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방청도료의 부식특성과 염분농도의 상관관계에 관한 연구
A Study on Relationship between Corrosion Characteristics and Salt Concentration of Anti-corrosive Paint 원문보기

한국표면공학회지 = Journal of the Korean institute of surface engineering, v.51 no.2, 2018년, pp.95 - 103  

문경만 (한국해양대학교 공과대학 조선기자재공학부) ,  이명우 (한국해양대학교 공과대학 조선기자재공학부) ,  이명훈 (한국해양대학교 해사대학 기관공학부) ,  김혜민 (한국해양대학교 해사대학 기관공학부) ,  백태실 (포항대학교 제철산업과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, many types of constructional steels have been often exposed to under severe corrosive environments due to acid rain with increasing environmental contamination. In order to inhibit their corrosion in severe corrosive environments, a painting method has been widely applied to numerous const...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 규격 30 cm × 2 cm × 0.3 cm의 SS 400강을 시험편의 표면에 잔류해 있는 유분 및 그리스분과 오염물질을 물로 세척하여 제거한 후 연마제 블라스트 세척법으로 Sa 4(백색 금속면) 되도록 까지 표면의 산화 피막을 제거하였다.
  • 3, 3, 6, 9 및 15%의 소금물 용액을 만든 후에 각 농도의 소금물 용액을 1L의 비이커에 동일용량으로 채운 후에 이들 용액을 유동상태(3 cm/s의 유동속도:PIV:ParticleImage Velocimetry로 측정)로 유지하였다. 그리고 4 종류의 제작된 시험편을 각각의 소금물 용액에 침지하였다. 그리고 침지 일수는 침지 직 후(30분: 0 day)와 3일(3 days), 7일(7 days) 침지 및 10일 침지(10 days) 후에 전기화학 실험장치를 통하여 천연 해수 용액에서 부식전위 및 임피던스를 측정 하였다.
  • 그리고 4종류의 시험편을 그림 1과 같이 3 cm × 2 cm의 크기로 절단한 후 가장자리 중앙부에 구멍을 뚫어 동선을 연결한 후 표면적 1 cm2를 제외한 나머지 부분은 에폭시로 절연시켰다.
  • 본 연구에서는 방청도료로 가장 많이 사용되고 있는 4 종류의 에폭시계 도료로 코팅된 시험편을 염분농도를 변수로 하여 각각의 염분농도에 침지하여 염분농도와 도료의 종류에 따라 변하는 삼투압의 대소에 의해 도막의 내식성을 전기화학적인 방법 즉 교류 임피던스, 부식전위와 분극곡선 및 표면상태의 관찰 등을 통하여 비교 평가하였다. 그리고 이들의 결과를 바탕으로 도료의 종류에 따라 삽투압과 염분농도의 저항성 예를 들면 어떤 종류의 성분을 함유한 도료가 삼투압과 염분저항성이 있는지 그리고 그 이유가 무엇인지에 대해서도 비교 고찰하였다. 따라서 본 연구의 결과는 각종 방식 도료의 성분에 따른 삽투압과 염분농도의 저항성에 대한 유익한 테이터를 제시하여 각종 부식환경 하에 노출되어 있는 도료의 내식성 평가에 적절한 가이드라인을 제시해 줄 것으로 생각된다.
  • 그리고 침지 일수는 침지 직 후(30분: 0 day)와 3일(3 days), 7일(7 days) 침지 및 10일 침지(10 days) 후에 전기화학 실험장치를 통하여 천연 해수 용액에서 부식전위 및 임피던스를 측정 하였다. 그리고 침지 11일 후에 양극 및 음극 분극곡선을 측정 하였다. 또한 침지 10일 후에 임피던스 측정 후에 현미경으로 표면의 상태를 비교 관찰 하였다.
  • 그리고 4 종류의 제작된 시험편을 각각의 소금물 용액에 침지하였다. 그리고 침지 일수는 침지 직 후(30분: 0 day)와 3일(3 days), 7일(7 days) 침지 및 10일 침지(10 days) 후에 전기화학 실험장치를 통하여 천연 해수 용액에서 부식전위 및 임피던스를 측정 하였다. 그리고 침지 11일 후에 양극 및 음극 분극곡선을 측정 하였다.
  • 그리고 침지 11일 후에 양극 및 음극 분극곡선을 측정 하였다. 또한 침지 10일 후에 임피던스 측정 후에 현미경으로 표면의 상태를 비교 관찰 하였다. 실험에 사용된 측정 장치는 Won.
  • 본 연구에서는 방청도료로 가장 많이 사용되고 있는 4 종류의 에폭시계 도료로 코팅된 시험편을 염분농도를 변수로 하여 각각의 염분농도에 침지하여 염분농도와 도료의 종류에 따라 변하는 삼투압의 대소에 의해 도막의 내식성을 전기화학적인 방법 즉 교류 임피던스, 부식전위와 분극곡선 및 표면상태의 관찰 등을 통하여 비교 평가하였다. 그리고 이들의 결과를 바탕으로 도료의 종류에 따라 삽투압과 염분농도의 저항성 예를 들면 어떤 종류의 성분을 함유한 도료가 삼투압과 염분저항성이 있는지 그리고 그 이유가 무엇인지에 대해서도 비교 고찰하였다.
  • 염분농도에 따른 삽투압의 유무와 내식성에 미치는 영향을 고찰하기 위해 0.1, 0.3, 3, 6, 9 및 15%의 소금물 용액을 만든 후에 각 농도의 소금물 용액을 1L의 비이커에 동일용량으로 채운 후에 이들 용액을 유동상태(3 cm/s의 유동속도:PIV:ParticleImage Velocimetry로 측정)로 유지하였다. 그리고 4 종류의 제작된 시험편을 각각의 소금물 용액에 침지하였다.
  • Tech사가 수입 판매하는 CMS-100 프로그램이며, 기준전극은 SCE 전극, 대극(불용성양극)은 백금을 사용하였고 주사속도는 1 mV/s, 그리고 delay time은 1800초로 하였다. 임피던스 측정 후의 부식된 표면 사진은 멀티미디어 영상 현미경(Sometech사, Model: SV35)으로 100와 200배 배율로 관찰하였다. 그림 2는 3%의 소금물 용액에 4 종류의 시험편을 각각 침지한 침지실험의 실제 모습을 보여 주고 있다.
  • 지금까지 방청도장으로 도장된 4 종류의 시험편을 6 종류의 염분농도에 침지하여 침지 초기와 침지 10일 및 11일 후에 임피던스와 분극곡선의 측정 및 표면상태를 관찰한 결과 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.

대상 데이터

  • 실험에 사용된 측정 장치는 Won. A. Tech사가 수입 판매하는 CMS-100 프로그램이며, 기준전극은 SCE 전극, 대극(불용성양극)은 백금을 사용하였고 주사속도는 1 mV/s, 그리고 delay time은 1800초로 하였다. 임피던스 측정 후의 부식된 표면 사진은 멀티미디어 영상 현미경(Sometech사, Model: SV35)으로 100와 200배 배율로 관찰하였다.
  • 그리고, 도장에 사용된 도료는 방청도료로 주로 사용되나 에폭시의 특성이 다른 4종류의 제품(국내생산) 즉, 콜타르 에폭시(AT: Coal tar epoxy), 하이 솔리드 에폭시(AH: High solid epoxy), 페놀 에폭시(AP: Phenol epoxy), 및 세라믹 에폭시(AC: Ceramic epoxy)이며 건조도막 두께는 25 μm로 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
나 강판의 부식억제 방식은? 그리고 도장된 도막의 성능을 신속 정확하게 평가하는 방법 제시도 중요하다고 생각되며 이들 방법에는 염수분무시험을 비롯해서 전기화학적인 분극 저항법 및 교류 임피던스법 등이 있다. 나 강판(bare steel)의 경우에는 부식전해질이 금속의 표면에 직접 접촉하여 부식을 발생시키므로 전해질의 부식성분 즉 물과 용존산소 및 염소이온 등의 농도가 부식속도에 직접 영향을 미치지만 도장된 강구조물이 전해질용액에 침지되어 있을 경우에는 방청 도막이 이들 전해질 속의 부식성분이 금속계면에 접촉하는 것을 억제하는 장벽역할을 하여 부식을 억제하게 된다. 이 경우 부식 전해질용액과 방청도막의 계면사이에는 삼투압이 형성된다.
강 구조물들이 더 가혹한 부식 환경에 노출되는 이유는? 최근 환경오염의 증대에 따라 빗물이 산성화 되면서 육·해상의 각종 강 구조물들은 더욱더 가혹한 부식 환경에 노출되어 있다고 해도 과언이 아니다. 따라서 이들 강 구조물들의 부식을 억제하기 위해서 다양한 방법으로 방식 대책을 강구하고 있다.
방식 대책에는 어떤 것이 있는가? 따라서 이들 강 구조물들의 부식을 억제하기 위해서 다양한 방법으로 방식 대책을 강구하고 있다. 예를 들면 육·해상의 강교, 선박 및 부두 크레인 등의 강 구조물 등은 도장에 의해 주로 방식 되고 있으며 부두의 수중 강 파일 등은 음극 방식법이 주된 방식법으로 적용되고 있다 [1-8]. 그리고 일본의 한 보고서에 의하면 각종 강구조물의 방식 대책비 중에서 표면 도장에 의한 경비가 전체 방식 경비 중 약 63%를 차지하는 것으로 보고되고 있다 [9].
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참고문헌 (13)

  1. P. Cicognami, Application of the Boundary-Element Method to Offshore Cathodic Protection Modeling, J. of .Electro. Soc. 137 (1990) 1689-1695. 

  2. K. G. Compton, Factor Involved in Corrosion of Lead Cable Sheath, CORRO. 17 (1961) 115-118. 

  3. P. O. Gartland, E. Bardel, R.E. Andresen, and R. Johnson, Effect of Flow on the Cathodic Protection of a Steel Cylinder in Sea Water, CORRO. 40 (1984) 127-133. 

  4. M. Hiramatsi, M. Hino and T. Omi, Current Trend in Development of Corrosion Protective Plating, Zairo-to-Kankyo, 45 (1996) 33-41. 

  5. D. A. Jones and N. R. Nair, .Electrochemical Corrosion Studies on Zinc- Coated Steel, CORRO. 41 (1985) 357-362. 

  6. J. Newman, Cathodic Protection with Parrel Cylinders, J. of Electro. Soc. 130 (1991) 3554-3559. 

  7. U. Steinsmo and E. Bardal, Factors Limiting the Cathodic Current on Painted Steel, J. of Electro. Soc. 136 (1989) 3588-3594. 

  8. U. Steinsmo, J.I. Ska, and E. Bardal, The Effect of the Dry Film Thickness, Temperature, and Electrolyte on the Cathodic Current of Painted Steel, J. of Electro. .Soc. 136 (1989) 3383-3587. 

  9. Report of Corrosion Damage Research, Japan Soc. of Corro. Control Tec. (1977) 15. 

  10. J. B. Allen, R. F Harry, Electrochemical Method, Fundamlnals and Applications, (1980) 323-324. 

  11. J. B. Allen, R. F Harry, Electrochemical Method, Fundamlnals and Applications, (1980) 351-352. 

  12. D. C. Grahame, Mathematical Theory of the Faradaic Admittance (Pseudocapacity and Polarization Resistance), J. of Electro. Soc. 99 (1952) 370-385. 

  13. K. M. Moon, Practical Electrochemistry, Hyosung Publishing Co. (1999) 177. 

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