KR101782736B1 - 집약적 순환 여과식 양식시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 양식생물의 사육이 가능한 양식수조가 하나 이상 설치되고; 배수파이프를 매개로 상기 양식수조와 연결되어, 양식수조에서 배수된 사육수가 이동하여 정화가 이루어지는 순환수 재생장치가 설치되며; 상기 순환수 재생장치는 순환수 유입파이프를 매개로 산소공급장치와 연결되어, 재생이 완료된 순환수에 산소를 공급하며; 순환수 유출 파이프는 상기 산소 공급장치와 양식수조를 연결하여 산소공급이 완료된 순환수가 양식수조에 재공급할 수 있는 집약적 순환 여과식 양식시스템을 제공함으로써, 어류 양식 수조의 산소 농도를 필요한 농도로 일정하게 유지함에 따라 산소농도의 과다한 고저에 따른 어류의 폐사를 방지하고, 일정 산소 농도에 의한 어류 양식 환경 개선으로 빠른 성장과 고밀도 양식을 유도할 수 있으며, 산소혼합 탱크를 이용한 산소 주입량 제어와 수조 유입수량 제어방법을 이용함으로써 수조별 개별 산소 혼합탱크를 이용할 필요가 없어 투자비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 자동제어로 시스템이 작동되어 인력에 투자되는 비용소모가 감소되는 효과가 있다.

Description

집약적 순환 여과식 양식시스템{Recirculating aquaculture system}

본 발명은 어류의 순환여과식 양식시스템에 관한 내용으로 더욱 상세하게는, 어류양식 개별수조 내의 순환수 산소 농도를 양식생물의 입식되는 개체수 또는 활동량과 관계없이 최적의 용존산소농도를 지속적으로 유지할 수 있도록 제어 가능한 집약적 순환 여과식 양식시스템에 관한 것이다.

순환 여과식 양식시스템은 단위면적당 생물의 양이 많은 고밀도 양식방법으로서, 외부환경과 독립되어 외부로부터 유입되는 질병의 감염원을 원천적으로 차단할 수 있고, 생산성 증대를 위한 수온 등 인위적인 환경조절이 가능하여 자연환경에서는 양식이 어렵거나 생산성이 낮은 생물을 대량으로 수용하여 생산시킬 수 있는 장점이 있다.

수조의 크기에 따라 다소 구분은 있지만, 통상의 순환 여과식 어류양식 설비에 설치되는 장치는 일반적으로 사육수조가 하나 이상 설치되고 사육수조와 동일한 규격의 저수조와 침전조, 그리고 사용된 사육수를 여과시켜 재사용이 가능하도록 여과조가 설치되고 사육수의 순환이 원활하게 이루어지도록 순환펌프 및 벤츄리 펌프가 설치된다.

이와 같이 수조 내의 사육수를 순환수 재생 설비에서 지속적으로 재처리시켜 다시 수조로 공급하여 재순환시키기 때문에 순환 여과식 어류양식은 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다는 환경 친화적인 시스템이라 할 수 있다.

수조에서 사용되어 재순환되는 사육수의 용존산소량은 수조 내 어류에 의해 소비되고 사육수의 재순환 시 부족한 산소를 보충할 수 있도록 산소투입장치가 설치된다. 수조내의 어류는 입식되는 어류량 및 활동량에 따라 산소 소비량이 현격하게 차이가 날 수 있기 때문에, 수조 내의 수용되는 어류의 종과 그 수용량에 따라 사육수의 산소농도도 변화하게 되며 이에 대응한 산소 투입량의 조작이 필요하다.

그러나, 대부분의 산소투입장치는 산소 투입량의 조작이 수동으로 이루어지거나, 수조에서 배출되는 사육수의 총 배출수를 기준으로 하는 통합된 산소농도제어로 조절되고 있어 개별 수조마다 정밀하게 산소 농도 제어가 어려운 실정이다.

양식생물의 사육밀도와 더불어 용존산소는 어류의 생존과 성장에 필수적인 요인으로 작용하고 있다. 특히, 연어과 어류 등 활동성이 어류는 5mg/L 이하에서 심각한 스트레스를 받고, 치어의 경우, 용존산소가 급격히 하강하면 폐사율도 함께 증가하게되어 순환 여과양식시스템에서 지속적인 적정농도의 산소 공급은 생산성을 확보하는 중요한 조건이다.

순환 여과식 양식장에서는 경우에 따라서 수조별로 산소 농도의 급격한 저하나 상승으로 인하여 어류가 폐사하는 경우도 발생하게 되는 등 문제점이 발생하고 있으며, 수조 내 어류량이 증가할 경우 용존산소량의 변화가 크게 나타나게 되어 고밀도 양식에 어려움이 발생한다.

수조 개별로 산소혼합탱크를 설치함으로써 수조별로 산소 농도조정의 제어가 가능해질 수 있으나, 산소 혼합탱크 수량의 증가와 제어기의 증가가 수반되고 설치 면적이 증가하는 등 투자비가 증가되는 문제점이 있다.

국내 등록특허번호 제10-1551856호에는 수산물을 양식하는 수조와; 수조로부터 배출된 이물질이 저장되어 비중차이에 의하여 상류층 및 하류층으로 분리되는 집수조와; 그리고 집수조로부터 배출된 사육수를 대기중에 노출된 상태의 끈상 여재에 접촉시켜서 1차적으로 호기처리한 후, 2차적으로 혐기처리하여 상기 수조로 복귀시키는 여과부를 포함하는 순환여과 양식시스템에 관하여 개시되어 있다. 국내 등록특허번호 제10-0393443호에는 전체사육용수로 사용되는 종전의 방대한 량의 보충수의 급수량을 감소시켜, 첫째로 대형펌프의 동력비가 채산성을 압박하는 일에서 벗어나게하고, 동시에 이 대량의 급수는 동절기의 극히 낮은 수온인 관계로 어류성장에 지장을 받으므로 이들을 적정한 수온을 유지하기위한 막대한 소비연료 또한 과부담이 되어있는 폐단을 감안, 순환여과정수 시스템의 본래의 목적인 폐쇠형(무환수 ㅇ無換水)실시이니 만치 최소량의 보충수 급수를 실현시키기 위한 시스템개발로 양식어류생산의 코스트를 최대한으로 줄일 수 있는 육상 수조식 어류양식 순환여과 시스템에 관하여 개시되어 있다. 국내 등록특허번호 제10-0334693에는 광물미립자를 사육수에 현탁시켜, 어류로부터 발생되는 노폐물을 분해 흡착시키고, 이를 포말분리 장치를 이용하여 사육수로부터 분리하여 배출시켜 사육수를 정화하여 재사용함을 특징으로 하는 광물미립자와 포말분리장치를 이용한 어류 사육수의 순환여과식 어류양식방법이며, 구조가 간단해서 관리유지에 특별한 어려움이 없으며, 90%이상의 사육수를 재사용하므로서 수자원의 풍족하지 못한 곳에서 사용하기 유리하며, 사육수의 오염과 외부 병원생물의 유입을 방지하고 사육수의 수온조절에 필요한 에너지를 절약할 수 있어 어류의 사육 성장율을 높이는 효과가 있는 광물미립자와 포말분리장치를 이용한 어류 사육수의 순환 여과식 어류양식방법 및 그 장치에 관하여 개시되어 있다. 국내 등록특허번호 제10-0706273호에는 생물여과조 내부 하측에 배치되며, 공기공급장치에 연결되어 수중에 공기를 공급하는 폭기관을 포함하여, 시스템을 이루는 구성요소가 단순해져 여과시스템이 차지하게 되는 공간이 최소화되며, 생물여과효율을 높인 순환여과양식시스템 및 새우 사육수 순환여과 방법에 관하여 개시되어 있다. 그러나 상기 선행문헌은 본 발명의 양식생물의 사육이 가능한 양식수조가 하나 이상 설치되고; 배수파이프를 매개로 상기 양식수조와 연결되어, 양식수조에서 배수된 사육수가 이동하여 정화가 이루어지는 순환수 재생장치가 설치되며; 상기 순환수 재생장치는 순환수 유입파이프를 매개로 산소공급장치와 연결되어, 재생이 완료된 순환수에 산소를 공급하며; 순환수 유출 파이프는 상기 산소 공급장치와 양식수조를 연결하여 산소공급이 완료된 순환수가 양식수조에 재공급할 수 있도록 한 구성은 개시되지 않아 차이를 보인다.

본 발명은 기존의 순환 여과식 양식시스템이 설치된 양식장에서 양식수조에 입식되는 양식생물의 활동량 또는 입식되는 개체수에 따라 최적의 산소농도를 유지하는 것이 어려운 상기 문제점을 해결하기 위해, 사육수조에서 배수된 사육수를 순환수 재생장치를 통해서 정화시키고, 정화된 순환수에 적정산소를 공급하여 산소혼합탱크에서 적절하게 혼합시키고 양식수조에 재공급하는 데 있어, 양식수조 내의 사육수에 산소농도가 설정범위를 벗어나면 산소가 혼합된 순환수의 공급량을 조절함으로써 최적의 산소농도를 유지할 수 있는 집약적 순환 여과식 양식시스템을 제공하고자 한다.

상기 문제를 해결하기 위한 수단으로써 본 발명은 양식생물의 사육이 가능한 양식수조가 하나 이상 설치되고; 배수파이프를 매개로 상기 양식수조와 연결되어, 양식수조에서 배수된 사육수가 이동하여 정화가 이루어지는 순환수 재생장치가 설치되며; 상기 순환수 재생장치는 순환수 유입파이프를 매개로 산소공급장치와 연결되어, 재생이 완료된 순환수에 산소를 공급하며; 순환수 유출 파이프는 상기 산소 공급장치와 양식수조를 연결하여 산소공급이 완료된 순환수가 양식수조에 재공급할 수 있는 집약적 순환 여과식 양식시스템을 제공한다.

순환 여과식 어류 양식 시스템에서 어류 양식 수조의 산소 농도를 필요한 농도로 일정하게 유지함에 따라 산소농도의 과다한 고저에 따른 어류의 폐사를 방지하고, 일정 산소 농도에 의한 어류 양식 환경 개선으로 빠른 성장과 고밀도 양식을 유도할 수 있으며, 산소혼합 탱크를 이용한 산소 주입량 제어와 수조 유입수량 제어방법을 이용함으로써 수조별 개별 산소 혼합탱크를 이용할 필요가 없어 투자비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 자동제어로 시스템이 작동되어 인력에 투자되는 비용소모가 감소되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 집약적 순환 여과식 양식시스템의 개략도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 집약적 순환 여과식 양식시스템의 순환수 재생장치 개략도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 집약적 순환 여과식 양식시스템의 산소공급장치 개략도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 집약적 순환 여과식 양식시스템의 산소혼합탱크의 절개사시도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 집약적 순환 여과식 양식시스템의 산소혼합탱크의 측면절개도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 집약적 순환 여과식 양식시스템의 양식수조 개략도를 나타낸다.

이하, 본 발명의 집약적 순환 여과식 양식시스템과 관련한 구체적인 구성과 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 집약적 순환 여과식 양식시스템의 개략도를 나타낸다. 본 발명의 집약적 순환 여과식 양식시스템은 양식생물의 사육이 가능한 양식수조(80)가 하나 이상 설치되고; 배수파이프(300)가 상기 양식수조와 연결되어 양식수조에서 배수된 사육수가 이동하여 정화가 이루어지는 순환수 재생장치(10)로 이송된다. 상기 순환수 재생장치는 순환수 유입파이프(100)를 매개로 산소공급장치(S)와 연결되어 재생이 완료된 순환수에 산소를 공급하며; 순환수 유출 파이프(200)는 상기 산소 공급장치와 양식수조를 연결하여 산소공급이 완료된 순환수가 양식수조에 공급되어진다.

사육수조는 일반적으로 부식에 강하고 내구성이 우수한 고분자 화합물과 같은 재질로 형성되고, 다각형의 수조바닥을 수조외벽이 둘러싸는 구조로, 수조의 상부는 개구되고 내부에는 양식생물과 사육수가 입식될 수 있는 공간이 형성된다.

일반적으로 사육수조는 사육수의 수류를 형성이 이루어지기 쉬운 원형 또는 사각형의 구조로 이루어지고, 수조바닥은 완만한 경사를 형성하여 형성된 수류에 의해 양식찌꺼기의 배출이 용이하도록 한다. 사육수조에는 배수공이 형성되어 양식생물이 성장하면서 생산하는 양식 노폐물 및 사료찌꺼기 등을 수조 밖으로 배수시킬 수 있고, 배수공에는 배수관이 설치된다. 통상의 상기와 같은 양식 노폐물 등은 수조바닥에 가라앉으므로 배수공은 수조바닥부에 형성되는 것이 적절하고, 양식생물이 함께 배출되지 않도록 걸림망이 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예로서 뱀장어 양성용 사육수조는 다각형의 수조바닥을 수조외벽이 둘러싸며 상부가 개구되어 입식공간이 형성되는 사육수조; 상기 수조외벽 내측면에는 사육수 수표면에 부유하도록 설치되는 휴식장치가 설치되어 이루어진다. 상기 휴식장치는 다각형의 틀구조로 형성된 부력장치; 상기 부력장치 하부에는 양식 장어의 어체를 관통될 수 있는 망목으로 형성된 휴식틀이 고정 설치되고; 상기 휴식틀은 지지장치로 연결되어 수조 내측면에 고정되며, 휴식틀 하부에는 사방으로 수류저감판이 수직으로 형성될 수 있다.

도 2는 본 발명의 집약적 순환 여과식 양식시스템의 순환수 재생장치 개략도를 나타낸다. 본 발명의 순환수 재생장치(10)는 배수파이프(300)와 연결되고 사육수조로부터 배수되어 이물질을 함유하는 사육수를 호기 및 혐기 방식에 의하여 순환수로서 재사용이 가능하도록 여과처리가 이루어진다. 배수파이프 라인의 중간에는 사육수 집수조가 부가적으로 설치되어 사용된 사육수에 포함된 이물질을 가라앉히고 집수조에서 정류된 상층수만을 순환수재생장치로 공급하는 것이 순환수 재생에 효과적이다.

순환수 재생장치의 일반적인 사육수 여과는 여과, 살균, 공급으로 편도방향의 일직선 파이프로 각각의 여과장치가 연결, 구성되어 이루어지나, 본원발명의 순환수 재생장치는 최적의 여과효율을 위한 방법으로 정수조(13), 드럼필터(drum filter)(12), 트리클링필터(trickling filter)(11)가 왕복 방향의 복수개 파이프로 연결, 구성된다. 즉, 배수파이프를 통해 사육수조 또는 집수조로부터 공급된 사용후 사육수는 순환수 재생장치를 순차적으로 이동하면서 여과 및 정수과정이 이루어지는 순방향의 과정이 일반적으로 진행되며, 사육수의 재생효율이 낮아 재생장치를 세척해야하는 경우, 사육수는 트리클링필터(trickling filter)(11), 드럼필터(drum filter)(12), 정수조(13)의 역방향으로 정수된 사육수를 공급하면서 역세척이 이루어진다. 이때 역세척용 또는 정수된 사육수를 보관하기 위한 사육수 저장조를 트리클링필터(11)와 연결되는 순환수 유입파이프(100)상에 형성할 수 있다.

정수조(13)는 배수된 순환수에 포함된 이물질, 유해물질, 냄새 등을 제거하기 위한 물리적인 정화장치로서, 비교적 큰 이물질을 여과시키는 제1차필터와 바이러스와 박테리아와 같은 유해생물을 여과시키는 제2차필터와 냄새제거 및 살균이 이루어지는 살균장치가 설치될 수 있다. 상기 장치는 정화하고자 하는 양식생물로부터 배출되는 유기물질 및 양식폐수에 따라서 장치구성을 추가 또는 제거함으로써 상이하게 설치가 가능하다.

본 발명의 정수조의 구성장치 실시예로는 제1차필터로는 입자가 큰 부유물질을 일차적으로 걸러주는 고탁도필터, 5미크론 이상의 찌꺼기, 녹, 침전물등을 제거하는 침전필터와, 고열로 처리된 카본으로 구성되어 염소성분, 유기화학 물질 등을 흡착 및 제거하는 선카본필터가 설치된다.

제1차필터를 통해 여과된 순환수는 제2차필터로 여과된다. 제 2차필터로는 중금속, 박테리아, 바이러스 유기화학물질 등의 분자량이 200이상인 모든 이물질을 초정밀 반투막을 통해 역삼투압 방식의 강제식으로 살균하는 멤브레인필터가 설치될 수 있다. 살균장치로는 가스성분과 냄새를 제거하는 후카본빌터, 냄새제거 및 살균이 이루어지는 살균램프가 설치될 수 있다.

드럼필터(12)는 정수조를 통해 물리적인 방법으로 여과가 이루어진 순환수가 유입된다. 일반적으로 드럼필터는 정수조를 통해 여과된 순환수가 유입되는 유입구와 여과가 완료된 순환수가 배출되는 배출구가 형성된 드럼필터 본체와, 드럼필터 본체 내부에는 필터부가 형성되어 일방향 회전하면서 순환수를 통과시켜 여과시키는 센터드럼이 설치되며, 센터드럼으로부터 낙하되어 사육수로부터 제거된 이물질을 수집하여 외부로 배출시키는 수집통이 형성되어 이루어질 수 있다.

또한, 유입구는 드럼필터 본체의 하부에 형성되어 센터드럼과 순환수가 접촉하는 면적 및 시간을 연장시켜 여과효율을 높이고, 배출구는 드럼필터 본체 상부에 형성됨으로써 충분히 여과된 순환수의 상징수만을 순환수로서 배출이 가능하다.

트리클링필터(11)는 상기 드럼필터에서 여과된 상징수로 배출된 순환수가 유입되어 생물학적인 방법을 이용하여 악취제거 및 여과필터로 걸러지지 않은 미생물 등을 제거할 수 있다. 또한 드럼필터에서 트리클링 필터로 순환수를 유입시키는 파이프에 UV램프를 설치함으로써 드럼필터에서 이동하는 순환수가 이동과 동시에 살균이 가능하다.

본 발명에서 지칭하는 트리클링필터는 트리클 필터, 트리클링 바이오필터, 바이오필터, 생물학적 필터 등을 포함한다. 트리클링필터는 다공성 세라믹, 폴리우레탄폼 등을 미생물 충전담체로 하여 하우징에 충전한 후, 미생물 충전담체에 악취제거 미생물을 고정서식하게 하고, 악취공기를 미생물 충전 담체층에 불어넣어 악취를 제거하면서 미생물 충전 담체에 간헐적인 살수로 악취제거 미생물에 수분을 제공하여 주고 분해산물을 세정할 수 있다.

상기 트리클링필터를 통해 여과가 완료된 순환수는 이물질은 제거되었으나, 재생 전, 양식생물에 의해 용존산소가 이미 소비되어 양식수조에 공급하기에는 적절하지 않기 때문에, 재생완료된 순환수에 양식생물이 생존할 수 있도록 적절한 용존산소를 공급할 필요가 있다.

산소공급장치(S)는 여과가 완료되어 재생된 순환수가 적절한 용존산소를 포함할 수 있도록 하는 장치로 산소를 공급하는 산소저장탱크(30), 산소저장탱크로부터 공급된 산소를 순환수에 용해시키는 산소혼합탱크(40), 양식수조로 재공급되는 순환수의 산소농도 제어 및 감지가 이루어지는 산소주입제어장치(50);를 포함한다.

도 3은 본 발명의 집약적 순환 여과식 양식시스템의 산소공급장치 개략도를 나타낸다. 산소공급장치(S)는 순환수 재생장치에서 재생된 순환수가 양식수조로 순환할 수 있는 동력을 제공하는 순환펌프(20); 상기 순환수 유입파이프 중간부에 연결 설치되어 순환수에 산소를 공급하는 산소저장탱크(30); 상기 순환수 유입파이프 말단과 연결 설치되어 산소저장탱크에서 공급된 산소와 순환수가 혼합되는 산소혼합탱크(40); 상기 순환수 유출파이프에 설치되어 양식수조로 재공급되는 순환수의 산소농도를 제어하고 감지하는 산소주입 제어장치(50)로 이루어질 수 있다.

산소 저장탱크(30)와 연결된 순환수 유입파이프(100)에는 재생된 순환수에 일정한 압력으로 산소를 공급하기 위한 산소주입 수동밸브(31)와 산소주입 자동제어밸브(32)가 각각 설치된다. 일반적으로 산소주입 수동밸브(31)와 연결된 순환수 유입파이프(100)는 산소주입 자동제어 밸브(32)에 연결된 공급관보다 큰 직경으로 형성되는 것이 적절하다.

본 발명의 실시예로서, 산소주입 수동밸브(31)는 양식생물을 사육하면서 축적한 경험수치를 이용하여 전체 수조에서 양식생물의 비활동기에 평균적으로 소비되는 산소량보다 낮은 수치로 지속적으로 공급될 수 있도록 밸브를 조정해 두어야 하나, 이러한 밸브 조정은 물리적인 모델이 일정하지 않고 지속적으로 변화함으로써 반복 조정을 통하여 습득하고 시행되어야 한다. 다만 산소주입 자동제어 밸브와 함께 조작하면서 자동제어 밸브 개도가 대략 50% 범위에서 제어될 때 산소주입 수동밸브는 고정되도록 한다.

산소주입자동 제어장치(50)에는 산소 농도센서(51)와 산소농도 설정장치(52)가 설치된다. 산소 농도센서(51)는 순환수 유출파이프와 연결 설치되어 순환수 유출파이프를 통해서 사육수조로 이동하는 순환수의 산소농도를 감지한다.

산소농도 설정장치(52)는 산소주입 자동제어벨브(32)와 연결되고, 산소 농도세서에서 계측한 순환수 산소농도와 목표한 순환수 산소 농도의 목표값을 설정하여 산소농도의 계측값과 목표값의 편차에 따라 제어량을 출력함으로써, 산소주입 자동제어 벨브를 통해서 공급하고자 하는 산소농도가 유지될 수 있다.

도 4는 본 발명의 집약적 순환 여과식 양식시스템의 산소혼합탱크의 절개사시도를 나타낸다. 산소혼합탱크(40)는 순환수 유입파이프 말단에 연결되어 산소저장탱크로부터 공급된 산소와 순환수가 함께 유입되고, 공급된 산소를 순환수에 용해시킴으로써 양식생물이 생존하기에 적절한 용존산소가 포함되어 있는 순환수로 만들어주는 장치이다.

산소혼합탱크 내부에는 수류의 진행방향과 수직으로 하나 이상의 와류형성벽(42a)이 일정간격을 형성하며 설치된다. 와류 형성벽은 산소혼합탱크의 둘레와 대응할 수 있는 직경의 판구조로 형성되고, 와류 형성벽 측면에는 'ㄱ'자 파이프 구조의 사육수 이동라인(42b)이 형성된다. 산소혼합탱크의 내부는 대기압보다 높은 1.5-2 기압 이상 높게 설정하여 내부로 유입된 순환수에 산소가 용해되기 용이하도록 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 와류 형성벽은 하나 이상 이격 설치되어, 와류형성벽 사이에는 이격공간이 형성된다. 산소혼합탱크 내부로 유입된 산소 및 재생수는 와류 형성벽과 부딪혀 흐름이 1차적으로 차단되고(ⓐ), 유류의 경로가 일시적으로 변경되면서 와류 형성벽이 형성하는 이격공간에는 와류가 형성된다(ⓑ). 와류의 형성으로 재생수와 산소는 이격공간에 머무르게 되는 시간이 증가하고 산소의 용해율도 증가하게 되어 순환수는 양식생물이 생존하기에 적절한 용존산소가 용해될 수 있다.

산소가 용해된 순환수는 사육수 이동라인을 통해 다음 이격공간으로 이동하고, 동일한 과정을 거치게 된다. 이에 따라 순환수의 용존산소량(DO)도 지속적으로 증가할 수 있다. 또한, 사육수 이동라인의 개구부는 산소혼합탱크의 중심부를 향하도록 설치되어, 적절히 와류가 형성되기 때문에 별도의 동력에너지의 공급이나 에너지를 소비하지 않고도 산소용해작용이 일어날 수 있다.

양식수조의 사육수에 포함되어 있는 용존산소량은 수조에 입식되는 양식생물의 개체밀도나 활동량에 따라 달라질 수 있고, 적절한 용존산소량이 유지되지 않으면, 대량폐사의 원인이 될 수 있다. 기존의 양식장에서는 수조에 산소 공급장치를 설치하여 양식생물이 소비할 수 있는 산소를 공급하였으나, 충분히 산소를 사육수에 용해시키기가 어려워 산소공급량을 증가시킴으로써 에너지 소비율이 큰 문제점이 있는 한편, 고밀도의 양식생물을 양식하게 되는 경우 활동량에 따라 산소소비량의 변화량에 있어 폭도 증가하기 때문에 지속적으로 일정한 용존산소량을 유지시키기 어려운 문제점이 있었다.

그러나 본 발명의 산소혼합탱크에서 생성되는 순환수는 충분히 산소가 용해되어 있는 사육수로서, 양식수조에 순환수의 공급량을 조절하는 것으로 수조에 별도의 산소 공급장치를 설치하지 않고도 사육수의 용존산소량을 조절할 수 있는 효과가 있다.

도 6은 본 발명의 집약적 순환 여과식 양식시스템의 양식수조 개략도를 나타낸다. 양식수조(80)는 다각형의 수조바닥을 수조외벽이 둘러싸며 형성되고, 순환수 유출파이프와 연결되는 순환수 유입구와 소비된 사육수가 배수될 수 있도록 배수파이프(300)와 연결되는 배수구가 형성될 수 있다. 양식수조는 하나 이상 설치되어 양식생물종과 수용밀도를 달리 할 수 있으며, 순환수 유출파이프는 각각의 양식수조와 연결된다. 양식수조의 실시예로는 다각형의 수조바닥을 수조외벽이 둘러싸며 상부가 개구되어 입식공간이 형성되는 사육수조; 상기 수조외벽 내측면에는 사육수 수표면에 부유하도록 설치되는 휴식장치로 이루어지는 뱀장어 사육용 수조가 설치될 수 있다.

상기 수조의 휴식장치는 다각형의 틀구조로 형성된 부력장치, 상기 부력장치 하부에는 양식 장어가 어체를 관통시킬 수 있는 망목으로 형성된 휴식틀이 고정장치로 고정되어 설치되고, 상기 휴식틀은 지지장치로 연결되어 수조 내측면에 고정되어 이루어질 수 있다.

부력장치는 다각형의 틀구조로 형성되어 틀 내부에서는 양식수조 내에서 형성된 수류를 차단할 수 있고, 휴식장치가 사육수 수표면에 부유할 수 있도록 부력을 공급한다. 양식수조의 수표면은 사육수조의 바닥부에 비해 상대적으로 유속이 느리거나 수류형성이 거의 이루어지지 않아, 본 고안의 휴식장치가 사육수 수표면에 부유하여 설치됨으로써 양식장어가 수면과 휴식을 취하기 용이하다.

단일의 양식수조와 연결되는 순환수 유출파이프는 수조 자동제어밸브(81)가 설치되는 파이프와 수조 수동밸브(82)가 설치되는 파이프로 나누어져 양식수조와 각각 연결된다. 또한, 단일의 양식수조마다 수조 산소농도 자동제어장치(83)가 설치된다.

수조 수동밸브는 수조 내 어류량에 따라 설정된 일정량의 순환수가 수조로 유입될 수 있도록 하고, 수조 자동제어밸브는 수조내 산소농도에 따라서 수조내로 유입되는 순환수의 양을 조절할 수 있다. 수조 수동밸브와 같은 경우, 설정한 양의 순환수가 지속적으로 유입되어야 하므로 수조 수동밸브와 연결된 순환수 유출파이프의 직경은 수조 자동제어 밸브와 연결된 파이프보다 상대적으로 크게 형성되는 것이 적절하다. 일반적으로 수조 내 어류종 또는 입식밀도가 변화한 후에는 수차례 수조 수동밸브를 조정하면서 수조 자동제어 밸브의 개도가 50%범위에서 운전되도록 하고 이때 수조 수동밸브는 고정시킨다.

자동제어장치(83)는 양식수조 내 사육수의 산소농도를 감지하는 수조 산소농도 센서(83a)와 수조 내 사육수의 목표하는 산소농도를 설정할 수 있는 수조 산소농도 설정장치(83b)로 이루어질 수 있다. 수조 산소농도 센서가 수조내의 산소 농도를 계측하고 산소농도 설정장치에 설정된 설정값과 비교하여 그 편차의 크기에 따라 산소농도 자동제장치의 출력이 변화하여 자동제어 밸브의 개도를 조정함으로써 수조의 순환수 유입량을 변화시킴으로써 산소농도를 목적하고자 하는 값으로 유지가 가능하다.

본 발명의 양식수조 내 사육수의 산소농도 조절은 일정한 농도로 산소가 혼합된 순환수의 유입량을 조절함으로써 이루어진다. 이와 같은 구성은 양식수조 내 어류의 활동에 따라 산소 소비량의 변화가 발생하게 되고, 구체적인 예로서 유입 순환수량이 일정한 조건에서 어류활동이 활발할 경우에는 수조 내 순환수 산소 농도가 저하되고, 어류 활동이 부진할 경우에는 산소 농도가 상승하게 된다. 일정한 산소 농도로 조정되어 공급되는 순환수의 유입량을 조절함으로써. 양식 수조내 산소농도를 어류의 활동에 따라 조절이 가능하고, 수조내의 사육수는 지속적으로 일정한 산소농도를 포함할 수 있다.

본 발명의 집약적 순환 여과식 양식시스템을 제공함으로써, 개별 양식수조의 산소농도를 양식생물의 개체수나 활동량과 무관하게 개별수조내의 순환수 산소농도를 일정하게 제어가 가능하여 고밀도로 양식생물을 사육하는 경우에 양식생물의 스트레스와 폐사율이 감소됨으로 양식 생산률 증감과 더불어, 산소혼합탱크와 산소농도제어장치의 설치 수를 줄일 수 있어 양식장 투자비와 운영비를 절감시킬 수 있기 때문에 산업상 이용 가능성이 있다.

10: 순환수 재생장치 11: 트리클링 필터
12: 드럼필터 13: 정화조
20: 순환펌프 S: 산소공급장치
30: 산소저장탱크 31: 산소주입 수동밸브
32: 산소주입 자동제어 밸브 40: 산소혼합탱크
42a: 와류형성벽 42b: 사육수 이동라인
50: 산소주입 제어장치 51: 산소농도 센서
52: 산소농도 설정장치 100: 순환수 유입파이프
200: 순환수 유출파이프 300: 배수 파이프
80: 양식수조 81: 수조 자동제어 밸브
82: 수조 수동밸브 83: 수조 산소농도 자동제어장치
83a: 수조 산소농도 센서 83b: 수조 산소농도 설정장치

Claims (4)

1. 양식생물의 사육이 가능한 양식 수조가 하나 이상 설치되고; 배수파이프를 매개로 상기 양식수조와 연결되어, 양식수조에서 배수된 사육수가 이동하여 정화가 이루어지는 순환수 재생장치가 설치되며; 상기 순환수 재생장치는 정수조, 드럼필터, 트리클링필터가 각각 왕복 방향의 복수개 파이프로 연결되어 배수파이프를 통해 배수된 사육수가 상기 재생장치를 통해 여과와 역세척이 가능하도록 이루어지며; 상기 순환수 재생장치는 순환수 유입파이프를 매개로 산소공급장치와 연결되어, 재생이 완료된 순환수에 산소를 공급하며;
   상기 산소공급장치는 순환수 유입파이프를 매개로 상기 순환수 재생장치와 연결되고, 상기 순환수 재생장치에서 재생 완료된 순환수가 양식수조로 순환할 수 있도록 동력을 제공하는 순환펌프, 상기 순환수 유입파이프 중간부에 연결 설치되어 순환수에 산소를 공급하는 산소 저장탱크로 이루어지고,
   상기 순환수 유입파이프 말단과 연결되어 수직으로 설치되고, 내부에는 판구조의 와류 형성벽이 하나 이상 이격 설치되어 와류 형성벽 사이에 이격공간을 형성하며, 와류 형성벽면에는 ㄱ자 구조의 사육수 이동라인이 설치되어 공급된 산소와 순환수를 이격공간에서 혼합시키는 산소혼합탱크가 설치되고, 상기 산소혼합탱크의 내부는 대기압보다 높은 1.5-2 기압으로 설정하여 내부로 유입된 순환수에 산소가 용이하게 용해되도록 하며,
   순환수 유출 파이프는 상기 산소 공급장치와 양식수조를 연결하여 산소공급이 완료된 순환수를 양식수조에 재공급할 수 있도록 하며, 양식수조로 재공급되는 순환수의 산소농도를 제어하고 감지하는 산소주입 제어장치가 상기 순환수 유출파이프에 설치된 것을 특징으로 하는 집약적 순환 여과식 양식시스템
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