2011-0021199 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
제 출 문 교육과학기술부 장관 귀하 이 보고서를 2011년도 원자력정책연구사업 제2차 비파괴검사기술 진흥계획 수립을 위한 연구 의 최종 보고서로 제출합니다. 2012. 01. 06 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
보고서 요약서 과제고유번호 2011-0021199 해 당 단 계 연 구 기 간 2011. 07. 07-2012. 01. 06 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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 -
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 20 1. 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 31 1. 비파괴검사업체 현황 2. 비파괴검사 발주업체 현황 3. 비파괴검사 장비현황
4. 비파괴검사 연구개발 현황 5. 국내 인력현황 분석 6. 국내 비파괴검사기술 동향과 전망(종합) Ⅱ. 선진 외국의 비파괴검사 기술현황과 동향 62 1. 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 117 1. 1차 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 136 1. 초음파 2. 적외선 열화상 3. 전자기 4. 음향방출 5. 광응용 6. 구조 건전성 상시감시(SHM) 7. 방사선 및 그 외 첨단기술
Ⅲ. 신규 추진과제 270 1. 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 307 1. 기술 활용촉진 부문 추진배경 2. 1차 진흥계획에서의 기술 활용촉진 추진성과 Ⅱ. NDT기술적용 범위 확대를 위한 제도정비 310 1. 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 326 1. NDT업체의 해외진출 현황 2. 향후 NDT업체의 해외진출 전망 3. NDT 해외시장 활성화를 위한 선결과제 4. 중점(신규) 추진계획 Ⅳ. NDT기술 및 안전검사문화에 대한 인식제고 334 1. NDT기술의 국내 적용현황 2. 추진목표 및 개선방향 3. 중점(신규) 추진계획
<제 5 장> 비파괴검사의 전문인력 양성 Ⅰ. 추진배경 및 1차 진흥계획에서의 추진성과 341 1. 인력양성부문 추진배경 2. 1차 진흥계획에서의 전문 인력양성 추진성과 Ⅱ. 전문인력 양성 현황 및 전망 344 1. 고급 비파괴검사 전문인력 양성체계 구축 2. 기술인력의 교육훈련 체제 강화 3. 글로벌 스탠더드에 부합하는 기술자격제도 구축 Ⅲ. 중점(신규) 추진계획 365 1. 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 373 1. 산업기반강화 부문 추진배경 2. 1차 진흥계획에서의 산업기반강화 추진성과 Ⅱ. 방사선작업환경의 종합개선 376 1. 국내 방사선작업현황 2. 국내 방사선작업의 문제점 3. 중점(신규) 추진계획
Ⅲ. 기관 단체 육성 및 협력 네트워크 구축 386 1. 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 395 1. 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 405 1. 비전 및 목표 2. 중점추진과제 3. 추진전략 Ⅱ. 부문별 진흥계획 410 1. 비파괴검사의 연구개발 2. 비파괴검사기술의 활용ㆍ촉진 3. 비파괴검사의 전문인력양성 4. 비파괴검사산업의 기반강화 Ⅲ. 소요재원 437 1. 소요재원 2. 기대효과 3. 연도별 추진계획
<제 8 장> 결언 및 정책적 제언 Ⅰ. 결언 443 Ⅱ. 정책적 제언 446 참고서지 450 별 지 451 1. 1차 진흥계획에서의 연구개발 추진현황 상세 2. 연구개발 수요조사 과제 목록 3. 비파괴검사업 등록업체 현황
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 -
[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) 790-797) 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 189 - xviii -
[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) 25 3 - xix -
[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 390 - xx -
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 35 1 - xxi -
<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 -
<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 72 3 - xxiii -
<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(www.ndtis.kr) 메인화면 397 <그림 6-5> 비파괴검사자 경력관리시스템(http://ems.ndtis.kr) 메인화면 79 3 <그림 6-6> 일시적사용장소 신고시스템(http://ers.ndtis.kr) 메인화면 89 3 <그림 6-7> 비파괴검사자 온라인 교육시스템(www.ndtedu.kr) 메인화면 398 <그림 6-8> 방사선작업종사자 온라인교육시스템(http://rndt.ndtis.kr) 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(www.ndtis.kr) 435 <그림 7-4> NDT 종합정보시스템 구축개념도 435 - xxiv -
제 Ⅰ 장 서 론 제1절 비파괴검사기술 진흥계획 수립의 배경 제2절 비파괴검사기술의 의의와 중요성 제3절 제1차 NDT기술 진흥계획의 성과분석 - 1 -
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. - 3 -
- 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 -
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 2005. 3. 비파괴검사기술진흥계획 수립을 위한 근거법령 마련 - 비파괴검사기술의 진흥 및 관리에 관한 법률 제정 및 공포 2006. 12. 제1차 비파괴검사기술진흥계획( 07~11) 수립 및 시행 - 2차에 걸친 심층기획연구 실시(한국비파괴검사협회 및 KISTEP) - 공청회 개최(2006. 8) 2011. 7. 제2차 비파괴검사기술진흥계획 수립을 위한 연구 착수 - 연구수행 기관(한국비파괴검사협회) - 실무위원회 및 유관기관 협력체계 구축(협회, 학회 및 한국연구재단) 2011. 10. 7. 기획회의 개최(산 학 연 전문가 20명) - 분야별 연구자, 자문위원 및 연구재단 등 2011. 10. 27. 공청회 개최 - 산 학 연 및 대국민 의견수렴 - 5 -
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. - 6 -
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. - 7 -
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 -
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. - 9 -
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 - 10 -
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. - 11 -
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 - 12 -
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. - 13 -
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. - 14 -
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 - 15 -
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 - 16 -
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 - 17 -
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 - 18 -
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. - 19 -
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 - 20 -
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 - 21 -
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 - 22 -
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 (www.atomxport.com)이며 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) - 23 -
- 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 - 24 -
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 - 2010년 4월부터 5년 과제로 지식경제부 기술표준원으로부터 "전문요원 (ISO/IEC 17024) 인정기반 및 비파괴검사 전문요원(ISO 9712) 자격인정 시스템 도입"의 과제를 수행중임. - 25 -
- 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 - 26 -
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(www.ndtis.kr) 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 - 27 -
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. - 28 -
제 II 장 국내ㆍ외 비파괴검사 기술현황과 산업동향 제1절 국내 비파괴검사 기술현황과 산업동향 제2절 선진 외국의 비파괴검사 기술현황과 동향 - 29 -
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 56 73 78 78 35 49 38 2 48 3 <그림 2-1> 전체 업체별 NDT 검사방법 분포도 - 31 -
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 2011 58 10 31 8 2 109 2010 57 8 28 6 2 101 2009 40 5 25 2 0 72 2008 37 4 24 2 0 67 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 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 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 - 32 -
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%) 5,654 2009년 1,538(30.9%) 1,678(33.7%) 1,757(35.3%) 4,973 2008년 1,295(28.3%) 1,315(28.7%) 1,966(42.9%) 4,576 2005년 843(28.8%) 830(28.3%) 1,257(42.9%) 2,930 1999년 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 528 350 557 539 101 142 2,217(59.4%) 산업기사 159 108 119 125 10 9 530(14.2%) 기능사 291 201 215 175 39 29 950(25.3%) 합계 978 659 891 839 150 180 3,734(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. - 33 -
[표 2-6] NDT업체 비파괴검사자의 기술자격 보유 현황(2009) 구 분 RT UT MT PT ECT LT 계(명) 기사 113 130 309 400 56 109 1,117(22.3%) 산업기사 97 134 274 424 7 6 942(18.8%) 기능사 1,181 669 916 120 40 19 2,945(58.9%) 합계 1,391 1,499 1,499 944 103 134 5,004(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) 1985 8 - - 756-1992 18 440 57,796 - - 1993 18-47,927 1,955 24 1994 27 743 48,826 2,092 23 1995 31 922 61,839 2,966 21 1996 30 1,020 86,452 3,573 24 1997 31 534 71,662 3,610 20 1998 32 1,003 69,773 2,968 24 1999 30 663 69,788 2,930 24 2000 30 1,012 97,678 3,225 30 2001 33 1,362 81,426 3,218 43 2002 33-109,288 2,746 39 2003 35-149,707 3,163 47 3004 33-145,031 3,355 43 2005 - - - 3,727-2006 37-180,453 3,415 53 2007 43-249,692 4,365 57 2008 56-325,640 4,973 65 2009 60-401,259 5,717 71 2010 - - 431,589(예상) 5,891 (73) - 34 -