산업설비 부식공학

Pipeline Coating과 Cathodic Protection을 함께 사용하는 이유 “배관에 코팅까지 했는데 왜 Cathodic Protection이 또 필요할까?” 매설 배관의 외부부식을 공부하다 보면 한 가지 의문이 생긴다. 배관 표면에 Protective Coating(방식 코팅) 을 적용하면 물과 산소가 금속에 접근하는 것을 막을 수 있다. 그렇다면 굳이 추가로 Cathodic Protection(CP, 음극방식) 까지 설치해야 할까? 반대로 CP가 금속의 부식을 억제한다면 코팅 없이 CP만 적용해도 되는 것은 아닐까? 결론부터 말하면, Coating과 Cathodic Protection은 서로 경쟁하는 기술이 아니라 서로의 약점을 보완하는 기술이다. AMPP도 매설·수중 금속배관의 외부부식 관리에서 코팅과 CP를 함께 사용하는 것이 일반적이며, 코팅은 1차적인 부식방지 역할을 하고 CP가 코팅의 결함이나 열화가 발생한 부분을 보완하는 상호보완적(Synergistic) 관계 를 갖는다고 설명한다. 1. Pipeline Coating은 무엇을 하는가? Pipeline Coating의 가장 기본적인 역할은 금속과 부식환경을 분리하는 것 이다. 탄소강 배관이 토양 속에 묻히면 주변에는 수분 산소 염화물 황산염 다양한 이온 미생물 등이 존재할 수 있다. 이러한 환경은 금속의 전기화학적 부식을 일으킬 수 있다. 코팅은 금속 표면에 전기적으로 절연된 장벽 을 형성하여 금속과 토양의 직접적인 접촉을 줄인다. 쉽게 표현하면, 토양 + 물 + 산소 ↓ 코팅 ↓ 탄소강 배관 이라는 구조를 만드는 것이다. 즉 코팅의 첫 번째 목표는 “부식이 시작될 기회 자체를 줄이는 것” 이다. AMPP 역시 보호 코팅을 금속과 환경 사이에 장벽을 형성해 부식을 일으키는 전기화학적 반응을 늦추는 기술로 설명한다. 2. 그렇다면 코팅만 사용하면 되지 않을까? 이론적으로 코팅이 완벽하다면 부식성 환경과 금속의 ...

AC Corrosion에서 전력선과 매설배관 사이의 유도·전도·정전용량 결합 전력선 옆에 묻힌 배관은 어떻게 교류전압을 갖게 될까? 고압 송전선로와 가스·석유·용수 배관이 같은 지중 통로를 따라 설치되는 경우가 있다. 겉으로 보면 두 시설은 서로 연결되어 있지 않다. 그런데도 송전선로에 흐르는 50~60 Hz 교류전류 때문에 매설배관에 AC 전압과 전류가 발생할 수 있다. 이 현상을 AC Interference(교류 간섭) 라고 한다. 특히 배관과 송전선로가 장거리로 나란히 설치된 경우에는 유도 결합(Inductive Coupling) 이 중요한 역할을 한다. 반면 전력선의 지락사고가 발생하면 토양으로 흘러들어간 큰 고장전류에 의해 전도 결합(Conductive/Resistive Coupling) 이 문제가 될 수 있다. 정전용량 결합(Capacitive Coupling)은 이론적으로 존재하지만, 매설배관에서는 토양의 차폐효과 때문에 정상상태에서 영향이 상대적으로 작다. 즉 매설배관과 전력선 사이에는 직접적인 전선 연결이 없어도 전자기적으로 서로 영향을 주고받을 수 있다. 1. AC Interference의 세 가지 결합 전력선과 매설배관 사이의 AC 간섭은 크게 세 가지 메커니즘으로 구분할 수 있다. ① 유도 결합 Inductive Coupling ② 전도 결합 Conductive 또는 Resistive Coupling ③ 정전용량 결합 Capacitive Coupling 이 세 가지는 발생 원리와 위험 상황이 서로 다르다. 특히 정상적인 송전선로 운전상태에서 장거리 병행하는 매설배관 에서는 유도 결합이 가장 중요한 경우가 많다. 2. 먼저 알아야 할 것 — 전력선 주변에는 전자기장이 존재한다 교류전류가 전력선에 흐르면 주변에 시간에 따라 변하는 전자기장이 형성된다. 쉽게 표현하면 전력선 ↓ 교류전류 흐름 ↓ 변화하는 자기장·전기장 형성 ↓ 주변 금속구조물에 영향 이라는 구조다. 매설된 금속배관도 이 ...