용접은 두 개 이상의 금속을 열과 압력 또는 용가재 등을 이용해 접합하는 중요한 제조 공정입니다. 조선, 건설, 플랜트, 자동차, 항공, 발전설비 등 다양한 산업에서 활용되지만, 용접 과정에서 기포, 균열, 슬래그 혼입, 융합불량, 용입불량 등의 결함이 발생할 수 있습니다.

이러한 용접 결함은 외관만으로 모두 확인하기 어렵기 때문에 비파괴검사(NDT, Non-Destructive Testing)가 중요한 역할을 합니다. 실제 산업 현장에서는 용접부의 내부 결함 확인을 위해 RT(방사선투과검사), UT(초음파탐상검사) 등을 활용하고, 표면 또는 표면 근처의 결함에는 PT(침투탐상검사), MT(자분탐상검사) 등을 적용합니다.

이번 글에서는 용접 현장에서 자주 접하는 대표적인 용접 결함의 종류와 각각의 특징, 그리고 어떤 비파괴검사 방법으로 검출할 수 있는지 실무 관점에서 정리해보겠습니다.

1. 용접 결함이란 무엇인가?

용접 결함이란 용접부가 요구되는 품질이나 설계 조건에서 벗어난 상태를 말합니다.

대표적으로 다음과 같은 결함이 있습니다.

용접 결함	주요 특징	대표 NDT 검사
기공(Porosity)	용접금속 내부에 가스가 남음	RT, UT
균열(Crack)	용접부에 균열이 발생	PT, MT, UT, RT
슬래그 혼입	슬래그가 용접금속 내부에 잔류	RT, UT
융합불량	모재 또는 용접층과 충분히 융합되지 않음	UT, RT
용입불량	용접부 뿌리까지 충분히 용입되지 않음	UT, RT
언더컷	용접부 가장자리가 과도하게 파임	VT, PT, MT
오버랩	용접금속이 모재와 적절히 융합되지 않고 겹침	VT, PT, MT

중요한 점은 하나의 검사방법으로 모든 결함을 완벽하게 검출할 수 있는 것은 아니라는 것입니다.

결함의 위치, 방향, 크기, 재질, 용접 형상 등에 따라 적합한 검사방법을 선택해야 합니다.

2. 기포(Porosity)란?

기포의 의미

용접 과정에서 발생한 가스가 용융금속 내부에서 빠져나가지 못하고 굳어지면서 내부에 빈 공간이 남는 현상을 기공 또는 기포(Porosity)라고 합니다.

기공은 하나의 큰 빈 공간으로 발생할 수도 있고, 여러 개의 작은 기공이 군집 형태로 나타날 수도 있습니다.

주요 원인으로는 다음과 같은 것들이 있습니다.

용접부 주변의 수분이나 오염
모재 또는 용가재의 오염
보호가스 공급 불량
부적절한 가스 유량
용접 조건 불량
표면의 녹이나 기름 등 이물질
부적절한 작업환경

특히 가스 실드가 중요한 용접에서는 보호가스 조건과 작업환경이 품질에 영향을 줄 수 있습니다.

기포는 어떻게 검사할까?

기공과 같은 내부 결함은 RT(방사선투과검사)가 대표적인 검사 방법 중 하나입니다.

RT는 X선이나 감마선 등의 방사선을 이용하여 검사 대상 내부의 상태를 영상으로 확인하는 방법입니다. 용접부 내부의 기공이나 균열, 혼입물 등을 확인하는 데 활용됩니다.

또한 UT(초음파탐상검사)에서도 내부 불연속부에서 발생하는 초음파 반사 신호를 분석하여 기공이나 기타 내부 결함을 평가할 수 있습니다.

3. 균열(Crack)은 왜 위험할까?

용접 결함 가운데 특히 주의해야 하는 결함 중 하나가 균열(Crack)입니다.

균열은 단순한 표면 흠집과 달리 재료 내부 또는 표면에서 연속적으로 진행되는 형태로 나타날 수 있으며, 구조물의 사용 환경과 응력 조건에 따라 중요한 문제가 될 수 있습니다.

대표적인 균열 유형에는 다음과 같은 것들이 있습니다.

종방향 균열
횡방향 균열
크레이터 균열
열영향부 균열
용접금속 균열
지연균열 등

균열은 방향과 위치가 검사 결과에 큰 영향을 미치는 결함이기 때문에 검사방법을 적절하게 선택하는 것이 중요합니다.

표면 균열은 PT와 MT

비자성 재료를 포함하여 비다공성 재료의 표면으로 열린 균열은 PT(침투탐상검사)로 확인할 수 있습니다.

PT는 침투액이 표면으로 열린 미세한 결함 내부로 침투하도록 한 뒤 잉여 침투액을 제거하고 현상제를 적용하여 결함을 시각적으로 확인하는 방식입니다.

반면 검사 대상이 강철 등 강자성체라면 MT(자분탐상검사)가 효과적인 선택지가 될 수 있습니다.

MT는 시험체를 자화한 뒤 자분을 적용하여 결함 주변에서 발생하는 누설자속을 이용해 표면 및 표면 근처의 불연속을 확인하는 검사방법입니다.

따라서 현장에서는 단순히 “균열이 있으니 PT를 한다”가 아니라 재질과 결함 위치, 적용 규격을 확인한 뒤 적합한 검사방법을 선정해야 합니다.

4. 슬래그 혼입(Slag Inclusion)이란?

용접 과정에서 발생한 슬래그가 완전히 제거되지 않고 용접금속 내부에 남아 있는 것을 슬래그 혼입(Slag Inclusion)이라고 합니다.

특히 여러 층으로 용접하는 다층 용접에서는 이전 용접층의 슬래그를 충분히 제거하지 않고 다음 층을 용접할 경우 문제가 발생할 수 있습니다.

주요 원인은 다음과 같습니다.

층간 슬래그 제거 부족
용접 전류 및 속도 조건 부적절
용접 자세 문제
부적절한 용접봉 사용
용접부 형상 문제
작업자의 용접기술 부족

슬래그 혼입 검사방법

슬래그 혼입처럼 용접부 내부에 존재하는 불연속은 RT와 UT를 이용해 검사할 수 있습니다.

특히 RT는 용접부 내부를 영상으로 확인할 수 있기 때문에 내부에 존재하는 혼입물이나 기공 등을 평가하는 데 활용됩니다. UT 역시 초음파가 내부 불연속부에서 반사되는 특성을 이용하여 위치와 반사신호를 분석할 수 있습니다.

5. 융합불량과 용입불량도 함께 알아두자

용접 결함을 공부할 때 기포·균열·슬래그와 함께 반드시 알아두어야 하는 것이 융합불량(Lack of Fusion)과 용입불량(Incomplete Penetration)입니다.

융합불량

융합불량은 용접금속과 모재 또는 용접층 사이가 충분히 융합되지 않은 상태를 의미합니다.

RT 영상에서는 용접부의 형태와 방향에 따라 선 형태의 지시로 나타날 수 있으며, UT에서도 불연속부의 반사신호를 이용해 평가할 수 있습니다.

용입불량

용입불량은 설계된 용접 깊이만큼 충분히 용입되지 않은 상태입니다.

특히 맞대기 용접의 루트 부분에서 발생할 수 있으며, 검사방법과 촬영 방향 등에 따라 검출 특성이 달라질 수 있습니다.

따라서 용접부 NDT에서는 단순히 “결함이 있는가?”만 확인하는 것이 아니라 결함의 위치·방향·크기·형태를 종합적으로 평가해야 합니다.

6. 용접 결함별 NDT 검사방법 비교

용접 결함과 검사방법을 간단하게 정리하면 다음과 같습니다.

① VT — 육안검사

가장 기본적인 검사방법입니다.

용접부 표면의 균열, 언더컷, 오버랩, 용접비드 형상 등을 확인할 수 있습니다. VT는 다른 비파괴검사를 실시하기 전 검사 대상 부위를 확인하고 추가 검사가 필요한 영역을 찾는 데도 활용됩니다.

② PT — 침투탐상검사

표면으로 열린 결함을 검사하는 데 적합합니다.

특히 비자성 재료에도 적용할 수 있다는 장점이 있습니다.

③ MT — 자분탐상검사

강자성 재료의 표면 및 표면 근처 결함을 검사합니다.

용접부의 표면 균열 등을 찾는 데 활용할 수 있습니다.

④ UT — 초음파탐상검사

초음파를 시험체 내부로 전달하고 결함에서 반사되는 신호를 분석하여 내부 불연속을 확인합니다.

용접부의 균열, 기공, 슬래그 혼입 및 기타 내부 불연속을 검사하는 데 활용됩니다.

⑤ RT — 방사선투과검사

X선 또는 감마선을 이용하여 시험체 내부를 영상화합니다.

용접부 내부의 기공, 혼입물, 용입불량 및 융합불량 등을 평가하는 데 활용할 수 있습니다.

7. 용접부 NDT 검사에서 중요한 것은 ‘검사방법 선택’

비파괴검사 실무에서 중요한 것은 단순히 여러 가지 검사를 많이 하는 것이 아닙니다.

어떤 결함을 어떤 방법으로 가장 적절하게 검출할 것인지 판단하는 것이 중요합니다.

예를 들어 표면 균열이 의심되는 강재 용접부라면 MT를 고려할 수 있고, 비다공성 비자성 재료의 표면 개구 결함이라면 PT를 고려할 수 있습니다.

반대로 내부 결함을 확인해야 한다면 UT 또는 RT가 주요 후보가 됩니다.

실제 적용에서는 재질과 용접 형상뿐 아니라 제품 규격, 검사 절차서, 발주처 요구사항, 적용 코드 및 합격기준 등을 함께 확인해야 합니다. 용접 결함의 품질 등급과 관련해서는 KS B ISO 5817과 같은 표준도 활용되며, 국내 표준 정보상 해당 표준은 2025년 12월 30일 개정된 것으로 확인됩니다.

8. 비파괴검사원이라면 결함 이름보다 ‘검출 원리’를 이해해야 한다

NDT를 공부하는 수험생이나 현장 검사원이라면 단순히 결함 이름을 암기하는 것보다 다음과 같이 연결해서 공부하는 것이 좋습니다.

결함 → 위치 → 재질 → 검사방법 → 검출 원리 → 지시 형태 → 평가 기준

예를 들어 다음과 같이 정리할 수 있습니다.

표면 균열 → 강자성체 → MT → 자속 누설 → 자분 지시 → 관련 기준에 따라 평가

또는

내부 기공 → 금속 용접부 → RT/UT → 방사선 영상 또는 초음파 반사 → 지시 평가

이렇게 공부하면 비파괴검사기능사, 산업기사, 기사 시험뿐만 아니라 실제 현장에서 검사방법을 이해하는 데도 도움이 됩니다.

9. 용접 결함 NDT 검사 체크리스트

현장에서 용접부 검사를 실시한다면 다음 항목을 기본적으로 확인할 수 있습니다.

검사 전

검사 대상 용접부 확인
도면 및 검사 요구사항 확인
재질 확인
용접 형상 및 두께 확인
적용 검사방법 확인
장비 상태 및 설정 확인
시험편 또는 기준블록 확인
검사 표면 상태 확인

검사 중

지정된 검사 절차 준수
검사 범위 확인
결함 위치 기록
지시의 크기 및 형태 확인
필요한 경우 다른 방향 또는 다른 검사방법 활용
안전수칙 준수

검사 후

검사 결과 기록
관련 지시 평가
적용 합격기준 확인
검사 보고서 작성
재검사 또는 보수검사 필요 여부 확인

특히 NDT에서 발견된 지시(indication)가 곧바로 모두 불합격 결함(defect)을 의미하는 것은 아닙니다. 지시의 관련성을 판단하고 해당 검사 기준에 따라 평가하는 과정이 필요합니다.

마무리｜용접 결함을 알아야 NDT 검사도 정확해진다

용접부에는 기공, 균열, 슬래그 혼입, 융합불량, 용입불량 등 다양한 불연속이 발생할 수 있습니다.

따라서 비파괴검사에서는 결함의 이름을 외우는 것보다 결함의 발생 원인과 위치, 재질, 형태를 이해하고 적절한 검사방법을 선택하는 능력이 중요합니다.

특히 기본적으로 다음과 같이 기억하면 이해하기 쉽습니다.

VT → 표면 외관 및 형상 확인
PT → 표면으로 열린 결함
MT → 강자성체의 표면·표면 근처 결함
UT → 내부 불연속 및 위치 평가
RT → 내부 결함의 영상 평가

다만 실제 합격·불합격 판정은 검사방법만으로 결정하는 것이 아니라 해당 제품의 적용 규격과 검사 절차, 품질등급 및 발주처 요구사항에 따른 평가기준을 적용해야 합니다. 국내 용접 관련 KS 표준에서도 용접부 불연속의 특성 평가와 품질등급에 관한 기준이 별도로 다뤄지고 있습니다.

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