KR100811808B1 - 전기충격을 통한 해양생물의 부착 생장을 방지할 수 있도록된 오탁방지막 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해양공사가 이루어지는 수계의 작업 영역을 차단시켜 오탁물질의 확산을 방지할 수 있도록 한 오탁방지막에 관한 것으로, 막체 표면에 부착되어 서식하게 되는 해양생물을 전기 충격과 전기분해에 의하여 막체 표면에서 발생되는 차아염소산에 의한 화학적 충격을 통한 이동을 유도하여 이의 서식을 방지함으로써 막체의 손상을 예방할 수 있도록 한 것이고, 또한 이러한 차아염소산의 발생은 바닷물에 함유되어 막체의 눈막힘의 원인이 될 수 있는 오염물질을 산화 작용으로 해양 오염물질의 간접적 처리가 가능하도록 한 것이다.

통상의 오탁방지막에 사용되는 막체는 투수성이 거의 없어 막체의 표면에 해양생물이 부착되어 서식하게 됨으로서 막체를 손상시키는 문제점이 있고, 이러한 문제점의 해결을 위하여 막체의 표면에 접촉매체를 형성시켜 막체 표면에 충격을 주는 방안이 있으나 이때 사용되는 접촉매체의 구조 상 오히려 해양생물의 서식처가 될 수 있어 별 다른 효과를 얻을 수 없었던 것이었다.

따라서 본 발명은 미소한 전류에도 민감하게 반응하는 생물체의 속성에 착안하여 해양생물이 전기자극을 피하도록 함으로써 해양부착생물의 생장을 방지할 수 있도록 한 것이다.

이를 위하여, 본 발명의 오탁방지막은 막체의 양면에 외부로부터의 전원 공급 시 막체의 표면으로 (+)전극과 (-)전극이 흐르는 한쌍의 전극형성라인을 형성시킬 수 있도록 하여 전원 공급 시 전극형성라인을 따라 흐르는 전류에 의한 전기 충 격이 가능하도록 한 것이고, 이러한 전극형성라인에 의하여 막체 표면에서 바닷물의 전기분해가 이루어져 산화력이 강한 차아염소산이 발생되도록 한 것이다.

오탁방지막, 전기 충격, 전기분해, 차아염소산

Description

전기충격을 통한 해양생물의 부착 생장을 방지할 수 있도록 된 오탁방지막{silt protector with electrolysis system for inhibition of marine organism growth}

도 1, 1는 가로 구성의 전극형성라인의 실시예를 나타낸 막체 구성도.

도 2는 세로 구성의 전극형성라인의 실시예를 나타낸 막체 구성도.

도 3은 나선형 전극형성라인의 실시예를 나타낸 막체 구성도.

도 3a는 나선형 전극형성라인의 또 다른 실시예를 나타낸 막체 구성도.

도 4는 또 다른 형태의 전극형성라인 실시예를 나타낸 막체 구성도,

도 5는 봉체를 이용한 전극형성라인의 실시예를 나타낸 막체 구성도.

도 6은 다수쌍의 전극형성라인이 형성된 실시예를 나타낸 막체 구성도.

도 7, 도 7a는 2중의 전극형성라인의 실시예를 나타낸 막체 구성도.

도 8은 본 발명 오탁 방지막의 참고 사용 상태 단면도.

도 9는 본 발명 오탁 방지막의 또 다른 참고 사용 상태 단면도.

도 10은 전도성 페인트를 이용한 전극형성라인의 실시예를 나타낸 막체 구성도.

도 10a는 도 10의 단면도.

도 11은 종래에 접촉매체가 형성된 오탁방지막의 참고 사용 상태 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 전도체 2: 전선

본 발명은 해상에서 건설공사 등의 해양공사가 이루어지거나 해저면에서의 준설공사가 이루어질 경우, 공사가 진행되는 수계의 영역을 차단시켜 공사 중 발생되는 오탁물질이 공사가 진행되지 않은 다른 수계로 확산되지 못하도록 하기 위하여 설치되는 오탁방지막에 관한 것으로, 특히 막체 표면에 부착되어 서식하게 되는 해양생물을 전기 충격과 바닷물의 전기분해에 의하여 막체 표면에서 발생되는 차아염소산에 의한 화학적 충격을 통한 이동을 유도하여 이의 서식을 방지함으로써 막체의 손상을 예방할 수 있도록 한 것이다.

또한 이러한 차아염소산의 발생은 강한 산화력에 의하여 바닷물에 함유되어 막체의 눈막힘의 원인이 될 수 있는 오염물질을 산화시켜 제거토록 함으로서 해양 오염물질의 간접적 처리가 가능하도록 한 것이다.

현재, 이러한 통상의 오탁방지막은 도 11에 도시된 바와 같이 공사가 진행되는 수계의 영역을 막체(100)로 차단시켜 공사가 진행되는 수계 영역을 구획토록 하는 것으로, 이때 수계의 표층으로는 막체(100)의 상단부를 고정시키기 위한 부체(200)가 연결되어 떠 있게 되고, 수계의 바닥면에는 막체(100)의 하단부를 고정시키기 위한 앵커블럭(300)이 정박되게 설치됨으로써 수계의 영역이 직립되게 설치 되는 막체(100)에 의하여 차단토록 하는 것이다.

그러나 현재 통상적으로 사용되고 있는 오탁방지막의 막체의 재질은 주로 폴리프로필렌(polypropylene;PP)수지이나 폴리에틸렌(polyethylene;PE) 수지 등의 합성수지로서, 막체의 대부분이 투수계수가 10^-4 cm/sec 정도의 불투수성이기 때문에 오탁방지막의 표면에 부착성 해양생물이 서식하게 됨으로서 막체가 손상되거나 막체에 가해지는 하중의 증가로 가라앉는 등의 치명적인 문제점을 안고 있다.

즉, 막체에 해양생물이 서식하면 막체의 하중을 증가시킬 뿐만 아니라 조류(algae)에 의한 마찰저항의 증가로 막체에 전달되는 힘도 그만큼 증가되어 막체의 강도가 약해지기 때문에 막체가 찢어지거나 가중된 하중에 의하여 해저면 바닥면으로 가라앉게 된다는 것이다.

따라서 이러한 문제점의 해결을 위한 방안으로서, 해양생물 부착에 따라 막체에 가중되는 하중 증가에 대응하기 위하여 더 두꺼운 막체와 더 큰 부체를 사용하게 되는 것이나, 두꺼운 막체일수록 투수계수가 더욱 낮아져 더 큰 부체를 사용하게 되고 이러한 부체의 가중된 부력에 부응하기 위한 닻이나 블록 등 앵커의 하중도 더욱 큰 것을 사용하여야 하기 때문에 이에 따른 설치 비용이 많이 소요되는 또 다른 문제점이 발생되는 것이다.

따라서 해양생물 부착을 방지하기 위하여 제안된 기술로서 막체(100)의 표면에 접촉매체(40)를 설치하여 파랑이나 물살 등에 의하여 접촉매체가 흔들려 막체 표면에 물리적 충격을 가해 줌으로서 막체 표면에 부착되는 해양생물의 서식을 방 지토록 한 것이 있으나, 이때 사용되는 접촉매체(400)와 이의 구성품들은 서로 조합하여 사용되는 구성상의 특징을 띠고 있어 표면이 단순하지 않고 많은 굴곡과 작은 홈이 형성되어 구조적으로 오히려 해양생물이 서식하기에 알맞은 여건을 조성하고 있기 때문에 접촉매체와 이의 구성품 또한 해양생물의 서식처가 될 수 있다는 문제점을 안고 있다.

특히, 바닷가 암석이나, 선박의 표면을 살펴보면 강력한 파도나 수류에 의한 충격에도 불구하고 해양생물이 다량으로 서식하고 있어 물리적인 충격으로는 해양생물 서식을 효과적으로 방지하기 어렵다는 것을 추론할 수 있다.

이외에도 막체의 투수성을 증가시킴으로써 조류(tidal current)에 의한 저항을 줄이는 방안도 시도하고 있으나, 해양생물의 포자가 막체에 걸러짐으로서 오히려 해양생물의 서식을 촉진시키는 결과를 초래할 수도 있는 문제점을 안게 되는 것이다.

따라서 본 발명은 막체에 전기 충격을 가하면 막체 표면에 부착되는 해양생물이 미세한 전류에도 민감하게 반응하는 생물체의 속성에 착안하여 해양생물이 전기자극을 피하도록 이동을 유도할 수 있고, 막체 표면에 가해진 전기에 의하여 전류가 흐르는 기류를 형성시켜 바닷물을 전기분해하면 바닷물에 함유된 염화나트륨(NaCl)이 차아염소산(HClO)으로 변환되는 화학적 작용에 의하여 막체 표면에 부착되는 해양생물들에게 화학적 충격을 줌으로서 이들의 접근을 방지하여 서식을 방지토록 함으로서 상기한 종래의 문제점을 해결토록 한 것이다.

이를 위하여 본 발명의 막체의 부분 또는 전체에 전도체를 사용하여 외부로부터의 전원 공급 시 막체의 표면으로 (+)전극과 (-)전극이 흐르는 한쌍의 전극형성라인이 형성되도록 한 것이다.

이하에서는 본 발명의 구성을 첨부 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 8과 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 오탁방지막은 수계의 영역을 차단토록 수중에 직립되게 설치되는 막체(100)와, 상기 막체의 상단부에 고정되어 수표면 또는 수중에 떠 있게 되는 부체(200)와, 상기 막체의 하단부에 고정되어 수계의 바닥면에는 정박되는 앵커(300)로 구성되는 것으로서, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 상기 막체(100)의 표면에 전도체(1)에 의하여 외부로부터의 전원 공급 시 (+)전극형성라인과 (-)전극형성라인으로 이루어지는 한쌍의 전극형성라인을 형성토록 한 것이다.

이때 상기 전극형성라인은 도 1에 도시된 바와 같이 막체(10) 표면의 양면 또는 일면에 (+)전극형성라인과 (-)전극형성라인을 세로방향으로 서로 균일한 이격폭을 유지하면서 가로방향으로 다수열을 갖는 전극형성라인이 형성되도록 하거나 도 2에 도시된 바와 같이 (+)전극형성라인과 (-)전극형성라인이 가로방향으로 서로 균일한 이격을 유지하면서 세로방향으로 다수열을 갖는 전극형성라인이 형성되도록 하여도 가능하고, 도 3, 3a에 도시된 바와 같이 (+)전극형성라인(1)과 (-)전극형성라인(2)이 나선형태의 전극형성라인이 형성되도록 하여도 가능한 것으로 이외의 다 양한 형태의 전극형성라인이 형성시킬 수 있는 것이다.

이때 (+)전극형성라인(1)과 (-)전극형성라인(2)의 이격폭은 1mm ~ 수십cm 정도의 범위 이내로 형성시켜야 바닷물의 전기분해가 가능하게 되는 것으로, 이때 (+)전극형성라인과 (-)전극형성라인의 이격폭이 작을수록 전극형성라인의 형성 간격이 촘촘해져 보다 우수한 효과를 얻을 수 있는 것이나 이에 따른 제조 및 운전 비용이 크게 소요되고, (+)전극형성라인과 (-)전극형성라인의 이격폭이 클수록 전극형성라인의 형성 간격이 커져서 제조 및 운전 비용이 적게 소요되는 반면 효과가 다소 저하되는 점이 있게 됨으로서 비용 및 효과를 고려하여 전극형성라인의 이격폭을 결정하면 되는 것이다.

이때 상기 전극형성라인은 도 1a에 도시된 바와 같이 바닷물의 전기분해 시 산화력이 강한 차아염소산(HClO)이 발생되는 (+)전극형성라인의 형성 범위를 (-)전극형성라인의 형성 범위보다 상대적으로 크게 형성시키는 것이 바닷물에 포함되어 있는 오염물질의 산화 효과를 높일 수 있는 것이다.

한편, 상기 전극형성라인의 형성을 위한 전도체로는, 압연사나 탄소섬유를 사용할 수 있는 것으로, 압연사는 통상 0.1 ~ 2mm 정도의 얇은 두께로 제공되기 때문에 막체(100)의 표면에 압연사를 직접 봉제하는 방식으로 전극형성라인을 형성시킬 수 있는 것이고, 이때 사용되는 압연사의 재질로는 스테인레스스티일, 니켈 등 인장강도가 높고 바닷물에 대한 내식성이 우수하여 부식에 대한 문제가 없는 금속소재의 것으로 제작된 것을 사용하는 것이 막체의 수명과 효과면에서 우수한 것이다.

이때 상기 압연사를 이용한 전극형성라인의 형성 시 적용되는 봉제의 방식으로는 바느질의 기법 중의 하나인 러닝스티치를 적용함으로서 막체(100)의 양면이 점선으로 표현되는 전극형성라인으로 형성토록 하는 것이 제작의 용이성과 제작비용의 절감 차원에서 우수한 것이고, 도 4에 도시된 바와 같이 바느질의 기법 중의 하나인 박음질을 적용하게 되면 막체(100)의 양면이 직선으로 표현되는 전극형성라인이 형성되게 됨으로서 제작비용은 다소 증가되나 보다 우수한 효과를 얻을 수 있는 것이다.

또한, 탄소섬유 역시 0.05mm~2mm 정도의 가는 섬유사 또는 직물형태의 섬유를 사용할 수 있으며 강도 및 바닷물에 대한 내식성이 강하여 전극으로 사용하기에 적합하다.

이때 경우, 전극 형성 방식은 압연사와 동일하므로 구체적인 설명과 도면은 생략한다.

또한 상기 전극형성라인의 형성을 위하여 사용될 수 있는 또 다른 형태의 전도체로는, 금속봉체를 사용할 수 있는 것으로, 금속봉체의 경우는 압연사와 같이 1mm 이하의 얇은 두께로의 생산이 어려워 봉제의 방식을 통한 전극형성라인의 형성이 불가능하기 때문에 도 5에 도시된 바와 같이 막체(100)의 표면에 금속봉체를 전도체로서 다양한 고정수단을 사용하여 직접 고정시키는 방식으로 형성시킬 수 있는 것으로, 이때 금속봉체는 일정 간격마다 실(3)을 사용하여 실뜨기를 하여 고정시키는 방식으로 형성시킬 수 있는 것이다.

이외에, 금속봉체의 또 다른 고정방식으로는 막체의 표면에 금속봉체를 접착 제를 사용하여 부착시키거나 금속봉체의 일정 간격마다 구멍을 형성하여 실로 단추처럼 금속봉체를 매달아 고정시키는 방식을 포함하여 다양한 방식이 적용될 수 있는 것이다.

또한 상기 전극형성라인으로의 전극 형성을 위한 전원공급 방식은, (+)전극형성라인과 (-)전극형성라인의 각각에 전선(2)을 연결하고, 전선(2)으로의 전원 공급은 선박의 전원을 이용하거나, 수중에 교류전원이 공급되는 전원공급수단을 구비하여 직류전환장치를 통한 전원의 공급이 가능하도록 하거나, 태양에너지를 축전한 축전지를 통한 전원의 공급이 가능하도록 하는 등 다양한 공지의 방식을 이용하여 전원을 막체에 형성된 전극형성라인에 공급시킬 수 있는 것이다.

이때 (+)전극형성라인과 (-)전극형성라인에의 전극 발생은 타이머를 이용하여 일정 시간 간격으로의 전극 교환이 가능하도록 전원 공급 환경을 설정함으로서 역전리에 의한 극성의 전환으로 각각의 전극발생라인 표면에 침적되는 물질의 탈리가 가능하도록 하는 것이다.

이러한 이유는, 바닷물에는 다량의 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg) 등의 양이온성 물질이 포함되어 바닷물의 전기분해 시 이러한 물질들이 (-)전극형성라인에 침적되어 바닷물의 전기분해 효율을 저하시키는 원인 물질이 되기 때문이다.

이때 역전리 의한 침적물질의 탈리 공정이 진행되는 동안에도 바닷물의 전기 분해 반응이 진행되도록 하기 위하여, 상기 전극형성라인은 도 6에 도시된 바와 같이 (+)전극형성라인(1)과 (-)전극형성라인을 한쌍으로 하여 다수의 전극형성라인으로 형성시키면 되는 것이고, 이러한 다수의 전극형성라인은 결국 어느 하나의 전극 형성라인이 고장날 경우에도 다른 전극형성라인을 통한 전기분해가 가능하도록 하는 것이다.

또한 상기 전극형성라인은 도 7과 도7a에 도시된 바와 같이 (+)전극형성라인과 (-)전극형성라인을 각각 2중으로 구성하여 2중 라인의 일정구간마다 연결라인(4)을 형성시켜 2개의 라인이 연결되도록 함으로서 전극형성라인의 일부 구간이 끊어져도 안정적으로 전기분해가 일어나도록 할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명의 오탁방지막은 표층에서부터 수계의 일정 깊이만큼 막체를 직립되게 설치하여 수계의 상층부를 차단토록 함으로서 오탁물질의 발생원이 수중이나 수표면에서 발생될 경우에 적합한 수하식과, 수계의 바닥면에서부터 수계의 일정 깊이만큼 막체를 직립되게 설치하여 수계의 하층부를 차단토록 함으로서 오탁물질의 발생원이 수계의 바닥면에서 발생되는 준설 공사 등에 적합하게 사용되는 자립식 등 모두에 적용되는 것임은 물론이다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 오탁방지막은 막체(100)의 표면에 전극형성라인이 형성되어 전극형성라인으로 전선을 통한 전원이 공급되면 전기적 충격에 의하여 막체 표면으로 해양생물 접근을 방지할 수 있음은 물론 막체 표면에 해양생물이 부착되어 있을 경우라도 해양생물의 이동을 유도함으로서 이의 서식을 방지할 수 있는 것이다.

이때 전기적 충격은 미소한 전류의 공급만으로도 해양생물이 민감하게 반응하게 됨으로써 해양생물의 부착 생장 방지의 우수한 효과를 얻을 수 있는 것이다.

또한 막체(100)의 표면에서 (+)전극형성라인과 (-)전극형성라인에 의하여 바 닷물의 주성분인 염화나트륨(NaCl)이 전기분해되어 (+)전극형성라인에서는 음이온인 염소이온(Cl^-)이 끌려와 전자를 내놓고 염소기체(Cl₂)로 발생된 후 물에 녹아 차아염소산(HClO)로 전환되어 발생되고, (-)전극형성라인에는 양이온인 나트륨이온(Na+)과 수소이온(H+)이 끌려오는데 나트륨이온보다 훨씬 전자를 쉽게 받는 수소이온이 전자를 얻어 수소기체로 발생된다.

따라서 막체 표면에서의 바닷물 전기분해 결과 (+)전극형성라인쪽으로 강한 산화력이 있는 차아염소산(HClO)이 발생되기 때문에 막체(100) 표면에 부착된 해양생물에게 화학적 충격을 가하게 되고, 막체(100) 표면에 부착된 해양의 오염물질을 산화시켜 제거할 수 있게 되는 것이다.

이때 차아염소산은 강한 살균력이 있어 역전리를 통한 간헐적인 전극 형성으로 해양생물의 서식지만을 이동시킬 수 있도록 함으로써 해양생물을 보호할 수 있는 것이다.

따라서 본 발명의 오탁방지막은 막체에 부착되는 해양생물의 서식을 방지하게 됨으로서 막체의 손상을 방지할 수 있음은 물론 해양생물 부착에 따라 막체에 가중되는 하중 증가가 없기 때문에 종래보다 경량의 부체와 경량의 앵커를 사용함으로써 이에 따른 설치 비용을 크게 절감시킬 수 있는 특장점이 있는 것이다.

Claims (10)

1. 삭제
2. 삭제
3. 수계의 영역을 차단토록 수중에 직립되게 설치되는 막체와, 상기 막체의 상단부에 형성되는 부체와, 상기 막체가 바닥면에 정박되도록 고정시키는 앵커로 구성되는 것에 있어서, 상기 막체(100)의 표면으로 전도체로 이루어져 외부로부터의 전원 공급시 (+)전극형성라인과 (-)전극형성라인으로 이루어지는 한쌍의 전극형성라인이 형성되고, 상기 전극형성라인은 (+)전극형성라인의 형성범위를 (-)전극형성라인의 형성 범위보다 상대적으로 크게 형성시킨 것이 특징인 전기 충격을 통한 해양생물의 부착 생장을 방지할수 있도록 된 오탁방지막.
4. 제3항에 있어서, 상기 전극형성라인의 형성체인 전도체는 압연사 또는 탄소섬유를 사용하여 막체의 표면에 직접 봉제하는 방식으로 형성시킨 것이 특징인 전기충격을 통한 해양생물의 부착 생장을 방지할 수 있도록 된 오탁방지막.
5. 제 4항에 있어서, 상기 전극형성라인은 홈질의 봉제 방식을 적용하여 막체의 양면이 점선으로 표현되도록 형성된 것이 특징인 전기충격을 통한 해양생물의 부착 생장을 방지할 수 있도록 된 오탁방지막.
6. 제 4항에 있어서, 상기 전극형성라인은 박음질의 봉제 방식을 적용하여 막체의 양면이 직선으로 표현되도록 형성된 것이 특징인 전기충격을 통한 해양생물의 부착 생장을 방지할 수 있도록 된 오탁방지막.
7. 제 3항에 있어서, 상기 전극형성라인은 전도체로서 금속봉체를 사용하여 막체의 표면에 고정시켜 형성토록 한 것이 특징인 전기충격을 통한 해양생물의 부착 생장을 방지할 수 있도록 된 오탁방지막.
8. 제3항에 있어서, 상기 전극형성라인은 (+)전극형성라인과 (-)전극형성라인을 한쌍으로 하여 다수쌍이 형성되도록 한 전기충격을 통한 해양생물의 부착 생장을 방지할 수 있도록 된 오탁방지막.
9. 제3항에 있어서, 상기 전극형성라인은 (+)전극형성라인과 (-)전극형성라인을 각각 2중 라인으로 구성하여 2중 라인의 일정구간마다 서로 연결되게 형성시킨 전기충격을 통한 해양생물의 부착 생장을 방지할 수 있도록 된 오탁방지막.
10. 제3항에 있어서, 상기 전극라인은 전도체로서 전도성 페인트를 사용하여 막체의 표면에 전도층이 형성토록 하는 방식으로 형성시킨 것이 특징인 전기충격을 통한 해양생물의 부착 생장을 방지할 수 있도록 된 오탁방지막.

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