KR101752127B1 - 이매패류의 패각활동 측정을 이용한 해양환경 모니터링 시스템 - Google Patents

이매패류의 패각활동 측정을 이용한 해양환경 모니터링 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 본 발명은 일정 공간을 갖고 망사로 둘러싸여 이매패류를 수용할 수 있는 모니터링유니트, 모니터링 유니트에는 좌패각 개폐부 말단에 홀소자를, 우패각 개폐부 말단에 매그넷을 부착한 이매패류가 수용되며, 홀소자는 홀소자커버 및 외부커버에 차례로 삽입되며, 외부커버는 좌패각에 고정되고, 상기 매그넷은 자석커버에 삽입되며, 상기 자석커버는 우패각에 고정되며, 홀소자에 연결되어 전자기적 신호를 전달하는 케이블을 패각에 고정시키는 패각케이블고정부, 패각케이블고정부에 고정된 케이블은 모니터링유니트 일측면에 위치한 케이블고정클립에 의하여 고정되며, 모니터링유니트 상부 일면에 형성된 케이블통과단추를 통과하여 중앙정보처리장치로 연결되는 것을 특징으로 하는 이매패류 패각활동 측정을 이용한 해양환경 모니터링 시스템을 제공함으로써 모니터링 수요를 창출하고, 해양관측장비 개발 및 국산화에 많은 경험을 축적하며 저비용으로 기존의 고비용 모니터링 시스템을 대체할 수 있다.

Description

이매패류의 패각활동 측정을 이용한 해양환경 모니터링 시스템{COASTAL ENVIRONMENT MONITORING SYSTEM USING BIVALVE'S MOVEMENT BEHAVIOUR}
본 발명은 이매패류 패각활동 측정를 이용한 해양환경 모니터링 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이매패류의 패각 외부에 패각운동 감지장치를 부착하여 패각의 활동을 감지하고 저장 및 가시화하는 로거와 수중 이매패류 센서 부착장치로 구성된다.
우리나라는 대부분 연안역에서 이매패류의 양식이 이루어지고 있으며, 매년 양식 어장 확대로 어민들의 소득증대에 기여해 왔지만, 1990년대 초부터 양식생산량이 점차 감소하고 있다. 이는 양식어장의 증가와 밀식에 의한 양식장의 노후화가 주된 이유이나, 해수교환이 열악한 만에 양식시설이 증가함에 따라 해수교환이 잘 되지 않고 해저에 퇴적된 많은 유기물의 분해로 저층의 빈산소화 및 H2S의 대량 발생도 중요한 원인 중 하나이다.
이러한 연안환경 변화를 미리 감지할 수 있는 이상적인 모니터링 시스템은 다음 3가지 사항을 충족시켜야 할 것이다. 즉, ① 설치 및 유지를 위한 낮은 비용, ② 이상 현상에 대한 빠른 인지 및 높은 감도, 및 ③ 설치 및 유지의 간편성이 그것이다. 이를 위해서 최근에 제안되고 있는 시스템이 생물모니터링시스템(bio-monitoring system; BMS)으로 화학물질에 대하여 정확하고, 민감하게 반응하는 생물을 감지소자로 활용하는 시스템이다.
지금까지 생물모니터링시스템을 구성하는 생물의 종류로는 발광성 박테리아(Photobacterium phosphoreum), 조류(algae), 물벼룩(Daphnia magna), 물고기(Leuciscus idus melanotus; Oryzias latipes) 등이 있으며, 위의 생물을 이용한 오염요소 감지 및 장치의 개량, 현장적용 등에서 지속적 개발 노력이 이루어지고 있다. 그러나, 유럽 및 대만은 하천 중심의 환경변화 모니터링에 집중되어 있으며, 일본의 경우 유해적조조류인 Heterocapsa circularisquama의 적조 및 빈산소수괴 등에 대한 생물모니터링 시스템을 개발하고 있어, 우리나라에서 발생하는 마비성패독을 유발하는 Alexandrium 속 및 어류를 대량으로 폐사시키는 Cochlodinium 속 등에는 아직 적용되지 못하고 있는 실정이다. 또한 여러 수계 오염환경뿐 아니라, 빈산소수괴 및 저염수 등과 같은 해황에 관련된 생물모니터링시스템은 전무한 실정이어서 이에 대한 연구가 필요하며, 우리나라 서해안 및 남해안에 적합한 이매패류를 이용한 연안환경 모니터링에 대한 연구가 시급한 실정이다.
생물모니터링시스템을 구성하는 생물의 종류로는 발광성 박테리아(Photobacterium phosphoreum), 조류(algae), 물벼룩(Daphnia magna), 물고기(Leuciscus idus melanotus; Oryzias latipes) 등이 있으며, 위의 생물을 이용한 오염요소 감지 및 장치의 개량, 현장적용 등에서 지속적 개발 노력이 이루어지고 있다. (Baldwin and Kramer 1994; Gunatilaka and Diehl 2000). - Baldwin, I.G. and Kramer, J.M., 1994. Biological early warning systems (BEWS). In: Biomonitoring of coastal waters and estuaries. Kramer, J.M. (ed), CRC Press, New York, 1-20. - Gunatilaka, A. and Diehl, P., 2000. A brief review of chemical and biological continuous monitoring of rivers in Europe and Asia. In: Biomonitors and biomarkers as indicators of environmental change. Butterworth, F.M., Gunatilaka, A. and Gonsebatt, M.E. (eds), Kluwer Academic/Plenum, New York, 928. 국내에서는 미세조류, 박테리아 그리고 물벼룩을 이용한 생물모니터링시스템을 개발하기 위해서 노력하고 있으며(윤 등 2004; 2005; 김과 전 2006; 신과 이 2009), 1991년 낙동강 오염사고를 계기로 전국의 주요 하천에 국가수질자동측정망의 일환으로 생물모니터링시스템(물고기, 물벼룩)을 설치하게 되었다. - 윤종철, 윤호균, 조석주, 정의근, 이상열, 이종현, 김린태, 배경석, 2004. Daphnia magna를 이용한 생물경보장치 활용 연구. 보건환경연구보, 40, 474-481. - 윤희정, 이민선, 전숙례, 김상길, 2005. 실시간 쌍방향 생물경보장치(WEMS)를 이용한 녹조류, 반달말(Closterium ehrenbergil)의 단일 및 혼합독성에 대한 반응 연구. 2005년도 한국환경독성학회 추계학술대회, 99-100. - 김상길, 전숙례, 2006. 녹조류를 이용한 생물경보 시스템. 첨단환경기술 14, 4-13. - 신인호, 이준흥, 2009. 막접합전극 미생물 연료전지를 이용한 생물경보장치 적용성 연구. 한국환경분석학회지, 12, 33-37. 하지만, 이러한 노력에도 불구하고 대부분의 생물모니터링시스템은 하천수 중심이며, 해양에 관련한 적조, 빈산소수괴 및 저염수 등과 같은 이상 해황에 관련한 생물모니터링시스템은 전무한 실정이다. 특히 우리나라의 서해안 및 남해안과 같이 이매패류의 양식이 활발한 환경에 적합한 시스템은 찾을 수 없다.
본 본 발명은 호흡, 섭식, 심박률, 내인성 리듬(circatidal rhythm and circadian rhythm), 포식자의 회피 및 자극 등에 따라 패각의 움직임은 상당히 활발한 이매패류의 패각 개폐운동을 이용하여 수계 환경변화를 모니터링하는 방법을 구축하며, 우리나라의 실정에 적합한 해안, 하구 및 양식장의 모니터링과 특히 수온, 빈산소, 일주기운동 및 염도 변화를 포함한 수계 환경변화를 용이하고 정확하게 모니터링하는 시스템을 제공하는 데에 목적이 있다.
본 발명은 살아있는 이매패류의 좌패각 개폐부 말단에 홀소자가 부착되고, 우패각 개폐부 말단에는 매그넷이 부착되는 패각활동 측정용 이매패류에 있어서, 상기 홀소자는 홀소자커버의 내측으로 삽입되어 고정되며, 상기 홀소자를 고정한 홀소자커버는 외부커버의 내측으로 삽입되어 고정되며, 상기 홀소자와 홀소자 커버를 삽입 고정한 외부커버가 이매패류의 좌패각에 고정되어, 홀소자와 이매패류의 연결이 착탈가능하도록 형성되며, 상기 매그넷은 자석커버의 내측으로 삽입 고정되며, 매그넛이 고정된 자석커버가 이매패류의 우패각에 고정되는 것을 특징으로 하는 패각활동 측정용 이매패류를 제공한다.
또한 일정 공간을 갖는 틀에 망사로 둘러싸이고, 내부공간에는 좌패각 개폐부 말단에 홀소자를, 우패각 개폐부 말단에 매그넷을 부착한 이매패류를 수용할 수 있는 모니터링유니트, 상기 홀소자는 홀소자커버 및 외부커버에 차례로 삽입되며, 외부커버는 좌패각에 고정되고, 상기 매그넷은 자석커버에 삽입되며, 상기 자석커버는 우패각에 고정되며; 상기 모니터링유니트의 내부에는 이매패류의 패각연결지점 말단을 삽입할 수 있도록 상부에 ‘V’ 또는 ‘H’자로 절개되고 하부에는 케이블이 연장될 수 있는 통공이 형성된 이매패류소켓과 상기 이매패류소켓을 고정하는 이매패류지지프레임과 상기 이매패류지지프레임 하부에 형성되어 신호전달 케이블을 수용할 수 있는 케이블터널 및 상기 케이블터널에 연결된 통공이 내부에 형성되어 케이블을 고정, 보호할 수 있는 모니터링프레임으로 이루어지며, 상기 모니터링유니트 내의 홀소자에 연결되어 홀소자의 전자기적 신호를 전달하는 케이블, 상기 케이블의 일단은 홀소자와 패각케이블고정부에서 고정, 연결되고 타단은 모니터링유니트 일측면에 위치한 케이블고정클립에 고정, 연장되어 모니터링유니트 상부 일면에 형성된 케이블통과단추를 통과하여 연장되는 것을 특징으로 하며, 상기 연장된 케이블에 연결되고 상기 케이블을 통해 전달된 전자기적 신호를 분석하는 중앙정보처리장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 이매패류 패각활동 측정을 이용한 양식장 환경 모니터링 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 생물체를 이용한 새로운 모니터링 시스템으로 수요를 창출하고, 해양관측장비 개발 및 국산화에 많은 경험을 축적하며 저비용으로 기존의 고비용 모니터링 시스템을 대체할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이매패류를 이용한 환경 모니터링 시스템의 원리를 나타낸 모식도이다.
도 2는 굴(Crassostrea gigas)의 일반적인 패각운동의 pulse를 나타낸 데이터이다.
도 3은 굴 패각에 홀소자와 자석을 부착한 모습을 나타낸 것이다.
도 4는 굴 패각에 홀소자를 부착하기 위한 홀소자커버 구성을 나타낸 사시도이다. A : 홀소자커버 분해 사시도 B : 홀소자와 홀소자커버 조립체
도 5는 굴 패각에 자석을 부착하기 위한 자석커버 구성을 나타낸 사시도이다. A : 자석커버 분해 사시도 B : 자석과 자석커버 조립체
도 6은 본 발명의 이매패류 환경 모니터링 시스템의 실시예 1의 모니터링 유니트를 나타낸 사시도이다.
도 7은는 8개의 모니터링 유니트가 1조를 이루어 세트를 구성한 이매패류 환경 모니터링 시스템을 나타낸 사시도이다.
도 8은 실시예 2에 의한 모니터링 유니트를 나타낸 측면 단면도이다.
도 9는 시스템의 실시예 2에 의한 모니터링 유니트가 복수 개로 구성된 이매패류 환경 모니터링 시스템의 측면 단면도이다.
도 10은 시스템의 실시예 2에 의한 모니터링 유니트가 복수 개로 구성된 이매패류 환경 모니터링 시스템의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 2에 의한 8개의 모니터링 유니트가 1조를 이루어 세트를 구성한 이매패류 환경 모니터링 시스템을 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 이매패류 환경 모니터링 시스템의 실시예 3의 환경 모니터링 시스템을 나타낸 사시도이다.
도 13은 본 발명에 따른 이매패류를 이용한 양식장 환경 모니터링 시스템의 로거 회로도면이다.
본 발명은 이매패류의 패각운동이 수계 환경에 따라 즉각적이고도 다이나믹하게 반응하는 특징을 이용하여 수계 환경변화를 파악하는 수계 환경 모니터링 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다. 이하 본 발명을 구체적인 실시 예를 들어 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 이매패류를 이용한 환경 모니터링 시스템의 원리를 나타낸 모식도이다. 이매패류의 한쪽 패각에 자석을, 그리고 다른 한쪽의 패각 위에 홀 소자(Hall element sensor)를 부착한다. 이매패류의 개폐에 따라 자석과 소자의 거리가 달라지게 되므로, 이에 따라 소자에 전달되는 자기장에서 차이가 발생하게 된다. 이러한 차이를 전자적 신호로 바꾸어 기록함으로써, 이매패류의 패각 운동을 기록할 수 있다. 특히, 수계 환경의 변화에 따라 개폐운동의 횟수, 개각 시 양 패각의 거리, 개각 또는 폐각을 유지하는 시간 및 총 개각시간 또는 총 폐각시간 등을 정밀하게 계산할 수 있다.
홀 소자는 정밀기기 측정과 같은 공업분야에서 많이 사용하고 있는 센서로, 기존의 패각운동 측정 장치인 Kymograph와 Strain-gauge 보다 부착에 따른 스트레스가 없어 자연상태에서 보이는 패각운동을 측정하는 데에 용이하다. 계측원리는 홀 소자와 자석간의 거리에 따라 변화하는 자기력 값을 홀 소자의 출력전압으로 변환하여 패각운동을 측정한다.
여기서 홀 소자는 자기장의 세기에 따라 전압이 변화하는 소자로, 제어전류가 발생할 때 외부자계(자속밀도)의 변화에 따라 출력전압이 발생하고, 출력전압은 제어전류와 외부자계의 합에 비례하게 된다. 따라서 제어전류를 일정하게 하면, 출력전압은 외부자계에 비례하며, 외부자계는 자석블록과 홀 소자의 거리의 제곱에 반비례하므로 출력전압으로부터 두 패각의 거리를 계산할 수 있다. 본 발명에서의 홀 소자는 무게 2g 내외의 감도 15ms~1000ms를 가지며, 측정속도는 0.5~2 sec로 조절 가능하다.
도 2는 굴(Crassostrea gigas)의 일반적인 패각운동의 pulse를 나타낸 데이터이다. 이매패류의 패각운동 관찰을 위해서는 바지락, 진주조개, 진주담치 등을 이용할 수 있으며, 본 발명의 이매패류를 이용한 환경 모니터링 시스템에서는 환경 변화에 따라 굴의 개폐운동을 측정하였다. 굴의 패각운동의 전형적인 모습은 빠른 폐각운동(close;①), 빠른 개각운동(spike;②), 느린 개각운동(plateau;③), 및 최대개각(open;④)의 단계를 나타내게 된다.
그러나 이러한 정밀한 전자기적 신호는 물리적인 수계환경에 따라 간섭되기 때문에, 해류, 파도 등의 환경에도 보다 안정적으로 이매패류의 개폐운동을 측정할 수 있는 시스템이 필요하다.
<실시예 1>
도 3은 굴 패각에 홀소자와 자석을 부착한 모습을 나타낸 것이다. 도 1과 같이 굴 패각이 개폐운동을 측정하기 위해서는 굴의 좌우패각에 홀소자와 자석을 부착하여야 한다. 그러나 일반적인 굴 패각 표면은 매우 거칠고, 요철 정도가 심하여 홀소자 및 자석의 부착이 용이하지 않다. 또한 홀소자를 굴 패각에 단순히 에폭시 등의 접착제로 부착하는 경우, 홀소자의 고장 및 손상, 굴의 폐사 등의 문제로 홀 센서 또는 측정 대상 굴의 개체를 교체해야하는 경우 용이하지 않은 문제가 있었다. 이러한 경우 홀소자와 함께 측정장치로 전달되는 케이블까지 모두 교체하여야 하는 문제가 있었으며, 홀소자에 대한 방수처리가 완전하지 않은 경우가 발생하여 시스템에 지속적으로 문제를 발생시켰다.
따라서, 굴패각에 홀소자와 자석을 안정적으로 부착시키고, 방수처리를 확실하게 하기 위하여 홀소자커버(101)를 제작하고 여기에 홀소자(100)가 삽입되는 방법으로 홀소자를 보호할 수 있도록 하였다(도 3, A). 또한 매그넷(110) 또한 자석커버(111)에 삽입되어 굴 패각에 부착되도록 하였다(도 3, B).
도 4는 굴 패각에 홀소자를 부착하기 위한 홀소자커버 구성을 나타낸 사시도이다. A는 홀소자커버의 분해 사시도이며, B는 홀소자와 홀소자커버가 조립된 모습을 나타낸 것이다. 홀소자(100)는 홀소자가 삽입될 수 있도록 중공이 형성된 홀소자커버(101)에 삽입된다. 홀소자커버(101)는 다시 외부커버(103)에 형성된 중공에 삽입되며, 이때 홀소자커버(101)와 외부커버(103)가 안정적으로 결합되도록 홀소자커버(101) 외면에 착탈식돌기(102)를 형성하고, 착탈식돌기(102)에 해당되는 외부커버(103) 일면에 홈을 형성하여 조립 시, 결합이 공고하게 형성되도록 하였다.
또한 홀소자커버(101)의 외부형태가 일정 각기둥 모양으로 형성되고 외부커버(103)의 중공 내부면이 홀소자커버(101)의 외부면과 빈틈없이 끼워지도록 같은 각기둥 모양으로 형성되도록하여 홀소자커버(101)와 외부커버(103)가 안정적으로 결합되도록 한다.
홀소자(100)를 홀소자커버(101)와 조립한 후, 서로 맞닿은 면에 에폭시를 주입, 경화시켜 방수처리를 할 수 있다. 외부커버(103)는 굴 패각에 에폭시 등의 접착제를 이용하여 부착시킨 후, 홀소자커버 조립체를 외부커버(103)에 삽입하여 홀소자를 굴 패각에 안정적으로 부착할 수 있다. 외부커버(103)를 패각에 부착하고 홀소자를 탈착 가능하도록 결합함으로써, 홀소자 결합 시, 외부충격에는 쉽게 분리되지 않아 신호감지를 안정적으로 수행할 수 있다.
도 5는 굴 패각에 자석을 부착하기 위한 자석커버 구성을 나타낸 사시도이다. A는 자석커버 분해 사시도이며, B는 자석과 자석커버 조립체를 나타낸 것이다. 홀소자(100)를 부착한 패각의 반대 패각면에 부착하는 매그넷(110) 또한 자석커버(111)를 이용하여 부착한다. 자석커버(111)는 매그넷(110)을 삽입할 수 있는 중공이 형성되어 있으며, 삽입된 매그넷이 쉽게 유실되지 않도록 중공의 외면에 멈춤돌기(112)를 형성한다. 매그넷(110)을 자석커버(111)에 삽입한 후, 자석이 삽입된 면이 굴패각에 부착되도록 한다.
상기 홀소자커버(101), 외부커버(103) 및 자석커버(111)는 홀소자의 신호 측정 등에 영향을 주지 않도록 합성수지 등을 이용하여 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 이매패류 환경 모니터링 시스템의 실시예 1의 모니터링 유니트를 나타낸 사시도이다. 이매패류의 패각운동 측정은 패각 말단에 부착된 매그넷(110)과 홀 소자(100) 상호의 전자기적 신호를 감지하고 케이블(120)을 통해 이를 수집하게 된다. 이러한 신호를 노이즈 없이 수집하여 정확하게 모니터링하기 위하여 모니터링에 이용하는 이매패류 각각을 하나의 모니터링 유니트(200)에 격리시킨다. 각 모니터링 유니트는 망사(220)로 싸여 있어 이매패류를 독립적인 공간에 위치하도록 한다.
이는 이매패류 간의 상호작용에 의해 발생할 수 있는 노이즈를 최소화함과 동시에 모니터링에 이용하는 이매패류 각각 독립적으로 환경조건의 변화에 반응할 수 있는 충분한 공간을 확보하도록 하기 위함이다. 또한 망사(220)는 이매패류의 패각운동에 영향을 줄 수 있는 해적생물 등으로부터 이매패류를 보호한다. 해적생물이 이매패류에 접근할 경우, 해적생물이 이매패류의 패각에 접하지 않고, 일정 거리 내에 진입하는 것만으로도 이매패류의 패각운동에 영향을 미칠 수 있다.
따라서 이매패류를 개별적으로 격리시키는 모니터링유니트(200)의 공간 크기는 이용하는 이매패류 종에 따라 달리할 수 있으며, 가로, 세로, 높이는 이용하는 이매패류의 패각의 2~5배인 것이 바람직하다. 굴(Crassostrea gigas)의 경우, 모니터링 유니트(200)의 크기는 가로, 세로 및 높이는 20~50 cm로 형성되도록 하였다.
또한 홀 소자(100)에서 감지된 신호 전달 시, 노이즈를 최소화하기 위하여 홀 소자(케이블)에 연결된 케이블이 일단 패각의 하단에 위치한 패각케이블고정부(130)에 1차로 고정되고, 이어 모니터링 유니트(200)의 일측, 또는 케이지프레임(210) 일측에 위치한 케이블고정클립(140)에 고정된다. 이때 케이블고정클립(140)은 모니터링 유니트(200) 당 복수개 설치될 수 있으며, 수류의 흐름 등에 의하여 케이블이 움직여 노이즈가 발생하는 것을 방지한다.
모니터링 유니트 상부 일면에는 케이블통과단추(230)가 형성되어 케이블이 모니터링 유니트 상부로 연결되도록 한다. 케이블통과단추(230)의 중앙 통공은 직경이 조절될 수 있어 케이블을 고정 및 지지할 수 있어 모니터링 시스템의 안정성을 높일 수 있다.
도 7은 8개의 모니터링 유니트가 1조를 이루어 세트를 구성한 이매패류 환경 모니터링 시스템을 나타낸 사시도이다. 상기 모니터링 유니트(200)는 복수개로 구성되어 하나의 세트로 형성될 수 있다. 이때 모니터링 유니트(200)는 바람직하게는 8개가 1조를 이루어 세트를 구성하며, 이때 신호전달의 노이즈를 최소화하기 위하여 각 모니터링 유니트의 케이블(120)은 케이블고정클립(140)으로 한데 묶여 고정되고, 이후에 케이블홀더(150)에 고정된다.
망사(220)면의 일측에는 시스템 설치 및 관리를 위한 출입구(250)가 형성되어 이매패류, 케이블 등을 설치 및 관리하는 데에 용이하다.
한 세트를 이루는 모니터링 시스템은 케이즈프레임(210) 상부에 형성된 프레임고리(260)에 연결된 케이지고정부(240)에 의하여 고정될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 이매패류를 이용한 환경 모니터링 시스템은, 환경 모니터링이 필요한 양식장이나 연안역에 설치 및 회수를 용이하게 할 수 있으며, 안정된 모니터링을 구현할 수 있다. 또한 8개의 모니터링 유니트로 구성되는 1 세트를 복수로 형성하여 수계 환경을 모니터링함으로써 정확한 환경변화를 측정할 수 있다.
<실시예 2>
도 8은 실시예 2에 의한 모니터링 유니트를 나타낸 측면 단면도이다. 환경 모니터링 방법에 이매패류를 이용하는 경우, 이매패류 각각의 이동이나 움직임에 의하여 패각운동 및 이의 측정이 영향을 받게 된다. 따라서, 본 발명에 의한 이매패류를 이용한 환경 모니터링 시스템에 이용하는 이매패류는 부착생활을 하는 굴, 진주담치, 홍합 등이 바람직하다. 또한 예기치 않은 이매패류 운동을 최소화하기 위하여 본 발명의 실시예 2에서는 이매패류의 패각 연결지점 말단을 이매패류소켓(300)에 고정시킨다. 이매패류소켓(300)에 고정되어 이매패류의 개폐하는 패각이 상부로 위치하는 경우, 매그넷(110)과 홀 소자(100) 간 신호의 전달이 수류의 흐름, 또는 중력의 영향에 최소한의 영향을 받으므로, 노이즈가 적은 패각운동의 신호를 얻을 수 있다.
이매패류소켓(300)은 이매패류의 패각운동을 방해하지 않고, 개폐운동에 따라 압축과 이완이 자유로운 스펀지, 섬유질 등으로 형성되며, 이매패류의 운동을 더욱 원활하게 하기 위하여 이매패류가 위치하는 중앙부에는 ‘V’자 또는 ‘H’자 형의 홈이 형성될 수 있다.
이매패류소켓(300)은 이매패류지지프레임(310)에 삽입된 형태로 형성되어 내부에 이매패류를 고정하며, 중앙에는 통공이 형성되어 있어, 고정된 이매패류로부터 나오는 케이블(120)이 이매패류의 하부로 나와 연결된다.
이매패류지지프레임(310)은 모니터링프레임(330)에 부착되어 고정된다. 모니터링프레임(330)의 내부에는 이매패류에 연결된 케이블(120)을 고정할 수 있는 케이블터널(320)이 형성되어 있어 케이블이 수류 등의 물리적 환경변화에도 깨끗한 신호를 안정적으로 전달할 수 있도록 하였다. 케이블터널(320)은 모니터링프레임 하부에 하부가 열린 터널형식 또는 통로형식으로 케이블(120)을 수용하여 수면까지 고정시킬 수 있다.
도 9는 시스템의 실시예 2에 의한 모니터링 유니트가 복수 개로 구성된 이매패류 환경 모니터링 시스템의 측면 단면도이며, 도 10은 시스템의 실시예 2에 의한 모니터링 유니트가 복수 개로 구성된 이매패류 환경 모니터링 시스템의 사시도이다. 모니터링프레임(330)에 이매패류지지프레임(310)이 복수 개 연결되어 형성될 수 있으며, 복수 개의 케이블(120)을 수용하여 안정성을 높일 수 있다. 이때 각 이매패류지지프레임(310)은 중앙 모니터링프레임(330)을 중심으로 다른 방향으로 위치하여 이매패류 간의 상호작용을 최소화하여 패각운동에 영향을 미치지 않도록 하였다.
도 11은 본 발명의 실시예 2에 의한 8개의 모니터링 유니트가 1조를 이루어 세트를 구성한 이매패류 환경 모니터링 시스템을 나타낸 사시도이다. 본 발명의 실시예 2에 의하면 각 이매패류 간의 거리를 일정하게 할 수 있어, 상호작용을 최소화할 수 있으며, 각 개체 간 가능한 상호작용에 의한 패각운동 간섭을 일정하게 하여 환경변화에 따른 패각운동 측정 시, 노이즈로 제거할 수 있는 장점이 있다. 본 실시예는 8개 유니트가 하나의 환경 모니터링 세트로 구성되며, 4개의 모니터링 유니트가 연결된 1조가 형성되고, 중앙의 모니터링프레임(330)을 상하로 끼워 8개의 모니터링 유니트가 1개의 세트를 형성하도록 하였다. 모니터링프레임(330)의 상하부에는 다른 모니터링 프레임과 체결될 수 있도록 요철모양의 체결부를 형성하도록 할 수 있으며, 상하로 연장하여 모니터링 시스템의 규모를 증가시킬 수 있다. 모니터링프레임(330)의 중앙부에는 통공이 형성되어 각 이매패류지지프레임(310)에 연결되어 있는 케이블터널(320)에 연장되어 각 이매패류 개체로부터 나오는 케이블을 고정, 보호한다.
모니터링 시스템의 각 세트는 해적생물 및 물리적인 외부의 영향을 최소화하기 위하여 망사(220)를 둘러 싸고, 망사(220) 일측면에 출입구(250)를 형성하여 이매패류 및 신호 감지장치의 설치와 관리에 이용한다.
도 12는 본 발명의 이매패류 환경 모니터링 시스템의 실시예 3의 환경 모니터링 시스템을 나타낸 사시도이다. 망사(220)의 설치 및 이매패류 세팅의 안정성을 높이기 위하여 각 모니터링 유니트는 격자모양의 방을 형성하여 하부 중앙에 홀 소자와 매그넛을 부착한 이매패류를 설치할 수 있도록 이매패류지지프레임(310)을 위치시킨다. 각 격자모양의 프레임 내부에는 통공 또는 일면이 개방된 터널이 형성되어 케이블을 은폐시킬 수 있도록 함으로써, 모니터링 시스템을 상하, 좌우로 확장함에 따라 각 이매패류의 신호를 감지한 케이블이 혼동되어 엉키지 않게 정리하면서 아울러 물리적 충격을 최소화하여 안정적인 신호전달이 가능하도록 하였다. 또한 이매패류가 설치되는 바닥을 포함하는 프레임의 안정성을 증가시켜 이매패류의 패각운동 감지만을 명료하게 포착할 수 있도록 하였다.
도 13은 본 발명에 따른 이매패류를 이용한 양식장 환경 모니터링 시스템의 로거 회로도면이다. 상기 실시예에서 물리적인 수계환경의 변화에 의한 노이즈를 최소화시켜 감지한 신호는 중앙정보처리장치로 집중되어 분석된다. 모니터링 시스템의 활용을 위해서는 측정된 패각활동 정보를 수집하고 처리할 수 있는 로거가 필수적이다. 로거는 사용이 간편하고 해양환경에서 안정적으로 사용할 수 있도록 견고하며 또한 8개 이상의 이매패류 센서를 동시에 처리할 수 있으며 측정 값을 저장할 수 있다. 해양환경 변화에 맞는 알고리즘 적용으로 이상 해양환경 발생 시 알림을 할 수 있다.
이매패류를 이용한 환경 모니터링 시스템의 일실시예의 사양
구분 구성
사양
로거 전원 정격전압 허용전압 전류
12V 8-16.5V 100mA
커넥터 커넥터 센서커넥터 전원 케넉터
DSUB9-Female SNH-8-4 SNH-8-5
센서
(WSH202-XPAN)
 정격전원 허용전원 소모전류
5V 3-12V 3.25mA
감도 Bandwidth
10mV/G (at 5V) 23KHz
표 1은 본 발명에 따른 이매패류를 이용한 환경 모니터링 시스템의 구체적 실시예의 사양을 나타낸 표이다.
본 발명에 따른 생물체를 이용한 새로운 모니터링 시스템은 이매패류가 수계 환경변화에 따른 패각운동을 정확하고도 용이하게 측정할 수 있어 환경 모니터링 수요를 창출하고, 해양관측장비 개발 및 국산화에 많은 경험을 축적하며 저비용으로 기존의 고비용 모니터링 시스템을 대체할 수 있다.
100 : 홀소자 101 : 홀소자커버
102 : 착탈식돌기 103 : 외부커버
110 : 매그넷 111 : 자석커버
112 : 멈춤돌기
120 : 케이블 130 : 패각케이블고정부
140 : 케이블고정클립 150 : 케이블홀더
200 : 모니터링유니트 210 : 케이지프레임
220 : 망사 230 : 케이블통과단추
240 : 케이지지지부 250 : 출입구
260 : 프레임고리
300 : 이매패류소켓 310 : 이매패류지지프레임
320 : 케이블터널 330 : 모니터링프레임
a : 이매패류(굴)

Claims (5)

  1. 일정 공간을 갖는 틀에 망사로 둘러싸이고, 내부공간에는 살아있는 이매패류의 좌패각 개폐부 말단에 홀소자를, 우패각 개폐부 말단에 매그넷을 부착한 이매패류를 수용할 수 있는 모니터링유니트;
    상기 모니터링유니트는 격자모양의 틀로 이루어지고, 격자모양의 중앙에 이매패류를 수용할 수 있는 이매패류소켓과 이매패류지지프레임을 형성하며, 상기 모니터링 유니트가 수평과 수직으로 복수개가 결합되어 복층의 격자모양을 형성하며,
    상기 홀소자는 홀소자커버의 내측으로 삽입되어 고정되며, 상기 홀소자를 고정한 홀소자커버는 외부커버의 내측으로 삽입되어 멈춤돌기로 고정되며, 상기 홀소자와 홀소자커버를 삽입 고정한 외부커버가 이매패류의 좌패각에 고정되어, 홀소자와 이매패류의 연결이 착탈가능하도록 형성되며, 상기 매그넷은 자석커버의 내측으로 삽입 고정되며, 매그넛이 고정된 자석커버가 이매패류의 우패각에 고정되고,
    상기 모니터링유니트의 내부에는 이매패류의 패각연결지점 말단을 삽입할 수 있도록 상부에 V 또는 H 자로 절개되고 하부에는 케이블이 연장될 수 있는 통공이 형성된 이매패류 소켓; 상기 이매패류 소켓을 고정하는 이매패류 지지프레임; 상기 이매패류 지지프레임 하부에 형성되어 신호전달 케이블을 수용할 수 있는 케이블터널; 상기 케이블터널에 연결된 통공이 내부에 형성되어 케이블을 고정, 보호할 수 있는 모니터링프레임; 및
    상기 홀소자는 홀소자의 전자기적 신호를 전달하는 케이블이 연장되어 연결되고, 상기 케이블은 이매패류의 패각 하단에 위치한 패각케이블고정부에 고정되어 모니터링유니트의 케이블터널을 통해 모니터링 프레임으로 연장되어 연결되며, 상기 케이블을 통해 전달된 전자기적 신호를 분석하는 중앙정보처리장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 패각활동 측정을 이용한 해양환경 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모니터링프레임은 복수 개의 이매패류지지프레임이 연결되어 세트를 이루고 모니터링프레임 내부에 형성된 통공으로 이매패류 패각운동을 감지한 신호전달 케이블을 수용하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 패각활동 측정을 이용한 해양환경 모니터링 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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