KR101738597B1

KR101738597B1 - 갑각류 양식의 생산성을 증진시키기 위한 갑각류 양식지, 갑각류 양식지 시공방법 및 갑각류 양식 시스템

Info

Publication number: KR101738597B1
Application number: KR1020150018484A
Authority: KR
Inventors: 안재필; 김민수
Original assignee: 한국해양자원연구소 주식회사 어업회사법인
Priority date: 2015-02-06
Filing date: 2015-02-06
Publication date: 2017-05-24
Also published as: KR20160096878A

Abstract

본 발명에 의한 갑각류 양식 시스템은 갑각류 양식지의 수조 내부 표면에 보호재를 설치함으로써, 땅 속이나 기타 외부로부터 유입될 수 있는 갑각류에 유해한 유생이나 지하수, 해수 등의 유입을 방지하여 갑각류 양식의 생산성을 증진시킬 수 있다. 나아가, 보호재는 기존 양식지의 타일이나 콘크리트 시공을 대체할 수 있으므로, 타일이나 콘크리트 시공에 들어가는 비용을 절감시킬 수 있으며, 기존 시공방법에 의해 발생될 수 있는 양식지 토양의 환경오염문제를 해결할 수 있다. 아울러, 양식지 토양의 환경오염으로 인해 3~5년에 한번씩 시행하던 휴지기간을 회피할 수 있어, 갑각류 양식에 들어가는 비용이나 관리 등에 대한 효율성을 증진시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 바이오-플락1 및 바이오-플락2 중 하나 이상을 포함하는 미생물 제재를 새우와 같은 갑각류 양식장의 상태를 수시로 측정하고, 적절한 시기에 사육수에 투여하여, 갑각류에게 유익한 미생물을 증가시키고 유해한 미생물을 감소시킴으로써 우점화함과 동시에 사람의 수동적인 조작없이 자동적으로 새우 양식장을 관리할 수 있는 장치들을 제공함으로써 양식 관리 편의를 증진시킬 수 있다.

Description

갑각류 양식의 생산성을 증진시키기 위한 갑각류 양식지, 갑각류 양식지 시공방법 및 갑각류 양식 시스템 {Crustacean farm, Construction method for structure of crustacean farm and Crustacean aquaculture system for improving productivity of crustacean aquaculture}

본 발명은 갑각류 양식의 생산성을 증진시키기 위한 갑각류 양식지, 갑각류 양식지 시공방법, 갑각류 양식 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1년에 2모작 이상이 가능하도록 갑각류 양식의 생산성을 증진시키기 위한 갑각류 양식지, 갑각류 양식지 시공방법, 갑각류 양식 시스템에 관한 것이다.

새우는 수온에 민감한 어류로서 국내에서는 5월-9월말 사이에 주로 양식된다. 새우 실내 양식은 1년에 2-3모작이 가능하나 하우스 및 수온 유지 시설 등에 대한 설치 및 관리 비용이 크다는 단점이 있어, 실외 양식이 주로 이용된다. 그러나 새우 실외 양식은 비용이 저렴한 반면, 수온 변화 및 바이러스 감염에 대한 취약성, 병해 등의 영향으로 인하여 5-9월 사이에 1번 밖에 양식할 수 없으며, 이러한 1번의 양식기회를 놓치는 경우 해당 년도의 양식을 전혀 할 수 없게 된다는 문제가 있다.

한편, 새우에 영향을 미칠 수 있는 바이러스들 중 흰반점증후군바이러스는 새우에게 가장 치명적인 바이러스 중 하나로 꼽힌다. 상기 흰반점증후군바이러스(White Spot Syndrome Virus, WSSV)는 바이론 말단부위에 꼬리와 유사한 부착물을 갖고 로드(rod) 형태의 캡시드(capsid) 및 피막(envelop)이 존재하는 난형의 바실러스와 유사한 형태를 가지고 있으며, 휘스포바이러스(whispovirus)로 명명된다. 흰반점증후군바이러스는 주로 새우, 가재, 게 등의 갑각류에 감염되는데, 특히, 흰반점증후군바이러스에 감염될 경우 흰반점 바이러스 증후군(White Spot Syndrome Disease, WSSD)이 발현되어, 갑각류의 갑피(carapace), 외지(appendage) 및 큐티클에 흰반점이 나타나고, 간 췌장(hepatopancreas)이 붉은색을 띠게 된다. 감염 강도에 따라 3∼10일 내에 100∼80% 폐사되며, 20일 이내에 전량 폐사되는 새우류에 치명적인 질병이다. 특히 대하(Fenneropenaeuschinensis)는 상기 흰반점 바이러스 증후군(White Spot Syndrome Disease, WSSD)에 매우 취약하여, 현재 국내 시장에서 생산량이 크게 감소된 상태다.

흰반점증후군바이러스는 여러 원인을 통하여 갑각류 양식장에 유입되어 갑각류를 감염시킬 수 있다. 그 중 하나로, 꽃게 유생이 흰반점증후군바이러스가 포함된 플랑크톤을 섭취한 후, 부유되어 땅속으로부터 용출되거나 양식장 내 해수의 보충 등의 원인으로 양식장에 유입되어 갑각류를 감염시키는 경우가 발생될 수 있다. 그런데, 등록특허공보 제10-1355382호와 같은 종래의 갑각류 양식 시스템의 경우, 갑각류 서식공간의 비율을 높여 생산성을 제고할 수 있는 기술을 나타낼 뿐 이러한 갑각류의 질병 발현을 막을 수 있는 장치를 나타내고 있지 않아, 갑각류의 바이러스 감염 방지나 기타 질병발현 방지를 위한 개선된 시스템에 대한 개발과 연구가 시급한 실정이다.

아울러, 갑각류 양식 시설을 개발하는 데에 들어가는 설치나 유지보수 비용이 상당하며, 기존 양식장의 콘크리트 시공과 같은 방식은 환경오염 문제를 일으키는 등 많은 문제점을 내포하고 있어 이러한 문제 역시 개선이 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1355382호(2014.02.20.)

본 발명은 갑각류 양식에 유해한 생물이나 물질 유입을 차단하고 갑각류 양식 설비 비용 절감 및 환경오염 방지 등의 다양한 기능을 달성할 수 있도록 바닥면에 보호재를 설치한 갑각류 양식지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가, 본 발명은 갑각류 폐사율을 감소시키고 생산성을 증가시킬 수 있는 미생물 제재를 적절한 시기에 자동으로 주입할 수 있는 시스템을 구축하여, 갑각류 생산성 제고와 갑각류 양식 관리의 편의성을 증대시킬 수 있는 갑각류 양식 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 구현예에 따르는 갑각류 양식지는, 소정의 경사각을 갖도록 형성된 수조 바닥면 및 상기 수조 바닥면으로부터 상부로 연장되어 외부 지면과 상기 수조 바닥면 간의 단차를 형성하는 수조 경사면을 포함하며, 상기 수조 바닥면과 수조 경사면을 통해 형성된 공간 내에 갑각류 양식을 위한 사육수를 담은 수조; 및 상기 수조 바닥면과 수조 경사면을 커버하는 보호재;를 포함한다.

본 발명의 다른 구현예에 따르는 갑각류 양식지 시공방법은, (a) 소정의 경사각을 갖도록 형성된 수조 바닥면 및 상기 수조 바닥면으로부터 상부로 연장되어 외부 지면과 상기 수조 바닥면 간의 단차를 형성하는 수조 경사면을 포함하는 수조를 형성하는 단계; (b) 상기 수조 바닥면과 수조 경사면 상에 보호재를 커버하는 단계; 및 (c) 상기 보호재가 커버된 수조 내에 사육수를 주입하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르는 갑각류 양식 시스템은, 상술한 갑각류 양식지; 갑각류 양식의 생산성 증대를 위한 미생물 제재를 저장하는 저장탱크; 및 상기 갑각류 양식지의 사육수 상태에 따라 상기 저장탱크에 저장된 상기 미생물 제재를 주입시키는 제어부;를 포함한다.

본 발명에 의한 갑각류 양식 시스템은 갑각류 양식지의 수조 내부 표면에 보호재를 설치함으로써, 땅 속이나 기타 외부로부터 유입될 수 있는 갑각류에 유해한 유생이나 지하수, 해수 등의 유입을 방지하여 갑각류 양식의 생산성을 증진시킬 수 있다. 나아가, 보호재는 기존 양식지의 타일이나 콘크리트 시공을 대체할 수 있으므로, 타일이나 콘크리트 시공에 들어가는 비용을 절감시킬 수 있으며, 기존 시공방법에 의해 발생될 수 있는 양식지 토양의 환경오염문제를 해결할 수 있다. 아울러, 양식지 토양의 환경오염으로 인해 3~5년에 한번씩 시행하던 휴지기간을 회피할 수 있어, 갑각류 양식에 들어가는 비용이나 관리 등에 대한 효율성을 증진시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 바이오-플락1 및 바이오-플락2 중 하나 이상을 포함하는 미생물 제재를 새우와 같은 갑각류 양식장의 상태를 수시로 측정하고, 적절한 시기에 사육수에 투여하여, 갑각류에게 유익한 미생물을 증가시키고 유해한 미생물을 감소시킴으로써 우점화함과 동시에 사람의 수동적인 조작없이 자동적으로 새우 양식장을 관리할 수 있는 장치들을 제공함으로써 양식 관리 편의를 증진시킬 수 있다. 본 발명은 이러한 우점화를 통해 양식장의 수질을 개선시키고 갑각류의 면역력을 증진시킴으로써 흰반점 증후군 바이러스와 이외 유해균의 감염에 의한 갑각류의 폐사율을 감소시킬 수 있으며 나아가 갑각류의 생장기간을 단축시킬 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 방법에 의하면 자동화된 새우 양식 시스템을 통하여 국내의 실외 양식에 있어서 갑각류의 연 2모작이 쉽게 달성되므로, 양식장 관리자의 입장에서는 갑각류 생산성 증가와 관리 수월성을 동시에 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 갑각류 양식 시스템의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따르는 갑각류 양식지의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 갑각류 양식지 시공방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 갑각류 양식 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5은 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재를 투여한 사육수의 용존산소량(DO) 변화를 미생물 제재의 투여농도에 따라 나타낸 도이다.
도 6는 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재를 투여한 사육수의 화학적 산소 요구량(COD) 변화를 미생물 제재의 투여농도에 따라 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재를 투여한 사육수의 부유물질(SS) 변화를 미생물 제재의 투여농도에 따라 나타낸 도이다.
도 8는 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재를 투여한 사육수의 총 질소(Total-N) 변화를 미생물 제재의 투여농도에 따라 나타낸 도이다.
도 9는 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재를 투여한 사육수의 암모니아성 질소(NH₄ ⁺-N) 변화를 미생물 제재의 투여농도에 따라 나타낸 도이다.
도 10은 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재를 투여한 사육수의 인산 인(PO₄ ^--P) 변화를 미생물 제재의 투여농도에 따라 나타낸 도이다.
도 11은 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재를 사육수에 투여한 농도와 경과시간에 따른 바실러스속 균수의 변화를나타낸 도이다.
도 12은 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재를 사육수에 투여한 농도와 경과시간에 따른 락토바실러스속 균수의 변화를 나타낸 도이다.
도 13는 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재를 사육수에 투여한 농도와 경과시간에 따른 로도박터캡슐라터스 균수의 변화를 나타낸 도이다.
도 14은 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재를 사육수에 투여한 농도와 경과시간에 따른 총 균수의 변화를 나타낸 도이다.
도 15은 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재를 사육수에 투여한 후 45일과 90일 경과후 미생물에 따른 갑각류의 체중증가 정도를 비교한 도이다.
도 16는 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재를 사육수에 투여한 후 45일과 90일 경과후 미생물에 따른 갑각류의 전장 증가 정도를 비교한 도이다.
도 17은 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재를 사육수에 투여한 후 갑각류의 간췌장 내에서의 면역유전자로서 proPO(proPhenoloxidase) 유전자 발현변화를 나타낸 도이다.
도 18 는 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재를 사육수에 투여한 후 갑각류의 간췌장 내에서의 면역유전자로서 LYS(Lysozyme) 유전자 발현변화를 나타낸 도이다.
도 19는 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재를 사육수에 투여한 후 갑각류의 간췌장 내에서의 면역유전자로서 SP(Serine Proteinase) 유전자 발현변화를 나타낸 도이다.
도 20은 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재에 노출된 갑각류의 간췌장 내 SOD(Superoxide dismutase) 활성분석 결과를 나타낸 도이다.
도 21은 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재에 노출된 갑각류의 간췌장 내 카탈라제활성분석 결과를 나타낸 도이다.
도 22은 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재에 노출된 갑각류의 간췌장 내 글루타치온 함량분석 결과를 나타낸 도이다.
도 23는 본 발명의 일 구현예에 따른 바이오 플락 1의 제조에 있어서, 배양기간(0~30일)에 따른 배양물의 균주수 변화를 측정하여 나타낸 도이다.
도 24은 본 발명의 일 구현예에 따른 바이오 플락 1의 제조에 있어서, 배양기간(0~30일)에 따른 배양물의 pH 변화를 측정하여 나타낸 도이다.
도 25은 본 발명의 일 구현예에 따른 바이오 플락 1의 제조에 있어서, 배양기간(0~30일) 및 배양온도(20, 25, 30, 35℃)에 따른 배양물의 균주수 변화를 측정하여 나타낸 도이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따르는 갑각류 양식 시스템(10)은 갑각류 양식지(100), 치어 양식지(150), 저장탱크(200), 양식지 상태감지 센서(300), 제어부(400)를 포함하여 구성된다.

갑각류 양식지(100)는 실외의 임의의 공간에 마련되며, 치어 양식지(150)는 실내의 임의의 공간에 마련될 수 있다. 일반적으로, 갑각류 양식은 해당 갑각류에 대한 치어를 입식하고, 치어를 성장시킨 뒤, 성장된 치어를 양식장에 방출하여 양식하여 출아하는 방식으로 이루어진다.

갑각류 양식지(100)는 수조(110), 수조(110)의 전면을 커버하는 완충재(120), 완충재(120)의 상부를 커버하는 보호재(130)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 갑각류 양식지(100)를 시공하는 방법과 갑각류 양식지(100)의 구성에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여, 구체적으로 설명하도록 한다.

먼저, 실외의 임의의 공간에 수조(110)를 형성한다.(S110). 도 2를 참조하면, 수조(110)는 경사진 수조 바닥면(110a), 수조 바닥면(110a)과 수조(110) 외부 지면 간 단차가 형성되도록 수조 바닥면(110a)로부터 상부로 연장되는 수조 경사면(110b), 수조 경사면(110b)으로부터 연장되어 수조(110) 외부의 지면과 연결되는 수조 턱(110c)을 포함한다.

수조 바닥면(110a)은 지면과 평행한 수평선에 대하여 θ₁의 각도로 경사지도록 형성될 수 있다. 수조 바닥면(110a)이 경사지게 형성되는 이유는 갑각류의 출하가 용이하도록 함과 동시에 양식시 수조 바닥면(110a)에 쌓이게 되는 갑각류들의 배설물이나 찌꺼기를 효과적으로 배출하고 배수를 원활하게 하기 위함이다. θ₁은 수조 바닥면(110a)의 길이가 100m인 경우를 기준으로 했을 때, 5~10°인 것이 바람직하다. 이 경우, 수조 바닥면(110a)의 최저점과 최고점의 높이차(d₁)는 5~15cm가 될 수 있다. 또한, 수조 바닥면(110a)의 길이가 100m 를 넘는 경우 상기 높이차(d₁)는 5~15cm의 범위 내에서 θ₁에 비례하여 변경될 수 있다. 그리고, 수조 경사면(110b)은 수조 바닥면(110a)을 둘러싸는 재방면을 의미하는 것으로서, 수조 경사면(110b)은 지면과 직교하는 수직선에 대하여 θ₂의 각도를 갖도록 경사지게 형성될 수 있다. θ₂는 5~30° 범위로 설정될 수 있으나, 바람직하게, 10~15° 범위로 설정되는 것이 좋다. 이는, 수조 경사면(110b)의 θ₂ 는 양식장이 토사를 깍은 뒤 보호재(130)를 커버하여 구성될 경우의 범위를 나타내는 것이며, 만약 양식장이 콘크리트나 타일 등으로 설치되는 경우 θ₂는 0° 또는 0° 에 가까운 각도로 형성되는 것이 바람직하다.그리고, 수조 턱(110c)은 수조(110)와 수조(110)의 외부 지면과의 경계부분에서 소정의 높이의 단차를 형성하는 부분을 의미하는 것으로서, 흰반점 바이러스를 유발 시킬 수 있는 꽃게 유생이 수조(110) 내로 유입되지 못하도록 외부 지면에 대하여 소정의 높이(d₂)를 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 소정의 높이(d₂)는 15cm인 것이 바람직하다. 수조 턱(110 c)은 도 2와 같이 ‘ㄴ’`형의 단면을 갖도록 형성될 수도 있으나, 꽃게 유생의 유입차단이 용이하도록 ‘ㄷ’형의 단면을 갖도록 형성될 수도 있다. 또한, 수조 바닥면(110a)에 대한 외부 지면과의 높이차(d₃)는 1~3m의 범위로 형성될 수 있으나, 1.5m로 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 상기 높이차(d₃)는 갑각류의 종에 따라 성장환경에 맞게 변경될 수도 있다.

이어서, 수조(110)의 내부인 수조 바닥면(110a)과 수조 경사면(110b), 수조 턱(110c) 위에 완충재(120)를 덮을 수 있다(S120). 완충재(120)는 수조(110) 위에 보호재(130)가 바로 설치될 경우, 보호재(130)의 파손을 보호하기 위한 목적으로 설치되는 것이므로, 보호재(130)가 완충재(120)의 역할을 충분히 할 수 있을 정도로 구성되는 경우, 완충재(130) 설치과정은 생략될 수도 있다. 한편, 완충재(120)는 수조(110)의 표면의 돌, 자갈 등에 의해 수조(110)의 표면에 굴곡이 형성되는 것을 방지하고, 잡유생, 지하에서 용출되는 지하수나 해수가 수조(110) 내로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 이때, 완충재(120)는 최소 0.5cm 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 완충재(120)는 구직포(부직포) 등과 같은 재료로 형성될 수 있다.

그리고 완충재(120) 위에 보호재(130)를 덮을 수 있다(S130). 보호재(130)는 설비비용 절감, 양식장 토양의 환경오염 방지, 양식장의 휴지기간 회피와 같은 다양한 목적을 위해 활용되는 재료이다. 구체적으로, 보호재(130)가 수조(110) 위에 설치됨으로써, 현재의 타일, 콘크리트 등과 같은 구조물을 대체할 수 있기 때문에 설비 비용을 절감할 수 있다. 그리고, 이러한 종래의 콘크리트 등과 같은 재료는 독소가 발현되는 등 청결과 위생 상의 많은 문제가 있기 때문에, 이를 보호재(130)로 대체할 경우 양식장 토양의 환경오염을 방지한다는 효과를 거둘 수 있다. 또한, 일반적으로 공유 수면 새우양식장의 경우 위와 같은 양식장 토양의 환경오염 등으로 인해 3~5년에 한번씩 휴지기간을 하지만, 보호재(130)에 의해 환경오염을 방지할 수 있기 때문에 휴지기간을 회피함으로써 갑각류 양식에 있어 시간 손실을 최소화 할 수 있다. 보호재(130)는 수조 바닥면(110a)부터 수조 턱(110c)까지 커버하도록 완충재(120) 위에 설치될 수 있다.

그리고, 보호재(130)는 필름 등과 같은 재료로 형성될 수 있다. 또한, 보호재(130)의 두께는 0.25~1.5mm를 가질 수 있다. 보호재(130)의 두께가 너무 얇을 경우, 쉽게 찢어질 수 있기 때문에 두껍게 형성되는 것이 바람직하나, 두꺼운 필름은 가격이 비싸기 때문에 0.5mm의 필름을 이용하는 것이 바람직할 수 있다.

이어서, 완충재(120)와 보호재(130)가 설치된 수조(110) 내에 사육수를 주입함으로써, 갑각류 양식장 시공을 완료할 수 있다(S140). 여기서 사육수란 양식장에서 새우 등의 갑각류가 양식되고 있는 물을 의미하는 것으로, 양식지에 공급되거나 저장된 물을 모두 포함하는 가장 넓은 개념이다. 물의 유동하는 공간을 미리 확보하기 위하여, 사육수는 수조(110) 외부의 지면과의 높이차(d₄)가 0.5~1m로 되도록 채워지는 것이 바람직하다. 또한, 갑각류가 서식할 수 있는 최소 공간이 확보될 수 있도록, 사육수는 사육수의 최소 깊이(d₅)가 0.5m 이상이 되도록 채워지는 것이 좋다. 더 바람직하게, 사육수는 1.5~2m의 깊이를 가지도록 채워지는 것이 이상적일 수 있다.

이러한 갑각류 양식지(100)는 보호재(130)가 수조(110) 바닥에 설치됨으로써, 갑각류의 흰반점증후군바이러스 감염을 유발시킬 수도 있는 유생의 유입을 방지하고, 그 밖에 불필요한 지하수나 해수의 유입을 방지함으로써, 갑각류 양식의 생산성을 증대시킬 수 있다. 나아가, 보호재 설치로 인해 콘크리트, 타일 설치 비용절감, 환경오염 방지, 양식 휴지기간 회피 등의 효과도 달성할 수 있는바, 양식의 생산성이나 비용적인 면에서 모두 상당한 개선효과를 가져다 줄 수 있다. 한편, 완충재(120)는 경우에 따라 선택적으로 설치될 수도 있는 것으로서, 보호재(130)만으로도 잡유생, 지하수나 해수 유입 방지 등의 목적을 달성할 수 있는 것이지만, 더 나은 효과를 위하여 완충재(120)가 추가 설치 될 수도 있다.

저장탱크(200)는 갑각류 양식의 생산성을 증진시킬 수 있는 미생물 제재를 저장하는 저장용기로서, 제 1 균주탱크(210), 제 2 균주탱크(220), 배합탱크(230)를 포함하여 구성된다.

제 1 및 제 2 균주탱크(210, 220)는 각각 바이오 플락 1(Bio-floc 1)과 바이오 플락 2(Bio-floc 2)이라는 미생물 제재를 배양하고 저장한다. 여기서, 바이오 플락(Bio floc)이란 갑각류 양식지(100)의 사육수 내 존재하는 미생물, 플랑크톤, 사료찌꺼기 등이 서로 얽혀있는 양질의 유기물 덩어리를 의미한다.

구체적으로, 제 1 균주탱크(210)가 배양하고 저장하는 바이오 플락 1(Bio-floc 1)은 바실러스서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스코아귤런스(Bacillus coagulans), 바실러스리첸포르니스(Bacillus lichenfornis), 바실러스세레우스(Bacillus cereus) 및 바실러스폴리퍼멘티커스(Bacillus polyfermenticus)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 바실러스속(Bacillus sp.) 균주 및 락토바실러스락티스(Lactobacillus lactis), 락토바실러스헬베티쿠스 (Lactobacillus helveticus), 락토바실러스람노서스 (Lactobacillus rhamnosus), 락토바실러스에시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스델브구에키 (Lactobacillus delbrueckii), 락토바실러스카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스루테리(Lactobacillus reuteri), 락토바실러스파라카세이(Lactobacillus paracasei) 및 락토바실러스불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 락토바실러스속(Lacobacillu sp.) 균주 및 사카로미세스세레비시에(Saccharomyces cerevisiae) 균주가 혼합된 혼합 균주의 배양물이다. 여기서 바이오 플락 1의 pH는 3~4이고 균수는 1X10⁸~10⁹cfu/ml인 것이 바람직하다.

제 2 균주탱크(220)가 배양하고 저장하는 바이오 플락2(Bio-floc 2)는 로도박터캡슐라터스(Rhodobactor capsulatus) 및 로도슈도모나스파루스트리스(Rhodopseudomonas palustris)로 이루어진 군에서 선택된 1종의 광합성 균주의 배양물이다. 여기서 바이오 플락2의 pH는 8~9이고 균수는 1X10⁸~10⁹cfu/ml인 것이 바람직하다.

제 1 균주탱크(210)는 바이오 플락 1을 제조하기 위하여 상기 혼합 균주를 당밀, 당, 쌀겨, 및 담수, 해수 또는 이들의 혼합물을 포함하는 배양액에 주입하고, 상기 혼합 균주를 주입한 배양액을 25~40℃(바람직하게, 32~38℃)에서 15~20일간 공기를 차단하여 배양할 수 있다. 이때, 일 구현예에 따르면, 상기 바이오 플락 1의 배양액은 당밀 10~50L, 당 1~5 kg, 쌀겨 1~10L 및 담수, 해수 또는 이들의 혼합물 1000L의 혼합물을 예로 들 수 있다. 또한, 제 2 균주탱크(220)는 바이오 플락 2를 제조하기 위하여 상기 광합성 균주를 말산염, 비타민 B 및 담수, 해수 또는 이들의 혼합물을 포함하는 배양액에 주입하고, 상기 광합성 균주를 주입한 배양액을 25~35℃에서 2~4일간(바람직하게, 28~32℃에서 3일간) 배양할 수 있다. 이때, 일 구현예에 따르면, 상기 바이오 플락 2의 배양액은 말산염 1~20kg, 비타민 B 0.5~5L 및 담수, 해수 또는 이들의 혼합물 1000L의 혼합물을 예로 들 수 있다. 또한, 제 2 균주탱크(220)는 광합성 균주가 주입된 배양액을 배양할 때 약간의 에어레이션(airation)을 수행할 수도 있으며, 광합성 균주 배양시 광주기는 1,000~30,000Lx일 수 있으며, 파장은 650~800nm일 수도 있다.

한편, 상기 바이오 플락 1 및 2의 담수, 해수 또는 이들의 혼합물은 해수 및 담수가 3:1.5~2.5의 부피비로 혼합된 것일 수 있다. 여기서, 바이오 플락 1 및 2 생성에 이용되는 담수는 염분 함유량이 500mg/l 이하의 통상적인 육수(陸水)를 의미하는 것이며, 해수(海水)는 3.5~3.6%의 염분을 포함하고 이외 염화마그네슘, 황산칼륨, 황산마그네슘 등을 포함하는 간수, 영양염류, 산소나 질소 등의 기체 등을 포함하는 바닷물을 의미한다. 또한, 해수와 담수가 섞인 용액은 3.5%이하의 염도로 변화될 수 있다.

본 발명의 구현예들에 따르면 상기 갑각류는 수중생활을 하는 절지동물로서, 새우, 게 및 가재 등으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함한다. 일 구현예로서 새우는 무척추동물로서 비특이적인 면역반응을 가지고 있기 때문에, 백신이나 면역증강제 같은 경우에는 특이 병원체에 대하여 단기간 동안에만 효과가 있다. 그러나, 상기와 같은 유용 미생물을 배양시킨 바이오 플락 1 및 2는 갑각류의 장에서 혈청학적 면역력과 경쟁적 배제를 증가시키는 결과를 가져오기 때문에, 본 발명은 갑각류에 대한 우수한 비특이적 질병 보호 효과를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 바이오 플락 1의 바실러스 균주는 다양한 엑소엔자임(exoenzyme)을 분비하며, 장에 존재함으로써 유해균을 차단하여 유용미생물의 선점을 통해 갑각류의 생존율을 증가시킬 수 있다. 또한 양식수와 갑각류의 소화관에서 군집을 형성하고 비브리오균 대신 장에 존재하며 매우 다양한 항생 물질을 자연적으로 생산하여 갑각류의 생존율을 증가시킬 수 있다. 갑각류의 소화관에서 리파아제, 프로테아제, 아밀라아제의 활성을 증가시킬 수 있으며 갑각류에서 세포성과 체액성면역 방어 활성을 통해 질병을 예방할 수 있다. 또한 과립성 백혈구의 포식세포활성을 자극시켜 갑각류에 면역원으로서 작용할 수 있다.

상기 바이오 플락 1의 락토바실러스 균주는 갑각류의 소화기관에 존재하는 유해균을 줄여주는 역할을 하며 숙주 대사를 향상시키고 혈청 콜레스테롤과 아민을 감소시킬 수 있어, 갑각류의 폐사율을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

또한, 수산양식 중에서도 특히 갑각류 양식에 있어서는 많은 양의 질소성 물질 즉, 아질산성 질소, 질산성 질소, 암모니아성 질소들과 인 물질들이 발생하는데, 이런 현상들에 의해 조류가 증폭되고 과부화 현상이 나타나는 등 환경적인 문제점이 많이 발생하고 있다.

이에 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 바이오 플락 2의 광합성 균주는 혐기성 광영향 생물로서 빈산소나 혐기성 조건에서 유기물을 분해하는 역할을 한다. 따라서 유기물의 오염이나 양식장 환경수에 대하여 영양염을 분해함으로써 수질을 개선하는 역할을 할 수 있다.

한편, 배합탱크(230)는 제 1 및 제 2 균주탱크(210, 220)로부터 바이오 플락 1 및 바이오 플락 2중 적어도 하나를 제공받아 갑각류 양식의 생산성을 증대시킬 수 있는 미생물 제재를 저장한다. 이때, 배합탱크(230)는 바이오 플락 1 및 2 모두를 제공받는 경우, 이들을 배합하여 저장한다. 예를 들어, 배합탱크(230)는 바이오 플락 1 및 바이오 플락 2를 제공받아 배합할 경우, 8~12 : 1의 부피비로 배합할 수 있으며, 보다 구체적으로는 10:1의 부피비로 배합할 수 있다. 이때, 배합탱크(230)는 상기 바이오 플락 1의 혼합 균주로서 바실러스속 균주, 락토바실러스속 균주 및 사카로미세스세레비시에 균주를 상기 바이오 플락 1의 배양액 총 부피에 대하여 1 : 1.5~2.5 : 0.4~0.7 또는 1.5~2.5 : 1.5~2.5 : 0.4~0.7의 CFU(Colony Forming Unit)비로 포함할 수 있다.

한편, 양식지 상태감지 센서(300)는 갑각류 양식지(100)와 치어 양식지(150) 내에 포함되어 양식지의 사육수의 수질 상태를 항시 또는 수시로 측정하고, 측정값을 제어부(400)로 전송한다. 구체적으로, 양식지 상태감지 센서(300)는 갑각류 양식지(100)에 담긴 사육수의 아질산 농도, 암모니아 농도, pH, 화학적 산소 요구량(COD), 수온, 습도, 환경온도 중 적어도 하나의 값을 측정할 수 있다.

제어부(400)는 양식지 상태감지 센서(300)로부터 측정값을 수신하여 배합탱크(230)의 미생물 제재가 갑각류 양식지(100) 또는 치어 양식지(150)에 주입될 시기를 결정하고, 배합탱크(230)의 미생물 제재 주입을 제어할 수 있다. 미생물 제재의 갑각류 양식지(100) 주입조건은 사육수의 아질산 농도 1~5ppm, 암모니아 농도 0.01~0.1ppm, pH 6~9 및 화학적 산소 요구량(COD) 3~10ppm 중 하나 이상의 조건을 만족해야 한다. 사육수가 이러한 미생물 제재 주입조건을 만족할 경우에는 사육수 내 암모니아, 아질산 등 오염물질의 양과 투여되는 미생물의 양이 균형을 이루게 되어, 사육수를 환수하지 않고 갑각류를 양식할 수 있기 때문이다. 제어부(400)는 양식지 상태감지 센서(300)로부터 수신된 수질상태의 측정값이 미생물 제재 주입조건에 해당할 경우, 배합탱크(230)로 주입명령을 전송하여, 배합탱크(230)가 저장된 미생물 제재를 적절한 시기에 갑각류 양식지(100)에 주입하도록 한다.

그리고 제어부(400)는 배합탱크(230)가 적절한 양의 미생물 제재를 사육수에 주입하도록 배합탱크(230)를 제어할 수 있다. 미생물 제재의 주입량은 사육수 50ton에 대한 미생물 제재 1L가 농도 120%인 경우를 가정할 때, 미생물 제재의 농도가 100-140% 가 되도록 제어부(400) 내에 설정되는 것이 바람직하다. 일반적으로 갑각류 양식지(100)의 사육수 질량은 시간이 지나더라도 큰 변화가 없기 때문에, 미생물 제재의 주입량은 상기 미생물 제재의 농도가 100-140%가 되도록 일정한 량으로 미리 설정될 수 있다. 그러나, 증발이나 우천 등의 영향으로 인해 갑각류 양식지(100)의 사육수 질량이 소정의 범위 내에서 변경될 수도 있으므로, 제어부(400)는 갑각류 양식지(100)의 사육수 질량을 측정하고, 사육수 질량 대비 미생물 제재의 농도가 100-140%가 되도록 미생물 제재의 주입량을 경우에 따라 다르게 설정할 수 있다.

그리고 제어부(400)는 일정한 주기로 배합탱크(230)의 미생물 제재가 갑각류 양식지(100)에 주입되도록 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(400)는 배합탱크(230)에 저장된 미생물 제재를 3~8일 주기로 갑각류 양식지(100)의 사육수에 반복하여 투여하도록 제어할 수 있다. 이때, 갑각류 사육의 최적 조건이 되도록 상기 사육수의 수온은 20~35℃로 유지되는 것이 바람직하므로, 제어부(400)는 사육수의 수온이 20~35℃를 만족하는지 판단한 후에 미생물 제재를 주입할 수 있다.

미생물 균종마다 적용되는 균의 농도가 다르지만, 대하와 같은 갑각류는 수색이 너무 맑으면 생존율이 낮아지며, 10⁶cfu/ml내외일 경우 생존율이 높아진다. 수색이 맑다는 것은 미생물의 존재여부, 유기물의 양, 부유물질(SS)의 양등에 의해 나타나며, 미생물 균의 농도가 10⁸~ 10⁹에서 10⁶~10⁷로 변하는 데는 약 5일 내외로 소요된다. 따라서, 배합탱크(230)는 미생물 제재를 3~8일 주기로 갑각류 양식지(100)의 사육수에 주입하되, 바람직하게 4~6일 주기로 주입하며, 더 바람직하게는 5일 주기로 주입함으로써 미생물의 작용에 의해 수질을 균의 농도가 10⁶이하가 되도록 조절할 수 있다.

이하, 도 4를 참고하여, 본 발명의 일 구현예에 따르는 갑각류 양식 시스템(10)을 이용한 갑각류 양식 방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 이하의 갑각류 양식 방법은 갑각류 양식 시스템(10)을 이용하여 구현되는 것이므로, 이하에서 생략된 내용이라고 하더라도, 갑각류 양식 시스템(10)에 관하여 시계열적으로 서술한 내용은 갑각류 양식 방법에 대해서도 적용될 수 있다.

먼저, 제 1 균주탱크(210)와 제 2 균주탱크(220)에는 각각 해당하는 배양액과 미생물 균주가 투입되어, 제 1 균주탱크(210)는 바이오 플락 1을 배양하며, 제 2 균주탱크(220)는 바이오 플락 2를 배양한다(S210, S220).

제 1 균주탱크(210)는 바실러스속 균주 및 락토바실러스속 균주 및 사카로미세스세레비시에(Saccharomyces cerevisiae) 균주가 혼합된 혼합 균주를 당밀, 당, 쌀겨, 및 담수, 해수 또는 이들의 혼합물을 포함하는 배양액에 주입하고, 상기 혼합 균주를 주입한 배양액을 25~40℃(바람직하게, 32~38℃)에서 15~20일간 공기를 차단하여 배양함으로써 바이오 플락1을 생성할 수 있으며, 이때, 바이오 플락 1의 pH는 3~4이고 균수는 1X10⁸~10⁹cfu/ml인 것이 바람직하다. 제 2 균주탱크(220)는 로도박터캡슐라터스(Rhodobactor capsulatus) 및 로도슈도모나스파루스트리스(Rhodopseudomonas palustris)로 이루어진 군에서 선택된 1종의 광합성 균주를 말산염, 비타민 B 및 담수, 해수 또는 이들의 혼합물을 포함하는 배양액에 주입하고, 상기 광합성 균주를 주입한 배양액을 25~35℃에서 2~4일간(바람직하게, 28~32℃에서 3일간) 배양함으로써 바이오 플락 2를 생성할 수 있으며, 이때, 바이오 플락 2의 pH는 8~9이고 균수는 1X10⁸~10⁹cfu/ml인 것이 바람직하다.

배합탱크(230)는 제 1 및 제 2 균주탱크(210, 220)로부터 바이오 플락 1 및 2 중 적어도 하나를 제공받으며, 바이오 플락 1 및 2 모두를 제공받는 경우 바이오 플락 1 및 2를 배합한 미생물 제재를 저장한다(S230). 구체적으로, 배합탱크(230)는 바이오 플락 1 및 2가 8~12 : 1의 부피비로 배합된 미생물 제재를 저장할 수 있다.

양식지 상태감지 센서(300)는 갑각류 양식지(100)의 사육수 상태를 수시로 측정한다(S240). 구체적으로, 양식지 상태감지 센서(300)는 사육수의 아질산 농도, 암모니아 농도, pH, 화학정 산소 요구량 중 적어도 하나의 값을 수시로 측정하여, 제어부(400)로 전송할 수 있다.

제어부(400)는 양식지 상태감지 센서(300)로부터 수신한 측정값과 미리 저장된 미생물 제재 주입조건이 일치하는지 판단한다(S250). 예를 들어, 미생물 제재 주입조건은 미생물 제재의 갑각류 양식지(100) 주입조건은 사육수의 아질산 농도 1~5ppm, 암모니아 농도 0.01~0.1ppm, pH 6~9 및 화학적 산소 요구량(COD) 3~10ppm 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

제어부(400)는 측정값과 미생물 제재 주입조건이 일치하는 경우, 배합탱크(230)가 미생물 제재를 사육수에 주입하도록 제어하며, 이때 미생물 제재의 주입량과 주입주기 역시 제어할 수 있다(S260).

이와 같이, 상기 본 발명의 구현예들에 따른 갑각류 양식 시스템(10) 및 갑각류 양식 방법은 사육수에 주입된 상기 미생물 제재가 사육수의 우점화를 달성하도록 하여, 흰반점 증후군 바이러스 항원과 같은 직접적인 면역력 향상 제재를 사용하지 않고도 갑각류의 면역력을 간접적으로 증진시켜 흰반점 바이러스에 의한 갑각류 폐사율을 감소시킬 수 있다. 그에 따라, 궁극적으로 갑각류 양식의 생산성을 증진시킬 수 있다.

이하, 본 발명을 하기의 제조예 및 실험예를 통하여 설명한다. 실시예 및 실험예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 하기의 실시예의 범위로 제한되는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 이 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

[제조예1]새우 양식용 미생물 제재(바이오 플락 1)의 제조 - 제 1 균주탱크에 포함되는 미생물 제재

바실러스세레우스(Bacillus cereus), 바실러스서브틸리스(Bacillus subtilis) 락토바실러스파라카세이(Lactobacillus paracasei) 및 사카로미세스세레비시에(Saccharomyces cerevisiae) 균주가 각각 5 x 10⁵~10⁶cfu/ml, 1 x 10⁸~10¹⁰cfu/ml, 1 x 10⁶~10⁷cfu/ml, 5 x 10⁵~10⁶cfu/ml로 포함된 20L의 샘플(EM-1, ㈜에버미라클)을 당밀 20L, 당 2kg, 쌀겨 5L, 해수 580L 및 담수 380L가 혼합된 배양액에 주입하고, 공기를 차단한 후 35℃에서 15일간 배양하여 pH 3-4, 미생물 균수 1 x 10⁸~10⁹cfu/mL인 미생물 배양물(제조예1)을 제조하였다.

[제조예 2] 새우 양식용 미생물 제재(바이오 플락 2)의 제조 - 제 2 균주탱크에 포함되는 미생물 제재

로도박터캡슐라터스(Rhodobactor capsulatus) (DS-PSB, (주)두산에코비즈넷)가 1 x 10⁶cfu/ml로 포함된 샘플 0.5L을 말산염 5kg, 비타민 B 1L 및 해수 99.4L가 혼합된 배양액에 주입하고, 약한 에어레이션(aeration) 하에서 30℃에서 3일 간 배양하여 pH 8-9, 미생물 균수1 x 10⁸~10⁹cfu/mL인 미생물 배양물(제조예2)을 제조하였다.

[제조예 3] 새우 양식용 미생물 제재의 제조 - 배합탱크에 포함되는 미생물 제재

상기 제조예 1 및 2에서 제조한 바이오 플락 1 및 2를 10:1의 부피비로 투입하여 미생물 제재(제조예 3)를 제조하였다. 이하 후술되는 실험예들에서는 상기 제조예 3의 미생물 제재를 사용하여 실험하였다.

[실험예 1] 미생물 제재의 투여에 따른 수질개선 결과 분석

실험 조건 설정

후술되는 실험예들에 사용한 실험새우는 인천수산연구소에서 분양 받은 대하(Fenneropenaeuschinensis)로, 1주간 순치시킨 후 전장 1.5cm내외, 평균체중 0.00575g의 치하를 사용하였다. 선별된 개체는 400×400×600mm의 원형 수조 내 해수 180L를 채워 입식하였고 모래를 3cm가량 채워 넣었다. 실험을 위한 외부온도는 24.5±0.5℃로 일정하게 유지하였으며, 실험에 사용된 해수(사육수)의 수질은 하기 표 1과 같다.

구분	값
온도 (℃)	24.5±0.5
pH	8.0±0.5
염도 (‰)	30.5±1.0
DO (mg/L)	7.1±0.3
COD (mg/L)	1.13±0.1
SS (mg/L)	1.22±0.5
NO₂ ^--N (㎍/L)	1.3±0.3
NO₃ ^--N (㎍/L)	11.48±1.0
NH₄ ⁺-N (㎍/L)	12.5±0.7
PO₄ ^--P (㎍/L)	1.5±0.5

또한, 본 실험에 앞서, 상기 제조예3에서 제조한 미생물 제재 1L를 50ton의 해수에 투여한 것을 농도100%로 할 때, 상기 미생물 제재를 농도가 0, 60, 80, 100, 120, 140%가 되도록 해수에 투여하였다.

수질 분석

상기 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재의 투여 농도에 따른 사육수의 수질 변화를 45일 및 90일 후에 측정하였으며, 측정방법은 국토해양부에서 정한 해양환경공정시험기준(2010.12.8 개정)에 따랐다.

구체적으로, 용존산소(DO)는 Winkler(1888)가 처음 제정한 방법을 Strickland 와 Parsons(1968)에 수정한 것을 사용하였으며 염화망간과 알칼리 요오드화나트륨(NaI)용액을 첨가하여 수산화망간(II)을 침전시켜 용존산소량에 대응하여 유리된 요오드를 티오황산나트륨으로 적정하여 정량하여 측정하였다.

화학적 산소 요구량 (COD)은 산화제인 과망간산칼륨을 넣은 후 60분간 가열 반응하여 화학적으로 산화시킬 수 있는 물질을 산화시키며 티오황산나트륨(Na₂S₂O₃)으로 적정하였다. 이때 소비되는 산소량을 측정하는 것으로 유기물의 양을 간접적으로 측정했다.

부유 물질 (SS)은 잘 혼합된 시료를 유리섬유여과지 (GF/F filter paper, 공경 0.7μm)에 여과한 후 105-110℃에 항량으로 건조하여 여과지의 증가된 무게를 부유물질의 양으로 하였다.

총 질소 (Total-N) 중 아질산성 질소는 술퍼닐아미드와 반응하여 디아조늄 이온을 형성한 후 나프틸에틸렌디아미드와 반응하여 아조화합물을 생성하게 되는데 이 때 발색된 시료를 분광광도계를 이용하여 흡광도 943nm에서 측정하였다. 질산성 질소는 해수 중에서 질소계 화합물 중 열역학적으로 비교적으로 안정화 되어있으므로 구리 촉매로 처리된 카드뮴 환원관을 이용하여 아질산성 질소로 환원시킨 후 아질산성 질소의 측정원리에 측정하였다. 암모니아성 질소 (NH₄ ⁺-N)는 염기성 차아염소산용액과 산화 반응하여 모노크롤아민을 생성하며 이를 페놀과 촉매인 니트로프러시드, 차아염소산에 의해 인도페놀을 형성시켜 발색된 시료를 분광광도계를 이용하여 흡광도 1040nm에서 측정하였다.

인산 인 (PO₄ ^--P)은 산성 조건에서 인산몰리브덴산암모늄과 주석산안티몬칼륨과 반응하여 인산몰디브덴산착화합물을 형성하는데 이는 아스코르브산에 의해 환원되어 푸른색의 용액을 생성하게 된다. 이렇게 발색된 시료를 분광광도계를 이용하여 흡광도 1285nm에서 측정하였다.

상기 지표의 각 측정 결과를 도 5-8에 나타내었다. Total-N, NH₄ ⁺-N 및 PO₄ ^--P의 양은 시간이 흐를수록, 즉 45일보다 90일 경과 후에 대조군과 비교하여 감소되는 경향을 나타내었다. 하지만 본 발명의 미생물 제재의 농도에 따른 수질 변화는 보이지 않았다.

[실험예 2] 미생물 제재의 투여에 따른 사육수 내 미생물 조성 분석

본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재를 농도가 100, 150%가 되도록 해수에 투여하고, 5일, 10일 후 미생물 제재에 포함되었던 미생물들의 조성변화를 분석하였다.

미생물 조성에 따라 각각의 수조에서 물을 채수하여 10배씩 희석하고 각 단계별로 1mL씩 아래의 미생물 종류에 따라 배지에 분주하여 35℃, 48시간 후 집락수를 조사하였다.

구체적으로, 총균수(Total bacterial count, TBC)는 1% NaCl, NA(Nutrient Agar) 23g을 1L의 3차 증류수에 넣어 녹인 후 121℃ 15분 오토클레이브(Autoclave)에 고압 멸균 시킨 다음, 페트리디쉬에 부운 후 각 농도별의 시료를 단계 희석하여 집락의 수를 확인하여 측정하였다.

락토바실러스속 균은 MRS Broth 55g, 1.7% Agar, 1% NaCl을 1L의 3차 증류수에 넣어 녹인 후 121℃ 15분 오토클레이브에 고압 멸균 시킨 다음, 페트리디쉬에 부운 후 각 농도별의 시료를 단계 희석하여 집락의 수를 확인하여 측정하였다. 이때 API(E&50CHB&CHL) 등의 생화학적 test를 통하여 세균을 확인하였다.

바실러스속 균은 MYP(Mannitol-Egg Yolk-Polymyxin)아가 46g, 1% NaCl을 1L의 3차 증류수에 넣어 녹인 후 121℃ 15분 오토클레이브에 고압 멸균 시킨 다음, 45-50℃정도 식힌 후 12.5ml 난황농축액(Egg Yolk Enrichment) 50%와 4.1ml 폴리믹신(Polymyxin)을 넣어준 후 잘 섞어주었다. 그 뒤 페트리디쉬에 부운 후 각 농도별의 시료를 단계 희석하여 집락의 수를 확인하였다. 이때 API(E&50CHB&CHL) 등의 생화학적 test를 통하여 세균을 확인하였다.

로도박터캡슐라터스균은 말레이트 기저배양액(Malate basal broth)에 1.7% 아가, 1% NaCl을 1L의 3차 증류수에 넣어 녹인 후 121℃ 15분 오토클레이브에 고압 멸균 시킨 다음, 페트리디쉬에 부운 후 각 농도별의 시료를 단계 희석하여 집락의 수를 확인하였다.

그 결과, 도 11-10에 나타난 바와 같이, 시간이 지날수록 각각의 균에 대한 농도가 감소하였으며, 투여한 미생물 제재의 농도가 높을수록 균의 농도가 작은 폭으로 감소하였음을 확인할 수 있었다.

[실험예 3]미생물 제재의 투여에 따른 새우 생산성 증진 분석

새우의 성장률 분석

본 발명의 구현예에 따른 미생물 제재의 새우 성장정도에 대한 영향을 분석하기 위하여, 실험 전 새우의 전 전장과 체중을 측정한 다음, 미생물 제재를 0, 60, 80, 100, 120, 140%의 농도로 사육수에 각각 투입한 후 45일, 90일 경과후 사육수 내 새우의 전장과 체중을 측정하였다. 일일전장성장량, 일일체중성장량은 다음과 같이 측정하였다.

[수학식 1]

일일성장량(Daily growth gain) = (W_f - W_i)/day

W_f = Final length or weight

W_i = Initial length or weight

새우의 45일, 90일 후의 체중성장정도를 각각 측정한 결과를 도 15에 나타내었다. 45일 후 미생물 제재의 농도가 100, 120 및 140%일 때 유의한 체중 증가를 보였으며 120%농도구간에서 가장 높은 성장률을 보였다. 90일 후의 전장의 변화 역시 미생물 제재의 농도가 120%, 140%일 때 유의한 증가를 보였으며 120%농도구간에서 가장 높은 성장을 보였다.

또한, 새우의 45일 후의 전장의 변화는 미생물 제재의 농도가 100, 120 및 140%일 때 유의한 증가를 보였으며 120% 농도구간에서 가장 큰 성장률을 보였다. 90일 후의 전장의 변화 역시 미생물 제재의 농도가 100, 120 및 140%일 때 유의한 증가를 보였으며 120%농도구간에서 가장 큰 성장률을 보였다.

새우의 면역성 분석

본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재를 0, 60, 80, 100, 120, 140%의 농도로 사육수에 각각 투입한 후 45일, 90일 경과 후 새우의 면역성을 분석하였다.

새우의 간췌장의 면역 유전자 발현을 측정하기 위해 트리솔(Trisol)로테프론-글래스호모게나이져(teflon-glass homogenizer 099CK4424, Glass-Col, Germany)를 이용하여 조직을 균질화하였다. 그 뒤 클로로폼(Chloroform)을 첨가하여 볼텍싱(vortexing)시킨 후 이를 4℃, 12000g로 15분간 원심 분리하여 상등액을 분리하였다. 상층액과 동량의 이소프로판올을 넣고 4℃, 12000g로 15분간 원심 분리하여 펠렛을 만들었다. 80% 에틸알콜로 첨가 후 4℃, 12,000g로 15분간 원심분리하여 세척하였다.

그 다음, NFW를 이용하여 RNA를 희석 후 1㎍/㎕ 정량하여 cDNA 합성 키트 (Promega, MADI, USA)를 이용하여 cDNA로 합성시켰다. 합성된 cDNA를 하기 표 2에 따른 프라이머를 사용하였으며 하우스키핑(House keeping) 유전자로는 β-actin을 사용하였다. 프라이머는 primer3 프로그램을 이용하여 제작 후 바이오니어(bioneer)에서 프라이머를 공급받았다. 그리고, TOPrealqPCR 2X Premix (SYBR Green, Enzynomics, Korea)로 real-time PCR (Roche)을 이용하여 상대적 mRNA 발현을 확인하였다. PCR의 조건은 하기 표 3와 같다. 그리고 실험에 사용된 면역유전자로서 proPO(proPhenoloxiase), LYS(Lysozyme), SP(Serine Proteinase)의 프라이머 염기서열은 표 4-6에 나타내었다.

Primer	β-actin	Sequence (5´ to 3´)
	Forward	CGA GGT ATC CTC ACC CTG A
	Reverse	CGG AGC TCG TTG TAG AAG G

	Temperature (℃)	Time	cycle
Pre-incubation	95	10 min	1
Denaturation	95	10 sec	45
Annealing	60	15 sec
Extension	72	25 sec
Melting curve	95, 60, 72	10, 15, 25 sec	1

Primer	proPhenoloxiase (proPO)	Sequence (5´ to 3´)
	Forward	GAT ATC CTC GGC GAT GTG T
	Reverse	AGG GTC ATG CGA GAA AGC T

Primer	Lysozyme (LYS)	Sequence (5´ to 3´)
	Forward	GTA ACA AAC GCG ACC TCG A
	Reverse	CCG TGC CAG GCT GTA TAT C

Primer	Serine Proteinase (SP)	Sequence (5´ to 3´)
	Forward	TAT GTG GCG GAT CCC TTA T
	Reverse	GGT GAT AGT CCC CAA GAC G

먼저, 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재에 노출된 새우의 간췌장 내 proPO(proPhenoloxidase)의 면역 유전자 발현 결과를 도 17에 나타내었다. proPO의 발현은 대조군과 비교하여 다른 구간에서는 유의한 차이가 없었으나 미생물 제재의 농도가 60, 120, 140%구간에서는 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 상기 proPO은 새우의 면역에 중요한 작용을 하는 유전자로서 SP의 효소에 의해 PO로 전환되면서 면역을 작용하는데, proPO가 증가하였으므로 이는 새우의 면역력이 증가하였다는 것을 의미한다.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재에 노출된 새우의 간췌장 내 LYS (Lysozyme)의 면역 유전자 발현 결과는 도 18에 나타내었다. LYS 활성은 대조군과 비교하여 미생물 제재의 농도가 증가함에 따라 대체로 유의한 증가를 나타냈고, LYS의 발현도 높아지는 경향을 나타내었으며 120, 140 구간에서 유의한 증가를 보였다. 상기 LYS은 새우의 선천적인 면역에서 가장 중요한 작용을 하므로, LYS이 증가했다는 것은 새우의 면역력이 증가하였다는 것을 의미한다.

마지막으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재에 노출된 새우의 간췌장 내 SP (Serine Proteinase)의 면역 유전자 발현 결과는 도 19에 나타내었다. SP는 대조군과 비교하여 미생물 제재의 농도가 증가함에 따라 유의한 차이를 나타나지 않았으나, 가장 높은 농도 구간인 140%에서는 SP의 활성이 높아지는 경향을 나타내었다.

새우의 생화학분석

본 발명의 일 구현예에 따른 미생물 제재를 0, 60, 80, 100, 120, 140%의 농도로 사육수에 각각 투입한 후 45일, 90일 경과 후 새우의 효소활성을 생화학 분석하였다.

새우의 간췌장의 효소 활성을 측정하기 위해 조직을 워싱버퍼(0.1M KCl, pH 7.4)로 세척 후, 호모게나이징 버퍼(0.1M PBS, pH 7.4)로 테프론-글래스호모게나이져(099CK4424, Glass-Col, Germany)를 이용하여 균질화하였다. 이것을 4℃, 10000g로 30분간 원심분리하여 상등액을 실험에 사용하였다.

먼저, SOD(Superoxide dismutase)활성을 측정하기 위해 1X 용균버퍼(10mM Tris, pH 7.5, 150mM NaCl, 0.1 mM EDTA)를 사용하여 조직을 균질화한 후, 이를4℃, 12000g로 10분간 원심분리하여 상등액을 실험에 사용하였다 모든 상층액은 실험 전까지 -75℃ (MDF-U53V, SANYO Electric Co. Ltd., Japan)에 보관하였다.조직의 단백질 함량은 Bradford (1976) 방법을 이용한 kit (Biorad. Co., Ltd.)를 이용하여 정량하였다. SOD 활성은 크로마겐 환원(chromagen reduction)의 억제제율(inhibitor rate)로 측정하는 SOD Assay Kit (Cell biolabsInc)를 이용하였다. 각 상등액은5의 배수씩 0.1mM PBS로 희석 후 분광광도계를 이용하여 흡광도490nm에서 측정하였다. 측정값으로 inhibitor rate를 구하여 unit/mg protein으로 표시하였다. 이때 SOD 활성은 하기 수학식 2에 따라 계산하였다.

[수학식 2]

SOD activity (inhibition %) = (OD_blank-OD_sample) / (OD_blank) x 100

본 발명의 일 구현예의 미생물 제재에 노출된 새우의 간췌장 내 SOD 활성분석 결과를 도 20에 나타내었다. SOD 활성은 대조군 비교하여 미생물 제재의 농도가 증가함에 따라 농도가 80%에서부터 유의한 활성 감소를 나타냈고, 미생물 제재의농도가 높은 구간인 120, 140%에서 가장 낮은 활성을 나타내었다.

다음으로, 카탈라제(Catalase) 활성은 과산화수소의 분해의 비율에 따른 카탈라제의 농도에 대하여 남아있는 과산화수소에 반응하는 양을 측정하는 카탈라제어세이 키트(Cell biolabsInc)를 이용하였다. 2가지 반응을 통하여 분광광도계를 이용하여 흡광도520nm에서 측정하였다. 카탈라제 활성 어세이 표준 곡선을 이용하여 OD값에 대한 카탈라제 활성을 측정하였고 unit/mg protein으로 표시하였다.

본 발명의 일 구현예의 미생물 제재에 노출된 새우의 간췌장 내 카탈라제활성분석 결과를 도 21에 나타내었다. 카탈라제의 활성은 대조군과 비교하여 미생물 제재의 농도가 120, 140%인 구간에서 유의한 감소를 나타냈고 120%에서 가장 낮은 활성을 보였다.

마지막으로, 환원된 글루타치온(Glutathione, GSH)의 함량을 버틀러등(1963)의 방법을 이용하여 분석하였다. 상등액에 침전요액(metaphosphoric acid, Na₂EDTA, NaCl)을 첨가하여 혼합한 후 4500g에 10분간 원심분리 하였다. 그 상등액에 0.3M Na₂HPO₄을 넣고, 0.5mM DTNB로 발색시켜 분광광도계로 412nm에서 흡광도를 측정하였다. 글루타치온의 함량은 환원된 글루타치온 표준곡선을 이용하여 측정하였고, nmol GSH/mg protein으로 표시하였다.

본 발명의 일 구현예의 미생물 제재에 노출된 새우의 간췌장 내 환원된 글루타치온 함량 분석 결과를 도 22에 나타내었다. 글루타치온의 함량은 대조군과 비교하여 유의한 감소를 나타냈지만, 미생물 제재의 농도별로 보았을 때는 유의한 차이를 보이지 않았다.

[실험예4]새우 양식용 미생물 제재(바이오 플락 1)의 제조조건 분석

바실러스세레우스(Bacillus cereus), 바실러스서브틸리스(Bacillus subtilis) 락토바실러스파라카세이(Lactobacillus paracasei) 및 사카로미세스세레비시에(Saccharomyces cerevisiae) 균주가 각각 5 x 10⁵~10⁶cfu/ml, 1 x 10⁸~10¹⁰cfu/ml, 1 x 10⁶~10⁷cfu/ml, 5 x 10⁵~10⁶cfu/ml로 포함된 20L의 샘플(EM-1, ㈜에버미라클)을 당밀 20L, 당 2kg, 쌀겨 5L, 해수 580L 및 담수 380L가 혼합된 배양액에 주입하고 공기를 차단한 후, 배양기간(0~30일), 수온(20, 25, 30, 35℃)에 따른 배양물의 균주수의 변화 및 pH변화를 측정하였다.

그 결과, 도 23 및 20에 나타난 바와 같이, 배양기간이 15일~20일일 때 균주수가10⁹cfu/ml로 목적하는 바이오 플락 1이 효과적으로 제조되었다(배양온도 25~40℃ 기준). 또한, 도 25에 나타난 바와 같이, 배양기간이 15~20일이고, 배양온도가 30~35℃인 경우 균주수가 10⁹cfu/ml로 목적하는 바이오 플락 1이 효과적으로 제조되었음을 확인할 수 있었다.

100 : 갑각류 양식지
110 : 수조
120 : 완충재
130 : 보호재
200 : 저장탱크
210 : 제 1 균주탱크
220 : 제 2 균주탱크
230 : 배합탱크
300 : 양식지 상태감지 센서
400 : 제어부

Claims

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(a) 소정의 경사각을 갖도록 형성된 수조 바닥면 및 상기 수조 바닥면으로부터 상부로 연장되어 외부 지면과 상기 수조 바닥면 간의 단차를 형성하는 수조 경사면을 포함하는 수조를 형성하는 단계;
(b) 상기 수조 바닥면과 수조 경사면 상에 보호재를 커버하는 단계;
(c) 상기 보호재가 커버된 수조 내에 사육수를 주입하는 단계; 및
(d) 상기 사육수가 주입된 수조 내에 새우 실외양식 미생물 제재를 주입하는 단계;를 포함하며,
상기 새우 실외양식 미생물 제재는,
바실러스서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스코아귤런스(Bacillus coagulans), 바실러스리첸포르니스(Bacillus lichenfornis), 바실러스세레우스(Bacillus cereus) 및 바실러스폴리퍼멘티커스(Bacillus polyfermenticus)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 바실러스속(Bacillus sp.)균주, 락토바실러스락티스(Lactobacillus lactis), 락토바실러스헬베티쿠스 (Lactobacillus helveticus), 락토바실러스람노서스 (Lactobacillus rhamnosus), 락토바실러스에시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스델브구에키 (Lactobacillus delbrueckii), 락토바실러스카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스루테리(Lactobacillus reuteri), 락토바실러스파라카세이(Lactobacillus paracasei) 및 락토바실러스불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 락토바실러스속(Lacobacillu sp.)균주, 및 사카로미세스세레비시에(Saccharomyces cerevisiae)균주가 혼합된 혼합 균주및 당밀, 당, 쌀겨, 담수 및 해수로 구성된 혼합물을 포함하는 배양액을 포함하고, pH는 3~4이고 상기 혼합 균주의 균수는 1X10⁸~10⁹cfu/ml인 바이오 플락 1(Bio-floc1) 및
로도박터캡슐라터스(Rhodobactor capsulatus) 및 로도슈도모나스파루스트리스(Rhodopseudomonas palustris)로 이루어진 군에서 선택된 1종의 광합성 균주, 및 말산염, 비타민 B, 및 해수로 구성된 혼합물을 포함하는 배양액을 포함하고, pH는 8~9이고 상기 광합성 균주의 균수는 1X10⁸~10⁹cfu/ml인 바이오 플락 2(Bio-floc2)를 유효성분으로 포함하며,
상기 바이오 플락 1 및 상기 바이오 플락 2의 부피비는 8~12 : 1 이며,
상기 바이오 플락 1에 포함된 상기 해수 및 담수의 부피비는 3 : 1.5~2.5이고,
상기 바이오 플락 1의 혼합균주 중 상기 락토바실러스속균주 및 사카로미세스세레비시에균주는 배양액 총 부피에 대하여 1.5~2.5:0.4~0.7의 CFU(Colony Forming Unit)비로 포함하며,
상기 바이오 플락 1의 혼합균주 중 상기 바실러스속균주 대비 상기 락토바실러스속균주 및 사카로미세스세레비시에균주의 CFU 비는 6.7~6670 : 1이며,
상기 미생물 제재는 사육수 50ton에 대한 상기 미생물 제재 1L를 농도 100%로 할 때 120~140%가 되도록 제공되어, 상기 사육수 50ton을 기준으로 1.2~1.4L 만큼 투여되며,
상기 미생물 제재가 흰반점 증후군 바이러스에 대한 새우의 면역력을 증진시킴으로써 새우의 폐사율을 감소시키는 것인, 새우 양식지 시공방법.
제 6 항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
상기 수조와 상기 외부 지면과의 경계부분에서 소정의 높이의 단차를 형성하도록 상기 수조 경사면으로부터 연장된 수조 턱을 형성하는 단계를 포함하는, 새우 양식지 시공방법.
제 6 항에 있어서,
상기 새우 양식지 시공방법은,
상기 (a) 단계 후, 상기 수조 바닥면과 수조 경사면 상에 완충재를 커버하는 단계를 더 포함하며,
상기 (b) 단계는, 상기 완충재 상에 상기 보호재를 커버하는 단계를 포함하는, 새우 양식지 시공방법.
소정의 경사각을 갖도록 형성된 수조 바닥면 및 상기 수조 바닥면으로부터 상부로 연장되어 외부 지면과 상기 수조 바닥면 간의 단차를 형성하는 수조 경사면을 포함하며, 상기 수조 바닥면과 수조 경사면을 통해 형성된 공간 내에 새우 양식을 위한 사육수를 담은 수조; 및 상기 수조 바닥면과 수조 경사면을 커버하는 보호재;를 포함하는 새우 양식지;
새우 양식의 생산성 증대를 위한 미생물 제재를 저장하는 저장탱크; 및
상기 새우 양식지의 사육수 상태에 따라 상기 저장탱크에 저장된 상기 미생물 제재를 주입시키는 제어부;를 포함하며,
상기 저장탱크는,
바실러스서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스코아귤런스(Bacillus coagulans), 바실러스리첸포르니스(Bacillus lichenfornis), 바실러스세레우스(Bacillus cereus) 및 바실러스폴리퍼멘티커스(Bacillus polyfermenticus)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 바실러스속(Bacillus sp.)균주, 락토바실러스락티스(Lactobacillus lactis), 락토바실러스헬베티쿠스 (Lactobacillus helveticus), 락토바실러스람노서스 (Lactobacillus rhamnosus), 락토바실러스에시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스델브구에키 (Lactobacillus delbrueckii), 락토바실러스카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스루테리(Lactobacillus reuteri), 락토바실러스파라카세이(Lactobacillus paracasei) 및 락토바실러스불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 락토바실러스속(Lacobacillu sp.)균주, 및 사카로미세스세레비시에(Saccharomyces cerevisiae)균주가 혼합된 혼합 균주및 당밀, 당, 쌀겨, 담수 및 해수로 구성된 혼합물을 포함하는 배양액을 포함하고, pH는 3~4이고 상기 혼합 균주의 균수는 1X10⁸~10⁹cfu/ml인 바이오 플락 1(Bio-floc1) 및
로도박터캡슐라터스(Rhodobactor capsulatus) 및 로도슈도모나스파루스트리스(Rhodopseudomonas palustris)로 이루어진 군에서 선택된 1종의 광합성 균주, 및 말산염, 비타민 B, 및 해수로 구성된 혼합물을 포함하는 배양액을 포함하고, pH는 8~9이고 상기 광합성 균주의 균수는 1X10⁸~10⁹cfu/ml인 바이오 플락 2(Bio-floc2)를 유효성분으로 포함하는 새우 실외양식 미생물 제재를 저장하며,
상기 바이오 플락 1 및 상기 바이오 플락 2의 부피비는 8~12 : 1 이며,
상기 바이오 플락 1에 포함된 상기 해수 및 담수의 부피비는 3 : 1.5~2.5이고,
상기 바이오 플락 1의 혼합균주 중 상기 락토바실러스속균주 및 사카로미세스세레비시에균주는 배양액 총 부피에 대하여 1.5~2.5:0.4~0.7의 CFU(Colony Forming Unit)비로 포함하며,
상기 바이오 플락 1의 혼합균주 중 상기 바실러스속균주 대비 상기 락토바실러스속균주 및 사카로미세스세레비시에균주의 CFU 비는 6.7~6670 : 1이며,
상기 미생물 제재는 사육수 50ton에 대한 상기 미생물 제재 1L를 농도 100%로 할 때 120~140%가 되도록 제공되어, 상기 사육수 50ton을 기준으로 1.2~1.4L 만큼 투여되며,
상기 미생물 제재가 흰반점 증후군 바이러스에 대한 새우의 면역력을 증진시킴으로써 새우의 폐사율을 감소시키는 것인, 새우 양식 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 새우 양식 시스템은,
상기 새우 양식지 내에 포함되어 상기 새우 양식지 내의 사육수의 상태를 항시 또는 수시로 측정하는 양식지 상태감지 센서를 더 포함하는, 새우 양식 시스템.
제 10 항에 있어서,
상기 양식지 상태감지 센서는 상기 사육수의 아질산 농도, 암모니아 농도, pH, 화학적 산소 요구량(COD) 중 적어도 하나를 측정하여 상기 제어부로 전송하는, 새우양식 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 양식지 상태감지 센서로부터 수신한 측정값이 상기 아질산 농도 1~5ppm, 암모니아 농도 0.01~0.1ppm, pH 6~9 및 화학적 산소 요구량(COD) 3~10ppm 중 하나 이상의 조건을 만족하는 경우, 상기 저장탱크에 저장된 미생물 제재를 주입하도록 제어하는, 새우 양식 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 사육수 50ton에 대한 미생물 제재 1L가 농도 120%라고 할 경우, 상기 미생물 제재의 농도가 100~140%가 되도록 상기 미생물 제재의 상기 사육수에 대한 주입량을 조절하며, 4~6일 주기로 상기 미생물 제재를 상기 사육수에 반복하여 주입하도록 상기 저장탱크를 제어하는, 새우 양식 시스템.
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제 9 항에 있어서,
상기 저장탱크는,
상기 바이오 플락1을 저장하는 제 1 균주탱크;
상기 바이오 플락 2를 저장하는 제 2 균주탱크; 및
상기 제 1 및 제 2 균주탱크를 통하여 상기 바이오 플락 1 및 2 를 공급받아, 상기 바이오 플락 1 및 2 로 구성된 미생물 제재를 저장하는 배합탱크를 포함하는, 새우 양식 시스템.
삭제
삭제
제 15 항에 있어서,
상기 제 1 균주탱크는 상기 바이오 플락1을 25~40℃에서 15~20일간 공기를 차단하여 배양하며,
상기 제 2 균주탱크는 상기 바이오 플락2를 25~35℃에서 2~4일간 배양하는, 새우 양식 시스템.
제 18 항에 있어서,
상기 바이오 플락 1의 배양액은 당밀 10~50L, 당 1~5 kg, 쌀겨 1~10L 및 담수, 해수 또는 이들의 혼합물 1000L의 혼합물이고,
상기 바이오 플락 2의 배양액은 말산염 1~20kg, 비타민 B 0.5~5L 및 담수, 해수 또는 이들의 혼합물 1000L의 혼합물인, 새우 양식 시스템.