최근 연구결과에 따르면, 상용 AZ91D 마그네슘합금에 Ca과 Y을 복합 첨가함으로써 마그네슘합금의 문제점인 발화저항성을 크게 향상시키는 동시에 충분한 기계적 특성을 확보할 수 있어 마그네슘합금의 적용분야 확대에 대한 기대가 높아지고 있다. 한편 Ca과 Y을 복합 첨가된 마그네슘합금은 기존의 상용합금에 비해서 매우 우수한 내식성을 나타내는 것으로 알려져 마그네슘합금의 또 하나의 장애물로 여겨졌던 부식 문제 또한 해결할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 선행연구결과, 이러한 내식성의 향상은 Ca과 Y의 첨가에 따라 이차상의 조성이 변하게 되면서 상과 기지간의 부식 전위의 차이가 감소하고, 이로 인해 미세 갈바닉 부식 발생이 감소하게 되었기 때문으로 판단된다. 본 연구에서는 이러한 Ca 과 Y의 첨가가 이차상의 부식 전위 뿐 만 아니라 AZ91D 합금의 표면 특성을 어떻게 변화시키고 이러한 특성의 변화가 내식성에 어떠한 영향을 미치는 지에 대하여 평가하였다. 다양한 전기화학적 분석을 통해 각 합금의 표면 특성과 내식성을 평가하였고, 표면 산화층 분석 및 TEM 분석 등을 통해 표면 피막의 구조와 조성을 분석하여 차이를 비교하였다.
매설배관은 도로 혹은 철길올 횡단하는 경우와 같이 굴착에 의한 시공이 불가능한 경우에 압업관을 사용하여 시공하며 이러한 압업관은 배관이 토양의 하중으로부터 안 전하게 유지되도록 하는 기능도 한다. 압엽관은 배관과 접촉이 되지 않도록 절연체 를 배관과의 사이에 삽업올 하도록 규정되어 있는데 여러 가지 이유로 배관과 접촉이 되기도 한디 배관과 압업관이 전기적으로 접촉되면 배관을 방식하기 위한 방식전류 를 압입관에 빼앗기게 되고 압업관 내부의 배관은 비방식 상태에 놓이게 되어 부석이 일어날 가능성이 높다. 본 연구는 실제 매설배관 현장에서 배관과 압입관의 접촉여부 에 대하여 조사한 방법 및 결과에 대한 것이다. 본 연구에서는 압업관의 접촉여부를 확인하기 위하여 다음과 같은 방법을 사용하 였다. 첫째. 배관과 압입관의 방식선위를 단순하게 측정하는 것이다. 배관과 압업관 의 전위가 같은가 다른가를 측정하는 방법이다. 둘째, 배관의 방식전류를 on, off하면서 배관과 압입판의 전위거동을 살펴보는 것이다. 셋째, 배관과 압업관을 언위적으로 접촉시켜 흐르는 전류량을 확인함으로써 접촉여부를 확인할 수 있었다. 넷째 배관을 따라 흐르는 방삭전류량을 측정하였다. 이상과 같은 방법을 사용하여 배판과 접촉된 압압관을 확인할 수 있었다. 접촉된 압입관에서 접촉지점을 확인하기 위하여 배관과 압입관 사이에 전류를 인가하고 압입 관의 양단의 배판 사이의 전위 변화를 측정하여 그 전위변화값과 인가한 전류값을 통 하여 계산된 저항올 배관의 길이로 환산하여 대략적인 접촉지점을 확인할 수 있었다.
전회에는 평형전위, 분극, 과전압 및 이들과 도금의 균일전착성과의 관계를 고찰하고 또한 금속의 석출과 수소발생의 관계에서 오는 전류효율의 문제와 전류효율을 높이기 위한 문제등을 다루었으나 이번회에는 EDTA의 성질, 기레이트 화합물등 착이온에 관계되는 문제와 어떠한 인자가 도금속도에 관계하고 있는지 도금할 때의 속도에 관해 알아보겠다.
스파이로파이란이 함유된 물질은 자외선의 조사(irradiation)에 의해 메로시아닌 파생물로 변화되는데 이 물질은 페놀레이트 음이온과 아민 양이온으로 구성된 쌍극성(zwitterion) 이온을 가지고 있다. 이와 같은 메로시아닌 표면위에서 페놀레이트 음이온과 니켈 금속 양이온의 복합화는 표면 전하의 변화를 일으키며, 이를 Kelvin prove force microscopy (KFM)를 이용하여 측정하였다. 자외선 노출 시간에 따라 쌍극성 이온의 발생량의 정도가 달라지고, 이것을 표면 전위를 통해서 금속 이온을 매개로 간접적으로 측정할 수 있었으며 표면 전위는 자외선 노출시간이 증가함에 따라 선형적으로 감소하다가 결국 포화상태가 됨을 관측하였다. 또한 자외선 노출 시간이 증가함에 따라 니켈 이온의 부착된 양이 증가되는 결과를 XPS 방법을 사용하여 분석할 수 있었다. 이러한 성질은 다른 금속 이온의 검출 및 양적 분석을 위해 이용될 수 있을 것으로 생각되며, 금속이온과 결합 가능한 단백질이나 세포와 같은 생체물질을 양적 변화를 표면 전하량에 따라 제어할 수 있는 가능성을 제시하였다. 지금까지의 결과를 바탕으로 고선택성, 고감도를 가지고, 생체 물질의 정량적인 제어가 가능한 지지체 혹은 바이오칩을 만들 수 있을 것으로 예상한다.
하전된 멤브레인 미세기공으로 유체가 흐르는 경우는 계면동전기 효과가 작용하게 된다. 비선형 Poisson-Boltzmann 전기장과 흐름에 의해 유발되는 전기장 사이의 정전상호작용을 운동방정식의 외부작용 힘으로 고려하였다. 유한차분법으로 정전위 분포를 우선 산출하고, 이어서 Green 함수로 슬릿형 기공에 대한 Navier-Stokes 식의 해석해를 구하였다. 계면동전기적 유동에 의한 흐름전위를 관련된 물리화학적 인자들의 함수로 유도되는 해석적인 명확한 표현으로 제시하였다. 전기이중층, 표면전위, 그리고 기공벽면의 하전조건의 영향에 따른 유속분포와 흐름전위 변화를 고찰하였다 계산결과, 전기이중층 두께나 표면전위가 증가함에 따라 평균유속은 감소하는 반면에 흐름전위는 증가하였다.
본 연구는 PCB 기판용 FRP 재료의 열화현상을 규명하기 위하여 열 및 방전에 의한 열화를 각각 모의하여 표면에서의 화학적, 정전적 상관관계를 조사하였다. 열 처리에 따른 시료의 특성변화는 $200^{\circ}C$ 까지는 표면의 소수화로 인하여 접촉각 및 표면전위가 증가하였다. XPS에 의한 분석결과 열처리에 따라 표면측쇄상 산소기의 이탈과 탄소쇄의 불포화 이중결합의 증가로 처리시료에서는 소수성이 증가하였다. 또한 열처리로 인해 착색현상이 발생되었고, 이러한 현상은 ether기에 의해 발생된다는 것을 확인하였다. 방전 처리된 시료의 접촉각 및 표면전위는 표면에 카르복실기 라디칼을 포함하는 다량의 측쇄화가 집중적으로 발생되어 처리시간에 따라 급격한 친수화가 진행되었다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제41권3호
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pp.230-237
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2017
본 연구에서는 해상풍력 타워 지지구조물용 강재인 S355ML 강에 대하여 전기화학적 기법으로 전기방식 설계에 필요한 최적 방식전위를 규명하고자 하였다. 동전위분극 실험 결과, 양극분극 곡선 상에서는 부동태 구간은 존재하지 않으며, 음극분극 곡선 상에는 용존산소환원반응에 의한 농도분극 구간과 수소가스 발생에 의한 활성화분극 구간이 관찰되었다. 음극방식 시 방식전위에 해당하는 농도분극 구간은 약 - 0.72 V ~ - 1.0 V의 전위 구간인 것으로 확인되었다. 다양한 전위에서 정전위 실험을 실시한 결과 전류밀도 변화는 시간에 따라 안정화되는 경향을 나타냈다. 1200초 동안 정전위 실험 후 주사전자현미경과 3D 분석 현미경을 이용한 시험편 표면 분석 결과, 양극분극 전위에 해당하는 0 V ~ - 0.50 V의 전위구간에서는 양극용해반응에 의한 부식손상이 관찰되었다. 이에 반해 음극분극 전위 영역에서는 대체적으로 손상이 없는 양호한 표면을 유지하였으며 석회질 피막 형성을 확인할 수 있었다. 연구결과, 농도분극 영역에 해당하는 - 0.8 V ~ - 1.0 V의 전위영역이 S355ML 강의 외부전원법에 의한 음극방식 적용 시 최적 방식 전위 구간으로 사료된다.
마그네슘 합금은 지구상에 존재하는 가장 경량인 금속이며 비강도가 우수할 뿐만 아니라 진동 감쇠능과 절삭성 및 전자파 차폐성 등이 뛰어나 전자제품, 수송기기 부품, 주방제품 및 의료 분야 등 광범위한 분야에 이용이 크게 기대되고 있다. 그러나 마그네슘은 표준 전극 전위가 매우 낮은 활성 금속이기 때문에 쉽게 산화되며 표준 전극 전위가 높은 이종 금속과 접촉하면 먼저 부식되는 등 내식성이 현저히 낮아 그 사용범위에 제약을 받는다. 그러므로 마그네슘 금속을 사용하기 위해서는 내식성 및 기계적 특성을 향상시키는 표면처리가 필수적이다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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