우리가 가장 많이 사용하는 금속 철 (Iron, Fe). 매장량도 풍부하여 경제적이면서도 강하기 때문에 철이 사용되지 않는 곳은 없습니다. 인간에게 정말 유익한 금속이죠. 하지만 사용하기 생각보다 까다로운 금속입니다.
Electricity is used to prevent corrosion of the iron. Introduction to Cathodic Protection.
1. 철의 취약점
수소취성(수소 침투시 부스러지는 현상), 내냉성(저온시 깨지는 현상)이 취약합니다. 하지만 가장 골치거리는 내식성이 심각하게 떨어진다는 것이죠. 아무 조치도 안하면 금방 녹이 슬어 버립니다.
철의 생산량의 10∼20% 가 부식에 의해서 소모되고 있고 그 경제적 손실은 선진공업국에서도 GNP의 2∼3% 에 도달한다고 한다.
[출처: 한솔이피씨 전기방식 이론]
2. 부식
부식은 철이 산소와 반응하여 산화철이 되는 과정입니다. 전자와 이온이 이동하는 화학반응으로 물이 있으면 전자와 이온의 이동이 훨씬 쉽기 때문에 부식이 가속화됩니다.
3. 땅속 배관의 방식
과연 이런 부식을 막는 방법은 없을까요? 가장 많이 쓰이는 방식 방법은 도장, 도금 등 철에 산소와 물이 닿지 않도록 하는 방법입니다. 경제적이면서도 효과적인 방법이지만 이것도 한계가 있습니다.
눈에 보이는 부분이야 페인트칠을 하면 되지만 땅속에 묻혀있는 철로 된 배관이 문제입니다. 상하수도, 가스, 지역난방의 배관은 대부분 철로 되어 있습니다. 이런 배관들이 녹이 슬고 있다고 생각해 보세요. 눈에 보이지도 않으니 상태가 어떤지 알기도 힘듭니다. 정말 불안하고 무섭지 않나요?
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| 지하-매설-배관 |
하지만 전기방식이란 기술을 통해 이런 땅속에 묻혀있는 철로 된 배관이 부식되지 않도록 관리하고 있답니다.
4. 전기방식
부식은 전자가 이동하는 화학반응이라고 했습니다. 전기방식은 산화철이 되려고 하는 전자의 흐름을 다른방향으로 보내서 화학반응이 일어나지 않도록 하는 방법입니다.
일종의 회로를 형성해서 그 회로 안에서만 전자가 움직이기 때문에 산화철이 될 수 없는 것이죠.
아래 그림은 전기방식의 일종인 외부전원법입니다. 땅속에 양극 역할을 하는 시설물을 설치하고 정류기를 통해 직류전원을 흐르게 하면 철로된 배관은 음극이 됩니다. 아래 그림과 같이 특정방향으로 전기가 흐르도록 유도를 하면 철이 부식되지 않는 것입니다.
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| 외부전원법 |
전기가 흘러서 철이 부식되지 않기 때문에 우리가 사용하는 물과 가스를 안전하게 사용하고 있다는 사실이 신기하지 않나요? 전기가 흐른다고 표현했지만 1.5V 건전지 정도의 전압이 걸리기 때문에 감전될 일은 없으니 안심하셔도 됩니다.
오늘은 전기방식의 맛보기였습니다. 다음엔 전기방식의 종류에 대해 알아보겠습니다.
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