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해양 생물의 부착을 방지하기 위해 해양 구조물(선박 및 해상 구조물)의 성능과 수명을 향상시키기 위하여 해양 생물 부착(MGPS: Marine Growth Prevention Systems) 시스템이 사용되고 있음이 명백합니다. 해양 생물 부착(바이오 펠링)은 선체와 같은 잠수된 표면에 해양 생물이 성장하는 것을 의미하며, 이는 유동저항과 부식이 증가하게 됩니다. 우수한 MGPS 설계에는 시스템 내 다양한 용도를 위해 특정 종류의 양극(anode)이 사용됩니다. 여기서 구리(Cu) 양극과 알루미늄(Al) 양극의 주요 역할은 MGPS 최적화에 대한 기여도를 중심으로 정의되고 분석됩니다.
Cu/Al 양극의 주요 기능
Cu 양극: 바다에서의 성장을 막기 위한 구리 이온
구리 음극은 주로 해양 생물의 성장을 방지하는 능력 때문에 MGPS 기술에서 널리 사용되어 왔습니다. Cu 음극 활성화의 경우, 구리 이온이 해수에 있는 구조물 주변의 물속에 존재합니다. 이러한 구리 이온은 대부분의 선박에서 생물 오염을 일으키는 조류, 낙새 및 굴과 같은 해양 생물에게 매우 치명적입니다.
구리 이온의 방출은 이러한 미생물의 번식에 부적합한 상태를 만들어내며, 그들이 편안하게 고정되어 성장하기 시작하는 것을 막습니다. 이 지속적인 이온 방출은 보호층의 무결성을 처음 적용된 이후 계속 유지하도록 도와줍니다. 또한, 구리 이온의 농도는 환경 문제를 배제하면서 동시에 반 생물오염 성능을 제공하기 위해 정밀하게 조절됩니다.
Cu 음극을 사용하는 주요 이점에는 다음이 포함됩니다:
• 효과적인 생물 오염 방지: 구리 오염 제어는 이온을 지속적으로 방출하여 모든 해양 생물의 접근을 막으므로, 더 깨끗한 선체와 기계를 유지합니다.
• 감소된 유지 보수 비용: 낮은 생물오염율로 인해 청소 주기가 연장되어 선박 수명주기 동안 유지 보수 비용이 절감됩니다.
• 향상된 연료 효율성: 선체 표면이 매끄러울수록 저항이 줄어들고 전체적인 효율성이 높아져 운영 비용이 절약됩니다.
알 안ود: 해수에서 전기화학적 보호 강화
알루미늄 음극은 MGPS의 중요한 구성 요소이지만 다른 방식으로 작동합니다. Cu 음극이 해양 생물의 부착을 저지하는 임피던스를 생성하는 반면, Al 음극은 부식에 대해 강력한 양전위 보호(CP)를 제공합니다. 바닷물에서 서로 다른 금속의 혼합물은 종종 갈바닉 부식에 의해 영향을 받으며, 더 반응성이 높은 금속이 더 빠르게 침식됩니다. Al 음극은 구조물이 부식하도록 허용하면서도 선체나 해상 구조물의 중요한 부분을 보호합니다.
MGPS 시스템에 통합될 경우, Al 음극은 보호된 금속과 갈바닉 연결을 형성하여 부식을 초래하는 전기화학 과정을 중화시키는 전자를 공급합니다. 이 희생적인 특성은 표면에 존재하는 주요 금속 구조물 대신 Al 음극이 확실하게 용해되는 것을 의미합니다.
Al 음극을 사용하는 주요 이점에는 다음이 포함됩니다:
• 향상된 방부 처리: 바닷물에서 더 나은 음극 보호를 제공하여 선체와 내부 구성 요소의 수명을 늘리는 데 도움을 줍니다.
• 비용 효율적인 솔루션: 알루미늄 양극은 시간이 지남에 따라 자연스럽게 용해되어 주기적으로 교체되어야 하지만, 방지된 부식 손실이 알루미늄 양극의 비용보다 훨씬 더 큽니다.
• 간편한 설치 및 유지보수: 알루미늄 양극은 쉽게 장착하고 회수할 수 있어 지속적인 유지보수 절차에 통합될 수 있습니다.
MGPS의 효율성을 최적화하기 위해 Cu 및 Al 양극의 적용
MGPS 효율성을 높이기 위해 Cu 및 Al 양극을 선택적으로 사용할 수 있습니다. 이 방법으로 선박과 해양 구조물 모두 생물 오염 및 부식 방어를 평가하여 시스템이 항상 운영 준비가 되어 있고 수리가 거의 필요하지 않도록 하는 것이 중요합니다.
예를 들어:
• 선체 보호: Cu 양극을 선체 표면에 사용하면 생물 오염체의 정착이 쉽게 발생하지 않으므로 선체가 매끄럽고 연료 효율성이 향상됩니다.
• 주요 부품: Al 양극은 프로펠러 및 기타 금속 부품과 같이 더 취약한 지역 근처에 전략적으로 배치되어 이러한 가장 중요한 부분이 부식되지 않도록 합니다.
또한 이러한 양극의 설계 및 적용은 해양학적 매개변수의 변화에 따라 계속 변경되어야 하며, 지속적인 효과를 보장해야 합니다.
결론
사용 수명에 대한 해양 구조물의 성능과 비용 효율성을 이상적으로 만들기 위해 적절한 양극을 선택하는 것이 중요합니다. MGPS(해양 생물 성장 방지 시스템)에서 Cu 양극은 구리 이온을 용출하여 해양 생물의 성장을 방지하는 능력을 가지고 있으며, Al 양극은 전기화학적 보호와 부식 완화를 제공합니다. 이러한 양극들을 적절히 결합하면 생물 오염과 부식을 모두 효과적으로 방지할 수 있어 해양 선박 및 구조물이 상당 기간 동안 좋은 상태를 유지할 수 있습니다.
Cu와 Al 양극을 MGPS에 적용하려는 계획은 그들의 작동 원리와 사용 방법을 고려해야 함을 나타냅니다. 이 기술은 해양 자산을 보존하는 데 도움을 주기만이 아니라, 해운 산업에서 작업 방식을 개선하여 지속 가능하고 경제적인 해운 산업의 활용을 달성합니다.