헬륨 리크 테스트: 종류와 절차 완벽 가이드 🕵️‍♂️

헬륨 리크 테스트는 눈에 보이지 않는 미세한 누설을 찾아내는 매우 정밀한 비파괴 검사 방법입니다. 원자 크기가 작고 공기 중에 거의 존재하지 않는 헬륨 가스의 특성을 이용하여, 제품이나 시스템의 기밀성을 높은 신뢰도로 평가할 수 있습니다. 주로 진공 시스템, 자동차 부품, 에어컨, 반도체 장비 등 엄격한 기밀성이 요구되는 다양한 산업 분야에서 활용됩니다.

헬륨 리크 테스트는 검사 대상과 환경에 따라 크게 진공 챔버법과 스니퍼법 두 가지로 나뉩니다.

 

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## 1. 진공 챔버법 (Vacuum Chamber Method)

진공 챔버법은 테스트 대상을 진공 챔버 안에 넣고, 챔버 내부와 테스트 대상 내부의 압력 차이를 이용해 누설을 감지하는 방식입니다. 극히 미세한 누설까지 정량적으로 측정할 수 있어 최고의 정밀도를 자랑합니다.

주요 절차

1. 준비 단계:
   • 세척: 검사 대상의 내외부를 깨끗이 세척하여 오염물질을 제거합니다. 이는 정확한 측정을 방해하는 요소를 없애기 위함입니다.
   • 장비 연결: 헬륨 리크 디텍터(누설 검출기)를 진공 챔버에 연결합니다.
   • 교정 (Calibration): 알려진 누설률을 가진 표준 리크(Standard Leak) 장비를 사용하여 디텍터를 교정하고, 정확한 측정이 가능한지 확인합니다.
2. 진공 배기:
   • 검사 대상을 진공 챔버 내부에 위치시킵니다.
   • 진공 펌프를 이용하여 챔버 내부를 고진공 상태로 만듭니다. 동시에 검사 대상 내부도 진공으로 만듭니다.
3. 헬륨 분사 (Test Gas Injection):
   • 검사 대상의 외부에 지정된 압력으로 헬륨 가스를 분사합니다. 챔버 전체를 헬륨으로 채우는 방식을 '글로벌 테스트(Global Test)'라고 합니다.
   • 만약 검사 대상에 누설이 있다면, 외부의 헬륨 가스가 누설 부위를 통해 내부로 침투하게 됩니다.
4. 누설 측정:
   • 검사 대상 내부와 연결된 헬륨 리크 디텍터(질량분석기)가 침투한 헬륨 분자를 감지합니다.
   • 감지된 헬륨의 양을 통해 누설률(Pa⋅m3/s 또는 mbar⋅l/s 등의 단위 사용)을 정량적으로 측정하고 합격/불합격 판정을 내립니다.
5. 마무리 단계:
   • 검사 대상 내외부의 헬륨 가스를 회수하거나 배기시킵니다.
   • 챔버의 진공을 해제하고 검사 대상을 꺼냅니다.

💡 봄빙 테스트 (Bombing Test)

부품의 구조상 내부에 직접 헬륨을 주입하기 어려운 경우 사용하는 특수한 진공 챔버법입니다.

1. 먼저, 밀봉된 부품을 고압의 헬륨 가스가 채워진 압력 용기에 넣고 일정 시간 동안 둡니다. (Bombing)
2. 만약 부품에 누설이 있다면, 이 시간 동안 헬륨이 부품 내부로 침투하게 됩니다.
3. 이후 부품을 꺼내어 진공 챔버에 넣고 진공을 잡습니다.
4. 부품 내부에 침투했던 헬륨이 다시 누설 부위를 통해 빠져나오면, 디텍터가 이를 감지하여 누설 여부를 판별합니다.

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## 2. 스니퍼법 (Sniffer Method)

스니퍼법은 검사 대상 내부에 헬륨 가스를 가압한 후, '스니퍼(Sniffer)'라고 불리는 탐침을 이용해 외부에서 새어 나오는 헬륨을 국소적으로 찾아내는 방식입니다. 진공 챔버에 넣기 힘든 대형 구조물이나 배관 등의 누설 부위를 정확히 찾아내는 데 유용합니다.

주요 절차

1. 준비 단계:
   • 헬륨 충전: 검사 대상 내부에 공기나 질소와 혼합된 헬륨 가스(또는 순수 헬륨)를 일정 압력으로 채웁니다.
   • 장비 준비: 헬륨 리크 디텍터에 스니퍼 프로브(탐침)를 연결하고 장비를 켭니다. 배경 헬륨 농도를 확인합니다.
2. 누설 탐지:
   • 누설이 의심되는 용접부, 연결부, 밸브 등의 표면을 따라 스니퍼 탐침을 천천히(보통 1cm/s) 움직입니다.
   • 만약 누설이 있다면, 새어 나온 헬륨 가스가 스니퍼 탐침으로 흡입되어 디텍터에 감지됩니다.
3. 누설 위치 확인 및 측정:
   • 디텍터에서 신호가 감지되면, 해당 지점이 누설 부위입니다.
   • 스니퍼법은 주로 누설의 위치를 찾는 데 중점을 두지만, 교정을 통해 대략적인 누설량을 추정할 수도 있습니다.
4. 마무리 단계:
   • 검사가 완료되면 검사 대상 내부의 헬륨 가스를 안전하게 배출합니다.
   • 결과를 기록하고 필요한 경우 수리 후 재검사를 진행합니다.

구분	진공 챔버법 (Vacuum Chamber Method)	스니퍼법 (Sniffer Method)
원리	외부 헬륨이 진공 상태의 부품 내부로 침투	내부 헬륨이 외부로 누설
장점	✅ 최고의 정밀도, 미세 누설 정량 측정 가능, 전체 누설량 확인	✅ 대형 구조물 적용 가능, 정확한 누설 위치 파악 용이, 설비 간편
단점	❌ 챔버 크기 제한, 설비 복잡, 비용 높음	❌ 정밀도 상대적으로 낮음, 전체 누설량 측정 어려움, 작업자 숙련도 영향
주요 적용	반도체 부품, 소형 진공 용기, 자동차 핵심 부품 등	대형 배관, 냉동 공조 시스템, 압력 용기 등