KR101382384B1 - 전복 먹이생물로 이용되는 부착성 규조류 배양을 위한 실용배지 조성물 및 공급기 - Google Patents

전복 먹이생물로 이용되는 부착성 규조류 배양을 위한 실용배지 조성물 및 공급기 Download PDF

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Abstract

전복(abalone)은 원시복족목(原始腹足目) 전복과에 딸린 연체동물로서, 간조선에서 수심 5∼50m 되는 외양의 섬 지방이나 암초에 서식하며 바닷물이 깨끗해 해조류가 많이 번식하는 곳이 좋다. 하지만, 전복초기 먹이가 되는 부착규조의 부족문제로 전복종묘생산량이 감소하는 추세를 보이고 있다. 특히 제주 및 동해안 등의 외양성 배장장에서의 부착규조배양은 배양 해수에 영양염류가 내만보다 부족하여 부착규조의 증식이 매우 어려워 전복종묘생산방법에 대한 기술개발의 필요성이 크게 부각되고 있다. 따라서 본 발명은 전복의 먹이생물로 이용되는 부착성 규조류의 배양을 위한 실용배지에 관한 것으로서, 전복 종묘생산시 먹이생물인 부착성 규조류의 배양에 있어 복합비료와 요소비료를 주원료로 하여 배지의 단가를 낮추고, 지속적으로 일정농도의 배양배지를 공급하게 함으로써, 부착성 규조류 증식을 원활하게 하여 생산성을 증가시키며, 종묘생산 종료시까지 지속적으로 관리하여 초기치패의 대량폐사를 줄이고, 건강한 전복치패를 대량 생산할 수 있다.

Description

전복 먹이생물로 이용되는 부착성 규조류 배양을 위한 실용배지 조성물 및 공급기{Culture medium of food organisms for diatom.}
본 발명은 부착성 규조류의 원활하고 안정적인 배양을 위한 배양 배지조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 전복의 초기치패의 먹이로 사용되는 부착성 규조류의 원활하고 안정적인 배양을 위하여 복합비료와 요소비료를 주원료로 한 실용배지 조성물을 일정기간 동안 영양염류를 지속적으로 공급함으로써, 부착규조 증식을 원활하게 하여 생산성을 올릴 수 있고, 종묘생산 종료 시까지 지속적으로 관리함으로써 초기치패의 대량폐사를 줄일 수 있어 안정된 전복치패종묘를 생산할 수 있는 전복 부착규조 배양 실용배지 및 이를 해수에 공급할 수 있는 실용배지 공급기에 관한 것이다.
전 세계적으로 식량 위기에 대응하여 양식업에 대한 관심이 집중되고 있으며, 양식업은 수산 식량 공급의 주요 원천으로 역할이 높아져, 1980년대 세계 수산물 생산량의 6.5%에 불과하던 양식 생산량은 현재 40%에 육박하고 있다.
우리나라에서도 미래 수산 식량의 안정적 공급 및 세계 시장 진출을 위해서 건강한 양식 수산물의 양산 체제의 구축이 필요한 실정이며, 최근 농림수산식품부에서 10대 전략 품목을 집중 육성하여 2020년까지 100억 달러 수출 달성 계획을 수립하였으며, 이들 중 고부가가치 양식 품종인 전복, 해삼 등이 포함되어 있다.
특히, 우리나라의 전복 종묘생산은 국립수산과학원의 북제주종묘배양장에서 1973~1975년에 종묘생산기초 기술개발 시험을 시작하였고, 1985년에는 북제주 및 강릉종묘배양장에서 추계 전복 종묘생산 기술을 확립하였다. 그러나 우리나라 전복생산의 획기적인 도약은 2003년부터 전복 해상가두리 양식의 실시로 비약적인 발전이 되었다.
이에 따라 종묘의 수요가 많아져 육상종묘 생산시설도 기하급수적으로 늘어나게 되었다. 한국전복산업연합회 자료에 의하면 전복종묘생산량은 2001년부터 꾸준히 증가하여 2011년 종묘가 5억 2천만 마리가 생산되었으나 2012년에는 초기 부착규조 부족문제로 대량폐사가 발생하여 생산량이 전년에 비해 10% 이상 감소되는 현상이 발생되었다.
이로 인해 최근에는 전복 인공종묘생산의 필요성이 고조되면서, 전복 인공종묘생산을 위해서 먹이생물을 안정적으로 공급되는 방법이 연구되어지고 있다. 특히, 미세조류는 산업적으로 개발된 대표적 예로 양식 산업 중 먹이생물로 이용된 것이며, 수중생활을 하는 단순산 식물의 분류군으로서, 대부분 광합성 색소를 가지고 수권생태계에서 독립영양생활을 하는 단세포생물로, 분류학적으로 녹조류, 규조류, 남조류, 갈조류, 황금색조류, 크립토조류 등이 보통 9개의 문(門)으로 나누며, 녹조류나 규조류가 주를 이루고 있다.
미세조류는 단백질의 함량이 높을 뿐만 아니라 이상적인 필수아미노산으로 구성되어 생체이용률이 좋으며, 인체 건강증진에 활력을 주는 비타민 및 무기질을 적절하게 함유하고 있어 미래식품으로 사용될 수 있다. 또한 흡수성이 매우 높아 배양과정에서 이산화탄소를 다량 흡수할 수 있으며, 특정한 토양이나 수질을 가리지 않고 배양이 가능하여 폐수처리 용도로도 최적의 대안 중의 하나로써 미래의 자원으로 각광받고 있다.
국내 전복종묘생산은 자연해수 유수에 의해 부착성 규조류 배양이 이루어지고 있지만 부착성 규조류의 배양 기간이 매우 길고 생산성이 떨어져 5월 부터 먹이 부족 현상이 일어나 7월에 대량 폐사가 일어나는 현상이 자주 발생하고 있다. 특히, 제주 및 동해안 등의 외양성 배장장에서의 부착성 규조류 배양은 배양 해수에 영양염류가 내만보다 부족하여 부착성 규조류의 증식이 매우 어려운 실정이다.
현재 미세조류의 배양에 가장 널리 사용되고 있는 배지는 f/2 (Guillard and Ryther, 1962) 배지이다. 그러나 이 배지는 소규모 실내 배양에서 우수한 성장을 보이지만 배지를 제조하기 복잡하며, 시약 사용으로 인한 비용이 발생하여 경제적으로 대량배양에 이용하기 적합하지 않다. 이러한 경제적인 문제를 해결하기 위해서는 단가가 낮은 배지를 이용하여 배양기간을 단축시키고 동시에 단위시간당 생산량을 높일 수 있는 배양기술이 개발되어야 할 것이다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서 복합비료와 요소비료를 주원료로 한 배지에 의한 영양염류를 지속적으로 공급함으로써, 부착성 규조류 증식을 원활하게 하여 초기치패의 대량폐사를 줄여 안정된 전복치패종묘를 생산이 가능하도록 하며, 경제적이면서도 생산성 향상에 효과적인 전복의 먹이생물로 이용되는 부착성 규조류 배양을 위한 실용배지 조성물을 제공하고자 한다.
국내 등록특허공보 제10-0470060호에는 미세조류 배양배지에 제강슬래그 2.7-25g/L, 이산화탄소 1-10%V/V 및 16-24℃의 온수를 공급하고 광원(光源)하에서 배양하는 미세조류 배양방법으로 제강슬래그가 미세조류 배양에 미세조류의 영양으로 사용하여 인체에 유용한 고지방산 함유 미세조류를 배양할 수 있는 제강슬래그를 이용한 고지방상 미세조류 배양방법에 관하여 개시되어 있다. 국내 공개특허공보 제10-2012-0125126호에는 해수와 영양 배지를 혼합하여 공급하는 이송수단과, 상기 이송수단을 통해 공급되는 배양수를 이용하여 내부에 수용되는 부착규조를 증식하는 배양장치로서, 케이스의 내부에 적어도 하나 이상의 배양판을 장착하여 부착규조의 부착 및 증식을 높이면서 대량생산할 수 있을 뿐만 아니라 배양판의 표면에 부착되는 부착규조에 분사노즐과 방지막을 이용하여 배양판에 일정한 배양수의 유지와 함께 자동으로 배양수를 공급할 수 있도록 하는 부착규조류 배양방법 및 장치에 관하여 개시되어 있다. 국내 공개특허공보 제10-2002-0003430호에는 엽채류의 컴푸리와 케일, 해조류의 미역과 다시마 등을 포함하며, 자연사료 보다 성장을 증대시키고 안정적으로 공급 가능한 전복 양식용 사료에 관하여 개시되어 있다. 국내 공개특허공보 제10-2011-0011022호에는 부착규조류 및 스피룰리나를 광생물반응기를 통해 배양하는 단계와 뮬러가제를 이용하여 수확하는 단계와 건조, 분말 제조, 혼합하는 단계를 거쳐서 영양성분을 균형 있게 하여 전복 종묘생산 시 초기 사료로 이용할 수 있는 전복초기 미립자사료에 관하여 개시되어 있다. 그러나, 이와 같은 선행기술은 전복의 성장과 생존율을 높이기 위한 목적으로, 본 발명에서와 같이 복합비료와 요소비료를 주원료로 사용하여 배지의 단가를 낮추고, 지속적으로 일정농도의 배양배지가 공급되게 함으로써, 부착규조 증식을 원활하게 하여 생산성을 향상시킬 수 있으며, 종묘생산 종료시까지 지속적으로 관리함으로써 초기치패의 대량폐사를 줄일 수 있고, 단위 면적당 생산량 증가, 건강한 전복치패를 생산할 수 있는 전복 부착성 규조류 배양용 실용배지에 관한 구성은 개시되지 않아 차이를 보인다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 전복의 초기 먹이생물로 사용되는 부착성 규조류의 배양을 위해 복합비료와 요소비료의 최적혼합비를 검토하여 전복의 먹이원인 부착규조를 전복치패에 원활하게 공급함으로써, 전복양식사업의 생산성을 향상시킬 수 있는 전복의 먹이생물로 이용되는 부착성 규조류의 배양을 위한 실용배지 조성물을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 전복의 초기 먹이생물로 이용되는 부착성 규조류를 대량 배양하기 위한 배지 조성물로서 질소, 인, 칼륨을 유효성분으로 포함하는 전복 먹이생물용 부착성 규조류 배지 조성물을 제공한다.
상기 배지 조성물은 질소 61 내지 70 중량%, 인과 칼륨은 각각 15 내지 19.5 중량%로 이루어지며, 부착성 규조류는 아이소크라이시스 갈바나(Isochrysis garbana), 키토세로스 그라실리스(Chaetoceros gracilis), 테트라셀미스 테트라테레(Tetraselmis tetrathele) 또는 상기 종(種) 중에서 선택되는 복수의 종이 혼합된 종으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전복 먹이생물용 부착성 규조류 배지 조성물을 제공한다.
상기 조성물에 부가적으로 ZnCl2, CoCl2, CuSO4, (NH4)6Mo7O24 으로 이루어진 미량금속 0.1 중량% 또는 비타민 B1, B2로 이루어진 비타민 용액이 0.01 중량%가 부가적으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 전복 먹이생물용 부착성 규조류 배지 조성물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 형태로서 실용배지 공급기는 일정 체적을 갖는 원기둥형상의 케이스와 뚜껑으로 이루어지고; 상기 케이스 외부의 일부분에는 해수유입구 망이 부착된 해수유입조절장치가 형성되고; 상기 케이스 하단에는 케이스 내부로 유입된 해수를 배출할 수 있는 파이프와 밸브가 하나 이상 설치되며; 케이스 하단에는 모래층이 형성되고 그 상부에는 상기 전복 먹이생물용 부착성 규조류 배지 조성물이 하나 이상을 층을 형성하여 적층된 것을 특징으로 하는 전복 먹이 생물용 부착성 규조류 배지 공급기를 제공한다.
상기 공급기에 형성되는 해수유입조절장치는 해수유입구의 크기를 조절할 수 있도록 미닫이형 개폐구로 이루어지고 해수유입구망의 망목은 1 내지 2mm 인 것을 특징으로 하며, 뚜껑에는 고정고리가 형성되고 밸브가 형성되는 바닥부는 하부로 오목한 형상으로 이루어진다.
본 발명은 전복 종묘생산시 먹이생물인 부착성 규조류를 배양하기 위하여, 배지의 주원료를 복합비료와 요소비료를 사용하여 배지의 가격단가를 낮추고, 지속적으로 일정농도의 배양 배지가 공급되게 함으로써 부착규조 증식을 원활하게 하여 생산성을 올릴 수 있다. 또한 종묘생산 종료시까지 지속적으로 관리함으로써 초기치패의 대량폐사를 줄이고, 생산성을 향상시키는 방법으로 단위 면적당 생산량을 올리고, 건강한 전복치패를 생산 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 Isochrysis galbana 세포수 증가량을 나타낸다.
도 2는 Chaetoceros gracilis 세포수 증가량을 나타낸다.
도 3은 Tetraselmis tetrathele 세포수 증가량을 나타낸다.
도 4는 개량배지와 Conwy배지에 의한 참굴 유생의 성장을 나타낸다.
도 5는 개량배지와 Conwy배지에 의한 참굴 유생의 성장을 나타낸다.
도 6은 개량배지와 Conwy배지에 의한 참굴 유생의 성장을 나타낸다.
도 7은 실용배지 공급기의 단면도를 나타낸다.
도 8은 실용배지 공급기의 사시도 예를 나타낸다.
본 발명의 배양에 사용된 부착성 규조류의 종류는 아이소크라이시스 갈바나(Isochrysis garbana), 키토세로스 그라실리스(Chaetoceros gracilis), 테트라셀미스 테트라테레(Tetraselmis tetrathele)이며, 상기 3종(種)의 부착성 규조류는 국립수산과학원에서 동정하여 관리한 것을 사용하였다.
이하, 본 발명의 전복의 먹이생물로 이용되는 부착성 규조류의 배양을 위한 실용배지 조성물과 관련한 실시예 및 결과를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
I. 미세조류 대량배양용 실용배지 개발
1. 실험배지 제조 및 결과
실험배지는 질소, 인산, 칼륨이 함유되어 있는 복합비료(질소 21중량%, 인산 17중량%, 칼륨 17중량%)와 요소비료(질소 46중량%)로 구성되며, 표 1에서와 같이 각각의 성분 비율에 따라 배지의 종류가 나뉘며, 배지 1은 복합비료 117.6g, 요소비료 163.7g으로 이루어지며, 배지 2는 복합비료 95.2g, 요소비료 182.2g으로 이루어져 있다.
또한 배지 3의 복합비료에는 질소, 인산, 칼륨 및 고토와 유황이 함유되어 있으며, 실험배지는 증류수 1L에 복합비료와 요소비료를 표 1의 성분비에 따라 용해하고, 배양수 1L에 배지 1mL 첨가하여 제조한다.
대조구는 Conwy배지를 사용하였으며, Conwy배지는 FeCl3·6H2O 1.30g, MnCl2·4H2O 0.36g, H3BO3 33.60g, EDTA 45.00g, NaH2PO4 20.00g, NaNO3 100.00g, 미량원소 1.00㎖, Vitamin 용액 100 ㎖, 증류수 1L의 성분비로 제조되었다.
부착성 규조류의 종류는 아이소크라이시스 갈바나(Isochrysis garbana), 키토세로스 그라실리스(Chaetoceros gracilis), 테트라셀미스 테트라테레(Tetraselmis tetrathele)를 사용하며, Isochrysis galbana, Chaetoceros gracilis 는 20×104 cells/ mL, Tetraselmis tetrathele 는 10×104 cells/mL 농도로 사용되었다. 또한 배양용기는 30L 원형 아크릴수조 (수용적 : 20L)를 사용하였으며, 수온 22.4±1℃, 조도 4,300Lux 로 연속 조명하였다.
실험배지의 종류 및 성분비
성 분 비
배지 1 복합비료(질소 21중량%, 인산 17중량%, 칼륨 17중량%) 117.6g,
요소비료(질소 46중량%) 163.7g
배지 2 복합비료(질소 17중량%, 인산 21중량%, 칼륨 17중량%) 95.2g,
요소비료(질소 46중량%) 182.2g
배지 3 복합비료(질소 22중량%, 인산 12중량%, 칼륨 12중량%, 고토 3중량%, 유황 4중량%) 166.7g, 요소비료(질소 46중량%) 137.6g
대조구 Conwy 배지
상기 실험배지에 3종(種)의 부착성 규조류를 7일간 배양하였다. 표 2에서와 같이 배지 1에서 Isochrysis galbana는 접종밀도 20×104 cells/mL에서 616.7×104 cells/mL로 30.8배, Chaetoceros gracilis는 20×104 cells/mL에서 800×104 cells/mL로 40배, Tetraselmis tetrathele은 10×104 cells/mL에서 59.7×104 cells/mL로 6배 증가하여 가장 좋은 결과를 나타났다.
배지 2에서는 Isochrysis galbana의 증가밀도는 490.0×104 cells/mL로 24.5배 증가하였으며, Chaetoceros gracilis와 Tetraselmis tetrathele은 배지 1과 유사한 증가밀도를 보였다. 또한 배지 3에서는 Isochrysis galbana와 Tetraselmis tetrathele에서는 부착성 규조류의 배양밀도가 증가되지 않았으며, 대조구인 Conwy는 Isochrysis galbana의 증가밀도는 배지 1에 비해 적지만, Chaetoceros gracilis와 Tetraselmis tetrathele의 증가밀도는 약간 높은 것으로 나타났다.
배지종류에 의한 부착성 규조류 배양결과 (단위 : ×104cells/mL)
종 류 배양
기간		 I. galbana C. gracilis T. tetrathele
접종밀도 증가밀도 접종밀도 증가밀도 접종밀도 증가밀도
배지 1 7 20 616.7 20 800 10 59.7
배지 2 〃 〃 490.0 〃 705 〃 56.7
배지 3 〃 〃 - 〃 745 〃 -
Conwy 〃 〃 338.3 〃 865 〃 63
2. 질소량 변동에 따른 배양시험
상기 배지종류에 따른 부착성 규조류 배양결과 복합비료 117.6g(질소 21중량%, 인산 17중량%, 칼륨 17중량%), 요소비료(질소 46중량%) 163.7g로 구성되어 있는 배지 1에서 부착성 규조류의 배양밀도가 가장 많이 증가하였다. 이를 바탕으로 복합비료의 양은 117.6g(질소 17중량%, 인산 17중량%, 칼륨 17중량%)으로 유지하고, 요소비료(질소 46중량%)의 질소량을 변동시켜 실험하였다(표 3). 실험에 사용된 부착성 규조류 및 실험조건은 상기와 동일하다.
질소량 변동에 따른 실험배지 종류
N : P 성 분 비
2 : 1 요소비료(질소 46중량%) 0g,
복합비료(질소 17중량%, 인산 17중량%, 칼륨 17중량%) 117.6g
3.5 : 1 요소비료(질소 46중량%) 98.5g,
복합비료(질소 17중량%, 인산 17중량%, 칼륨 17중량%) 117.6g
5 : 1 요소비료(질소 46중량%) 163.7g,
복합비료(질소 17중량%, 인산 17중량%, 칼륨 17중량%) 117.6g
6.5 : 1 요소비료(질소 46중량%) 228.9g,
복합비료(질소 17중량%, 인산 17중량%, 칼륨 17중량%) 117.6g
8 : 1 요소비료(질소 46중량%) 294.1g,
복합비료(질소 17중량%, 인산 17중량%, 칼륨 17중량%) 117.6g
질소량 변동에 의한 부착성 규조류 배양 결과 Isochrysis galbana는 6.5 : 1 배지에서 20×104 cells/mL에서 923.3×104 cells/mL (46.2배), Chaetoceros gracilis 는 2 : 1 배지에서 1,097.5×104 cells/mL (54.9배), Tetraselmis tetrathele 는 3.5 : 1 배지에서 117.5×104 cells/mL (11.7배)로 증가하였다(표 4).
질소량 변동에 의한 부착성 규조류 배양 결과 (단위 : ×104cells/mL)
N : P 배양기간 I. galbana C. gracilis T. tetrathele
접종밀도 증가밀도 접종밀도 증가밀도 접종밀도 증가밀도
2 : 1 7 20 816 20 1,097.5 10 116.5
3.5 : 1 〃 〃 834 〃 955 〃 117.5
5 : 1 〃 〃 897.8 〃 997.5 〃 109.4
6.5 : 1 〃 〃 923.3 〃 920 〃 107.5
8 : 1 〃 〃 874.6 〃 1,045 〃 99.5
3. 질소, 인산, 칼륨양의 복합변동에 따른 배양시험
표 5에서와 같이 실험배지에 사용되는 질산, 인산, 칼륨양을 변동시켜 실험하였으며, 실험에 사용된 부착성 규조류 및 실험조건은 상기와 동일하다. 상기 미세조류 대량배양용 실용배지 실험에서 복합비료 117.6g(질소 21중량%, 인산 17중량%, 칼륨 17중량%), 요소비료(질소 46중량%) 163.7g 포함하고 있는 배지 1에서 배양된 부착성 규조류의 밀도가 가장 많이 증가되어 이를 기준으로 질소, 인산, 칼륨양을 변동시켜 실험배지를 제조하였다.
상기 배지 1을 바탕으로 기준이 되는 질소 : 인산 (N : P)의 비율이 5 : 1인 배지는 요소비료의 163.7g에 질소는 46중량%(75.3g)이며, 복합비료의 117.6g에 질소, 인산, 칼륨은 각각 17중량%(20g)씩 포함되어 있다. 실험배지의 질소, 인산, 칼륨은 총 133.5g으로 요소비료의 질소는 55 중량%이며, 복합비료의 질소 : 인산 : 칼륨은 각각 15 중량%이며, 총 질소 : 인산 : 칼륨은 70 : 15 : 15 중량%이다.
질소 : 인산 (N : P)의 비율이 5 : 0.50일 때에는 요소비료의 질소는 74.5중량%이고, 복합비료의 질소 : 인산 : 칼륨은 각각 8.5 중량%이며, 총 질소 : 인산 : 칼륨은 83 : 8.5 : 8.5 중량%이다.
질소 : 인산 (N : P)의 비율이 5 : 1.50일 때에는 요소비료의 질소는 41.2중량%이고, 복합비료의 질소 : 인산 : 칼륨은 각각 19.6 중량%이며, 총 질소 : 인산 : 칼륨은 60.8 : 19.6 : 19.6 중량%이다.
질소, 인산, 칼륨양의 복합변동에 따른 실험배지 종류
N : P 성 분 비
5 : 0.50 요소비료(질소 46중량%) 190.5g,
복합비료(질소 17중량%, 인산 17중량%, 칼륨 17중량%) 58.8g
5 : 0.75 요소비료(질소 46중량%) 177.1g,
복합비료(질소 17중량%, 인산 17중량%, 칼륨 17중량%) 88.2g
5 : 1.00 요소비료(질소 46중량%) 163.7g,
복합비료(질소 17중량%, 인산 17중량%, 칼륨 17중량%) 117.6g
5 : 1.25 요소비료(질소 46중량%) 150.3g,
복합비료(질소 17중량%, 인산 17중량%, 칼륨 17중량%) 147.1g
5 : 1.50 요소비료(질소 46중량%) 136.8g,
복합비료(질소 17중량%, 인산 17중량%, 칼륨 17중량%) 176.5g
표 6은 질소, 인산, 칼륨양의 복합변동에 의한 부착성 규조류 배양결과를 나타낸다. Isochrysis galbana는 N : P = 5 : 1.00 배지에서 20×104 cells/mL에서 832.5×104 cells/mL으로 41.6배 증가하였으며, Chaetoceros gracilis는 5 : 1.25 배지에서 1,243×104 cells/mL (62배), Tetraselmis tetrathele은 5 : 1.50 배지에서 216×104 cells/mL (21.6배)로 증가하였다.
즉, 실험배지에 함유되어 있는 질소가 61 내지 70 중량%, 인과 칼륨은 각각 15 내지 19.6 중량% 일 때 부착성 규조류의 밀도가 가장 많이 증가한다.
질소, 인산, 칼륨양의 복합변동에 의한 부착성 규조류 배양결과(단위 :×104cells/mL)
N : P 배양기간 I. galbana C. gracilis T. tetrathele
접종밀도 증가밀도 접종밀도 증가밀도 접종밀도 증가밀도
5 : 0.50 7 20 607.5 20 978 10 186.5
5 : 0.75 〃 〃 700.0 〃 825 〃 150
5 : 1.00 〃 〃 832.5 〃 945 〃 205
5 : 1.25 〃 〃 567.5 〃 1,243 〃 139
5 : 1.50 〃 〃 587.5 〃 1,045 〃 216
II. 대량배양용 배지개량시험
1. 실험배지 제조 및 결과
상기 미세조류 대량배양용 실용배지 결과 복합비료 117.6g(질소 21중량%, 인산 17중량%, 칼륨 17중량%)과 요소비료(질소 46중량%) 163.7g을 함유하는 배지 1에서 부착성 규조류의 높은 증가밀도를 보임으로써 규조류 배양에 가장 좋은 배지인 것을 알 수 있었다. 이를 바탕으로 대량배양용 배지 개량시험을 수행하였다.
사용된 부착성 규조류의 종류 및 농도는 Isochrysis galbana, Chaetoceros gracilis : 20×104 cells/mL, Tetraselmis tetrathele : 10×104 cells/mL 이며, 30L 원형 아크릴수조(수용적 : 20L)에서 7일간, 수온 22.0±1℃, 조도 4,000Lux에서 배지를 배양하였다.
부착성 규조류의 증가밀도가 가장 컸던 복합비료 117.6g(질소 21중량%, 인산 17중량%, 칼륨 17중량%)과 요소비료(질소 46중량%) 163.7g의 성분비를 사용하였으며, 이를 기준으로 부착성 규조류의 증식을 빠르게 하고자 배지 2에는 미량금속용액(ZnCl2, CoCl2, CuSO4, (NH4)6Mo7O24)을 첨가하였으며, 배지 3에는 Vitamin B1, Vitamin B2 용액을 첨가하였다.
실험 배지의 종류
배지종류 성 분 비
배지 1 복합비료(질소 21중량%, 인산 17중량%, 칼륨 17중량%) 117.6g,
요소비료(질소 46중량%) 163.7g
배지 2 복합비료(질소 21중량%, 인산 17중량%, 칼륨 17중량%) 117.6g,
요소비료(질소 46중량%) 163.7g
+ 미량금속용액(ZnCl2, CoCl2, CuSO4, (NH4)6Mo7O24) 0.1㎖/L
배지 3 복합비료(질소 21중량%, 인산 17중량%, 칼륨 17중량%) 117.6g,
요소비료(질소 46중량%) 163.7g
+ Vitamin 용액(Vitamin B1, Vitamin B2) 0.01㎖/L
대조구 Conwy 배지
도 1 내지 3에는 배지별 부착성 규조류 세포수 증가량을 나타내며, 도 1에는 Isochrysis galbana 세포수 증가량을 나타낸다. 실험배지 2의 최종 배양 세포수는 1,069.2×104 cells/mL로 접종밀도에 비해 53.5배, 1일 세포수 증가량은 152.7×104 cells/mL을 나타내어 가장 큰 증가량을 보였고, 배지 1은 47.0배, 배지 3은 50.5배, Conwy 배지는 45배로 증가하였다.
도 2에는 Chaetoceros gracilis 세포수 증가량을 나타낸다. 실험배지 2에서 최종 배양 세포수는 824.2×104 cells/mL (42.2배, 1일 세포수 증가량 117.7×104 cells/mL, 증가율 14.3%)로 가장 많이 증가하였고, 배지 1은 40배, 배지 3은 38.4배, Conwy배지는 34.8배로 증가하였다.
도 3에는 Tetraselmis tetrathele 세포수 증가량을 나타낸다. 실험배지 1에서 최종 배양 세포수는 118.2×104 cells/mL로 접종밀도에 비해 11.8배 가장 많이 증가하였고, 1일 세포수 증가량은 16.9×104 cells/mL을 나타냈으며, 배지 2는 10.8배, 배지 3은 11배, Conwy배지는 9.8배로 증가하였다.
III. 복합비료와 요소비료를 이용한 개량배지에 의한 생물적용시험
1. 참굴 유생 생물적용 시험
참굴 유생 사육기간은 2005년 6월 8일-6월 24일 까지 16일간 복합비료 117.6g (질소 21중량%, 인산 17중량%, 칼륨 17중량%), 요소비료 163.7g 이 함유된 개량배지에 부착성 규조류(Isochrysis galbana, Chaetoceros calcitrans, Tetraselmis tetrathele)를 배양하였다. 배양방법은 2L 원형 poly carbonate 수조에 유생 수용밀도 2개체/㎖, 사육수온 26±1℃, 사육수는 매 2일 마다 전량 환수시킨다. 또한 먹이는 1×104 cells/㎖/2회/day, 2일 25% 증가시키며, 2일 마다 성장 및 생존율 조사하였고, 개량배지구와 Conwy배지를 시험구로 사용하였다.
개량배지는 4개의 실험구로 나뉘었으며, 실험 1구, 2구, 3구는 상기 3종(種)의 부착성 규조류 중 2개체를 각 50%씩 혼합하여 각각의 배지를 제조하였고, 실험구 4는 3종의 부착성 규소류를 각각 33.3%씩 혼합하여 제조되었으며, Conwy배지는 개량배지구의 실험구와 동일하게 4개의 실험구로 나뉘었다.
실험 배지의 규조류조성비
시험구 먹이비율(%)
개량배지 실험1구 : I. galbana + C. calcitrans 혼합비율 각 50
실험2구 : I. galbana + T. tetrathele 혼합비율 각 50
실험3구 : T. tetrathele + C. calcitrans 혼합비율 각 50
실험4구 : I. galbana + C. calcitrans
+ T. tetrathele 		혼합비율 각 33.3
Conwy 배지 개량배지구와 동일
도 4 내지 6은 개량배지와 Conwy배지에 의한 참굴 유생의 성장을 나타낸다. 성장시험결과 개량배지구에서는 시험개시일 초기 D형 유생의 평균 각장 74.1∼75.8 ㎛, 각고 63.9∼65.8 ㎛ 였으며, 일령 16일째(부착시기) 실험 1구는 평균 각장 234.2 ㎛, 각고 271.4 ㎛, 실험 2구는 평균 각장 311.8 ㎛, 각고 346.5 ㎛, 실험 3구는 평균 각장 283.3 ㎛, 각고 319.3 ㎛, 실험 4구는 평균 각장 271.5 ㎛, 각고 314.0 ㎛로 성장하였다(도 4).
Conwy 배지구에서는 시험개시일 초기 D형 유생의 평균 각장 74.1∼75.8 ㎛, 각고 63.9∼65.8 ㎛ 였으며, 일령 16일째(부착시기) 실험 1구는 평균 각장 274.0 ㎛, 각고 309.3 ㎛, 실험 2구 평균 각장 291.9 ㎛, 각고 337.8 ㎛, 실험 3구 평균 각장 305.0 ㎛, 각고 328.9 ㎛, 실험 4구 평균 각장 253.1 ㎛, 각고 290.6 ㎛로 성장하였다(도 5).
성장시험 결과 참굴 유생은 초기에 느린 성장을 보이다가 중기 이후 빠른 성장을 보였으며, 실험 16일째에 개량배지구 및 Conwy배지구의 실험 2구가 평균 각장 311.8㎛, 291.9㎛, 평균 각고 346.5 ㎛, 337.8 ㎛로 가장 빨리 성장하였다(도 4, 5). 또한 개량배지 및 Conwy배지의 실험 2구에서 성장 및 생존율이 가장 높았던 것은 초기 먹이인 Isochrysis galbana가 다른 시험구에 비해 투여량이 많았던 것으로 사료된다.
도 6은 개량배지와 Conwy배지에 의한 참굴 유생 생존율을 나타낸다. 개량배지의 경우 일령 7일째에 실험 1, 2, 3, 4구의 생존율 45.6%, 51.7%, 43.7%, 39.6%를 보였으며, 일령 16일째에는 실험 1, 2, 3, 4구의 생존율이 19.6%, 32.5%, 16.8%, 8.6%를 나타났다. 또한 Conwy 배지의 일령 7일째에 실험 1, 2, 3, 4구의 생존율은 53.0%, 64.3%, 55.7%, 32.8%를 나타났으며, 일령 16일째에 실험 1, 2, 3 ,4구의 생존율은 29.0%, 30.1%, 19.2%, 3.7%를 나타났다.
생존율시험 결과 일령 7일째까지 생존율이 64.3∼32.8%로 낮은 것은 적은 용기에서의 스트레스 현상으로 보여 지며, 이후 안정을 찾아 부착시기까지 개량배지 및 Conwy배지의 실험 2에서 32.5, 30.1%의 가장 높은 생존율을 보였다.
IV. 실용배지 공급기
도 7는 전복 부착규조 배양 실용배지의 공급기를 나타낸다. 상기 실험결과를 바탕으로 제조 가능한 실용배지를 이용하여 부착규조 배양배지를 사육수조에 지속적으로 공급하여 부착규조 배양이 원활하고, 지속적으로 생존 및 증식할 수 있도록 하는 실용배지 공급기를 제작하였다.
실용배지 공급기는 일정 체적을 갖는 원기둥형상의 케이스와 뚜껑으로 이루어지고; 상기 케이스 외부의 일부분에는 해수유입구 망이 부착된 해수유입조절장치가 형성되고; 상기 케이스 하단에는 케이스 내부로 유입된 해수를 배출할 수 있는 파이프와 밸브가 하나 이상 설치되며; 케이스 하단에는 모래층이 형성되고 그 상부에는 상기 전복 먹이생물용 부착성 규조류 배지 조성물이 하나 이상을 층을 형성하여 적층된다.
원기둥형상의 케이스 상단에는 케이스본체보다 크기가 작고 상하가 개구된 원기둥 형상의 해수유입구가 케이스본체와 연결될 수 있으며, 해수유입구 일부분 또는 뚜껑부분에는 고정고리가 형성되어 있어 사용자가 편리하게 양식수조의 외벽 등에 고정하여 사용할 수 있다.
상기 공급기에 형성되는 해수유입조절장치는 해수유입구의 크기를 조절할 수 있도록 미닫이형 개폐구로 이루어지고 해수유입구망은 폴리에틸렌(PE) 재질의 망목 1 내지 2mm인 망지가 형성되어 있으며, 통상 스테인레스제 망지를 사용할 수도 있다. 해수유입망에 망지가 부착됨으로서 본체 내에 해수가 유입될 때 공급기 내부로 이물질이 유입되지 않도록 하며, 밸브가 형성되는 바닥부는 하부로 오목한 형상으로 이루어진다. 하부로 오목한 경우 오목한 부분에 해수에 녹은 배지 조성물이 쌓이면서 밀도차에 의해 천천히 해수로 녹아들어가게 된다.
상기 해수유입조절장치는 상하 또는 죄우로 이동 가능한 미닫이 형태로 구성되어 필요에 따라 해수가 들어가는 유입량을 조절할 수 있으며, 공급기 본체 내부에는 상기 배지가 구성되어 질 수 있는 배지판이 형성되어 배지가 사육수에 의해 녹은 배지 양분이 밸브를 통해 지속적으로 공급될 수 있도록 한다. 배지 구성물은 배지판을 상부 뚜껑을 열고 적층할 수 있도록 형성가능하다.
도 7과 같이 내부 적층은 3단의 배지판으로 설치될 수 있으며, 1, 2단 배지판에는 배지 A와 B를 적층하고 마지막 하단에는 모래를 형성시켜 실용배지 공급기가 물속에서 무게중심을 잡을 수 있도록 할 수 있다. 천연재료인 모래는 전복에 해가 없고, 규산염(SiO2)이 함유되어 있어 부착규조 배양에 도움이 된다.
공급기 본체 바닥부에는 내부와 통하는 밸브가 설치되어 있으며, 부착성 규조류가 밸브를 통해 해수에 녹아 수조 내의 사육수로 지속적으로 유입될 수 있도록 한다. 상기 밸브는 플라스틱 또는 스테인레스제로 제작되어 부식을 방지하며, 밸브의 수는 사용자가 작업에 용이하도록 변경하여 계절에 따라 배지의 소모량을 조절할 수 있다.
[실시 예]
표 9는 배지종류와 부착성 규조류 1톤 배양 시 소요비용 산출을 통한 개량배지와 Conwy배지의 경제성 분석을 나타낸다. 개량배지가 Conwy배지(기존배지) 보다 약 10배 이상의 비용 절감된다.
배지종류와 부착성 규조류 1톤 배양 시 소요비용 산출
농업용 비료 배지(실험배지) Conwy 배지(기존배지)
복합비료 (질소 21중량%, 인산 17중량%, 칼륨 17중량%) 117.6g

요소비료(질소 46중량%) 163.7g
증류수 1L		 FeCl3·6H2O 1.30g
MnCl2·4H2O 0.36g
H3BO3 33.60g
EDTA 45.00g
NaH2PO4 20.00g
NaNO3 100.00g
미량원소 1.00㎖
Vitamin 용액 100㎖
증류수 1L
소요 경비 620원 7,050원
전복 초기치패의 먹이생물인 부착성 규조류를 지속적으로 공급하기 위한 부착성 규조류 배양 실용배지를 이용함으로써, 지금까지의 부착규조 배양방법에 대한 단점을 모두 보완한 새로운 방법이며, 전복 종묘생산 시 생존율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 건강한 종묘를 생산할 수 있으므로 전복 양식 산업의 생산성을 높일 수 있어 양식 기반확대 및 수산분야의 발전은 물론, 양식 기술의 국제경쟁력 제고로 어업인 소득증대에 기여 가능한 산업상 이용가능성이 있다.
* 도면 부호의 간단한 설명
10 : 고정고리 20 : 상부뚜껑 30 : 본체 케이스
40 : 해수유입조절장치 45: 해수유입망
50 : 제1배지층 60 : 제2배지층 70 : 모래층
80 : 밸브 100 : 실용배지 공급기

Claims (6)

  1. 일정 체적을 갖는 원기둥형상의 케이스와 뚜껑으로 이루어지고;
    상기 케이스 외부의 일부분에는 해수유입구 망이 부착된 해수유입조절장치가 형성되고;
    상기 케이스 하단에는 케이스 내부로 유입된 해수를 배출할 수 있는 파이프와 밸브가 하나 이상 설치되며;
    케이스 하단에는 모래층이 형성되고 그 상부에는 질소 61 내지 70 중량%, 인과 칼륨은 각각 15 내지 19.5 중량%를 포함하는 배지 조성물이 하나 이상을 층을 형성하여 적층된 것을 특징으로 하는 전복 먹이 생물용 부착성 규조류 배지 공급기
  2. 제1항에 있어서 해수유입조절장치는 해수유입구의 크기를 조절할 수 있도록 미닫이형 개폐구로 이루어지고 해수유입구망의 망목은 1 내지 2mm인 것을 특징으로 하는 전복 먹이 생물용 부착성 규조류 배지 공급기
  3. 제2항에 있어서 뚜껑에는 고정고리가 형성되고 밸브가 형성되는 바닥부는 하부로 오목한 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전복 먹이 생물용 부착성 규조류 배지 공급기
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