• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.79-86
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• 2007

도장, 용사 및 도금 등의 강교용 방청법의 장기내구성 평가에는 대기노출실험법이 사용되고 있으나, 노화데이터를 얻기까지는 수년에서 수십 년이라는 장기간의 실험기간을 필요로 한다. 본 연구에서는 기존의 방청법을 포함하여 최근에 개발, 사용되고 있는 강교용 방청법의 장기내구성의 단기간 평가를 위한 기초단계로서 무도장 강재의 부식내구성 평가를 위한 부식환경 촉진실험법의 활용에 대해 검토하였다. 본 실험에는 일본공업규격(JIS)에 규정되어 있는 S6-cycle 부식환경 촉진실험조건을 이용하여, 30, 60, 90, 120, 150일간의 무도장 강재의 부식 중량감소량 및 두께감소량의 경시변화를 정량적으로 평가하였다. 그리고 기존의 대기노출실험과 본 실험으로부터 구한 중량감소량을 이용하여 촉진배율을 산출하고, 대기노출실험지의 지역환경구분, 해안선으로부터 거리, 아황산가스량 및 비래(飛來)염분량과의 관계를 검토하였다. 그 결과, 촉진배율을 비래염분량으로 정식화하였으며, S6-cycle 부식촉진실험결과의 대기노출환경에의 활용 가능성을 제시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권7호
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• pp.16-24
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• 2019

강재로 제작된 구조물의 부식량은 설치형태에 따라 상이하게 나타나므로 그에 따른 효율적인 관리가 필요하다. 본 연구에서는 강재 수문의 설치형태와 높이에 따른 부식량과 부식속도를 평가하기 위하여 설치형태와 높이에 따라 모니터링 시험체와 부식환경측정 센서를 설치하여 대기노출실험을 실시하였다. 노출기간에 따라 모니터링 시험체를 회수하여 중량감소법으로 평가된 평균부식두께와 부식환경측정센서를 통하여 계측된 갈바닉 부식전류량과의 상관관계를 이용하여 강재 수문의 설치형태와 높이에 따른 향후 부식량을 예측하였다. 본 연구 결과 수문의 가로보 수평부재는 상대적으로 가로보 스킨플레이트 부재 등의 부식손상량과 비교하면 매우 크게 발생하고 있으며, 수문 부재의 국부적 환경에 따라 부식속도가 크게 영향을 받을 수 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 강재 수문의 국부적 부식환경 차이에 따른 부식손상 수준을 고려한 수문의 적절한 유지관리가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권4호
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• pp.45-53
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• 2023

본 연구에서는 해양환경에 노출된 강부재의 표면염분과 부식량의 상관관계를 분석하기 위하여 해상강교량의 보강형 거더 부재와 강박스 실험체를 대상으로 표면염분량과 평균부식두께를 부재단위로 평가하였다. 표면염분은 월단위로 1년간 Bresle method를 활용하여 계측하였고, 부식량은 실험용 모니터링 강판에 발생한 부식생성물로 인한 중량감소량을 평균부식두께으로 환산하여 분석하였다. 표면염분과 부식량을 계측한 결과, 강부재의 형상이나 설치위치에 따라 상대적인 표면염분량과 평균부식두께의 차이가 나타났으며, 동일한 교량 내에 설치된 동일한 형상의 부재라도 부식량이 국부적으로 급격히 증가하는 것을 확인하였다. 표면염분과 부식량의 상관관계를 분석하기 위하여 표면염분에 따른 부식량 발생 경향을 평가하였으며, 부식량을 평가할 수 있는 평가식을 부재의 형상별로 분석하였다. 표면염분과 부식량의 상관관계 분석 결과, 표면염분의 영향으로 강부재에서 발생하는 부식량은 부재의 형상에 따라 약 1.15배까지 변화하는 것으로 나타났다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.106-106
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• 2018

해양환경용 선박재료는 전기화학적인 부식을 발생시키는 염소이온($Cl^-$)이 다량 포함된 부식 환경에 장기간 노출되어 있어 부식에 대해 취약하다. 따라서 우수한 내식성 및 내침식성을 가진 재료를 선정하는 것은 매우 중요하다. 알루미늄 합금은 충분한 강도와 부동태 피막 형성으로 인해 내식성이 우수하여 해양환경용 선박 재료로서 널리 이용되고 있으며, 이에 따른 부식 특성에 관한 연구도 활발히 이뤄지고 있다. 그러나 선박에서는 부식에 의한 손상뿐만 아니라 전식에 의한 부식 손상도 발생할 수 있다. 특히 선미 부분은 프로펠러의 동합금과 알루미늄 합금의 이종금속 간 전위차에 의한 전식이 발생하여 선체의 다른 부위에 비해 부식이 더 심하게 진행될 수도 있다. 또한 전식은 해안 부두에 접안된 선박의 용접 시미주전류(stray current)에 의한 부식손상이 발생할 수 있으나 이에 대한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 연구는 해양환경에서의 전식을 인위적으로 모사할 수 있는 부식 정전류 시험법을 이용하여 다양한 크기의 전식 손상을 유발시켰으며, 해양환경 하에서 선박재료로 주로 사용되는 알루미늄 합금인 Al5083-H321, Al5052-O, Al6061-T6에 대한 전식 특성을 비교, 분석하였다. 실험 방법으로 작동전극은 각 재료의 시험편을 $2cm{\times}2cm$ 으로 절단하여 sand paper # 2000 번까지 연마 후 아세톤과 증류수로 세척하고 건조하였으며, 제작된 시험편은 자체 제작한 홀더를 이용하여 $1cm^2$만 노출시킨 후 정전류 가속 실험을 실시하였다. 기준전극은 은/염화은(Ag/AgCl) 전극을, 대응전극은 백금(Pt) 전극을 사용하였다. 정전류 가속 조건은 $0.001mA/cm^2$, $0.1mA/cm^2$, $1mA/cm^2$, $5mA/cm^2$, $10mA/cm^2$의 전류 밀도를 천연해수에서 30분간 인가하였다. 각 재료에 대한 전식 특성은 실험 전후의 무게 감소량으로 전식의 저항 특성을 확인하였다. 그리고 3D 현미경으로 표면 손상 경향과 깊이를 측정하였으며, 주사전자현미경 (SEM)을 통해 표면 형상을 미시적으로 관찰하였다. 부식 정전류 시험 결과 모든 시편에서 $0.01mA/cm^2$에서 미세한 국부적인 부식이 일어났으며, 전류밀도가 증가할수록 표면 전반에 부식이 진행되고 성장하였다. 그리고 모든 인가 전류밀도의 조건에서 Al6061-T6가 5000계열(Al5083-H321, Al5052-O)보다 더 우수한 내식성을 나타났다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.117-117
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• 2017

오스테나이트계 스테인리스강의 기계적 특성 향상을 위해 열화학적 표면처리 방법으로 공정 후 재료의 변형이 없고 친환경적인 플라즈마 이온질화 기술이 널리 사용되고 있다. 특히 대략 $450^{\circ}C$이하에서 플라즈마 이온질화 처리 시 S상이라 불리는 expanded austenite 생성에 기인하여 내식성이 향상시키는 것으로 알려져 있다. 그러나 이전의 연구 결과 증류수, HCl, $H_2SO_4$ 등의 실험 용액에 따라 동일한 공정 온도에 대하여 다른 부식 특성을 나타냈으며, 내식성이 확보되는 온도 또한 다른 결과를 얻었다. 이처럼 적용 환경에 따라 다른 부식 경향을 보이고 있으나, 해양 환경에 사용될 해수에서의 부식 저항성에 대한 명확한 규명은 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구는 해양환경에 보편화되어 있는 오스테나이크계 스테인리스강을 선정하여 다양한 온도에서 플라즈마 이온질화 처리 후 전기화학실험을 통해 온도 변화에 따른 부식 특성을 분석하였다. 플라즈마 이온질화는 25% 질소와 75% 수소의 비율로 $350{\sim}500^{\circ}C$의 온도 조건에서 10시간 동안 처리하였다. 플라즈마 이온질화 처리 후 마이크로 경도 계측과 X-선 회절(X-ray diffraction, XRD) 분석을 통해 온도 변화에 따른 금속 표면에 형성된 질화물의 기계적 조직학적 특성을 분석하였다. 또한 모재 및 다양한 온도에서 플라즈마 이온질화 처리된 재료에 대하여 $2{\times}2cm$(노출면적 $1cm^2$) 시편을 제작하여 전기화학적 부식 실험을 수행하여 부식 특성을 상호 비교 분석하였다. 전기화학적 부식 실험은 침적실험, 동전위 양극 음극 분극 실험을 실시하여 전위 변화에 따른 전류밀도 추이를 분석하여 부식 경향을 파악하였다. 그리고 전기화학 실험 후 손상부의 SEM 관찰과 손상 깊이 분석 및 무게 감소량 계측을 통한 종합적인 분석을 통해 온도-부식 경향의 상관관계를 규명하였다. 또한 분극 실험 후 타펠 외삽법으로 부식전위와 부식전류밀도를 구하여 미처리된 재료 및 플라즈마 이온질화 온도 변화에 따른 상대적 부식 속도를 예측하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제39권3호
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• pp.211-217
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• 2003

해양환경의 비저항 변화에 따른 모재, Ni도금 및 Cr도금의 분극저항, 부식전류밀도, 부식억제율 및 분극지배기구에 관하여 연구한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) Cr도금 및 Ni도금의 분극저항은 모재의 분극저항보다 더 높게 나타나고, 이들 재료의 분극저항은 비저항이 감소함에 따라 낮아진다. 2) 비저항이 낮아질수록 Cr도금 및 Ni도금의 부식전류밀도는 모재의 부식전류보다 더 억제됨에 따라 Ni 및 Cr도금의 부식억제율은 더 높게 된다. 3) 해양환경의 비정항에 따른 모재, Ni도금 및 Cr 도금의 부식반응은 음극지배로 판단된다.(이 논문의 결론부분임)

• 보존과학회지
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• 제29권2호
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• pp.187-196
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• 2013

본 연구는 해저 환경 내에서의 철제유물 부식인자 중 황화물에 의한 부식상태 및 출수 후 대기 중 고습 상태에서의 손상 현상에 대한 것이다. 이를 위하여 충청남도 태안 마도해역 뻘층에서 출수된 철제유물 4점에서 생성된 부식생성물을 대상으로 황화물의 존재 여부를 확인하고자 SEM-EDS 및 XRD 분석을 실시하였다. 분석 결과, 해저퇴적토 내에서 형성된 부식생성물은 주요 성분이 황(S)이며 화합물로서 황화철(FeS)이 형성되었고, 해저면에 노출된 상태에서 형성된 부식생성물은 일부 결과를 제외하면 표면을 덮고 있는 응결물(concretion)의 영향으로 뚜렷한 부식 양상이 나타나지 않았다. 출수 후 고습 상태에서 철제유물의 손상 현상을 확인하기 위해 부식생성물을 고습 제습환경에 노출시키는 실험을 실시하였다. 실험 결과, 고습 환경에서 황화철 부식생성물의 산화는 황산철($FeSO_4$)과 함께 황산($H_2SO_4$)을 생성하여 철제유물을 2차적으로 부식시킬 수 있음을 확인하였다. 따라서 해저 환경에서 출수된 철제유물의 황화철 부식생성물은 반드시 제거하고 유물의 보존 환경도 제습된 상태가 유지되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제2권4호
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• pp.307-313
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• 2014

부식촉진시험의 가장 확실하고 신뢰성이 높은 방법은 해양폭로 시험장에 직접 폭로시켜 철근부식모니터링을 실시하는 방법이지만 장기간이 소요되는 단점이 있다. 그래서 이를 대체하는 수단으로 많은 연구들이 진행되어 왔다. 하지만 부식촉진시험이 폭로환경의 어느 정도 기간에 상응하느냐는 상관성에 대한 규정은 정해져 있지 않은 상황이다. 본 논문에서는 간만대, 침지내 환경을 재현한 철근부식촉진시험과 장기폭로시험을 실시하였다. 환경조건을 변수로 시험을 실시하였으며, 반전지전위법을 통한 철근부식 모니터링을 실시하였다. 부식촉진 시험결과 시험조건 별 상대부식개시시점 도출을 할 수 있었으며, 내구성 해석 프로그램인 Life365와 염화물적정시험을 통해 염화물침투해석을 실시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.93-100
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• 2014

해수중 환경에서 콘크리트 구조물 내에 매립된 철근은 용존산소의 부족으로 부식이 잘 발생하지 않는다. 이 때문에 해수중 환경의 부식촉진시험은 전기화학적인 방법으로 실시되어, 실제 부식 메커니즘과 맞지 않고 장기거동과의 상관성 도출도 어려운 실정이다. 본 연구에서는 해수중 환경에서의 부식촉진시험법을 정립하기 위해 온도와 염화물농도를 주된 변수로 부식촉진시험을 실시하였다. 부식의 발생 유무는 갈바닉 전위측정법과 반전지전위법을 통한 철근부식모니터링 결과로 판단하였다. 부식촉진시험 결과 온도의 영향이 가장 지배적이라고 평가되었다. 염화물량은 시험 시편의 깊이별 염화물 농도를 측정하였다. 동일한 조건으로 FEM 내구성 해석 프로그램인 DuCOM을 통해 염화물침투 해석을 실시하여 입증하였다. 또한, 인공해수 침지 조건에 따른 용존 산소량은 실험을 통해 구했으며 이를 통해 부식촉진시험 결과의 타당성을 검증하였다.

• 한국재료학회지
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• 제7권10호
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• pp.898-907
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• 1997

Fe-22Cr-5AI-X(X=Zr, Y)합금을 1143K, 고온 황화(P$s_{2}$=1.11x$10^{-7}$atm, P$O_{s}$ =3.11x$10^{-20atm}$) 및 황화/산화 (P$s_{2}$=8.31x$10^{-8}$atm, P$O_{s}$ =3.31x$10^{-18atm}$) 환경의 복합가스 분위기에서 1-30시간동안 노출하여 합금표면에 형성된 부식층을 관찰하여 SEM/EDS로 분석하였다. Fe-22Cr-5AI합금은 고온 부식환경에서 부식 생성물의 성장은 포물선법칙을 따르고 주요 성분은 결함이 많고 다공질인 철과 크롬의 황화물[(Fe, Cr)Sx]이므로 고온 내식성이 감소하였다. Zr을 1wt%첨가한 Fe-22Cr-5AI합금의 고온 부식거동은 Y을 1wt%첨가한 합금과 비슷한 거동을 나타내었다. 황화환경에서는 Cr의 선택 황화에 의한 크롬 황화물(CrS)이 생성되고 노출시간의 경과에 따라 (Fe, Cr)Sx나 (Cr, Fe)Sx 등의 황화물의 성장으로 고온 내식성이 감소하였다. 그러나 황화/산화환경에서는 초기에는 알루미늄산화물(A $I_{2}$ $O_{3}$)및 지르코늄산화물(Zr $O_{2}$)등이 생성되어 보호적이었으나 15시간이후 부터 (Fe, Cr)Sx나 (Cr, Fe)Sx 의 황화물의 성장으로 고온 내식성이 감소하였다.