KR101783260B1 - 초미세기포(나노버블) 생성 장치를 포함하는 양식장 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초미세기포 생성 장치를 포함하는 양식장에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 1차 다공판 및 복수개의 2차 다공판을 포함하는 초미세기포 생성 장치를 양식 수조에 장착시킴으로써, 양식 어류에 지속적으로 산소 공급이 가능하고 깨끗한 양식 환경을 제공할 수 있는, 초미세기포 생성 장치를 포함하는 양식장에 관한 것이다. 본 발명의 양식장은 초미세기포 생성 장치를 포함함으로서 초미세기포 산소가 용해되어 있는 물을 양식수로 제공할 수 있는데, 초미세기포 산소는 양식 어류에 산소를 공급할 뿐 만 아니라, 양식수 내 미생물들을 살균시키고, 양식수에 떠다니는 부유물을 수면으로 부상시켜 양식수의 수질을 향상시키며, 피양식 개체의 생장에 적합한 용존산소량을 보유한 양식수를 공급할 수 있는바, 건강한 어류를 양식할 수 있는 환경을 제공한다.

Description

초미세기포(나노버블) 생성 장치를 포함하는 양식장{AQUACULTURE CAGE HAVING APPARATUS FOR GENERATING NANOBUBBLE}

본 발명은 초미세기포 생성 장치를 포함하는 양식장에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 1차 다공판 및 복수개의 2차 다공판을 포함하는 초미세기포 생성 장치를 양식 수조에 장착시킴으로써, 양식 어류에 지속적으로 산소 공급이 가능하고 깨끗한 양식 환경을 제공할 수 있는, 초미세기포 생성 장치를 포함하는 양식장에 관한 것이다.

근래에 들어 어업의 방식이 잡는 어업에서 기르는 어업으로의 전환이 활발하게 진행되고 있으며, 그에 따른 수조양식사업이 지역의 경제와 수산업의 발전에 기여하는 바가 커지고 있다.

그러나, 수조에서 기르는 양식 방법은, 수중의 용존산소량이 한정되어 있어서 지속적인 양식수의 공급이 필요하고, 투입된 사료에 의한 잔류 사료 및 어류의 배설물을 포함하는 부유물이 발생하게 되어, 양식수가 오염되는 문제가 발생한다.

이러한 수조 양식 방법의 한계를 극복하기 위한 대안으로, 한국공개특허 제2014-0143245호의 발명이 있으나, 상기 발명은 단순히 양식수를 순환시켜 산소를 공급하는 기능만 할 뿐, 물 속의 부유물을 수면 위로 부상시키지 못하고, 물을 정화시키는 기능은 없다.

따라서, 산소 공급 기능, 물 속 부유물의 수면으로의 부상, 및 물의 정화 기능을 모두 갖는 초미세기포 산소용해수를 양식장에 적용할 필요가 있다. 초미세기포는 자기 가압 효과에 의해 소멸할 때에 하이드록시 래디칼 등의 프리 래디칼을 발생시켜 물을 살균시킬 수 있고, 초미세기포 표면은 마이너스로 대전되어 있어 수중체류시간이 길기 때문에 시간 경과에 따른 용존산소량의 감소율이 매우 적으며, 눈에 보이지 않는 미세한 이물질까지도 수면으로 부상시켜 물이 항상 깨끗한 상태를 유지하도록 도와준다.

또한, 피양식 개체마다 적합한 양식수의 용존산소량이 다르기 때문에 적합한 산소량을 공급해야만 건강하게 자랄 수 있는데, 마이크로 사이즈 이상의 입경을 갖는 산소기포는 물에 오랫동안 녹아있지 않고 외부로 빠르게 방출되기 때문에, 양식수 내 용존산소량을 일정하게 조절하는 것이 매우 어렵다. 그러나, 나노 사이즈의 입경을 갖는 초미세기포 산소는 물에 녹더라도 외부로 쉽게 방출되지 않기 때문에 양식수 내 용존산소량을 쉽게 조절할 수 있고, 이로 인해 피양식 개체마다 적합한 용존산소량의 양식수를 제공하는 것이 수월한바, 초미세기포 산소를 이용하면 보다 더 건강한 피양식 개체를 양식할 수 있다.

한국공개특허 제2014-0143245호

이에, 본 발명자들은 초미세기포 산소용해수를 이용하기 위해, 고농도의 초미세기포 산소용해수를 생성할 수 있는 초미세기포 생성 장치를 양식장에 적용시킴으로써 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 초미세기포 생성 장치, 수조, 상기 수조 내부의 양식수가 상기 초미세기포 생성 장치 내부로 이동하는 제1라인, 및 상기 초미세기포 생성 장치에서 생성된 초미세기포 산소용해수가 상기 수조 내부로 이동하는 제2라인을 포함하고,

상기 초미세기포 생성 장치는 챔버, 상기 제1라인 및 산소 공급관과 연결된 공급관, 상기 챔버 내부의 상부에 위치하고, 상기 공급관의 분출구와 마주하여 이격된 상태로 설치되며, 상기 공급관을 통해 분출된 산소-양식수 혼합류를 관통시킴으로써, 상기 산소-양식수 혼합류에 포함되어 있는 산소를 미세화 하는 1차 다공판, 상기 챔버 내부에서, 상기 1차 다공판의 아래 공간에 상호 이격되어 복수개로 설치되고, 상기 1차 다공판을 관통한 산소-양식수 혼합류를 다시 관통시킴으로써, 상기 산소-양식수 혼합류 내 산소를 더 미세화하고 와류를 형성하여 초미세기포 산소용해수를 생성하는 2차 다공판, 및 상기 제2라인과 연결되는 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는, 초미세기포 생성 장치를 포함하는 양식장을 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 초미세기포 생성 장치, 수조, 상기 수조 내부의 양식수가 상기 초미세기포 생성 장치 내부로 이동하는 제1라인, 및 상기 초미세기포 생성 장치에서 생성된 초미세기포 산소용해수가 상기 수조 내부로 이동하는 제2라인을 포함하고,

상기 초미세기포 생성 장치는 챔버, 상기 제1라인 및 산소 공급관과 연결된 공급관, 상기 챔버 내부의 상부에 위치하고, 상기 공급관의 분출구와 마주하여 이격된 상태로 설치되며, 상기 공급관을 통해 분출된 산소-양식수 혼합류를 관통시킴으로써, 상기 산소-양식수 혼합류에 포함되어 있는 산소를 미세화 하는 1차 다공판, 상기 챔버 내부에서, 상기 1차 다공판의 아래 공간에 상호 이격되어 복수개로 설치되고, 상기 1차 다공판을 관통한 산소-양식수 혼합류를 다시 관통시킴으로써, 상기 산소-양식수 혼합류 내 산소를 더 미세화하고 와류를 형성하여 초미세기포 산소용해수를 생성하는 2차 다공판, 및 상기 제2라인과 연결되는 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는, 초미세기포 생성 장치를 포함하는 양식장을 제공한다.

상기 1차 다공판 및 상기 2차 다공판의 관통공 직경은 5 내지 15mm이고, 상기 관통공이 차지하는 면적은 다공판 면적 대비 30 내지 90%일 수 있다.

상기 초미세기포 생성 장치는 복수개로 직렬 연결된 형태일 수 있다.

상기 제2라인이 수조 내부에 설치된 분사장치와 연결될 수 있고, 상기 분사장치는 하나 이상의 분사구를 포함할 수 있다.

상기 수조는 분리벽 또는 예비 저수지를 중앙부에 포함할 수 있고, 이때 상기 수조는 하나 이상의 분사장치를 포함할 수 있으며, 상기 분사장치의 분사구에서 나오는 초미세기포 산소용해수에 의해 상기 수조 내부의 양식수가 임의의 한 방향으로 회전할 수 있다.

본 발명의 양식장은 초미세기포 생성 장치를 포함함으로서 초미세기포 산소가 용해되어 있는 물을 양식수로 제공할 수 있는데, 초미세기포 산소는 양식 어류에 산소를 공급할 뿐 만 아니라, 양식수 내 미생물들을 살균시키고, 양식수에 떠다니는 부유물을 수면으로 부상시켜 양식수의 수질을 향상시키며, 피양식 개체의 생장에 적합한 용존산소량을 보유한 양식수를 공급할 수 있는바, 건강한 어류를 양식할 수 있는 환경을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 초미세기포 생성 장치를 포함하는 양식장의 기본 예를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 초미세기포 생성 장치의 일 실시예의 단도이다.
도 3은 본 발명에 따른 초미세기포 생성 장치의 다른 일 실시예의 단면도이다.
도 4는 상기 도 2의 일 실시예를 직렬 연결한 또 다른 일 실시예의 단면도이다.
도 5는 상기 도 3의 일 실시예를 직렬 연결한 또 다른 일 실시예의 단면도이다.
도 6은 도 2 및 도 3의 일 실시예에 구비된 1차 다공판을 챔버 상부에서 바라본 정면도이다.
도 7은 도 2의 일 실시예에 구비된 2차 다공판을 챔버 상부에서 바라본 정면도이다.
도 8은 도 3의 일 실시예에 구비된 2차 다공판을 챔버 상부에서 바라본 정면도이다.
도 9는 분사장치가 설치된 수조의 단면도이다.
도 10은 수조 내부의 양식수가 분사장치에서 분사되는 초미세기포 산소용해수에 의해, 수조 중앙부에 설치된 분리벽을 중심으로 임의의 한 방향으로 회전하는 것을, 수조의 상부에서 바라본 정면도이다.
도 11은 수조 내부의 양식수가 분사장치에서 분사되는 초미세기포 산소용해수에 의해, 수조 중앙부에 설치된 예비 저수지를 중심으로 임의의 한 방향으로 회전하는 것을, 수조의 상부에서 바라본 정면도이다.
도 12는 예비 저수지가 중앙부에 설치된 수조 내부에, 복수개의 부유물 수집부가 장착되어 있는 것을, 수조의 상부에서 바라본 정면도이다.
도 13은 부유물 수집부의 다양한 형태를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예들은 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 이하의 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성 요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축적대로 도시된 것이 아니라, 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.

먼저, 본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 정의한다.

"초미세기포"는 입경이 1㎛ 미만이고, 육안으로 확인이 불가능한 기포를 의미하는 것으로, "나노버블" 또는 "나노기포"라고도 한다.

"초미세기포 산소용해수"는 초미세기포 형태의 산소가 13ppm 이상의 농도로 용해되어있고, 약 20℃에서 대략 1시간 방치했을 때, 산소의 농도 감소율이 20% 미만인 물을 의미한다.

어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 초미세기포 생성 장치를 포함하는 양식장의 기본 예를 나타내는 개략도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 초미세기포 생성 장치의 일 실시예의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 초미세기포 생성 장치를 포함하는 양식장은,

초미세기포 생성 장치(100), 수조(200), 수조(200) 내부의 양식수가 초미세기포 생성 장치(100) 내부로 이동하는 제1라인(300), 및 초미세기포 생성 장치(100)에서 생성된 초미세기포 산소용해수가 수조(200) 내부로 이동하는 제2라인(400)을 포함한다.

수조(200)는 어류, 갑각류 등이 서식할 수 있도록 양식수가 저장되는 구조로써, 도 1에는 비록 하나의 수조(200)만 도시되어 있으나, 이와는 다르게 복수개의 수조(200)들이 직렬 또는 병렬로 연결된 형태일 수 있다.

수조(200)는 지면에 형성된 바닥판(210) 및 바닥판(210)의 테두리로부터 벽 형상으로 형성된 측벽(220)들을 포함한다. 바닥판(210) 및 측벽(220)의 형상이 도 1에 사각형으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 양식장이 설치되는 공간의 형태, 양식 어종의 종류, 초미세기포 생성 장치(100)의 형태, 제1라인(300)의 형태, 또는 제2라인(400)의 형태에 따라 원형, 다각형 등으로 변경될 수 있다.

제1라인(300)은 수조(200) 내부의 양식수를 초미세기포 생성 장치(100) 내부로 이동하는 연결 구조로써, 제1라인(300)과 수조(200)의 연결 부위는 수조(200)의 측벽(220) 또는 바닥판(210)일 수 있고, 또는 수조(200)와 연결되지 않고, 수조(200)의 뚫려있는 윗부분을 통하여 양식수와 바로 연결될 수 있다.

제1라인(300)의 양 끝 부위 또는 중간 부위에 양식수의 이물질들을 걸러주는 필터가 장착될 수 있고, 양식수를 빨아들이는 흡입 펌프가 제1라인(300)에 장착될 수 있다.

제2라인(400)은 초미세기포 생성 장치(100)에서 생성된 초미세기포 산소용해수가 수조(200) 내부로 이동하는 연결 구조로써, 제2라인(400)과 수조(200)의 연결 부위는 수조(200)의 측벽(220) 또는 바닥판(210)일 수 있고, 또는 수조(200)와 연결되지 않고, 수조의 뚫려있는 윗부분을 통하여 양식수와 바로 연결될 수 있다.

제2라인(400)에는 초미세기포 산소용해수를 수조 내부로 분출시키기 위한 펌프가 장착될 수 있다.

제1라인(300) 및 제2라인(400)은 수조(200)의 크기 및 형태, 수조(200)가 설치된 공간의 형태, 수조(200)와 초미세기포 생성 장치(100)의 배치 등에 따라 직선 또는 곡선, 또는 직선 및 곡선이 결합한 형상으로 설계될 수 있다.

도 2 및 3을 참조하면, 본 발명의 초미세기포 생성 장치(100)는,

챔버(150), 제1라인(300) 및 산소 공급관(132)과 연결된 공급관(130), 챔버(150) 내부의 상부에 위치하고, 공급관(130)의 분출구(133)와 마주하여 이격된 상태로 설치되며, 공급관(130)을 통해 분출된 산소-양식수 혼합류를 관통시킴으로써, 상기 산소-양식수 혼합류에 포함되어 있는 산소를 미세화 하는 1차 다공판(110), 챔버(150) 내부에서, 1차 다공판(110)의 아래 공간에 상호 이격되어 복수개로 설치되고, 1차 다공판을 관통한 산소-양식수 혼합류를 다시 관통시킴으로써, 상기 산소-양식수 혼합류 내 산소를 더 미세화하고 와류를 형성하여 초미세기포 산소용해수를 생성하는 2차 다공판(120), 및 제2라인(400)과 연결되는 배출구(140)를 포함한다.

챔버(150)는 본 발명의 초미세기포 함유 액체 생성 장치의 기본 형상을 이루는 구성으로서, 공급관(130), 1차 다공판(110), 2차 다공판(120), 및 배출구(140)를 내부에 포함한다. 챔버(150)의 형상은, 본 발명의 일 실시예에서는 원기둥형이지만, 이에 한정되지 않고, 본 발명의 초미세기포 생성 장치(100)가 설치되는 장소에 적합하도록 직육면체형, 삼각기둥형, 구 등의 형상으로도 구현될 수 있다. 또한, 챔버(150)의 크기는 원기둥형을 기준으로, 높이가 0.2-3 미터, 밑바닥 직경이 0.05-200 미터일 수 있다. 그러나, 챔버(150)의 크기는 목표하는 초미세기포 산소용해수의 생성량 등에 따라 적절하게 변경될 수 있다.

산소-양식수 혼합류를 공급하는 공급관(130)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 산소 공급관(132)으로부터 산소를, 제1라인(300)으로부터 양식수를 공급관 내부(131)로 유입하여 산소-양식수 혼합류를 분출하는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 공급관(130)의 분출구(133)가 1차 다공판(110)의 하부에 위치하여 상방을 향하는 형태로 배치될 수 있고, 도 3에 도시된 바와 같이, 공급관(130)의 분출구(133)가 1차 다공판(110)의 상부에 위치하여 하방을 향하는 형태로 배치될 수 있다.

피양식 개체마다 적합한 용존산소량이 다르기 때문에, 용존산소량을 조절할 필요가 있다. 따라서, 용존산소량을 측정하는 기계가 본 발명에 따른 양식장에 장착될 수 있고, 상기 용존산소량 측정 기계는 산소 공급관(132) 및 제1라인(300)이 공급관(130)에 연결된 각각의 부위에 장착되어 상기 용존산소량 측정 기계의 수치에 따라 개폐가 결정되는 밸브가 같이 설치될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 분출구(133)가 1차 다공판(110)의 하부에 위치하여 상방을 향하는 형태일 경우, 산소-양식수 혼합류가 올라갈 때 한 번, 내려올 때 한 번, 즉 총 두 번 1차 다공판(110)을 통과하게 되어, 도 3의 형태로 배치될 때보다 초미세기포 생성량이 더 많아질 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 형태로 배치될 경우, 공급관(130)의 분출구(133) 입구는 산소-양식수 혼합류가 1차 다공판(110)을 고르게 통과될 수 있도록 넓게 퍼진 형태가 바람직할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.

공급관(130)의 배치는, 상기 형태에 한정되지 않고, 산소-양식수 혼합류가 공급관(130)에서 분출되었을 때, 가장 먼저 1차 다공판(110)을 통과할 수 있는 모든 형태가 바람직할 수 있다.

산소 공급관(132) 및 양식수를 챔버(150) 내부로 공급하는 제1라인(300)의 배치는 이에 한정되지는 않지만, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 공급관(130)에 각각 연결되어, 산소 및 양식수가 공급관(130)에 따로 공급되는 형태일 수 있고, 또는 산소 공급관(132)에 제1라인(300)이 혼입되거나 제1라인(300)에 산소 공급관(132)이 혼입된 형태로 공급관(130)에 연결되어, 산소-양식수 혼합류 자체가 공급관(130)에 공급되는 형태일 수 있다.

공급관(130)에서 분출되는 산소-양식수 혼합류의 공급 압력은, 산소-양식수 혼합류에 의해 1차 다공판(110)이 손상되지 않으면서도, 상기 산소-양식수 혼합류가 1차 다공판(110)의 관통공을 통과할 수 있는 정도의 압력이면 특별한 제한 없이 적용이 가능하며, 상기 압력은 공급관(130)의 길이, 공급관(130)의 분출구(133)와 1차 다공판(110) 간의 이격 거리 등에 따라 적합하게 설정될 수 있다.

도 4는 도 2의 초미세기포 생성 장치(100)를 직렬 연결한 또 다른 일 실시예의 단면도이고, 도 5는 도 3의 초미세기포 생성 장치(100)를 직렬 연결한 또 다른 일 실시예의 단면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 초미세기포 생성 장치(100)는 복수개가 직렬로 연결될 수 있다. 복수개의 초미세기포 생성 장치(100)는 연결라인(160)을 통해 직렬로 연결되고, 연결라인(160)에는 산소-양식수 혼합류에 압력을 부여할 수 있는 펌프(161)를 설치할 수 있지만, 필수적이지는 않다. 본 발명에 따른 초미세기포 생성 장치(100)를 복수개로 직렬 연결할 경우, 양식수 내 초미세기포 산소의 농도를 더욱 높일 수 있다.

도 6은 도 2 및 도 3에 도시된 일 실시예에 구비된 1차 다공판(110)의 정면도이다.

도 6에 도시된 1차 다공판(110)은 공급관(130)에서 분출된 산소-양식수 혼합류가 첫 번째로 통과하는 기판으로써, 초미세기포 생성에 매우 중요하다. 1차 다공판(110)은 상기 혼합류에 포함된 산소를 1차적으로 미세화하는 역할을 하고, 양식수도 미세화시켜 산소와의 접촉 면적을 증가시킴으로써 상기 미세화된 산소의 혼합류 내 농도를 증가시킨다. 1차 다공판(110)의 형태는 이에 한정되지는 않지만, 도 6 에 도시된 바와 같이 원형일 수 있고, 챔버(150)의 형태에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

1차 다공판(110)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 공급관(130)의 분출구(133)와 마주하여 이격된 상태로 설치되거나, 공급관(130)의 분출구(133)에 장착될 수 있다.

1차 다공판(110)은 단면적이 챔버 내부(151)의 단면적과 일치하여 챔버 내벽에 꼭 들어맞거나, 챔버 내부(151)의 단면적보다 작아서 챔버 내벽에 닿지 않는 부분이 존재할 수 있다. 챔버 내벽과 1차 다공판 사이에 간격 없이 꼭 들어맞을 경우, 양식수에 섞여있을 수 있는 불순물 등이 1차 다공판의 관통공(112)을 막아서 상기 혼합류가 역류할 수 있는 위험이 있으므로, 1차 다공판(10)과 챔버 내벽 간에 틈이 있는 것이 더 바람직하다.

1차 다공판(110)을 챔버 내부(151)의 상부에 위치하도록 도와주는 지지대(111)는, 1차 다공판(110)이 챔버 내벽에 부착될 경우 필요 없지만, 1차 다공판(110)이 챔버 내벽과 이격되어 있을 경우, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 챔버(150)의 상부와 연결되는 형태로 배치될 수 있고, 또는, 챔버(150)의 측면 또는 하부와 연결될 수 있으며, 공급관(130) 또는 2차 다공판(120)과 연결될 수 있다. 지지대(111)의 배치는 상기에 한정되지 않고, 1차 다공판(110)이 챔버 내부(151)의 상부에 위치하도록 지지할 수 있는 모든 배치가 바람직할 수 있다.

2차 다공판(120)은 1차 다공판(110)에서 미세화된 산소를 더 미세화하고, 혼합류의 흐름을 간섭하여 와류를 발생시킴과 동시에, 혼합류의 흐름 궤적을 길게 만들어, 양식수 내 초미세기포 산소의 농도를 더욱 증가시킨다. 따라서, 2차 다공판(120)은 산소-양식수 혼합류의 흐름 궤적을 길게 만듦과 동시에 와류를 형성하도록 유도하기 위해, 이격되어 복수개 설치되는 것이 바람직하다. 복수개의 2차 다공판(120)은 수직방향을 따라 교호적으로 형성될 수 있다.

도 7은 도 2에 도시된 일 실시예에 구비된 2차 다공판(120)을 챔버(150) 상부에서 바라본 정면도이고, 도 8은 도 3에 도시된 일 실시예에 구비된 2차 다공판(120)을 챔버(150) 상부에서 바라본 정면도이다.

도 2에 도시된 본 발명의 초미세기포 생성 장치(100)에 장착되어 있는 2차 다공판(120)은, 도 7에 도시된 바와 같이 도너츠 형태로써, 도너츠 형태의 중심원이 공급관(130)에 부착되고, 바깥원은 챔버(150) 내벽에 닿지 않는 형태 1(도 7의 a에 도시), 및 도너츠 형태의 중심원이 공급관(130)에 닿지 않고 바깥원이 챔버(150) 내벽에 부착된 형태 2(도 6의 b에 도시)가 교대로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 2차 다공판(20)이 상기와 같이 배치될 경우, 산소-양식수 혼합류의 흐름 궤적을 길게 만들 수 있다.

도 3에 도시된 본 발명의 초미세기포 생성 장치(100)에 장착되어 있는 2차 다공판(120)은, 도 8에 도시된 바와 같이 부채꼴 형태로써, 그 중심각이 이에 한정되지는 않지만, 180°이상 내지 360°미만이 바람직할 수 있다. 상기 중심각이 180°이상이면, 1차 다공판(110)을 통과한 산소-양식수 흐름류가 복수개의 2차 다공판(120)을 모두 관통하도록 유도할 수 있다. 상기 중심각이 360°미만인 이유는, 위에 배치된 2차 다공판(120)으로부터 아래에 배치된 2차 다공판(120)으로, 관통공(121)을 통과하지 않은 혼합류가 흘러 내려갈 수 있는 틈이 있어야 하기 때문이다.

2차 다공판(120)의 형태 및 배치는, 챔버(150) 형태 또는 공급관(130) 배치 구도에 따라 적절히 변경될 수 있고, 복수개의 2차 다공판(120)들은 그 사이즈가 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 2차 다공판(120)은 챔버 내벽과 직각으로 형성되거나, 하방 또는 상방으로 경사지게 형성될 수 있다.

1차 다공판(110) 및 2차 다공판(120)의 관통공(112, 121)은 그 직경이 바람직하게는 5 내지 15 mm일 수 있다. 관통공(112, 121) 직경이 15mm를 초과하면, 지름이 1 마이크로 미터 이상인 산소 기포들이 많이 생성되고, 와류가 적게 형성되어 양식수 내 산소의 농도가 감소한다. 또한, 관통공(112, 121) 직경이 5mm 미만이면, 산소-양식수 혼합류의 흐름이 정체되어 내부 압력이 높아지고, 이로 인해 산소-양식수 혼합류의 흐름이 역류하는 현상이 발생할 수 있다.

1차 다공판(110) 및 2차 다공판(120)에서 관통공(112, 121)이 차지하는 면적은, 각각의 다공판 면적 대비 약 30 내지 90%일 수 있고, 바람직하게는 약 65 내지 85%일 수 있다. 관통공이 차지하는 면적이 다공판 면적 대비 30% 미만일 경우, 1차 다공판(110) 및 2차 다공판(120)에 가해지는 압력이 너무 커지기 때문에 다공판(110, 120)이 손상되거나 산소-양식수 혼합류의 흐름이 역류하는 현상이 발생할 수 있으며, 관통공(112, 121)을 통과하지 않고 지나가는 산소-양식수 혼합류가 많아져 초미세기포 산소의 생성량이 현저히 감소하게 된다. 따라서, 관통공(112, 121)이 차지하는 면적이 다공판 면적 대비 30% 미만이면, 1차 다공판(110)및 2차 다공판(120)의 설치가 무의미해질 수 있다.

또한, 관통공(112, 121)이 차지하는 면적이 다공판 면적 대비 90% 초과할 경우, 산소-양식수 혼합류가 2차 다공판(120)을 대부분 그대로 통과하게 되어, 와류가 적게 형성되고, 혼합류의 흐름 궤적이 짧아지기 때문에, 양식수에 녹는 초미세기포 산소의 양이 현저히 감소한다. 뿐만 아니라, 관통공(112, 121)이 차지하는 면적이 너무 넓기 때문에 다공판(110, 120)의 내구성이 약해질 수 있다.

도 9는 분사장치(410)가 설치된 수조(200)의 단면도이다.

도 9를 참조하면, 제2라인(400)은 초미세기포 생성 장치(100)에서 생성된 초미세기포 산소용해수를 수조(200) 내부에 골고루 분사하기 위해, 분사장치(410)와 연결될 수 있고, 분사장치(410)는 하나 이상의 분사구(420)를 포함할 수 있다. 초미세기포 산소용해수의 다양한 효과 중에는 양식수 내 이물질들을 수면으로 부상시키는 효과가 있으므로, 분사장치(410)는 수조의 바닥판(210) 또는 바닥판(210)과 인접하도록 배치되는 것이 바람직할 수 있으며, 분사구(420)는 수면을 향하는 방향으로 배치되는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 이러한 분사장치(410) 및 분사구(420)의 배치는 수조(200)의 구조, 양식수의 순환 구조 등에 따라 변경될 수 있다.

도 10은 수조(200) 내부의 양식수가 분사장치(410)에서 분사되는 초미세기포 산소용해수에 의해, 수조(200) 중앙부에 설치된 분리벽(230)을 중심으로 임의의 한 방향으로 회전하는 것을, 수조(200)의 상부에서 바라본 정면도이다.

도 10을 참조하면, 수조(200)는 중앙부에 분리벽(230)을 포함할 수 있다. 분리벽(230)은 양식수가 수조(200) 내부에서 순환할 때, 임의의 한 방향으로 회전하는 것을 유도할 수 있는 구조물로써, 양식수의 회전 순환을 위해 수조 측벽(220)에서 이격되어 설치되는 것이 바람직하다.

도 11은 수조(200) 내부의 양식수가 분사장치(410)에서 분사되는 초미세기포 산소용해수에 의해, 수조(200) 중앙부에 설치된 예비 저수지(240)를 중심으로 임의의 한 방향으로 회전하는 것을, 수조(200)의 상부에서 바라본 정면도이다.

도 11을 참조하면, 수조(200)는 중앙부에 예비 저수지(240)를 포함할 수 있고, 예비 저수지(240)는 수조 측벽(220)에서 이격된 상태로 배치될 수 있다. 예비 저수지(240)는 깨끗한 원수를 저장하는 구조물로써, 양식수의 교환이 필요할 때 소독이 안 된 해수 또는 담수를 제공하면, 양식수 내에 세균이 증식할 수 있으므로, 예비 저수지(240) 내의 깨끗한 원수를 양식수로 제공한다. 상기 예비 저수지(240)내 원수는, 피양식 개체가 스트레스를 덜 받도록 용존산소량, 온도 및 염도가 양식수와 유사해야 한다. 온도 예비 저수지(240) 이러한 예비 저수지를 수조 측벽(220)에서 이격시켜 수조 중앙부에 설치하면, 도 10에 도시된 분리벽(230)처럼, 수조(200) 내부에서 양식수가 회전 순환하는 것을 유도할 수 있다.

도 10 및 도 11처럼 양식수가 순환하는 구조를 가질 경우, 산소가 수조(200) 내부에 골고루 더 잘 퍼질 수 있어서, 비순환 구조에 비하여 양식수의 오염도가 낮다.

도 10 및 도 11에 도시된 것처럼, 양식수가 회전 순환하기 위해서는, 양식수가 순환할 수 있는 힘을 제공하는 장치가 따로 필요한데, 본 발명의 분사장치(410)를 적절히 배치함으로서, 별도의 장치 없이 분사장치(410)의 분사구(420)에서 나오는 초미세기포 산소용해수에 의해 양식수가 임의의 한 방향으로 회전하도록 유도할 수 있다.

도 12는 예비 저수지(240)가 중앙부에 설치된 수조(200) 내부에, 복수개의 부유물 수집부(260)가 장착되어 있는 것을, 수조(200)의 상부에서 바라본 정면도이고, 도 13은 부유물 수집부(260)의 다양한 형태를 나타내는 도면이다.

양식수가 순환하는 구조를 갖는 경우, 초미세기포 산소용해수에 의해 수면으로 부상한 오염물질들 또는 사료들이 양식수의 흐름에 따라 계속 움직이므로, 부상한 물질들을 모을 수 있는 부유물 수집부를 추가로 설치하여 이들의 제거를 용이하게 만들 수 있다.

부유물 수집부(260)는 도 12에 도시된 바와 같이, 하나 이상 설치될 수 있고, 설치 간격은 필요에 따라 임의로 변경될 수 있으며, 수면에 떠 있는 부유물을 수집할 수 있도록 수면에 인접하게 배치된다. 양식 어종에 따라 수면의 높이가 다르므로, 부유물 수집부(260)의 배치를 수면 높이에 맞춰 자유롭게 변경할 수 있도록 설치할 수 있다.

부유물 수집부(260)는 가장 단순하게 도 13의 (a)에 도시된 바와 같이 사각형의 평평한 면일 수 있고, 필요에 따라 다양한 모형으로 변형시킬 수 있다. 또한, 부유물 수집부(260)는 도 13의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이 구부러진 형태일 수 있고, 이때 구부러짐으로서 형성된 오목한 면을 물의 흐름 방향과 마주보도록 설치하는 것이 부유물을 수집하기에 용이할 수 있다. 구부러진 형태의 부유물 수집부(260)를 이용하면, 수면으로 부상했던 불순물이 부유물 수집부(260)에 걸려서 구부러짐으로 인해 형성된 부유물 수집부(260)의 밑면에 가라앉고, 이로 인해 불순물의 수집이 더 용이할 수 있다. 부유물 수집부(260)는 도 13의 (b)와 같이, 부유물은 통과하지 않고, 물은 통과할 수 있는 크기의 관통공(261)을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 부유물 수집부(260)는 수집된 부유물들을 제거하는 장치를 추가로 포함할 수 있다. 아울러, 바닥에 가라앉는 불순물을 제거하기 위한 펌프를 장착하여 불순물을 빨아들일 수 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참고로 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예들은 본 발명을 예시한 것으로 본 발명의 내용이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 초미세기포 생성 장치의 제조 >

도 2에 도시된 바와 같은 초미세기포 생성 장치(실시예 1)를 제조하였고, 도 3에 도시된 바와 같은 초미세기포 생성 장치(실시예 2)를 제조하였다. 1차 다공판 및 2차 다공판에서 관통공이 차지하는 면적 비율만 실시예 1과 달리하여 실시예 3 내지 6을 제조하였고, 실시예 1을 직렬 연결한 실시예 7을 제조하였다. 제조된 실시예의 챔버는 원기둥 형태로써, 높이가 약 1m이고 직경이 약 2m이다.

< 비교예 >

실시예 1과 동일하되 1차 다공판이 없는 비교예 1, 실시예 7과 동일하되 1차 다공판이 없는 비교예 2, 실시예 1과 동일하되 1차 다공판 및 2차 다공판에서 관통공이 차지하는 면적 비율만 달리한 비교예 3 내지 5를 제조하였다. 비교예 챔버의 크기는 상기 실시예와 동일하다.

< 실험예 >

물 및 산소를 이용하여, 상기 실시예 및 비교예의 용존산소량 및 산소농도감소 비율을 비교해 보았다. 용존산소량계(YSI-550A)로 실시예 및 비교예에서 생성된 산소용해수의 용존산소량(ppm)을 측정하였으며, 그 후, 20℃에서 1시간 방치하여 산소농도감소 비율(%)을 계산하였다. 또한, 초미세기포(입경이 1㎛ 미만)인지 여부는 육안으로 관찰하였다.

상기 실시예 및 비교예의 구성 및 상기 측정 결과를 하기 표 1에 기재하였다.

	챔버 개수	공급반 배치형태	1차 다공판 설치 여부	2차 다공판 설치 여부	관통공 면적	용존 산소량 (ppm)	산소농도 감소비율 (%)	육안으로 기포관찰 가능여부
실시예 1	1	도 1	○	○	75%	19	15	Ｘ
실시예 2	1	도 2	○	○	75%	18	18	Ｘ
실시예 3	1	도 1	○	○	85%	17	17	Ｘ
실시예 4	1	도 1	○	○	90%	16	19	소량 관찰
실시예 5	1	도 1	○	○	45%	17	18	Ｘ
실시예 6	1	도 1	○	○	35%	17	18	Ｘ
실시예 7	2	도 3	○	○	75%	30	14	Ｘ
비교예 1	1	도 1	Ｘ	○	75%	11	32	○
비교예 2	2	도 3	Ｘ	○	75%	18	30	○
비교예 3	1	도 1	○	○	25%	13	28	○
비교예 4	1	도 1	○	○	10%	역압으로 인해 실험 불가	-	-
비교예 5	1	도 1	○	○	95%	12	22	소량 관찰

비교예 1은 실시예 1에서 1차 다공판을 설치하지 않은 것으로, 용존산소량이 실시예 1 에 비해 약 42% 감소되었고, 초미세기포가 생성되지 않았다. 초미세기포는 용매에서 방출이 잘 되지 않기 때문에, 용매 내 농도의 감소 비율이 큰 기포들보다 매우 작은데, 비교예 1은 초미세기포보다 입경이 큰 기포들이 생성되었으므로, 산소농도감소 비율이 실시예 1보다 2배 이상으로 컸다.

또한, 비교예 2는 실시예 7에서 1차 다공판을 설치하지 않은 것으로, 상기 비교예 1 및 실시예 1의 비교 양상과 비슷하게, 용존 산소량이 실시예 7에 비해 약 43% 감소하였고, 산소농도감소 비율이 2배 이상으로 증가되었다.

상기 비교예 1 및 2와 실시예 1 및 7의 비교를 통하여, 1차 다공판이 초미세기포의 생성 및 초미세기포의 용해농도 상승에 필수적인 구성이라는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 7은 실시예 1을 두 개 직렬 연결한 것으로써, 용존산소량이 실시예 1에 비해 약 37% 증가되었는바, 본 발명에 따른 장치를 복수개로 직렬 연결하면, 초미세기포의 용해농도를 높일 수 있다는 것을 알 수 있다.

실시예 1은 1차 및 2차 다공판에서 관통공이 차지하는 면적이 75%인데 반해, 비교예 3은 상기 면적을 25%로 설정한 것으로서, 실시예 1에 비해 용존산소량이 약 32% 감소하였고, 산소농도감소 비율은 약 1.9배 증가되었으며, 이러한 용존산소량 감소율 및 산소농도감소 비율 증가 정도는, 1차 다공판이 없는 비교예 1과 비슷한바, 이는 다공판에서 관통공이 차지하는 면적을 30% 미만으로 설정하면, 1차 다공판의 설치가 무의미하다는 것을 의미한다.

아울러, 실시예 1과 구조가 동일하되, 1차 및 2차 다공판에서 관통공이 차지하는 면적을 10%로 설정한 비교예 4는, 공급관에서 분출된 혼합류가 1차 다공판으로부터 역압을 받게 되어, 공급관으로부터의 혼합류 분출이 원활하지 않았고, 혼합류가 공급관 내부로 역류하는 현상까지 발생하여 실험 자체를 진행할 수 없었다.

또한, 실시예 1과 구조가 동일하되, 관통공이 차지하는 면적이 95%인 비교예 5는 용존산소량이 실시예 1에 비해 약 37% 감소하였고, 산소농도감소 비율은 약 1.5배 증가되었는데, 이는 비교예 5에서 관통공이 차지하는 비율이 너무 커서, 와류 형성이 부족하였고, 다공판을 그대로 통과하는 물의 양이 많아지는 바람에 흐름궤적이 짧아져서 용존산소량이 크게 감소된 것으로 판단된다.

상기 비교예 3 내지 5의 결과를 통해, 다공판에서 관통공이 차지하는 면적은 약 30 내지 90%가 바람직하다는 것을 알 수 있다.

< 제조예 - 초미세기포 생성 장치를 포함하는 양식장의 제조 >

실시예 1의 초미세기포 생성 장치를 가로 100m, 세로 70m, 및 높이 1.5m의 수조와 연결하여 양식장을 제조하였다. 연결부는 수조 내부의 양식수를 빨아들이는 파이프와, 초미세기포 생성 장치에서 생성된 초미세기포 산소용해수가 수조로 이동하는 파이프 등 총 두 개의 파이프로 구성하였다.

수조 중앙부에는 측벽으로부터 15m 안쪽에 벽을 생성하여, 가로 70m, 세로 40m, 및 높이 1.5m의 예비 저수지를 설치하였고, 예비 저수지의 측벽과 수조의 측벽을 연결하여 도 13의 (d) 형상을 가진 부유물 수집부를, 도 12에 도시된 바와 같이 복수개 설치하였다.

또한, 양식수의 순환 흐름을 만들기 위해, 도 11에 도시된 바와 같이, 분사장치 2개를 평행하게 서로 마주보는 상태로 배치하였고, 실시예 1의 초미세기포 생성 장치도 각각의 분사장치에 연결함으로써 총 2개 설치하였다.

수조에 물과 사료 등의 각종 이물질을 넣은 후 실시예 1을 작동시키자, 이물질들이 수면으로 부상하였고, 물이 한 방향으로 회전하는 순환 흐름을 보이는 것을 확인하였다.

100 : 초미세기포 생성 장치 110 : 1차 다공판
111 : 1차 다공판의 지지대 112 : 1차 다공판의 관통공
120 : 2차 다공판 121 : 2차 다공판의 관통공
130 : 산소-양식수 혼합류 공급관 131 : 공급관(130)의 내부공간
132 : 산소 공급관 133 : 공급관(130)의 분출구
140 : 배출구 150 : 챔버
151 : 챔버(150)의 내부공간 160 : 챔버(150) 간 연결 라인
161 : 펌프 200 : 수조
210 : 수조의 밑바닥 220 : 수조의 측벽
230 : 분리벽 240 : 예비 저수지
241 : 예비 저수지(240)의 측벽 260 : 부유물 수집부
261 : 부유물 수집부(260)의 관통공(261) 300 : 제1라인
400 : 제2라인 410 : 분사장치
420 : 분사구

Claims (7)

1. 초미세기포 생성 장치;
   수조;
   상기 수조 내부의 양식수가 상기 초미세기포 생성 장치 내부로 이동하는 제1라인; 및
   상기 초미세기포 생성 장치에서 생성된 초미세기포 산소용해수가 상기 수조 내부로 이동하는 제2라인을 포함하고,
   상기 초미세기포 생성 장치가,
   챔버;
   상기 제1라인 및 산소 공급관과 연결된 공급관;
   상기 챔버 내부의 상부에 위치하고, 상기 공급관의 분출구와 마주하여 이격된 상태로 설치되며, 상기 공급관을 통해 분출된 산소-양식수 혼합류를 관통시킴으로써, 상기 산소-양식수 혼합류에 포함되어 있는 산소를 미세화 하는 1차 다공판;
   상기 챔버 내부에서, 상기 1차 다공판의 아래 공간에 상호 이격되어 수직방향을 따라 교호적으로 복수개로 설치되고, 상기 1차 다공판을 관통한 산소-양식수 혼합류를 다시 관통시킴으로써, 상기 산소-양식수 혼합류 내 산소를 더 미세화하고 와류를 형성하여 초미세기포 산소용해수를 생성하는 2차 다공판; 및
   상기 제2라인과 연결되는 배출구를 구비하고,
   상기 1차 다공판 및 2차 다공판의 단면적은 상기 챔버의 가로 방향 내측 단면적 보다 좁으며,
   상기 1차 다공판 및 2차 다공판에서 관통공이 차지하는 면적이 다공판 면적 대비 30 내지 90%인, 초미세기포 생성 장치를 포함하는 양식장.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 1차 다공판 및 상기 2차 다공판의 관통공 직경이 5 내지 15mm인, 초미세기포 생성 장치를 포함하는 양식장.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 초미세기포 생성 장치가 복수개로 직렬 연결된 형태인, 초미세기포 생성 장치를 포함하는 양식장.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2라인이 수조 내부에 설치된 분사장치와 연결되는, 초미세기포 생성 장치를 포함하는 양식장.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 분사장치가 하나 이상의 분사구를 포함하는, 초미세기포 생성 장치를 포함하는 양식장.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 수조가 분리벽 또는 예비 저수지를 중앙부에 포함하는, 초미세기포 생성 장치를 포함하는 양식장.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 수조가 하나 이상의 분사장치를 포함하고, 상기 분사장치의 분사구에서 나오는 초미세기포 산소용해수에 의해 상기 수조 내부의 양식수가 임의의 한 방향으로 회전하는, 초미세기포 생성 장치를 포함하는 양식장.

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