KR20020067279A

KR20020067279A - 해양오일 방제용 경편성 흡유지

Info

Publication number: KR20020067279A
Application number: KR1020010007783A
Authority: KR
Inventors: 권오현
Original assignee: 주식회사 웅천텍스텍
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2002-08-22
Also published as: KR100369771B1

Abstract

본 발명은 해양오일 방제용 직물에 관한 것으로, 해양오염의 주원인이 되고 있는 오일을 제거하기 위하여 주재료를 폴리프로필렌으로 하는 다층 구조의 경편성물을 제조하여 설치와 회수가 빠르고 간편하며, 오일 흡유 속도와 보유 능력이 커서 초기 방제를 신속하게 할 수 있도록 함은 물론, 생산비용이 비교적 저렴하고 내구성이 커서 재사용이 가능한 해양오일 방제용 경편성 흡유지를 제공함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명에 따른 해양오일 방제용 경편성 흡유지는 더블랏셀 편기로 편성된 복중층 구조를 가진 3차원 경편직물로 4개의 바(L1, L2, L3, L6 bar) 또는 5개의 바(L1, L2, L3, L5, L6 bar)를 사용하여 편성하되 오일과 직접 닿는 표면 조직을 형성하는 L1, L2 바, 외측의 이면 조직을 형성하는 L6 바 또는 L5, L6 바 및 표면과 이면 조직 사이의 파일 조직을 형성하는 L3 바 모두에 폴리프로필렌 원사를 사용하고, L3 바에 사용하는 원사는 파일 조직의 오일 보유성과 안정성을 크게 하기 위해 스티프니스(stiffness)가 크고 필라멘트(filament)가 굵으며 납작한 80/12∼300/60의 폴리프로필렌 사 또는 폴리프로필렌 편평사를 사용하여 편성한 것이다.

Description

해양오일 방제용 경편성 흡유지{HIGH BULK WARP KNIT SORBENT FOR OIL SPILL OCEAN}

본 발명은 해양오일 방제용 직물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 친유성이면서 강도가 크고, 물과의 접촉각은 크지만 오일과의 접촉각은 작은 소재의 섬유를 채택하고, 흡유속도와 유보유능이 우수한 구조의 경편성물을 제조하여 선박의 사고로 인한 오일의 누출시 이를 효과적으로 흡수할 수 있는 경편성 흡유지에 관한 것이다.

일반적으로 오일은 매우 중요한 자원이지만 만일 이것이 누출되면 환경 오염에 큰 원인이 된다. 비록, 오일 누유의 예방이 오일누출을 감소시키는 논리적인 수단이라고는 하나 몇몇 사고들은 아직까지도 발생되어지고 있으며, 오일 누출의 위협은 가까운 미래에서도 감소시킬 수 없다. 그러나, 해상 누유의 제거를 위한 기술의 계속적인 개선과 대응책들은 누출에서 오는 피해를 또한 감소시킬 수 있을 것이다.

우리 나라의 석유 소비 규모는 1993년에 이미 세계 10위 권에 진입했고, 석유정제 능력은 세계 9위의 규모로 성장함에 따라 석유 수입 규모도 증가하여 세계 6위의 석유 수입국이 되었다. 이와 같은 석유 소비와 유류 물동량이 급격히 증가함에 따라 해양오염사고도 증가 일로에 있다. 1991년부터 1996년까지 발생한 해양오염사고는 1,958건에 유출량은 3만 102㎘에 달하고 있으며, 매년 평균 326건 이상의 유출사고가 발생하였다.

해상 누유 오염 사고는 대부분 연근해의 암초 지역이나 섬이 있는 지역에서 일어나므로, 이곳에서 유출된 유류는 조류, 포유류, 어패류 등 해양생물이 가장 다양하게 서식하고 있는 조간대 지역, 즉 해안가로 이동하게 되어 그 일대의 생태계를 파괴시킨다. 또한, 방제 비용을 제외하더라도 우리 나라 남해안과 같이 어패류 양식장이 많이 있는 곳은 집단폐사가 발생하여 경제적 손실이 어마어마하게 발생할 수도 있다. 그러므로, 유출된 오일을 초기에 신속하게 방제할 수 있는 재료를 개발하는 것이 무엇보다 중요하다.

전술한 바와 같이 전세계적으로 오일로 인한 해양오염이 크게 대두되고 있는 실정이나, 오일을 제거하기 위한 물리적, 화학적, 생물학적 연구와 시도는 미약한 상태이다. 앞으로도 오일유출에 대한 위험성과 유전의 파괴와 유출로 인한 해양오염은 줄어들지 않을 것으로 예상된다. 해양오염을 일으키는 오일유출과 유전파괴는 예방이 최선의 대책이지만, 유사시에 발생할 오일로 인한 해양오염은 공학적인 원리와 기술에 근거한 빠르고 효과적인 흡유재의 개발이 요구되는 상태이다.

현재, 해양의 오일유출은 오일유출자료에 근거하면 매일 약 12회 정도 발생하고 있다고 보고되고 있다. 이 중 9회 정도는 원유생산과정에서 발생하고 있는 것으로 알려져 있는데, 지난 20년에 걸쳐 적은 양의 오일 유출에 대한 제거는 개선되어 왔으나, 광범위한 오일유출에 대한 대처능력은 미비한 실정이다. 1989년 Exxon Valiz 유조선 좌초사고로 11.2 만 갤런(Million gallon)의 원유 유출로 심각한 해양오염과 환경파괴를 일으켰고, 쿠웨이트 유전의 파괴는 수백만 갤런(gallon)의 오일을 유출시켜 큰 해양오염을 발생시켰으며, 이외에도 전세계적으로 크고 적은 양의 유출이 발생하고 있는 실정이다.

현재까지 해양에 유출된 오일을 제거하는 방법으로는 태워서 없애는 방법, 봉쇄와 방향전환에 의한 방법, 기계적인 제거에 의한 방법, 화학적인 분산제에 의한 방법 및 생분해적인 방법 등이 사용되어 오고 있다. 먼저, 태워서 없애는 방법(In situ burning)은 지형적인 열세로 다른 방법이 난해할 때 적용하는 방법으로 소각이 효과적으로 이루어지기 위해서는 유막의 두께가 2mm 이상이고, 기름이 풍화되기 이전 상태이어야 하며, 유화되지 않는 상태의 상황이어야 한다.

그러나, 태워서 없애는 방법은 훈련을 받은 전문가가 안전하게 소각할 수 있는지 현장 확인을 한 후 실시하여야 하며, 열에 견딜 수 있는 오일펜스, 예인선, 유막을 점화하는 헬기, 타고남은 찌꺼기를 수거하는 장비 등의 소각에 필요한 전문장비가 확보되어야 한다. 또한, 태워서 없애는 방법은 오일이 해수면에서 제거되기는 하나 심각한 대기오염과 유해한 물질이 대기를 따라 운반되어 또 다른 환경오염을 일으키며, 타고난 물질이 바다 밑으로 가라앉는다는 문제점을 안고 있다.

봉쇄와 방향전환에 의한 방법(Containment and diversion)은 유출된 오일을 특별한 지역으로 가두거나 방제재료를 사용하여 유출로를 제어하는 방법으로 기름의 표면확산을 막기 위해 오일펜스를 설치한다. 오일펜스의 선택은 얼마나 신속하고 쉽게 활용할 수 있느냐에 따라 결정되는데, 오일펜스를 현장까지 운송하고 전장하는데 필요한 전장속도, 용이성, 필요인원, 전장시간, 부대장비 전장기, 제작 형태 등에 따라 선택하여야 한다. 예를 들어, 자체 팽창식은 매우 신속히 전장할 수 있으나, 장기간 설치하기 위해서는 다른 종류의 펜스로 바꾸어 설치하여야 하는데,이러한 펜스는 약하여 거친 해상이나 장기간 사용은 부적합하기 때문이다. 전술한 바와 같은 봉쇄와 방향전환에 의한 방법은 주로 초동 조치에 사용되며, 조치 후에 다른 방제 방법이 함께 동반되어야 한다.

기계적인 제거에 의한 방법(Mechanical removal)은 2차 오염이 비교적 적은 방제 방법으로 크게 유류 회수기술과 유흡착기술로 나눌 수 있다. 먼저, 유류 회수기술로는 크게 흡수성이 좋은 물질을 이용하여 기름을 흡착 회수하는 방식으로 벨트식, 디스크식, 로프식, 브러시식 등의 흡착식(Oleophilic) 기술, 비중의 차이에 의해서 기름이 수면에 뜨는 성질을 이용하여 기름만 회수기 안으로 흘러들게 하여 회수하는 방식으로 원심분리식, 스크류식 등의 위어식(Weir) 기술, 진공장치를 이용하여 기름을 흡입하는 방식으로 비치크리너가 대표적인 진공식(Vacuum) 기술, 기름을 물과 함께 흡입한 후 원심력을 이용하여 물과 기름을 분리하는 방식으로 싸이클론식과 워터제트식이 있는 원심력식(Hydrocyclone) 기술 등이 있다.

한편, 유흡착기술에서 유흡착제는 기름을 흡착 회수하는 물질로서 유출량이 적거나 엷은 유막을 회수할 때 사용한다. 이러한 흡착제는 표면에 기름을 묻히는 종류와 기름을 흡수하는 종류가 있는데, 흡착제는 방제작업 마무리 단계에서 사용하거나, 선박 접근이 곤란한 해역의 엷은 유막 회수에 사용하며, 산란장이나 습지 같은 환경민감 해역에서 다른 방법으로 방제하기 곤란한 경우에 사용하기도 한다.

전술한 유흡착제의 종류로는 석유고분자체로 만들어져 점도가 낮은 기름에서 고점유도까지 흡수가 가능하게 제조되는 합성물질과 식물섬유, 펄프, 석탄 등을 넷트에 포장하여 사용하는 유기물질, 그리고 글라스울 및 표면처리한 운모, 경석 등의 광물을 사용하여 제조한 무기물질이 있다. 흡착제 형태는 사각형, 롤형, 붐형, 쿠션형, 한 묶음으로 되어 있지 않은 재질로서 기름의 유출 정도나 장소에 따라 적절하게 사용한다.

화학적인 분산제에 의한 방법(Chemical agents, Dispersants)은 해상에 유출된 기름을 화학 및 생화학적 방법에 의하여 처리하는 약제를 사용하는 방법으로 기름을 미립자화하여 유화분산시켜 해수와 섞이기 쉬운 상태로 만듦으로써 자정작용을 촉진시키는 작용을 한다. 이러한 화학적인 분산제에 의한 방법은 지난 20년에 걸쳐서 사용되어 오고 있으며, 얇게 덮여(2∼3mm)있는 오일은 50% 정도의 제거효과가 있고, 이 보다 더 두꺼운 경우는 약 20% 정도의 제거효과가 있다.

그러나, 전술한 바와 같은 화학적인 분산제에 의한 방법은 해안선 보호, 생태계의 파괴, 유독한 냄새로 인한 해양오염, 어떤 경우에는 일부만 제거됨과 같은 현실적인 문제점을 안고 있다. 또한, solidifier나 gelling agent는 오일을 고체화시키는데 분산된 오일의 15∼20%에 이르는 약제가 필요하고 때로는 200%에 해당되는 분산제가 필요하다.

생분해적인 방법은 현재로서는 가장 인기 있는 방법이지만, 속도가 너무 느리다. 약간의 원유에 대해서는 약 1년 정도가 걸리지만, 두껍고 많은 양의 경우에는 분해제(fertilizer)가 있건 없건 분간할 수 있을 만큼 감소하지 않는다.

이상에서 설명들인 바와 같이 여러 종류의 오일 제거방법 중 태워서 없애는 방법과 화학적인 분산제의 사용 방법은 2차의 오염이 우려되고, 생분해적인 방법은 시간이 너무 오래 걸리며, 봉쇄와 방향전환의 방법은 초동 조치 후 다른 방제 방법이 함께 동반되어야 하는 단점이 있다.

한편, 오일 제거방법 중 가장 일반적이고 많이 사용되는 방법은 기계적인 제거방법으로, 기계적인 제거방법의 유류 회수기술에서는 유류 회수기 대부분이 외국에서 수입되고 있어 해양 오염 제거에 드는 비용과 그에 부첨되는 각종 보조 시설비용이 크다는 단점이 있다.

그리고, 기계적인 제거방법의 유흡착기술에서 사용하는 대표적인 흡유재를 작용면에서 분류하면 겔화형, 자기 팽윤형 및 흡착형으로 분류 할 수 있다. 겔화형은 가용융해형, 용액첨가형 및 합성 고분자형으로 분류되고, 기름 중에 자체분자배향에 의해 망상구조를 형성하여 기름을 응고시키는 것이다. 이 중 가용융해형은 가정용 식용유 처리재로서 보급되고 있는 12-히드록시스테아린산으로 대표되며, 적은 첨가량으로 기름을 응고시킬 수 있는 반면, 폐유를 재가열할 필요가 있기 때문에 화재발생 등의 위험을 수반하는 문제점이 있다. 또한, 용액첨가형에 있어서도 직접 산포에 따른 환경에의 영향이 염려되고, 합성고분자형 겔화형은 적용할 수 있는 기름의 종류가 한정되고, 또한 다량의 화합물 첨가가 요구되든가 혼합 조작을 필요로 하는 문제점이 있다.

전술한 흡착형은 다시 퍼얼라이트, 실리카, 점토 및 석회 등으로 대표되는 무기계 흡착제, 폴리프로필렌, 폴리우레탄폼(form), 부직포 등으로 대표되는 유기계 흡착제로 분류된다. 무기계 흡착형은 자연산으로 흡착속도는 빠르고 값이 싸나 흡착율이 좋지 않으며, 유기계 흡착제는 그의 작용기구가 세공이나 섬유의 공극에 모세관 현상에 의해 기름을 유지하기 때문에 기름의 유지력이 약하고, 다소의 외압에 의해 흡착한 기름을 쉽게 재방출하여 후처리가 번잡하며, 유처리 자체의 부피가 커지고, 물도 흡수해버리는 결점이 있다. 또한, 기존 해양오일 흡유재는 여러 재질과 형태의 흡유재를 많은 인력이 일일이 배포하고 수거해야 하는 불편함이 있으며, 가라앉을 수 있다는 단점이 있다.

그러나, 결국 어떠한 방법을 사용하더라도 남아있게 되는 부분에 대하여는 흡유재를 사용하게 되어 있다. 흡유재로는 광범위한 유출량을 제거할 수 있도록 롤러에 연결하여 스키머(Skimmer) 형태로 제작하는 것과 사람이 일일이 제거하도록 하는 경편한(Portable) 모델이 있다. 이러한 흡유재는 주로 부직포를 사용하여 제작하였으나, 강도, 재활용성, 흡유속도 및 흡유량에 대한 개선이 필요하다는 문제점들이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 해양오염의 주원인이 되고 있는 오일을 제거하기 위하여 주재료를 폴리프로필렌으로 하는 다층 구조의 경편성물로써 설치와 회수가 빠르고 간편하며, 오일 흡유 속도와 보유 능력이 커서 초기 방제를 신속하게 할 수 있도록 함은 물론, 생산비용이 비교적 저렴하고 내구성이 커서 재사용이 가능한 해양오일 방제용 경편성 흡유지를 제공함에 그 목적이 있다.

특히, 95%(오일/수분) 이상의 오일 흡유성, 흡유재 자중의 15배 이상의 고흡유성, 기존 흡유재의 5배 이상의 강도 및 5회 이상의 재활용성이 있는 해양오일 방제용 경편성 흡유지를 제공함에 그 목적이 있다.

한편, 본 발명의 다른 목적은 폴리프로필렌 원사를 사용하여 물과 기름을 선택적으로 분리하여 흡유할 수 있도록 하고, 구조화된 메트릭스(matrices)에서 파일 존(pile zone)의 폴리프로필렌 사(yarn) 사이의 분리 거리를 최적화 하도록 조직을 설계하여 흡유 능력을 최대화하도록 하며, 해상에 파동이 있을 때에도 흡유 능력에 큰 변화가 없도록 표면의 모세관 현상의 속도가 빠르도록 표면의 조직을 설계함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 전체의 구조를 롤 형태로 함으로써 설치와 회수가 빠르고 간편하도록 함에 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 해양오일 방제용 경편성 흡유지를 보인 측면도.

도 2 는 본 발명에 따라 시직한 SAMPLE 1의 조직도.

도 3 은 본 발명에 따라 시직한 SAMPLE 1의 측면도.

도 4 는 본 발명에 따라 시직한 SAMPLE 1의 표면 및 이면 사진.

도 5 는 본 발명에 따라 시직한 SAMPLE 2의 조직도.

도 6 은 본 발명에 따라 시직한 SAMPLE 2의 측면도.

도 7 은 본 발명에 따라 시직한 SAMPLE 2의 표면 및 이면 사진.

도 8 은 본 발명에 따라 시직한 SAMPLE 3의 조직도.

도 9 는 본 발명에 따라 시직한 SAMPLE 3의 측면도.

도 10 은 본 발명에 따라 시직한 SAMPLE 3의 표면 및 이면 사진.

도 11 은 본 발명에 따라 시직한 SAMPLE의 흡유량 측정 그래프 및 도표.

도 12 는 본 발명에 따라 시직한 SAMPLE의 흡수량 측정 그래프 및 도표.

도 13 은 본 발명에 따른 폴리에스테르 SD 75/36 전체 필라멘트의 현미경 확대 사진.

도 14 는 본 발명에 따른 폴리에스테르 편평사 80/12 전체 필라멘트의 현미경 확대 사진.

도 15 는 본 발명에 따른 폴리에스테르 DTY 100/36 전체 필라멘트의 현미경 확대 사진.

도 16 은 본 발명에 따른 폴리에스테르 PCP 90/36 전체 필라멘트의 현미경 확대 사진(감량 분할 전의 사진).

도 17 은 본 발명에 따른 폴리에스테르 SD 75/36 1개 필라멘트의 현미경 확대 사진.

도 18 은 본 발명에 따른 폴리에스테르 편평사 80/12 1개 필라멘트의 현미경 확대 사진.

도 19 는 본 발명에 따른 폴리에스테르 DTY 100/36 1개 필라멘트의 현미경 확대 사진.

도 20 은 본 발명에 따른 폴리에스테르 PCP 90/36 1개 필라멘트의 현미경 확대 사진(감량 분할 전의 사진).

도 21 은 본 발명에 따른 해양오일 방제용 경편성 흡유지를 보인 조직도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1. 파일 조직 2. 표면 조직

3. 이면 조직

전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명의 특징은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 해양오일 방제용 경편성 흡유지는 더블랏셀 편기로 편성된 복중층 구조를 가진 3차원 경편직물로 4개의 바(L1, L2, L3, L6 bar)를 사용하여 편성하되 오일과 직접 닿는 표면 조직을 형성하는 L1, L2 바, 외측의 이면 조직을 형성하는 L6 바 및 표면과 이면 조직 사이의 파일 조직을 형성하는 L3 바 모두에 폴리프로필렌 원사를 사용하고, L3 바에 사용하는 원사는 파일 조직의 오일 보유성과 안정성을 크게 하기 위해 스티프니스(stiffness)가 크고 필라멘트(filament)가 굵으며 납작한 80/12∼300/60의 폴리프로필렌 사 또는 폴리프로필렌 편평사를 사용하여 편성한 것이다.

전술한 구성에서 표면과 이면 조직을 형성하는 L1, L2, L6 바에 사용하는 폴리프로필렌 원사로는 50/24∼300/60 데니어의 가늘고 곧은 폴리프로필렌 필라멘트사((straight polypropylene filament yarn)를 사용함이 양호하다.

전술한 구성의 표면과 이면 조직을 형성하는 L1, L2, L6 바에 사용하는 폴리프로필렌 원사로는 폴리프로필렌 방적사(spun polypropylene yarn)를 사용할 수도 있다.

한편, 표면 조직을 형성하는 L1, L2 바에 사용하는 폴리프로필렌 원사로는 50/24∼300/60 데니어의 가늘고 곧은 텍스쳐 폴리프로필렌 필라멘트 사(textured polypropylene filament yarn)를 사용할 수도 있다.

파일 조직을 형성하는 L3 바의 폴리프로필렌 원사로는 필라멘트(filament)가 L1, L2, L6 바의 필라멘트(filament)보다 굽힘 강도 및 초기 인장 저항도가 크고 굵은 텍스쳐(texture)가 없는 필라멘트 사(filament yarn)를 사용함이 양호하다.

또한, 파일 조직을 형성하는 L3 바의 폴리프로필렌 원사로는 필라멘트(filament)가 L1, L2, L6 바의 필라멘트(filament)보다 굽힘 강도 및 초기 인장 저항도가 크고 굵은 텍스쳐(texture)가 없는 폴리프로필렌 필라멘트 편평사를 사용할 수도 있다.

파일 조직은 2442 2002를 사용할 수 있고, 2020 0202를 사용할 수도 있으며, 2024 2024를 사용함이 양호하며, 파일 조직의 높이는 20∼30mm로 크게 하여 많은 오일을 보유하고 있을 수 있도록 함이 양호하다.

표면 조직은 L1, L2 2개로 오일의 점도에 따라 밀도를 조절하여 편성하고, 이면 조직은 L6 1개로 밀도를 적게하여 편성함이 양호하다.

표면 조직은 리버스 록 니트(reverse lock knit)를사용하여 표면에 닿는 오일이 표면에서 옆으로 퍼지지 않고 수직적으로 흡유되어 파일 조직으로 이동하도록 설계할 수 있다.

또한, 표면 조직은 더블 트리코트(double triot) 조직을 사용하여 표면에 닿는 오일이 표면에서 옆으로 퍼지지 않고 수직적으로 흡유되어 파일 조직으로 이동하도록 설계할 수도 있다.

전술한 이면 조직은 일반 싱글 트리코트 조직을 사용하여 편성할 수 있다.

전술한 흡유지는 폭이 63∼126 인치인 롤(roll)형태로 제작함이 양호하다.

한편, 본 발명에 따른 해양오일 방제용 경편성 흡유지의 다른 예는 더블랏셀 편기로 편성된 복중층 구조를 가진 3차원 경편직물로 5개의 바(L1, L2, L3, L5, L6 bar)를 사용하여 편성하되 오일과 직접 닿는 표면 조직을 형성하는 L1, L2 바, 외측의 이면 조직을 형성하는 L5, L6 바 및 표면과 이면 조직 사이의 파일 조직을 형성하는 L3 바 모두에 폴리프로필렌 원사를 사용하고, L3 바에 사용하는 원사는 파일 조직의 오일 보유성과 안정성을 크게 하기 위해 스티프니스(stiffness)가 크고 필라멘트(filament)가 굵으며 납작한 80/12∼300/60의 폴리프로필렌 편평사를 사용하여 편성할 수도 있다.

전술한 구성에서 표면과 이면 조직을 형성하는 L1, L2, L5, L6 바에 사용하는 폴리프로필렌 원사로는 50/24∼300/60 데니어의 가늘고 곧은 폴리프로필렌 필라멘트 사((straight polypropylene filament yarn)를 사용함이 양호하다.

전술한 구성의 표면과 이면 조직을 형성하는 L1, L2, L5, L6 바에 사용하는 폴리프로필렌 원사로는 폴리프로필렌 방적사(spun polypropylene yarn)를 사용할수도 있다.

파일 조직을 형성하는 L3 바의 폴리프로필렌 원사로는 필라멘트(filament)가 L1, L2, L5, L6 바의 필라멘트(filament)보다 굽힘 강도 및 초기 인장 저항도가 크고 굵은 텍스쳐(texture)가 없는 필라멘트 사(filament yarn)를 사용함이 양호하다.

또한, 파일 조직을 형성하는 L3 바의 폴리프로필렌 원사로는 필라멘트(filament)가 L1, L2, L5, L6 바의 필라멘트(filament)보다 굽힘 강도 및 초기 인장 저항도가 크고 굵은 텍스쳐(texture)가 없는 폴리프로필렌 필라멘트 편평사를 사용할 수도 있다.

표면 조직은 L1, L2 2개로 오일의 점도에 따라 밀도를 조절하여 편성하고, 이면 조직은 L5, L6 2개로 밀도를 적게하여 편성함이 양호하다.

본 발명에 따른 해양오일 방제용 경편성 흡유지는 폭이 63∼126 인치인 롤(roll)형태로 제작된다.

먼저, 본 발명에서는 종래 흡유재가 갖는 단점들을 보완한 흡착형 흡유재를 개발하고자 한 것으로, 흡착형 흡유재로는 섬유나 폼(foam) 같은 플로팅 흡유재(floating sorbent)가 큰 잠재력을 가진 것으로 여겨져 왔는데, 이것들의 장점은 흡입 용량이 크고, 연속적인 벨트 형태로 구조화 될 수 있으며, 흡유재의 전개와 회수가 단순화 될 수 있다는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 해양오일 방제용 경편성 흡유지는 폴리프로필렌 원사를 사용하여 물과 기름을 선택적으로 분리하여 흡유할 수 있도록 함은 물론, 구조화된 메트릭스(matrices)에서 파일 존(pile zone)의 폴리프로필렌 얀(yarn) 사이의 분리 거리를 최적화 하도록 조직을 설계하여 흡유 능력을 최대화하도록 하며, 해상에 파동이 있을 때에도 흡유 능력에 큰 변화가 없도록 표면의 모세관 현상의 속도가 빠르도록 표면의 조직을 설계한 것으로, 전체 보관 및 사용 형태를 롤 형태로 함으로써 설치와 회수가 빠르고 간편하다는 장점이 있다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시 예에 따른 해양오일 방제용 경편성 흡유지에 대해 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명에 따른 해양오일 방제용 경편성 흡유지를 보인 측면도이다.

도 1 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 해양오일 방제용 경편성 흡유지는 더블랏셀 편기로 편성한 경편성물이 그 표면(2)과 이면(3)은 촘촘한 공극을 가지고 중간층(파일 조직, 1)의 필라멘트가 표면(2)과 이면(3)을 연결하는 구조를 가진다는 점에 착안하여 흡유와 같은 최종 특성을 가진 혁신적인 3차원의 스페이서 구조(spacer structure)로서 기존의 흡유지를 대체할 수 있는 가능성을 제공한다. 이것은 각 표면(2)과 이면(3)의 밀도와 조직 구성을 변화시키고 파일사 시스템(pile yarn system)에 오일의 흡수 및 유지사 시스템(oil conducting and keeping yarn system)을 도입함으로써 한쪽면으로부터 모세관 현상에 의해 빠른 속도로 흡유된 오일을 흡유지 조직의 내부로 전달하고 보유하고 있게 한다.

현재 흡유지로 사용되고 있는 폴리프로필렌 스테이플 사 부직포는 보통 단면(single face) 형태이며, 피트(peat)나 목재 같은 천연 흡유재는 사각형, 롤형, 붐형, 쿠션형 등으로 제조되지만 흡유량이 부직포 형태에 비해 적을 뿐 아니라 가라앉을 수 있다는 단점이 있다. 그러므로, 이들을 대체할 만한 텍스타일 구조(textile structure)로서 부피감이 큰 복중층 구조의 경편성 스페이서 조직(spacer fabric)은 새로운 해양오일 흡유지의 적용에 적당하다.

본 발명에 따른 흡유지의 표면은 해양에 유출된 기름을 빠른 속도로 흡유할 수 있도록 하고, 중간층은 표면으로부터 흡유된 기름을 전달하여 보유하고 있을 수 있는 능력을 가지도록 하는 기능성 경편 구조의 제조에 초점을 맞추었다.

또한, 기존 흡유지는 사람이 일일이 낱개로 흡유지를 설치하고 제거해야 하므로 많은 인력과 시간이 필요했던 것에 비해 본 발명의 흡유지는 넓은 폭의 롤 형태로 제작된 후, 기존 선박의 선수, 선미에 설치된 양승기 또는 기존의 기관실측 로울러를 사용하여 마치 어망을 설치하거나 회수하듯이 사용하므로, 기존의 제품에 비해 설치와 회수에 드는 인력과 시간과 비용이 획기적으로 줄어들 것이며, 점도가 낮은 기름인 경우에는 흡유지 회수기 앞에 압축 롤러 등을 설치하여 기름을 흡유한 흡유지를 압축 롤러를 통과시켜 흡유한 기름을 제거하여 5회 이상의 재사용도 가능하다.

전술한 바와 같은 설계를 통해 제작한 부피감이 있는 3차원 경편 흡유지(high bulk warp knit sorbent)의 높은 강도, 오일 보유 능력, 빠른 흡수 속도는 해양오일 흡유재의 적용에 적절하다.

본 발명에 따른 해상 누유의 제거를 위한 경편성 흡유지의 설계 과정은 다음과 같다.

먼저, 흡유지가 오일을 흡유하는 메카니즘(mechanism)은 흡수(absorption), 흡착(adsorption), 모세관 현상(capillary action)의 복합 현상으로 생각할 수 있다. 그러나, 본 발명에서 원사로 사용하는 폴리프로필렌 섬유는 결정성이 높아서 폴리프로필렌 폴리머가 액체를 통과하지 못하게 만드는 조밀한 분자 구조를 가지고 있다. 즉, 비결정 영역의 수분 흡수는 친수성 또는 극성 그룹의 존재 때문에 발생하지만 폴리프로필렌에는 이러한 부분이 없으므로, 폴리프로필렌 필라멘트의 팽윤(swelling)은 관찰되지 않고, 따라서 흡착(adsorption)은 주요한 효과가 아닌 것으로 생각된다.

따라서, 흡유지의 오일 흡수는 주로 모세관 현상에 의해 지배되는 것으로 보이며, 이에 의해 흡유지 내의 얀(yarn)과 얀(yarn) 사이의 브리지(bridge)의 안정성이 매우 중요하게 생각된다. 브리지(bridge)의 안정성은 재료의 물리적 성질과 브리지(bridge)의 길이 등에 영향을 받는데, 이러한 것은 메트릭스가 오일을 함유하는 능력이 필라멘트 간 거리와 밀접하게 관계있다는 생각을 강화시킨다. 일반적으로는 필라멘트가 굵은 것이 가는 것에 비해 브리지(bridge)의 간격(spacing)이 크다. 인접한 필라멘트 사이의 거리와 브리지(bridge)의 용량 사이에 실험적으로 관찰된 관계가 합리적이라면, 이 관계의 형성을 예측하는 성질상의 모델(qualitative model)을 통해 파일 존(pile zone)의 적절한 구조를 설계할 수 있다.

또한, 해양에 누유된 오일을 제거하는 해양오일 흡유지의 용량을 결정하는 요소들로는 모세관 현상에 영향을 미치는 변수들인 섬유의 화학적 구성, 섬유의 표면 특성, 원유의 농도, 원유의 비중, 원유의 온도 등이 있다.

본 발명에 따른 해양오일 방제용 경편성 흡유지 설계의 이론적 배경을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 모세관 현상에 대해 살펴보면, 액체(liquids)의 모세관 현상은 다공성 및 섬유질(porous and fibrous)의 재료에서 텍스타일(textile), 페이퍼 트리트먼트(paper treatment), 세정성(detergency), 여과법(filtration), 바위나 모래에서의 오일의 침투와 같은 환경적인 문제에 응용되어 왔다.

한편, 조직(fabric)에서의 모세관 현상에 영향을 미치는 요소는 섬유의 표면성질, 섬유 표면의 니트 구조(knitted structure)의 모세관 공간 크기(capillary space size), 니트 조직(knit fabric)의 내부 구조 등이 있다.

이때, 모세관 현상이 일어나는 부분 즉, 섬유, 물, 공기가 만나는 부분의 힘의 강도에 따라 모세관 현상의 발생 여부와 속도가 결정되며, 이 힘의 강도는 섬유 표면의 물리적 특성에 의해 결정된다.

전술한 설명에서 모세관 현상의 발생에 중요한 인자인 모세관 공간(Capillary space)의 크기에 영향을 미치는 것으로는 섬유의 섬도, 섬유가 실로 팩킹(pack)되는 밀도 등이 있으며, 또한 니트 조직(knit fabric)에서 모세관 상태(capillary situation)에 영향을 미치는 것으로는 섬유의 특성(polymer), 니트 조직(knit fabric)의 구조 등이 있다. 그러므로, 해양에서 오일 흡유 용량의 최종값은 여러 과정이 결합된 작용으로부터 추측할 수 있다.

해양오일 흡유지의 흡유량은 섬유 자체에 의해 흡유된 오일의 양, 섬유 표면에 남아 있는 오일의 양, 니트 조직(knit fabric)의 모세관 공간(capillary space)에 보유되어 있는 양에 달려 있다. 또한, 모세관 튜브(capillary tube) 집합체로서 행동하는 얀(yarn)의 가닥(strands) 내부의 흡수용량(volume imbibition)과 조직(fabric)의 표면 구조에 의해 형성된 작은 구멍(alveole)에 기인한 표면 오름(surface rise)은 동시에 일어난다.

얀(yarn)의 내부를 통한 액체의 침투는 얀(yarn)의 필라멘트(filament) 사이의 공간을 통해 이루어지는데, 이때, 얀(yarn)은 모세관 튜브(capillary tubes)의 집합체처럼 행동한다. 한편, 필라멘트(filament) 사이의 공간이 작기 때문에조직(fabric)의 내부가 빠르게 포화되므로 필라멘트(filament) 사이의 흡수(imbibition)는 비교적 빨리 멈추게 된다. 섬유 내부로의 액체의 오름이 일어나는 동안 중력은 무시할 정도로 작으며 다이나믹스(dynamics)는 워쉬번 법칙(Washburn law)을 따르게 된다.

또한, 조직(Fabric)의 표면 구조에는 구멍(hollow)이 있으므로, 액체를 조직(fabric) 표면의 공간을 통해 모을 수 있게 된다. 직물인 경우에는 이러한 작은 구멍(alveole)의 채워짐(filling)이 조직(fabric) 표면에서 이루어지지만 복중층 구조의 경편성물인 경우에는 니트 구조의 특성상 표면에서 수직으로 오름이 일어날 수 있어 2∼30mm 정도의 높이를 갖는 중간층에 많은 오일을 함유하고 있을 수 있다. 이러한 다이나믹스(dynamics)는 주로 작은 구멍(alveole)이 채워지는(filling) 동안 채널(channel)에서 액체의 마찰(friction)과 구멍(hollow)의 크기에 의해 결정되어진다.

모세관 현상(Basics of capillary rise)의 이론적인 배경은 다음과 같다.

만약, 다공성의 고형체가 반경 r의 수직 모세관 튜브(vertical capillry tubes)의 집합체로서 고려된다면, 액체는 라플라스 압력(Laplas pressure)과 정역학적인 압력(hydrostatic pressure) 사이의 균형에 의해 주어진 평형높이 h까지 상승한다.

- 주린 법칙(Jurin law)

전술한 수학식 1 에서, γ는 액체의 표면장력(liquid surface tension), θ는 고형체의 액체 접촉각(contact angle of the liquid on the solid), ρ는 액체의 밀도(density of the liquid), g 는 중력 가속도, r 은 모세관(capillary)의 반경이다.

모세관 길이(capillary length)는로 표현되며, 이 법칙은 r이 a보다 작을 때 유효하다.

한편, 액체의 오름 속도는 후술하는 수학식 2 로 표현할 수 있다.

전술한 수학식 2 에서 V 는 액체의 오름 속도(mean velocity of the rising liquid), η는 점도(viscosity), ∇P 는 구배압력(pressure gradient), γ는 액체의 표면 장력(liquid surface tension)이다.

여기서, 정역학적인 오름의 1단계 오름(first stage of the rise)은,를 수학식 2에 대입하여 후술하는 수학식 3 으로 표현할 수 있다.

- 루카스 워쉬번 법칙(Lucas-Washburn law)

전술한 수학식 3 에서 t 는 시간(time),는 고형체를 침투할 수 있는 액체의 능력을 표현하는 속력이다. 접촉각(contact angle)이보다 작으면 V*가 양수이고, 안정시간(equilibrium time)은로 표현된다.

한편, 2단계 오름(second stage of the rise)은 h가 h*로 접근하는 때로 중력이 반드시 고려되어야 하며, 수학식 2 의 구배압력(pressure gradient)을 h(t)으로 표현(expression)하면 다음의 수학식 4 로 표현 할 수 있다.

여기서, τ는 전면 액체(liquid front)의 느린 내림(slowing down)에 대한 특성시간(characteristic time)으로,는점성마찰(viscous friction),는 구배압력(pressure gradient),는 이 과정과 관련된 시간이다.

완전한 다이나믹스(dynamics)는 중력 때문에 단순히 수학식 3에 의해 설명될 수 없을 뿐 아니라, 조직의 특성상 루프(loop)와 언더랩(underlap)이 복잡하게 얽혀있어 정확한 모세관의 경로(path)를 알 수 없고, 또한 액체가 섬유의 표면에 트랩(trap)될 수도 있다. 한편, 모세관 오름(capillary rise)의 다이나믹스(dynamics)를 다공성 막(porous membrane)의 경우에 사용하는 워쉬번 법칙(Washburn law)과 비교해 보면, 측정된 동역학(kinetics)은 단일 모세관 범위(single capillary radius)를 포함하는 워쉬번 법칙(Washburn law)으로 기술될 수 없다.

그러나, 흡유하고자 하는 오일의 점도와 섬유의 표면 장력, 접촉각, 비중 등을 알아보고, 실제 조직을 시편하여 흡유량을 시험한 후, 시험값과 기본적인 모세관 현상에 대한 관계식을 참고하면 상대적인 비교를 통해 최대의 흡유량을 가지도록 하는 부피감이 있는 3차원 경편 흡유지(high bulk warp knit sorbent)를 설계할 수 있다. 설계한 조직은 시직하여 흡유량을 검사하고, 다시 수정 보완한다.

최대의 흡유량은 표면에서는 빠른 속도로 오일을 흡유하고, 흡유한 오일을 모세관 현상을 통해 최대 높이로 올라가도록 적절한 원사를 선택하고, 표면의 구멍(hollow)의 크기(size)와 파일 존(pile zone)의 구조를 조절하는 것을 통해 얻어질 수 있다.

본 발명에 따른 해양오일 방제용 경편성 흡유지의 구조와 재료 선택에 관한 연구 결과를 설명하면 다음과 같다.

1. 원사의 선택에 있어서 고려하여야 할 점은,

(1) 메트릭스의 제거 능력에 중요한 요소

- 필라멘트 사이의 거리

- 필라멘트 단면

(2) 원사의 표면이 매끄러우면 오일 보유 능력이 떨어짐

(3) 필라멘트 간 거리가 비슷할 때

- 필라멘트 모양이 원형에서 직사각형으로 변화하면 오일 보유 능력이 증가한다. 이때, 필라멘트의 표면 특성의 변화는 관찰된 흡유 능력에서 최소 효과를 가지는 것으로 보임

(4) 오일 흡유 용량이 감소하는 경우

(단위 : 기름에 담근 1g 의 섬유(fiber)에 붙은 오일의 g단위로 측정)

- 섬유 섬도의 증가

- 원유(crude oil) 점도의 감소

- 온도의 증가

※ 주름(crimp)이 없을 때

(5) 섬유의 기하학(fiber geometry)과 원사 사이의 간격(spacing)에 따라서도 흡수 용량이 변화함 등을 원사의 선택시 고려하여야 한다. 더블랏셀 경편물의 공간 구조(space structure)의 이점은 두 개의 표면 직물을 완전히 독립적으로 고안할 수 있다는 점이다. 이는 사용되는 물질에 있어서의 변수를 시도해 보고 그들의 효과를 검사할 수 있다는 것을 의미한다.

흡유지에서 원사를 선택할 때, 가장 크게 고려해야할 점은 해상 위의 오일을 흡유해야 하므로 유수를 분리하여 선택적으로 기름만 흡유할 수 있도록 원사가 친유성이어서 원사와 기름과의 접촉각이 작아야 한다는 것이다. 또한, 흡착재가 물위에 떠 있어야 하므로 물보다 작은 비중을 가지고 있어야 하고, 평활한 표면을 가진 원사보다는 거칠거칠한 표면을 가진 원사를 선택하는 것이 흡유성을 향상시킬 것이다.

전술한 바와 같은 모든 점을 고려해 볼 때, 원사는 폴리프로필렌을 선택하는 것이 바람직하다. 다음의 표 1, 표 2 및 표 3 은 폴리프로필렌을 포함한 여러 섬유의 성질을 비교하여 도표로 나타낸 것이다.

여러 가지 단섬유의 물에 대한 접촉각

섬유	접촉각(θ˚)
폴리테트라플루오르화 에틸렌	98
폴리프로필렌	90
폴리에틸렌	88
폴리염화비닐	65
폴리에틸렌 테레프탈레이트	67
나이론	64
폴리아크릴로 니트릴	53
양모	81
셀룰로오스(면	59
셀룰로오스(레이온)	38

섬유 분자쇄의 강도와 결정 탄성률

섬유	시판섬유의 강도(g/d)	시판섬유의 탄성률(g/d)
폴리프로필렌(PP)	9.0	120
폴리에틸렌(PE)	9.5	160
폴리염화비닐	4.0	45
폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)	9.5	160
나일론 6	9.5	50
폴리아크릴로 니트릴	5.0	85
양모	0.7∼1.63	11∼25
셀룰로오스(면)	3.0∼6.4	68∼93
견	2.1∼4.0	50∼100

전술한 바와 같은 표 1 및 표 2 에 근거하여 폴리프로필렌 섬유가 친유성이면서 강도와 탄성률이 우수하다는 것을 알 수 있다. 또한, 폴리프로필렌은 비중이 0.90∼0.92 g/cm3 으로 단위 질량당 부피가 커서 다른 섬유(fiber)에 비해 커버성(covering properties)이 크다. 따라서, 원재료(raw material)로부터 얀(yarn)이나 조직(fabric)을 만들 때 생산비용을 줄이는 것이 가능하다. 일 예로 폴리아미드(polyamide)와 폴리프로필렌 필라멘트(polypropylene filament)를 같은 데니어와 두께로 비교해 보면 폴리프로필렌 섬유가 5% 정도 볼륨이 더 크고, 10% 정도 더 길다. 또한, 면으로 만들어진 조직(fabric)과 비교해 보면 면으로 만들어진 것보다 40% 정도 더 가볍다. 뿐만 아니라 폴리프로필렌은 지방분이 함유된 카본(aliphatic saturated carbon)을 포함하고 있기 때문에 물을 흡수하지 않으므로 흡유지를 구성하는 섬유가 물을 흡수하여 팽윤할 염려가 없다. 참고로 여러 종류의 섬유와 폴리프로필렌의 수분 흡수율 비교를 표 3 에 나타내었다.

습도 65%에서의 수분 흡수율(Relative absorption at 65% relative humidity)

섬유의 종류	수분 흡수율
폴리프로필렌	0.04%
폴리아미드	4.5%
폴리에스터	0.4%
아크릴	1.6%
아세테이트	6.5%
비스코스	13.0%
면	8.0%
양모	16.0%

흡유지가 물에 노출되었을 때 폴리프로필렌이 가지는 장점을 구체적으로 살펴보면, 폴리프로필렌이 친유성이기 때문에 흡유지에서 기름만 선택적으로 흡유할 수 있고, 물에 노출되어도 얼룩이 생기지 않으며, 수분에 노출되어도 섬유의 강도가 영향을 받지 않는다는 것이다.

일반적인 폴리프로필렌의 특성을 살펴보면 녹는점 164∼170, 비중 0.90∼0.91, 분자량 10만∼20만, 항장력 280∼380 kg/cm2, 신장률 300∼700%, 강도 5.6∼7.6 g/d, 신장률 25∼28% 이다.

또한, 흡유지는 해상에서 오일을 제거해야 하므로 흡유지의 태양광에 대한 견뢰도도 고려하여 섬유를 선택하여야 한다. 태양광은 섬유구조에 퇴화를 일으켜서 장시간 태양광에 노출하면 섬유의 비강도가 빠르게 저하될 수 있다. 폴리프로필렌의 경우는 방사 용액에 광안정제를 사용하면 빛에 대한 견뢰도가 있도록 만들 수 있다.

폴리프로필렌의 화학적·생물학적 특성을 보면 탄화수소(hydrocarbon)가 포함되어 있기 때문에 아이소탁틱 폴리프로필렌의 화학적 견뢰도는 대부분의 화학약품에 대해서 뛰어나 미네럴 엑시드 솔벤트(mineral acids solvents), 오일(oil), 그리스(greases) 등에 안정하여 흡유지로 사용하는 데에 문제가 없다.

또한, 폴리프로필렌은 진균과 박테리아에 대한 안정성이 뛰어날 뿐 아니라, 해충과 곤충에도 강하고 유기체의 발생에 의해서도 손상 받지 않아서 보관상에 아무런 지장이 없으며, 방충가공이 필요 없다.

따라서, 폴리프로필렌은 흡유지를 구성할 가장 최적의 원사라 할 수 있다.

본 발명의 부피감이 있는 3차원 경편 흡유지(high bulk warp knit sorbent)는 보통 그라운드 바(ground bar; 바닥조직의 연결사를 말함)와 파일 바(pile bar)를 모두 합하여 4∼5개의 바(bar)로 편성을 하게 되는데, 모든 바(bar)에 다 같은 원사를 사용하는 것이 아니라, 흡착할 오일의 점도와 성질에 따라서 그라운드 바(ground bar)는 모세관 현상을 일으켜 흡유 속도를 빠르게 하도록 원사를 선택하여 설계하고, 파일 바(pile bar)는 원사가 오일을 잘 전달하고 보유할 수 있는 원사를 선택한다.

따라서, 그라운드(ground) 사는 100% 곧거나 텍스쳐 폴리프로필렌 필라멘트사(straight or textured polypropylene filament yarn) 또는 폴리프로필렌 방적사(spun polypropylene yarn)를 사용하며, 흡유할 오일의 점도에 따라 원사의 굵기와 조직의 밀도를 조절하여 흡유할 모세관의 직경을 조절하도록 한다. 파일 바(pile bar)의 원사는 필라멘트(filament)가 그라운드 바(ground bar)의 필라멘트(filament)보다 굵은 텍스쳐(texture)가 없는 모노 필라멘트(monofilament)를 사용하는 것이 필라멘트(filament) 사이의 브리지(bridge) 간격(spacing)을 넓어지게 하므로 오일 보유량을 증가시킨다.

2. 부피감이 있는 3차원 경편 흡유지(High bulk warp knit sorbent)의 구조

오일 전달의 메카니즘과 그것이 일어나는 방법은 부피감이 있는 3차원 경편 흡유지(high bulk warp knit sorbent)의 구조에 달려 있으며, 표면에서의 오일의 흡유, 중간층인 파일 존(pile zone)에서의 오일의 전달과 보유 능력에 의해 흡유량이 결정된다.

부피감이 있는 3차원 경편 흡유지(High bulk warp knit sorbent)의 파일 얀 존(pile yarn zone)의 구조를 살펴보면, 더블랏셀 경편물의 파일 얀 존(pile yarn zone)은 조직(fabric)의 표면과 이면 사이에 위치하며(도 1 의 도면부호 2), 바깥 직물을 유지하고 있다. 이러한 파일 얀 존(pile yarn zone)의 두께는 2∼30mm 사이에서 조절할 수 있으며 파일 얀(pile yarn)은 공간 보유성(space retention properties)과 계획하고 있는 최종 목적에 의하여 선택한다. 먼저, 파일 얀(pile yarn)의 공간 보유성(space retention properties)에 대해 고려할 때, 공간 보유력(Low space retention)이 작도록 가는 필라멘트(filament)를 사용하여 제편하면 상대적으로 부드럽고 불안정한 조직특성(fabric quality)을 얻을 수 있으며, 공간 보유력(High space retention)이 높도록 두꺼운 필라멘트(filament)를 사용하면 비교적 견실하고 안정된 조직특성(fabric quality)을 얻을 수 있다.

해양오일 흡유지는 이 공간 유지 구조(space retaining structure)가 정적으로 안정하여 측면 접촉 압력(lateral contact pressure)이 가해질 때 흡수된 오일이 배수되는 것에 대해 저항할 수 있어야 하며, 압축 후에 회복이 빨라야 한다.

따라서, 얀(yarn)의 굽힘 강도가 크도록 두꺼운 모노 필라멘트를 쓰거나 또는 초기 인장 저항도가 큰 원사를 선택하도록 한다. 파일 존(pile zone)에 이러한 원사를 선택하게 되면, 표면에도 영향을 미치게 되어 표면이 거칠어지게 되므로 표면의 오일 흡유속도에도 긍정적인 영향을 미치게 된다. 또한, 파일 존(pile zone)의 래핑 각(lapping angle)을 조절하여 공간 유지 구조(space retaining structure)의 정적 안정성을 향상시키는 것이 바람직하다.

한편, 부피감이 있는 3차원 경편 흡유지(High bulk warp knit sorbent)의 표면 구조를 살펴보면, 부피감이 있는 3차원 경편 흡유지(High bulk warp knit sorbent)의 표면은 흡유할 기름과 직접 맞닿는 곳이므로 해상 위에서 선택적으로 기름을 흡유할 수 있도록 폴리프로필렌 원사를 사용하고, 파동이 심한 곳에서도 안정하게 흡유가 이루어질 수 있도록 흡유량보다는 흡유 속도를 증가시키도록 조직을 설계하여야 한다.

흡유 속도가 빠르도록 표면의 조직을 설계하려면 무엇보다 표면의 표면적이 커야하며 모세관 현상이 일어나도록 하는 모세관력도 커야 한다.

수학식 1 의 주린 법칙(Jurin law)에 따르면,

전술한 식에서 γ는 액체 표면장력(liquid surface tension), θ는 고형체의 액체 접촉각(contact angle of the liquid on the solid), ρ는 액체의밀도(density of the liquid), g 는 중력 가속도, r 는 모세관(capillary)의 반경이므로, 모세관의 반경이 작을수록, 오일의 비중이 작을수록, 오일과 흡유재와의 접촉각이 작을수록, 오일의 표면장력이 클수록 모세관력이 크게 된다. 오일의 비중과 표면장력은 유출된 오일의 특성에 따라 결정되는 사항이므로, 흡유지 설계시 흡유속도를 조절할 수 있는 부분은 흡유지와의 접촉각과 모세관의 반경이다.

흡유지와의 접촉각은 사용하는 재료의 선택에 달려 있으므로 흡유지의 표면 조직 설계시 흡유속도를 조절 가능한 부분은 모세관 반경의 크기 조절이다. 모세관의 반경이 작을수록 흡유력이 좋아지게 되므로 표면의 구조는 모세관의 반경이 작은 구멍(hollow)이 많이 존재하도록 설계하는 것이 바람직하며, 사용하는 원사는 친유성이면서도 표면이 거친 것이 오일과 흡유지와의 접촉각을 작아지게 하므로 바람직하다.

3. 본 발명에 따른 해양오일 방제용 흡유지의 시제작과 실험

본 발명에서는 모세관의 원리를 사용하여 복중층 구조 경편성물 흡유지의 그라운드(ground) 조직과 중간층의 파일(pile) 조직을 설계하여 모세관 현상이 최대로 일어날 수 있도록 흡유지의 흡유속도를 최대로 설계하고, 흡유한 기름을 다시 배출하지 않고 보유하고 있을 수 있도록 하는 조직을 설계하고자 한다.

본 발명은 유출된 원유가 벙커 씨(Bunker C)유인 경우에 초점을 맞추어 설계하고 실험하였다.

3-1. 본 발명에 따른 해양오일 방제용 흡유지의 시제작

본 발명에서 본래 사용할 원사는 폴리프로필렌 원사이지만, 본 시제품의 제작과 실험에서는 폴리에스테르 원사를 사용하여 제편한 조직을 사용하였다. 기존에 사용하던 원사가 아닌 새로운 원사를 제편하려고 하면, 우선 정경이 가능해야 하므로 안정된 정경 조건을 찾기 위해 많은 시행 착오가 필요할 분 아니라, 최소 한 빔을 정경하기 위해서는 28게이지의 경우 460 cone 이상이 필요하므로 새로운 원사의 구매에 상당한 시간적, 경제적 비용이 소요된다. 그러므로, 본 시제품의 제작에서는 우선 재고가 있는 폴리에스테르 원사를 사용하여 흡유지를 제편하여 편성 조직과 원사에 따라 흡유량에 어떠한 변화가 있는지를 알아보았다. 폴리프로필렌 원사는 현재까지 쌀포대나, 가방의 끝 등으로 사용되어 보통 300데니어 이상의 태데니어가 일반적으로 생산되어 왔으며, 50∼300 데니어의 폴리프로필렌도 의류용이나 그 외의 용도로 생산, 사용되고 있어 원사의 수급에는 별 문제가 없을 것으로 사료된다. 본 시제품의 제작에서는 우선 폴리에스테르 원사를 사용하여 흡유지를 제편하여 편성 조직과 원사에 따라 흡유량에 어떠한 변화가 있는지를 알아보았다. 본 발명에 따른 흡유지의 시제품 설명은 다음과 같다.

도 2 는 본 발명에 따라 시직한 SAMPLE 1의 조직도, 도 3 은 본 발명에 따라 시직한 SAMPLE 1의 측면도, 도 4 는 본 발명에 따라 시직한 SAMPLE 1의 표면 및 이면 사진, 도 5 는 본 발명에 따라 시직한 SAMPLE 2의 조직도, 도 6 은 본 발명에 따라 시직한 SAMPLE 2의 측면도, 도 7 은 본 발명에 따라 시직한 SAMPLE 2의 표면 및 이면 사진, 도 8 은 본 발명에 따라 시직한 SAMPLE 3의 조직도, 도 9 는 은 본 발명에 따라 시직한 SAMPLE 3의 측면도, 도 10 은 본 발명에 따라 시직한 SAMPLE 3의 표면 및 이면 사진, 도 11 은 본 발명에 따라 시직한 SAMPLE의 흡유량 측정 그래프 및 도표, 도 12 는 본 발명에 따라 시직한 SAMPLE의 흡수량 측정 그래프 및 도표, 도 13 은 본 발명에 따른 폴리에스테르 SD 75/36 전체 필라멘트의 현미경 확대 사진, 도 14 는 본 발명에 따른 폴리에스테르 편평사 80/12 전체 필라멘트의 현미경 확대 사진, 도 15 는 본 발명에 따른 폴리에스테르 DTY 100/36 전체 필라멘트의 현미경 확대 사진, 도 16 은 본 발명에 따른 폴리에스테르 PCP 90/36 전체 필라멘트의 현미경 확대 사진(감량 분할 전의 사진), 도 17 은 본 발명에 따른 폴리에스테르 SD 75/36 1개 필라멘트의 현미경 확대 사진, 도 18 은 본 발명에 따른 폴리에스테르 편평사 80/12 1개 필라멘트의 현미경 확대 사진, 도 19 는 본 발명에 따른 폴리에스테르 DTY 100/36 1개 필라멘트의 현미경 확대 사진, 도 20 은 본 발명에 따른 폴리에스테르 PCP 90/36 1개 필라멘트의 현미경 확대 사진(감량 분할 전의 사진), 도 21 은 본 발명에 따른 해양오일 방제용 경편성 흡유지를 보인 조직도이다.

Sample No.	사용원사	c/cm	생지폭	g/yd	pattern
sample 1	L1 P/F 75/36 SD	14.038	63"	1008	0222 6444
	L2 P/F 75/36 SD				4222 0222
	L3 P/F 90/36 PCP				2442 2002
	L4 P/F 90/36 PCP				2442 2002
	L5 P/F 75/36 SD				2202 2242
	L6 P/F 75/36 SD				2264 4402
sample 2	L1 P/F 100/36 DTY	16.831	63"	580	6444 0222
	L2 P/F 100/36 DTY				0222 4222
	L3 P/F 75/36 SD				2020 0202

	L5 P/F 100/36 DTY				2202 2242
	L6 P/F 100/36 DTY				2264 4402
sample 3	L1 P/F 75/36 SD	12.500	63"	460	0222 6444
	L2 P/F 75/36 SD				4222 0222
	L3 P/F 80/12(편평사)				2024 2024

	L5 P/F 75/36 SD				2202 2242
	L6 P/F 75/36 SD				2264 4402

본 발명에 따른 시제품의 제작과 실험은 시제품의 제작과 흡유량, 흡수량 측정을 통해 실제 본 발명에 따른 제품의 조직과 원사를 결정하고, 그 성능을 향상시키기 위한 것이다.

3-2. 실험 방법

(가) 성능시험의 일반조건

- 흡유지를 성능시험 할 때는 제품의 길이를 시험에 적합한 크기로 준비한다.

- 흡유량 및 흡수량 시험은 20 ±2℃에서 행한다.

- 실험에 사용한 오일은 벙커 씨(Bunker-C)유이다.

(벙커 씨유를 사용한 이유는 우리 나라 해상에서 발생한 오일 유출 사고 중 벙커 씨유의 유출이 가장 많은 비중을 차지하고 있기 때문이다.)

(나) 성능시험 방법

- 사용한 오일의 점도 측정 방법

TOKIMEC VISCOMETER를 사용하여 실험에 사용한 벙커 씨유의 점도를 실험 조건인 20℃에서 측정하였다.

- 흡유량 측정 방법

① 시험편 크기 : 10 * 10 cm

② 온도 : 20℃

③ 오일의 종류 : 벙커 씨(Bunker-C)유

- 실험 순서

① 시험편을 Bunker-C oil의 유면에 띄운다.

② 유면 위에 5분간 정치

③ 5분간 정치 한 후, 이것을 직경1㎜의 철사를 17㎜의 눈금간격으로 짠 철망(이하 철망이라 한다)위에 5분간 그대로 둔 후 그 중량을 측정한다.

④ 시험편의 무게 1g당의 흡유량을 산출한다.

⑤ 각 시험은 3회 실시하고 그 평균값을 적용한다.

⑥ 정치 시간에 따른 흡유량의 변화를 측정하기 위해 ②번의 정치 시간을 15분으로 하여 ①-⑤까지의 실험 과정을 반복한다.

- 흡수량 시험 방법

① 10*10㎝의 시험편을 20℃의 맑은 물 1ℓ에 띄운다(용기는 2ℓ, 내경은 약145mm).

② 5분간 정치시킨다.

③ 이것을 망위에 5분간 그대로 둔 후 그 중량을 측정한다.

④ 시험편의 무게 1g당 흡수량을 산출한다.

- 중량 시험

10*10㎝의 시험편을 20℃의 B중유에 5분 정도 담궈 철망 위에 5 분간 방치한 후 그 양을 측정하여 이 값을 기준으로 제품의 흡유 후 전중량을 산출한다. 흡유지의 산출된 제품 중량이 0.5 kg 이상 3 kg 이하여야 바람직하다.

- 강도 시험

① KSK 0520의 컷 스트립(cut strip)법에 따라 인장 강도 시험을 행한다.

② 각 시험편마다 웨일(wale) 방향으로 3개, 코스(course) 방향으로 3개씩 측정한 후 전체의 평균값으로 나타낸다.

3-3. 실험 결과

(가) 사용한 오일의 점도

- 벙커 씨(Bunker C)유의 점도 : 6400

(나) 흡유량 측정 결과

- 도 11 에 흡유량 측정그래프와 데이터를 나타내었다.

- 흡유량은 sample 3>sample 1>sample 2 의 순이다.

- sample 3 이 sample 1, 2 에 비해 약 2배 가량의 흡유량을 보인다.

(다) 흡수량 시험 결과

- 도 12 에 흡유량 측정그래프와 데이터를 나타내었다.

- sample 1 과 2의 흡수량은 흡유량보다 크지만 sample 3 은 흡수량이 흡유량보다 작다.

(라) 중량 시험 결과

중량 시험 결과는 다음의 표 5 와 같다.

Sample No.	Sample 1	Sample 2	Sample 3
흡유후 전중량	40.13g	26.65g	45.71g

흡유후 중량은 가벼운 편으로 해양에 누유된 오일을 흡유 후 수거하는데는 별 문제가 없을 것으로 생각된다.

(마) 강도 시험 결과

강도 시험 결과는 다음의 표 6 과 같다.

	Sample 1	Sample 2	sample 3
	Wale	Course	Mean	Wale	Course	Mean	Wale	Course	Mean
Stress(kg/mm)	1.517	1.33	1.415	1.655	22.438	2.047	1.591	1.159	1.375
Strain(mm/mm)	0.553	1.176	0.865	0.837	1.252	1.045	0.499	1.12	0.810
Modulus(kg/mm²)	6.679	3.233	4.956	3.942	4.045	3.994	7.457	3.147	5.302

강도 시험 결과 본 흡유지의 강도는 오일을 흡유한 후 흡유지의 전 중량의 2000배까지 견딜 수 있는 것으로 나타나서 흡유지 강도로서는 전혀 문제가 없는 것으로 생각된다.

3-4. 고찰

전술한 바와 같은 시험 결과를 통해 Sample 1, 2, 3의 흡유량과 흡수량을 비교하면 다음과 같다. 먼저 Sample 1과 2의 비교에 있어 Sample 1과 2의 흡유량과 흡수량은 비슷하다. Sample 1은 파일 바(pile bar)가 2개, 파일(pile) 높이 22mm로 이루어져 있고, Sample 2는 파일 바(pile bar) 1개, 파일(pile) 높이 16mm로 이루어져 있다. 그러나, sample 1과 2의 흡유량과 흡수량은 거의 차이가 없다.

이것은 Sample 1의 파일 존(pile zone)을 이루는 파일(pile) 사가 2개의 바(bar)로 이루어져 파일 존(pile zone)이 1개 바(bar)로 이루어진 것에 비해 치밀하므로 물이나 기름을 보유하는 공간이 부족하기 때문이라고 판단된다. 따라서, Sample 1의 파일(pile) 높이가 22mm로 Sample 2의 16mm보다 훨씬 큰데도 불구하고, Sample 2는 파일 바(pile bar)가 한 개로 이루어져 있어 파일 존(pile zone)의 공간이 Sample 1보다 커서 서로 상쇄되므로 두 Sample간에 흡유량, 흡수량이 거의 차이가 나지 않는 것으로 생각된다.

또한, Sample 1과 2의 표면과 이면을 살펴보면 Sample 1은 SD(75/36), Sample 2는 DTY(100/36)으로 이루어져 있다. Sample 1은 루프(loop)에 걸리는 실이 4개로 각 루프(loop) 하나가 330 데니어(75/36 SD + 75/36 SD + 90/36 + 90/36 )이고, Sample 2는 루프(loop)에 걸리는 실이 3개로 각 루프(loop) 하나가 275데니어(100/36 DTY + 100/36 DTY + 75/36 SD)로 각 루프(loop)에 걸리는 데니어는 Sample 1이 크지만 Sample 2는 DTY원사이므로 실제 겉보기 표면적은 Sample 1과 2가 거의 비슷할 것으로 판단된다. 그러므로, 표면과 이면에서 흡유하는 양은 비슷할 것으로 판단된다(도 13 내지 도 16 참조).

한편, Sample 3의 흡유량이 Sample 1, 2에 비해 거의 2배나 큰 이유는 L3에 편평사를 사용한 것이 가장 큰 원인으로 판단된다. Sample 3은 파일 존(pile zone)에 80/12 편평사를 사용하였으므로 파일 존(pile zone)의 필라멘트(filament) 하나가 약 6.7 데니어이므로 필라멘트(filament)가 다른 원사(75/36:약 2데니어, 90/36:약 2.5 데니어, 100/36:약 2.7 데니어)에 비해 굵고 납작해서 굽힘 강성이 크므로 파일 존(pile zone)을 잘 유지할 수 있을 뿐 아니라 사(絲)가 납작하므로 단면이 원형인 원사보다 흡유량과 보유량이 크다.

또한, 흡유량 측정시 유면 위의 정치 시간을 5분으로 했을 때보다 15분으로 했을 때 흡유량이 증가하였으므로 22mm인 파일 존(pile zone)이 다 포화될 때까지 흡유량은 더 증가할 것으로 판단된다. 그리고, Sample 3은 누유된 오일에 직접 닿는 부분이 루프(loop)의 가장 외측에 존재하는 L3 bar의 80/12 편평사로 원사가 납작하므로 흡유량이 더 증가한 것으로 판단된다(도 13 내지 도 20 참조).

4. 본 발명의 해양오일 흡유재의 설계

전술한 바와 같은 이론과 실험결과를 바탕으로 본 발명의 해양오일 방제용 흡유지는 다음과 같이 설계된다.

본 발명에 따른 흡유지의 설계서(Specification)

Sample No.	사용원사	c/cm	pattern
설 계 1	L1 폴리프로필렌 75/36	14	0222 6444
	L2 폴리프로필렌 75/36		4222 0222
	L3 폴리프로필렌 80/12(편평사)		2442 2002

	L5 폴리프로필렌 75/36		2202 2242
	L6 폴리프로필렌 75/36		2264 4402
설 계 2	L1 폴리프로필렌 100/36 DTY	16.8	6444 0222
	L2 폴리프로필렌 100/36 DTY		0222 4222
	L3 폴리프로필렌 80/12(편평사)		2020 0202

	L5 폴리프로필렌 100/36 DTY		2202 2242
	L6 폴리프로필렌 100/36 DTY		2264 4402
설 계 3	L1 폴리프로필렌 75/36	12.5	0222 6444
	L2 폴리프로필렌 75/36		4222 0222
	L3 폴리프로필렌 80/12(편평사)		2024 2024

	L5 폴리프로필렌 75/36		2202 2242
	L6 폴리프로필렌 75/36		2264 4402

Sample No.	사용원사	c/cm	pattern
설 계 4	L1 폴리프로필렌 75/36	14	0222 6444
	L2 폴리프로필렌 75/36		4222 0222
	L3 폴리프로필렌 80/12(편평사)		2442 2002

	L5 폴리프로필렌 75/36		2202 2242

설 계 5	L1 폴리프로필렌 100/36 DTY	16.8	6444 0222
	L2 폴리프로필렌 100/36 DTY		0222 4222
	L3 폴리프로필렌 80/12(편평사)		2020 0202

	L5 폴리프로필렌 100/36 DTY		2202 2242

설 계 6	L1 폴리프로필렌 75/36	12.5	0222 6444
	L2 폴리프로필렌 75/36		4222 0222
	L3 폴리프로필렌 80/12(편평사)		2024 2024

	L5 폴리프로필렌 75/36		2202 2242

본 발명에 따라 설계한 해양오일 방제용 흡유지 중 대표적으로 설계 6 에 대한 조직을 도 21 에 나타내었다.

본 발명에 따른 해양오일 흡유지는 4개 바(bar) (L1, L2, L3, L5 bar) 또는 5개 바(bar) (L1, L2, L3, L5, L6 bar)를 사용하여 편성하며, 모든 바(bar)에 폴리프로필렌 원사를 사용한다.

그 중 표면은 오일과 직접 닿는 부분으로 2개 바(bar)로 비교적 조밀하게 편성하여 오일이 빠르게 흡유되며, 흡유된 후에도 중력에 의해 다시 새어 나가지 않도록 한다. 이면은 1개나 혹은 2개 바(bar)로 비교적 헐겁게 편성하는 것이 맹글을 거치면서 흡유재에 흡유된 오일을 다시 수거하는데에 용이하다.

파일 존(pile zone)에는 1개의 바(bar)를 사용하여 편성하고, 필라멘트(filament)가 굵고 납작한 편평사를 써서 흡유된 오일이 보유될 수 있는 공간이 크면서도 잘 유지될 수 있도록 한다.

전술한 바와 같은 흡유지는 폭이 63 인치(inch) 에서 126 인치(inch)인롤(roll)형태로 제작되어 그 상태로 해상에 설치되고 제거될 수 있도록 한다.

이상에서와 같은 본 발명의 해양오일 방제용 경편성 흡유지를 사용하게 되면 사용과 회수가 간편하며, 유화제를 사용하지 않아 해양 생태계 파괴를 막을 수 있고, 또한 전량 수입에 의존하고 있는 유회수 장비의 수입 대체 효과를 가져와 외화를 절약할 수 있으며, 해양오일 흡유지의 수동 수거에 의한 불편함과 인력, 시간의 낭비를 줄일 수 있다.

우리 나라 연안에서 발생되고 있는 해양오염사고는 '79년에 128여건이었으나, '80년대에 200여건, '90년대 초에 270여건, '95년 이후 5년간 평균 약 390여건으로 지속적으로 증가하고 있다. 이러한 오염사고의 증가에 비례하여 유출량 100,000ℓ이상의 대형오염사고도 '95년 이후 최근 5년간 연평균 약 4건 정도가 발생하고 있으며, 연평균 유출량도 약 4,500,000ℓ정도로 점차 대형화되고 있는 추세이다. 이들 오염사고는 어선에 의한 사고가 전체 발생건수의 51%를 차지하고 있으나 대부분이 소형 어선 등에서 빌지 등 소량의 폐유를 배출한 사고로 유출량은 전체의 6%에 불과한 반면, 대형 화물선 및 유조선에 의한 발생건수는 전체의 25%에 불과하나 유출량은 92%로 대부분을 차지하고 있으며, 유출유의 종류도 중질유 계통으로 해양환경에 가장 심각한 피해를 주고 있는 실정이다.

특히, 우리나라 연안은 매우 복잡한 해안선과 많은 섬으로 이루어져 있고, 주변에 고부가가치의 양식장 및 어장이 밀집되어 있으며, 빠른 조류와 해류가 흐르고 있다. 따라서, 해양오염사고가 발생하면 유출유가 조기에 확산되는 특징을 갖고 있어 작은 규모의 오염사고에도 큰 피해가 발생되고 있다. 실 예로 씨프린스호해양오염사고시 피해배상 청구액은 757억원, 제1유일호 해양오염 사고시 피해상 청구액은 654억원으로 유출량에 비해 막대한 피해가 발생하고 있다. 표 8 은 최근 5년간 우리 나라 연안에서 발생한 해양오염 사고현황으로 방제조치를 실시한 오염사고 건수 및 방제비용과 피해현황을 보인 것이고, 표 9 는 한국에서의 주요 유출 사고와 그 방제 비용을 보인 것이며(해양경찰청[1999]), 표 10 은 해양 오염의 주요사건에 대한 방제 기자재 동원 현황을 보인 것이다.

('95∼'99 해양경찰청[2000])

구분	발생건수(100㎘ 이상)	유출량(㎘)	방제건수 및 방제비용	피해 현황(건수/백만원)
구분	발생건수(100㎘ 이상)	유출량(㎘)	건수	비용(백만원)	요 구 액	보 상 액
계19951996199719981999	1,948(18)299(7)337(4)379(5)470(2)463(-)	22,37415,7351,7203,4411,050387	1,141217208240256220	39,96034,4012,2911,2831,433552	15/387,81610/381,6562/4,2252/2001/1,735- / -	7/5,4496/5,4101/39- / -- / -- / -

발생일	장소	오염원	유출량(㎘)	사고원인	피해 요구액(보상액)	방제비용
93.09.27	전남 여천군묘도	제5금동호(유조부선)(532톤)	벙커-C1,228	충돌	816억(70억)	56억
95.07.23	전남 여천군소리도	씨프린스호(유조선)(144,567톤)	원유 등5,035	좌초	757억(132억)	198억
95.09.21	부산남형제도부근	제1유일호(유조선)(1,591톤)	벙커-C2.392	침몰	654억(진행중)	122억
95.11.17	여수호남정유부두	호남사파이어(유조선)(142,448톤)	벙커-C1,402	충돌	82억(5억)	84억
97.04.03	통영 한산면등가도	제3오성호(유조선)(786톤)	벙커-C1,699	침몰	1억9,110만(진행중)	9억6,948만
97.11.25	부산시남부민동앞	바론호(화물선)(4,392톤)	벙커-C203.2	좌초	-	7억 264만
98.01.15	울산 울주군진하리	뉴바론호(화물선)(4,400톤)	벙커-C301	좌초	17억4,495만(진행중)	-
98.05.20	전남 여수시 상백도	하카다호(화물선)(7,586톤)	벙커-C435	침몰	-	-

일시	오염원(톤)	종류	유출량(㎘)	방재 기자재 동원 현황
일시	오염원(톤)	종류	유출량(㎘)	인원(명)	선박(척)	항공기(대)	오일팬스(m)	유흡착재(kg대)	유처리제(㎘)	유회수기
880224	경신호995	유조선	벙커-C2,586	13,436	150	(차량)150		80	87.2
900715	코리아호프호12,644	유조선	벙커-C1,500	70,158	1,412	10	2,00	925	41,220
930927	제5금동호532	유조부선	벙커-C1,128	83.933	3,405	11	400	54.890	288.7
940403	제3오성호786	유조선	벙커-C1,699	9,526	645	(헬기)17	4,246	13,347	47,635	12
950303	여명호138	유조선	벙커-C36.87	5,408	279	4	2,875	2,792	11.2
950723	씨프린스호144,567	유조선		166,905	8,295	45	13,766	239,678	717.6	126
950921	제1유일호1,591	유조선	벙커-C등2,392	141,040	4,435	12	6,235	68,656	210.5	35
951117	호남사파이어호142,448	원유선	원유1,402	7,322	1,099	11	6,410	115,101		38
950919	오션제이드호35,744	화물선	벙커-C207	43,701	73		940	5,250	17
970101	JUTHA JESSICA6,678	화물선	벙커-C440	923	178	5	820	1,290	3,450
980115	뉴바론호4,440	화물선	벙커-C301	2,160	292	6	1,960	2,515		2
980519	하카다호7,586	유조선	벙커-C434.8	651	70	1	250	390	2,880

표 8, 9 및 10 에서 보이는 바와 같이 해양오일 유출에 의한 방제 비용은 건 당 7억에서 200억에 이르며, 그 피해 보상액은 적게는 2억에서 130억에 이르는 어마어마한 비용이 든다. 따라서, 해상에 누유된 오일의 제거를 위한 기술의 계속적인 개선과 대응책들은 누출에서 오는 피해와 방제비용의 감소를 가져올 수 있다.

본 발명에 따른 해양오일 방제용 경편성 흡유지는 주재료를 폴리프로필렌으로 하는 다층 구조의 경편성물로서 설치와 회수가 빠르고 간편하며, 오일 흡유 속도와 보유 능력이 커서 초기 방제를 신속하게 할 수 있으며, 생산비용이 비교적 저렴하고 내구성이 크다.

따라서, 흡유 효율이 뛰어나고 설치와 수거가 편리하여 인력, 선박 등의 부대 비용과 시간이 적게 드는 해양오일 흡유재가 개발된다면 기존의 유흡착재와 유처리제와 유회수기 등을 대체하여 방제비용과 시간을 대폭 줄일 수 있을 것이며, 무엇보다 환경오염7의 피해를 줄일 수 있음은 물론, 피해 보상액도 줄일 수 있다.

표 8 에 의하면 우리 나라의 경우 최근 5년간(1995-1999) 총 방제건수 1,141건, 총 방제 비용 약 400억이다. 유흡착재는 이 중 약 35%인 약 150억에 이르는 시장을 갖고 있을 것으로 예상되며, 최근 들어 환경 문제에 관심이 많아지면서 국가 방제 능력 확보 목표인 2만톤 회수 능력을 조기 달성하자는 주장이 일고 있으므로 그 시장은 더 넓어질 것으로 생각된다. 또한, 일본, 미국, 영국 등 세계 각 나라들도 각각 방제 제도를 갖추고, 해양 오염 사고 수습과 관련한 국제 협력도 이루어지고 있으므로 유흡착 효율이 뛰어나 유회수가 가능하며, 2차 오염이 없고, 방제 시간과 비용이 적게 들며, 사용이 간편한 유흡착재 시장은 점차 성장할 것으로 기대된다.

본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

이상에서와 같이 본 발명의 해양오일 방제용 흡유지에 따르면 주재료를 폴리프로필렌으로 하는 다층 구조의 경편성물로서 설치와 회수가 빠르고 간편하며, 오일 흡유 속도와 보유 능력이 커서 초기 방제를 신속하게 할 수 있는 효과가 발휘된다.

또한, 본 발명의 해양오일 방제용 흡유지는 생산비용이 비교적 저렴하고 내구성이 커서 재사용이 가능한 효과가 발휘된다. 특히, 95%(오일/수분) 이상의 오일 흡유성, 20배 이상의 고 흡유성, 기존 흡유재의 5배 이상의 강도 및 5회 이상의 재활용성이 있다.

한편, 본 발명의 다른 효과로는 유화제를 사용하지 않아 해양 생태계 파괴를 막을 수 있고, 또한 전량 수입에 의존하고 있는 유회수 장비의 수입 대체 효과를 가져와 외화를 절약할 수 있으며, 해양오일 흡유지의 수동 수거에 의한 불편함과 인력 및 시간의 낭비를 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 해양오일 방제용 경편성 흡유지의 개발로 인하여 해양오염 방지산업의 활성화 및 기기의 국산화, 해양오염 제거 기술료 절감, 관련 기자재 국산화로 국내 해운, 조선공업의 원가절감 및 수입대체, 해양오염 사고 방지 및 환경보호 재정감소 등의 장점을 가져올 수 있으며, 현재 별 수요가 없는 폴리프로필렌 원사의 사용으로 인해 국내 폴리프로필렌 원사 업계도 성장할 수 있을 것으로 기대된다.

Claims

더블랏셀 편기로 편성된 복중층 구조를 가진 3차원 경편직물로 4개의 바(L1, L2, L3, L6 bar)를 사용하여 편성하되 오일과 직접 닿는 표면 조직을 형성하는 L1, L2 바, 외측의 이면 조직을 형성하는 L6 바 및 상기 표면과 이면 조직 사이의 파일 조직을 형성하는 L3 바 모두에 폴리프로필렌 원사를 사용하고, 상기 L3 바에 사용하는 원사는 상기 파일 조직의 오일 보유성과 안정성을 크게 하기 위해 스티프니스(stiffness)가 크고 필라멘트(filament)가 굵으며 납작한 80/12∼300/60의 폴리프로필렌 편평사를 사용하여 편성한 것을 특징으로 하는 해양오일 방제용 경편성 흡유지.
제 1 항에 있어서, 상기 표면과 이면 조직을 형성하는 L1, L2, L6 바에 사용하는 폴리프로필렌 원사로는 50/24∼300/60 데니어의 가늘고 곧은 폴리프로필렌 필라멘트 사((straight polypropylene filament yarn)를 사용한 것을 특징으로 하는 해양오일 방제용 경편성 흡유지.
제 1 항에 있어서, 상기 표면 조직을 형성하는 L1, L2 바에 사용하는 폴리프로필렌 원사로는 50/24∼300/60 데니어의 가늘고 곧은 텍스쳐 폴리프로필렌 필라멘트 사(textured polypropylene filament yarn)를 사용한 것을 특징으로 하는 해양오일 방제용 경편성 흡유지.
제 1 항에 있어서, 상기 파일 조직을 형성하는 L3 바의 폴리프로필렌 원사로는 필라멘트(filament)가 L1, L2, L6 바의 필라멘트(filament)보다 굽힘 강도 및 초기 인장 저항도가 크고 굵은 텍스쳐(texture)가 없는 필라멘트 사(filament yarn)를 사용한 것을 특징으로 하는 해양오일 방제용 경편성 흡유지.
제 1 항에 있어서, 상기 파일 조직을 형성하는 L3 바의 폴리프로필렌 원사로는 필라멘트(filament)가 L1, L2, L6 바의 필라멘트(filament)보다 굽힘 강도 및 초기 인장 저항도가 크고 굵은 텍스쳐(texture)가 없는 폴리프로필렌 필라멘트 편평사를 사용한 것을 특징으로 하는 해양오일 방제용 경편성 흡유지.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 조직은 L1, L2 2개로 오일의 점도에 따라 밀도를 조절하여 편성한 것을 특징으로 하는 해양오일 방제용 경편성 흡유지.
제 6 항에 있어서, 상기 이면 조직은 L6 1개로 밀도를 적게하여 편성한 것을 특징으로 하는 해양오일 방제용 경편성 흡유지.
제 7 항에 있어서, 상기 표면 조직은 리버스 록 니트(reverse lock knit)를사용하여 표면에 닿는 오일이 표면에서 옆으로 퍼지지 않고 수직적으로 흡유되어파일 조직으로 이동하도록 설계한 것을 특징으로 하는 해양오일 방제용 경편성 흡유지.
제 7 항에 있어서, 상기 표면 조직은 더블 트리코트(double triot) 조직을 사용하여 표면에 닿는 오일이 표면에서 옆으로 퍼지지 않고 수직적으로 흡유되어 파일 조직으로 이동하도록 설계한 것을 특징으로 하는 해양오일 방제용 경편성 흡유지.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이면 조직은 일반 싱글 트리코트 조직을 사용하여 편성한 것을 특징으로 하는 해양오일 방제용 결편성 흡유지.
제 10 항에 있어서, 상기 흡유지는 폭이 63∼126 인치인 롤(roll)형태로 제작된 것을 특징으로 하는 해양오일 방제용 경편성 흡유지.
더블랏셀 편기로 편성된 복중층 구조를 가진 3차원 경편직물로 5개의 바(L1, L2, L3, L5, L6 bar)를 사용하여 편성하되 오일과 직접 닿는 표면 조직을 형성하는 L1, L2 바, 외측의 이면 조직을 형성하는 L5, L6 바 및 상기 표면과 이면 조직 사이의 파일 조직을 형성하는 L3 바 모두에 폴리프로필렌 원사를 사용하고, 상기 L3 바에 사용하는 원사는 상기 파일 조직의 오일 보유성과 안정성을 크게 하기 위해스티프니스(stiffness)가 크고 필라멘트(filament)가 굵으며 납작한 80/12∼300/60의 폴리프로필렌 편평사를 사용하여 편성한 것을 특징으로 하는 해양오일 방제용 경편성 흡유지.