KR101054860B1 - 적조확산 방지 펜스 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강이나 바다에서 부유성 조류들이 대량 증식하여 발생되는 적조의 확산을 방지하기 위한 펜스 및 그 제조방법에 관한 것으로, 고분자 전해질을 압착한 환을 그물망에 부착시킨 펜스를 사용하여, 고분자 전해질이 물에 천천히 용해 되도록 하여 조류들이 망 주변으로 번질 때 응집반응을 유도하여 더 이상 확산을 방지하도록 하는 것이다. 상기 고분자 전해질을 압착한 환은 폴리아크릴아미드 분말 1~100 중량 %, 벤토나이트 0~99 중량 %를 포함하여 이루어진다.

상기 펜스의 제조방법은 상기 폴리아크릴아미드를 미분화하는 단계, 폴리아크릴아미드 분말과 벤토나이트를 균일하게 교반하는 단계, 폴리아크릴아미드 벤토나이트 혼합물을 틀에 붓고 압력을 가하여 환을 생성하는 단계, 폴리아크릴아미드 벤토나이트 환을 거물망에 장착하는 단계를 통하여 제조된다.

폴리아크릴아미드, 벤토나이트, 적조

Description

적조확산 방지 펜스 및 그 제조방법{The fence to prevent spreading of red and manufacturing method thereof}

본 발명은 강이나 바다에서 부유성 조류들이 대량 증식하여 발생되는 적조를 조기에 확산 방지하기 위한 펜스 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 폴리아크릴아미드와 벤토나이트를 적절히 혼합 비율을 조절한 제제를 적용하여 폴리아크릴아미드의 수중 용해속도를 제어함으로써 적조 발생의 강도 및 확산영역에 따라 효과적으로 확산을 제어하는 적조 확산 방지 펜스 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 적조 (적조 red tide)란 조류의 이상 증식으로 바닷물이 붉은색에서 갈색으로 보이는 현상을 말하여, 이러한 적조의 주된 원인으로는 수온 상승, 영양염류가 크게 증가하는 경우 및 무풍상태로 인해 해수가 정체되는 경우가 있다. 위의 경우 이상 증식되는 조류로는 편모조류, 규조류, 야광충 등이 있으며, 적조로 인한 바닷물의 색은 붉은색 외에 조류의 종류에 따라서, 황갈색, 황록색 및 암자색을 띄는 경우도 있다.

적조로 인해 물속의 용존산소가 저하되어 어패류의 아가미가 막히거나 호흡곤란에 빠져 폐사하고 이로 인해 심각한 수질 오염을 일으킬 수 있다.

위와 같이 적조는 강이나 바닥에 서식하는 어패류의 폐사뿐 아니라 수질오염의 주된 원인이므로 적조로 인해 발생되는 각종 문제를 예방하고자 예전부터 다양한 방법들이 개발되어 시행되고 있다.

먼저, 한국특허 10-0325396의 경우, 분말 황토를 적조지역에 살포하여 조류들을 응집 침강하는 방법이 대표적이다. 이러한 방법의 경우, 조류의 응집에 황토의 투입량이 많으므로, 적조가 완전 침강하기 전에 주변으로 빠르게 확산하는 문제점이 있고, 응집 침강된 적조와 황토의 응집체가 호수, 강이나 바다의 바닥에서 이차적인 오염원으로 작용할 수 있는 문제점이 있다.

반면, 한국특허 10-0378117 및 한국특허 10-0332921의 경우 각각 이산화 염소와 차아염소산나트륨을 미량 (0.1~1.5ppm) 투입하여 조류를 제거하는 방법이다. 이러한 방법의 경우, 조류를 제거하기 위하여 강한 부식성의 약품을 물에 직접 투입함으로 인해 투입량을 반드시 미량으로 조절하여야 하는 부담이 있다. 만약 투입량이 과량 투입 시, 주변의 어패류를 모두 폐사시킬 수 있는 문제점이 있어 현장 적용에 어려움이 있다.

그리고, 한국특허 10-0752786과 같이 초음파와 태양광을 이용한 조류제거 장치가 있는데, 이러한 방법은 기존의 화학적 약품 처리 방법이 아니라, 조류에 물리적인 에너지를 이용하여 조류를 제거하는 방법으로써, 초음파가 조류에 에너지를 가해 없애는 것과 같이, 수중 생물들에게도 초음파가 악영향을 미칠 수 있으므로 현장 적용 전에 충분한 선행연구가 필요한 것으로 판단된다.

상기 소개된 발명들은 모두 조류에 직접적인 화학, 물리적인 작용을 가하여 조류를 제거하는데 중점을 두고 있으며 조류의 확산방지에 대한 효과는 찾아 보기 어렵고 또한, 이차적인 환경오염이나 수중 생태계에 미치는 영향에 대한 고려가 충분하지 않아 보인다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점, 즉, 적조의 직접적인 제거를 위하여 화학적인 방법을 적용 시 다량의 황토 성분 혹은 기준치 이상의 이산화 염소, 차아염소산나트륨등이 이차적인 오염을 발생시킬 수 있고, 초음파의 경우 물리적인 영향 또한 수생 환경에 미치는 영향이 있는 등의 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것이다.

이에 본 연구는 적조의 직접적인 제거 보다는 적조가 급속도로 확산되는 것을 방지하기 위하여 황토 대비 소량으로도 응집 성능이 월등한 것으로 알려진 폴리아크릴아미드를 이용하여 확산 방지 펜스를 고안하였다.

특히, 펜스에 일정한 크기의 폴리아크릴아미드 환을 부착하여 폴리아크릴아미드 성분이 천천히 물에 용해되도록 하였고, 이 때, 용해속도는 함께 첨가하여 주는 벤토나이트의 첨가량으로 조절하였다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명 적조 확산 방지 펜스의 응용에 따른면, 적조를 발생시키는 각종 조류가 확산 중 펜스에 도달하면 펜스에 부착된 폴리아크릴아미드 환이 천천히 용해되어 응집반응을 일으켜 침전되므로 확산을 억제하는 효과가 있다. 사용량 또한 황토 대비 약 1 중량 %의 투입량에서도 효과적인 응집을 일으키므로 2차적인 환경오염을 줄일 수 있고, 환 제조 시 벤토나이트의 첨가량 조절 을 통한 용해속도를 제어할 수 있으므로 적조의 발생 현황에 따라 적절히 조절할 수 있는 장점이 있다.

펜스에 일정한 크기의 폴리아크릴아미드 환을 부착하여 폴리아크릴아미드 성분이 천천히 물에 용해되도록 하였고, 이 때, 용해속도는 함께 첨가하여 주는 벤토나이트의 첨가량으로 조절하였다. 적조 성분이 폴리아크릴아미드 환이 부착된 펜스에 도달하면 용해 폴리아크릴아미드 성분과 반응하여 응집 침전하는 원리를 이용하여 더 이상 적조가 확산되는 것을 방지할 수 있는 적조확산 방지 펜스 및 그 제조방법에 관한 것이다.

전술한 바와같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 적조 확산 방지 펜스는 아래의 방법에 의하여 제조된다.

먼저, 구조식 (1)~(4)와 같은 폴리아크릴아미드를 1mm크기 이하로 미분화 하여 준다. 이 때, 입자의 크기를 1mm 보다 크게 제조 시, 다음 공정인 벤토나이트와 혼합 시 잘 교반 되지 않고 균일하게 혼합되지 않는 단점이 있다.

[구조식 1]

단, R₁ = H, CH₃

[구조식 2]

단, R₁ = H, CH₃

[구조식 3]

단, R₁ = H, CH_{3 ,} R₂ = H, CH₃, 벤질

[구조식 4]

단, R₁ = H, CH_{3 ,} R₂ = H, CH₃, 벤질

다음으로, 상기 입자의 크기를 조절한 폴리아크릴아미드1~100 중량 %, 벤토나이트 0~99 중량 %의 혼합체를 균일하게 교반하여 준다. 이 때, 폴리아크릴아미드의 함량을 높이면, 수중에서 폴리아크릴아미드의 용해속도가 증대되어 적조의 제거 효율은 높아지나 투입량이 늘어나며, 벤토나이트의 함량을 높이면, 수중에서 폴리아크릴아미드의 용해속도가 감소하여 적조의 제거 효율은 떨어지나, 폴리아크릴아미드 투입량이 줄어든다. 이에 적조의 생존기간, 발생 면적 및 농도를 고려하여 적절한 비율의 혼합체를 제조할 수 있다.

혼합체를 제조한 다음, 폴리아크릴아미드 벤토나이트 혼합체를 틀에 붓고 압 력을 가하여 환을 생성한다. 이 때 압력은 약 5 MT/cm²의 압력으로 10분간 유지시켜 준다. 이때 너무 압력이 낮으면 환의 강도가 약하므로 주의하여야한다.

상기 폴리아크릴아미드- 환의 제조 방법을 간단히 하기 위하여, 구조식 5~7에서 선택된 1종 이상의 모노머 1~100 중량%와 벤토나이트 0~99 중량%를 투입한 후, 아래 아조계 개시제 혹은 산화 환원계 개시제에서 선택된 1종 이상의 개시제를 투입하여 폴리아크릴아미드 벤토나이트 혼합 겔을 생성한 후, 일정크기로 제단 한 후, 건조하여 환을 제조하는 방법으로 대체할 수 있다.

[구조식 5]

단, R₁ = H, CH₃

[구조식 6]

단, R₁ = H, CH₃

[구조식 7]

단, R₁ = H, CH_{3 ,} R₂ = H, CH₃, 벤질

마지막으로 상기의 방법으로 제조된 폴리아크릴아미드 벤토나이트 환을 그물망에 장착하는 단계를 통하여 제조된다. 예를 들어 폴리아크릴아미드 환은 양파망에 투입 혹은 줄에 매달아서 설치할 수 있다.

상기 아조계 개시제로는 예를 들어, V50(일본 WAKO사), VA-044(일본WAKO사) 등을 사용할 수 있다.

상기 산화 환원계 개시제로는, 예를 들어 과황산염과 과산화수소, 과황산염과 히드로퍼오기드, 과황산염과 디알킬퍼옥시드, 과황산염과 디아실퍼옥시드, 과황산염과 케톤퍼옥시드, 과황산염과 디알킬퍼옥시 디카보네이트, 과황산염과 과산, 과황산염과 과산에스테르, 과황산염과 고분자산화물, 과산화수소와 히드로퍼옥시드, 과산화수소와 디알킬퍼옥시드, 과산화수소와 디아실퍼옥시드, 과산화수소와 케 톤퍼옥시드, 과산화수소와 디알킬퍼옥시드 디카보네이트, 과산화수소와 과산, 과산화수소와 과산에스테르, 과산화수소와 고분자산화물, 히드로퍼옥시와 디알킬퍼옥시드, 히드로퍼옥시드와 디알킬퍼옥시드, 히드로퍼옥시드와 케톤퍼옥시드, 히드로퍼옥시드와 디알킬퍼옥시 니카보네이트, 히드로퍼옥시드와 과산, 히드로퍼옥시드와 과산에스테르, 히드로퍼옥시드와 고분자산화물, 디알킬퍼옥시드와 디아실퍼옥시드, 디알킬퍼옥시드와 케톤퍼옥시드, 디알킬퍼옥시드와 디알킬퍼옥시 디카보네이트, 디알킬퍼옥시드와 과산, 디알킬퍼옥시드와 과산에스테르, 디아실퍼옥시드와 고분자산화물, 디아실퍼옥시드와 케톤퍼옥시드, 디아실퍼옥시드와 디알킬퍼옥시 디카보테이트, 디아실퍼옥시드와 과산, 디아실퍼옥시드와 과산에스테르, 디아실퍼옥시드와 과산에스테르, 케톤퍼옥시드와 고분자산화물, 디알킬퍼옥시 디카보네이트와 과산, 디알킬퍼옥시 디카보네이트와 과산에스테르, 디알킬퍼옥시 디카보네이트와 고분자산화물, 과산과 고분자산화물, 과산에스테르와 고분자산화물 등이 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하겠는바. 본 발명이 다음 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 ~ 3 : 폴리아크릴아미드 미분 환의 제조

이양화학의 폴리아크릴아미드 제품 C-211P (구조식 (3))을 Air jet를 이용하여 입자의 크기를 1 mm이하로 미분화 한 후, 표-1의 비율로 벤토나이트를 투입 후 10분간 잘 교반하였다.

다음, 폴리아크릴아미드 벤토나이트 혼합체 200g을 환 제조장치의 틀에 붓고 5 kgf/㎠ 압력을 10분간 가하여 환을 생성하였다. 생성된 환의 사진은 도 1에 게시하였다.

실시예 4 ~ 5 : 폴리아크릴아미드 겔 건조 환의 제조

구조식 5~7에서 선택된 1종이상의 모노머와 벤토나이트를 표-1의 비율로 투입한 후, 개시제를 이용하여 중합 겔을 생성하였다. 생성된 겔의 사진을 도 2에 게시하였다. 그 후 120℃의 공기 순환 열풍기에서 12시간 건조 후 폴리아크릴아미드 겔 건조 환을 생성하였다.

폴리아크릴아미드 환의 제조

	실시예(1)	실시예(2)	실시예(3)	실시예(4)	실시예(5)
C-211P	200 g	150 g	100 g
Bentonite		50 g	100 g		50g
Acrylamide				200g	200g
Acrylic acid (Na)				150g	150g
DMAEA-MC				100g	100g
Water				200g	200g
V-50				1g	1g
과황산염				1g	1g

마지막으로 상기의 실시예 1~5으로 제조된 폴리아크릴아미드 환을 그물망에 장착하여 적조 확산 방지 펜스를 완성하였다. 환이 그물망에 장착된 상태를 도 3에 나타내었다.

실험예 1 : 적조의 확산방지 실험

50L 수조에 수돗물을 채운 후, 이양화학의 C-211P 폴리아크릴아미드를 장착한 망과 폴리아크릴아미드를 장착하지 않은 망을 수조 중앙부에 장착 후, 수조 우측에 울산 선암 저수지에서 얻은 적조 포함 수를 5L 첨가 후 폴리아크릴아미드의 수중에서 적조 확산 방지 능력을 측정하였다. 도 4에서와 같이 폴리아크릴아미드 고분자를 장착하지 않은 망을 설치 시, 약 1시간 경과 시 적조가 수조 내부로 확산 되는 것이 관찰되었고, 이양화학의 C-211P 폴리아크릴아미드를 장착한 망을 설치한 경우는 적조가 펜스에 도달 시 폴리아크릴아미드와 반응하여 응집체를 형성하면서 수조 하부로 침강함과 동시에 적조가 더 이상 확산되지 않는 것으로 관찰되었다.

실험예 2 : 폴리아크릴아미드와 벤토나이트 비율에 따른 환의 용해 속도

폴리아크릴아미드의 수중 용해 속도 실험을 위하여, 도 1의 용해실험 사진에서와 같이 환을 망에 장착 후, 적조 수에 일정한 시간 투입 후, 건져내어 수분을 종이로 제거 후 무게를 측정하여 용해도의 측도로 하였으며 결과는 표-2와 같이 벤토나이트를 첨가할수록 수중 용해 속도를 줄여 주는 것으로 관찰되었다.

폴리아크릴아미드 환의 용해속도

	실시예(1)	실시예(2)	실시예(3)	실시예(4)	실시예(5)
1일 경과 후	151	163	181	181	195
2일 경과 후	143	158	177	175	191
3일 경과 후	134	151	172	168	185
4일 경과 후	125	144	165	160	178
5일 경과 후	115	137	158	152	170
6일 경과 후	105	130	152	144	164
7일 경과 후	94	123	146	137	157
8일 경과 후	84	117	140	130	151

해마다 여름이면 기온 상승에 의하여 전국의 강, 호수 및 바다에서 적조 현상이 발생하여 인근 지역의 악취를 발생시킬 뿐 아니라, 환경오염을 가중시키고 수중 생물의 폐사를 일으켜 어민들에게 직접적인 피해를 주어 왔다. 따라서, 본 발명 의 펜스를 사용하여 적조 발생 초기에 인근 수역으로 적조 현상이 번져 나가지 않도록 1차적으로 조치를 취하는 것은 적조 문제 해결에 있어서 매우 중요하며, 환경 및 수중 자원 보호에 기여할 것이다.

도 1은 실시예 1 내지 3에 의해 제조된 폴리아크릴아미드 환의 사진

도 2는 실시예 4 및 5에 의해 제조된 폴리아크릴아미드 환의 사진

도 3은 본 발명의 폴리아크릴아미드 환이 장착된 펜스의 개략도

도 4는 본 발명의 실시예와 비교예의 적조방지 성능 비교실험결과를 나타내는 사진

Claims (6)

1. 하기 구조식(1)~(4)의 폴리아크릴아미드 중에서 선택된 1종 1~99 중량 %와 벤토나이트 1~99 중량 %로 이루어진, 중량 1~100 g인 환이 줄 또는 그물망에 장착된 것을 특징으로 하는 적조 방지 펜스.

   [구조식 1]

   

   단, R₁ = H, CH₃

   [구조식 2]

   

   단, R₁ = H, CH₃

   [구조식 3]

   

   단, R₁ = H, CH_3, R₂ = H, CH₃, 벤질

   [구조식 4]

   

   단, R₁ = H, CH_3, R₂ = H, CH₃, 벤질
2. 삭제
3. 총 중량이 1~100 g이 되도록 하기 구조식(1)~(4)의 폴리아크릴아미드 중에서 선택된 1종을 1mm 이하로 분쇄한 다음 1~99 중량 % 투입하고, 벤토나이트를 1~99 중량 % 투입하여 5 kgf/㎠ 압력을 10분간 가하여 제조된 환을 줄 또는 그물망에 장착하는 것을 특징으로 하는 적조 방지 펜스의 제조방법.

   [구조식 1]

   

   단, R₁ = H, CH₃

   [구조식 2]

   

   단, R₁ = H, CH₃

   [구조식 3]

   

   단, R₁ = H, CH_3, R₂ = H, CH₃, 벤질

   [구조식 4]

   

   단, R₁ = H, CH_3, R₂ = H, CH₃, 벤질
4. 제 3항에 있어서, 상기 제조된 환은 양파망에 투입 혹은 줄에 매달아서 설치하는 것을 특징으로 하는 적조 방지 펜스의 제조방법.
5. 총 중량이 1~100 g이 되도록, 하기 구조식(5)~(7)의 단량체 중에서 선택된 1종을 1~99 중량 % 투입하고, 벤토나이트를 1~99 중량 % 투입한 후, 아조계 개시제 및 산화 환원계 개시제 중에서 선택된 개시제 1종을 투입하여 겔을 형성 후, 건조하여 제조된 환을 줄 또는 그물망에 장착하는 것을 특징으로 하는 적조 방지 펜스의 제조방법.

   [구조식 5]

   

   단, R₁ = H, CH₃

   [구조식 6]

   

   단, R₁ = H, CH₃

   [구조식 7]

   

   단, R₁ = H, CH_3, R₂ = H, CH₃, 벤질
6. 제 5항에 있어서, 상기 제조된 환은 양파망에 투입 혹은 줄에 매달아서 설치하는 것을 특징으로 하는 적조 방지 펜스의 제조방법.

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