본문 바로가기
소방기술사

미생물 부식 (MIC : Microbiologically Influenced Corrosion)

by 해시태그 기술사 2024. 11. 27.
반응형

1. MIC의 정의

 

MIC 부식

 

**미생물에 의한 부식(MIC)**은 미생물이 금속 표면에서 형성된 바이오필름을 통해 부식을 가속화하거나 촉진하는 현상입니다. 이는 금속과 미생물 간의 전기화학적 반응, 미생물 대사 과정에서 생성되는 화학 물질, 그리고 금속 표면의 환경 변화 등 복합적인 요인으로 발생합니다.

 

특징: MIC는 물리적, 화학적 부식과 다르게 생물학적 요인이 중요한 역할을 하며, 일반적인 부식 방지 대책으로는 효과적인 제어가 어렵습니다.

발생 위치: 주로 배관 내부, 저장탱크, 해양 구조물, 발전소 냉각 시스템에서 발생합니다.

 

2. MIC를 유발하는 미생물

 

MIC를 유발하는 미생물은 금속 표면에 **바이오필름(Biofilm)**을 형성하며, 대사를 통해 금속 부식을 유발하거나 촉진합니다.

 

2.1 황산염 환원균(Sulfate-Reducing Bacteria, SRB)

 

활동 조건: 혐기성 환경에서 활동. 산소가 없는 물 속이나 흙 속에서 주로 발견됨.

대사 산물: 황화수소(H₂S)를 생성.

부식 메커니즘:

1. SRB는 황산염(SO₄²⁻)을 황화물(S²⁻)로 환원합니다.

2. 생성된 황화물은 금속 이온과 반응하여 황화금속(Metal Sulfide)을 형성하며 국부적인 부식을 일으킵니다.

3. H₂S는 금속 표면에서 직접 전기화학적 부식을 촉진합니다.

결과: 국부적 부식(Pitting Corrosion)과 크레비스 부식(Crevice Corrosion)을 심화.

 

2.2 황산화 세균(Sulfur-Oxidizing Bacteria, SOB)

 

활동 조건: 호기성 환경에서 활동. 해양, 강물, 산업 폐수 등 산소가 풍부한 환경에서 발견.

대사 산물: 황산(H₂SO₄).

부식 메커니즘:

1. SOB는 황화물(S²⁻)이나 유황(S)을 산화하여 황산을 생성합니다.

2. 황산은 금속 표면을 산성화하여 전기화학적 부식을 가속화합니다.

결과: 금속 표면의 보호막 파괴와 광범위한 부식.

 

2.3 철 산화균(Iron-Oxidizing Bacteria, IOB)

 

활동 조건: 산소가 풍부한 환경에서 활동. 특히 지하수, 산업용 냉각수 시스템에서 흔함.

대사 산물: 철산화물(Fe₂O₃).

부식 메커니즘:

1. IOB는 금속 표면에서 철(Fe)을 산화하여 철 이온(Fe³⁺)을 생성.

2. 산화 철은 금속 표면에 침전되어 산소 공급을 차단하는 대신 국부적인 부식을 유도.

결과: 금속 표면의 불균일 부식 및 성능 저하.

 

2.4 탄소화합물 분해 미생물

 

활동 조건: 유기물이 풍부한 환경에서 활동.

대사 산물: 초산, 포름산 등 유기산.

부식 메커니즘:

1. 유기산은 금속 표면의 산성도를 높여 부식을 유발.

2. 국부적 전기화학 반응을 촉진하여 부식 속도를 가속화.

결과: 전반적 부식(Uniform Corrosion)을 일으킴.

 

3. MIC의 발생 환경

 

MIC는 미생물이 성장할 수 있는 특정 환경 조건에서 주로 발생합니다.

 

3.1 습한 환경

 

습기가 있는 환경은 미생물 성장에 필수적입니다.

배관 내부, 물탱크, 해양 구조물, 냉각수 시스템에서 MIC가 흔히 발생합니다.

 

3.2 산소 농도

 

혐기성 환경: 산소가 부족한 환경에서 SRB가 활발히 활동.

호기성 환경: 산소가 풍부한 환경에서는 SOB와 IOB가 활동.

 

3.3 영양분 공급

 

황산염, 질소 화합물, 유기물 등이 미생물 성장에 필요한 주요 영양소로 작용합니다.

오염된 물이나 산업 폐수는 MIC를 유발하는 영양분이 풍부합니다.

 

3.4 온도와 pH

 

일반적으로 20~50°C의 온도에서 미생물 활동이 가장 활발합니다.

pH 5~8 범위에서 MIC가 가장 많이 발생하며, 특히 중성에서 약산성 조건이 위험합니다.

 

4. MIC의 영향

 

4.1 구조적 손상

 

MIC로 인해 금속이 부식되면서 배관, 저장탱크, 기계 설비가 약화됩니다.

심각한 경우 설비 파열이나 붕괴가 발생할 수 있습니다.

 

4.2 경제적 손실

 

MIC로 인해 설비 수명이 단축되고 유지보수 비용이 증가합니다.

배관 교체 및 설비 복구 비용이 막대합니다.

 

4.3 안전 문제

 

부식된 설비에서 화학물질이나 오염 물질이 누출되면서 환경 및 인명 피해를 초래할 수 있습니다.

 

5. MIC의 예방 및 제어 방법

배관 부식

 

5.1 물리적 제어

 

표면 세척: 바이오필름 제거를 위해 정기적으로 금속 표면을 세척.

피막 처리: 금속 표면에 부식 방지 코팅을 적용하여 미생물 부착을 방지.

 

5.2 화학적 제어

 

생물학적 억제제(Biocides): 미생물의 성장을 억제하는 약품을 투입.

부식 억제제: 금속 표면에서 부식을 늦추는 화학물질 사용.

 

5.3 환경 관리

 

pH 조절, 영양분 공급 억제, 산소 농도 조절 등을 통해 미생물 생장을 억제.

 

5.4 설계 개선

 

내부 코팅이 강화된 배관 사용.

유속을 높여 바이오필름 형성을 억제.

 

5.5 정기적인 유지보수

 

배관 내부 상태를 정기적으로 점검하고 필요한 경우 세척 및 억제제를 투입.

 

6. 결론

 

MIC는 단순한 부식을 넘어 생물학적 요인과 환경 요인이 복합적으로 작용하는 현상입니다. 이를 효과적으로 제어하기 위해서는 정확한 분석, 예방 기술, 정기적인 점검이 필요합니다.

반응형

'소방기술사' 카테고리의 다른 글

오리피스 (Orifice)  (0) 2024.12.02
플룸 (Fire Plume)  (0) 2024.11.25
실링 제트 (Ceiling Jet)  (0) 2024.11.23
파포현상 (Foam Collapse)  (0) 2024.11.20
방화문(Fire Door)  (0) 2024.11.19