Frequently Asked Questions

Q-FOG 복합 시험기

Q: 복합 부식시험이란?

복합 부식시험이란 종래에 관습적으로 시행되던 단순한 염수분무 시험을 좀더 현실적으로 보완하여 시행하는 것이다. 실제 상황에서의 노출은 젖은 상태와 건조한 상태를 같이 포함함이 당연하기에 자연상태에서의 복합 노출상황에 덧붙여 촉진 시험을 포함하도록 하여 실제 상황에 가깝도록 한 것이다. 연구에 따르면, 복합 부식 시험으로 얻어진 상대 부식지수, 구조 및 형태 변이 등의 시험결과는 실제의 옥외에서 관찰된 상황과 더 흡사했다. 결론적으로 복합시험에 의한 얻어진 연계지수로 볼 때, 이 시험에 의한 분석이 종래의 염수분무시험보다는 훨씬 실제의 옥외 노출시험과 흡사함을 확인해 주고 있다. 즉, 이 시험으로서 일반적 부식 현상은 물론, 전기적 부식, 틈이 발생하는 상황 등의 다양한 부식 상황을 평가할 수 있다.

복합부식 시험은 자연상태에서의 부식상황에서 발견되는 물질의 변이 상태를 알아보기 위해서 개발되었다.  CCT, 즉, 복합 부식시험 사이클은 시편에 대해 지속적으로 다른 환경을 조성하며 시험을 하는 것이며, 단순한 시험사이클은 염수분무와 건조를 반복하는 것이다. 좀더 복잡한 자동차 분야에서 응용되는 시험사이클은 염수분무 및 건조에 곁들여, 담금, 습도, 농축, 등을 포함시키는 다단계 과정을 거치도록 하는데, 원래 이런 시험단계는 모두 직접 손으로 하도록 설계되어 있었다. 즉, 실험자가 염수분무파트에서 시료를 꺼내 습기가 공급되는 곳으로 옮겼다가 건조대로 다시 옮기는 등의 작업을 계속해야 했는데, 최근에는 마이크로프로세서가 장착되어 그런 요소들을 통제할 수 있어서 작업을 자동화 할 수 있었고, 그에 따라서 작업자에 따른 작업 편차 등을 없앨 수 있도록 되었다.

관련 상세 사항은 기술자료 LF-8144 참조 요망

Q: 부식 시험에서 버블 타워 온도 보정이 정말 필요합니까?

질문에 대해 답변 드리면 다음과 같은 가지 이유로 인해 아니오입니다.

  1. 버블타워 수온에 관한 필수 요구 사항을 포함하는 국제 부식 기준은 없습니다.
  2. 버블 타워 온도는 테스트에 중요한 사항이 아니기 때문에, 국제 부식 시험 규격에는 버블 타워 온도계 교정을 요구하지 않습니다.

1939 년에 발표 염수 분무 시험 규격인 ASTM B117 반복성을 높이기 위해 현재 "버블 타워 (bubble tower)" 알려진 "포화 타워 (saturation tower)" 필요로 했습니다. 그러나 1954 과학자와 엔지니어는 버블 타워가 시험의 중요한 조건이 아님을 깨달았습니다. 시간이 지남에 따라 표준 시험조건인ASTM B117 이와 유사한 시험인ISO 9227 버블 타워 온도와 압축 공기 압력이 필수적이지 않음을 명확히 하기 위해 여러 차례 수정 하였습니다. 시험 설정 요구사항에서는 염수 스프레이 포집율, pH 농도만을 만족할 것을 요구하고 있습니다. 실제로, ISO 9227 최신 버전은 시험을 실행하기 위해 버블 타워가 있어야 한다는 요구 조건을 제거했습니다!

버블타워 온도는 부식 시험 규격에서 요구되는 염수 분무 포집률 달성에 도움을 있는 수단 입니다. 추가적인 이점으로 버블 타워는 들어오는 압축 공기를 정화합니다. 그러나 Q-FOG 부식 시험기의 소프트웨어가 독립적으로 시험기 내부의 온도 염수 분무 수집 속도를 정확하게 제어하기 때문에, 버블 타워 온도의 보정 또는 정확한 온도 제어가 필요하지 않습니다.

버블타워 온도는 규격에서 요구되지 않지만, (기준 값과 비교하여) 보정되고 조정될 있습니다. 그러나 Q-Lab 시험을 가능한 간단하게 유지하는 것을 지향하고 있습니다. Q-Lab 부식 전문가들은 가속 부식 시험의 다른 기술적 특징과 매개 변수가 훨씬 중요하다는 점에 동의하고 있습니다. Q-Lab 견해는 버블 타워 온도 또는 압력을 교정하는 것은 불필요한 자원 낭비라는 것입니다.

Q: Q-Lab 테스터는 어느 정도 순도의 물이 필요합니까?

Q-Lab사는 사내 연구 및 물 정화/정수 전문가와의 협의를 토대로, 다음의 모델을 제외하고 (Q-SUN 스프레이, 스프레이 기능이 없는 QUV 및 Q-FOG CRH 모델) QUV, Q-SUN 및 Q-FOG테스터에 필요한 물의 순도를 다음과 같이 적시합니다. 이 가이드 라인은 시편의 물 얼룩, 미네랄로 인한 침전물 및 챔버 및 배관 시스템의 부식을 방지하기 위한 것입니다.


또한, Q-Lab은 탈 이온화 (RO / DI 시스템) 외에도 역삼투압을 사용하는 정수 시스템의 사용을 강력히 권장합니다. 이러한 시스템은 비싸지 않고 작동하기 어렵지 않으며 일부 시편에서 물 얼룩을 일으킬 수 있는 콜로이드 실리카를 제거하는 데 효과적입니다. RO-DI 시스템은 이전에 권장한Type 1 음이온 수지를 사용한 2 단계 탈 이온화 시스템보다 시간이 지남에 따라 더 효과적이고 경제적 일 수 있습니다.

Q-Lab사는 위에 제시된 물 순도 사양 이외에도 물 사용량을 가능한 줄이기 위해 물 재순환 시스템을 사용할 것을 권장합니다.

자세한 내용은 Q-Lab의 기술 사양서 LW-6049 내후성 및 내식성 테스터의 정수 처리된 물 사용의 중요성"을 참조하십시오. 이 문서는 q-lab.com에서 제공되며 물의 순도 연구에 관한 상세한 정보가 포함되어 있습니다

Q: 이슬점은 무엇입니까?

이슬점은 이슬 (결로)이 형성되는 온도이며 대기 중 습도를 측정하는 단위입니다. 공기가 일정한 압력에서 냉각되어 수분 함량이 포화 상태에 이를 때의 온도입니다. 이슬점은 온도로 표현됩니다. 이슬점이 높을수록 수분 함량이 높아지며 이를 절대 습도라고 합니다.

이슬점은 특정 온도의 상대 습도 (RH)의 공기가 액체현상, 즉, 이슬을 보이기 시작하는 온도를 나타냅니다. 이슬점에서 공기의 상대 습도는 100 %이며 그 지점에서 공기 온도를 추가로 낮추면 응축현상, 결로 현상이 나타나기 시작합니다.

아래 그림은 이슬점을 RH와 온도의 다양한 조합으로 나타낼 수 있음을 보여주는 12 ° C의 이슬점 라인을 보여줍니다. 아래의 그림에서의 이슬점은 제어가 잘된 실험실에서의23 °C 50 % RH (황색 별), 12 °C 100 % RH (RH가 100 % 인 경우 이슬점은 정의에 따라 대기 온도와 같음) 그리고 다른 종류의 이슬점은 이슬점 라인 위에 위치 합니다. 테스터는 실험실 조건보다 높은 이슬점 (더 덥고 습기가 많은) 조건 만 충족시킬 수 있습니다. 낮은 이슬점 조건 (더 차가운, 더 건조한)은 공기 조정(Conditioned air)을 거쳐서 가능합니다.

Q: (Q-FOG CRH에는 별도의 공기조절장치(preconditioner)가 필요한가요?

Q-Lab의 Q-Fog CRH 시험기는 표준 부속장치로 공기 조절장치가 필요합니다. 동종의 다른 제품은 이것이 필수적이지 않기에 고객들로부터 종종 그 이유를 질문 받습니다. 단적으로, 시험 스텝에서 다른 과정으로 이행 을 정확히 조절하여 신뢰적이며, 안정적인 챔버조건을 갖추도록 하기 위해 공기조절장치가 필요한 것입니다. 강조하자면 신뢰적인 부식시험 결과를 얻기 위해 이런 일련의 과정은 반드시 필요합니다.

공기조절장치의 주요 장점은 다음과 같습니다.

1. VWPV 1210, GMW 14872같은 시험 규격에는 시험실 공기의 냉각 및 습도조절시스템이 “실내 건조”시스템을 일정하게 조정함에 중요한 연관을 가집니다.

2. 공기조절장치는 건조한 공기를 챔버에 공급하여 챔버 대기의 이슬점을 낮추도록 합니다. 이렇게 함으로써 챔버는 Renault 의 ECC1 규격 혹은 낮은 이슬점을 요구하는 다른 규격을 만족합니다.

3. 챔버에 유입되는 공기를 조절하여 시험의 반복성을 높이는 시험조건 사이의 이행스텝을 매우 정확하게 조절할 수 있습니다.

아래 그래프는 공기조절장치를 사용했을 때 가능한 건조 및 냉각 시험조건의 한계가 어떻게 변동되는지를 보여줍니다. 이 예는 좋은 시험실 조건에서의 상황을 보여주긴 하지만, 반면 높은 기온과 습도를 지닌 시험실에서도 조정이 가능합니다. 공기조절장치를 사용하면 시험기로 유입되는 공기의 이슬점을 검은색 점선의 상태에서 푸른색 실선 상태로 변화시킬 수 있고, 해당 영역을 초록색으로 환입할 수 있습니다. 바로 이 영역은 주요 부식시험규격에서 지정하는 몇 개의 주요한 세트 포인트 범주에 들어있습니다.

공기조절장치를 활용 함으로서 부식시험에서 반복성 문제를 해결하게 되었고, 공기조절장치를 통해 시험기에 공기를 주입하여 안정적이며 균일한 온도 및 상대습도가 가능하게 되어 Q-FOG CRH를 사용하면 시험환경조건의 변경에 따른 이행스텝에서 발생하는 시험간 오차를 최소화 합니다.

Q: 부식시험에서 상대습도 조정이 중요한 이유는?

부식이란 금속물질이 습기가 존재하는 환경에서 염과 같은 전해질물질에 접촉되었을 때 발생된다. 이 같은 환경에서 금, 은, 백금 등 귀금속은 변화가 없는데, 금속은 거의 모두 산화물로 바뀌게 된다. 부식이란 제련, 가공된 금속을 원래 천연의 상태로 되돌리는 과정이다.

그 개념 자체는 지극히 단순하지만, 실험실에서 시험기로 그 과정을 재현함은 결코 용이하지 않다. 많은 금속산화물의 경우 특수한 환경조건 및 요인에 의해 복잡한 여러 단계의 과장을 거쳐서 산화물로 바뀌기 때문이다. 온도 및 습기가 환경적으로 얽히고 설킨 조합이 부식의 주요 요인으로 그 메커니즘은 아주 복잡하다. Weathering에서는 흔히 이슬(응축) 및 강우를 자연환경 습기의 주요인으로 꼽고 있다. 그런데 습기에 영향을 미치는 인자에는 다른 것이 더 있는데, 바로 ‘조해성’이다. 조해성이란 물질이 고유의 상대습도 포인트를 넘어서면 고체가 액체로 되는 것을 말한다. 그 상대습도 포인트를 ‘조해 상대습도(DRH)’로 칭하고 아래 표에 나와있듯이 물질별로 상이하다.



각각의 염의 ‘조해 포인트’는 각각의 물질이 얼마의 시간 동안 젖어있느냐에 직결되고, 시편이 부식됨에도 중요한 영향을 끼친다. 되풀이하자면 최신 부식시험에서는 온도 및 습도의 이행 과정을 잘 조정하여 어느 시험기로 어떤 시험을 진행하든지 간에 이행스텝 과정 중 DRH 포인트를 상회하는 시간을 일정하게 유지하도록 한다. 온도와 습도를 조절하지 않으면 반복성과 재현성은 상당히 낮아진다.

시험실에서 챔버를 사용하여 옥외의 부식과정을 재현함에 있어서 상대습도를 재현하고 조정하는 것은 아주 중요한 포인트이다.

Q: 상대습도란 무엇이며 Q-FOG 시험기에서 이를 어떻게 측정하는가?

공기중의 수분함량을 습도라고 한다. 옥외 자연환경 조건에서 weathering 및 부식을 이야기할 때 습도는 물질의 변형 및 변화를 초래하는 굉장히 민감하며 중요한 요소이다. 습도는 흔히 절대습도상대습도(RH)로 표시한다. 절대습도란 일정량의 대기 중에 산포된 수분의 총량을 뜻하며, g/m³으로 표기하며, 상대습도(RH)란 %로 표시되며 포화상태 대비 실제 얼마나 수분이 분포된 것인지를 의미한다. RH 값은 일반적으로 일상사에서 소위 불쾌지수를 일컬을 때 사용되며 자연 상태 및 촉진 weathering시함을 이야기할 때도 자주 언급된다. RH를 측정 표시함에는 여러 가지 방식이 있지만, Q-Lab에서는 두 가지를 사용하는데, 하나는 Q-SUN 제논 시험기를 사용시의 디지털 습도계를 이용한 전자식 측정과 Q-FOG 부식시험기를 사용시의 건습벌브 형태의 기계식 측정이다.

디지털 방식은 요즈음 일상에서도 아주 흔하고, 특별히 공기 주입이 필요하지 않아 시험실에서 사용하기도, Q-SUN에서도 활용하기도 용이하다. 디지털 습도계는 주위에서 쉽게 볼 수 있다. 건습 벌브 형태 습도계는 온도계를 사용하는데 디지털 습도계에 비해 검정이 비교적 용이하다는 장점이 있다. 이 습도계는 많은 양의 공기주입이 필요하나 Q-FOG에는 부식의 위험이 없는 blower module이 있어서 문제될 것이 없다. 그러나 디지털 습도계는salt 분무 단계가 있어서 결국에는 부식의 위험이 존재한다.

Q: Q-FOG CRH가 부식시험 규정을 모두 소화하려면 ‘Wet Bottom’조건은 필수적인가?

‘wet bottom’이란 정의는 ASTM G85 및 SAE J2334 부식시험에서 일반적으로 적용된다. ASTM G85는 챔버 바닥에 2-3cm 정도로 물이 남아있도록 요구하며, SAE J2334는 용기에 담긴 충분히 데워진 물, 아니면 챔버 밑부분으로 통과하는 압축공기가 공기거품(air bubble)을 내며 지나도록 충분한 물이 있어야 한다.

위의 두 개의 시험규격에서 각각 ‘wet bottom’을 필요로 하는 이유는 아래의 두 가지로 모두 대부분의 부식 챔버가 갖는 문제인 상대습도의 조절이 적절치 못하다는 것이다.
1. 시편이 충분히 마르도록 충분한 시간을 공여한다.
2. 습도를 충분히 증가시켜서 시험규격 스텝 중 지속적으로 시편이 젖도록 유지시킨다.

Q-FOG CRH 챔버의 정밀한 수준의 상대습도 조절은 ‘wet bottom’ 조건을 전혀 필요하지 않게 한다.
위에서 강조하여 언급했듯이 Q-FOG CRH는 정밀하게 RH를 조절함에 다른 테스터와 차별화된다.
  • SAE J2334 조건은 50°C, 100% RH인데, Q-FOG CRH는 wet bottom없이도 이 조건을 충족한다.
  • ASTM G85 부록 2 및 3에는 습도를 65%에서 95%로 단계적으로 올리기 위해(부록 2), 또 챔버 내부가 건조하지 않도록 (부록 3) ‘wet bottom’을 권장하고 있다. 그러나 Q-FOG CRH를 사용하면 wet bottom사안을 우려할 필요가 없다. CRH를 사용하면 정밀하게 상대습도를 조절하여 어느 RH point에서 다른 RH point로 이행함에 무리가 없고 시편을 젖은 상태로 있도록 높은 상대습도 설정도 가능하다. 사실, Q-FOG CCT도 HUMID기능을 활용하여 이 조건을 만족시킬 수 있다.
‘Wet bottom’을 사용함에 있어서 문제는 시험의 재현성 및 반복성이 떨어진다는 것이다. 따라서, ‘wet bottom’을 필요로 하는 시험을 수행함에 재현성 및 반복성에 우려가 있다면 그런 문제가 완전히 불식된 Q-FOG CRH사용을 적극 권장합니다.

Q: 부식시험을 수행함에 bubble tower온도 검정이 과연 꼭 필요한 것인가?

단적으로 답을 하자면 그렇지 않다는 것이다. 그 근거는 아래의 두 가지이다.

1) bubble tower 물의 온도를 설정하는 강제규정이 있는 부식시험 국제규격은 존재하지 않는다.
2) bubble tower 온도는 자체로 시험 시행에 결정적 영향을 가짐은 아니며, 그 연유로 어느 부식 시험 국제 규격에서도 이를 강제하고 있지 않다.

1939년 공표된 염수분무시험기의 시험규격 표준, ASTM B117에는 반복성을 높이는 목적으로 “saturation tower”, 지금은 “bubble tower”로 명명되는 것이 포함되어 있다. 그런데 1954년, 과학자들 및 기술자들은 “bubble tower”가 시험의 핵심사항이 아님을 간파했고, ASTM B117 및 거의 같은 내용의 ISO9227은 bubble tower 온도 및 압축공기압은 필요 준수사항이 아님을 확인했다. 이 시험에서 규정이 필요한 것은 시험 step별 시간, PH 및 농도 등이었고, 실제로 개정된 ISO9227에서는 bubble tower를 시험 step에서 배제했다.

Bubble tower 는 부식시험 규격에서 규정하는 collection rate를 만족시키며 동시에 유입되는 압축공기를 정화하는 효과도 있는 방편으로 간주 되었다. 그러나 Q-FOG챔버는 장착 된 software 로 탁월한 온도 조절이 가능하여 염수의 collection rate를 조정하게 되므로 bubble tower 온도는 검정도 필요치 않고 정확히 통제될 필요도 없다. 비록 bubble tower 온도조절이 꼭 이행되어야 할 요소가 아니어도 reference에 대비하여 검정되고 조정이 가능하다. 그러나 Q-Lab은 가능한 간명하게 시험을 진행함을 적극 지지하는 입장으로서 부식시험에 간여된 전문가의 견해 와 부식시험에서 고려될 다른 여러 중요 요소가 있음을 고려할 때 bubble 및 기화온도를 조정함은 중요한 요소로 볼 수 없다.
 

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