철골 용접은 부재를 일체화하는 접합공법으로, 고력볼트접합과 달리 용접사의 숙련도·자세(Position)·용접법 선택이 품질을 좌우한다. 같은 이음부라도 아래보기(F)보다 수직(V)·위보기(OH) 자세는 용융금속이 중력의 영향을 받아 기공·언더컷·용입불량 등 결함 발생률이 급격히 높아진다. 또한 공장(Shop)에서는 자동화된 SAW가, 현장(Field)에서는 전자세 대응이 쉬운 SMAW·FCAW·GMAW가 주로 쓰이고, BOX형 기둥 이음 등 후판 수직 맞대기에는 ESW·EGW가 특화되어 쓰인다. 이처럼 "자세-용접법-적용부위"의 조합 논리가 기술사 시험에서 반복 출제되는 핵심 이유다.
2. 용접자세 4종 개략도 (그림①)
그림① 4대 기본 용접자세 — 아래보기(F)·수평(H)·수직(V)·위보기(OH), 판재 시험코드는 G(그루브)/F(필릿) 접미
3. 핵심 기준/원리
자세 구분
모재·용접선 상태
난이도·특징
아래보기 Flat(F) · 1G/1F
모재 수평, 용접부 상향 노출
가장 낮음 · 능률·품질 우수(기준 자세)
수평 Horizontal(H) · 2G/2F
모재 수직, 용접선 수평 진행
중간 · 용융금속 처짐(새깅) 주의
수직 Vertical(V) · 3G/3F
모재 수직, 용접선 수직(상진/하진)
높음 · 운봉·전류 제어로 처짐 방지
위보기 Overhead(OH) · 4G/4F
모재 수평, 용접부 하향 노출
최고 · 낙하·기공 위험, 숙련공 필수
※ G=그루브(맞대기) 시험코드, F=필릿 시험코드. 관(Pipe) 용접은 고정관 자세 5G·6G 등이 추가로 규정된다.
용접법
원리·보호방식
자동화 정도
철골 주 적용부위
SMAW(피복아크용접)
피복제 분해가스·슬래그로 아크·용융지 보호
수동
현장 전자세, 보수·소규모 이음
SAW(서브머지드아크용접)
입상 플럭스 속에서 아크 은폐 발생
자동(주로 공장)
후판 맞대기, 아래보기 위주 대입열 용접
GMAW(가스메탈아크, CO2/MIG·MAG)
보호가스(CO2 또는 Ar+CO2 등)로 보호
반자동
현장·공장 전자세, 능률 양호
FCAW(플럭스코어드아크용접)
와이어 내부 플럭스, 가스실드형·자체실드형 구분
반자동
현장 옥외(자체실드형은 방풍에 강함)
ESW(일렉트로슬래그용접)
용융 슬래그의 저항열, 수랭동판(구리받침)으로 개선부 밀폐
자동(수직 상진)
후판 수직 맞대기, BOX기둥 코너 등
EGW(일렉트로가스용접)
아크열+보호가스, 수랭동판 사용
자동(수직 상진)
후판 수직 맞대기, BOX기둥 등
4. 원인/종류/핵심
피서가플슬가: 피복아크(SMAW)·서브머지드(SAW)·가스메탈(GMAW)·플럭스코어드(FCAW)·일렉트로슬래그(ESW)·일렉트로가스(EGW) — 철골 6대 용접법
용접법 선택의 핵심 변수는 모재 두께, 이음 자세, 현장(Field)/공장(Shop) 여부, 요구 능률과 품질수준이다. 자세가 어려워질수록(F→H→V→OH) 결함 위험이 커지므로, 가능한 한 회전지그·용접턴테이블 등을 이용해 아래보기 자세로 전환하려는 공법 계획이 실무·시험 모두에서 중요하게 다뤄진다.
5. 대책/유의
용접법 선택은 모재두께·자세·개선형상·현장/공장 여부를 종합해 용접절차서(WPS)에 명시
현장 옥외 용접 시 방풍막 설치 또는 자체실드형 FCAW 채용으로 보호가스 유출·기공 방지
수직·위보기 자세는 숙련 용접사를 배치하고 자세별 적정 전류·운봉속도 준수
ESW·EGW 등 대입열 공법은 열영향부(HAZ) 인성 저하 우려가 있어 예열·후열 및 노치터프니스 관리 필요
용접 착수 전 용접사 자격(해당 자세·용접법 인증) 확인, 용접절차서(WPS)·절차인정기록(PQR) 검증
가능한 회전지그·턴테이블 활용으로 아래보기 자세 전환을 극대화해 품질·능률 확보
6. 암기 체크리스트
7. 관련 주제
그루브·필릿용접예열·후열용접결함비파괴검사(UT·RT·MT)용접사 자격인증고력볼트접합
📝 예상문제 & 모범답안
용어예상SMAW(피복아크용접, Shielded Metal Arc Welding)의 원리와 특징. (10점)
1. 정의피복제를 도포한 용접봉과 모재 사이에 아크를 발생시켜, 피복제의 분해가스와 슬래그로 아크·용융지를 대기로부터 보호하며 접합하는 수동 아크용접법이다.2. 특징① 전자세 용접 가능(F·H·V·OH 모두 적용) ② 장비가 간단해 현장 이동성·범용성 우수 ③ 능률은 반자동·자동법 대비 낮고 용접사 숙련도 의존도가 높음 ④ 슬래그 제거·층간 청소가 필요하다.3. 유의사항현장 보수용접·소규모 이음에 주로 활용되며, 용접봉은 습기에 취약하므로(저수소계) 건조로 관리가 병행되어야 한다.
1. 정의와이어 내부에 플럭스를 충전한 전극을 사용하는 반자동 아크용접법으로, 보호가스 공급 여부에 따라 가스실드형과 자체실드형으로 구분된다.2. 자체실드형 장점① 외부 보호가스 없이 플럭스 자체 분해가스로 보호되어 옥외·바람 영향에 강함 ② 현장 철골 용접에 널리 채용 ③ 능률이 SMAW보다 높음.3. 유의사항흄(연기) 발생량이 많아 환기·호흡보호구 관리가 필요하며, 층간 슬래그 제거를 철저히 해야 한다.
용어예상용접자세(1G~4G, F/H/V/OH)의 구분기준. (10점)
1. 정의모재와 용접선의 공간적 위치관계를 표준화한 것으로, 판재 그루브 시험은 1G~4G, 필릿 시험은 1F~4F로 표기하며 각각 F(아래보기)·H(수평)·V(수직)·OH(위보기)에 대응한다.2. 구분 및 난이도아래보기(1G/1F)가 가장 용이하고, 수평(2G/2F)·수직(3G/3F)을 거쳐 위보기(4G/4F)가 결함 위험·숙련요구가 가장 높다. 관 용접은 고정관 자세(5G·6G 등)가 추가된다.
서술형예상철골공사에서 용접법의 선택기준과 용접자세별 시공 시 유의사항에 대하여 설명하시오. (25점)
Ⅰ. 개요철골 용접은 접합부 강도·안전성을 좌우하는 핵심공정으로, 모재조건·자세·현장여건에 맞는 용접법 선택과 자세별 관리가 품질 확보의 출발점이다.Ⅱ. 용접 원리 및 자세의 구조적 의미모든 아크용접법은 아크열로 모재·용접봉을 용융시켜 용착금속을 형성하는 원리는 동일하지만, 중력에 대한 용융지의 위치(자세)에 따라 용융금속의 처짐·낙하 거동이 달라진다. 아래보기는 중력이 용착에 유리하게 작용하나, 수직·위보기로 갈수록 중력이 용착을 방해하므로 전류·운봉 제어로 이를 상쇄해야 한다.Ⅲ. 용접법 선택기준(종류)① 적용위치: 공장(Shop)은 자동화 가능한 SAW, 현장(Field)은 SMAW·FCAW·GMAW를 적용한다.② 모재두께: 후판 수직맞대기(BOX기둥 코너 등)는 ESW·EGW 대입열 공법을 적용한다.③ 환경조건: 옥외·풍압이 큰 현장은 자체실드형 FCAW가 유리하다.④ 요구 능률·품질: 대량 반복부는 자동화, 소규모·보수는 SMAW를 적용한다.Ⅳ. 자세별 시공 유의사항① 아래보기(F): 기준자세로 능률·품질이 우수하며, 가능한 회전지그로 이 자세를 확보한다.② 수평(H): 용융금속 처짐(새깅) 방지를 위해 운봉·전류를 제어한다.③ 수직(V): 상진/하진을 선택하고, 다층 용접 시 층간 슬래그 제거를 철저히 한다.④ 위보기(OH): 낙하·기공 위험이 최고이므로 숙련공을 배치하고 소전류·단시간 패스로 운용한다.⑤ 용접사 자격관리: 착수 전 해당 자세·용접법 인증 여부와 WPS·PQR을 검증한다.
용접입열 H = 60·I·V(전류·전압)/S(속도)로 표현되며, 입열이 클수록 열영향부(HAZ)가 넓어져 인성 저하 우려가 커진다. ESW·EGW처럼 대입열 공법은 이 관리가 특히 중요하다.
현장 이음부 중 자세 변경이 잦은 기둥-보 접합부는 한 이음 내에서 아래보기~위보기가 혼재하는 경우가 많아, 용접순서 계획(대칭·역변형)과 자세 전환 관리가 결함 예방의 관건이 된다.
Ⅴ. 맺음말용접법과 자세는 상호 종속적으로 결정되어야 하며, WPS·PQR에 기반한 사전 검증과 자격 있는 용접사 배치, 자세별 맞춤 관리가 병행되어야 철골 용접부의 구조 신뢰성이 확보된다.
서술형예상철골 후판 수직 맞대기 용접에 사용되는 ESW(일렉트로슬래그용접)·EGW(일렉트로가스용접)의 원리·특징과 시공관리방안을 설명하시오. (25점)
Ⅰ. 개요BOX형 기둥 코너이음 등 후판 수직 맞대기부는 SMAW·GMAW로는 다층·다패스가 불가피해 능률이 떨어지므로, 1패스 대입열 수직 자동용접인 ESW·EGW가 특화 적용된다.Ⅱ. 원리·특징① ESW: 용융 슬래그의 저항열로 모재·와이어를 용융시키고, 개선부 양측을 수랭동판(구리받침)으로 밀폐하여 수직 상진하며 1패스로 후판을 용접한다.② EGW: ESW와 유사한 수직 상진 방식이나, 슬래그 저항열이 아닌 아크열+보호가스로 용융이 이루어진다.③ 공통점: 자동·반자동으로 진행되며 개선각이 작아도 후판 용접이 가능해 능률이 우수하다.Ⅲ. 대입열 공법의 품질 이슈(원인)대입열 용접은 냉각속도가 느려져 조립조직이 조대화되고 노치인성(충격흡수에너지)이 저하될 수 있어, 설계 시 요구되는 샤르피 충격값 등 인성기준 충족 여부를 사전 검토해야 한다. 또한 개선부 밀폐가 불완전하면 용융 슬래그·금속이 누설되어 결함으로 이어진다.Ⅳ. 시공관리방안① 사전검증: WPS·PQR로 입열량·냉각속도별 인성을 확인한다.② 수랭동판 관리: 개선부 밀착·누설을 방지하고 냉각수 순환 상태를 점검한다.③ 예열·층간온도: 관련 기준에 따른 예열을 실시해 급냉·저온균열을 방지한다.④ 검사: UT(초음파탐상) 등으로 내부결함을 확인하고, 필요시 노치터프니스 시험을 병행한다.⑤ 초층관리: 초층 형성 상태를 육안·기록으로 확인해 이후 패스 결함 전이를 예방한다.
대입열 용접은 냉각속도가 느려져 조립조직이 조대화되고 노치인성이 저하될 수 있어, 설계 시 요구되는 샤르피 충격값 등 인성기준 충족 여부를 사전 검토해야 한다.
대입열 수직용접부에서 예열 관리가 미흡할 경우 저온균열이 발생할 수 있어, 시공 전 절차인정시험(PQR)과 초층 관리가 특히 강조된다.
Ⅴ. 맺음말ESW·EGW는 후판 수직이음의 능률을 크게 높이지만 열영향부 품질관리가 관건이므로, 절차인정과 비파괴검사를 통한 이중 확인체계 구축이 필요하다.
📚 출처·근거
KCS 14 31 xx (강구조공사 표준시방서)
KDS 14 31 xx (강구조 설계기준)
KS D (강재 규격)
※ 본 정리는 위 기준을 바탕으로 학습용으로 재구성한 것으로, 세부 수치·조항은 최신 개정본 확인 필요. 예상문제 출처는 "예상"이며, 실제 출제 회차는 기출 수집(/crawl) 후 표기됩니다.