KR102555459B1 - 선박용 바이오파울링 방지 장치 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선체의 표면 영역 상에 배치되며, 구동 신호를 공급받아 상기 구동 신호에 대응하는 전자기파를 제공하는 전극; 및 상기 전극으로 상기 구동 신호를 공급하는 신호 공급부; 를 포함하는 선박용 바이오파울링 방지 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

선박용 바이오파울링 방지 장치 및 그의 제조 방법{DEVICE FOR PREVENTING BIOFOULING OF SHIP AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 미세전류 특수 전자기파를 활용하여, 선박의 바이오파울링을 방지하기 위한 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

바이오파울링(biofouling)은 바다의 서식하는 해초, 물이끼, 패각류 등의 해양 생물들이 선박 표면에 부착됨으로써 발생하며, 이는 선박의 표면 저항력을 증가시키고 이로 인해 선박의 운항 시 운행 속도가 떨어지며, 연료 소모량을 증가시켜 전체적인 운항 비용을 증가시키는 요인이 되고 있다.

또한, 선체에 부착된 해양생물 등은 선체의 페인트를 떨어지게 하여 선체 부식의 요인이 되고 있으며, 최근에는 선박 부착 생물의 이동에 따른 생태계 교란의 원인으로 주목받고 있다.

선체에 부착된 해양생물을 제거하는 방식으로는 통상적으로 다이버가 브러쉬 등을 이용하여 제거하거나 수중로봇을 사용하여 제거하는 방식 등이 사용되었다. 그러나, 이러한 종래 방식은 많은 인력투입과 오랜 작업시간 및 과다한 비용이 발생하는 등 비효율적인 문제점을 가진다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 전자기파를 통해 선박의 바이오파울링을 효과적으로 방지할 수 있는 선박용 바이오파울링 방지 장치 및 그의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 AC 신호와 DC 신호가 혼합되어 생성된 구동 신호를 활용함으로써 바이오파울링의 원인이 되는 바이오필름의 제거 효과를 증폭시킨 선박용 바이오파울링 방지 장치 및 그의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 선박의 영역 별로 전극의 특성을 상이하게 설정함으로써 영역 별 맞춤형 관리가 가능한 선박용 바이오파울링 방지 장치 및 그의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 쉐도우 마스크를 이용한 전극 패터닝 공정을 통하여 대면적 전극 형성이 용이한 바이오파울링 방지 장치의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 의한 선박용 바이오파울링 방지 장치는, 선체의 표면 영역 상에 배치되며, 구동 신호를 공급받아 상기 구동 신호에 대응하는 전자기파를 제공하는 전극, 및 상기 전극으로 상기 구동 신호를 공급하는 신호 공급부를 포함할 수 있다.

또한, 구동 신호는, AC 신호와 DC 신호를 혼합하여 생성될 수 있다.

또한, 신호 공급부는, 외부 입력에 대응하여 상기 구동 신호의 특성 중 적어도 하나를 변경시킬 수 있다.

또한, 상기 구동 신호의 특성은, 진폭 및 DC 오프셋을 포함할 수 있다.

또한, 상기 전극 상에 배치되는 보호층을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 표면 영역은, 제1 표면 영역과 제2 표면 영역을 포함하고, 상기 전극은, 상기 제1 표면 영역 상에 배치되는 제1 전극 및 상기 제2 표면 영역 상에 배치되는 제2 전극을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 전극의 폭은, 상기 제2 전극의 폭과 상이하게 설정될 수 있다.

또한, 상기 신호 공급부는, AC 신호와 DC 신호가 혼합된 제1 구동 신호와 제2 구동 신호를 각각 상기 제1 전극과 상기 제2 전극으로 공급하고, 상기 제1 구동 신호의 진폭 및 DC 오프셋 중 적어도 하나는, 그에 대응하는 상기 제2 구동 신호의 진폭 및 DC 오프셋 중 적어도 하나와 상이하게 설정될 수 있다.

또한, 상기 전극의 저항을 측정하는 저항 측정부를 더 포함하고, 상기 신호 공급부는 상기 저항 측정부에 의해 측정된 저항값에 대응하여 상기 구동 신호의 진폭 및 DC 오프셋 중 적어도 하나를 변경시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 의한 선박용 바이오파울링 방지 장치의 제조 방법은, 선체의 표면 영역 상에 마스크를 배치하는 단계, 상기 마스크 측으로 전도성 재료를 제공하여 상기 표면 영역 상에 소정의 형태로 패터닝된 전극을 형성하는 단계, 및 상기 전극 상에 보호층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 전극으로 구동 신호를 공급하기 위한 신호 공급부를 설치하는 단계를 더 포함하고, 상기 구동 신호는, AC 신호와 DC 신호가 혼합되어 생성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의한 선박용 바이오파울링 방지 장치의 제조 방법은, 선체의 제1 표면 영역 상에 제1 마스크를 배치하는 단계, 상기 제1 마스크 측으로 전도성 재료를 제공하여 상기 제1 표면 영역 상에 소정의 형태로 패터닝된 제1 전극을 형성하는 단계, 선체의 제2 표면 영역 상에 제2 마스크를 배치하는 단계, 및 상기 제2 마스크 측으로 전도성 재료를 제공하여 상기 제2 표면 영역 상에 소정의 형태로 패터닝된 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은, 물리적 특성 및 전기적 특성 중 적어도 하나가 상이하게 설정될 수 있다.

또한, 상기 물리적 특성은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 폭, 두께, 및 밀도 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 전기적 특성은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극으로 공급되는 구동 신호의 진폭 및 DC 오프셋 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 전자기파를 통해 선박의 바이오파울링을 효과적으로 방지할 수 있는 선박용 바이오파울링 방지 장치 및 그의 제조 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, AC 신호와 DC 신호가 혼합되어 생성된 구동 신호를 활용함으로써 바이오파울링의 원인이 되는 바이오필름의 제거 효과를 증폭시킨 선박용 바이오파울링 방지 장치 및 그의 제조 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 선박의 영역 별로 전극의 특성을 상이하게 설정함으로써 영역 별 맞춤형 관리가 가능한 선박용 바이오파울링 방지 장치 및 그의 제조 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 쉐도우 마스크를 이용한 전극 패터닝 공정을 통하여 대면적 전극 형성이 용이한 바이오파울링 방지 장치의 제조방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 선박을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 선박용 바이오파울링 방지 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 전극 및 보호층을 나타낸 단면도이다.
도 4a 및 4b는 AC 신호와 DC 신호가 혼합되어 생성된 구동 신호의 바이오 필름 제거 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 신호 공급부를 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 의한 신호의 파형을 나타낸 도면이다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 의한 제어부 및 신호 공급부를 나타낸 도면이고, 도 7b는 본 발명의 실시예에 의한 저항 측정부, 제어부 및 신호 공급부를 나타낸 도면이다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 의한 제1 표면 영역 및 제2 표면 영역을 나타낸 도면이고, 도 8b는 도 8a에 도시된 제1 표면 영역 및 제2 표면 영역의 일부 단면을 나타낸 도면이며, 도 8c는 본 발명의 다른 실시예에 의한 제1 표면 영역 및 제2 표면 영역을 나타낸 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 실시예에 의한 선박용 바이오파울링 방지 장치의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 다른 실시예에 의한 선박용 바이오파울링 방지 장치의 제조 방법을 나타낸 도면이다.

이하에서는 본 발명과 관련된 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 본 명세서에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. "연결", "결합" 또는 "접속"의 경우, 물리적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"되는 것뿐만 아니라 필요에 따라 전기적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"되는 것으로 이해될 수 있다.

본 명세서에 기재된 "~부(유닛)", "~기", "~자", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

그리고 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주 기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.

이하, 본 발명의 실시예들과 관련된 도면들을 참고하여, 본 발명의 실시예에 의한 선박용 바이오파울링 방지 장치 및 그의 제조 방법에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 선박을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 선박용 바이오파울링 방지 장치를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 전극 및 보호층을 나타낸 단면도이다.

도 1을 참조하면, 선박(1)은 내부에 화물 등을 적재할 수 있는 적재공간이 형성된 선체(2)를 갖고, 이 선체(2)에는 운항을 위한 각종 시설들이 마련된다. 이러한 선박(1)은 대부분 선체(2)의 하부가 물에 잠긴 상태에서 운항되거나, 정박된 상태를 유지한다.　

이에 따라, 선체(2)에는 각종 오손생물(fouling organisms)이 부착되어 서식하게 되며, 이는 선체(2)의 바이오파울링(biofouling)을 야기하게 된다.

오손생물들이 발달해가는 양상은 순차적으로 진행되는 것으로 알려져 있다.　선체 표면이 바닷물에 잠기면　수 분 이내에 유기물질(주로 단백질 성분)이 표면에 흡착되고,　하루가 지나기 전에 박테리아와 미세규조류가 부착하는데　이를 1차 바이오필름(biofilm)이라 일컫는다. 1주일쯤 지나면,　대형조류의 포자가 부착되고 원생생물이 부착하여 성장하는데　이를 2차 바이오필름이라 한다.　노출 후　2주에서 한 달 이상이 되면,　우리가 흔히 눈으로 보는 따개비류,　이끼벌레류,　말미잘류,　연체동물,　다모류 등의 유생들이 부착하며,　이를 3차 바이오필름이라 한다.

이에, 본 발명의 실시예에 의한 선박용 바이오파울링 방지 장치(1)는 바이오필름 제거에 특화된 전자기파를 선체(2)에 제공함으로써, 바이오파울링의 발생을 최소화하고자 한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 선박용 바이오파울링 방지 장치(10)는 전극(11) 및 신호 공급부(20)를 포함할 수 있다.

전극(11)은 선체(2)의 표면 영역(SA) 상에 배치되며, 구동 신호(Vd)를 공급받아 상기 구동 신호(Vd)에 대응하는 전자기파를 제공할 수 있다.

즉, 전극(11)은 구동 신호(Vd)의 전기 에너지를 기초로 전자기파를 외부로 발산할 수 있으며, 이러한 전자기파는 표면 영역(SA)에 대한 바이오필름 생성을 억제할 수 있다.

또한, 표면 영역(SA)에는 전자기장의 원활한 생성을 위하여 전극(11)과 이격된 별도의 보조 전극(12)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 전극(11)은 양의 전극으로 설정되고, 보조 전극(12)은 음의 전극 또는 접지 전극으로 설정될 수 있다.

전극(11)과 보조 전극(12)은 구리(copper), 황동(brass), 알루미늄(Aluminum), 전도성 고분자(Conducting polymer), 전도성 실리콘(Conducting Silicon), 스테인리스 스틸(stainless steel) 등의 물질로 형성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 쉐도우 마스크(shadow mask) 방식에 적합한 금속염 조성물, 나노 금속 조성물, 전도성 조성물에 기반하여 형성될 수 있다.

또한, 전극(11)과 보조 전극(12)은 소정의 폭을 갖는 라인 형태로 구현될 있으며, 도 2에서는 전극(11)과 보조 전극(12)이 서로 엇갈리며 맞물리는 형태를 예시적으로 도시하였으나 이에 제한되지는 않는다.

전극(11)과 보조 전극(12)이 위치한 표면 영역(SA)의 상측으로는 전극(11)과 보조 전극(12)의 보호를 위한 보호층(30)이 형성될 수 있다. 이러한 보호층(30)은 내해수성 및 내구성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다.

신호 공급부(20)는 선박(1)에 배치되며, 별도의 배선(15, 16)을 통해 전극(11) 및 보조 전극(12)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 신호 공급부(20)는 제1 배선(15)을 통해 전극(11)으로 구동 신호(Vd)를 공급할 수 있으며, 보조 전극(12)은 제2 배선(16)을 통해 음의 전압 또는 접지 전압을 공급받을 수 있다.

특히, 신호 공급부(20)는 AC(Alternating Current) 신호와 DC(Direct Current) 신호를 혼합하여 구동 신호(Vd)를 생성하고, 생성된 구동 신호(Vd)를 전극(11)으로 공급할 수 있다.

이에 따라, 구동 신호(Vd)에는 AC 성분과 DC 성분이 모두 포함되어 있으며, AC 성분과 DC 성분의 동시 적용에 따른 시너지 효과 및 공진이 발생하여 바이오파울링의 원인이 되는 바이오필름의 제거 효과가 상승될 수 있다.

도 4a 및 4b는 AC 신호와 DC 신호가 혼합되어 생성된 구동 신호의 바이오 필름 제거 효과를 설명하기 위한 도면이다.

도 4a를 참조하면 구동 신호(Vd)의 DC 성분에 의한 전기장은 국소적인 전하량 분포의 불균형을 유도하여 바이오필름의 구조적인 스트레스를 증가시키고, 구동 신호(Vd)의 AC 성분에 의한 전기장은 특이적인 진동 발생을 통해 외부 보호체의 투과성을 증가시킬 수 있다.

이러한 AC 성분과 DC 성분의 시너지 효과는 도 4b에서 확인할 수 있다. 즉, AC 성분에 의한 전기장과 DC 전압에 의한 전기장을 각각 단독으로 제공하였을 때의 바이오필름 제거 효과에 비해, AC 성분에 의한 전기장과 DC 전압에 의한 전기장을 중첩하여 동시에 제공하는 경우 바이오필름의 제거 효과가 월등히 우세함을 알 수 있다.

본 발명의 실시예에 의한 신호 공급부(20)가 공급하는 구동 신호(Vd)에 의해 DC 성분에 의한 전기장과 AC 성분에 의한 전기장이 전극(11)으로부터 동시 제공될 수 있으므로, 바이오필름과 관련된 증폭된 제거 효과를 달성할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 신호 공급부를 나타낸 도면이고, 도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 의한 신호의 파형을 나타낸 도면이다. 특히, 도 6a에서는 필터링된 AC 신호(Sac')를 도시하였고, 도 6b에서는 DC 신호(Sdc)를 도시하였으며, 도 6c에서는 필터링된 AC 신호(Sac')와 DC 신호(Sdc)가 혼합되어 생성된 구동 신호(Vd)를 도시하였다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 신호 공급부(20)는 DC-DC 컨버터(21), 신호 발생부(22), 필터(23), 및 캘리브레이션부(24)를 포함할 수 있으며, 추가적으로 전압 분배부(25)를 더 포함할 수 있다.

DC-DC 컨버터(21)는 외부 전압(Vb)을 공급받고, 외부 전압(Vb)을 소정 레벨의 출력 전압(Vo)으로 변환시켜 출력할 수 있다.

신호 발생부(22)는 DC-DC 컨버터(21)로부터 공급되는 전압을 기초로 동작하며, DC-DC 컨버터(21)의 출력 전압(Vo)을 이용하여 소정의 주파수를 갖는 AC 신호(Sac)를 생성할 수 있다.

신호 발생부(22)는 오실레이터(Oscillator), 함수 발생기(Function Generator) 등과 같은 AC 신호를 생성 가능한 기 공지된 구성을 이용하여 구현될 수 있다.

예를 들어, AC 신호(Sac)는 1KHz ~ 1000MHz의 주파수로 설정될 수 있다. AC 신호(Sac)가 1KHz 미만의 저주파로 설정되는 경우에는 바이오필름의 제거 효과가 떨어지며, AC 신호(Sac)가 1000MHz를 넘는 초고주파로 설정되는 경우에도 바이오필름의 제거 효과가 떨어지기 때문이다. 한편, AC 신호(Sac)의 주파수는 바이오필름의 제거에 적합한 5MHz ~ 15MHz의 주파수로 설정될 수 있다.

또한, AC 신호(Sac)의 진폭은 선박(1)의 바이오파울링 방지에 적합한 0.1mv ~ 10V로 설정될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

필터(23)는 신호 발생부(22)에 의해 생성된 AC 신호(Sac)에 대한 필터링 동작을 수행할 수 있다. 일례로, 필터(23)는 저역 통과 필터(Low Pass Filter)를 포함하여, 톱니파(Sawtooth Wave) 형태의 AC 신호(Sac)을 사인파(Sine Wave) 형태의 AC 신호(Sac')로 변환할 수 있다. 다만, 필터(23)의 종류는 이에 제한되지 않으며, 설계 구조에 따라 다양한 종류의 필터가 채용될 수 있다.

캘리브레이션부(24)는 필터(23)를 통해 공급된 AC 신호(Sac')에 DC 신호(Sdc)를 혼합하여 구동 신호(Vd)를 생성할 수 있다. 일례로, 캘리브레이션부(24)는 AC 신호(Sac')와 DC 신호(Sdc)의 합산(또는 중첩)이 가능한 연산 증폭기(operating amplifier)로 구현될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

이에 따라, AC 신호(Sac')에는 DC 신호(Sdc)에 해당하는 오프셋(offset)이 발생되며, AC 성분과 DC 성분을 모두 보유한 구동 신호(Vd)가 생성될 수 있다.

구동 신호(Vd)는 AC 신호(Sac)의 특성을 모두 포함하고 있으므로, 구동 신호(Vd)는 1KHz ~ 1000MHz의 주파수로 설정될 수 있으며, 또한 바이오필름의 제거에 보다 적합한 5MHz ~ 15MHz의 주파수로 설정될 수 있다. 또한, 구동 신호(Vd)의 진폭은 0.1mv ~ 10V로 설정될 수 있다.

도 6a를 참조하면 캘리브레이션부(24)는 A 볼트(V)의 진폭을 갖는 AC 신호(Sac')를 필터(23)로부터 공급받을 수 있으며, 해당 AC 신호(Sac')에 도 6b에 도시된 바와 같은 B 볼트(V)의 DC 신호(Sdc)을 중첩함으로써 도 6c에 도시된 바와 같은 최종 구동 신호(Vd)를 생성할 수 있다.

이때, DC 신호(Sdc)의 전압값은 AC 신호(Sac')의 진폭 이상으로 설정될 수 있다. 이에 따라, 구동 신호(Vd)의 전압값은 0 이상으로 설정될 수 있다.

결국, 구동 신호(Vd)의 DC 오프셋 값은 구동 신호(Vd)의 진폭과 동일하거나 그보다 크게 설정될 수 있다.

구동 신호(Vd)의 DC 오프셋 값이 구동 신호(Vd)의 진폭 값 미만인 경우, 구동 신호(Vd)의 전압이 음의 값을 갖게 되는 구간이 발생하게 되고, 상기 구간에서 전압이 음의 값을 갖게 됨에 따라 전기 에너지의 손실이 발생하게 된다.

다만 본 발명의 실시예와 같이, 구동 신호(Vd)의 DC 오프셋 값을 구동 신호(Vd)의 진폭과 동일하거나 그보다 크게 설정하게 되면, 구동 신호(Vd)의 전압이 항상 ‘0’ 이상이므로 전기 에너지의 손실을 최소화할 수 있다.

한편, DC 신호(Sdc)는 전압 분배부(25)에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 전압 분배부(25)는 DC-DC 컨버터(21)의 출력 전압(Vo)을 전달받을 수 있으며, 출력 전압(Vo)에 대한 전압 분배를 수행하여 DC 신호(Sdc)를 생성할 수 있다.

전압 분배부(25)는 출력 전압(Vo)을 분배하기 위한 저항 스트링으로 구성될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

DC-DC 컨버터(21)의 출력 전압(Vo)이 구동 신호(Vd) 생성에 바로 사용되기에 적합한 경우, 해당 출력 전압(Vo)이 DC 신호(Sdc)의 역할을 수행할 수 있다. 이 경우 전압 분배부(25)는 생략될 수 있으며, DC-DC 컨버터(21)의 출력 전압(Vo)이 캘리브레이션부(24)로 입력될 수 있다.

도 7a는 본 발명의 실시예에 의한 제어부 및 신호 공급부를 나타낸 도면이고, 도 7b는 본 발명의 실시예에 의한 저항 측정부, 제어부 및 신호 공급부를 나타낸 도면이다.

도 7a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 신호 공급부(20)는 외부 입력에 대응하여 구동 신호(Vd)의 특성 중 적어도 하나를 변경시킬 수 있다. 이를 위하여, 외부 입력(예를 들어, 사용자 입력)에 대응하여 신호 공급부(20)를 제어하는 제어부(40)가 추가적으로 설치될 수 있다.

예를 들어, 구동 신호(Vd)의 특성은 구동 신호(Vd)의 진폭 및 DC 오프셋을 포함할 수 있다.

즉, 사용자는 구동 신호(Vd)의 진폭 및 DC 오프셋 중 적어도 어느 하나를 조절함으로써, 선박(1)의 바이오파울링 방지를 위한 최적의 구동 신호(Vd)를 설정할 수 있으며, 이러한 기능을 통해 선박의 영역 별 특성을 고려한 바이오필름 관리가 가능해진다.

이때, 구동 신호(Vd)의 특성 제어를 위한 사용자의 입력 방식은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 별도의 단말기(미도시) 또는 선박용 바이오파울링 방지 장치(10)에 구비된 별도의 입력부(미도시)를 통해 신호 공급부(20)의 제어가 가능하다.

사용자에 의해 구동 신호(Vd)의 설정 정보가 입력되면, 제어부(40)는 입력된 설정 정보에 대응하는 진폭 값 및 DC 오프셋 값을 구동 신호(Vd)가 갖도록 신호 공급부(20)를 제어할 수 있다.

제어부(40)는 신호 발생부(22)를 제어함으로써 AC 신호(Sac)의 진폭을 변경할 수 있다. 또한, 제어부(40)는 DC-DC 컨버터(21) 및/또는 전압 분배부(25)를 제어함으로써 DC 신호(Sdc)의 전압 값을 조절할 수 있다. 이에 따라, 최종적으로 구동 신호(Vd)의 특성이 변경될 수 있다.

이때, 제어부(40)는 DC 신호(Sdc)의 전압 값이 AC 신호(Sac')의 진폭 이상으로 설정되도록 전압 분배부(25)를 제어할 수 있으며, 이에 따라 구동 신호(Vd)의 전압 값은 0 이상으로 설정될 수 있다.

한편, 도 7b를 참조하면 전극(11)의 저항을 측정하는 저항 측정부(50)가 추가 설치될 수 있다.

바이오파울링의 발생 정도에 따라 전극(11)의 저항이 변화될 수 있으며, 제어부(40)는 저항 측정부(50)에 의해 측정된 저항값에 대응하여 구동 신호(Vd)의 특성을 제어할 수 있다. 즉, 바이오파울링의 발생 정도를 전극(11)의 저항 변화를 통해 센싱하고, 이를 반영하여 구동 신호(Vd)의 진폭 및 DC 오프셋 중 적어도 어느 하나를 조절함으로써 바이오파울링 방지 효과를 증대시킬 수 있다.

도 8a는 본 발명의 실시예에 의한 제1 표면 영역 및 제2 표면 영역을 나타낸 도면이고, 도 8b는 도 8a에 도시된 제1 표면 영역 및 제2 표면 영역의 일부 단면을 나타낸 도면이며, 도 8c는 본 발명의 다른 실시예에 의한 제1 표면 영역 및 제2 표면 영역을 나타낸 도면이다.

선박(1)은 다수의 표면 영역으로 구분될 수 있으며, 각 표면 영역의 위치, 형태, 특성 등에 따라 바이오파울링의 발생 정도가 상이할 수 있다. 이 경우, 각 표면 영역에 동일한 방식을 적용하는 대신 각 표면 영역에 위치한 전극의 물리적 특성 및/또는 전기적 특성을 상이하게 제어함으로써 각 영역별로 최적화된 바이오파울링 관리를 수행할 수 있다.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 제1 표면 영역(SA1)에 배치된 제1 전극(11a)과 제2 표면 영역(SA2)에 배치된 제2 전극(11b)의 물리적 특성은 상이하게 설정될 수 있다.

예를 들어, 각 전극의 물리적 특성은 해당 전극의 폭, 두께, 및 밀도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

구체적으로, 제2 전극(11b)의 폭(W2)은 제1 전극(11a)의 폭(W1)에 비하여 크게 설정될 수 있고, 제2 전극(11b)의 두께(T2)는 제1 전극(11a)의 두께(T1)에 비하여 크게 설정될 수 있다.

또한, 제2 전극(11b)의 밀도는 제1 전극(11a)의 밀도에 비하여 크게 설정될 수 있다. 즉, 제1 표면 영역(SA1)과 제2 표면 영역(SA2)의 면적이 동일한 경우, 제2 전극(11b)이 제2 표면 영역(SA2) 내에서 차지하는 면적 비율은 제1 전극(11a)이 제1 표면 영역(SA1) 내에서 차지하는 면적 비율보다 크게 설정될 수 있다.

제1 표면 영역(SA1)에는 구동 신호(Vd)를 공급받는 제1 전극(11a)과 함께 음의 전극 또는 접지 전극으로 설정되는 제1 보조 전극(12a)이 배치될 수 있으며, 제2 표면 영역(SA2)에는 구동 신호(Vd)를 공급받는 제2 전극(11b)과 함께 음의 전극 또는 접지 전극으로 설정되는 제2 보조 전극(12b)이 배치될 수 있다.

제1 전극(11a)과 제2 전극(11b)의 물리적 특성만을 다르게 설정하고자 하는 경우, 제1 전극(11a)과 제2 전극(11b)으로 공급되는 각 구동 신호(Vd)는 동일하게 설정될 수 있다.

또한, 제1 보조 전극(12a)과 제2 보조 전극(12b)의 물리적 특성 역시 상이하게 설정될 수 있으며, 필요에 따라 제1 전극(11a)과 제1 보조 전극(12a)의 물리적 특성 및/또는 제2 전극(11b)과 제2 보조 전극(12b)의 물리적 특성이 상이하게 설정될 수 있다.

도 8c를 참조하면, 제1 표면 영역(SA1)에 배치된 제1 전극(11a)과 제2 표면 영역(SA2)에 배치된 제2 전극(11b)의 전기적 특성은 상이하게 설정될 수 있다.

제1 전극(11a)과 제2 전극(11b)의 전기적 특성을 다르게 설정하고자 하는 경우, 제1 전극(11a)으로 공급되는 제1 구동 신호(Vd1)의 특성과 제2 전극(11b)으로 공급되는 제2 구동 신호(Vd2)의 특성을 상이하게 설정할 수 있다.

예를 들어, 전기적 특성은 각 전극으로 공급되는 구동 신호(Vd1, Vd2)의 진폭 및 DC 오프셋 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

구체적으로, 제2 구동 신호(Vd2)의 진폭은 제1 구동 신호(Vd1)의 진폭에 비하여 크게 설정될 수 있다. 또한, 제2 구동 신호(Vd2)의 DC 오프셋은 제1 구동 신호(Vd1)의 DC 오프셋에 비하여 크게 설정될 수 있다.

한편, 도 8a 및 도 8b에서는 각 전극(11a, 11b)의 물리적 특성이 상이하게 설정된 경우를 도시하였고, 도 8c에서는 각 전극(11a, 11b)의 전기적 특성이 상이하게 설정된 경우를 도시하였으나, 각 전극(11a, 11b)의 물리적 특성과 전기적 특성이 동시에 상이하게 설정될 수도 있다.

도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 실시예에 의한 선박용 바이오파울링 방지 장치의 제조 방법을 나타낸 도면이다.

도 9a를 참조하면, 먼저 선체(2)의 표면 영역(SA)에 마스크(M)를 배치하는 단계가 수행될 수 있다.

이후 재료 공급 설비(60)를 이용하여 마스크(M) 측으로 전도성 재료를 제공하여 표면 영역(SA) 상에 소정의 형태로 패터닝된 전극(11)을 형성하는 단계가 수행될 수 있다(도 9b 참고).

예를 들어, 재료 공급 설비(60)는 전도성 재료를 마스크(M) 측으로 분무하는 장치 또는 전도성 재료를 인쇄 방식으로 공급하는 장치로 구현될 수 있다. 또한, 표면 영역(SA) 상에 부착된 전도성 재료에 대한 경화 공정이 추가적으로 수행될 수 있으며, 보조 전극(12) 역시 전극(11)과 동일한 쉐도우 마스크 방식으로 형성될 수 있다.

도 9c를 참조하면, 전극(11) 및 보조 전극(12)의 상측으로 보호층(30)을 형성하는 단계가 수행될 수 있다. 보호층(30)은 비전도성을 가질 수 있으며, 내부에 위치한 전극(11) 및 보조 전극(12)을 보호하는 역할을 수행할 수 있다.

또한, 전극(11)으로 구동 신호(Vd)를 공급하기 위한 신호 공급부(20)를 설치하는 단계가 수행될 수 있다.

신호 공급부(20)는 표면 영역(SA)으로부터 소정 거리 이격된 장소에 설치될 수 있으며, 별도의 배선(15, 16; 도 2 참조)을 통해 전극(11) 및 보조 전극(12)과 전기적으로 연결될 수 있다.

이러한 배선(15, 16) 역시 쉐도우 마스크를 활용한 패터닝 공정을 통해 형성될 수 있다. 이를 위하여, 배선 영역 상에 배선용 마스크를 배치하고 재료 공급 설비(60)를 이용하여 상기 배선용 마스크 측으로 전도성 재료를 공급하여 배선 영역 상에 소정의 형태로 패터닝된 배선(15, 16)을 형성하는 단계가 추가 수행될 수 있다.

상술한 쉐도우 마스크 방식을 활용하는 경우 대면적 전극 형성이 용이하여 제조 시간 및 비용을 절감할 수 있고, 제조 시 별도의 구멍(hole)이 발생하지 않아 선박 안정성을 향상시킬 수 있다.

도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 다른 실시예에 의한 선박용 바이오파울링 방지 장치의 제조 방법을 나타낸 도면이다.

도 10a를 참조하면, 선체(2)의 제1 표면 영역(SA1)에 제1 마스크(M1)를 배치하는 단계가 수행될 수 있다. 이후, 재료 공급 설비(60)를 이용하여 제1 마스크(M1) 측으로 전도성 재료를 제공하여 제1 표면 영역(SA1) 상에 소정의 형태로 패터닝된 제1 전극(11a)을 형성하는 단계가 수행될 수 있다(도 10b 참고). 또한, 본 단계에서는 제1 전극(11a)과 함께 제1 보조 전극(12a)이 함께 형성될 수 있다.

선체(2)의 제2 표면 영역(SA2)에 제2 마스크(M2)를 배치하는 단계가 수행될 수 있다. 이후, 재료 공급 설비(60)를 이용하여 제2 마스크(M2) 측으로 전도성 재료를 제공하여 제2 표면 영역(SA2) 상에 소정의 형태로 패터닝된 제2 전극(12a)을 형성하는 단계가 수행될 수 있다(도 10b 참고). 또한, 본 단계에서는 제2 전극(11b)과 함께 제2 보조 전극(12b)이 함께 형성될 수 있다.

또한, 각 전극(11a, 11b)으로 구동 신호(Vd)를 공급하기 위한 신호 공급부(20)를 설치하는 단계가 수행될 수 있다.

상술한 공정을 통해 형성된 제1 전극(11a)과 제2 전극(11b)은 물리적 특성 및 전기적 특성 중 적어도 하나가 상이하게 설정될 수 있다.

예를 들어, 각 전극의 물리적 특성은 해당 전극의 폭, 두께, 및 밀도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

구체적으로, 제2 전극(11b)의 폭(W2)은 제1 전극(11a)의 폭(W1)에 비하여 크게 설정될 수 있다. 또한, 제2 전극(11b)의 두께(T2)는 제1 전극(11a)의 두께(T1)에 비하여 크게 설정될 수 있으며, 이 경우 제2 마스크(M2)의 두께는 제1 마스크(M1) 보다 크게 설정될 수 있다.

또한, 제2 전극(11b)의 밀도는 제1 전극(11a)의 밀도에 비하여 크게 설정될 수 있다. 즉, 제1 표면 영역(SA1)과 제2 표면 영역(SA2)의 면적이 동일한 경우, 제2 전극(11b)이 제2 표면 영역(SA2) 내에서 차지하는 면적 비율은 제1 전극(11a)이 제1 표면 영역(SA1) 내에서 차지하는 면적 비율보다 크게 설정될 수 있다.

제1 전극(11a)과 제2 전극(11b)의 물리적 특성만을 다르게 설정하고자 하는 경우, 제1 전극(11a)과 제2 전극(11b)으로 공급되는 각 구동 신호(Vd)는 동일하게 설정될 수 있다.

또한, 제1 보조 전극(12a)과 제2 보조 전극(12b)의 물리적 특성 역시 상이하게 설정될 수 있으며, 필요에 따라 제1 전극(11a)과 제1 보조 전극(12a)의 물리적 특성 및/또는 제2 전극(11b)과 제2 보조 전극(12b)의 물리적 특성이 상이하게 설정될 수 있다.

별도로 도시하지는 않았으나, 제1 표면 영역(SA1)에 배치된 제1 전극(11a)과 제2 표면 영역(SA2)에 배치된 제2 전극(11b)의 전기적 특성은 상이하게 설정될 수 있다.

제1 전극(11a)과 제2 전극(11b)의 전기적 특성을 다르게 설정하고자 하는 경우, 제1 전극(11a)으로 공급되는 제1 구동 신호(Vd1)의 특성과 제2 전극(11b)으로 공급되는 제2 구동 신호(Vd2)의 특성을 상이하게 설정할 수 있다.

예를 들어, 전기적 특성은 각 전극으로 공급되는 구동 신호(Vd1, Vd2)의 진폭 및 DC 오프셋 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

구체적으로, 제2 구동 신호(Vd2)의 진폭은 제1 구동 신호(Vd1)의 진폭에 비하여 크게 설정될 수 있다. 또한, 제2 구동 신호(Vd2)의 DC 오프셋은 제1 구동 신호(Vd1)의 DC 오프셋에 비하여 크게 설정될 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이지 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 선박
2: 선체
10: 선박용 바이오파울링 방지 장치
11: 전극
20: 신호 공급부
30: 보호층

Claims (13)

1. 선체의 표면 영역 상에 배치되며, 구동 신호를 공급받아 상기 구동 신호에 대응하는 전자기파를 제공하는 전극; 및
   상기 전극으로 상기 구동 신호를 공급하는 신호 공급부; 를 포함하며,
   상기 구동 신호는, AC 신호와 DC 신호를 혼합하여 생성된 것이고,
   상기 AC 신호의 주파수는 5MHz 내지 15MHz이며,
   상기 표면 영역은, 제1 표면 영역과 제2 표면 영역을 포함하고,
   상기 전극은, 상기 제1 표면 영역 상에 배치되는 제1 전극 및 상기 제2 표면 영역 상에 배치되는 제2 전극을 포함하며,
   상기 제1 전극과 상기 제2 전극은, 물리적 특성 및 전기적 특성 중 적어도 하나가 상이하게 설정되고,
   상기 물리적 특성은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 폭, 두께, 및 밀도 중 적어도 하나를 포함하고,
   상기 전기적 특성은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극으로 공급되는 상기 구동 신호의 진폭 및 DC 오프셋 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 바이오파울링 방지 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 신호 공급부는, 외부 입력에 대응하여 상기 구동 신호의 특성 중 적어도 하나를 변경시키는 것을 특징으로 하는 선박용 바이오파울링 방지 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 구동 신호의 특성은, 진폭 및 DC 오프셋을 포함하는 선박용 바이오파울링 방지 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 전극 상에 배치되는 보호층; 을 더 포함하는 선박용 바이오파울링 방지 장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 신호 공급부는, AC 신호와 DC 신호가 혼합된 제1 구동 신호와 제2 구동 신호를 각각 상기 제1 전극과 상기 제2 전극으로 공급하고,
   상기 제1 구동 신호의 진폭 및 DC 오프셋 중 적어도 하나는, 그에 대응하는 상기 제2 구동 신호의 진폭 및 DC 오프셋 중 적어도 하나와 상이하게 설정되는 것을 특징으로 하는 선박용 바이오파울링 방지 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 전극의 저항을 측정하는 저항 측정부; 를 더 포함하고,
   상기 신호 공급부는, 상기 저항 측정부에 의해 측정된 저항값에 대응하여 상기 구동 신호의 진폭 및 DC 오프셋 중 적어도 하나를 변경시키는 것을 특징으로 하는 선박용 바이오파울링 방지 장치.
10. 삭제
11. 삭제
12. 선체의 제1 표면 영역 상에 제1 마스크를 배치하는 단계;
    상기 제1 마스크 측으로 전도성 재료를 제공하여 상기 제1 표면 영역 상에 소정의 형태로 패터닝된 제1 전극을 형성하는 단계;
    선체의 제2 표면 영역 상에 제2 마스크를 배치하는 단계;
    상기 제2 마스크 측으로 전도성 재료를 제공하여 상기 제2 표면 영역 상에 소정의 형태로 패터닝된 제2 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극으로 구동 신호를 공급하기 위한 신호 공급부를 설치하는 단계; 를 포함하고,
    상기 구동 신호는, AC 신호와 DC 신호가 혼합되어 생성된 것이며,
    상기 AC 신호의 주파수는 5MHz 내지 15MHz이고,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은, 물리적 특성 및 전기적 특성 중 적어도 하나가 상이하게 설정되며,
    상기 물리적 특성은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 폭, 두께, 및 밀도 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 전기적 특성은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극으로 공급되는 상기 구동 신호의 진폭 및 DC 오프셋 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 바이오파울링 방지 장치의 제조 방법.
13. 삭제

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