강구조물용 중방식 도료의 신뢰성 향상강구조물용 중방식 도료의 신뢰성 향상강구조물용 중방식 도료의 신뢰성 향상강구조물용 중방식 도료의 신뢰성 향상

연구에 관한 신뢰성 향상 지원연구에 관한 신뢰성 향상 지원연구에 관한 신뢰성 향상 지원연구에 관한 신뢰성 향상 지원

최종보고서최종보고서최종보고서최종보고서( )( )( )( )

2006. 6.2006. 6.2006. 6.2006. 6.

주 관 기 관주 관 기 관주 관 기 관주 관 기 관 :::: 주 비앤리코리아주 비앤리코리아주 비앤리코리아주 비앤리코리아( )( )( )( )

위 탁 기 관위 탁 기 관위 탁 기 관위 탁 기 관 :::: 한국건자재시험 연구원한국건자재시험 연구원한국건자재시험 연구원한국건자재시험 연구원

산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부

- 2 -

제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

한국부품소재산업진흥원장 귀 하한국부품소재산업진흥원장 귀 하한국부품소재산업진흥원장 귀 하한국부품소재산업진흥원장 귀 하

본 보고서를 강구조물용 중방식 도료의 신뢰성 향상 연구에 관한 신뢰성향상지원″ ″

사업기간 과제의 초종보고서로 제출합니다( : 2005 . 6 .~ 2006 . 5 .) .

2006 . 6 . .2006 . 6 . .2006 . 6 . .2006 . 6 . .

주관기관명주관기관명주관기관명주관기관명 ːːːː 비앤비코리아비앤비코리아비앤비코리아비앤비코리아

주관책임자주관책임자주관책임자주관책임자 ːːːː 신 현 관신 현 관신 현 관신 현 관

연 구 원연 구 원연 구 원연 구 원 ːːːː 박종석 이창헌 신희영박종석 이창헌 신희영박종석 이창헌 신희영박종석 이창헌 신희영, ,, ,, ,, ,

위탁기관명위탁기관명위탁기관명위탁기관명 ːːːː 한국건자재시험연구원한국건자재시험연구원한국건자재시험연구원한국건자재시험연구원

위탁책임자위탁책임자위탁책임자위탁책임자 ːːːː 김 승 진김 승 진김 승 진김 승 진

연 구 원연 구 원연 구 원연 구 원 ːːːː 정 호 양인모 서준식정 호 양인모 서준식정 호 양인모 서준식정 호 양인모 서준식, ,, ,, ,, ,

- 3 -

중소기업 신뢰성향상 지원사업 보고서 초록중소기업 신뢰성향상 지원사업 보고서 초록중소기업 신뢰성향상 지원사업 보고서 초록중소기업 신뢰성향상 지원사업 보고서 초록

관리번호관리번호관리번호관리번호

사 업 명사 업 명사 업 명사 업 명 강구조물용 중방식 도료의 신뢰성 향상에 관한 인구

키 워 드키 워 드키 워 드키 워 드 중방식도료 에폭시수지 저온경화 신뢰성/ / /

사업 표 및 내용사업 표 및 내용사업 표 및 내용사업 표 및 내용

최종 목표최종 목표최종 목표최종 목표1.1.1.1.

강구조물용 중방식 도료의 고장원인 분석과 수명예측 기술 확보를 통한 제품의 내구신

뢰성 향상을 통해 기술경쟁력 향상 및 일류상품화를 통한 새로운 수요의 창출로 도약

기반을 마련하고자 함.

강구조물용 중방식 도료의 고장요인 분석○

초내후성 강구조물용 중방식 도료의 개발○

중방식 도료 신뢰성 검증 및 신뢰성 인증 확보○

신뢰성 저해요인 정밀진단 내용신뢰성 저해요인 정밀진단 내용신뢰성 저해요인 정밀진단 내용신뢰성 저해요인 정밀진단 내용2.2.2.2.

1 기본성능 및 성분분석기본성능 및 성분분석기본성능 및 성분분석기본성능 및 성분분석))))

내충격성 시험에 의한 기계적 물성 평가○

내약품성 시험에 의한 화학적 안정성 평가○

부착성능 시험에 의한 내구성 평가○

저온 경화 특성 평가저온 경화 특성 평가저온 경화 특성 평가저온 경화 특성 평가2)2)2)2)

경화 거동 분석 에 의한 도료 물성 분석(RPT)○

저온 경화 시 부착성능 시험에 의한 내구성 평가○

저온 경화 성능 평가에 의한 저온 도장 활용성 평가○

내환경성 평가내환경성 평가내환경성 평가내환경성 평가3)3)3)3)

촉진 내후성 시험에 의한 내구성 평가 색차 백아화 부풀음 부착성 평가( , , , )○

가속수명 신뢰성 평가가속수명 신뢰성 평가가속수명 신뢰성 평가가속수명 신뢰성 평가4)4)4)4)

복합사이클 내식성 시험에 의한 가속수명 평가로 내구수명 예측○

- 4 -

고장원인분석 및 대처결과고장원인분석 및 대처결과고장원인분석 및 대처결과고장원인분석 및 대처결과3.3.3.3.

고장원인분석고장원인분석고장원인분석고장원인분석1)1)1)1)

분석 은 상온에서 분의 매우 짧은 가사시간으로 작업성 나오지RPT : ATOMETAL 30○

않으며 이하에서 경화 불량으로 인하여 기본뭍성이 저하되고 내환경 및 가속수명시험, ℃

에 물성이 더욱더 저하되게 됨.

부착성능 저온에서 경화된 시료에서 부풀음의 결점이 나타나고 부착성(Cross-cut) :○

능이 불랑함.

내환경성능 에 의하여 시간 이후 에서 경화 된: Sunshine Weather Meter 1,500 0○ ℃

시편이 백아화 색차 부착력이 현저히 저하, ,

가속수명시험 에 의한 복합사이클이 이후 부풀음 발생 및 부착성: CCT 300 cycles○

이 저하됨.

대처방안 및 결과대처방안 및 결과대처방안 및 결과대처방안 및 결과2)2)2)2)

중방식 도료의 수지 개선을 통한 성능 향상○

에폭시 수지의 변성을 통한 저온 도장시 반응성 항상.→

경화제의 개질을 통한 경화성능 향상○

변성 경화제의 도입을 통한 저온 경화성능 향상amine→

중방식 도료의 배합비의 최적화○

중방식 도료의 주제와 경화제 및 안료 등의 각종 첨가제의 다양한 혼합비 및 도장→

적화를 통한 중방식 도료의 성능 개선

신뢰성 적용결과 사업전 후 정량적 비교신뢰성 적용결과 사업전 후 정량적 비교신뢰성 적용결과 사업전 후 정량적 비교신뢰성 적용결과 사업전 후 정량적 비교4. ( )4. ( )4. ( )4. ( )ㆍㆍㆍㆍ

저온 경화성능 및 기본 물성저온 경화성능 및 기본 물성저온 경화성능 및 기본 물성저온 경화성능 및 기본 물성1)1)1)1)

가사시간 분 경화시: ATOMETAL 30 (20 )○ ℃

시간이상으로 개선3 (EPCA-5, -6)→

지촉건조 시간 경화시 경화안됨 경화시: ATOMETAL 45 (0 ), (-5 )○ ℃ ℃

시간으로 개선 경화시0 (0 , EPCA-5, -6)→ ℃

경화되도록 개선 경화시(-5 , EPCA-6)→ ℃

부착성능 등급 경화시 부착성능: ATOMETAL 1 (0 , Cross-Cut )○ ℃

에서도 등급이 되도록 개선20~0 0→ ℃

경화시 부착박리성능ATOMETAL 748 N/ (0 , Pull-Off )㎠ ℃

에서 이상이 되도록 개선20~0 1599 N/→ ℃ ㎠

- 5 -

내환경성내환경성내환경성내환경성2)2)2)2)

색차 기존 로 개선: 4.5 (EAPA-4, -5, -6)○ →

백아화 등급 목표 대비: 0 ( 100%)○

부풀음 시간 후부터 부풀음 발생 경화시 개선후 부풀움 발생안됨: 500 (0 )○ ℃ →

가속수명 시험가속수명 시험가속수명 시험가속수명 시험5) :5) :5) :5) :

부착성능 기존 박리 등급 등급으로 개선: 1.3% (1 )- 0○

부풀음 기존 이후 생성 경화조건과 관계없이 부풀음 없음: 300 cycle○ →

녹발생 기존 샘플 경화 이하로 개선: 1.15% (X-Cut , 0 ) 0.2% (EPCA-5, -6)○ ℃ →

기대효과 기술적 및 경제적 효과기대효과 기술적 및 경제적 효과기대효과 기술적 및 경제적 효과기대효과 기술적 및 경제적 효과3, ( )3, ( )3, ( )3, ( )

기술적 효과기술적 효과기술적 효과기술적 효과1)1)1)1)

중방식 도료의 저온경화 성능 개선○

저온경화의 성능 평가 및 수명평가 시스템 확보○

저온경화형 수지 및 경화제 기술 확보○

저온 경화형 중방식 도료의 개발에 의한 기술자립 발판 구축○

기술력 확보에 따른 기타 응용분야에로의 확장 기반 구축○

경제적 효과경제적 효과경제적 효과경제적 효과2)2)2)2)

철구조물 및 강교량의 방식에 투자되는 비용의 절감○

저온 경화의 문제점 해결에 따른 도장온도 하한선 개선 효과○

국제경쟁력이 있는 상품으로 수출 중국 등 에 의한 국익증대 효과( )○

타 소재산업에 적용하여 고품질화로 수출에 의한 국익증대 효과○

적용분야적용분야적용분야적용분야4.4.4.4.

중방식 성능 효과중방식 성능 효과중방식 성능 효과중방식 성능 효과1)1)1)1)

방식 방청 방오 및 미장의 성능 개선, ,○

강교량 및 철구조물 선박 컨테이너 등: , , .

방식 도료의 내구수명 증가○

재도장을 적게 하여 경제적 이익발생:

저온 경화성능 향상저온 경화성능 향상저온 경화성능 향상저온 경화성능 향상2)2)2)2)

저온에서도 경화되도록 중방식 도료의 개선○

로 온도가 내려가는 계절에서도 실외 도장할 수 있도록 개선: 0℃

에폭시 수지 및 경화제 개선○

에폭시 코팅제 에폭시 분체도료 에폭시 경화제 등: , ,

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목 차목 차목 차목 차

제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론1111

제 장 이론적 고찰제 장 이론적 고찰제 장 이론적 고찰제 장 이론적 고찰2222

제 절 금속의 부식제 절 금속의 부식제 절 금속의 부식제 절 금속의 부식1111

금속의 부식메카니즘금속의 부식메카니즘금속의 부식메카니즘금속의 부식메카니즘1. 51. 51. 51. 5

부식현상부식현상부식현상부식현상2.2.2.2.

방식기구방식기구방식기구방식기구3.3.3.3.

제 절 도장에 의한 방식제 절 도장에 의한 방식제 절 도장에 의한 방식제 절 도장에 의한 방식2222

도장에 의한 방식구조도장에 의한 방식구조도장에 의한 방식구조도장에 의한 방식구조1.1.1.1.

도장에 의한 방식의 특징도장에 의한 방식의 특징도장에 의한 방식의 특징도장에 의한 방식의 특징2.2.2.2.

도막의 열화모델도막의 열화모델도막의 열화모델도막의 열화모델3.3.3.3.

도막의 열화요인도막의 열화요인도막의 열화요인도막의 열화요인4.4.4.4.

방식도막의 열화방식도막의 열화방식도막의 열화방식도막의 열화5.5.5.5.

중방식 도장과 일반도장중방식 도장과 일반도장중방식 도장과 일반도장중방식 도장과 일반도장6.6.6.6.

중방식 도료의 기술개발 방향중방식 도료의 기술개발 방향중방식 도료의 기술개발 방향중방식 도료의 기술개발 방향7.7.7.7.

제 절 에폭시 수지의 경화제제 절 에폭시 수지의 경화제제 절 에폭시 수지의 경화제제 절 에폭시 수지의 경화제3333

경화의 정의 및 저온경화의 문제점경화의 정의 및 저온경화의 문제점경화의 정의 및 저온경화의 문제점경화의 정의 및 저온경화의 문제점1.1.1.1.

주요 경화제의 종류별 특징주요 경화제의 종류별 특징주요 경화제의 종류별 특징주요 경화제의 종류별 특징2. Epoxy2. Epoxy2. Epoxy2. Epoxy

제 장 실험방법제 장 실험방법제 장 실험방법제 장 실험방법3333

제 절 기존 도장 시스템의 성능 및 내구성 평가제 절 기존 도장 시스템의 성능 및 내구성 평가제 절 기존 도장 시스템의 성능 및 내구성 평가제 절 기존 도장 시스템의 성능 및 내구성 평가1111

기본 물성 평가기본 물성 평가기본 물성 평가기본 물성 평가1.1.1.1.

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저온경화 특성 평가저온경화 특성 평가저온경화 특성 평가저온경화 특성 평가2.2.2.2.

내환경시험 평가내환경시험 평가내환경시험 평가내환경시험 평가3.3.3.3.

가속수명시험가속수명시험가속수명시험가속수명시험4.4.4.4.

제 절 저온경화형 중방식 도장 시스템제 절 저온경화형 중방식 도장 시스템제 절 저온경화형 중방식 도장 시스템제 절 저온경화형 중방식 도장 시스템2222

저온경화형 중방식 도료의 제작저온경화형 중방식 도료의 제작저온경화형 중방식 도료의 제작저온경화형 중방식 도료의 제작1.1.1.1.

저온경화형 중방식 도료의 물성 시험저온경화형 중방식 도료의 물성 시험저온경화형 중방식 도료의 물성 시험저온경화형 중방식 도료의 물성 시험2.2.2.2.

저온 경화 특성 평가저온 경화 특성 평가저온 경화 특성 평가저온 경화 특성 평가3.3.3.3.

내환경 평가내환경 평가내환경 평가내환경 평가4.4.4.4.

가속 수명 시험 평가가속 수명 시험 평가가속 수명 시험 평가가속 수명 시험 평가5.5.5.5.

제 장 결과 및 고찰제 장 결과 및 고찰제 장 결과 및 고찰제 장 결과 및 고찰4444

제 절 기존 도료 시스템의 기본성능 및 내구신뢰성 평가제 절 기존 도료 시스템의 기본성능 및 내구신뢰성 평가제 절 기존 도료 시스템의 기본성능 및 내구신뢰성 평가제 절 기존 도료 시스템의 기본성능 및 내구신뢰성 평가1111

기본 물성 평가기본 물성 평가기본 물성 평가기본 물성 평가1.1.1.1.

저온경화 특성 평가저온경화 특성 평가저온경화 특성 평가저온경화 특성 평가2.2.2.2.

내환경시험 평가내환경시험 평가내환경시험 평가내환경시험 평가3.3.3.3.

가속수명 시험가속수명 시험가속수명 시험가속수명 시험4.4.4.4.

기존 중방식 도료의 고장원인 분석기존 중방식 도료의 고장원인 분석기존 중방식 도료의 고장원인 분석기존 중방식 도료의 고장원인 분석5.5.5.5.

제 절 저온경화형 중방식 도료의 성능 및 내구신뢰성 평가제 절 저온경화형 중방식 도료의 성능 및 내구신뢰성 평가제 절 저온경화형 중방식 도료의 성능 및 내구신뢰성 평가제 절 저온경화형 중방식 도료의 성능 및 내구신뢰성 평가2222

저온경화형 중방식 도료의 성능 평가저온경화형 중방식 도료의 성능 평가저온경화형 중방식 도료의 성능 평가저온경화형 중방식 도료의 성능 평가1.1.1.1.

내환경평가내환경평가내환경평가내환경평가2.2.2.2.

가속 수명 시험 평가가속 수명 시험 평가가속 수명 시험 평가가속 수명 시험 평가3.3.3.3.

제 장 결론제 장 결론제 장 결론제 장 결론5555

제 절 시험결과 추론제 절 시험결과 추론제 절 시험결과 추론제 절 시험결과 추론1111

기존 중방식 도료 의 분석 결과 특성기존 중방식 도료 의 분석 결과 특성기존 중방식 도료 의 분석 결과 특성기존 중방식 도료 의 분석 결과 특성1. (ATOMETAL)1. (ATOMETAL)1. (ATOMETAL)1. (ATOMETAL)

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저온강화형 중방식 도료의 제조저온강화형 중방식 도료의 제조저온강화형 중방식 도료의 제조저온강화형 중방식 도료의 제조2.2.2.2.

저온강화영 중방식 도료의 개량된 특성저온강화영 중방식 도료의 개량된 특성저온강화영 중방식 도료의 개량된 특성저온강화영 중방식 도료의 개량된 특성3.3.3.3.

제 절 저온경화형 중방식 도료의 최적화 방안 도출제 절 저온경화형 중방식 도료의 최적화 방안 도출제 절 저온경화형 중방식 도료의 최적화 방안 도출제 절 저온경화형 중방식 도료의 최적화 방안 도출2222

참 고 문 헌참 고 문 헌참 고 문 헌참 고 문 헌

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표 목 차표 목 차표 목 차표 목 차

표 각국의 부식에 의한 피해액표 각국의 부식에 의한 피해액표 각국의 부식에 의한 피해액표 각국의 부식에 의한 피해액1.1.1.1.

표 방식방법에 따른 전기 화학적 인자 및 그 대책표 방식방법에 따른 전기 화학적 인자 및 그 대책표 방식방법에 따른 전기 화학적 인자 및 그 대책표 방식방법에 따른 전기 화학적 인자 및 그 대책2.2.2.2.

표 부식의 형태에 의한 분류표 부식의 형태에 의한 분류표 부식의 형태에 의한 분류표 부식의 형태에 의한 분류3.3.3.3.

표 중방식 도료의 방청이론표 중방식 도료의 방청이론표 중방식 도료의 방청이론표 중방식 도료의 방청이론4.4.4.4.

표 생산 제조면에서 산출한 부식대책비의 종합표 생산 제조면에서 산출한 부식대책비의 종합표 생산 제조면에서 산출한 부식대책비의 종합표 생산 제조면에서 산출한 부식대책비의 종합5. ,5. ,5. ,5. ,

표 도막열화를 유발시키는 요인과 현상표 도막열화를 유발시키는 요인과 현상표 도막열화를 유발시키는 요인과 현상표 도막열화를 유발시키는 요인과 현상6.6.6.6.

표 도막의 열화요인표 도막의 열화요인표 도막의 열화요인표 도막의 열화요인7.7.7.7.

표 수지의 종류 및 특성표 수지의 종류 및 특성표 수지의 종류 및 특성표 수지의 종류 및 특성8.8.8.8.

표 경화제의 종류표 경화제의 종류표 경화제의 종류표 경화제의 종류9.9.9.9.

표 경화온도에 따른 경화제의 분류표 경화온도에 따른 경화제의 분류표 경화온도에 따른 경화제의 분류표 경화온도에 따른 경화제의 분류10.10.10.10.

표 시험판의 표면처리 기준표 시험판의 표면처리 기준표 시험판의 표면처리 기준표 시험판의 표면처리 기준11.11.11.11.

표 중방식 도료의 구성표 중방식 도료의 구성표 중방식 도료의 구성표 중방식 도료의 구성12.12.12.12.

표 선샤인 카본아크 촉진내후성 시험기의 운전조건표 선샤인 카본아크 촉진내후성 시험기의 운전조건표 선샤인 카본아크 촉진내후성 시험기의 운전조건표 선샤인 카본아크 촉진내후성 시험기의 운전조건13.13.13.13.

표 시험판의 표면처리 기준표 시험판의 표면처리 기준표 시험판의 표면처리 기준표 시험판의 표면처리 기준14.14.14.14.

표 경화제의 배합 조성 당량에 따른 경화제의표 경화제의 배합 조성 당량에 따른 경화제의표 경화제의 배합 조성 당량에 따른 경화제의표 경화제의 배합 조성 당량에 따른 경화제의15. ( wt%)15. ( wt%)15. ( wt%)15. ( wt%)

표 기존 도료의 내충격성 평가표 기존 도료의 내충격성 평가표 기존 도료의 내충격성 평가표 기존 도료의 내충격성 평가16,16,16,16,

표 기존 도료의 내약품성 평가표 기존 도료의 내약품성 평가표 기존 도료의 내약품성 평가표 기존 도료의 내약품성 평가17.17.17.17.

표 의 부착성 실험 후 화상분석 결과표 의 부착성 실험 후 화상분석 결과표 의 부착성 실험 후 화상분석 결과표 의 부착성 실험 후 화상분석 결과18. ATOMETAL18. ATOMETAL18. ATOMETAL18. ATOMETAL

표 부착성 평가 기준표 부착성 평가 기준표 부착성 평가 기준표 부착성 평가 기준19. (Cross cut)19. (Cross cut)19. (Cross cut)19. (Cross cut)

표 의 부착박리 실험결과표 의 부착박리 실험결과표 의 부착박리 실험결과표 의 부착박리 실험결과20. ATOMETAL20. ATOMETAL20. ATOMETAL20. ATOMETAL

표 기존 도료의 덧칠적합성 평가표 기존 도료의 덧칠적합성 평가표 기존 도료의 덧칠적합성 평가표 기존 도료의 덧칠적합성 평가21,21,21,21,

표 의 온도에 따른 부착성 평가 결과표 의 온도에 따른 부착성 평가 결과표 의 온도에 따른 부착성 평가 결과표 의 온도에 따른 부착성 평가 결과22. ATOMETAL22. ATOMETAL22. ATOMETAL22. ATOMETAL

표 의 온도에 따른 부척성 평가 결과표 의 온도에 따른 부척성 평가 결과표 의 온도에 따른 부척성 평가 결과표 의 온도에 따른 부척성 평가 결과23. ATOMETAL23. ATOMETAL23. ATOMETAL23. ATOMETAL

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표 기존 중방식 도료의 덧칠적합성 시험 평가표 기존 중방식 도료의 덧칠적합성 시험 평가표 기존 중방식 도료의 덧칠적합성 시험 평가표 기존 중방식 도료의 덧칠적합성 시험 평가24.24.24.24.

표 내환경 시험후 부착성 시험 결과표 내환경 시험후 부착성 시험 결과표 내환경 시험후 부착성 시험 결과표 내환경 시험후 부착성 시험 결과25. (ATOMETAL)25. (ATOMETAL)25. (ATOMETAL)25. (ATOMETAL)

표 내찬경 시험후 부착 부착박리 시험 결과표 내찬경 시험후 부착 부착박리 시험 결과표 내찬경 시험후 부착 부착박리 시험 결과표 내찬경 시험후 부착 부착박리 시험 결과26. Pull-Off (ATOMETAL)26. Pull-Off (ATOMETAL)26. Pull-Off (ATOMETAL)26. Pull-Off (ATOMETAL)

표 내환경시험 후 백아화 평가 결과표 내환경시험 후 백아화 평가 결과표 내환경시험 후 백아화 평가 결과표 내환경시험 후 백아화 평가 결과27. (ATOMETAL)27. (ATOMETAL)27. (ATOMETAL)27. (ATOMETAL)

표 기존제품 내환경시험 후 부풀음 평가 결과표 기존제품 내환경시험 후 부풀음 평가 결과표 기존제품 내환경시험 후 부풀음 평가 결과표 기존제품 내환경시험 후 부풀음 평가 결과28. (ATOMETAL)28. (ATOMETAL)28. (ATOMETAL)28. (ATOMETAL)

표 내환경시험 시간 후 색차 평가 결과표 내환경시험 시간 후 색차 평가 결과표 내환경시험 시간 후 색차 평가 결과표 내환경시험 시간 후 색차 평가 결과29. (3,750 ) (ATOMETAL)29. (3,750 ) (ATOMETAL)29. (3,750 ) (ATOMETAL)29. (3,750 ) (ATOMETAL)

표 가속수명 시험후 녹발생 시험 평가표 가속수명 시험후 녹발생 시험 평가표 가속수명 시험후 녹발생 시험 평가표 가속수명 시험후 녹발생 시험 평가30. (CCT) 690cycle (Unscribe)30. (CCT) 690cycle (Unscribe)30. (CCT) 690cycle (Unscribe)30. (CCT) 690cycle (Unscribe)

표 가속수명 시험후 녹발생 시험 평가표 가속수명 시험후 녹발생 시험 평가표 가속수명 시험후 녹발생 시험 평가표 가속수명 시험후 녹발생 시험 평가31. (CCT) 690cycle (Unscribe)31. (CCT) 690cycle (Unscribe)31. (CCT) 690cycle (Unscribe)31. (CCT) 690cycle (Unscribe)

표 기존제품 가속수명시험후 후 부풀음 평가 결과표 기존제품 가속수명시험후 후 부풀음 평가 결과표 기존제품 가속수명시험후 후 부풀음 평가 결과표 기존제품 가속수명시험후 후 부풀음 평가 결과32. (ATOMETAL)32. (ATOMETAL)32. (ATOMETAL)32. (ATOMETAL)

표 가속수명 부착성 시험결과표 가속수명 부착성 시험결과표 가속수명 부착성 시험결과표 가속수명 부착성 시험결과33, (CCT) 360cycle33, (CCT) 360cycle33, (CCT) 360cycle33, (CCT) 360cycle

표 가속수명 시험 후 부착박리 시험결과표 가속수명 시험 후 부착박리 시험결과표 가속수명 시험 후 부착박리 시험결과표 가속수명 시험 후 부착박리 시험결과34. (CCT) 360cycle Pull-Off34. (CCT) 360cycle Pull-Off34. (CCT) 360cycle Pull-Off34. (CCT) 360cycle Pull-Off

표 기존 중방식 도료의 고장원인 분석 결과표 기존 중방식 도료의 고장원인 분석 결과표 기존 중방식 도료의 고장원인 분석 결과표 기존 중방식 도료의 고장원인 분석 결과35.35.35.35.

표 도장 및 건조 온도 변화에 따른 가사시간표 도장 및 건조 온도 변화에 따른 가사시간표 도장 및 건조 온도 변화에 따른 가사시간표 도장 및 건조 온도 변화에 따른 가사시간36.36.36.36.

표 등온 경화에 따른 의 경화특성표 등온 경화에 따른 의 경화특성표 등온 경화에 따른 의 경화특성표 등온 경화에 따른 의 경화특성37. ATOMETAL, EPCA-2, EPCA-537. ATOMETAL, EPCA-2, EPCA-537. ATOMETAL, EPCA-2, EPCA-537. ATOMETAL, EPCA-2, EPCA-5

표 저온경화형 중방식 도료의 물리적 특성표 저온경화형 중방식 도료의 물리적 특성표 저온경화형 중방식 도료의 물리적 특성표 저온경화형 중방식 도료의 물리적 특성38.38.38.38.

표 도장 및 건조 온도에 따른 내충격성 실험 결과표 도장 및 건조 온도에 따른 내충격성 실험 결과표 도장 및 건조 온도에 따른 내충격성 실험 결과표 도장 및 건조 온도에 따른 내충격성 실험 결과39.39.39.39.

표 도장 및 건조 온도에 따른 내충격성 고장 평가표 도장 및 건조 온도에 따른 내충격성 고장 평가표 도장 및 건조 온도에 따른 내충격성 고장 평가표 도장 및 건조 온도에 따른 내충격성 고장 평가40.40.40.40.

표 저온경화형 중방식 도료의 내약품성 실험 결과표 저온경화형 중방식 도료의 내약품성 실험 결과표 저온경화형 중방식 도료의 내약품성 실험 결과표 저온경화형 중방식 도료의 내약품성 실험 결과41.41.41.41.

표 저온경화형 도료의 건조 온도에 따른 부착성 시험 결과표 저온경화형 도료의 건조 온도에 따른 부착성 시험 결과표 저온경화형 도료의 건조 온도에 따른 부착성 시험 결과표 저온경화형 도료의 건조 온도에 따른 부착성 시험 결과42.42.42.42.

표 저온경화헝 도료의 건조 온도에 따른 부착박리 시험 결과표 저온경화헝 도료의 건조 온도에 따른 부착박리 시험 결과표 저온경화헝 도료의 건조 온도에 따른 부착박리 시험 결과표 저온경화헝 도료의 건조 온도에 따른 부착박리 시험 결과43.43.43.43.

표 저온경화형 중방식도료의 내환경시험후 부착성 평가 결과표 저온경화형 중방식도료의 내환경시험후 부착성 평가 결과표 저온경화형 중방식도료의 내환경시험후 부착성 평가 결과표 저온경화형 중방식도료의 내환경시험후 부착성 평가 결과44.44.44.44.

표 저온경화형 중방식도료의 내환경시험후 백아화평가 결과표 저온경화형 중방식도료의 내환경시험후 백아화평가 결과표 저온경화형 중방식도료의 내환경시험후 백아화평가 결과표 저온경화형 중방식도료의 내환경시험후 백아화평가 결과45.45.45.45.

표 저온경화형 중방식도료의 내환경시험 후 색차 평가 결과표 저온경화형 중방식도료의 내환경시험 후 색차 평가 결과표 저온경화형 중방식도료의 내환경시험 후 색차 평가 결과표 저온경화형 중방식도료의 내환경시험 후 색차 평가 결과46.46.46.46.

표 저온경화형 중방식도료의 내환경시험후 부풀음 평가 결과표 저온경화형 중방식도료의 내환경시험후 부풀음 평가 결과표 저온경화형 중방식도료의 내환경시험후 부풀음 평가 결과표 저온경화형 중방식도료의 내환경시험후 부풀음 평가 결과47.47.47.47.

표 가속수명 시험후 녹발생 시험 평가표 가속수명 시험후 녹발생 시험 평가표 가속수명 시험후 녹발생 시험 평가표 가속수명 시험후 녹발생 시험 평가48. (CCT) 5cycle48. (CCT) 5cycle48. (CCT) 5cycle48. (CCT) 5cycle

- 11 -

표 가속수명 시험후 녹발생 시험 평가표 가속수명 시험후 녹발생 시험 평가표 가속수명 시험후 녹발생 시험 평가표 가속수명 시험후 녹발생 시험 평가49. (CCT) 590cycle49. (CCT) 590cycle49. (CCT) 590cycle49. (CCT) 590cycle

표 기존제품 내환경시험 후 부풀음 평가 결과표 기존제품 내환경시험 후 부풀음 평가 결과표 기존제품 내환경시험 후 부풀음 평가 결과표 기존제품 내환경시험 후 부풀음 평가 결과50. (ATOMETAL)50. (ATOMETAL)50. (ATOMETAL)50. (ATOMETAL)

표 가속수명 시험후 부착성 평가표 가속수명 시험후 부착성 평가표 가속수명 시험후 부착성 평가표 가속수명 시험후 부착성 평가51. (CCT) 590cycle51. (CCT) 590cycle51. (CCT) 590cycle51. (CCT) 590cycle

표 저온경화형 중방식 도료의 구성표 저온경화형 중방식 도료의 구성표 저온경화형 중방식 도료의 구성표 저온경화형 중방식 도료의 구성52.52.52.52.

- 12 -

그 림 목 차

그림 중방식 도료의 구성그림 중방식 도료의 구성그림 중방식 도료의 구성그림 중방식 도료의 구성1.1.1.1.

그림 세라믹 메탈계 중방식 도료의 시공 사례그림 세라믹 메탈계 중방식 도료의 시공 사례그림 세라믹 메탈계 중방식 도료의 시공 사례그림 세라믹 메탈계 중방식 도료의 시공 사례2.2.2.2.

그림 신뢰성향상 목표 및 연구추진체계그림 신뢰성향상 목표 및 연구추진체계그림 신뢰성향상 목표 및 연구추진체계그림 신뢰성향상 목표 및 연구추진체계3.3.3.3.

그림 철의 부식 메카니즘그림 철의 부식 메카니즘그림 철의 부식 메카니즘그림 철의 부식 메카니즘4.4.4.4.

그림 도막 부식의 발생과정그림 도막 부식의 발생과정그림 도막 부식의 발생과정그림 도막 부식의 발생과정5. 15. 15. 15. 1

그림 중방식 도막의 열화모델그림 중방식 도막의 열화모델그림 중방식 도막의 열화모델그림 중방식 도막의 열화모델6.6.6.6.

그림 비말대 해중부의 타르에폭시수지계 도료 열화도의 경년변화그림 비말대 해중부의 타르에폭시수지계 도료 열화도의 경년변화그림 비말대 해중부의 타르에폭시수지계 도료 열화도의 경년변화그림 비말대 해중부의 타르에폭시수지계 도료 열화도의 경년변화7. ,7. ,7. ,7. ,

그림 각종 도료 시스템의 도막열화 추이그림 각종 도료 시스템의 도막열화 추이그림 각종 도료 시스템의 도막열화 추이그림 각종 도료 시스템의 도막열화 추이8.8.8.8.

그림 시험편 제작과정그림 시험편 제작과정그림 시험편 제작과정그림 시험편 제작과정9.9.9.9.

그림 내충격성 시험 절차그림 내충격성 시험 절차그림 내충격성 시험 절차그림 내충격성 시험 절차10.10.10.10.

그림 내약품성 시험 절차그림 내약품성 시험 절차그림 내약품성 시험 절차그림 내약품성 시험 절차11.11.11.11.

그림 부착성 시험 절차그림 부착성 시험 절차그림 부착성 시험 절차그림 부착성 시험 절차12.12.12.12.

그림 부착박리 시험그림 부착박리 시험그림 부착박리 시험그림 부착박리 시험13. Pull-Off13. Pull-Off13. Pull-Off13. Pull-Off

그림 가사시간 시험 절차그림 가사시간 시험 절차그림 가사시간 시험 절차그림 가사시간 시험 절차14.14.14.14.

그림 를 이용한 시험 절차그림 를 이용한 시험 절차그림 를 이용한 시험 절차그림 를 이용한 시험 절차15. RPT15. RPT15. RPT15. RPT

그림 부착성 시험 절차그림 부착성 시험 절차그림 부착성 시험 절차그림 부착성 시험 절차16.16.16.16.

그림 가속수명 시험 순환사이클그림 가속수명 시험 순환사이클그림 가속수명 시험 순환사이클그림 가속수명 시험 순환사이클17.17.17.17.

그림 온도 및 시간의 변화에 따른 점도변화그림 온도 및 시간의 변화에 따른 점도변화그림 온도 및 시간의 변화에 따른 점도변화그림 온도 및 시간의 변화에 따른 점도변화18.18.18.18.

그림 온도 변화에 따른 가사시간그림 온도 변화에 따른 가사시간그림 온도 변화에 따른 가사시간그림 온도 변화에 따른 가사시간19.19.19.19.

그림 온도 변화에 따른 지촉건조 시간그림 온도 변화에 따른 지촉건조 시간그림 온도 변화에 따른 지촉건조 시간그림 온도 변화에 따른 지촉건조 시간20.20.20.20.

그림 온도변화에 따른 경화특성 분석그림 온도변화에 따른 경화특성 분석그림 온도변화에 따른 경화특성 분석그림 온도변화에 따른 경화특성 분석21. - a. 20 , b. 021. - a. 20 , b. 021. - a. 20 , b. 021. - a. 20 , b. 0℃ ℃℃ ℃℃ ℃℃ ℃

그림 온도변화에 따른 경화특성 분석그림 온도변화에 따른 경화특성 분석그림 온도변화에 따른 경화특성 분석그림 온도변화에 따른 경화특성 분석22. - RPT22. - RPT22. - RPT22. - RPT

- 13 -

그림 온도변화에 따른 부착성 평가결과그림 온도변화에 따른 부착성 평가결과그림 온도변화에 따른 부착성 평가결과그림 온도변화에 따른 부착성 평가결과23. (Cross-cut)23. (Cross-cut)23. (Cross-cut)23. (Cross-cut)

그림 온도번화에 따른 부착성 평가결과그림 온도번화에 따른 부착성 평가결과그림 온도번화에 따른 부착성 평가결과그림 온도번화에 따른 부착성 평가결과24. (Cross-cut)24. (Cross-cut)24. (Cross-cut)24. (Cross-cut)

그림 내환경 시험후 부착성 시험결과그림 내환경 시험후 부착성 시험결과그림 내환경 시험후 부착성 시험결과그림 내환경 시험후 부착성 시험결과25. (ATOMETAL)25. (ATOMETAL)25. (ATOMETAL)25. (ATOMETAL)

그림 내환경 시험후 부착박리 시험결과그림 내환경 시험후 부착박리 시험결과그림 내환경 시험후 부착박리 시험결과그림 내환경 시험후 부착박리 시험결과26. Pull-Off (ATOMETAL)26. Pull-Off (ATOMETAL)26. Pull-Off (ATOMETAL)26. Pull-Off (ATOMETAL)

그림 경화제를 사용한 도료의 온도변화에 따른 점도그림 경화제를 사용한 도료의 온도변화에 따른 점도그림 경화제를 사용한 도료의 온도변화에 따른 점도그림 경화제를 사용한 도료의 온도변화에 따른 점도27. 200127. 200127. 200127. 2001

그리 경화제를 사용한 도료의 온도변화에 따른 점도그리 경화제를 사용한 도료의 온도변화에 따른 점도그리 경화제를 사용한 도료의 온도변화에 따른 점도그리 경화제를 사용한 도료의 온도변화에 따른 점도28. 256228. 256228. 256228. 2562

그림 도료 및 건조 온도 변화에 따른 가사시간그림 도료 및 건조 온도 변화에 따른 가사시간그림 도료 및 건조 온도 변화에 따른 가사시간그림 도료 및 건조 온도 변화에 따른 가사시간29.29.29.29.

그림 도료 및 건조 온도에 따른 지촉건조시간그림 도료 및 건조 온도에 따른 지촉건조시간그림 도료 및 건조 온도에 따른 지촉건조시간그림 도료 및 건조 온도에 따른 지촉건조시간30.30.30.30.

그림 경화온도 변화에 따른 경화거동 측정 결과그림 경화온도 변화에 따른 경화거동 측정 결과그림 경화온도 변화에 따른 경화거동 측정 결과그림 경화온도 변화에 따른 경화거동 측정 결과31. RPT (2001)31. RPT (2001)31. RPT (2001)31. RPT (2001)

그림 경화온도 변화에 따른 경화거동 측정 결과그림 경화온도 변화에 따른 경화거동 측정 결과그림 경화온도 변화에 따른 경화거동 측정 결과그림 경화온도 변화에 따른 경화거동 측정 결과32. RPT (2562)32. RPT (2562)32. RPT (2562)32. RPT (2562)

그림 저온 중방식도료의 물리적 특성그림 저온 중방식도료의 물리적 특성그림 저온 중방식도료의 물리적 특성그림 저온 중방식도료의 물리적 특성33. (Type-2001)33. (Type-2001)33. (Type-2001)33. (Type-2001)

그림 저온 중방식도료의 물리적 특성그림 저온 중방식도료의 물리적 특성그림 저온 중방식도료의 물리적 특성그림 저온 중방식도료의 물리적 특성34. (Type-2562)34. (Type-2562)34. (Type-2562)34. (Type-2562)

그림 저온경화형 도료의 건조 온도에 따른 부착성 시험 결과그림 저온경화형 도료의 건조 온도에 따른 부착성 시험 결과그림 저온경화형 도료의 건조 온도에 따른 부착성 시험 결과그림 저온경화형 도료의 건조 온도에 따른 부착성 시험 결과35.35.35.35.

그림 경화제 종류와 경화온도 변화에 따른 부착강도 변화그림 경화제 종류와 경화온도 변화에 따른 부착강도 변화그림 경화제 종류와 경화온도 변화에 따른 부착강도 변화그림 경화제 종류와 경화온도 변화에 따른 부착강도 변화36.36.36.36.

그림 저온경화형 중방식도료의 내환경시험후 색차 평가 결과그림 저온경화형 중방식도료의 내환경시험후 색차 평가 결과그림 저온경화형 중방식도료의 내환경시험후 색차 평가 결과그림 저온경화형 중방식도료의 내환경시험후 색차 평가 결과37.37.37.37.

- 14 -

제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론1111

강재는 세기에 이르러는 건축 재료의 주류를 이루 있으며 이러한 강재는 건축20 ,

구조물의 내구성을 유지하기 위한 가장 중요한 재료의 하나로 강재의 수명은 건축

구조물의 내구수명과 직결된다고 할 수 있다 강구조물의 내구수명 저하는 부식에.

의한 내구력 감소가 주요 원인으로 이러한 강재의 부식을 방지하는 고성능 중방식

시스템의 개발은 곧 강구조물의 내구 수명의 화보할 수 있는 최우선 과제라 할 수

있다.

도료에 의한 방식 시스템은 구조물의 크기나 형상에 제약 없이 도장이 가능하며 재

도장에 의하여 성능을 유지 연장시킬수 있기 때문에 현재까지 철의 방식을 위한ㆍ

가장 효과적인 수단으로 사용되어 왔다.

또한 현대 건축구조물은 나날이 대형화되고 있으며 장기간의 내구성 확보의 중요,

성이 강화됨에 따라 방식시스템의 고성능화가 요구되고 있으며 국내의 경우 삼면의

바다로 둘러싸인 지역적인 특성과 국가 주요 시설들이 해안가에 밀집 되어 있SOC

고 해중 수중 등의 특수 환경하에 구조물이 설치되는 경우가 증가됨에 따라 가혹,

한 부식 환경에 놓여 있는 강구조물은 부식을 장기간 방지하기 위하여 기존의 방

식 방청 도료와는 구별되는 중방식 도료 개발에 대한 요구가 증가하고 있다, .

표 각국의 부식에 의한 피해액표 각국의 부식에 의한 피해액표 각국의 부식에 의한 피해액표 각국의 부식에 의한 피해액1.1.1.1.

국 가국 가국 가국 가부식에 의한 손실 비용부식에 의한 손실 비용부식에 의한 손실 비용부식에 의한 손실 비용

(% of GNP)(% of GNP)(% of GNP)(% of GNP) SumSumSumSum

미 국 4.2 억 달러700

영 국 3,5 억 달러32

일 본 1.8 억 달러92

독 일 3.0 억 달러60

호 주 1.5 억 달러6

출전 구조물 내구성 유지관리를 위한 비파괴 실시간 철근부식 진단 개발 연구보고서: Rc / System

건설교통부(2003, )

- 15 -

중방식 도료란 해강 해중 수중 해안공업지역 화학공업지역 등과 같이 심한 부식, , , ,

환경에 놓여 있는 교량 해상구조물 발전설비 각종 플랜트의 대형구조물 선박 컨, , , , ,

테이너 및 기타의 철골구조물을 부식으로부터 보호하기 위한 도료를 말한다.

그림 중방식 도료의 구성그림 중방식 도료의 구성그림 중방식 도료의 구성그림 중방식 도료의 구성1.1.1.1.

금속의 부식은 선체 기관 보일러 해양구조물 지하매설물 화공장치 등 다양한 분, , , , ,

야 및 환경에서 일어나고 있으며 철의 생산량의 가 부식에 의하여 소모, 10 ~ 20%

되고 있고 부식에 의한 경제적 손실은 서구 공업국에서도 의 에 도달, GNP 2 ~ 3 %

하고 있다.

최근 중방식 도료의 연구경향은 기본적인 강재의 보호와 미장 이외에도 제 의 기3

능을 도막에 부여함에 따라 종래의 도료 특성에 다른 기능을 피도물 표장에서 기대

하는 경향이 나타나고 있다 그 예로는 오염방지 도료 초내구성 도료 초내 후성. , ,

등의 다양한 기능성 도료라 할 수 있다.

배수갑문배수갑문배수갑문배수갑문(a)(a)(a)(a) 원자력발전소 취수구원자력발전소 취수구원자력발전소 취수구원자력발전소 취수구(b)(b)(b)(b)

그림 세라믹 메탈계 중방식 도료의 시공 사례그림 세라믹 메탈계 중방식 도료의 시공 사례그림 세라믹 메탈계 중방식 도료의 시공 사례그림 세라믹 메탈계 중방식 도료의 시공 사례2.2.2.2.

- 16 -

현재 중방식 도료로 많이 사용되어지는 전색제는 알키드 수지 염화고무수지 우레, ,

탄 수지 에폭시 수지 등이 잇다 이 중에서도 에폭시 수지는 내수성 내약품성 밀, . , ,

착성 등이 매우 우수하며 특히 가혹한 환경하에서의 방식성 장기적 경제성 도료, , ,

자체의 도료 자체의 품질 개량성이 우수하며 물 약품 오염 가스 등에 대한 내성이, ,

현 도료 중에서 가장 우수하다.

현재 에서는 다양한 종류의 중방식 도료가 생산하고 있으나 재도장 주B&B korea

기의 경감 및 구조물의 장기내구성 확보를 위한 년 이상의 방청성능의 유지와10

미만의 겨울철 시공시 도막간 부착성 저하와 물성저하에 대한 문제로 인한 경제5℃

적 손실이 심화됨에 따라 이에 대한 개선 필요성이 요구되고 있는 실정이다 이에.

따라서 그림 와 같이 전체적인 연구 흐름도에서 역할을 분담하여 연구를 수행하, 2

였다.

그림 신뢰성향상 목표 및 연구추진체계그림 신뢰성향상 목표 및 연구추진체계그림 신뢰성향상 목표 및 연구추진체계그림 신뢰성향상 목표 및 연구추진체계3.3.3.3.

- 17 -

본 연구에서는 세라믹계 중방식 도료의 내부식성 평가 및 저온경화 불량에서 기인

하는 물성저하 현상을 고찰하고 이에대한 고장분석과 수지 및 경화제 개선을 통해,

다양한 부식환경 저온 및 극한 환경에서의 시공성이 최적화된 중방식 도료 시스템,

을 개발하고자 하며 옥외폭로시험 및 부식에 대한 내구수명평가를 통해 이에 대한,

검증을 통해 B10수명이 년 이상인 방식 성능을 발현하고 이하의 저온 경화10 , 5℃

조건에서 최적화된 중방식 도장 시스템에 대하여 연구하여 기존제품의 및 신뢰성

수준을 향상시키고자 하였다.

- 18 -

제 장 이론적 배경제 장 이론적 배경제 장 이론적 배경제 장 이론적 배경2222

제 절 금속의 부식제 절 금속의 부식제 절 금속의 부식제 절 금속의 부식1111

금속의 부식 메카니즘금속의 부식 메카니즘금속의 부식 메카니즘금속의 부식 메카니즘1.1.1.1.

부식은 크게 나누어 건식 과 습식 이 있으며 건식(dry corrosion) (wet .corrosion) ,

은 금속표면에 액체인 물의 작용없이 일어나는 부식이며 일반적으로 고온산화 고, ,

온가스에 의한 부식 등이 이에 속하고 습식은 금속표면의 액체인 물 또는 전해질

용액에 접하여 발생되는 부식으로 우리주변에서 경험하는 부식의 대부분은 습식이

다 그리고 부식기구는 현재까지 물이 관여하는 부식의 대부분은 전기화학적인 기.

구에 의한 것으로 알려져 있다.

철의 경우 철강 표면은 금속의 조성 조직 표면 상태의 불균일성 등으로부터 전, ,

위분포 상태가 일정하지 않고 수중에서는 국부적인 전지를 형성하게 된다 중성수.

용액 중에는 양극으로부터 철이온(Fe+2+2이 용출하게 되며 또한 음극에서는 수소이) ,

온(H+이 환원되어 수소원자 로 된다 이 반응에 의하여 생기는 수소원자 는) (H) . (H)

H2 가스로 되어 발산하든가 수중에 용존되어 있는 산소와 결합하여 물(H2 을 형O)

성하게 된다 이들을 화학반응식으로 표시하면 다음과 같으며 그 반응식과 부식기.

구도는 다음과 같다.

그림 칠의 부식 메카니즘그림 칠의 부식 메카니즘그림 칠의 부식 메카니즘그림 칠의 부식 메카니즘4.4.4.4.

- 19 -

여기에서 식의 복극반응이 일어나게 되면 부식 반응이 진행하게 되며 의 용(3) , Fe

해가 계속된다 식에서의. (1) Fe+2는 또다시 H2 의 해리에 의글O OH

-와 결합하여 수

산화제 철 황록색의 침전이 이 형성되며 이는 또한 용존산소와 반응하여 수산화 제1 ( ) ,

철로 된다2 .

수산화 제 철은 분해하여 산화제 철 수화물로 되는데 이들의 혼합물이 적청이다2 2 .

수산화제 철2 [Fe(OH)2 또는 산화제 철] 2 (Fe2O2 은 빨간녹이라고 하는데 실제로 발) ,

생하는 녹의 조성은 생성조건에 따라 여러 가지로 복잡하다.

부식반응이 전기 화학적인 것이라면 부식반응이 계속적으로 일어나기 위해서는 반

응계에서 전하의 균형을 유지하지 않으면 안되기 때문에 금속중에 전기가 남아 있

거나 용액중에 이온이 남아 있거나 할 수 없는 것이다.

표 방식방법에 따른 전기 화학적 인자 및 그 대책표 방식방법에 따른 전기 화학적 인자 및 그 대책표 방식방법에 따른 전기 화학적 인자 및 그 대책표 방식방법에 따른 전기 화학적 인자 및 그 대책2.2.2.2.

방식방법방식방법방식방법방식방법 전기화학적 인자전기화학적 인자전기화학적 인자전기화학적 인자 대 책대 책대 책대 책

부식환경차단간의cathode, anode

전기저항의 확대

투과성이 적은 전색제의 선택1)

두꺼운 도막화2)

차단효과가 큰 안료의 배합3)

금속면의 부동태화 분극의 증대anode1) 납 등의 방청안료의 배합

의 배합2) Inhibitor

음극 방식작용 분극의 증대cathode

로부터 이온화 경향이 큰 금속1) Fe ,

즉 아연등을 배합합 도료

아연고금 및 용사2)

- 20 -

그 이유는 식과 식은 항상 동시에 같은 양만큼 반응이 일어나게 된다 용액내(1) (2) .

의 이온의 직렬의 루프를 만들고 있어 이 개중의 그 어느 하나만이라도 일어나지3

못하게 한다면 부식반응 전체를 억제할 수 있게 된다.

부식 현상부식 현상부식 현상부식 현상2.2.2.2.

철 또는 금속은 불안정하기 때문에 놓여있는 환경속의 물질과 반응하여 안정한 화

합물로 변화하여 표면층으로부터 부식하게 된다.

철이 부식하게 되면 그 철재의 강도에 변화를 초래하며 예를 들면 철재두께의 1%

가 녹으로 변할 경우 강도는 줄어들며 또 양면에서 의 녹이 발생 했다, 5~10% , 5%

면 도저히 사용할 수가 없게 된다 이러한 부식 현상을 금속체에 접하는 환경의 수.

분 액체 의 유무에 따라 분류한다( ) .

표 부식의 형태에 의한 분류표 부식의 형태에 의한 분류표 부식의 형태에 의한 분류표 부식의 형태에 의한 분류3.3.3.3.

부식의 형태부식의 형태부식의 형태부식의 형태 환경의 분류환경의 분류환경의 분류환경의 분류 방식 방법방식 방법방식 방법방식 방법

건식 (Dry Corrosion)고온가스 부식

이상(200 )℃

내열도료 강재의 선택

내 열 합금( )

습식(Wet Corrosion

물 또는 액체를 매체로 하지 않음( )

대기 중의 부식 방식도료

해중 담수 해수 부식( , )

방식도료

전기 방식

Lining

강재에 선택

화학 약품

산 알카리염 부식( , )

내약품성 도료

Lining

강재의 선택

지중 지하 에의 부식( )

방식도료 역청질계( )

Lining

강재의 선택

- 21 -

방식 기구방식 기구방식 기구방식 기구3.3.3.3.

일반적으로 사용되어지는 철재 혹은 산업용 철구조물들을 부식으로부터 보호하기

위한 방법으로 여러 가지가 있으나 크게 나누어 아래와 같이 분류할 수 있다.

매설 및 침적된 구조물에서의 음극보호방법 (cathodic protection)①

금속표면의 부동태화 (passivation of metal surface)②

도료 도장에 의한 외부환경과의 차단 (barrier protection)③

방청 도료의 적용④

가가가가. Cathodic protection. Cathodic protection. Cathodic protection. Cathodic protection

이 방법은 부식이 전기화학적인 반응을 거쳐 이루어지는 관계로 외부로부터 반응계

에 전기적인 힘을 가하여줌으로써 부식반응을 역으로 진행시킴으로서 방식을 하고

자하는 철 구조물을 부식으로부터 보호하는 방법이다 즉 에 부식 전류와 동. anode

등하거나 더 강한 전류를 가하여 줌으로서 부식을 방지 하거나 부식의 진행을 지,

연시키는 방법이다.

은 반드시 전해질 내에서 이루어지므로 구조물이 지하에 매설cathodic protection

된 경우나 청수 혹은 해수 등에 침적되어 있을 경우에 한하여 이 방법을 선택 할,

수 있다.

나 금속표면의 부동태화나 금속표면의 부동태화나 금속표면의 부동태화나 금속표면의 부동태화. (Passi. (Passi. (Passi. (Passivvvvation ofation ofation ofation of mmmmedical surface)edical surface)edical surface)edical surface)

금속표면의 부동태화는 금속의 표면을 물리적 혹은 화학적인 방법에 의해 처리함으

로서 일반적으로 부식이 아주 쉽게 이루어지는 철재의 표면을 부식에 대한 내성을

갖도록 하는 방법으로서 차량 냉장고 세탁기 등과 같은 제품들의 경우 마감 도장, ,

전 이 방법에 의해 표면 처리하는 것이 보편화되어 있다 또한 이 방법은 철재표면.

에 내식성을 부여할 뿐만 아니라 표면을 미세한 결정화 구조로 전환시켜 주므로 후

속도장의 부착성 증진에도 크게 기여를 한다.

- 22 -

다다다다 도료도장에 의한도료도장에 의한도료도장에 의한도료도장에 의한 외외외외부환경과의 차단부환경과의 차단부환경과의 차단부환경과의 차단. (. (. (. (BBBBarrier protection)arrier protection)arrier protection)arrier protection)

앞에서 기술한 바와 같이 부식반응은 전기화학적 반응이며 따라서 이러한 반응이

진행되기 위해서는 산소와 수분의 존재는 필수적인 것이 된다.

이와 같은 부식반응의 중단 혹은 지연을 위한 방법으로는 전기적인 방법 외에도 반

응요소중의 하나를 차단함으로서 가능하다 이러한 원리를 이용 차단성이 양호한. ,

내수성 내침투성 등 도료를 보호하고자 하는 구조물에 도장해줌으로서 외부환경( , )

즉 대기중의 산소 및 수분에 대한 차단벽을 형성 부식으로부터 구조물을 보호하는,

것이 이 방법의 근본 원리이다.

라 방청도료의 적라 방청도료의 적라 방청도료의 적라 방청도료의 적황황황황....

일반적으로 방청을 요하는 철 구조물의 도장은 방청성을 주성능으로 하는 하도를

도장하는 것이 상례이나 최근에 들어 하도 중도 상도에 전반적으로 부식억제를, , ,

위한 안료성분을 첨가하는 형태의 도료가 개발되고 있다 이 방법은 도료 성분 중.

의 부식억제 성능을 지니고 있는 안료를 첨가 즉 보호하고자 하는 구조물의 재질, ,

보다 금속 이온화 경향이 높은 계통의 안료를 첨가함으로서 이러한 방Pb, Zn, Cr

청을 위주로 하는 도료가 구조물에 도장되었을 때 도료중의 방청안료 자체가 먼저

희생 이온화 되어 구조물을 부식으로부터 보호하게 되는 원리를 이용한 방법으로( )

가장 보편화된 방법중의 하나이다.

표 중방식 도료의 방청이론표 중방식 도료의 방청이론표 중방식 도료의 방청이론표 중방식 도료의 방청이론4.4.4.4.

1111

물과 공기의 접촉을 차단한다

차단효과는 전색제 수지 용제 와 안료에 의해 결정된다- ( + ) .

안료에선 알루미늄과 운모상산화철 이 차단효과를 높이기 위해 사용- (MIO) .

2222 철표면이 알카리성을 유지하게 하여 부동태화 되게 한다.

3333철에 비해 양극으로 작용하여 음극방식한다 하도로 적용하는 아연분말이 철.

에 비해 전위가 낮고 이온화 경향이 커 희생양극으로 작용한다.

- 23 -

제 절 도장에 의한 방식제 절 도장에 의한 방식제 절 도장에 의한 방식제 절 도장에 의한 방식2222

도장에 의한 방식 구조도장에 의한 방식 구조도장에 의한 방식 구조도장에 의한 방식 구조1.1.1.1.

도막은 부식반응의 진행에 필요한 수분 산소의 침입을 저지하는 것에 의해 방식작,

용을 행하는 것이다 그러나 도막은 두꺼운 것이라 할지라도 수백 의 막두께로서. ,㎛

완전한 차단기능을 갖는 것만은 아니어서 위에 기술한 생각이 반드시 타당한 것이

라고는 보기 어렵다는 것이 알려져 있다.

또 합성수지계 도막 등에 있어서는 수분은 상당히 큰 투과속도를 나타내는 것이, ,

많으나 산소 투과성은 작은 것도 있어 산소의 투과 억제작용이 방식에 기여한다고,

생각할 수 있는 경우가 있다는 것도 확실하다 앞의 절에서 언급하였듯이. .

양극간을 덮는 도막의 전기 저항이 높을수록 부식전류는 작아진cathode, anode

다 유기질 도막을 통해서 전류가 흐르는 것은 이온의 투과에 의한 것이라는 것이.

알려져 있으므로 이온 투과성이 작은 도막일수록 방식 효과가 크게 된다 일반적으, .

로 수분 산소와 비교하여 도막의 이온투과성은 굉장히 작고 이 효과는 크다, , , .

실용도막에 있어서 핀홀 등의 도막결함을 완전히 없애는 것은 곤란하고, (pili hole) ,

이를 통하여 환경내의 부식성 물질의 침입은 피할 수 없다 그러나 장기 내구성을. ,

목표로 하는 방식도장에 있어서는 확실히 도장관리를 할 필요가 있다 이러한 조건.

하에서는 이온투과성은 도장계의 종류 막두께 등의 인자에 의해 결정된다 유기질, .

도막내의 이온 확산은 도막을 구성하는 폴리머의 용해 가능한 극성기와 외부로부터

침입하는 이온과의 이온 교환반응에 의한다고 여겨진다 따라서 일반적으로 극성기. ,

가 적을수록 이온 투과성은 적다.

폴리머 분자량이 클수록 두꺼워 질수록 이온투과성은 작다 한편 어느 정도 극성, . ,

기를 포함하는 폴리머들이 금속면에 부착성이 양호한 경향이 있다 또 수지 라이닝.

과 비교해 보면 막두께는 훨씬 작고 도장 작업성을 유지하기 위해 분(resin lining) , ,

자량이 낮은 재료가 사용되어진다 이렇듯이 도막에는 여러 종류의 특성이 조화를.

갖고 구비되는 것이 필요하며 이온투과의 저지 등 차단기능의 향상에 주목하는 것,

은 불가능하다 이러한 것으로부터 도막의 이온 투과성은 굉장히 작지만 완전 불투.

과성은 아니다.

- 24 -

도막의 차단기능 향상을 위해서 여러 종류의 연구 개발이 행해지고 있으나 한 예,

로서 를 사용한 후막형 도료가 개발되어 실용화 되는 예가 늘고 있다glass flake , .

이것은 바늘조각 모양의 유리분말을 도료 중에 배합하여 이것이 도막 면에 평행하,

게 배열하여 침입물질의 도막내 투과경로를 길게 하는 효과를 이용한 것이다 종래. ,

유리섬유 유리크로느 등을 사용한 이 방식용으로 이용되고, (glass closs) FRP lining

있으나 흙손 칠 로울러 칠 등에 의해 시공되기 때문에 응용분야가 제한되어 있었, ,

다 도료는 스프레이 도장에 의해 이것에 가까운 성능의 도막을 형성시. Class flake

킨 것이다.

그림 도막 부식의 발생과정그림 도막 부식의 발생과정그림 도막 부식의 발생과정그림 도막 부식의 발생과정5.5.5.5.

- 25 -

도막을 통하여 적은 양의 부식성 물질이 침입하더라도 도막하층부 부식의 진행을,

억제하기 위해 녹방지 안료가 하도용 도료에 배합된다 유성계나 유변성 합성수직.

계 전색제 의 경우는 연단 아산화연 시아나미드연 염기vehicle( ) , , (lead cyanamide),

성 크롬산연 등의 염기성 안료가 많이 사용되어지고 용도에 따라서는 연산칼슘 크, ,

롬산 아연 등도 사용되어 진다 중방식 도장 등 기름을 포함하지 않는 합성수지를.

겹쳐 바르는 경우에는 가 하도에 사용되는 것이 보통이다zinc rich paint .

는 건조도막의 대부분이 아연말로 이뤄져 이것을 아주 적은 양의Zinc rich paint ,

바인더 에 의해 철강면에 부착시키는 것이다 아연은 철보다도 전기화학적으(binder) .

로 열등한 금속이다 도막 중에 아연말 상호 또는 아연말과 소지 강재면. Zinc rich

의 사이에는 금속 접촉이 존재하고 아연말과 소지강재의 사이에 전지가 형성 되어,

아연이 된다 더욱이 도막이 장기간 부식환경에 폭로되면 도막내의 틈. Zinc rich ,

또는 소지강면에 아연의 부식 생성물이 침전한다.

부식 생성물층은 어느 정도의 차단기능을 갖고 또 화학적 부식억제 작용도 있으므,

로 아연말의 소비속도가 저하됨과 함께 철강면도 방식된다 는 무기. Zinc rich paint

질과 유기질이 있다 무기질에는 계와 계가 있고 유기질. alkali silicate alkyl silicate ,

은 대부분이 에폭시계이다 대체적으로 방식 성능은 무기질 시공성은 유기질이 우. ,

수하다 로서 이용되는 경우는 막두께 약 로 도장된다. Shop primer 75 .㎛

도막의 경년변화 재질 부적당 시공 불량 등 원인은 여러 가지 있으나 어떤 시기, , ,

에 도달하면 도막하층부 부식이 시작된다 도막하층부 부식의 발행에 관련하여 그. ,

단서가 되는 것은 도막과 소지 금속면의 사이에 물층이 형성되는 것이라는 생각이

제안되었다.

물층에 접하는 금속면에는 국부전지가 형성되어 에서 에서는, allode Fe, cathode

가 생성되고 더욱이 이들이 결합하여 가 된다 는 굉장히 산화되OH , Fe(OH) . Fe(OH)

기 쉬운 물질이므로 도막을 투과해 오는 산소에 의해 FeOOH, FeO nHㆍ 2 등의 적O

청으로 산화한다 일반적으로 도막의 산소투과성은 적기 때문에 통과한 산소는 이.

산화반응에 소비되어져 이 영역은 산소 결핍상태가 되고 이 영역 전체가, , 通氣差電

의 주위의 도막하층부가 가 된다anode, cathodc .池

- 26 -

더욱 그 열화가 진행되면 주위의 도막이 생성물의 알카리성 작용에 의해, cathode

박리되어 전체가 하나의 부풀음이 되는 경우도 있다 이처럼 도막과 금속의 표면에, .

있어서 물층의 형성이 문제가 되나 이의 원인으로서 도장되는 금속면의 해염입자,

나 가용성철염 등 수용성 염류에 의한 오염 도막중의 친수성 잔류용제의 상분리,

등을 들 수 있다 중방식 도장은 특히 장기 내구성을 기대하는 있이므로 도장전의. ,

충분한 소지조정과 적절한 도료설계에 유의할 필요가 있다.

도장에 의한 방식의 특징도장에 의한 방식의 특징도장에 의한 방식의 특징도장에 의한 방식의 특징2.2.2.2.

일본에서의 부식방식협회와 방청기술협회의 공동조사에 의하면 표 에 나타낸 것, 5.

처럼 일본에서 지출되고 있는 방식 경비중에서 도장이 차지하는 비율은 약 62.6%

로 각각의 방식 수단중에서 방식도장은 가장 넓게 채용되고 있다는 것이 밝혀졌다, .

그 이유로서는 도장은 특별한 설비가 반드시 필요하지는 않다는 것 대상으로 하는,

물건의 형태 크기에 제한이 없다는 것 현장시공도 가능하다는 점 경제성 가장, , , ,

긴 역사를 가지고 있다는 점을 들 수 있다.

표 생산 제조면에서 산출한 부식대책비의 종합표 생산 제조면에서 산출한 부식대책비의 종합표 생산 제조면에서 산출한 부식대책비의 종합표 생산 제조면에서 산출한 부식대책비의 종합5. ,5. ,5. ,5. ,

부식대책부식대책부식대책부식대책 부식 대책비부식 대책비부식 대책비부식 대책비 비율비율비율비율 %%%%

표면도장1. 억 엔15,954.8 62.55

금속의 표면처리2. 억 엔6,476.2 25.39

내식재료3. 억 엔2,388.2 9.36

방청유4. 억 엔156.5 0.61

억제제5. Inhibitor ( ) 억 엔161.1 0.63

전 기 방식6. 억 엔157.5 0.62

부식 연구7. 억 엔215.1 0.84

계 억 엔25,509.3 100

- 27 -

도장에 의한 방식에 있어서 중요한 것은 유지관리의 문제이다 도막은 부식환경에, .

폭로되면 시간이 지날수록 열화가 진행되므로 적절한 시기에 재도장을 행하여 방, ,

식효과의 유지를 꾀할 필요가 있다 이는 한편으로는 재도장에 의해 도막을 갱신. ,

방식효과를 장기간 유지하는 것이 가능한 점에서 장점이지만 반면 초기 도장비 외,

에 도장의 유지 관기를 위해 비용이 필요하다는 점에서는 단점이 된다 따라서 특. ,

히 공용기간이 장기간에 걸치는 시설의 방식도장의 경우에는 초기 도장비만이 아니

라 공용기간 전체의 방식비용을 고려하여 경제성 비교를 행할 필요가 있다 또 현. ,

지 재도장의 입지 조건이나 도장 대상시설의 형상 등의 이유로 재도장이 곤란하든

지 제약조건이 많은 경우에는 이것을 고려하여 방식설계를 행하지 않으면 안된다, .

도료는 도장공정을 거쳐 피도막면에 경화도막이 형성되어서야 기대되는 도막 성능

을 얻을 수 있다 따라서 도막의 방식효과를 유지하는데 도료품질의 확보와 함께. , ,

도장공사의 시공관리를 충분히 행하는 것이 중요하다 특히 철 구조물의 경우에는. ,

야외도장이 될 가능성이 크고 제약조건도 많으며 부적절한 시공이 되기 쉬우므로, ,

충분히 주의해야 한다.

도막의 열화모델도막의 열화모델도막의 열화모델도막의 열화모델3,3,3,3,

도막진단은 도막이 어느 정도의 열화상태에 있는가를 조사하여 어떠한 공법으로, , ,

언제 재도장하는 것이 경제적인가를 판단하는 것이 최대의 과제이다.

일반적으로 방식도막의 열화추이 모델은 축에 경과년수 축에 도막의 상태를 취, X , Y

하면 아래와 같이 생각할 수 있다, .

도장공사 종료 후 조기에 약간의 면적에 잘못된 시공에 기인하는 도막열화가(1) , ,

발생한다 그래프( : O A).→

당분간 이 상태로 진행하다가 그래프 눈으로 열화를 관찰할 수 있게(2) ( : A B),→

된다 그래프 이 사이의 열화진행은 완만하다. ( : B C) .→

- 28 -

도막열화가 어느 정도까지 진행하면 그 후의 열화는 급격하게 진행한다 그래(3) , (

프 : C D)→

그림 중방식 도막의 열화모델그림 중방식 도막의 열화모델그림 중방식 도막의 열화모델그림 중방식 도막의 열화모델6.6.6.6.

재도장을 행하는데 적합한 시기는 그림 중 점의 도막열화상태 즉 도막열화가 그, C ,

다지 진행해 있지 않을 때 행하는 것이 경제적이라고 생각할 수 있다 또 점에. , C

달할 때까지의 기간 즉 도막에 급격한 열화가 시작되기까지의 기간을 도막의 내구, ,

년수로 간주하여도 무관할 것이다 당연히 도료의 종류 도장시스템 구조물의 재. , ,

질 구조물의 설치환경 등에 따라 도막의 열화는 다양한 패턴을 취한다 또 열화, , . ,

는 한눈에 판단할 수 있는 것이 아니라 도막 내부의 부식으로서 진행해가는 것이,

있기 때문에 도막이 앞으로 급격하게 열화해 갈 상황에 있는지 아니면 아직 충분, ,

히 방식기능을 가지고 있는지를 판정하는 것 결국 점을 판별하는 것은 매우 어, , C

렵다 도막의 부식진단은 숙련된 기술자의 경험과 판단에 의지할 수밖에 없는 것이.

현실이다.

- 29 -

도막의도막의도막의도막의 얼얼얼얼화요인화요인화요인화요인4.4.4.4.

도막의 열화는 주로 경시적인 도막결함으로서 나타나는 경우가 많으며 아래에 도, ,

막열화를 유발시키는 일반적인 요인과 그에 따라 발생하는 대표적인 현상 결함 을( )

나타내었다 도막열화는 이들 요인의 복합적인 작용으로 발생한다고 생각할 수 있.

다 또 도막의 열화는 도막의 구성성분인 수지 안료 첨가제 등이 이들 요인에 의. , , ,

해 화학변화 혹은 물리변화하여 발생한다.

표 도막열화를 유발시키는 요인과 현상표 도막열화를 유발시키는 요인과 현상표 도막열화를 유발시키는 요인과 현상표 도막열화를 유발시키는 요인과 현상6.6.6.6.

요 인요 인요 인요 인 현 상현 상현 상현 상

빛 자외선( ) 백아화 쵸킹 변생 퇴색( ), ,

물 부풀음 녹 변색, ,

산소 백아화 녹,

핀홀핀홀핀홀핀홀(a)(a)(a)(a) 부풀음부풀음부풀음부풀음(b)(b)(b)(b)열 균열 박리 변색 퇴색, , ,

해염입자 녹 부풀음,

아황산가스 변색 퇴색 녹, ,

염화수소 변색 퇴색 녹 박리, , ,

더스트 오염 물리적 연삭, 갈라짐 떨어짐갈라짐 떨어짐갈라짐 떨어짐갈라짐 떨어짐(c) &(c) &(c) &(c) & 흐름흐름흐름흐름(d)(d)(d)(d)

방식도막의 열화방식도막의 열화방식도막의 열화방식도막의 열화5.5.5.5.

도막이 급격하게 열화하기 시작하는 시기 즉 모델, , 그림그림그림그림 6666의 점을 판명하기 위해C

서는 방식도막의 내구성을 충분히 파악해 둘 필요가 있다 그 때문에 과거부터 오, . ,

늘날에 이르기까지 옥외폭로시험 촉진내후성시험 등을 포함해 수많은 검토가 행해,

져 오고 있다 아래에 도막열화가 급격하게 시작되는 시기를 확인한 시험 결과의. ,

한 예에 대해 소개하고자 한다 일본 치바현 에서 각종 도장 시스템의 폭로를 년. 10

행한 후의 도막 열화형태는 도장시스템 부식환경에 따라 다르며 그 결과는, , , 표표표표 7777

과 같았다.

- 30 -

그림그림그림그림 7777에 비말대와 해중에 있어서 쇼트블러스트 상의 타르에폭시수지계 도료의 경

년변화를 나타내었으며 해중부에 비해 비말대의 열화도가 훨씬 크고 도막 두께에, , ,

의존하고 있었다 또. , 그림그림그림그림 8888에 타르에폭시수지계 에폭시수지계 비닐수지계의 대, ,

표적인 도장시스템의 시간변화에 의한 도막열화 추이를 나타내었다. 그림그림그림그림 7777 및 8888에

서 알 수 있듯이 도막열화면적이 달한 시점부터 그 후의 열화속도는 급속5~10% ,

하게 커짐을 알수 있었다 따라서 도막열화 면적 를 도막이 내구성 한계로. , 5~10%

생각할 수 있으며 경제적인 재도장 시기의 기준 중 하나라고 생각할 수 있다, .

표 도막의 열화요인표 도막의 열화요인표 도막의 열화요인표 도막의 열화요인7.7.7.7.

부식환경 해안부식환경 해안부식환경 해안부식환경 해안( )( )( )( ) 열화형태열화형태열화형태열화형태 열화가 확인된 주된 도장계열화가 확인된 주된 도장계열화가 확인된 주된 도장계열화가 확인된 주된 도장계

해상대기부

스크래치부 및 선단부에서의 녹 발생

스크래치부에서으 녹 발생

도막표면의 균열

타르에폭시수지도료

에폭시수지도료

열용융형 석유수지도료

비말대

스크래치부에서의 녹 발생

도막표면의 균열

선단부의 도막 소모

부분적인 공식( )孔食

일반부의 부분적인 녹

에폭시수지도료

열용융형 석유수지도료

무지징크리치페인트

아연용사

타르우레탄수지도료

간만대

및

해중부

스크래치부의 부풀음

일반부의 부분적인 부풀음

부풀음의 파괴에 의한 녹 발생

부착력의 저하

스크래치에서의 박리

부분적인 공식( )孔食

타르에폭시주지도료

에폭시수지도료

타르우레탄수지도료

무기징크리트페인트

아연용사

그림 비말대 해중부에 있어서의 타르에폭시수지계그림 비말대 해중부에 있어서의 타르에폭시수지계그림 비말대 해중부에 있어서의 타르에폭시수지계그림 비말대 해중부에 있어서의 타르에폭시수지계7. ,7. ,7. ,7. ,

도료 열화도의 경년변화 쇼트블러스트 강판 상도료 열화도의 경년변화 쇼트블러스트 강판 상도료 열화도의 경년변화 쇼트블러스트 강판 상도료 열화도의 경년변화 쇼트블러스트 강판 상( )( )( )( )

그림그림그림그림 8.8.8.8. 각종 도료 시스템의 도막열화 추이각종 도료 시스템의 도막열화 추이각종 도료 시스템의 도막열화 추이각종 도료 시스템의 도막열화 추이

쇼트블러스트 강판 상쇼트블러스트 강판 상쇼트블러스트 강판 상쇼트블러스트 강판 상( )( )( )( )

- 31 -

중방식 도장과 일반도장중방식 도장과 일반도장중방식 도장과 일반도장중방식 도장과 일반도장6.6.6.6.

가 중방식 도장가 중방식 도장가 중방식 도장가 중방식 도장으으으으 효과효과효과효과....

열악한 부식환경 있어서 년 이상의 보수도장 주기를 목적으로 하는 도장계가 개10

발되어 이를 중방식 도장이라 부른다, .

무기질 또는 유기질 를 베이스로 하여 도료 및 폴리우레탄수지 도료zinc rich paint

를 겹쳐바른 도장계는 약 년을 경과하여도 양호한 방청상태를 유지하고 있다 많10 .

은 조사대상 교량이 바다에 가까워 험한 부식환경에 가설되어 있는 것을 고려한다,

면 중방식 도장의 효과는 충분히 인정되었다고 할 수 있다 아주 약간이기는 하나.

방청이 허용되는 부분은 부 볼트 접합부 하부 프랜지 밑면 반목적 등이 주edge , , ,

로서 이들은 시공상의 주의에 의해 경감할 수가 있다고 생각된다 더구나 공장도, . ,

장과 현장도장의 도장 간격이 년 이상일 경우에는 이들 층간의 부착성에 문제가1

있다는 것이 부착성 시험의 결과에서 인정되었다 이점에 대해서 는 각종의 대책이.

검토되고 있다.

표 수지의 종류 및 특성표 수지의 종류 및 특성표 수지의 종류 및 특성표 수지의 종류 및 특성8.8.8.8.

구분구분구분구분 유형유형유형유형 건조 및 경화구조건조 및 경화구조건조 및 경화구조건조 및 경화구조 특성 장 단점특성 장 단점특성 장 단점특성 장 단점( , )( , )( , )( , ) 용도용도용도용도

액형1

오일계,

알키드계 수지산화경화

가격이 싸다-

내약품성 내구성 불량- ,일반 강구조물

염화고무계

수지휘발건조

작업성 내약품성 우수- ,

보수도장 양호-

내 열성 불량-

중방식 도장

중 상도( , )

액형2

에폭시계

우레탄계화학반응

내약품 내수 내식성 우- , ,

수

기계적 물성 우수-

고가-

중방식도장,

하도 중도, ,

중방식도장 상도,

무기질 수지 습기경화

내구성 우수-

아연말과 조합시 방청성-

우수

중방식도장의 하도

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나 중방식 도장과 일반 도장의 사용구분.

일반적으로 방식 도장설계를 행함에 있어 우선 도장 대상시설의 제조건을 고려 할

필요가 있다 즉 시설의 설치환경 사회적 중요도 공용년수 제작공정 보수도장의. , , , , ,

난이성 등이다 오랜 공용년수가 요구되는 시설이 열악한 부식환경에 설치되어 있.

는 경우에는 보수도장 주기가 짧으면 전체 공용기간에 걸치는 보수도장비를 포함한

총도장비가 고액이 되므로 이러한 환경에서도 년 이상의 보수도장주기를 유지할10

수 있는 중방식 도장 적용이 이익이다 보수 도장이 곤란한 입지 조건의 경우에도.

당연히 중방식 도장을 사용하는 것이 적당하다 일반 도장계를 사용하여도 상당히.

긴 보수도장주기를 기대할 수 있는 경우에는 중방식 도장의 필요가 없다, .

시공조건 작업조건에 된한 고려도 중요하다 도료에는 각각 적절한 시공조건이 있, .

으나 시설의 제작공정과의 적합성을 고려하지 않으면 안된다 또 공기 계절 도장, . , , ,

시의 기상조건에 대해서도 옥외도장이 포함되는 경우에는 고려를 할 필요가 있다, .

어찌되었던 대상시설의 조건에 할 수 있는 한 최적의 도장계를 선택함과 동시에, ,

도장에 지장을 주지 않도록 시설측의 조건을 가능한 한 개선하려는 노력이 필요하,

다 일반적으로 중방식 도장에 쓰여지는 도료에는 비교적 시공조건의 폭이 좁은 것.

이 많으므로 채용하는데 있어서는 상기의 점을 충분히 고려해야 한다, .

도장함에 있어 어느 정도의 소지 조정이 가능한가를 고려하는 것이 아주 중요하다, .

중방식 도장에 쓰이는 하도 도료는 합성수지계 도료 등이 있으나, zinc rich pant, ,

이들은 처리에 의한 충분한 소지 조정을 행한 후 도장하는 것이 바람직한 도blast

료이다.

현장 보수 도장등에 대해서는 환경대책상의 문제등 때문에 처리의 채용이, , blast

불가능한 경우가 있다 이 경우에는 처리하여 도장할 때와 마찬가지로 양호한. blast

방식 효과나 내구성은 기대하기 힘들지만 차선책으로서 타르 에폭시수지 도료나 변

성 에폭시수지 도료를 쓰는 방법이 있다.

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타르 에폭시수지 도료는 에폭시수지에 팽윤탄 등을 포함한 것으로 후막tar pitch, ,

도장이 가능하고 방식 효과가 우수한 도료이다 단지 흑색계뿐으로 미장효과는 없. ,

다 변성 에폭시수지 도료는 타르의 대용으로 석유수지 등 담색성분을 포함한 것으.

로 어느 정도의 착색과 착색도료의 겹쳐바르기가 가능하다, .

중방식 도료의 기술개발 방향중방식 도료의 기술개발 방향중방식 도료의 기술개발 방향중방식 도료의 기술개발 방향7.7.7.7.

강재로 제작된 수많은 사회 자본의 최대의 약점은 발할 것도 없이 강재가 부식되는

것이다 따라서 강재의 부식을 막기 위해서는 방식대척을 세우는 것이 필요하고 여. ,

기에 도료는 중요한 역할을 하고 있다 그러므로 도료는 귀중한 사회 자본 열화를.

막고 안전성의 확보와 자원의 절약에 기여하는 방식 기능과 주위에 조화한 색채에

의하여 쾌적하고 풍부한 환경을 창조하는 경관 기능을 수행한다고 할 수 있다 이.

러한 기대에 영향을 주기 위해 안전 환경에의 배려하에 최근 발표되고 있는 중방ㆍ

식 도료의 기술개발 현황은 다음과 같다.

가 비용가 비용가 비용가 비용삭감삭감삭감삭감....

도료를 둘러싼 환경에 관하여 생각해 보면 현재 건설산업의 도장설계에 있어서 비,

용 삭감의 제 테마는 위치 결정 보수 비용의 저감화로부터 장기 내구성을 지향함1 ,

과 동시에 공공 공사 합리화책으로서 도장 공정단축 성력화가 진행되고 있다 구.ㆍ

체적으로는 강교 도장에 있어서 경제성을 고려한 도장 시스템으로서 일본 도로공,

단에서는 년 월부터 박막형 중방식 도장 시스템 유기 징크리치페인트 내후1997 10 ( ~

성 중 상도로 전체 도막두께가 정도의 박막 이 기준화되어 있다 또한 이것130 ) .ㆍ ㎛

에 수반하여 점차로 성공정 성력형 도료가 출현하고 있고 도장시스템 도료의 양ㆍ ㆍ

면에서 비용 삭감에 연결된 효과가 기대되고 있다.

기능성기능성기능성기능성 프프프프라이라이라이라이머머머머(1)(1)(1)(1)

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로 많기 때문에 강교의 제작시 용접 용단 작업성이 낮고 자국이나 구멍 등의80% ,ㆍ

결함 발생이 원인이 되고 있다 또 가공후에 행해지는 제품 브라스트에 있어도 고. ,

품질이 요구되어 강교 제작비 절감에 커다란 장해로 되어 있다 따라서 일본도로공.

단에서는 앞에서 언급한 박막형 중방식 도장 시스템을 진행함에 있어서 금속 아연

함유향이 전후로 적기 때문에 용접 용단 작업성의 향상이 예상되는 기능성550 ㆍ

프라이머를 전처리에 이용하도록 공단 규격에 스펙화되어 있다 이것에 다라 용접.

용단 비틀림 보정 등의 열가공 작업에 의한 소실폭의 축소 효과를 발휘함과 동ㆍ ㆍ

시에 차 표면처리 및 도장 보수 작업의 공수가 대폭적으로 삭감된다2 .

고고고고 마찰마찰마찰마찰 유기 징크리유기 징크리유기 징크리유기 징크리치치치치 도료도료도료도료(2)(2)(2)(2)

엄격한 부식 환경에 있어서 강교의 도장 시스템에서 적용된 징크리치 도료는 무기

계와 유기계가 있지만 그 대부분이 무기물 징크리치 도료를 방식 바탕으로 한 중방

식 도장이 일반적이다 적용 이유로는 무기물 징크리치 도료에서는 아연의 희생 양.

극 작용으로 인한 우수한 방청력과 마찰 접합부에 있어서 미끄러움 성질을 확보할

수 있기 때문이다 한편 유기 징크리치 도료는 방청성 내식성의 면에서는 무기계. , ,

와 큰 차이가 없다고 생각되지만 마찰 접합면에 있어서 미끄러움 계수 이상 의, (0.4 )

확보가 불가능한 단점이 있다.

따라서 이 미끄러움 계수 이상의 유기 징크리치 도료가 개발 검토되어 실용0.40

단계에 있다 이것은 고 마찰 유기 징크리치 도료로 종래의 유기 징크리치 도료와.

마찬가지로 미스트 코트 프리로 무기물 징크리치 도료와 다르고 두껍게 칠하(mist)

여도 갈라지지 않기 때문에 작업폭이 확대되는 장점이 있다 또한 유기 징크리치. ,

도료를 일반부에 이용한 도장 시스템은 마찰 접함면에는 미끄러움 계수가 좋은 무

기물 징크리치 도료로 분류하여 도색할 필요가 있지만 고 마찰 유기 징크리치 도,

료는 마찰 접합면을 포함한 강 구조물 전체를 동시에 도장하는 것이 가능한 대폭적

인 성공정 성력화의 기대가 가능하다.ㆍ

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나 환경 안전 문제나 환경 안전 문제나 환경 안전 문제나 환경 안전 문제.... ㆍㆍㆍㆍ

세기에 접어든 현재 도료업계에서는 주위환경의 변화로 환경오염 환경 파괴 등21 , ,

의 환경 문제에 대하여 많은 노력을 기울이고 있다 쾌적한 생활 환경을 추구하는.

한편으로 화학제품에 대한 안전성의 요구는 매년 냉엄해지고 있기 때문에 도료 설

계에 있어서도 환경 안전의 배려는 필수불가결하다 도료 관련의 환경에의 부하.ㆍ

인자의 주요인으로는 휘발성 유기화합물 의 대기중에의 방출 도료 폐수 및 도(VOC) ,

막 중에 포함된 중금속 등에 의한 대기오염 수질오염 토양오염 등이 있고 환경문, , ,

제와 관련이 중요한 문제로 되어 있다 이러한 사회 환경에 대응하는 이른바 환경대

응형 도료의 개발이 진행되고 있고 최근에는 하이솔리드화 무용제회 수계화 중금, , ,

속 프리화 약용제화 비수 분산화 등이 다양한 수법이 상시되고 있다, , .

무무무무용제형 도료용제형 도료용제형 도료용제형 도료(1)(1)(1)(1)

중방식 도장에 사용되는 무용제형 도료는 변성 에폭시수지 도료 초후막형 에폭시,

수지 도료 유리 플레이크 함유 도료 폴리우레탄 도료 등, (glass) (flake) , elastomer

이 있다 변성 에폭시수지 도료는 교량 항만 내면이나 강재 교각 내면에 초후막형. , ,

에폭시수지 도료는 해상교의 교각부나 해양 구조물의 간만대 등에 유리 플레이크,

함유 도료는 원유 탱크 내면부 등에 그리고 폴리우레레탄 도료는 일본elastomer

수도강관협회에서 지중 매설의 수도용 플라스틱 피복 강관의 외면용으로

로서 규격이 제정되고 있고 오사카의 일본 최초의 부체교에도 채용되는WSP047-92

등 실용화가 진행되고 있다 이러한 중에서 최근 큰 진전이 기대되는 것은 변성 에.

폭시수지 도료와 폴리우레탄 도료일 것이다elastomer .

가 변성 에폭시수지 도료가 변성 에폭시수지 도료가 변성 에폭시수지 도료가 변성 에폭시수지 도료( )( )( )( )

일반적으로는 비스페놀 계의 액상 에폭시수지와 반응성 희석제라고 불리(bisphenol)

는 관능 혹은 관능의 옥시란 고리를 갖는 점도수 이하의 글리1 2 (oxirane) mPa secㆍ

시딜에테르 변성 유도체와 비반응성 희석제라고 불리는 가소제 폴리에틸렌글리콜,

및 그 변성 유도체 비휘발성 방향족 유도체 석유 정제물 나 불휘발성 용제 등을 전, ( )

색제로 하고 있다.

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이들에 아민 계 경화제를 가하여 경화 건조시켜 도막을 형성시키는 것이다(amin) .ㆍ

교량 도장의 상행이나 강재 교각 내면의 보수 도장으로는 밀폐된 공간으로의 작업

이 가능하기 때문에 유기용제 중독이나 화재의 방지 대책으로서 이 도료의 사용이

규정되어 사용되고 있다.

또 원자력 발전소의 콘크리트 건물내의 바닥 벽면의 보수 도장에 있어서는 그 특, ㆍ

수한 환경 조건 관리 조건에 있기 때문에 안전성의 관점으로부터 용제를 사용하지,

않는 재료나 시공법이 요구되고 있고 여기에서도 내방사선성이나 내약품성 후도막,

성이 우수한 무용제형 에폭시수지 도료가 적용되고 있다 그 밖에 상수도용 콘크리.

트제 수처리 관련설비의 방식 용도로 무용제형 에폭시수지 도료의 적용이 규정되어

있다.

또 수중 시공형 수중 경화형의 도료도 무용제형 에폭시수지를 주요 전색제로한, ㆍ

것이 많다 무용제형 에폭시수지 도료의 경우 그 도료 성상면으로의 본질적인 문제.

점은 이하와 같다.

가사 시간이 짧다①

도막의 초기의 경화조건가 느리고 특히 저온에서는 경화성이 극단적으로 저하,②

된다.

도료 점도가 높은 상태에서 도장되고 저온조건으로는 특히 점도의 상승이 크다, .③

액상의 에폭시수지나 아민계의 경화제를 사용하고 있어 과민한 체질자로는 피,④

부 자극성 등의 문제가 발생하는 경우가 있고 잠재적인 안전상의 문제가 남아 있,

다.

이 중에서는 도료의 점성과 경화성의 면에서는 최근 저점도화와 속경화의 기술이

진행되어 있다 그러나 아직도 대폭적인 개선의 필요성이 남아 있어 용도의 확대를. ,

어렵게 하고 있는 원인의 하나가 되고 있다.

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