KR100389954B1 - 해초류 증식용 도료 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시공이 용이하고, 제조원가를 저감시킬 수 있을뿐 만 아니라, 콘크리트 구조물의 표면에 도포하면, 수중에 서식하는 생물의 생육환경을 개선시켜 각종 해초류를 증식시키는 용액상(溶液狀)의 해초 증식용 도료에 관한 것으로, 그 기술구성은 황산철과 수산화나트륨을 필수성분으로 하고, 여기에 수산화아연, 수산화암모늄, 수산화칼륨, 수산화코발트, 수산화스트론튬, 수산화구리, 수산화바륨, 수산화마그네슘, 수산화망간으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 PH 6.5∼PH 8.4의 용액으로 이루어짐을 특징으로 하는 신규한 해초류 증식용 도료에 관한 것이다.

Description

해초류 증식용 도료{Paints for growing a seaweed}

본 발명은 수중에 있는 각종 해초류 증식용 도료에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하천이나 호수, 해양등의 수역에 매설한 콘크리트 구조물에 의하여 발생하는 수질 폐해(弊害)와 오염을 방지하며, 콘크리트 구조물의 표면 강도를 보강하는 동시에 수중에서 서식하는 각종 해초류의 생육환경에 알맞도록 유익하게 변환 개질 시켜 해초류의 증식을 촉진시키는 도료에 관한 것이다.

콘크리트 구조물의 수중 설치로 수서생물(水棲生物)에 주는 영향은 담수의 경우에는 수산용수 기준치 PH 6.5∼7.8 에 대해서 PH 12∼13이 용출되고, 해양의 경우에는 수산용수 기준치 PH 7.8∼8.4에 대해서 PH 11∼ PH 12 를 장기간에 걸쳐 용출된다. 따라서 수서생물의 호흡 생활권인 수질환경에 많은 폐해를 주게 된다.

또한 해안지대에 있어서, 수질의 폐해와 함께 폐해화된 저질의 부유물의 영향을 받게된다. 그 이유는 수산화칼슘의 용출이 수중에 함유되어 있는 이산화탄소와의 소비반응에 의해 탄산칼슘을 생성하고, 이들 물질이 물속에 있는 자갈이나 암초등의 표면부에 부착하여 무생물 영역을 확대시키게 되어, 기초 생산력을 부여하는 유용한 조류(藻類)의 생육환경을 파괴하기 때문이다.

현재 콘크리트 블럭을 하천이나 해안수역에 설치할 경우, 수질오염 방지를 위한 해양 배출물 허용한도( PH 5.0 이상 9.0 이하) 및 부유물 배출한도는 200 ppm을 훨씬 초과하고 (하루 평균 150ppm), 더욱이 일본수산자원 보호협회에서 규정한 「수산용수기준」( PH 7.8∼8.4 )에 의하더라도 그 이상의 나쁜 결과를 주고 있다.

또한 일본 콘크리트공학협회 발행 「콘크리트 편람」에 기재된 해양 콘트리트 시공의 해설에는 "해양 콘크리트의 시공은 공해기본법, 해양오염방지법, 수질오염 혼탁 방지법, 폐기물의 처리 및 청소에 관한 법률, 자연환경 보전법등의 제정에 있어서, 환경보전에 관하여는 이들 법체계하에 있다"라고 명기하고 있는 것입니다.

이와 같은 콘크리트 블럭등 시멘트 제품을 수중에 설치한 경우, 환경에 미치는 영향은 이미 널리 알려져 있다.

한편, 인류가 생존하는데 필요한 수산자원의 보호육성, 환경보존 유지는 지극히 중요한 것임에도 불구하고, 우리나라의 연안과 같이 태풍에 의한 피해 및 해안 침식에 의한 피해가 비교적 많은 경우, 이들에 대한 방재를 위해 수중에 매설하는 콘크리트 구조물은 콘크리트 어초를 포함하여 년간 약 2000만㎡ 상당량이 요구되어 지고 있으며, 전국의 해안중 대부분은 콘크리트의 수중설치로 인하여 수서생물의 정상적인 생육환경을 보존할 수 없으므로 수산업은 년년 쇠퇴하게 되고, 앞으로 수산자원의 태반을 해외에서 수입에 의존하게 될 우려가 있다. 그 결과, 우리나라의 식량자급율은 타 선진국에 비하여 크게 떨어지게 된다.

이와 같은 수산자원의 보호 육성을 위하여 수산자원 보호 육성에 관한 대책은 지극히 중요하며, 본 발명자 역시 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 조장(藻場)증식용 용제를 개발하여 일본 특공소 62-20162호 공보, 특공소 63-41527호 공보 및 특공평 1-58931호 공보등에 제안한 바 있다.

또한 본 발명자는 전국 각지의 해안에 매설하는 콘크리트 구조물에 대해서 약 50만 ㎡의 해조 증식용 도장(塗裝)의 실용화를 이루고, 수역환경 보존유지와 수산자원 보호육성에 실익을 거두고 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 조장(藻場) 증식용 용제는 50% 가까운 아크릴계 에멀젼 수지를 병용하기 때문에 도장공사를 완료한 후, 제반사정에 의해 수개월 동안 수중설치가 이루어지지 아니하는 경우, 겨울철에는 0℃ 이하의 조건에서 장기간에 걸친 동결과 풍설로 바래어지고, 또 봄에서부터 가을까지는 특히, 한여름의 염천하에서 콘크리트 구조물 표면의 축열온도가 80℃이상이 되어, 에멀젼 수지는 그 물성이 극도로 떨어져, 도장기능에 있어서 지속적인 안전성 유지가 어렵게 된다. 또, 자원보호육성에 관한 환경보전에 유익한 관심과 이해를 돕기 위해 제품의 단가가 낮은 콘크리트 구조물을 대상으로 하는 것이 비용 절감면에서 바람직하다.

특히, 조장(藻場) 증식용 용제로는 세균류, 해조류 또는 미생물의 생육에 필수적인 미량원소로서 황산철, 황산망간등을 들 수 있지만, 에멀젼계 용제이기 때문에 이들의 함유량이 충분하지 못한 경우도 있다.

본 발명은 이와같은 문제점을 해결하고, 시공의 용이성과 자재의 코스트 절감을 동시에 해결하며, 콘크리트 구조물의 표면을 수서생물의 생육환경에 적합하도록 표면을 변환 개질시킨다. 또한 본 발명은 용액상의 해초 증식용 도료를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

즉, 본 발명의 해초류 증식용 도료는 황산철과 수산화나트륨을 필수성분으로 하고, 여기에 수산화아연, 수산화암모늄, 수산화칼륨, 수산화코발트, 수산화스트론튬, 수산화구리, 수산화바륨, 수산화마그네슘, 수산화망간으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하며, PH 가 6.5 이상 8.4 이하의 용액으로 구성됨을 특징으로 하는 해초류 증식용 도료에 관한 것이다.

본 발명에 쓰이는 황산철은 콘크리트 구조물 표면에 비결정질, 산화철 피막을 형성하고, 수서생물의 생육환경에 필요한 철분을 제공하므로, 해초류의 착생을 촉진시킨다. 여기서 황산철은 황산제1철, 황산제2철을 모두 사용할 수 있지만, 황산철 총량의 80중량% 이상, 보다 바람직하게는 93중량%가 7수화의 황산제1철인 경우가 호적하다. 또 황산철의 함유량은 특별히 한정하지는 않으나, 바람직하게는 35중량% ∼40중량%, 특히 바람직하게는 38중량%∼40중량%가 좋다.

황산철의 함유량이 35중량% 미만인 경우에는 비결정질 산화철의 피막층이 콘크리트 구조물 표면에 충분히 형성되기가 어려워지는 경향이 있고, 40중량%를 초과하면 도료의 PH 조정이 어려워지고, 콘크리트 구조물의 표면기질(基質) 강도에 영향을 주게 된다.

또, 수산화나트륨은 수생식물(水生植物)이 필요로 하는 미량원소를 공급함과 동시에 도료의 PH를 조정하고, 도료중 황산철의 함유량을 종래의 조장(藻場) 증식용 용제의 경우보다 증량화(增量化)시킬 수 있도록 한다.

수산화나트륨의 함량은 특별히 한정하지는 않으나, 바람직하게는 3중량%∼5중량%, 보다 바람직하기는 3.5중량%∼4중량%로 한다. 수산화나트륨의 함량이 3중량% 미만인 경우에는 도료의 PH 조정이 어렵게 되어 콘크리트 구조물의 표면기질 강도가 떨어지고, 5중량%를 초과하는 경우에는 비결정질 산화철 피막층이 콘크리트 구조물 표면에 충분히 형성되기가 어려워지는 폐단이 있다.

또한 상기 수산화아연, 수산화암모늄, 수산화칼륨, 수산화코발트, 수산화스트론튬, 수산화구리, 수산화바륨, 수산화마그네슘, 수산화망간으로 이루어지는 군으로 부터 선택된 1종 또는 2종 이상은 수생식물이 필요로 하는 미량원소로서, 그 함유량은 1중량%∼3중량%이며, 보다 바람직하기로는 1.5중량%∼2.5중량%로 하는 것이 좋다. 함유량이 1중량% 미만인 경우에는 수생식물에 미량원소의 공급이 부족하여 해초류의 증식을 저해하는 경향이 있으며, 3중량%를 초과하면 과잉공급으로 코스트면에서 불리하다.

본 발명의 도료는 황산철과 수산화나트륨을 필수성분으로 하고, PH가 6.5 ∼ 8.4 인 용액으로 구성됨을 특징으로 하나, 용액의 PH가 6.5 미만인 경우에는 도포한 콘크리트 구조물 표면부의 강도가 약화되며, PH가 8.5 이상되는 경우에는 수질폐해(水質弊害), 저질폐해(底質弊害)를 일으키게 되므로 바람직하지 못하다.

용액의 형태로는 시공상의 용이성, 코스트면, 환경개선면등에서 수용액인 것이 바람직하고, 특히 물 50∼60중량%를 함유하는 수용액의 경우가 바람직하다.

본 발명의 도료는 상기 각 성분을 용제에 용해시킨 용액으로 제조할 수 있고, 이와같이 구성된 도료는 콘크리트 구조물의 표면에 직접 도포되어 수생식물이 필요로 하는 미량원소를 함유하는 비결정질 산화철 피막층을 콘크리트 구조물 표면에 형성하므로서 소기의 목적을 달성할 수 있게 된다.

이하, 실시예에 의하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

[실시예]

황산철은 황산제1철(FeSO₄7H₂O)을 사용한다. 그 분석결과는 표1과 같다.

[표1]

황산제1철(FeSO₄7H₂O) 40중량%, 수산화나트륨(NaOH) 4중량%, 수산화칼륨(KOH) 0.3중량%, 수산화구리(CuOH) 0.2중량%, 수산화바륨[Ba(OH)₂] 0.5중량%, 물 55중량%를 혼합하여 수용액을 만들고, PH 7.9의 해초증식용 도료를 제조하였다.

10㎝ ×10㎝ ×5㎝의 콘크리트 블럭을 제조하고, 4주간 지난 다음, 그 전면에 상기 해초증식용 도료를 3회에 걸쳐 도포한 다음, 1주일간 건조시켰다. 도막의 두께가 50㎛이 되도록 하였다.

[비교예]상기 실시예와 같은 규격의 콘크리트 블럭에 상기 도료를 도포하지 않은 것을 비교예로 하였다.

(표면분석)

실시예 와 비교예의 블럭 표면 일부를 절취하여 「형광 X선 분석장치 시스템 # 3270」(일제 "이학전기공업" 제품)로 정량분석모드(Target Rh 50Kv∼50 mA)로 정량분석을 하여 그 결과를 표2 에 나타내었다.

[표2]

또 실시예의 블럭표면을 직접 또는 간접으로 「X선 회절장치」(일본 "이학전기공업"제품, Target Cu 50 Kv∼200 mA)에 의해 X선 회절을 시켰다. 그 결과 실시예의 블럭 표면에는 50㎛∼250㎛두께의 도료가 함침되어 비결정질 산화철층이 형성되어 있음을 확인할 수 있었다.

(알칼리성분 용출 억제의 효과)

또 이들을 각각 해수와 수돗물에 넣고, 20㎝×14㎝×7㎝의 스텐레스제 용기( 1,960 CC, 수온 23 ℃)에서 실시예와 비교예의 블럭을 24시간 동안 침지한 후, 해수와 수돗물의 PH 를 측정하였다. 이 측정을 7회 한 결과의 평균 PH 를 표3 에 나타내었다.

[표3]

표 3 에 의해서 실시예의 블럭은 비교예의 블럭에 비해 알칼리성분 용출 억제 효과가 우수하다는 것을 알 수 있다.

(콘크리트 표면강도의 대비시험)

실시예와 비교예의 블럭표면의 내마모성을 분동식 마모시험기로서 측정하였더니, 양자의 차이는 인정할 수가 없었다.

(수산자원 보호육성의 효과)

간만의 차가 적은 일본 연안의 해안 및 한국의 동해 연안 (수심 5m, 저질은 소사)에 있어서, 해안 침식방지를 위하여 설치한 파소(波消)콘크리트에 상기 도료를 코팅한 20 ㎏의 콘크리트 블럭 1개를 고정시킨체, 약 6 개월 지난 후, 생물의 부착상태를 조사한 결과, 상기 도료를 도포한 콘크리트 블럭 및 그 주위는 타의 장소에 비하여 단기간에 해초가 왕성하게 착생하고, 아주 양호하게 증식되고 있음을 발견할 수 있었다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 시공의 용이성과 자재 코스트의 저감효과를 한꺼번에 해결할 수 있고, 수산화나트륨을 함유함으로써 황산철의 함유량을 증량화시켜 콘크리트 구조물의 표면에 형성된 비결정질 산화철 피막층을 공고히 고착시킴으로써, 수생동식물의 생육환경에 필요한 철분을 충분히 공급하여 해초류의 증식을 왕성하게 하고, 착생량을 증대시킬뿐 만 아니라, 콘크리트 구조물 표면의 기질강도를 저하시키기 않고 안정된 수질환경의 보존유지에 큰 역할을 하게 되는 효과를 가진다.

Claims (6)

1. 황산철 35∼45 중량%, 수산화나트륨 3∼5 중량% 를 필수성분으로 하고, 여기에 수산화아연, 수산화암모늄, 수산화칼륨, 수산화코발트, 수산화스트론튬, 수산화구리, 수산화바륨, 수산화마그네슘, 수산화망간으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 1∼3 중량% 함유하는 용액으로, 그 용액의 PH가 6.5 이상 8.4 이하인 것을 특징으로 하는 해초류 증식용 도료.
2. 청구항 1 에 있어서,

   상기 용액상의 도료가 50∼60 중량%의 물을 함유하는 수용액으로 구성됨을 특징으로 하는 해초류 증식용 도료.
3. 청구항 1 에 있어서,

   상기 황산철은 7수화물인 황산제1철(FeSO₄7H₂O) 과 황산제2철을 모두 사용할수 있음을 특징으로 하는 해초류 증식용 도료.
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