Embedded sensor를 이용한 유기도막의 각 층별 방식성능 거동 평가

Abstract

유기도막에 의한 방식법은 자동차, 강교, 선박, 플랜트, 각종 가전제품 등과 같이 현대사회 거의 모든 분야에 걸쳐 사용되고 있다. 특히 자동차와 선박의 경우 제품최종의 고부가가치성을 창출하는 역할을 담당하며, 소비되는 비용 또한 막대한 비중을 차지한다. 미국, 일본 및 유럽의 선진국에서는 1900년대 중반부터 코팅 연구 분야에 많은 노력을 기울여 왔고, NACE(National Association of Corrosion Engineers), SSPC(the Society for Protective Coatings)와 같은 협회를 중심으로 그 중요성이 확대되었다. 선박, 중방식 도장분야에서는 소요되는 비용의 규모가 큰 만큼 코팅시스템의 수명과 재도장 시기 예측 및 환경문제 개선에 관한 연구가 활발히 진행되었다. 고성능 도료 바인더용 수지 및 방청안료, 고내후성 상도 도료, 수용성 도료 등 도료의 품질 개선이 이루어졌고, 적용된 코팅의 성능 분석을 위한 가속열화 시험법 및 평가법이 소개되었다. 그 중 일반적인 방식성능 시험으로 염수분무시험이 가장 많이 사용되고 있지만, 최근에는 비파괴 분석법으로 전기화학적 임피던스가 그 적합성을 인정받고 많은 연구가 진행되고 있다. 전형적인 교류 임피던스 측정 방법은 도장된 금속 시험편에 전해질 용액을 접촉시켜 셀을 형성한 후, 고주파수에서 저주파수까지 해당 도막 전체의 복합저항을 측정하고 등가회로를 적용하여 분석을 실행하였다. 하지만 이러한 방법은 multi-layer로 구성된 도장 시스템을 single-layer로 판단한 결과만을 얻을 수 있어 각 도막 층의 노화정도는 분석이 어렵다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 도막 층간에 센서를 삽입하여 각층의 상태 분석, 코팅 bulk상의 장벽효과와 부착력에 기인한 메커니즘 비교 연구, varnish와 paint의 방식효과 분석 등의 연구가 진행되었다[1, 2, 3]. 본 연구에서는 다층으로 구성된 도장 시스템에 embedded sensor를 이용하여 가속열화 시험 시간에 따른 각 층별 임피던스 특성 거동과 하도로 적용된 inorganic zinc-rich paint의 음극방식 성능을 평가하는 내용을 중점적으로 다루었다. 우선 도장 시스템은 현재 강교 사양으로 적용되는 inorganic zinc-rich 하도, epoxy 중도, polyurethane․polysiloxanes 상도를 사용하였다. 하도부터 차례로 도장하여 센서를 부착 및 고정한 후 후속도장을 실시하는 단계로 sensor embedding 시험편을 제작하였고, 센서를 이용한 측정과 일반적 방법의 비교를 위해 하도, 중도, 상도의 한 층 시험편을 추가 제작하였다. 가속열화 시험법으로 해수침지시험과 염수분무시험을 총 40일 간 실시하였고, 시간에 따른 교류 임피던스 측정과 하도의 부식전위를 측정하였다. 그 결과 각 층의 임피던스 특성을 분석할 수 있었고, 중도 및 상도의 영향으로 분석이 불가능했던 하도의 음극방식 성능을 파악할 수 있었다.