KR100458861B1 - 미세조류-어류 공생 생산공장 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투명수조부와 불투명수조부의 복합구조로 구성되고 투명수조부에서는 주로 미세조류를 광합성으로 생산하며 그 원료인 탄산가스와 암모니아는 주로 불투명수조부에서 생산되는 어류의 호흡과 배설작용을 통해 공급되고 어류가 필요로 하는 산소는 미세조류의 광합성 작용을 통해 얻도록 하며 암모니아의 제독작용은 미세조류의 대사작용을 통해 이루어지도록 설계된 미세조류와 어류를 공생 생산할 수 있는 공장에 관한 것이다.
본 발명의 미세조류 및 어류 공생생산 시설은 부지면(2) 위에 고정된 다수의 수직 지지기둥(3)과 상기 수직 지지기둥(3)에 복층으로 고정되는 다수의 수조 지지선반(4)으로 이루어진 지지 구조체(5), 상기 지지 구조체(5) 하단부에 설치되는 불투명 수조부(6), 상기 불투명 수조부(6)의 위쪽에 유체 연결된 상태로 상기 지지 구조체(5)에 설치되는 하나 이상의 투명 수조부(7), 및 상기 지지 구조체(5)를 둘러싸고 있는 투명 외곽벽체(8)로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 단백질이 풍부한 미세조류를 충분한 햇빛 아래에서 어류가 제공하는 탄산가스와 암모니아를 원료 삼아 저비용으로 생산할 수 있고 이 미세조류를 원료 삼아 이차적으로 생사료동물을 역시 저비용으로 생산할 수 있을 뿐 아니라 어류도 미세조류가 광합성 할 때 방출하는 산소를 호흡하고 암모니아의 독성에서 벗어날 수 있어 양어비용이 절감되며 투명한 외곽벽체에 의해 외부의 악조건이 차단되어 계절의 제약을 벗어나 단백질사료와 어류를 연중 생산할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 미세조류-어류의 생산시설에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단층 또는 다층의 유리온실식으로 제작하여 일조량을 충분히 확보함으로써 미세조류, 생사료동물, 어류 등이 기후의 지배에서 벗어나 마치 공산품처럼 높은 효율로 생산될 있도록 한 미세조류-어류 공생 생산공장에 관한 것이다.
인구의 증가율은 좀처럼 줄어들고 있지 않은 가운데 지구상의 연간 어획고는 바다의 생산 가능량 1억톤을 뛰어넘어 수산자원 수급에 경종을 울리고 있다. 이에 따라 수산자원의 생산을 자연에만 의존하지 않고, 인간이 직접적으로 생산할 수 있는 고효율의 생산법에 대한 필요성이 대두되고 있다.
그런데, 생산능률이라는 관점에서 본다면, 바다나 호수 또는 하천에서의 어류 생산은 다음과 같은 이유로 지극히 비효율적이라고 하겠다.
첫째, 생산공간의 허비이다. 물고기의 먹이사슬이 시작되는 미세조류는 햇빛을 받을 수 있는 얕은 수면에서만 자라고, 회유성이 높은 어류에 있어서도 광활한 바다를 구석구석 누비고다니면서 살아야 할 이유가 없는 등 넓고 깊은 바다나 호수에서의 어류의 생산에 꼭 필요한 공간은 그다지 크지 않기 때문이다.
둘째, 지나치게 긴 먹이사슬로 인한 에너지의 허비이다. 사람을 위시한 육상동물의 먹이 원천이 햇빛 아래서 녹색식물이 광합성으로 만들어낸 곡물에 있듯이,물에 사는 어류의 먹이도 역시 광합성에 의해 생산된 미세한 녹조류로부터 비롯되는데, 미세 녹조류는 먹이사슬에 따라 먼저 동물성 프랭크톤의 먹이가 되고, 이들 프랭크톤을 먹고 치어가 성장한다. 치어나 작은 어류는 다시 중간 크기 어류의 먹이가, 중간 크기 어류는 다시 대형어류의 먹이가 된다. 그런데, 이 먹이사슬의 한 고리가 다음 고리로 옮겨갈 때마다 먹이가 가진 화학에너지의 양이 1/10로 줄어든다고 알려져 있다. 물론, 그 에너지는 먹이사슬의 출발점이 되는 미세조류가 태양으로부터 빛의 형태로 얻어내는 것이고, 한 생물체가 살아가기 위해서는 많은 양의 에너지가 소비되기 때문이다. 따라서, 먹이사슬의 상위에 있는 어류일수록 그것이 생산되기까지에는 많은 에너지가 허비되며, 결과적으로 먹이사슬의 길이가 짧아질수록 태양으로부터 얻은 에너지는 절약된다.
셋째, 바다나 호수에서는 치어의 사망률이 높아 생산성이 감소한다. 어종에 따라 차이는 있으나 어미 물고기 한 마리가 한 번에 수천, 수만 개의 알을 낳아도 수정과 부화까지는 잘 되지만, 먹이가 되는 생사료동물의 분포가 고르지 않고 다른 고기에 잡어먹히기 쉽기 때문에 살아남는 치어의 수는 많지 않게 된다.
넷째, 바다나 호수의 어류는 계절의 지배에서 벗어날 수 없다. 겨울에 수온이 낮아지면 어류의 생장이 느려질 뿐 아니라 산란도 억제된다. 바다나 호수의 수온을 인공적으로 조절하기는 불가능하기 때문이다.
이에 따라, 수산자원의 생산이라는 관점에서 바다나 호수가 가지는 위와 같은 비효율성을 제거하면서도, 사료를 자급자족할 수 있는 인공적인 수산자원의 생산설비에 대한 연구 개발이 계속되고 있는 바, 이것은 식량으로 사용되는 어류단백질을 인공적인 방법으로 얻을 수 있는 길이 열리게 되는 것을 뜻하며, 이것으로 바다에서 생상되는 어획고의 부족을 메울 수 있게 되는 등 식량문제 해결에 큰 도움이 될 것이다.
이러한 필요에 따라 본 출원의 발명자는 체계적인 연구를 수행하여 수건의 특허를 통해 그 방법을 제시한 바 있다. 그 첫쩨로, 대한민국 특허 제46860호 "공생을 통한 미세녹조와 물고기의 생산방법"과, 이것을 우선권으로 하고 있는 미합중국 특허 제5040486호 "Symbiotic production method for microalgae and fishes" 및 프랑스 특허 제89 16912호 "Procede de production de biomasse par culture d'algues microscopiques et elevage de piossons en symbiose"에는 미세조류와 물고기를 한 물 속에서 공생생산하는 방법이 개시되어 있다.
한 물 속에 미세조류와 물고기를 같이 기르면, 두 종류의 생물 사이에는 공생관계가 성립되어 다음과 같은 장점이 생긴다.
첫째, 물고기의 호흡에서 방출되는 탄산가스는 미세조류가 자라는 데 필요한 탄소원으로 이용된다. 이것은 미세조류 생산을 위한 원료문제를 해결해 줄 뿐 아니라 생산용수를 정화시켜 주는 역할도 한다.
둘째, 물고기의 배설물인 암모니아는 미세조류의 생장을 위한 질소원으로 이용된다. 특히 암모니아가 물 속에 축적되면 낮은 농도에서도 물고기에 치명적인 독성을 나타내는데, 이것을 미세조류가 말끔히 흡수해 주기 때문에 생산용수는 자동적으로 정화되므로 갈아줄 필요가 없어진다.
셋째, 미세조류가 광합성을 하며 자랄 때는 산소를 방출하고, 이 산소는 물고기의 호흡에 이용된다. 따라서 공생하는 용수에 빛이 비치는 한 양어를 위해 별도로 통기를 해줄 필요가 없어진다.
넷째, 미세조류를 먹고 자라는 각종 동물성 프랭크톤이나 모기유충 등은 물고기의 먹이가 되므로 개방식 수조로도 생산에 지장이 생기지 않는다.
다섯째, 쉴새 없는 물고기의 유영운동은 기계적인 교반공정이 없어도 미세조류 세포를 용수 속에 고루 분산시켜 수광 효율을 높이게 된다.
미세조류와 물고기의 공생생산이 가지는 이상과 같은 장점은 원료인 탄산가스와 암모니아의 값이 비싸 미세 조류단백질을 경제적으로 생산하지 못한 지난 반세기 동안의 세계적인 과제를 말끔히 해결해 줄 뿐 아니라, 물고기를 공장에서 인공적으로 생산할 수 있는 길을 열어 주었다.
다시 말해, 위에서 언급한 특허에 개시된 바와 같이 미세조류와 물고기를 공장건물 내에 설치된 여러 개의 수조 속에서 동시에 생산하면 위에서 열거한 바다나 호수의 수산자원 생산 비효율성 즉, 생산공간의 허비, 긴 먹이사슬, 치어의 높은 폐사률, 계절의 지배를 벗어나 각종 수산물을 능률적으로 생산할 수 있게 된다. 또한, 공장에서 생산된 미세조류를 먹이로 하는 먹이사슬의 최하위에 있는 생사료동물 들을 다시 치어나 성어의 사료로 삼으면, 바다나 호수에서만 볼 수 있던 사료의 자급자족을 공장내에서도 재현시킬 수가 있게 된다.
대한민국 특허 제44091호 "사상녹조를 이용한 녹조체와 물고기의 공생생산법"에서는 물고기의 공생상대를 실 모양을 한 사상녹조로 대치함으로써 작은 세포가 하나하나 분산되어 있는 미세녹조의 수확을 위한 원심분리의 비용을 없애 주는효과를 나타낸다. 사상녹조는 맨손으로 간단히 수확되기 때문이다. 수확된 사상미세조류를 말려서 사료로 사용하면, 원료비와 수확비용이 없는 값싼 사료가 될 것이다.
대한민국 특허 제235182호 "생태학적 먹이사슬을 이용한 양식어의 대량생산 장치"와 이것을 우선권으로 하고 있는 미합중국 특허 제6,148,769호 "Serial culture system for microalgae, live food animals, and fish fry"는 공생생산으 원리를 바탕으로 한 수산생물의 실내 생산장치를 개발한 것이다. 투명한 유리로 만든 수조 여러 개를 철제 지지대 위에 3 내지 4단으로 설치하여 윗 단에서 미세조류-물고기를 공생생산하고, 생산된 미세조류를 밑의 단에 있는 생사료 동물에게 먹이고, 이렇게 해서 생산된 생사료 동물을 사료 삼아 최하단에 있는 치어나 성어를 비육하도록 설계되어 있다. 규모로 보아 연구실 등에 적합한 생산시설이다.
이어서, 2002년에 출원한 대한민국 특허(출원번호 10-2002-0008859호) "공생과 먹이사슬관계를 이용한 수산생물의 육상생산 시설(Terrestrial aquaculture facilities based on symbiosis and foodchain)은 비닐하우스식 생산공장으로 주로 농어촌에 보급시키는 것을 목적으로 개발한 것이다. 투자비를 적게 하기 위해 비닐하우스 방식을 택하였으며, 생산시설이 들어설 내부를 2중 비닐로 둘러싸 내곽건물을 만들고, 그 외부를 다시 한 겹의 비닐로 덮어 씌워 외곽건물을 만들어 외기를 차단한다. 내곽건물의 내부에는 마찬가지로 비닐로 제작된 긴 수조를 4단으로 설치하여 햇빛을 잘 받도록 하고, 햇빛을 덜 받는 최하단은 바닥면적 전체가 물이 차지하도록 한다. 이렇게 하여 내곽건물 공간의 1/3 이상을 물이 차지하여 물이 가진높은 열용량으로 용수의 온도가 기온의 변화에 대항하여 겨울철의 난방, 여름철의 냉방에 대한 비용을 절감토록 하는 것이 이 발명의 특징이다. 그러나 상기한 발명에 따른 단층의 비닐하우스식 공장은 고가의 공장부지를 별도로 구입하여 미세조류, 생사료동물, 치어, 성어들을 사료나 식량의 목적으로 상업적인 생산을 하려는 자에게는 적합하지 않다.
본 발명은 종래의 비닐하우식 수산생물의 육상생산 시설이 가지고 있는 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 햇빛을 효율적으로 이용할 수 있는 유리온실식 다층건물 형태의 공장을 통해 수산생물을 대량생산함으로써 수익성을 보장하고, 용수를 한 번만 충진해도 증발한 양만큼만 보충하면 반복적으로 사용이 가능하고 2중 유리로 열악한 외부 환경의 영향을 최소한으로 차단할 수 있도록 함으로써, 계절의 지배를 벗어나 연중 생산의 길을 열고 부지확보가 가능하며 일조량이 충분한 곳이라면 예컨대, 농토로 쓸 수 없는 유휴지는 물론, 사막지대와 같은 곳에서도 지하수나 해수를 이용하여 식량을 대량으로 생산하고자 하는 데 그 목적이 있다.
즉, 본 발명은 원료 걱정 없이 미세조류를 대량으로 생산하고, 양어용수가 자체 내에서 정화되어 공장건물과 같은 시설 내에서 양어가 가능하도록 하며, 궁극적으로 인류 최대의 식량자원 중에 하나인 어류를 육상에 설치한 공장에서 마치 공산품과 같이 높은 효율로 대대적으로 생산해냄으로써 생사료동물을 통한 단백질사료, 단백질식량 등에 대한 국내의 수요를 충당할 뿐 아니라 외국으로도 수출하여세계의 식량문제 해결에 기여하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 공생 생산공장의 외형을 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 종단 정면도.
도 3은 도 1의 부분 종단 측면도.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 수조 지지구조체의 수직 지지기둥과 수평 지지앵글을 부분적으로 상세 도시한 발췌 정면도.
도 5는 도 4에 도시된 수조 지지구조체의 부분 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 수조 지지구조체의 다른 실시예를 도시한 부분 사시도.
도 7은 도 2의 수조 지지구조체를 부분적으로 도시한 종단 정면도.
도 8은 도 7에 도시된 수조 지지구조체의 종단 측면도.
도 9는 도 2 및 도 7에 도시된 작업통로의 부분 평면도.
도 10은 본 발명에 따른 원통형 투명수조의 부분 절단 분해 사시도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 튜브형 투명수조의 도면으로, 도 11a는 정면도, 도 11b는 도 11a에 도시된 플라스틱 숄더의 사시도.
도 12는 투명수조 하류측단과 배수관의 연결상태를 설명하는 개략도.
도 13은 투명수조 상류측단과 급수관 및 침전조의 연결상태를 설명하는 개략도.
도 14는 도 13에 도시된 침전조의 개략 확대도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 공생생산 공장 2 : 부지면
3 : 수직 지지기둥 4, 104 : 수조 지지선반
5 : 지지 구조체 6 : 불투명 수조부
7 : 투명수조부 8 : 투명 외곽벽체
9 : 바닥앵글 10 : 창문
11 : 불투명 수조 13, 113 : 종방향 지지앵글
14, 114 : 횡방향 지지앵글 15, 115 : 작업통로
17 : 작업통로 바닥 18 : 발판앵글
19 : 맨홀 20 : 사다리
21 : 천장 23 : 전등
31, 131 : 투명수조 32 : 원통체
33 : 연결링 35 : 마감판
36, 136 : 출수구 37, 137 : 비상 출수구
38, 47 : 연결호스 40 : 급수관
41 : 급수 분배관 42 : 배수관
43 : 용수순환펌프 44 : 침전조
45 : 보조펌프 51 : 비상 출수관
52 : 침전관
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 부지 위에 고정된 다수의 수직 지지기둥과 수직 지지기둥에 복층으로 고정되는 다수의 수조 지지선반으로 이루어진 지지 구조체, 지지 구조체 하단부에 설치되는 불투명 수조부, 이 불투명 수조부의 위쪽에 유체 연결된 상태로 지지 구조체에 설치되는 하나 이상의 투명 수조부, 및 지지 구조체를 둘러싸고 있는 투명 외곽벽체로 구성되어 있는 미세조류-어류 공생 생산공장을 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 미세조류-어류 공생생산 공장의 실시예를 첨부 도면을 참조로 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기 실시예에서는 이해를 돕기 위해 치수개념을 도입하였다.
본 발명의 미세조류-어류 공생생산 공장은 도 1에 도시된 바와 같이 부지면(2) 위에 설치된 하나의 커다란 수산자원 생산용 설비로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 전체적으로 수조 지지구조체(5), 불투명 수조부(6), 투명 수조부(7) 그리고 투명 외곽벽체(8)로 구성되어 있다.
먼저, 투명 외곽벽체(8)는 도 1에 도시된 바와 같이 지붕(8-1)과 벽(8-2)을 모두 2중 유리로 건설하여 미세조류의 광합성에 필요한 햇빛을 모든 방향에서 충분히 받아드리도록 한다. 이 햇빛은 용수의 온도를 올려 겨울철에 난방비를 절감시키는 효과를 나타낸다. 그러나, 여름철의 햇빛은 수온의 과잉 상승을 일으킬 염려가 있으므로 실내 온도와 외기 온도 사이의 차이를 줄이기 위해 유리벽(8-2) 최하부와최상부에만 유리 창문(10)을 설치하여 햇빛이 닿을 때는 이들을 열어 신선한 외부공기가 밑의 창문(10)을 통해 공장 내부로 들어와 창문이 없는 높은 유리벽(8-2)이 형성하는 굴뚝현상에 의해 상부로 이동하여 윗 창문(10)을 통해 외부로 빠져나가도록 한다. 공장 내부의 생산시설이 모두 철물로 되어 있으므로 지붕(8-1) 위에는 피뢰침(12)을 반드시 설치한다.
투명 외곽벽체(8)의 내부에 설치되는 수조 지지구조체(5)는 도 2와 3에 도시된 것처럼, 부지면(2) 위에 상하로 수직하게 고정 설치되어 있는 다수의 수직 지지기둥(3)과 이 기둥(3) 둘레에 수평하게 체결 고정되는 복수의 수조 지지선반(4)으로 이루어진다. 수직 지지기둥(3) 따라서, 수조 지지구조체(5) 전체의 하중을 지면에 전달하는 역할을 하므로, 철제 또는 강제 파이프체로 이루어져 있는 것이 바람직하며, 다수개가 구조체(5) 전체의 공간 효율성을 고려하여 소정의 간격을 가지고 이격 설치된다.
수직 지지기둥(3)에 복층 구조로 체결 고정되는 수조 지지선반(4)은 도 10에 도시된 바와 같은 다수의 원통형 투명수조(31)가 장착 고정되는 부위로서, 선반 기능을 할 수 있다면 판재나 망체로 구성될 수 있는데, 본 실시예에서는 수직 지지기둥(3)의 둘레부분에 적당한 간격으로 종횡 배열되어 볼트 체결되는 단면 "ㄱ'자 형태의 지지앵글(13,14)로 구성된다.
이 때, 수조 지지선반은 도 11a 및 11b에 도시된 바와 같은 튜브형 투명수조(131)을 지지하기 위한 다른 실시예로서 도 6에 104로 도시된 바와 같이 수평 지지앵글(113,114)로 이루어진 테두리에 나일론 그물(115)을 부착시켜 제작할수도 있다.
수직 지지기둥(3)과 수조 지지선반(4)의 조립과정을 도 4 및 도 5에 따라 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
직경 약 10㎝의 철제 파이프 여러 개를 도 2의 부지면(2) 위에 수직으로 세워 수직 지지기둥(3)을 설치한다. 그리고 나서, 수직으로 세워진 기둥(3) 사이를 수평으로 연결하여 원통형 투명수조 선반(4)을 만드는데, 예컨대 60㎝인 원통형 투명수조(31)의 치수를 감안하여 선반(4)의 폭 즉, 횡방향 수평지지앵글(14)의 길이를 예컨대, 70㎝로 결정하고, 마찬가지로 수조(31) 길이 1200㎝인 점을 감안하여 종방향 지지앵글(13)의 길이를 1200㎝로 결정한다. 이러한 선반의 제작방법은 다른 실시예인 튜브형 투명수조 지지선반(104)에서도 마찬가지이고, 다만 횡방향 수평 지지앵글(14) 대신에 나일론 그물(115)을 대치한 것이 다르다.
이와 같이, 수직 지지기둥(3)과 종횡방향의 수평 지지앵글(13,14)을 볼트 등으로 체결하면, 수조 지지 구조체(5)는 전체적으로 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같은 트러스 구조를 갖게 되며, 지지 구조체(5)의 부지면(2) 위로 노출되어 있는 투명 수조부(7)와 부지면(2) 아래쪽으로 함입되어 있는 불투명 수조부(6)로 구분된다.
이 때, 수조 지지구조체(5)에는 도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이, 수조 지지구조체(5) 내에서의 이동을 위한 작업통로(15)를 필요로 하는 바, 하나의 높이가 70㎝인 수조 지지선반(4) 3개를 하나의 층으로 삼고, 각 층의 천장에 해당하는 선반의 종방향의 수평 지지앵글(13,14)을 작업통로(15)의 방향에 따라 선택적으로 연장하는 한편, 연장된 앵글 사이의 앵글들은 작업 통로(15)의 폭에 해당하는 만큼 잘라낸다. 그리고, 작업 통로(15)의 바닥(17)에 해당하는 선반의 지지앵글(13,14) 사이를 도 8에 도시된 바와 같이 단면 "ㅡ"자형의 발판앵글(18)로 통로(15)의 방향에 따라 길이방향으로 촘촘하게 나란히 부착함으로써 하나의 작업 통로(15)를 구축하게 된다.
아울러, 도 9에 도시된 바와 같이 작업 통로(15) 바닥(17) 일측을 관통시켜 맨홀(19)을 형성하고, 관통된 부위의 벽면에 상하 이동용 사다리(20)를 설치하여 상하 작업통로(15) 간의 이동이 가능하도록 하는데, 다만, 맨홀(19)을 통한 추락사고를 방지하도록 상하 맨홀(19)의 위치를 서로 엇갈리게 설정한다. 또한, 도 2에 도시된 것처럼 작업통로(15) 밑부분인 아래층의 천장(21)에 조명장치(23)가 설치되는데, 이 조명장치로는 야간에 작업통로(15)의 시야를 확보해줄 뿐 아니라, 미세조류가 야간이나 흐린 날 등과 같이 일조량이 없거나 부족할 때에도 광합성을 할 수 있도록 파장이 400 내지 700㎚인 전등(23)이 사용된다.
이와 같이 구성되는 수조 지지구조체(5)는 다시 투명 수조부(7)와 불투명 수조부(6)로 구분되는데, 이 중 불투명 수조부(6)에 설치된 불투명수조(11)는 부지를 굴착하고 바닥과 벽을 콘크리트 타설하여 형성한다. 따라서, 수조 지지구조체(5)의 다수의 수직 지지기둥(3)은 도 7에 도시된 것처럼, 상하 여러 층의 수평 지지앵글(13,14)에 의해 그 간격이 고정될 뿐 아니라 뿌리부분은 불투명 수조(11)의 바닥에서 콘크리트 속으로 굳게 고착되며, 바닥앵글(9)에 의해 횡방향 하중에 대한 강도를 보강하도록 되어 있다. 또한 불투명 수조(11)에는 도 2 등에 도시된것처럼 양어용 용수가 가득 채워진다.
도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 불투명 수조부(6)의 위쪽에 형성되는 투명 수조부(7)는 불투명 수조부(6)와 유체 연결된 상태로 미세조류를 생산하도록 되어 있는 다수개의 원통형 투명수조(31) 또는 튜브형 투명수조(131)로 구성되는 바, 원통형 투명수조(31)는 도 10에 도시된 바와 같이 원통체(32), 연결링(33), 마감판(35), 출수구(36)로 이루어져 있다.
여기에서 원통체(32)는 예컨대, 길이 약 1.5m, 너비 약 1.3m의 PET와 같은 투명한 재료로 제작된 판체로서 도 10에 도시된 것처럼, 위쪽이 트인 상태로 말아 길이 1.5m의 원통체(32)로 되며, 이 원통체(32) 8개를 연결링(33)으로 연결하여 길이 12m의 원통형 투명수조(31) 한 개를 만들게 되며, 이들 각각의 수조(31)는 하나의 용기로서 미세조류 서식용수를 수용하게 되는데, 시공 작업의 편리상 원통체(32)의 연결은 조립이 끝난 수조 지지구조체(5)의 원통형 수조 지지선반(4) 위에서 해야한다. 원통형 투명수조(31)의 양단은 PET와 같은 투명한 재질의 마감판(35)으로 봉하고, 이 마감판(35)에는 용수의 흐름을 위한 출수구(36)와 용수의 과잉 충진에 대비한 비상 출수구(37)가 구비되어 있다.
한편, 이 원통형 투명수조(31)의 다른 실시예로서 도 11a 및 11b에 도시된 튜브형 투명수조(131)는 파이프와 같이 길게 연장된 비닐 튜브(132) 양 끝에 엘보 형태의 플라스틱 숄더(135)를 부착시켜 만들어지며, 이 플라스틱 숄더(135)에도 출수구(136)와 비상 출수구(137)가 구비되어 있다.
이와 같이, 출수구(36)를 통해 상호 연결되어 있는 각각의 투명수조(31)는다시 도 12에 도시된 바와 같이, 가장 하류측단에 설치된 투명수조(31)의 출수구(36)와 비상출수구(37)에 끼워져 있는 연결호스(38)를 통해 배수관(42)에 연결되어 있으며, 배수관(42)은 불투명수조(11) 위에 수직하게 배열 설치되어 각 층의 하류측단 투명수조(31)들에서 배출되는 용수를 모아 불투명수조(11)로 되돌려 보내도록 되어 있으며, 이 때 출수구(38)는 필요에 따라 도 12에 은선으로 도시된 것처럼 두 갈래로 분기되어 일부는 배수관(42)으로, 일부는 하단에 위치하는 다른 수조(31)로 보내지도록 할 수도 있다. 그리고, 배수관(42) 측면 돌출단부에는 각 연결호스(38)가 끼워져 연결되어 있으며, 배수관(42)의 축선 위치에는 낙하수류의 속도를 조절하기 위한 도수체인(46)이 길이방향으로 설치되어 있다.
마찬가지로, 각 투명수조(31) 들의 상류측단에는 도 13에 도시된 바와 같이, 배수관(42)과 대응하는 형태로 급수 분배관(41)이 수직하게 설치되는 바, 이 급수 분배관(41)은 도시된 것처럼 연결호스(47)를 통해 각각의 투명수조(31) 입구측에 연결되어 있으며, 연결호스(47)가 끼워지는 측면 돌출단부에 마찬가지로 수조(31)로의 급수량을 조절하는 개폐밸브(48)가 각각 장착되어 있다.
이와 같이 급수 분배관(41)을 통해 하나로 유체 연결되어 있는 각각의 투명수조(31)로 이루어진 투명 수조부(7)를 불투명 수조부(6)의 불투명 수조(11)와 유체 연결하도록 되어 있는 급수관(40)은 도 13에 도시된 것처럼, 불투명 수조(11)로부터 최상단의 투명수조(31) 위쪽까지 연장되어 관로 중간에 설치된 용수순환펌프(43)에 의해 불투명 수조(11)에 채워져 있는 용수를 최상단 투명수조(31)로, 그리고 이 투명수조(31)로부터 급수 분배관(41)을 통해 아래쪽에있는 모든 투명수조(31)로 순차적으로 용수를 공급하도록 되어 있다.
이 때, 도 14에 보다 상세히 도시된 바와 같이, 급수관(40)의 불투명 수조(11)와 용수순환펌프(43) 사이에는 펌프(43)에 의해 불투명 수조(11)에서 빨려 올라온 용수가 잠시 머물면서 부유하고 있는 각종 고형물질이 침전되도록 하는 침전조(44)가 설치되어 있다. 여기에서 침전조(44)는 도시된 것처럼 펌핑된 용수를 일시적으로 수용하는 일종의 용기로서 하단 부분이 깔대기 모양으로 축경되는 형태로 제작되어 침전물을 최하단에 설치된 밸브(49)를 개방하여 제거하도록 되어 있다. 또한, 침전조(44)의 상단 일측에는 비상 출수관(51)이 관통 설치되어 침전관(52)과 맨홀(53)을 통해 침전조(44) 위쪽으로 펌프(45)에 의해 공급되는 용수의 양이 적정량을 넘을 때 넘치는 양만큼 출수관(51)을 통해 불투명 수조(11)로 되돌아가게 한다.
따라서, 위와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 공장(1)에 의하면, 먼저 투명수조부(7)의 투명수조(31)에 용수를 공급하기 위해 도 12와 같은 급수시설을 마련하여 불투명수조(11)의 용수가 급수펌프(43)의 힘으로 먼저 최상단에 있는 원통형 투명수조(31)로 올라가고, 이어서 원통형 투명수조(31)의 용수가 수직으로 세워진 급수 분배관(41)으로 옮겨 간다. 이 급수 분배관(41)에 머물고 있는 용수는 급수조절용 개폐밸브(48)를 거쳐 각 투명수조(31)로 급수된다.
불투명수조(11)의 용수는 투명수조(31)로 옮겨가기 전에 도 14와 같은 침진조(44)를 거쳐 사료 잔재물이나 배설물 같은 고형물질이 제거된다. 용수는 용수순환 펌프(45)의 힘으로 일단 침전조(44) 속에 들어가 여기서 머무는 동안에 고형물질이 침전되고, 침전된 고형물질은 침전물 제거밸브(48)를 통해 제거된다. 침전물이 제거된 맑은 용수는 급수펌프(43)의 힘으로 급수호스(40)를 통해 최상단에 있는 원통형 투명수조(31)로 올라간다.
원통형 투명수조(31) 또는 튜브형 투명수조에 충진된 용수는 도 12에 도시된 바와 같이 출수구(36)와 배수관(42)을 거쳐 불투명 수조부(6)에 있는 불투명 수조(11)로 되돌아 가거나, 투명 수조부(7)의 다른 투명수조(31)로 옮겨 간다. 출수구(36)와 배수관(42) 사이는 연결호스(38)로 연결되며, 배수관(42) 속의 도수체인(46)은 낙하되는 물방울의 속도를 줄이게 된다.
따라서, 먼저 햇빛이 잘 닿지 않는 불투명 수조(11)는 내부에 상대적으로 많은 양의 용수가 채워져 있으므로, 생사료 동물이나 어류를 고밀도로 기른다. 이 때, 생사료 동물이나 어류 등에서 배설물로서 발생되는 유독성의 암모니아나 탄산가스는 용수순환펌프(43)와 각종 배관 등으로 이루어진 용수순환장치를 통해 광합성이 활발히 진행되고 있는 투명수조(31)로 보내져 광합성 대사에 사용되도록 함으로써 제독하여 용수를 정화시킬 수 있게 되며, 동시에 직사광선을 받지 않아 수온이 비교적 낮은 불투명 수조(11)의 용수가 투명수조(31)의 용수와 교환됨으로써 전체적인 수온을 조절하는 역할을 하게 된다.
이어서, 투명 수조(31)에서는 미세조류가 불투명 수조(11)에서 공급되는 암모니아 등의 어류 배설물을 양분 삼아 생장하게 되는데, 이렇게 생산된 미세조류를 사료 삼아 윤충, 물벼룩, 알테미아 등의 생사료 동물을 생산하여 단백질 사료로 직접 시장에 출하할 수 있을 뿐 아니라, 틸라피아나 일종의 붕어처럼 미세조류를 먹이 삼는 어종에 직접 먹일 수도 있다. 또한, 투명 외곽벽체(8)로 인한 온실효과를 이용하여 실내 온도를 높임으로써 겨울철에는 자체의 난방비를 절감할 수도 있으며, 전체적으로 내부 공간을 온도변화에 예민한 공기가 차지하는 부분보다 온도변화에 둔감한 물이 차지하는 부분이 커지게 함으로써 밤낮이나 계절 변화에 따른 공장내부의 온도편차를 줄일 수 있게 된다.
이상과 같은 본 발명에 따른 미세조류-어류의 공생 생산공장은 먹이사슬의 출발점이 되는 미세조류를 동일한 시설 내에서 공생생산되는 어류에서 얻어지는 탄소원과 질소원과 햇빛을 원료로 하여 저렴한 비용으로 생산할 수 있게 된다. 또한, 이렇게 값싸게 생산된 미세조류를 먹이 삼아 윤충, 물벼룩, 알테미아 등과 같은 생사료 동물을 역시 저 비용으로 생산할 수 있게 된다. 이에 따라 생사료 동물 자체를 염가로 공급할 수 있음은 물론이고, 이를 다시 먹이로 하여 저렴한 비용으로 각종 어류를 생산할 수도 있게 된다. 이는 결국 자연산이나 옥외양어에 의존했던 어류의 생산에 일대 혁신을 가져오게 된다.
특히, 단백질 사료로 그 효용성이 인정되었으나 원료로 사용되는 미세조류의 값이 비싸 자연산에만 의존할 수밖에 없었던 알테미아와 같은 생사료 동물을 원료 걱정 없이 대대적으로 생산할 수 있으므로 단백질 사료를 염가에 대량으로 공급할 수 있게 된다.
이상과 같은 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
Claims (15)
- 부지면(2) 위에 고정된 다수의 수직 지지기둥(3)과 상기 수직 지지기둥(3)에 복층으로 고정되는 다수의 수직 지지선반(4)으로 이루어진 수조 지지구조체(5),상기 수조 지지구조체(5) 하단부에 설치되는 불투명 수조부(6),상기 불투명 수조부(6)의 위쪽에 유체 연결된 상태로 상기 수조 지지구조체(5)에 설치되는 하나 이상의 투명 수조부(7), 및상기 수조 지지구조체(5)를 둘러싸고 있는 투명 외곽벽체(8)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 미세조류-어류 공생생산 공장.
- 제1 항에 있어서,상기 불투명 수조부(6)는 부지면(2)의 지면 아래로 오목하게 굴착하여 형성된 불투명 수조(11)로 이루어진 것을 특징으로 하는 미세조류-어류 공생생산 공장.
- 제1 항에 있어서,상기 수조 지지구조체(5)를 이루는 상기 수직 지지기둥(3)은 일정한 간격으로 상기 부지면(2) 위에 세워져 있는 다수의 지지 파이프이며, 상기 수조 지지선반(4)은 상기 수직 지지기둥(3)에 수평하게 종 또는 횡으로 결합되는 복수의 "ㄱ"자형 수평 지지앵글(13,14)인 것을 특징으로 하는 미세조류-어류 공생생산 공장.
- 제3 항에 있어서,상기 수조 지지선반(104)은 상기 수직 지지기둥(3)에 종방향으로 결합되는 복수의 "ㄱ"자형 종방향 수평 지지앵글(113), 상기 지지앵글(113) 양단에 결합되는 한 쌍의 횡방향 수평 지지앵글(114), 및 상기 종횡방향 수평 지지앵글(113,114)에 부착되는 그물(115)로 이루어진 것을 특징으로 하는 미세조류-어류 공생생산 공장.
- 제3 항에 있어서,상기 수조 지지구조체(5)는 인접한 한 쌍의 상기 수직 지지기둥(3) 사이에서 상기 종횡방향 지지앵글(13,14)을 제거하여 임의의 위치에 작업 통로(15)를 형성하고, 상기 작업 통로(15)의 바닥(17)을 이루는 종 또는 횡방향 수평 지지앵글(13,14) 사이에는 "ㅡ"자형 발판앵글(18)을 종 또는 횡방향으로 나란히 부착한 것을 특징으로 하는 미세조류-어류 공생생산 공장.
- 제5 항에 있어서,상기 작업 통로(15)에는 상기 바닥(17)에 상하 이동을 가능하게 하는 맨홀(19)이 엇갈리게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 미세조류-어류 공생생산 공장.
- 제5 항에 있어서,상기 작업 통로(15)의 밑부분인 아래층 천장(21)에는 야간에도 미세조류에 의한 광합성이 가능하도록 400 내지 700㎚의 파장을 갖는 전등(23)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 미세조류-어류 공생생산 공장.
- 제1 항에 있어서,상기 투명 수조부(7)는 위쪽이 트이도록 말아 형성한 투명 원통체(32), 상기 투명 원통체(32)를 말린 상태 그대로 연결하도록 상기 원통체(32) 외주면의 적어도 양단에 끼워지는 복수의 연결링(33), 및 상기 연결링(33) 중 상기 원통체(32)의 양단의 연결링(33)에 끼워 맞춤되며 위쪽에 출수구(36)와 비상 출수구(37)가 위 아래로 형성된 마감판(35)으로 구성된 복수의 투명수조(31)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 미세조류-어류 공생생산 공장.
- 제8 항에 있어서,상기 원통체(32), 상기 연결링(33), 상기 마감판(35)은 각각 PET와 같은 투명한 재료로 제작되는 것을 특징으로 하는 미세조류-어류 공생생산 공장.
- 제1 항에 있어서,상기 투명수조부(7)는 기다란 파이프 형태의 비닐 튜브(132)와, 상기 비닐 튜브(132)의 양 끝에 부착되며 위쪽에 출수구(136)와 비상 출수구(137)가 위 아래로 형성된 한 쌍의 플라스틱 숄더(135)로 이루어진 튜브형 투명수조(131)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 미세조류-어류 공생생산 공장.
- 제1 항에 있어서,상기 불투명 수조부(6)와 투명 수조부(7)를 유체 연결하는 급수관(40)에는 용수순환펌프(43)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 미세조류-어류 공생생산 공장.
- 제11 항에 있어서,상기 불투명 수조부(6)와 상기 용수순환펌프(43) 사이의 상기 급수관(40)에는 침전조(44)가 설치되어 있으며, 상기 침전조(44)와 상기 불투명 수조부(6) 사이에는 보조 펌프(45)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 미세조류-어류 공생생산 공장.
- 제1 항에 있어서,상기 외곽벽체(8)는 2중 유리로 되어 있는 것을 특징으로 하는 미세조류-어류 공생생산 공장.
- 제1 항에 있어서,상기 외곽벽체(8)는 최하부와 최상부에만 창문(10)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 미세조류-어류 공생생산 공장.
- 햇빛을 적게 받는 지하의 불투명 수조부(6)에서는 주로 어류가 생산되고, 햇빛이 잘 닿는 지상의 투명 수조부(7)에서는 주로 미세조류가 광합성으로 생산되 며, 상기 불투명 수조부(6)와 상기 투명 수조부(7) 사이에 급수펌프(43)를 설치하여 상기 불투명 수조부(6)에서 어류가 호흡과 배설작용을 통해 발생시킨 탄산가스와 암모니아를 상기 투명수조부(7)의 미세조류에 전달하여 생산의 원료로 삼고, 상기 투명 수조부(7)의 미세조류가 광합성 과정에서 발생시킨 산소를 상기 불투명 수조부(6)에 전달하여 어류가 호흡에 이용할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 미세조류-어류의 공생생산 공장.
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| KR10-2002-0068755A KR100458861B1 (ko) | 2002-11-07 | 2002-11-07 | 미세조류-어류 공생 생산공장 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100909896B1 (ko) | 2007-10-31 | 2009-07-30 | 이원국 | 먹이 사슬 각 단계의 생육환경을 최적화한 표준단위생산시설 |
| KR101290256B1 (ko) | 2012-07-11 | 2013-07-26 | 조선대학교산학협력단 | 평판형 광생물반응기를 이용한 미세조류 자동 공급 수족관 |
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| Publication number | Publication date |
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| KR20040040581A (ko) | 2004-05-13 |
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