위상배열 초음파 탐상(PAUT) 용접부 결함 검출

며칠 전 후판 맞대기 용접부 검사 일정을 짜다가 RT 작업 허가가 또 반나절이나 밀렸습니다. 방사선 작업구역을 통제해야 하다 보니 주변 작업까지 영향을 받을 수밖에 없었습니다. 그때 현장 반장님이 “위상배열초음파탐상(PAUT)으로 검사하면 안 되느냐”고 물었습니다.

PAUT는 조선·플랜트·배관 분야에서 용접부 내부 결함을 검사하는 중요한 비파괴검사 기술입니다. 특히 방사선원을 사용하지 않으면서 용접부 내부를 영상화하고 검사 데이터를 저장할 수 있다는 점 때문에 RT 대체 또는 보완 기술로 활용되고 있습니다.

다만 결론부터 말씀드리면 PAUT가 무조건 RT보다 좋은 검사법은 아닙니다. 재질과 두께, 용접 형상, 적용 코드와 선급 규칙, 검사절차서에 따라 적합한 검사방법을 선정해야 합니다.

일반 UT와 PAUT는 무엇이 다를까?

일반 초음파탐상검사(UT, Ultrasonic Testing)는 초음파를 재료 내부로 보내고 결함이나 경계면에서 반사되어 돌아오는 신호를 분석하는 검사방법입니다.

일반적인 수동 UT에서는 특정 굴절각을 가진 탐촉자를 사용하여 용접부를 스캔하고, 검사원이 A-Scan 파형의 위치와 높이 등을 분석하여 결함의 존재 여부를 판단합니다.

반면 PAUT(Phased Array Ultrasonic Testing)는 여러 개의 작은 압전소자로 구성된 배열 탐촉자를 사용합니다. 각 소자가 초음파를 발생시키는 시간을 미세하게 조절함으로써 초음파 빔의 방향과 초점을 전자적으로 제어할 수 있습니다.

 

쉽게 말하면 일반 UT가 정해진 각도의 탐촉자를 이용해 검사하는 방식이라면, PAUT는 하나의 배열 탐촉자에서 여러 각도의 초음파 빔을 전자적으로 만들어 용접부를 검사할 수 있는 기술입니다.

용접부 검사에서는 탐촉자를 용접선을 따라 이동시키면서 여러 각도의 빔을 발생시키고, 그 데이터를 이용해 용접부 단면의 정보를 영상으로 표시할 수 있습니다.

• 일반 수동 UT: 정해진 굴절각의 탐촉자를 이용해 검사
• PAUT: 여러 소자의 시간 지연을 이용해 빔의 각도와 초점을 전자적으로 제어
• A-Scan: 초음파 반사신호를 파형으로 표시
• S-Scan: 여러 각도의 빔 데이터를 부채꼴 형태의 단면 영상으로 표시

핵심: PAUT의 가장 큰 특징은 여러 개의 압전소자를 이용하여 초음파 빔의 방향과 초점을 전자적으로 제어할 수 있다는 것입니다.

 

PAUT로 어떤 용접 결함을 찾을 수 있을까?

PAUT는 용접부 내부의 다양한 불연속부를 검출하는 데 활용됩니다. 특히 초음파 반사가 잘 발생하는 면상 결함을 검출하는 데 강점이 있습니다.

• 균열(Crack)
• 융합불량(Lack of Fusion)
• 용입불량(Incomplete Penetration)
• 슬래그 혼입(Slag Inclusion)
• 기공(Porosity)

다만 모든 결함이 같은 방식으로 잘 보이는 것은 아닙니다.

초음파검사는 결함의 방향과 초음파 빔의 입사각 관계가 매우 중요합니다. 균열이나 융합불량처럼 방향성이 있는 면상 결함은 적절한 각도로 초음파가 입사하면 강한 반사신호를 만들 수 있습니다.

반대로 작은 기공처럼 체적성 결함은 신호 특성이 다르게 나타날 수 있으며, 결함의 종류와 크기를 정확하게 판정하려면 검사절차와 검사원의 해석 능력이 중요합니다.

핵심: PAUT는 결함을 단순히 '보여주는 장비'가 아닙니다. 결함 방향, 빔 각도, 재질, 두께와 검사절차가 함께 맞아야 신뢰도 높은 결과를 얻을 수 있습니다.

 

PAUT가 RT보다 현장에서 유리한 이유

조선소에서 RT가 부담스러운 가장 큰 이유 중 하나는 방사선 안전관리입니다.

RT(Radiographic Testing)는 X선이나 감마선 등의 방사선을 이용하기 때문에 검사 중 방사선 안전을 위한 접근 통제와 관련 관리 절차가 필요합니다. 작업이 밀집된 조선소 블록이나 선박 내부에서는 이러한 통제가 주변 공정에 영향을 줄 수 있습니다.

PAUT는 방사선원을 사용하지 않습니다. 따라서 RT와 같은 방사선 작업구역 통제 부담이 없으며 검사 데이터를 현장에서 확인할 수 있다는 장점이 있습니다.

• 방사선원을 사용하지 않음
• 검사 데이터를 현장에서 확인 가능
• 검사 결과의 전자적 저장과 추적이 용이
• 용접부 단면 위치 파악에 유리
• 자동·반자동 스캐너와 연계 가능

특히 반복되는 맞대기 용접부나 배관 용접부처럼 검사 물량이 많은 경우에는 스캐너와 인코더를 이용해 검사 위치와 데이터를 함께 기록할 수 있어 품질관리 측면에서도 장점이 있습니다.

현장 포인트: PAUT의 장점은 단순히 검사속도가 빠르다는 것이 아니라, 방사선 통제 부담을 줄이고 검사 위치와 결과를 데이터로 남길 수 있다는 데 있습니다.

 

그렇다면 PAUT가 RT를 완전히 대체할 수 있을까?

여기서 가장 주의해야 합니다.

PAUT 장비가 있다고 해서 RT를 임의로 PAUT로 변경할 수 있는 것은 아닙니다.

실제 조선소나 플랜트에서는 적용되는 선급 규칙, 건조사양서, 설계 코드, 검사절차서 및 발주처 요구조건 등을 확인해야 합니다. 필요하면 검사절차의 적합성 입증과 승인을 거쳐야 합니다.

 

실제로 Bureau Veritas는 2026년 LNG 연료추진선의 얇은 오스테나이트계 스테인리스강 배관 용접부를 대상으로 RT를 대체할 수 있는 반자동 PAUT 절차를 개발하고 승인했다고 발표했습니다.

중요한 점은 단순히 “PAUT 장비로 검사했다”는 것이 아니라 해당 재질과 두께에 맞는 검사절차를 개발하고 검증·승인했다는 것입니다.

핵심: RT 대체 여부는 장비가 아니라 적용 코드·선급 규칙·승인된 검사절차가 결정합니다.

 

PAUT 관련 규격, 이것만은 구분하자

PAUT를 공부할 때 가장 헷갈리는 부분 중 하나가 규격입니다. 대표적인 ISO 규격을 구분하면 이해하기 쉽습니다.

• ISO 13588: 용접부 반자동·자동 PAUT 적용에 관한 대표적인 규격
• ISO 20601: 약 3.2~8.0 mm 박판 강재의 반자동·자동 PAUT 적용
• ISO 4761: ISO 20601에 따라 검출된 박판 PAUT 지시의 허용레벨
• ISO 17640: 일반적인 수동 용접부 초음파탐상 기법·검사레벨·평가
• ISO 11666: 일반 UT의 대표적인 허용레벨
• ISO 22825: 오스테나이트계 스테인리스강, 니켈합금, 듀플렉스강 및 이종금속 용접부 등의 초음파검사 절차 개발

특히 ISO 20601 자체에는 결함 허용레벨이 포함되어 있지 않다는 점을 알아두는 것이 좋습니다. 박판 PAUT의 허용레벨은 ISO 4761에서 별도로 다루고 있습니다.

현장 포인트: PAUT 검사에서는 “어떤 장비를 쓰느냐”보다 “어떤 규격과 승인된 절차를 적용하느냐”가 더 중요합니다.

 

PAUT도 검사원 실력이 중요하다

PAUT 화면이 영상으로 표시된다고 해서 누구나 쉽게 판독할 수 있는 것은 아닙니다.

검사 전에는 용접 형상과 두께에 맞춰 빔 각도, 초점, 주파수, 활성 소자 수, 검사 범위 등을 설정해야 하고 기준시험편을 이용한 교정과 감도 설정도 필요합니다.

검사 후에는 A-Scan과 S-Scan 등의 데이터를 종합하여 지시의 위치와 길이, 높이 또는 진폭 등을 평가해야 합니다.

따라서 실제 검사에서는 적용 규격과 계약 요구조건에 맞는 자격과 PAUT 교육·훈련 및 절차 수행 능력이 중요합니다.

핵심: PAUT의 성능은 장비 가격보다 검사절차, 교정, 스캔 계획과 검사원의 판독 능력에 크게 좌우됩니다.

 

자주 묻는 질문

Q. PAUT가 RT보다 무조건 좋은 검사인가요?

A. 아닙니다. PAUT와 RT는 검출 원리와 장단점이 다릅니다. 재질, 두께, 용접 형상, 예상 결함과 적용 규격을 고려해 적합한 방법을 선택해야 합니다.

 

Q. PAUT는 방사선 작업허가가 필요한가요?

A. PAUT 자체는 방사선원을 사용하지 않으므로 RT와 같은 방사선 안전관리 절차는 적용되지 않습니다. 다만 작업 장소와 현장 규정에 따라 일반 작업허가, 고소작업 등의 별도 안전절차가 필요할 수 있습니다.

 

Q. 얇은 용접부도 PAUT가 가능한가요?

A. 가능합니다. 대표적으로 ISO 20601은 3.2~8.0 mm 범위의 박판 강재 PAUT 적용을 다룹니다. 다만 재질과 용접 형상, 적용 코드에 따라 적절한 절차를 선정해야 합니다.

 

Q. PAUT 검사 결과는 저장할 수 있나요?

A. 네. 적절한 장비와 인코딩된 검사 시스템을 사용하면 검사 위치와 초음파 데이터를 전자적으로 저장할 수 있어 재검토와 품질 추적에 유리합니다.

 

결론 — PAUT의 핵심은 장비보다 절차다

조선소처럼 여러 공정이 동시에 진행되는 작업장에서 PAUT는 분명 매력적인 검사방법입니다. 방사선원을 사용하지 않고 용접부 내부 정보를 영상화할 수 있으며, 검사 데이터를 저장하고 다시 검토할 수 있다는 장점도 있습니다.

특히 균열이나 융합불량과 같은 면상 결함 검출에서 PAUT의 다양한 빔 각도를 활용할 수 있다는 점은 큰 장점입니다.

하지만 PAUT가 있다고 해서 RT를 마음대로 대체할 수 있는 것은 아닙니다.

 

재질 → 두께 → 용접 형상 → 적용 규격 → 검사절차 → 검사원 자격 → 승인 여부

 

이 순서를 먼저 확인해야 합니다.

결국 PAUT에서 가장 중요한 것은 비싼 장비 자체가 아니라 검증된 검사절차와 그것을 정확하게 수행하고 판독할 수 있는 검사원입니다.

한 줄 정리: PAUT는 여러 초음파 빔을 전자적으로 제어해 용접부 내부를 검사하는 강력한 비파괴검사 기술이지만, RT 대체 여부는 반드시 적용 코드·선급 규칙과 승인된 검사절차를 기준으로 판단해야 합니다.

 

---

2026.09.06 - [조선소 용접&안전] - 조선소 비계 안전대 이중고리 체결법 | 그네식 안전대·작업발판 추락방지 수칙

조선소 비계 안전대 이중고리 체결법 | 그네식 안전대·작업발판 추락방지 수칙