• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제16권6호
• /
• pp.155-162
• /
• 2012

해수에 노출된 콘크리트 구조물은 시간의 경과에 따라 철근부식이 야기될 수 있으며, 이는 구조적인 성능저하로 진전된다. 1단계 연구에서 도출된 해수전착시스템의 개발을 통하여 2단계 연구에서는 해수전착 코팅된 철근 및 코팅철근을 사용한 RC 콘크리트 부재의 구조적, 내구적 성능이 평가되었다. 내구적 성능평가에서는 반전위 측정이 수행되었는데, 코팅된 철근은 일반철근의 35%수준의 부식속도를 가지고 있었으므로 높은 내부식성을 확보하고 있었다. 구조실험에서는 직접인장시험, 부착력시험, RC 부재를 이용한 휨 및 전단시험이 수행되었다. 인장강도 시험에서는 3.2%, 부착성능에서는 8.8%의 강도 증가가 코팅된 철근에서 평가되었다. RC보에 대한 실험에서는 최대하중 및 파괴형태는 두가지 경우에서 거의 동일하게 평가되었다. 해수전착된 시편은 철근주위에 콘크리트와 비슷한 화합물(수산화마그네슘, 탄산칼슘)이 형성되므로 부착력 및 강도를 일부 증가시키는 것으로 평가되었다. 해수전착철근은 피로, 내충격성, 장기침지실험 등을 통하여 성능이 입증되면 더욱 활발하게 사용될 것으로 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제16권5호
• /
• pp.78-87
• /
• 2012

본 연구는 해수에 존재하는 다량의 칼슘 및 마그네슘 이온을 전기적으로 강판에 전착하는 전착시스템을 개발하는 것이다. 최종적인 목표는 해수를 이용하여 전착한 구조용 철근의 개발이며, 본 연구는 1단계 연구로서 고내구성 철근개발을 위한 전착시스템 개발에 목적을 두었다. 다양한 전극과 온도, 전류밀도, 코팅시간 등을 변수로 하고 실험을 수행하여 철근 코팅을 위한 최적의 조건을 도출하였다. 탄산칼슘($CaCO_3$)과 수산화마그네슘($Mg(OH)_2$)으로 구성된 코팅층은 SEM, EDS, XRD 등을 통하여 성분을 파악하였으며, 자연전위 및 전류밀도를 분석하여 기존의 철보다 부식에 대하여 매우 안전함을 확인하였다. 본 연구의 성과를 이용하여 고내구성 강재의 구조적, 내구적 실험에 대한 토의가 2차 연구에서 추가적으로 수행될 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제14권10호
• /
• pp.4658-4664
• /
• 2013

본 논문은 심층수 이용 열교환기 개발을 위해 열교환기의 구성 재질로서 티타늄, 알루미늄, 스테인리스, 철, 구리와 알루미늄의 전착코팅 관 등을 이용한 이중관 열교환 실험 장치를 구성하여 열교환 성능을 실험하였다. 기존 심층수 이용 열교환기는 대부분 티타늄 금속으로 이루어져 있다. 티타늄의 재질은 해양 심층수에 적합하나 고가의 금속이다. 티타늄 금속을 대체할 금속으로 알루미늄, 스테인리스, 철, 구리와 알루미늄 전착코팅 관 등을 고려하여 시험하였다. 또한 EES 프로그램을 사용하여 각 관들의 열전달률을 해석하고 이중관 열교환 실험결과와 비교 분석하였다. 열교환시의 성능에 대한 해석값과 실험값을 비교해 보았을 때 10% 내외의 오차범위 내에서 잘 일치하였다. 또한 티타늄 대비 구리관이 가장 좋은 결과치를 보였고 알루미늄 전착코팅 관은 다소 낮은 열전달 수치를 보여 주었으나, 전착처리된 코팅관의 내부식성이 우수한 것을 고려한다면 티타늄 대체가능성이 충분하다고 사료된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2006년도 춘계학술발표회 초록집
• /
• pp.154-154
• /
• 2006

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.164-164
• /
• 2017

해양환경 중 많이 사용되는 철강재료들은 그 가혹한 부식환경에 대응하기 위하여 일반적으로 피복 도장방식법이나 음극방식법이 적용되고 있다. 여기서 음극방식법은 선박 및 해양구조물의 해중부 부식에 대해 가장 효과적인 방식법으로 알려져 있다. 한편, 이와 같이 해수 중 철강재에 음극방식을 적용할 경우, 피방식체인 그 강재 표면에 해수 중 용존된 산소의 음극환원 반응이 일어나며 국부적인 알카리 표면 조건을 형성시켜 $Mg(OH)_2$와 $CaCO_3$의 막을 석출시킨다. 이와같이 음극방식 중 형성된 전착물은 방식해야 될 표면적을 감소시켜 방식전류밀도를 감소시키는 효과가 있는 것으로 보고되고 있다. 이렇게 석출된 전착물은 음극표면에 부분적으로 형성되고, 여러 가지 환경 조건 등의 영향을 받아 그 피막의 형성 정도도 가늠하기 어렵기 때문에 음극방식 설계 시 그 정도에 따른 영향을 고려-반영하기가 곤란하다. 또한 이 전착물은 그 형성 메커니즘에 관한 해석이나 강도, 균일한 밀착성, 장기적인 방식효과 및 효율성 등이 아직 충분히 입증되어 있지 않은 실정에 있다. 따라서 본 연구에서는 해수 중 다양한 전착 프로세스에 의해 제작된 전착물의 기간별, 도장코팅 종류별 특성변화를 분석 및 평가하고, 전착물에 의한 희생양극 소모전류 변화 측정 분석을 통해 전착막을 균일하고 치밀하게 형성시키기 위한 최적의 조건을 찾고자 하였다. 또한 석출속도, 밀착성 및 내식특성을 향상시키기 위해 해수 중 기체를 용해시켜 제작한 막의 특성을 분석-평가하였다. 본 연구에 사용된 강 기판은 일반구조용강(KS D 3503, SS400)으로 ${\varnothing}42.7{\times}1,000mm{\times}4.0t$의 형상으로 제작하였다. 인가된 전류밀도는 1, 3 및 $5A/m^2$이고 도장 코팅 종류별 전착 석출물의 형성차이 비교 분석을 위한 실험은 선박 및 해양구조물에 많이 사용되는 Universal Epoxy 도료 2종을 선정하여 진행하였다. 또한 Steel Wire Mesh의 영향을 알아보기 위해 Mesh를 설치하여 실험을 진행하였다. 기간별-도장 종류별 외관관찰, 전착물의 두께 측정, SEM, EDS 및 XRD를 통해 막의 모폴로지, 조성원소 및 결정구조를 분석하였으며, 전착물의 내식성과 내구성을 평가하기 위해 테이핑 테스트(Taping Test) 및 전기화학적 양극분극 시험을 실시하였다. 희생양극 소모율에 대한 전착물의 영향을 확인하기 위해 외부전원을 인가하여 전착 피막을 형성시킨 강 기판에 희생양극을 연결하여 희생양극 소모효율 측정 시험을 진행하였다. 전착물의 석출량은 시간 및 전류밀도의 증가에 따라 비례하여 증가하였으며, 음극전류 인가 시 금속과 용액 계면 사이의 확산층에서 발생한 $OH^-$ 이온으로 인해 금속과 용액 계면 사이 pH가 부분적으로 증가하여 $Mg(OH)_2$ 화합물이 많이 생성되는 것으로 확인되었다. 또한 Mesh의 부착으로 평활하지 않게 형성된 미세한 굴곡구조 및 표면적 증가로 인하여 단계적으로 피복되는데 필요한 시간이 지연되면서 $CaCO_3$에 비해 $Mg(OH)_2$ 화합물이 상대적으로 증가한 것으로 사료된다. $CaCO_3$(Aragonite) 구조는 견고한 피막으로 치밀하고 화학적 친화력이 높아 우수한 밀착성을 보였으며 전착물의 영향으로 양극 전류가 감소하였고, 이로인해 방식전류 절감효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2015년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.191-191
• /
• 2015

해수에 침지되어 있는 금속에 음극방식법을 실시하게 되면 $OH^-$이온이 증가하게 된다. 이때 금속기판과 용액의 계면에서 pH는 상승하고, 석출하는 피막에 영향을 준다. 표면에 형성되는 피막은 주로 부르사이트(Brucite)이고, 이는 전기화학방식의 전형적인 석회질 피막(Calcareous Deposits Film)형성 메커니즘을 따른다. 본 연구에서는 음극에 흘려주는 전류밀도 및 양극의 영향을 분석하였으며 SEM, XRD, EDS를 이용하여 피막의 조성성분과 결정구조를 확인했다. 전착피막의 내식성은 AZ31-Mg 양극 사용 시 가장 우수하였고, 전류밀도는 $1{\sim}10A/m^2$중 $5A/m^2$에서 가장 우수한 밀착력을 보였다. 따라서 위와 같은 코팅 제작 프로세스에 대한 기초적인 설계 지침을 제시함으로서 천연코팅막의 한계를 보완 할 수 있을 것이라 사료된다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제41권3호
• /
• pp.183-189
• /
• 2004

음극전착법을 이용하여 전도성유리(ITO-glass)위에 Cu$_2$O 막을 제조하였다. Cu$_2$O 막의 특성을 향상시키기 위하여 전착방법, 시간, 전압, 전착 후 열처리 조건을 변화시켰다. 전착 후 열처리를 통해 얻어진 전극에 100mW/$ extrm{cm}^2$의 백색광을 조사하여 광전류밀도를 측정하고 XRD, SEM, UV-visible spectrophotometer를 통해 제조 조건변화에 따른 특성변화를 관찰하였다. 그리고 100mW/$\textrm{cm}^2$의 백색광하에서 bias 전압이 0V인 조건에서 전극의 안정성을 측정하였다 인가전압 -0.7V, 인가시간 300초 전착 조건에서 얻어진 막을 30$0^{\circ}C$에서 1시간 열처리하여 순수한 Cu$_2$O 막을 제조하였으며, 이 전극을 이용 광전류밀도를 측정한 결과 1048 $\mu$A/$\textrm{cm}^2$가 측정되었다. 또한 chemical deposition을 이용 TiO$_2$ 박막을 Cu$_2$O 막 위에 코팅하여 전극의 안정성을 향상시켰다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제14권9호
• /
• pp.4117-4123
• /
• 2013

본 연구에서는 해수용 열교환기의 코팅에 따른 해수 부식특성을 조사하기 위해 실험이 수행되었다. 코팅은 테플론, 전착, 세라믹+실리콘 3종을 선정하였고, 코팅되지 않은 알루미늄 부식과 비교하였다. 해수부식을 가속시키기 위하여 $70^{\circ}C$ 고온의 농도 3.5% 인공해수를 제작하여 9주 동안 침지부식을 시켰다. 침지기간에 따른 코팅의 부식특성 변화를 관찰하기 위하여 임피던스 분광법과 SEM을 이용하였다. Bode 선도에서 얻어진 분극저항으로부터 코팅재질의 내부식성을 확인하였다. 이중코팅은 4주 이후에도 코팅의 내부식성을 유지하였다. 또한 침지기간에 따라서 금속모재와 점착된 코팅면 사이에 블리스터가 발생할 수 있음을 확인하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2009년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.157-157
• /
• 2009

Ni 도금액 내에 나노 크기의 Al 분말을 혼입 분산한 후 전기도금 공정을 이용하여 고온 내산화성 Ni-ncAl 복합층을 제조하였다. 도금액 내 나노 분말의 분산을 위한 다양한 시도가 이루어졌으며, 전착 후 도금층 내 나노 분말의 분포를 관찰하였다. 또한, 반복 열처리 테스트 후 나노 복합 도금층의 고온 내산화성을 측정하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.309-309
• /
• 2014

음극방식법은 피방식체에 외부전원을 인가하거나 보다 활성인 금속을 전기적으로 연결하여 피방식체의 전위가 일정 전위까지 음극분극 되도록 하여 부식을 억제하는 방법이다. 이러한 음극 방식의 결과로 $OH^-$이온이 금속 표면 부근에 생성되고 금속/해수 사이의 pH 증가를 유발하게 되며, 높은 pH는 $Mg(OH)_2$ 및 $CaCO_3$의 석출을 유발한다. 전착 박막은 각각 1, 3, 6, 12시간 및 5, 15, $20mA/cm^2$의 전류 밀도 조건에서 자연 해수, $CO_2$ 가스가 용해된 해수 용액 내에서 스틸 기판 상에 전기적 증착기술을 가해 형성되었다. 상기 조건에서 증착 된 박막의 내용물은 주사 전자 현미경 (SEM) 및 X-선회절(XRD)에 의해 조사되었다. 또한 코팅 박막의 내식성은 전기화학적 양극 분극시험에 의해 평가되었다.