산업설비 부식공학

배관 내부의 Multiphase Flow가 Internal Corrosion을 복잡하게 만드는 이유 기름과 가스와 물이 함께 흐르면 왜 부식 예측이 어려워질까? 산업용 배관에서는 항상 하나의 유체만 흐르는 것은 아니다. 특히 석유·가스 생산 및 운송설비에서는 원유, 천연가스, 물 이 동시에 이동하는 경우가 많다. 여기에 경우에 따라 모래나 고형입자까지 섞인다. 겉으로 보면 단순히 여러 유체가 함께 흐르는 것처럼 보이지만, 실제 배관 내부에서는 각각의 유체가 서로 다른 위치에 존재하고 끊임없이 형태를 바꾼다. 어떤 순간에는 물이 배관 바닥에 모이고, 어떤 구간에서는 기름 속에 작은 물방울 형태로 분산되며, 또 다른 구간에서는 물과 기름이 층을 이루기도 한다. 가스가 포함되면 상황은 더욱 복잡해진다. 이처럼 서로 다른 상(Phase)이 동시에 존재하면서 이동하는 흐름 을 Multiphase Flow(다상유동) 라고 한다. 문제는 부식이 단순히 “물이 존재한다”는 이유만으로 발생하는 것이 아니라는 것이다. 물이 실제로 금속 표면을 젖게 하는가? 그리고 그 물이 어느 위치에 얼마나 오래 머무르는가? 가 매우 중요하다. 연구에서도 오일·가스·물 다상유동에서 상의 공간적 분포와 물의 벽면 젖음(Water Wetting)이 내부부식 위험을 결정하는 중요한 요인으로 보고된다. 1. Multiphase Flow란 무엇인가? Multiphase Flow는 말 그대로 두 개 이상의 서로 다른 상이 동시에 흐르는 유동 이다. 배관에서는 대표적으로 다음과 같은 조합이 나타난다. Oil + Water Gas + Water Gas + Oil Gas + Oil + Water Oil + Water + Sand Gas + Water + Solid particles 특히 석유·가스 배관에서는 Gas–Oil–Water 3상 유동 이 중요한 문제가 된다. 각각의 상은 밀도와 점도, 속도, 표면장력 등이 서로 다르다. 따라서 배관 내...