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전기방식

CATHODIC PROTECTION

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전기방식
정의

철 구조물에 대한 부식은 그 구조물이 있는 환경에 의한 화학적 혹은 전기화학적인 반응에 따른 금속의 파괴를 의미하게 되며, 특히 지하구조물이 습한 조건하에서 대부분이 전기화학적인 반응을 보이게 된다. 이런 전기화학적인 반응이 부식으로 나타나게 됨에 따라 근래 부식방지를 위하여 Polyethylene 계 및 Epoxy 계통의 도장재가 발전을 거듭하였으나, 도장 및 테이핑 재질의 결함(Pinhole Crack, 연결 부위의 피복 불량 등)으로 완전한 도장을 기대할 수 없고 특히 용접 부위는 급속한 열화로 집중 부식이 발생한다.

'전기방식'이란 외관상 나타나는 부분은 물론, 외부로 나타나지 않는 철 구조물 표면, 도장이 손상된 부분을 보호하기 위하여 방식 전류를 방식 대상으로 흘려보내는 것을 말하며, 철 구조물에서 방출되는 전자를 감소시키고 전위를 충분히 낮추어 (+)이온의 발생을 억제함으로써 방식 대상을 보호하는 것을 의미한다.


원리

피 방식체인 금속의 표면에 인위적으로 전류(방식 전류)를 유입시키면 상대적으로 전위가 높은 음극부에 전류가 유입되어 음극부의 전위가 차차 저하되어 양극부의 전위에 도달하며 결국 음극부 전위와 양극부 전위가 일치된다.

그 결과 금속 표면에 형성된 부식전류가 소멸하고 그로 인해 부식 현상이 정지되며, 피 방식체인 금속은 완전한 방식 상태에 이르게 된다.

이러한 원리를 응용한 방법을 전기방식(Cathodic Protection System)이라고 하며, 이러한 방식 전류의 공급 방법은 희생 양극(유전양극) 방식과 외부전원 방식으로 크게 나뉜다.


방식용 양극 특성(1)
Items
Al-alloy anode
ALUNODE

Mg-alloy anode
MAGANODE

Zn-alloy anode
ZANODE

Fe-anode
PAURE IRON

비중
Specific Gravity
2.77
1.82
7.14
7.86
양극전위
Anode Potential(V)
(기준전극)
-1.10
(Ag/Agcl)
-1.55
(Cu/CuSO₄)
-1.05
(Ag/Agcl)
-0.62
(Cu/CuSO₄)
이론발생전기량
Theoretical Current Cap.
(Amp. hours/Kg)
2,860
2,200
820
960
전류효율
Current Eff.
(%)
92
50
95
90
유효발생전기량
Effective Current Cap.
(Amp. hours/Kg)
2,620
1,100
780
860

방식용 양극 특성(2)
종류
Item
소모율
Consumptionrate
(Kg/A·Yr)

허용전류밀도
Allowable Current Capacity
(A/d㎡)
적용 전해질
Applicable Electrolyte

탄소강
Carbon Steel
7 ~ 9

토양
soil 
주철
Cast Iron
2 ~ 9

토양
soil
고규소철
HIGH Silicon Cast Iron
0.05 ~ 0.8
0.05 ~ 0.8
토양이나 해수중
soil or sea water
탄소 혹은 흑연
Carbon or Graphite
0.04 ~ 0.16
0.1
토양이나 해수중
soil or sea water
연은(鉛銀)
Lead-Silver
0.006 ~ 0.02
1.0 ~ 10
해수(강하구 제외)
sea water(except estuaries)
백금도 나이오비움/백금도 티타늄
Platinized Nb/Platinzed Ti
6x10-6
5.5 ~ 11
해수중
sea water