비래염분 정량화에 의한 건축마감재의 표면염화물량 산정

Abstract

염화물이온으로 구성되어 있는 비래염분은 해안지역에 위치한 구조물의 강재부식을 유발, 전반적인 구조 내력을 약화시킨다. 이와 같은 문제를 예방하기 위해, 구조물 표면에 각 종 마감재 등을 적용하여 비래염분의 침투를 사전에 차단하고 있지만 마감재의 종류가 매우 다양한 관계로 대기 중의 비래염분량에 비해 실제로 부착되는 비래염분량이 매우 상이하여, 최적 내식성 발휘를 위한 적정 마감재를 선정하는데 어려움이 많다. 이에 본 연구에서는 우선 극한 염해환경으로 고려되는 해안지역의 대기 중 비래염분을 정량화하기 위해 다방향 포집기를 이용, 구조물의 입지조건과 주변 기후조건에 따라 대기 중의 비래염분량을 나타내는 정량식을 도출하였다. 아울러 대기 중 비래염분량과 각 종 건축마감재에 부착되는 비래염분량의 차이를 비교하여, 실측을 통해 정량화한 대기 중 비래염분량을 각 종 건축마감재별 표면에 부착되는 비래염분량으로 환산되도록 유도하였다. 또한 각 종 마감재를 적용한 강재의 비래염분 부착량에 따른 부식여부를 파악하여, 마감재별로 비래염분에 의한 부식 저항성을 평가하였다. 앞서 기술한 내용을 정리하면 다음과 같다.

1. 외부 환경부하(대기 중 비래염분)의 정량화를 실시하였다.

구조물의 입지조건에 따른 주변 비래염분의 분포특성을 명확히 분석하기 위해, 구조물의 위치를 기준으로 8방향에서 날아오는 비래염분의 양을 측정하는 다방향(8방향) 포집기를 개발하였으며, 이를 실제 해양환경에 적용하여 계절별, 방향별 비래염분의 분포특성을 평가하였으며, 해안선에서의 거리와 해수면에서의 높이를 고려한 비래염분 정량식을 도출하였다. 또한 바람의 유동이 비래염분 전달에 지배적인 관계로 구조물의 주변 기상조건 즉, 바람의 발생빈도, 풍속에 따른 비래염분 전달특성을 분석하여 정량식을 도출하였다. 본 연구의 정량화 과정을 적용하면, 해안지역에 건설되는 구조물에 있어 주변 대기 중의 비래염분량 추정이 가능할 것으로 판단된다.

2. 대기 중의 비래염분량과 건축마감재별로 표면에 부착되는 비래염분량의 관계를 분석하였다.

앞서 정량화를 통해 도출된 값은 대기 중의 비래염분량을 나타내는 지표로서 사용되는 것으로, 실제 구조물의 표면에 부착되는 비래염분량과는 다소 차이가 있다. 이에 인공적인 비래염분 환경을 재현한 촉진 비래염분 시뮬레이터를 이용하여 각 종 마감재가 시공된 건축재에 있어 표면에 부착되는 비래염분의 특성을 평가하였다. 이를 통해 대기 중의 비래염분량과 각 종 마감재 표면에 부착되는 비래염분량의 차이를 비교하였으며, 강우발생시 유실(세정)되는 비래염분량을 검토하였다. 이와 같은 일련의 과정은, 내염설계를 위한 경계조건인 표면염화물량 산정에 유용이 활용될 것으로 판단된다.

3. 부착 비래염분량에 따른 마감재별 부식 저항성을 평가하였다.

비래염분에 의한 구조물의 부식염해를 방지하기 위해서는 최적의 방식성능을 가지는 마감방식을 적용하여 비래염분의 침투를 사전에 차단하는 것이다. 하지만 마감방식이 다양한 관계로 염해환경의 강약에 따라 적정한 마감재를 선정하는데 어려움이 있어, 적재적소 사용에 혼란을 초래하고 있다. 따라서 촉진 부식시험 및 폭로 부식시험의 병행을 통해 마감재별로, 부착된 비래염분량에 따른 부식 저항성을 검토하였다. 이와 같은 결과는, 대기 중의 비래염분량이 확인된 지역에서 부착되는 비래염분량을 추정하여 이에 적합한 마감방식을 선택, 최적의 방식성능을 발휘할 것으로 사료된다.

지역별로 구조물의 입지조건과 주변 기후조건에 따라 대기 중에 분포하고 있는 비래염분량은 다소 상이하지만 본 연구에서 개발된 다방향 포집기를 이용해 정량화할 수 있으며, 이 정량화를 통해 도출된 값은 각 종 마감재별로 부착되는 비래염분량으로 환산할 수 있다. 또한 부착 비래염분량에 따라 각 종 마감재의 부식 저항성을 검토한 결과는 향후, 대기 중의 비래염분량이 확인된 지역에서 건설되는 구조물에 최적의 내식성을 발휘하는 마감재를 적용할 수 있을 것으로 사료된다.