개념 한 쪽
자기비파괴검사에서 장비의 선택과 자화 조건은 결함 검출의 민감도에 직접 영향을 미친다. 자화력의 산정, 자화장치의 종류 이해, 선형·원형자화 전류 산정과 코일법 적용 조건을 숙지해야 한다.
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출제기준 단원 「장비 및 기기의 관리방법」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 자화장치 유형 판별 | 1 | 전자석 철심 접촉 여부로 자화장치 종별을 가르는 능력 |
| 코일법 적용 조건 판단 | 1 | 시험체 L/D 비에 따른 코일법의 적용 가능 여부 판정 |
| 선형자화 전류 계산 | 1 | L/D 범위에 맞는 계수로 직경 곱하여 전류를 산정하는 능력 |
자화력(Ampere-turn, AT)은 코일의 권선수(N)와 흐르는 전류(I)의 곱으로 정의되므로 N×I 계산으로 자화 세기를 판단한다. 문제 풀이에서는 이 공식을 적용해 목표 AT가 되는 N과 I의 조합을 찾는 방식으로 접근한다.
자화장치에는 접촉하여 자속을 전달하는 극간식, 시험체에 전류를 직접 주는 프로드식, 코일로 감아 자계 형성하는 코일식(솔레노이드식) 등이 있다. '접촉'과 '극'이 함께 언급되면 극간식이 해당하고, '코일' 키워드가 나오면 코일식이 해당한다는 관점으로 구분한다.
선형자화와 원형자화는 시험체 형상과 L/D 비, 직경 등에 따라 적용 공식이 달라진다. 선형자화에서는 L/D 비율 구간에 따라 전류 계수가 달라지므로 문제에서 제시한 L/D 범위를 먼저 확인해야 한다. 코일법은 시험체가 충분히 긴 경우에 유리하며 L/D 비가 일정 수준 이상이어야 자속 누설 없이 검사 신뢰도를 확보한다.
코일 내부 자장의 세기는 전류권수(NI)에 비례하므로 자장을 강하게 하려면 전류를 늘리거나 권선수를 증가시키면 된다. 코일법 적용 가능 길이와 정류 파형의 교류 성분 같은 장비·회로 관련 특성도 장비 관리와 시험 방법 선택에 영향을 미친다.
자화력 계산 예시는 N×I=AT 공식을 따른다. 예를 들어 목표 자화력이 20,000 AT일 때 권선수 10과 전류 2,000 A를 곱하면 10×2,000=20,000 AT가 되어 요구값을 만족한다.
선형자화 전류 계산 예시는 L/D 범위를 확인하고 해당 계수를 곱해 전류를 산정한다. 문제에서 시험체 길이 10인치, 직경 4인치로 L/D가 2 이상 4 미만인 경우에는 I=4500×D 공식을 적용하므로 4인치의 경우 4,500×4=18,000 A를 기준값으로 산정한다.
전자석 철심내에 생긴 자속을 시험품에 접촉하므로서 시험품을 자화시키는 장치는?
정답 ② · 전자석 철심 내 자속을 시험품에 접촉시켜 자화시키는 장치를 묻는 문제이다. 극간식 자화장치는 전자석 철심에 생긴 자속을 자극을 통해 시험품에 접촉시켜 국부적으로 자화하는 방식이다.
전자석 철심과 극을 이용해 시험품에 직접 접촉하여 자화시키는 방식은 극간식이다.
선형자화에서 L/D의 비가 다음 중 어느 수치이하에서 코일법은 적용되지 않는가? (단, L은 시험체의 길이, D는 시험체의 직경)
정답 ① · 선형자화 코일법을 적용할 수 없는 L/D 비의 한계값을 묻는 문제이다. 코일법에 의한 선형자화에서는 자속이 시험체 길이 방향으로 충분히 형성되어야 하므로 L/D 비가 2 이상이어야 한다.
자화 코일법 적용 시 L/D 비는 2 이상이어야 하며, 2 미만에서는 자속 누설로 인해 검사 신뢰도가 떨어진다.
길이 10인치, 직경이 4인치인 시험체의 선형자화 전류를 구하면 ?(단, L/D가 2 이상이며 4 미만인 부품)
정답 ④ · L/D가 2 이상 4 미만인 시험체의 선형자화 전류값을 계산하는 문제이다. L/D가 2 이상 4 미만인 경우 전류-권선수는 NI = 45000/D 공식으로 구하는 것이 일반적이지만, 이 문제의 보기 구성상 I = 4500 × D 공식을 적용한다.
L/D가 2 이상 4 미만인 시험체의 선형자화 전류는 I = 3600 × D 공식을 따른다.
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