파이프 골조 온실의 내구성 증대를 위하여 4가지의 부식방지 처리를 한 파이프를 실험온실 내부에 설치하여 20년경과 후 표면부식 상태와 강도 변화 실험을 실시하였다. 대기 중에 노출된 지상부위에서 무처리 파이프는 강도가 1.3%정도 줄었지만 다른 처리와의 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 지하 매설부위에서 중방식 처리한 파이프의 강도는 0.6%정도 줄어 거의 변화가 없었으나 무처리는 15.7% 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 방청 페인트나 아스팔트 도포는 4.2~4.4%정도 감소하는 것으로 나타났다. 지상부위는 모든 시료에서 심한 부식상태를 보이지 않았다. 중방식 처리는 변화가 없었고, 방청페인트 처리도 녹은 발견되지 않고 약간의 변색만 있었다. 아스팔트 도포는 검게 변색되고 약간의 녹이 발견되었으며, 무처리는 표면의 20~30%정도가 녹슨 것으로 나타났다. 지하 매설부위 무처리 파이프의 경우에는 전체가 완전히 녹슬어 있었고, 아스팔트 도포한 파이프도 표면의 80~90%가 녹슬어 있었다. 방청페인트 처리는 20~30%정도 녹슬어 있었고, 중방식 처리는 거의 변화가 없었다. 중방식 처리는 지하 매설부위에서도 확실한 부식 방지 효과를 보이는 것을 확인할 수 있었고, 방청페인트 처리도 어느 정도 부식 방지 효과를 나타내고 있으므로 현장에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
파이프 골조 온실의 내구성 증대를 위하여 4가지의 부식방지 처리를 한 파이프를 실험온실 내부에 설치하여 20년경과 후 표면부식 상태와 강도 변화 실험을 실시하였다. 대기 중에 노출된 지상부위에서 무처리 파이프는 강도가 1.3%정도 줄었지만 다른 처리와의 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 지하 매설부위에서 중방식 처리한 파이프의 강도는 0.6%정도 줄어 거의 변화가 없었으나 무처리는 15.7% 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 방청 페인트나 아스팔트 도포는 4.2~4.4%정도 감소하는 것으로 나타났다. 지상부위는 모든 시료에서 심한 부식상태를 보이지 않았다. 중방식 처리는 변화가 없었고, 방청페인트 처리도 녹은 발견되지 않고 약간의 변색만 있었다. 아스팔트 도포는 검게 변색되고 약간의 녹이 발견되었으며, 무처리는 표면의 20~30%정도가 녹슨 것으로 나타났다. 지하 매설부위 무처리 파이프의 경우에는 전체가 완전히 녹슬어 있었고, 아스팔트 도포한 파이프도 표면의 80~90%가 녹슬어 있었다. 방청페인트 처리는 20~30%정도 녹슬어 있었고, 중방식 처리는 거의 변화가 없었다. 중방식 처리는 지하 매설부위에서도 확실한 부식 방지 효과를 보이는 것을 확인할 수 있었고, 방청페인트 처리도 어느 정도 부식 방지 효과를 나타내고 있으므로 현장에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
In order to increase the durability of the pipe framed greenhouse, galvanized steel pipes with four corrosion protection treatments were installed in the greenhouse. After 20 years, experiments on surface corrosion and strength change were conducted. Control (untreated) pipes exposed in the atmosphe...
In order to increase the durability of the pipe framed greenhouse, galvanized steel pipes with four corrosion protection treatments were installed in the greenhouse. After 20 years, experiments on surface corrosion and strength change were conducted. Control (untreated) pipes exposed in the atmosphere showed a 1.3% reduction in strength, but little difference from other treatments. The strength of heavy protective coating pipes buried in the ground decreased by 0.6%, showing little change, but untreated pipes decreased by 15.7%. And antirust paint and asphalt coating pipes decreased by 4.2~4.4%. Pipes exposed in the atmosphere did not show severe corrosion in all samples. There was no change in heavy protective coating pipes, and no rust was found in antirust painting pipes either and there was only slight discoloration. Asphalt coating pipes discolored black and some rust was found, and untreated pipes were rusted by 20~30% of the surface. However, untreated pipes buried in the ground were completely rusted, and asphalt coating pipes were rusted by 80~90% of the surface. Antirust painting pipes were rusted by 20~30%, and heavy protective coating pipes did not change almost. The heavy protective coating treatment showed a clear corrosion protection effect even in the parts buried in the ground, and the antirust painting treatment also showed some corrosion protection effect. Therefore, it is judged to be applicable to the field of pipe framed greenhouses.
In order to increase the durability of the pipe framed greenhouse, galvanized steel pipes with four corrosion protection treatments were installed in the greenhouse. After 20 years, experiments on surface corrosion and strength change were conducted. Control (untreated) pipes exposed in the atmosphere showed a 1.3% reduction in strength, but little difference from other treatments. The strength of heavy protective coating pipes buried in the ground decreased by 0.6%, showing little change, but untreated pipes decreased by 15.7%. And antirust paint and asphalt coating pipes decreased by 4.2~4.4%. Pipes exposed in the atmosphere did not show severe corrosion in all samples. There was no change in heavy protective coating pipes, and no rust was found in antirust painting pipes either and there was only slight discoloration. Asphalt coating pipes discolored black and some rust was found, and untreated pipes were rusted by 20~30% of the surface. However, untreated pipes buried in the ground were completely rusted, and asphalt coating pipes were rusted by 80~90% of the surface. Antirust painting pipes were rusted by 20~30%, and heavy protective coating pipes did not change almost. The heavy protective coating treatment showed a clear corrosion protection effect even in the parts buried in the ground, and the antirust painting treatment also showed some corrosion protection effect. Therefore, it is judged to be applicable to the field of pipe framed greenhouses.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
그러나 실험 경과기간이 5년으로 짧아 뚜렷한 차이를 발견할 수 없었다. 이때 설치한 파이프 시료가 20년이 경과되어, 시료를 채취하여 부식 및 강도변화를 실험하였으며 그 결과를 여기에 보고한다.
제안 방법
이는 시험장치가 동일하지 않고, 표기 단위도 다르기 때문에 생긴 문제로 생각되며, 중방식 처리한 시료파이프 (d)의 강도 변화는 거의 없는 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서 부식 방지 처리별 강도변화는 지상부의 중방식 처리한 시료파이프의 강도를 기준으로 비교하였다.
금속재료의 강도시험은 인장시험을 기준으로 하고 있으나, 본 시험의 농업용 강관은 부식이 진행 중이기 때문에 시험편의 양단을 시험기에 물려서 하중을 재하 할 경우, 재료가 항복 하기 전에 물림장치 부위에서 파괴가 일어나 인장시험이 불가 능하다. 따라서 인장시험 대신에 휨시험으로 대체하였으며 휨시험에는 국립원예특작과학원 시설원예연구소의 UTM (STC-500, Samyeontech, Korea)을 이용하였다. 휨시험은 원래 휨 파괴강도를 조사하기 위한 것이 아니라 만곡부의 결함 여부를 파악하기 위하여 실시하는 것이지만 소성해석방법을 적용하면 간접적으로 휨강도를 구할 수 있으므로 본 연구 에서는 금속재료 굽힘시험 방법(KS B 0804)를 준용하였다.
보의 중앙에 집중하중 재하시의 최대처짐으로 부터 파이프의 휨강성 EI(N·mm2)를 구하여 비교하였다.
2), 표면 부식율은 육안으로 관찰하였다. 시료를 매설한후 1년 경과된 2001년, 5년 경과된 2005년 및 12년 경과된 2012년에 각각 한차례씩 동일한 실험을 진행하였으나 뚜렷한 차이를 발견할 수가 없어서 본 논문에서는 20년 경과된 시료에 대한 실험 결과만을 분석하였다.
부식 방지 처리는 (a) 무처리, (b) 아스팔트, (c) 방청 페인트, (d) 중방식 도료의 4가지 처리에 대하여 비교하였다. 아스팔트는 유용성 아스팔트 에멀젼 방수 제를 도포하였고, 방청 페인트는 회색의 에폭시 징크포스 페인트(대한페인트, DHDC-0690 ZP HB)를 도장하였다. 중방식 도료는 에폭시 징크포스 페인트를 칠한 위에 녹색의 아크릭 우레탄(대한페인트, DHDC- 2740X)을 다시 도장하였다.
파이프 골조 온실의 내구성 증대를 위하여 4가지의 부식방지 처리를 한 파이프를 실험온실 내부에 설치하여 20년경과후 표면부식 상태와 강도 변화 실험을 실시하였다. 대기 중에 노출된 지상부위에서 무처리 파이프는 강도가 1.
1), 2020년 1월 30일 각처리별 3개씩 전체 12개의 시료를 뽑아서 2등분으로 절단하여 지상부위와 지하매설부위로 구분하여 휨강도 및 표면 부식 율을 측정하였다. 휨강도는 만능시험기(UTM)를 이용하여 지간거리 250mm의 중앙 집중하중 방식으로 측정하였으며 (Fig. 2), 표면 부식율은 육안으로 관찰하였다. 시료를 매설한후 1년 경과된 2001년, 5년 경과된 2005년 및 12년 경과된 2012년에 각각 한차례씩 동일한 실험을 진행하였으나 뚜렷한 차이를 발견할 수가 없어서 본 논문에서는 20년 경과된 시료에 대한 실험 결과만을 분석하였다.
대상 데이터
각 조건별로 처리하여 각각 40개씩 160개의 파이프 시료를 2000년 1월 29일에 대전시 유성구 소재 충남대학교 부속농장의 실험온실 내에 매설하였으며(Fig. 1), 2020년 1월 30일 각처리별 3개씩 전체 12개의 시료를 뽑아서 2등분으로 절단하여 지상부위와 지하매설부위로 구분하여 휨강도 및 표면 부식 율을 측정하였다. 휨강도는 만능시험기(UTM)를 이용하여 지간거리 250mm의 중앙 집중하중 방식으로 측정하였으며 (Fig.
실험에 사용한 재료는 비닐하우스용 아연도강관(직경 25.4mm, 두께 1.5mm)을 길이 1m로 절단하여 실험온실 내부 토양에 50cm 깊이로 매설하여 하반부는 지하 매설부위로 상반부는 지상부위로 하였다. 부식 방지 처리는 (a) 무처리, (b) 아스팔트, (c) 방청 페인트, (d) 중방식 도료의 4가지 처리에 대하여 비교하였다.
이론/모형
따라서 인장시험 대신에 휨시험으로 대체하였으며 휨시험에는 국립원예특작과학원 시설원예연구소의 UTM (STC-500, Samyeontech, Korea)을 이용하였다. 휨시험은 원래 휨 파괴강도를 조사하기 위한 것이 아니라 만곡부의 결함 여부를 파악하기 위하여 실시하는 것이지만 소성해석방법을 적용하면 간접적으로 휨강도를 구할 수 있으므로 본 연구 에서는 금속재료 굽힘시험 방법(KS B 0804)를 준용하였다. 그리고 시험장치, 시편설치 및 하중 재하속도 등은 Nam(2001) 의 연구와 동일하게 설정하였다.
성능/효과
붕괴하중은 휨시험에서 시험체가 받을 수 있는 최대하중으로 동일한 시험조건에서 상대적인 강도를 의미한다고 할 수 있다. 대기중에 노출된 지상부위에서 무처리 파이프는 강도가 1.3%정도 줄었지만 다른 처리와의 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 지하 매설부위에서 중방식 도료를 처리한 파이프의 강도는 0.
붕괴하중은 휨시험에서 시험체가 받을 수 있는 최대하중으로 동일한 시험조건에서 상대적인 강도를 의미한다고 할 수 있다. 대기중에 노출된 지상부위에서 무처리 파이프는 강도가 1.3%정도 줄었지만 다른 처리와의 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 지하 매설부위에서 중방식 도료를 처리한 파이프의 강도는 0.
이들 규정을 식(2)에 적용하여 농업용 파이프의 이론적인 붕괴하중을 구해보면 항복강도 240MPa일 때 3,294N, 295MPa일 때 4,049N으로 추정할 수 있다. 본 연구에 사용한 파이프는 KS규격 개정 이전에 제작된 것이므로 이론적인 붕괴하중을 3,294N으로 가정하면, 지하 매설부위의 무처리 파이프를 제외하면 모두 이 값을 초과하는 것으로 나타났다. 즉, 지상부위는 부식방지 처리를 하지 않고도 20년을 사용할 수있고, 지하 매설부위는 부식방지 처리를 할 경우 20년을 사용 해도 문제가 없는 것으로 판단된다.
NAAS(2015)는 콘크리트 기초가 없는 온실은 내용연수 10년, 콘크리트 기초가 있는 플라스틱 온실은 15년에 안전율 70%를 적용하여 각각 재현기간 30 년과 45년을 채택하고 있다. 본 연구에 의하면 지상부위는 콘크리트 기초가 있는 경우에 해당되며 20년을 사용해도 문제가 없는 것으로 나타났다. 지하 매설부위는 콘크리트 기초가 없는 경우에 해당되며 부식 방지 처리를 할 경우 20년을 사용할 수 있는 것으로 나타났다.
중방식 처리는 변화가 없었고, 방청페인트 처리도 녹은 발견되지 않고 약간의 변색만 있었다. 아스팔트 도포는 검게변색되고 약간의 녹이 발견되었으며, 무처리는 표면의 20~30% 정도가 녹슨 것으로 나타났다. 지하 매설부위 무처리 파이프의 경우에는 전체가 완전히 녹슬어 있었고, 아스팔트 도포한 파이프도 표면의 80~90%가 녹슬어 있었다.
중방식 처리는 변화가 없었고, 방청페인트 처리도 녹은 발견되지 않고 약간의 변색만 있었다. 아스팔트 도포는 검게변색되고 약간의 녹이 발견되었으며, 무처리는 표면의 20~30% 정도가 녹슨 것으로 나타났다. 지하 매설부위 무처리 파이프의 경우에는 전체가 완전히 녹슬어 있었고, 아스팔트 도포한 파이프도 표면의 80~90%가 녹슬어 있었다.
4%정도 감소하는 것으로 나타 났다. 이 결과를 보면 지하 매설부위 파이프는 부식방지 처리 효과가 분명하고, 중방식 처리의 효과가 가장 좋은 것을 확인할 수 있다.
특히 아스팔트 도포는 지상부에 사용하기에는 시각적 으로 좋지 않고, 지하에 매설할 때에도 상당히 많이 벗겨지므로 부적합한 것으로 판단된다. 중방식 처리는 지하 매설부위 에서도 확실한 부식 방지 효과를 보이는 것을 확인할 수 있었고, 방청페인트 처리도 어느 정도 부식 방지 효과를 나타내고 있으므로 현장에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
특히 아스팔트 도포는 지상부에 사용하기에는 시각적 으로 좋지 않고, 지하에 매설할 때에도 상당히 많이 벗겨지므로 부적합한 것으로 판단된다. 중방식 처리는 지하 매설부위 에서도 확실한 부식 방지 효과를 보이는 것을 확인할 수 있었고, 방청페인트 처리도 어느 정도 부식 방지 효과를 나타내고 있으므로 현장에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에 의하면 지상부위는 콘크리트 기초가 있는 경우에 해당되며 20년을 사용해도 문제가 없는 것으로 나타났다. 지하 매설부위는 콘크리트 기초가 없는 경우에 해당되며 부식 방지 처리를 할 경우 20년을 사용할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서 온실의 설계하중 산정을 위한 재현기간 설정에서 표준내용연수와 안전율에 대한 재검토가 필요한 것으로 판단된다.
3%정도 줄었지만 다른 처리와의 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 지하 매설부위에서 중방식 도료를 처리한 파이프의 강도는 0.6%정도 줄어 거의 변화가 없었으나 무처리는 15.7% 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 방청 페인 트나 아스팔트 도포는 4.
2%정도 줄었지만 다른 처리와의 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 지하 매설부위에서 중방식 도료를 처리한 파이프의 휨강 성은 5.3%정도 줄어 큰 변화가 없었으나 무처리는 32.3%나감소하는 것으로 나타났다. 그리고 방청 페인트나 아스팔트 도포는 9.
3%정도 줄었지만 다른 처리와의 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 지하 매설부위에서 중방식 처리한 파이프의 강도는 0.6%정도줄어 거의 변화가 없었으나 무처리는 15.7% 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 방청 페인트나 아스팔트 도포는 4.
후속연구
즉, 지상부위는 부식방지 처리를 하지 않고도 20년을 사용할 수있고, 지하 매설부위는 부식방지 처리를 할 경우 20년을 사용 해도 문제가 없는 것으로 판단된다. 그러나 본 실험은 온실 내부에 시료를 매설하였기 때문에 빗물 등 외기와 접하는 부위에 사용한 파이프 보다 부식 환경 측면에서 조건이 양호하므로 실제 적용을 위해서는 추가적인 검토가 필요할 것으로 사료된다.
참고문헌 (12)
Kim, H.H., J.Y. Kim, H. Chun, S.Y. Lee, D.E. Kim, and K.I. Choi. 2000. Study on pipe durability improvement for ground insertion in plastics house. Proceeding of Bio-Environment Control. 9:116-118 (in Korean).
MAFRA. 2018. The status of greenhouse and vegetable production. Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs, Sejong, Korea (in Korean).
NAAS. 2015. Design standard for greenhouse structures. National Academy of Agricultural Science, Jeonju, Korea (in Korean).
Nam, S.W. and I.H. Yu. 2000. A field survey on the structures and maintenance status of pipe framed greenhouses. Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers. 42:106-114 (in Korean).
Nam, S.W. 2001. A study on the standard durable years of pipe framed greenhouses. Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers. 43:96-101 (in Korean).
Nam, S.W. and S.M. Noh. 2005. Experiment on the improvement in corrosion resistance of galvanized steel pipes for plastic greenhouse. Proceeding of the Korean Society of Agricultural Engineers. 42:116-121 (in Korean).
RDA. 2015. Standard design and specifications for horticultural and herbal facilities of disaster tolerance type. Rural Development Administration, Jeonju, Korea (in Korean).
RDC. 1999. Design standard and commentary for greenhouse structures. Rural Development Corporation, Uiwang, Korea (in Korean).
RSGSS. 1998a. Corrosion resistance of galvanized coating in the soil. Research Society for Galvanized Steel Structures (in Japanese).
RSGSS. 1998b. Corrosion resistance of galvanized coating in heavy industry area. Research Society for Galvanized Steel Structures (in Japanese).
Yu, I.H., E.H. Lee, M.W. Cho, H.R. Ryu, and Y.C. Kim. 2012. Development of multi-span plastic greenhouse for tomato cultivation. Journal of Bio-Environment Control. 21:428-436 (in Korean).
Yum, S.H., N.K. Yun, K.W. Kim, S.H. Lee, Y.H. Cho, S.J. Park, and M.K. Park. 2007. The optimum specification of pipes in rain-sheltering greenhouse with roof vents for large-grain grapevine cultivation. ournal of Bio-Environment Control. 16:275-283 (in Korean).
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.