KR101240777B1 - 모형선의 마찰계수 조절용 도료 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존의 모형선 보호용으로 도장하고 있는 락카 및 락카 희석제에 저온 특성, 내부식성 및 건조성이 우수한 것으로 알려진 마그네슘 실리케이트(Magnesium Silicate, MgSi)를 소량 첨가하여 모형선과 모형빙 사이의 마찰계수를 쉽고 정밀하게 조절할 수 있도록 하는 모형선의 마찰계수 조절용 도료에 관한 것이다.

Description

모형선의 마찰계수 조절용 도료{Paint for the Control of Frictional Coefficient of Model Ship}

본 발명은 선박의 빙모형 시험 시 모형선과 모형빙 사이의 마찰계수를 정확히 조절하기 위한 도료에 관한 것이다.

실해역에서 운항하는 빙해선박의 경우, 선체와 해빙과의 마찰에 의한 빙저항은 전체 저항의 약 25% 정도로 추정하고 있으며, 얼음과의 마찰저항을 줄이기 위한 빙-선체 사이의 마찰계수 측정이 점차 중요한 요소로 부각되고 있다.

이러한 마찰저항을 줄이기 위하여 Kimmo Juurmaa(1978)는 압축공기를 이용하여 선체 표면에 공기방울을 분사하는 방법과 미국의 해안경비대(1973)에서는 쇄빙선 선체에 직접 물을 분사하여 빙마찰 저항을 감소하는 방법 등을 적용시킨 해안 경비정들을 개발하였다. 또한 빙마찰저항을 감소시키기 위한 새로운 선체 도장법 및 페인트 재료 특성에 대한 연구가 진행 중이다.

실해빙의 마찰계수는 마찰력의 법칙(Amontons-Coulomb's law)에 따르지 않고, 실해빙의 수직항력과 선속에 따라 매우 다른 양상을 보이는 것으로 조사되고 있다. 특히, 선형, 선체의 거칠기, 도장상태, 해빙의 상태, 해빙에 착빙된 눈(Snow)의 여부 등에 따라 크게 양상이 바뀌게 된다.

실해역에서는 실선과 해빙 사이의 마찰력을 직접 측정하기가 어렵기 때문에, 빙모형 시험에서 모형선과 모형빙 사이의 마찰력 및 마찰계수를 실제 현상과 같게 조절해 주어야 한다. 즉, 빙모형 시험을 수행하는 빙해수조에서는 모형선과 모형빙 사이의 마찰계수를 정확히 조절하여 시험조건을 만족시켜야 하는 것이다.

이러한 조건에 따라 빙모형 시험 결과를 해석하므로, 모형선과 모형빙 사이의 마찰계수는 빙저항을 정확하게 추정하는데 매우 중요한 요소로 분류된다. 통상적으로는 실해역에서 운항하는 빙해선박의 경우 선체와 해빙 사이의 마찰계수가 0.05로 측정됨이 보고 되고 있는바, 빙모형 시험에서도 모형선과 모형빙 사이의 마찰계수를 0.05로 맞추어서 시험의 상사 조건을 맞출 필요가 있다.

빙모형 시험에서 모형선과 모형빙 사이의 마찰계수는 일반적으로 모형선의 도장상태에 많은 영향을 받는다. 모형선 제작 시 특수 도장을 통해 모형선 표면의 거칠기를 조절되면 이에 따라 모형선과 모형빙 사이의 마찰계수도 변화하기 때문이다. 이에 세계 각국의 주요 빙해수조에서는 수조별 고유의 마찰계수를 정하여 모형선을 제작하고, 모형선에 적절할 도장을 수행하여 빙시험을 수행하고 빙시험 해석에 활용하고 있다.

그런데 문제는 모형선과 모형빙 사이의 마찰계수를 조절할 수 있는 적절한 도장 방법에 대하여 아직까지 제대로 알려진 것이 없다는 데 있다. 즉, 종래 국내의 여러 선형시험 수조에서는 나무로 제작된 모형선을 보호하고 모형시험 중 물과 선체를 잘 구별하기 위한 목적으로만 도장을 실시하고 있을 뿐 모형선과 모형빙 사이의 마찰계수를 조절하기 위한 목적으로 도장을 하지는 않는다. 또한 해외의 빙해수조에서는 각자 고유의 도장기술을 이용하여 모형선에 도장을 하고는 있지만 그 고유의 기술은 전혀 공개되지 않고 있는 상황이다.

따라서 본 출원인은 본 출원인이 보유하고 있는 국내 유일의 빙해수조에서 빙시험 수행 및 해석이 원활하게 이루어질 수 있도록 모형선과 모형빙 사이의 마찰계수를 쉽고 정밀하게 조절할 수 있는 특수 도장기술을 여러 시험을 통해 개발하였는바, 이를 통하여 빙모형 시험의 신뢰성 및 정도를 향상시키고자 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 기존의 모형선 보호용으로 도장하고 있는 락카 및 락카 희석제에 저온 특성, 내부식성 및 건조성이 우수한 것으로 알려진 마그네슘 실리케이트(Magnesium Silicate, MgSi)를 소량 첨가하여 모형선과 모형빙 사이의 마찰계수를 쉽고 정밀하게 조절할 수 있도록 하는 특수 도료를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 기타 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 이는 본 발명의 청구범위에 기재된 사항 및 그 실시 예의 개시 내용뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내의 수단 및 조합에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 락카, 락카 희석제 및 마그네슘 실리케이트가 소정의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 모형선의 마찰계수 조절용 도료를 제시한다.

또한, 본 발명은 락카, 락카 희석제 및 마그네슘 실리케이트가 27.10% : 72.84% : 0.06%의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 모형선의 마찰계수 조절용 도료를 제시한다.

본 발명에 따르면, 빙모형 시험 시 모형선과 모형빙 사이의 마찰계수를 원하는 값으로 쉽고 정밀하게 얻을 수 있으며, 이를 통하여 빙모형 시험의 정도와 신뢰성을 상당히 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 모형선의 마찰계수 조절용 도료의 일부 구성성분인 락카.
도 2는 본 발명에 따른 모형선의 마찰계수 조절용 도료의 일부 구성성분인 락카 희석제.
도 3은 본 발명에 따른 모형선의 마찰계수 조절용 도료의 일부 구성성분인 마그네슘 실리케이트 분말.
도 4는 빙모형 시험 시 본 발명에 따른 모형선의 마찰계수 조절용 도료를 에어건을 이용하여 모형선에 분사하는 모습.
도 5는 마그네슘 실리케이트의 성분 변화에 따른 마찰계수 측정 시험 결과.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

우선 본 발명은 락카, 락카 희석제 및 마그네슘 실리케이트가 소정의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 모형선의 마찰계수 조절용 도료를 제공한다.

락카(도 1)와 락카 희석제(도 2)는 종래 모형선 보호용으로 도장을 할 때 사용하던 도료이다. 그러나 이러한 락카 및 락카 희석제는 종래 선형시험 수조에서 나무로 제작된 모형선을 보호하고 모형시험 중 물과 선체를 잘 구별하기 위한 용도로 사용되던 것으로, 모형선 표면의 거칠기를 조절하는 기능은 갖고 있지 않거나 매우 약하다. 따라서 이들 락카 및 락카 희석제만으로는 모형선의 마찰계수를 효과적으로 조절할 수 없다.

이에 본 출원인은 여러 과정의 실험을 통하여 이러한 락카 및 락카 희석제와 함께 혼합되어 모형선의 마찰계수를 효과적으로 조절할 수 있는 물질을 도출하게 되었는바, 그것이 바로 마그네슘 실리케이트(Magnesium Silicate, MgSi)이다. 마그네슘 실리케이트는 일반적으로 저온 특성, 내부식성 및 건조성이 우수한 것으로 알려져 있다.

마그네슘 실리케이트는 도 5에 도시된 바와 같이 그 성분 변화에 따라 모형선의 마찰계수를 조절하는 능력이 뛰어나다. 따라서 빙모형 시험 시 실험자는 락카, 락카 희석제 및 마그네슘 실리케이트의 중량비를 조절하는 과정을 통하여 다양한 마찰계수를 얻어 낼 수 있다. 물론 이 경우 마그네슘 실리케이트의 중량비가 제일 중요한 역할을 하게 된다.

결국 본 발명에 따른 모형선의 마찰계수 조절용 도료는 락카, 락카 희석제 및 마그네슘 실리케이트가 소정의 중량비로 혼합됨으로써, 종래의 도료가 나무로 제작된 모형선을 보호하고 모형시험 중 물과 선체를 구별하던 기능을 그대로 보유하면서 이에 추가하여 모형선과 모형빙 사이의 마찰계수를 원하는 값으로 쉽고 정밀하게 얻을 수 있도록 하는 기능까지 갖추게 된 것이라고 볼 수 있다.

한편, 실해역에서 운항하는 빙해선박의 경우 선체와 해빙 사이의 마찰계수가 0.05로 측정됨이 보고 되고 있는바, 빙모형 시험에서도 모형선과 모형빙 사이의 마찰계수를 0.05로 맞추어서 시험의 상사 조건을 맞출 필요가 있다.

이에 본 출원인은 여러 과정의 반복적인 실험을 통하여, 락카, 락카 희석제 및 마그네슘 실리케이트가 27.10% : 72.84% : 0.06%의 중량비로 혼합되는 경우에 모형선과 모형빙 사이의 마찰계수가 정확히 0.05가 됨을 확인하게 되었다. 즉, 빙모형 시험 시 실험자는 락카, 락카 희석제 및 마그네슘 실리케이트의 중량비를 27.10% : 72.84% : 0.06%로 맞추기만 하면 손쉽게 실해역과 상사 조건인 0.05의 마찰계수를 얻을 수 있는 것이다.

따라서 본 발명은 또한 락카, 락카 희석제 및 마그네슘 실리케이트가 27.10% : 72.84% : 0.06%의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 모형선의 마찰계수 조절용 도료를 제공하고자 하는바, 이하에서는 본 발명을 이용한 마찰계수 조절용 도방 방법에 대하여 단계별로 설명하고자 한다.

제 1 단계 : 락카, 락카 희석제 및 마그네슘 실리케이트를 27.10% : 72.84% : 0.06%의 중량비로 혼합한다(도 1 내지 도 3).

제 2 단계 : 제 1 단계에서 혼합된 도료를 에어건을 이용하여 모형선 표면에 직접 액체 형태로 1회 분사하고 약 10초 후 다시 반복하여 모형선 표면에 분사한다(도 4).

제 3 단계 : 제 2 단계에서 도장된 모형선을 약 2시간 동안 가열과 함께 건조시킨다. 이상의 과정을 통하여 모형선과 모형빙 사이의 마찰계수가 0.05가 되도록 하는 도장 처리가 모두 완료된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (2)

1. 삭제
2. 락카, 락카 희석제 및 마그네슘 실리케이트가 27.10% : 72.84% : 0.06%의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 모형선의 마찰계수 조절용 도료.

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