아산지역부식지도 12-1. 수환경에대한채취및조사표 농촌 해안지방인아산지역의수도수, 하천수, 인공산성비, 해수등의 4가지환경에 서부식시험을수행하였다. 수도수및해수는충남아산시인주면에위치한아산만방조 제에서채취하였고, 하천수는아산시곡교천에서채취하였다. 인공산성비는주어진용액 조제방법을이용하여아산과가장근접한대전지역을중심으로 ph4.9의용액을조제하 여사용하였다. 각시험용액의채취날짜, 채취장소, ph 및전기전도도를표 12-1에나 타내었다. 시험용액의 ph 는인공산성비(pH4.9) 를제외한모든수환경에서중성으로 나타났다. 또한전기전도도는이온농도가높은하천수와해수에서크게나타났다. 이는 전기전도도가낮은수도수와인공산성비에비해부식가능성이높음을보여준다. 표 12-1. 2007년 1월중아산지역에서채취한수환경에대한조사표 1월 용액종류 채취날짜 장소 ph 전기전도도 수도수 2007. 1. 30. 아산만 6.98 117.3μS cm 하천수 2007. 1. 30. 아산시곡교천 6.85 703μS cm 인공산성비 2007. 1. 30. 대전구성동 4.9 39.6μS cm 해수 2007. 1. 30. 아산만 7.47 37300μS cm 12-2. 전기화학적시험방법 1) 양극분극곡선 + 해당용액을매시험시새로운용액으로 최소 400ml 를사용. + 시편은 SiC연마지 600번까지연마하고알코올로세정한뒤분극을행함 + 용액중시편의노출면적은 1 cm2으로통일함. + 시험용액은시험온도(30 ) 로유지한뒤, 시험전 400ml용액을기준으로질소 가스 100ml/min의속도로 30min 동안탈기함 + 시험편을 장치하고 기상부분만 동일한 속도로 탈기하는 상태로 부식전위 (300sec) 경과후의값을측정함. + 기상부분만탈기한상태로부식전위보다 -100mV 전위로 10분동안음극분극 을행함. + 시편을개방회로전위에서 10분동안 initial delay를행함 + 탈기장치를제거후 ( 단, 반응용기가공기로부터차단될수있을경우에한함) 분극속도(scan rate) 는 20mV/min(0.33mV/sec) 로하여부식전위로부터양극분 극을행하여 log i vs E 도표를얻음. 2) 타펠법에의한부식속도측정
+ 양극분극과동일한방법으로행하며, 단분극은부식전위 ± 200mV 이내에서 행하여부식속도를전류밀도와 mm/year 단위로구하고, 양극및음극타펠상 수를구함 12-3. 양극분극시험결과 12-3-1. 수환경에따른분극곡선 수도수에서탄소강, 내후성강, 아연도강, 알루미늄, 구리등에대한분극시험결과를그 림 12-1 에나타내었다. 부식전위 (corrosion potential) 는아연도강이가장낮았고, 알루 미늄과내후성강, 탄소강은비슷한전위를보였으며, 구리가가장높게측정되었다. ph 6.98와전기전도도 117.3μS/cm 의수도수의경우, 그림 12-1에나타난바와같이 모든금속의전위가증가함에따라전류밀도또한증가함을알수있다. 그림 12-2 는하천수에서측정한분극곡선의개형을보여준다. 하천수의경우 ph6.85 이며, 전기전도도는 703μS cm으로높게나타났다. 시험금속들의전체적인분극곡선은부 동태의개형을보였다. 부식전위는아연도강이가장비하고, 구리가가장귀한것으로나 타났다. 또한탄소강과내후성강이유사하게측정되었으며, 알루미늄이그보다비한값 을갖는다. 그림 12-3 은해수환경에서의양극분극시험결과이다. 해수의경우, 염화물이온농도 가높고, 각종유기물들이풍부하여시험환경중부식성이가장클것으로예상된다. 해 수의 ph는 7.47 이며, 전기전도도는 37300 μs/cm 로가장높았다. 시험결과부식전위는아연도강에서가장비하고, 구리에서가장귀하게나타났다. 내후 성강과탄소강은비슷한값을보였으며, 알루미늄은그보다더비한값을가졌다. 인공산성비환경에서의양극분극곡선을그림 12-4 에나타내었다. 인공산성비는대전 지역을중심으로 ph4.9 의용액을제조하여사용하였다. 직접채취한다른용액에비해 유기물및기타이온의농도가낮아 39.6μS cm로가장낮은전기전도도를보였다. 시험결과, 아연도강의부식전위가가장낮았고, 알루미늄, 내후성강, 탄소강순으로 높은전위값을가졌다. 또한구리가가장귀하게측정되었다. 전체적인부동태개형및 전류밀도는유사한값을가졌다. 그림 12-5 는수도수, 하천수, 해수, 인공산성비등의수환경에따른탄소강의분극곡 선이다. 부식전위는수도수와해수에서거의비슷한값을나타내었고, 그보다 ph가낮은 하천수와인공산성비의경우에는조금더높은전위를나타내었다. 전류밀도는인공산성 비를제외한세가지의수환경에서비슷한값을보였다.
E (VSCE) 0.2 0.0-0.2-0.4 탄소강내후성강아연도강알루미늄구리 -0.6-0.8 1.00E-08 1.00E-06 1.00E-04 1.00E-02 1.00E+00 log i(a/cm 2 ) 그림 12-1. 수도수에서의각재료별양극분극곡선 ( 아산만, 2007년 01월 30 일)
0.2 0.0-0.2 탄소강내후성강아연도강알루미늄구리 E (V SCE) -0.4-0.6-0.8-1.0 1.00E-08 1.00E-06 1.00E-04 1.00E-02 1.00E+00 log i (A/cm 2 ) 그림 12-2. 하천수에서의각재료별양극분극곡선 ( 아산곡교천, 2007년 01월 30 일)
0.0-0.2-0.4 탄소강내후성강아연도강알루미늄구리 E (VSCE) -0.6-0.8-1.0-1.2 1.00E-08 1.00E-06 1.00E-04 1.00E-02 1.00E+00 log i (A/cm 2 ) 그림 12-3. 해수에서의각재료별양극분극곡선 ( 아산만, 2007년 01월 12 일)
E (VSCE) 0.2 0.0-0.2-0.4-0.6 탄소강내후성강아연도강알루미늄구리 -0.8-1.0 1.00E-07 1.00E-05 1.00E-03 1.00E-01 1.00E+01 log i (A/cm 2 ) 그림 12-4. 인공산성비에서의각재료별양극분극곡선 (2007년 01월 30 일제조)
12-3-2. 재료별분극곡선 그림 12-5 는수도수, 하천수, 해수, 인공산성비등의수환경에따른탄소강의분극곡 선이다. 부식전위는수도수와해수에서거의비슷한값을나타내었고, 그보다 ph가낮은 하천수와인공산성비의경우에는조금더높은전위를나타내었다. 전류밀도는인공산성 비를제외한세가지의수환경에서비슷한값을보였다. 그림 12-6 은네가지수환경에따른내후성강의분극곡선이다. 시험결과 ph가낮은 하천수와인공산성비에서측정한부식전위가가장높은것으로나타났으며, 해수와수도 수의전위는유사하였다. 전류밀도의경우, 인공산성비를제외한수도수, 해수, 하천수 등이높게나타나인공산성비에비해이들용액의부식성이높은것으로판단된다. 그림 12-7 은각수환경에따른아연도강의양극분극거동이다. 아연도강의경우, 수 도수 > 인공산성비 > 하천수 > 해수의순으로높은전위를나타내었다. 각수환경에따른알루미늄의양극분극거동을그림 12-8 에나타내었다. 부식전위는해 수가가장낮았으며, 수도수, 인공산성비, 하천수등은유사한전위를나타내었다. 그림 12-9 는각각의수환경에서측정된구리의양극분극거동을나타낸다. 구리의경 우인공산성비와수도수, 하천수환경에서유사한전위값을가지며부동태거동을보인 다. 반면해수에서는보다낮은전위값을나타낸다. 그림 12-10은아연의각수환경에따른양극분극거동은다음과같다. 부식전위는해 수가가장낮았으나, 수도수, 인공산성비, 하천수와유사한전위를나타내었다.
0.0-0.2 수도수하천수해수인공산성비 E (VSCE) -0.4-0.6-0.8 1.00E-08 1.00E-06 1.00E-04 1.00E-02 1.00E+00 log i (A/cm 2 ) 그림 12-5. 탄소강의양극분극곡선
0.0-0.2 수도수하천수해수인공산성비 E (VSCE) -0.4-0.6-0.8 1.00E-08 1.00E-06 1.00E-04 1.00E-02 1.00E+00 log i (A/cm 2 ) 그림 12-6. 내후성강의양극분극곡선
0.0-0.2-0.4 수도수하천수해수인공산성비 E (V SCE) -0.6-0.8-1.0-1.2 1.00E-08 1.00E-06 1.00E-04 1.00E-02 1.00E+00 log i (A/cm 2 ) 그림 12-7. 아연도강의양극분극곡선
0.0-0.2 수도수하천수해수인공산성비 E (VSCE) -0.4-0.6-0.8 1.00E-07 1.00E-05 1.00E-03 1.00E-01 1.00E+01 log i (A/cm2) 그림 12-8. 알루미늄의양극분극곡선
0.2 0.0 수도수하천수해수인공산성비 E (VSCE) -0.2-0.4 1.00E-09 1.00E-07 1.00E-05 1.00E-03 1.00E-01 1.00E+01 log i (A/cm 2 ) 그림 12-9. 구리의양극분극곡선
12-3-3. 분극곡선으로부터의부식전위 Ecorr(mVSCE) 0-100 -200-300 -400-500 -600-700 -800-900 탄소강 내후성강 아연도강 알루미늄 구리 -60.14-667.5-669.6-664.4-767.1 그림 12-10. 수도수중에서의부식전위비교
Ecorr(mVSCE) 0-100 -200-300 -400-500 -600-700 -800-900 -1000 탄소강 내후성강 아연도강 알루미늄 구리 -64.25-498.7-555 -680.3-925.1 그림 12-11. 하천수중에서의부식전위비교
Ecorr(mVSCE) 0-100 -200-300 -400-500 -600-700 -800-900 -1000 탄소강 내후성강 아연도강 알루미늄 구리 -42.35-505.7-565.9-696.6-938.3 그림 12-12. 인공산성비중에서의부식전위비교
0 탄소강내후성강아연도강알루미늄구리 -200 Ecorr(mVSCE) -400-600 -800-512.8-570.7-725.4-246.7-1000 -1200-1033 그림 12-13. 해수중에서의부식전위비교
0 수도수하천수인공산성비해수 Ecorr (mvsce) -100-200 -300-400 -500-600 -498.7-505.7-512.8-700 -800-667.5 그림 12-14. 탄소강의부식전위비교
0 수도수하천수인공산성비해수 -100-200 Ecorr (mvsce) -300-400 -500-600 -555-565.9-570.7-700 -800-669.6 그림 12-15. 내후성강의부식전위비교
0 수도수하천수인공산성비해수 -200 Ecorr (mvsce) -400-600 -800-767.1-1000 -1200-925.1-938.3-1033 그림 12-16. 아연도강의부식전위비교
Ecorr(mVSCE) -630-640 -650-660 -670-680 -690-700 -710-720 -730 수도수 하천수 인공산성비 해수 -664.4-680.3-696.6-725.4 그림 12-17. 알루미늄의부식전위비교
0 수도수하천수인공산성비해수 Ecorr(mVSCE) -50-100 -150-200 -60.14-64.25-42.35-250 -246.7-300 그림 18. 구리의부식전위비교
12-4. 타펠법에의한부식속도의측정 12-4-1. 타펠시험결과 그림 12-19. 아산지역수도수에서의탄소강타펠시험분극곡선
그림 12-20. 아산지역하천수에서의탄소강타펠시험분극곡선
그림 12-21. 아산지역해수에서의탄소강타펠시험분극곡선
그림 12-22. 아산지역인공산성비에서의탄소강타펠시험분극곡선
그림 12-23. 아산지역수도수에서의내후성강타펠시험분극곡선
그림 12-24. 아산지역하천수에서의내후성강타펠시험분극곡선
그림 12-25. 아산지역해수에서의내후성강타펠시험분극곡선
그림 12-26. 아산지역인공산성비에서의내후성강타펠시험분극곡선
그림 12-27. 아산지역수도수에서의아연도강타펠시험분극곡선
그림 12-28. 아산지역하천수에서의아연도강타펠시험분극곡선
그림 12-29. 아산지역해수에서의아연도강타펠시험분극곡선
그림 12-30. 아산지역인공산성비에서의아연도강타펠시험분극곡선
그림 12-31. 아산지역수도수에서의알루미늄타펠시험분극곡선
그림 12-32. 아산지역하천수에서의알루미늄타펠시험분극곡선
그림 12-33. 아산지역해수에서의알루미늄타펠시험분극곡선
그림 12-34. 아산지역인공산성비에서의알루미늄타펠시험분극곡선
그림 12-35. 아산지역수도수에서의구리타펠시험분극곡선
그림 36. 아산지역하천수에서의구리타펠시험분극곡선
그림 12-37. 아산지역해수에서의구리타펠시험분극곡선
그림 12-38. 아산지역인공산성비에서의구리타펠시험분극곡선
그림 12-40. 아산지역수도수에서의순아연타펠시험분극곡선
그림 12-41. 아산지역하천수에서의순아연타펠시험분극곡선
그림 12-42. 아산지역해수에서의순아연타펠시험분극곡선
12-4-2. 타펠시험에따른부식속도 0.20 0.185 Corrosion Rate (mm/ 0.15 0.10 0.05 0.108 0.125 0.101 0.00 0.005 탄소강내후성강아연도강알루미늄구리 그림 12-43. 아산지역수도수에서시험한각시편의부식속도
Corrosion Rate (mm/ 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 0.253 0.173 0.097 0.074 0.005 탄소강 내후성강 아연도강 알루미늄 구리 그림 12-44. 아산지역하천수에서시험한각시편의부식속도
Corrosion Rate (mm/ 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0.487 0.140 0.184 0.156 0.029 탄소강 내후성강 아연도강 알루미늄 구리 그림 12-45. 아산지역해수에서시험한각시편의부식속도
0.15 Corrosion Rate (mm/ 0.10 0.05 0.106 0.106 0.088 0.115 0.00 0.005 탄소강내후성강아연도강알루미늄구리 그림 12-46. 아산지역인공산성비에서시험한각시편의부식속도
0.2 0.173 Corrosion Rate (mm/ 0.15 0.1 0.05 0.108 0.14 0.106 0 수도수하천수해수인공산성비 그림 12-47. 아산지역수환경에서시험한탄소강의부식속도
0.2 0.184 Corrosion Rate (mm/ 0.15 0.1 0.05 0.125 0.097 0.106 0 수도수하천수해수인공산성비 그림 12-48. 아산지역수환경에서시험한내후성강의부식속도
0.6 Corrosion Rate (mm/ 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.185 0.253 0.487 0.088 0 수도수하천수해수인공산성비 그림 12-49. 아산지역수환경에서시험한아연도강의부식속도
0.2 Corrosion Rate (mm/ 0.15 0.1 0.05 0.101 0.074 0.156 0.115 0 수도수하천수해수인공산성비 그림 12-50. 아산지역수환경에서시험한알루미늄의부식속도
0.035 Corrosion Rate (mm/y 0.03 0.025 0.02 0.015 0.01 0.005 0.005 0.005 0.029 0.005 0 수도수하천수해수인공산성비 그림 12-51. 아산지역수환경에서시험한구리의부식속도
12-4-3. 타펠시험에따른부식전류밀도 Icorr (A/cm 2 ) 1.4E-05 1.2E-05 1.0E-05 8.0E-06 6.0E-06 4.0E-06 2.0E-06 0.0E+00 1.234E-05 1.078E-05 9.315E-06 9.282E-06 4.296E-07 탄소강 내후성강 아연도강 알루미늄 구리 그림 12-52. 아산지역수도수에서타펠시험에따른각시편의부식전류밀도
Icorr (A/cm 2 ) 1.8E-05 1.6E-05 1.4E-05 1.2E-05 1.0E-05 8.0E-06 6.0E-06 4.0E-06 2.0E-06 0.0E+00 1.688E-05 1.492E-05 8.367E-06 6.801E-06 4.296E-07 탄소강 내후성강 아연도강 알루미늄 구리 그림 12-53. 아산지역하천수에서타펠시험에따른각시편의부식전류밀도
3.5E-05 3.0E-05 3.249E-05 2.5E-05 Icorr (A/cm 2 ) 2.0E-05 1.5E-05 1.0E-05 1.208E-05 1.587E-05 1.434E-05 5.0E-06 0.0E+00 2.492E-06 탄소강내후성강아연도강알루미늄구리 그림 12-54. 아산지역해수에서타펠시험에따른각시편의부식전류밀도
1.2E-05 1.0E-05 9.143E-06 9.143E-06 1.057E-05 Icorr (A/cm 2 ) 8.0E-06 6.0E-06 4.0E-06 2.0E-06 0.0E+00 5.871E-06 4.296E-07 탄소강내후성강아연도강알루미늄구리 그림 12-55. 아산지역인공산성비에서타펠시험에따른각시편의부식전류밀도
Icorr (A/cm 2 ) 1.6E-05 1.4E-05 1.2E-05 1.0E-05 8.0E-06 6.0E-06 4.0E-06 2.0E-06 0.0E+00 1.492E-05 1.208E-05 9.315E-06 9.143E-06 수도수 하천수 해수 인공산성비 그림 12-56. 아산지역수환경에서타펠시험에따른탄소강의부식전류밀도
Icorr (A/cm 2 ) 1.8E-05 1.6E-05 1.4E-05 1.2E-05 1.0E-05 8.0E-06 6.0E-06 4.0E-06 2.0E-06 0.0E+00 1.587E-05 1.078E-05 8.367E-06 9.143E-06 수도수 하천수 해수 인공산성비 그림 12-57. 아산지역수환경에서타펠시험에따른내후성강의부식전류밀도
3.5E-05 3.0E-05 3.249E-05 2.5E-05 Icorr (A/cm 2 ) 2.0E-05 1.5E-05 1.0E-05 5.0E-06 1.234E-05 1.688E-05 5.871E-06 0.0E+00 수도수하천수해수인공산성비 그림 12-58. 아산지역수환경에서타펠시험에따른아연도강의부식전류밀도
Icorr (A/cm 2 ) 1.6E-05 1.4E-05 1.2E-05 1.0E-05 8.0E-06 6.0E-06 4.0E-06 2.0E-06 0.0E+00 1.434E-05 1.057E-05 9.282E-06 6.801E-06 수도수 하천수 해수 인공산성비 그림 12-59. 아산지역수환경에서타펠시험에따른알루미늄의부식전류밀도
3.0E-06 2.5E-06 2.494E-06 Icorr (A/cm 2 ) 2.0E-06 1.5E-06 1.0E-06 5.0E-07 4.296E-07 4.296E-07 4.296E-07 0.0E+00 수도수하천수해수인공산성비 그림 12-60. 아산지역수환경에서타펠시험에따른구리의부식전류밀도
12-4-4. 타펠시험에따른타펠기울기 BetaA (mv/decade) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 82.8 66.7 68.4 59.2 58.4 탄소강내후성강아연도강알루미늄 구리 BetaC (mv/decade) 600 500 400 300 200 100 0 481.1 376.3 330.5 225.9 탄소강내후성강아연도강알루미늄 118.7 구리 그림 (a)betaa (b)betac 12-61. 아산지역수도수에서타펠시험에따른각시편의타펠기울기; (a)betaa (b)betac BetaA (mv/decade) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 77.2 65.9 53.0 52.8 49.1 탄소강내후성강아연도강알루미늄구리 BetaC (mv/decade) 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 433.3 354.2 233.0 261.0 127.0 탄소강 내후성강 아연도강 알루미늄 구리 그림 (a)betaa (b)betac 12-62. 아산지역하천수에서타펠시험에따른각시편의타펠기울기; (a)betaa (b)betac
BetaA (mv/decade) 80 70 60 50 40 30 20 10 67.3 71.0 25.2 21.5 62.1 BetaC (mv/decade) 400 350 300 250 200 150 100 50 236.6 374.7 152.6 333.6 170.7 0 탄소강내후성강아연도강알루미늄구리 0 탄소강내후성강아연도강알루미늄구리 (a)betaa (b)betac 그림 12-63. 아산지역해수에서타펠시험에따른각시편의타펠기울기; (a)betaa (b)betac BetaA (mv/decade) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 87.2 74.0 61.3 60.4 48.9 탄소강내후성강아연도강알루미늄구리 BetaC (mv/decade) 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1375.0 366.7 411.9 215.0 116.0 탄소강 내후성강아연도강알루미늄 구리 (a)betaa (b)betac 그림 12-64. 아산지역인공산성비에서타펠시험에따른각시편의타펠기울기; (a)betaa (b)betac
BetaA (mv/decade) 68 66 64 62 60 58 66.7 67.3 65.9 61.3 수도수 하천수 해수 인공산성비 BetaC (mv/decade) 400 350 300 250 200 150 100 50 0 354.2 366.7 225.9 236.6 수도수 하천수 해수 인공산성비 그림 (a)betaa (b)betac 12-65. 아산지역수환경에서타펠시험에따른탄소강의타펠기울기; (a)betaa (b)betac BetaA (mv/decade) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 68.4 71.0 74.0 49.1 수도수 하천수 해수 인공산성비 BetaC (mv/decade) 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 411.9 374.7 330.5 233.0 수도수 하천수 해수 인공산성비 그림 (a)betaa (b)betac 12-66. 아산지역수환경에서타펠시험에따른내후성강의타펠기울기; (a)betaa (b)betac
BetaA (mv/decade) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 82.8 87.2 53.0 25.2 수도수 하천수 해수 인공산성비 BetaB (mv/decade) 400 350 300 250 200 150 100 50 0 376.3 261.0 215.0 152.6 수도수 하천수 해수 인공산성비 (a)betaa (b)betac 그림 12-67. 아산지역수환경에서타펠시험에따른아연도강의타펠기울기; (a)betaa (b)betac BetaA (mv/decade) 70 60 50 40 30 20 10 0 59.2 52.8 48.9 21.5 수도수 하천수 해수 인공산성비 BetaC (mv/decade) 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1375.0 481.1 433.3 333.6 수도수 하천수 해수 인공산성비 (a)betaa (b)betac 그림 12-68. 아산지역수환경에서타펠시험에따른알루미늄의타펠기울기; (a)betaa (b)betac
BetaA (mv/decade) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 77.2 58.4 62.1 60.4 수도수 하천수 해수 인공산성비 BetaC (mv/decade) 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 170.7 118.7 127.0 116.0 수도수 하천수 해수 인공산성비 그림 (a)betaa (b)betac 12-69. 아산지역수환경에서타펠시험에따른구리의타펠기울기; (a)betaa (b)betac