기상학 데이터를 利用한 有機塗膜의 자연노화와 가속노화의 相關關係 硏究

Abstract

선박, 자동차, 해양 플랜트, 강교 등 강구조물은 일반적으로 외부의 부식 환경에서 유기도막에 의해 부식으로부터 보호된다. 이러한 유기도막의 방식성능을 평가하기 위해서 실험실내에서 인위적인 가속노화 장비들을 이용한 도막의 노화 후 비파괴 분석법으로 전기화화적 장비인 EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy)를 통해 평가가 이루어지고 있다.[1] 유기도막의 방식성능을 평가하기 위해서 사용되는 가속노화 테스트는 온도, UV 조사, 습도와 같은 부식 촉진인자를 계속적으로 인위적으로 가하게 되고 이에 따라 기계적, 화학적, 열적 스트레스에 의해 고분자 물질인 도막은 시간이 지남에 따라 노화하여 그 기능을 상실하게 된다. 이런 유기도막의 노화는 화학적 측면과 물리적 측면의 결합이라 할 수 있는데, UV 조사는 도막을 구성하는 고분자의 이중결합을 산화시키고 segment의 절단 및 재결합, 그리고 가교밀도 등에 영향을 미치고 높은 온도와 수분은 도막의 열적 노화와 가수분해를 야기한다.[2] 이러한 유기도막의 화학적 노화는 도막의 물리적인 물성에 영향을 미치게 되는데 도막의 강도가 감소함에 따라 도막내의 stress는 증가하게 되고 도막의 free volume을 증가시켜 결국 도막과 소지의 접착력을 감소시키는 결과를 초래한다. 일반적인 가속노화테스트 방법으로는 Salt spray chamber test, Prohesion test, UV weathering, Thermal cycling test 등이 있다. 이 외에도 다양한 가속노화시험방법을 조합하여 사용함으로서 유기도막이 실제로 사용되는 환경에 최적화 된 환경모사를 통해 수개월에서 수년이 걸리는 테스트기간을 단시간에 진행하여 결과를 얻는데 목적이 있다.[3] 하지만 가속노화테스트는 많은 연구자들에 의해 실제 환경조건과의 상호 연관성에 대한 의문이 제기되고 있고, 일부 연구자들에 의해 상호 연관성에 대한 연구가 진행되었지만 현재까지 만족스러운 연구 결과는 보고되지 않았다.[4] 왜냐하면 실험실내에서 이루어지는 가속노화 테스트는 실제 환경에서 유발되는 다양한 부식인자 및 환경을 완전하게 모사하지 못하고 단순화 시키는데 문제가 있다.[5] 또한 유기도막이 노출되는 환경에 따라 습도, 온도, UV 조사량 등이 다르고 그에 따라 도막의 노화 과정이 다르기 때문이다. 따라서 유기도막의 수명을 예측하기 위한 시도로서 기상학 데이터를 이용하여 자연환경에서의 도막의 노화에 대한 부식인자의 강도와 양에 대해서 조사를 하여 실제 도막이 사용되어지는 환경에서의 유기도막의 노화에 대한 영향도를 정량화 할수 있다면, 가속노화와 자연노화와의 좀 더 개연성있는 상관관계를 찾을 수 있을 뿐만 아니라 유기도막에 대한 실험실내에서의 정확한 수명예측도 기대할 수 있다.