KR100942258B1 - 어장조성용 생분해성 로프망 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해조류의 유주자가 이식된 상태로 해저면에 고정 설치되어 해조류에 의한 어장을 조성시키도록 하는 어장조성용 수단에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생분해성 지방족 폴리부틸렌 석시네이트 수지 100%를 섬유필라멘트로 방사한 후, 이 섬유필라멘트의 다발을 꼬아 합사시킴으로서 생분해성 로프를 형성시킨 다음, 이 로프를 그물망 형상으로 엮어서 로프망을 제조토록 하며, 상기 로프망을 해조류의 유주자가 배양된 해상이나 또는 육상의 수조에 일정 기간 동안 침지시켜 해조류의 유주자가 로프망에 이식되도록 한 상태에서, 상기 로프망을 콘크리트 블록이나 로프앵커 등과 같은 고정수단을 사용하여 해저면에 견고히 고정시키도록 함에 따라, 소정의 기간이 경과한 후에 상기 로프망은 미생물에 의하여 완전하게 분해되도록 하는 한편, 로프망에 이식된 해조류만이 발아 및 생장하여 해저 또는 암반에 천이되도록 함으로서, 연안해역의 환경오염 및 로프망의 철거에 따른 불필요한 시간과 비용의 낭비를 방지토록 하면서도, 연안해역이 해조류에 의한 우수한 어장으로 조성될 수 있도록 한 어장조성용 생분해성 로프망 및 그 제조방법에 관한 것이다.

생분해성 수지, 폴리부틸렌 석시네이트, 로프망, 용융방사, 해조류, 유주자

Description

어장조성용 생분해성 로프망 및 그 제조방법{Bio-decomposable rope net for making a fishing ground, and the manufacturing method thereof}

본 발명은 생분해성 지방족 폴리부틸렌 석시네이트 수지 100%를 섬유필라멘트로 방사한 후, 이 섬유필라멘트의 다발을 꼬아 합사시킴으로서 생분해성 로프를 형성시킨 다음, 이 로프를 그물망 형상으로 엮어서 로프망을 제조토록 하며, 상기 로프망을 해조류의 유주자가 배양된 해상이나 또는 육상의 수조에 일정 기간 동안 침지시켜 해조류의 유주자가 로프망에 이식되도록 한 상태에서, 상기 로프망을 콘크리트 블록이나 로프앵커 등과 같은 고정수단을 사용하여 해저면에 견고히 고정시키도록 함에 따라, 소정의 기간이 경과한 후에 상기 로프망은 미생물에 의하여 완전하게 분해되도록 하는 한편, 로프망에 이식된 해조류만이 발아 및 생장하여 해저 또는 암반에 천이되도록 한 어장조성용 생분해성 로프망 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근에 들어 우리나라의 연안해역은 각종 영양염류의 과잉유입과 이상고온현상 등과 같은 여러 가지의 복합적인 환경요인에 의하여 해저면이나 해저암반에 서식하던 각종 해조류가 점차 소멸하고 있으며, 그 자리를 대신하여 백화현상의 주범 이 되는 무절석회조류가 급속하게 번식함에 따라, 연안해역이 점차 황폐화 되고 있는 실정이다.

상기와 같은 연안해역의 백화현상은 1996년부터 발생되기 시작하여, 2004년도에는 제주연안의 약 34%(4,540ha), 동해연안의 약 14%(2,413ha) 정도에 해당하는 영역에 백화현상이 발생하였으며, 이러한 연안해역의 백화현상은 앞으로 계속 증가될 전망이다.

상기와 같은 백화현상으로 인하여 각종 해조류가 사라지게 되면, 이들을 먹이 및 은신처로 하는 전복이나 소라 또는 성게 등의 무척추동물이 동반하여 사라지게 됨은 물론이고, 해조류에 의한 어류의 산란장 및 서식장이 파괴되어 연안해역에서 어획 가능한 유용한 수산자원이 감소하게 된다.

따라서, 최근에 들어서는 백화현상에 의하여 황폐화 되어 가는 연안해역을 친환경적으로 복원함으로서 유용한 수산생물을 보호 및 증식할 수 있도록, 해조류의 유주자(遊走子: 편모를 가지고 물 속을 헤엄치는 홀씨)가 부착된 어장조성수단을 해저면에 설치함으로서, 해조류의 유주자가 발아 및 성장하는 과정에서 그 뿌리가 암반 또는 해저면에 용이하게 천이되도록 하는 기술이 개발되어 적용되고 있다.

상기와 같은 목적으로 적용되었던 종래의 어장조성수단으로는, 폴리아미드계(PA), 폴리에틸렌계(PE) 및 폴리프로필렌계(PP) 등과 같은 방향족 고분자 수지를 이용하여, 이를 멀티필라멘트(섬유필라멘트의 다발)로 방사한 후, 이를 로프 형태로 꼬아 합사시킨 다음, 해조류의 유주자가 배양된 해상 또는 육상의 수조에 침지시켜 로프상에 유주자가 이식되도록 한 것을 대표적인 예로 들 수 있다.

상기와 같이 제조된 어장조성수단으로서의 로프를 인공어초의 표면에 부착시켜 연안해역으로 투하시키거나, 또는 로프의 양끝단을 해저면에 고정시키는 한편 그 이외의 부분은 부표를 이용하여 중층에 부설(浮設)되도록 함으로서, 해조류의 유주자가 이식된 로프를 사용하여 연안해역에 해조장을 조성토록 하였다.

그러나, 상기와 같은 종래의 어장조성용 로프는 폴리아미드계(PA), 폴리에틸렌계(PE) 및 폴리프로필렌계(PP) 수지와 같은 난분해성 소재로 제조됨에 따라, 소정의 기간(약 2년 정도)이 경과하여 해조류가 어느 정도 생장한 이후에는 환경오염의 방지를 위하여 해당 로프를 인공어초나 해저면으로부터 철거하여야 함으로서, 로프의 철거작업에 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 어장조성용 로프에서 생장한 해조류가 로프와 견고하게 고착된 경우에는 로프의 철거 과정에서 해조류의 뿌리가 로프와 함께 쉽게 떨어져 나가게 되는 문제점이 있었으며, 이로 인하여 로프의 철거작업이 해조류의 지속적인 생장에 악영향을 미치는 문제점이 발생하게 되었다.

상기와 같은 문제점을 방지하기 위해서는 미생물에 의하여 완전하게 분해되는 생분해성 수지를 사용하여 로프를 형성시키는 것이 바람직하지만, 기존에 적용되었던 생분해성 수지는 이를 용융시켜 섬유 형상으로 방사하는 작업이 매우 까다롭게 됨은 물론이고, 이러한 생분해성 수지의 섬유가 로프의 제조에 필요한 충분한 길이와 인장강도를 가지지 못하는 것이 대부분이었다.

또한, 기존의 생분해성 수지를 섬유 형상으로 가공할 수 있도록 하는 한편 요구하는 인장강도를 부여할 수 있도록, 폴리아미드계(PA), 폴리에틸렌계(PE) 및 폴리프로필렌계(PP) 수지 등을 일정 비율로 혼합하여 사용할 수도 있으나, 결과적으로는 난분해성 섬유가 분해되지 아니한 상태로 해수중에 포함됨에 따라 환경오염을 유발시키게 된다.

특히, 단순한 형태의 로프를 사용하여 해저면상에 해조장을 조성하는 작업을 수행하여야 함으로서, 별도의 인공어초를 추가적으로 사용하거나 각각의 로프를 일일이 해저면에 고정시키는 까다로운 작업을 거쳐야 하며, 이로 인하여 해조장의 조성에 따른 시간과 비용 또한 과도하게 소요됨은 물론이고, 해조류의 생장에 필요한 적절하고 효율적인 공간 배치가 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

다시 말해서, 해조장을 조성코자 하는 해저면의 전체 면적에 걸쳐 해조류가 일정한 간격을 두고 규칙적으로 분포되도록 하는 것이 해조류의 발아 및 생장과 이로 인한 어장의 조성측면에 있어 가장 적합한 환경을 제공할 수 있지만, 유주자가 이식된 로프를 해저면상에 정확한 간격을 유지하도록 배열 및 설치하는 작업이 매우 까다롭게 됨은 물론, 조류에 따른 로프의 유동에 의하여 최초 설계되어진 간격이 정확하게 유지되지 못하는 단점이 발생하게 된다는 것이다.

따라서, 각각의 로프를 기초로 하여 발아 및 생장하는 해조류의 분포상태가 한 곳으로 밀집되어 그 이외의 영역에는 해조류가 거의 존재하지 않는 상황이 발생하게 됨은 물론이고, 한 곳으로 밀집된 해조류가 성장하는 과정에서 서로간에 생장간섭(필요한 산소나 공간 등이 부족하게 되는 현상)을 일으켜 해조류가 원활하게 생장하는 데 많은 지장을 초래하게 되며, 이로 인하여 해조장에 의한 어장조성 측면에 바람직하지 못한 문제점을 야기시키게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 의한 어장조성용 생분해성 로프망 및 그 제조방법은, 섬유필라멘트로의 방사가공이 용이하며 로프의 제조에 필요한 충분한 인장강도를 부여할 수 있는 생분해성 수지로서, 지방족 폴리부틸렌 석시네이트 수지 100%를 섬유필라멘트로 방사한 후, 이 섬유필라멘트의 다발을 꼬아 합사시킴으로서 생분해성 로프를 형성시킨 다음, 이 로프를 그물망 형상으로 엮어서 로프망을 제조토록 함에 따라, 해저면에 해조장을 조성할 수 있는 최적의 어장조성용 수단을 제공하는 것을 제 1의 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 상기 로프망을 해조류의 유주자가 배양된 해상이나 또는 육상의 수조에 일정 기간 동안 침지시켜 해조류의 유주자가 로프망에 이식되도록 한 상태에서, 상기 로프망을 콘크리트 블록이나 로프앵커 등과 같은 간단한 고정수단에 의하여 해저면상에 신속하고 용이하게 고정 및 시설할 수 있도록 함에 따라, 해조장의 조성에 따른 시간과 비용을 최대한으로 단축 및 절감시킬 수 있도록 함은 물론, 그물망 형태의 로프망에 의하여 해조류의 생장에 필요한 적절하고 효율적인 공간배치를 이루어내어 우수한 해조장의 조성이 가능토록 하는 것을 제 2의 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 해저면에 설치된 상기 로프망이 소정의 기간이 경과한 후에 미생물에 의하여 물과 이산화탄소로 완전하게 분해되도록 하는 한편, 로프망에 이 식된 해조류만이 발아 및 생장하여 해저 또는 암반에 천이되도록 함으로서, 난분해성 섬유에 의한 연안해역의 환경오염 및 로프망의 철거에 따른 불필요한 시간과 비용의 낭비를 방지토록 함은 물론이고, 해조류의 안전한 생장을 도모하여 연안해역이 해조류에 의한 우수한 어장으로 조성될 수 있도록 하는 것을 제 3의 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 어장조성용 생분해성 로프망은 수평균 분자량이 30,000 ~ 70,000이 되고, 중량평균 분자량이 100,000 ~ 300,000이 되며, 융점이 115℃가 되는 지방족 폴리부틸렌 석시네이트(PBS, Polybutylene succinate) 수지 100%로 이루어지는 섬유필라멘트 다발을 꼬아서 로프 형태로 형성시킨 것을 그물망 형상으로 엮은 로프망으로 되고, 상기 로프망을 이루는 섬유필라멘트의 직경은 0.01mm ~ 0.1mm가 되며, 상기 섬유필라멘트의 다발로 형성되는 로프의 직경은 4mm ~ 10mm가 되는 것을 특징으로 하며, 상기 로프망은 망목(網目: 그물눈)의 길이가 20cm ~ 60cm가 되는 그물망으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 로프망 제조방법은, 지방족 폴리부틸렌 석시네이트 수지의 펠렛(Pellet)을 진공건조를 통하여 수분을 0.0005% 미만으로 건조시키는 펠렛건조단계; 히터를 구비하는 압출기의 내부로 펠렛을 투입하여 70℃ ~ 80℃로 펠렛을 가열시키는 동시에, 상기 펠렛이 질소기류하에서 압출기의 압출스크류와 배럴(Barrel) 사이에서 용융되어 방사기로 압출되도록 하는 용융 및 압출단계; 방사 기로 공급되는 용융수지를 기어펌프와 방사구금에 의하여 2800m/min ~ 4500m/min의 속도로 방사함으로서 용융수지를 섬유필라멘트로 형성시키는 필라멘트 방사단계; 방사기의 방사구금으로부터 방사되어져 나오는 섬유필라멘트를 공냉시키는 필라멘트 냉각단계; 섬유필라멘트가 급유롤러(Oiling roller)와 고뎃롤러(Godet roller)를 거쳐 3000m/min ~ 5000m/min의 속도로 보빈에 감겨지도록 하는 필라멘트 권취단계; 상기 필라멘트 권취단계를 거쳐 얻어진 섬유필라멘트의 다발을 꼬아서 로프를 형성시킨 다음, 상기 로프를 그물망 형태로 엮어서 로프망을 제조하는 로프망 제조단계를 거쳐서 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 필라멘트 방사단계에서 섬유필라멘트의 방사속도는 2000m/min 이상, 2800m/min 미만이 되고, 상기 필라멘트 권취단계에서는 2개의 고뎃롤러를 사용하여 섬유필라멘트가 5500m/min ~ 6500m/min의 속도로 보빈에 감겨지도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 소정의 기간(약 2년)이 경과한 이후에 로프망을 이루는 섬유필라멘트가 미생물에 의하여 물과 이산화탄소로 완전하게 분해되는 한편, 로프망을 기초로 하여 발아 및 생장하는 해조류만이 해저면과 암반 등에 천이될 수 있도록 하는 효과가 있으며, 이로 인하여 해조장 및 어장의 조성에 최적화 된 수단을 제공하는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 종래의 경우와는 달리 로프의 철거작업에 따른 불필요한 시간과 인력 및 비용의 낭비를 방지함은 물론이고, 로프의 철거작업 과정에서 해조류의 뿌리가 떨어져 나감에 따라 해조류의 원활한 생장에 지장을 초래하는 것과 같은 문 제점을 미연에 방지하는 효과가 있으며, 난분해성 섬유가 해수중에 포함됨에 따른 환경오염 또한 방지하는 효과가 있다.

특히, 해조장을 시설하고자 하는 해저면의 면적이나 암반 등이 돌출된 것과 같은 지형적인 상황에 거의 구애를 받지 않고, 해저면에 해조장을 신속하고 용이하게 시설할 수 있음에 따라, 해조장의 초기 시설에 소요되는 시간과 비용 및 인력 또한 크게 절감시키는 효과가 있음은 물론이고, 로프망의 망목 크기를 조정하는 것에 의하여 해조류의 발아 및 생장에 필요한 적절하고 효율적인 공간배치를 손쉽게 이루어낼 수 있도록 하는 효과가 있다.

이로 인하여, 해저면의 단위면적당 많은 개체수의 해조류가 골고루 분포되어 생장에 따른 간섭없이 원활하게 번식할 수 있는 환경친화적인 여건을 제공할 수 있으며, 해조류를 먹이로 하는 전복이나 소라 또는 성게 등과 같은 무척추동물의 생장공간 및 각종 어류의 산란장이나 은신처를 제공하여, 최종적으로는 연안해역의 어장화 및 수산자원의 증대를 달성할 수 있는 등의 매우 유용한 효과를 가지는 것이다.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 어장조성용 생분해성 로프망(1)은 도 1 내지 도 3에 각각 도시되어 있는 바와 같이, 생분해성 수지가 되는 지방족 폴리부틸렌 석시네이트(PBS, Polybutylene succinate) 수지 100%로 이루어지는 섬유필라멘트(Fiber filament)의 다발을 꼬아서 로프(2)를 일차적으로 형성시킨 다음, 상기 로프(2)를 그물망 형상으로 엮는 것이다.

상기와 같이 본 발명에 따른 로프망(1)에 생분해성 수지로서 지방족 폴리부틸렌 석시네이트 수지를 적용시키는 이유는, 해조류의 발아 및 생장에 필요한 소정의 기간(약 2년)이 경과하게 되면, 미생물에 의하여 물과 이산화탄소로 완전하게 분해될 수 있고, 요구하는 길이로 섬유필라멘트의 방사가공이 가능함은 물론, 이와 같이 방사된 섬유필라멘트가 로프(2)의 제조에 필요한 충분한 인장강도(3.5g/Td 이상)를 가지기 때문이다.

상기와 같은 조건에 입각하여, 본 발명에 따른 로프망(1)에 최적으로 적용될 수 있는 지방족 폴리부틸렌 석시네이트 수지의 물성은, 수평균 분자량이 30,000 ~ 70,000이 되고, 중량평균 분자량이 100,000 ~ 300,000이 되며, 융점이 115℃가 되는 폴리부틸렌 석시네이트 수지가 가장 바람직하다.

상기 지방족 폴리부틸렌 석시네이트 수지를 사용하여 로프망(1)을 형성시킬 경우, 그 기초가 되는 섬유필라멘트의 직경은 0.01mm ~ 0.1mm가 되도록 하고, 상기 섬유필라멘트의 다발로 형성되는 로프(2)의 직경은 4mm ~ 10mm가 되도록 하는 것이, 로프망(1)의 시설에 따른 강도확보와 더불어, 해상 또는 육상의 수조에서 해조류의 유주자를 이식하는 작업에 따른 효율성 및 로프망(1)의 분해기간과 경제성을 고려한 측면에서 가장 바람직하다.

다시 말해서, 섬유필라멘트의 직경이 0.01mm 미만이 되면, 섬유필라멘트의 방사가공이 까다롭게 됨은 물론, 섬유필라멘트의 인장강도가 저하되어 로프망(1)의 제조적인 측면에서 바람직하지 못하고, 섬유필라멘트의 직경이 0.1mm를 초과하게 되면, 섬유필라멘트의 제조에 따른 편의성과 인장강도는 향상시킬 수 있으나, 섬유필라멘트의 다발이 되는 로프 내부로 해조류의 유주자를 보다 안전하게 침투 및 이식시키는 측면과 섬유필라멘트 자체의 분해기간을 고려할 경우, 그 효율성과 경제성이 저하되는 단점이 있다.

또한, 로프(2)의 직경이 4mm 미만이 되면, 로프망(1)을 해저면에 시설함에 따른 충분한 강도와 해조류의 유주자를 이식하기 위한 충분한 공간을 확보하기가 어려운 단점이 있고, 로프(2)의 직경이 10mm를 초과하게 되는 경우 역시 마찬가지로, 해조류의 발아 및 생장에 필요한 기간과 로프(2) 전체의 분해기간을 동시에 고려할 경우 재료의 낭비를 초래하여 비경제적이 된다.

이와 더불어, 본 발명에서는 생분해성 수지인 지방족 폴리부틸렌 석시네이트 수지를 섬유필라멘트로 방사하여 이를 로프(2)로 형성시킨 다음, 상기 로프(2)를 그물망의 형태로 엮어서 최종적으로 로프망(1)을 형성시키도록 함에 따라, 종래의 경우와 비교하여 해저면이나 암반에 해조장을 조성하는 데 따른 시간과 비용의 절감 측면에 보다 더 크게 기여할 수 있도록 하였다.

다시 말해서, 해조장용 로프를 인공어초에 부착시켜 해저면으로 투입하거나, 해조장용 로프를 해저면에 일일이 고정시키는 대신에, 그물망 형태의 로프망(1)을 펼쳐서 해저면이나 암반이 로프망(1)에 의하여 덮혀지도록 한 다음, 로프망(1)의 모서리나 가장자리의 일부분을 해저면이나 암반에 견고하게 고정시키기만 하면, 비교적 넓은 면적에 대해서도 로프망(1)에 의한 해조장의 시설을 신속하고 용이하게 수행할 수 있다는 것이다.

상기와 같이 본 발명의 로프망(1)을 해저면에 시설하기 위한 수단으로서, 도 2의 (가) 및 (나)에 보다 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 육면체 형상의 콘크리트블록(3)과 핀(Pin) 형상의 로프앵커(5)가 사용되며, 전자의 경우는 조류의 흐름이 완만한 곳에 사용하고, 후자의 경우는 조류의 흐름이 강한 곳에 사용하지만, 각각의 수단을 로프망(1)에 함께 적용시키는 것이 가장 바람직하다.

다시 말해서, 도 3에 보다 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 해저면과 암반에 걸쳐 본 발명의 로프망(1)을 펼쳐서 시설할 경우, 로프망(1)의 모서리나 가장자리 부분에는 로프앵커(5)를 주로 박아서 로프망(1)이 견고하게 지지되도록 하고, 조류에 의하여 로프망(1)이 부상(浮上: 떠오름)할 수 있는 부분에 콘크리트블록(3)을 놓아 두는 것이 바람직하다.

상기와 같이 로프망(1)의 고정수단이 되는 콘크리트블록(3)의 바닥면에는 로프망(1)의 로프(2)가 삽입되는 로프삽입홈(4), 바람직하게는 열십(十)자형이나 엑스(X)자형,이 형성되어 있고, 콘크리트블록(3)의 무게는 약 5kg 정도가 바람직하며, 상기 로프앵커(5)의 경우는 해저면이나 암반에 박히는 앵커로드(7)의 상단부에 로프(2)의 삽입부(8)가 절개된 로프고리(6)가 형성되어 있다.

이와 더불어, 본 발명에 따른 로프망(1)은 각각의 로프(2)가 그물망의 형태로 견고하게 엮어져 있으므로, 조류 등에 의하여 로프(2) 사이의 간격이 쉽게 변동되지 아니하고 항상 일정한 간격을 유지하게 되는 바, 이로 인하여 망목(網目) 즉, 그물눈의 크기를 조정하는 것에 의하여 해조류(9)의 발아 및 생장에 필요한 적절하 고 효율적인 공간배치를 이루어낼 수 있게 된다.

상기와 같이 해조류(9)의 발아 및 생장에 필요한 적절하고 효율적인 공간배치를 이루어낼 수 있도록, 본 발명에 따른 로프망(1)에 있어 그 망목(網目: 그물눈)의 길이(도 1에서 각각의 로프가 엮어지는 교차점 사이의 길이)가 20cm ~ 60cm가 되도록 조정하는 것이 가장 바람직하며, 해조류(9)의 종류와 크기에 따라 상기 범위내에서 개략 ±10cm 정도의 오차를 두고 조정이 가능하다.

상기와 같은 범위로 망목의 길이를 조정하는 이유는, 도 3에 도시된 바와 같이 로프망(1)을 기초로 하여 발아 및 생장하는 해조류(9) 사이에 생장간섭이 발생하지 않도록 하여 해조류(9)의 원활한 생장을 도모함은 물론, 로프망(1)이 시설된 해저면의 기준면적당 많은 개체수의 해조류(9)가 골고루 분포되도록 하여 보다 더 우수한 해조장 및 어장을 조성할 수 있도록 하기 위함이다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 로프망(1)을 제조하기 위한 제조방법을 도 5 및 도 6을 참조하여 상세하게 설명하며, 본 발명에 의한 로프망 제조방법은 방사성(Spinnability)을 가지는 고분자 중합체의 펠렛(Pellet)을 융점 이상의 온도에서 용융시켜, 방사구금(Spinneret)을 통하여 섬유필라멘트의 다발(멀티필라멘트)로 압출하고, 이를 냉각 및 고화시켜 가늘고 긴 고체 상태의 섬유를 얻어 내는 기존의 용융방사장치 및 방법을 활용한 것이다.

따라서, 본 발명의 제조방법에 사용되는 용융방사장치(10) 및 전체적인 공정단계는 기존의 용융방사장치 및 이를 이용한 방사과정과 다소 유사하지만, 본 발명에서는 로프망(1)의 소재가 되는 지방족 폴리부틸렌 석시네이트 수지를 사용하여 요구하는 인장강도를 가지는 섬유필라멘트로 방사할 수 있도록 하는 세부적인 공정단계가 기존의 용융방사와는 차이를 보이게 된다.

먼저, 본 발명에 따른 로프망 제조방법을 수행하기 위한 제 1의 공정단계로서, 수평균 분자량이 30,000 ~ 70,000, 중량평균 분자량이 100,000 ~ 300,000, 융점이 115℃인 지방족 폴리부틸렌 석시네이트 수지의 펠렛(Pellet)을 진공건조를 통하여 수분을 0.0005% 미만으로 건조시키는 펠렛건조단계(S1)를 거치게 된다.

상기와 같이 용융방사단계 이전에 펠렛건조단계(S1)를 거치는 이유는, 지방족 폴리부틸렌 석시네이트 수지 자체가 용융방사 작업이 까다로운 소재가 되므로, 수지 펠렛에 다량의 수분이 함유되어 있을 경우 용융방사에 의하여 섬유필라멘트의 제조는 가능하지만, 제조된 섬유필라멘트에 요구하는 인장강도 및 물성을 부여할 수는 없게 된다.

따라서, 용융방사 과정을 수행하기 이전에 폴리부틸렌 석시네이트 수지의 펠렛을 공지의 진공건조기(밀폐된 용기속에 건조대상물을 투입하여 펌프로 감압시킴으로서 저온하에서 대상물을 건조하는 장치) 내부로 일정량 투입하여 수분 함량이 0.0005% 미만이 되도록 건조시키는 작업을 행하여야 한다.

상기와 같은 펠렛건조단계(S1)를 거친 후에는, 히터(미도시, 바람직하게는 전기히터)를 구비하는 압출기(11)의 내부로 펠렛을 투입하여 70℃ ~ 80℃로 펠렛을 가열시키는 동시에, 상기 펠렛이 질소기류하에서 압출기(11)의 압출스크류(13)와 배럴(Barrel)(14) 사이에서 용융되어 방사기(20)로 압출되도록 하는 용융 및 압출단계(S2)를 거치게 된다.

본 단계에서 사용되는 상기 압출기(11)는 펠렛의 투입호퍼(15)가 배럴(실린더)(14)의 전방 상단측에 연결 설치되고, 상기 배럴(14)의 내부에는 감속기를 구비하는 스크류모터(12)의 작동에 따라 회전하는 압출스크류(13)가 삽입 설치된 것으로서, 용융방사장치(10) 분야에는 널리 사용되는 공지의 부품이다.

상기와 같은 압출기(11)를 사용하여 펠렛을 압출시킬 경우, 미도시된 히터에 의하여 펠렛을 가열시키는 온도는 70℃ ~ 80℃의 범위내가 되어야 하는 데, 그 이유는 압출기(11)의 내부에서 압출스크류(13)와 배럴(14) 사이의 마찰열에 의하여 펠렛이 용이하게 용융되도록 하면서도, 과도한 가열온도에 의하여 폴리부틸렌 석시네이트 수지 성분이 산화되는 것을 방지함에 따라, 섬유필라멘트의 인장강도에 악영향을 미치는 요소를 배제할 수 있는 최적의 온도범위이기 때문이다.

또한, 본 단계를 거치는 과정에서 압출기(11)의 내부로 질소가스가 유입되도록 함에 따라, 수지 펠렛의 용융 및 압출과정이 질소기류하에서 이루어지도록 하는 것이 바람직한데, 상기 질소가스는 미도시된 질소탱크로부터 압출기(11)의 내부로 유입되면서 자연스럽게 압출기(11)의 내부온도와 같은 온도로 상승된 다음, 용융된 수지와 함께 압출기(11)의 외부로 빠져 나가게 된다.

상기 질소가스는 압출기(11)로부터 통상 여과기(16)를 거쳐 주입라인(17)을 따라 방사기(20)측으로 압출되는 용융수지의 투과저항을 감소시켜 용융수지의 압출강도를 상승시키는 역할을 수행하게 되며, 질소가스의 투입량은 약 10 내지 50 SCCM(Standard Cubic Centimeter per Minute, cm³ / min)이 되도록 하는 것이 바람 직하다.

상기와 같은 용융 및 압출단계(S2)를 거친 후에는, 방사기(20)로 공급되는 용융수지를 정량토출펌프로서의 기어펌프(18)와 방사노즐이 되는 방사구금(22)에 의하여 2800m/min ~ 4500m/min의 속도로 방사함으로서, 용융수지를 섬유필라멘트로 형성시키는 필라멘트 방사단계(S3)를 거치게 된다.

본 단계에 사용되는 방사기(20) 또한 기존의 용융방사장치에 널리 사용되는 것으로서, 글라스비드(Glass bead)나 샌드(Sand)가 충진된 단열케이스(19)상에 기어펌프(18)와 방사구금(22)이 설치되는 한편, 상기 기어펌프(18)와 방사구금(22)이 방사분지관(21)에 의하여 연결 설치되어 있으며, 상기 방사구금(22)은 용융수지의 필터와 방사노즐(Spinneret)로 구성된다.

따라서, 기어펌프(18)의 작동에 따라 압출기(11)로부터 용융되어져 나오는 폴리부틸렌 석시네이트 수지가 방사분지관(21)을 따라 방사구금(22)을 통과함으로서, 섬유필라멘트의 다발 즉, 멀티필라멘트(Multi-filament)인 사조(絲組)(23)를 형성하도록 방사되는 바, 기어펌프(18)에 의하여 방사구금(22)으로 빠져 나오는 섬유필라멘트의 방사속도 및 이를 고뎃롤러(Godet roller)(26)(27)로 권취시키는 속도의 차이에 의한 연신(延伸) 작용으로 섬유필라멘트의 인장강도가 결정된다.

본 발명에서는 폴리부틸렌 석시네이트 수지를 사용하여 형성되는 섬유필라멘트의 인장강도가 3.5g/Td 이상이 되도록 하기 위한 조건으로서, 섬유필라멘트의 방사속도는 2800m/min ~ 4500m/min의 범위내가 되도록 하고, 섬유필라멘트가 고뎃롤러(26)를 거쳐 보빈(29)에 감겨지는 속도는 방사속도보다 빠르게 되는 3000m/min ~ 5000m/min의 범위내가 되도록 하게 된다.

상기 필라멘트 방사단계(S3)에서 섬유필라멘트의 방사속도가 2800m/min 미만(섬유필라멘트의 제조에 따른 생산성을 고려하여 최저 방사속도는 2000m/min 이상이 되어야 한다)이 될 경우에는, 2개의 고뎃롤러(26)(27)를 사용하여 섬유필라멘트가 5500m/min ~ 6500m/min의 속도로 보빈(29)에 감겨지도록 하는 다단 연신 과정을 거쳐야 만이 요구하는 인장강도를 얻을 수 있다.

위에서 설명되어진 섬유필라멘트의 방사속도 및 권취속도의 범위를 벗어나게 되면, 폴리부틸렌 석시네이트 수지에 의하여 형성되는 섬유필라멘트의 인장강도를 요구하는 수준으로 조정할 수 없게 됨은 물론이고, 섬유필라멘트 및 이를 이용한 로프망(1)의 제조에 따른 생산성이 크게 저하됨에 따라, 로프망(1)의 품질저하 및 원가상승을 유발시키게 된다.

상기와 같은 필라멘트 방사단계(S3)를 거친 후에는, 방사기(20)의 방사구금(22)으로부터 방사되어져 나오는 섬유필라멘트를 냉각기(24)에 의하여 냉각 및 고화시키는 필라멘트 냉각단계(S4)를 거치게 되는 바, 상기 필라멘트 냉각단계(S4)에서는 냉매로서 기체를 사용하는 기체냉각방식이나, 냉매로서 액체를 사용하는 액체냉각방식, 또는 이들의 조합이 적용될 수 있다.

상기 액체냉각방식의 경우에는, 냉각액에 의한 섬유필라멘트의 급속냉각이 이루어지기 때문에, 섬유필라멘트의 표면에서 지나치게 빠른 고화 현상이 일어나게 되고, 이로 인하여 고분자 사슬의 배열을 통한 결정화가 진행되기에 충분한 시간을 부여하지 못할 가능성이 존재하게 된다.

이에 반하여, 기체냉각방식의 경우에는, 예를 들어 송풍공기와 같이 열전달 속도가 느린 기체냉매를 사용함으로서, 섬유필라멘트를 서서히 냉각시킬 수 있으며, 이로 인하여 고분자 사슬의 배열을 통한 섬유필라멘트의 결정화에 필요한 시간을 적절하게 조절할 수 있으므로, 본 단계에서는 상온의 공기를 송풍하는 덕트형 냉각기(24)에 의한 기체냉각방식을 적용하는 것이 가장 바람직하다.

상기와 같은 필라멘트 냉각단계(S4)를 거친 후에는, 섬유필라멘트가 급유롤러(Oiling roller)(25) 및 위에서 기설명되어진 고뎃롤러(Godet roller)(26)(27)를 거쳐 요구하는 속도(3000m/min ~ 5000m/min 또는 5500m/min ~ 6500m/min)로 보빈(29)에 감겨지도록 하는 필라멘트 권취단계(S5)를 거치게 된다.

본 단계에 사용되는 급유롤러(25) 및 고뎃롤러(26)(27) 또한 기존의 용융방사장치에 널리 사용되는 공지의 부품으로서, 급유롤러(25)의 경우는 섬유필라멘트를 따라 오일이 코팅되도록 하여 섬유필라멘트의 표면손상을 방지토록 하는 것이고, 고뎃롤러(26)(27)의 경우는 방사구금(22)으로부터 방사되어져 나오는 섬유필라멘트를 연신시켜 보빈(29)에 감아 들이는 역할을 수행하게 된다.

앞에서 이미 설명되어진 바와 같이, 섬유필라멘트의 방사속도가 2800m/min ~ 4500m/min인 경우에는 1개의 고뎃롤러(26)를 사용하여 3000m/min ~ 5000m/min의 속도로 섬유필라멘트가 보빈(29)에 감겨지도록 하고, 섬유필라멘트의 방사속도가 2000m/min ~ 2800m/min 미만이 되는 경우에는 2개의 고뎃롤러(26)(27)를 사용하는 다단 연신 방식에 의하여 섬유필라멘트가 5500m/min ~ 6500m/min의 속도로 보빈(29)에 감겨지도록 하게 된다.

상기와 같은 조건에 의하여 섬유필라멘트에 요구하는 인장강도를 부여할 수 있는 것이며, 도 6에서는 2개의 고뎃롤러(26)(27)를 사용하는 다단 연신 방식을 대표적으로 도시하였는 바, 고뎃롤러(26)(27)의 사이에 설치된 것은 사조(23)를 이루는 각각의 섬유필라멘트가 서로 얽히지 않도록 사조(23)의 진행방향을 따라 압축공기를 분사하는 공기압축기(28)가 되며, 상기 보빈(29)은 보빈모터(30)와 연결된 보빈축(29a)에 고정 설치되어 있다.

상기와 같은 필라멘트 권취단계(S5)를 거치게 되면, 본 발명의 로프망(1) 제조에 필요한 폴리부틸렌 석시네이트 수지의 섬유필라멘트 다발을 얻을 수 있는 바, 이와 같이 보빈(29)에 감겨진 섬유필라멘트의 다발을 수작업 또는 기계작업을 통하여 견고하게 꼬아 합사(合絲)시킴으로서 생분해성 로프(2)를 형성시킨 다음, 상기 로프(2)를 그물망 형태로 엮어서 로프망(1)을 제조하게 되는 것이다.

이와 더불어, 상기 섬유필라멘트의 직경은 방사구금(22)에 설치되는 노즐의 직경과, 섬유필라멘트의 방사속도 및 권취속도의 차이에 따른 연신율에 의하여 결정되므로, 상기 필라멘트 방사단계(S3)와 필라멘트 권취단계(S5)를 거쳐 제조되는 섬유필라멘트의 직경이 0.01mm ~ 0.1mm의 범위내가 되도록 노즐의 직경과 연신율을 적절하게 조절하여야 한다.

상기의 제조방법에 의하여 섬유필라멘트의 직경이 평균 0.03mm가 되고, 로프의 직경이 7mm가 되며, 망목의 길이가 40cm가 되는 로프망(1)을 제작한 다음, 육상의 수조(실내)에서 감태의 유주자를 11월에 로프망(1)으로 채묘하였으며, 상기 로프망(1)을 익년 5월에 수심 5m의 해역에 시설한 결과를 표 1에 나타내었으며, 지방 족 폴리부틸렌 석시네이트 수지로 방사된 멀티필라멘트는 도면 4a로부터 4b에 도시된 바와 같이, 로프망(1)의 시설 후 약 1년이 경과되면서 미생물에 의해 분해되기 시작하였다.

표 1. 생분해성 로프망에 부착된 감태의 생장도

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월	엽장(cm)	엽폭(cm)	주지길이(cm)	비고
5월	9.2± 0.5	3.0± 0.2	0.9± 0.2	이식당시
7월	15.2± 5.7	5.7± 1.4	2.4± 2.2
8월	14.5± 7.2	6.1± 2.3	2.2± 1.4
10월	10.9± 3.3	6.4± 3.7	1.8± 1.1

상기와 같이 본 발명의 로프망(1)을 제조하여 해저면에 해조장을 시설하게 되면, 소정의 기간(약 2년)이 경과한 이후에 로프망(1)을 이루는 섬유필라멘트가 미생물에 의하여 물과 이산화탄소로 완전하게 분해되는 한편, 로프망(1)을 기초로 하여 발아 및 생장하는 해조류만이 해저면과 암반 등에 천이될 수 있으며, 이로 인하여 해조장 및 어장의 조성에 최적화 된 수단을 제공할 수 있게 된다.

뿐만 아니라, 종래의 경우와는 달리 로프의 철거작업에 따른 불필요한 시간과 인력 및 비용의 낭비를 방지함은 물론이고, 로프의 철거작업 과정에서 해조류의 뿌리가 떨어져 나감에 따라 해조류의 원활한 생장에 지장을 초래하는 것과 같은 문제점을 미연에 방지할 수 있으며, 난분해성 섬유가 해수중에 포함됨에 따른 환경오염 또한 방지할 수 있게 된다.

특히, 해조장을 시설하고자 하는 해저면의 면적이나 암반 등이 돌출된 것과 같은 지형적인 상황에 거의 구애를 받지 않고, 로프망(1)을 펼쳐서 해저면과 암반을 덮는 식으로 해조장을 시설토록 함에 따라, 해저면에 해조장을 신속하고 용이하 게 시설할 수 있으며, 이로 인하여 해조장의 초기 시설에 소요되는 시간과 비용 및 인력 또한 크게 절감시킬 수 있게 된다.

아울러, 해조류의 유주자가 이식된 각각의 로프(2)가 그물망의 형태로 견고하게 엮어져 있으므로, 조류 등에 의하여 로프(2) 사이의 간격이 쉽게 변동되지 아니하고 항상 일정한 간격을 유지하게 됨으로서, 망목의 크기를 조정하는 것에 의하여 해조류의 발아 및 생장에 필요한 적절하고 효율적인 공간배치를 손쉽게 이루어낼 수 있다.

이로 인하여, 해저면의 단위면적당 많은 개체수의 해조류가 골고루 분포되어 생장에 따른 간섭없이 원활하게 번식할 수 있는 환경친화적인 여건을 제공할 수 있으며, 해조류를 먹이로 하는 전복이나 소라 또는 성게 등과 같은 무척추동물의 생장공간 및 각종 어류의 산란장이나 은신처를 제공하여, 최종적으로는 연안해역의 어장화 및 수산자원의 증대를 달성할 수 있게 되는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 어장조성용 생분해성 로프망의 평면도.

도 2의 (가) 및 (나)는 본 발명에 의한 로프망의 고정수단으로서 콘크리트 블록과 로프앵커를 나타내는 배면사시도 및 정면도.

도 3은 본 발명에 의한 로프망의 설치상태도.

도 4a 및 도 4b는 로프의 부식과정을 나타내는 사진.

도 5는 본 발명에 의한 로프망 제조방법을 나타내는 공정블록도.

도 6은 본 발명에 의한 로프망 제조방법에 사용되는 용융방사장치의 개략적인 설치상태도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 로프망 2 : 로프 3 : 콘크리트 블록

4 : 로프삽입홈 5 : 로프앵커 6 : 로프고리

7 : 앵커로드 8 : 삽입부 9 : 해조류

10 : 용융방사장치 11 : 압출기 12 : 스크류모터

13 : 압출스크류 14 : 배럴 15 : 투입호퍼

16 : 여과기 17 : 주입라인 18 : 기어펌프

19 : 단열케이스 20 : 방사기 21 : 방사분지관

22 : 방사구금 23 : 사조 24 : 냉각기

25 : 급유롤러 26 : 제 1 고뎃롤러 27 : 제 2 고뎃롤러

28 : 공기압축기 29 : 보빈 30 : 보빈모터

Claims (7)

1. 삭제
2. 해조류의 유주자를 이식하여 해저면에 설치되는 어장조성용 수단에 있어서,

   상기 어장조성용 수단은, 수평균 분자량이 30,000 ~ 70,000이 되고, 중량평균 분자량이 100,000 ~ 300,000이 되며, 융점이 115℃가 되는 지방족 폴리부틸렌 석시네이트(PBS, Polybutylene succinate) 수지 100%로 이루어지는 섬유필라멘트 다발을 꼬아서 로프(2) 형태로 형성시킨 것을 그물망 형상으로 엮은 로프망(1)으로 되고,

   상기 로프망(1)을 이루는 섬유필라멘트의 직경은 0.01mm ~ 0.1mm가 되며, 상기 섬유필라멘트의 다발로 형성되는 로프(2)의 직경은 4mm ~ 10mm가 되는 것을 특징으로 하는 어장조성용 생분해성 로프망.
3. 제 2항에 있어서, 상기 로프망(1)은 망목(網目: 그물눈)의 길이가 20cm ~ 60cm가 되는 그물망으로 형성되는 것을 특징으로 하는 어장조성용 생분해성 로프망.
4. 수평균 분자량이 30,000 ~ 70,000, 중량평균 분자량이 100,000 ~ 300,000, 융점이 115℃인 지방족 폴리부틸렌 석시네이트(PBS, Polybutylene succinate) 수지의 펠렛(Pellet)을 진공건조를 통하여 수분을 0.0005% 미만으로 건조시키는 펠렛건 조단계(S1)와,

   상기 펠렛건조단계(S1)를 거친 후, 히터를 구비하는 압출기(11)의 내부로 펠렛을 투입하여 70℃ ~ 80℃로 펠렛을 가열시키는 동시에, 상기 펠렛이 질소기류하에서 압출기(11)의 압출스크류(13)와 배럴(Barrel)(14) 사이에서 용융되어 방사기(20)로 압출되도록 하는 용융 및 압출단계(S2)와,

   상기 용융 및 압출단계(S2)를 거친 후, 방사기(20)로 공급되는 용융수지를 기어펌프(18)와 방사구금(22)에 의하여 2800m/min ~ 4500m/min의 속도로 방사함으로서 용융수지를 섬유필라멘트로 형성시키는 필라멘트 방사단계(S3)와,

   상기 필라멘트 방사단계(S3)를 거친 후, 방사기(20)의 방사구금(22)으로부터 방사되어져 나오는 섬유필라멘트를 공냉시키는 필라멘트 냉각단계(S4)와,

   상기 필라멘트 냉각단계(S4)를 거친 후, 섬유필라멘트가 급유롤러(Oiling Roller)(25)와 고뎃롤러(Godet Roller)(26)를 거쳐 3000m/min ~ 5000m/min의 속도로 보빈(29)에 감겨지도록 하는 필라멘트 권취단계(S5)와,

   상기 필라멘트 권취단계(S5)를 거쳐 얻어진 섬유필라멘트의 다발을 꼬아서 로프(2)를 형성시킨 다음, 상기 로프(2)를 그물망 형태로 엮어서 로프망(1)을 제조하는 로프망 제조단계(S6)를 거쳐서 이루어지는 것을 특징으로 하는 어장조성용 생분해성 로프망 제조방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 필라멘트 방사단계(S3)에서 섬유필라멘트의 방사속도는 2000m/min 이상, 2800m/min 미만이 되고,

   상기 필라멘트 권취단계(S5)에서는 2개의 고뎃롤러(26)(27)를 사용하여 섬유필라멘트가 5500m/min ~ 6500m/min의 속도로 보빈(29)에 감겨지도록 하는 것을 특징으로 하는 어장조성용 생분해성 로프망 제조방법.
6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 필라멘트 방사단계(S3)로부터 필라멘트 권취단계(S5)를 거쳐 제조되는 섬유필라멘트의 직경은 0.01mm ~ 0.1mm가 되고, 상기 로프망 제조단계(S6)에서 섬유필라멘트 다발에 의하여 형성되는 로프(2)의 직경은 4mm ~ 10mm가 되는 것을 특징으로 하는 어장조성용 생분해성 로프망.
7. 제 6항에 있어서, 상기 로프망 제조단계(S6)에서 제조되는 로프망(1)은 망목(網目: 그물눈)의 길이가 20cm ~ 60cm가 되는 그물망으로 제조되는 것을 특징으로 하는 어장조성용 생분해성 로프망.

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