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ISSN : 2671-9940(Print)
ISSN : 2671-9924(Online)
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology Vol.50 No.3 pp.274-283
DOI : https://doi.org/10.3796/KSFT.2014.50.3.274

Effects of steam heat treatment conditions on the swelling and physical properties of PBS (polybutylene succinate) copolymer monofilament gill net

Seongwook PARK*, Seonghun KIM, Choonho DO, Jihyun LIM, Haesun CHOI
Fisheries System Engineering Division, National Fisheries Research Development Institute, Busan 619-750, Korea
Corresponding author : swp4283@nfrdi.go.kr Tel:82-51-720-2560, Fax:82-51-720-2586
June 25, 2014 August 19, 2014 August 21, 2014

Abstract

Swelling of the heat-treated netting for gillnet was estimated through the netting height in square acrylic tank. Experimental Nylon netting and PBSAT netting were heat-treated by using the high-degree vacuum method in hot water after net making. Heat-treatment temperatures were conducted with Nylon netting 105°C and PBSAT netting 62°C, 65°C, 66°C, 67°C. The swelling measurement method of a netting using the square tank was capable of the reduction measurement errors comparing with measurement methods of a mesh inner angle and the shortening rate of a mesh size. In addition, this method was available to comparison evaluation for each netting more easily. Wet type heat-treatment apparatus with high-degree vacuum was shown higher 7∼8°C inner side temperature than a setting temperature. The tensile strength and elongation of Nylon netting and PBSAT netting were shown higher wet condition than dry condition. The tensile strengths of PBSAT monofilaments in dry and wet condition were sharply decreased at heat-treatment temp. 75°C than heat-treatment temp. 74°C


습식 열처리 조건이 PBS 공중합체 모노필라멘트 그물감의 부풀음 및 물성변화에 미치는 영향

박 성욱*, 김 성훈, 도 춘호, 임 지현, 최 혜선
국립수산과학원 시스템공학과

초록


    National Fisheries Research and Development Institute
    RP-2014-FE-006

    서 론

    한국의 자망 그물감은 1980년대 들어 주로 멀티필라 멘트에서 모노필라멘트로 대체되었으며, 기계 편망 및 열처리 공정을 거쳐 제조되고 있다. 모노필라멘트는 용 융 방사기의 방사노즐을 통해 30-50 여 가닥의 실이 냉 각조로 압출된 후 연신 및 이완 과정 (relax zone)을 거쳐 각각의 보빈에 1가닥씩 감겨진다. 편망은 윗실 (보빈에 감겨져 있는 실)과 속실 (문전에 감겨져 있는 실) 각각 1 가닥씩 일정한 길이로 방출되면서 이중매듭이 만들어 지며, 각각의 그물코의 크기는 일정하게 만들어진다. 편 망된 그물감은 통상 부풀음 현상이 발생한다. 이는 편망 공정에서 속실은 꼬임이 없이 방출되는 반면 윗실이 2-3 회전하면서 방출된 후 매듭이 형성되기 때문이다. 이와 같이 편망된 그물감에 대해 그물코의 크기를 균일 하게 하면서 그물감의 부풀음을 없애기 위하여 폭 방향 으로 그물코가 직선이 되도록 당겨서 고정시켜 고진공 또는 저진공 습식방식으로 열처리되고 있으며, 이러한 방법은 1980년대의 나일론 모노필라멘트 그물감의 열 처리 공정으로 현재에 이르기까지 지속되고 있다.

    자망은 대상종에 따라 그물코의 크기, 가로와 세로 방 향의 그물 콧수, 그물실의 재질과 굵기, 색상 등이 서로 다르나 어획성능은 백색계통이면서 멀티필라멘트 (multifilament) 보다 모노필라멘트 (monofilament)가 좋 으며, 모노필라멘트의 굵기는 가늘수록 우수하다고 보 고되고 있다 (Thomas et al., 2003; Machiels et al., 1994; Njoku, 1991; Tweddle and Bodington, 1988; Koike, 1958; Koike et al., 1958). 또한, 근래에 들어 유령어업을 저감 시키기 위해 나일론 대체 재료로써 PBS (polybutylene succinate), PBS/PBAT 블랜드 및 PBS 공중합체가 개발 되고 있으며, 이를 이용한 모노필라멘트의 물성 및 어획 성능 평가 (Park et al., 2013; An et al., 2013; Bae et al., 2013; Park and Kim, 2012; Bae et al., 2012; Kim et al., 2012; Park et al, 2010; Park and Bae, 2008; Park et al, 2007)에 대 한 연구가 활발히 진행되고 있으나 열처리된 그물감의 부풀음에 관한 연구는 미흡한 실정이다.

    자망 어업인들은 한정된 어선의 갑판에 어구를 적재 하여 입·출항하며 또한 해상에서 투·양망하기 때문 에 가능한 그물감이 부풀지 않아야 한다. 이를 충족시키 기 위해서는 그물감을 편망한 후 열처리의 온도와 시간 이 중요하다. 열처리 시간은 그물감의 생산량과 밀접한 관계가 있으므로 가능한 짧게 하는 것이 좋으나 너무 짧 으면 열처리의 효과가 나타나지 않는다. 열처리 온도가 높으면 강도가 약해져서 그물감으로 사용할 수 없는 문 제점이 발생하게 된다.

    지금까지 편망업계에서는 1980년대 중반부터 융점 (melting point)이 215°C인 나일론 모노필라멘트 그물감 을 열처리하던 오랜 경험에 의존하여 융점이 115°C인 PBS 그물감을 종래의 방식으로 열처리를 하고 있다. 이 에 따라 열처리된 PBS 그물감은 나일론 그물감보다 부 풀음이 많은 실정이다. 그러나 지금까지 편망업계에서 는 그물감의 부풀음에 관해 관능적으로 평가하고 있기 때문에 객관적인 평가를 어렵게 할 뿐만 아니라 품질 개 선에도 어려움을 주고 있다.

    이 연구에서는 열처리된 자망 그물감의 부풀음을 그물 코의 내각과 그물코 길이의 단축률로 측정하였으며, 편 망업계에서 그물감의 부풀음을 보다 편리하게 비교 평 가 할 수 있 을 것 으 로 사 료 되 는 사 각 수 조 (50cm× 10cm ×15cm, L×B×D)를 제작하여 그물감의 높이를 측 정하여 사각수조의 활용 가능성을 비교 검토하였으며, 또한 열처리 온도에 따른 그물감의 부풀음과 파단강도 및 신장률과의 관계를 분석한 결과를 보고하고자 한다.

    재료 및 방법

    방사, 편망 및 열처리

    모노필라멘트 방사에 사용된 수지는 Nylon 6와 PBS 공중합체 (copolymer) 2종이다. Nylon 6 모노필라멘트는 광주어망에서 polyamide 수지로 방사되었으며, PBS 공 중합체는 ㈜에스엔폴에서 1,4 butandiol 50% / succinic acid 45% / adipic acid 2.5% / dimethly terephthalate (2.5%) 를 중합하여 제조된 PBSAT로 비중 1.25, 융점 100.6°C 이다. 방사된 모노피라멘트의 직경은 모두 0.285± 0.01mm였다.

    그물감은 광주어망에서 모두 이중매듭으로 기계 편 망되었으며, 그물코 내경은 51mm, 그물감의 가로, 세로 콧수는 각각 1,050코, 300코이다. 편망된 그물감은 Fig. 1과 같이 고진공 습식 열처리기 (12m×1.2m, L×B)로 하였으며, 수증기는 열처리기의 배럴 중앙 6m지점의 하 부에서 측면으로 토출되며, 수증기 온도 100°C, 수증기 압력 0.4 kg/cm2였다. 그물감을 고정시키기 위한 지지대 는 그물 받침판 위의 좌·우 양 끝단에 부착되어 있으 며, 한쪽 끝은 고정된 반면 다른 한쪽은 열처리 중 초기 설정된 장력 값에 따라 변동하는 장력 제어 방식이다. 시료별 열처리 온도 및 시간은 Table 1과 같다. 열처리 시간은 설정온도와 수증기 토출 시간을 고려하여 10- 15분으로 하였다. 그물감은 열처리 받침판에 그물감을 1/2 (525코×300코)로 접어서 양쪽 끝단의 지지대에 고 정시킨 후 배럴을 닫아서 각 시료별로 1폭씩 열처리를 하였다. 지지대에 고정시킨 그물감의 초기 장력은 25 kgf 였으며, 배럴의 내부의 초기 온도는 60°C였으며, 온 도센서는 배럴 중앙의 상부에 부착되었다. 배럴은 내부 온도는 수증기에 의해 설정온도보다 상승하기 때문에 열처리온도의 기준은 설정온도별 배럴 내부의 최고온 도를 기준으로하여 분석하였다.

    그물감의 부풀음 측정

    그물감은 Fig. 2와 같이 편망, 열처리되며, 그물코는 4 개의 발 (b, leg)과 4개의 매듭 (k, knot)이 연속으로 이루 어지며, 1개의 그물코는 길이가 동일한 2개의 발과 1개 의 매듭으로 이루어져 있다. 열처리된 그물감에서 1개 의 그물코가 형성되도록 사단하면 Fig 2 (B)와 같이 4개 의 매듭과 4개의 발로 구성되며, 폭 방향의 매듭을 기준 으로 2개의 발 사이의 내각 (θ)은 Fig 2 (C)와 같이 나타 낼 수 있다.

    Fig. 2 (B)에서 그물코의 다리가 직선이 되도록 장력을 주었을 때의 그물코의 뻗친 길이를 m, 장력을 주지 않고 평면 위에 올려놓았을 때의 그물코의 뻗친 길이를 m´라 하면 단축률 (H)는 식 (1)로 표현할 수 있다.

    H = m m m × 100
    (1)

    H 값이 0이 되면 그물코의 길이가 직선으로 펼쳐져 그 물감의 부풀음 현상이 나타나지 않으나 그 값보다 크면 그물코 또는 발이 휘어져 그물감의 부풀음 현상이 발생 하게 된다. 또한, Fig. 2 (B)와 같이 폭 방향의 매듭을 기 점으로 2개의 발 사이의 내각 값이 클수록 발의 휘어짐 이 커져 그물감의 부풀음이 커지게 된다. 따라서 H 값 및 θ 값은 그물감의 부풀음과 정의 상관관계를 갖는다 고 볼 수 있다.

    이 연구에서는 Fig. 2 (A) 및 Fig. 2 (B)와 같이 그물코 를 사단하여 측정한 후 H 값과 θ 값으로 그물감의 부풀 음을 계산하였다.

    Fig. 2 (A) 및 Fig. 2 (B)에서 m, m´및 θ값은 광학현미 경 (SV-35, Sometech)을 9.7배로 확대하여 각각 20개의 시료를 측정하였다. m 값은 그물코가 직선이 되도록 장 력을 주어 측정하였으며, m´값은 장력을 주지 않고 원 상태에서 측정하였다. θ 값은 그물코에 장력을 주지 않 고 매듭을 중심으로 각각의 발 길이의 1/2지점을 기점으 로 내각을 측정하였다.

    또한, 그물감의 부풀음은 Fig. 3에 나타낸 바와 같이 사각수조 (50cm× 10cm ×15cm, L×B×D)를 제작하여 측정하였다. 시료는 그물코의 크기가 51mm인 그물감 (1,050코 × 300코, L×D)의 중간부분을 길이 48cm (9 코×300코, L×D)되게 절단하였다. 측정은 사각수조에 시료를 넣고 그 위에 중량 300g의 사각판 (48cm×8cm× 1cm, L×B×D)을 24시간 동안 올려놓은 다음 이를 회수 하여 수조 길이 5cm마다 전·후면에서의 그물감의 높 이를 측정하였다. 실험은 시료마다 10회씩 측정하여 평 균하였다.

    그물감의 건시 및 습시의 파단강도 및 신장률은 정속 인장식 장력계 (Instron 4204 ,USA)를 이용하여 KS K 0412 (2005) 시험법으로 측정하였다. 실험시의 실내온 도는 20±2°C, 상대습도는 65±2%였으며, 습시의 실험 은 시료를 실온에서 24시간 동안 증류수에 침지한 후 측 정하였다. 시료의 인장시험은 클램프 간격 400mm, 인장 속도

    400mm/min로 하였다. 측정은 각 시료마다 20회씩 측 정하여 평균하였으며, 강도와 신장률은 파단점에서의 값으로 하였다.

    결 과

    열처리 온도 62°C, 65°C 및 67°C를 각각 15분으로 설 정하여 그물감을 고진공 습식으로 열처리 할 때의 열처 리기 내부의 온도변화를 Fig. 4에 나타내었다. Fig. 4에 서 설정온도 62°C, 65°C 및 67°C에서 배럴 내부의 최고 온도는 각각 70°C, 73°C 및 75°C까지 상승하였으며, 배 럴 내부 온도 65°C까지는 모두 10초 간격으로 1°C씩 상 승하였다. 설정온도 62°C, 65°C 및 67°C에서 배럴 내부 의 초기 온도는 각각 58°C, 61°C 및 63°C였으며, 이 때 최고 온도 70°C, 73°C 및 75°C까지 상승하는데 걸리는 시간은 각각 4분 40초, 4분 20초 및 4분이 소요되었다. 고진공 습식 열처리기는 설정온도보다 7~8°C상승하 는 것으로 나타났다.

    열처리 온도에 따른 나일론 모노필라멘트 1종과 PBSAT 모노필라멘트 4종에 대해 무 장력 상태에서 그 물코의 매듭을 기점으로 폭 방향으로 그물코의 내각, 그 물코의 인장 길이에 대한 단축률 및 사각수조에서의 그 물감의 높이를 각각 Fig. 57에 나타내었다. Fig. 6

    Fig. 57에서 최고 온도 113°C에서 열처리된 나일론 모노필라멘트 그물감에서 그물코의 내각, 그물코 길이 의 단축률 및 그물감의 높이는 각각 9±3.3°, 2.2±0.5%, 19.4±0.36mm였다. 최고 온도 70°C, 73°C, 74°C 및 75° C에서 열처리된 PBSAT 모노필라멘트의 내각은 각각 36.3±7.1°, 31.4±4.4°, 30.5±5.9°및 28.4±3.6°였으며, 단축률은 각각 4.4±1.3%, 4.1±0.8%, 3.5±0.8, 3.3±1.4% 였고 , 그 물 감 의 높 이 는 각 각 46.5±1.13mm, 33.2± 0.79mm, 31.7±1.22mm, 28.7±0.65mm로 온도가 증가함 에 따라 그물코 사이의 내각, 단축률 및 그물감의 높이 가 감소하는 것으로 나타났다.

    그물코의 발의 길이를 L, 발과 발 사이의 내각을 θ라 할 때, 그물코의 높이 비율 (H)와 그물코 길이의 단축률 (L´)을 수식으로 나타내면 식 (2) 및 (3)으로 표현된다.

    H = L sin θ 2 × 2 / 2 L × 100
    (2)
    L = 2 L L cos θ 2 × 2 / 2 L × 100
    (3)

    식 (2), (3)을 이용하여 각 온도별 그물코의 내각에 따른 그물코의 높이 비율과 그물코 길이의 단축률에 대한 계 산값 및 실측값을 비교한 결과를 Table 2에 나타내었다. Table 2에서 실측값과 계산값에 대한 그물코의 높이 비율 및 그물코의 길이의 단축률 차이는 각각 4.2-11.6%, 0- 1.9%로 전자보다 후자의 차이가 적게 나타났다.

    그물코에서 가로 방향의 성형률과 주름률을 각각 X, X´, 세로방향의 성형률과 주름률을 각각 Y, Y´라 할 때, 이들 관계는 식 (4) 및 식 (5)로 표현된다.

    X 2 + Y 2 = 1
    (4)
    X = 100 X
    (5)

    식 (2)는 그물코의 세로방향의 성형률이며, 식 (3)과 식 (5)에서 가로 방향의 성형률은 식 (6)으로 표현된다.

    X = 100 L
    (6)

    식 (4)와 식 (6)에서 그물코의 내각에 따른 계산값과 실측값을 Table 3에 나타내었다. Table 3에서 그물코의 내각에 따른 계산값은 식 (4)와 같이 모두 1로 나타났다. 그물감의 부풀음을 측정하기 위해 그물코의 내각, 단축 률 및 사각수조에서의 그물의 높이를 측정하는 방법에 서의 실측값은 그물코의 내각 36.3°인 경우를 제외하고 는 식 (4)와 같이 1로 나타났다. 그물코의 내각이 36.3° 인 경우는 측정오차에서 비롯된 것으로 사료된다.

    그물감의 부풀음을 그물코의 내각, 그물코 길이의 단 축률 및 사각수조에서의 그물감의 높이의 평균값에 대 한 편차 비율을 Table 4에 나타내었다. Table 4에서 3가 지 측정방법에 대한 오차 비율은 내각 21.2%, 단축률 27.4%, 사각수조 2.6%로 측정 오차 비율은 내각과 단축 률에서 비교적 높았던 반면 사각수조 측정에서 2.6%로 적게 나타났다.

    열처리 온도에 따른 발 사이의 내각, 단축률 및 그물 감의 높이를 분산분석 (analysis of various; ANOVA)으로 검정한 결과를 Table 5에 나타내었다. Table 5에서 5% 유 의수준에서 검정한 결과 유의한 차이가 인정되었다. 이 를 다시 세분하여 Turkey test로 검정한 결과, F (0.05, 76, 4)값은 3.727였다. 발 사이의 내각은 설정 온도 62°C와 65°C, 62°C와 66°C, 62°C와 67°C에서 유의한 차이가 인 정되었으며, 그 외의 구간에서는 유의한 차이가 나타나 지 않았다. 그물코의 단축률은 설정온도 62°C와 67°C에 서 유의한 차이가 인정되었으며, 그 외의 구간에서는 유 의한 차이가 나타나지 않았다. 그물감의 높이는 설정온 도 모든 구간에서 유의한 차이가 인정되었다.

    나일론과 PBSAT 모노필라멘트 그물감의 열처리 온 도에 따른 그물코의 형상을 Fig. 8에 나타내었다.

    Fig. 8에서 최고온도 113°C에서 열처리된 나일론 모 노필라멘트 그물감의 그물코는 매듭을 중심으로 발이 직선에 가까운 형상을 하고 있었으나 PBSAT 모노필라 멘트 그물코의 발은 볼록하게 나온 타원형 형상을 나타 내었다. 이러한 형상은 열처리 온도가 낮을수록 큰 것으 로 나타났다.

    직경 0.285mm의 나일론 모노필라멘트와 PBSAT 모 노필라멘트 그물실을 이용하여 2중 매듭으로 기계 편망 한 후 열처리 온도에 따른 건, 습시의 파단 강도와 신장 률을 각각 Fig. 9 및 Fig. 10에 나타내었다. Fig. 9에서 113°C에서 열처리된 나일론 모노필라멘트 건시 및 습 시의 파단 강도는 각각 30.8 kgf/mm2, 32.4 kgf/mm2 였으며, 열처리 온도에 따른 PBSAT 모노필라멘트의 건시의 파 단강도는 70°C에서 22.7 kgf/mm2, 73°C에서 22.0 kgf/mm2, 74°C에서 21.8 kgf/mm2, 75°C에서 17.2 kgf/mm2으로 열처리 온도가 상승함에 따라 파단강도는 감소하는 것으로 나 타났으며, 습시의 파단강도는 건시보다 0.4-1.2 kgf/mm2 높게 나타났다. Fig. 10에서 113°C에서 열처리된 나일론 모노필라멘트 건시 및 습시의 신장률은 각각 30.7%, 32.3%였으며, 열처리 온도에 따른 PBSAT 모노필라멘 트 의 건 시 의 신 장 률 은 70°C에 서 24.5%, 73°C에 서 24.7%, 74°C에서 24.5%, 75°C에서 20.0%로 온도 70- 74°C에서 신장률 차이가 거의 없었던 반면 온도 75°C에 서의 신장률은 온도 74°C보다 4.5% 감소하였다. 습시의 나일론 및 PBSAT의 신장률은 건시보다 각각 1.6%, 4.9-7.0% 증가하였다.

    고 찰

    나일론 모노필라멘트 자망 그물감은 주로 온도 110°C 의 전후에서 10-20분간 습식으로 열처리되고 있다. 나 일론 모노필라멘트의 열처리는 1980년대 중반부터 시 작하여 현재에 이르기 때문에 그 숙련도가 높고, 나일론 의 용융온도가 215°C로 높기 때문에 열처리 상태가 매 우 좋은 실정이다. 그러나 생분해성 PBS (poybutylene succinate) 모노필라멘트 그물감은 2007년도부터 연간 500여톤씩 소량 생산되고 있을 뿐 아니라 생산 이력이 짧아 열처리의 숙련도가 낮으며, 용융온도가 115°C로 낮다 (Park and Kim, 2012). PBSAT 모노필라멘트는 PBS 또는 PBS/PBAT 블랜딩 수지로 방사된 모노필라멘트의 유연도를 향상시키기 위해 제조된 공중합체 (copolymer) 로 용융 온도가 100.6°C이며, 이는 PBS보다 약 15° C 낮다 (Kim et al., 2014). 이에 따라 PBS 또는 PBSAT 모 노필라멘트 그물감의 열처리는 나일론 그물감보다 온 도와 시간 제어가 중요한 요소이다. PBS 또는 PBSAT 모 노필라멘트로 그물감을 생산하는 제망 업계에서는 고 진공 또는 저진공 습식으로 열처리를 하고 있으나 열처 리 온도와 시간이 서로 달라 열처리된 그물감의 부풀음, 강도 및 신장률의 차이가 나타나며, 특히 그물감의 부풀 음을 정량적으로 측정하는데 곤란을 겪고 있다.

    따라서 이 연구에서는 열처리된 모노필라멘트 자망 그물감의 부풀음을 측정하는 방법 중 하나로써 사각수 조 이용 방법을 제안 및 검토하는데 그 목적이 있으며, 부가적으로 고진공 습식 열처리기의 온도 변화 및 열처 리 온도에 따른 PBSAT 모노필라멘트의 강도와 신장률 의 변 화 에 대 해 서 도 검 토 하 였 다 . 이 를 위 해 직 경 0.285mm의 나일론과 PBSAT 모노필라멘트로 그물감을 편망하여 고진공 습식으로 열처리를 하였다. 나일론 그 물감은 업계에서 일반적으로 행해지고 조건으로 열처 리를 하였으며, PBSAT 그물감의 열처리 설정온도와 시 간은 각각 62-67°C, 600-1,200초로 설정하여 수행하 였다. 열처리된 그물감의 부풀음은 그물코의 내각, 그물 코 길이의 단축률 및 사각수조 (50cm× 10cm ×15cm, L×B×D)를 제작하여 측정하였다.

    그물감은 식 (4)와 같이 그 값이 1이면 그물코가 주름 없이 펼쳐진 상태이며, 그 값이 1보다 크거나 작으면 움 살이 발생하게 되고, 그물감을 펼쳐 놓으면 부풀음 현상 이 발생하게 된다. 이 원리를 이용하여 열처리된 그물감 의 부풀음을 살펴보면, 열처리 온도에 따른 5종의 그물 코 내각은 각각 9°, 28.4°, 30.5°, 31.4°및 36.3°였다. 이 조 건에서 식 (2), 식 (3)을 이용하여 그물코의 가로와 세로 방향의 성형률은 Table 4와 같이 계산되었으며, 이들 값 은 식 (4)와 같이 모두 1로 나타남을 알 수 있었다. 이 연 구에서 그물코 길이의 단축률과 사각수조에서의 그물 감의 높이를 측정하여 식 (4)로 검토한 결과 그물코의 내 각 36.3°인 경우를 제외하고는 그 값이 1.02-1.07로 나 타난 것으로 보아 그물코의 내각, 그물코 길이의 단축률 및 사각수조에 의한 방법으로 그물감의 부풀음을 측정 할 수 있음을 알 수 있었다. 그러나 그물감의 부풀음을 상기 방법으로 측정한 평균값의 편차에 대한 오차 비율 은 내각 21.2%, 단축률 27.4%, 사각수조 2.6%로 내각과 단축률 측정에서 비교적 높은 오차율을 나타낸 반면 사 각수조 방법에서 가장 작게 나타났다. 이러한 원인은 열 처리된 그물코의 형상은 일정하지 않을 뿐 아니라 여러 가지 형상을 하고 있었기 때문이라고 사료된다. 그물감 의 부풀음을 상대적으로 비교 평가하는 방법에 있어서 도 내각이나 주름률로 측정한 방법보다 사각수조를 이 용하는 방법이 보다 편리하고, 유의한 차이가 나타났다. 따라서 산업현장에서 그물감의 부풀음 측정방법은 그 물코의 내각 또는 그물코 길이의 단축률보다 사각수조 를 이용하는 것이 오차를 줄일 수 있으며, 상대적 평가 도 보다 편리하게 이용할 수 있을 것으로 사료된다.

    배럴 내부의 초기 온도 60°C에서 온도 62°C, 65°C및 67°C로 설정하여 15분간 고진공 습식 열처리기를 가동 시킨 결과 배럴 내부의 최고온도는 각각 70°C, 73°C 및 75°C까지 상승하였으며, 도달 시간은 각각 4분 40초, 4 분 20초 및 4분이 소요되었고, 이후 일정하게 최고온도 를 유지하는 것으로 나타났다. 이는 설정온도가 높을수 록 초기에는 100°C 내외의 수증기 토출량이 많았으며, 이후 온도에 의한 수증기 토출량 제어가 되는 것으로 사 료된다. 그러나 온도센서는 수증기가 토출되는 배럴 상 부에 위치한 관계로 배럴의 내부온도는 중앙에서 양쪽 끝부분으로 갈수록 점점 낮아졌을 것으로 추정된다. 이 는 배럴의 길이가 12m로 비교적 긴 반면 수증기 압력이 0.4 kgf/cm2으로 낮았기 때문이다.

    나일론과 PBSAT 모노필라멘트 그물감의 파단강도 와 신장률은 모두 건시보다 습시에서 높게 나타났다. 열 처리 온도가 올라갈수록 PBSAT 모노필라멘트 그물감 의 건시 및 습시의 파단강도는 서서히 감소하는 것으로 나타났으나 열처리 온도 75°C에서 감소하는 경향을 나 타났다. 이러한 결과는 건시 및 습시의 신장률도 같은 경향을 나타내었다. 이는 Park and Kim (2012)의 PBS 모 노필라멘트 연구 및 Lee et al (1987), Lee and Cho (1989) 의 나일론 6 필라멘트의 연구 결과와 일치하는 경향을 보였다. 이는 열처리 온도가 높을수록 분자운동이 활발 해져 기존의 비 결정 영역이나 결정을 제대로 형성하지 못했던 작은 결정 등의 성장이 촉진되었기 때문이라 사 료된다. 그리고 열처리 온도가 75°C에서 파단강도와 신 장률이 온도 70°C 보다 큰 폭으로 감소하는 것은 Jang et al (2010)이 일정 온도 이상으로 열처리 하면 강도가 급 격히 감소한다고 보고한 결과와 일치하며, Cao et al (2002)이 PBS의 연화점이 95°C라고 보고한 온도에 근 접하고 하고 있기 때문이라 사료된다.

    PBSAT 그물감의 매듭상태는 열처리 온도가 올라갈 수록 외관상 차이가 없는 것으로 나타났으나 매듭을 중 심으로 발과 발사이의 간격이 좁아지면서 어망의 높이 도 감소하는 것으로 나타났다. 이는 기계 편망하는 과정 에서 매듭의 결절 상태는 견고하나 발에 장력이 가해지 면서 꼬였던 모노필라멘트가 열처리하는 과정에서 직 선 상태로 돌아가기 때문이라 사료된다. 그러나 나일론 그물감에 비해 열처리 상태는 불량한 것으로 나타났다.

    앞으로 친환경어업 기반 구축을 위해 PBSAT 모노필 라멘트에 적합한 저비용 고효율로 열처리 공정기술이 개발되어야 하겠다.

    결 론

    열처리된 자망 그물감의 부풀음을 비교 평가하기 위 해 사각수조를 이용하여 그물감의 높이를 측정하였다. 그물감은 나일론과 PBSAT 모노필라멘트로 편망한 후 고진공 습식으로 열처리를 하였다. 열처리 설정온도는 나일론 105°C, PBSAT 62°C, 65°C, 66°C 및 67°C였다. 사각수조에 의한 그물감의 부풀음 측정은 그물코의 내 각 또는 그물코 길이의 단축률 측정방법보다 오차를 줄 일 수 있었으며, 상대적 비교 평가도 보다 편리하게 이 용할 수 있을 것으로 판단되었다. 고진공 습식 열처리기 는 설정온도보다 7~8°C상승하는 것으로 나타났다. 나 일론과 PBSAT 모노필라멘트 그물감의 파단강도와 신 장률은 건시보다 습시에서 높게 나타났다. PBSAT 모노 필라멘트 그물감의 건시 및 습시의 파단강도는 온도 74°C 보다 온도 75°C에서 감소하는 경향이 나타났다.

    Figure

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    Schematic diagram of high pressure steam heat treatment machine for fishing net (left : net setting, right : in heating).

    KSFT-50-274_F2.gif

    The each part terms and net-making of fishing net (k : knot, b : leg, m : mesh). (A) : measuring the length of mesh size (B) measuring the angle between the leg and the leg.

    KSFT-50-274_F3.gif

    Schematic diagram of a device for measuring the height of fishing net.

    KSFT-50-274_F4.gif

    The relationship between time and temperature in accordance to the setting temperature of the high steam heat treatment machine.

    KSFT-50-274_F5.gif

    Changes of the mesh angle at different

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    Changes of the shorted ratio at maximum heating temperatures. different maximum heating temperatures.

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    Changes of the height of net at different maximum heating temperatures.

    KSFT-50-274_F8.gif

    The shapes of the mesh at different maximum heating treatment temperature. a1-a3 : nylon (113°C), b1-b3 : PBSAT (70°C), c1-c3 :PBSAT (73°C), d1-d3 : PBSAT (74°C), e1-e3 : PBSAT (75° C).

    KSFT-50-274_F9.gif

    Changes of the strength (left) and elongation (right) of nylon and PBSAT monofilament in the dry and wet conditions at different heat treatment.

    Changes of the strength (left) and elongation (right) of nylon and PBSAT monofilament in the dry and wet conditions at different heat treatment.

    Table

    Heat-treatment conditions of five kinds of fishing nets used in this study

    Comparison of the calculated and Measured value in mesh height and length according to mesh angle

    C : Calculated value, M : Measured value.

    The relationship between calculated value and measuremented value with the various mesh angle

    X : hanging ratio of horizontal direction, Y : hanging ratio of vertical direction.

    The ratio of standard deviation against measurement value with the three kinds measurement methods

    M : Mean, S : Standard deviation.

    F-values of T-test for angle of mesh (AM), shortened ratio of mesh length (SM) and height of net (HN) on the PBSAT monofilament nets at different heat setting temperatures

    Reference

    1. An HC , Kim SH , Lim JH , Bae JH (2013) Catching efficiency of the biodegradable gill net for pacific herring , J Kor Soc Fish Tech, Vol.49 (4) ; pp.341-351
    2. Bae BS , Cho SK , Park SWand Kim SH (2012) Catch characteristics of the biodegradable gill net for flounder , J Kor Soc Fish Tech, Vol.48 (4) ; pp.310-321
    3. Bae BS , Lim JH , Park SW , Kim SH , Cho SG (2013) Catch characteristics of the gill nets for flounder y the physical property of net filament in the east sea , J Kor Soc Fish Tech, Vol.49 (2) ; pp.95-105
    4. Cao A , Okamura T , Nakayama K , Inoue Y , Masuda T (2002) Studies on syntheses and physical properties of biodegradable aliphatic poly(butylene succinate-co-ethylene succinate)s and poly(butylene succinateco-diethylene glycol succinate)s , Polymer Degradation and Stability, Vol.78; pp.107-117
    5. Jang HJ , Kim DE , Yook YS , Yoon HD , Lee SG (2010) Controlling of interfacial adhesion in the PVA/cement composite with heat treatment of PVA fiber , J Korean Fiber Soc, Vol.47 (2) ; pp.110-116
    6. Kim YJ , Kang GD , Yoon KC , Park OO (2014) Comparison of mechanical prperties of blended and synthesized biodegradable polyesters , Macromolecular Research pISSN 1598-5032 eISSN 2092-7673, in printing
    7. Kim IO , Lee GH , Cho SG , Cha JB , Sohn BK (2012) Catching efficiency of biodegradable trammel gill net for swimming crab in the yeonpyeong fishing ground of korea , J Kor Soc Fish Tech, Vol.48 (4) ; pp.322-336
    8. Koike A (1958) Comparative Efficiency of Differently Coloured Gill-Net in the North Sea Salmon Fishing , Nippon Suisan Gakkaishi, Vol.24 (1) ; pp.9-12
    9. Koike A , Kanda KJ , Ogura MO (1958) A Preparative Study with Trout for the Salmon Gill-Net , Nippon Suisan Gakkaishi, Vol.24 (1) ; pp.5-8
    10. Lee JJ , Cho GS (1989) The microstructural changes of free-annealed nylon 6 filament yarns-comparison of UDY, POY, and FDY , J Korean Fiber Soc, Vol.3 (1) ; pp.43-47
    11. Lee JJ , Cho KS , Kim KJ (1987) Thermal and physical properties of taut-annealed nylon 6 POY , J Korean Fiber Soc, Vol.24 (5) ; pp.74-81
    12. Machiels MAM , Klinge M , Lanters R , Van Densen WL (1994) Effect of snood length and hanging ratio on efficiency and selectivity of bottom-set gillnets for pikeperch Stizostedion lucioperca L and bream Abramis brama , Fisheries Research, Vol.19; pp.231-239
    13. Njoku DC (1991) Comparative efficiency and techno-economics of multifilament and monofilament gillnets on the Oguta Lake, Nigeria , Fisheries Research, Vol.12; pp.23-30
    14. Park SW , Bae JH (2008) Weatherability of biodegradable polybutylene succinate(PBS) monofilaments , J Kor Soc Fish Tech, Vol.44 (4) ; pp.265-272
    15. Park SW , Bae JH , Lim JH , Cha BJ , Park CD , Yang YS , Ahn HC (2007) Development and physical properties on the monofilament for gill nets and traps using biodegradable aliphatic polybutylene succinate resin , J Kor Soc Fish Tech, Vol.43 (4) ; pp.281-290
    16. Park SW , Kim SH (2012) Effects of heat setting temperature conditions on the mechanical properties of polybutylene succinate(PBS) monofilament yarn after net-making , J Kor Soc Fish Tech, Vol.48 (1) ; pp.20-28
    17. Park SW , Kim SH , Choi HS , Cho HH (2010) Preparation and physical properties of biodegradable polybutylene succinate/polybutylene adipate-co-terephthalate blend monofilament by melt spinning , J Kor Soc Fish Tech, Vol.46 (3) ; pp.257-264
    18. Park SW , Kim SH , Lim JH , Choi HS (2013) The durability of polybutylene succinate monofilament for fishing net twines by outdoor exposure test , Jour Fish Mar Edu, Vol.25 (4) ; pp.766-774
    19. Park SW , Park CD , Bae JH , Lim JH (2007) Catching efficiency and development of the biodegradable monofilament gill net for snow crab, Chionoecetes opilio , J Kor Soc Fish Tech, Vol.43 (1) ; pp.28-43
    20. Thomas SN , Edwin L , George VC (2003) Catching efficiency of gill nets and trammel nets for penaeid prawns , Fisheries Research, Vol.60; pp.141-150
    21. Tweddle D , Bodington P (1988) A Comparison of the Effectiveness of Black andWhite Gillnets in LakeMalawi, Africa , Fisheries Research, Vol.6; pp.257-269