부식지수 (Corrosion Index)

부식지수란

부식지수는 물의 실제 pH와 탄산칼슘 포화 pH의 차이로 석출과 용해 경향을 판정하는 지표다.

이 차이를 랑게리어 지수 LSI라 하며, LSI = pH − pHs로 구한다.

pHs는 물이 탄산칼슘과 평형을 이루는 포화 pH다.

양수는 석출, 0은 평형, 음수는 용해 경향이다.

석출과 용해

LSI가 0보다 크면 탄산칼슘 스케일이 석출되는 과포화 상태다.

석출은 관석을 쌓아 통수능력을 떨어뜨리지만, 관벽에 보호 피막을 만들어 부식을 줄이기도 한다.

LSI가 0보다 작으면 석회를 녹이는 용해 경향이라 금속 표면이 노출되어 부식 위험이 커진다.

LSI가 0이면 평형 상태다.

포화 pH 계산 요소

판정은 pH만으로 하지 않고 pH, 칼슘 경도, 총 알칼리도, 수온, TDS 다섯 요소를 함께 넣어 계산한다.

수온이 높을수록 탄산칼슘 용해도가 낮아져 석출 경향이 커진다.

TDS가 높으면 이온강도가 올라 pHs가 높아지므로 석출 경향이 줄어든다.

칼슘 경도와 총 알칼리도가 커질수록 pHs가 낮아져 석출 경향이 강해진다.

예제 계산

예제로 칼슘 경도 98, 총 알칼리도 120, TDS 150, pH 8.5, 수온 25℃의 물을 계산해 보자.

A, B, C, D 항은 각각 0.118, 2.086, 1.591, 2.079다.

이를 합산하면 pHs는 약 7.83이다.

LSI는 8.5에서 7.83을 뺀 +0.67이며, 0보다 뚜렷이 커서 석출 경향이 명확하다.

헷갈리는 점과 채점

정답은 석출 경향이다. LSI가 양수이므로 관벽에 탄산칼슘 스케일이 생기기 쉽다.

첫째, 칼슘과 알칼리도는 CaCO3 기준 mg/L로 맞춰 대입한다.

칼슘 이온 농도를 그대로 넣으면 pHs 값이 크게 틀어진다.

둘째, RSI = 2pHs − pH는 LSI와 반대로 값이 작을수록 스케일 경향이 강하다.

셋째, 수온 조건을 함께 적고 판정 문장을 빠뜨리지 않아야 한다.

핵심 정리

정리하면 부식지수는 pH와 pHs의 차이로 석출과 용해 경향을 판정한다.

LSI 양수는 석출, 음수는 부식 경향이다. pHs는 칼슘 경도, 알칼리도, TDS, 수온으로 구한다.

간접 지표라 실제 부식 속도는 알려주지 않으므로 별도로 평가해야 한다.

시험에서는 정의식, 계산 결과, 판정 문장을 함께 쓰자.