| 연구개발개요 |
해양이나 수중에 시공된 구조물은 수중물질의 부유물이나 어패류, 조류, 미생물 등 다양한 물질은 콘크리트 표면에 부착되어 오손(fouling) 및 손상이 야기되기 때문에 주기적인 청소가 요구되고 있으며, 유지관리 비용 또한 증가하고 있음. 또한 콘크리트 및 강재 구조물은 가혹한 해양 환경 조건에 의해서 부식 및 파손 등이 발생하여 내구성이 저하되는 문제가 발생할 수 있음. 해양구조물의 손상을 방지하기 위해 해양환경을 고려한 설계가 반영되고 있으며, 강재 구조물은 도료를 활용하여 부식을 방지하고 있음. 하지만 기존의 도료는 유기주석 성분의 확산 및 용출로 인한 유해성에 대한 문제가 논란이 되고 있으며, 유기 실리콘 오염 배척 코팅재가 상용화 되고 있으나 가격이 비싸 특수 용도에만 국한되어 사용되고 있음.
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| 연구내용 및 범위 |
셀룰로오스 나노피브릴(Cellulose nanofibrils, CNF)은 입자의 크기가 100nm 미만인 셀룰로오스 섬유로, 지구상에서 가장 많은 물질로 알려져 있으며, 우수한 강도뿐만 아니라 가공 방식에 따라 다양한 형태로 가공될 수 있어 제지 생산뿐만 아니라, 다양한 산업에 활용할 수 있는 잠재성이 있는 물질로 평가 받고 있음. 친환경 물질로 제지 및 의학 분야에서 주로 활용되고 있으며, 미국 일본 등에서는 대규모 생산 설비를 구축하여 본격적으로 생산에 나서고 있음. CNF는 친수성을 지닌 물질이지만 ALkyl ketene dimer(AKD)를 활용할 경우 소수성으로 개질의 변화가 가능하며, 소수성능은 미세 표면의 특성으로 인해 오염물질 및 수분의 접촉을 최소화하여 콘크리트나 강재의 수명을 향상시킬 수 있는 것으로 평가된다. 따라서, 본 연구에서는 CNF를 AKD 에멀젼에 침지하여 소수성을 나타낼 수 있는 코팅재를 연구하여 해양구조물에 적용할 수 있는 기술을 개발하고자 함. 이에 CNF와 AKD를 혼합하여 소수성 에멀젼을 제조하고 제조된 에멀젼의 소수성능을 분석하여, 방오성능과 내구성능 향상 여부를 평가하고자함. 해양구조물의 내구성능 및 유지보수 비용 절감을 위해서 방오성능 확보가 가능하고 코팅으로 인한 오염물 침투를 절감함으로써 해양구조물의 내구성능을 향상시키는데 목적을 둠. 따라서, 해양구조물의 방오성능에 대한 기준 및 선행 연구를 조사하여 성능목표를 마련하고 친환경 셀룰로오스 코팅재 성능평가를 실시하고자 함. 국내외에서 셀룰로오스를 활용한 고분자 물질 적용에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으나, 구조물에 적용 가능한 최적 배합비, 성능에 대한 연구는 부족하여 구조물에 적용하여 구조물이 노출되는 환경에서 코팅재의 성능에 대한 연구가 부족함. 해양구조물에 적용 가능한 고분자 및 나노소재를 활용한 배합연구로써, 고분자 및 나노소재의 이해도를 높이고 연구진의 화학적 개념을 확립하기 위해 관련 분야 전문가를 적절하게 활용하여 최종 목표를 만족하도록 함. 소수성 표면 발현을 위한 코팅재의 구성비와 표면 처리 기술에 따른 미세구조 분석과 공극분포 성능을 평가하여 최적구성비 및 제조기술을 제시하고, 이에 대한 지식재산권(특허 및 논문) 확보(셀룰로오스 나노피브릴 코팅재의 표면 분석 및 초소수성 콘크리트에 대한 특허 확보, 초소수성 시멘트계 복합체에 대한 복합열화 저항 메커니즘 및 내구성능 검증에 대한 다수의 논문(2건 이상) 개제, 초소수성 셀룰로오스 코팅재 뿐만 아니라 일반 건설재료(콘크리트 등) 해양환경하 복합열화에 대한 코팅재 저항성능 및 수명 예측 기술 및 평가 기법에 대한 논문을 게재하고, 이에 대한 해석기법 정립)
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