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침적
침적(deposition, 沈積)은 화학적 또는 물리적인 원인으로 발생한 미세입자가 중력(重力)이나 정전압의 영향으로 어떤 특정한 장소에 부착하는 현상이다.[1]
목차
개요[편집]
침적은 가라앉아 쌓임을 말한다. 도장의 종류에는 크게 분체도장과 액체 도장으로 나뉜다. 분체도장은 쉽게 말하면 금속이나 플라스틱 재질에 스프레이 형태로 제품에 고르게 뿌려서 색을 입히는 방법이다. 액체 도장은 일반적인 액상 도장을 말하며 페인트와 신너를 혼합하여 도장하는 것을 말한다. 분체도장은 일명 파우더 코팅이라고 하는데, 분말의 형태인 도료를 이용해 도장하기 때문이다. 분체도장 방식에는 정전방식, 유동 침적 방식, 정전 유동 침적 방식 등이 있는데 일반적으로 말하는 분체도장이 바로 정전방식을 말한다. 액체 도장은 일반적인 액상 도장을 말하며, 붓이나 롤러로 칠하는 방법과 일명 후끼라고 해서 페인트를 에어건(스프레이 건)으로 뿌려서 칠하는 방법이 있다. 액체 도장 공정은 현재 국내에서는 거의 분체도장으로 전환되고 있는 실정이며 그 과정은 다음과 같다. 탈지 공정은 소재의 오염물을 제거함으로 피착제와 도막과의 접착력을 발휘하게 도와주는 역할을 한다. 2회 하는 경우와 3회 하는 경우가 있는데, 2회 하는 경우는 예비 탈지, 본 탈지로 설계되며, 3회 하는 경우는 탕세, 예비 탈지, 본 탈지로 설계된다. 탈지액은 보편적으로 가성소다를 사용하며 스프레이 방법과 침적 방법이 있다. 기존에는 침적 방법을 많이 사용해 왔으나 최근에는 스프레이 방법을 선호하고 있다. 스프레이 방법이 침적 방법에 비해 더 효과적이기 때문이다. 일반적으로 40℃~60℃ 에서 3분간 하고 있다. 수세 공정은 보통 2회로 실시하며 2회 하는 이유는 탈지액의 수세를 완벽하게 하기 위해서이다. 수세하는 시간은 30초에서 1분간 한다.[2]
대기침적은 건성침적과 습성침적이 있다. 건성침적은 대기 중의 어떤 물질이 확산, 흡착, 충돌, 낙하 등에 의해 지면에 도달하는 과정을 말하고 습성침적은 대기 중에 부유하는 기체나 입자 상 물질이 눈이나 비로 지면에 도달하는 과정을 말한다. 대기로부터 침적된 물질로 인해 토양오염과 수질오염 현상이 심화될 뿐만 아니라 환경 생태계도 영향을 받는다는 것이 밝혀지면서 대기 침적 현상에 대한 관심이 커지고 있다. 침적은 대기 중의 여러 미량 물질들이 환경계에 미치는 영향과 그들의 이동을 조절하는 중요한 기작 중 하나이다. 중금속은 가장 오래 전부터 알려진 독성물질로서 약 30가지 금속이 사람에게 독성을 발현하는 것으로 알려져 있고 그중 일부 중금속은 발암성을 가지고 있다. 또한 중금속은 조직 내 그들의 지속성 때문에 다른 유기성 발암물질에 대해 촉진제 또는 공동 발암원으로도 작용할 수 있다. 대기 중 중금속은 광역적인 입자의 근원지를 추적할 뿐만 아니라 대기오염의 주요 측도로도 활용된다. 또한 전 세계적으로 해양폐기물이 사회적 문제로 대두되고 있어 육상 및 해상으로부터 해양으로 유입되는 쓰레기에 대한 적극적인 관리가 필요한 시점이다. 해양폐기물의 유형은 폐기물이 분포되어 있는 위치에 따라 해안에 산재되어 있거나 쌓여 있는 해안가 쓰레기, 해수면에 떠다니는 부유 쓰레기 그리고 해저에 가라앉아 있는 해양 침적폐기물로 구분할 수 있다. 우리나라는 지리적 특성상 중국과 가깝고 편서풍이 우세하며, 중국 기인의 대기오염물질이 우리나라 해상으로 이동하여 침적될 여지가 크므로 해양 생지 화학 순환에도 영향을 미칠 가능성이 높다. 해양 침적폐기물은 넓은 해역 및 폐기물이 산재한 해역의 경우 인양틀 작업으로 수거하며 작업구역 내 우심지역의 경우 크레인 부선에 탑재된 OPG를 이용하여 그랩 작업으로 수거한다.[3][4]
침적법[편집]
표면경화법(case hardening)은 열처리법 중 철강의 표면경화법에는 강 표면의 화학성분을 변화시켜 경화하는 화학적 표면경화법과 강 표면의 화학성분을 변화시키지 않고 담금질만으로 경화하는 물리적 표면경화법이 있다. 주로 내마모성, 피로강도, 내식성, 내소착성 향상을 목적으로 하고 있으며 기계부품, 금형, 공구 등의 내구성, 고성능화, 고경량화가 요구되는 요즘 여러 분야에 종사하는 기술자에게 표면경화법에 대한 인식이 점차 고조되고 있다. 표면경화법의 공정 중에 시안화법(Cyaniding)은 청화칼리, 청산소다 또는 페로시안화칼리 또는 페로시안화소다 등 시안화물을 사용해서 하는 경화법이다. 목탄이나 골탄 등을 사용하는 고체 침탄법보다도 비교적 얕은 경화층을 간단히 만들고자 할 때 이용하는 방법이다. 청화법에는 간편 뿌리기법과 침적법의 두 방법이 있다. 간편 뿌리기법은 시안화칼리 또는 황혈염(黃血鹽)을 주성분으로 한 분말제를 적열시킨 철의 부분에 뿌리거나 적열부분을 분말제 속에 파묻어 물 담금질을 하는 방법이다. 침적법은 청화칼리, 청화소다 등에 탄산칼리 또는 탄산소다 등을 섞은 혼합제의 용융 염욕(850°C)에 부품을 침적시킨 후 물 담금질한다. 이렇게 하면 깊이 0.3~1.0mm의 경화층이 생긴다. 청화법이 보통 고체 침탄법과 다른 점은 침적법을 단순히 탄소만을 침투시키는 데 대해 간이 뿌리기법, 청화물 CN에 의한 침탄과 질화의 두 작용을 할 수 있는 것이며, 청화법은 담금질 고속도강의 경화법에도 응용된다.[5]
침적도장[편집]
침적도장(Dipping)은 피도장 물체를 도료 탱크에 넣어 에어 도료를 적시고 이것을 끌어 올리고 그 여분인 도료가 흐르지 않게 한 후에 건조하여 도막을 형성하는 방법으로 디핑(Dipping)이나 잽이라고 한다. 조작이 간단하고 도료의 낭비가 적으며 모양이 복잡한 것이나 소형 부품에 적용하는데 도장막의 두께가 일치하지 않고 솔질한 아래 부분에 도료뭉치가 생기기 쉽다. 또한 납 안료가 많이 함유된 도료에는 적당하지 못하여 화재의 위험성이 있으므로 최근에는 수용성 소부 도료 등을 이용한다. 자동차, 전기기구 등 양산용 도장방법으로 사용된다. 침적도장은 도료의 점도를 적당히 조절하는 것이 도막형성의 양부를 결정한다.[6]
작업 조건[편집]
사용하는 도료는 저점도에서도 안료의 침전이 없는 것으로, 또한 표면의 과도한 긴장도가 없으며 긴 시간에도 겔(Gel)화되지 않는 것이 필요하다. 이와 같이 하기 위해서는 도료탱크에 교반기나 순환 펌프를 부착하는 것이 좋다. 그리고 아래로 떨어지는 도료를 회수하는 받침접시에는 철망을 쳐서 도료를 여과한 후에 탱크로 되돌아가게 한다. 도료의 아래 부분에 남은 도료는 칠솔로 회수하거나 아니면 원심력이나 정전기의 힘으로 회수하는 방법도 있다. 정전 제적은 정전도장과 같은 원리로서 물품과 철망 사이에 50kV 정도의 전압을 가하여 도료의 뭉치를 회수하므로 자동적으로 실행되어 시간도 단축되는 동시에 마무리도 깨끗하다. 도료의 점도는 포드 컵 No.4에서 20∼35초의 범위가 좋으며 물품의 모양에 따라서 적당한 점도를 선택한다.[7]
대기 침적[편집]
대기 침적은 대기 중 입자상 물질 (먼지)이나 가스상 물질이 토양 표면이나 수표면으로 이동하여 제거되는 과정을 의미한다. 대기 침적은 미량기체나 입자들이 대기로부터 지표면으로 이동하는 과정을 침적이라 한다. 대기의 오염물질들이 제거되는 과정에는 침적 과정이 있다. 침적은 건성침적(dry deposition)과 습성침적(wet deposition)으로 구분된다. 우리는 황사가 왔을 때 자동차 표면에 자욱이 쌓인 황사먼지나 실외에 물이 담긴 접시를 하루 정도 놔두었을 때 먼지가 물에 많이 떨어져있는 것을 볼 수 있다. 이것이 바로 건식침적 현상이다. 눈에 보이지는 않지만 가스상 물질도 건식침적된다. 가스상 물질의 건식침적은 대기와 표면의 농도 차이, 매체 간 분배계수, 퓨가시티 (fugacity) 구배에 의해 촉진되고, 풍속, 온도 등의 기상 요인과도 깊은 관련이 있다. 습식침적은 황사 비나 산성비와 같이 대기 중 먼지나 가스상 물질이 빗방울이나 눈에 같이 씻겨서 내려오는 것을 상상하면 쉽 게 이해가 될 것이다. 건식침적은 대기 오염물질이 직접적으로 호수나 강, 바다 표면에 떨어져서 수생태계에 영향을 미칠 수 도 있고, 땅이나 빌딩, 집, 자동차, 나무 등의 표면에 떨어졌다가 비가 오면 한꺼번에 씻겨 수생태계에 유입 (runoff)되는 간접적인 영향을 미칠 수도 있다. 직접적인 건식침적과 간접적인 건식침적은 수질오염원 중 비 점오염원 (non-point source)에 해당되며, 직접 및 간접 건식침적량을 합하면 오염물질에 따라 가장 큰 수질 오염원이 되기도 한다.[8]
대기오염물질들의 제거과정[편집]
대기오염물질들이 대기 중에서 제거되는 과정에는 흡수와 흡착, 침적, 성우제거와 세척제거 등의 과정이 있다. 기체상 오염물질들의 제거 과정은 화학반응이나 기체와 입자들 사이의 반응으로 이루어진다. 이와 함께 기체들은 흡수되거나 흡착되기도 한다. 석재 건물을 예로 들면, 기체의 흡착은 돌멩이의 바깥 부분에서 일어나고 기체의 흡수는 기체가 돌멩이 속으로 스며들 때 일어난다. 이러한 흡수와 흡착은 에어로졸, 대기물 현상, 식생, 건물, 해양 및 지중과 지표면 위에서 일어난다. 대기에서 이루어지는 오염물질의 정화는 대부분 건성침적이나 습성침적보다는 성우제거(rainout)와 세척제거(washout)를 통하여 일어난다. 성우제거는 강우 생성과정에서 입자들이 응결핵으로 사용되므로 오염입자들이 제거되는 것이고, 세척제거는 빗방울이 형성된 후 떨어지면서 구름 밑면 아래에 있는 입자들을 포착하면서 오염입자가 제거되는 것이다.
건성침적[편집]
건성침적은 침전작용 즉 입자들의 단순한 낙하(낙진)와 더불어 식생, 구조물 그리고 다른 물체 위에서 발생한다. 입자들 사이의 충돌과 입자들의 화학 반응이 건성침적을 일으킬 수 있다. 건성침적은 입자에 작용하는 중력의 이끌림에 의해서 크게 지배받는다. 다만 0.1μm 미만의 입자들은 중력의 영향을 받지 않고 브라운 운동을 한다. 이 미세 입자들은 부딪치는 분자들에 의해서 영향을 받으며 중력의 이끌림에 의한 낙하는 일어나지 않는다. 0.1μm 이상의 입자들은 중력에 의해서 아래쪽으로 끌리는데 이 입자의 체재율(settling rate)은 크기에 달려 있다. 입자의 낙하속도는 스토크스 법칙(Stokes law)에 의해서 계산된다. 이 법칙은 중력 가속도(g), 입자의 반경(r), 입자의 밀도(dp), 공기의 밀도(da) 그리고 공기의 점성(η)에 낙하속도(V)를 관계시킨 것이다. 스토크스 법칙은 입자 크기가 1μm에서부터 100μm 사이에 적용된다. 건성침적율은 낙하속도와 대기 중의 오염물질들의 농도로부터 예측될 수 있다. 풍속이 0.5 m/s인 경우, 직경 1μm이고 밀도가 1g/cm³일 때 낙하하는 입자들의 침적속도는 약 5 x 10⁻³cm/s가 된다. 만약 입자의 밀도가 4배 정도 커지면 침적속도는 약 2 x 10⁻²cm/s가 될 것이다.
습성침적[편집]
습성침적은 입자들의 습성침적은 구름에서 일어나는 성우제거로 이루어진다. 이 평범한 제거 매커니즘은 눈이나 비가 형성될 때 응결핵 또는 얼음핵이 제거되는 과정이다. 오염물의 제거에 포함되는 또 다른 인자는 전하이다.
산성침적[편집]
건성침적과 습성침적 과정에서 산성 물질들이 포함되어 대기 중에서 지면에 떨어지게 되면 산성비, 산성 눈, 산성안개, 산성 우박 등을 만들게 된다. 이를 산성침적(acid deposition)이라 한다. 산성침적은 호수, 강, 농업, 빌딩 재질 등에 영향을 미친다. 호수의 산성화는 특히 스칸디나비아반도 여러 나라에서 큰 문제가 되고 있다. 1970년대 말 무렵 스웨덴의 약 90,000개 호수 중에서 약 25,000개 호수가 매우 산성화되어 산에 강한 식물과 동물만이 살아남았다.
산성침적의 결과로 산림이 말라 죽기도 한다. 폴란드와 체코에서는 산림의 60-80 %가 최근 말라 죽었다. 삼림피해는 또한 유럽 중부, 미국, 캐나다, 중국, 일본 등 다른 여러 나라에서도 뚜렷하게 나타나고 있다. 산성침적은 삼림을 파괴하는 것과 같은 방법으로 농작물을 파괴한다. 한편 산성침적은 빌딩과 조각물을 부식시킨다. 특히 산은 사암, 석회암, 대리암, 구리, 청동, 황동 등을 부식시킨다. 그리스의 판테온 신전과 같은 역사적으로나 고고학적으로 중요한 건축물과 조각물들이 산성침적과 대기오염으로 파괴되고 있다. 예를 들면, 오존은 조각물의 상세한 모습을 희미하게 만든다.[9]
동영상[편집]
각주[편집]
- ↑ 〈침적〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 행oIv , 〈분체도장, 액체도장, 소부도장?〉, 《티스토리》, 2020-06-01
- ↑ 〈대기 중 입자상 중금속의 건식 침적에 관한 연구〉, DSpace at EWHA
- ↑ 정상윤 해양환경공단 해양보전본부장, 〈해양침적폐기물 수거 및 처리 개선 방향〉, 《현대해양》, 2020-06-08
- ↑ 〈표면경화법〉, 《위키백과》
- ↑ CP24, 〈(도장방법)붓작업, 스프레이, 침적도장, 주걱도장, 이외 도장방법 참고〉, 《다음 카페》, 2006-07-17
- ↑ 〈침지 도장법〉, paintNcoatings
- ↑ 용프로, 〈대기 침적이란?〉, 《네이버 블로그》, 2018-12-08
- ↑ 〈침적(Deposition)〉, 《네이버 지식백과》
참고자료[편집]
- 〈표면경화법〉, 《위키백과》
- 〈침적〉, 《네이버 지식백과》
- 〈침적(Deposition)〉, 《네이버 지식백과》
- 행oIv , 〈분체도장, 액체도장, 소부도장?〉, 《티스토리》, 2020-06-01
- 〈대기 중 입자상 중금속의 건식 침적에 관한 연구〉, DSpace at EWHA
- 정상윤 해양환경공단 해양보전본부장, 〈해양침적폐기물 수거 및 처리 개선 방향〉, 《현대해양》, 2020-06-08
- CP24, 〈(도장방법)붓작업,스프레이, 침적도장, 주걱도장, 이외 도장방법 참고〉, 《다음 카페》, 2006-07-17
- 〈침지 도장법〉, paintNcoatings
- 용프로, 〈대기 침적이란?〉, 《네이버 블로그》, 2018-12-08
같이 보기[편집]
