5. 부착 비래염분량에 따른 강재마감별 부식 저항성 평가
5.4 소결
[4장 대기 중 비래염분량과 건축마감재별 부착 비래염분량의 관계]에서 무도장의 비래염분 부착율은 건식거즈와 비교하면 24%의 부착율을 가지 는 것으로 실험결과 도출되었다. 이를 본 폭로 부식시험에서의 결과와 비 교하면, 폭로시험 6주 경과 시, 건식거즈에 부착된 비래염분량은 3.29mg/dm2으로서 무도장의 비래염분 부착율 29%를 적용하면 0.65mg/dm2 으로 변환할 수 있다. 이는 촉진 부식시험을 통해 분석된 무도장의 방식 (차염)성능 상실범위 0.58∼0.73mg/dm2 사이로 나타나 이를 부식을 유발하 는 최소 비래염분량으로 적용하여도 무관할 것으로 생각된다.
우레탄도장의 경우, 건식거즈와 비교해 부착율이 69%로, 폭로시험 9주 간 측정된 비래염분량을 부착된 비래염분량으로 환산하면 4.55mg/dm2이 다. 촉진 부식시험의 결과로 우레탄도장은, 7.89∼8.46mg/dm2에서 방식(차 염)성능이 상실되지만 폭로 부식시험의 결과에서는 4.55mg/dm2에서 상실 되는 것으로 나타났다. 이는 무도장의 경우, 극소량의 비래염분만으로도 부식이 시작되어 타 환경인자의 영향이 미치는 시간적인 여유가 없었지만 우레탄도장의 경우, 9주간의 폭로시험에서 강우의 영향을 받는 등 비래염 분과 강우 등의 복합적인 부식작용에 의해 마감재의 방식(차염)성능이 빠 르게 상실된 것으로 판단된다.
광명단도장, 불소도장, 스테인리스 등에서는 폭로 부식시험 21주의 경과 에도 부식여부를 확인하지 못했다. 이는 촉진 부식시험을 통한 부식 비래 염분량 범위에도 못 미치는 값으로 부식이 시작되지 못한 것으로 판단된 다. 우레탄도장 결과에 비춰볼 때, 촉진 부식을 통한 마감재의 방식(차염) 효과 결과 값은 장기간의 폭로 부식시험에 비해 다소 과대평가가 되는 것 으로 판단된다.
(1) 촉진 부식
1) 강재의 종류 및 마감방식에 따라 각각의 부식 임계점이 존재하였으 며, 무도장과 우레탄도장, 광명1단도장, 스테인리스201의 방식(차염)성 능 상실범위는 부착 비래염분량 0.58∼0.73, 7.89∼8.46, 57.95∼69.48, 80.73∼89.35mg/dm2인 것으로 평가되었다.
2) 광명2 및 3단, 불소도장, 스테인리스304, 316, 430의 경우, 최대 약 150.00mg/dm2 이상까지 부착 비래염분량을 늘려 촉진 부식시험을 실 시하였으나 부식생성을 확인하지 못해 우수한 방식(차염)효과를 발휘 하는 것으로 판단된다.
3) 부식진행속도 산정결과 무도장, 우레탄도장, 광명1단도장, 스테인리스 201의 계수는 각각 1.60, 0.36, 0.97, 0.17로 나타나 부식이 시작된 후, 무도장이 가장 빠른 부식속도(방식(차염)성능 상실속도)를 가지는 것 으로 확인하였다.
4) 통상적으로 강재의 마감으로 사용되는 광명1단도장은 폭로 환경조건 에 따른 편차가 있겠지만 대략, 해안 10m에서 160일을 전후에서 마 감재의 방식(차염)효과가 상실될 것으로 예상되며 목표 내용연수에 따라 도장횟수를 달리해야 할 것으로 사료된다.
(2) 폭로 부식
1) 해안가 실환경에서 21주간 폭로시험을 실시한 결과 무도장 강재의 경우, 폭로 6주째, 대기 중 비래염분량이 3.29mg/dm2, 부착 비래염분 량 0.65mg/dm2에서 시편의 전면에 걸친 부식을 관찰할 수 있었으며, 우레탄을 도포한 강재의 경우, 폭로 9주째, 대기 중 비래염분량 6.60mg/dm2, 부착 비래염분량 4.55mg/dm2에서 방식(차염)효과가 상실 되는 것을 확인하였다.
2) 21주간의 폭로 부식시험 결과, 강재표면에 도포도장을 실시한 광명단 및 불소도장의 경우, 도포횟수와는 관계없이 부식되지 않았으며, 전
종류의 스테인리스에서도 부식을 관찰할 수 없어, 실제 해안지역에 적용하여도 우수한 방식(차염)효과를 발휘할 것으로 판단된다.
제 6 장 결 론
염화물이온으로 구성되어 있는 비래염분은 해안지역에 위치한 구조물의 강재를 부식시켜, 전반적인 구조 내력을 약화시킨다. 이와 같은 문제를 예방하기 위해, 구조물 표면에 각 종 마감재 등을 적용하여 비래염분의 침투를 사전에 차단하고 있지만 대기 중의 비래염분량에 비해 마감재별로 부착되는 비래염분량이 상이하여, 최적 내식성 발휘를 위한 마감재를 선 정하는데 어려움이 많다. 이에 본 연구에서는 우선 극한 염해환경으로 고 려되는 해안지역의 대기 중 비래염분을 정량화하고자 하였으며, 그 과정 에서 개발된 다방향 포집기를 이용하여, 구조물의 입지조건과 주변 기후 조건에 따라 대기 중의 비래염분을 나타내는 정량식을 도출하였다. 아울 러 대기 중의 비래염분량과 각 종 건축마감재에 부착되는 비래염분량의 차이를 비교 분석하여, 실측을 통해 정량화한 대기 중의 비래염분량을 각 종 건축마감재별 표면에 부착되는 비래염분량으로 환산되도록 유도하였 다. 또한 촉진 및 폭로 부식시험을 통해 각 종 마감재를 적용한 강재의 부식정도를 파악하여, 마감재별로 비래염분에 의한 부식 저항성을 평가하 였다. 앞서 기술한 내용을 정리하면 다음과 같다.
(1) 해안지역 대기 중의 비래염분 정량화
비래염분을 운반하는 바람은 1방향에서 일정하게 불어오지 않고 여러 방향에서 불규칙적으로 불어오며 특히, 해안지역에 위치한 구조물의 경 우, 해안을 바라보는 방향뿐만 아니라 측면과 후면에서도 해풍의 영향을 받는다. 즉, 전달되는 비래염분에 방향특성을 부여하는 것은 구조물의 입 지조건에 따라 내염설계를 각 방면별로 분리하여 적용할 수 있기 때문이
다. 하지만 거리, 높이별로 대기 중의 비래염분량을 나타내는 기존의 정 량식은 1방향에서만 비래염분을 측정하는 포집기로 산출한 식으로 대기 중에 부유하고 있는 비래염분의 유동특성을 정확히 반영하지 못하는 단점 이 있다. 또한 대기 중 비래염분을 측정하는 기구인 포집기마다 포집성능 이 상이하여 기준 값을 산정하는데도 문제가 있었다. 이에 본 연구에서는 구조물의 입지조건에 따라 주변 비래염분의 분포특성을 명확히 분석하기 위해, 구조물의 위치를 기준으로 8방향에서 날아오는 비래염분을 측정하 는 다방향(8방향) 포집기를 개발하였으며, 이를 실제 해양환경에 적용하여 계절별, 방향별로 비래염분의 분포특성을 평가, 해안선에서의 거리와 해 수면에서의 높이를 고려한 비래염분 정량식을 도출하였다. 또한 바람의 유동이 비래염분 전달에 지배적인 관계로 구조물 주변의 기상조건 즉, 바 람의 발생빈도, 풍속에 따른 비래염분 유동특성을 분석하여 이에 상응하 는 정량식을 도출하였다. 본 연구에서 수행한 비래염분의 정량화 과정을 적용한다면, 해안지역에 건설되는 구조물의 입지조건을 기준으로 주변 대 기 중의 비래염분량 추정이 가능할 것으로 판단된다.
(2) 대기 중 비래염분량과 건축마감재별 부착 비래염분량의 관계
앞서서 정량화를 통해 도출된 대기 중 비래염분량을 기준으로, 각 구조 물 표면에 부착되는 비래염분량을 산정하기 위해 촉진 비래염분 시뮬레이 터를 사용하여 건축마감재별로 비래염분의 부착특성을 평가하였다. 건식 거즈를 통해 포집된 비래염분을 대기 중의 전(全) 비래염분량이라 가정하 고 이를 지표로 상대적인 비교를 한 결과, 모르타르는 약 60%, 강재는 30%, 타일은 25%의 부착비율을 나타내었으며, 이 차이는 표면의 상태 즉, 도료 도포의 유무와 그에 따른 표면 거칠기의 변화에 기인하는 것으로 확 인하였다. 또한 건축마감재에 대한 해풍의 입사각도에 따라 비래염분의 부착비율이 달라지며, 입사각도가 90°인 경우 30°, 45°에 비해 약 2.5
∼3.0배 증가하는 것으로 나타났다. 이와 같은 실험결과에 의하면, 해안에 서의 이격거리가 같은 구조물이라도 해풍에 면하는 마감재의 각도에 따라
부착량은 크게 달라지며 향후, 해풍의 유동방향을 병행하여 고려할 때, 구조물에 부착되는 비래염분량을 정확히 설정할 수 있을 것으로 사료된 다. 마지막으로 각 종 마감재 표면에 부착된 비래염분이 강우의 세정작용 에 의해 유실되는 정도를 분석하였으며, 그 결과 건축마감재별로 비래염 분의 유실율은 상이하며, 이는 표면의 상태와 강우량에 크게 의존하는 것 으로 밝혀졌다. 적은 강우량에는 비례하나 강우량이 많을수록 초기에 급 격히 유실되는 경향을 확인하였다. 향후, 시간당 강우량 정보에 대하여, 마감재별 상태에 따라 세정되는 정도를 예측할 수 있다면 내염설계를 위 한 경계조건인 표면염화물량 산정에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된 다.
(3) 부착 비래염분량에 따른 강재마감별 부식 저항성 평가
마지막으로 부착 비래염분량에 따른 강재마감별 부식 저항성을 평가하 였다. 부착 비래염분량에 따른 각 종 마감재의 부식 저항성을 규명하기 위하여 촉진 비래염분 시뮬레이터를 이용, 촉진 부식시험을 실시하였으 며, 실제 해양환경의 다변하는 상황을 반영하기 위해 폭로 부식시험 또한 병행하였다. 촉진 부식시험 결과, 강재의 종류 및 마감방식에 따라 부식 저항성이 상이한 것을 확인하였으며, 무도장과 우레탄도장, 광명1단도장, 스테인리스201의 경우, 부착 비래염분량이 각각 0.58∼0.73, 7.89∼8.46, 57.95∼69.48, 80.73∼89.35mg/dm2에서 마감재의 방식(차염)성능이 상실되 는 것으로 확인하였다. 광명2 및 3단, 불소도장, 스테인리스304, 316, 430 의 경우, 최대 약 150.00mg/dm2 이상까지 부착 비래염분량을 늘려가며 촉 진 부식시험을 실시하였으나 부식생성을 확인하지 못해 우수한 방식(차 염)효과가 있는 것으로 판단된다. 또한 실제 해양환경에서 21주간 폭로 부식시험을 실시한 결과, 무도장의 경우, 폭로 6주째, 대기 중 비래염분량 3.29mg/dm2, 부착 비래염분량 0.65mg/dm2에서 시편의 전면에 걸친 부식을 관찰할 수 있었으며, 우레탄을 도포한 강재의 경우, 폭로 9주째, 대기 중 비래염분량 6.60mg/dm2, 부착 비래염분량 4.55mg/dm2에서 부식 발생을 관