선박 및 해양구조물에서의 생물학적 오손을 방지하기 위하여 나노크기의 $MnO_x-WO_3-TiO_2$ 분말을 졸겔법으로 합성하여 특성을 제어하였고, 입자의 결정과 미세구조 등 분체특성 평가를 실시하였다. 자기마모형 방오도료의 안료에 적용하기 위하여 수지에 첨가된 $TiO_2$계 나노분말 안료의 함량에 따른 표면특성 및 방오성능을 확인하였다. $TiO_2$계 안료의 분체특성으로 비표면적은 약 $90m^2/g$, 입자크기는 약 100 ~ 150 nm을 보였다. 텅스텐 산화물은 망간산화물과 티타늄산화물과 상관관계를 통해, 삼원계 분체가 분체특성 및 표면특성이 우수하였다. 망간산화물의 첨가는 독특한 산화환원 특성으로 인하여 방오성능을 증가시키고, 텅스텐 산화물은 안료의 분체특성을 향상시킴으로, 안료와 수지의 비율을 조절하여 분산성, 표면특성 및 방오성능을 제어하였다. 그 결과로, 분산성 및 표면특성에 있어서 1, 5 wt. % 안료가 첨가된 것이 일부 우수하였으나, 5개월 동안의 해상침지시험에서는 2 wt. % 함유된 시편이 높은 방오성능을 보여 해양구조물의 방오안료 적용가능성을 확인하였다.
Recently the problem of the fouling organisms, especially Sn-compounds is expanded to environmental problems from the chemical reaction with imposex and secondary contamination. One of the existing antifouling system, antifouling paints, is regulated from 2012, July because of seriousness about toxic substances such as TBT, mercury, copper and so on. TBT is known that causes a variety of biological inhibition in various chemicals even a very small amount of concentration. So it has been developed to replace it. In this paper, we try to develope a new system with the environmental background and the research of the adhesion characteristics of fouling organisms using a low current, high frequency high voltage pulse power, not toxic compounds.
태양광 발전의 효율을 높이기 위한 실란 커플링제와 나노 무기산화물을 첨가한 계면활성제를 이용한 친수성 코팅액을 제조하여 태양광 모듈의 유리 표면에 도포하여 김서림 방지(antifogging) 및 내오염성(antifouling)을 부여하였다. 1% 친수성 코팅액에 나노 무기산화물인 $Ludox^{(R)}$를 첨가한 경우 $Ludox^{(R)}$의 농도에 관계없이 초친수성과 우수한 antifogging 효과를 나타내었다. 그러나 유리에 대한 antifouling 효과는 $Ludox^{(R)}$를 10% 이상 첨가하였을 때부터 발현되었다. 또한, pH 4에서 가수분해한 TEOS를 첨가한 코팅액의 경우 TEOS를 0.7% 첨가한 경우 steam test 결과 antifogging 효과를 유지하였으며, 코팅한 유리 표면을 젖은 킴와이프로 100회 문지른 후에도 pollution test 결과 antifouling 효과를 유지하였다. 또한, AFM을 이용하여 표면 거칠기($R_q$)를 확인한 결과 TEOS를 너무 많이 첨가하면 가장 높은 표면 거칠기 값을 보였으며 코팅된 표면의 상태도 매우 불규칙하였다. TEOS가 0.7% 첨가된 경우 비교적 높은 표면 거칠기 값과 안정된 표면 상태를 나타내었다. 결론적으로 김서림 방지 특성만을 위하여는 나노 무기산화물인 $Ludox^{(R)}$는 필요없으나, antifouling의 효과를 나타내기 위해서는 최소 10%의 $Ludox^{(R)}$가 첨가되어야 하며, 우수한 내구성을 나타내기 위해서는 0.7%의 TEOS를 첨가해야 한다.
HS-SPME법을 이용하여 한국 서남해 연안해역에서 Sea-nine 211, Irgarol 1051, Diuron과 같은 방오제의 분포 특성을 검토하였다. 반감기가 짧은 Sea-nine 211은 모든 시료채취지점 및 지역의 해수와 퇴적물에서 아주 낮은 농도 또는 검출한계 이하로 분포하였다. Irgarol 1051은 해수 및 퇴적물에서의 최고 농도가 각각 $6.98{\mu}g/L$, 28.50 ng/g-dry wt로 검출되었으며, 지역별 분포 특성은 나타나지 않았다. 반감기가 가장 길고 생물 농축성이 강한 Diuron은 모든 시료채취 지점에서 Sea-nine 211과 Irgarol 1051보다 높은 농도로 분포하였으며, Mo7(목포)의 퇴적물에서 최고농도(3882.22 ng/g-dry wt)로 분석되었다. Irgarol 1051과 Diuron은 조선산업단지 및 선박정박지가 위치하고 있는 지점에서 높은 농도로 분포하는 것으로 나타났다. 또한 퇴적물에서의 방오제 분포는 내만에서 외만으로 그 농도가 낮아졌다. 이러한 결과로부터 방오제는 내만에 위치하고 있는 항구나 조선산업단지로부터 오염될 가능성이 높을 것으로 판단된다.
To improve the antifouling characteristics of polypropylene hollow fiber microporous membranes in a submerged membrane-bioreactor for wastewater treatment, the surface-modification was conducted by Ar plasma treatment. Surface hydrophilicity was assessed by water contact angle measurements. The advancing and receding water contact angles reduced after the surface modification, and hysteresis between the advancing and receding water contact angles was enlarged after Ar plasma treatment due to the increased surface roughness after surface plasma treatment. After continuous operation in a submerged membrane-bioreactor for about 55 h, the flux recovery after water cleaning and the flux ratio after fouling were improved by 20.0 and 143.0%, while the reduction of flux was reduced by 28.6% for the surface modified membrane after 1 min Ar plasma treatment, compared to those of the unmodified membrane. Morphological observations showed that the mean membrane pore size after Ar plasma treatment reduced as a result of the deposition of the etched species; after it was used in the submerged membrane-bioreactor, the further decline of the mean membrane pore size was caused by the deposition of foulants. X-ray photoelectron spectroscopy and infrared spectroscopy confirmed that proteins and polysaccharide-like substances were the main foulants in the precipitate.
Choi, Seok-Bong;Jepperson, John;Thomas, Johnson;Jarabek, Laura;Chisholm, Bret;Boudjouk, Philip
한국고분자학회:학술대회논문집
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한국고분자학회 2006년도 IUPAC International Symposium on Advanced Polymers for Emerging Technologies
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pp.378-378
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2006
The preparation, characterization, and bio-testing of biocide incorporated silicone coatings for marine applications have been conducted. Derivatives of the biocide, Triclosan (5-chloro-2-(2, 4-dichlorophenoxy) phenol), were used to covalently attach the biocide moiety to a silicone backbone. The synthetic process allowed for control of the resulting coating's mechanical properties as well as antifouling/fouling release performance in laboratory and ocean site testing. The test results showed significantly reduce macro fouling with sustained fouling release characteristics for the coatings produced.
반사 방지(anti-reflective; AR) 코팅막의 광학 특성 및 내오염성을 향상하기 위하여 tetraethylorthosilicate (TEOS)/염기 및 methyltrimethoxysilane (MTMS)/산 혼성 용액의 혼합비를 변화시키며 다양한 AR 코팅막을 제조하였다. 제조된 AR 코팅막은 UV-Vis, 접촉각 측정기, AFM, FT-IR 및 연필 경도 시험을 통해 특성을 분석하였다. MTMS/산 용액의 함량이 10 wt%인 혼성 용액으로 제조한 AR 코팅막에서 유리 기판은 매우 우수한 광학 특성(97.2%의 투과율), 우수한 내오염성($121^{\circ}$의 물 접촉각 및 $90^{\circ}$의 $CH_2I_2$ 접촉각), 중간 정도의 기계적 강도(4 H의 연필 경도)를 나타내었다. 특히 우수한 내오염성은 기판의 표면 위에서 혼성 용액 내 소량의 MTMS/산 용액으로부터 유래된 메틸기($-CH_3$)의 고른 분산에 기인한 것으로 고려되었다. 연필 경도 시험 결과로부터, AR 코팅막의 기계적 강도는 MTMS/산 용액의 함량이 증가할수록 향상되는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 한외여과 polysulfone (PSf) 중공사막에 첨가제를 섞는 방법을 통해 친수성 증가에 따른 분리막 특성 및 성능을 향상하고자 하였다. 15 nm 크기의 fumed silica (FS)를 0.1, 0.3, 0.5 wt%로 방사 용액에 분산시켜 혼합 매트릭스 분리막을 제조하였다. 단면 및 표면상태를 확인하기 위해 SEM 분석을 진행하였으며, FS가 함유될수록 중공사막의 평균 기공 반경이 4 nm 이상 증가하는 것을 확인하였다. 또한, 분리막의 친수성 분석을 위해 접촉각 측정을 진행하였으며, FS 함유로 분리막의 친수성이 높아진 것을 확인하였다. 수투과도의 경우 FS가 섞인 분리막은 91~96 LMH 수준을 보였으며 PSf 분리막보다 5~11%의 증가율을 보였다. 내오염성 평가에서도 친수도가 상승한 FS 혼합 중공사막 표면에 소수성을 띄는 BSA가 흡착되지 못하여 상대 유량 감소율이 PSf 단일막 보다 낮아졌음을 확인하였다.
물 공급은 늘어나는 담수 수요와 다르게 줄어들고 있다. 담수의 수요를 충당하기 위해서 나노여과법은 가장 효율적이고 경제적인 방법이라고 할 수 있다. 해수담수화를 위한 나노여과법의 일반적인 방법으로는 나노여과 멤브레인을 이용한 역삼투압 방식이다. 하지만 기존의 멤브레인들은 주요 특성인 안정성, 경제성, 그리고 살균 및 방오특성이 부족하다. 기존의 나노여과 멤브레인을 향상시키기 위해서 친수성과 방오성이 높은 흑연 산화물이 가장 향상성이 높으며 널리 연구되고 있는 재료이다. 멤브레인 변형은 다른 레이어에 적용될 수 있다. 얇은 막으로 이루어진 멤브레인은 다른 세 레이어로 구성되어 있다, 표면의 폴리아미드 레이어, 기공 레이어, 그리고 전체적인 구조를 구성하는 지원 직물이다. 정삼투압 토한 에너지 효율적인 해수담수화 방식이지만 효율이 생물 오염 때문에 떨어진다. 산화그래핀 결합은 향균 기능을 향상할 수 있으며 멤브레인 표면에 바이오필름 생성을 억제할 수 있다. 압력지연삼투는 해수에서 청정에너지를 발전시키는 최고의 방법 중 하나이다. 멤브레인의 생물 오염은 합성 폴리머 멤브레인의 합성 레이어에 산화 그래핀을 합성하여 줄일 수 있다. 나노여과 멤브레인을 개량하는 여러 연구가 각자의 장단점을 가지고 이루어지고 있다. 이 보고서는 나노여과 멤브레인의 개량, 성질, 그리고 성능에 대해 논의한다.
Butyltin compounds (BTs), namely tributyltin (TBT), dibutyltin (DBT) and monobutyltin (MBT), were measured in surface and core sediments collected in 2001 inside Seogwipo Harbor, in order to evaluate their distribution characteristics. Seogwipo Harbor is one of major harbors of Jeju Island where a lot of shipping occurs and is designated as a trade port by the Korea Maritime and Port Law. BTs were detected in surface and core sediments of all stations and their concentrations in surface sediments were low, compared with to those in other sites of domestic and foreign countries. The main species among BTs was MBT, although there was a little difference with a survey site in surface sediments and in core sediments with depth. No or low correlations were obtained between organic matter or particles size of surface and core sediments and total BTs, indicating that these factors did not affect the distribution of BTs. It was estimated that more complex factors including BTs loads and surrounding sedimentary environments, affect the distribution of BTs. The high correlations between BTs indicated that DBT and MBT were mainly degraded from TBT based on antifouling paints of vessel etc. and other sources, such as DBT and MBT, could be ignored. The butyltin degradation indices ([DBT]+[MBT]/[TBT]) in surface sediments were in the range of $2.0\~3.8$ (mean 3.0), indicating that the parent compound, TBT, were inflowed into the surface sediments a long years ago, degraded and deposited. The sedimentation age of BTs contaminated core sediments could not estimated because the content of $^{210}pb$ activity were nearly all the same and so the sedimentation rate could not obtained.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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