전기방식 이론 : 5-9 토양 비저항 조사 (Soil Resistivity Survey)

토양 비저항 조사 (Soil Resistivity Survey)

1. 기본 개념 및 원리

A. 토양 비저항의 정의

- 토양의 전기 전도성 측정값
- 단위: ohm-cm
- 부식 환경 평가의 핵심 지표
- 음극방식 설계의 기초 자료

B. 중요성

1. 부식 평가
   • 토양의 부식성 예측
   • 환경 조건 평가
   • 위험도 분석
2. 설계 적용
   • 음극방식 시스템 설계
   • 접지 시스템 설계
   • 보호 기준 설정

2. 측정 방법

A. Wenner 4-핀 방법

1. 구성
   • 4개의 전극
   • 동일 간격 배치
   • 일직선 정렬
     
     
     
2. 절차
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• 전극 간격 설정
• 전류 주입 (외부 전극)
• 전압 측정 (내부 전극)
• 저항 계산
• 비저항 환산

B. 계산식

ρ = 2πAR
여기서,
ρ = 토양 비저항 (ohm-cm)
A = 전극 간격 (cm)
R = 측정된 저항 (ohm)
π = 3.1416

3. 측정 계획

A. 측정 위치 선정

1. 고려사항
   • 파이프라인 경로
   • 지형 조건
   • 토양 변화
   • 접근성
   • 간섭 요소
2. 간격 설정
   • 표준 간격
   • 특수 구간
   • 위험 구간

B. 깊이 설정

• 파이프라인 매설 깊이
• 지층 구조
• 계절적 변화
• 지하수위

4. 데이터 수집 및 기록

A. 필수 기록 항목

1. 기본 정보
   - 측정 일시
   - 위치 좌표
   - 기후 조건
   - 토양 조건

2. 측정 데이터
   - 전극 간격
   - 측정값
   - 계산값
   - 보정값

B. 특이사항 기록

• 이상 현상
• 간섭 요소
• 환경 변화
• 장비 상태

5. 데이터 분석

A. 저항값 해석

1. 수직 프로파일
   • 깊이별 변화
   • 층상 구조
   • 이상대 식별
2. 수평 프로파일
   • 구간별 변화
   • 경향성 분석
   • 위험 구간 식별

B. Barnes 층 분석

1. 단계별 분석
   - 각 층의 전도도 계산
   - 저항률 변환
   - 층별 특성 평가

2. 결과 해석
   - 층별 부식성 평가
   - 보호 기준 설정
   - 설계 기준 도출

6. 결과 평가

A. 부식성 평가 기준

비저항 (ohm-cm)	부식성 정도
0-500	매우 부식성
500-1,000	부식성
1,000-2,000	중간 부식성
2,000-10,000	약한 부식성
>10,000	비부식성

B. 적용 분석

• 음극방식 설계 기준
• 코팅 요구사항
• 모니터링 계획
• 유지보수 전략

7. 오차 관리

A. 오차 원인

1. 측정 오차
   - 전극 접촉 저항
   - 장비 정확도
   - 온도 영향
   - 습도 영향

2. 환경 오차
   - 지하 구조물
   - 전기적 간섭
   - 계절적 변화
   - 토양 불균질성

B. 오차 최소화 방안

• 표준 절차 준수
• 반복 측정
• 검증 측정
• 보정 적용

8. 보고서 작성

A. 기본 구성

1. 개요
   • 조사 목적
   • 조사 범위
   • 조사 방법
2. 본문
   • 측정 결과
   • 분석 내용
   • 평가 결과
   • 권장 사항

B. 첨부 자료

• 위치도
• 측정 데이터
• 분석 차트
• 사진 자료

참고문헌

1. ASTM G57 "Standard Test Method for Field Measurement of Soil Resistivity"
2. IEEE Std 81 "Guide for Measuring Earth Resistivity"
3. NACE SP0169 "Control of External Corrosion on Underground or Submerged Metallic Piping Systems"
4. Soil Corrosion and Pipelines Protection
5. Cathodic Protection Design Manual