[가스신문 = 박귀철 기자]  비파괴검사(Non-Destructive Testing)는 가스, 발전설비, 플랜트, 철도, 반도체,자동차 등 다양한 분야의 부품, 시설의 고장, 예방정비 등을 통해 안전성을 확보하는 핵심기술로 우리의 생명과 재산을 보호하는 매우 중요한 기술이다. 이처럼 중요한 기술을 교육하고 후진을 양성하는 서울과학기술대학교 NDT 실증연구센터(이하 SNDT)를 찾았다. 이곳은 위상배열 초음파검사(Phased Array UT:PAUT)와 초음파현미경(Scanning Acoustic Microscophy:SAM)을 이용한 비파괴검사(NDT) 실증연구를 선도하는 국내 유일의 연구센터다.

■ NDT 실증연구센터 설립목적

‘안전과 품질확보’라는 이슈에 부응하여 ‘NDT 융합 실증연구의 진흥’을 위해 1995년부터 운영되어 오던 비파괴평가연구실(NDE Lab)을 확대 개편하여 2018년 7월 국내 최초로 NDT 실증연구센터(이하 센터)를 설립해 개설했다.

현재 이 센터에 참여하고 있는 교수진과 연구원은 교수가 16명, 연구원 6명, 석·박사과정 8명 등으로 구성되어 있다. 조직은 △발전설비 NDT 실증연구 그룹 △Micro/Nano NDT 실증연구 그룹 △FMA 연계 NDT 신뢰도(Reliability)연구 그룹으로 편성되어 있다.

이 센터는 지금까지 국제 및 국내학술포럼을 통해 비파괴검사기술에 대한 발전에 기여하고 있다. 센터는 2018년에 국제학술포럼을 개최했다. 하지만 코로나19 등으로 인해 국제학술포럼을 대체하여 국내학술포럼으로 기술세미나, 워크숍, 비파괴검사학회 학술대회 특별세션 등을 매년 정기적으로 개최하고 있다.

학술포럼은 2018년부터 국책과제로 수행 중인 ‘방사선투과검사(RT) 대체용 최신 비파괴 체적검사 실증 기술개발’을 주제로 국내 학계, 산업계 및 국책연구기관들이 참여해 최신 PAUT 실증 기술의 정확한 진단과 나아갈 방향을 다루는 종합토론 형식으로 진행해 왔다.

■ 센터의 주요 연구내용

발전설비 NDT 실증연구 그룹에서는 한국에너지기술평가원의 지원을 받아 ‘방사선투과검사 대체용 최신 비파괴 체적검사 실증기술 개발’과제를 2018년부터 2022년까지 수행하고 있다. 과제를 통해 국가기간산업인 발전설비의 안전성 확보를 위한 NDT 실증기술 개발로써 친환경 신개념 비파괴검사법인 PAUT 기반의 최적 검사시스템 및 표준검사절차서 개발과 검사 결과의 신뢰도 확보를 위한 다자비교시험 및 신뢰도 분석/평가 등의 실증연구를 수행 중이다.

Micro/Nano NDT 실증연구 그룹에서는 초고분해능 음향 현미경 기술을 이용한 잠닉 손상 비파괴진단 및 검사기술 연구를 통해 초고분해능 음향현미경(GHz-AMS)을 개발했다. 또한 SAM, UAFM, NAUT를 이용하여 Micro/Nano 구조물의 정밀진단을 위한 연구도 수행하고 있다.

최근에 환경문제로 인해 전기차 생산 및 판매량 증가에 따른 배터리 불량으로 화재사고 등이 발생하고 있어 배터리(전지), 반도체 분야에서도 비파괴검사의 수요가 급증하고 있다. 특히 최근에는 현대자동차그룹의 지원으로 전고체전지 수명향상을 위한 비파괴검사 실증연구를 수행하고 있다.

FMA 연계 NDT 신뢰도(Reliability)연구 그룹에서는 다자비교시험(Round Robin Test:RRT)를 수행하고, Logistic 및 Monte Carlo 모델을 이용한 결함검출확률(Probability of Detection:POD) 분석, Detectability, Sizing Performance(Length, Depth) 등 신뢰도 평가에 관련된 연구를 수행하고 있다.

또한, 한국원자력안전기술원, 한국표준과학연구원, 대한전기협회 등의 지원을 받아 국내에서 유일하게 NDT 신뢰도 평가 실증기술개발 관련 선행 연구결과를 확보하고 있다. 최근에는 인공지능을 탑재한 다양한 NDT 솔루션이 개발됨에 따라 ‘데이터 과학 기반 비파괴검사 인공지능 솔루션 신뢰도 평가기술개발’ 연구를 한국연구재단의 지원을 받아 2021년부터 약 5년간 수행할 예정이다.

■ 센터의 주요 장비

센터에서는 CIVA, COMSOL 등 최신 시뮬레이션 해석 프로그램을 활용하여 최적 검사 시스템 및 표준검사절차서 개발, 검사기법 개발 등을 수행하고 있다. 이와 함께, 발전설비 실증연구를 위해 현장에서 많이 사용되는 UT/PAUT 탐상기(Olympus X3, Zetec Topaz64 등) 6대와 각종 Probe, Wedge, 스캐너, 인공결함 시편, Mock-up 시편 등을 보유하고, 이를 이용해 다자비교시험을 통한 신뢰도 분석, 절차서 검증, 검사기법 개발 등을 수행하고 있다.

■ 앞으로의 계획

센터는 현장 중심 비파괴검사 산업설비 실증연구로서 현재 NDT 신뢰도 확보를 위한 유일한 방법으로 한수원 중앙연구원이 원전설비에 시행하고 있는 비파괴검사 기량검증(Performance Demonstration:PD)시스템과 같이 비파괴검사자 및 산업종사자의 기량향상 및 검증을 위한 교육 및 시스템 개발을 진행하고 있다. 이와 관련하여 최근 화력발전설비의 기량검증 시스템 도입을 위해 한국에너지기술평가원 지원 사업 중 ‘발전설비 신뢰성 향상을 위한 PAUT 비파괴검사 기량검증 시스템 개발’ 과제를 성공적으로 유치했다. 본 과제를 통해 화력발전설비 뿐만 아니라 타분야에도 기량검증 플랫폼이 도입 및 운영될 수 있도록 기술개발에 전념한다는 계획이다.

센터는 실증연구의 진흥뿐만 아니라 4차 산업혁명, 융합 첨단 과학기술(AI, VR/AR, Big-Data, Robot 등)에 대응하여 데이터 과학 기반 NDT 플랫폼 기술개발에도 주력하고 있다. 현재는 인공지능 NDT 솔루션 신뢰도 평가기술 개발, VR/AR 기반 원격정비지원 교육 컨텐츠 개발, AI 기반 진단 및 평가 프로그램 개발 등을 진행하고 있다.

그밖에도 센터는 다양한 비파괴분야의 실증 연구를 통해 융합기술을 적극적으로 개발 및 수용하여 센터가 새로운 NDT 산업변화의 중심에서 중심체 역할을 해나간다는 계획이다.

[인터뷰] 서울과학기술대학교 NDT 실증연구센터 박익근 센터장

“새로운 패러다임 적극 부응해야”

“NDT 실증연구센터(SNDT)는 NDT 융합 실증연구의 선도적 진흥을 위해 국내 최초로 설립되었습니다. 국내 비파괴분야의 유일무이한 산·학·연 핵심허브로서 앞으로 비파괴검사 관련 분야를 이끌어갈 글로벌 창의형 젊은 인재양성과 기술적 도약을 위한 다양한 기초 및 응용 연구와 공동기술 개발을 수행할 것입니다.”

서울과학기술대학교 NDT 실증연구센터 박익근 센터장은 센터의 중요성을 이렇게 강조했다.

센터는 국내 최고 수준의 첨단 연구 장비와 우수 연구인력 인프라를 보유하고 있다는 박 센터장은 우수한 인프라를 활용하여 국내에서는 유일하게 현장 중심형 비파괴검사 실증연구 및 산업 플랫폼 기술개발을 진행하고 있다고 밝혔다.

“비파괴검사 실증연구의 선도적 진흥을 위해 소속된 석·박사과정 학생 및 연구원에게는 국내외 유수의 기관으로 연수나 파견지원을 통해 비파괴분야의 창의형, 실전형 글로벌 인력양성의 요람으로 자리매김하고 있습니다.”

그는 졸업생들은 현재 국내 각 분야에서 왕성하게 활동하고 있으며, 센터와 함께 국내 비파괴검사 분야를 이끌어가고 있다고 강조했다.

박 센터장에 따르면 지금까지 센터를 통해 배출된 학생은 약 40명 정도로 조선대학교, 한국수력원자력 중앙연구원, 한전KPS, 한국가스안전공사, 한국가스기술공사, 두산중공업, 국내 비파괴검사전문업체 등에 소속되어 왕성하게 활동하고 있다고 밝혔다.

“비파괴검사란 재료나 제품의 원형과 기능을 파괴하거나 변화시키지 않고 결함의 유무 등을 시험·검사하는 것입니다. 구조물이나 제품 등을 파괴하지 않고 방사선이나 초음파 등을 이용하여 상태나 결함을 확인하기 때문에 매우 중요한 기술로 국민들의 삶의 질 향상에도 크게 이바지하고 있습니다.”

박익근 센터장은 비파괴검사란 병원에서 환자의 몸을 수술하지 않고 엑스레이나 CT, MRI 등의 방법으로 몸속의 병증을 찾아내는 것과 같다고 생각하면 이해가 빠를 것이라고 부연설명했다.

“비파괴검사산업은 향후 5∼10년 안에 인공지능(AI), 머신러닝, 5G와 연계한 새로운 NDT 산업 창출을 위한 혁신적인 변화가 예상됩니다. 4차 산업혁명 등장으로 비파괴검사 기술 및 산업구조는 ‘초연결성’과 ‘초지능성’ 중심으로 변화하여 새로운 부가가치를 창출하고 있고, 클라우드 기반의 IoT, 스마트 센서, 빅데이터, 인공지능 기술과 융합하여 새로운 검사기술, 서비스 및 비즈니스 모델이 등장하고 있습니다. 이러한 새로운 패러다임에 적극적으로 부응해야 할 것입니다.”