침투탐상시험에 이용되는 원리는?
- 화학반응
- 원심력
- 관성
- 모세관현상
정답과 해설 보기
정답 ④ · 문제는 침투탐상시험의 기본 원리를 묻는다. 침투탐상시험은 결함 내부로 침투액이 스며드는 모세관 현상을 이용하여 표면 개방형 불연속을 검출하는 물리적 원리로 작동한다.
침투탐상시험은 결함 내부로 침투액이 스며드는 모세관 현상을 기본 원리로 이용한다.
개념 한 쪽
침투비파괴검사기능사 적심성 — 접촉각·모세관 현상
침투탐상시험에서 침투액이 균열 내부로 스며드는 능력은 적심성이라고 부른다. 이 적심성은 접촉각과 표면장력, 모세관 현상 등의 물리적 상호작용으로 설명되며, 침투성 판단의 핵심 키워드는 접촉각과 표면장력이다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「적심성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 기본 원리 판별 | 1 | 침투의 물리적 원리로 모세관과 표면장력·적심성을 고르는 능력 |
| 접촉각과 적심성 관계 | 1 | 접촉각 크기와 적심성의 상관관계를 판단하는 능력 |
| 모세관 변수 식별 | 1 | 모세관 상승 높이에 영향을 주는 변수를 식별하는 능력 |
뜻
적심성은 액체가 고체 표면을 얼마나 잘 적시는지를 뜻하며, 영어로는 wettability라 한다. 접촉각(contact angle)이 작을수록 액체는 표면 위에서 넓게 퍼지며 적심성이 양호하다고 본다. 접촉각이 90도 미만이면 적심성이 좋고, 0도에 가까울수록 최상이다.
침투탐상시험의 기본 물리 원리는 모세관 현상(capillary action)이다. 좁은 틈이나 균열에서는 표면장력과 접촉각의 상호작용으로 액체가 중력에 항하여 올라가거나 스며드는 현상이 발생하며, 이 현상이 침투액의 결함 침투를 가능하게 한다.
표면장력(surface tension)은 액체가 표면적을 최소화하려는 성질로 침투성에 영향을 준다. 침투액은 표면장력이 낮고 접촉각이 작도록 조성되어 균열 내부로 잘 퍼지게 한다. 반대로 표면장력이 큰 액체는 접촉각이 커져 퍼지지 않으므로 침투성이 떨어진다.
모세관 상승 높이(h)는 Jurin의 법칙으로 표현되며 표면장력, 접촉각, 액체 밀도, 관 지름(또는 틈의 크기)에 의해 결정된다. 관의 길이는 상승 높이의 결정 변수에 포함되지 않으며, 관 길이가 짧으면 단지 물이 끝까지 차오르는 경계 조건만 설정한다.
적심성 관련 문제에서는 접촉각의 크기와 적심성의 반비례 관계를 우선 검토한다. 따라서 선택지에 접촉각이 작을수록 또는 표면장력이 낮을수록 침투성이 좋아진다는 표현이 있으면 정답 후보로 판단한다.
예제
문제에서 '침투액이 균열 속으로 스며드는 원리'를 묻는다면 모세관 현상과 함께 '표면장력'과 '적심성(접촉각)'을 연결하여 정답을 고른다. 예를 들어 접촉각이 10°, 45°, 90°인 보기가 주어지면 접촉각이 가장 작은 10°를 선택하여 적심성이 가장 우수함을 판단한다. 또한 관의 길이가 상승 높이에 영향을 준다는 보기는 Jurin의 법칙과 배치되므로 오답으로 처리한다.
대표 기출 3문항
침투액의 침투성은 탐상면에 대하여 어떤 물리적 현상을 이용한 것인가?
- 밀도와 끓는점
- 점성
- 표면장력과 적심성
- 상대적 무게
정답과 해설 보기
정답 ③ · 이 문제는 침투액이 시험면으로부터 침투하는 물리적 원리를 묻고 있다. 침투현상은 액체의 표면장력과 적심성에 의해 모세관 작용으로 좁은 틈이나 균열 내부로 스며드는 현상이다.
침투액의 균열 내 침투 현상은 표면장력과 적심성에 의해 발생하는 물리적 원리이다.
침투액의 침투성은 침투탐상시험에서 어떤 물리적 현상을 이용한 것인가?
- 습도와 끊는점
- 압력과 대기압
- 표면장력과 적심성
- 원자번화 밀도차
정답과 해설 보기
정답 ③ · 문항은 침투액의 침투성이 어떤 물리적 현상에 기인하는지 묻고 있다. 침투는 모세관 현상으로 일어나며 이는 액체의 표면장력과 접촉각 등 적심성의 상호작용으로 설명된다.
침투액의 침투성은 표면장력과 적심성(모세관 현상)에 의해 결정된다.
자주 묻는 물음
- 적심성은 무엇을 의미하나?
- 적심성은 액체가 고체 표면을 얼마나 잘 적시는지를 나타내는 성질이며 접촉각이 작을수록 적심성이 좋다고 본다.
- 침투액이 균열 내부로 잘 들어가도록 하기 위한 물리적 조건은 무엇인가?
- 침투액은 표면장력이 낮고 접촉각이 작아 모세관 현상에 의해 좁은 틈으로 잘 스며들게 설계되어야 한다.
- 모세관 상승 높이에 직접 관계하지 않는 인자는 무엇인가?
- 관의 전체 길이는 모세관 상승 높이를 결정하는 변수에 포함되지 않으며 단지 경계 조건으로서 높이가 관 길이보다 클 때의 한계를 설정할 뿐이다.
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