KR101437469B1 - 하이브리드 갯벌참굴 양성기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 갯벌참굴 양성이 가능한 양성판이 수평으로 설치되고, 양성판과 수직방향으로 고정판이 하나이상 형성되며, 양성판과 평행한 방향으로 수평부재와 부력재가 고정판에 고정이 되는 구조로 형성되고 수평부재, 양성판, 고정판, 부력재등으로 이루어진 표준부재로 구성된다. 표준부재는 규격화된 조립식이고 내파성 규격부재로 형성되기 때문에 현장 적용성이 뛰어나고 확장이 가능할 뿐만 아니라 작업능률을 증가시키고 유지관리 비용을 감소시킬 수 있으며 시설의 표준화로 자동화 설비와 연동이 가능하여 무인으로 작업할 수 있어 굴을 대량으로 생산시킬 수 있고 양성기가 부유식으로 규격이 표준화되어 갯벌 참굴에 비해 부류시간이 증대가 되어 표층의 영양염 섭식이 원활해지고, 노출시간의 조절이 가능하기 때문에 고품질의 굴을 양성시킬 수 있다.

Description

하이브리드 갯벌참굴 양성기 {Hybrid Oyster larva's seed collecting device }

본 발명은 하이브리드 갯벌참굴 양성기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중력식과 부유식의 양식방법들의 장점을 융합시킨 승강식 다중 굴 양성기로서 자동화시설과 연동시킬 수 있어 대량생산이 가능하고 고품질의 굴을 양성할 수 있는 하이브리드 갯벌참굴 양성기에 관한 것이다.

일반적으로 굴(oyster)은 사새목(Filibranchia) 굴과에 속하는 이매패류(Bivalvia)의 총칭으로서 국내에는 참굴, 강굴, 바윗굴, 털굴, 벗굴 등이 존재하지만 통상적으로는 식용종인 참굴을 말하며, 굴조개라고도 한다. 또한 굴은 자웅동체이지만 생식시기에는 암수가 뚜렷하고 웅성이 강해진 개체로 되었다가 다음에 자성이 강해진 개체로 되는 교대성의 자웅동체이며, 산란적온은 22~25℃이고 부화한 유생은 벨리저 유생이 되어 부유생활을 하며, 20일쯤 지나면 부착생활에 들어간다.

굴은 껍데기는 1년에 길이 약 7cm, 무게 약 60g, 2년에 10cm, 140g 정도로 되나 이후의 성장은 느리며, 종류에 따라서 서식 장소도 다소 달라 참굴은 염분 11~32%인 비교적 농도가 낮은 조간대의 바위 등에 부착하나, 가시굴은 염분 26~34%의 내해(內海)의 바위에 부착한다.

이러한 굴은 맛과 향이 뛰어날 뿐만 아니라 단백질 중에서도 필수 아미노산을 많이 가지고 있어서 '바다의 우유'라고 불리며, 칼슘과 비타민 A, B, C등이 풍부해서 희고 매끄러운 피부를 가질 수 있게 도와주며, 굴을 많이 먹으면 고혈압, 뇌졸중, 동맥경화, 간장병, 암 같은 여러 가지 성인병까지 예방할 수 도 있고, 칼슘흡수와 소화흡수가 빨라 현대인에게 영양식으로 각광받고 있다.

이에 부응하여 전 세계적으로는 참굴(Crassostra gigas), 갓굴(Ostrea ariakensis), 아메리카굴( C. virginica), 포르투갈굴(C. angulate), 오스트레일리아굴(Saxostra commercialiis), 봄베이굴(S.cucullata), 유럽굴(O.edulis), 올림피아굴(O.lurida) 등 많은 종의 굴이 양식되고 있다.

일반적인 굴 양식은 채묘(採苗), 치패의 양성(養成), 수확의 과정을 거친다. 여기서, '채묘'는 종묘를 얻는 과정이고 '양성'은 치패(稚貝)의 생활반경을 제한하여 양성과정을 인위적으로 관리하며 생장시키는 과정이며, '수확'은 상품성을 띤 성패(成貝)를 수집 또는 채취하는 과정이다.

굴의 산란은 여름철 수온이 20℃ 이상 되면 시작하며, 25℃ 전후일 때 가장 왕성한데, 어미 1마리가 수천만개의 알을 낳으며, 알에서 깬 직후의 유생(幼生)은 부유생활을 하며 자라는 동안 몇 차례의 변태를 거쳐 2~3주일이 지나면 고착생활에 들어가고 이때의 크기는 지름 0.3mm 정도이다. 고착수심은 수면으로부터 6m 정도까지이고 2m 사이에 가장 많이 고착하며, 양식용 종묘(養殖用種苗)는 굴, 가리비 등의 껍데기를 철사에 꿰어 얕은곳에 수하(垂下)하여 채묘(採苗)한다.

채묘가 끝나면 어느 정도 성장한 뒤 양식용 수하시설에 옮겨서 양식하는 경우와, 채묘 후 2~3개월이 지난 다음 높은 곳에 옮겨서 4~5시간 노출시켜 성장을 억제하여 단련종묘로 만들어서 양식하며, 다음해 4월경까지 15mm 정도로 자라는데, 그 후부터는 성장이 빠르고 환경변화에 대한 저항력이 강하다.

한국의 굴양식은 파도가 잔잔한 내면에서 옛날부터 내려오는 투석식(投石式)과 뗏목식, 간이수하식(말목식)·연승(로프)식 등에 의한 수하연(垂下延) 부착양식을 하지만, 외국에서는 바닥양식이나 채롱에 수용하여 수하양식을 하는 경우도 있다.

간략하게 살펴보면, 굴양식 방법은 크게 중력식과 부유식으로 나눌 수 있고 중력식에는 간이수하식, 연승식, 바닥식 양식방법으로 구분할 수 있다. 간이 수하식은 연안의 깊이가 얕은곳에서 두 줄의 말목을 박고 말목위에 옆으로 나무를 걸쳐서 이 나무에 수하연을 늘어뜨려 양식하는 방법으로 자동화되어 수확이 용이하고 성장이 좋은 장점이 있는 반면 높은 시설비와 대규모 어장 관리시스템에 적합한 특징을 가지고 있다.

연승식 양식은 로프에 큰 플라스틱 또는 유리공을 달아서 큰 부력이 생기게 하여 한편에는 닻으로 고정해 놓고 그 로프에 미역, 다시마, 굴, 홍합등의 수산생물을 양식할 수 있는 시설을 매달아서 실시하는 양식방법으로 자동화된 시스템을 사용하기 때문에 수확이 용이하고 굴성장이 좋은 장점이 있지만 높은 시설비가 들고 외력에 노출이 되어 동요가 많은 단점이 있으며 대규모어장 관리시스템에 적합한 특징이 있다.

바닥식 양식방법은 비교적 수심이 얕은 곳의 수표면 부근에 소정 용적의 바닥식 양성기를 설치하여 전복, 가리비, 고둥, 다시마, 미역 등의 양식생물을 키우는 방식으로 양식 상품성이 좋지만 시설비, 관리비가 높은 단점이 있다. 부유식 양식방법은 자동화시설로 수확이 용이하고 성장효율이 높다는 장점이 있으나 높은 시설비와 외력에 노출이 된다는 단점과 대규모 어장에 적합하다.

갯벌의 갯벌패류 생산량은 1995년에는 125,334t에서 2008년 43,593t으로 그 양이 65.2%가 감소한 정도로 갯벌의 훼손이 심해지고 있고 특히, 고생산성 갯벌의 훼손이 심각하다. 또한, 매립, 폐염전, 축제식 양식장과 같은 유휴갯벌의 증가와 대량폐사증가, 유류오염 등의 영향으로 어민의 안정적인 소득원이 감소하고 있는 실정이기 때문에 어촌의 고령화에 대비할 수 있는 고소득, 고생산성이 가능한 굴양식 방법 개발이 필요하다.

국내 등록특허번호 제10-2012-0133481호에는 수평관, 상기 수평관과 상부소켓을 통하여 연결되는 수직관, 상기 수직관과 하부소켓을 통하여 연결되는 받침대, 수직관들을 고정구를 통하여 연결하는 지지대, 수평관에 일정간격으로 배치되며, 줄을 통하여 수평관에 연결되며, 패류껍질들이 매달린 포자줄이 결속되는 줄걸이 홈이 형성되어 있는 거치대를 포함하며, 상기 고정구는 수직관이 삽입되는 수직관 삽입개구, 상기 수직관 삽입개구에 수직관의 삽입시 수직관을 가이드 하기 위하여 경사면을 갖는 경사 안내부, 상기 경사 안내부를 따라 삽입된 수직관이 이탈하지 않도록 하는 이탈 방지돌기, 고정구의 일측면을 관통하여 나사선을 갖는 회전축, 상기 회전축의 일단에 연결되어 회전축이 회전에 의하여 지지대를 수직관 방향으로 이동시키는 이동판 및 회전축이 외부의 힘에 의하여 반대로 회전하는 것을 고정시키는 고정나사를 포함하며, 상기 거치대의 줄걸이 홈은 외면에 미끄럼 방지 홈이 형성되어 있으며, 일측에 단부를 갖는 단위코팅관과 타측에 단부를 갖지 않는 단위코팅관이 사출성형 직후 금속관에 삽입시 상호 접축하여 형성되는 것을 특징으로 하는 간이 수하식 굴 양식 구조물에 관하여 개시되어 있다. 국내 등록특허공보 제10-2009-0066975호에는 가상세트식 굴 양식 구조물은 중공 원통형상의 결합홈통이 일정 간격으로 이격되어 연속적으로 형성되는 지지부와 상기 지지부의 양 측에서 하부로 절곡되어 상기 지지부와 바닥명 사이에 일정한 이격거리를 유지시키는 다리부를 포함하는 받침주와, 상기 받침주와 직각 방향으로 상기 결합홈통의 중공부로 슬라이딩 삽입되어 결합되는 걸대 및 상기 지지부와 걸대의 결합 영역 상에서 지지되는 장입망을 포함하는 가상세트식 굴 양식 구조물 및 굴 양식을 위한 설치방법에 관하여 개시되어 있다. 국내 등록특허공보 제10-2010-0131764 호에는 해저에 이격 고정되는 한쌍의 받침부, 한쌍의 받침구를 연결하는 거치부, 상기 거치부에 걸리는 자루 형상의 양성망을 포함하는 굴 양식용 구조물과 양성망은 그물망 구조이고 양단이 개방된 관 형상인 본체, 그물망 구조이고 상기 본체의 개방된 양단을 닫도록 결합되되 상기 양단 중 적어도 하나에 결합수단을 매개로 분리 가능하게 결합되는 양측벽 및 상기 본체 또는 양측벽에 결합되어 상기 거치부에 걸리는 적어도 하나의 고리를 포함하는 굴 양식용 구조물에 관하여 개시되어 있다. 국내 등록특허공보 제10-0942767 호에는 선형강재로 이루어진 프레임 및 굴 치패가 내장되어 프레임에 고정되는 양성망을 포함하고 프레임은 해저에 안착되고 치패는 양성망에 실장되어 수하연과 같이 덩어리지는 일 없이 낱개로 성장할 수 있는 소정의 굴 양식용 구조물에 관하여 개시되어 있다. 그러나 이와 같은 선행기술은 본 발명에서와 같이 갯벌참굴 양성이 가능한 양성판이 수평으로 설치되고, 양성판과 수직방향으로 고정판이 하나 이상 형성되며, 양성판과 평행한 방향으로 수평부재와 부력재가 고정판에 고정된 형태로 형성된 중력식 양식방법과 부유식 양식방법의 장점을 융합시킨 하이브리드 갯벌 참굴 양성기에 관한 구성은 개시되지 않아 차이를 보인다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 수평으로 이루어진 양성판에 연결구를 매개로 양성판과 수직방향으로 고정판이 하나 이상 설치되고, 양성판과 수평하게 부력재와 수평부재가 고정판과 연결되어 조석의 변화에 따라 승강과 부유가 가능한 구조로 수확, 관리가 용이하며 고품질의 굴을 대량으로 양성할 수 있는 하이브리드 갯벌참굴 양성기를 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 갯벌참굴 양성이 가능한 양성판(30)이 수평으로 설치되고, 양성판과 수직방향으로 고정판(20)이 하나 이상 결합 형성되며; 양성판과 평행한 방향으로 수평부재가 하나 이상 형성되어 고정판을 일정간격으로 유지하고; 고정판의 상부 양측면에는 수평부재와 평행하도록 부력재가 하나 이상 고정되어 이루어지는 하이브리드 갯벌참굴 양성기를 제공한다.

양성판은 가로부재와 세로부재가 하나 이상 조합되어 이루어진 다각형 모양의 내측 통공이 하나 이상 형성되며, 양성판에는 참굴 양성망이 거치, 고정되는 것을 특징으로 한다.

고정판의 상부와 하부에는 착탈식 부력재와 대응할 수 있도록 일정 직경을 갖는 부력재 연결구가 하나 이상 형성되어 부력재를 탈부착시킬 수 있도록 형성되며, 고정판은 타원형으로 이루어지고, 타원형의 긴지름의 중앙에 양성기 고정부가 형성되고 양성판의 외측 고정판에는 양성기 고정부가 결합 설치되어 양성기와 양성기를 연결시킬 수 있도록 하고, 고정판의 중심에는 양성판을 통과시켜 고정할 수 있도록 통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 갯벌참굴 양성기가 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시형태로서 수평부재와 수평부재의 조합으로 연결되어 하나 이상의 다각형 통공을 갖는 양성판(30)이 하나 이상 일정간격을 갖고 수직으로 이격되어 이루어지며; 이격된 양성판은 하나 이상의 저면 가이드를 매개로 연결, 고정되며, 양성판의 외측에는 양성기 고정부가 결합되고, 양성판의 상부 양측면에는 부력재가 고정되어 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 갯벌참굴 양성기가 제공된다.

최상부에 위치하는 양성판을 이루는 다각형 통공의 수평부재 외측에는 부력재를 고정할 수 있도록 돌기가 형성되고, 양성판에는 저면 가이드를 통과시켜 하나 이상의 양성판을 연결할 수 있도록 연결통공이 형성될 수 있으며, 양성판에는 참굴 양성망이 거치, 고정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 갯벌참굴 양성기가 제공된다.

본 발명의 제조과정은 1) 갯벌에 일정간격으로 고정대를 하나 이상 설치하는 단계; 2) 갯벌참굴 양성이 가능한 양성판(30)이 수평으로 설치하고, 양성판과 수직방향으로 고정판(20)이 하나 이상 결합 형성하고 양성판과 평행한 방향으로 수평부재를 형성하여 고정판을 일정간격으로 유지하여 고정판 상부 양측면에 수평부재와 평행하도록 부력재를 하나 이상 고정시켜 하이브리드 갯벌참굴 양성기를 조립하는 단계; 3) 양성판의 외측 고정판에는 양성기 고정부를 결합하고, 양성판에 양성기를 설치하는 단계; 4) 3단계의 조립된 양성기 고정부를 고정대와 고정대 사이에 각각 고정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 변형된 하이브리드 갯벌참굴 양성기 설치 방법은 1) 갯벌에 일정간격으로 고정대를 하나 이상 설치하는 단계; 2) 수평부재와 수평부재의 조합으로 연결되어 하나 이상의 다각형 통공을 갖는 양성판(30)이 하나 이상 일정간격을 갖고 수직으로 이격되어 이루어지며; 이격된 양성판은 하나 이상의 저면 가이드를 매개로 연결, 고정되며, 양성판의 상부 양측면에는 부력재를 조립시켜 하이브리드 갯벌참굴 양성기를 조립하는 단계; 3) 어느 하나의 양성판 외측에 양성기 고정부를 조립하여 조립된 양성기 고정부를 고정대와 고정대 사이에 각각 고정하는 단계로 이루어진다.

본 발명의 하이브리드 양성기의 부유기능은 갯벌참굴 양식의 생산성을 높일 수 있는 다양한 기능을 제공함, 갯벌참굴의 육로접근은 작업성 및 생산성을 약화하는 주된 문제가 되고 있으나, 본 하이브리드 양성기는 설치시에 각 양성기간에 고리로 연결하여 양성기의 부상시 상단의 고정핀을 제거하며, 동시에 부상하여 부유하는 형태가 될 수 있다.

이러한 부상기능은 선박이나 장비에의한 자동화 공정의 적용이 가능하게 할 수 있으며, 나아가 대량생산을 통한 산업화를 이룰 수 있는 중요한 기능으로 입식과 수확의 생산성을 증대할수 있으며, 자동화된 장비와 함께 연동할 경우 더욱 효과적으로 운용가능하다.

또한 규격화된 조립식 양성기 부재로 현장 적용성 및 확장성이 제공이 되고 간단한 조립부재의 구성으로 작업성이 증대되며, 내파성 규격부재를 이용하여 유지관리 비용이 감소시킬 수 있고 단위 면적당 설치비용이 기존 양성기에 비해 가격이 저렴하다. 표준부재의 고정판에는 착탈식 표준 부력재를 고정시켜, 흘수 관리가 용이하고 기존의 갯벌참굴기에 비해 부류시간이 증대가 되어 표층의 영양염 섭식을 원활하게 할 수 있을 뿐만 아니라 노출시간을 조절할 수 있기 때문에 향상된 품질의 굴을 양성시킬 수 있다.

양성기의 구조에 저면가이드를 추가시켜 해적생물의 접근도 제한시킬 수 있다. 고정판 측면에는 양성기 고정부가 설치되어 여러대의 양성기를 연결시켜 양성기의 이동이 가능하고 자동화 설비와 연동을 할 수 있어 전체적인 수확과 관리가 용이할 뿐만 아니라 대량생산이 가능한 효과가 있다.

도 1은 하이브리드 갯벌참굴 양성기의 사시도 및 측면도를 나타낸다.
도 2는 변형된 하이브리드 갯벌참굴 양성기의 사시도 및 측면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 하이브리드 갯벌참굴 양성기에 사용되는 표준부재를 나타낸다.
도 4는 하이브리드 갯벌참굴 양성기의 조립에 필요한 표준부재의 종류와 수량을 나타낸다.
도 5는 타원형 양성기의 조립 원리를 나타낸다.
도 6은 양성판(30; Type-3)을 이용한 테이블형 하이브리드 갯벌참굴 양성기가 조립되는 원리를 나타낸다.
도 7은 하이브리드 갯벌참굴 양성기에 분리 양성망이 설치되는 구성을 나타낸다.
도 8은 하이브리드 갯벌참굴 양성기가 갯벌에 설치되어 밀물에 의해 부력이 작용하여 해수에 떠 있는 모습을 나타낸다.
도 9는 승강 제어에 의한 양성기의 부유모습을 나타낸다.
도 10은 수리학적 거동특성 실험 광경을 나타낸다.
도 11은 하이브리드 양성기의 부상기능의 개념도를 나타낸다.
도 12는 하이브리드 갯벌참굴 양성기의 표준배치(10m × 10m)를 나타낸다.

이하, 본 발명의 하이브리드 갯벌참굴 양성기와 관련한 구체적인 구성과 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 하이브리드 갯벌참굴 양성기의 사시도 및 측면도를 나타낸다. 부류식 이동형 양성기를 이용하여 입식과 수확을 자동화 할 수 있는 하이브리드 갯벌참굴 양성기는 갯벌참굴 양성이 가능한 양성판(30)이 수평으로 설치되고, 양성판과 수직방향으로 고정판(20)이 하나 이상 결합 형성되며; 양성판과 평행한 방향으로 수평부재가 하나 이상 형성되어 고정판을 일정간격으로 유지하고; 고정판의 상부 양측면에는 수평부재와 평행하도록 부력재가 하나 이상 고정되어 이루어져 형성된다.

도 2는 변형된 하이브리드 갯벌참굴 양성기의 사시도 및 측면도를 나타낸다. 본 발명의 변형된 하이브리드 갯벌참굴 양성기는 수평부재와 수평부재의 조합으로 연결되어 하나 이상의 다각형 통공을 갖는 양성판(30)이 하나 이상 일정간격을 갖고 수직으로 이격되어 이루어지며; 이격된 양성판은 하나 이상의 저면 가이드를 매개로 연결, 고정되며, 양성판의 외측에는 양성기 고정부가 결합되고, 양성판의 상부 양측면에는 부력재가 고정되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 3은 본 발명의 하이브리드 갯벌참굴 양성기에 사용되는 표준부재를 나타낸다. 본 발명의 하이브리드 갯벌참굴 양성기의 표준부재는 일반적으로 수평부재(20; Type-1), 양성판(30; Type-2, Type-3), 고정판(40; Type-4), 저면가이드(60; Type-5) 및 부력재(50)로 이루어진다. 표준부재의 소재는 합성수지 등이 가능하나 본발명에서는 해역 및 양식생물에 영향을 최소화하기 위해 HDPE판을 가공하여 제작하였다.

표준부재는 규격화된 조립식이고 내파성 규격부재로 형성되기 때문에 현장 적용성이 뛰어나고 확장이 가능할 뿐만 아니라 작업능률을 증가시키고 유지관리 비용을 감소시킬 수 있으며 시설의 표준화로 자동화 설비와 연동이 가능하여 무인으로 작업을 할 수 있다는 장점이 있다.

표준부재에서 수평방향으로 설치되는 양성판(30; Type-2)은 하나 이상의 세로부재와 가로부재가 수평방향으로 조합 연결되어 다각형의 테두리를 만들고 내부가 통공이 형성된 격자 형태의 모양을 이룬다. 격자모양의 위측에는 굴 양성망을 설치하여 갯벌참굴 양성과 종묘 육성을 할수 있을 뿐만 아니라, 가로부재와 세로부재의 크기와 수를 증가시켜서 양식면적을 확대시킬 수 있다.

수평방향으로 설치되는 양성판(30; Type-3)은 하나 이상의 세로부재와 가로부재가 수평방향으로 조합 연결되어 다각형의 테두리를 만들고 내부가 통공이 형성된 격자 형태의 모양을 이룬다. 다만 Type-2 양성판과의 차이는 양성판에 저면 가이드를 통과시켜 하나 이상의 양성판을 연결할 수 있도록 주요 모서리 부분과 중앙 연결부분에 연결 통공이 형성되며, 최상부에 위치하는 양성판을 이루는 다각형 통공의 수평부재 외측에는 부력재를 고정할 수 있도록 돌기가 형성되는 구성이 양성판(30; Type-2)와 차이를 갖는다.

따라서 격자모양의 위측에는 굴 양성망을 설치하여 갯벌참굴 양성과 종묘 육성을 할 수 있는 구성은 동일하나, 양성판 주요부분에 형성된 연결통공을 매개로 양성판 하부에서 저면가이드(60; Type-5)를 연결 조립하여 복수개의 수직으로 배치된 양성판을 각각 고정하게 된다.

고정판(40)은 양성판을 고정하기 위한 부재로서 타원형의 외부틀을 가지고 있고, 양성판과 수직으로 하나 이상이 결합하여 이루어지며, 양성판의 최외측에 결합되는 고정판에는 고정대(70)에 고정될 수 있도록 통공을 갖는 양성기 고정부(42)가 설치되고 고정판 상, 하의 내부에는 직경 Ø5cm, Ø9cm로 규격화되고 착탈이 가능한 부력재와 대응할 수 있는 직경의 부력재 연결구(41)가 하나 이상 형성되어 있다.

부력재(50)는 Ø5cm, Ø9cm직경의 원기둥 모양으로 탈부착이 가능하여 홀수관리가 용이하고, 고정판(30)과 수직인 방향으로 부력재 연결구(41)에 고정되어 바다에서 양성기를 부유시키거나 승강시킬 수 있을 뿐만 아니라, 수평부재(20)와 함께 여러개의 고정판들을 평행한 방향으로 연결시켜주는 역할을 한다. 특히 승강식 양성기의 경우 효과적인 흘수의 확보가 중요하며, 이러한 규격화된 흘수의 확보를 위해 표준부력재를 적용하여, 양식단계에 따른 부력의 확보를 표준화하였다.

수평부재(20)의 중간부분과 끝단 부분에는 고정판 외부틀에 고정할 수 있는 고정장치가 설치되어 고정판 상, 하부에 설치되어 상기 기재한 바와 같이 고정판들이 평행한 방향으로 나란히 설치될 수 있도록 고정시키는 역할을 한다.

저면가이드(60; Type-5)는 변형된 양성판 (30; Type-3)을 고정하기 위한 것으로 양성판의 주요 모서리 부분에 위치하는 통공에 저면가이드의 양단을 통과시켜 일정 간격으로 고정하게 된다.

도 4는 하이브리드 갯벌참굴 양성기의 조립에 필요한 표준부재의 종류와 수량을 나타내며 도 5는 타원형 양성기의 조립 원리를 나타낸다. 표준부재의 조합을 통해 테이블형과 타원형으로 현장의 조건과 양식목적에 따라 맞춤형의 다양한 양성기 제작이 가능하며, 테이블형 양성기를 제작하기 위해서는 Type-2부재 1개, Type-3부재 2개, Type-5 부재 3개를 조합하여 제작가능하고, 타원형 양성기는 Type-1부재 2개, Type-2부재 1개, Type-4 부재 3개를 조합하여 제작가능하다.

테이블형 양성기의 경우 다리의 길이를 길게하여 양성망의 간격 혹은 층수를 다양하게 구성할 수 있음. 특 각 부재의 연결은 표준핀으로 적용하여 추가적인 공구 혹은 장비가 필요없이 제작이 가능하고, 강도를 확보하여 안정성을 유지하도록 하였다.

양성판(30; Type-2)를 이용한 조립방법은 1) 갯벌에 일정간격으로 고정대를 하나 이상 설치하는 단계; 2) 갯벌참굴 양성이 가능한 양성판(30)이 수평으로 설치하고, 양성판과 수직방향으로 고정판(20)이 하나 이상 결합 형성하고 양성판과 평행한 방향으로 수평부재를 형성하여 고정판을 일정간격으로 유지하여 고정판 상부 양측면에 수평부재와 평행하도록 부력재를 하나 이상 고정시켜 하이브리드 갯벌참굴 양성기를 조립하는 단계; 3) 양성판의 외측 고정판에는 양성기 고정부를 결합하고, 양성판에 양성기를 설치하는 단계 4) 3단계의 조립된 양성기 고정부를 고정대와 고정대 사이에 각각 고정하는 단계로 이루어진다.

각각의 평행하는 방향으로 복수개 설치된 고정판(40)의 중간부에는 양성판(30)이 고정판과 수직방향으로 끼워져 조립될 수 있도록 관통공이 형성되어 있어 양성판(30)을 고정판과 수직으로 이루어지도록 도 4의 화살표방향으로 끼워서 조립시킬 수 있다. 양성판에 수직으로 끼워진 하나 이상의 고정판들을 평행하게 일정간격을 유지하면서 고정시키고, 부력재(50)를 부력재 연결구(41)에 대응시켜 각각의 고정판들과 연결시키고, 연결된 양성판과 고정판에는 수평부재(20)를 고정판(40) 내부 상, 하부에 연결시켜서 용이하게 양성기를 조립할 수 있다.

도 6은 양성판(30; Type-3)을 이용한 테이블형 하이브리드 갯벌참굴 양성기가 조립되는 원리를 나타낸다. 조립방법은 1) 갯벌에 일정간격으로 고정대를 하나 이상 설치하는 단계; 2) 수평부재와 수평부재의 조합으로 연결되어 하나 이상의 다각형 통공을 갖는 양성판(30)이 하나 이상 일정간격을 갖고 수직으로 이격되어 이루어지며; 이격된 양성판은 하나 이상의 저면 가이드를 매개로 연결, 고정되며, 양성판의 상부 양측면에는 부력재를 조립시켜 하이브리드 갯벌참굴 양성기를 조립하는 단계; 3) 어느 하나의 양성판 외측에 양성기 고정부를 조립하여 조립된 양성기 고정부를 고정대와 고정대 사이에 각각 고정하는 단계로 이루어진다.

변형된 하이브리드 양성기는 타원형 고정판을 갖는 양성기와는 달리 Type-3 양성판을 수직으로 배치하고 배치된 양성판의 주요 부분에 형성된 연결통공에 저면가이드를 통과시켜 고정함으로서 조립된다. 따라서 2개의 양성판을 배치하는 경우 상판과 하판으로 이루어지고 하부에서 저면가이드가 연결됨으로서 하부 양성판과 이격되는 저면가이드가 갯벌과 양성판을 분리시키는 역할을 하게 된다. 즉, 저면가이드(60)는 "∪"모양의 프레임으로 형성된 원기둥으로 각각의 말단부 프레임은 가이드 연결구에 대응될 수 있고 저면가이드(60)는 해적생물의 접근을 제한시키는 보호가이드와 같은 역할을 한다.

이와 같이 본 발명의 표준부재를 이용한 구성은 기존의 양성시설에 비해 부재들의 구성이 간단하기 때문에 조립시간이 감소시킬 수 있어 작업효율이 증가하고 설치비용은 감소하여 경제적 측면에서 장점이 있다.

도 7은 하이브리드 갯벌참굴 양성기에 분리 양성망이 설치되는 구성을 나타낸다. 하이브리드 갯벌참굴 양성기의 양성판에는 분리 양성망(31)을 거치시켜 양식면적을 증가시키고 양성망과 양성기의 관리 작업이 용이한 장점이 있다. 분리양성망(31)은 양성판 위쪽에 수평으로 거치할 수 있고 거치 수는 부력부재를 증가시킴으로서 양성망의 수 및 양성 면적을 증가시킬 수 있다.

변형된 양성판을 이용하는 양성기의 경우 저면가이드(60)의 프레임이 대응되어 고정될 수 있는 직경의 가이드 연결구(32)가 설치되어 있고 양성기 고정부(42) 프레임이 양성판 좌, 우에 각각 설치되고 저면가이드의 말단 프레임이 양성판의 가이드 연결구(32)에 고정을 시킬 수 있어 여러개의 양성판이 수평으로 평행하게 복층 설치되며, 여기에 양성망이 일렬 또는 복층으로 놓여질 수 있다.

도 8은 하이브리드 갯벌참굴 양성기가 갯벌에 설치되어 밀물에 의해 부력이 작용하여 해수에 떠 있는 모습을 나타낸다. 해수에 부유한 여러대의 갯벌참굴 양성기는 고정판 측면에 설치된 양성기 고정부에 양성기 고정장치(70)에 고정하여 양성기를 연결시킬 수 있다.

일반적으로 양성기는 하나의 양성기 고정장치(70)에 2개의 하이브리드 갯벌참굴 양성기가 일렬로 고정하도록 형성되어 전체적인 양성기를 관리가 용이하다. 또한 양성기 이동 및 수확 자동화가 가능하기 때문에 생산성이 향상되어 대량생산이 가능하며 양성기가 부유식으로 규격이 표준화되어 갯벌 참굴에 비해 부류시간이 증대가 되어 표층의 영양염 섭식이 원활해지고, 노출시간의 조절이 가능하여 고품질의 굴을 양성시킬 수 있다.

<실험 및 실시예>

1. 양성기 흘수 실험

본 발명의 하이브리드 양성기의 차별화된 기능은 승강식 양성기이므로 이러한 승강식 양성기의 효과적인 기능성을 확보하기 위해서는 적정부력의 시설이 중요하다. 적정부력은 착저상태 혹은 승강상태에서는 부력이 클수록 안정적이지만, 승강상태가 상단고정이 될 경우 작용하는 부력은 연직상방으로 작용하는 하중으로 작용하게 되어 부재의 휨 혹은 비틀림의 원인이 될 수 있다.

따라서 본 연구에서는 다양한 스티로폼 규격(Ø=50mm, 70mm, 90mm, 110mm)을 적용하여 효과적인 최적의 부력을 확인하였으며, 확인한 결과, 타원형의 경우 Ø=50mm, 테이블형의 경우 Ø=90mm 일 때 양성망이 수중에 위치하는 조건을 만족하는 흘수를 보였다. 도 9는 승강 제어에 의한 양성기의 부유모습을 나타낸다.

양성기가 승강상태에 있을 때는 양성망이 대부분 흘수에 의해 수중에 잠겨있게 되며, 착저상태가 되었을 때 노출이 시작됨. 이때 하단고정을 실시할 경우 노출시간을 제어할 수 있는 특징이 있다. 도 9와 같이 부력재의 위치에 따란 상단고정시의 양성기의 위치는 차이를 보이며, 대칭적인 구조물의 형태와 고정식 기둥에 고정된 양성기 프레임의 영향으로 비교적 안정적인 부유상태를 보인다.

양식단계에서의 굴의 성장은 양성기의 수중중량을 높이게 되며, 이러한 경우 추가적인 부력재가 시설될 수 있도록 계획하였으며, 지지기둥에 20cm 간격으로 구멍을 뚫어 양성기의 승강구간을 제어 할 수 있도록 하였으며, 해역의 양성기 설치위치가 깊은 수심으로 이동할수록, 지지기둥이 길수로 승강식 양성기의 노간출 제어기능은 더욱 효과적이 된다.

2. 수리학적 거동특성 실험

본 단면수리모형실험은 금번 과업에서 도출된 하이브리드 갯벌참굴 양식시설에 대한 파랑작용에 대한 수리학적 거동특성을 분석하기 위한 실험으로 규칙파랑에 대한 양성기의 거동 및 변위를 분석하였다. 흐름방향과 파랑작용방향의 조합은 발생되는 파랑의 주기성분의 증가 및 감소를 초래하게 되므로 양식시설의 수리학적 거동을 더욱 차이를 보이게 된다.

본 실험에서는 흐름에 대한 검토보다는 작용하는 파랑에 구조물의 기능성과 안정성이 영향을 많이 받게 되므로 규칙파랑을 대상으로 양성기의 거동 혹은 변위를 파악하고자 하여, 양식시설로의 기능적 타당성을 분석하였다. 현장조사를 통해 확인된 천해역 발생빈도가 높은 주기는 2.5sec 까지, 파랑은 20cm 까지의 거동을 분석하였으며, 각 양성기의 거동 및 변위 발생특성을 분석하여 수리학적 특성으로 설계에 반영하였다. 단면실험은 폭 1.0m, 높이 1.0m, 길이 35m의 수로에서 수행되었다. 도 10은 수리학적 거동특성 실험 광경을 나타낸다.

단면수로의 우측단에는 전기서보피스톤식 조파기가 설치되어 있으며, 규칙파 및 불규칙파를 조파할 수 있음. 일반적으로는 수로 내에서 구조물 설치로 인한 영향을 효과적으로 제어하기 위해 단면수로는 수로 폭 1.0m를 폭 0.5m와 폭 0.5m로 분할하고, 분할된 수로에서 단면모형은 전면 폭 0.5m의 수로에 설치하여 제반 자료를 취득하고, 후면 폭 0.5m의 수로에서는 흐름인자의 설정 및 보정을 수행하지만, 본 실험은 흐름에 대한 구조물의 거동특성을 중심으로 검토하므로 수로분할은 하지 않으며, 전체 1m에 대한 수로폭을 사용하였다.

1) 모형의 제작

하이브리드 갯벌참굴 양성기에 대해 실시하였다. 먼저 제작된 양성기는 바닥에서 70cm 지지기둥을 설치하고 각 기둥에 수로폭에 맞추어 제작된 양성기를 설치하였고 작용하는 파랑의 방향은 가두리의 거동을 고려하여 설치하여 양성기의 횡방향으로 파랑이 내습하도록 설치하였다.

2) 실험결과

수리모형실험결과 양성기가 수중에 고정되어 있을 때롸 자유단으로 개방되어 있을 때는 양성기의 운동형태가 크게 차이가 나고 있으며, 특히 상하변위가 입사하는 파고에 직접적으로 비례하여 운동하였다. 수중에 고정되어 작용하는 파랑에 대해서는 대부분 5cm이내의 변위 반경을 보였고 특히 기준과 양성기의 구멍의 편차가 10mm이내 임을 고려한다면 수평변위는 상당히 제한적으로 발생되고 있다.

타원형 양성기의 경우 양압력이 테이블형보다 작게 작용하는 작은 부력재(Ø = 5cm)를 사용하여 파랑에 대해 동요하는 양도 테이블형에 비해 많이 발생하였고, 또한 양성기의 무게중심의 위치의 차이에 의해서도 동요량은 유의적인 차이를 보였다.

양성기가 수위가 상승하여 수심이 증가되고 이에 따른 내습하는 파랑의 증가는 양성기의 기능성과 안정성에 악영향을 미치지만 금번 수리학적 거동특성실험을 통해서 수중의 양성기는 부력과 기중에 고정단의 영향으로 파용하는 파랑에 상대적으로 양호한 거동을 보였다.

타원형 양성기의 경우 수중에서도 낮은 부력과 높은 무게중심의 영향으로 동요가 테이블형에 비해 높게 발달하고 있음을 확인하였음. 따라서 실용화 진단에서는 부력재의 보강 혹은 무게중심의 조절을 통해 동요량을 최소화 하는 것이 효과적인 것으로 판단된다.

3. 이동성을 고려한 설계

도 11은 하이브리드 양성기의 부상기능의 개념도를 나타낸다. 하이브리드 양성기의 부유기능은 갯벌참굴 양식의 생산성을 높일 수 있는 다양한 기능을 제공함, 갯벌참굴의 육로접근은 작업성 및 생산성을 약화하는 주된 문제가 되고 있으나, 본 하이브리드 양성기는 설치시에 각 양성기간에 고리로 연결하여 양성기의 부상시 상단의 고정핀을 제거하며, 동시에 부상하여 부유하는 형태가 될 수 있다.

이러한 부상은 선박이나 장비에의한 자동화 공정의 적용이 가능하게 할 수 있으며, 나아가 대량생산을 통한 산업화를 이룰 수 있는 중요한 기능이 반영되었다. 부상기능은 입식과 수확의 생산성을 증대할수 있으며, 자동화된 장비와 함개 연동할 경우 더욱 효과적일 것으로 판단된다.

4. 노간출 제어

본 양성기는 수확 및 유지·관리의 용이성을 위해 승강식 양성기를 반영하였다. 승강식의 장점은 연승수하식과 같이 체류시간을 증대할 수 있고, 부유 시 선박 혹은 해면에서 작업이 가능하여 작업성 및 생산성의 증대를 도모할 수 있다. 승강식의 장점은 낙조시의 해수면의 하강 시에 하강높이의 제어를 통해 노출 및 간출의 시간을 제어할 수 있는 장점이 있다.

갯벌참굴양식의 경우 노출에 의한 단련 및 품질향상을 통해 생산굴의 가치를 극대화 할 수 있으며, 이러한 노출시간의 제어기능은 생산되는 갯벌참굴을 해역에 가장 적합한 고품질의 생산품으로 만들 수 있는 기능을 제공한다.

승강식에 의한 노간출 시간의 제어는 해역의 조차가 5.0m일 경우 대조기시 6시간동안 조차를 승강한다고 가정할 때 승강기능에 의한 1.0m의 노간출 제어는 하강 1.2시간, 상승 1.2시간을 제어할 수 있음을 의미하며, 1일 2회의 창낙조인 우리나라의 남서해안의 특징을 고려할 때, 체류시간 혹은 노출시간을 20%까지 제어가 가능함을 예측할 수 있다. 특히 평균해면과 DL(-) 0.0 m의 간조면사이에 승강기능이 반영될 경우 양식생산성을 노간출 제어에 의해 최적화된 고품질의 갯벌참굴을 생산할 수 있는 가능성을 제시하고 있다.

승강시 양성기가 기초생산력이 높고 해수소통이 좋은 표층을 중심으로 체류하게 됨으로 생산성은 더욱 증대 될 수 있을 것으로 판단되며, 상품성도 더욱 증대될 수 있을 것으로 판단된다.

5. 갯벌어장 배치

도 12는 하이브리드 갯벌참굴 양성기의 표준배치(10m × 10m)를 나타낸다. 본 하이브리드 양성기의 배치는 주 해수소통방향을 중심으로 양성기를 관통할 수 있도록 배치하며, 기둥의 간격은 1.2m로 하여 계속해서 기둥을 설치하고, 양성기를 기둥에 관입시킨 후 지지봉의 상단고정을 위한 위치에 핀을 설치하여 양성기의 상단이탈을 방지한다. 특히 천해역이지만 작용하는 외력에 의해 지지기둥의 간격이 변형될 경우 양성기의 승강이 어려울 수가 있으므로 상단에는 가로봉을 설치하여 하단의 간격과 상단의 간격이 유지 될 수 있도록 하였다.

지지봉의 설치시 간격 기준대를 이용하여 작업의 효율성을 높였으며, 향후 조간대 보다 깊은 수심으로 양식해역이 확장 될 경우 하부와 상부에 기준대를 설치하고 상부에 가로봉을 연결하여 양성기의 승강기능을 유지할 수 있도록 한다.

양성기의 배치는 기중이 1.2m 간격으로 설치하게 되어 직선으로 설치하여 양성기 열을 구성하며, 열간 간격은 작업성을 고려하여 3.0m로 표준배치안을 제시한다(도 12). 단위 열의 길이는 양식장의 유지관리를 위해 30m를 넘지 않도록 하며, 각 열간의 길이방향 간격은 5m로 한다.

승강과 부유가 가능하고 표준부재로 구성되는 하이브리드 갯벌참굴 양성기를 이용함으로써, 해수에 부류시간이 증대되어 표층의 영양염을 섭식시키기가 용이하고 노출시간을 조절할 수 있기 때문에 고품질의 굴을 양성시킬 수 있으며, 양성기 이동 및 수확이 자동화가 가능하여 굴 양식 산업의 생산성을 높일 수 있어 양식 기반확대 및 수산분야의 발전은 물론, 양식기술의 국가경쟁력 제고로 어업인 소득증대에 기여할 수 있다.

20: 수평부재 30: 양성판
31: 분리양성망
40: 고정판 41: 부력재 연결구
42: 양성기 고정부 43: 연결통공
50: 부력재 60: 저면 가이드
70: 고정대

Claims (14)

1. 가로부재와 세로부재가 하나 이상의 조합으로 연결되어 폐쇄된 다각형의 외측틀을 형성하고 내측에 다각형의 통공이 하나 이상 형성된 양성판이 수평으로 설치되고 상기 외측틀 전면과 후면에는 고정대에 양성기를 고정할 수 있도록 통공을 갖는 양성기 고정부가 형성되고 ;
   타원형상의 외측 프레임을 갖는 고정판의 중심에는 양성판을 수평으로 통과시켜 결합할 수 있도록 장방형 통공이 형성되어, 상기 양성판과 고정판이 수직으로 복수개 결합되며;
   상기 고정판 상부와 하부의 중앙에는 양성판과 평행한 방향으로 수평부재가 형성되어 고정판을 일정간격으로 고정하고;
   고정판의 상부 좌, 우측면에는 일정 직경을 갖는 부력재 연결구가 하나 이상 형성되어 수평부재와 평행하도록 하나 이상의 부력재를 탈, 부착 가능하도록 고정한 것을 특징으로 하는 하이브리드 갯벌참굴 양성기
   
2. 가로부재와 세로부재가 하나 이상의 조합으로 연결되어 폐쇄된 다각형의 외측틀을 형성하고 내측에 다각형의 통공이 하나 이상 형성된 양성판이 일정간격을 갖고 복층으로 이격되고 상기 외측틀 전면과 후면에는 고정대에 양성기를 고정할 수 있도록 통공을 갖는 양성기 고정부가 형성되고 ;
   상기 양성판의 외측틀 프레임에는 연결통공이 형성되어, 복층으로 이격된 양성판의 연결통공에 “ㄷ”자형 저면 가이드를 통과시켜 복수개의 양성판을 연결, 고정하며;
   양성판의 최상부에 위치하는 양성판의 좌, 우 외측에는 하나 이상의 돌기가 형성되어 양성판과 평행하게 부력재를 탈, 부착 가능하도록 고정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 하이브리드 갯벌참굴 양성기
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 양성판에는 굴 양성용 분리양성망이 거치, 고정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 갯벌참굴 양성기
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