부식으로 인한 막대한 ‘손실’ 막아야
기계장치나 구조물 등의 방식(防蝕)을 위해서는 비용 발생이 크고, 부식될 경우 보수비도 많이 소요된다. 게다가 과대부식인 경우에는 설비를 교체하는 것까지 고려했을 때 손실액이 막대할 수 있다, 이러한 부식손실에 대해 영국의 Hoar 박사의 보고서에 따르면, 1969년도 영국에서 부식으로 인한 경제적인 손실액은 32억$로서 당시 영국 GNP의 3.5%가 된다.

여기에 자극을 받은 각 나라에서는 이와 유사한 조사를 실시했다. 그 결과 부식으로 인한 국가적인 경제적 손실액은 평균 GNP의 2~4%로 나타났다. 그러나 이러한 금액은 방식대책에 소요되는 직접손실금액을 나타낸 것으로써, 부식사고로 인한 조업단축, 기계장치의 효율 저하 등 정확한 평가가 곤란한 간접적인 손실까지 고려한다면 부식으로 인한 손해는 더욱 막대한 결과를 초래할 것으로 추정된다. 

▲ 1994년 10월 21일 오전 7시 성동구 성수동과 강남구 압구정동을 연결하는 성수대교가 붕괴된 모습

또한 부식에 의한 손해는 이상의 통계자료와 같은 경제적 손실뿐만 아니라 장비의 신뢰성과 시설물의 안전성을 저하시켜 대형재해가 발생할 수도 있음을 간과해서는 안 된다. 예를 들면 90년대 전반기에 수많은 인명피해와 재산손실을 가져온 성수대교붕괴, 가스누출 및 폭발사고, 당산철교의 철거 등도 시설물에 대한 방식대책을 소홀히 함으로써 초래된 필연적인 결과라고 할 수 있다. 또한 지하 유류탱크, 하수관 등의 부식은 환경오염에 큰 영향을 끼친다는 것을 고려한다면 부식 및 방식의 중요성은 충분히 인식될 것이다. 

Hoar 보고서가 지적한 것 중에서 중요한 점은 지금까지 연구·개발된 방식기술만이라도 효과적으로 적용하면 부식으로 인한 경제적인 손실액은 약 25% 절감할 수 있다는 사실이다. 따라서 선진국에서는 기존 방식기술을 충분히 보급하는 것이 국가 경제발전에 주요한 과제가 된다는 것을 인식함으로써 국가적 차원에서의 부식에 대한 이론교육은 물론, 전문연구기관의 교육을 통한 우수한 방식기술자의 양성이 보편화한 상태이다.

자연상태로 돌아가려는 성질 ‘부식’
금이나 수은과 같이 처음부터 금속 자체 그대로 채광하는 금속도 있지만, 대부분의 금속은 자연상태에서 산화물이나 황화물 등의 광석으로 존재하므로 여기에 에너지를 가해 환원작용으로 정련하여 금속으로 취하는 것이 보통이다. 따라서 이러한 금속은 자연상태에서는 화학적으로 불안정한 생태에 있다고 보아야 한다. 즉, 자연상태에서는 산화하여 원래의 상태인 산화물이나 황화물로 되돌아가려는 경향이 있다는 것이다. 

이와 같이 금속이 주위 환경과 화학적 또는 전기화학적 반응에 의해 표면이 산화·소모되는 현상을 부식(Corrosion)이라 정의한다. 이때 물의 존재하에서 발생하는 부식을 습식(Wet Corrosion), 물이 접하지 않는 상태에서 발생하는 부식을 건식(Dry Corrosion)이라 하여 구분한다. 여기서 습식은 수중, 토중 및 대기 중에서의 부식으로, 비교적 저온에서 발생하는 부식거동인데 비해 건식은 고온의 공기나 가스 중에서의 부식거동이 해당된다, 대체로 부식이라 하면 습식을 가르키는 경우가 많다.  

또한 철이 자연환경하에서 부식되는 것을 ‘녹슨다’라고 표현하며, 이때 철 표면에 부착해 잔존하는 부식생성물을 녹이라 한다. 철의 녹(Rust)은 붉은 색을 나타내는 것이 보통이나 실제 녹층을 분석해보면, 철의 표면에는 청색의 수산화제1철이 있으며, 우리가 볼 수 있는 제일 바깥층은 빨간색의 수산화제2철, 그리고 중간에는 일부이지만 흑색의 녹이 존재한다. 이것은 수산화제1철에서 제2철로 산화되는 과정에서 산소 부족시 발생하는 녹이다.  

이에 비해 아연이나 알루미늄 등의 표면에서 발생하는 부식생성물은 흰색을 나타내며, 구리표면의 부식생성물은 푸른색을 나타내므로 녹청이라 부르고 있다. 보통 일본에서는 이러한 녹을 방지한다는 뜻으로 방청이란 말을 쓰고 있으나, 더 넓은 의미에서 부식을 방지한다는 뜻으로 볼 때 방식이란 용어가 적합하므로 구분하여 사용한다.

수명연장을 위한 ‘방식’관리의 중요성
각종 공업장치와 구조물을 장기간에 걸쳐 그 성능의 손실 없이 사용이 가능한 상태로 유지하기 위해서는 이에 대한 방식관리가 중요한 과제가 된다. 대부분의 구조물들은 오래전부터 장기간의 사용을 전제로 하여 설계, 건설, 보수되어 왔다.  

그 중에서도 특히 제조 프로세스의 진보가 빠른 화학공업 등 몇몇 공업 분야의 장치에 있어서는 한 세대 전만 해도 스크랩 앤드 빌드(scrap and build)의 사고방식이 지배적이어서 장치의 보수 관리보다는 성능 향상의 추구가 주된 목표였다. 그러나 안전 성장을 더욱 중시하게 된 요즈음에는 현존 플랜트의 보수관리강화에 의한 장치의 수명연장이 중요한 과제로서 대두되고 있으며, 더불어 방식관리의 중요성이 특히 강조되고 있다. 

공업장치를 비롯한 구조물의 방식관리는 건설의 기본계획단계에서 이미 시작되어 설계단계, 제작·건설단계, 사용·보수관리단계에 이르기까지 각각의 단계에서 적절한 대책이 이행되어야만 성공할 수 있다.  

특히, 설계단계는 매우 중요하여 이때의 방식대책 여부가 수명을 결정한다고 할 수 있다. 이들 공업장치와 구조물에 있어서 설계단계에서부터 부식방지를 염두에 두고 설계하는 것을 방식설계라 하며, △적절한 재료의 선정(방식의 적용) △방식을 고려한 구조와 규격의 결정(부식 여분의 결정) △내식재료에 의한 방식 △금속피복에 의한 방식 △무기질 피복에 의한 방식 △환경처리에 의한 방식 △전기방식에 의한 방식 등을 내용으로 한다.

[글 I 김광근 한국해양대학교 산학연구 교수]  

[저작권자ⓒ 이미디어. 무단전재-재배포 금지]