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문제 정의
- 9와 같이 레일의 복부 양측면에 각각 희생양극을 설치하면 안정적인 방식효과를 기대할 수 있으나 영종대교의 경우 궤간 내측에는 탈선방지 가드레일이 설치되어 있어 궤간 외측에 편측으로 설치할 수밖에 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 양측설치가 불가능한 현장여건을 감안하여 편측설치에 따른 방식효과와 희생양극의 단면손실 수준을 검토하여 희생양극의 적정 설치간격을 검토하였다.
- 본 연구에서 수행한 전자주사현미경을 이용한 레일 두부 조직검사는 레일두부 표면에 발생된 녹층(Rust layer)의 두께측정과 모재부의 건전성 및 모재부와 녹층의 경계면 분석을 위한 목적으로 수행하였다. 부식된 레일을 이용한 조직검사는 Fig.
- 본 연구에서는 Fig. 4와 같이 약 16년 동안 영종대교에서 사용중인 레일에서 채취한 녹시료의 성분분석(EDS)을 통해 해양성 기후조건에 있는 영종대교 레일의 부식원인을 파악하고자 하였다.
- 본 연구에서는 해양성 기후조건에 있는 철도 레일의 부식을 저감시키기 위한 방식대책으로써 희생양극법을 제시하고 방식효과를 실험적으로 입증하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
- 따라서 철도 레일이라는 설치 공간적인 제약조건(레일복부)을 감안하고 주기적인 교체가 가능하며 설치방법이 볼팅, 에폭시, 용접 등 다양한 방법을 적용할 수 있어야 하는 철도 현장의 조건을 만족하는 양극의 종류는 알루미늄(Al)인 것으로 검토되었다. 이에 본 연구에서는 레일에 부착이 용이하며 형상가공 및 크기조절이 가장 적합한 알루미늄 양극(Al-Anode)을 적용한 레일의 방식효과를 검토하였다. Fig.
- 영종대교 강직결궤도의 부식레일에 이미 발생된 녹을 화학적으로 안정시키거나 도장(Painting)을 하는 것보다는 부식발생을 사전에 예방하고 이미 발생된 녹은 더 이상 부식이 진전되어 탈락되지 않도록 방식전류를 공급하는 전기방식법(Cathodic protection system)이 적절할 것으로 판단되었다. 이에 본 연구에서는 부식환경에 노출된 금속 구조물(각종지하배관, 선박, 항만 설비, 교각 내부 철근 등)에 일반적으로 적용되고 있는 전기방식법을 레일부식 저감을 위한 방식기법으로 적용하기 위한 검토를 수행하였다1,2). 일반적으로 전기방식법은 방식전류의 공급방식에 따라 크게 외부전원법(Impressed current cathodic protection method, ICCP)과 희생양극법(Sacrificial anode cathodic protection method, SACP)으로 구분된다1,2,6-8,9,10).
- 또한 해수요인에 의한 부식메커니즘과 대기 부식조건에서의 부식 상태는 그 발생수준과 범위, 패턴이 매우 상이하며 금속모재의 단면손실에 미치는 영향도 해수요인에 의한 부식이 상대적으로 클 수 있어 녹층의 박리를 최소화하여 탈락된 녹층에 의한 전기 신호적인 문제발생을 사전에 예방하여야 한다3). 이에 본 연구에서는 염해에 노출된 영종대교 레일의 부식저감 방안을 도출하고자 부식의 원인과 부식상태에 대한 분석을 위해 레일두부 조직검사 및 녹시료 성분분석을 수행하였다. 또한 레일부식저감 방안으로 전기방식법인 희생양극을 이용한 방식기법을 제시하고 희생양극 적용에 따른 레일부식저감 효과를 실험적으로 입증하였다.
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