전 기 방 식 실 무(I) ㈜태흥전기방식

목 차 전기방식실무 1. 금속의 부식 2. 부식과 손실 3. 전기방식이란 4. 전기방식의 원리 5. 전기방식의 종류 목 차 전기방식실무 1. 금속의 부식 2. 부식과 손실 3. 전기방식이란 4. 전기방식의 원리 5. 전기방식의 종류 6. 전기방식설비 7. 측 정 8. 공법비교 9. 정류기 운전 요령

전기방식실무 1. 금속의 부식 1.1 부식의 정의와 메커니즘 1.1 부식의 정의와 메커니즘 금속의 부식에는 건식(乾蝕)과 습식(濕蝕) 두 가지가 있으나 대부분 습식입니다 . 습식은 금속이 해수나 담수 또는 토양과 같은 전해질 속에 있을 때의 부식으로서 전해질 속에 있는 산소의 농도, 금속 자체의 성분 또는 표면 상태에 따라 금속 표면에 양극부와 음극부가 발생되며, 양극(陽極) –>전해질 ->음극(陰極)이라는 전류 회로가 형성되어 Faraday의 법칙에 의한 양극 부위에서 금속이온(Ion)이 용출되는 현상을 말합니다. 부식은 일종의 전기화학 반응으로서 전기화학 이론에 따라 연구와 대책이 지속적으로 이루어지고 있으며 최근에는 화학공단 내의 저장탱크 Bottom 부와 지하구조물, 상수도 관로, 가스공사 관로, 교량의 교각부와 기초 구조 등 각종 산업현장에서 많은 성과를 얻고 있습니다. 간단히 부식에 대한 정의를 내린다면 금속이 외부로 에너지를 방출하고 상대적으로 에너지 전위가 낮은 상태 (화합물)로 되돌아 가는 과정에서 물질 자체가 변질하거나 혹은 물질의 특성이 변화되는 것을 부식이라고 합 니다. 이러한 전기화학적 부식이 일어나려면 다음 4가지 조건이 만족되어야 합니다. 1)양극(Anode) 2)음극(Cathode) 3)전류경로(Electronic path) 또는 금속경로(Met- al path) 4)이온경로(Ionic path) 또는 전해질(Electrolyte) 이상의 조건으로 구성된 조합을 부식전지라 부르 며 이 전지의 음극-전류경로-양극-이온경로를 따 라 전류의 흐름이 생기며, 전류의 흐름에 따라 양 극에서 부식이 일어납니다.

전기방식실무 1. 금속의 부식 부 식 전 식 자연부식 1.2 금속 부식의 종류 1. 간 섭 2. 점 핑 1. 비저항차 부 식 전 식 1. 간 섭 2. 점 핑 자연부식 1. 비저항차 2. 밀도차 3. 습도차 4. 압력 5. 이중금속 6. 온도 7. pH 8. 박테리아

전기방식실무 1. 금속의 부식 1.2 금속 부식의 종류(전식) (1) 간 섭 1)개략도 2)관계법 : 전기설비기술 기준령 제286조 - 전식방지를 위한 지중관로 이격거리1m 이상 3)간섭방지방법: (-)BONDING(방식대상포합) : 전기적 연결, 절연시설, RESISTANCE BOX

전기방식실무 1. 금속의 부식 1.2 금속 부식의 종류(전식) (2) 점핑(Jumping) 1)개략도 2) 점핑부식 방지방법 - 절연 Flange Box - 비방식부 노출 - 접지용 Mg – Anode 설치

전기방식실무 1. 금속의 부식 1.2 금속 부식의 종류(자연부식) (3) 비저항차 1)개략도

전기방식실무 1. 금속의 부식 1.2 금속 부식의 종류 (자연부식) (4) 밀도차

전기방식실무 1. 금속의 부식 1.2 금속 부식의 종류 (자연부식) (5) 습도차

전기방식실무 1. 금속의 부식 1.2 금속 부식의 종류 (자연부식) (6) 압력

전기방식실무 1. 금속의 부식 1.2 금속 부식의 종류 (자연부식) (7) 이종금속 강관부식 아연도금 Plug 부식

전기방식실무 1. 금속의 부식 1.2 금속 부식의 종류 (자연부식) (8) 온도 ◎ 60 ℃ 이상 – 온도가 높으면 부식도가 높다. ◎ 60 ℃ 이하 – 온도가 낮으면 부식도가 낮다. (9) pH (4 ~ 8) 알칼리성 (8이상) – 부식도가 낮다. 산 성 (4이하) – 부식도가 높다. (10)박테리아 호기성 – 철 박테리아, 수소 박테리아, 유황 박테리아 혐기성 – 황산염 박테리아

전기방식실무 2. 부식과 손실 2.1 경제적 손실 1) 직접적 손실 : 수명단축, 보수 또는 교환 2) 간접 손실 : 효율저하, 조업단축, 제품오염 ex) 저유탱크의 기름 유출 시 환경오염 복원비(연간 약1조원) 2.2 안전 안전성 및 신뢰성 저하, 재해 발생 ex) 삼풍 백화점 붕괴, 성수대교 붕괴 미네소타 파이프라인 폭발사고 버지니아 핵발전소 증기파이프 폭발사고 2.3 환경 에너지 손실 및 환경오염(지하수 및 토양오염) 1) 기름 오염지역인 부산 국군기지창의 경우 열탈착 공법(열을 가해 태우는 방법)으로 3만 여 평을 복원하는데 최소 125억원 비용 발생 2) 미국에서는 쓰레기 침출수와 기름오염 토양을 제거하는데 3만평당 1,000만달러(약100 억원)의 비용 발생

전기방식실무 3.전기방식이란 철 구조물에 대한 부식은 그 구조물이 있는 환경에 의한 화학적 혹은 전기화학적인 반응에 따른 금속의 파괴를 의미하게 되며 특히 지하구조물이 습한 조건하에서는 대부분이 전기 화학적인 반응을 보이게 됩니다. 이런 전기화학적인 반응이 부식으로 나타나게 됨에 따라 근래 부식방지를 위하여 Polyethylene계 및 Epoxy 계통의 도장(塗裝)재가 발전을 거듭하 였으나 도장 및 Taping 재질의 결함(Pinhole Crack, 연결부위의 피복 불량 등)으로 완전 한 도장을 기대할 수 없고 특히 용접 부위는 급속한 열화로 집중부식이 발생됩니다. 전기방식이란 외관상 나타나는 부분은 물론 외부로 나타나지 않는 철 구조물 표면, 도장이 손상된 부분을 보호하기 위하여 방식전류를 방식 대상으로 흘려 보내는 것을 말하며 철구 조물에서 방출되는 전자를 감소시키고 전위를 충분히 낮추어 +이온(ion)의 발생을 억제 함으로서 방식 대상을 보호하는 것을 의미합니다.

전기방식실무 4.전기방식의 원리 피 방식체인 금속의 표면에 인위적으로 전류(방식 전류)를 유입시키면 상대적으로 전위가 높은(+극 방향) 음극부에 전류가 유입되어 음극부의 전위가 차차 저하되어 양극부의 전위에 도달하며 결국 음극부 전위와 양극부 전위가 일치되어 집니다. 그 결과 금속표면에 형성된 부식전류가 소멸되고 그로 인해 부식 현상이 정지되며 피 방식체인 금속은 완전한 방식상태에 이르게 됩니다. 이러한 원리를 응용한 방법을 전기방식(Cathodic Protection Sys -tem) 이라고 하며, 이러한 방식전류의 공급방법은 희생양극(유전양극)방식과 외부전원 방식으로 대분 됩니다.

전기방식실무 4.전기방식의 원리 전기방식 외부전원법 희생양극법 4.1 전기방식의 구분 1) 군집형 1. 천매법 2) 분산배치형 각종 지하배관 탱크설비 교각 Con’c 내 철근 1. 천매법 2) 분산배치형 2) Grid Type 2. 심매법(Deep well Anode Bed) 희생양극법 각종 지하배관 항만강관파일 선박, 발전설비 1. 마그네슘합금양극법(Mg - Anode) 2. 알루미늄합금양극법(Al - Anode) 3. 아연합금양극법(Zn – Anode)

전기방식실무 5.전기방식의 종류 5.1 희생양극법(犧牲陽極法) 전해질 중에 철(피방식체)보다 더 낮은 저전위의 금속을 전기적인 접속을 하여 방식하는 것을 말합니다.(주: 희생양극법은 유전양극법(流電陽極法)이라고도 칭함.) 5.2 희생양극법에 사용되는 양극의 종류 1) 알루미늄양극 2) 마그네슘양극 3) 아연양극

전기방식실무 i e- 토양 또는 수중 5.전기방식의 종류 i i Mg →Mg+++ 2e- 5.3 희생양극법 개요도 Cable Mg(-1.65V) Zn(-1.05V) Al(-1.1V) 방식대상배관 Fe (-0.5V) 상대적저전위 상대적고전위 방식부 i i 부식 Mg →Mg+++ 2e-

전기방식실무 5.전기방식의 종류 5.4 희생양극법 시공도

전기방식실무 5.전기방식의 종류 5.5 외부전원법(外部電源法) 전해질 역할을 하는 해수나 토양 중에 내구성이 강한 전(양)극을 설치하고 이 전극을 직류전원장치의 (+)극에, 피방식체에는 (–)극에 연결하여 전극으로부터 전해질을 통하여 피방식체 표면에 방식전류를 공급하여 부식을 방지하는 방법. 외부전원법에 사용되는 양극의 종류 1) H.S.C.I.(High Silicon Cast Iron) Anode 2) Pt-Ti Anode 3) Ti – Mesh Anode 4) Pb-Ag Anode 5) MMO Anode 등 공법에 따라 여러 종류가 있음.

방식전류 [ i ] 방식전류 [ i ] 전기방식실무 토 양 e- 5.전기방식의 종류 (-) (+) 방식 5.6 외부전원법 개요도 직류전원 공급장치 (정류기) (-) (+) 토 양 방식전류 [ i ] 방식대상체 (-0.50 V) 방식 e- 방식전류 [ i ] Backfilled H.S.C.I. Anode

전기방식실무 5.전기방식의 종류 정 류 기 5.7 외부전원법 구성도(천매법) TEST BOX REF. CELL HSCI - Anode 지하배관(방식대상)

전기방식실무 5.전기방식의 종류 5.8 외부전원법 구성도(심매법) G/L

전기방식실무 5.전기방식의 종류 5.9 방식전위 기준 5.10 전식과 자연부식의 구분 종 류 방식 기준 범위 비 고 구 문 ※철의 자연 전위 : (-450mV) ~ (-650mV) 5.10 전식과 자연부식의 구분 종 류 방식 기준 범위 비 고 유산동(Cu/CuSO4)기준전극 - 850 mV 이하 염화은(Ag-AgCl)기준전극 - 780 mV 이하 포화감홍(Hg/Hg2Cl2)기준전극 - 770mV 이하 아연(Zn)기준전극 + 250mV 이하 구 문 자연부식 전 식 부식 생성물 유 무 부식면 상태 부드럽다 날카롭다 부식면 색상 적색 흰 회백색

전기방식실무 6.전기방식 설비 6.1 일반 수동형 Junction Box 정류기 Test Box

전기방식실무 6.전기방식 설비 6.2 통신가능 자동형 유.무선 통신 Test Box LCD 자동 정류기

전기방식실무 7. 측 정 7.1 Test Box의 전위측정

전기방식실무 (1) TEST BOX에서의 전위측정 ※ Test Box에서의 전위측정은 측정 지점(Test Box 주변)에서의 대략적인 방식 상태는 확인이 가능하나 배관 전체에 대한 국부적인 방식 상태는 확인 불가능.

전기방식실무 (2) CIPS 전위측정 ▶배관의 직 상부에서 배관의 경로를 따라 일정간격으로 기준전극을 이동해 가며 ▶배관의 직 상부에서 배관의 경로를 따라 일정간격으로 기준전극을 이동해 가며 배관 전위 측정(5 ~ 20m) ▷ 국부 부식 확인 ▷ 분극 전위 측정 ▷ 타 시설 간섭 또는 접촉상태 측정 T Test Box

전기방식실무 7.측 정 7.2 토양비저항 측정 목적 – 부식환경 조사 및 설계기본자료 취득 목적 – 부식환경 조사 및 설계기본자료 취득 - 토양비저항이 낮은 곳은 부식의 가능성이 큼(<~5,000ohm.cm) - 토양비저항에 따른 배관 관리가 달라져야 함 측정 방법 - Wenner의 4전극법 - 배관 심도에 따른 측정 및 계산이 필요 - ~ 200m 간격으로 비저항 측정

전기방식실무 8. 공법비교 구 분 희생양극식 외부전원식 특징 ◎ 외부전원 불필요. ◎ 양극전류가 제한되어 대용량에 ◎ 외부전원 불필요. ◎ 양극전류가 제한되어 대용량에 부적합 ◎ 유지보수가 거의 불필요 ◎ 전원공급이 항상 필요하다 ◎ 거대한 구조물도 하나의 방식시설 로 보호가능 ◎ 유지관리 요구 ◎ 초기 설치 비용이 비싸다. 적용 ◎ 소규모 저장탱크에 적합 ◎ 저 전압으로 방폭지역에 적합 ◎ 전원공급 불가능 지역에 접합 ◎ 해양구조물 ◎ 대용량 시설물 ◎ 장거리 파이프 라인 ◎ 대용량 저장탱크

전기방식실무 9.정류기 운전요령 9.1 운전 전 점검사항 1) 공급되는 입력전압이 정류기의 입력 측 정격전압과 일치하는가를 확인한다. 2) 정류기의 입력전원을 인가 후 출력 측의 양극(+)과 음극(-)의 극성이 정확한지 확인한다.(출력차단기 OFF 상태에서 실시) 3) 테스터를 이용하여 출력 측의 합선 여부를 확인한다. 4) 출력 측의 양극(ANODE)과 음극 CABLE은 명확히 구분 되고 정류기의 극성과 일치되게 연결되었는가 확인한다.

전기방식실무 ⑤ ④ ③ ⑥ ① ② 9.정류기 운전요령 9.2 정류기 운전순서 1) 입력① 및 출력차단기②가 OFF 위치로 되어 있는지 확인한다. 2) 입력전압을 확인한다 (③AV METER 확인). 3) 입력차단기(① MCCB)를 ON 한다. 4) 출력전압이 인가되는지 확인한다 (④DV METER 확인). 5) 전위조정용 볼륨⑥이 최저위치(좌측 하단)에 있는가 확인한다. 6) 출력차단기(② MCCB)를 ON 한다. 7) 전위조정용 볼륨⑥을 우측으로 서서히 돌려 출력전압 ④, 출력전류⑤의 상태를 확인한 후 각 Test Box에서 측정되는 전위값이 원하는 값에 도달할 때까지 서서히 좌.우측으로 돌려 조정해가며 세팅을 마친다.

전기방식실무 9.정류기 운전요령 9.2 정류기 유지관리 시 점검사항(PANEL 전면) NO 점 검 사 항 비 고 1 입력 표시등은 켜져 있는가 ? 2 입력 전압계(AV)는 정상전압을 지시하는가 ? VS 조작으로 각상 전압 CHECK 3 출력 전압계(DV)는 정상 작동하는가 ? 4 출력 전류계(DA)는 정상 작동하는가 ? 5 경보회로는 정상으로 작동하는가 ? 경보회로 있는 경우 1)입력MCCB 시험버턴 누름 또는 퓨즈 제거 경보음, 경보등 작동 2)경보음 STOP SW를 누른다 경보음 정지,경보등 켜짐 3)위의 1)번 사항 원래 위치로 복귀시킴 6 전위 조정 스위치 작동상태 점검

전기방식실무 9.정류기 운전요령 9.3 정류기 유지관리 시 점검사항(PANEL 내부) NO 점 검 사 항 비 고 1 * 이상음 발생은 없는가 ? 2 * 타는 냄새는 나지 않는가 ? 변압기, 전선등 3 * 변압기의 온도는 높지 않은가 ? 주위온도+70℃ 이내 4 * 방열판의 온도는 높지 않은가 ? 주위온도+90℃ 이내 5 * 전선 터미널의 조임 상태는 헐겁지 않은가 ? 6 * 전선피복이 변형/변색되지는 않았는가 ? 접속불량이나 과전류 7 * 일정기간마다 절연저항시험을 실시한다. - 전원차단 후 실시 - 전자회로 및 부하 제거 후 실시 - CT의 접지선 분리 후 실시 5MΩ 이상

감사합니다. 주식회사 태흥전기방식 2010. 1. 울산광역시 남구 야음2동 573-4번지 연락처 : 052 – 258 – 2135/6 http://www.thce.co.kr E-mail : thce25@hanmail.net