초록 ▼

최근 배관부식의 주요 문제점으로 부각되고 있는 미주전류 간섭 및 코팅층의 열화에 따른 국부부식 감지에 부식감지시스템을 적용하기 위하여 센서를 설계하였다.
미주전류에 의한 전식 및 국부부식은 매우 좁은 범위에 집중되므로 기존의 벌크형 감지센서를 적용할 경우 전해질에서 부식에 의한 영향 범위에 비해 큰 센서의 부피로 인해 감지능이 저하된다. 한편, 센서 전극이 작아지면 센서에서 출력되는 전류는 작아져 민감도가 저하된다. 따라서 민감도 개선을 위한 기존 벌크형 부식감지센서의 소형화와 센서전류 출력의 극대화를 목표로 센서전류에 영향을

최근 배관부식의 주요 문제점으로 부각되고 있는 미주전류 간섭 및 코팅층의 열화에 따른 국부부식 감지에 부식감지시스템을 적용하기 위하여 센서를 설계하였다.
미주전류에 의한 전식 및 국부부식은 매우 좁은 범위에 집중되므로 기존의 벌크형 감지센서를 적용할 경우 전해질에서 부식에 의한 영향 범위에 비해 큰 센서의 부피로 인해 감지능이 저하된다. 한편, 센서 전극이 작아지면 센서에서 출력되는 전류는 작아져 민감도가 저하된다. 따라서 민감도 개선을 위한 기존 벌크형 부식감지센서의 소형화와 센서전류 출력의 극대화를 목표로 센서전류에 영향을 미치는 설계 요소를 설정하고 컴퓨터 시뮬레이션 및 전기화학적 실험을 통해 평가하였다.
센서 설계에 있어 센서전류에 영향을 주는 인자를 파악하여 센서의 형상과 관련한 센서 전극사이의 간격, 센서 전극의 면적비, 센서 전극의 형상을 설계 요소로 설정하였다.
센서전류는 음극방식 상태를 모사한 음극전류 인가시 음의 부호를 나타냈으며, 전식 및 국부부식 상태를 모사한 양극전류 인가시 양의 부호를 나타내어 인가전류와 동일한 부호로 변화하며, 인가전류의 크기에 비례적으로 변화하였다.
선정된 설계 요소 중 센서 전극 사이의 간격은 출력되는 센서전류의 크기에 영향을 미치지 못하였다. 토양과 같은 비저항이 높은 환경에서 큰 갈바닉 전류를 유기시키기 위해서는 센서전극의 간격을 감소시켜 전극 사이 전해질의 저항을 감소시키는 것이 합리적인 설계로 판단되었다. 센서 전극의 면적비를 설계 요소로 평가한 결과 센서 양극의 면적이 클수록, 음극의 면적이 작아질수록 큰 센서전류가 측정되었다. 이는 전극의 면적 변화에 따라 전기화학적 분극 특성이 변화하며, 갈바닉 전류의 구동력으로 작용하는 전극의 전위차를 변화시킴에 기인하는 것으로 판단된다. 센서 전극의 형상에 따른 센서전류의 응답성 평가에서 전극의 형상이 복잡할수록 모서리에 전류가 집중되는 현상이 발생하여 전극의 손실로 인한 센서의 수명 단축이 예상되었다.
따라서 센서 전극 주위의 균일한 전위 및 전류분포를 위하여 복잡한 형상보다는 단순화된 형상으로 센서의 양극 면적은 크게 음극의 면적은 양극과 대비하여 작게 설계하는 것이 가장 합리적인 센서 설계로 판단되었다.
본 연구에서 설계된 센서는 주위의 용존산소 및 염소이온, 수분과 같은 부식성 인자에 민감하게 반응하였다. 이를 통해 센서 주위의 전기적 간섭의 영향 뿐만 아니라 센서와 배관 주위환경변화의 정량적 평가가 가능할 것으로 판단되었다.

Abstract ▼

The scopes of this research are as follows:
(1) Determination of the sensor design factors affecting the sensing ability for external interferences.
(2) Electrochemical analysis of the sensor current response to the external interferences.
(3) Inspection of galvanic current and potential di

The scopes of this research are as follows:
(1) Determination of the sensor design factors affecting the sensing ability for external interferences.
(2) Electrochemical analysis of the sensor current response to the external interferences.
(3) Inspection of galvanic current and potential distribution using computer simulation.
(4) Inspection of sensing abilities as a function of design factors using electrochemical tests.
(5) Verification of the optimum sensor design for stray current corrosion and localized corrosion detection.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 요약보고서 초록 ...3
• 요약문 ...4
• SUMMARY ...7
• CONTENTS ...9
• 목차 ...10
• 제1장 연구개발의 개요 ...11
• 1. 연구개발의 필요성 ...11
• 2. 연구개발의 목표 ...12
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ...13
• 제1절 미주전류에 의한 간섭 ...13
• 제2절 수치해석법에 의한 전압, 전류분포 해석 ...18
• 제3절 부식감지 기술 ...19
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ...23
• 제1절 전식 및 국부부식 감지용 센서의 설계 요소 설정 ...23
• 제2절 전식 및 국부부식 감지용 센서의 감지기능 평가 ...24
• 제4장 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ...48
• 가. 기술적 측면 ...48
• 나. 경제.산업.사회적 측면 ...48
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...50
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...51
• 1. 직류와 교류 전류밀도에 대한 음극방식 기준 ...51
• 2. Cable type anode ...51
• 3. 배관 관리 소프트웨어 ...53
• 제7장 참고문헌 ...60