해양구조물 방식을 위한 알루미늄 합금의 희생양극적 부식 특성의 전기화학적 연구 :Electrochemical study of Al alloys as a sacrificial anode to protect the offshore steel structures

이진호

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이진호 (홍익대학교, 홍익대학교 대학원)

지도교수: 이재호

발행연도: 2016

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이용수15

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2016

해양구조물 방식을 위한 알루미늄 합금의 희생양극적 부식 특성의 전기화학적 연구

이진호 신소재공 2016.01 학위논문

2015

해양구조물의 방식을 위한 알루미늄 합금의 희생양극적 부식 특성의 전기화학적 평가

이진호 , 이재호 한국표면공학회지 2015.04 학술저널

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에너지 수요가 지속적으로 증가함에 따라 해양구조물을 이용한 해양 자원 개발이 활발히 이뤄지고 있다. 해양구조물은 높은 부식성 환경인 해수에 노출되었기에 견고한 방식 설계가 요구된다. 음극방식법 중 하나인 희생양극법은 60여 년 전부터 해양구조물에 적용되어 지속해서 연구되고 있는 방식법이다. 희생양극은 보호하려는 구조물보다 반응성이 큰 금속으로 제작되며, 희생양극과 구조물간 전위차에 의해 산화하면서 전자를 구조물에게 제공해 부식속도를 감소시키는 역할을 한다. 본 연구에서는 해수에서의 알루미늄 합금의 희생양극적 부식 특성을 알아보는데 중점을 두었다. 인공해수인 3.5% NaCl 용액에 노출된 희생양극 재료들의 탈기 및 통기 환경에 따른 분극 거동을 통해 방식전위인 갈바닉전위를 확인하였다. 정전위인가법으로 갈바닉전위를 인가하여 갈바닉전류와 표면 형상을 비교해 알루미늄 합금의 희생양극적 특성이 마그네슘 합금 및 아연보다 우수함을 확인하였다. 또한 타펠외삽법, 선형분극법, 순환정전위인가법을 이용한 전기화학적 분석을 실행하여 해양구조물 강재인 탄소강 및 알루미늄 합금의 부식 특성을 나타내었다. 탄소강과 알루미늄 합금의 부식속도와 알루미늄 합금의 용해 특성을 산출하였고 비교를 통해 알루미늄 합금 중 Al5052가 가장 빠르고 균일하게 용해됨을 확인하였다. 또한 탄소강과 알루미늄 합금을 연결한 뒤 방식 면적비를 달리한 침지실험을 진행하였다. 고인 인공 해수와 순환하는 인공 해수, 실제 해수에서 부식 실험을 실시하고 부식생성물과 알루미늄 합금 표면을 분석하였다. 부식 전후의 질량변화를 측정한 뒤 파라데이 법칙을 이용해 부식속도로 나타내었고 이를 전기화학적 분석에 따른 부식속도와 함께 비교하였다.

1. 서 론 1
2. 이론적 배경 3
2-1. 부식의 전기화학적 해석 3
2-1-1. 전기화학 반응 3
2-1-2. 혼합전위 이론 6
2-1-3. 부식속도 계산 9
2-2. 해수에서의 강구조물 부식 11
2-2-1. 해수의 성질 11
2-2-2. 해수에서의 강구조물 부식 14
2-3. 방식 방법 16
2-3-1. 도장법 16
2-3-2. 음극방식법 18
2-4. 희생양극 25
2-4-1. 마그네슘계 희생양극 27
2-4-2. 아연계 희생양극 28
2-4-3. 알루미늄계 희생양극 29
3. 실험방법 35
3-1. 시편 준비 35
3-2. 전기화학적 특성 분석 38
3-3. 침지실험 시스템 제작 41
4. 결과 및 고찰 45
4-1. 탄소강 및 희생양극 재료들의 분극 거동 45
4-2. 갈바닉전류 및 표면 형상 49
4-3. 탄소강의 부식속도 산출 57
4-4. 선형분극법을 이용한 알루미늄 합금의 용해속도 산출 61
4-5. 알루미늄 합금의 공식전위 및 보호전위 64
4-6. 침지실험 68
4-6-1. Quiescent cell 68
4-6-2. Flow cell 73
4-6-3. Onsite test 80
4-7. 탄소강의 부식생성물 분석 85
4-8. 전기화학적 분석과 침지실험의 부식속도 비교 88
5. 결론 및 요약 93
참고 문헌 96
Abstract 101

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