KR101281528B1 - 광파장을 이용한 어류의 성장 촉진 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광파장을 이용한 어류의 성장 촉진 방법에 관한 것이다.
본 발명의 어류의 성장 촉진 방법은, 460 내지 620 nm대역의 광파장을 갖는 광을 조사하여 어류 성장을 촉진시키는 방법이다.
본 발명에 의해, 광파장을 조사하여 어류의 섭식활동을 촉진시키고 스트레스에 대한 내성을 증가시켜 어류의 성장을 촉진시킬 수 있는 어류의 성장 촉진 방법이 제공된다.

Description

광파장을 이용한 어류의 성장 촉진 방법{METHOD FOR GROWTH PROMOTION OF FISH USING LIGHT WAVELENGTH}

본 발명은 광파장을 이용한 어류의 성장 촉진 방법으로서, 특히, 어류의 섭식 활동을 촉진시키고 스트레스에 대한 내성을 증가시켜주는 광파장을 이용한 어류의 성장 촉진 방법에 관한 것이다.

발광 다이오드(LED, 이하 '엘이디(LED)'라고 한다)는 일반 조명뿐만 아니라 살균, 노광 및 감식을 위한 광원으로 주로 사용되어 왔다.

특히, 농업분야에서 식물 및 미생물 생장을 위한 조명과 해충 퇴치의 목적 등에 우선적으로 적용되며, 어업분야에서는 오징어나 갈치 등의 집어등, 부표 광원 등에 적용되고 있다.

식물조명에서는 식물의 광합성 및 생장에 필요한 파장대역만을 갖는 단색광과 소형으로 판넬화가 가능하여 생장상(growth chamber)과 같이 비교적 좁은 공간에서 활용이 가능하며, 전력 소모량이 적고 열선을 방사하지 않아 식물에 해를 미치지 않고 수명이 길어 오랫동안 사용할 수 있어 반도체를 이용한 견고한 패키지로 습기가 많은 식물재배에 적합하다.

식물은 특정 파장대역별로 반응이 상이한데, 적색 파장은 식물의 성장을 촉진시키고 청색은 줄기의 성장이 억제되고 잎이 넓고 크게 되므로 적색과 소량의 청색을 조합시키면 높이에 비해 잎을 넓고 크게 만들 수 있다.

녹색을 사용하게 되면 엽록소에서 광흡수가 적어 광합성 및 성장이 억제되어 잎이 가늘고 길게 된다.

식물은 기본적으로 광합성에 의하여 성장하고 그 외에 주요한 광반응으로는 광형태 형성의 강반응과 약광반응이 있으며 피토크롬이라는 색소의 움직임을 통하여 종자발아, 꽃눈분화, 개화, 자엽의 전개, 엽록소합성, 절간 신장 등의 질적 변화가 유도된다.

광합성에는 클로로필이라고 하는 색소가 관련하는데, 특히 적색(660nm 부근)과 청색(450nm 부근)에 2개의 흡수피크가 있어 이 파장이 특히 유효하게 작용하며 적색광과 청색광이 균형 있게 배합되어 있어야 식물의 건전한 생육이 가능하다.

적색광을 이용한 광합성촉진과 개화조절 외에도 초적색광을 이용한 과실수나 당도나 사포닌의 증가, 녹색광을 이용한 곰팡이발생억제, 미세한 조도조절의 버섯류재배, 미생물배양 등 다양한 농·생물에 LED 적용이 가능하다.

해충방제를 위한 LED조명은 해충이 좋아하는 빛인 수은색 등의 낮은 파장을 이용하여 해충을 유인하여 포집하는 방법과 해충이 싫어하는 580~620nm 대역의 LED조명을 이용하여 쫓아내는 방법이 있다.

현재는 자연의 생태계를 파괴하지 않는 후자의 방법에 대하여 연구되고 있다.

우리나라의 경우 해충방제는 전적으로 화학농약에 의존하고 있는데 화학농약의 부작용인 자연평형파괴와 동·식물의 체내축적으로 환경오염의 주범으로 인식되어 사회적 반감이 증대하면서 점차 화학 농약에 대한 거부감과 친환경 농산물이 선호되고 있다.

일본에서는 각종 형광램프의 효과를 비교하였고, 고압나트륨 등 조명을 이용하여 해충의 과실 흡즙, 산란, 교미 등을 억제하는데 효과를 보고 있다.

대부분 노지에서 재배되는 과채류보다 시설물 안에서 재배되는 채류에 행해지는 농약살포횟수가 많기에 LED조명을 이용하여 해충을 쫓아내는 기술은 먹이사슬을 끊지 않고도 활용될 수 있어 매우 중요할 것으로 여겨지고 있다.

의료조명에서 통증치료기에는 적외선 LED, 피부노화치료기기에는 황색 LED, 치과용 UV 광중합기에는 UV와 청색 LED, 메디컬플래쉬, 메디컬 일루미네이션, 스코우프광원 등에는 백색광원이 사용된다.

피부치료에 사용되는 LED광원을 예를 들면, 특정 파장의 빛은 다양한 광학적 특성을 나타내는데 특히 단색광 성질인 425nm, 660nm, 830nm대역 3파장은 피부치료에 필요한 살균, 진정, 재생에 관여하는 파장대역으로 매우 필요한 파장대역이다.

빛을 이용한 치료원리는 광역학반응, 광생체자극반응, 광열생체자극반응을 이용하는데 광역학반응에는 순수 청색 파장대역인 415nm가 관여해, 항바이러스 효과가 있어서 여드름의 원인균, 피부의 정상 상재균인 P-Acne을 박멸할 수 있는 기능이 있으며 P-Acne을 잡기 위해서는 99% 순수한 청색 파장대역의 광원이 필요하다.

광생체 자극반응에는 적색 파장인 660nm파장대역이 관여하게 되는데 이 파장대역은 혈액순환을 촉진시키는 작용을 하여 낭포성여드름(Cystic Acne)치료, pH조절, 진정작용, 재생 등에 이용된다.

광열생체자극반응에는 IR 파장대역인 830nm 파장이 관여하게 되며 세포를 자극하게 되면서 세포재생, 가용성 콜라겐 생성, 엘라스틴 생성을 유도하게 되어 잔주름 완화와 미백을 통해 젊어지게 한다.

세 가지 파장대역을 적정하게 이용함으로써 대상포진, 단순포진, 아토피피부염, 모발관리, 여드름 등의 치료에 응용할 수 있다.

즉, 선택적인 광파장을 발생시켜 광역학반응과 광반응, 광열반응의 단계적인 과정을 거치게 되고 또한, 선택적인 과정으로 박테리아의 살균으로 인한 박멸, 혈액순환의 촉진으로 인한 신진대사의 증대와 세포분열증가, 교원섬유의 합성증진으로 피부가 빠른시간 내의 진정효과와 재생이라는 과정이 이루어지게 되는 형태이다.

어류에는 빛에 대한 감각기관으로 시각이외에도 송과체라는 광수용기관이 있어서 빛에 대해 매우 민감한 반응한다.

이와 같은 광자극은 시상하부로 전달되어 여러 가지 생리적 기작에 영향을 주게 된다.

이미 수온과 연계한 광주기 조절을 통하여 어류의 산란주기를 조절하는 기술은 현장에서 상용되고 있다.

최근 생사료의 원료인 국제 어분가의 급등세 지속이 양식산업에 큰 문제로 떠오르고 있는 상황에서, 이와 관련한 해양환경 오염문제 해결 및 무역수지 개선을 위해 정부에서는 생사료의 배합사료로의 전환유도 정책에 펼치고 있지만 양식어종에 있어 사료섭이의 기호성 저하 등의 이유로 양식어가에서의 현장적용이 부진한 실정이다.

따라서, 어류의 섭이를 촉진시킬 수 있는 특정 파장 및 광속 등의 조건을 확립하고 이를 양식시설에 적용한다면, 성장을 촉진시킴은 물론 기호성이 떨어지는 배합사료 급이 시 사용하여 사료 섭이율을 높임으로 잔여사료에 의한 해양환경오염을 저하시킬 수 있어 양식어가의 생산원가 절감 및 생산성 향상과 환경부하의 저감을 이룰 수 있을 것으로 판단된다.

본 발명의 목적은, 특정 광파장을 갖는 광을 조사하여 어류의 섭식활동을 촉진시키고 스트레스에 대한 내성을 증가시켜 어류의 성장을 촉진시킬 수 있는 어류의 성장 촉진 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 어류의 성장 촉진 방법은, 460 내지 620 nm대역의 광파장을 갖는 광을 조사하여 어류 성장을 촉진시키는 방법이다.

상기 광의 광속는 60~600 lm 인 것이 특징이다.

상기 광은 하나 이상의 엘이디(LED)로부터 조사되며, 특히 상기 엘이디는 녹색 엘이디(LED), 파란색 엘이디(LED)중 어느 하나인 것이 특징이다.

본 발명에 의해, 어류의 성장이 촉진되어 출하시기가 앞당겨짐으로써 생산성이 크게 향상된다.

또한, 스트레스에 대한 내성이 증가되어 고품질의 어류를 생산할 수 있다.

이하, 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

어류의 양식산업에서는 여러 가지 성장시스템의 개발을 통해 생산성을 높이고자 하나, 양식어가에서는 최소의 투자비용으로 최대의 생산성을 낼 수 있는 방안이 요구되고 있다.

이에, 본 발명은 양식어류의 생리현상을 조절할 수 있는 특정 파장 및 광속 등의 조건을 확립하여 양식시설에 적용함으로써, 어류의 출하시기를 앞당겨 생산성을 높일 수 있는 방법을 제안한다.

즉, 특정 광파장이 양식어류에 미치는 영향을 조사한 결과, 460 내지 620 nm 대역의 광파장을 갖는 광을 조사하여 어류를 성장시킬 경우 어류의 섭식활동을 촉진시키고 스트레스에 대한 내성을 증가시켜 성장을 빠르게 함으로서 생산원가 절감효과를 나타낼 수 있는 친환경 양식기술에 대한 개발 가능성을 확인하였다.

이때, 상기 광의 광속(luminous flux, 광원에서 나오는 빛에너지의 양)은 60~600 lm 이며, 상기 광의 주기는 1일을 기준으로 10~15 시간인 것이 좋으며, 바람직하게는 오전 7시경 이후부터 광을 조사하는 것이 좋다.

특히, 상기 광은 하나 이상의 엘이디(LED)로부터 조사되는 것이 좋다.

엘이디(LED)는 일반 조명뿐만 아니라 살균, 노광 및 감식을 위한 광원으로써, 식물재배나 해충의 퇴치를 위한 조명, 바다에서 어류를 유인하기 위한 광원, 의료용 및 피부미용을 위한 광원, 심리치료를 위한 특수한 목적으로 주로 사용되고 있다.

이러한 엘이디(LED)는 여러가지 색광(Red, Blue, Green, White, Yellow)을 조사하는데, 상기와 같은 색광을 통해 어류의 스트레스에 대한 내성 강화가 가능함과 동시에 어류의 성장을 촉진시킬 수 있게 된다.

색(Color)치료란 색의 에너지와 성질을 이용해 심리치료와 의학에 활용하는 요법으로 색은 심리뿐만 아니라 물리적인 신체활동이나 질병의 경과에도 많은 변화를 일으킨다.

컬러 중에서 각자에게 잘 맞는 컬러를 찾아내고 이용함으로써 심신의 균형과 조화를 찾아내는 것이 목적으로 컬러가 가진 에너지를 이용하여 각자 체질과 상태에 맞는 컬러를 찾아 심리적 안정감, 집중력 강화 효과, 신체 밸런스 조율, 유지에 활용한다.

밝고 화사한 색은 기분을 좋고 들뜨게 해주며 따뜻한 색은 일반적으로 원기를 북돋고, 차가운 색은 사람을 차분하게 만들고 어둡거나 칙칙한 색은 대개 기분을 침울하게 만든다.

흥분된 상태에서는 마음을 차분하게 가라앉혀주는 파란색을 이용하여 교감 신경계에 작용하도록 하고 무기력하고 활력이 없을 때는 주홍색을 이용하여 뇌와 동맥에 자극을 주어 활력을 되찾을 수 있도록 한다.

분홍색은 몸의 진동을 높여 활력을 주고, 오렌지색은 뇌자극과 염증 감소효과, 스트레스 해소와 심리적 안정, 의욕상승 등의 몸의 기능을 정상화하도록 도와주는 기능을 갖는다.

레몬색이나 노란색은 기억력을 높이는 기능, 빨강색은 적혈구 증가와 모발과 두피 혈액순환 개선효과 및 온열 작용이 있고 녹색은 모세혈관 순환 개선, 파란색은 근육긴장 감소와 진정작용, 보라색은 뇌를 자극하여 신체 밸런스를 조절하고, 머리를 맑게 하며 두뇌활동 안정에 기여하여 정신적 스트레스를 감소시키며 만성피로감을 개선하는 등, 다양한 색을 이용한 심리치료에 활용되어지고 있다.

이와 같은 색치료는 사람뿐 아니라 동·식물 모든분야에 적용이 가능하다.

이에 본 발명은 어류의 성장을 촉진시킬 목적으로 가장 적합한 색광을 찾던 중 녹색 엘이디(LED)와 파란색 엘이디(LED) 중 어느 하나를 조사하여 어류를 성장시킬 시 성장촉진이 잘됨을 확인하였다.

바람직하게는 녹색 엘이디(LED)를 조사하여 어류를 성장시킬 시 가장 촉진이 잘됨을 확인하였으며, 상기 녹색 엘이디(LED)는 520 nm 파장 및 329 lm 광속의 빛을 조사함을 확인하였다.

특히, 상기 녹색 엘이디(LED)는 우리나라 대표양식어종 넙치에 조사하여 사육하였을 때 성장이 유효하게 촉진되었으며, 이는 추후 양식장 배출수를 이용한 소수력발전과 양식장 엘이디(LED)조명 제어시스템을 연계하여 친환경적이면서 과학적인 양식산업화를 통해 제주넙치의 경쟁력 강화를 이끌어 낼 수 있을 것이다.

또한, 사료 섭이율 이외에도 스트레스에 대한 내성도 증가시켜 주어 면역성 향상 등과 같은 연구분야로의 접목도 기대해 볼 수 있으며, 특정 광파장에 의한 넙치의 배합사료에 대한 기호성을 증대시킴으로 이에 따른 양식어장의 환경부하 및 생산원가 절감효과도 기대할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예 및 실험 예를 상세하게 설명하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

<실시예 1> 어류의 성장 촉진 방법

제주산 넙치 치어(평균체중 3.7±0.2 g)를 준비한 후, PVC 원형 수조(1 t)에 100미 씩 수용하여 1주일간 순치시킨 후 사용하였다.

실험은 8주간 수행하였고, 해당 기간의 평균 수온은 16.5±0.5 ℃ 이었다.

실험구는 상업화된 다섯 가지 색깔의 엘이디(LED)등을 각 광원으로 하여 빨간색(Red), 파란색(Blue), 녹색(Green), 흰색(White), 노란색(Yellow)으로 나누었다.

각 실험수조의 사면과 상부는 검은색 차광막을 설치하여 다른 빛이 들어가는 것을 막았으며, 실험기간 중 광주기(빛에 노출되는 기간)는 11L:13D (07:00~18:00, Light)를 유지하였다.

급이는 시판되고 있는 넙치치어사료를 각 실험구별로 1일 3회, 만복급이로 실시하였다.

광원으로 사용된 엘이디(LED)의 파장과 광속는 다음과 같다.

	빨간색 (Red)	파란색 (Blue)	녹색 (Green)	흰색 (White)	노란색 (Yellow)
파장(nm)	620	460	520	525	590
광속(lm)	175	68	329	594	594

<실험예 1> 체성장 조사

1. 실험방법

실시예 1에서 성장한 넙치의 체성장을 조사하기 위해 주 1회 각 실험구별 전 개체의 체중을 0.1 g까지 측정함으로 확인하였으며, 측정 하루 전에는 절식시켰다.

2. 실험결과

실험구	1주	2주	3주	4주	5주	6주	7주	8주	증체량 (g)	Green 대비성장율(%)
Red	38.2	42.4	48.1	55.6	60.6	63.5	65.2	68.0	29.8	58
Blue	44.1	51.0	57.1	65.2	72.7	77.1	80.5	86.3	42.1	82
Green	44.6	51.5	57.7	66.2	74.4	79.9	86.0	96.3	51.7	100
White	44.1	49.8	54.2	61.7	67.6	70.3	75.4	80.1	36.0	70
Yellow	44.9	50.1	54.6	60.0	67.7	68.2	71.6	76.2	31.3	61

* 단위: 평균체중(g)

상기 표 2에 나타나 있듯이, 실험기간 중 체중이 가장 많이 늘어난 실험구는 Green color의 광원을 조사한 실험구로 그 증체량은 51.7 g이었고, 다음으로 Blue, White, Yellow, Red 순으로서 각각 42.1 g, 36.0 g, 31.3 g, 29.8 g의 증체량을 보였다.

이를 성장이 제일 좋았던 Green color의 광원을 조사한 실험구를 기준(100)으로 비교하면, Blue, White, Yellow, Red순으로 각각 82%, 70%, 61%, 58%의 성장에 그쳤다.

이는 Green 광파장이 어류 섭식을 촉진시켜서 성장을 유도하는 것으로, 일부 광관련 연구자의 사견에 의하면 녹색이 성장을 제일 많이 촉진시키지만 그 다음으로 효과를 보이는 색은 어종마다 차이가 있는 걸로 보인다.

<실험예 2> 스트레스에 대한 내성반응 조사

1. 실험방법

스트레스에 대한 내성반응은 인위적으로 스트레스를 가한 후의 실험구별 넙치의 섭식활동 반응을 확인하는 방법으로 조사하였다.

실험구는 상기 실시예 1에서 성장한 넙치를 준비하였다.

실험은 6 일간 급이하고 7 일째 하루 동안 절식시킨 후 실시하였다.

각 실험구별로 전개체를 사육수조에 꺼내어 공기에 1 분간 노출시킨 후, 다시 사육수조에 넣고, 전 개체가 수조 바닥면에 위치하였을 때, 즉시 사료를 급이하여 10 분 동안에 섭식활동을 나타내는 개체수를 확인하였다.

2. 실험결과

실험구	인위적 스트레스 이후의 섭식반응
Red	섭식반응 없음
Blue	30% 섭식
Green	70% 섭식
White	섭식반응 없음
Yellow	섭식반응 없음

상기 표 3에 나타나 있듯이, Green 실험구와 Blue 실험구 이외에는 인위적으로 가한 스트레스에 의해 섭식반응을 보이지 않았다. 이는 일반적으로 이 정도 스트레스를 받은 어류는 섭식반응을 보이지 않는 것과 동일한 효과이다.

특히 Green 실험구가 Blue 실험구보다 두 배 이상 월등히 뛰어난 반응을 나타냈다.

이는 녹색 엘이디(Green LED)의 파장이 식욕뿐만 아니라 외부의 스트레스에 대해서도 내성을 나타내는 효과가 있을 것을 나타내 주고 있다.

Claims (5)

1. 450~650 nm대역의 광파장 중에서
   녹색 엘이디(LED)광을 조사하여 어류 중 넙치를 성장시키되,
   상기 광의 광속은 60 내지 600 lm인 상기 녹색 엘이디 광을
   1일 기준 10~15시간동안 조사함으로써,
   상기 넙치의 섭식 활동을 촉진시키면서 상기 넙치가 스트레스에 대한 내성을 갖도록 하여 상기 넙치의 성장이 촉진되는,
   넙치의 성장 촉진 방법.
   
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