건축물의 기계설비의 배관, 기기, 장비들에서 발생하는 이온화 부식(Galvanic)

1. 이온화 부식의 정의 및 원리
이온화 부식(Ionization Corrosion) 또는 전기화학적 부식(Electrochemical Corrosion)은 금속이 전기화학적 반응을 통해 이온으로 변환될 때 발생합니다. 이는 금속이 전해질(예: 물)과 접촉하면서 일어나며, 금속의 표면에서 전자 이동이 발생하여 금속이 산화되는 과정입니다. 기본적으로, 금속의 산화 반응이 전기화학적 셀을 형성하면서 금속이 부식됩니다.

2. 이온화 부식의 발생 원인
전위 차이: 서로 다른 금속이 접촉하면 전위 차이가 발생합니다. 예를 들어, 철과 구리가 접촉하면 두 금속 간의 전위 차이로 인해 철이 부식됩니다.

• 전해질의 존재: 전해질(예: 물, 염수)이 금속 표면과 접촉하면 전기화학적 반응이 촉진됩니다.
• 산소: 용존 산소는 금속의 산화 반응을 촉진하여 부식을 일으킵니다.
• pH 수준: 매우 높은 또는 낮은 pH 수준은 금속의 부식을 가속화합니다.
• 온도: 높은 온도는 화학 반응 속도를 증가시켜 부식을 촉진할 수 있습니다.

3. 이온화 부식의 유형

갈바닉 부식 (Galvanic Corrosion):
정의: 두 개의 다른 금속이 전해질에 의해 전기적으로 연결될 때 발생합니다.
예시: 철과 구리가 접촉할 때 철이 부식됩니다.

균질 부식 (Uniform Corrosion):
정의: 금속 표면 전체에 균일하게 발생하는 부식입니다.
예시: 배관 전체에 균일하게 발생하는 녹.

국부 부식 (Localized Corrosion):
정의: 금속 표면의 특정 부분에 집중적으로 발생하는 부식입니다.
종류: 틈새 부식(Crevice Corrosion), 구멍 부식(Pitting Corrosion), 응력 부식(Stress Corrosion Cracking, SCC).

4. 갈바닉 부식의 메커니즘
갈바닉 부식은 전기화학적 반응을 통해 발생합니다. 이 과정에서 전기화학적 셀의 양극(anode)과 음극(cathode)이 형성됩니다. 양극에서는 금속이 산화되어 전자를 잃고, 음극에서는 전자를 받아들이는 환원 반응이 일어납니다. 예를 들어, 철이 구리와 접촉할 때 철이 양극이 되고 구리가 음극이 되어 철이 부식됩니다.

- 양극 반응(철의 산화 반응):

6. 이온화 부식의 예방 방법

음극 보호 (Cathodic Protection):
정의: 보호하고자 하는 금속을 전기적으로 더 반응성이 큰 금속(희생양극)과 연결하여, 희생양극이 부식되도록 하는 방법입니다.
예시: 배관에 마그네슘 또는 아연 양극을 부착.

부식 억제제 (Corrosion Inhibitors):
정의: 전해질에 부식 억제제를 첨가하여 전기화학적 반응을 억제합니다.
예시: 물 처리제에 부식 억제제를 첨가.

코팅 (Coating):
정의: 금속 표면에 보호 코팅을 적용하여 전해질과의 접촉을 차단합니다.
예시: 에폭시, 폴리우레탄 코팅.

재질 선택:
정의: 내식성이 높은 금속이나 합금을 사용하여 부식을 방지합니다.
예시: 스테인리스강, 티타늄.

배관 설계 개선:
정의: 부식 발생을 줄이기 위해 배관 설계를 최적화합니다.
예시: 틈새나 이물질이 고이는 부위를 최소화.

 

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결론
이온화 부식은 금속 배관 및 구조물에 심각한 손상을 초래할 수 있는 중요한 문제입니다. 이를 이해하고 예방하는 것은 다양한 산업 분야에서 금속 구조물의 수명을 연장하고 안전성을 확보하는 데 필수적입니다. 부식 방지 기술을 적용하여 금속 구조물의 신뢰성을 높이고 유지 보수 비용을 절감할 수 있습니다.

이 블로그 포스트에서 설명한 원리와 예방 방법을 통해 이온화 부식에 대한 이해를 높이고, 실제 적용 사례에서 효과적으로 부식을 방지할 수 있기를 바랍니다.