볼트의 갈바닉 부식과 예방 방법 (Galvanic Corrosion prevent method)

볼트는 장치류를 체결하거나 고정할 때 쓰는 Fastner(체결 장치) 입니다. 이러한 체결 요소들은 여러 가지 원인에 의해서 부식될 수 있으며 가장 대표적인 부식 원인으로 말할 수 있는 것이 갈바닉 부식(Galvanic Corrosion) 입니다. Galvanic 은 형용사로 "전류를 발생시키는" 이라는 뜻을 가지고 있습니다. 이를 직역하면 "전류를 발생시키는 부식" 이라 할 수 있겠네요. 갈바닉 부식은 다른 표현으로 이종금속의 부식, 접촉 부식, 유전 부식이라고 합니다. 이종금속이란 말은 현장에서도 자주 사용하는 용어로 서로 같지 않은 금속을 말합니다. 갈바닉 부식을 부르는 호칭을 종합해서 정의를 내리면 전류를 발생시키는 서로 다른 금속이 접촉하여 전기 화학 반응을 일으켜 부식이 생긴다 입니다.

<Bolt Corrosion - 출처 Bing 상업적으로 무료 공유 및 사용>

 

갈바닉 부식의 주된 원인은 바로 이종금속의 접촉에 의한 전기 화학 반응입니다. 이러한 현상을 방지하기 위해서는 "전위차를 갖는 2종 이상의 금속 또는 합금의 접촉을 차단하고 상호 작용을 차단하면" 된다는 성급한 결론에 도달할 수 있습니다.

<Galvanic Corrosion Scheme - 출처 위키미디어>

위의 그림을 통해 알 수 있는 사실은 볼트와 와셔, 체결 부위의 재질이 서로 다르다는 것을 단적으로 표현하고 있다는 것입니다. 말 그대로 이종금속끼리 모여 있다는 것이지요. 갈바닉 부식은 무엇? 접촉에 의해 발생한다는 것! 따라서 사진상에 이종금속 끼리의 접촉은 부식이 발생할 가능성이 높아졌습니다.

<Anodic & Cathodic 출처 Bing - 상업적으로 무료 사용 및 공유>

 

이를 과학적인 시선으로 살펴보면!

위의 그림은 철 위에 물이 닿았을 때 이온의 이동을 표현한 그림입니다. 양극(Anodic) 과 음극(Cathodic) 사이의 이온 이동을 통해 녹이 발생하는 것을 알 수 있습니다. 갈바닉 부식은 이러한 과학적 상식에서 출발합니다. 서로 다른 이종 금속 즉 이온화 경형이 서로 다른 2개 이상의 재료가 만났을 때 이온의 이동으로 인해 부식이 발생하게 되는 것이지요.

갈바닉 부식 예방 방법 

그렇다면 갈바닉 부식을 예방하기 위한 방법은 무엇이 있을까요? 그냥 접촉을 피하면 되는 것 아닐까요? Fastner(체결요소) 의 특성상 접촉은 피할 수 없는 숙명과도 같은 것이기 때문에 이는 적절한 해결책이 될 수 없습니다. 현실적으로 생각할 수 있는 대안은 다음과 같습니다.

• 이종금속의 사용을 피한다.
• 이온화가 적은 금속을 도금한다. 

로 정리될 수 있습니다.

이종금속의 사용을 피한다는 뜻은 결국 유사한 전극 전위를 갖고 있는 서로 같은 재질의 금속을 사용한다는 것을 말 합니다. 다시 말해 체결 부위나 체결 요소 모두 같은 종류의 재질을 적용하여 전위의 평형을 맞춰서 갈바닉 부식을 피한다는 것을 말하는 것입니다.




다음으로 생각할 수 있는 방법은 이온화가 적은 금속을 체결요소나 체결부에 도금하는 것입니다. 이온화가 적은 금속은 무엇이 있을까요? 금, 은과 같이 귀금속 류를 생각할 수 있습니다. 현실적으로 은과 금은 상업적으로 사용하기에 합리적이라 할 수 없습니다. 따라서 현업에서는 니켈이나 아연과 같이 상대적으로 저렴한 정제 된 금속을 Anode로 전기 도금하는 것이지요.

아연도금은 영어로 Galvanizing이라 하며 현업에서 가장 많이 사용되는 도금방식의 하나로 플랜트와 같이 산업용 장치류와 같이 이종금속의 체결에 효과적인 갈바닉 부식 예방법 중에 하나 입니다. Hot-dip Galvanizing 이라고도 하고 한글식 발음으로 "핫딥 했어?" 라고 하기도 하지요. 이럴 경우 당황하지 않고 아는 척 하시면 됩니다. 아연도금은 아래 동영상에서 확인할 수 있듯이 로 에 용융된 아연을 풀어넣고 소재를 담가서 표면에 도금하는 방식으로 로 크기에 따라 제품의 도금 유/무가 결정됩니다. 크기에 제한이 있는 셈이지요.

https://www.youtube.com/watch?v=kwCyq06aatA

 

갈바닉 부식과 같은 접촉 부식의 경우 접촉을 피하는 것과 전기 절연 방책을 사용하는 것이 가장 최선이라는 것을 앞선 내용을 통해 살펴보았습니다. 위에 언급한 현실적인 대안 외 절연체를 사용하기도 하는데 이 경우에는 플라스틱이나, 고무와 같이 비전도성 재료를 사용하기도 합니다.

Inside Insight 였습니다.

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