KR101710301B1 - 제주도 용암 해수로부터 분리된 부착성 규조류를 이용한 해삼양식방법 - Google Patents
제주도 용암 해수로부터 분리된 부착성 규조류를 이용한 해삼양식방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 일정 부피를 갖는 수조 바닥에 부착기질을 바닥면에 수평으로 형성하고 제주도 용암해수를 취수하여 소통시켜 부착성 규조류를 부착시키는 단계(1), 상기 부착성 규조류가 부착된 부착기질을 실외수조로 이동시켜 태양광을 이용하여 배양시키는 단계(2), 상기 부착기질을 회수하여 홍해삼 양식조에 수직으로 고정하는 단계(3), 상기 홍해삼 양식조에 홍해삼과 부착성 규조류를 동시 배양하는 단계(4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부착성 미세조류를 이용한 홍해삼 양식방법을 제공함으로써 용암해수로부터 입수, 배양된 미세조류를 이용하여 용이하고 안전하며 에너지를 절감하는 해삼양식을 수행할 수 있다.
Description
본 발명은 제주도 용암 해수로부터 분리된 부착성 규조류를 이용한 해삼양식방법에 관한 것으로 용암해수로부터 부착성 규조류를 분리 동정하여 자연 배양시키고 이를 해삼양식 중, 먹이생물로 이용하는 부착성 규조류를 이용한 해삼양식방법에 관한 것이다.
해삼은 전세계적으로 약 1500여 종이 알려져 있는데, 우리나라에 분포, 서식하는 해삼은 순수목 돌기해삼과 돌기해삼속에 속하는 약 14종으로, 색깔에 따라 청해삼, 홍해삼, 흑해삼으로 구분한다.
우리나라에 분포, 서식하는 해삼은 순수목 돌기해삼과 돌기해삼속에 속하는 약 14종으로, 색깔에 따라 청해삼, 홍해삼, 흑해삼으로 구분하며 지금까지 이들 3종을 같은 종으로 취급하여 왔으나 최근 Isozyme연구결과 1개의 유전자좌에서 유전적 다형이 존재하는 것이 알려지면서 별개의 종으로 구분하여 취급하고 있다.
청해삼은 대한민국에서 생산되는 해삼의 대부분을 차지하고 있다. 청해삼은 순수한 뻘지역을 제외한 암반, 작은 돌, 조약돌과 연결된 모래 또는 사니질 지역에 홍해삼보다 넓게 분포한다. 어릴 때는 내만의 해조류 서식장, 암초지대 등에서 홍해삼과 섞여 생활하나 성장함에 따라 외양의 사니질 깊은 곳으로 이동해 서식한다. 조류 소통이 좋고 용존산소가 풍부한 해역에 많으며, 홍해삼보다 맛은 떨어지고 흑해삼에 비해 가격이 싼 편이다.
흑해삼은 부영양화가 진행되고 유수의 영향을 많이 받는 부니가 있는 내만의 펄에 주로 생활한다. 흑해삼은 중국 사람들이 귀중하게 여기며, 좋아한다. 청해삼과 함께 생산량의 대부분을 차지하며, 종묘생산도 보편화되어 있다. 체색이 매우 검은 편이라 홍해삼과는 구별이 쉬우며, 홍해삼에 비해 맛도 많이 떨어지고 가격도 저렴하나 청해삼보다는 가격이 비싸다.
홍해삼은 제주지역의 특산품으로 주로 제주해역을 비롯해 강원도, 울릉도 일부 연안에서만 서식하며, 생산량이 매우 적지만, 청해삼보다 칼슘, 인, 마그네슘 등 무기영양분 성분이 높고 크기도 대형이다. 또한 홍해삼은 청해삼에 비해 크기가 크고 맛도 좋아 가격도 비싸게 거래된다. 일본인들이 가장 선호하는 해삼이다. 특히 바다의 사막으로 불리는 녹음 해역에서도 서식이 가능해 바다환경 회복에 큰 도움을 주고 있다.
이러한 해삼의 양식은 주로 자연 산란기보다 3개월 전인 10월이나 11월 종묘생산을 위한 어미를 준비하여 관리하다가 간출자극, 표면자극, 수온자극으로 산란을 유도한 후, 수컷 정소에서 추출한 정자현탁액을 살포하여 수정시키며, 펜탁툴라 유생기에 착저시켜 치삼으로 사육시킨다. 일반 양식장에서는 씨뿌림 양식, 축제식 양식 및 육상수조식 양식을 ??하여 200g 이상의 성삼을 출하하게 된다.
해삼의 양식 중 먹이는 주로 배합사료를 해삼의 성장단계에 따라 배합하여 사용하며, 중국 해삼 사료기준으로 보면 치삼사료의 경우 조단백질, 조지방, 조섬유, 조회분으로 구성된다. 이때 조단백질의 원료로 사용되는 어분의 가격이 상승하여 대두박 등의 식물성 단백질로 일부 대체하고 있으며, 그 외 사료원료가격의 상승으로 양식에 어려움이 있다.
최근에는 미세조류를 대량배양하여 수산양식에 이용하는 기술이 개발되고 있다. 미세조류는 일반적으로 해양에서 태양에너지를 이용하여 무기물로부터 유기물을 생산하는 생산자로서 동물성 플랑크톤이나 어류 등 해양의 1차 소비자의 먹이가 되며, 광합성을 통하여 해중 용존산소를 높이는 등, 해양 생태계에 중요한 위치를 차지하고 있다. 특히 수산양식에서는 직접적으로 전복, 해삼 등의 양식생물의 먹이가 되거나 알테미아, 로티퍼와 같은 먹이생물의 사료로 이용되면서 그 이용방법이 확대되고 있다.
현재 상업적으로 생산되고 있는 미세조류들은 주로 고밀도로 배양할 수 있는 광생물 반응기를 이용하여 배양된다. 일반적인 광생물 반응기는 일정한 부피의 수조에 배양하려는 미세조류의 종류에 따라 배양액을 공급하고, 미세조류를 접종한 후, 미세조류의 성장에 유해한 원생동물 및 곰팡이의 유입을 차단하여 순수배양이 이루어지도록 배양액을 여과, 살균 공급하게 된다.
또한 충분한 광합성이 이루어지도록 이산화탄소 등의 탄소원이 포함된 기체를 배양액 내에 폭기시키고, 이를 통해 주입되는 기체 및 배양액 내의 영양물질이 균일하게 분산될 수 있도록 교반시키게 된다. 효율적인 광합성을 위하여 배양하는 미세조류의 특성에 따라 LED 등을 이용하여 일정한 파장의 빛을 조사하게 된다. 특히, 광반응기는 일정한 성장효율을 갖고 미세조류를 대량배양하기 위해서는 배양액을 일정 온도로 유지하는 것이 필요하기 때문에 계절에 따라 가온장치, 열교환장치 등을 설치하여 배양하게 된다.
따라서, 배양액의 공급과 폭기, 광원을 통한 빛의 조사 및 수온 조절 등의 문제로 미세조류의 대량배양에는 많은 에너지가 소모되는 문제가 있고, 특히 사계절이 뚜렷한 우리나라의 경우, 일년내내 미세조류를 대량으로 생산하는 일은 에너지 효율 상의 어려움이 있어 이를 수산양식에 이용할 수 있는 방법의 개발이 필요하다.
한편 용암해수란 그림 1에서 보는 바와 같이 제주도의 현무암층을 뚫고 육지 지하로 흘러 들어온 바닷물이다. 용암해수는 제주도의 서부 일부지역과 동부지역을 중심으로 발견되며 고농도의 미네랄을 함유하고 있다. 또한 일반해수는 생활하수, 산업폐수, 항만오염 등의 불안정한 환경에 노출되어 산업화 소재 가공에 많은 비용이 소요되는 반면, 용암해수는 화산암반층에 의한 자연정화와 여과를 거쳐 중금속 흡착 및 유해물질을 차단하기 때문에 안전성과 안정성, 경제성을 확보하고 있고, 깊은 바다에서 취수하는 해양심층수에 비해서 비교할 수 없을 정도로 취수비용이 저렴하다.
본 출원의 발명자는 제주 용암해수를 이용하여 양식을 하는 과정에서 용암해수와 함께 특정 부착성 규조류를 입수할 수 있는 것을 확인하고, 이들 부착성 규조류의 대량 배양 방법을 확립하였다. 본원 발명에서 확인된 부착성 규조류는 양식 산업의 사료 대체 에너지원으로서 또는 의학, 환경, 생명산업 등 여러 산업분야의 기초재로서 가치가 높은 자원으로 활용가능하다.
부착성 규조류 중, 대량배양이 용이하면서 수산양식에서 우수한 사료원으로 이용할 수 있는 종 선택 및 배양방법의 확립이 필요하다. 제주 용암해수를 이용하여 양식하는 과정에서 용암해수에 포함되어 취수되는 부착성 규조류를 확인하고 이를 우점종으로 대량배양하여 해삼 양식에 바로 사용함으로써 친환경적이고 사료비를 절감할 수 있는 부착성 미세조류를 이용한 해삼 양식방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 일정 부피를 갖는 수조 바닥에 부착기질을 바닥면에 수평으로 형성하고 제주도 용암해수를 취수하여 소통시켜 부착성 규조류를 부착시키는 단계(1), 상기 부착성 규조류가 부착된 부착기질을 실외수조로 이동시켜 태양광을 이용하여 배양시키는 단계(2), 상기 부착기질을 회수하여 홍해삼 양식조에 수직으로 고정하는 단계(3), 상기 홍해삼 양식조에 홍해삼과 부착성 규조류를 동시 배양하는 단계(4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부착성 미세조류를 이용한 홍해삼 양식방법을 제공한다.
본 발명에 따른 용암해수로부터 부착성 미세조류의 대량배양하고 이를 친환경적으로 해삼양식에 이용함으로써, 해삼양식 중 소요되는 사료비용을 절감하고 연중 건강하고 친환경적인 생먹이를 공급하는 해삼양식에 이용할 수 있으며, 해삼의 양식환경을 개선할 수 있다.
도 1은 제주도에 분포하는 용암해수의 분포 위치 및 일반적 설명을 나타낸다. (http://jejutp.or.kr/lavawater/whatis/what.htm)
도 2은 제주도에 분포하는 용암해수의 특성을 일반해수와 비교한 결과를 나타낸다. (http://jejutp.or.kr/lavawater/whatis/what.htm)
도 3는 제주도 용암해수에서 분리된 체인형 부착규조류인 Fragilariopsis sp. 와 Melosira nummuloides의 사진이다.
도 4는 부착성 규조류가 부착된 부착기질을 해삼양식조에 설치하는 모습을 나타낸 사진이다.
도 5는 부착성 규조류가 부착된 부착기질이 설치된 해삼양식조의 사진이다.
도 6은 부착성 규조류가 부착된 부착기질이 설치된 해삼양식조의 사시도이다.
도 7은 야간에 부착성 규조류를 섭이하고 있는 홍해삼의 사진이다.
도 8은 부착성 규조류가 부착된 부착기질로부터 해삼을 수확하는 모습을 보여주는 사진이다.
도 9는 2013년부터 2014년까지 용암해수를 이용한 유수식과 순환여과방식의 홍해삼 양식을 나타낸 표이다.
도 2은 제주도에 분포하는 용암해수의 특성을 일반해수와 비교한 결과를 나타낸다. (http://jejutp.or.kr/lavawater/whatis/what.htm)
도 3는 제주도 용암해수에서 분리된 체인형 부착규조류인 Fragilariopsis sp. 와 Melosira nummuloides의 사진이다.
도 4는 부착성 규조류가 부착된 부착기질을 해삼양식조에 설치하는 모습을 나타낸 사진이다.
도 5는 부착성 규조류가 부착된 부착기질이 설치된 해삼양식조의 사진이다.
도 6은 부착성 규조류가 부착된 부착기질이 설치된 해삼양식조의 사시도이다.
도 7은 야간에 부착성 규조류를 섭이하고 있는 홍해삼의 사진이다.
도 8은 부착성 규조류가 부착된 부착기질로부터 해삼을 수확하는 모습을 보여주는 사진이다.
도 9는 2013년부터 2014년까지 용암해수를 이용한 유수식과 순환여과방식의 홍해삼 양식을 나타낸 표이다.
일반적으로 부착성 규조류는 광합성으로부터 유기물을 생산하는 1차 생산자로 양식업에서는 먹이생물로 흔히 이용되고 있다. 주로 사육수로부터 유입되어 양식수조나 양식용 파판에 붙어 자라면서 양식동물의 먹이가 되며, 특히 전복, 소라 등의 복족류, 조개와 같은 이매패류, 해삼, 성게 등의 극피류 및 새우 등의 갑각류의 유생 사육 시 초기의 먹이생물로서 이용되고 있다. 이러한 부착성 규조류는 주로 폴리카보네이트나 폴리비닐 클로라이드 등의 소재로 된 양식동물 부착용 파판에 자연 해수에서 부착되어 자라게 된다.
그러나 부착규조류의 배양은 부착하는 특성 때문에 일반적인 부유 미세조류 배양의 방법으로 대량생산하기 어려운 문제가 있다. 즉, 부착 및 성장에 의하여 미세조류가 증식할수록 self-shading에 의한 빛 전달률이 감소하면서, 미세조류의 성장이 정체되게 되고, 사멸하는 세포가 증가하는 문제가 있으며, 부착, 성장한 후, 미세조류를 회수하는 데에도 어려움이 있다.
한편 제주도 서부 일부지역과 동부지역은 용암이 굳어 형성된 화산암이 지표에서부터 해수면 아래 약 150m 내외까지 두텁게 분포하며, 본암층은 지하수를 저류시킬 수 있는 공극이 차지하는 비율이 높으며, 해안과 인접하여 해수와 약간의 지하수가 혼합된 대수층이 발달하고 있다(도 1). 화산암 하부의 서귀포층은 저투수성 지층으로서 화산암층 내 두터운 용암해수 층을 떠받치고 있으며, 화산암층 내 유리질 쇄설성 각력암과 용암류의 경계 및 절리대는 고염분의 염지하수(이하 제주용암해수)의 부존을 용이하게 하는 부존특성을 보이고 있다. 제주 용암해수는 지하 70m 또는 그 이상의 깊이에 대량으로 매장되어 있어 세균, 바러스, 유해 화학물질 등으로부터 완전히 격리되어 있는 반면 일반 해수보다 미네랄성분이 다량으로 함유되어 있다(도 2).
도 2의 결과를 살펴보면 일반 미생물의 수는 일반해수에서 6만 CFU/ml까지 검출되나, 용암해수에서는 거의 검출되지 않는 것으로 나타났다.
본 발명은 청정한 용암해수와 함께 취수되는 미생물을 분리하여 동정함으로서 부착성 규조류인 Fragilariopsis sp. 와 Melosira nummuloides인 것으로 확인하는 한편, 상기 부착성 규조류가 우점종을 이루어 배양될 수 있도록 하는 대량 배양방법을 확립하였다.
1. 용암해수로부터 부착성 규조류의 입수
일반적인 해양성 부착규조류의 배양 수온은 16-24 도, 염도는 25 ‰이상으로 제주도에 분포하는 지하해수의 경우, 연중 17-18 도와 최저 25 ‰를 유지하고 있어, 해양성 부착규조류를 배양하기에 최적의 조건을 갖고 있다. 특히, 용암해수를 계속해서 소통시킬 경우, 노지 내 수온변화는 동절기 17도 이상 ,하절기 24도 이하를 유지하는 것이 가능하므로 해양성 부착규조류가 수온 12도 이하에서는 생육이 현저히 떨어지는 것을 고려하면 연중 안정된 배양이 가능하다.
본원발명의 발명자는 용암해수를 취수하여 생물학적 검사를 실시하는 과정에서 식물성 플랑크톤이 함께 취수되는 것을 확인하고 이를 동정한 결과, 체인형 부착규조류인 Fragilariopsis sp. 와 Melosira nummuloides.인 것으로 특정하였다. 상기 특정된 식물플랑크톤은 국내에서 산업적 활용이 잘 알려지지 않은 종이다.
초기 용암해수 유입수에는 2-4cells/L 정도로 부착성 규조류가 포함되어 있으며, 용암해수를 취수하여 부착기질(나일론망)을 통과시켜 흘려주면 3-5일정도면 육안으로 확인 가능할 정도로 부착되며, 이 후 부착기질을 토대로 대량 번식시킬 수 있다.
도 3은 제주도 지하해수에서 입수된 체인형 부착규조류인 Fragilariopsis sp. 와 Melosira nummuloides.의 사진이다. 상기 특정된 부착성규조류는 본 발명에서 많은 시행착오를 통해 부착기질과 배양방법을 개선함으로서 확립된 배양방법이다.
(1) 미세조류 부착 수조(또는 노지)의 준비
부착성 규조류 배양을 위하여 용암해수를 공급하기 용이한 위치에 수조를 준비한다. 수조는 가로, 세로, 깊이 3~6 m × 5~10 m × 0.5~1.5 m 의 평평한 바닥을 갖도록 하며, 용암해수를 수조의 일단에서 주입하고, 타단에서 배수되도록 함으로써 수조에 일정한 수류가 형성되도록 한다. 용암해수의 속도는 취수펌프에 의하여 입수되는 수량 및 수조의 크기에 의하여 결정되며, 부착성규조류가 부착기질에 충분히 부착할 수 있는 시간을 고려하여 조절한다. 따라서 상기 수조의 크기를 기준으로 1일 2-4회전 정도의 용암해수를 취수하는데, 여름철은 2회전 정도, 겨울철은 4회전 정도가 되도록 조절한다.
부착수조가 아닌 노지에서 부착성규조류를 부착시킬 경우, 노지 바닥으로부터 병원성 미생물 등이 유입되는 것을 방지하기 위하여 노지에 차단막을 깔고 부착시키는 것이 바람직하다.
(2) 부착기질
용암해수로부터 부착성규조류를 입수하기 위하여 부착성규조류가 부착할 수 있는 부착기질을 수조(또는 노지)의 바닥에 설치한다. 부착기질로서는 나일론망(mesh size : 0.1~0.3 mm)가 부착효율이 가장 좋았으며, 이보다 망목이 크면 부착성규조류의 부착효율이 급격히 떨어지며, 이보다 망목이 작을 경우, 이후 부착성 규조류의 배양 및 회수과정이 용이하지 않았다. 부착기질의 재질은 나일론, PP, 또는 PE로 사용할 수 있으나, 나일론이 부착성규조류 부착 효율이 가장 높은 것으로 나타났다. 부착기질은 부착수조의 바닥에 넓게 펴서 깔고, 가장자리는 벽면의 하부에 고정한다. 또는 부착기질을 프레임에 고정하여 설치할 수 있다. 부착기질에 부착성규조류가 부착한 후, 증식을 시작하면, 부착된 부착성규조류의 광합성 작용에 의하여 발생하는 산소가 수중에 발산되면서 부착기질의 바닥면 아래에 모이게 되어 부착기질을 바닥면으로부터 떠오르게 한다.
이 경우, 부착기질이 해수 밖으로 노출되면서 부착성규조류가 말라버리거나, 파래포자 등이 번식할 수 있다. 따라서 부착기질이 부상하는 것을 방지하기 위하여 부착기질에 0.5~1 m의 간격을 두고 십자형 또는 일자형의 절개부를 두어 부착성규조류에 의해 생성된 기체가 수중으로 배출되도록 한다. 또한 부착기질 상부에 3~5 m 간격의 격자형 와이어를 놓아 부착기질이 바닥에서 떠오르는 것을 방지한다.
부착기질이 설치되고 4~5일 정도면 부착기질에 부착성규조류 부착이 완료되어 증식하게 되며, 부착기질을 배양수조로 옮겨 대량배양시킨다.
2. 부착성 규조류의 대량배양
(1) 부착성규조류의 종 조성
부착성 규조류에는 매우 다양한 종류가 있으며, 그 중, 전복 등의 양식에 이용되는 부착성 규조류는 주로, Cocconeis sp., Navicula britannica, Navicula sp. Navicula closterium, Navicula longissima, Navicula marina, Navicula sp. 등이 있으며, 생육위치에 따라 포복형, 직립형, 마트릭스형으로 나뉘며, 다독생육 또는 군체생육을 하며, 운동성이 있는 것과 없는 것, 그리고, 매우 빠른 운동성을 갖는 종류가 있다.
제주도 용암해수에서 입수한 부착성 규조류는 수차례의 부착 및 동정실험결과 국내에서는 잘 알려지지 않은 Fragilariopsis sp. 와 Melosira nummuloides 이 일정하게 우점종을 유지하였으며, 따라서 용암해수로부터 입수한 부착성규조류의 대량 배양 조건을 확립하는 데에 유리하였다.
동정된 부착성 규조류 Fragilariopsis sp. 는 차가운 물에서도 생장이 뛰어난 체인형 부착규조류이다. 또한 Melosira nummuloides 는 실린더형의 단위세포가 역시 체인을 이루며 자라는 부착규조류로 연중 배양이 가능하며 영양이 뛰어나 전복, 해삼 등의 먹이로 이용하기에 적합하다.
(2) 부착
부착성규조류의
대량배양
제주도에 분포하는 용암해수의 경우, 연중 17-18 도를 유지하고 있어, 동절기에도 17도 이상, 하절기 24도 이하를 유지하는 것이 가능하다. 염도 또한 연중 최저 25 ‰을 유지하고 있어 연중 부착규조의 배양이 가능하다.
표 1은 봄철 측정된 일간 조도와 운량에 따른 부착규조 부상상태 변화를 나타낸다.
| 시간 | 조도(Lux) | 부착규조부상상태 | 운량 | 비고 |
| 07:00 | 4400 | - | 0 | |
| 08:00 | 22700 | - | 0 | |
| 09:00 | 21100 | + | 1 | |
| 09:40 | 59500 | ++ | 0 | |
| 15:00 | 33500 | +++ | 4 | |
| 16:30 | 22300 | +++ | 4 | |
| 17:30 | 9700 | +++ | ||
| 18:30 | 2700 | - | ||
| 2013. 7. 17 | ||||
| 07:30 | 9500 | - | 1 | |
| 08:30 | 31900 | + | 1 | |
| 09:30 | 67200 | ++ | 1 | |
| 10:30 | 90100 | +++ | 1 | |
| 14:00 | 105100 | +++ | 1 | |
| 17:00 | 56400 | +++ | 1 | |
| 18:00 | 49500 | +++ | 1 | |
| 19:00 | 27200 | + | 1 | |
1) 운량 ; 0(구름100%), 1(80-90%), 2(60-80%), 3(40-60%), 4(10-40%), 5(10%미만)2) 부착규조부상상태 ; +(조금), ++(많음), +++(아주많음)
본 발명에 따른 부착규조류의 대량배양은 기본적으로 태양광을 이용하여 야외에서의 배양을 기초로 한다. 해양성 부착규조는 조도 1,000 Lux 이상에서 분열 증식이 일어나는데, 제주도의 경우, 자연광은 일반적으로 일출시 4,000 Lux 이상, 일몰시 2,000 Lux 이상 유지하고 하절기 일 최대 조도량은 100,000 Lux에 달한다. 일출시간은 동지 9시간 30분, 하지 14시간 45분임을 고려하면, 일 평균 12시간 이상 미세부착규조에 태양광이 조사되므로, 따로 광원을 위한 에너지 소모 없이 부착성규조류 배양에 충분하다.
또한 일반적인 부착성 규조류의 생활사(Life cycle)가 최대 14일임을 고려하면, 생육조건이 보다 좋은 하절기에 미세부착조류의 생활사가 단축되어 생산량이 증대된다.
3. 대량배양된 부착성 규조류를 해삼양식에 이용
(1) 부착기질의 회수와 해삼양식조 구성
부착기질에서 증식한 부착성규조류는 생장을 거듭하여 바이오매스가 증가하면 부착기질에 부착한 부분이 탈락되면서 자연적으로 부착기질로부터 분리되어 콜로니를 형성한다. 따라서 부착기질에서 증식한 부착성 규조류는 생장을 거듭하여 바이오매스가 증가하면 부착기질로부터 자연탈락되기 전에 부착성 규조류가 부착된 부착기질을 회수한다.
부착기질인 나일론망(mesh size : 0.1~0.3 mm)에는 용암해수와 함께 취수되어 부착된 Fragilariopsis sp. 와 Melosira nummuloides 가 증식된 상태이며, 이를 해삼 양식조로 옮겨 해삼의 먹이로 활용되도록 한다. Fragilariopsis sp. 와 Melosira nummuloides종은 수온이 높은 여름에 증식이 증가하고 겨울에는 증식속도가 감소하나, 연중 지속적으로 증식이 가능하였다. 부착기질은 수조(또는 노지)의 바닥에 수평으로 설치되었던 것을 해삼양식조의 수심에 맞도록 절단할 수 있으며, 해삼양식조의 바닥면과 수직이 되도록 설치한다.
도 4는 부착성 규조류가 부착된 부착기질을 해삼양식조에 설치하는 모습을 나타낸 사진이다. 부착성 규조류가 부착된 부착기질은 해삼양식조의 바닥면으로부터 수직이 되도록 배치된다. 부착기질에 부착된 규조류는 부착상태에서 지속적으로 증식을 거듭하여 해삼양식과 함께 배양된다. 이때 부착성 규조류가 빛을 고르게 받아 광합성을 하여 증식을 용이하게 하고, 해삼이 용이하게 접근하여 규조류를 섭이할 수 있도록 부착기질이 주름 잡히거나 포개어 접히지 않고, 팽팽한 상태를 유지하게 하는 것이 필요하다. 본 발명에서는 부착기질(300)의 가장자리는 해삼양식조(100)의 벽면 또는 독립적으로 설치된 부착기질 고정장치(200)에 고정시키거나, 부착기질의 가장자리가 고정되도록 프레임에 고정시킬 수 있다. 또한 수조 바닥에는 해삼의 서식부분과 수조바닥을 분리하기 위하여 바닥과 일정한 높이를 갖는 수평망을 설치하여 양식중인 해삼을 수조바닥과 분리시키도록 한다.
도 5는 부착성 규조류가 부착된 부착기질이 설치된 해삼양식조의 사진이고, 도 6은 부착성 규조류가 부착된 부착기질이 설치된 해삼양식조의 사시도이다. 부착성 규조류 Fragilariopsis sp. 와 Melosira nummuloides 는 빛의 투과가 높은 상부는 증식이 활발하여 수면으로부터 70 cm까지는 크게 증가하고, 수면 아래 70 cm이하부터는 증식속도가 느리다. 따라서 상부에서 증식된 미세조류는 주간에 과증식으로 인해 부착면에서 일부가 탈락하는 현상이 발생하고 탈락된 부착성규조류는 주광성을 가지므로 빛이 없는 저녁에 수조의 하부 수심으로 이동하여 부착기질 하부측에 부착되어 다시 증식함으로써, 부착기질에 일정량의 미세조류가 지속적으로 배양된다.
도 7은 야간에 부착성 규조류를 섭이하고 있는 홍해삼의 사진이다. 각 부착기질은 일정 간격으로 복수개가 배치되어 양식되는 해삼 개체에 충분한 양의 규조류가 공급되도록 한다. 양식 해삼은 주간에는 부착기질 아래 해삼양식조 하부에 머무르다가 야간에는 부착기질 상부로 이동하여 섭이활동을 하게 된다.
도 8은 부착성 규조류가 부착된 부착기질로부터 해삼을 수확하는 모습을 보여주는 사진이다. 일정 기간 양식한 치삼 또는 성삼을 수압을 이용하여 부착기질로부터 분리시킨다. 분리된 해삼은 수조바닥면과 일정거리를 두고 설치된 수평망위에 모이게 된다. 특히 본발명에서 부착성 규조류 Fragilariopsis sp. 와 Melosira nummuloides 를 섭이한 홍해삼은 개체간 성장이 균일하고 증체율 및 폐사율이 양호하였다. 이하 해삼양식 실험을 통하여 Fragilariopsis sp. 와 Melosira nummuloides 를 이용한 홍해삼의 연중 양식방법을 확립하였다.
(2) 부착규조류를 이용한 해삼양식 실험
용암해수로부터 입수한 Fragilariopsis sp. 와 Melosira nummuloides 가 부착된 부착기질을 부착성 미세조류를 이용하여 홍해삼을 양식하는 방법을 확립하기 위하여 2013년 4월부터 2014년 10월까지 이들 부착성 규조류를 이용한 홍해삼 양식의 적합성 여부를 실험하였다.
① 치삼단계 성장률 실험
표 2는 본발명의 부착성 규조류를 이용한 홍해삼(Stichopus japonicus) 치삼의 성장을 나타낸 표이다. 2013년 4월부터 6월에 걸쳐 초기 총제중량 200 g의 홍해삼 치삼을 용암해수로부터 입수한 Fragilariopsis sp. 와 Melosira nummuloides 를 부착기질에 부착시켜 양식을 하여 성장률 및 폐사율을 확인하였다. 해삼양식조는 1.0 m × 0.4 m × 0. 3 m였으며, 수온은 15.5 ~ 17.8 ℃를 유지하였고, 염도는 29.0~33.0 ‰이었다. 표 1에서 보는 바와 같이 73일간 규조류 섭취만으로 총중량 5배이상 성장하였으며, 폐사율도 5.26%로 낮게 나타났다.
| 날 짜 | 4/14 | 4/22 | 4/29 | 5/6 | 5/13 | 5/22 | 5/27 | 6/3 | 6/6 | 6/9 | 6/17 | 6/24 |
| 총개체수 | 95 | 95 | 95 | 95 | 95 | 95 | 95 | 92 | 92 | 92 | 92 | 90 |
| 총체중량(g) | 200 | 230 | 275 | 318 | 420 | 522 | 663 | 695 | 761 | 832 | 955 | 1028 |
| 개체평균체중량(g) | 2.1 | 2.4 | 2.9 | 3.4 | 4.4 | 5.5 | 7.0 | 7.6 | 8.3 | 9.0 | 10.4 | 11.4 |
수온 : 15.5 ~ 17.8 ℃, 염도 : 29.0 ~ 33.0 ‰
②
성삼단계
성장률 실험
표 3은 부착성 규조류를 이용한 홍해삼(Stichopus japonicus) 성삼의 봄철 및 여름철 성장을 나타낸 표이다. 해삼양식조는 1.0 m × 0.4 m × 0. 3 m였으며, 수온은 13.0 ~ 15.0 ℃를 유지하였고, 염도는 29.0 ‰이었다. 표 2에서 보는 바와 같이 43일간 규조류 섭취만으로 총중량 약 2배의 성장을 기록하였으며, 12.5%의 폐사율을 기록하였다.
| 날 짜 | 3/16 | 3/23 | 4/29 |
| 총개체수 | 40 | 40 | 35 |
| 총체중량(g) | 5440 | 5842 | 8090 |
| 개체평균체중량(g) | 136±86.6 | 146±92.7 | 231±123.4 |
수온 13.0 ~ 15.0 ℃, 염도 29.0 ‰표 4는 부착성 규조류를 이용한 홍해삼(Stichopus japonicus) 성삼의 여름철 및 여름철 성장을 나타낸 표이다. 해삼양식조는 1.0 m × 0.4 m × 0. 3 m였으며, 수온은 17.0 ~ 17.5 ℃를 유지하였고, 염도는 29.0 ~33.0 ‰이었다. 표 3에서 보는 바와 같이 27일간 규조류 섭취만으로 총중량 약 2배의 성장을 기록하였으며, 12.5%의 폐사율을 기록하였다.
| 5/13 | 5/22 | 2/57 | 6/3 | 6/9 | |
| 총개체수 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| 총체중량(g) | 678.5 | 758.5 | 783.5 | 1006.0 | 1056.0 |
| 개체평균체중량(g) | 67.9±19.5 | 75.9±23.4 | 87.1±39.8 | 111.8±41.5 | 117.3±44.7 |
수온 17.0 ~ 17.5 ℃, 염도 29.0 ~ 33.0 ‰
(3)
용암해수를
이용한 해삼양식 방법 수립
본 발명은 용암해수로부터 부착성 규조류 Fragilariopsis sp. 와 Melosira nummuloides 를 동정 배양하여 대량배양 시키고 아울러, 용암해수를 사육수로 이용하는 홍해삼을 양식하는 방법을 확립하였다. 일반적으로 육상식 수산양식은 깨끗하고 양식에 적합한 사육수 확보를 위하여 유수식과 순환여과식으로 수행할 수 있다. 유수식의 경우 이용가능한 수자원이 풍부할 경우 자연해수를 지속적으로 흘려보내주는 양식방법으로, 자연환경에 따라 사육수의 수질이 변할 수 있으며, 특히 계절에 따른 수온의 변화, 적조 등에 의한 용존산소 및 탁도의 변화 등이 위험요소이다. 또한, 외부에서 유입되는 병원균에 의하여 대량폐사의 위험도 함께 갖고 있으며, 동절기에 수온유지를 위한 히터에 전력소모가 높다.
순환여과식의 경우, 폐쇄된 사육수 환경을 조성하여 여과와 살균을 거치고, 수온과 용존산소 등의 양식조건을 조절할 수 있다는 점에서 최근 그 활용이 증가되고 있다. 그러나 계절에 따라 사육수의 일정한 수질을 확보하기 위하여 에너지가 많이 소모되며, 예기치 않은 사고로 양식 시스템이 정지될 경우, 사육수질의 급격한 악화로 역시 대량폐상로 이어질 위험성이 있다.
그러나 용암해수는 도 1에서 보는 바와 같이 바닷물이 화산암반층에 의하여 자연여과되어 육지의 지하로 스며들면서 유기물 및 병원균 등이 거의 없고, 일정한 연중 수온을 유지하여 동절기에도 평균 17℃의 수온을 유지한다는 점에서 안전한 유수식 양식을 수행할 수 있는 것으로 판단되었다.
도 9은 2013년부터 2014년까지 용암해수를 이용한 유수식과 순환여과방식의 홍해삼 양식을 나타낸 표이다. 도 5에서 보는 바와 같이 에너지 사용이 증가하는 동절기에 유수식 방법에 의한 홍해삼 양식이 가능하며, 오히려 폐사율 및 증폐율에서 좋은 결과를 얻은 것으로 나타났다.
또한 부착성 규조류와 해삼을 동시 배양하면서, 규조류에 의한 수질정화기능을 기대할 수 있으며, 자연환경과 유사한 양식환경을 제공함으로써 양질의 홍해삼 양식을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 부착성 미세조류의 대량배양방법을 통하여 자연에서 쉽게 번식하는 부착성 미세조류를 부착시키고 이를 대량배양시키며 배양된 미세조류를 용이하고 안전하게 해삼양식에 사용할 수 있으므로 수산양식 과정에서 사료 등으로 사용할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 있다.
Claims (4)
- 망목 크기 0.1~0.3 mm의 나일론 망지로 이루어지며, 상기 나일론 망지에는 0.5~1m의 간격을 두고 십자형 또는 일자형의 절개부가 형성된 부착기질을 일정 부피를 갖는 수조에 수평으로 설치하는 단계;
제주도 용암해수를 취수하여 상기 부착기질에 소통시켜 제주도 용암해수와 함께 취수되는 부착성 규조류 Fragilariopsis sp. 또는 Melosira nummuloides 를 부착기질에 부착시키는 단계;
상기 부착성 규조류가 부착된 부착기질을 실외수조로 이동시켜 태양광을 이용하여 대량배양시키는 단계;
상기 부착기질을 회수하여 홍해삼 양식조에 수직으로 고정하여 부착성 규조류를 배양하면서 홍해삼 먹이로 공급하면서 양식하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제주도 용암 해수로부터 분리된 부착성 규조류를 이용한 해삼양식방법. - 삭제
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| 그러나 상기 발명들은 자연 해수에서 미세조류를 부착시키고 대량배양 후, 부착생육하는 미세조루를 직접 해삼양식에 이용하는 본 발명의 부착성 미세조류의 대량 배양방법과는 그 구성 및 효과에서 차이를 보인다. |
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