강재 표면의 염분 오염이 도막 박리에 미치는 영향｜원인·측정·세척방법

산업용 강재를 도장하기 전에 표면을 아무리 깨끗하게 블라스트했더라도 눈으로 확인하기 어려운 수용성 염분이 남아 있을 수 있습니다.

특히 선박, 해양구조물, 해안지역의 철골, 제설제에 노출되는 교량과 기존에 부식이 심했던 강재에서는 염화물·황산염·질산염 등의 수용성 오염물질을 주의해서 관리할 필요가 있습니다.

이러한 오염이 허용수준을 초과한 상태에서 도장하면 장기간 수분에 노출되는 과정에서 도막 아래 부식이나 삼투성 블리스터, 부착력 저하 및 도막 박리와 관련된 문제가 발생할 수 있습니다.

이번 글에서는 강재 표면의 염분이 왜 문제가 되는지, 어떻게 측정하고 제거하는지, 그리고 현장에서 염분 때문에 발생한 도막 불량을 어떻게 조사하는지 알아보겠습니다.

강재 표면의 수용성 염분이란 무엇인가

산업용 도장에서 말하는 수용성 염분은 물에 녹아 이온 형태로 존재할 수 있는 오염물질을 의미합니다.

대표적으로 다음과 같은 물질이 문제가 될 수 있습니다.

• 염화물(Chloride)
• 황산염(Sulfate)
• 질산염(Nitrate)
• 기타 수용성 이온성 오염물질

해양환경에서는 염화물이 대표적이지만 모든 산업현장의 수용성 오염이 염화나트륨 하나만으로 구성되는 것은 아닙니다.

따라서 현장에서는 단순히 ‘소금기’라고 표현하기보다 수용성 염류 또는 수용성 이온성 오염물질이라는 개념으로 이해하는 것이 정확합니다.

염분은 어디에서 강재 표면으로 들어올까

오염원	주요 특징
해수와 해풍	선박·해양설비·해안 구조물에 염분 축적 가능
제설제	교량·도로시설·차량 하부 등에 염화물 노출 가능
오염된 세척수	세척과정 자체가 새로운 오염원이 될 수 있음
오염된 연마재	블라스트 과정에서 강재 표면에 오염을 옮길 가능성
기존 부식층	부식생성물과 틈 내부에 수용성 오염이 남아 있을 가능성
산업 대기	지역과 공정에 따라 여러 수용성 이온성 물질이 축적될 수 있음

염분이 도막 아래에 남으면 왜 문제가 될까

수용성 염분은 수분이 존재하는 환경에서 전해질을 형성하여 강재의 전기화학적 부식반응에 영향을 줄 수 있습니다.

도막 아래에 염분이 남아 있고 외부에서 수분이 침투하면 도막 아래에서 부식이 진행될 가능성이 높아질 수 있습니다.

또 특정 조건에서는 도막 양쪽의 농도차와 수분 이동이 관련된 삼투성 블리스터(Osmotic Blistering)가 발생할 수 있습니다.

따라서 염분 오염이 있다고 해서 곧바로 모든 도막이 같은 방식으로 박리된다고 단정할 수는 없지만, 수분과 함께 작용할 경우 보호도장의 장기성능에 중요한 위험요인이 될 수 있습니다.

염분 오염과 도막 박리가 연결되는 과정

현장의 상황을 단순화하면 다음과 같은 흐름으로 이해할 수 있습니다.

단계	상태
1	강재 표면에 수용성 염분이 잔류한다.
2	그 상태에서 Primer와 후속 도막이 적용된다.
3	서비스 중 도막을 통해 수분이 이동하거나 손상부에서 물이 유입된다.
4	염분이 수분에 녹아 전해질 환경을 만든다.
5	강재 표면의 부식 또는 삼투현상과 관련된 문제가 진행될 수 있다.
6	블리스터, 녹 발생, 부착력 저하 또는 도막 박리가 나타날 수 있다.

염분이 있으면 반드시 블리스터가 발생하는가

반드시 그렇지는 않습니다.

도막의 블리스터에는 수용성 염분뿐 아니라 도료의 종류, 도막두께, 수분침투, 서비스 환경, 온도와 도장 당시의 표면상태 등 여러 요소가 영향을 줄 수 있습니다.

따라서 블리스터가 발견됐다는 이유만으로 “염분이 원인이다”라고 바로 결론을 내리는 것은 적절하지 않습니다.

도장기록과 환경조건, 파괴면, 표면 염분시험 결과 등을 함께 조사해야 합니다.

육안으로 깨끗하면 염분도 없는 것인가

아닙니다.

이것이 염분 관리에서 가장 중요한 부분입니다.

수용성 염분은 육안으로 확인하기 어려울 수 있습니다.

강재가 은백색으로 깨끗하게 블라스트돼 있고 Sa 2½ 또는 Sa 3의 외관을 만족하더라도 수용성 오염물질이 별도로 존재할 가능성이 있습니다.

따라서 표면처리 등급 검사와 수용성 염분 검사는 서로 다른 품질관리 항목으로 구분해야 합니다.

블라스트를 하면 염분도 모두 제거되는가

블라스트 세정은 녹, 밀스케일, 기존 도막 등을 제거하고 필요한 표면조도를 만드는 데 매우 효과적입니다.

하지만 블라스트 세정만으로 모든 수용성 염분이 반드시 제거된다고 가정해서는 안 됩니다.

오염물질이 부식층 아래나 표면의 복잡한 부분에 존재할 수도 있고, 오염된 연마재나 주변환경에 의해 다시 오염될 수도 있습니다.

따라서 염분 오염이 우려되는 프로젝트에서는 표면처리 후 실제 시험을 통해 확인하는 것이 중요합니다.

Bresle Test는 어떤 역할을 하는가

강재 표면에서 수용성 오염물질을 확인할 때 널리 사용되는 현장방법이 Bresle Test입니다.

ISO 8502-6에서는 패치 또는 유연한 셀을 이용하여 강재 표면의 수용성 오염물질을 물속으로 추출하는 방법을 다룹니다.

그 후 ISO 8502-9의 전도도 방법 등을 이용하여 추출액의 수용성 염분 오염 정도를 평가할 수 있습니다.

여기서 중요한 것은 일반적인 전도도 방식이 염화물 하나만을 선택적으로 측정하는 것은 아니라는 점입니다.

추출된 용액에 존재하는 여러 수용성 이온이 전기전도도에 영향을 줍니다.

염분 결과는 어떤 단위로 표시할까

현장에서 결과는 장비와 시험방법에 따라 mg/m² 또는 μg/cm² 등의 표면밀도 단위로 표시될 수 있습니다.

예를 들어 다음 두 단위는 환산관계가 있습니다.

1 μg/cm² = 10 mg/m²

따라서 다른 보고서의 결과를 비교할 때는 숫자만 보고 비교하지 말고 반드시 단위를 함께 확인해야 합니다.

몇 mg/m² 이하면 합격인가

모든 도장공사에 공통으로 적용되는 하나의 염분 합격수치는 없습니다.

허용수준은 다음 조건에 따라 달라질 수 있습니다.

• 프로젝트 도장사양
• 도장시스템
• 서비스 환경
• 도료 제조사의 요구사항
• 발주처 기준
• 적용되는 시험 및 검사규격

따라서 인터넷에서 본 특정 숫자를 모든 현장에 그대로 적용해서는 안 됩니다.

검사 전에 반드시 프로젝트에서 요구하는 허용수치와 단위를 먼저 확인해야 합니다.

염분이 기준보다 높게 나오면 어떻게 해야 할까

시험결과가 프로젝트 허용기준을 초과했다면 그대로 도장을 진행하기보다 승인된 방법으로 오염을 제거하고 다시 검사하는 것이 기본적인 접근입니다.

상황에 따라 깨끗한 물을 이용한 세척, 압력 세척 또는 프로젝트에서 승인된 별도의 세정방법을 사용할 수 있습니다.

중요한 것은 세척했다는 사실이 아니라 세척 후 실제 염분수치가 기준 이하로 낮아졌는지를 재검사하여 확인하는 것입니다.

고압 청수 세척만 하면 항상 염분이 제거될까

청수를 이용한 세척은 수용성 오염 제거에 유용한 방법이 될 수 있지만 한 번의 세척으로 항상 충분하다고 단정할 수는 없습니다.

오염 정도와 표면형상, 세척압력, 물의 청결상태, 배수조건 등에 따라 세척효과가 달라질 수 있습니다.

오염수나 세척수가 표면에 다시 남으면 재오염의 원인이 될 수도 있습니다.

따라서 필요한 경우 세척 → 건조 → 재시험 → 기준 초과 시 추가 세척의 순서로 관리하는 것이 좋습니다.

세척에 사용하는 물도 확인해야 한다

염분을 제거하기 위해 사용하는 물 자체가 오염돼 있다면 오히려 새로운 수용성 오염물질을 표면에 남길 수 있습니다.

따라서 사용수의 품질은 프로젝트에서 요구하는 기준을 확인해야 합니다.

“수돗물이면 항상 괜찮다”거나 “공업용수면 무조건 사용할 수 있다”고 단정해서는 안 됩니다.

세척수 자체가 새로운 염분 오염원이 되지 않는지 확인하는 것이 중요합니다.

염분 제거제를 사용하면 검사가 필요 없을까

그렇지 않습니다.

특정 세정제가 프로젝트나 도료 제조사에서 승인돼 사용될 수는 있지만 제품을 사용했다는 이유만으로 잔류 염분이 모두 제거됐다고 판단할 수 없습니다.

또 세정제 자체의 잔류물이 후속 도장에 영향을 주지 않는지도 확인해야 합니다.

따라서 세척방법에 관계없이 프로젝트에서 염분 시험을 요구한다면 최종 결과를 측정값으로 확인하는 것이 중요합니다.

내염성이 높은 Primer를 사용하면 염분을 남겨도 될까

이 역시 위험한 판단입니다.

특정 도료가 다른 제품보다 오염된 표면에 대한 허용성이 높을 수는 있지만, 이것이 표면처리와 염분관리를 생략해도 된다는 의미는 아닙니다.

프로젝트와 도료 제조사가 명시적으로 허용하지 않는 한 도료 성능을 염분 제거의 대체수단으로 사용해서는 안 됩니다.

먼저 요구되는 표면청정도와 염분 허용수준을 만족시키고 그 환경에 적합한 Primer를 선택하는 것이 기본입니다.

염분 오염이 의심되는 도막 박리는 어떻게 조사할까

이미 도막 박리가 발생했다면 단순히 벗겨진 부분만 보고 염분이 원인이라고 판단하지 않습니다.

순서	확인사항
1	박리 범위와 위치를 사진으로 기록한다.
2	강재와 Primer 사이인지 층간 박리인지 확인한다.
3	블리스터와 하부 부식이 존재하는지 확인한다.
4	과거 표면처리와 염분 검사 기록을 확인한다.
5	도장 당시 상대습도·이슬점·표면온도를 확인한다.
6	도막두께와 경화상태를 확인한다.
7	필요한 시험을 실시하고 여러 증거를 종합해 원인을 판단한다.

사례 1. 블라스트 직후에는 깨끗했는데 몇 달 후 블리스터가 발생했다

육안상 표면처리가 매우 양호했다는 사실만으로 염분 가능성을 배제할 수 없습니다.

작업 당시 수용성 염분 검사 여부, 세척수 상태, 환경기록과 도막시스템을 함께 확인해야 합니다.

또 블리스터 내부 상태만 보고 단정하지 말고 다른 원인 가능성도 함께 조사하는 것이 중요합니다.

사례 2. 해안 구조물의 용접부 주변에서 반복적으로 박리된다

용접부와 복잡한 형상은 오염물질과 수분이 남기 쉬운 위치가 될 수 있습니다.

따라서 표면처리 상태, 수용성 염분, 도막두께와 Stripe Coat 적용상태 등을 함께 확인할 필요가 있습니다.

사례 3. 세척 후 다시 검사했는데 염분값이 높은 경우

세척방법이 충분하지 않았거나 세척수가 오염됐을 가능성, 주변에서 재오염이 발생한 가능성을 확인할 수 있습니다.

또 시험과정에서 사용하는 물, 패치와 측정장비가 오염되지 않았는지도 확인해야 합니다.

블라스트 전과 후 중 언제 염분을 측정해야 할까

측정시점은 프로젝트 검사계획에 따라 달라질 수 있습니다.

기존 강재의 오염상태를 파악하기 위해 표면처리 전에 측정할 수도 있고, 최종 도장 준비상태를 확인하기 위해 표면처리 후 측정할 수도 있습니다.

중요한 것은 최종 도장 전에 실제 도장될 표면이 프로젝트의 허용기준을 만족하는지 확인하는 것입니다.

블라스트 후 오래 방치하면 다시 오염될 수 있다

표면처리 직후 수용성 염분 시험이 합격했다고 해서 장기간 그대로 유지된다고 보장할 수는 없습니다.

해안환경이나 오염된 작업장에서는 대기 중 염분과 먼지가 다시 표면에 축적될 수 있고, 높은 습도나 결로가 발생하면 표면상태도 변할 수 있습니다.

따라서 블라스트 후 도장까지의 관리와 재오염 방지가 중요합니다.

염분 관리와 이슬점 관리는 서로 다른 검사다

수용성 염분 검사와 이슬점 검사는 서로 대신할 수 없습니다.

검사	확인 목적
Bresle Test	강재 표면의 수용성 오염 정도 확인
이슬점 측정	표면의 결로 발생 위험 확인
표면처리 등급 검사	녹·밀스케일·기존 도막 등의 제거상태 확인
DFT 측정	도장 후 건조도막두께 확인

좋은 보호도장을 만들려면 이 항목들을 하나의 검사로 생각하지 말고 각각 관리해야 합니다.

현장에서 피해야 할 잘못된 판단

• 강재가 은백색으로 깨끗하면 염분도 없다고 판단하는 것
• 블라스트만 하면 염분이 100% 제거된다고 생각하는 것
• Bresle 전도도 시험이 염화물만 직접 측정한다고 생각하는 것
• 특정 염분 수치를 모든 프로젝트에 공통 합격기준으로 적용하는 것
• 세척을 한 번 했으니 재시험이 필요 없다고 판단하는 것
• 내염성 Primer를 쓰면 표면의 염분을 제거하지 않아도 된다고 생각하는 것
• 도막 박리가 보이면 검사 없이 염분이 원인이라고 단정하는 것

도장 전 수용성 염분 관리 체크리스트

• 프로젝트 염분 허용기준과 단위를 확인한다.
• 강재가 염분에 노출된 이력이 있는지 확인한다.
• 사용하는 연마재와 세척수가 오염되지 않았는지 확인한다.
• 요구되는 표면처리를 완료한다.
• 지정된 위치에서 수용성 염분 시험을 실시한다.
• 기준 초과 시 승인된 방법으로 세척한다.
• 세척 후 충분히 건조한다.
• 염분을 다시 측정한다.
• 합격 후 재오염되지 않도록 관리한다.
• 도장 전 상대습도·이슬점과 표면온도도 확인한다.

자주 묻는 질문

Bresle Test는 염화물만 측정하나요?

아닙니다. 일반적인 ISO 8502-6·9의 추출·전도도 방식은 표면에서 추출된 여러 수용성 이온에 의한 전도도를 이용하여 오염정도를 평가합니다. 염화물 하나의 농도를 개별적으로 측정하는 방법과는 다릅니다.

Sa 2½까지 블라스트했다면 염분검사를 하지 않아도 되나요?

그렇지 않습니다. Sa 2½와 같은 표면처리 등급과 수용성 염분은 서로 다른 검사대상입니다. 프로젝트에서 염분시험을 요구한다면 별도로 측정해야 합니다.

수용성 염분이 몇 mg/m² 이하면 합격인가요?

모든 프로젝트에 적용되는 하나의 합격수치는 없습니다. 도장사양과 서비스 환경, 도료 제조사의 요구조건에서 지정된 기준을 확인해야 합니다.

염분이 높게 나오면 다시 블라스트하면 되나요?

블라스트만으로 수용성 염분이 충분히 제거된다고 보장할 수 없습니다. 승인된 세척방법을 적용하고 재시험을 통해 실제 결과를 확인해야 합니다.

비가 오면 강재의 염분이 자연스럽게 씻겨 나가나요?

일부 오염이 씻길 수는 있지만 비에 노출됐다는 사실만으로 표면이 합격상태라고 판단할 수 없습니다. 비가 새로운 오염이나 Flash Rust, 수분문제를 만들 수도 있으므로 최종 상태를 다시 확인해야 합니다.

염분이 조금 남아 있어도 좋은 Primer를 쓰면 괜찮나요?

임의로 그렇게 판단해서는 안 됩니다. 허용 가능한 표면 염분수준과 도료의 적용조건은 프로젝트 사양과 제조사의 기술자료를 따라야 합니다.

마무리

강재 표면의 수용성 염분은 눈으로 쉽게 확인되지 않지만 보호도장의 장기성능에 영향을 줄 수 있는 중요한 표면 오염물질입니다.

표면이 깨끗하게 블라스트됐다는 사실과 수용성 염분이 허용기준 이하라는 사실은 서로 다른 문제입니다.

염분 오염이 우려되는 현장에서는 프로젝트에서 지정한 방법에 따라 표면을 검사하고, 기준을 초과하면 승인된 방법으로 세척한 뒤 반드시 재시험하여 실제로 오염이 감소했는지 확인하는 것이 중요합니다.

또 염분 하나만 관리한다고 좋은 도장이 완성되는 것은 아닙니다. 표면처리 등급, 먼지와 유분, 상대습도와 이슬점, 도막두께, 도료의 건조·경화조건 등을 함께 관리해야 합니다.

도막 박리나 블리스터가 발생했을 때도 염분을 바로 원인으로 단정하지 말고 파괴위치와 작업기록, 환경조건 및 검사결과를 종합하여 판단해야 정확한 하자원인을 찾을 수 있습니다.