🔹 1. 배경 – 왜 직류전류가 문제인가?
지하에 매설된 가스배관, 수도관, 케이블 덕트, 철도 레일 등은 대부분 금속재이며, 토양 속에서 전기적으로 연결될 수 있습니다.
이때 외부에서 **직류전류(DC 전류)**가 흐르게 되면, 전류의 **유입점(–)**과 **유출점(+)**에서 부식이 발생합니다.
특히 인근에 다음과 같은 시설이 있을 경우 영향이 큽니다.
전철, 지하철, 전기철도 등에서 사용하는 직류전원(DC 1500V 등)
전기방식(가pressed corrosion protection) 시스템이 설치된 인접 구조물
이 전류가 토양을 통해 가스배관으로 유입되면,
→ 전류가 배관을 따라 흐르고,
→ 다른 지점에서 토양으로 빠져나가며,
→ 유출 지점에서 금속이 산화(Fe → Fe²⁺) 되어 심각한 부식이 일어납니다.
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🔹 2. 직류전류차단장치의 목적
구분 내용
설치 목적 외부 DC 전류가 가스배관에 유입되는 것을 차단하여 전기적 부식 방지
설치 위치 건물 내부 배관과 외부 지하배관의 경계 지점, 또는 **다른 구조물(철도, 탱크, 건물 철골 등)**과 전기적으로 접촉될 가능성이 있는 지점
주요 기능 <ul><li>정상 상태에서는 전기적으로 절연</li><li>이상 시(낙뢰, 이상전압 발생 시)에는 순간적으로 접지되어 보호</li></ul>
형태 절연접속기(절연플랜지, 절연조인트), 서지보호형 절연장치 등으로 구성
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🔹 3. 동작 원리
1. 평상시(정상상태)
DC 전류가 배관으로 들어오지 않도록 전기 절연 상태 유지
배관은 전기적으로 다른 구조물과 분리되어 부식경로 차단
2. 이상시(낙뢰, 이상전압)
서지보호기(SPD)가 순간적으로 동작하여 과전압을 대지로 방전
이후 정상상태로 복귀
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🔹 4. 설치 시 고려사항
KS B ISO 15589-1 (외부 전기방식 설계 기준) 및
KGS GC208 (가스배관 부식방지 설비 기준) 참고
절연장치 저항은 1 MΩ 이상 확보해야 함
방식전위 측정 시 절연장치 전·후 단자에서 전위차 측정 필요
낙뢰 보호용 SPD는 임펄스 내전압이 충분히 큰 것을 선정
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🔹 5. 설치 효과
✅ 외부 stray current(도류전류)에 의한 전기적 부식 방지
✅ 배관 및 부속설비의 수명 연장
✅ 누출·폭발사고 예방
✅ 전기방식시스템의 정확한 전위 유지
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아주 핵심적인 질문이에요 👍
정답부터 말하면 —
> 교류(AC)도 부식에 영향을 주긴 하지만, 그 영향은 직류(DC)에 비해 훨씬 작고 성격이 다릅니다.
그래서 **‘직류전류차단장치’는 주로 DC(도류전류)**를 대상으로 설계된 것입니다.
아래에 이유를 단계별로 정리해드릴게요.
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🔹 1. DC(직류) vs AC(교류)의 차이점
구분 직류(DC) 교류(AC)
전류 방향 일정 방향으로 흐름 방향이 주기적으로 바뀜 (60Hz 등)
금속 부식 영향 크다 – 전류가 한 방향으로 계속 흐르므로 금속에서 전자가 빠져나가며 부식 발생 작다 – 전류가 양방향으로 반복되어 순부식량이 거의 없음
대표 발생원 전철, 전기방식 설비, 전기차 충전시설 등 송전선, 변압기, 유도전류 등
주요 대책 절연접속기, 전기방식, DC 차단장치 접지개선, 차폐, 유도전류 저감
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🔹 2. 교류 전류가 부식을 덜 일으키는 이유
부식은 금속이 전자를 잃고 이온화되는 산화 반응인데,
교류는 전류 방향이 1초에 120번(60Hz × 2) 바뀝니다.
따라서 한쪽에서 전자가 빠져나가는 시간보다 반대방향으로 바로 보상되는 시간이 있어
→ 순산화 반응이 작고, 평균 부식속도도 매우 낮습니다.
즉, ‘전류가 흐른다’고 해서 모두 부식이 일어나는 것은 아니고,
**지속적 방향성을 가진 전류(직류)**만이 실질적인 금속 용출을 유발합니다.
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🔹 3. 하지만 교류도 완전히 무시할 수는 없다
최근에는 **AC stray current corrosion(교류 도류전류 부식)**도 연구되고 있습니다.
특히 다음과 같은 경우에는 교류도 부식에 기여할 수 있습니다.
고압 송전선(154kV 이상) 근처에 매설된 금속배관
지중 케이블과 병행 매설된 배관
전기방식이 잘못 조정된 경우(과방식, 불균일 접촉 등)
이 경우,
교류가 배관 표면에 전위 변동을 유도하고,
금속/전해질 계면에서 산화·환원 반응이 비대칭적으로 진행되어
→ 국부 부식(pitting)이 생길 수 있습니다.
그래서 KGS(가스안전공사)나 ISO 18086 등에서는
> “AC 전류밀도가 30 A/m² 이상이면 부식 위험이 존재한다.”
라고 규정하고 있습니다.
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🔹 4. 요약 정리
구분 내용
직류(DC) 한 방향으로 지속 흐름 → 금속에서 전자가 빠져나가 부식 발생 → 직류전류차단장치 필요
교류(AC) 방향이 계속 바뀜 → 평균 부식 작음 → 일반적으로 문제 없음
예외적 상황 고압 송전선 인근, 교류 유도 심한 지역에서는 부식 가능 → AC 유도 전류 저감 대책 필요
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✅ 결론 요약
> 지하 가스배관의 부식에는 **직류전류(DC)**가 주된 원인입니다.
그래서 **직류전류차단장치(절연접속기)**를 설치하는 것이 핵심입니다.
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