KR101260713B1

KR101260713B1 - 해양 및 산업용 어플리케이션을 위한 폴리머 드래그 감소의 효율을 증가시키는 방법

Info

Publication number: KR101260713B1
Application number: KR1020107016933A
Authority: KR
Inventors: 토마스 디. 리안; 크리스토퍼 엠. 무어; 티모시 에이. 보이스; 케네스 제이. 무어
Original assignee: 코타나 코포레이션
Priority date: 2008-01-02
Filing date: 2008-01-02
Publication date: 2013-05-06
Also published as: AU2008343715B2; RU2010126794A; JP5373826B2; ES2425766T3; PL2231791T3; DK2231791T3; AU2008343715A1; WO2009085325A1; RU2501823C2; KR20100110845A; JP2011509884A; EP2231791A1; CA2711097A1; CA2711097C; EP2231791B1

Abstract

표면 상에 드래그 저감성의 점탄성 코팅을 형성함으로써 드래그 저감 효율을 증가시키는 방법으로서, 이 방법은, 상기 표면 위로 흐르는 유체와 대략 동일한 밀도를 가진 농축 용액(제1 유체)에 폴리머를 혼합하고, 처음에는 시간이 경과함에 따라 더 두껍게 성장하는 폴리머 코팅이 상기 표면 상으로 흡착되도록 상기 용액을 상기 표면 위로 흐르는 유체에 방출하고, 그런 다음 시간이 경과함에 따라 폴리머 코팅이 더 얇게 성장하도록 제1 유체의 방출 속도를 저감시키는 단계를 포함한다. 상기 단계들은 어느 정도의 연장된 기간 동안 바람직한 최소한의 폴리머 코팅 두께가 유지되도록 반복될 수 있다. 이 방법은 주어진 드래그 저감에 대해 폴리머 지출비용율을 저감시킨다. 또한, 생성되는 점탄성 코팅은 드래그를 증가시키는 천연 유기체의 부착 및 성장을 방해하고, 예를 들어 가동 중에 "다운-타임" 없이 이용될 수 있다.

Description

해양 및 산업용 어플리케이션을 위한 폴리머 드래그 감소의 효율을 증가시키는 방법{METHOD TO INCREASE THE EFFICIENCY OF POLYMER DRAG REDUCTION FOR MARINE AND INDUSTRIAL APPLICATIONS}

본 발명은 해양 및 산업용 어플리케이션을 위해 폴리머 드래그를 효율적으로 감소시키는 방법에 관한 것이다.

본 명세서에 기재된 발명은 정부의 목적을 위해 실시료의 지불 없이 미국 정부에 의해 또는 미국 정부를 위해 사용될 수 있다.

드래그 저감을 위한 점탄성 코팅의 잠재성이 미국, 프랑스, 일본, 우크라이나 및 러시아에서 지난 40년에 걸쳐 연구 및 일련의 특허의 주제가 되어 왔다. 이러한 코팅은 단독으로 또는 다른 드래그 저감 기법과 결부되어 이용될 수 있다. 이러한 코팅의 성능에는 일관성이 결여되어 있다: 부서지기 쉽고 무거우며 설치비용이 높고 잘못되면 드래그를 증가시킬 수 있다. 이러한 비용 및 복잡성으로 인해그 이용은 고가의 군용 선박에 대해서만 고려되었다. 또한, 이러한 코팅은 해양 생물부착으로 인해 오염되기 쉬우며, 이로 인해 코팅의 성능 및 선박의 성능이 저하될 수 있다. 일부 코팅은 해양 또는 산업 환경의 요구에 부응할 수 있는, 효과적이고 유지하기가 용이하며 저비용의 점탄성 코팅을 필요로 한다.

해양 선박에 대한 유연 코팅(compliant coating)에 대한 관심은 1960년대 중반으로 거슬러 올라가는데, 이 때 크래이머(Max O. Kramer)는 경계층에서의 층류 영역을 확장시킴으로써 드래그를 저감시키는 수단으로서 유연 코팅에 대해 연구하였다[Kramer, M. O., "Means and Method for Stabilizing Laminar Boundary Layer Flow," U.S. Patent No. 3,161,385 (1964년 9월 15일자 발행); 및 Kramer, Max Otto, "Means and Method for Stabilizing Laminar Boundary Layer Flow," U.S. Patent No. 3,585,953 (1971년 6월 22일자 발행]. 크래이머는 돌고래의 피부를 성공적으로 모방한 표면 코팅이 해양 선박의 드래그의 마찰 성분을 저감시킬 수 있는 잠재성을 가지고 있다고 제안하였다. 미국 해군 연구소(U.S. Navy Office of Naval Research)의 후원하에 롱 비치 하버(Long Beach harbor)에서 성공적인 시험이 이루어졌다[Kramer, M. O., "Boundary Layer Control by 'Artificial Dolphin Coating'," Naval Engineers Journal 89(5): 41-45, 1977]. 그때 이래로 상기 실험 연구를 되풀이하는 미국 연구자들에 의한 작은 성공들이 이루어져 왔다. 그러나, 1970년대와 1980년대를 지나면서 소비에트 해군의 후원하에 코팅에 대한 드래그 저감에 대한 연구가 우크라이나의 키에프 및 러시아의 노보시비르스크에서 주로 수행되었다. 우크라이나의 키에프의 유체역학 연구소의 코즈로프(L.F. Kozlov)와 바벤코(Victor V. Babenko)의 선구적인 연구가 일련의 특허를 창출해 냈다(Soviet Inventors Certificates [Soviet Certificates 1413286, 1483538, 1597866, 1802672]). 이러한 소비에트에서의 연구들은 층류 영역의 확대라기 보다는 경계층에서의 난류 수준을 저감시키고자 한다는 점에서 크래이머의 연구와 차이가 있다. 일부 코팅들은 폴리머 첨가제와 통합되어 상기 기법들을 단독으로 사용한 경우에 비해 더욱 효과적인 시스템을 만들어냈다. 바벤코 등은 단독으로 및 다른 기법과 조합하여 상기 점탄성 코팅의 잠재성을 인식한 초기 연구자들이었다. 키에프 팀은 크래이머가 그의 연구에서 구체화하지 않은 성공적인 코팅의 특이적인 특성을 확인할 수 있었다. 이러한 코팅의 설계로부터, 중요한 특징은 흐름 방향으로 비등방성이라는 점이 분명해졌다.

미국에서 테스트된 대부분의 점탄성 코팅은 성공적이지 않았으며 일부는 실제로 드래그를 증가시켰다. 크래이머 이후 미국 연구자들의 접근 방법은 소정 범위의 이용가능한 코팅 재료들을 시험해 보는 것이었다. 매이 및 보로페이에프 [May, C. L. et al., "Design of Viscoelastic Coatings to Reduce Turbulent Friction Drag," U.S. Patent No. 6,516,652 Bl, 2003년 2월 11일자 발행]에 이르러서야 인접한 난류성 경계층의 파라미터를 고려하여 점탄성 코팅의 성질을 주의깊게 선택하고자 하는 시도가 이루어졌다. 이러한 접근 방식에 따라 미국 연구자들 사이에 퍼져 있었던 불리한 조건들, 예를 들어 "정적 발산(static divergence)", 동적(dynamic) 거칠기 및 흐름에 역행하는 코팅 상의 웨이브와 같은 조건들은 회피되었다[Hansen, R. J. and Hunston, D. L., "Fluid-property Effects on Flow- generated Waves on a Compliant Surface," J. Fluid Mechanics, v. 133, 161-177, 1983]. 매이와 보로페이에프는, 코팅의 재료적 성질이 표면에 대해 수직인 난류성 경계층의 맥동을 흡수할 수 있는 정도이어야 하고 그 결과 생성되는 반응이 흐름 방향으로 페이스로부터 90도 벗어나야 한다고 주장하였다. 이러한 접근 방식에 이어서 그들은 성공적인 점탄성 코팅에 필요한 수많은 특성들을 확인하였다. 먼저, 그들은 코팅이 흐름 방향으로 비등방성이어야 한다는 바벤코의 제안을 확인하였다. 두 번째, 매이와 보로페이에프는 또한 난류에 의해 발생되는 코팅 표면 상의 임의의 변형은 점성의 하부층의 높이를 초과해서는 아니된다는 것을 교시하였다. 세 번째, 그들은 부적절하게 형성된 가로형 코팅 에지가 난류에 의해 형성되는 웨이브 (즉, 에지 효과)를 코팅에 만들어낼 수 있으며, 이는 코팅의 효율성을 저하시키게 된다고 교시하였다. 네 번째, 그들은 코팅 밀도는 코팅 위로 흐르는 유체의 밀도와 대략 같아야 한다고 교시하였다.

적절하게 위치하는 경우에도, 상기 코팅은 부서지기 쉽고 파괴될 수 있어서 코팅의 효율이 저하된다. 일반적으로, 코팅은 매우 복잡하고 고비용이며 이용분야도 군사용 잠수함으로 제한되어 있는 것으로 보인다. 코팅은 통상적으로 1-10 cm의 두께를 가지며, 이로 인해 무거워서 설치가 어려워진다. 이러한 이유로, 상업적인 어플리케이션은 아직 실용화될 수 없었다.

상업적으로 이용가능하며, 드래그 저감을 달성하거나[Gilman, Thomas H., "Methods of Applying a Hydrophilic Coating to a Substrate, and Substrates Having a Hydrophilic Coating," Pub. No. US 2007/0184275 Al, 2007년 8월 9일자 공개, Dietz, Timothy M. et al., "Drag Reduction Article and Method of Use," Pub. No. US 2004/0126541 Al, 2004년 7월 1일자 공개], 또는 해양 생물 부착을 저해할 수 있는[Hamilton, Willard Chalson et al., "Hydrophilic Fouling-release Coatings and Uses Thereof," Pub. No. US 2007/0258940 Al, 2007년 11월 8일자 공개], 다른 유형의 코팅도 있지만, 이들은 점탄성을 가지고 있지 않았다. 그외에, 보트용 친수성 저부 코팅(예: SEA-SLIDE^TM) 및 폴리머를 경계층으로 방출하는 코팅(water ablative painted coating)[Supcoe et al., U.S. Patent No. 5,488,076, 1996년 1월 30일자 발행]도 있었다. 또한, 오염물 부착이 없는, 접착제 부착형 비닐 마이크로그루브 표면(리블렛이라 칭함)은 드래그를 저감시키는 것으로 알려져 있다. 이러한 마이크로그루브는 표면 근처에 길이방향 흐름 구조를 형성하고 안정화시킨다. 그러나, 이러한 코팅은 각각 단일 기능(예: 생물 부착 방지, 폴리머 방출 또는 표면 구조 제공) 만을 수행하며, 선체가 건조상태가 되면(즉, 물이 부족함) 특수한 표면 어플리케이션을 필요로 한다. 그러므로, 선박의 운항을 중지해야 한다. 더욱 최근에는 마찰 드래그를 줄이기 위해 난류-상호작용성 표면을 제조하고자 새로이 부상하는 나노기술을 이용하는 수많은 연구들이 이루어져 왔지만[Karniadakis, George Em et al., "Method and Apparatus for Reducing Turbulent Drag," U.S. Patent No. 6,520,455 B2, 2003년 2월 18일자 발행; Nosenchuck, Daniel M. et al., "Electromagnetic Device and Method for Boundary Layer Control," U.S. Patent No. 5,320,309, 1994년 6월 14일자 발행; and Nosenchuck, Daniel M. et al., "Multiple Electromagnetic Tiles for Boundary Layer Control," U.S. Patent No. 5,437,421,1995년 8월 1일자 발행], 이러한 시스템들은 복잡하고 응용 제어 시스템을 필요로 하며 상당한 수준의 에너지를 소모할 수 있다.

그러므로, 간단하고, 내환경성을 가지고 있으며, 비용 효율적인 드래그 저감성 코팅이 필요하며, 이러한 코팅은 수중(뿐만 아니라 파이프나 관을 통해 이동하는 액체도 포함)에서 이동하는 선박의 성능 및 가동 효율을 증가시킬 수 있고, 높은 유지 비용 없이 및/또는 건조 도크 없이 사용될 수 있다.

실험적으로 마찰 저감은 경계층류에 첨가제를 도입하는 것에 의해 더욱 신뢰성있게 달성될 수 있다. 가장 흔한 첨가제는 장쇄 폴리머의 수용액이다[Hoyt, J. W. and Fabula, A. G., "Frictional Resistance in Towing Tanks," Proc. 10^th Intern. Towing Tank Conf., Teddington, 1963; Hoyt, J. W., "Fluid-Flow Friction Reduction," NURDC, May 5, 1969; and Hoyt, J. W., "Drag Reduction by Polymers and Surfactants," in Viscous Drag Reduction in Boundary Layers, edited by D. M. Bushnell and J. N. Hefner, Vol. 123, 413-429, 1990]. 폴리머 드래그 저감성 용액을 선택, 제조 및 안정화시키기 위해 수많은 기법들이 개발되었다[Bock, Jan et al., "Drag Reduction Agent," U.S. Patent No. 4,585,810, 1986년 4월 29일자 발행; Labude, Katrina M. et al., "Drag-reducing Polymer Suspensions," Pub. No. US 2003/0187123 Al, 2003년 10월 2일자 공개; Johnston, Ray L. et al., "Method for Manufacturing Drag-reducing Polymer Suspensions," Pub. No. US 2003/0065055 Al, 2003년 4월 3일자 공개; Martin, Thomas J. et al., "Stabilized Polymer Drag Reducing Agent Slurries," U.S. Patent No. 7,256,224 B2, 2007년 8ㅇ 14일자 발행; Martin, Thomas J., "Stabilized and Freeze-protected Polymer Drag Reducing Agent Suspensions," Pub. No. US 2007/0205392 Al, 2007년 9월 6일자 공개; and Bassett, David Robinson et al., "Processes for Preparing Aqueous Polymer Emulsions," Pub. No. US 2002/0045703 Al, 2002년 4월 18일자 공개]. 드래그 저감의 증진과 달리, 섬유와 실링 표면을 강화시킬 목적으로, 폴리머의 코팅 성질을 개선하기 위해 다른 기법들도 개발되었다[Trippe, J. C. et al., "High Molecular Weight Polymer Additive for Coating and Protective Products," Pub. No. US 2002/0106454 Al, 2002년 8월 9일자 발행],

다른 드래그 저감성 첨가제로는 다음과 같은 것들이 있다:미셀(micelle)이 형성된 계면활성제계 용액[Gyr, A. and ㅎ혀wersdorff, H. W., "Drag Reduction of Turbulent Flows by Additives," Kluwer Academic Publ, (ISBN 0-7923-3485-X), 1995]; 석면 또는 나일론과 같은 섬유상 물질[Lee, W. K. et al., "Turbulent Drag Reduction in Polymeric Solutions Containing Suspended Fibers," AI Ch E J., 20 (1), 128-133, January 1974; and Sharma, R. S. et al., "Drag Reduction by Center-line Injection of Fibers in a Polymeric Solution," Chem. Eng. J., 18, 73-79, 1979]; 및 작은 개스 버블("마이크로버블"이라 함) [Merkle, C. L. and Deutsch, S., "Drag Reduction in Liquid Boundary Layers by Gas Injection," in Viscous Drag Reduction in Boundary Layers, edited by D. M. Bushnell and J. N. Hefner, Vol. 123, 351-410, 1990]. 이러한 기법들은 각각 실험실에서는 성공적으로 시험되었으나, 이들의 실용가능성은 여러가지 이유로 제한되었다. 마이크로버블의 경우, 제한되는 이유는 마이크로버블이 효과를 나타내는 경계층의 벽 인접 영역으로부터 멀리 이동한다는 점과 크기가 더 큰 버블로 합쳐지게 된다는 점인데, 크기가 더 커지면 드래그 저감에 덜 효과적이다. 제한된 셋트의 방출기 구조를 제외하고는, 폴리머와 다른 첨가제들은 이들이 효과를 나타내는 영역으로부터 급속하게 확산되어 나갈 수 있기 때문에 벽 근처의 첨가제 농도를 효과적인 수준으로 유지하기 위해서는 매우 높은 지출비용율이 필요하다[Vdovin, A. V. and Smol'yakov A. V., "Turbulent Diffusion of Polymers in a Boundary Layer," Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, 22 (4), 526-531, 1981]. 또한, 폴리머는 미리 혼합되어야 하고 적절한 혼합과 수화를 위해 슬러리로서 운반되어야 한다. 종래의 방출 기법에 요구되는 매우 높은 지출비용율로 인해[예: Winkel, E. S. et al., "Friction Drag Reduction at High Reynolds Numbers with Wall Injected Polymer Solutions," 26th Symposium of Naval Hydrodynamics, Rome, Italy, 2006], 다량의 슬러리가 단시간에 소비될 것으로 예상되며 폴리머의 어플리케이션은 속도의 급속한 상승이 유용할 수 있는 군용 선박에 제한되는 것으로 보인다.

별개로 이용되는 경우에 마찰 드래그를 저감시키는 것 외에도 석면 또는 나일론과 같은 섬유의 방출 역시 폴리머 방출 저감 성능을 증진시킨다[Lee, W. K. et al., "Turbulent Drag Reduction in Polymeric Solutions Containing Suspended Fibers," AI Ch E J., 20 (1), 128-133, Jan. 1974; and Sharma, R. S. et al., "Drag Reduction by Center-line Injection of Fibers in a Polymeric Solution," Chem. Eng. J., 18, 73-79, 1979]. 리 등은, 단독으로 사용되는 경우에는 약 15 %의 마찰 드래그 저감을 보이는 섬유가, 단독으로 사용시 단지 36%의 스킨 마찰 저감을 나타내는 폴리머와 함께 사용되는 경우에는 60% 이상의 마찰 저감을 나타낸다고 보고하였다. 샤르마(Sharma) 등은 후에 폴리머와 섬유의 결합 시스템의 증진된 드래그 저감 성능의 일반성에 대해 확인하였다. 이러한 시너지를 이용할 수 있는 기회는 섬유의 해양 및 산업용 어플리케이션에 있어서의 제한사항으로 인해 포착하기가 어려웠다. 그러한 섬유는 취급하기가 위험하고 대부분 장기간 오염물질로 되는 것으로 알려져 있다. 반면, 마이크로버블과 폴리머는 각각 공기와, 이산화탄소와 같은 천연 화합물 및 물로 분해된다.

다양한 드래그 저감 기법 간의 시너지의 또 다른 예들도 존재한다. 예를 들어, 섬유와 폴리머의 경우에서와 같이 폴리머 방출과 마이크로버블 방출을 적절히 조합하면 각각의 성능 수준을 합한 것보다 더 높은 수준의 드래그 저감 효과를 얻을 수 있다[Semenov, B. N. et al., "Combined Effect of Small Amounts of Polymers Added to a Flow and of Surface Pliability on Turbulent Friction," Seriya Tekhnichesikh Nauk: 89-94, 1984; Amirov, A. I. et al., "Experiments on Turbulent Drag Reduction by Joint Use of Compliant Coatings, Gas Microbubbles and Polymer Additives," Abstr. 9^th European Drag Reduction Meeting, Ravello-Napoli, 1995; and Deutsch, S. et al., "Combined Polymer and Microbubble Drag Reduction on a Large Flat Plate," Journal of Fluid Mechanics 556: 309-327, 2006]. 또한, 코즈로프, 바벤코 및 세메노프는, 개별적으로는 불량한 성능을 가진 점탄성 코팅과 함께 사용하는 경우에도, 폴리머 방출의 효율은 크게 개선될 수 있다고 보고하였다. 마찬가지로, 리블렛과 폴리머 첨가제를 조합하여 작용시키는 경우에는 개별 효과보다 더 높은 드래그 저감 효과가 나타나는 것으로 보고되었다[Koury, E. and Virk, P. S., "Drag Reduction by Polymer Solutions in Riblet-Lined Pipes," Abstracts 8^th European Drag Reduction Working Meeting, Lausanne, Switzerland 1993]. 그러므로, 섬유의 부정적인 환경 영향과, 드래그 저감성의 점탄성 코팅의 개발 및 유지와 관련된 곤란성을 극복할 수 있는 기법이 있다면, 그러한 기법은 적절한 마찰 드래그 저감을 위한 실용적인 방법을 제공할 뿐만 아니라 톰스 효과(폴리머의 희석수용액의 방출)와 조합하여 이용되는 경우에는 폴리머 방출 시스템 자체에 비해 더욱 효과적이면서도 효율적인 통합시스템을 제공하게 될 것이라는 점은 분명하다.

폴리에틸렌옥사이드(PEO)와 같이 드래그 저감에 사용되는 폴리머는 표면과 접촉하거나 표면 위로 흐르는 동안 흡착 얽힘층을 형성하는 것으로 알려져 있다[Barham, P. et al., "Adsorption-entanglement Layers in Flowing High Molecular Weight Polymer Solutions III. Solution Concentration and Solvent Power," Colloid & Polymer Science, 264(6): 515-521, 1986; Hand, J. H. and Williams, M. C, "The Ads orbed-entangled Layer in Drag Reduction," Chemical Engineering Science, 28: 63-68, 1973; and Kowalski, T., "Turbulence Suppression and Viscous Drag Reduction by Non-Newtonian Additives," Transactions of the Royal Institution of Naval Architects, 207-219, 1968]. 흡착 얽힘층의 형성 및 성장을 제어하는 인자로는 이러한 층들이 형성되는 표면의 화학적 성질, 폴리머 용액 농도, 폴리머의 분자량, 용매력, 온도 및 상기 표면 위로 흐르는 흐름의 속도를 들 수 있다. 특히, 분자량 및 농도가 높을수록, 욤매가 양호할수록, 흐름의 속도가 높을수록(예: 선박의 속도가 높을수록), 층들은 더욱 급속하게 형성되고 더 두껍게 성장하는 경향이 있다[Barham, P. J., "A Quantitative Model for the Formation of Adsorption-entanglement Layers," Colloid & Polymer Science, 265(7): 584-591,1987; and Dijt, J. C. et al., "Kinetics of Adsorption and Desorption of Polystyrene on Silica from Decalin," Macromolecules 27: 3207-3218, 1994]. 수성 염 용액은 PEO에 대한 양호한 용매이므로 염수 환경에서는 연장된 층이 예상될 수 있다[Jones and Richards, "Polymers at Surfaces and Interfaces," Cambridge University Press, 1999]. 이러한 현상은 콜로이드 및 폴리머 과학 분야, 특히 표면 및 계면에서의 폴리머의 거동이 관심사인 연구 및 산업계에서는 잘 이해되고 있다. 코발스키(외부 흐름) 및 핸드와 윌리암(내부 흐름)의 초기 보고서들은 대부분 드래그 저감 분야의 주요 선도자들에 의해 적어도 부분적으로 바로 도전을 받았다[Kowalski, T., "Turbulence Suppression and Viscous Drag Reduction by Non-Newtonian Additives," Transactions of the Royal Institution of Naval Architects, 207-219, 1968 (see the appended written discussions at pages 216-219 by G. E. Gadd, A. G. Fabula, B. Latto and C. H. Shen); and Gyr, A. and, Mueller A., "The Effect of Wall Absorption on the Toms Effect," Chemical Engineering Science 29: 1057-1060, 1974]. 외부 흐름의 경우에 표면 상으로 폴리머 흡착이 허용되지 않는 점은 여려가지 요인에 기인할 수 있다. 스케일 모델 또는 워터 터널 내의 평평한 플레이트를 이용한 실험실 테스트에서는 시험 시간이 짧고, 흔히 1분 이내이다. 이렇게 테스트 시간을 짧게 하는 것은 폴리머의 백그라운드 수준이 증가하여 시험 결과를 왜곡시키지 않도록 하기 위함이다. 또한, 임의의 백그라운드 증가를 저해하기 위해서, 단기 테스트 후에 종종 용액 중의 폴리머를 "분해" 하기 위해 충분한 수준의 염소를 사용면서 터널이 고속으로 가동된다. 그러므로, 흡착에 대한 기회를 제한하는 점 외에도 첨가된 염소와 터널의 고속 플러싱의 효과가 흡착을 저해할 것이다. 코발스키의 연구에서는 코발스키가 재순환 테스트 설비라기 보다는 개방된 설비를 가지고 있었다는 사실을 간과했다. 그러므로, 먼저 방출된 폴리머가 유입되는 흐름을 오염시키는데 대한 염려 없이 흐름이 지속될 수 있었다. 코발스키는 그의 테스트 장치를 의도적으로 "플러시"하고자 함이 없이 연장된 기간동안 테스트를 수행했다. 그는 또한 개방된 수중의 작은 크래프트 상에서 그의 테스트를 수행했다. 두 번째, 이것은 아주 중요한 점이기도 한데, 코발스키는 매우 작은 각도(표면에 대해 5도)를 가진 방출 슬롯을 처음으로 사용한 사람이라는 것이다. 그는 그렇게 작은 방출 각도가, 방출된 폴리머가 표면으로부터 멀리 확산되는 확산속도를 크게 저하시킨다는 것을 시현하였다. 확산 속도를 저하시키는데 있어서의 이와 같은 방출기 특징의 중요성은 후에 정량적으로 확인되었다( Vdovin and Smol'yakov (1978 및 1981)). 이후 바다에서의 테스트 역시 기간에 있어서 단지 2 분 내지 5분으로 제한되었다. 이와 같은 2-5분간의 기간 제한은 매우 다량의 폴리머 슬러리를 필요로 하는 비효율적인 방출기로 인한 높은 지출비용율 때문이었다. 슬러리에 대한 통상적인 농도는 10,000 wppm(weight parts per million) 이었는데, 이는 폴리머 1 중량부/물 99중량부와 동일하다. 그러므로, 수 분간의 테스트에 슬러리가 그와 같은 양으로 필요하다는 것은, 몇 가지 이상의 조건이 평가되어야 한다면 개별 테스트들의 기간은 짧아야 한다는 것을 의미한다. 무어(Moore) 등에 의해 실시된 일련의 바다에서의 테스트는 해수를 이용하고 특별한 시스템(on-demand polymer make-down system(혼합 및 활성화, 즉 폴리머 분자의 코일링 해제)을 이용하였다[Moore, K. J. et al., "Design and Test of a Polymer Drag Reduction System on Sea Flyer," presented at the 26^th Symposium on Naval Hydrodynamics, Rome, Italy, 17-22 September 2006]. 이러한 온-디맨드 시스템이 방출기(Cortana fluidics)와 결합되어 스토리지 용적과 비용 요건을 저감시키므로 연속 테스트에 근접한 테스트가 가능해진다. 일별 실험 과정에서, 개별 테스트가 10-45분의 기간까지 연장되므로써 복수의 개별 테스트가 하루 과정으로 실시될 수 있었다. 그러므로, 수 터널 및 이전의 바다에서의 테스트와는 달리, 낮은 지출비용율, 접선방향 방출 및 충분한 시간은 흡착 얽힘층의 형성에 필요한 조건을 제공하였다. 또한, 가변적인 접선방향의 전단 응력하에서 폴리머 용액의 흐름은 흡착된 PEO 층의 변형을 야기한다는 것도 알려져 있다. 츄라에프(Churaev) 등은 흡착된 층의 수력학적 두께가 30 노트 선박에 대해 예상되는 전단응력값에 대해 2배 이상 변화가능하다고 보고한 바 있다. 두께의 변화는 탈착(관련 문헌에서 사용되는 용어)에 의해 야기되지 않으며, 이는 연장된 시간을 필요로 한다. 전단 응력을 받으면 흡착층은 급속하게, 그러나 가역적으로 변형되지만 EPO 흡착층은 점탄성체로서 거동한다Churaev, N. V. et al., "Hydrodynamic Thickness and Deformation of Adsorbed Layers of Polyethylene Oxides," Journal of Colloid and Interface Science 169: 300-305, 1995]. 변형 과정은 흡착된 층들을 압착 및 강화하는 효과를 가지고 있다. 그러므로, 상기 층들의 점탄성이 전단 응력 조정값의 함수로서 변화될 것이라는 것을 예상할 수 있다; 즉, 점탄성은 변화의 폭과 빈도의 관점에서 선박의 속도의 조정값으로 인해 조절될 것이다. 또한, 개스 마이크로버블이 폴리머 방출 및 흡착 얽힘층의 형성과 조합된 형태로 이용되는 경우에는 마이크로버블의 존재로 인해 상기 층에 공기가 포획될 수 있을 것이다. 코팅이 형성되고, 코팅이 형성됨에 따라 개스 마이크로버블이 포획된다면, 코팅의 점탄성 뿐만 아니라 코팅의 밀도도 변화될 것이다. 포획된 공기에 의한 변화는, 개스 방출이 개시된 시점으로부터 수 분에서 시작하여 개스 방출이 중지된 후 수 십분 동안 지속되며 전체적인 드래그 저감 성능을 저하시키는 것으로 나타났다. 그러나, 보다 잘 정립된 코팅의 경우에는 개스 방출 동안 및 개스 방출 후 시스템 저하가 관찰되지 않았다. 그러므로, 선박의 속도를 측정가능하게 늦추거나 또는 선박을 중지시킴으로써, 형성되는 코팅상의 전단 응력을 이완시키면 포획된 개스가 방출될 수 있고, 속도를 다시 회복시키면 포획된 물질의 감소 없이 코팅이 다시 압착 및 강화될 것이다,

또한, 푸리에르 변환 적외선 스펙트로스코피를 이용했을 때, 흐름장(flow field)의 존재하에서 폴리머 체인의 골격이 낮은 전단율에서도 흐름 방향으로 배향되는 것으로 나타났다[Frantz, P. et al., "Orientation of Adsorbed Polymer in Response to Shear Flow," Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 86: 295-298, 1994]. 그러므로, 흐름장에서 형성되는 경우, 흡착된 점탄성 층의 특성은 흐름 방향으로 비등방성이다. 일반적으로 수많은 길다란 분자가 표면에 결합될 수 있다. 이들은 커다란 "루프"를 형성할 수 있으며, 이 루프는 용액으로 확장되어 나오는 물리적으로 흡착된 "트레인" 뿐만 아니라 용액 중으로 다시 들어가는 길다란 "테일"로 분리된다. 이러한 테일들은 때때로 "브러쉬"로서도 지칭되는데, 이러한 브러쉬는 흐름장으로 들어감에 따라 조밀해질 수 있다. 그러므로, 흐름이 지속될 때 자유로이 유동하는 분자와, 루프와 테일을 가진 이전에 형성된 분자와의 얽힘에 의해 코팅이 성장할 수 있다.

폴리에틸렌옥사이드(PEO) 표면은 단백질과 기타 생분자 흡착에 대해 강한 저항성을 나타내는 것으로 알려져 있다[Harris, J. M. and Zalipsky, S. (Editors), Poly(ethylene glycol) Chemistry and Biological Applications, ACS Symp. Ser. 680, American Chemical Society, Washington, D. C, 1997]. 의료용 임플란트, 바이오센서 및 진단 기구에서 단백질 흡착 및 세포 유착을 저감시키기 위한 표면 보호제로서 PEO 필름이 이용된다[Biederman, Hynek (Editor), Plasma Polymer Films, Imperial College Press, London, pp. 237-239, 338-340, and 357-361, 2004]. 드래그를 발생시키고 만각류(barnacle)와 서관충(tubeworm)과 같은 거대생물 부착을 일으키는 미생물 슬라임의 형성을 방지하기 위해 세포 유착을 저해할 수 있는 PEO 폴리머필름의 능력이 본 발명자들에 의해 관찰되었다.

비등방성 점탄성 코팅을 효율적으로 및 효과적으로 형성하기 위해서는 벽을 따라 및 자유 스트림 중(속도 속도 U_∞를 가짐)에서의 고분자량 폴리머 용액의 농도를, 벽 상에 흡착 얽힘이 일어날 수 있는 가능성을 충분히 높일 수 있도록 높여야 한다. 방출된 폴리머를 벽에 대해 접선 방향 또는 거의 접선 방향이라기 보다는 스트림 내로 안내하는 방출 기술이 인접 벽 영역으로부터의 폴리머의 확산을 증진시킬 것이다[Vdovin, A. V. and Smol'yakov, A. V., "Diffusion of Polymer Solutions in a Turbulent Boundary Layer," Journal of Applied Mechanics and Technical Physics 19 (2), 196-201, 1978; and Vdovin, A. V. and Smol'yakov, A. V., "Turbulent Diffusion of Polymers in a Boundary Layer," Journal of Applied Mechanics and Technical Physics 22 (4), 526-531, 1981]. 반면, 방출된 폴리머를 안정하게 선박의 벽(즉, 선체)을 따라 안내하는 방출기는 난류 확산의 억제에 기여하고 또한 고농도의 방출된 물질이 벽 근처에 머무르게 함으로써 흡착 얽힘층의 형성 가능성을 증가시킨다. 과거에 스트레이트 슬롯 기법을 이용하여 접선 방향 방출기를 제조하는 데에는 구조적, 공간적 및 제조상의 곤란성이 있었다. 그러나, 그러한 작은 각도 방출기 (흐름 표면에 대해 약 5도)에 의해 매우 짧게(즉, 수 분) 존속하는 흡착된 층이 제조될 수 있는 것으로 나타났다[Kowalski, T., "Turbulence Suppression and Viscous Drag Reduction by Non-Newtonian Additives," Transactions of the Royal Institution of Naval Architects 207-219, 1968]. 상기 테스트에서는 재순환 방식이 아니라 자유 스트림 유체의 지속적인 보충 방식을 채택했기 때문에, 관찰된 흡착이 흐름장 중의 폴리머의 주위 또는 "백그라운드" 농도의 장기 축적에 의한 것이 아니라 방출된 폴리머에 의한 것일 뿐임이 분명하다. 보다 최근에는, 코르타나 코포레이션 플루이딕스 방출기를 이용한 바다에서의 실험에서[Moore, K. J. et al., "Method and Apparatus for Increasing the Effectiveness and Efficiency of Multiple Boundary Layer Control Techniques," U.S. Patent No. 6,357,374 Bl, 2002년 3월 19이라 발행], 가동중인 선박 상에 실용적인 흡착 얽힘층을 장기 및 선택적으로 형성할 수 있는 가능성이 제시되었다. 접선 방향으로 방출하여 기존에 첨가제 방출과 연관된 난류의 국소적인 증가를 회피함으로써, 상기 방출 기법은 경계층을 가로지르는 첨가제의 급속한 확산을 지연시킨다.

본 발명자들은, 농도 C_i가 1000 내지 1500 wppm인 PEO WSR-310을 점성 하부층을 통해 흐르는 흐름의 유속의 5-10배의 유속(즉, Q_i=5Q_s 내지 10Q_s)으로 접선방향으로 방출하는 것이, 수 십분 정도 흡착층을 형성하기에 적절하다는 것을 알아냈다. 흡착층이 형성되면 지출비용율(즉, 농도 C_i와 유속 Q_i의 곱)은 코팅되지 않은 선체를 이용하는 경우의 초기 지출비용율에 비해 실질적으로 감소(즉, 1/2 이상)될 수 있으며 여전히 동일한 수준의 드래그 저감을 달성한다. 그러므로, 이제 훨씬 더 적절한 양의 첨가제가 연장된 기간동안의 드래그 저감을 가능하게 한다. 또한, 폴리머와 같은 첨가제를 온 디맨드로 해수와 혼합할 수 있기 때문에 첨가제를 프레시-워터 혼합형 슬러리 중에 함유시킨 상태로 운반할 필요가 없으며 폴리머가 수성 염 용액 중에 혼합 및 방출될 수 있다[Moore, K. J. et al., "Design and Test of a Polymer Drag Reduction System on Sea Flyer," presented at the 26^th Symposium on Naval Hydrodynamics, Rome, Italy, 17-22 September 2006].

환경적인 영향에 있어서, 주어진 선박에 대해 경비 절감이 되는 연료의 중량에 대한 폴리머의 중량에 따른 비용은 드래그 저감의 정도, 선박의 속도 및 전체 드래그에 대한 마찰 드래그의 비율에 의존한다. 적절한 방출기를 사용하는 경우 폴리머의 지출비용율은 속도에 비례하고 연료의 지출비용율은 속도의 대략 세제곱에 비례하며, 폴리머 드래그 저감의 잇점은 선박의 속도가 증가함에 따라 증가한다. 커다란 멀티형 선체의 페리와 같이 30 내지 35 노트 이상으로 운항하는 잘 설계된 고속 선박의 경우에, 절약되는 연료:소비되는 폴리머의 비는 10:1 정도이다. 옥탄 C₈H₁₈과 같은 간단한 연료가 연소되는 경우에, 옥탄은 수많은 유해 개스 및 물과 이산화탄소를 만들어낸다. 1kg의 옥탄이 산화되면 3kg 이상의 이산화탄소가 나온다. 폴리머는 자연적으로 물과 이산화탄소로 분해된다. 해수에서는, 염의 존재로 인해, 분해 과정이 수 십분 후에 급속하게 진행되는 것으로 관찰되었다. 그러나, 그러한 분해 과정에서는 1kg의 폴리머가 산화될 때 단지 약 2kg의 이산화탄소가 나온다. 결과적으로, 1kg의 옥탄의 산화는 1kg의 PEO의 산화의 경우에 비해 이산화탄소를 50% 이상 더 많이 생성하는 것으로 예상될 수 있다. 소비되는 폴리머의 중량에 대해 절약되는 연료의 중량의 비가 약 10 정도이므로, 절약되는 연료에 의해 생성되었을 수도 있는 이산화탄소의 방출은 약 15 정도의 인자만큼 저감된다(즉, 이산화탄소 방출은 연료 절감이 없었더라면 방출되었을 수도 있었던 양의 약 93%이다). 그러므로, 전체 선박의 드래그가 약 30% 저감된다면, 이는 연소되는 연료에 있어서 대략 30% 감소와 마찬가지이므로, 이산화탄소 방출에 있어서는 약 28% 감소가 달성될 것이다.

본 발명의 목적은:

(1) 해양/산업 환경의 스트레스에 대해 자체-수선 및 내성을 발휘할 수 있는 효과적인 드래그 저감성 점탄성 코팅을 제공하고;

(2) 잘 알려진 "톰스 효과(Toms Effect)"{Toms, B.A., "Some Observations on the Flow of Linear Polymer Solutions through Straight Tubes at Large Reynolds Numbers," Proc. 1st Intern. Congr. Rheol., Amsterdam, 11, 135-141, 1948]와 같은 마찰 드래그 저감 기법의 효율을 증가시키기 위한 방법을 제공하고;

(3) 해양 추진 시스템으로부터의 이산화탄소 방출 및 유해물 방출을 저감시킴으로써 폴리머 드래그 저감의 유리한 환경적 효과를 증진시키고;

(4) 그 자체로 10% 정도로 마찰 드래그를 저감시키는 재생성의 비등방성 점탄성 코팅을 제공하고;

(5) 해양 환경에서의 가동과 연관하여 발생되는 생물부착(biofouling) 및 이에 수반되는 "임무수행중(in-service") 드래그를 억제하기 위한 수단을 제공하고;

(6) 유지 보수를 위해 값비싼 설비 및 재도킹(redocking)을 필요로 하지 않는 드래그 저감 코팅을 제공하고;

(7) 품질을 저하시키는 "에지 효과"를 만들어내지 않는 코팅을 제공하고;

(8) 점성의 하부층 위로 확대됨으로써 드래그를 증가시키는 "동적" 거칠기 요소로서 작용하는 표면 변형을 만들어내지 않는 코팅을 제공하고;

(9) 그 특성상 흐름 방향으로 비등방성인 코팅을 제공하고;

(10) 바다에서 작업시 또는 산업 환경에서 가동시 용이하게 보충될 수 있는 융삭성(ablative) 폴리머 코팅을 제공하고; 그리고

(11) 리블렛(riblet)이라는 용어로 지칭되는, 마이크로그루브형 표면 및 흐름 중의 방출된 섬유에 의해 실증된 바와 같이 난류의 정도를 저감시키는 섬유상 표면 또는 브러시형 표면을 형성하는 점탄성 표면을 제공하는 것이다.

본 발명은 종래의 폴리머 방출 시스템에 비해 현저하게 저감된 폴리머 지출비용율로 높은 수준의 마찰 드래그 저감을 제공하거나 또는 매우 낮은 또는 심지어는 간헐적인 폴리머 소비로 낮은 수준의 마찰 저감을 제공하기 위해 해양 또는 산업용 표면 상에 드래그 저감성의 점탄성 코팅을 형성하는 방법이다. 본 발명의 방법은 먼저 일반적인 용어로 설명될 것이다. 먼저, 수용성이며 비이온성인, 드래그 저감성 폴리머가 프레시 워터 또는 해수와 같은 양호한 용매인 것을 특징으로 하는 유체와 결합되어 농축(예를 들어 1,000 wppm 정도)된 폴리머 용액(이하, 농축된 용액을 "제1 유체"라 함)을 형성한다. 제2 유체가, 제2 유체의 경계층을 가로지르는 폴리머의 급속한 확산을 회피하는 방식으로, 표면 위로 흐르기 때문에, 적절하게 농축된 제1 유체가 제2 유체의 경계층으로 접선방향으로 방출된다. 제2 유체의 속도는, 많은 수의 방출된 폴리머 분자가 먼저 상기 표면과 접촉한 다음 상기 표면 상의 흡착층과 접촉하여 바람직한 시간 내에 드래그 저감성 점탄성 코팅이 확실하게 형성될 수 있도록 하기 위해, (예를 들어 선박 속도를 변화시킴으로써) 조절될 수 있다. 제1 유체가 흘러서 상기 표면과 접촉함에 따라 장쇄 폴리머가 상기 표면 상에 필름형 코팅을 형성한다. 폴리머가 표면 위로 흐르는 동안 표면 상에 쌓이므로 폴리머 분자들은 그들의 극심한 어스펙트비로 인해 길이방향 배향에 유리하게 되며 그 결과 생성되는 필름은 흐름 방향으로 조직화되고 비등방성이 된다. 또한 표면을 따라 연속성을 나타내므로 바람직하지 않은 횡에지(transverse edge)를 회피하게 된다. 형성되는 코팅은 비등방성이며 대략 연속적인 표면을 갖는 것 외에도, 그것의 두께, 횡방향 구조 및 밀도는 잘 정립된 드래그 저감형 코팅의 요건을 만족시킨다. 또한, PEO와 같은 폴리머가 브러시형 구조를 형성하는 경우에는 코팅이 폴리머, 섬유 및 리블렛 시스템으로서 거동하는 경향이 있다. 전단응력을 증가시킴으로써 흡착층은 압착 및 강화될 수 있다. 그러므로, 디포지션 과정 동안 전단 응력은 변경되어야 하는데, 예를 들어 선박의 속도를 늦춰서 포획된 개스를 방출시킴으로써 얽혀있는 흡착층들의 밀도와 점탄성을 조절한다. 코팅의 특성과 난류 장(field)으로 인해 필름 표면은 디포지션(흡착) 및 융삭(탈착)의 순환공정을 겪게 된다. 방출 속도에 따라, 폴리머가 디포지션 상태, 또는 디포지션속도와 융삭 속도가 대략 동일한 평형 상태, 또는 융삭 상태에 있을 수 있다. 폴리머 첨가제가 코팅, 리블렛 또는 섬유에 첨가되는 경우에는 특정 수준의 드래그 저감을 달성하는데 필요한 폴리머의 비용지출율이 단단한 표면 위로 단기간 방출하는데 필요한 비용지출율에 비해 크게 감소된다. 바다에서의 실물크기 테스트 결과, 융삭 조건, 즉 지속적인 방출이 없거나 또는 방출이 감소된 경우에는 필름이 마찰 드래그를 10% 정도 저감시킬 수 있는 것으로 나타났다.

본 발명에 따라 형성되는 점탄성 코팅은 해양 추진 시스템으로부터의 이산화탄소 방출 및 유해물 방출을 저감시킴으로써 폴리머 드래그 저감의 유리한 환경적 효과를 증진시키고, 또한 드래그를 증가시키는 천연 유기체의 부착 및 성장을 방해하고, 가동 중에 "다운-타임" 없이 이용될 수 있다.

본 발명은 해양 또는 산업용 표면 상에 드래그 저감성의 점탄성 코팅을 형성하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 하기 단계를 포함하며, 하기 단계들은 기재된 순서대로 실행되지만 반드시 순차적인 순서대로 실행되어야 하는 것은 아니다:

(a) 폴리머와 용매를 혼합하여 농축 용액을 만드는 단계이다. 이 농축 용액이 제1 유체이다. 제1 유체는 표면 위로 흐르는 제2 유체와 대략 동일한 밀도를 가진다. 상기 표면 위로 흐르는 상기 제2 유체의 마찰 드래그를 저감시켜야 한다.

(b) 상기 단게 (a)에서 형성된 제1 유체를 상기 표면 위로 흐르는 상기 제2 유체에 방출하는 단계로서, 상기 제2 유체가 상기 표면 위로 흐를 때, 방출된 제1 유체가 제2 유체의 유체 흐름 경계층을 가로질러 확산되는 것을 증진시키지 않는 방식으로 제1 유체가 제2 유체에 방출되도록 한다. 제1 유체의 방출은, 폴리머 코팅이 상기 표면 상으로 흡착되고 처음에는 시간이 경과함에 따라 폴리머 코팅이 더 두껍게 성장하도록 하는, 농도와 방출 속도로 이루어진다.

(c) 상기 단계 (a)에서 형성된 제1 유체를 제2 유체에 방출하는 것을 중단하거나 또는 시간이 경과함에 따라 폴리머 코팅이 더 얇게 성장하도록 하는 속도로 제1 유체를 제2 유체에 방출하는 단계이다.

단계 (b)에서, 제1 유체의 농도, 제1 유체의 방출 속도 및 제2 유체의 속도 중 한 가지 이상을 조절하여 상기 표면으로의 상기 폴리머의 흡착 속도를 조절함으로써 원하는 바람직한 기간 내에 폴리머 흡착 얽힘층을 형성할 수 있다. 또한, 단계 (b)에서 개스 또는 그외 물질의 잠재적인 포획을 제어하고 그 결과 형성되는 폴리머 흡착 얽힘층들을 강화시키기 위해 폴리머 흡착 얽힘층에 대한 전단 응력은 선택적으로 1회 또는 수 회 이완될 수 있다. 또한, 폴리머 흡착 얽힘층(들)에 대한 전단 응력이 이완된 후, 제1 유체가 코팅 평형 상태를 달성하는 속도로 방출될 수 있으며, 이러한 평형 상태에서는 표면으로부터의 폴리머의 융삭 속도가 표면 상으로의 폴리머의 디포지션 속도와 균형을 이루게 된다. 그러나, 코팅 평형 상태는 임의로 짧게(즉, 단지 순간적일 수 있음) 만들어질 수 있다.

상기 단계 (a) - (c)는 어느 정도의 연장된 기간 동안 바람직한 최소한의 폴리머 코팅 두께가 유지되도록 반복될 수 있다.

Claims

해양 또는 산업용 표면 상에 드래그 저감성의 점탄성 코팅을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은 하기 단계를 포함하며, 하기 단계들은 기재된 순서대로 실행되지만 반드시 순차적인 순서대로 실행되어야 하는 것은 아닌, 방법:
(a) 드래그 저감성 폴리머와 용매를 혼합하여 농축 용액을 만들어서, 표면 위로 흐르는 제2 유체와 대략 동일한 밀도를 가진 제1 유체를 형성하는 단계;
(b) 단계 (a)에서 형성된 제1 유체를 상기 표면 위로 흐르는 상기 제2 유체에 접선방향으로 방출하는 단계로서,
제1 유체의 방출은, 드래그 저감성 폴리머의 코팅이 상기 표면 상으로 흡착되고 처음에는 시간이 경과함에 따라 드래그 저감성 폴리머 코팅이 더 두껍게 성장하도록 하는 농도와 방출 속도로 이루어지도록 하고,
상기 코팅은 폴리머 흡착 얽힘층을 포함하며,
상기 표면으로의 폴리머 코팅의 흡착 속도를 조절하기 위해 하기 요소 중의 한 가지 이상을 조절하는, 단계:
제1 유체의 농도 C_i
제1 유체의 방출 속도 Q_i, 및
제2 유체의 자유 흐름 속도 U_∞.; 및
(c) 시간이 경과함에 따라 폴리머 흡착 얽힘층이 더 얇게 성장하도록 상기 제1 유체의 방출 속도를 저감시키는 단계.
제1항에 있어서, 단계 (b)에서, 개스 또는 그외 물질의 잠재적인 포획을 제어하고 그 결과 형성되는 폴리머 흡착 얽힘층(들)을 강화시키기 위해, 상기 제2 유체의 자유 흐름 속도 U_∞를 저감시킴으로써 폴리머의 흡착 코팅에 대한 전단 응력을 1회 이상 일시적으로 이완시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 전단 응력이 이완된 후, 상기 제1 유체가 코팅 평형 상태를 달성하는 농도와 속도로 방출될 수 있으며, 이러한 평형 상태에서는 상기 표면으로부터의 상기 폴리머의 융삭 속도가 상기 표면 상으로의 상기 폴리머의 디포지션 속도와 균형을 이루게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 코팅 평형 상태는 단지 순간적으로 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 (a) - (c)는 연장된 기간에 걸쳐 바람직한 최소한의 폴리머 코팅 두께가 유지되도록 1회 이상 반복되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드래그 저감성 폴리머와 혼합되는 상기 용매 및 상기 표면 위로 흐르는 제2 유체는 모두 해수인 것을 특징으로 하는 방법.
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