우리 건설분야에서 동관을 사용한 결과는 내구성으로 인한 보수, 유지비의 대폭적인 절감과 재활용 가치등의 경제적 효과와 더불어, 온열 환경의 개선, 위생성의 향상등 여러 측면에서 주거문화 향상에 기여한 바가 매우 크다. 그러나 이러한 장점과 특성을 가진 우수한 재료일지라도 적절하게 사용되지 못하면 불의의 사고를 당할 수도 있고 내구성에 치명타를 가할 수가 있다.
2. 동관의 부식에 대한 특성
(1) 동관 표면의 산화 피막의 역할
금속학적으로 동이 대기와 접촉하면 대기중의 수분과 반응, 표면에 일산화동(Cu2O)과
염기성탄산동(CuCO3 , Cu(OH)2)이 주성분인 치밀하고 얇은 산화피막을 형성한다. 이 피막은 동의
부식 등 각종 변화가 발생하지 않도록 보호피막의 역할이 된다.
(2)
산화 피막이 손상되었을 경우
동관의 내식성은 표면에 형성되는 피막에 크게 의존하는데 그 피막이 어떤 작용으로 파괴되는 경우나
피막이 형성되기 어려운 경우에 부식에 의한 손상이 문제가 됨.
3. 건축 배관용 동관이 부식하는 경우
(1) 공식
①
특징
㉮ 혹 모양으로 쌓여 올려진 녹청색의 부식 생성물의 밑에서 진행됨.
㉯ 공식은 주로 형식 1과 2의 두가지로 분류됨.
㉰ 형식 1의 공식은 상수도를 사용하는 배관에서의 발생은 거의 없고 드물게 지하수를 사용하는
급수, 급탕 배관에서 찾아 볼수 있다.
㉱ 형식 2의 공식은 중앙집중식 급탕배관에서 발생.
②
원인
㉮ 동관의 자연전위가 상승해서 어떤 임계전위를 넘으면 공식이 발생한다.
㉯ 자연전위가 상승 하는것은 수질에 관계가 있는데 특히 산화제, 특정 음이온, pH등이 주가됨.
㉰ 형식1의 공식사례는 PH7이상으로 유리탄산이 20mg/ι 이상인 수질에서 발생
㉱ 형식 2의 공식에서는 잔류염소가 크게 관계되며 가용성 실리카도 전위의 상승에 영향을 줌.
③
대책
㉮ 형식 1에 대해서는 폭기에 의해서 유리탄산을 비산시키는 것과 pH를 높이는 수처리가 필요하다.
㉯ 형식 2에 대해서는 잔류염소 농도를 낮게 억제해야함.
(2) 궤식
①
특징 : 흐름이 급변하는 엘보, 티등의 하류측에서 국부적으로 또는 광범위하게 발생하는데 환탕에서
의 사례가 많다.
②
원인
㉮ 관내의 피막이 유체의 전단응력 또는 기포의 충돌에 의해서 게속적으로 파괴되어 노출된 부분의
관표면이 급속하게 용출하기 때문에 발생하는 현상.
㉯ pH가 낮고 급탕온도가 높으며 용존가스나 기포가 많을수록 발생하기 쉽다.
③
대책
㉮ 관내 유속을 1.5m/s이하로 억제
㉯ 급탕온도를 낮게함.
(3) 개미집 모양 부식
①
특징
㉮ 단면을 관찰 할 때 부식공이 3차원의 복잡한 형태를 취하고 있다는 것.
㉯ 부식공이 눈으로 발견하기 어려율 정도로 작은 경우가 많다.
②
원인
㉮ 개미산, 초산등의 카본산이 주된 부식 매체로 생각
㉯ 건축재료등으로부터 발생한 유기산이 동관과 피복재의 틈새로 침입한 물에 용해되어 부식을
일으키는 것으로 추정
③
대책
㉮ 카본산과 같은 유기산이 발생하기 어려운 건축재료의 사용
㉯ 시공상의 대책으로는 수분의 침입을 가능한 방지 할 수 있도록 피복재의 단말을 처리
(4) 응력부식 균열
①
특징
㉮ 균열의 기점이 된 면은 검게 변색하고 녹청색의 부식생성물을 수반
㉯ 건축 배관에서는 관의 외면이 균열의 기점으로 되는일이 많다.
②
원인
㉮ 응력부식 균열은 응력, 수분, 부식매체의 3가지 요인이 공존하는 경우에 발생
㉯ 건축배관에서는 보온재로부터 용출된 암모니아나 황화 물이 부식매체로 되는 경우가 많음.
③
대책
㉮ 암모니아나 황물이 발생하기 어려운 보온재를 사용하는 동시에 수분의 침입을 방지하는 것이
효과적이다.
㉯ 부식매체의 제거가 어려운 사용 환경에서는 응력부식균열 감수성이 낮은 저인탈산 동관, 무산소
㉯ 내면부식 또는 시공불량에 의한 누수에 의해서 이차적으로 외면 부식이 일어나는 경우도 있다.
③
대책
㉮ 염소이온, 암모니아, 황화물 등의 부식매체가 용출되기 어려운 보온재를 사용하는 동시에 수분의
침입을 가능한 방지해야 한다.
(7) 피로균열
①
특징
㉮ 급탕 배관에서는 이음매 부근이나 굴곡이 있는 부분 등 열응력이 집중되기 쉬운곳이나 시공시에
발생된 우묵한 부분 또는 상처 부위에 발생하는 일이 많다.
②
원인
㉮ 피로 균열이란 피로한계를 넘는 응력이 반복적으로 가해지므로서 균열이 발생하는 현상
㉯ 급탕배관의 경우에는 물의 온도변화에 따른 배관의 신축작용에 의해 발생하는 열응력이, 냉동
공조 기기의 배관에서는 압축기의 진동에 의한 응력이 주원인.
③
대책
㉮ 열응력을 흡수 할수 있도록 배관하는 것이 좋고 급탕배관의 교차부분에서는 완충재를 사용하는
것이 효과적
(8) 배수관의 부식
①
특징
㉮ 잡배수관에서 수평 배관의 하벽측에서 띠모양의 부식이 발생하는 것.
②
원인
㉮ 수평배관의 구배가 불충분하거나 모발 등의 섬유상의 이물질이 존재하면 그부분에 부식성의
배수가 고여서 부식을 일으킨다.
③
대책
㉮ 적절한 유수 세척으로 부식성의 배수가 관내에 장시간 체류하지 않도록 배려해야 한다.
4. 결론
동관의 최대 장점이 내식성이고 어떠한 재료 보다도 실용상 만족할 수 있는 배관재이지만 설명된 바와같이 사용 조건에 따라서는 부식 손상을 일으키는 경우가 있는데 동관의 특성을 잘살려서 적절한 사용방법 또는 방식책을 강구한다면 특수하게 나타나는 몇가지 현상은 충분히 방지될 수 있을 것이다.
