금속재료 및 용접기술- Material/Welding P.E.
금속재료/용접 기술사가 전하는 기술과 과학 이야기
1. 서론: 강함의 본질은 ‘방해’에 있다 금속이 변형된다는 것은 내부의 결함인 전위(Dislocation)가 움직인다는 것을 의미한다. 따라서 금속을 강하게 만드는 강화기구(Strengthening Mechanisms)의 모든 기술적 원리는 이 전위의 이동을 얼마나 효과적으로 방해하느냐로 귀결된다. 재료 공학자들은 원자 단위의 설계를 통해 전위의 길목에 장애물을 배치하며, 이를 ‘강화기구’라 부른다. 즉, 전위는 도로를 달리는 차와 같다. 이 차가 달리는 것을 막는 … 더 읽기
1. 서론: ‘닥터 코퍼’에서 ‘안보 자원’으로 1편(산업의 쌀, 구리(Copper)의 특성과 글로벌 수급 환경이 만드는 투자기회)에서 살펴본 구리(Copper)의 독보적인 물리적 특성과 제한적인 공급 환경은 이제 새로운 산업 국면을 맞아 거대한 수요 폭발을 예고하고 있다. 현재 저자가 일하고 있는 플랜트와 같은 기존 산업에서 구리는 여전히 중요한 재료이지만, 인공지능(AI)의 부상, 전기차로의 전환, 그리고 신재생 에너지로의 재편은 구리를 단순한 … 더 읽기
0. 서론, 수은과 수성 우리가 흔히 아는 금속은 단단하고 견고하다. 하지만 이 상식을 정면으로 거부하는 금속이 있다. 바로 원자번호 80번, 수은(Mercury, Hg)이다. 금속의 광택과 전도성을 모두 갖췄으면서도 마치 물처럼 자유롭게 흐르는 이 기묘한 물질인 수은(Mercury)의 비밀이 궁금해 진다. 수은의 영어 이름인 ‘머큐리(Mercury)‘는 태양계의 첫 번째 행성인 수성과 이름이 같다. 고대 연금술사들은 액체처럼 빠르게 움직이는 수은의 … 더 읽기
1. 크리프(Creep)의 정의와 중요성 이번에는 시간에 따라 증가하는 변형 현상인 크리프 (Creep) 현상에 대해 2편에 걸쳐서 알아보고자 한다. 일반적인 금속 재료는 항복강도(Yield Strength) 이하의 응력에서는 변형이 멈추는 것이 상식이다. 하지만 온도가 높아지면 상황은 달라진다. 재료의 녹는점(Tm) 대비 약 40% (0.4 times x Tm) 이상의 고온 환경에서는 항복강도보다 훨씬 낮은 응력에서도 시간이 흐름에 따라 변형이 지속된다. … 더 읽기
인류의 역사는 곧 ‘도구의 역사’이며, 그 도구의 핵심은 어떤 ‘금속(Metal)’을 다룰 수 있느냐에 따라 갈렸다. 우리는 돌(stone), 청동(bronze), 철(iron)의 순서로 도구를 만들었는데, 흔히 석기, 청동기, 철기 순으로 문명이 발달했다고 배운다. 그런데 여기서 한 가지 근본적인 의문이 생긴다. 지구 지각에서 철(Fe)은 구리(Cu)보다 훨씬 흔한 원소인데, 왜 인류는 굳이 귀하고 다루기 까다로운 구리와 주석을 섞은 ‘청동(bronze)’을 먼저 … 더 읽기
현장에서 설비 사고를 조사하다 보면, 외관상 멀쩡하던 부품이 어느 날 갑자기 유리처럼 깨져 있는 경우를 보게 된다. 과하중도 아닌데 왜 이런 일이 생길까? 바로 설계자가 가장 무서워해야 할 ‘금속 피로(Fatigue)’ 때문이다. 즉, 기계 부품이나 구조물이 설계 수치보다 훨씬 낮은 하중에서 갑자기 파괴되는 경우가 있는데, 이는 대부분 ‘피로파괴(Fatigue Failure)‘에 의한 것이다. 전체 금속 파괴 사고의 80~90%를 … 더 읽기
금속 재료, 특히 용접과 체결이 빈번한 현장에서 갈바닉 부식(Galvanic Corrosion)은 구조물의 건전성을 위협하는 치명적인 요소이다. 서로 다른 금속이 만났을 때 발생하는 이 현상의 메커니즘과 실무적인 대책을 정리한다. 현재 플랜트 설계 업무를 하고 있는데, 과거 현장에서 이종 금속 접촉으로 인한 갈바닉 부식(Galvanic corrosion)을 많이 관찰하였고, 이것의 방지가 매우 중요하다는 것을 알게 되어, 특별한 주의를 기울이고 있다. … 더 읽기
금속 재료, 특히 고강도강을 다루는 설계 및 제조 현장에서 가장 경계해야 할 불량 중 하나가 바로 수소취성(Hydrogen Embrittlement)이다. 겉보기에는 멀쩡한 부품이 하중을 견디지 못하고 갑자기 유리처럼 파괴되는 이 현상은 대형 사고로 이어질 위험이 크다. 현장 설계 엔지니어로서 금속재료 선정부터 현장 시공까지 가장 주의해야 할 금속 취화일종인 수소(Hydrogen)취성의 개념부터 원인, 그리고 실무적인 대책을 정리한다. 1. 수소취성의 … 더 읽기
1. 서론: Alloy 600 열처리후 얼룩 현상 금속재료를 열처리 한 이후 밸브 표면에 검은 얼룩이나 갈색 변색이 발생하는 경우가 있다. 특히 Alloy 600(Inconel 600)과 같은 고니켈 합금은 우수한 내열성덕분에 화학플랜트에서 널리 쓰이지만, 열처리 단계에서 이러한 표면 얼룩 현상이 생각보다 자주 발생하며, 단순 외관 문제가 아니라 재료 건전성과도 연결될 수 있다. 실제로 사우디 프로젝트 수행하는 중 … 더 읽기
1. 응력부식균열(SCC) 개요 금속 재료가 특정 부식 환경에서 인장 응력을 동시에 받을 때, 연성 재료임에도 불구하고 마치 유리처럼 취성 파괴되는 현상을 응력부식균열(SCC, Stress Corrosion Cracking)이라 한다. 이는 설비의 예기치 못한 파손을 유발하는 가장 위험한 부식 형태 중 하나이다. 특히 내식성이 우수하다고 알려진 스테인리스강에서도 특정 조건이 갖춰지면 치명적인 사고로 이어진다. 현장 설계시 오스테나이트계 자료선정함에 있어서 현장 … 더 읽기