용접 불량의 모든 것: 크랙, 기공, 언더컷 등 6대 결함의 원인과 해결책

겉보기에는 매끈하고 튼튼해 보이는 용접부. 하지만 그 속에는 구조물 전체를 붕괴시킬 수 있는 치명적인 결함이 숨어있을지 모릅니다. 용접 검사는 단순히 잘 붙었는지 확인하는 절차를 넘어, 보이지 않는 위험을 찾아내고 사람들의 안전을 지키는 가장 중요한 과정입니다.

이 글에서는 용접의 품질을 저해하고, 안전을 위협하는 6가지 대표적인 용접 결함(불량)의 종류와 그 발생 원인을 심도 있게 파헤쳐 보고자 합니다. 마치 의사가 증상을 보고 병의 원인을 진단하듯, 각 결함의 특징을 이해하면 자신의 용접 습관을 개선하고 더 높은 수준의 결과물을 만들어낼 수 있을 것입니다.

[6가지 대표적인 용접 결함(크랙, 기공, 언더컷, 오버랩, 슬래그 혼입, 비드 불량)의 실제 사진 또는 선명한 그림을 나란히 보여주는 비교 이미지]

용접의 6대 재앙: 치명적인 결함의 종류와 원인

1. 크랙 (Crack, 균열): 가장 위험한 적신호

- 어떤 결함인가: 용접부나 그 주변에 머리카락처럼 가느다란 금이 가는 현상으로, 가장 치명적인 결함입니다.

- 왜 생기는가: 용접 후 급격한 냉각, 잘못된 용접 재료 선택, 혹은 모재 자체의 문제 등 복합적인 원인으로 발생합니다.

- 왜 위험한가: 작은 균열이라도 한번 발생하면, 구조물에 힘이 가해질 때마다 그 틈이 점점 벌어져 결국에는 갑작스러운 파괴로 이어질 수 있습니다. 발견 즉시 반드시 제거하고 재작업해야 합니다.

2. 기공 (Porosity, 구멍): 강도를 약화시키는 스펀지

- 어떤 결함인가: 용접 금속 내부에 작은 공기구멍이 생기는 현상입니다.

- 왜 생기는가: 모재 표면의 녹, 기름, 수분 등 오염물질이 용접 열에 의해 가스로 변하면서 쇳물 밖으로 빠져나오지 못하고 내부에 갇힐 때 주로 발생합니다. 보호가스가 부족하거나 바람이 많이 부는 환경도 원인이 됩니다.

- 왜 위험한가: 마치 스펀지처럼 내부에 빈 공간이 많은 금속은 당연히 밀도가 낮아져 강도가 약해집니다. 또한, 이 구멍들을 시작점으로 부식이 빠르게 진행될 수 있습니다.

3. 언더컷 (Undercut): 응력을 집중시키는 날카로운 홈

- 어떤 결함인가: 용접 비드의 가장자리가 원래 금속(모재)보다 더 깊게 파이는 현상입니다.

- 왜 생기는가: 너무 높은 전류, 너무 빠른 용접 속도, 또는 부적절한 토치 각도로 인해 모재의 가장자리만 과도하게 녹아내릴 때 발생합니다.

- 왜 위험한가: 날카롭게 파인 홈 부분에 힘이 집중되어, 아주 작은 충격에도 그 부분을 시작으로 균열이 발생하거나 부서지기 쉽습니다.

4. 오버랩 (Overlap): 겉으로만 붙어있는 위장 결함

- 어떤 결함인가: 녹은 쇳물이 모재에 충분히 녹아들지 못하고, 단순히 겉에 겹쳐져 흘러내린 것처럼 보이는 현상입니다.

- 왜 생기는가: 너무 낮은 전류로 인해 모재가 충분히 녹지 않았거나, 용접 속도가 너무 느려 쇳물이 과도하게 공급될 때 발생합니다.

- 왜 위험한가: 겉보기에는 금속이 덮여있어 문제가 없어 보이지만, 실제로는 모재와 제대로 융합되지 않은 상태라 접합력이 거의 없습니다. 작은 힘에도 쉽게 떨어져 나갈 수 있는 매우 불량한 상태입니다.

5. 슬래그 혼입 (Slag Inclusion): 내부에 숨은 불순물 덩어리

- 어떤 결함인가: 피복 아크 용접 등에서 발생하는 슬래그(찌꺼기)가 쇳물 내부에 갇혀 빠져나오지 못한 상태를 말합니다.

- 왜 생기는가: 첫 번째 용접 층 위에 생긴 슬래그를 완전히 제거하지 않고 다음 층을 용접할 때 주로 발생합니다.

- 왜 위험한가: 금속과 금속 사이에 돌멩이 같은 불순물이 끼어있는 것과 같습니다. 당연히 그 부분은 금속끼리 붙지 못했으므로, 강도가 현저하게 떨어지는 직접적인 원인이 됩니다.

6. 비드 불량 (Irregular Bead): 미숙함의 증거

- 어떤 결함인가: 용접 비드의 폭, 높이가 일정하지 않거나, 심하게 삐뚤빼뚤한 상태를 말합니다.

- 왜 생기는가: 용접사의 손떨림, 불안정한 속도와 거리 유지 등 미숙한 기술이 주된 원인입니다.

- 왜 위험한가: 비드가 얇은 곳은 강도가 약하고, 두꺼운 곳은 불필요한 열이 가해져 변형이 생기는 등 전체적으로 품질이 고르지 못함을 의미합니다. 또한, 제품의 외관 품질을 크게 저해합니다.

[6대 용접 결함의 주요 원인과 예방 대책 요약]

결함을 진단하는 방법: 눈과 장비를 이용한 검사

이러한 결함들을 찾아내기 위해 현장에서는 다음과 같은 검사를 시행합니다.

- 1차 진단 (외관 검사): 전문가의 눈은 가장 훌륭한 검사 도구입니다. 비드 불량, 언더컷, 오버랩, 그리고 큰 균열이나 표면 기공은 대부분 육안으로 확인이 가능합니다.

- 2차 진단 (비파괴 검사): 눈에 보이지 않는 내부 결함은 특수 장비의 도움이 필요합니다. 엑스레이(RT)나 초음파(UT) 검사를 통해 내부에 숨어있는 기공, 슬래그 혼입, 미세 균열 등을 정확히 찾아냅니다.

용접을 배우는 과정에서 결함을 만들어내는 것은 당연한 일입니다. 중요한 것은 결함을 발견하는 것을 실패로 여기고 두려워하는 것이 아니라, 왜 이 결함이 생겼는지 그 원인을 분석하고 개선하려는 자세입니다. 자신의 결과물을 꼼꼼히 관찰하고, 결함의 원인을 찾아 하나씩 고쳐나가는 습관이야말로 최고의 실력을 갖춘 전문가로 성장하는 가장 빠른 지름길입니다. 완벽한 용접은 결함에 대한 깊은 이해에서부터 시작됩니다.