• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.96-96
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• 2018

금속재료 중 알루미늄(Al)은 일반적으로 많이 사용되는 철강재에 비해 그 비중이 약 $1/3(2.7g/cm^3)$인 경량이고 열전도율이 약 3배($196kcal/^{\circ}C$, $20^{\circ}C$)로 높은 특성 등을 갖고 있다. 또한 대량생산에 의한 경제성을 가지기 때문에 건축 구조재, 전기 및 가전 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 위와 같은 특성으로 인해 열교환기의 종류에서 응축기(Condenser) 및 증발기(Evaporator)는 알루미늄(Al)을 널리 사용하고 있다. 하지만 단일 응축기 부품에도 이종 알루미늄 소재가 사용됨에 따라 갈바닉 부식이 발생할 수 있다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 현재 상용되고 있는 열교환기 중 응축기에서의 이종 알루미늄 재료로 인해 나타나는 갈바닉 부식 특성을 관찰-분석-연구 하였다. 본 연구에 사용된 알루미늄 재료는 현재 응축기 재료 중에서 각각 Tube와 Fin으로 널리 상용되고 있는 Al 1100과 Al 3003을 사용하였다. 표면 모폴로지는 SEM을 통해 관찰하였고 EDS를 통해 조성원소를 분석하였다. 또한 내식성 평가를 위해 5% NaCl 환경에서의 SST(Salt spray test, 염수분무시험) 시험과 3% NaCl 용액 내 자연침지 시험 및 탈기된 3% NaCl 용액 내 전기화학적 동전위 양극 분극 시험을 진행하였으며 더불어 갈바닉 부식 시험에 따른 혼합 전위 측정 및 외관 관찰을 하였다. 각 재료는 실험에 대해 동일한 표면적을 노출시켜 시험하였다. 5% NaCl 환경에서의 염수분무 시험 결과 Fin(Al 3003)의 경우에는 Tube(Al 1100) 보다 빠른 부식거동을 보이며 국부적인 공식부식(Pitting corrosion)이 촉진되었다. Tube(Al 1100)의 경우에는 치밀한 Al2O3 형성과 부식에 따른 Al(OH)3를 생성함에 따라 Fin(Al 3003)에 비해 느린 부식거동을 보였다. 3% NaCl 용액 내 자연 침지 및 전위 측정 결과 초기 전위는 Fin(Al 3003, 약 -0.85V/SCE)이 Tube(Al 1100, 약 -1.05V/SCE)에 비해 더 높은 값을 가지며 약 72시간 이후 Tube(Al 1100) 시편이 더 안정적인 전위 값을 나타냈다. 이는 안정적인 Al(OH)3 피막 형성에 기인한 것으로 사료된다. 탈기된 3% NaCl 용액 내 전기화학적 동전위 양극 분극 시험 결과 Fin(Al 3003) 시편에서 더 귀한 부식 전위 값을 나타냈지만 부식 전류는 더 낮은 값을 나타냈다. 상기 시험 결과를 바탕으로 Fin-Tube 간 장기간 접촉 시에는 갈바닉 부식이 발생할 수 있을 것으로 사료된다. 갈바닉 부식 시험 결과 초기 혼합 전위는 약 -1.05 V/SCE를 나타냈으며 약 288시간 경과 후 약 -0.85 V/SCE 값을 나타냈다. 이는 자연 전위 측정 및 동전위 양극 분극 시험에서의 부식 전위 값에서 알 수 있듯이 더 비한 전위인 Tube(Al 1100) 시편이 Fin(Al 3003) 시편에 대해 희생양극적(Sacrificial anode)인 역할을 한 것을 확인할 수 있었다. 또한 갈바닉 부식 전위 측정 간 외관 관찰에서도 Tube(Al 1100) 시편은 빠르게 흑변 하는 것을 확인할 수 있었으며 Fin(Al 3003) 시편은 침지 300시간 이후에도 초기와 유사한 표면 상태 및 광택을 유지하였다. 이상의 SST 시험, 자연 침지 시험, 전기화학적 양극 분극 시험 및 갈바닉 부식 시험 결과를 바탕으로 단일 부품 내 이종 알루미늄 소재 간 접촉 및 그에 따른 갈바닉 부식 발생을 확인할 수 있었다. 따라서 동종 성분이라고 할지라도 단일 부품 제작 시에는 그 사용 환경에 따라 이종 금속 재료의 사용에 대한 재고가 필요할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.84-92
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• 2010

현재 가동 중인 몇몇 가압 경수로 원전 안전 1등급 설비의 이종금속 용접부는 일차수응력부식균열(PWSCC : Primary Stress Corrosion Cracking) 발생의 세가지 조건(민감 재질, 부식 환경, 인장응력)을 동시에 충족하고 있다. 즉, 이종금속 용접부는 PWSCC에 민감한 재질인 Alloy 600 계열 합금으로 제작 또는 용접되어 있으며 고온 수화학 부식 환경 하에 놓여있다. 아울러 오스테나이트 스테인리스 강의 예민화 예방을 위한 용접 후열처리 미실시로 높은 인장 용접 잔류응력이 작용하고 있다. 이러한 이종금속 용접부의 특성상 PWSCC가 발생할 잠재성이 있을 뿐만 아니라 국내외적으로 Alloy 600 계열 합금으로 제작 및 용접된 가압 경수로 원전 안전 1등급 설비의 이종금속 용접부에 실제 PWSCC가 발생된 사례들이 다수 보고되고 있다. 운전 환경 및 재질 변화 없이 PWSCC 발생을 예방하기 위해서는 인장 잔류응력을 이완시켜 낮은 인장 또는 압축 응력화하여야 한다. 이러한 인장 잔류응력 이완방법들로는 PWOL(Pre-emptive Weld Overlay), 레이저 피닝(Laser Peening), MSIP(Mechanical Stress Improvement Process), 워터 제트 피닝(Water Jet Peening), IHSI(Induction Heating Stress Improvement) 방법들이 있는데 공정 시간이 짧고 열 에너지 원이 필요 없으며 전체적인 소성 변형을 야기시키지 않는 레이저 피닝을 본 연구의 대상 방법으로 한다. 본 연구에서는 동적 유한요소 해석을 통해 용접 잔류응력을 이완시키는 레이저 피닝의 효과를 검증하고 용접 잔류응력에 미치는 레이저 피닝 변수의 영향을 고찰하고자 한다. 내부 보수용접이 수행된 경수로 원전 가압기 노즐 이종금속 용접부에 레이저 피닝을 적용한 경우에 대해 상용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 동적 유한요소해석을 수행한 결과, 고온 수화학 일차수와 접하는 Alloy 600 계열 합금 내면에서의 인장 잔류응력이 상당히 이완됨을 확인하였다. 또한, 최대충격 압력이 증가할수록, 충격압력 지속시간이 증가할수록, 레이저 스팟 직경이 증가할수록 내표면 인장 잔류응력 이완 정도는 감소하나 이완되는 영역의 깊이는 증가함을 알 수 있다. 또한, 레이저 피닝 방향이 잔류응력 이완에 미치는 영향은 미미함을 알 수 있다.

• Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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• v.15 no.2
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• pp.125-133
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• 2017

KAERI is conducting research on spent cladding hulls and additive metals to generate a solidification host matrix for the noble metal fission product waste in anode sludge from the electro-refining process to minimize the volume of waste that needs to be disposed of. In this study, alloy compositions Zr-17Cr, Zr-22Cr, and Zr-27Cr were prepared with or without eight noble metals representing fuel waste using induction melting. The microstructures of the resulting alloys were characterized and electrochemical corrosion tests were conducted to evaluate their corrosion characteristics. All the compositions had better corrosion characteristics than other Zr-based alloys that were evaluated for comparison. Analysis of the leach solution after the corrosion test of the Zr-22Cr-8NM specimen indicated that the noble metals were not leached during corrosion under 500 mV imposed voltage, which simulates a highly oxidizing disposal environment. The results of this study confirm that Zr-Cr based compositions will likely serve as chemically stable waste forms.

• Korean Journal of Environmental Agriculture
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• v.11 no.3
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• pp.243-252
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• 1992

This research was conducted to investigate the influence of kind and concentration of organic ligands such as humic (HA) or fulvic acid (FA) on the removal of Cu or Pb from the aqueous solution employing the principles in metal-ligand complexation. Increasing HA concentration enhanced the efficiency of Cu or Pb removal, but there existed upper critical concentrations capable of forming maximum HA-metal complex. which ranged 53-289 and 42-315mg/L for Cu and Pb, respectively. At these concentrations. efficiency of removal was 70 to 95 % for Pb, but 13 to 65 % for Cu. Amounts of Cu and Pb which complexed with 100mg HA were estimated to be 7.5 and 34.1mg, respectively. FA-metal complex forming reactions were fitted significantly to the empirical models of Freundlich for Cu and Langmuir for Pb. Fulvic acid precipitated nearly 100% of Pb in solution, but formed precipitates with Cu in only 13 to 29%. Comparing organic ligands. HA had a higher removal efficiency for Cu but FA had such for Pb. Metalligand complex formation was differed from kinds and concentrations of corresponding ligands and metals. Results demonstrated that this principle has a strong potential to be employed for treating heavy metals in aqueous solution.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.29 no.4
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• pp.348-355
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• 2023

Biodiesel is known as an environmentally friendly neutral fuel, and a policy of obligatory mixing of a certain ratio is implemented on land. In this study, to verify the feasibility of using biodiesel as a ship fuel, component analysis, metal corrosion test, and storage stability test were performed on the mixing ratios of 0 %, 5 %, 10 %, and 20 % of marine diesel and biodiesel. Component analysis evaluated a total of eight factors including density, kinematic viscosity and flash point according to ISO 8217:2017 standards and the reliability of biodiesel through metal corrosion tests and storage stability tests under atmosphere temperature and harsh conditions (60 ℃) for 180 days. Results demonstrate that component analysis satisfied the ISO 8217:2017 standard in all biodiesel mixing ratios. Furthermore, as the biodiesel mixing ratio increased, the kinematic viscosity, density, and acid value increased and the sulfur content decreased. Metal corrosion rarely occurred in the case of carbon steel, iron, aluminum, and nickel, whereas in the case of copper, corrosion occurred under the influence of oxygen-rich biodiesel under the harsh conditions (60 ℃) of 20 % biodiesel mixture. As for storage stability, discoloration, sludge formation, and fuel separation were not visually confirmed.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1999.07d
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• pp.1941-1946
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• 1999

본 연구는 우리 나라 물공급의 60% 이상을 담당하고 있는 한국 수자원 공사의 수자원 관리 설비의 방식에 관한 연구이다. 특히 수자원 관리 시설의 대부분이 철구조물로 외부에 노출되어 있거나, 해수와 담수에 동시에 접해있기도 하며 끊임없이 화학약품에 영향을 받고 있기도 하다 이러한 매우 열악한 환경 하에 있는 대부분의 설비 및 철구조물들은 부식이 쉽게 되어 부식으로 인한 시설관리 및 경제적 피해가 발생하게 된다. 수자원 공사는 여러 해 동안 설비 보전을 위해 부식에 관한 많은 연구들을 수행하고 있으며 그 중 도장을 통한 설비의 방식을 주로 시행하고 있으나 이런 도장 방식이 체계적으로 정리되어 있지 않고 또한 도장 방식의 수명이 길지 못하므로 주기적으로 재시공하여야 한다는 단점이 있다. 알루미늄 코팅 방식은 알루미늄이 철 보다 부식 전위가 낮아 부식이 잘 진행되어 철 구조물의 부식을 방지하는 희생 양극 특성이 있다. 그러나 알루미늄 도장의 경우 시공 단가가 비싼 단점이 있어 시공비를 줄이기 위하여 알루미늄 도장전에 철 구조물의 표면을 전처리하는 공정을 개선하여 총 시공비의 80%를 점하는 전처리 비용을 절감하여 경제적인 도장 방법을 조사하고자 하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.206-206
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• 2003

현재, 메탈의 내부식성 코팅막 제조에 사용되고 있는 크로메이트 기반 코팅제는 유독성 물질에 대한 환경 규제에 따라 조만간 사용이 금지 될 예정이다. 본 연구에서는 이러한 유독성 금속 내부식성 코팅제를 대체할 새로운 코팅 재료로 부식 억제제가 결합된 수용성 졸을 제조하고 그 특성을 보고하고자 한다 부식 억제제가 결합된 수용성 졸은 부분 가수 분해된 GPS((3-glycidoxypropyltriethoxysilane)에 Zirconiumoxychlorideoctahydrate 혹은 cerium nitrate를 일정 양 첨가하고 이온 교환수에 희석하여 제조하였다. 이 코팅 졸을 아연 도금 강판에 딥 코팅법으로 코팅한 후 상온에서 건조하고, 80~15$0^{\circ}C$에서 열처리하여 염수 분무 시험으로 백청 발생 정도를 관찰하여 내 부식성을 조사하였다. 코팅막의 두께는 수직으로 절단한 면을 전자 현미경으로 관찰하여 측정하였으며, 표면의 경도는 연필 경도계로 조사하였다. 또한 코팅막의 부식 전위는 전기화학적인 방법으로 분석되어 부식억제제의 종류에 따른 효과도 정량적으로 비교되었다.

• Journal of the Korea Concrete Institute
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• v.24 no.5
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• pp.613-621
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• 2012

Steel corrosion is one of the most critical deteriorations in concrete structures due to the problems associated with both durability and structural safety issues. For protection of steel against corrosion problems, researches to improve concrete durability and steel corrosion protection such as rebar coating by hot-dip galvanizing steel have been carried out. This study was performed to quantitatively evaluate anti-corrosion and structural performance of concrete structures reinforced with hot-dip galvanizing steel rebar. Preliminary tests for several metal coatings such as zinc, aluminum, and their alloy (Zn 45% + AL 55%) were performed. After evaluation of corrosive characteristics, Zn was selected for the coating material and the corrosion behaviors in Zn-coated steel were evaluated in various conditions. Furthermore, tensile and adhesive strengths were evaluated for the normal and the hot-dip galvanized steel. The crack patterns and structural behaviors of RC specimens with the normal and coated steel were investigated. Also, corrosion characteristics including corrosion in various coating metal and potential change in metal with notch were evaluated. Structural performances of tensile and adhesive strengths as well as RC beam behavior under flexural/shear loading were evaluated. The test and evaluation results showed that the applicability of hot-dip galvanized steel rebar can be used as corrosion resistant reinforcements for RC structures.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.11 no.6
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• pp.2306-2310
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• 2010

Corrosion is a complex series of oxidation/reduction reactions between at the water-metal surfaces and materials in which the water is stored or transported. With respect to the corrosion potential of drinking water, the primary concerns include the potential presence of toxic metals, such as lead and copper; deterioration and damage to the household plumbing, and aesthetic problems such as stained laundry, and bitter taste. This study was performed to evaluate the effects of corrosion inhibitors on corrosion rates, Fe and Cu release concentration in water distribution pipes. Decrease of corrosion rates were strongly related to phosphate corrosion inhibitors. Considering that typical corrosion processes consists of a series of electrochemical reaction at the metal surface in contact with water, corrosion rates were positively correlated with Fe release.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.28 no.5
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• pp.373-382
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• 2016

Painting or thermally sprayed metal coating is often used in corrosion protection of steel structures. In recently, duplex coating system which combines thermally sprayed metals with paint is selected as a new generic type of coatings on steel structures under the highly corrosive environments. In this study, the structural steel specimens were surface treated, thermally sprayed with zinc, zinc-15%aluminum alloy, aluminum and aluminum-5%magnesium alloy, and finally sealing or painted with acrylic urethane. And as a reference specimens, steel specimens were painted with acrylic urethane after surface treatment. Circular defects with 1.0, 3.0 and 5.0 mm in diameters and line defect with 2.0 mm width, which reach the steel substrate were created on all specimens. The specimens were exposed into an environmental testing chamber controlled by the ISO 20340, which is a laboratory cyclic accelerated exposure test condition of spraying/UV/low temperature, for up to 175 days. Based on the corrosion tests, corrosion deterioration from the initial defects were evaluated and weathering performance of the specimens are compared.