KR102065453B1 - 친환경 고밀도 양식 및 양액 재배 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 친환경 고밀도 양식 및 양액 재배 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 친환경 고밀도 양식 및 양액 재배 시스템은, 내부에 열교환기(110)가 설치되어 있는 바이오 플록 수조(100)와; 일측이 상기 열교환기(110)와 연결되어 있어 상기 수조(100) 내부를 가열하는 가열장치(200)와; 상기 바이오 플록 수조(100) 내부에 산소를 공급하는 산소공급장치(300)와; 상기 바이오 플록 수조(100) 상부에 설치되어 있는 양액 재배장치(400)와; 일측이 상기 수조(100)와 연결되어 있고, 타측은 상기 양액 재배장치(400)와 연결되어 있으며, 상기 수조(100)에서 배출되는 부산물을 가공하여 재배장치(400)로 공급하는 부산물처리공급장치(500)와; 상기 바이오 플록 수조(100)와 양액 재배장치(400)를 내측으로 수용하여 설치되어 있는 온실(600);을 포함하여 구성되어 있다.
본 발명에 의해, 본 발명에 의해, 바이오 플록 수조 상부에 양액 재배장치를 설치하고, 이 둘을 태양광이 유입되는 온실 내부에 설치하는 한편, 바이오 플록 수조에서 발생하는 부산물인 미분해 단백 거품을 처리하기 위한 배관을 양액 재배장치로 연결하되, 그 중간에 스키머와 배양조를 연속 설치하여 미분해 단백질을 분해 단백질로 변환시켜 액비로 공급함으로써 앙액 재배장치와 BFT가 상호 보완적인 관계를 갖도록 하여 BFT 및 양액 재배 효율성을 높일 수 있게 되고, 바이오 플록 수조 내부의 용수 온도를 높이기 위해 별도의 보일러를 구비하지 않고 지열을 활용함으로써 친환경 고밀도 양식이 가능해지고, 더불어, 수조 내의 용수의 순환 및 산소를 공급하기 위해 별도의 전력이 소요되는 순환펌프나 산소공급장치를 설치하지 않고 일측면이 오목한 형상을 취하는 가이드부재를 수조 바닥면에 대해 예각이 되도록 경사지게 설치하고, 가이드부재 하부에는 기포발생수단을 설치하여 기포발생수단에서 발생한 기포가 가이드부재의 오목한 통로를 따라 경사지게 상승하도록 하되, 가이드부재의 표면에 다수의 홀을 형성하여 기포발생수단에서 발생한 크기가 작은 기포는 홀을 통해 가이드부재 밖으로 이동하면서 서서히 상승하도록 하고, 크기가 큰 기포는 가이드부재를 따라 이동하면서 수조 내 유체의 순환을 촉진시키도록 함으로써 별도의 순환 펌프 없이 수조 내의 유체를 순환시키고, 수조 내에 다량의 산소를 공급할 수 있게 되며, 가이드부재 상부에 보조가이드부재를 설치하여 크기가 작은 기포의 이동 및 확산을 보다 가이드할 수 있게 되고, 상기 가이드부재는 홀의 상부와 하부가 불연속 경사면을 이루도록 함으로써 크기가 작은 기포의 확산이 보다 용이하게 이루어지게 된다.

Description

친환경 고밀도 양식 및 양액 재배 시스템{High density Aquaculture and nutriculture System}

본 발명은 양식 및 양액 재배 시스템에 관한 것으로, 물교환이 필요없는 BFT(Bio-floc Technology) 양식법을 이용하면서 바이오 플록 수조 상부에 태양광과 양액에 의해 재배되는 양액 재배장치를 설치하고, 바이오 플록 수조에서 배출되는 부산물을 양액 재배장치에 공급함으로써 BFT의 부산물인 미분해 단백 거품을 재배장치의 주요한 비료로 사용하고, BFT시 설치되는 차양 등과 같은 햇빛 차단 수단을 별도로 구비하지 않으면서 양액 재배장치로 태양광을 가리도록 함으로써 시설 비용 및 외부 동력을 최소로 활용하여 운용되는, 친환경 고밀도 양식 및 양액 재배 시스템에 관한 것이다.

BFT(Bio-floc technology) 즉, 바이오-플록이란 미생물인 박테리아가 대량 번식하여 마치 솜털과 같이 된 상태를 의미하며, 생장의 변화가 심판 조류 대신에 바이오-플록을 대신 사용하여 양식하는 기법을 통상적으로 BFT라 칭한다.

이러한 BFT는 양식호지나 수조에 바이오-플록을 자연적으로나 인공적으로 생기게 하면 조류에 의존한 양식에 비해 더 안정적이며, 변화가 없이 유지될 수 있는 장점을 가진다.

박테리아가 대량 번식하여 집적되면 마치 작은 솜털과 같은 형태로 되는데 이를 플록이라 한다.

플록은 조류보다 10 ~100배 가량 빠르게 많은 양의 새우 배설물과 미섭이 사료에 기인한 질소성 폐기물을 분해하며, 이들은 주야로 작용할 뿐만 아니라, 기상에도 영향을 받지 않으며, 질소성 폐기물을 분해함과 더불어 새우에 단백질 함량이 높은 사료가 되기도 한다.

최근에는 이러한 바이오-플록을 활용하여 새우 뿐만 아니라 미꾸라지 등의 양식에도 적용되고 있는 실정이다.

그런데, 이러한 바이오-플록 양식 방법은 통상적으로 질병원 유입을 방지하기 위한 여과 시설이 있어야 한다.

또, 용수의 수온을 30℃ 이상 유지될 수 있도록 해야 하는 바, 종래에는 아열대 기후와 같이 비교적 온도가 높은 국가 등이 아닌 경우 용수 가열 설비에 많은 시설과 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

또, 용수 이외의 물 사용하지 않는 양식 방법인 바, 수조 내부의 물 순환 및 기폭이 원할하게 이루어져야 하므로 관리의 어려움도 있었다.

이처럼 수조 내의 산소 공급 및 순환과 관련된 기술로, "수중공기방울유도장치"(한국 등록특허공보 제10-0840623호, 특허문헌 1)에는 기포발생기의 상부에 플레이트를 지그재그 상으로 배치하여 기포발생기에서 발생한 기포가 플레이트에 의해 지그재그로 유도되면서 최대한 천천히 부양될 수 있도록 하여 수조 내의 물에 충분한 산소를 공급하도록 하는 기술이 공개되어 있다.

그러나, 특허문헌 1은 기포의 유도를 위해 설치된 플레이트가 수조 내의 어류 등의 이동에 제한을 주고, 설치된 플레이트에 의해 녹조나 이끼 등이 껴 이를 세척하기 위한 시설과 공정을 필요로 하게 되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해소할만한 기술로, "기포확산유도판이 구비된 여과병용 다기능 소결소재 미세기포 발생장치"(한국 공개특허공보 제20-2010-0009141호, 특허문헌 2)에는 기포발생장치의 선단에 경사진 유도판을 구비함으로써 경사진 유도판을 통해 발생된 기포의 확산을 유도하도록 하였다.

특허문헌 2는 방사산으로 다층으로 설치된 유도판에 의해 기포가 수조 내에 골고루 확산되는 장점은 있으나, 수조 상부로 급격히 상승하는 기포의 이동을 억제하지 못하는 바, 수조 내의 물이 충분한 산소를 공급받게는 하지 못하는 문제점이 있었다.

한편, "기포공급용 미세기포 공급 장치 및 미세기포 공급방법"(한국 등록특허공보 제10-1009690호, 특허문헌 3)에서는 입자가 큰 기포보다 입자가 작은 미세 기포의 경우 물에 잔류하는 시간이 길어져 용존산소량이 증대시킬 수 있음을 이용하여 수조 내에 미세 기포를 공급하는 기술이 공개되어 있기도 하다.

특허문헌 3과 같은 경우는 용존 산소량의 증대에는 도움이 되나, 이러한 미세기포 역시 수조 내에 골고루 확산 공급되어야 하며, 이를 위해서는 별도의 순환 장치를 구비해야 하는 문제점이 있었다.

아울러, BFT는 태양광의 유입을 최소화해야 하는 바, 이를 위해서는 차양을 설치해야 하는 문제점이 있으며, 양식 과정에서 발생하는 부산물인 미분해 단백 거품을 여과 등의 처리를 해줘야 하는 문제점이 있었다.

KR 10-0840623 (2008.06.17) KR 20-2010-0009141 (2010.09.17) KR 10-1009690 (2011.01.13)

본 발명의 친환경 고밀도 양식 및 양액 재배 시스템은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 바이오 플록 수조 상부에 양액 재배장치를 설치하고, 이 둘을 태양광이 유입되는 온실 내부에 설치하는 한편, 바이오 플록 수조에서 발생하는 부산물인 미분해 단백 거품을 처리하기 위한 배관을 양액 재배장치로 연결하되, 그 중간에 스키머와 배양조를 연속 설치하여 미분해 단백질을 분해 단백질로 변환시켜 액비로 공급함으로써 앙액 재배장치와 BFT가 상호 보완적인 관계를 갖도록 하여 BFT 및 양액 재배 효율성을 극대화시키려는 것이다.

또한, 바이오 플록 수조 내부의 용수 온도를 높이기 위해 별도의 보일러를 구비하지 않고 지열을 활용함으로써 친환경 고밀도 양식이 가능케 하려는 것이다.

더불어, 수조 내의 용수의 순환 및 산소를 공급하기 위해 별도의 전력이 소요되는 순환펌프나 산소공급장치를 설치하지 않고 일측면이 오목한 형상을 취하는 가이드부재를 수조 바닥면에 대해 예각이 되도록 경사지게 설치하고, 가이드부재 하부에는 기포발생수단을 설치하여 기포발생수단에서 발생한 기포가 가이드부재의 오목한 통로를 따라 경사지게 상승하도록 하되, 가이드부재의 표면에 다수의 홀을 형성하여 기포발생수단에서 발생한 크기가 작은 기포는 홀을 통해 가이드부재 밖으로 이동하면서 서서히 상승하도록 하고, 크기가 큰 기포는 가이드부재를 따라 이동하면서 수조 내 유체의 순환을 촉진시키도록 함으로써 별도의 순환 펌프 없이 수조 내의 유체를 순환시키고, 수조 내에 다량의 산소를 공급할 수 있도록 하려는 것이다.

이때, 가이드부재 상부에 보조가이드부재를 설치하여 크기가 작은 기포의 이동 및 확산을 보다 가이드할 수 있도록 하려는 것이다.

아울러, 상기 가이드부재는 홀의 상부와 하부가 불연속 경사면을 이루도록 함으로써 크기가 작은 기포의 확산이 보다 용이하게 이루어지게 하려는 것이다.

본 발명의 친환경 고밀도 양식 및 양액 재배 시스템은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 내부에 열교환기(110)가 설치되어 있는 바이오 플록 수조(100)와; 일측이 상기 열교환기(110)와 연결되어 있어 상기 수조(100) 내부를 가열하는 가열장치(200)와; 상기 바이오 플록 수조(100) 내부에 산소를 공급하는 산소공급장치(300)와; 상기 바이오 플록 수조(100) 상부에 설치되어 있는 양액 재배장치(400)와; 일측이 상기 수조(100)와 연결되어 있고, 타측은 상기 양액 재배장치(400)와 연결되어 있으며, 상기 수조(100)에서 배출되는 부산물을 가공하여 재배장치(400)로 공급하는 부산물처리공급장치(500)와; 상기 바이오 플록 수조(100)와 양액 재배장치(400)를 내측으로 수용하여 설치되어 있는 온실(600);을 포함하여 구성되어 있다.

이때, 상기 온실(600)은 태양광을 내부로 수용할 수 있도록 투명 또는 반투명한 천장을 구비하고 있으며, 상기 양액 재배장치(400)는 하측의 바이오 플록 수조(100)로 태양광이 유입되지 않도록 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 가열장치(200)는 지중에 설치되어 있는 다수 개의 지중열교환기(210)와 일측이 배관 연결되어 있고, 타측은 상기 열교환기(110)와 연결되어 있어 상기 수조 내부를 가열하는 히트펌프인 것을 특징으로 한다.

또, 상기 산소공급장치(300)는, 수조(100) 바닥면에 대해 예각이 되도록 경사지게 설치되어 있으며, 단면의 형상이 수조(100) 바닥을 향한 저면부가 오목한 형상을 취해 경사진 통로(11)를 이루는 가이드부재(10)와; 상기 가이드부재(10)의 저면부측 하부에 설치되어 있어 기포를 발생시키는 기포발생수단(20);을 포함하여 이루어져 있되, 상기 가이드부재(10)의 길이 방향을 따라 다수의 홀(12)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이때, 수조(100) 바닥면에 예각이 되도록 경사지게 설치되어 있고, 단면의 형상이 수조(100) 바닥을 향한 저면부가 오목한 형상을 취하며, 상기 가이드부재(10)의 상면부와 이격되어 있어 가이드부재(10)의 상면부와의 사이로 경사진 보조통로(51)를 형성하는 보조가이드부재(50);가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 가이드부재(10)는 홀(12)의 상부(13)와 하부(14)가 불연속 경사면을 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보조가이드부재(50)의 길이 방향을 따라 다수의 보조홀(52)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해, 바이오 플록 수조 상부에 양액 재배장치를 설치하고, 이 둘을 태양광이 유입되는 온실 내부에 설치하는 한편, 바이오 플록 수조에서 발생하는 부산물인 미분해 단백 거품을 처리하기 위한 배관을 양액 재배장치로 연결하되, 그 중간에 스키머와 배양조를 연속 설치하여 미분해 단백질을 분해 단백질로 변환시켜 액비로 공급함으로써 앙액 재배장치와 BFT가 상호 보완적인 관계를 갖도록 하여 BFT 및 양액 재배 효율성을 높일 수 있게 된다.

더불어, 바이오 플록 수조 내부의 용수 온도를 높이기 위해 별도의 보일러를 구비하지 않고 지열을 활용함으로써 친환경 고밀도 양식이 가능해진다.

더불어, 수조 내의 용수의 순환 및 산소를 공급하기 위해 별도의 전력이 소요되는 순환펌프나 산소공급장치를 설치하지 않고 일측면이 오목한 형상을 취하는 가이드부재를 수조 바닥면에 대해 예각이 되도록 경사지게 설치하고, 가이드부재 하부에는 기포발생수단을 설치하여 기포발생수단에서 발생한 기포가 가이드부재의 오목한 통로를 따라 경사지게 상승하도록 하되, 가이드부재의 표면에 다수의 홀을 형성하여 기포발생수단에서 발생한 크기가 작은 기포는 홀을 통해 가이드부재 밖으로 이동하면서 서서히 상승하도록 하고, 크기가 큰 기포는 가이드부재를 따라 이동하면서 수조 내 유체의 순환을 촉진시키도록 함으로써 별도의 순환 펌프 없이 수조 내의 유체를 순환시키고, 수조 내에 다량의 산소를 공급할 수 있게 된다.

이때, 가이드부재 상부에 보조가이드부재를 설치하여 크기가 작은 기포의 이동 및 확산을 보다 가이드할 수 있게 된다.

아울러, 상기 가이드부재는 홀의 상부와 하부가 불연속 경사면을 이루도록 함으로써 크기가 작은 기포의 확산이 보다 용이하게 이루어지게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 친환경 고밀도 양식 및 양액 재배 시스템 일 실시예를 나타낸 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 친환경 고밀도 양식 및 양액 재배 시스템의 또다른 실시예를 나타낸 개념도.
도 3은 본 발명에서 산소공급장치의 일 실시예를 나타낸 사시도.
도 4는 도 3의 실시예에 따른 작동 상태를 나타낸 개략도.
도 5는 보조가이드부재가 추가 설치된 예를 나타낸 개략도.
도 6은 가이드부재의 홀 상부와 하부가 불연속 경사면을 이루는 실시예를 나타낸 사시도 및 개략도.
도 7은 보조가이드부재에 보조홀이 형성된 예를 나타낸 개략도.

이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 친환경 고밀도 양식 및 양액 재배 시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 친환경 고밀도 양식 및 양액 재배 시스템은 바이오 플록 수조(100), 가열장치(200), 산소공급장치(300), 양액 재배장치(400), 부산물처리공급장치(500), 온실(600)을 포함하여 구성되어 있다.

바이오 플록 수조(100)는 공지의 바이오 플록 양식장에서 이용되는 수조와 같이 내부에 용수가 저장되도록 이루어져 있으며, 온실(600) 내부에 설치되어 있다.

이러한 바이오 플록 수조(100)는 태양광의 접근을 방지하는 것이 바람직한데, 본 발명에서는 별도의 차양막이나 덮개 대신 상부에 양액 재배장치(400)가 설치되어 양액 재배장치(400)가 햇빛을 전부 또는 부분적으로 차단하는 역할을 해주도록 되어 있다.

이러한 바이오 플록 수조(100)에는 도시된 것처럼 내부에 열교환기(110)가 설치되어 있는데, 이 열교환기(110)는 일측이 가열장치(200)와 열매체가 유입 및 배출되는 배관 연결되어 있고, 타측은 상기 수조(100) 내의 용수가 유입 및 배출되는 유입, 배출구가 형성되어 있다.

이러한 열교환기(110)는 공지의 구성인 바, 세부적인 도시 및 설명은 생략하기로 한다.

가열장치(200)는 통상적인 전기보일러, 유류보일러 등을 사용할 수 있다.

그러나, 바람직하기로는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 지중열교환기(210)와 연결된 히트펌프로 구성됨이 바람직하다.

구체적으로, 히트펌프는 지중에 설치되어 있는 다수 개의 지중열교환기(210)와 일측이 배관 연결되어 있고, 타측은 상기 열교환기(110)와 연결되어 있어 상기 수조 내부를 가열하도록 구성되어 있다.

지열을 이용한 히트펌프는 등록특허공보 제10-1199020호 등에 다수 공개되어 있다.

개략적으로 지중의 열을 흡수하기 위한 지중열교환기(210)가 지하에 매설되어 있으며, 이 지중열교환기(210)에는 지중에서 열교환이 된 후 이 열을 이동시키기 위한 열매체가 저장되어 있다.

지중열교환기(210)로 히트파이프를 사용할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 지중열교환기(210)는 배관에 의해 히트펌프와 연결되며, 히트펌프는 공지의 히트펌프와 마찬가지로 팽창밸브, 압축시, 응축기, 사방밸브 등이 연결된다.

산소공급장치(300)는 상기 바이오 플록 수조(100) 내부에 산소를 공급하도록 이루어져 있는데, 다양한 공지의 폭기 장치나 기포 발생 장치 등을 설치하면 된다.

첨부된 도면에는 블로워에 의해 외부 공기를 공급하는 구성이 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이때, 수조(100) 내의 용수가 공급되는 여과펌프를 설치하고, 여과펌프로부터 빨아들인 용수를 내부에 다수 설치된 여과드럼 등에 의해 여과 처리한 후 다시 수조(100)로 공급하는 여과기를 추가 설치하여 수조(100) 내의 수질을 일정하게 유지하도록 구성될 수 있다.

상기와 같은 구성은 기후 변화가 심하거나 대체적으로 기온이 낮은 지역에 BFT를 구현하여 새우 등을 고밀도 양식할 때 수조(100) 내부의 온도를 높여주는 열원으로 지열을 사용함에 따라 외부 전원이나 유류 등의 에너지원 사용을 최소화할 수 있어 경제적으로 고밀도 양식을 달성할 수 있게 된다.

그런데, 이러한 바이오-플록 양식에 있어서는 수조 내에 충분한 산소를 공급하고, 물을 순환시키는 것이 중요하다.

이를 위해서는 수조 내에 산소를 공급하기 위한 산소공급장치로 도면과 같이 블로워를 설치하고, 또 수조 내의 용수의 순환을 위한 순환펌프 등을 필요로 하게 되는 바, 이를 위한 전력의 소모가 필수적일 수 밖에 없으며, 이는 최근 전력 사용료의 상승을 감안하면 사용자에게 경제적인 부담감을 가중시키게 된다.

이에 산소공급장치를 후술하는 가이드부재(10)와 기포발생수단(20)으로 구성함으로써 용수에 충분한 산소를 공급함과 더불어 원할한 용수의 순환이 이루어지도록 하면서 전력 사용을 최소로 하여 외부 동력의 사용을 최소로 할 수 있다.

구체적으로 상기 산소공급장치(300)는,

수조(100) 바닥면에 대해 예각이 되도록 경사지게 설치되어 있으며, 단면의 형상이 수조(100) 바닥을 향한 저면부가 오목한 형상을 취해 경사진 통로(11)를 이루는 가이드부재(10)와;

상기 가이드부재(10)의 저면부측 하부에 설치되어 있어 기포를 발생시키는 기포발생수단(20);을 포함하여 이루어져 있되,

상기 가이드부재(10)의 길이 방향을 따라 다수의 홀(12)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

가이드부재(10)는 도 3에 도시된 것처럼 수조(100) 바닥면에 대해 예각이 되도록 경사지게 설치되어 있으며, 단면의 형상이 수조(100) 바닥을 향한 저면부가 오목한 형상을 취해 경사진 통로(11)를 이루도록 구성되어 있다.

아울러, 기포발생수단(20)은 상기 가이드부재(10)의 저면부측 하부에 설치되어 있어 기포를 발생시키도록 이루어져 있다.

이러한 기포발생수단(20)은 일반적으로 수조(100)에 넣어 사용되는 에어스톤이나, 마이크로버블을 다수 형성하는 것으로 알려진 공지의 마이크로버블 발생장치로 이루어질 수 있다.

이러한 구성에서 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 가이드부재(10)의 길이 방향을 따라 다수의 홀(12)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이에 따른 작용상태가 도 4에 도시되어 있는데, 도면에 나타난 바와 같이 에어스톤이나 마이크로버블 발생장치와 같은 기포발생수단(20)에 의해 발생된 기포는 비중 차에 의해 수직으로 상승하려 하게 되는데, 오목한 형상을 취하면서 경사진 가이드부재(10)에 의해 그 이동이 가이드부재(10)의 통로(11)를 따라 이동되게 된다.

그런데, 가이드부재(10)에는 다수의 홀(12)이 타공되어 있는 바, 홀(12)의 크기보다 큰 기포(30)는 가이드부재(10)의 통로(11)를 따라 이동하게 되고, 크기가 작은 기포(40)는 홀(12)을 통과하여 상승하게 된다.

이때, 크기가 큰 기포(30)는 상승력이 크기 때문에 수조(100) 전체로 봤을 때 큰 순환력이 발생하여 도 3에 도시된 바와 같이 수조(100) 내에 환상으로 다수 설치되는 경우 전체적인 수조(100) 내 물의 순환이 발생하게 된다.

이는, 별도의 순환펌프의 설치 없이도 수조(100) 내 물의 순환을 발생시키는 역할을 하는 것이다.

한편, 가이드부재(10)에 형성된 홀(12)을 통과하는 기포는 그 크기가 작으므로 수중에서의 상승 속도가 큰 기포(30)에 비해 느리며, 이에 따라 수조(100) 내의 물이 기포와 접촉하는 시간이 많아지는 바, 수조(100) 내 물의 용존산소량을 높여주는 역할을 하게 된다.

이처럼 가이드부재(10)에 형성된 홀(12)은 기포발생수단(20)에 의해 발생된 기포를 크기에 따라 분리하여, 큰 기포(30)에 의해 작은 기포(40)가 함께 빠른 속도로 상승하는 것을 방지하고, 작은 기포(40)가 큰 기포(30)와 분리되어 느린 속도로 수중에서 잔존하면서 서서히 상승시키도록 함으로써 수조(100) 내의 물의 순환 뿐만 아니라 수조(100) 내 물의 용존산소량을 높여주는 역할을 하게 되는 것이다.

이를 위한 홀(12)의 크기는 기포발생수단(20)에 의해 발생되는 기포의 크기에 따라 달리 형성될 수 있다.

예를 들어 일반 에어스톤의 경우는 수 mm 단위의 홀(12)을 형성하면 되며, 마이크로버블 발생장치와 같이 보다 작은 기포(40)를 형성하는 장치의 경우 홀(12)의 크기를 보다 작게 형성할 수 있다.

한편, 상기와 같은 구성에 있어서, 가이드부재(10)의 홀(12)을 통과하여 큰 기포(30)와 분리된 작은 기포(40)들의 이동 방향을 가이드하여 전체적인 수조(100) 내 물의 순환에 활용할 수 있다.

이를 위해, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 수조(100) 바닥면에 예각이 되도록 경사지게 설치되어 있고, 단면의 형상이 수조(100) 바닥을 향한 저면부가 오목한 형상을 취하며, 상기 가이드부재(10)의 상면부와 이격되어 있어 가이드부재(10)의 상면부와의 사이로 경사진 보조통로(51)를 형성하는 보조가이드부를 더 구비할 수 있다.

이때, 보조가이드부재(50)에는 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 보조가이드부재(50) 길이 방향을 따라 다수 개의 보조홀(52)을 형성할 수 있다.

이러한 보조홀(52)은 가이드부재(10)에 형성된 홀(12)과 같은 직경으로 형성될 수 있으나, 이보다 더 작게 형성하여 기포발생수단(20)에 의해 발생된 기포를 보다 세부적으로 분리하여 용존산소량을 높이고, 수조(100) 내 물의 흐름이 보다 원할해지도록 할 수 있다.

상기와 같은 구성에 있어서, 가이드부재(10) 내부의 통로(11)가 일직선상을 이루게 되면, 비록 홀(12)이 타공되어 있다 하더라도 일직선을 이루는 통로(11)를 따라 큰 기포(30)보다 작은 기포(40)들도 통로(11)를 따라 이동하는 경우가 발생할 수 있다.

이러한 문제점을 해소하여 큰 기포(30)와 작은 기포(40)의 분리가 더욱 원할해지도록 하기 위한 방법으로 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 가이드부재(10)는 홀(12)의 상부(13)와 하부(14)가 불연속면 경사면을 이루도록 할 수 있다.

이는 도 7에 도시된 바와 같이 보조가이드부재(50)의 형상에도 적용될 수 있다.

이러한 구성은 홀(12)의 상부(13)와 하부(14)에 단차가 있음으로 인해 가이드부재(10) 벽면을 따라 상승하는 작은 기포(40)가 홀(12)을 건너뛰어 통로(11) 내로 상승하지 않고 단차에 의해 그대로 홀(12)을 통과하여 수중으로 저속 부양되는 것이다.

이상과 같은 산소공급장치(300)를 구비하게 되면 지중열교환기(210)와 연결된 히트펌프와 함께 외부 동력을 최소한으로 사용할 수 있게 되므로 계절별 기후 차가 심한 한국이나, 북방 지역에서도 충분히 바이오-플록을 이용한 고밀도 양식이 가능해지게 된다.

특히, 히트펌프는 작동 방식에 따라 난방이 아닌 냉방으로 사용될 수 있으며, 이러한 방식이 다수 공개되어 있는 바, 여름철 기온의 과도하게 상승하게 되는 경우 역으로 온도를 낮춰 고온에 따른 집단 폐사 등의 문제도 해결할 수 있다 할 것이다.

한편, 본 발명의 구성요소인 양액 재배장치(400)는 도시된 바와 같이 상기 바이오 플록 수조(100) 상부에 설치되어 있다.

양액재배는 토양을 이용하지 않은 채 무토양 상태에서 작물을 여러 가지 방법으로 지지 고정시키고, 작물 생육에 필요한필수 원소를 그 흡수비율에 따라 적당한 농도로 용해시킨 배양액 즉, 양액으로 작물을 재배하는 방법으로, 하이드로포닉스, 무토양재배, 수경재배 등으로 불린다.

이를 위해 양액 재배장치(400)는 수조 형태의 케이스와, 이 케이스에 양액을 공급하는 배관 및 양액을 순환시키는 펌프 등이 설치되는 것이 일반적이다.

이러한 양액 재배장치(400)는 그 구성이 공지의 것이므로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 그 위치만 개략적으로 나타내며, 세부 구조에 대한 도시 및 설명은 생략하기로 한다.

부산물처리공급장치(500)는 도시된 것처럼 일측이 상기 수조(100)와 배관 등에 의해 연결되어 있고, 타측은 상기 양액 재배장치(400)와 배관 등에 연결되어 있으며, 상기 수조(100)에서 배출되는 부산물을 가공하여 재배장치(400)로 공급하도록 구성되어 있다.

그 예로, 도시된 바와 같이 수조(100) 일측이 연결된 배관에 흡입펌프(511)가 설치되고, 배관은 스키머(510)로 연결되고, 스키머(510) 일측을 배양조(520)와 연결하며, 배양조(520)를 상기 양액 재배장치(400)의 케이스와 배관 연결하도록 구성될 수 있다.

이러한 구성은 흡입펌프(511)로 수조(100)의 용수를 흡입하여 스키머(510)로 이송시킨 후, 스키머(510)에서 거품을 발생시켜 거품과 함께 물 속에 녹아 있던 단백질을 제거하며, 스키머(510) 일측은 도시된 것처럼 수조(100)와 연결관(512)에 의해 연결되어 용수 일부는 수조(100)로 환수 처리하고, 분해되지 않은 미분해 단백질 즉, 거품 상태의 미분해 단백 거품은 배양조(520)로 이송시켜 배양하여 분해 단백질이 되도록 한 후, 여기에 물을 첨가하여 희석시켜 양액 재배장치(400)로 공급하도록 구성된 것으로, 수조(100) 내의 미분해 단백 거품을 제거하여 별도 여과설비 없이 용수를 여과 처리할 수 있으며, 이를 액비로 활용하게 되므로 매우 높은 효율성을 제공하게 된다.

한편, 온실(600)은 상기 바이오 플록 수조(100)와 양액 재배장치(400)를 내측으로 수용하여 설치되어 있는데, 도시된 바와 같이 가열장치(200), 부산물처리공급장치(500) 등도 내측으로 수용되도록 구성될 수 있다.

이러한 온실(600)은 비닐하우스, 유리 온실 등과 같은 공지의 다양한 온실이 적용될 수 있다.

상기와 같은 구성에 있어서, 양액 재배장치(400)를 수조(100) 상부에 배치하여 태양광이 수조(100)에 조사되는 것을 방지함과 더불어, 가열장치(200)에 의해 가열된 수조(100)의 열을 양액 재배에 활용하도록 구성될 수 있다.

그 방법으로는 양액 재배장치(400)의 케이스를 스티로폼으로 감싸 수조(100)에서 상승하는 열을 스티로폼이 흡수한 후 케이스를 보온하도록 하거나, 다수 개로 나뉘어 있는 케이스들의 사이를 차열판과 같은 판재로 막아 열이 양액 재배장치(400)를 통과하는 것을 방지하도록 할 수 있다.

또는, 전체 양액 재배장치(400) 케이스들을 연결하는 연결부재를 설치하되 연결부재의 단면 형태가 "∩"자형의 단면 형태를 이루도록 하여 수조(100)에서 상승한 열의 외부 이탈을 최대한 방지한 채 케이스에 전달되도록 구성할 수도 있다.

이러한 방식은 특히 동계나, 추운 지역에서 활용되기에 적합한 것으로, 겨울철 작물 재배시 식물의 재배를 위한 별도의 외부 보일러를 준비할 필요 없이 태양광과 전술한 지열을 이용한 가열장치(200)를 활용하여 최소한의 동력으로 식물을 재배하도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 친환경 고밀도 양식 및 양액 재배 시스템은 새우나 미꾸라지 등의 고밀도 양식 및 다양한 양액 재배 식물의 재배에 적합하나 이에 한정되는 것은 아니며, 동물성 플랑크톤 등 다양한 수생물의 양식 및 다양한 식물의 재배에 사용될 수 있다 할 것이다.

1 : 수조 10 : 가이드부재
11 : 통로 12 : 홀
13 : 상부 14 : 하부
20 : 기포발생수단 30 : 큰 기포
40 : 작은 기포 50 : 보조가이드부재
51 : 보조통로 52 : 보조홀
100 : 수조 110 : 열교환기
200 : 가열장치 210 : 지중열교환기
300 : 산소공급장치 400 : 재배장치
500 : 부산물처리공급장치
510 : 스키머 511 : 흡입펌프
512 : 연결관 520 : 배양조
600 : 온실

Claims (7)

1. 양식 및 양액 재배 시스템에 있어서,
   내부에 열교환기(110)가 설치되어 있는 바이오 플록 수조(100)와;
   일측이 상기 열교환기(110)와 연결되어 있어 상기 수조(100) 내부를 가열하는 가열장치(200)와;
   상기 바이오 플록 수조(100) 내부에 산소를 공급하는 산소공급장치(300)와;
   상기 바이오 플록 수조(100) 상부에 설치되어 있는 양액 재배장치(400)와;
   일측이 상기 수조(100)와 연결되어 있고, 타측은 상기 양액 재배장치(400)와 연결되어 있으며, 상기 수조(100)에서 배출되는 부산물을 가공하여 재배장치(400)로 공급하는 부산물처리공급장치(500)와;
   상기 바이오 플록 수조(100)와 양액 재배장치(400)를 내측으로 수용하여 설치되어 있는 온실(600);을 포함하여 구성되되,
   
   상기 온실(600)은 태양광을 내부로 수용할 수 있도록 투명 또는 반투명한 천장을 구비하고 있으며,
   상기 양액 재배장치(400)는 온실(600)을 통해 유입되는 태양광이 하측의 바이오 플록 수조(100)로 일부 또는 부분적으로 차단하도록 배치되어 있으며,
   
   상기 가열장치(200)는 지중에 설치되어 있는 지중열교환기(210)와 일측이 배관 연결되어 있고, 타측은 상기 열교환기(110)와 연결되어 있어 상기 수조 내부를 가열하는 히트펌프로 이루어져 있고,
   
   상기 산소공급장치(300)는,
   수조(100) 내에 환상으로 다수 설치되어 있고, 수조(100) 바닥면에 대해 예각이 되도록 경사지게 설치되어 있으며, 단면의 형상이 수조(100) 바닥을 향한 저면부가 오목한 형상을 취해 경사진 통로(11)를 이루는 가이드부재(10)와;
   상기 가이드부재(10)의 저면부측 하부에 설치되어 있어 기포를 발생시키는 기포발생수단(20);을 포함하여 이루어져 있되,
   상기 가이드부재(10)의 길이 방향을 따라 다수의 홀(12)이 형성되어 있으며,
   
   수조(100) 바닥면에 예각이 되도록 경사지게 설치되어 있고, 단면의 형상이 수조(100) 바닥을 향한 저면부가 오목한 형상을 취하며, 상기 가이드부재(10)의 상면부와 이격되어 있어 가이드부재(10)의 상면부와의 사이로 경사진 보조통로(51)를 형성하는 보조가이드부재(50);가 더 구비되어 있고,
   
   상기 가이드부재(10)는 홀(12)의 상부(13)와 하부(14)가 불연속 경사면을 이루며,
   
   상기 보조가이드부재(50)의 길이 방향을 따라 다수의 보조홀(52)이 형성되어 있고,
   
   상기 보조홀(52)은 홀(12)보다 직경이 작게 이루어져 있으며,
   
   상기 보조가이드부재(50)는 보조홀(52)의 상부와 하부가 불연속 경사면을 이루는 것을 특징으로 하는,
   
   친환경 고밀도 양식 및 양액 재배 시스템.
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