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1. 서론
화학 산업의 핵심 장비인 전해조는 화학 매체에 장기간 노출되면 부식되기 쉽고, 이는 성능, 사용 수명에 악영향을 미치며, 특히 생산 안전을 위협합니다. 따라서 효과적인 부식 방지 조치를 시행하는 것이 필수적입니다. 현재 일부 기업에서는 고무-플라스틱 복합재나 가황 부틸 고무와 같은 소재를 보호재로 사용하고 있지만, 그 결과는 만족스럽지 못한 경우가 많습니다. 초기에는 효과적이지만, 1~2년 후에는 부식 방지 성능이 크게 저하되어 심각한 손상으로 이어집니다. 기술적, 경제적 측면을 모두 고려할 때, 유리 섬유 강화 폴리머(GFRP) 철근은 전해조 내식성 소재로 이상적인 선택입니다. 우수한 기계적 특성 외에도,GFRP 철근또한 뛰어난 내화학성을 나타내어 염소-알칼리 산업 기업들의 폭넓은 관심을 받고 있습니다. 가장 널리 사용되는 내식성 소재 중 하나로, 염소, 알칼리, 염산, 소금물, 물과 같은 매체에 노출되는 장비에 특히 적합합니다. 본 논문에서는 유리 섬유를 보강재로, 에폭시 수지를 매트릭스로 사용하여 전해조에 GFRP 철근을 적용하는 방법을 주로 소개합니다.

2. 전해조 부식 손상 요인 분석
전해조 자체의 재질, 구조 및 시공 기술에 영향을 받는 것 외에도, 부식은 주로 외부 부식성 매체에 의해 발생합니다. 이러한 매체에는 고온 습식 염소 가스, 고온 염화나트륨 용액, 염소 함유 알칼리 용액, 그리고 고온 포화 염소 수증기가 포함됩니다. 또한, 전해 공정 중 발생하는 누설 전류는 부식을 가속화할 수 있습니다. 양극실에서 생성된 고온 습식 염소 가스는 상당한 양의 수증기를 함유하고 있습니다. 염소 가스의 가수분해는 부식성이 매우 강한 염산과 강력 산화성 차아염소산을 생성합니다. 차아염소산이 분해되면 발생 산소가 방출됩니다. 이러한 매체는 화학적으로 활성이 매우 높으며, 티타늄을 제외한 대부분의 금속 및 비금속 재료는 이러한 환경에서 심각한 부식을 겪습니다. 저희 공장에서는 원래 부식 방지를 위해 천연 경질 고무로 라이닝된 강철 외피를 사용했습니다. 이 장치의 내열 온도 범위는 0~80°C에 불과하여 부식성 환경의 주변 온도보다 낮습니다. 더욱이, 천연 경질 고무는 차아염소산 부식에 대한 저항성이 없습니다. 라이닝은 증기-액체 환경에서 손상되기 쉬웠고, 이로 인해 금속 외피에 부식성 천공이 발생했습니다.

3. 전해조에서의 GFRP 철근 적용
3.1 특성GFRP 철근
GFRP 철근은 유리섬유를 보강재로, 에폭시 수지를 매트릭스로 사용하여 인발성형(Pultrusion) 방식으로 제조된 새로운 복합 소재로, 고온 경화 및 특수 표면 처리 과정을 거칩니다. 이 소재는 우수한 기계적 특성과 뛰어난 내화학성을 제공하며, 특히 산 및 알칼리 용액에 대한 내성이 대부분의 섬유 제품보다 뛰어납니다. 또한, 비전도성, 비열전도성, 낮은 열팽창 계수를 가지며, 우수한 탄성과 인성을 가지고 있습니다. 유리섬유와 수지의 조합은 내식성을 더욱 향상시킵니다. 이러한 탁월한 화학적 특성 덕분에 전해조의 부식 방지용으로 선호되는 소재입니다.

전해조 내부에서는 GFRP 철근이 탱크 벽 내에 평행하게 배치되고, 그 사이에 비닐 에스테르 수지 콘크리트가 타설됩니다. 이 철근은 경화 후 일체형 구조를 형성합니다. 이러한 설계는 탱크 본체의 견고성, 산 및 알칼리 부식 저항성, 그리고 단열성을 크게 향상시킵니다. 또한 탱크 내부 공간을 늘리고, 유지보수 빈도를 줄이며, 사용 수명을 연장합니다. 특히 고강도 및 인장 성능이 요구되는 전해 공정에 적합합니다.

3.3 전해조에서 GFRP 철근을 사용하는 이점
기존의 전해조 부식 방지에는 레진-캐스트 콘크리트 공법이 주로 사용됩니다. 그러나 콘크리트 탱크는 무겁고 양생 기간이 길며, 현장 시공 효율이 낮고, 기포와 표면이 고르지 않아 문제가 발생하기 쉽습니다. 이로 인해 전해액 누출, 탱크 본체 부식, 생산 차질, 환경 오염, 높은 유지 보수 비용이 발생할 수 있습니다. GFRP 철근을 부식 방지재로 사용하면 이러한 단점을 효과적으로 극복할 수 있습니다. 탱크 본체는 가볍고, 하중 지지력이 높으며, 내식성이 우수하고, 굽힘 및 인장 특성이 우수합니다. 또한, 대용량, 긴 수명, 유지 보수 최소화, 그리고 인양 및 운반의 용이성과 같은 장점을 제공합니다.

4. 요약
에폭시 기반GFRP 철근두 성분의 우수한 기계적, 물리적, 화학적 특성을 모두 갖추고 있습니다. 염화알칼리 산업과 터널, 포장도로, 교량 상판과 같은 콘크리트 구조물의 부식 문제 해결에 널리 적용되어 왔습니다. 실제 적용 사례에 따르면, 이 소재를 적용하면 전해조의 내식성과 수명이 크게 향상되어 생산 안전성이 향상됩니다. 구조 설계가 합리적이고, 소재 선택 및 비율이 적절하며, 시공 공정이 표준화된다면, GFRP 철근은 전해조의 내식 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다. 따라서 이 기술은 광범위한 적용 가능성을 가지고 있으며 널리 홍보될 가치가 있습니다.