해수는 가장 환경적으로 부식성이 강한 전해질 용액이라는 특성을 지니고 있으므로, 해상 및 수중 구조물에서 이를 폭넓게 고려하면서 음극방식 보호법을 적용하는 일이 널리 보편화되어 있다. 음극방식 보호법은 부식성 금속의 표면을 분극시켜 부식 속도를 감소시키는 방식이다. 이러한 원리가 적용될 경우, 해수에 용존해 있는 이온 성분은 Mg(OH)2 및 CaCO3가 화합물을 형성함으로써 금속 표면 위에 전착된 막을 부분적으로 코팅하는 형태로 침착될 수 있다. 이러한 전착 막은 ‘석회질 침착물(calcareous deposits)’이라 불리며, 물리적 장벽 역할을 하면서 궁극적으로 음극방식 보호 전류의 밀도를 감소시켜 방청 효과를 유도한다. 그러나 한편으로는, 이러한 막은 생성되는 과정에서 주변 환경 조건뿐 아니라 침착물 구성요소의 조건에도 크게 영향을 받는데, 그 결과 막은 치밀하지도 않고 균일하지도 않다. 이 연구에서는 천연 해수에서 석회질 침착물 막을 형성하기 위해 펄스 전기전착(pulse electro-deposition) 방법을 적용하였다. 그 후 Scanning electron microscopy(SEM), 에너지 분산형 X선 분광법(EDS), X선 회절(XRD)을 사용하여 막의 구성요소와 구조를 분석하였다. 형성된 막의 양, 부착성 및 내식성은 각각 평가하여 그 유효성을 입증하였다. 본 연구는 펄스 전기전착 방법의 유효성을 검증하였고, 분석 및 평가 결과를 통해 석회질 침착물 막의 형성 메커니즘을 고려하였다. 또한 본 연구는 펄스 전류를 제어함으로써 내구성이 약했던 기존 석회질 막의 성능을 향상시킬 수 있는 가능성도 함께 확인하였다.

알루미늄은 높은 비강도, 낮은 밀도, 우수한 성형성, 충분한 내식성과 같은 특성으로 인해 산업 분야에서 널리 사용되는 범용 금속이다. 그러나 Al은 기계적 성질이 좋지 않다. 이러한 한계를 극복하기 위해 Si, Mg, Cu와 같은 미량 원소를 첨가하여 Al 합금을 제조하지만, 내식성은 종종 저하된다. 따라서 만족스러운 기계적 성질, 주조성, 내식성을 나타내는 Al 합금의 개발이 필요하다. 이를 위해 Al–Ca 기반 합금이 개발되었다. 이 합금들의 미세조직을 분석한 결과, 미세한 층상(lamellar) 구조를 갖는 Al 4 Ca+Al 2 Si 2 Ca가 형성됨이 확인되었다. 또한 Al–Ca 기반 합금에 Si를 첨가한 합금에서는 더 정제된 구조가 나타났다. 더 나아가 AC4S7은 미세한 미세조직을 보이며 고밀도의 얕은 핏(pit)을 형성하고, 부식 생성물(corrosion products)에 대한 장벽으로 작용하였는데, 이는 주요한 장점이다. 전기화학적 측정이 수행되었으며, 이러한 구조가 합금의 내식성을 향상시키는 데 긍정적인 영향을 미친다는 결과가 확인되었다.

해수는 가장 환경적으로 부식성이 강한 전해질 용액이라는 특성을 지니고 있으므로, 해상 및 수중 구조물에서 이를 폭넓게 고려하면서 음극방식 보호법을 적용하는 일이 널리 보편화되어 있다. 음극방식 보호법은 부식성 금속의 표면을 분극시켜 부식 속도를 감소시키는 방식이다. 이러한 원리가 적용될 경우, 해수에 용존해 있는 이온 성분은 Mg(OH)2 및 CaCO3가 화합물을 형성함으로써 금속 표면 위에 전착된 막을 부분적으로 코팅하는 형태로 침착될 수 있다. 이러한 전착 막은 ‘석회질 침착물(calcareous deposits)’이라 불리며, 물리적 장벽 역할을 하면서 궁극적으로 음극방식 보호 전류의 밀도를 감소시켜 방청 효과를 유도한다. 그러나 한편으로는, 이러한 막은 생성되는 과정에서 주변 환경 조건뿐 아니라 침착물 구성요소의 조건에도 크게 영향을 받는데, 그 결과 막은 치밀하지도 않고 균일하지도 않다. 이 연구에서는 천연 해수에서 석회질 침착물 막을 형성하기 위해 펄스 전기전착(pulse electro-deposition) 방법을 적용하였다. 그 후 Scanning electron microscopy(SEM), 에너지 분산형 X선 분광법(EDS), X선 회절(XRD)을 사용하여 막의 구성요소와 구조를 분석하였다. 형성된 막의 양, 부착성 및 내식성은 각각 평가하여 그 유효성을 입증하였다. 본 연구는 펄스 전기전착 방법의 유효성을 검증하였고, 분석 및 평가 결과를 통해 석회질 침착물 막의 형성 메커니즘을 고려하였다. 또한 본 연구는 펄스 전류를 제어함으로써 내구성이 약했던 기존 석회질 막의 성능을 향상시킬 수 있는 가능성도 함께 확인하였다.

알루미늄은 높은 비강도, 낮은 밀도, 우수한 성형성, 충분한 내식성과 같은 특성으로 인해 산업 분야에서 널리 사용되는 범용 금속이다. 그러나 Al은 기계적 성질이 좋지 않다. 이러한 한계를 극복하기 위해 Si, Mg, Cu와 같은 미량 원소를 첨가하여 Al 합금을 제조하지만, 내식성은 종종 저하된다. 따라서 만족스러운 기계적 성질, 주조성, 내식성을 나타내는 Al 합금의 개발이 필요하다. 이를 위해 Al–Ca 기반 합금이 개발되었다. 이 합금들의 미세조직을 분석한 결과, 미세한 층상(lamellar) 구조를 갖는 Al 4 Ca+Al 2 Si 2 Ca가 형성됨이 확인되었다. 또한 Al–Ca 기반 합금에 Si를 첨가한 합금에서는 더 정제된 구조가 나타났다. 더 나아가 AC4S7은 미세한 미세조직을 보이며 고밀도의 얕은 핏(pit)을 형성하고, 부식 생성물(corrosion products)에 대한 장벽으로 작용하였는데, 이는 주요한 장점이다. 전기화학적 측정이 수행되었으며, 이러한 구조가 합금의 내식성을 향상시키는 데 긍정적인 영향을 미친다는 결과가 확인되었다.

해양환경에 대한 강화된 규제에 부응하기 위해 배기가스 세정시스템(EGCS 또는 스크러버)을 갖춘 선박의 수가 급격히 증가하였으나, 스크러버 방류수에서 배출되는 다환방향족탄화수소(PAHs)로 인해 2차 오염이 발생한다. 본 연구에서는 PAHs로 오염된 물을 정화하기 위해 액체상 플라즈마(LPP)를 사용하였다. 주파수와 펄스폭의 증가가 분해 효율을 향상시켰으며, 주파수 30 kHz 및 펄스폭 3 μs에서 10분 동안 나프탈렌(Nap), 아세나프텐(Ace), 플루오렌(Flu), 페난트렌(Phe)이 각각 93.3, 90.7, 86.0 및 85.4%로 분해되었다. 플라즈마의 물리적 조건을 고려할 때, 긴 펄스폭은 전자를 가속하여 전자와 주변 분자 간의 충돌이 강화됨에 따라 활성종의 생성이 증가하도록 하였다. 반대로 높은 주파수는 극성의 변화가 과도하여 전자를 감속시켰다. 그러나 플라즈마 방전의 횟수가 증가하면 다수의 활성종이 생성된다. 광방출 분광법과 전자상자성공명으로 •OH 및 O 라디칼의 생성을 확인하였다. 또한 하이드록실 및 산소기에 대응하는 기능기의 변화는 푸리에 변환 적외선 분광법으로 확인하였다. 실제 스크러버에서의 총 PAHs는 LPP 처리 10분 후 1.1에서 0.4 μgL -1로 감소하였으며, 분해 효율은 63.6%였다. 본 연구는 LPP가 다양한 수계 환경을 보호하는 유망한 방법이 될 수 있으며, 유기 오염물질 분해를 위한 최적의 전기 방전 조건을 제공함을 시사한다.

본 연구는 선박용 초오스테나이트계 스테인리스강 접합부 용접부에서 ERNiCrMo-3 및 ERNiCrMo-4와 같은 필러 유형 금속이 부식 저항 특성에 어떠한 영향을 미치는지 규명하는 것을 목적으로 한다. 제염(탈황) 환경에는 고온, 염화물, 그리고 산성 조건이 포함되며, 이는 필연적으로 광범위한 수준의 심각한 부식을 초래할 수 있다. 정확한 규명을 위해 주사전자현미경과 에너지 분산형 X선 분광분석(EDS)을 사용하여 용접 전과 용접 후 용접부에서의 미세조직 변화 및 조성 분포 변화를 조사하였다. 이후 제염을 모사한 환경에서의 전위 측정과 함께 순환 동적(사이클릭) 분극시험(cyclic potentiodynamic polarization test)을 수행하여 부식 저항 특성을 비교 평가하였다. 또한 X선 광전자 분광분석(XPS)을 통해 형성된 피막의 특징을 확인한 후, 수동막과 부식 저항 특성 간의 상관관계를 조사하였다. 이러한 연구를 통해 Mo 함량이 높은 ERNiCrMo-4 필러 금속이 표면에서 MoO 3 산화물의 형성을 촉진하며, 이는 안정한 수동막 형성에 속하고 제염을 모사한 환경에서도 부식 저항 특성을 유지하는 데 유리함이 확인되었다.

상선에 의한 해상 운송은 전 세계 무역 물동량의 90% 이상을 차지하며, 전체 연료 연소로 생성되는 물질의 약 20%~30%를 의미한다. 국제해사기구(IMO)는 2020년부터 모든 운항에서 황 함량 0.5% 이하의 저황 연료유 사용을 의무화했으며, 스크러버 설치는 IMO의 새로운 규정에 부합하는 가장 현실적인 대안으로 간주된다. 그러나 탈황 공정은 불가피하게 부식성 환경을 조성하며, 그로 인한 부식은 주로 용접 재료에 집중된다. 이 영역에서의 부식 문제를 해결하기 위해, 스크러버에 통상적으로 사용되는 초오스테나이트계 스테인리스강(Super Austenitic Stainless Steel, UNS N08031)에 대해 용접 후 열처리를 적용하였다. 용접 후 1,160 °C 또는 그 이상의 온도에서 열처리한 결과, 용접부와 모재의 미세편석이 용해되었다. 그 결과, 원소가 균일하게 분포되었고, 균일한 산화막 형성에 의해 내식성이 증가하였다.

Al–Mg–Si 합금 박막은 Mg, Al, Si 원소의 다양한 금속간 화합물을 통해 형성되었으며, 도금된 Mg 박막을 용융침적 알루미늄 도금 강판 위에 코팅한 후 열처리를 적용하였다. 또한 다양한 방식의 내식성 평가를 수행하였다. 열처리된 Mg 박막은 열처리하지 않은 Mg 박막 및 용융침적 알루미늄 도금 강판에 비해 우수한 내식성을 보였다. 이는 금속간 화합물과 단일 금속 사이의 전위 차에 의해 금속 원자의 용해가 지연되었기 때문이었다. 열처리된 Mg 박막은 열처리하지 않은 Mg 박막에 비해 더 낮은 부식 전류 밀도와 더 높은 부식 전위를 나타내며 우수한 내식성을 보였다. 특히 갈바닉 부식 시험에서 열처리된 Mg 박막에서 부식 지연 효과가 명확히 확인되었다. 이상의 결과를 바탕으로 열처리된 Mg 박막의 부식 메커니즘이 검증되었다.

마그네슘을 물리기상증착 공정을 통해 용융침투 알루미늄도금 강판(hot-dip aluminized steel plate)에 코팅하였다. 열처리로 형성되는 금속간 화합물과 결정 방위가 내식성에 미치는 영향을 조사하였다. 또한 다양한 전기화학적 부식 시험을 통해 내식성을 평가하였고, 부식 생성물 또한 조사하였다. 염수분무 시험에서 열처리된 Mg 막은 다양한 금속간 화합물과 알루미늄의 증가된 면간 거리(interplanar spacing)로 인해 열처리하지 않은 Mg 막 및 용융침투 알루미늄도금 강판보다 높은 내식성을 보였다. 더 나아가 전기화학 임피던스 분광법을 통해 열처리된 Mg의 더 높은 막 저항성도 확인되었다. 결과에 근거하여, 열처리된 Mg의 부식 메커니즘은 부식 중간 단계에서 MgAl 2 O 4가 부식 요인을 차폐하는 데 주요한 역할을 한다고 제시되었다. 열처리된 Mg는 용융침투 및 전기도금 필름을 대체할 수 있는 내식성 막으로서 견고한 잠재력을 나타냈다.

바이오필름은 유기 고분자를 포함하는 물질이다. 이는 세균에서 유래하며 점액을 생성하고 재료의 표면에 형성된다. 따라서 다양한 유형의 센서를 사용하여 바이오필름 형성을 적절히 평가하는 것이 중요하다. 바이오필름은 그래핀 위에 쉽게 형성되므로 그래핀은 바이오필름 형성의 센서로 활용될 수 있다. 과거에는 CVD(화학 기상 증착; chemical vapour deposition) 그래핀과 테이프 박리(tape‐exfoliation) 방법을 이용하여 그래핀의 바이오필름 형성에 대한 민감성이 확인되었다. 그러나 CVD 방법은 비용이 많이 들고 특수 장비가 필요하였다. 반면 박리 방법은 비용이 상대적으로 적게 들었지만 그래핀 형성의 정밀도와 재현성에 문제가 있었다. 본 실험에서는 분산된 그래핀을 포함한 실란(silane) 기반 수지(resin)를 기판 위에 코팅하였다. 이러한 코팅 기판은 바이오필름 형성을 유도하기 위한 저비용의 방법으로서 손쉽게 센서로 사용할 수 있다. 기판으로는 유리를 사용하였으며, 분산된 그래핀의 서로 다른 농도를 이용해 다양한 시료를 준비하였다. 시편의 표면에서 형성된 바이오필름은 라만 분광법과 크리스탈 바이올렛 염색(crystal violet staining) 방법을 사용하여 분석하였다. 그 결과, 분산된 그래핀의 농도가 증가할수록 바이오필름 형성 능력이 증가하는 것으로 나타났다. 또한 크리스탈 바이올렛으로 염색한 표면의 색상 값(colour value)을 통해 민감도를 평가할 수 있음을 확인하였다.