금속 표면에 작은 구멍(핀홀)이 생기는 이유
용접을 하다 보면 용접선(비드)이나 용접 부위에 바늘로 콕 찍은 것 같은 작은 구멍, 즉 ‘핀홀(pinhole)’이 나타나는 경우가 많습니다. 이 현상은 초보자에게 매우 흔한 경험이며, 실제로 경험 많은 작업자도 때때로 겪는 문제입니다. 그렇다면 왜 이런 핀홀이 생기는 것일까요?
1) 핀홀의 주된 원인
* 표면의 오염(녹, 기름, 먼지 등): 금속 표면에 남아 있는 기름, 먼지, 녹, 페인트, 습기 등이 용접 과정에서 고온에 의해 갑자기 기화(증발)하면서 용접 금속 속에 아주 작은 기포를 만들어냅니다. 이것이 용접이 식으면서 내부에 남아 ‘핀홀’이 됩니다.
* 용접봉 보관 불량 또는 습기: 용접봉이 습기에 노출되어 있거나, 표면에 이물질이 묻은 상태로 사용될 때 피복에 남은 수분이나 불순물이 열에 의해 증발하면서 기공을 남깁니다.
* 용접 조건(전류·속도·아크 길이) 불량: 아크 길이가 너무 길거나(용접봉과 금속 사이가 너무 먼 경우), 전류가 너무 낮아 용융이 불완전할 때도 핀홀이 발생하기 쉽습니다.
* 가스 용접 시 가스 보호 불량: MIG, TIG 등 가스 보호식 용접에서 보호가스(아르곤, CO₂ 등)가 충분하지 않으면 대기 중 산소와 반응해 미세한 기포, 즉 핀홀이 생깁니다.
2) 비유
마치 팬케이크 반죽을 만들 때, 밀가루나 설탕이 덩어리져서 제대로 섞이지 않으면 구워질 때 반죽 속에 작은 구멍(에어포켓)이 남는 것과 비슷합니다. 용접도 금속과 불순물이 완전히 섞이지 않거나, 기포가 남으면 구멍이 생깁니다.
3) 예방법
* 금속 표면을 깨끗이 닦고, 녹, 기름, 먼지, 페인트 등을 완전히 제거하세요.
* 용접봉은 건조하고 깨끗하게 보관하며, 습기나 오염이 있는 것은 사용하지 마세요.
* 적정 전류, 아크 길이, 속도를 유지하고, 가스가 충분히 공급되는지 확인하세요.
4) 실제 영향
핀홀은 용접부의 강도를 약하게 하고, 나중에 부식이나 누수, 균열의 원인이 될 수 있습니다. 따라서 핀홀을 최소화하는 것이 좋은 용접의 첫걸음입니다.
금속이 ‘찌그러지는’ 현상이 발생하는 이유
용접을 하다 보면, 용접이 끝난 금속판이 원래의 평평한 모습에서 벗어나 휘거나, 구부러지거나, 한쪽이 들어가고 튀어나오는 현상—즉 ‘찌그러짐’이 자주 발생합니다. 왜 이런 일이 생기는 걸까요?
1) 찌그러짐의 주된 원인
* 열팽창과 수축: 용접 시 고온의 불꽃이 금속에 집중되면서 금속은 용접 부위에서 크게 팽창합니다. 용접이 끝나고 금속이 식을 때 다시 수축하는데, 이때 팽창과 수축의 속도·정도가 금속의 다른 부분과 다르면 찌그러짐(변형, 뒤틀림, 휨)이 발생합니다.
* 얇은 금속판일수록 심함: 얇은 판은 열이 쉽게 전체에 전달되어, 용접한 부위뿐 아니라 주변까지 금방 변형될 수 있습니다.
* 비대칭 용접/고정 불량: 한쪽만 집중적으로 용접하거나, 클램프 등으로 제대로 고정하지 않은 경우 수축이 한쪽으로 몰려 금속이 휘어지거나 구부러집니다.
2) 비유
종이에 물을 떨어뜨리면, 마를 때 수축이 생겨 종이가 울거나 구부러지는 것과 비슷합니다. 금속도 열에 의한 팽창과 수축으로 비슷한 변형이 생깁니다.
3) 예방법
* 용접 전에 금속을 단단히 고정(클램프, 바이스 등)하세요.
* 가능한 한 대칭적으로, 여러 구간을 나눠서 천천히 용접하세요.
* 너무 많은 열이 한 곳에 집중되지 않게 전류와 속도를 조절하세요.
* 얇은 금속은 ‘스티치 용접’(여러 번 끊어서 용접) 등 기법을 활용하면 변형을 줄일 수 있습니다.
4) 실제 영향
찌그러짐이 심하면 설계한 치수에 맞게 부품을 조립하기 어렵고, 강도나 외관상 문제도 생깁니다. 실습할 때 처음엔 자주 겪는 실수이니 매번 조건을 바꿔가며 변형이 덜한 방법을 찾아보는 것이 중요합니다.
같은 모양의 금속이라도 색이 다르면 용접 성질이 달라지나요?
실습장에서 보면 똑같아 보이는 금속판도 누군가는 은빛, 누군가는 회색, 어떤 것은 약간 누런 빛이 돌기도 합니다. 이럴 때 “색이 다르면 용접도 달라지는가?” 궁금해집니다.
1) 금속의 색이 다른 이유
* 합금 성분 차이: 순수한 철, 탄소강, 스테인리스, 알루미늄, 구리 등 주성분과 합금 성분(니켈, 크롬, 망간 등)에 따라 표면색이 다를 수 있습니다.
* 표면 처리(산화, 도금, 페인트 등): 금속이 오랫동안 공기 중에 있으면 산화막이 생겨 색이 달라집니다. 도금이나 특수 코팅이 된 금속도 색이 다르게 보입니다.
2) 색이 다르면 성질이 다를 수 있나요?
* 성분 차이에 따라 용접 성질이 크게 달라집니다. 예를 들어, 탄소강과 스테인리스는 용접 방법, 전류, 용접봉이 다릅니다. 알루미늄은 일반 철보다 훨씬 빨리 열이 전달되고, 산화막이 잘 생겨서 특별한 용접봉과 기술이 필요합니다.
* 겉모습만 달라진 경우(산화 등) 표면만 살짝 변색된 경우라면, 강도나 용접 성질에 큰 차이가 없을 수도 있습니다. 하지만 두꺼운 산화막, 도금, 이물질이 있다면 반드시 표면을 닦아내고 용접해야 접합이 잘 됩니다.
3) 비유
감자를 껍질째 삶았을 때 껍질은 색이 다르지만, 속은 같은 감자인 것처럼, 금속도 겉은 다르게 보여도 속의 재질이 같으면 비슷하게 용접할 수 있습니다. 하지만 속 재질이 다르거나, 껍질이 너무 두꺼우면 맛과 성질이 완전히 달라지는 것과 같습니다.
4) 실제 예시
실습장에서는 “같은 색처럼 보여도 강도가 다르거나, 알루미늄, 스테인리스 등 특수금속은 같은 방법으로 용접이 안 되는 경우가 많으니 항상 ‘재질 확인’을 먼저 하고, 맞는 용접봉과 조건을 선택해야 합니다.” 금속 표면의 핀홀, 찌그러짐, 색상 차이 모두 오염, 열, 합금성분 등 다양한 원인에서 비롯되므로 매번 재질, 조건, 환경을 꼼꼼히 점검하며 실습하는 습관이 좋은 용접사의 지름길임을 꼭 기억해야 합니다.