 왔으며, 현재 신호를 바탕으로 결함을 영상화 하는 연구를 진행하고 있 다. 국내에서는 대학과 연구소를 중심으로 복잡한 형상의 재료의 결함 진단에 적 용 가능한 기법에 대한 연구가 이루어지고 있으며, 이종 금속 용접 부위의 결함 진단 기법에 대한 연구가 부분적으로 이루어지고 있다. (나) 유도초음파 탐상 유도초음파는 피검사체의 내부로 사각 입사된 종파나 횡파는 경계면에서의 반사 시 모드변환(mode conversion)을 통해 수많은 종파 및 횡파로의 다중반사를 일 으키게 되고 피검사체의 두께에 비해 모드 변환된 종파 및 횡파의 파장이 무시될 수 없는 경우 반사된 이들 부분 파동 모드(partial wave modes)들 사이에는 상호 간섭(interference)과 중첩(superposition)이 발생되게 된다. 이 같은 파동의 중첩 은 상 하 경계면에서 반사된 종파와 횡파, 각 부분 파동 모드의 파동벡터(wave vector)성분 중 피검사체의 종방향으로 진행하는 파동벡터성분을 나타내는 성분 을 제외한 두께방향으로의 파동벡터 성분사이의 상쇄간섭(destructive interference)효과를 발생시킨다. 피검사체 길이방향으로의 보강간섭(constructive

165 interference)효과를 통해 두께방향이 아닌 종방향으로 전파하게 되는 새로운 형 태의 초음파가 합성되게 되는데 이를 유도초음파(guided waves)라고 부른다. 유 도초음파가 기존의 종파나 횡파에 비해 상대적으로 재료의 감쇠영향을 덜 받으며 원거리를 전파할 수 있다는 물리적 특성은 고정된 위치로부터 대형 피검사체에 대한 원거리탐상이 가능한 기술적 장점을 제시해준다. (표 3-5 참조) - 유도초음파 검사 기법은 도파체를 따라 전파되는 파동 현상으로 장거리 검사 가능 <그림 3-11> 초음파 국부 탐상 기법 및 유도초음파 탐상 기법 개념도 <그림3-12> 유도초음파를 활용한 배관 진단 개념

166 [표 3-5] 초음파 탐상과 유도초음파 탐상 기법 특징 비교 일반 초음파 유도초음파 탐상 탐상 Normal Angle Beam Comb Magnetic force 가진 방식 Excitation Excitation Excitation Excitation 탐촉자 종류 PZT PZT PZT MsS 주파수특성 탐촉자의 특성에 따라 주파수가 달라짐 (100kHz~0MHz) 검사 시간 장시간 단시간 단시간 단시간 유도초음파 기술은 장거리 검사에 우수한 장점 때문에 다양한 응용분야로 확대 적용되고 있다. 대표적인 예로는 현재 미국 및 일본, 유럽에서 활발하게 적용되고 있는 장거리 배관 검사 기법이다. 장거리 가스, 수도, 송유관에 유도초음파를 가진 할 수 있는 센서를 적용하여 장거리 배관을 단시간에 검사하는 방법이 현재 산업 체에서 적용 중이다. 그리고 평판형 재료에서도 적용할 수 있는 기법들이 활발히 연구되고 있다. 이처럼 다양한 산업 현장에 적용되고 있는 유도초음파 기술의 발 전은 현장 적용 장비의 개발로도 이어져 앞으로의 가능성이 높을 것으로 기대되 고 있다. (표3-6 참조) - 유도초음파 검사 기법은 가스, 수도, 송유관 등 장거리 배관에 적용 - 유도초음파 검사 기법은 현장 적용성에서 높은 평가를 받고 실제 현장에도 일부 적용 되고 있음 연구 기관/ 업체 국명 전문분야 대표적 개발 기술/ 제품 Pennsylvania State University Center for Quality Eng. Northwestern University 미국 미국 FBS inc. 미국 Guided Ultrasonic Ltd. 영국 Plant Integrity 영국 [표 3-6] 대표적인 외국 연구기관 및 기술 유도초음파 진단 기술 전반 비파괴평가 기술 전반 유도초음파 기술 적용 장비 유도초음파 적용 배관 진단 장비 유도초음파 적용 배관 진단 장비 Guided Waves Simulation program Guided Waves Dispersion program Guided Waves analysis Fiber Optic Ultrasound Sensor Advanced Laser Ultrasonic Array- Receiver 항공기 접합부 진단 장비, 배관 진단 장비, 유도초음파 영상화 장비 장거리 진단 배관 검사 장비 장거리 진단 배관 검사 장비

167 일반적인 초음파 검사 기법은 오랜 기간 연구가 이루어져 국외 우수 기술과의 격 차를 많이 줄였지만 유도초음파 기술의 경우 국내 연구가 많이 미흡하여 기술적 인 차이가 큰 것을 알 수 있다.(표 3-7 참조) 그리고 세계적으로 최근 매설 및 피복 되어있는 배관에 대한 검사가 활발히 이루어지고 있는 반면에 이론적으로 연구는 많이 이루어지지 않았다. 또한, 유도초음파를 활용한 검사 신호의 정량적 해석 또한 많이 미흡한 상태이다. 국내에서는 유도초음파를 활용한 검사 기법을 연구하는 대학 및 연구소를 중심으로 진행되고 있다. - 국내 유도초음파 기법 연구는 활발히 이루어지고 있지만 세계적인 수준에 이르기 에는 국가적인 지원이 많이 필요함. - 매설 및 피복 배관에 대한 유도초음파 기법 연구가 필요 [표 3-7] 국내외 연구기관의 기술 대비 세부기술 국내 현 기술 국외 선진기술 100% 대비 국내 기술수준의 % 신호 분석 실험적/정성적 물리적/정량적 50 % 검사결과판독 탐상기법 금속배관 RF파형/통계적 단일센서/포괄적 검사 국부진단/장거리 진단착수 고분자배관 - 시각적 처리/영상화 배열센서/빔컨트롤 30 % 10 % 미만 장거리진단현장적용 70 % 장거리진단기법 개발 착수 10 % 미만 유도초음파를 활용한 기술은 물리적인 성질이 뒷받침되어 있기 때문에 특허의 문 제에 있어서는 비교적 자유로운 부분이 있다. 유도초음파를 발생 시킬 수 있는 센 서의 종류, 크기, 재료에 따라 각기 다르게 특허를 적용할 수 있으며, 시스템의 구 성, 응용기술에도 다양하게 개발이 가능하다. 따라서 유도초음파를 활용한 기술에 는 검사 적용 대상에 따른 특성화된 기술뿐만 아니라 통합적인 시스템의 개발에 도 많은 연구가 뒤따라야 한다. - 유도초음파를 활용한 검사는 센서와 검사 장비가 함께 구성된 시스템의 개발 필요

168 (2) 미세손상 검출 기술 : 비선형 초음파 응용 일반적으로 사용되는 대부분의 초음파 검사 기법은 재료 및 초음파의 선형적인 성질을 가지는 부분에서 진단, 해석되는 기법이다. 하지만 이러한 기존의 기법으 로는 미세손상을 진단하기에는 많은 어려움이 있다. 기존의 진단 기법은 결함이 발생 한 후에 결함으로부터 발생되는 반사, 회절, 굴절 신호들을 획득하여 신호를 해석한다. 하지만 초기 손상이라 불리는 재료손상, 열화 손상, 미세조직 변화, 피 로의 경우 결함에 의해 발생되는 신호가 명확하기 않기에 기존의 방법으로는 확 인이 불가능하다. 그리고 초기 손상은 거시적인 관점의 결함은 존재하지 않으나 미세하거나 국부적인 물성변화로 인해 재료의 성질이 달라져 결함발생의 초기 단 계로 기존의 검사 기법으로는 확인이 불가능하다. 초기손상을 진단하게 되면 재 료의 수명연장 및 안전진단 확립에 큰 도움이 된다. 고온 열화 손상 및 피로에 의한 손상을 진단하는 고도의 기법이 필요하다. - 기존의 초음파 검사 기법으로는 검사가 불가능 - 고온 열화 손상 및 피로 손상을 진단하는 첨단 비파괴 검사 기법 필요 - 미세손상 결함 검출을 위한 비선형 초음파 기법은 세계적으로 첨단 연구 기법임 <그림 3-13> 비선형 초음파 기술과 타 기술의 결함검출 정밀도 비교 (Meyendorf et al. 2003)

169 기존의 국부 검사용 비파괴 진단 기법은 그 신호해석이 단순한 체적파(종파 또는 횡파)의 신호만을 해석하는 반면 검사취약부위로의 접근이 어려워 진단하기 어려 운 경우가 많다. 세계 수준에 있어서도 원전 진단 기술연구 분야에서의 최첨단 기반 기술들에 해당되며 국제적인 연구 추세에서도 현재 관련 분야에서 가장 핵 심적으로 연구가 진행되고 있는 분야이다. - 국부 검사용 비파괴 진단은 검사 취약 부위가 발생 할 수 있음 국내외에서 연구되고 있는 비선형 연구는 체적파를 활용한 재료, 음향 비선형성에 대한 연구가 대부분을 이루고 있다. 체적파를 이용한 비선형성 연구는 국부적인 손상에 대한 진단만 가능하다. 따라서 장거리 검사가 가능한 유도초음파를 활용한 비선형성 연구가 필요하다. 유도초음파의 특성상 모드에 따라 나타날 수 있는 특 징이 달라지므로 이에 대한 연구가 필요하다. - 국부적인 손상에 대한 비선형 연구가 대부분을 이루고 있음. - 광범위한 부위를 진단하기 위한 유도초음파 비선형 연구 필요 유도초음파 진단 기법의 비선형성을 야기할 수 있는 요인들에 대한 연구가 세계적 으로 관심을 받고 있다. 비선형 인자에 영향을 줄 수 있는 요인으로는 초음파의 모 드별 특징과 감쇠, 진단 가능성을 나타 낼 수 있는 POD, 진단 대상의 접촉 조건에 따라 달라질 수 있으므로 이에 대한 연구가 이루어져야한다. 현재 많은 연구자들의 관심을 받고 있으며, 국내에서는 재료의 초기손상 진단에 관한 연구를 한양대학교, 서울 과학기술대학교, 부산대학교를 중심을 활발히 연구가 이루어지고 있다. 유도초음파를 활용한 조기진단 기술은 각각의 진단 탐촉자의 특성과 전파 특성에 대한 이해와 이론적인 해석이 뒷받침되어야하는 고급 기술로 첨단 비파괴 진단 기법의 개발이 시급함. 선진국 연구개발 동향의 주요특징을 시대별로 나타내면 다음과 같으며, 향후 비선형 초음파 기술은 새로운 하모닉 발생기구 이외에 분조파 발생기구나 2주파수 합차, 비 선형 공진 등의 발생기구에 대한 규명 및 적용 연구, 영상화와 비접촉 기술개발을 향해 나갈 것이 예상됨

170 <그림 3-14> 비선형 초음파기술 기술의 연대별 동향 (3) 초음파 모델링 기술 초음파 모델링 기술은 실험적으로만 얻을 수 있는 초음파 전파 및 산란 신호를 모 델링을 통하여 수치적인 해석으로 획득하는 기법이다. 유도초음파를 활용하여 구 조물에 임의 결함형상에 따라 전파되는 초음파의 변화를 파악하여 실제 실험이 이 루어지기 전에 결과를 예측 할 수 있을 뿐만 아니라 이를 바탕으로 진단 신호를 바탕으로 결함을 예측 할 수도 있다. 이러한 연구는 세계적으로 많은 연구 그룹에 서 많은 관심을 받으며 연구가 이루어지고 있다. 본 연구 기법은 실제 현장에서 계측되는 결함 신호와 모델링을 통해 획득된 신호를 비교 및 평가하여 결함의 형 상, 크기를 평가할 수 있다. 하지만 본 연구가 세계적으로 많이 이루어지지 않는 큰 이유는 초음파 전파 해석의 복잡한 계산과 광범위한 모델에 따른 연산시간이 오래걸리며, 연산 기법 및 모델링 기법의 어려움에 있다. 일반적으로 많이 사용되 는 유산요소법(FEM)의 경우 무한체에 대한 해석이 불가능하며, 연산 효율 또한 떨어진다. 따라서 경계요소법(BEM)을 활용한 연구가 이루어지고 있다. 이 연구 기법은 모델링을 통해 결함 정보를 미리 예측 가능할 뿐만 아니라 향후 통계적인 접근을 통해 결함 검출 확률로 확장할 수 있으므로 우수한 연구라 평가 할 수 있 으며, 세계적으로도 많이 이루어지 않은 부분으로 기술적으로 앞서 나갈 수 있다

171 <그림 3-15> 다중 부식형 결함 모델링 - 초음파 산란 신호를 수치적인 해석으로 획득 - 초음파 모델링 기술을 통해 신호 및 결함 예측 가능 - 초음파 산란 모델 개발에 어려움이 있어 연구가 많이 이루어지지 않았음 초음파 모델링 기술은 국내외에서도 일부에서만 이루어지고 있다. 미국의 Pennsylvania State University 연구 그룹은 유한요소 기법을 바탕으로 모델링 해석 연구를 하고 있으며, Northwestern University 연구 그룹은 이론적인 접근 방법을 바탕으로 상반정리를 활용하여 부식형 결함에 대한 모델링 및 결함에서부터 발생되 는 산란 신호 해석이 이루어지고 있다. 하지만 이러한 외국 연구기관의 경우 단일 결함에 대한 산란신호 모델링 해석은 이루어지고 있지만, 다중 결함에 대한 모델링 해석은 미흡한 상태이다. 연구 기관/ 업체 국명 전문분야 대표적 개발 기술/ 제품 Pennsylvania State University Center for Quality Eng. Northwestern University [표 3-8] 대표적인 초음파 모델링 외국 연구기관 및 기술 미국 미국 유도초음파 전파 및 진단 신호 해석 부식형 결함 신호 해석 - 세계적으로 일부 연구 그룹만 연구하고 있는 첨단 연구 기법 유한요소 기법을 활용한 배관 진단 이론적인 접근 방법을 활용한 부식형 결함 모델링 해석 - 단일 결함에 대한 연구는 많이 이루어지고 있으나 다중 결함에 대한 연구 미흡함

172 (4) 초음파 탐상 신호처리 및 영상처리 기법 (가) 미세조직 초음파 영상화 유도초음파를 활용한 일반적인 영상화 기술의 경우 거시적인 결함을 모니터링 할 수 있는 우수한 기법이지만 미세결함 및 조직변화로 인해 발생되는 초기 결함의 경우 진단 및 영상화에 어려움이 많이 있다. 미세조직 초음파 영상화는 초음파 검사 신호의 선형 데이터를 활용하는 것이 아니라 미세조직 손상에서 발생되는 음향 비선형성을 활용하여 영상화 하는 기법이다. 이러한 기법은 전 세계적으로 아직 연구가 이루어지지 않은 부분이며, 국내에서 일부 대학과 연구소에서 초기 연구가 이루어지고 있다. 하지만 높은 수준의 안전이 담보되어야하는 구조물의 경우 결함이 발생하기 이전단계인 미세조직 변화를 진단할 수 있으므로 세계적으 로도 필요한 연구이다. - 유도초음파 영상화 기술은 일부 연구가 이루어져 진행 중임. - 거시적 결함 성장 이후 진단이 가능한 기법뿐 만 아니라 미세조직 결함 영상화 연구 필요 미세 조직 초음파 영상화 기법은 전세계적으로 이루어지지 않은 첨단 연구 분야이 다. 미세조직 초음파 영상화 기법은 구조물에 설치된 센서를 통해 획득되는 신호를 실시간으로 검사하여 구조물의 구조 건전성 평가 및 수명 예측에 활용할 수 있다. - 미세조직 초음파 영상화 기법은 최첨단 연구 분야로 첨단 진단 기술로 개발 필요 (2) 초음파 토모그래피 일반적으로 활용되는 초음파 탐상기법에서 결함 진단 신호를 복원하여 영상화하 는 기술은 B-scan, C-scan 기법을 활용하여 많은 발전을 이루어왔다. C-scan의 경우 검사하고자 하는 부위를 point by point로 검사를 해서 신호를 확보해야만 영상화가 가능하다. 만약 검사가 불가능한 부분이 있다면 신호를 획득할 수 없어 영상화가 불가능하다. 하지만 유도초음파를 활용한 초음파 토모그래피의 기술은 광범위를 진단할 수 있는 유도초음파의 장점을 활용하여 접근이 불가능한 부분에 대해서도 진단 신호를 획득하여 영상화가 가능하다. 의학용어로 사용이 되는 토모

173 그래피 기법은 검사 부위 내에 있는 데이터를 복원하여 영상화하는 방법으로 센 서가 배열된 내부의 결함을 확인 할 수 있으므로 국내외 많은 관심을 받고 있다. <그림3-16> 유도초음파를 활용한 결함 진단 토모그래피 영상 - 기존의 사각 탐상법으로는 C-scan을 통해 영상화 하는데 시간과 비용이 많이 소요됨 - 기존의 초음파 탐상 기법으로는 접근이 불가능한 부위에 대한 진단이 불가능함 - 유도초음파를 이용한 결함 영상화 기법은 광범위한 부위에 대해 결함 영상화가 가능 유도초음파 검사 신호를 활용한 토모그래피 기술은 미국의 Pennsylvania State University에서 주도적으로 연구가 이루어지고 있으며, 현재 결함의 위치 및 정 성적인 크기를 확인 할 수 있는 단계까지 연구가 이루어져있다. 국내에서는 부산 대학교에서 유도초음파 토모그래피 기술을 활용하여 평판에서 결함의 위치 및 크 기를 정량적으로 평가 할 수 있는 기술을연구하고 있다. 세계적으로 많은 관심을 받고 있는 적용 분야는 금속재료 뿐만 아니라 복합재료로 이루어져있는 복잡한 형상의 구조물에서 토모그래피 기술을 활용하여 상시 모니터링을 할 수 있는 기 술에 대한 관심이 높아지고 있다. 세계적인 연구 추세를 보면 향후 연구 개발이 이루어져야할 부분이 많이 있으며, 국내외 연구 수준 차이가 크지 않으므로, 기술 적인 우위를 선점할 수 있는 가능성이 높다

174 연구 기관/ 업체 국명 전문분야 대표적 개발 기술/ 제품 Pennsylvania State University [표 3-9] 대표적인 외국 연구기관 및 기술 미국 유도초음파 토모그래피 유도초음파 토모그래피 기법을 활용한 결함 위치 검출 Georgia Institute of Technology 미국 초음파 진단 신호 Chirp 신호를 활용한 초음파 진단 신호 토모그래피 토모그래피 - 유도초음파 영상화 기법은 정성적인 크기와 위치를 확인 할 수 있는 단계의 연구가 이루어지고 있음 - 정량적인 크기 진단이 가능한 연구가 필요 - 유도초음파 영상화 기법은 실시간 안전진단에 반드시 필요한 기술임 (5) 비접촉식 초음파 탐상기술 (가) 공기접촉 초음파 탐상기술 [기술현황] 공기접촉 초음파 탐상기술의 개발은 복합재료를 원료로 하는 항공기 등과 같은 소재의 박리와 결함 검출을 위한 초음파 탐상을 가능하게 함으로써 검 사의 효율성을 극대화 할 수 있다. 또한 원격 레이저 유도 초음파 센싱기술의 개 발은 항공기, 유조탱크와 같은 대형구조물 검사의 자동화 등 검사기술의 효율성을 증대시킬 수 있다. 또한 이러한 비접촉식 기술은 철강 생산공정과 같은 고온상태 의 재료나 설비의 상태진단을 가능하게 한다. <그림 3-17> 공기접촉초음파탐상원리(

175 기존의 초음파 기술에서 사용하는 접촉식 초음파 탐촉자는 넓은 영역의 검사에는 시간 소요가 많고 자동화와 현장 적용의 어려움이 있다. 따라서 신속하고 보다 효 율적인 검사 기법의 개발이 필요하다. 이에 따라 기계적인 접촉이나 커플링을 사 용하지 않는 비접촉식 검사 기술의 개발이 요구되고 있으며 EMAT, 레이저 유도 초음파, 공기전파 탐촉자 등이 단독 혹은 조합으로 이용된다. EMAT는 검사체 표 면에 매우 가깝게 근접시켜야 하며 레이저 유도초음파의 경우 감도가 낮고 잡음 에 민감한 특성이 있다. 공기접촉 초음파 탐상기술의 핵심요소는 공기접촉 초음파 탐촉자이다. 공기 중에 서 초음파의 감쇠 없이 효율적으로 초음파를 송신하고 수신하기 위해서는 공기층 과 압전재료와의 음향임피던스를 정합시키는 기술이 중요하며 압전소자의 밀도를 크게 낮출 수 있는 1-3 복합압전소자 개발기술이 관건이다. 1-3 복합안전소자 관련 기술의 발전방향은 다음과 같이 1단계 5년에는 1-3 복 합압전재료의 성능과 특성을 개선하기 위한 연구를 수행하고 2단계 5년에는 이를 기반으로 실제 현장에 적용할 수 있는 비접촉 초음파 탐상 기술 및 시스템 개발 에 대한 연구로 진행하는 것이 바람직하다. <그림 3-18> 1-3 복합안전소자 기술의 발전방향 [공기접촉 초음파 탐촉자] 공기 접촉 초음파 탐촉자의 필요사항은 축상 분해능과 고감도 수신능력이다. 따라서 탐촉자의 축상 고분해능을 획득하기 위해서는 짧은 펄스를 발생시켜야 하고 탐촉자의 고감도 수신을 위해서는 전기기계결합계수가 높아야 한다. 또한 계면에서 발생하는 에너지의 반사손실을 줄이기 위해서는 임피 던스 정합이 필요하다

176 현재 많이 사용되고 있는 세라믹 계열의 압전체는 높은 전기기계 결합계수와 Q 값을 가지고 있다. 전기계결합계수가 크기 때문에 고감도의 초음파 수신이 가능하 지만 반면, Q 값이 높기 때문에 신호의 펄스 상승시간이 느리고 신호의 내부 울 림이 반복되기 때문에 축상 분해능이 낮아지게 된다. 따라서 적절한 후면재를 이 용하여 이러한 울림을 감쇠시켜야 한다. 또한 세라믹 계열의 압전재료는 음향임피 던스가 높기 때문에 물과 같이 음향임피던스가 낮은 물질에서는 초음파의 송수신 이 상당히 불리하다. 따라서 두께 방향의 전기기계결합계수가 비교적 높고 동시에 Q 값과 음향임피던스가 낮은 1-3 압전복합재료가 많이 연구되고 있다. <그림 3-19> 1-3 복합압전재료 구조 ( [표 3-10] 각종 압전재료 특성 비교 (Ultrasonics 50 (2010) )

177 1-3 압전복합재료는 유전손실 및 기계적 손실이 적고 Q 값이 낮아 광대역 주파 수 특성을 얻을 수 있다. 여러 연구결과 압전성이 큰 세라믹과 유연성이 있는 고 분자 매질을 복합화한 복합압전재료가 개발되고 있다. 특히 두께 방향 전기기계 결합계수( )가 높고 기계적 Q값(3 10)과 음향임피던스( 7.5MRayl)가 낮 아서 물과 같은 낮은 음향임피던스를 갖는 피검체와의 임피던스 정합을 좋게 하 며 적절한 감도를 조절할 수 있는 특성을 가진 1-3 압전복합재료에 대한 연구가 필요하다고 할 수 있다. 1-3 압전복합재료의 기본 압전체로서 주로 PZT 계열의 압전소자가 많이 사용되 었으나 기존 1-3 소자의 성능 및 특성 향상을 위해서는 새로운 기본 소자를 적 용할 필요성이 증대되고 있다. 최근 압전특성을 크게 향상시킨 PMN-PT 압전단 결정 소자를 비파괴 검사용 초음파 탐촉자에 적용하기 위한 연구가 활발하게 진 행되고 있다. 따라서 압전특성과 성능이 향상된 PMN-PT 압전단결정을 1-3 압 전복합재료의 기본소자로 활용하기 위한 연구가 시도되고 있다. [특허 및 관련연구 동향] 공기접촉 초음파 탐상기술 및 탐촉자 기술에 대한 특허 는 다른 비파괴 검사 관련기술과 비교하여 그렇게 많지 않은 것으로 파악된다. 2000년 이후 출원/등록된 초음파 탐촉자/센서 관련 건수는 약 8건 정도로 나타났 다. 2000년 이전의 결과까지 고려하여 관련되는 핵심 특허를 선정하여 분석한 결 과 전체 선정된 22개의 핵심특허에서 한국 1건, 일본 3건, 미국 18건, 유럽 1건 으로 나타났다. 현재 공기접촉 초음파 탐상기술을 활발하게 연구하고 있는 연구그룹으로서 미국 아이오와주립대학교의 Center for NDE를 들 수 있다. 각종 항공기 구조물의 건 전성 및 결함 검사를 위하여 공기접촉 초음파 탐상기술을 개발하고 있으며 일부 상용화 개발되었다. 한편 일본의 경우 Japan Probe사에서는 비접촉 초음파 탐상 이 가능한 비파괴검사장비를 상용화 한 바 있다(그림 3-20)

178 <그림 3-20> 상용화된 공기접촉 초음파 탐상장비 ( 공기접촉 초음파 탐촉자의 경우 미국의 Ultran 사, 일본의 Japan Probe사, 독일의 KrautKramer 등에서 개발되고 있으며 주로 기본 소자가 PZT인 1-3 복합압전재 료를 이용하고 있다. 국내의 경우 한국표준과학연구원에서 중심주파수 1-3 압전복 합소자를 이용하여 1 MHz 및 2 MHz의 공기전파용 초음파 탐촉자를 개발한 바 있다. PMN-PT 압전단결정을 이용한 1-3 압전복합소자 연구는 미국의 펜실베니아 주립대 학교의 Hofmann 교수 연구팀을 중심으로 이루어지고 있으나 주로 에너지 수집 응용 소자에 대한 연구(2006, IEEE UFFC, Vol 53, No. 3)이며 EU의 경우(2006, Insight Vol. 48 No. 2) 의료용 어레이소자에 적용하기 위한 연구를 수행한 바 있다. (나) 전자기음향 탐상기술 I : EMAT 전자기음향 기술은 초음파 송수신 기구(mechanism)에 따라 EMAT (Electromagnetic-Acoustic Transducer)와 MsT (Magnetostrictive Transducer)로 나눌 수 있다. EMAT의 초음파 송 수신 기구를 상자성재료에서는 로렌쯔의 힘으로, 강자성 재료에서는 로렌쯔의 힘 과 자외력으로 구분하여 정의하는 경우에는 MsS를 EMAT의 한 구조로 고려하기 도 하지만 최근에는 MsT를 EMAT와 구별하여 다루는 것이 세계적인 추세이다. [EMAT 특성] EMAT (Electromagnetic-Acoustic Transducer)는 탐촉자와 시 험체 사이에 물리적인 접촉 없이 전자기적인 힘을 이용하여 초음파를 송수신 할

179 수 있는 비접촉식 초음파 탐촉자이다. 비접촉으로 초음파를 송수신하면 움직이고 있는 시험체에 대한 탐상이 용이하므로 제품의 제조공정상에서의 연속적인 품질 관리가 가능해질 뿐 아니라 철강생산 라인의 경우처럼 시험체의 온도가 매우 높 아서 접촉을 위한 마땅한 수단이 없다거나, 시험체의 특성상 접촉매질에 의한 시 험체의 표면손상이 중요한 문제를 야기할 수 있는 경우 등에는 비접촉 초음파탐 상법이 필수적으로 요구된다. EMAT는 초음파 송수신을 위한 탐촉자를 제외하고 는 기존의 접촉식 탐상법과 완전히 동일하므로 실제 환경에의 적용을 위해서 가 장 많이 응용되고 있다. EMAT의 또 다른 장점은 송수신되는 초음파의 모우드를 쉽게 결정할 수 있다는 것이다. 즉, EMAT로 부터 형성되는 정자기장과 동자기장 의 상대적인 방향을 조절하므로써 종파, 횡파 뿐 아니라 표면파와 판파를 별도의 매개체 없이 선택적으로 송수신 할 수 있다. 이와 같은 모우드의 선택성은 다른 비접촉 방법으로는 실현할 수 없으며, 접촉식 초음파탐촉자에 비하여도 탁월한 특 성이다. [초음파 송수신 원리] EMAT는 시험체의 표면부근에 와전류를 발생시키기 위한 코일과 정자기장을 가하기 위한 자석으로 구성된다. 그림. aa.1과 같이 시험체의 표면근처에 놓인 코일에 교류전류를 가하면 동자기장이 형성되며, 이 동자기장내 에 놓이는 전기전도체의 시험체내에는 전자기 유도에 의하여 와전류(eddy current)가 형성된다. 이 상태에서 정자기장을 동시에 가하면 시험체 표면에 있는 입자들은 식(3-1)의 Lorentz 힘을 받게 된다. F = J B (3-1) 식에서 J는 와전류 밀도이고, B는 정자기장의 자속밀도이며, F는 Lorentz 힘이다

180 <그림 3-21> EMAT의 초음파 발생을 위한 로렌쯔 힘 위의 식에서 힘의 방향 F는 와전류밀도인 J와 자속밀도 B의 상대적인 방향에 의해 서 결정된다는 것을 쉽게 이해할 수 있다. 즉, 종파의 발생을 위해서는 J와 B의 방 향이 모두 시험체의 표면에 평행하도록 코일과 자석을 배열하고, 횡파의 발생을 위 해서는 J는 시험체의 표면에 평행한 반면 정자기장 B는 시험체의 표면에 수직하도 록 배열하면 된다. 그림 3-22에서는 각종 모드의 초음파 발생을 위한 여러 EMAT 의 구조를 보여주고 있다. 그림에서 (a)는 종파 발생을 위한 구조로서 도너츠형의 코일(속이 빈 spiral coil)로 재료표면에 수평한 회전하는 와전류를 발생시키고, 디 스크형의 자석과 링형의 자석으로 재료 표면에 수평한 방사형의 정자기장을 발생시 킨다. 그림 3-21의 로렌츠 힘을 고려하면 이런 구조의 EMAT로는 종파 모우드의 초음파를 발생시킬 수 있음을 알 수 있다. (b)는 두 개의 육직면체 자석으로 재료 표면에 수직한 정자기장을 발생시키고, 한 방향으로 늘어진 도너츠형 코일 (Elongated spiral coil)로 재료 표면에 수평한 회전하는 와전류를 형성시킨다. 이 경우 힘의 방향은 재료 표면에 수평한 한 방향이므로 수평 횡파가 발생된다. 그림 에서 (c)와 (d)는 표면파 또는 판파 발생용 구조이다. (c)에서는 (b)에 사용한 것과 동일한 도너츠형 코일로 표면에 수평한 와전류를 발생시키고, 코일의 상부에 직육 면체의 여러 개의 영구자석을 서로 극성을 달리하여 배열함으로써 자석 두께의 두 배에 해당하는 힘의 주기를 갖는 수평횡파를 발생시킨다. (d)에서도 주기적인 힘을 발생시키고자 하는 목적은 동일하지만 여기서는 하나의 영구자석으로 재료 표면에 수직한 정자기장을 발생시키고, 지그재그 코일 (Meanderline coil)을 이용하여 주기 적으로 변하는 와전류를 발생시키는 것이 다르다. 이 구조의 EMAT로는 표면에 수

181 직한 힘과 수평한 힘의 성분이 함께 발생되며 주로 Rayleigh 파 또는 Lamb 파를 발생 시킬 때 사용되는 구조이다. <그림 3-22> 다양한 모우드의 초음파를 발생시키기 위한 EMAT 구조. [연구동향] 1960년대 후반, noncontact acoustic resonance 현상이 발견된 후 Betjeman, Gaertner, Grubin 등에 의해서 비접촉으로 초음파를 송수신하는 연구가 진행되면서 1970년 Dobbs에 의해 기본 이론이 확립되었다. EMAT를 이용하는 초기 의 연구는 각 모우드의 초음파의 송수신에 대한 기본 연구를 비롯하여 주로 결함을 검출하는 방향으로 진행되었다. 용접부 내에서의 결함검출에 대한 연구가 미국의 NIST 등을 중심으로 수행되었고, 독일의 IzfP와 미국의 Rockwell International Science Center에서는 길이가 긴 튜브에서의 초음파 송수신 및 결함검출에 대한 많 은 연구결과를 발표하였다. 또한 고온상태에 있는 시험체의 탐상을 위하여 고온용 EMAT의 개발에 대한 연구도 일본, 미국, 영국을 중심으로 활발히 연구되어 왔다. <그림 3-23> 매설배관 결함 탐상용 EMAT-PIG

182 근래의 EMAT를 이용한 연구는 결함의 평가보다는 시험체의 재질평가를 위한 방 향으로 진행되고 있다. 미국의 Iowa 주립대학 및 일본의 오사카 대학을 중심으로 압연판재의 texture 및 plastic anisotropy의 측정에 대한 연구를 비롯하여 잔류 응력의 측정에도 EMAT가 이용되고 있다. EMAT는 압전형 탐촉자에 비하여 전자 기적 에너지를 역학적 진동에너지로 바꾸어 주는 전환효율이 크게 낮기 때문에 압전형 탐촉자와 비슷한 수준의 s/n를 얻기는 매우 어렵다. 최근 들어 시험체 내 를 진행하는 초음파의 파장과 시험체의 두께와의 관계로부터 정의되는 acoustic resonance 를 이용하여 시험체 내에서의 초음파의 진행속도와 감쇠를 측정할 수 있는 장비와 기술이 개발되어 EMAT의 최대 약점인 낮은 전환효율에 의한 낮은 s/n의 문제가 상당히 극복되었다. 그러므로 최근 들어 미국의 NIST와 일본의 오 사카대학, 동경공대 등을 중심으로 이 기술을 이용하여 시험체의 물성을 평가하는 연구결과가 꾸준히 발표되고 있다. [표 3-11] EMAT 관련 대표적인 연구기관과 개발기술 연구 기관/ 업체 국명 전문분야 대표적 개발 기술/ 제품 Iowa State Univ. Ames Lab. 미국 EMAT 설계 재질평가 - 코일과 자석군 배열에 따른 초음파 발생 해석 - 재질평가 기술 : 탄성계수, 소성이방성, 잔류응력 평가 IzfP (Institute for Nondestructive Testing) 독일 EMAT 전반 - Railroad wheel & rail 결함 탐상 - 용접부 결함 검출을 위한 자동 EMAT 시스템 오사카 대학 일본 EMAT 전반 - 공진법 적용 재료물성 평가 - EMAT 설계 및 송수신 기구 연구 한국표준과학연구원 한국 EMAT 설계/제작 산업체 응용 - 기차바퀴 결함 검출 - 소성이방성 평가 - 용접부 결함 탐상 Nordinkraft 러시아 철강공정 EMAT - 철강공정 판재 내부 결함 검출 - 고온용 EMAT 개발 Innerspec Tecnnologies / Sonic Sensors 미국 센서 및 시스템 - 비파괴검사 자문 및 시스템 제작 - 탐촉자 제작 및 보급 국내에서 EMAT에 대한 연구는 한국표준과학연구원에서 가장 먼저 시작되었으며 고속 열차 운행 중 바퀴 결함 검출 기술, 원전 증기발생기 결함 신속 검출 기술, 철강 공정에서의 판재 소성이방성 비파괴평가 기술 등에 대한 연구결과가 발표 되었다. 포항 산업과학연구원에서는 포항제철 설비의 결함검출을 위하여 움직이는

183 로봇에 EMAT를 장착한 시스템을 개발하였으며, 최근 EMAT 구동용 시스템을 자 체 개발하여 상용화 하였다. 한양대학교와 부산대학교 등에서도 EMAT 개발 연구 를 수행하였으며, 특히 레이저로 발생된 초음파를 EMAT를 이용하여 수신하는 우 수한 연구결과를 발표하기도 하였다. (a) 기차바퀴 결함 탐상용 EMAT (b) 증기발생기 결함 탐상용 EMAT <그림 3-24> 한국표준과학연구원에서 개발한 EMAT EMAT 또는 장비를 판매하는 업체들도 점차 늘어나고 있는 추세이다. 미국의 Ritec Inc.는 EMAT 이용 초음파 송수신용 pulser & receiver를 가장 먼저 개발 하여 국내외 많은 관련 기관에 판매한 대표적인 회사이며, Sonic Sensors (EMAT Ultrasonics)는 탄탄한 이론을 바탕으로 EMAT 센서 제작 및 응용 분야 에의 설비 설치 자문을 주로 수행하고 있다. 또한 Innerspec Technologies는 다 양한 종류의 센서와 장비 및 악세서리를 판매하는 EMAT 관련 종합 판매회사로 부상하고 있다. 최근 러시아의 Nordinkraft는 lift-off가 큰 고성능의 EMAT 시스 템을 철강공정의 결함 검사에 적용하고 있으며 이미 유업 및 일본 등 철강 공정 에 설치되어 기존의 접촉식 탐촉자 시스템을 대신하고 있다. 독일의 IzfP 또한 EMAT 및 시스템의 일부를 사용화 하여 보급하고 있는 대표적 연구기관이다

184 <그림 3-25> NORDINKRAFT 사의 절강 공정 비파괴검사용 EMAT 시스템 [특허분석] 초음파센서/모델링/알고리즘 개발 분야의 경우 일본의 출원 점유율이 44%로 가장 높았으며, 그 뒤를 이어 미국의 출원 점유율이 39%, 유럽의 출원 점 유율이 9%, 한국의 출원 점유율이 8%로 나타났다. 또한 90년대 중반까지 다소 증가하다가 90년대 말에 감소한 다음 2000년대 들어 꾸준히 증가하는 추세를 보 이며 한국의 경우, 90년대 초반부터 최근까지 출원인수 및 출원건수가 계속 증가 하는 발전기에 있다. 이 분야 주요 출원인을 순서대로 나열하면, 한국의 경우 한 국표준과학연구원, 도시바, 한국전력공사, 메디슨의 순서이며, 미국의 경우 제너럴 일렉트릭, 히타치, 보잉, 지멘스의 순서이고, 일본의 경우 히타치, 올림푸스 광학, 도시바의 순서이며, 유럽의 경우 제너럴 일렉트릭, 프라운호퍼 게젤샤프트의 순서 이다. 결론적으로 탐촉자/초음파센서는 2006년까지 핵심특허가 조사되므로 경쟁 이 치열한 분야로 파악된다. [수요조사] 비파괴검사학회에서 실시한 수요조사에서 초음파 기술과는 9% Ni강 용접부 건전성 평가를 위한 자동초음파 검사 시스템 개발, 배관 RT를 UT로 전 환, 철강재료 잔류응력 및 열화 상태 정량적 평가 기술 의 3 개 과제가 관련이 있다. 자동초음파 검사를 위해서는 접촉식 탐촉자 보다는 비접촉식 탐촉자가 더욱 효율적일 것으로 판단하며, 위상배열 센서 시스템도 계속 연구되어야 할 분야이 다. 또한 잔류응력 및 열화 상태의 평가를 위해서는 초음파법으로 속도, 감쇠, 후 방산란을 측정하는 방법과 전자기적 방법을 적용하는 방법 등이 고려될 수 있을 것으로 판단한다

185 (다) 전자기 음향 탐상 기술 II : MsT [초음파 송수신 원리] 전자기음향 초음파 트랜스듀서(EMAT)는 로렌쯔힘 (Lorentz force) 또는 자기변형(magnetostriction) 현상과 같이 전자기 원리에 기 반하여 초음파를 발생시키고 측정하는 트랜스듀서이다. 두가지 원리 중 하나인 자 기변형 현상은 자기장을 인가했을 때 재료에 변형이 유발되는 현상 또는 이 현상 의 역현상을 일컫는다. 대개 자왜, 자기역학(magnetomachanical) 현상이라는 용 어로도 혼재 되어 사용된다. 이러한 자기변형 특성 원리에 기반하여 초음파를 변 환하는 트랜스듀서를 자기변형 트랜스듀서(magnetostrictive transducer, MsT) 또는 자기변형 EMAT(Ms-EMAT)이라고 한다. 자기변형 현상은 철, 니켈, 코발트 등의 강자성 재료(ferromagnetic material)와 희토류 및 이들의 일부 합금에서만 발생한다. 철, 니켈, 코발트와 같은 순수 강자 성 재료는 포화자기장 상태에서 약 20~50 ppm 정도의 변형이 발생한다. 70년대 이후 Terfenol-D와 같은 거대자기변형 재료가 개발되어 2000 ppm 이상의 변형 이 발생가능하다는 것이 알려졌으나, 재료가 취약하고 매우 고가여서 일부 저주파 수 대역 고출력 음향 트랜스듀서로 사용되고는 있지만 비파괴검사 분야에서 적용 사례는 드물다. 최근에는 순수 재질에 비해 자기변형량이 크고 다루기가 편한 철- 코발트 합금 들이 비파괴 분야에서 초음파 가진 및 측정을 위해 주로 사용된다. 자기변형 트랜스듀서는 크게 구조 재료 자체의 자기변형 특성을 이용하여 초음파 를 변환시키는 방식과 자기변형 성능이 우수한 능동 자기변형 소자를 사용하여 초음파를 변환하는 방식으로 나누어진다. 전자의 경우 대부분의 저탄소강, 고탄소 강 또는 일부 합금강으로 제작된 구조물에 적용이 가능하다. 이 경우 트랜스듀서 의 구성은 로렌쯔힘 기반 EMAT과 동일한 코일 및 바이어스 자석으로 이루어진 다. 하지만, 로렌쯔힘과는 변형이 발생하는 원리가 다르기 때문에 코일의 형태와 자석의 배열이 서로 다르다. 코일은 초음파를 발생시킬 때는 자기변형 재질 구조 물에 펄스 자기장을 인가하여 변형을 유발시키고, 초음파를 측정할 때는 유도된 자기장을 전기 신호로 변환하는 역할을 한다. 자석은 재료에 바이어스 자기장을 공급하기 위하여 설치되는데 바이어스 자기장은 자기변형량을 크게 향상시키고 변형 모드를 제어하는 역할을 한다. 단, 최적의 바이어스 자기장을 위해서는 트랜 스듀서의 자기 시스템이 정교하게 설계되어야 한다

186 자기변형 특성이 좋은 능동재료를 이용하는 경우는 주로 압전 초음파 트랜스듀서 처럼 트랜스듀서 모듈 형태로 제작하거나 소자를 구조물에 직접 부착한 뒤 주위 에 코일과 자석을 설치하여 초음파를 변환한다. 최근, 얇은 박판 패치 형상의 자 기변형 재질을 구조물에 부착하여 초음파를 발생시키는 연구사례가 많이 발표된 바 있는데, 이러한 트랜스듀서를 자기변형 패치 트랜스듀서라고 부른다. 이 경우 일반 압전 트랜스듀서처럼 접촉 조건을 피할 수 없으므로 비접촉 초음파 변환 방 법으로서의 장점을 잃음에도 불구하고, 구조물보다 훨씬 성능이 우수한 자기변형 특성을 기대할 수 있으므로, 트랜스듀서의 민감도나 신호대 잡음비가 비약적으로 향상된다. 특히, 최근 능동재료로 많이 적용되고 있는 철-코발트 합금은 퀴리온도 가 섭씨 900도 이상으로 매우 높기 때문에 고온 적용 가능성 또한 클 것으로 예 상된다. [MsT의 특성] 비파괴검사 분야에서 Ms-EMAT, 자기변형 트랜스듀서의 가장 큰 장점 중 하나는 전단파(shear wave)의 발생 및 측정이 쉽다는 데 있다. 전단파는 종파와는 다른 여러 가지 특성으로 인해 비파괴검사에서 꼭 필요한 경우가 있는 데 이 때 자기변형 트랜스듀서는 전단파 발생 및 측정에 매우 적합한 수단을 제 공한다. <그림 3-26> SH파 변환용 자기변형 트랜스듀서 및 배관 적용 이와 같은 특성으로 인해 자기변형 트랜스듀서는 일부 다른 초음파 트랜스듀서의 적용이 힘든 문제를 해결할 수단으로 많은 주목을 받고 있다. 특히, 배관 및 용기 벽에서 전단 유도초음파를 변환하는데 용이하므로 이를 이용하는 비파괴검사 방 법에 적용이 가능하다. 또한, 강 구조물에서 비접촉으로 표면파를 변환하는 성능 도 우수하므로 대상이 고속으로 운동하거나 실시간 스캔이 필요한 경우 적용이 활발하게 시도되고 있다

187 현재까지 연구된 자기변형 트랜스듀서의 적용 주파수 대역은 낮게는 1 khz 정도 부터 높게는 수십 MHz까지 분포되어 있다. 상대적으로 낮은 주파수 대역에서 고 출력 전단파의 변환이 가능하므로 비틀림파(torsional wave)나 전단수평파(shear horizontal wave)와 같은 전단 유도초음파의 변환에 적용된 연구 사례가 많다. 최 근에는 상대적으로 고주파 대역 체적파(bulk wave) 변환 트랜스듀서로 적용하고 자 하는 시도도 일부 진행중이다. [연구동향] 자기변형 트랜스듀서는 Tompson이 70년대 후반 전단파 변환 현상과 원리를 발표한 이후 로렌쯔힘 EMAT과 함께 비접촉 비파괴검사 목적으로 지속적 으로 적용되어 왔다. 90년대 초에 Kwun이 유도초음파 변환에 접목시켜 많은 주 목을 받았으며 2000년대에 들어 능동 자기변형 소자를 적용하는 방식으로 다양한 기술이 개발되고 있고 현재도 활발히 연구가 진행 중이다. <그림 3-27> 자기변형 유도초음파 트랜스듀서를 이용한 배관 검사 비접촉 Ms-EMAT은 기술이 매우 성숙된 상태에 이르렀으며 독일 IzfP, 일본 Osaka 대학, 미국 CNDE 등 연구기관과 Innerspec 과 같은 업체가 기술을 선도 하고 있다. 능동 소자를 이용하는 자기변형 트랜스듀서는 미국 SwRI, 국내 서울 대 및 영남대, 표준연 등이 연구를 활발하게 진행 중이다

188 [표 3-12] 비접촉 Ms-EMAT의 대표적 기술 및 제품 연구 기관/ 업체 국명 대표적 개발 기술/ 제품 Southwest Research Institute 서울대학교 한국표준과학연구원 미국 한국 한국 비틀림 유도초음파 기반 장거리 배관 검사 보일러 튜브 검사용 삽입형 프루브 비틀림 유도초음파 트랜스듀서 평판 결함 탐상용 sparse array 고온 상시감시용 MsT 연구 배관 두께 감육 검사 Osaka University 일본 다양한 Ms-EMAT 기초 및 응용연구 IzfP 독일 다양한 Ms-EMAT 기초 및 응용연구 현재 단일 자기변형 트랜스듀서의 제작 기술 수준은 성숙한 단계에 이르렀다. 최근 에는 주파수 대역 확장, 특수 목적 프루브 개발, 다채널 배열 트랜스듀서, 영상화 등으로 확장되고 있는 단계이다. <그림 3-28> 자기변형 트랜스듀서를 이용한 다채널 위상배열 유도초음파 영상화 현재 국내의 자기변형 트랜스듀서 기술은 전반적으로 해외에 뒤지지 않거나 동등 한 수준으로 판단된다. 단, 트랜스듀서를 운용하는 시스템 기술 및 다양한 현장 적용 경험은 선진국의 80% 정도 수준 정도이므로, 이러한 기술을 보강할 경우 이 분야에서는 단기간에 국제 경쟁력 확보가 가능할 것으로 전망된다. (라) 레이저 기반 초음파 탐상기술 이 기술은 매우 짧은 시간 동안의 레이저 펄스를 재료 시편에 입사 시킬 때 재료 표면에 발생되는 순간적인 열팽창에 의해서 초음파를 발생시키는 기술로, EMAT 등 다른 비접촉식 초음파 발생기법에 비해 매우 먼거리에서 재료내부에 초음파를

189 발생시킬 수 있어 고온환경에서의 온라인 적용에 매우 유리하다. 또한 발생되는 초음파의 형태가 종파, 횡파, 표면파, 유도파 등 모든 유형의 탄성파를 발생시킬 수 있고 주파수 대역이 수100 MHz까지로 광대역의 음파를 발생시킬 수 있는 특 징을 가지고 있어 다양한 응용이 가능하다. (표 3-13 참조) [표 3-13] 초음파 비파괴 평가 기술별 특징 비교 압전소자형 압전소자형 (수침형) Air-couple Transducer EMAT 레이저 초음파 비접촉성 접촉 수중 cm mm m 트랜스듀서 반드시 필요 불필요 주파수특성 공간분해능 적용재질의 다양성 협대역 (트랜스듀서에 따라 수십 khz~수mhz 까지 가능) 100 khz~ 수 MHz 수 10 khz ~수 MHz 집속형으로 하여 개선할 수 있으나 수침형을 제외하고 서브 mm의 공간 분해능을 얻기 어렵다. 광대역 (수 100kHz~ 수 100 MHz) 서브 mm 보통 우수 자성체로 국한 우수 레이저 초음파 기술은 위에서 언급한 장점 때문에 응용분야가 급속히 확대되고 있으며 지향성을 향상시킨 라인 소스와 라인 검출 기술, 협대역 신호의 송수신을 위한 Array 기술, Lamb wave 송수신 기술, SAW 기술 등이 개발되었다. 아울러 재료의 특성평가, 판재, 접합재, 용접부 등의 NDE, 프로세스 제어 등 비접촉성과 높은 공간분해능의 장점을 활용한 다양한 응용이 현재 활발히 진행되고 있다. 최근에는 복잡한 형상을 가진 부품의 결함검사와 고온 재료의 음속, 탄성계수 등 물성 평가, 실리콘 웨이퍼의 특성 평가, 열간 또는 냉간 압연 공정 중의 인라인 결함 검사, 항공기 부품 검사 등의 응용연구가 진행되고 있다. 또 장치의 이동성, 소형화, 경량화를 위한 광섬유 광학계의 이용한 상품화도 추진되고 있다. 특히 원 전 용접부에 대한 인라인 검사장치 (도시바)나 SCC 균열에 대한 검사장치 개발 (캐나다 Intelligent Optical Systems)이 주목할 만하다. 결론적으로 향후 이 기술 은 NDT기술로서 응용가능성이 높은 것으로 기대되고 있다. (표3-14 참조) 국내에서는 대체적으로 레이저에 의한 초음파의 발생 기술이 대학 및 연구소를 중심으로 어느 정도 확보되어 있으며, 수신 기술에 대해서는 능동형 마이켈슨 간

190 섭계, 광섬유센서를 이용한 레이저 초음파 센서를 구현하는 등의 성과가 있었고, 응용 기술에 대해서는 재료 내부에 내재한 결함의 위치와 크기를 인식할 수 있는 기법이 개발된 바 있다. 최근에는 자동차 용접부 레이저초음파검사장치 (현대자동 차), 원전기술혁신 사업에서 레이저 표면파의 음향비선형특성 연구 (한양대), 첨단 비파괴검사기술개발 사업에서 극초단 레이저 초음파 기술 (원자력연) 등이 연구되 고 있다. [표 3-14] 대표적인 외국 연구기관과 개발기술 연구 기관/ 업체 국명 전문분야 대표적 개발 기술/ 제품 Johns Hopkins University 미국 비파괴평가 기술 전반 Laser Ultrasonic System Laser Interferometer Ultrasound- Sensor Center for Quality Eng. Northwestern University 미국 비파괴평가 기술 전반 Fiber Optic Ultrasound Sensor Advanced Laser Ultrasonic Array- Receiver NASA 미국 Failure Analysis 항공기 동체, 패널 판재의 접합부 접합상태 평가 Canadian National Research Council 캐나다 비파괴평가 기술 전반 Laser Interferometer Ultrasound- Sensor 압연공정에서의 두께모니터링 장치 Ultraoptic Co. 캐나다 레이저 초음파 기술 항공기 검사용 레이저 초음파 시스템 (미공군 McClellan 기지 등에서 활용) Hot Steel Tube 두께 측정 장치 National Research Institute for Metals 일본 비파괴평가 기술 전반 레이저 초음파의 유한요소해석 용융 금속재료의 물성평가 기술 레이저 초음파 발생 기술 그러나 레이저초음파 기술은 레이저 가진 기술 및 레이저 초음파 측정 장치 분야 에서 미국 및 일본 등 선도국가의 특허 장벽이 높으며, 기술 완성도가 대부분 구 축된 상태이다. 특허출원 분포의 동향을 살펴보면 1990년 이후 일본 37%, 미국 및 한국 19%, 유럽 17%, 중국 8%으로 나타났으며, 모든 국가에 대해 점차적으로 증가하고 있고 (그림 3-29 참조), 주요 출원인은 록히드 마틴, 도시바, NIPPON STEEL', '미츠비시 등 이다

191 <그림 3-29> 레이저 초음파 기술의 특허 출원현황 (2010 특허청 비파괴계측검사기술 특허동향조사 보고서) 따라서 R&D 개발방향은 응용기술로의 접근이 바람직하다. 즉, 레이저 초음파를 적용하기 위한 측정헤드 및 광섬유를 통한 신호 전송기술, 초음파 분석기술로의 연구 개발이 필요할 것으로 전망된다. 예를 들면, 레이저 초음파 장치의 모듈화 및 소형화, 레이저 빔의 발생 및 수신 방법의 개선, 분석장치와의 연계를 통해 초 음파 신호의 해석 시간 단축 및 정확성을 위한 신호 분석기술의 개량 등이 필요할 것으로 전망된다. (2010 특허청 비파괴계측검사기술 특허동향조사 보고서 참조) (6) MEMS 기반 극소형 초음파 탐촉자 개발 [기술현황] 비파괴 탐상분야에서 탐상 효율을 증대시키고 탐상의 신뢰성을 향상시 키기 위해서는 탐상에 사용되는 탐촉자의 고감도화 및 고분해능이 요구되고 있다. 또한 비파괴 검사 대상체의 다양화에 따라 여러 가지 구조의 초음파 탐촉자의 개발 이 요구되고 있으며 접근이 곤란하거나 또는 미세 구조물의 비파괴 검사에 필요한 초소형 초음파 탐촉자의 개발도 요구되고 있다. 최근 MEMS 기술을 적용하여 기존의 초음파 탐촉자가 가지고 있는 기술적인 한 계를 극복하기 위한 연구가 시도되고 있으며 대표적인 것이 cmut와 pmut를 들 수 있다. cmut (capacitive Micromachined Ultraosnic Transducer)는 미세 가공 정전용량 초음파 탐촉자를 나타내고 pmut(piezoelectric Micromachined

192 Ultrasonic Transducer)는 미세가공 압전형 초음파 탐촉자를 말한다. <그림 3-30> cmut의 single cell 구조 ( <그림 3-31> pmut의 single cell 구조 ( 기술의 발전방향은 다음 그림과 같이 미세가공기술을 적용하기 위한 기반기술과 소자를 구동하기 위한 회로 및 시스템 기술, 개발된 극소형 탐촉자 응용기술, 산 업화 기술로 구분하여 발전해야 할 것으로 생각된다. cmut 및 pmut 기술은 기 술적인 난이도가 매우 높은 기술로서 충분한 기초연구가 수행되어야 하며 응용이 나 산업화에 필요한 시간이 소요될 것으로 생각되나 성공적으로 개발될 경우 관 련 기술 및 경제적인 파급효과는 매우 크기 때문에 향후 많은 연구개발 투자 및 지원이 필요한 분야이다. <그림 3-32> MEMS기반 극소형 탐촉자의 발전 방향 [cmut] cmut는 실리콘 웨이퍼 위에 미세 가공된 수백 또는 수천 개로 이루어 진 박막의 진동을 이용하여 초음파를 송수신하는 초음파 탐촉자로서 최근의 MEMS 기술의 비약적인 발전과 더불어 상당한 기술적인 발전이 이루어지고 있다. cmut는 일반 반도체 공정에 이용되는 실리콘 웨이퍼 위에 두께 수천 A 의 얇은 막을 역시 수천 A 의 공기 층위에 제작하며 웨이퍼와 얇은 막은 공기층을 사이에 두고 커패시터를 형성한다. 이렇게 제작된 커패시터에 교류 전류를 흘리면 얇은 막은 진동하게 되고 이로부터 초음파가 발생하게 되며, 반대로 외부의 초음파에 의해 얇은 막이 진동하게 되면 커패시터의 정전용량이 바뀌게 되어 이러한 정전 용량의 변화를 검출함으로써 초음파의 수신이 가능하다

193 cmut는 하나의 센서가 직경이 약 수십 μm에 불과하기 때문에 수만개의 센서를 배열한다고 하더라도 수 mm에 불과하며 한 번의 제작공정으로 수만 개의 센서를 동시에 정확하게 원하는 위치에 배열할 수 있어 센서의 정확성이 매우 뛰어나다. 이러한 cmut는 기존의 콘덴서 마이크로폰과 압력 센서 기술에 기초하고 있으며 반도체 제작 기술이 발달하면서 박막 미세가공이 가능해짐에 따라 그 제작기술이 활발하게 발전하게 되었다. 현재 cmut 개발을 선도하고 있는 미국과 유럽의 연 구동향은 array화된 cmut 박막의 두께와 크기, 공기층의 두께 등과 같은 여러 가지 cmut 설계인자들의 변화에 따른 최적 설계기준 및 사양을 설정하고, 이러 한 기준에 따라 제작된 cmut의 특성을 평가하는 일련의 연구가 수행되고 있으 며 의료용 진단장치와 같은 상용화를 위한 많은 노력을 경주하고 있다. [pmut] pmut의 경우 cmut와 비슷한 제작기술을 적용하지만 초음파를 발생 시키는 구조가 압전체를 이용한다는 점에서 크게 다르다. 벌크 소자의 압전체에서 수십 μm 크기의 소자를 MEMS 공정을 이용하여 어레이로 제작하는 것으로서 cmut의 단점인 접촉에 따른 진동막의 손상이나 파괴 등의 문제점을 해결할 수 있다. pmut 제작에서 핵심적인 사항은 압전소자를 박막형태로 제작하여 어레이로 구 성하는 기술이다. 기존의 세라믹 계열의 소자인 PZT의 경우 압전특성이 비교적 양호하나 박막형태의 어레이 박막소자를 제작하기 위해서는 기존의 PZT 제작방 법의 적용이 곤란하며 Sol-gel 방법을 이용하여 박막을 형성할 수 있으나 별도의 분극과정이 필요하기 때문에 제작공정상의 어려움이 있다. ZnO 박막의 경우 분극 과정이 필요하지 않으나 압전특성이 낮은 단점이 있다. [특허 및 관련연구 동향] 미세가공기술을 이용한 초음파 탐촉자 관련 기술의 주 요 특허출원국은 미국으로서 2010년 현재 약 17건, 한국 3건 정도이며 대부분 소자 제조공정 방법이나 기술에 대한 특허가 대부분으로 조사되었다[4]. 외국 특 허의 경우 국내 진입특허는 대부분 비파괴 검사 대상체의 형상에 따라 단일소자 를 어떻게 배치할 것인가에 대하여 주로 초점이 맞추어져 있어 이러한 점은 응용 기술 분야이므로 특허 회피가 가능할 것으로 생각된다

194 최근 우리나라의 경우 반도체 공정기술의 발전에 따라 MEMS 기술도 크게 발전 하게 되어 cmut와 pmut 개발을 위한 인프라가 매우 잘 갖추어져 있다고 할 수 있다. 현재 cmut 분야의 선두는 미국 스탠포드대학의 Kuri-Yakub 교수 연구 팀이며 의료용 초음파 탐상기기로 상용화하기 위하여 노력하고 있다. <그림 3-33> Kuri-Yakub 교수팀에서 개발된 cmut를 이용한 탐상 시스템 ( 국내의 경우 경북대학교에서 cmut 설계 및 해석을 위한 모델링에 대한 연구를 수행하였으며 한국표준과학연구원에서 2004년부터 cmut 개발을 위한 연구를 수 행하였다. 현재 국내 기술 수준은 cmut 설계 및 제작기술을 확보한 상태이나 구 조 및 성능 개선, 응용분야 등에 대한 연구는 미흡하여 이에 대한 지원이 필요한 상태이다. pmut의 경우 아직도 해결해야할 많은 기술적인 어려움들이 있으며 초기에는 주 로 압전체를 이용한 마이크로 모터와 같은 액츄에이터 연구에서 출발하여 센서기 술로 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 외국의 경우 주로 대학을 중심으로 연 구가 수행되고 있으며 현재 상용화 단계에는 이르지 못한 것으로 파악된다. 국내 의 경우 포항산업과학연구원 등에서 수행된 연구 외에는 연구수행 현황이 거의 미미한 실정이다

195 다. 요약 접촉식 초음파 탐상법은 이미 현장에 많이 적용되어 활용되고 있지만, 복잡한 형 상이나 움직이고 있는 대상체, 그리고 온도가 높은 경우 접촉식 초음파 탐상법의 적용에는 한계가 있으므로 이를 극복하기 위하여 공기접촉초음파법, EMAT, MsS, LBU (레이저 기반 초음파) 등 비접촉식 초음파 탐상법의 필요가 증가하고 있으며, 전세계적으로 이미 탐촉자 설계/제작 및 측정 장치 등의 기반기술은 확립 되어 가고 있다. 현재 국내의 비파괴 검사용 초음파 탐촉자 제작기술 수준은 선진외국과 거의 대 등한 수준으로 근접하였다고 판단되나 비접촉식 초음파 탐촉자, MEMS 기술을 적 용한 초소형 초음파 탐촉자 등과 같이 특수 목적의 초음파 탐촉자를 설계/제작하 는 기술은 다소 미흡한 것으로 나타나고 있으며 이에 대한 국내 기술 수준의 향 상이 시급하다고 할 수 있다. 국내의 기술 수준은 상당히 발달되어 있지만 현장 적용을 위한 시스템 구축 기술 은 선진 외국 기술과 비교하며 많이 뒤떨어져 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해 서는 센서 및 시스템의 성능 개선을 위한 원천기술과 함께 신뢰성 향상 기술과 표준화 기술 등이 함께 연구되어야 할 것이다. 초음파탐상 결과의 영상화와 보존을 위하여 배열형 초음파 탐촉자의 개발 및 활 용에 많은 연구가 이루어지고 있다. 특히 미세 가공공정(mems, nems)이 필요한 cmut과 pmut의 설계/제작 기술, 초소형 초음파 송수신 회로 및 장비개발, 배열 형 탐촉자의 초음파 빔 형성 및 처리기술의 개발이 필수적으로 요구된다

196 [초음파 기술의 국내기술수준에 대한 SWOT 분석표] [표 3-15] 초음파 기술의 국내기술 수준 SWOT 분석표 S (Strength) 대학 및 연구기관에 NDT 관련 연구 및 전공자가 확대되어 우수인력이 유입되 고 있음 초음파 관련 이론적/실험적 수준의 세계 적 수준과의 격차 감소 : 탐촉자 설계 제작, 결함 신호 해석 기술 등 전체 NDT 기술 중 초음파 관련 논문과 특허 출원비중이 30% O (Opportunity) 방사선 투과시험을 초음파 시험으로 대 체하고자 하는 요구 증대 초음파 관련 시스템 개발에 대한 관심 이 커지면서 새로운 시장 개척 가능성 확대 비파괴진흥법에 따른 진흥계획 활성화 로 관련 기술 개발 의욕 증대 W (Weakness) 국가 지원이 단기적이고, 규모 또한 작 아 현장의 문제 해결을 위한 협력연구 수행이 어려움 국내의 전기/전자기술, 소프트웨어기술, design 기술 등을 융합한 시스템 제작 기술이 매우 취약 세계를 선도하는 핵심원천기술의 확보 가 취약 T (Threat) 중국의 초음파 장비개발 급속성장 국내 개발 시스템의 도입 및 활용이 저 조하여 개발 의욕이 매우 낮음 비파괴기술은 보조기술이라는 일부 시 각의 전환 필요 참고문헌 [1] [2] [3] Ki-Bok Kim, David K. Hsu, Bongyoung Ahn, Young-Gil Kim, and Daniel J. Barnard, "Fabrication and comparison of PMN-PT single crystal, PZT and PZT-based 1-3 composite ultrasonic transducers for NDE applications", Ultrasonics 50 (2010) [4] 특허청, 특허동향 비파괴계측검사기술(초음파), 2010 연구기획시 특허동향조사, (2010) [5] [6] Kailiang Ren, Yiming Liu, Xuecang Geng, Heath F. Hofmann, and Qiming M. Zhang, "Single crystal PMN-PT/Epoxy 1-3 composite for energy-harvesting application, IEEE Trans. UFFC, Vol 53, No. 3, , (2006) [7] D. Robertson, G. Hayward, A. Gachagan, V. Murry, "Comparison of the performance of PMN-PT single crystal and ceramic composite arrays for NDE applications,

197 Insight 48(2), ) [8] [9] [10] [11] T. Hedegaard, T. Pederson, E. V. Thomsen, and R. Lou-Moeller, "Screen printed thick film based pmut arrays", 2008 IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings, (2008) [12] R.G. Betjemann, H.V. Bohm, D.J. Meredith, and E.R. Dobbs, Phys. Lett. A25, 753 (1967). [13] M.R. Gaerttner, W.D. Wallace, and B.W. Maxfield, Phys. Rev. 184, 702 (1969). [14] H.L. Grubin, IEEE Trans. Sonics Ultrason. 16, 27 (1969). [15] E.R. Dobbs J. Phys. Chem. Solids 31, 1657 (1970). [16] C.M. Fortunko, Proc Ultrasonics Symposium, 253 (1979). [17] M. Mohr and P. Hoeller, IEEE Trans. su-23(5), 369 (1976). [18] R.B. Thompson, R.K. Elsley, W.E. Peterson, and C.F. Vasile, Proc Ultrasonic Symposium 246 (1979). [19] K. Miyagawa, Y. Sasaki, N. Matsuda, and S. Sato, Proc. 9th WCNDT, 1 (1980). [20] L.R. Burns, G.A. Alers, and D.T. MacLauchlan, Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation vol. 7B, 1677 (1988). [21] K.R. Whittington, M.A., Ph.D., D.Eng., F.I.E.E., Brit. J. NDT, May, 127 (1981). [22] R.B. Thompson, J.M. Smith, S.S. Lee, and G.C. Johnson, Metall. Trans. A 20A, Nov (1989). [23] M. Hirao, H. Fukuoka, K. Fujisawa, and R. Murayama, Metall. Trans. A 20A, 2385 (1989). [24] J.C. Johnson and R.B. Thompson, Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation vol. 12, 2121 (1993). [25] M. Hirao, H. Fukuoka, and Y. Murakami, Res. Nondestr. Eval. 4, 127 (1992). [26] K. Kawashima, J. Acoust. Soc. Am. 87(2), Feb., 681 (1990). [27] 안봉영, 이세경, 한국음향학회지 7(3), 10 (1988). [28] 안봉영, 김영환, 김영주, 응용물리 3(1), Feb., 67 (1990). [29] Bongyoung Ahn and Sekyung Lee, Proceedings of 9th Nondestructive Evaluation in the Nuclear Industries, 391 (1986). [30] 이승석, 안봉영, 김영길, 정대혁, 이승주, KRISS IR (1992). [31] Bongyoung Ahn, S.S. Lee, E.C. Hwang, Kyungyoung Jhang, S.K. Kim, and S.Y. Kim, Proc. 8th APCNDT, 623 (1995)

198 2. 적외선 열화상 가. 개요 (1) 적외선 열화상 기술의 발전 특징 적외선은 파장대역에 따라 근적외선 (0.76 ~ 3 μm), 중적외선 (3 ~ 30 μm), 원적외 선 (30 ~ 100 μm)으로 나누어지며, 공학용에서는 주로 중적외선 분야가 쓰이며 적 외선 검출소자에 따라 1~3 μm(near wave), 5~7 μm(mid wave), 8~10 μm(long wave)로 나눠집니다. 물체에서 방사된 적외선 복사량을 검출하는 적외선 검출 소자 는 적외선 대역에 따라 PbS (1.3 ~ 3 μm), PbSe (2 ~ 5 μm), InSb (3 ~ 5.5 μm), HgCdTe (2 ~ 14 μm), PbSnTe (2 ~ 12 μm) 등의 반도체 화합물이 사용된다. <그림 3-34> 적외선의 파장대역별 이용 적외선 열화상(Infrared Thermography: IRT) 기술은 시험체 표층부에 존재하는 결함이나 접합이 불완전한 부분에서 방사된 적외선을 감지하고, 적외선 에너지의 강도 변화량을 전기신호로 변환하여 결함부와 건전부의 온도정보의 분포패턴을 열화상으로 표시하여 결함을 탐지하는 검사법으로 각종 재료표면 결함의 고감도 검출, 철근 콘크리트의 열화진단, 강도측정, CFRP 등 복합재료의 내부 결함 검출 과 열탄성효과에 의한 응력측정을 할 수 있다. 표면상태에 따라 방사율의 편차가 크기 때문에 결함 검출시 편차가 생기지 않도록 배경잡음, 전파경로에서 흡수산란 의 영향을 제거할 필요가 있다

199 <그림 3-35> 열화상 측정 시스템 적외선열화상 기술의 방법은 20세기에 들어와서 상기에 기술한 산업체에서의 다 양한 적용을 포함하여, 바이오 및 의료를 포함한 의료 및 SOC 설비, 국가 성장기 반동력인 에너지/항공우주/자동차/반도체의 산업적 적용을 망라한 적외선 열화상 진단을 영상적으로 수행하는 것으로 관련 진단기기 및 측정장치에 대한 성능시험 및 평가기반을 구축하여 시스템의 안정성을 확보함이 필수적이고 이를 통해 적외 선 열영상을 신뢰도있게 평가할 수 있다. 적외선열화상 기술의 특징은 비접촉(non-contacting), 원거리 검사(remote examining), 광주사(broad-scanning)의 장점으로 국내에서는 전력설비 열화진단, 에너지 손실 및 관련설비에서 열적 성능의 효율적 제고를 위한 진단평가로서 건 축구조물 단열평가 등에 활용되고 있으며, 최근 연구에서는 검출능 향상과 더불어 감시 및 안전방호 기술로의 발전을 거듭나고 있다. 적외선열화상 관련 응용분야 [기초/원천 기술] [응용기술] 센서기술 시스템기술 MEMS 패키징기술 의료/인체기술: 임상진단, 코스메틱 공업기술: Predictive & Preventive Management 건축/설비기술: SOC 결함 진단, ESCO, 건물 국방/힝공기술: 대전차, 비행기, 위성 <그림 3-36> 적외선열화상 관련 응용분야

200 적외선열화상과 관련된 진단기술 분류는 사회의 안전망 구축 및 감시체계의 제어 기술 발전과 함께 관련 접근방법은 인체로부터 방출되는 열에너지를 수동적으로 검출하는 직접식(DIRT; Direct InfraRed Technology)과 결함진단을 위한 직접식 및 간접식 또는 강제식(IIRT; Indirect or External InfraRed Technology)이 있 다. 간접식은 PPT(Pulse Phase technology)와 LMT(lock-in Modulated Technology)로 나누어진다. <그림 3-37> 직접식 및 간접식 적외선 열화상 원리 (2) 1차 진흥계획에서의 국내 기술개발 동향 및 추진 적외선 열화상의 상용화는 제품의 마지막 공정단계나 사용 중인 부품의 비파괴평 가뿐만 아니라 제조 공정단계의 평가를 위해서 이용할 수 있는 매우 유익한 도구 이다. 특히 1990년대에 들어와서는 컴퓨터 S/W 기술의 발달에 힘입어 정량적 비 파괴평가 기술은 보다 신뢰성과 정밀한 계측 알고리즘의 개발 등이 요구되며 이 에따라 2000년 중반부터는 IRT_NDT 기술 관련의 표준화, 설비진단 및 계측요소 기술에 대한 실효성있는 연구가 점증적으로 증가하게 되었다. 이와같은 연구기반의 구축을 통해 점증하는 요소 핵심기술로서의 적외선 열화상 인프라 확보가 필요하며, 고정밀 고신뢰성에 대응하는 시험 및 진단의 요소기술을 분석해서 향후 적용해야할 제품개발에 따른 안전성, 검사결과의 신뢰성 및 검사자 의 자격을 검증할 수 있는 연구기반사업에 준비하고자 함이 본 1차 진흥계획의 추진 내용이다

201 따라서 1차 진흥계획에서는 적외선 열화상 요소기술에 대한 SW를 포함한 해석 알고리즘 개발, 수동 및 능동형 시험에서의 진단해석을 포함한 신뢰성 평가기술의 선도적 연구기반 구축을 통하여, 적외선 열화상 진단기기 성능시스템의 검출메커 니즘의 규명이 요구된다. 이로부터 최적화된 인증시편규격 개발로 정량화된 기술 의 신뢰도 확보를 선도적으로 이끌어 향후 상용화 활용 가능성이 높은 적외선 열 화상 선도연구 및 2차 진흥계획연구에 적용하도록 한다. (3) 2차 진흥계획에서의 연구개발 추진 필요성 SOC 산업에서 비파괴검사는 21세기 들어 세계시장규모는 약 10조원(Sullivan, 2005년 기준) 이중 적외선 열화상을 이용하는 비파괴시험은 2000년대 후반들어 서 기존 열적 평가를 보함하여 15% 내외였으나 점차적으로 20~25%로 증가하고 있다. 이중에서 IRT는 정성 및 정량적으로 제품의 결함을 무해하고도 손상함이 없이 비파괴적으로 진단하는 영상메커니즘에 의한 Vision 기술 분야로서 세계시 장 규모는 전체의 20% 정도에 이르는 성장산업이다. 또한, 비파괴시험 및 진단 (NDT/E; Nondestructive Testing/Evaluation) 기술은 방사선, 초음파, 전자기, 열, 빛에너지 등을 이용하여 재료, 산업설비기기, 플랜트, 구조물, 용접부 등 대상품을 비파괴적으로 접촉하지 않은 채 물리적 성질과 결함 발생 여부를 정성 및 정량적으로 시험하여 결함을 추적하여 진단하는 품질평가 (Production assesment) 및 상태 안전성 감시(Condition safety monitoring) 기술 이다. 차세대 비파괴검사의 성장동력으로 부각되고 있는 적외선 열화상을 이용한 비파 괴비 진단은 고도의 안전성이 요구되는 산업분야 전반에 걸쳐 필수적인 수단으로 서도 매우 중요한 역할을 담당하고 있으며, 극도의 정밀성 및 신뢰성이 요구되는 원전 산업, 항공 산업, 우주 산업, 에너지/태양광, 자동차 및 연료전지를 포함한 미래 성장동력 사업 등에서는 보다 더 매우 엄격한 기준에 의하여 글로벌한 첨단 비파괴 기술의 개발에 따른 적외선 열화상 비파괴 시험의 평가 항목으로 시스템 개발을 위한 인프라 구축이 필요하다

202 <그림 3-38> 적외선 열화상 기술의 이용 따라서 2차년도 진흥계획으로부터 적외선 열화상 비파괴시험이 공학, 의학, 바이 오, 산업 등 다양한 분야에서 제품의 품질관리 및 검증 수단으로 제품의 결함유무 를 판별하거나 특성을 측정하는 방법으로 이용되는 기술로 적외선 열화상 시스템 설계 및 실용화 기술의 개발을 통하여 국제적인 기술로 컴단비파괴기술을 이끄도 록 할 글로벌한 선도적인 적외선 열화상 시스템의 핵심기술에 대한 인프라 구축 이 절실하다

203 나. 주요 기술별 동향 및 전망 이 기술은 표준규격으로 개발된 재료 시편으로부터 방사되는 적외선을 적외선 시 스템의 센서로 감지하여 재료 내부에 존재하는 결함을 정상부와 결함부간의 온도 차를 감지하여 표면 또는 표면 이면의 결함을 탐지하는 기술로서, 고정확한 결함 부위를 찾아내기 위해 수동 및 능동적인 방법에 의한 온도편차를 발생시키는 기 술이다. <그림 3-39> TT 방법의 자동화 및 수동 검사 분류 또한 능동식은 초음파와 와류의 접촉자나 광을 IRT와 결함하여 원거리에서 적정 한 고유파를 주사함에 따라 기존의 초음파나 방사선 방식의 비접촉식 발생기법에 비해 넓은 부위를 주사할 수 있고 작업환경에 구애없이 매우 먼거리에서 결함을 탐지할 수 있어 세부적인 결함탐지에 앞서 결함유무를 진단하거나 적정한 조건에 서는 재료 이면 일정깊이에 까지 좀재하는 결함을 오프 및 온라인으로 측정이 가 능하다. 한편 적외선의 다양한 파장대에 따라 재료의 상태량 및 적용방법에 따라 다양한 특징을 가지고 있어 설비진단에 적용이 가능하다. (표 3-16 참조)

204 [표 3-16] 적외선 열화상 비파괴 평가 기술별 특징 비교 수동형 능동형 optic형 가열형 초음파형 전기/와류형 비접촉성 비접촉 접촉 접촉 자극원 불필요 반드시 필요 대상체 열원 일정열원 특성 유지 자극원에 의해 좌우 (대상체 열원 불필요) 적용성 전력/생체/열 원대상체/일반 서브 mm 이면 결함 적용재질의 다양성 보통 전도체 우수 자성체로 국한 적외선 열화상 기술은 위에서 언급한 장점 때문에 응용분야가 급속히 확대되고 있으며 적외선 파장대의 다양성을 활용한 근거리파(NIR), 중파(MIR) 및 장파 (LIR)에 따른 검출 기술, 이면 결함의 계측성을 향상시키기 위한 측정기술, 자극 신호 주파수 기술, 알고리즘 처리 기술 등이 개발되었다. <그림 3-40> IRT 기술 분류

205 아울러 재료의 특성평가, 판재, 접합재, 용접부 등의 NDE, 반도체를 포함한 이종 금속 및 용접 접합부에서의 응력해석 등 비접촉성과 높은 열적 분해능의 장점을 활용한 다양한 응용이 현재 활발히 진행되고 있다. 최근에는 재료 내부에 이면결함을 가진 부품의 결함검사와 다양한 재료의 결함진 단, 고전력설비에서의 단속 및 고장 평가, 열간 또는 냉간 압연 공정 중의 인라인 결함 검사, 항공기 부품 검사 등의 응용연구가 진행되고 있다. 또 장치의 이동성, 소형화, 경량화를 통한 비냉각식 적외선 시스템을 이용한 상품화도 추진되고 있다. 특히 반도체 공정의 PCB에서 short에 대한 인라인 검사장치, 철강 압연공정에서의 균일온도 감시(POSCO), 전자냉각 고장 판정, 콘크리트 균열에 대한 검사장치 개발 (일본 Kobe University)이 주목할 만하다. 결론적으로 향후 이 기술은 NDT기술로서 응용 가능성 및 적용 확장성이 높은 것으로 기대되고 있다. (표3-17 참조) [표 3-17] 대표적인 외국 연구기관과 개발기술 연구 기관/ 업체 국명 전문분야 대표적 개발 기술/ 제품 Iowa State U., 비파괴평가 기술 Vibro Thermography System 미국 ASNT, ASTM 전반 고전력설비 표준화규격, IRT 시험규격 ONERA 프랑스 Near infrared Sensor 복합재료 및 High-speed Scanning and remote 구조물 IRT Stugart University 독일 Materials Lock-in thermography evaluation 재료 물성 평가 University of Laval 캐나다 신호 영상 처리 Pulse-phase Thermogaphy 공중 감시 적외선시스템 Institute of Introscopy JSNDI, Kobe University 러시아 일본 비파괴평가 기술 전반 비파괴평가 기술 전반 에너지 진단 및 감시 시스템 (건물, 굴뚝 및 전력설비 등에서 활용) FFT 영상 알고리즘 두께 측정 장치 콘크리트의 열응력해석 금속재료의 물성평가 기술 교량 원격진단 발생 기술 다. 요약 [기술 전망 및 국내 수준 요약] - 국내에서는 대체적으로 능동형 적외선 열화상에 의한 재료의 표준화 규격 시편이 연구소를 중심으로 일부 금속에 대해 확보되어 있으며, 수동형 적외선 열화상 기 술에 대해서는 전력설비 진단, 위상잠금 능동식 기술을 이용한 열응력 측정을 구 현하는 등의 성과가 있었다

206 - TT 응용 기술에 대해서는 재료 내부에 내재한 결함의 위치와 크기를 인식할 수 있는 기법이 개발된 바 있다. - 최근에는 표준기술력향상사업에서 복합재료 결함탐지 기술 (표준연), 교과부 기초 연구사업에서 적외선 광계측에 의한 시설물/회전체 고장메커니즘 연구 (공주대), 첨단비파괴검사기술개발 사업에서 적외선 열화상 계측검사 및 에너지사업에서의 원전배관 적외선 열화상 기술 (조선대) 등이 연구되고 있다. [국내 연구개발이 시급성 및 필요한 기술] - 첨단 비파괴 TT의 특성: 고감도/고기능의 적외선 열화상 기술은 적외선 결함탐 지 및 신호처리/알고리즘 연구 분야에서 미국 및 유럽 등 선도국가의 특허 장벽이 높으며, 기술 완성도가 아직 미비한 상태이다. - 국내 연구개발이 시급한 TT기술로는 크게 다음과 같다 1) 핵심/원천기술 분야. 진동가진-열화상 잔류응력 결함탐상 기법 개발. 전자기-위상변조 정량평가 적외선 기술개발 2) 시스템 및 애로 기술분야. 원전설비 원격감시 radiometric 적외선열화상시스템 장치기술 개발 3)융합 NDT 기술분야. 위상-와류 적외선 열화상을 이용한 복합재료 미세손상 진단기술 개발

207 [적외선 열화상 기술의 국내기술수준에 대한 SWOT 분석표] [표 3-18] 적외선 열화상 기술의 국내기술수준에 대한 SWOT 분석표 S (Strength) NDT 기술 중 적용분야가 가장 많음 전체 NDT 기술 중 기술성장 속도가 가 장 높음 비접촉이고 인체에 무해하며 광주사 방 식의 빠른 진단검사 일부 첨단 적외선검사기술에서는 이면 의 결함 탐지 가능 - 위상잠금 기반기술 - 잔류응력 해석 기반기술 정성적 및 정량적 고감도 데이터 획득 가능 광법위한 TT 적용으로 에너지 등 타 산업 파급효과가 NDT 기술 중 가장 큼 O (Opportunity) RT의 TT 대체에 대한 요구증대 원전 및 항공/자동차 결함 탐상에서의 TT 적용성 확대 TT와 다른 NDT 접목한 융합 고기능 기술 다양 TT 장비개발 및 첨단기술 관심 증폭 및 TT 기술 인프라 성장세 극대 국방을 포함 전력시설/플랜트에서의 TT 사용 증가 W (Weakness) 전반적인 기술수준이 선진국 대비 30% 내외 장비가 고가이며 장비개발이 미약 이면 결함 탐상이 제한적 첨단 적외선검사기술의 적용을 위한 핵 심기술 미흡 - 이종금속부에서의 vibro-tt 탐상 - active TT를 활용한 복합재료 진단 - 잔류응력 해석을 통한 피로/열화 평가 신원리 기반 적외선검사 기술개발 미흡 선진국 대비 국내 기술개발 및 연구인 력 기반 취약 핵심 원천 알고리즘 및 SW 기술 해외 의존 T (Threat) 일본을 포함 중국을 중심으로 TT 장비 개발 급속성장으로 국내 장비개발 위협 고감도/고기능/고해상도의 첨단 적외선 장비 도입 어려움 또는 불가 선진국의 급속한 TT 기술개발 및 특허 로 국내 TT 성장 주춤 장비의 국산화 미흡으로 TT 적용 NDT 기술의 국외 유출 장비의 해외 의존으로 연구 및 기술개 발 인프라 확보 제한

208 3. 전자기 가. 개요 국내 원전의 해외진출을 계기로 원전에 사용되던 전자기 비파괴검사 기술을 정비 하여 해외 동반 진출을 모색해야 할 시기를 맞았음. 자기비파괴검사 분야에서는 자기장을 검출하여 데이터 처리를 통해 검출성능을 개선하려는 노력이 진행 중이나, 국내에서는 자화방법, 자분에 대한 조성물 등의 기술분야가 주를 이루고 있어 다양한 연구개발이 이루어지고 있지 않음. 와전류비파괴검사 분야는 프로브의 검출 성능 개선, 정밀화, 배열에 관한 기술 등 이 주로 연구되고 있는데, 국내에서는 프로브의 배열이나 구조 데이터 처리, 영상 화 및 해석 부분의 기술이 미흡함. 배열와전류탐촉자의 전망이 밝아 원전 증기발생기 검사에 사용이 확대될 것으로 예상되는 바, 산학연 협동연구를 통해 국산화 하여야 할 것으로 판단되며, 아직은 활성화되지 않은 분야인 펄스와전류 탐상기술 및 장비 개발도 서둘러 선점해야 할 필요가 있음. 나. 주요 기술별 동향 및 전망 (1) 배열와전류탐촉자 기반 기술 배열와전류탐촉자로 대표적인 것은 ZETEC사의 X-probe인데, 이 프로브는 하나 의 탐촉자에 아주 작은 pancake 코일들을 원주방향과 축방향으로 배열하여 축방 향 결함뿐만 아니라 보빈탐촉자의 단점이었던 원주방향 결함도 쉽게 탐지할 수 있고, 회전탐촉자에 비해 검사속도가 초당 최대 72cm로 훨씬 빠르다는 장점이 있 어서 최근 많은 주목을 받고 있다 [1]. Westinghouse, Bobcock & Wilcox, Combustion Engineering에서 제작한 증기발생기에 모두 시험 적용된 바 있고, 국내에서는 고리원전 증기발생기에 사용된 바 있다

209 이 X-probe는 그림 3-41에 보인 바와 같이 카나다의 AECL에서 10여년간 개발 해 오던 Transmit-Receive 형태의 탐촉자를 2000년에 개량한 것이다. 따라서 배 열와전류 탐촉자에서 발생되는 신호를 이해하려면 Transmit-Receive 탐촉자에서 발생되는 신호를 이해하여야 한다. 국내 원전검사에 사용되어 오던 와전류탐촉자 들은 거의 모두 임피던스 탐촉자였으므로 Transmit-Receive형 탐촉자의 신호특 성을 이해하는 과정이 반드시 필요하다. <그림 3-41> 배열와전류탐촉자의 개발사 그림 3-42는 배열와전류탐촉자를 보인 것인데, 이러한 탐촉자를 제작하려면 코일 을 아주 작게 만들거나, 필름형태로 제작하여야 한다. 아직 국내에서는 이러한 배 열탐촉자가 제작된 적이 없다. 이 탐촉자의 수입가격은 2천만원 정도로 무척 비 싸기 때문에 일상적으로 사용하기에는 무리가 있으며, 국산화를 위한 대책이 있 어야 할 것이다. <그림 3-42> 배열프로브

210 일본의 미쓰비시 중공업에서는 배열와전류탐촉자의 한 종류인 Intelligent probe 를 개발한 바 있다. 이것은 X-probe와 비슷하게 탐촉자 주위로 작은 pancake 코 일들을 2열로 배치하면서 각 열의 코일들이 약간 어긋나게 배치한 형태이다. 탐촉 자는 독자개발하였으나 연결하여 사용하는 장비는 ZETEC사의 장비를 그대로 사 용하고 있다. 국내에서도 이 배열와전류탐촉자 관련 연구가 진행된 바 있는데, 대학에서 모델링 만 수행한 수준으로, 실제 신호의 예측을 통해 신호해석 및 주파수 혼합을 위한 자료가 제공되어야 할 것이다. 또한 탐촉자 제작 및 데이터 처리, 신호 영상화를 위한 software 개발을 위해서는 산학연 컨소시움 형태로 연구개발이 이루어져야 할 것이라고 판단된다. (2) 펄스와전류 탐상 기술 펄스와전류(Pulsed Eddy Current; PEC) 탐상은 일정 주파수의 교류를 사용하는 일반 와전류탐상과 달리 펄스 전류를 코일에 흘려주어 검사하는 방법으로, 펄스에 포함된 광범위한 주파수 성분을 이용하여 일반 와전류탐상 보다 더 깊은 곳의 정 보를 얻거나, 높은 주파수 성분을 이용하여 두께가 얇거나 전도도가 낮은 재료를 검사할 수 있는 장점이 있다. 펄스를 사용하면 연속적인 전류를 사용할 때 보다 에너지 소비가 매우 작아지므 로 펄스 폭을 작게 하면 일반 와전류탐상에 비해 상당히 높은 입력 전압을 사용 할 수 있게 된다. 이렇게 되면, 강자성 피검사체를 잠시 포화시킬 수 있으므로 강 자성체 내부의 결함도 탐지가 가능하게 된다 [2]. 그러나, PEC 탐상의 대상으로 실제로 활발히 연구되고 있는 분야는 항공기 표면 의 여러 층으로 이루어진 구조에서 알루미늄 합금 층간에 발생되는 부식과 리벳 홀 주변에서 눈에 보이지 않는 아래층에 발생한 결함을 사전에 발견하고 평가하 는 방법을 개발하는 것이다[3-5]. 이를 위해 표 3-19에 보인 바와 같이 다양한 연구기관이 각각 다른 방법을 사용하여 연구하고 있다

211 연구기관 [표 3-19] PEC System Comparison [4] Sensing Device Excitation mode Signal Analysis Applications OinetiQ(UK) Hall sensor Current driven Time domain Aircraft Iowa State Univ. (USA) N a t i o n a l R e s e a r c h C o u n c i l (Canada) ABB group (France) N e w c a s t l e Univ. (UK) Hall sensor Current driven Time domain Aircraft Coil Hall sensors/ Magnetoresistive Hall sensor/ GMR/ Coil Voltage driven Voltage driven Voltage driven Time domain Time- Frequency Time- Frequency Aircraft Aircraft Aircraft, Rail PEC 탐상은 피검사체가 사용 중에도 수행될 수 있고, 피복재를 제거하거나 피검 사체의 표면을 검사에 대비해 준비할 필요가 없으며, Lift-off 변화에 민감하지 않 으며, 검사신호 값이 항상 같게 나오는 등 부식감시 장치로 적합하다. 또한 원격으 로도 운용이 가능하며 스캔영역의 신호를 시간대별로 영상화하여 보여줄 수 있다. PEC 탐상장비는 상업용으로 개발된 것이 거의 없었는데, 1997년 네덜란드 RTD 사가 INCOTEST(Insulated Component Testing)라는 PEC 장비를 개발하여 비 매품으로 부식과 두께감소 탐지에 사용하여 왔고[6], Shell 석유에서 개발한 PEC 장비를 Sonovation B. V. 라는 네덜란드 회사가 판매하고 있는데[7] 두 제품 모 두 방수, 방열, 내화 등을 위한 코팅이나 피복재를 벗기지 않은 상태에서 철강을 검사할 수 있고, 해양 구조물, 선박, 석유화학 설비 등의 검사에 사용되고 있다. 대부분 탄소강의 검사에 적용되고 있고, 탐촉자가 상당히 크며 펄스신호 전압을 신호로 사용하고 있다

212 <그림 3-43> Sonovation B.V. 사의 PEC 장비와 탐촉자 Panametrics, AGFA, 대우 Korea JV, Hocking, Krautkramer, LG Korea JV 등 을 합병한 GE Measurement & Control Solutions에서 2008년 GE Pulsec 이라 는 항공기 검사용 PEC 장비를 개발하였다. 이 장비에서는 펄스신호의 분포를 영 상으로 보여주며, 데이터의 실시간 분석과 기록, 저장, USB를 통한 이송도 가능 하다. 국내에서도 PEC 장비가 개발되었는데 작은 두께변화에도 민감하게 신호가 변화 하는 것을 볼 수는 있었으나, 장비에서 나타나는 결과가 어느 시점에서 무엇을 측 정한 것인지, 왜 그렇게 나오는지를 설명할 수 있어야 할 것이다. 보다 완벽하고 개선된 장비의 개발을 위해서는 산학연간의 협력이 필요하다. 시뮬레이션을 하여 탐촉자를 설계하고 그 탐촉자로부터의 신호를 예측하여 신호가 결함의 위치나 크 기를 잘 반영하는지를 판단한 후에, 탐촉자와 장비를 제작하고 테스트 결과가 얼 마나 잘 일치하는지를 조사하는 등 상호 보완하는 공동연구가 필요하다고 판단된 다. 다. 요약 와전류탐상검사는 프로브의 검출 성능의 개선, 정밀화, 배열에 관한 기술과 관련 된 특허의 비중이 높아지고 있으며, 2000년대 들어와서 와전류신호의 처리, 검사 장치의 자동화와 관련된 기술보다 와전류발생 프로브 기술의 비중이 높아지고 있 는 것으로 나타났다[8]

213 배열와전류탐촉자는 기존 탐촉자에 비해 성능이 탁월하여 원전 증기발생기 검사 에 사용이 확대될 것으로 예상되는 바, 산학연 협동연구를 통해 국산화하고 데이 터 처리용 software를 개발해야 할 것으로 판단된다. 펄스와전류 탐상기술은 피복재로 덮힌 자성체 배관의 감육 검사와 해양 구조물, 선박 등에 유용하게 사용될 수 있으며, 항공기 표면의 검사를 위한 다양한 연구가 세계 각국에서 활발히 진행되고 있으므로 산학연 공동연구를 통해 검사기술과 장 비를 서둘러 개발할 필요가 있다고 판단된다. [전자기 기술의 국내기술수준에 대한 SWOT 분석표] [표 3-20] 전자기 기술의 국내기술수준에 대한 SWOT 분석표 S (Strength) 전자기 기술 관련 NDT 자격증(와전류 및 자기 비파괴검사) 소지자가 상당히 많음 와전류 비파괴검사 인력은 최근 미국의 원자력 발전소 검사를 지원하고 있어 해외 원전 검사경험이 축적되어 있음 펄스와전류탐상 관련 국내 연구가 축적 되어 있고, 기초적인 탐상장비도 국내에 서 개발된 바 있음. O (Opportunity) 미국의 원자력발전소 검사 지원을 통한 해외 원전 검사경험 축적 한국형원전의 해외진출로 전자기비파괴 검사 기술을 정비, 동반진출 기회 발생 펄스와전류탐상의 경우 전세계적으로 개발되어 시판중인 장비가 적어, 체계적 인 개발로 시장 선점 가능 W (Weakness) 검사실무 인력은 많으나 연구개발 인력 은 적음 장비개발 기술이 매우 취약함 전반적인 기술수준이 선진국 대비 30% 내외 첨단 배열와전류탐촉자 기반 기술 개발 을 위한 핵심기술 취약 - Transmit-Receive형 와전류신호 이해 - 배열와전류 탐촉자의 제작 기술 T (Threat) 국내 원전 검사장비의 대부분을 미국의 한 회사가 공급하고 있고, 배열와전류 탐촉자의 가격은 특히 매우 비싸 국산 화 개발이 시급함 일본의 미쓰비시 중공업에서는 자체 배 열와전류탐촉자를 설계, 제작함

214 참고 문헌 [1] X-Probe Inspection of SG tubes." R. Lakhan, IAEA Regional Workshop on Advanced In-service Inspection Data Analysis of Primary Circuit Components for NPP, Croatia, Nov , [2] Electrical and Magnetic Methods of Nondestructive Testing, Jack Blitz, Adam Hilger, IOP publishing [3] Pulsed Eddy-Current Based Giant Magnetoresistive System for the Inspection of Aircraft Structures," IEEE Trans. Mag., Vol. 46, No. 3, March [4] "Study of Lift-off Invariance for Pulsed Eddy-Current Signals," G.Y. Tian, Y. Li, and C. Mandache, IEEE Trans. Mag., Vol. 45, No. 1, January [5] "Pulsed Eddy Current Method Developments for Hidden Corrosion Detection in Aircraft Structures," C.B.A. Lepine, B.P. Wallace, D.S. Forsyth, and A. Wyglinski, NDT.net, Vol. 4, No. 1, January [6] "Pulsed Eddy Current in Corrosion Detection," M.A. Robers and R. Scottini, NDT.net, Vol. 7, No. 10, October [7] [8] 특허청 비파괴계측검사기술(전자기) 특허동향조사,

215 4. 음향방출 가. 기술 개요 음향방출(AE: Acoustic Emission) : 고체 내에 국부적으로 형성되었던 변형에 너지가 급격히 방출될 때 방생하는 탄성파를 측정하는 기법으로, 고체 내부의 전위의 이동이나 미소균열의 생성 및 성장 등으로 발생된 신호를 변환자 (transducer)를 이용하여 측정하는 기법을 말한다. 음향방출 기법은 변환자로 주로 사용되는 압전센서를 사용할 경우 비교적 간단한 측정장비를 이용하여 높 은 감도의 측정이 가능하며, 측정을 위한 특별한 환경을 조성할 필요가 없어 대 형 구조물의 가동상태를 유지하면서 측정이 가능한 장점이 있다. 음향방출 기술 발전 방향 <그림 3-44> 음향방출 기법의 기술 발전 방향 연구 추세 및 미래 수요 : 기술적인 측정 원리 및 분석방법 등에서는 이미 정착 된 상태이나 적용 대상에 따라 발생되는 신호의 형태나 주변 환경 조건 등에 의 해 그 결과가 매우 다양하기 때문에 검출하고 판단하는 어려움이 실제적으로 존 재하게 된다. 따라서 향후 연구의 방향은 주변잡음, 온도, 접근성 등 열악한 환 경 조건에서의 관심 신호 추출, 특수센서, 신호처리, 판단기준 등에 대한 새로운 실험적, 이론적 연구가 집중되어야 할 것으로 판단된다

216 현재 1차 진흥계획에서 구조물 진단을 위한 압전 센서 Networking 기술개발 이 진행중이며, 2차 진흥계획에서는 고감도, 원거리 비접촉, 신호처리 등 기존의 난제 해결을 위주로 진행할 필요가 있다. 나. 음향방출 기술 응용 및 연구 분야 [1] 대형 압력용기 AE 시험 : 석유 정제 플랜트 설비 중 반응로와 같은 고온 고압 용기의 건전성 평가를 위해 AE 시험을 적용하고 있으며, 고온에 의한 웨이브가 이드 일체형 센서/프리앰프의 사용 문제 및 운전중 내부 유체의 유동 및 온도 변화에 따른 노이즈 발생이 이슈라 할 수 있다. 파이프 라인 AE 시험 : 미국의 경우 알래스카, 유타, 텍사스 등에 장거리 배관 이 많이 있어 이들에서의 결함이나 누출 위치 탐지를 AE를 적용하고 있다. 특 히 타 비파괴 기법에 비해 센서 간격을 멀리 설치할 수 있으며 파이프 내부의 압력매체의 종류에 따라 다르지만 고압 공기의 경우 수백 m 까지도 가능하게 된다. 주로 원유나 천연가스 등의 장거리 파이프라인에 많이 적용되나 화학플랜 트 내의 운송용 배관 등 단거리 배관에서도 적용 사례가 많이 있다. 고압가스 저장용기 AE 시험 : 국내는 물론 미국의 몇 개 주에서는 대형 트레일러 탑재형 고압가스 저장용기의 신규 제작 및 5년마다 행하는 정기 재검사 때 AE 시험을 의무화 하고 있다. 기존의 방사선 시험 또는 초음파 기법에 비해 시간 및 경제적인 면에서 매우 유리한 점 때문이라 할 수 있다. 이런 점때문에 미국 NASA에서도 120개가 넘는 가스 저장용기에 대해 AE 시험을 적용하기도 했다. 지상 원통형 저장탱크 AE 시험 : 원통형 저장탱크의 바닥부분은 조업 중에 관 찰하는 것은 불가능하며, 이들에 대한 정기적인 내부 개방검사 실시가 의무화 되어 있다. 이런 경우 개방에 따른 운전정지, 청정, 검사로 인해 엄청난 비용이 들게 된다. 하지만 AE 시험의 도입으로 인해 내용물을 개방하지 않고 내부 바 닥 상태를 검사함으로써 매우 유리해지며, 현재 영국, 프랑스, 독일, 네덜란드 등 유럽에서는 연가 1,000기 이상의 탱크에 대해 적용 시험이 이루어 지고 있 다. 일본에서도 이에 대한 평가 기술지침이 제정되었으며 신뢰성 높은 실용기술 확립을 위해서는 데이터베이스의 확보가 최우선이 될 것이다. FRP 탱크의 건전성 평가 : 1970년대부터 미국에서 FRP 탱크의 사용이 증가하 면서 1980년대에 들어 본격적으로 관련 측정 표준이 정해졌다. 감쇠율이 높은 FRP의 특성을 고려하여 몇 개의 저주파수 공진형 센서와 다수의 고주파수 공진

217 형 센서를 사용하여 탱크 전체의 AE 활동도 모니터와 건전성 정량적 평가를 수 행한다. FRP 탱크의 이방성에 의해 음원 위치표정은 불가능하며, 건전성 평가를 위해 카이저 효과를 이용한다. NASA의 재사용형 로켓 연구에 사용되는 FRP 탱크의 검사에 AE 실험이 사용되고 있으며, 유럽의 로켓(ARIANE5)와 여객기 (AIRBUS A340) 의 부품의 시험에 AE 검사가 사용되고 있다. 또한 미국의 Monsanto사는 자사의 모든 FRP 용기의 구입, 설치 및 사용 기간 중 AE 시험 을 의무화 하고 있다. 밸브 누설 검출 AE 시험 : 고온 고압 수증기 및 가스를 취급하는 화학플랜트의 경우 특히 밸브류에서의 누설 검출은 주요한 이슈가 되며, 누설시 발생하는 음 향을 감지 분석함으로써 누설 여부 및 누설정도 등을 감시하고자 한다. 영국의 경우 AE 데이터와 밸브 누설량과의 상관관계를 수많은 모델 밸브에 기반한 데 이터베이스를 확보함으로써 정량적으로 평가할 수 있는 기법을 개발하였으며, 일본은 물론 세계 각지의 수백곳 이상의 정유소에서 적용이 되고 있다. 변압기 부분 방전 AE 시험 : 발전소 및 변전소에 있는 대형 변압기 내부의 부 분 방전 평가를 위해 AE 기법이 적용되고 있으며, 현재는 부분 방전은 물론 국 부적인 온도상승에 따른 오일의 가스화 현상도 검출하는데 사용되고 있다. 즉 방전이나 온도상승의 유무는 물론 발생위치까지 평가하는 것이 주요 역할이라 할 수 있다. 철도 교량 구조물 AE 시험 : 철도 구조물 중 교각이나 지반내의 하부구조물에 대한 건전성 평가를 위해 사용되고 있으며, 교각 매부에서의 결함 검출시 열차 진동 등에 의한 노이즈를 제거하고 정확한 위치표정을 위해 여러 파라미터 분석 을 이용한 기법이 적용되고 있다. 암반 경사면 안전감시 AE 시험 : 암반 경사면의 급격한 파손을 미리 감지하고 예방하기위하여 사전 감시 목적으로 AE 센서를 이용하게 되는데 이 경우 AE 센서를 암반 내부의 계측공( 計 測 孔 )에 설치하며 이 때 암반과 동일한 조건을 유 지하기 위해 내부를 시멘트 재료로 채운다. 평가 방법으로는 파괴 거동에 따른 철근과 충진재료의 마찰에 기인한 음향방출 발생 거동을 추적 관찰하여 평가하 게 된다. 초기 지압( 地 壓 )의 측정 위한 AE 시험 : 암반 또는 지반 내부 터널 공사시 주 변 암반의 거동 감시 및 보강 설계를 위해서는 암반이 원래 가지고 있던 지압의 측정이 중요하게 된다. 즉 음향방출의 주요 원리 중의 하니인 카이저효과를 이 용해 초기 지압의 추정 방법을 확립하고 있다. 현재는 작용 응력에 대한 AE 발 생수나 누적 AE발생수를 검토하여 AE가 급증하는 응력을 초기응력으로 평가하

218 고 있다. 항공기에의 AE 시험 적용 : 미국의 경우 F-111 전투 폭격기의 중대 손상 사고 발생 이후 건전성 평가 목적으로 AE 계측이 이루어졌으며, 장기적인 하중을 부 하하는 동안 AE를 측정함으로써 평가에 활용하였다. 항공기 구조물의 경우 복 합재료 특히 CFRP 사용이 증가함에 EK라 복합재료 구조에 대한 AE 연구가 활 발해지고 있다. 대표적으로 미국 보잉사와 일본 항공기개발협회 공동으로 수평 꼬리 날개의 전 CFRP제의 구조시험 중 잔존 강도시험에서 AE가 적용되었다. 베어링, 기어, 펌프의 설비 진단 : 고속 회전 설비의 건전성 평가는 주로 가동을 정지한 후 육안으로 상태를 판별하는 것으로 실시되어 왔으며 가동중 평가는 매 우 어렵다. AE를 적용하게 되면 설비의 가동 중 측정이 가능하며, 이상 현상에 따른 AE 발생 패턴을 분석하여 이상 현상의 원인을 판단할 수 있는 장점이 있 다. 베어링의 경우 하우징 내부의 구름 접촉 피로가 문제가 될 경우 표면이 아 닌 표면 내부의 수십 μm내부에 손상이 발생되므로 정지 후 육안으로도 손상 상 태를 판별하기 어려우므로 AE의 적용을 통하여 손상의 조기 검진이 가능하다

219 다. 국내외 기술 수준 및 동향 국내 기술 수준 및 동향 석유 화학 설비에서 주로 사용되는 여러 형태의 저장 압력용기에 대해서는 현 재 한국가스안전공사에서 주관하는 음향방출시험을 수행하여 통과할 경우 3년 에서 5년으로 주기검사 기간이 연장되게 된다. 따라서 이 분야에 대해서는 검사 위주로 진행되며 추가 연구대상의 이슈는 크게 부각되지 않고 있는 실태이다. 반면 최근 CNG 버스 폭발 사고 등 고압 가스 용기의 건전성 평가를 위해 가장 효율적인 비파괴검사 방법으로 음향방출 기술이 부각되고 있고, 관련 연구도 국 내에서 일부 진행하고 있는 실정이다. 하지만 아직까지 금속용기에 비해 다소 복잡한 구조 및 이종 재료 특성에 따른 불리한 점도 많이 파악되었으며, 특히 판정 기준에 대한 명확한 근거가 불확실한 상태라서 꾸준한 실험적 연구를 통한 데이터베이스 확보가 급선무이며 이와 동반해 복합재 구조물에서의 노이즈 제거 문제, 파형전파 특성, 신호처리 기법 등의 핵심적인 연구개발도 뒤따라야 한다 고 본다. 국내 산업의 관점에서 볼 때 음향방출 시험의 적용 및 기술 수준으로는 현재 대부분 분야에서 음향방출시험 장비를 외국에서 구입하여 목적에 맞게 적용할려 는 사안이 대부분이며, 일부 소수의 AE 진단시스템 개발업체에서는 특수 목적 의 AE 센서 개발 및 특정 설비 진단을 목적으로 AE 진단시스템을 자체적으로 개발하는 노력도 이루어지고 있다. 국내 음향방출 시장 분야로는 기계설비, 압력/저장용기, 배관 결함/누설, 교량 및 건축구조물, 콘크리트 복합재료, 조선, 반도체산업, 신재생에너지 다양함 분 야에서 관심을 가지고 있다, 그러나 국내 음향방출 관련 연구진 및 산업체 기술 진들의 상대적 부족으로 체계적이며 장기적인 인적/물적 투자가 매우 취약한 형 편이다. 반면 대형 구조물 및 복합재 재료에서의 손상 위치 추적을 위한 연구와 같이 특정한 분야에서는 국제적인 수준에서의 연구 개발 업적도 내고 있다. 국외 기술 수준 및 동향 음향방출 기술은 최대 시장인 미국 및 유럽, 중국에서 지난 10년간 급격하지 않지만 안정된 수요 기반을 바탕으로 꾸준히 성장하고 있다. 또한 최근 5년간 새롭게 성장중인 신재생 에너지 분야 및 복합재 구조물의 구조 건전성 모니터링

220 분야에서 음향방출이 각광받게 되면서 Power Plant 분야에서 음향방출의 증가 세가 뚜렷하게 나타나고 있다. 이러한 새로운 재료 및 적용분야 확대를 통해 음 향방출 시장의 성장 가능성을 보여주고 있다. [2] <그림 3-45> U.S. Acoustic emission sales by end_user markets, (USD Millions) <그림 3-46> Mistras Group historical annual revenues (USD Millions, left) and Revenues by end market in 2010 (right) 복합소재 AE 측정 기법 : 복합소재 음향방출 측정의 경우 기존의 음향방출 기 법을 적용할 때 나타나는 S/N비 증가, 측정 영역 축소 및 이방성 재료의 사용으 로 인한 위치표정의 어려움을 극복하기 위한 새로운 기법 및 신호처리에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 문제점을 해결할 경우 대형 복합재 구 조물의 건전성 및 상시 감시 시스템의 구축을 위한 솔루션으로 음향방출이 매우 적합하고, 또한 복합재 구조물의 경우 현재 급성장하는 분야이므로 향후 연구 방향으로 바람직하다고 판단된다

221 <그림 3-47> Cabon-fiber market transition(3rd IT-2010 Strategy seminar, Toray industries, Inc.) 복합소재 손상 위치 표정 기법 : 복합소재의 손상 위치 추적을 위한 연구는 항 공기 및 풍력 발전 블레이드의 적용을 목표로 미국 및 유럽을 중심으로 연구되 고 있다. 미국의 Sandia National Laboratory의 경우 풍력 블레이드의 손상 모 니터링을 위하여 다채널 Neural network를 이용한 손상 위치 추적 기법을 개 발하고 있으며, 독일의 Fraunhofer IZFP는 항공기 및 풍력 블레이드의 손상 위 치 추적을 위한 Tomography 기법을 적용한 새로운 기법 및 측정 장치를 개발 중이다. 국내에서는 표준과학연구원에서 풍력 블레이드에 적용 가능한 음향방출 상시 감시 및 손상 위치 추적 기법으로 새로운 D/B기반 위치 추적 기법을 개발 하였으며, 구조 건전성 모니터링 시스템 개발 : 교량, 댐, 건축물 등 대형 구조물의 안전진 단을 위한 비파괴 검사법으로 음향방출이 사용되어 왔다. 최근 주기적인 검사를 넘어서 상시 건전성 감시 시스템으로 발전을 위한 음향방출 기법의 개선이 이루 어지고 있다. 음향방출을 이용한 대형 건축물의 건전성 상시 감시를 위해서는 멀티채널의 사용이 필수이다. 단순히 손상의 발생 유무를 판단하는 것이 아닌 손상 부위의 판별 및 손상 정도의 측정을 위하여 음향방출 기법에 Neural network 기법을 적용하는 연구가 진행되고 있다

222 대형 구조물 모니터링을 위한 무선 측정 시스템 개발 : 대형 구조물의 모니터링 시스템을 효과적으로 구성하기 위해서는 장거리 수신을 위한 저전력 Wireless 측정 장비의 개발 및 다수의 Wireless 장비에서 측정된 신호의 유기적인 분석 을 위한 신호처리 기법의 개발이 필요하다. 미국의 Mistras 그룹의 경우 TIP(Technology Innovation Program)을 통하여 사우스 캐롤리나 대학, 마이애 미 대학, 버지니아 공대와 함께 연구개발을 통하여 무선 AE Node를 개발하고 있다. Mistras 그룹의 무선 음향방출 시스템은 4채널 측정, 초저전력, 무선, 음 향방출 모니터링 및 Acousto Ultrasonic 기법을 위한 Pulse Generator를 포함 하며 Energy harvesting으로 장시간 구동을 위한 장치를 개발하는 것을 목표로 현재 시제품 제작 및 필드테스트를 진행중에 있다. [3] <그림 3-48> Mistras 4 channel AE Node [표 3-21] Specification of Mistras 4 channel AE Node Specification of Mistras 4 channel AE Node Power Requirement 5-18 volts (2 inputs, largest will power the node) 170 mw at full power (at 10 or less hits/sec) Power consumption 50 mw in sleep mode with hit or parametric wakeup 10 mw in sleep mode with timer wakeup Operating Temperature -40 to 75 AE bandwidth 1 khz to 250 khz Acousto-Ultrasonic Pulser Adjustable, 5 to 40 volts, adjustable toneburst (frequency and number of cycles) on individual channel Parametric Channels 6 (voltage & current) Strain gage Channels 1 Memory card SD Memory card slot for mass storage

223 이러한 무선 음향방출 측정 시스템은 교량 건전성 모니터링, 풍력 발전 블레 이드 / Offshore 플랫폼의 건전성 모니터링 및 접근이 용이하지 않은 화학 플렌트의 감시에 활용이 가능하여 시장 잠재력은 매우 높다. Li-Ion 베터리 개발에 적용가능한 AE 시험 : 고효율 배터리 개발은 무공해 차량 및 스마트폰 사용시간 향상을 위해 매우 중요한 기술로서 최근 각광받 는 연구 분야이다. 소형 휴대용 기기의 배터리로 많이 이용되고 있는 리튬- 이온 배터리의 성능향상을 위하여 미국의 테네시 대학과 Oak Ridge National Laboratory에서 음향방출 기법을 적용한 연구로서, 리튬-이온 배터 리의 재료가 되는 실리콘 재료의 거동을 음향방출 실험을 통하여 측정하여 배터리 방전 특성을 개선하는 기초 연구가 진행되고 있다. Ni-HM 배터리의 생산공정 효율화를 위한 AE 시험 적용 : 니켈-메탈수소 전 지는 리튬-이온 전지의 등장으로 시장 점유율이 낮아지는 추세였으나 최근 하이브리드 자동차에 사용되면서 다시 한번 각광받게 되었다. 니켈-메탈 수 소 전지의 성능 향상을 위하여 제조 공정상에서 니켈 재료의 분류를 위해 음 향방출 기법을 적용하는 연구가 진행되고 있다. 니켈 재료의 충전 과정 중에 발생하는 MgNi과 LaNi의 음향방출 신호의 차이를 측정하여 재료를 구분해 냄으로써 배터리의 성능을 향상 시킬 수 있게 된다. [4] 2차 전지 시장은 일본과 우리나라의 기업에 의해 시장이 형성되므로 배터리 성능 향상을 위한 개발단계 및 생산단계에서 비파괴 검사 적용 분야의 개발 및 응용 기술의 선개발을 이룬다면 산업계에 미치는 경제적 가치는 매우 클 것이다

224 국내외 특허분석 결과 초음파비파괴 진단 평가 특허의 경우 90년대 중반 이후 꾸준히 등록이 진행되고 있으며 점유율이 가장 높은 미국을 제외한 한국, 일본, 유럽의 특허 출원 점유율 은 비슷하게 나타나고 있다. <그림 3-49> 비파괴진단평가 연도별 특허 출원 현황 (교과부 방사선 기술개발사업, 2010 연구기획시 특허동향조사) 이중 일본을 제외한 한국, 미국, 유럽의 경우 음향방출의 특허 출원 점유율이 가 장 높게 나타나고 있어 신기술 개발에 가장 활발한 분야임을 확인할 수 있다. <그림 3-50> 비파괴진단평가 분류별 출원 점유율 (교과부 방사선 기술개발사업, 2010 연구기획시 특허동향조사)

225 국내 특허 출원 및 기술 개발 현황을 10.0으로 평가 시 기술 선진국(평가점 11.8)과 비교하여 뒤떨어지지 않는 결과를 보여주고 있어 신기술 개발로 인한 기 술 선점 효과가 매우 높은 분야로 판단됨. [5] 19건의 핵심 특허가 조사되지만, 특허들이 대부분 90년대에 출원된 건들이고 기 술의 강도가 낮은 특허들이라 신기술 개발을 막는 유력한 특허는 조사되지 않으 며, 국내의 경우도 원천성이 낮은 파생 응용 기술만 출원될 뿐이어서 해외 및 국 내를 통틀어 신기술 개발의 장벽이 높지 않은 것으로 판단됨 [표 3-22] 음향방출 주요 특허 출원 현황 등록 번호 US US A1 US KR B1 등록 일자 출원일 상태 명 칭 SOUTHWEST RESEARCH INSTITUTE ULTRA ELECTRONICS LIMITED UNITED STATES OF AMERICA NAVY 등록 공개 등록 Nondestructive evaluation of ferromagnetic cables and ropes using magnetostrictively induced acoustic/ultrasonic waves and magnetostrictively detected acoustic emissions Acoustic structural integrity monitoring system and method Nondestructive acoustic emission testing system using electromagnetic excitation and method for using same 포항산업과학연구원 등록 음향방출 신호 검출용 인장 시험장치 라. 요 약 음향방출 기법의 최근 연구 추세는 센서 및 측정기기 개발과 기법 적용분야확대로 요약될 수 있으며 다음과 같은 분야에서 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다. - 레이저 스캐닝 측정 장비를 이용한 비접촉 음향방출 측정 기법의 개발 - 소형, 저가형 음향방출 장비를 이용한 Long-term monitoring 및 sensing network 구축 - 측정장비 무선화와 Networking을 통한 구조물 건전성 감시 시스템 개발 - Optical Fiber AE Sensor 개발 - 복합재(CFRP, GFRP) 탐상을 위한 신호처리 기법의 개발 - Neural Network을 이용한 새로운 손상 위치 판별 기법의 개발 계측 기기의 개발 및 연구는 기술 선진국과 비교하여 큰 차이를 보이고 있으며

226 개발 여건이 충분하지 않지만, 새로운 적용 분야의 개발 및 네트워킹, 손상 위치 추적 계측 기법의 개발 등은 선개발에 따른 시장 선점 효과 및 기술 우위의 효과 가 크므로 향후 주요 개발 분야로서 선정하기에 바람직 할 것으로 판단된다. [음향방출기술의 국내기술수준에 대한 SWOT 분석표] [표 3-23] 음향방출기술의 국내기술수준에 대한 SWOT 분석표 S (Strength) 일부 음향방출 보유 기술의 경우 선진 국 수준의 국제적 동등성 확보 센서 및 진단 기술 관련 지식재산권 일 부 확보 압력용기, 배관, 저장탱크, 대형구조물 등 설비진단 관련 인프라가 상대적으로 유리함 O (Opportunity) W (Weakness) 대형구조물/이종복합재 등 복잡 다양한 구조물에의 적용 시 한계점 직면 장거리 및 원거리에 대한 음향방출 측 정의 한계 설비 진단에 따른 데이터베이스 상대적 부재 신원리 기반 음향방출 기법 부재 T (Threat) 음향방출 기술의 실시간 운전 중 상시 모니터링이 가능한 장점이 부각 국제적 수준이 대등한 시점에서 기술 선점의 기회가 좋음 중국 시장 확대 및 그에 따른 중국 자 국기술의 급속 성장 SHM 및 상시 모니터링 기술이 미래 부 상 기술로 됨에 따라 선진국 투자 급증 참고 문헌 [1] 일본비파괴검사협회, 음향방출 계측공학, 2008, 구미서관 [2] "Nondestructive test equipment : A global strategic business report", , Global Industry Analysts, Inc. [3] PAC, "SHM in Action : 4 channel acoustic emission wireless node(1284)", , IWSHM 2011 [4] H. IDRISSI, A. ETIEMBLE, L. ROUE, "Study of metal hydride electrodes for Ni-MH batteries by acoustic emission", , EWGAE2010 [5] 특허청, 비파괴계측검사기술(초음파) 분야 연구기획시 특허동향 조사,

227 5. 광응용 가. 개요 레이저 응용 계측의 광학분야에 의한 비파괴검사 기술은 기존 비파괴 신뢰성 계측 기술의 한계를 극복하여 정확하고 신속한 3차원 계측이 가능한 광산업 제품의 품질 을 획기적으로 향상시킬 수 있는 첨단지식기반산업 분야이다. 현재 소수 선진국에서는 광학분야의 용도로 반도체, 정보통신, 신소재, 생명공학, 의 료, 우주항공, 산업자동차, 선박, 발전소 등의 고도의 정밀측정 및 제어기술을 기반으 로 하는 측정과학 기술이 날로 극단화, 극 미세화 되어 점차적으로 어려운 측정환경 과 조건을 극복할 수 있는 신뢰성을 갖춘 측정기술과 기기의 개발에 중요한 산업경 쟁력을 이끌 수 있다. 하지만 국내에서는 전반적인 인식 부족과 계측 기술이 가능한 산업적 활용이 다소 미흡하여 실용화에 어려움이 따르고 있다. 따라서, 여기서는 레이저 응용 비파괴 신뢰성 평가 기술 중 대표적인 방법인 광응용 기술과 이들 기술을 이용한 비파괴검사 기술의 동향과 전망을 분석하였다. 광응용 기술은 ESPI와 Shearography와 같이 레이저의 특징인 스페클을 이용한 기 술과 스페클 노이즈가 거의 없는 상태로 검사 결과를 얻을 수 있는 디지털 홀로그래 피, 변형에 따른 간섭무늬의 변화를 이용하는 모아레, 투명체의 응력해석에 이용되는 광탄성, 그리고 최근 초음파를 이용한 비파괴검사에서 레이저를 이용해서 발생하는 초음파를 가시화하기 위한 기술 등으로 크게 구분해 볼 수 있다. 기타 광섬유를 이용 한 모니터링 기술 등은 SHM 기술에서 다루어질 것으로 생각된다. 초음파 가시화를 제외한 이들 기술은 1960년대 레이저가 보급된 이후 거의 비슷한 시기에 연구 개발 되어 현재까지 독자적인 기술 영역에서 꾸준히 활용되고 있으며, 초음파 가시화는 초 음파 비파괴검사 기술에 레이저 유도초음파가 반영된 1990년대 후반부터 연구 개발 이 이루어졌다. 최근 원전 노후화에 따른 가동 중 기기의 결함 발생과 이에 따른 건전성 저하가 원 전 안전성 측면에서 중요한 문제로 대두되고 있다. 특히, 가동 중인 기기에 대한 건 전성 입증을 위해 보다 효율적이고 신뢰성 높은 결함 진단 방법이 필요하다. 따라서, 광응용 기술을 이용한 결함 진단 및 정량계측 결과의 활용을 극대화하기 위해서 측 정 신호로부터 결함의 복잡한 형상을 정확히 예측하고, 기기 건전성에 미치는 결함의 영향을 정량적으로 예측할 수 있는 보다 새로운 첨단의 비파괴검사 기술의 연구 개 발이 필요하다

228 <그림 3-51> 광응용 비파괴검사 기술의 발전 과정(State of the Art) 나. 주요 기술별 동향 및 전망 (1) 전자처리 스페클 간섭법 (ESPI) ESPI (Electronic Speckle Pattern Interferometry)는 전자 스페클 패턴의 간섭 계로서 스페클은 광학적으로 거칠기를 갖는 물체 표면에 간섭성이 우수한 레이저 광원이 조사되면 물체에서 난반사가 일어나고 난반사가 된 빔들이 서로 겹치면서 간섭현상이 발생되는데 이러한 스페클 간섭법과 스페클을 통해 얻어낸 위상 값은

229 CCD(Change Coupled Device) 카메라와 화상처리 장치를 통해 변위의 정보가 변화함으로 물체의 표면 정보를 기록하는 화상처리장치를 접목시켜 우리는 전자 처리 스페클 간섭법이라고 정의한다. 이러한 장치는 위상이동 기법을 통해 프린지 패턴을 만들어 물체의 면내외 변형을 측정하고 응력해석, 비파괴 검사, 진동해석 등에 활용 되고 있다. <그림 3-52> 독일 Ettemeyer사의 ESPI 시스템 국내 동향 국내에서는 전북대 강영준 교수, 조선대 김경석 교수, 표준과학연구원등 ESPI를 이용한 복합체 튜브 결함검출, Steel Plate에 대한 인장실험, 압축 및 열하중에 의한 응력 해석, 자동차 Disk Brake의 응력 집중 부위 해석, Honeycomb 복합 구조물의 박리 상태 검사, 초고온(1000 이상)의 물체 열변형 검사, 발전소용 압 력용기의 홀로그래픽 비파괴 검사, 용접시험편의 잔류응력 측정을 통한 피로수명 평가 개선, 원자력 압력배관 결함의 위치를 파악하는 등 다양한 분야에서 연구 활 동을 하고 있다. 국내 연구 활동과 기술현황은 다음과 같다. 한국원자력연구원에서는 레이저기술 전문 연구센터인 양자광학센터에서 ESPI 레이저 관련 기술을 보유하고 있고, 재 료 및 안전 연구 분야에서 원전 비파괴 검사 기술을 보유하고 있다. 최근 국내

230 Optical 기술 보유 현황 조사 결과로서 표준과학연구원에서 소개된 Optic 기술 보 유 현황을 분석하면 ESPI를 이용한 복합체, 반도체 형상 변형 측정 검사 기술을 보유하고 있고 포항산업과학연구원은 레이저 초음파의 흡수계수 측정을 통한 철 판의 grain 크기 측정에 관한 기초 연구를 수행하였고 현장 적용을 위한 추가 연 구를 진행하고 있다. 그 밖에 부산대를 위시하여 성균관대학교, 과학원, 전남대 등 대학에서도 다양한 방법으로 레이저 원격 계측/검사 기술에 관한 기초 연구를 수 행하고 있다. 조선대학교에서는 2010년부터 현재까지, ESPI를 이용한 맞대기 용접부의 잔류응 력 측정에 관한 연구, 자외선 조사량에 따른 폴리머애자의 탄성계수 변화연구, 면 내ㆍ면외 변형 정량적 측정 등을 수행하였고 앞으로도 잔류응력에 관한 연구가 많이 수행 될 것이라 전망하고 있다. 그리고 ESPI 이용한 피검사물의 변형여부 검출 및 고유진동모드 측정 방법, 변형 형상 동시 계측용 휴대용 비접촉 비파괴 레이저 계측기를 발명하여 특허를 출원하였다. 또한 진보를 거듭하고 있는 광섬유 기술과의 접목으로 지금의 무비 카메라와 같은 크기의 소형화가 멀지 않을 것으 로 기대된다. 이와 같이 이 기술은 고부가가치를 가지고 있으며 산업의 적용조건 에도 큰 제약을 받지 않을 뿐만 아니라 그 응용분야의 다양성으로 인하여 잠재적 인 수요는 매우 클 것으로 기대된다. 국내 광 간섭계 국내시장 규모는 세계시장의 3%로 추정되고 세계시장 규모로 2009년 약 190억원에서 2014년 220억 달러에 성장을 보일 거라고 전망하고 있 다. 또한 첨단 산업 측정기술 개발을 2008~2010년 까지 꾸준히 연구해왔으며 앞 으로 첨단 기술의 동향을 보았을 때 연구개발 사업에 큰 관심을 가질 전망이다. 이러한 연구는 첨단 비파괴 검사에 주 활용목적으로 연구될 것이며, 앞으로 큰 발 전에 주목 될 것이다. 국외 동향 레이저를 이용한 ESPI 시스템을 개발하는 기술선진국들은 미국, 유럽, 일본 등에 서 고정밀도를 요구하는 연구개발용, 교정검사용 및 표준기기와 물성, 화학 및 의 료용 분석기기의 대부분과 반도체 생산용 각종 고가 계측기, 이동 통신용 무선측 정기, 광통신용 계측기기의 다양한 분야에 성능의 극대화를 꾀하고 있다. 인도의

231 첸나이에 위치한 인도 공대대학 IIT의 물리학부의 광학연구실에서 연구하는 Bhaduri 연구원과 그의 동료들은 듀얼기능의 ESPI을 이용한 면외 변위와 기울기 의 측정에 관한 국제논문을 기고했으며 이러한 기술은 효율적인 5단계의 알고리 즘 구성으로 된 위상차를 전단간섭계의 면외 구성으로 전환하여 스페클 줄무늬 분석에 이용되는 기술을 개발했다. <그림 3-53> 듀얼기능의 ESPI을 이용한 면외 변위와 기울기의 측정 (a) Correlation out-of-plane displacement fringe, (b) phase map, (c) 3D plot of a circular diaphragm with its edge rigidly clamped and deflected at the center. 유럽의 경우, 독일의 Steinbichler사는 휴대용 형태의 배관전용 측정시스템을 개 발하여 배관에 발생된 각종 결함을 측정할 수 있는 기술을 개발해서 시판되고 있 다. 덴마크의 Dantec Dynamic사는 3차원 레이저 계측시스템을 개발하여 이를 사 용하기 편리하도록 계측시스템에 대한 센서화 및 소형 광학 변형을 측정시스템을 상용화 했으며 레이저응용 기술을 이용한 파이프 내부의 내압에 의한 결함의 영 향을 평가하는 기술도 갖추었다. 미국의 GOM사는 40 Nano meters 정밀도를 가 지고 있는 제품으로서 대상물의 변위와 변형률을 측정하는 장치인 ESPI 장비가 상용화 되어 있으며 그 외에도 3차원 Scanning, 3차원 변형측정기 등 많은 연구 가 진행 중이다. 현재도 여러 비파괴검사 분야에서 이용되고 있으나, 대상물의 면 내외 변형 또는 형상 측정을 할 수 있는 기능을 각각 따로 가지고 있어서 동시 측정이 가능한 제품이 없다. 그러나 향후 동시 측정가능 및 다양한 응용기능이 포 함한 제품이 개발될 것이다

232 제품 응용 분야 응용예 업체/ 연구소/ 대학 기초연구 ESPI 간섭계 이론연구 및 실험 ITO(Institute of Technish Optics) Stuttgart 대학 Bremen institute of ESPI, 좌표 측정기 이론연구 및 실험 Technology ESPI, 좌표 측정기 실용화 및 기술 Consulting Steinbichler 실용화 항공우주 자동차 [표 3-24] 국외 연구기관의 연구 현황 ESPI, 실용화 기술 Consulting ESPI, 3D Digitizing 실용화 및 기술 Consulting - 비행기 및 우주선 동체 표면의 Delamination 검출 - 헬리콥터 날개 Delamination 검출 - 자동차 타이어 모달 테스트 - 자동차 본체 풍동 실험 - 엔진 모달 테스트 Ettemeyer GOM 원자력 - 원자로 열변형 및 크랙 검출 - 독일 -유럽: 아리안 로켓 개발 Project - 독일 : BMW, BENZ - 일본 : 도요타 [수요조사] ESPI 기법은 홀로그래피 기법에 비해 상대적으로 안정성이 뛰어나고 장비의 소형화가 가능하며 컴퓨터를 이용하기 때문에 데이터 처리과정이 간결하 다는 장점으로 인해서 산업현장의 적용에 한발 더 앞서 있다고 할 수 있다 년 기준으로 수입은 약 2조 원대이며 수출은 약 7천억 원대로 무역수지 적자액이 1조원 대이고 약 70%의 수입 의존도를 보이고 있다. ESPI와 같은 계측장비는 선 진국이 독과점하고 있는 산업으로서 우리나라의 수입 의존도는 상당히 높은 편이 다. 국내에서 생산 가능한 계측기의 경우 선진국과의 기술격차는 약 3~5년, 고성 능 계측기의 경우 5~10년인 것으로 평가되고 있다. 국내 계측기 시장은 세계에서 5위를 차지하고 있다. 최근 국내 연구 결과로는 조선대, 전북대, 서울 산업대, 표 준과학연구원 등에서 레이저를 이용한 간섭센서에 대한 연구를 하고 있으며, 현재 국내에서는 자체 개발을 위해 대학 및 기업체에서 연구가 진행 중이며 국내에서 도 ESPI를 자체 개발해 현장적용을 시도 하고 있다. 그러나 국내 레이저응용 기 술에 대한 부족으로 인해 제품화에는 많은 어려움 있으나, 차후의 국내 생산능력 및 응용 기술 개발을 위한 연구투자를 지속적으로 할 필요가 있다

233 (2) 전단간섭법 (Shearography) 전단간섭법은 레이저에서 나온 빛이 물체면에 조사된 후 반사되어 나와서 광 분 할기에 의해 두 개의 빔으로 나누어 하나는 Tilting Mirror에 하나는 PZT Mirror 에 반사되어 다시 광분할기로 들어가 상면에 맺히는 원리가 되겠다. Tilting Mirror에 전단량을 주게 되면 변형에 방향 및 변형률을 결정하게 된다. 즉 전단간 섭법은 물체의 한 점에서 나온 빛을 shearing의 기술을 이용하여 간섭시켜 물체 의 변형이나 결함을 측정하는 기술이라 하겠다. 물체의 결함부에서 응력집중이 일 어나는 부분을 측정하여 내부 및 표면 결함 측정함으로써 압력용기, 복합재료, 자 동차 부품 등에 표면 결함검사에 사용되고 있다. <그림 3-54> 덴마크 DANTEC 사 Shearography System 연구개발 추진의 필요성 - 우수한 정밀도 및 산업현장에 사용이 용이하다. - 검사장치의 수입 의존 및 고가의 판매가격을 가지고 있다. - 전단간섭계 시스템은 외국상용 장비에 비하여 현저히 뒤져있다. 국내 동향 최근 2009~2010년도에 전북대 강영준 교수는 레이저를 이용한 간섭 센서에 대한 연구를 하고 있으며, 복합재 내부 결함의 파악 등에 대한 연구와 다양한 면내 변위

234 및 면외 변위의 계측을 위한 실험을 수행하였다. 또한 레이저 유도 초음파를 이용 한 비접촉식 물성측정에 관한연구 등 다수의 연구 결과를 발표하였다. (재)전주기 계탄소 기술원 주관으로 알루미늄 압력용기의 신뢰성 있는 검사 및 전자전단 간섭 계를 이용한 알루미늄 라이너의 결함 측정 및 분석에 대한 연구가 진행 중이다. 주요 연구 내용 - 압력용기 내부의 결함의 위치에 대한 연구 - 타이어 내부에 발생한 결함의 위치를 파악하는 연구 - 항공기 복합체 구조부재 결함검사 - 원자력 배관 감육 결함 검사 - 전단간섭계 면내 및 면외 변형을 동시 측정하는 dual beam shearography에 대한 연구 도 진행 - 전단간섭계를 이용한 면외 변형의 정량계측방법, 타이어 결함검출 측정시간 단 축을 위한 장치 - 복합재 내부에 발생한 결함 및 자연균열(피로)의 위치를 파악 - 전단간섭계 시스템을 이용한 파이프 및 철 구조물의 비파괴검사 - 원자력 발전소 배관 손상의 비파괴진단 신기술 개발을 위하여 배관의 결함 탐 상이 가능한 이종금속 용접부 미세 결함검출 기술개발 - 증기발생기 전열관의 원주 방향 결함 신속 탐지 기술개발 - CRDM & BMI 관 균열/누출 상시감시 기술개발 - 2차계통 곡관부 배관 두께 감육 감시 기술개발 - 차세대 원전설비 증기발생기 튜브 결함 상시감시 기술 - Test Bed 설계 제작 및 검증시스템 구축기술에 대한 연구 한국 원자력 발전소의 탄소강 배관 계통에서 감육 결함을 예측하고 검출된 결함을 평가할 수 있는 적절한 절차와 방법이 요구됨에 따라 이중 및 전단 간섭계와 적외 선 열화상 기법을 이용한 결함검출 방법을 제시하여 전단간섭법을 이용한 감육 결 함의 건전성 평가 모델에 감육 길이에 대한 영향과 내압과 굽힘의 복합하중에 대한 영향을 고려함으로서 기존 평가모델의 한계를 개선하기 위한 연구를 수행하였다

235 국내외 원전사고를 예측하고 플랜트, 자동차, 선박, 우주항공, 산업현장 등에서의 비파괴 검사로 많은 활용을 할 것이다. 그 외 산업적인 안정성 신뢰평가로 많은 분야에 접목할 것이다. Shearography 계측장비는 정부부처, 광 관련 지원기관 및 광산업체의 계속되는 노력으로 인하여 2010년 기준으로 세계시장의 10%에 비율 을 차지하였고 앞으로도 꾸준한 성장을 보일 전망이다. 국내의 광 응용 기술은 실험실 차원에서 시험편 대상으로 특성 평가를 하는 단계 이다. 원전 발전설비에 대한 광계측을 이용한 비접촉 검사 기술의 적용 사례는 전 무한 실정이고 해외에서 주 연구 내용 중 하나인 Lock-in 기술을 이용한 결함측 정 방법은 국내에서는 아직까지 연구내용은 없는 실정이다. Shearography 장비 와 같은 국내의 계측기기는 1987년 이후 특정연구사업, 공통핵심 등의 과제 명목 으로 본격적으로 수행되어 왔으나, 거의 대다수가 외국 제품의 모방에 그치고 있 어, 국내 기술개발동향은 극히 미미한 편이다. 국내 계측기산업의 제품개발 기술 은 오실로스코프 등 범용 계측기 및 실험 실습 수준에 적합하거나 현장용으로 사 용할 만한 노동집약적인 범용 계측기를 생산하고 있고, 교정용 또는 시험 검사용 은 대부분 수입에 의존하고 있는 실정이다. 국외 동향 국외에서는 이미 원자력산업 및 항공산업에서 직접 안전진단 기술로 채택하여 사 용하고 있으며 특히, 기존 검사기술에서 한계를 보이는 복합재 구조물에 대한 비 파괴 검사분야에서 탁월한 성능을 발휘하고 있다. <그림 3-55>는 Shearography 의 광학간섭계를 나타내고 있다

236 <그림 3-55> Shearography 광학 간섭계 압력파이프 내부결함 검사 - 화학공장 및 원자력 전력 발전설비의 대부분의 압 력파이프로 구성되어 있으며, 이 파이프는 박육 및 내부부식 등 다양한 결함이 생 기게 된다. 특히, 원자력 시설물의 경우 방사선의 위험으로 인하여 기존 접촉식 검사에서 많은 어려움이 따르게 된다. Shearography는 레이저를 이용하여 비접 촉으로 가동 중인 압력파이프에서 발생하는 미소한 압력변화에 따른 내부결함을 검출할 수 있는 기술로 경제적 손실을 최소화할 수 있는 기술이다. <그림 3-56> 은 실제 현장적용 기술로 응용되어 결함의 종류에 따른 Shearography Fringe Pattern 변화를 보여주고 있다. <그림3-56> 압력파이프내부결함비파괴검사

237 항공기 복합재 구조부재결함 검사 - 항공기는 경량화를 목적으로 복합재 구조물 을 사용하고 있으며, 표면 충격등에 의한 결함검사를 정기적으로 수행하고 있다. 그러나 복합재는 이종재료의 조합으로 기존 초음파 탐상기법으로 적용이 어려울 뿐만 아니라 Point by Point 측정에 많은 시간이 걸리는 단점이 있다. 이러한 문 제점을 해결하기 위해 최근 미국, 독일을 중심으로 Shearograhy를 이용한 항공기 비파괴 검사가 이루어지고 있으며, 기존의 검사기술에 비해 시간적 경제적 손실을 최소화할 수 있는 기술로 정착해가고 있다. <그림 3-57> 항공기 표면결함검사 타이어 내부결함 검사 - 타이어의 구조는 서로 다른 재질의 다층으로 구성되고 내부에 Air void, 이물질 등 다양한 결함이 존재할 가능성이 있다. 그러나, 현재의 비파괴 검사기술로는 정확한 결함의 정성 및 정량해석이 어려웠으며, 특히, 미세 한 내부결함이 장시간의 사용에 따라 타이어의 파손에 이르기까지 진전하는 과정 등의 조사되지 않았다. <그림 3-58> 타이어 내부결함 진전 모니터링

238 Shearography의 급속한 발전과 함께 타이어 내부결함의 정량화기술 및 파손메 커니즘의 분석 등 다양한 응용기술이 개발이 되고 있으며, 타이어 산업에서도 많 은 활용이 예상되고 있다. 국내 산업의 위축으로 인해 연구투자가 적어 신기술의 도입이 늦어지고 있으며, 신기술에 대한 인식부족으로 인하여 현장기술로 정착에는 다소 시간이 걸리 것으 로 예상되어진다. 그러므로 국외의 경우는 이미 산업현장기술로 기존 기술의 문제 점을 보완하고 중심기술로 활용하고 있으며, 독일 Ettemeyer Co, Steinbichler Co, 미국 GOM Co 등에서 상용제품을 개발하고 있다. 국내외적으로 대학 및 기 업체에서 연구가 활발하게 진행중이며, ESPI와 Shearography를 자체 개발하여 현장적용을 시도하고 있다. 독일의 Dantec Dynamics 사는 헬리콥터 로터 블레이드의 자동 전단간섭계 검사 시스템을 적용하였으며, 이러한 적용 기술이 매우 정교한 헬리콥터의 로터 블레이 드부분에 적합하고 벌집구조의 복합재질인 섬유 강화 플라스틱을 이용하여 진공 챔버의 약 50mbar의 압력 변화에 서 날개의 표면변형을 전형적인 패턴으로 결함 을 측정하는 것을 제시했다. 또한 원전 배관의 비파괴 검사를 위해 전단간섭계를 이용하여 파이프 외부로부터 스캐닝을 통한 측정 결과를 이용하여 파이프 내부의 결함을 빠르게 탐지할 수 있는 방법을 제시하였다. <그림 3-59> 로터 블레이드 검사를 위한 전단간섭계 카메라

239 [수요조사] 국내에서 생산 가능한 계측기의 경우 선진국과의 기술격차는 약 3~5 년, 고성능 계측기의 기술격차는 5~10년인 것으로 평가되고 있다. 국내 광산업 시장동향으로 국내 광산업은 2004년 기준 세계시장의 약 5%를 차지하고 있으며, 이는 내수보다 수출(90%)에 상대적인 비중이 더 큰 상황으로 수출역점사업으로서 점차 그 비중을 확대되고 있다. 현재 해외인력 교류 및 기술 정보를 교류하고 있 는 나라는 미국, 일본, 러시아, 유럽, 중국 등으로 전문 고급인력을 초청해 연수, 공동 세미나 등을 개최하는 한편 광산업 관련 국제 전시회를 통해 기술정보를 교 류하고 있다. 이로 인해 현재 결상 기기분야 즉 카메라, 복사기, 현상기, 쌍안경, 현미경 등 주요 업종들이 어느 정도 국제경쟁력을 확보하고 있는 상태다. 반면 광 계측, 광 제어 분야와 의료광학분야는 수입 비중이 커 분야별, 업종별 업체규모, 기술 등의 격차가 큰 편이다. (3) 디지털 홀로그래피 (Digital Holography) 홀로그래피란 1948년 헝가리 출신 영국 물리학자인 Dennis Gabor가 전자현미경 의 분해 능력을 향상시키기 위한 실험 중 개발된 일종의 사진술로서, Hologram은 전체(완전한)라는 뜻의 Holos와 기록방법(메시지)라는 뜻의 Gramme가 합쳐져 만 들어진 합성어로서 전체를 기록하는 방법(완전한 메시지)이라는 의미를 가지고 있 다. 1960년에 Laser 광선이 개발된 이후 비약적으로 발전을 한 3차원의 기록이 가능한 차세대 미디어 기술이다. <그림 3-60> 디지털 홀로그래피의 투과형&반사형 간섭계 구성

240 연구개발 추진의 필요성 - 광학을 이용하여 피측정물의 표면정보를 획득하는 연구로써 기계공학과 융합 기술 력 경쟁력 강화는 중요하다. - 첨단산업 육성과 미래 산업 개척을 위한 기반이 될 것이며, 국제적인 수준에 있어 현저히 낮은 국내 기술을 발굴함으로써 기술 개발 및 집약을 기대할 수 있다. - 저탄소 녹색성장 기술의 기대가 높아짐에 따라 소재의 재료 연구가 지속적으로 성 장하고 있다. 본 연구 개발을 통하여 국내 기술의 향상 및 새로운 인프로 구축을 도모할 수 있다. 국내 동향 홀로그래피 간섭을 이용한 비파괴 검사 기술은 항공기 산업과 자동차 산업 등 고도의 계측 기술을 필요로 하는 많은 영역에서 그 활용 연구가 활발히 진행되고 있다. NDT 기술은 아직은 보편적인 계측 기술로 이용되고 있지 못하지만 원격의 비접촉 특성과 아울러 고도의 정밀도를 가지고 있는 점들로 인해 앞으로 정밀 계 측 분야 등 많은 영역에서 그 응용이 검증할 것으로 기대된다. 홀로그래피 간섭법 은 산업기술 분야에서 물체의 미소진동이나 변형 등을 측정하는데 많이 사용되는 데, 이는 매우 다양한 대상물의 변형정도 및 진동 등을 간섭적 방법들로부터 얻을 수 있는 높은 정밀도로 측정할 수 있다. 특히 거친 표면을 갖는 물체에 대해 사용 가능하고, 물체 전체를 비접촉적으로 측정할 수 있다는 큰 장점을 가지고 있으므 로 산업기술개발, 상품디자인, 비파괴검사, 품질관리 등에 폭넓게 응용된다. 다음 표는 국내에서 연구 중인 디지털 홀로그래피 연구 활동 내용을 보여주고 있다

241 [표 3-25] 디지털 홀로그래피 국내 대학 및 연구소 연구현황 연구지 전북대학교 포항공과대학교 조선대학교 연구활동 - 홀로그래피 간섭법을 이용한 미소변형 측정관한 연구 - 디지털 홀로그래피를 이용한 시험편의 표면 조도 측정에 관한 연구 전남대학교 한국과학기술원 한국원자력연구원 - 펄스 홀로그래피 시스템을 사용하여 기록된 분무 홀로그램을 입자 이미지 처리 방식을 적용하여 자동처리, 3차원 속도 성분을 측정할 수 있는 시스템을 개발에 관한 연구 - 펄스 홀로그래피 레이저 시설 장비를 보유 - 펄스 홀로그래피를 방법을 사용하여 비행기 구조물 검사하였는데 비행기 날개에 사용되는 honeycomb panel에 충격을 가한 후 그 진동상태를 측정 - 렌딩기어, air-brake의 충격에 의한 검사를 수행 - 반사형 홀로그램을 이용한 결함 검사 장치 구성도로 임계에 달한 비행기 구조물의 충격과 피로에 의한 결함 검사 기초과학지원연구소 - 영상처리기법을 응용한 미소응력 측정기술 개발 대우전자주식회사 - 홀로그래피를 이용한 진동계측기술 주식회사 라임텍은 국내 홀로그램 전 제조 기술과 설비를 보유한 유일한 회사로써 엠보 처리 기술 보유, 홀로그램의 인쇄 적용 패키지에 국내 유일 아이템을 보유하 고 있다. 2011년 기준으로 홀로그래피 시장은 15~20년 연간(CAGR) 104.7% 성장 할 것으로 예측하고 있으며 일본, 독일, 미국이 기술을 선도하고, 한국은 선도국가 들을 추격하는 단계에 있다. 홀로그램 정보획득ㆍ프로세싱 기술 및 디스플레이ㆍ소 자 등 관련 기초연구를 주로 추진하고 있으며 그 외 홀로그래피 비파괴 검사를 이 용한 검사에 대한 연구를 수행하고 있다. 국외 동향 2011년 프랑스 ENSIM 공과대학에서는 전자부품의 균열 조사를 위한 디지털 컬 러 홀로그래피를 사용한 검사를 하였고, 중국 Beihang 대학에서는 디지털 홀로그 래피를 사용한 광학 표면에 곡률을 측정에 관한 연구를 수행하였다. 미국 strainoptic 회사에서는 전자 광학 홀로그래피를 사용하여 높은 온도에서 재료의 비파괴 평가에 관한 연구를 수행하였다. 스위스에 있는 Lyncee tec 회사는 비 접

242 촉 3차원 측정방식 과 고해상도의 디지털 홀로그래피를 이용한 현미경을 제작하 여 상품화 하고 있다. 물체 표면 거칠기 검사, 표면 변형 분석, 세포 형태 검사 등 다양한 영역에서의 비접촉 검사가 이루어지고 있다. 인도 공과대학의 기구설계 개발센터 와 레이저응용 홀로그래피 실험실에서 간섭 위상지도의 역학을 관찰을 통해 그려진 표면의 균열의 건조 과정 및 감지 모니터 링 연구하기 위해 렌즈가 없는 푸리에 변환 디지털 홀로그램 간섭 측정법의 새로 운 응용 프로그램을 제안하고 증명한 기술이다. 이러한 기술은 그림의 건조의 속 도를 모니터링하고 건조와 균열의 상태를 시각화 할 수 있는 장점이 있다. 중국의 Northwestern Polytechnical University은 " 위상증식으로 인한 디지털 홀로그래피에 따른 음향 부상 분야 ALF (acoustic levitation field) 의 시각화 측 정" 이라는 국제논문을 기고하였다. 이 연구기술은 음압 분포 및 간섭 위상 분포 를 반영하는 디지털 홀로그램을 대변되는 것으로 이론적 결과와 일치하는 숫자 재건 및 위상증식에 의해 얻는 것이다. 종래의 광학 홀로그램 간섭계와 비교해서 디지털 홀로그램 간섭계가 실시간 보다 정확성과 간편성의 장점을 가지고 있으며, 음압 분포를 위한 효과적인 방법을 제공한다는 장점이 있다. [수요조사] 홀로그래피 광학계는 상용 제품화된 예가 없고, 기초 연구 개발 단계 이므로 구체적으로 알기 어려우나 조사결과 현재 수준은 해외 선진회사 대비 약 60%수준이다. 광변조기는 국내 업체가 전무한 상태이며 holoeye와 같은 해외업 체와 비교하여 60% 수준으로 알려져 있다. 디지털 홀로그래피는 일부 대학을 중 심으로 기초 연구 단계이며 해외 업체인 seereal과 비교하여 50%의 단계이다. [표 3-26] 선진기업 대비 국내 기술수준 비교 성능지표 현재 기술수준 기술격차 국내 해외(SeeReal사) 2009년 2014년 홀로그램 광학계 기술 연구단계 시제품 단계 5년 2년 공간 광 변조기 연구단계 시제품 단계 5년 2년 홀로그램 신호처리 연구단계 시제품 단계 5년 3년

243 (4) 모아레 (Moire) 모아레(MOIRE)란 말은 처음으로 프랑스인들에 의해 불리어진 단어로서 고대 중 국에서 수입된 비단 위에 새겨진 물결무늬(wave pattern)를 일컫는 말이다. 모 아레는 최근에 들어서 두 개 이상의 주기적인 패턴이 겹쳐질 때 만들어지는 간섭 무늬를 지칭하는 말로써 다양한 분야에서 매우 광범위하게 사용되고 있다. 모아 레 무늬(moire fringe)는 일상생활에서 어렵지 않게 발견할 수 있으며 예를 들어 겹쳐진 모기장이나 겹쳐져 있는 레이스 커튼 등에서 실제로 물체가 가지고 있는 격자모양 이외에 그보다 넓은 간격을 가지는 새로운 무늬를 볼 수 있는데 이러한 무늬를 바로 모아레 무늬라 한다. 또한 모아레 무늬의 변화는 실제 물체의 움직 임을 증폭해서 나타낼 수 있는 것과 이 모아레 무늬의 형성과정에 따라 물체의 형상에 대한 3차원 정보를 가지고 있다. <그림 3-61> Typical fringe pattern obtained using the moire microscope 연구개발 추진의 필요성 - 모아레는 회로기판의 납형상을 측정하는 핵심 기술로 각광을 받고 있는 기술이다. 하지만 다층 형상이나 메조 측정기술은 아직까지 제대로 확립되어 있지 않아 이 에 대한 연구가 많이 필요한 실정이다. - 우리나라는 측정기술의 획기적인 발전을 유도하여 왔고 초정밀을 공동특성으로 하 여 나노 특정기술에 많은 주목을 하고 있다

244 국내 동향 전북대에서는 디지털 영사식 모아레를 이용한 3차원 형상 측정과 응용에 관한 연 구를 수행했으며, 서울 산업대에서는 구조물 건전성 감시를 위한 모아레식 광섬유 경사계 센서 개발에 관한 연구를 수행하고 한국기술교육대학교에서는 DMD를 이 용한 위상천이 모아레 3차원 형상측정에 관한 연구, 포항공과대학교에서는 투영식 모아레법의 측정오차 3차원 공간보정 알고리즘 기초에 관한연구, 조선대학교에서 는 위상이동 모아레 방법을 이용한 LCD판넬의 변형 형상 측정에 관한 연구를 수 행하였다. 또한 (주)인텍플러스에서는 모아레 무늬 촬상장치와 모아레무늬 발생기 를 이용한 3차원 형상의 측정 장치를 개발함으로써 특허를 출원했다. 모아레 활용분야로 영화 특수효과, 의료기기, 반도체 검사장비 등의 활용으로 크 게 확대되고 있다. 모아레 기술을 이용하면 넓은 영역을 짧은 시간 내에 측정할 수 있고, 물체의 형상과 색상 정보를 동시에 얻을 수 있어 영화의 특수효과나 애 니메이션 제작, 인체 측정을 하는 의료기기 분야, 그리고 반도체 검사장비 등 각 종 정밀 측정 분야에 활용할 수 있다. 대표적으로 영화 터미네이터 2 에서 액체 로봇을 표현한 특수효과나 청소년들의 척추측만증 검사에 사용되는 체형검사기기 등이 모두 모아레기술을 이용한 것이다. 모아레 기술과 관련하여 3차원 형상을 측정하는데 사용되는 모아레(Moire)기술 관련 특허 출원이 급증하고 있다. 특허청(청장 고정식)이 조사한 바에 따르면 모 아레 기술 관련 특허출원은 2004년 연간 20건 내외에 머물던 것이 2007년 40건 으로 증가하였고, 2008년에는 상반기에만 41건이 출원되는 등 최근 들어 빠르게 증가하고 있다고 한다. 이와 같은 출원 증가는 최근 테라급 반도체 개발 등에 따 라 반도체에 대한 고정밀 검사장비 수요가 늘면서 짧은 시간 내에 정밀한 측정이 가능한 모아레 기술을 이용한 관련 기기 개발이 활발해진 데 주로 기인한 것으로 보인다고 특허청은 밝혔다. 2004년부터 2008년 상반기까지 기술별 출원동향을 살펴보면 그림자식 모아레 측정 관련 기술이 전체 출원의 37%를 차지하였고, 영사식 모아레 측정기술이 그 뒤를 이었다. 그러나 2007년 이후에는 영사식 관련 출원이 그림자식 보다 증가하고 있는 것으로 분석되었는데 이는 영사식 이 작은 물체나 복잡한 형상의 측정에 더 적합하기 때문인 것으로 보인다. 모아레 기술이 영상정보처리, 의료기

245 기, 정밀측정기기 등 다양한 첨단 산업분야에 활용되고 있는 만큼 앞으로도 관련 산업 발전에 따라 특허 출원도 지속적으로 증가할 것으로 전망된다. <그림 3-62> 모아레 기술 관련 특허 건수 국외 동향 최근 구조물의 대형화 복잡화 추세에 따라 구조물의 사고와 붕괴 등이 문제가 되 고 있으며 이에 예방책으로 구조물의 강도적취약부를 정확히 파학하며 해당부위 를 중점적으로 감시와 검사를 함으로써 내구 년수를 증가시키고 경비저감을 도모 하려는 기술선진국인 일본, 미국, 유럽 등이 기하급수적으로 늘어나는 추세이다. 일본에서는 샘플링 모아레 법에 의해 측정한 2차원 변위분포를 이용하여 FEM해 석의 경계조건을 동정할 수 있는 하이브리드 샘플링 모아레법을 개발하였다. 이러 한 방법을 계속 확장하여 샘플링 모아레 법을 이용하며 스트레오법에 의해 얻어 진 구조물의 3차원 변위분포자료로 사용되며 3차원 FEM 모델에 의한 경계조건을 추정 및 구조물의 응력분포를 평가할 수 있는 3차원 하이브리드 샘플링 모아레 법을 산출하였다. 미국국립기술표준원 NIST (National Institute of Standards and Technology)과 조지아텍(Georgia Institute of Technology) 연구진은 둘 혹은 그 이상의 격자가 중첩되었을 때 다소 비스듬히 보이는 간섭패턴인 원자 수준의 모아레 패턴(Moire pattern)이 그라펜(graphene) 시트가 어떻게 적층되었는지를 측정하고 변형 (Strain) 영역을 밝혀내는데 이용될 수 있다고 보고하였다

246 <그림 3-63> 그라펜 시트의 중첩된 모아레 패턴 연구진은 다층 그라펜 시트에서 탄소가 모두 왼쪽 성질을 갖도록 만들기 위해서 한쪽 면을 가열함으로써 실리콘 카바이드 매질 표면에 그라펜을 생성하였다. NIST 의 주사 탐침 현미경을 이용하여 그들은 그라펜의 최상 층을 뚫고 지나 하 부층을 측정할 수 있었다. 원자 모아레 간섭계(atomic moire interferometry)" 로 불린 이러한 프로세스는 적층된 그라펜 층에 의해 형성된 패턴을 이미징할 수 있었으며, 또한 연구진은 이를 통해 각 그라펜 층의 육각형 격자가 어떠한 관계가 서로 적층되어 있는지를 모델링할 수 있는 기술을 개발했다. 프랑스 국립과학연구센터의 Martin Hytch와 동료 연구진은 모아레(Moire)기술과 전자 홀로그래피를 성공적으로 결합하여 물질 변형분포도를 성공적으로 제작하였 다. 보통 모아레 기술은 적당한 정도의 공간 분해능을 제공하지만 나노크기의 시 료들을 수직으로 쌓아 올리는 것은 쉬운 일이 아니다. 그러나 Hytch 그룹 연구진 은 시료를 옆으로 나란히 위치시켜, 전자 홀로그래피에서처럼 겹프리즘을 사용하 여 회절된 빔에 간섭현상이 나타나게 되었다는 것을 제시하였다. 이러한 방법은 4 나노미터 이하의 높은 공간 분해능을 제공하여 줄 수 있으며 연구결과는 네이처 453, 1086에 발표되었다. 오스트리아 인스부르크의대의 연구자 2명이 실험실용 장치와 저렴한 대량시장 장 치에 모두 널리 실용적으로 응용될 수 있는 일련의 광학부품들에 대한 이론적인 모델을 제시했다. 이 광학부품들은 결함을 통해 모아레 효과를 만드는 한 쌍의 회 절광학요소(Diffraction Optic Element; DOE)인데, 서로에 대해 회전될 수 있어

247 결합 초점거리를 변화시킬 수 있다. <그림 3-64> 기판위의 실리콘 트랜지스터 변형의 2차원 분포 <그림 3-65> 가변 초점거리가 겹친 2개의 위상판 <그림 3-66> 모아레 위상패턴과 광학배율

248 [수요조사] 국내 일부대학에서 이 기술에 대한 많은 Know How를 가지고 있으 나, 상품화 단계 수준에 이른 선진국에 비하여 아직 열세에 있어 집중적인 연구 개발이 이루어 질 경우, 비교 우위에 있을 가능성이 높은 기술이다. 국내의 일부 대학이 선진국과 대등한 기술에 있으나, 칼라정보 동시 추출의 문제점과 측정 물 체의 영향을 받는 문제점의 개선을 위한 연구개발이 필요하다. 국내 사용제품 개 발 현황을 보았을 때 상용 제품은 없으며, 요소기술 중심으로 삼차원 시각의 대표 적인 산업적 수요에 연관된 연구가 이루어지고 있다. [표 3-27] 삼차원 시각의 대표적인 산업적 수요 수요 항목 로봇 항로 제어 컴퓨터 그래픽스 모델 Reverse Engineering 생산 제품의 삼차원 검사 의류 신발의 체형 측정 의료 보건 체형 측정 수요의 특성 인간의 시각과 비교될 수 있는 고속의 측정 요구 물체의 삼차원 기하 형상 및 칼라 정보를 동 시에 컴퓨터 내에서 구축 가공 대상의 물체로부터 직접적인 가공 데이 터의 추출 제조라인에서 생산되는 공업제품의 삼차원 형상 검사로 정밀도와 속도가 중시 의류와 신발의 설계를 위한 인간의 표준 형 상 규격 구축 인체의 외형 또는 치형 등의 삼차원 형상을 정밀하게 측정 국내에서는 모아레 광학 기법을 응용한 신개념의 광섬유 센서 탐촉자 개발을 진 행할 예정이고, 또한 이를 바탕으로 다점 측정 및 다변수 측정이 가능하도록 기술 을 확장할 것이며 이에 따른 광학계 및 전자계 설계가 이루어 질것이다. 이 기술 에 대한 연구 내용으로 모아레 기법의 광학계 적용성 검토 및 센서 모듈 설계, 모 아레 기법이 적용된 다변수(multi-parameter) 측정 광섬유 센서의 설계, 다변수 측정을 위한 모아레 기법 응용 광섬유 센서 탐촉자 개발 및 시작품 제작, 다점 측 정(multiplexing)을 위한 모아레 기법 적용 광섬유 센서의 개념 설계, 현장 적용성 실험 및 연구를 달성하기 위해 연구를 수행하였다

249 최근 충남 디스플레이 R&D 클러스터 사업단의 지원을 받아 디스플레이와 반도체 공정에서 미세 가공 부품을 3차원 고속으로 측정하는 백색광 간섭과 모아레 간섭 법 등을 이용한 3차원 비접촉식 검사 장비의 고속화 기술에 대해 집중하고 있다. 그간 2차원 측정기 개발로 많은 성과를 올렸던 선문대학교 지능제어 연구실은 휴 대폰에 사용되는 소형 카메라의 불량 검사와 반도체 제조 공정에서의 불량 칩 검 사 및 LCD 불량 검사기 개발 등의 성과 역시 거두었지만 고국원 교수는 이 같은 성과에 만족하지 않고 3차원 검사장비의 개발에 특히 주력하고 있다. 고국원 교 수는 백색광 간섭계는 마이크로 이상의 큰 단차를 가지는 형상을 수 나노미터의 분해능으로 측정할 수 있는 기술로 피에조 엑츄에이터를 이용, 간섭 렌즈를 움직 여 광 간섭을 일으켜 3차원을 측정하는 방법에 대하여 연구하였다. (5) 광탄성법 (Photoelasticity) 광탄성(Photoelasticity)기법은 응력 또는 변형률을 해석하기 위한 실험역학의 한 분야로서 구조 및 기계부품이 복합적인 하중을 받을 때 접촉응력, 응력집중, 균열 부의 응력강도계수 해석 및 응력분포상태로 고려한 최적설계 등에 광범위하게 적 용되고 있다. 그러나 임의 위치에서 주응력과 관련된 프린지 데이터를 얻기 위해 서는 평면 편광기에서 편광판 및 검광판을 시편에 나타난 등경프린지에 일치하도 록 정렬한 후, 편광기를 다시 그림 16의 원형편광기상태로 정렬하여 등색프린지 를 얻는다. 이러한 프린지 패턴으로부터 타디 또는 베비넷-솔레일 보간 방법 등 을 이용하여 한 점에 대해서는 감광판을 회전시켜가며 개별적으로 보정한 후, 측 정해야 하므로 전체적인 응력장을 구하기 위해서는 많은 시간이 소요되고 숙련도 에 따라 측정오차가 내재될 수도 있다. <그림 3-67> 광탄성의 구성(The diagram of photoelasticity)

250 연구개발 추진의 필요성 - 가공, 용접등 강도 평가에 영향을 미치는 제조 조건은 양산차와 같은 조건으로 하 는 것이 바람직하며, 불가피하게 다르게 될 경우에는 시험, 평가 단계에서 이에 따른 영향을 충분히 고려해야 한다. - 자동차 부품, 유리, 기계 등 조립구성품의 상태에서, 그리고 차량으로 제조된 상태 에서, 강도 상 문제가 없도록 철저하게 검토 평가할 필요성이 있다. 국내 현황 국내에서 광탄성법은 군산대 백태현 교수 등에 의해 많은 연구가 이루어졌다. 최 근 2009년에 위상이동 광탄성법과 멱급수형 응력함수를 이용한 인장시편 중앙 균 열선단 주위 응력장 해석, 반사형 광탄성법에 의한 굽힘판 구멍 주위의 응력해석, 광탄성법에 의한 경사크랙의 응력확대계수 등에 관한 논문을 게재 하였다. 주 연 구 활동 현황으로는 다음과 같다. 광탄성 자동측정법을 위한 실시간 해석 장치 연 구를 진행하고 있다. 또한 빛을 이용하는 광학적인 방법을 사용해 기계나 건물에 가해지는 압력에 해당 기계와 건물이 견디는 힘을 측정 하는 방법을 연구하고 있 다. 연구를 통해 개발한 '다목적 편광기'에 대한 특허출원도 준비 중이다. 백태현 교수는 광학적인 측정법은 기존 측정 장치를 건물이나 기계에 부착해 측정하는 방식과 차별화된 연구를 수행하였다. 주요 연구 내용 - 원형 및 평면 편광기의 광강도, 상대지연 및 위상차 관련 이론해석 - JONES Matrices를 이용한 광탄성 해석, 컴퓨터 시뮬레이션 - 표준시험편(원형디스크 등) 및 TV Panel glass 시편의 시험 및 보완 - 광탄성 프린지 측정을 위한 다목적 편광기구 연구

251 국외 현황 국외에서는 최근에 와서 자동차용 유리는 차체 형상의 진화에 따라 여러 다양한 요구가 증가하고 있다. 이러한 추세는 시계확보가 더 커져야 하므로 과거에 비해 보다 더 곡면으로 이루어져 한다는 것이다. 이러한 기술을 도입하기 위해서 일본, 유럽 등이 앞 다투어 진행되고 있는 실정이다. 이탈리아의 팔레르모 대학 (Università di Palermo)에서는 아구스토 아조비라시 트(Augusto Ajovalasit)외 2명의 연구진이 광탄성에 관한 국제논문 백색 빛이 있는 위상이동의 광탄성 을 기고하였으며, 이 연구는 색상의 영역에 위상이동 광 탄성의 일반적인 특성으로 광원, 컬러 카메라필터의 스펙트럼 응답, 복굴절의 분 산 및 분기 파동면의 오류 스펙트럼을 보다 개선시키는 기술로서 제한 것이다. 이 색상의 영역에 따른 위상이동 광탄성은 Isochromatic 줄무늬의 영향을 줄이기 위 해 isoclinic 매개 변수의 결정에 대해 효과적으로 사용하는 방법이며 또한 Isochromatic 줄무늬 순서 결정에 대한 제안하는 기술이다. 일본의 과학연구진은 접촉한 두 면 사이의 경계면의 자세한 미시적인 정보를 알 아낼 수 있는 새로운 기술을 개발하였다. 이 기술은 고주파수의 음파나 열 펄스를 이용하여 경계면을 탐사하는 방법인데 기존의 현미경으로 접근할 수 없는 영역을 탐사하는데 적합하다. 폴리머 과학자들과 생물학자들에게 모두 중요한 도구가 될 수 있을 것으로 보인다. <그림 3-68> 초고속 레이저 펄스를 이용한 세라믹 구와 평평한 크롬 사이의 접촉면에 열 영상

252 건물에 직접 측정 장치인 게이지를 붙여 건물 강도를 잴 때 건물 내부의 특정한 위치만 측정이 가능하고 전체적인 건물 강도를 재는 데 많은 시간이 필요하다는 단점이 있다. 이러한 기술에 한계점을 극복하기위해 백태현 교수는 연구실에서 현 재 '광탄성법'과 '레이저 스페클 간섭법' 을 이용한 측정기법을 개발 중에 있다. 이 처럼 빛으로 구조물 강도를 측정하는 광학측정법은 특히, 국내 광탄성법 기술은 유리 강도를 측정하는데 유용하게 응용될 수 있고 유리제품은 원료를 녹여 성형 하는 제조과정에서 갑자기 가열하거나 냉각시키는 때가 많아 광학측정법에 의해 서만 내부 강도를 측정하는 것이 가능한 정도에 수준이다. 백태현 교수는 유리 내 부 인장력을 없애고 강도를 높인 강화유리(tempered glass)를 제조할 때 가장 중 요한 문제를 광학측정법이 해결해 줄 수 있다고 말했다. (6) 광기술을 이용한 초음파 전파의 가시화 유도초음파를 이용한 비파괴 진단기술 중 초음파 가시화는 최첨단 기반 기술에 해당되며 국제적인 연구추세에서도 현재 관련 분야에서 활발히 연구가 진행되고 있는 분야이다. 이에 따른 해외 연구동향을 살펴보면 Rose 등은 파이프 및 항공 기 날개의 유도초음파 실험을 통하여 얻은 데이터로 결함의 위치를 이미지로 구 현하는 연구를 하였다. 국내에서도 시뮬레이션에 의해 결함을 경계요소법(Boundary Element Method)으 로 해석 한 후 토모그래피 알고리즘에 결합시켜 영상을 얻은 후 실험 데이터와 비교한 연구를 시행되고 있다. 하지만 결함의 위치만을 찾는 방법들에 대해서만 논의 되었고, 결함의 크기에 대한 연구는 없었다. 현장에서는 결함의 크기에 따라 서 행해지는 조치가 다르기 때문에 결함의 크기를 영상으로 정확히 표현하는 기 법이 절실히 필요하다

253 <그림 3-69> 유도초음파의 측정된 신호를 통한 토모그래피 영상 연구개발 추진의 필요성 - 대형 구조물 및 소재에 포함된 결함은 막대한 인적, 경제적 손실을 초래할 수 있 으므로 사전에 결함을 검출하여 사고를 예방하는 비파괴시험 기술 개발이 요구되 고 있다. - 배관, 항공, 선박 등과 같은 장비의 노후정도, 국부 파손정도를 실시간 초고속 신 호처리를 통한 정확하고 신속하게 측정하고 국내 생산을 제품화하는 등 국내 개 발 가능성은 매우 높을 것이라고 전망한다. 유도초음파가 결함으로부터 반사되는 신호를 측정하여 결함 부위와 센서와의 거 리를 구한 후, Rapid 알고리즘에서 기하학적 정보를 갖는 R 값과 값의 관계를 규정하고 결함의 크기에 맞는 값을 선정한 후 토모그래피 이미지를 획득하는 기술이다. 최근 다양한 피검체의 형상을 따라 원거리를 진행할 수 있는 파로써 산업설비 부 품의 온라인 모니터링 기술에도 적용할 수 있는 가능성이 높기 때문에 국내에서 는 광기술을 유도초음파에 접목한 온라인 모니터링 기술 개발을 위한 연구가 활 발히 진행되고 있다. 배관, 항공, 선박 등과 같은 장비의 노후정도를 측정하기 위해 레이저를 이용한 초음파 비선형 비파괴 검사기를 개발하고 있다. 이러한 검사기기는 국부 파손정도

254 를 측정할 수 있는 장비로 피로 균열로 인해 균열이 전체 장비에 전파되는 과정 을 가시화할 수 있다. 시제품으로 시험한 결과, 다양한 종류의 소재에 검사기가 사용될 수 있을 것으로 나타났는데, 장비의 특성 중 비파괴 검사를 통해 균열의 전파 정도를 측정할 수 있다는 장점은 군사용, 산업용 장비의 측정에도 사용될 수 있다. 국내 현황 국내연구 및 개발 동향으로 전북대학교, 표준과학연구원 안전측정센터에서는 최근 개발된 초음파전파영상화 시스템을 통하여 국관연결부와 용접체결부에 복잡한 형 상을 가지고 있는 원전구조의 감육과 균열을 자동 검사한 후 가시화하는 기술을 보여주었고 풍력 블레이드를 손상을 가시화하기 위한 초음파 전파 영상을 획득하 고 이로부터 손상가시화를 수행 할 수 있는 기술을 연구하였다. 성균관대학교에서 는 배열유도초음파의 배관 내 전파 특성기반 영상화에 관한 연구는 검사의 신뢰 성 및 신호해석의 용이성으로 인하여 많은 연구자들이 연구가 수행되고 있다. 부 산대학교 이준현 교수는 첨단 주사형 레이저 유도 초음파 기법을 이용한 원전기 기시스템의 정량적 결함평가 및 영상화 처리 기법에 대한 연구를 수행하였다. 전북대학교 항공우주공학과에서는 음향초음파 전파 영상화 장치에 대한 특허 사 항을 보유하고 있으며, 대한검사기술 주식회사는 전용 소프트웨어를 이용하여 실 시간으로 검사과정의 영상화하고 저장하는 장치개발을 하여 특허를 출시하였다. 한국표준연구원에서는 Sagnac 간섭계를 이용한 레이저 표면파 측정에 대한 연구 를 수행하였으며, RIST는 레이저 초음파의 흡수계수 측정을 통한 철판의 grain 크기 측정에 관한 기초 연구를 수행하였고 현장 적용을 위한 추가 연구가 진행 중이다. 그 밖에 부산대, 성균관대학교, 과학원, 전남대 등 대학에서도 다양한 방 법으로 레이저 원격 계측/검사 기술에 관한 기초 연구를 수행하고 있다. 본 연구를 바탕으로 앞으로 선진국의 첨단 핵심검사 기술인 유도초음파 정량화 및 영상화 기술의 자립화에 기여하며 관련분야의 기술 선진화를 촉진할 것으로 기대된다. 이 연구를 기반으로 하면 유도 초음파 정량화 및 영상화 기술의 설계 제작 기술의 국산화도 가능하다. 따라서 산업설비 검사장비의 국내시장을 압도적

255 으로 점유하고 있는 여러 수입 검사장비에 대응하며 막대한 수입 대체 효과를 볼 수 있을 것으로 기대된다. 그리고 수입에만 의존하고 있는 국내 검사장비 분야를 발전시켜 첨단 검사장비 개발을 통해 수출상품도 개발할 수 있을 것이다. 아울러 이 기술은 항공기, 철도, 선박 등의 운송체 설비, 여러 대형 토목구조물과 생산설 비의 모니터링용 검사장비 개발에도 활용 가능하다. 따라서 이와 관련한 산업 분 야에도 폭넓게 적용할 수 있으며, 원자력, 석유화학, 수송기계 산업, 교량 및 기타 대형 산업 기반시설 안전진단 시장의 기술이전도 가능하다. <그림 3-70> 레이저 유도 초음파 기법을 가시화하기 위한 계통도 국내에서는 선진기술을 단계적으로부터 원전설비의 안전성을 높일 수 있는 기술 적 요건과 기술 개발이 동시에 확보될 수 있도록 연구가 필수적이다. 그리하여 최 근 서울대, 부산대, 원자력 연구소에서는 미국 Sandia 국립연구소와 함께 이 부분 에 대한 공동연구가 추진 중이며, 과학 기술부의 원자력 사업단을 중심으로 이 부 분에 대한 많은 연구가 수행되고 있다. 국내 광학을 이용한 초음파 전파 가시화 개발은 한국원자력발전소, 부산대학교 등 에서 원전기기의 부식 및 균열 평가를 위한 비파괴 평가 기법을 통하여 다양하게 적용되고 있다. 초음파 가시화에 연구 주 분야인 원전 발전소의 운영시스템을 대 부분 외국으로부터 수입하며 설치 운영을 해 온 관계로 핵심 기술 자립도는 매우 초보적인 수준이며, 핵심적인 기술인 간섭계를 이용한 신호기술의 미흡하다. 이로 인하여 최근 영광 5호기 열전달 완충판 사고에서 보는 바와 같이 많은 기술적 어 려움을 현장 실무자가 겪고 있는 실정이다. 이러한 사고를 예방하고 선진국에 근 접한 기술을 확보하기 위해서는 간섭계 및 광섬유 전송에 관한 요소기술을 확보

256 하고 이들 기술을 조합할 수 있는 경험만 확보되면 선진국과 대등한 수준으로 접 근 가능 할 것이다. 결론적으로 국내 전체적으로 보면 매우 초보적 단계로서 선진 국 대비 기술 격차가 심각하다. 특히 장비 개발의 경우 선진국 대비 거의 전무한 실정이다. 국내 현황 국외에서는 초음파 기술을 가시화하기 위해 비파괴검사의 정확도 향상, 검사공기 단축, 검사자 방사선 피폭을 감소시켜 원전 이용률 향상을 위해 비파괴검사의 신 뢰도 향상, 검사공기 단축, 검사자 방사선 피폭량 감소 등을 목표로 신 검사기술 을 개발 중에 있다. 이에 따라 초음파 기술을 이용하는 산업분야는 다양하다. 항 공우주, 발전플랜트, 의료진단, 석유화학, 금속, 자동차, 철도, 조선, 교량, 대형 구 조물, 부품제조 프로세스 등으로 확산되고 있다. 미국 전력연구소(EPRI) 비파괴평가센터에서는 위상배열 초음파검사 기술, 유도 초 음파검사 기술, 다중 배열형 와전류검사 기술 등과 같은 신 비파괴검사 기술을 개 발하고 있으며 미국 내 원전 운영자와 함께 비파괴검사 신뢰도 증진을 위한 비파 괴 검사자 기량검증 체계 를 개발 완료, 비파괴검사의 신뢰도 및 정확성 향상을 추진하고 있다. 이와 같은 신기술의 일부는 이미 ASME 코드에 채택되고 있으며 수년이내에 현장에 적용될 것으로 예상된다. 또한 Westinghouse, SWRI, ABB-CE등 원전 설계제작사에서 검사 신뢰도를 증진하고 공기를 단축, 발전소 이 용률 향상을 위한 신비파괴검사장비와 기술을 개발 중이다. 유럽공동체에서는 독 일, 프랑스, 영국, 스페인 등을 중심으로 신비파괴검사 자동화장비 및 기술을 개발 중에 있고 비파괴검사결과 신뢰도 향상을 위한 비파괴 검사자 기량검증 체계 개 발을 완료, 적용 중에 있다. [표 3-28] 현 관련 국내외 기술상태의 비교 세부요소기술 국내 현 기술 국외 선진기술 대비 기술지수 신호 분석 실험적/정성적 물리적/정량적/모드 변환 50% 검사결과판독 RF파형/통계적 시각적 처리/영상화 30% 탐상기법 단일센서/접촉 배열센서/빔컨트롤/비접촉 10%

257 다. 요약 [광응용기술의 국내기술수준에 대한 SWOT 분석표] [표 3-29] 광응용기술의 국내기술수준에 대한 SWOT 분석표 S (Strength) W (Weakness) 국내 IT 기술의 발달과 함께 광파의 위 상변화를 CCD 카메라를 통해 측정하는 기술의 선진국 수준과 대등한 기술력 확보 KS 규격으로 간섭계의 활용에 대한 내 용을 제안하는 등 간섭계 구성에 대한 국내 기술력 확보 광학부품 가공기술은 선진국 수준과 대 등한 기술력 확보 국외 선진 기술을 습득한 우수 연구인 력의 유입 및 연구 활동 증가 광기술에 대한 정부의 관심이 증폭되어 연구기반 조성 단계로 진입 위상변화 정량화 및 정밀도 향상을 위 한 프로그램 개발 미흡 대부분 실험실에서의 연구에 국한되며 실제 현장적용은 국외 상용장비를 활용 함으로써 국내 기술력에 의한 장비개발 미흡 표준화 등에 대한 연구가 미흡하여 현 장에 직접 적용하기까지 많은 연구 활 동 필요 이미 개발된 기술을 활용하는 등 새로 운 기술 개발에 대한 연구 미흡 광응용 장비 시장 규모가 작기 때문에 시장 확대 방안 마련 시급 O (Opportunity) T (Threat) 전단간섭법을 이용한 복합재료 및 샌드 위치 코어 재질의 압력용기에 대한 결 함측정기술이 ASTM에서 비파괴기술 중 한가지로 선정하여 이미 규격화되었 음(E2581) 독일은 장비개발, 미국은 기초기술 연 구, 일본 및 중국은 기술 활용 등으로 세분화 되어 개발 진행 광기술 연구에 대한 정부 지원확대를 통해 많은 연구 기관이 설립되어 향후 다양한 형태의 지원 가능 중국의 광기술 연구에 대한 개발 속도 가 급속히 증가 기업의 사업 안정화 추구로 인해 장비 개발에 대한 의지 부족

258 참고 문헌 [1] 레이저응용 원격계측 기술개발 (최종보고서) [2] Dantec Dynamics, Application, Automotive; Fast Stress and Strain Analysis with 3D-ESPI Q-100 [3] A dual-function ESPI system for the measurement of out-of-plane displacement and slop [4] 전자부품연구원전자정보센터, (산업용 광계측 및 센서기기 시장동향 및 전망)에서 발췌 [5] 한국광산업진흥회 국내시장동향 및 전망 [6] 스페클 간섭법을 이용한 압력배관의 내부 결함검사 기술개발 [7] 광산업현황 및 전망 (2005,9), 관세청 DB 추출, 한국광산업진흥원 [8] 과학기술부 국제공동연구사업 신규과제: 레이저 스페클 간섭법에 의한 MEMS용 재 료 기계적 물성평가 기술 개발 [9] Dynamics, Application, Automotive; Automatic Shearography Inspection System for Helicopter Rotor Blades [10] 한국산업기술평가관리원(keit)보고서 [11] 한국원자력발전소-펄스 홀로그래피 측정기술(KAERI) [12] Integrated photoelasticity for nondestructive residual stress measurement in glass [13] Information reduction using lensless Fourier transform digital composite holography [14] Visualized measurement of the acoustic levitation field based on digital holography with phase multiplication [15] SeeReal Technologies, "Discover the Real World Holography" [16] Business Communication Company Inc. 보고서 [17] 특허청 보도자료 ( [18] ReSeat 고경력과학기술인 - 과학기술정보 모니터링; 3차원 하이브리드 샘플링 모 아레법에 의한 구조물의 응력집중평가 [19] KISTI 미리안- 글로벌해외동향; 그라펜의 모아레 패턴 [20] KISTI 미리안- 글로벌해외동향; 변형률 측정 기술개발 [21] KISTI 미리안- 글로벌해외동향; 가변 광학배율을 만드는 모아레 회절광학요소 [22] Phase shifting photoelasticity in white light [23] KISTI 미리안- 글로벌동향브리핑; 초고속 레이저 펄스를 이용한 마이크로 구조 탐지

259 6. 구조건전성 상시감시 [SHM] 가. 개요 구조물의 손상(damage)에 대한 검사 및 진단 기술로 비파괴 검사 및 평가 (Non-destructive Test & Evaluation, NDT/NDE)와 구조 건전성 감시 (Structural Health Monitoring, SHM)로 분류할 수 있다. 비파괴 검사 및 평가기 법은 다양한 과학적 이론을 바탕으로 하여 구조물 내부에 존재하는 손상과 결함 등을 비파괴적으로 검사/진단/평가하는 방법이며, 현재까지 Thermography, Shearography, Radiography, Ultrasonics 등의 다양한 개별기술로 발전해 왔다. 하지만 NDT/NDE는 부피가 큰 접촉식 프로브 및 센서를 사용하여 한 포인트 씩 스캐닝(scanning)하는 방식으로 측정을 하기 때문에 복잡한 형태의 구조물 내부 를 검사하기 위해서는 구조물의 해체가 필요하다는 단점이 있다. 또한, 이와 같은 검사 방식은 많은 시간과 노동력이 필요하고 이에 따라 많은 비용이 소모된다. 그 리고 사람이 손상 여부를 판단하기 때문에 경험이 많은 숙련된 전문가가 필요하 고, 구조물의 운용 중에는 검사가 불가능하기 때문에 운용 중 발생할 수 있는 손 상을 알기가 어렵다[1,2]. 검사 과정에서 발생하는 어려움뿐만 아니라 최근 다양한 구조물에 적용되는 복합 재료(composite)에는 NDT/NDE 기법이 어렵다는 특징이 있다. 예를 들어 항공기 의 경우 목재 및 알루미늄 금속 합금 등이 동체의 주 구조재료로 사용되다가 복 합재료의 적용이 급격히 증가하고 있다. 이에 따라 기존의 금속구조 항공기에 발 생하는 결함과는 상이한 결함이 발생함으로써 현재의 비파괴 검사 기법으로는 검 사시간 지연 및 검사 비용의 큰 증가가 예상이 된다. 또한, 항공기의 비 가동시간 (downtime) 동안 수행하는 비파괴 검사 기술로는 복합재료 항공기에 적용 시 그 한계가 예측되고 있다. 이러한 이유로 구조물의 검사/예측/진단/평가 방법이 기존 의 전통적인 NDT/NDE 방식에서 구조 건전성 감시(SHM)라는 신개념 기법으로 패러다임이 옮겨지고 있다. 그림 3-71은 구조물 검사 및 평가 방법의 변천 과정 을 보여주고 있다[3]

260 <그림 3-71> 구조물 검사 및 평가 기법의 변천 과정 구조 건전성 감시란, 운용 중인 구조물 또는 구성품(structure or component)의 구조적 상태(structural status, health)를 연속적으로 감시하기 위해 구조물 내에 서 손상(damage)을 감지(detection)하는 기술로 정의 될 수 있다. 이때, 건전성 (health) 이란 구조물의 전 수명기간을 통해 구조물의 원래상태, 기능, 성능을 유 지하는 것이라 정의할 수 있다. 또한 감시(monitoring) 란 진단(diagnosis)하고 예측(prognosis)하는 처리과정이라고 정의 할 수 있다. 손상(damage) 이란 재료 내지 구조의 파손(failure) 또는 기능적 고장(functional failure)을 의미한다. 그러 므로 구조 건전성 감시 라는 것은 구조물의 손상을 감지, 진단하고 예측하는 것 과 같은 의미로 생각할 수 있다[3]. 구조 건전성 감시는 전기/전자/항공/토목공학과 물리학, 재료과학과 같은 다양한 분야가 결합된 종합적인 분야이다. 구조 건전성 감시 기법의 핵심은 센서를 구조 물의 표면에 부착하거나 내부에 삽입하여 구조물을 감시하는 것이다. 구조물에 내 장(built-in)된 센서를 통해서 전체적이고 통합적인 내/외부 손상 계측과 센서 응 답에 대한 시간적 히스토리를 알 수 있으며 구조물을 운용하는 동안에 데이터의 실시간 수집이 가능하다. 이와 같은 특징으로 인해 구조물의 운용 중의 손상 감시 를 빠르게 수행할 수 있으며 또한 앞으로의 구조 성능의 진단과 평가를 할 수 있 다[4]

261 전통적인 NDT/NDE에 비교했을 때의 몇 가지 장점은 구조물의 국부적 감시뿐만 아니라 전체적인 감시를 할 수 있으며, NDT/NDE로 감지하기 어렵거나 불가능한 구조물의 영역을 분해하지 않고 감시할 수 있으므로 검사 시간 및 유지 비용을 대폭 감소할 수 있다. 이와 같은 구조 건전성 감시 시스템은 구조물의 가용성을 상승시키고 자동화를 통한 노동력 사용이 줄어들며, 원격 및 현장 제어가 가능해 진다는 특징이 있다. 또한 숙련된 작업자가 필요했던 NDT/NDE에 비해 작업자가 교육되지 않아도 되며, 손상 평가에 있어서 사람의 주관성이 개입될 여지가 적어 진다. 또한 기존 NDT/NDE가 스케줄 기반의 구조물 감시 및 유지관리 체계였다 면, 구조 건전성 감시는 상태 기반 유지관리 체제가 됨으로써 구조물의 안전을 더 욱 향상시킬 수 있다. 이와 같은, 구조 건전성 감시의 많은 장점으로 인해 세계적으로 관련 연구 개발이 활발히 진행되고 있으나 국내에서는 아직 미흡한 실정이다. 특히, 10년간 구조 건 전성 감시 분야에서 나온 특허를 분석해 보았을 때(그림 3-72) 2002년 이후 중 국 34%, 미국 30%, 일본 25%, 한국 11%로 나타났으며 국내 구조 건전성 감시 관련 연구 개발이 더욱 활성화 되어야 함을 알 수 있다. 또한, 최근 4년간 중국의 특허 출원이 매우 상승하였음을 알 수 있으며 이는 중국에서 최근 지진 등의 자 연 재해가 급증함으로 구조 건전성 감시 관련 연구 개발이 활발히 이루어진 것으 로 분석된다. <그림 3-72> 구조 건전성 감시 관련 특허 출원현황

262 국내의 연구 분야는 주로 토목/건축 분야와 철도 분야에 관련된 연구가 많이 보 고되고 있으며, 원자력 및 풍력 발전 구조물과 관계된 연구도 진행되고 있다. 하 지만 해외 기술에 비교했을 때 질적인 연구뿐만 아니라 양적으로도 다양한 연구 가 수행되어야 할 것으로 보인다. 본 절에서는 구조 건전성 감시를 위한 손상 감 지 및 평가 기술과 센서 네트워크 기술 그리고 감시 대상 구조물에 따른 적용 기 술에 대해 국내외 연구 동향과 전망에 대해 전반적으로 서술하였다. 나. 주요 기술별 동향 및 전망 (1) 손상 감지 및 진단 기법 구조 건전성 감시 기법은 손상의 발생을 감지하는 단계(Level 1), 손상의 위치를 알아내는 단계(Level 2), 손상 상태의 심각성을 진단하는 단계(Level 3), 구조물 의 수명을 예측하는 단계(Level 4) 그리고 구조물 스스로 진단, 예측, 치료할 수 있는 단계(Level 5)로 구분될 수 있다. Level이 낮을수록 비교적 간단하고 신속 하게 손상을 감지할 수 있으나 감시 정확도는 상대적으로 낮으며, Level이 높을 수록 감시 정확도가 높은 반면, 신호 취득, 특징 추출, 정보 분석 과정이 복잡하며 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 현재 국내외로 보고되는 연구 결과를 보면 구 조 건전성 감시 기법이 Level 3에서 주로 진행되고 있는 것으로 판단된다. 그림 2-6-3은 구조 건전성 발전 단계를 보여준다[5]. <그림 3-73> 구조 건전성 감시의 발전 단계

263 손상 감지 및 진단 기법은 크게 검사 영역에 따라 전체적(Global) 감시 기법과 국 부적(Local) 감시 기법으로 구분될 수 있다. 전체적 감시 기법은 구조물 전체 영 역을 대상으로 구조물의 손상을 감시하는 기법이며, 국부적 감시 기법은 일부 영 역에서 발생하는 손상을 감시하는 기법이라 할 수 있다. 전체적 감시 기법은 크게 하중 조건 기반 손상 감지 기법과 진동 기반 감지 기법이 있으며, 국부적 감지 기 법은 파동 전파 기반 감지 기법이 주로 연구되고 있다. 그리고 구조 건전성 감시 에 사용되는 센서의 특징에 따라서 검사 영역과 감지 기법이 정해지며, 대표적으 로 적용 및 연구되는 센서로는 광섬유 센서(Fiber Optic Sensors)와 압전 센서 (Piezoelectric Sensors)가 있다. 하중 조건 기반 손상 감지 기법 하중 조건 기반 손상 감지 기법은 구조물이 운용 중에 발생하는 진동 하중, 충격 하중, 열하중, 피로 하중 등의 다양한 하중 조건에서 발생되는 손상을 감지하는 기법을 말한다. 이 기법의 특징은 전체적인 구조물의 운용 중에 감지하는 것이기 때문에 다중 측정(Multiplexing)이 가능한 광섬유 센서를 이용하여 구조물의 거동 을 감시하는 연구가 국내외로 활발히 진행되고 있으며, 구조물의 파손 시 발생하 는 탄성파를 검출하여 손상 유무를 판단하는 음향 방출(Acoustic Emission) 기술 및 외부 물체에 의한 충격 감시에 대한 연구도 일부 수행되고 있다. 그림 3-75는 광섬유 센서 및 음향 방출 기술에 대해 보여준다. <그림 3-74> 광섬유 센서 및 음향방출 기술

264 광섬유 센서는 빛을 신호로 사용하기 때문에 전자기적 잡음의 영향을 받지 않아 기존 전자기 기반 센서로 접근이 용이하지 못한 거친 환경 내에서 적용이 가능하 고, 원거리 신호의 전달이 효율적이며 부식에 대한 염려가 없어 수중에서도 사용 가능하다는 장점과 변형률, 온도, 가속도 등의 다양한 정 동적 물리량을 측정할 수 있는 감지기로 사용이 가능하다[6]. 특히, 광섬유 센서 중에 FBG 센서 및 OTDR, BODTR 방식은 준 분포형 및 분포형 센서로서 구조물 전 구간의 물리량 을 동시 다점 측정할 수 있기 때문에 구조 건전성 감시 분야에서 매우 유망한 센 서이다. 현재 국내외로 대형 구조물에 분포형 광섬유 센서를 이용한 건전성 감시 연구가 활발히 진행되고 있다[7]. 표 3-30은 현재 세계적으로 많은 연구가 이루 어지고 있는 광섬유 센서의 기술 현황을 나타낸다[8]. [표 3-30] 광섬유 센서 측정 기술 형 식 FBG OTDR BOTDR BOCDA 분 류 측정 방법 포인트 센서 멀티플렉싱을 활용 하여 준 분포형 센 서로 확장 가능 브래그 격자를 광섬 유에 생성시켜 그 지점을 센서로 사용 분포형 센서 (전범위 측정) 레일리 산란광의 크 브릴루앙 기 변화로 파손 및 균열 위치 측정 분포형 센서 (전범위 측정) 산란광의 주파수 변화로 온도 및 변형률 측정 분포형 센서 (측정지점 임의 선 택기능으로 포인트 센서로 확장 가능) 브릴루앙 산란광 주 파수 변화로 온도 및 변형률 측정 측정 정확도 ±10-6 (변형률) 39dB (동적범위) ± (변형률) ± (변형률) 측정 속도 1Hz~1kHz 수 초~수 분 수 분 수 초 측정 거리 - 40km 50km 1km 측정 신호 브래그 파장 레일리 산란 브릴루앙 산란 브릴루앙 산란 현재 국내외로 분포형 광섬유 센서를 이용하여 대형 구조물의 변형 측정 및 상태 감시에 대한 연구가 주로 이루어지고 있다. 국내의 경우 사회 기반 시설인 철도, 교량, 터널, 수송관 건전성 감시 연구와 원자력 발전, 조력 발전과 같은 대형 기계 설비 그리고 항공기 관련 연구 등이 최근 수행되었다. 특히 한국철도기술연구원에 서 철도 차량, 철도 레일, 철도 터널, 지하 역사의 건전성 감시를 위해 FBG 센서 및 BODCA 방식의 분포형 광섬유 센서를 적용하였으며[8-13], 한국건설기술연구 원에서는 FBG 센서를 이용한 암반 사면의 균열 감지에 관한 연구가 활발히 진행

265 되었다[14-16]. 이외에도 주목할 만한 연구는 부산대학교에서는 FBG 센서를 이 용하여 남해대교와 현수교와 같은 실 교량의 처짐 감시 연구를 수행하였으며 [17,18], 풍력 발전용 터빈 블레이드의 모드 해석[19,20], 울돌목 조력발전소의 하중 감시[21], 원자력 발전소 격납 건물 건전성 감시[22]에 관한 연구가 관련 국가 연구소에서 수행되었다. 해외의 경우 국내와 유사하게 분포형 광섬유 센서를 적용한 대형 구조물(재생 에너지 구조물, 수송 구조물, 토목 구조물, 석유 가스관 등) 건전성 감시 연구 사례가 상당수 발표되고 있으며[4] 점점 더 큰 대형 구조 물에 대한 적용 연구가 진행되는 추세에 있다. 차후 분포형 광섬유 센서를 이용한 실시간 건전성 감시 관련 연구는 활발히 진행될 것으로 전망하며 적용 대상 구조 물이 더욱 다양해질 것으로 예측된다. 진동 기반 손상 감지 기법 진동 기반 감지 기법은 진동 특성치(고유 진동수, 모드 형상 등)의 변화를 감지하 여 손상 발생에 의한 구조물의 물리적 특성치(질량, 강성 등)의 변화를 감지하는 기법이다[23]. 진동 기반 감지 기법의 해외 동향은 전통적인 기법에서 현대적 기 법으로 변화되는 추세를 갖고 있다. 전통적인 방법이란 고유 진동수, 모드 감쇠, 모드 형상과 같은 구조 특성치만을 이용한 손상 감지 기법이며, 현대적 기법은 statistical process control, neural networks, advanced signal processing, genetic algorithm, wavelet analysis 등을 이용하여 구조 건전성 감시를 위한 동 적 반응을 효과적으로 볼 수 있도록 한 기법이다[24]. 이와 같은 기법이 발전된 이유는 강성의 변화보다 손상이 더욱 민감한 복합재료(composite) 구조물에 대한 건전성 감시 연구가 진행되고 있기 때문이다. 국내에서는 현대적 기법을 이용한 진동 기반 손상 감지 기법에 관현 연구가 아직 미미한 실정이며, 해외 동향을 보 았을 때 차후 손상의 감지, 위치 측정 및 정량화를 위한 실시간 신호 처리 기법 혹은 확률 통계적 기법이 적용된 지능형 알고리즘의 개발 및 적용 연구와 유한 요소 해석과 접목된 손상 감지, 위치 측정 및 정량화 연구가 유망할 것으로 전망 된다. 그림 2-6-5는 진동 기반 감지 기법의 대표적인 적용 대상인 교량과 주파수 분석에 의한 진동 기반 감지 기법을 보여준다

266 <그림 3-75> 교량(Yokohama Bridge, Japan)과 주파수 분석에 의한 진동 기반 감지 기법 파동 전파 기반 손상 감지 기법 파동 전파 기반 감지 기법은 작동기로부터 발생되어 전파되는 파의 신호 변화를 감지하여 손상 발생 여부와 손상 위치 및 손상의 정도를 판단하는 기법이다. 이 기 법은 압전 센서를 파의 발생과 수신을 위한 작동기/감지기로 활용한 연구가 주로 되고 있으며 Lamb wave를 이용한 유도초음파 기법이 활발히 진행되고 있다. 대 표적인 손상 감지 기법은 pitch-catch(pc) 기법, pulse-echo(pe) 기법, time-reversal(tr) 기법 등이 있다. 그림 3-76은 Lamb wave를 이용한 유도초음 파 기법을 보여준다[25,30]

267 <그림 3-76> Lamb wave를 이용한 유도초음파 기법 국내에서 최근 수행한 연구는 pitch-catch 기법과 time-reversal 기법을 이용하 여 기준 데이터 없이 손상을 검출할 수 있는 연구(인하대)를 수행하였다[25-27]. 해외의 경우 최근 Lamb wave를 통해 얻어진 데이터의 손상 검출을 위한 통계적 기법을 적용 알고리즘 개발 및 분석 연구가 진행되고 있으며, 손상 위치와 크기 그리고 형상을 정량화하기위한 Lamb wave의 세기, 에너지 분석, 이미지화를 위 한 연구가 진행되고 있다[28-31]. 또한 온도에 의한 Lamb wave의 영향을 분석 하기 위한 연구와 임피던스 변화에 의한 손상 감지 연구도 수행되고 있다[32]. 앞으로의 전망은 손상 감지 및 손상 크기, 형상 등을 이미지화 기법 등을 적용한 정량화와 관련된 연구 그리고 하중 조건 및 온도 등과 같이 파에 영향을 주는 외 부 환경적 영향 하에서의 감지 방법 등이 매우 유망할 것으로 보인다. (2) 센서 네트워크 기술 센서 네트워크 기술은 크게 세 단계로 나누어 볼 수 있다. 첫 번째로 정확한 구조 건전성 감시를 위한 실시간 고속 데이터 취득 하드웨어와 소프트웨어의 구축, 두 번째는 센서에서 취득된 데이터의 정확한 전송, 마지막으로 전달된 데이터의 알고

268 리즘 및 소프트웨어에 의한 지능형 손상 계측 신호처리이다. 구조 건전성 감시에 서 위와 같은 기술이 적절히 구축되지 않아 구조물에 부착된 많은 수의 센서로부 터 얻어지는 엄청난 양의 데이터를 적절히 관리하지 못한다면 모니터링 시스템의 오작동 및 오탐지로 인한 경보가 남발하는 문제를 갖게 되고 더 나아가 구조물에 결함이 생겼음에도 신호를 제대로 감지하지 못하게 되어 끔찍한 대형 사고를 야 기할 수 있다. 하지만 반대로 데이터 취득 및 신호처리 기술을 적절히 응용한다면 구조 건전성 감시의 목적에 맞게 컴퓨터나 스마트폰을 통하여 실시간으로 구조물 에 대한 정보를 정확하고 손쉽게 확인할 수 있게 되어 손상의 위치를 조기 발견 함으로써 여러 가지 대형 사고들을 미연에 방지할 수 있으며, 보수/보강에 소요되 는 시간과 비용도 절감할 수 있게 될 것이다[33-35]. 그림 3-77은 센서 네트워 크 기술을 이용한 온라인 감시 시스템의 개략도를 보여준다. <그림 3-77> 센서 네트워크 기술을 이용한 온라인 감시 시스템 센서 네트워크 기술은 여러 가지 형태로 개발되고 있는데, 대표적으로 각종센서에 서 감지한 정보를 무선으로 수집할 수 있도록 구성한 네트워크인 USN(Ubiquitous Sensor Network), 계측이력관리 등의 기능을 제공하는 SOA(Service Oriented Architecture)기반의 온라인 안전감시 및 실시간 경보시 스템, 망구조에서 효율적으로 원격 감시 및 데이터 수집 기능을 수행할 수 있는

269 예약기반 MAC(Medium Access control) 프로토콜, 네트워크 관리 프로토콜인 SNMP(Simple Network Management Protocol)의 정보 전달 기법, ANN(Artificial Neural Network)의 손상 평가법, BEP(Back Error Propagation) 기반의 신경회로망 알고리즘, 저비용 고효율 측정 및 저장을 위한 지그비(Zigbee) 기술 등이 있다[36-43]. 뿐만 아니라 구조물의 측정 관리에 필요한 시스템의 현 황을 파악하고 센서 네트워크 기술을 이용한 감시 시스템을 향상시키기 위하여 여러 가지 관련연구가 활발히 진행되고 있으며, 표 3-31와 같이 여러 분야에서 실제적으로 서비스를 구현 및 예정하고 있다[44]. [표 3-31] 네트워크 기술 응용 서비스 분 류 교통 보건복지 도시기반 시설물 관리 환경/재난재해 대응 행정지원 문화/관광 구현 및 예정 서비스 지능형 교통신호 제어 서비스 불법 주정차 단속 서비스 버스 정보화 서비스 건강 관리 서비스 독거 노인 안전 관리 서비스 응급 환자 이송 서비스 보건 시설 관리 서비스 지상 시설물 통합 관리 서비스 지하 시설물 통합 관리 서비스 원격 검침 서비스 대기 오염 감시 및 관리 서비스 종합 환경 오염 관리 서비스 수질 감시 및 관리 서비스 원격 민원 발급 서비스 전자 행정 정보 제공 서비스 시민 참여 행정 서비스 관광 정보 종합 안내 서비스 문화 행사 안내 서비스 문화재 관리 서비스 센서 네트워크 기술은 하드웨어, 소프트웨어 및 전송기술이 주된 관심 연구 및 개 발 분야라 할 수 있는데, 해외 연구 및 개발의 사례를 보면 우선 미국 일리노이스 (Illinois) 대학 UIUC의 Spencer 교수 연구진에 의해 개발된 Imote2 기반의 무선 센서, 미국 미시간(Michigan) 대학의 Lynch 교수 연구진에 의해 개발된 모드해석 기법 내장 무선센서를 주목할 필요가 있으며, 이는 실 구조물에 적용한 자동화 모 니터링 시스템을 구축하는데 쓰였다[34]. 또한 미국 샌디에고(San Diego) Coronado Bridge의 경우, 2002년 3월 미국 샌디에고에 위치한 Coronado 교량

270 에 대한 모니터링 시스템을 IEEE b 근거리 무선 네트워크 시스템을 이용 하여 시범 구축하였고, 미국 UC Berkeley에서는 GDI(Great Duck Idland) 프로 젝트로 바다제비의 서식지 굴속으로부터 수백 미터 떨어진 곳에서 실시간으로 데 이터를 수집하였으며, Redwood 프로젝트로 숲속 전체 나무의 상태를 실시간으로 파악하는 연구를 수행하였다[33, 35, 45]. 또한 최근 국내에서는 데이터 취득 및 신호처리 기술을 응용하여 구조물의 파손 예측 및 검출 등의 구조물 감시뿐만 아니라 지하 역사의 공기질 모니터링, 지하수 모니터링, 해양안전관리 등의 여러 가지 분야에 적용하는 연구가 진행되고 있다 [42, 46]. 이는 모두 실생활에 직접적으로 연관되어 실직적인 도움을 줄 수 있는 것들이기 때문에 모든 연구들은 바로 실용화도입이 가능하다. 특히 표 3-32는 실 제로 현장시험이나 시범사업이 이루어지고 있는 것을 보여준다[44]. 결국 이러한 기술들은 물리공간과 네트워크 기반의 가상공간을 융합하여 새로운 유비쿼터스 컴퓨팅 세계를 창출하여 인간의 생활을 보다 안전하고, 생산적이며, 풍요하게 변 화시킨다고 할 수 있다[45]. [표 3-32] 국내 현장시험 및 시범사업 수행기관 국방부 케이엠아이 동부정보기술 연세대 현대정보 에스원 KT KT KMI 대전 해양수신부 도로공사 제주 제주 서비스 분야 제주-해양환경 건설현장(콘크리트양생) 농산물 재배환경 혈액/항생제 강원도-식수관리 경주-문화재관리 인천송도-도시기반시설관리 제주-기상해양관측 부산-교량관리 3대하천 생태복원 RTLS u-port 고속도로 시설물 관리 지하수 모니터링 어린이 환우를 위한 Blue Band 시스템 향후 데이터 취득 및 신호처리 기술의 신뢰성과 활용성을 높이기 위하여 지속적 인 연구 및 개발이 필요할 것이다. 이를 위해 고속 데이터 처리를 위한 하드웨어 와 소프트웨어를 구성해야 하며, 하드웨어인 센서는 저비용으로 주요 검사 대상지

271 역 전체를 포괄하여 감시할 수 있도록 구성해야 한다. 또한 정확한 신호처리를 위 하여 센서에서 취득하는 데이터는 실시간으로 신뢰성 있게 목적지에 전달되어야 하며, 추가로 집적회로기술을 응용한 신호처리회로, 알고리즘 및 소프트웨어에 의 한 지능형 손상 계측 소프트웨어 기술, 데이터베이스 및 그래픽스 기술들에 대한 집중적인 연구와 개발이 필수적으로 이루어져야 할 것으로 사료된다[43, 45, 47]. (3) 감시 대상 구조물에 따른 적용 기술 구조 건전성 감시 대상 구조물은 크게 에너지 발전 구조물과 사회 기반 구조물 및 수송 구조물 등으로 나눌 수 있다. 에너지 발전 구조물은 원자력 발전소, 풍력 발전소, 조력 발전소와 같은 각종 발전소가 대표적이며, 사회 기반 구조물은 교량, 댐, 선로, 터널 등과 같은 사회 인프라 시설을 의미한다. 또한 수송 구조물은 항공 기, 철도, 선박과 같은 수송 기계 시스템을 말한다. 국내외로 진행된 구조 건전성 감시 연구에 대해서 감시 대상 구조물에 따라 연구 내용을 정리하였다. 그림 3-78은 구조 건전성 감시 기술의 적용 대상 구조물을 보여준다. <그림 3-78> 구조 건전성 감시 기술의 적용 대상 구조물

272 에너지 발전 구조물 현재 세계적으로 에너지에 대한 관심은 매우 커지고 있으며 특히, 화석에너지를 대체할 수 있는 신재생 에너지 및 원자력 발전소가 주목받고 있다. 하지만 이와 같은 발전소도 대형 기계 구조물이기 때문에 내 외부로 여러 가지 하중 상태에 놓여 손상 발생으로 인한 갑작스런 붕괴가 일어날 수 있다. 최근이 사례를 보면, 일본에서 발생한 지진에 의해 원자력 발전소의 붕괴로 엄청난 양의 방사능이 누 출되었고 이에 따른 피해가 전 인류적으로 막대하게 돌아왔다. 따라서 이와 같은 발전소와 같은 에너지 발전 구조물의 실시간 구조 건전성 감시가 필수적이라 할 수 있다. 그림 3-79는 대표적인 에너지 발전 구조물인 풍력 터빈과 원자력 발전 소를 보여준다. <그림 3-79> 에너지 발전 구조물(풍력 터빈/원자력 발전소) 에너지 발전 구조물 중 구조 건전성 감시 연구 분야에서는 풍력 발전용 터빈과 관련된 연구가 활발히 진행되고 있다. 풍력 에너지는 현재 기술적인 성숙 단계에 있으며 상대적인 가격 경쟁력 있기 때문에 더 많은 에너지를 수확하기 위해 풍력 발전용 터빈은 더욱 대형화되고 있다. 이에 따라 유지 보수와 수리가 더 어려워지 고 있으며, 터빈을 구성하고 있는 부품의 손상 문제가 많이 발생하고 있다. 또한 터빈은 자연에 그대로 노출되어 있어서 번개 등과 같은 자연 재해에 의한 손상을 입을 수 있기 때문에 실시간 구조 건전성 감시 기술이 필요하다고 할 수 있다. 그 림 3-80는 풍력 발전용 터빈의 붕괴 사례를 보여준다[48]

273 <그림 3-80> 풍력 발전용 터빈의 붕괴 사례 풍력 발전용 터빈은 발전기, 기어 박스, 블레이드 등 많은 부품으로 구성되어 있 으며 각 부품에서 손상 발생이 다양한 형태로 나타나고 있다. 국내에서도 이와 같 은 풍력 발전용 터빈의 감시를 위한 연구가 지속되고 있으며 복합재료로 구성된 풍력 블레이드의 변형 및 처짐 감시에 대한 시험편 단위의 연구로 집중되어 있다. 따라서 다른 부품의 감시를 위한 연구가 더 필요하며, 현장 실험을 통한 연구가 수행되어야 할 것으로 보인다. 그림 3-81는 풍력 발전용 터빈의 부품별 손상 비 율을 보여준다[49]. <그림 3-81> 풍력 발전용 터빈의 부품별 손상 비율

274 풍력 발전용 터빈 연구 외에도 국내에서 원자력 발전소의 구조건전성 통합 감시 진단 시스템이 한국원자력연구원에 의해 개발되었으며[50], 울돌목 조력 발전소 하중 감시 시스템도 구축되었다[21]. 차후에는 해외 동향에 맞춰 국내에서도 다 른 신재생 에너지 발전 구조물과 해양 플랜트 등 다양한 에너지 구조물의 건전성 연구가 수행되어야 할 것으로 보인다. 사회 기반 구조물 교량, 댐, 터널 등과 같은 토목 건축 구조물은 구조 건전성 감시 분야에서 가장 활 발하게 연구되고 있는 분야이다. 그리고 물, 석유, 천연 가스 등의 주요 물자의 운 송을 담당하는 파이프라인의 건전성 감시 연구가 최근 떠오르고 있다. 이와 같은 사회 기반 구조물은 사회의 경제 발전에 기초가 되며 또한 인간의 생명을 직접적 으로 위협할 수 있기 때문에 구조 건전성 감시 분야에서 더욱 중요한 대상이라 할 수 있다. 그림 3-82은 대표적인 사회 기반 구조물인 댐과 교량을 보여준다. <그림 3-82> 사회 기반 구조물(댐/트러스 교량) 과거 국내에서 발생한 성수대교와 삼풍백화점 붕괴사례는 토목 건축 구조물의 실 시간 건전성 감시의 중요성을 일깨우는 대표적인 사례이며, 가까운 사례의 경우 테크노파크의 진동 감지 사건 등이 있다. 또한 이와 같이 구조적 이상으로 인한 문제뿐만 아니라 동북아시아를 비롯하여 동남아시아의 도시에 이르기까지 지진, 태풍, 쓰나미 등의 환경재해가 빈발하고 있는 상황이며 자연재해에 대한 구조물의 붕괴 우려가 많아지고 있다. 현대의 건축물들은 다양한 자연재해로부터 취약할 수

275 밖에 없으므로, 이를 최대한 빠르게 감지하여 경보하는 것만이 인명 및 재산의 피 해를 최소화할 수 있는 방법이다. 표 3-33는 최근 중국에서 발생한 교량의 붕괴 사례를 보여준다[51]. [표 3-33] 최근 중국에서 발생한 교량 붕괴 사례 Name of bridges Location Time of collapse (Province of China) Sandushui bridge Sichuan 2004 Panjin bridge Liaolin 2004 Ma'an bridge Chongqing 2005 Xiaojianshan bridge Guzhou 2005 Nanwuzhao bridge Hebei 2005 Zhenzhu bridge Guizhou 2006 Shenzhen expressway bridge Guangdong 2006 Fenghuang bridge Hunan 2007 Jiujiang bridge Hubei 2007 Wulian expressway bridge Shandong 2008 Xiaozhuang Interchange Yunnan 2008 Zhuzhou viaduct Hunan 2009 Teili urban bridge Heilongjiang 2009 최근 토목 건축 구조물의 경우 건전성 감시를 위한 다양한 연구가 수행되어 왔다. 해외의 연구 사례를 보면 대형 교량에 설치된 다량의 센서로부터 24시간 동안 얻 은 대용량의 데이터를 압축 전송하는 연구도 수행되었으며[52], 구조물의 건전성 감시뿐만 아니라 구조물 외부에서 발생하는 지진 감시 기법과 통합된 시스템을 구축하고자 하는 연구도 진행되었다[53]. 또한 기존에 사용되었던 스마트 센서를 이용한 감시 기법이 아닌 카메라를 이용한 균열 감시법과 스마트 센서와 카메라 를 동기화시켜 교량을 지나가는 물체의 중량과 위치를 파악하면서 센서로부터 데 이터를 동시에 취득하는 방법 또한 제안되었다[54,55]. 이와 같이 해외 동향은 감지된 손상 정도를 알고리즘을 적용하여 정량화하는 연구와 더불어 대량의 데이 터 전송 기술, 멀티 센서 네트워킹 기술이 나타나고 있다. 국내에서는 현재 분포 형 광섬유 센서를 이용한 구조 건전성 감시 연구가 상당 부분 진행되고 있으며, 무선 센서를 이용한 방법 등이 보고되고 있다[56]. 차후 국내에서도 멀티 센서 네트워킹을 이용한 건전성 감지 기술과 다량의 데이터 처리 기술이 유망해질 것 으로 보인다

276 파이프라인 감시 연구 동향을 보면 해외에서는 최근 파동 전파를 이용하여 누수 지점을 찾아내는 연구가 행해졌다[57,58]. 이는 손상 지점에서 파의 산란 특성을 이용한 누수 지점을 찾는 연구, 신호처리 기법을 통해 손상 지점에서의 파의 주파 수와 위상 변화를 이용한 누수 지점을 찾는 연구 등이 행해졌다. 국내에서는 최근 한국토지공사에서 쓰레기수송관로의 감시를 위해 FBG 센서를 사용하여 관에 가 해진 압력, 온도 변화 및 외부 충격에 의한 변화현상을 실증 실험을 통해 파악하 는 연구를 수행한바 있다[59]. 수송 구조물 항공기, 철도, 선박 등의 중대형 수송 구조물의 건전성 감시를 위한 연구도 진행 되고 있다. 항공기의 경우 현재 복합재료를 적용한 항공기가 미래 항공기의 대세 로 등장하고 있는 추세이다. 그러나 기존의 금속구조 항공기에 발생하는 결함과는 상이한 결함의 존재 및 발생 기구로 인해 현재의 비파괴 검사 기법으로는 검사시 간 지연 및 검사 비용의 큰 증가가 예상되어 항공기의 비 가동시간 동안 수행하 는 비파괴검사 기술로는 복합재료항공기에 적용 시 그 한계가 예측되고 있다. 따 라서 향후 복합재료 항공기 구조물의 제조 시에 센서를 영구히 내장시켜 실시간 으로 항공기의 운항 중에 발생하는 결함 등을 찾아낼 수 있는 신개념의 구조 건 전성 감시 기술이 활발히 연구되고 있다[3]. 그림 3-83은 대표적인 수송 구조물 인 항공기와 철도 차량을 보여준다. <그림 3-83> 수송 구조물(항공기/철도 차량) 항공기 구조 건전성 감시 연구의 경우 대체로 복합재료 내부에 센서를 삽입하거나 외부에 접착하여 복합재료 내에서 발생하는 손상 감지, 손상 위치 측정, 손상 형태

277 측정 등의 복합재 빔 구조물과 평판에의 실험적 연구가 주로 수행되고 있으며, 국 내에서는 한국과학기술원에서 활발히 연구되고 있다[60]. 해외 연구 동향과 비교했 을 때 국내에서는 비행중 항공기에 가해지는 하중의 히스토리를 측정하는 연구가 부족하며, 실제 비행기에 적용한 현장 적용 실험이 수행되어야 할 것으로 보인다. 철도는 승객이나 화물을 실을 수 있는 철도 차량과 철도 차량이 달릴 수 있는 선로, 에너지를 공급하는 시설, 승객과 화물을 수송할 수 있는 철도역, 전체 철도를 체계적 으로 연결하고 있는 운영관리 시스템의 복합 시스템으로 이루어져 있다[61]. 최근 고속열차의 도입으로 인하여 신속한 이동이 가능하게 되었으나, 열차 속도 증가는 전 체적인 시스템의 위험도를 증가시킨다. 국내에서 철도 관련 구조 건전성 감시 연구는 한국철도기술연구원에 의해 철도 차량, 철도 선로, 철도 터널 및 교량 등 여러 부분 에서 수행되었으며 주로 분포형 광섬유 센서를 이용한 변형률 모니터링에 관한 연구 가 진행되었다[9-13]. 이중 철도 차량은 손상을 입을 수 있는 영역이 다수 있기 때 문에 차후 철도 차량 감시 관련 연구가 더욱 진행되어야 할 것으로 보인다. 표 3-34 는 철도 손상의 종류를 보여준다. [표 3-34] 철도 손상의 종류 Wheel Bearing Axle Components Axle box Brake shoes Center bowls (bogie) Side bearers (bogie) Damages wear, slit fat, build-up tread, surface crack, spalling, sheeling wear, spun core, corrosion, breaks, cracks cracks, corrosion crack uneven wear on the top and bottom brake shoe thickness wear wear 선박은 시간에 따라 변동하는 파랑 외력과 같은 피로 하중에 노출되어 있으며 이 러한 반복 하중에 의해 파손사고가 발생할 가능성이 매우 높다. 선박의 사고 발생 시 인명과 경제적인 손실은 물론 기름 유출로 인해 환경 오염이 발생 할 수 있어 엄청난 피해를 일으키게 된다. 1990년대 초반에는 산적화물선(bulk carrier)의 사 고가 급증하여 1990년부터 1997년까지 99척이 침몰하였고 654명의 인명이 희생

278 되었다. 이에 따라 국제해사기구(IMO)에서는 1994년에 20,000DWT 이상의 산적 화물선에 선체응력 감시 장치(Hull Stress Monitoring System, HSMS)의 설치를 권고하였다. 이것은 선박이 항해중이나 정박하여 화물의 적 양하 중 실시간으로 선체의 운동 상태와 전체 하중을 선장과 항해사에게 제공해 주는 것이다. 현재 선 박 감시를 위한 구조 건전성 감시에 대한 연구는 다른 구조물에 비해 많은 연구 결과가 발표되고 있지 않다. 국내에서는 부산대학교 조선해양공학과에서 광섬유 FBG 센서를 이용한 하중 측정에 관한 연구가 발표되었다[62]. 현재 우리나라는 세계 조선 건조 1위이기 때문에 선박의 구조 건전성 감시 연구는 국가적으로 큰 이익을 가져올 기술이라고 전망된다. 다. 요약 구조 건전성 감지 기술의 해외의 연구 동향은 전체적으로 손상의 심각성을 진단 하는 Level 3 정도의 연구가 진행되고 있으며 국내 연구는 아직 손상 감지 및 손상 위치 측정의 Level 2 정도가 주로 수행되고 있다. 국내 수준이 더 발전하기 위해서는 전통적인 구조 건전성 감시 기술과 더불어 실시간 고속 신호처리 기술 과 통계적 기법이 적용된 지능형 손상 감지 알고리즘 연구가 필요하다. 또한 기 계/광학/전자/컴퓨터 기술이 융합된 프로젝트를 통해 대형 구조물에서 다량의 센 서로부터 얻은 대용량의 데이터 취득 및 전송 기술이 함께 발전해야 할 것으로 전망된다. 이는 구조 공학적 연구와 더불어 IT 기술이 융합된 연구가 진행되어야 함을 의미한다. 현재 국내 연구개발이 시급한 기술은 대형 구조물의 전체적인 손상 감지 및 구조 수명 예측을 위한 분포형 타입의 센서의 적용 연구와 국부적으로 발생된 손상의 이미지화, 정량화 기법이 융합된 구조 감시 시스템에 관한 연구이다. 이는 우리나 라가 중대형 기계 구조물과 토목 건축 구조물 분야에서 세계적인 기술을 보유하고 있기 때문에 이를 위한 구조 건전성 감시 연구가 필요하다고 할 수 있다. 또한, 이를 현실화하기 위한 대용량의 데이터를 취득 전송 저장 기술과 자연 재해 감시 기술과 통합된 구조 건전성 감시 연구가 수행되어져야 할 것으로 보이며, 최근 발 생 빈도와 그 심각성이 증가하고 있는 국내 원자력 발전소 상시 감시를 위한 연 구가 필요하다. 마지막으로 국가 산업에 큰 영향을 미치고 있는 해양 구조물의 건 전성 감시에 대한 연구도 주목할 만한 연구주제이다

279 [SHM기술의 국내기술수준에 대한 SWOT 분석표] [표 3-35] SHM기술의 국내기술수준에 대한 SWOT 분석표 S (Strength) 최근 국내 광섬유 센서 제작 및 관련 시스템 장비 개발 업체의 증가함. 광섬유 센서를 이용한 SHM의 연구가 대학에서 국가 연구소로 확대되는 추세 임. 국내 대형 구조물 관련 기술 및 IT기술 이 강하기 때문에 SHM 기술의 발전 가 능성이 높음. 삼면의 바다가 각각 다른 특성을 가지 고 있어 여러 가지 상황에 대한 다양한 연구를 수행할 수 있음. O (Opportunity) 대학 및 연구소에서 다양한 형태의 광 섬유 센서 제작 기술을 보유하고 있음. MEMS 센서, 압전 센서, 광섬유 센서와 같은 SHM에 활용 가능한 다양한 센서 개발이 이루어지고 있음. 국내의 성수대교, 삼풍백화점 사건 및 일본 원전 사태 등으로 인한 SHM에 대 한 사회적 필요성이 매우 상승함. 국내 원자력 발전소의 건전성에 대한 예방 및 대비책이 상대적으로 취약함으 로 인한 연구의 필요성 상승. 삼면이 바다로 이루어져 해양 구조물의 건전성 감시에 대한 수요가 높음. 장기간 사용으로 노후화된 케이블 구조 물이 급증함에 따른 안전사고 방지 대 책의 필요성 증가. W (Weakness) SHM의 연구 단계가 세계적인 수준 (Level 3)보다 낮은 단계의 연구가 진 행되고 있음. 토목/기계분야로 연구가 집중되어있으 며, 타분야와의 융합적 연구는 미약함. SHM 기술을 활용하여 적용하는 전문화 된 회사가 없으며, 학계에만 연구가 집 중됨. 시험편 단위의 기초 실험은 많으나 다 양한 대형 구조물에 SHM 기술을 실제 적용한 연구가 부족함. SHM을 위한 센서 등의 구성요소들의 제품개발이 아직 미비한 실정이라 주로 수입에 의존함. T (Threat) SHM에 대한 각국의 실용화단계의 현시 점에서 원천기술의 미비한 보유로 인해 차후 막대한 손해가 예상됨. 특히 중국, 일본, 미국 등 세계적으로 특허 출원이 더욱 확대되고 있음. 원전과 같은 고위험 구조물이 자연 재 해가 발생했을 시 대비할 수 있는 SHM 기술 연구가 미약함. 지상 구조물에 대한 연구는 많으나 해 양 구조물에 대한 연구가 미약함. 지속적인 SHM의 구성품 수입으로 인한 연구재정 유출

280 참고 문헌 1. [1] Douglas E. Adams, "Comparison of NDT and SHM Techniques," Wiley, England, pp.16-18, [2] Victor Giurgiutiu and Giola Santoni-Bottai, "Structural Health Monitoring of Composite Structures with Piezoelectric-Wafer Active Sensors," AIAA Journal, Vol. 49, No. 3, pp , [3] 최흥섭, 항공기 구조건전성감시 기술 동향 및 개발방향, 한국복합재료학회지, Vol. 23, No. 3, pp.69-77, [4] Adam Cobb, "A state estimation framework for ultrasonic SHM of fastener hole fatigue cracks," Thesis, Georgia Institute of Technology, [5] Jose Miguel Lopez-Higuera et al., "Fiber Optic Sensors in Structural Health Monitoring," J. Lightwave Technology, Vol. 29, No. 4, pp , [6] 이건호, 안병준, 김대현, 구조 건전성 모니터링을 위한 광섬유 변위 센서 시스템 개 발, 한국비파괴검사학회지, Vol. 31, No. 4, pp , [7] Branko Glisic and Daniele Inaudi, "Development of method for in-service crack detection based on distributed fiber optic sensors," Structural Health Monitoring, [8] 윤혁진, 송광용, 광섬유 센서 기술을 이용한 교통 재해 감시 기술 개발, 한국방재 회지, 제11권, 제1호, pp , [9] 은종필, 최성훈, 박춘수, 강동훈, 송성진, 김기환, 고속철도차량 모니터링을 위한 FBG 센서의 응용, 한국철도학회 추계학술대회 논문집, pp , [10] 윤혁진, 송광용, 김대상, 김기환, 김정석, 권태수, 나희승, 광섬유센서를 이용한 열차하중 작용시 레일의 변형율 모니터링, 한국철도학회 춘계학술대회, [11] 이수형, 신민호, 김현기, 송명근, 광섬유를 이용한 철도터널 균열 감지, 한국철 도학회 추계학술대회, [12] 윤혁진, 송광용, 김현민, 김정석, 분포형 광섬유 센서를 이용한 교량의 변형 측 정에 관한 연구, 한국철도학회 추계학술대회, [13] 신정열, 안태기, 이우동, 한석윤, 광섬유 센서 및 USN 기술의 지하역사 구조건 전성 감시시스템 적용방안 연구, 한국철도학회 춘계학술대회 논문집, pp ,

281 14. [14] 권오일, 백용, 광섬유센서를 이용한 사면시설물 계측시스템 시범구축 사례 연 구, 한국지반공학회 춘계학술발표회, pp , [15] 백용, 광섬유센서를 이용한 암반사면 계측시스템 구축 기술, 한국방재학회지, 제9권, 제2호, pp.34-37, [16] 권오일, 백용, 김진환, 광섬유를 이용한 암반사면 균열감지 경량 계측 센서 개 발, 대한지질공학회 춘계학술발표대회, pp.65-66, [17] 조남소, 김남식, FBG 변형률센서를 이용한 현수교의 정적 처짐형상 추정, 대한 토목학회논문집A, 제28권, 제5A호, pp , [18] 장성진, 김남식, 모드분해기법을 이용한 변위응답추정 알고리즘의 실교량 적 용, 대한토목학회논문집A, 제30권, 제3A호, pp , [19] 김창환, 백인수, 유능수, 남윤수, 광섬유 브래그격자 센서를 이용한 풍력발전기 날개의 모드 해석, 대한기계학회논문집B, [20] 김창환, 백인수, 유능수, 광섬유 센서를 이용한 풍력발전기 날개의 모드 해석, 대한기계학회 춘계학술대회 논문집, [21] 박현준, 윤정방, 박진순, 광섬유 FBG 센서를 활용한 조류발전시설물의 거동 분 석 및 손상검색, 한국소음진동공학회 추계학술대회 논문집, pp , [22] 장정범, 이홍표, 황경민, 송영철, 광섬유센서를 이용한 부착식 텐던의 유효 긴장 력 평가에 관한 연구, 대한토목학회 정기학술대회, pp , [23] Wei Fan and Pizhong Qiao, "Vibration-based Damage Identification Methods: A Review and Comparative Study," Structural Health Monitoring, Vol. 10, No. 1, pp , [24] Amir Shahdin et al., "Correlating low energy impact damage with changes in modal parameters: diagnosis tools and FE validation," Structural Health Monitoring, Vol. 10, No. 2, pp , [25] 고한석, 이우식, 구조물의 건전성 모니터링을 위한 유도초음파 응용 구조손상 탐지기법, 한국철도학회 논문집, 제12권, 제3호, pp , [26] 이우식, 김대환, 전용주, 구조물 건전성 모니터링을 위한 하이브리드 시간-반전 기법, 한국철도학회 춘계학술대회 논문집, pp ,

282 7. 방사선 및 그 외 첨단기술 가. 개요 BCC 리서치의 분석에 의하면 최근 가장 빠른 성장을 한 것으로 평가된 NDT 기술중의 하나가 X선 촬영법으로서 기존 시장의 증가와 더불어 테러에 의한 위협 과 그에 따른 운송수단의 안전성확보 요구에 기인함. 방사선 분야에서의 기술 동향은 디지털 방사선 검사기술(Digital Radiography)로 요약되며 그 내용은 디지털 센서소자와 그 센서의 고집적 기술, 그리고 고속처리 전자회로및 이미지 프로세싱 소프트 웨어의 발전으로 집약됨. 방사선 외에 주목받는 기술은 특수 에너지원(주로 전자기파)를 이용한 검사 기술들 이라고 할 수 있는데 X-ray 레이져, 마이크로파와 테라헤르츠파를 응용한 비파괴 검사기술이 개발되고 있음. X-ray 레이져는 광 레이져와 같은 간섭성이 있는 새로운 X-선원이며, 테라헤르 츠파는 안전하면서도 투과력이 뛰어난 차세대 NDT 기술이고, 마이크로파는 비교 적 높은 투과력과 저가의 우수한 이미지 해상도로 주목받고 있음. 방사선 분야에서 수행된 세계 특허동향 분석 결과를 토대로 보면 년 대에도 특허출원 건수는 세계적으로 꾸준히 증가 추세에 있어서 시장과 기술이 지속적으로 개발되고 있음을 나타냄. 출원 기술중에서 주요한 세 가지 기술 분야 로는 첫째는 방사선 빔 제어를 위한 기술, 그리고 둘째로는 고해상도나 단층촬영 기술과 같은 영상화 기술, 마지막으로 방사선 디텍터나 감광소자, 필터링기술과 같은 방사선 측정 관련 기술이 크게 주류를 이루고 있음[1]. 이 중에서 방사선 빔 제어 기술은 방사선 영상품질 개선을 위한 방사선 집속이나 산란저감, 혹은 단 파장화 기술이며, 고해상도 이미징 기술과 측정 센서(검출기) 기술은 획득 이미 지의 재처리나 3차원화, 그리고 섬광체(scintilater), 배열 검출소자(array detector)등을 포함함

283 1차 진흥계획에서는 산업계의 시급성을 고려하여 주로 원천기술보다는 응용기술 에 중점이 이루어졌는데 Computed Radiography에 의한 보일러튜브 검사기술 개발 과 휴대용 X선장치 γ선 장치를 겸용한 Digital Radioscopic System 개발 과 같은 과제를 통해 앞서 언급한 DR기술과 토모그래피 응용기술 개발이 수행되었음. 그러므로 2차 단계의 진흥계획에서는 전 비파괴 산업에 응용될 수 있는 좀 더 원천 적인 기반기술의 개발을 통해 파급효과를 증대시킬 필요가 있음. 나. 주요 기술별 동향 및 전망 연구 개발 발표자료와 특허분석 자료등을 종합하면 방사선과 그 외 첨단 기술 분야 에서의 기술발전 추이와 동향은 크게 디지털 방사선 기술, 테라헤르츠 기술, 그리고 마이크로파 기술로서 집약될 수 있겠으며 각 부분의 세부적인 기술 전개 방향과 전 망은 다음의 표와 같으며 해당 기술들에 대한 상세 설명을 목차별로 서술하였다. <그림 3-84> 방사선 및 그 외 기술에 대한 기술 동향 및 추이

284 (1) 디지털 방사선(DR) 기술 해당 기술의 동향과 전망 2010년대 방사선기술의 가장 핵심적인 발전 방향은 CR(Computed Radiography) 과 DR(Digital Radiography)로의 전환으로서 무결정 실리콘 CMOS/TFT FPD등 과 같은 새로운 고집적 전기회로와 이미지 프로세싱 소프트웨어의 개발이 그 추 진동력이 될 것이며, 선형가속기와 싱크로트론, 마이크로 X-ray, 레이져 X-ray와 같은 새로운 방사선 선원의 개발도 그 중심에 있다. 검사 장치로서는 앞서 나열한 새로운 X-선원을 장착한 CT(omputed Tomography)를 기본으로 새로운 3차원 이미지 프로세싱 기술이 실시간 처리 및 검사기능(Real time Radiography)으로 전개되며 향후 대세를 이룰 전망이다. 해외 및 국내 기술의 수준 분석 및 관련 기관 현황 국내에서의 디지털 방사선 기술수준은 장비와 핵심 기술을 그대로 도입해서 사용 하는 단계이며 현재 방사선 검사에 필름 방사선 기법과 병행해서 널리 활용되고 있다. 독일, 일본과 미국등 국외의 주요국들은 X-ray 선원에서부터 TFT기반 디 지털 에레이 패널(DDA, digital detecter array)등과 같은 디지털 영상 장비 전체 를 개발하고 있는 상태여서 기술격차가 매우 큰 상태임. 국내에서의 연구와 산업 적 수요가 매우 큰 현실에 비추어 핵심 요소기술에 대한 기반이 매우 부족하며, 향후에는 디지털 방사선으로 전부 대체될 전망임. <그림 3-85> 국내 방사선 기술 시장 분포

285 (2) 테라 헤르츠(THz) 기술 해당 기술의 동향과 전망 테라헤르츠 웨이브는 X-ray보다 파장이 길고 원적외선보다 파장이 짧은 THz 주파수와 의 파장을 가지는 전자기파로서 폭발물 탐지나 복합재 료, 의료, 마이크로 전기회로, 농생명, 국방분야 등에서 관심을 받아왔다. 광자 에 너지가 X-ray보다 훨씬 낮아 이온화 현상을 일으키지 않기 때문에 안전하면서도 분자단위의 회전 또는 진동응답을 발생시키므로 물질에 따른 고유 응답을 얻을 수 있어 비파괴검사에 응용분야가 넓다. 또한 일반 전자파(광,레이져,적외선)에 비 해 물질의 투과능력이 우수하여 광범위한 재료의 투시검사가 가능하여 최근 활발 한 연구가 이루어짐. <그림 3-86> 테라헤르츠 기술 수요분야 해외 및 국내 기술의 수준 분석 및 관련 기관 현황 국내에서는 전자통신연구원(ETRI)와 한국표준과학연구원(KRISS)에서 테라헤르츠 발생원(source)을 연구하고 있으며 대학들에서는 국내는 물론 전 세계적으로 응 용기술을 연구 중에 있음. THz 시간영역 분광법, THz-QCL, 서브-THz 무선 통

286 신, 서브-THz 전기신호 처리기술 및 THz 디바이스 등 다양한 THz파 관련 연구 성과가 폭넓게 도출되고 있어 새로운 과학기술 분야의 하나로서 신규산업의 시장 을 개척할 것으로 크게 기대되는 기술임. <그림 3-87> 테라헤르츠 기술 전개 방향 (3) 마이크로 웨이브 기술 해당 기술의 동향과 전망 90년대 초반까지는 NDT분야에서 그다지 적용되지 않았으나 그 이후에 비파괴 검사의 목적으로 이론과 실험적 연구가 진행되었음. 특히 첨단 신소재(탄소나노 튜브등)이 개발되면서 항곡우주, 자동차분에서 특별히 개발되고 있다. 그 이유는 마이크로 웨이브의 신호 해석이 비교적 전문적이고 복잡하여 단순한 결함정보를 직접 제공하지 않기 때문임. 그러나 향후에는 요소기술들이 지속적으로 개발되어 적용범위가 확대되고 있는데 특히 복합재료나 플라스틱 절연성 재질등의 코팅두

287 께, 내부결함 검사에 활용이 기대됨. 특히 다음과 같은 분야에 활용이 예상됨. 절연성 박막이나 층구조물 두께 정밀측정. 복합재료나 플라스틱 재료 층간 박리와 기공 및 내부 결함검사. 충격 결함이나 탄소섬유 방향성의 평가. 혼합체의 재료 성분 검사 / 기계 또는 전기적 성질 측정. 표면 크랙 검사 크기산정 및 3차원 형상 결정 가능 : 코팅내부 표면크랙도 검사가능. 결함의 가시화(image) 기능: 3D 토모그래피 해외 및 국내 기술의 수준 분석 및 관련 기관 현황 국내에서는 마이크로파를 이용한 비파괴 연구와 산업적 응용이 아직 매우 희소함. 그 이유는 전술한 바와 같이 항공우주체나 첨단소재를 사용한 산업분야가 아직 국내에서는 그리 활성화 되어있지 못한 것이 원인임. 그러나 기후변화와 유가상승 등으로 전기자동차나 첨단 자동차 개발이 추진되고 있어 효과적인 비파괴 검사기 술로서 사용이 예상됨. 또한 검사비용이 저렴한 것에 비해 상대적으로 정밀한 이 미지 생성이 가능하고 속도가 빠르며 유전체를 투과하는 특성이 있어 영국이나 미국과 같은 항공 선진국에서는 대학과 연구기관에서 그간 waveguide를 사용하 여 특정 모우드의 마이크로파를 개발하여 비파괴 검사에 응용하고 있음. 또한 보 안 분야에서 활용이 주목되는데 기존의 공항 금속 탐지기는 단순히 금속만을 탐 지하며, 방사선 검사는 인체에 해롭지만 마이크로파는 이들 문제점을 보완하여 옷 속에 감춰진 유해물질(금속/비금속)을 검사하는데 사용되고 있음[28-31]. <그림 3-88> 마이크로파를 이용한 결함(void, disbond)검사

288 <그림 3-89> 마이크로파를 이용한 보안검사(Smiths Detection사) 3) 요약 디지털 방사선 기술은 국내에서의 연구와 산업적 수요가 매우 크기 때문에 우선 디지털 이미지 센서와 고속처리 회로, 그리고 토모그래피와 같은 데이터 처리기술 과 소프트웨어 개발이 중요하며 이를 위한 장비와 기술개발이 매우 필요함. 향후 테라헤르츠 기술 개발에 따라 비파괴검사 기술의 획기적 발전도 기대 되는 데 현재로서는 안정적 테라헤르츠 소스를 이용한 투과형 테라헤르츠 영상화 장치 와 이미징 기술을 개발해야 할 것으로 예상됨. 마이크로파를 이용한 비파괴 검사는 아직은 한정적인 재료에 대한 연구가 진행되 어 왔으나 첨단소재의 개발과 함께 다양한 장비와 기술이 개발될 것으로 예측됨. 그 외 자기공명기술(MRI)이나 SQUID기술, 중성자 기술등과 같은 첨단 비파괴 검 사기능을 가진 기술들이 있으나 사용 범위나 수요가 아직은 미미함

289 [방사선기술 및 기타 국내기술수준에 대한 SWOT 분석표] [표 3-36] 방사선기술 및 기타 국내기술수준에 대한 SWOT 분석표 S (Strength) 국내 방사선 검사의 비중이 전체 비파 괴 검사 기술에서 차지하는 비율이 제 일 높음(50%) 다른 기술에 비해 검사와 판독이 용이 하고 비용이 저렴하며 검사결과의 신뢰 성이 높아 수요가 가장 많음. 방사선 작업자의 교육수준이 타 선진각 국에 비교하여 매우 높아 검사과정이나 결과에 대한 높은 상대적 기술력을 보 유함. W (Weakness) 산업안전 규제 법률이 있으나 엄격하게 지켜지지 않고 있어서 작업자의 과도한 피폭과 안전이 확보되지 못함. 방사선 발생장치 보다는 방사선 동위원 소를 많이 사용하여 작업자의 피폭 가 능성이 많음 방사선원에 대한 국내제작이 전무하며 장비 기술에 대한 기반이 취약 첨단 방사선 핵심기술 미약 - 이중에너지/펄스방사선/산란방사선 - CT 기술, 마이크로 방사선, DR 센서 O (Opportunity) T (Threat) 국제적 테러와 보안문제 부각으로 수요 가 확대됨. DR( digital radiography) 기술 개발로 실시간 방사선 검사 및 정밀 진단 기술 의 발전이 신 수요를 창출함. 국내 IT기술 발전으로 이미지 정보 처 리 및 의료등 타 분야로의 활용기회가 증대. 전문적인 신호처리나 분석이 불필요하 여 검사 비용이 저렴. 국제적으로 안전한 방사선원 대체 기술 이 부분적으로 개발됨(테라헤르츠, 마이 크로파등) 방사선 기술이 위상배열 초음파등에 의 해 대체되고 있음 중국이나 인도등 신흥 개발국의 시장잠 재력을 기반으로 해당 국가 비파괴 검 사 업체의 기술력이 급성장하고 있음 안전성 문제로 선진국에서는 점차 그 활용 비중이 감소되고 있음. 비파괴 검사의 전문 인력 양성 기관이 현재 4년재 대학에는 전무하며, 전문대 학에서 일부 운영되고 있는 실정 국내 비파괴 업체의 규모가 영세하여 기술 투자 여건이 미흡

290 참고문헌 [1] 특허청, "방사선 비파괴 계측 검사기술 특허동향 조사서", 교육과학기술부, 2010 [2] Robert E. Green, Jr., "The Importance of Imaging in Nondestructive Characterization of Materials", 16th World Conference on Nondestructive Testing, Montreal, Canada(Aug 30 - Sep 3, 2004). [3] Yan LI, "A Review of Current Status in Applying Special Radiographic Techniques to Pressure Equipment in China", 17th World Conference on Nondestructive Testing, Shanghai, China(Oct 25-28, 2008). [4] Leo BOIY, Rick CUSCINO, "Advancements In Digital Radiography:CR, DR, and DICONDE", 10th European Conference on Non-Destructive Testing, Moscow(June 7-11, 2010). [4] Rong S GENG, "An Overview of the Rapidly Developing Non-destructive Testing Technology in China", 17th World Conference on Nondestructive Testing, Shanghai, China(Oct 25-28, 2008). [5] Alain Berthel, Thomas Bonin, Sylvie Cadilhon, Laurence Chatellier, Valérie, Kaftandjian, Philippe Honorat, Alain Le Brun, Jean-Claude Maglaive, Philippe Moreau, Jean-Luc Pettier, Véronique Rebuffel, Pierre Roenelle, Jacques Roussilhe, Stéphane Staat, Michel Tahon, Christian Thiery, Jacques Torrent, "Digital Radiography: Description and User s Guide", International Symposium on Digital industrial Radiology and Computed Tomography, Lyon, France(June 25-27, 2007). [6] Veronique Rebuffel, Jean-Marc Dinten, "Digital Radiology: an Opportunity for Quantitative Measurement", International Symposium on Digital industrial Radiology and Computed Tomography, Lyon, France(June 25-27, 2007). [7] V.N. Misale, S. Ravi and R. Narayan, "Digital Radiography Systems Techniques and Performance Evaluation for Space Applications", Proceedings of the National Seminar & Exhibition on Non-Destructive Evaluation(December 10-12, 2009). [8] GE Digital X-ray Soultions, GE Inspection Technologies [9] High Energy X-ray, A bnp Publication, p18.(august 2008). [10] Thomas PAUL, Zhenhui HE, "Advanced NDT with high resolution Computed Tomography", 17th World Conference on Nondestructive Testing, Shanghai, China(Oct 25-28, 2008). [11] G. Dobmann, "Magnetic NDT Technology for Characterizing Materials A State of the Art Survey", Proc. National Seminar on Non-Destructive Evaluation, Hyderabad(Dec 7-9, 2006). [16] Marwan F. Basrawi, "Nondestructive Testing Technologies for Facility Integrity", 3rd International Non-Destructive Testing Symposium and Exhibition, Istanbul Turkey(April

291 2008). [12] A. T. Ciolko, H. Tabatabai, "Nondestructive Methods for Condition Evaluation of Prestressing Steel Strands in Concrete Bridges", National Cooperative Highway Research Program(NCHRP) Web Document 23 (Project 10-53). [13] Manjunath Rao Pawar Dasarath Rao, "Review of Nondestructive Evaluation Techniques for FRP Composite Structural Components", Department of Civil and Environmental Engineering, Morgantown, West Virginia(2007). [14] David S. Forsyth, H. Thomas Yolken, George A. Matzkanin, "A Brief Introduction to Nondestructive Testing", Advanced Materials, Manufacturing and Testing Information Analysis Center(AMMTIAC), The AMMTIAC Quarterly, Vol.1, No.2(2006). [15] George A. Matzkanin, "Selecting a Nondestructive Testing Method, Part II: Visual Inspection", Advanced Materials, Manufacturing and Testing Information Analysis Center(AMMTIAC), The AMMTIAC Quarterly, Vol.1, No.3(2006). [16] H. Thomas Yolken, "Selecting a Nondestructive Testing Method, Part III: Eddy Current Testing", Advanced Materials, Manufacturing and Testing Information Analysis Center(AMMTIAC), The AMMTIAC Quarterly, Vol.1, No.4(2006). [17] John C. Keefe, "A Brief Introduction to Precious Metals", Advanced Materials, Manufacturing and Testing Information Analysis Center(AMMTIAC), The AMMTIAC Quarterly, Vol.2, No.1(2007). [18] Brett J. Ingold, "Selecting a Nondestructive Testing Method, Part IV: Radiography", Advanced Materials, Manufacturing and Testing Information Analysis Center(AMMTIAC), The AMMTIAC Quarterly, Vol 2, No 2 (2007). [19] George A. Matzkanin, H. Thomas Yolken, "Selecting a Nondestructive Testing Method, Part V: Ultrasonic Testing", Advanced Materials, Manufacturing and Testing Information Analysis Center(AMMTIAC), The AMMTIAC Quarterly, Vol.2, No.3(2007). [20] Benjamin D. Craig, "The IAC Program A National Resource", Advanced Materials, Manufacturing and Testing Information Analysis Center(AMMTIAC), The AMMTIAC Quarterly, Vol.2, No.4(2007). [21] Brett J. Ingold, "Selecting a Nondestructive Testing Method, Part VI: Thermal/Infrared Inspection Techniques Thermography", Advanced Materials, Manufacturing and Testing Information Analysis Center(AMMTIAC), The AMMTIAC Quarterly, Vol.3, No.2(2008). [22] Ron Pincu, Ofra Kleinberger, "Portable X-RAY in the Service of Art", 9th International Conference on NDT of Art, Jerusalem Israel(May 25-30, 2008)

292 제3절 신규 추진과제 1. 첨단 NDT 핵심원천기술개발 가. 초음파 (1) 압전신물질을 이용한 공기접촉 초음파탐촉자 및 탐상기술 개발 배경 및 필요성 - 기존의 접촉식 초음파 탐상기술을 이용하여 탐상이 어려웠던 고온용 재 료 및 설비, 항공기 등과 같이 복합재료로 구성된 대상체의 결함 검출, 대형 구조물 등의 비파괴검사 자동화 등과 같은 비파괴 검사의 효율성 을 향상시킬 수 있는 기술 개발 요구 - 기존의 공기접촉 초음파 탐촉자의 성능을 개선하고 비접촉 초음파 탐상 의 신뢰성과 감도를 향상시키기 위한 기술 개발 요구 증대 주요 연구내용 - 압전 신물질을 적용한 새로운 1-3 압전복합소재를 적용한 초음파 탐촉 자 개발 연구 - 압전신소재가 적용된 공기접촉 초음파 탐촉자를 이용한 비접촉 비파괴 초음파 탐상 기술 개발 기대효과 - 고온 환경 하에서의 초음파 탐상, 형상이 불균일한 재료의 비접촉식 초 음파 탐상이 가능함. - 초음파 탐상이 제한되어 왔던 터빈 블레이드, 복합재료를 원료로 한 한 공기 등 복합소재 산업기술에서의 비파괴 검사 효율성 극대화 - 국내 기술확보가 곤란하였던 철강생산공정 등의 고온상태의 제품이나 설비의 결함 검출, 재질 평가가 가능해짐

293 (2) 고성능/비접촉식 전자기음향 초음파 탐촉자 (EMAT) 개발 배경 및 필요성 - EMAT는 비접촉으로 초음파를 송수신할 수 있고, 다양한 모우드의 초음 파를 선택적으로 발생 시킬 수 있는 등의 큰 장점을 가지고 있으나 탐 촉자 표면과 시험편 표면 사이의 거리로 정의되는 lift-off가 1~2 (mm) 로 한정되어 적용성의 한계가 매우 큼. - 철강 생산 공정에서는 수십 ~ 수백개의 접촉식 탐촉자를 배열하여 강판 내부의 결함을 실시간 검출하고 있는데 접촉매질 사용의 문제점을 원천 적으로 가지고 있으며 또한 표면 조도(roughness)의 영향으로 탐상결과 의 신뢰성이 저하됨 - 큰 lift-off에서도 결함탐상이 가능한 비접촉식 초음파 탐촉자의 개발로 접촉매질과 표면조도의 문제를 해결할 수 있을 것으로 판단하며, 이에 따라 국내 생산 제품의 질적 향상을 달성 주요 연구내용 - Lift-off 증대를 위한 EMAT 구조 최적화 설계 및 해석 기술 개발 * 연구 목표 : lift-off ~ 5 mm, s/n : 최대 lift-off에서 6 db 이상 - 높은 lift-off를 갖는 EMAT 제작 및 특성 분석을 통하여 적용성 검증 - EMAT의 신뢰성 및 내구성 향상 기술 개발 기대효과 - 국내 철강 산업 공정에의 적용 : 초고가의 외국 시스템 유입 방지 및 국 가경쟁력 증대 - 표면이 거친 원전설비 등 국가기간 시설물의 건전성 평가 능력 향상 - 비접촉식 초음파 탐상 기반 기술 향상

294 (3) 수평횡파 이용 위상배열 탐상 기술 배경 및 필요성 - 현재 위상배열 초음파 탐상 기술이 주로 종파나 SV파를 이용하지만, 이 파들은 경계에서 모드 분리 및 변환이 발생하고 조대 조직에서 감쇠가 심하므로 비등방성, 비균질 재질에 적용이 쉽지 않음. - SH파는 종파에 비해 모드변환, 분리 및 굴절이 적으므로 조대 조직 구 조물(coarse-grain structure)의 전파에 유리. - 기존의 종파나 SV파 기반의 위상배열 시스템의 적용이 어려운 주철강 (cast iron)이나 이종금속용접부와 같은 비등방성, 비균질, 다층 구조물 내에 존재하는 결함의 효율적인 타상을 위해서 SH파 위상배열 탐상 기 술의 개발이 요구됨. 주요 연구내용 - 다채널 SH파 위상배열 트랜스듀서 개발 - SH파 빔 집속 및 영상화를 위한 음장 해석 및 신호처리 알고리즘 개발 - 다채널 펄서/리시버 및 운용 시스템 개발 및 실 결함 적용 검증 기대효과 - 원전 설비 등 다양한 산업 설비에 존재하는 주철강 및 이종금속 용접부 검사에 활용 가능

295 (4) 하이브리드 비선형 음향기술 (장거리/비접촉/영상화) 배경 및 필요성 - 기존의 초음파 기법은 결함이 발생 한 후에 결함으로부터 발생되는 반 사, 회절, 굴절 신호들을 획득하여 신호를 해석하는데, 초기 손상이라 불리는 재료손상, 열화 손상, 미세조직 변화, 피로의 경우 결함에 의해 발생되는 신호가 명확하기 않기에 적용이 어려움. - 그리고 초기 손상은 거시적인 관점의 결함은 존재하지 않으나 결함발생 의 초기 단계로 이를 조기에 진단할 수 있다면 재료의 수명연장 및 안 전진단 확립에 크게 기여하게 됨. - 비선형 초음파 기법은 이와 같은 미세손상을 진단할 수 있는 첨단기법 으로, 하모닉 발생기구와 비선형 공진현상에 대한 규명은 국내 기술진 에 의해 확보되었으나 장거리 검사, 비접촉 및 영상화 등 응용기술의 고도화는 연구개발이 미흡한 실정임. 주요 연구내용 - 광범위한 부위를 진단하기 위한 비선형 유도초음파 기술 연구 - 레이저, 전자기 탐촉자, 공기접촉 탐촉자 등 비접촉 기술의 적용 연구 - 진단의 정확성을 확보할 수 있는 영상화 기술 기대효과 - 미세 손상의 진단 - 손상의 조기 진단 - 비선형 초음파 기술의 세계 최고 수준의 기술경쟁력 확보 - 응용 장비개발을 위한 원천기술 확보

296 (5) 초고분해능 음향 이미지 기법 개발 배경 및 필요성 - 기존의 검사기술들은 매크로(Macro)한 균열의 성장을 모니터링하는 기 술이 대부분이며 mm 수준 크기의 균열이나 손상 정도를 검출하는 수준 - 구조 재료의 건전성을 조기에 진단하기 위해 Micro/Nano-scale 재료의 미세 열화 및 결함을 검출하는 Micro/Nano-scale NDE 진단 기술 개발이 시급 - Micro/Nano-scale의 극미세 결함의 정밀한 분석 및 평가를 위해 Micro/ Nano-scale의 초고분해능을 갖는 비파괴적인 결함 탐지 및 분석 기술 개발이 필요함. 주요 연구내용 - 극미세결함의 초음파 전파 모델링 및 가시화 알고리즘 개발 - Micro/Nano-scale 초고분해능 음향 이미지 기법 및 Micro/Nano based NDE 진단 신기술 개발 - Micro/Nano Scale 재질 열화 메커니즘 및 극미세 결함의 음향 특성 평가 - 극미세 결함/재질열화/잔류응력의 정량적 비파괴평가 기술 개발 - 극미세 결함의 Quantitative NDE(QNDE) 신뢰성 확보 기대효과 - 극미세 결함 탐지 및 분석을 위한 Micro/Nano 기반 비파괴평가 시스템을 구축하여 나노 스케일의 재료 선재 진단의 기초 기술을 확보 가능 - Micro/Nano 기반 비파괴평가 기법에 의한 측정 결과의 신뢰도를 실험 적으로 검증하기 위해 다양한 첨단 분석 기법을 적용함으로써 극미세 결함의 정량적인 NDE 신뢰성 확보 가능 - 거시적인 문제들이 해결하지 못한 문제점을 미시적으로 분석하여 새로운 비파괴적인 평가법을 제시할 수 있고 원자력 연구 분야 외에도 나노 기술 개발 등 다양한 분야에 있어 상당한 파급효과로 이어질 것으로 기대

297 나. 적외선 열화상 (1) 진동가진-열화상 잔류응력(Vibrothermography residual stress; VRS) 결함 탐상 기법 개발 배경 및 필요성 - 중-적외선 bandwidth로부터 재료의 열탄성 주파수 대역과 적정한 진동 -자극원 등을 이용하게 되면 원전, 기계 회전류의 정성 및 정량화 잔류 응력을 측정하여 피로해석 및 제품의 안전관리 분야에서 신뢰성있는 비 파괴적인 검사가 가능 - VRS는 대상체의 형상뿐만 아니라 매질의 상태적 특성에 따른 진동 스 펙트럼에 의한 응답특성 resonance에도 민감하기 때문에 대상체의 이 면결함에 대해 고감도/고기능의 탐지 능력을 보유한다. - 금속재료를 포함한 고정설비 및 배관, 플랭트 기계류의 회전체는 내부의 미세한 결함의 깊이나 형상의 탐상이 어려우나 이에 대한 기계적 자극 원인 가진 탐족자와 결합하는 열화상 기법을 통해 미세한 결함탐상이 가능하다 주요 연구내용 - 진동-적외선 가진 탐촉자 개발에 의한 열적 전자기파 응답특성의 적외 선 결함 탐상기법 - 캔티레버-진동의 기계적 자극원에 의한 direct thermal-profile 알고리 즘 기술개발 - CFRP 잔류응력 탐상을 통한 열화 및 피로파괴 계측기술 개발 - 진동 자극원의 내부마찰 촉진 방법에 의한 적외선 능동 중-적외선 금속 재료에서의 위상잠금-광학확산(lock-in optic-burst) 결함규명 기법 연구 기대효과 - 진동가진 열화상은 원전배관 및 산업용 재료의 크랙, 결함 부위 등을 용 이하게 검출하는 것이 가능 - TT는 생체에 무해하여 금속 및 복합재료의 열응력 검출, 동작 중인 회 전체 상태진단과 이상여부를 탐상하는데 적합한 기술로 원전 NDT, 항 공 및 자동차 NDT/E 분야에 활용가능

298 (2) 전자기-위상변조 (Electromagnetic Pulse-Phase; EPP) 정량평가 적외선 기술 개발 배경 및 필요성 - 전자기-적외선에 의한 주파수 대역의 적정한 위상변조 기법을 이용하면 미세한 크랙이나 접합부 pin-hole의 정량평가 탐상이 가능하며 열/에너 지 누설, 이종접합 결함, 원전 및 단열재 산업의 품질관리 분야에서 안 전하고 비파괴적인 검사가 가능 - EPP 적외선 열화상 검사는 대상체의 형상뿐만 아니라 매질의 상태적 특성에 따른 phase-array에도 민감하기 때문에 대상체의 이면 결함도 고감도로 탐지할 수 있다. - 고강도 레이저 용접부 및 단열 유리 공동, 에너지 기밀 크랙은 측면 또 는 라운드의 미세한 결함의 깊이나 형상의 탐상이 어려우나 이에 대한 전자기적 자극원인 위상변조 열화상을 통해 고감도 결함탐상이 가능하다 주요 연구내용 - EPP 피로파괴 정량분석을 이용한 위상 프로파일 데이터 왹득 분석기법 - 적외선-전자기적 위상 변조에 의한 정량적, 정성적 열화 특성평가를 위 한 NDT 인증시편 (Certified Reference Material) 표준기술 연구 - EPP 계측을 이용한 진공유리 단열 에너지 누설, 태양광/IT 반도체 전자 장비 고장 메커니즘 진단 - 열-전기적 주파수 분석용 process-control 결함진단 기술개발 기대효과 - 위상가진 열화상은 미세 원전배관 및 산업용 재료의 크랙, 잔류응력의 정량화 등을 용이하게 검출하는 것이 가능 - EPP는 소성탄성 재료에 적용 가능한 고감도/고기능의 재료 변이검출, 결함의 형상과 크기를 정량적으로 구조와 기능을 연구하는데 적합한 기 술로 에너지 누설, 원/전력 설비 배관 탐상분야에 활용가능 - 반도체분야에서 기판의 품질관리와 코팅막의 건전성 평가에 활용

299 (3) 펄스-와전류 (Pulse-eddy current; PEC) 적외선 열화상을 이용한 복 합재료 미세손상 진단기술 개발 배경 및 필요성 - 항공/자동차 복합재료 및 2차전지 캡에서의 미세손상 탐상 기술에 의한 NDT에 대한 필요성이 고도의 신뢰성을 요구하는 제품개발에 필수적인 항목으로서 주요한 비파괴검사 요구가 증대하고 있다. - 외기의 열악한 환경조건에 노출되면서 열적 경화나 재료에서의 결함이 내재하는 풍력 블레이드의 코팅결함에 의한 오작동을 하는 사례가 빈번 하다. PEC 적외선 탐상에 의한 미세손상 진단기술은 이와같은 경우에 적용가능한 보다 고효율적인 정량적 NDT 결함 탐상 기법이다 주요 연구내용 - PEC-적외선 탐상 방법에 의한 외란 대기영향 최소화 기법 - 복합재료 및 이종금속부 이상결함 부위의 잔류응력 및 결함 탐상을 위 한 PEC 탐촉자 개발 - 적외선 전자기파의 신호처리기법 및 열적외선 결함검출에 대한 복합재 료 미세결함 신호검출 영상 알고리즘 기술연구 - 금속재료 결함의 종류나 특성의 heat-pulse data processing 처리기법 개발 및 열화계측을 위한 in-situ PEC 적외선 광계측 기술연구 기대효과 - 금속재료 고강도 CFRP, 이종금속 이면 결함 정량화 및 잔류응력에 대 한 적외선 열영상 패턴을 용이하게 검출하는 것이 가능 - 중-적외선파 장치기술로 재료의 이면 수mm를 쉽게 투과하므로 테라헤 르츠파와의 영상합성을 통한 3차원 결함 탐상이나 산업용 재료의 성분, 그리고 폭발물 등을 용이하게 검출하는 것이 가능 - 원전 배관의 감육 및 용접부위 크랙에서 효율적 NDT 품질관리, 결함 상시 진단과 피로소성파괴로부터 보호에 활용

300 다. 전자기 (1) 배열와전류탐촉자 기반 탐상기술 개발 배경 및 필요성 - 원전 증기발생기 배관에 발생하는 축방향 및 원주방향 결함의 탐지에 탁월한 성능을 보임. - 검사속도가 회전 탐촉자에 비해 월등히 빠름. - 검사신호의 영상화 가능 - 배열와전류탐촉자를 개발하거나 신호를 이해하기 위해서는 Transmit- Receive형 코일의 신호특성을 반드시 이해하고 있어야 함 - 세계적으로 증기발생기 배관 검사에 적용이 확대될 것으로 전망되며, 프 로브의 가격이 매우 비싸 국산화가 필요함 주요 연구내용 - 배열와전류탐촉자를 모사할 수 있는 3차원 수치모델링 프로그램 개발 - 3차원 모델링 프로그램의 계산속도 향상을 위한 다양한 수치해석 기법 개발 - 모델링을 통한 Transmit-Receive형 코일의 신호특성 연구 - 배열와전류탐촉자의 신호들을 처리하고 영상으로 표현하는 방법 연구 - 배열와전류탐촉자의 제작방법 연구 및 개발 - 배열와전류 신호해석 및 주파수 혼합을 위한 데이터 축적 - 데이터 처리용 software 개발 기대효과 - 가공이 불가능한 결함 및 위치에서 배열와전류신호 예측 가능 - 증기발생기 결함 탐지 및 sizing 해석 능력 향상 - 배열와전류탐촉자 제작 및 데이터 처리 기술 축적 - 비싼 배열와전류탐촉자의 수입대체 효과 - 원전 증기발생기 검사시간 단축 - 개발된 프로그램 및 확보된 탐촉자 제작기술을 항공기 표면 검사에 활용

301 (2) 와전류와 압입시험을 이용한 철강재료 잔류 응력 및 열화 상태 평가 기술 개발 배경 및 필요성 - 석유 화학 산업, 철강 산업, 발전 설비, 철 교량과 같은 산업 설비 및 사회 간접 설비에 필수적으로 사용되고 있는 철강 구조물은 사용 연한에 따라 열화되어 약화됨 - 원자재 값 상승 및 설비 건설비 상승으로 시설의 사용 수명 연장이 요구 되어 사용 수명의 정확한 평가 기술이 필요함 - 사용 수명을 평가하기 위해서는 현재 구조물의 열화상태는 물론 구조물이 받고 있는 잔류 응력에 대한 평가가 필수적 - 현재 잔류 응력은 압입시험법에 의하여 정량적인 평가가 가능하나, 열화 평가는 레프리카법을 이용하여 재료의 조직 상태를 현미경 관찰을 하여 상태가 어느 단계에 있는지를 정성적인 평가만 되고 있는 실정 - 따라서 사용 수명을 보다 정확하게 평가하기 위하여 정량적인 정량적 열화 상태 기술 개발이 요구됨 주요 연구내용 - 고온 환경에서 사용되는 재료 및 범용 철강 재료에 대한 열화 평가 시험편 제작 - 와전류 시험에 의한 열화 상태 평가 기술 연구 - 압입 시험과 동시에 수행하는 와전류 측정 모듈 개발 기대효과 - 고온 환경에서 운전 중인 석유화학 설비 및 발전 설비의 사용 수명 평 가 기술 제공 - 교체 시기의 적절한 대응으로 인한 경제적 손실 및 안전사고 예방으로 인한 사회적 손실 절감 - 사용 수명 평가 기술이 정립으로 인한 엔지니어링 서비스의 질을 높여 세계 시장 진출의 기반으로 활용

302 라. 음향방출 (1) 음향방출기술을 이용한 대형 이종 복합재 구조물 상시감시 기법 배경 및 필요성 - 대형 구조물의 상시 감시 진단 시스템에 대한 요구 및 수요가 크게 증 가하고 있으며, 이러한 상시 감시 시스템으로 음향방출 기법은 매우 적 합하다 - 항공, 신재생에너지, 레져 등 미래 시장에서 복합재료의 사용이 급격히 늘어나는 반면 복합재의 손상 진단을 위한 검사 시스템 분야의 기술 개 발은 현재 취약한 상태이며 이들 건전성 평가 및 상시감시 기술의 필요 성이 높아지고 있다. - 미래 구조물의 추세인 스마트화에 따라 센싱 기술, 센서 내구성, 네트워 크화, 모니터링 기법 등의 필연성 초래 및 초기 대응 필요 주요 연구내용 - 이종 복합재료에서 고감도 검출 기능 및 위치/크기 등 손상평가가 가능 한 음향방출 측정 기법 - 대면적 감시를 위한 효율적 센싱 기법 개발 - 주위잡음에 강건한 센싱 기법 및 신호처리 기법 개발 - 장기 모니터링을 위한 임베딩 센서 기술 기대효과 - 시장 규모가 크게 증가하는 복합재 설비 및 구조물 진단 시스템의 원천 기술 선점이 가능 - 미래 구조 재료의 추세인 경량화에 따라 복합 소재의 사용 증가에 따른 재료 및 구조건전성 사전 확보 - 핵심 기술 보유로 인한 국제적 기술 우위 선점 및 기술 수출에 따른 경 제적 파급 효과

303 (2) 원거리 비접촉 음향방출 측정 기법 배경 및 필요성 - 고온/고압 등 직접 측정이 힘들거나 주위의 열악한 환경에 의해 접촉식 센서의 적용이 어려운 대상에 대한 미래의 새로운 음향방출 측정 기법 개발이 필요함 (원전, 높은 고도, 고온, Offshore 등으로 인해 접근이 불가능한 시설) - 원거리, 비접촉에 따른 측정 신호의 감도 저하에 따른 대책 필요 - 대상 설비 표면 조건 및 환경에 따른 문제점 해소 및 관련 신호처리 기 법 개발 필요 - 원거리 모니터링에 따른 센서의 전원 및 케이블 효율성 증대 기술 필요 주요 연구내용 - 레이저 기반 비접촉 음향방출 신호 스캐닝 기법 연구 - 원거리 측정 신호 감도 향상 기법 - 손상 위치표정 위한 신호처리 기법 개발 - 원거리 리모트 감시에 필요한 임베딩 센서 및 무선 네트워킹 기술 - 신원리 기반 비접촉/원거리 음향방출 측정 기법 개발 기대효과 - 대형 구조물 및 초소형 기계 부품 등 음향방출 기법의 적용 분야 확대 로 인한 새로운 시장 창출 및 선점이 가능 - 위험 지역 측정의 안정성 확보 및 센서 접촉 불량에 의한 기술적 한계 극복으로 음향방출의 기법 및 사회적 신뢰성 증가 - 원거리 비접촉 음향방출 기법 개발에 따라 다양한 분야 (건설, 발전, 항 공, 교통, 해양, 신재생에너지 등)에의 적용이 가능하여 파급효과가 매우 높음

304 (3) 마이크로/나노 손상 음향방출 평가 기술 개발 배경 및 필요성 - 고용량 리튬2차전지의 수요 급증에 따른 폭발 사고대비 건전성 모니터링 필요 증가 - 2차전지의 충방전 과정에서 생성된 리튬 이온에 의한 응력이 전지 내부에 미세구조 변화 및 micro-mechanical fatigue 손상 초래 - 최근 미국 Oak Ridge National Lab., 일본 동북대 등을 중심으로 AE 모니터링 연구 진행 주요 연구내용 - 전지 반응에 따른 AE 모니터링 및 내부 주요 전극부품소재의 미시적 구조 손상, 표면직하/계면에서 multi-scale 결함 분석 - AE 신호와 미세손상/multi-scale 결함 발생 거동과의 상관관계를 기반 으로 2차전지 시스템 고장열화 평가 연구 - Ni-Cd, Ni-MH, Lead-acid, Li-ion 계 이차전지의 건전성 AE 모니터링 기법 연구 기대효과 - 시장규모가 급증하는 하이브리드 수송기용 2차전지의 진단 시스템의 원천 기술 선점이 가능 - 고용량 에너지 소재의 장기간 안전성 요구 증가에 따른 열적, 전기적, 구조적 안전성 사전 확보 - 음향방출 마이크로 손상평가 핵심 기술 보유로 인한 국제적 기술 우위 선점 및 기술 수출에 따른 경제적 파급 효과 - MW급 이상 대형 에너지저장 시스템 및 연료전지 등 신재생에너지 시스템 으로 적용 확대

305 마. 광응용 (1) 위상잠금 전단간섭법을 이용한 비파괴검사 기술 연구 개발 배경 및 필요성 - 국내 광계측 분야는 단순 구조물의 계측이라는 실험실 차원의 연구에 국한되어 해외연구에 비하여 그 활용성이 떨어짐. - Lock-in 기술은 기존의 계측 방법보다 높은 정밀도의 계측이 가능하고, 측정하고자 하는 전 영역을 실시간적, 가시적, 정량적으로 표현할 수 있 기 때문에 필요함. - 현재 국내에서는 외국 전단간섭계 상용 장비를 이용하여 자동차, 전자, 방위산업 등의 분야에서 결함 검사에 사용하고 있으며, 수입되는 상용 장비의 가격은 약 1억 8천만 원 가량인데 비하여, 본 기술을 이용한 검 사 장비는 약 8천만원으로 상용 장비를 판매할 수 있음. 주요 연구내용 - 국내에서는 Lock-in 기술을 이용한 결함검사는 전무인 실정 - Lock-in 기술을 이용하여 얇은 복합재료와 두꺼운 복합패널의 광학 이 미징 기술의 정밀도 개선에 관한 연구 - Lock-in 전단간섭법을 이용한 열적 변형과 클러스터링 위상 추출 - 전단간섭법을 이용한 열적 변형을 줄이기 위한 측정 연구 기대효과 - 원자력 배관 및 용접부 등의 결함검사를 비접촉으로 검사를 수행하여 보다 신뢰성 있는 검사결과 확보. - 급속하게 발전하는 신기술의 개발에 능동적으로 대처하며, 기술개발 결과 의 활용으로 원전의 보수성, 운전성 및 안전성 향상에 기여. - 기기 고장 징후의 예지를 통하여 기기의 고장을 미연에 방지하는 기술을 개발하여 원자력 발전 설비의 고장으로 인한 불시정지를 감소시켜 설비운 영의 신뢰도 향상을 통한 원전의 안전성 및 경제성 향상에 기여

306 (2) 원전설비의 비파괴 레이저 계측 신뢰성 평가 기술개발 배경 및 필요성 - 세계적으로 원자력 발전소의 가동 년수 증가에 따라 재료열화에 따른 원전 손상사례가 증가하는 추세. - 국내에서는 원전 주기적 안전성 평가, 원전설비 열화 신뢰성 평가가 수 행되고 있으나 다양한 재질 및 운전환경에 따른 다양한 형태의 경년열 화현상에 종합적인 평가 기준이 부족. - 원전에서 발생하는 열화 균열 현상을 경제적으로 관리하기 위해서는 먼 저 종합적인 평가기준 및 데이터베이스 구축이 필요. - 국내 원전에 대한 신뢰성 있는 건전성 평가로 국제 신뢰도 향상. 주요 연구내용 - ESPI를 이용한 원전설비의 열 변형에 관한 연구 - 한국표준형원전을 대상으로 한 국내 재료열화 종합 데이터베이스 구축 방법론에 대한 연구 - 열하중 및 압력에 의해 손상 발생의 가능성이 상대적으로 높은 원자로 압력용기에 대한 대상기기 용접부 선정에 관한 연구 기대효과 - 본 기술개발을 통하여 비접촉식 방법을 이용한 재료열화평가 및 주기적 안전성 평가에 따른 일관되게 적용될 수 있는 합리적인 평가 기반 제 공. - 국내의 제한된 연구자원에 대하여 재료 경년열화의 중요도 순서에 기반 한 효율적인 집행을 위한 기술적 기반 제공. - 원자력 분야 및 산업계에 대한 건전성 및 수명 평가 기술 개발에 활용 할 것으로 기대

307 (3) 잔류응력/계면 마이크로 손상 동시정량화 기술 개발 배경 및 필요성 - 기계구조용 첨단세라믹 기계부품소재는 기존의 금속재료와는 달리 elastic stiffness가 매우 커(즉, elastic strain이 매우 적음), 기존의 ESPI 등의 방법 등으로는 잔류응력 측정이 어려움 - 기존 X-선/중성자 회절 잔류응력 측정법보다 신속한 측정 및 표준화 용이 - 고내열성, 고내마모성 등의 특성을 가진 첨단세라믹 부품의 플랜트 등 극한 분위기에서의 사용이 증가되었으나, 관련 부품의 손상, 잔류응력, 물성 평가가 어려움 주요 연구내용 - LLS (Laser Luminescence Spectroscopy, 레이져분광법) 스펙트럼 신호 계측을 위한 최적 레이져 시스템 구성 - 하나의 레이져 분광 스펙트럼으로부터 특징량 파라미터를 추출하여, 잔류 응력 및 세라믹 박막계면 나노결함의 동시 정량화 분석. (미국 캘리포니아 대학 등을 중심으로 연구) - 정량 분석을 위한 표준시험편 실험적 DB 구축 및 Piezospectroscopic residual stress 이론적 modeling을 통한 잔류응력 정량화 - 첨단세라믹 기계부품, 다층나노박막, 열차폐코팅, 의료/바이오 세라믹 등에 이용되는 첨단 세라믹 재료에 대한 기법 확대 적용성 검토 기대효과 - 기존 금속소재에 적용되는 방법과는 달리, 첨단세라믹 부품의 잔류응력 측정 및 미세구조 기반 열화손상 평가를 위한 기술적 기반 제공 - 극한환경용 부품 및 원자력 부품의 건전성 및 수명 평가 기술 개발에 활용 할 것으로 기대

308 바. 구조건전성 상시감시 (SHM) (1) 원자력 발전소 건전성 감시를 위한 스마트 센서 시스템 개발 연구 배경 및 필요성 - 안전성 확보가 가장 중요하게 요구되는 시설 중의 하나인 원자력 발전 소는 원자로 내의 막대한 방사능과 에너지가 잠재적인 위험성을 안고 있음. - 20세기 들어서 급증한 자연 재해로 인한 원자력 발전소의 붕괴 등 자연 재해 감지와 이로 인한 구조물 이상 여부를 손쉽게 감지할 수 있는 통 합적 구조 건전성 감시 기술이 필요하게 되었음. - 특히, 최근 발생한 일본 지진에 의한 원자력 발전소 붕괴와 같이 지진에 대비하기 위한 구조 건전성 감시용 센서 시스템 개발은 필수적이라 할 수 있음. 주요 연구내용 - 원자력 발전소의 부근의 지진을 상시 감지할 수 있는 스마트 지진계 개발 연구 - 원자로 계통의 압력경계 면에서 균열 또는 냉각재의 누설을 감지할 수 있는 음향 및 누설 감시 스마트 센서 시스템 개발 연구 - 광섬유 센서를 이용한 광역적 방사선량 검출 기술 연구 기대효과 - 원자력 발전소의 안전성을 높임으로써 방사능 피폭을 방지할 수 있으며, 국내 자체 기술의 확보가 가능함. - 원자력 발전소 내부 안전 시스템 뿐만아니라 지진과 같은 외부적 요인 에 의한 안전 시스템을 구축할 수 있음. - 원자력 발전 설비의 안정적인 실시간 구조 진단이 가능해지며 관련 기 술의 수준은 물론 설비 운영 및 유지관리 전반에 대한 기술적인 신뢰성 이 크게 향상될 것으로 판단됨

309 (2) 해양 구조물의 실시간 구조 건전성 감시 연구 배경 및 필요성 - 해양 자원의 개발과 운송을 위한 해양 플랜트 및 파이프 등의 각종 해 양 구조물의 중요성은 크게 중요해지고 있으며, 통신을 위한 해저 케이 블 등의 다양한 형태의 해양 구조물이 존재함. - 천연 가스, 석유 등을 운송하는 파이프라인 및 해저 통신 케이블 등 이 와 같은 해양 구조물의 이상이 발생했을 경우 그 손실액과 국가 산업에 미치는 영향은 실로 막대하다고 할 수 있음. - 따라서 해양 구조물에 대한 구조 건전성 감시 연구는 국가적으로도 매 우 중요하다고 할 수 있음. 주요 연구내용 - 사면 붕괴와 같은 갑작으로 지반의 붕괴로 발생할 수 있는 파이프라인 및 해저 케이블 등과 같은 해양 구조물의 처짐 형상 감시 연구 - 수중 환경에서 부식의 영향을 고려하지 않을 수 있는 스마트 센서 시스 템 개발 연구 - 선박이나 각종 부유물에 의한 영향과 수압에 의한 하중 상태, 균열 발 생, 누설 등의 실시간 건전성 감시 연구 - 최근 급속한 발전과 연구가 집중되고 있는 해양 탐사를 위한 수중 로봇 의 건전성 상태 및 전력, 통신 테더 케이블 감시 등의 로봇 구조물 감시 기술 연구 기대효과 - 지상 구조물보다 건전성 검사가 더욱 어려웠던 해양 구조물의 안전성을 보장할 수 있으며, 해양 구조물 손상으로 인한 국가적 손해를 방지할 수 있음. - 국내외로 많이 진행되지 않은 새로운 연구 분야를 개척함으로써 세계적인 경쟁 체제에서 보다 앞선 기술의 선점과 관련 시장을 선도할 수 있음

310 (3) 분포형 광섬유 센서를 이용한 구조 건전성 감시 연구 배경 및 필요성 - 구조 건전성 감시 기술은 손상 감지 기법에 따라 크게 전체적 감시와 국부적 감시로 구분됨. 각각의 손상 감지 기법은 장단점을 갖고 있으며 서로의 장점을 융합한 구조 건전성 감시가 연구가 요구됨. - 분포형 광섬유 센서는 스마트 센서 중에 넓은 범위의 검사 영역을 한 라인의 센서로 변형률, 온도, 가속도 등의 다양한 물리량을 측정할 수 있는 유일한 센서이며, 국부적으로 발생하는 음향 방출 신호나 초음파 신호도 감지할 수 있어 미세 손상 크기 및 형태를 정량적으로 파악할 수 있음. - 따라서 전체적 감시와 국부적 감시를 융합한 구조 건전성 연구가 되기 위해서는 분포형 광섬유 센서가 필수적임. 주요 연구내용 - 분포형 광섬유 센서를 적용한 다양한 물리량 측정 및 이를 이용한 구조 물의 하중과 거동 상태의 실시간 모니터링 연구 - 대형 구조물의 손상 위험부 중심으로 발생할 수 있는 음향 방출 신호 및 초음파 신호 감지를 이용한 손상의 정량화 연구 기대효과 - 선박과 같은 중대형 기계 구조물, 토목 건축 구조물 설계 기술이 세계적 인 수준이기 때문에 분포형 광섬유 센서를 이용한 구조 건전성 감시 연 구를 통해 안전성을 높이고, 더 큰 가치를 갖는 구조물로 진화시킬 수 있음. - 구조물의 상태를 실시간으로 전체적인 감시를 하므로 더욱 빠르게 손상 발생 여부와 위치를 감지할 수 있는 시스템이 구축될 수 있음

311 사. 방사선 및 기타 (1) 대체 방사선원 기반 비파괴 검사 기술 개발 배경 및 필요성 - 선진국에서 방사선 투과 검사는 인체에 심각한 유해성으로 인해 산업계 에서 회피되고 있으며 점차 그 활용 비중이 낮아지고 있고 다른 비파괴 검사 기술로 대체되고 있는 추세임. - 그러나 국내에서는 아직도 그 비중이 절반을 상회하고 있어 작업자들의 심각한 위험요소가 되고 있어 방사선과 같은 성질을 가지는 대체 방사 원의 개발이 모색되어 왔음. - 국제적으로 이러한 대체 방사선원으로 특정 재료에 국한되기는 하지만 테 라헤르츠 기술과 마이크로파 기술이 투과성능이 우수해 연구개발이 활발히 진행되고 있어 국내에서도 이와 같은 기술 개발에 대한 투자가 필요함. - 또한 기 확보된 중성자 응용기술의 다양한 산업분야로의 확대적용 기술 에 대한 연구도 필요함 주요 연구내용 - 투과력은 우수하지만 안전성이 보장되는 새로운 광원의 원천기술 개발 - 테라헤르츠 분광장치 혹은 마이크로파의 유도관 설계/제작 기술 - 투과 영상 혹은 산란장의 영상화 기술 및 신호분석/장비 개발 - 중성자 응용 기술의 개발 기대효과 - 테라헤르츠파와 마이크로파는 복합재료, 의료, 전기회로, 농생명, 국방분 야 등 활용분야가 넓고 물질에 따른 고유 응답을 얻을 수 있어 향후 미 래의 비파괴 검사기술의 하나로서 기술적 파급효과가 큼. - 방사선 검사를 부분적으로 대체함으로서 안전한 비파괴 검사의 수행과 장시간 검사가 가능하여 검사품질의 향상과 신뢰도 증대에 크게 기여함

312 (2) 비파괴 검사용 첨단 방사선 광원 개발 배경 및 필요성 - 현재 선진 외국에서는 X-ray 선원을 자체 개발하여 사용하고 있으나 국 내에서는 방사선 선원으로 고준위 방사성 동위원소를 많이 사용하고 있 는데 이로 인한 피폭의 문제와 관리의 문제로 인한 사고의 위험이 높 음. - 국내에서는 전혀 X-ray 선원을 자체 개발하고 있지 못한 관계로 모두 수입에 의존하고 있으며 사용 중의 관리비용이 높아 비파괴 검사 비용 증대와 낮은 투자효율의 원인이 됨. - 최근에는 초소형 X-ray 선원, 초정밀 방사선 검사가 가능한 레이져 X-ray 기술, 펄스 X-ray나 이중 에너지 방사선원등이 개발되어 방사선 투과 검사의 정밀도와 품질이 많이 향상되고 있어 향후 방사선 검사의 선진화를 위한 방사선 원의 원천기술 개발이 절실함. 주요 연구내용 - 단파장 혹은 광대역 방사선 선원의 원천 설계기술 개발 - 방사선 차폐기술 및 필터 기술 개발 - 고에너지 절연 및 냉각기술 개발 혹은 X-ray 레이져 발생 기술 - 방사선 발생 제어 장치의 개발 기대효과 - 국내에서는 최초로 개발되는 방사선원으로서 그간 수입되던 고가의 장 비를 국산화하여 수입대체의 효과 및 중국등 세계시장으로의 수출 효 과. - 첨단 방사선원의 개발로 그간에 많이 사용되던 방사선 동위원소를 상당 부분 대체함으로서 작업자의 안전을 증대시키고 수리 및 관리 비용의 절감효과로 산업구조를 개선함. - 타 산업분야, 특히 의료분야에서의 활용이 예상되어 안정적인 시장을 확 보할 수 있어 비파괴 산업의 고부가가치와 고도화에 기여할 것으로 기대

313 (3) 타음법에 의한 배관의 침적물에 의한 폐색률 진단 기술 개발 배경 및 필요성 - 석유 화학 산업, 철강 산업의 절반 이상은 배관 설비로 되어 있음 - 배관 설비는 배관 내에 흐르는 유체의 종류에 따라 다르기는 하지만 배 관 내부에 침적물이 쌓이므로써 배관의 관 구경을 감소시켜 유체의 흐 름을 방해하여 설비 운전 효율을 감소시키는 원인이 되고 있음 - 긴 배관 설비 전체를 검사하는 데에는 많은 시간이 소요되므로, 설비의 사용 효율을 높이기 위해서는 운전 중 설비 배관에 대하여 간단하게 침 적 상태 진단하여 정밀 검사, 배관 교체 등 사후 조치를 취할 수 있는 기술이 필요함 주요 연구내용 - 타격에 의한 배관 구경 별 공진 모드 분석 연구 - 타격기의 표준화에 대한 연구 - 침적 상태에 따른 공진 모드 변화와 정량적 침적량(또는 폐색량) 분석 기법 연구 기대효과 - 배관 설비의 계속 운전을 가능하게 함으로써 생산 효율을 높임 - 시험이 간단하므로 설비 운전자가 시험할 수 있어 배관 설비의 상태에 대한 경향 관리가 가능함 - 정량적인 침적량 분석에 의한 배관 설비 운전 효율 향상에 기여

314 2. NDT 시스템 및 애로기술 개발 가. 초음파 (1) 배관 용접부 결함 탐상 및 가시화를 위한 위상배열 초음파 시스템 개발 배경 및 필요성 - 방사선투과 시험에 의한 작업자의 피폭을 줄이면서도 용접부 결함의 정량적 탐상 및 관리가 가능한 위상배열 초음파 탐상법의 개발 및 현장 적용 필요 - 일반적 초음파 탐상법으로는 용접부 내 결함의 방향이나 위치에 따라 상이한 탐상결과를 얻을 수 있으므로 초음파의 진행방향 및 집속이 용 이한 위상배열 기술의 개발이 요구됨. - 국내 연구기관에서 이미 많은 연구결과들이 발표되고 있으나 실제 산업 설비 현장에서는 이론적 배경이 취약하고 장비가 고가이므로 적용성이 매우 낮은 실정임. 비교적 저렴하게 국산화 개발되고 지속적인 사용자 교육이 필요함. 주요 연구내용 - 위상배열 시스템 국산화 개발 : 위상배열 탐촉자 및 빔 집속/전자스캔 기술 개발 : 다채널 구동 장치 설계/제작 : 결과 취득 및 가시화를 위한 화상 처리 기술 개발 - 위상배열 시스템 현장 적용 및 결과 분석 기술 개발 기대효과 - 방사능 투과 시험을 초음파 시험으로 대체하면 비파괴 검사자의 피폭을 줄일 수 있음. - 국내 산업설비 대상 기술의 적용 뿐 아니라 동남아, 중국 등을 비롯하여 장래 미국, 일본으로의 시스템 수출이 가능함

315 (2) 보온재가 덮인 배관 설비 두께 측정 모니터링 센서 및 network 기술 개발 배경 및 필요성 - 모든 배관 설비는 부식 및 침식에 의하여 두께가 감소함으로 이에 대한 측정을 정기적으로 수행하고 있으나. 보온재가 덮혀 있는 배관의 경우 에는 두께 측정을 위하여 측정 부위의 보온재를 제거해야 하는 번거로 움이 따름. - 현장에서는 보온재가 덮힌 배관에 대하여 보온재를 제거하지 않고 두께 측정하는 것을 필요로 함 - 주로 보온재가 덮힌 배관의 경우 약 150~300도 정도의 표면 온도를 지 니고 있으므로 현재의 초음파 두께 측정기로는 계속적인 부착이 불가능 함 - 따라서 고온에서 연속적으로 부착하여 사용할 수 있는 두께 측정용 초 음파 센서 및 측정 모듈 개발이 필요함 주요 연구내용 - 300도 정도에서 고온에서 연속으로 사용 가능한 초음파 센서 개발 - 부착된 각 센서의 측정 값을 monitoing 하기 위한 network 기술 개발 - 수신된 두께 측정 값 처리 및 관리 시스템 개발 기대효과 - 배관 설비의 경향 관리를 실시간적으로 가능하게 함으로써 설비의 안전 운전 및 운전 효율 향상 - 적절한 교체 시기를 산정할 수 있으므로 불필요한 시설 투자 절감 - 산업 설비 배관외에도 교량 및 공공시설물의 배관에도 적용 확대 가능

316 나. 적외선 열화상 (1) 원전설비 원격감시 radiometric 적외선열화상시스템 장치기술 개발 배경 및 필요성 - 원전 2차루프의 방사선에너지 진단, 에너지 설비 및 노후 플랜트들의 설 비 열화로 원전의 안전성 및 기계적 손상, 파손 가능성이 증대되고 있 는 상태에서, 점진적으로 장치의 안전성을 보완하고 있지만 매년 에너 지 기기류 및 중화학 플랜트의 폭발사고가 발생하고 있다. 플랜트의 인 화성 물질 누출, 에너지 누열 및 화재를 감시하고, 상시적으로 안전 여 부를 확인하며, 누설이나 누열의 조기발견 및 예방정비를 할 수 있는 솔루션이 요구 - 원전 시설물 동작 중의 이상진단이나 플랜트/시설의 설비 가동 중에 비 접촉으로 인화성 물질 누출, 초기 화재, 에너지 누열 등을 측정 및 감시 할 수 있는 효율적인 시스템 장치기술 개발 수요 증대 - 적외선 열화상 원전 계측 및 상태진단 시스템은 동작중인 기계류 및 전 기 시설물의 과부하, 중화학 플랜트의 고온, 고압의 주요부위를 24시간 상시적으로 모니터링하며, 이상 징후 진단 및 문제점 발견 시 원격제어, 알람경고 등의 조치를 통하여 사전 대응한 시스템이 필요 주요 연구내용 - 적외선-광학설계에 의한 고감도 온도 보상을 위한 고속 적외선 영상 monitoring 및 tracking platform 설계기술 연구 - Radiametric 열화상과 CCD 가시영상을 휴대용 적외선 카메라 화면상에 서 맵핑하여 에너지 및 플랜트 설비의 on-line image fusion 및 panorama 알고리즘 연구 - 방사선 차폐를 위한 Tele-optic 메커니즘 시스템구성을 통해 on-line상 에서 원전에서의 방사선 상태감시 - 에너지 누설 트렌드, 누적온도 분석 등 설정영역에 의한 에너지 진단 상 태감시에 적합한 uncertainty-based 정량화 신뢰성 기술연구

317 - 지능형 CCD와 감시 적용에 필요한 적외선 imaging pre-processing 기술 및 웹기반 영상감시 추적 적외선-LED tracker 적외선장치 기술 연구 - 복합 무선 적외선 감시경보 시스템을 위한 원격 long-term ubiquitous network 및 근-적외선 영상추출 광학센서 장치기술 개발 기대효과 - 적외선 열화상을 이용한 원전설비의 방사선 상태감시, 석유, 화학 플랜 트 설비의 인화성 물질누출, 에너지 누열, 화재 감시응용기술의 실용화 로 관련 원천 기술의 국산화 및 노후 플랜트 설비의 결함 조기발견, 예 방 정비로 설비 신뢰성 증가 - 그린건물, 철강제품의 생산 및 공정제어 분야로의 열화상 분석 기술 파 급 효과 및 전자제품 QC 분야로의 열화상 분석기술 파급 시너지 효과 - passive 건물에너지 손실 진단, 회천체 시설물의 에너지 상태감시, 정유 및 화학반응 화학설비 감시 및 철강제품의 품질관리에 활용 크랙, 구멍 등의 품질 불량이 압연 프로세스 결함 검출

318 다. 전자기 (1) 펄스와전류 탐상 장비 개발 배경 및 필요성 - 펄스에 포함된 광범위한 주파수 성분 활용으로 피검사체에 대한 더 많 은 정보 수집이 가능하며, 검사대상 또한 확대됨 - 에너지 소비가 적어 고전압 사용이 가능하므로 강자성체의 포화 검사도 가능 - 코팅이나 보온재를 제거하지 않고도 탄소강의 부식이나 두께 감육 검사 가능 - 비자성체인 항공기 표면의 층간 부식이나 밑층에 숨겨진 결함 발견에 유용 - Lift-off 변화에 둔감하고, 신호의 영상화가 가능함 - 개발되어 있는 탐상장비가 많지 않고, 배관, 해양 구조물, 항공기 검사 등에 사용될 수 있어 수요는 많을 것으로 예상되는 바, 탐상장비의 개 발을 서둘러 시장을 선점할 필요가 있음. 주요 연구내용 - 수치 모델링을 통한 input pulse 설계, 탐촉자 형태 및 배치 연구 - 모사신호의 특성을 파악하여 신호처리 알고리즘 개발 - 수치 모델링을 통한 신호특성 파악으로 탐촉자의 효율성 평가 및 최적 설계 - 최적설계된 탐촉자 제작 및 펄스와전류 탐상장비 개발 - 탐상신호 처리를 위한 software 개발 기대효과 - 이론과 실험을 통한 상호 보완으로 보다 완벽하고 효율적인 장비 개발 - 항공기 표면, 선박이나 해양 구조물의 검사에 유용하게 활용 - 발전설비 배관의 보온재를 벗기지 않고도 검사가 가능하므로 경제적 - 자성체와 비자성체의 검사에 공통으로 사용가능하므로 활용범위가 넓음

319 라. 구조건전성 상시감시 (SHM) (1) 마그네틱 센서를 이용한 케이블 구조물의 비파괴검사기술 개발 배경 및 필요성 - 장기간 사용으로 노후화된 케이블 구조물(승강기, 케이블카, 산업설비, 크레인 등)이 점차 증가함으로 안전사고 유발요인이 급증함. - 이러한 구조물에서 케이블이 파괴된다면 안전에 미치는 심각한 영향과 사회적인 불안감이 조성됨. - 케이블 구조물의 안전성은 외관상으로 예측하기가 거의 불가능함. - 따라서 장력 및 부식 등을 정량적이고 객관적으로 검사할 수 있는 체계 의 마련이 시급함. 주요 연구내용 - 케이블 구조물에 적용 가능한 마그네틱 센서의 개발 - 케이블의 단선, 부식 등에 대한 비파괴검사기술 연구 - 마그네틱 센서를 이용한 케이블의 손상 정도의 정량적 측정 기술 연구 기대효과 - 케이블 구조물 관리를 위한 센서 기술의 확보와 안전성 향상이 가능함. - 효율적인 케이블 구조물 유지관리 방안의 제시로 사고로 인한 물적, 인 적 피해 예방에 따른 경제적인 효과를 기대할 수 있음

320 마. 방사선 (1) 방사선 검사 대체용 초음파 검사 기술 개발 배경 및 필요성 - 방사선 투과 검사는 방사선 피폭으로 인한 안전성의 문제로 초음파를 활용한 검사 기법으로의 대체가 세계적인 추세임. - 선진국에서는 방사선 검사의 활용비율이 점차 낮아지고 있으나(25% 수 준) 국내에서는 오히려 고준위의 방사선 검사 비율(50% 내외)이 늘고 있어 비파괴 검사자의 건강은 물론 비파괴검사기술 발전에 저해요인이 되고 있음. - 그동안 위상배열, Air-coupled 초음파, 레이져 초음파 등이 개발되어 발 전하고 있으나 아직까지는 방사선 검사를 대신할 수 있는 원천 기술개 발이 이루어져 있지 못한 실정임. 주요 연구내용 - 금속용접부등에서 내부 투과검사와 영상화가 가능한 초음파 센서 기술 개발 - 금속 재료의 이종방향성과 경계면 특성 해석 초음파 전파 모델 개발 및 해석 - 금속 재료 내부에 발생 가능한 결함 영상화 기술 기대효과 - 금속 재료에 대한 방사선 대체 초음파 기술 개발로 작업자의 인명을 보 호하고 비파괴검사의 신뢰성을 확보할 수 있어 선진화된 안전한 비파괴 산업 기반을 구축. - 다양한 재질의 구조물에 대해 진단이 가능하여, 산업적 파급효과가 크며 해외로의 비파괴 검사 기술 수출이 예상되어 새로운 수출 산업으로 도약

321 (2) Computed Radiograpy(CR) 장비를 사용한 방사선투과검사 기술의 표준화 연구 배경 및 필요성 - Digital 기술의 발전으로 방사선투과검사에도 CR 장비의 활용이 도입되고 있음. - 현재 방사선투과검사에 사용되는 필름은 의료계의 필름 사용 축소로 필 름 시장이 축소되고, 필름의 원자재의 하나인 은의 고갈 현상으로 향후 필름 생산은 감소될 수 밖에 없으며, 가격도 계속 인상되어 갈 것이므 로, 필름을 사용하지 않는 digital radiography에 대한 수요는 자연적으 로 증가될 것임 - 국제적으로 CR 장비에 대한 규격은 마련되어 이에 맞는 장비가 보급되 고 있으나, 비파괴검사 현장에서는 작업 및 평가에 대한 표준화가 마련 되어 있지 않아 결과에 대한 평가가 작업자마다 다르게 나타나고 있음 - 현재 강용접부에 대한 방사선투과검사는 KS B 0845에 의해 수행되고 있는데 이 와 같이 CR을 사용할 때도 SFD 및 평가 농도 기준 등이 요구되며, 또한 필름 대 신 사용하는 image plate 특성에 따른 적정 노출 시간 기준 마련이 필요함 주요 연구내용 - image plate에 따른 방사선원 강도 및 노출 시간에 따른 image 농도 변화에 대한 연구 - 필름 image와의 비교 분석을 통한 결함 판정 기준에 관한 연구 기대효과 - 현재 수행 중인 필름을 사용한 방사선투과검사기술을 CR의 image plate를 사용한 방사선투과검사 기술로 전환함으로써 방사선투과검사의 생산성 향상에 기여 - 저 강도의 방사선원을 사용할 수 있는 기술이므로 방사선투과검사 작업 종사자의 방사선 피폭량 절감 - 필름 현상 과정이 생략되므로 현상으로 인한 환경 오염물질 미 생성 - 결과를 판독 가능한 digital 영상으로 저장함으로써 원격 판독 및 결과 의 정보 공유로 인한 관리 체계 간소화

322 바. 범용장비의 국산화 개발 배경 및 필요성 - 고도의 안전진단 및 품질관리를 위한 첨단 NDT장비 수요가 급등하고 있음 - 국내에서 검사장비의 90%이상을 수입에 의존하고 일부 부속 및 단순장비만 국산화되어 있음 주요 연구내용 - 범용 휴대용 X선발생장치 개발 - 보급형 초음파탐상장치의 개발 - 고가이고 수입의존도 높은 자동UT, 위상배열초음파시스템, TOFD, IRIS 초음파탐상기 등의 개발 공급 - PMI장비, MFL장비 등 기대효과 - 수요가 큰 비파괴검사 장비의 국산화로 검사비용 절감 및 수입대체 - 새로운 수출 품목으로 육성 - 비파괴검사 기술 선진화

323 3. 융합 NDT기술 개발 (대형과제) (1) 극미세 배열형 초음파 탐촉자 설계/제작 공정 개발 및 비파괴응용 배경 및 필요성 - 비파괴 검사의 검사결과에 대한 신뢰성 향상 등에 필요한 초음파 탐촉 자의 고감도화 및 고분해능이 요구됨. - 비파괴 검사가 필요한 대상설비가 다양화됨에 따라 형상이 복잡하거나, 접근이 어려운 설비에 대한 초음파 탐상법 적용이 요구되며, 이에 적합 한 탐촉자의 개발도 필수적으로 요구됨. - 초음파 빔의 전파 방향과 집속 등의 전자적 조절, 탐상결과의 2차원 혹은 3차원 화상처리를 위한 1D 또는 2D 배열형 탐촉자의 제작 공정 개발이 필요. 주요 연구내용 - cmut 및 pmut 초음파 송수신 모델링 및 최적 설계 기술 개발 - cmut 및 pmut 제작 MEMS 공정 개발 - cmut 및 pmut 구동 및 신호처리 기술 개발 - cmut 및 pmut를 이용한 비파괴 초음파 탐상 응용 기술 개발 기대효과 - 기존의 초음파 기반 비파괴 검사기술의 한계를 극복할 수 있는 기술로 서 비파괴 검사의 신뢰성 향상에 기여함. - 고감도 및 고분해능의 비파괴 결함 검출 기술에 활용 가능하며 비파괴 검사 기술의 대상범위를 크게 확장할 수 있음. - 기존의 산업설비 비파괴검사뿐만 아니라 의료 및 바이오 분야에도 활용 가능함. * cmut : capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer * pmut : piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer

324 (2) 방사선 피폭저감용 RT 로봇 기술 개발 배경 및 필요성 년 현대중공업 비파괴 검사요원들의 방사선 과다 피폭으로 사망하 는 사고가 발생하여 자동화나 무인화가 지속적으로 요구됨. - 현재 선진국은 전체 비파괴검사에서 방사선 검사가 약 25% 정도의 비 중을 보이고 있는 반면 국내에서는 50%를 상회하는 높은 비중을 차지 하고 있어 상대적으로 많은 현장 검사자들이 방사선에 노출되고 있음. - 국내에서는 아직까지 비파괴 검사가 필요한 중공업/원전/에너지 분야 등 에서 방사선 검사가 판독의 용이성과 신뢰성이 높아 다른 방법에 비해 월등히 선호되고 있음, - 국내 방사선 검사업체의 규모가 영세하고 전문화되어 있지 못해 저임금 인력 위주의 검사를 형태가 이루어짐으로서 검사품질의 저하와 근로조 건 악화가 심각한 상태로서 비파괴 산업의 전문화에 장애가 되고 있어 서, 방사선 피폭을 저감할 수 있고 검사의 품질을 대폭 개선할 수 있는 자동 검사 로봇 기술의 개발이 필요함. 주요 연구내용 - 방사선 비파괴 검사를 유선 또는 무선으로 수행하는 로봇 시스템 개발 - 방사선의 피폭에도 장시간의 수명과 안전성을 보장하는 로봇 재료 및 제어 기술. - 전통적인 필름을 대체하는 DR(digital Radiography) 및 영상화 기술 구현 기대효과 - 장시간 방사선 검사 작업에서도 안정적이고 신뢰성이 높은 비파괴 검사 와 진단 기법 확립으로 국가기간 시설물의 안전성 확보. - 방사선 피폭 저감에 의한 작업자의 인명 보호와 비파괴 산업의 고부가 가치 실현

325 (3) 원전 경년열화관리 기반구축 배경 및 필요성 - 우리나라 원전이 고리1호기를 시작으로 턴 키 방식으로 도입되었기 때문 에 비파괴검사기술은 미국의 웨스팅하우스나 SWRI, Zemens, Zetec 등에 서 도입되어 현재까지 기술 개발 없이 사용되고 있음 - 현재 수행중인 비파괴검사 항목은 원자로 용기 자동 초음파검사, 원자로 헤드 관통관 검사, 증기발생기 와전류탐상검사 등이 있는데, 이러한 검사 에 대해서 현재 국내 연구진 들이 개발할 수 있는 능력이 있음에도 불구 하고 개발된 예는 거의 없음 - 특히, UAE 원전에 대한 비파괴검사도 국내 비파괴검사업체에서 검사를 수행할 예정이나 검사기술은 미국에서 도입된 비파괴검사기술을 적용하고 있는 실정임 - 따라서, 계속운전에 사용될 첨단 비파괴검사 기법 개발 및 현재 사용중인 가동중검사 비파괴검사 검사기술 및 장치의 국산화가 필요한 실정임 주요 연구내용 - 이종금속 용접부 검사, 탄소강 배관 감육검사, 소구경 배관 일회검사, 매 설배관 및 탱크검사 등 원전 장수명화에 필요한 경년열화관리 프로그램의 기반 구축 기대효과 - 후쿠시마 사건 이후 안전성 관련 기기 및 배관 특히 원자로에 대한 비파 괴검사를 현행보다 강화시키고 해외원전에서 사고를 경험하였던 부위에 대한 검사를 강화하는 추세에 대응

326 제 Ⅳ 장 비파괴검사 기술의 활용촉진 제1절 추진배경 및 1차 진흥계획에서의 추진성과 제2절 NDT기술의 전주기적 적용 및 제도개선 제3절 국제교류 및 기업의 해외진출 확대지원 제4절 NDT기술 및 안전검사문화에 대한 사회적 인식제고

327 제 Ⅳ 장 비파괴검사 기술의 활용촉진 제1절 추진배경 및 1차 진흥계획에서의 추진성과 1. 기술 활용촉진 부문 추진배경 가. 안전진단문화에 대한 사회적 인식제고 사회 각 분야에서 안전진단의 핵심요소기술인 비파괴검사기술의 중요성에 대한 인식이 매우 부족 - 인위재해성 대형사고의 발생에 대비한 실천적 방안의 모색이 미흡 일반 국민이 쉽게 공감대를 형성할 수 있는 홍보방안을 통한 비파괴검사기술 관련 안전검사문화의 확산 필요 나. NDT 기술의 전주기적 적용 및 제도개선 안전진단 관련 8개 부처 20개 법률에서 서로 상이한 NDT 기술기준이 규정 되어 있고, 열화상 중성자 음향방출과 같은 새로운 NDT 기술 등은 아직 기술 기준이 마련되지 않아 이에 대한 제도 정비가 필요 최근 공공시설물 다중 이용시설의 안전성 향상에 관한 사회적 관심이 증대됨에 따라 안전 진단에 관한 명확한 NDT 기술기준이 요구됨 방사선방호 규제 합리화 및 규제효율성 검증에 적용할 수 있는 안전관리 자료를 체계적으로 관리 - 비파괴검사 종사자의 피폭저감화를 위한 방사선피폭선량 관리의 표준화가 필요 다. 국제교류 및 기업의 해외진출 확대 지원 해외 시장에 관한 정보부족 및 해외진출 경험이 부족한 실정임 - 각국의 NDT 시장규모, 실태자료에 대한 정보 및 선진국과의 기술교류, 국제 협력 외국진출경험이 적고, - 해외검사 용역의 수주를 위한 방법, 절차, 관련규정(법률) 및 위험요소 분석 등에 대한 전문인력이 부족 각국의 기술수준에 따른 체계적인 시장진출 전략수립과 기술서비스업 개방에 대한 대비가 필요

328 2. 1차 진흥계획에서의 기술 활용촉진 추진성과 가. 안전진단문화에 대한 사회적 인식제고 일반국민 대상 홍보활동 실적 - 11년 6/30~7/3, 일산 KINTEX에서 개최된 제1회 세계 원자력 방사선 엑스포에서 비파괴검사 홍보부스를 운영 - 11년 일반 국민, 학생 등을 위한 비파괴검사 홍보용 동영상 제작( 12년부터 일반대중에 배포 예정) 일반 국민을 대상으로 하는 비파괴검사 홍보활동은 아직 초기단계에 머물러 있는 수준이라 할 수 있으며, 홍보전문가에 의한 체계적인 전략과 구체적인 접근방안이 필요한 시점임. 나. NDT 기술의 전주기적 적용 및 제도개선 정책연구는 수행하였으나 실제로 제도개선 및 기술기준의 정비는 시행되지 못함. - 정책연구 수행 : 비파괴검사관련 법령 제도의 합리적 개선방안 연구( 10년 4월, 한국비파괴검사협회) - 정부 부처 간 의견 조정을 위한 기술위원회의 폐지가 가장 큰 원인으로 이를 대체할 만한 협의기구 또는 전담조직의 구성이 반드시 필요함. 다. 국제교류 및 기업의 해외진출 확대 지원 해외진출 확대를 위한 정부지원시스템 구축 - 교육과학기술부가 지원하는 원자력기술수출지원단이 07년 3월에 구성되어 현재까지 운영 중이며 비파괴검사분과(간사기관 : 한국비파괴검사협회)의 운영을 통해 애로사항 해결 및 정보교류 네트워크를 구축 운영 중 - 수출지원단에서는 해외수출 관련 정보공유를 위한 홈페이지를 구축 운영 중 ( 수출기관 CEO들의 협력을 위한 AtomXport 클럽을 10 년 12월에 조직하는 등 다양한 활동을 추진하고 있음

329 정책연구보고서 및 해외조사자료(정보안내서) 발간(협회) - 방사선비파괴검사기술 수출 촉진을 위한 수출대상국 원자력법 및 각종 규제사항에 대한 연구( 07, 한국비파괴검사협회) - 비파괴검사의 해외진출 현황과 전망( 09, 한국비파괴검사협회) 외국 비파괴검사관련 기관과 다양한 교류활동 수행 - 비파괴검사협회는 일본 비파괴검사공업회(JANDT)와 09년부터 상호교류를 시작하여 2회( 10년, 11년)에 걸친 일본방문을 통해 신기술 개발현황 및 방사선작업현황 등을 견학조사 하였고, 11년 9월에는 상호협력 및 정기교류회 운영 등을 위한 MOU를 체결함. - 비파괴검사학회는 국제표준에 부합하는 기술자격제도의 도입을 위해 일본 비파괴검사협회(JSNDI) 및 영국 BINDT와 교류를 계속하고 있으며 11년 BINDT와 MOU체결 및 ISO포럼을 개최(10월)한 바 있음. 해외진출 확대를 위한 정부차원의 지원과 관련 기관의 노력은 다소간 어느 정도의 성과를 거두었다고 할 수 있으나, 전체적으로 보면 지원규모가 아직은 적은 편이고 특히 비파괴검사 분야에 대해서는 매우 미미한 수준이다. 최근 UAE 원전 수출로 인해 국내 비파괴검사업체의 해외진출이 점점 증가할 것으로 보이는 현 시점에서 좀 더 적극적인 지원방안이 요구됨

330 제2절 NDT기술의 전주기적 적용 및 제도개선 1. 비파괴검사관련 제도현황 가. 비파괴검사 등록기준 비파괴검사기술과 관련하여 정부는 2005년 3월, 비파괴검사기술의 진흥 및 관리에 관한 법률 (이하 'NDT법')이 제정하였으며 이에 따라 비파괴검사를 업으로 하고자 하는 자는 교육과학기술부 장관에게 등록하도록 하고 있음. NDT법에서 비파괴검사를 업으로 하고자 할 때 등록하도록 정하고 있는 검사방법은 다음의 11가지 검사방법임. 1. 방사선비파괴검사 2. 초음파비파괴검사 3. 자기비파괴검사 4. 침투비파괴검사 5. 와전류비파괴검사 6. 누설비파괴검사 7. 그 밖의 검사(음향방출, 육안, 열화상, 중성자, 응력측정) 그러나 현재 NDT법에서 정하는 등록기준은 자체 기준이 아니라 다른 법령인 엔지니어링산업진흥법을 준용하고 있어 의도하지 않게 다른 법령에 의해 등 록기준이 변경될 수 있는 문제점을 지니고 있음. - 비파괴검사업을 등록하기 위해서는 비파괴검사기술진흥법 시행령 별표1의 등록기준을 만족하여야 하는데 기술인력은 엔지니어링산업진흥법 시행령 별표3의 규정을 준용하도록 규정하고 있으며, 장비기준은 방법별로 1조 이상 (다만, 방사선비파괴검사의 경우는 감마선조사기 5조 이상 및 방사선발생장 치 2조 이상)을 만족해야 함. 이와 별도로 다른 법령에 의한 비파괴검사를 수행하고자 할 경우에는 해당 법령에서 정한 기준을 등록기준으로 갈음하고 있음. - 방사선비파괴검사는 원자력안전법에서 규정하는 방사선투과검사와 본질적 으로 동일한 것임. 그러나 현재 방사선투과검사를 전문으로 하는 이동사용 기관에 대한 원자력안전법의 허가기준과 NDT법에 의한 방사선비파괴검사 업체의 등록기준이 서로 상이하며, 이로 인해 동일한 대상에 대해 두 개의 법령에 의해 규제를 받아야 하는 문제점도 뒤따르고 있음

331 [표 4-1] 엔지니어링산업진흥법 시행령 별표3. : 엔지니어링사업자의 신고기준 기술인력 필수기술인력 1. 기술사 2. 기사 3. 산업기사의 자격을 취득한 후 2년 이상 해당 기술분야의 업무를 수행한 경력이 있는 자 4. 과학기술분야(정보처리부문의 경우에는 과학 기술분야 외의 분야를 포함한다)의 학사 이 상의 학위를 가진 자 5. 전문대학의 과학기술분야(정보처리부문의 경 우에는 과학기술분야 외의 분야를 포함한다) 를 졸업한 후 3년 이상 해당기술분야의 업무 를 수행한 경력이 있는 자 1. 기술사 2. 기사의 자격을 취득한 후 7년 이상 해당기술분 야의 업무를 수행한 경력이 있는 자 3. 산업기사의 자격을 취득한 후 10년 이상 해당 기술분야의 업무를 수행한 경력이 있는 자 4. 박사 5. 석사학위를 취득한 후 6년 이상 해당 기술분야 의 업무를 수행한 경력이 있는 자 6. 학사학위를 취득한 후 9년 이상 해당 기술분야 의 업무를 수행한 경력이 있는 자 7. 전문대학을 졸업한 후 12년 이상 해당 기술분 야의 업무를 수행한 경력이 있는 자 [표 4-2] 비파괴검사업 등록기준(장비) 종 목 별 장 비 가. 방사선비파괴검사 감마선조사기 5조 이상 및 X선 발생장치 2조 이상 나. 초음파비파괴검사 초음파탐상장치 : 1조 이상 다. 자기비파괴검사 검사장치 : 1조 이상 라. 침투비파괴검사 검사장치 : 1조 이상 마. 와전류비파괴검사 검사장치 : 1조 이상 바. 누설비파괴검사 검사장치 : 1조 이상 사. 그 밖의 비파괴검사 검사장치 : 1조 이상 주) 사업자가 등록을 신청한 검사방법별로 필요한 장비에 한하여 장비기준을 적용 [표 4-3] 원자력안전법의 이동사용(비파괴검사) 허가기준 면허 취득자 기술인력 - 방사선취급감독자면허 또는 방사선관리기술사 자격 취득자 : 2인 이상(이 중 1인은 방사선투 과검사수행경력 1년 이상인 자) - 방사성동위원소취급자일반면허 취득자 : 2인 이상 기술자격 취득자 - 비파괴검사 기사 : 1인 이상 - 비파괴검사 산업기사 : 2인 이상 - 비파괴검사 기능사 : 2인 이상 장비 방사선투과검사 장비 : 5대 이상 방사선 측정장비 - 방사선측정기 : 5대 이상 - 방사선경보기 : 10개 이상 - 포켓도시메터 : 10개 이상 방사선 방호장비 - 콜리메터(10밀리미터 이상) : 10개 이상 - 경고등 : 10개 이상 방사선원 운반 전용차량 : 4대 이상 (승용차를 제외한다)

332 나. 비파괴검사 관련 개별법령 현황 비파괴검사는 국내 대부분의 산업분야에 적용되고 있고 검사의 대상과 방법 등 을 각 개별법령에서 별도로 정하고 있는데, 각 개별법령의 현황은 다음과 같음. [표 4-4] 비파괴검사 관련 개별법령 현황 소관 부서 지 식 경 제 부 정 보 통 신 부 고용노 동 부 행정안 전부 국토해 양부 원자력 안전위 원회 관련법령 비파괴검사 관련 내용 주 관리기관 전기사업법 전기설비 사용 전, 정기검사 : 용접부, 재료 전기안전공사 에너지합리화법 용기,보일러,열사용기자재의 제조 설치 검사 : 용접부, 재료 에너지관리공단 고압가스안전관리법 용기, 설비, 시설, 배관중간, 완성검사 : 용접부 한국가스안전공사 도시가스안전관리법 시공감리, 완성 정기검사 : 용접부 한국가스안전공사 액화석유가스 안전 및 사업관리법 중간 완성 정기검사 : 용접부, 재료 한국가스안전공사 송유관 사업법 완성 사용 정기검사 한국가스안전공사 집단에너지사업법 열수송관의 용접부 한국지역난방공사 시설물의 안전관리에 댐,터널,건축물,교량의 정기 정밀 점검, 초기 공공관리주체, 관한 특별법 긴급 검사 시설안전공단 도로의 유지보수등에 공공관리주체, 교량의 정기 정밀 점검, 초기 긴급 검사 관한규칙 한국시설안전공단 도시철도차량 안전기준에관한규칙 구조체에 균열 훼손 부식 등의 결함검사 도시철도관리공단 항공법 항공기 부품 건설교통부 건설기계 관리법 산업안전보건법 소방법 건설기계설비에 균열 없을것 유해 위험 기계 기구 설비, 리프트, 승강기,크 레인,프레스의 설계 완성 성능 정기검사 위험물 저장시설의 사전 후 검사 위험물탱크안전성능시험, 한국산업안전공단 소방서장 소방검정공사 선박안전법 선체 하역 장비 등의 제조 정기 중간 특별검사 한국선급협회 항만법 항만시설의 제조 설치 정기 검사 시도지사 지방항만청 원자력안전법 원자력발전 압력 사용기기 한국원자력안전기술원 위와 같이 비파괴검사와 관련된 법령이 각 정부부처별로 분산되어 있음에 따라 비파괴검사의 종합적인 개선과 발전을 위해서는 전체 법령에 대한 연구와 개선노력이 필수적이며, NDT법 제정 당시 각 개별법령의 원활한 조율과 부처 간 의견 조정을 위해 비파괴검사기술위원회를 설치하도록 하 였으나 정부의 위원회 정비 방침에 의해 관련조항이 2010년 3월에 삭제되 어 기능수행에 제도적인 해결방법에는 문제가 있는 상황임

333 다. NDT법 정비의 필요성 지난 2005년 3월, 제정된 NDT법이 시행된 지 약 6년이라는 시간이 경과했다. 법령이 시행되고 법제정 초기에 고려하지 못했던 실제 적용상의 문제점이 여기저기서 발견되고 있다. 몇 가지를 예로 들자면 비파괴검사업 등록기준의 적절성 문제는 초기부터 현재까지 여전히 논란의 대상이고, 비파괴검사자의 자격요건(ASNT 자격자 배제 등), 과태료 및 행정처분 기준의 형평성 등의 문제가 계속 논란의 소지가 있는 부분이다. 특히 과태료 및 행정처분 기준의 경우에는 과거 검사자의 부정행위에 대한 처 벌기준이 미약(과태료 100만원)하다는 감사원의 지적( 06년)이 있었고 행정처 분 기준과 관련해서는 단 1회의 위반행위 만으로 업무정지 또는 등록취소를 처분하는 현재의 기준에 문제가 있다는 규제개혁위원회의 지적( 08~09년)도 있었다. 따라서 지난 6년간의 법령 시행결과를 토대로 구석구석 존재하는 세부적인 문제점들을 도출하고 이를 정리하고 최종적으로는 합리적으로 개선방안을 도출 반영함으로써 비파괴검사 기술의 진흥이라는 법령 본연의 목적을 달 성할 수 있도록 전반적인 차원에서의 법령 정비가 반드시 필요한 사안이라 할 것이다. 2. 비파괴검사관련 주요 제도개선 항목 가. 비파괴검사업 등록기준 현행 비파괴검사업 등록기준은 엔지니어링산업진흥법(이하 엔지니어링법 ) 의 인력기준을 준용하고 있으며 여기서 비파괴검사는 엔지니어링법에서 원 자력분야에 속해있다. 엔지니어링법은 2011년 5월부터 법률개정을 통해 기 존과는 다른 인력기준을 제시하고 있고 향후에도 계속 변화할 것으로 보인 다(학력기준 폐지). 따라서 현재의 상황 속에 비파괴검사업 등록기준은 엔지니어링법의 변화에 따라 매번 인력기준이 변경되는 상황이라 할 것이며, 실제 등록과정에 있어 서도 전공과목 등의 세부적인 문제가 존재하고 비파괴검사업체가 엔지니어 링업에 의한 이중신고를 하는 등의 문제가 아직 남아있는 현실이다

334 [표 4-5] 엔지니어링법사업 인력기준 변경내용 2011년 4월 30일까지 2011년 5월 1일 이후 엔지니어 신고기준 기술인력 필수기술인력 링사업의 종류 기술인력 사무실 업무범위 가. 기술사자격을 가진 사람 나. 기사자격을 가진 사람 다. 산업기사의 자격을 취득한 후 2년 이상 해당 기술분야 의 업무를 수행한 경력이 있는 사람 라. 과학기술분야(정보처리부 문의 경우에는 과학기술분 야 외의 분야를 포함한다) 의 학사 이상의 학위를 가 진 사람 마. 전문대학의 과학기술분야 (정보처리부문의 경우에는 과학기술분야외의 분야를 포함한다)를 졸업한 후 3년 이상 해당 기술분야의 업무 를 수행한 경력이 있는 사 람 가. 기술사자격을 가진 사람 별표 2 제2호가목 엔지니어링업을 엔지니어링활 나. 기사의 자격을 취득한 후 에 따른 특급기술 수행하는 데 필 동 7년 이상 해당 기술분야의 업무를 수행한 경력이 있는 엔 지 니 어 자 1명 이상을 포 요한 사무실을 사람 링업 함하여 같은 목에 보유할 것 따른 기술계엔지 다. 산업기사의 자격을 취득한 니어링기술자 5명 후 10년 이상 해당 기술분야 이상 의 업무를 수행한 경력이 있 는 사람 라. 박사를 가진 사람 별표 2 제2호가목 엔지니어링컨설 법 제2조제1 마. 석사학위를 취득한 후 6년 에 따른 특급기술 팅업을 수행하 호가목에 따 이상 해당 기술분야의 업무 자 1명 이상 는 데 필요한 른 연구, 기 를 수행한 경력이 있는 사람 사무실을 보유 획, 자문, 지 엔 지 니 어 바. 학사학위를 취득한 후 9년 할 것 도 링 이상 해당 기술분야의 업무 컨설팅업 를 수행한 경력이 있는 사람 사. 전문대학을 졸업한 후 12 년 이상 해당 기술분야의 업 무를 수행한 경력이 있는 사 람 아울러 장비기준도 개선의 필요성이 있는데, 현재 원자력법의 이동사용과 NDT법의 방사선비파괴검사는 근본적으로 하나이다(다시 말해 동일한 것이 다). 현재 같은 사항에 대해 두 법이 다른 기준을 요구하는데 원자력법의 경우 방사선투과검사장비(감마선조사기와 방사선발생장치) 5대를 요구하고 있으며 NDT법에서는 감마선조사기 5대와 방사선발생장치 2대를 요구하고 있으며, 원자력법에서는 방사성동위원소와 방사선발생장치에 대해 각각 허 가를 받을 수 있으나 NDT법에서는 불가능한 측면이 있다. 따라서 현재의 등록기준을 크게 훼손하지 아니하는 범위에서 인력기준은 자체적인 기준안을 마련하고 장비기준은 원자력법과의 연결성을 감안하여 적절히 개정하는 것이 필요할 것이다

335 나. 대가기준 및 사업수행 능력 평가기준 현재 NDT 검사단가에 있어 가장 큰 문제점은 용역단가가 비현실적으로 너무 낮다는 것이며, 이러한 낮은 용역단가 조차 입찰 시에 발주자의 기술적 요령 (가격경쟁 유도)에 따라 업계에서 이를 준수하지 않음으로 인해 자승자박의 경향이 계속되고 있다. 자유경쟁 및 저가입찰 등의 문제는 자유경제 체제에서 는 필요한 제도이지만, 지나친 경쟁 및 단가의 하락은 향후 이 업종의 몰락 및 검사결과 부실 등으로 자연스럽게 이어질 수 있다. 따라서 비파괴검사 사업자로 하여금 기술제공의 질적인 향상과 함께 비파괴 검사용역대가의 적정산정을 위한 기준을 새로이 정하여 품질관리, 품질보증을 할 수 있도록 검사방법별 표준품셈을 마련하는 노력이 필요하다. 따라서 이를 위해 NDT검사에 대한 비정상적인 낮은 단가를 유지하고 있는지에 대한 연구가 필요하며, 저가의 수준이 어느 정도인가를 정함으로 가격에 대한 최소기준을 정 하여 비정상적인 저가입찰을 방지하여야 한다. 현행 NDT법에서는 비파괴검사에 대한 적정 검사대가 기준을 정하지 않고 있는데 최초 법 제정 시 엔지니어링기술진흥법과 중복 적용 등의 문제로 배제된 바 있다. 그러나 이 문제로 인해 정작 법령 시행에도 불구하고 검사 단가의 저하 및 부실검사의 문제는 여전히 존재하고 이를 해결할 방안 또 한 보이지 않고 있다. 정확하고 신뢰성 있는 검사를 위해 그에 적정한 대가 는 매우 필수적인 것이며 그런 의미에서 NDT법에 의한 비파괴검사 표준품 셈 제정 등 적정 대가기준 및 비파괴검사업체의 적절한 사업수행 능력을 평가하고 이를 입찰 등에 반영하기 위한 제도적 장치가 반드시 마련되어야 할 것이다. 다. 검사자의 자격기준 NDT법 제13조(비파괴검사업무 수행의 절차 등)에 근거하여 비파괴검사를 실시할 수 있는 검사자의 자격은 국가기술자격자 또는 ISO에 의한 자격자 및 방사선비파괴검사의 경우 원자력법에 의한 교육이수자이다. 현재 국가기술자격법이 방사선, 초음파, 자기, 침투, 와전류, 누설에 국한되 어 시행되고 있고 이를 제외한 5개 검사방법(음향방출, 육안, 열화상, 중성 자, 응력측정)에 대해서는 외국기술자격자로 대체할 수밖에 없는 실정인데, 지금 국내에서 가장 활성화 된 자격은 미국의 ASNT 자격(외국자격 점유

336 율 약 40% 이상)으로 이 자격은 현재 법령에서 검사자의 자격요건에서 제 외되어 있다. 이것은 ASNT자격의 경우 SNT-TC-1A(자격인정규정)에 의 해 사내자격 부여가 가능하다는 부분으로 인한 신뢰성 문제때문인데 이로 인해 900명 이상의 ASNT 자격자가 법적으로는 인정받지 못하는 상황이라 할 것이다. 반면 방사선검사의 경우에는 원자력법 제105조의 규정에 따른 방사선작업종 사자교육을 받은 자가 검사자로 인정이 되도록 하고 있는데 방사선작업종 사자 교육의 경우 자체교육도 가능함을 고려하면 이는 자격요건 자체가 존 재하지 않는 것으로 볼 수 있는 측면이 있으므로 이 또한 법률적 보완이 반드시 뒤따라야 할 것이다. 라. 검사자의 교육훈련 비파괴검사자의 기술능력 향상을 위해 도입된 기술교육은 현행 검사자의 등급별로 기본, 전문, 관리교육으로 구분되어 있으며 그 교육대상과 시간은 다음과 같다. [표 4-6] 교육훈련의 종류별 교육대상 및 교육시간(제13조제2항관련) 종 류 교 육 대 상 교육시간 1. 기본교육 가. 법 제11조의 규정에 따라 등록한 업체에서 처음 근무하는 자 나. 법 제11조의 규정에 따라 등록한 업체에서 근무하였다가 휴 직 또는 퇴직 등으로 검사업무에 종사하지 아니게 된 날부터 3 년 이상 경과한 후 다시 근무하는 자 고용된 날부터 6월 이내 24시간 이상 2. 전문교육 3. 관리교육 법 제11조의 규정에 따라 등록한 업체에 근무하는 자로서 다음 각 목의 어느 하나에 해당하는 자 가. 기사 자격을 취득한 후 5년이 경과하지 아니한 자 나. 산업기사 자격을 취득한 후 8년이 경과하지 아니한 자 다. 기능사 자격을 취득한 자 라. 이 영 제11조에 해당하는 자 법 제11조의 규정에 따라 등록한 업체에 근무하는 검사자로서 다음 각 목의 어느 하나에 해당하는 자 가. 기술사 나. 기사 자격을 취득한 후 5년이 경과한 자 다. 산업기사 자격을 취득한 후 8년이 경과한 자 매년 12시간 이상 매년 12시간 이상

337 여기서 고려할 것은 등록업체에서 근무하다가 휴직 또는 퇴직 등으로 업무 공백이 3년 이상 경과한 후 다시 기본교육을 받게 하는 것은 교육의 목적상 큰 효과를 기대하기 어려우므로 이 부분은 다시 고려할 필요가 있을 것으로 생각된다. 더 중요한 것은 최근 각종 법령에서 교육의 중요성을 강조함으로 인해 비파 괴검사업체에서도 소방법 등 교육의 부담이 많고 이를 해소하기 위해 다른 법령에서 같은 내용(비파괴검사)의 교육을 받은 경우 이를 면제 또는 감경 함이 필수적이라 할 것이다. 그러나 현재 NDT법에서는 관리교육 대상자는 외부 기관에서 어떠한 교육을 받더라도 교육을 면제받거나 감경을 받을 수 없도록 되어 있다는 불합리한 점이 있다. 예를 들어 한국기술사회에서 실시하는 기술사 교육은 3년간 90학 점을 이수해야 하는데 여기서 NDT법에 의한 교육을 받은 경우 기술사교육 에서 감경을 해주고 있으나 NDT법에서 기술사는 관리교육 대상자이므로 감경의 대상이 되지 못하고 있다. 마. 근로자의 안전 보호 조치 NDT법에서는 방사선비파괴검사로 인해 발생하는 방사선의 위해로부터 근 로자(검사자)를 보호하기 위해 발주자에게 방사선안전설비 설치를 명하도록 하고 있다. 그 대상은 방사선 비파괴검사를 5년 이상 계속하여 이용하는 발주자 로서 대기업이거나 중소기업 상시근로자 300인 이상의 사업장이다. 이 규정에 의해 발주자는 교육과학기술부장관의 명이 있을 경우 원자력법 규정에 따른 선량한도에 적합한 상시 고정시설이나 차폐시설(차폐물) 또는 차단 벽 등 임시 간이시설 등의 방사선 방호의 기능을 갖춘 시설을 설치해 야 한다. 문제는 이른바 이 안전설비에 대한 세부적인 규정이 존재하지 않는 다는 점이다. 그리고 현재 대기업의 경우 대부분 크거나 혹은 작은 차폐설비를 대부분 갖추고 있는데 실제 효용성이 낮다는 점이 문제인 것이며 중소기 업의 상시근로자 300인 이상인 사업장으로 정함에 따라 실제 중소기업은 규제의 대상에서 제외된다는 점이다.(현재 국내에 상시근로자 300인 이상 인 중소기업은 거의 없다) 결국 제도는 있으되 실제 발주자를 대상으로 적용하기에는 세부적인 한계점을 지니고 있는 것이다

338 중소기업이라고 해서 반드시 방사선의 위해에서 안전하다고 볼 수는 없으 므로 그 대상을 확대하여 조정함이 반드시 필요할 것이며, 실제 적용상의 측면에서 살펴보면 방사선안전관리의 효율성 측면에서는 원자력안전위원회 산하인 원자력안전법으로 이관함이 바람직 할 것이고, 발주자의 규제 를 효 과적으로 이행하고자 하는 측면에서 고려하면 산업안전보건법으로 본 규정 을 이관하는 방안도 고려할 필요가 있을 것으로 생각된다. 바. 과태료 및 행정처분 기준 NDT법 제27조(과태료)에 의한 현행 과태료의 부과기준은 다음과 같다. [표 4-7] NDT법의 과태료 부과기준(시행령 별표3) 구분 근거법령 위 반 행 위 과태료금액 1 법 제27조 제1항제1호 법 제11조제1항 후단의 규정에 따른 변경등록을 하지 아니 하거나 거짓으로 변경등록을 한 사업자 100만원 2 법 제27조 제1항제2호 법 제13조제1항의 규정에 따른 검사결과서를 거짓으로 작성하여 제출한 사업자 100만원 3 법 제27조 제1항제3호 법 제14조제2항의 규정에 따른 교육훈련을 정당한 사유 없이 받 지 아니한 자 50만원 4 법 제27조 제1항제4호 법 제14조제3항의 규정을 위반하여 교육훈련을 받는데 필요한 경비를 부담하지 아니하거나 검사자에게 불이익한 대우를 한 자 100만원 5 법 제27조 제1항제5호 법 제15조제1항의 규정에 따른 보고(변경사항의 보고를 포함 한다)를 하지 아니하거나 거짓으로 보고한 자 50만원 6 법 제27조 제1항제6호 법 제20조제1항의 규정에 따른 조사를 거부 방해 또는 기 피한 자 100만원 비 고 제3호에서 정당한 사유 라 함은 천재ㆍ지변ㆍ질병 입대 해외출장 등 불가피한 사유로 인하여 교육훈련을 받아야 하는 기한 내에 교육훈련을 받지 못하는 경우를 말한다. 현행 과태료의 기준은 일반적인 타 법령과 형평성을 조사한 결과, 그다지 높은 수준은 아닌 것으로 판단되지만 산업안전의 목적달성이라는 비파괴검 사의 특성을 고려할 경우 부정검사에 대한 처벌기준은 일정 부분 강화할

339 필요가 있을 것으로 생각되며, 현행 규정에서 부정검사를 실시한 경우 사업 자에 대한 과태료 규정(100만원)만 있는데 실제 부정검사를 실시한 검사자 에게 자격정지 및 과태료 등의 처벌규정을 포함하는 것이 바람직할 것이 다.(이 부분은 과거 감사원의 지적사항이기도 했음) 현행 NDT법에 의한 행정처분의 기준은 다음과 같다. [표 4-8] NDT법의 행정처분 기준(시행규칙 별표) 구분 위 반 행 위 처분내용 1 거짓 등 부정한 방법으로 등록을 한 때 등록취소 2 업무정지기간 중에 검사업무를 수행한 때 등록취소 3 법 제11조제2항의 규정에 따른 등록증을 대여한 때 등록취소 현 행 법 제11조제3항 각 호의 어느 하나에 해당하게 된 때. 다만, 임원이 결격사유에 해당하게 된 날부터 6월 이내에 그 임원을 개임한 때에는 그러하지 아니하다. 최근 5년 이내에 2회 이상 업무정지처분을 받고 업무정지처 분 사유에 해당하는 행위를 한 때 법 제11조제1항의 규정에 따른 등록기준에 미달하여 그 시정 을 명하였으나, 1월 이내에 시정명령을 이행하지 아니한 때 등록취소 업무정지 9월 업무정지 3월 7 법 제13조제1항의 규정에 따른 절차를 이행하지 아니한 때 업무정지 6월 8 9 법 제13조제3항의 규정에 따른 자격을 갖추지 아니한 자가 비파괴검사를 실시한 때 책임자가 법 제13조제5항의 규정에 따른 업무범위를 위반 하여 업무를 수행한 때 업무정지 6월 업무정지 3월 위에서 보는 바와 같이 현재의 행정처분 기준은 단, 1회의 위반행위만으로 엄중한 처벌인 업무정지 및 등록취소가 가능하도록 되어있다. 현재 비파괴 검사는 발주자와 일정기간 계약을 맺고 검사를 수행하는 것이므로 비파괴 검사 사업자에게 업무정지는 짧은 기간이라도 등록취소만큼 중한 처벌일 수 있는 부분을 고려해야 할 것이다. 따라서 위반의 정도, 횟수 등을 감안

340 하여 단계적으로 처벌하도록 함이 단계적으로 처분기준을 개선함이 바람직 할 것이다.(이 부분은 과거 규제개혁위의 권고사항이기도 했음) 이를 위해 현재의 행정처분 기준에 마련되어 있지 않은 일반처분기준을 새 로 마련하고 단계별로 처분을 적용하도록 함이 바람직할 것이다. 일반기준 이라 함은 위반행위가 둘 이상인 경우 또는 위반행위의 횟수에 따른 행정처분 의 기준을 정하고 처분권자가 위반행위의 동기ㆍ내용ㆍ횟수 및 위반의 정도 등 다음 각 목에 해당하는 사유를 고려하여 그 처분을 가중하거나 감경할 수 있도록 하는 기준을 말한다. 사. 기타사항 현재 비파괴검사 등록제도와 관련하여 다른 법령에 의한 비파괴검사만을 수행하고자 할 경우 그 법령에 의한 등록기준을 준용하도록 하고 있다.(시 행령 제10조 단서규정) 다른 법령에 의한 검사라 하더라도 사업의 내용상 그 행위가 달라지지 않는 점을 고려하면 이 규정의 수정은 반드시 필요할 것이라 판단된다. 아울러 등록업체에 대한 실사제도도 병행되어야 한다고 보이며 등록의 취소에 대한 처분절차도 함께 마련되어야 할 것이다. 그리고 행정업무적인 측면에서 실제 업무에서 등록된 사항의 변경 및 보고 된 검사자의 변경사항이 발생할 경우에 대한 서식이 준비되어 있지 않다는 점과 최근 온라인 민원업무가 점차 확대되어 감에 따라 이에 맞는 규정의 보완도 뒤따르는 것이 기본적인 사항일 것이다. 교육훈련에서도 사이버교육이 현재 시행되고 있으나 이에 대한 법적인 근 거는 아직 마련되어지지 않은 상황이다. 결국 현실을 반영하는 제도의 정비 가 아직까지 이루어지지 않은 측면이 곳곳에 산재하므로 이를 종합적으로 평가하여 개선하는 노력이 반드시 필요하다 할 것이다

341 3. 국제표준 NDT 신기술기준의 도입 적용 가. 배경 및 필요성 우리나라도 WTO/TBT 협정에 따라 각종 국가 산업규격을 국제규격으로 부합하여 활용하고 있으며, 2012년 현재 약 18,000 여건 이상의 국제규격을 한국산업규격으로 부합화하여 활용하고 있음. 비파괴검사 기술 분야에서도 기술의 운영체계 및 관련 규격, 표준이 국제규격에 부합하도록 해야함. 비파괴검사 기술은 코드, 표준 및 시방(codes, standards and specifications)에 관련하여 장비의 설정과 교정, 결과의 평가와 해석을 하는 산업응용기술로 고도의 신뢰성과 안전성이 요구되는 원자력산업, 방위산업, 항공우주산업 등에 적 용하기 위해서는 검사 기술의 전문성과 추적성이 요구되는 기술로서 적용규 격, 검사방법, 활용장비, 기술인력 등에 대한 요건이 표준화되고 객 관 적으로 검증되어야만 그 결과가 인정되는 기술적 특성을 가진다. 따라서 관 련 기술개발 뿐 아니라 수요산업에 적용하는 검사방법, 활용장비 및 인력 등에 대한 기술기준의 표준화, 국제화가 필요한 기술임. 국제표준화기구(ISO)에서 비파괴검사의 전문분야 기술위원회(technical committee;tc) 는 TC 135이며, TC 135 산하에는 다음과 같이 8개의 분과위원회(Sub-Committee)가 설치되어 있다. 1 SC 2 : Surface methods (MT/PT) 2 SC 3 : Acoustical methods (UT) 3 SC 4 : Eddy current methods (ET) 4 SC 5 : Radiographic methods (RT) 5 SC 6 : Leak detection methods (LT) 6 SC 7 : Personal Qualification (PQ) 7 SC 8 : Thermal methods (TT) 8 SC 9 : Acoustic emission method (AT) 한국산업규격(KS)은 1961년 공업표준화법과 함께 제정되었으며 현재 16개 부문(기본, 기계, 전기 등)에서 18,000여종 이상의 규격이 제정되어 있으며 그 중 비파괴시험 관련 규격은 ISO 국제 규격 부합화 작업으로 제정된 규 격을 포함해 현재 73종이 있음

342 나. 국제 표준 NDT 신기술 기준의 도입 비파괴검사의 대상과 검사방법은 각 개별 법령에서 정하고 있지만 검사절차와 검사결과의 판정기준 등은 한국산업표준규격(KS)에서 정하고 있다. 현재 국내 에서 전통적으로 실시되어온 6개 검사방법(RT, UT, MT, PT, ECT, LT)에 대 해서는 검사규격이 마련되어 있으나 새로운 검사방법인 열화상검사, 응력측정, 음향방출 등에 대해서는 기술기준이 마련되어 있지 않음. 그리고 일반적인 검사방법이라 할지라도 TOFD나 PAUT 같은 최신 검사장비 를 활용한 초음파검사기술과 같이 새롭게 적용되는 기법에 대해서도 역시 국내 검사규격이 마련되어 있지 않다. 따라서 이런 검사방법들을 적용하기 위해서는 외국에서 마련된 규정을 그대로 국내에 적용해야 하는 실정이며 수출을 기본으로 하 는 국내 산업의 특성상 외국기술자격을 취득해야 하는 문제로까지 연결되는 상황임. 검사규격은 최근 ISO 등 국제표준에 의한 기준이 마련되어 있으므로 이를 체계적으로 준비하고 국내 규정에 반영하도록 하는 노력이 병행되어야 할 것이며, 대부분의 신기술이 현재 국내 비파괴검사 현장에 도입되고 있는 상황 이므로 국제 표준 NDT 신기술 기준의 도입이 시급함. 4. 제3자 검사제도의 도입 제3자 검사제도란? - 제3자 검사란 제조자, 사용자, 행정기관 등으로부터 독립된 입장에서 검사 를 수행하는 것을 의미함. 이는 안전, 공정한 판단, 공공이익 의 달성을 위 하여 유럽에서 200년에 걸쳐 민간중심으로 확립된 제도를 말한다. 따라서 그 목적과 이념은 제조자의 검사(자체검사)에 추가하여 중복검사를 하지 만, 제조물의 품질과 기능에 대한 모든 책임을 제조자가 책임짐에 있어 이 를 제3자적 입장에서 보증하고자 하는 것이다. 제3자 검사의 목적은 안전 + 공정한 판단 + 모두에 큰 이익 이 된다는 정신에서 출발하는 것이며, 관 련된 주변의 회사, 단체 모두에게 큰 이익이 되고 있다. 제3자 검사 독립검사의 필요성 - 비파괴검사의 목적은 유자격 검사자에 의한 판단의 정확성에 있으며, 그 정확성이란 사실에 입각한 정확하고 엄정한 규명 이라 할 수 있다. 산업시 장에서의 양태는 매우 복잡한 요소에 의해 지배되고 있으며, 입찰에 의한 수주단가, 발주자와 관계, 기술능력의 수준 등 많은 환경적 요인이 적용되

343 고 있다. 따라서 정확성은 여러 내 외적인 요인에 의해 영향을 받을 수 있 으며, 검사결과의 판별이 법령과 기준에 의해 양심에 따라 중립적 입장에서 판단할 수 있는 보장 체계가 필요한 것이다. 유럽 등 선진국의 제3자 검사제도 - 유럽의 제도는 민간 주도로 설립되어 많은 시행착오와 오랜 기간 노력에 의해 권위와 신뢰를 쌓은 것으로 기술력, 정확성, 신뢰성, 양심적 규범의 준수 등에 의한 결과임. 검사에 대한 신뢰성은 국가로부터 인정받았으며, 국제적으로 상호 인증할 수 있는 체계를 갖추고 있다. 검사에 대한 업무수 행에 충분한 기술자격을 구비할 수 있도록 기술자를 양성하고 기술능력 유 지를 위하여 지속적인 교육 훈련 및 시험을 통한 재 인증 등의 평가를 하 고 있다. 일본의 제3자 검사제도 - 특정 제조자나 회사와는 영업상의 관계없는 중립기업이 NDT검사를 수행 하여 규제자 또는 정부로부터 중립을 유지하면서 충분한 기술능력과 조직 체계를 갖추어 NDT검사를 수행한다. 검사의뢰자가 제조자(용역의 구매자) 인 경우 검사의뢰자로부터 독립된 중립성을 유지하고, 정부의 규제자로부 터 중립이 유지될 수 있도록 한다. 5. 중점(신규) 추진계획 가. 전주기적 제도개선 산업 전반에 NDT 기술의 전주기적인 적용이 이루어질 수 있는 방향으로 관련 법률에서의 비파괴검사 기술기준을 합리적으로 개선 - 국내외별, 프로세스별로 산재되어 있는 정부부처 관장법령을 분석하여 관계법과 의 유기적인 관계를 가질 수 있도록 종합 조정 대형구조물과 설비의 단계별(설계, 시공, 가동전 및 가동중, 유지관리 등)로 비파 괴검사기술 전문가의 참여와 검사 실시를 확대할 수 있도록 제도 정비 추진 선진국으로부터 도입되는 새로운 NDT기술을 국내에서 활용할 수 있도록 기술기준 을 제정 - 열화상 중성자 음향방출 등 NDT 신기술에 관한 기준을 마련

344 관련법규 등에서 NDT 기술기준의 적용을 받지 않는 다중이용시설에 대한 NDT 기술기준의 제정 - 유희시설, 경기장 등 철근구조물 시설에 대하여 NDT기술기준을 적용 나. 국제 표준 NDT 신기술 기준의 도입 적용 선진화된 국가표준체계의 확립과 독자적 표준화역량 확보를 위해 측정기술표준화, 시험 방법 표준화를 위한 Harmonization of standards 동향 조사 및 분석 국제 상호인정을 위한 새로운 비파괴검사 방법 국제 표준화 기술요건 확보 및 신기술 표준 검사절차서 개발 국제 상호인정을 새로운 비파괴검사 규격의 국제 규격 적합성 평가 - 개발규격의 ISO, ASME, API 규격과의 비교 검토 및 적합성 평가 다. 제3자 검사제도의 도입 중장기적으로 NDT검사에 대한 사회적 책임과 신뢰성의 유지를 위해서 제3자검 사제도 의 도입을 적극 추진 제3자검사제도는 안전성 확보를 위해 사업주체와 독립적인 제3자에 의해서 안 전검사가 수행하도록 하는 제도임 대형 선도업체의, 육성 및 중소업체의 전문화 계열화를 유도할 수 있는 각종 지원시책 마련 - 세계수준의 대형 선도업체를 육성하기 위한 각종 지원시책을 강구하여 국내 대형 사업 및 해외사업에 있어서 경쟁력 제고 - 중소업체의 독자적 생존역량을 높이고 중소업체 간의 수평적 협력관계를 할 수 있 도록 전문성 확보를 지원하고 공동사업 및 공동조달 활성화를 유도 라. NDT법령의 합리적 정비 06년부터 시행되고 있는 NDT 진흥법과 관련하여 초기 시행에 따른 문제점 분석 및 합리적인 법령 정비 방안 마련 - 한국비파괴검사협회가 수행한 정책연구( 10년) 결과를 종합적으로 분석 검토하여 합리적인 개정방안을 마련하고 이를 법령에 반영하여 효율적인 제비파괴검사기술 의 진흥을 도모

345 마. 기대효과 NDT 기술을 적용하고 있는 관련 법령 및 기술기준의 종합적인 관리체계 를 구축함으로써 검사대상물의 안전성 향상 NDT 기술을 활용하고 있는 관련 산업의 제품 및 제조물에 대한 안전성 증진과 대외적 신뢰도 향상 국가주요시설, 다중이용시설, 주요산업시설 등의 안전성 향상을 통한 대형사고 등의 재난을 사전에 예방

346 제3절 국제교류 및 기업의 해외진출 확대지원 1. NDT업체의 해외진출 현황 국내에 존재하는 약 50여개의 비파괴검사 전문업체 중 현재 해외진출에 관심 을 가지고 주력하고 있는 업체는 아직 10여개 정도에 불과함. 그러나 최근 중 견업체 들이 해외진출에 많은 관심을 가지고 있어 국내 비파괴검사업체 전반 에 해외시장에 대한 관심과 참여도는 계속해서 증가하고 있음. 국내 비파괴검사업체의 해외진출 관련 매출금액은 매년 증가추세이며 2009년 도 기준 매출총액은 약 2,815만달러로 이 금액은 08년도 대비 약 2.5배 이상 증가한 수치임. 현재 국내 비파괴검사업체 중에서 해외진출을 주도하고 있는 업체는 (주)올네이션, (주)에스엔티테크 2개사로 이 두 업체의 해외매출액이 전 체 해외매출 공사금액의 약 2/3를 차지하고 있음. [표 4-9] 국내 비파괴검사업체의 해외공사 매출실적 구분 2006년 2007년 2008년 2009년 금액(USD) 8,593,006 8,708,835 11,274,667 28,150,000 선두 업체의 해외진출에 뒤이어 주목할 만한 후발주자는 열처리전문업체로 시 작해 오래전부터 해외실적과 경험을 보유하고 있는 (주)금가, 국내 건설사의 도움 없이 자력으로 사우디아라비아에 진출하여 법인을 설립하고 영업을 시작 한 케이엔디티엔아이(주), 그리고 과거 해외진출을 주도했던 중견기업인 (주)아 거스로 이 3개사의 매출은 아직 작은 수준에 불과하지만 적극적인 투자전략에 힘입어 향후 이들의 매출증가 전망은 매우 밝을 것으로 예상됨. 국내 비파괴검사업체의 해외진출의 주된 무대는 단연 중동지역으로 전체 해외 관련 매출액의 2/3 이상으로 파악되고 있음. 이 현상은 국내 비파괴검사업체의 해외진출이 국내 건설사의 해외진출에 동반하고 있기 때문에 기인되는 현상으 로 국내 건설업체의 해외진출은 중동지역이 약 57%에 달하고 있음. 최근 중 국, 리비아, 마다가스카르 및 멕시코 등지로 비파괴검사업체의 해외진출이 이 루어지고는 있으나 일부 회사에 국한되고 있는 실정으로 중동지역으로의 집중 현상은 한동안 계속될 것으로 전망됨

347 에스엔티테크 에스엔티테크 에이피엔 에이피엔 KNDT&I KNDT&I 올네이션 올네이션 대한검사 대한검사 금가 금가 아거스 아거스 올네이션 올네이션 에이피엔 에이피엔 금가 금가 에스엔티테크 에스엔티테크 올네이션 올네이션 금가 금가 <그림 4-1> 국내 NDT업체 해외진출 현황 : 중동 및 아프리카 북부 중동지역에서 가장 진출이 활발한 지역은 사우디아라비아와 카타르이며 이외에 도 오만, 예멘, UAE등으로의 진출이 활발한 양상임. 장기적으로 사우디아라비 아의 경우 향후 4~5년간 전체 비파괴검사 관련 공사금액이 1억달러 규모에 이 를 수 있을 것으로 전망되고 있음. 최근 국제적인 신용경색 여파에 따라 공사 발주가 지연되고 있는 현상이 약간 미지수이긴 하지만 아직까지는 크게 지장을 주고 있지는 않은 것으로 파악되고 있음. 중동지역 이외에도 동남아, 일본 등으로 단기공사 위주의 진출이 이루어지고 있으며 원자력발전소 가동중검사 업체의 미국 등으로의 원자력발전소 진출도 계속되고는 있으나 공사금액이나 규모면에서 매우 소규모이므로 전략적인 진 출대상이라고 보기에는 아직 무리가 있는 것으로 판단됨. 최근 해외에 현지법인을 설립하는 업체가 증가함에 따라 장기적인 관점에서 현 지 자체 영업을 통한 공사 수주 노력이 증가하고 있으며 특히 사우디와 중국에 서 그 노력이 집중되는 양상이며 현재 해외 현지법인을 가장 많이 보유한 국내 비파괴검사업체는 올네이션으로 카타르, 예멘, 중국 등에 8개의 현지법인 또는 지사를 설립하여 운영 중임. 향후 몇 년간 국내 비파괴검사업체의 해외진출 전망은 밝을 것으로 예상되지만 필리핀, 인도 등 동남아 국가와의 경쟁, 점차 치열해질 것으로 예상되는 국내 업체 간의 경쟁 등 잠재적인 불안요소도 상존하고 있으므로 장기적으로 해외진 출을 활성화하기 위해서는 해외시장을 선점하고 전문적인 현장관리와 폭 넓은 시장개척 등 많은 노력이 병행되어야 할 것으로 판단되며 이를 위한 정부의 체 계적이고 종합적인 지원 대책도 매우 필요할 것으로 판단됨

348 [표 4-10] 국내 NDT업체의 해외진출 현황 단위 : 개 사례수 해외 매출 (만 달러) 진출업체 진출건수 현지법인 설치건수 전체 (60) 2, 년 해외진출기업 비중 (%) 구 분 RT 사용 전문 업체 (40) 2, RT미사용 전문 업체 (16) 타법등록업체 (4) 억원 이하 (18) NDT 매 출 10억원~50억원 (18) 1, 억원~100억원 (10) 억원 초과 (14) NDT 매출 10억원 이하 업체의 경우 5건 총매출1천2백 달러였음 해외진출 지역은 약 50%가 중동지역으로 가장 활발하게 진출하는 지역이며 다음으로는 아프리카, 미주지역 및 아시아 등의 순이다. <그림 4-2> 국내 NDT업체의 지역별 해외진출 현황 해외진출 국가현황을 살펴보면 해외진출이 가장 활발한 나라는 카타르로 총 5건이며, UAE, 리비아, 사우디아라비아가 각 3건으로 그 다음이다. 금번에 조사된 현지법인 설립의 경우 전체 13개소 중 중동 지역이 12개소로 가장 많았다

349 [표 4-11] NDT업체별 해외진출 국가현황 구 분 NDT 매 출 단위 : 개 총 계 카 타 르 중동 아프리카 아시아 미주 U AE 리 비아 사 우디 오 만 알 제 리 마다 나이 가스 지리 카르 아 전체 (32) RT사용 전문 업체 (26) RT미사용 전문 업체 (6) 타법등록업체 억원 이하 (5) 억원~50억원 (11) 억원~100억원 (4) 억원 초과 (12) 중 국 일 본 미 국 멕 시 코 무 응 답 [표 4-12] 해외진출 분야별 NDT 매출실적 진 출 국 가 단위 : 만 달러 사례수 총실적 (만달러) 중 동 아 프 리 카 아 시 아 미 주 건당 검사 분야 (중복 %) 평균금액 정유 (만달러) /석유화학 /저장시설 가스 원자력, 각종제품 선박 수/화력 /중공업 조선 전체 (32) 2, 카타르 (5) 사우디아라비아 (3) UAE (3) 리비아 (3) 오만 (2) 알제리 (2) 마다가스카르 (2) 나이지리아 (1) 중국 (2) 일본 (1) 미국 (2) 멕시코 (1) 무응답 (5) 진출분야는 2009년 진출 분야를 중복 계수한 것으로 매출 비중이 아님 검사대상별로 분류하면 정유/석유화학 부문이 가장 많은 43.8%이고 다음으로 가스/저장시설 부문이 25.0%로 가장 많다

350 <그림 4-3> 향후 해외진출의향 국가 및 분야(n=11/%) 최근 우리나라의 UAE원전 수출과 연계하여 국내 검사업체의 해외진출은 계 속 증가될 전망이며 중동지역으로의 집중 현상도 당분간은 계속 유지될 것 으로 전망된다. 2. 향후 NDT업체의 해외진출 전망 국내 비파괴검사업체의 해외진출은 점차 증가하고 있으나 현재상황은 긍정 적인 요소와 부정적인 요소가 상충되어 있어 향후 장기적인 안목에서 문제 점을 개선하고자 노력하지 않으면 향후 해외진출은 지속되기 어려울 것으로 전망된다. 이 부분을 구체적으로 열거해보면 아마도 다음과 같을 것이다. 해외진출과 관련한 긍정적인 요소 1. 이미 경쟁이 치열한 국내시장을 벗어나 새로운 시장을 자유롭게 개척할 수 있는 기회를 부여하고 있음 2. 국내보다 해외현장의 검사단가가 유리하며 실제 공사를 수행함에 있어 국 내보다 많은 인력을 필요로 하지 않음(현지 업체 운영 요인) 3. 중동 등 석유관련 시설투자는 앞으로도 당분간 지속 추세이므로 안정적인 물량이 확보되어 있으므로 장기적인 차원의 투자가 가능 4. 해외 경험인력이 증가하고 있어 과거보다 정보수집 및 인력확보가 갈수록 용이해져 해외진출이 수월해지는 측면이 있음

351 해외진출과 관련한 부정적인 요소 1. 일부 업체의 경우 사전정보 부족 및 국내와는 다른 여건의 현지적응과 관 련하여 어려움을 겪는 경우도 증가하고 있으며 때로는 적자를 감수하기도 하는 사례도 발생 2. 인도, 필리핀 등 후발 주자들의 진출이 계속 증가하는 경향이며 장기적인 투자, 전문성 등을 확보하지 않을 경우 향후 경쟁에서 밀리는 현상이 발생 할 수도 있음 3. 국내 비파괴검사업체 스스로 현지에 적응하고 공사를 수주하는 노력이 병행 되지 못할 경우 국내 업체 간의 경쟁이 심화되면서 해외시장도 메리트를 잃 게 될 것이라는 불안감 4. 국가기술자격이 해외에서 인정되지 못하고 있는 상황에서 현재 해외파견 근무자의 대부분인 미국 ASNT자격 보유자의 활용도가 점차 감소하고 ISO 자격자의 수요가 증가할 것이라는 우려 이외에도 여러 가지가 있겠으나 우선적으로 중요하게 생각할 것은 국내 비파 괴검사업체의 해외진출이 국내 건설사에 의존하여 체계적인 준비 없이 짧은 기간에 동시 다발적으로 이루어진 경향이 있으며 향후 해외현장 관리 및 향후 전략수립 등에 있어 내실을 기하지 않을 경우 해외진출은 잠깐 반짝하고 시들 해질 수 있는 우려 또한 매우 높다고 판단된다. 3. NDT 해외시장 활성화를 위한 선결과제 현재 국내 비파괴검사업체의 해외진출은 초기단계에 있으나 향후 성숙기를 맞이하기 위해 필요한 선결과제를 그동안 관련 업체의 실무자 및 전문가들 을 통해 얻은 결과를 정리하면 다음과 같이 요약할 수 있을 것으로 보인다. 1. 정보수집 네트워크의 구축 - 최근 정보수집의 한계성은 개선되고는 있으나 만족할 만한 수준은 아니며 업체 간 협력을 통한 정보공유의 문제도 나아지고 있지 않음. 전문기관 (KINS 등)에 의한 체계적인 법령, 규정 등의 정보수집 및 관리체제가 구축 되어야 함

352 2. 국제표준자격제도의 도입 - 국가기술자격제도가 국제표준에 부합되지 않음으로 인한 문제는 오래전부 터 제시되었으나 아직까지 마땅한 해결방안을 마련하지 못하고 있음. 향후 ISO-9712 또는 EN473 등의 유럽자격제도의 활성화에 따른 국가적인 대 책방안 수립이 필요함 3. 해외 전문인력 양성체계 구축 - 향후 동남아 등 후발주자와의 경쟁에서 이기기 위해서는 최신 검사기술, 현 지제도, 언어소통 등 모든 면에 충분한 경험과 지식을 보유한 전문인력을 양성하기 위한 지원시스템 구축이 요구됨 4. 유관기관의 국제협력체제 구축 - 현재 국내 유관기관의 국제협력은 주요 선진국에 치중되어 있음. 향후 중동 국가 등의 규제기관과도 상호 협력체제를 구축하여 정보수집 및 인허가와 관련하여 체계적인 지원이 가능한 시스템을 새롭게 구축할 필요가 있음 지금까지 국내 비파괴검사업체들은 스스로 어려운 여건 속에서도 고군분투 하며 해외시장을 개척하고 적응하기 위해 많은 노력을 기울였고 나름대로 가시적인 효과를 거두고 있는 상황이다. 앞으로 여기서 만족할 것이 아니라 더 많은 해외시장을 선점하고 국내 NDT의 위상을 높이는 한편, 국내 NDT업 체의 경쟁력을 세계적인 수준으로 끌어올리기 위해서는 이제부터 국가 차원 의 관심과 체계적인 지원 대책이 병행되지 않고서는 불가능할 것으로 생각 된다. 4. 중점(신규) 추진계획 가. 관련 정보 규정 및 수요조사 국가별, 지역별 중요시설 확충에 따른 건설 엔지니어링사업의 비파괴검사 관련 정보 규정 및 수요 조사 실시 - 권역별/국가별 비파괴검사 시장의 특화기술, 수요조사 실시 및 핵심경쟁력 요인 분석 실시 - 해외시장의 특히 중동지역 등 집중 진출지역에 대해 비파괴검사 업무 수행에 필요한 관련규정 및 필요조건 등의 현황 파악

353 나. 국제 전문인력 양성지원 국내 비파괴검사 전문 인력의 국제실무능력 제고와 기술향상을 위한 국제규격 및 해외연수 교육프로그램 참여를 유도 - NDT업체 및 자체검사업체들의 해외시장 조사 및 방문을 적극 권장 - NDT 종사자의 해외파견 참여 확대를 위해 정부의 각종 지원제도를 검토하고 필요 시 지원방안을 강구 다. 정부차원의 제도적 지원 비파괴검사업체가 엔지니어링산업 또는 해외건설시공에 동반제휴 업체로써 진출을 확대할 수 있도록 체계적으로 지원 예 : 중동지역, 동남아 및 아프리카 등으로 국내 비파괴검사 전문업체의 해외진출이 점차적으로 증가하는 추세(특히 UAE원전의 경우, 12년도 말부터 본격 진출 예상) 비파괴검사 검사업은 프로세스연계 산업이므로 해외단독진출을 위한 해외발주, 해외진출은 현재로서는 곤란 NDT 분야의 해외진출 활성화를 위해 원자력국제협력기반 조성사업 등 각종 정부 지원 사업에 연계하여 비파괴검사 분야의 지원체계 마련 - 현재 운영 중인 원자력기술 수출지원단에서 비파괴검사 역할을 확대하고 발전시킬 수 있는 각종 지원사업 아이템을 발굴 육성 특히 해외진출 선도기업을 대상으로 애로사항 및 문제점을 조사분석하여 체계적인 개선방안을 마련하고 관련 기업간 정보공유를 통해 해외진출 활성화를 조성 다. 기대효과 적극적인 해외시장 진출로 외국 기업과의 경쟁을 통한 생산성 증대 및 기술력 향상 우리나라 비파괴검사업체의 국제신인도 향상

354 제4절 NDT기술 및 안전검사문화에 대한 사회적 인식제고 1. NDT기술의 국내 적용현황 가. NDT검사의 국내활용 환경 우리나라에서는 1970년대 초반에 중화학공업의 발전과 더불어 비파괴검사가 뿌리를 내리기 시작하였다. 당시 미국, 일본, 프랑스 등 선진 공업국의 자본 과 기술을 도입하여 수 화력발전소를 비롯한 원자력발전소, 비료공장, 정유공 장, 제철소 등의 기간산업 시설을 지으면서 이들의 품질관리 및 품질보증의 수단으로 비파괴검사라는 이름으로 본격적으로 검사가 수행되었다. 그리고 조선공업의 시작과 함께 방위 산업 진흥 정책에 힘입어 중공업 제조 산업에 서 비파괴검사의 수요가 급증하게 되었다. 아울러 교량, 고층 건축물 등 철 강 구조물의 건설에 따른 안전성 확보를 위한 비파괴검사가 요구되었고, 각 종 플랜트 설비 산업에서 검사의 수요는 계속 증가하였다. 최근에는 건물 교량, 발전소, 선박, 해양 구조물과 공업제품 등이 대형화 또 는 복잡화되는 추세이기 때문에 제작과 가동 및 재해 방지를 위해 정밀 설 계, 시공, 검사 및 사용 중 엄격한 안전 관리가 요구되고 있다. 따라서 사고 의 예방과 안전성 등의 문제로 인해 가장 효율적인 품질관리 수단 중 하나 인 비파괴검사에 대한 요구 및 관심은 크게 증대되고 있다. 특히 원전 발전 설비와 같은 첨단 기술 집약형 산업 설비의 사용이 날로 증가하면서 고 신 뢰도의 비파괴검사 기술에 대한 요구가 커졌고, 부품 소재, 의료 등 다양한 산업 분야에서의 활용이 증대하면서 새롭고 다양한 기술의 요구도 커지게 되어 이에 대한 연구 개발도 활발해지고 있다. 이와 함께 비파괴검사 장비에 대한 수요가 커지면서 장비 시장도 크게 성장하고 있다. 1960년대 초에 처음으로 도입된 지 이제 50여년이 지난 현재 우리나라 비파 괴검사는 기술적 측면에서는 안정화 단계에 이른 분야가 있을 정도로 발전 되고 있다. 국내의 비파괴검사 기술은 한국비파괴검사협회를 중심으로 전업, 겸업, 전담업체를 모두 합하면 100여 비파괴검사 기관에 이르고 있고, 정부 의 비파괴검사기술진흥법 제정 등에 힘입어 많은 연구기관에서 관련 연구가 급속도로 활성화되고 있는 추세이다

355 나. NDT검사의 국내산업 환경 NDT기술은 우리 국가의 산업화와 더불어 도입되어 약40년 동안 관련 제조 산업에서 적용 활용되면서 급속도로 발전하였으며, 국내 산업의 발전과 병 행하여 NDT검사의 수요가 급증함에 따라 NDT업체 수도 역시 증가하였 으나, 그 이후 관련 산업의 정체가 검사활동의 저하로 이어지면서 NDT업 체의 과잉경쟁(외형적 측면)으로 이어지고 있다. 이러한 NDT업체의 과잉경 쟁 구도는 기술력의 경쟁이 아닌 단가경쟁으로 이어지고 결국 채산성 약화 및 기술력의 저하를 초래하게 되어 종래에는 3D 업종으로 전락하고, 기술 인력의 품귀현상을 초래하게 되었음. 현재 국내 NDT검사의 대부분은 방사선 비파괴검사(RT)로 약 40~50%를 차지하고 있는데, 방사선검사에 치중하는 경향은 방사선으로 인한 종사자의 피폭문제로 이어지고 방사선의 위험성과 관련하여 대부분의 검사를 야간 또는 일반작업자가 없는 휴일 등에 실시하는 현실임. 방사선으로 인한 최악 의 위험한 작업환경에서 검사자들이 규정에 의한 NDT검사를 기피함으로써 부정검사 또는 부실검사의 원인을 제공하게 되는 것임. 이러한 3D업종화의 지속은 기술 인력의 감소와 전문기술력의 약화로 이어 지며, 이직률은 연간 약 30% 정도로 인력변화가 심화되고 있으며, 기술자의 고령화 현상이 발생하는 상황임. 따라서 기술력은 국제적 기술수준에 비하 여 점점 낙후되어 가고 있으며, NDT검사의 신뢰를 보장할 수 있는 조직적 관리체계가 없고, 또 검사자의 기술력을 측정하거나 확인할 수 있는 제도적 장치가 없이 시장에 방치한 결과에 따른 당연한 귀결현상인 것임. 이러한 산업현장 상황은 낮은 기술력, 낮은 임금수준 등으로 악순환이 반복 되면서 발주자의 NDT용역대가를 낮게 유지함으로서 정확한 검사실행에 부 정적 영향으로 작용함. 결국 이러한 현상의 지속은 국민이 지불하는 사회간 접비용의 증대와 사회발전에 역작용을 하게 되며 나아가 국가경쟁력 뿐 아 니라 국가신인도의 문제로 발전하는 원인으로 작용할 수 있음. 아울러 장시간 지속되고 있는 이러한 문제들은 비파괴검사에 대한 사회적 인식의 저하로 이어지고 있어 현재 국내에 제대로 된 비파괴검사 인력양성 기관이 거의 없는 실정이고 그나마도 해마다 신규 인력을 구하지 못해 애 로를 겪고 있는 실정임을 감안하면 정부차원의 근본적인 문제해결 노력이 뒷받침 되어야 할 것으로 판단됨

356 2. 추진 목표 및 개선방향 가. NDT검사의 홍보강화 및 안전문화 확산 열악한 국내 비파괴검사의 산업 환경을 개선하고 건전한 안전문화의 인식 을 높이기 위해 비파괴검사의 중요성 및 효용성에 대한 사회적 가치를 체계화 하고 홍보하여 비파괴검사문화를 확대할 필요가 있음 현재 국내 사회 각 분야에서 안전진단의 핵심요소기술인 비파괴검사기술의 중요성 에 대한 인식이 매우 부족한 실정이므로 일반 국민이 쉽게 공감대를 형성할 수 있는 홍보방안을 통한 비파괴기술 관련 안전검사문화의 확산 필요 그리고 비파괴검사에 종사하는 검사자의 사기 진작을 위한 행사마련 또는 포상제도 도입 등 정부차원의 체계적인 지원방안이 마련되어 시행될 때 가 시적인 효과를 달성함에 있어 효과적으로 기여할 수 있을 것임 가까운 일본의 경우 비파괴검사공업회(JANDT)에서는 국민의 비파괴검사에 대한 인식을 개선하고 자율적인 안전문화의 조성을 위해 안전표어 및 마스 코트의 제작 홍보를 통한 방안도 시행하고 있는데 이를 국내 실정에 맞게 벤치마킹하는 방안도 고려할 수 있을 것임. <그림 4-4> 일본 비파괴검사공업회의 안전표어 및 마스코트(논디)

357 나. NDT검사의 중요성과 사회적 인식 강화 비파괴검사기술의 중요성을 부각시키고 사회적 인식을 제고하기 위해서는 일반 국 민과의 공감대 형성이 필수적이므로 이를 위해서는 비파괴검사를 쉽게 체험하 고 비파괴검사의 체험학습 공간을 마련함이 필요함 또한 NDT검사기술 및 검사자의 기술력 향상을 위해 우수 기술자에 대해서 는 선진국과의 기술교류 등을 통해 국제수준의 전문인력을 양성할 수 있는 제도적인 지원방안을 마련함으로써 우리나라의 비파괴검사기술이 국제적 수 준으로 도약할 수 있는 근본적인 제도를 마련함이 필요함 NDT검사 기술의 진흥 및 발전을 통해 국가 산업의 안전이 향상되고, 건물 의 붕괴 및 제품의 파손 등의 대형 사고를 예방하는 등 NDT검사기술을 진 흥발전이 곧 국가산업의 안전성 향상에 기여함을 인식하도록 지속적으로 연 구 및 지원해야 할 것임. 3. 중점(신규) 추진계획 쉽고 유익한 비파괴검사기술 문화 콘텐츠를 개발 홍보하여 비파괴검사기술에 대한 산업집단의 관심 및 참여를 증대 - 비파괴검사의 날 행사 등 대국민 홍보 및 관련 분야의 사기진작과 전반적인 관심 제고방안을 마련하여 시행 매스미디어를 통한 사회적 여론조성 및 공익광고, 캠페인 전개를 이용한 비파괴검 사기술의 대국민 홍보 추진 - 지식 및 정보 습득효과가 큰 다큐멘터리, 드라마, 교양캠페인, 애니메이션 등 문화콘텐 츠를 개발하여 비파괴검사기술 관련 정보를 확산 노동부 직업체험관 운영사업과 연계하여 홍보동영상 등을 통해 비파괴검사를 홍보 하는 한편, 일반인을 대상으로 비파괴검사의 사회적 인식 제고방안 지속 추진 초 중 고 학생들에게 비파괴 안전진단의 중요성과 경제적 효용성 등에 대한 인식 제고를 위해 교육 프로그램 운영체계의 구축 - 청소년 문화캠프 개최 등 친화형 체험 프로그램 활동의 실시 및 사이버 기술전시 관 설치 운영 청소년 과학캠프, 기술/성과전시회 등 정부의 과학문화활동 및 행사와 연계하여 추진

358 비파괴검사기술관련 우수한 기술인력의 사기진작 및 사회적 역할 재정립을 통하 여 자긍심 제고와 기술 종사자의 우대풍토 조성 - 정부차원의 비파괴검사기술인상을 제정 포상하고 우수 기술자의 해외연수지원 등 자긍심 제고 및 대외 인식 개선방안 마련 다. 기대 효과 안전진단의 중요성에 대한 인식 확산으로 비파괴검사기술의 산업적 활용도가 증가됨으 로서 대형사고 등을 사전에 예방할 수 있음 안전진단 문화의 확산으로 공공시설물에 대한 국민의 불안감 해소 비파괴검사업체의 건전한 발전을 통해 국가 산업의 안전성 및 비파괴검사의 신 뢰성 향상

359 제 Ⅴ 장 비파괴검사 전문인력 양성 제1절 추진배경 및 1차 진흥계획에서의 추진성과 제2절 전문인력양성 현황 및 전망 제3절 중점(신규) 추진계획

360 제 Ⅴ 장 비파괴검사 전문인력 양성 제1절 추진배경 및 1차 진흥계획에서의 추진성과 1. 인력양성 부문 추진배경 중공업, 조선, 원전분야 수출 등으로 인한 국내 NDT 업체의 해외진출 증가로 인해 NDT 전문인력 수요가 증가하고 있는데 반해, 국내의 NDT 전문인력 양성 을 위한 대응체계가 미흡한 상황 국내ㆍ외 모두 NDT 관련 고급 전문인력의 양성은 일부 대학원 교과과정에서 제한적으로 이루어지고 있는 실정이며, 향후 NDT 인력양성에 강점을 지니고 있는 대학을 중심으로 미국, 일본 등 주요 선진국 대학과의 협력을 통해 국 제적 수준의 전문인력 양성이 가능한 (가칭) NDE 글로벌캠퍼스 를 구축하 고 운영할 필요가 있음. 기술자격자에 대한 체계적인 교육 훈련 시스템의 부재는 선진국과의 기술격차를 더 크게 함은 물론, 전문기술인력의 선진국 종속화를 초래함. 비파괴검사 기술 인력의 현장교육 훈련체계가 매우 취약한 현실에 대한 대책 및 체계적이고 선 진적인 글로벌 교육 훈련시스템 마련이 시급함. 급변하는 학령인구 감소에 따른 학생 수 급감과 또한 저출산ㆍ고령화에다 높은 대학 진학률에 따른 `학력 과잉` 등으로 생산가능인구가 감소한 데다 단순노무직 기피 현상 등이 맞물려서 생산 인력의 부족 사태로 전 제조분야로 확대되고 있으며 특히 작업 환경이 열악하고 저임금인 작업장은 더욱 인력 수 급에 어려움이 있는 실정임. 현재 급속하게 전개되고 있는 양자간 다자간 자유무역협정(FTA)에 대비하여 NDT 전문인력 양성체계를 글로벌 스탠더드에 부합하도록 재정비해야 할 필 요성이 대두되고 있음. 국가 간 교육기관 간의 상호인증과 전문인력의 교류 등을 위해 기술자격제도가 국제기준에 부합하는 것이 필수 요건이기 때문임. 그간 우리나라의 NDT 관련 기술자격제도는 지속적으로 확충되어 왔으나, 국제 수준에 부합하기에는 여전히 미흡한 실정으로 이로 인해 현재 국내의 NDT 기술자는 국가기술자격이 아직 국제표준화기구(ISO)의 인증을 받지 못 함으로 인해 ASNT, EN473 등의 외국자격을 2중으로 취득해야 하는 부담이 계속되고 있음. 다시 말해 국가의 기술자격제도가 국제표준에 부합하지 못

361 함으로 인해 국민의 필요 없는 이중부담이 계속되고 있고 이로 인한 외국 자격시험기관의 횡포(?)와 외화낭비도 지속적으로 증가하고 있는 현실임. 미국의 경우 대표적인 NDT 고급전문인력양성기관으로는 아이오아주립대학교 비파괴평가센터(Iowa State University, Center for NDE (CNDE), edu/), CQEFP (노스웨스턴대), Advanced NDE and SHM Center (펜실베니아 주립대), 영국 RCNDE (임페리얼 컬리지) 등이 있 으며 특히, CNDE는 R&D 인력양성 및 산업과의 연계가 강화된 다양한 전문 인력양성 프로그램을 운영하고 있음. 국내의 경우 NDT 고급전문인력양성 기관은 서울대학교, 서울과학기술대학교, 성균관대학교, 부산대학교, 한양대학교, 조선대학교, 인하대학교 등의 비파괴 평가연구실 이 있으나 보다 체계적인 전문인력양성 체제구축이 필요함. 2. 1차 진흥계획에서의 전문인력양성 추진성과 가. 고급 비파괴검사 전문인력양성 체계 구축 국제수준의 기술력 확보를 위하여 산 학 연별로 중심 연구기관의 지정육성 하고, 병행하여 전문인력을 양성코자 하였으나 성과는 거의 없었음. 나. 기술인력의 교육훈련 체제 강화 한국비파괴검사협회에서는 법에 근거한 성과가 일부 있었으나, 예산부족으로 체계적이지 못하였음. 한국비파괴검사협회의 비파괴검사자 기술교육(NDT법에 의한 법정교육)은 NDT법 제정 시행과 함께 법 제14조(검사자의 교육훈련)에 검사자의 기술능 력 향상을 위해 검사자의 교육훈련을 의무적으로 시행하도록 정함에 따라 시행중임. 현재 검사자의 기술수준과 능력에 따라 기본, 전문, 관리교육을 실시하고 있으며 현재 연인원 3,000명 이상의 기술자격자가 해당 분야별로 관련 교 육을 이수하였음. 한국비파괴검사학회에서는 자구노력으로 나름대로 교육훈련 프로그램을 보 유하고 있으나, 예산부족으로 프로그램 내용의 전문성과 우수 전문강사의 확보가 어려운 현실임

362 다. 글로벌 스탠더드에 부합하는 기술자격제도 구축 2010년 4월부터 5년 과제로 지식경제부 기술표준원으로부터 "전문요원 (ISO/IEC 17024) 인정기반 및 비파괴검사 전문요원(ISO 9712) 자격인정 시 스템 도입"의 과제를 수행중임. 수행기관은 한국산업기술시험원, 한국비파괴검사학회, 한국비파괴검사협회, 한국인정원, 한양대학교 등이며, 국제표준에 부합하는 비파괴검사자격제도 구축 및 인력양성을 목표로 함. 현재 국제규격에 근거한 비파괴검사기술자 자격인정 및 인증제도의 국내 도입을 위한 시스템을 구축중이며, 2013년부터는 국제상호인증 가능한 비 파괴검사기술자를 배출할 예정임

363 제2절 전문인력양성 현황 및 전망 1. 고급 비파괴검사 전문인력양성 체계 구축 가. 국내ㆍ외 전문인력양성 현황 및 전망 미국의 경우 대표적인 NDT 고급전문인력양성 기관으로는 아이오아주립대 학교 비파괴평가센터(Iowa State University, Center for NDE (CNDE), CQEFP (노스웨스턴대), Advanced NDE and SHM Center (펜실베니아 주립대), 영국 RCNDE (임페리얼 컬리지) 등이 있 으며 특히, CNDE는 R&D 인력양성 및 산업과의 연계가 강화된 다양한 전 문인력양성 프로그램을 운영하고 있음. [표 5-1] 외국의 전문인력 양성기관 현황 미국 미국 영국 연구 소명 Iowa CNDE (Center for NDE) Northwestern, Center for Quality Engineering & Failure Prevention RCNDE 규모 교수급 30명, 연구원 명 교수급 10명, 연구원 50명 6개 대학과 17개 기업체 연구소의 협력체 주요 분야 산업 기계구조물에 대한 안전성 향상을 위한 첨 단NDE 기술개발 항공시스템의 신뢰도향 상을 위한 신개념 센서 개발 NDE 교육 기계, 항공 산업 구조물 의 지능적 구조건전성관 리에 특화 NDE 교육 장시간 산업경쟁력을 향 상시키는 새로운 NDE기 술 개발 차세대 혁신적인 결함검 출 기술 개발 구조건전성 모니터링 (SHM) 기술개발 연계 조직 타 대학, FAA, NSF, NASA, AACE NSF, AFOSR, ONR, Boeing, FAA, NASA, Caterpillar and GE. National Nuclear Laboratory 등 예산 규모 설립 시기 70억/년 20억/년 EPSRC의 매칭펀드 20억/년

364 국내의 경우 대표적인 NDT 고급전문인력양성 기관은 아래와 같음. [표 5-2] 국내 전문인력 양성기관 현황 기관명 구분 홈페이지 주소 한국표준과학연구원 안전측정센터 출연연구기관 한국기계연구원 출연연구기관 한국원자력연구원 출연연구기관 포항산업과학연구원 연구기관 서울과학기술대학교 비파괴평가연구실 대학교 성균관대학교 비파괴평가연구실 대학교 부산대학교 파동 신뢰성해석 및 진단공학연구실 대학교 한양대학교 지능계측 및 비파괴평가연구실(ISNDE) 대학교 전남대학교 중화학설비안전진단센터 대학교 조선대학교 실시간 IT-NDT 연구센터 대학교 조선대학교 레이져응용 신기술개발 연구센터 대학교 전북대학교 한국공학연구소 대학교 서울대학교 대학교 자동최적설계기술연구실(IDeALab) 카이스트 스마트구조 시스템연구실(SSSLab) 대학교 인하대학교 신소재 및 비파괴평가연구실 대학교 한국수력원자력(주) 중앙연구원 산업체 두산중공업(주) 기술연구원 산업체 현재 국내 4년제 정규대학의 학부과정에 비파괴검사학과가 개설되어 있는 곳은 없으며, 대부분 일부 필요한 검사방법을 전공과목에 병행하여 교육하 는 실정이다. 조사결과, 약 30여개의 대학에서 기본적인 비파괴검사장비, 기자재와 실습시설을 구비하고 주로 단기과정으로 교육 및 연구를 수행하 는 실정에 불과한 것으로 파악되었으며, 현재 국내에서 비파괴검사 기술 인력양성은 대학보다는 학원 또는 직업전문학교에서 많이 배출하고 있는 실정으로, 비파괴검사과를 전공과정으로 개설하여 운영하는 대학은 한국폴 리텍Ⅴ대학(순천)과 2년제 과정인 군장대학(군산)이 국내에서 유일함

365 전문계고 (공고) 직업학교 (2년제) 학원 (1~2개월과정) 전문대학 (2년제) 대학교 (4년제) [표 5-3] 국내 비파괴검사 교육기관 현황 기 관 졸업인원 (명) 공급예상인원 (명) 전남공고 한국항공전문학교 아세아항공전문학교 상계직업훈련전문학교 서울항공직업전문학교 우창비파괴검사학원 한동직업전문학교 연세직업전문학교 광주공과기술학원 밀알기술학원 동위원소교육연구원 군장대학 한국폴리텍Ⅴ대학(순천) 계(명) 현재 비파괴검사 관련 산업 종사자는 약 6,600여명으로 현재 종사자의 약 10% 정도가 매년 신규 채용 예상인원으로 판단됨. 비파괴검사학과에서 배 출되는 기능인력은 약 790명 정도로 이중 약 50% 정도가 비파괴검사 분 야에 취업하고, 기타 50% 정도는 QC 등 기타 분야로 진출하고 있어 약 400명 정도의 비파괴검사 기술인력이 부족한 것으로 판단됨. 비파괴검사기술의 진흥 및 활성화를 목적으로 정부 주도로 관련 법령이 제 정되고 진흥계획이 수립 시행하며 전문인력 양성을 주요 추진과제로 설정 하였으나, 이처럼 국내 대학에 비파괴검사관련 전공학과 개설이 거의 이행되 지 않은 것은 무엇보다 취업으로 연계문제가 가장 큰 것으로 생각되는데, 실 제로 대학 등을 통해 배출된 전문 인력이 갈만한 비파괴검사 관련 연구소, 검사업체 등 전문화된 일자리가 부족하기 때문이라고 판단해야 할 것임

366 선진국에 비해 크게 뒤지고 있는 NDT 기술력 제고를 위해 전문지식과 현장 적응력을 겸비한 전문인력 양성을 위한 체계를 구축하고, 공급적 측면 (supply Side)뿐만 아니라 전문인력을 실제로 활용하는 수요 측면(demand side)과 연계된 인력양성 체계의 구축이 시급한 실정 학부과정에 비파괴검사 관련 교과과정이 부족하여 비파괴검사(진단)산업에 인 력기반이 취약하고, 취약한 학부과정의 인적기반은 석 박사 고급인력 양성에 도 한계로 작용하여 전반적으로 비파괴검사산업의 경쟁력이 저하되고 있음. 선진국 대비 약 50%수준에 불과한 국내 비파괴검사(진단)기술의 기술력을 제고시키기 위한 효율적인 인력양성체제 구축이 시급함. 대학보다도 연구소의 전문인력 부족현상은 더 심각함. 현재 국내에 비파괴 검사관련 전문연구부서를 갖춘 연구기관은 아직도 없으며, 일부 출연연이 나 대학 연구센터 등에서 관련 연구를 수행하는 실정으로 전문 연구인력은 약 50명 수준에 불과함. 기업부설 연구소는 약 20여개가 비파괴검사업체에 소속되어 있으나 실제 비파괴검사기술에 대한 연구개발을 수행하는 연구소 는 5~6개에 불과하고 연구인력 또한 약 70명 수준에 불과한 실정임. 결국, 대학, 연구소 및 기업부설연구소의 연구 인력을 모두 합치면 약 150 여명에 불과해 국내 연구수준에 비해 인력양성의 저변은 매우 미약한 실 정이라 해야할 것이며 지난 5년간의 진흥계획 시행에도 불구하고 주목할 만한 개선이 있었다고 판단하기 어렵다고 할 것임. 이것은 진흥계획을 시 행하면서 연구개발 과제도출에 주력하였으나 오히려 이를 연구기반 확충, 기반구축 등에는 노력을 기울이지 않은 결과로 말할 수 있을 것이며 기본 적인 기반 확충의 노력과 연구과제로의 연계 및 활성화가 면밀히 기획되 고 준비되어야 할 필요성이 있을 것으로 판단됨. 아울러 비파괴검사업체의 경우 전체 매출액의 약 60%를 인건비로 지출하고 장비 및 자재구입비가 많은 비중을 차지하고 있어 실제로 연구개발에 투자 하는 비율이 약 2~4%에 불과한 실정( 10, 비파괴검사 실태조사 : 한국비파 괴검사협회)으로 실질적인 산업현장의 애로기술개발과 장비개발을 위해서는 기업부설연구소의 활성화를 위한 정부의 관심과 지원이 필수적이라 할 것임. 비파괴검사기술 인력 양성에 대한 SWOT 분석결과는 아래 그림과 같으며 약 점과 위협요인을 대비하거나 해소하기 위한 방법으로 다양한 분야에 대해 새로운 지원 영역을 발굴하고 프로그램을 마련하여 약점과 위협요인이 강점 과 기회요인으로 변화될 수 있도록 제도적 개선과 재정적 지원이 필요함

367 <그림 5-1> 비파괴검사 인력양성 관련 SWOT분석 결과 2. 기술인력의 교육훈련 체제 강화 가. 비파괴검사 기술인력의 교육 훈련 현황 및 전망 기술자격자에 대한 체계적인 교육 훈련 시스템의 부재는 선진국과의 기술 격차를 더 크게 함은 물론, 전문기술인력의 선진국 종속화를 초래함. 비파괴검사 기술인력의 현장교육 훈련체계가 매우 취약한 현실에 대한 대책 및 체계적이고 선진적인 글로벌 교육 훈련시스템 마련이 시급함. 급변하는 학령인구 감소에 따른 학생 수 급감과 또한 저출산ㆍ고령화에다 높은 대학 진학률에 따른 `학력 과잉` 등으로 생산가능인구가 감소한 데다 단순노무직 기피 현상 등이 맞물려서 생산 인력의 부족 사태로 전 제조분 야로 확대되고 있으며 특히 작업 환경이 열악하고 저임금인 작업장은 더욱 인력 수급에 어려움이 있는 실정임. 나. 국내 비파괴검사 산업인력 현황 (1) 비파괴검사 근로자 현황 한국비파괴검사협회의 2010년도 실태조사 결과, 2010년 말 기준으로 국내 비파괴검사에 종사하는 종사자 수는 총 6,646명으로 남성이 6,177명이고 여성은 469명임. 이 중에서 검사업무에 종사하는 기술인력은 5,654명으로 전체 대비 83.9%이며 연구인력은 183명으로 2.7%임

368 [표 5-4] 비파괴검사업체 근로자 직능별 인력현황 상근직 인원 (명) 구분 합계(명) 비율(%) 남성 여성 년도 A. 비파괴검사 유관인원 연구직 기술직 사무직 소 계 B. 기타 합계 (A+B/명) 비율 (%) '08년 129 4, , , '09년 168 5, , , '08년 '09년 '08년 139 4, , , '09년 183 5, , , '08년 '09년 전체 기술인력에서 가장 많은 연령대는 20대와 30대로 각각 1,649명과 2,445명으로 조사되었고, 30대 비중이 43.2%로 가장 높다. 전년과 비교하 여 20대의 경우 약 10% 가량 감소하였으며, 40대의 경우는 약 7% 정도 가 증가함. 이러한 현상은 최근 젊은 인력의 업종기피현상으로 인해 점차 적으로 기술인력의 노령화 경향이 나타나고 있는 것으로 파악됨. <그림 5-2> 기술직 연령별 인원현황 (2) 학력 및 전공현황 기술인력의 학력 및 전공 현황을 살펴보면 전공별로는 금속/재료 전공자 가 841명, (정밀)기계/기계설계가 682명, 전기/전자/계측(제어)가 548명의 순이며 이 비율은 매년 큰 변화는 없음

369 [표 5-5] 학력별 기술직 인원현황(2010년) 전공 박사 석사 학사 전문대 고졸이하 합계 비율(%) 전공별 금속/재료 (정밀)기계/기계설계 전기/전자/계측(제어) 인문/사회과학 정보/통신/전산/컴퓨터 원자력(핵)방사선 건축/토목 화학/화학공학 환경/산업/자원 물리 기타 , 합계 ,051 1,829 1,638 5, 학력별 비율(%) 학력 별 비중을 살펴보면 학사 비율이 전년도 29.8%에서 36.3%로 증가하 였으며, 고졸 학력은 35.3%에서 29.0%로 감소하여 학력기준은 전반적으 로 다소 상향조정되고 있음을 알 수 있음. <그림 5-3> 기술직 학력별 비중 국내 비파괴검사업체의 인력구성을 살펴보면 아직까지는 고졸인력이 전 체의 약 70%로 가장 높은 비중을 차지하고 있으며, 개인이 자발적으로 교육기관에 지원하여 검사업체로 투입된 경우가 76.9%로 가장 높지만,

370 직업위탁교육(재직 중 업체위탁)의 경우도 18.7%로 적지 않음. 전체적으 로 고졸 20대 남성 중심이며, 사회진출을 위한 직업교육의 일환으로 비파 괴검사를 선택한 것으로 파악됨. 국내 비파괴검사업체를 대상으로 애로사항을 청취하면 매년 인력수급의 문제를 가장 많이 지목(43.3%)하고 있는데 결과적으로 체계적인 인력수요 해결방안 마련되어 있지 않다는 것이며, 그나마 부족한 인력양성 기반 속 에 현장에 투입된 인력들도 현장업무에 적응하지 못하고 퇴직이 빈번한 상황으로 지금도 기술자격자의 유입 및 퇴직률이 30~40% 수준을 계속 유지하고 있는 실정임. 다. 국내 기술자격자 현황 (1) 국가기술자격 국가기술자격시험을 주관하고 있는 한국산업인력공단의 통계에 따르면 2010 년 말 기준으로 현재 국내의 국가기술자격증의 총 발급 수는 38,966개임. [표 5-6] 국내 국가기술자격자 현황 (한국산업인력공단, 2010년말 기준) 등급 RT UT MT PT ET LT 합계(명) 기술사 기능장 9 9 기사 3,700 3,044 1,491 1, ,791 산업기사 1, ,493 1, ,428 기능사 9,299 3,488 4,577 5, ,747 합계 14,347 7,276 7,561 9, , 년 말 기준으로 현재 비파괴검사업체에 종사하는 기술자격자는 총 3,700명이며 이들이 보유한 국가기술자격은 총 10,817개로 기술자 1인이 평균 3개의 기술자격을 보유하고 있으며 이는 국내 전체 국가기술자격 수의 약 3.6%에 해당하는 수치임

371 구분 RT UT MT PT ECT LT 합계 기술사 37명 37 기사 , ,767 산업기사 ,552 기능사 1, ,239 1, ,461 합계 [표 5-7] NDT 업체 국가기술자격 취득현황( 10년도말 기준) 2,444 (22.6%) 1,926 (17.8%) 2,569 (23.7%) 3,031 (28.0%) 458 (4.2%) 352 (3.2%) 10,817 국가기술자격제도상 NDT자격종목은 6분야로 방사선(RT) 초음파(UT) 와전류 (ECT) 누설(LT) 자기(MT) 침투(PT)비파괴검사로 분류 국가기술자격과 관련한 가장 큰 문제로 지목되는 것은, 현재 비파괴검사 기술의 진흥 및 관리에 관한 법률 시행령 제2조(비파괴검사의 방법)에 의하면 비파괴검사 종목을 11개 검사방법으로 분류하고 있는데, 국가기 술자격시험이 시행되고 있는 방사선, 초음파, 자기, 침투, 와전류, 누설 비파괴검사 외에도 음향방출, 육안, 열화상, 중성자, 응력측정의 5가지 검사방법을 추가로 정하고 있음에도 추가된 5가지 검사방법에 대한 자 격제도 자체가 아예 시행되지 않고 있다는 점임. 이와 관련하여 국가기술자격시험의 주관기관인 산업인력공단에서는 실제 응시수요가 많지 않고 실제로 국내에 검사적용 대상이 많지 않다는 이유 등으로 인해 시행자체를 기피하는 양상이고, 당분간 신규 종목의 추가는 실제로 반영되기 어려울 것으로 전망됨. 결국 법령에서는 검사대상으로 포함하고 있으나 실제로 자격제도는 존재하지 않은 비정상적인 구조가 계속 유지되고 있다고 할 것임. (2) 외국기술자격 국내 비파괴검사업체의 외국기술자격자 보유인원은 2010년 말 기준으로 총 2,137명(중복 보유 포함)이며, 자격증의 종류별로 보면 미국자격인 ASNT 자격 보유자가가 889명으로 가장 많고, 그 다음은 PED로 508명임. 외국기술자격 보유현황을 검사방법별로 살펴보면 RT(25.1%), UT(24%), MT(24.6%)를 가장 많이 보유한 것으로 파악됨

372 [표 5-8] 비파괴검사 분야 외국기술자격증 보유현황(2010년말 기준) 종류 RT UT MT PT ECT LT VT AET 기타 합계 비율 (%) ASNT PED TUV ACCP EN 기타 CWI, IRT, ITC등 합계 , 비율(%) 비고 <그림 5-4> 종류별 외국기술자격증 보유비중 국내에 외국기술자격 보유자가 이렇게 많고 매년 그 추세가 증가하고 있 는 것은 국가기술자격이 국제표준화기구(ISO)에 인증을 받지 못한 이유가 가장 크다고 할 수 있는데, 수출을 위주로 하는 국가산업의 특성상 발주자 의 요구조건에 의해 검사자의 자격기준이 정해지는데 국가기술자격이 인 정을 받지 못하고 있기 때문임. 결국 시장개방에 따라 수 출입 대상 제품에 대한 각국의 품질 및 안전 성 수준이 높아짐으로 NDT 기술자격의 상호인증 및 기술규격의 국제화 요구는 국제적인 추세일 뿐만 아니라 각 국가의 공동 의무사항으로 발전 하고 있음에도 불구하고 현재의 국가기술자격은 이를 전혀 뒷받침하지 못하고 있다는 문제가 있음

373 아울러 앞서 언급한 국가기술자격시험에서 해결해주지 못하고 있는 5개 검사종목(음향방출, 육안, 열화상, 중성자, 응력측정)에 대한 법적 문제점 (자격제도 부재의 문제)도 외국기술자격이 해결해 주는 부분이 있음. 현 재 법령에서는 국제표준(ISO 9712)에 의한 자격자를 검사자(국가기술자 격자)에 준하는 자격으로 인정하고 있음. 이러한 문제점들을 보완하기 위해 현재 지식경제부와 기술표준원의 지 원사업으로 한국산업기술시험원, 한국비파괴검사학회, 한국비파괴검사협 회 및 한국인정원이 국제표준(ISO-9712)에 부합하는 자격시스템을 국내 에 구축하고자 준비하고 있는 단계이지만, 초기 예산부족 및 지원체계 의 미비로 인해 품질시스템 도입이 더디게 진행되고 있는 실정임. 라. 비파괴검사 협회와 학회의 교육현황 한국비파괴검사협회 교육훈련 현황 - 비파괴검사자 기술교육(NDT법에 의한 법정교육). 그동안 국내에는 국가기술자격법에 의한 자격보수교육이 90년대 이후 폐지 됨에 따라 기술자의 기술능력 향상을 위한 교육이 부족하다는 문제와 함께 국제규정인 ISO에 의한 현장경험과 교육훈련 정도에 따른 기술자격 재인증 제도가 부족하다는 지적이 있어왔음.. 이를 보완하기 위해 NDT법 제정 시행과 함께 법 제14조(검사자의 교육훈련)에 검사자의 기술능력 향상을 위해 검사자의 교육훈련을 의무적으로 시행하도록 정하였음. 현재 검사자의 기술수준과 능력에 따라 기본, 전문, 관리교육을 한국 비파괴검사협회에서 교육을 실시하고 있으며 현재 연인원 3,000명 이상의 기술 자격자가 해당 분야별로 관련 교육을 이수하고 있음. 구체적인 기술교육의 종 류와 교육이수현황은 다음의 표와 같음. - 방사선작업종사자교육(방사선안전교육). 방사선작업종사자교육은 원자력(안전)법에 의한 방사선안전관리교육으로 협회는 97년 3월, 과학기술처로부터 방사선작업종사자 교육훈련기관으로 지정을 받아 현재까지 시행하고 있음. 교육인원은 07년까지는 1,000명 미만에 불과했으나 그 이후 꾸준하게 증가하여 현재 매년 2,000명 이상의 방사선작업종사자가 교육을 이수하고 있음

374 . 이와 아울러 01년 원자력법 개정에 따라 방사선작업을 2인 1조로 수행할 때 조장 의 자격을 수행할 수 있도록 하는 비파괴검사 종사자 자격교육이 도입되면서 협회 는 01년 11월, 과학기술부로부터 국내에서 유일한 교육위탁기관으로 승인을 받고 현재까지 교육을 실시하고 있음. 비파괴검사자 자격교육은 최초 자격을 이수하기 위해 12시간의 교육과 평가를 거쳐야 하며, 이후 2년 마다 4시간의 자격교육을 이 수해야 하는데 현재 연인원 약 900명 정도가 해당 교육에 참여하고 있음. 교육 구분 기본교육 전문교육 관리교육 교육 시간 최초 24시간 (1회) 연간 12시간 연간 12시간 [표 5-9] 비파괴검사자 기술교육의 종류 교육대상자 - 비파괴검사업 등록업체에 처음 근무하는 검사자 (처음 자격을 취득하는 자) - 휴직 또는 퇴직 등 업무공백이 3년 이상 경과한 검사자 - 기사 취득 후 경력 5년 이하인 자 - 산업기사 취득 후 경력 8년 이하인 자 - 기능사자격 취득한 자 - 준하는 자격 취득한 자 - 기술사 - 기사 취득 근무경력 5년 이상인 자 - 산업기사 취득 후 경력 8년 이상인 자 교육내용 - 검사자로서 갖추어야 할 소양과 비 파괴검사 관련 법령 또는 제도 등에 관한 교육 - 비파괴검사 분야의 전문기술능력의 향상을 위한 교육 - 비파괴검사의 계획, 사업관리, 품질보증 등에 관한 교육 [표 5-10] 연도별 비파괴검사자 기술교육 실시현황 [단위 : 명] 구 분 2006년 2007년 2008년 2009년 2010년 기본교육 전문교육 1,317 1,329 1,410 1,678 1,918 관리교육 합 계 2,089 2,316 2,622 3,006 3,214 년도 교육명 방사선작업 종사자 정기교육(6H/년) 비파괴검사자 종사자 자격교육(12H/최초) 비파괴검사자 종사자 자격재교육(4H/2년) [표 5-11] 방사선작업종사자 교육실시 현황 명 1,072명 1,348명 2,174명 2,252명 127명 329명 286명 426명 340명 521명 236명 396명 383명 564명 합 계 954명 1,637명 2,081명 2,983명 3,156명

375 - 비파괴검사 기술세미나. 현재 국내에서 실시되고 있는 대부분의 기술세미나는 기술연구소 또는 대학을 중심으로 연구개발 성과를 공유하는 성격의 세미나가 대부분인 것이 현실임. 국내의 비파괴검사 기술자의 실무적인 문제를 해결하기 위한 기술교류의 장 이 제대로 존재하지 않는 문제점을 해결하기 위해 협회는 10년부터 비파괴 검사 실무를 기본 내용으로 구성하는 기술세미나를 주최하여 운영하고 있음.. 실무위주의 세미나 성격상 현장검사 적용사례와 애로사항 및 문제점의 개선을 위한 내용이 기술세미나 프로그램 구성의 핵심적인 요소이며 이를 근간으로 제1회 기술세미나(' ~15, 한화리조트 수안보)에서는 TOFD와 PAUT 및 열화상검사 현장적용 사례가 가장 큰 주제였고 제2회 기술세미나(' ~18, 대전 레전드호텔)에서는 CR과 DR의 현장적용사례 및 분야별 문제점 해결방안 도출이 가장 큰 주제였음. 아직까지는 협회 회원사 위주의 소규모 형태로 운영되고 있지만, 향후 폭 넓은 지원과 프로그램의 내실화 및 전문화 를 통해 점차 확대 발전시켜 나갈 계획에 있음. 한국비파괴검사학회 교육훈련 현황 - 학회의 교육훈련 사업은 비파괴검사 전문인력을 양성하고 비파괴검사 산 업의 발전에 기여함을 목적으로 비파괴검사의 원리, 응용, 장비, 실무를 포함하며, 필요한 경우 자격인정과 인증을 위한 과정도 실시함 학회에서 시행하는 교육훈련 과정별 현황 및 실적은 아래와 같음. [표 5-12] 교육훈련 과정별 현황 교육과정명 교육 개요 기대 효과 비파괴검사 자격인정교육 (Level II 과정) ASNT Level Ⅲ 시 험 시험대 비 강습회 자격 보유자 교육 전력산업기술기준 에 의한 비파괴검사원 위탁교육 원전 가동중 비파괴검사 신기술 과정 - 전세계적으로 통용되는 SNT- TC-1A를 기초로 학회 에서 제정한 교육훈련프로그램 - 방사선(RT), 초음파(UT), 자분/침투(MT/PT), 와전류 (ECT) 과정 등 - 이론과 실기를 겸한 교육훈련 및 시험을 통한 Level II 자격인정과정 - 전세계적으로 통용되는 미국비파괴검사학회의 ASNT Level Ⅲ 시험을 국내에 유치 년부터 30년간 2,800여명 응시 - 동 시험에 응시하는 수험생들의 합격률 제고를 위한 과정 - 자격보유자들의 자격갱신을 위한 점수 취득 과정 - ASNT의 자격갱신제도 변경에따라 2005년 교육과정 신설 - 전력산업기술기준에 의한 비파괴검사원을 양성하기 위한 교육과정 - 대한전기협회의 위탁교육기관 지정 - 원자력발전소 시설의 비파괴검사 신기술과 관련된 전 문지식을 습득하는 과정 - 교육훈련 참여기회 확대 - 국제수준의 체계적 교육제공 - 고급기술자 배출 효과 - 외화절감효과 - 국제수준의 고급기술자 배출 - 국제경쟁력강화 - 합격률 향상 효과 - 국내에서 자격갱신점수 취득 효과 - 국내 기준에 의거 발전산업분야의 비파 괴검사원 자격 통일 - 전력설비의 안전성 확보에 필수적인 비파괴 검사 기술수준의 향상 - 사용전/가동중 검사에 활용되는 실무경험 전파 - 신기술 습득 및 직무역량 향상

376 과정명 년도 [표 5-13] 교육훈련과정 개최 현황(최근 20년간) 비파괴검사 자격인정교육 (Level II) RT UT MT /PT ASNT Level Ⅲ ET AE 시험 시험대비 강습회 자격 보유자 교육 KEPIC 위탁교육 원전 가동중 비파괴검사 신기술 교육 총계 , , 표 안에 숫자는 수료인원 수

377 3. 글로벌 스탠더드에 부합하는 기술자격제도 구축 가. 국제표준 자격제도(ISO 9712) 시스템의 개념 (1) 제도적 특성 ISO 자격제도는 민간자율로 체계화되어, 국가간통용을 위한 상호인증의 필요 성에 따라 국제적으로 표준화된 제도라 할 수 있음. 즉 ISO 9712는 국가마다 상이한 자격제도를 국제화된 표준제도로써 한데 묶어 이를 하나의 표준화 된 제도와 틀 에서 각 개인에 대한 자격을 부여함으로써 모든 기술자는 능 력의 요건과 수준을 동일한 수준으로 같게 함으로서 어느 누가 검사 평가 하더라도 동일한 검사결과가 나오도록 시도된 통일한 국제인증제도임. 국제인증제도의 마련으로 검사대상물에 대한 검사결과에 대해 국가 간의 신뢰성을 상호 보증함으로써 제조물 등의 질적 신뢰성 보장하는 것으로 자격제도를 세계적인 하나의 제도로써 통일함으로써 각 국가마다 생산, 제조 및 구축되는 시설 등의 안전성을 서로가 공감하고 인정함으로써 불 필요한 의문과 불신 및 논쟁을 피하고, 서로 간에 상대국의 제품 또는 구 조물의 신뢰성을 인정하도록 함. 따라서 검사방법(Methods)의 공통성, 검 사절차의 통일 및 국제화된 규격(코드)의 적용 및 마지막으로 인력에 대 한 자격부여의 통일을 기함으로써 제품의 질에 대한 신뢰성과 안전성을 향상하고자 함. (2) ISO 제도의 필요성 현재 급속하게 전개되고 있는 양자간 다자간 자유무역협정(FTA)에 대비하여 NDT 전문인력 양성체계를 글로벌 스탠더드에 부합하도록 재정비해야 할 필 요성 대두되고 있음. 국가 간 교육기관 간의 상호인증과 전문인력의 교류 등을 위해 기술자격제도가 국제기준에 부합하는 것이 필수 요건이기 때문임. 그간 우리나라의 NDT 관련 기술자격제도는 지속적으로 확충되어 왔으나, 국제 수준에 부합하기에는 여전히 미흡한 실정으로 이로 인해 현재 국내의 NDT 기술자는 국가기술자격이 아직 국제표준화기구(ISO)의 인증을 받지 못 함으로 인해 ASNT, EN473 등의 외국자격을 2중으로 취득해야 하는 부담이 계속되고 있음. 다시 말해 국가의 기술자격제도가 국제표준에 부합하지 못 함으로 인해 국민의 필요 없는 이중부담이 계속되고 있고 이로 인한 외국 자격시험기관의 횡포(?)와 외화낭비도 지속적으로 증가하고 있는 현실임

378 나. ISO 9712 시스템의 특징 및 국내 제도와의 차이점 (1) ISO 시스템의 주요 특징 : 독립된 3개 기구(Bodies)의 설치 및 운영 ISO 9712 자격인정의 제도합리화를 위한 운영기구는 3개의 독립된 기구 로 구성하였으며, 이들 기구는 서로 연계성을 가지면서 관리체계를 구성 하여 각자의 기능(Function)을 수행 첫째, 인증기관(Certification Body)은 자격인증에 관한 절차를 관리 하는 총괄기관으로서 그 예하기관을 관리 감독함 둘째는 자격인정기관(Qualification Body)로서 자격인정시험을 준비하고 관리 하는 기관으로서 자격시험의 행정관리 기관임. 예하의 시험센터를 통해 자격시험을 관리함 셋째는 자격시험센터(Examination Centre)로서 시험이 실시되는 장소 로써 인 증기관(CB)이 승인한 시험실시하는 센터이며, 인정기관(QB)을 겸하는 것이 가능함 이들 3개 기관을 도표화하여 정리하면 아래와 같음. 인증기관 Certification Body 자격 인정기관 Qualification Body 자격 시험센터 Examination Centre 자격인증에 관한 절차를 관리 인증체계를 개발 유지(제도위원회 필요) 기록관리 시스템을 유지(인원배치 등 사무국) 자격인정시험을 준비하고 관리 인증기관이 승인하고, 고용주와 독립된 기구 시험이 실시되는 장소로써 인정기관과 兼 가능 인증기관(CB)이 승인한 시험실시 센터 <그림 5-5> ISO 제도의 기관 구성 (2) 3개 기구의 용어개념의 정리(국제통용적인 개념) 인증기관(certification body) - ISO에 의한 "이 국제표준에 의한 요구사항을 증명하기 위하여 인증에 관한 절차를 담당하는 기관"으로 정의 - 따라서 인증에 관한 절차(procedures for certification) 를 행정관리하는 주체 로서의 기능을 가짐 - 여기서 인증절차(certification process)라 함은 구체적으로 명시된 개인의 능력요건 충족여부를 판단하기 위한 인증기관의 모든 활동을 말하며, 이는

379 신청, 평가, 인증결정, 감독 및 재인증, 인증서 및 로고/마크의 사용 등을 포함한다 고 정의(주; ISO 17024) 자격인정기관(authorized qualifying body) - 자격인정기관(AQB))은 "인증기관(CB)에 의하여 승인된, 고용주와는 독립되어 자격인정시험을 준비하고 관리하는 기관"으로 정의 - 그러므로 자격인정시험의 준비 및 관리하는 기관(body to prepare and administer qualification examinations)으로의 기능을 가짐 자격시험센터(examination centre) - 자격시험센터(EC)는 인증기관(CB)에 의해 승인된 센터로서 자격시험이 실시되는 장소를 의미함. 따라서 시험장소이며, 인증기관에 의해 승인되고 감독되는 곳임. - 그러므로 시험센터(EC)는 자격시험 및 검정업무의 실행에 대한 실무행정 기관으로서의 기능을 가짐. ISO 9712(2005)규정에서 정의한 용어개념을 정리하면 아래 표와 같음. [표 5-14] ISO 제도의 용어 개념 기구 명 certification body authorized qualifying body examination centre 용어 개념 body that administers procedures for certification according to the requirements of this International Standard body, independent of the employer, authorized by the certification body to prepare and administer qualification examinations centre approved by the certification body where qualification examinations will be carried out. (3) 국가기술자격과의 차이점 현재 우리의 국가기술자격은 ISO제도와 상호인증이 안되는데 가장 근본 적인 이유는 제도적 차이에서 오는 양개 제도의 운영기관 등의 시스템 적인 차이 때문임. 현재 국가기술자격은 다음의 세가지에서 근본적인 차 이점을 가지고 있음. 첫째, 자격부여기관 및 자격성격의 차이로서, 국가자격체계와 민간자격 체계로 대별되며, 자격시험시행 및 자격부여기관의 차이가 있음

380 [표 5-15] 자격부여 기관의 기능비교 구분 우리 : 산업인력공단 ISO : CB(인증기관) 1) 기능/역할 - 제도시행 총괄기관 - 제도발전 시행 총괄기관 2) 운영개념 - 노동부 관리하에 위탁 대행 - 인증기관을 정점으로 집권적 시행 3) 조직체계 - 통합 일원화 - 인정기관/시험센터 등 분권화 둘째, ISO 체제는 각 기관이 통일된 시스템에 따라 분권화된 기관운영으 로써 그 기능이 분권화된 시스템으로 운영되는 특징이 있음. [표 5-16] 자격제도의 관리체계 상호비교 비교 요소 우리의 현행 제도 ISO ) 자격 부여기관(자격증 부여) 2) 시험제도 등 체계관리 및 발전 3) 관련기구 등 조직 통제관리 4) 자격시험의 관리 통제 5) 자격시험 등 시행주체 6) 자격자 관리,기록(또는재인증) 주무부 장관(산업인력공단) 노동부 (산업인력공단) 노동부(필요시 대행) 산업인력공단(주관기관) 산업인력공단(전담기관) 재인증 없음 인증기관(CB) 인증기관(기술위원회) 인증기관(CB) 자격인정기관(AQB) 시험센터(EC) 인증기관(CB) 셋째, 자격부여 방법상의 체계가 서로 상이함. 즉 실기시험과 필기시험 으로의 구분은 유사하나 시험절차, 시험내용 등에서 객관화 정도가 구체 성을 띠고 있음. [표 5-17] 우리 제도와 ISO-9712 자격과의 차이비교 주요 항목 국가기술자격법% ISO ) 자격부여 주체의 성격 - 국가자격제도로 운영 - 자율적인 민간단체자격 2) 자격부여 종류(방법) - 6가지 방법 - 11개 방법 3) 자격 수준별 등급 -4단계(기술사 및 기사 등) - 3단계(Level-3,-2,-1) 4) 등급별 업무범위 검정수준으로 능력설명 - 행위범위 및 한계를 명시 5) 시험방법 및 과목 - 과목별 40점이상 평균 60점이상 - 출제항목 수 지정 및 70점이상 - 필기시험 및 실기(면접) 필기시험(2종류) 분야별 (원리, 검사, 규격, 컴퓨터 활용, 금속재료학, 용접일반) 실기시험(절차서 작성법 포함) 6) 자격 취득 요건 - 학력별 현장경력(1년)조건 - 훈련 경력(시간/개월수)을 명시 7) 자격관리 및 재인증 없음 - 재인증(5년마다)

381 넷째, 자격자의 업무범위의 규정 및 자격자의 관리체계가 우리와 상이함. 즉 자격자는 항상 산업현장에서의 현장경험 등에 의한 항시 능력수준을 유지하고 관리함으로써 균형된 수준을 유지하여야 함. 따라서 5년마다 자격을 갱신하는 제도를 유지하고 있음. 다. 외국의 ISO 9712 제도의 도입현황 유럽을 중심으로 체계화하기 시작한 이 ISO제도는 1990년도 후 활발히 채택하여 유럽국가의 대부분 및 미국, 일본 등 선진국은 이미 채택하여 시행중에 있음. 아래 표에서 보는 바와 같이 유럽 대부분의 국가는 이미 채택하고 있고 나머지 국가도 채택 중에 있는 상황임. [표 5-18] 유럽 국가의 ISO-9712 채택 동향 채택 국가 채택중인 국가 25국 10국 Austria, Belarus, Belgium, Bulgaria,Croatia, CZECH Rep. France, Germany, United Kingdom, Hungary, Italy, Netherlands, Rumania, Russia, Serbia, Spain, Switzerland Ireland, Greece, Norway, Poland, Ukraine, Denmark, finland, Sweden, Slobakia, Slobania 이것은 우리나라처럼 유럽으로 수출, 발주의 경우에는 ISO 9712에 의한 국제표준의 자격자가 필요로 한다는 것을 의미함. 또한 우리나라와 경제관계에서 밀접한 관계가 있는 특정 국가 즉, 아래 표와 같은 미국(ACCP), 일본(JIS Z 2305), 캐나다, 호주(AS 3995), 영국 (BSI) 등 선진국은 국가표준으로 제정하여 자격제도를 운영 중에 있음. [표 5-19] 주요국가의 비파괴검사 자격인정 조직 및 특징 조직[국가] 주요 특징 ASNT(미국) 세계적인 비파괴검사기술, 규격 표준 확보 SNT-TC 1A와 ISO 9712체계를 병행 운영(ACCP) JSNDI(일본) 아시아의 대표적인 ISO체계 구축국으로 TC135 의장국을 맡음 / 영국, 캐나다와 상호인증협약 BSNDI(영국) 유럽의 주도적인 ISO체계 구축기관으로 인증. 시험평가, 교육을 종합적으로 수행함 ISO 체계구축 기관으로 인증, 시험평가, 교육을 종합적으로 수행함. 공업 NRcan(캐나다) 재료 및 기기 분야(EMC=Engineering Materials & Components), 항공, 원자력분야의 활동이 큼/일본과 상호인증협약 EFNDT(유럽) 유럽을 통합하는 비파괴검사기술 및 인정체계 운영, EN-473규격의 주도 적인 표준화 활동

382 이러한 국제표준 자격제도를 채택한 국가와 그렇지 아닌 한 국가 간(예; 우리 나라)에는 같은 믿음 체계 가 형성되지 않음으로써, 이러한 유자격자에 의한 검사를 요구하거나 불필요한 검사체계를 추가로 수반하는 번거로움이 내재하 게 되는 것임. 뿐만 아니라 아시아 등 주변의 대부분 국가도 국제표준 자격제도를 점차 채택하고 있으며 우리는 점차 국제표준에서 소외되고 있음. [표 5-20] 아시아 태평양 국가의 ISO 9712 부합화 현황 및 정도 국가 명 호주 방글라 데시 인도 말레시아 뉴질랜드 필리핀 스리랑카 브라질 자격인증/인정 관련단체, 규정 AS (ISO 9712 바탕) AINDT(Australian Institute for NDT) BSNDT(Bangladesh Society for NDT) ISO 9712 부합 (1986) NDT Personnel Certification Committee National Certification Committee(1990) National Certifying Body : 자격인증기관 ISO 9712 따름. ISNT(Indian Society for NDT)과 Bureau of Indian Standards에서 인정 NVTC(National Vocational Training Council), Ministry of Human Resources 산하 ISO 9712(1999)을 2000년 4월 시행 CBIP(Certification Board for Inspection Personnel), PNS: =>PNS: (ISO9712 반영시행), National Certifying Body에서 자격인증시행, PSNT(Philippines Society for NDT)와 BPS(Bureau of Product Standards)에서 인정 SLS 996(ISO 9712 반영 시행) NDT Committee에서 지격인증기관이 됨. Sri Lanka Standards Institution과 NDT Society of Sri Lanka가 인정을 함 ABENDE, SNQC/END규성 부합화 정도 O 파키스탄 NCNDT(National Center for NDT)가 PAEC (Pakistan Atomic Energy Commission)산하에서 자격인증업무 수행.PAEC/SES/MT001 도입 중 시행, PASNT(Pakistan Society for NDT)와 함께 ISO도입 시도 중. 또한 모든 대상물에 대한 NDT검사를 할 때에는 어떤 규격(코드)를 적용하였 는가도 중요한데, 우리나라는 우리의 KS코드와 국제 표준화된 ISO코드 등 해당 제품에 따른 관련 규격을 적용하여 검사하여야 하는 기준이 있음. 즉, 검사방법별/대상물별로 적용해야 하는 코드가 각각 있게 마련인 바 그 일람 은 아래 표와 같음

383 [표 5-21] 각국의 산업적용 표준규격 제정현황 일본 미국 영국 유럽 한국 국제표준 약호 시험방법 JIS NDIS ASTM BS EN JIS기반 ISO도입 TC135 (기타TC) RT 방사선투과검사법 (15) UT 초음파탐상검사법 (14) AET 음향방출시험 MT 자분탐상검사법 (9) PT 침투탐상검사법 (3) ET 와류탐상검사법 (3) LT 누설 시험 (2) VT 육안 검사 (3) Th 열 간섭 기타 공통 인증 등 (9) 합계 (58) 따라서 우리나라와 같이 국제관계, 즉 해외무역 수출에 의존하는 경우는 각종 제품, 구조물 등에 대한 신뢰성과 안전성을 위하여 해당 코드를 적 용할 수밖에 없는 1차적으로 핸디캡을 지니게 마련임. 그러므로 방법별 적용코드에서 제시하는 유자격자가 검사해야 함으로 여기서 지정된 유자격자에 부합하게 하기 위하여 ISO에 의한 국제표준의 자격제를 적용하는 것이며, 주요국가의 부합화 형태에 다라 상대국의 제도를 상호인정 하고, 호혜평등이 이루어지는 것이라 하겠음

384 제3절 중점(신규) 추진계획 1. 고급 비파괴검사 전문인력양성 체계 구축 가. 추진배경 및 필요성 미래 비파괴검사 분야의 연구 및 산업인력의 수요를 대비하기 위한 차세대 NDT고급인력의 육성 및 확보가 요구됨 원자력분야 등에서 기술 경쟁력의 요소가 될 미래 핵심 전문인력의 질적 고도화 기반 마련 인력수급 분석에 따른 전문인력의 종합적 체계적 양성 체제 구축 및 육성 ㆍ지원과 활용 다변화 필요 핵심기술 보유 전문인력의 퇴직ㆍ이직에 따른 지식과 기술의 손실 방지ㆍ 관리 대책 수립 추진 미국의 대표적인 NDT 고급전문인력양성 기관인 아이오아주립대학교 비파 괴평가센터(CNDE)와 같은 R&D 고급인력양성 및 산업과의 연계가 강화된 다양한 전문인력양성 프로그램을 운영하는 NDE 센터 의 설립이 필요함 나. 주요 추진내용 미래 비파괴검사(진단)기술 선도를 위해 R/D와 연계 강화된 혁신적인 원천 기술 분야에 전략적이고 장기적인 인력양성체계를 구축하기 위한 NDE 센터 를 설립 운영함 NDE 센터 는 대학원 석ㆍ박사 과정 중심 고급연구인력 교육 프로그램을 운영하며, 중장기 R&D 추진방향과 인력양성 간 유기적 연계를 통하여 상 호 시너지 효과가 극대화 되도록 추진함 - 산ㆍ학ㆍ연 네트워크 시스템 구축 운영/신기술 개발 보급 - 중장기 대형 R&D 과제 등 기획 단계에서 인력양성 수요를 함께 발굴하고 R&D 단계별 맞춤형 인력양성 추진 - 글로벌 경쟁력을 갖춘 혁신적 차세대 원천기술분야 미래선도 인력의 양성 - 정부 정책, 전략기술 로드맵과 연계한 최정상급 R&D인력 양성 - 중 장기적으로 미국 영국 일본 등 주요 선진국의 비파괴 인력양성기관 (대학)들과의 협력을 통해 (가칭) "NDE 글로벌 캠퍼스"를 구축 운영하여 세계 최고 수준의 전문 인력을 양성

385 학부과정, 전문대학 과정은 별도로 NDT 전문인력양성 센터를 지정 운영하 게 함 - 원자력발전설비, 항공우주, 첨단소재 등 NDT기술 분야에 대한 산 학 연 협력의 맞춤형 전문인력양성 프로그램 개발 운영 - 비파괴관련 교과목 강좌의 개설을 촉진하기 위해 산 학 연 협력의 팀 티칭 지원체제 구축 지원 - 지정 공과대학 내 비파괴 관련학과에 비파괴검사(진단) 전공과정(트랙)을 설치 운영 유도 - 기업이 원하는 교과과정을 패키지한 트랙 도입 및 운영 - 수요발굴, 계획수립, 교재개발, 현장교육, 강사지원 등 인력양성 전과정에 기업이 참여 - 고용창출, 우수 컨텐츠 개발, 보급 등을 성과 지표화하고, 트랙 이수자 관 리강화로 가시적 성과 창출 NDT 현장 애로기술 해결 지원 등을 위해 가장 경쟁력이 있는 국가연구기 관에 NDT 기술지원센터 를 설립 운영함 - 산ㆍ학ㆍ연 네트워크 시스템 구축 운영/현장 애로기술 해결 지원 - 중소기업 등의 기술혁신 R&D 과제 등 기획 단계에서 NDT 현장 애로기술 해결할 수 있는 전문기술인력 양성 수요를 함께 발굴하고 단계별 맞춤형 인력양성 추진 다. 기대효과 국제적 수준의 비파괴검사(진단) 전문인력 확보를 통한 지속적 기술진흥 및 관련 산업의 국제 경쟁력 확보 선진국과의 기술격차 해소뿐만 아니라 더 나아가서 중국, 인도 등 신흥 공 업국을 비롯한 전 세계 비파괴검사(진단) 시장 진출을 통한 국가 이익 창출 미래 비파괴검사 기술과 연구를 주도할 선도적 연구 능력의 고급전문인력 육성 공학교육인증제와 연계 및 대학별 특성화 지원 등을 통한 교육의 질적 제 고 및 우수인재의 유치 확대

386 2. 기술 인력의 교육ㆍ훈련 체제 강화 가. 추진배경 및 필요성 미국비파괴검사학회(ASNT)와 일본비파괴검사협회(JSNDI)에서 수행하고 있 는 비파괴검사ㆍ진단 기술자격자의 기술능력 자질 향상을 위한 체계적 교 육ㆍ훈련 시스템의 역할을 할 수 있는 NDT 교육훈련센터 의 지정 운영 이 필요함 비파괴검사 기술자격자의 전문성 확보를 위한 체계적인 교육 훈련 시스템 의 부재는 선진국과의 기술격차를 더 크게 함은 물론, 전문기술인력의 선진 국 종속화를 초래함. 비파괴검사 기술인력의 현장교육 훈련체계가 매우 취약한 현실에 대한 대책 및 체계적이고 선진적인 글로벌 교육 훈련시스템 마련이 시급함. 급변하는 학령인구 감소에 따른 학생 수 급감과 또한 저출산ㆍ고령화에다 높은 대학 진학률에 따른 `학력 과잉` 등으로 생산가능인구가 감소한 데다 단순노무직 기피 현상 등이 맞물려서 생산 인력의 부족 사태로 전 제조분 야로 확대되고 있으며 특히 작업 환경이 열악하고 저임금인 작업장은 더욱 인력 수급에 어려움이 있는 실정임. 수요기업 밀착형 교육과정 운영, 고용연계, 취업지원 등 실제 비파괴검사관 련 산업과 연계를 강화 비파괴진단 분야의 웹 기반 글로벌 사이버교육 시스템 및 가상현실(Virtual Reality;VR) 체험학습 시스템 구축 및 운영이 시급히 요구됨 나. 주요 추진내용 비파괴검사 기술자격자의 전문성 확보를 위한 체계적인 교육 훈련 시스템 의 역할을 할 수 있는 NDT 교육훈련센터 의 설립 운영이 필요함. 중 장기적으로는 비파괴진단분야의 웹기반 글로벌 사이버교육 시스템 구 축 및 운영, 가상현실(Virtual Reality ; VR) 체험학습 시스템 구축 및 운영 - NDT 교육 훈련 프로그램(사이버교육 포함)의 개발 운영 - 직무능력향상을 위한 보수교육 훈련프로그램 개발 운영 - 국외 전문기술자격 교육 프로그램의 개발 운영 - 국제표준화기구(ISO 9712)의 교육 훈련프로그램의 개발 운영 - NDT Method/Level별 사이버교육 훈련용 컨텐츠 개발

387 - NDT Method/Level별 사이버교육 훈련용 VR(Virtual Reality) 컨텐츠 개발 - 검사자에 대하여 기본교육, 전문교육, 관리교육을 수행 다. 기대효과 국내 NDT 기술자격제도를 개선하여 국제표준화에 부합하도록 함으로써 국 가간 상호 호환성 증대시키고 국제적 기술 경쟁력 제고 자격기술자의 기술능력 자질 향상을 통한 비파괴 안전진단 기술의 신뢰도 제고 지식기반 비파괴 안전진단 기술 분야의 국제화 수준의 고급 검사기술자의 확보

388 3. 글로벌 스탠더드에 부합하는 기술자격제도(ISO 9712) 시스템 구축 가. 추진배경 및 필요성 ISO 자격제도는 민간자율로 체계화되어, 국가간통용을 위한 상호인증의 필요성 에 따라 국제적으로 표준화된 제도라 할 수 있음. 즉 ISO 9712는 국가마다 상 이한 자격제도를 국제화된 표준제도로써 한데 묶어 이를 하나의 표준화된 제도와 틀 에서 각 개인에 대한 자격을 부여함으로써 모든 기술자는 능력의 요건과 수준을 동일한 수준으로 같게 함으로서 어느 누가 검사 평가하더라 도 동일한 검사결과가 나오도록 시도된 통일한 국제인증제도임. 국제인증제도의 마련으로 검사대상물에 대한 검사결과에 대해 국가 간의 신 뢰성을 상호 보증함으로써 제조물 등의 질적 신뢰성 보장하는 것으로 자격 제도를 세계적인 하나의 제도로써 통일함으로써 각 국가마다 생산, 제조 및 구축되는 시설 등의 안전성을 서로가 공감하고 인정함으로써 불필요한 의 문과 불신 및 논쟁을 피하고, 서로 간에 상대국의 제품 또는 구조물의 신뢰 성을 인정하도록 함. 따라서 검사방법(Methods)의 공통성, 검사절차의 통일 및 국제화된 규격(코드)의 적용 및 마지막으로 인력에 대한 자격부여의 통 일을 기함으로써 제품의 질에 대한 신뢰성과 안전성을 향상하고자 함. 현재 급속하게 전개되고 있는 양자간 다자간 자유무역협정(FTA)에 대비하여 NDT 전문인력 양성체계를 글로벌 스탠더드에 부합하도록 재정비해야 할 필 요성 대두되고 있음. 국가 간 교육기관 간의 상호인증과 전문인력의 교류 등 을 위해 기술자격제도가 국제기준에 부합하는 것이 필수 요건이기 때문임. 그간 우리나라의 NDT 관련 기술자격제도는 지속적으로 확충되어 왔으나, 국제 수준에 부합하기에는 여전히 미흡한 실정으로 이로 인해 현재 국내의 NDT 기술자는 국가기술자격이 아직 국제표준화기구(ISO)의 인증을 받지 못 함으로 인해 ASNT, EN473 등의 외국자격을 2중으로 취득해야 하는 부담이 계속되고 있음. 다시 말해 국가의 기술자격제도가 국제표준에 부합하지 못 함으로 인해 국민의 필요 없는 이중부담이 계속되고 있고 이로 인한 외국 자격시험기관의 횡포(?)와 외화낭비도 지속적으로 증가하고 있는 현실임. 나. 주요 추진내용 국제규격(ISO 9712, 17024)에 근거한 비파괴검사기술자 자격인정(personnel qualification) 및 인증(certification)제도의 국내 도입을 위한 시스템을 구축하고, 인증기관 (National Certification Body;NCB) 및 인정기관(Qualification Body; QB)을 설립 운영함. - 시험센터(Examination Center) 및 훈련센터(Training center)의 설립과 운영

389 중 장기적으로 국제상호인증에 의한 우리나라 비파괴검사기술자 및 업체의 해외진출지원, 원전의 가동전 가동중 검사와 기량인증제도(PD)에 국제규 격(ISO 9712, ANDE)으로 통합 운영 대비 주요국과의 검사자격 상호인정 확대 및 국내외 표준화 활동 강화 - 인정 자격자의 국제통용을 위한 외국기관 상호협약 ISO 9712 자격제도를 한국에 정착시키기 위해서는 시편구입, 시험문제개발, CB 구축, 품질시스템 구축 등을 위한 예산 지원이 요구됨. 주요국가 상호인정 국가인정기관(AB) 기술표준원 또는 한국인정원 적합성 인정 ISO/IEC 17011, ISO 9712 만족 인증단체(CB) 한국비파괴검사학회 적합성 인정 ISO/IEC 만족 ISO 9712 만족 시험센터(EC) 한국비파괴검사학회 교육센터(TC) 한국비파괴검사협회 적합성인정 훈련시간, 경험시간 및 시험(일반, 전문, 실기) 비파괴검사기술자 <그림 5-6> 우리나라의 국제 자격인증체계 구축안 ISO 9712 자격제도를 한국에 정착시키기 위해서는 시편구입, 시험문제개발, CB 구축, 품질시스템 구축 등을 위한 예산 지원이 요구됨. 다. 기대효과 국제규격(ISO 9712)에 근거한 국제상호인증 비파괴검사기술자의 보급으로 시간적 재현성이 있는 검사 신뢰도 확보 비파괴진단 산업의 해외진출 지원을 통해 혁신형 전문기업 육성과 기술 인 력의 고용확대 등에 의한 비파괴검사기술진흥의 선순환 구조를 정착시킴

390 제 Ⅵ 장 비파괴검사산업의 기반강화 제1절 추진배경 및 1차 진흥계획에서의 추진성과 제2절 방사선작업환경의 종합개선 제3절 기관 단체 육성 및 네트워크 구축 제4절 비파괴검사 종합정보시스템 구축

391 제 Ⅵ 장 비파괴검사산업의 기반강화 제1절 추진배경 및 1차 진흥계획에서의 추진성과 1. 산업기반강화 부문 추진배경 가. 산 학 연 협력 네트워크 구축 및 활성화 현재 국내 일부 기관에서 비파괴검사기술과 관련한 연구개발을 추진 중이나 산 학 연이 연계된 연구개발 체제 구축은 미흡 - NDT 관련 인력, 시설 및 장비의 산 학 연 공동 활용이나 공유 경험이 부족하고 연구자원의 효율적 활용 및 연구 성과의 연계 확산 실적이 거의 전무한 형편임. 전략적 관점에서 산 학 연 협력 지원 사업을 확대 유도하고 혁신 주체간 인적 물적 자원의 네트워크를 체계적으로 관리 활성화 할 필요가 있음. 국제적으로도 NDT관련 고도의 기술을 보유한 선진국과의 교류협력 확대 및 활성화를 통해 우리나라의 낙후된 NDT 기술수준 제고 노력이 필요함. 나. NDT 관련 정보시스템의 통합 연계체제 확립 NDT관련 산업전반의 통계자료 및 각종 정보의 산발적인 관리로 표준화가 미흡하고 정보의 연계 활용이 어려울 뿐만 아니라 정보의 정확성과 신뢰성이 결여되어 있음 실효성 있는 정보가 적시에 활용될 수 있고, 수요자 중심의 편의성과 전문성 을 갖춘 통합적인 NDT 기술정보 시스템이 구축 지원이 요구됨 다. 비파괴검사기술위원회의 조정 및 자문 역할 강화 현재 산 학 연이 개별적 독자적으로 활동하고 있어 이를 연계하는 체계적인 구심점 으로서의 기구가 필요함 - 산 학 연 간의 다양한 정보 교류 및 정책건의를 주도할 수 있는 의견 수렴의 장이 절실한 실정 NDT 관련 국내의 낮은 기술수준과 산업계의 침체를 탈피하고, NDT 기술의 체 계적인 진흥 및 육성을 이끌 수 있는 범부처적인 조정 및 자문 전담기구가 필요 - 무엇보다도 교과부, 지경부, 국토해양부 등 NDT 기술관련 부처간 기술기준, 기술정보, 활용여부 등에 관한 유기적 연계와 공감대 형성이 중요

392 라. NDT기술관련 기관의 육성 NDT 기술관련 연구개발 및 연구성과 사업화 등을 수행할 전담 기관 및 관련 단체의 실질적 활동이 미미하여 산업전반의 체계적인 육성이 어려운 실정 활발한 연구활동 및 사업추진의 효율화를 위해 NDT 기술관련 전문 연구기 관 및 관련 단체의 적극적인 육성시책이 절실히 요구됨. 2. 1차 진흥계획에서의 산업기반강화 추진성과 가. 산 학 연 협력 네트워크 구축 및 활성화 기업연구클러스터 및 산 학 연 연구협력 네트워크 운영 - 교과부 산하 한국산업기술진흥협회의 지원으로 첨단 NDT기술 연구클러스터 운 영( 07~09년) 및 산 학 연 연구협력 네트워크 지원사업이 운영( 10~11년)되어 기업의 애로기술 해결 및 연구 활성화에 기여함. - 교과부의 지원으로 국내 각 분야별 NDT전문가 네트워크가 구축( 10년 6월)은 되었으나 활동실적이 거의 없고 산 학 협력을 통한 성과도 뚜렷이 나타나지 않는 실정임 현재 비파괴검사 분야의 학술 연구 활동은 비파괴검사학회를 중심으로 논문 발표, 학술대회 개최(연2회) 등이 매년 정기적으로 활발하게 이루어지고 있 으므로 이를 산업계에 연계하는 제도적 지원방안이 강구될 필요가 있음. 나. NDT 관련 정보시스템의 통합 연계체제 확립 한국비파괴검사협회는 교과부가 지원하는 NDT기술 기반구축사업의 일환으 로 '06년부터 비파괴검사 정보관리 및 민원시스템 구축사업을 추진함 - 06년 : 정보시스템 구축개념설계을 위한 연구수행 - 07년 : 비파괴검사자 교육시스템 및 검사자 자격 경력관리를 위한 DB구축 - 08년 : 웹기반 정보사이트( 및 검사자 관리시스템 구축 - 09년 : 방사선작업종사자 교육시스템 구축 - 10년 : 일시적사용장소 변경신고 접수시스템 구축 등 현재까지 진행 중인 비파괴검사협회의 정보체계구축사업은 예산부족(연 1억 미만)으로 종합적인 관점에서 구성되지 못하고, 개별 시스템을 필요에 따라 매년 단계적으로 개발함. 따라서 비파괴검사관련 통합 정보관리에 일부 문제 를 나타내고 있으므로 종합정보시스템 구축을 위한 체계적인 연구와 충분한 예산지원이 병행될 필요가 있음

393 다. 비파괴검사기술위원회의 조정 및 자문 역할 강화 NDT법 제4조에 의한 비파괴검사 기술위원회가 06년 12월에 구성되어 1차 회의를 개최하여 제1차 비파괴괴검사기술 진흥계획에 대한 심의를 수행하 였음. 그러나 이후 위원회 개최실적이 없었고 정부의 위원회 일제정비 방 침에 따라 최종적으로 10년 3월에 관련 법조항도 삭제되었음. - 기술위원회의 활동 미비 및 폐지에 따라 정부 부처 간의 협력 및 연계가 필요한 사업이 대부분 시행되지 못하였음을 감안하면 이를 대체하기 위한 별도의 조직구성 운영이 매우 필요할 것으로 판단됨 라. NDT기술관련 기관의 육성 비파괴검사협회는 06년부터 NDT법 시행에 따라 법에 의한 정부위탁업무 (비파괴검사업 등록, 검사자의 자격 경력관리 및 비파괴검사자 기술교육)를 수행하게 되었고 NDT기술 기반구축사업의 수행을 통해 다수의 산업기반 강화를 위한 프로젝트를 수행하는 등 법령 시행초기에 비해 발전적으로 성 장하였다고 평가됨. - 그러나 예산부족 및 체계적인 지원체계의 미비로 목표에 비해 실적이 부진한 측면이 있으며 비파괴검사학회 및 기타 연구기관 등의 육성은 거의 시행되지 못하였음

394 제2절 방사선작업환경의 종합개선 1. 국내 방사선작업의 현황 가. 방사선작업관련 법령 비파괴검사업체는 방사선을 이동사용하므로 원자력안전법 제53조의 규정에 의해 RI 및 RG 사용에 관한 이동사용허가를 받아야 한다 년 11월 현재, 원자력안전법에 의한 이동사용허가기관은 총 54개 기관 이며 이중 발주기관인 스틸플라워를 제외하면 모두 비파괴검사전문업체로 구성되어 있다. 그리고 방사선비파괴검사와 관련하여 비파괴검사기술의 진흥 및 관리에 관한 법률에 의해 비파괴검사업을 등록하여야 한다 년 11월 현재, 비파괴검사기술의 진흥 및 관리에 관한 법률에 의한 비파괴검사업 등록업체는 총 106개사이며 이중 방사선비파괴검사업체는 총 53개이다. 나. 방사선장비 사용현황 국내의 비파괴검사는 주로 방사선작업(RT)에 의존하는 경향이 있으며 2010년 한국비파괴검사협회의 실태조사 결과에 의하면 그 비중이 09년도 기준으로 약 41% 정도이다. 이는 05년 56%에 대비하면 많이 줄어든 수 치이지만 아직까지 국내 비파괴검사의 방사선검사에 의존하는 경향이 큰 것은 사실이며 이러한 경향은 앞으로도 지속될 전망이다. 국내의 방사선작업은 방사선발생장치(RG) 보다는 대부분 이동사용이 편한 방사선동위원소(RI)를 주로 활용하는 경향이며 대부분 반감기가 74.3일인 Ir-192와 반감기가 5.3년인 Co-60을 주로 활용한다 년 기준으로 국내에 생산, 공급된 방사성동위원소는 Ir-192(50Ci)가 약 2,000개였으며 Co-60(100Ci)은 주로 수입하여 사용하고 있는데 약 10 개가 수입되어 사용되었다. 방사성동위원소는 감손우라늄으로 차폐된 방사선조사기에 내장되어 사용 되는데 현재 국내에서 사용되는 조사기의 수는 약 1,400개에 달하며 가장 많이 사용되는 장비 모델은 SENINEL사의 660 시리즈이다. 660Type은 90 년대 후반까지 수입되어 국내 방사선검사에 주로 활용되었는데 그 수는 대략 975대(705)로 파악되며 그 다음으로는 2000년대부터 생산, 수입된 880시리즈로 사용되고 있다

395 직경 : 2.72mm 두께 : 1.27mm 차폐물 2중캡슐 pig-tail 방사성동위원소 밀봉 선원 특수형방사성물질 선원 무게 : 24 kg 차폐물 : 감속우라늄 S 튜브 : Zr-40(지르코늄) γ-선 조사기 (irraditor) B(U)형 운반물 운반용기 : B(U)형 <그림 6-1> RI 선원 및 방사선조사기(660 Type)의 구조 다. 방사선작업현황 비파괴검사업체의 방사선작업은 허가받은 본사의 시설에서 사용되는 것이 아니라 검사서비스의 특성상 계약 등에 의해 사후에 발생하는 특징이 있다. 따라서 추후에 발생되는 작업장(사용장소)를 일시적사용장소의 변경신고라는 명칭으로 기간으로 구분하여 신고하고 있다. - 현재 일시적사용장소의 변경신고는 6월 이상, 3월 이상 6월 미만, 1월 이상, 3월 미만 및 1월 미만으로 구분되어 있으며 1월 미만의 경우를 제외하고는 사용개시 5일 전에 신고하도록 되어있다. 종합하면 방사선작업현장은 발주자의 요청에 의해 발생되는 것이며 작업장소는 발주자의 사업장이 된다. 따라서 비파괴검사업체는 지역마다 출장소(사업소) 또 는 작업현장을 두게 되며, 본사에서 구매한 방사선원을 각 지역으로 분배하여 각 지역에서 고정, 또는 이동사용하게 되는 것이다. 따라서 검사대상물은 다양 하고 작업현장의 특성도 각 지역마다 사로 사이하게 된다는 특징이 있다. 다시 말해 하나의 표준화된 작업형태가 존재하지 않는다는 특징이 있는 것이다. 비파괴검사업체의 방사선작업장은 다음과 같은 특징 속에서 복잡한 인과 관계를 맺으며 작업이 진행되고 있다고 정리할 수 있다. - 국내 모든 산업분야에서 방사선검사가 활용되고 있기 때문에 검사대상물이 다양하다는 점이다. 최근 국내산업 제조물은 대형화되는 추세이므로 이로 인해 고소, 협착 등의 위험요소가 존재한다. - 작업장소가 발주업체 사업장이므로 발주업체에서 제공하는 작업조건에 따라 많은 것이 좌우되는 특징이 있다. 발주자가 공정단축을 위해 작업공정에 방사선작업을 포함하지 않을 경우 대부분의 작업이 야간작업으로 운영되는 경향이 있다

396 - 대부분 고정된 사용장소가 아닌 이동하며 사용하기 때문에 운반이라고 하는 문제가 항상 따라다니며 이로 인해 표준화된 작업 및 안전관리가 어렵고 이동 중에 각종 사고(도난, 분실)의 위험이 내재하고 있다. - 필드작업의 경우 고준위의 방사선원을 외부로 노출한 상태에서 작업을 하고 있으며 이러한 경우 효과적인 방사선차폐가 어렵기 때문에 방사선 작업에 따른 종사자의 방사선피폭 위험성이 상존하게 되는 것이다. 2. 국내 방사선작업의 문제점 가. 허가 및 등록기준의 개선 필요 원자력법에 의한 이동사용허가 및 비파괴법에 의한 비파괴검사업 등록기준이 사업의 규모 및 방사선안전관리 측면 등을 고려하지 않고 획일적 기준으로 제시되고 있다는 문제점이 있다. 두 법률이 공통적으로 방사선분야에 있어서 는 다른 분야보다 높은 기준을 규정하고 있다. 두 법령의 허가, 등록기준이 대부분 장비 및 인력의 수에 좌우된다는 것은 이 기준이 방사선안전에 있어 중요한 요소로 규정되었다기보다 오히려 신규 업체의 진입장벽으로 작용하는 경우가 더 많다는 지적이 있고 이러한 현상은 영세업체의 독립채산제(인력 및 검사장비는 개인소유지만 허가증(등록증)은 회사명의)의 근본 원인이 되고 있고, 이로 인해 실질적인 안전관리가 이루어지지 못하고 있는 것이다 나. 이동사용으로 인한 안전관리의 취약 고정된 작업이 아닌 이동사용은 피폭사고, 도난 및 분실 등의 사고우려가 높다. 야간작업으로 내몰리는 작업여건은 업체가 안전관리 준수에 소극적 으로 대응하게 만드는 요인이 되고 있고 실제로 대부분의 방사선사고 야 간에 발생하는 경향이 있다. 결국 특성상 작업현장의 방사선안전관리는 취 약하게 마련인데 그럼에도 불구하고 비파괴검사 작업현장은 대부분 일시 적인 사용장소로 본사 안전관리자의 실질적인 감독영역에서 벗어나 있기 때문에 구조적인 취약점을 안고 있는 것이다. 다. 방사선검사 의존도 심화 앞서 말했듯이 국내의 비파괴검는 RT에 의존하는 경향이 있다. 일본과 비 교할 경우 07년 기준으로 일본에 비해 약 2배 가량 높은 것으로 조사되 었다. 국내에서 내부검사로 UT보다 RT를 많이 사용하는 이유는 UT(신호 해석)보다 RT(필름영상)를 신뢰하는 경향이 있기 때문이며 검사화 관련 개

397 별법령에서 대부분 RT를 규정함에 기인한다. 이것은 현재 비파괴검사업체 들이 가장 많이 수행한 작업이 용접부 검사(약86%)이며, 용접부 검사에 현재 가장 적합한 검사방법은 RT이다. RT검사의 비중이 과다하다는 것은 결국 피폭우려가 높다는 것이며 비례하여 방사선안전관리에 문제점이 있 다는 것으로 생각할 수 있을 것이다. [표 6-1] 한국과 일본의 검사방법별 매출액 비율 비교(2007년, %) 구분 RT UT MT PT 기타 한국 일본 자료출처 : 야노경제연구소 라. 열악한 작업환경 고소, 야간 등 열악한 작업환경은 결국 종사자의 잦은 이직으로 연계되기 마 련이다. 비파괴검사의 특성상 발주처의 공정에 맞추어야 하는 것이 현실이며 이로 인해 야간, 휴일작업 등의 문제는 점검 가중되고 있는 실정이다. 결국 작업종사자의 근무의욕 저하 및 이직이 불가피한 것이다. 마. 영세한 경영형태 국내 비파괴검사업계는 선도업체가 없고 대부분 중소규모의 업체가 주를 이루고 있다. 106개 업체 중 일부 업체를 제외한 대부분이 매출액 50억원 미만, 종사자 100명 이하이며 비슷한 수준끼리의 업체 특성상 기술경쟁 보다는 검사업체간 저가 수주경쟁이 많고 이로인해 낮은 검사용역단가의 문제는 오랜 시간 지속되고 있다. 결국 비파괴검사표준품셈 등 용역표준단 가가 현실을 반영하지 못하고 있고 저가 수주경쟁으로 그나마 이를 준수하 는 업체도 없는 실정인 것이다. 기술력미약 작업환경 열악 과당입찰경쟁 경영수지 악화 <그림 6-2> 비파괴검사업체 악순환 연계고리

398 바. 기술력의 미약 비파괴검사업체의 영세한 경영형태는 종래의 비파괴검사방법(주로 RT)을 대체할 새로운 방법을 개발할 신기술개발에 투자하지 못하는 부분으로 연 결되고 있다. 그리고 국내 비파괴관련 연구기관은 한국원자력연구원 등 15개, 교육기관은 서울산업대 등 30개, 기업부설연구소는 대한검사(주), 나우기연(주) 등 약 20개에 불과하고 연구성과도 미미한 실정이다. 구조적 으로 신기술개발에 취약하다는 문제점을 안고 있는 것이다. 3. 중점(신규) 추진계획 가. 방사선안전문화의 확산 및 정착 비파괴검사분야는 열악한 작업환경(야간, 고소 등)으로 인해 방사선피폭이 가장 많은 분야이다. 실제로 지난 2010년에 울산지역의 방사선작업종사자 3명이 백혈병 초기 증세인 골수형성이상증후군으로 확인되었고 이로 인해 1명이 11년 9월에 사망한 바가 있다. 비파괴검사는 대부분 현장 작업이 위주이므로 현장에서 근무하는 방사선작업 종사자와 현장소장의 안전마인드가 방사선안전성 향상의 가장 중요한 요소이 다. 따라서 대상별(사업자, 현장소장, 작업자)로 그에 적합한 안전문화 향상 을 위한 프로그램의 구축 운영이 필요하다. 추진 방안 사업자 대상 정기 간담회 개최 및 안전의식 강화 프로그램 운영 - 비파괴검사협회 주관으로 상 하반기 대표자 워크샵 운영 비파괴검사 분야의 사업자(대표자)의 안전의식 함양을 목표로 전반적인 안전문제 검토, 문제점의 해결 및 개선방안 모색 등을 추진 현장(출장)소장 대상 특별 안전교육 실시 - 비파괴검사협회에서 특히 경남지역 현장소장을 대상으로 간담회 및 특별 안전교육 실시 현재 비파괴검사업체의 현장 출장소 중 대부분이 경남지역(울산, 부산, 창원 등)에 위치(약 40% 이상)를 차지하고 있으며 이 지역에서 대부분의 사고가 발생) 방사선작업종사자를 위한 방사선안전매뉴얼 제작 배포 - 방사선투과검사 과정에서 가장 기본적이고 중요한 사항들을 정리하고 이를 매뉴얼로 제작하여 각 종사자에게 배포하고 이를 각종 교육에 활용 방사선안전매뉴얼의 주요 내용 : 안전관리 기초이론, 방사선안전 및 작업절차, 방사선사고 및 사고대책, 관계법령 및 규정 등

399 나. 자율안전 점검 시스템 구축 비파괴검사업체는 이동사용의 특성상 선원분실, 도난 등 사고발생 위험성이 높은 점을 감안하여 한국원자력안전기술원(KINS)에서는 매년 정기검사 시 사전예고 없이 일시적사용장소에 대해 정기검사를 실시하고 있다. 그러나 KINS의 정기검사는 제한된 일정상 전체 사업소가 아닌 일부 사업소 에 국한하여 검사를 실시하는 실정이며 전체적인 안전시스템의 점검보다는 일회성의 검사차원으로 운영되는 경향이 있다. 따라서 방사선작업을 실시하는 전체 사업소에 대해 업체 스스로 자율적인 점검시스템을 구축하여 운영하고 이를 확인함으로써 자율적인 안전문화의 정착을 추진함이 바람직할 것이다. 추진 방안 비파괴검사협회 주관으로 자율점검 시스템 도입 운영(정례화) - 먼저 각 업체에서 자체점검을 실시하고 그 결과를 협회로 보고 협회에서는 자체점검 양식을 각 업체로 미리 제공하고 그에 따른 결과를 객관 적으로 평가 자체점검 평가결과를 토대로 협회에서는 방문점검 대상기관 선정 및 방문 점검 실시 - 평가결과를 대표자 워크샵을 통해 전달하고 자율적 개선을 유도 자율점검을 위한 일정계획 수립 및 안전관리 전문가 확보 - 협회 방사선안전위원회 인력 POOL 및 외부 전문가 활용 다. 발주자의 안전의식 개선 비파괴검사는 발주업체가 제공하는 작업장소에서 작업을 하고 발주자가 허 용하는 시간에 방사선을 작업을 실시하고 있다. 즉 발주자가 제공하는 작업 여건이 방사선안전에 있어 매우 중요한 요소인 것이다. 관급공사는 경쟁입찰에 의해 선정되며 기타 민간공사는 단가계약 특히 방사선으로 인한 위해로부터 근로자를 보호하기 위해서는 안전설비의 설치 및 작업조건 개선 등이 필수적이나 이와 관련된 대부분의 개선권한은 발주업체의 의지에 의해 좌우됨으로 인해 현실적인 개선이 잘 이루어지지 않 는 경향이다. 따라서 전반적인 작업조건의 개선을 위해서는 발주자의 의식 개선과 적극적인 협조가 매우 필수적인 것이다

400 추진 방안 비파괴검사를 활용하는 전체 발주자를 대상으로 원자력안전위원회의 안전 관리 개선권고 요청공문을 발송 - 발송대상과 내용 및 시기와 방법 등에 대해서는 협회에서 사전에 준비하여 원자력안전위로 협조 요청 - 향후 발주업체에 안전설비 설치명령, 제재 등 엄격한 NDT법 적용추진(비파 괴법 제16조)하며 중소기업에도 적용이 가능하도록 법령 개정 추진 위반 시 1년 이하의 징역 또는 1천만원이하의 벌금(법 제25조) <참고자료> 비파괴검사기술의 진흥 및 관리에 관한 법률 관련 조항 법 제16조 (근로자의 안전 보호조치) 1교육과학기술부장관은 비파괴검사시 발생하는 방사선 으로 인한 위해로부터 근로자를 보호하기 위하여 발주자에게 다음 각호의 안전설비의 설 치를 명할 수 있다. 1. 방사선 장해방지조치에 적합한 전용 이용시설 2. 방사선방호를 위해 설치하는 차폐시설 또는 차폐물 2 제1항의 규정에 따른 안전설비를 설치하여야 할 대상 및 세부기준 그 밖에 필요 한 사항은 대통령령으로 정한다. 시행령 제14조 (안전설비 설치의 대상 및 기준) 1법 제16조의 규정에 따라 안전설비의 설 치를 명할 수 있는 대상은 방사선 비파괴검사를 5년 이상 계속하여 이용하는 발주 자로서 다음 각 호의 어느 하나에 해당하는 발주자의 사업장(공장을 포함한다. 이하 같다)으로 한다. 1. 중소기업기본법 시행령 제3조의 규정에 따른 중소기업의 기준을 초과하는 발주자 2. 중소기업기본법 시행령 제5조의 규정에 따른 상시 근로자가 300인 이상인 발주자 2법 제16조의 규정에 따른 안전설비의 설치기준은 다음 각 호와 같다. 1. 법 제16조제1항제1호의 규정에 따른 전용 이용시설 원자력법 시행령 제2조제5호의 규정에 따른 선량(선량) 한도에 적합한 상시 고정시설일 것 2. 법 제16조제1항제2호의 규정에 따른 차폐시설 또는 차폐물 사업장 내에서 일정한 기간동안 한시적으로 설치한 차단 벽 등 임시 간이시설로서 방사선 방호의 기능을 갖춘 시설일 것

401 라. 비파괴검사분야 안전관리 제도개선 비파괴검사는 원자력안전법에서 이동사용 허가기관으로 분류되어 관리되고 있다. 그러나 현재 우리나라의 원자력법은 비파괴검사의 특성이 고려되지 않고 획일적으로 운영되고 있어 실제 현장에서 적용함에 있어서는 합리적 이지 못한 측면도 나타나고 있다. 따라서 업체의 성실한 검사수행을 위해서는 비현실적인 규제제도를 검토하 여 현실적용이 가능한 합리적 개선방안을 도출할 필요가 있는 것이다. 추진 방안 방사선안전관리 실무자를 대상으로 현재 법령과 실제 작업간의 괴리점 및 문제점 등을 집중적으로 조사 현안문제 사례 : 운반용기 설계승인, 방사선조사기 사용검사, 저장시설 및 운반함 차폐설계, 일시적사용장소 저장시설 허가제, 비용 규정 등 실무 TF-Team을 구성하여 제도 개선방안을 연구하고 이를 전문가 그룹 (KINS, KAERI 등)과 협의하여 합리적인 개선방안 도출 마. 방사선피폭저감기술 개발 비파괴검사는 50Ci의 고준위 선원을 Field에서 사용함에 따라 작업 시 많은 양의 방사선피폭을 수반하게 된다. 그러나 현재 방사선피폭을 저감하기 위한 도구 로는 과거에 개발된 콜리메터 등이 있을 뿐이고 그나마도 최근에는 실용적 인 차폐방법이 개발되지 않고 있다. 이는 최근의 국가의 연구개발사업이 첨단기술 개발에만 의존하는 경향에 기 인하며 실질적인 방사선피폭을 줄일 수 있는 기술개발이 필요한 실정이다. 예) 차폐도구 개발(작업유형별 차폐기구 개발, 무선조작시스템 개발 등) 및 응용/대체기술(CR, DR 등) 개발 등 추진 방안 비파괴분야의 방사선피폭을 저감하기 위한 실용기술 연구개발 추진 원자력안전위 및 교과부에 연구개발 예산지원 요청 - 첨단을 지향하는 기존의 연구개발과는 차별성을 두고 실질적인 피폭문제 개선을 해결하기 위함 연구개발 기관, 대학 및 기업부설 연구소 등을 대상으로 아이디어를 공모하 고 효과가 클 것으로 기대되는 항목에 대해 연구개발 예산을 지원

402 바. 독립채산제 개선방안 마련 비파괴검사분야는 다양한 진입장벽(등록 및 허가기준)으로 인해 일명 독립 채산제 형태의 사업소가 다수 존재(현재 약 300개소 정도로 추정)하고 있 다. 독립채산제는 법적으로는 사업소(본사)가 허가의 주체이나 실제로는 출 장소(일시적사용장소) 단위로 이동사용이 이루어지고 있으며, 실질적인 안 전관리가 이루어지지 못하고 있다는 문제가 자주 지적된다. 따라서 독립채산제의 장단점과 문제점을 분석하고 합리적인 개선방안(양성 화 또는 폐지)을 마련하여 정책적으로 반영할 필요가 있다. 추진 방안 독립채산제의 운영형태 및 현황과 문제점 등을 집중적으로 파악 규제기관, 전문가, 사업자, 종사자 등 이해당사자를 중심으로 다양하고 광 범위한 여론 수렴 최종적으로는 현재 기형적인 구조로 운영되고 있는 독립채산제를 폐지하고 양성화 또는 관리대상으로 포함하는 방법을 강구(등록 및 허가기준 개선) 사. 선진국형 방사선안전시스템 구축 국내의 비파괴검사 인 허가 제도는 각 회사가 인허가를 받고 지방 출장소(또 는 사업소)가 일시적사용장소 신고를 통해 작업을 실시하며, 이를 본사에서 중앙관리 하는 체계이다. 그러나 선진 외국(예: 일본)에서는 대부분 지역 사업소가 개별로 허가를 받 아서 관리하도록 하고 있다. 따라서 1개의 회사가 여러 개의 허가증을 구 비하고 있는 것이다.(권한이나 책임도 개별적임) 국내 비파괴검사의 방사선 안전성 향상을 위해서는 선진국의 시스템을 연구 분석하고 국내에 도입 정 착하기 위한 연구과 노력이 필수적일 것이다. 추진 방안 선진외국의 비파괴분야 방사선안전관리 제도 실태조사 - 미국, 일본, 유럽 등 선진 외국의 인허가 제도 조사 - 국내와의 비교를 통한 개선방안 마련 선진국형 안전시스템 구축 운영을 위한 제도 개선항목 도출 - 실제 적용에 따르는 문제점과 법령 개선사항 연구 필요 - KINS와 전문가 및 NDT업체 안전관리자로 구성된 전문가 그룹 구성 및 운 영 필요

403 아. 결론 : 비파괴검사 안전기술개발사업 추진 앞서 제시한 7개의 추진과제는 서로가 상호 복합적으로 연계되어 있고 이를 해결하기 위해서는 방사선안전과 관련한 산 학 연 전문가가 연계하여 개선방 안을 도출할 필요가 있으며 정부와 규제기관 및 산업체가 연계한 TF팀 구성 및 국내 연구전문가 들의 연구개발이 병행되어야 하는 측면이 있다. 따라서 각 추진과제별로 개별적으로 해결하려고 하는 노력보다는 모든 과제 를 종합적으로 포괄하는 가칭 비파괴검사 안전기술 개발사업(또는 과제) 을 별도로 마련하여 이를 단기 및 중 장기 과제로 분류하고 정부차원에서 지속 적으로 관리하는 한편 이를 전략적인 시행방안을 마련하여 현장에 적용함이 바람직할 것이다

404 제3절 기관 단체 육성 및 네트워크 구축 1. NDT관련 기관 및 단체현황 가. 국내 연구기관 현황 국내 NDT관련 연구기관 현황을 살펴보면 8개의 정부출연 연구원에서 비 파괴관련 연구그룹을 가지고 있고 약 30개의 대학에서 NDT에 대한 강의 와 연구를 수행하고 있다. 또한 기업에서는 약 20개의 NDT업체가 기업부 설 연구소를 개설하고 업무와 관련된 연구를 진행하고 있다. 약 20개의 연구기관을 대상으로 연구개발 실적을 조사한 결과( 09년), 연 구개발의 성과물 중 가장 큰 비중을 차지하는 것은 논문으로 총 130건이 었다. 특허출원과 실용신안출원은 각각 52건과 14건이었는데, 이 점은 아 직은 응용기술 연구보다는 첨단기술 등 학술적 연구의 비중이 상대적으로 높다는 점을 보여준다고 할 수 있다. 전체 연구기관의 2009년도 비파괴검사 분야 연구실적은 총 690건으로 조 사되었으며 향후 비파괴검사에 대한 연구는 매년 조금씩 증가할 것으로 예 상하며, 2011년의 경우 710건으로 예상하여 응답하였다. 검사방법별로는 단연 UT에 치중하는 경향이며 RT는 상대적으로 매우 저조한 상황이다. [표 6-2] 연구기관 R&D 현황 단위(건) 특허 출원/보유 실용신안 출원/보유 논문 게제 총 현황 2009년 현황 총 현황 2009년 현황 총 현황 2009년 현황 [표 6-3] 검사방법별 연구현황 n=20 총계 (건) 검사방법별 연구비중(%) RT UT MT PT ECT/LT 기타 연도별 연구실적(건) 2009년 현황 년 (예상) 2011년 (예상)

405 나. 한국비파괴검사협회 현황 한국비파괴검사협회는 비파괴검사업의 건전한 발전과 비파괴검사기술의 진흥 및 검사자의 자질향상을 위해 비파괴검사기술의 진흥 및 관리에 관한 법률 에 의해 2006년에 설립되었고, 이는 이전의 한국비파괴검사진흥협회를 해산 하고 재설립한 것이다. 설립 후 지금까지 수행한 주요 사업은 비파괴검사기술의 진흥을 위한 법령 및 제도에 관한 연구, 방사선안전이용 시설 등 근로자보호에 관한 사업, 그 리고 비파괴검사 업무수행능력 향상 및 평가기준에 관한 연구 등이다. 현재 정부의 지원사업에 연계하여 다양한 산업기반 강화사업을 추진 중에 있다. 현재 단체 회원사는 46개사이고 정부에 위탁으로 법적업무를 수행하고 있 는데 주요한 수탁사업은 다음과 같다. - 비파괴검사기술의 실태조사 - 비파괴검사자에 대한 교육훈련 - 검사자의 자격 경력 인적사항 관리 및 경력증명서 발급 - 방사선작업종사자 안전관리교육 - 일시적사용장소의 변경신고 - 비파괴검사의 정보체계구축사업 등 다. 한국비파괴검사학회 현황 한국비파괴검사학회는 사회 일반의 이익에 공여하기 위하여 공익법인의 설 립, 운영에 관한 법률의 규정에 따라 비파괴시험, 평가 및 검사기술 수준의 향상과 회원 상호간의 친목을 도모하고 나아가서는 산업발전에 기여함을 목적으로 1980년 3월 22일에 설립되었고 현재 단체회원사 124개사, 정회 원 2,190명, 학생회원 170명을 보유하고 있다. 주요 사업은 한국연구재단 등재학술인 비파괴검사학회지를 년 6회 발간하 고 있으며 춘 추계학술대회, 학술분과워크숍, 교육훈련사업, 표준화사업, 국 제협력사업 및 장학사업 등을 수행하고 있다. 그리고 미국비파괴검사학회(ASNT)에서 제공하는 Level Ⅲ 자격시험을 한국에 유치하여 매년 실시중이며 최근에는 ISO 9712에 의한 국제표준자격제도의 도 입을 위해 국내외 관련기관과 연계하여 적극적으로 사업을 추진 중에 있다

406 2. 국내 산 학 협력현황 가. 국내 산학협력 체계 국내 비파괴검사관련 연구기관 15개를 대상으로 산학협력을 현황을 조사한 결과 이들 15개 연구소와 제휴 관계에 있는 산학협력기관의 총 수는 89개 였다. 비교적 활발하게 이루어지고는 편이나 그 중에서 비파괴검사업체와 제휴하여 운영하는 경우는 10건 이내에 불과했다. [표 6-4] 국내 연구기관의 산학협력 현황 산학협력기관 현황 협력 연구기관 제휴 기관 수 산학협력기관과의 연구비중(%) 연도 외부 의뢰 및 공동 연구 연구 성과 이양/판매 연도별 연구실적(건) 2009년 현황 개 연구기관 89개사 제휴 2010년 (예상) 년 (예상) 산학협력을 통한 연구에서 눈에 띄는 점은, 단순 외부 의뢰 및 공동 연구 비중은 차후 다소 감소할 것으로 예상되는데 비해 연구 성과를 판매, 이양 하는 경우는 점차 증가할 것으로 예상된다는 점이다. 이를 통해 향후 상업 화 또는 실용화를 전제한 연구비중이 증가할 것이라고 예상할 수 있다. 결국 산학협력을 통해 업계의 애로사항을 해결하고 이를 민간에 이양하는 구조는 국내에 이미 시스템이 마련되어 있으나 문제는 업체들이 적극적으 로 산학 협력에 나서지 못하고 있는 점이 문제로 생각되며, 이를 위해서는 업계차원의 적극적인 노력이 뒷받침 되어야 할 것으로 생각된다. 그리고 주목할 점은 이들 연구기관을 대상으로 설문조사를 실시한 결과, 비 파괴검사 분야에 대한 인식이 적고 다른 분야에 비해 소외 시 되는 상황이 있다는 것이며, 연구개발에 있어 전문적인 인력이 부족하다는 것과 충분한 예산이 지원되지 않음으로 인해 애로를 겪고 있는 부분이 가장 많이 지목 되었다는 것이다. 효과적인 산학협력체계의 운영을 위해서는 개선이 필요 한 부분이라 하겠다

407 구분 인력개발 /전문화 연구 성과 실용화 비중 (%) 세부 애로사항 비중 (%) 전문인력 부족 20.0 체계적 교육 프로그램 부족 5.0 학계 연구결과의 실용화에 한계가 있음 10.0 연구결과의 실용화를 위한 전문분야 육성 필요 5.0 상업화기술 부족 5.0 재정지원 20.0 재정적 지원 부족 20.0 인식부족 15.0 자료부족 10.0 산학협력 10.0 기타 [표 6-5] 국내 산학협력 체계의 개선과제(연구기관 응답) 비파괴검사 필요성에 대한 인식 부족 5.0 다른 분야에 비해 소외된 느낌 5.0 경영진의 비파괴에 대한 인식 부족 5.0 한국산업표준(KS) 적용 시 구체적인 설명 부족 5.0 관련 자료 부족 5.0 산학연간 상호 교류가 적음 5.0 산학협력 필요성에 대한 인식 부족 5.0 검사장비/프로그램 개발능력 부족 10.0 평가/검사 품질에 대한 관리 부족 10.0 장비/현장적용 연구과제에 편중된 지원 5.0 해외장비에 대한 편향된 선호 5.0 법/제도적 규제가 심함 5.0 검사방법 부족 5.0 시장 규모가 작음 5.0 나. 산학협력 네트워크 구축운영 첨단NDT기술 기업연구클러스터 및 산학연 연구협력 네트워크 운영 - NDT업체 기업부설 연구소(8개사) 중심의 연구협력 네트워크 운영 - 운영기간 : 2007년 2011년 현재 - 교과부 산하 한국산업기술진흥협회에서 관리 - 기업연구클러스트터 지원사업(2007년 2009년)으로 운영 - 주관기관 및 기관장 : 고려공업검사(주) 주광태 - 운영내용 (1) 각사 소개 및 보유기술, 애로기술 정리 (2) 비파괴검사 진흥법과 연구개발동향 파악 (3) 애로기술 토의 및 공동 관심사 전문가 초청 세미나

408 (4) 공통 핵심기술 도출 및 연구팀 구성 (5) 공동 연구과제 도출및 통합 로드맵 확정을 위한 워크샵 (6) 각사 및 대학, 연구소 비파괴검사 및 연구실 방문 견학 첨단NDT기술 기업연구클러스터 운영실적 [표 6-6] 첨단 NDT기술 기업연구클러스터 운영실적 연도 실 적 참 여 수 사업비(원)(정부+기업) 2007 세미나 및 모임 9회, 워크숍 2회 12개 산업체 800만 2008 세미나 및 모임 9회, 워크숍 2회 10개 산+전문가 2명 1,571만(1100만+471만) 2009 모임 3회, 세미나 6회, 워크숍 2회 10개 산+전문가 5명 1,814만(1300만+1814만) 2010 모임 4회, 세미나 3회, 워크숍 1회 8개 산+6개 학연 1,125만(9백만+225만) 2011 모임 4회, 세미나 3회, 워크숍 1회 8개 산+6개 학연 1,000만(800만+200만) 기업연구클러스터는 NDT업체의 기업부설연구소간 상호 정보 교환, 공동 관심 사 토의, 전문가 초청 세미나 및 워크숍은 연구과제 도출, 산학연 협력 체제 구축 및 협력 사업을 수행하면서 비파괴검사업체의 신기술 향상 및 애로기술 해소에 많은 도움이 되었음. 이러한 지원제도가 국내 비파괴검사 업체 전반에 자리잡을 수 있도록 체계적인 산학연 협력네트워크의 지원이 필요함. 3. 국내 비파괴검사기술의 개선과제 가. 검사대상물의 다양화 국내 비파괴검사업체들이 수행하는 주요 검사업무의 대부분은 용접부의 건전성 평가에 치우쳐 있는데 한국비파괴검사협회의 실태조사 결과에 의하면 그 비중 에 약 80%에 근접하고 이 수치는 매년 큰 변동이 없다. 이것은 대부분의 작업 이 물품 생산업체를 위한 품질관리와 품질보증에 국한되는 것이라 할 수 있다. 즉 국내 비파괴검사업체들의 검사대상이 국내 5대 중공업에 관계된 비중이 매 우 높다는 것으로 해석할 수 있다. 이런 관점에서 볼때 1970년대 초반에 시작한 국내 중 화학 플랜트, 교량, 터널 등 대형 구조물들은 이제 3~40년을 바라보는 장년기에 들어섰다. 최 근 여수 울산 지역의 화학공장들은 크고 작은 사고가 빈발하는 추세이며 인 명과 재산피해를 내고 있다. 이들 공장들의 안전조업과 수명연장을 위한 보수 관리 비파괴검사기술에 대한 수요는 향후 급격히 증가할 것으로 예상

409 된다. 다시 말해 기존의 용접부 검사에 치중할 것이 아니라 향후 장기적인 안목에서 검사대상과 영역을 높여가야 한다는 것이다. 이를 위해서는 지금까지 발생한 대형 사건사고를 분석하고 이를 DB화하여 제공함으로써 재발방지를 위한 노력이 병행되어야 한다. 근래 화학공장에 서 많은 사건사고가 발생하였으나 이들에 대한 원인분석, 보수경위와 방법 등이 알려지지 않고 있다는 문제점도 있다. 더욱 중요한 것은 국민의 안전과 복지향상을 위한 연구과제들을 발굴해야 한다는 것이다. 특히 사회기반 구조물에 대한 보수 관리 비파괴검사기술의 활성화가 요구된다. 안전한 사회를 위한 현실적이 다양한 과제의 도출을 통해 안전하고 건전한 사회기반을 조성할 수 있을 것이다. 나. 기기 장치 개발의 필요성 NDT장비 산업은 하이테크 고부가가치 사업이다. 선진국에서는 장비산업이 NDT업무보다 훨씬 크다. 일본의 경우 수탁검사업무시장보다 장치 기기산업 시장의 규모가 2배 가까이 된다. 우리나라는 주요 장치 기기를 아직 대부분 수입에 의존하는 실정이며 이 수치는 매년 해소되지 않는 부분이다. 정부 의 정책적 지원이 필요한 부분이라 하겠다. 우리나라가 일본에 비해 열악한 비파괴분야는 특히 UT분야이다. 이것은 UT장비가 다양하고 고가여서 투자비가 많이 들기 때문이다. 조속이 적정 가격의 국산장비를 개발하여 제공함으로써 UT검사의 비중을 높여나가야 한다. 국내에는 Level Ⅲ 자격소지자 등 비파괴검사 관련 유자격전문가들이 많다 는 장점이 있다. 국내 NDT산업의 발전을 위해 이들을 효율적으로 활용하 기 위한 방안을 함께 모색할 필요가 있다. 이들 유자격 전문가의 적극적 활용은 하나의 대안이 될 수 있을 것으로 생각된다. 다. 국내의 연구개발 환경과 문제점 KSNT학회지의 논문을 분석해 보면 대부분의 논문 저자는 대학 출연(연) 연구원 들이다. 이것은 출연연과 NDT업체들의 협력이 거의 없다는 것으로 해석된다. 출연연구소는 응용 기초 연구에 병행하여 실제 산업계에서 필요 로 하는 연구를 수행해야 한다. 아울러 출연연구소가 보유하고 있는 고가

410 의 장비를 대여할 수 있는 방법과 기술정보를 NDT업체에서 활용할 수 있 는 방안을 마련할 필요가 있다. 전남대학교 중화학설비안전진단센터를 하 나의 좋은 예로 제시할 수 있을 것이다. 국내 NDT업체의 기업부설연구소는 약 20여개가 있으나, 실제 NDT기술에 대한 연구개발을 수행하는 연구소는 5~6개에 불과하다. 현재 기업부설연 구소에 종사하는 전문연구인력은 약 70명 정도로, 연구개발 보다는 산업현 장에서 발생하는 문제점을 해결하는 기술팀의 역할을 수행하는 실정이다. 결국 현장의 기술적인 애로사항을 위해서는 업체의 자발적인 노력만으로는 불가능한 상황이고 학 연과 산업체의 전략적인 제휴 또는 연계가 반드시 필요한 상황인 것이다. 4. 기관 및 단체의 육성을 위한 중점(신규) 추진계획 가. 필요성 현재 국내에는 NDT 기술 관련 연구개발 및 연구성과의 사업화 등을 수행 할 전담 기관 및 관련 단체의 실질적 활동이 미미하여 산업전반의 체계적 인 육성이 어려운 실정이다. 따라서 활발한 연구 활동 및 사업추진의 효율화를 위해 NDT 기술관련 전문연 구기관 및 관련 단체의 적극적인 육성시책이 절실히 요구되는 상황인 것이다. 결국 NDT기술 진흥과 체계적 발전을 위해서는 연구기관 및 관련 단체의 집중 지원 육성 등 제도적 인프라가 반드시 확충되어야 하는 것이라 하겠다. 나. 추진과제 NDT 관련 연구기관 및 학회 등 관련단체 적극 발굴 및 육성 지원 - NDT 관련 활동영역 증대를 위해 기술분야별 또는 지역별 연구회, 학회, 포럼 등의 형성 지원 및 활성화 유도 한전등 대기업 연구소의 참여를 적극 유도할 수 있는 산학연 협력 활성화 방안 강구 - 비파괴검사학회의 활동을 다양화하고, 각계 각층의 폭넓은 의견수렴이 가능 할 수 있도록 정부차원의 전문가 참여를 적극 추천 권고할 수 있는 방안을 마련해야 함

411 - NDT 관련 국가전략 과제의 수행을 위해 국내 연구기관에 NDT 연구센터 를 지정 지원하여 관련 산업에 개발 기술을 보급해야 함. NDT기술 진흥 및 업계 발전을 체계적으로 지원하기 위해 현재 비파괴검사 협회의 법적 기능을 내실화 관련법 제18조 및 19조에 근거한 주요업무 1 NDT 기술에 관한 현황 및 통계의 조사 연구, 2 NDT 기술의 진흥을 위한 제도 및 개선방안 연구, 3 NDT기술에 관한 정보의 수립 분석 제공, 4 NDT사업자를 위한 공동 이용시설의 설치 운영 등 다. 기대효과 연구기관 및 관련단체의 육성을 통해 NDT 기술의 진흥과 관련 산업의 체 계적인 발전을 도모할 수 있다. NDT 업계의 협력적 발전 토대를 구축하고 기업의 자생력을 강화할 수 있다. 5. 협력체제 구축을 위한 중점(신규) 추진계획 가. 추진 목표 현재 산발적으로 이루어지고 있는 국내 비파괴검사 연구 환경을 체계적으 로 통합 연계하여 국내외의 산 학 연 협력 네트워크를 활성화하는 한편 관련 된 자원의 효율적 활용을 극대화하도록 추진해야 한다. 이를 위해서는 국내 기술시장의 해외진출 기반도 함께 조성되어야 할 것이 며 선진기술 도입을 위한 국제교류 활성화를 통해 국내 NDT 기술수준을 강화하고, 국제적 신뢰도 향상에 기여하도록 추진되어야 할 것이다. 나. 추진 과제 산 학 연이 연계된 비파괴검사관련 연구기반시설 구축 및 운영 촉진 - 연구개발용 시험장비를 구축하여 개발된 기술 및 장비의 성능평가 - 교정 및 인증을 위한 기반시설 구축 및 공동 활용 촉진 등 산 학 연 연구주체 자원의 네트워크 구축 - 연구개발, 인력, 교육프로그램, 시설 및 장비 공동활용을 위한 타 사업과의

412 연계를 통한 효과적인 네트워크 운영 활성화 유도 - 특히 비파괴검사 기업부설 연구소의 연구클러스터 지원 사업을 활성화하 여 산업체의 수요에 부응하는 연구개발 활성화 분위기 조성 연구성과의 확산 및 활용을 위한 사업화지원 등 Hub 기능 구축 - 비파괴검사기술 관련 산학연 연구개발사업 및 성과확산사업 적극 지원 - 연구과제 도출에서부터 개발기술의 기업체 이전에 이르는 전 과정을 체계 적으로 관리 지원하는 실질적 시스템 구축 산 학 연 상호교류 및 협력사업 확대 및 지원 강화 - 산학연 네트워크 형성을 통한 국제공동세미나, 기술자교류, 공동연구사업, 성과활용사업 등을 체계적으로 확대 지원 - 특히 비파괴검사학회와 비파괴검사협회의 국제학술대회 및 국제협력 사업 을 강화하고 양 기관의 전략적 제휴를 통해 성과의 극대화를 도모 - 국내의 비파괴전문 연구체계를 연계 확대하고 산업계의 참여한 비파괴기 술 연구 협의체 구성 운영을 적극 검토하여 NDT 정책 및 인력 기술 산업 정보 교류의 장으로 발전 다. 기대효과 NDT 기술관련 기 구축된 자원의 활용도 제고 및 공동 활용 촉진을 통하여 생산적 연구환경 조성과 국가 자원의 효율성 극대화에 기여할 수 있다. 국내외 산 학 연 간 협력 교류 확대지원을 통하여 효과적인 NDT기술 진흥 및 세계적인 수준의 연구활동 기반을 강화할 수 있을 것이다

413 제4절 비파괴검사 종합정보시스템 구축 1. 정보시스템의 구축배경 비파괴검사와 관련된 정보는 그 범위가 다양하고 여러 가지 서비스가 분산 된 형태로 각각 제공되기 때문에 비파괴검사 관련 산업, 연구개발 및 기술정 보의 수집 활동에 상당히 많은 시간이 소요되며, 또한 정확한 정보 소재 파 악이 어려운 경우가 많다. 따라서, NDT 관련 정보의 종합적인 제공 및 안내를 위한 정보관리체계구축 을 통해 비파괴검사 정보수집체계를 일원화하고, 정보수집에 필요한 탐색시 간을 최소화함으로써 업체의 경쟁력을 향상시킬 수 있는 방안이 필요한 것 이다. 이에 따라 한국비파괴검사협회는 원활한 비파괴검사기술의 정보체제 활성화 를 위해 비파괴검사기술의 진흥 및 관리에 관한 법률 제8조에 관한 규 정 에 따라 2007년도부터 국내 및 해외의 종합적인 기술정보관리체계 서비 스 구축사업 사업을 수행하였다. 이는 비파괴검사기술에 대한 종합적인 기술정보관리체계를 구축하여 검사기 술에 대한 신뢰성을 향상시키기고, 산업적 적용의 평가기술 및 국제 표준화 를 촉진할 수 있는 정보기술기반을 확충하여 NDT기술 발전의 발판을 마련 하고자 한 것이며, 인터넷을 기반으로 하는 정보관리체계를 구축하여 기술 정보의 활용과 이용자의 서비스를 향상시키고, 관련 위탁업무를 효율적으로 수행 할 수 있도록 하고자 한 것이다. 2. 현재까지의 시스템 구축현황 한국비파괴검사협회의 정보관리체계 구축사업은 07년 개념연구를 시작으로 08년부터 필요성에 따라 매년 단계적으로 실시되었으며 정보시스템 구축외 에도 민원업무처리시스템 및 교육관리 시스템 구축과도 연계되어 진행되었 다. 그 세부적인 구축성과와 구축현황은 다음과 같다

414 가. 정보시스템의 구축 비파괴검사 정보시스템은 웹 서비스 시스템으로 구축되었고 크게 지식, 산 업, 기술, 인력정보의 4가지 테마를 가지고 구성되었다. 세부적인 서비스 구성은 아래의 그림과 같으며 현재 주요 서비스 항목은 다음과 같다. - 주요 구축내용 (1) 비파괴검사 관련 국내외 주요 논문 및 학술정보 (2) 비파괴검사 규격정보 및 특허기술 정보 (3) 비파괴검사 용어사전, 용접 및 금속용어집 (4) 비파괴검사 국가기술자격 모의시험 및 영상판독 프로그램 (5) 비파괴검사 관련 뉴스, 전문가 칼럼 및 유망기업 소개 등 <그림 6-3> 비파괴검사 정보시스템 서비스 구성도

415 <그림 6-4> NDT정보시스템( 메인화면 나. 비파괴검사자 경력관리시스템 비파괴검사자 경력관리 시스템은 NDT법에 의한 비파괴검사자의 기술자격 및 경력관리업무를 위한 민원처리시스템으로 2008년에 구축하여 현재까 지 운영 중이다. 이 시스템을 통해 업체에서는 실시간으로 전체 유자격자 에 대한 관리 및 행정업무를 추진할 수 있으며 검사자는 언제든지 수시로 본인의 경력조회가 가능하다. 아울러 전체 비파괴검사분야의 자격 및 경력 현황을 통계관리 할 수 있다는 장점이 있다. <그림 6-5> 비파괴검사자 경력관리시스템( 메인화면 다. 일시적사용장소 신고시스템 일시적사용장소 신고시스템은 원자력법 비파괴검사분야의 일시적사용장소 의 변경신고를 온라인으로 처리하기 위한 민원접수시스템으로 2010년부 터 구축에 착수하여 2011년, 보완 및 설명회를 거쳐 현재 운영 중에 있

416 다. 이 시스템의 운영을 통해 업체에서는 불필요한 문서관리 및 신고과정 의 불편함을 해소할 수 있게 되었고 정부에서는 실시간으로 전체 방사선 작업현장의 관리가 가능하게 되었다. <그림 6-6> 일시적사용장소 신고시스템( 메인화면 라. 비파괴검사자 온라인 교육시스템 비파괴검사자는 NDT법에 본인의 등급(검사자, 책임자)에 해당하는 기술교육 을 매년 이수해야 한다. 온라인 교육시스템은 매년 12시간씩 부여되는 업계 의 교육 부담을 감경하기 위한 차원에서 마련되었으며 현재 교육과정별로 50%(6시간)에 해당하는 교육을 온라인 교육을 통해 이수하도록 하고 있다. 아울러 이 시스템을 통해 업체에서는 교육 실시현황을 수시로 파악할 수 있 고 수료증도 수시로 발급받을 수 있도록 업무의 편의를 도모하였다. <그림 6-7> 비파괴검사자 온라인 교육시스템( 메인화면

417 마. 방사선작업종사자 온라인 교육시스템 이 시스템은 원자력법에 의한 방사선작업사자 교육을 온라인으로 수행하기 위한 교육시스템으로 2009년부터 구축하여 현재 운영 중에 있다. 최근 기 술교육의 시행으로 업체의 교육부담이 가중됨으로 인해 이로 인한 부담을 감경하기 위한 차원에서 개발되었으며 방사선작업종사자 정기교육의 경우 2년에 1회 온라인으로 교육이수가 가능하며 비파괴검사자 자격재교육(조장 재교육)의 경우는 전면 온라인으로 실시하고 있다. 최근에는 신규 종사자의 교육에 긴요한 정보를 포함하는 교육프로그램을 개발 중에 있으며 향후 산 업안전보건교육과도 연계하여 그 전문성을 확대해 갈 예정에 있다. <그림 6-8> 방사선작업종사자 온라인교육시스템( 메인화면 3. 중점(신규) 추진계획 : 종합 정보시스템의 구축 가. 문제점과 개선과제 비파괴검사와 관련된 정보, 민원 및 교육시스템이 초기 예산부족으로 인해 먼저 정보시스템이 우선적으로 구축되었고 이후에는 업체의 불편사항 해 결을 위해 법정업무의 민원처리시스템과 교육시스템 구축에 집중되었다. 그러나 매년 예산부족으로 단계적으로 각각 구분하여 설치 운영됨에 따라 시스템 간 연계 및 DB연동에 문제점이 발생되고 있다. 몇 년간에 걸친 시 스템 개발은 개발자의 변경 및 정보의 다양화, 복잡성 등과 관련하여 점점 문제점을 드러내고 있는 것이다

418 실제로 비파괴검사와 관련된 법적 업무(등록, 교육, 신고 등)는 업무별로 처리방식이 상이하고 관리대상과 주체도 상이하다는 특징이 있다. 예를 들 어 교육시스템의 경우 비파괴검사자 기술교육은 유자격자, 방사선작업종사 자는 방사선투과검사를 실시하는 모든 작업자에 해당되는 차이점이 있다. 매년 단계적인 시스템 개발은 개별 시스템상의 목적은 달성하였지만, 비파 괴검사와 관련된 모든 정보를 통합하여 관리한다는 본연의 목적 달성에는 매우 부족한 측면이 있는 것이다. 따라서 이제는 분산된 각각의 시스템을 하나의 종합시스템으로 통합하여 관리함으로써 비파괴검사관련 모든 정보 및 관련 업무의 효율적이고 체계 적인 관리방안이 매우 필요한 시점인 것이다. 나. 비파괴검사 통합 정보시스템 구축 현재의 상황에서 분산된 각각의 정보와 각각의 민원 및 교육시스템을 통 합하는 시스템의 구축은 매우 당연한 과제로 생각되며 이를 위해서는 먼 저 현재까지 구축된 개별의 시스템에 대한 정밀한 분석, 전문가에 의한 체 계적인 시스템 설계 및 그간의 운영경험을 토대로 사용자의 개선요구를 수렴하는 노력이 반드시 필요할 것이다. 이를 위해서는 먼저 전문가에 의 한 전체적인 개념설계 연구와 구체적인 로드맵이 마련되어야 할 것이다. <그림 6-9> 비파괴검사 종합정보시스템의 개념

419 아울러 현재의 문제점을 해결하기 위해서는 정부의 충분한 예산지원이 병 행되어야만 할 것이다. 급변하는 정보사회의 현실에서 적용시점이 지연되 면 그간의 노력이 성과를 보지 못할 수 있다는 문제가 있으며, 통합정보시 스템의 구축 운영이라는 본래의 목표 달성은 더욱 어려워 질 것이다. 비 파괴검사 종합정보시스템은 국가적 차원에서 시행되어야 할 지원과제이며 지속적으로 관리되고 전문적으로 운영되어야 하는 것이다. 위와 같은 이유로 종합정보시스템을 구축함에 있어서는 개념설계를 제외 하고는 구축기간이 1년을 넘지 않는 것이 바람직할 것으로 생각되며 기본 적인 추진체계는 다음과 같이 정리해 보았다. - 1차년도( 12) : 개념설계, 프로그램 연계 및 세부 구축방안 등 연구 - 2차년도( 13) : 종합정보시스템 구축완료 - 3차년도( 14) : 신규 컨텐츠 추가 및 오류사항 개선 등

420 제 Ⅶ 장 제2차 진흥계획의 핵심 추진과제 제1절 비파괴검사기술 진흥계획의 비전과 목표 제2절 부문별 진흥계획 제3절 소요재원 및 기대효과

421 제 Ⅶ 장 제2차 진흥계획의 핵심 추진과제 제1절 비파괴검사기술 진흥계획의 비전과 목표 1. 비전과 목표 비 전 국민의 안전성 확보 및 국가경쟁력 강화 계획 목표( ) 첨단 NDT기술의 개발과 활용확대를 통해 고부가가치의 기술집약적 산업으로 육성 첨단선진기술의 연계 융합을 통한 연구개발 활성화 및 혁 신적 비파괴검사 진단 기술개발 체계 구축 - NDT 기술력을 선진국 수준으로 향상 첨단 산업분야에서의 비파괴검사기술 활용 확대 - 우주항공 에너지 건설 부품소재 신소재 등 직업능력개발의 고급화를 통해 전문화 국제화된 기술인력양성 법령 제도 보완 및 Infra구축 정비로 검사업의 건전한 육성 4대 중점추진분야 NDT 기술의 연구개발 NDT 기술의 활용 촉진 NDT 기술의 전문인력양성 NDT 산업의 기반강화 <그림 7-1> 제2차 비파괴검사기술 진흥계획의 비전과 목표

422 2. 중점 추진과제(4대 부문 12개 과제) 비파괴검사기술의 연구개발 산업설비 공공시설의 안전성 극대화를 위한 NDT 기술 수요가 증대함에 따라 신개념의 상시 감시기술 등 첨단 비파괴검사 핵심기술 개발이 필요 - 핵심기술 해외의존도 심화의 문제점을 극복하기 위한 원천기술의 개발과 진단 신뢰도 향상 및 첨단 신기술(IT, BT, NT, ST) 산업분야에의 적용확대 NDT 검사 장비의 수입의존도를 탈피하고 지식기반형 장비기술의 첨단화와 세계 장비시장의 성장과 동향에 적극 대응 - 산업현장의 여건과 환경에 적합한 실용화 범용장비의 개발과 국내 고유모델의 첨단 비파괴검사장비개발이 필요 국내 NDT 업체의 영세성과 NDT 기술의 낮은 현장 활용능력으로 인해 산업현장의 애로기술개발과 적용이 시급히 요구됨 - 비파괴검사자의 피폭저감 등 작업환경 개선 기술개발, 산업 생산성 제고를 위한 자동화 기술개발 및 현장적용기술의 개발이 필요 비파괴검사기술의 활용 촉진 사회 각 분야에서 안전진단과 비파괴검사기술의 중요성에 대한 인식이 매우 부족한 실정으로 홍보방안 마련을 통한 안전검사문화의 확산이 필요 비파괴검사기술의 활용 촉진을 위한 관련 법령의 개정 및 제3자검사제도 도입 등 다양한 제도개선을 통환 효율적 개선방안이 필요 - 이와 더불어 열화상 응력측정 등 새로 도입되고 있는 신기술에 대한 NDT 기술기준을 마련하고 관련 산업으로의 확대방안 강구 필요 해외의 시장정보, 기술교류와 외국진출경험이 부족한 실정으로 기술서비스업 개방에 대비하고 체계적인 시장진출 방안을 마련할 필요

423 비파괴검사 전문인력 양성 향후 NDT 기술수요 급증에 대응하고 기술력 제고를 위해 수요공급 측면과 연계된 인력양성 체계의 구축이 시급함 - 전문지식과 현장적응력을 겸비한 전문인력 양성을 위한 체계를 구축하고 수요지향적인 인력양성 교육 프로그램 확충 경제 사회 기술 환경 변화에 대응하기 위해서는 비파괴검사 기술자격자의 기술능력 자질 향상을 위한 전문 교육프로그램 개발이 필수적임 - 근무여건 및 처우개선 등을 통해 배출된 인력을 효과적으로 활용하기 위한 정책 방안 마련이 필요 NDT 전문인력의 질적 수준 제고와 국제교류 활성화를 위해 기술자격제도를 글로벌 스탠더드에 부합하는 자격시스템 구축 운영 - 국제표준(ISO 9712)과 호환될 수 있도록 국내에 자격시스템을 구축하고 주요 수출대상 국가 간 국제상호인증을 실시 비파괴검사산업의 기반강화 비파괴검사 연구 환경을 체계적으로 통합 연계하여 국내외의 산 학 연 협력 네트워크 활성화 및 관련된 인적 물적 자원의 전략적 활용을 유도 분산하여 관리해 오던 NDT관련 산업전반의 통계자료 등 각종 정보의 연계 활용을 위해 수요자 중심의 종합적인 정보관리체계를 구축하여 정보의 실효성과 연계성을 확보할 필요 열악한 작업환경으로 인해 증가하는 방사선작업자의 방사선피폭을 저감화하기 위한 종합대책을 수립하여 시행할 필요가 있음 NDT 기술개발 및 사업화 등을 수행할 연구기관 및 관련 단체의 실질적 활동이 미미하여 산업전반의 체계적인 육성을 위한 제도적 확충 및 지원이 요구됨

424 <중점추진과제> (4대 부문 12개 과제) Ⅰ. 비파괴검사기술의 연구개발 1. 첨단 NDT 핵심 원천기술 개발 2. NDT 시스템 및 애로기술 개발 3. 융합 NDT기술 개발 Ⅱ. 비파괴검사기술의 활용 촉진 4. NDT기술의 전주기적 적용 및 제도정비 5. 국제교류 및 기업의 해외진출 확대 지원 6. NDT 기술 및안전검사문화에대한 사회적인식제고 Ⅲ. 비파괴검사의 전문인력양성 7. 고급 NDT 전문인력 양성체계 구축 8. 기술인력의 교육 훈련체제 강화 9. 국제표준에 부합하는 기술자격제도 구축 Ⅳ. 비파괴검사산업의 기반강화 10. 방사선작업 환경의 종합개선 11. 기관 단체 육성 및 네트워크 구축 12. 비파괴검사 종합정보시스템 구축 <그림 7-2> 제2차 비파괴검사기술 진흥계획의 중점 추진과제

425 3. 추진 전략 국가산업의 발전방향, 산업수요에 대한 전망을 바탕으로 중점추진과제의 우선순 위를 설정하여 선택과 집중에 의한 점진적 적극적 추진 국제적 추세, 가용예산, 파급효과, 및 업계현상을 비교 평가하여 단계적인 실천 전략으로 추진 NDT기술의 산업적 활용을 촉진하기 위하여 선진국에 비해 낙후되어 있는 기술수준 및 역량을 우선적으로 개선하고 관련 산업기술에 병행 연계되도록 지원 대상물의 안전특성에 의한 적용기법의 다양화를 통한 기술의 신뢰성 증대 NDT의 핵심목적(Core Purpose)에 충실한 검사업종으로 육성 발전되도록 정부와 산 학 연 공동참여 및 상호협력체계 구축 대형 기술 선도업체와 소규모업체들이 상호 협력 상생하도록 시책을 차별화 NDT기술의 진흥 육성 체제구축을 위한 기술위원회를 구성하여 활용부처간의 유기적 협조체계를 구축 기술개발 산업지원 인력양성 등 정부 부처의 기능과 역할분담을 명시하고 이에 대한 계획과 실적을 점검 선진화된 국가 정보화체계 인프라 및 NDT 산업경험을 바탕으로 현장 파급효과가 큰 정보기술의 기반구축 정보기술을 활용한 On-line기반과 Off-line 기반구축을 병행하여 국내통합 네트 워크 구축을 추진 NDT 업체 및 관련 활용 산업(제조업 등 기술이용)과의 네트워크 형성으로 산업기술정보의 교류 활성화로 상생적인 산업환경 조성

426 제2절 부문별 진흥계획 Ⅰ. 비파괴검사기술의 연구개발 Ⅰ-1 차세대 NDT 핵심 원천기술 개발 필요성 산업설비 공공시설의 안전성 극대화를 위한 신개념의 비파괴 상시감시 기술에 대한 필요성 대두 - 산업 공공시설의 노후화에 따라 대형사고의 위험성 증가 및 대응기술개발 필요 - 안전검사의 개념이 주기검사나 사용 중 검사에서 온라인 감시를 통한 상시감시 개념 으로 전환 - 기 존재 손상의 발견을 위한 기술에서 손상의 발생 징후를 사전에 진단하는 예방 안전기술로의 발전이 요구됨 적용분야 확대 및 진단의 신뢰도 향상을 위한 고감도 고기능의 첨단 비파괴 검사 핵심기술 개발이 필요 - 초대형 초소형 구조물, Nano/MEMS 구조물, 고온 및 접근불가환경, 사용환경의 변화 등과 같이 미래형 검사 대상체에 대한 기존 기술력 접근의 한계점 노출 - 고도의 신뢰성과 안전성이 요구되는 원자력 항공우주 방위시설 등에서의 NDT 기술 수요 증대 및 사회적 관심 고조 핵심기술의 해외의존도 심화의 문제점을 극복하고, 새로운 기술수요에 대응하는 신기술연구 및 원천기술개발을 위한 체계적인 기초연구가 필요 - 국내 비파괴기술력이 선진국과 대등한 수준까지 발전하기 위해서는 원천기술에 기반한 기초기술의 개발이 밑거름이 되어야 함 - 이를 위해 물리적 기초연구에 기반을 둔 신 원리(new principal) 개발 및 첨단 검사인자 추출(feature extrtaction)과 신호 해석기술 개발의 필요성 증가

427 추진목표 미래 산업 및 구조물의 안전과 품질향상에 대한 요구에 부응하는 비파괴검사 원천 기술 및 기반 기술 확보로 선진국형 기술 자립 기반 확보 비파괴검사 기술수준의 선진화를 위한 첨단 핵심기술 연구개발 추진내용 초음파 - 압전신물질을 이용한 공기접촉 초음파탐촉자 및 탐상기술 개발, 고성능/비접촉식 전자기음향 초음파 탐촉자(EMAT) 개발, 수평횡파 위상배열 탐상 기술, 하이브리드 비선형 음향기술(장거리/비접촉/영상화), 초고분해능 음향이미징 기법 등 적외선 열화상 - 진동가진-열화상 잔류응력 탐상 기법 개발, 전자기 위상변조 적외선 기술 개발, 펄스와전류 적외선열화상을 이용한 복합재료 미세손상 진단기술 개발 등 전자기 - 배열 와전류탐촉자 기반 탐상기술 개발, 와전류와 압입시험을 이용한 철강재료 잔류응력 및 열화상태 평가기술 개발 등 음향방출 - 대형 이종 복합재 구조물 상시감시 기법 개발, 원거리 비접촉 음향방출 측정 기법, 마이크로/나노 손상의 AE 평가기법 등 광응용 - 위상잠금 전단간섭법을 이용한 비파괴검사 기술 개발, 원전설비의 신뢰성평가를 위한 레이저 계측 기술개발, 잔류응력/계면 미세손상의 동시 정량화 기술 등 구조건전성 상시감시 - 원자력 발전소 건전성 감시를 위한 스마트 센서 시스템 개발, 해양 구조물의 실시간 구조 건전성 감시 기술 개발, 분포형 광섬유 센서를 이용한 구조 건 전성 감시 연구 등

428 방사선 및 기타 - 대체 방사선원 기반 비파괴 검사 기술, 비파괴 검사용 첨단 방사선 광원 개발, 타음법에 의한 배관의 침적물에 의한 폐색률 진단기술 개발 등 기대효과 차세대 첨단 비파괴검사기술의 국내 독자 개발을 통해 기술자립도 향상 및 국제적 기술우위 확보 비파괴검사기술의 신뢰성 및 정밀도 향상을 통한 공공시설, 산업설비의 안전과 제품 품질 수준의 선진화 비파괴검사기술의 산업체로의 점진적 활용확대 및 국산장비개발을 유도하는 배아기술 제공 첨단 신기술의 개발을 통한 에너지 플랜트 산업 등 기존 활용분야 외에 의료 신소재 마이크로/나노(반도체 및 디스플레이) 등 미래 성장산업시장에서의 활용 증대

429 Ⅰ-2 NDT 시스템 및 애로기술 개발 필요성 세계 비파괴검사 장비 시장의 점진적 성장 추세에 따라 고도의 안전진단 및 품질관리를 위한 고감도 영상화 진단장비 등 첨단 NDT 장비 수요가 급증 - 향후 비파괴검사장비의 주요 특징은 노동집약형에서 지식기반형으로 변화되고 있음 해외의존도가 매우 높은 검사 장비 수입을 대체할 수 있는 국산 장비 개발이 시급하며, 산업현장의 여건 및 환경에 따라 실용화 장비 개발 필요 - 국내에서 소요되는 검사 장비의 대부분(95%이상)은 수입에 의존하고 있음 - 현재 국내개발 비파괴검사장비는 국외 개발품의 모델을 기초로 시제품생산 수준에 머무르고 있으며 주요 기능적 독창성이 매우 미흡함 - 원전의 수출국으로서 원전의 건설 외에 안정적 운용기술을 위한 비파괴검사 기술을 동시에 수출하기 위한 범용장비의 국산화가 시급 국내 NDT 업체의 영세성 및 과당 경쟁으로 애로기술개발 등의 연구개발에 대한 투자가 거의 전무하고, NDT 현장 애로기술을 해결할 수 있는 전반적인 산업 기반이 취약 NDT 기술의 현장 활용능력이 크게 저하되어 있어 실질적으로 국내 산업현장의 애로기술개발 적용에 주력할 필요가 있음 - NDT 이용분야도 RT를 제외하고는 초음파, 전자기 기술의 현장 활용 비중이 20% 수준에 불과 추진목표 수입대체 및 기존 비파괴검사 기술의 성능개선 효과가 큰 범용장비 개발 국제 시장진출을 겨냥한 국내 고유모델의 첨단 비파괴검사장비 개발 추진내용 초음파 - 배관 용접부 결함 탐상 및 가시화를 위한 위상배열 초음파 시스템 개발, 보온재가 덮인 배관설비 두께 측정 모니터링 센서 및 네트워크 기술개발 등

430 적외선 열화상 - 원전설비 원격감시 radiometric 적외선열화상시스템 장치기술 개발 등 전자기 - 펄스와전류 탐상 장비 개발 등 구조건전성 상시감시 - 마그네틱 센서를 이용한 케이블 구조물의 비파괴검사기술 개발 등 방사선 및 기타 - 방사선 검사 대체용 초음파 검사 기술 개발, Computed Radiography(CR) 장비를 사용한 방사선투과검사 기술의 표준화 연구, 범용장비의 국산화 개발 등 기대효과 범용 장비의 국산화로 수입의존도 대폭 경감 및 중국 인도 동남아시아 시장 진출 비파괴검사 업체의 기술력 향상으로 공공시설과 산업시설의 안전성 향상 다양한 산업분야에서의 활용 증대를 통한 비파괴검사기술의 시장의 성장 및 신규 고용의 창출

431 Ⅰ-3 융합 NDT 기술개발 (대형과제) 필요성 첨단 신기술 산업분야에 적용하기 위한 융합형 원천기술 개발이 필요 - NT, BT, IT, ST 등 국가 성장동력기술을 융합한 차세대형 신개념 비파괴검사기술 개발의 필요성 증가 - 비파괴 검사의 검사결과에 대한 신뢰성 향상 등에 필요한 비파괴검사 장비 기기의 고감도화 및 고분해능이 요구되는 추세 최근 후쿠시마 원전사고 이후 일본을 비롯한 미국, 유럽 및 한국을 포함, 원자력 발전소를 운영하는 전 세계의 규제기관들이 자체진단 및 종합대책을 수립하여 원전의 건전성을 확보하고자함 - 원전 설비 등 국가 주요시설 및 설비의 장수명화(수명연장) - 정기검사 등 안전검사 대폭 강화, 주요 기기 및 배관의 가동중검사 강화 및 경년 열화관리계획(Aging Management Program) 통합관리방안 수립 추진목표 비파괴검사자의 피폭저감 등 작업환경 개선 기술 개발 및 산업 생산성 제고를 위한 자동화 기술개발 산업체 영세성, R&D 지원 미흡의 문제점을 극복하고, 노동집약적 기술에서 기술 집약적 산업구조로 전환시키기 위한 현장적용기술 개발 추진내용 초음파 - 극미세 배열형 초음파 탐촉자 설계/제작 공정 개발 및 비파괴응용 방사선 및 기타 - 방사선 피폭저감용 RT 로봇 기술 개발 - 원전 경년열화관리 기반구축 등

432 기대효과 첨단 신기술의 개발을 통한 에너지 플랜트 산업 등 기존 활용분야 외에 의료 신소재 마이크로/나노(반도체 및 디스플레이) 등 미래 성장산업시장에서의 활용 증대 후쿠시마 사건 이후 안전성 관련 기기 및 배관 특히 원자로에 대한 비파괴 검사를 현행보다 강화시키고 해외원전에서 사고를 경험하였던 부위에 대한 검사를 강화하는 추세에 대응

433 Ⅱ. 비파괴검사기술의 활용-촉진 Ⅱ-1 NDT기술의 전주기적 적용 및 제도개선 필요성 열화상 중성자 음향방출과 같은 새로운 NDT 기술 등은 아직 기술기준이 마련 되지 않아 이에 대한 제도 정비가 필요 최근 공공시설물 다중이용시설의 안전성 향상에 관한 사회적 관심이 증대됨에 따라 안전 진단에 관한 명확한 NDT 기술 기준이 요구됨 NDT 법이 제정 시행된 지 5년 이상이 경과함에 따라 법 시행초기에 따른 문제점을 종합적으로 분석하고 합리적으로 법령 개선안을 마련할 필요가 있음 - 아울러 원자력법, 엔지니어링법 등 NDT와 직접적인 관련이 많은 법들도 함께 조사 하여 종합적인 법령 제도 정비방안을 시행할 필요가 있음 추진목표 비파괴검사기술을 전주기적으로 적용 및 활용할 수 있도록 관련 기준 및 제도를 합리적으로 보완 정비하여 검사대상물의 안전성을 제고 추진내용 산업 전반에 NDT 기술의 전주기적인 적용이 이루어질 수 있는 방향으로 관련 법률에서의 비파괴검사 기술기준을 합리적으로 개선 - 국내외별, 프로세스별로 산재되어 있는 정부부처 관장법령을 분석하여 관계법과의 유기적인 관계를 가질 수 있도록 종합 조정 대형구조물과 설비의 단계별(설계, 시공, 가동전 및 가동중, 유지관리 등)로 비파괴 검사기술 전문가의 참여와 검사 실시를 확대할 수 있도록 제도 정비 추진 선진국으로부터 도입되는 새로운 NDT기술을 국내에서 활용할 수 있도록 기술기준을 제정 - 열화상 중성자 음향방출 등 NDT 신기술에 관한 기준을 마련

434 관련법규 등에서 NDT 기술기준의 적용을 받지 않는 다중이용시설에 대한 NDT 기술기준의 제정 - 유희시설, 경기장 등 철근구조물 시설에 대하여 NDT기술기준을 적용 중장기적으로 NDT검사에 대한 사회적 책임과 신뢰성의 유지를 위해서 제3자검사 제도 의 도입을 적극 추진 제3자검사제도는 안전성 확보를 위해 사업주체와 독립적인 제3자에 의해서 안전 검사가 수행하도록 하는 제도임 대형 선도업체의, 육성 및 중소업체의 전문화 계열화를 유도할 수 있는 각종 지원 시책 마련 - 세계수준의 대형 선도업체를 육성하기 위한 각종 지원시책을 강구하여 국내 대형 사업 및 해외사업에 있어서 경쟁력 제고 - 중소업체의 독자적 생존역량을 높이고 중소업체 간의 수평적 협력관계를 할 수 있 도록 전문성 확보를 지원하고 공동사업 및 공동조달 활성화를 유도 06년부터 시행되고 있는 NDT 진흥법과 관련하여 초기 시행에 따른 문제점 분석 및 합리적인 법령 정비 방안 마련 - 한국비파괴검사협회가 수행한 정책연구( 10년) 결과를 종합적으로 분석 검토하여 합리적인 개정방안을 마련하고 이를 법령에 반영하여 효율적인 제비파괴검사기술의 진흥을 도모 기대효과 NDT 기술을 적용하고 있는 관련 법령 및 기술기준의 종합적인 관리체계를 구축함으로써 검사대상물의 안전성 향상 NDT 기술을 활용하고 있는 관련 산업의 제품 및 제조물에 대한 안전성 증진과 대외적 신뢰도 향상 국가주요시설, 다중이용시설, 주요산업시설 등의 안전성 향상을 통한 대형사고 등의 재난을 사전에 예방

435 Ⅱ-2 국제교류 및 기업의 해외진출 확대 지원 필요성 해외시장에 관한 정보부족 및 해외진출경험이 부족한 실정임 - 각국의 NDT 시장 규모, 실태자료에 대한 정보 및 선진국과의 기술교류 국제협력 외국 진출경험이 적고, - 해외검사 용역의 수주를 위한 방법, 절차, 관련규정(법률) 및 방사선안전관리와 관련한 제도분석과 이에 대한 전문인력이 부족 각국의 기술수준에 따른 체계적인 시장진출 전략수립과 기술서비스업 개방에 대한 대비가 필요 추진목표 비파괴검사 업체의 국제교류 활성화 및 해외진출 확대를 도모하고 기술서비스 부문 시장 개방에 적극적으로 대비 추진내용 국가별, 지역별 중요시설 확충에 따른 건설 엔지니어링사업의 비파괴검사 관련 정보 규정 및 수요 조사 실시 - 권역별/국가별 비파괴검사 시장의 특화기술, 수요조사 실시 및 핵심경쟁력 요인 분석 실시 - 해외시장의 특히 중동지역 등 집중 진출지역에 대해 비파괴검사 업무 수행에 필요한 관련규정 및 필요조건 등의 현황 파악 국내 비파괴검사 전문 인력의 국제실무능력 제고와 기술향상을 위한 국제규격 및 해외연수 교육프로그램 참여를 유도 - NDT업체 및 자체검사업체들의 해외시장 조사 및 방문을 적극 권장 - NDT 종사자의 해외파견 참여 확대를 위해 정부의 각종 지원제도를 검토하고 필요시 지원방안을 강구

436 비파괴검사업체가 엔지니어링산업 또는 해외건설시공에 동반제휴 업체로써 진출을 확대할 수 있도록 체계적으로 지원 예 : 중동지역, 동남아 및 아프리카 등으로 국내 비파괴검사 전문업체의 해외진출이 점차적으로 증가하는 추세(특히 UAE원전의 경우, 12년도 말부터 본격 진출 예상) 비파괴검사 검사업은 프로세스연계 산업이므로 해외단독진출을 위한 해외발주, 해외진출은 현재로서는 곤란 NDT 분야의 해외진출 활성화를 위해 원자력국제협력기반 조성사업 등 각종 정부 지원 사업에 연계하여 비파괴검사 분야의 지원체계 마련 - 현재 운영 중인 원자력기술 수출지원단에서 비파괴검사 역할을 확대하고 발전시킬 수 있는 각종 지원사업 아이템을 발굴 육성 특히 해외진출 선도기업을 대상으로 애로사항 및 문제점을 조사분석하여 체계적인 개선방안을 마련하고 관련 기업간 정보공유를 통해 해외진출 활성화를 조성 기대효과 적극적인 해외시장 진출로 외국 기업과의 경쟁을 통한 생산성 증대 및 기술력 향상 우리나라 비파괴검사업체의 국제신인도 향상

437 Ⅱ-3 NDT기술 및 안전검사문화에 대한 사회적 인식제고 필요성 사회 각 분야에서 안전진단의 핵심요소기술인 비파괴검사기술의 중요성에 대한 인식이 매우 부족 - 인위/재해성 대형사고의 발생에 대비한 실천적 방안의 모색이 미흡 일반 국민이 쉽게 공감대를 형성할 수 있는 홍보방안을 통한 비파괴기술 관련 안전검사문화의 확산 필요 추진목표 비파괴검사의 중요성 및 효용성에 대한 사회적 가치를 체계화하고 홍보하여 비파괴 검사문화를 확대 비파괴검사기술에 대한 국민의 이해를 높이고 관련 활동에 다양한 집단의 참여를 촉진할 수 있는 환경조성 추진내용 쉽고 유익한 비파괴검사기술 문화 콘텐츠를 개발 홍보하여 비파괴검사기술에 대한 산업집단의 관심 및 참여를 증대 - 비파괴검사의 날 행사 등 대국민 홍보 및 관련 분야의 사기진작과 전반적인 관심 제고방안을 마련하여 시행 매스미디어를 통한 사회적 여론조성 및 공익광고, 캠페인 전개를 이용한 비파괴검사 기술의 대국민 홍보 추진 - 지식 및 정보 습득효과가 큰 다큐멘터리, 드라마, 교양캠페인, 애니메이션 등 문화콘텐츠를 개발하여 비파괴검사기술 관련 정보를 확산 노동부 직업체험관 운영사업과 연계하여 홍보동영상 등을 통해 비파괴검사를 홍보 하는 한편, 일반인을 대상으로 비파괴검사의 사회적 인식 제고방안 지속 추진

438 초 중 고 학생들에게 비파괴 안전진단의 중요성과 경제적 효용성 등에 대한 인식 제고를 위해 교육 프로그램 운영체계의 구축 - 청소년 문화캠프 개최 등 친화형 체험 프로그램 활동의 실시 및 사이버 기술전시관 설치 운영 청소년 과학캠프, 기술/성과전시회 등 정부의 과학문화활동 및 행사와 연계하여 추진 비파괴검사기술관련 우수한 기술인력의 사기진작 및 사회적 역할 재정립을 통하여 자긍심 제고와 기술 종사자의 우대풍토 조성 - 정부차원의 비파괴검사기술인상을 제정 포상하고 우수 기술자의 해외연수지원 등 자긍심 제고 및 대외 인식 개선방안 마련 기대효과 안전진단의 중요성에 대한 인식 확산으로 비파괴검사기술의 산업적 활용도가 증가됨으로서 대형사고 등을 사전에 예방 안전진단 문화의 확산으로 공공시설물에 대한 국민의 불안감 해소 비파괴검사 작업종사자의 체계적인 피폭관리를 통한 안전성 확보 및 비파괴검사 업체의 발전 도모

439 Ⅲ. 비파괴검사의 전문인력양성 Ⅲ-1 고급 NDT 전문인력 양성체계 구축 필요성 향후 중공업, 조선분야의 수출증가 및 원전 수출 등으로 인한 국내 NDT 업체의 해외진출 증가 등으로 인한 기술자격 수요의 증가에 비해, 현재 국내의 NDT 전문 인력 양성체계는 일부 대학 등에서 제한적으로만 이루어지는 실정 선진국에 비해 크게 뒤지고 있는 NDT 기술력 제고를 위해 공급적 측면 (Supply Side)뿐만 아니라 전문인력을 실제로 활용하는 수요 측면(Demand Side)과 연계된 인력양성 체계의 구축이 시급한 실정 따라서 미래 비파괴검사 분야의 연구 및 산업인력의 수요를 대비하기 위한 차세대 NDT고급인력의 육성 및 확보가 요구되며, 인력수급 분석에 따른 전문 인력의 종합적 체계적 양성 체제 구축 및 육성ㆍ지원과 활용 다변화가 필요함 추진목표 원자력분야 등에서 기술 경쟁력의 요소가 될 미래 핵심 전문인력의 질적 고도화 기반 마련 핵심기술 보유 전문인력의 퇴직ㆍ이직에 따른 지식과 기술의 손실 방지ㆍ관리 대책 수립 추진 미국의 대표적인 NDT 고급전문인력양성 기관인 아이오아주립대학교 비파괴 평가센터(CNDE)와 같은 R&D 고급인력양성 및 산업과의 연계가 강화된 다양한 전문인력양성 프로그램을 운영하는 NDE 센터 의 설립 추진내용 미래 비파괴검사(진단)기술 선도를 위해 R/D와 연계 강화된 혁신적인 원천기술 분야에 전략적이고 장기적인 인력양성체계를 구축하기 위한 NDE 센터 를 설립 운영함

440 NDE 센터 는 대학원 석ㆍ박사 과정 중심 고급연구인력 교육 프로그램을 운영하며, 중장기 R&D 추진방향과 인력양성 간 유기적 연계를 통하여 상호 시너지 효과가 극대화 되도록 추진 - 산ㆍ학ㆍ연 네트워크 시스템 구축 운영/신기술 개발 보급 - 중장기 대형 R&D 과제 등 기획 단계에서 인력양성 수요를 함께 발굴하고 R&D 단계별 맞춤형 인력양성 추진 - 글로벌 경쟁력을 갖춘 혁신적 차세대 원천기술분야 미래선도 인력의 양성 - 정부 정책, 전략기술 로드맵과 연계한 최정상급 R&D인력 양성 - 중 장기적으로 미국 영국 일본 등 주요 선진국의 비파괴 인력양성기관 (대학)들과의 협력을 통해 (가칭) "NDE 글로벌 캠퍼스"를 구축 운영하여 세계 최고 수준의 전문 인력을 양성 학부과정, 전문대학 과정은 별도로 NDT 전문인력양성 센터를 지정 운영함 - 원자력발전설비, 항공우주, 첨단소재 등 NDT기술 분야에 대한 산 학 연 협력의 맞춤형 전문인력양성 프로그램 개발 운영 - 비파괴관련 교과목 강좌의 개설을 촉진하기 위해 산 학 연 협력의 팀 티칭 지원체제 구축 지원 - 지정 공과대학 내 비파괴 관련학과에 비파괴검사(진단) 전공과정(트랙)을 설치 운영 - 기업이 원하는 교과과정을 패키지한 트랙 도입 및 운영 - 수요발굴, 계획수립, 교재개발, 현장교육, 강사지원 등 인력양성 전과정에 기업이 참여 - 고용창출, 우수 컨텐츠 개발, 보급 등을 성과 지표화하고, 트랙 이수자 관리 강화로 가시적 성과 창출

441 NDT 현장 애로기술 해결 지원 등을 위해 가장 경쟁력이 있는 국가연구기관에 NDT 기술지원센터 를 설립 운영 - 산ㆍ학ㆍ연 네트워크 시스템 구축 운영/현장 애로기술 해결 지원 - 중소기업 등의 기술혁신 R&D 과제 등 기획 단계에서 NDT 현장 애로기술 해결할 수 있는 전문기술인력 양성 수요를 함께 발굴하고 단계별 맞춤형 인력양성 추진 기대효과 국제적 수준의 비파괴검사 전문인력 확보를 통한 지속적 기술진흥 및 관련 산업의 국제 경쟁력 확보 선진국과의 기술격차 해소뿐만 아니라 더 나아가서 중국, 인도 등 신흥 공업국을 비롯한 전 세계 비파괴검사 시장 진출을 통한 국가 이익 창출 미래 비파괴검사 기술과 연구를 주도할 선도적 연구 능력의 고급전문인력 육성 공학교육인증제와 연계 및 대학별 특성화 지원 등을 통한 교육의 질적제고 및 우수인재의 유치 확대

442 Ⅲ-2 기술인력의 교육 훈련 체제 강화 필요성 급변하는 경제 사회 기술 환경 변화에 대응하기 위해서는 기존 인력의 능력 제고를 위한 전문화된 교육 프로그램 마련이 필수적 - 특히 NDT 산업에 종사하는 기술자를 대상으로 신기술 등 변화하는 NDT 기술에 대한 전문교육이 부족하며, 작업현장의 업무단순화로 낮은 기술수준에 그침 비파괴검사 기술인력의 현장교육 훈련체계가 매우 취약한 현실에 대한 대책 및 체계적이고 선진적인 글로벌 교육 훈련시스템 마련이 시급함. 비파괴검사 기술자격자의 전문성 확보를 위한 체계적인 교육 훈련 시스템의 부재는 선진국과의 기술격차를 더 크게 함은 물론, 전문기술인력의 선진국 종속화를 초래함. 비파괴검사 기술인력의 현장교육 훈련체계가 매우 취약한 현실에 대한 대책 및 체계적이고 선진적인 글로벌 교육 훈련시스템 마련이 시급함. 급변하는 학령인구 감소에 따른 학생 수 급감과 또한 저출산ㆍ고령화에다 높은 대학 진학률에 따른 `학력 과잉` 등으로 생산가능인구가 감소한 데다 단순노무직 기피 현상 등이 맞물려서 생산 인력의 부족 사태로 전 제조분야로 확대되고 있으며 특히 작업 환경이 열악하고 저임금인 작업장은 더욱 인력 수급에 어려움이 있는 실정임. 추진목표 비파괴진단 기술자격자의 기술능력 자질 향상을 위한 전문적인 기술교육 시스템 구축 및 운영 수요기업 밀착형 교육과정 운영, 고용연계, 취업지원 등 실제 비파괴검사관련 산업과 연계를 강화 미국비파괴검사학회(ASNT)와 일본비파괴검사협회(JSNDI)에서 수행하고 있는 비파 괴검사ㆍ진단 기술자격자의 기술능력 자질 향상을 위한 체계적 교육ㆍ훈련 시스 템의 역할을 할 수 있는 NDT 교육훈련센터 의 지정 운영

443 비파괴진단 분야의 웹 기반 글로벌 사이버교육 시스템 및 가상현실(Virtual Reality ; VR) 체험학습 시스템 구축 및 운영 추진내용 비파괴검사 기술자격자의 전문성 확보를 위한 체계적인 교육 훈련 시스템의 역할을 할 수 있는 NDT 교육훈련센터 의 설립 운영이 필요함. 중 장기적으로는 비파괴진단분야의 웹기반 글로벌 사이버교육 시스템 구축 및 운영, 가상현실(Virtual Reality ; VR) 체험학습 시스템 구축 및 운영 - NDT 교육 훈련 프로그램(사이버교육 포함)의 개발 운영 - 직무능력향상을 위한 보수교육 훈련프로그램 개발 운영 - 국외 전문기술자격 교육 프로그램의 개발 운영 - 국제표준화기구(ISO 9712)의 교육 훈련프로그램의 개발 운영 - NDT Method/Level별 사이버교육 훈련용 컨텐츠 개발 - NDT Method/Level별 사이버교육 훈련용 VR(Virtual Reality) 컨텐츠 개발 - 검사자에 대하여 기본교육, 전문교육, 관리교육을 수행 기대효과 국내 NDT 기술자격제도를 개선하여 국제표준화에 부합하도록 함으로써 국가간 상호 호환성 증대시키고 국제적 기술 경쟁력 제고 자격기술자의 기술능력 자질 향상을 통한 비파괴 안전진단 기술의 신뢰도 제고 지식기반 비파괴 안전진단 기술 분야의 국제화 수준의 고급 검사기술자의 확보

444 Ⅲ-3 글로벌 스탠더드에 부합하는 기술자격제도 구축 필요성 ISO 자격제도는 민간자율로 체계화되어, 국가간통용을 위한 상호인증의 필요성에 따라 국제적으로 표준화된 제도라 할 수 있음. 즉 ISO 9712는 국가마다 상이한 자격제도를 국제화된 표준제도로써 한데 묶어 이를 하나의 표준화된 제도와 틀 에서 각 개인에 대한 자격을 부여함으로써 모든 기술자는 능력의 요건과 수준을 동일한 수준으로 같게 함으로서 어느 누가 검사 평가하더라도 동일한 검사결과가 나오도록 시도된 통일한 국제인증제도임. 국제인증제도의 마련으로 검사대상물에 대한 검사결과에 대해 국가 간의 신뢰성을 상호 보증함으로써 제조물 등의 질적 신뢰성 보장하는 것으로 자격제도를 세계적 인 하나의 제도로써 통일함으로써 각 국가마다 생산, 제조 및 구축되는 시설 등의 안전성을 서로가 공감하고 인정함으로써 불필요한 의문과 불신 및 논쟁을 피하고, 서로 간에 상대국의 제품 또는 구조물의 신뢰성을 인정하도록 함. 따라서 검사방 법(Methods)의 공통성, 검사절차의 통일 및 국제화된 규격(코드)의 적용 및 마지막 으로 인력에 대한 자격부여의 통일을 기함으로써 제품의 질에 대한 신뢰성과 안전 성을 향상하고자 함. 현재 급속하게 전개되고 있는 양자간 다자간 자유무역협정(FTA)에 대비하여 NDT 전문인력 양성체계를 글로벌 스탠더드에 부합하도록 재정비해야 할 필 요성이 대두되고 있음. 국가 간 교육기관 간의 상호인증과 전문인력의 교류 등을 위해 기술자격제도가 국제기준에 부합하는 것이 필수 요건이기 때문임. 그간 우리나라의 NDT 관련 기술자격제도는 지속적으로 확충되어 왔으나, 국제 수준에 부합하기에는 여전히 미흡한 실정으로 이로 인해 현재 국내의 NDT 기술자는 국가기술자격이 아직 국제표준화기구(ISO)의 인증을 받지 못 함으로 인해 ASNT, EN473 등의 외국자격을 2중으로 취득해야 하는 부담이 계속되고 있음. 다시 말해 국가의 기술자격제도가 국제표준에 부합하지 못 함으로 인해 국민의 필요 없는 이중부담이 계속되고 있고 이로 인한 외국 자격시험기관의 횡포(?)와 외화낭비도 지속적으로 증가하고 있는 현실임

445 추진목표 국제규격(ISO 9712, 17024)에 근거한 비파괴검사기술자 자격인정(personnel qualification) 및 인증(certification)제도의 국가 간 국제상호인증체계 구축 및 운영 국제규격(ISO 9712, 17024)의 비파괴검사기술자 자격인정 및 인증 체제 구축 및 운영 - 인증기관(National Certification Body;NCB) 및 인정기관(Qualification Body; QB) 설립과 운영 - 시험센터(Examination Center) 및 훈련센터의 설립과 운영 추진내용 국제규격(ISO 9712, 17024)에 근거한 비파괴검사기술자 자격인정(personnel qualification) 및 인증(certification)제도의 국내 도입을 위한 시스템을 구축하고, 인증기관 (National Certification Body;NCB) 및 인정기관(Qualification Body; QB)을 설립 운영함 - 시험센터(Examination Center) 및 훈련센터(Training center)의 설립과 운영 중 장기적으로 국제상호인증에 의한 우리나라 비파괴검사기술자 및 업체의 해외진출지원, 원전의 가동전 가동중 검사와 기량인증제도(PD)에 국제규격 (ISO 9712)으로 통합 운영 대비 주요국과의 검사자격 상호인정 확대 및 국내외 표준화 활동 강화 - 인정 자격자의 국제통용을 위한 외국기관 상호협약 ISO 9712 자격제도를 한국에 정착시키기 위해서는 시편구입, 시험문제개발, CB 구축, 품질시스템 구축 등을 위한 예산 지원 기대효과 국제규격(ISO 9712)에 근거한 국제상호인증 비파괴검사기술자의 보급으로 시간 적 재현성이 있는 검사 신뢰도 확보 비파괴진단 산업의 해외진출 지원을 통해 혁신형 전문기업 육성과 기술 인 력의 고용확대 등에 의한 비파괴검사기술진흥의 선순환 구조를 정착시킴

446 Ⅳ. 비파괴검사 산업의 기반강화 Ⅳ-1 방사선작업환경의 종합개선 필요성 현재 국내의 방사선작업은 고소 야간 등 열악한 작업환경으로 인해 종사자의 방사선피폭 및 각종 안전사고가 계속해서 증가하고 있는 현실 - 근본적으로 취약한 방사선작업구조를 개선하고 국가차원의 방사선작업환경 개선 및 작업자의 방사선피폭 저감화 방안 마련이 절실한 상황임 특히 구조적인 문제의 개선을 위해 발주업체, 검사업체 및 규제기관의 체계적인 협조체계 운영이 무엇보다 필요한 상황 - 선진국의 안전관리 시스템을 분석하고 이를 국내의 상황에 맞게 적용해나가도록 체계적인 연구와 정책적인 접근이 병행되어야 함 추진목표 방사선작업환경 개선을 위한 관련 기관의 기능을 합리적으로 개선하고 이를 체계화 하여 방사선안전문화 확산을 통한 방사선피폭 최소화 추구 추진내용 국내 방사선작업의 종합적인 개선을 위한 정부, KINS 및 협회(업체)로 구성된 TF팀을 구성 운영 - 장기적인 안목에서 국내에 선진국형 비파괴검사 안전관리 시스템이 정착될 수 있도록 연구활동 및 제도개선에 주력 불합리한 규제제도의 개선, 발주자 규제방안 마련, 선진국 방사선 관련 법령 현황 조사 및 법령개정 추진 등 자율 안전관리 시스템 구축 - 국내에 상시적으로 방사선작업이 이루어지고 있는 약 300여개의 비파괴검사 사업소에 대해 자율점검을 통한 방사선안전문화 정착

447 협회를 중심으로 체크리스트 작성, 절차서 수립, 인력풀 구성 등을 통해 전체 방사선작업현장에 대한 안전관리 실태파악 및 문제점 개선활동에 주력 방사선피폭 저감을 위한 전략적 연구개발 계획 수립 시행 - 비파괴검사에 종사하는 방사선작업종사자의 실질적인 방사선피폭을 저감할 수 있는 장치 기기 개발 및 검사방법 개발 등 차폐도구 개발(작업유형별 차폐기구 개발, 무선조작시스템 개발 등) 및 응용/대체기술(CR, DR 등) 개발 등 기대효과 방사선작업환경 개선을 통한 방사선작업종사자 및 일반인의 피폭 저감효과 국내 방사선작업의 안전성 확보를 통해 각종 방사선 관련 안전사고방지 방사선안전문화 향상을 통한 대국민의 안전성 확보 및 신뢰성 증진

448 Ⅳ-2 기관 단체 육성 및 네트워크 구축 필요성 NDT 기술 관련 연구개발 및 연구성과 사업화 등을 수행할 전담 기관 및 관련 단체의 실질적 활동이 미미하여 산업전반의 체계적인 육성이 어려운 실정 활발한 연구활동 및 사업추진의 효율화를 위해 NDT 기술관련 전문연구기관 및 관련 단체의 적극적인 육성시책이 절실히 요구됨 전략적 관점에서 산 학 연 협력 지원사업을 확대 유도하고, 혁신주체간 인적 물적 자원의 네트워크를 체계적으로 관리 활성화 할 필요가 있음 국제적으로도 NDT관련 고도의 기술을 보유한 선진국과의 교류협력 확대 및 활성화를 통해 우리나라의 낙후된 NDT 기술 수준 제고 노력이 시급함 추진목표 NDT기술 진흥과 체계적 발전을 위해 관련 기관(협, 학회) 및 관련 단체의 집중 지원 육성 등 제도적 인프라 확충 산발적 비파괴검사 연구 환경을 체계적으로 통합 연계하여 국내외의 산 학 연 협력 네트워크 활성화 및 관련된 자원의 효율적 활용 극대화 추진내용 NDT 관련 연구기관 및 학회 등 관련단체 적극 발굴 및 육성 지원 - NDT 관련 학회 등의 활동을 다양화하고, 각계 각층의 폭넓은 의견수렴이 가능할 수 있도록 정부차원의 전문가 참여를 적극 추천 권고할 수 있는 방안 마련 - NDT 관련 국가전략 과제의 수행을 위해 국내 연구기관에 NDT 연구센터 를 지정 지원 하여 관련 산업에 개발 기술을 보급함 NDT기술 진흥 및 업계 발전을 체계적으로 지원하기 위해 현재 비파괴검사협회의 법적 기능을 내실화 관련법 제18조 및 19조에 근거한 주요업무 1 NDT 기술에 관한 현황 및 통계의 조사 연구, 2 NDT 기술의 진흥을 위한 제도 및 개선방안 연구, 3 NDT기술에 관한 정보의 수립 분석 제공, 4 NDT사업자를 위한 공동 이용시설의 설치 운영 등

449 산 학 연 연구주체 자원의 네트워크 구축 - 연구개발, 인력, 교육프로그램, 시설 및 장비 공동활용을 위한 타 사업과의 연계를 통한 효과적인 네트워크 운영 활성화 유도 특히 비파괴검사 기업부설 연구소의 연구클러스터 지원 사업을 활성화하여 산업체의 수요에 부응하는 연구개발 활성화 분위기 조성 산 학 연 상호교류 및 협력사업 확대 및 지원 강화 - 산학연 네트워크 형성을 통한 국제공동세미나, 기술자교류, 공동연구사업, 성과활용 사업 등을 체계적으로 확대 지원 특히 비파괴검사학회와 비파괴검사협회의 국제학술대회 및 국제협력 사업을 강화하고 양 기관의 전략적 제휴를 통해 성과의 극대화를 도모 - 국내의 비파괴전문 연구체계를 연계 확대하고 산업계의 참여한 비파괴기술 연구 협의체 구성 운영을 적극 검토하여 NDT 정책 및 인력 기술 산업정보 교류의 장으로 발전 기대효과 연구기관 및 관련단체의 육성을 통해 NDT 기술의 진흥과 관련 산업의 체계적인 발전을 도모 NDT 기술관련 기 구축된 자원의 활용도 제고 및 공동활용 촉진을 통하여 생산적 연구환경 조성과 국가 자원의 효율성 극대화에 기여 국내외 산 학 연 간 협력 교류 확대지원을 통하여 효과적인 NDT기술 진흥 및 세계적인 수준의 연구활동 기반 강화

450 Ⅳ-3 비파괴검사 종합정보시스템 구축 필요성 비파괴검사와 관련된 정보, 민원 및 교육시스템이 초기 예산부족으로 인해 매년 단계적으로 각각 구분하여 설치 운영되고 있음에 따라 효율적인 데이터의 통합관리에 어려움이 있음 따라서 분산된 각각의 시스템을 하나의 종합시스템으로 통합하여 관리함으로써 비파괴검사관련 모든 정보 및 관련 업무의 효율적이고 체계적인 관리방안이 매우 필요한 시점임 추진목표 NDT관련 R&D 및 산업 전반의 생산성 및 효율성 제고를 위한 수요자 중심의 종합정보 서비스 체제 구축 NDT 기술 관련 국내 지식정보화 수준을 향상시킬 수 있는 지식정보관리체계의 내실화 추진내용 현재까지의 구축된 시스템의 설계, 구축 및 운영경험을 토대로 전반적인 문제점을 개선하는 한편, 사용자의 요구사항을 반영하여 종합적이고 체계적인 비파괴검사 종합관리시스템을 구축 - 현재 구축된 정보시스템( 내용 1) 비파괴검사 관련 국내외 주요 논문 및 학술정보 2) 비파괴검사 규격정보 및 특허기술 정보 3) 비파괴검사 용어사전, 용접 및 금속용어집 4) 비파괴검사 국가기술자격 모의시험 및 영상판독 프로그램 5) 비파괴검사 관련 뉴스, 전문가 칼럼 및 유망기업 소개 등

451 <그림 7-3> 비파괴검사 정보시스템( 현재 구축된 정보시스템과 정부민원시스템(검사자관리, 사용장소 신고) 및 교육시스템(기술교육, 방사선작업종사자 교육) 등 관련 시스템을 하나로 통합함으로써 NDT 관련 종합적인 정보관리 센터로 관리하고자 함 <그림 7-4> NDT 종합정보시스템 구축개념도

452 전문핵심기술인력 양성 활용을 위한 합리적인 지표개발 - 산업체가 필요로 하는 NDT 기술관련 인력수요 및 인력 요건을 조사하고, 교육 기관에서 배출하는 인력규모를 양적 질적으로 분석할 수 있는 효과적인 지표 개발에 중점 세부필요기술조사를 통해 전문인력에게 요구되는 핵심역량 및 교육 경쟁력 제고를 위한 전문인력 관련 세부 지표개발 - NDT 관련 인력 양성 및 활용, 수요 등을 파악하고, NDT 분야의 특성과 성과를 제대로 반영할 수 있는 정성적 정량적 지표를 적극 발굴 활용하여 합리적인 지표 체계를 설계 국내외 연구개발 및 기술동향 등 실태조사 - 국내외 시장정보의 체계적 조사 분석 및 핵심경쟁력 요인분석 등 의 정보 자료를 매년 주기적으로 조사하여 정보 DB구축 운영 - 국내외 기술 및 수요조사, 법률, 계약, 관행, 성공/실패사례 조사 분석 및 정보 제공 등 기대효과 NDT 관련 객관적이고 정확한 기초통계자료 및 지표체계를 합리화함으로써 정책의 효과성 및 실효성을 분석할 수 있는 과학적 데이터 기반마련 수요자 중심의 NDT 관련 종합정보시스템 구축을 통해 정보유통 및 교류를 활성화함으로써 NDT기술의 진흥 및 발전을 기대

453 제3절 소요재원 및 기대효과 1. 소요재원 기본방향 원자력발전설비, 가스설비, 중화학시설 및 다중이용시설 등 공공시설의 안전성 증대를 위한 핵심기술개발 및 첨단장비의 연구개발은 정부 주도로 추진 - 국가연구개발사업 중 비파괴검사기술개발을 위한 연구사업과 과제확대를 적극 추진 현장애로기술 및 범용검사장비에 대한 연구개발은 초기에는 산업체와 정부가 공동으로 분담하되 점진적으로 산업체의 분담 비중을 확대 전문 인력양성, 검사자 능력향상을 위한 교육훈련의 기반구축은 대학과 연구소의 협조 하에 정부의 이공계인력양성사업과 연계 추진 소요재원(종합) (단위: 백만원) 구 분 소계 비파괴검사의 연구개발 4,800 7,100 9,100 9,400 9,700 40,100 비파괴검사기술의 활용 촉진 ,050 2,740 비파괴검사의 전문인력 양성 900 1,600 2,300 3,000 7,800 비파괴검사 산업의 기반강화 ,350 2,350 2,350 8,100 소계 5,140 9,050 13,600 14,850 16,100 58,740 주요 부문별 소요예산 내역 비파괴검사의 연구개발 분야 (단위 백만원) 비파괴검사의 연구개발 구 분 소계 비고 차세대 NDT 핵심원천기술개발 2,600 3,000 3,900 3,900 3,900 17,300 NDT 시스템 및 애로기술개발 1,200 2,100 2,700 3,000 3,300 12,300 융합 NDT 기술개발 1,000 2,000 2,500 2,500 2,500 10,500 소계 4,800 7,100 9,100 9,400 9,700 40,100 연 1.5억 20개 과제 + 연 1억 15개 자유공모 연 3억 10개 내외 과제 연 5억 4개 내외 과제

454 비파괴검사의 활용 촉진 분야 (단위 백만원) 비파괴검사 기술의 활용촉진 구 분 소계 비고 전주기적 적용 및 제도정비 국제교류 및 해외진출 확대 NDT기술 및 안전검사문화의 사회적 인식제고 과제지원 ,000 사업지원 ,000 사업지원 소계 ,050 2,740 비파괴검사의 전문 인력양성 분야 구 분 소계 비고 고급 NDT 전문인력 양성 500 1,000 1,500 2,000 5,000 NDT 연구센터 설립 지원(5억/센터) 비파괴검사 전문인력 양성 국제표준에 부합하는 기술자격제도 구축 ,400 인증기관(CB), 시험센터 및 교육센터 구축 기술인력의 교육 훈련체제 강화 ,400 교육 훈련센터 설립 및 운영 등 소계 ,600 2,300 3,000 7,800 비파괴검사 산업의 기반강화 분야 (단위 백만원) 구 분 소계 비고 방사선작업환경의 종합개선 ,000 1,000 1,000 3,500 14년부터 R&D 연계운영 비파괴검사 산업의 기반강화 기관 단체육성 및 네트워크 구축 비파괴검사 종합정보시스템 구축 100 1,000 1,000 1,000 3, ,500 14년부터 연구센터 지정 지원 14년까지 구축, 이후 유지 보수 소계 ,350 2,350 2,350 8,

455 2. 기대효과 첨단 기술개발과 활용을 통해 공공시설물의 안전성과 신뢰성을 향상시킴으로 써 안전한 사회 구현에 기여 공공시설 산업설비의 안전사고 위험요인을 획기적으로 감소시키고 사전진단 및 예방을 가능케 함으로써 국민과 사회의 안전도를 제고 차세대 NDT 기술개발과 첨단장비개발로 안전진단 및 검사분야에 있어서 세 계 5위 수준의 기술선진국으로 도약할 수 있는 발판을 마련 첨단 융합형 신기술 개발을 통해 미래 성장산업시장에서의 활용 증대 범용장비(20종이상) 및 첨단장비(10종이상) 개발을 통해 수입의존도가 높은 검 사장비의 수입대체 효과 및 국제 시장진출을 견인 NDT 산업의 국제경쟁력을 강화하고 고부가가치의 기술서비스 산업으로 육성 안전의식의 저변 확대와 비파괴검사기술의 전주기적인 적용체계 구축을 통해 산 업전반으로의 활용을 확대 향후 서비스시장 개방에 대비한 국제 경쟁력을 갖춘 검사업의 건전한 육성 NDT 기술개발과 산업 수요에 맞는 전문인력을 양성하고 국제자격 등 관련 제도 정비를 통해 산업기반을 강화 비파괴 기술인력의 기술능력 및 자질향상을 통해 인력의 전문성을 확보하고 신 규 고용창출로 청년실업 문제 해소에 기여 글로벌 스탠더드에 부합한 각종 제도와 규정을 정비 개선하여 NDT 기술진흥의 선순환 구조를 정착

456 3. 연도별 추진계획 추진분야 중점추진과제 추진내용 비파괴검사 기술의 연구개발 비파괴검사 기술의 활용 촉진 비파괴 검사의 전문인력 양성 비파괴검사 산업의 기반강화 Ⅰ-1 Ⅰ-2 Ⅰ-3 Ⅱ- 1 Ⅱ- 2 Ⅱ- 3 Ⅲ- 1 Ⅲ- 2 Ⅲ- 3 Ⅳ- 1 Ⅳ- 2 Ⅳ- 3 차세대 핵심원천기 술개발 NDT시스템 및 애로기술 개발 융합 NDT기술개 발 전주기적 적용 및 제도개선 국제교류/ 해외진출 사회적 인식제고 고급 전문인력 양성 기술인력의 교육훈련 체제 강화 국제표준 자격제도 구축 방사선작업 환경개선 기관육성/ 네트워크 구축 종합정보시 스템 구축 초음파/열화상/전자기기술 개발 음향방출/광응용기술 개발 구조건전성 상시감시기술 개발 방사선 및 기타 기술 개발 위상배열 초음파시스템 개발 적외선 열화상 장치시스템 개발 펄스 와전류 탐상장비 개발 방사선검사 대체기술 개발 등 초음파 탐촉자 설계/제작 및 응용 복합재료 미세손상 진단기술 개발 피폭저감용 로봇기술 개발 등 국제표준 신검사기술기준 도입 NDT법 및 관계법령 제도정비 국가별 시장정보, 규정, 수요조사 해외진출 지원 및 해외 전문인력 양성 일반국민 대상 홍보 프로그램 운영 비파괴분야 사기진작 프로그램 시행 NDT 고급인력 양성을 위한 센터 구축 NDT 기술지원 센터 구축 NDT 교육훈련 센터 지정 운영 글로벌 사이버 교육시스템 구축 국제적 자격인정 및 인증체제 구축 시험센터 및 훈련센터 설립 운영 원자력법 등 제도개선 TFT 운영 방사선피폭 저감기술 개발 기관 및 단체(협, 학회) 육성 지원 산 학 연 네트워크 구축 운영 비파괴검사 종합 정보시스템 구축

457 제 Ⅷ 장 결언 및 정책적 제언 제1절 결언 제2절 정책적 제언

458 제 Ⅷ 장 결언 및 정책적 제언 제1절 결언 본 연구에서는 제1차 비파괴검사기술 진흥계획( )의 추진 성과를 종합 분 석하고, 제 2차 비파괴검사기술 진흥계획 수립을 위해 4대 중점 추진분야 및 12개 세부 추진과제를 선정하였으며 각 분야 및 과제별로 도출된 연구결과를 우선 순위 별로 요약하면 다음과 같다. 첫째, 비파괴검사기술의 연구개발 분야가 무엇보다 가장 시급한 과제이다. 이를 위한 주요 추진과제로 첨단 NDT 핵심 원천기술 개발, NDT 시스템 및 애로기술 개발, 융합 NDT기술 개발로 분류하여 추진과제를 선정하였으며, 각 분야 별 세부 추진 내용은 다음과 같다. 1. 첨단 NDT 핵심 원천기술 개발 분야에서는 새로운 NDT 센서 개발, 비접촉 고기능 NDT 기술 개발, 스마트 센서를 이용한 구조건전성 상시감시 기술 개발, 대체 방사선원 기술 개발 등 미래 산업 및 구조물의 안전과 품질향상에 대한 요구 에 부응하는 비파괴검사 원천기술 및 기반 기술 확보로 선진국형 기술 자립 기반을 확보할 필요가 있다. 2. NDT 시스템 및 애로기술 개발 분야에서는 범용 및 첨단 NDT장비의 국산화, 검사 기술의 향상을 위한 전용 장비 개발 등 해외 의존도가 높은 검사장비 수입을 대체할 수 있는 국산장비 개발이 시급하며, 산업현장의 여건 및 환경에 따라 실용화 장비를 적극 개발 보급할 필요가 있다. 3. 융합 NDT기술 개발(대형과제) 분야에서는 RT 로봇 등 첨단 산업분야와의 융합 기 술 및 하이브리드 기술 개발, 원전 경년열화관리 기반 구축 등 NT, BT, IT, ST 등 국가 성장 동력 기술을 융합한 차세대형 신개념의 비파괴검사기술을 개발할 필요가 있다

459 둘째, 비파괴검사 전문인력 양성분야이다. 여기서는 고급 NDT 전문인력 양성체계 구축, 기술인력의 교육 훈련체제 강화, 국제표준에 부합하는 기술자격제도 구축 으로 분류하여 추진과제를 선정하였으며, 각 분야 별 세부추진 내용은 다음과 같다. 1. 고급 NDT 전문인력 양성체계 구축 분야에서는 대학원 석ㆍ박사 과정 중심 고급연 구인력 교육 프로그램을 운영 및 중장기 R&D 추진방향과 인력양성 간 유기적 연계를 갖는 NDT 연구센터 의 설립 운영이 필요하며, 또한 학부과정, 전문대학 과정은 별도로 NDT 전문인력양성센터를 지정하고 산 학 연 협력의 맞춤형 전 문인력양성 프로그램을 개발하고 운영할 필요가 있다. 2. 국제표준에 부합하는 기술자격제도 구축 분야에서는 국제규격(ISO 9712, 17024)에 근거한 비파괴검사기술자 자격인정(personnel qualification) 및 인증(certification)제도의 국내 도 입을 위한 시스템을 구축하고, 인증기관(National Certification Body;NCB) 및 인정기 관(Qualification Body; QB), 시험센터(Authorized Examination Center;AEC), 교육센 터(Training Center, TC)를 설립 운영하여 국제상호인증 가능한 비파괴검사기술 자격자의 배출이 시급하다. 3. 기술인력의 교육 훈련체제 강화 분야에서는 비파괴검사 기술자격자의 전문성 확 보를 위한 체계적인 교육 훈련 시스템의 역할을 할 수 있는 NDT 교육훈 련센터 의 설립 운영이 필요하며, 또한 중 장기적으로 비파괴진단분야의 웹 기반 글로벌 사이버교육 시스템과 가상현실(Virtual Reality;VR) 체험학습 시 스템을 구축 운영할 필요가 있다. 셋째, 비파괴검사산업의 기반강화 분야다. 여기서는 방사선비파괴검사 작업환경 의 종합개선, 기관 단체 육성 및 네트워크 구축, 비파괴검사 정보시스템 구축으 로 분류하여 추진과제를 선정하였으며, 각 분야 별 세부추진 내용은 다음과 같다. 1. 방사선비파괴검사의 작업환경의 종합개선 분야에서는 비파괴검사 안전기술 개발사업 추진(제도개선, 기술개발, 안전문화 확산) 등 극도로 열악한 방사선작업환경의 근본

460 적인 개선을 통해 방사선안전문화를 확산하고 방사선피폭을 최소화할 필요가 있다. 2. 기관 단체 육성 및 네트워크 구축 분야에서는 NDT기술의 진흥과 체계적인 발전 을 위해 연구기관 및 관련 단체(협회 학회) 지원 육성을 통한 제도적 인프 라를 확충과 산발적 비파괴검사 연구환경을 체계적으로 통합 연계하여 국내의 산 학 연 협력 네트워크를 활성화하고 관련된 자원의 효율적 활용을 극대화 할 필요가 있다. 3. 비파괴검사 정보시스템의 구축 분야에서는 현재까지 분산 구축된 개별 시스템을 하나로 통합하여 종합 정보시스템을 구축 운영할 필요가 있다. 넷째, 비파괴검사기술의 활용촉진 분야다. 여기서는 NDT 기술 적용범위 확대를 위한 제도정비, 국제교류 및 기업의 해외진출 확대 지원, NDT 기술 및 안전검사 문화에 대한 사회적 인식제고로 분류하여 추진과제를 선정하였으며, 각 분야 별 세 부추진 내용은 다음과 같다. 1. NDT 기술 적용범위 확대를 위한 제도정비 분야에서는 관련제도(법령) 정비, 국 제표준 기술기준 도입, 제3자 검사제도 도입 등 비파괴검사기술의 전주기적 인 적용이 이루어질 수 있도록 관련 법률 및 기술기준을 합리적으로 개선 할 필요가 있다. 2. 국제교류 및 기업의 해외진출 확대 지원 분야에서는 정보 규정 및 수요조사, 정부 지원체계 구축(사업아이템 발굴) 등 비파괴검사 해외시장의 확대 추세에 따라 비파괴검사업체의 해외진출 활성화를 위한 제도적인 지원체제 구축이 필 요하다. 3. NDT 기술 및 안전검사문화에 대한 사회적 인식제고 분야에서는 홍보 프로그램 구축, 체험학습 운영, 행사마련, 장관 표창 등 일반 국민에게 비파괴검사의 중요성을 인식시키고 침체된 비파괴분야 종사자의 사기진작을 위한 통해 안 전한 검사문화 환경을 조성할 필요가 있다

461 제2절 정책적 제언 본 연구를 통해 제1차 비파괴검사기술 진흥계획( )의 추진 성과를 종합 분 석하고, 제 2차 비파괴검사기술 진흥계획 수립을 위해 수행한 4대 중점 추진분야 및 12개 세부 추진과제에 대한 진흥계획(안)이 실제로 국내 NDT기술의 진흥과 육성에 기여하기 위해서는 정부 차원의 제도적인 지원과 체계적인 육성 전략이 반드시 뒷 받침되어야만 가능하므로 이를 위한 정책적인 제안을 제시하고자 한다. 1. 제1차 비파괴검사기술 진흥계획 기간 중에 폐지된 비파괴검사기술위원회의 역 할을 대신할 수 있는 NDT 실무추진위원회(가칭) 를 구성하여 비파괴검사기술 의 활용촉진을 위한 NDT 기술 적용범위의 확대를 위한 제도정비, 국제교류 및 기업의 해외진출 확대 지원, NDT 기술 및 안전검사문화에 대한 사회적 인 식을 고양하기 위한 비파괴검사기술인 상 제정 등 범국가적인 NDT 기술 진흥 계획을 수립하고 추진할 것을 제안한다. NDT 실무추진위원회의 구성은 제1차 비파괴검사기술 진흥계획 당시 구성되었 던 것과 비슷한 형태로 정부를 주축으로 산 학 연 전문가를 포함하여 최소 10~15인 정도의 구성이 필요하며, 정기적인 위원회의 활동 및 효율적 운영을 위한 간사기관으로 한국비파괴검사협회의 역할이 필요할 것으로 생각된다. NDT 실무추진위원회의 역할은 기본적으로 매년 당해 년도의 세부 시행계획을 수립하고 전년도의 시행결과를 분석하여 이를 보완하는 형태로 운영되어야 할 것이다. 아울러 매년 과제를 추진함에 있어 초기에 고려하지 못했던 문제점을 파악하고 이를 해결하기 위한 노력을 꾸준히 병행해야 할 것이다. 2. 비파괴검사기술의 연구개발에서는 첨단 NDT 핵심 원천기술 개발, NDT 시스템 및 애로기술 개발, 융합 NDT기술 개발 등에 대해 다음과 같은 정책적 지원이 요 구된다

462 첨단 NDT 핵심 원천기술 개발의 경우는 산업계, 연구계 및 대학원 석ㆍ박사 과정 중심 고급 NDT전문연구양성 프로그램과 유기적인 연계를 갖는 NDT 연구센터 (Center for NDT) 의 설립 운영이 요구된다. - NDT 연구센터는 대학원 석ㆍ박사 과정 중심으로 고급연구인력 교육 프로그램을 운영하며, 중장기 R&D 추진방향과 인력양성 간 유기적 연계를 통하여 상호 시 너지 효과가 극대화 되도록 추진하고자 하는 것이다. - 이를 위해 중장기 대형 R&D 과제 등 기획 단계에서 인력양성 수요를 함께 발굴하고 R&D 단계별 맞춤형 인력양성을 추진함로써 글로벌 경쟁력을 갖춘 혁신적 차세대 원천기술분야의 미래선도 인력의 양성할 수 있을 것이다. 그리고 NDT 시스템 및 애로기술 개발과 융합 NDT기술 개발(대형과제)의 경우는 범 용 및 첨단 NDT장비의 국산화와 RT 로봇 등 첨단 산업분야와의 융합 기술 및 하이브리드 기술 개발, 원전 경년열화관리 기반 구축 등 NT, BT, IT, ST 등 국가 성장 동력 기술을 융합한 차세대형 신개념의 비파괴검사기술을 개발을 위해 지식경제부의 실용화 관련 연구 개발 사업과 연계하여 추진될 수 있도록 범정부 적인 정책적 지원이 필요하다. 3. 비파괴검사 전문인력 양성에서는 고급 NDT 전문인력 양성체계 구축, 기술인력의 교육 훈련체제 강화, 국제표준에 부합하는 기술자격제도 구축 등에 대해 다음과 같 은 정책적 지원이 요구된다. 고급 NDT 전문인력 양성체계 구축 분야에서는 첨단 NDT 핵심 원천기술 개발과 유 기적 연계를 갖기 위해서는 앞서 언급했듯이 NDT 연구센터 를 지정 운영함이 매우 필요하며, 기술인력의 교육 훈련체제 강화를 위해서는 비파괴검사 기술자격 자의 전문성 확보를 위한 체계적인 교육 훈련 시스템의 역할을 할 수 있는 NDT 교육훈련센터 의 설립 운영을 위한 정책적 지원이 필요하다. - 교육훈련센터를 위해서는 비파괴관련 교과목 강좌의 개설을 촉진하기 위한 산 학 연 협력의 팀 티칭 지원체제의 구축 지원이 필요하며, 지정 공과대학 내 비파괴 관련학과에 비파괴검사(진단) 전공과정(트랙)을 설치 운영하도록 유도하는 방안이 마련되어야 한다. 이를 통해 기업이 원하는 교과과정을 패키지한 트랙의

463 도입 및 운영이 가능하며 수요발굴, 계획수립, 교재개발, 현장교육, 강사지원 등 인력양성 전 과정에 기업이 참여함으로써 고용창출, 우수 컨텐츠 개발, 보급 등의 가시적 성과를 창출할 수 있을 것이다. 국제표준에 부합하는 기술자격제도 구축 분야에서는 국제규격(ISO 9712, 17024)에 근거 한 비파괴검사기술자 자격인정(personnel qualification) 및 인증(certification)제도의 국내 도입을 위한 시스템을 구축하고, 인증기관(National Certification Body;NCB) 및 인정 기관(Qualification Body; QB), 시험센터(Authorized Examination Center;AEC), 교육 센터(Training Center, TC)를 설립 운영하여 국제상호인증이 가능한 비파괴검사기 술 자격자를 배출할 수 있는 정책적 지원이 필요하다. - 현재 지식경제부 기술표준원의 지원사업으로 비파괴검사 전문요원(ISO 9712) 자격 인정 시스템 도입이 추진 중이며 이를 위해 4개 기관(한국산업기술시험원, 한국인 정원, 한국비파괴검사학회, 한국비파괴검사협회)가 참여하고 있다. 그러나 아직 지 원규모가 미미하여 충분하지 못한 상태이므로 이를 체계적으로 뒷받침하고 지원할 수 있는 방안을 강구하여 시행함이 가시적 효과를 창출함에 있어 효과적일 것으로 판단된다. 특히 한국비파괴검사학회에서 추진 중인 CB(인증기관)와 시험센터 구축 및 한국비파괴검사협회에서 추진 중인 교육센터의 설립에 보다 적극적인 지원방안 이 요구되는 시점이다. 4. 비파괴검사산업의 기반강화에서는 방사선비파괴검사 작업환경의 종합개선, 기 관 단체 육성 및 네트워크 구축, 비파괴검사 정보시스템의 구축 등에 대해 다 음과 같은 정책적 지원이 요구된다. 비파괴검사 안전기술 개발사업 추진(제도개선, 기술개발, 안전문화 확산) 등 극도로 열악한 방사선작업환경의 근본적인 개선을 통해 방사선안전문화를 확 산하고 방사선피폭을 최소화 할 수 있는 방사선비파괴검사 신기술 개발과 산 업적 적용 을 위한 중장기적인 연구 과제 수행을 위한 정책적 지원이 요구된다. - 현재 원자력안전위원회에는 방사선안전기술개발사업이 있으므로 여기에서 비파괴 검사 분야에 적합한 개선과제를 조사 선정하여 이를 중장기적인 관점에서 적극 적으로 시행하는 방안이 효과적이고 가장 손쉬운 방안이 될 수 있을 것이다

464 마지막으로 현재 국내의 비파괴검사기술은 선진국에 비해 낙후되어 있고 기 술수준과 역량도 매우 뒤떨어져 있다. 이를 개선하기 위해서는 우선 국내에 서 비파괴검사의 적용분야를 확대하고 다양화함으로써 기술의 신뢰성을 증 대시킬 필요가 있다. 이를 위해서는 NDT기술의 진흥과 체계적인 발전을 위해 연구기관 및 관련 단체(협회 학회) 지원 육성을 통한 제도적 인프라를 확충과 선진화된 국가 정보화 체계, 인프라 및 NDT 산업경험을 바탕으로 현장 파급 효과가 큰 정보기술의 기반구축이 필요하며, 정보기술을 활용한 온라인 (On-line) 기반과 오프라인(Off-line)을 통합 연계한 NDT기술통합네트워크의 구축 과 운영을 위한 정책적 지원이 요구된다

465 참 고 서 지 1. 비파괴검사기술의 진흥 및 관리에 관한 법, 시행령 및 시행규칙 2. 엔지니어링기술진흥법, 시행령 및 시행규칙 3. 원자력법 시행령, 시행규칙 및 고시 등 3. 한국비파괴검사진흥협회, 비파괴검사 안전체계 구축에 관한 연구, 한국비파괴검사협회, 비파괴검사기술 진흥계획 수립을 위한 연구, 과학기술부 비파괴검사기술 진흥계획(2007~2011), 한국과학기술정보연구원, 비파괴검사기술 동향과 국내현황, BBC Research, 미국의 NDT시장조사 보고서, 야노경제연구소, 2008년, 일본 비파괴검사 시장의 현상과 장래전망, Global Industry Analyst Inc, 세계의 비파괴검사 장비시장, Technical Insights Inc, 비파괴검사에 관한 새로운 동향, 한국비파괴검사협회, 비파괴검사기술의 국제상호인증체제 구축방안 연구, 한국비파괴검사협회, 비파괴검사의 해외진출 현황과 전망, 한국비파괴검사협회, 비파괴검사 실태조사 보고서,