• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.482-488
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• 2022

이 연구에서는 하수관거에 대한 수중불분리성 보수재료 개발을 위해 결합재 조성에 따른 내구성능을 평가하였다. 배합조건에 따른 모르타르의 내부 구조 분석 결과, CAC 배합의 경우 내식성 문제가 야기될 수 있는 Ca(OH)₂를 형성하지 않고 알루미나겔(Al₂(OH)₃)를 형성 함으로서 내식성이 우수한 것으로 확인되었다. 압축강도 시험결과, OPC가 가장 낮은 강도를 나타내었으며, CAC100 > CAC100P > C12A7 > CSA > CAC80순으로 나타나 기존연구결과와 유사한 경향을 나타내었다. 염소이온침투저항성 및 동결융해시험 결과 동일한 내구성능을 나타내었으며 알루미나시멘트(CAC 및 C12A7의) 계열은 OPC보다 우수한 경향을 나타내었지만 CSA는 내부 팽창균열로 인해 내구성능이 낮은 것으로 판단된다. 화학저항성 시험결과, CAC100P 배합이 가장 우수한 화학저항성을 나타내었다. 이는 보수재 내부에 형성된 알루미나겔과 폴리머 분자가 결합하여 매트릭스가 치밀해졌기 때문으로 판단된다.

• Computers and Concrete
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• 제32권3호
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• pp.247-261
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• 2023

Due to the non-uniform distribution of meso-structure, the diffusion of chloride ions in concrete show the characteristics of characteristics of randomness and fuzziness, which leads to the non-uniform distribution of chloride ions and the non-uniform corrosion of steel rebar in concrete. This phenomenon is supposed as the main reason causing the uncertainty of the bearing capacity deterioration of reinforced concrete structures. In order to analyze and predict the durability of reinforced concrete structures under chloride environment, the random features of chloride ions transport in concrete were studied in this research from in situ meso-structure of concrete. Based on X-ray CT technology, the spatial distribution of coarse aggregates and pores were recognized and extracted from a cylinder concrete specimen. In considering the influence of ITZ, the in situ mesostructure of concrete specimen was reconstructed to conduct a numerical simulation on the diffusion of chloride ions in concrete, which was verified through electronic microprobe technology. Then a stochastic study was performed to investigate the distribution of chloride ions concentration in space and time. The research indicates that the influence of coarse aggregate on chloride ions diffusion is the synthetic action of tortuosity and ITZ effect. The spatial distribution of coarse aggregates and pores is the main reason leading to the non-uniform distribution of chloride ions both in spatial and time scale. The chloride ions concentration under a certain time and the time under a certain concentration both satisfy the Lognormal distribution, which are accepted by Kolmogorov-Smirnov test and Chi-square test. This research provides an efficient method for obtain mass stochastic data from limited but representative samples, which lays a solid foundation for the investigation on the service properties of reinforced concrete structures.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.53-66
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• 2023

본 연구에서는 대규모 지반굴착 조건에서 흙막이 벽체로 적용된 벽강관말뚝의 탄소성보 해석, 유한요소 해석 및 최적화 설계 등의 결과를 제시하였다. 본 연구를 통해 고강도 내해수강 벽강관의 경우 부식에도 유리하고 허용응력이 커 구조적으로 우수하여 흙막이 벽체로써 활용성이 높고, C-Y형 이음부의 경우 기존 P-P형 대비 인장강도와 강성이 크게 개선되었음을 알 수 있었다. 또한, 시공 중 벽체 누수나 결함이 발생하더라도 용접, 덧댐 시공 등으로 확실한 보수가 가능한 장점이 있는 것으로 조사되었다. 벽강관 연속벽의 경우 CIP나 Slurry wall 대비 변위 순응 구조임과 동시에 동일 수평변위에 대하여 허용 휨응력이 매우 커 대심도 흙막이 측면에서 가장 우수한 것으로 평가되었다. 대규모 편토압 조건에서의 지반굴착임을 고려하여 탄소성보해석 및 유한요소 해석을 실시하고, 그 결과를 상호 비교한 결과, 굴착 시 전체적인 거동, 벽체의 변위나 부재력 등 각 항목별 발생 최대값에 대해서도 두 방법간에는 정량적 수치가 유사한 것으로 나타나 추후 설계 시 두 해석방법 모두 적용가능한 것으로 나타났다. 마지막으로, 동일 직경에서 가장 두꺼운 두께의 중공형보다는 가장 얇은 두께에 콘크리트로 속채움하는 방법, 그리고 변위와 부재력의 급격한 변화가 없는 깊이 즉, 정상성 검토를 통한 근입길이 결정 시 경제적인 설계가 가능함을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권10호
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• pp.147-160
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• 2008

본 논문에서는 국내 몇몇 시험현장에서 수행한 총 54회 단일앵커시험과 4회 실규모 앵커기초에 대한 결과를 제시하였다. 시험결과, 암반앵커의 인발에 대한 파괴메커니즘은 암종 및 암질, 근입깊이, 불연속면의 특성, 텐던의 강도 등에 영향을 받는 것으로 나타났다. 불량한 암반내 얕은 앵커의 경우(정착심도 1.0m 이하) 대부분 그라우트-암반 부착파괴로 나타났으나 이러한 경우에도 깊이를 증가시키면 암반파괴를 유도할 수 있다. 반면에, 얕은 앵커기초라 하더라도 암반상태가 좋으면 부착파괴가 아닌 암반파괴의 형태를 보인다. 한편 실내부착강도 시험결과는 표면부터 진행성파괴가 나타나며 점차 아래로 전파된다. 이때 측정된 텐던-그라우트 부착강도는 그라우트 일축압축강도의 약 $18{\sim}25%$로 나타났으며, 방식 쉬이스로 인한 부착강도의 감소는 보이지 않았다. 연구결과로부터 암반앵커시스템의 인발지지력을 지배하는 주요 파라메터를 결정하고 적용 암반의 분류기준을 제시하였으며, 최종적으로 인발에 대한 암반앵커기초의 지지력을 평가할 수 있는 간편화된 절차를 제안하였다.

• 터널과지하공간
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• 제34권2호
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• pp.89-103
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• 2024

처분 환경에서는 혐기성 부식, 방사선 분해, 미생물 분해와 같은 다양한 원인으로 처분용기와 완충재의 경계면에서 기체가 발생할 수 있다. 기체의 발생 속도가 완충재 내부에서의 확산 속도보다 빠를 경우, 완충재 내부에 기체가 압축되어 공극 압력이 증가함으로써 완충재의 물리적 손상을 유발할 수 있다. 특히 이때 발생한 균열을 통해 기체돌파현상이라 불리는 급격한 기체 이동 현상과 함께 방사성 핵종이 누출될 가능성이 있다. 따라서 처분 시스템의 안전성 평가를 위해서는 이러한 기체 발생 및 이동 현상에 대한 이해가 필수적이다. 이 연구에는 완충재 내 기체 이동 현상 규명을 위한 시험 장치를 문헌 연구를 통해 구축하고, 이를 활용하여 한국형 처분 시스템의 완충재 후보 물질 중 하나인 Bentonile WRK (Clariant Ltd.) 분말로 제작한 압축 시료에 대한 기체 주입 시험을 수행하였다. 시험 결과, 완충재 내 기체돌파현상 발생 지점에서 일반적으로 관측되는 특성인 응력 및 압력의 급격한 상승 경향이 뚜렷하게 관찰되었다. 또한 완충재 팽윤으로 기인한 응력의 범위는 4.7~9.1 MPa이었으며, 기체 유입 압력으로 간주할 수 있는 기체돌파현상 발생 시의 압력은 약 7.8 MPa로 확인되었다. 구축된 장치는 향후 완충재의 초기 물성 및 기체 주입 실험 초기 조건에 대한 데이터베이스 구축을 위한 다양한 실험에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 청정기술
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• 제17권4호
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• pp.306-313
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• 2011

인쇄회로기판(PCB)과 같은 전자부품을 제조시에 솔더링을 하기 위하여 플럭스나 솔더페이스트를 사용하며 솔더링 후에 부품에 잔류한 플럭스나 솔더페이스트를 제거하여야하는데 이것은 이들 물질이 잔류하였을 경우 부식이나 누전을 초래하여 부품의 성능을 떨어뜨리거나 고장을 일으킬 수 있다. 솔더링 후에 플럭스와 솔더플럭스 잔류물을 제거하기 위하여 오존파괴물질 세정제인 1,1,1-trichloroethane이나 HCFC-141b가 아직까지 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 이들 오존파괴성질을 가진 세정제를 대체하기 위하여 인화점이 존재하지 않는 비수계세정제를 개발하였고 산업현장 적용도 시도해 보았다. 인화점이 존재하지 않는 세정제를 개발하기 위해 탄화수소계 용제를 주 용제로 하고 글리콜에테르계, 에스테르계 및 불소계 용제를 첨가하여 비수계세정제를 배합하였고 이들의 물성 및 세정성을 평가하였다. 그리고 이들 배합세정제 중에 세정력이 뛰어난 세정제를 현장에 적용하여 보았다. 또한 배합된 비수계세정제의 사용후에 재활용 가능성을 평가하기 위하여 감압증류장치를 가동하여 사용 후의 세정제를 재활용시에 요구되는 운전 조건과 재활용율을 구하여 보았다. 배합세정제의 물성 측정 결과 모두 표면장력이 18.0~20.4 dyne/cm으로 비교적 낮았고 습윤지수도 비교적 높아 오염물에 대한 습윤력과 침투력이 우수할 것으로 기대되었고 불소계용제를 첨가하여 배합한 세정제는 인화성이 없음이 확인되어 사용하고 보관하기에 안전하리라 사료된다. 플럭스 및 솔더페이스트 세정 연구 실험 결과 대체목표세정제인 1,1,1-TCE와 HCFC-141b보다 세정력이 우수함을 확인할 수 있었다. 그리고 배합세정제 중에 우수한 세정제를 선정하여 HCFC-141b를 사용하는 산업현장의 PCB 세정에 적용한 결과 HCFC-141b보다 우수한 세정을 나타내어 산업현장에 적용 가능성을 보여 주었다. 또한 이들 제품을 감압증류장치를 이용하여 재활용 가능성을 평가 결과 운전조건 $100{\sim}110^{\circ}C$, 20~30 mbar에서 91.9~97.5%를 재활용할 수 있음을 보여주었다.

• 자원환경지질
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• 제56권2호
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• pp.167-183
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• 2023

사용 후 핵연료(SNF: spent nuclear fuel) 지하 처분장에서 발생된 가스는 처분장 내에서 자체로 이동성이 클 뿐 아니라, 처분장 내 방사성핵종 거동에도 영향을 줄 수 있다. 지하 처분장 방벽 내에서 가스-핵종 발생 및 거동 기작에 대한 연구와 가스 거동이 처분장의 안전성에 미치는 영향에 대한 연구가 처분장 건설 이전에 충분히 수행되어져야 함에도 불구하고, 처분장 다중 방벽내 가스-핵종 거동에 대한 연구는 국내는 물론 국외에서 조차 매우 초보적인 단계이다. 본 연구에서는 지하 SNF 처분장 내 가스 발생과 거동 특성과 관련된 국내외 선행연구 결과들을 고찰하여, 가스 발생/거동 기작을 처분장의 수리지질학적 진화과정에 따라 분류하여 설명하였다. 처분장 내 가스 발생을 크게 SNF의 핵분열에 의한 방사성 가스 생성, SNF 저장 용기의 부식에 의한 가스 발생, 지하수의 산화-환원 반응에 의한 가스 생성, 미생물 활동과 천연 방벽 내 지화학적 반응에 의한 가스 생성 등 총 5가지 유형으로 구분하여 정리하였다. 처분장 다중 방벽 내 가스 거동과 관련된 선행연구 자료들을 정리하여, 방벽 내 가스 거동 시나리오를 다공성 매체에서 일어나는 거동 형태에 따라, 총 4가지 형태(① visco-capillary 흐름을 포함하는 공극 내 자유상 가스 이동, ② 공극 수 내 용존상 기체로서 이류 및 확산 이동, ③ 체적팽창에 의한 거동(dilatant pathway), ④ 가압파쇄에 의한 인장 절리 흐름 등)로 구분하여 제시하였다. 본 연구를 통해 고찰한 SNF 처분장의 다중 방벽 시스템 내 가스 발생 기작과 거동 특성자료들은, 향 후 지하 SNF 처분장 내 가스-핵종 거동관련 다양한 실험 및 모델링 연구를 계획하고, 국내 건설할 처분장의 안전성을 가스 거동관점에서 평가하는데 유용하게 사용될 것으로 기대한다.

• 자원환경지질
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• 제56권1호
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• pp.103-114
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• 2023

공주제일교회 기독교박물관은 1931년에 초축되었으며 한국전쟁으로 상당 부분 파손되었으나 벽체와 굴뚝 등이 보존되었다. 이 건물은 1956년 예배당을 재건하며 신축이 아닌 파손된 부분의 보수를 통해 원형을 유지하고 있다는 점에서 건축학적으로 높은 가치가 있다. 스테인드글라스는 1979년에 설치하였으며, 덩어리유리를 사용하는 달드베르(Dalle de Verre) 방식으로 큰 의미가 있다. 그러나 일부 스테인드글라스에서는 다양한 균열과 쪼개짐이 나타나고 색유리를 지지하는 줄눈에는 수직 및 수평균열이 확인되는 등 부분적인 손상을 입었다. 스테인드글라스의 구조재로는 철제 틀과 이를 충전한 시멘트 모르타르가 사용되었으며, 부분적으로 풍화작용에 따라 철제의 부식과 모르타르의 균열 및 입상분해가 나타난다. 줄눈재에서는 Ca과 S의 함량이 높아 석고를 혼화재로 사용하였음을 지시하며, 석고는 능형으로 성장하며 다발모양을 이루고 있는 것으로 보아 재결정작용을 거친 것으로 판단된다. 줄눈재의 초음파속도 모델링 결과, 입구 좌우창의 속도는 800~1,600㎧ 범위로 상대적으로 취약하며, 제단의 좌창 우측 하단과 중앙창 좌측 상단도 1,000~1,800㎧로 나타나 상대적으로 낮은 물성을 보였다. 또한 줄눈재와 표면오염물에서는 석회 모르타르의 중성화에서 생성되는 석고화합물이 검출되었다. 이와 같은 염류는 동결 및 융해작용에 따라 줄눈재의 손상을 일으킬 수 있어 적절한 예방보존이 필요하다. 스테인드글라스와 줄눈재에는 다양한 손상유형이 복합적으로 나타나고 있어 임상실험을 통해 맞춤형 보존처리를 검토해야 할 것이다.

• 유기물자원화
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• 제12권3호
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• pp.95-111
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• 2004

본 연구는 우리나라에 설치된 공공자원화시설 중에서 일처리용량이 0.5톤 이상인 자원화시설 중 가장 많은 분포를 보이는 퇴비화시설을 중심으로 설치 및 운영상황에 대하여 정밀진단하고 개선방안을 도출하기 위하여 수행되었다. 음식물쓰레기의 반입량을 월평균 및 년 평균값으로 조사한 결과, 월 평균값이 1,101.7톤/일, 년평균값이 930.9톤/일으로 평균계획용량 1,270.9톤/일에 상당량 미달되는 것으로 나타났다. 퇴비화시설의 입지조건도 공장등록이 불가능한 지역에 위치하여 허가를 득하지 못한 경우가 많았다. 퇴비화시설의 가동정지되는 주된 고장원인 기기는 발효시설과 파쇄시설로 나타났으며, 금속류 이물질유입은 파쇄시설의 고장이 주된 원인으로서 고장 및 부식에 대비한 설계가 요구된다. 초기함수율은 50~60%의 수분함량을 지키고 있는 것을 확인 되었으나, 톱밥, 음식물쓰레기, 반송퇴비가 적정하게 혼합되어 초기조건을 만족시킬 필요성이 있는 것으로 조사되었다. 발효시설의 체류시간은 부숙시설 15일, 후부숙조는 21일로서 최소기준이 설정되어 있으나, 일부 시설이 조건을 만족시키지 못하고 있는 것으로부터 시설의 종류에 따라서는 분해에 더 많은 시간이 소요됨으로 시설의 특징을 초기에 잘 파악하여 체류시간을 결정할 필요성이 있다. 퇴비화에 있어서 미생물 산화열에 의하여 발효조가 운영되어 경제성이 확보되어야 하나, 조사에 응한 25개소 중에서 14개소가 발효조에 어떠한 형태이던지 가온을 하고 있는 것으로 조사되었다. 이들 가온 시설은 역으로 미생물의 성장을 억제하여 퇴비화반응을 저해될 수 있는 것으로부터, 퇴비화에 있어서 미생물산화열을 이용하여 가능한 수분을 증발시키는 것을 기본으로 설계되어야 한다. 퇴비의 생산량을 발효조에 투입되는 음식물쓰레기와 부재료의 1일 평균 투입량이 22.8톤이었으며 퇴비로 생산된 량은 7.3톤/일로서 감량율이 68%를 보였다. 생산된 퇴비의 성상을 색상, 분해열의 잔류여부, 냄새 등으로 양질의 여부를 판단한 결과, 퇴비화 시설의 50% 정도는 퇴비화공정이 적정 설치, 운영이 되지 못했다는 것이 밝혀졌다. 생산된 퇴비가 토양에 건전한 형태로 제조되어야 할 것이다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.65-65
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• 2018

갈바륨 도금강판은 알루미늄의 우수한 차폐 특성과 내열성, 열 반사성을 가지며 아연의 희생방식 특성을 겸비하여 동일 부착량의 용융 아연도금 및 알루미늄 도금강판에 비해 우수한 내식성을 나타낸다고 알려져 있다. 또한 이것은 표면이 미려하고 경제성이 높아 건자재 용도로 현재까지도 세계적으로 널리 이용되고 있다. 여기서 지칭하는 바륨 도금강판(galvalume steel)은 아연과 알루미늄 도금강판의 장점을 접목하기 위해 55 Al-43.4 Zn-1.6 Si (wt.%)로 구성되어 개발된 3원계 성분의 합금도금강판이다. 한편, 최근에는 강재의 내식성을 향상시키기 위한 다양한 연구 결과에 의해 Zn-Al-Mg의 3원계 합금도금강판도 개발되어 사용되고 있다. 이것은 기존의 아연도금 강판 보다 10배 정도의 우수한 내식성을 나타내는 것으로 보고되고 있다. 특히, 이것은 도금된 평판부의 내식성은 물론 절단된 도금 단면부의 내식성도 매우 우수하다고 알려져 있다. 그러나 상기한 갈바륨 도금강판의 경우에는 도금된 표면부에 비해 단면부의 내식성이 상대적으로 취약한 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 갈바륨 도금강판의 내식성을 종합적으로 향상시키기 위하여 이 갈바륨 도금강판 상에 PVD 스퍼터링법에 의해 Mg 코팅막의 제작을 시도하였다. 여기서 Mg 코팅막은 후처리 된 갈바륨 도금강판 상에 Ar 공정압력 2 및 20 mTorr 조건 중 1.5 및 $3{\mu}m$ 두께로 제작하였다. 또한 제작한 코팅막에 대해서는 모폴로지 관찰(SEM) 및 결정구조 분석(XRD)을 하였고, 분극측정, 염수분무 시험(SST) 및 복합부식 시험(CCT)에 의해 표면 및 단면부의 내식성평가를 수행하였다. 또한 여기서는 염수분무 및 복합부식 시험 후의 시험편도 채취 하여 표면 및 단면부위에 대한 원소조성 분석(EPMA)과 결정구조 분석(XRD)을 실시하였다. 이상의 실험 결과에 의하면, 본 실험에서 제작한 Mg 코팅막은 그 두께가 두꺼울수록 표면 Mg 결정립의 크기가 증가하였고, 그 부식속도가 증가하는 경향을 나타내었다. 또한 여기서는 공정압력이 높은 조건에서 제작한 막일수록 Mg(002)면 피크 강도가 감소하고 Mg(101)면 피크의 배향성이 증가하였다. 그때 그 막의 내식성은 향상되는 경향을 나타내었다. 그리고 종합적으로 염수분무 및 복합부식 시험 결과에 의하면 Mg이 코팅된 갈바륨 도금강판은 기존 갈바륨 도금강판 보다 내식성이 현저히 향상되었다. 특히, 단면부 내식성의 경우에는 기존 대비 5배 이상 향상되는 경향을 나타내었다. 여기서 단면부 내식특성 분석을 위한 EPMA 원소조성 분석 결과에 의거하면, 부식 초기에는 마그네슘의 부식생성물에 의해 단면부가 치밀하게 보호되고 있음을 확인할 수 있었다. 그 이후에는 부식이 지속적으로 진행됨에 따라 갈바륨 도금층에서 용출된 알루미늄 및 아연 성분이 마그네슘과 함께 치밀한 부식생성물을 형성하여 단면부를 차폐함에 따라 단면부의 내식성이 크게 향상된 것으로 생각된다. 이러한 부식생성물의 결정구조 분석 결과에 따르면, 염수분무와 복합부식 시험에서는 공통적으로 MgO, $Mg(OH)_2$ 이외에도 Simonkolleite상 등이 형성되었다. 또한 건-습 반복 부식시험인 복합부식시험 후에는 $Mg_5(CO_3)_4(OH)_24H_2O$(Hydromagnesite)상 등이 형성됨을 확인할 수 있었다. 즉, 본 실험에서 후처리된 갈바륨 도금강판 상에 제작한 마그네슘 코팅막의 경우에는 상기와 같은 다양한 부식반응에 의해 표면 및 단면부에 형성된 Mg계 부식생성물과 $Zn_5(OH)_8Cl_2H_2O$(Simonkolleite)상에 의해서 표면은 물론 단면부 내식성이 크게 향상된 것으로 사료된다.