KR100523331B1 - 기준전극이 제거된 해양구조물용 강제전류인가 방식장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 기준전극이 제거된 해양구조물용 강제전류인가 방식장치는, 선체(12)의 소정부위에 설치되는 전원공급장치(20)와, 이 전원공급장치(20)에 연결되고 선체(12)의 양측에 설치되는 아노드(22)를 포함하여 이루어진 구조여서, 선박과 같은 해양구조물에서 별도의 수밀용 장치를 이용하여 설치되는 기준전극이 필요없게 되어 이에 따른 설치비를 줄일 수 있으며, 선체상의 구조물의 훼손을 최소화할 수 있다.

Description

기준전극이 제거된 해양구조물용 강제전류인가 방식장치 {Impressed current cathodic protection system for marine structure without reference cell}

본 발명은 기준전극이 제거된 해양구조물용 강제전류인가 방식장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 인가전류량 및 전압을 결정하기 위해 필수적으로 사용되던 기준전극을 제거한 상태에서 전류가 최적으로 인가될 수 있게 한 방식장치에 관한 것이다.

통상적으로 선박과 같은 해양구조물의 외판은 해수에 직접 노출되어 쉽게 부식되므로 이러한 부식을 방지하기 위해 도장작업을 실시하게 된다. 그러나, 도장작업시의 결함이나 도장된 표면의 국부적 손상에 의해 전해질에 접촉되는 금속의 전기적 현상으로 부식이 발생되고, 이러한 부식은 해양구조물을 급속하게 손상시키게 된다. 이에 따라 희생양극법, 양극방식법, 음극방식법과 같은 전기방식법에 의해 금속표면의 방식을 실시하고 있다.

이 중에서 희생양극법에 대해 설명하자면, 이종(異種)의 금속이 전해질내에서 접촉하며 갈바닉쌍(Galvanic couple)을 형성하는 경우에, 상대적으로 부식전위가 높은 금속은 음극분극되는 반면 부식전위가 낮은 금속은 양극분극을 형성하게 된다. 이 때, 양극분극되는 활성방향의 금속이 음극분극된 금속에 전자를 전달하면서 양극용해되는 과정이 부식현상이다. 따라서, 어떤 금속은 활성방향의 부식전위를 더 가짐으로써 희생양극으로서의 역할을 하는 금속과 쌍을 이루어 부식으로부터 음극보호를 받게 된다. 일반적으로, 해수 중에 있는 강재에 대하여는 마그네슘, 아연, 알루미늄이 희생양극으로 사용된다.

또, 양극방식법은 부식속도를 감소시키기 위해 전기/화학적인 분극원리를 이용한다. 양극방식법에서는 양극전류를 사용하여 부식표면을 분극시켜 전위를 부동태 안정영역으로 이동시키기 때문에, 내식성의 부동태 피막을 생성하는 활동태-부동태 금속에만 적용가능하다. 양극방식법은 전해질내에서 낮은 전류가 인가되기 때문에 넓은 범위에 걸쳐 전류를 전달하는 능력 즉, 전류배전능력이 커지는 장점이 있으나 특수한 금속에만 적용가능하며 초기투자비가 증가한다는 단점이 있다.

그리고, 음극방식법은 부식속도를 감소시키기 위해 부식금속의 표면을 음극분극시킴으로써 성취된다. 중성의 전해질 용액내에서 부식되는 철의 양극반응과 음극반응은 각각 다음과 같다.

Fe → Fe²⁺ + 2e^-

O² + 2H₂O + 4e^- → 4OH^-

이 계의 전위가 부식전위로부터 음극분극되면 과잉전자에 의해 평형이 오른쪽에서 왼쪽으로 이동되며, 이로부터 반전지 반응의 속도가 감소하여 부식속도가 감소한다. 음극방식법은 어떠한 금속이나 합금에도 적용가능하나, 양극방식법에 비해 전류배전능력이 상대적으로 작기 때문에 더 높은 전류가 인가되어야 한다.

이러한 음극방식법을 적용한 기존의 기술은 인가전류의 양을 결정하기 위해 기준전극을 사용해 왔는데, 이에 대해서는 종래예에 따른 기준전극이 설치된 해양구조물용 방식장치의 간략한 측단면도와 전극배치도인 도 3과 도 4a 및 도 4b를 참조하여 간단하게 설명하기로 한다. 여기서, 도 4a와 도 4b는 각각 선체(112)의 뒷쪽과 앞쪽의 전극배치를 나타내며, 도 3의 평면도에 해당되는 도면이다.

종래의 강제전류 인가방식이 적용된 해양구조물(110)은, 통상적으로 선체(112)의 앞과 뒤에 각각 하나의 전원공급장치(120)를 구비하고, 각각 선체(112)의 양측면에 설치되고 전원공급장치(120)에 연결되어 있는 아노드(122)와 기준전극(124)을 포함하여 이루어진다. 수밀을 위해 코퍼댐(cofferdam)구조물과 같은 장치에 의해 설치되는 아노드(122)와 기준전극(124)은 서로 소정거리 떨어지게 배치되며, 전원공급장치(120)에 연결된 캐쏘드(도시되지 않음)와 상기 기준전극(124) 사이의 전위를 연속적으로 측정하여 아노드(122)에 인가되는 전압이 알맞은 분극전압에 도달할 때까지 점진적으로 증가시키게 된다.

그러나, 이와 같이 기준전극이 설치된 해양구조물의 방식장치는, 기준전극을 설치하기 위해 수밀을 요하는 특수한 장치의 설치가 필요하고, 이에 의해 초기투자비가 증가하고 유지보수성이 악화되는 등의 문제점이 있어 왔다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 선박과 같은 해양구조물에 대하여 기준전극을 제거함으로써 설치비를 줄일 수 있으며, 설치작업과 유지보수가 간단하게 수행되는 강제전류인가 방식장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 성취하기 위한 본 발명에 따른 기준전극이 제거된 해양구조물용 강제전류인가 방식장치는, 선체의 소정부위에 설치되는 전원공급장치와, 이 전원공급장치에 연결되고 선체의 양측에 설치되는 아노드를 포함하여 이루어진다.

그리고, 본 발명은 방식장치에서 전원공급장치로부터 아노드에 인가되는 최적의 분극전압이 1500∼2500mV의 범위에 있는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 기준전극이 제거된 해양구조물용 강제전류인가 방식장치가 설치된 해양구조물의 간략한 측단면도이고, 도 2a 및 도 2b는 도 1의 간략한 전극배치도이다. 여기서, 도 2a와 도 2b는 도 4a, 도 4b와 마찬가지로 각각 선체(12)의 뒷쪽과 앞쪽의 전극배치를 나타내며, 도 1의 평면도에 해당된다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 해양구조물용 강제전류인가 방식장치는 해양구조물(10)의 소정부위에 설치되는 전원공급장치(20)와, 이 전원공급장치(20)에 연결되고 선체(12)의 양측에 설치되는 아노드(22)를 포함하여 이루어지며, 종래예와는 달리 기준전극이 제거되어 있다.

인가되는 전기의 전위는, 외부전원이 가해지지 않은 상태에서 선체의 소정부위에 설치된 캐쏘드(도시되지 않음)와 아노드(22) 사이에서 계측된 부식전위보다 100∼400㎷ 높게 분극되도록 한다. 그리고, 최적의 분극전압인 1500∼2500mV에 도달할 때까지, 전원공급장치(20)로부터 인가되는 전류의 양을 점진적으로 증가시킨다. 예컨대, 해양구조물(10)이 고정체인 경우에는 상기 설명된 전류의 점진적인 증가과정을 6시간마다 실시하고, 운송체에 대하여는 3시간마다 수행하게 된다. 이 때, 캐쏘드와 아노드(22) 사이의 전위계측은 연속적으로 수행되며, 컴퓨터를 이용하여 자동제어가 가능하도록 구성할 수 있다.

한편 이상에서 설명한 본 발명은, 상기 실시예에만 한정되지 않고 필요에 따라 다양한 형태로 실시가능하며, 첨부되는 청구범위에 의해 개시되는 본 발명의 범위내에서 다양한 응용예 및 변경예를 통해 실시할 수 있다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 기준전극이 제거된 해양구조물용 강제전류인가 방식장치에 따르면, 선박과 같은 해양구조물에 대하여 선박당 4개가 설치되는 코퍼댐구조물과 같은 수밀용 장치를 이용하는 기준전극을 제거함으로써 설치비를 줄일 수 있다. 또, 방식장치의 설치작업과 유지보수가 간단하게 수행될 뿐만 아니라 선체상의 구조물의 훼손을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 기준전극이 제거된 해양구조물용 강제전류인가 방식장치가 설치된 해양구조물의 간략한 측단면도,

도 2a 및 도 2b는 도 1의 간략한 전극배치도,

도 3은 종래예에 따른 기준전극이 설치된 해양구조물용 방식장치의 간략한 측단면도,

도 4a 및 도 4b는 도 3의 간략한 전극배치도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10,110 ----- 해양구조물, 12,112 ----- 선체,

20,120 ----- 전원공급장치, 22,122 ----- 아노드,

124 ----- 기준전극.

Claims (2)

1. 선체(12)의 소정부위에 설치되는 전원공급장치(20)와, 이 전원공급장치(20)에 연결되고 상기 선체(12)의 외부 양측에 설치되는 아노드(22)를 포함하여 이루어진 기준전극이 제거된 해양구조물용 강제전류인가 방식장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전원공급장치(20)로부터 아노드(22)에 인가되는 분극전압은 1500∼2500mV의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 기준전극이 제거된 해양구조물용 강제전류인가 방식장치.