개념 한 쪽
금속공사 조사에서는 각 금속의 화학적·물리적 특성을 파악하는 것이 중요하다고 정리한다. 알루미늄은 공기 중에서 산화피막을 형성해 내식성이 있지만 알칼리나 특정 전해질에 약하다고 정리한다. 이종 금속 접촉 시 전기화학적 부식(갈바닉 부식)이 발생함을 유의해야 한다고 정리한다.
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출제기준 단원 「금속공사 조사 분석」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 이종 금속의 전기화학적 부식 판별 | 1 | 수분 존재 시 이종 금속 접촉으로 발생하는 부식 원인 식별 |
| 알루미늄의 물성 판단 | 1 | 알루미늄의 열팽창·내식성 등 주요 물성의 적절성 판정 |
| 알루미늄의 사용 환경 적합성 | 1 | 콘크리트·해수 등 특정 환경에서 알루미늄의 부식 취약성 평가 |
알루미늄은 가볍고 열·전기 전도성이 우수하며 표면에 산화피막이 형성되어 대기 중에서는 비교적 내식성을 보인다고 정리한다. 그러나 이 산화피막은 알칼리성 환경이나 해수에 취약하여 파괴되기 쉬우므로 알칼리성 콘크리트나 해수와의 직접 접촉을 피하거나 부식 방지 처리를 해야 한다고 정리한다.
금속의 부식 형태 가운데 서로 다른 금속이 수분 같은 전해질 속에서 접촉하면 전위차로 인해 전류가 흐르며 한쪽 금속이 이온화되어 부식되는 현상을 전기화학적 부식 또는 갈바닉 부식이라고 정리한다. 알루미늄과 철의 접촉에서 알루미늄이 부식되는 경우가 대표적이라고 정리한다.
알루미늄의 물성에서는 열팽창계수가 철이나 콘크리트보다 약 2배 크기 때문에 콘크리트 구조물이나 철재와 접합하는 세부에서 열팽창 차이를 고려해야 한다고 정리한다. 또한 알루미늄의 순도가 높을수록 산화피막의 균일성이 개선되어 내식성이 좋아진다고 정리한다.
철강은 산·알칼리 모두에 부식될 수 있으므로 적절한 도금(아연, 주석, 니켈 등)이나 보호 처리가 필요하다고 정리한다. 비철금속별 특성에서는 납은 밀도가 커 방사선 차폐에 적합하고, 황동은 구리와 아연의 합금이며, 청동은 구리와 주석의 합금으로 구분된다고 정리한다.
알루미늄을 콘크리트와 접촉시키는 마감 상세를 검토할 때는 콘크리트의 알칼리성으로 인해 산화피막이 손상될 수 있으므로 도장이나 단열층 등 물리적 차단을 적용해야 한다고 설명한다. 서로 다른 금속을 연결하는 부위에서 수분이 존재할 가능성이 있으면 갈바닉 부식을 방지하기 위해 절연재를 넣거나 부식에 강한 재료를 선택하는 방식으로 설계 판단을 한다.
열팽창 고려 사례에서는 알루미늄과 콘크리트의 팽창 차이를 고려해 이음부에 여유를 두거나 팽창을 흡수하는 연결구를 적용해야 한다고 설명한다. 재료 선택 시 알루미늄의 고유 물성(가벼움·전도성·융점 약 640~660℃)과 합금 여부에 따른 내식성 변화를 함께 고려해야 한다고 결론을 내린다.
알루미늄 재료와 철재의 접촉면 사이에 수분이 있으면 알루미늄은 부식한다. 이것은 무슨 작용인가?
정답 ② · 문항은 알루미늄과 철과 같이 서로 다른 금속이 수분을 매개로 접촉할 때의 부식 메커니즘을 묻고 있다. 서로 다른 금속이 전해질(수분) 속에서 접촉하면 전위차에 의해 전자 이동과 이온화가 일어나 한쪽 금속이 더 빨리 부식되는 전기화학적 현상이 발생하는데 이를 갈바닉 부식 또는 전기분해 작용이라 한다.
서로 다른 금속이 전해질(수분) 속에서 접촉하면 전위차에 의해 전류가 흐르며 한쪽 금속이 이온화되어 부식되는 현상을 전기분해(갈바닉 부식)라 한다.
비철금속 재료 중 알루미늄에 대한 기술로 적당치 않은 것은?
정답 ④ · 알루미늄은 가벼운 중량과 우수한 전기·열 전도성, 뛰어난 가공성을 지닌 비철금속입니다. 융점은 640~660℃ 정도이며, 표면의 산화피막 덕분에 대기 중 부식에 강하지만 염기(알칼리)에는 쉽게 침식되는 특성이 있습니다.
알루미늄에 관한 기술 중 부적당한 것은?
정답 ③ · 문항은 알루미늄의 특성 중 부적당한 것을 찾는 문제이다. 알루미늄은 가공성(압연·인발 등)이 우수하고 은백색 광택에 따른 높은 반사율을 가지며 콘크리트 접촉부에는 알칼리에 약해 방식도장이 요구되는 특성이 맞다.
알루미늄은 알칼리에 약하므로 콘크리트 접촉 시 방식 도장이 필요하지만 해수 부식은 상대적으로 양호하다.
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