용접결함이란 무엇인가?
용접결함이란 두 금속을 붙이는 과정에서 발생하는 이상 현상이나 불완전한 연결을 말한다. 이는 용접 부위가 약해져 제품의 기능이나 안전성을 떨어뜨릴 수 있는 문제다. 쉽게 말하면, 벽돌을 쌓았는데 사이사이에 틈이 생기거나 벽돌이 금이 간 것과 비슷하다. 아무리 튼튼한 벽이라도 사이가 벌어져 있으면 무너질 수 있듯이, 용접도 결함이 생기면 금속 구조물의 힘을 못 견딜 수 있다.
대표적인 용접결함의 종류
1. 균열(Crack): 금속이 마치 얼어붙은 호수처럼 갈라지는 현상이다. 용접 직후 금속이 너무 빨리 식거나 힘이 고르게 전달되지 않으면 생긴다.
2. 기공(Porosity): 용접 부위 안에 생긴 작은 구멍들이다. 마치 스펀지처럼 공기가 빠져나가지 못하고 안에 남아 생긴다.
3. 슬래그 함몰(Slag Inclusion): 용접 후 찌꺼기(슬래그)가 안에 박힌 상태를 말한다. 마치 빵 안에 껍데기나 껍질이 들어간 것처럼 품질이 떨어진다.
4. 융합 불량(Lack of Fusion): 금속끼리 제대로 녹아붙지 않아 이음이 약한 상태다. 접착제가 덜 발라진 퍼즐 조각처럼 쉽게 떨어질 수 있다.
5. 언더컷(Undercut): 용접선 가장자리가 움푹 파인 상태다. 마치 도랑이 파인 것처럼 모양이 좋지 않고 약하다.
6. 오버랩(Overlap): 용접금속이 옆으로 흘러내려 본체에 잘 달라붙지 못한 상태다. 초콜릿이 케이크 위에서 미끄러져 흘러내린 모습을 떠올리면 이해가 쉽다.
용접결함은 왜 생기는가?
1. 기술 부족: 용접 작업자의 기술이 부족하면 온도 조절이나 속도를 정확히 맞추지 못해 결함이 생긴다. 마치 요리를 할 때 불 조절을 못 해서 음식을 태우는 것과 같다.
2. 재료의 문제: 금속 표면에 녹, 기름, 수분이 남아 있으면 가열할 때 기체가 발생하여 기공이나 슬래그가 생긴다.
3. 용접조건의 부적절함: 전류, 전압, 용접 속도 등이 너무 높거나 낮으면 금속이 제대로 녹지 않거나 너무 많이 녹아내릴 수 있다.
4. 주변 환경의 영향: 비바람이 부는 곳에서 용접하면 보호 가스가 날아가 산화가 일어나 결함이 생긴다. 바람이 부는 날 비눗방울을 불면 금방 터지는 것과 비슷한 원리다.
용접방법별로 자주 발생하는 결함
1. 아크용접(Shielded Metal Arc Welding): 슬래그가 많이 발생하므로 슬래그 함몰이나 언더컷 결함이 자주 생긴다.
2. TIG용접(Tungsten Inert Gas Welding): 보호가스를 사용하는 방식으로 기공이나 융합 불량이 자주 발생한다. 특히 바람의 영향을 많이 받는다.
3. MIG용접(Metal Inert Gas Welding): 속도가 빠르지만 언더컷이나 오버랩 같은 형상 결함이 나타나기 쉽다.
4. 플럭스 코어드 와이어 용접(Flux Cored Arc Welding): 슬래그와 기공이 동시에 생기기 쉬운 방식이다.
용접결함을 예방하는 실제적인 방법
1. 용접 전 준비 철저히 하기: 금속 표면의 기름, 녹, 수분 등을 철저히 제거해야 한다. 마치 페인트칠을 하기 전 벽을 깨끗이 닦는 것처럼 준비가 중요하다.
2. 정확한 용접조건 설정: 용접 전류, 전압, 속도, 보호가스 유량 등을 작업에 맞게 정확히 조절해야 한다.
3. 환경 점검: 바람이 많이 부는 야외 작업은 피하고, 실내 환기와 온도도 체크해야 한다.
4. 용접자 기술 향상: 반복 연습과 교육을 통해 용접자의 손기술을 향상시키면 결함 발생률이 확연히 줄어든다. 숙련된 요리사가 음식을 태우지 않듯, 숙련된 용접사는 결함 없는 작업을 할 수 있다.
5. 비파괴 검사(NDT) 활용: 초음파, 방사선 등을 활용해 용접 후 내부 결함을 확인하고 문제가 있다면 초기에 보완할 수 있다.
용접은 금속과 금속을 ‘녹여서 붙이는 풀’이라고 생각하면 된다. 이 풀을 너무 뜨겁게 하면 타버리고, 너무 차갑게 하면 안 붙는다. 또 붙이는 과정에서 이물질이 있으면 들러붙지 않거나 구멍이 생긴다. 예를 들어 빵을 만들 때 반죽에 공기가 너무 많이 들어가면 속이 빈 ‘기공’처럼 된다. 설탕이 한쪽에만 몰리면 ‘융합 불량’처럼 고르지 않다. 심지어 굽는 도중 오븐 문을 자꾸 열면 바람이 들어와 제대로 익지 않는다. 용접도 이와 비슷하다. 용접결함은 단순한 실수가 아니라 제품의 수명과 안전에 직결되는 중요한 요소다. 결함의 종류와 원인을 잘 알고, 이에 맞는 예방법을 적용한다면 튼튼하고 신뢰할 수 있는 용접을 할 수 있다. 기술 향상과 작업 환경 개선, 철저한 준비가 용접결함을 줄이는 가장 효과적인 길이다.