아연 표면에 생기는 백색 부식의 원인

새로 설치한 아연도금 철판이나 난간, 볼트, 배관을 살펴보다 보면 표면에 하얀 가루가 묻은 것처럼 보이는 경우가 있습니다.

철에서 흔히 보는 붉은 녹과 전혀 다른 모습이기 때문에 먼지나 시멘트 가루가 묻은 것으로 생각하기 쉽습니다.

하지만 아연이나 아연도금 표면에 나타나는 흰색 또는 회백색 분말은 실제로 아연이 주변 수분과 반응하면서 만들어진 부식 생성물일 수 있습니다.

특히 새로 아연도금한 제품을 서로 밀착해서 쌓아두거나 비를 맞은 상태에서 통풍이 되지 않는 장소에 보관하면 이러한 현상이 쉽게 나타날 수 있습니다.

현장에서는 이를 백색 부식, 백청, white rust 등으로 부르는 경우가 많습니다.

다만 아연도금 분야에서는 조금 더 정확하게 구분할 필요가 있습니다.

American Galvanizers Association에서는 새 아연도금 제품을 습하고 통풍이 되지 않는 조건에 보관했을 때 나타나는 흰색·회백색 분말성 생성물을 Wet Storage Stain, 즉 습식보관 얼룩으로 설명합니다.

따라서 아연 표면의 흰색 물질을 발견했다면 먼저 실제 금속 손상이 어느 정도인지, 단순한 초기 표면 반응인지, 보관 환경에 문제가 있었는지를 확인하는 것이 중요합니다.

새 아연도금 제품을 쌓아 두었는데 며칠 뒤 하얗게 변했다면

현장에서 흔히 볼 수 있는 상황을 가정해 보겠습니다.

아연도금한 철재를 현장에 반입한 뒤 여러 장을 겹쳐 쌓아 두었습니다.

운송 도중 비를 맞았거나 야간 결로가 발생해 판재 사이로 소량의 물이 들어갔습니다.

겉으로 보기에는 물기가 많지 않아 그대로 비닐이나 포장재로 덮어 두었습니다.

며칠 뒤 자재를 분리해 보니 서로 맞닿아 있던 면에 하얀 가루와 회백색 얼룩이 넓게 생겨 있습니다.

이런 경우 가장 먼저 생각할 수 있는 것이 습식보관 얼룩입니다.

핵심 조건은 다음과 같습니다.

새로운 아연 표면

↓

수분이 유입됨

↓

제품 사이에 물이 갇힘

↓

공기 흐름과 건조가 제한됨

↓

아연 표면의 정상적인 초기 풍화 과정이 방해됨

↓

아연 산화물과 수산화물 계열 생성물이 빠르게 축적됨

↓

하얀색 또는 회백색 분말성 표면이 나타남

즉 단순히 비를 맞았다는 사실 하나보다 물이 마르지 못한 채 오랫동안 갇혀 있었다는 점이 중요합니다.

아연은 원래 부식되는 금속인데 왜 철을 보호할까?

아연도금은 아연이 전혀 부식되지 않기 때문에 사용하는 것이 아닙니다.

오히려 아연이 철보다 먼저 환경과 반응하는 성질을 이용해 철을 보호합니다.

철이나 강철 표면을 아연층으로 덮으면 먼저 외부 환경과 접촉하는 것은 아연입니다.

아연 표면은 대기 중에서 천천히 반응하면서 여러 부식 생성물을 만들고 시간이 지나면서 비교적 안정된 보호성 표면층을 형성할 수 있습니다.

이 보호층은 아연의 추가 부식을 늦추는 역할을 합니다.

따라서 정상적으로 풍화된 아연 표면에서는 처음의 밝고 반짝이는 금속광택이 시간이 지나며 점차 회색이나 무광택 표면으로 변할 수 있습니다.

이 변화 자체를 모두 문제라고 볼 필요는 없습니다.

정상적인 아연 표면 변화와 백색 부식은 어떻게 다를까?

새 아연도금 제품은 처음에는 비교적 밝고 은백색의 금속 표면을 보일 수 있습니다.

시간이 지나면서 대기에 노출되면 표면이 조금씩 어두워지고 회색 또는 무광택 상태로 변할 수 있습니다.

이는 자연적인 풍화 과정의 일부일 수 있습니다.

반면 습기가 갇힌 장소에서는 정상적인 보호층이 천천히 형성되기 전에 흰색의 부피가 큰 부식 생성물이 빠르게 만들어질 수 있습니다.

특히 다음과 같은 모습이 나타난다면 백색 부식 또는 Wet Storage Stain을 의심할 수 있습니다.

• 흰색 또는 회백색 가루가 표면에 쌓여 있다
• 서로 맞닿아 있던 판재 사이에서 집중적으로 나타난다
• 물이 고였던 자국을 따라 발생한다
• 통풍이 잘되지 않았던 면에서 심하다
• 새로 도금한 제품에서 발생했다
• 손으로 문지르면 분말처럼 묻어나오는 경우가 있다
• 심한 경우 얼룩 아래의 아연층이 거칠어 보인다

팩트체크 — 흰 가루가 보이면 아연도금이 모두 망가진 것일까?

반드시 그렇지는 않습니다.

이 부분이 아연 백색 부식을 판단할 때 중요합니다.

가벼운 습식보관 얼룩은 겉으로 보기에는 매우 넓고 하얗게 보여 심각해 보일 수 있지만 실제로 소모된 아연의 양은 생각보다 많지 않을 수 있습니다.

흰색 아연 산화물이나 수산화물은 부피가 크기 때문에 작은 양의 아연이 반응해도 표면에 많은 생성물이 생긴 것처럼 보일 수 있습니다.

따라서

흰색 면적이 넓다 = 아연도금층이 모두 사라졌다

라고 판단해서는 안 됩니다.

중요한 것은 생성물을 제거하거나 상태를 확인한 뒤 실제 아연도금층이 얼마나 남아 있는지를 보는 것입니다.

가벼운 백색 부식과 심한 백색 부식은 다르게 봐야 한다

아연도금 표면의 습식보관 얼룩은 상태에 따라 영향 정도가 다를 수 있습니다.

가벼운 상태

얇은 흰색 막이나 가루가 표면 일부에 나타납니다.

도금층 자체의 손실이 크지 않은 경우가 많으며, 제품이 정상적으로 건조되고 대기에 노출되면 시간이 지나면서 표면 상태가 안정될 수 있습니다.

중간 정도의 상태

흰색 생성물이 더 두껍게 쌓이고 표면이 거칠게 느껴질 수 있습니다.

이 경우에는 아연층의 실제 손상 정도를 확인하고 필요하면 적절한 세척이나 보수 방법을 검토하는 것이 좋습니다.

심한 상태

두껍고 많은 양의 부식 생성물이 만들어지고 일부 영역이 짙은 회색 또는 검은색으로 변하기도 합니다.

아연층이 상당량 손실되었다면 단순히 외관 문제로 볼 수 없습니다.

중요한 구조물에서는 도금 두께나 손상 범위를 확인하고 필요하면 적절한 보수 또는 재처리를 검토해야 합니다.

왜 판재를 겹쳐 쌓으면 백색 부식이 쉽게 생길까?

아연도금 철판을 밀착해서 여러 장 쌓아 둔 상태를 생각해 보겠습니다.

비가 내리거나 결로가 발생하면 판 사이의 좁은 틈으로 물이 들어갈 수 있습니다.

그런데 두 제품이 밀착되어 있으면 공기가 자유롭게 흐르기 어렵습니다.

표면에 들어간 물도 쉽게 증발하지 못합니다.

이 환경에서는 정상적으로 대기와 접촉하면서 보호성 부식 생성물이 만들어지는 과정이 방해될 수 있습니다.

결과적으로 갇힌 수분과 아연이 계속 반응하면서 흰색 부식 생성물이 빠르게 축적될 수 있습니다.

그래서 새 아연도금 제품의 보관에서는 단순히 비를 피하는 것만큼 통풍과 배수가 중요합니다.

비닐로 완전히 감싸 두면 더 안전하지 않을까?

항상 그렇지는 않습니다.

비가 직접 들어오지 않게 덮개를 사용하는 것은 도움이 될 수 있습니다.

하지만 이미 젖어 있는 제품을 통풍되지 않는 비닐이나 방수포로 완전히 밀폐하면 내부의 수분이 오히려 빠져나가지 못할 수 있습니다.

낮과 밤의 온도차로 내부에 결로가 생길 가능성도 있습니다.

따라서 장기간 보관할 때는 다음 조건을 함께 고려하는 것이 좋습니다.

• 제품 자체가 젖어 있지 않은지 확인한다
• 바닥에서 띄워 보관한다
• 빗물이 고이지 않는 방향으로 배치한다
• 제품 사이에 공기가 흐를 수 있도록 한다
• 수분이 들어갔다면 가능한 한 빨리 분리하고 건조한다
• 장기간 밀폐 상태로 방치하지 않는다

물보다 중요한 것은 ‘물이 얼마나 오래 머무르는가’이다

아연도금 제품이 잠깐 비를 맞았다고 해서 반드시 백색 부식이 심하게 발생하는 것은 아닙니다.

비를 맞은 뒤 빠르게 건조되고 공기와 충분히 접촉할 수 있다면 조건은 달라집니다.

문제가 되기 쉬운 것은 수분이 장시간 표면에 머무르는 환경입니다.

특히 다음과 같은 장소를 주의해야 합니다.

• 판재가 겹쳐진 틈
• 볼트와 와셔 아래
• 포장재 내부
• 물이 빠지지 않는 홈
• 비닐과 금속 사이
• 결로가 반복되는 창고
• 통풍이 없는 컨테이너
• 젖은 목재나 받침재와 접촉한 부분

백색 부식과 정상적인 아연 파티나는 같은 것일까?

같지 않습니다.

아연은 일반 대기에서 산소, 수분, 이산화탄소 등과 단계적으로 반응하면서 비교적 안정적인 표면층을 형성할 수 있습니다.

이러한 정상적인 풍화층은 아연의 추가 부식을 억제하는 역할을 합니다.

반면 습식보관 얼룩은 충분한 공기 순환과 건조가 이루어지지 않는 환경에서 아연 산화물과 수산화물 계열 생성물이 빠르게 축적되는 현상입니다.

즉 안정적인 보호층이 정상적으로 만들어지는 과정과 수분이 갇혀 발생하는 백색 생성물은 구분해서 이해하는 것이 좋습니다.

팩트체크 — Wet Storage Stain과 White Rust는 정확히 같은 말일까?

현장에서는 두 표현을 같은 의미로 사용하는 경우가 많습니다.

하지만 American Galvanizers Association은 이를 구분해서 설명합니다.

새 아연도금 강재를 습하고 통풍이 되지 않는 환경에 보관할 때 발생하는 흰색 분말성 표면 생성물을 Wet Storage Stain이라고 설명합니다.

반면 AGA에서 엄밀하게 사용하는 White Rust라는 표현은 특정 수환경, 특히 일부 아연도금 냉각탑 등에서 발생하는 다른 형태의 부식 현상과 연결해 설명합니다.

따라서 일반적인 아연도금 판재나 구조물을 보관하다 생긴 하얀 가루를 설명할 때는 Wet Storage Stain이라는 표현이 보다 정확한 경우가 많습니다.

이 글에서는 국내 현장에서 익숙한 표현을 고려해 ‘백색 부식’이라는 말을 사용하되, 새 아연도금재의 보관 중 발생하는 대표적인 현상은 습식보관 얼룩과 구분해 설명합니다.

백색 부식을 발견했을 때 바로 해야 할 점검

아연도금재에 하얀 가루가 보이면 먼저 현재 상태를 기록하는 것이 좋습니다.

사진을 찍어 발생 위치와 범위를 남겨 둡니다.

그다음 다음 순서로 확인합니다.

수분이 어디에서 들어왔는지 확인한다

빗물, 결로, 운송 중 수분, 세척수 등이 원인인지 살펴봅니다.

통풍이 제한되었는지 확인한다

제품이 서로 밀착되어 있었는지, 비닐이나 포장재에 장기간 덮여 있었는지 봅니다.

하얀 생성물의 두께와 범위를 확인한다

얇은 막인지 두꺼운 분말인지 확인합니다.

생성물 아래의 아연층을 살펴본다

표면이 비교적 정상인지, 거칠게 손상되었는지 확인합니다.

검은색이나 짙은 회색 부위가 있는지 확인한다

심한 아연 손실이 의심된다면 추가 평가가 필요할 수 있습니다.

도금 두께가 중요한 구조물인지 확인한다

구조물, 난간, 철골처럼 장기간 내식성이 중요한 제품이라면 필요에 따라 도금 상태를 전문적으로 확인해야 합니다.

하얀 가루를 무조건 강하게 연마하면 될까?

주의가 필요합니다.

겉으로 보기 싫다는 이유로 강한 그라인더나 거친 금속 브러시를 사용하면 정상적인 아연도금층까지 제거할 수 있습니다.

아연도금층은 철을 보호하기 위해 존재하는 층이므로 외관만 깨끗하게 만들려고 과도하게 제거하면 오히려 보호 수명이 줄어들 수 있습니다.

가벼운 상태인지 심한 상태인지 먼저 판단하고 필요한 경우 아연도금 제품에 적합한 세척 또는 보수 지침을 따르는 것이 좋습니다.

중요한 구조재에서는 임의로 강한 산성·알칼리성 약품을 사용하는 것도 피해야 합니다.

백색 부식을 예방하는 가장 좋은 방법은 보관 단계에서 시작된다

습식보관 얼룩은 발생한 뒤 처리하는 것보다 처음부터 수분이 갇히지 않게 하는 것이 훨씬 중요합니다.

자재를 바닥에서 띄운다

바닥의 물과 습기가 직접 전달되지 않게 합니다.

물이 빠질 수 있는 경사를 만든다

판재나 형강을 완전히 수평으로 놓아 물이 고이지 않도록 합니다.

제품 사이에 공기가 흐르게 한다

너무 밀착해 쌓지 않고 필요한 경우 간격재를 사용합니다.

젖은 자재를 그대로 묶어 두지 않는다

비를 맞았다면 가능한 한 빨리 포장을 열고 분리해 건조합니다.

결로 가능성을 확인한다

일교차가 큰 창고나 컨테이너에서는 직접 비를 맞지 않아도 결로가 발생할 수 있습니다.

장기간 보관 조건을 계획한다

아연도금 직후 제품을 오랫동안 보관해야 한다면 공급업체와 적절한 후처리나 보관 방법을 확인하는 것이 좋습니다.

아연도금의 하얀 부식과 붉은 녹이 함께 보인다면

아연도금 철재에서 흰색 부식 생성물뿐 아니라 붉은색 철 녹까지 나타난다면 조금 더 주의해서 살펴봐야 합니다.

아연도금층이 충분히 남아 있다면 일반적으로 외부 환경은 먼저 아연층과 접촉합니다.

하지만 아연층이 크게 손실되거나 손상되어 철 기재가 노출되면 철에서 붉은 녹이 발생할 수 있습니다.

따라서 붉은 녹이 보이는 경우에는 다음을 확인합니다.

아연도금층이 벗겨졌는가?

절단부나 용접부인가?

기계적인 손상이 있었는가?

장기간 심한 백색 부식이 진행되었는가?

철 기재가 직접 노출되었는가?

이 단계에서는 단순한 외관상의 백색 얼룩보다 보호 도금층 자체의 손상을 확인하는 것이 중요합니다.

아연도금 제품의 품질 불량이라고 바로 판단해도 될까?

백색 부식이 보인다는 이유만으로 도금 공정 자체가 불량했다고 바로 판단하는 것은 적절하지 않을 수 있습니다.

습식보관 얼룩은 도금이 끝난 뒤 운송, 적재, 보관 또는 현장 환경에서 수분이 갇혀 발생할 수 있기 때문입니다.

American Galvanizers Association에서도 습식보관 얼룩은 도금 공정 중 발생하는 현상이 아니라 도금된 표면이 이후 환경과 반응하면서 생기는 현상이라고 설명합니다.

따라서 원인을 확인할 때는 다음을 구분해야 합니다.

도금층의 원래 두께와 상태

운송 과정

현장 적재 방법

강우 노출

포장 상태

환기와 건조 조건

실제 도금층 손실 정도

이렇게 원인을 구분해야 단순한 표면 얼룩인지 실제 내식성에 영향을 줄 정도의 손상인지 판단할 수 있습니다.

함께 보면 좋은 글

아연도금은 어떻게 철을 부식으로부터 보호할까?

아연의 백색 부식을 한눈에 정리하면

아연도금 표면의 흰색 부식 생성물은 특히 새로 도금된 제품이 습하고 통풍이 부족한 환경에 놓였을 때 쉽게 나타날 수 있습니다.

대표적인 과정을 정리하면 다음과 같습니다.

새 아연도금 표면

↓

제품 적재 또는 밀착

↓

비·결로·습기 유입

↓

수분이 틈에 갇힘

↓

통풍과 건조 제한

↓

아연이 수분과 빠르게 반응

↓

흰색 또는 회백색 산화물·수산화물 생성

↓

Wet Storage Stain 발생

가벼운 백색 생성물은 실제 도금층 손실보다 외관상 훨씬 심하게 보일 수 있습니다.

반면 오랫동안 수분이 갇혀 있고 부식이 계속 진행되면 실제 아연도금층이 손실될 수 있습니다.

따라서 흰 가루를 발견했을 때는 단순히 닦는 것보다

수분이 어디에서 왔는가?

통풍이 막혀 있었는가?

얼마나 오랫동안 젖어 있었는가?

아연도금층이 실제로 손상되었는가?

철 기재까지 노출되었는가?

를 순서대로 확인하는 것이 중요합니다.

아연도금의 내식성을 유지하는 가장 좋은 방법 가운데 하나는 처음부터 물이 고이지 않고 충분히 건조될 수 있도록 운송과 보관 환경을 관리하는 것입니다.

참고 표준 및 자료

ISO 1461:2022 — Hot dip galvanized coatings on fabricated iron and steel articles — Specifications and test methods

제작된 철 및 강 제품의 용융아연도금층에 대한 일반적인 특성과 시험방법을 규정하는 국제표준입니다. 이 글에서는 용융아연도금 제품의 표면과 도금층을 이해하기 위한 기본 표준자료로 활용했습니다.

공식 링크
https://www.iso.org/standard/81435.html

ISO 14713-1:2017 — Zinc coatings — Guidelines and recommendations for the protection against corrosion of iron and steel in structures — Part 1

철과 강철 구조물의 부식방지를 위해 사용되는 아연 코팅의 설계 원칙과 다양한 환경에서의 내식성을 다루는 국제표준입니다. 이 글에서는 아연 코팅과 환경 조건의 관계를 설명하기 위한 참고자료로 활용했습니다.

공식 링크
https://www.iso.org/standard/71135.html

American Galvanizers Association — Wet Storage Stain

새 아연도금 제품이 습하고 환기가 부족한 환경에서 보관될 때 흰색 또는 회백색 분말성 부식 생성물이 발생하는 원인과 예방 방법을 설명하는 전문자료입니다. 이 글에서는 습식보관 얼룩의 발생 조건과 보관 관리 방법을 설명하기 위한 참고자료로 활용했습니다.

공식 링크
https://galvanizeit.org/education-and-resources/publications/wet-storage-stain

American Galvanizers Association — Wet Storage Stain vs. White Rust

아연도금 제품에서 흔히 혼용되는 Wet Storage Stain과 White Rust의 차이를 설명하는 자료입니다. 이 글에서는 현장에서 사용하는 ‘백색 부식’이라는 표현을 보다 정확하게 구분하기 위한 참고자료로 활용했습니다.

공식 링크
https://galvanizeit.org/knowledgebase/article/wet-storage-stain-vs.-white-rust