§1
실험 개요
부식은 산업 자산 손실의 가장 큰 원인으로 매년 GDP의 약 3%에 해당한다. 학부에서는 강철·알루미늄·구리를 산·염·해수 환경에 노출시켜 weight loss method 또는 전기화학 측정(Tafel)으로 부식 속도(mm/yr)를 결정한다.
§2
이론 배경
Weight loss
부식 속도 [mm/yr] = (Δm × K)/(A × t × ρ). K = 8.76×10⁴ (mm/yr × g/cm³ × cm² × h / mg).
Tafel 외삽
전기화학 측정에서 polarization 곡선의 anodic·cathodic 영역을 외삽해 부식 전류 icorr 결정. 부식 속도 ∝ icorr.
§3
실험 장치 및 시약
- — 시편 (강철·알루미늄)
- — 정밀 저울
- — 부식 환경 용액 (3.5% NaCl, 1M HCl)
- — potentiostat (전기화학)
§4
실험 절차
- 1.시편 면적·초기 무게 측정.
- 2.시편을 부식 용액에 24~168시간 침지.
- 3.꺼낸 후 부식 생성물 제거, 무게 재측정.
- 4.전기화학: open circuit potential 측정 후 ±200 mV로 polarization 스캔.
§5
데이터 처리
Δm으로 부식 속도 계산. 다양한 환경의 부식 속도 비교. Tafel 외삽으로 icorr 산출.
§6
예비보고서 항목별 작성 팁
이론
왜 부식이 전기화학 반응인지 anode·cathode 반쪽 반응 설명.
안전
강산·강염 환경에서 보호장구 필수.
§7
자주 하는 실수
- — 부식 생성물 제거 부실로 무게 감소 과소평가
- — 표면적 계산에 단면 누락
- — 온도 변동 무시 (속도 ∝ exp(−Ea/RT))
§8
자주 묻는 질문
Q. 왜 NaCl 환경에서 강철이 빠르게 녹는가요?
Cl⁻ 이온이 강철 표면의 보호 산화막을 깨뜨려(pitting corrosion) 부식이 가속됩니다. 또한 Cl⁻이 양이온 운반체로 작용해 전기화학 회로를 강화. 해양·도로 결빙 방지제 환경이 가장 가혹.
Q. 전기화학법이 weight loss보다 좋은 점은?
(1) 빠름(시간 단위 vs 일·주 단위), (2) 메커니즘 정보 제공(anodic·cathodic 거동), (3) 매우 작은 부식 속도도 측정 가능. 단점은 장비가 비싸고 polarization이 시편 자체에 영향을 미칠 수 있음.
§9
참고 표준·문헌
본 가이드는 다음 표준·교과서·핸드북의 정의·식·표준 절차를 따라 작성되었습니다. 학교 양식과 표준 절차가 다를 경우 학교 양식을 우선합니다.
- [1]Callister, W.D., Rethwisch, D.G. — Materials Science and Engineering: An Introduction, 10th ed., Wiley, 2018
- [2]ASTM G1-03(2017) — Standard Practice for Preparing, Cleaning, and Evaluating Corrosion Test Specimens