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측정 대상을 직접적으로 훼손시키지 않고도 내부 결함이나 상태를 확인할 수 있는 ‘비파괴 검사’는 측정 과정에서 발생하는 영향을 최소화하는 방법 중 하나입니다. 건축 외에도 선박, 항공기, 철도를 비롯한 각종 산업에서 광범위하게 활용되고 있으며, 검사 방법 역시 다양합니다. 특히, 콘크리트 구조물을 대상으로 한 비파괴 검사는 콘크리트의 압축 강도와 두께, 변형, 균열 등의 정보를 비교적 쉽게 확인할 수 있고, 철근의 위치와 부식 정도는 물론 구조물 내부의 균열 및 누수 여부까지도 알 수 있어 콘크리트 구조물의 안전과 유지 관리에 큰 도움이 됩니다. 

대부분의 기계나 물건이 사용하다 보면 크고 작은 고장을 일으키듯 콘크리트 구조물 역시 준공 후에도 재료의 결함이나 사용 환경 등에 의해 다양한 변형 및 결함이 발생할 수 있으므로 수시로 안전성 진단을 해야 합니다. 아무리 완벽한 설계를 바탕으로 꼼꼼하게 지어진 건축물이라 해도 시간이 지나면서 자연스럽게 생기는 손상은 막을 수 없기 때문인데요. 콘크리트 구조물의 경우 문제가 될 수 있는 결함을 찾아 빨리 적절한 조치를 취한다면 사고를 미리 예방할 수 있겠지만 문제는 이 결함을 찾는 일이 생각보다 쉽지 않다는 점입니다. 콘크리트의 특성 상 이미 지어진 구조물을 일일이 잘라내거나 분해해서 검사를 진행할 수는 없기 때문이죠. 

이러한 특성을 고려해 콘크리트 구조물의 상태를 진단할 때는 건물 자체에 직접적인 손상을 주지 않으면서 콘크리트의 강도나 내부 결함 상태를 확인할 수 있는 ‘비파괴 검사(Non-Destructive Testing: NDT)’가 널리 활용되고 있습니다. 말 그대로 파괴하지 않아도 되는 검사인 셈인데요. 재료나 제품에 대해 물리적 현상을 이용하는 방법으로, 원래의 형태나 기능을 파괴하지 않아도 빛이나 열, 방사선, 음파, 전기 등 물리적 에너지의 변화를 측정해 내부의 이상 여부와 결함 정도, 상태, 재질 등을 파악할 수 있는 모든 검사를 말합니다. 가장 쉬운 예로 우리가 병원에서 엑스레이 촬영이나 초음파 검사를 통해 몸 속 상태를 면밀히 확인하는 것 역시 비파괴 검사에 해당됩니다. 

비파괴 검사를 통해 확인할 수 있는 대표적인 정보로는 콘크리트의 강도(압축, 휨, 인장)와 두께, 변형, 균열 등과 함께 철근의 위치, 직경, 피복 두께, 변형 및 부식 정도 등이 있는데요. 모두 콘크리트 구조물 전반에 대한 내구성이나 안전성과 관련이 깊은 항목들입니다. 직접적인 샘플을 채취해 시행하는 파괴검사에서도 얻기 힘든 다량의 정보들을 얻을 수 있다는 점에서 매우 효율적이고 정보 활용성 또한 높은 편입니다. 뿐만 아니라 검사를 위한 별도의 샘플 채취과정이 필요하지 않기 때문에 측정 가능 위치에 대한 제한이 없어 보다 다양한 위치와 넓은 범위에서 검사가 이루어질 수 있습니다. 

대표적인 비파괴 검사 방법으로는 콘크리트 표면에 반발력을 측정하여 압축 강도를 간접적으로 추정하는 슈미트 해머법(Schmidt hammer Test)이 있습니다. 흔히 반발경도법 또는 타격법이라고도 불리는데요. 콘크리트 표면에 가로 4개, 세로 5개의 교점무 20개에 대해 슈미트 해머라는 장비로 타격해 반발 경도를 측정하고, 이를 평균 내 콘크리트의 압축 강도와 연계해 추정하는 방식으로 검사가 이루어집니다. 슈미트 해머법은 측정 방법이 비교적 간단하고 넓은 면적을 신속하게 검사할 수 있다는 장점이 있는 반면, 타격 조건이나 콘크리트 표층부의 품질, 습윤 정도 등에 따라 결과값에 다소 차이가 생기기 때문에 검사의 정확도는 떨어질 수 있다는 단점이 있습니다. 

다음으로는 초음파가 콘크리트 내부를 통과하는 속도를 측정해 내부 균열이나 공극 등의 결함 여부를 판단하는 초음파법을 꼽을 수 있습니다. 일명 진동법이라고도 불리는 이 방법은 초음파가 콘크리트 배합이나 함수율, 철근 배근 등에 따라 속도가 달라지는 원리를 이용하는 것인데요. 주파수 50~100KHz의 초음파가 투과하는 속도를 측정해 콘크리트의 강도나 균열 상태 등을 추정할 수 있습니다. 슈미터 해머법에 비해 정확도가 높고 내부 결함까지 탐지가 가능하지만 검사 시간이 길고, 고가의 장비가 필요하다는 단점 역시 존재합니다. 이에 많은 현장에서는 슈미트 해머법과 초음파법을 혼합해 표면 강도와 내부 구조의 건전성을 동시에 검증하는 방식을 선호하고 있습니다.

이와 같은 콘크리트 구조물의 강도를 측정하기 위한 비파괴 검사 외에도 철근의 위치나 부식 여부, 구조물 내부의 균열 및 누수 여부 등을 확인하기 위한 비파괴 검사도 존재합니다. 대표적으로 전자파(마이크로파)를 이용해 건물 기둥의 철근 누락 여부나 부식 정도 등을 파악하는데 주로 사용되는 전자파 검사, X선과 감마선 등을 이용해 건물 내부를 투과 촬영함으로써 철근의 위치를 파악하는 방사선 검사, 물체로부터 방출되는 적외선을 측정하여 물체의 온도를 파악하고, 이를 통해 구조물의 누수 여부와 외벽의 박리, 균열의 깊이 등을 추정하는 적외선 검사 등이 있습니다. 특히, 방사선 검사의 경우에는 X선이 감마선보다 투과력이 약하기 때문에 콘크리트 두께가 45cm를 넘으면 감마선을 사용해야 합니다.