전식 발생 및 방지대책

전식의 정의

전식은 직류 전철의 누설전류 때문에 매설 금속체가 부식되는 현상이다.

누설전류가 금속에서 대지로 빠져나가는 지점에서 금속이 산화된다.

이 지점을 양극부라 하며, 부식이 가장 심하게 일어난다.

전류의 경로

변전소에서 공급된 전류는 전차를 거쳐 레일로 돌아온다.

레일은 절연이 불완전해서 전류 일부가 대지로 새어 나간다.

대지로 샌 누설전류는 근처 매설 배관에 들어갔다가 다시 흘러나온다.

전류가 빠져나가는 지점이 양극부이며, 여기서 금속이 산화된다.

부식량 계산

전해 부식량은 패러데이 법칙으로 계산한다.

m은 부식 질량, I는 누설전류, t는 통전 시간, M은 원자량, z는 원자가, F는 패러데이 상수다.

철에 1A가 1년 흐르면 약 9.1kg이다. 다만 이는 이론상 최대치다.

실제 부식량은 이보다 작지만, 누설전류가 수 A 이상 지속되면 부식이 빨라진다.

방지대책 세 가지

전식 방지대책은 방식 원리에 따라 세 가지로 나뉜다.

희생양극법은 자연전위가 낮은 금속을 붙여 방식하며, 전원이 필요 없다.

외부전원법은 직류 전원으로 방식 전류를 공급해 범위가 넓지만, 인접 매설물에 간섭할 수 있다.

배류법은 레일과 매설관을 도선으로 연결해 누설전류를 레일로 되돌린다.

배류법은 레일 인접 구간에 쓰며, 극성이 바뀌면 역방향 부식이 생길 수 있다.

배류법의 세 가지

앞 문제의 정답은 희생양극법이다. 배류법은 세 가지로 나뉜다.

직접 배류법은 극성이 바뀌면 역류로 매설관이 부식되므로 단독 적용이 어렵다.

선택 배류법은 선택 배류기로 한 방향 전류만 흐르게 하여 역류를 막는다.

강제 배류법은 레일 전위가 높아 선택 배류기만으로 어려울 때 외부전원을 더한다.

헷갈리는 점

답안에서 자주 나오는 실수는 세 가지다.

첫째, 전식은 누설전류가 금속체에서 대지로 빠져나가는 지점의 산화다.

둘째, 배류법 종류를 혼동하지 말고, 극성 문제와 해결 방식을 함께 쓴다.

셋째, 희생양극법과 외부전원법을 섞지 말고, 전원 필요 여부와 방식 범위를 구분한다.

정리

전식의 주원인은 직류 전철 레일의 누설전류다.

레일 측에서는 절연 강화, 본드 저항 저감, 레일 전위 저감으로 누설을 줄인다.

매설관 측에서는 희생양극법, 외부전원법, 배류법으로 방식한다.

누설전류 대책과 방식 설비를 함께 세우는 것이 답안의 핵심이다.