금속 표면이 반짝이다가 갑자기 흐릿해지는 이유
용접 실습을 하다 보면 처음에는 금속 표면이 아주 반짝이고 깨끗해 보이다가, 어느 순간부터 흐릿하거나 뿌옇게 변하는 경험을 하실 수 있습니다. 이 현상은 초보자뿐 아니라 숙련자에게도 자연스럽게 나타나는 것이며, 금속과 용접의 과학적인 원리와 매우 밀접한 관련이 있습니다.
1) 표면 광택의 변화 원리
* 산화막 형성: 금속이 고온에 노출되면 공기 중의 산소와 빠르게 반응합니다. 이때 금속 표면에 얇은 산화막(녹과는 다르지만 산소와 결합한 막)이 생기는데, 처음에는 얇아서 반짝이지만, 점차 두꺼워지면 빛이 산란되어 표면이 뿌옇고 흐릿해 보입니다.
* 냉각 속도와 열분포 차이: 용접 중에는 국소적으로 고온과 냉각이 반복되면서 표면 상태가 계속 변합니다. 일정 온도 이하로 식으면서 산화가 빠르게 일어나면, 표면의 빛 반사 특성이 달라져 더 흐릿하게 보일 수 있습니다.
* 슬래그, 먼지, 불순물의 부착: 용접 중에 생긴 슬래그(용접 후 남는 찌꺼기), 용접 연기 속의 미세 가루, 주변 먼지 등이 표면에 붙으면 광택이 사라지고 흐릿해집니다.
2) 일상적인 비유
뜨거운 김이 모락모락 나는 유리잔을 보면, 처음엔 맑고 투명하지만 김이 식으면서 뿌옇게 변합니다. 또, 새 그릇을 세제로 닦은 뒤 물기가 남아있으면 얼룩이 생기는 것처럼, 금속도 산화나 불순물이 남으면 흐릿하게 변하는 원리입니다.
3) 실제로 의미하는 것
* 표면 산화가 심하면: 용접 품질이 나쁘다기보다 표면이 산화되고 있다는 신호입니다. 지나치게 산화가 심할 경우, 내부까지 산화가 진행되어 용접 강도에 영향을 줄 수 있으므로, 실습 후 표면 청소(브러시, 사포 등)와 산화 제거가 필요합니다.
* 슬래그 제거 필요: 슬래그가 남아있으면 그 부분이 유난히 흐릿하게 보이고, 용접 품질 평가에도 불리할 수 있습니다.
4) 현장 팁
용접 후 표면이 너무 흐릿하거나 검게 변한 경우, 슬래그와 산화막을 잘 닦아내고, 이후 변색이 계속된다면 작업 조건(가스 부족, 열 입력 과다, 환기 불량 등)을 점검하는 것이 좋습니다. 정리하면, 용접 중 금속 표면이 반짝이다 흐릿해지는 현상은 산화와 불순물, 온도 변화 등 복합적인 요인 때문이며, 적절한 청소와 관리로 대부분 해결할 수 있습니다.
용접 부위를 손톱으로 긁었을 때 가루가 떨어지는 현상
실습 중 용접선을 손톱이나 도구로 살짝 긁었을 때 은색이나 회색의 미세한 가루(가루먼지, 분진 등)가 떨어지는 경우가 있습니다. 이런 현상이 “정상인지, 아니면 문제가 있는 것인지” 궁금해하는 학생이 많습니다.
1) 왜 가루가 떨어질까요?
* 슬래그 잔여물: 대부분의 경우, 용접 후 비드 위에 남은 슬래그(용접 찌꺼기)가 완전히 제거되지 않아 표면에 남아있을 때 일어납니다. 슬래그는 부서지기 쉬워서, 손톱이나 칼, 브러시로 긁으면 잘게 부서져 가루가 됩니다.
* 산화물 및 불순물: 금속 표면에 남아 있는 산화물, 불순물, 혹은 용접봉 피복의 잔재 등이 원인이 될 수 있습니다.
* 금속 입자의 미세한 떨어짐: 극히 일부에서는, 용접 조건이 잘못되어 금속 입자가 제대로 융합되지 않아, 약하게 뭉친 부분에서 미세한 가루가 생길 수 있습니다.
2) 이 현상이 문제가 되는 경우
* 슬래그 제거가 덜 됐을 때: 단순히 슬래그가 떨어진다면, 청소만 잘 해주면 큰 문제는 아닙니다. 하지만 슬래그가 비드에 두껍게 붙어 계속 떨어진다면, 용접 품질이 불량할 수 있습니다.
* 비드 자체가 부서진다면: 용접선(비드) 자체를 긁었을 때, 단단하지 않고 가루처럼 쉽게 떨어진다면, 용접 조건(전류, 속도 등)이 맞지 않아 제대로 녹지 않은 경우, 금속과 용접봉의 성분이 불일치하는 경우, 내부 결함, 과다 산화, 슬래그 혼입 등의 원인이 될 수 있습니다.
3) 실습에서의 바람직한 모습
슬래그는 망치와 브러시로 깨끗이 제거하고, 비드는 손톱이나 공구로 긁었을 때 매끄럽고 단단하게 유지되는 것이 이상적입니다. 흙탕물에 손을 넣었다가 꺼낼 때 진흙이 손에 남는 것처럼, 슬래그나 산화물도 금속에 붙어 있다가 건드리면 쉽게 떨어집니다. 하지만 딱딱한 돌을 긁으면 잘 부서지지 않듯, 튼튼한 비드는 쉽게 부서지지 않습니다. 결론적으로, 가루가 슬래그나 먼지라면 청소로 해결되지만, 비드 자체가 쉽게 가루가 된다면 용접 조건을 반드시 점검해야 합니다.
같은 철판이라도 두께 차이에 따라 용접 품질이 달라질까?
실습 중 철판을 여러 장 다루다 보면, 똑같이 보이는 철판도 두께가 조금씩 다를 수 있습니다. 이럴 때 “용접 품질에 차이가 생길까?”라는 질문을 많이 하게 됩니다.
1) 두께에 따른 용접 차이
* 얇은 철판: 얇은 판은 열에 약해서, 전류가 너무 세거나 용접 속도가 너무 느리면 금방 구멍이 뚫리거나(버닝쓰루), 표면이 울퉁불퉁해집니다.
* 두꺼운 철판: 두꺼운 판은 열이 금방 식지 않기 때문에, 전류가 너무 약하면 금속이 충분히 녹지 않아 ‘융입 부족’이나 접합 불량이 발생할 수 있습니다.
* 두께가 다른 철판을 붙일 때: 열 전달 속도와 냉각 속도가 다르기 때문에, 얇은 쪽은 빨리 식고, 두꺼운 쪽은 늦게 식습니다. 그래서 두 판의 용접조건(전류, 속도, 아크 길이 등)을 적절히 조절해야만 강하고 깔끔한 접합이 가능합니다.
2) 실제 영향
* 열 입력 불균형: 두께 차이가 클수록 한쪽은 녹고 한쪽은 덜 녹을 수 있습니다.
* 뒤틀림/변형: 두께가 다른 판을 잘못 용접하면, 식는 과정에서 뒤틀리거나 휘는 일이 흔합니다.
* 품질 불량: 접합 부위에 균열, 구멍, 슬래그 혼입 등 결함이 생길 위험이 높아집니다.
3) 일상 비유
얇은 나무 판과 두꺼운 나무 판을 본드로 붙일 때, 본드가 너무 많으면 얇은 판이 젖어서 휘고, 너무 적으면 두꺼운 판이 제대로 안 붙는 것과 비슷합니다.
4) 올바른 실습법
* 항상 철판 두께를 체크한 뒤, 그에 맞는 전류,속도,아크 길이를 설정합니다.
* 두께가 다른 판을 붙일 때는, 두꺼운 쪽에 조금 더 열을 주고, 얇은 쪽은 속도를 빠르게 하거나 전류를 낮추는 등 균형을 맞추는 연습이 필요합니다.
* 실패해도 결과를 비교하면서 “어떤 조건에서 어떤 문제가 생겼는지” 직접 메모하고, 선생님에게 질문하며 보완하는 습관이 좋습니다.
결론적으로, 철판 두께가 다르면 반드시 용접 품질에 영향을 주며, 실습 전에 조건을 맞추고, 결과를 관찰·보완하는 태도가 중요합니다. 작은 표면 변화, 슬래그, 두께 차이 등 모든 것은 “관찰→원인 찾기→관리”라는 용접의 기본 실력으로 이어집니다.