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목차
국문요약 9
제1장 징크 운데실리네이트(zinc undecylenate)의 방오능 검증 및 도료구성 17
제1절 서론 17
제2절 재료 및 방법 23
1. 항균 활성 검증 23
2. 미세조류 방오능 검증 23
3. 포자 운동성 검증 24
4. 파래포자 착생 검증 24
5. 도료 제작 25
6. 패널 준비 29
7. 도장 32
8. 도료 물성 검증 32
9. ZU도료의 파래포자 착생 저해 검증 33
10. 패널 세트 제작 및 침지 34
11. 해역 패널 침지 검증 35
제3절 결과 36
1. 항균 활성 검증 36
2. 미세조류 방오능 검증 36
3. 파래포자 운동성 검증 39
4. 파래포자 착생 저해 검증 39
5. 1차 도료 물성 검증 40
6. 1차 도료 해역 패널 침지 검증 44
7. 2차 방오도료 물성 검증 44
8. 2차 도료 해역 패널 침지 검증 47
9. 3차 도료 물성 검증 49
10. ZU도료의 파래포자 착생 저해 검증 52
11. 3차 도료 해역 패널 침지 검증 54
제4절 결론 61
제2장 헥사데칸(hexadecane)의 방오능 검증 및 도료구성 65
제1절 서론 65
제2절 재료 및 방법 69
1. 항균 활성 검증 69
2. 미세조류 착생 검증 69
3. 포자 운동성 검증 70
4. 파래포자 착생 저해 검증 70
5. 도료 제작 71
6. 패널 준비 74
7. 도료 도장 74
8. 도료 물성 검증 74
9. HX도료의 파래포자 착생 저해 검증 75
10. 패널세트 제작 및 침지 76
11. 해역 패널 침지 검증 76
제3절 결과 77
1. 항균 활성 검증 77
2. 미세조류 방오능 검증 77
3. 파래포자의 운동성 검증 79
4. 파래포자 착생 저해 검증 79
5. 1차 도료 물성 검증 83
6. 1차 해역 침지 검증 83
7. 2차 도료 물성 검증 85
8. HX도료의 파래포자 착생 저해 검증 88
9. 2차 도료의 해역 침지 검증 94
제4절 결론 97
제3장 헥사데실 메타크릴레이트(hexadecyl methacrylate)의 방오능 검증 및 도료구성 101
제1절 서론 101
제2절 재료 및 방법 104
1. 단량체 합성 104
2. 항균 활성 검증 108
3. 포자운동성 검증 108
4. 도료 제작 109
5. 패널 준비 109
6. 도료 도장 111
7. 도료 물성 검증 111
8. HXAC도료의 미세조류 착생 저해 검증 111
9. HXAC도료의 파래포자 착생 저해 검증 112
10. 패널 세트 제작 및 침지 113
11. 해역 패널 침지 검증 113
제3절 결과 114
1. 단량체 합성 114
2. 항균 활성 검증 114
3. 포자 운동성 검증 118
4. 도료의 물성 검증 118
5. HXAC도료의 미세조류 착생 저해 검증 119
6. HXAC도료의 파래포자 착생 저해 검증 123
7. 해역 패널 침지 검증 124
제4절 결론 131
참고문헌 135
ABSTRACT 149
Table 1. Primary formulation of self-polishing copolymer(SPC) with zinc undecylenate 27
Table 2. Secondary formulation of self-polishing copolymer(SPC) with zinc undecylenate 30
Table 3. Final formulation of self-polishing copolymer(SPC) with zinc undecylenate 31
Table 4. Antibacterial activity of zinc undecylenate and three common booster biocides on Bacillus subtilis 37
Table 5. Effect of zinc undecylenate on the motility of spores formulation of Ulva prolifera 41
Table 6. Physicochemical properties of primary coatings 43
Table 7. ASTM fouling ratings for first trial zinc undecylenate coated panels exposed to Mijo harbor at a depth of 0.5m (July 2010-June 2011) 46
Table 8. Physicochemical properties of secondary formulation coatings 48
Table 9. ASTM fouling ratings of secondary zinc undecylenate paint coated panels exposed to Mijo harbor at a depth of 0.5m (April 2011-September 2011) 51
Table 10. Physicochemical properties of final formulation AF coatings 53
Table 11. Regression analysis of spore germination and zinc undecylenate concentrations 57
Table 12. Regression analysis of zinc undecylenate concentrations and chlorophyll a contents of Ulva germlings 57
Table 13. Regression analysis of zinc undecylenate concentrations and chlorophyll b contents of Ulva germlings 57
Table 14. Primary formulation of self-polishing copolymer(SPC) with hexadecane 72
Table 15. Final formulation of self-polishing copolymer(SPC) with hexadecane 73
Table 16. Antibacterial activity of hexadecane and three common booster biocides on Bacillus subtilis 78
Table 17. Effect of hexadecane on the motility of spores of Ulva prolifera 81
Table 18. Physicochemical properties of primary formulation coating 84
Table 19. ASTM fouling ratings of hexadecane paint coated panels exposed to Mijo harbor at a depth of 0.5m July 2010-June 2011 87
Table 20. Physicochemical properties of final formulation coatings 89
Table 21. Regression analysis of spore germination and hexadecane concentrations 93
Table 22. Regression analysis of hexadecane concentrations and chlorophyll a contents of Ulva germlings 93
Table 23. Regression analysis of hexadecane concentrations and chlorophyll b contents of Ulva germlings 93
Table 24. Physicochemical properties of antifouling agent, hexadecane and hexadecan-1-ol 106
Table 25. Raw materials for synthesis of vinyl monomer with hexadecan-1-ol 107
Table 26. Formulation of self-polishing copolymer(SPC) with hexadecyl methacrylate 110
Table 27. Antibacterial activity of hexadecyl methacrylate on Bacillus subtilis and Pseudomonas aeruginosa 117
Table 28. Effect of AF candidates on the motility of spores of Ulva prolifera 120
Table 29. Physicochemical properties of hexadecyl methacrylate coating formulation 121
Table 30. Regression analysis of spore germination and hexadecyl methacrylate concentrations 127
Table 31. Regression analysis of hexadecyl methacrylate concentrations and chlorophyll a contents of Ulva germlings 127
Table 32. Regression analysis of hexadecyl methacrylate concentrations and chlorophyll b contents of Ulva germlings 127
Figure 1. Major stages of biofouling succession 18
Figure 2. H'-NMR analysis of zinc SPC(self polishing copolymer) (from ASERC). 26
Figure 3. Procedure of paint formulation using zinc undecylenate. 28
Figure 4. Effect of zinc undecylenate on growth of Navicula incerta exposed for 72 h 38
Figure 5. Antifouling activity of AF candidates zinc undecylenate against Ulva prolifera 42
Figure 6. AF performance of primary formulation, new AF agent, zinc undecylenate coated panels exposed to Mijo harbor from July 2010 to June 2011 45
Figure 7. AF performance of secondary formulation of new AF agent, zinc undecylenate coated panels exposed to Mijo harbor from April to September 2011 50
Figure 8. Ulva intestinalis spore germination on different concentrations of zinc undecylenate SPC(self polishing copolymer) coatings 55
Figure 9. Chlorophyll a and b contents of Ulva intestinalis germlings growing on different concentration of zinc undecylenate SPC (self polishing copolymer) coatings after 2 weeks 56
Figure 10. AF performance of final formulation of new AF agent, zinc undecylenate coated panels exposed to Mijo harbor from October to November 2011. 59
Figure 11. Total fouling biomass(wet & dry wt. grams/100㎝²) on new AF-SPC coated panels exposed to Mijo harbor waters for one month 60
Figure 12. Effect of hexadecane on attachment of Navicula cancellata cells 80
Figure 13. Effect of hexadecane on Ulva pertusa spore attachment and germination 82
Figure 14. AF performance of primary formulation new AF agent, hexadecane coated panels exposed to Mijo harbor from July 2010 to June 2011 86
Figure 15. Ulva intestinalis spore germination on different concentrations of hexadecane SPC(self polishing copolymer) coatings 91
Figure 16. Chlorophyll a and b contents of Ulva intestinalis germlings growing on different concentration of zinc undecylenate SPC (self polishing copolymer) coatings after 2 weeks 92
Figure 17. AF performance of final formulation of new AF agent, hexadecane coated panels exposed to Mijo harbor from October to November 2011. 95
Figure 18. Total fouling biomass (wet & dry wt. gram/100㎝²) on new AF SPC coated panels exposed to Mijo harbor waters for one month. 96
Figure 19. The scheme of monomer synthesis with AF agent, hexadecan-1-ol. 105
Figure 20. Thin layer chromatography of hexadecyl methacrylate 115
Figure 21. IR spectra of hexadecyl methacrylate synthesized in this study. 116
Figure 22. Effect of hexadecyl methacrylate on attachment of Navicula cancellata cells 122
Figure 23. Effect of hexadecyl methacrylate SPC(self polishing copolymer) coatings on Ulva intestinalis spore germination 125
Figure 24. Chlorophyll a and b contents of Ulva intestinalis germlings growing on different concentration of zinc undecylenate SPC (self polishing copolymer) coatings after 2 weeks 126
Figure 25. AF performance of formulation of new AF agent, hexadecyl methacrylate coated panels exposed to Mijo harbor from October to November 2011. 129
Figure 26. Total fouling biomass(wet & dry wt. grams/100㎝²) on new AF SPC coated panels exposed to Mijo harbor waters for one month 130
초록보기 더보기
본 연구는 해양생물의 착생을 저해하기 위한 후보 신 방오제 zinc undecylenate(ZU), hexadecane(HX), hexadecyl methacrylate(HXAC)의 방오능 검증과 검증된 후보 신 방오제를 도료에 적용하여 방오능을 검증하였다. 검증 방법은 항균활성 검증, 미세조류 및 포자 착생 저해효과 검증과 후보 신 방오제와 자가마모수지, 안료, 첨가제, 용제를 혼합하여 도료화한 후 미국 재료 시험 협회(ASTM) 기준에 따라 물성과 방오능을 검증하고, PVC 패널에 도장하여 경상남도 남해군 미조항에 침지하여 방오능을 검증하였다.
후보 신 방오제 ZU의 결과에서 항균(Bacillus subtilis)활성은 기존 신 방오제인 zinc pyrithione(ZnPT), copper pyrithione(CuPT), ziram과 비교하였으며, ZU는 기존 신 방오제인 ZnPT에 비해 낮은 항균 활성 보였으나, ziram과는 활성이 유사하며, CuPT보다는 저농도(50㎍disc-1)에서는 2.9배 우수하고, 고농도(1,000㎍disc-1)에 서는 1.4배의 우수한 항균 활성을 보였다. 미세조류 Navicula incerta를 이용한 방오능 검증은 ZU 농도가 1mgL-1와 2mgL-1사이에서 성장률이 50% 감소되었으며, 16mgL-1의 농도에서는 미세조류가 사멸하였다. 파래포자(Ulva prolifera)의 운동성 검증 결과에서는 ZU의 주입농도 1,000mgL-1에서 운동성이 76% 이하로 감소하였으나, ZnPT는 0.1mgL-1농도에서 운동성이 76% 이하로 감소하고, 0.5mgL-1이상 농도에서는 96% 이상 운동성이 감소하였다. 파래포자의 착생 저해 효과로는 ZU 4mgL-1농도에서 50% 이상의 착생 저해효과가 나타났으며, 2mgL-1농도에서는 착생된 파래포자의 발아가 50% 이상 저해하는 것으로 나타났다. 도료 적용에서는 ZU 함량 증가에 따라 내구성이 감소하였으며, 슬라이드글라스에 도료를 도포한 후 파래 포자의 착생 저해 효과 실험에서는 농도가 높을수록 착생 발아된 포자수와 엽록소 함량을 감소시키는 것으로 나타났으며, 해역 침지 결과에서도 ZU 농도에 따라 착생생물의 생체량이 65% 까지 감소되는 것으로 나타났다.
알쏭이모자반 유래의 HX 항균 실험에서는 억제대 직경이 나타나지 않아, B. substilis에 대해 활성 없는 것으로 나타났다. 미세조류 N. cancellata와 파래포자(U. pertusa)대한 착생 저해 효과 검증에서는 각각 0.25mgcm-2와 0.3mgcm-2 농도에서 50% 이상 감소되었다. 또한 파래포자에 대한 운동성 검증은 HX 1,000mgL-1에서 76% 이상의 운동성 저해효과가 나타났다. 도료 제작에 따른 물성 검증에서는 HX5%를 첨가한 도료가 첨가하지 않은 도료에 비해 내구성이 2배 이상 감소하는 것으로 나타났으며, 해역 침치 실험을 일 년간 수행한 결과 상용도료와 비교 시 방오능이 3배 우수한 것으로 나타났다. 신 방오제 HX5%, 10%도료와 ZU5%와 HX5% 혼합한 도료를 슬라이드글라스에 도포한 후 파래포자(U. intestinalis)의 착생 저해 효과를 검증한 결과 혼합한 도료의 방오능이 2.5배 이상 우수한 것으로 나타났다.
후보 신 방오제 ZU와 HX를 비교하면, ZU는 항균 활성이 우수한 반면 HX는 항균 활성 효과가 없는 것으로 나타났으나 미세조류 및 파래포자의 착생 저해 효과와 해역 침지시험 결과에서 HX가 ZU보다 방오능이 우수한 것으로 나타났다. 또한 HX의 도료 적용성을 향상시키기 위해 합성한 HXAC의 도료 적용 농도가 30%까지 개선되었으며, 항균활성 검증과 미세조류 및 파래포자 착생 검증으로 착생생물에 대한 방오능은 크게 변하지 않은 것으로 나타났다. 후보 신 방오제 ZU5%와 HX5%로 혼합 조성하여 제작한 도료가 각각의 ZU10%와 HX10%로 제작한 도료와 비교하여 포자 착생 저해 효과 검증실험에서 방오능이 더 우수한 것으로 나타났다. 따라서 항균 활성 및 착생생물 저해 효과 있는 ZU와 생물유래의 HX 합성물인 HXAC를 혼합한 도료는 방오능이 향상될 것으로 사료되며, 추가적으로 도료조성에 대한 연구가 수행 되어야 할 것이다.
참고문헌 (111건) : 자료제공( 네이버학술정보 )더보기
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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