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부식

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목차

1. 개요

부식은 금속 또는 비금속 재료가 주변 환경과의 화학적 반응으로 인해 점진적으로 파괴되는 현상이다. 부식은 전기화학적 또는 화학적 과정을 통해 발생하며, 금속의 경우 산화환원 반응에 의해 표면이 손상되어 녹이 슬고, 비금속 재료의 경우 용해, 팽윤, 또는 고분자 사슬의 절단과 같은 방식으로 진행될 수 있다. 부식은 경제적 손실, 안전 문제, 환경 오염을 야기하며, 다양한 종류와 원인에 따라 건식 부식, 습식 부식, 점 부식, 입계 부식, 이종 금속 접촉 부식 등으로 분류된다. 부식을 방지하기 위해 비활성 금속 사용, 방식 피막 형성, 전기 방식법, 환경 제어, 표면 처리 등 다양한 기술이 사용되며, 세라믹은 높은 내식성을 가지나, 고분자는 팽윤, 사슬 절단 등의 분해를 겪을 수 있다. 유리는 pH에 따라 부식 속도가 달라지며, 미생물 부식은 미생물에 의해 발생하는 부식으로, 특히 해양 환경에서 심각한 문제를 야기한다.

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부식
개요
정의재료가 환경과의 화학 반응으로 인해 점진적으로 파괴되는 현상
관련 분야화학
재료공학
금속공학
원인
주된 원인화학 반응 (특히 산화)
기타 원인전기화학적 작용
미생물 작용
응력 부식 균열
피로 부식
유형
균일 부식금속 표면 전체에 고르게 발생하는 부식
국부 부식특정 부위에 집중적으로 발생하는 부식
틈새 부식틈이나 구석에서 발생하는 부식
갈바닉 부식서로 다른 금속이 접촉할 때 발생하는 부식
입계 부식금속 결정 입자 경계에서 발생하는 부식
영향
산업설비 파손, 생산 중단, 안전 문제 야기
경제막대한 경제적 손실 발생
환경환경 오염 유발
인체특정 화학 물질에 의한 부식으로 인한 건강 문제 발생
부식 방지
방법도금
도장
전기방식
부식 억제제 사용
합금 사용
재료 선택환경에 적합한 재료 선택
설계부식 발생을 최소화하는 설계
화학적 반응

2. 부식의 원리

금괴는 지질학적 시간 척도에서도 자연적으로 부식되지 않는다.


이 네오디뮴 자석들은 외부에 5개월만 노출시켰는데도 매우 빠르게 부식되었다.


부식은 열역학적으로 불리한 재료에서는 잘 일어나지 않는다. 금이나 백금의 부식 생성물은 순수한 금속으로 자발적으로 분해되는 경향이 있어 지구상에서 금속 형태로 발견될 수 있으며 오랫동안 가치가 있었다. 반면, 일반적인 "비금속"은 일시적인 방법으로만 보호될 수 있다.

일부 금속은 부식이 열역학적으로 유리하더라도 자연적으로 느린 반응 속도를 가진다. 아연, 마그네슘, 카드뮴과 같은 금속이 이에 해당한다. 이러한 금속의 부식은 지속적이지만 허용 가능한 속도로 발생한다. 흑연은 산화 시 많은 양의 에너지를 방출하지만, 반응 속도가 매우 느려 정상적인 조건에서 전기화학적 부식에 대해 효과적으로 면역된다.

산화층 형성은 다양한 상황에서 산화층 형성을 예측하고 제어하는 데 사용되는 딜-그로브 모델에 의해 설명된다. 부식을 측정하는 간단한 방법은 중량 감소법이다.[15] 이 방법은 깨끗하게 무게를 측정한 금속 또는 합금 조각을 특정 시간 동안 부식 환경에 노출시킨 다음 부식 생성물을 제거하고 조각의 무게를 측정하여 무게 감소를 결정한다. 부식 속도 (R)는 다음과 같이 계산된다.

: R = \frac{kW}{\rho At}

여기서 k는 상수이고, W는 시간 t 동안 금속의 중량 감소량이고, A는 노출된 금속의 표면적이고, ρ는 금속의 밀도(g/cm3)이다.

부식 속도의 다른 일반적인 표현으로는 침투 깊이와 기계적 특성의 변화가 있다.

2. 1. 금속 부식의 메커니즘

금속의 부식은 산화환원 반응에 의해 표면의 금속이 전자를 잃고 이온화되어 금속면으로부터 탈락함으로써 진행된다. 생성된 이온은 산소와 반응하여 산화물, 수산화물 또는 탄산염(녹청의 경우) 등의 형태로 표면에 침착된다. 금속 이온이 산화물로 치환되는 과정에서 결정구조나 물성이 크게 변화하면, 금속의 형태 및 강도가 손상되어 '녹'으로 인식된다.[40]

높은 응력을 받는 강재는 그렇지 않을 때보다 녹이 더 빨리 생기는데, 이를 응력 부식(Stress corrosion)이라 한다. 이로 인해 강재의 성능이 저하되지만, 원인은 분명하지 않다.[40]

부식 경향을 판단할 때는 전위-pH도가 사용되기도 한다.

2. 1. 1. 금속 표면의 불안정성

일반적으로 금속 표면은 얇은(수십 Å) 산화물 막으로 덮여 있다. 금속 표면은 인접 금속이 존재하지 않아 자유전자의 비국재화에 의한 에너지 안정화 기여가 적어 에너지적으로 불안정하다. 이 불안정한 금속은 대기 중의 산소 분자와 빠르게 반응하여 산화물 배리어층을 형성하며, 노출된 금속 표면은 자연 상태에서는 존재하지 않는다.[40]

표면에 존재하는 산화물 배리어층은 금속 종류, 환경, 가공 및 이물 부착 등에 따라 다르므로 표면의 방식성도 달라진다. 물리적 또는 화학적 작용에 의해 산화물 배리어층이 손상되기 쉽다면 배리어층의 박리와 표면의 산화가 반복되고, 부식면은 금속 내부로 침입하게 된다.[40]

특히 물과 미량의 산 존재는 금속의 부식 과정을 가속화시킨다. 금속의 이온화 경향이 H+보다 크면 금속 표면은 쉽게 이온화되고, 금속 산화물에 수용성이 있으면 그것에 의해서도 배리어층이 박리된다. 할로겐화물 이온(주로 염화물 이온, Cl-)의 존재는 공식(점식, 피팅 부식)의 원인이 된다.[29]

2. 1. 2. 점 부식 (Pitting Corrosion)

점 부식의 단면도


점 부식(Pitting corrosion)은 금속 표면에 작은 구멍이나 공동이 형성되는 국부적인 부식 형태이다. 이는 일반적으로 작은 영역이 부동태화되지 않아 발생하며, 이 영역은 양극이 되고 나머지 금속의 일부는 음극이 되어 국부적인 갈바니 반응을 일으킨다. 이 작은 영역의 열화는 금속을 관통하여 파손을 초래할 수 있다.

특정 조건, 예를 들어 산소 농도가 낮거나 염화물과 같이 음이온으로 경쟁하는 물질의 농도가 높은 환경에서는 특정 합금이 부동태 피막(수동화 피막)을 재생성하는 능력이 저해될 수 있다. 최악의 경우, 표면의 거의 대부분이 보호되지만, 미세한 국소적 변동으로 인해 소수의 중요 지점에서 산화 피막이 손상될 수 있다. 이러한 지점에서의 부식은 크게 증폭되어 점 부식을 유발할 수 있다.[10]

점 부식은 자기 촉매 과정으로 인해 조건이 정상으로 돌아오더라도 계속 성장할 수 있다. 피트 내부는 산소가 부족하고 국소적으로 pH가 매우 낮은 값으로 감소하며, 이로 인해 부식 속도가 증가한다. 극단적인 경우, 매우 길고 좁은 부식 피트의 날카로운 끝은 응력 집중을 야기하여 강인한 합금도 파괴될 수 있다.

점 부식은 부식 생성물에 의해 덮여 숨겨져 있을 수 있기 때문에 감지하기 어려운 경우가 많다. 이러한 문제는 부품이나 구조물이 파손되기 전에는 감지하기 어렵기 때문에 특히 위험하다.[10]

할로겐화물 이온(주로 염화물 이온, Cl-)의 존재는 점 부식의 원인이 되는 것으로 알려져 있다. 부식에 의해 생성된 구멍은 금속 표면에 전기적인 비국재를 일으켜 부식을 촉진시킨다.[29]

2. 1. 3. 입계 부식 (Intergranular Corrosion)

스테인리스강을 600~800℃에서 제조하면 크롬 탄화물이 석출되고, 이로 인해 크롬이 부족한 결정립계가 생성된다. 크롬 함량이 낮은 부분은 부식에 취약하여 우선적으로 부식이 진행되는데, 이러한 현상을 '''입계 부식'''이라고 한다.[30]

2. 1. 4. 이종 금속 접촉 부식 (Galvanic Corrosion)

알루미늄 판이 저탄소강 지지대에 연결되었을 때 발생한 전기화학 부식


이종 금속 접촉 부식(갈바닉 부식)은 서로 다른 두 금속이 물리적 또는 전기적으로 접촉하고, 전해질에 함께 잠겨 있을 때 발생한다. 이는 갈바니 전지 원리에 의해 발생하며, 더 활동적인 금속(양극)은 더 빠른 속도로 부식되고, 더 귀금속(음극)은 더 느린 속도로 부식된다. 어떤 금속이 더 활동적인지는 갈바니 서열을 통해 알 수 있다.[4] 예를 들어, 아연은 강철 구조물의 희생 양극으로 자주 사용된다.

이종 금속 접촉 부식은 산화환원 반응을 중심으로 일어나기 때문에, 서로 다른 금속이 접촉하는 부분은 갈바니 전지를 형성하여 부식을 가속화하는 원인이 된다.

2. 1. 5. 전식 (Stray Current Corrosion)

전식은 전기 회로에서 발생한 미주 전류에 의해 발생하는 부식이다. 미주 전류 부식, 간섭 전류 부식이라고도 한다. 콘크리트/토양 매크로셀 부식, 이종 금속 접촉 부식 등의 자연 부식을 전식이라고 부르는 것은 오용이다.[31]

2. 2. 전위-pH도

전위-pH도는 부식 경향을 판단하는 데 사용되는 경우가 있다.[31]

3. 부식의 종류

부식은 진행 과정에 따라 건식과 습식으로 분류할 수 있다.[32][33]

높은 응력을 받는 강재는 그렇지 않을 때보다 녹이 더 빨리 생기는 응력 부식(Stress corrosion)이 발생하여 성능이 저하될 수 있다.[40]

전기화학 부식은 두 가지 다른 금속이 서로 물리적 또는 전기적으로 접촉하고 공통 전해질에 잠겨 있거나, 동일한 금속이 농도가 다른 전해질에 노출될 때 발생한다. 갈바니 쌍에서, 더 활동적인 금속(양극)은 더 빠른 속도로 부식되고, 더 귀금속(음극)은 더 느린 속도로 부식된다. 어떤 금속을 사용할지는 갈바니 서열을 따르면 쉽게 결정된다. 예를 들어, 아연은 종종 강철 구조물의 희생 양극으로 사용된다. 양극의 상대적 크기, 금속의 종류 및 작동 조건(온도, 습도, 염도 등)과 같은 요인은 전기화학 부식에 영향을 미친다.[4] 양극과 음극의 표면적 비율은 재료의 부식 속도에 직접적인 영향을 미치며, 전기화학 부식은 종종 희생 양극을 사용하여 방지된다.

3. 1. 건식 (Dry Corrosion)

건식은 수분을 동반하지 않는 고온 환경에서 발생하는 부식으로, 주로 공기나 가스에 의해 발생한다.[32] 이러한 비갈바니 부식은 금속이 산소, 황(황화), 또는 해당 재료의 산화(또는 산화를 촉진)할 수 있는 다른 화합물을 포함하는 고온의 대기에 노출될 때 발생할 수 있다. 예를 들어, 항공 우주, 발전, 심지어 자동차 엔진에 사용되는 재료는 고온에서 지속적인 시간 동안 내구성을 가져야 하며, 이 기간 동안 잠재적으로 고부식성 연소 생성물이 포함된 대기에 노출될 수 있다.

고온 부식의 일부 생성물은 엔지니어에게 유리하게 활용될 수 있다. 예를 들어, 스테인리스강에 산화물이 형성되면 추가적인 대기 부식을 방지하는 보호층을 제공하여 다양한 환경에서 상온과 고온 모두에서 지속적으로 사용할 수 있게 한다. 압축 산화물층 유약 형태의 이러한 고온 부식 생성물은 금속(또는 금속 및 세라믹) 표면의 고온 미끄럼 접촉 중 마모를 방지하거나 감소시킨다. 열산화는 또한 나노와이어 및 박막을 포함한 제어된 산화물 나노 구조를 생성하는 데에도 일반적으로 사용된다.

3. 2. 습식 (Wet Corrosion)

습식은 수분을 동반하는 환경에서 발생하는 부식으로, 주로 토양이나 물에 의해 발생한다.[33]

4. 부식의 영향

부식은 경제적 손실, 안전 문제, 환경 오염 등 다양한 문제를 야기한다.

고온 부식은 가열로 인해 재료(일반적으로 금속)가 화학적으로 악화되는 현상이다. 비전기성 부식의 일종으로, 금속이 산소, 황 또는 기타 화합물이 포함된 뜨거운 대기에 노출될 때 발생한다. 예를 들어, 항공우주, 발전, 자동차 엔진 등에 사용되는 재료는 고온에서 장기간 견뎌야 하며, 이 과정에서 부식성이 강한 연소 생성물에 노출될 수 있다.[16]

일부 고온 부식 생성물은 엔지니어에게 유리하게 작용할 수도 있다. 예를 들어, 스테인리스강에 형성되는 산화물은 추가적인 부식을 방지하는 보호층 역할을 하여, 열악한 조건에서도 재료를 사용할 수 있게 한다. 압축된 산화물 층 유약 형태의 고온 부식 생성물은 금속 또는 금속과 세라믹 표면의 고온 슬라이딩 접촉 시 마모를 줄이기도 한다. 열 산화는 나노와이어, 박막 등 제어된 산화물 나노구조를 생성하는 데에도 활용된다.[17]

20~30년 전까지 아연 도금 강관은 단독 및 다가구 주택, 상업 및 공공 건축물의 식수 시스템에 널리 사용되었다. 그러나 현재는 보호용 아연이 소모되어 내부 부식이 발생하고 있으며, 이는 수질 저하와 파이프 파손으로 이어진다.[18]

4. 1. 경제적 영향

2002년 미국 연방고속도로국은 "미국의 부식 비용 및 예방 전략"이라는 연구 보고서를 발표하여 미국 산업계의 금속 부식 관련 직접 비용을 조사했다. 1998년 미국의 연간 부식 직접 비용은 약 2760억달러로, 미국 국내총생산(GDP)의 약 3.2%에 해당한다.[16] 이 비용을 5개 산업 부문으로 나누면 다음과 같다.

산업 부문경제적 손실 (1998년 기준)
사회기반시설226억달러
생산 및 제조176억달러
운송297억달러
정부201억달러
공공요금479억달러



녹은 교량 사고의 가장 흔한 원인 중 하나이다. 녹은 철의 원래 부피보다 훨씬 커지기 때문에, 녹이 쌓이면 주변 구조물을 밀어내어 파손을 일으킨다. 1983년 미아누스 강 교량 붕괴 사고는 지지 베어링이 내부적으로 녹슬어 도로 슬래브의 한쪽 모서리가 지지대에서 떨어져 나가면서 발생했다. 이 사고로 당시 도로 위에 있던 운전자 3명이 사망했다. 미국 국가교통안전위원회(NTSB) 조사 결과, 도로 재포장 작업으로 인해 배수구가 막혀 빗물이 지지대에 스며든 것이 원인으로 밝혀졌다. 1967년 웨스트버지니아 주에서 발생한 실버 브리지 붕괴 사고 역시 녹이 주요 원인이었다. 이 사고로 강철 현수교가 1분 만에 무너져 다리 위에 있던 46명이 사망했다.

오하이오 측에서 본 무너진 실버 브리지


콘크리트 속 철근의 부식은 콘크리트 파손을 유발하여 심각한 구조적 문제를 일으킬 수 있다. 이는 철근 콘크리트 교량에서 가장 흔하게 발생하는 고장 유형 중 하나이다. 반전지 전위 측정 장비를 사용하면 콘크리트 구조물이 완전히 파손되기 전에 부식 가능성이 있는 지점을 미리 발견할 수 있다.

20~30년 전까지 아연 도금 강관은 단독 및 다가구 주택, 상업 및 공공 건물에서 식수 공급 시스템에 널리 사용되었다. 그러나 현재 이러한 시스템은 보호 아연이 모두 소모되어 내부 부식이 발생하고 있으며, 이로 인해 수질 저하와 파이프 파손이 발생하고 있다.[18] 보험 업계는 파이프 파손으로 인한 배상 청구 증가에 대비하고 있으며, 주택 소유자, 콘도 거주자 및 공공 기반 시설에 미치는 경제적 영향은 220억달러로 추산된다.

4. 2. 안전 문제

녹은 교량 사고의 흔한 원인 중 하나이다. 녹은 원래 철의 질량보다 부피가 훨씬 커서 쌓이면 인접한 부품을 밀어내어 파손을 일으킬 수 있다. 이는 1983년 미아누스 강 교량 붕괴의 원인이었는데, 지지대 베어링이 내부적으로 녹슬어 도로 슬래브의 한쪽 모서리가 지지대에서 떨어져 나갔다. 당시 도로에 있던 운전자 3명이 슬래브가 아래 강으로 떨어지면서 사망했다. 이후 미국 국가교통안전위원회(NTSB) 조사에 따르면 도로 재포장을 위해 도로의 배수구가 막혔으며, 막히지 않은 것으로 나타나 유출수가 지지 행거에 침투했다.[40] 1967년 웨스트버지니아에서 발생한 실버 브리지 참사에서도 녹이 중요한 요인이었다. 당시 강철 현수교가 1분 만에 붕괴되어 다리 위에 있던 46명의 운전자와 승객이 사망했다.[40]

콘크리트로 덮인 강철과 철의 부식은 콘크리트가 부서져 심각한 구조적 문제를 일으킬 수 있다. 이는 철근 콘크리트 교량의 가장 일반적인 고장 모드 중 하나이다. 반전지 전위를 기반으로 하는 측정 장비는 콘크리트 구조물이 완전히 파손되기 전에 잠재적인 부식 지점을 감지할 수 있다.[40]

4. 3. 환경 문제

부식은 중금속 유출, 토양 오염, 수질 오염 등을 유발할 수 있다.

녹은 교량 사고의 가장 흔한 원인 중 하나이다. 녹은 원래 철의 질량보다 훨씬 더 큰 부피를 차지하기 때문에, 축적되면 인접한 부품을 밀어내어 파손을 일으킬 수 있다. 이는 1983년 미아누스 강 교량 붕괴의 원인이기도 했는데, 지지대 베어링이 내부적으로 부식되어 도로 슬래브의 한쪽 모서리가 지지대에서 떨어져 나갔다. 당시 도로 위에 있던 운전자 3명이 슬래브가 강으로 떨어지면서 사망했다. 이후 미국 국가교통안전위원회(NTSB) 조사 결과 도로의 배수구가 도로 재포장으로 인해 막힌 채로 방치되었고, 그 결과 빗물이 지지대 행어에 스며들었음이 밝혀졌다. 1967년 웨스트버지니아에서 발생한 실버 브리지 참사에서도 녹이 중요한 요인이었다. 당시 강철 현수교가 1분 만에 붕괴되어 당시 다리 위에 있던 운전자와 승객 46명이 사망했다.

마찬가지로 콘크리트로 덮인 강철과 철의 부식은 콘크리트가 박리되게 하여 심각한 구조적 문제를 일으킬 수 있다. 이는 철근 콘크리트 교량의 가장 흔한 파손 방식 중 하나이다. 반쪽 전위를 기반으로 한 측정 장비를 사용하면 콘크리트 구조물이 완전히 파손되기 전에 잠재적인 부식 지점을 감지할 수 있다.

20~30년 전까지 아연 도금 강철 파이프는 단독 및 다가구 주택뿐만 아니라 상업 및 공공 건설의 식수 시스템에 광범위하게 사용되었다. 오늘날 이러한 시스템은 오래전에 보호 아연을 소모하고 내부적으로 부식되어 수질 저하 및 파이프 파손을 초래하고 있다.[18]

5. 금속의 방식 방법

금속의 방식(防蝕, corrosion protection)은 금속이 부식되는 것을 막거나 늦추기 위한 여러 가지 방법을 말한다.


  • 비활성 금속 사용: 알루미늄처럼 산화물 보호층이 형성되어 물이나 산소의 침입을 막는 금속을 사용한다. 스테인리스강은 크롬(Cr)이 산화물 보호층(Cr₂O₃)을 만들어 철보다 녹이 덜 슨다.
  • 방식 피막 형성: 금속 표면에 내식성 피막을 인위적으로 만든다.
  • 배리어형 피막: 양철(철에 주석 도금), 법랑, 페인트, 플라스틱 피복 등이 있다. 부식되기 쉬운 금속을 내식성 있는 금속으로 덮는다.
  • 다공질형 산화 피막: 알마이트가 대표적이다. 금속을 양극 산화하여 표면에 두꺼운 산화 피막층을 만든다.
  • 희생 양극형 피막: 토탄(철에 아연 도금)이 대표적이다. 부식되기 쉬운 금속보다 이온화 경향이 큰 금속을 사용하여 대신 부식되게 한다.
  • 전기 방식법:
  • 음극 방식법: 알루미늄, 아연, 마그네슘 등 이온화 경향이 큰 금속(희생 양극)을 연결하여 대신 부식시킨다.
  • 외부 전원 방식: 외부 전원을 연결하여 전류를 흐르게 해 부식을 막는다.
  • 건조 공기 공급: 현수교 케이블에 건조한 공기를 순환시켜 부식을 막는다.
  • 방식제 사용: 방청유, 방청제 등을 사용한다.
  • 표면 처리: 도금, 도색, 에나멜 도포 등으로 부식성 환경과 금속 사이에 장벽을 만든다.
  • 제어 투수 거푸집: 콘크리트 타설 시 거푸집을 사용하여 철근 부식을 막는다.


일부 금속은 다른 금속보다 부식에 강하다. 갈바니 부식 계열을 참고하여 금속을 선택할 수 있다.[5] 금이나 백금은 부식 생성물이 자연적으로 분해되기 때문에 오랫동안 가치가 있었다.

아연, 마그네슘, 카드뮴 등은 부식이 느리게 진행된다. 흑연은 산화될 때 많은 에너지를 방출하지만, 반응 속도가 느려 부식에 강하다.

높은 응력을 받는 강재는 응력 부식으로 인해 성능이 저하될 수 있다.[40]

고온 부식은 금속이 뜨거운 대기에 노출될 때 발생한다. 스테인리스강에 형성되는 산화물은 보호층 역할을 할 수 있다.[5]

전기화학 부식은 두 종류의 금속이 접촉하고 전해질에 잠길 때 발생한다. 갈바니 쌍에서 더 활동적인 금속(양극)이 빠르게 부식되고, 덜 활동적인 금속(음극)은 느리게 부식된다. 희생 양극을 사용하여 방지할 수 있다.[4]

점 부식은 작은 구멍이나 공동이 생기는 국부적인 부식이다. 감지하기 어렵고, 금속을 관통하여 파손을 유발할 수 있다.[10]

304계 스테인리스강 표면의 일반적인 미세구조


과민화된 금속 미세구조. 입계가 더 넓어진 것을 보여줌


스테인리스강은 용접 및 열처리 시 결정립계에 크롬 카바이드가 형성되어 입계 부식이 발생할 수 있다.

해수 담수화 플랜트의 열교환기에서 튜브와 튜브 시트(둘 다 316형 스테인리스강) 사이의 틈새 부식


틈새 부식은 밀폐된 공간에서 발생하는 국부적인 부식이다.

미국 군대는 헬리콥터와 같은 장비를 수축 포장(shrink-wrap)하여 부식으로부터 보호하고, 이를 통해 수백만 달러를 절약하고 있다

5. 1. 비활성 금속 사용

Passivation영어이라고도 하는 부동태화는 금속 표면에 얇은 부식 생성물 막, 즉 부동태 피막이 자발적으로 형성되어 추가적인 산화를 막는 현상을 말한다. 알루미늄, 스테인리스강 및 합금에서 전형적인 부동태 피막의 두께는 10나노미터 이내이다. 부동태 피막은 가열에 의해 형성되는 마이크로미터 두께 범위의 산화물 층과 다르며, 제거되거나 손상되더라도 다시 형성되는 장점이 있다.[5] 알루미늄, 스테인리스강, 티타늄, 실리콘과 같은 재료는 대기, 물, 토양과 같은 자연 환경에서 중간 pH에서 부동태화가 잘 일어난다.

이러한 부동태 피막의 형성을 통해 부식에 강한 금속을 사용하는 것이 비활성 금속을 사용하는 방법이다. 예를 들어 스테인리스강은 포함된 크롬(Cr)이 강력한 산화물 배리어층(Cr₂O₃)을 형성하여 철에 비해 녹이 슬기 어려운 성질을 가진다.

5. 2. 방식 피막 형성

인위적으로 내식성이 강한 피막을 형성하여 금속의 부식을 방지하는 방법이다. 방식 피막의 종류는 다음과 같다.

  • 배리어형 피막: 양철(철의 주석 도금), 법랑, 페인트 도장, 플라스틱 피복 등이 있다. 부식하기 쉬운 금속 표면을 내식성이 있는 다른 금속층으로 완전히 덮어 내식성을 향상시킨다. 일반적으로 도금 가공(전착 도금 또는 용융 도금)으로 시행된다. 수지를 사용하는 경우도 있지만, 도금보다 금속면과의 접착성이 떨어지고 장식적인 요소가 크다.
  • 다공질형 산화 피막: 알마이트가 대표적이다. 전해액 조건을 조절한 액체 속에서 모재 금속을 양극 산화하여 표면에 두꺼운 산화 피막층(Al₂O₃; 수백 Å)을 형성하는 방법이다. 알마이트로 생성되는 산화 피막은 표면을 향해 많은 미세한 구멍(hole)을 가진 다공질층이 되는데, 이는 양극 산화 처리 시 흘렀던 전류의 통로가 남은 것이다. 대부분의 알마이트 처리는 양극 산화 처리 후 밀봉 처리를 하므로, 알마이트 제품의 표면에 구멍은 남아 있지 않다.[34] 알마이트 표면에 도장이 필요한 제품은 도장의 접착성 향상을 위해 밀봉 처리를 억제하기도 한다. 프라이팬의 불소수지 도장 등에 이용된다.
  • 희생 양극형 피막: 토탄(철의 아연 도금)이 대표적이다. 피팅 부식을 방지하는 방법으로, 모재보다 이온화 경향이 큰 금속을 사용하여 도금층이 우선적으로 부식되도록 하여 모재의 부식을 늦춘다. 철의 아연 도금(주로 용융 도금)이 사용되며, 철의 수명을 크게 늘릴 수 있다.[35] 희생 양극형 피막은 도금층이 두꺼울수록 모재의 수명을 연장할 수 있다. 습도가 높은 곳에서 다른 금속을 접합할 때 발생하는 이종 금속 접촉 부식을 주의해야 한다.[36][37]

5. 3. 전기 방식법

전기 방식법에는 '''음극 방식법'''('''카소드 방식법''', 영어: Cathodic protection, 약칭: CP)과 양극 방식법(아노드 방식법)이 있지만, 일반적으로 사용되는 것은 음극 방식법이다.

  • '''유전 양극 방식'''


물에 침지된 철 등의 표면에서는 국부적인 수많은 전지가 형성된다. 이때, 철은 전기적인 흐름으로 산화되어 부식된다. 여기서 알루미늄, 아연, 마그네슘과 같은 이온화 경향이 큰 금속을 철 등의 피방식체에 접속함으로써 갈바니 전지를 형성하고, 양극이 된 이온화 경향이 큰 금속으로 전자가 우선적으로 흘러 부식되고, 음극이 된 철이 보호된다.[38] 이 이온화 경향이 큰 금속을 '''희생 양극'''이라고 한다.

  • '''외부 전원 방식'''


외부 전원 방식
외부 전원 방식이란, 희생 양극과 피방식체 사이에 직류 전원을 설치하여, 항상 전류를 흘림으로써 이온화 경향과 관계없이 피방식체를 보호하는 방식이다.

5. 3. 1. 음극 방식법 (Cathodic Protection)

음극 방식(CP, Cathodic protection)은 금속 표면을 전기화학 전지의 음극으로 만들어 부식을 제어하는 기술이다. 음극 방식 시스템은 일반적으로 강철 파이프라인과 탱크, 강철 부두 말뚝, 선박 및 해양 석유 플랫폼을 보호하는 데 사용된다.[14]

선체에 부착된 희생 양극


효과적인 음극 방식을 위해서는 강철 표면의 전위를 더 음전위로 분극(밀어냄)시켜 금속 표면이 균일한 전위를 갖도록 해야 한다. 균일한 전위를 가지면 부식 반응의 구동력이 중단된다. 갈바닉 음극 방식 시스템의 경우, 양극 재료는 강철의 영향으로 부식되므로 결국 교체해야 한다. 분극은 양극과 음극 사이의 전극 전위 차이에 의해 구동되는 양극에서 음극으로의 전류 흐름에 의해 발생한다. 가장 일반적인 희생 양극 재료는 알루미늄, 아연, 마그네슘 및 관련 합금이다. 알루미늄은 용량이 가장 크고, 마그네슘은 구동 전압이 가장 높아 저항이 높은 곳에 사용된다. 아연은 범용이며 아연 도금의 기초이다.[14]

희생 양극에는 여러 가지 문제가 있다. 환경적 관점에서 보면, 해수를 포함한 환경으로 아연, 마그네슘, 알루미늄 및 카드뮴과 같은 중금속이 방출되는 문제가 있다. 실무적 관점에서 희생 양극 시스템은 외부전원식 음극방식(ICCP) 시스템과 같은 현대적인 음극 방식 시스템보다 정밀도가 떨어지는 것으로 간주된다. 필요한 방식 효과를 제공하는 능력은 잠수부에 의한 수중 검사를 통해 정기적으로 확인해야 한다. 또한, 수명이 유한하므로 희생 양극은 시간이 지남에 따라 정기적으로 교체해야 한다.[14]

대규모 구조물의 경우, 갈바닉 아노드는 경제적으로 충분한 전류를 공급하여 완전한 방식을 제공할 수 없다. 외부전류방식(ICCP) 시스템은 직류(DC) 전원(예: 방식정류기)에 연결된 아노드를 사용한다. ICCP 시스템의 아노드는 다양한 특수 재료로 된 관형 및 고체 막대 모양이다. 여기에는 고규소 주철, 흑연, 혼합 금속 산화물 또는 백금 도금 티타늄 또는 니오브 도금 막대 및 와이어가 포함된다.

5. 3. 2. 양극 방식법 (Anodic Protection)

양극 방식 보호(Anodic protection)는 보호할 구조물에 양극 전류를 인가하는 방법이다(음극 방식 보호와 반대).[34] 이 방법은 넓은 전위 범위에서 수동화(passivity) 현상을 나타내는 스테인리스강과 같이 적절히 작은 수동화 전류를 갖는 금속에 적합하다.[34] 황산 용액과 같은 부식성 환경에서 사용되며, 금속을 수동 상태로 유지함으로써 부식을 방지하는 전기화학적 부식 방지 방법이다.[34]

5. 4. 환경 제어

날씨, 염수, 산 또는 기타 열악한 환경에 노출된 금속 물체의 부식 손상을 늦추기 위해 다양한 처리 방법이 사용된다. 일부 보호되지 않은 금속 합금은 부식에 매우 취약하다. 예를 들어, 네오디뮴 자석에 사용되는 합금은 적절하게 처리되지 않으면 건조하고 온도가 안정적인 실내 환경에서도 박리되거나 가루로 부서질 수 있다.

; 비활성 금속

알루미늄과 같이 산화물 보호층이 물이나 산소의 내부 침입을 막는 금속을 비활성화 금속이라고 한다. 스테인리스강은 이 성질을 이용한 것으로, 스테인리스강에 포함된 크롬(Cr)은 강력한 산화물 보호층(Cr₂O₃)을 형성하여 철에 비해 녹이 슬기 어렵다.

; 방식 피막의 형성

인위적으로 내식성 피막을 형성하는 것은 금속 표면 처리에서 매우 일반적이다. 방식 피막은 다음과 같이 분류할 수 있다.

  • 배리어형 피막 - 양철(철의 주석 도금), 법랑, 페인트 도장, 플라스틱 피복
  • 다공질형 산화 피막 - 알마이트, 크로메이트
  • 희생 양극형 피막 - 토탄(철의 아연 도금)


:: 배리어형 피막

::: 부식되기 쉬운 금속 표면을 내식성이 있는 다른 금속층으로 완전히 덮어 내식성을 향상시킨다. 일반적으로 전착 도금 또는 용융 도금으로 시행된다(도금 항목 참조). 수지를 사용하는 경우도 있지만, 금속면과의 접착성이 '''도금'''보다 떨어지고, 장식적인 요소가 크다.

:: 다공질형 산화 피막

::: 알마이트로 알려진 알루미늄 표면 가공이 유명하다. 전해액 조건을 조절한 액체 속에서 모재 금속을 양극 산화하여 표면 근처에 두꺼운 산화 피막층(Al₂O₃; 수백 Å)을 형성하는 방법이다. 알마이트로 생성되는 산화 피막의 구조는 표면을 향해 많은 미세한 구멍(hole)을 가진 다공질층이 된다. 이 구멍은 양극 산화 처리 시 흘렀던 전류의 통로가 남은 것이다. 대부분의 알마이트 처리는 양극 산화 처리 후 밀봉 처리를 하므로, 알마이트 제품 표면에 구멍은 남아 있지 않다.[34] 알마이트 표면에 도장이 필요한 제품은 도장의 접착성 향상을 위해 일부러 밀봉 처리를 억제하며, 알마이트 표면에서 매우 강한 도장 접착성을 나타낸다. 프라이팬의 불소수지 도장 등에 이용된다.

::: 전착 도금은 음극에서 실시하지만, 알마이트화 처리는 양극에서 실시한다. 금속 도금의 석출은 환원 반응이며 알마이트는 산화 반응이기 때문이다.

:: 희생 양극형 피막

::: 피팅 부식을 방지하는 한 가지 방법이다. 도금에 의한 배리어형 피막에서 피막 두께보다 깊은 상처가 생기면, 모재가 대기에 노출되어 도금 금속과 모재 사이에서 전해 부식이 발생한다. 이때, 모재보다 이온화 경향이 큰 금속을 사용하면, 도금이 희생 전극(음극 방식법) 역할을 하여 우선적으로 도금층이 부식되므로 모재의 부식을 크게 늦출 수 있다. 이 목적으로 철의 아연 도금(주로 두꺼운 피막을 만들기 쉽고 위스커 발생이 없는 용융 도금)이 사용되며, 철의 수명을 크게 늘릴 수 있다.[35]

::: 희생 양극형 피막은 도금층이 두꺼울수록 모재의 수명을 연장할 수 있다. 희생 양극형 피막이 오랫동안 희생 전극(음극 방식법)으로 작용하기 때문이다. 이 현상은 피막뿐만 아니라, 나사나 금속판 등의 사이에서도 발생하므로, 습도가 높은 곳에서 다른 금속을 접합할 때는 주의해야 한다. 이때 발생하는 금속간의 부식을 이종 금속 접촉 부식이라고 한다.[36][37] 주로 나사 측의 이온화 경향을 낮추거나, 이온화 경향이 가까운 금속을 사용하여 대책을 세운다.

; 전기 방식법

전기 방식법에는 '''음극 방식법'''('''카소드 방식법''', 영어: Cathodic protection, 약칭: CP)과 양극 방식법(아노드 방식법)이 있지만, 일반적으로 음극 방식법이 사용된다.

:: 유전 양극 방식

::: 물에 담긴 철 등의 표면에서는 국부적인 수많은 전지가 형성된다. 이때, 철은 전기적인 흐름으로 산화되어 부식된다. 알루미늄, 아연, 마그네슘과 같이 이온화 경향이 큰 금속을 철 등의 피방식체에 접속하면 갈바니 전지를 형성하고, 양극이 된 이온화 경향이 큰 금속으로 전자가 우선적으로 흘러 부식되고, 음극이 된 철이 보호된다.[38] 이 이온화 경향이 큰 금속을 '''희생 양극'''이라고 한다.

:: 외부 전원 방식

::

::: 외부 전원 방식은 희생 양극과 피방식체 사이에 직류 전원을 설치하여 항상 전류를 흘려, 이온화 경향과 관계없이 피방식체를 보호하는 방식이다.

5. 4. 1. 건조 공기 공급

현수교의 메인 케이블은 녹슬지 않도록 케이블 송기 건조 시스템을 사용하는 곳이 있다. 이 방식은 명석해협대교가 처음 도입하고, 그 후 많은 다리에 도입되었다.[39]

5. 4. 2. 방식제 사용

방청유, 방청제, 기화성 방청제 등을 사용하여 부식을 억제한다. 주로 방청 필름이나 폴리에틸렌 필름 등의 배리어성이 있는 포장재에 금속과 함께 넣어 사용한다. 방청유(기화성이 없는)는 직접 금속에 도포해야 한다.[39]

5. 5. 표면 처리

도금, 도색, 에나멜 도포는 가장 일반적인 부식 방지 처리 방법이다.[5] 이러한 방법들은 부식성 환경과 구조 재료 사이에 부식에 강한 물질의 장벽을 제공하여 부식을 막는다. 미관상 및 제조상의 문제 외에도, 기계적 유연성 대 마모 및 고온에 대한 저항성 간의 상충 관계가 있을 수 있다. 도금은 일반적으로 작은 부분에서만 손상되지만, 도금이 기판보다 더 귀금속이라면(예: 강철 위의 크롬), 갈바니 전지가 발생하여 노출된 영역이 도금되지 않은 표면보다 훨씬 더 빠르게 부식된다. 이러한 이유로, 아연이나 카드뮴과 같은 활성 금속으로 도금하는 것이 종종 현명하다. 아연 도금이 충분히 두껍지 않으면 표면이 녹이 슬어 보기 흉해진다. 설계 수명은 금속 코팅 두께와 직접적인 관계가 있다.

아연도금 표면


전철화된 철도 노선의 부식된 강철 구조물


롤러 또는 브러시로 도색하는 것은 좁은 공간에 더 적합하며, 스프레이는 강철 데크 및 해안가와 같이 넓은 도장 면적에 더 적합하다. 유연한 폴리우레탄 코팅은 고내구성의 미끄럼 방지 막으로 부식 방지 밀봉을 제공할 수 있다. 도색 코팅은 상대적으로 적용이 용이하고 건조 시간이 빠르지만 온도와 습도에 따라 건조 시간이 달라질 수 있다.

알루미늄 합금은 종종 양극 산화 처리를 거친다. 용액 내 전기화학적 조건을 신중하게 조정하여 금속의 산화 피막에 균일한 기공(몇 나노미터 너비)이 나타나도록 한다. 이러한 기공을 통해 산화 피막이 수동 피막화 조건보다 훨씬 두껍게 성장할 수 있다. 처리가 끝나면 기공이 봉합되어 평소보다 단단한 표면층이 형성된다. 이 코팅이 긁히면 일반적인 수동 피막화 과정이 손상된 부위를 보호한다.

이 등반 하강기는 노란색 마감으로 양극산화 처리되었습니다.


양극산화는 풍화와 부식에 매우 강하기 때문에 건물 외벽 및 표면이 자주 자연 환경에 노출되는 다른 영역에 일반적으로 사용된다. 내구성이 있지만 자주 청소해야 한다. 청소하지 않고 방치하면 패널 가장자리 얼룩이 자연스럽게 발생한다. 양극산화는 더 활성적인 양극을 접촉시켜 양극을 음극으로 변환하는 과정이다.

5. 6. 제어 투수 거푸집 (Controlled Permeability Formwork)

제어 투수 거푸집(CPF, Controlled Permeability Formwork)은 콘크리트 타설 시 피복 두께의 내구성을 자연적으로 향상시켜 철근의 부식을 방지하는 방법이다. CPF는 탄산화, 염화물, 서리, 마모의 영향에 대처하기 위해 다양한 환경에서 사용되어 왔다.

6. 비금속 재료의 부식

부식 생성물은 화학적으로 제거할 수 있다. 예를 들어, 인산 형태의 해군 젤리는 철 도구나 표면에 녹을 제거하기 위해 사용된다. 그러나 부식 제거를 전해연마와 혼동해서는 안 된다. 전해연마는 매끄러운 표면을 만들기 위해 기본 금속의 일부 층을 제거하는 과정이다.

유리 부식

6. 1. 세라믹 부식

대부분의 세라믹 소재는 부식에 거의 완전히 면역이다. 세라믹 소재를 구성하는 강력한 화학 결합은 구조 내에 매우 적은 자유 화학 에너지를 남긴다. 따라서 이미 부식된 것으로 생각할 수도 있다. 부식이 발생하는 경우, 전기화학적 과정이라기보다는 대부분 소재의 단순한 용해 또는 화학 반응이다. 세라믹의 부식 방지의 일반적인 예로는 소다석회 유리에 첨가되는 석회가 있다. 석회는 순수한 규산나트륨만큼 용해되지 않지만, 일반 유리는 습기에 노출되면 아주 미세한 결함을 형성한다. 취성으로 인해 이러한 결함은 상온에서 처음 몇 시간 동안 유리 물체의 강도를 극적으로 감소시킨다.

6. 2. 고분자 부식

고분자 분해는 여러 가지 복잡하고 종종 제대로 이해되지 않은 물리화학적 과정을 포함한다. 이러한 과정들은 여기서 논의된 다른 과정들과 현저히 다르기 때문에, "부식"이라는 용어는 느슨한 의미로만 적용된다. 고분자의 높은 분자량 때문에, 주어진 질량의 고분자를 다른 물질과 섞어 얻을 수 있는 엔트로피의 증가는 매우 적어, 일반적으로 용해시키기가 매우 어렵다. 용해는 일부 고분자 응용 분야에서 문제가 되지만, 이를 방지하는 설계는 비교적 간단하다.

더 일반적이고 관련된 문제는 "팽윤"인데, 작은 분자가 구조에 침투하여 강도와 강성을 감소시키고 체적 변화를 일으킨다. 반대로, 많은 고분자(특히 유연한 비닐)는 의도적으로 가소제로 팽윤되는데, 이 가소제는 구조에서 용출되어 취성 또는 기타 바람직하지 않은 변화를 일으킬 수 있다.

그러나 가장 일반적인 분해 형태는 고분자 사슬 길이의 감소이다. 고분자 사슬을 절단하는 메커니즘은 DNA에 미치는 영향 때문에 생물학자들에게 친숙하다. 이온화 방사선(가장 일반적으로 자외선), 유리 라디칼 및 산화제(예: 산소, 오존, 염소) 등이 있다. 오존 크랙은 예를 들어 천연 고무에 영향을 미치는 잘 알려진 문제이다. 플라스틱 첨가제는 이러한 과정을 매우 효과적으로 늦출 수 있으며, UV 흡수 안료(예: 이산화티타늄 또는 카본 블랙)만큼 간단할 수 있다. 비닐 쇼핑백은 종종 이러한 첨가제를 포함하지 않아 초미세 입자의 쓰레기로 더 쉽게 분해된다.

오존 크랙이 발생한 천연 고무 튜브

6. 3. 유리 부식

유리는 내부식성이 매우 높아 의약품을 수용액 형태로 보존하는 제약 산업에서 주로 포장재로 사용된다.[19] 또한 화학적으로 강한 액체나 기체에도 강하다.

유리병의 질병은 수용액 속 규산염 유리의 부식을 말한다. 이는 확산-제어되는 용출(이온 교환)과 유리 네트워크의 가수분해적 용해, 두 가지 방식으로 일어난다.[20] 두 방식 모두 접촉 용액의 pH에 큰 영향을 받는다. 이온 교환 속도는 pH에 따라 10−0.5pH로 줄고, 가수분해적 용해 속도는 pH에 따라 100.5pH로 늘어난다.[21]

유리의 부식 속도는 원소의 정규화된 부식 속도 (g/cm2·d)로 나타내며, 다음 식으로 계산한다.

:\mathrm{NR}_i = \frac{M_i}{Sf_it}.

  • : 물에 방출된 총 종의 양 (g)
  • : 물과 접촉하는 표면적 (cm2)
  • : 접촉 시간 (일)
  • : 유리 내 원소의 중량 분율 함량


전체 부식 속도는 용출과 용해, 두 가지의 합으로 나타낸다. ().

  • 확산 제어 용출 (이온 교환): 부식 초기 단계에 주로 나타나며, 용액의 히드로늄(H3O+) 이온이 유리 속 알칼리 이온과 교환된다. 유리 표면 근처는 이온이 선택적으로 고갈되고, 부식 속도는 노출 시간의 역 제곱근에 비례한다. 양이온의 확산 제어 정규화 용출 속도(g/cm2·d)는 다음과 같다.


:\mathrm{NR}x_i = 2\rho \sqrt{\frac{D_i}{\pi t}},

  • : 시간
  • : 번째 양이온의 유효 확산 계수(cm2/d) (접촉하는 물의 pH에 따라 로 변함)
  • : 유리의 밀도(g/cm3)

  • 유리 네트워크 용해: 부식 후기 단계에 주로 나타나며, 희석 용액에서 시간에 관계없이 일정한 속도로 이온을 방출한다(g/cm2·d).


:\mathrm{NR}h = \rho r_h ,

  • : 유리의 정상 상태 가수분해(용해) 속도(cm/d).


폐쇄 시스템에서는 수용액의 양성자 소모로 pH가 높아져 가수분해가 빠르게 진행된다.[22] 그러나 실리카로 용액이 포화되면 가수분해가 억제되고, 유리는 다시 이온 교환, 즉 확산 제어 부식으로 돌아간다.

일반적인 자연 조건에서 규산염 유리의 정규화된 부식 속도는 10−7~10−5 g/(cm2·d) 정도로 매우 낮다. 이는 규산염 유리를 위험 폐기물 및 핵 폐기물 고정에 적합하게 한다.



유리의 부식(화학적 내구성)은 중성, 염기성, 산성 환경, 모의 환경 조건, 모의 체액, 고온 및 고압[24] 등 다양한 조건에서 측정되며, 여러 표준 절차가 있다.

ISO 719[25]는 중성 조건에서 수용성 염기성 화합물 추출 시험을 설명한다. 300~500 μm 크기의 유리 입자 2g을 98 °C의 2급 탈이온수 50mL에 60분 동안 보관 후, 용액 25mL를 0.01 mol/L HCl 용액으로 적정하여 중화에 필요한 HCl 양으로 등급을 분류한다.

추출된 염기성 산화물을 중화하는 데 필요한 0.01M HCl의 양, mL추출된 Na2O
당량, μg		가수분해
등급
< 0.1< 311
0.1-0.231-622
0.2-0.8562-2643
0.85-2.0264-6204
2.0-3.5620-10855
> 3.5> 1085> 5



이 시험은 알칼리 성분이 부족하거나 추출되지 않지만 물에 부식되는 유리(석영 유리, B2O3 유리, P2O5 유리 등)에는 적합하지 않다.

일반 유리는 가수분해 등급으로 구분된다.


  • 가수분해 등급 1 (Type I): 중성 유리라고도 하며, 붕규산 유리(듀란, 파이렉스, Fiolax 등)가 있다. 산화붕소, 산화알루미늄, 알칼리토금속 산화물을 포함하며, 내열 충격성과 가수분해 저항성이 높다. 알칼리 함량이 적어 산성 및 중성 용액에 대한 내화학성이 높다.
  • 가수분해 등급 2 (Type II): 주로 표면 처리된 규산나트륨 유리로, 가수분해 저항성이 높다. 알칼리 및 알칼리토금속 산화물을 함유하고, 주로 산화나트륨과 산화칼슘을 함유하는 규산염 유리이다.
  • 가수분해 등급 3 (Type III): 보통 규산나트륨 유리를 포함하며, Type 1 유리보다 평균 2배 낮은 가수분해 저항성을 갖는다.


산 등급 DIN 12116과 알칼리 등급 DIN 52322(ISO 695)는 가수분해 등급 DIN 12111(ISO 719)과 다르다.

7. 미생물 부식 (Microbial Corrosion)

미생물 부식 또는 미생물 영향 부식(Microbial Influenced Corrosion, MIC)은 화학합성생물을 포함한 미생물에 의해 발생하거나 촉진되는 부식이다. 이는 산소 유무와 관계없이 금속 및 비금속 재료 모두에 적용될 수 있다. 황산염 환원 박테리아는 산소가 없는 환경(혐기성)에서 활동하며, 황화수소를 생성하여 황화물 응력균열을 일으킨다. 산소가 있는 환경(호기성)에서는 일부 박테리아가 철을 산화시켜 산화철 및 수산화철을 생성하고, 다른 박테리아는 황을 산화시켜 황산을 생성하여 생물 유래 황화물 부식을 일으킨다. 이러한 부식 생성물 침전은 농도 전지를 형성하여 국부 부식을 초래할 수 있다.

가속 저수 부식(Accelerated Low Water Corrosion, ALWC)은 저조선 부근 해수 중 강철 말뚝에 영향을 미치는 특히 공격적인 형태의 MIC이다. ALWC는 산으로 처리했을 때 황화수소 냄새가 나는 주황색 슬러지가 특징이며, 부식 속도가 매우 빨라 설계 부식 허용량을 초과하여 강철 말뚝의 조기 파손을 유발할 수 있다.[12] 건설 당시 코팅 및 음극 방식이 설치된 말뚝은 ALWC에 영향을 받지 않는다. 보호되지 않은 말뚝의 경우, 영향을 받는 부위에 국부적으로 희생 양극을 설치하거나, 완전한 개조 희생 양극 시스템을 설치할 수 있다. 또한, 음극 방식을 사용하여 영향을 받는 부위를 처리할 수 있는데, 희생 양극을 사용하거나 불활성 양극에 전류를 가하여 석회질 침전물을 생성함으로써 금속을 추가 공격으로부터 보호할 수 있다.

생체 유래 물질에 세균이나 진균(특히 곰팡이류)이 달라붙어 해당 물질을 소화 흡수하여 침식하는 상태를 부식이라고 부르기도 한다. 생물학적 부식과 그 외의 것을 구분하여 "부식", "부식(腐蝕)"으로 표기하기도 한다. 세균이나 진균 증식으로 인해 외관이나 구조가 손상되며, 일반적으로 외부에 분비된 효소에 의해 생체 유래 물질이 소화 분해된다.

생물학적 부식을 방지하기 위해 살균 처리를 정기적으로 실시해야 한다.

8. 한국의 부식 문제와 대응

한국은 삼면이 바다로 둘러싸여 있고, 조선, 해양 플랜트, 석유화학 등 중화학 공업이 발달하여 부식 문제가 특히 중요하다. 해양 환경에서는 염분, 습도, 온도 변화 등이 부식을 가속화하며, 산업 시설에서는 다양한 화학 물질과 고온 환경이 부식 문제를 야기한다.

8. 1. 한국의 부식 피해 사례

주어진 원본 소스에는 "한국의 부식 피해 사례"에 대한 내용이 직접적으로 언급되지 않았습니다. 따라서 해당 섹션에 포함될 내용은 없습니다.

8. 2. 한국의 부식 방지 노력

주어진 자료에는 한국의 부식 방지 노력에 대한 내용이 없다. 따라서 이 섹션에는 내용을 작성할 수 없다.

참조

[1] 웹사이트 Corrosion {{!}} Oxidation, Electrochemical, Rusting {{!}} Britannica https://www.britanni[...] 2023-08-08
[2] 서적 Principles and prevention of corrosion Macmillan Pub. Co. ; Collier Macmillan Canada ; Maxwell Macmillan International Pub. Group 1991
[3] 논문 Ingestion of Caustic Substances 2020
[4] 웹사이트 Statistical study on the corrosion of mild steel in saline mediums https://www.academia[...]
[5] 웹사이트 Methods of Protecting Against Corrosion http://www.pipingtec[...] Piping Technology & Products 2012-01-31
[6] 논문 Direct Evidence of the Electronic Conduction of the Passive Film on Iron by EC-STM https://iopscience.i[...] 2003
[7] 논문 Electronic barriers in the iron oxide film govern its passivity and redox behavior: Effect of electrode potential and solution pH https://linkinghub.e[...] 2006-10-01
[8] 논문 In situ studies of metal passive films https://linkinghub.e[...] 2006-06-01
[9] 논문 The iron passive film breakdown in chloride media may be mediated by transient chloride-induced surface states located within the band gap https://linkinghub.e[...] 2006-04-01
[10] 웹사이트 Different Types of Corrosion: Pitting Corrosion - Causes and Prevention https://www.corrosio[...] WebCorr Corrosion Consulting Services 2022-09-13
[11] 웹사이트 The effect of sulphuric acid on storage tanks https://www.sulphuri[...] 2019-10-27
[12] 서적 Management of Accelerated Low Water Corrosion in Steel Maritime Structures 2005
[13] 논문 Inhibiting mild steel corrosion from sulfate-reducing bacteria using antimicrobial-producing biofilms in Three-Mile-Island process water
[14] 웹사이트 The sacrificial anode: what is it? When should you replace https://www.hydrosol[...] Hydro Solution 2022-09-13
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