Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제28권6호
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pp.1000-1009
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2004
The environment friendly calcareous deposit films were formed on steel plates by electrodeposition technique in natural seawater and synthetic solutions such as dissolved $\textrm{Mg}^{2+}$ and $\textrm{Ca}^{2+}$ ions at various potential conditions. The influence of potential conditions on composition ratio, structure and morphology of the electrodeposited films were investigated by scanning electron microscopy(SEM), energy dispersive spectroscopy(EDS) and X-ray diffractor (XRD). Accordingly, this study was provided a better understanding of the composition between the growth of $\textrm{Mg(OH)}_2$ and that of $\textrm{CaCO}_3$ during the formation of calcareous deposit films on steel substrate under cathodically electrodeposition in synthetic and natural seawater. The results showed that the formation of good overall calcareous deposited film in seawater can be achieved by controlling the Ca/Mg ratio according to interfacial pH with the effective use of the electro deposition technique.
5000 series aluminium alloys and austenitic stainless steels have excellent corrosion resistance and sufficient strength, which are widely used as materials for marine equipment and their parts in the marine environment. The corrosion characteristics of materials are important factors for selecting the appropriate material due to fluid component changes in the estuarine and coastal areas where seawater and fresh water are mixed. Therefore, for 5083 Al alloy, STS304 and STS316L widely used in the marine environment, anodic polarization experiments were performed to compare the corrosion damage characteristics of each material by three kinds of solutions of 100 % tap water, 50 % tap water+50 % natural seawater and 100 % natural seawater. As a result of the anodic polarization experiments, aluminum alloy (5083) caused locally corrosion on the surface in the tap water, and corrosion damage occurred all over the surface when the seawater was included. Stainless steels (STS304 and STS316L) presented almost no corrosion damage in tap water, but they grew pitting corrosion damage with increasing seawater concentration. STS316L showed better corrosion resistance than STS304.
Cathodic protection is one of the successful ways to prevent corrosion of steel structures in marine environments. The unique feature of cathodic protection in seawater is the formation of calcareous deposits on cathodic metal surface. The formation principles of calcareous deposit seawater had been known for a long time. That is, cathodic reduction reactions associated with cathodic protection in seawater generate $OH^-$ at the metal surface in accordance with the formular ; 1/2 $O_2$ + $H_2O$ + $2e^-$$2OH^-$ and $2H_2O$ + $2e^-$${\rightarrow}$$H_2$ + $2OH^-$. These reactions increase the pH at the metal / seawater interface. The high pH causes precipitation of $Mg(OH)_2$ and $CaCO_3$ in accordance with the formular ; $Mg^{2+}$ + $2(OH)^-$${\rightarrow}$$Mg(OH)_2$ and $Ca^{2+}$ + $HCO_3^-$ + $OH^-$${\rightarrow}$$H_2O$ + $CaCO_3$. These are typically the main compounds in calcareous deposits. It obviously has several advantages compared to the conventional coatings, since the environment-friendly calcareous deposit coating is formed by the elements($Mg^{2+}$, $Ca^{2+}$) naturally present in seawater. In this study, environmental friendly calcareous deposit films were prepared on steel plates by electro plating technic in natural seawater. The influence of current density on composition ratio, structure and morphology of the coated films were investigated by scanning electron microscopy formation process of calcareous deposits films in natural seawater. And we confirmed the properties of all the films can be improved greatly by controlling the material structure and morphology with effective use of the electroplating method in natural seawater.
Calcareous deposits are the consequence of pH increase of the electrolyte adjacent to metal surface affected by cathodic current in seawater. It obviously has several advantages over conventional coatings, since the calcareous deposit coating is formed from coating (Mg$^{2+}$, $Ca^{2+}$) naturally existing in seawater. In consideration of this respect, environment friendly calcareous deposit films were formed by an electro deposition technique on steel substrates submerged in 48$^{\circ}C$ natural seawater. And the influence of current density, coating time and attachment of steel mesh on composition ratio, structure and morphology of the electrodeposited films were investigated by Scanning Electron Microscopy(SEM), Energy Dispersive Spectroscopy(EDS) and X-Ray Diffractor(XRD), respectively. Accordingly, this study provides a better understanding of the composition between the growth of $Mg(OH)_2$ and $CaCO_3$ during the formation of electro deposit films on steel substrate under cathodically electrodeposition in $48^{\circ}C$ natural seawater. The Mg compositions, in general, are getting decreased regardless of current density but Ca compositions are getting increased as electrodeposition time runs. That is, $Mg(OH)_2$ compounds of brucite structure shaped as flat type is formed at the initial stage of electrodeposition, but CaCO$_3$ compounds of aragonite structure shaped as flower type is formed in large scale. Besides, $Mg(OH)_2$ compounds were much formed at 5 A/$\m^2$ environment condition compared to the 3 A/$\m^2$ and 4 A/$\m^2$ environment conditions. This is because that OH- which was comparatively largely generated at the metal surface is preferably combined with $Mg^{2+}$TEX>.
자외선 차단제는 자외선을 차단 및 산란시켜 자외선으로부터 보호하는 제품으로 이제 화장품을 넘어서 생활필수품으로 자리 잡고 있다. 자외선 차단제 바르기는 일반적이면서도 손쉬운 자외선에 의한 피부 손상 예방법이다. 이러한 중요성에 따라 자외선 차단제 평가시험은 1978 년 Fod and Drug Administration (FDA)에서 규정을 마련한 이후, 현재는 International Organization For Standardization (ISO)에서 표준화된 방법까지 발전되었다. 더불어 물이나 땀 등 신체활동에 의한 자외선 차단제 손실을 평가하기 위해 국내 식약처와 ISO에서 내수성 자외선 차단지수 평가시험을 제정하고 있다. 그러나 지금까지의 내수성 자외선 차단지수 평가시험은 주로 일반 물을 사용한 시험 방법에 국한되어 있으며, 해변에서의 레저, 스포츠 및 여가활동에 의한 해수의 영향을 고려한 시험 방법은 아직 정립되지 않았다. 본 연구는 기존의 내수성 자외선 차단지수 평가시험 방법 가이드라인을 기반으로 일반 물, 인공 해수(소금물) 및 자연 해수(바닷물)에서의 내수성 자외선 차단지수를 비교하여 해양 레저, 스포츠 및 여가활동 등과 같은 실제 상황에서의 자외선 차단지수를 평가할 수 있는 방법에 대하여 조사하였다. 이러한 결과를 통해 일반 물과 인공 해수 및 자연 해수에서의 내수성 자외선 차단지수 평가시험의 차이를 비교하여 자연 해수를 이용한 내수성 자외선 차단지수 평가시험 방법을 제시할 수 있었다.
$1m^3$ hydrate of pure methane can be decomposed to the maximum of $216m^3$ methane at standard condition. If these characteristics of hydrate are reversely utilized, natural gas is fixed into water in the form of hydrate solid. Therefore, the hydrate is considered to be a great way to transport and store natural gas in large quantity. Especially the transportation cost is known to be 18-24% less than the liquefied transportation. In the present investigation, experiments and theoretical calculation carried out for the formation of methane hydrate in NaCl 3.5wt% solution. The results show that the equilibrium pressure in seawater is more higher than that in pure water, and methane hydrate could be formed rapidly during pressurization if the subcooling is maintained at 9K or above in seawater and 8K or above in pure water, respectively. Also, amount of consumed gas volume in pure water is more higher that in seawater at the same experimental conditions. Therefore, it is found that NaCl acts as a inhibitor.
조간대와 같은 연안지역에서 해수의 토양 이동이 가지는 의미는 육상으로부터 유입되는 오염물질의 토양 이동 및 생물농축, 저서생물들의 생존에 필수적인 플랑크톤, 박테리아, 유기쇄설물, 산소, 영양염, 유기물의 생물공급, 수질 정화량 산정의 중요한 단서가 된다는 점이다. 따라서, 본 연구에서는 폐쇄성 수역과 같이 파도에너지가 비교적 작은 조간대에서 파도에 의한 해수의 침투거동을 해석하고, 파도에너지와 사면 구배의 변화에 따른 해수의 침투량 변화를 파악하고, 그 결과를 바탕으로 실제 조간대에서의 해수 침투량을 개략적으로 산정하는 것을 목적으로 하여, 모의 조간대 실험장치를 이용하여 실험을 수행한 결과, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 폐쇄성 수역과 같은 파도에너지가 작은 조간대에서는 파도에 의해서 해수가 반원형의 형태로 토양중으로 침투하는 semi-circular mechanism은 지금까지 알려지지 않았던 새로운 침투 거동임을 알 수 있었다. 구배 또는 쇄파파고가 높아짐에 따라서 해수의 침투량이 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한, 해수는 쇄파파고 보다는 구배의 영향을 크게 받아서 토양중으로 침투한다는 사실을 알 수 있었다. 현장토양을 이용하여 해수의 침투량을 정량화 할 수 있었으며, 본 연구의 결과를 바탕으로 현장 조간대에서의 해수 침투량을 개략적으로 산정 할 수 있었다. 따라서, 본 연구 결과를 바탕으로 오염물질의 토양 이동 및 생물농축, 저서생물들의 먹이공급, 수질 정화량 산정에 관한 연구가 활발히 진행되기를 요망한다.
This paper describe the performance of seawater purification, to which living organisms can adapt, and the physical properties of porous concrete with continuous void. Although conventional concrete has been regarded as a destroyer of nature, seawater and air can pass freely through concrete when it is made porous by forming continuous void. This not only enables plants to vegetables, but also makes it possible for microscopic animals and plants, including bacteria, to attach to and inhabit uneven surface as well as internal voids when the concrete is provided in a natural seawater area or seawater side area. As a result, porous concrete using recycled aggregate improved the performance of seawater purification. In this study, The performance of seawater purification of porous concrete using recycled aggregate analyzed by T-P, T-N.
The International Maritime Organization (IMO) will administer a new 0.5% global sulfur cap on fuel content from 1 January 2020, lowering from the present 3.5% limit. Seawater $SO_x$ (sulfur oxide) scrubbing is especially spray scrubbing and a promising alternative to complying with the IMO regulation. However, the ionization of $SO_2$ (sulfur dioxide) and the $H_2SO_4$ (sulfuric acid) formed from $SO_3$ (sulfur trioxide) is proposed to accelerate corrosion of the internal seawater pipe. Apparently, the corrosion of the scrubber seawater piping system occurs in a severe and frequent manner. Hence, in this study, electrochemical measurement and weight loss of carbon steel (used as seawater pipe in most of the ships) in diluted sulfuric acid solution were investigated to determine corrosion rate, corrosion current density, corrosion potential, electrochemical behavior, and impressed-current density. Accordingly, the corrosion rate of carbon steel sheet in various diluted sulfuric acid solutions was observed to be greater than that in natural seawater, thus suggesting the fundamental data to deal with corrosion problems in scrubber seawater pipe.
해수 중에서 자연상태의 황토입자의 침강특성에 관한 연구의 요약은 다음과 같다. 1. 2,000mg/$\ell$ 황토용액에 대한 PSD 곡선은 0 min. 침강시간에서 정규분포곡선을 나타내었고 평균입도는 31.6$\mu$m, 변동계수는 $75,6\%$로써 매우 광범위한 입도의 분포상태를 보여 주었다. 그러나 침강시간이 경과함에 따라 비정규분포곡선의 양상을 나타내었다. 한편 무게누적분포곡선에서 거의 $100\%$의 입자가 20$\mu$m 보다 큰 입자로 구성되어 있었다. 2. 해수 중에서 황토입자에 대한 $V_s/(D_{bm})^{1/2}$ 비의 값은 입자의 크기가 증가함에 따라 기하급수적으로 증가하였으며, 1 $\mu$m 입자를 중심으로 이 이상은 $V_s$ 가 $(D_{bm})^{1/2}$보다 크고 이 미만은$(D_{bm})^{1/2}$이 $V_s$ 보다 큰 값을 나타내었다. 20$\mu$m 크기의 입자에 대하여 $V_s/(D_{bm})^{1/2}$ 비의 값은 2,355이었다. 3. 해수 중에서 황토입자는 매우 엷은 EDL 두께 (0.4$\mu$m)를 나타냄으로써 EDL repulsive force가 거의 존재하지 않았으며, 상호 접근하는 황토입자는 모든 간격에서 LVDW attractive force가 EDL repulsive force보다 큰 값을 나타내어 항상 용이하게 floc을 형성할 수밖에 없는 조건에 있었다. 4. 해수 중의 황토입자의 $V_s/(D_{bm})^{1/2}$ 비의 값과 total interaction energy로부터 자연상태의 황토입자는 해수 중에서 외부의 강력한 전단력이 없이는 매우 확산되기 어려운 상태에 있으며, 조류의 수평운동이 적은 내만에서는 입자의 물리적 거동은 침강에 의하여 지배되는 것으로 나타났다. 5. 2,000mg/$\ell$ 황토용액에 대한 침강실험에서 대략 $22.5\%$의 황토는 격렬한 교반에도 불구하고 즉시 침강하였다. 황토농도가 400, 2,000, 10,000mg/$\ell$으로 증가함에 따라 침강특성은 개별입자침강(Type I settling or discrete settling)에서 응결침강(Type II settling or flocculation settling)의 상태로 바뀌었다. 이것은 실제 해양에서 황토입자들 끼리 floc을 형성할 정도로 많은 양의 황토를 적절한 분산장치 없이 살포하는 것은 지양해야 하며 동시에 동일한 농도의 황토용액도 살포방법에 따라 분산의 크기가 달라질 수 있음을 의미하는 것이다. 6. PVD 그래프로부터 자연상태의 황토는 급격하게 침강하는 입자와 장시간 부유하며 천천히 침강하는 입자로 구성되어 있었고 후자의 양이 전자의 양에 비하여 매우 적은 상태로 나타났다. 7. 황토를 이용하여 적조를 효과적으로 제거하기 위해서는 자연상태의 황토를 그대로 사용하기보다는 (1) 미세한 입자상태로 분쇄하고, (2) 적절한 살포장비와 분산장비를 사용하여 해수 중에서 황토입자가 넓게 부유 분산하여 적조생물과 충분한 충돌을 일으키도록 해야한다. 이것은 적어도 황토입자를 이용하여 적조를 응집 제거하려고 할 경우 피할 수 없는 기본적 원리가 되며 동시에 황토 사용량을 줄일 수 있는 하나의 방법이 된다. 8. 일반적으로 입자의 크기는 응집 및 흡착반응에 매우 중요한 인자가 된다. 황토입자는 크기가 작을수록 용이하게 분산시킬 수 있으며 더욱 효과적으로 Cochlodinium 적조를 제거할 수 있다. 실제로 어떤 황토입자의 크기가 적조 제거에 효과적인가는 현장실험을 통하여 침강속도, 수평분산범위, 적조제거효율 등을 조사하여 반드시 결정하여야 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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