KR101174487B1 - 피에이치 조절 및 순환배양 방식을 이용한 실내용 해양산성화 실험장치 - Google Patents

피에이치 조절 및 순환배양 방식을 이용한 실내용 해양산성화 실험장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해양산성화가 각종 해양생물에게 미치는 영향을 실험하기 위한 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산성화 폭기조와 염기화 폭기조로부터 배출되는 해수를 각기 다른 비율로 혼합하여 pH 농도별로 저장조에 분리 저장시킨 다음, 저장조의 해수를 배양조로 보내어 실험생물과 함께 배양시킬 수 있도록 함으로서, 해양산성화가 각종 해양생물에게 미치는 영향을 pH 농도별로 정상대조군과 비교하여 다양하고 세부적이며 신뢰도가 우수한 실험데이터를 확보함은 물론, 이를 기초로 해양산성화에 강한 생물학적 유전형질을 찾아내어 미래의 수산자원 확보에 유리한 고지를 점령할 수 있도록 하며, 실험장치를 실내에 비치하여 컴퓨터를 기반으로 하는 자동제어가 가능토록 함으로서, 보다 안전하고 신속하며 정확한 실험이 수행되도록 한 pH조절 및 순환배양 방식을 이용한 실내용 해양산성화 실험장치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명의 실험장치(10)는, 일정량의 해수를 저장하여 CO2가스를 해수중에서 폭기시키는 산성화 폭기조(1)와, 일정량의 해수를 저장하여 N2 또는 O2가스를 해수중에서 폭기시키는 염기화 폭기조(2)와, 상기 산성화 폭기조(1) 및 염기화 폭기조(2)로부터 배출된 해수를 각기 다른 비율로 혼합시켜 pH 농도별로 구분하여 저장하는 다수 개의 저장조(3)와, 상기 각각의 저장조(3)로부터 배출된 해수를 저장하여 실험생물(20)과 함께 배양하는 다수 개의 배양조(4)를 포함하여서 이루어지며, 상기 산성화 폭기조(1)와 염기화 폭기조(2)와 각각의 저장조(3)에는 교반모터(11)에 의하여 구동되는 해수용 교반기(12)와 pH센서(13)와 온도센서(13b)와 수위레벨센서(14)가 설치되고, 상기 각각의 배양조(4)에는 pH센서(13)와 온도센서(13b)와 드레인수단이 설치되며, 상기 산성화 폭기조(1)와 염기화 폭기조(2)는 장치선반(7)의 상단부에 배치되고, 상기 저장조(3)는 장치선반(7)의 중앙부에 배치되고, 상기 배양조(4)는 장치선반(7)의 바닥측에서 해당 저장조(3)의 하부에 위치하도록 배치되며, 상기 산성화 폭기조(1)와 염기화 폭기조(2)로부터 각각의 저장조(3)를 거쳐 배양조(4)에 이르기까지 해수의 분배와 공급을 수행하는 배관라인이 밸브기구와 함께 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

피에이치 조절 및 순환배양 방식을 이용한 실내용 해양산성화 실험장치{Apparatus for experiment of ocean acidification using pH regulation and circulated culture}
본 발명은 산성화 폭기조와 염기화 폭기조로부터 배출되는 해수를 각기 다른 비율로 혼합하여 pH 농도별로 저장조에 분리 저장시킨 다음, 저장조의 해수를 배양조로 보내어 실험생물과 함께 배양시킴으로서, 해양산성화가 각종 해양생물에게 미치는 영향을 실험할 수 있도록 한 pH조절 및 순환배양 방식을 이용한 실내용 해양산성화 실험장치에 관한 것이다.
인간의 산업활동으로 배출되어 지구온난화의 주범이 되는 이산화탄소(CO2)는 전체 배출량의 1/3이 대기중에 남게 되고, 다른 1/3은 육지의 숲이나 토양 등에 흡수되며, 나머지 1/3은 해양에 흡수된다고 알려져 있는 바, 지구의 많은 부분을 차지하는 해양 덕택에 전체 이산화탄소의 33%가 줄어 들어 지구온난화가 지연되는 것으로 해석할 수 있다.
그러나, 최근에 들어 이산화탄소가 해양으로 과다하게 흡수됨으로서 해양의 pH 값이 감소하는 해양산성화가 급속도로 진행되고 있으며, 1751년에서 1994년 사이에 해양 표면의 pH는 약 8.179에서 8.104로 감소된 것으로 평가되는 한편, 2050년까지 해양의 산성도가 150%나 증가할 것이라는 예측이 나오고 있다.
이러한 해양산성화가 심각한 환경문제로 부각되는 이유는, 먹이사슬의 기초를 이루는 생물인 식물 및 동물 플랑크톤과 산호류를 포함하여, 몸의 일부가 석회질로 구성된 조개류 또는 물고기 등과 같은 해양생물의 건강과 성장을 크게 저해함은 물론이고, 해양생태계의 먹이사슬 전체에 영향을 미쳐 궁극적으로는 인간의 생존과 경제활동에 심각한 타격을 주기 때문이다.
전세계적으로도 해양산성화의 심각성을 깨닫고 태양광이나 풍력 등의 대체에너지를 개발하여 석유나 석탄 등의 화석연료 사용량을 줄임으로서 이산화탄소의 배출을 감소시키는 한편, 해양산성화가 각종 해양생물에 미치는 영향을 실험하는 연구에 착수하였으며, 해양산성화에 강한 생물학적 유전형질을 찾아내어 미래의 수산자원 확보에 유리한 고지를 점령하기 위한 경쟁이 진행되고 있다.
그러나, 해양산성화가 각종 해양생물에 미치는 영향에 대한 연구나 실험을 수행함에 있어 가장 큰 문제점으로 대두되는 것은, 전문인력과 맞춤형 실험장치의 보급이 제대로 이루어지지 못하였다는 것이며, 선박을 타고 해양으로 직접 나가서 장기간의 실험을 수행하는 것은 시시각각으로 변화하는 바다 상황으로 말미암아 그 경제성과 실효성이 매우 떨어짐은 물론이고, 실험을 통하여 확보할 수 있는 데이터의 다양성이나 신뢰도 역시 매우 낮은 수준이 되는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 산성화 폭기조와 염기화 폭기조로부터 배출되는 해수를 각기 다른 비율로 혼합하여 pH 농도별로 저장조에 분리 저장시킨 다음, 저장조의 해수를 배양조로 보내어 실험생물과 함께 배양시킬 수 있도록 함으로서, 해양산성화가 각종 해양생물에게 미치는 영향을 pH 농도별로 정상대조군과 비교하여 다양하고 세부적이며 신뢰도가 우수한 실험데이터를 확보함은 물론, 이를 기초로 해양산성화에 강한 생물학적 유전형질을 찾아내어 미래의 수산자원 확보에 유리한 고지를 점령할 수 있도록 하며, 실험장치를 실내에 비치하여 컴퓨터를 기반으로 하는 자동제어가 가능토록 함으로서, 보다 안전하고 신속하며 정확한 실험이 수행되도록 한 실내용 해양산성화 실험장치를 제공하는 것을 그 기술적인 과제로 한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서의 본 발명은, CO2가스를 해수중에서 폭기시키는 산성화 폭기조와, N2 또는 O2가스를 해수중에서 폭기시키는 염기화 폭기조와, 상기 산성화 폭기조 및 염기화 폭기조로부터 배출된 해수를 각기 다른 비율로 혼합시켜 pH 농도별로 구분하여 저장하는 다수 개의 저장조와, 상기 각각의 저장조로부터 배출된 해수를 저장하여 실험생물과 함께 배양하는 다수 개의 배양조로서 실험장치를 구성하되, 산성화 폭기조와 염기화 폭기조는 장치선반의 상단부에 배치되고, 상기 저장조는 장치선반의 중앙부에 배치되고, 상기 배양조는 장치선반의 바닥측에서 해당 저장조의 하부에 배치되도록 하며, 산성화 폭기조와 염기화 폭기조와 각각의 저장조에는 교반모터에 의하여 구동되는 해수용 교반기와 pH센서와 온도센서와 수위레벨센서를 설치하고, 각각의 배양조에는 pH센서와 온도센서와 드레인수단을 설치하는 한편, 산성화 폭기조와 염기화 폭기조로부터 각각의 저장조를 거쳐 배양조에 이르기까지 해수의 분배와 공급을 수행하는 배관라인이 밸브기구와 함께 설치됨을 특징으로 하며, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 각각의 저장조 1개를 기준으로 2개 내지 4개의 배양조를 할당하여 장치선반에 배치시키고, 각각의 배양조에는 해수 가열용 히터가 추가로 설치됨을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 해양산성화가 각종 해양생물(실험생물)에게 미치는 영향을 실내에서 보다 안전하고 신속하며 정확하게 실험할 수 있는 효과가 있고, pH 농도 조건을 달리하여 배양된 실험생물을 정상대조군과 비교하는 방식에 의하여 다양하고 세부적이며 우수한 신뢰도를 가지는 실험데이터를 확보할 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 동일한 pH 농도하에서 서로 다른 온도를 가지는 해수중에 실험생물이 배양되는 배양조를 저장조마다 다수 개로 할당시킴으로서, pH 농도 조건에 다양한 온도조건을 추가하여 한층 더 폭넓고 세부적인 실험데이터를 확보할 수 있음은 물론이고, 컴퓨터를 기반으로 하는 실험장치의 자동제어방식에 의하여 실험데이터의 정확도와 신뢰도를 보다 더 향상시키는 효과가 있다.
이러한 실험데이터를 근거로 하여, 해양산성화가 각종 해양생물에게 미치는 영향을 보다 정확하게 판단함은 물론, 이에 대한 근본적인 대책을 마련토록 하는 효과가 있고, 해양산성화에 강한 생물학적 유전형질을 찾아내어 미래의 수산자원 확보에 유리한 고지를 점령할 수 있도록 함으로서, 수산업 분야의 국가경쟁력을 고양시키는 측면에도 기여할 수 있는 등의 매우 유용한 효과를 가지는 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 해양산성화 실험장치를 나타내는 정면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 해양산성화 실험장치를 나타내는 정면도.
도 3의 (가) 및 (나)는 본 발명에 사용되는 배양조의 정단면도.
도 4는 본 발명에 따른 해양산성화 실험장치의 자동제어방식을 나타내는 개략적인 배선도.
이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일실시예에 따른 해양산성화 실험장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, CO2가스를 해수중에서 폭기시키는 산성화 폭기조(1)와, N2 또는 O2가스를 해수중에서 폭기시키는 염기화 폭기조(2)와, 상기 산성화 폭기조(1) 및 염기화 폭기조(2)로부터 배출된 해수를 각기 다른 비율로 혼합시켜 pH 농도별로 구분하여 저장하는 다수 개의 저장조(3)와, 상기 각각의 저장조(3)로부터 배출된 해수를 저장하여 실험생물(20)과 함께 배양하는 다수 개의 배양조(4)를 포함하여서 이루어진다.
또한, 본 발명의 실험장치(10)는 실내에 비치되는 장치선반(7)을 기초로 하여 설치되며, 낙차(落差) 방식에 의한 해수의 분배와 공급을 위하여 산성화 폭기조(1)와 염기화 폭기조(2)는 장치선반(7)의 상단부에 배치되고, 상기 저장조(3)는 장치선반(7)의 중앙부에 배치되고, 상기 배양조(4)는 장치선반(7)의 바닥측에서 해당 저장조(3)의 하부에 위치하도록 배치되어 있다.
이와 더불어, 도면상 4개의 저장조(3)와 4개의 배양조(4)가 실험장치(10)에 적용된 것으로 도시되어 있으나, 저장조(3) 및 배양조(4)의 개수는 최소 3개에서 5개 이상으로도 설치가 가능하며, 산성화 폭기조(1)와 염기화 폭기조(2)로부터 각각의 저장조(3)를 거쳐 배양조(4)에 이르기까지 해수의 분배와 공급을 수행하는 배관라인이 밸브기구와 함께 설치된다.
도 1에 도시된 상태를 기준으로 하면, 폭기조(1)(2)의 용량은 90~100L(리터), 저장조(3)의 용량은 50~60L, 배양조(4)의 용량은 실험생물(20)의 종류나 크기를 고려하여 5~15L 범위내에서 선택하여 사용하는 것이 바람직하며, 폭기조(1)(2)와 저장조(3) 및 배양조(4)는 내식성과 기계적 강도가 우수한 두께 1cm 이상의 투명 아크릴 소재 또는 강화유리 소재를 사용한 밀폐형 용기로 제조함으로서, 내부의 수위상태나 장치의 작동상태를 육안으로 확인할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 산성화 폭기조(1)와 염기화 폭기조(2)에 저장되는 해수의 pH는 각각 5.0~6.0과 8.2로 한 상태에서, 산성화 폭기조(1)와 염기화 폭기조(2)로부터 배출되는 해수를 각기 다른 비율로 혼합시켜, 각각의 저장조(3)와 배양조(4)에 저장되는 해수의 pH는 도면상 좌측단으로부터 7.6, 7.8, 8.0, 8.2 수준으로 하는 것이 바람직하며, 이 경우 도면상 우측단에 위치한 배양조(4)가 정상대조군이 된다.
그러나, 각각의 저장조(3)와 배양조(4)에 저장되는 해수의 pH 농도는 6.5~ 8.2 사이에서 원하는 pH 농도로 설정하여 사용이 가능하며, pH 7.6은 IPCC(2007)의 시나리오(A1F1)에 의하면, 해양산성화의 결과로 2100년에 예상되는 해양의 pH 수준이 된다.
상기 산성화 폭기조(1)에는 고압의 이산화탄소가 저장된 CO2탱크(5)로부터 연장되는 기체주입라인(5a)이 삽입 설치되며, 상기 기체주입라인(5a)에는 가스주입량을 제어하는 전자밸브로서의 압력조정밸브(MFC: Mass flow controller)가 설치되는 한편, 기체주입라인(5a)의 끝단부에는 CO2가스를 해수중에 폭기시키기 위한 기포분산기(5b)가 설치되어 있다.
상기 염기화 폭기조(2)에도 고압의 질소 또는 산소가 저장된 N2/O2탱크(6)로부터 연장되는 기체주입라인(6a)이 삽입 설치되며, 상기 기체주입라인(6a)에도 가스주입량을 제어하는 전자밸브로서의 압력조정밸브(MFC) 및 N2 또는 O2가스를 해수중에 폭기시키기 위한 기포분산기(6b)가 설치되어 있다.
이와 더불어, 산성화 폭기조(1)와 염기화 폭기조(2)와 각각의 저장조(3)에는 교반모터(11)에 의하여 구동되는 해수용 교반기(12)가 설치되는 한편, 컴퓨터를 기반으로 하는 실험장치(10)의 자동제어를 위하여 pH센서(13)와 온도센서(13b)와 수위레벨센서(14)가 추가로 설치되고, 각각의 배양조(4)에도 pH센서(13)와 온도센서(13b)가 설치된다.
상기 교반기(12)는 교반모터(11)의 구동축과 연결된 회전축에 임펠러가 장착된 제품을 사용하는 것이 바람직하고, 통상 pH를 측정하는 pH센서(13) 제품에는 수온을 병행하여 측정하는 온도센서(13b)가 포함된 것이 대부분이므로, 이러한 pH센서(13)를 본 발명의 실험장치(10)에 적용시키되, pH를 측정하는 센서팁(13a) 부분과 수온센서(13b) 부분이 해수중에 잠기도록 하는 한편, 제어용 신호를 발생시키는 센서바디 부분은 폭기조(1)(2)와 저장조(3) 및 배양조(4)의 상부측에 배치시키는 것이 바람직하다.
상기 수위레벨센서(14)는 수면을 타고 이동하는 부표의 내부에 리미트 스위치로서의 자석이 내장되어 해수의 수위변동에 따라 해당 부표가 센서봉을 타고 이동되도록 한 플로우트식 수위계를 사용하는 것이 잦은 고장이나 오작동을 방지하는 측면에서 바람직하다.
그러나, 상기 교반기(12)와, 온도센서(13b)가 포함된 pH센서(13)와, 수위레벨센서(14)는 위에서 설명되어진 제품으로 한정되지 아니하며, 해수의 교반에 따른 pH 농도의 균등화와, 수온을 기초로 한 pH의 측정과, 수위의 측정 및 이를 기초로 한 밸브기구의 제어가 가능한 것이라면, 어떠한 종류의 제품이 적용되더라도 무방함을 밝혀두는 바이다.
필요에 따라서는 각각의 배양조(4)에도 교반모터(11)에 의하여 구동되는 해수용 교반기(12)를 설치할 수 있으며, 도 3의 (가)에 도시된 바와 같이 조개류나 해삼 또는 치어 등의 실험생물(20)이 배양조(4)의 내부에서 장기간 동안 생존 및 배양될 수 있도록 산소를 공급하는 에어분산기(23)를 설치할 수도 있다.
상기와 같이 배양조(4)의 내부에 에어분산기(23)를 설치하는 경우에는, 배양조(4)의 바닥측과 소정의 간격을 두고 다공판(29)을 설치한 다음, 이 다공판(29)의 상부에 실험생물(20)을 놓고, 다공판(29)의 하부에 에어분산기(23)를 배치하는 것이 가장 바람직하다.
상기 에어분산기(23)는 도 4에서와 같이 에어공급관(23a)에 의하여 에어펌프(25)와 연결 설치할 수도 있고, 본 발명의 실험장치(10)에 사용되는 O2탱크(6)와 연결시켜 사용하거나, 별도의 산소탱크와 연결시켜 사용하는 것도 가능하며, 후자의 경우는 에어공급관(23a)에 별도의 밸브기구가 설치되어야 한다.
본 발명의 실험장치(10)에 적용되는 상기 배관라인은, 산성화 폭기조(1)와 염기화 폭기조(2)를 연결하는 메인공급관(9)과, 연결관(9a)에 의하여 상기 메인공급관(9)의 중앙부와 연결 설치되는 분배관(16)과, 상기 분배관(16)으로부터 분기되어 각각의 저장조(3)와 연결 설치되는 분기관(16a)과, 상기 각각의 저장조(3)를 해당 배양조(4)와 연결시키는 공급관(17)으로 이루어진다.
또한, 각각의 배양조(4) 바닥측에는 실험에 사용된 해수를 최종적으로 배출시키기 위한 드레인배관(19)이 설치되고, 각각의 공급관(17)에는 저장조(3)에 저장된 해수를 샘플로 채수하여 또 다른 실험에 이용할 수 있도록 샘플링배관(18)이 연결 설치된다.
한편, 해수의 분배와 공급을 위한 상기 밸브기구는, 산성화 폭기조(1)와 염기화 폭기조(2)의 출구측에 해당하는 메인공급관(9)상에 유량계(FM)와 함께 설치되는 수동밸브(V) 및 전자밸브(CV)와, 상기 각각의 분기관(16a)과 공급관(17)에 설치되는 수동밸브(V) 및 전자밸브(CV)가 되며, 상기 드레인배관(19)과 샘플링배관(18)에는 수동밸브(V)가 장착되어 있다.
상기 전자밸브(CV)는 ON/OFF 작동시 해수의 유량을 서서히 증가 또는 감소시킴으로서 배관의 압력 상승으로 인한 워터햄머 현상을 방지할 수 있는 유량제어밸브로서, 비례제어식 전동볼밸브나 비례제어식 솔레노이드 밸브를 사용하는 것이 가장 바람직하고, 상기 수동밸브(C)는 볼밸브를 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 실험장치(10)용 배관라인 및 밸브기구와 함께, 도 1과 도 4에 각각 도시된 바와 같이, 연안해역의 취수원으로부터 스트레이너(8a)를 거쳐 산성화 폭기조(1)와 염기화 폭기조(2)로 해수를 유입시키는 해수유입관(8)이 해수펌프(24)와 함께 설치되며, 각각의 폭기조(1)(2) 입구측에 해당하는 해수유입관(8)에도 수동밸브(V)와 전자밸브(CV)가 설치되어 있다.
상기와 같이 연안해역으로부터 해수펌프(24)에 의하여 취수된 해수를 산성화 폭기조(1) 및 염기화 폭기조(2)로 직접 공급시키는 것이 가장 바람직하지만, 지역적인 여건상 해수의 직접적인 취수가 불가능한 경우에는 실험실과 인접한 장소에 해수저장탱크를 설치할 수도 있고, 실험용 해수를 직접 실험실로 운반하여 이를 각각의 폭기조(1)(2)에 나누어 투입시키는 방식 또한 가능하다.
그리고, 각각의 폭기조(1)(2)와 저장조(3) 및 배양조(4)의 상단측에는 오버플로우관(15)이 연결 설치되는 바, 상기 오버플로우관(15)은 도 4에 도시된 바와 같이 하나의 배수라인으로 통합시켜 실내용 배수구와 인접한 위치까지 연장시키는 것이 가장 바람직하며, 배양조(4)의 드레인배관(19)에 드레인펌프를 연결시켜 배수작업을 강제적으로 수행하는 것도 가능하다.
상기와 같은 본 발명의 실험장치(10)에 의하면, CO2탱크(5)와 N2/O2탱크(6)로부터 이산화탄소와 질소(또는 산소)를 산성화 폭기조(1) 및 염기화 폭기조(2)로 각각 공급하여 요구하는 pH 농도를 일차적으로 조성시킨 상태에서, 산성화 폭기조(1)와 염기화 폭기조(2)로부터 배출되는 해수를 메인공급관(9)에 설치된 전자밸브(CV)와 유량계(FM)를 기초로 하여 요구되는 혼합비로 혼합시킨 다음, 분기관(16a) 및 공급관(17)에 설치된 전자밸브(CV)를 이용하여 요구하는 저장조(3)와 배양조(4)에 요구하는 pH 농도의 해수를 임의대로 저장시킬 수 있다.
이러한 방식으로 서로 다른 pH 농도의 해수가 저장된 다수 개의 배양조(4)에서 실험생물(20)을 일정 기간동안 배양시키게 되면, pH 농도별로 해양산성화가 실험생물(20)의 성장이나 산란 또는 질병이나 면역력 등에 미치는 영향을 매우 다양하고 세부적인 데이터로 확보할 수 있음은 물론이고, 이러한 모든 실험을 바다가 아닌 실내에서 안전하고 신속하며 정확하게 수행할 수 있으므로 데이터의 신뢰도 역시 향상시킬 수 있는 것이다.
특히, 도 4에서와 같이 실험장치(10)에 포함된 유량계(FM), 온도센서(13b)가 구비된 pH센서(13), 수위레벨센서(14)를 케이블(28)에 의하여 컨트롤패널(26) 및 컴퓨터(27)와 접속시키는 한편, 실험장치(10)용 배관라인에 설치되는 전자밸브(CV)와 교반기(12)의 교반모터(11)를 포함하여, 해수유입관(8)의 해수펌프(24)와 전자밸브(CV)와, 기체주입라인(5a)(6a)의 압력조정밸브(MFC) 및 에어분산기(23)용 에어펌프(25) 등이 케이블(28)에 의하여 컨트롤패널(26) 및 컴퓨터(27)로 제어되는 시스템을 구축하게 되면, 앞에서 언급된 실험장치(10)의 작동이 컴퓨터(27)를 기반으로 하여 자동적으로 수행될 수 있음은 물론이고, 작업자에 의한 현장제어 뿐만 아니라 작업자의 부재시 인터넷을 이용한 원격 모니터링까지 가능하게 된다.
상기와 같이 컴퓨터(27)를 기반으로 하는 실험장치(10)의 자동제어방식을 적용시킴으로서, 실험데이터의 정확도와 신뢰도를 보다 더 향상시킬 수 있는 한편, 이러한 데이터를 정상대조군과 비교하여 해양산성화에 대한 근본적인 대책을 마련토록 하는 동시에, 해양산성화에 강한 생물학적 유전형질을 찾아내어 미래의 수산자원 확보에 유리한 고지를 점령토록 할 수 있는 것이다.
도 2 및 도 3의 (나)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 해양산성화 실험장치(10) 및 이에 사용되는 배양조(4)를 나타낸 것으로서, 본 발명의 일실시예에 적용된 각각의 저장조(3) 1개를 기준으로 2개 내지 4개의 배양조(4)가 할당되어 장치선반(7)에 배치되며, 상기 각각의 배양조(4)에는 해수 가열용 히터(21)를 추가로 설치한 것이다.
또한, 각각의 저장조(3)로부터 연장되는 공급관(17)을 2차 분배관으로 한 상태에서, 저장조(3)마다 할당된 배양조(4)의 개수에 맞추어 2개 내지 4개의 분기관(17a)을 공급관(17)으로부터 분기시켜 배양조(4)와 연결시키는 동시에, 상기 공급관(17)에는 수동밸브(V)를 설치하고, 배양조(4)용 분기관(17a)에는 전자밸브(CV)를 설치한 것이며, 그 이외의 나머지 구성은 위에서 설명되어진 일실시예와 동일하게 이루어진다.
본 발명의 다른 실시예에서 배양조(4)에 설치되는 히터(21) 또한 도 4에서와 같이 케이블(28)에 의하여 컨트롤패널(26) 및 컴퓨터(27)와 접속시킴으로서, 온도센서(13b)로부터 측정된 온도에 의하여 히터(21)가 자동 제어되도록 하는 것이 바람직하며, 필요시 각각의 배양조(4)에 수온센서(22)를 추가로 장착하여 2개의 센서(13b)(22)로 해수의 온도변화를 보다 세밀하고 정확하게 체크함으로서, 히터(21)에 의한 해수의 온도를 한층 더 정밀하게 제어토록 하는 것도 가능하다.
상기 히터(21)는 시즈히터(Sheath heater: 내식성 금속보호관의 내부에 전기발열선이 절연분말과 함께 삽입된 전기히터)와 같이 해수중에서 사용이 가능한 전기히터라면 어떠한 종류의 것을 사용하더라도 무방하다.
상기와 같은 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 서로 다른 pH 농도를 가지는 각각의 저장조(3)를 기준으로 다수 개의 배양조(4)를 할당시킨 다음, 히터(21)를 사용하여 각각의 배양조(4)마다 저장된 해수의 온도 또한 서로 다르게 조성하는 것이 가능하며, 이로 인하여 다양한 pH 농도 조건에 다양한 온도조건을 추가하여 일실시예에 의한 경우보다 한층 더 폭넓고 세부적인 실험데이터를 확보할 수 있는 것이다.
위에서 설명되어진 내용은 본 발명에 대한 이해의 편의를 돕기 위하여 최적 실시예만이 상세하게 설명되어진 것에 불과하며, 본 발명이 추구하고자 하는 기술적 사상의 범주를 벗어남이 없이 예시된 구조를 기초로 하여 다양한 변형 및 변경이 가능함은 당업자에게 명백한 사항이며, 본 발명은 첨부된 청구항에 기재된 기술적 내용을 기초로 평가되어져야 함은 물론이다.
다시 말해서, 본 발명의 실질적인 요부는 폭기조(1)(2)와 저장조(3)와 배양조(4)를 포함하여, 이를 통한 해수의 분배와 공급 및 pH 조정에 필요한 배관라인과 밸브기구에 관한 사항이며, 그 이외의 구성 예를 들어, 각각의 폭기조(1)(2)를 통한 해수나 가스의 공급경로 및 본 발명의 실험장치(10)를 컴퓨터(27)와 접속시키는 자동제어방식 등은 도면에 도시된 형태 이외에도 다양한 형태로 변경이 가능하다는 것을 의미한다.
1 : 산성화 폭기조 2 : 염기화 폭기조 3 : 저장조
4 : 배양조 5 : CO2탱크 5a,6a : 기체주입라인
5b,6b : 기포분산기 6 : N2/O2탱크 7 : 장치선반
8 : 해수유입관 8a : 스트레이너 9 : 메인공급관
9a : 연결관 10 : 실험장치 11 : 교반모터
12 : 교반기 13 : pH센서 13a : 센서팁
13b : 온도센서 14 : 수위레벨센서 15 : 오버플로우관
16 : 분배관 16a,17a : 분기관 17 : 공급관
18 : 샘플링배관 19 : 드레인배관 20 : 실험생물
21 : 히터 22 : 수온센서 23 : 에어분산기
23a : 에어공급관 24 : 해수펌프 25 : 에어펌프
26 : 컨트롤패널 27 : 컴퓨터 28 : 케이블
29 : 다공판 V : 수동밸브 CV : 전자밸브
FM : 유량계 MFC : 압력조정밸브 PG : 압력계

Claims (9)

  1. 일정량의 해수를 저장하여 CO2가스를 해수중에서 폭기시키는 산성화 폭기조(1)와, 일정량의 해수를 저장하여 N2 또는 O2가스를 해수중에서 폭기시키는 염기화 폭기조(2)와, 상기 산성화 폭기조(1) 및 염기화 폭기조(2)로부터 배출된 해수를 각기 다른 비율로 혼합시켜 pH 농도별로 구분하여 저장하는 다수 개의 저장조(3)와, 상기 각각의 저장조(3)로부터 배출된 해수를 저장하여 실험생물(20)과 함께 배양하는 다수 개의 배양조(4)를 포함하여서 이루어지며,
    상기 산성화 폭기조(1)와 염기화 폭기조(2)와 각각의 저장조(3)에는 교반모터(11)에 의하여 구동되는 해수용 교반기(12)와 pH센서(13)와 온도센서(13b)와 수위레벨센서(14)가 설치되고, 상기 각각의 배양조(4)에는 pH센서(13)와 온도센서(13b)와 드레인수단이 설치되며,
    상기 산성화 폭기조(1)와 염기화 폭기조(2)는 장치선반(7)의 상단부에 배치되고, 상기 저장조(3)는 장치선반(7)의 중앙부에 배치되고, 상기 배양조(4)는 장치선반(7)의 바닥측에서 해당 저장조(3)의 하부에 위치하도록 배치되며,
    상기 산성화 폭기조(1)와 염기화 폭기조(2)로부터 각각의 저장조(3)를 거쳐 배양조(4)에 이르기까지 해수의 분배와 공급을 수행하는 배관라인이 밸브기구와 함께 설치되는 것을 특징으로 하는 pH조절 및 순환배양 방식을 이용한 실내용 해양산성화 실험장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 배관라인은, 산성화 폭기조(1)와 염기화 폭기조(2)를 연결하는 메인공급관(9)과, 상기 메인공급관(9)의 중앙부와 연결 설치되는 분배관(16)과, 상기 분배관(16)으로부터 분기되어 각각의 저장조(3)와 연결 설치되는 분기관(16a)과, 상기 각각의 저장조(3)를 해당 배양조(4)와 연결시키는 공급관(17)으로 이루어지며,
    상기 밸브기구는, 산성화 폭기조(1)와 염기화 폭기조(2)의 출구측에 해당하는 메인공급관(9)상에 유량계(FM)와 함께 설치되는 수동밸브(V) 및 전자밸브(CV)와, 상기 각각의 분기관(16a)과 공급관(17)에 설치되는 수동밸브(V) 및 전자밸브(CV)가 되는 것을 특징으로 하는 pH조절 및 순환배양 방식을 이용한 실내용 해양산성화 실험장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 각각의 공급관(17)에는 수동밸브(V)가 장착된 샘플링배관(18)이 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 pH조절 및 순환배양 방식을 이용한 실내용 해양산성화 실험장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 각각의 저장조(3) 1개를 기준으로 하여 2개 내지 4개의 배양조(4)가 할당되어 장치선반(7)에 배치되며,
    상기 각각의 배양조(4)에는 해수 가열용 히터(21)가 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 pH조절 및 순환배양 방식을 이용한 실내용 해양산성화 실험장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 배관라인은, 산성화 폭기조(1)와 염기화 폭기조(2)를 연결하는 메인공급관(9)과, 상기 메인공급관(9)의 중앙부와 연결 설치되는 분배관(16)과, 상기 분배관(16)으로부터 분기되어 각각의 저장조(3)와 연결 설치되는 분기관(16a)과, 상기 각각의 저장조(3)로부터 연장되는 공급관(17)과, 상기 공급관(17)으로부터 분기되어 저장조(3)마다 할당된 각각의 배양조(4)와 연결 설치되는 분기관(17a)으로 이루어지며,
    상기 밸브기구는, 산성화 폭기조(1)와 염기화 폭기조(2)의 출구측에 해당하는 메인공급관(9)상에 유량계(FM)와 함께 설치되는 수동밸브(V) 및 전자밸브(CV)와, 상기 저장조(3)용 분기관(16a)에 설치되는 수동밸브(V) 및 전자밸브(CV)와, 상기 공급관(17)에 설치되는 수동밸브(V)와, 상기 배양조(4)용 분기관(17a)에 설치되는 전자밸브(CV)가 되는 것을 특징으로 하는 pH조절 및 순환배양 방식을 이용한 실내용 해양산성화 실험장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 각각의 공급관(17)에는 수동밸브(V)가 장착된 샘플링배관(18)이 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 pH조절 및 순환배양 방식을 이용한 실내용 해양산성화 실험장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각각의 배양조(4)에는 에어의 공급을 위한 에어분산기(23)가 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 pH조절 및 순환배양 방식을 이용한 실내용 해양산성화 실험장치.
  8. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각각의 배양조(4)에는 교반모터(11)에 의하여 구동되는 해수용 교반기(12)가 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 pH조절 및 순환배양 방식을 이용한 실내용 해양산성화 실험장치.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 각각의 배양조(4)에는 교반모터(11)에 의하여 구동되는 해수용 교반기(12)가 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 pH조절 및 순환배양 방식을 이용한 실내용 해양산성화 실험장치.
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