• 한국건축시공학회지
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• 제10권5호
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• pp.21-29
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• 2010

희생양극방식은 지하구조물이나 해양환경하에서 구조물의 방식공법으로 소개되어지고 있다. 1970년대 이후, 희생양극방식이 철근콘크리트 구조물에 적용되어지고 있다. 희생양극방식은 전세계적으로 1990년대 이후 그 유효성을 검증되었다. 그러나, 희생양극방식은 시공적이나 경제적인 약간의 문제점을 가지고 있다. 그 문제점을 해결하기 위하여 고 내구성 금속을 용사시키는 희생양극방식이 개발되었다. 양극재(아연, 알루미늄)를 금속용사로 도포하여 실험체를 제작한 후, 실험체의 부식전류를 측정하여 양극재의 방식성능을 확인하였다. 실험결과 철근 콘크리트 구조물을 대상으로 금속용사를 이용한 희생양극방식이 우수한 방식성능을 가지는 것을 알 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권6호
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• pp.510-515
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• 2016

최근 우리나라의 남해고속도로 상에 있는 해상 교량의 교각에서 부식이 발생하였다. 이 해상 교량의 부식 손상부위를 보수하기 위하여 희생양극식 전기방식을 설치하였다. 본 연구에서 소개한 해상교량의 경우, 구조물의 상부에서는 부식이 발생되지 않았기 때문에 해수에 의한 조수간만의 영향을 받는 간만대와 비말대 부분에만 희생양극식 전기방식을 설치하였다. 해상교량에 희생양극식 전기방식을 설치한 후 약 8년이 경과된 시점에서 희생양극식 전기방식의 성능을 검증하기 위하여 방식전류, 방식전위 및 복극량을 측정하였다. 전체 60개의 교각에 설치된 희생양극식 음극방식의 성능에 관한 실험 결과는 방식 양호(13개 교각), 부분 방식(27개 교각), 일시적 오류(7개 교각), 피복 들뜸(13개 교각)과 같이 4부분으로 분류하였다. 방식성능이 불량한 교각에 대해서는 양극의 추가 설치 및 Jacket 시공 등과 같은 추가적인 조치가 필요하다고 판단된다.

• 문화기술의 융합
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• 제5권4호
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• pp.367-371
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• 2019

본 연구에서는 해양성 기후조건에 있는 철도 레일의 부식으로 인한 선로장애를 최소화하고 레일의 부식을 저감시키기 위한 방식대책으로써 희생양극법을 제시하고 방식효과를 실험적으로 입증하였다. 또한 제안된 희생양극을 현장에 시험부설하여 26개월 이상 장기 레일부식모니터링 및 현장적용성을 검토하고 레일부식의 효과를 입증하였다. 셀로판테이프법을 이용한 부식상태 모니터링 결과, 현장시험부설 후 약 26개월이 경과된 현 시점에서의 희생양극의 외관상태는 양호하며, 레일복부와 희생양극의 용접부 이상 및 기타 특이사항은 발견되지 않았으나, 희생양극을 설치하지 않은 개소에서는 녹의 진전이 빠르게 진행되었다. 또한 희생양극의 적정 설치간격은 1.0~1.5m까지가 상대적으로 가장 안정적인 부식피막을 형성하는 것으로 조사되었다. 약 26개월의 모니터링 결과, 희생양극의 설치는 설치간격이 다소 넓더라도 해양성 기후조건에 있는 철도 레일의 전반적인 부식발생 수준을 안정화하는 데에 도움을 줄 수 있어 부식에 취약한 환경에 부설된 철도 레일에 적용이 가능할 것으로 분석되었다.

• 한국재료학회지
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• 제5권7호
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• pp.842-849
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• 1995

희생양극법에 의한 발전소 복수기 수실의 음극방식 효과를 수치해석을 이용하여 알아보았다. 복수기는 해수설비중의 하나로 여러 재질로 구성되어 있는데 방식을 하지 않은 경우 수실과 tubesheet와의 갈바닉 부식이 심하게 발생되며, 수실벽과 갈바닉 부식이 심하게 일어나는 부위에 희생양극을 부탁하면 많은 방식효과가 있음을 알 수 있었다. 수치해석 결과의 타당성 검토로서 model test를 행한 결과 수치해석 결과와 실험치가 잘 일치하였다

• 한국재료학회지
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• 제6권4호
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• pp.401-411
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• 1996

전기방식법중의 하나인 음극방식법은 많은 해수설비를 갖추고 있는 발전소에 적용되고 있는 설비지만 운용의 측면에서는 적절하지 못한 방식조건으로 많은 문제점이 노출되고 있다. 본 연구에서는 설비지만 운용의 측면에서는 적절하지 못한 방식조건으로 많은 문제점이 노출되고 있다. 본 연구에서는 해수설비중의 하나인 발전소 복수기의 음극방식설비를 해석 대상으로 하여 가장 많이 사용되는 희생양극 재질인 Zn 양극을 입구측 파이프, 수실벽 및 천장등 여러위치에 부착한 경우 전위분포 및 전류밀도분포를 구하여 최적방식조건을 찾아보았다. 또한 전류밀도값을 Faraday 법칙을 이용부식속도로 환산하여 galvanic 부식정도와 방식정도를 평가하였다. 그 결과 희생양극을 galvanic 부식이 심하게 일어날 것으로 예상되는 위치에 부착하면 방식효과가 가장 크게 나타남을 알 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.164-164
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• 2017

해양환경 중 많이 사용되는 철강재료들은 그 가혹한 부식환경에 대응하기 위하여 일반적으로 피복 도장방식법이나 음극방식법이 적용되고 있다. 여기서 음극방식법은 선박 및 해양구조물의 해중부 부식에 대해 가장 효과적인 방식법으로 알려져 있다. 한편, 이와 같이 해수 중 철강재에 음극방식을 적용할 경우, 피방식체인 그 강재 표면에 해수 중 용존된 산소의 음극환원 반응이 일어나며 국부적인 알카리 표면 조건을 형성시켜 $Mg(OH)_2$와 $CaCO_3$의 막을 석출시킨다. 이와같이 음극방식 중 형성된 전착물은 방식해야 될 표면적을 감소시켜 방식전류밀도를 감소시키는 효과가 있는 것으로 보고되고 있다. 이렇게 석출된 전착물은 음극표면에 부분적으로 형성되고, 여러 가지 환경 조건 등의 영향을 받아 그 피막의 형성 정도도 가늠하기 어렵기 때문에 음극방식 설계 시 그 정도에 따른 영향을 고려-반영하기가 곤란하다. 또한 이 전착물은 그 형성 메커니즘에 관한 해석이나 강도, 균일한 밀착성, 장기적인 방식효과 및 효율성 등이 아직 충분히 입증되어 있지 않은 실정에 있다. 따라서 본 연구에서는 해수 중 다양한 전착 프로세스에 의해 제작된 전착물의 기간별, 도장코팅 종류별 특성변화를 분석 및 평가하고, 전착물에 의한 희생양극 소모전류 변화 측정 분석을 통해 전착막을 균일하고 치밀하게 형성시키기 위한 최적의 조건을 찾고자 하였다. 또한 석출속도, 밀착성 및 내식특성을 향상시키기 위해 해수 중 기체를 용해시켜 제작한 막의 특성을 분석-평가하였다. 본 연구에 사용된 강 기판은 일반구조용강(KS D 3503, SS400)으로 ${\varnothing}42.7{\times}1,000mm{\times}4.0t$의 형상으로 제작하였다. 인가된 전류밀도는 1, 3 및 $5A/m^2$이고 도장 코팅 종류별 전착 석출물의 형성차이 비교 분석을 위한 실험은 선박 및 해양구조물에 많이 사용되는 Universal Epoxy 도료 2종을 선정하여 진행하였다. 또한 Steel Wire Mesh의 영향을 알아보기 위해 Mesh를 설치하여 실험을 진행하였다. 기간별-도장 종류별 외관관찰, 전착물의 두께 측정, SEM, EDS 및 XRD를 통해 막의 모폴로지, 조성원소 및 결정구조를 분석하였으며, 전착물의 내식성과 내구성을 평가하기 위해 테이핑 테스트(Taping Test) 및 전기화학적 양극분극 시험을 실시하였다. 희생양극 소모율에 대한 전착물의 영향을 확인하기 위해 외부전원을 인가하여 전착 피막을 형성시킨 강 기판에 희생양극을 연결하여 희생양극 소모효율 측정 시험을 진행하였다. 전착물의 석출량은 시간 및 전류밀도의 증가에 따라 비례하여 증가하였으며, 음극전류 인가 시 금속과 용액 계면 사이의 확산층에서 발생한 $OH^-$ 이온으로 인해 금속과 용액 계면 사이 pH가 부분적으로 증가하여 $Mg(OH)_2$ 화합물이 많이 생성되는 것으로 확인되었다. 또한 Mesh의 부착으로 평활하지 않게 형성된 미세한 굴곡구조 및 표면적 증가로 인하여 단계적으로 피복되는데 필요한 시간이 지연되면서 $CaCO_3$에 비해 $Mg(OH)_2$ 화합물이 상대적으로 증가한 것으로 사료된다. $CaCO_3$(Aragonite) 구조는 견고한 피막으로 치밀하고 화학적 친화력이 높아 우수한 밀착성을 보였으며 전착물의 영향으로 양극 전류가 감소하였고, 이로인해 방식전류 절감효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.773-776
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• 2008

해양환경에서 철근 콘크리트의 부식은 매우 심하며, 염해는 콘크리트 교량과 항만 구조물의 부식을 일으키는 주요 요인 중 하나이다. 특히 비말대 및 간만대의 수면 부분은 구조물의 안전과 수명의 관점에서 볼 때 매우 중요하다. 지난 수십 년간 토목, 건축분야에서 콘크리트구조물 부식을 억제하기 위한 방식법 중 음극방식(cathodic protection, CP)은 많은 발전을 이룩하였으며 이제 보편화되는 추세에 있다. 최근 해양환경에서 콘크리트구조물의 음극방식을 위해 아연 메쉬 희생양극법이 개발 소개되었으나 아직까지도 이에 대한 구체적 내용이 잘 알려지지 않은 상태이다. 따라서 본 연구에서는 아연 메쉬 음극방식이 환경인자에 따라 콘크리트교각에 어떤 영향을 미치는지에 대하여 조사하였다. 아연 메쉬와 철근의 거리에 따라 음극방식 효과를 측정하기 위하여 약 100cm의 파일 시험편에 10cm 세그먼트 철근 8개를 설치하였으며, 아연 메쉬 희생양극에 의한 음극방식의 설계에 관련된 정보를 얻고자 파일 시험편의 높이에 따른 음극방식 전위의 변화와 전류의 감소치를 측정하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.23-30
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• 2019

섬유보강 시멘트계 복합재료 (이하 FRCC)는 균열 폭의 제어 등의 역학적인 효과뿐 아니라 철근방식에도 효과가 있는 것이 기존의 문헌으로부터 확인되고 있다. 본 연구에서는 아연섬유를 포함한 각종 금속섬유를 이용하여 철근의 방식효과를 부식 촉진 실험에 의해 검토했다. 더욱이 방식효과에 큰 영향을 미치는 염분침투, 희생양극 효과, 전기회로 형성에 주목하여, 각각의 요인에 있어서 검토를 실시했다. 그 결과, 금속섬유를 혼입한 FRCC의 방식효과를 확인할 수 있었으며, 특히 희생 양극효과가 높은 아연섬유의 경우, 염분침투 억제 효과가 뛰어나 내부식 성능이 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.351-351
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• 2015

음극방식법은 피방식체에 외부전원을 인가하거나 보다 활성 금속을 전기적으로 연결하여 피방식체를 일정 전위까지 음극분극 되도록 하여 부식을 억제하는 방법이다. 해수 중 음극방식을 실시할 경우 생성되는 석회질 피막(Calcareous deposit)은 소요전류밀도 감소로 인한 희생양극의 수명연장 및 물리적 방호벽 역할을 한다. 그러나 일반적인 석회질 피막은 세라믹과 같은 화합물로써 밀착력이 매우 약하며, 적지 않은 피막 형성 시간이 소요된다. 따라서 본 연구에서는 해수 중 음극전류 프로세스를 응용하여 실제 강관의 해중부 및 간만대 영역까지 석회질 피막을 균일-치밀하게 형성시키기 위한 최적의 조건을 찾고자 하였다. 각 조건별로 제작된 석회질 피막은 SEM, EDS 및 XRD를 통해 막의 모폴로지, 조성원소 및 결정 구조를 분석하였으며, 이를 바탕으로 희생양극 종류(Al, Zn) 및 1, 3, $5mA/m^2$의 전류밀도 조건에서 부위-기간별 형성된 석회질 피막의 메커니즘을 해명하였다. 또한 밀착성과 내식특성을 평가하기 위해 테이핑 테스트, 침지-자연전위 거동을 분석 및 평가하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제39권4호
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• pp.277-283
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• 2015

함정에 사용되는 선체재료로는 연강, 고장력강, 고강도강, 알루미늄 합금 및 복합재료 등이 있다. 그 중 함정의 선체는 수밀과 강도의 유지 및 탑재장비의 지지 등 기본적인 기능을 위하여 철강 재료를 주로 사용하고 있다. 함정의 주 임무는 해양에서 작전을 수행하는 것이므로 해수에 의한 선체 부식이 필연적으로 발생하게 된다. 선체의 부식을 방지하기 위하여 도장 방법, 희생양극법 및 강제 전류 방식이 사용되고 있다. 특히 Al 및 Zn을 활용한 희생양극법의 경우 부식특성 개선을 위하여 인듐(In), 카드뮴(Cd) 및 납(Pb) 등의 중금속이 첨가되어 있다. 하지만 이러한 중금속은 인체 및 환경에 매우 유해하므로 전 세계적으로 사용이 점차 규제되고 있다. 이에 본 논문에서는 인체 및 환경에 무해한 미세원소(Ma, Ca, Ce 및 Sn)를 첨가하여 Al 및 Zn 합금을 제조하였다. 제조된 함정용 Al 및 Zn 희생양극의 효율 특성 측정을 위하여 SEM, XRD, 동전위 분극실험 및 전류효율 평가를 실시하였으며, 실험결과 Al-3Zn-0.6Sn 및 Zn-3Sn 합금의 양극 성능이 다른 합금 보다 효율성이 우수하였다.