포화 수산화칼슘 수용액 내에서의 무기계 및 유기계 방청제의 전기화학적 방식 특성평가 A Study on the Anti-corrosion Properties of Organic and Inorganic Inhibitor by Electrochemical Evaluation Method in Saturated Aqueous Solution of Calcium Hydroxide원문보기
본 연구에서는 부동태피막형 무기계 방청제와 흡착형 유기계 방청제를 대상으로, 시멘트세공용액을 모사한 포화 수산화칼슘 수용액내에서 염화물이온 농도와 방청성분 몰비를 변수로 하여 Potentiostat을 사용하여 부식전위, 부식속도, 분극저항을 측정하여 방식성능을 평가하였다. 그 결과, 무기계 방청제는 방청몰비 약 1.2 이상에서 방식성능을 확보하는 것으로 나타났고, 유기계 방청제는 방청몰비 약 0.3 이상에서 방식성능을 확보하는 것으로 나타났다. 또한, 부식속도와 분극저항, 부식속도와 부식전위의 관계는 선형 반비례 경향을 나타냈고, 분극저항과 부식전위는 선형 비례하는 것을 알 수 있었으며, 부식전위, 부식속도, 분극저항과의 상관관계는 유기계와 무기계 방청제에서 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 부동태피막형 무기계 방청제와 흡착형 유기계 방청제를 대상으로, 시멘트세공용액을 모사한 포화 수산화칼슘 수용액내에서 염화물이온 농도와 방청성분 몰비를 변수로 하여 Potentiostat을 사용하여 부식전위, 부식속도, 분극저항을 측정하여 방식성능을 평가하였다. 그 결과, 무기계 방청제는 방청몰비 약 1.2 이상에서 방식성능을 확보하는 것으로 나타났고, 유기계 방청제는 방청몰비 약 0.3 이상에서 방식성능을 확보하는 것으로 나타났다. 또한, 부식속도와 분극저항, 부식속도와 부식전위의 관계는 선형 반비례 경향을 나타냈고, 분극저항과 부식전위는 선형 비례하는 것을 알 수 있었으며, 부식전위, 부식속도, 분극저항과의 상관관계는 유기계와 무기계 방청제에서 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
In this study, corrosion potential ($E_{corr}$), corrosion rate, and polarization resistance were measured aimed at inorganic inhibitors (passive film type) and organic inhibitors (absorption type). The experiment was conducted using potentiostat for the variable molar ratio and chloride ...
In this study, corrosion potential ($E_{corr}$), corrosion rate, and polarization resistance were measured aimed at inorganic inhibitors (passive film type) and organic inhibitors (absorption type). The experiment was conducted using potentiostat for the variable molar ratio and chloride ion concentration of the components of inhibitors in an aqueous solution of saturated calcium hydroxide targeting corrosion. As a result, it was possible to ensure an anticorrosive performance of at least a 1.2 molar ratio of inorganic inhibitors. Also, the organic inhibitors ensured the prevention of the anticorrosive performance of at least about a 0.3 molar ratio. It also showed the tendency that between polarization resistance and corrosion rate, Ecorr and corrosion rate is inversely proportional to the linear. Conversely, the tendency between polarization resistance and Ecorr is proportional to the linear. Also, a distinct difference in organic and inorganic inhibitors' relationship to Ecorr, corrosion rate, and polarization resistance was not shown.
In this study, corrosion potential ($E_{corr}$), corrosion rate, and polarization resistance were measured aimed at inorganic inhibitors (passive film type) and organic inhibitors (absorption type). The experiment was conducted using potentiostat for the variable molar ratio and chloride ion concentration of the components of inhibitors in an aqueous solution of saturated calcium hydroxide targeting corrosion. As a result, it was possible to ensure an anticorrosive performance of at least a 1.2 molar ratio of inorganic inhibitors. Also, the organic inhibitors ensured the prevention of the anticorrosive performance of at least about a 0.3 molar ratio. It also showed the tendency that between polarization resistance and corrosion rate, Ecorr and corrosion rate is inversely proportional to the linear. Conversely, the tendency between polarization resistance and Ecorr is proportional to the linear. Also, a distinct difference in organic and inorganic inhibitors' relationship to Ecorr, corrosion rate, and polarization resistance was not shown.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 부동태피막형 무기계 방청제와 흡착형 유기계 방청제를 대상으로, 시멘트세공용액을 모사한 포화 수산화칼슘 수용액내에서 염화물이온 농도와 방청성분 몰비를 변수로 하여 전기화학적 방법으로 방식성능 평가 실험을 수행함으로서, 유기계 방청제의 방청성능에 관한 실험자료를 수집하고 금후, 유기계 방청제 개발에 관한 기초자료로 활용하고자 한다.
제안 방법
2)로 하여 실험수준을 정하였다. 또한, 전기화학실험을 통해 부식특성에 따른 부식전위와 부식속도, 그리고 부식전류를 통한 분극저항을 측정하였다. 무기계 방청제로서는 LiNO2은 농도 25%, Ca(NO2)2은 농도 30%를 사용하였고, 유기계 방청제로는 아미노 알코올 유도체 2종의 농도 100%용액을 사용하였으며, 이를 고려한 첨가량으로 환산하여 실험을 진행하였다.
8kg/m3 4수준으로 하였다. 방청제는 종류별 (무기계 (아질산칼슘, 아질산리튬), 유기계 아미노알코올 유도체 2종 (DMEA, DEEA))로 염소이온함량에 따른 질산 이온과 수산화 이온 각각의 몰비를 4단계 (0.0, 0.3, 0.6, 1.2)로 하여 실험수준을 정하였다. 또한, 전기화학실험을 통해 부식특성에 따른 부식전위와 부식속도, 그리고 부식전류를 통한 분극저항을 측정하였다.
본 실험에서는 방청제 첨가량에 따른 수용액내에서 전기화학적 특성을 파악하기 위하여 Potentiostat를 이용하여 부식전위 (Ecorr)와, 부식속도 (Corrosion rate - CR), 부식전류를 측정함으로서 분극저항 (Polarisation Resistance - Rp)을 산정하였다. 또한, 세공용액은 포화 수산화칼슘 (용해도 0.
부동태피막형 무기계 방청제와 흡착형 유기계 방청제를 대상으로, 시멘트세공용액을 모사한 포화 수산화칼슘 수용액 내에서 염화물이온 농도와 방청성분 몰비를 변수로 하여 전기화학적 방법으로 방식성능 평가 실험을 실시한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
대상 데이터
또한, 전기화학실험을 통해 부식특성에 따른 부식전위와 부식속도, 그리고 부식전류를 통한 분극저항을 측정하였다. 무기계 방청제로서는 LiNO2은 농도 25%, Ca(NO2)2은 농도 30%를 사용하였고, 유기계 방청제로는 아미노 알코올 유도체 2종의 농도 100%용액을 사용하였으며, 이를 고려한 첨가량으로 환산하여 실험을 진행하였다. Table 1에 실험인자 및 수준을 나타낸다.
이론/모형
본 실험에서 사용된 전기화학적 실험기구는 Potentiostat를 이용하였으며 기준전극 (Reference Electrode), 작동전극 (Working Electrode), 보조전극 (Counter Electrode) 으로 구성되어 있는 실험 기구를 통하여 철근의 자연전위와 분극저항을 측정하였다. 철근의 부식을 측정하기 위하여 지름 D13mm의 원형철근을 길이 10mm로 절단하고 철근의 한쪽 단면에 전선을 납땜하였다.
성능/효과
(1) 방식성능 확보기준인 부식전위 -350mV 이상으로 평가하면 무기계 방청제에 비해 유기계 방청제의 방식성능이 우수한 것으로 나타났으며, 무기계 방청제인 LiNO2과 유기계방청제인 DMEA 및 DEEA는 상대적으로 적은 방청제를 사용하여도 그 방청성능이 확보되었고, 특히 유기계 방청제인 DMEA는 염화물이온함량이 높아도 그 방청제 사용량은 매우 적어 경제적으로도 효과적인 것으로 판단된다.
(2) 무기계 방청제인 Ca(NO2)2 및 LiNO2과 유기계 방청제인 DMEA와 DEEA의 방청몰비에 따른 부식전위와 부식속도를 분석한 결과, 무기계 방청제는 방청몰비 약 1.2 이상에서 방식성능을 확보하는 것으로 나타났고, 유기계 방청제는 방청몰비 약 0.3 이상에서 방식성능을 확보하는 것으로 나타났다.
(3) 방청몰비가 증가할수록 분극저항의 값은 전체적으로 커지는 경향을 나타내었으나, 방청몰비가 클수록 분극저항 측정값의 편차는 크게 나타나 분극저항을 방식성능의 지표로 평가하는 것은 적절하지 않다고 판단된다.
(4) 부식속도와 분극저항, 부식속도와 부식전위의 관계는 선형 반비례 경향을 나타냈고, 분극저항과 부식전위는 선형 비례하는 것을 알 수 있었으며 부식전위, 부식속도, 분극저항과의 상관관계는 유기계와 무기계 방청제에서 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
따라서 무기계 방청제인 Ca(NO2)2 및 LiNO2과 유기계 방청제인 DMEA와 DEEA의 방청몰비에 따른 부식전위와 부식속도를 분석한 결과, 무기계 방청제는 방청몰비 약 1.2 이상에서 방식성능을 확보하는 것으로 나타났고, 유기계 방청제는 방청몰비 약 0.3 이상에서 방식성능을 확보하는 것으로 나타났다. 이를 종합하여, 염화물이온이 함유된 수용액내에서 무기계 방청체보다는 유기계 방청제가 소량 사용하여도 방청성능이 우수한 것으로 판단된다.
3 이상에서 방식성능을 확보하는 것으로 나타났다. 이를 종합하여, 염화물이온이 함유된 수용액내에서 무기계 방청체보다는 유기계 방청제가 소량 사용하여도 방청성능이 우수한 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
철근콘크리트 (RC)조 구조물 철근 부식의 주 열화 인자는 무엇인가?
철근콘크리트 (RC)조 구조물의 철근 부식은 내재 혹은 비래하여 축적된 콘크리트내의 염소이온이 주된 열화인자로서 작용하게 된다 (Song et al., 2008).
아질산계 방청제의 문제점은 무엇인가?
양극반응 (산화작용)을 방지하기 위하여 그 동안 아질산염 계열의 무기계 방청제가 많이 사용 되어져 왔으나 이 물질은 발암성분을 함유하고 있어 유럽지역에서는 이미 사용이 금지되어 있는 상황이다. 이를 대체하기 위한 유기계 방청제는 유기분자가 콘크리트 내로 흡수, 기화작용을 통하여 침투되어 콘크리트 내 철근내 단분자막을 형성함으로써 방청성능을 실현하는 부식방지제를 말한다.
방청제는 반응 방식에 따라 어떻게 구분되는가?
, 2009; Ann, 2005). 일반적으로 방청제는 반응 방식에 따라 양극 반응제 (부동태피막형)와 혼합 반응제 (흡착형)로 구분되며 무기계가 주류인 양극 반응 방청제의 경우는 부분 계면화 과정을 통해 방청작용을 하게 되며, 철 이온의 산화에 의해 철근 주변 산화제2철의 보호막을 형성하게 된다. 그러나 아질산이온을 중심으로 하는 무기계 방청제 성분은 독성으로 인해 선진국에서는 그 사용을 규제하고 있으며, 이에 따라 최근에는 유기계 아민을 기초로 한 혼합 방청제의 사용이 증가하고 있으나 (Moon et al.
참고문헌 (14)
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Song, H. W., Lee, C. H., Lee, K. C., Ann, K. Y., "A Study om Chloride Threshold Level of Blended Cement Mortar Using Polarization Resistance Method", Journal of the Korea Concrete Institute, Vol. 21, No. 3, June, 2009, pp.245-253 (in Korean).
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