내압누설시험 개요 및 시험방법 : 리크테스트, Leak Test

안녕하세요 대학교실험실, 기업부설연구소를 대상으로
맞춤형 실험장비 및 시제품을 맞춤제작하고 있는 에이비랩솔루션입니다.

 

https://blog.naver.com/ablab2016/223781602973

연구·개발을 위한 실험장비 맞춤 설계/제작

---

1. 개요

• 내압누설시험(Internal Pressure Leak Test)은 특정 부품이나 시스템이 내부 압력을 견디는 능력을 평가하고, 미세한 누설이 발생하는지 확인하는 시험 방법이다.
• 일반적으로 기체 또는 액체를 시험체 내부에 가압한 후 누설 여부를 확인하며, 산업 현장에서 배관, 탱크, 밸브, 열교환기 등 다양한 장비의 안전성을 검증하는 데 사용된다.

 

2. 내압누설시험 방법

내압누설시험은 적용 대상과 요구되는 시험 조건에 따라 다양한 방식으로 수행된다. 대표적인 시험 방법은 다음과 같다.

 

2.1 수압시험 (Hydrostatic Test)

• 시험체 내부에 액체(일반적으로 물)를 채운 후 목표 압력까지 가압하여 누설 여부를 확인하는 방법
• 시험 중 압력 강하 여부를 측정하여 누설이 있는지 판단
• 일반적으로 높은 압력에서의 구조적 강도 확인에 사용됨
• 수압시험(Hydrostatic Test)의 경우 아래 기압시험보다 높은 압력(일반적으로 설계압력의 1.5배)까지 가압하는 것이 일반적입니다.

2.2 기압시험 (Pneumatic Test)

• 시험체 내부에 공기, 질소, 헬륨 등의 기체를 주입하여 압력을 가한 후 누설 여부를 확인
• 비가역적인 손상을 방지하기 위해 비교적 낮은 압력에서 수행
• 비파괴 검사(NDT)와 함께 적용될 수 있음
• 기압시험(Pneumatic Test)에서 일반적으로 적용되는 압력 범위는 보통 0.5~10 bar 수준입니다.
• 하지만 이는 시험 대상의 설계 압력 및 산업 표준에 따라 다를 수 있습니다.

• 저압 시험: 0.5~2 bar (예: 민감한 부품 또는 작은 용기)
• 중압 시험: 2~5 bar (예: 산업용 배관 및 장비)
• 고압 시험: 5~10 bar (예: 고압 가스 시스템, 특수 장비)

 

헬륨누설시험 (Helium Leak Test)

 

2.3 헬륨누설시험 (Helium Leak Test)

• 헬륨 가스를 시험체 내부에 주입한 후 외부에서 헬륨 검출기로 누설을 검사
• 헬륨은 분자 크기가 작아 미세한 결함도 감지 가능
• 진공 상태에서 시험할 수 있어 높은 감도와 정밀도를 제공함

2.4 비누방울시험 (Bubble Test)

• 시험체에 기체를 가압한 후 표면에 비눗물을 도포하여 기포 발생 여부를 확인
• 간단한 방법으로 현장에서 빠르게 적용 가능하지만, 미세한 누설 감지는 어려움

 

3. 배관에서의 헬륨 가스 누설 시험 예시

3.1 시험 조건

• 배관 시스템: 스테인리스 스틸 배관 (지름: 50mm, 길이: 10m)
• 시험 가스: 헬륨 (순도 99.99%)
• 시험 압력: 5 bar
• 검출기: 질량 분석기 기반 헬륨 검출기

3.2 시험 과정

1. 배관 내부를 진공 상태로 만든 후 헬륨 가스를 주입
2. 외부에서 헬륨 검출기를 이용하여 누설 발생 여부 확인
3. 헬륨이 검출되면 누설 부위를 정확히 탐지 후 수리
4. 수리 후 재시험을 통해 누설이 해결되었는지 검증

 

3.3 결과 분석

• 누설 검출기에서 특정 위치에서 높은 헬륨 농도 검출 → 해당 부위 용접 불량 가능성
• 문제 부위 재용접 및 재시험 후 정상 확인 → 시험 합격

 

3.4 헬륨가스누설시험과 일반적인 기압시험의 차이

• 헬륨가스누설시험(Helium Leak Test)에서는 헬륨 검출기를 이용해 시험체 외부에서 헬륨이 검출되는지 여부로 누설을 판단합니다. 이 방법은 헬륨이 미세한 틈을 통해 빠져나가는 것을 감지하는 고감도 검사 방식입니다.
• 한편, 일반적인 기압시험(Pneumatic Test)이나 수압시험(Hydrostatic Test)에서는 초기 압력에서 일정 시간이 지난 후 압력 강하가 발생하는지를 기준으로 누설 여부를 판단합니다. 즉, 두 방법은 평가 기준이 다릅니다.

 

4. 참고문헌

1. ISO 20485:2017 "Non-destructive testing — Leak testing — Tracer gas method"
2. ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section V, Article 10 "Leak Testing"
3. ASTM E499 "Standard Practice for Leak Detection in Pressure Vessels and Systems Using Helium Tracer Gas"