技報

第 2 号 (2004 年)

海洋生物付着防止システム実用化の研究
九州支店

PC 事業部藤田知高

図-1 に示すように，海水中に設置した陽極および GAF 電極か

１． 概要

ら，基盤に「防汚パルス電流」を与える．基盤を Anode/Cathode

海水中に設置された土木建築構造物や，海水を冷却水としてとすることで，基盤表面では以下の電気化学的反応が生じる．

利用する臨海発電施設等では，海洋生物が付着・群生すること[ 陽極(Anode)反応 ]で，その構造物の有する機能が低下したり，施設の正常な運転

4OH- → 2H2O + O2 + 4e-に影響を与えるなど，維持管理上の大きな問題が生ずる．付着(1)[ 陰極(Cathode)反応 ]性の海洋生物（以下，汚損生物）の付着防止対策としては，防汚2H2O + O2 + 4e- → 4OH-

塗料など様々な工法が提案・実用化されているが，無公害で耐(2)陽極反応である(1)式が生じると，基盤表面極近傍の海水 pH

久性の高い技術は，いまだ確立されていないのが現状である．

が低下する．一方，陰極反応である(2)式が生じると，基盤表面の本研究は，耐久性および環境問題を同時に解決する新技術

海水 pH が増加する．この基盤電位の変化に伴う海水 pH の変「海洋生物付着防止(Green Antifouling)技術システム（以下，化は，汚損生物付着を抑制する(忌避および成長抑制効果)．さGAF システム）」を我が国へ導入するにあたり，実物大構造物をらに図-2 に示すように，海水 pH が増加した場合には，基盤表面対象とした実証実験を九州大学と共同で行い，GAF システムのには保護層(電解皮膜)が析出し，海水 pH が低下した場合には実用化に対する技術評価を行うことを目的としたものである．

溶解する．たとえ基盤表面上に汚損生物が付着したとしても，保２． GAF システム
(1) 特徴護層の析出と溶解の繰り返し作用により，付着生物は脱落する(剥落効果)．これらの効果を総合して「GAF 効果」と称する．

GAF システムは，フィンランドの SAVCOR 社で開発された電気 化 学 的 防 汚 技 術 シ ス テ ム で あ り ， Green( 環 境 に 優 し い )Anti(防止) Fouling(汚損)の頭文字で表現したものである．特徴を以下に記す．
1.

保護する基盤(鋼板)の防汚と防食を同時に行う．

2.

有害な塩素ガスや水素ガスを発生させず，環境に優しい防汚工法である．

(2) 原理図-1 に，GAF システム模式図を示す．
図-2 海水 pH 変化と保護層(電解皮膜)の析出と溶解作用コントロールユニット(3) システムのパラメータ

遠隔操作・管理パワーユニット

GAF システムは，有毒なガスの発生防止および鋼材腐食から− ＋の保護が可能となるよう，外部からの通電により保護基盤の電位＋ −を最適電気防食電位に保つと同時に，汚損生物の付着が最小となるように防汚パルス電流を制御することで，基盤電位の振幅，周波数を頻繁に変化させる．図-3 に，GAF 原理概念図を示す．
海水中防汚パルス

照合電極（Zn）

ＧＡＦ電極

電 位 (mV vs SCE)

電流

陽極パルス

Anode方向

−540

pHの減少

振幅の変化
−810

基本電位
（最適防食電位）−990
周波数の変化Cathode方向−1190

陽 極（Ti）

図-1 GAF システム模式図

保護基盤（鋼板）

鋼材腐食電位

pHの増加
陰極パルス

水素発生電位時 間

図-3 GAF 原理概念図

第 2 号 (2004 年)

技報

防汚パルス電流を構成する GAF システムパラメータ(以下，パ行ったが，いずれの比較においても，GAF システムを適用するこラメータ)の機能を記す．とで適用しなかった場合の 25〜30%程度にまで減少しており，GAF システムの防汚効果が明確となった．

・電位変化の振幅： パルスをかけた時の，電位の逸脱程度．
・電位変化の周波数： 基盤電位が急激な変化を起こす頻度．

3000

・基本電位レベル： ほとんどの時間留まっている電位の範囲．

GAFcontrol

総湿重量・A/C 率： 陽極パルスおよび陰極パルス両方の，振幅と継続
2000

湿重量（g / m 2 )時間より算出される積算電位の比率．

３． 実験方法
本研究は，1998 年から 1 年半程度の期間，横浜港にて行われた予備実験の結果を踏まえ，長崎港にて実物大構造物を対象と22361242

1000583

した実証実験を行ったものである．新設の鋼製構造物を想定し，574387185

実験対象基盤は無塗装鋼板とした．GAF システムの効果を確認0するため，GAF を適用した基盤(「GAF」と略記)と，比較用として

2002.
10/23

GAF を適用しない基盤(「control」と略記)を用意した．表-1 に，

2003.
1/15

2003.
4/25

採取日

実験基盤概要を示す．

図-4 総湿重量の比較

表-1 実験基盤概要

GAF 効果の評価を図-5 に示す．最も良好な GAF 効果が得られ10.0たのは，2002 年 6 月〜2003 年 1 月であった．目視により確認さ1.0 電気防食れた効果は，算出された A/C 率と密接に連動しているようであり，A/C 率が neutral か Cathode 寄の時に，GAF 効果に対し最も評価は，定期的な目視観察(水中写真)による定性的評価と，重要な意味を持つ剥落効果が，最も効果的に得られていた．

実験対象基盤の一定範囲から採取された付着生物の，個体数および湿重量を比較することによる定量的評価によるものとした．

A/C率
A/C 率

本研究の実験期間は，2002 年 3 月〜2003 年 5 月までとした．

剥落効果
剥落効果

周期
周波数
1.0f

50.30U0.30
0.25U0.25

４． 実験結果および考察(1) 目視観察による定性的評価

0U 0.00用)が確認でき，良好な GAF 効果を確認することが出来た．一方-0.10‑0.10U030303yMalri1414,,2020032020,,

1414hrcMa

Ap0220,14yry

Februaarnu

Ja

ce
De

03022014,14ermb

ermb
ve

No,

20020220201414,,2014stSeptem

gu
Au

全体的に管棲多毛類の付着が目立ち，小型のフジツボ類の付着,,14,14nely
JuJu02022002202020,,
ylri

141414rch
ApMa

出していたような電解皮膜は確認することが出来なかった．また，02020,

流電陽極(Zn)方式による電気防食を施していたが，「GAF」に析

図-5 A/C 率と周期の変化による剥落への影響も若干確認された．
controlGAF

５． まとめi) 保護基盤表面上の電解皮膜の析出/溶解の繰り返しが，定期的な目視観察から確認された．汚損生物の付着量は，GAF シス
テムを適用することにより，適用しなかった場合に比べ湿重量にして 25〜30%程度にまで減少しており，GAF システムの防汚効

写真-1 実験基盤状況(2002.7/17 撮影)( 左：GAF

右：control )(2) 付着生物採取による定量的評価
図-4 は，それぞれの実験基盤より採取した単位面積当たりの付着生物総湿重量の比較である．実験期間中 3 回の採取･比較を

周期 x f1-0.05‑0.05U

20「control」には，鋼材腐食による付着抑制の影響を排除するため，

20.05U0.05

周波数 × f0.10U0.10

Ma

果(電気化学的反応に伴う電解皮膜の析出と溶解の繰り返し作

3A /C 率の表面状況写真である．「GAF」の保護基盤表面には，剥落効

0.15U0.15
電位 x U

写真-1 は，実験開始 3 ヶ月後における「GAF」および「control」

G AF効果の評価,
5= 優良
G A F の成果, 5 = 優良40.20U0.20

r

○r

○

becontrol

時系列で追ったパラメータの変化および目視観察に基づく摘要

to実験基盤②(m2)

非適用Oc

GAF

適用02

実験基盤①

面積be略 名(3) パラメータの設定と GAF 効果

GAFシステム果が明確となった．
ii) GAF 効果を左右するパラメータの設定について，本研究にて新たに導入された A/C 率が，GAF 効果において最も重要な防汚効果要因であるようであり，A/C 率がほぼ neutral か Cathode 寄の時に，GAF 効果が最も効果的に得られていた．

Key words：防汚技術，GAF システム，電位制御0.0f