최근 일본에서 하로식 트러스교의 콘크리트 상판을 관통하는 사재가 콘크리트 상판의 상부 또는 하부에서 심한 부식손상 에 의해 파단 된 사례가 보고되었다. 이는 도장막의 노화에 따른 콘크리트와의 경계부에 있어 사재의 국부부식에 기인한 것으로 추정되고 있다. 그러므로 이와 같이 콘크리트와 강재의 경계부에 있어서의 국부 부식손상 대책수립 및 이를 기점으로 발생될 수 있는 피로손상에 대한 검토가 필요하다. 본 실험에서는 인장시험편에 부분적으로 콘크리트 블록을 설치한 콘크리트-강재의 모델시험체에 대한 부식환경촉진실험을 실시하여, 경계부의 부식감소량을 측정하였으며, 부식실험 후의 모델시험체를 이용한 피로실험을 실시하였다. 부식촉진실험의 조건으로는 실제대기환경에의 적용성이 검토된 S6사이클(JIS K5621)을 사용하였으며, 부식촉진실험기간은 150일, 300일, 450일, 600일로 각 5개의 모델시험체를 사용하였다. 부식촉진실험결과를 근거로 실험기간에 따른 최대 및 평균 부식깊이를 정량화하였으며, 부식실험 후의 부식 손상된 모델시험체의 피로실험결과를 근거로 실험기간의 증가에 따른 피로강도 감소량을 명확히 하였다.
정유 석유화학 플랜트에서 탑 상부의 부식은 현장에서 자주 발생되는 심각한 문제이다. 특히 정유 공정 탑 상부에는 황화수소, 염소 등의 부식 물질들로 인하여 그 피해 정도가 심각하다. 따라서 본 연구에서는 정유 공정 탑 상부의 부식 메커니즘을 분석하고, 부식률을 예측하는 모델을 개발하였다. 정유 공정 탑 상부의 부식 메커니즘을 분석한 결과, 부식에 가장 큰 영향을 미치는 네 가지 성분인 $H_2S$, $CO_2$, $H^+$, $Cl^-$을 고려하여 예측 모델을 개발하였다. 부식 메커니즘을 해석하는 데에 이동 현상 및 반응 공학의 관점으로 접근하여 모델을 개발 하였다. 또한 실제 정유공장에서 측정된 데이터들을 토대로 그 신뢰성을 검증하였다.
본 연구에서는 유조선 구조의 종강도부재를 대상으로 확률론적 부식예측모델을 개발하였다. 이를 위해 유조선 종강도부재의 부식계측자료를 수집하고, 구조 부위별로 통계분석을 통하여 부식속도(년간 부식량)의 평균치와 분산치를 계산하였다. 구조부재의 부식진행특성은 코팅방법이나 화물 적재방법에도 큰 영향을 받으며, 본 연구에서는 코팅방법에 따라 코팅수명이 달라진다는 점에 착안하여 부식속도특성에 대한 코팅수명의 영향을 분석하였다. 통계자료를 바탕으로 분석한 결과의 정도는 통계자료량에 의존하며, 본 연구에서는 추후 부식 계측자료가 더욱 축척되면 이들 자료의 추가 통계분석이 용이하도록 전용 해석프로그램을 개발하였다. 부식손상효과를 고려한 노후선박의 구조강도성능과 신뢰성을 평가하기 위하여는 선령의 증가에 따른 선체구조 주요부재의 부식속도를 예측할 수 있는 계산 모델이 필요하며, 본 연구에서 개발한 부식속도 예측모델은 그 같은 목적으로 유용하게 활용할 수 있으리라 기대된다.
본 연구의 목적은 부식성 식도 협착 모델을 만들어 전임상연구 모델로서의 가능성과 활용성을 알아보고자 한다. 20마리의 백서를 Healthy group / Corrosive group으로 나누고, 부식성 화상은 하부 식도에 30% NaOH를 사용하여 모델링하였다. 수술 후 행동 및 체중 변화를 매주 모니터링했습니다. 수술 후 3주 뒤에 식도조영술을 시행한 후 모든 쥐를 안락사 희생시키고 병리학적 분석을 위해 하부식도를 파라핀블럭 제작하였다. 부식성 협착에 대한 기술적 성공은 100%였습니다. 총 2마리의 백서가 연하곤란과 관련된 부식성 화상으로 Corrosive group에서 14일 이내에 사망했다. 식도 협착 비율은 Corrosive group이 Healthy group보다 유의하게 높았다(각각 40.1 ± 9.2% 및 1.4 ± 7.2%; p = 0.001). 조직 증식 비율도 Corrosive group에서 유의하게 더 높았다(각각 62.5 ± 9% 및 22.08 ± 6%; p = 0.001). 결론적으로, 30% 농도의 NaOH를 이용한 백서 부식성 모델은 전임상 연구 평가 툴로서 다양한 부식성 식도 협착 치료 전임상 연구를 수행할 수 있을 것이라 사료된다.
본 연구에서는 상수도 금속관의 관 내 외면 부식상태를 평가하고, 내 외면 부식깊이(속도)와 매설년수의 관계를 통하여 내 외면 공식성장속도, 그리고 국내의 토양특성 인자들이 관 외면부식에 미치는 영향을 평가하여 관 외면의 노후상태를 예측할 수 있는 부식속도 모델을 제안하였다. 수집된 관체의 외면 부식깊이는 평균적으로 1.38 mm, 내면은 2.13 mm이었고, 이는 수질 등 내면부식영향 인자가 토양 등 외면부식영향 인자보다 부식에 미치는 영향이 크기 때문이며, 평균 공식성장 속도도 내면이 외면보다 두 배정도 빠른 것으로 나타났다. 외면부식에 영향을 주는 각 토양과 외면부식속도와의 상관성은 높지 않았으나, 모든 토양항목을 포함하여 회귀분석을 통하여 수립된 외면부식속도 예측모델은 기존 모델과 비교하여 더 높은 상관성을 보였다.
철근의 부식율에 따른 철근 콘크리트 보의 구조적 성능 저하를 정량적으로 고찰하기 위하여 실험 및 해석을 수행하였다. 이를 위하여 먼저 부식철근의 인장실험과 부착성능 실험을 통하여 철근의 부식율에 따른 항복강도와 탄성계수 및 부착성능을 정량적으로 산정할 수 있는 구성방정식을 구성하고, 인장주근이 부식된 RC보 실험결과와 산출된 부식모델을 반영한 비선형 해석 결과와 비교하였다. 결론적으로 본 연구에서 제시된 철근부식 모델을 이용한 비선형 해석을 통하여 인장주근이 부식된 철근 콘크리트 보의 휨 거동을 합리적으로 예측할 수 있음을 검증하였다.
도시철도 지하구조물에서 중요한 열화 중 하나인 철근부식은 철근의 부피 팽창에 의해 콘크리트의 피복층의 균열 또는 표면박리, 박락 등을 초래하여 철근콘크리트 구조물의 사용성과 안전성이 저하된다. 본 연구에서는 부식환경에서의 도시철도 지하박스 구조물을 대상으로 철근부식으로 인한 콘크리트 피복층의 균열발생 위치에서 철근의 팽창율을 측정하고 이를 바탕으로 철근부식으로 인한 콘크리트 피복층 들뜸 및 손상에 대한 분석을 수행하였다. 부식된 철근의 방사형 변위 분포 모델을 산출하고 기존 제안식과 비교, 분석하였다. 또한 대표 단면을 대상으로한 수치해석(역해석)을 수행하여 부식철근의 방사형 변위장에 의한, 철근의 불균일한 부식팽창을 해석모델에 적용하였다. 수치해석 결과를 바탕으로 철근부식율 진전에 따른 철근콘크리트 구조물의 균열 및 피복층 박리의 영향을 해석적으로 도출하고 현장 시료와의 비교를 통해 수치모델의 적정성을 입증하였다.
국내 수질의 부식성을 파악하기 위해 RTW 모델과 LPLWIN 모델을 이용하여 탄산칼슘포화지수를 포함한 다양한 지수를 산정하는 절차를 연구하였다. RTW 모델을 이용하여 LI, RI, AI 를 산정할 수 있었고, LPLWIN 모델을 이용하여 LI, LR, CCPP를 산정하였다. 한강 수계와 낙동강 수계를 취수원으로 하는 수돗물 자료를 적용하여 지수값에 근거하여 부식성 여부를 판단하였다. 산정결과에 의하면, 낙동강 수계는 한강수계보다 부식성이 양호한 수질인 것으로 나타났다. 겨울철이 여름철에 비하여 부식성이 큰 것으로 나타나, 온도가 증가할수록 부식성은 감소하는 것으로 조사되었다.
원자력 발전소 2차계통수에는 pH를 조절하여 부식을 억제하기 위해 pH제어제로 암모니아를 사용하였으나 상변화 지역에서 액상의 pH가 낮아 부식생성물이 생성, 증기발생기로 유입되어 진열관의 부식을 촉진 시킨다. pH 제어제로 암모니아 대신 ETA를 도입하여 pH를 증가시키고 증기발생기로 유입되는 부식생성물의 양을 감소하여 진열관의 부식을 억제시키고 있다. 그러나 암모니아에서 ETA로 변경함에 따라 증기 발생기취출수계통의 탈염의 운진기간이 단축되었다. 따라서 본 연구의 목적은 탈염기의 수지 교체주기도 연장시키고 안전성도 확보할 수 있는 탈염기내 양ㆍ음이온 이온교환수지 조성 비율을 최적화하는데 있다. 연속화학평형모델을 이용한 결과 양ㆍ음이온 이온교환수지 비율이 10:1일 경우 최적인 것으로 조사되었다.
원자력 발전소 주요 부품에 사용되는 Alloy 600의 PWSCC 개시와 전파기구를 살펴보고 그 억제 기술을 소개하였다. ○ 균열은 경화된 표면 산화층이 깨질 경우, 입계부식, 공식(pitting), 열처리 또는 물속에 노출되었을 때 일어나는 선택부식(selective corrosion), MnS등 게재물의 용출등에 의해 시작된다. ○ 균열의 전파는 '느린 성장'과 '빠른 성장'으로 구별해 볼 수 있는데 빠른 균열성장은 균열 선단에서의 응력확대 계수(KI)가 균열이 전파하는 임계값(KIscc)을 넘는 경우에 일어난다. ○ Slip Dissolution/Film Rupture Model, Enhanced surface mobility model, Hydrogen assisted creep rupture, Internal oxidation 등의 모델이 제시되어 있으며 Internal oxidation 모델이 여러 실험자료로 잘 뒷 받침되고 있다. ○ PWSCC 억제 방안으로는 부식환경과의 격리 및 보수용접이 대표적이며 부품의 교체를 통한 안전 확보의 방안도 있다. 수소량 조절을 통한 억제 방안도 제시되어 있다. ○ Alloy 600 PWSCC열화 관리 전략프로그램은 결함 발생 가능성이 높은 부위 선정, 우선 순위에 따른 계획적인 검사, 결함이 발견될 경우 완화조치를 취하거나 필요시 교체/보수를 실시하고 그 운영프로그램을 지속적으로 갱신관리하는 방안으로 유지되어야 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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