자동차 부식.. 선박의 부식.. 철의 부식.. 등등

우리가 생활하며 주변에서 부식이 되는 물건들을 많이 접하게 된다.

 3면을 바다로 접하고 있는 우리나라에서 차량의 부식과 관련한 문제가 많이 언급되었다. 해변을 자주 방문하는 차량이나 바닷가에 사는 사람들의 차량은 일반 내륙에서 운행되는 차량에 비해 빠르게 부식이 되는 경우를 많이 접하였고, 또한 겨울철 제설을 위해 뿌리는 제설제에 의해 부식이 되는 것을 많이 접하였다. 차량이 부식이 되면 차량의 외관이 손상되어 미관상 눈살을 찌푸리게 만드는 경우가 많으며, 이를 방지 하기 위해 신차 출고 시 추가 비용을 부담해서라도 언더코팅을 하는 경우가 많으며, 겨울철 눈길을 주행하면 꼭 하부세차를 하는 문화가 만들어졌다.

 지구의 70%는 바다로 이루어져 있다. 이 넓은 바다를 항해하는 선박은 무수히 많다. 바다를 항해하는 선박은 항상 바닷물에 잠겨 있어 부식의 위험에 노출되어 있다. 선박이 부식이 되면 어떠한 일이 벌어질까? 선박에 부식이 발생하면 금속의 강성이 약해지며 지속적으로 진행될 시 선체에 구멍이 발생할 수 있다. 망망대해를 항해하다 이러한 구멍에 의해 선박이 침몰할 수 있는 것이다.

부식은 다양한 방법으로 나뉠 수 있다.

고온 건조한 조건에서 일어나는 건식과 금속의 표면에 접하는 습한 환경에서 일어나는 습식으로 나뉠 수 있으며, 또한 부식의 면적에 따라 전면 부식과 국부 부식으로 나뉠 수 있다. 전면 부식은 금속의 전체 표면에서 부식이 동일하게 일어나는 것을 말하며, 국부 부식은 금속의 환경적 변화에 의해 변화가 일어난 부분에서만 일어나는 부식을 말한다. 흔히 우리 주변에서 볼 수 있는 부식은 국부 부식이다. 이러한 부식을 공식(Pitting corrosion)이라고도 일컫는데 해수 플랜트에서 많이 야기되는 부식 중 하나이다. 

 우리가 자주 접하는 부식은 주로 철(Fe)에서 많이 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 철 대신 스테인레스강(Stainless Steel)을 대체하여 많이 사용한다.

Stainless Steel의 말뜻을 살펴보면,

Stain(얼룩, 녹) + Less(적다) + Steel(철)

 즉, 스테인레스강은 ‘녹이 슬지 않는 철강’을 의미한다. 1900년대 초에 크롬의 내산성이 발견되어 일반적인 철에 혼합하여 지금의 스테인레스강이 개발되었다. 일반적으로는 크롬 함유량이 11% 이상의 강을 스테인레스강이라고 한다.

하지만 스테인레스강이 절대로 부식이 되지 않는 것은 아니다. 스테인레스강이 부식이 되지 않는 것은 부동태 피막(Passivation)이 있기 때문인데 이 부동태 피막이 여러 이유로 손상이 되는 경우 부식이 진행되게 된다.

 이러한 부동태 피막이 손상되는 원인에는 어떤 것이 있을까?

스테인리스강은 공장에서 생산될 때 기본적으로 부동태 피막이 형성되어 있다. 부동태 피막은 자연적으로 또는 인위적으로 형성할 수 있으며, 스테인리스강을 절단, 용접 등 가공을 위한 행위 시 부동태 피막이 벗겨지는 경우 부식이 발생한다.

부동태 피막은 대기 중에서 자연적으로도 형성되지만 부식에 강한 부동태 피막을 형성하기 위해 화학적 처리를 하는 경우가 많은데 일반적으로 질산 용액을 많이 이용한다.

이렇게 처리하고 나면 부동태 피막이 형성되었다고 판단할 수 있지만 장비를 이용하여 부동태 피막을 확인할 수 있다.

Koslow scientific 社의 ‘Passi-Flash Stainless Steel Passivation Test Kit (3036)’ 장비는 스테인레스강의 전위차를 간단한 방법으로 측정하여 손쉽게 부동태 피막을 확인할 수 있는 장비로 바이오, 반도체, 제약 분야에서 널리 사용되고 있다.

한 손에 쥘 수 있는 크기로 측정하고자 하는 부위에 접촉만 하면 측정 비프음과 LCD 창에 Passive or non-passive가 나타나 결과를 바로바로 확인할 수 있을 정도로 측정이 간편하고 빠르다.