도장 검사에 사용되는 고전압 핀홀측정기에 대해서 알아보겠습니다.
먼저 용어를 살펴보면,
보통 우리가 핀홀검사, 핀홀테스트라고 하지만, 이는 제한된 뜻의 용어로 이보다는
홀리데이(holiday) 측정기, 홀리데이 검사 등의 용어가 더 정확합니다.
홀리데이는 연속된 도막(도장의 필름)의 부적합한 부분(imperfection)을 나타내는 용어로 주로 저도막 부위를 나타내지만, 홀리데이 테스트에서는 저도막, 핀홀, 도막내 기포(void or porosity), 도막내 이물질(금속 등), 도막 위로 돌출된 금속 등이 모두 포함됩니다.
홀리데이라는 용어는 옛날에 목재로 배를 만들던 시절, 타르 등으로 목재가 썩지 않도록 코팅을 하는데, 그런 부분 중에 제대로 코팅이 안된 부분이 부식되고 그런 부분을 수리하는데 기간이 소요되서 선원들이 홀리데이를 보내게 된다고 해서 유래가 되었다는 설이 있습니다.
다시 용어 쪽으로 가서, 핀홀검사, 홀리데이 검사는 영문으로 Holiday Detection으로 보통 많이 사용하고, 또는 Holiday를 discontinity로도 표현합니다.
홀리데이검사는 두가지로 구분되는데, 저전압과 고전압입니다. 저전압과 고전압을 구분하는 이유는 도막의 두께에 따라서 전압에 따라 검사할 수 있는 범위가 달라지기 때문입니다.
여기서는 고전압에 대해서 살펴보도록 하겠습니다.
고전압 홀리데이 측정기로 검출할 수 있는 불량에 대해 자세히 살펴보면, 아래 그림과 같이
핀홀, 저도막 부위, 금속 돌출부, 기포, 이물질등이 있습니다.
위에 사진처럼 핀홀과 일반적으로 눈에 보이지 않는 도막내 기포(void, porosity)나 이물질을 확인할 수 있습니다.
도막내 기포나 이물질은 중방식 도장환경에서 블리스터링 등으로 발전할 수 있기에 눈에 보이지 않아도 확인할 필요가 있습니다.
여기서 알아야 될 것 중 하나는, 홀리데이검사는 모든 도장 표면에 사용이 가능한 것이 아니라는 것입니다.
반드시 전기가 통하는 전도성 피도물(주로 금속)에 코팅된 비전도성 도막에 적용이 가능합니다. 테스터기에 연결된 두개의 전극 사이에 통전이 되면 테스터기가 경고를 하는 방식인데, 양쪽 전극 간에 전위차(V)가 클수록 더 두꺼운 도막에 대해서 측정이 가능합니다.
고전압 홀리데이측정기의 전압은 어떻게 정하나요?
전압, 즉 전위차가 클수록 양극간 사이에 있는 비전도성 물질(도막)을 통과할 수 있는 능력이 커지게 됩니다. 그래서 홀리데이 측정기로 저도막부 등을 검출할 수 있는데요.
그럼 이 전압을 어떻게 결정해서 적용해야 될까요?
전압을 정하는데는 경험을 통한 방법도 있지만, 그건 현장에서 적용하기가 매우 어려운 부분이기 때문에 ASTM이나 ISO 등의 규격에서 도막에 따른 전압을 권장(가이드)하고 있습니다.
그럼 홀리데이측정(Holiday Detection)에 관련된 표준 규격이 무엇이 있나 보겠습니다.
- 호주규격(Australia Standard) AS 3894.1-2002 Site testing of protective coatings - Non-conductive coatings - Continuity testing - High voltage (brush) method
- 미국재료시험학회 ASTM G62-07 Standard Test Methods for Holiday Detection in Pipeline Coatings
- 국제표준화기구 ISO 29601:2011 Paints and varnishes - Corrosion protection by protective paint systems - Assessment of porosity in a dry film
- NACE규격 NACE RP0274:2004 High Voltage Electrical Inspection of Pipeline Coatings
- NACE규격 NACE SP0490-2007 Holiday Detection of Fusion-Bonded Epoxy External Coatings
위에 표준 규격 외에도 재료나 도장 방식에 따라서 다양한 표준들이 존재하니 홀리데이측정 전에 어떤 규격을 적용해야 될지 미리 판단이 필요합니다.
각 표준 규격에서는 홀리데이 측정에 적용할 전압을 계산하는 계산식이나 도막범위에 따른 테이블을 제공해주고 있습니다.
전압을 계산하는 식이 위와 같습니다. 대부분 전압 계산식이 위와 같은데, 호주규격은 F라는 팩터를 추가해서 도장되는 도료타입에 따른 구분과 가중치를 주었습니다.
파이프 도장에 많이 사용하는 FBE(Fusion Bonded Epoxy)의 경우를 예로 들어,
관리도막이 600 micron이라면, T= 600, F=1이 되고, 식에 대입해서 계산을 하면,
약 6,124 V가 나옵니다. 매우 높은 고압이죠.
고압홀리데이측정기의 전압값을 6,124 V로 설정하면 600 micron보다 낮은 도막이나 핀홀 등이 발견되겠지요.
위에 말씀드린 내용 중, 각 표준 규격별로 설정 전압이 다르다고 했는데 예를 들어서 보도록 하겠습니다.
- ASTM G62-07 Standard Test Methods for Holiday Detection in Pipeline Coatings
600 ㎛ : about 3300 V - ISO 29601:2011 Paints and varnishes – Corrosion protection by protective paint systems – Assessment of porosity in a dry film
- 600 ㎛ : about 3500 V
- NACE RP0274:2004 High Voltage Electrical Inspection of Pipeline Coatings
- 600 ㎛ : about 6120 V
- NACE SP0490-2007, Holiday Detection of Fusion-Bonded Epoxy External Coatings
- 600 ㎛ : about 2550 V
같은 도막이라도 각 표준 규격에서 권장하는 전압(V)이 다릅니다.
소재, 도료 타입, 환경에 따라서 전압 조건이 다르게 설정이 됩니다. 이것이 홀리데이테스트 전에 항상 적용되는 표준 규격과 도장시방서(Client Specification)의 확인이 필요한 이유가 되겠습니다.
고압홀리데이측정기를 사용할 때는 반드시 감전에 대한 대책을 마련하고, 개인보호장비 착용과 홀리데이측정기의 올바른 사용법을 숙지하고 사용해야 위험을 피할 수 있겠습니다.
