KR20090053524A - 아미노산을 포함하는 해양 구조물 도포용 해양생물 착생촉진제 조성물 - Google Patents

아미노산을 포함하는 해양 구조물 도포용 해양생물 착생촉진제 조성물 Download PDF

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Abstract

아미노산을 포함하여 기존의 해양 구조물에 도포시 해양생물들의 부착 및 성장을 효과적으로 촉진시킬 수 있는 조성물이 개시된다.
아미노산, 리신, 해양 구조물, 해양생물, 착생, 인공 어초

Description

아미노산을 포함하는 해양 구조물 도포용 해양생물 착생 촉진제 조성물{Composition for promoting attachment and growth of marine organisms to be applied to marine artificial structure containing amino acids}
본 발명은 해양 구조물에 해양생물이 착생하여 성장하는 것을 효과적으로 촉진하는 조성물, 방법 및 피막에 관한 것이다.
해양 구조물은 인공적으로 해양에 설치되는 구조물로서, 그 중에 하나인 인공 어초는 연근해 바다 속에 설치되어 어류, 갑각류, 패류 등의 산란, 부화와 치어의 보호, 육성 및 증식에 필요한 해조류를 육성함으로써 결과적으로 어패류의 육성에 적합한 환경을 제공한다.
현재 주로 사용되고 있는 인공 어초의 재료는, 시멘트, 철재, 세라믹, 섬유, 폐섬유, 합성수지 (폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로리드 등), 폐타이어 등이다.
시멘트 해양 구조물은 초기에 해양 착생 생물들의 착생을 방해하는 유해물질을 방출하기 때문에 해양생물들의 조기 착생에 어려움이 있었다. 한편, 합성수지로 부터 만들어진 구조물의 경우 그 표면의 표면장력이 낮아 해양생물들이 착생할 때 쉽게 해수 유동에 의해 착생 생물 포자들이 미끄러져 착생하기 어려운 문제점을 가지고 있었다.
본 발명의 일실시예의 목적은, 상기한 문제점을 해결하는 것이다.
본 발명의 일실시예의 목적은, 인공 어초를 포함하는 해양 구조물에 해양 생물이 쉽게 부착하고 잘 성장하도록 하는 것이다.
본 발명의 일실시예의 목적은, 해양 구조물의 표면에 형성되어 해양 생물의 착생을 촉진하는 피막을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 해양 구조물 도포용 해양생물 착생 촉진제 조성물은, 아미노산을 유효성분으로 함유하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 해양 구조물의 표면 도포 방법은, (a) 바인더 2 내지 45 중량% 및 용제 10 내지 50 중량%를 혼합하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계에서 얻어진 혼합물에, 아미노산 1 내지 45 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.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 해양 구조물의 표면 피복용 피막은, 아미 노산을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 해양 착생 생물의 서식지인 인공 어초를 포함하는 해양 구조물에 해양 착생 생물이 부착하고 성장하는 것을 효과적으로 증진시킴으로써 수산 자원을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
이하에서, 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 이는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 "착생"이란, 저서 생물체(benthic organisms)가 인공 물체 등에 부착, 성장하는 것을 의미한다.
본 명세서에서 "해양 구조물"이란, 해양에 인공적으로 투입되는 구조물을 의미하며, 인공 어초, 소파제 등을 포함한다. 시멘트, 철재, 세라믹, 섬유, 폐섬유, 합성수지, 폐타이어, 폐기물 등으로 구성된 모든 구조물을 포함한다.
본 명세서에서 "인공 어초"란, 인공적으로 제작되어 해양에 투입되는 해양 구조물의 하나로서, 해양에 서식하는 생물, 예컨대 해조류나 어패류 등에 서식지를 제공하는 구조물을 의미한다. 시멘트, 철재, 세라믹, 섬유, 폐섬유, 합성수지, 폐타이어, 폐기물 등으로 구성된 모든 구조물을 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 해양 구조물 도포용 해양생물 착생 촉진제 조성물은 아미노산을 유효성분으로 함유하는 것을 특징으로 한다. 아미노산으로는 글리신, 알라닌, 발린, 루신, 이소루신, 프롤린, 페닐알라닌, 티로신, 트립토판, 시스테인, 메티오닌, 리신, 아르기닌, 히스티딘, 아스파르테이트, 글루타메이트, 아스파라긴, 글루타민 등을 들 수 있다. 그 중에서 리신, 아르기닌, 히스티딘이 바람직하다. 그 중 가장 바람직한 아미노산은 리신이다.
상기한 조성물에 있어서, 상기 아미노산은 전체 조성물 중 1 내지 45 중량%의 양으로 함유하는 것이 바람직하다. 아미노산이 1 중량% 미만이면 해양 착생 생물의 착생능이 부족하며, 45중량%를 초과하면 타 조성 성분과의 혼합성과 장기 보관성이 저하된다. 이러한 관점에서 상기 아미노산은 5 내지 30중량%의 양으로 포함되는 것이 더욱 바람직하다.
상기한 조성물은 상기 유효성분인 아미노산 외에 바인더 및 용제를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 바인더로는 합성 수지 또는 천연 수지가 사용될 수 있다. 구체적으로, 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 이상일 수 있다. 상기 바인더는 전체 조성물 중 2 내지 45 중량%의 양으로 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 5 내지 30중량%인 것이 바람직하다.
상기 용제로는 유기용매라면 어느 것이나 사용될 수 있다. 예를 들면, 크실렌 등의 방향족 탄화수소 용제, 메틸에틸케톤 또는 메틸이소부틸케톤과 같은 케톤 용제, 또는 셀루솔브 아세테이트와 같은 셀루솔브 용제 등이 사용될 수 있다. 상기 용제는 전체 조성물 중 10 내지 50 중량%의 양으로 포함되는 것이 바람직하다. 용제가 10중량% 미만이면 점도가 지나치게 높게 되어 도포 작업이 어려워지며, 50중량%를 초과하면 유효성분이나 바인더의 함량이 낮아져 해양 착생 생물들의 착생능이 저하된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 해양 구조물의 표면을 도포하는 방법은,
(a) 바인더 2 내지 45 중량% 및 용제 10 내지 50 중량%를 혼합하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계에서 얻어진 혼합물에, 아미노산 1 내지 45 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 표면 도포 방법에 있어서, (a) 단계는 바인더와 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 수 지, 프탈산 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라닌 수지, 아크릴 수지, 불소 수지, 실리콘 수지 및 로진 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상일 수 있다. 또한, 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 이상일 수 있다.
상기 (b) 단계는 아미노산을 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 스프레이할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (d) 단계는 공기 중에 그대로 노출시켜 건조시킬 수 있다. 또는, 건조를 반복하는 양생 작업을 통해 어초에 대한 표면 부착력을 높이고 표면층의 경화를 더욱 촉진시킬 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (d) 단계의 피막은 0.05g/㎠ 내지 0.50g/㎠의 무게일 수 있다. 피막의 무게가 0.05g/㎠ 미만이면 착생 능력이 미미하고, 피막의 무게가 0.50g/㎠ 를 초과하면 비경제적이다.
본 발명의 일실시예에 따른 해양 구조물의 표면 피복용 피막은 아미노산을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 표면 피복용 피막은 0.05g/㎠ 내지 0.50g/㎠의 무게를 갖는 것이 바람직하다. 피막의 무게가 0.05g/㎠ 미만이면 착생 능력이 미미하고, 피막의 무게가 0.50g/㎠ 를 초과하면 비경제적이다.
상기 피막은 바인더를 더 포함하며, 아미노산 : 바인더의 중량비는 1~45 : 2~45인 것이 바람직하다. 아미노산이 지나치게 많고 바인더가 적어서 상기 범위를 벗어나게 되면 해양 구조물의 표면에 피막이 안정적으로 유지되기 어렵다. 아미노산이 지나치게 적고 바인더가 많아서 상기 범위를 벗어나게 되면 해양 착생 생물의 착생 능력이 미미하다. 이러한 관점에서, 상기 중량비는 5~30 : 5~30이 더 바람직하다. 상기 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 이상일 수 있다.
상기 표면 피복용 피막에 있어서, 상기 해양 구조물은 인공 어초일 수 있다.
이하, 본 발명의 일실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1
0.5ℓ 함석용기에 비닐수지 VMCA (Dow Chemicals) 60 g을 넣고 크실렌 60 g과 메틸이소부틸케톤을 30 g을 넣은 후 교반기를 통해 용해될 때까지 잘 혼합하였다. 리신 50 g을 첨가한 후 3500 rpm에서 60분 동안 교반기로 사용하여 혼합하여 착생촉진제 조성물을 제조하였다.
실시예 2
0.5ℓ 함석용기에 비닐수지 VAGH (Dow Chemicals) 40 g과 로진 DX-800 (Laton Korea Co. Ltd.) 40 g을 넣고 크실렌 20 g과 메틸이소부틸케톤을 40 g을 넣은 후 교반기를 통해 용해될 때까지 잘 혼합하였다. 리신 60 g을 첨가한 후 3500 rpm에서 60분 동안 교반기로 사용하여 혼합하여 착생촉진제 조성물을 제조하였다.
실시예 3
0.5ℓ 함석용기에 비닐수지 VAGH (Dow Chemicals) 60 g과 로진 DX-800 (Laton Korea Co. Ltd.) 60 g을 넣고 크실렌 20 g과 메틸이소부틸케톤을 40 g을 넣은 후 교반기를 통해 용해될 때까지 잘 혼합하였다. 리신 20 g을 첨가한 후 3500 rpm에서 60분 동안 교반기로 사용하여 혼합하여 착생촉진제 조성물을 제조하였다.
실시예 4
0.5ℓ 함석용기에 비닐수지 VMCA (Dow Chemicals) 40 g과 로진 DX-400 (Laton Korea Co. Ltd.) 40 g을 넣고 크실렌 20 g과 메틸이소부틸케톤 40 g을 넣은 후 교반기를 통해 용해될 때까지 잘 혼합하였다. 리신 60 g을 첨가한 후 3500 rpm에서 60분 동안 교반기로 사용하여 혼합하여 착생촉진제 조성물을 제조하였다.
비교예 1
0.5ℓ 함석용기에 비닐수지 VAGH (Dow Chemicals) 100 g을 넣고 크실렌 59 g과 메틸이소부틸케톤을 40 g을 넣은 후 교반기를 통해 용해될 때까지 잘 혼합하였다. 리신 1 g을 첨가한 후 3500 rpm에서 60분 동안 교반기로 사용하여 혼합하여 착생촉진제 조성물을 제조하였다.
구분 착생촉진제 바인더 용제
리신 (lysine) 비닐수지1) 로진2) 크실렌 메틸이소부틸케톤
실시예 1 50 60 - 60 30
실시예 2 60 40 40 20 40
실시예 3 20 60 60 20 40
실시예 4 60 40 40 20 40
비교예 1 1 100 - 59 40
1) VMCH, VYHH, VMCA, VROH, VAGH, Dow Chemicals 2) DX 100, 200, 400, 600, 700, 800, 900 series, Laton Korea Co. Ltd.
<시험예 1: 착생 시험(agar diffusion method) 검증>
본 발명의 일실시예에 따른 조성물의 착생능을 검증하기 위한 실험 중 하나로 조성물의 포자에 대한 착생율을 측정하는 실험을 수행하였다. 증류수 100 ㎖에 2 g의 한천을 넣고 가열하여 액체 형태의 한천배지(2%)를 만들고, 제작된 한천배지는 항온수조(52 ℃)에 넣어 액상 상태를 유지시켰다. 상기와 같이 제작된 2% 한천배지 5 ㎖에 착생촉진제인 리신 5 mg을 넣어 1000 ㎎/ℓ의 농도를 갖는 시료를 제작하였다. 또한, 상기와 같이 제작된 2% 한천배지 5 ㎖에 착생촉진제인 리신 0.05 mg을 넣어 10 ㎎/ℓ의 농도를 갖는 시료를 제작하여 실험에 사용하였다.
상기 제작한 시료를 1 ㎖씩 슬라이드 글라스에 도말하여 30분간 상온에서 건조시켰다. 대조군으로는 2% 한천배지를 도말하여 사용하였다. 구멍갈파래(Ulva pertusa Kjellman)의 포자를 방출한 바닷물에 준비한 슬라이드를 넣고 18 시간동안 암실에 보관하였다. 18시간 후에 흐르는 물에 슬라이드를 표면을 세척한 뒤 광학 현미경(Olympus CK2)을 이용하여 × 400 배율로 포자의 착생 정도를 관찰하였다(도 1).
각 도포된 면적기준 단위면적당(cell/㎝2) 포자 수를 세어 동일방법으로 대조군으로 사용된 2% 한천배지의 단위면적당 착생된 포자 수를 상대 비교하였다. 그 결과는 하기 표 2와 같다.
구분(착생촉진제) 농도(㎎/ℓ)
10 1000
대조군 45± 6 cell/㎝2
실시예 1 (리신) 965± 35 1380± 45
<시험예 2: 쿠폰 패널 해수 침지 시험 검증>
쿠폰 패널은 PVC 소재를 이용 1500 ㎜ × 600 ㎜(L × W) 크기로 제작한 다음, 50 ㎜ 간격으로 직경 30 ㎜, 깊이 3 ㎜의 실험구를 뚫어 제작하였으며, 연안 설치 후 PVC 판의 뒤틀림을 방지하기 위해 4개의 실험구 사이에 한 개의 구멍을 뚫어 물의 흐름을 원활하도록 하였다(도 2).
쿠폰 패널 해수 침지 시험을 위해 쿠폰 패널에 도포하기 위해 상기 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1에 따라 제조된 조성물을 각각 1 ㎖, 2 ㎖씩 피펫을 이용하여 실험구에 주입하였다. 주입 후 상온에서 2 ~ 3일간 잘 건조하였다. 건조 결과 생성된 각 피막의 두께를 측정하였다. 그 결과는 하기 표 3에 나타나 있다. 한편, 이와 같이 피막이 형성된 쿠폰 패널을 동해 속초 근교 아야진 내항에 설치하였다. 설치 방법으로는 쿠폰 패널을 부표를 이용하여 수심 0.5 ~ 2 M 이내가 되도록 설치하였다.
쿠폰 패널 해수 침지 시험 설치 30일 경과 후 쿠폰 패널의 각 도포된 셀의 면적기준 상, 중, 하(High, H; Medium, M; Low, L)로 착생 정도를 표기하였다.
구분 쿠폰패널 해수 침지 30일 경과
1 ㎖ 2 ㎖
피막 두께(㎛) 착생 정도 피막 두께(㎛) 착생 정도
대조군 200 L 200 L
실시예 1 198 H 202 H
실시예 2 195 H 200 H
실시예 3 205 H 197 H
실시예 4 201 H 198 H
비교예 1 198 L 201 L
a) 대조군: PVC 단독 b) 구폰 패널 착생생물 착생정도: High(H), Medium(M), Low(L)
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조성물(FAs)을 슬라이드 글라스 위에 도포한 것을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 조성물이 도포되는 PVC 쿠폰 패널의 모형도이다.

Claims (20)

  1. 아미노산을 유효성분으로 함유하는 해양 구조물 도포용 해양생물 착생 촉진제 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 아미노산은 1 내지 45 중량%의 양으로 함유하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물 도포용 해양생물 착생 촉진제 조성물.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 착생촉진제 조성물은 바인더 2 내지 45 중량% 및 용제 10 내지 50 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물 도포용 해양생물 착생 촉진제 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 아미노산은 리신, 아르기닌 및 히스티딘 증 한 종 이상인 것을 특징으로 하는 해양 구조물 도포용 해양생물 착생 촉진제 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 아미노산은 리신인 것을 특징으로 하는 해양 구조물 도포용 해양생물 착생 촉진제 조성물.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 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 이상인 것을 특징으로 하는 해양 구조물 도포용 해양생물 착생 촉진제 조성물.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 용제는 방향족 탄화수소 용제, 케톤 용제 및 셀루솔브 용제 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 해양 구조물 도포용 해양생물 착생 촉진제 조성물.
  8. 해양 구조물의 표면을 도포하는 방법으로서,
    (a) 바인더 2 내지 45 중량% 및 용제 10 내지 50 중량%를 혼합하는 단계;
    (b) 상기 (a) 단계에서 얻어진 혼합물에, 아미노산 1 내지 45 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 해양 구조물의 표면 도포 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 아미노산은 리신, 아르기닌 및 히스티딘 증 한 종 이상인 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 표면 도포 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 아미노산은 리신인 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 표면 도포 방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 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 이상인 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 표면 도포 방법.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 (a) 단계의 용제는 방향족 탄화수소 용제, 케톤 용제 및 셀루솔브 용제 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 표면 도포 방법.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 (d) 단계의 피막은 0.05g/㎠ 내지 0.50g/㎠의 무게인 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 표면 도포 방법.
  14. 아미노산을 포함하는 해양 구조물의 표면 피복용 피막.
  15. 제14항에 있어서, 상기 아미노산은 리신, 아르기닌 및 히스티딘 증 한 종 이상인 인 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 표면 피복용 피막.
  16. 제14항에 있어서, 상기 아미노산은 리신인 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 표면 피복용 피막.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 피막은 0.05g/㎠ 내지 0.50g/㎠의 무게를 갖는 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 표면 피복용 피막.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 피막은 바인더를 더 포함하며, 아미노산 : 바인더의 중량비는 1~45 : 2~45인 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 표면 피복용 피막.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 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 이상인 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 표면 피복용 피막.
  20. 제 14 항에 있어서, 상기 해양 구조물은 인공 어초인 것을 특징으로 하는 해양 구조물의 표면 피복용 피막.
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JP2017135988A (ja) * 2016-02-01 2017-08-10 日建工学株式会社 コンクリート構造物
WO2021070083A1 (en) * 2019-10-07 2021-04-15 King Abdullah University Of Science And Technology Biomaterial composite, peptide-based adhesives and methods of use thereof

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