와전류검사 ET

와전류검사(ET, Eddy Current Testing) 원리

교류(AC)가 흐르는 코일을 도체(금속) 표면에 가까이 하면, 전자기유도 법칙에 의해 도체 내부에 소용돌이 형태의 유도전류, 즉 와전류(Eddy Current)가 발생합니다.

결함이 있으면 와전류의 흐름이 교란되어 코일의 임피던스(Z = R + jωL)가 변합니다. 이 임피던스 변화를 측정하여 결함을 검출합니다.

ET는 도체(금속)에만 적용 가능하며, 비접촉·고속 검사가 가능하여 자동화에 유리합니다.

주파수 선택과 침투깊이

와전류의 표준 침투깊이(Standard Depth of Penetration, δ)는 다음 공식으로 계산합니다:

δ = 1 / √(π × f × μ × σ)

여기서 f는 주파수(Hz), μ는 투자율(H/m), σ는 전기전도도(S/m)입니다.

- 고주파: 침투 깊이 얕음 → 표면 결함 검출에 유리, 분해능 높음
- 저주파: 침투 깊이 깊음 → 내부 결함 검출 가능, 분해능 낮음

실무에서는 다중 주파수(Multi-frequency) 기법을 사용하여 표면/내부 결함을 동시에 검출하고, 지지판 신호 등 노이즈를 억제합니다.

코일 유형과 열교환기 검사

- 표면(Surface) 코일: 판재, 용접부 등 표면 검사. 수동 스캐닝
- 관통(Encircling) 코일: 봉재, 와이어, 소구경 튜브의 외면 검사. 코일 안으로 시편이 통과
- 내삽(Bobbin) 코일: 열교환기 튜브 내면 검사. 프로브를 튜브 안에 삽입

위상분석(Phase Analysis)을 통해 결함의 깊이와 종류를 구분합니다. 임피던스 평면(Impedance Plane)에서 결함 신호의 위상각이 깊이에 비례하므로, OD(외면) 결함과 ID(내면) 결함을 분리할 수 있습니다.

열교환기 튜브 검사는 ET의 가장 대표적인 적용 분야입니다. 수천 개의 튜브를 빠르게 검사할 수 있으며, 결함 깊이(%wall loss)를 정량적으로 평가합니다.