KR20010002360A

KR20010002360A - 수중산소공급장치

Info

Publication number: KR20010002360A
Application number: KR1019990022122A
Authority: KR
Inventors: 허남인
Original assignee: 주환용; 주식회사 네가트론
Priority date: 1999-06-14
Filing date: 1999-06-14
Publication date: 2001-01-15
Also published as: KR100363740B1

Abstract

본 발명은 각종어류에 최적의 물을 유지하려는 어류양식수조(축제식, 가두리, 노지)의 용존산소와 수질향상을 도모함에있어 특히 현재 주류를 이루고 상용되고있는 수차(프로펠러식) 설비를 지양하고 그 효능을 높이기 위한 수단으로 기액접촉에 있어 에젝터 형식으로 바꾸고, 그 에젝터를 이루는 수로(水路)와 공기로에 전기석의 기능을 개재시키므로 같은 동력소비에 비해 종전 용존산소혼입 효과를 최저 4배이상 높이고, 동시에 종전방식으로는 기대할수없었던 수질개선마저 이루게하는일련의 시스템화된 수중산소공급장치에 관한 것이다.

Description

수중산소공급장치{AAAAA}

[산업상의 이용분야]

본 발명은 해수어류 양식기술에 관련되는 것으로, 그중에서 특히 순환여과방법에 의한 해수양식조의 물의 용존산소량을 높이는 동시 수질개선을 하여주므로, 어류사육에 근원이 되는 물을 원만하게 관리하는 방법에 관한 것이다.

[종전의기술]

본 발명은 근간 급속도로 보급된 순환여과방식의 해수어류양식에 있어 소규모의 사육조에 다수의 어류를 고밀도로 사육하는 관계로, 양식수조내의 물이 일정한 용존산소(DO)의 유지 관리와 수질의 정화가 절실해져 온 것은 주지의 사실이다. 이에 대처 하기위해 현재 우리나라 각처에 다수 보급 설치되어 가동중인 대표적인 기기로 수차(프로펠러식)가 있는데, 이 기기는 대만의 "교류샨"사(GUO LU SHAN ENTERPRIS)가 개발한 것으로 우리나라에 1980년 초경에 도입되었으며, 당시에 양식업계에 크게 각광을 받고 현재 이 수차로 도입된지 근 20년에 걸쳐 아직도 이 기기만이 업계에 있어 여전히 주로 가동되고 있는 실정으로 보아, 그간 이 방면의 기술개발은 전혀 이루어지지 못하고 있는 상태임을 엿볼수 있게한다. 더구나 다년간의 가동으로 이 기기는 다음과 같은 애로점이 있는 것으로 널리 알려지고 있는 것이다. 즉, 이 수차(프로펠러식)는 기계적인 회전력에 의해 설치된 복수의 날개 끝에 붙인 물갈퀴판으로 물을 공중으로 튀겨올려, 그 물방울과 공기접촉을 기도한 단순한 원리의 구상으로 되어있어, 튀어오른 물방울의 입도가 굵어 겉보기에는 대단한 공기접촉이 이루어지는 듯이 보이나 (수적이 미세할수록 기액접촉면적이 기하급수적으로 넓어짐은 주지된 물리적사실) 그 실효과는 소모전력비에 비해 수중 용존산소혼입량이 극히 저조할 뿐만아니라 그나마 양식, 노지 및 수조안에 파급범위도 극부적이여서 심히 만족스럽지 못하였던 것이다. 또한, 수차의 제조회사가 내세운 장점으로 정밀하게 부드러운 회전력과 믿을 수 있는 내구성 등을 장점으로 강조하고 있음에도 불구하고 그 기기의 핵심을 이루는 프로펠러 회전구동장치가 어느시기를 경과하면 너무나 빈번한 고장으로 신뢰성이 떨어지고 그 유지관리비가 겹친것도 큰 애로점이 아닐수없었던 것이다.

본 발명은 이러한 비능률적인 수차의 고정관습을 지양하고 무슨이유에서인지 우리나라에서 보급을 보지못한 에젝터 방식에 의한 산소(공기)공급에 있어 신규의 구성을 갖추게 하여 수질개선을 기도하게 된 것으로 상술한 여러 애로점을 해결하기에 이룬 것이다.

[발명이 해결하려는 과재]

본 발명은 종전의 수차(프로펠러식)의 기액접촉방법을 지양하고 간편한 에젝터식으로 개선하는데 있다. 즉, 양식수조의 물을 수면에서 수차의 물갈퀴로 튀기는 작용보다 물을 펌프로 부단히 순환시켜 그 유로에 에젝터를 부설하여 공기를 자연 혼입하게 하므로 용존산소를 높이는 방식이 추가된 방법으로 개선한 것이다. 이 에젝터는 수십년래 화학실험실에서 간이진공상태를 이루는 "Wetzel의 수류펌프"의 원리로 이미 잘 알려진 사실에 속하는 것으로 (오가다노보루 「화학실험조작법」 주식회사낭꼬오도오 1924. P339) 이를 이용, 에젝터 또는 벤츄리 등으로 불리우는 화학공정에 성능좋은 기기로 고안, 일예로, 제트펌프(Jet pump)라 불리우는 (화학장치 백과사전.주식회사화학공업사 1976.P7)공업적으로 보일러 또는 부식성가스 취급 등 그 사용목적에 따라 유용하게 쓰이는 기기의 하나로 발전 되고 있다. 실제로 일본 공개특허공보 쇼(昭(1981)-58526호, 헤이(平)4(1992)-346897호, 헤이7(1995)-16598호, 또 일본공개실용신안공보 헤이6(1994)-57500호 등으로 이 에젝터 형태에 의한 액체와 기체혼합기술이 각기 그 형태와 구성을 달리하여 수심에 미치는 영향, 생물여과재를 통과시키거나 그 장치를 후로우터로 수면에 부상시키고 물 확산을 위한 데퓨저의 부착등을, 또는 자석으로 자장(磁場)을 작용케 해 물을 정화하려는 제공 등 여러 가지가 제시되고 있는 사항을 볼 수 있다. 양식수조의 어류성장에 필수적인 용존산소확보와 수질의 관리를 위한 여러방식(포기방식등)이 제공되고 있는 중,(이병헌외, 「한국양식학회지」 Vol7,NO 4, 1994 P239) 근년 상업적 목적으로 해수 어류양식이 순환여과방식이 보급되어, 소규모의 사육조에 다수의 어류를 고밀도 사육하려는 입장에서는 더욱 절실해진 과제가 이닐수없다. 본 발명은 이를 해결하려는 산소(공기)공급장치에 관한 것이다. 순환여과 방식은 최근 각종 생활하수 및 산업폐수의 대량 연안유입이 원인으로 근해 환경악화가 천연해수의 사용불가로 기울어지고 또, 태풍이나 적조발생등의 자연재해에 대한 대비차원에서도 유리한 점이 인정되어 보급된 방식이나 이에따른 페단 역시 만만치 않다. 즉, 이러한 순환여과방식은 전기한바 부득이 고밀도 사육방법인 관계로 수많은 어류들의 신진대사작용과 먹지못한 잔류사료의 분해로 인한 기름기와 암모니아 발생이 물의 오염을 가져와 일정량의 어류가 폐사하거나 또는 그 성장이 저해되는 폐단이 있어, 이를 방지하는 수단의 하나로 양식수조내의 물이 일정한 용존산소(DO)의 유지 및 양호한 수질의 유지가 절실해진 것이다. 이러한 과제를 해결하기위한 방법으로 본 발명은 이루어진 것이다.

제 1 도 : 종전의 수차(프로펠러식)의 개요도

제 2 도 : 본 발명의 에젝터식 수질개선기의 개요도

제 3 도 : 에젝터 구성개요도

제 4 도 : 압력수탱크와 근변기기의 개략도

제 5 도 : 에텍터에 흡입공기 흡입관의 개략도

[부호의 설명]

1. 부양체(후로우터) 2. 모-터기어박스 3. 프로펠러

4. 회전축 5. 본 발명의 부양제 6. 모-터 7. 펌프 8. 압력수조

9. 에젝터 9-1. 한 개이상의 에젝터 10. 활성공기통 11. 연결파이프

12. 공기흡입구 13. 전기석촉매 14. 분산노즐 15. 스트레이너

[과제를 해결하려는 수단]

[구성]

본 발명은 어류양식수조의 물을 펌프(7)로 흡입, 일단 압력수조(8)를 거치게 하고, 이 압력수조에는 1개이상의 토출구를 두게하고 그 끝에 에젝터(9)를 연결하여 압력수의 토출에 의한 자흡되는 공기를 공기흡입통(10)을 거치게 하여 기액혼합을 이루고 양식수조내에 임의의 깊이로 분출시키게하는 일련의 수중산소공급의 시스템에 관한 것이다. 또한 본 발명은 펌프를 가동 물을 에젝터(9)로부터 분출하기에 앞서 일단 압력수조(8)의 내부에 충진되어있는 터어멀린광석(Tourmaline, 이하 전기석이라 함)으로 된 촉매체(13)를 통과케하여 물을 활성화 시키고 에젝터(9)에 공급되는 경로에 역시 공기흡입통(10) 내부안에도 전기석 촉매체(13)를 통과한 공기로 마이너스이온이 풍부한 공기가 혼입되게하는 구성을 이루게 했다. 그림.2 에서 명시하듯 압력수조(8)는 양식수조의 물이 빠졌을 때 장치의 전도(顚倒)를 예방하여 안정된 자세를 갖추는 역할도 겸하게 하였으며 중앙에 스트레이너(15)를 부설시켰다. 또, 이 압력수조(8)에서 공기흡입통(10) 사이에 연결파이프(11)를 두고 공기흡입통(10) 내부에 장입된 전기촉매(13)의 습도를 조절하기위해 그 끝에 분산노즐(14)를 부착시켰다. 또 핵심역할을 하는 에젝터(8)의 구성은 그림.3의 15→16의 빠른흐름에 의해 (17)의 흡입공기를 유도하기위한 물의 젯트(18)와 노즐(19)이 에젝터 본체(20)에 연결되어있고, 이 두 개의 간격을 조절하기쉬운 구성으로 되어 있으며, 이 에젝터 본체(20)에는 공기흡입구(17)가 개구되어있다.

[작 용]

본 발명은 상술한 구성에 의해 가동되면, 양식수조의 오염된 물(주로 유기물질들)은 일단 스트레이너(15)로 여과되어 압력수조(8)에서 수질이 변경되고, 한편 흡입되는 공기 역시 공기흡입통(10)을 거치게 하므로서 마이너스이온이 풍부한 공기가 되어 에젝터(9)에서의 기액혼합이 이상적으로 이루어지게 하므로 어류생육은 물론 물의 차기 아질산산화물분해공정(순환여과디스크 등)에 크게 유효한 역할을 제공하게 되는 것이다. 본 발명에 촉매체로 사용하려는 전기석의 효능은 전기석이 갖는 특이한 성질로서 영구전극을 갖는 관계로, 이는 마치 현재 영구자석의 경우처럼 여러방면으로 이용될수있는 것은 이미 잘 알려진 사실에 속한다. (구보데쓰지로오 「새로운 물의 과학과 이용기술」" 전기석이 만드는 물의 계면활성과 그 이용" 사이언스포럼; 1992 P302 참조) 이에앞서 구보씨는 일본공개특허공고 헤이(平)2-(1990)-71894호, -198688호를 그리고 이어서 헤이3(1991)-18894호, 헤이5(1993)-64784호 등으로 전기석을 이용한 여러가지 기술 제공을 제시하고 있다. 이것은 전기석이 갖는 광석 자체가 한쪽에 플러스전극, 다른한쪽에 마이너스전극을 자연 영구적으로 발생시키는 특성으로 직류의 정전기를 한없이 발생시키는 관계로 흡착반발작용, 전장(電場)의 형성, 수분의 전기분해, 수질의 조정기능 특성이 발휘되는 것으로 알려져있다. 실제로 전기석 소재의 전문적 취급회사의 해설자료에 의하면 전기석이 물을 분해하여 히드록실이온을 발생시키고있는 증거를 제시하고 있다. (마이너스이온 카운터로 측정)즉, 히드록실이온(H₂O₃ ^-)은 유리한 OH^-이온과 수분자 H₂O가 결합된 것으로 마이너스이온의 형태가 되어 존재하고 있다고 한다. 전기석에 의해 히드록실이온이 발생, 소멸을 거듭한다는 단속적인 현상이 끊임없이 일어나는 일로 그 결과 연속적으로 마이너스이온이 발생되는 것으로 고찰되고있다. 이 마이너스이온은 질산성질소등의 분해를 촉진하는 즉, 물의 성질을 개선하는 것으로 알려지고 있다.

최근에 일본공개특허공보 헤이(平)10-(1998)-36987호 에서는 전기석의 영구전극으로 인해 공기를 청정화하는 (소취효과등) 능력이 있는 것이 지적되고 있으며 1998-1238346호에서는 수처리와 공기처리에도 사용되는 제공도 있고, 일본특허공보 헤이(平)7 (1995)-98190호에서는 전기석으로 해수가 이온화되어 양어장에의 공급수일 경우 어류의 육성을 조장한다고 공지되고있어 본 방법의 양식수조에의 적용을 의미있게 시사해주고 있다. 상술한 각 제공들에는 전기석의 미 분말을 주성분으로한 입상물(주로 세라믹스 소성구형체)로 또는 입상물의 집합체로서의 이용으로 제시되고 있다. 연이나 전기석이 갖는 영구전극은 950∼1000℃에서 그 능력이 소실됨이 알려져 있으므로 세라믹스화가 매우 곤란한 것으로 그 소성에 관하여 각양의 기술제공이 제시되고 있는 것을 또한 볼 수 있다.

본 발명은 압력수조(8)와 공기흡입통(10)에 충진되는 전기석촉매체(13)를 내해수 불포화폴리에스텔 수지에 전기석 미분말체로 혼입하여, 적당한 눈목을 갖는 망상(網狀)에 도포하므로 간단하게 전극 능력에 하등 지장을 주지 않으며 단연 경제적으로 유리한 촉매제조를 달성하기에 이르게 했다. 즉, 전기석의 미크로단위의 미분쇠물은(세라믹스원료로서의 구비조건) 소요경비가 높아지는 것을 지양하고, 본 발명에 있었어는 100∼300멧슈의 분체로도 능히 높은 수치의 목적을 달성할수 있는 것으로 또, 성형체가 되는 불포화폴리에스텔수지 역시 세라믹스소성체의경우와 마찬가지로 그 함량이 10∼20%의 혼입은 극히 무리없는 것으로, 도포성형작업 역시 용이한 것이다. 연이나 본 발명에서는 전기석을 주로한 세라믹 소결체의 사용도 무방함은 물론이다. 본 발명은 현행 수차식의 기액접촉의 상술한 여러폐단을 에젝터식으로 개편하므로서 그 기액경로에 전기석촉매처리가 가능해진 것으로, 또 이들을 개재시키므로 보다 효율적인 혼합성과를 거둘 수 있는 시스템을 발명한 것이라 하겠다.

[실시 예]

이하에 본 발명의 실시 예를 첨부도면에 의해 설명하겠다.

제1도에 있었어 적당한 부양체(1)에 실린 구동체(2)에 연결된 4쌍의 프로펠러(3)이 회전추(4)에 의하여 수면을 튀겨 해수를 쳐올리는 종전의 수차로서 구동마력 2HP 인 경우 양식수조의 수심이 최고 20cm 깊이이하에 작동할뿐이며, 수중용존산소(DO) 효과도 수차의 주위 1.5M 이내 만이며 DO치도 30cm를 벗어나면 역시 DO 2.5라는 극히 극부적인 범위에 불과한 기액접촉이 극히 저조한 장치임을 알 수 있다. 본 발명의 장치를 가동에젝터(9)를 한 개만 부착한 경우, 소요전력 2HP, 구경 50mm 의 펌프로 원형의 부양체(부양체의 형태에는 제한되지 않음)에 탑재시키고 수심 1 M 중 임의의 깊이로 물을 흡입, 압력수조(8)에 수압 2㎏/㎠로 유지, 에젝터(9)의 젯트(18) 공40mmφ 노즐공 45mmφ로 토출시켰다. 이로써 이루어진 기액접촉효과는 용존산소 측정기로 1.5 M 까지는 DO 16 실시된 수조의 반경은 8 M 까지에도 DO 16으로 확산되고 수심 1.2 M에 있었서도 DO 가 15∼16을 유지하고 있음을 확인하였다. 이는 종전의 수차의 산소(공기) 혼합율에 비해 최저 4배 이상의 효능이 있음을 알아냈다. 상기한 시스템중 공기흡입구(12)를 거쳐 흡입되게한 활성공기통(10)에 충진된 촉매체(13)에 압력탱크(8)에서 오는 연결파이프(11)의 끝에 미량의 물을 분산노즐(14)를 설치하여 습도를 유지케하여 주게한 것은 전기석촉매체(13)의 활성특성을 촉진시키기 위한 것으로, 전기석은 수분에 접촉하면 순간적으로 수분에 방전, 이로인해 주위의 수분은 가벼운 전기분해를 일으켜 물의 분자(H₂O)는 수소이온(H+)과 수산이온(OH^-)으로 분리 공기중에 방출됨을 용이하게 한 시스템을 이루게한 것으로, 이를 압력수조(8)의 압력수를 이용함으로 별도의 구동력 없이 가능케 한 것이다.

상술한바와 같이 본 발명은 매우 간단한 구조로 되어있으나 그 효과는 대단한 것으로, 수중의 용존산소량을 종전의 어느기기보다 혼입성과가 크고 때에따라 압력수조(8)에 에젝터(9)를 1개이상 부착하여 주므로 양식수조 전반에 균등하게 공급이 가능한 시스템을 갖춘 것으로 낮은 동력비로 최대량 양질의산소(공기)공급을 이루게한 장치라 하겠다.

Claims

양식수조의 물을 펌프에 의해 재순환 시킬 때 압력수조를 거치게하고, 이에 설치된 에젝터에 흡입되는 경로에 흡입공기가 활성공기통을 거치게 하였고 이 활성공기통에 압력수조에서 연결파이프가 연결되게한 산소(공기) 공급장치 및 이에 흡사한 시스템.
압력수조와 활성공기통에 전기석분말이 혼입된 합성수지로 된 촉매체 또는 세라믹보올을 충진케한 청구항 1 기재의 산소(공기) 공급장치.
청구항 1의 모든 시스템이 부양체에 실리게하고 그 하방에 압력수조가 장치의 안정된 받힘역할을 하게하고, 이에 한 개이상의 에젝터를 설치 가능케한 구조로 양식수조의 전면에 균일한 산소(공기)공급을 이룰수 있게한 장치.