[논문]조선·해양 기자재용 강재의 내식성에 미치는 분체도장 중 산화물 첨가의 영향

박진성; 류승민; 정영재; 김성진

doi:10.14773/cst.2020.19.2.100

조선·해양 기자재용 강재의 내식성에 미치는 분체도장 중 산화물 첨가의 영향
Effect of Oxide Particles Addition to Powder Coating on Corrosion Resistance of Steel Used as Marine Equipments 원문보기

Corrosion science and technology, v.19 no.2, 2020년, pp.100 - 107

박진성 (순천대학교 신소재공학과) , 류승민 (순천대학교 신소재공학과) , 정영재 (순천대학교 신소재공학과) , 김성진 (순천대학교 신소재공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The demand for powder-coated steel used in the marine industry is increasing owing to their superior corrosion resistance. However, the powder coatings used in commercial products can deteriorate easily by the penetration of brine. In an attempt to suppress brine penetration into the powder coating and significantly increase the corrosion resistance, three types of oxide particles were added to the coating. Electrochemical impedance spectroscopy tests in 3.5% NaCl solution were performed to evaluate the corrosion behaviors of the powder coating with oxide particles. The results showed that the addition of SiO2 particles to a powder coating severely decreased the corrosion resistance due to the easy detachment of agglomerated SiO2 particles with a coarse size from the coating layer. In contrast, the TiO2 and SnO2-added coatings showed better corrosion resistance, and the TiO2-added coating performed best in the test conducted at room temperature. However, conflicting results were obtained from tests conducted at a higher temperature, which may be attributed to the effective suppression of brine penetration by the fine SnO2 particles uniformly distributed in the coating.

주제어

표/그림 (12)

표 Table 1 Information on the commercial powder coating
그림 Fig. 1 Schematic diagram of the electrochemical corrosion test cell and its electrical connection.
그림 Fig. 2 Surface ((a), (b), and (c)) and cross-sectional ((d), (e), and (f)) observations of the three types of coating; (a) and (d): SiO₂, (b) and (e): TiO₂, (c) and (f): SnO₂.
$Fig. 3 (a) Measured fraction of oxide particles distributed in the coating layers, (b) EDS mappings showing the oxide particles with a finer size.$ 그림 Fig. 3 (a) Measured fraction of oxide particles distributed in the coating layers, (b) EDS mappings showing the oxide particles with a finer size.
그림 Fig. 4 Nyquist plots obtained from three types of coating by the EIS test (room temperature); (a) three samples, (b) SiO₂ added sample, and (c) SnO₂ added sample.
그림 Fig. 5 Equivalent circuits used for fitting to the Nyquist plots; (a) SiO₂ and TiO₂ added samples, and (b) SnO₂ added sample.
그림 Fig. 6 Fitted values of R_C and R_dl of the three samples after seven days immersion at room temperature.
표 Table 2 Various corrosion parameters obtained by fitting to the EIS data measured after seven days immersion in 3.5% NaCl solution at room temperature
그림 Fig. 7 Fitted values of (a) C_C and (b) C_dl of the three samples after seven days immersion at room temperature.
그림 Fig. 8 Fitted values of the total resistance (R_C + R_dl) and surface observation of the coated samples after six days of immersion at 60 ℃.
표 Table 3 Various corrosion parameters obtained by fitting to the EIS data measured after six and 12 days immersion in 3.5% NaCl solution at 60 ℃
그림 Fig. 9 Fitted values of (a) C_C and (b) C_dl of the samples after six and 12 days immersion at 60 ℃.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서, 본 연구에서는 분체도장 층 내부로의 수분 유입과 침투를 최대한 억제하기 위해, 기존 분체도장 층 내 미세 결함 및 기공을 제거하고 수분 침투가 가능한 경로를 차단할 수 있는 산화물 입자를 첨가하되 첨가 입자의 종류에 따른 분체 도장의 건전성 및 수분의 침투 억제 효과를 비교, 분석하고자 하였다. 아울러, 첨가 입자에 따른 분체도장의 장기 부식 거동을 침지 및 전기화학적 임피던스 실험 (electrochemical impedance spectroscopy, EIS)을 통해 비교, 분석하여 높은 내식성을 확보할 수 있는 첨가 산화물 입자의 조건을 도출하고자 한다.
따라서, 본 연구에서는 분체도장 층 내부로의 수분 유입과 침투를 최대한 억제하기 위해, 기존 분체도장 층 내 미세 결함 및 기공을 제거하고 수분 침투가 가능한 경로를 차단할 수 있는 산화물 입자를 첨가하되 첨가 입자의 종류에 따른 분체 도장의 건전성 및 수분의 침투 억제 효과를 비교, 분석하고자 하였다. 아울러, 첨가 입자에 따른 분체도장의 장기 부식 거동을 침지 및 전기화학적 임피던스 실험 (electrochemical impedance spectroscopy, EIS)을 통해 비교, 분석하여 높은 내식성을 확보할 수 있는 첨가 산화물 입자의 조건을 도출하고자 한다.

제안 방법

3 wt%의 Si을 주 성분으로 하는 저탄소강 (KS D 3503-SS275)을 대상으로 상용 도장 분체 (상품/모델명: Powton E5000¹⁾ (평균입도: 150 μm), 제작사: 삼화페인트) 내 SiO₂, TiO₂ 및 SnO₂를 각각 20% 첨가하여 도장처리한 것이다. 구체적으로, 시편은 실제 도장 환경을 모사하기 위해, 180 ℃로 예열된 저탄소강 시편을 Powton 내 SiO₂, TiO₂ 및 SnO₂가 각각 20% 포함된 고상 분체에 장입하고, 이후 150 ℃에서 10분간 경화처리를 진행하였다. 형성된 도장층의 표면 및 단면층의 형상 관찰과 성분 분석을 위해 전계 방사형 주사 전자 현미경 (field emission scanning electron microscopy, FE-SEM) 및 에너지 분산형 분광분석법 (energy dispersive spectrometer, EDS)이 활용되었다.
도출된 변수 값들을 토대로 도장층 내 물분자 흡착에 기인한 도장층 열화정도, 전해질의 침투에 기인한 도장층의 저항정도, 도장층 박리에 따른 도장층/강재 계면의 전기화학적 활성도 및 분극저항 정도를 비교하여 시편 별 부식 거동을 해석하고자 하였다.
중성의 수용액 분위기에 노출된 도장층의 내식성을 평가하기 위해 침지 실험 및 전기화학적 임피던스 실험을 수행하였다. 우선, 침지 실험의 경우 침지 환경 및 시간에 따른 도장층의 형상 및 열화정도를 분석하기 위해 상온 및 60 ℃로 유지되고 있는 3.5% NaCl 수용액 내에 침지하여 진행되었으며 1일 간격으로 시편을 꺼내어 증류수 세척과 열풍 건조 후 도장층의 형상변화를 관찰하였다. 이후, 시편 별 도장층/강재 계면 내 부식생성물 형성에 따른 표면 수포 (blister) 및 균열 발생까지의 시간을 비교하였다.
5% NaCl 수용액 내에 침지하여 진행되었으며 1일 간격으로 시편을 꺼내어 증류수 세척과 열풍 건조 후 도장층의 형상변화를 관찰하였다. 이후, 시편 별 도장층/강재 계면 내 부식생성물 형성에 따른 표면 수포 (blister) 및 균열 발생까지의 시간을 비교하였다. 임피던스 실험의 경우 작동전극 (WE), 기준전극 (RE) 및 상대전극 (CE)의 3전극 시스템을 사용하였으며 기준전극 및 상대전극은 각각 포화칼로멜 전극 (saturated calomel electrode, SCE)과 Pt 전극을 사용하였고, 3.
임피던스 실험은 환경의 가혹도 조건 차이를 위해 상온과 60 ℃의 두 가지 온도조건 하에서 각각 수행되었고, 세 번의 반복실험을 통해 경향성에 대한 신뢰도를 확보하고자 하였다. 임피던스 실험 이후, 도출된 임피 던스 결과를 토대로, Echem analyst software를 활용한 특정 등가회로 조건에서 curve-fitting하여 시편 별 R_C, C_C, R_dl, C_dl 등의 다양한 부식변수 값들을 정량화하여 도출하였다. 여기서 각 부식변수 값들의 의미 [21]는 다음과 같다.
1에서 보이는 바와 같이 임피던스 실험에 활용된 시편은 WE-potentiostat (Gamry reference 600) 과의 원활한 전기적 접촉을 위해 분체도장 처리된 면만이 용액에 노출되도록 제작 및 장착하였다. 임피던스 실험은 환경의 가혹도 조건 차이를 위해 상온과 60 ℃의 두 가지 온도조건 하에서 각각 수행되었고, 세 번의 반복실험을 통해 경향성에 대한 신뢰도를 확보하고자 하였다. 임피던스 실험 이후, 도출된 임피 던스 결과를 토대로, Echem analyst software를 활용한 특정 등가회로 조건에서 curve-fitting하여 시편 별 R_C, C_C, R_dl, C_dl 등의 다양한 부식변수 값들을 정량화하여 도출하였다.
조선･해양 기자재용 분체도장 내 첨가된 산화물 입자가 수용액성 염화물 환경 내 수분 침투에 따른 도장층의 열화 저항성 및 열화에 따른 전기화학적 부식 거동에 미치는 영향을 비교･평가하기 위해 도장층의 표면 및 단면 형상 관찰, 침지 및 전기화학적 임피던스 실험을 수행하였다. 일련의 실험 결과를 바탕으로 다음의 결론 및 일반화된 의미를 도출하였다.
중성의 수용액 분위기에 노출된 도장층의 내식성을 평가하기 위해 침지 실험 및 전기화학적 임피던스 실험을 수행하였다. 우선, 침지 실험의 경우 침지 환경 및 시간에 따른 도장층의 형상 및 열화정도를 분석하기 위해 상온 및 60 ℃로 유지되고 있는 3.
형성된 도장층의 표면 및 단면층의 형상 관찰과 성분 분석을 위해 전계 방사형 주사 전자 현미경 (field emission scanning electron microscopy, FE-SEM) 및 에너지 분산형 분광분석법 (energy dispersive spectrometer, EDS)이 활용되었다. 추가적으로, FE-SEM (× 100배)을 통한 임의의 다섯 지역을 선정하여 도장층 내 존재하는 응집체의 크기 및 분율을 정량적으로 도출하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 시편은 0.2 ~ 0.3 wt%의 C, 1 ~ 1.8 wt%의 Mn, 0.2 ~ 0.3 wt%의 Si을 주 성분으로 하는 저탄소강 (KS D 3503-SS275)을 대상으로 상용 도장 분체 (상품/모델명: Powton E5000¹⁾ (평균입도: 150 μm), 제작사: 삼화페인트) 내 SiO₂, TiO₂ 및 SnO₂를 각각 20% 첨가하여 도장처리한 것이다. 구체적으로, 시편은 실제 도장 환경을 모사하기 위해, 180 ℃로 예열된 저탄소강 시편을 Powton 내 SiO₂, TiO₂ 및 SnO₂가 각각 20% 포함된 고상 분체에 장입하고, 이후 150 ℃에서 10분간 경화처리를 진행하였다.
이후, 시편 별 도장층/강재 계면 내 부식생성물 형성에 따른 표면 수포 (blister) 및 균열 발생까지의 시간을 비교하였다. 임피던스 실험의 경우 작동전극 (WE), 기준전극 (RE) 및 상대전극 (CE)의 3전극 시스템을 사용하였으며 기준전극 및 상대전극은 각각 포화칼로멜 전극 (saturated calomel electrode, SCE)과 Pt 전극을 사용하였고, 3.5% NaCl 수용액 내에서 개방 회로전위 (open circuit potential, OCP) 대비 ±10 mV_SCE 범위의 전위를 교류로 인가하며 0.01 ~ 10⁶ Hz로 수행하였다. Fig.

이론/모형

구체적으로, 시편은 실제 도장 환경을 모사하기 위해, 180 ℃로 예열된 저탄소강 시편을 Powton 내 SiO₂, TiO₂ 및 SnO₂가 각각 20% 포함된 고상 분체에 장입하고, 이후 150 ℃에서 10분간 경화처리를 진행하였다. 형성된 도장층의 표면 및 단면층의 형상 관찰과 성분 분석을 위해 전계 방사형 주사 전자 현미경 (field emission scanning electron microscopy, FE-SEM) 및 에너지 분산형 분광분석법 (energy dispersive spectrometer, EDS)이 활용되었다. 추가적으로, FE-SEM (× 100배)을 통한 임의의 다섯 지역을 선정하여 도장층 내 존재하는 응집체의 크기 및 분율을 정량적으로 도출하였다.

성능/효과

6과 7에 세 시편의 정량지수들을 간단히 도식화하여 이해하기 쉽도록 나타내었다. Fig. 6과 7에서 보이는 바와 같이, SnO₂ 첨가 시편은 TiO₂ 첨가 시편 대비 수분 침투에 대한 저항 (R_C) 및 도장층/소지금속 계면에 대한 전기화학적 저항 (R_dl) 값은 낮은 반면, 도장층 열화 정도 (C_C) 및 도장층/소지금속 계면의 전기화학적 활성도 (C_dl)는 높은 수준으로 나타났다. 이는, 도장층 내 조대한 크기로 응집된 SnO₂가 중간 크기 수준의 TiO₂ 응집체 대비 용이한 수분침투의 경로로 작용한 것에 기인한 결과로 판단된다.
반면, TiO₂ 및 SnO₂ 첨가 도장층의 경우, SiO₂ 첨가 도장층 대비 표면 도장 형상 및 조도가 상대적으로 균일하게 형성되었다. TiO₂ 첨가 도장 층의 표면 및 단면 형상 관찰 결과, 상대적으로 크기가 작은 응집체가 고르게 분산되어 있었고, SnO₂ 첨가 도장층의 경우 TiO₂ 첨가 도장층 대비 조대한 크기의 응집체가 일부 존재하였으나 보다 미세한 크기의 응집체 또한 고르게 분산된 형태를 나타내었다. 분체도장 층 내에서 경화되지 않고 도장층으로부터 탈락이 발생되어 정량적 해석이 제한적인 SiO₂의 경우를 제외하고 TiO₂ 및 SnO₂ 첨가 도장층 내 형성된 응집체의 크기 별 분포를 정량적으로 도출하여 Fig.
따라서, 상대적으로 가혹한 조건으로 간주될 수 있는 60 ℃에서의 침지 조건에서는 두 시편 (TiO₂ 및 SnO₂ 첨가 시편) 모두에 있어 도장층 내부로 침투된 다량의 수분이 도장층/강재 계면으로 도달하여 소지금속의 부식반응을 보다 증가시킬 수 있는 것으로 판단된다. 그럼에도 불구하고, 6일 및 12일 침지 후 임피던스 실험을 통해 측정된 C_dl 값은 C_C 값과 마찬가지로 SnO₂ 첨가 도장층이 TiO₂ 첨가 도장층 대비 낮게 측정되었다. 이는, 지속적인 침지에 의해 도장층의 노출 환경이 가혹해질 경우, 미세한 크기의 응집체 분율이 높은 SnO₂ 첨가 도장층 열화속도가 느리며 소지금속에 대한 보호효과가 보다 우수할 것으로 판단할 수 있다.
표면 수포의 형성은, 도장층 내부로 침투된 수분이 도장층/강재 계면에 도달하여 전기화학반응적 부식반응을 발생시켜 계면에 축적되는 부식생성물에 의한 부피팽창의 결과로 나타난 것으로 부식열화에 대한 직접적 증거가 될 수 있다. 따라서, TiO₂ 첨가 도장층은 SnO₂ 첨가 도장층 대비 상대적으로 가혹한 환경 내에서 소지금속의 보호기능이 다소 열위 할 것으로 예상되었다. 침지 및 부식반응의 추가 진행에 따른 도장층의 열화 정도를 분석하기 위해 12일까지 침지를 추가적으로 수행하였으며 그 결과를 Table 3 및 Fig.
9b). 따라서, 상대적으로 가혹한 조건으로 간주될 수 있는 60 ℃에서의 침지 조건에서는 두 시편 (TiO₂ 및 SnO₂ 첨가 시편) 모두에 있어 도장층 내부로 침투된 다량의 수분이 도장층/강재 계면으로 도달하여 소지금속의 부식반응을 보다 증가시킬 수 있는 것으로 판단된다. 그럼에도 불구하고, 6일 및 12일 침지 후 임피던스 실험을 통해 측정된 C_dl 값은 C_C 값과 마찬가지로 SnO₂ 첨가 도장층이 TiO₂ 첨가 도장층 대비 낮게 측정되었다.
상온에서의 결과와 달리 60 ℃에서 수행된 임피던스 결과는 TiO₂ 대비 SnO₂ 첨가 시편의 R_C + R_dl 값이 보다 높게 측정되었다. 또한, TiO₂ 및 SnO₂ 첨가 시편의 표면 형상변화 관찰 결과, TiO₂ 첨가 시편은 SnO₂ 첨가 시편과는 달리 도장층 표면에 수포가 형성되었음을 확인하였다. 표면 수포의 형성은, 도장층 내부로 침투된 수분이 도장층/강재 계면에 도달하여 전기화학반응적 부식반응을 발생시켜 계면에 축적되는 부식생성물에 의한 부피팽창의 결과로 나타난 것으로 부식열화에 대한 직접적 증거가 될 수 있다.
우선, TiO₂ 첨가 도장재 내 존재하는 산화물의 크기 대비 SnO₂의 첨가 도장재의 경우보다 미세한 크기(15~25 μm)와 보다 조대한 크기 (45 μm 이상)의 응집체 분율이 높게 형성되어 있음을 알 수 있다. 또한, 산화물의 크기가 5 μm 이하로, 정량적 분석이 힘든 경우에 대한 시편별 대조를 위해 미세 크기로 응집된 산화물 입자에 대한 EDS mapping (Fig. 3b)을 수행한 결과, TiO₂ 첨가 대비 SnO₂ 첨가의 경우에, 1 μm 이하로 보다 미세한 입자들이 다수 고르게 분포되어 있음을 짐작할 수 있다. 이 경우와 같이 산화물 크기가 미세한 경우 EDS mapping을 통한 산소성분 분석의 정확도가 낮아 TiO₂ 와 SnO₂ 산화물의 산소 mapping 그림은 제시되지 않았다.
)가 각각 첨가된 분체도장층의 경우 각 산화물 응집체의 크기가 상이하였고, 이에 따라 전기화학적 임피던스 실험을 통해 도출된 도장막 내 기공 저항 및 물분자 흡착을 통한 capacitance, 그리고 도장/금속 계면의 전기화학반응 저항 및 전기화학반응에 대한 capacitance 등의 값들에 있어 큰 차이가 나타났다. 또한, 중성의 염화물 수용액 내 상온조건에서 수행된 경우와 보다 가혹한 조건에서 수행된 경우, 각각에 있어 분체도장 재시편들 간 부식저항성의 경향이 상이하게 도출되었다. 일련의 실험결과와 분석을 토대로, 분체도장층을 구성하는 산화물 입자들의 크기가 미세하고 균일하게 분포할수록 도장층 내 수분의 침투에 대한 저항이 증가하고, 도장층/소지금속 계면의 전기화학반응에 따른 도장층 열화를 지연 및 억제시킬 수 있을 것으로 판단된다.
본 결과를 바탕으로, TiO2 첨가 도장층은 수분 침투에 대한 구동력이 높은 가혹한 환경에 노출될 시 도장층의 열화가 SnO2 첨가 도장층 대비 빠르게 진행되는 것으로 판단되었다.
여기서, R_C + R_dl값은 도장 시편의 전체적인 부식 저항값을 의미하며 실질적인 도장층 열화에 따른 소지금속의 부식 저항에 대한 지표로 간주할 수 있다. 상온에서의 결과와 달리 60 ℃에서 수행된 임피던스 결과는 TiO₂ 대비 SnO₂ 첨가 시편의 R_C + R_dl 값이 보다 높게 측정되었다. 또한, TiO₂ 및 SnO₂ 첨가 시편의 표면 형상변화 관찰 결과, TiO₂ 첨가 시편은 SnO₂ 첨가 시편과는 달리 도장층 표면에 수포가 형성되었음을 확인하였다.
세 가지 산화물 입자 (SiO₂, TiO₂, SnO₂)가 각각 첨가된 분체도장층의 경우 각 산화물 응집체의 크기가 상이하였고, 이에 따라 전기화학적 임피던스 실험을 통해 도출된 도장막 내 기공 저항 및 물분자 흡착을 통한 capacitance, 그리고 도장/금속 계면의 전기화학반응 저항 및 전기화학반응에 대한 capacitance 등의 값들에 있어 큰 차이가 나타났다. 또한, 중성의 염화물 수용액 내 상온조건에서 수행된 경우와 보다 가혹한 조건에서 수행된 경우, 각각에 있어 분체도장 재시편들 간 부식저항성의 경향이 상이하게 도출되었다.
3a에 나타내었다. 우선, TiO₂ 첨가 도장재 내 존재하는 산화물의 크기 대비 SnO₂의 첨가 도장재의 경우보다 미세한 크기(15~25 μm)와 보다 조대한 크기 (45 μm 이상)의 응집체 분율이 높게 형성되어 있음을 알 수 있다. 또한, 산화물의 크기가 5 μm 이하로, 정량적 분석이 힘든 경우에 대한 시편별 대조를 위해 미세 크기로 응집된 산화물 입자에 대한 EDS mapping (Fig.
4a에서 보이는 바와 같이, 세 시편 (SiO₂ 첨가, TiO₂ 첨가, SnO₂ 첨가 도장재)의 전체 저항 값은 TiO₂ 첨가 시편이 가장 높게 측정되었고 SiO₂ 첨가 시편의 경우 가장 낮게 측정되었다. 이는 도장층 내부로의 수분 흡착 및 침투억제 효과 측면에서 TiO₂ 첨가 시편이 가장 우수한 것으로 판단할 수 있으며, 도장층 내부 산화물 입자들의 크기별 분포를 나타내는 Fig. 3의 결과를 토대로, 조대 크기의 응집체가 존재하지 않는 경우 (TiO₂ 첨가 시편)가 도장층 내부로의 수분 침투를 효과적으로 억제하여 소지금속 보호성능이 우수할 것으로 예상할 수 있다. 금속표면에 도장층이 형성된 경우, 임피던스 실험 결과 해석의 어려운 부분이, 도장층 자체의 수분 침투에 대한 저항 (R_C)과 도장층의 하부 소지금속에 도달한 수분에 의한 전기화학적 반응에 대한 저항 (R_dl)을 나타내는 curve를 복합적으로 고려해야 함에 있다.
또한, 중성의 염화물 수용액 내 상온조건에서 수행된 경우와 보다 가혹한 조건에서 수행된 경우, 각각에 있어 분체도장 재시편들 간 부식저항성의 경향이 상이하게 도출되었다. 일련의 실험결과와 분석을 토대로, 분체도장층을 구성하는 산화물 입자들의 크기가 미세하고 균일하게 분포할수록 도장층 내 수분의 침투에 대한 저항이 증가하고, 도장층/소지금속 계면의 전기화학반응에 따른 도장층 열화를 지연 및 억제시킬 수 있을 것으로 판단된다. 따라서, 향후 조선･해양 기자재용 강재의 고내식 특성 보증 및 산업적 적용성 확대를 위해 평균입도가 상대적으로 조대한 분체 도장층 내 첨가되는 산화물 입자들의 종류, 크기, 분포 등의 특성제어가 반드시 필요할 것으로 사료된다.

후속연구

일련의 실험결과와 분석을 토대로, 분체도장층을 구성하는 산화물 입자들의 크기가 미세하고 균일하게 분포할수록 도장층 내 수분의 침투에 대한 저항이 증가하고, 도장층/소지금속 계면의 전기화학반응에 따른 도장층 열화를 지연 및 억제시킬 수 있을 것으로 판단된다. 따라서, 향후 조선･해양 기자재용 강재의 고내식 특성 보증 및 산업적 적용성 확대를 위해 평균입도가 상대적으로 조대한 분체 도장층 내 첨가되는 산화물 입자들의 종류, 크기, 분포 등의 특성제어가 반드시 필요할 것으로 사료된다.
실제로 상용 Powton 분체도장 내에는 소량의 SiO₂ 및 TiO₂가 첨가되어있음을 고려할 때, 고내식 도장재 확보를 위해서는 SiO₂, TiO₂, 그리고 SnO₂가 적절함량 첨가되고, 각각을 구성하는 입자들의 크기가 미세하고 균일하게 분포할수록 도장층 내 수분의 흡착/침투에 대한 저항이 증가하고, 도장층/소지금 속 계면의 전기화학반응에 따른 도장층 열화를 지연/억제시킬 수 있을 것으로 사료된다. 아울러, 도장층 내 첨가되는 산화물 입자크기 제어 기술에 대한 향후 추가적인 연구가 필요할 것으로 전망된다.
한편, 소지금속에 대한 보호기능을 크게 확인할 수 없었던 SiO₂ 첨가 시편을 제외한 TiO₂, SnO₂ 첨가 시편의 경우, 도장층/강재 계면의 전기화학적 반응에 대한 저항값 (R_dl)이 도장층의 저항값 (R_C) 대비 높은 것을 확인할 수 있다. 이 결과를 토대로, TiO₂ 및 SnO₂ 첨가 시편의 경우 본 침지조건 (상온에서 7일간 침지)에서는 수분의 침투가 이루어지나 도장층/강재 계면까지는 제한적으로 이루어지는 것으로 추측되어, 침지조건을 보다 가혹하게 변경시켜 추가적인 실험을 수행해 볼 필요가 있을 것으로 판단되었다.
이후, 부식반응이 발생된 도장층/강재 계면은 부식생성물이 축적됨에 따라 부피가 팽창하며 결과적으로 도장층의 균열 및 박리 현상을 초래할 수 있다 [20]. 이와 같은 부식 메커니즘을 고려할 때, 분체도장 강재의 높은 내식성 확보를 위해서는 도장층 내 미세 수분의 침투를 효과적으로 억제하는 기술개발이 중요할 것이다.
반면, SnO₂의 경우에는 에너지 상태를 낮추기 위해 입자들 간 응집하려는 경향이 높을 것으로 예상되었고, 결과적으로 45 μm 정도로 조대하게 응집된 입자의 분율이 높게 나타난 것으로 추측된다. 하지만, SnO₂ 첨가 도장층 내 5 μm 이하의 미세 응집체가 높은 분율로 존재하는 것과 관련하여서는, SnO₂ 첨가가 경화온도를 감소시켜, 상대적으로 저온에서 경화가 완료되며 도장층 내 결함감소 및 입자들의 응집 억제 효과를 가져온 것에 따른 결과로 추측되나 향후 추가적인 분석/증명이 이루어져야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	분체도장은 어떤 방식을 의미하는가?	일반적으로, 분체도장은 고체분말을 필요에 따라 적절한 경화제 필러 등과 배합하여 피도물에 도착시키는 방식을 의미한다 [9]. 이러한 분체도장은 도장 공정이 매우 간단하여 제품의 생산성을 대폭 향상시킬 수 있으며 피도물에 도장되지 않은 도료는 회수되어 재사용이 가능하기 때문에 경제적 도장방식으로 평가되고 있다.
	도장법의 장점은?	최근, 조선･해양 산업영역에서는 적용되는 기자재의 내식성을 향상시키기 위해, 외부 환경으로부터 소지금속을 보호할 수 있는 표면처리 기술에 대한 수요가 증가하고 있다 [1-5]. 특히, 금속소재를 대상으로 한 방식방법 중 대략 65% 이상을 차지하는 도장법은 처리가 간단하고 가격이 저렴하며, 금속 기반의 도금방식과는 달리 표면이 부도체 특성을 나타내어 표면 전기화학적 반응을 통한 부식반응을 효과적으로 제어할 수 있다는 장점이 있다 [6-8]. 하지만, 기존의 도장 방식은 균일한 도장이 힘들며 인체에 해로운 유기용제 및 반응성 단량체가 포함되어 있어 작업자의 건강에 악영향을 끼칠 우려가 존재하였다.
	조선･해양 기자재용 분체도장 내 첨가된 산화물 입자가 수용액성 염화물 환경 내 수분 침투에 따른 도장층의 열화 저항성 및 열화에 따른 전기화학적 부식 거동에 미치는 영향을 비교･평가하기 위해 도장층의 표면 및 단면 형상 관찰, 침지 및 전기화학적 임피던스 실험을 수행한 실험의 결과는 어떤 결론을 도출하였는가?	세 가지 산화물 입자 (SiO2, TiO2, SnO2)가 각각 첨가된 분체도장층의 경우 각 산화물 응집체의 크기가 상이하였고, 이에 따라 전기화학적 임피던스 실험을 통해 도출된 도장막 내 기공 저항 및 물분자 흡착을 통한 capacitance, 그리고 도장/금속 계면의 전기화학반응 저항 및 전기화학반응에 대한 capacitance 등의 값들에 있어 큰 차이가 나타났다. 또한, 중성의 염화물 수용액 내 상온조건에서 수행된 경우와 보다 가혹한 조건에서 수행된 경우, 각각에 있어 분체도장 재시편들 간 부식저항성의 경향이 상이하게 도출되었다. 일련의 실험결과와 분석을 토대로, 분체도장층을 구성하는 산화물 입자들의 크기가 미세하고 균일하게 분포할수록 도장층 내 수분의 침투에 대한 저항이 증가하고, 도장층/소지금속 계면의 전기화학반응에 따른 도장층 열화를 지연 및 억제시킬 수 있을 것으로 판단된다. 따라서, 향후 조선･해양 기자재용 강재의 고내식 특성 보증 및 산업적 적용성 확대를 위해 평균입도가 상대적으로 조대한 분체 도장층 내 첨가되는 산화물 입자들의 종류, 크기, 분포 등의 특성제어가 반드시 필요할 것으로 사료된다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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