[논문]22.9kV 배전선로 주변의 지하 가스배관에 대한 교류부식 특성 연구

배정효; 하태현; 이현구; 김대경; 최상봉; 정성환; 김기준

문제 정의

실 사례 연구에서는 전기방식 상태임에도 불구하고 이상 부식이 발생한 가스배관에 대하여 여러 가지 부식원인을 규명한 결과 MIC과 교류부식에 의한 것으로 판명되었다. 본 논문에서는 그 원인들 중 교류 부식관점에서 SEM 분석 결과에 대하여 상세히 기술하였다.
기술한다. 원인 규명결과, MIC에 의한 부식과 교류 부식에 의한 것으로 판명되었으며, 본 논문에서는 교류 부식에 대한 결과분석에 대하여 상세히 기술하였다.
즉. MIC(Microbiologically Influenced Corrosion)의 영향에 대하여 고려해보고. 배관 시공 당시의 미방식 기간 존재 여부, 현재 배관이 실제 방식 상태에 있는지 여부.
코팅박리에 의한 부식과 기타 낙뢰. 타 시설물로 인한 간섭에 의한 부식 등 다양한 가능성을 조사하고 모든 가농성이 결여되면 AC에 의한 부식으로 규명하기로 하였다.

제안 방법

따라서 본 논문에서는 교류부식의 부식 특성을 규명하기 위해 실험실에서 각각 직류와 교류를 인가하고 부식률을 비교 실험하였으며, 직류와 교류 신호를 동시에 인가하고 부식양태를 실험하였다. 이 실험을 야외에서도
1980년대에 부식사고 중 AC가 원인이 되어서 발생한 사고 이후로 다각도로 AC의 특성과 방지 대책을 찾기 위해서 노력해 왔으나 아직까지도 명확하게 AC 부식에 대해서는 설명되지 않은 가운데 AC의 특성을 보다 쉽게 이해하기 위해서, 같은 조건에서 DC를 인가하여 실험을 실시하고 아울러 DC와 AC를 동시에 시험편에 인가해서 순수한 AC부식의 특성을 확인할 수 있도록 하였다. 일반적으로 알려진 AC의 부식의 특성은4)~5) AC의.
먼저 DC에 의한 부식특성을 확인하기 위해서 그림 2 와 같이 회로를 구성한 후 제작된 배관 모재 시험편을 토양에 묻고, AC 전류에 의한 부식과 상대 비교하기 위해 46일 동안 계속해서 DC 전류를 50[A/㎡]의 전류를 인가하였다. Anode와 Cathode의 전위 및 부식 전류의 변화 추이는 Multi Tester (FLUKE 867B) 및황산동(Cu/CuSO₄) 기준전극을 이용하여 측정하였다.
따라서 단기간 내에 가속실험을 하기 위해서 그림 3과 같이 노출 면적이 5xi0-4[㎡]인 시험편(Anode)과 건물 접지 망(Cathode)으로 회로를 구성하여 토양에 묻었으며, 부식 속도를 더욱 가속시키기 위하여 간헐적으로 큰 AC 전원(2초 : 220Vac, 10초 : 24Vac) 을 인가하였다. 시험편의 전류와 전위는 DC 시험과 같은 방법으로 측정하였다.
방식상태에서의 교류부식에 대한 특성을 알아보기 위해, 방식 전위를 유지하고 있는 모재 시편에 AC 전류를 동시에 인가하여 시험을 수행하였다. 표 1은 시편에 인가한 DC 및 AC값을 나타낸 것이며.
8, 30~60% 였다. 여기서토양 비저항은 토양비저항 측정기(Mode) Nilsson 400)와 Soil Box를 이용하여 측정하였고. pH 및 습도는 pH/습도 측정기(Model EM System Soil Tester) 를 사용하여 측정하였다.
여기서토양 비저항은 토양비저항 측정기(Mode) Nilsson 400)와 Soil Box를 이용하여 측정하였고. pH 및 습도는 pH/습도 측정기(Model EM System Soil Tester) 를 사용하여 측정하였다.
저항성 유도에 의한 부식 가능성을 조사하기 위하여 부식 현장 주변의 22.9(kV) 배전선 다중접지에 대한 접지전류를 측정하였다. 다중접지선의 전류를 측정하기 위하여 가스배관과 인접해 있는 전주의 현황을 조사한 결과는 표 3과 같다.
접지전류는 고조파분석기 (FLUKE 41B)를 사용하여 측정하였으며, 그림 7은 부식 현장에서 접지전류를 측정하는 장면이다. 부식 현장 주변에 위치한 22.9[kV]배전선 다중접지선의 접지전류는 2회에 걸쳐 측정하였으며, 그 결과는 표 4와 같다. 여기서 접지전류 측정 시 X100 Probe를사응하였다.

대상 데이터

AC 부식과 DC부식의 특성을 알아보기 위해서 실험 심과 야외에서 부식 시험을 실시하였는데 시험편은 림 1에서 보는 것과 같이 고강도 탄소강의 노출 면적을 5 xl0-4[㎡]로 제작해서 사용하였다.
인가하였다. Anode와 Cathode의 전위 및 부식 전류의 변화 추이는 Multi Tester (FLUKE 867B) 및황산동(Cu/CuSO₄) 기준전극을 이용하여 측정하였다.

성능/효과

여기서 접지전류 측정 시 X100 Probe를사응하였다. 측정결과, 22.9[kV]배전선 다중 접지선의 접지전류 값은 최고 77.3〔mA)까지 측정되었다.
DC에 의한 부식은 그림 8과 같이 시편 표면에 광택이 나고 부식이 많이 진행되었으며, 부식 생성물은 흐르는 물에도 씻겨 나갈 정도로 쉽게 제거되었다. AC에 의한 부식은 그림 9와 같이 시편 표면에 검은 부식 생성물이 생기고 부식 속도는 DC에 비하여 매우 느리며, 부식 생성물은 인위적으로 제거하려 하여도 쉽게 제거되지 않았다. _
그리고 코팅박리에 의한 부식 여부는, 다른 코팅 박리된 부분에서는 부식이 발견되지 않았기 때문에 부식원에서 제외할 수 있다. 그러나 MIC(Microbiologically Influenced Corrosion)에 의한 영향을 고려해 볼 때, 부식 사고 현장의 배관이 항상 물에 잠겨있는 것으로 조사되었고, 상기 부식이 가스배관 코팅의 결함부에서 발생한 점 및 배관의 코팅 점착층이 아스팔트와 열 가소성 (Thermoplastic) 고무(Rubber)로 구성되어 있으므로양호한 박테리아의 서식 환경이 될 수 있다는 점을 감안하여 MIC에 의한 부식의 가능성이 아주 높은 것으로 판단되었으며, 시편의 배양법을 통한 SRB(Surfite Reducing Bacteria) 분석 결과 MIC에 의한 것으로 판명되었다.
부식의 특징과 유사하였다. 그리고 최종적으로 부식 시편의 SEM 장비를 이용하여 분석한 결과, 교류 부식의 특성인 부식생성물이 표면에서 발견되었다.
① DC에 의한 부식은 시편 표면에 광택이 나고, 부식속도가 빠르며, 부식 생성물은 흐르는 물에도 씻겨 나갈 정도로 쉽게 제거되었다.
② AC에 의한 부식은 시편 표면에 검은 부식 생성물이 생기고, 부식 속도가 DC에 비하여 매우 느리며, 시편 표면에 정착된 부식 생성물은 인위적으로 제거하려 하여도 쉽게 제거되지 않았다.
③ SEM을 이용한 모재 분석한 결과, DC에 의한 부식 시편 표면에는 부식생성물이 적은 반면 AC에 의한 부식 시편 표면에는 점착성이 매우 강한 부식생성물이 비교적 많이 존재함을 볼 수 있다.
하였으며. 실 사례 연구에서는 전기방식 상태임에도 불구하고 이상 부식이 발생한 가스배관에 대하여 여러 가지 부식원인을 규명한 결과 MIC과 교류부식에 의한 것으로 판명되었다. 본 논문에서는 그 원인들 중 교류 부식관점에서 SEM 분석 결과에 대하여 상세히 기술하였다.

후속연구

따라서 본 논문의 결과는 이상 부식의 원인 규명시에 AC에 의한 부식인지를 분명하게 구별하게 해주는 중요한 자료로 활용될 수 있을 것이다.

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