소개
선체에 PDA 고정층과 PEI 양전하 기능층을 입혀 생물 부착을 억제하고, 공급한 미세·나노기포를 벽면에 붙잡아 마찰저항을 줄이는 선박 표면 기술의 설계를 정리한 자료다.
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요약
생물 부착은 선체 거칠기를 키워 운항 저항을 누적시키고, 기포 공급만으로는 기포가 벽면에 머물지 않는다. PDA가 PEI 기능층을 선체에 고정하고, PEI의 양전하가 따개비 부착 억제와 음전하 기포의 벽면 체류를 함께 맡는다.
결론
선박의 운항 저항은 표면 상태에 따라 누적된다. 슬라임과 따개비 같은 생물이 붙으면 표면 거칠기가 커지고, 같은 속도를 내는 데 필요한 추진 부담과 세정·재도장 같은 정비 부담이 함께 늘어난다. 기포로 마찰저항을 줄이는 방식도 쓰이지만, 공급한 기포는 상대 유동에 밀려 벽면에서 떨어지고 흩어진다. 이 자료는 기포 공급량보다 기포가 필요한 위치에 머무는 시간을 설계 변수로 보고, 기포를 만드는 장치와 기포를 붙잡는 표면을 함께 설계하는 접근을 제시한다. 표면은 역할을 나눈 두 층으로 구성한다. 선체나 기존 도막 위에 얇은 PDA 프라이머를 형성해 접착·고정 매개층으로 쓰고, 그 위에 PEI를 고정·가교해 양전하성 아민기를 수중 계면에 배치한다. PEI 표면의 양전하는 두 기능을 겸한다. 하나는 문헌에서 확인된 표면 전하 제어에 의한 따개비 유생 부착 억제 가능성이고, 다른 하나는 쿨스 특허 명세서의 작동 설계인 음전하 기포와 양전하 표면의 상호작용에 의한 벽면 체류 유도다. 목표는 거칠기 증가를 억제하면서 유효 기포 피복을 유지하는 것이다. 기포는 펌프·캐비테이션 발생부를 쓰는 능동형이나 항주 유동·캐비테이터를 쓰는 수동형으로 공급하고, 명세서 예처럼 표면에 평행하거나 하류 0–30°로 토출하며, 기능층은 공급부 하류에 집중 배치한다. 시공은 표면 준비, PDA → PEI 형성, 공급부 연계, 기능 유지·갱신 순으로 신조선과 기존 선박의 정비 공정에 연결한다. 파급효과는 경제성 시나리오로 제시한다. 연간 연료비 100억 원인 선박 1척에서 장치 구동과 부가 저항을 반영한 순 연료절감률이 5%, 10%, 15%라면 절감액은 연 5억, 10억, 15억 원이고, 10% 절감을 100척에 적용하면 연 1,000억 원이 된다. 원본은 이 값이 예시 계산이며 실선 실측값이나 성능 보증치가 아니라고 밝힌다. 확장 경로는 표면 성능 확인, 수조 통합 평가, 선박 실증, 적용 확대 순이다.
주제
- 선박 연료저감
