KR20220002278A - 생물부착 보호 - Google Patents
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Abstract
수중 환경에 노출, 침수 및/또는 부분적 침수된 물품 및/또는 구조물을 특정 유형 및/또는 종류의 생물학적 유기체 및/또는 식물에 의한 침입 및/또는 콜로니화(colonization)로 인한 오염(contamination) 및/또는 파울링(fouling)으로부터 보호 - 수중 환경에 장기간 노출 동안 마이크로- 및/또는 매크로-파울링으로부터의 보호를 포함함 - 하는 데 사용하기 위한 장치, 방법 및/또는 시스템이 개시된다.
Description
관련 출원의 교차 참조
본 출원은 "BIOFOULING PROTECTIVE ENCLOSURES"이라는 명칭으로 2019년 3월 13일에 출원된 미국 임시 특허출원 제62/817,873호, 및 "DURABLE BIOFOULING PROTECTION"이라는 명칭으로 2019년 11월 1일에 출원된 특허 협력 조약(PCT) 특허출원 PCT/US19/59546호에 대한 우선권 및 그의 이익을 주장하며, 이들의 개시내용은 각각 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
기술분야
본 발명은 수중 환경에 노출, 침수 및/또는 부분적 침수된 물품 및/또는 구조물을 특정 유형 및/또는 종류의 생물학적 유기체에 의한 침입 및/또는 콜로니화(colonization)로 인한 오염(contamination) 및/또는 파울링(fouling)으로부터 보호하는 데 사용하기 위한 개선된 장치, 시스템 및/또는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 수중 환경에 장기간 노출 동안 마이크로- 및/또는 매크로-파울링으로부터 구조물 및/또는 기판(substrate)을 보호하기 위한 개선된 방법, 장치 및/또는 시스템이 개시된다.
바이오 파울링(biofouling)으로 알려진, 수중 환경에서의 구조물에 대한 다양한 해양 유기체의 성장 및 부착은 레크리에이션 및 산업 보트 및 해운 산업, 오일 및 가스 산업, 발전소, 수처리 플랜드, 물 관리 및 제어, 관개 산업, 제조, 과학 연구, 군대(공병대 포함) 및 어업을 포함하는 수많은 산업에서 중요한 문제이다. 해안, 항구 또는 해수(및 그의 담수 대응물)에 노출되는 보트 선체, 수중 케이블, 사슬 및 말뚝, 석유 굴착장치(rig) 플랫폼, 부표, 격납 붐(containment boom) 시스템, 어망, 부두 및 선창과 관련된 표면과 같은 대부분의 표면은 동물 종, 예컨대 따개비, 홍합(뿐만 아니라, 굴 및 기타 이매패류), 이끼벌레류(bryozoans), 히드로충류(hydroids), 서관충류(tubeworms), 멍게 및/또는 기타 피낭동물(tunicate), 및 다양한 식물 종에 의해 결국 콜로니화된다. 바이오 파울링은 다양한 식물 및/또는 동물 종과 이들이 궁극적으로 부착되는 기판의 외관과의 상호 작용으로 인해 발생하여, 바이오 파울링 유기체를 기판에 견고하게 결합시켜 바이오 파울링을 유발하는 접착제의 형성으로 이어진다. 단순해 보임에도 불구하고, 바이오 파울링의 과정은 무수한 마이크로-유기체, 매크로-유기체 및 수중 환경의 끊임없이 변화하는 특성에 의해 영향을 받는 매우 복잡한 상호 작용의 웹이다.
바이오 파울링의 경제적 영향은 많은 산업에서 최고의 관심사이다. 선박 상의 많은 양의 바이오 파울링은 수중 환경에 노출된 다양한 표면의 부식을 초래하여 선박 작동의 효율성을 크게 감소시키고 결국 선박 일부를 악화시킬 수 있다. 마이크로 및 매크로 유기체 축적은 또한 선박 표면의 거칠기를 증가시켜 선박이 더 큰 마찰 저항을 겪고 속도 및 기동성을 감소시키며 항력(drag)을 증가시켜 연료 소비를 증가시킨다. 따개비 및 기타 동물이 물에 침수된 프로펠러, 구동 시스템 구성요소, 입구 및/또는 선체 구성요소에 부착되기 때문에 이러한 증가된 비용은 상업 및 레크리에이션 보트 사용자 모두가 경험한다.
바이오 파울링의 다른 중요한 경제적 결과는 많은 산업 시설에서 열교환 표면 및/또는 기타 젖은 표면에 바이오 파울링 및/또는 파울링 유발 스케일의 형성이다. 예를 들어, 대규모 냉각수 시스템은 다양한 산업 공정에서 사용되며, 가장 기본적으로 이러한 시스템은 더 뜨거운 유체 또는 가스로부터 더 차가운 유체 또는 가스로의 열 전달에 의존하며, 이 열은 전형적으로 종종 뜨거운 물질과 차가운 물질을 분리하는 열 전달 튜브의 금속 벽인 "열 전달 표면"을 통해 이동한다. 종종, 냉각 유체는 물을 포함할 것이며, 이는 많은 경우에 만, 바다 및/또는 해양에서 끌어온 염수, 강, 호수 또는 우물/대수층에서 끌어온 담수, 또는 다양한 출처의 폐수일 수 있다. 물은 많은 생명체에게 유리한 환경이고, 이러한 파울링 유기체는 종종 열 전달 튜브의 젖은 표면에 콜로니화할 것이며, 이는 냉각 시스템의 열 전달 속도를 크게 감소시킬 수 있다. 많은 경우 열 전달 표면에 형성된 얇은 바이오 필름조차도 이 표면을 상당히 절연하여 열 전달 효율을 감소시키고 냉각 시스템의 전체 작동 비용을 크게 증가시킬 것이다.
구조물에 대한 부식 및 기타 손상 증가 외에도, 물체에 대한 매크로-파울링(macro-fouling)의 무게 및 분포는 물체 및/또는 지지 구조물에서 경험하는 부력이나 응력 및 변형을 극적으로 변화시켜 파울링된 물체의 조기 고장 및/또는 침몰을 초래할 수 있다. 예를 들어, 많은 양의 바이오 파울링이 있는 표면을 포함하는 항해 부표, 격납 붐 또는 부두 기둥은 증가된 무게로 인해 증가된 응력 부하를 겪고 과도한 양의 매크로 파울링 하에 심지어 가라앉거나 침몰할 수 있다. 이러한 증가된 응력은 종종 구조물의 유효 수명을 감소시키고 지속적인 청소 및/또는 교체를 필요로 한다. 마찬가지로, 침수된 센서(매어놓고/거나 자유-부유하는 센서 포함)는 종종 해양 유기체의 침입 및/또는 콜로니화로 인해 상대적으로 빠르게(종종 30일 미만 안에) 고장 및/또는 오작동할 것이다.
바이오 파울링은 또한 식물 및 동물 종이 파울링된 물체 상에서 "타고 따라갈(ride along)" 때 이들을 비-토종(non-native) 환경에 분포시킴으로써 상당한 생태학적 문제를 야기하며, 바이오 파울링의 상업적 및 생태학적 영향을 방지하기 위해 중요한 입법 및 재정 자원이 할당된다.
바이오 파울링 축적을 중단 및/또는 감소시키기 위해 다양한 방법이 사용되어 왔다. 특히 보트 및 해운 산업에서 보다 일반적인 방법들 중 하나는 스크래핑(scraping)에 의한 바이오 파울링 제거이다. 그러나, 스크래핑은 노동 집약적이고 파울링된 표면을 손상시킬 수 있으며, 스크래핑이 지역 동물군에 대한 부정적인 환경적 영향과 함께 침입 종의 증가된 확산을 초래하는 우려에 대해 환경 문제가 제기되었다. 따라서, 수중 환경에 노출된 표면 상에서 바이오 파울링의 양을 제거하거나 감소시키는 장치에 대한 필요성이 존재한다.
물과 접촉하는 물체를 보호하고 수중 바이오 파울링을 방지하기 위한 하나의 전략은 물리적 덮개의 사용을 포함한다. 이러한 덮개는 바람직하게는 물로부터 구조물을 보호하거나 분리함으로써 보호 장치로서 작동한다. 예를 들어, 미국 특허 제3,220,374호는 해양 보호 장치를 개시한다. 본 발명은 보트가 사용되지 않을 때 물의 부식 작용 및/또는 해양 성장으로부터 해양 장비를 보호하는 독특한 수단 및 방법에 관한 것이다.
미국 특허 제3,587,508호는 보트에의 용이한 부착을 위한 아웃드라이브(outdrive) 보호 장치를 개시한다. 이 장치는 보트가 사용되지 않을 때 해양 성장으로부터 선내(inboard)-선외(outboard) 모터의 아웃드라이브를 보호한다. 백(bag)과 트랜섬(transom) 사이에 그리고 아웃드라이브 유닛 주변에 수밀 밀봉을 제공하는 방식으로 보트의 트랜섬에 용이한 부착을 위해 아웃드라이브 유닛 주위에 백이 배치된다.
미국 특허 제4,998,496호는 추진 시스템의 선외 부분을 둘러싸기 위해 보트의 트랜섬에 체결될 수 있는 방수 슈라우드(shroud) 본체를 포함하는 해양 추진 시스템용 슈라우드를 개시한다. 잠금 및 밀봉 메커니즘은 수밀 결합으로 슈라우드를 보트 트랜섬에 고정하고, 침수 가능한 펌프는 슈라우드 본체로부터 물을 제거하도록 작동하여 추진 시스템이 사용되지 않을 때 "드라이 도크(dry dock)"에 효과적으로 있도록 한다.
미국 특허 제5,072,683호는 보트의 선미(stern)에 장착된 모터의 아웃드라이브의 프로펠러와 스템(stem)의 위에 설치하기 위한 백을 정의하는 부트(boot)를 포함하는 배수 가능한 보호 보트 모터 백 장치를 개시한다. 백은 백이 스템 위에 위치되면 호스가 그러한 백으로부터 잔류물을 펌핑하기 위해 삽입될 수 있도록 개방형 호스를 수용하기 위해 백의 입구로부터 폐쇄된 단부까지 연장되는 채널을 포함한다. 결속 끈(tie string)이 그것을 스템에 묶기 위해 백의 입구 주변에 포함될 수 있으며, 원하는 경우 프로펠러 블레이드를 덮어 백 자체에 직접 노출되는 것을 방지하기 위해 별도의 보호 자루(sack)가 포함될 수 있다.
미국 특허 제5,315,949호는 보트의 모터 프롭(prop)을 덮어 보호하기 위한 장치를 개시한다. 커버는 조절 가능한 칼라(collar), 유연하고 불투명한 백 및 조절 가능한 칼라 드로우 라인(draw line)을 포함한다. 백은 칼라에 부착된 개방 상단을 갖는다. 백의 폐쇄된 하단은 상단과 대향하며 추(weight)가 부착되어 있다. 칼라의 조절 가능한 칼라 드로우 라인은 백이 노두(outcropping) 위에 위치됨에 따라 조절 가능한 칼라 드로우 라인을 당김으로써 백의 개방 단부가 노두 주위에서 폐쇄될 수 있도록 한다. 칼라는 조절 가능한 칼라 드로우 라인을 노두 주변에 제자리에 고정하기 위한 잠금 슬롯을 포함한다. 노두에 커버의 배치 및 제거를 용이하게 하기 위해 조작 핸들이 칼라에 제거 가능하게 부착된다. 노두 위에 위치된 커버에 의해, 바람직하게는 물 및 빛이 백 내부로 들어가는 것이 방지되고, 이에 의해 필터 피딩 생물(filter feeding creatures)과 같은 수인성(water borne) 생명체 및 식물 생명체가 바람직하게는 커버 내에서 번성할 수 없다.
미국 특허 제6,152,064호는 보호 프로펠러 커버를 개시한다. 커버는 부력 인클로저를 제공하기 위해 부력 물질이 배치되는 유연한 슬리브를 포함한다. 유연한 프로펠러 커버 부분은 유연한 슬리브에 고정되고 커버의 단부는 프로펠러에 대해 분리 가능하게 고정된다. 부력 인클로저는 프로펠러에 인접하여 위치되며 프로펠러가 물 라인 아래에 위치할 때 물 라인 위로 확장된다. 부력 인클로저는 또한 보트 근처에서 수영할 때 수영자가 프로펠러와 직접 접촉되지 않도록 보호하는 역할을 한다. 보호 프로펠러 커버 장치는 추가로 운반 또는 보관 중에 프로펠러를 보호하는 역할을 한다. 보호 프로펠러 커버 장치는 추가로 보트가 진행 중일 때 앵커(anchor) 커버로서 역할을 한다. 보호 프로펠러 커버 장치는 추가로 비상 부유 장치로서 역할을 한다.
미국 특허 제6,609,938호는 정박, 표류, 좌초, 도킹되거나 보관 중이거나 또는 운송 중 물에서 나오는 보트의 선내 및 선외 모터에 사용되는 프로펠러 보호 슬리퍼(slipper)를 개시한다. 프로펠러 보호 슬리퍼는 프로펠러에 구멍과 손상을 일으키는 요소로부터 프로펠러에 대한 보호를 보장하고 프로펠러 관련 손상을 최소화한다. 보호 프로펠러 슬리퍼는 또한 뒤따르는 차량에서 트레일러 보트의 프로펠러 거리를 투영하기 위한 게이지를 제공한다.
미국 공개 제2008/0020657호는 선박의 아웃-드라이브를 보호하기 위한 장치를 개시한다. 상기 장치는 선박의 말린(marlin) 보드의 밑면에 부착하도록 된 위치 결정(locating) 부재 및 아웃드라이브 주위에 인클로저를 제공하기 위해 위치 결정 부재와 맞물릴 수 있는 슈라우드를 포함한다. 슈라우드는 부력이 있으며 위치 결정 부재와 슬라이딩 맞물림하도록 부유될 수 있다. 슈라우드는 슈라우드가 선박의 트랜섬과 맞물릴 때 폐쇄되는 개구를 갖고 있어 바람직하게는 슈라우드 내부로 물이 침투하는 것을 방지한다. 연결 수단 및 잠금 수단이 슈라우드를 위치 결정 부재에 해제 가능하게 연결하기 위해 제공된다.
위에서 설명한 바와 같이 물리적 덮개를 사용하는 것 외에도 바이오 파울링을 줄이기 위해 다른 전략이 사용되어 왔다. 미국 공개 제2009/0185867호는 해양 요소에 대한 와류 유도 진동 및 항력을 감소시키는 시스템 및 방법을 개시한다. 시스템은 해양 요소 주위에 회전 가능하게 장착되며 해양 요소의 적어도 일부 주위에서 스냅(snap)하게 하도록 구성된 길이 방향 갭을 정의하는 대향 가장자리를 갖는 쉘(shell)을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 핀이 길이 방향 갭의 각각의 대향 가장자리를 따라 위치될 수 있으며, 각각의 핀은 쉘로부터 외측으로 연장될 수 있다. 핀은 바람직하게는 와류 유도 진동을 줄이고 해양 요소에 대한 항력을 최소화하기 위해 쉘 상에 위치될 수 있다. 하나 이상의 파울링 방지제가 쉘, 핀 또는 이들의 조합의 적어도 일부 상에, 내에 또는 그 주위에 배치될 수 있다.
미국 특허 제7,390,560호는 기판을 탈파울링(defouling)하기 위한 코팅 시스템을 개시한다. 시스템은 오랜 기간 동안 물이나 바닷물에 침지된 선체를 포함한다. 시스템은 전도성 층, 파울링 방지 층 및 전도성 층에 에너지 펄스를 제공하기 위한 수단을 포함한다. 전도성 층은 전기 전도성인 탄소 충전된 폴리에틸렌과 같은 중합체를 포함한다. 파울링 방지 층은 낮은 표면 자유 에너지를 갖는 폴리디메틸실록산과 같은 중합체를 포함한다. 층들은 전도성 층이 전기, 음향 또는 마이크로파 에너지 또는 이들의 조합의 펄스에 노출될 때, 상기 전도성 층이 상기 파울링 방지 층으로부터 분리되도록 설계된다.
미국 특허 제6,303,078호는 해수와 접촉하는 물체를 보호하기 위한 파울링 방지 구조물을 개시하고 있으며, 이는 구조물로부터 해수 내로 침출되는 다량의 파울링 방지제를 함유하는 성형된 열가소성 수지 또는 직포를 포함하는 물-투과성 섬유 물질을 포함할 수 있다. 이 참고문헌에 따르면, 침출제가 수생 생물의 부착을 방지하기 위해 물체 주변에 고농도의 파울링 방지제를 유지하는 것이 중요하다. 또한, 이 참고문헌에 개시된 인클로저 실시형태들 중 다수는 극도로 낮은 용존 산소 수준(즉, 8.3% 이하)을 갖는 환경을 생성하며, 이는 고도로 무산소성이고 보호된 물체의 과도한 미생물 부식 및 분해를 촉진하는 경향이 있다.
수중 물체를 바이오 파울링의 영향으로부터 직접 차폐 및/또는 격리하기 위한 시도로 이러한 물체의 외부 표면에 적용하기 위한 다양한 표면 코팅, 페인트 및/또는 기타 물질이 또한 당업계에 알려져 있다. 이러한 코팅 및/또는 기타 물질의 대부분은 바람직하게는 시간이 지남에 따라 주변 수성 환경으로 침출되고 바이오 파울링 유기체의 다양한 측면을 방해하는 살생성 첨가제 및/또는 금속 첨가제(즉, 구리)에 의존한다. 예를 들어, 2가 Cu2는 세포막의 효소를 방해하고 다양한 바이오 파울링 유기체의 세포 분열을 방지하는 한편, 트리부틸주석(TBT) 살생제(현재 많은 선진국에서 해양 살생제로서 사용이 금지됨) 및/또는 기타 유기 주석 화합물은 많은 해양 생물을 죽이거나 성장을 지연시키며, 이러한 물질들 중 대다수는 또한 내분비 교란 물질로서 기능할 수 있다. 그러나, 물체의 수중 표면(들)을 준비한 다음 그러한 페인트/코팅을 그러한 표면(들)에 직접 적용 및/또는 접착하는 과정은 종종 비용이 많이 들고 시간 소모적인 과정이며(이는 심지어 수성 환경으로부터 물체의 제거 및/또는 용기의 드라이 도킹(drydocking)을 필요로 할 수 있음), 이러한 모든 코팅은 제한된 지속기간을 가지며 전형적으로 시간이 지남에 따라 효과를 잃고 종종 주변 수성 환경의 유기체에 해로운(원치 않는) 영향을 준다. 소수성, 초소수성 및/또는 비접착성(즉, 비점착성 및/또는 초섬모성(super-ciliated)) 표면과 같은 제거성(ablative) 및/또는 표면 특성에 의존하는 시스템에도 유사한 어려움이 존재한다.
더욱 최근에는 수성 환경으로 방출되는 염소와 같은 활성 부식제의 방출 또는 생성에 의존하는 시스템(즉, 해수로부터 차아염소산염 화합물을 생성하는 전기 염소화 시스템)이 특히 대규모 산업 시설에 대한 냉각 및/또는 여과 수 시스템에서 바이오 파울링을 감소 및/또는 방지하기 위한 시도로 사용되어 왔다. 그러한 시스템을 구입 및/또는 운영하는 높은 비용 외에도, 그러한 부식성 물질(이는 염소의 경우 강한 산화제일 수 있음)은 의도된 사용 환경을 훨씬 넘어서는 해로운 영향을 초래할 수 있으며(즉, 일단 방출되면 주변 수중 환경의 유기체를 손상시킬 수 있다), 이러한 물질의 대다수는 보호하려는 물품 또는 관련 시스템 구성요소의 부식 및/또는 분해를 강화할 수 있다.
또한, 바이오 파울링으로부터 보호되도록 의도된 물체에 대해 완전히 밀봉된 환경을 생성함으로써, 수성 환경에서 바이오 파울링 요소로부터 물체를 완전히 격리하려는 당업계의 다양한 시도가 있어 왔다. 그러나, 이러한 경우, 밀봉된 환경 내에 포함된 액체(이는 또한 보호 물체와 직접 접촉됨)는 전형적으로 매우 빠르게 정체(stagnant) 및/또는 무산소성이 되어 다양한 물질의 높은 수준의 혐기성 부식, 특히 무산소성 해수와 같은 무산소성 황산염-풍부한 환경에서 높은 수준의 부식을 유발한다.
본원에 개시되는 다양한 발명은, 완전히 밀봉된 "인클로저" 또는 기타 유형의 외부 커버링이 노출된 기판 구조물 주위에 지속적으로 사용되는 것이 실행 불가능하고/하거나 불가능하고/하거나 불편할 수 있는 상황을 포함하여, 수중 환경에 장기간 노출되는 동안 마이크로- 및/또는 매크로-파울링으로부터 구조물 및/또는 기판을 보호하기 위한 개선된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 필요성의 실현을 포함한다. 이것은 기판 또는 기타 물체가 매우 크고/크거나 광범위한 수중 지지 구조물을 가질 수 있는 상황, 기판 또는 기타 물체가 수성 환경을 통해 이동하거나 어떤 형태의 추진력(즉, 선박 프로펠러 및/또는 보트 선체)을 제공하는 상황, 수성 환경의 주변 물이 순환, 소비 및/또는 사용되는 상황(즉, 물 냉각 및/또는 담수를 위한 증류), 및/또는 센서 또는 기타 장치가 주변 수성 환경을 기록 및/또는 샘플링하는 데 사용되는 상황을 포함할 수 있다.
본원에 개시되는 다양한 발명은 기판을 주변 수성 환경으로부터 완전히 격리시키는 완전히 밀봉된 인클로저가 수성 환경의 다양한 부정적인 영향으로부터 기판을 적절하게 보호하지 못할 수 있다는 인식을 추가로 포함하며, 여기서 "보호된" 기판은 완전히 밀봉된 인클로저 내에서 및/또는 기판 근처에서 나타날 수 있는 무산소성, 산성 및/또는 기타 조건(및/또는 이러한 환경과 관련된 기타 조건, 예컨대 미생물 유도된 부식의 작용)으로 기인하는 부식 또는 기타 영향을 겪을 수 있다. 따라서, 기판의 최적 보호는 주변 수성 환경의 다양한 특징 및/또는 측면으로부터 기판을 적어도 부분적으로(완전히는 아님) 분리하는 인클로저에 의해 제공될 수 있다.
다양한 실시형태에서, "BIOFOULING PROTECTIVE ENCLOSURES"이라는 명칭으로 2019년 3월 13일에 출원된 동시 계류 중인 미국 특허출원 제62/817,873호, 및 "DURABLE BIOFOULING PROTECTION"이라는 명칭으로 2019년 11월 1일에 출원된 동시 계류 중인 특허협력조약(PCT) 특허출원 PCT/US19/59546호(이들의 개시내용은 각각 그 전체가 참고로 포함됨)에 기재된 다양한 실시형태의 사용을 포함하여, 주변 수성 환경의 하나 이상의 특징 또는 특성으로부터 기판을 여과, 격리, 분리, 절연, 보호 및/또는 차폐하기 위해 기판 또는 다른 물체의 주위에, 그것에 대해 및/또는 근처에 위치될 수 있는 바이오 파울링 방지 "인클로저" 또는 "장벽"이 설명된다. 보다 구체적으로, 인클로저의 다양한 실시형태는 바람직하게는 기판의 바로 근처에 "제한된(bounded)", 적어도 부분적으로 포위된(enclosed) 및/또는 차별화된 수성 환경을 생성할 것이며, 이는 일부 다양한 마이크로 및/또는 매크로 약제에 의해 직접적인 바이오 파울링으로부터 기판을 여과하거나 보호(screen)하는 역할을 할 수 있으며, 또한 적어도 일부 경우에, 심지어 인클로저의 부재에서도 오랜 기간 동안 바이오 파울링 유기체의 원치 않는 유형에 의한 기판 표면의 후속 정착(settling), 모집(recruitment) 및/또는 콜로니화를 잠재적으로 억제, 방해, 회피 및/또는 방지할 수 있는 기판 및/또는 인클로저 벽 상의 상대적으로 내구성 있는 표면 바이오 필름, 코팅 또는 층의 형성을 촉진한다. 많은 경우에, 인클로저 벽의 개구, 공극 및/또는 창(fenestration)은 인클로저 내의 수성 환경과 인클로저 외부의 수성 환경 사이에 제어된 양의 물 교환을 허용할 수 있고, 심지어 인클로저 내부에 포함된 액체의 물 화학 및/또는 탁도를 변경할 수 있어, 주변의 개방된 수성 환경 - 그 수준은 인클로저 내에 포함된 기판의 파울링 및/또는 부식(또는 파울링 및/또는 부식의 부족)에 다양한 방식으로 기여할 수 있음 - 에 비교할 때 잠재적으로 점토, 미사(silt), 미분된 무기 및 유기 물질, 조류, 용해성 착색 유기 화합물, 화학 물질 및 화합물, 플랑크톤 및/또는 차별화된 액체에 부유하는 기타 미세 유기체의 수준이 다를 수 있다.
다양한 실시형태에서, 본원에서 설명되는 인클로저는 보호될 기판 또는 표면의 침수 및/또는 부분적 침수된 부분에 인접하여 적어도 부분적으로 "포위된", "국소적", "억제된(contained)" 및/또는 "차별화된" 수중 환경을 생성하도록 작용하며, 이는 다양한 유형의 바이오 파울링에 기여하는 수생 유기체의 정착 및/또는 모집에 바람직하지 않거나 바람직하지 않게 된다(이는 "음성" 정착 단서를 생성하는 표면, 뿐만 아니라 하나 이상의 유형의 바이오 파울링에 대한 "양성" 정착 단서가 없고/없거나 감소된 수준을 제공할 수 있는 표면을 포함할 수 있음). 다양한 실시형태에서 인클로저(들) 및/또는 구조물은 또한 바람직하게는 바이오 파울링에 기여하는 많은 해양 유기체가 인클로저에 들어가는 것 및/또는 기판의 침수 및/또는 부분적 침수된 표면과 접촉하는 것을 여과, 감소 및/또는 방지할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 인클로저는 투과성, 성형성 매트릭스 및/또는 패브릭 물질을 포함할 수 있으며, 이는 하나 이상의 예시적인 실시형태에서 스펀 폴리에스터 얀으로 제조된 직조 폴리에스터 패브릭을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 추가 실시형태에서, 스펀 폴리에스터 얀의 사용은 바람직하게는 미소 및/또는 미세한 규모로 패브릭 물질의 유효 표면적 및/또는 피브릴화를 증가시킬 수 있으며, 이는 바람직하게는 (1) 패브릭을 통해 연장되는 자연 및/또는 인공 개구의 "유효" 또는 평균 크기의 상당한 감소를 초래하고/하거나, (2) 패브릭을 통한 및/또는 패브릭 내 개구 내의 "자유 공간"의 양 및/또는 폭을 감소시켜 패브릭 표면과 미생물들(유입/유출하는 액체 내) 사이의 분리 거리를 잠재적으로 감소하고/하거나, (3) 인클로저 내 수질의 변화를 다양한 방식으로 변경 및/또는 유도할 수 있다. 패브릭의 감소된 평균 개구 크기는 바람직하게는 액체의 "여과"를 증가시켜 다양한 생물학적 유기체 및/또는 기타 물질이 포위 또는 제한된 환경으로 들어가는 것을 감소 및/또는 방지하는 한편, 개구(들) 내의 감소된 "자유 공간"은 바람직하게는 유기체가 패브릭을 자유롭게 통과하는 기회를 감소시키고/시키거나 포위 또는 제한된 환경과 개방된 수성 환경 사이의 "총 물 교환"의 속도 및/또는 양을 감소시킨다. 이러한 인자는 바람직하게는 인클로저의 벽 안팎으로 통과하는 마이크로- 및 매크로-유기체(뿐만 아니라 다양한 유기 및/또는 무기 오염물 및/또는 기타 화합물)의 크기 및/또는 생존력의 상당한 감소 또는 계량을 초래할 것이다. 더욱이, 이러한 측면은 또한 바람직하게는 인클로저 물질 자체 상에 및/또는 그 내부의 개구(들) 내에서 발생할 수 있는 바이오 파울링 또는 기타 분해의 양, 정도 및/또는 속도를 감소시키고, 바람직하게는 장기간 동안 인클로저의 패브릭의 유연성, 투과성 및/또는 기타 특성을 보존할 것이다.
일부 실시형태에서, 인클로저의 패브릭 벽의 적어도 일부는 일정량의 액체 및/또는 다른 물질(들)이 상대적으로 제어 및/또는 계량된 방식으로 인클로저의 벽을 통과 및/또는 "여과"할 수 있도록 충분한 정도로 유창 및/또는 천공(fenestrated and/or perforated)될 수 있으며(즉, 외부 또는 "개방된" 수성 환경에서 차별화된 수성 환경으로 및/또는 차별화된 수성 환경에서 외부 또는 개방된 수성 환경으로), 이는 바람직하게는 차별화된 환경(인클로저 내부)과 주변 개방 수성 환경(인클로저 외부) 사이의 인클로저 벽을 통해 발생하는 "질량 액체 흐름" 및/또는 "총 액체 교환"의 특정 수준, 양 및/또는 백분율, 뿐만 아니라 다양한 물질 및/또는 조성물이 확산되거나 인클로저 벽 및/또는 기공(pore)을 통과할 가능성을 제공한다. 다양한 자연적 및/또는 인공적 과정과 조합된 액체 및/또는 다른 조성물의 이러한 움직임은 바람직하게는 인클로저 내에서 상대적으로 "다른" 또는 동적 "인공" 환경을 유도, 촉진 및/또는 생성하고, 특히 주변의 수성 환경의 동적 특성과 많은 방식에서 상이한 특성을 가지며, 이는 바람직하게는 많은 바이오 파울링 유기체에 대해 차별화된 환경을 "바람직하지 않게" 만들고 그에 따라 인클로저 내부 및/또는 바로 외부에서 발생하는 바이오 파울링을 감소 및/또는 제거한다. 또한, 인클로저 벽에 수많은 작은 천공의 존재는 바람직하게는 흡입 및/또는 교환 액체(들)의 다양한 수준의 여과를 제공할 수 있으며, 이는 벽 기공을 통해 인클로저에 들어가는 유기체의 수 및/또는 생존 가능성을 잠재적으로 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 인클로저 벽에 가깝게 통과할 수 있는 인클로저 내부 및/또는 외부의 유기체에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
다양한 실시형태에서, 인클로저 및 이를 통한 임의의 선택적 개구들 및/또는 천공(들)의 존재는, 주변 수성 환경의 바이오 필름 국부 정착 단서보다 낮은 양의 수준에 있는 포위된 환경 내에서 바이오 필름 국부 정착 단서의 실재 및/또는 존재를 포함할 수 있는 주변 수성 환경보다 기판의 마이크로 및/또는 매크로 파울링에 덜 기여할 수 있는 "포위된" 또는 "부분적으로 포위된" 수성 환경을 생성할 수 있다. 바람직하게는, 인클로저는 주변 개방 수성 환경 내의 유사한 인자 및/또는 화합물과 비교하여 포위된 수성 환경 내의 다양한 환경 인자 및/또는 화합물의 조성 및 분포에 "차이"를 생성할 것이며, 이러한 "차이"는 상당한 양의 바이오 파울링이 (1) 보호된 기판의 표면 상에서, (2) 인클로저의 내부 벽 표면 상에서, (3) 인클로저 벽의 개구 및/또는 천공의 간격 내에서, 및/또는 (4) 인클로저의 외부 벽 표면 상에서 발생하는 것을 억제 및/또는 방지한다. 일부 실시형태에서, 인클로저는 마이크로 및/또는 매크로 파울링 유기체의 일부 및/또는 전부가 기판에 대해 다소 원위에 위치되도록 유도 및/또는 압박하는 인클로저 내에 정착 단서의 구배를 생성할 수 있는 한편, 다른 실시형태에서 인클로저는 기판의 바이오 파울링 및/또는 분해에 도움이 되지 않는 기판에 근접한 마이크로 환경을 생성할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 인클로저는 기판 주위를 직접 감싸는 것과 같이 기판에 근접하게 및/또는 기판과 직접 접촉하게 위치될 수 있으며, 본원에 설명된 다양한 보호를 여전히 제공한다.
다양한 실시형태에서, 구조물은 패브릭 내에 복수의 더 작은 개구, 천공 및/또는 기공, 뿐만 아니라 인클로저 측면에 다양한 개구뿐만 아니라 개방된 바닥 및/또는 상부(또는 그의 부분)와 같은 하나 이상의 더 큰 개구를 포함할 수 있다. 다양한 실시형태에서, "큰" 개구는 인클로저 벽의 외부 표면 영역의 표면적의 적어도 10% 이상을 포함하는 인클로저에서의 개구로 정의될 수 있는 한편, 다른 실시형태에서 큰 개구는 인클로저 벽의 외부 표면 영역의 표면적보다 2% 이상, 5% 이상, 15% 이상, 20% 이상, 25% 이상, 30% 이상, 35% 이상 및/또는 40% 이상의 면적을 포함할 수 있다. 다양한 다른 실시형태에서, 복수의 비교적 작은 개구(즉, 인클로저 벽의 외부 표면 영역의 표면적의 0.25% 내지 2%)는 기능 및/또는 구조에서 본원에서 설명된 더 큰 개구들 중 하나 이상과 다소 동등할 수 있다.
하나의 예로서, 인클로저 내의 액체에 있는 용존 산소의 양은 바람직하게는 외부 수성 환경의 액체에 있는 용존 산소의 양과 상당히 다를 것이며, 차별화된 액체에서 용존 산소의 변화는 잠재적으로 외부 수성 환경에서 용존 산소 수준을 미러링, 트레일링 및/또는 "래깅"한다(다양한 양으로). 바람직하게는, 차별화된 액체에서 이 수준의 용존 산소는 전형적으로 주변 수성 환경의 수준보다 낮을 것이며(다양한 실시형태에서 주기적 및/또는 연속적 기준을 포함하여 주변 환경의 그것과 같고/같거나 더 클 수 있지만), 다양한 실시형태에서 용존 산소 수준은 황산염-감소 또는 유사한 박테리아(즉, 미생물 유도된 부식 -"MIC") 및/또는 기타 무산소성 분해/부식의 활성에 도움이 되는 수준 초과의 값에서 변동할 수 있으며, 변동 자체가 바람직하게는 인클로저 또는 이의 다양한 섹션 또는 부분 내의 임의의 단일의 바람직하지 않은 유형 또는 그룹의 미생물 및/또는 매크로 유기체의 우세를 억제 및/또는 제어하는 데 도움이 된다.
다양한 실시형태에서, 용존 산소 및/또는 다른 물 화학 성분들의 구배는 인클로저의 내부 벽과 보호된 기판의 외부 표면 사이의 인클로저의 액체 내에서 나타날 수 있으며, 이 구배는 잠재적으로 "인클로저의 내벽에 근접한 "더 호의적인 구역" 및/또는 기판의 표면(들)에 근접한 "덜 호의적 구역"을 생성하며, 이들은 일부 실시형태에서 다양한 미생물이 내부 인클로저 벽을 향해 및/또는 기판의 하나 이상의 표면으로부터 멀리 이동하도록 유도할 수 있고(이는 하나의 예로서 인클로저 벽에 더 가깝게 존재할 수 있는 용존 산소 비율의 증가로 인한 것일 수 있음), 뿐만 아니라 잠재적으로 일부 미생물이 기판의 표면(들)에서 콜로니화, 정착, 번식 및/또는 성장하지 않도록 강제한다. 다양한 실시형태에서, 이 구배는 적어도 부분적으로 인클로저를 통한 및/또는 인클로저 내로의 물 유입에 기인할 수 있고/있거나, 적어도 부분적으로 인클로저를 통한 및/또는 인클로저 외부로의 물의 유출에 기인할 수 있다. 그 결과의 인클로저 안팎으로의 물의 "교환" 및 그 안에 포함된 화학 물질 및/또는 화합물의 다양한 농도는 바람직하게는 자연적(즉, 보호되지 않은) 상태에서 기판에 발생할 수 있는 바이오 파울링 또는 기타 분해의 양, 정도 및/또는 속도를 감소시킬 것이다.
다양한 실시형태에서, 인클로저에 들어가고/가거나 나가는 물 또는 다른 수성 매체는 바람직하게는 주로 "집단(en masse)" 방식으로 이 통로를 달성할 것이며, 여기서 인클로저 내의 물 속도 및/또는 "흐름"의 국부적인 변화가 최소화될 것이다. 그 결과의 인클로저 내 물의 상대적으로 정지된 특성은 바람직하게는 인클로저 내 물의 상당한 "혼합"을 감소 및 또는 억제하여 바람직하게는 인클로저 내에서 더 높은 수준의 층화(stratification) 및/또는 차별화를 초래하며, 이는 산소화 수준(즉, 케모클린) 및/또는 기타 특성(즉, 염도, 밀도, 온도)에 기반한 층화를 포함하여, 잠재적으로 인클로저 내에서 무산소성 및/또는 흑해현상(euxinia)의 국부적 영역 생성으로 이어질 수 있다(이 영역은 인클로저 내에 매달려 있고/있거나 인클로저 내의 다른 물 영역에 의해 기판의 표면으로부터 분리될 수 있음). 더욱이, 다양한 대사 폐기물 및/또는 유해 화합물(다양한 공지 및/또는 미공지된 미생물 "독소" 포함) 및/또는 차별화된 환경 내에서 생성된 기타 억제 화합물을 포함할 수 있는 인클로저를 떠나는 물은 바람직하게는 다양한 시간 동안 이러한 폐기물/화합물의 "클라우드(cloud)"에서 인클로저의 기공 내부 및/또는 인클로저의 외벽 부근에 "지속"될 것이며, 이는 바람직하게는 파울링 유기체에 의한 인클로저 벽(외부를 향한 벽 포함)의 콜로니화를 감소 및/또는 방해할 것이다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 인클로저는 인클로저 내에 산소-고갈된 영역을 생성하기 위해 기판에 근접하여 이용될 수 있으며, 이 산소-고갈된 영역의 적어도 일부는 기판에 근접하거나 접촉되며, 일부 실시형태에서 산소-고갈된 영역은 차별화된 수성 환경(즉, 인클로저 내)의 전체를 포함할 수 있는 한편, 다른 실시형태에서 산소-고갈된 영역은 차별화된 수성 환경의 일부만을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 인클로저의 고유한 설계 및 배열의 다양한 측면은 하나 이상의 자연 과정이 초기에 산소 고갈 영역을 생성하도록 할 것이지만, 일부 실시형태에서는 추가 조치 및/또는 활동이 수행되어 하나 이상의 자연 과정을 시작, 가속화, 유지, 지연, 감소 및/또는 보완할 수 있으며, 이는 그에 의해 생성된 산소 고갈 영역에 영향을 미칠 수 있다.
바람직하게는, 인클로저는 수성 환경 내에 고유한 보호 환경을 제공할 것이며, 인클로저 내의 박테리아 및/또는 기타 미생물의 양 및/또는 다양성은 인클로저 외부에 위치한 것과 다를 수 있다. 더욱이, 인클로저는 인클로저 내에서 복수의 차별화된 환경을 생성할 수 있으며, 이는 "인클로저의 내부 벽에 근접함"(즉, 예를 들어 인클로저의 내벽의 수 밀리미터 이내)으로 정량화될 수 있는 제1 차별화된 "환경", 및 기판의 외부 표면에 근접함(즉, 그것의 수 밀리미터 이내)으로 정량화될 수 있는 적어도 제2 차별화된 "환경"을 포함할 수 있다. 다양한 예시적 실시형태에서, 주어진 차별화된 환경은 인클로저 내에서 하나 이상의 바이오 필름(들)의 형성을 유도하거나 촉진할 수 있으며, 이는 인클로저의 부재 하에 수성 환경 내의 기판 상에 형성될 수 있는 바이오 필름 및/또는 인클로저 벽의 내부 표면 또는 기공 내의 다른 바이오 필름과 다양한 측면에서 다를 수 있는 기재 표면 상의 바이오 필름의 형성을 포함할 수 있다. 예를 들어, "포위된" 또는 차별화된 환경에서 기판 바이오 필름은 박테리아 또는 기타 미생물의 더 낮은/적은 다양성을 포함할 수 있거나, 일반적으로 보호되지 않은 동등한 기판의 표면에 형성되는 것보다 더 얇은 바이오 필름 층을 포함할 수 있다(이는 원하는 방식으로 필름 및/또는 인접 표면(들)을 통한 열 전달을 촉진할 수 있음). 다양한 예에서, 이 차별화된 바이오 필름은 기판의 마이크로- 및/또는 매크로-파울링을 방지 및/또는 감소시키는 데 또는 다양한 다른 이유로 유리할 수 있다.
일부 실시형태에서, 수성 환경 내의 고유한 보호 환경은 인클로저 내의 하나 이상의 바이오 필름(들)의 형성을 유도하거나 촉진할 수 있는 인클로저 내의 박테리아 및/또는 다른 미생물의 고유한 양 및/또는 다양성을 유도할 수 있으며, 여기서 그러한 바이오 필름은 일반적으로 보호되지 않은 환경에서 만나는 바이오 필름보다 기판에 "덜 끈적하게 부착"될 수 있다. 이러한 바이오 필름은 기판 및/또는 중간 바이오 필름 층으로부터 파울링 유기체의 제거 및/또는 "스크래핑"을 용이하게 할 수 있다. 그러한 경우에, 마이크로플로라(microflora) 및/또는 마이크로포너(microfauna)는 인클로저 외부에 위치한 것과 다른 문(즉, 다른 박테리아 및/또는 시아노박테리아 및/또는 규조류)을 포함할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 인클로저 및 이를 통한 다양한 천공(들)의 존재는, 주변 수성 환경의 바이오 필름 국부 정착 단서보다 낮은 양의 수준에 있는 차별화된 환경 내에서 바이오 필름 국부 정착 단서의 실재 및/또는 존재를 포함할 수 있는 주변 수성 환경보다 기판의 마이크로 및/또는 매크로 파울링에 덜 기여할 수 있는 "차별화된" 수성 환경을 생성할 수 있다. 바람직하게는, 인클로저는 주변 개방 수성 환경 내의 유사한 인자 및/또는 화합물과 비교하여 차별화된 수성 환경 내의 다양한 환경 인자 및/또는 화합물의 조성 및 분포에 "차이"를 생성할 것이며, 이러한 "차이"는 상당한 양의 바이오 파울링이 (1) 보호된 기판의 표면 상에서, (2) 인클로저의 내부 벽 표면 상에서, (3) 인클로저 벽의 개구 및/또는 천공의 간격 내에서, 및/또는 (4) 인클로저의 외부 벽 표면 상에서 발생하는 것을 억제 및/또는 방지한다. 일부 실시형태에서, 인클로저는 마이크로 및/또는 매크로 파울링 유기체의 일부 및/또는 전부가 기판에 대해 다소 원위에 위치되도록 유도 및/또는 압박하는 인클로저 내에 정착 단서의 구배를 생성하는 한편, 다른 실시형태에서 인클로저는 기판의 바이오 파울링 및/또는 분해에 도움이 되지 않는 기판에 근접한 마이크로 환경을 생성할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 인클로저는 기판 주위를 직접 감싸는 것과 같이 기판에 근접하게 및/또는 기판과 직접 접촉하게 위치될 수 있으며, 본원에 설명된 다양한 보호를 여전히 제공한다.
다양한 다른 실시형태에서, 천공된 인클로저 벽의 존재는 주변 수성 환경의 것과 비교하여 차별화된 환경 및/또는 그 일부 내의 다양한 물 화학 인자 및/또는 영양분 및/또는 폐기물의 존재/부재에 유사하게 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어 pH, 총 용존 질소, 암모늄, 질산염, 아질산염, 오르토인산염, 총 용존 인산염 및/또는 실리카는 차별화된 환경과 주변 개방 수성 환경 사이에서 다를 수 있으며, 심지어 차별화된 환경 내에서도 그러한 영양분의 수준이 포위 또는 제한된 수성 영역에 걸쳐 달라질 수 있다. 일반적으로, 인클로저 벽의 적어도 일부에 근접한 위치(즉, 대량 물 흐름의 방향에 기초한 "상류 부분")에서 인클로저 내 액체의 물 화학, 영양분 수준 및/또는 폐기물 대사산물의 수준은 인클로저 외부의 액체 수준에 더 근접할 수 있으며, 전형적으로 인클로저 내부 및/또는 기판 표면에 근접하여 더 큰 변화가 보인다.
다양한 실시형태에서, 본원에서 설명되는 것과 같은 인클로저의 존재는, 유기체가 성장(인클로저 외부에 있는 유사한 유기체만큼 빠르게 성장할 수 없는 것을 포함), 번성, 및/또는 이들 유기체가 완전히 기능하는 매크로 파울링 유기체가 되기 위해 겪는 요구되는 자연적 과정 및/또는 단계들 중 하나 이상을 통과하지 못하게 하는 차별화된 환경 내의 다양한 "비우호적인" 조건 때문에, 기판에 착지할 수 있는 파울링 유기체가 기판에 정착하거나 부착되지 않을 수 있고/있거나 기판을 번성 및/또는 콜로니화할 수 없도록 물의 화학을 변경할 수 있다. 예를 들어, 낮은 용존 산소 수준, 변경된 pH, 다양한 영양분 수준 및/또는 농도, 폐기물 수준 및/또는 인클로저 내의 물 이동 부족 등을 포함하여 인클로저 내에서 다양한 화학 변화가 발생할 수 있다(주변 개방 수성 환경과 비교하여). 많은 경우에, 파울링 유기체는 기판이 본원에 설명된 다양한 인클로저 내에 배치될 때 이미 파울링된 표면으로부터 분리 및/또는 "다이 오프(die off)"될 수 있으며, 이는 기판의 오염을 잠재적으로 중단 및/또는 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 잠재적으로 일부 기존 바이오 파울링 유기체 및/또는 골격 잔해, 예컨대 껍질, 골격, 외골격 및/또는 관련 지지 구조물을 파울링된 표면(들)으로부터 느슨하게 하고/하거나 분리한다.
다양한 실시형태에서, 인클로저 벽의 천공의 배열, 작은 크기 및/또는 분포, 뿐만 아니라 그 안에 위치된 다양한 실(thread)들 및/또는 실 부분(즉, 섬모)의 존재는, 특히 인클로저가 수성 환경의 표면에 더 가깝게 사용되거나 다른 에너지 원에 가깝게 사용되는 경우, 다양한 에너지 원(예를 들어, 광합성을 위한 태양 광)이 다양한 미생물 및/또는 기타 퇴행성 과정에서 사용을 위해 쉽게 이용 가능한 것을 제한 및/또는 방지하는 것을 포함하여, 인클로저 또는 그 다양한 부분 내에서 태양광 또는 기타 빛/열 에너지(인공 및/또는 생물 발광 에너지 원 포함)의 존재 및/또는 이용 가능성을 제한, 방지 및/또는 조절할 수 있다. 원한다면, 인클로저의 벽에 근접한(즉, 천공을 통해) 그러한 에너지 원의 가용성 또는 존재는 일부 운동성 유기체가 인클로저의 내벽에 근접하여 집합하고/하거나 모이도록 유도할 수 있으며, 바람직하게는 보호될 기판 표면에 근접하여 그들의 존재를 감소시킨다. 다양한 대안적인 실시형태에서, 빛 또는 다른 에너지 원은 인클로저에 근접한 주변 수성 환경에 위치할 수 있고/있거나 보호된 기판에 근접한 것을 포함하여 다양한 위치에서 인클로저 내에 위치할 수 있으며, 이에 의해 인클로저 근처 및/또는 인클로저 내에서 그러한 에너지 원의 가용성을 증가시킨다. 이러한 실시형태는 추가된 에너지 원에 민감한 바이오 파울링 유기체의 존재 및/또는 성장을 제한하는데 특히 유용할 수 있다(즉, 전형적으로 더 어두운 환경을 선호하는 얼룩말 홍합을 억제하는 광원을 제공하는 것과 같이).
다양한 실시형태에서, 인클로저 벽의 천공의 배열, 작은 크기 및/또는 분포, 뿐만 아니라 내부의 다양한 실들 및/또는 실 부분의 존재는, 인클로저 내 및/또는 기판에 근접한 액체(즉, 물의 국부화된 스트림 또는 "제트")의 다양한 유형의 층류 및/또는 난류(들)를 제한 및/또는 방지하는 것을 포함하여, 인클로저 또는 그 다양한 부분 내에서 발생할 수 있는 물의 고속 질량 흐름(들)의 위치 및/또는 양을 제한, 방지 및/또는 조절할 수 있다. 일부 실시형태에서, 인클로저 내에서 얻을 수 있는 물의 상대적으로 "느슨하지만" 완전히 "정지 상태"보다 다소 적은 성질은 상당한 수의 비-살균성 미생물이 기판 또는 그에 근접한 경계층과 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 인클로저 내 액체의 제한된 흐름은 더 얇은/두꺼운 수성 액체 경계층이 보호된 기판 및/또는 인클로저 벽에 근접하게 존재하도록 허용할 수 있으며, 이는 미생물 또는 보호된 기판과의 기타 접촉을 추가로 제한할 수 있을 뿐만 아니라, 개방 수성 환경의 보다 활동적인 유동 상황(들)에서 통상적으로 존재하는 것보다 기판 상에 더 얇은/두꺼운 바이오 필름 층의 형성을 유도 또는 허용한다.
적어도 하나의 대안적인 실시형태에서, 본 발명의 다양한 장점은 보충 및/또는 인공 물 교환 메커니즘, 예컨대 차별화된 수성 환경과 주변 개방 수성 환경 사이에 바람직한 수준의 물 교환을 제공하는 동력 펌프 또는 "체크 밸브" 장치, 프로펠러 시스템 및/또는 페탈(petal) 시스템을 포함하는 비-투과성 인클로저(플라스틱, 목재 및/또는 금속 벽 시트 또는 플레이트 등을 포함)에 의해 제공될 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태에서, 보호된 기판에 대해 본원에 설명된 바이오 파울링 보호 및/또는 효과의 일부 또는 전부는 바람직하게는 인클로저 및 그의 투과성, 성형성 매트릭스, 섬유 매트릭스 및/또는 패브릭 벽 물질에 의해 다양한 보충 바이오 파울링 방지제를 사용하지 않고 제공될 수 있는 한편, 다른 실시형태에서 인클로저는 벽 구조 및/또는 이의 코팅의 일부(들)에 하나 이상의 살생제 및/또는 파울링 방지제를 포함하는 투과성, 성형성 섬유 매트릭스 및/또는 패브릭 벽 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 살생제 및/또는 파울링 방지제(들)는 인클로저 벽 및/또는 구성요소(인클로저 자체가 기판에 대한 바이오 파울링 보호 수준을 제공함)에 대한 바이오 파울링 보호를 제공할 수 있는 한편, 다른 실시형태에서는 살생제 및/또는 파울링 방지제(들)가 기판 자체에 대해 일정 수준의 바이오 파울링 보호를 제공할 수 있는 한편, 또 다른 실시형태에서는 살생제 및/또는 파울링 방지제(들)가 인클로저 및 기판, 및/또는 이들의 다양한 조합 모두에 대해 바이오 파울링 보호를 제공할 수 있다.
일부 실시형태에서, 인클로저는 인클로저 구조에 통합 및/또는 보충적으로 제공될 수 있는 보충적 살생제 또는 다른 파울링 방지 물질, 억제제 및/또는 독소가 없는 경우에도 기판 및 인클로저 벽 모두에 상이한 정도로 바이오 파울링 방지를 제공할 수 있다. 예를 들어, 본원에 설명된 것과 같은 인클로저가 기판 주위에 배치되고 개시되는 차별화된 환경(들)을 생성할 때, 환경(들)은 또한 다양한 대사 폐기물의 증가된 농도를 발현할 수 있으며, 인클로저 내에서 발생하는 다양한 과정 및/또는 대사 활동은 파울링 유기체에 해로운, 유해한, 독성 및/또는 다른 부정적인 영향을 미치는 하나 이상의 물질(예컨대, 황화수소 또는 NH3-N-암모니아성(ammoniacal) 질소)을 생성할 수 있다. 예를 들어, NH3-N은 자유 암모니아 질소(FAN) 또는 암모니아성 질소로도 알려진 해리되지 않은 형태의 암모니아이며, 이는 세포막을 투과할 수 있기 때문에 미생물에 해롭고/거나 독성이 있는 것으로 밝혀졌다. 일부 실시형태에서, 이러한 유해 화합물(다양한 공지 및/또는 미공지 미생물 "독소" 포함) 및/또는 억제 화합물의 원하는 농도는 인클로저 내에서 나타날 수 있으며(그 다음 이러한 농도는 인클로저 내에서 발생하는 다양한 과정에 의해 지속적으로 "보충"될 수 있음), 여기서 그들은 인클로저 내에서 차별화된 수성 영역에 상주하고/하거나 인클로저 벽을 통해 용출될 수 있으며, 잠재적으로 인클로저의 외벽을 파울링 유기체로부터 어느 정도 보호하는 유해 화학 물질의 국부적인 "클라우드"를 생성할 수 있다. 그러나, 이러한 화합물이 인클로저를 벗어나면 이러한 유해 및/또는 억제 화합물은 다양한 자연 과정에 의해 빠르게 희석 및/또는 분해될 수 있으므로, 인클로저로부터 어느 정도 떨어진 곳에서 이러한 물질의 환경에 대한 장기적인 영향에 관한 상당한 우려를 제거할 수 있다. 또한, 인클로저 내에서 이러한 화합물을 생성하는 과정이 연속적 및/또는 주기적이기 때문에, 인클로저는 용출 저장소 및/또는 외부 보충 또는 외부 전원을 요구하지 않고 무기한 기준으로 상대적으로 일정한 수준에서 이러한 억제 화합물을 지속적으로 생성 및/또는 용출할 수 있다.
적어도 하나의 예시적인 실시형태에서, 인클로저는 스펀 폴리에스터 얀으로 제조된 폴리에스터 패브릭의 투과성 성형성 섬유 매트릭스를 포함할 수 있으며, 이는 적어도 일 면(예를 들어, 인클로저의 외부를 향하는 표면)에 살생 화합물 또는 살생제를 함유하는 코팅 또는 페인트로 코팅될 수 있으며, 여기서 살생 화합물의 적어도 일부는 패브릭 본체로의 경로의 적어도 일부를 침투한다. 적어도 하나의 추가 실시형태에서, 링 스펀 폴리에스터 얀의 사용은 바람직하게는 미소 및/또는 미세한 규모로 패브릭 물질의 유효 표면적 및/또는 피브릴화를 증가시킬 수 있으며, 이는 바람직하게는 (1) 패브릭을 통해 연장되는 자연 개구의 평균 크기의 상당한 감소를 초래할 수 있고/있거나, (2) 패브릭을 통한 및/또는 패브릭 내의 개구 내의 "자유 공간"의 양 및/또는 폭을 감소시키고, 이에 의해 잠재적으로 미생물(유입/유출 액체 내)과 패브릭에 있는 살생제 코팅(들) 사이의 분리 거리를 감소시킨다. 이러한 실시형태에서 패브릭의 감소된 평균 개구 크기는 바람직하게는 액체의 "여과"를 증가시켜 다양한 생물학적 유기체 및/또는 기타 물질이 포위되거나 제한된 환경으로 들어가는 것을 감소 및/또는 방지하는 한편, 개구(들) 내의 감소된 "자유 공간"은 바람직하게는 살생제 코팅에 매우 가까이 지나갈 때 인클로저를 통과하는 유기체에 대한 살생제의 효과를 증가시키거나 증폭시킬 것이다(살생제와 다양한 유기체 사이에서 발생하는 직접적인 접촉 가능성의 증가 포함). 이러한 인자는 바람직하게는 인클로저 안으로 통과하는 미생물 및 매크로 유기체(뿐만 아니라 다양한 유기 및/또는 무기 오염물)의 크기 및/또는 생존력의 상당한 감소를 초래할 것이다. 더욱이, 인클로저의 패브릭 상 및/또는 내의 살생제 코팅(들) 및/또는 페인트(들) 및/또는 첨가제(들)의 존재는 바람직하게는 인클로저 물질 자체 상에 및/또는 그 내부의 개구(들) 내에서 발생할 수 있는 바이오 파울링 또는 기타 분해의 양, 정도 및/또는 속도를 상당히 감소시키고, 바람직하게는 장기간 동안 인클로저의 패브릭의 유연성, 투과성 및/또는 기타 특성을 보존할 것이다.
일부 실시형태 및/또는 일부 수성 환경에서, 유연성 인클로저 물질의 적어도 외부 표면 상의 선택적 살생제 코팅의 존재는 바람직하게는 인클로저 자체 내의 개구 상에서 및/또는 내에서 겪는 바이오 파울링 및/또는 기타 분해의 두께, 밀도, 중량 및/또는 정도를 감소시킬 것이며, 이는 인클로저와 주변 환경 사이에서 원하는 수준의 물 교환을 최적으로 유지하고/하거나 기판 주변의 원하는 위치에서 인클로저의 유효 수명을 연장할 것이다. 많은 상황에서 인클로저의 바이오 파울링은 인클로저의 무게 및/또는 강성을 상당히 증가시키고, 이는 인클로저 및/또는 인클로저에 부착된 구조(기판 자체 포함)를 손상시킬 수 있을 뿐만 아니라 인클로저 및/또는 그에 부착된 임의의 물체의 부력에 악영향을 미칠 수 있다. 또한, 인클로저 자체의 바이오 파울링은 다양한 패브릭 구성요소의 유연성 및/또는 연성을 감소시킬 수 있으며, 이는 동적 수성 환경에서 패브릭 및/또는 관련 부착 메커니즘의 조기 찢어짐 및/또는 불량을 유발하고/하거나 이에 기여할 수 있다. 더욱이, 인클로저 상/내의 바이오 파울링 형성은 잠재적으로 인클로저 패브릭을 관통한 그리고/또는 그 안의 개구를 막거나 그 크기를 감소시키고/시키거나 그 개구를 폐쇄할 수 있으며, 이는 잠재적으로 차별화된 환경과 주변의 동적 및/또는 개방된 수성 환경 사이의 투과성 및/또는 액체 교환 속도를 변경할 수 있고, 바람직하지 않은 상태(즉, 낮은 용존 산소 수준 및/또는 무산소성) 및/또는 부식 또는 인클로저 내에서 발생하는 기타 문제를 초래할 수 있다.
적어도 하나의 실시형태에서, 인클로저는 인클로저의 배치 후 제한된 시간 동안 용출되고/되거나 그렇지 않으면 분배되는 초기 살생제 처리를 포함할 수 있으며, 이 기간은 인클로저의 다른 특징이 차별화된 환경을 발현하도록 하기에 충분하며, 상기 차별화된 환경은 초기 살생제 용출이 더 낮고/낮거나 비효과적인 수준으로 떨어지고/지거나 용리 또는 분배를 중단시킨 후 기판 및/또는 인클로저에 후속적인 바이오 파울링 보호를 제공하기 위해 다양한 억제 물질을 생성할 수 있다.
실시형태의 상기 및 다른 목적, 양태, 특징 및 이점은 첨부 도면과 함께 다음 설명을 참조함으로써 더 명백해질 것이고 더 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 킬트(kilt) 또는 스커트-유형 구성 형태의 인클로저의 하나의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 2는 도 1의 스커트 인클로저 시스템의 부분 단면도를 도시한다.
도 3a는 본원에서 설명되는 다양한 바이오 파울링 보호 시스템에 사용하기 위한 하나의 예시적인 시트 또는 벽의 사시도를 도시한다.
도 3b는 주변 링 또는 커튼 바이오 파울링 보호 시스템의 다른 실시형태의 사시도를 도시한다.
도 3c는 바이오 파울링 보호 시스템에 사용하기 위한 여과 모듈 또는 필터 요소의 하나의 예시적인 실시형태의 사시도를 도시한다.
도 3d는 주변 링 또는 커튼 바이오 파울링 보호 시스템의 다른 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 4a는 부유 물체 주위에 적어도 부분적으로 위치된 스커트 인클로저의 다른 실시형태의 단면도를 도시한다.
도 4b는 부유 물체 주위에 적어도 부분적으로 위치된 스커트 인클로저의 다른 예시적 실시형태의 단면도를 도시한다.
도 5는 연안 석유 플랫폼 주위에 배치된 스커트 또는 주변 인클로저 바이오 파울링 보호 시스템의 다른 예시적인 실시형태의 측면도를 도시한다.
도 6은 석유 시추 플랫폼의 다양한 지지 레그 주위에 위치된 복수의 인클로저 및 부분 인클로저를 갖는 바이오 파울링 보호 시스템의 다른 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 7a 및 7b는 표준 보트 슬립 내에 위치된 U 형상의 바이오 파울링 보호 인클로저의 평면도 및 사시도를 도시한다.
도 7c 및 도 7d는 매달린 커튼 클로저를 포함하는 다른 예시적인 U 형상의 바이오 파울링 보호 인클로저의 측면도 및 사시도를 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 복수의 배치 가능한 롤러 시트를 포함하는 바이오 파울링 보호 시스템의 구성요소를 도시한다.
도 9a는 바이오 파울링 보호 시스템의 패브릭 스커트 섹션 및 부력 플로트의 다른 예시적인 실시형태의 사시도를 도시한다.
도 9b 및 도 9c는 바이오 파울링 보호 시스템의 인접한 부유 붐 섹션들 사이의 슬라이딩 또는 텅-인-그루브(tongue-in-groove) 연결을 도시한다.
도 9d및 9e는 바이오 파울링 보호 시스템의 인접한 부유 붐 섹션들 사이의 연결을 보호하기 위해 맞물릴 수 있는 폐쇄 가능한 플랩을 도시한다.
도 10은 상업적으로 입수 가능한 부유 붐 시스템에 부착하기 위한 패브릭 시트 및 관련 구조의 하나의 예시적인 실시형태의 측면도를 도시한다.
도 11은 스커트-유형 바이오 파울링 보호 인클로저의 다른 예시적인 실시형태의 측면도를 도시한다.
도 12a 및 12b는 제조 공장 또는 기타 시설의 관련 장비 및 흡입 배관에서 바이오 파울링을 감소시키기 위한 인클로저의 다른 예시적인 실시형태의 도면을 도시한다.
도 13a는 천연 또는 인공 저수지 또는 폰드(pond)의 하나의 예시적인 실시형태의 단순화된 사시도를 도시한다.
도 13b 및 13c는 미로 또는 구불구불한 경로의 바이오 파울링 보호 인클로저의 하나의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 13d는 미로 또는 구불구불한 경로 바이오 파울링 보호 인클로저의 대안적인 실시형태를 도시한다.
도 14a는 바이오 파울링 인클로저에 사용하기 위한 예시적인 스펀 얀의 주사 전자 현미경(SEM) 사진을 도시한다.
도 14b는 도 14a의 얀의 중앙 몸체 부분의 단면 SEM 현미경 사진을 도시한다.
도 14c는 PET 스펀 얀을 포함하는 니트 패브릭의 SEM 현미경 사진을 도시한다.
도 15a는 바이오 파울링 보호 인클로저에 사용하기 위한 롤 시트 형태의 예시적인 패브릭 물질을 도시한다.
도 15b는 바이오 파울링 보호 인클로저에 사용하기 위한 롤 시트 형태의 다른 예시적인 패브릭 물질을 도시한다.
도 16은 다양한 기공 개구 및 단순화된 통로를 나타내는 예시적인 투과성 패브릭의 단면도를 도시한다.
도 17a는 코팅되지 않은 폴리에스터 직조 패브릭의 다른 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 17b는 코팅을 갖는 17a의 실시형태를 도시한다.
도 18a는 코팅되지 않은 천연 삼베 패브릭을 도시한다.
도 18b 및 18c는 용매 기반 살생제 코팅 및 수 기반 살생제 코팅으로 코팅 된 도 18a의 패브릭을 도시한다.
도 19a는 코팅되지 않은 폴리에스터 패브릭을 도시한다.
도 19b는 살생제 코팅으로 코팅된 도 19a의 패브릭을 도시한다.
도 19c는 코팅되지 않은 스펀 폴리에스터 패브릭을 도시한다.
도 19d는 살생제 코팅으로 코팅된 도 19c의 패브릭을 도시한다.
도 19e는 코팅되지 않은 스펀 폴리에스터 천을 도시한다.
도 19f는 코팅 후 도 18e의 스펀 폴리에스터 천의 코팅되지 않은 면을 도시한다.
도 20은 시간에 따른 예시적인 인클로저에서 로다민(rhodamine) 농도의 검출을 도시한다.
도 21은 다양한 인클로저 실시형태에서 확인된 다양한 플랑크톤 유형 및 조건을 도시한다.
도 22는 복수의 층을 갖는 벽 구조를 포함하는 바이오 파울링으로부터 기판을 보호하기 위한 인클로저의 다른 예시적인 실시형태의 사시도를 도시한다.
도 23은 바이오 파울링 보호 인클로저의 다양한 실시형태와 함께 사용하기 위한 보충 펌핑 시스템의 수성 유동 메커니즘의 하나의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 24는 해수에서 다양한 기판 상에 형성된 바이오 필름에서 박테리아 문의 다양한 분포를 도시한다.
도 1은 킬트(kilt) 또는 스커트-유형 구성 형태의 인클로저의 하나의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 2는 도 1의 스커트 인클로저 시스템의 부분 단면도를 도시한다.
도 3a는 본원에서 설명되는 다양한 바이오 파울링 보호 시스템에 사용하기 위한 하나의 예시적인 시트 또는 벽의 사시도를 도시한다.
도 3b는 주변 링 또는 커튼 바이오 파울링 보호 시스템의 다른 실시형태의 사시도를 도시한다.
도 3c는 바이오 파울링 보호 시스템에 사용하기 위한 여과 모듈 또는 필터 요소의 하나의 예시적인 실시형태의 사시도를 도시한다.
도 3d는 주변 링 또는 커튼 바이오 파울링 보호 시스템의 다른 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 4a는 부유 물체 주위에 적어도 부분적으로 위치된 스커트 인클로저의 다른 실시형태의 단면도를 도시한다.
도 4b는 부유 물체 주위에 적어도 부분적으로 위치된 스커트 인클로저의 다른 예시적 실시형태의 단면도를 도시한다.
도 5는 연안 석유 플랫폼 주위에 배치된 스커트 또는 주변 인클로저 바이오 파울링 보호 시스템의 다른 예시적인 실시형태의 측면도를 도시한다.
도 6은 석유 시추 플랫폼의 다양한 지지 레그 주위에 위치된 복수의 인클로저 및 부분 인클로저를 갖는 바이오 파울링 보호 시스템의 다른 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 7a 및 7b는 표준 보트 슬립 내에 위치된 U 형상의 바이오 파울링 보호 인클로저의 평면도 및 사시도를 도시한다.
도 7c 및 도 7d는 매달린 커튼 클로저를 포함하는 다른 예시적인 U 형상의 바이오 파울링 보호 인클로저의 측면도 및 사시도를 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 복수의 배치 가능한 롤러 시트를 포함하는 바이오 파울링 보호 시스템의 구성요소를 도시한다.
도 9a는 바이오 파울링 보호 시스템의 패브릭 스커트 섹션 및 부력 플로트의 다른 예시적인 실시형태의 사시도를 도시한다.
도 9b 및 도 9c는 바이오 파울링 보호 시스템의 인접한 부유 붐 섹션들 사이의 슬라이딩 또는 텅-인-그루브(tongue-in-groove) 연결을 도시한다.
도 9d및 9e는 바이오 파울링 보호 시스템의 인접한 부유 붐 섹션들 사이의 연결을 보호하기 위해 맞물릴 수 있는 폐쇄 가능한 플랩을 도시한다.
도 10은 상업적으로 입수 가능한 부유 붐 시스템에 부착하기 위한 패브릭 시트 및 관련 구조의 하나의 예시적인 실시형태의 측면도를 도시한다.
도 11은 스커트-유형 바이오 파울링 보호 인클로저의 다른 예시적인 실시형태의 측면도를 도시한다.
도 12a 및 12b는 제조 공장 또는 기타 시설의 관련 장비 및 흡입 배관에서 바이오 파울링을 감소시키기 위한 인클로저의 다른 예시적인 실시형태의 도면을 도시한다.
도 13a는 천연 또는 인공 저수지 또는 폰드(pond)의 하나의 예시적인 실시형태의 단순화된 사시도를 도시한다.
도 13b 및 13c는 미로 또는 구불구불한 경로의 바이오 파울링 보호 인클로저의 하나의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 13d는 미로 또는 구불구불한 경로 바이오 파울링 보호 인클로저의 대안적인 실시형태를 도시한다.
도 14a는 바이오 파울링 인클로저에 사용하기 위한 예시적인 스펀 얀의 주사 전자 현미경(SEM) 사진을 도시한다.
도 14b는 도 14a의 얀의 중앙 몸체 부분의 단면 SEM 현미경 사진을 도시한다.
도 14c는 PET 스펀 얀을 포함하는 니트 패브릭의 SEM 현미경 사진을 도시한다.
도 15a는 바이오 파울링 보호 인클로저에 사용하기 위한 롤 시트 형태의 예시적인 패브릭 물질을 도시한다.
도 15b는 바이오 파울링 보호 인클로저에 사용하기 위한 롤 시트 형태의 다른 예시적인 패브릭 물질을 도시한다.
도 16은 다양한 기공 개구 및 단순화된 통로를 나타내는 예시적인 투과성 패브릭의 단면도를 도시한다.
도 17a는 코팅되지 않은 폴리에스터 직조 패브릭의 다른 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 17b는 코팅을 갖는 17a의 실시형태를 도시한다.
도 18a는 코팅되지 않은 천연 삼베 패브릭을 도시한다.
도 18b 및 18c는 용매 기반 살생제 코팅 및 수 기반 살생제 코팅으로 코팅 된 도 18a의 패브릭을 도시한다.
도 19a는 코팅되지 않은 폴리에스터 패브릭을 도시한다.
도 19b는 살생제 코팅으로 코팅된 도 19a의 패브릭을 도시한다.
도 19c는 코팅되지 않은 스펀 폴리에스터 패브릭을 도시한다.
도 19d는 살생제 코팅으로 코팅된 도 19c의 패브릭을 도시한다.
도 19e는 코팅되지 않은 스펀 폴리에스터 천을 도시한다.
도 19f는 코팅 후 도 18e의 스펀 폴리에스터 천의 코팅되지 않은 면을 도시한다.
도 20은 시간에 따른 예시적인 인클로저에서 로다민(rhodamine) 농도의 검출을 도시한다.
도 21은 다양한 인클로저 실시형태에서 확인된 다양한 플랑크톤 유형 및 조건을 도시한다.
도 22는 복수의 층을 갖는 벽 구조를 포함하는 바이오 파울링으로부터 기판을 보호하기 위한 인클로저의 다른 예시적인 실시형태의 사시도를 도시한다.
도 23은 바이오 파울링 보호 인클로저의 다양한 실시형태와 함께 사용하기 위한 보충 펌핑 시스템의 수성 유동 메커니즘의 하나의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 24는 해수에서 다양한 기판 상에 형성된 바이오 필름에서 박테리아 문의 다양한 분포를 도시한다.
본원에서 설명되는 다양한 실시형태의 개시내용은 법적 요건을 충족하도록 충분히 구체적으로 제공되지만, 이러한 설명은 반드시 청구범위의 범위를 제한하려는 것은 아니다. 청구된 요지는 매우 다양한 다른 방식으로 구현될 수 있고, 다른 단계 또는 요소를 포함할 수 있으며, 과거, 현재 및/또는 미래 개발을 포함한 다른 기술과 함께 사용될 수 있다. 본원에 제공된 설명은 개별 단계의 순서 또는 요소의 배열이 명시적으로 설명된 경우를 제외하고 다양한 단계들 또는 요소들 중 또는 사이에서 임의의 특정 순서 또는 배열을 의미하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본원에서는, 바이오 파울링에 민감한 수성 환경 또는 수성 보유 탱크 내에 위치되는(또는 내부에 배치되는) 기판 또는 기타 물체에 근접, 주변, 내부, 위 및/또는 아래에 위치될 수 있는, 조립 및/또는 사용이 간편한 다양한 인클로저 및/또는 기타 장치가 개시된다. 다양한 실시형태에서, 인클로저가 개방 및/또는 제거될 수 있는 후 어떤 연장된 기간 동안 기판에 의한 바이오 파울링 저항성의 생성 및 잠재적 유지를 포함하여, 수성 바이오 파울링의 영향으로부터 침지 및/또는 부분적 침지 기판 또는 다른 물체(또는 이의 일부)를 보호할 수 있는 시스템, 장치 및 방법이 개시된다.
다양한 실시형태에서, 폴리에스터, 나일론 또는 레이온 패브릭과 같은 상대적으로 저렴하고 쉽게 이용 가능한 물질 및/또는 면, 린넨 또는 삼베 패브릭(또는 이들의 다양한 조합)과 같은 천연 물질로 형성될 수 있는 보호 인클로저가 개시된다. 다양한 실시형태에서, 인클로저는 인클로저 또는 그 일부가 기판 및/또는 지지 구조물로부터 분리되고/되거나, 수성 환경에 일정량의 노출 후에 분해 및/또는 다른 방식으로 열화되도록 하는 - 이는 기판 상에 원하는 바이오 필름 또는 다른 층의 형성 후 열화 및/또는 탈착을 포함할 수 있음 - 폐기 및/또는 생분해성 특징을 포함할 수 있다.
본원에 개시되는 다양한 실시형태에서, 용어 "차별화된 수성 환경" 및/또는 "국소 수성 환경"은 물 화학이 인클로저의 영향 및/또는 존재로 인해 변경되었거나 변경될 수성 영역의 일부 및/또는 전부를 광범위하게 포함하는 것을 의미하며, 이는 1) 인클로저 내부 벽 내부의 임의의 물(즉, "포위된" 또는 "차별화된" 수성 환경), 2) 인클로저의 내부 표면과 외부 표면 사이의 임의의 기공 또는 공간 내의 임의의 물(즉, "동반된" 수성 환경), 및/또는 3) 인클로저의 외부 표면에 바로 근접한 임의의 물(즉, "근접한" 수성 환경) (및/또는 이들의 임의의 조합) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서 인클로저는 기판의 외부 표면을 실질적으로 둘러싸고/싸거나 포함할 수 있는 한편, 일부 대안적인 적용에서 인클로저는 바람직하게는 인클로저에 인접 및/또는 외부에 위치한 기판을 보호하도록 위치 및/또는 구성될 수 있으며, 여기서 "개방 수성 환경"은 인클로저 내부에 위치되는 것으로 간주될 수 있으며, "포위된" 또는 "차별화된" 수성 환경은 인클로저의 외부 벽과 기판의 내부 벽 사이에 위치될 수 있다. 예를 들어, 물 저장 탱크에서 탱크의 내부 벽은 보호될 "기판"을 구성할 수 있으며, 탱크 내로(즉, 하천, 호수, 우물, 항구 또는 저수지와 같은 외부 환경 원으로부터) 펌핑되는 물의 일부 또는 전부는 기판을 보호하고자 하는 "개방 수성 환경"을 구성할 수 있다. 그러한 경우, 본원에 설명된 것과 같은 인클로저는 물 입구 주위에 위치할 수 있으며(또는 인클로저 벽은 물 입구와 탱크 벽 사이의 어떤 지점에 위치할 수 있음), 인클로저는 바람직하게는 탱크 벽에 근접한 "다른" 환경 조건(들)을 생성하여 본원에 설명된 바와 같은 바이오 파울링의 다양한 영향으로부터 탱크 벽을 보호한다.
유사한 방식으로, 인클로저 및/또는 그 일부를 사용하여 액체의 "여과" 및/또는 "거르기(straining)"을 잠재적으로 포함하는 실시형태의 경우, "개방 수성 환경"은 인클로저 벽을 통과하기 전에 수성 물(또는 다른 액체)의 상류 공급원으로 간주될 수 있고, "차별화된 수성 환경"은 인클로저 부분(들)을 통과한 후 액체로 간주될 수 있다. 적어도 하나의 대안적인 실시형태는 수성 배관의 플랜지 내에 배치될 수 있는 바이오 파울링 보호 "윈드 속(wind sock)" 또는 유사한 디자인과 같은 물 탱크, 홀딩 셀 또는 분배 유닛의 내부 벽을 라이닝할 수 있는 인클로저 요소를 포함할 수 있다.
다양한 대안적 실시형태에서, 본원에서 설명되는 바와 같은 기판을 "포위(enclosing)"하는 것은 주변의 수성 또는 기타 환경으로부터 기판을 완전히 밀봉하거나 격리하지 않을 수 있는 인클로저를 포함하여, 보호된 기판에 근접하여 원하는 여과 및/또는 물 화학 변화의 일부 및/또는 전부를 유도하기에 충분한 정도로 기판을 인클로저 또는 다른 디바이스로 부분적으로 포위하는 것을 포함한다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 보트 또는 선박의 선체 또는 기타 침수 및/또는 부분적 침수된 부분을 보호하는 인클로저는 본원에 설명된 바와 같이 선체를 "둘러싸는" 것으로 간주될 수 있으며, 심지어 인클로저가 선체의 수중 부분의 일부 또는 전부만 포함하고 인클로저의 일부가 주변 공기에 개방되고/되거나(즉, "물 위" 환경에 개방된 부분 포함), 수성 환경의 일부에 개방되고/되거나, 목재 구조물, 암벽, 고체 금속 시트 등과 같은 다른 물체를 향해 개방될 수 있는 경우에 그러하다. 유사한 방식으로, 내부에 다양한 파손, 개구, 이음새, 균열, 찢김 및/또는 누락 벽 요소를 갖는 인클로저는 본원에 설명된 바와 같이 기판을 "둘러싸는"것으로 간주될 수 있다. 바람직하게는 원하는 물 화학 변화 및/또는 여과 기능의 일부 및/또는 전부가 인클로저 및/또는 보호된 기판에 근접하여 발생하도록 유도하는 충분한 인클로저 구조가 있어, 인클로저 및/또는 기판을 바이오 파울링으로부터 보호하고/하거나 인클로저/기판의 바이오 파울링의 양을 허용 가능한 수준으로 감소시키고/시키거나 본원에 설명된 바와 같이 기판 상에 원하는 바이오 필름의 형성을 유도한다.
적어도 하나의 실시형태에서, 부분적으로 개방된 또는 스커트 유형 인클로저, 예컨대 항구 바닥의 바닥면에 근접하고/하거나 접촉하는 인클로저 벽의 하부 가장자리를 갖는 것이 개시된다. 적어도 하나의 가능한 실시형태에서, 인클로저는 방조제, 선체 부분, 더 큰 선박 선체, 침수 및/또는 부분적 침수 구조물 및/또는 해저의 바닥면/진흙과 같은 다른 물체에 대해 인클로저의 일부 부분(들)을 부분적으로 및/또는 완전히 "밀봉"하는 특징을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 인클로저는 바람직하게는 본원에서 설명되는 바이오 파울링 보호를 제공하기에 충분한 깊이를 포함할 수 있지만, 썰물(즉, 예를 들어, 물 속 아래로 3 피트, 6 피트 및/또는 9 피트 깊이의 길이) 동안 수성 매체의 바닥에 닿지 않도록 충분히 얕을 것이다. 원하는 경우, 수직으로 배향된 시트의 바닥 부분은 인클로저의 바닥과 해저 사이의 공간 내로 및/또는 외로의 물의 흐름을 완전히 방지하지는 않지만 억제할 수 있는 구멍, 슬릿, 프린지 및/또는 창을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 특히 본원에서 설명된 다양한 물 화학 변화의 일부를 바람직하게는 인위적으로 유도 및/또는 가속화하기 위해 일부 "능동적" 조치가 동시에 취해질 수 있는 경우에, 침수된 구조물 부근의 자연수 기둥의 "부분적" 인클로저 및/또는 "드레이핑(draping)"은 침수된 구조물의 일부 또는 전부의 바이오 파울링 방지 및/또는 감소에 있어서 상당한 바이오 파울링 보호 및/또는 개선을 제공할 수 있다. 다른 실시형태에서, "부분적" 인클로저 또는 유사한 구조적 요소의 설계 및/또는 위치 지정은 물 유동 역학을 이용하여(즉, 물의 펌핑 또는 방향 전환과 같은 인공 물 유동 생성 및/또는 조류, 조수 등과 같은 자연 물 유동 이용) 인클로저의 다양한 개구의 존재를 개선 및/또는 수용할 수 있어, 이에 의해 보호되는 침수된 구조물의 일부 또는 전부의 바이오 파울링을 방지 및/또는 감소시킨다.
원하는 경우, "부분적으로 개방된" 인클로저는, 선박의 선체 및/또는 공장, 열교환기, 발전 구조물 및/또는 수처리 설비의 물 흡입구/배출구를 포함할 수 있는 완전히 또는 부분적으로 침수된 구조물의 침수된 흡입구 및/또는 배출구 내 및/또는 외로 물 및/또는 기타 물질의 유동을 크게 방해하지 않고 일부 환경에서 효과적으로 이용될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 스커트 또는 킬트-유형 보호 시스템은 물체 또는 그 일부 주변의 물에 배치될 수 있는 복수의 수직 방향 "시트" 또는 유사한 구조물을 포함하는 인클로저 또는 유사한 구조물을 위한 개별 요소를 포함할 수 있으며, 시트의 일부 부분이 보호될 물체 아래로 연장되고, 일부 실시형태에서, 스커트, 물체 및/또는 수면의 상부 가장자리에서 상당히 아래로 연장되며, 일부 실시형태에서 수역의 유포 영역(즉, 태양광 영역)의 일부 안으로 그리고/또는 너머로 연장되며, 보호 시스템은 바람직하게는 물체 근처에 물의 부분적 또는 전체적인 약광성(disphotic) 영역(즉, 약하게 비춰지는 영역)을 생성하거나, 또는 바이오 파울링을 바람직하게 억제하는 보호 물체에 근접한 물의 원하는 화학 변화를 유도 및/또는 유지하는 부분적으로 그리고/또는 완전히 제한된 물 영역을 생성한다. 다양한 실시형태에서, 보호 시스템은 바람직하게는 통과하는 태양 광에 대한 일정 수준의 투과성 변화를 추가로 유도할 수 있으며, 이는 일부 실시형태에서 물체와 인클로저 벽의 상부 부분 사이의 햇빛 통과(및/또는 다양한 파장 및/또는 그의 구성요소)를 감소 및/또는 제거하기 위해 시트, 메쉬, 스크린 및/또는 기타 장애물과 같은 장벽 물질을 포함하는 인클로저의 상단을 통해 상기 약광성 영역(즉, 유기체가 광합성을 위해 사용 가능함)으로 다량의 사용 가능한 햇빛이 통과하는 것을 감소 및/또는 방지할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 이러한 장벽 물질은 또한 파도 및/또는 바람 작용에 의해 장벽 내의 물과 산소의 물리적 혼합을 억제하거나 방지할 수 있다.
다른 실시형태에서, 스커트 또는 주변 인클로저는 바람직하게는 지지 구조물의 다양한 부분 또는 플랫폼의 "다리" 주위의 바이오 파울링을 감소 및/또는 제거하는 연안 석유 플랫폼 주위에 배치될 수 있다. 그러한 실시형태에서, 인클로저 벽은 전체 지지 구조물의 주변의 대부분 주위에 배치될 수 있고, 드럼 유형 디스펜서 또는 "플로트"로부터 물 속으로 수직 하향 연장될 수 있으며(또는 플랫폼에 직접 및/또는 다리에 고정될 수 있음), 여기서 인클로저 벽(들)의 깊이는 필요에 따라 증가 및/또는 감소될 수 있다. 바람직하게는, 인클로저 벽은 플랫폼 지지체(개별 인클로저가 있는 주변 개별 지지 다리 또는 단일 인클로저의 전체 지지 구조물을 포함할 수 있음)를 완전히 및/또는 부분적으로 둘러싸고, 포위 또는 제한된 수역의 더 얕은 부분 및/또는 표면에 근접한 것을 포함하여, 포위 또는 한정된 수역의 일부에서 원하는 물 화학 변화를 유도하기에 충분한 깊이로 연장될 것이다. 원하는 경우, 인클로저 벽들 중 하나 이상을 필요에 따라 높이거나 낮출 수 있으며, 이는 그러한 화학이 모니터링되는 경우(즉, 예를 들어 리그 주위에서 또는 원격 모니터링 스테이션에서) 원하는 물 화학 변화를 유도할 수 있다. 유사한 방식으로, 인클로저 벽 내부 또는 사이의 하나 이상의 개구, 구획 및/또는 구획은 원하는 방식으로 바람직하게는 물 화학을 변경하도록 필요에 따라 개방 및/또는 폐쇄될 수 있다.
원하는 경우, 파울링 방지 시스템은 자유-부유 인클로저를 포함할 수 있으며, 여기서 인클로저 벽은 보호된 용기를 포위하거나 둘러쌀 수 있는 부유 붐(boom)에 의해 지지될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 개시되는 구조물 및/또는 그 구성요소는 도크 또는 보트 슬립에 직접 부착되고/되거나 이로부터 직접 매달릴 수 있다. 예를 들어, U 형상의 인클로저는 표준 보트 슬립 내에 위치할 수 있으며, 인클로저 벽은 인접한 도크 및/또는 기타 구조물에 연결된다.
다양한 실시형태에서, 인클로저가 보호되는 기판에 바이오 파울링 보호를 주기적으로 제공하기 위해 이용될 수 있으며, 이는 보호되는 기판에 근접한 물 흐름이 증가, 감소될 수 있고/있거나 일부 다른 물 흐름 변화가 요구되는 경우에 바이오 파울링 보호의 중단을 포함할 수 있으며, 보호된 기판에 근접한 물 흐름이 "정상" 또는 원하는 수준(이는 변경 전 물 흐름 수준과 같거나 다를 수 있음)에서 재개된 기간에 바이오 파울링 보호는 잠재적으로 재개된다. 예를 들어, 인클로저는 사용자에 의해 자동화 및/또는 제어될 수 있는 하나 이상의 표면 하의 개구를 포함할 수 있으며, 이는 인클로저 안팎으로의 증가된 물 흐름을 원할 때 개방될 수 있다. 이러한 경우는 인클로저로부터 기판의 제거, 외부 환경 수질 샘플링에 대한 필요 및/또는 상당한 수준의 냉각 및/또는 기타 물에 대한 필요(예를 들어, 기판 선체에서 침수된 흡입구 및/또는 배출구를 통해)를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 인클로저는 원하는 시간에 인클로저 벽을 통해 증가된 물의 흐름을 제공하도록 설계될 수 있으며, 이는 증가된 유동 시간 기간 동안 인클로저에 의해 제공되는 바이오 파울링 보호의 일부 또는 전부를 감소 및/또는 제거할 수 있지만, 일단 물 흐름 속도가 미리 결정된 설계 임계값 아래로 감소하면 바이오 파울링 보호의 재개를 제공할 수 있다.
적어도 하나의 예시적인 실시형태에서, 냉각수 공급원으로서 해수 및/또는 담수를 사용하는 시스템을 위한 바이오 파울링 방지 및/또는 여과 시스템으로서 특별한 유용성을 갖는 인클로저 디자인이 제공될 수 있다. 이 실시형태에서, 수성 환경에서 부유하거나 부분적으로/완전히 침수된 인클로저 또는 "저장소"가 제공될 수 있으며, 인클로저는 정상적인 사용 기준으로 냉각 시스템에 의해 즉시 요구될 수 있는 것보다 많은 양의 수성 유체를 포함한다. 예를 들어, 냉각 시스템이 정상 작동 중에 1000 갤런/분의 물을 필요로 하는 경우, "저장소"(즉, 인클로저 벽과 인클로저 내 냉각수 시스템의 흡입구 또는 주입구 사이의 수역)는 바람직하게는 적어도 10,000 갤런, 적어도 20,000 갤런, 적어도 50,000 갤런, 적어도 100,000 갤런, 적어도 500,000 갤런 및/또는 적어도 1,000,000 갤런 및/또는 그 이상의 물을 포함할 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 냉각 시스템을 위한 물 입구는 바람직하게는 상대적으로 더 낮은 용존 산소 수준을 갖는 물을 냉각 장비에 사용하기 위해 입구 내로 끌어들이기 위해 저장소의 상부 근처에 있을 수 있으며, 상대적으로 더 높은 용존 산소 수준을 갖는 "대체" 물은 저장소의 바닥 및/또는 임의의 하부 측면 개구 또는 틈으로 끌어 들여진다. 벌크 물 분자 및/또는 방울이 저장소 내의 물 기둥을 통과하는 데 걸리는 시간 동안, 물 기둥 내의 자연 및/또는 인공 산소 제거제는 용존 산소 수준이 입구로 이동하기 전에 다소 고갈되도록 바람직하게는 물의 용존 산소 수준을 감소시킬 수 있다. 그러나, 적어도 하나의 대안적인 실시형태에서, 물 입구는 인클로저의 바닥 및/또는 저장소의 바닥면 근처에 있을 수 있으며, 이는 냉각 장비에 사용하기 위한 인클로저/저장소 내에서 일반적으로 더 차가운 물로서 특히 바람직할 수 있다.
적어도 하나의 예시적인 실시형태에서, 인클로저의 적절한 디자인, 크기, 형상 및/또는 다른 특징을 결정하기 위한 방법이 이용되어 권장되는 최소 포위 또는 제한되는 부피 및/또는 물 교환 속도를 결정하여 인클로저 내의 바이오 파울링을 바람직하게는 감소 및/또는 제거할 수 있다. 인클로저가 제조 공장(즉, 발전소, 담수화 공장, 정유 공장 및/또는 기타 제조 시설)에 냉각수 공급원 및/또는 기타 공급원 물을 제공하는 데 사용될 수 있는 막 필터 구성과 같은 일부 실시형태에서, 개시되는 방법은 잠재적으로 물 및/또는 플랜트의 다른 도관 내에서 바이오 파울링을 감소 및/또는 제거하는데 사용될 수 있으며, 일부 실시형태에서는 물의 추가 여과 및/또는 미세 여과가 필요하지 않다. 다양한 실시형태에서, 인클로저는 복수의 필터 또는 모듈식 필터 패널을 포함할 수 있으며, 여기서 필터/패널 중 하나 이상은 원하는 경우 교체될 수 있다. 일부 실시형태에서, 필터 패널은 시스템이 정상 작동하는 동안 교체될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 특정 조건 하에서 인클로저의 설계 및 사용은 잠재적으로 마이크로 및/또는 매크로 유기체가 보호되는 기판의 일부 또는 전부를 후속적으로 콜로니화, 모집 및/또는 파울링시키려는 시도를 감소, 격퇴, 억제 및/또는 방지하는(즉, 기판에 일정 수준의 "바이오 파울링 접종"을 제공함) 기판 및/또는 인클로저 벽에 층, 바이오 필름 및/또는 물질의 침착의 형성을 촉진, 유도 및/또는 추진할 수 있다. 예를 들어, 본원에 개시되는 인클로저의 다양한 실시형태는 인클로저 내에서 독특한 수성 환경의 생성을 야기할 수 있으며, 그 결과 기판의 표면에 근접한 하나 이상의 수성 층을 포함하여 환경 내에서 미생물 및/또는 마이크로플로라의 독특한 혼합이 생성된다. 인클로저 내 미생물/마이크로플로라의 고유한 혼합 및/또는 분포는 다양한 표면 박테리아와 결합하여 기판 상의 파울링 유기체의 정착, 모집 및/또는 콜로니화에 영향을 주는 화합물을 방출할 수 있는 기판 상의 미생물 바이오 필름 또는 기타 층의 생성을 유도하고/하거나 영향을 미칠 수 있다. 다양한 실시형태에서, 일단 고유한 미생물 바이오 필름 층이 확립되면, 이 층은 내구성 및/또는 자체 보충을 유지할 수 있으며, 이는 인클로저가 없을 때(즉, 인클로저가 일시적으로 및/또는 영구적으로 제거 및/또는 손상될 수 있는 경우) 연장된 기간 동안 바이오 파울링의 특정 유형 및/또는 양으로부터 기판을 계속 보호할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 기판 상의 파울링 유기체의 정착, 모집 및/또는 콜로니화에 영향을 미치는 화학 물질 및/또는 화합물은 독소 및/또는 살생제, 뿐만 아니라 이러한 정착, 모집 및/또는 콜로니화를 저지하는 화학 물질 및/또는 화합물, 긍정적인 정착, 모집 및/또는 콜로니화 단서가 없을 수 있는 화학 물질 및/또는 화합물, 주변 수성 환경 내의 표면 상에서 생성되는 것보다 및/또는 유익한 유기체(예를 들어, 일반적으로 중요한 바이오 파울링 유기체로 간주되지 않을 수 있는 유기체)에 대해 긍정적인 정착, 모집 및/또는 콜로니화 단서를 생성하는 화학 물질 및/또는 화합물에 비해 낮은 수준의 긍정적인 정착, 모집 및/또는 콜로니화 단서를 생성할 수 있는 화학 물질 및/또는 화합물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 그것은 기판에 대해 연장된 파울링 보호를 제공할 수 있는 보호 기판 및/또는 관련 바이오 필름에 대한 특정 "환영 단서"가 결여될 수 있다. 다양한 실시형태에서, "환영 단서"는 마이크로 및/또는 매크로 플로라가 필요로 하고, 원하고/하거나 주어진 표면에서 정착, 모집, 콜로니화, 성장 및/또는 복제를 촉진하는 영양소 및/또는 화학 물질을 포함할 수 있으며, 그러한 "저지 신호"는 마이크로 및/또는 매크로 플로라가 주어진 표면 상에 정착, 모집, 콜로니화, 성장 및/또는 복제하는 것을 억제, 저지 및/또는 방지하는 폐기 대사산물 및/또는 기타 화학 물질을 포함할 수 있다.
복잡한 바이오 필름을 형성하는 박테리아, 규조류 및 원생동물과 같은 단세포 미생물로 인해 '마이크로 파울링'(종종 '슬라임(slime)'으로 지칭됨) 간에 종종 구별이 될 수 있고; '소프트 매크로 파울링'은 육안으로 볼 수 있는 해조류(해초)와 무척추 동물, 예컨대 연성 산호, 해면, 아네모네, 튜니케이트 및 히드로충류를 포함하며; '하드 매크로 파울링'은 따개비, 홍합 및 서관충류와 같은 껍질을 벗긴 무척추 동물로부터 유래한다. 더욱이, 주어진 살생제 또는 살생제 투여 수준이 동일한 종의 미성체(juvenile) 및 성체 구성원에 대해 상이한 효율성, 뿐만 아니라 pH, 용존 산소 수준, 수온 및/또는 기타 여러 요인을 포함한 물 화학 요인의 호스트를 기반으로 하는 상이한 효율성을 가질 수 있다는 것이 종종 가능하다.
다양한 실시형태에서, 파울링의 억제는 실질적으로 유사한 수중 환경에 침수 및/또는 부분적 침수된 실질적으로 유사한 기판(보호 인클로저 없음)의 전체 파울링 커버와 비교하여 파울링 유기체에 의한 기판 및/또는 인클로저 표면(들)/간극의 전체 커버의 감소에 의해 표현될 수 있다. 이러한 파울링 감소는 파울링 10% 이상 감소, 파울링 15% 이상 감소, 파울링 25% 이상 감소, 파울링 30% 이상 감소, 파울링 40% 이상 감소, 파울링 50% 이상 감소, 파울링 60% 이상 감소, 파울링 70% 이상 감소, 파울링 80% 이상 감소, 파울링 90% 이상 감소, 파울링 95% 이상 감소, 파울링 98% 이상 감소, 파울링 99% 이상 감소, 파울링 99.9% 이상 감소 및/또는 파울링 99.99% 이상 감소일 수 있다. 대안적으로, 보호된 물품(들)에 대한 파울링 억제는 동등한 비보호 기판 상에 형성된 파울링 커버 및/또는 파울링 질량(즉, 부피 및/또는 중량 기준)의 양의 백분율로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 보호된 물품은 보호되지 않은 기판의 파울링 커버의 10% 미만을 발현할 수 있으며(예를 들어, 보호된 기판이 0.1" 두께 미만의 파울링 커버를 발현하고 보호되지 않은 동등한 기판이 1" 두께 이상의 파울링을 발현시키는 경우), 이는 보호되지 않은 기판의 파울링 수준과 비교하여 보호된 기판 및/또는 인클로저 벽의 파울링 수준의 10배 초과의 감소를 반영한다. 다른 실시형태에서, 보호된 물품은 1% 미만의 파울링, 또는 보호된 기판 및/또는 인클로저 벽의 파울링 수준의 100배 초과의 감소를 발현시킬 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 보호된 물품은 0.1% 미만의 파울링을 발현시킬 수 있으며, 이는 보호된 기판 및/또는 인클로저 벽의 파울링 수준의 1000배 초과의 감소이다. 본 발명의 또 다른 실시형태에서, 보호된 기판 및/또는 인클로저 벽은 기판 및/또는 인클로저 벽의 임의의 영향받는 영역(들)에서 눈에 띄는 파울링이 없을 수 있으며, 이는 보호되지 않은 기판과 비교하여 보호된 기판 및/또는 인클로저의 0.01%(또는 그 이상) 또는 심지어 0% 파울링 수준(즉, 보호된 기판 및/또는 인클로저 벽의 파울링 수준에서 10,000배 초과 감소 - 또는 그 이상)을 나타낼 수 있다. ASTM D6990 및 미해군함정기술매뉴얼(NSTM: Navy Ship Technical Manual)은 기판 상의 파울링 커버 비율 및 파울링 두께의 양을 측정하는 데 사용되는 알려진 참조 표준 및 방법이다.
다양한 추가 실시형태에서, 파울링의 억제는 실질적으로 유사한 수중 환경에 침수 및/또는 부분적 침수된 실질적으로 유사한 기판(보호 인클로저 없음)의 파울링 커버의 총 증가에 비해 파울링 유기체에 의한 기판 및 인클로저 표면의 총 커버 증가의 감소에 의해 나타낼 수 있으며, 이는 육안 검사, 물리적 측정, 및/또는 수성 매체로부터 제거될 때 결합된 기판 및 인클로저의 증가된 중량 및/또는 부피(즉, 부착된 파울링 유기체의 중량으로 인한 증가된 중량)에 기초하여 측정될 수 있다. 이러한 파울링 감소는 파울링 10% 이상 감소, 파울링 15% 이상 감소, 파울링 25% 이상 감소, 파울링 30% 이상 감소, 파울링 40% 이상 감소, 파울링 50% 이상 감소, 파울링 60% 이상 감소, 파울링 70% 이상 감소, 파울링 80% 이상 감소, 파울링 90% 이상 감소, 파울링 95% 이상 감소, 파울링 98% 이상 감소, 파울링 99% 이상 감소, 파울링 99.9% 이상 감소 및/또는 파울링 99.99% 이상 감소일 수 있다.
개선된 열 전달 효율성
다양한 실시형태에서, 개시된 시스템은 대규모 냉각수 시스템에서 열교환기의 효율성, 기능성 및/또는 내구성을 상당히 개선할 수 있다. 대규모 냉각수 시스템은 다양한 산업 공정에서 사용되며, 가장 기본적으로 이러한 시스템은 더 뜨거운 유체 또는 가스로부터 더 차가운 유체 또는 가스로의 열 전달에 의존하며, 이 열은 전형적으로 종종 뜨거운 물질과 차가운 물질을 분리하는 열 전달 튜브의 금속 벽인 "열 전달 표면"을 통해 이동한다. 종종, 냉각 유체는 물을 포함할 것이며, 이는 많은 경우에 만, 바다 및/또는 해양에서 끌어온 염수, 강, 호수 또는 우물/대수층에서 끌어온 담수, 또는 다양한 출처의 폐수일 수 있다. 일부 시설은 냉각수가 플랜트의 냉각 시스템으로 유입되어 열교환기를 통해 단일 패스에 이용되고 가열된 냉각수가 환경으로 배출되는 원-스루(one-through) 또는 단일 패스 냉각 공정을 이용하는 한편, 다른 시설에서는 가열된 냉각수로부터 폐열을 회수하여 이 냉각수가 열교환기를 여러 번 다시 통과할 수 있도록 하는 냉각 탑, 냉각 폰드(pond), 공냉식 냉각기(공냉식 냉각이 비용 효율적인 지역인 경우) 또는 유사한 열 제거 장치를 포함하는 냉각수 재순환 시스템을 사용한다. 재순환 냉각수 시스템은 단일 패스 냉각 시스템에 비해 외부 소스로부터 더 적은 물을 끌어들이지만, 재순환 시스템은 여전히 전형적으로 증발(개방형 재순환 시스템의 경우)로 손실된 물을 보충하고 농축된 용존 고형물을 포함하는 액체의 "블로우-다운"또는 배출을 위해 상당한 양의 "보충" 또는 교체 물을 필요로 한다.
일부 경우에, 관류(once-through) 또는 단일 패스 냉각 시스템은 5 사이클의 순환으로 작동하는 냉각탑 시스템과 동일한 열 부하를 제거하기 위해 20 내지 40배 더 많은 물을 이용할 수 있다. 예를 들어, 관류 냉각을 사용하는 전력 발전소는 생산된 20,000 내지 50,000 gal/MWh를 회수할 수 있는 한편, 재순환 냉각을 사용하는 유사한 발전소는 500 내지 1,200 gal/MWh만 끌어올 수 있다. 원스-스루 발전소의 물 부하는 175 MWh 발전소에 공급하기 위해 시간당 3,500,000 내지 8,750,000 갤런 정도로 엄청나지만, 심지어 재순환 발전소도 여전히 상당하는 175 MWh에 대해 시간당 87,500 내지 210,000 갤런 정도로 상당한 양의 물을 필요로 한다.
물은 많은 생명체에게 유리한 환경이다. 단일 패스 냉각 시스템에서, 냉각 플랜트로 끌어들인 물은 일반적으로 성체 및/또는 미성체 파울링 유기체로 가득 차 있으며, 이들 중 다수는 다양한 침수된 표면을 콜로니화하려고 한다. 물 흡입이 감소된 재순환 시스템의 경우에도(단일 통과 시스템과 비교하여) 플랜트로 들어가는 임의의 대체 또는 "보충" 물은 전형적으로 수많은 생물체를 함유할 것이며, 재순환 냉각수 시스템의 유동 특성은 종종 고착 유기체에 의한 콜로니화를 조장하여 식품, 산소 및 영양소의 순환 공급을 사용하며, 냉각 시스템의 다양한 부분에서 호열성 개체군을 지원할 만큼 냉각수 온도가 충분히 높아질 수 있다. 이러한 유기체는 종종 열 전달 튜브의 젖은 표면을 콜로니화하며, 이것은 냉각 시스템의 열 전달 속도를 크게 줄일 수 있다. 많은 경우 열 전달 표면에 형성된 얇은 바이오 필름조차도 이 표면을 상당히 절연하여 열 전달 효율을 감소시키고 냉각 시스템의 전체 작동 비용을 크게 증가시킬 것이다.
열 전달 효율을 직접적으로 감소시키는 것 외에도, 바이오 파울링은 또한 전형적으로 젖은 금속 표면에 스케일링 및/또는 부식을 유발 및/또는 초래하며, 왜냐하면 바이오 필름이 두꺼워짐에 따라 튜브 벽의 물질 및/또는 그 옆의 셀에 접근할 수 있는 산소가 줄어들기 때문이다. 황산염-환원 균주와 같은 박테리아는 미생물학적 영향 부식(MIC: microbiologically influenced corrosion)이라고 하는 과정에서 금속을 공격하는 대사산물을 생성할 수 있다. 1980년대와 1990년대 초반에 수행된 연구에서, 열교환기 파울링으로 인한 세척, 유체 처리, 부품 교체 및 생산 손실 비용이 모든 산업화된 국가 GDP의 약 0.25%이었음이 추정되었다. 공정 플랜트의 경우, 열교환기 및 보일러 수리에 대한 추정 비용은 전체 플랜트 유지 관리 비용의 약 15%였으며 이 값의 약 절반은 오로지 파울링으로 인한 것이었다. 2016년에 세계 부식 관리국(NACE International)은 부식의 전세계 비용이 2조 5천억 US 달러라고 추정했다.
많은 냉각 시스템에서, 열교환기 구성요소는 전형적으로 적어도 70% 내지 80%만큼 과도 설계되며, 이 양은 바람직하게는 열교환 표면의 파울링으로 인한 30 내지 50%의 예상 효율 감소에 대한 보상을 포함한다. 열 전달을 감소시키는 것 외에도, 파울링의 축적은 또한 튜브 또는 유동 채널의 단면적을 감소시킬 수 있으며, 이는 열 전달 표면을 통과하는 냉각 유체의 저항을 증가시킨다. 계속 감소된 유동은 열교환기를 가로지르는 압력 강하를 극적으로 증가시켜 추가로 유량을 줄이고 열 전달 문제를 악화시킬 수 있다(열 교환기 튜브의 최종 차단을 포함함). 그러나, 이러한 많은 시스템에서 바이오 파울링의 영향을 제어 및/또는 개선함으로써, 본 시스템은 작동자가 이러한 필요한 "과도 설계"를 상당한 수준으로 줄일 수 있게 하여 자본 장비를 상당히 절약할 수 있다.
유사하게, 냉각탑과 같은 재순환 냉각 시스템의 다양한 요소에서 발생하는 바이오 파울링은 유동 분포를 상당히 변경하고 증발 냉각 속도를 극적으로 감소시킬 수 있다. 이러한 시스템의 바이오 파울링은 또한 냉각 시스템의 금속 벽에서 부식 속도를 증가시키는 산소 농도와 같은 바람직하지 않은 효과를 생성할 수 있을 뿐만 아니라 아메바 내에 사는 레지오넬라 박테리아와 같은 잠재적으로 치명적인 유기체의 성장 및 분포를 촉진할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 냉각 시스템의 열 전달 표면에 형성된 바이오 파울링 필름의 두께 및/또는 정도를 상당히 감소시킬 수 있는 바이오 파울링 보호 시스템 실시형태가 개시되어, 이에 의해 바이오 파울링의 단열 효과를 감소시키고 냉각 시스템 내에서 최적의 열 전달 효율 수준의 유지를 보장한다. 일부 실시형태에서, 본원에서 설명되는 바이오 파울링 보호 시스템은 냉각 시스템의 전체 및/또는 다중 부분에 대한 파울링 보호를 제공할 수 있는 한편, 다른 실시형태는 냉각 시스템에 있는 하나 이상의 열교환기의 젖은 열 전달 표면과 같은 냉각 시스템의 특정 영역 및/또는 "모듈"에 대한 "국소화된" 또는 특정화된 보호를 제공할 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 바이오 파울링 보호 시스템은 냉각수 유동의 일부 또는 전부가 통과할 수 있는 선택적인 살생제 함침된 여과 매체 또는 "살생제 필터"를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 여과 매체는 많은 파울링 종의 성체 유기체를 포함하는 다양한 "더 큰" 파울링 유기체의 일부 및/또는 전부를 억제 및/또는 "여과"할 수 있는 한편, 여과 매체의 살생제는 바람직하게는 다양한 "더 작은" 및/또는 미성숙 파울링 유기체를 사멸, 상해 및/또는 비활성화한다. 이러한 억제는 바람직하게는 한정된 시간 동안, 예컨대 예를 들어 표적 파울링 유기체가 열교환 튜브 및/또는 냉각수 시스템 전체(예를 들어 단일 패스 냉각 시스템에서)를 통과하는 데 필요한 시간의 양 동안 젖은 표면의 콜로니화에 대한 억제를 포함할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 선택적인 살생제 함침된 여과 매체에 의해 제공되는 여과 및/또는 억제는 젖은 열 전달 표면 상에 얇은, 최소의 및/또는 열전도성 바이오 필름의 형성을 유도할 수 있으며, 이는 바이오 파울링에 의해 부정적인 영향을 받을 수 있는 기존 열 전달 시스템의 열 전달 효율/구성요소와 비교할 때 바람직하게는 열 전달 효율 및/또는 열 전달 구성요소의 유효 수명의 증가를 제공할 것이다. 다양한 대안적인 실시형태에서, 선택적인 살생제 함침된 여과 매체에 의해 제공되는 여과 및/또는 억제는 적은 열 전달 표면 상에 쉽게 제거가능하거나 감소가능한 바이오 필름의 형성을 유도할 수 있고, 이는 기존 바이오필름에 비해 보다 저렴하고/하거나 덜 침습적인 세척 방법을 사용하여 제거될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 살생제 함침된 여과 매체는 바람직하게는 여과 매체 자체 상에 및/또는 내에서 바이오 파울링 성장을 억제할 것이고, 이는 개시된 시스템에서 여과 매체의 성능, 사용 수명 및/또는 사용성을 크게 향상시킬 것이다. 살생제의 존재는 바람직하게는 필터의 외부 및/또는 내부 표면에서 유기체의 부착, 정착 및/또는 성장을 억제할 것이며, 이는 여과 매체의 유연성을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 파울링 유기체로 인한 총 중량의 존재 및/또는 증가로 인한 필터의 터짐, 찢어짐 및/또는 기타 고장의 가능성을 상당히 감소시킨다. 또한, 살생제의 존재 및 분포는 추가로 바람직하게는 파울링 유기체(특히 포자, 번식체, 유충 및/또는 미성체 형태)가 여과 매체의 개구 및/또는 "기공" 내에서 부착, 정착 및/또는 성장하는 것을 방지 및/또는 억제할 것이다. 많은 경우에, 살생제는 동일한 종의 성체 및 미성체 구성원에 대해 매우 상이한 수준의 효과를 가질 수 있으며, 더 작은 및/또는 어린 유기체에 대해 보호하는데 필요한 투여량과 비교할 때 더 큰 및/또는 성숙한 유기체에 의한 파울링 활동을 방지하기 위해 종종 주어진 살생제의 상당히 더 높은 투여량이 필요하다. 여과 매체를 통한 더 큰 유기체의 통과를 억제하고, 더 작은 유기체가 여과 매체의 살생제 코팅된 기공을 통과할 때 더 작은 유기체에 직접 매우 효과적인 투여양의 살생제를 적용함으로써, 본 시스템은 살생제의 높은 독성 수준 및/또는 기타 시스템 구성요소를 요구하지 않고 매우 효과적인 파울링 보호를 제공한다.
다양한 실시형태에서, 개시된 살생제 여과 장치의 "하류"에 있는 수성 매체의 상당한 부분 및/또는 전부는 바람직하게는 하나 이상의 살생제 함침된 여과 매체를 통과할 것이지만, 다른 실시형태에서 유체 유동의 일부는 살생제 함침된 여과 매체를 우회하고/하거나 이를 통한 여과가 수행되지 않을 수 있다. 예를 들어, "스커트" 또는 기타 바이오 파울링 보호 장치는 살생제 함침된 여과 매체의 주변 "벽"을 포함할 수 있는 한편, 장치의 다양한 개구 및/또는 바닥은 주변 환경에 개방될 수 있다. 이러한 경우에, 존재하는 여과 매체와 그 효과가 보호되지 않은 기판과 비교하여 보호된 기판의 파울링의 일부 감소를 여전히 제공할 수 있기 때문에 바이오 파울링은 임의의 보호된 기판에 대해 여전히 효과적일 수 있다. 유사한 방식으로, 물 또는 기타 액체의 수성 유동은 본원에 개시되는 바이오 파울링 보호 장치(즉, 이는 살생제 함침된 여과 매체를 포함하는 하나 이상의 여과 유닛을 포함할 수 있음)를 통한 물 유동의 부분적 "여과"로부터 이익을 얻을 수 있으며. 이와 같이 여과는 여과된 물 스트림 내에서 더 크거나 작은 파울링 유기체 모두를 바람직하게는 제거 및/또는 비활성화할 수 있는 한편, 여과된 물 스트림 내에서 용출된 살생제의 일부 양은 나머지 여과되지 않은 물과 혼합되어 필터의 하류 영역 내의 바이오 파울링 유기체의 활동을 잠재적으로 억제할 것이다. 그러한 "부분 여과" 여과 시스템은 냉각탑 및/또는 기타와 같은 물 스트림을 재순환시키는 데 특히 유용할 수 있다.
분포 매트 및 필터
다양한 실시형태에서, 유체 스트림 내의 바이오 파울링 유기체의 부착, 정착 및/또는 성장을 바람직하게는 억제하기 위해 살생제를 유체 스트림에 적용 및/또는 "투여"하기 위한 매우 효과적인 장치 및/또는 시스템이 본원에 개시된다. 다양한 실시형태에서, 패브릭 여과 매체가 개시되고, 패브릭 여과 매체는 상부면, 바닥면 및 상부면으로부터 바닥면까지 패브릭을 통해 연장되는 복수의 기공을 가지며, 적용된 적어도 하나의 살생제 또는 독성 약제를 함유하는 코팅 또는 "페인트"를 갖는다. 적어도 하나의 예시적인 실시형태에서, 코팅은 패브릭의 상부면에 적용될 수 있고, 코팅의 일부는 기공 내로 및/또는 기공을 통해 통과한다. 원하는 경우, 코팅 적용 공정은 패브릭의 바닥면에 흡인 또는 진공을 적용하는 것을 포함할 수 있으며, 이는 바람직하게는 코팅의 일부를 기공으로 끌어당기는 한편 바람직하게는 패브릭을 통한 기공 개구의 개방성(즉, "개방" 상태)을 유지할 수 있다(즉, 코팅은 바람직하게는 적용 후 패브릭을 통한 대부분의 기공을 "막지" 않을 것임). 코팅이 원하는 상태로 건조되거나 달리 경화되면, 코팅된 패브릭은 원하는 형상 및/또는 구성으로 형성된 다음, 유체가 패브릭의 기공을 통과하는 물 스트림에 배치될 수 있으며, 여기서 살생제 및/또는 독성제의 양이 기공을 통과하는 개별 유체 스트림으로 용리되거나 달리 분배된다. 파울링 유기체의 포자, 번식체, 유충 및/또는 미성체 형태가 또한 이러한 개별 기공을 통과하기 때문에 이러한 유기체는 상대적으로 더 높은 투여량의 살생제 및/또는 독성제에 노출되어, 바람직하게는 여과 매체의 기공 내에서 및/또는 유체 유동의 더 하류에 있는 젖은 표면 상에 부착, 정착 및/또는 성장하는 그들의 능력을 비활성화 및/또는 억제한다.
보호 시스템, 여과 매체 및 변경된 수역
다양한 실시형태에서, 개시된 시스템 및/또는 시스템 구성요소는 "보호된" 젖은 표면에서 바이오 파울링 유기체의 자연적 활성을 바람직하게는 변경함으로써 표면의 자연적 바이오 파울링을 감소, 제거 및/또는 변경한다. 도 1은 물체 또는 그 일부 주변의 물에 배치될 수 있는 복수의 수직 배향 "시트" 또는 유사한 구조물과 같은 인클로저를 위한 개별 요소를 포함할 수 있는 예시적인 킬트 또는 "스커트" 인클로저 시스템(100)을 도시하며, 시트의 일부는 보호할 물체 아래로 하향 연장된다. 원하는 경우, 보호 시트는 스커트, 물체 및/또는 수면의 상부 가장자리에서 상당히 아래로 연장될 수 있으며, 일부 실시형태에서는 물 중의 물체의 깊이의 5, 10, 20 또는 100배 이상을 포함하는 상당한 깊이로 연장될 수 있다.
도 2는 보호된 기판(290)(즉, 선박의 선체)의 일부를 갖는 도 1의 스커트 인클로저 시스템의 부분 단면도를 도시한다. 이 실시형태에서, 수직 인클로저 시트 또는 벽(200)이 도시되어 있으며, 이는 부유 지지 구조물 또는 붐(210)을 포함하며 이로부터 물 기둥 내로 아래쪽으로 매달려 있다. 다양한 대안적인 실시형태에서, 개시된 인클로저 및/또는 다른 구성요소는 보호된 기판, 그 지지 구조물 및/또는 그의 임의의 침수된 부분의 하나 이상의 표면에 직접 부착될 수 있는 한편, 다른 실시형태에서 인클로저 구성요소는 오일 보호 붐 및/또는 흙받이와 같은 독립적인 자유 부유 시스템(즉, 보트 선체와 도크 사이 및/또는 선체와 다른 부유 구조물 사이 또는 석유 굴착 장치, 고정 선박 또는 방파제와 같은 물체의 둘레 주변에서 자유 부유함)의 일부를 형성할 수 있다.
도 3a는 본원에 개시되는 다양한 시스템과 함께 사용될 수 있는 하나의 예시적인 시트 또는 벽(300)의 사시도를 도시한다. 시트는 유연성 및/또는 강성 지지 빔을 포함할 수 있는 지지 구조물(320)에 상부 가장자리에서 고정될 수 있는 패브릭 여과 매체(310)를 포함할 수 있다. 매체(310)의 측면들 중 하나 또는 둘 모두는 벨크로(Velcro)™ 연결 또는 후크-루프 패스너, 또는 당업계에 잘 알려진 다른 체결 구조와 같은 체결 장치(330)를 포함할 수 있다. 매체(310)의 바닥 가장자리는 다른 물체 및/또는 수성 매체의 바닥/해저에 대한 "소프트 밀봉"으로서 이용될 수 있는 유연성 밀봉 또는 프린지(340)를 포함할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 앞서 설명된 시트와 같은 복수의 시트(400)는 도 3b에 도시된 링 시스템과 같이 보호될 기판을 둘러싸거나 실질적으로 둘러싸는 주변 링 또는 커튼(410)으로 조립될 수 있다. 이 실시형태에서, 링(410)은 완전히 폐쇄될 수 있거나 도시된 바와 같이 주변을 따라 하나 이상의 개구로 부분적으로만 폐쇄될 수 있다. 원하는 경우, 시트(400)는 지지 구조물(420)에 슬라이딩 가능하게 고정될 수 있으며, 이는 링(410) 구조가 원하는 대로 주변에서 개방 및/또는 폐쇄되도록 할 수 있다.
도 3c는 본원에 개시되는 다양한 시스템과 함께 사용될 수 있는 예시적인 여과 모듈(500)의 사시도를 도시한다. 모듈(500)은 패브릭 여과 매체(510)를 포함할 수 있고, 이는 지지 구조물(520)에 의해 외부 가장자리에서 고정될 수 있고, 이는 이 실시형태에서 지지 빔의 유연성 및/또는 강성 외부 프레임을 포함할 수 있다. 또한, 이 실시형태는 바람직하게는 확장된 금속 또는 와이어 메쉬와 같은 매체(510)의 하류 면에 위치된 보강 물질(530)(이 물질은 원하는 경우 프레임에 및/또는 프레임 내에 고정될 수 있음)을 포함할 수 있으며, 이는 매체(510)를 통과하는 유체로부터의 유동력에 대해 매체(510)를 강화 및/또는 지지할 수 있다. 원하는 경우, 모듈(500)은 유체 파이프 및/또는 침수된 여과 유닛과 같은 여과 유닛의 수용기(receiver)에 맞는 크기 및 구성으로 될 수 있으며, 상기 유닛(들)은 선택적으로 내부에 복수의 필터 모듈(미도시)을 포함한다. 일부 실시형태에서, 여과 유닛은 원하는 경우 물의 단일 유동에 대한 다중 필터의 사용을 포함하여 유체 유동에 직렬 및/또는 병렬로 복수의 필터를 포함할 수 있다.
도 3d는 자유-부유 인클로저(600)의 하나의 예시적인 실시형태를 도시하며, 여기서 인클로저 벽(610)은 보호된 선박(도시되지 않음)을 에워싸거나 둘러쌀 수 있는 부유 붐(620)에 의해 지지될 수 있다. 다양한 대안적인 실시형태에서, 개시되는 구조물 및/또는 그 구성요소는 도크 또는 보트 슬립에 직접 부착되고/되거나 이로부터 직접 매달릴 수 있다. 예를 들어, 도 7a 및 7b는 표준 보트 슬립(1010) 내에 위치될 수 있는 U 형상의 인클로저(1000)의 평면도 및 사시도를 도시하며, 인클로저 벽(1020)은 인접한 도크(들) 및/또는 다른 구조물에 연결된다. 원하는 경우, 침수된 및/또는 부분적으로 침수된 도어(1030), 매달린 커튼 또는 기타 이동 가능한 벽 구조물이 보트 또는 기타 기판의 선미에 근접하게 제공되어 개방 "U" 섹션을 폐쇄할 수 있으며, 이는 보트가 도크 및/또는 인클로저에 들어가거나 나갈 수 있도록 개방 및/또는 폐쇄될 수 있다. 원하는 경우, 매달린 커튼은 개폐되거나 인클로저로부터 멀리 회전하고/하거나 인클로저를 향해 회전할 수 있는(즉, 도어를 개방 및/또는 폐쇄하는 것과 유사한 방식으로) 인클로저의 수중 벽을 포함하여, 인클로저를 개방 및/또는 폐쇄하여 보트 또는 기타 부유 구조물이 인클로저에 들어오고 나갈 수 있도록 한다. 대안적으로, 도 7c 및 도 7d는 매달린 커튼 클로저(1110)를 포함하는 다른 U 형상의 인클로저(1100)의 측면도 및 사시도를 도시하며, 이는 커튼(1110) 및/또는 그 일부가 전형적인 방식으로 인클로저(1100)에 대해 선박이 출입할 수 있도록 상승 및/또는 하강할 수 있는 특징을 포함할 수 있다(즉, 커튼 섹션이 충분히 낮아질 때 선박은 낮아진 커튼 섹션 위의 인클로저 안팎으로 부유할 수 있음). 다른 대안으로서, 인클로저 벽 물질의 하나 이상의 섹션 및/또는 지지 구조물(들)의 일부 또는 전부(즉, 지지 파이프 또는 와이어 케이블 지지체)는 인클로저로부터의 진입 및/또는 탈출을 허용하기 위해 (샤워 커튼을 개방 및/또는 폐쇄하는 것과 유사한 방식으로, 또는 베네치안 블라인드 구성과 유사한 표면 위로 당겨짐) "옆으로 미끄러질" 수 있다 - 도 3b 참조.
임의의 개시된 실시형태에서, 인클로저 벽의 상부 가장자리는 물 및/또는 파도 작용이 바람직하게는 인클로저 벽의 상부에 침입하지 않도록 수면 위 적어도 1 또는 2 피트에 매달릴 수 있다(인클로저가 바람직하게는 원하는 정도로 수면 아래로 연장됨). 다양한 대안적인 실시형태에서, 매달린 커튼 및/또는 다른 구조물은, 보호된 기판 자체, 부유 구조물, 고정 구조물, 수면 위, 수중 표면, 및/또는 수역 및/또는 수중 항구 구조물 및/또는 해저의 바닥 위/내에 장착하는 것을 포함하여 다양한 표면에 장착될 수 있다.
도 4a는 부유 물체(710) 및/또는 다른 기판 주위에 적어도 부분적으로 위치된 스커트 인클로저(700)의 하나의 예시적인 실시형태를 도시하며, 인클로저 벽(720)의 하부 또는 바닥(730)은 물체(710)의 최저 지점(740) 아래로 상당히 연장되어 있다. 이 실시형태에서, 인클로저(700)는 물의 포위된 영역을 포함하며, 여기서 포위된 영역은 상대적으로 높은 수준의 용존 산소 또는 기타 화학 인자를 갖는 물의 제1 층(750) 내에 위치되고, 인클로저의 바닥(730)은 물의 제2 층(760) 내에서 및/또는 이에 근접하게 종료되며, 제2 층은 상당히 더 낮은 수준의 용존 산소 또는 기타 화학 요인을 갖는다. 바람직하게는, 이 배열은 낮아진(그러나 완전히 고갈되지는 않은) 산소 수준의 수성 구역과 같이 인클로저 내/근처에 그리고 부유 물체(710)에 근접한 차별적인 화학 및/또는 물 조건의 구역의 생성을 용이하게 할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 인클로저의 개방된 바닥은 포위된 물과 주변 환경 사이의 약간의 혼합을 허용할 수 있지만, 이러한 혼합 구역(770)은 바람직하게는 부유 물체(710)에 근접한 물 구역의 조건에 크게 영향을 미치지 않을 것이다.
도 4b는 부유 물체(785) 및/또는 다른 기판 주위에 적어도 부분적으로 위치된 스커트 인클로저(780)의 다른 예시적인 실시형태를 도시하며, 인클로저 벽(790)의 하부 또는 바닥(795)은 수역 및/또는 표면하 항구 구조물 및/또는 해저의 바닥의 근처에 및/또는 이와 접촉하여 연장된다. 일부 실시형태에서, 이는 인클로저 물의 혼합을 원하는 수준으로 최소화할 수 있지만, 더 강한 바닥 흐름 및/또는 과도한 실팅(silting)이 발생할 수 있는 경우, 또는 해저 상의 바람직하지 않은 생명체가 인클로저 구성요소를 침입 및/또는 콜로니화하려고 시도할 수 있는 경우에는 인클로저와 해저의 직접 접촉이 덜 바람직할 수 있는 한편, 다른 실시형태에서는 바닥면(즉, 자연 및/또는 인공 표면)과 부분 및/또는 완전 밀봉이 바람직할 수 있다.
일부 실시형태에서, 개시된 인클로저는 바람직하게는 (1) 인클로저 시트를 통한 상당한 수준의 산소 수송에 대한 장벽, 및/또는 (2) 미생물의 자연적인 광합성 또는 기타 대사 과정 및/또는 바람직하지 않은 화학 반응이 인클로저 내에서 발생하는 것을 감소 및/또는 방지할 수 있는 유기체 및/또는 화학 반응을 위한 인클로저 내의 이용 가능한 에너지 및/또는 영양 공급의 잠재적 감소를 제공하고/하거나, (3) 산소 및/또는 기타 화학 물질/요소가 인클로저 상부의 포위된 물 내로 확산 및/또는 혼합되는 것을 감소 및/또는 방지할 것이다. 바람직하게는, 개방 및/또는 부분적으로 폐쇄된 바닥에서 인클로저로 들어가는 외부 액체의 대부분은 보호되지 않은 표면 액체 수준보다 낮은 농도의 용존 산소(및/또는 다양한 수준의 다른 화학 성분)를 함유할 것이며, 이러한 물의 혼합은 주로 보호된 품목 및/또는 선체의 바닥보다 훨씬 아래 깊이에서 발생한다. 인클로저가 원하는 위치에 있으면, 인클로저 내의 자연적 생물학적 프로세스는 바람직하게는 인클로저 내의 액체에 포함된 용존 산소의 대부분을 이용할 것이며, 이에 의해 인클로저 내의 용존 산소 수준을 무산소 수준에 근접할 수 있지만 바람직하게는 장기간 동안의 무산소 수준을 초과하지 않는 수준으로 상당히 낮춘다(일부 수준의 용존 산소는 구조물의 개방된 바닥을 통해 및/또는 인클로저의 시트 벽들 내 또는 그 사이의 개구 및/또는 천공을 통해 보충됨).
다양한 실시형태에서, 본원에 기재된 인클로저는 바람직하게는 적어도 1 또는 2시간 후, 적어도 10%, 적어도 15%, 적어도 20%, 적어도 25%, 적어도 50%, 적어도 70%, 적어도 90% 이상 또는 그 초과만큼 포위된 수성 환경의 용존 산소 수준 및/또는 기타 물 화학 수준의 차이를 유도할 것이다(즉, 인클로저 내에서 용존 산소 수준 - 또는 다른 물 화학 성분과 비교하여 - 인클로저 외부에서).
일부 실시형태에서, 수직으로 배향된 시트 또는 유사한 구조는, 바람직하게는, 수역 안으로 충분한 깊이를 연장하여, 보호된 물품의 깊이를 초과하고/하거나 더 낮은 용존 산소 농도의 영역에 도달하고/하거나 심지어 수광층 영역이나 피크노클린의 자연 깊이를 초과할 수 있으며, 그 깊이는 관련 수역 또는 기타 수성 매체에 따라, 1 피트, 2 피트, 3 피트, 4 피트, 5 피트, 6 피트, 7 피트, 8 피트, 9 피트, 10 피트, 11 피트, 12 피트, 13 피트, 14 피트, 15 피트, 25 피트, 50 피트, 75 피트, 100 피트, 150 피트, 200 피트, 500 피트, 1,000 피트의 깊이 및/또는 그 초과의 깊이를 포함할 수 있다. 대안적으로, 수직으로 배향된 시트 또는 유사한 구조물은 항구의 바닥 또는 기타 바닥 특징에 근접한 깊이까지 연장될 수 있거나(도 4b 참조), 원하는 경우 수역의 바닥에 닿을 수도 있다. 다른 대안으로서, 수직으로 배향된 시트 또는 유사한 구조물은 용존 산소 수준(즉, 백분율 및/또는 절대 용존 산소 수준) 또는 기타 물 화학 성분(들)이 물의 표면 근처의 것보다 현저히 낮은 깊이까지, 예컨대 동일한 부근의 얕은 물의 용존 산소 수준 또는 다른 성분과 비교하여 용존 산소 또는 다른 성분의 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% 및/또는 90% 또는 그 초과의 감소까지 연장될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 수직으로 배향된 시트의 바닥 부분은 인클로저의 바닥과 해저 사이의 공간 내로 및/또는 외로의 물의 흐름을 완전히 방지하지는 않지만 억제할 수 있는 구멍, 슬릿, 프린지 및/또는 창을 포함할 수 있다.
도 5는 바람직하게는 지지 구조물의 다양한 부분 또는 플랫폼의 "다리"(820) 주위의 바이오 파울링을 감소 및/또는 제거하는 연안 석유 플랫폼(810) 주위에 배치된 스커트 또는 주변 인클로저의 하나의 예시적인 실시형태를 도시한다. 이 실시형태에서, 인클로저 벽(800)은 전체 지지 구조물의 주변의 대부분 주위에 배치되고, 드럼 유형 디스펜서 또는 "플로트"(840)로부터 물 속으로 수직 하향 연장되며(또는 플랫폼에 직접 및/또는 다리에 고정될 수 있음), 여기서 인클로저 벽(들)의 깊이는 필요에 따라 증가 및/또는 감소될 수 있다. 바람직하게는, 인클로저 벽은 플랫폼 지지체(개별 인클로저가 있는 주변 개별 지지 다리 또는 단일 인클로저의 전체 지지 구조물을 포함할 수 있음)를 완전히 및/또는 부분적으로 둘러싸고, 포위된 수역의 더 얕은 부분 및/또는 표면에 근접한 것을 포함하여, 포위된 수역의 일부에서 원하는 물 화학 변화를 유도하기에 충분한 깊이로 연장될 것이다. 원하는 경우, 인클로저 벽들 중 하나 이상을 필요에 따라 높이거나 낮출 수 있으며, 이는 그러한 화학이 모니터링되는 경우(즉, 예를 들어 리그 주위에서 또는 원격 모니터링 스테이션에서) 원하는 물 화학 변화를 유도할 수 있다. 유사한 방식으로, 인클로저 벽 내부 또는 사이의 하나 이상의 개구, 구획 및/또는 구획은 원하는 방식으로 바람직하게는 물 화학을 변경하도록 필요에 따라 개방 및/또는 폐쇄될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 인클로저는 벨크로 또는 후크-루프 패스너 구성요소, 지퍼, 마그네틱 클로저 및/또는 크로스-스티치드 특징(cross-stitched features)과 같은 폐쇄 및/또는 개방 가능한 특징을 포함할 수 있는 인클로저의 바닥 및/또는 상부를 부분적으로 및/또는 완전히 폐쇄하는 특징을 포함할 수 있다. 보호된 물체 주위에 개별 시트의 측면 가장자리를 함께 연결하기 위해 유사한 연결 유형이 이용될 수 있다. 적어도 하나의 가능한 실시형태에서, 인클로저는 방조제, 선체 구성요소, 더 큰 선박 선체, 침수된 구조물 및/또는 해저의 바닥면/진흙과 같은 다른 물체에 대해 인클로저의 일부 부분(들)을 부분적으로 및/또는 완전히 "밀봉"하는 특징을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 인클로저는 바람직하게는 본원에서 설명되는 바이오 파울링 보호를 제공하기에 충분한 깊이를 포함할 수 있지만, 썰물(즉, 예를 들어, 물 속 아래로 3 피트, 6 피트, 9 피트, 12 피트 및 17 피트 깊이의 길이) 동안 수성 매체의 바닥에 닿지 않도록 충분히 얕을 것이다.
본원에서 설명되는 바와 같은 기판을 "포위" 및/또는 "부분적으로 포위"하는 것은 또한 주변의 수성 또는 기타 환경으로부터 기판을 완전히 밀봉하거나 격리하지 않을 수 있는 인클로저를 포함하여, 보호된 기판에 근접하여 원하는 물 화학 변화의 일부 및/또는 전부를 유도하기에 충분한 정도로 기판을 인클로저로 부분적으로 포위하는 것을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 보트 또는 선박의 선체 또는 기타 침수된 부분을 보호하는 인클로저는 본원에 설명된 바와 같이 선체를 "포위하는" 것으로 간주될 수 있으며, 심지어 인클로저가 선체의 수중 부분의 일부 또는 전부만 포함하고 인클로저의 일부가 주변 공기에 개방되고/되거나(즉, "물 위" 환경에 개방됨), 목재 구조물, 암벽, 고체 금속 시트 등과 같은 다른 물체를 향해 개방될 수 있는 경우에 그러하다. 유사한 방식으로, 내부에 다양한 파손, 개구, 이음새, 균열, 찢김 및/또는 누락 벽 요소를 갖는 인클로저는 본원에 설명된 바와 같이 기판을 "포위하는"것으로 간주될 수 있으며, 여기서 바람직하게는 원하는 물 화학 변화 및/또는 여과 기능의 일부 및/또는 전부가 인클로저 및/또는 보호된 기판에 근접하여 발생하도록 유도하는 충분한 인클로저 구조가 있어(인클로저 내에서 자연적으로 발생할 수 있는 이러한 화학 변화로, 및/또는 물 화학을 인위적으로 변경하기 위해 무언가를 반응, 흡수 및/또는 방출할 수 있는 일부 첨가제 또는 개질제 또는 둘 다의 다양한 조합으로 인해), 인클로저 및/또는 기판을 바이오 파울링으로부터 보호하고/하거나 인클로저/기판의 바이오 파울링의 양을 허용 가능한 수준으로 감소시키고/시키거나 본원에 설명된 바와 같이 기판 상에 원하는 바이오 필름의 형성을 유도한다.
적어도 하나의 예시적인 실시형태에서, 인클로저는 바람직하게는 주변 대기 환경에 개방된 상부 표면을 포함할 수 있다. 이 실시형태에서, 수성 매체는 바람직하게는 대기와 자유롭게 혼합 및/또는 대기로 증발할 수 있으며, 이는 냉각 폰드 및/또는 냉각탑과 같은 증발 냉각 적용에 특히 유용할 수 있다.
도 6은 복수의 인클로저 및/또는 부분 인클로저(910)가 해양 석유 시추 플랫폼의 다양한 지지 레그(920) 주위에 위치될 수 있는 바이오 파울링 보호 시스템(900)의 다른 예시적인 실시형태를 도시한다. 이 실시형태에서, 지지 레그의 각각 주위에 위치된 인클로저가 도시되어 있고, 이러한 인클로저는 바람직하게는 본원에서 설명되는 바와 같이 바이오 파울링의 영향으로부터 지지 레그를 보호한다. 또한, 다양한 인클로저는 바람직하게는 인클로저에 의해 직접 보호되지 않을 수 있는 중앙 드릴링 튜브(930)(즉, 중앙에 위치된 정사각형 튜브)에 어떤 수준의 바이오 파울링 방지를 제공할 수 있지만, 여기서 플랫폼의 개별 영역에 위치된 다양한 모듈식 인클로저의 조합된 효과는 조합될 때 인클로저 외부 영역에 대한 보호를 제공할 수 있다(즉, "루빅스 큐브(Rubik's cube)" 보호 시스템). 이 디자인은 기판에 대한 일종의 "구불구불한 경로" 보호 시스템을 형성할 수 있으며, 바람직하게는 지지 구조물 및/또는 구조물 아래의 물의 일부 또는 전부를 포함하도록 복수의 큐브, 실린더, 정사각형 및/또는 직사각형(또는 기타 형상)을 함께 분할할 것이며, 특히 구조물이 너무 크거나 너무 광범위하게 분포된 상황 및/또는 전체 구조물을 보호하는 단일 보호 인클로저를 배치하기에 환경이 열악한 상황(즉, 북해)에서 그러하다. 단일 인클로저가 적절하지 않거나 실현 가능하지 않을 수 있는 경우, 인클로저를 개별 섹션으로 "파괴"하는 것이 바람직할 수 있으며, 여기서 개별 섹션은 세그먼트가 포함하는 더 큰 영역의 바이오 파울링 제어를 잠재적으로 허 용하기 위해 더 잘 제어 및/또는 심지어 이격될 수 있다(또한 임의의 섹션 내부에 위치하지 않을 수 있는 섹션들 사이에 위치한 기판을 잠재적으로 보호함). 일부 실시형태에서, 해안선, 항구 바닥, 안벽, 교각 및/또는 기타 침수된 구조물과 같은 자연 및/또는 인공 특징은 바이오 파울링 보호 시스템에서 구불구불한 또는 "미로와 같은" 경로의 일부를 형성할 수 있다.
도 8a 및 8b는 복수의 배치 가능한 "롤러" 시트(1300)를 포함하는 바이오 파울링 보호 시스템의 구성요소를 도시하며, 각각의 롤러 시트는 저장 롤(1310) 및 배치 가능한 유연성 시트(1320)를 포함하며, 여기서 유연성 시트(1320)는 저장 롤(1310)로부터 풀려 아래쪽으로 (즉, 일부 실시형태에서 바람직하게는 중력 하에) 연장될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 저장 롤(1310)은 바람직하게는 수성 매체에서 부유하는 부력 부재(예를 들어, 부력 Styrofoam™ 중앙 튜브)를 포함할 수 있는 한편, 다른 실시형태에서 저장 롤(1310)은 지지 메커니즘 또는 유사한 구조물(미도시)에 부착될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 복수의 이러한 배치 가능한 "롤러" 시트는 기판(1330)의 주변부 주위에 제공될 수 있으며, 본원에서 설명된 바와 같이 유연성 시트의 일부 또는 전부는 부분적 및/또는 전체 스커트 또는 바이오 파울링 보호 인클로저를 생성하도록 배치된다. 원하는 경우 다양한 롤러 시트는 수면 아래 원하는 깊이로 배치될 수 있으며, 이는 불규칙하고/하거나 고르지 않은 바닥면을 수용하고, 변화하는 수질 조건을 수용하는 것을 포함하여 다양한 이유, 및/또는 임의의 다른 이유로 상이한 깊이로 상이한 시트를 배치하는 것을 포함할 수 있다. 원하는 경우 시트는 인접한 시트를 서로 부착될 수 있도록 하는 부착 메커니즘을 포함할 수 있다.
도 9a는 부력 튜브 또는 플로트(1420)를 실질적으로 둘러싸고 그 주위에 부착되는 상부 가장자리를 갖는 패브릭 스커트 섹션(1410)을 포함하는 바이오 파울링 보호 시스템 구성요소(1400)의 다른 예시적인 실시형태를 도시한다. 패브릭 스커트 섹션(1410)은 리프트 핸들 또는 앵커(1430)를 추가로 포함할 수 있으며, 보강 스트립(1435) 및 슬라이드 커넥터(1440)가 적어도 하나의 측면 가장자리에 있다. 슬라이드 커넥터(1440)는 바람직하게는 당업계에 공지된 바와 같이 홈 배열의 슬라이딩 가능한 텅(tongue)과 같은 인접한 스커트 섹션(도 9b 및 9c 참조)과 연결하기 위한 적절한 커넥터를 포함할 수 있다. 슬라이드 커넥터(1440)는 또한 제거 가능하고 교체 가능한 핀 또는 스톱(1450)를 포함할 수 있어, 슬라이드 커넥터가 원하는 위치에 잠겨질 수 있게 하고/하거나 바람 및/또는 파도 작용에 의해 인접한 구성요소의 우발적 이탈을 방지한다. 바람직하게는, 스커트 섹션(1410)은 하나 이상의 관형 패브릭 섹션(1460)을 추가로 포함할 수 있으며, 이는 플로트(1420) 아래에 및/또는 인접한 패브릭 섹션들 사이에 위치된 로프 또는 체인 추와 같은 커넥터 및/또는 추(1470)를 수용할 수 있으며, 구성요소의 적절한 방향을 보장하고 최종 조립 시스템의 강도 및/또는 안정성을 크게 높일 수 있다. 다양한 실시형태에서, 스커트 섹션은 인접한 붐 세그먼트에 대한 연결을 위한 보호를 제공하는 폐쇄 가능한 플랩을 포함할 수 있다(도 9d 및 9e 참조). 원하는 경우, 패브릭 스커트 섹션(1410)이 원하는 방식으로 플로트(1420) 주위에 고정될 수 있도록 하는 복수의 고정 스트립, 후크-루프 커넥터 및/또는 Velcro™ 스트립(1480)이 제공될 수 있다.
적어도 하나의 대안적인 실시형태에서, 바이오 파울링 시스템의 다양한 구성요소는 American Marine PIG Super Swamp Boom(BOM 100)(미국 펜실베니아주 팁톤(Tipton)의 New Pig Corporation에서 상업적으로 입수 가능)과 같은 상업적으로 입수 가능한 부유 붐 시스템에 부착될 수 있다. 이 실시형태에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 코팅된 패브릭 시트(1500)(이는 선택적으로 살생제 함유 제제로 코팅될 수 있음)는 후크-루프형 패스너 또는 유사한 배열에 의해 기존의 부유 붐 시스템(1510)에 부착될 수 있으며, 시트(1500)는 다양한 플랩(1520) 및/또는 클로저(1530)를 포함하여 바람직하게는 패브릭 시트가 현재 바이오 파울링되기 쉬운 붐 시스템(1510)의 다양한 위치 위에 위치되도록 허용한다. 이 실시형태에서, 패브릭 시트(1500)는 본원에서 설명된 다양한 패브릭 구성과 같은 코팅된 및/또는 함침된 패브릭을 포함할 수 있다. 원하는 경우, 하나 이상의 패브릭 시트는 붐 시스템으로부터 제거 가능하여 개별 시트 또는 붐 섹션의 수리 및/또는 교체를 허용한 다음, 바이오 파울링 보호 시스템의 지속적인 기능을 용이하게 하도록 교체될 수 있다.
도 11은 냉각수의 공급원으로서 해수 및/또는 담수를 사용하는 시스템을 위한 바이오 파울링 방지 및/또는 여과 시스템으로서 특히 유용할 수 있는 스커트-유형 인클로저의 다른 예시적인 실시형태를 도시한다. 이 실시형태에서, 수성 환경(1610)에서 부유 인클로저(1600) 또는 "저장소"가 제공되며, 인클로저는 정상적인 사용 기준으로 냉각 시스템에 의해 요구되는 것보다 훨씬 더 많은 양의 수성 유체를 포함할 수 있는 하나 이상의 주변 벽(1620)을 갖는다. 예를 들어, 냉각 시스템이 정상 작동 중에 1000 갤런/분의 물을 필요로 하는 경우, 저장소는 바람직하게는 적어도 10,000 갤런, 적어도 20,000 갤런, 적어도 50,000 갤런, 적어도 100,000 갤런, 적어도 500,000 갤런 및/또는 적어도 1,000,000 갤런 및/또는 그 이상의 물을 포함할 수 있을 것이다. 선택적인 상부 커버(1630)가 원하는 경우 제공되어 예를 들어 유연성 비투과성 멤브레인 또는 플라스틱 방수포 물질을 사용하는 것에 의해 대기로부터 포위된 물을 격리할 수 있다. 물 입구(1640)는 저장소의 상부 중앙 위치 근처에 위치될 수 있으며, 입구는 플로트(1650) 또는 기타 지지체에 의해 지지되고, 입구(1640)로부터 끌어온 물을 운반하는 연결된 유연성 또는 강성 물 배관(1660)(이는 다양한 실시양태에서 상대적으로 낮지만 바람직하게는 무산소가 아닌 용존 산소 수준 또는 다른 원하는 물 화학 인자 수준을 가질 수 있음)은 냉각 장비로의 전달 또는 기타 사용을 위한 것이다. 바람직하게는, 상대적으로 더 높은 용존 산소 수준을 갖는 물은 바닥(1670) 및/또는 저장소의 임의의 측면 개구 또는 갭을 통해 저장소에 들어갈 수 있다. 물 분자가 저장소 내의 물 기둥 위로 및/또는 가로 질러 이동하는 데 걸리는 시간 동안, 물 기둥 내의 자연 및/또는 인공 산소 제거제는 바람직하게는 물의 용존 산소 수준(구배 화살표(1680)로 표시된 바와 같이)을 감소시켜 용존 산소 수준이 입구로 이동하기 전에 고갈되도록 한다. 그러나, 적어도 하나의 대안적인 실시형태에서, 물 입구는 인클로저의 바닥 및/또는 저장소의 바닥면 근처에 있을 수 있으며, 이는 일반적으로 냉각 장비에 사용하기 위한 인클로저/저장소 내에서 가장 차가운 물이다.
앞서 언급된 바와 같이, 적어도 하나의 예시적인 실시형태는 인클로저의 적절한 디자인, 크기, 형상 및/또는 다른 특징을 결정하기 위한 방법을 포함하며, 이것이 이용되어 권장되는 최소 포위된 부피 및/또는 물 교환 속도를 결정하여 인클로저 내의 바이오 파울링을 바람직하게는 감소 및/또는 제거할 수 있다. 인클로저가 제조 공장(즉, 발전소, 담수화 공장, 정유 공장 및/또는 기타 제조 시설)에 냉각수 공급원 및/또는 기타 공급원 물을 제공하는 데 사용될 수 있는 막 필터 구성과 같은 일부 실시형태에서, 개시되는 방법은 잠재적으로 물 및/또는 플랜트의 다른 도관 내에서 바이오 파울링을 감소 및/또는 제거하는데 사용될 수 있으며, 일부 실시형태에서는 물의 추가 여과 및/또는 미세 여과가 필요하지 않다.
도 12a 및 12b는 바이오 파울링을 감소시키고 해수, 담수, 기수, 또는 제조 공장, 발전소 또는 일부 다른 시설에 의한 일부 다른 수성 액체의 이용을 용이하게 하기 위해 이용될 수 있는 인클로저(1700)의 다른 예시적인 실시형태를 도시한다. 이 실시형태에서, 인클로저(1700)는 수역 내에 위치될 수 있고 심지어 도 12a에 도시된 바와 같은 깊이 "D"까지 수성 환경(즉, 수중 "라나이(lanai)") 내에 완전히 침수될 수 있다. 인클로저는 하나 이상의 외부 표면에 하나 이상의 교체 가능한 함침된 패브릭 여과 매체(1710)를 포함할 수 있으며, 물 흡입 파이프 또는 다른 유입 장치(1720)가 인클로저(1700) 내에 위치되고, 물이 흡입 장치로 유입될 때, 교체 물의 유동은 매체(1710) 및/또는 인클로저(이는 인클로저의 천장, 측벽 및/또는 바닥 표면을 포함할 수 있음)의 벽들 내 및/또는 그 사이의 임의의 다른 개구 및/또는 천공을 통해 인클로저에 들어갈 수 있다.
일부 실시형태에서, 인클로저의 부피는 상당한 액체 저장소를 포함하기에 충분히 클 수 있어, 액체는 원하는 "체류 시간" 동안 인클로저 내에 남아서 원하는 물의 화학 변화가 발생하도록 하여 인클로저 및/또는 시설의 물 배관 내에서 발생하는 바이오 파울링을 감소 및/또는 제거할 수 있다. 일부 다른 실시형태에서, 인클로저의 부피는 더 작을 수 있고 상당히 큰 액체 저장소를 포함하지 않을 수 있으며(사용 중 입구로의 예상 유량과 비교하여), 이 실시형태에서, 액체는 원하는 물 화학 변화를 허용하도록 원하는 "체류 시간" 동안 인클로저 내에 남아 있지 않을 수 있지만, 오히려 주로 여과 매체를 통한 여과 및/또는 선택적 살생제 적용에 의존하여 인클로저 및/또는 시설의 물 배관 및/또는 열 전달 표면 내에서 발생하는 바이오 파울링을 바람직하게는 감소 및/또는 제거할 수 있다.
다양한 원하는 실시형태에서, 완전히 침수된 인클로저는, 인클로저가 물 기둥 내의 더 낮거나 가장 낮은 지점 - 이는 더 차가운 물(즉, 산업용 냉각수로서 유용함)일 수 있고/있거나 수역 내 용존 산소(또는 기타 바람직한 물 화학 요인)의 더 낮은 수준 및/또는 가장 낮은 수준을 포함할 수 있음 - 에서 물을 유지 및/또는 끌어오는 경우에 특히 유용할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 인클로저 디자인은 바람직하게는 시설에 대한 일일(즉, 24시간) 물 사용량과 같거나 초과하는 물의 부피를 포함할 수 있다. 예를 들어, 시설이 24시간 동안 시간당 100,000갤런의 냉각수를 사용하는 경우, 하나의 바람직한 인클로저 디자인은 적어도 240만 갤런의 물을 포함할 것이다. 1 입방피트의 해수가 약 7.48 갤런을 포함하고 있다고 가정하면, 하나의 바람직한 인클로저 디자인은 약 321,000 입방피트를 포함할 수 있으며, 이는 약 113 피트 너비 x 113 피트 길이 x 26 피트 높이(즉, 331,994 입방피트)의 함유 부피를 갖는 인클로저일 수 있다. 다른 바람직한 실시형태에서, 함유된 물의 부피는 적어도 8시간의 물 사용을 공급하기에 충분할 수 있는 한편, 또 다른 바람직한 실시형태는 2일 이상의 물 사용을 제공할 수 있다. 바람직하게는 인클로저에 존재하는 물은 바람직하게는 어떤 유형의 "조절된" 물을 생성하기 위해 원하는 방식(이전에 개시된 바와 같이)으로 물 화학을 변경하기에 충분한 "체류" 시간이 부여될 것이며, 이는 주어진 시설에 필요한 전체 물이 "조절된" 물에 의해 제공될 수 있는 상황, 및 주어진 시설의 물 수요의 일부만이 "조절된" 물에 의해 제공될 수 있는 상황을 포함할 수 있다.
일부 대안적 실시형태에서, 냉각 및/또는 일부 다른 산업 공정을 위한 물을 제공하기 위해 자연 또는 인공 수원이 사용되는 경우와 같이, 본 인클로저의 다양한 특징을 포함하도록 기존 수역을 개질하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 에너지 생산 시설은 발전 장치를 냉각하기 위해 분당 300,000 내지 500,000 갤런(또는 그 이상)의 물을 사용하는 한편, 전형적인 대형 석유 정제 공장은 분당 350,000 내지 400,000 갤런을 사용할 수 있다. 이러한 경우에, 하루 종일의 물 사용량을 포함하는 단일 인클로저 또는 일련의 인클로저를 구성하는 것이 경제적, 실용적 및/또는 바람직하지 않을 수 있다. 오히려, 본원에 기술된 "부분적" 인클로저 및/또는 인클로저 구성요소(즉, 수직 시트 및/또는 스커트)를 포함하는 다양한 실시형태는 원하는 물 화학 수준을 충족하도록 물을 조절하기 위해 기존의 자연 및/또는 인공 저장소 내의 물에 대한 구불 구불한 경로를 생성하는 데 이용될 수 있으며, 물 저장소의 증발 냉각 및/또는 구불 구불한 유동 경로를 따라 물의 난류 혼합을 촉진하기 위해 유동하는 물의 표면을 대기에 노출시키는 특징을 포함할 수 있다.
도 13a는 천연 또는 인공 저장소 또는 폰드(1800)의 하나의 예시적인 실시형태의 단순화된 사시도를 도시하며, 이는 순환 냉각 시스템에 자주 사용되는 재순환 물 저장소 또는 "냉각 폰드"뿐만 아니라 관류(once-through) 냉각을 위한 수원을 포함할 수 있다. 도 13b 및 13c에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 바이오 파울링 보호 시스템은 폰드(1800) 내에 위치되어 바람직하게는 유체로부터 입구(1820)를 향한 자연적인 변화를 바꾸는 물동이, 폰드 또는 항구 내에 일련의 교대 벽(1810)을 배치함으로써 수역 내 수성 액체에 대한 미로 또는 구불구불한 경로를 생성하는 복수의 인클로저 벽(1810)을 포함할 수 있다. 이 실시형태에서, 벽(1810)은 원하는 경로 또는 경로들을 따라 액체를 바람직하게는 재유도할 수 있고, 이에 의해 원하는 물 "경로"의 유효 길이 및/또는 형상을 잠재적으로 증가시킬 수 있으며, 이는 물이 원하는 방식으로 "컨디셔닝"되도록 하여 본원에 개시된 다양한 개선을 얻을 수 있다. 예를 들어, 그러한 구불구불한 경로를 통과하는 물은 바람직하게는 어떤 유형의 "조절된" 물을 생성하기 위해 원하는 방식으로 물 화학을 변경하기에 충분한 "체류" 시간이 부여될 것이며, 이는 주어진 시설에 필요한 전체 물이 "조절된" 물에 의해 제공될 수 있는 상황, 및 주어진 시설의 물 수요의 일부만이 "조절된" 물에 의해 제공될 수 있는 상황을 포함할 수 있다. 원하는 경우, 물의 상이한 "스트림"은 도 13c의 실시형태에서와 같이 본 발명에 의해 다른 문제로 처리될 수 있으며, 여기서 물의 제1 스트림(1850)은 미로 전체를 통과하여 입구(1820)로 가는 한편, 물의 제2 유동(1860)은 미로의 절반만 통과하여 입구(1820)로 이동하는 미로의 위치에 추가된다. 이러한 배열은 인클로저 내의 조절된 물에 직접 추가되는 다양한 공급원으로부터의 물을 포함할 수 있다.
미로 경로의 다른 대안적인 배열이 도 13d에 도시되어 있으며, 여기서 일련의 원형 인클로저는 입구(1820)가 위치하는 저장소의 중심을 향해 구불구불한 경로를 생성하기 위해 사용되며, 이로부터 물은 이전에 설명된 바와 같이 제거될 수 있다.
원하는 경우, 인클로저 및/또는 기타 시스템 디자인은 폭 및/또는 부피가 점진적으로 증가하는 수성 유체에 대한 하나 이상의 유로를 포함할 수 있으며, 물 유동은 물 흡입구에 접근함에 따라 단면이 점점 더 커지고, 이는 추가 체류 시간 및/또는 흐르는 물에 대한 더 많은 표면적을 제공하기 위해 자연 저장소 및/또는 인공 지류 또는 강에서 특히 유용한 설계 특징일 수 있다.
도 22는 각 층에서 동일하거나 유사하거나 상이한 투과성, 각 층에서 동일하거나 유사하거나 상이한 물질 및/또는 각 층에서 동일하거나 유사하거나 상이한 두께를 갖는 다중 층을 포함하는 벽 구조물을 포함할 수 있는, 복수의 층을 갖는 벽 구조물을 포함하는 바이오 파울링으로부터 기판을 보호하기 위한 인클로저(2200)의 다른 예시적인 실시형태의 사시도를 도시한다. 다른 실시형태에서, 층들은 각 층 사이의 간격의 거리가 최소 또는 전혀 없거나 각 층 사이의 상당한 거리의 간격으로 이격될 수 있다. 원한다면, 제1 상층(2210)은 제거 가능할 수 있으며, 제1 상층(이는 "찢어짐" 또는 다른 유형의 연결 섹션(2215)를 포함할 수 있음)의 제거는 온전한 제2 하층(2220)을 드러내고, 제2 하층의 제거는 보호된 기판을 둘러싸는 온전한 제3 하층(미도시)을 드러낸다. 원한다면, 제1 상층은 제거 가능할 수 있으며, 나머지 하층(들)은 기판 주위에 온전한 상태로 남겨진 다음, 예를 들어 제1 상층이 제거 및/또는 교체를 정당화하기에 충분히 파울링될 수 있는 경우 대체 제1 상층은 온전한 하층(들) 및/또는 기판 주위에 위치할 수 있다. 대안적으로, 다수의 상층 및/또는 하층은 복수의 희생 층을 포함할 수 있으며, 각 층은 충분히 파울링됨에 따라 제거되어 아래의 순수 또는 반-순수 층을 드러낸다(즉, 여전히 기판을 둘러싸고 보호함). 일부 실시형태에서, 하층은 연장된 기간, 심지어 1년, 2년, 3년, 4년 및/또는 5년 이상 동안 기판 주위의 위치에 남아있을 수 있으며, 전술한 바와 같이 기판 및/또는 하층(들) 주위의 외부 층이 주기적으로 제거, 교체 및/또는 리프레싱(즉, 파울링된 층의 제거 및 새로운 상층으로 즉시 및/또는 지연된 교체)된다. 이러한 시스템은 원하는 경우 소금, 담수 및/또는 기수에 적용할 수 있다.
도 23은 인클로저(2310) 내의 포위된 환경으로/으로부터 수성 액체 및/또는 다른 물질 또는 재료를 추가 및/또는 제거하기 위한 보충 펌핑 시스템(2300)의 수성 유동 메커니즘의 일 예시적인 실시형태를 도시한다. 이 실시형태에서, 인클로저는 외부 벽 또는 경계를 포함하며, 이는 일부 실시형태에서 하나 이상의 투과성 벽을 포함할 수 있고, 다른 실시형태에서는 하나 이상의 반투과성 및/또는 비투과성 벽(이는 일부 실시형태에서 비투과성인 인클로저의 일부 또는 모든 벽을 포함할 수 있음)을 포함할 수 있다. 유동 공동 또는 흡입구(2330) 및 흡입구 튜브(2340)를 갖는 펌핑 메커니즘(2320)이 제공될 수 있으며, 펌프는 출구(2360) 및 출구 튜브 또는 유동 공동, 또는 펌프의 출구로부터 인클로저의 적어도 하나의 벽을 통해, 그리고 인클로저 내의 수성 환경을 통해/내로 연장되는 유동 경로 튜브(2370)를 추가로 포함한다. 다양한 실시형태에서, 출구 튜브의 적어도 일부 유동 공동 부분(2380)은 인클로저 내에서 약간의 거리를 연장할 수 있으며, 출구는 보호된 기판(도시되지 않음) 및/또는 인클로저의 하나 이상의 인클로저 벽으로부터 잠재적으로 근위 및/또는 원위에 위치한다. 사용 중에, 펌핑 메커니즘은 원하는 방식으로 외부 물을 인클로저로 공급하기 위해 작동될 수 있고/있거나, 인클로저 외부 환경에서 방출될 물을 인클로저로부터 끌어오기 위해 펌프 작동이 반전될 수 있다. 대안적으로, 펌핑 메커니즘을 사용하여 포위된 환경에 추가 산소 또는 기타 물 화학 인자를 공급할 수 있다. 원하는 경우, 펌핑 메커니즘 및/또는 유동 공동 및/또는 흡입구(2330)의 일부 또는 전부가 인클로저 내에 위치될 수 있거나, 대안적으로 인클로저 벽의 일부 내에 및/또는 이를 통해 위치될 수 있거나, 필요하다면 인클로저 외부에 위치될 수 있다. 다른 실시형태에서, 수성 유동 메커니즘은 물을 이동시키거나 펌프 시스템과 같은 원하는 유동 특성을 생성하기 위해 유사한 방식으로 사용될 수 있는 프로펠러 시스템, 페탈 시스템, 유동 파이프, 유동 관 또는 유동 터널일 수 있다.
다양한 실시형태에서, 인클로저 디자인은 (1) 기판을 완전히 둘러싸는 인클로저(즉, "박스" 또는 "유연한 백" 인클로저), (2) 기판의 주변을 둘러싸는 측벽을 갖는 인클로저(즉, 기판의 측면을 둘러싸지만 개방 상부 및/또는 바닥을 가질 수 있는 "스커트" 또는 "드레이프"), (3) 다양한 개구 및/또는 누락된 모듈식 섹션을 포함할 수 있는 기판 주위에 조립될 수 있는 모듈식 벽으로 형성된 인클로저(즉, "개방 측지 돔" 인클로저), (4) 기판의 침수된 부분만 둘러싸는 인클로저(즉, 개방 상부를 갖는 "부유 백" 인클로저), 및/또는 (5) 단지 기판의 단일 측면을 보호하는 인클로저, 및 많은 기타 잠재적 인클로저 디자인을 포함하는, 다양한 구성의 투과성 벽을 포함할 수 있다. 또한, 인클로저 벽은 상대적으로 평활하거나 평평하거나 곡선 및/또는 연속적일 수 있거나, 인클로저 벽은 기복이 있는 표면, 주름진 또는 아코디언 유사한 표면, 접히거나 "구겨진" 또는 "스크런치된(scrunched)" 표면, 및/또는 원하는 경우 표면적을 극적으로 늘리고/거나 인클로저 벽의 여과 능력을 잠재적으로 변경할 수 있는 기타 특징과 같은 훨씬 더 복잡한 구조를 포함할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 인클로저는 섬유 필라멘트를 포함하고 약 6 mil 이하(즉, 0.1524 mm 이하)의 평균 베이스 필라멘트 직경을 갖는 3차원 유연성 여과 패브릭을 포함하는 하나 이상의 벽을 포함할 수 있다. 다양한 대안적인 실시형태에서, 인클로저 물질은 텍스처링된 폴리에스터를 포함할 수 있다. 또한 80x80 삼베와 같은 천연 섬유 물질은 천연 물질이 수성 환경에서 상대적으로 빠르게 분해되고 기저의 분해 과정이 인클로저 내에서 상당한 측정 가능한 pH 차이 - 이는 다양한 수성 환경에서 유용할 수 있음 - 에 기여하더라도 인클로저 물질로서 기판을 보호하는 데 유용할 수 있다. 원하는 경우, 다양한 인클로저 실시형태는 인클로저 구성요소가 수성 매체에서 특정 시간 후에 분해되도록 하는 분해성 및/또는 가수 분해성 물질 및/또는 연결(즉, 구성요소들 사이 및/또는 구성요소 물질의 중합체 사슬을 따라)을 포함할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 본 발명의 장치는 바람직하게는 바이오 파울링의 감소, 중단 및/또는 반전 및/또는 바이오 파울링 유기체의 정착을 억제하고/하거나 기판 상의 원하는 파울링 방지 층 및/또는 바이오 필름의 형성에 도움이 되는 원하는 포위된 환경의 생성을 제공할 것이다 - 즉, 보호된 기판 또는 물품에 대한 바이오 파울링을 감소시키는 유리한 바이오 필름의 형성에 영향을 미치기 위해 배치될 때 원하는 국소 수중 환경(즉, "차별화된 환경")의 생성을 시작한다. 다양한 실시형태에서, 이러한 "차별화된 환경"은 기판에 대한 인클로저 배치 후 몇 분 또는 몇 시간 내에 생성될 수 있는 한편, 다른 실시형태에서는 원하는 "차별화된 환경"을 생성하는 데 며칠, 몇 주 또는 심지어 몇 달이 걸릴 수 있다. 원한다면, 인클로저는 기판이 그 안에 배치되기 훨씬 전에 배치될 수 있는 한편, 다른 실시형태에서 인클로저는 기판과 동시에 배치될 수 있거나, 기판이 수성 환경에 침지 및/또는 유지된 후 오랫동안 배치될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 상당한 물 화학 차이 및/또는 차별화된 환경의 다른 고유한 측면의 생성은 배치 즉시 시작될 수 있거나 인클로저가 수성 환경에 배치된 후 1시간 이내에 생성될 수 있는 한편(이는 인클로저가 환경에 단독으로 및/또는 보호될 기판에 근접하여 배치되는 것을 포함할 수 있음), 다른 실시형태에서 원하는 차별화된 환경의 시작 및/또는 생성(이는 완전히 차별화된 환경의 생성과 차별화된 환경의 추가 측면이 유도됨에 따라 변경 및/또는 보완될 수 있는 다양한 파울링 억제 조건의 생성을 포함할 수 있음)은 인클로저가 기판 주위의 위치에 적어도 2시간, 적어도 3시간, 적어도 6시간, 적어도 12시간, 적어도 18시간, 적어도 1일, 적어도 2일, 적어도 3일, 적어도 4일, 적어도 5일, 적어도 6일, 적어도 1주, 적어도 2주, 적어도 3주, 적어도 4주, 적어도 1개월, 적어도 2개월, 적어도 3개월 및/또는 적어도 6개월 또는 그 이상 동안 있는 것을 필요로 할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 이러한 다양한 기간에 생성될 수 있는 다양한 물 화학 차이는 용존 산소, pH, 총 용존 질소, 암모늄, 암모니아성 질소, 질산염, 아질산염, 오르토인산염, 총 용존 인산염, 실리카, 염도, 온도, 탁도, 엽록소 등을 포함할 수 있으며, 이의 다양한 농도는 다양한 시간에 증가 및/또는 감소할 수 있으며, 인클로저 침지의 상이한 기간에 개별 성분의 농도 차이 포함한다.
일부 경우에, 본 발명의 장치 및/또는 그의 구성요소는 열화될 수 있고/있거나 특정 기간 후에 효과를 생성하는 원하는 수준의 파울링 방지 및/또는 환경을 더 이상 제공하지 않을 수 있다. 다양한 실시형태에서, 인클로저가 파울링 방지 효과를 잃을 때까지의 시간의 양은 특정 수중 환경, 계절, 온도, 존재하는 해양 생물의 구성, 온도, 빛, 염도, 바람, 물 속도 등을 포함하는 수많은 인자에 따라 달라질 수 있다. 수중 환경의 조건에 따라 인클로저는 일시적으로 파울링 방지 및/또는 환경 생성 효과를 잃을 수 있으며, 단지 조건이 정상으로 또는 어떤 원하는 수준으로 돌아갈 때 파울링 방지/환경 생성 효과를 회복할 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 본원에서 사용되는 "유효 수명"은 인클로저의 배치부터 매크로 파울링 수준이 기판에서 문제가 되는 시간까지의 시간의 양을 의미할 수 있는 한편, "인클로저 수명"은 인클로저 자체가 기판 자체 주변에서 물리적으로 손상되지 않고 유효하게 유지되는 시간의 양을 의미할 수 있다(이는 인클로저가 제공하는 바이오 파울링 방지의 "유효 수명"에 의해 초과될 수 있음). 본 발명의 다양한 양태에서, 인클로저의 유효 수명 및/또는 인클로저 수명 중 하나 또는 둘 모두는 3일 이상, 7일 이상, 15일 이상, 30일 이상, 60일 이상, 90일 이상, 120일 이상, 150일 이상, 180일 이상, 270일 이상, 1년 이상, 1.5년 이상, 2년 이상, 3년 이상, 4년 이상 또는 5년 이상일 수 있다.
원하는 경우, 인클로저 또는 그 일부는 선택적으로 분해 가능한 물질로 구성될 수 있고/있거나 분해 가능한 부착물 및/또는 마개를 포함할 수 있으며, 이는 바람직하게는 특정 조건 하에서 시간이 지남에 따라 인클로저(및 기타 잠재적 효과) 또는 그 일부의 분자량 감소, 질량 감소 및/또는 강도 또는 내구성 감소를 초래하는 생분해성, 광분해성, 산화성 및/또는 가수 분해성 물질을 포함할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 그러한 물질에 의한 수중 환경에 대한 지속적인 노출은 결국 기판으로부터 인클로저(또는 그의 하나 이상의 층)의 분리 및/또는 인클로저 및/또는 이의 다양한 구성 요소의 환경 친화적인 열화를 초래할 수 있다. 그러한 분리는 전체 인클로저의 분리 및/또는 시간 방출 및/또는 파울링 정도(즉, 중량 기반, 항력 기반 및/또는 벽 유연성 감소) 방출 방식으로 다른 층의 분리를 포함할 수 있다.
어떤 유형의 물질이 사용되든, 인클로저는 선택적으로 구조가 3차원, 방사상, 길이 방향 및/또는 이들의 다양한 조합으로 확장될 수 있도록 형성 가능하도록 구성될 수 있다. 이러한 유형의 구조는 바람직하게는 다양한 구성으로 물체 위에 및/또는 주위에 위치 결정을 허용할 수 있으며, 이는 원하는 경우 인클로저 벽이 그것이 부착되어 있는 물체의 표면 윤곽을 미러링할 수 있도록 위치 결정을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 인클로저는 기판의 하나 이상의 표면의 거울 형상으로 형성될 수 있으며, 일반적으로 기판을 수용하기 위해 적어도 약간 더 큰 크기일 것이다.
일부 예시적인 실시형태에서, 인클로저는 삼베 또는 대마와 같은 완전히 천연 물질로 구성될 수 있으며, 식수 저수지 및/또는 야생 동물 보호 구역과 같은 특히 민감한 물에서 기판을 보호하기 위해 배치될 수 있으며, 여기서 인공 물질 및/또는 살생제 독소의 사용은 금지되고/되거나 권장되지 않을 수 있다. 그러한 경우에, 인클로저는 바람직하게는 인클로저가 기판 및/또는 관련 지지 구조물로부터 분리된 경우에도 물을 오염시키고/시키거나 국소 수중 환경에 해를 끼칠 수 있는 상당한 잠재성을 제공하지 않고 원하는 기간 동안 기저 기판에 보호를 제공할 것이다(분리된 구조물의 추가 개구가 이제 보호된 수성 환경의 개발과 그에 따른 이점을 방해할 수 있으므로). 이러한 경우, 기판이 더 이상 보호를 필요하지 않거나 인클로저가 다양한 이유로 파울링 및/또는 손상되는 경우, 인클로저가 제거되고/되거나 유사한 물질의 새 인클로저 및/또는 인클로저 구성요소로 교체될 수 있으며, 파울링 보호가 필요에 따라 기판에 복원된다.
여과 매체 및 패브릭
다양한 실시형태에서, 본원에서 설명되는 파울링 보호 시스템의 일부 또는 전부에 포함될 수 있는 매우 다양한 패브릭 및/또는 다른 여과 매체가 기술된다. 이들 실시형태의 다수에서, 코팅 또는 페인트는 패브릭에 포함될 수 있으며, 코팅 또는 페인트는 패브릭 및/또는 그의 기공을 통해 흐르는 유체로 방출 및/또는 용출될 수 있는 하나 이상의 살생물성 및/또는 생물독성 물질을 포함한다.
도 14a는 예시적인 스펀 얀(1900)의 하나의 예시적인 주사 전자 현미경(SEM) 사진을 도시하며, 이는 얽힌 필라멘트(1920)의 중앙 몸체 또는 얀 다발(1910)을 도시하는데, 다양한 필라멘트 말단(1930)이 중앙 몸체(1910)에 대해 측 방향으로 연장된다. 도 14b는 얀 번들(1910) 내의 개별 필라멘트(1920)의 매우 미세한 크기를 강조하는 중앙 몸체(1910)의 단면도를 도시한다. PET 스펀 얀을 포함하는 니트 패브릭(1950)의 확대도를 나타내는 도 14c에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 일련의 간극 또는 개구(1980)는 편직 공정 동안 야드 번들(1970) 사이에 위치하며, 하나 이상의 연장 섬유 또는 섬유 말단(1990)은 다양한 개구를 가로 질러 연장된다(다양한 실시형태에서 다수의 섬유 말단이 바람직하게는 각각의 개구를 가로 지른다).
다양한 실시형태에서, 인클로저 벽 및 그 내부에서 보호되는 기판(들)은 약 200 인치, 또는 약 150 인치, 또는 약 144 인치, 또는 약 72 인치 이하, 또는 약 36 인치 이하, 또는 약 24 인치 이하, 또는 약 12 인치 이하, 또는 약 6 인치 이하, 또는 약 1 인치 이하, 또는 약 1 인치 이상, 또는 약 6 인치 이상, 또는 약 1 인치 내지 약 24 인치, 또는 약 2 인치 내지 약 24 인치, 또는 약 4 인치 내지 약 24 인치, 또는 약 6 인치 내지 약 24 인치, 또는 약 12 인치 내지 약 24 인치, 또는 약 1 인치 내지 약 12 인치, 또는 약 2 인치 내지 약 12 인치, 또는 약 4 인치 내지 약 12 인치, 또는 약 6 인치 내지 약 12 인치, 또는 약 1 인치 내지 약 6 인치, 또는 약 2 인치 내지 약 6 인치 및/또는 약 4 인치 내지 약 6 인치의 평균 간격(즉, 인클로저의 내부 벽과 기판의 외부 표면 사이)에 의해 분리 및/또는 이격될 수 있다. 다양한 대안적 실시형태에서, 인클로저의 적어도 일부 또는 전부는 하나 이상의 영역(인클로저의 폐쇄 부분을 포함하지만 이에 제한되지 않음)에서 기판과 직접 접촉할 수 있으며, 따라서 일부 실시형태에서 구조물과 기판 사이에 거리가 실질적으로 거의 또는 전혀 없다.
다양한 다른 실시형태에서, 인클로저 벽과 기판 사이의 간격이 특정 범위의 평균 거리 내에 있는 것이 바람직할 수 있거나, 원하는 간격이 보호할 인클로저 및/또는 기판의 폭, 길이, 깊이 및/또는 다른 특성에 비례할 수 있다. 예를 들어, 단지 몇 갤런의 물을 함유하는 더 작은 인클로저와 더 작은 기판 사이에 미리 정해진 간격을 유지하는 것이 더 중요할 수 있으며, 특히, 인클로저 내의 "차별화된 환경"에서 수천 또는 수백만 갤런의 물을 포함한 대형 인클로저와 상대적으로 큰 선체 사이의 간격에 비해, 물 교환 수준에 더 민감할 수 있는 차별화된 환경에서 상대적으로 더 적은 양의 물이 있고 그 결과의 물 화학이 그에 비해 변하는 경우에 그러하다. 이러한 경우에, 인클로저 벽과 기판의 대향 표면 사이의 원하는 간격은 기판 크기, 유형, 인클로저 디자인 및/또는 인클로저 강성 및/또는 디자인에 따라 대향 인클로저 벽들 사이의 거리의 2% 이하, 또는 5% 이하, 10% 이하, 또는 20% 이하, 또는 30% 이하, 또는 40%, 또는 대향 인클로저 벽들 사이의 거리의 최대 49.9%일 수 있다. 다른 실시형태에서, 국소 수성 환경은 기판의 표면으로부터 멀리 100 인치 이상, 50 인치 이상, 10 인치 이상, 5 인치 이상, 3 인치 이상, 2 인치 이상, 1 인치 이상, 0.5 인치 이상, 0.1 인치 이상, 0.04 인치 이상, 50 피트 이하, 40 피트 이하, 20 피트 이하, 20 피트 이하, 10 피트 이하, 4 피트 이하, 2 피트 이하, 100 인치 이하, 10 인치 이하, 5 인치 이하, 1 인치 이하, 0.1 인치 이하, 0.04 인치 이하의 거리를 연장할 수 있다.
도 15a는 본원에서 설명된 다양한 인클로저 및/또는 여과 요소를 형성하기 위해 다양한 방식으로 사용될 수 있는 롤링된 시트 형태의 예시적인 패브릭 물질(2000)를 도시한다. 이 실시형태에서, 물질은 바람직하게는 유연성 섬유 재료, 이 경우에는 천연 섬유 천뿐만 아니라 폴리에스터 또는 다른 합성 섬유의 제직, 편직, 펠트, 부직 및/또는 다른 구조, 및/또는 이들의 다양한 조합을 포함할 수 있는 패브릭 물질을 포함한다. 다양한 실시형태에서, 패브릭은 본원에 기술된 다양한 인클로저 실시형태를 구성하기 위해 이용될 수 있고/있거나, 이러한 롤 시트 물질로 기다란 기판을 감싸거나 달리 "커버하는" 것이 가능하고/하거나 바람직할 수 있으며, 특히, 풀어지고 감싸진 시트가 점진적으로 감싸진 기판을 포함하는 "인클로저"를 생성할 수 있는 다른 시트 섹션(즉, 필링 또는 지지 거더를 따라)과 겹칠 수 있는 경우에 그러하며, 여기서 패브릭 물질은 겹치는 "바버 폴(barber pole)" 또는 메이폴(maypole) 유형 기술로 기판 주위에 감싸지거나 또는 물 탱크 또는 관개 파이프의 내부 벽을 라이닝한다. 이러한 경우에, 본원에 기술된 바와 같은 "차별화된 환경"을 구성하는 패브릭 인클로저 벽과 기판 표면(또한 선택적으로 패브릭 자체 내의 액체) 사이의 매우 얇은 액체 층과 보호된 기판을 패브릭이 직접 접촉시키는 것이 바람직할 수 있다.
도 15b는 바람직하게는 다른 패브릭 부분에 및/또는 다른 장치 및/또는 구성요소에 자가 접착될 수 있는 패브릭의 다양한 부분을 따라 접착제, 후크-루프 패스너 물질(2010)(및/또는 재봉된 솔기)를 포함하는 롤업 시트 패브릭(2005)의 일 예시적인 실시형태를 도시하며, 대부분의 패브릭은 본원에 설명된 천공 또는 투과성 부분(2020)을 포함한다(다양한 실시형태에서 패스너 물질 자체는 투과성 및/또는 비투과성 부분을 또한 포함할 수 있다). 원한다면, 일부의 다른 패브릭 부분을 덮는 물질 플랩은 비투과성일 수 있고 기저의 구조물을 보호할 수 있다.
사용 시, 패브릭은 말뚝의 일부 주위에 인클로저를 형성하기 위해 말뚝 또는 지지 거더 또는 다른 구조물 주위를 감싸며, 이는 점진적 랩핑 방법(즉, "이발소-폴" 유형 포장) 또는 원형 랩핑 방법(즉, "라운드-로빈" 유형 랩핑)을 포함하여 본원에 기술된 것과 기능면에서 유사한 다양한 인클로저를 생성하여 바이오 파울링 유기체 및/또는 다른 분해로부터 말뚝의 다양한 부분을 보호한다. 다양한 실시형태에서, 후크-루프 또는 유사한 패스너를 사용하는 부착이 특히 바람직할 수 있는데, 그러한 체결 기술은 본원에 설명된 다양한 투과성 물질과 유사한 방식으로 투과성이 부여될 수 있고 이를 통해 물 교환을 허용할 수 있기 때문이다.
원하는 경우, 3차원(3D) 구성으로 조립될 수 있는 개별 구성요소 섹션을 사용하여 인클로저가 구성될 수 있다. 예를 들어, 인클로저의 개별 벽 섹션은 삼각형, 정사각형 및/또는 기타 다각형 형상을 포함하는 다양한 구성으로 서로 부착되도록 제공될 수 있다. 원하는 경우, 벽 섹션은 상대적으로 단단한 하부 프레임에 의해 지지될 수 있거나 섹션은 매우 유연하고/하거나 롤러 또는 기타 캐리어에 제공될 수 있으며, 이는 조립 전에 각 개별 섹션을 해제하도록 풀릴 수 있다. 적어도 하나의 대안적인 실시형태에서, 개방 인클로저 프레임 또는 지지체가 제공될 수 있으며, 연장된 시트 또는 인클로저 벽 물질이 제공될 수 있으며, 이는 프레임 세그먼트 주위를 감싸고/하거나 위에 놓여질 수 있다(그리고 예를 들어, 일반 운송업체에 의한 선적을 위한 물체의 테이핑(taping) 또는 "선박 포장"과 유사한 방식으로 프레임에 적용된다).
다양한 대안적 실시형태에서, 인클로저 및/또는 그 구성 물질은 격자형, 메시, 매트 또는 유창된 패브릭 배열로 형성된 실의 짜여진 및/또는 꼬인 가닥으로 형성된 3차원 패브릭 매트릭스 및/또는 섬유 매트릭스 구조를 포함할 수 있으며, 이는 다양한 실시형태에서 하나 이상의 비-평탄 및/또는 비-평활 패브릭 층(들)을 포함할 수 있다. 하나의 매우 단순화된 형태에서, 인클로저는 다수의 분리된 및/또는 짜여진 층을 포함할 수 있는 다수의 수직으로 위치된 요소(뿐만 아니라 다양한 방향으로 정렬된 다른 섬유 요소의 다양한 조합)와 함께 짜여진 다수의 수평으로 위치된 요소를 포함할 수 있다. 유연성 물질은 배플 또는 다양한 상호 연결 섹션을 포함할 수 있는 하나 이상의 이격된 층을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 인클로저 물질의 각 얀 또는 다른 실(thread) 요소(들)는 미리 선택된 개수의 개별 스트랜드를 포함할 것이며, 스트랜드의 적어도 일부는 다양한 위치 및/또는 방향에서 실 코어 요소로부터 외측으로 연장되어 패브릭에 짜여진 실과 실 가닥의 3차원 비틀린 네트워크를 생성한다. 다양한 실시형태에서, 섬유 매트릭스의 다양한 요소는 대각선으로 또는 서로에 대해 평행한 방식을 포함하여 사실상 임의의 배향으로 배열될 수 있으며, 이에 의해 직각을 형성하거나, 3차원 배향 및/또는 랜덤 분포(즉, 펠트 매팅) 및/또는 패턴을 포함하는 사실상 임의의 다른 배향으로 배열될 수 있다. 또한, 일부 실시형태에서는 개별 요소들 사이에 상당한 간격이 있을 수 있지만, 다른 실시형태에서는 간격이 거의 또는 전혀 없는 긴밀한(tight) 패턴을 형성하기 위해 훨씬 더 긴밀한 패턴으로 감소될 수 있다. 다양한 바람직한 실시형태에서, 실 및/또는 섬유와 같은 요소는 천연 또는 합성 중합체로 제조될 수 있지만 금속, 나일론, 면 또는 이들의 조합과 같은 다른 물질로 제조될 수 있다.
본 발명의 다양한 측면은 섬모가 높은 섬유질 매트릭스 및/또는 유연성 물질의 사용을 포함할 수 있으며, 이는 물질이 "여과" 매체를 생성하는 3차원 유연성 패브릭에서 그 표면으로부터 또는 기공 또는 열린 공간 내로 돌출되는 덩굴손(tendril) 또는 머리카락 유사한 부속물(즉, 섬유)을 포함할 수 있음을 의미한다. 덩굴손 또는 머리카락 유사한 부속물은 3차원 유연성 여과 물질을 구성하는 물질의 일부이거나 물질에 포함될 수 있다. 대안적으로, 덩굴손 또는 머리카락 유사한 부속물은 유연성 물질에 접착되거나 부착된 별도의 조성물로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 덩굴손 또는 머리카락 유사한 부속물은 유연성 물질의 표면에 부착되는 접착층에 부착되어 이로부터 돌출될 수 있다. 본 발명의 측면에서, 덩굴손 또는 머리카락 유사한 부속물은 인클로저 물질의 표면으로부터 돌출할 수 있는 한편, 다른 측면에서 덩굴손 또는 머리카락과 같은 부속물은 인클로저 물질로부터 안쪽으로 및/또는 인클로저 물질 섬유 매트릭스 및/또는 패브릭의 다른 실 및/또는 섬유를 향해 안쪽으로 및/또는 내로 연장될 수 있다. 본 발명의 다양한 측면에서, 덩굴손 또는 머리카락 유사한 부속물은 탄력적일 수 있고/있거나 인클로저 및/또는 물의 움직임으로 인해 진동 및/또는 흔들릴 수 있다. 다양한 실시형태에서, 섬모 자체 및/또는 덩굴손 또는 머리카락 유사한 부속물의 움직임의 조합은 또한 인클로저의 표면 상에 또는 내에 바이오 파울링 유기체의 정착을 막을 수 있다.
다양한 실시형태에서, 인클로저의 투과성 물질에 수많은 작은 섬유의 존재는 이러한 구조가 직조된 패턴의 개방 틈새 내로 및/또는 주변으로 연장될 수 있기 때문에 물질의 3차원 구조의 복잡성을 상당히 증가시킬 수 있다. 이러한 섬유 배열은 패브릭의 깊이를 가로 지르고 인클로저에 의해 보호되는 내부 환경으로 들어가려는 유기체에게 더 비틀린 경로를 추가로 제공할 수 있고/있거나(즉, 물질의 "여과" 효과를 증가시킴), 선택적인 살생제 코팅이 부착될 수 있는 패브릭의 훨씬 더 높은 표면적을 제공할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 스펀 폴리에스테르는 인클로저 물질로서 매우 바람직한 특성을 갖는 것으로 결정되었으며, 왜냐하면 인클로저로의 3차원 "진입 경로"의 형상 및/또는 크기(즉, 미생물이 물질의 개구 및/또는 기공을 통과할 때)는 바람직하게는 더 긴 경로, 더 큰 표면적을 제공할 것이고/이거나 파울링 유기체가 인클로저로 유입되는 것을 여과 및/또는 방해하고/하거나 그 안에 더 많은 양의 살생제 코팅을 유지하는 데 더 효과적인 것으로 입증할 수 있기 때문이다.
다양한 실시형태에서, 인클로저 벽의 3차원 토포그래피(topography)는 바람직하게는 이러한 패브릭 구성이 인클로저 벽의 "여과 효과"를 증가시킬 수 있고/있거나 다양한 파울링 유기체가 인클로저 패브릭 및/또는 보호된 기판에 "걸쇠를 거는(latch)" 능력에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 점에서 인클로저의 바이오 파울링 효과에 기여할 것이다. 그러나, 다른 실시형태에서, 인클로저 벽 및/또는 다른 구성요소는 텍스처드 얀 또는 다른 물질(및/또는 다른 물질 구성 기술)과 같은 "더 평탄한" 및/또는 "더 평활한" 물질을 포함할 수 있으며 여전히 본원에 개시된 많은 바이오 파울링 방지 효과를 제공할 수 있다. 이러한 물질은 스펀 폴리에스터 얀을 포함하는 물질보다 훨씬 더 평평하고 평활하고/하거나 덜 섬모적일 수 있지만, 이러한 물질은 다양한 용도에 대해 허용 가능한 수준의 바이오 파울링 보호를 제공할 수 있다.
인클로저를 구성하기 위해 다양한 정도로 적합할 수 있는 다양한 물질은 다양한 천연 및 합성 물질 또는 이들의 조합을 포함한다. 예를 들어, 삼베, 황마, 캔버스, 양모, 셀룰로오스, 실크, 면, 대마 및 모슬린은 가능한 유용한 천연 물질의 비제한적인 예이다. 유용한 합성 물질은 폴리올레핀(예를 들어, 폴리에틸렌, 초고 분자량 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 공중합체 등), 폴리에스터, 나일론, 폴리우레탄, 레이온, 폴리아미드, 폴리아크릴 및 에폭시의 중합체 부류를 제한없이 포함할 수 있다. 다양한 유형의 유리 섬유 조성물이 또한 사용될 수 있다. 중합체와 공중합체의 조합이 또한 유용할 수 있다. 이러한 3차원 유연성 물질은 텍스타일 구조, 투과성 시트, 또는 본원에 기술된 바와 같은 파울링 방지 및/또는 여과 특성을 제공할 수 있는 구조를 제공하는 다른 구성으로 형성될 수 있다. 본원에 기술된 인클로저를 구성하는 데 사용하기에 잠재적으로 적합한 유연성 물질의 예는 삼베, 캔버스, 면 패브릭, 린넨, 모슬린, 투과성 중합체 시트, 중합체 섬유 또는 필라멘트로 제조된 패브릭 및 투과성 필름 및 막을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 본 발명의 측면에서, 유연성 물질은 천연 또는 합성 패브릭, 예컨대 삼베, 편직 폴리에스터 또는 기타 패브릭, 직조 폴리에스터 또는 기타 패브릭, 스펀 폴리에스터 또는 기타 패브릭, 이들의 다양한 조합, 또는 본원에 개시된 특성을 포함하는 다양한 특성을 갖는 기타 패브릭 중에서 선택될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 인클로저의 하나 이상의 벽을 형성하는 유연성 물질은 얽힌 섬유 또는 섬유 다발(즉, 얀)에 의해 형성된 구조를 가질 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "얽힌"은 섬유가 부직, 직조, 편조, 편직 또는 달리 혼합되어 본원에서 논의된 다양한 여과 및/또는 물 투과성 및/또는 물 교환 특징을 생성할 수 있는 섬유질 매트릭스를 생성할 수 있음을 의미한다. 섬유가 얽혀있는 물질은 바람직하게는 3차원 유연성 물질에서 개방 및 폐쇄 공간의 패턴을 생성할 수 있으며, 그 내부의 개방 공간은 간극을 정의한다. 바람직하게는, 유연성 물질을 구성할 수 있는 섬유는 예를 들어 단일 필라멘트, 다수의 필라멘트의 다발, 천연 또는 합성 조성물의 필라멘트, 또는 천연 및 합성 조성물의 조합이다. 본 발명의 양태에서, 섬유는 평균 직경(또는 "평균 필라멘트 직경")이 약 50 mil 이하, 약 25 mil 이하, 약 10 mil 이하, 약 6 mil 이하, 약 5 mil 이하, 약 4 mil 이하, 약 3 mil 이하, 약 2 mil 이하, 약 1 mil 이하, 약 0.5 mil 이하, 약 0.4 mil 이하, 약 0.3 mil 이하, 약 0.2 mil 이하, 또는 약 0.1 mil 이하이다.
본 발명의 일부 양태에서, 유연성 물질은 직조 또는 편직 패브릭을 포함할 수 있다. 예를 들어, 직조 패브릭은 약 3 내지 약 150, 약 5 내지 약 100, 약 10 내지 약 50, 약 15 내지 약 25, 약 20 내지 약 40의 픽/인치(pick per inch)("ppi" 또는 인치당 위사) 및/또는 약 20 ppi를 가질 수 있다. 본 발명의 다른 양태에서, 직조 패브릭은 약 3 내지 약 150, 약 5 내지 약 100, 약 10 내지 약 50, 약 15 내지 약 25, 약 20 내지 약 40의 엔드/인치(end per inch)("epi" 또는 인치당 경사) 및/또는 약 20 epi 또는 약 24 epi를 갖는다. 본 발명의 또 다른 다양한 다른 양태에서, 편직 패브릭은 약 3 내지 약 120, 약 5 내지 약 100, 약 10 내지 약 50, 약 15 내지 약 25, 약 20 내지 약 40의 코스/인치(course per inch)("cpi") 및/또는 약 36 cpi 또는 약 37 cpi를 가질 수 있다. 본 발명의 또 다른 양태에서, 편직 패브릭은 약 3 내지 약 80, 약 5 내지 약 60, 약 10 내지 약 50, 약 15 내지 약 25, 약 20 내지 약 40의 웨일/인치(wale per inch)(" wpi") 및/또는 약 36 wpi 또는 약 33.7 wpi를 갖는다.
따라서, 본 발명의 적어도 하나의 양태에서, 직조 패브릭은 약 9 내지 약 22,500, 약 100 내지 약 20,000, 약 500 내지 약 15,000, 약 1,000에 내지 약 10,000, 약 2,500 내지 약 8,000, 약 4,000 내지 약 6,000, 약 2,500 내지 약 4,000, 약 5,000 내지 약 15,000, 약 10,000 내지 약 20,000, 약 8,000 내지 약 25,000, 약 20 내지 약 100, 약 30 내지 약 50의 얀 크기 밀도(즉, 단위 면적당 경사를 곱한 위사), 또는 약 45 또는 약 40의 얀/제곱인치를 갖는다.
본 발명의 다른 양태에서, 직조 또는 편직 패브릭의 얀은 약 40 데니어 내지 70 데니어, 약 40 데니어 내지 100 데니어, 약 100 데니어 내지 약 3000 데니어, 약 500 내지 약 2500 데니어, 약 1000 내지 약 2250 데니어, 약 1100 데니어, 약 2150 데니어, 또는 약 2200 데니어의 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 직조 또는 편직 패브릭은 단위 면적당 기본 중량이 약 1 내지 약 24 온스/제곱야드(약 34 내지 약 814 g/m2), 약 1 내지 약 15 온스/제곱야드, 약 2 내지 약 20 온스/제곱야드(약 68 내지 약 678 g/m2), 약 10 내지 약 16 온스/제곱야드(약 339 내지 약 542 g/m2), 약 12 온스/제곱야드(약 407 g/m2), 또는 약 7 온스/제곱야드(약 237 g/m2) 또는 약 3 온스/제곱야드일 수 있다. 본 발명의 다른 양태에서, 바람직한 스펀 폴리에스터 섬유 기반 직조 패브릭은 인클로저 물질로서 사용될 수 있으며, 패브릭은 대략 410 그램/미터2의 평량(BASIS WEIGHT)(임의의 코팅 또는 개질이 포함되기 전 베이스 패브릭의 중량)을 갖는다(표 4 참조).
다양한 예시적인 실시형태에서, 적합한 인클로저 또는 구조물 벽의 두께는 0.025 인치 내지 0.0575 인치 또는 그 초과의 범위일 수 있으며, 바람직한 인클로저는 약 0.0205 인치 두께, 약 0.0319 인치 두께, 약 0.0482 인치 두께 및/또는 약 0.0571 인치 두께이다. 인클로저의 천공 및/또는 개구의 크기와 인클로저의 다양한 개구의 형상, 크기 및/또는 비틀림 정도에 따라, 특별히 설명된 것보다 더 크고/크거나 더 작은 두께의 인클로저가 다양한 정도의 성공 및 다양한 인클로저 물질을 갖는 다양한 인클로저 디자인에 사용될 수 있다. 다양한 대안적인 실시형태에서, 개시된 섬유 매트릭스의 구성에 사용되는 유연성 베이스 물질, 섬유 및/또는 실은 보호될 원하는 기판 또는 특정 용도에 따라 두께 및/또는 길이의 넓은 변화를 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일부 양태에서 유연성 물질의 두께는 약 0.001 내지 약 0.5 인치, 약 0.005 내지 약 0.25 인치, 약 0.01 내지 약 0.1 인치, 약 0.02 인치, 약 0.03 인치, 약 0.04 인치, 약 0.05 인치 또는 약 0.06 인치일 수 있다. 막 여과 구조뿐만 아니라 이의 다중 층에서와 같이 단일 구조 내에서 두께 및 투과성의 변화가 고려된다.
본원에서 설명된 다양한 목적을 달성하기 위해 다양한 물질 및/또는 물질 조합이 인클로저 물질로 활용될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 필름 또는 유사한 물질이 패브릭 인클로저 벽 물질에 대한 대안으로서 사용될 수 있으며, 이는 인클로저 벽의 일부 또는 전부에 투과성 및/또는 비-투과성 필름을 포함할 수 있다. 유사하게, 고무, 라텍스, 얇은 금속, 금속 필름 및/또는 호일 및/또는 플라스틱 또는 세라믹과 같은 천연 및 합성 물질이 다양한 결과로 이용될 수 있다.
다양한 실시형태에서, "투과성"은, 습식 및/또는 건식 조건에서 패브릭의 유연성 및/또는 형태의 변화에 의해 컴파운딩될 수 있는 이 직물의 구조에서 "퍼지니스(fuzziness)" 및/또는 무작위성으로 인해 스펀 폴리 및/또는 삼베 재료 전체에서 개구의 "유효한" 다공성을 측정 및/또는 결정하는 것이 다소 어려울 수 있기 때문에, 인클로저 및/또는 그 구성요소의 일부 측면에 대한 메트릭으로서 바람직하게 이용되는데, 출원인은 이것이 개시된 시스템 및 장치의 다양한 실시형태의 효과에 선택적으로 중요할 수 있다고 믿는다. 다양한 실시형태에서, 인클로저는 개구 및/또는 구멍이 관통하여 형성된 유연성 물질을 포함하는 하나 이상의 벽을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시형태에서, 벽(들)을 통과하는 개구의 일부 또는 전부는 비틀린(tortuous) 또는 "구부러진(crooked)" 유동 경로를 포함할 수 있으며, 여기서 비틀림 비는 유동 경로(Lt)의 실제 길이 대 유동 경로 말단 사이의 직선 거리의 비로서 정의된다:
하나의 예시적인 실시형태에서, 텍스처드 얀 또는 스펀 폴리에스터 얀으로 제조된 직조 패브릭은 예시적인 인클로저 벽을 생성하는 데 사용하기에 매우 바람직할 수 있으며, 스펀 폴리에스터 얀은 잠재적으로 다양한 위치에서(즉, 상대적으로 더 높은 수준의 "헤어리니스(hairiness)" 또는 섬모) 및 여러 방향으로 얀으로부터 연장되는 상당한 수의 섬유 말단을 갖는다 - 바람직하게는 패브릭의 외부 표면에서 내부 표면으로의 더 복잡한 3 차원 매크로 구조 및/또는 더 비틀린 경로(들)로 이어진다. 다양한 바람직한 실시형태에서, 이들 섬유 말단은 패브릭 직조에 존재할 수 있는 자연적인 개구로 연장될 수 있으며, 잠재적으로 패브릭을 통한 일부 "직선 경로" 개구를 감소 및/또는 제거하고/하거나 패브릭을 통한 기존 경로의 비틀림을 증가시킬 수 있다(이는 어떤 경우에는 3 차원 패브릭의 지형을 통해 상당한 거리를 연장할 수 있다). 다양한 실시형태에서, 패브릭의 일부가 1.25보다 큰 비틀림 비를 갖는 개구를 포함하는 것이 바람직할 수 있는 한편, 다른 실시형태에서 패브릭의 다양한 개구에 대해 1.5 초과의 비틀림 비가 더 바람직할 수 있다.
투과성
많은 실시형태에서, 투과성 요소, 구성요소 및/또는 구조물을 인클로저 구성요소의 일부 및/또는 모두에 포함시키는 것이 매우 바람직하며, 이는 제어된 방식 및/또는 속도로 여과 매체 및/또는 인클로저 내부 및/또는 외부로의 물의 일부 벌크 수송을 허용한다. 바람직하게는, 여과 매체 및/또는 인클로저를 위해 선택된 물질 또는 물질들은 인클로저와 주변 수성 환경 사이에 일정 수준의 "벌크 유체 교환"을 허용하는 투과성의 수준을 갖는 하나 이상의 벽 구조를 포함할 것이다. 이 투과성은 바람직하게는 인클로저가 배치될 국소 환경에 최적화 및/또는 적합화될 것이지만, 일반적으로 인클로저는 투과성이 매우 높은 인클로저 물질이 인클로저 내 물 화학을 변경하고/하거나 보호된 물품에 대한 바이오 파울링을 한정하거나 줄이는 데 다소 덜 효과적일 수 있기 때문에 낮은 수준 내지 중간 수준의 투과성을 포함할 수 있는 한편, 투과성이 매우 낮거나 전혀 없는 인클로저 물질(또는 파울링을 포함하는 많은 이유로 텍스타일 상 및/또는 내에서 시간이 지남에 따라 투과성이 매우 낮아질 수 있는 것)은 패브릭 벽을 통한 액체 교환의 허용할 수 없을 정도로 낮은 수준으로 이어질 수 있으며, 이는 보호된 환경 내의 낮은 산소 수준(즉, 무산소 또는 기타 조건) 또는 기타 화학 물질 수준으로 인한 다양한 기판 부식 또는 기타 문제로 이어질 수 있다. 다양한 위치 및/또는 환경 조건(계절 및/또는 날씨 패턴의 다양한 변화 포함)에서 더 많거나 적은 투과성 또는 기타 인클로저 디자인 변경이 바람직할 수 있다. 대부분의 경우 국소 환경 조건(즉, 물 흐름, 온도, 바이오-플로랄 유형, 생장기, 염분, 사용 가능한 영양소 및/또는 산소, 오염물질 등) 및/또는 국소 물 조건/속도(즉, 조류 및/또는 조수로 인한)는 원하는 투과성 및/또는 기타 설계 고려 사항에 영향을 미칠 수 있다 - 예를 들어 인클로저에 대한 더 고속 액체의 충돌은 주어진 물질의 투과율에 대해 물 교환 속도를 증가시킬 수 있으며, 이는 이러한 조건에서 더 낮은 투과성 물질의 사용을 요구하거나 제안할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 인클로저는 바람직하게는 수중 환경에 적어도 부분적으로 침수된 기판 또는 기판 부분 상의 바이오 파울링을 억제할 수 있으며, 인클로저는 사용 중에 물 투과성이 되거나 물 투과성인 물질을 포함하고, 상기 인클로저는 상기 기판을 수용하고 기판의 표면에서 구조물의 적어도 내부/외부 표면으로 확장되는 차별화된 수중 환경을 형성하도록 개조되며, 여기서 구조물 또는 그 일부는 기판 주위 또는 그 이후에 구조물을 위치시킬 때 기판의 평방 센티미터당 초당 약 100 mL 또는 그 이하의 물의 물 투과성을 갖는다. 다양한 실시형태에서, 구조물의 물 투과성은 원하는 투과성을 갖도록 텍스타일을 제조하는 것과 같이 물이 통해 투과할 수 있도록 구조물을 형성함으로써 달성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 구조물은 그것이 사용될 때 시간이 지남에 따라 물 투과성이 되도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 다른 물 투과성 구조물은 초기에 이를 실질적으로 비투과성으로 만드는 코팅을 포함할 수 있지만(불투과성은 초기 배치 직후 인클로저 내에서 원하는 저산소 조건을 "점프 시작"하는 데 특히 유용할 수 있음), 코팅이 제거, 침식 또는 용해됨에 따라 기저 투과성이 증가하고/하거나 유용해진다(이는 산소가 함유된 물이 인클로저 내로/통해 침투하도록 허용하고 저산소 상태가 달성된 후 인클로저 내에서 원하지 않는 지속적인 무산소 상태가 발생하는 것을 방지하는 데 도움이 될 수 있음).
다양한 실시형태에서, 인클로저 패브릭에 대한 최적 및/또는 원하는 투과성 수준은 표 3(아래)에서 확인된 임의의 패브릭 투과성과 근사할 수 있고, 일부 실시형태에서는 100 ml/s/cm2 내지 0.01 ml/s/cm2 범위의 투과성을 포함할 수 있다. 다양한 대안적 실시형태에서, 인클로저의 하나 이상의 벽 내에 또는 상에, 0.06 ml/s/cm2 내지 46.71 ml/s/cm2, 또는 0.07 ml/s/cm2 내지 46.22 ml/s/cm2, 또는 0.08 ml/s/cm2 내지 43.08 ml/s/cm2, 또는 0.11 ml/s/cm2 내지 42.54 ml/s/cm2, 또는 0.13 ml/s/cm2 내지 42.04 ml/s/cm2, 또는 0.18 ml/s/cm2 내지 40.55 ml/s/cm2, 또는 0.19 ml/s/cm2 내지 29.08 ml/s/cm2, 또는 0.32 ml/s/cm2 내지 28.16 ml/s/cm2, 또는 0.48 ml/s/cm2 내지 25.41 ml/s/cm2, 또는 0.50 ml/s/cm2 내지 22.30 ml/s/cm2, 또는 0.77 ml/s/cm2 내지 21.97 ml/s/cm2, 또는 0.79 ml/s/cm2 내지 20.46 ml/s/cm2, 또는 0.83 ml/s/cm2 내지 15.79 ml/s/cm2, 또는 0.90 ml/s/cm2 내지 14.72 ml/s/cm2, 또는 1.05 ml/s/cm2 내지 14.19 ml/s/cm2, 또는 1.08 ml/s/cm2 내지 14.04 ml/s/cm2, 또는 1.11 ml/s/cm2 내지 13.91 ml/s/cm2, 또는 1.65 ml/s/cm2 내지 11.27 ml/s/cm2, 또는 2.09 ml/s/cm2 내지 11.10 ml/s/cm2, 또는 2.25 ml/s/cm2 내지 10.17 ml/s/cm2, 또는 2.29 ml/s/cm2 내지 9.43 ml/s/cm2, 또는 2.36 ml/s/cm2 내지 9.20 ml/s/cm2, 또는 2.43 ml/s/cm2 내지 9.02 ml/s/cm2, 또는 2.47 ml/s/cm2 내지 8.24 ml/s/cm2, 또는 2.57 ml/s/cm2 내지 8.16 ml/s/cm2, 또는 2.77 ml/s/cm2 내지 8.11 ml/s/cm2, 또는 3.68 ml/s/cm2 내지 6.04 ml/s/cm2, 또는 3.84 ml/s/cm2 내지 5.99 ml/s/cm2, 또는 4.43 ml/s/cm2 내지 5.40 ml/s/cm2, 및/또는 4.70 ml/s/cm2 내지 4.77 ml/s/cm2 범위의 투과성을 갖는 물질을 포함하여, 패브릭 또는 다른 투과성 물질이 사용될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 인클로저 내의 차별화된 환경과 개방된 환경 사이의 최적 및/또는 원하는 물 교환 속도는 시간당 약 0.1% 내지 약 500%, 또는 약 0.1% 내지 약 400%, 또는 약 0.1% 내지 약 350%, 또는 약 20% 내지 약 375%, 또는 약 0.1% 내지 약 100%, 또는 약 0.1% 내지 약 250%, 또는 약 20% 내지 약 500%, 또는 약 50% 내지 약 200%, 또는 약 100% 내지 약 200%, 또는 약 0.1% 내지 약 20%, 또는 약 100% 내지 약 200%, 또는 약 25% 내지 약 200%, 또는 약 25% 내지 약 100%, 또는 약 10% 내지 약 75%, 또는 약 25% 내지 약 275%, 또는 약 100% 내지 약 500%, 또는 약 100% 내지 약 250%, 또는 약 시간당 50% 내지 약 150%, 또는 약 75% 내지 약 200%, 또는 약 20% 내지 약 350%, 또는 약 50% 내지 약 100%, 또는 약 0.2% 내지 약 120%, 또는 시간당 약 0.2% 내지 약 20%, 또는 시간당 약 20% 내지 약 50%, 또는 시간당 부피의 약 25% 범위일 수 있다.
물질의 수분 투과성은 물질의 조성, 물질의 구성 방법 및 유형, 물질의 코팅 여부, 물질의 건조, 습식 또는 포화 여부, 물질 자체가 어떤 방식으로 파울링되었는지 여부, 및/또는 수성 환경에서 시험 및/또는 사용하기 전에 패브릭이 "사전 습윤"되었는지 여부를 포함하는 다양한 인자의 함수일 수 있다. 더욱이, 주어진 물질의 투과성은 시간이 지남에 따라 변할 수 있기 때문에, 단일 물질의 경우에도 허용 가능한 및/또는 최적의 물 투과성의 범위가 있을 수 있다. 본 발명의 다양한 양태에서, 인클로저의 물 투과성은 국소(즉, 인클로저 내에서 보호됨) 수중 환경에서 일정한 무산소 상태의 생성을 바람직하게는 피하기에 충분한 초기 최소 투과성일 수 있는 한편, 다른 실시형태에서는 투과성 더 클 수 있다. 본 발명의 다양한 양태에서, 인클로저 물질은 사용 전 또는 사용 중에 달성된 상기 시험 방법에 의해 측정할 때 약 100 이하, 약 90 이하, 약 80 이하, 약 70 이하, 약 60 이하, 약 50 이하, 약 40 이하, 약 30 이하, 약 25 이하, 약 20 이하, 약 10 이하, 약 5 이하, 약 4 이하, 약 3 이하, 약 2 이하, 약 1 이하, 약 0.5 이하, 약 0.1 이하, 약 1 이상, 약 0.5 이상, 약 0.1 이상, 약 0.1 내지 약 100, 약 0.1 내지 약 90, 약 0.1 내지 약 80, 약 0.1 내지 약 70, 약 0.1 내지 약 60, 약 0.1 내지 약 50, 약 0.1 내지 약 40, 약 0.1 내지 약 30, 약 0.1 내지 약 25, 약 0.1 내지 약 20, 약 0.1 내지 약 10, 약 0.1 내지 약 5, 약 0.5 내지 약 100, 약 0.5 내지 약 90, 약 0.5 내지 약 80, 약 0.5 내지 약 70, 약 0.5 내지 약 60, 약 0.5 내지 약 50, 약 0.5 내지 약 40, 약 0.5 내지 약 30, 약 0.5 내지 약 25, 약 0.5 내지 약 20, 약 0.5 내지 약 10, 약 0.5 내지 약 5, 약 1 내지 약 100, 약 1 내지 약 90, 약 1 내지 약 80, 약 1 약 70, 약 1 내지 약 60, 약 1 내지 약 50, 약 1 내지 약 40, 약 1 내지 약 30, 약 1 내지 약 25, 약 1 내지 약 20, 약 1 내지 약 10, 또는 약 1 내지 약 5의 물 투과성(기판의 제곱 센티미터 당 초당 물의 밀리리터)을 갖는다.
선택적인 살생제 코팅
다양한 예시적인 실시형태에서, 개시된 인클로저는 인클로저 물질 및/또는 기판에 대한 적절한 바이오 파울링 보호를 제공하기 위해 인클로저에 대한 보충 살생제 및/또는 파울링 방지 약제(들)의 사용을 선택적으로 포함할 수 있으며, 이는 또한 파울링 압력이 보호되지 않은 패브릭에 매크로 파울링이 없을 수 있는 특정 침지 기간 동안 및/또는 코팅되지 않은 인클로저가 원하는 기간 동안 포함된 기판을 보호하기에 충분할 수 있는 경우 코팅되지 않은 패브릭 인클로저의 주기적인 사용을 포함할 수 있다. 많은 실시형태에서, 여과 매체 및/또는 인클로저 벽 구조의 표면의 적어도 일부는 살생물성 페인트, 코팅 및/또는 첨가제에 의해 함침, 주입 및/또는 코팅될 수 있다. 일부 추가 실시형태에서, 살생제 및/또는 파울링 방지제(들)는 원치 않는 파울링으로부터 인클로저 자체를 바람직하게 보호하기 위해 여과 매체 및/또는 인클로저 벽 및/또는 이의 다른 부분에 통합될 수 있다. 일부 예시적인 실시형태에서, 패브릭 또는 물질은 살생제에 대한 담체로서 작용할 수 있다.
일반적으로, 화학적 또는 생물학적 수단에 의해 임의의 원치 않거나 원하지 않는 유기체에 대해 파괴, 억제, 무해화 및/또는 제어 효과 발휘를 할 수 있는 능력을 갖는 살생제 또는 일부 다른 화학물질, 화합물 및/또는 미생물이, 물질 또는 물질 구성요소의 제조 동안과 같이 물질의 일부(들) 내에 및/또는 상에 선택적으로 혼입될 수 있거나, 또는 살생제 등이 제조 후에 물질에 도입될 수 있다. 바람직하게는, 물질 내/위의 하나 이상의 살생제는 외부 표면 상에서 및/또는 인클로저 내의 개구 내에서 수생 유기체의 콜로니화를 억제 및/또는 방지할 뿐만 아니라, 인클로저의 개구를 통해 시도하거나 성공적으로 침투할 수 있을만큼 작은 바이오 파울링 유기체를 격퇴, 무력화, 손상 및/또는 약화시켜, 구조물과 기판 사이의 인공 또는 합성 국소 수중 환경 내에서 번성할 수 없다. 다양한 실시형태에서, 인클로저는 바람직하게는 약 3 내지 7일, 7일 내지 15일, 3일 내지 15일, 적어도 1개월, 적어도 3개월, 적어도 6개월, 적어도 12개월상, 적어도 2년, 적어도 3년, 적어도 4년 및/또는 적어도 5년 또는 그 이상의 유효 수명 동안 바이오 파울링의 보호 및/또는 억제를 허용하기에 충분한 강도 및/또는 완전성을 유지하는(및/또는 원하는 인공 국소 수중 환경 또는 합성 국소 수성 환경의 생성을 가능하게 함) 물질을 포함한다.
인클로저의 적어도 하나의 예시적인 실시형태에서, 인클로저는 살생제 코팅으로 코팅, 페인팅 및/또는 함침된 물질을 포함할 수 있으며, 이는 바람직하게는 물질에 부착되고/되거나 원하는 깊이까지 침투한다(이는 패브릭의 일 면에만 있는 물질의 표면 코팅, 패브릭을 통과하는 길이의 1% 내지 99% 침투할 수 있는 코팅, 및 패브릭을 완전히 관통하여 반대편의 일부 또는 전부를 코팅할 수 있는 코팅을 포함할 수 있다). 바람직하게는, 살생제는 물질에 대한 바이오 파울링의 유형, 속도 및/또는 정도를 감소 및/또는 방지할 것이고/이거나 물질의 개구를 통해 차별화된 수성 환경으로 통과하려는 미생물에 약간의 해로운 영향을 미칠 수 있다(그리고 또한 인클로저 내에 이미 존재하는 미생물에 영향을 미친다). 다양한 실시형태에서, 인클로저로의 3차원 "진입 경로"를 따른 살생제 코팅 또는 페인트의 존재(즉, 미생물이 물질의 개구 및/또는 기공을 통과할 때)는 바람직하게는 더 큰 표면적을 제공하고 오늘날 해양 사용에서 단단한 침수된 표면 상에 사용되는 표준 2차원 "평면" 페인트 살생제 커버리지 (즉, 단단한 평면 코팅)보다 더 효과적임을 입증할 것이다. 다양한 양태에서, 특히 패브릭 매트릭스 물질이 고도로 피브릴화 및/또는 섬모화된 경우, 이러한 물질의 코팅은 바람직하게는 살생제 코팅이 부착될 패브릭의 더 높은 "기능적 표면 영역"을 제공할 수 있으며, 이는 바람직하게는 유기체가 패브릭을 통과할 때 이러한 작은 섬유(및 그 위에 또는 그 내에 상주하는 살생제 페인트, 코팅 또는 첨가제) 근처 및/또는 이와 접촉하여 위치될 가능성이 더욱 많으므로 바이오 파울링 방지 효능에 대한 가능성을 증가시킨다.
다양한 대안적 실시형태에서, 인클로저는 살생제 코팅으로 코팅, 페인팅 및/또는 함침되는 물질(이는 패브릭의 일 면에만 있는 물질의 표면 코팅, 뿐만 아니라 패브릭의 기공으로 일정량 연장될 수 있는 패브릭의 전면 및/또는 뒷면으로부터의 표면 코팅을 포함할 수 있음)을 포함할 수 있으며, 이는 패브릭의 기공으로 최대 5%, 패브릭의 기공으로 최대 10%, 패브릭의 기공으로 최대 15%, 패브릭의 기공으로 최대 20%, 패브릭의 기공으로 최대 25%, 패브릭의 기공으로 최대 30%, 패브릭의 기공으로 최대 35%, 패브릭의 기공으로 최대 40%, 패브릭의 기공으로 최대 45%, 패브릭의 기공으로 최대 50%, 패브릭의 기공으로 최대 55%, 패브릭의 기공으로 최대 60%, 패브릭의 기공으로 최대 65%, 패브릭의 기공으로 최대 70%, 패브릭의 기공으로 최대 75%, 패브릭의 기공으로 최대 80%, 패브릭의 기공으로 최대 85%, 패브릭의 기공으로 최대 90%, 패브릭의 기공으로 최대 95%, 패브릭의 기공으로 최대 99%, 패브릭의 기공을 통한 경로의 최대 100% 투과하고/하거나 기공으로부터 패브릭의 반대쪽 표면으로 연장되는 패브릭의 일 표면 상의 코팅을 포함할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 일부 실시형태에서 살생제 코팅 또는 다른 코팅/첨가제의 추가적 혼입은 또한 바람직하게는, 바이오 파울링 유기체 및/또는 기타 유해 물질이 침지 후 일정 기간 동안 그 안에 유연성 패브릭 및/또는 천공이 콜로니화되는 것을 억제 및/또는 방지해야 한다는 점에서, 여과 매체, 인클로저 및/또는 그 구성요소의 내구성 및 기능적 수명을 개선하며, 이에 의해 바람직하게는 인클로저 벽의 유연하고 천공된 특성 및 이에 수반되는 이점을 보존한다. 살생제가 주로 패브릭 매트릭스에 가깝게 유지되는 경우(즉, 살생제가 패브릭 또는 인클로저 외부의 살생제 용출 수준이 매우 낮거나 전혀 없을 수 있는 경우), 살생제는 바람직하게는 인클로저 벽의 바이오 파울링을 상당히 억제하는 한편, 인클로저 및 그 안에 생성된 "차별화된 수성 환경"의 존재는 보호된 기판의 바이오 파울링을 감소 및/또는 억제할 것이다. 다양한 예시적 실시형태에서, 살생제는 차별화된 수성 환경 내의 물 및/또는 인클로저에 인접한 개방 물에서 검출 가능한 수준이 극도로 낮고/낮거나 없고(즉, 30 ng/L 미만) 인클로저 및/또는 기판을 바이오 파울링으로부터 보호하는 데 여전히 매우 효과적으로 유지되는 것이 가능하다. 하나의 예에서, 인클로저 물질로부터의 살생제 방출 속도는 인공 해수에서 7일 사이에 0.2 내지 2 ppm 및/또는 더 낮은 것으로 검출되었으며, 낮은 국소 농도(즉, 살생제 방출 속도)는 인공 해수에서 7일 사이에 0.2 내지 2 ppm 및/또는 그 이하로 검출되었으며, 이러한 방출 속도는 인클로저 물질을 바이오 파울링으로부터 보호하는 데 효과적이었다.
다양한 살생제 및/또는 기타 분배 및/또는 용리 물질을 포함하는 다양한 보충 코팅이 다양한 파울링 방지 이점을 제공하기 위해 주어진 인클로저 디자인에 포함될 수 있다. 예를 들어, 에코니아 및/또는 피리티온을 다양한 양 및/또는 시기에 방출하는 코팅은 바이오 파울링 방지에 유용할 수 있으며, 이는 침지 후 불과 며칠 및/또는 몇주 후에 상당히 감소하는 초기 높은 방출 속도를 갖는 실시형태, 및 침지 시간이 지남에 따라 증가하는 초기 낮은 방출 속도를 갖는 다른 실시형태를 포함한다.
적어도 하나의 예시적인 실시형태에서, 인클로저 물질은 등록된 살생제를 함유하는 수계 및/또는 용매계 코팅을 포함하는 상업적으로 입수 가능한 살생제 코팅의 표면 및/또는 표면 아래 코팅을 갖는 스펀\된 폴리에스터 패브릭을 포함할 수 있으며, 코팅은 브러싱, 롤링, 페인팅, 딥핑, 스프레이, 제조 프린팅, 캡슐화 및/또는 스크린 코팅(진공 보조를 갖고/갖거나 갖지 않음)을 포함하여 당업계에 공지된 사실상 임의의 수단에 의해 패브릭에 적용된다. 물질의 코팅은 물질의 일면 또는 양면에서 수행될 수 있고, 또한 물질의 내향 면에 단면 코팅이 수행될 수 있지만, 물질의 외향 면의 단면 코팅(즉, 기판으로부터 멀리 그리고 개방 수성 환경을 향해)이 살생제 함량, 비용을 최소화하고 유리한 유연성을 유지하면서 상당한 수준의 효과를 입증했다. 수계("WB") 살생제 코팅이 본원의 다양한 실시형태에서 주로 논의되었지만, 용매계("SB") 살생제 코팅이 필요하다면 대안적으로 다양한 용도에서(및/또는 수계 페인트와 조합하여) 사용될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 코팅을 위한 다양한 인쇄 공정의 사용은 외벽 내에 및/또는 외벽 상에 가시적 패턴 및/또는 로고의 포함을 허용하는 추가 이점을 가질 수 있으며, 이는 인클로저 출처(즉, 인클로저 제조업체)를 확인하기 위한 마케팅 및/또는 광고 자료, 및 1명 이상의 사용자 확인(즉, 특정 정박지 및/또는 보트 소유주/보트 이름) 및/또는 예상 사용 지역 및/또는 조건의 확인 (즉, "염수 침지만" 또는 "잭슨빌 항구에서만 사용" 또는 "여름에만 사용")을 포함할 수 있다. 원하는 경우, 인클로저 외부에 "교체 기한" 날짜를 인쇄하는 것을 포함하여 인클로저의 나이 및/또는 상태를 확인하기 위해 다양한 표시기가 포함될 수 있다. 원하는 경우, 가시적 패턴은 살생제 코팅 자체를 사용하여 인쇄될 수 있으며, 이는 보충 잉크 및/또는 염료를 코팅 혼합물에 포함시킬 수 있거나, 추가 로고 등을 별도의 첨가제를 사용하여 인쇄할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 살생제 코팅 또는 페인트는 바람직하게는 평방 미터당 220 그램 내지 평방 미터당 235 그램 범위의 양으로 물질에 적용될 수 있지만, 평방 미터당 100 그램 이하를 포함하여 평방 미터당 220 그램 미만, 및 평방 미터당 300 그램 이상을 포함하여 평방 미터당 235 그램 초과의 적용은 상당한 잠재력을 보여준다. 다양한 대안적 실시형태에서, 코팅 혼합물은 혼합물의 2%, 5% 및/또는 7%와 같은 10% 이하의 살생제의 중량을 포함하고, 코팅 혼합물의 중량 기준으로 10%, 20%, 30%, 40% 50% 및/또는 그 이상의 살생제를 포함하는 더 많은 양의 살생제, 및 실질적으로 이들의 임의의 조합을 포함하는 범위(즉, 2% 내지 10% 및/또는 5% 내지 50% 등)를 포함하는 혼합물의 다양한 중량%로 하나 이상의 살생제를 포함할 수 있다. 인클로저 디자인이 특히 클 수 있는 경우, 코팅 혼합물에서 살생제의 비율을 상당히 증가시키는 것이 바람직할 수 있으며, 이는 바람직하게는 인클로저 및/또는 기판의 보호에 필요한 총 코팅 량을 감소시킬 것이다.
도 16은 패브릭(2100)의 전면(2130)으로부터 후면(2140)으로 연장되는 다양한 기공 개구(2110) 및 단순화된 통로(2120)를 갖는 예시적인 투과성 패브릭(2100)의 단면도를 도시한다. 살생제 또는 다른 쇠약화 물질을 선택적으로 함유하는 코팅 물질(2150)이 또한 도시되며, 여기서 이 코팅 물질의 일부 부분은 전면(2130)으로부터 적어도 약간의 거리 "D"에서 패브릭(2100)의 기공 개구(2110) 및/또는 통로(2120)로 연장된다. 다양한 실시형태에서, 코팅 물질은 바람직하게는 물질의 패브릭 및/또는 패브릭 벽 개구/기공 내로 약간의 평균 거리 "D"(즉, 3%, 5%. 10%, 15%, 20%, 25%, 50%, 75% 또는 그 이상의 패브릭으로의 투과 깊이 - 도 16 참조)를 투과할 것이다. 바람직하게는, 도포되는 패브릭보다 건조된 구성에서 종종 "더 뻣뻣한" 코팅 물질은 패브릭이 어느 정도 구부러지고/지거나 성형되도록 하는 방식으로 도포되어(즉, 코팅은 바람직하게는 패브릭을 바람직하지 않은 정도로 눈에 띄게 또는 심각하게 "강화(stiffen)"하지는 않을 것임), 패브릭이 원하는 인클로저 형상으로 형성되고/되거나 구조물 주위를 감싸고/거나 유연한 백 및/또는 용기로 형성될 수 있게 한다(원할 경우). 백 또는 유사한 인클로저(즉, 닫을 수 있는 형상)가 제공되는 경우, 코팅은 바람직하게는 제조 후 품목 상에/내에 적용될 수 있으며, 이는 하나 이상의 코팅 층의 아래에 있는 임의의 솔기 및/또는 스티칭/접착된 영역의 코팅 및/또는 캡슐화를 포함할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 코팅 투과 깊이는 평균으로 물질을 통한 깊이의 절반 이하일 것이다.
일단 코팅 또는 페인트로 코팅되면, 물질 및/또는 인클로저는 원하는 시간 동안 경화 및/또는 공기 건조되도록 할 수 있거나(이는 일부 상업적 적용의 경우 2분 미만이 걸릴 수 있으며, 다른 실시형태에서 최대 1시간 또는 그 이상 걸릴 수 있음), 가스, 오일 또는 전기 가열 요소를 사용하여 강제 건조될 수 있다. 그 다음, 물질 및/또는 인클로저는 본원에 설명된 대로 사용될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 인클로저는 물질의 실에 부착, 코팅, 캡슐화, 통합 및/또는 "직조"되는 선택적인 살생제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 살생제는 다양한 농도의 하나 이상의 살생제를 포함하는 스트립에 포함될 수 있고, 따라서 바람직하게는 다양한 식물 및 동물 종이 인클로저 상에 및/또는 안에 존재하는 것을 부착하거나 확립하는 것을 방지한다. 대안적으로, 인클로저는 유리 또는 마이크로 캡슐화된 형태의 살생제를 포함하는 저장소 또는 기타 구성요소를 포함할 수 있다. 마이크로 캡슐화는 바람직하게는 살생제가 시간 의존적 방식으로 환경으로 확산되거나 방출될 수 있는 메커니즘을 제공한다. 살생제 충전 마이크로 캡슐은 저장소 또는 용기를 사용하지 않고 개별 실 및/또는 직조된 물질에 매립될 수 있거나, 대안적으로 살생제는 섬유 기판 요소(즉, 실)의 표면 및/또는 그 사이의 개구 또는 "기공" 상에 코팅될 수 있다.
코팅 분야의 숙련가에게 알려진 스프레이-온 적용의 사용과 같은 코팅 또는 파울링 방지제를 삽입 및/또는 적용하는 다른 방법이 고려된다. 또한, 인클로저는 개별적인 섬유 요소를 포함할 필요는 없지만, 대신 내부에 매립되고/거나 물질 상에 코팅된 약제를 포함하는 천공 및/또는 유연한 시트로 만들어질 수 있다. 고정 메커니즘을 제공하기 위해, 인클로저는 VELCRO®, 스냅, 버튼, 걸쇠, 클립, 버튼, 접착 스트립 또는 지퍼와 같은 루프-후크 유형 패스너와 같지만 이에 제한되지 않는 체결 요소를 포함할 수 있다. 원하는 경우, 인클로저는 바람직하게는 복수의 벽 구조를 포함할 수 있으며, 각 벽 구조는 스티칭, 직조 등에 의해 하나 이상의 인접한 벽 구조(있는 경우)에 부착되며, 이는 하나 이상의 코팅 층 아래에 임의의 솔기 및/또는 스티칭/접착된 영역의 코팅 및/또는 캡슐화를 포함하여 모듈식 인클로저를 형성할 수 있다. 원하는 경우, 체결 요소를 파울링으로부터 보호하기 위해 인클로저 체결 요소를 넘어 및/또는 위로 확장하도록 인클로저 물질을 추가할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 인클로저는 바람직하게는 인클로저의 바이오 파울링을 억제 및/또는 방지하기 위해 실 및/또는 섬유(즉, 섬유 매트릭스의 다양한 요소)에 부착 및/또는 그 내에 매립된 바이오 파울링 방지 특성을 포함한다. 바람직한 실시형태에서, 바이오 파울링 방지제는 Econea™(트랄로피릴 -벨기에의 Janssen Pharmaceutical NV에서 상업적으로 입수 가능) 및/또는 아연 오마딘(즉, 피리티온)을 포함하는 살생제 코팅이지만, 현재 입수 가능하고/하거나 미래에 개발되는 다른 바이오 파울링 방지제, 예컨대 당업자에게 공지된 아연, 구리 또는 이의 유도체가 사용될 수 있다. 더욱이, 미생물 및 그 합성 유사체로부터의 파울링 방지 화합물이 이용될 수 있으며, 이러한 다양한 공급원은 전형적으로 지방산, 락톤, 테르펜, 스테로이드, 벤제노이드, 페닐 에테르, 폴리케타이드, 알칼로이드, 뉴클레오시드 및 펩티드를 포함하여 10 가지 유형으로 분류된다. 이들 화합물은 해조류, 조류, 곰팡이, 박테리아, 및 유충, 해면, 벌레, 달팽이, 홍합 등을 포함한 해양 무척추 동물로부터 격리될 수 있다. 이전에 기술된 화합물 및/또는 이의 등가물(및/또는 임의의 미래에 개발될 화합물 및/또는 이의 등가물) 중 하나 이상(또는 이의 다양한 조합)이 이용되어 마이크로 파울링, 예컨대 바이오 필름 형성 및 박테리아 부착, 및 매크로 파울링, 예컨대 하나 이상의 표적 종에 대한 따개비 또는 홍합을 포함한 대형 유기체의 부착 둘 다를 방지하는 바이오 파울링 방지 구조를 생성할 수 있거나, 또는 원하는 경우 다중 바이오 파울링 유기체에 대한 보다 "광범위한" 파울링 방지제로서 이용될 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 바람직한 스펀 폴리에스터 섬유 기반 직조 패브릭은 인클로저 벽 물질로서 사용될 수 있으며, 패브릭은 대략 410 그램/미터2의 평량(임의의 코팅 또는 개질이 포함되기 전 베이스 패브릭의 중량)을 갖는다(표 4 참조).
표 5는 다양한 수준의 유용성을 갖는 인클로저 벽 물질로서 이용될 수 있는 일부 대안적인 패브릭 사양을 도시한다.
다양한 구조 또는 인클로저 실시형태의 경우, 페인트/코팅에 대한 목표 추가 중량은 대략 약 5 g/m2 내지 500 g/m2, 약 50 g/m2 내지 480 g/m2, 약 100 g/m2 내지 300 g/m2, 약 120 g/m2 내지 280 g/m2, 대략 224 g/m2 (또는 최대 그의 ±10%)로 설정될 수 있다.
살생제 또는 다른 코팅의 첨가가 바람직할 수 있는 다양한 실시형태에서, 일부 실시형태에서 코팅은 인클로저가 완전히 조립 및/또는 구성된 후 인클로저에 적용될 수 있는 한편, 다른 실시형태에서는 조립 및/또는 구성 전에 인클로저의 일부 또는 모든 구성 요소에 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또 다른 실시형태에서, 인클로저의 일부 부분은 사전 코팅 및/또는 사전 처리될 수 있는 한편, 다른 부분은 조립 후 코팅될 수 있다. 더욱이, 제조 및/또는 조립 중 가공 및/또는 처리 단계가 살생제의 품질 및/또는 성능 또는 기타 코팅 특성에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 기술을 포함할 수 있는 경우, 이러한 가공 및/또는 처리 단계를 코팅의 적용 전에 인클로저 및/또는 인클로저 구성요소에 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 열에 민감한 살생제 및/또는 코팅이 필요할 수 있는 경우, 고온을 포함하는 물질 가공 기술을 사용하여 살생제 코팅을 적용하기 전에 패브릭 및/또는 인클로저 벽을 생성 및/또는 가공할 수 있다(즉, 살균제 및/또는 코팅의 열 관련 분해 가능성을 줄이기 위해).
다양한 실시형태에서, 코팅 물질 또는 기타 첨가제(살균제 코팅 또는 기타 물질 포함)가 인클로저의 패브릭에 적용 및/또는 혼입되어, 잠재적으로 투과성 수준을 변경시킬 수 있으며, 이는 바이오 파울링으로부터 기판을 보호하는데 덜 적합할 수 있는 물질을 코팅된 상태에서 한번 바이오 파울 링으로부터 기판을 보호하는데 더 바람직한 물질로 전환시킬 수 있다. 예를 들어, 액체에 대한 상대적으로 높은 투과성을 실험적으로 입증하는 코팅되지 않은 폴리에스터 패브릭(즉, 50초 미만에 시험 패브릭을 통과하는 150 mL의 액체)은 본원에서 설명된 바와 같이 바이오 파울링으로부터 기판을 보호하기 위해 인클로저를 형성하는 데 덜 바람직할 수 있다. 그러나, 살생제 코팅을 사용하여 원하는 수준으로 적절하게 코팅할 때, 코팅된 패브릭의 투과성은 중간 정도의 투과성 수준(즉, 50 내지 80초 사이에 시험 패브릭을 통과한 100 mL의 액체) 및/또는 매우 낮은 투과성 수준(즉, 시험 패브릭을 통과한 액체가 거의 또는 전혀 없음)과 같은 훨씬 더 바람직한 수준으로 실질적으로 감소될 수 있다. 이러한 방식으로, 의도적인 투과성 수준은 필요에 따라 선택적으로 각각의 선택된 패브릭에 대해 "맞추어지거나(dialed into)" 조정될 수 있다.
장기간에 걸친 수성 환경에서의 침지 시험 동안, 폴리에스터 코팅된 패브릭을 포함하는 인클로저의 일 실시형태는 매크로 파울링을 나타내지 않았고/않았거나 극히 최소의 매크로 파울링 코팅을 나타내었다. 더욱이, 일 예는 폴리에스터 패브릭이 침지 기간 동안 더 투과성이 되었고, 다른 예는 침지 기간 동안 덜 투과성이 되었다.
도 17a는 코팅되지 않은 23x23 폴리에스터 직조 패브릭의 예시적인 실시형태를 도시하며, 이는 실험적으로 액체(즉, 약 396초 내에 시험 패브릭을 통과한 100 mL의 액체)에 대한 상대적으로 낮은 투과성을 보여주며, 이는 국소 조건에 따라 본원에 기술된 바와 같이 바이오 파울링으로부터 기판을 보호하기 위해 일부 인클로저 디자인을 형성하기 위한 바람직한 투과성 범위의 낮은 말단일 수 있다. 코팅될 때(도 17b 참조), 이러한 물질은 침지 전에 본질적으로 비투과성이 되었지만 침지 후에는 더 투과성이 되었다. 앞서 언급한 바와 같이, 원하는 투과성 수준은 필요에 따라 각 선택된 패브릭에 대해 "맞추어지거나" 조정될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 주어진 패브릭 및/또는 인클로저 구성요소의 투과성은 원하는 경우 습식 또는 건식 조건에서 변경되거나 상이할 수 있다.
장기간에 걸친 수성 환경에서의 침지 시험 동안, 코팅되지 않은 23x23 폴리에스터 및 코팅된 폴리에스터 패브릭은 모두 인클로저 및/또는 기판에 매크로 파울링이 없었다. 또한 이러한 각 물질은 침지 중에 상당한 투과성 증가를 겪었으며, 23x23 코팅되지 않은 폴리에스터 패브릭은 120초에 150 mL의 액체 통과를 허용한 한편, 첫 번째 23x23 코팅된 폴리에스터 패브릭은 160초에 150 mL의 액체를 허용하고 두 번째 23x23 코팅된 폴리에스터는 180초 동안 150 mL의 액체를 허용했다.
다른 대안적 실시형태에서, 도 18a 내지 18c는 코팅되지 않은(도 18a), 용매계 살생제 코팅으로 코팅된(도 18b), 및 수계 살생제 코팅으로 코팅된(도 18c) 천연 물질 삼베를 도시한다. 투과성 시험 동안 코팅되지 않은 삼베 패브릭은 50.99 mL/s/cm2의 투과성을 보인 한편, 코팅된 삼베 패브릭은 용매계 살생제 코팅 및 수계 살생제 코팅에 대해 각각 52.32 mL/s/cm2 및 38.23 mL/s/cm2의 투과성을 나타냈다. 염수에의 32일 침지 후 두 코팅된 패브릭의 투과율은 85.23 mL/s/cm2 및 87.28 mL/s/cm2로 크게 증가한 한편, 코팅되지 않은 삼베 패브릭은 투과율이 20.42 mL/s/cm2로 감소했다. 파울링 관찰에서, 코팅되지 않은 삼베 패브릭은 극히 최소한의 파울링을 경험했고 코팅된 삼베 패브릭은 사실상 매크로 파울링을 경험하지 않았다.
추가로, 다른 대안적인 실시형태에서, 1/64 폴리에스터 비코팅 패브릭은 용매계 살생제 코팅으로 코팅되고, 대안적으로 수계 살생제 코팅으로 코팅되었다. 투과성 시험 동안 코팅되지 않은 1/64 폴리에스터 패브릭은 26.82 mL/s/cm2의 투과성을 보여준 한편, 코팅된 1/64 폴리에스터 패브릭은 용매계 살생제 코팅 및 수계 살생제 코팅의 경우 각각 44.49 mL/s/cm2 및 29.25 mL/s/cm2의 투과성을 나타냈다. 염수에의 32일의 침지 후, 모든 1/64 폴리에스터 패브릭의 투과성은 각각 10.99 mL/s/cm2, 13.78 mL/s/cm2 및 13.31 mL/s/cm2로 크게 감소했다. 파울링 관찰에서, 코팅되지 않은 1/16 폴리에스터 패브릭은 약간의 파울링을 경험한 반면, 코팅된 1/64 폴리에스터 패브릭은 사실상 매크로 파울링을 경험하지 않았다.
다양한 종류의 패브릭 천이 제조, 코팅되고 바이오 파울링 방지 인클로저의 구성 및 시험에 사용되었다. 첫 번째 실시형태(1000 μm의 눈금 막대를 갖는 도 19a에 도시됨)에서, 텍스처드 폴리에스터 천이 첫번째 표면에 살생제 코팅으로 코팅되었으며, 이 코팅의 상당량은 천을 통해 반대쪽 두번째 표면(두번째 표면의 일부 코팅 영역은 다른 영역보다 얇다)으로 완전히 투과한다. 도 19b는 이 코팅된 천을 1000 μm의 막대 스케일로 도시한다. 평균적으로, 이 코팅된 천은 523.54(±2.33) 기공/in2를 가졌으며, 약 5% 미만의 기공이 막혔다(평균).
도 19c는 100% 스펀 폴리에스터 패브릭의 다른 바람직한 실시형태를 도시하며, 도 19d는 살생제 코팅으로 코팅된 이 패브릭을 도시한다. 시험 동안, 코팅되지 않은 100% 폴리에스터 패브릭은 패브릭의 10.17 mL/s/cm2의 투과성을 나타낸 한편, 코팅된 폴리 패브릭은 0.32 mL/s/cm2 및 1.08 mL/s/cm2의 투과성을 나타냈다. 23일의 침지 후, 두 코팅된 패브릭의 투과성은 크게 변하지 않았으며, 코팅되지 않은 폴리 패브릭은 매우 최소한의 파울링을 경험하고 코팅된 폴리 패브릭은 사실상 매크로 파울링을 경험하지 않았다. 그러나, 다양한 다른 실시형태에서, 연속 코어 주위의 코어 방사 스테이플 섬유, 개방 단부 방사, 링 방사 및/또는 에어 제트 방사와 같은 스펀 폴리에스터 얀을 제조하기 위한 다른 접근법이 또한 바람직한 결과를 산출할 것으로 예상된다.
다른 실시형태(도 19e에 500 μm의 스케일 막대로 도시된 코팅되지 않은 패브릭)에서, 스펀 폴리에스터 천이 후속적으로 첫 번째 표면에 살생제 코팅으로 코팅되었으며, 이 코팅의 상당량은 천의 섬유 및/또는 기공을 부분적으로 관통하였다(일부 실시형태에서, 천을 통한 최대 50% 또는 그 초과의 투과). 도 19f는 1000 μm에서 패브릭의 코팅되지 않은 반대쪽 면을 보여주며, 이 도면은 또한 필요하다면 이 코팅 기술을 사용하여 달성할 수 있는 상당한 기공 크기 감소를 보여준다. 평균적으로, 이 코팅된 천은 493(±3.53) 기공/in2를 가졌으며, 약 7 내지 10%의 기공이 코팅 물질에 의해 완전히 막혔다(평균).
실험적으로, 이러한 모든 패브릭 실시형태는 높은 수의 작은 기공, 더 작은 크기의 섬유 및/또는 이들의 다양한 조합에서 기인할 수 있는 바람직한 수준의 투과성을 보여주었다. 다양한 코팅 방법은 패브릭을 원하는 수준으로 코팅하고 투과하는 데 매우 효과적이었으며 보호 인클로저에 혼입하기 위한 매우 효과적인 물질을 생성했다.
표 3은 본 발명의 다양한 실시형태에서 사용하기에 잠재적으로 적합한 다양한 패브릭을 코팅되지 않은 상태 및 코팅된 상태의 패브릭의 예시적인 투과성과 함께 도시한다. 예를 들어, 포트 캐너버럴(Port Canaveral) 항구(미국 플로리다주 포트 캐너버럴)에서, 0.5 ml/s/cm2 내지 25 ml/s/cm2 내지 50 ml/s/cm2 내지 75 ml/s/cm2 내지 100 ml/s/cm2, 또는 약 0.1 ml/s/cm2 내지 약 100 ml/s/cm2, cm2 또는 약 1 ml/s/cm2 내지 약 75 ml/s/cm2, 또는 약 1 ml/s/cm2 내지 약 10 ml/s/cm2, 또는 약 1 ml/s/cm2 내지 약 5 ml/s/cm2, 또는 약 5 ml/s/cm2 내지 약 10 ml/s/cm2, 또는 약 10 ml/s/cm2 내지 약 20 ml/s/cm2, 또는 약 10 ml/s/cm2 내지 약 25 ml/s/cm2, 또는 약 10 ml/s/cm2 내지 약 50 ml/s/cm2, 또는 약 20 ml/s/cm2 내지 약 70 ml/s/cm2, 또는 약 10 ml/s/cm2 내지 약 40 ml/s/cm2, 또는 약 20 ml/s/cm2 내지 약 60 ml/s/cm2, 또는 약 75 ml/s/cm2 내지 약 100 ml/s/cm2, 또는 약 60 ml/s/cm2 내지 약 100 ml/s/cm2, 또는 약 10 ml/s/cm2 내지 약 30 ml/s/cm2의 투과성 범위가 여전히 충분한 물 흐름을 허용하여 인클로저 내의 무산소증을 억제 및/또는 방지하면서 (지역 조건에 따라) 상당한 양의 파울링이 인클로저 상에 및/또는 내에 및/또는 보호된 기판 상에 발생하는 것을 방지하기에 충분할 수 있다는 것이 실험적으로 결정되었다. 또한, 0.5 mL/s/cm2 이하의 투과성을 갖는 패브릭은 때때로 저산소 상태의 기간이 허용되고/되거나 바람직할 수 있는 다양한 인클로저 실시형태에 적합할 수 있다. 이들 범위보다 낮은 투과성은 일부 영역에서 낮은 물 이동 기간 동안 무산소 상태로 이어질 수 있으며, 이는 다양한 실시형태에서 덜 바람직하고/거나 바람직하지 않을 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, 적어도 0.32 mL/s/cm2 및 최대 10.17 mL/s/cm2의 투과성 범위는 바람직한 투과성 특성의 최적 범위 및/또는 인클로저의 수명 동안 예상되는 투과성 변화의 원하는 범위인 것으로 결정되었다. 다른 실시형태에서, 적어도 1.5 mL/s/cm2 및 최대 8.0 mL/s/cm2의 범위가 바람직할 수 있다(뿐만 아니라 본원에 개시된 다양한 범위의 임의의 조합). 많은 경우, 특정 파울링 유기체 때문에, 주어진 지역 및/또는 수역에서 파울링 침입 발생률 및/또는 파울링 성장 속도는 다양한 상호 관련 인자, 및 의도하는 사용 영역의 지역적 및/또는 계절적 조건(및 무엇보다도 보호할 의도된 기판)에 크게 좌우될 수 있으며, 주어진 인클로저 디자인에서 주어진 패브릭에 대한 허용 가능한 투과성 범위는 광범위하게 달라질 수 있으며 - 따라서 하나의 인클로저 디자인 및/또는 위치에 최적이고/이거나 적합할 수 있는 패브릭 투과성은 다른 인클로저 디자인 및/또는 위치에 덜 최적이고/이거나 적합하지 않을 수 있다. 따라서, 원하는 투과성 값과 이의 범위는 주어진 수역에서 장기간의 무산소 상태를 피하면서 파울링 방지 보호를 제공하는 주어진 패브릭의 능력 및/또는 투과성의 일반적인 경향으로 해석되어야 하지만, 다른 인클로저 디자인 및/또는 물 상태에서 주어진 패브릭의 사용을 배제하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
다양한 실시형태에서, 여과 매체 및/또는 인클로저의 물질의 투과성은 바람직하게는 원위치에서의(in situ) 유효 수명 동안(또는 원하는 경우 원하는 바이오 필름 층이 확립될 때까지) 원하는 투과성 범위 내에서 유지되어, 인클로저의 구조 및/또는 물질의 변화로 인한 물질의 투과성의 임의의 잠재적 증가(한 예로서)가 유기 및/또는 무기 파편에 의한 기공의 막힘으로 인한 물질의 투과성의 다양한 예상 감소에 바람직하게는 근접할 것이다(발생할 수 있는 물질 및/또는 그 기공의 임의의 바이오 파울링을 포함한다). 이 평형은 바람직하게는 인클로저의 무결성 및/또는 기능과 차별화된 환경의 특성을 장기간에 걸쳐 유지하여 인클로저 및/또는 보호된 기판에 상당한 보호를 제공한다.
다양한 실시형태에서, 인클로저 벽은 장기간에 걸쳐 수성 환경에서 침지 시험 동안 투과성 변화를 경험하는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코팅되지 않은 합성 물질은 일반적으로 시간이 지남에 따라 덜 투과성이 될 수 있는 한편(이는 기판 주위에 일단 배치된 패브릭의 점진적인 파울링 때문일 수 있음), 살생제 코팅으로 코팅된 일부 물질은 다양한 투과성 변화를 겪을 수 있으며, 시간이 지남에 따라 덜 투과성으로 되는 일부 실시형태를 포함한다. 또한, 코팅되지 않은 상태의 천연 시험 섬유(삼베)는 더 투과성으로 된 한편, 살생제 코팅된 삼베는 시간이 지남에 따라 덜 투과성으로 되었다. 다양한 실시형태에서, 다양한 코팅 파라미터(즉, 코팅 추가(add-on)/두께, 적용 방법, 기공 크기 유지 및/또는 증가를 위한 진공 적용, 건조 파라미터 등) 및 다양한 텍스타일 파라미터(즉, 구성, 물질, 초기 투과성, 건조 중 제한 여부, 열 경화 여부 등)는 주어진 인클로저 디자인의 수명 동안 예상되는 투자율 변화뿐만 아니라 원하는 투과성 특성의 광범위한 범위를 생성하는 것이 가능하게 할 수 있다. 따라서, 수성 환경에 배치될 때, 투과성이 일정한 연장된 기간 동안 시간이 지남에 따라 증가 또는 감소하는지, 및 제품 수명 주기와 관련된 상관 관계에 영향(및/또는 제어)을 줄 수 있다.
다양한 실시형태에서, 인클로저는 바람직하게는 수중 환경에 적어도 부분적으로 침수된 기판 상의 바이오 파울링을 억제할 수 있으며, 인클로저는 사용 중에 물 투과성이 되거나 물 투과성인 물질을 포함하고, 상기 인클로저는 상기 기판을 수용하고 기판의 표면에서 구조물의 적어도 내부/외부 표면으로 확장되는 차별화된 수중 환경을 형성하도록 개조되며, 여기서 상기 구조물 또는 그 일부는 기판 주위 또는 그 이후에 구조물을 위치시킬 때 기판의 평방 센티미터당 초당 약 100 mL, 기판의 평방 센티미터당 분당 약 100 mL, 또는 그 상이의 값의 물 투과성, 또는 더 큰/작은 투과성을 갖는다.
다양한 실시형태에서, 구조물의 물 투과성은, 원하는 투과성을 갖도록 텍스타일을 직조하고/하거나 선택적으로 원하는 투과성을 텍스타일에 제공하는 살생제 코팅(또는 비-살생제 함유 코팅)으로 텍스타일을 코팅하는 것과 같이, 물이 그를 통해 투과할 수 있도록 구조물을 형성함으로써 달성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 구조물은 그것이 사용될 때 시간이 지남에 따라 물 투과성이 되도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 다른 물 투과성 구조물은 초기에 실질적으로 비투과성으로 만드는 코팅을 가질 수 있지만, 코팅이 제거, 침식 또는 용해됨에 따라 기본 투과성이 증가하고/하거나 유용해진다.
표 6(아래)은 투과성 패브릭 벽을 포함하는 인클로저의 물 투과성에 대한 하나의 예시적인 시험을 도시한다. 이 실시형태에서, 초기 고농도의 로다민(Rhodamine)이 수성 환경의 인클로저에서 생성된 다음, 로다민 농도가 시간에 따라 측정되어 인클로저의 투과성 벽 안팎에서 물 교환이 발생함에 따라 이 마커의 농도가 어떻게 떨어졌는지를 결정했다. 이 시험은 치수와 벽 투과성을 갖는 이 인클로저에서 로다민의 체류 시간이 약 4시간 10분이었고, 반감기가 3시간이고 유량이 약 0.0027 mL/cm2/초인 것을 나타내었다.
로다민 염료 시험이 다양한 시험 인클로저에서 물 교환 속도를 결정하기 위한 아날로그로서 이용되었다. 예를 들어, YSI 총 조류 센서(TAL)는 포장된 선미 모방체에 위치되었다. 0.9 mg/L의 로다민 농도를 선미 모방체에 첨가했다. 데이터가 백의 안료에 대한 배경 농도로 돌아왔을 때, YSI를 개방 물에 2일 동안 두어 투여되지 않은 백 수준과 비교하기 위한 개방 물 판독값을 얻었다. 로다민 데이터로부터 체류 시간, 반감기 및 유량을 계산했다. 체류 시간은 로다민 염료 초기 농도의 37%로 계산되었다. 반감기는 체류 시간의 69.3%로 계산되었다(문헌에서 찾은 이러한 계산을 사용). 유량은 부피의 2 배(1 부피 입/출을 설명하기 위해)를 취하고 이를 체류 시간과 표면적으로 나누어 계산되었다. 로다민 농도(mg/L)는 희석 속도에 대한 더 나은 아이디어를 얻기 위해 배경 안료를 뺀 후 그래프로 표시했다. 시험 결과는 선미 모방체의 안료 농도가 자연 수준으로 다시 안정화되는 데 약 26시간이 걸렸음을 보여준다. 체류 시간은 4시간 10분으로 계산되었고 유량은 0.0027 mL/cm2/s로 계산되었다.
다양한 실시형태에서, 인클로저가 보호될 기판 주위에 배치된 후에 발생하는 투과성의 후속 감소와 함께, 인클로저 또는 그 일부가 초기에 높은 투과성을 갖는 것이 매우 바람직할 수 있다. 예를 들어, 투과성이 매우 낮은 인클로저는 수성 매체에 배치한 후 양의 부력을 유지할 수 있으며, 이는 인클로저를 침수 및/또는 부분적 침수된 기판 주위에 인클로저를 배치하는 것이 불가능하지는 않더라도 어렵게 할 수 있다. 대조적으로, 더 많은 투과성 요소를 포함하는 인클로저는 기판 주위에 배치될 때 더 쉽게 "싱크(sink)"될 수 있다. 이러한 인클로저는 투과성이 높은 하부 부분(물 유입 및 인클로저의 빠른 충전을 허용하기 위해)을 다소 투과성인 다른 인클로저 요소와 함께 포함할 수 있다. 필요에 따라 일단 기판 주위에 배치되면, 더 많은 투과성 요소가 투과성을 변경하거나(즉, 다소 투과성) 필요에 따라 동일한 투과성을 유지할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 본원에서 설명되는 것과 같은 인클로저가 이용될 때, 기판 상의 생물학적 콜로니화 시퀀스가 중단(단절, 변경 등)되어 기판의 정착, 모집 및 궁극적인 매크로 파울링을 감소 및/또는 최소화할 수 있다. 일단 기판 주위 또는 내부에 배치되면(기판의 내부 표면을 보호하는 경우), 인클로저의 투과성 보호 패브릭 벽은 바람직하게는 인클로저로의 다양한 마이크로 및/또는 매크로 유기체의 통과를 여과 및/또는 방해할 수 있으며, 일부 실시형태에서 선택적인 살생제 코팅은 인클로저의 파울링을 방지할 수 있고/있거나 패브릭과 접촉하고/하거나 이를 통과할 때 유기체의 일부 및/또는 전부를 부상 및/또는 손상시킬 수 있다. 원하는 경우, 살생제 코팅은 파울링 유기체에 영향을 미치는 초기 더 높은 "사멸 수준"을 설정하기 위해 기판 주위에 초기 배치 시 상당한 살생제 용출을 경험할 수 있으며, 살생제 용출 수준은 인클로저 내에서 물 화학 변화에 따라 일정 기간 동안 상당히 감소하여 원하는 차별화 환경을 생성하여, 기판이 더 이상 파울링되지 않도록 보호한다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 인클로저의 살생제 코팅된 투과성 패브릭 막을 통과하는 미세한 플랑크톤의 시험은 일부 유기체가 통과 후 생존하고 생존 가능성이 있는 한편, 일부 다른 유기체는 통과하는 동안 부상 및/또는 손상될 가능성이 있음을 나타냈다. 인클로저 내의 살아있는 유기체에 대한 이러한 관찰은 인클로저 내의 차별화된 물의 시험에 의해 강화되었으며, 부속물(1-10+ cm/s 범위의 속도를 가진 따개비 유충 및 피낭동물과 같이)을 사용하는 인클로저 내에서 상당한 비율의 미생물이 섬모를 사용하는 많은 생존 가능한 미생물(0.5-2 mm/s 범위의 속도를 가진 이매패류 벨리거(veliger) 및 서관충류)과 함께 살생제 코팅 인클로저 내에서 생존 가능한 것으로 나타났다. 그러나, 살아있는 파울링 유기체가 인클로저 내부에 및/또는 기판과 직접 접촉하여 존재하는 동안에도 인클로저 보호 특징은 이러한 살아있는 유기체 및/또는 생존 가능한 유기체가 보호된 기판에서 번성 및/또는 콜로니화하는 것을 방지했다.
도 21은 투과성 패브릭 유형별로 다양한 인클로저에서 확인된 다양한 플랑크톤 유형 및 상태(즉, 살아 있거나 죽은 상태)를 보여준다. 다양한 인클로저 시험에서, 결과는 살생제 코팅된 패브릭 인클로저 내에서 양호한 수영자(swimmer)보다 불량한 수영자가 더 많았음을 보여주었으며, 이는 살생제가 코팅된 패브릭을 갖는 인클로저 내로 휩쓸려 들어간 다음 빠져나갈 수 없는 유충에 손상을 가하거나 달리 영향을 미칠 수 있었음을 시사한다. 또한 "양호한" 수영자는 인클로저 밖으로 수영해 나갈 수 있었고 "불량한" 수영자는 인클로저 내의 제한된 물 움직임으로 인해 인클로저를 벗어날 수 없었을 수 있다. 이러한 관찰은 코팅되지 않은 패브릭과 개방 샘플보다 코팅된 패브릭 인클로저에 불량한 수영자가 훨씬 더 많았다는 사실에 의해 추가로 뒷받침되었다. 또한 코팅되지 않은 것보다 코팅된 패브릭 인클로저에 총 더 많은 플랑크톤이 있었던 것으로 나타났다.
본 발명의 일부 실시형태가 스커트-유형 인클로저의 형태로 설명되었지만, 바이오 파울링 방지 인클로저는 임의의 구조에 맞도록 형상화될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 인클로저 물질은 시트 물질의 외부 표면에 적용된 살생제 또는 기타 코팅이 있거나 없는 롤업 시트의 형태로 제공될 수 있으며, 이는 시트 물질 내로 및/또는 이를 통해 상당한 투과를 포함할 수 있거나, 또는 대안적으로 시트 물질에 혼입된 살생제 또는 기타 바이오 파울링 방지 물질을 포함할 수 있으며, 이는 살생제의 방출을 맞춤화하기 위해 마이크로 캡슐화를 이용할 수 있다. 이와 같이, 바이오 파울링 방지 인클로저는 그물망, 유입 파이프, 하수 파이프 및/또는 저장 탱크, 물 시스템 제어 밸브 및 안전 밸브, 해양 시스템, 관개 시스템, 발전소, 파이프 라인 밸브 및 안전 제어 시스템, 군사 및 상업용 모니터링 센서 및 어레이 등과 같은 다양한 유형의 수중 구조물에 배치될 수 있다. 다른 실시형태는 수중 구조물, 교량, 홍수 장벽, 제방 및/또는 댐을 위한 지지 기둥을 포함할 수 있다. 물 위로 연장되는 표면하 구조물의 수명을 연장하기 위해, 지지체 및 기본 구조물은 랩핑(팽팽하게 또는 느슨하게 묶인) 및/또는 유사한 인클로저를 포함할 수 있다.
보호될 수 있는 다른 물체에는 부표 및/또는 센서와 같은 매어놓고/거나 자유 부유하는 구조물이 포함된다. 수중 환경에 가깝거나 직접 접촉하는 부표의 부분에 인클로저가 부착되어 해당 영역 내에서, 뿐만 아니라 부표를 해저에 고정시키는 연결장치 및/또는 케이블 주위에 배치된 감싸지거나 포위/제한된 엔벨로프 구조물, 블랑켓 및/또는 슬리브에서 바이오 파울링이 축적되는 것을 방지할 수 있다.
인클로저가 기판 주위에 원하는 정도로 적절하게 배치되면(기판을 완전히 둘러싸지 않을 수 있는 실시형태 및/또는 기판을 단지 부분적으로 둘러쌀 수 있는 실시형태를 포함), 인클로저의 영향은 일부 실시형태에서 바람직하게는, 필요하다면, (1) 추가적인 생존 가능한 마이크로 및/또는 매크로-파울링제의 침입으로부터 기판의 노출을 완충 및/또는 최소화하고, (2) 인클로저 내 및/또는 외로 통과하는 임의의 액체를 여과하고, (3) 차별화된 환경 내에서 기판 및/또는 생물학적 개체(entity)에 대한 태양광 또는 기타 빛/에너지 공급원의 직접적인 영향을 줄이거나 제거하고, (4) 차별화된 환경 내에서 용존 산소 및/또는 기타 물 화학 값의 양을 조절하고, (5) 인클로저 내의 액체 속도 및/또는 난류의 감소를 포함하여 차별화된 환경과 개방 환경 간의 액체 교환을 계량, 제어 및/또는 제한하고, (6) 전기 전하 및/또는 전기적으로 하전된 파울링 입자로부터 기판을 절연 및/또는 격리하고, (7) 차별화된 환경 내에서 pH, 온도, 염도 및/또는 다른 환경 인자와 같은 다양한 물 화학 값을 주변 개방 환경의 그것과 근접하게 유지하는 목적으로, 기판 및/또는 기타 물체를 직접 둘러싸는 영역에 독특한 수성 환경을 생성할 것이다. 더욱이, 다양한 실시형태에서, 인클로저 자체의 일부 또는 전부는 바람직하게는 살생제 코팅의 활성, 인클로저 내부로부터의 다양한 화학 물질의 용출, 인클로저 물질의 유연성, 및/또는 바이오 파울링제가 인클로저의 구조물로부터 벗겨지거나 분리될 가능성에 의해 상당한 바이오 파울링으로부터 보호될 것이다.
물 화학 변화에 의한 바이오 파울링 보호
본원에서 설명되는 많은 실시형태에서, 개시된 바이오 파울링 보호 시스템은 일단 인클로저 또는 여과 매체가 기판 또는 다른 시스템에 근접하여 "분리", "포위" 또는 달리 부분적으로 및/또는 완전히 물의 "분리된" 영역을 생성하면 기판에 대한 상당한 수준의 보호를 제공할 수 있으며, 많은 실시형태는 예컨대 차별화된 환경으로 통과하는 인클로저의 벽을 통한 침투에 의해 개방된 환경과 분리되거나 포위된 환경 사이에서 일부 양의 액체 교환을 여전히 허용하며, 유사하게 차별화된 환경으로부터의 일부 양의 액체는 여전히 인클로저의 벽을 통해 침투하여 개방된 환경으로 통과할 수 있다. 바람직하게는, 기판에 대한 보호 인클로저의 설계 및 위치는 선택적으로 개방 수성 환경의 것과 비교하여 포위된 환경의 다양한 물 화학 특징 및/또는 구성요소를 의미있는 정도로 변경할 수 있다. 다양한 경우에서, 인클로저는 주변 수성 환경과 비교하여 "다른" 일부 물 화학 특징을 유도할 수 있는 한편, 다른 물 화학 특징은 주변 수성 환경에서와 동일하게 유지될 수 있다. 예를 들어, 용존 산소 수준이 종종 차별화된 환경과 개방된 환경 간에 "다를 수 있는" 경우, 차별화된 환경과 개방된 환경 내의 온도, 염도 및/또는 pH 수준은 유사하거나 동일할 수 있다. 바람직하게는, 인클로저는 원하는 방식으로 일부 물 화학 특징에 영향을 미칠 수 있는 한편, 주변의 개방 수성 환경과 비교하여 다른 물 화학 특징을 최소한의 영향을 받고/받거나 "영향받지 않은(untouched)"상태로 남겨둔다. 잠재적으로 "상이할"수 있고/있거나 동일하게 유지될 수 있는(즉, 인클로저 디자인 및/또는 기타 환경 인자, 예컨대 위치 및/또는 계절에 따라) 일부 예시적인 물 화학 특징은 용존 산소, pH, 총 용존 질소, 암모늄, 질산염, 아질산염, 오르토인산염, 총 용존 인산염, 실리카, 염도, 온도, 탁도, 엽록소 등을 포함할 수 있다.
일부 예시적인 실시형태에서, 하나 이상의 물 화학 특징의 측정은 인클로저 외부의 등가물과 비교하여 인클로저 내부에서 "상이할" 수 있다(이는 인클로저 외부의 잠재적 용출을 설명하기 위해 인클로저로부터 약간 떨어진 거리 - 예컨대 인클로저 외벽으로부터 단지 1 또는 2 인치 이상, 또는 심지어 1, 2, 3, 5, 10, 20 피트 이상의 거리 - 에서의 측정을 포함할 수 있다). 이러한 "차이"에는 내부/외부 측정 간의 0.1% 이상의 차이, 또는 내부/외부 측정 간의 2% 이상의 차이, 또는 내부/외부 측정 간의 5% 이상의 차이, 또는 내부/외부 측정 간의 8% 이상의 차이, 또는 내부/외부 측정 간의 10% 이상의 차이, 또는 15% 이상의 차이, 또는 25% 이상의 차이, 또는 50% 이상의 차이, 또는 100% 이상의 차이가 포함될 수 있다. 또한 이러한 차이는 동일하지 않은 차이를 가진 여러 화학 인자에 대한 것일 수 있으며, 한 인자의 증가 및 다른 인자의 감소를 포함할 수 있다. 일부 물 화학 인자이 일부 인자에 대해 본질적으로 동일하게 유지되는 한편, 다른 인자에 대해 다양한 차이가 주목될 수 있는 상황을 포함하여, 이러한 모든 설명된 물 화학 인자들의 조합이 고려된다.
본 발명의 다양한 실시형태에서, 인클로저는 기판에 근접하여 "차별화된 수성 환경"을 생성할 수 있지만, 인클로저는 또한 인클로저 내의 액체 및/또는 기타 물질과 주변 수성 환경(즉, 인클로저 외부)의 것 사이의 제어된 또는 계량된 양의 "혼합" 및/또는 기타 수송을 허용할 수 있다. 인클로저 안팎으로 발생할 수 있는 이러한 제어된 수송은 바람직하게는 상당한 양의 바이오 파울링이 기판 상에 형성되는 것을 억제 및/또는 방지하는 인클로저의 일부 내에 독특한 수성 환경을 생성한다. 예를 들어 해수의 용존 산소는 다음 3개의 공급원 중 하나로부터 유도된다: (1) 수면으로 용해, 확산 및/또는 혼합(즉, 폭기에 의해)되는 대기 산소, (2) 광합성 또는 기타 대사 경로로 인해 조류, 수중 풀 및/또는 기타 생물학적 과정에 의해 방출되는 산소, 및/또는 (3) 해수로 혼합되는 하천 및 강물 흐름에 존재하는 산소. 적절한 환경에서 적절하게 설계되고 배치될 때, 인클로저 구조는 또한 바람직하게는 상당한 양의 햇빛이 차별화된 수성 환경으로 침투하는 것을 차단 및/또는 억제하여 인클로저 내 광합성에서 공급되는 용존 산소의 양을 줄일 수 있다. 또한, 인클로저 벽의 존재는 바람직하게는 다양한 인자로 인해 수평 및/또는 수직 물 흐름(또는 이들의 조합)으로 인해 인클로저 내로, 통해 및/또는 외로의 물의 물리적 벌크 흐름을 감소 및/또는 억제할 것이며, 이는, 인클로저 벽이 다양한 각도로 구부러질 수 있고, 이것이 물 흐름에 대한 적어도 부분적 장벽을 제공하도록 하면서 인클로저 벽의 형상 및/또는 배향을 어느 정도 의미 있는 정도로 변경되도록 하여 흐름 저항을 줄일 수 있기 때문이고, 또한 유연한 인클로저 벽이 물 흐름에 따라 다양한 정도로 "이동" 및/또는 변형되어 벽 패브릭의 기공을 통해 물 흐름을 촉진하는 압력 차이를 줄일 수 있기 때문이다.
적어도 하나의 예시적인 실시형태에서, 본 발명의 인클로저가 처음에 기판 주위에 배치될 때, 차별화된 수성 환경의 용존 산소는 인클로저 내의 생물학적, 대사적 및/또는 다른 과정 및/또는 활동에 의해 인클로저 내부로부터 빠르게 고갈되어 인클로저 내에서 산소 고갈 영역을 생성할 수 있다. 그러나, 인클로저는 인클로저 내로 및/또는 외로 물의 일부 벌크 흐름을 허용하기 때문에(즉, 인클로저와 주변 "개방" 물 사이의 물 교환), 산소 공급된 물의 인클로저 벽을 통한 유입으로 일정량의 산소 보충이 발생할 것이며, 일정량의 산소 고갈된 물이 인클로저 벽을 빠져나갈 것이다. 일반적으로, 인클로저로의 산소 보충은 개방 물에서 마이크로플로라 및/또는 마이크로포너에 의해 일반적으로 이용되는 것보다 낮은 속도로 발생하며, 개방 물은 인클로저 내의 마이크로플로라 및/또는 마이크로포너 중 적어도 일부가 그들의 활동, 거동, 번식, 신진 대사, 다양성, 조성 및/또는 상대적 분포를 변경하도록 유도 및/또는 강제하여 인클로저 내에 인위적 조건을 수용하며, 뿐만 아니라 산화 및/또는 자유 라디칼 활동 등과 같은 다양한 천연 화학 공정에 영향을 준다. 또한, 개방 물의 산소 수준 및/또는 교환 속도는 다양한 인자(낮/밤 주기, 조류 및/또는 기타 물 이동, 바람 및/또는 폭풍 활동으로 인한 물 폭기 등)으로 인해 변동함에 따라, 용존 산소의 유입이 변하여 인클로저 내의 산소 및/또는 기타 화학 물질의 수준을 변경하여, 인클로저 내부의 인공 환경 내의 마이크로플로라 및/또는 마이크로포너의 활동, 거동, 번식, 신진대사, 조성 및/또는 상대적 농도에 추가 변화를 유도한다. 바람직하게는, 인클로저에 의해 생성된 인공 환경 조건은 파울링 유기체에 의해 기판의 정착, 모집, 성장 및/또는 콜로니화를 억제 및/또는 방지할 것이며, 또한 대사 및/또는 기타 과정의 독특한 혼합이 인클로저 내에서 발생하도록 유도할 것이다.
일부 실시형태에서 인클로저는 기판의 외부 표면을 실질적으로 둘러싸고/싸거나 포함할 수 있는 한편, 일부 대안적인 적용에서 인클로저는 바람직하게는 인클로저의 외부에 위치한 기판을 보호하도록 위치 및/또는 구성될 수 있으며, 여기서 "개방 수성 환경"은 인클로저 내부에 위치되는 것으로 간주될 수 있으며, "포위된 수성 환경"은 인클로저의 외부 벽과 기판의 내부 벽 사이에 위치될 수 있다. 예를 들어, 물 저장 탱크 또는 냉각수 유입 시스템에서, 탱크 및/또는 시스템의 내부 벽은 보호될 "기판"을 구성할 수 있으며, 탱크 또는 시스템으로 펌핑되는 물의 일부 또는 전부는 기판을 보호하고자 하는 "개방 수성 환경"을 구성할 수 있다. 그러한 경우, 본원에 설명된 것과 같은 인클로저는 물 입구 주위에 위치할 수 있으며(또는 인클로저 벽은 물 입구와 탱크 벽 사이의 어떤 지점에 위치할 수 있음), 인클로저는 바람직하게는 탱크 벽에 근접한 "상이한" 환경 조건(들)을 생성하고 본원에 설명된 바와 같은 바이오 파울링의 다양한 영향으로부터 탱크 벽 및/또는 다른 내부 구조물(즉, 열교환기 튜브)를 보호한다.
원하는 경우, 하나 이상의 인클로저 벽은 벽에 천공 및/또는 침투를 포함할 수 있으며, 이는 인클로저 벽을 따라 상이한 깊이에서 사용하기 위한 다양한 크기의 천공 및/또는 침투를 포함할 수 있다. 예를 들어, 인클로저 벽은 벽의 얕은 수준에서 천공이 없거나 매우 작은 천공을 포함할 수 있으며, 벽의 더 깊은 수준에서 형성되는 동일한 벽에 더 큰 천공이 있으며, 각 벽 섹션은 물 기둥의 동일하거나 상이한 깊이에서 동일 및/또는 상이한 천공 크기를 포함한다.
다양한 실시형태에서, 다양한 인클로저 실시형태 내의 용존 산소 수준은 일반적으로 주변 개방 물의 용존 산소보다 낮을 것이며, 인클로저 내의 마이크로플로라 및/또는 마이크로포너가 활동, 거동, 번식, 대사, 다양성, 조성 및/또는 상대적 분포를 변경하도록 하는 인공 환경을 생성하여 이러한 인공적 조건을 수용한다. 더욱이, 주어진 인클로저 내의 이러한 인공적인 조건은 인클로저 내의 용존 산소 수준이 인클로저 외부의 변화하는 산소 수준을 "뒤따르거나" 또는 "뒤쳐지는" 경우와 같이 끊임없이 변화할 가능성이 있다.
일반적으로, 본원에 설명된 것과 같은 인클로저 내 용존 산소의 순량의 변화는, 인클로저 벽을 통해 인클로저 및/또는 임의의 다른 인클로저 개구 내로 흐르는 물에 포함된 용존 산소(즉, 전형적으로 증가된 산소 공급원)의 임의의 유입에서, 그 안의 플로라 및/또는 포너의 산화 또는 유사한 과정 및/또는 대사 과정(그리고 어느 정도로 인클로저 밖으로 흘러나오는 탈산소화된 물에서의 임의의 용존 산소의 흐름)을 포함하는 인클로저 내에서 발생하는 다양한 과정에 의해 인클로저 내에서 소비된 산소의 양(즉, 산소 공급 감소)을 뺀 것으로 인한 것이어야 한다. 외부 용존 산소 수준이 더 높은 경우, 및/또는 물 유입이 인클로저 내에서 소비되고/되거나 인클로저를 떠나는 것보다 더 많은 산소를 인클로저로 가져오는 경우, 인클로저의 순 산소 수준이 어느 정도 증가해야 하며, 외부 용존 산소 수준이 더 낮은 경우, 및/또는 물 유입이 느려지고 인클로저 내에서 소비되는 것보다 적은 산소를 가져오는 경우, 인클로저의 순 산소 수준이 어느 정도 감소되어야 한다. 따라서 인클로저 내의 용존 산소 수준은 인클로저 주변 물의 용존 산소 수준에 뒤져서 "반응"하거나 "지연"되며, 인클로저 DO 수준은 전형적으로(항상 그런 것은 아님) 주변 물의 DO보다 낮다. 또한, 적절하게 구성되고 적용된 인클로저 내의 DO 수준은 일반적으로 인클로저 외부의 용존 산소의 일주 및/또는 계절적 변동을 모방하지만 감소된 수준이다. 차별화된 환경에서의 이러한 각각의 변화는 바람직하게는 인클로저 내의 매크로 파울링 및 마이크로플로라 및/또는 매크로 파울링 및 마이크로포너가 그들의 활동, 거동, 번식, 신진 대사, 다양성, 조성 및/또는 상대적 분포를 추가로 변경하여 인위적인 조건의 변화를 수용하도록 할 것이다.
인클로저 외부의 것보다 인클로저 내에서 일반적으로 더 낮은 용존 산소 수준을 유도하는 것 외에도, 본 발명의 다양한 실시형태는 개방 환경에서 최고 산소 수준과 최저 산소 수준 사이의 변화량을 감소 및/또는 제한할 수 있으며, 추가적으로 개방된 환경에서 파울링에 기여할 수 있는 산소 수준의 일시적인 변화의 대다수를 줄이거나 "평활화(smooth out)"하는 능력을 갖는다. 바람직하게는 인클로저 내 DO 수준의 완충 또는 평활화는 인클로저 외부의 개방 환경의 더 "들쭉날쭉한" 및/또는 급격한 DO 수준 변화와 비교하여 인클로저 내 용존 산소의 변화를 조정할 것이다.
다양한 인클로저 실시형태에서, 국소 수중 환경 내의 용존 산소 수준은 바람직하게는 24시간 동안 평균으로 또는 5%, 또는 8%, 또는 10%, 또는 12%, 또는 15%, 또는 20%, 또는 25%, 또는 50%, 또는 60%, 또는 75%, 또는 80%, 또는 85%, 또는 90%, 또는 100%, 또는 105%, 또는 110%, 또는 115%, 또는 120%, 또는 125% 농도 초과의 수준으로, 또는 15% 초과, 14% 초과, 13% 초과, 12% 초과, 11% 초과, 10% 초과, 9% 초과, 8% 초과, 7% 초과, 6% 초과, 5% 초과, 4% 초과, 3% 초과, 2% 초과, 1% 초과 및/또는 0% 초과의 용존 산소를 포함하는 기타 용존 산소 수준 초과로 유지될 것이다. 그러나 일부 실시형태에서, 인클로저 내의 용존 산소 수준이 인클로저의 일부 또는 전체 내에서 액체 리터당 0.5 밀리그램 미만의 산소 농도를 포함할 수 있는 무산소 수준으로 감소하는 것이 허용 가능하고/하거나 심지어 바람직할 수 있다. 그러한 무산소 상태는 바람직하게는 장기간 유지되지 않을 것이며, 오히려 관련 인클로저 디자인, 국소 물 조건, 보호할 기판, 관련 계절(들), 국소 파울링 압력 및/또는 다른 인자에 따라 1분 미만, 10분 미만, 30분 미만 또는 1시간 미만, 3시간 미만, 12시간 미만, 24시간 미만 또는 1주일 미만의 지속 기간을 갖는 상대적으로 일시적인 현상인 경향이 있다. 바람직하게는, 그러한 감소된 및/또는 무산소성 산소 수준은 인클로저의 하부 기판 및/또는 구조에 상당히 해로운 기간 동안 유지되지 않을 것이다.
다양한 실시형태에서, 인클로저 내에서 생성된 감소된 용존 산소 수준은 산소의 감소된 가용성이 일부 파울링 유기체가 인클로저 내에서 및/또는 기판 상에서 콜로니화 및/또는 번성하는 것을 어렵게 만들 수 있다는 점에서 기판의 바이오 파울링의 감소에 크게 기여할 것이다. 또한 인클로저 내 용존 산소 수준의 감소는 다른 유기체가 황화수소 및/또는 암모니아성 질소(즉, 유리 암모늄 질소, 질소-암모니아 또는 NH3-N)와 같은 폐기물을 처리 및/또는 제거하는 기회를 증가 및/또는 크게 감소시킬 수 있으며, 이 폐기물은 다양한 수생 유기체 및/또는 미생물에 해롭고/거나 심지어 독성이 있다. 예를 들어, 다양한 수역에서 발생하는 생물학적으로 구동되는 질소 순환은 인클로저 내의 유리 산소의 감소에 크게 기여할 수 있으며, NH3-N 수준은 이용 가능한 용존 산소 수준에 적어도 부분적으로 의존한다. 또한, 일부 실시형태에서 아나목스(anammox) 반응은 잠재적으로 인클로저 내의 박테리아에 의해 시작 및/또는 지속될 수 있으며, 이는 유사하게 해양 성장을 억제하는 히드라진 및/또는 다른 부산물을 생성할 수 있다. 일반적으로 이러한 부산물의 농도는 인클로저 외부보다 인클로저 내부에서 더 클 것이며(다양한 이러한 다양한 유해 화합물 - 알려진 및/또는 알려지지 않은 미생물 "독소" 및/또는 억제 화합물을 포함함 - 이 인클로저의 벽을 통해 다양한 속도로 용출될 수 있지만), 일부 실시형태에서는 인클로저 내의 이들 부산물의 개별 농도 및/또는 비교 비율은 다양한 이유로 변동될 수 있다.
예를 들어, 다양한 실시형태에서, 본원에서 설명되는 인클로저는 인클로저 내에서 0.53 mg/L 내지 22.8 mg/L 범위의 농도로 대사성 폐기물, 독소 또는 기타 억제 화합물, 예컨대 NH3-N의 생성을 유도할 수 있으며, 이는 다양한 담수 유기체(전형적으로 pH 및/또는 온도에 의존함)에 독성일 수 있다. 다른 실시형태에서, 개시된 인클로저 내의 차별화된 환경에서 생성된 NH3-N의 농도는 0.053 내지 2.28 mg/L의 범위일 수 있으며, 이는 인클로저 내 및/또는 인클로저의 외부 표면 상에 바이오 파울링 형성을 억제할 수 있다. 또한, 0.002 mg/L 또는 그 초과만큼 낮은 NH3-N 수준에서 다양한 수생 플로라 및/또는 포너의 콜로니화 및/또는 번식 능력이 현저하게 저하될 수 있다.
일부 예시적인 실시형태에서, 용존 산소, 암모늄, 총 용존 질소, 질산염, 아질산염, 오르토인산염, 총 용존 인산염 및/또는 실리카(및 본원에 기술된 다양한 다른 화학 성분)와 같은 인클로저 내 물 화학 성분의 개별 수준의 변동 및/또는 변화는, 인클로저 내에서 생성된 인공 환경이 바람직하게는 서로 다른 기간에 서로 다른 매크로 파울링 및 마이크로플로라 및/또는 매크로 파울링 및 마이크로포너의 번영을 "촉진" 및/또는 "억제"한다는 점에서 본 발명의 일부 실시형태의 중요한 측면을 형성한다는 것이 추가로 제안된다. 차별화된 환경에서의 이러한 지속적인 변화는 바람직하게는 인클로저 내 및/또는 주변에 존재하는 다양한 유기체가 새로운 환경 조건을 수용하기 위해 지속적으로 적응 및/또는 변화하도록 강제하며, 이는 인클로저 내 및/또는 주변에 단일 종 또는 종 그룹화의 우세를 억제하는 경향이 있다. 이는 인클로저 내의 다양한 플로라 및/또는 포너 간의 경쟁을 강화하는 효과를 가질 수 있으며, 이는 플로라 및/또는 포너의 단일 품종, 종 및/또는 분포에 의한 인클로저의 지배를 억제 및/또는 방지할 수 있고, 이에 의해 우세한 종의 박테리아 또는 기타 마이크로 또는 매크로 개체가 번성하고/하거나 기판 파울링에 에너지를 바치거나 다른 파울링 유기체가 부착할 수 있는 베이스를 형성할 기회를 가질 가능성을 줄인다.
다양한 실시형태에서, 인클로저는 인클로저 외부보다 인클로저 내에서 더 높은 농도의 암모니아성 질소와 같은 파울링을 억제하는 물 화학 인자의 형성을 유도할 수 있다. 원하는 경우, 인클로저 내 암모니아성 질소 농도는 0.1 십억분율(ppb) 이상, 1 ppb 이상, 10 ppb 이상 및/또는 100 ppb 이상이 얻어질 수 있다. 다양한 실시형태에서, 인클로저는 인클로저 외부보다 인클로저 내에서 더 높은 농도의 아질산염과 같은 파울링을 억제하는 물 화학 인자의 형성을 유도할 수 있다. 원하는 경우, 인클로저 내 아질산염의 농도는 0.1 십억분율(ppb) 이상, 0.1 백만분율(ppm) 이상, 0.5 ppm 이상 및/또는 1 ppm 이상이 얻어질 수 있다.
본 발명의 많은 실시형태에서 인클로저에 대한 다른 중요한 측면은 인클로저가 전형적인 물 조건 하에서 인클로저 내 및/또는 외로 물의 흐름을 바람직하게는 억제하지만 완전히 방지하지는 않는다는 것이다. 많은 경우, 보호할 기판은 해저, 앵커, 벽, 교각, 말뚝, 부두, 선창 또는 기타 구조물과 같은 하나 이상의 고체의 움직일 수 없는 물체에 고정, 연결, 부착 및/또는 매어지며, 이는 기판의 다양한 표면을 지나서 일정 수준의 벌크 물 흐름을 유도할 수 있는 물에 대해 다양한 각도로 기판의 이동을 제한할 수 있다. 그러나, 본원에 기술된 인클로저의 다양한 실시형태(이는 전형적으로 기판, 그의 다양한 지지 구조물 및/또는 다른 인접한 물체에 부착됨)는 바람직하게는 기판 표면에 바로 인접한 물의 주변 흐름을 일정 정도로 차단 및/또는 방해할 것이며, 더 바람직하게는 많은 물 흐름 조건 하에서 기판과 직접 접촉하는 포위되거나 제한된 수역을 유지할 것이다. 본원에 개시된 다양한 인클로저 디자인은 다양한 인클로저 구성요소의 유연성을 통해 이러한 목적을 달성하며, 이는 인클로저 및 그 안에 포위되거나 제한되는 수역이 주변 물의 충돌 및/또는 이동에 응답하여 다양한 정도로 변형 및/또는 변위되도록 허용한다.
다양한 실시형태에서, 기판 주위의 수성 매체 내에 인클로저를 배치하는 것은 바람직하게는 용존 산소를 "조절"하고 인클로저 내부와 외부의 물 사이에 용존 산소 차이를 생성하며, 이는 바람직하게는 보호된 물품의 파울링 방지에 상당한 개선을 제공한다. 많은 경우, 차별화된 환경의 용존 산소 조절은 외부 환경에 비해 인클로저 내의 의미있게 더 낮은 용존 산소 수준의 생성을 포함할 수 있으며, 인클로저 내 이러한 용존 산소 수준은 내부 산소 소비량 및 외부 용존 산소 수준에 대응하여 다양한 정도로 변동한다. 또한, 차별화된 환경 내의 "벌크 물"의 용존 산소와 보호된 기판 또는 제품의 표면에 있는 "경계층" 내 물의 용존 산소 사이의 2차 구배가 또한 적어도 부분적으로, 외부 환경에 비해 인클로저 내의 더 낮은 에너지 환경 및/또는 인클로저 내에서 물을 "혼합"할 수 있는 상당한 난류 및/또는 와류 조류의 부재로 인해 존재할 수 있다. 이러한 국부적인 차이 조건은 기판 또는 물품의 표면 및/또는 인클로저 내의 물 컬럼에서의 유기체 및/또는 기타 인자에 의한 산소 및/또는 영양소의 소비로 인해 발생할 수 있으며, 이는 보호된 물품에 대한 바이오 파울링의 결여 및/또는 파울링 방지 바이오 필름 생성에 기여하는 추가 고갈된 "경계층"으로 이어질 수 있다.
일반적으로 100% DO("용존 산소")는 물이 평형 상태에서 가능한 한 많은 용존 산소 분자를 포함하고 있음을 의미하는 한편, 100% DO 초과는 물이 산소(이는 광합성, 대기 교환 및/또는 온도 변화의 영향으로 인해 해수에서 자주 발생할 수 있음)로 "초-포화"되어 있음을 의미한다. 평형 상태에서 물 중의 각 가스의 비율은 거의 비슷하지만, 대기 중 각 가스의 비율과 거의 동일하지는 않다. 따라서 평형 상태에서 물 중의 산소 비율(물 중의 다른 가스에 비해)은 대기 중 산소의 비율(대기 중 다른 가스에 비해)과 동일할 수 있다. 그러나, 수역에서 용존 산소의 특정 농도는 전형적으로 온도, 압력, 염도 및 기타 용인, 예컨대 광합성 및/또는 표면 교반의 가용성에 따라 달라진다. 첫째, 산소의 용해도는 온도가 증가함에 따라 감소한다. 따라서, 더 따뜻한 물은 더 차가운 물보다 100% 포화 상태에서 용존 산소를 덜 포함하므로, 더 차가운 물은 더 많은 산소를 운반할 수 있다. 예를 들어, 해수면 및 4℃에서 100% 공기 포화된 물은 10.92 mg/L의 용존 산소를 보유할 것이다. 그러나, 온도를 실온(21℃)으로 올리면 100% 공기 포화 상태에서 8.68 mg/L DO만 있을 것이다. 둘째, 용존 산소는 압력이 증가함에 따라 증가한다. 더 깊은 물은 더 얕은 물보다 더 많은 용존 산소를 보유할 수 있다. 가스 포화도는 정수압으로 인해 수심 증가 미터당 10%씩 감소한다. 따라서, 용존 산소의 농도가 표면의 100% 공기 포화도에 있으면, 생물학적 요구에 이용 가능한 산소의 양이 여전히 동일하더라도 표면 3 미터 아래의 70% 공기 포화도에 불과할 것이다. 셋째, 용존 산소는 염분 수준이 증가함에 따라 기하 급수적으로 감소한다. 따라서 동일한 압력 및 온도에서 바닷물은 담수보다 용존 산소를 약 20% 적게 보유한다. 또한 위의 인자이 변경되고(예를 들어, 하루 동안 공기 또는 수온이 변할 수 있음) 평형이 아직 달성되지 않았기 때문에 임의의 특정 시간에서의 용존 산소는 환경과 평형을 이루지 못할 수 있다. 더욱이, 바람 및 기타 물의 교반은 주변 조건에서 예상되는 것 이상으로 물의 폭기를 유발할 수 있으며, 생물학적 및/또는 기타 과정에 의한 국소 산소 사용 및/또는 생산은 용존 산소의 양을 지속적으로 증가 또는 감소시킬 수 있다.
다양한 실시형태에서, 본원에서 설명되는 바와 같은 인클로저가 수성 환경에서 기판 주위에 배치되면, 인클로저 내의 용존 산소는 바람직하게는 다양한 자연 발생 생물학적 및/또는 기타 과정에 의해 이용되어, 인클로저 내의 용존 산소의 국소 수준이 인클로저 외부 물의 용존 산소 수준에 비해 변하기 시작한다. 용존 산소의 삼투 수송은 물에서 매우 느리게 발생하기 때문에, 그리고 전형적으로 광합성을 통한 산소 생산을 허용하기 위해 인클로저로 흐르는 햇빛 에너지가 거의 또는 전혀 없기 때문에, 인클로저로의 추가 용존 산소의 주요 공급원은 일반적으로 인클로저 벽 및 기타 구성요소의 개구를 통해 인클로저 외부(이는 전형적으로 더 높은 비율로 용존 산소를 운반함)의 물을 인클로저로의 벌크 수송으로부터 나온다. 그 다음, 이 추가 용존 산소는 인클로저 내 용존 산소 수준이 전형적으로 정상 수준 - 이는 일반적으로 무산소 수준보다 높지만 인클로저 외부의 산소 수준보다 상당히 낮다 - 에 도달할 때까지 이전에 설명된 것과 유사한 방식으로 인클로저 내에서 사용되며, 이 사이클은 계속 반복된다.
다양한 실시형태에서, 인클로저 내의 용존 산소 수준은 인클로저를 둘러싸는 개방 수역 판독값보다 인클로저 내에서 일관되게 더 낮을 수 있고, 이에 의해 주변 수성 환경과 "상이한 환경"을 생성할 수 있다. 그러나, 다양한 인클로저가 외부 수성 환경과 다양한 수준의 "유체 교환"을 허용했기 때문에, 인클로저 내 전체 수질의 다른 많은 특성들(pH, 온도 및 염도 포함)은 주변 수성 환경의 그것들과 동일하거나 유사할 수 있다. 그러나, 24시간 동안의 자연 산소 수준은 전형적으로 변동하기 때문에(즉, 인클로저 외부의 산소 수준은 전형적으로 주간 방식으로 변동할 것이다 - 낮 동안 광합성으로 인해 더 높은 수준의 용존 산소가 발생하고, 어두운 기간 동안 용존 산소 수준은 떨어짐), 인클로저 내에서 동일한 24시간 동안의 용존 산소 수준은 전형적으로 인클로저 외부 수준과 유사한 방식으로 변동하는데, 이는 벌크 유체 수송을 통해 인클로저로 들어가는 "용존 산소 대체"의 양이 외부 용존 산소 수준에 따라 변화되기 때문이다. 인클로저 외부의 산소 수준이 낮을 때와 같은 일부 경우에, 인클로저 내부는 제한된 시간 동안 더 높은 산소 수준을 가질 수 있다. 더욱이, 대체 용존 산소가 인클로저의 벽에 근접한 인클로저로 들어가기 때문에, 인클로저 내에서 물의 혼합 및/또는 벌크 이동이 종종 제한되어, 전형적으로 인클로저 벽과 보호된 기판의 표면 사이에 더 높거나 더 낮은 용존 산소의 구배가 존재하도록 한다.
많은 경우에, 본원에 기술된 인클로저는 주변 개방 수성 환경에서의 물의 DO 수준과 비교하여 차별화된 수성 환경(즉, 보호된 기판에 근접한)에서 용존 산소의 수준(들)을 바람직하게는 제어, 완화 및/또는 "평활화"할 수 있다. 많은 경우에, 차별화된 DO 수준은 주기적으로 일부 실시형태 및/또는 일부 조건에서 주변 개방 수성 환경의 DO 수준을 초과할 수 있지만, 인클로저 내의 DO 수준은 바람직하게는 주변 수성 환경의 DO 수준보다 낮을 것이다. 또한, 무산소 기간이 기판의 무산소 부식이 거의 또는 전혀 발생하지 않도록 충분히 짧은 상황을 포함하여 다양한 상황에서 무산소 범위 내에 속하는 주기적 및/또는 간헐적 차별화된 DO 수준이 허용될 수 있지만, 본원에 설명된 인클로저는 바람직하게는 무산소 DO 수준 초과의 차별화된 DO 수준을 유지할 것이다.
다양한 실시형태에서, 0.5 mg/L 이하의 용존 산소 수준은 바람직하지 않은 및/또는 "무산소" 상태로 간주될 수 있는 한편, 약 2 mg/L(또는 그 이하)의 용존 산소 수준은 수성 환경에서 콜로니화, 번성 및/또는 번식하는 수성 유기체의 능력에 심각한 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
많은 경우, 주어진 수성 환경에서 용존 산소 함량의 상당한 변화는 많은 유기체로부터 빠른 반응을 유발할 수 있으며, DO 수준의 하향 변화는 유기체가 가장 빠르게 반응하는 파라미터들 중 하나이다. 박테리아 또는 기타 유기체를 혐기성, 호기성 또는 통성으로 광범위하게 분류하는 것은 전형적으로 성장 및 기타 활동을 위한 에너지를 생성하는 데 사용하는 반응 유형에 기반한다. 에너지 함유 화합물의 신진 대사에서, 호기성은 말단 전자 수용체로서 분자 산소를 필요로 하며 전형적으로 그것 없이는 성장할 수 없다. 반면, 혐기성 생물은 전형적으로 산소가 있는 상태에서 성장할 수 없으며 - 산소는 그들에게 독성이 있으므로, 전자 수용체로서 다른 물질에 의존해야 한다. 그들의 신진 대사는 흔히 사용 가능한 유기 화합물을 유기산 및 알코올과 같은 다양한 최종 생성물로 환원시키는 발효 유형이다. 통성 유기체는 가장 다재다능하다. 그들은 우선적으로 말단 전자 수용체로서 산소를 사용하지만, 다른 화합물을 환원시켜 산소가 없을 때 대사를 할 수도 있다. 예를 들어, 산소(ATP의 2개 분자)의 부재 하에 발효 과정에 의해 단지 부분적으로 분해될 때에 비해, 포도당 분자가 산소(ATP의 38개 분자)의 존재 하에서 이산화탄소와 물로 완전히 분해될 때 고 에너지 인산염의 형태로 훨씬 더 많은 사용 가능한 에너지가 얻어진다. 일부 경우에, 인클로저 내 DO 수준의 감소는 유기체가 새로운 DO 수준에 대한 적응을 포함할 수 있는 대사 경로의 속도 및/또는 유형을 변경하도록 촉구할 수 있는 한편, 다른 유기체는 단순히 정체 상태에 들어가고/가거나 죽을 수 있다. 인클로저 환경이 바람직하지 않게도 낮은 DO 수준을 갖는 경우, 유기체는 일반적으로 더 높은 DO 수준을 가진 다른 환경을 찾아 정착하는데(및/또는 더 낮은 DO 환경을 포기하려고 할 수 있음), 인클로저의 낮은 DO 환경 내에 남는 것은 정착 능력에 부정적인 영향을 미치고/거나 유기체가 증가된 DO 환경을 찾지 못하면 다양한 건강 문제 및/또는 사망을 유발할 수 있기 때문이다.
다양한 실시형태에서, 인클로저 내의 최적 및/또는 원하는 DO 수준은 적어도 평균 20% 이상, 또는 적어도 평균 50% 이상, 또는 적어도 평균 70% 이상, 평균 20% 내지 100% 범위, 평균 33% 내지 67% 범위, 평균 50% 내지 90% 범위, 또는 평균 70% 내지 80% 범위 내의 DO 함량일 수 있다. 대안적으로, 인클로저 내의 원하는 DO 수준은 인클로저 외부에서 어느 정도 거리에서 감지된 물의 용존 산소 수준보다 적어도 평균 10% 적은 DO 함량일 수 있다(즉, 인클로저로부터 1 또는 2 또는 5 또는 10 또는 12 인치, 또는 2 또는 5 또는 10 피트 떨어져).
다양한 실시형태에서, 인클로저 내의 용존 산소의 조절은 인클로저 내의 차별화된 환경과 인클로저 외부의 개방된 수성 환경 사이에 적어도 10%의 용존 산소 차이를 유도할 것이다. 다양한 실시형태에서, 이러한 차이는 인클로저가 수성 매체 내에 배치된 후 몇 시간 이내/후에 발생할 수 있거나, 인클로저 배치 후 2 내지 3시간, 6시간, 12시간, 1일, 2일, 3일, 4일, 5일, 6일, 1주, 2주 또는 심지어 1개월 이내 이내에 발생할 수 있다. 다양한 대안적 실시형태에서, 적어도 5%, 적어도 10%, 적어도 15%, 적어도 20%, 적어도 25%, 적어도 50%, 적어도 70% 및/또는 적어도 90% 또는 그 이상의 원하는 용존 산소 차이가 생성될 것이다.
많은 경우, 주어진 인클로저 내의 용존 산소 수준은 생물학적 및/또는 기타 프로세스에 의해 고갈될 것이며, 다양한 인클로저 디자인 내 용존 산소 수준 유지는 인클로저 벽을 통해 주변 수성 환경(이러한 DO 수준이 인클로저 내 DO 수준보다 높을 때)으로부터 유입되는 용존 산소에 잠재적으로 의존하며 - 이는 또한 벽 구조 자체를 통한 확산 및 투과성 인클로저 벽을 통한 물의 벌크 이동을 통해 일정 수준에서 발생할 수 있다. 본원에서 설명되는 구조 및 방법은 바람직하게는 장기간 동안 인클로저 내 무산소 환경의 생성을 피하기 위해 적절한 수준의 "물 교환"을 갖는 인클로저를 제공하여 구조물 내로 및/또는 이를 통해 충분한 물 흐름(및/또는 용존 산소 흐름)을 제공하며, 이는 금속 표면의 부식을 유발할 수 있지만, 또한 바람직하게는 수생 생물이 기판에 정착 및/또는 번성하는 것을 최소화 및/또는 방지하는 기판 상의 국부적 수중 환경 및/또는 바이오 필름 코팅을 생성할 수 있다. 특히, 본 발명의 장치는 바람직하게는 주변 수성 환경의 DO 수준(들)과 "다른" 수준에서 차별화된 수중 환경(즉, 보호할 물체 주변) 내에서 용존 산소(DO) 수준을 유지하도록 의도된 투과성 수준을 제공할 것이다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 개방 수중 환경 DO 수준은 대략 90% 내지 대략 150% DO 범위일 수 있는 한편, 차별화된 수중 환경(즉, 보호될 기판을 포함함)의 DO 수준은 약 50% 내지 약 110% DO 범위일 수 있으며 - 이는 이 실시형태에서 기판을 파울링시키는 다양한 유기체의 능력을 억제하고(이는 그들의 번식 및/또는 콜로니화 능력을 실질적으로 억제 및/또는 방지하는 것으로 여겨짐), 무산소가 발생하고 기판 상의 부식을 촉진할 수 있는 DO 수준까지 오랜 시간 동안 "떨어지지(dip)" 않았다(비교적 짧은 기간 동안 주기적인 무산소 상태가 발생했을 수 있으며 다양한 이유로 허용 가능할 수 있지만). 다양한 실시형태에서, 인클로저의 존재는 또한 주변 수성 환경의 용존 산소 수준에서 발생할 수 있는 자연적 스파이크 및/또는 딥을 매개, "평활화" 또는 "완충"할 수 있으며, 이는 수생 유기체가 보호된 기판 상에 정착 및/또는 번성하는 것을 추가로 방지 및/또는 억제할 수 있다.
적어도 하나의 대안적인 실시형태에서, 인클로저 디자인은 하나 이상의 다른 인자, 화학 물질 및/또는 심지어 물 자체의 수송 또는 통과를 용이하게 하지 않으면서 용존 산소(즉, 확산 및/또는 삼투성 수송에 의해)와 같은 하나 이상의 물 화학 인자에 투과성일 수 있는 벽 물질을 포함할 수 있으며, 이는 충분한 수준의 산소(또는 다른 화학 인자)가 인클로저를 투과하여 본원에서 설명된 물 화학 차이의 일부 또는 전부를 생성하도록 허용할 수 있다. 이러한 대안적인 디자인은 본원에 개시된 다양한 바이오 파울링 개선을 생성할 잠재력을 가질 수 있다.
다양한 다른 대안적인 실시형태에서, 특정 인클로저 디자인은 원하는 파울링 보호를 얻기 위해 인클로저 내의 다양한 물 화학 성분(예를 들어 용존 산소와 같은)을 보충하는 특징을 포함할 수 있다. 예를 들어, 최적 수준보다 약간 덜 투과성인 벽을 갖는 인클로저는 원치 않는 무산소 수준 초과로 인클로저 내 용존 산소 수준을 유지하는 데 사용될 수 있는 용존 산소의 보충 공급원을 포함할 수 있다. 대안적으로, 인클로저의 일 실시형태는 인클로저 외부의 추가 유체를 인클로저를 통해 및/또는 내로 유도하도록 활성화될 수 있는 보충 유체 공급 펌프 또는 심지어 외부 장착된 "프로펠러"를 포함할 수 있고, 이에 의해 인클로저로부터 추가적인 보충 용존 산소 및/또는 폐기물 제거를 제공하고, 펌프/프로펠러가 주기적으로 및/또는 인클로저 내에서 취해진 물 화학 계수의 다양한 측정에 기초하여 작동 및/또는 비활성화되며, 이는 인클로저의 설계 및 배치에 의해 직접적으로 영향을 받는 물 화학 인자, 및 인클로저의 존재에 의해 직접 변경되는 하나 이상의 물 화학 인자로 인해 발생할 수 있는 물 화학 인자 변경을 포함할 수 있다. 대안적으로, 보충 펌프 및/또는 펌핑 시스템은 물이 투과성 인클로저 벽을 통과하지 않고 포위되거나 제한된 수역 내로 및/또는 외부로 직접 물을 펌핑하는 데 사용될 수 있다.
인클로저에 포함된 물의 용존 산소 수준의 감소 대신에 및/또는 그에 추가하여, 보호된 기판의 파울링을 현저히 지연 및/또는 방지할 수 있는 물 화학 인자를 포함하여, 본원에서 설명된 인클로저 실시형태의 설계 및 배치에 의해 매우 다양한 다른 물 화학 인자가 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 인클로저 내에서 산소가 고갈될 때, 인클로저 내에서 자연적으로 발생하는 박테리아의 일부 종은 전형적으로 먼저 해수에서 질산염인 두번째로 좋은 전자 수용체로 바뀔 것이다. 탈질이 일어나고 질산염은 다소 빠르게 소모된다. 다른 사소한 요소를 감소시킨 후, 이 박테리아는 결국 황산염을 감소시키고, 이는 대부분의 생물상에 화학적 독성이 있고 특징적인 "썩은 계란" 냄새의 원인인 황화수소(H2S)의 부산물을 생성한다. 인클로저 내의 이러한 상승된 수준의 황화수소는 다른 화학 물질 중에서도 본원에 기술된 바와 같은 원하는 방식으로 기판의 파울링을 억제할 수 있다. 더욱이, 인클로저 내의 황화수소는 인클로저의 벽을 통해 용출될 수 있으며(즉, 인클로저로부터 물의 벌크 유동으로) 잠재적으로 인클로저의 기공 및/또는 외부 표면에서의 파울링 성장을 억제할 수 있다.
인클로저 내에 포함된 보호된 기판의 파울링을 억제하는 국부적인 조건을 생성하는 것 외에도, 본원에 설명된 인클로저의 다양한 실시형태는 인클로저 내에서 생성된 임의의 독성 및/또는 비우호적인 조건이 인클로저 외부에서 빠르게 중화된다는 점에서 매우 환경 친화적이다. 예를 들어, 1 mL의 유체가 개구를 통해 인클로저에 들어갈 때, 약 1 mL의 인클로저 유체가 인클로저 외부에서 외부 환경으로 대체된다고 가정할 수 있다. 이 대체된 유체는 전형적으로 해양 생물에게 독성 및/또는 비우호적인 구성요소를 포함할 것이다(이는 바람직하게는 파울링이 인클로저 내 기판에 부착되는 것을 감소 및/또는 방지함). 그러나, 인클로저 외부에서 이러한 구성요소는 일반적으로 인클로저 자체에 근접하더라도 수성 환경에 지속적인 영향을 미치지 않는 자연적으로 발생하는 다양한 메커니즘에 의해 외부 수성 환경에서 빠르게 분해, 산화, 중화, 대사 및/또는 희석된다. 이것은 높은 수준의 살생제 및/또는 기타 약제를 포함하는 기존의 파울링 방지 및/또는 페인트보다 매우 바람직하며, 그 중 일부는 많은 형태의 생명체(어류, 인간 및/또는 기타 포유류 포함)에 매우 독성이 있으며, 그것은 해양 환경에서 수십년 동안 지속된다.
바람직한 바이오 필름 형성
본원에 개시된 바와 같이, 기판을 보호하기 위해 인클로저가 사용되는 경우, 기판 상의 생물학적 콜로니화 시퀀스는 일반적으로 예상되는 개방 물 시퀀스와 상당히 다를 수 있다. 예를 들어, 본원에 기술된 것과 같은 인클로저가 사용되는 경우, 기판 상의 생물학적 콜로니화 시퀀스가 중단(단절, 변경 등)되어 기판의 정착, 모집 및 궁극적인 매크로 파일링을 감소 및/또는 최소화할 수 있다. 일단 기판의 주위 또는 내부에 배치되면(예를 들어, 기판의 내부 표면을 보호하는 경우), 여과 매체 및/또는 인클로저의 투과성 보호 패브릭 벽은 바람직하게는 인클로저로의 다양한 마이크로 및/또는 매크로 유기체의 통과를 여과 및/또는 방해할 수 있으며, 인클로저 벽과 기판 사이에 생성된 상이한 물 조건은 일부 및/또는 모든 유기체가 이미 인클로저 내에 있고/있거나 궁극적으로 인클로저를 통과하는 경우 기판 상에 정착 및/또는 콜로니화하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 미세한 플랑크톤 및 기타 전통적인 비정착 유기체 및 기타 정착 유기체가 인클로저의 투과성 패브릭 막을 통과할 때, 인클로저 내의 다양한 물 조건이 일부 플랑크톤을 손상시키거나 해칠 수 있는 한편, 살아 있고 활동적인 다른 플랑크톤은 기판 표면의 침전 및/또는 콜로니화를 방지할 것이다.
다양한 실시형태에서, 기판에 대한 바이오 필름 보호 인클로저의 초기 배치는 기판의 표면에 "보호" 바이오 필름 층의 형성을 유발 및/또는 유도할 수 있으며, 이 바이오 필름 층은 다양한 바람직한 특성, 에컨대 (1) 기저의 표면을 통한 열 전달에 대한 바이오 필름 간섭을 최소화하는 바이오 필름 층 형성 및/또는 (2) 후속적으로 상당한 추가 파울링으로부터 기판을 보호하는 바이오 필름 층 형성을 가지며, 이는 인클로저의 무결성이 침해될 수 있고 기판이 잠재적으로 외부 환경에 직접 노출된 후 심지어 바이오 파울링 보호의 제공을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 양태에서, 본원에 기술된 것과 같은 인클로저의 적절한 디자인 및 사용은 기판 상에 바이오 파울링 유기체의 정착을 효과적으로 감소 및/또는 방지하는 기판 표면 상의 생물학적 코팅, 층 및/또는 바이오 필름의 형성에 영향을 미치고/거나 유도하는 인클로저 내의 "상이한 환경"을 생성할 수 있다. 본 발명의 일부 양태에서, 이러한 감소 및/또는 방지는 바이오 파울링 유기체의 유충의 정착을 억제(예를 들어, 감소, 최소화 또는 방지)하는 하나 이상의 국소 정착 단서에 기인할 수 있으며, 이는 기판 상의 정착의 억제를 포함할 수 있는 한편, 본 발명의 다른 양태에서는 상기 감소 및/또는 방지는 바이오 파울링 유기체의 유충의 정착을 촉진하는 하나 이상의 긍정적인 정착 단서의 부재로 인한 것일 수 있으며, 이는 유사하게 기판 상의 정착을 감소시킬 수 있다(및/또는 그것의 정착 단서의 존재 및/또는 부재의 다양한 조합은 다양한 실시형태에 포함될 수 있다). 본 발명의 다른 양태에서, 인클로저는 인클로저에 의해 형성된 차별화된 수중 환경 내에서 바이오 파울링 유기체의 유충의 정착을 방해하는 하나 이상의 국소 정착 단서를 생성하는 미생물의 성장을 촉진할 수 있다. 본 발명의 추가 양태에서, 인클로저는 인클로저 물질 자체 상에 및/또는 내에 바이오 파울링 유기체의 유충의 정착을 방해하는 하나 이상의 국소 정착 단서를 생성하는 미생물의 성장을 촉진할 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 양태에서, 바이오 파울링 유기체의 유충은 인클로저에 의해 보호되는 침지된 기판 또는 기판 부분(들)에 정착하거나 부착할 가능성이 적거나 없을 수 있다.
다양한 실시형태에서, 바이오 필름은 보호된 기판 상에 있을 수 있고/있거나, 인클로저 외부 및/또는 인클로저 내부에 형성될 수 있다. 각 위치의 바이오 필름은 박테리아, 시아노박테리아, 규조류, 다른 박테리아 문, 다양성, 두께, 절연 능력 및/또는 무결성 및 기타 측정에 따라 다를 수 있다.
전형적으로 해수, 염수 및/또는 담수와 같은 수성 매체에 침지된 기판에 파울링 군집의 확립으로 이어지는 일반적으로 허용되는 "표준" 진행 또는 콜로니화 시퀀스가 많이 있다. 전형적인 시퀀스에서, 기판의 수성 매체에의 침지는 즉시 거대 분자 흡착의 물리적 과정을 개시하며, 해양 환경의 임의의 표면에 빠르게 착륙, 부착 및 콜로니를 형성하는 원핵 세포와 박테리아가 뒤따른다. 일부 경우에, 미생물 바이오 필름의 후속 형성은 조류 포자, 원생 동물, 따개비 사이프리드(cyprid) 및 해양 진균의 부착을 촉진하며, 다른 해양 무척추 동물 유충 및 거대 조류의 정착이 뒤따르는 한편, 다른 경우에는 매크로 파울러가 바이오 필름없이 정착할 수 있지만, 여전히 일부 다른 매크로 파울러는 깨끗한 표면을 선호할 수 있다.
해양 파울링은 전형적으로 생태계 개발의 네 단계를 따르는 것으로서 설명된다. 바이오 필름 형성의 화학은 콜로니화 이전의 초기 단계를 설명한다. 첫 1분 내에 반데르발스의 상호 작용은 침지된 표면이 유기 중합체의 컨디셔닝 필름으로 덮이도록 한다. 다음 24시간에, 이 층은 박테리아 부착 과정이 일어나도록 하며, 규조류와 박테리아(예를 들어, 비브리오 알지놀리티쿠스(Vibrio alginolyticus), 슈도모나스 퓨트리파시엔스(Pseudomonas putrefaciens))는 모두 부착되고, 바이오 필름 형성을 시작한다. 첫 주의 말에는, 풍부한 영양소와 바이오 필름에의 부착 용이성이 거대 조류(예를 들어, 엔테로모르파 인테스티나이스(Enteromorpha intestinaiis), 울로트릭스(Ulothrix)) 및 원생 동물(예를 들어, 보르티첼라(Vorticella), 주담니움(Zoothamnium) sp.)의 포자의 2차 콜로나이저(colonizer)가 스스로 부착되도록 허용한다. 2 내지 3주 안에, 3차 콜로나이저 - 매크로 파울러 - 가 부착되었다. 이들은 피낭동물(tunicates), 연체 동물(mollusks) 및 고착 유자포(sessile Cnidarians)를 포함한다.
그러나, 본원에서 설명되는 것과 같은 인클로저가 사용되는 경우, 기판 상의 생물학적 콜로니화 시퀀스는 변할 수 있다. 예를 들어, 보호된 기판의 정착, 모집 및 궁극적인 매크로 파일링을 감소 및/또는 최소화하기 위해 기판 상의 생물학적 콜로니화 시퀀스가 중단(방해, 변경 등)될 수 있다. 일단 기판 주위에 배치되면, 인클로저의 투과성 보호 패브릭 벽은 바람직하게는 인클로저로의 다양한 마이크로 및/또는 매크로 유기체의 통과를 여과 및/또는 방해할 수 있을 뿐만 아니라 인클로저 내의 물 화학의 다양한 측면을 잠재적으로 변경할 수 있다.
도 24는 해수에서 개방 샘플에 대한 기판(가장 왼쪽 6개 막대) 및 다양한 인클로저 실시형태 내 기판(가장 오른쪽 6개 막대)에 형성된 바이오 필름에서 박테리아 문의 다양한 분포를 그래프로 도시하며, 표 7(아래)은 도 24에 도시되어 있는 기본 데이터를 포함하고 있다. 기판 또는 인클로저에 의해 보호되는 기타 물품에 형성된 박테리아 바이오 필름은 보호 물품에 근접한 개방 해양 또는 기타 수성 환경의 기판 또는 기타 물체에 형성되는 임의의 자연 바이오 필름과 의미있게 달랐다. 다양한 실시형태에서, 인클로저의 적절한 설계 및 작동은 바람직하게는 미생물의 특정 조합의 성장 및 복제를 유도 및/또는 촉진할 것이며, 이들 중 다수는 일반적으로 자연 환경에서 상이한(즉, 종종 비교적 낮은) 수준에서 발견되며, 미생물의 조합은 다른 유기체에 대한 특정 "모집 및 정착" 거동을 촉진하여 기판의 표면이 부적합하거나 "덜 바람직함"을 확인(및 다양한 수단을 통해 이 사실을 신호)하는 능력을 가질 수 있다.
DNA 분석은 다양한 보호된 인클로저 실시형태 내부의 PVC 및 청동 기판에 형성되는 표면 바이오 필름이 인클로저 외부의 유사한 기판에 형성된 것과 크게 다르며, 이는 인클로저 내에 존재하는 바이오 필름 형성 군집, 및 인클로저의 내부 벽 표면 내에/위에 형성되는 바이오 필름에도 해당됨을 확인했다. 예를 들어, 개방 물에서 PVC 및 청동 제품 쿠폰에 나타난 바이오 필름은 본 발명의 인클로저에 의해 보호되는 PVC 및 청동 제품 쿠폰에 나타나는 바이오 필름에 비해 더 두껍고 더 다양했다. 또한 개방 물의 물품에서 매크로 파울링이 관찰된 반면, 인클로저로 보호된 기판에는 매크로 파울링이 거의 또는 전혀 나타나지 않았다. 일부 실시형태에서, 포위된 기판 상의 바이오 필름은 상이한 양의 규조류, 박테리아, 시아노박테리아 및 상이한 분포의 박테리아 문을 갖는 개방 바이오 필름보다 덜 다양했다. 또한 각 인클로저 내에서(및/또는 각 기판 상에서) 우세한 박테리아 문과 박테리아 분포는 각 인클로저 디자인에 대해 현저하게 달랐다. 예를 들어, 도 24에서 가장 잘 볼 수 있고 표 7의 데이터로 뒷받침되는 바와 같이, 스펀 폴리 인클로저(가장 오른쪽 막대 3개) 내의 PVC 기판은 프로테오박테리아(Proteobacteria)(막대 상단의 큰 그룹)와 박테리오데테스(Bacteriodetes)(막대 아래쪽으로 두번째로 큰 그룹)가 지배적이었다. 대조적으로, 스펀 폴리 인클로저(막대 6 내지 9) 내의 청동 기판은 프로테오박테리아가 우세했으며 휠씬 더 작은 나머지 부분은 박테리오데테스가 우세했다. 바이오 필름에서 지배적인 박테리아 문에 대한 이 분포도는 개방 청동 막대(첫 번째 내지 세 번째 컬럼), 개방 PVC 막대(네 번째 내지 여섯 번째 컬럼), 포위된 청동 막대(7 내지 9 번째 컬럼) 및 포위된 PVC 막대(10 내지 12 번째 열)에 대한 것이다. 추가로, 포위된 기판에 대한 바이오 필름 "무결성"은 포위된 기판의 일부 상의 바이오 필름이 개방 기판에 비해 기판 표면으로부터 제거 및/또는 청소하기가 더 쉽다는 점에서 개방 샘플과 달랐다.
여러 실험에서 다양한 기판을 수성 환경(즉, 자연 해수)에 침지하고, 일부 기판이 3주의 침지 기간 동안 본원에 설명된 것과 같은 인클로저 디자인에 의해 보호되었으며, 이 시점에서 기판은 해수로부터 제거되었으며 인클로저 및 결과적인 기판 표면 바이오 필름(이는 그 시간 동안 이들 기판 상에 형성됨)이 DNA 분석되었다. 보호되지 않은(즉, 개방된) 청동 기판과 비교하여 인클로저에 의해 보호된 청동 기판 사이의 시각적 비교는 보호된 기판 상에서 파울링 유기체의 현저한 감소를 묘사했다. 또한, 개방 막대(즉, 보호되지 않은 PVC 및 청동)에 형성된 바이오 필름은 보호된 기판의 바이오 필름보다 훨씬 두껍다는 것이 입증되었다. 또한, 개방된 샘플과 차별화된 샘플의 바이오 필름 사이의 한 가지 중요한 차이점은 보호된 기판의 바이오 필름에서 프로테오박테리아 및 박테로이데테스가 우세하고 보호된 바이오 필름에서 베루코미크로비아 및 액티노박테리아가 사실상 존재하지 않는다는 것이다. 새로운 인클로저에 의해 생성된 인공적 "차별화된" 환경 내의 기판에 형성된 신규 및/또는 "인공" 또는 "합성" 바이오 필름에서 다양한 박테리아의 우세 및/또는 부재는 개방된 수성 환경에서 자연적으로 형성된 바이오 필름 층에 의해 제시된 정상적인 정착 단서와 다른 (및 아마도 바람직하지 않은) 정착 단서를 생성하는 독특하고 상당히 다른 인공적 바이오 필름이며, 따라서 인클로저가 없는 경우에도(즉, 인클로저가 영구적으로 및/또는 일시적으로 제거된 후에) 마이크로 및/또는 매크로 파울링 약제에 의한 기판의 정착 및/또는 콜로니화에 대한 기회를 감소시킨다고 믿어진다.
다른 실험 시험에서는, 일련의 투명한 유리 기판을 수성 환경에 침지하고 30일, 8개월 및 12개월 동안 본원에 설명된 것과 같은 새로운 인클로저 디자인에 의해 보호되고 보호되지 않은 기판에 형성되는 바이오 필름/파울링의 두께와 유형을 결정하기 위해 분석했다. 이 시험 결과는 30일 시험 전체 동안 새로운 인클로저 내부의 슬라이드에 매크로 파울링 정착이 발생하지 않았음을 결론지었다. 대조적으로, 개방 물에 놓인 슬라이드는 30일 동안 계속해서 매크로 파울링을 축적했다. 개방 슬라이드 상의 매크로 파울링은 하이드로이드, 피복형 및 수지상 이끼벌레, 따개비, 서관충류 및 해면으로 구성되었으며, 14일부터 개방 슬라이드 상에 훨씬 더 높은 정착이 있었다.
다양한 기판의 바이오 필름과 관련하여, 보호 인클로저 내부의 슬라이드에 있는 고유한 바이오 필름이 너무 얇아서 쉽게 보이지 않았고, 바이오 필름의 존재는 부착된 작은 침전물 덩어리에 의해 표시되었다. 이들 보호된 슬라이드에서 1일부터 30일까지 바이오 필름의 외관에는 거의 변화가 없었다. 반대로, 염수에 30일의 침지 후 개방 슬라이드 바이오 필름은 실험 과정에서 상당한 변화를 겪었다. 1 일째에, 바이오 필름은 매우 가볍고 차별화된 바이오 필름과 유사했다. 그러나, 3 일째에는 개방된 바이오 필름이 페리트리치(바이오 필름을 먹는 포식성 섬모)에 의해 지배되었다. 7 일째에, 개방 바이오 필름의 가시적인 부분은 고정된 바이오 필름 유기체를 먹는 미세한 운동성 유기체(섬모, 쌍편모충(dinoflagellates) 등)뿐만 아니라 규조류, 시아노박테리아 및 미세 조류의 집합체로 구성되었다. 이들 보호되지 않은 바이오 필름은 14일에 더욱 두껍고 더 발달했으며 사상 조류를 축적했다. 또한 용존 산소 수준은 1일, 7일 및 14일에 새로운 인클로저에서 보다 개방 물에서 훨씬 더 높았다. 더욱이, 액체의 pH는 14일 후에 새로운 인클로저 내에서 보다 개방 물에서 훨씬 더 높았다.
염수에서의 1년의 침지 후, 패브릭 바이오 파울링 인클로저로 보호된 유리 기판이 유기체의 정착에 대해 조사되었다. 12개월의 침지 후 보호된 유리 기판에 유기체의 주요 또는 사소한 바이오 파울링이나 정착이 없었지만, 패브릭 인클로저에 의해 보호된 유리 기판에 바이오 필름이 형성되었다. 이 12개월의 바이오 필름은 일부 기판 상의 얼룩덜룩하고 고르지 않으며 비연속적인 얇은 층에서부터 다른 기판 상의 표면을 완전히 가로 질러 연장되는 연속적인 박막 층까지 다양했다. 이러한 12개월 바이오 필름 구조는 30일 후 유리 기판의 바이오 필름에 비해 더 발달되고 복잡했지만, 30일 후 보호되지 않은 유리 기판의 바이오 필름은 12 개월 후 보호된 유리 기판의 바이오 필름보다 기하 급수적으로 더 발달하고 복잡하며 더 두꺼웠다. 12개월 후 보호된 유리 기판의 바이오 필름에 시아노박테리아 또는 규조류가 존재하지 않았으며, 단 몇개의 갇힌(그러나 정착되지 않은) 중심 규조류는 예외이다. 보호된 유리 기판에 있는 12개월 바이오 필름의 구조에는 세포 외 중합체 물질(EPS)에 갇힌 실트(silt)가 포함되어 있었고, 몇몇 유리 기판에는 서관충류(스피로비드(spirorbid) 및 히드로충류(Hydroides) sp.)의 낮은 커버가 포함되어 있었다.
물리적 내지 생화학적 범위의 다양한 애벌레 및/또는 기타 정착 단서가 있다. 이러한 단서는 유충을 정착시키는 데 유리하거나 불리한 서식지가 있음을 나타낸다. 물리적 신호에는 빛과 색, 현재 방향과 속도, 산소, 방향, 질감, 소리 및 표면 에너지/습윤성 정착이 포함될 수 있다. 포식자 또는 우월한 경쟁자의 존재를 나타내는 다른 단서는 정착을 방해할 수 있다. 현존(incumbent) 파울링은 정착을 강화하거나 방해할 수 있으며, 그 효과는 현존 및 정착 종에 따라 달라질 수 있다. 본 개시내용의 목적을 위해, 국소 정착 단서는 국소 수중 환경에서 정착을 장려하거나 방해하는(장려의 부재를 포함하여) 수생 유기체의 애벌레에게 정보를 제공하는 국소 수중 환경의 현재 상태 및 역사적 마커를 의미할 수 있다. 본 발명의 일 양태에서, 인클로저는 기판 및/또는 차별화된 수중 환경과 함께, 수생 유기체가 기판 상에 및/또는 인클로저 상에/내에 정착하는 것을 장려 및/또는 적극적 억제하지 않는 국소 정착 단서를 생성 및/또는 촉진하는 국소 수중 환경을 정의한다. 본 발명의 다양한 실시형태에서, 적어도 하나의 외인성 국소 정착 단서의 형성을 유도, 촉진, 가능화 및/또는 장려하는 새로운 인클로저 또는 다른 장치(들)가 제공된다.
일단 국소 정착 단서를 갖거나 갖지 않는 바이오 필름 또는 다른 층이 존재하거나 확립되면, 이러한 단서는 인클로저가 더 이상 기판과 맞물리지 않거나 기판으로부터 제거된 후 일정 기간 동안 기판(예를 들어, 인클로저에 의해 충분히 보호되는 표면)과 함께/위에 남아있을 수 있다는 것이 기대된다. 예를 들어, 일단 국소 정착 단서가 기판과 연관되거나 기판 상에 존재하면, 인클로저가 제거 및/또는 손상될 수 있으며, 국소 정착 단서의 적어도 일부가 기판 상에 지속되어 매크로 파울링 유기체의 정착을 억제하고/하거나 장려하지 않도록 계속적인 신호를 제공한다. 예를 들어, 국소 정착 단서의 이러한 예방 효과는 인클로저가 제거(및/또는 손상)된 후에도 보트 선체에 남아있을 수 있으며 정착을 계속 방해할 수 있다. 이러한 정착의 방해는 최대 약 2년, 적어도 1.5년, 적어도 1년, 적어도 9개월, 적어도 6개월, 적어도 3개월, 적어도 1개월, 적어도 1주, 적어도 3일, 적어도 1일 및/또는 적어도 12시간의 기간 동안 연장될 수 있다. 더욱이, 그 위에 생성된 바이오 필름 또는 다른 층(들)은 제거에 저항할 수 있으며, 따라서 프로펠러 베인(vane) 및/또는 샤프트와 같은 추진을 생성하는 데 사용되는 항목을 포함하여 이동 가능한 및/또는 이동성의 침수 및/또는 부분적 침수된 표면 및/또는 항목에 대한 지속적인 보호를 제공할 수 있다. 따라서, 본원에 기술된 인클로저 및 본 발명의 방법은 바이오 파울링에 대한 기판의 "접종(inoculation)"을 허용할 수 있으며, 이 접종은 국소 정착 단서(LSC)의 지속적인 효과로 인해 한동안 계속될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 측정된 모든 파라미터를 포함하여 물 화학의 변화가 적어도 부분적으로는 인클로저 구조물의 외부 표면, 내부 표면 또는 패브릭 내의 바이오 파울링 유기체의 축적에 기인할 수 있다고 제안된다. 일 실시형태에서, 인클로저 구조물의 외부 표면에서 발달된 외부 바이오 필름이 축적되고 13일에 두드러졌으며, 30일까지 조직화된 구조물을 성숙 및 발달시켰다. 이 시점(13일 및 30일)에서 용존 산소와 pH는 인클로저 구조물 내부에서 크게 떨어졌다. 일부 예시적인 실시형태에서, 인클로저 구조물 내의 미생물 호흡이 산소 감소 및 이산화탄소의 상대적 증가로 이어질 것으로 예상되기 때문에, 용존 산소 및 pH는 함께 결합될 수 있다고 믿어진다. 물 중 탄산의 증가는 더욱 산성 상태를 초래하여 물의 pH를 낮춘다.
일부 실시형태에서, 바이오 필름 성분은 적절한 정착 부위에 대한 단서로서 사용될 수 있다. 또한, 무척추 동물 유충의 박테리아 단서에 대한 수용체는 각 유기체마다 고유할 수 있다. 많은 유기체의 경우 표면 바이오 필름에 대한 반응으로 유충 정착이 발생한다. 기판 표면의 바이오 필름과 인클로저 표면의 바이오 필름의 차이로 인해 유기체가 다른 바이오 필름이 아닌 하나의 바이오 필름에 정착할 수 있다. 바람직하게는, 기판 표면의 바이오 필름이 아닌 인클로저 표면의 바이오 필름에서 정착이 발생할 것이다.
적어도 하나의 추가 실시형태에서, 인클로저 구조물의 표면 상의 바이오 필름(들)은 "바이오 필터"로서 작용하고/하거나 영양소(즉, 산소, 질소, 탄소, 인산염 등)을 이용하거나 소비할 수 있으므로, 일부 또는 모든 영양소가 인클로저 구조물 내부의 물로 통과하거나 이동하는 것을 허용하지 않으며, 이는 구조물 내의 포위된 물과 비교할 때 개방 물에서 더 많은 호흡 또는 영양 흡수가 발생함을 보여주는 물 화학 데이터에서 확인될 수 있다. 이들 두 군집, 패브릭 내에서 자라는 박테리아 바이오 필름 및 구조물의 외부 표면에서 자라는 무척추 동물 매크로 파울링은 파울링 방지 보호 - 구조물에 의해 둘러싸인 구획 내에서 발생하는 바이오 파울링을 방지할 수 있는 적어도 하나의 메커니즘 - 를 제공하는 고정 필름 장벽을 설정하고 유지하는 역할을 할 수 있다.
다른 실시형태에서, 하나 이상의 바이오 필름은 기판을 보호하고 인클로저의 수명을 연장하기 위해 인클로저 구조물의 표면에서 성장될 수 있다. 이러한 보호 바이오 필름은 인클로저의 외부 표면, 인클로저의 내부 표면에 위치할 수 있거나, 인클로저의 벽(들)을 관통하거나 그 내에 있을 수 있다. 일부 실시형태에서, 3차원, 멀티 필라멘트 패브릭 인클로저 구조물은 평평한 표면보다 훨씬 더 효과적인 접촉 표면적을 제공할 수 있으므로, 그 위에 존재하는 바이오 필름은 훨씬 더 활성일 수 있고/있거나 더 높은 보호를 제공하도록 최적화될 수 있다.
표 8A 및 8B는 사전 침지 조건 및 수성 환경(즉, 해수)에서 23일 동안 침지한 후 다양한 패브릭 및 코팅된 패브릭에 대한 실험적 투과성 결과를 보여준다. 표 9B로부터 삼베 시험 샘플의 투과성이 스펀 폴리에스터보다 현저히 낮았음을 알 수 있다. 그러나, 삼베와 스펀 폴리에스터는 적어도 부분적으로는 기판의 환경에서 더 큰 유충(larval) 매크로 유기체를 배제함으로써 파울링 방지 패브릭과 다소 유사하게 수행되었다. 다양한 경우에서, 패브릭 투과성은 표면 파울링 및/또는 다른 패브릭 분해와 관련된 시간의 함수로서 감소할 수 있다. 이 시험의 하나의 중요한 결과는, 스펀 폴리에스터가 삼베의 분해 및/또는 기타 특성뿐만 아니라 제조 장비의 탈취(delousing), 세척, 살균 및/또는 오염과 같은 다양한 천연 섬유에 나타날 수 있는 제조 어려움으로 인해 삼베(이는 덜 선호될 수 있지만 다양한 용도에 여전히 허용 가능함)보다 더 선호되는 물질일 수 있다(즉, 천연 섬유는 합성 물질보다 가공 중에 더 광범위하고 빈번한 장비 청소가 필요할 수 있다)는 것이다.
다양한 대안적 실시형태에서, 인클로저 벽은 인클로저의 표면 상에 및/또는 기공 내에서 파울링을 억제 및/또는 방지할 수 있는 보충 살생제 또는 다른 화학 물질(들) 또는 화합물(들)을 포함할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 살생제 또는 다른 화학 물질(들)/화합물(들)은 적용 및/또는 혼입될 수 있어, 주요 살생제 활성은 인클로저 내로 및/또는 외부로 극히 낮고/낮거나 존재하지 않는 수준의 살생제 용출과 함께 인클로저 패브릭의 표면 및/또는 기공 내로 제한된다. 그러한 경우, 살생제는 바람직하게는 인클로저를 파울링으로부터 보호하고, 인클로저는 차례로 기판을 파울링으로부터 보호한다.
다양한 시험 인클로저 디자인은 다양한 일간 및/또는 계절적 물 조건 하에 기판에 바이오 파울링 보호를 제공하는 데 매우 효과적이었다. 다양한 시험을 위해, 개방 물과 비교하여 인클로저에서 형성된 바이오 필름의 시각적 비교를 수행하는 것, 및 인클로저에서의 수질 및 물 화학을 개방 물과 비교하는 것을 포함하여, 인클로저의 존재가 매크로 파울링 정착을 저하, 감소, 제거, 억제 및/또는 방지하는지 여부를 결정하기 위해 상이한 크기 및/또는 형상 구조 또는 인클로저 실시형태를 시험하였다. 표 9A는 염수 시험 결과를 표 형식으로 나타내며, 암모늄, 질산염 + 아질산염(N + N), 총 용존 질소(TDN), 용존 유기 질소(DON), 인산염 및 실리카가 모두 샘플링 동안 상이한 지점에서 인클로저와 개방 샘플 사이에 상당히 달랐음을 보여주며, 표 9B는 온도, 염도, 용존 산소 및 pH와 같은 추가 화학 측정을 나타낸다. 시험 결과는 암모늄이 14일(6/22/18) 및 30일(7/9/18)에 인클로저 내부에서 상당히 높았으며 N+N은 1일(6/9/18), 3일(6/11/19) 및 10월(4/15/19) 및 12월(6/24/19)에 인클로저 내부에서 상당히 높았음을 보여주었다. TDN과 DON은 7일에 개방 샘플에서 상당히 높았지만 전환되어 14일과 30일에 인클로저에서 더 높았다. 인산염은 3일, 7일, 14일, 30일, 10월 및 12월에 인클로저에서 상당히 높았다. 실리카는 1일, 3일 및 14일에 개방 샘플에서 상당히 높았지만 30일에는 인클로저에서 더 높았다.
데이터로부터 다음을 포함하는 다양한 결론이 나타났다: (1) 용존 무기 질소(N+N 및 암모늄)는 인클로저에서 더 높았으며, 용존 유기 질소(아미노산, 요소)는 7일 동안 인클로저 외부에서 더 높았다. 이것은 인클로저 외부에서 더 높은 생물학적 활동을 나타낼 수 있으며, 박테리아, 시아노박테리아 및 식물성 플랑크톤은 성장을 위해 무기 질소를 사용하고 유기 질소를 생성한다(붕괴 및 배설을 통해). 이 실험의 바이오 필름 결과(관찰적으로)와 이전 시험의 DNA 결과가 이 가설을 확인했다. 인클로저 내부의 전체 용존 유기 질소(DON)는 실험 후반부 동안 유사하게 유지되었지만, 개방 DON은 아마도 인클로저에 의해 절연되거나 완충된 항구에서 질소의 자연 순환으로 인해 변동했으며, (2) 인산염 수준은 아마도 인클로저 외부에서 인을 사용하는 더 큰 생물학적 활동으로 인해 개방 물에서 보다 인클로저에서 더 높았고/높았거나, (3) 실리카 수준은 아마도 인클로저 외부의 규조류의 더 많은 활동 및 회전율로 인해 14일 동안 인클로저 외부에서 더 높았고, 이는 30일에 전환되었다. 인클로저에서의 전체 실리카 수준은 시간이 지남에 따라 합리적으로 비슷했지만 개방 수준 실리카는 변동했다. 이 변동성은 실리카가 규조류에 의해 사용되었기 때문에 개방 물에서 사이클링을 나타냈을 가능성이 높으며, 사이클링은 인클로저에 의해 절연되거나 완충되었다.
다른 예에서, 물 화학 및 수질은 다양한 인클로저 실시형태에서 관찰되었다. 이 염수 시험의 목적은 다양한 크기의 인클로저(직경 1, 2 및 4') 내 물과 개방 물 간의 물 화학 차이를 조사하는 것이었다. 표 9C는 12개월 염수 시험 결과를 표 형식으로 나타내며, 암모늄, 질산염 + 아질산염(N+N), 총 용존 질소(TDN), 용존 유기 질소(DON), 인산염, 실리카 및 알칼리도가 모두 샘플링 동안 상이한 지점에서 인클로저와 개방 샘플 사이에 상당히 달랐음을 보여주며, 표 9D는 온도, 염도, 용존 산소 및 pH와 같은 추가 화학 측정을 나타낸다.
시험 결과는 모든 크기의 인클로저(직경 1, 2 및 4')에서 용존 산소와 pH가 인클로저 내부의 물에 비해 개방 물에서 상당히 높았음을 보여주었다. N+N; TDN, 인산염 및 실리카는 모두 개방 물과 비교하여 인클로저 내의 물에서 크게 달랐다. 알칼리도, N+N, TDN 및 인산염은 개방 물에 비해 인클로저 내부에서 모두 상당히 높았다. 이 데이터는 염수에서 다른 물 화학 시험과 유사한 경향을 보여준다. 개방 물과 비교할 때 인클로저 내의 증가된 물 화학 농도는 인클로저 외부의 더 큰 생물학적 활성을 나타낼 수 있으며, 박테리아, 시아노박테리아 및 식물성 플랑크톤은 성장을 위해 이용 가능한 영양소를 사용한다.
더욱이, 이러한 물 화학 연구의 결과 중 일부는 다양한 인클로저 실시형태가 인클로저 구조 내에서 호흡 또는 물질 대사가 더 크거나 광합성을 초과하는 효과를 생성할 수 있음을 시사한다. 이 효과는 인클로저 구조에 의해 생성된 용존 산소 또는 기타 물 화학 파라미터의 수준이 낮아짐으로 인해 발생할 수 있다. 인클로저 내부의 용존 산소 차이는 인클로저 내부의 빛 제한과 관련이 있을 수 있다.
인산염 결과에 기초하여 인클로저 구조 내에서 광합성을 초과하는 호흡의 효과가 확인될 수 있다. 인클로저 내 물의 인산염 농도는 개방 물보다 지속적으로 더 높다. 인산염 순환과 인산염이 입자와 용해된 상 사이에서 교환된다는 지식에 기초하여, 확산은 투과성 인클로저의 각 면에서 물 화학 평형을 회복하기 위해 작용할 수 있다. 개방 물 조건과 비교하여 인클로저 내 물 조건의 차이가 클수록, 일반적으로 더 많은 확산이 작용하여 평형을 회복한다. 따라서, 인산염은 인클로저 물 내에서 계속 증가해야 할 것 같지만 확산으로 인해 손실될 수 있다.
일 실시형태에서, 인클로저 구조물은 질화 및 탈질화 풍부한 환경의 초기 설정을 통해 그 경계 내에서 파울링 방지 보호를 제공한다. 이 시험 동안 데이터는 인클로저 구조물 내의 물 중 더 높은 암모늄을 지속적으로 보여주었다. 호흡의 초기 질소 생성물은 환원된 질소 또는 암모늄이다. 4일의 침지 후, 내부 환경은 산소화가 적게 되어 장치 경계 내의 해양 생물에 독성이 있는 이온화되지 않은 암모니아 질소(NH3-N)의 형성을 초래한다. NH3-N 생성 외에도 아질산염(NO2) 및 기타 독성 반응성 질소 분자가 인클로저 구조물의 매체 충전된 경계 내에서 생성될 수도 있다. 이 효과는 인클로저의 외부가 점점 더 파울링됨에 따라 향상되는 것으로 보인다. 또한, 인클로저 장치 내부 및 표면에 형성되는 미생물 바이오 필름은 보편적인 질화 및 탈질화 경로에 기여할 수 있다.
다양한 시험 데이터는 대부분의 경우 질산염 + 아질산염(N+N)이 개방 물과 비교할 때 인클로저 구조물 내의 물에서 더 높았음을 확인하였다. 이 결과는 산소 조건에서 암모니아의 질화와 관련이 있을 수 있다. 일부 실시형태에서, 용존 산소가 백에서 더 낮더라도 질화를 억제할만큼 충분히 낮지 않을 수 있으며, 암모늄 공급원은 호흡에서 나올 수 있다. 일부 실시형태에서, 용존 산소는 암모늄(DNRA) 또는 질산염/아질산염 암모니아화로의 해리 질산염 환원을 촉진할만큼 충분히 낮지는 않지만; DNRA를 촉진할 수 있는 무산소 미세 환경(물에 용해된 산소 농도 0.5 mg/L 미만)이 백 내에 있을 수 있다. DNRA는 질산염을 전자 수용체로서 사용하는 미생물 혐기성 호흡의 결과이며, 아질산염으로 환원된 다음 암모늄으로 환원된다.
또한, 총 용존 질소(TDN)는 전형적으로 염수 시험 중 개방 물에 비해 포위된 물에서 더 높았다. 이 결과는 높은 미생물 호흡, 및 분해됨애 따라는 입자에서 나오는 용존 질소와 일치한다. 일부 실시형태에서, 인클로저의 저에너지 환경에서 입자의 침강은 포위된 물에 용해된 영양소의 침강 공급원을 초래한다. 인클로저의 바닥에 있는 이 침전, 죽은, 죽어가는 또는 분해된 입자는 일부 실시형태에서 인클로저 물과 개방 물 내의 물 화학 및 수질 차이를 설명할 수 있다. 이러한 분해 입자 또는 침전물은 인클로저 구조물 내에서 대부분의 용존 산소를 소비할 수 있다.
호흡이 CO2를 방출함에 따라 pH를 낮추어 탄산염으로 되거나 환원될 수 있다. 해수에서 탄산을 증가시킴으로써 물은 더 산성 상태가 되어 더 낮은 pH 측정이 된다. 유기체는 특히 용존 산소가 3 mg/L 또는 2 mg/L 수준에 도달하기 시작할 때 용존 산소의 감소에 빠르게 반응한다. 이러한 물의 차이는 유기체가 껍질을 생성하지 못하거나 더 얇은 껍질을 생성하게 할 수 있다. 더욱이, 이 차이는 산소 차이가 너무 큰 경우 유기체가 정착하지 못하게 하거나 다른 위치로 수영 및/또는 이동하게 할 수 있다.
탄산염 화학은 또한 인클로저 구조물 장치 경계 내에서 개질되는 것으로 보이며, 혼입된 물은 시간이 지남에 따라 탄산 칼슘 광물화에 더 부식성이 있게 된다. 실험 중에 샘플링된 개방 물과 포위된 물을 비교할 수 있도록 탄산수 화학의 변화를 평가하는 NOAA CO2 Sys 프로그램을 사용하여 특정 시점에서 샘플링된 각 물 질량에 대해 단일 통합 측정값인 아라고나이트(aragonite)에 대한 포화 지수(Omega - Ω)를 생성할 수 있다. 아라고나이트(아라고나이트는 탄산 칼슘 광물의 결정화된 형태임) 포화 지수(Ω)는 해수에서 탄산 칼슘의 과포화 정도를 나타내는 무차원 숫자이다. 1보다 큰 값은 과포화(아라고나이트 크기가 성장함)를 나타내고 1보다 작은 값은 포화 아래(아라고나이트가 용해됨)를 나타낸다. 화학 해양학자들은 주어진 해양 물 질량에 대한 해양 산성화의 크기와 경향을 확인하기 위해 오메가 값에 의존한다. 감소하는 Ω 추세는 탄산 칼슘 형성에 대한 부식성 위협으로 간주된다. Ω의 결정은 다음 파라미터에 의존한다: 염도, 수온, 깊이(압력), 인산염, 실리카, 암모늄, 알칼리도 및 pH. 이러한 모든 파라미터를 단일 통합 측정으로의 통합은 정착 실험 기간 동안 취한 물 질량 샘플의 직접 비교를 가능하게 하였다(도 12b에 도시됨).
레드필드(Redfield) 비 또는 레드필드 화학량론을 분석하여 인클로저 구조물 내부의 물과 개방 물의 해양 식물성 플랑크톤에서 발견되는 탄소, 질소 및 인산염의 원자 비를 이해했다. 이 이론에서는 탄소:질소:인산염의 비는 106:16:1이며, 염수에서 영양 제한이 연구되었다. 인클로저 내부의 물 내 암모늄(즉, 질소) 및 인산염의 증가된 농도 수준에 기초하여, 일부 실시형태에서 개방된 물과 비교하여 인클로저의 물 내에 어떠한 영양 제한도 없을 수 있다는 것이 결정되었다.
일 실시형태에서, 인클로저는 박테리아 콜로니화 및 매크로 파울링 정착을 위한 기판 역할을 할 수 있다. 투과성 인클로저를 가로 질러 용존 산소, 암모니아, 아질산염 및 질산염의 자유 교환이 발생할 수 있다. 일 실시형태에서, 매크로 파울러(macrofouler) 및/또는 박테리아 바이오 필름의 호흡은 투과성 인클로저를 가로 지르는 산소 및/또는 화학적 영양소 흡수의 대부분을 설명할 수 있다. 산소, 질소, 인산염 및 기타 영양소 소비는 물이 투과성 인클로저로 통과하거나 교환될 때 바이오 필름에 의해 발생할 수 있다. 박테리아 바이오 필름은 인클로저 물이 바이오 필름 OUR에 대해 정상 상태에 도달할 때까지 인클로저의 산소 흡수율(OUR)에 참여하기 시작할 수 있다. 일 예에서, 바이오 필름과 관련하여 인클로저 내부의 물에서 영양소의 정상 상태는 12개월 미만, 6개월 미만, 3개월 미만, 1일 내지 60일, 1일 내지 30일, 또는 58일에 발생할 수 있다. 인클로저의 표면 내부 또는 표면에서 성장하는 박테리아 바이오 필름과 인클로저의 외부 표면에서 성장하는 무척추 동물 매크로 파울러는 많은 실시형태에서 고정된 필름 장벽을 설정하고 유지하는 역할을 할 수 있으며, 이는 상당한 파울링 방지 보호를 제공할 수 있다. 일부 실시형태에서, 필름 배리어는 바이오 파울링이 패브릭 구조에 의해 둘러싸인 물 구획 내에서 발생하는 것을 방지하는 메커니즘일 수 있다.
일반적으로 NH3-N과 같은 이온화되지 않은 암모니아는 수생 생물과 해양 생물 모두에게 100 μg/L(ppb)에 가까운 수준에서 매우 독성이 있다. 장치 내에서 7일 후 관찰된 NH3-N 농도는 독성 수준의 20%에 근접했으며 더 높았을 수 있다. 장치 내에서 독성의 다른 잠재적 인자는 아질산염(NO2)이며, 이는 1 ppm 수준에서 독성으로 간주된다. 염수 실험 동안 장치에서의 용존 산소는 저산소 수준(저산소증은 2 mg/L 미만의 용해된 O2에서 발생)으로 떨어지지 않았지만 하향 추세였다. 이 물 화학 작용 메커니즘은 특정 미생물 바이오 필름에 의존하지 않기 때문에 담수 적용에도 적합하다.
다른 예에서, 물 화학 및 수질 담수 샘플은 밀워키에 있는 위스콘신 대학(UWM)에서의 실험에서 수집 및 분석되었다. 오대호에서의 파울링으로부터 밸브와 보트를 보호하기 위해 인클로저 구조물이 배치되었다. 1 개월의 침지 후, 물 샘플을 인클로저 및 개방 물 내에서 수집했다. 이러한 결과는 표 9E 내지 9G에 제시되어 있다. 표 9E에서 볼 수 있듯이, 암모늄, 아질산염, N+N, TDN, DON, 인산염 및 실리카는 담수에서 크게 상이했으며, 대부분의 화학은 오대호의 두 별도 위치 간에 크게 상이했다. 정박지의 담수(M)는 개방 물에 비해 인클로저 구조물 내부의 물 내에서 상당히 높은 암모늄, TDN 및 인산염 농도를 보여주었다. 아질산염, N+N, 인산염 및 실리카 농도는 모두 UWM의 방파제에 있는 개방 물에 비해 인클로저 내부의 물 내에서 상당히 더 높았다. 이러한 결과는 인클로저 구조물 외부에서 더 큰 생물학적 활동의 표시일 수 있으며, 박테리아, 시아노박테리아 및 식물성 플랑크톤은 성장을 위해 이용 가능한 영양소를 사용한다.
표 9F는 오대호의 두 위치: 정박지(M) 및 UWM의 방파제(UWM)에 대한 1 개월 담수 온도, 전도도, 용존 산소 및 pH 결과를 보여준다. 인클로저 구조물 내부의 물 내 용존 산소 농도는 각 위치에서 개방된 담수의 용존 산소와 상이하다. 다른 담수 실험에서, 물 화학 샘플이 2 개월 후 오대호의 유사한 위치에서 금속 밸브와 개방 물을 보호하는 인클로저 내부의 동반된 물에 대해 분석되었다. 담수 온도, 전도도, 용존 산소(OD), pH, 탁도 및 엽록소의 시험 결과가 표 9G에 제시되어 있다. 용존 산소, pH 및 엽록소는 인클로저 내의 물과 개방 물 사이에 상당한 차이가 있음을 보여준다. 용존 산소와 pH는 개방 물에 비해 국소 수중 환경(인클로저 내 물)에서 더 낮다. 엽록소 판독값은 개방 물에 비해 국소 수중 환경에서 상당히 더 높다. 용존 산소, pH 및 엽록소 차이는 산소 환경에서 박테리아의 호흡이 조류에 대한 광합성 또는 영양 흡수보다 더 크거나 더 두드러진다는 이해를 바탕으로 설명될 수 있다. 담수 시험에 대해 염수 시험과 비슷한 결론이 내려진다.
아래의 표 10A 및 10B에 제시된 다른 예시적인 실시형태에서, 30 또는 40 스크린(진공이 있거나 없이) 및 개방 물 샘플이 있는 상업적 인쇄 프로세스를 사용하여 154(3500 cP, 원래 식) 또는 153(3500 cP, 아크릴 식 없음) 수계 살생제 코팅으로 코팅된 스펀 폴리에스터 패브릭을 포함하는 다양한 인클로저에 대한 물 화학 결과를 얻었다. 전체적으로 총 8 가지 처리: 154-30v, 154-30nv, 154-40v, 154-40nv, 153-30v, 153-30nv, 153-40v & 153-40nv 및 개방 물 샘플(대조)이 시험되었다. 각 패브릭 유형에 대한 투과성은 개시되는 방법, 및 제공된 다음의 샘플 키를 사용하여 수집되었다.
물 샘플은 물 화학 코어 샘플러(sampler)를 사용하여 낮은 투과성 인클로저, 154-30nv, 153-40nv 및 153-30nv, 높은 투과성 인클로저, 153-40v 및 154-40v, 개방 물(대조)로부터 수집되었다. 시험 결과는 인클로저 내에서 수집한 물 샘플과 개방된 물 샘플 사이에 영양소 수준의 눈에 띄는 차이를 보여주었다. 투과성이 낮은 인클로저는 개방된 물 샘플에 비해 영양소 함량이 더 큰 차이를 보여준다. 일반적으로 물 영양소 함량 수준은 개방 물에 비해 인클로저 내부에서 더 높았다. 또한, 개방 물의 pH와 비교한 인클로저 내 물의 pH가 관찰되었다. 인클로저 디자인, 기판 조성 및/또는 기타 목적, 및 다양한 환경 및/또는 물 조건에 따라 인클로저 내의 pH가 개방된 환경의 pH보다 높을 수 있거나, 새로운 인클로저에 포함된 물이 개방 물보다 더 낮은 pH 또는 더 산성인 pH를 반영할 수 있으며, 이는 일부 인클로저 디자인의 바이오 파울링 효과에 기여하는 차별화된 환경의 핵심 물 화학 "차이"를 구성할 수 있다.
물 교환 속도
다양한 실시형태에서, 주어진 인클로저 디자인을 사용하여 주어진 수성 환경에서 주어진 기판을 보호하기 위해 최적의, 원하는 및/또는 평균 "물 교환 속도"이 결정될 수 있으며, 이는 광범위한 물 및/또는 기타 환경 조건으로 인해 변할 수 있는 원하는 물 교환 속도의 범위 또는 범위들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 원하는 물 교환 속도는 기판 물질의 특정 유형 및/또는 형상을 보호하기 위해 최적화될 수 있고/있거나, 인클로저 및/또는 인클로저 벽 물질의 특정 크기, 형상 및/또는 부피에 대해 설계 및/또는 특수화될 수 있고/있거나, 특정 지역 또는 수심에 맞게 설계 및/또는 특수화될 수 있고/있거나, 계절적 변화 및/또는 온도 및/또는 조수 활동에 따라 달라질 수 있고/있거나, 물 염분, 용존 산소, 영양소, 폐기물, 물 속도, 특정 적용 및/또는 기타 고려 사항으로 인해 달라질 수 있다. 다양한 실시형태에서, 물 교환 속도는 바람직하게는 외부 개방 환경과 인클로저 내의 내부 환경(즉, 용존 산소, 폐기물, 이용 가능한 영양소 등) 사이의 조건에서 원하는 구배를 생성하여, 허용할 수 없게 기판을 손상시킬 수 있는 조건을 생성하지 않고 - 예를 들어, 허용할 수 없는 수준의 기판 부식을 유발할 수 있는 장기간에 걸쳐 무산소 상태(즉, 일부 실시형태에서 약 0.5 mg/L 또는 더 낮은 용존 산소 수준)의 해로운 영향을 회피함 - 기저의 기판 표면을 바람직하지 않는 수준의 바이오 파울링으로부터 보호하기에 충분할 것이다.
다양한 실시형태에서, "개방" 환경 물의 계량 유입을 허용하여 인클로저 내에서 바람직한 물 화학 변화(이는 인클로저 내에서 원하는 농도의 대사성 폐기물 및/또는 유해, 억제 및/또는 독성 부산물을 포함 할 수 있음), 및 인클로저 물의 계량 유출을 유도하여, 다양한 알려진 및/또는 알려지지 않은 미생물 "독소" 및/또는 억제 화합물을 포함하는 다양한 유해 화합물 및/또는 기타 물 화학 인자가 인클로저 벽을 통해 용출될 수 있으며 인클로저의 외부 표면 및/또는 기공을 과도한 오염으로부터 보호할 수 있는 것이 매우 바람직할 것이다(이는 일부 실시형태 및 물 흐름 조건에서 인클로저의 외벽의 일부 또는 전부를 실질적으로 둘러싸는 그러한 화합물의 "클라우드(cloud)"를 생성할 수 있음). 이들 실시형태에서, 인클로저의 존재는 인클로저에 보충적으로 제공되는 보충 살생제 또는 다른 파울링 방지 독소가 없는 경우에도 기판과 인클로저 벽 모두에 서로 다른 정도로 바이오 파울링 보호를 제공할 수 있다. 예를 들어, 다양한 인클로저 실시형태가 기판 주위에 배치되고 개시되는 차별화된 환경을 생성할 때, 이러한 차별화된 환경은 또한 다양한 대사 폐기물의 증가된 농도를 발현할 수 있으며, 인클로저 내에서 발생하는 다양한 과정 및/또는 대사 활동은 파울링 유기체에 해로운, 유해한 및/또는 부정적인 영향을 미치는 하나 이상의 물질(예컨대, 황화수소 또는 NH3-N)을 생성할 수 있다. 그 다음, 이러한 유해한 화합물은 농도가 증가하고 인클로저 벽에 머 무르고/거나 이를 통해 용출될 수 있으며, 잠재적으로 인클로저의 외벽을 파울링된 유기체로부터 어느 정도 보호하는 유해 화합물의 국부적인 "클라우드"를 생성할 수 있다. 그러나, 일단 유해한 화합물이 인클로저를 떠나면, 이러한 유해한 화합물은 다양한 자연 과정에 의해 빠르게 희석 및/또는 분해되고 - 이 중 다수는 인클로저 외부의 풍부한 용존 산소를 활용함 -, 따라서 이들 물질의 장기적인 영향에 대한 우려를 없앨 수 있다. 또한 인클로저 내에서 이러한 유해한 화합물을 생성하는 과정이 연속적 및/또는 주기적이기 때문에 인클로저는 잠재적으로 무기한 기준으로 비교적 일정한 수준으로 이러한 화합물의 재생 공급을 생성할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 보호 인클로저와 주변 수성 환경 사이에서 교환되는 분당 인클로저 내 총 물 부피의 0.5%(포함) 이상의 원하는 물 교환 속도는 본원에 기술된 바와 같이 보호된 기판에 대해 다양한 파울링 방지 및/또는 부식 방지 효과를 제공할 수 있지만, 분당 0.5% 미만, 동일 및/또는 초과의 교화 속도는 바람직하게는 본원에 기재된 바와 같은 다양한 파울링 방지 및/또는 부식 방지 이점을 제공할 수 있다. 이 교환 속도는 분당, 시간당, 일당 및/또는 주당과 같은 특정 기간 동안, 뿐만 아니라 물 이동 및/또는 느슨한 물과 같은 비-이동의 기간 동안 및/또는 조석 또는 흐름 동안 평균 속도로서 선택적으로 결정될 수 있다. 다른 실시형태에서, 보호 인클로저와 주변 수성 환경 사이에서 교환되는 분당 인클로저 내 총 물 부피의 최대 5%의 원하는 물 교환 속도는 본원에 기술된 바와 같이 보호된 기판에 대해 다양한 파울링 방지 및/또는 부식 방지 효과를 제공할 수 있지만, 분당 5% 미만, 동일 및/또는 초과의 교화 속도는 바람직하게는 본원에 기재된 바와 같은 다양한 파울링 방지 및/또는 부식 방지 이점을 제공할 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 분당 포위 또는 제한된 물 부피의 약 0.417%(즉, 시간당 총 포위 또는 제한된 부피의 약 25%)의 물 교환 속도를 허용하는 인클로저는 우수한 바이오 파울링 저항성을 기판에 제공하는 것으로 나타났다. 예시적인 인클로저 내의 포위 또는 제한된 물 부피는 인클로저의 총 포위 또는 제한된 부피에서 인클로저 내의 기판 부피를 뺀 값으로서 계산될 수 있다. 다른 실시형태에서, 물 교환 속도는 인클로저 내의 기판의 부피를 고려하지 않고 시간당 인클로저의 전체 포위 또는 제한된 부피의 약 25%일 수 있다.
다양한 실시형태에서, 분당 0.1% 미만의 물 교환 속도는 원하는 수준의 파울링 방지 및/또는 부식 방지 효과를 제공할 수 있는 한편, 다른 실시형태에서는 분당 총 물 부피의 0.1% 내지 1%의 원하는 물 교환 속도가 효과적일 수 있다. 다른 실시형태에서, 총 물 부피의 1% 내지 5%의 물 교환 속도는 원하는 수준의 파울링 방지 및/또는 부식 방지 효과를 제공할 수 있는 한편, 다른 실시형태에서 분당 총 물 부피의 5% 내지 10%의 원하는 물 교환 속도가 효과적일 수 있다. 다른 실시형태에서, 원하는 교환 속도는 분당 총 물 부피의 1% 내지 99%, 분당 총 물 부피의 5% 내지 95%, 분당 총 물 부피의 10% 내지 90%, 분당 총 물량의 15% 내지 85%, 분당 총 물량의 25% 내지 75%, 분당 총 물 부피의 30% 내지 70%, 분당 총 물 부피의 40% 내지 60%, 또는 분당 총 물 부피의 약 50% 범위일 수 있다. 다른 실시형태에서, 물 교환 속도는 분당 10% 내지 50% 또는 10% 내지 15%, 15% 내지 25%, 및/또는 25% 내지 50%, 또는 이들의 다양한 조합(즉, 분당 1% 내지 10% 또는 분당 5% 내지 25% 등)으로 변할 수 있다.
또한, 국소 물 조건이 인클로저 상 및/또는 외로 더 높은 속도의 물 흐름을 제공하는 경우, 및/또는 인클로저가 움직일 수 있는 경우(즉, 예를 들어 이동 및/또는 이동 가능한 물체에 부착됨에 의해), 인클로저 물질의 더 낮은 투과성은, 인클로저 벽(들)에 접촉 및/또는 충격을 가하는 더 빠른 속도의 물이 상대적으로 조용한 물에서 일반적으로 발생하는 것보다 충분히 많은 양의 액체가 섬유질 매트릭스 및/또는 투과성 패브릭을 통해 침투할 수 있도록 하고, 이에 의해 원하는 물 교환 속도가 본원에 기술된 바와 같이 바이오 파울링 보호를 제공한다는 점에서 더 바람직할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 유사한 방식으로, 국소 물 조건이 인클로저 상 및/또는 외로 더 낮은 속도의 물 흐름을 제공하는 경우, 인클로저 물질의 더 높은 투과성은, 인클로저 벽(들)에 접촉 및/또는 충격을 가하는 더 낮은 속도의 물이 상대적으로 더 활동적인 물에서 일반적으로 발생하는 것보다 충분히 적은 양의 액체가 섬유질 매트릭스 및/또는 투과성 패브릭을 통해 침투할 수 있도록 하고, 이에 의해 원하는 물 교환 속도가 본원에 기술된 바와 같이 바이오 파울링 보호를 제공한다는 점에서 더 바람직할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 포위된 환경의 설명된 차별화가 발생할 수 있도록 충분한 양 및/또는 부피의 "수성 매체"를 포함하고 또한 원하는 물 교환 기간 동안 이러한 화학 물질/화합물의 원하는 농도를 유지하기 위해 충분한 농도의 독성 및/또는 유해한 화학 물질 및/또는 화합물의 "형성"을 허용하기에 충분한 유체 "저장소"를 포함하는 인클로저 디자인을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 경우에서, 인클로저 내의 수성 매체(즉, 물)의 포위된 부피는 특히 센서 및/또는 물 섭취와 같은 비교적 작은 기판의 경우에 포위된 기판의 부피의 배수일 수 있으며, 일부 다른 실시형태에서는 인클로저 내의 수성 매체의 포위된 부피는 포위된 기판의 부피의 일부이고/이거나 동일할 수 있다(즉, 일부 경우에 선박 선체 및/또는 다른 대형 구조물의 경우). 다양한 실시형태에서, 표면 대 부피 비는 다양한 인클로저 디자인을 설명하기 위해 사용될 수 있으며, 이는 0.4 내지 800 역 피트 범위의 표면 대 부피 비를 갖는 3개의 예시적인 인클로저 실시형태, 예컨대 표 11에 나타낸 바와 같이 0.4 역 피트 이하의 표면 대 부피 비를 갖는 펌핑 큐브 인클로저 디자인, 800 역 피트 이상의 표면 대 부피 비를 갖는 보트 선체 인클로저 디자인(50 피트 이상 선박용) 및 350 역 피트(또는 그 이하 또는 그 이상)의 표면 대 부피 비를 갖는 선미 모방 인클로저 디자인을 포함할 수 있다.
다른 실시형태에서, 인클로저는 포위된 기판의 표면적에 비해 특정 표면적 비 및/또는 비 범위를 갖도록 설계될 수 있으며, 이는 인클로저 디자인 및/또는 표면 질감 및/또는 기판의 완전히 또는 부분적으로 침수된 및/또는 다른 특징에 따라 크게 변할 수 있다. 예를 들어, 주어진 인클로저 디자인 및/또는 크기는 기판의 일반적으로 평활한 표면 및 더 복잡한 기판 표면(즉, 밸브 및/또는 프로펠러)을 보호하기 위해 사용될 수 있으며, 표면적 비는 인클로저/평활한 기판의 경우 약 1:1 또는 1.1:1, 또는 인클로저/복합 기판의 경우 약 1:2 이상이다. 유사한 방식으로 복잡한 인클로저 디자인은 덜 복잡한 기판에 대해 1.1:1 또는 그 이상의 비를 가질 수 있다. 다양한 실시형태에서, 인클로저는 주어진 보호된 기판에 대해 1:1.1 내지 1.1:1 범위의 표면적 비를 가질 것이고, 이 범위는 기판 및/또는 인클로저 복잡성의 다양한 정도에 대해 양방향으로 1:2 내지 2:1 또는 그 이상으로 확장될 수 있다. 일반적으로 인클로저 디자인은 (일부 부피의 물을 포위하기 위해) 기판보다 적어도 약간 더 클 것으로 예상되며 인클로저 표면 특징은 기판 표면 특징보다 다소 덜 복잡할 것으로 예상되며, 따라서 많은 실시형태에서 인클로저 대 기판의 표면적 비는 대략 1:1 또는 2:1 또는 3:1 또는 10:1 또는 50:1 또는 100:1 또는 그 이상이다. 다른 실시형태에서, 인클로저 디자인의 표면적은 기판의 표면적보다 작을 것으로 예상된다. 이것은 기판이 1%, 5%, 10%, 20%, 25%, 50%, 60%, 75%, 80%, 95%, 99% 또는 그 이하로 침수되든 간에, 기판이 단지 부분적으로 침수될 때 발생한다. 일부 실시형태에서 인클로저 대 기판의 표면적 비는 대략 1:1 또는 1:2 또는 1:3 또는 1:10 또는 1:50 또는 1:100 또는 그 이하일 것이다.
수성 환경의 조절 및 개질 화합물
일부 실시형태에서, 보호될 기판/물체에 근접한 수성 환경의 보충적 개질을 제공하는 것이 바람직할 수 있으며, 이는 전술한 바와 같이 인클로저가 물체 주위에 배치되기 전, 도중 및/또는 후의 그러한 개질을 포함한다. 일부 실시형태에서, 이러한 개질은, 예컨대 하나 이상의 호기성 미생물, 화학 물질 및/또는 화합물(산소 고갈 화합물 포함)을 기판에 근접한 수성 환경으로 도입함으로써 인클로저 내의 수성 환경에서 용존 산소의 고갈 및/또는 교체 또는 기타 물 화학 변화의 가속화를 유발하는 것에 의해 물 화학의 다양한 성분을 변경하기 위한 자연 및/또는 인공 메커니즘 및/또는 화합물의 사용을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서 바이오 파울링으로부터 보호될 물체는 보트의 수중 선체 부분을 포함할 수 있으며, 여기에서 본원에서 설명된 것과 같은 인클로저는 선체 주위에 배치된 다음, 호기성 박테로이드와 같은 호기성 박테리아의 하나 이상의 종을 포함하는 보충적 산소 고갈 화합물 또는 물질이 포위된 또는 제한된 공간의 수성 환경에 많은 수 및/또는 양으로 인위적으로 도입되어, 바람직하게는 인클로저에 의해 유도된 용존 산소 수준의 감소를 가속화할 수 있다. 이러한 도입은 해수 및/또는 포위/제한된 수성 환경 내로 던져지거나 배치되는 액체, 분말, 고체 및/또는 에어로졸 보충제를 통해 될 수 있거나, 대안적으로 산소 고갈 박테리아 또는 기타 구성성분을 배치 이전에 인클로저 벽의 내부 표면에 또는 그 상에 형성된 층 또는 바이오 필름 내로 혼입될 수 있다. 바람직하게는, 호기성 박테로이드는 수성 환경에 이미 존재하는 박테리아 종을 포함할 수 있으며, 이러한 박테리아가 인클로저 측면의 바닥 및/또는 벽/개구를 통해 최종적으로 방출되는 것은 주변 환경에 해롭고/거나 중대하지 않을 것이다. 다른 실시형태에서, 화학적 화합물이 인클로저 내의 수성 환경에 도입되어 바람직하게는 인클로저 내의 물로부터 용존 산소를 흡수할 수 있으며, 예컨대 분말 철(즉, 0가 철 FeO 또는 부분적으로 산화된 철 Fe2+), 질소 기체 또는 액체 질소 또는 염과 같은 첨가제가 수성 환경에 첨가되어 물이 제한된 시간 동안 보유할 수 있는 용존 산소의 양을 줄일 수 있다.
다양한 실시형태에서, 개질 화합물은 인클로저와 함께 및/또는 별도로(기판을 포위하기 전, 동시 및/또는 후 포함) 포위 또는 제한된 수성 환경으로 도입되는 고체, 분말, 액체, 기체 또는 기체성 화합물 및/또는 에어로졸 화합물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 개질 화합물은 제한되거나 원하는 기간 동안 포위된 또는 제한된 수성 환경 내에 위치될 수 있고, 이어서 물의 원하는 개질 및/또는 조절이 발생한 후(즉, "차별화된" 수성 환경의 생성), 환경으로부터 제거될 수 있다. 다른 실시형태에서, 개질 화합물은 포위된 또는 제한된 수성 환경으로 분포될 수 있으며, 화합물의 일부 실시형태는 잠재적으로 물에 용해 및/또는 분포하는 한편 다른 화합물은 고체 및/또는 과립 상태로 남아있을 수 있다. 원하는 경우, 개질 화합물은 바람직하게는 인클로저 내 및/또는 물 컬럼 내 원하는 수준에(즉, 인클로저 내 표면 및/또는 원하는 깊이에, 예컨대 보호되는 물체의 침지된 깊이보다 더 깊은 위치에) 화합물의 일부 또는 전부를 유지하는 부력 특징을 포함할 수 있는 한편, 다른 실시형태는 화합물이 인클로저의 바닥 및/또는 측면으로부터 빠져나가고/나가거나 인클로저 내 및/또는 이에 근접한 항구 또는 다른 해저 특징의 바닥에 놓이도록 허용할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 개질 화합물은 차별화된 환경 내의 물 또는 다른 액체의 밀도 및/또는 염도를 변경할 수 있으며, 이는 차별화된 환경 내 및/또는 외부의 액체가 함께 혼합되고/되거나 달리 유동하는 자연적 경향을 감소 및/또는 제거할 수 있다.
적어도 하나의 대안적인 실시형태에서, 개질 화합물 또는 화합물들은 인클로저에 인접하거나 근처에 있는 외부의 포위되지 않은 물로 방출될 수 있으며, 이는 필요에 따라 인클로저 내로 및/또는 인클로저를 통해 흐를 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 개질 화합물 및/또는 이의 구성성분은 조합하여 배치될 수 있으며, 일부 구성요소는 포위되거나 차별화된 환경 외부에 배치되며 다른 구성요소는 포위되거나 차별화된 환경 내에 배치될 수 있다.
일부 실시형태에서, 개질 화합물은 물질 구성 및/또는 그 내/위의 임의의 코팅 내부를 포함하여 인클로저 및/또는 내부에 형성된 포켓의 벽에 부착 및/또는 통합될 수 있다. 원하는 경우, 화합물은 수성 매체와 반응하는 물 및/또는 염 활성화 및/또는 절제(ablative) 물질을 포함할 수 있으며, 이는 화합물이 인클로저 내의 용존 산소 수준 및/또는 기타 물 화학 수준(들)에 영향을 미치는 10분, 1시간, 12시간 및/또는 2일과 같은 제한된 기간을 가지며, 1주, 1개월 또는 1년과 같이 더 긴 기간 동안 효과적일 수 있다. 원하는 경우, 개질 화합물 또는 기타 물질은 인클로저 내 및/또는 외부에 위치될 수 있는 교체 가능한 백 내에 위치될 수 있으며, 백의 물질은 시간이 지남에 따라 "고갈"되고 잠재적으로 필요에 따라 교체가 필요할 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 개질 화합물은 인클로저 내의 수성 환경으로부터 산소를 흡수하는 결정질 물질, 예컨대 양이온성 다중 금속 코발트 착물의 결정질 염을 포함할 수 있다(문헌["Oxygen chemisorption/desorption in a reversible single-crystal-to-single-crystal transformation," published in CHEMICAL SCIENCE, the Royal Society for Chemistry, 2014]에 기재됨). 이 물질은 공기 및/또는 물로부터 용존 산소(O2)를 흡수하고 가열될 때(즉, 주변 햇빛에 방치되는 등) 및/또는 낮은 산소 압력에 노출될 때 흡수된 산소를 방출하는 기능을 가지고 있다. 원하는 경우, 이 산소 흡수성 물질은 인클로저가 보호된 기판에 근접한 물 내에 배치될 때 산소가 즉시 흡수되도록 인클로저의 벽 물질에 혼입될 수 있지만, 이러한 산소 흡수는 배치 후 일정 시간이 지나면 점점 줄어들 것이다. 이어서, 인클로저 벽이 물에서 제거될 수 있으며(예를 들어, 보호가 더 이상 필요하지 않은 경우), 인클로저 벽은 흡수된 산소를 방출하고 다음 사용을 위해 "재충전"하기 위해 햇빛에 남겨진다.
다른 예시적 실시형태에서, 개질 화합물은 기체 형태로 인클로저에 도입될 수 있거나 인클로저에 도입된 후 펠렛 또는 기타 액체 또는 고체 화합물 (잠재적으로 "드라이 아이스" 형태의 CO2 포함)로부터 방출될 수 있는 질소 또는 이산화탄소(또는 일부 다른 기체 또는 화합물)와 같은 기체 또는 기체 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 도입 또는 "스파징(sparging)"은 인클로저 내부의 물 또는 인클로저 벽 내에/이를 따라 질소 및/또는 N2 기포를 주입하는 것을 포함할 수 있다. 주입은 인클로저의 표면 및/또는 물 컬럼 내의 임의의 깊이에서 수행될 수 있다. 바람직하게는, 그러한 주입은 상당한 양의 외부 물 및/또는 용존 산소를 시스템으로 가져오기 위해 인클로저 내에서 상당한 대류 전류를 유도하지 않을 것이다. 일부 실시형태에서, 본원에서 설명되는 것과 같은 인클로저는 필요한 경우 질소 플러시의 주기적 갱신을 제어하는 산소 수준에 대한 설치된 질소 투여 시스템 및 모니터링 프로브와 조합될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 질소 주입은 다공성 가중 디스펜서(즉, 수족관 폭기 스톤)를 갖는 작은 질소 탱크를 사용하여 수행될 수 있는 한편, 다른 실시형태는 현장 질소 발생기를 사용하여 공기로부터 질소를 정화한 다음, 이 질소를 펌핑 시스템을 통해 분배할 수 있다. 원하는 경우, 질소 분배 시스템은 원하는 경우 단일 크기 범위 또는 다양한 크기 범위의 기포를 방출하는 기포 분배 시스템을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 실시형태에서, 질소 나노 버블 주입 시스템이 이용될 수 있다.
적어도 하나의 대안적인 실시형태에서, 본원에 기술된 다양한 시스템에서 사용하기에 적합한 기체 화합물 주입은 미국 플로리다주 스튜어트의 Ecosphere Technologies, Inc.로부터 상업적으로 입수 가능한 Ozonix® 시스템과 같은 오존 주입 시스템을 포함할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 본원에 기술된 개질 화합물은 바람직하게는 도포 몇초 내/후, 및/또는 도포 몇분 내/후(즉, 도포된 질소 버블링의 1분 내지 5분 내지 10분 내지 20분 내지 40분 내지 60 분) 및/또는 도포 몇시간 내/후 적어도 10%, 적어도 15%, 적어도 20%, 적어도 25%, 적어도 50%, 적어도 70% 및/또는 적어도 90% 또는 그 초과만큼 포위된 또는 제한된 수성 환경(즉, 인클로저 외부의 용존 산소 수준과 비교하여 인클로저 내)의 용존 산소 수준의 감소를 유도할 것이다. 일부 예에서, 인클로저 내의 환경은 개질 화합물을 첨가하기 전에 본원에서 설명된 "차별화된" 수성 환경으로 이미 어느 정도 변경되었을 수 있는 한편(즉, 화합물이 단순히 이미 진행 중일 수 있는 다양한 화학적 변화의 일부를 변경, 보충, 반전, 지연 및/또는 가속화할 수 있음), 다른 실시형태에서 인클로저 내의 환경은 개질 화합물의 첨가 전에 주변 개방 수성 환경과 유사한 화학을 가질 수 있다.
다양한 대안적 실시형태에서, 개질 화합물은 용존 산소 수준 이외의 인클로저 내의 물 화학의 하나 이상의 구성성분을 변경하는 물질 또는 물질들을 포함할 수 있거나, 개질 화합물은 인클로저 내 용존 산소 수준의 개질의 일부 수준과 조합하여 인클로저 내 물 화학의 하나 이상의 추가 구성성분을 변경하는 물질을 포함할 수 있다. 물 화학의 이러한 추가 성분은 pH, 총 용존 질소, 암모늄, 질산염, 아질산염, 오르토인산염, 총 용존 인산염, 실리카, 염도, 온도, 탁도, 뿐만 아니라 본원의 다양한 위치에 기술된 기타를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 2차 사전조절/다우징(dousing) 약제, 화학 물질, 분말 또는 유사한 것이 물을 사전조절하는데 사용될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 주어진 인클로저에 바람직한 개질 또는 "사전조절" 화합물(또는 화합물 조합) 또는 "조절(conditioning)" 또는 "연속 조절" 또는 "사후 조절"이 (1) 인클로저의 단면(즉, 측 및/또는 수직) 크기에 기초하여, (2) 인클로저 내에 포함된 수성 매체의 부피에 기초하여, (3) 보호된 물체의 젖은 표면적 및/또는 깊이에 기초하여, (4) 인클로저 내부 및/또는 외부의 수성 환경의 화학적 및/또는 환경적 특성에 기초하여, (5) 인클로저 외부의 수심 및/또는 개구의 크기에 기초하여, (6) 포위된 또는 제한된 환경 및 주변 수성 환경 사이의 물 교환의 영에 기초하여, 및/또는 (7) 이들의 다양한 조합에 기초하여 결정될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 인클로저 배치 및/또는 기판 배치 시점에 또는 바로 전/후에 인클로저 내의 물 화학을 변경하는 초기 수단으로서 산소 "제거제" 및/또는 개질제 및/또는 증가제 및/또는 흡수제 및/또는 "디스플레이서(displacer)" 또는 유사한 물리적, 화학적 및/또는 생물학적 과정(이는 포위된 또는 제한된 환경 내의 용존 산소 또는 대안적으로 일부 다른 요소 및/또는 화합물에 영향을 줄 수 있음)을 사용하는 것은, 초기 인클로저 배치 동안에, 초기 인클로저 배치가 최적이 아닐 수 있는 상황에(즉, 사람의 실수로 인해), 인클로저 또는 그 일부를 열거나 닫음으로써 인클로저가 의도적으로 "파손"된 경우, 사용 중 인클로저가 어떤 방식으로 손상된 경우, 및/또는 자연 환경 조건이 특히 바이오 파울링의 발생에 순응할 수 있는 경우(즉, 물의 움직임이 차별화된 환경과 외부 환경 간의 물 교환 속도를 바람직하지 않은 수준으로 증가시키는 경우, 및/또는 특히 심한 바이오 파울링 발생 기간 동안, 예컨대 봄 또는 여름 또는 "심한 바이오 파울링 계절"의 낮 시간 동안)를 포함하여, 용존 산소 또는 기타 물 화학 수준이 바람직하지 않은 수준일 때 인클로저 내에서 발생할 수 있는 바이오 파울링을 감소 및/또는 제거하기를 원할 수 있다. 바람직하게는, 스캐빈저는 제한된 시간 동안 인클로저에 의해 야기되는 바이오 파울링의 억제 및/또는 감소를 시작하기 위해 인클로저 내에서 용존 산소 수준을 빠르게 감소시키거나 다른 목표 물 파라미터를 생성하여, 인클로저가 나중에 올바르게 배치 및/또는 수리될 수 있도록 하고/하거나 더 느린 자연 과정으로 인해 인클로저 내의 인공 조건이 원하는 수준으로 안정화되도록 할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 그러한 사용은 대안적으로 인클로저가 위치된 후 원하는 경우 "새로 고침(refresh)"하거나 원하는 정도로 및/또는 제한된 시간 동안 물 상태를 달리 변경하기 위해, 인클로저를 일정 기간 동안(예컨대, 물체가 인클로저에 들어오거나 나갈 수 있도록) 개봉된 후 및/또는 필요 및/또는 요구될 때 인클로저 구성요소를 수리 및/또는 교체를 허용하기 위해 상당한 시간 동안 수행될 수 있다. 산소 환원 작용과는 대조적으로, 일부 실시형태에서 산소 공급원 또는 다른 개질 화합물의 분산(즉, 기체 산소의 직접 주입, 및/또는 산소를 직접적으로 또는 일부 화학 반응을 통해 방출할 수 있는 화학 물질의 도입), 또는 일부 다른 산소 첨가 활성(즉, 인클로저의 수면을 수동으로 교반)은 바람직하지 않은 무산소 상태를 경험하는 인클로저에서 용존 산소 수준을 일시적으로 증가시키기 위해 일부 실시형태에서 유용할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 개질 화합물은 다른 물 화학 특징에 원하는 방식으로 영향을 미칠 수 있으며, 이는 개질 화합물에 의해 직접 유도되는 효과뿐만 아니라 개질 화합물에 의해 야기되는 초기 효과로부터 "캐스케이드(cascade)"될 수 있는 효과를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 다른 물 화학이 주변의 개방 수성 환경과 비교하여 최소한의 영향을 받고/받거나 "영향받지 않을" 수 있다. 잠재적으로 "상이할"수 있고/있거나 동일하게 유지될 수 있는(즉, 개질 화합물의 유형 및 양, 투여 방법 및/또는 투여 빈도, 인클로저 디자인의 다양한 측면 및/또는 기타 환경 인자, 예컨대 위치 및/또는 계절에 따라) 일부 예시적인 물 화학 특징은 용존 산소, pH, 총 용존 질소, 암모늄, 질산염, 아질산염, 오르토인산염, 총 용존 인산염, 실리카, 염도, 온도, 탁도 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 산소 제거제, 흡수제 및/또는 디스플레이서는 다른 조건에 직접 영향을 미치거나 다른 조건을 목표로 하거나 수정하는 데 사용될 수 있는 다른 물 화학 특성에 잠재적으로 영향을 미칠 수 있다(및/또는 산소 제거제가 고갈 및/또는 이용된 후에도 오랫동안 바이오 파울링 효과의 연장을 포함).
또 다른 대안적 실시형태에서, 개질 화합물은 본원에서 설명되는 물 화학 수준 중 하나 이상을 증가 및/또는 감소시킬 수 있는 물질을 포함하여, 다양한 방식으로 다양한 물 화학 특징을 변경하는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인클로저가 투과성 및/또는 물 교환 속도를 원하는 임계 수준 이하로 잠재적으로 감소시키는 일부 파울링 또는 기타 사고를 경험할 수 있는 경우, 인클로저 내의 용존 산소 수준을 어느 정도 보충하는 것이 바람직할 수 있으며(즉, 무산소 상태를 피하기 위해), 이는 일정 수준의 용존 산소를 차별화된 환경으로 방출하는 화학 물질 및/또는 화합물의 첨가를 포함할 수 있다. 대안적으로, 물리적 혼합 장치 및/또는 다른 폭기 공급원이 원하는 시간 동안 인클로저의 물 내의 용존 산소 수준을 직접 증가시키기 위해 이용될 수 있다.
일부 경우에, 하루 또는 심지어 몇 시간의 물 사용보다 훨씬 적은 양을 공급하는 인클로저를 구성하는 것이 바람직할 수 있으며, 특히 설계 제약이 사용 가능한 부동산의 양, 환경 문제 및/또는 기타 수성 매체의 동시 사용에 의해 제한될 수 있는 경우 그러하다. 이러한 경우에, 본원에 기술된 다양한 물 화학 인자를 인위적으로 유도 및/또는 가속화할 수 있는, 이전에 기술된 바와 같은 연속 및/또는 주기적인 물 조절 처리를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 경우, 인클로저 내의 물 화학은 주기적 및/또는 연속적으로 모니터링될 수 있으며, 하나 이상의 물 조절 처리는 필요에 따라 인클로저 내의 물에 적용된다. 예를 들어, 하루 정도의 예상 요구량과 물 화학이 원하는 수준 및/또는 허용 가능한 수준에 도달할 수 있도록 필요한 "체류 시간"을 비교함으로써 원하는 최소 인클로저 크기를 결정할 수 있다. 그러나, 최소 인클로저 크기가 달성될 수 없는 경우, 또는 물 화학 변화가 달성하는 데 과도한 양의 시간을 필요로 하는 경우, 물을 필요에 따라 조절하는 것이 바람직할 수 있으며, 이는 인클로저 내의 물이 배수되고 교체될 때 주기적인 "새로 고침" 처리를 포함할 수 있다. 더욱이, 대형 인클로저의 사용이 바람직하지 않은 경우, 본원에 설명된 다양한 물 조절 처리가 더 작은 인클로저 및/또는 심지어 원하는 경우 연속적으로 시설의 흡입 배관 내에서 사용될 수 있다. 그러한 경우에, 본원에 기술된 다양한 물 조절 처리가 사용되어 질소 또는 기타 가스 및/또는 화학 물질로 연속적으로(예를 들어, 수생 식물에서) 물을 조절할 수 있다. 이러한 처리는, 배치(batch) 처리를 수행하기 위해 주어진 인클로저 내에 체류 시간이 충분하지 않는 경우, 또는 물을 지속적으로 처리하기 위한 폐쇄 루프 처리 기술이 필요한 경우(즉, 특정 범위 내에서 원하는 물 화학 수준(산소 수준 등)을 결정 및/또는 유지하기 위한 폐쇄 시험 및 처리 루프에서), 특히 유용할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 본원에 설명된 다양한 인클로저 및/또는 물 조절 처리는 필요에 따라 별도로 및/또는 함께 사용될 수 있으며, 이는 낮은 물 수요 기간 동안 인클로저의 단독 사용, 및 필요한 경우 더 높은 물 수요 기간 동안 두 기술의 동시 사용을 포함할 수 있다. 유사한 방식으로, 본원에 기술된 물 조절 처리는 낮은 물 수요 기간 동안 단독으로 이용될 수 있으며, 더 높은 물 수요 기간 동안 동시 인클로저와 함께 양 물 조절이 사용될 수 있다. 또한 다른 환경 조건은 계절, 및/또는 온도, 햇빛, 염도, 고/저 수위, 고/저 파울링 계절 등의 다른 차이를 포함하여 수성 매체에 대해 다른 처리를 필요로 할 수 있음이 이해되어야 한다.
원하는 경우, 개질 화합물(들)은 하나 이상의 인클로저로 방출될 수 있거나, 대안적으로 하나 이상의 인클로저에 인접하거나 근처에 있는 외부의 포위되지 않은 물에 방출 및/또는 위치될 수 있다.
비교적 높은 물 흐름 및/또는 더 큰 물 교환%의 기간 동안과 같은 일부 경우에서, 본원에 설명된 다양한 인클로저 기능 및/또는 파울링 방지 보호 메커니즘을 보강, 보충 및/또는 교체하기 위해 사전 조절 물질을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 증가된 물 흐름 및/또는 증가된 물 교환이 인클로저 내의 차별화된 환경을 상당한 파울링이 발생하도록 허용하는 정도로 변경시킬 수 있는 경우, 인클로저 내에 및/또는 주변에 사전 조절 물질을 분배하거나 적용하여 증가된 흐름 기간 동안 파울링을 줄이기 위해 물 화학을 변경하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 흐름 발생(들)의 기간 및/또는 정도에 따라, 사전 조절 물질의 여러 적용이 요구될 수 있으며, 이러한 적용은 물 흐름 및/또는 차별화된 환경이 원하는 보다 정상적인 조건으로 돌아오면 중단된다.
파울링 중량/질량 제어
다양한 실시형태에서, 인클로저가 특정 유형 및/또는 종 또는 파울링 유기체가 인클로저 및/또는 보호된 기판에 부착되는 것을 감소, 최소화 및/또는 방지하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 이매패류 또는 기타 "더 무거운" 파울링 유기체(즉, 높은 파울링 바이오 매스를 갖고/갖거나 상당한 항력을 유발하는 것)가 인클로저에 부착되는 것을 방지하는 것이 바람직할 수 있는 한편, 박테리아 콜로니, 중성 부력 유기체 및/또는 "슬라임(slime)"과 같은 "더 가벼운" 유기체에 의한 파울링은 허용 가능하고/하거나 바람직할 수 있다. 그러한 경우, 인클로저, 임의의 선택적인 살생제 및/또는 다른 인클로저 요소는 하나 이상의 특정 유형의 이러한 원치 않는 유기체에 의한 콜로니화를 감소, 최소화 및/또는 방지하도록 선택 및/또는 설계될 수 있다.
인클로저 어셈블리
다양한 실시형태에서, 인클로저는 단일 조각으로 구성될 수 있거나 다양한 인클로저 형상으로 조립될 수 있는 다중 모듈 조각을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인클로저 디자인은 바람직하게는 복수의 벽 구조를 포함할 수 있으며, 각 벽 구조는 하나 이상의 인접한 벽 구조(있는 경우)에 스티칭, 직조, 후크-루프 패스너, 및/또는 벨크로 등에 의해 부착 및/또는 조립되며, 이는 임의의 솔기 및/또는 스티칭된/접착된 영역의 코팅 및/또는 캡슐화를 포함할 수 있다. 다양한 스티칭 기술이 본 발명의 다양한 인클로저를 구성하는데 사용될 수 있으며, 실 및/또는 솔기의 관련 불규칙 표면 또는 겹치는 패브릭 주름이 바람직하게는 외부 환경에 노출되지 않으며, 따라서 바람직하게는 인클로저의 바이오 파울링에 적합한 외부 대향 표면을 제공하지 않는 경우를 포함한다(인클로저의 외부 표면을 따라 형성된 약간의 틈새는 최적이 아닐 수 있지만 다양한 실시형태에서 허용 가능할 수 있다). 대안적으로, 열 접합, 초음파 용접 및/또는 다른 에너지 기반 접합 기술, 접착 또는 접착제, 뿐만 아니라 다른 스티칭 및/또는 2차원 직조/편직 기술과 같은 다른 연결 기술이 필요에 따라 이용될 수 있다. 다른 대안적인 실시형태에서, 3차원 패브릭 형성 기술은 측면에 외부를 향하는 솔기를 갖지 않고/않거나 상부 및/또는 바닥에 하나 이상의 솔기 및/또는 개구만을 갖는 인클로저를 위한 물질의 "튜브" 또는 백을 생성하는 데 사용될 수 있다. 일부 특히 바람직한 실시형태에서, 인클로저의 다양한 벽 섹션의 부착 및/또는 접착은 바람직하게는 부착 영역에서 일정 수준의 유연성이 유지되도록 달성될 것이다.
유사한 방식으로, 인클로저의 다양한 실시형태는 바람직하게는 투과성 및/또는 유연성 부착 메커니즘 및/또는 클로저를 포함하여, 비교적 단단하고/하거나 파손되지 않고/않거나 불투과성인 표면이 바람직하게는 인클로저에 의해 주변 수성 환경에 외부로 제공되지 않을 것이다. 많은 경우에, 바이오 파울링 개체는 정착 및/또는 콜로니화를 위해 단단하고 파손되지 않은 표면을 선호할 수 있으며, 이는 본원에 설명된 인클로저의 것과 같은 인접한 유연성 패브릭 섹션에서 후속 콜로니화를 위한 "거점"을 그러한 실체에 제공할 수 있다. 이러한 "거점" 위치에 대한 잠재력을 감소시킴으로써, 개시된 인클로저 디자인의 다수는 개시된 실시형태 및/또는 그에 제공된 기판 보호의 다양한 바이오 파울링 저항성을 상당히 개선할 수 있다. 적어도 하나의 실시형태에서, 솔기 및/또는 불투과성 벽 섹션이 없는 단일 구조로 만들어진 기판에 대해 인클로저가 특수화될 수 있다.
후크 및 루프 또는 "벨크로" 패스너의 경우, 이러한 연결 장치의 사용은 이러한 패스너가 투과성 인클로저 벽과 유사한 방식으로 수성 매체에 대해 투과성일 수 있다는 점에서 다양한 인클로저 실시형태에 특히 적합할 수 있다. 이러한 디자인 특징은 인클로저 내의 액체가 유사한 방식으로 패스너 구성요소 및/또는 인클로저 벽을 통해 용출되도록 하고, 이에 의해 본원에 설명된 바와 같이 패스너 표면의 파울링을 억제할 수 있다. 대안적으로, 유연성 후크-루프 패스너의 연결 "플랩"은 부착 표면에 대한 추가 보호를 제공하기 위해 대응하는 유연성 또는 비유연성 부착 표면 위에 배치될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 인클로저는 수압의 영향이 인클로저, 다양한 인클로저 구성 요소, 보호된 기판 및/또는 임의의 연결된 물체 및/또는 고정 시스템을 손상시키는 것을 바람직하게는 감소, 완화, 억제 및/또는 방지하는 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인클로저의 대부분은 바람직하게는 인클로저 및/또는 그의 구성요소에 대한 외부 물 이동(즉, 조류, 파도 및/또는 조수 작용)의 많은 영향을 완화, 감소 및/또는 제거할 수 있는(유연하지 않은 고체 인클로저 또는 인클로저 벽에 비해) 유연한 패브릭 물질을 바람직하게는 포함할 수 있다. 유사한 방식으로, 천공 및/또는 인클로저 벽의 투과성의 존재는, 임의의 정수 효과의 적어도 일부는 바람직하게는 인클로저를 "통과"하고(전형적으로 인클로저와 주변 수성 환경 사이에서 원하는 수준의 유체 교환을 초래함) 인클로저의 다른 부분은 움직이는 물에서 구부러짐, 굴곡 및/또는 "플랩"되는 점에서, 바람직하게는 인클로저 및/또는 지지 구조물의 다양한 부분에 작용하는 정수력(hydrostatic force)을 감소 및/또는 완화한다. 더욱이, 인클로저의 대부분에 걸쳐 유연하고 휘기 쉬운 천 패브릭 및/또는 기타 물질을 사용하는 것은 바람직하게는 다양한 인클로저 구성요소의 작업 경화 및/또는 피로 파괴 가능성을 감소시켜 인클로저의 내구성 및 기능 수명을 증가시킨다. 따라서, 인클로저의 적어도 하나의 예시적인 실시형태는 인클로저 근처에서 조수, 조류 및/또는 파도 운동과 함께 이동 및/또는 구부러질 수 있는 하나 이상의 벽 구성요소(또는 인클로저 디자인의 전체)를 포함할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 패브릭 투과성은 천공 장치(즉, 바늘, 레이저 절단, 미세 기공 생성을 위한 스트레칭 등), 연마 물질 및/또는 압력 및/또는 진공의 효과(즉, 물 및/또는 공기 분사)의 사용과 같은 기계적 처리, 또는 화학적 수단(즉, 에칭 화학)을 포함하는 다양한 기술에 의해 영향받고/거나 변경될 수 있다. 유사한 방식으로, 저 투과성 패브릭은 원하는 범위 내에서 패브릭의 투과성을 바람직하게는 증가시키기 위해 처리될 수 있는 한편, 다른 실시형태에서 더 높은 투과성 패브릭은(예를 들어, 페인트, 코팅, 막힘 또는 응고제를 사용하여) 투과성을 원하는 양으로 낮추도록 개질될 수 있다.
많은 실시형태에서, 선택된 인클로저 벽 물질 또는 물질들의 유형 및/또는 투과성의 수준은 인클로저 및/또는 다양한 인클로저 구성요소의 설계 및 배치에서 중요한 고려 사항이 될 것이다. 수성 매체에 인클로저를 처음 배치할 때, 투과성 물질은 바람직하게는 개방 환경과 포위 및/또는 제한된 환경 사이에서 충분한 물 교환이 발생되도록 하여 바이오 파울링에 대해 보호하는 차별화된 환경이 형성되도록 할 것이다. 그러나, 다양한 파울링 압력 및/또는 기타 인자이 수성 매체에서 시간이 지남에 따라 주어진 인클로저 벽 물질의 투과성 및/또는 다공성을 잠재적으로 변경 및/또는 다른 방식으로 영향을 미칠 수 있기 때문에, 투과성 물질이 차별화된 환경을 유지하는 원하는 수준의 물 교환을 계속 허용하는 것이 종종 중요하다 - 이는 또한 바람직하게는 장기 무산소가 일부 인클로저 실시형태에서 발생하는 것을 방지한다. 이러한 우려에 따라, 인클로저 벽 물질에 대해 더 높은 수준의 투과성을 선택하는 것이 바람직할 수 있어, 물 교환 속도가 인클로저의 유효 수명 동안 다른 시간에 감소, 증가 및/또는 동일하게 유지되더라도, 물질의 일부 기공의 막힘 및/또는 폐쇄가 인클로저의 파울링 방지 성능에 크게 영향을 주지 않아야 한다.
인클로저 배치 및 간격
사용 시, 인클로저 실시형태는 바람직하게는 수성 매체에 기판을 침지시키기 전에 기판 주위에 적용될 것이다. 이것은 물체가 처음으로 수성 매체에 처음 담그기 전의 물체 보호(즉, 수성 환경에 물체의 "순수" 침지), 및 수성 매체로부터 제거되고 세척 및/또는 스케일 제거된 이전 침지 물체의 보호를 포함할 수 있으며, 후속 침지 전에 인클로저가 물체에 적용된다. 다른 실시형태에서, 인클로저는 이미 장기간 동안 침지되었을 수 있고/있거나 이미 상당한 양의 바이오 파울링이 있을 수 있는 물체를 포함하여 수성 환경에 이미 침지된 물체에 적용될 수 있다. 일단 인클로저가 물체에 적용되면, 인클로저는 기판의 하나 이상의 노출된 표면 주위에 어떤 방식으로 고정될 수 있으며, 이에 따라 인클로저 내의 수성 환경을 주변 수성 환경으로부터 다양한 정도까지 부분적으로 및/또는 완전히 격리시킬 수 있다. 또한, 다양한 실시형태에서 예를 들어 인클로저가 상대적으로 큰 갭 및/또는 그를 통한 개구를 가질 수 있는 경우에 인클로저는 기판을 "완전히" 둘러싸지 않을 수 있다는 것을 이해해야 한다. 그러한 경우에, 인클로저는 본원에 기술된 바와 같이 기판 및/또는 기판의 일부의 바이오 파울링을 감소 및/또는 방지하는 인클로저 내에서 원하는 환경 변화를 생성하도록 여전히 충분히 "폐쇄"될 수 있다.
기판의 비제한적인 예는 스포츠, 상업용 및 군용 선박, 배, 선박 및 해양 차량, 예컨대 제트 스키의 표면; 민간 보트, 배, 선박 및 해양 차량, 예컨대 제트 스키; 보트, 배, 선박 및 해상 차량의 추진 시스템; 보트, 배, 선박 및 해상 차량의 구동 시스템 및 그 구성 요소, 예컨대 선미 드라이브, 인보드 드라이브, 포드 드라이브, 제트 드라이브, 아웃보드 드라이브, 프로펠러, 임펠러, 구동 축, 선미 및 선수 추진기, 브래킷, 방향타, 베어링; 및 하우징; 보트, 배, 선박 및 해상 차량의 추진기, 예컨대 선수 추진기 및 선미 추진기; 보트, 배, 선박 및 해양 차량의 입구, 예컨대 냉각수 입구, HVAC 물 입구 및 추진 시스템 입구; 항구 운영 지원 장비, 예컨대 부두, 전표, 말뚝, 교각, 뗏목, 부유 페인트 플랫폼, 부유 비계 플랫폼, 부유 윈치(winch) 및 견인 장비 플랫폼; 바인딩 및 고정 장비, 예컨대 앵커, 로프, 사슬, 금속 케이블, 계류 설비, 합성 섬유 케이블 및 천연 섬유 케이블; 해양 기기, 예컨대 pH 측정 기기, 용존 산소 측정 기기, 염도 측정 기기, 온도 측정 기기, 지진 측정 기기, 모션 센서 기기 및 관련 어레이; 계류 장비, 예컨대 앵커 사슬, 앵커 케이블, 부착 사슬, 부착 케이블, 계류 사슬, 계류 케이블, 피팅, 플로트, 볼라드 및 관련 부속품; 부이, 예컨대 마커 부이, 채널 마커 부이, 입구 마커 부이, 다이버 부이 및 수심 표시기 부이; 해양 말뚝, 예컨대 목재 말뚝, 금속 말뚝, 콘크리트 도크 말뚝, 부두 말뚝, 부두 말뚝, 수로 마커 말뚝, 지하 구조물 말뚝; 해양 수중 구조물, 예컨대 방파제, 석유 및 가스 굴착 탐사 및 생산 구조물, 도시용 구조물, 상업용 구조물 및 군사용 구조물; 산업용 여과 시스템 장비, 예컨대 해양 여과 시스템, 멤브레인 필터, 물 유입 필터, 배관 및/또는 저장 탱크; 해양 리프트 및 보트 보관 구조물; 관개 용수 저장 탱크 및 관개 배관 및/또는 장비; 및/또는 물 관리 시스템 및/또는 시스템 구성요소, 예컨대 잠금 장치, 댐, 밸브, 수문 및 방조제를 포함하는 이들의 임의의 일부를 포함하지만, 이들에 제한되지 않는다. 본 개시내용을 사용하여 다루어질 수 있는 바이오 파울링에 의해 영향을 받는 다른 메커니즘은 미세 전기화학 약물 전달 장치, 제지 및 펄프 산업 기계, 수중 기기, 방화 시스템 배관 및 스프링클러 시스템 노즐을 포함한다. 메커니즘을 방해하는 것 외에도, 바이오 파울링은 또한 에피바이오시스(epibiosis)로 알려진 살아있는 해양 유기체의 표면에서 발생한다. 바이오 파울링은 또한 수계 액체가 다른 물질과 접촉하는 거의 모든 상황에서 발견된다. 산업적으로 중요한 영향은 양식업, 멤브레인 시스템(예를 들어, 멤브레인 생물 반응기 및 역삼투 나선형 권선 멤브레인)의 유지 관리 및 대형 산업 장비 및 발전소의 냉각수 순환에 있다. 바이오 파울링은 또한 동반된 물과 함께 기름을 운반하는 송유관, 특히 사용된 기름, 절삭유, 유화를 통해 수용성이 된 기름, 유압유를 운반하는 송유관에서 발생할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 보호될 기판(들)은 금속 표면, 유리 섬유 표면, PVC 표면, 플라스틱 표면, 고무 표면, 목재 표면, 콘크리트 표면, 유리 표면, 세라믹 표면, 천연 패브릭 표면, 합성 패브릭 표면 및/또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 물질로 만들어진 표면 또는 표면 아래 부분일 수 있다.
따라서, 본 발명의 예시적인 실시형태들이 도시되고 설명되었지만, 본원에서 사용되는 모든 용어는 제한적이라기보다는 설명적인 것이며, 많은 변경, 수정 및 대체는 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다.
본원에 인용된 간행물, 특허출원 및 특허를 포함한 모든 참고 문헌은 각각의 참고 문헌이 개별적으로 그리고 구체적으로 표시되어 참고로 포함되는 것과 동일한 정도 본원에 참고로 포함되며 그 전체가 본원에 기재된다.
본원에서 사용되는 다양한 표제 및 제목은 독자의 편의를 위한 것이며 그 아래의 임의의 특징 또는 개시내용을 특정 실시형태 또는 실시형태들로 한정하거나 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 다양한 예시적인 실시형태는 설명된 다양한 장점 및/또는 특징의 수많은 조합을 포함할 수 있으며, 이들의 조합의 모든 방식은 본원에서 고려되고 명시적으로 포함된다.
본 발명을 설명하는 맥락에서 단수 표현(영문 "a", "an" 및 "the"와 유사한 지시어에 대응)의 사용은 본원에서 달리 표시되거나 문맥에 의해 명확하게 모순되지 않는 한 단수 및 복수를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 용어 "포함하는", "갖는", "구비하는" 및 "함유하는"은 달리 언급하지 않는 한 개방형 용어(즉, "포함하지만 이에 제한되지 않음"을 의미)로 해석되어야 한다. 본원에서 값의 범위를 기재하는 것은, 본원에서 달리 지시하지 않는 한, 범위 내에 속하는 각각의 개별 값을 개별적으로 언급하는 약식 방법으로서 역할을 하는 것으로 의도되고, 각각의 개별 값은 마치 본원에서 개별적으로 기재된 것처럼 명세서에 포함된다. 본원에 설명된 모든 방법은 본원에서 달리 지시되거나 문맥에 의해 명백히 모순되지 않는 한 임의의 적절한 순서로 수행될 수 있다. 본원에 제공된 임의의 모든 예 또는 예시적인 언어(예를 들어, 즉, "예컨대")의 사용은 단지 본 발명을 더 잘 설명하기 위한 것이며 달리 청구되지 않는 한 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 본 명세서에서 어떤 언어도 임의의 청구되지 않은 요소를 본 발명의 실시에 본질적인 것으로서 지시하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명을 실시하기 위해 본 발명자에게 알려진 최상의 모드를 포함하여 본 발명의 바람직한 실시형태들이 본원에 기술된다. 이러한 바람직한 실시형태의 변형은 전술한 설명을 읽을 때 당업자에게 명백할 수 있다. 본 발명자는 당업자가 이러한 변형을 적절히 사용하기를 기대하며, 본 발명자는 본 발명이 본원에 구체적으로 설명된 것과 다르게 실시되는 것을 의도한다. 따라서, 본 발명은 적용 가능한 법률에 의해 허용되는 바와 같이 여기에 첨부된 청구범위에 기재된 요지의 모든 수정 및 등가물을 포함한다. 더욱이, 모든 가능한 변형으로 전술한 요소들의 임의의 조합은 본원에서 달리 지시되거나 문맥에 의해 달리 명백히 모순되지 않는 한 본 발명에 포함된다.
Claims (159)
- 수성 환경에 적어도 부분적으로 침수된 기판 상의 바이오 파울링을 감소시키기 위한 장치로서,
사용 중에 물 투과성이 되거나 물 투과성인 적어도 하나의 수직으로 연장되는 유연성 시트 층을 포함하는 구조물을 포함하고, 상기 적어도 하나의 수직으로 연장되는 유연성 시트 층은 수성 환경에서 기판의 주변부의 적어도 일부를 실질적으로 둘러싸며, 상기 적어도 하나의 수직으로 연장되는 유연성 시트 층은 수성 환경의 표면 또는 그 근처에 상부 단부, 및 수성 환경 안으로 제1 깊이까지 하향 연장되는 하부 단부를 갖고;
상기 구조물은 수성 환경에 대해 적어도 부분적으로 개방된 바닥면을 갖는, 장치. - 제1항에 있어서, 상기 구조물은 상기 수성 환경을 국소 수성 환경과 개방 수성 환경으로 분리하고, 상기 국소 수성 환경은 상기 기판의 표면으로부터 상기 적어도 하나의 수직으로 연장되는 유연성 시트 층의 적어도 내부 표면으로 연장되며,
상기 구조물은 상기 국소 수성 환경과 상기 개방 수성 환경 사이에서 매시간 상기 국소 수성 환경의 물 부피의 약 0.1% 내지 500%의 평균 물 교환을 제공하는, 장치. - 제1항에 있어서, 상기 기판의 최저 지점은 수성 환경 안으로 제2 깊이를 연장하고, 상기 제1 깊이는 상기 제2 깊이보다 더 큰, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 기판은 수성 환경 안으로 제2 깊이를 연장하고, 상기 제1 깊이는 상기 제2 깊이의 적어도 2배인, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 수성 환경은 제2 깊이에서 상기 기판 아래에 위치된 바닥면을 포함하고, 상기 제1 깊이는 상기 제2 깊이보다 작거나 같은, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 기판의 침수된 선체는 수성 환경 안으로 제2 깊이를 연장하고, 상기 제1 깊이는 상기 제2 깊이보다 더 큰, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수직으로 연장되는 유연성 시트 층은 물 투과성 패브릭을 포함하는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수직으로 연장되는 유연성 시트 층은 천연 및 합성 패브릭, 천연 및 합성 막(membrane), 천연 및 합성 시트, 및 천연 및 합성 물질의 조합으로 제조된 패브릭, 막, 필름 및 시트로 구성된 군으로부터 선택된 3차원 유연성 물질을 포함하는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 구조물은 적어도 평균 10% 이상의 국소 수성 환경 내 액체의 용존 산소 함량을 유지하는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 국소 수성 환경 내의 물(water) 화학은 상기 개방 수성 환경 내의 물 화학과 상이한, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 구조물의 표면적은 상기 기판의 표면적과 적어도 같거나 더 큰, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 구조물의 표면적은 상기 기판의 표면적보다 작은, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 국소 수성 환경 내 물 부피의 비는 상기 구조물을 상기 기판 주위에 위치시킬 때 약 0.4 피트-1 내지 약 800 피트-1인, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 국소 수성 환경 내 물 부피의 비는 350 피트-1 초과인, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 국소 수성 환경 내 물 부피의 비는 350 피트-1 미만인, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 기판의 표면적의 비는 약 100 대 1 이하인, 장치.
- 제15항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 기판의 표면적의 비는 약 2 대 1 이하인, 장치.
- 제11항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 기판의 표면적의 비는 약 1 대 2 이상인, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수직으로 연장되는 유연성 시트 층은 살생제를 포함하지 않는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수직으로 연장되는 유연성 시트 층은 살생제를 포함하는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 구조물은 적어도 부분적으로 개방된 상부면을 갖는, 장치.
- 수성 환경에 적어도 부분적으로 침수된 기판 상의 바이오 파울링을 감소시키기 위한 장치로서,
복수의 수직으로 연장되는 유연성 시트를 포함하는 구조물을 포함하고, 상기 복수의 수직으로 연장되는 유연성 시트는 수성 환경에서 기판의 주변부를 둘러싸며, 상기 복수의 수직으로 연장되는 유연성 시트 각각은 수성 환경의 표면 또는 그 근처에 상부 단부, 및 수성 환경 안으로 하향 연장되는 하부 단부를 갖고;
상기 구조물은 구조물의 바닥 단부에서 상기 수성 환경에 개방되는, 장치. - 제22항에 있어서, 상기 구조물은 상기 수성 환경을 국소 수성 환경과 개방 수성 환경으로 분리하고, 상기 국소 수성 환경은 상기 기판의 표면으로부터 상기 적어도 하나의 수직으로 연장되는 유연성 시트 층의 적어도 내부 표면으로 연장되며,
상기 구조물은 상기 국소 수성 환경과 상기 개방 수성 환경 사이에서 매시간 상기 국소 수성 환경의 물 부피의 약 0.1% 내지 500%의 평균 물 교환을 제공하는, 장치. - 제22항에 있어서, 상기 기판의 최저 지점은 수성 환경 안으로 제2 깊이를 연장하고, 상기 제1 깊이는 상기 제2 깊이보다 더 큰, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 기판은 수성 환경 안으로 제2 깊이를 연장하고, 상기 제1 깊이는 상기 제2 깊이의 적어도 2배인, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 수성 환경은 제2 깊이에서 상기 기판 아래에 위치된 바닥면을 포함하고, 상기 제1 깊이는 상기 제2 깊이보다 작거나 같은, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 기판의 침수된 선체는 수성 환경 안으로 제2 깊이를 연장하고, 상기 제1 깊이는 상기 제2 깊이보다 더 큰, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수직으로 연장되는 유연성 시트 층은 물 투과성 패브릭을 포함하는, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수직으로 연장되는 유연성 시트 층은 천연 및 합성 패브릭, 천연 및 합성 막(membrane), 천연 및 합성 시트, 및 천연 및 합성 물질의 조합으로 제조된 패브릭, 막, 필름 및 시트로 구성된 군으로부터 선택된 3차원 유연성 물질을 포함하는, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 구조물은 적어도 평균 10% 이상의 국소 수성 환경 내 액체의 용존 산소 함량을 유지하는, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 국소 수성 환경 내의 물 화학은 상기 개방 수성 환경 내의 물 화학과 상이한, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 구조물의 표면적은 상기 기판의 표면적과 적어도 같거나 더 큰, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 구조물의 표면적은 상기 기판의 표면적보다 작은, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 국소 수성 환경 내 물 부피의 비는 상기 구조물을 상기 기판 주위에 위치시킬 때 약 0.4 피트-1 내지 약 800 피트-1인, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 국소 수성 환경 내 물 부피의 비는 350 피트-1 초과인, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 국소 수성 환경 내 물 부피의 비는 350 피트-1 미만인, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 기판의 표면적의 비는 약 100 대 1 이하인, 장치.
- 제36항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 기판의 표면적의 비는 약 2 대 1 이하인, 장치.
- 제32항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 기판의 표면적의 비는 약 1 대 2 이상인, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수직으로 연장되는 유연성 시트 층은 살생제를 포함하지 않는, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수직으로 연장되는 유연성 시트 층은 살생제를 포함하는, 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 구조물은 적어도 부분적으로 개방된 상부면을 갖는, 장치.
- 수성 환경에 적어도 부분적으로 침수된 기판 상의 바이오 파울링을 감소시키기 위한 장치로서,
상기 기판을 수용하도록 된 구조물로서, 상기 구조물이 수성 환경을 국소 수성 환경과 개방 수성 환경으로 분리하고, 상기 국소 수성 환경은 상기 기판의 표면으로부터 적어도 상기 구조물의 내부 표면으로 연장되며, 상기 구조물은 구조물의 표면적의 적어도 10%를 포함하는 구조물 중 적어도 하나의 큰 개구를 갖는, 구조물;
적어도 하나의 수성 유동 공동(cavity)을 포함하는 수성 유동 메커니즘으로서, 상기 수성 유동 공동의 적어도 일부가 상기 국소 수성 환경 내에 위치하는, 수성 유동 메커니즘을 포함하며,
상기 수성 유동 공동은 수성 매체의 충분한 유량을 제공하여 매시간 상기 국소 수성 환경의 물 부피의 평균 약 0.1% 내지 500%를 상기 개방 수성 환경으로부터의 물 부피로 교환하는, 장치. - 제43항에 있어서, 상기 수성 유동 메커니즘은 펌프를 포함하는, 장치.
- 제43항에 있어서, 상기 수성 유동 메커니즘은 프로펠러를 포함하는, 장치.
- 제43항에 있어서, 상기 구조물은 물 투과성인, 장치.
- 제43항에 있어서, 상기 구조물은 물 불투과성인, 장치.
- 제43항에 있어서, 상기 수성 유동 메커니즘은 상기 개방 수성 환경으로부터의 물의 부피로 매시간 상기 국소 수성 환경의 물 부피의 약 0.1% 내지 200%의 평균 물 교환을 제공하는, 장치.
- 제48항에 있어서, 상기 수성 유동 메커니즘은 상기 개방 수성 환경으로부터의 물의 부피로 매시간 상기 국소 수성 환경의 물 부피의 약 0.2% 내지 120%의 평균 물 교환을 제공하는, 장치.
- 제49항에 있어서, 상기 수성 유동 메커니즘은 상기 개방 수성 환경으로부터의 물의 부피로 매시간 상기 국소 수성 환경의 물 부피의 약 0.2% 내지 20%의 평균 물 교환을 제공하는, 장치.
- 제49항에 있어서, 상기 수성 유동 메커니즘은 상기 개방 수성 환경으로부터의 물의 부피로 매시간 상기 국소 수성 환경의 물 부피의 약 20% 내지 50%의 평균 물 교환을 제공하는, 장치.
- 제43항에 있어서, 상기 구조물은 천연 및 합성 패브릭, 천연 및 합성 막, 천연 및 합성 시트, 및 천연 및 합성 물질의 조합으로 제조된 패브릭, 막, 필름 및 시트로 구성된 군으로부터 선택된 3차원 유연성 물질을 포함하는, 장치.
- 제43항에 있어서, 상기 구조물은 적어도 평균 10% 이상의 국소 수성 환경 내 용존 산소 함량을 유지하는, 장치.
- 제43항에 있어서, 상기 국소 수성 환경 내의 물 화학은 상기 개방 수성 환경 내의 물 화학과 상이한, 장치.
- 제43항에 있어서, 상기 구조물의 표면적은 상기 기판의 표면적과 적어도 같거나 더 큰, 장치.
- 제43항에 있어서, 상기 구조물의 표면적은 상기 기판의 표면적보다 작은, 장치.
- 제43항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 국소 수성 환경 내 물 부피의 비는 상기 구조물을 상기 기판 주위에 위치시킬 때 약 0.4 피트-1 내지 약 800 피트-1인, 장치.
- 제43항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 국소 수성 환경 내 물 부피의 비는 350 피트-1 초과인, 장치.
- 제43항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 국소 수성 환경 내 물 부피의 비는 350 피트-1 미만인, 장치.
- 제43항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 기판의 표면적의 비는 약 100 대 1 이하인, 장치.
- 제60항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 기판의 표면적의 비는 약 2 대 1 이하인, 장치.
- 제43항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 기판의 표면적의 비는 약 1 대 2 이상인, 장치.
- 제43항에 있어서, 상기 구조물은 살생제를 포함하지 않는, 장치.
- 제43항에 있어서, 상기 구조물은 살생제를 포함하는, 장치.
- 수성 환경에 적어도 부분적으로 침수된 기판 상의 바이오 파울링을 감소시키기 위한 장치로서,
사용 중에 물 투과성으로 되거나 물 투과성인 구조물을 포함하고, 상기 구조물은 완전히 개방된 바닥을 갖고 상기 기판을 수용하도록 되며,
상기 구조물은 수성 환경을 국소 수성 환경과 개방 수성 환경으로 분리하고, 상기 국소 수성 환경은 상기 기판의 표면으로부터 적어도 상기 구조물의 내부 표면으로 연장되며,
상기 구조물은 상기 개방 수성 환경으로부터 상기 국소 수성 환경으로 용존 산소 함량을 조정하는, 장치. - 제65항에 있어서, 상기 구조물은 상기 용존 산소를 24시간 내에 평균 10% 용존 산소 이상으로 유지함으로써 상기 국소 수성 환경 내의 용존 산소 수준을 조정하는, 장치.
- 제66항에 있어서, 상기 구조물은 상기 용존 산소를 24시간 내에 평균 40% 용존 산소 이상으로 유지함으로써 상기 국소 수성 환경 내의 용존 산소 수준을 조정하는, 장치.
- 제66항에 있어서, 상기 구조물은 상기 용존 산소를 24시간 내에 20% 내지 120% 용존 산소의 범위 내로 유지함으로써 상기 국소 수성 환경 내의 용존 산소 수준을 조정하는, 장치.
- 제65항에 있어서, 상기 국소 수성 환경은 제1 용존 산소 함량을 포함하고, 개방 수성 환경은 제2 용존 산소 함량을 포함하며, 상기 제1 용존 산소 함량은 상기 제2 용존 산소 함량과 상이한, 장치.
- 제65항에 있어서, 상기 국소 수성 환경은 제1 용존 산소 함량을 포함하고, 개방 수성 환경은 제2 용존 산소 함량을 포함하며, 상기 제1 용존 산소 함량은 상기 제2 용존 산소 함량보다 적은, 장치.
- 제65항에 있어서, 상기 국소 수성 환경은 제1 용존 산소 함량을 포함하고, 개방 수성 환경은 제2 용존 산소 함량을 포함하며, 상기 제1 용존 산소 함량은 상기 제2 용존 산소 함량보다 평균적으로 적은, 장치.
- 제65항에 있어서, 상기 국소 수성 환경은 제1 용존 산소 함량을 포함하고, 개방 수성 환경은 제2 용존 산소 함량을 포함하며, 상기 제1 용존 산소 함량은 제1 변화 속도(rate)를 포함하고, 제2 용존 산소 함량은 제2 변화 속도를 포함하며, 상기 제1 변화 속도는 상기 제2 변화 속도와 동일한, 장치.
- 제65항에 있어서, 상기 국소 수성 환경은 제1 용존 산소 함량을 포함하고, 개방 수성 환경은 제2 용존 산소 함량을 포함하며, 상기 제1 용존 산소 함량은 제1 변화 속도(rate)를 포함하고, 제2 용존 산소 함량은 제2 변화 속도를 포함하며, 상기 제1 변화 속도는 상기 제2 변화 속도보다 느리거나 적은, 장치.
- 제65항에 있어서, 상기 국소 수성 환경은 상기 구조물의 내부 벽에 근접한 제1 용존 산소 함량 및 상기 기판의 외부 벽에 근접한 제2 용존 산소 함량을 가지며, 상기 제1 및 제2 용존 산소 함량은 상이한, 장치.
- 제73항에 있어서, 상기 제2 용존 산소 함량은 상기 제1 용존 산소 함량보다 적은, 장치.
- 제69항에 있어서, 상기 차이는 제1 용존 산소 함량과 및 제2 용존 산소 함량 간의 적어도 0.1% 차이인, 장치.
- 제69항에 있어서, 상기 차이는 제1 용존 산소 함량과 및 제2 용존 산소 함량 간의 적어도 5% 차이인, 장치.
- 제65항에 있어서, 상기 구조물은 상기 국소 수성 환경과 상기 개방 수성 환경 사이에서 매시간 상기 국소 수성 환경의 물 부피의 약 0.1% 내지 500%의 평균 물 교환을 제공하는, 장치.
- 제65항에 있어서, 상기 구조물은 기판의 제곱 센티미터당 초당 약 100 밀리리터 이하의 물의 투과성을 갖는 물 투과성 표면을 포함하는, 장치.
- 제65항에 있어서, 상기 구조물은 천연 및 합성 패브릭, 천연 및 합성 막, 천연 및 합성 시트, 및 천연 및 합성 물질의 조합으로 제조된 패브릭, 막, 필름 및 시트로 구성된 군으로부터 선택된 3차원 유연성 물질을 포함하는, 장치.
- 제65항에 있어서, 상기 국소 수성 환경 내의 물 화학은 상기 개방 수성 환경 내의 물 화학과 상이한, 장치.
- 제70항에 있어서, 평균적으로 상기 제1 용존 산소 함량은 상기 제2 용존 산소 함량보다 항상 적은, 장치.
- 제70항에 있어서, 평균적으로 상기 제1 용존 산소 함량은 낮 시간 동안 상기 제2 용존 산소 함량보다 적은, 장치.
- 제70항에 있어서, 평균적으로 상기 제1 용존 산소 함량은 상기 제2 용존 산소 함량보다 뒤쳐지는(lag), 장치.
- 제71항에 있어서, 평균적으로 상기 제1 변화 속도는 상기 제2 변화 속도보다 뒤쳐지는, 장치.
- 제70항에 있어서, 평균적으로 상기 제1 용존 산소 함량은 상기 제2 용존 산소 함량과 비교하여 버퍼링되는(buffer), 장치.
- 제71항에 있어서, 평균적으로 상기 제1 변화 속도는 상기 제2 변화 속도와 비교하여 버퍼링되는, 장치.
- 제65항에 있어서, 상기 구조물은 살생제를 포함하지 않는, 장치.
- 제65항에 있어서, 상기 구조물은 살생제를 포함하는, 장치.
- 수성 환경에 적어도 부분적으로 침수된 기판 상의 바이오 파울링을 감소시키기 위한 장치로서,
사용 중에 물 투과성으로 되거나 물 투과성인 구조물을 포함하고, 상기 구조물은 구조물의 표면적의 적어도 10%를 포함하는 적어도 하나의 큰 개구를 내부에 가지고, 상기 기판을 수용하도록 되며,
상기 구조물은 수성 환경을 합성 국소 수성 환경과 개방 수성 환경으로 분리하고, 상기 합성 국소 수성 환경은 상기 기판의 표면으로부터 적어도 상기 구조물의 내부 표면으로 연장되며,
상기 합성 국소 수성 환경 내에 파울링 방지 바이오 필름이 형성되며, 상기 합성 국소 수성 환경은 상기 합성 국소 수성 환경에 근접하지만 외부에 위치하는 물과 비교하여 물 화학 차이를 포함하는, 장치. - 제90항에 있어서, 상기 합성 국소 수성 환경은 제1 용존 산소 함량을 포함하고, 개방 수성 환경은 제2 용존 산소 함량을 포함하며, 상기 제1 용존 산소 함량은 상기 제2 용존 산소 함량과 상이한, 장치.
- 제91항에 있어서, 상기 제1 용존 산소 함량은 상기 제2 용존 산소 함량보다 적은, 장치.
- 제91항에 있어서, 상기 국소 수성 환경은 제1 용존 산소 함량을 포함하고, 개방 수성 환경은 제2 용존 산소 함량을 포함하며, 상기 제1 용존 산소 함량은 상기 제2 용존 산소 함량보다 평균적으로 적은, 장치.
- 제91항에 있어서, 상기 국소 수성 환경은 제1 용존 산소 함량을 포함하고, 개방 수성 환경은 제2 용존 산소 함량을 포함하며, 상기 제1 용존 산소 함량은 제1 변화 속도(rate)를 포함하고, 제2 용존 산소 함량은 제2 변화 속도를 포함하며, 상기 제1 변화 속도는 상기 제2 변화 속도와 동일한, 장치.
- 제91항에 있어서, 상기 국소 수성 환경은 제1 용존 산소 함량을 포함하고, 개방 수성 환경은 제2 용존 산소 함량을 포함하며, 상기 제1 용존 산소 함량은 제1 변화 속도(rate)를 포함하고, 제2 용존 산소 함량은 제2 변화 속도를 포함하며, 상기 제1 변화 속도는 상기 제2 변화 속도보다 느리거나 적은, 장치.
- 제90항에 있어서, 상기 국소 수성 환경은 상기 구조물의 내부 벽에 근접한 제1 용존 산소 함량 및 상기 기판의 외부 벽에 근접한 제2 용존 산소 함량을 가지며, 상기 제1 및 제2 용존 산소 함량은 상이한, 장치.
- 제90항에 있어서, 상기 구조물은 상기 국소 수성 환경과 상기 개방 수성 환경 사이에서 매시간 상기 국소 수성 환경의 물 부피의 약 0.1% 내지 500%의 평균 물 교환을 제공하는, 장치.
- 제90항에 있어서, 상기 구조물은 기판의 제곱 센티미터당 초당 약 100 밀리리터 이하의 물의 투과성을 포함하는, 장치.
- 제90항에 있어서, 상기 구조물은 천연 및 합성 패브릭, 천연 및 합성 막, 천연 및 합성 시트, 및 천연 및 합성 물질의 조합으로 제조된 패브릭, 막, 필름 및 시트로 구성된 군으로부터 선택된 3차원 유연성 물질을 포함하는, 장치.
- 제91항에 있어서, 평균적으로 상기 제1 용존 산소 함량은 상기 제2 용존 산소 함량보다 항상 적은, 장치.
- 제91항에 있어서, 평균적으로 상기 제1 용존 산소 함량은 낮 시간 동안 상기 제2 용존 산소 함량보다 적은, 장치.
- 수성 환경에서 기판 상의 바이오 파울링을 감소시키기 위해 인공적으로 생성된 바이오 필름을 생성하는 방법으로서,
사용 중에 물 투과성으로 되거나 물 투과성인 구조물을 상기 기판의 주위에 배치하여, 상기 기판의 표면으로부터 적어도 상기 구조물의 내부 표면으로 연장되는 인공적 국소 수성 환경에서 상기 기판을 실질적으로 포위하는 단계를 포함하며, 상기 구조물은 개방 바닥을 갖고,
상기 구조물은 상기 개방 수성 환경으로부터 상기 국소 수성 환경으로 용존 산소 함량을 조정하고, 상기 인공적 국소 수성 환경 내의 용존 산소의 감소된 수준은 상기 바이오 필름의 변경을 유도하는, 방법. - 제102항에 있어서, 상기 인공적 국소 수성 환경 내의 용존 산소의 감소된 수준은 인공적 국소 수성 환경에서 시아노박테리아, 규조류 및 박테리아 문으로 이루어진 군의 적어도 하나의 구성원의 파급(prevalence)의 감소를 유도하는, 방법.
- 제102항에 있어서, 상기 인공적 국소 수성 환경 내의 용존 산소의 감소된 수준은 인공적 국소 수성 환경에서 시아노박테리아, 규조류 및 박테리아 문으로 이루어진 군의 적어도 하나의 구성원의 파급의 증가를 유도하는, 방법.
- 제102항에 있어서, 상기 기판 상에 미생물의 인공적 혼합에 의해 침착된 상기 바이오 필름은 상기 수성 환경에서의 자연적 발생 바이오 필름보다 더 얇은, 방법.
- 제102항에 있어서, 상기 기판 상에 미생물의 인공적 혼합에 의해 침착된 상기 바이오 필름은 상기 수성 환경에서의 자연적 발생 바이오 필름보다 더 약한 구조적 완전성(integrity)을 갖는, 방법.
- 제102항에 있어서, 미생물의 인공적 혼합에 의해 침착된 상기 바이오 필름은 주로 프로테오박테리아(Proteobacteria) 또는 박테로이데테스(Bacteroidetes)를 포함하는, 방법.
- 제102항에 있어서, 미생물의 인공적 혼합에 의해 침착된 상기 바이오 필름은 매우 적은 양의 베루코미크로비아(Verrucomicrobia) 및 액티노박테리아(actinobacteria)를 포함하는, 방법.
- 수성 환경에 적어도 부분적으로 침수된 기판 상의 바이오 파울링을 감소시키기 위한 장치로서,
상기 구조물은 개방 바닥을 가지며 수성 환경을 국소 수성 환경과 개방 수성 환경으로 분리하고, 상기 국소 수성 환경은 상기 기판의 표면으로부터 적어도 상기 구조물의 내부 표면으로 연장되며,
상기 국소 수성 환경 내의 제1 물 화학 인자의 제1 측정치는 상기 개방 수성 환경 내의 제1 물 화학 인자의 제2 측정치와 상이한, 장치. - 제109항에 있어서, 상기 제1 물 화학 인자는 암모늄이고, 상기 제1 측정치는 상기 제2 측정치보다 더 높은, 장치.
- 제110항에 있어서, 상기 제1 측정치와 제2 측정치 간의 차이는 상기 구조물을 상기 수성 환경 내에 배치한 지 3일 이내에 발생하는, 장치.
- 제109항에 있어서, 상기 제1 물 화학 인자는 암모니아성(ammoniacal) 질소이고, 상기 제1 측정치는 상기 제2 측정치보다 더 높은, 장치.
- 제112항에 있어서, 상기 제1 측정치는 0.1 십억분율(ppb)보다 큰, 장치.
- 제113항에 있어서, 상기 제1 측정치는 1 십억분율(ppb)보다 큰, 장치.
- 제114항에 있어서, 상기 제1 측정치는 10 십억분율(ppb)보다 큰, 장치.
- 제115항에 있어서, 상기 제1 측정치는 100 십억분율(ppb)보다 큰, 장치.
- 제112항에 있어서, 상기 제1 측정치와 제2 측정치 사이의 차이가 발현하는 데 적어도 30일의 침지를 필요로 하는, 장치.
- 제109항에 있어서, 상기 제1 물 화학 인자는 아질산염이고, 상기 제1 측정치는 상기 제2 측정치보다 더 높은, 장치.
- 제118항에 있어서, 상기 제1 측정치는 0.1 십억분율(ppb)보다 높은, 장치.
- 제119항에 있어서, 상기 제1 측정치는 0.1 백만분율(ppm)보다 높은, 장치.
- 제120항에 있어서, 상기 제1 측정치는 0.5 백만분율(ppm)보다 높은, 장치.
- 제121항에 있어서, 상기 제1 측정치는 1 백만분율(ppm)보다 높은, 장치.
- 제109항에 있어서, 상기 제1 물 화학 인자는 인산염이고, 상기 제1 측정치는 상기 제2 측정치보다 더 높은, 장치.
- 제123항에 있어서, 상기 제1 측정치와 제2 측정치 사이의 차이가 발현하는 데 3일 이내의 침지를 필요로 하는, 장치.
- 제109항에 있어서, 상기 투과성 구조물은 상기 국소 수성 환경과 상기 개방 수성 환경 사이에서 매시간 상기 국소 수성 환경의 물 부피의 약 0.1% 내지 200%의 평균 물 교환을 허용하는 투과성 부분을 포함하는, 장치.
- 제125항에 있어서, 상기 구조물은 기판의 제곱 센티미터당 초당 약 100 밀리리터 이하의 물의 투과성을 갖는 물 투과성 표면을 포함하는, 장치.
- 제109항에 있어서, 상기 물 투과성 구조물은 천연 및 합성 패브릭, 천연 및 합성 막, 천연 및 합성 시트, 및 천연 및 합성 물질의 조합으로 제조된 패브릭, 막, 필름 및 시트로 구성된 군으로부터 선택된 3차원 유연성 물질을 포함하는, 장치.
- 제109항에 있어서, 상기 구조물은 살생성 물질을 포함하는, 장치.
- 제109항에 있어서, 상기 구조물은 살생성 물질을 포함하지 않는, 장치.
- 수성 환경에 적어도 부분적으로 침수된 기판 상의 바이오 파울링을 감소시키는 방법으로서,
사용 중에 물 투과성으로 되거나 물 투과성인 구조물을 사용하는 단계로서, 상기 구조물은 상기 기판을 수용하도록 되어 있고, 상기 구조물은 내부에 구조물의 표면적의 적어도 10%의 큰 개구를 가지며, 상기 구조물은 수성 환경을 국소 수성 환경과 개방 수성 환경으로 분리하고, 국소 수성 환경은 상기 기판의 표면으로부터 적어도 상기 구조물의 내부 표면으로 연장되는 것인 단계,
상기 국소 수성 환경 내의 용존 산소 함량을 적어도 10% 감소시키는 물질을 분배하는 단계를 포함하는, 방법. - 제130항에 있어서, 상기 물질은 질소 가스를 포함하는, 방법.
- 제131항에 있어서, 상기 물질을 해수 내에 분배하는 단계는 해수에 질소 가스를 스파징(sparging)하는 것을 포함하는, 방법.
- 제130항에 있어서, 상기 물질은 쇳가루(iron filings)을 포함하는, 방법.
- 제130항에 있어서, 상기 구조물은 상기 국소 수성 환경과 상기 개방 수성 환경 사이에서 매시간 상기 국소 수성 환경의 물 부피의 약 0.1% 내지 500%의 평균 물 교환을 제공하는, 방법.
- 제130항에 있어서, 상기 구조물은 기판의 제곱 센티미터당 초당 약 100 밀리리터 이하의 물의 투과성을 갖는 물 투과성 표면을 포함하는, 방법.
- 제130항에 있어서, 상기 구조물은 천연 및 합성 패브릭, 천연 및 합성 막, 천연 및 합성 시트, 및 천연 및 합성 물질의 조합으로 제조된 패브릭, 막, 필름 및 시트로 구성된 군으로부터 선택된 3차원 유연성 물질을 포함하는, 방법.
- 제130항에 있어서, 상기 구조물은 적어도 평균 10% 이상의 국소 수성 환경 내 액체의 용존 산소 함량을 유지하는, 방법.
- 제130항에 있어서, 상기 국소 수성 환경 내의 물 화학은 상기 개방 수성 환경 내의 물 화학과 상이한, 방법.
- 제130항에 있어서, 상기 구조물의 표면적은 상기 기판의 표면적과 적어도 같거나 더 큰, 방법.
- 제130항에 있어서, 상기 구조물의 표면적은 상기 기판의 표면적보다 더 작은, 방법.
- 제130항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 국소 수성 환경 내 물 부피의 비는 상기 구조물을 상기 기판 주위에 위치시킬 때 약 0.4 피트-1 내지 약 800 피트-1인, 방법.
- 제130항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 국소 수성 환경 내 물 부피의 비는 350 피트-1 초과인, 방법.
- 제130항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 국소 수성 환경 내 물 부피의 비는 350 피트-1 미만인, 방법.
- 제130항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 기판의 표면적의 비는 약 100 대 1 이하인, 방법.
- 제130항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 기판의 표면적의 비는 약 2 대 1 이하인, 방법.
- 제130항에 있어서, 상기 구조물의 표면적 대 상기 기판의 표면적의 비는 약 1 대 2 이상인, 방법.
- 제130항에 있어서, 상기 구조물은 살생제를 포함하지 않는, 방법.
- 제130항에 있어서, 상기 구조물은 살생제를 포함하는, 방법.
- 수성 환경에 적어도 부분적으로 침수된 기판 상의 바이오 파울링을 감소시키는 방법으로서,
사용 중에 물 투과성으로 되거나 물 투과성인 구조물을 사용하는 단계로서, 상기 구조물은 상기 기판을 수용하도록 되어 있고, 상기 구조물은 내부에 적어도 하나의 개구를 가지고, 상기 적어도 하나의 개구는 구조물의 표면적의 적어도 총 10%를 포함하며, 상기 구조물은 수성 환경을 국소 수성 환경과 개방 수성 환경으로 분리하고, 상기 국소 수성 환경은 상기 기판의 표면으로부터 적어도 상기 구조물의 내부 표면으로 연장되는 것인 단계,
상기 국소 수성 환경 내의 용존 산소 함량을 상기 개방 수성 환경의 용존 산소 함량과 다르게 변경하는 물질을 분배하는 단계를 포함하는, 방법. - 제149항에 있어서, 상기 국소 수성 환경 내의 용존 산소 함량은 상기 개방 수성 환경의 용존 산소 함량과 적어도 10% 상이한, 방법.
- 제149항에 있어서, 상기 구조물은 상기 국소 수성 환경과 상기 개방 수성 환경 사이에서 매시간 상기 국소 수성 환경의 물 부피의 약 0.1% 내지 500%의 평균 물 교환을 제공하는, 방법.
- 제149항에 있어서, 상기 구조물은 기판의 제곱 센티미터당 초당 약 100 밀리리터 이하의 물의 투과성을 갖는 물 투과성 표면을 포함하는, 방법.
- 제149항에 있어서, 상기 구조물은 천연 및 합성 패브릭, 천연 및 합성 막, 천연 및 합성 시트, 및 천연 및 합성 물질의 조합으로 제조된 패브릭, 막, 필름 및 시트로 구성된 군으로부터 선택된 3차원 유연성 물질을 포함하는, 방법.
- 제149항에 있어서, 상기 구조물은 적어도 평균 10% 이상의 국소 수성 환경 내 액체의 용존 산소 함량을 유지하는, 방법.
- 제149항에 있어서, 상기 국소 수성 환경 내의 물 화학은 상기 개방 수성 환경 내의 물 화학과 상이한, 방법.
- 제149항에 있어서, 상기 구조물의 표면적은 상기 기판의 표면적과 적어도 같거나 더 큰, 방법.
- 제149항에 있어서, 상기 구조물의 표면적은 상기 기판의 표면적보다 더 작은, 방법.
- 제149항에 있어서, 상기 구조물은 살생제를 포함하지 않는, 방법.
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