• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.163-163
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• 2016

아연계 도금 강판은 우수한 내식성을 가지며 특히 아연의 희생방식기구에 의해 철의 부식을 억제하므로 선박, 건축자재, 전자기기 및 자동차 등 다양한 분야에서 그 수요와 사용범위가 증가하고 있다. 또한 도금 조성비 변화 및 다양한 표면처리 방법을 통해 가혹한 환경에서의 우수한 내식성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 갈바륨(Galvalume)은 55%의 알루미늄(Al)과 45%의 아연(Zn)으로 되어 있으며, 아연의 장점인 희생방식성과 내알카리성, 알루미늄의 장점인 내구성과 내열성, 내산성을 이상적으로 결합시킨 알루미늄(Al)-아연(Zn) 고내식 합금용융도금강판이다. 본 연구에서는 갈바륨 소재를 여러 산업현장에서 강관 형태로 사용할 경우의 내식성을 파악하기 위해 갈바륨 강관과 기존에 사용되고 있는 용융도금재인 용융아연도금 강관을 비교하며 실험을 진행하였다. 냉간압연강관에 용융아연도금 약 $25{\mu}m$, 갈바륨 약 $20{\mu}m$ 두께로 제작된 강관을 사용하였으며 제작된 도금층 표면 모폴로지는 SEM을 통해 관찰하였고, XRD 분석을 통해 결정 구조를 확인하였다. 또한 5% 염수분무 환경 중 노출시험(Salt spray test), 3% NaCl 용액에서의 자연침지 시험 및 3% NaCl 용액 중 전기화학적 양극분극 시험을 진행하여 평가하였다. 5% NaCl 환경에서의 염수분무 시험 결과 용융아연도금의 경우 단면에서는 90시간, 표면에서는 260시간 경과 후 적청이 발생하였다. 반면, 갈바륨의 경우에는 단면에서 210시간 경과 후에 적청이 발생하였고, 표면의 경우에는 900시간 이상에서도 적청이 발생하지 않았다. 이 결과를 통해 용융아연도금에 비해 갈바륨 도금의 내식성이 단면에서는 3배, 표면에서는 4~5배 이상 향상된 것으로 확인되었다. 또한 3% NaCl 용액 중 자연침지 시험 결과 용융아연도금 강관 표면은 24시간 경과 후 열화부를 중심으로 흑변하는 것을 확인할 수 있었으나 갈바륨의 경우에는 900시간 이상 실험이 진행되는 동안 No Scribe 및 Scribe 시편 모두 외관상 변화가 거의 없었다. 단면의 경우, 용융아연도금 시편은 900시간 이상 실험이 진행되는 동안 외관상 변화가 없었으며, 갈바륨 시편의 경우 300시간 경과 하면서 흰색의 아연 부식생성물이 나타났으나 900시간 이후로도 적청은 발생하지 않았다. 자연전위 측정결과 용융아연도금 및 갈바륨 시편 모두 유사한 전위거동을 나타냈지만 단면의 경우 갈바륨 시편이 용융아연도금에 비해 안정적인 거동을 보였다. 3% NaCl 용액 중 전기화학적 양극 분극 시험 결과 용융아연도금이 갈바륨에 비해 귀한 방향의 부식 전위 값을 나타냈으며, 부식 전류밀도도 용융아연도금이 갈바륨에 비해 더 높은 값을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 염수분무시험, 자연침지시험 및 전기화학적 양극분극시험을 통해 종합적으로 분석-고찰하여 보면, 그 부식이 진행되는 과정은 융융아연도금과 달리 갈바륨 도금의 경우가 다단계적인 부식 과정을 거치면서 우수한 내식 특성을 나타낸다는 것을 알 수 있었다. 즉, 갈바륨 도금은 그 도금 막에 분포된 합금상 원소 성분들이 상호 갈바닉(Galvanic) 작용하며 형성된 부식생성물이 수평적으로 자체 차단(Barrier) 역할을 하는 과정과 부분적 부식-회복 과정을 거치면서 다단계적으로 부식속도를 감소시키게 된다는 것을 확인 할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.136-143
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• 2015

용융아연도금(galvanizing)은 콘크리트 구조물의 철근 부식 문제를 해결하기 위해 사용된다. 용융아연도금 철근 콘크리트 보의 부착강도 영향에 대한 자료는 거의 없는 실정이다. 따라서, 이 연구의 목적은 용융아연도금철근이 콘크리트 보의 부착강도에 미치는 영향을 파악하는데 있다. 용융아연도금철근을 사용한 부재와 일반철근을 사용한 부재의 구조실험을 통하여 겹침이음 거동과 부착강도 특성을 비교하였다. 실험변수로써 철근의 용융아연코팅 유무, 철근 직경과 겹침이음 길이를 고려하였다. 용융아연도금 철근콘크리트 보의 균열 및 파괴 특성을 파악하였다. 용융아연도금철근 콘크리트 보의 겹침이음부 휨 거동특성은 일반철근 콘크리트 보의 겹침이음부 휨거동과 유사한 것으로 나타난다. 또한, 용융아연도금철근의 사용은 일반철근을 사용할 때에 비해 콘크리트 보의 부착강도에 불리한 영향을 미치지는 않는 것으로 나타났다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2007년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.29-30
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• 2007

내지문 강판은 가전재 내외판으로 사용되며 주로 전기아연도금강판을 이용한다. 그러나 최근 일부 가전사에서는 전기아연도금강판 대신 용융아연도금강판으로 일부 대체가 되고 있으며 특히 분체도장을 하는 외판에서 용융아연도금강판의 수요가 늘어나게 되었다. 이에 본고에서는 내지문 용융도금강판 개발을 위해 분체도장물성이 우수한 내지문 수지를 사용하여 기존 전기도금강판과 비교 테스트를 하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2003년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.20-20
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• 2003

용융아연도금은 내식성 아연코팅목적으로 산업체에서 광범위하게 사용되고 있다. 이 공정에서 아연의 배출성능이 나쁜 관계로 피처리물의 끝부분에 고드름이 생기거나 작은 구멍을 메우는 문제가 종종 발생한다. 본 연구에서는 용융아연욕에 Bi를 단독 첨가하거나 Bi와 AI을 함께 첨가하여 이 문제를 해결하였다. Bi의 첨가는 아연의 배출성능을 현저하게 증가시켰으며 0.1 wt.% Bi, 0.025~0.05 wt.% AI을 함유한 용융아연욕에서 가장 균일성이 좋은 코팅층을 얻을 수 있었다. 산업현장 적용시험 결과 아연의 수율을 향상시켰고 드로스의 형성량이 감소하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.57-57
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• 2013

Mn 및 Si이 함유된 고강도 용융아연도금강판을 제조시 소둔 과정에서 형성된 표면 산화물과 용융아연 도금시 표면산화물 종류에 따른 반응거동을 조사하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.613-621
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• 2012

철근부식은 콘크리트의 내구성 문제뿐 아니라 구조적인 안전성에 영향을 미치므로 매우 중요한 열화이다. 철근부식을 방지하기 위하여 콘크리트 구체의 내구성을 향상시키려는 연구가 진행되고 있으나 용융아연도금 철근과 같이 철근 표면을 코팅함으로서 부식을 방지하려는 연구도 진행되고 있다. 이 연구는 용융아연도금 철근의 내부식성능 및 구조성능을 정량적으로 평가하는 것이다. 이를 위하여 아연, 알루미늄, 아연 45% + 알루미늄 55% 등을 사용한 도금 철근에 대하여 예비실험을 수행하였다. 다양한 금속코팅재료의 부식거동을 평가하여 최적의 도금재료인 아연을 선정하였으며, 아연도금 철근의 전위변화를 촉진염수 분무실험 등을 통하여 평가하였다. 또한 용융아연 도금된 철근과 일반철근을 이용하여 철근의 인장강도 시험, 콘크리트와의 부착력 시험 등이 수행되었으며, 최종적으로 RC 보를 제작하여 균열패턴 및 구조거동을 평가하였다. 이 연구에서는 다양한 금속코팅재료의 부식거동, 노치를 가진 금속의 전위변화 등을 포함한 부식특성이 평가되었다. 또한 부착력, 인장강도, 하중에 따른 거동 등을 포함한 구조적 거동이 평가되었으며, 최종적으로 용융아연도금 철근의 사용에 대한 적용성이 검토되었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2007년도 추계학술발표대회 및
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• pp.34.2-34.2
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• 2007

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.182-182
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• 2016

철강은 기본적으로 강도가 우수하고 그 매장량이 풍부할 뿐만 아니라 대량생산이 가능하다 또한 다른 금속과 합금을 구성하여 또 다른 특성을 부여할 수 있기 때문에 현재 전 세계 금속 생산량의 95%를 차지할 정도로 많이 사용되며, 각종 산업과 기술이 발달함에 따라 그 중요도는 점점 더 커져가고 있다. 하지만 철강은 사용 환경 중 부식에 의해 그 수명과 성능이 급격히 저하되기 때문에 내식성을 향상시키기 위하여 도장이나 도금 등의 표면처리를 포함한 다양한 방법이 적용되고 있다. 그 중 철강재의 도금 표면처리방법은 주로 아연을 이용한 용융도금이나 전기도금 등과 같은 습식 프로세스가 널리 사용되고 있다. 여기서 아연은 철보다 이온화 경향은 크나 대기 환경 중 산소와 물과 반응하여 Zn(OH)2와 같은 화합물을 형성함으로써 철강재 표면상 부식인자를 차단(Barrier)함은 물론 사용 중 철 모재가 노출되는 결함이 발생하는 경우에는 철을 대신하여 희생양극(Sacrificial Anode) 역할을 하기 때문에 철의 부식방식용 금속으로 가장 많이 사용되고 있다. 한편 최근에는 철강의 사용 환경이 다양해짐은 물론 가혹해지고 있어서 이에 따른 내식성 향상이 계속해서 요구되고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 철강재의 내식성을 향상시키기 위한 일환으로 현재 많이 사용되고 있는 용융아연도금 강판 상에 아연보다 활성이 높은 마그네슘(Mg)을 건식 프로세스 방법 중에 하나인 PVD(Physical Vapour Deposition)법에 의해 코팅하는 것을 시도하였다. 일반적으로 PVD법에 의해 진공증착하는 경우에는 그 도입가스로써 불활성가스인 아르곤(Ar)을 사용하는 경우가 대부분이나 여기서는 상대적으로 비활성이면서 그 크기가 작은 질소(N2)가스를 도입하여 그 증착 막의 몰포로지는 물론 결정구조도 제어하여 그 내식특성을 향상시키고자 하였다. 본 연구에서는 철강재의 내식성을 향상시키기 위한 방법으로 마그네슘(Mg)를 PVD(Physical Vapor Deposition)법 중 진공증착법(Vacuum Deposition)을 사용하여 용융아연도금 강판 상에 마그네슘 증착 막을 형성하였다. 즉, 여기서는 진공증착 중 질소(Nitrogen, N2)가스를 도입하여 진공챔버(Vacuum Chamber)내의 진공도를 $1{\times}10^{-1}$, $1{\times}10^{-2}$, $1{\times}10^{-3}$, $1{\times}10^{-4}$로 조절하며 제작하였다. 또한 제작된 시편에 대해서는 SEM(Scanning Electron Microscope) 및 XRD(X-Ray Diffraction)을 사용하여 형성된 아연도금상 마그네슘 막의 표면 몰포로지 및 결정구조의 변화를 분석함은 물론 침지시험, 염수분무시험, 분극시험을 통해 이 막들에 대한 내식특성을 분석 평가하였다. 상기 실험결과에 의하면, 진공 가스압이 증가됨에 따라 마그네슘 막의 두께는 감소하였으며, 그 몰포로지의 단면은 주상정(Columnar)에서 입상정(Granular) 구조로 변화하며 표면의 결정립은 점점 미세화 되는 경향을 나타냈다. 이때의 표면의 결정배향성(Crystal orientation)은 표면에너지가 상대적으로 큰 면이 우세하게 나타나는 경향이 있었다. 또한 본 실험에서 형성한 진공증착 막은 비교재인 용융아연도금강판보다 우수한 내식성을 나타냈고, 본 형성 막 중에는 마그네슘 막 두께가 작음에도 불구하고 질소 가스압이 가장 큰 조건일수록 내식성이 우수한 경향을 나타냈다. 이상의 결과는 철강재의 내식성 향상을 위한 응용표면처리설계에 기초적인 지침을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.278-278
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• 2012

용융아연 도금욕에 1~2% 정도 첨가된 Mg은 수지상 결정인 아연 스펭글의 크기를 미세화 시키고, 특히 $MgZn_2$ 및 $Mg_2Zn_{11}$ 금속간화합물로 석출되어 철에 대한 희생방식능을 높여 주는 역할을 함은 잘 알려진 사실이다. 여기서 Al은 수지상 결정인 아연 스펭글의 크기를 미세화 시키고는 역할도 하지만 $MgZn_2$ 및 $Mg_2Zn_{11}$ 석출의 총량을 감소시키지만 또한 $MgZn_2/Mg_2Zn_{11}$ 비를 증가시키는 역할을 함을 알 수 있었다. 특히 Al 및 Mg을 각각 2% 정도 첨가함으로 염수분무실험에서 도금층의 부식량이 일반 아연도금층에 비해 1/3 정도로 되었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.106-106
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• 2016

강의 산화 및 부식을 방지할 수 있는 표면처리 강판의 수요가 늘어나고 있다. 그 중 용융아연도금 강판은 뛰어난 경제성 및 도금성, 그리고 희생적 방식 특성으로 각광받고 있다. 자동차용 강판의 경우 도금 공정 이후의 표면 상태가 매우 중요하다. 도금 공정의 주된 표면 결함은 강판이 도금욕 내에서 이동 하면서 수반된 도금욕 내의 Zn-Fe-Al dross 입자에 기인한다. 도금공정 중 강판으로부터 용출된 Fe는 도금욕 내의 Zn 와 Al 과 반응하여 밀도가 높은 Bottom dross 나 밀도가 낮은 Top dross를 형성한다. 이에 본 연구에서는 강판으로부터 Fe의 용출속도에 미치는 도금욕 내 초기Fe 농도의 영향을 속도론적으로 평가하였다. 본 연구에서는 'Finger rotating method (FRM)' 방법론을 적용하였으며. 실험을 위해 수직 관상로 내부에 Zn-Al-Fe 시료를 장입한 알루미나 도가니를 위치시킨 후 온도를 $455^{\circ}C$로 설정하고, 지름 20mm의 Iron rod를 회전모터에 연결하여 Zn-Al-Fe 용탕에 침적한 후 회전시켰다. 실험 결과, 초기 Fe 함량과 용탕의 Fe포화 농도의 차이가 적을수록 Fe의 용출 속도는 감소하였으며 Dross 생성량 또한 적었다. 용탕 및 Iron rod 샘플 관찰 결과를 바탕으로 회전하는 Fe 시편으로부터 도금욕으로의 Fe 용출 메커니즘을 고찰하였다. 용출 모델을 토대로 모델링 한 결과, 용탕 내 Fe 농도 변화양상이 모델링 data와 실험 data가 동일한 양상을 보임을 확인 하였다.