KR102138294B1 - 극지 해양생물 아쿠아리움 시스템 - Google Patents

극지 해양생물 아쿠아리움 시스템 Download PDF

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Abstract

극지 해양생물 아쿠아리움 시스템이 개시된다. 본 시스템은 제1 수온으로 관리되며, 해양생물이 생활하는 복수의 수조, 복수의 수조로부터 여과 전의 물을 공급받는 리턴 섬프(Return Sump), 복수의 입력 채널로 입수되는 물의 온도를 열교환방식으로 세팅하는 제1 열교환기 및 제2 열교환기, 제2 열교환기로부터 출력되는 제1 수온의 물을 공급받아 복수의 수조 및 리턴 섬프로 제공하는 헤더 탱크, 제2 열교환기에서 헤더 탱크로 제공되는 물이 제1 수온이 되도록 제1 수온보다 낮은 물을 제2 열교환기로 공급하는 메인 칠러, 제1 열교환기로 제2 수온의 여과 후의 물을 공급하는 메인 섬프, 제1 열교환기에서 출력되는 제1 수온 및 제2 수온 사이의 제3 수온의 물에 선 여과를 수행하며, 메인 섬프의 물을 자외선 살균하고, 샌드 필터를 통해 여과하며, 거품 분류기를 이용하여 여과하는 메인 여과부, 및 복수의 펌프를 이용하여 물의 순환을 제어하는 메인 컨트롤러를 포함할 수 있다. 이에 따라, 극지가 아닌 지역에서도 극지 해양생물이 수월하게 사육될 수 있다.

Description

극지 해양생물 아쿠아리움 시스템{AQUARIUM SYSTEM FOR MARINE ORGANISM IN POLAR REGION}
본 발명은 극지 해양생물 아쿠아리움 시스템에 관한 것으로 더 상세하게는 극지에서 생활하는 해양생물을 극지가 아닌 지역에서도 건강하고 안전하게 사육 가능한 극지 해양생물 아쿠아리움 시스템에 관한 것이다.
최근에 북극이나 남극의 해양에서 생활하는 해양생물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데 이는 극지의 해양생물에 특이한 점이 있기 때문이다. 가령, 극지의 해양생물은 차가운 수온에서도 견딜 수 있는 항동결 단백질을 보유하고 있는데, 상기 항동결 단백질이 따뜻한 수온의 해양생물에 이식 가능한지 연구되고 있다. 또한, 대표적인 극지 해양생물인 남극어류는 부레가 없어서 뼈를 연골화 함으로서 유영이 가능토록 진화된 점은, 골다공증 치료에 도움이 되는지 연구되고 있으며, 헤모글로빈의 결여로 혈액이 투명하여 빈혈 등의 치료에 도움이 되는지 활발하게 연구되고 있다.
이에 따라, 극지에서 직접 해양생물을 포획한 후 현지에서 연구를 수행할 수 있으나, 극지에서의 연구 환경 등에 제약상황이 있으므로, 극지 해양생물을 극지가 아닌 지역에서 연구하는 것이 더욱 바람직할 수 있다.
이에 극지의 해양생물을 극지가 아닌 지역에서도 연구할 수 있는 설비가 갖추어지는 것에 대한 필요가 있다고 할 것이다.
한편, 상기와 같은 정보는 본 발명의 이해를 돕기 위한 백그라운드(background) 정보로서만 제시될 뿐이다. 상기 내용 중 어느 것이라도 본 발명에 관한 종래 기술로서 적용 가능할지 여부에 관해, 어떤 결정도 이루어지지 않았고, 또한 어떤 주장도 이루어지지 않는다.
공개특허공보 제10-2008-0005682호(공개일: 2008.1.15)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 일 실시 예는 극지의 해양생물을 극지가 아닌 지역에서도 사육하는 아쿠아리움 시스템을 제안한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 극지 해양생물 아쿠아리움 시스템은 제1 수온으로 관리되며, 해양생물이 생활하는 복수의 수조; 상기 복수의 수조로부터 여과 전의 물을 공급받는 리턴 섬프(Return Sump); 복수의 입력 채널로 입수되는 물의 온도를 열교환방식으로 세팅하는 제1 열교환기 및 제2 열교환기; 상기 제2 열교환기로부터 출력되는 상기 제1 수온의 물을 공급받아 상기 복수의 수조 및 상기 리턴 섬프로 제공하는 헤더 탱크; 상기 제2 열교환기에서 상기 헤더 탱크로 제공되는 물이 상기 제1 수온이 되도록 상기 제1 수온보다 낮은 물을 상기 제2 열교환기로 공급하는 메인 칠러(Main Chiller);
상기 제1 열교환기로 제2 수온의 여과 후의 물을 공급하는 메인 섬프(Main Sump); 상기 제1 열교환기에서 출력되는 상기 제1 수온 및 상기 제2 수온 사이의 제3 수온의 물에 선(pre) 여과를 수행하며, 상기 메인 섬프의 물을 자외선 살균하고, 샌드 필터를 통해 여과하며, 거품 분류기를 이용하여 여과하는 메인 여과부; 및 복수의 펌프를 이용하여 물의 순환을 제어하는 메인 컨트롤러;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 아쿠아리움 시스템은 상기 메인 섬프로 스페어 해수를 공급하는 스페어 해수 공급부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 아쿠아리움 시스템은 압력 작용을 이용하여 상기 리턴 섬프에서 물을 수송하는 복수의 제1 펌프; 상기 메인 섬프의 물을 제1 열교환기로 공급하는 복수의 제2 펌프; 및 상기 헤더 탱크의 물을 상기 복수의 수조 및 상기 리턴 섬프로 공급하는 제3 펌프;를 더 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1 수온은 섭씨 0.5도이며, 상기 제2 수온은 섭씨 10도 내지 12도일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 복수의 수조는, PVC(PolyVinyl Chloride) 재질의 두 판 사이에 충진제가 배치되는 외막을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 아래와 같은 효과가 발생된다.
첫째로, 극지가 아닌 지역에서도 효과적으로 극지 해양생물이 사육될 수 있다.
둘째로, 상온의 연구환경에서도 극지 해양생물이 건강하고 안전하게 사육될 수 있다.
셋째로, 공간이 협소한 경우 복층형으로 극지 해양생물 아쿠아리움 시스템이 구현될 수 있다.
본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 아쿠아리움 시스템의 구동 개념을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 해양생물로부터 나온 노폐물을 제거하는 메인 여과부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 아쿠아리움 시스템을 통해 암모니아가 제거되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 아쿠아리움 시스템의 구성을 나타내는 시스템 구성도를 나타낸다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 아쿠아리움 시스템(100)의 구동 개념을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참고하면, 아쿠아리움 시스템(100)은 극지의 해양생물(극지생물)이 사육되는 장소로 해양생물이 생활하는 수조(10)를 포함한다. 상기 수조(10)는 하나 이상의 수조를 포함할 수 있으며, 상기 수조(10)의 수온은 섭씨 0.5 도로 설정될 수 있다. 다만, 상기 수조(10)의 수온은 해양생물이 정상적으로 생활 가능하다면 수온은 0.5 도보다 낮게 또는 더 높게 설정될 수 있다. 본 명세서에서는 해양 생물의 생활 수온을 섭씨 0.5 도인 것을 가정하여 기술하기로 한다.
극지의 해양생물(극지생물)은 노폐물(가령, 암모니아)을 배출하고, 상기 노폐물이 포함된 해수에서 노폐물이 여과되어야 해양생물이 생존할 수 있다. 그러나, 노폐물이 여과되기 위해서는 섭씨 10도씨 정도로 수온이 설정되어야 하므로, 노폐물을 포함하는 배수된 물은 섭씨 10도로 세팅될 수 있다(20). 다만, 상기 섭씨 10도의 수온은 여과의 효율성을 위해 다르게 설정될 수 있다. 본 명세서에서는 섭씨 10도 또는 섭씨 12도에서 여과가 수행되는 것을 가정하여 기술하기로 한다. 여기서, 배수된 물의 온도를 높이기 위해 열교환기가 사용될 수 있다.
다음으로, 섭씨 10도의 물이 여과될 수 있다(30). 상기 아쿠아리움 시스템(100)은 배수된 물이 효과적으로 여과되도록 다양한 여과 모듈을 추가적으로 구비할 수 있다.
아쿠아리움 시스템(100)은 여과가 완료되어 정화된 물이 섭씨 0.5 도가 되도록 세팅한다(40). 섭씨 0.5도가 된 물이 수조(10)에 공급되어야 해양생물이 건강하게 사육될 수 있다.
여기서, 여과가 수행되는 장소의 주변 기온은 상온(가령, 섭씨 25도)으로 설정될 수 있다. 이에 따라, 극지에서 생활하는 해양생물이 극지가 아닌 지방의 공간에서도 문제없이 사육될 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기(HE1, HE2)를 설명하기 위한 도면이다.
열교환기는 온도가 서로 다른 매체를 근접시켜 매체 열을 서로 나누어 가지도록 하는(상호 교환하는) 장치다. 본 발명의 일 실시 예는 판형 열교환기를 이용하나, 구현 예에 따라 다양한 방식의 열교환기가 적용될 수 있다. 판형 열교환기는 열판을 이용하여 열교환이 이루어지게 만든 구조를 포함하는데, 근접한 열판 사이로 한쪽 면은 뜨거운 매체를 다른 면은 차가운(덜 뜨거운) 매체를 통과시켜 뜨거운 매체의 열이 차가운 매체로 전달될 수 있다.
본 발명에서 극지의 해양생물이 생활하는 해수의 온도를 섭씨 0.5도로 설정하고, 여과를 위한 해수의 온도를 섭씨 12도라고 할 때, 제1 열교환기(HE1)으로 입수되는 일 방향의 물(210A, 청색) 온도는 섭씨 0.5도이며, 제1 열교환기(HE1)로 입수되는 타 방향의 물(220A, 적색) 온도는 섭씨 12도이다. 입수되는 일 방향의 물(210A, 청색)과 타 방향의 물(220A, 적색)은 열교환기 내부에서 중간 온도의 물(210B, 220B)로 변하여 출수될 수 있다. 여기서 중간 온도의 물(210B, 220B)은 섭씨 2도일 수 있다. 제2 열교환기(HE2)로 일 방향의 물(220B)과 차가운 물(섭씨 마이너스 2도(230A), 가령 부동액)이 입수되며, 차가운 물(230B)과 섭씨 0.5도의 물(220C)이 출수될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 열교환기마다 2개의 입수/출수 라인이 구비된 복수의 열교환기(HE1, HE2)가 적용되어, 아쿠아리움 시스템(100)이 보다 다양한 구조를 가질 수 있게 된다.
아울러, 열교환기는 추가적으로 더 포함될 수 있다. 열교환기가 복수개로 구성되는 경우, 설정하고자 하는 온도가 더 빠르고 쉽게 세팅될 수 있다. 가령, 복수의 열교환기가 추가적으로 포함될 경우, 해양 생물이 생활하는 온도와 여과를 위한 온도 설정이 쉽고 빠르게 수행될 수 있다. 또한, 열교환기가 추가적으로 더 포함될 경우, 시스템이 더 많은 구성들이 추가될 수 있어 시스템의 구현 다양성이 더 좋아질 수 있다.
도 3을 참고하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환기의 구조를 설명하면, 열교환기는 지지대(310), 가이드 바(320), 조임판(330), 조임볼트(340), 운반대(350), 열판 팩(360) 및 고정판(370)을 구비할 수 있다.
이하에서는 해양생물로부터 나온 노폐물을 제거하는 메인 여과부(110)의 구성을 도 4를 참고하여 설명하기로 한다. 메인 여과부(110)는 메인 배수조인 메인 섬프(sump)에서 나온 물을 여과하는 모듈이며, 메인 섬프로 공급되는 물을 여과할 수 있다.
메인 여과부(110)는 센서부(111)와 여과부(113)를 포함한다. 다만, 도 4에 도시된 메인 여과부(110)의 구성들은 메인 여과부(110)를 구성하는데 필수적인 것은 아니여서, 본 명세서 상에서 설명되는 메인 여과부(110)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
메인 여과부(110)의 센서부(111)는 수온 센서(111WT), DO 센서(111DO), pH 센서(111pH), 및 수위 센서(111DW)를 포함한다. 수온 센서(111WT)는 메인 섬프의 수온을 측정하는 모듈이며, DO 센서(111DO)는 용존산소량(Dissolved Oxygen)을 측정하는 모듈이고, pH 센서(111pH)는 물의 pH를 측정하는 모듈이며, 수위 센서(111DW)의 메인 섬프의 수위를 측정하는 모듈이다.
센서부(111)는 메인 섬프의 수온, DO, pH, 수위가 문제가 발생된 경우, 이를 메인 컨트롤러에 알림을 제공할 수 있다. 메인 컨트롤러는 센서부(111)에 의해 문제가 발생된 경우, 적절하게 대처할 수 있다. 가령, 메인 컨트롤러는 수온이 낮은 경우, 용존 산소 수치가 높은 경우, pH에 문제가 있는 경우, 수위에 문제가 있는 경우 해수의 순환을 위한 펌프를 가동하며, 열교환기를 작동시키고 메인 칠러 등을 가동할 수 있다.
여과부(113)는 자외선 살균부(113UV), 샌드 필터(113SF), 거품 분류부(113FF), 선 여과부(113CF) 등을 포함할 수 있다.
구체적으로, 선 여과부(113CF)는 물에 포함된 이물질 등을 필터링하는 모듈로, 히터(Heater)를 통과하기 전에 미리 여과를 수행하는 모듈이다.
자외선 살균부(113UV)는 UV(자외선)을 이용하여 짧은 시간안에 유해한 각종 세균/바이러스/병원균을 없앨 수 있다. UV 살균부(113UV)는 소독이 필요하신 곳에 사용 가능하고, UV(자외선)에 의한 살균은 염소와 같은 화학제를 쓰지 않아도 된다. 물속에 아무 것도 처리하지 않기 때문에 차후에 또 다른 부산물을 제거할 필요가 없으며, 더구나 물의 물리적, 화학적 성질을 변화시키지 않으므로 pH나 색깔/냄새/온도 등이 원래대로 유지될 수 있어 시설하우스용 양액, 농업용 재순환용 용수, 횟집의 활어용 수조, 정수기의 식수 살균에도 많이 적용될수 있다. 자외선 살균은 피조사물에 거의 변화를 주지 않고, 살균효과는 조사 중에 한하며 잔존하지 않아 공기, 물의 살균에 적합하다.
샌드 필터(113SF)는 모래, 자갈 등과 같은 여과재가 들어있는 통 안으로 해수를 유입시켜 여과재 표면에 부착ㆍ성장한 미생물을 이용하여 오염물질을 흡착, 여과 및 분해할 수 있다. 또한, 샌드 필터(113SF)는 순환수 여과장치로 사용될 수 있다. 여기서, 모래는 고형물, 부유물질의 제거 등을 위해 사용되며, 활성탄은 유기물질, 잔류염소 등의 흡착능력, 미세 고형물질 등의 일부를 여과하는 기능으로 차압 또는 일정시간 사용 후 포집된 불순물을 탱크밖으로 배출 시키기 위한 역세 조작을 하여 주기적으로 배출될 수 있다.
거품 분류부(113FF)는 Foam Fractionator의 약자로 단백질 제거기(Protein skimmer)라고도 하며, 거품 분류부(113FF)는 원래 산업용 하수처리 공장에서 사용하기 위하여 개발되었는데, 물 속에 용해되어있는 유기물(단백질)들이 암모니아로 분해 되기 전에 거품을 통해 제거할 수 있다. 거품 분류부(113FF)는 기물 분자가 극성이 있어서 물기둥에 주입된 공기방울의 표면(거품)에 유기물이 달라 붙는 원리를 이용한 것이며, 생성된 거품은 마지막에 배출되어 버리는 동시에 유기 불순물을 제거할 수 있다. 즉, 거품 분류부(113FF)는 거품을 통하여 유기물을 최대한 배출할 수 있으며, 거품 분류부(113FF)의 이러한 과정은 pH와 염도가 높은 물에서 잘 일어나기 때문에, 거품 분류부(113FF)는 해수조에서 효과적으로 사용될 수 있으며, 이런 종류의 여과 방식은 수질을 양호하게 유지하는데 도움이 될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 아쿠아리움 시스템(100)이 암모니아를 분해하는 과정을 나타낸다.
먼저, 아쿠아리움 시스템(100)은 극지 해양생물의 배설물이나 남은 사료 찌꺼기, 단백질 등에서 발생된 암모니아가 여과재를 통과할 때, 여과제 표면에 서식하는 박테리아(Nitrosomonas 속의 아질산균)의 산화를 통해 암모니아를 제거하고 아질산염(NO2)을 생성할 수 있다. 그 다음으로, 아쿠아리움 시스템(100)은 또 다른 박테리아(Nitrobacter)에 의해 독성이 거의 없는 질산염(NO3)을 생성할 수 있다. 아쿠아리움 시스템(100)은 정화된 물을 헤더 탱크로 공급하고, 헤더 탱크는 복수의 수조 및 리턴 섬프로 공급할 수 있다.
즉, 아쿠아리움 시스템(100)은 아질산균(니트로소모나스)이 암모니아(유해)를 분해해 아질산염(유해)을 생성하고, 질산균(니트로박터)이 아질산염을 분해해 질산염(무해)을 생성할 수 있게 한다. 다만, 아쿠아리움 시스템(100)은 여과시에 수온을 섭씨 10도 이상으로 설정하여 암모니아를 효과적으로 분해할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 아쿠아리움 시스템(100)의 구성 및 구동을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 따르면, 아쿠아리움 시스템(100)은 극지 해양생물의 생활 영역과 여과 영역을 포함한다. 생활 영역과 여과 영역의 기온은 상온으로 설정 가능하여 특별히 에어컨 등을 가동하여 실내 온도를 낮출 필요가 없으므로 해양 생물에 대한 연구가 수월하게 수행될 수 있다.
생활 영역과 여과 영역은 하나의 열린 공간에 함께 배치될 수 있으며, 생활 영역은 아래 층에 여과 영역은 위에 층에 배치될 수 있다. 이런 경우, 생활 영역에서 여과 영역으로 연구자의 이동을 편리하게 하기 위해 수직 엘리베이터 등이 설치될 수 있다.
아쿠아리움 시스템(100)의 구체적인 구성 및 기능들을 자세히 설명하면, 먼저 제1 수온으로 관리되며, 해양생물이 생활하는 복수의 수조(S1 내지 S6, C1 내지 C4)가 배치(Wall)될 수 있다.
여기서, 제1 수온은 0.5도일 수 있으며, 해양생물에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 복수의 수조 중 사각수조(S1 내지 S6) 각각의 재질은 PVC(PolyVinyl Chloride)이며, 단일 층의 판 사이에 충진제(가령, 스티로폼)가 배치되어 온도 차이에 의한 결로발생을 차단될 수 있으며, 항온이 유지될 수 있다. 사각수조(S1 내지 S6)는 협소한 공간에서 효율이 좋으며 실험용 생물에 대한 외부자극 최소화를 위해 투명 수조가 아닌 색상이 포함될 수 있다.
아울러, 원형수조(C1 내지 C4)가 배치되며, 원형 수조(C1 내지 C4)는 어류에게 가장 스트레스가 적은 구조이며, 수류의 흐름 상 중앙으로 몰린 이물질 제거에 유리할 수 있다. 다만, 아쿠아리움 시스템(100)이 배치된 영역이 협소한 경우, 소량만 설치하는 것이 좋을 수 있다.
또한, C1 및 C2 사이에 M1 수조 및 C3 및 C4 사이에 M2 수조가 배치될 수 있다. M1 및 M2 수조는 원형수조(C1 내지 C4)의 수위조절을 수행할 수 있고, 원형수조(C1 내지 C4)에 직접 물봉을 끼워서 수위를 조절하다보면 어류에 스트레스를 줄 수 있고, 채집시 물봉으로 인해 간섭이 발생될 수 있으므로, 이를 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, M1 및 M2 수조는 원형수조(C1 내지 C4)들을 거치는 도중에 생기는 침전물 등을 침전시킬 수 있으며, 원형수조(C1 내지 C4)에 크기가 작은 생물들도 있을 수 있기 때문에 배수구로 빠져나가더라도 유실을 방지할 수 있다.
디스플레이 섬프(Display Sump, 143)은 전시용 수조로써 아쿠아리움 시스템(100)에 직접적인 영향을 미치진 않으나 극지 해양어류에 관심 있는 방문객들이 외부에서 관찰 가능하도록 제공하는 수조에 해당된다. 실험용 수조들은 실험 시에 생물들의 스트레스를 최소화하기 위하여 외부영향을 최소화하여야 하기 때문에 전시용 수조를 통하여 해양생물이 관찰될 수 있다.
리턴 섬프(141)는 상기 복수의 수조로(S1 내지 S6, Display Sump, C1 내지 C4)부터 여과 전의 물을 공급받는다. 리턴 섬프(141)에는 해양 생물의 배설물이 포함될 수 있다. 구현 예에 따라서는 리턴 섬프(141)가 정화된 물을 복수의 수조로 공급하도록 설계될 수도 있다. 아울러, 리턴 섬프(141)는 메인 섬프로 순환시키는 수로관과 펌프가 하나이기 때문에 사육수조의 물을 한 번에 모아서 순환시킬 수 있으며, 실험수조들을 거치는 도중에 발생된 침전물을 침전시킬 수 있다.
또한, 생활 영역에는 연구자들의 작업 공간(Work-bench)이 추가적으로 배치될 수 있다.
여과 영역에는 복수의 입력 채널로 입수되는 물의 온도를 열교환방식으로 세팅하는 제1 열교환기(HE1) 및 제2 열교환기(HE2)가 배치될 수 있다. 제1 열교환기(HE1) 및 제2 열교환기(HE2)의 구동은 도2에서 설명한 바 생략하기로 한다.
헤더 탱크(135)는 제2 열교환기(HE2)로부터 출력되는 상기 제1 수온의 물을 공급받아 상기 복수의 수조(S1 내지 S6, Display Sump, C1 내지 C4) 및 상기 리턴 섬프(141)로 제공할 수 있다. 헤더 탱크(135)에서 나온 물은 여과된 물이다.
아울러, 헤더 탱크(135)는 수온 센서(WT), 용존산소량 센서(DO), pH 센서(pH), 수위 센서(DW)를 포함한다. 용존산소량 센서(DO)는 공기 중에서 유입되는 것 말고도 브로와를 통해 인위적으로 산소를 공급할 수 있다.
상기의 센서들은 아쿠아리움 시스템(100)이 자동으로 구동될 때, 발생될 수 있는 문제를 극복하는데 도움이 될 수 있다.
메인 칠러(Main Chiller, 133)는 제2 열교환기(HE2)에서 헤더 탱크(135)로 제공되는 물이 제1 수온이 되도록 제1 수온보다 낮은 물을 상기 제2 열교환기로 공급할 수 있다. 여기서, 제1 수온보다 낮은 물은 부동액으로 섭씨 마이너스 2도일 수 있으며, 해양생물의 생활 수온, 여과를 위한 수온 등에 따라 달리 구현될 수 있다.
메인 칠러(133)는 목표설정 온도로 해수를 최종 냉각하기 위한 역할을 하는데, 칠러에서 부동액을 설정온도로 냉각시킨 후 열교환기(HE2)로 보내어 해수와 열교환을 시킬 수 있다.
메인 섬프는 제1 열교환기로 제2 수온의 여과 후의 물을 공급할 수 있다. 메인 섬프에는 메인 여과부(110)가 포함되어 섭씨 10 도 내지 12도의 물을 정화할 수 있다.
메인 섬프는 사육수가 반드시 거쳐야하는 수조로 여과조 역할을 수행하며, 부유물을 걸러주고 여과박테리아 번성을 위한 여과재들이 배치될 수 있으며, 바이오플락 기술을 이용하여 사육어에 유익한 미생물(probiotics)로 구성된 제품으로 양식장의 사료찌꺼기, 배설물 등의 유기물을 신속히 분해, 액화하여 아질산 중독을 근본적으로 예방할 수 있다. 여기서, 바오오플락 기술은 오염물 분해능력이 뛰어나고 물고기에 유익한 미생물을 양식수조에서 물고기와 함께 기르는 새로운 양식 기술로 미생물이 사료찌꺼기나 배설물에서 발생되는 오염물을 분해하고, 물고기에 잡아 먹혀 단백질 등 양분을 공급하며, 물갈이도 거의 필요치 않아 물과 에너지를 절약할 수 있는 양식기술에 해당된다.
메인 여과부(110)는 제1 열교환기에서 출력되는 상기 제1 수온 및 상기 제2 수온 사이의 제3 수온의 물에 선(pre) 여과(CF)를 수행할 수 있다. 메인 여과부의 선 여과부(113CF)는 히터(Heater)를 거치기 전에 이물질 등을 필터로 미리 여과할 수 있다. 선 여과부(113CF)는 수질안정 및 가열 성능을 최대화 시키기 위한 역할을 수행할 수 있다. 이후, 히터를 통해 가온함으로서 암모니아 제거과정에 생성되는 아질산과 질산염을 효율적으로 제거하는 박테리아(나이트로 박터와 나이트로 좀모나스)의 활성이 높아질 수 있다.
아울러, 메인 여과부는 도 4에서 자세히 설명한 자외선 살균부(113UV), 샌드 필터(113SF), 거품 분류부(113FF) 등을 통해 물에 포함된 이물질을 여과할 수 있다.
메인 칠러(133)와 함께 서브 칠러(137A, 137B)가 더 포함될 수 있는데, 서비 칠러는 1대당 3마력으로 메인 칠러(15마력)의 불시 고장이나 점검 등 필요 시, 긴급적으로 생물 사육에 지장 없도록 예비 수단으로 사용하기 위함이며, 또한 무더운 여름철에 메인 칠러 용량 부족으로 냉각기에 무리가 없도록 동시 가동하여 보조냉각기로도 사용될 수 있다. 서브 칠러(예비냉각기) 역시 냉각용량이나 고장으로 인한 안전성을 위해서 1대보다는 2대인 것이 더욱 효율이 좋을 수 있다.
서브 칠러(137A, 137B) 각각에 결합된 컨트롤러는 냉각기 전원버튼과 온도 설정 버튼을 구비하여, 메인 냉각기 작동 이상 시나 기타 필요 시, 예비로 가동될 수 있다. 컨트롤러는 동시에 또는 개별적으로 구동될 수 있다.
아울러, BP(Balance Pipe)는 수압(유량)조절을 위하여 설치될 수 있다. 특히, 열교환기 내에서 순환수 열교환의 최적 조건을 위해 적절한 유량 조절(순환 속도)이 필요하며, 이럴때 BP가가 각 수조로부터 상호유기적인 수압 조절을 통해 수압(유량)을 조절할 수 있다.
메인 컨트롤러(160)는 사육수 순환을 위한 각 수조별 펌프의 작동 및 비상경보시스템을 구동시킬 수 있다. 메인 컨트롤러(160)는 자동으로 작동될 수 있으나, 필요시 수동으로 조작가능하다.
이외에, 외부 해수 탱크(150)가 추가될 수 있는데, 외부 해수탱크(150)는 예비로 해수를 보관해놓는 탱크로 충분한 예비물량이 필요하기 때문에 탱크 규격(2톤)이 클 수 있다. 규격상 실내 보관이 어려운 경우 외부에 배치되며 겨울에 해수의 동결을 방지하기 위해 열선(Hot wire)가 배치될 수 있다.
또한, 기온이 수온에 영향을 미칠 수 있으므로 각 수조마다 사육수 열손실 방지를 위한 보온재가 수조덮개, 수로관 등에 배치될 수 있다.
아울러, 복수의 펌프가 배치될 수 있다. 가령, 압력 작용을 이용하여 상기 리턴 섬프(141)에서 물을 수송하는 복수의 제1 펌프, 메인 섬프의 물을 제1 열교환기로 공급하는 복수의 제2 펌프 및 헤더 탱크(135)의 물을 상기 복수의 수조 및 상기 리턴 섬프(141)로 공급하는 제3 펌프 등이 배치될 수 있다. 다만, 펌프의 개수는 구현에 따라 달라질 수 있다.
한편, 본 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
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Claims (6)

  1. 소정의 공간에 배치된 극지 해양생물 아쿠아리움 시스템으로서,
    상기 공간의 기온은 상온으로 설정 가능하며, 상기 공간은 극지의 해양생물이 생활하는 생활 영역 및 여과 영역으로 구분되고,
    제1 수온으로 관리되며, 상기 해양생물이 생활하는 복수의 수조;
    상기 복수의 수조로부터 여과 전의 물을 공급받는 리턴 섬프(Return Sump);
    복수의 입력 채널로 입수되는 물의 온도를 열교환방식으로 세팅하는 제1 열교환기 및 제2 열교환기;
    상기 제2 열교환기로부터 출력되는 상기 제1 수온의 물을 공급받아 상기 복수의 수조 및 상기 리턴 섬프로 제공하는 헤더 탱크;
    상기 제2 열교환기에서 상기 헤더 탱크로 제공되는 물이 상기 제1 수온이 되도록 상기 제1 수온보다 낮은 물을 상기 제2 열교환기로 공급하는 메인 칠러(Main Chiller);
    상기 메인 칠러의 구동을 보조하는 복수의 서브 칠러;
    상기 제1 열교환기로 제2 수온의 여과 후의 물을 공급하는 메인 섬프(Main Sump);
    상기 제1 열교환기에서 출력되는 상기 제1 수온 및 상기 제2 수온 사이의 제3 수온의 물에 선(pre) 여과를 수행하며, 상기 메인 섬프의 물을 자외선 살균하고, 샌드 필터를 통해 여과하며, 거품 분류기를 이용하여 여과하는 메인 여과부; 및
    복수의 펌프를 이용하여 물의 순환을 제어하는 메인 컨트롤러;를 포함하는, 극지 해양생물 아쿠아리움 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인 섬프로 스페어 해수를 공급하는 스페어 해수 공급부를 더 포함하는, 극지 해양생물 아쿠아리움 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    압력 작용을 이용하여 상기 리턴 섬프에서 물을 수송하는 복수의 제1 펌프;
    상기 메인 섬프의 물을 제1 열교환기로 공급하는 복수의 제2 펌프; 및
    상기 헤더 탱크의 물을 상기 복수의 수조 및 상기 리턴 섬프로 공급하는 제3 펌프;를 더 포함하는, 극지 해양생물 아쿠아리움 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수온은 섭씨 0.5도이며,
    상기 제2 수온은 섭씨 10도 내지 12도인, 극지 해양생물 아쿠아리움 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 수조는,
    PVC(PolyVinyl Chloride) 재질의 두 판 사이에 충진제가 배치되는 외막을 포함하는, 극지 해양생물 아쿠아리움 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    복수의 열교환기를 더 포함하며, 상기 복수의 열교환기를 통해 상기 제1 수온 및 상기 제2 수온의 설정 속도가 더 빠르게 수행되는, 극지 해양생물 아쿠아리움 시스템.



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