KR970001021B1 - 생물부착방지체의 내장방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

생물부착방지체의 내장방법

제1도는 본 발명에 따른 내장방법에 관한 제1실시예의 모식도이고,

제2도는 본 발명에 따른 내장방법에 관한 제2실시예의 모식도이고,

제3도는 본 발명에 따른 베릴륨-동 산화피막의 상태를 나타내는 모식도이고,

제4도는 비교예인 큐프로니켈(cupronickel)의 산화피막상태를 나타내는 모식도이고,

제5도는 벨릴륨-동과 큐프로니켈에 대하여, 동이온의 용출량 및 부식생성물 두께의 경시적변화를 대비한 모식도이고,

제6도는 본 발명에 따른 내장방법에 관한 제3실시예의 모식도이고,

제7도는 본 발명의 제3실시예에 따른 생물부착방지체가 내장된 관체를 나타낸 모식도이다.

본 발명은 만각류, 조류, 해초등의 해양생물체들의 부착방지를 위한 구조체(이하 생물부착방지체라 한다)를 목적물에 내장하는 방법에 관한 것이다.

해수와 접촉하는 해양구조물은 항상 해양생물체의 부착에 의한 오손에 노출되어 있어서 외관상의 손실이나 기능저하를 초래한다. 예를 들면, 선박의 경우, 선박의 저면등에 해양생물체가 부착되면 저항이 증가되어 추진속도가 떨어지게 되며, 화력발전소의 경우, 해수취수피트(pits)에 해양생물체가 부착되면 냉각용매인 해수의 순환장애를 일으켜서 가동이 정지되는 사태를 초래한다.

종래 알려진 많은 해양생물부착방지기술들중, 현재 실용화 가능한 방법으로, 해수와의 접촉면에 아산화동(cuprous oxide)이나 유기주석(organotin)을 함유하는 도료를 도포하는 방법이 있다. 또한, 일본국 특개소60-209505에는 동이나 동합금으로 된 판의 일면에 프라이머층(primer layer)을 제공하고 그 위에 접착제층을 형성시킨 생물부착방지용 접착체가 개시되어 있다.

그러나 도료를 사용하는 방법은, 상당히 두텁게 도포한다고 하더라도 도료가 쉽게 벗겨지므로 만족스러운 방지효과를 발휘할 수 있는 기간이 1년 정도에 불과하여, 매년 도료를 재도포해야 하는 번잡한 보수작업이 필요하다.

한편 일본국 공개소 60-209505에 개시되어 있는 방법은 동-니켈합금을 사용하므로 내식성과 부착방지효과가 만족스럽지 못하다.

그런데 본 발명자에 의한 다년간의 연구결과, 해양구조체에 베릴륨-동합금을 사용하면 매우 우수한 생물부착방지효과가 발휘된다는 것이 판명되었다. 그 이유는 베릴륨과 동이온의 상승작용에 의해 해양생물체의 구조물접근을 막고 그 번식을 방지하는 것으로 추정된다. 즉 본 발명자는 베릴륨-동합금이 해양생물부착방지와 동이온의 지속적 용출에 상승적 효과를 발휘한다는 것을 발견했다.

본 발명의 주요목적은 적용대상체에 쉽게 내장할 수 있고, 생물부착방지성능과 내구성이 우수하며, 유지보수작업을 요하지 아니할 뿐 아니라 독성문제가 없는 생물부착방지체의 내장방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 의하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 생물부착방지체의 내장방법은, 금속관체의 내벽면에 절연체층을 형성하고, 그 절연체층의 표면에 인장공법(drawing out)이나 반전공법(rolling over)에 의해 동합금으로 된 금속망을 접착하는 것을 특징으로 한다.

상기의 동합금은 베릴륨 함유량이 0.2 내지 2.8중량%이고, Be-Cu합금, Be-Co-Cu합금, Be-Co-Si-Cu합금 및 Be-Ni-Cu합금들로 구성된 군에서 선택된 어느 하나의 합금인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 의하면, 상기의 목적을 달성하기 의한 생물부착방지체의 내장방법은, 금속관체의 내벽면에 반전공법에 의해 절연체층을 형성하고, 그 절연체층의 표면에 동합금층을 형성시키는 것을 특징으로 한다.

상기의 동합금은 베릴륨 함유량이 0.2 내지 2.8중량%이고, Be-Cu합금, Be-Co-Cu합금, Be-Co-Si-Cu합금 및 Be-Ni-Cu합금들로 구성된 군에서 선택된 어느 하나의 합금인 것이 바람직하다.

본 발명에 사용되는 상기 동합금의 전형적인 조성은 예를 들면 다음과 같다.

(1) Be : 0.2 내지 1.0중량%, Co : 2.4 내지 2.7중량% 그리고 나머지는 Cu와 불가피한 불순물(inevitable impurities),

(2) Be : 0.2 내지 1.0중량%, Ni : 1.4 내지 2.2중량% 그리고 나머지는 Cu와 불가피한 불순물(inevitable impurites),

(3) Be : 1.0 내지 2.0중량%, Co : 0.2 내지 0.6중량% 그리고 나머지는 Cu와 불가피한 불순물(inevitable impurites),

(4) Be : 1.6 내지 2.8중량%, Co : 0.4 내지 1.0중량%, Si : 0.2 내지 0.35중량% 그리고 나머지는 Cu와 불가피한 불순물(inevitable impurites).

상기 동합금중에 선택적으로 함유된 베릴륨(Be), 코발트(Co), 니켈(Ni) 그리고 실리콘(Si)의 함유량은 다음과 같은 범위가 바람직하다.

Be : 0.2 내지 2.8중량%

Co : 0.2 내지 2.7중량%

Ni : 1.4 내지 2.2중량%

Si : 0.2 내지 0.35중량%

상기 원소들을 첨가하는 목적 및 함유량의 상하한 제한이유는 다음과 같다.

베릴륨 : 0.2 내지 2.8중량%

베릴륨을 첨가하는 목적은 (1) 생물부착방지체를 해수 중에 침적시킬 때, 베릴륨 이온을 용출시킴으로써 생물부착방지효과를 발휘하게 하고, (2) 동합금의 강도, 내식성등의 특성을 향상시키며, (3) 열처리성, 결정입도조정과 같은 동합금의 제조성을 향상시키고, (4) 동합금의 성형가공성(processability)과 주조성(castability)을 향상시키기 위함이다. 0.2중량% 미만에서는 상기의 (1) 내지 (4)의 효과를 충분히 발휘할 수 없다. 2.8중량%를 초과하면 전신가공성이 저하될 뿐 아니라 생산비용이 증가한다.

코발트 : 0.2 내지 2.7중량%

코발트를 첨가하는 목적은 미세한 Co-Be화합물을 형성시켜서 합금중에 분산시킴으로서 동합금의 기계적 특성과 제조성을 향상시키기 위함이다. 코발트가 0.2중량% 미만이면 이러한 효과를 충분히 발휘할 수 없고, 2.7중량%를 초과하면 이러한 효과를 발휘할 수 없을 뿐 아니라 유동성이 저하되고 생산비용도 증가한다.

니켈 : 1.4 내지 2.2중량%

니켈을 첨가하는 목적은 미세한 Ni-Be화합물을 형성시켜서 합금중에 분산시킴으로서 동합금의 기계적 특성과 제조성을 향상시키기 위함이다. 니켈이1.4중량% 미만이면 이러한 효과를 충분히 발휘할 수 없고, 2.2 중량%를 초과하면 이러한 효과를 발휘할 수 없을 뿐 아니라 유동성이 저하되고 생산비용도 증가한다.

실리콘 : 0.2 내지 0.35중량%

실리콘을 첨가하는 목적은 동합금의 유동성을 향상시키기 위함이다. 실리콘이 0.2중량% 미만이면 이러한 효과를 십분 발휘할 수 없고, 0.35중량%를 초과하면 인성(toughness)이 저하되어 합금이 부스러지기 쉽다.

본 발명자의 다년간의 연구실험결과, 베릴륨-동합금은 오염방지기능(생물부착방지기능)과 동이온의 지속적 용출작용에 상승적 효과를 발휘하는 것으로 판명되었다. 오염방지효과와 동이온의 지속적 용출작용에 대하여 다음에서 상세히 설명한다.

(1) 오염방지효과

문헌들에 의해 잘알려진 대로, 베릴륨, 니켈, 동의 이온화경향의 순서는 Be〉Ni〉Cu이다. 즉 동이온보다 베릴륨 이온이 더 쉽게 이온화되고, 동이온부다 니켈이온이 더 쉽게 이온화된다. 베릴륨-동합금의 경우, 베릴륨이 먼저 용출되어 국부전지(local cell)를 형성하고, 그 전류효과(current effect)에 의해 생물부착방지효과를 발휘하며, 베릴륨이온은 내부산화형태를 취하게 된다. 제3도에 예시된대로, 이러한 내부산화에 의해 먼저 BeO피막이 형성된다. 상기 BeO피막은 다공질이므로 동이온의 용출을 허용하여 표면에 Cu₂O+BeO를 형성시킨다. 이러한 동이온의 해수로의 용출에 의해 오염방지기능이 발휘되게 된다.

(2) 동이온의 지속적 용출작용

베릴륨-동합금은 동이온의 지속적 방출에 의해 상기(1)의 오염방지기능이 중단없이 유지될 수 있도록 한다. 즉 베릴륨-동합금이 해수와 접촉하게 되면, 그 표면에는 치밀한 표면산화물(Cu₂O)이 형성되고, 그 표면산화물의 하층에는, 제3도에서 보인대로, 다공질의 BeO산화피막이 형성된다. 그래서 해수중으로의 동이온 용출이 지속되고, 반면에 산화에 의해 표면산화피막의 체적은 증가한다. 체적증가량이 어느 정도에 이르면, 산화피막은 다공질내부산화층 혹은 BeO층으로부터 박리된다. 이렇게 해서 전기화학작용과 동이온의 용출이 장기간 지속적으로 유지되는 것으로 생각된다.

다음으로 베릴륨-동에서의 동이온의 지속적 용출작용에 대하여, 베릴륨-동과 큐프로니켈을 비교한 제5도를 참조하여 설명한다. 제5도에 잘 나타나 있듯이, 베릴륨-동에서는 부식생성물(산화물)이 어느 정도의 체적(두께)에 달하게 되면 그 부식생성물은 박리된다. 그래서 베릴륨-동합금의 표면은 다시 해수에 노출되고, 재부식이 진행되어 부식생성물의 체적도 다시 증가하게 되고, 재부식된 생성물의 체적이 어느 수준에 이르게 되면 다시 박리된다. 이러한 과정은 몇 번이고 반복된다. 한편 동이온의 용출량은 산화생성물의 두께가 증가할수록 감소한다. 하지만 산화생성물이 박리되어 베릴륨-동합금의 표면이 해수에 다시 노출되면 동이온 용출량은 다시 증가된다. 그래서 동이온 용출량의 증감이 반복되게 된다.

본 발명에서 사용된 베릴륨-동합금은 산화생성물 피막을 박리시킴으로서 동이온이 지속적을 용출되게한다. 그 결과 베릴륨-동합금의 표면에는 오염물들이 거의 부착되지 않는다.

이것은 비교예로서 제4도에 보인 큐프로니켈과 대조적이다. 큐프로니켈의 경우에는 시간이 경과함에 따라 표면층에 치밀한 산화니켈(NiO₂)층 혹은 산화동(Cu₂O)층이 형성되고, 제5도에서 보인대로, 동이온의 용출량은 점차 감소한다. 이것은 큐프로니켈의 경우, 이온화경향의 순서(Be〉Ni〉Cu)에 의하여 니켈이 우선적으로 용출되어 국부전지를 형성하고, 제4도에 보인대로, 큐프로니켈의 표면에 치밀한 산화물을 형성하는데 기인하는 것으로 보인다. 제5도에 보인 바와 같이, 큐프로니켈상의 부식생성물의 두께는 초기에는 시간이 경과함에 따라 증가하지만, 그 증가율은 감소한다. 그리고 동이온의 용출량은 시간경과에 따라 감소한다. 또한 큐프로니켈에서의 부식생성물층의 박리는 베릴륨-동의 경우보다 용이하지 않다. 그래서 방출되는 동이온량은 적어지고 오염방지효과도 감퇴하게 된다.

베릴륨-동합금이 현저한 오염방지효과를 발휘하고, 동이온의 지속적 용출작용을 가능하게 한다는 사실은 본 발명자에 의해 처음으로 발견된 것이다. 본 발명자가 아는 한에서는 지금까지 어떤 문헌에서도 이러한 사실이 언급된 적이 없다.

베릴륨 합금이 독성문제를 전혀 야기하지 않고, 해수에서의 유용수명(service life)이 알루미늄 브론즈(aluminium bronze)나 백동(white copper)만큼이나 길다는 것을 잘 알려져 있다.

실용적인 베릴륨 합금에 대해서는 베릴륨 함유량이 0.2 내지 0.6중량%인 JIS 11합금이나 베릴륨 함유량이 1.8 내지 2.0중량%인 JIS 25합금등, 다양한 합금이 이용가능하다. 하지만 오염방지효과라는 견지에서는 베릴륨 함유량이 1.60중량% 이상인 것이 바람직하다. 베릴륨 함유량이 2.8중량%를 초과하게 되면, 베릴륨이 동에 더이상 고용(solid solution) 되지 않는다. 즉 2.8중량%를 초과할 경우에는 오염방지효과는 우수하지만, 전신가공성이 점차 저하된다.

제1도는 본 발명의 제1실시예를 나타낸다. 상기 제1실시예는 발전소의 냉각시설에 사용되는 해수순환용배관에 본 발명을 적용시킨 일례이다.

제1도에 보인 바와 같이, 지하에 매설된 원통형철관(1)의 내주벽면에 전기절연재성 수지층(2)을 형성한다.그후 상기 수지층(2)의 표면에 동합금, 예를 들면 베릴륨-동합금으로된 금속망(5)을 부착시킨다.

베릴륨-동으로 된 금속망(5)은 미리 원통형으로 수축시킨 뒤, 지상에서 확장하여 지하철관(1)으로 삽입시켜서 수지층(2)의 내벽면에 펴지게 한다(인장공법). 수지층(2)의 내벽면에는 사전에 접착제를 도포하고, 그후에 금속망(5)이 제1도의 화살표방향을 따라 삽입된다.

제2도는 본 발명의 제2실시예를 나타낸다. 제2실시예에서는 베릴륨-동합금으로된 금속망(6)을 반전공법(roll-over technique)에 의해 관체(1)의 내벽에 접착시키는 것을 예시한다. 관체(1)속으로 급수차(water-supply vehicle)에 의해 물이 주입되고 그 수압에 의해서 금속망(6)의 외측면이 내측면으로 반전되면서 서서히 관체(1)의 내부로 삽입된다.

상기 본 발명의 제2실시예에서는 배관(1)의 내벽면(1a)에 수지층(2)을 형성하고, 상기의 수지층(2)이 건조된 후에 베릴륨-동합금으로 된 금속망(6)을 접착시킨다. 접착을 위해서 관체(1)의 내벽에 접착제를 도포하는 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 제2실시예에 의하면, 쉽게 관체의 내벽에 금속망을 접착할 수 있고, 상기 본 발명의 제1실시예에서와 마찬가지로, 금속망을 포함하는 생물부착방지체는 해수에 대한 내식성이 양호하고, 오염방지효과를 발휘한다.

제6도는 본 발명의 제3실시예를 나타낸다. 제3실시예는 발전소의 냉각시설에 사용되는 해수순환용배관에 본 발명을 적용시킨 일례이다.

제6도에 보인 바와 같이,지하에 매설된 원통형철관(21)의 내주벽면에 전기절연물질로된 열경화성(thermosetting) 수지층(22)을 형성시킨다. 상기 전기절연성수지층(22)은 전해부식(electrolytic corrosion)을 방지하기 위해 제공된다.

수지층(22)은 반전공법에 의해 형성된다. 즉 열경화성수지를 채운 라이너(liner; 22)의 내부에 급수차(26)로 물을 주입해서 그 수압에 의해 라이너(22)의 외측면이 내측면으로 반전되면서 서서히 철관(1)의 내부로 삽입된다. 다음으로 라이너(22)의 말단에 온수파이프를 연결해서 라이너(22)내에 온수를 주입함으로서 라이너(22)를 구성하는 수지를 가열경화시켜 완전히 굳고 견고한 관체로 만든다. 라이너(22)가 완전히 굳으면 라이너(22) 내부의 온수를 냉각시켜서 펌프(도시되지 아니함)를 이용하여 외부로 배출시킨다. 배수가 끝나면 온수호스를 제거하고 라이너의 섹션(section)을 깔끔이 마무리한다.

다음으로, 제7도에서 보인 바와 같이, 라이너(22)의 내벽면에 베릴륨-동합금층(25)을 형성한다. 베릴륨-동합금층(25)은, 예를 들면 각형(rectangular form) 박판으로 형성되거나, 스파이럴형(spiral form)박판으로 형성되거나, 쓰멀스프레잉(thermal spraying)에 의해 형성될 수 있다. 그러나 베릴륨-동합금층(25)의 형성수단이 상기 수단들에 한정되는 것은 아니다.

상기 본 발명의 제3실시예에 의하면, 수지층(22)의 내장작업이 수월하다. 본 발명의 상기 제1실시예에서와 마찬가지로, 제3실시예에 따른 생물부착방지체는 해수에 대한 내식성이 우수하고 양호한 생물부착방지 효과를 발휘한다.

본 발명에 의한 내장방법을 사용하여 비교적 손쉽게 동합금금속망을 내장시킬 수 있다. 본 발명의 내장방법에 의한 생물부착방지구조체는 내식성이 뛰어나고, 유지가 간편하고, 어떠한 독성문제도 야기하지 아니하면서 해양생물의 부착을 효과적으로 방지할 수 있다. 본 발명에 의한 내장 방법에 의해 대상물표면에 부착된 동합금은 이미 설명한 대로 해양생물체의 해양구조물에의 부착을 방지하는데 탁월한 효과를 발휘하며, 그 내구성은 알루미늄 브론즈나 백동에 비견할 만큼 뛰어나다.

Claims (6)

1. 금속관체의 내벽면에 절연체층을 형성하고, 상기 절연체층의 내벽면에 동합금으로 된 금속망을 인장공법에 의해 접착하는 것을 특징으로 하는 생물부착방지체의 내장방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 동합금은 베릴륨 함유량이 0.2 내지 2.8중량%이고, Be-Cu합금, Be-Co-Cu합금, Be-Co-Si-Cu합금 및 Be-Ni-Cu합금으로 구성된 군에서 선택된 어느 하나의 합금임을 특징으로 하는 생물부착방지체의 내장방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 절연체층은 수지로 된 것임을 특징으로 하는 생물부착방지체의 내장방법.
4. 금속관체의 내벽면에 반전공법에 의해 절연체층을 형성하고, 상기 절연체층의 내벽면에 동합금층을 형성하는 것을 특징으로 하는 생물부착방지체의 내장방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 동합금은 베릴륨 함유량이 0.2 내지 2.8중량%이고, Be-Cu합금, Be-Co-Cu합금, Be-Co-Si-Cu합금 및 Be-Ni-Cu합금으로 구성된 군에서 선택된 어느 하나의 합금임을 특징으로하는 생물부착방지체의 내장방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 절연체층은 수지로 만들어지는 것을 특징으로 하는 생물부착방지체의 내장방법.