용접 결함 원인, 기공·균열·언더컷이 생기는 조건

2026년 9월 19일 읽는 시간 약 6분

KS B ISO 6520-1은 용융 용접 결함을 여섯 무리로 나눕니다. 기공은 200번대, 언더컷은 500번대에 들어갑니다. 그런데 ISO는 이 규격이 야금학적 결함을 다루지 않는다고 밝힙니다. 번호는 결함의 모양을 적을 뿐, 왜 생겼는지는 적지 않습니다.

결함 번호는 모양을 적을 뿐 원인을 적지 않는다

이 글은 결함이라는 말을 씁니다. 현장에서는 용접 불량이나 흠이라고도 부릅니다.

ISO 6520-1은 결함을 기하학적 형태로 분류합니다. 이름을 통일하려는 도구입니다. 합격 여부는 KS B ISO 5817 같은 품질 등급 규격이 따로 정합니다.

그래서 같은 이름 안에서도 원인이 갈립니다. 세로 균열 하나에 응고 중에 생긴 것과 몇 시간 뒤에 생긴 것이 섞입니다. 저는 결함 번호를 원인 분석의 답으로 쓰면 안 된다고 봅니다.

출처: ISO 6520-1:2007 요약, 한국표준정보망 KS B ISO 5817 규격 정보

용접 기공은 굳어 가는 용융지에 가스 주머니가 갇혀 생깁니다. TWI는 가스 공급원을 셋으로 꼽습니다. 차폐 가스 불량, 녹과 기름 같은 표면 오염, 탈산제 부족입니다.

망가니즈와 규소는 용융지 속 공기와 결합해 슬래그로 빠져나갑니다. 젖은 용접봉을 쓰면 웜홀이라는 길쭉한 기공이 생깁니다. 보관 상태가 곧 기공 조건이라는 뜻입니다.

차폐 가스는 많을수록 좋은 것이 아닙니다. 한국산업인력공단의 CO2 용접 교안이 기준을 적어 두었습니다. 유량이 5ℓ/min 이하이거나 25ℓ/min 이상이면 기공이 우려된다는 내용입니다.

저는 기공 조건이 부족과 과잉 양쪽에 있다고 봅니다.

출처: TWI Job Knowledge 19, 한국산업인력공단 HRD4U CO2용접 25차시 교안

응고균열은 쇳물이 굳는 순간에 생깁니다. 비드가 수축 응력을 버틸 강도를 아직 갖추지 못한 때입니다. 모재에서 황, 인, 탄소가 섞여 들어오면 위험이 커집니다.

비드 모양도 조건입니다. 폭에 비해 깊으면 마지막에 굳는 중심부에 불순물이 몰립니다. 용접 속도가 빨라도 편석과 응력이 늘어납니다.

수소균열은 상온 근처에서 생깁니다. TWI는 용접 후 몇 시간 뒤까지 균열이 날 수 있다고 적습니다. 수소와 경화된 열영향부(HAZ, 용접열로 조직이 바뀐 모재), 구속이 겹칠 때입니다.

HAZ의 경화 정도는 탄소당량, 판 두께, 입열량이 정합니다. 저는 두 균열을 같은 대책으로 다루면 안 된다고 봅니다. 응고균열은 성분과 비드 모양의 문제이고, 수소균열은 시간과 온도의 문제입니다.

출처: TWI Job Knowledge 19

언더컷은 용접 끝단의 모재가 녹아 파였는데 용착 금속이 채우지 못한 홈입니다. 한국산업인력공단 교안은 원인을 높은 전압과 빠른 진행 속도로 적습니다. 대책으로는 전류를 낮추거나 속도를 늦추라고 합니다.

같은 교안은 전류가 낮거나 속도가 느리면 오버랩이 생긴다고 적습니다. 언더컷과 오버랩은 한 축의 양 끝입니다. 이 축은 입열량 숫자에 드러나지 않습니다.

입열량 H = 60 × E × I / v

조건 A는 22V, 160A, 200mm/min으로 가정합니다. H = 60 × 22 × 160 / 200 = 1,056J/mm입니다.

조건 B는 22V, 240A, 300mm/min으로 가정합니다. H = 60 × 22 × 240 / 300 = 1,056J/mm입니다.

두 값은 같습니다. 열효율을 곱하지 않은 계산값이라 실제 모재에 들어간 열은 이보다 작습니다. B는 전류와 속도가 모두 1.5배라 교안이 말한 언더컷 쪽에 있습니다.

입열량은 냉각 속도를 가늠하는 값입니다. 저는 입열량이 균열 쪽 지표이지 언더컷 쪽 지표는 아니라고 봅니다. 용접절차시방서(WPS)에 입열량 범위만 있다면 언더컷은 그 범위 안에서도 생깁니다.

출처: Welding Innovation Vol. XVI No. 1, 한국산업인력공단 HRD4U CO2용접 25차시 교안

KS B ISO 6520-1 전문은 열람하지 못했습니다. 번호 체계는 ISO 요약과 2차 자료로 확인했습니다. 언더컷 깊이 허용값은 KS B ISO 5817이 정하지만, 원문을 보지 못해 적지 않았습니다.

가스 유량 수치는 CO2·플럭스코어드와이어 용접 교안 하나에서 나온 값입니다. 공정과 작업 환경이 다르면 적정 범위도 달라집니다.

출처: 한국표준정보망 KS B ISO 5817 규격 정보

기공과 응고균열은 쇳물이 굳는 동안 생깁니다. 언더컷은 아크가 지나가는 동안, 수소균열은 식은 뒤에 생깁니다.

표 1. 결함별 발생 시점과 조건(정성 비교)