KR101425979B1 - 해조류 부착 유도용 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해조류 부착을 유도하기 위한 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 식물유를 주성분으로 하는 조성물로서 해양 구조물에 도포하여 해양 환경 복원 및 해양 동식물의 양식을 위해 해조류 부착을 효과적으로 유도하여 부착 및 성장을 촉진시켜주는 해조류 부착 유도용 조성물에 관한 것이다.

Description

해조류 부착 유도용 조성물{A composition for inducing cohesion of seaweeds}
본 발명은 해조류 부착을 유도하기 위한 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 식물유를 주성분으로 하는 물질로서 해양 구조물에 도포하여 해양 환경 복원 및 해양 동식물의 양식을 위해 해조류 부착을 효과적으로 유도하여 부착 및 성장을 촉진시켜주는 해조류 부착 유도용 조성물에 관한 것이다.
해조류는 해양에 가장 많이 존재하는 1차 생산자로서 탄소 고정을 통하여, 대기 중에서 태양 복사열을 간직하기 쉬운 이산화탄소를 흡수하고, 산소를 배출하여 지구온난화를 억제할 수 있다.
석유에 기반을 두고 있는 인간의 경제활동은 과도한 이산화탄소 배출을 야기하였고, 이는 지속적으로 지구의 기온이 오르는 데에 큰 영향을 주고 있으며, 탄소세와 같은 국제사회의 규제가 이루어지고 있다.
이산화탄소 배출 절감 및 이산화탄소 고정을 하기 위한 육상식물 자원은 과도한 공업화로 인하여 점차 사라지고 있는 추세이며, 넓은 경작지를 요구하기 때문에 육상식물외의 해상식물을 이용한 탄소고정이 대안으로 떠오르게 되었다.
지구온난화는 결과적으로 해수의 수온상승을 유발하며, 이로 인해 생성된 높은 수온을 가진 해역의 해조류 수는 급감하게 된다. 해조류 개체수 감소는 해양에서의 탄소고정 능력의 저하를 의미하며, 이산화탄소를 처리할 수 있는 식물자원의 감소로 이어지고, 지구온난화가 더욱 가속 되는 악순환이 된다.
이와 같은 악순환의 고리를 해결하기 위해, 인간은 해조류를 복원하고자 하여 왔고, 대표적으로 인공어초를 이용하여 해조류가 부착하기 좋은 환경을 만들어 주는 것이었다.
그러나, 인공어초와 같은 구조물의 생성이나 재질의 특성상 내재한 독성을 갖고 있으며, 이는 부착성 해양생물의 부착을 저해하는 요인으로 작용하고, 목표로 하는 만큼의 해조숲 복원 능력을 보이지 못하고 있어 이러한 독성을 상쇄하기 위한 개선안이 필요하다.
그럼에도 불구하고, 아직까지 이러한 해양구조물에 해조류 부착을 향상시키는 기술이 제안되고 있지 않다.
상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위해 오래 연구한 결과, 인공어초와 같은 해양 구조물에 식물유를 주성분으로 하여 도포하는 경우 해양 생물에 대한 부착과 생장 촉진이 크게 증가한다는 사실을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명의 목적은 해양 구조물에 대한 해양생물의 부착 및 생장 촉진을 위한 생육환경 조성하는 해조류 부착 유도용 조성물을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 해양 구조물의 표면에서 구조물 자체의 독성을 상쇄하여 부착성 해양생물에게 유리한 생육환경을 조성하는 피막과 이러한 피막이 피복된 해양구조물을 제공하는데 있다.
위와 같은 과제 해결을 위해, 본 발명은 식물유를 유효성분으로 함유하는 해조류 부착 유도용 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 식물유를 유효성분으로 함유하는 해조류 부착 유도용 조성물로 이루어진 해양구조물 표면 피복용 피막을 제공한다.
또한 본 발명은 식물유를 유효성분으로 함유하는 해조류 부착 유도용 조성물이 피복된 피막을 가지는 해양구조물을 제공한다.
본 발명은 인공 어초를 포함한 해양 구조물에 적용하는 경우 부착성 해양생물의 부착 및 생장을 촉진하여 탄소고정을 통해서 지구온난화를 억제하고, 해조숲의 확장으로 해양생물의 서식지를 제공함으로써 자연환경 개선과 수산자원의 증대시키는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 하나의 구현예로서 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 "부착"이란, 저서 생물체(benthic organisms)가 인공 물체 등에 부착되거나 성장하는 것을 의미한다.
본 발명에서 "해양 구조물"이란 해양에 서식하는 생물, 예컨대 해조류나 어패류 등에 서식지를 제공하는 모든 구조물을 의미한다. 해양 구조물은 시멘트, 철재, 세라믹, 섬유, 폐섬유, 합성수지, 폐타이어, 폐기물 등으로 구성된 모든 구조물을 포함한다. 인공어초는 해양 구조물의 한 예로서, 인공적으로 제작되어 해양에 투입되는 해양 구조물의 하나이다.
본 발명은 식물유를 유효성분으로 함유하는 해조류 부착 유도용 조성물을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 식물유로서는 육상식물 및 해상식물로부터 유래된 지질을 함유하는 유지를 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 식물유로서는 포도씨유, 올리브유, 옥수수유, 콩유, 해바라기씨유 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명에서는 부착성을 갖는 해조류가 소수성 및 지방 성분에 부착하는 경향성이 있으며, 대부분의 식물은 이러한 지질을 함유하고 있어서 특히 식물에서 추출한 지방질이 포함된 식물유를 유효성분으로 사용하는 경우 해양생물의 부착 및 성장성을 바람직하게 유도할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 구성하였다.
상기한 조성물에 있어서, 유효성분으로 사용되는 상기 식물유는 해조류 부착 유도용 조성물 전체의 5~30 중량%로 함유하는 것이 바람직하다. 식물유의 함량이 5 중량% 미만이면 부착성 해양 생물의 부착 유도능이 떨어지고 50 중량% 보다 과량의 경우에는 타 조성 성분과의 혼합성과 장기 보관성이 저하된다. 이러한 관점에서 상기 식물유는 전체의 5~30 중량%인 것이 바람직하다.
상기 조성물은 상기 유효성분인 식물유 외에 바인더, 안료 및 용제를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 바인더로는 합성 수지 또는 천연 수지가 사용 될 수 있다. 구체적으로, 비닐수지, 우레탄 수지, 염화고무수지, 프탈산 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라닌 수지, 아크릴 수지, 불소 수지, 실리콘 수지 및 로진 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 바인더는 전체 조성물 중 2~45 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 바인더의 함량이 2중량% 미만이면 도료의 부착성이 저하되며, 45중량%를 초과하면 타 조성물과의 상용성이 저하되고 조성물의 점도가 지나치게 상승하여 해양 구조물에 도포하기가 어려워진다. 이러한 관점에서, 상기 바인더의 함량은 2~45중량%인 것이 바람직하다.
상기 안료로는 유기 안료 또는 무기 안료가 사용될 수 있는데, 예컨대 프탈로시아닌 블루, 산화아연, 황산구리, 디아조 옐로우, 카본블랙, 실리카, 티타늄, 탈크 및 탄산칼슘 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 안료는 전체 조성물 중 20~60 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 안료 함량이 20중량% 미만일 경우 식물유의 분산력이 저하되며, 60 중량%를 초과하면 타 조성물과의 상용성이 저하되고 조성물의 점도가 지나치게 상승하여 해양 구조물에 도포하기가 어려워진다. 이러한 관점에서, 상기 바인더의 함량은 2~45중량%인 것이 바람직하다.
상기 용제로는 유기용매라면 어느 것이나 사용될 수 있다. 예를 들면, 방향족 탄화수소 용제, 케톤 용제 또는 셀루솔브 용제 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이 바람직하게 사용될 수 있으며, 구체적인 예로서는 크실렌, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 또는 셀루솔브 아세테이트 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이 더욱 바람직하게 사용 될 수 있다. 상기 용제는 전체 조성물 중 10~50중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 용제가 10중량% 미만이면 점도가 지나치게 높게 되어 도포 작업이 어려워지며, 50중량%를 초과하면 유효 성분인 식물유나 바인더의 함량이 낮아져 해양 착생 생물들의 착생과 부착능이 저하된다.
따라서 본 발명에 따른 조성물의 전형적인 조성은 식물유 5~30 중량%, 바인더 2~45 중량%, 안료 20~60 중량% 및 용제 10~50중량%로 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 상기와 같은 해조류 부착 유도 조성물을 해양 구조물의 표면에 도포하는 방법은 하나의 예로서
(a) 바인더 2~45 중량%, 안료 20~60 중량% 및 용제 10~50 중량%를 혼합하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계에서 얻어진 혼합물에, 식물유 5~30 중량%를 첨가하여 혼합하는 단계;
(c) 해양 구조물에 상기 (b) 단계의 혼합물을 도포하는 단계; 및
(d) 상기 (c) 단계에서 도포된 조성물을 건조시켜 피막을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 해양 구조물 표면에 대한 도포 방법에 있어서, (a) 단계는 바인더, 안료와 용제를 교반기 등을 통해 바인더가 용제에 잘 용해될 때까지 혼합하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 (a) 단계의 바인더는 비닐 수지, 우레탄 수지, 염화고무 수지, 프탈산 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라닌 수지, 아크릴 수지, 불소 수지, 실리콘 수지, 및 로진 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이 사용될 수 있다. (a) 단계의 안료는 프탈로시아닌 블루, 산화아연, 황산구리, 디아조 옐로우, 카본블랙, 실리카, 탈크 및 탄산칼슘 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이 사용될 수 있다. 상기 (a) 단계의 용제는 크실렌 등의 방향족 탄화수소 용제, 메틸에틸케톤 및 메틸이소부틸케톤 등의 케톤 용제 및 셀루솔브 아세테이트와 같은 셀루솔브 용제 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이 사용될 수 있다.
상기 (b) 단계는 식물성 유지를 상기 (a) 단계에서 얻어진 혼합물에 첨가한 후 역시 교반기 등을 사용하여 혼합하는 것이 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (c) 단계는 붓으로 바르거나 공기의 압력으로 스프레이 할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (d) 단계에서 건조는 공기 중에 그대로 노출시켜 건조시킬 수 있다. 또는, 건조를 반복하는 양생 작업을 통해 어초에 대한 표면 부착력을 높이고 표면층의 경화를 더욱 촉진 시킬 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (d) 단계를 거친 후 피복된 피막은 도포 후 0.05 ~ 0.50 g/cm2 의 무게일 수 있다. 피막의 무게가 0,05 g/cm2 미만이면 착생 능력이 미미하고, 피막의 무게가 0.50 g/cm2 를 초과하면 비경제적이다.
상기 피막은 바인더를 포함하며, 식물유 : 바인더 : 안료의 중량비는 5~30 : 2~45 : 20~60 인 것이 바람직하다. 지방산인 식물유가 지나치게 많고 바인더가 적어서 상기 범위를 벗어나게 되면 해양 구조물의 표면에 피막이 안정적으로 유지되기 어렵다. 또 식물유가 지나치게 적고 바인더가 많아서 상기 범위를 벗어나게 되면 해양 착생 생물의 착생 및 부착 능력이 미미하다. 이러한 관점에서, 상기 성분의 중량비는 5~30 : 2~45 : 20~60 이 바람직하다.
본 발명은 이와 같이 해양 구조물 표면에 형성되는 본 발명에 따른 해조류 부착 유도용 조성물이 도포된 해양구조물 표면 피복용 피막을 포함한다.
또한 본 발명은 상기 해조류 부착 유도용 조성물이 표면에 피복된 피막을 가지는 해양구조물을 포함한다.
상기 표면 피복용 피막이 도포 형성되는 해양 구조물은 인공어초, 방파제 블록, 해양생물 양식용 구조물 등 일 수 있다.
본 발명에 따르면 상기 해조류 부착 유도용 조성물을 해양 구조물에 적용하는 경우 식물유 성분으로 인해 부착성 해양생물의 부착 및 생장을 촉진하는 환경을 제공할 수 있다. 이러한 본 발명의 조성물은 해양 생태계에서 탄소고정을 통해서 지구온난화를 억제할 뿐만 아니라 해조류 등의 부착 유도를 활성화하여 해조숲의 확장시킴으로서 해양생물의 서식지를 제공하여 해양 자연환경의 개선은 물론 수산자원을 증대시킬 수 있는 것이다.
이하, 실시예에서 본 발명을 더욱 상세히 설명하는 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
0.5ℓ 함석용기에 바인더 20 중량부를 넣고 크실렌 20 중량부과 메틸이소부틸케톤을 20 중량부 넣은 후 교반기를 통해 용해될 때까지 잘 혼합하였다. 안료(실리카:티타늄=5:5) 40 중량부, 콩기름유 10 중량부를 첨가한 후 3500 rpm에서 60분 동안 교반기로 사용하여 혼합하여 해조류 부착 유도 조성물을 제조하였다.
실시예 2
0.5ℓ 함석용기에 바인더 20 중량부를 넣고 크실렌 20 중량부과 메틸이소부틸케톤을 20 중량부를 넣은 후 교반기를 통해 용해될 때까지 잘 혼합하였다. 안료 40 중량부, 올리브유 10 중량부를 첨가한 후 3500 rpm에서 60분 동안 교반기를 사용하여 혼합하여 해조류 부착 유도 조성물을 제조하였다.
실시예 3
0.5ℓ 함석용기에 바인더 20 중량부를 넣고 크실렌 20 중량부과 메틸이소부틸케톤을 20 중량부를 넣은 후 교반기를 통해 용해될 때까지 잘 혼합하였다. 안료 40 중량부, 포도씨유 10 중량부를 첨가한 후 3500 rpm에서 60분 동안 교반기로 사용하여 혼합하여 해조류 부착 유도 조성물을 제조하였다.
실시예 4
0.5ℓ 함석용기에 바인더 20 중량부를 넣고 크실렌 20 중량부과 메틸이소부틸케톤을 20 중량부를 넣은 후 교반기를 통해 용해될 때까지 잘 혼합하였다. 안료 40 중량부, 옥수수유 10 중량부를 첨가한 후 3500 rpm에서 60분 동안 교반기로 사용하여 혼합하여 해조류 부착 유도 조성물을 제조하였다.
실시예 5
0.5ℓ 함석용기에 바인더 20 중량부를 넣고 크실렌 20 중량부과 메틸이소부틸케톤을 20 중량부를 넣은 후 교반기를 통해 용해될 때까지 잘 혼합하였다. 안료 40 중량부, 해바라기유 10 중량부를 첨가한 후 3500 rpm에서 60분 동안 교반기로 사용하여 혼합하여 해조류 부착 유도 조성물을 제조하였다.
비교예 1
0.5ℓ 함석용기에 바인더 20 중량부를 넣고 크실렌 20 중량부과 메틸이소부틸케톤을 30 중량부를 넣은 후 교반기를 통해 용해될 때까지 잘 혼합하였다. 안료 40 중량부를 첨가한 후 3500 rpm에서 60분 동안 교반기로 사용하여 혼합하여 해조류 부착 유도 조성물을 제조하여 대조군으로 사용하였다.
비교예 2
용매인 크실렌 50 중량부와 메틸이소부틸케톤 50 중량부를 혼합하여 제조하여 대조군으로 사용하였다.
[실험예]
실험예 1
상기 제조한 실시예 1~5와 비교예 1~2를 각각 24-well plate에 도장 건조 한 후 해상 조건에서 부착성 규조류 (Navicula cancelleta) 106 cells/ml를 주입하고 2시간 동안 부착 시킨 다음, 부착된 규조류를 개수하여 효능을 검증 하였다. 그 결과는 다음 표 1에 나타내었다. 그 검증 결과, 식물유가 포함된 실시예 1-5는 비교예 1-2에 비해 모두 2-3 배 이상의 부착 효능 향상을 보였다.
구 분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 비교예1 비교예2
부착성규조류
(평균: cells/cm2)		 436 500 334 290 418 250 325

실험예 2
상기 실시예 1~5와 비교예 1~2에서 제조된 조성물을 각각 24-well plate에 도장 건조 한 후 해상 조건에서 해조류 포자(Ulva pertusa) 105 cells/ml를 주입하고 2시간 동안 부착 시킨 다음, 부착된 규조류를 개수하여 효능을 검증하였다. 그 결과는 다음 표 2와 같다. 그 검증 결과 식물유가 포함된 실시예 1~5는 비교예 1~2에 비해 모두 4~5 배 이상의 부착 효능 향상을 보였다.
구 분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 비교예1 비교예2
해조류 포자
(평균: cells/cm2)		 102 221 150 197 216 36 25

Claims (18)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 올리브유 및 해바라기씨유 중에서 선택된 1종 또는 2종의 식물유 5~30 중량%, 바인더 2~45 중량%, 안료 20~60 중량% 및 용제 10~50중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 해조류 부착 유도용 조성물.
  5. 삭제
  6. 청구항 4에 있어서, 바인더는 비닐수지, 우레탄 수지, 염화고무수지, 프탈산 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라닌 수지, 아크릴 수지, 불소 수지, 실리콘 수지 및 로진 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 해조류 부착 유도용 조성물.
  7. 청구항 4에 있어서, 안료는 프탈로시아닌 블루, 산화아연, 황산구리, 디아조 옐로우, 카본블랙, 실리카, 탈크 및 탄산칼슘 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 해조류 부착 유도용 조성물.
  8. 청구항 4에 있어서, 용제는 방향족 탄화수소 용제, 케톤 용제 또는 셀루솔브 용제 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 해조류 부착 유도용 조성물.
  9. (a) 바인더 2~45 중량%, 안료 20~60 중량% 및 용제 10~50 중량%를 혼합하는 단계;
    (b) 상기 (a) 단계에서 얻어진 혼합물에, 올리브유 및 해바라기씨유 중에서 선택된 1종 또는 2종의 식물유 5~30 중량%를 첨가하여 혼합하는 단계;
    (c) 해양 구조물에 상기 (b) 단계의 혼합물을 도포하는 단계; 및
    (d) 상기 (c) 단계에서 도포된 조성물을 건조시켜 피막을 형성시키는 단계를 포함하는, 해조류 부착 유도용 조성물의 해양 구조물 표면에 대한 도포 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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  16. 청구항 4에 따른 해조류 부착 유도용 조성물이 표면에 피복된 피막을 가지는 해양구조물.
  17. 청구항 16에 있어서, 피막은 0.05 g/㎠ 내지 0.50 g/㎠의 무게를 갖는 것을 특징으로 하는 해양구조물.
  18. 청구항 16에 있어서, 인공어초인 것을 특징으로 하는 해양구조물.
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