다시 뛰는 공정도시 서울!

문서번호 재료연구과-23698 결재일자 2022.08.23 공개여부 부분공개(5) 방침번호 시 민 주무관 재료연구과장 수도연구부장 서울물연구원장 양혜란 박영복 안재찬 08/23 손정수 배수지 방충망 부식원인 조사 및 추진방안 보고 2022. 8 서울물연구원 (수도연구부) 배수지 방충망 부식원인 조사결과 및 추진방안 보고 수도연구부 부장:안재찬☎3146-1810 재료연구과장:박영복☎1840 담당:양혜란☎1842 □ 추진 배경 ㅇ □ 조사 및 분석개요 ㅇ 배수지 정보 : 2000년에 준공된 지역배수지, 2개지로 구성(시설용량 40,000m3) ㅇ 조사 및 분석기간 : ’22. 6. 8 ~ 8.12 ㅇ 조사자 : 양혜란, 홍승찬 ㅇ 조사 및 분석내용 - - 정밀분석(방법) : 무기원소분석(XRF), 표면형상(SEM-EDS), 구성성분(XRD) □ 조사 및 분석결과 ㅇ 배수지 현장 조사 결과 - - <배수지 전실 내부 > 배수지 전실 내부 방충망 부식 내부 시설물 부식 <배수지 외부 > 배수지 외부 방충망 부식(1지 외부) 배수지 외부 방충망 부식 (2지 외부) ㅇ 방충망 부식/비부식 부위 무기원소 측정 (XRF분석) 무기원소 방충망 참조물질 (ASTM STS316) 표준 화학조성 (질량분율%) 부식부위 비부식부위 철(Fe) 74.08 69.44 69.31 61.28 ~ 72.00 크롬(Cr) 11.86 16.12 16.78 16.00 ~ 18.00 니켈(Ni) 2.63 8.61 9.19 10.00 ~ 14.00 염소(Cl) 16.58 - - - - XRF를 이용하여 스테인리스 방충망의 부식/비부식 부위 분석 결과 부식발생 부위는 STS316의 특징적 원소인 크롬과 니켈의 비율이 감소하고 염소비율이 증가하였음. - 방충망 부식부위는 STS316 참조물질에 비해 크롬과 니켈 성분 비율이 크게 감소하여 고유의 내식성을 갖지 못하고 빠른 부식이 진행된 것으로 판단됨. - 반면에, 참조물질이나 비부식부위에서는 확인되지 않는 염소비율이 매우 높아 염소가스가 방충망에 부착되어 염소부식이 발생한 것으로 확인됨. ⇒ 따라서, 배수지 내부 염소가스가 적절히 배기 되지 않은 채 축적되어 스테인리스재질 방충망 부식이 급격하게 진행된 것으로 판단됨. ㅇ 방충망 및 부식생성물 성분 분석(주사전자현미경/X선회절분석기 분석) ① 방충망 비부식부위 ② 방충망 부식부위 ③ 부식생성물 - 분석 대상 시료 ① 방충망 비부식부위 ② 방충망 부식부위 ③ 부식생성물 철 : 37.47(%) 크롬 : 11.16(%) 니켈 : 5.35(%) 염소 : 0.12(%) 철 : 34.85(%) 크롬 : 10.12(%) 니켈 : 3.81(%) 염소 : 2.96(%) 철 : 17.35(%) 크롬 : 1.33(%) 니켈 : 3.62(%) 염소 : 36.07(%) - 방충망과 방충망 하단에 축적된 부식생성물의 표면형상 및 구성원소, 화합물 조성을 분석한 결과, 부식된 방충망 표면에 부식물이 다수 부착되어 있으며, 스테인리스강의 조성이 변화한 것이 확인됨. 부식부위 방충망 부식생성물 - 부식부위의 방충망 및 부식생성물은 금속염화물이 주 성분으로, 배수지 내부 염소가스가 방충망의 스테인리스 성분과 반응하여 만들어진 물질로 분석되었음. □ 검토 결과 ㅇ 백련배수지 내부 방충망 부식원인은 염소가스의 배기가 원활히 이루어지지 않은 환경에서 스테인리스 방충망에 염소가 축적되어 일어난 염소부식임. ㅇ 염소가스 환경에서 스테인리스 316L 방충망은 최적의 재료가 아니므로 부식이 발생하지 않는 비금속 재질이 적합하다고 판단됨. ㅇ 스테인리스재질 방충망의 잦은 교체에 따른 경제적 손실 등을 감안하여 폴리에스테르(polyester) 재질 등 고분자로 된 방충망 시범 설치 평가 필요 ㅇ 배수지 내부 염소가스가 원활하게 배기 될 수 있도록 환기설비의 개선이 필요함. □ 향후 계획 ※ 폴리에스테르(polyester) 특징 ？ 폴리에스테르는 석유에서 추출한 합성섬유로 저렴하면서도 내구성이 뛰어남 ？ 폴리에스테르와 고농도 염소이온에 대한 내식성이 우수하고 내구성이 강해 해수 낚시줄과 어망재료로 사용되는 모노필라멘트사가 결합된 고분자 재료는 배수지 방충망 재료로 적합 ？ 단가비교(1m × 1m 기준) : STS 316 에 비해 20~30% 수준 ㅇ (1단계) 백련배수지 폴리에스테르 재질 방충망 시범설치 및 평가 : ’22. 9월 ㅇ (2단계) 아연 등 희생양극을 이용한 스테인리스 부식방지 평가 : ’22. 12월 ㅇ (3단계) 환기시설 개선방법 연구 : ’23년 연구과제 추진

26645316

20220824044507

본청

재료연구과-23698

D0000046065539