[기술]Galvanic Corrosion 갈바닉 부식

전기자동차에는 배터리가 필요합니다. 배터리는 배터리셀과 함께 냉각장치와 이를 보호하기 위한 보호 커버까지 일체로 구성되어 있습니다. 일체형 구조에서 스틸과 함께 알루미늄이 사용되기도 합니다. 이때 이종금속 간에 갈바닉 부식이 발생할 수 있습니다. 

화학시간에 배웠던 갈바닉 부식이 실제 산업에서 문제를 야기할 수 있는 것입니다. 금번 포스팅은 갈바닉 부식의 원리와 방지방법에 대한 내용입니다. 

 

갈바닉 부식(Galvanic Corrosion)은

두 가지 다른 금속이 전해질 환경에서 접촉할 때 발생하는 부식 현상입니다. 이 현상은 전기화학적 반응에 의해 발생하며, 한 금속이 다른 금속보다 더 빨리 부식됩니다. 배터리 케이스와 같은 구조물에서 Steel과 Al(알루미늄)을 함께 사용할 때 갈바닉 부식이 발생할 수 있습니다. 

 

갈바닉 부식의 원리

 1. 전기화학적 반응

갈바닉 부식은 두 가지 다른 금속이 전해질(예: 물, 습기) 환경에서 접촉할 때 발생합니다. 이때 전기화학적 반응이 일어나며, 두 금속 사이에 전위차가 생깁니다. 전위차가 큰 금속이 양극(Anode) 역할을 하고, 전위차가 작은 금속이 음극(Cathode) 역할을 합니다.

 2. 양극과 음극

- 양극(Anode): 전위차가 큰 금속으로, 전자를 잃고 산화 반응이 일어나 부식됩니다.
- 음극(Cathode): 전위차가 작은 금속으로, 전자를 얻고 환원 반응이 일어나 부식이 억제됩니다.

3. 전해질

전해질은 두 금속 사이에 전류가 흐를 수 있도록 하는 매개체입니다. 물, 습기, 염분 등이 전해질 역할을 할 수 있습니다.

 

갈바닉 부식의 방지 방법

 1. 전기적 절연

두 금속을 전기적으로 절연하여 직접 접촉을 피하는 방법입니다. 절연 재료를 사용하여 두 금속 사이에 전기적 연결을 차단할 수 있습니다. 절연 테이프, 고무 패드, 플라스틱 부싱 등을 사용하여 두 금속을 분리합니다.

2. 희생양극법

더 쉽게 부식되는 금속(희생양극)을 사용하여 주요 금속의 부식을 방지하는 방법입니다. 희생양극은 주로 아연, 마그네슘, 알루미늄 등이 사용됩니다. 희생양극을 주요 금속에 부착하여, 희생양극이 먼저 부식되도록 합니다.

3. 보호 코팅

금속 표면에 보호 코팅을 적용하여 전해질과의 접촉을 차단하는 방법입니다. 코팅 재료로는 페인트, 에폭시, 아연 도금 등이 사용됩니다. 금속 표면에 페인트, 에폭시, 아연 도금 등을 적용하여 전해질과의 접촉을 차단합니다.

4. 동일한 금속 사용

가능한 경우, 동일한 금속을 사용하여 갈바닉 부식의 발생을 원천적으로 차단하는 방법입니다. 배터리 케이스의 모든 부품을 동일한 금속으로 제작합니다.

 5. 전기화학적 전위차 최소화

전기화학적 전위차가 작은 금속 조합을 선택하여 갈바닉 부식의 발생을 줄이는 방법입니다. 전기화학적 전위차가 작은 금속 조합을 선택하여 사용합니다.

 

※ 관련 자료

1. "Corrosion Engineering: Principles and Practice" by Pierre R. Roberge

"Galvanic corrosion occurs when two dissimilar metals are in electrical contact in a conductive environment. The metal with the higher electrochemical potential becomes the anode and corrodes, while the metal with the lower potential becomes the cathode and is protected." (Roberge, 2008, p. 123)

2. "Uhlig's Corrosion Handbook" by R. Winston Revie

"Preventing galvanic corrosion involves electrically insulating the two metals, applying protective coatings, using sacrificial anodes, or selecting metals with similar electrochemical potentials." (Revie, 2011, p. 98)

 3. "Principles and Prevention of Corrosion" by Denny A. Jones

 "Galvanic corrosion can be mitigated by using insulating materials to separate the metals, applying protective coatings, or using sacrificial anodes to protect the more valuable metal." (Jones, 1996, p. 145)