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1. 서론
화학 산업에서 중요한 설비인 전해조는 장기간 화학 매체에 노출되어 부식되기 쉬우며, 이는 성능과 수명에 악영향을 미치고 특히 생산 안전을 위협합니다. 따라서 효과적인 부식 방지 대책을 마련하는 것이 필수적입니다. 현재 일부 기업에서는 고무-플라스틱 복합재나 가황 부틸 고무와 같은 재료를 보호재로 사용하고 있지만, 그 효과는 만족스럽지 못한 경우가 많습니다. 초기에는 효과적일 수 있지만, 1~2년 후에는 부식 방지 성능이 크게 저하되어 심각한 손상을 초래합니다. 기술적, 경제적 측면을 모두 고려할 때, 유리섬유 강화 폴리머(GFRP) 보강재는 전해조의 내식성 재료로 이상적인 선택입니다. GFRP 보강재는 우수한 기계적 특성을 가질 뿐만 아니라,GFRP 철근또한 탁월한 화학적 부식 저항성을 보여 염소-알칼리 산업 기업들로부터 널리 주목받고 있습니다. 가장 널리 사용되는 내식성 재료 중 하나로서 염소, 알칼리, 염산, 염수, 물과 같은 매체에 노출되는 장비에 특히 적합합니다. 본 논문에서는 유리 섬유를 보강재로, 에폭시 수지를 매트릭스로 사용하는 GFRP 철근을 전해조에 적용하는 사례를 주로 소개합니다.

2. 전해조 부식 손상 요인 분석
전해조 자체의 재질, 구조 및 제작 기술의 영향 외에도 부식은 주로 외부 부식성 매체에서 비롯됩니다. 이러한 매체에는 고온 습식 염소 가스, 고온 염화나트륨 용액, 염소 함유 알칼리 용액 및 고온 포화 염소 수증기가 포함됩니다. 또한 전해 과정에서 발생하는 누설 전류는 부식을 가속화할 수 있습니다. 양극실에서 생성되는 고온 습식 염소 가스는 상당량의 수증기를 함유하고 있습니다. 염소 가스의 가수분해는 부식성이 매우 강한 염산과 강력한 산화제인 차아염소산을 생성합니다. 차아염소산의 분해는 발생기 산소를 방출합니다. 이러한 매체는 화학적으로 매우 활성이 높으며, 티타늄을 제외한 대부분의 금속 및 비금속 재료는 이러한 환경에서 심각한 부식을 겪습니다. 저희 공장에서는 원래 부식 방지를 위해 천연 경질 고무로 코팅된 강철 외피를 사용했습니다. 이 외피의 내열 온도 범위는 0~80°C에 불과했는데, 이는 부식 환경의 주변 온도보다 낮습니다. 더욱이 천연 경질 고무는 차아염소산 부식에 대한 저항성이 없습니다. 라이닝은 기체-액체 환경에서 손상되기 쉬웠고, 이로 인해 금속 외피에 부식성 천공이 발생했습니다.

3. 전해조에 GFRP 철근 적용
3.1 특징GFRP 철근
GFRP 철근은 유리 섬유를 보강재로, 에폭시 수지를 기지재로 사용하여 압출 성형 후 고온 경화 및 특수 표면 처리를 거쳐 제조되는 새로운 복합 재료입니다. 이 소재는 우수한 기계적 특성과 탁월한 내화학성 부식성을 제공하며, 특히 산성 및 알칼리성 용액에 대한 저항성에서 대부분의 섬유 제품보다 우수합니다. 또한, 비전도성, 비열전도성, 낮은 열팽창 계수, 우수한 탄성 및 인성을 지니고 있습니다. 유리 섬유와 수지의 조합은 내식성을 더욱 향상시킵니다. 바로 이러한 뛰어난 화학적 특성 때문에 GFRP 철근은 전해조의 부식 방지용으로 선호되는 소재입니다.

전해조 내부에서는 GFRP 철근이 탱크 벽면에 평행하게 배치되고, 그 사이에 비닐 에스테르 수지 콘크리트가 부어집니다. 경화 후, 이는 일체형 구조를 형성합니다. 이러한 설계는 탱크 본체의 견고성, 산성 및 알칼리성 부식 저항성, 절연성을 크게 향상시킵니다. 또한 탱크 내부 공간을 넓히고 유지보수 빈도를 줄이며 수명을 연장합니다. 특히 높은 강도와 ​​인장 성능이 요구되는 전해 공정에 적합합니다.

3.3 전해조에 GFRP 철근을 사용하는 장점
기존의 전해조 부식 방지 공법은 주로 수지 주형 콘크리트 방식을 사용합니다. 그러나 콘크리트 탱크는 무겁고 양생 기간이 길어 현장 시공 효율이 낮으며, 기포 발생 및 표면 불균일 문제가 발생하기 쉽습니다. 이러한 문제로 인해 전해액 누출이 발생하여 탱크 본체가 부식되고, 생산이 중단되며, 환경 오염을 유발하고, 유지 보수 비용이 증가합니다. GFRP 철근을 부식 방지재로 사용하면 이러한 단점을 효과적으로 극복할 수 있습니다. 탱크 본체가 가볍고, 높은 하중 지지력을 가지며, 우수한 내식성과 굽힘 및 인장 강도를 제공합니다. 또한 대용량, 긴 수명, 최소한의 유지 보수, 용이한 운반 및 설치 등의 장점도 있습니다.

4. 요약
에폭시 기반GFRP 철근GFRP(유리섬유 강화 플라스틱) 철근은 두 구성 요소의 우수한 기계적, 물리적, 화학적 특성을 결합한 소재입니다. 염소-알칼리 산업 및 터널, 포장도로, 교량 상판과 같은 콘크리트 구조물의 부식 문제를 해결하는 데 널리 적용되어 왔습니다. 실제 적용 사례를 통해 이 소재를 사용하면 전해조의 내식성과 수명이 크게 향상되어 생산 안전성이 개선됨을 확인할 수 있습니다. 구조 설계가 합리적이고, 재료 선택 및 비율이 적절하며, 시공 과정이 표준화된다면 GFRP 철근은 전해조의 내식 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다. 따라서 이 기술은 광범위한 응용 가능성을 지니고 있으며, 널리 보급될 가치가 있습니다.