해양 강구조물의 방식

해양 강구조물의 방식

이번 시간에는 해양 강구조물의 방식에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

 

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해양 강구조물은 육상 강구조물에 비해서 가혹한 부식 환경 하에 놓여 있어서 부식이 심하게 발생하므로 적절한 방식대책이 필요합니다. 방식대책 방법으로는 전기방식법 및 피복방식법 등이 있으며 해양 강구조물의 내구연수를 증가시킬 뿐만 아니라 부식에 따른 작업중지, 효율저하, 오염 등을 최소화함으로써 경제적, 사회적 손실을 방지하는데 있습니다.

 

다음으로 중요 용어를 알아보도록 하겠습니다.

1. 미생물 부식 : 미생물의 대사물질에 의해 금속에 양극반응과 음극반응을 촉진하거나 미생물의 균체자체가 산소농담전지를 형성하여 부식의 원인이 됩니다. 특히 혐기성 박테리아나 호기성 박테리아에 의해 금속표면이 부식되어 파공되는 현상을 나타냅니다.

2. 부식(腐蝕) : 부식은 금속표면의 원자가 그 결정격자에서 이탈하여 환경성분과 화학적 또는 전기화학적으로 반응하는 것입니다. 그러므로 금속이 부식되기 위해서는 금속의 결합력을 형성하고 있으면서 원자의 주위를 돌고 있는 전자가 먼저 분리되어야 하는데 전자의 분리를 위해 필요한 것이 전장이며 이 전장을 형성시키는 것을 전위차(Potential difference)라고 하고 이는 외적 혹은 내적 환경적인 분균일에 의해서 생깁니다. 따라서 금속이 어떤 환경적 불균일에 의해서 전위차가 생기면 전자가 움직이게 되고 전지가 형성되어 전류가 흐릅니다. 이 전류를 부식전류(Corrosion current)라 하며 이 전류의 근원이 되는 전지를 부식전지(Corrosion cell)라고 합니다.

3. 부식허용두께 : 금속제품에 사용도중의 부식에 의하여 손실될 것을 미리 계산하여 그만큼을 더한 두께입니다.

4. 비말대 : 대기부와 간만대 사이부분으로 해상구조물에서 부식이 가장 심하게 나타나는 부분을 말합니다.

5. 전기방식법 : 강구조물의 부식을 방지하기 위한 방법으로서 양극방식법과 음극방식법으로 구분하고 음극방식법은 외부전원방식과 희생양극방식으로 구분합니다. 외부전원방식은 외부직류전원장치의 양극(+)은 외부전원용 전극에 연결하고 음극(-)은 방식대상체(강구조물, 매설배관 등)에 전기적으로 연결하여 부식을 방지하는 방법입니다. 희생양극방식은 비전위의 희생양극(Zn, Al 등)을 귀전위의 방식대상체(강구조물, 매설배관 등)에 연결하여 부식을 방지하는 방법입니다.

6. 피복방식법 : 강재 또는 콘크리트 구조물 방식을 위하여 부식환경으로부터 차단시키는 방법으로 구조물의 표면을 처리한 후 도장, 라이닝, 보호카바 등을 설치해서 피복하는 방식법을 말합니다.

 

강재의 방식대책은 강재시설물이 설치되어 있는 곳의 자연 상황에 따라서 전기방식법 또는 피복방식법 등 적절한 방식공법을 적용합니다. 이 경우 DL(±)0.0m 이하의 부분은 전기방식법, DL(-)1.0m 이상의 상부는 피복방식법으로 방식대책을 강구해야 합니다.

간만대 및 해중부는 부식환경에 따라 집중부식 등이 생길 위험이 있으므로 전기방식법 등에 의한 방식을 적용합니다. 또한 부식허용 두께를 감안하여 방식설계를 하여야 합니다.

 

강널말뚝 등의 배면토중부는 해측과 비교해서 부식속도가 느리기 때문에 방식법을 다르게 할 수 있습니다. 그러나 배면매립토가 폐기물의 영향 등으로 부식성이 강하다고 판단되는 경우는 사전 조사를 실시하고 방식대책을 강구합니다. 특히 부식인자인 호기성, 혐기성 박테리아 등으로 인한 미생물부식(MIC)이 발생하여 비말대보다 심한 강구조물의 부식이 발생할 수 있습니다. 따라서 강구조물에 필요한 경우 살균처리, 기계적 표면세척, 완전한 배수시설, 음극방식법, 피복방식법 등과 같은 방식대책을 세워야 합니다.

 

간만대 윗부분 즉 해상대기부는 피복방식법, 해중부 및 해저토중부에는 전기방식법을 적용하는 것이 바람직하며 가장 실적이 많고 신뢰성도 확인되었습니다. 해중부에 피복방식법을 적용하는 경우는 특히 내구성을 고려하여 피복재를 선정해야 하며 시공 시는 목재 등 해상 부유물의 충돌에 의한 손상은 물론 파압에 의한 손상도 고려하여야 합니다. 그리고 해중부 및 해저토중부에 전기방식을 적용할 경우 피족재의 열화나 손상을 고려하여 피복재가 열화된 곳이나 손상부를 전기방식으로 보완할 수 있습니다.

 

방식대상 구조물이 신설 구조물인가, 이미 설치된 기존 구조물인가에 다라 적용할 수 있는 방식법이 달라질 수 있습니다. 즉 신설 구조물에는 적용할 수 있어도 기설 구조물에는 적용할 수 없는 공법이 있는데 이것은 기 설치된 구조물을 방식할 때는 시공조건에 제약을 받는 경우가 있기 때문입니다. 또한 간만대인가 해중부인가 하는 방식 대상 부분에 따라서도 적용공법이 달라집니다. 이들 외에도 부식 환경조건, 시공조건, 내용연수 등에 대해서 각 방식공법의 특성을 고려하여 신뢰성이 높은 공법을 선정합니다.

 

방식효과를 장기간 유지하기 위해서는 사용 중에 적절히 유지관리를 하여야 합니다. 즉 지속적으로 적절한 시점에 방식을 적용하고 있는 부위에 대한 방식전위 측정 및 육안점검을 실시하고 그 건전성을 평가함과 동시에 필요시에는 추가방식공사 또는 강재의 보수를 실시합니다.

 

 

지금까지 해양 강구조물의 방식법에 대하여 간략히 알아보았습니다. 해양의 강구조물들은 해수로 인한 부식 발생이 쉽게 일어나므로 방식에 대해 잘 알아두었다가 설계에 적용할 필요가 있겠습니다. 그럼 다음 주제로 찾아 뵙겠습니다.~