KR200269426Y1 - 다공성 투수성 콘크리트 인공어초 - Google Patents

Abstract

본 고안은 인공어초에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 표면적이 확장되어 수생동식물의 착상이 용이하고, 인공어초의 압축강도 및 휨강도가 향상된 다공성 투수성 콘크리트 인공어초에 관한 것이다.

본 고안에 의한 다공성 투수성 콘크리트 인공어초는, 적절한 공극률을 유지하면서도 일정 압축강도 및 휨강도 이상을 가지도록 설계되어 파손의 우려가 적고, 어폐류의 출입이 용이하며, 표면적이 넓어 음영효과·사료효과·소용돌이효과·도피처효과 등을 크게 얻을 수 있다. 또한, 본 고안에 의한 다공성 투수성 콘크리트 인공어초는 환경 친화적이기 때문에 해수에 대한 내침투성 및 수화열이 낮아 균열이 적어 수중구조물에 적합하며 구조적으로도 안정하다. 본 고안의 인공어초는 공극율을 10%이상 유지시켜주므로 포자발생시 공극율 속의 배수기능과 함께 해조류 포자를 걸러주고, 공극속에 포자가 부착되어 해조류가 수시로 착상되기 때문에 어초 투하를 자주 할 수 있을 뿐만 아니라, 물리적 특성이 우수하여 다양한 구조물로 제작하는 것이 가능하다.

Description

다공성 투수성 콘크리트 인공어초{Porous permeable concrete fish reef}

본 고안은 인공어초에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 표면적이 확장되어 수생동식물의 착상이 용이하고, 인공어초의 압축강도 및 휨강도가 향상된 다공성 투수성 콘크리트 인공어초에 관한 것이다.

우리 나라의 수산업은 지난 30여 년간 눈부신 발전을 거듭하여 어업생산량이 1960년대 초 50여 만톤에서 최근에는 300여 만톤으로 괄목할 만한 발전을 거듭하여 세계 10위권의 어업생산국이 되었다.

그러나, 최근 수산업의 국내외 여건이 급변하면서 수산물에 대한 수요는 날로 증가하고 있는 반면 우리 나라 수산물 생산의 증대는 더 이상 기대하기가 어려운 실정에 있다.

국민소득 증대에 따라 동물성 단백질의 수요는 날로 증가 추세에 있고, 특히 수산물이 양질의 건강 및 기능성 식품으로 관심의 대상이 되면서 수산물 수요는 더욱 증대될 것으로 전망된다. 더욱이, 식량자급도가 약 23∼27%에 불과한 우리 나라 식량수급 사정을 고려한다면, 그러한 수요는 더 커질 것으로 예상된다.

반면에 국내 생산 여건은 어장 상실, 축소 및 자원의 감소로 더 이상의 생산증대를 꾀하기 어려운 실정이다. 우리 나라 주변 국가들의 배타적 경제수역 선포, 매립·간척, 산업화 및 도시화에 따른 해양오염의 확산 등으로 인하여 연근해 어장이 상실되거나 축소되고 있고, 어업자원의 생태계 또한 파괴되고 있다. 나아가서 산업화에 따른 어획능력의 향상과 어업자원관리의 미비는 초과어획을 유발시켜 어업자원의 남획이라는 심각한 문제점을 노출하고 있다.

따라서, 어업자원을 보전하는 방안으로 많은 어업관리 노력들이 행해졌으나 뚜렷한 효과를 거두지 못하면서 적극적인 자원조성을 통한 어업자원 증대방안이 고려되었고, 이러한 방안의 일환으로 인공어초 시실사업이 실시되었다.

인공어초 시설사업은 수중에 인위적 구조물인 인공어초를 설치하여 수산자원의 서식장, 산란장 및 치어 성육장을 제공하여 줌으로써 황폐화된 어장의 생산성을 제고하고 자원을 증강시키는 사업으로서 국내외에서 그 가치를 높이 평가받고 있다.

인공어초는 인공적으로 해저나 해중에 구조물을 설치하여, 대상 수산동물을끌어 모으고, 보호 배양하는 것을 목적으로 하는 어장시설이다. 따라서 인공어초어장은 어류 등의 수산생물이 암초, 침몰선 등에 모이는 성질을 이용하여 대상 수산생물의 어획증대, 조업의 효율화 및 보호 육성을 도모하기 위하여 인공어초를 계획적으로 배치하여 조성한 어장이다.

어류 등 수산생물이 인공어초에 모이는 이유에 대해서는 명확히 해명된 것은 없으나, 인공어초가 서식장소로서 쾌적한 환경조건을 만들어 주기 때문으로 생각된다. 예를 들면, 인공어초에는 각종의 부착생물이 착생하는데 이들 부착물을 직접 먹이로 이용하는 쥐치, 돌돔, 어린 다랑어 등이 있고, 정어리, 전갱이, 고등어 등은 플랑크톤을 섭취하며, 돔류, 쏨뱅이 등은 저서어류(benthos)를 포식한다. 한편 방어, 접치 등은 어초에 모이는 작은 고기를 잡아먹는 포식어로서 인공어초를 포식어의 먹이장소로서 활용하고 있다. 또한, 부착란을 산란하는 쥐노래미, 오징어 등은 인공어초를 산란장으로 이용하는 것으로 알려져 있다. 산란기의 참돔 등도 인공어초 어장에서 완숙란을 가진 친어가 어획되는 것으로 보아 인공어초가 이러한 어종 등의 산란장으로서도 중요한 역할을 하고 있는 것으로 추정되고 있어, 인공어초는 치자어의 성육장으로서의 역할을 하고 있는 것으로 추측된다.

유영이 작은 볼락, 쏨뱅이 등의 어종은 조류가 강한 때에는 암초나 어초내부에서 휴식을 취하는 것으로 알려져 있고, 표·중층어도 어초 상부에 형성되는 지형파 등에 체류·정위하는 등 어초를 서식장, 휴식장으로 이용하고 있다. 또한 돌돔, 볼락 등은 대형의 육식어(肉食漁)에 쫓길 때 인공어초를 숨는 장소로서 이동하기도 한다.

인공어초 어장의 조성은, 그 대상으로 하는 생물의 먹이장, 산란장, 서식장, 도피장 등을 제공하는 것이고, 이러한 생물들을 모아줄 뿐만 아니라, 보호 배양하는 기능을 겸하고 있다.

인공어초에 모이는 각각의 어류는 인공어초에 대하여 특유의 행동 형태를 보이는 것으로 알려져 있다. 즉, 어종마다 어초에 대한 친밀 정도가 다르고, 또한 동일 종이라도 발육단계와 계절 등에 따라 차이가 있기도 하다.

인공어초에 모이는 어종은 각각의 감각기관으로 인공어초의 존재를 감지하면서, 특유의 행동을 보이는 것으로 추측된다. 이러한 생물이 인공어초의 존재를 감지하기 위한 자극으로서는 접촉 자극, 시각 자극, 음파 자극, 흐름 자극 등이 작용하고 있는 것으로 추측된다.

인공어초는 바다 생태계에 해가 되지 않도록 해야 하기 때문에 주의하여 만들어야 한다. 인공어초에 사용되는 재료는 자연석, 철강, 콘크리트, 목재, 타이어, 플라스틱 등 다양한데, 그 중에서 콘크리트가 가장 많이 이용되어 왔다. 인공어초는 대개 콘크리트나 석재 등으로 만들며 모양은 사각형, 육각형, 원통형, 반구형 등이 있다.

종래의 일반 포틀랜드 시멘트를 이용한 콘크리트 수중어초는 골재, 모래, 시멘트, 철근을 이용하여 제조된 치밀한 철근 콘크리트 구조로 강재 거푸집에서 탈형시켜 제작하므로 콘크리트 면 자체가 미끈미끈하여 수생 부착 식물의 착상이 용이하지 않고, 수중 투하 후 콘크리트 내부 구조가 팽창하게 되고, 이로 인한 크랙과 박리가 발생하는 문제점이 있었다.

최근 인공어초로 무세골재(자갈, 폐콘크리트에서 추출)를 이용하여 시멘트와 무세골재 배합 한 것도 있다. 그러나, 이러한 인공어초는 구조적으로 세골재를 사용하지 않고 조골재(굵은 골재)를 사용함으로써 불필요한 공극이 많이 형성되기 때문에 압축강도가 충분히 발휘되지 못하게 되고, 또한 휨인성이 작아 휨강도가 저하되는 문제점이 있다.

본 고안은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 고안의 목적은, 구조물안에 공극이 있어 육상, 해상 어디서나 동식물착생이 용이하고, 압축강도 및 휨강도 등 물리적 특성이 개선되고, 환경 친화적이며, 구조물안에 공극이 포함되어 기능성 구조물 제작에 적용 가능한 다공성 투수성 콘크리트를 제조하고, 이러한 다공성 투수성 콘트리트를 어초구조물로 적용하여 제조한 인공어초를 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 다공성 투수성 콘크리트 인공어초의 공극 상태를 보여주는 도면이다.

도 2는 본 고안에 따른 다공성 투수성 콘크리트 인공어초에 부착된 수생 생물을 근접 촬영한 사진이다.

도 3 및 도 4는 본 고안에 따른 다공성 투수성 콘크리트 인공어초에 수생 부착 생물이 착상되어 있는 모습을 근접 촬영한 사진이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 의한 다공성 투수성 콘크리트 인공어초는, 콘크리트 혼합물 1㎥ 당 물을 80~150㎏/㎥, 시멘트를 250~400㎏/㎥, 30㎜ 이하 입경의 쇄석골재를 1,500~2,000㎏/㎥으로 혼합하여 구성되는 다공성 투수성 인공어초로서, 상기 쇄석골재는 1.2~25㎜ 입경의 쇄석골재 중량이 90% 이상이고, 상기 다공성 투수성 콘크리트의 공극율이 5~30%인 것을 특징으로 한다.

본 고안에 의한 상기 다공성 투수성 콘크리트 인공어초에 있어서, 더욱 바람직하게는 콘크리트 혼합물 1㎥ 당 상기 물은 100~130㎏/㎥, 상기 시멘트는 300~340㎏/㎥, 13㎜ 이하 입경의 쇄석골재는 1,600~1,700㎏/㎥으로 혼합하여 구성되되, 상기 쇄석골재는 1.2~13㎜ 입경의 쇄석골재 중량이 90% 이상인 것을 특징으로 한다.

본 고안에 의한 상기 다공성 투수성 콘크리트 인공어초에 있어서, 상기 쇄석골재의 입도는, 30㎜의 크기체 통과중량이 100%, 25㎜의 크기체 통과중량이 90~100%, 20㎜의 크기체 통과중량이 60~90%, 10㎜의 크기체 통과중량이 20~50%, 5㎜의 크기체 통과중량이 10% 이하, 2.5㎜의 크기체 통과중량이 5% 이하인 것을 특징으로 한다.

본 고안에 의한 상기 다공성 투수성 콘크리트 인공어초에 있어서, 상기 쇄석골재의 입도는, 바람직하게는, 25㎜의 크기체 통과중량이 100%, 20㎜의 크기체 통과중량이 90~100%, 15㎜의 크기체 통과중량이 55~88%, 10㎜의 크기체 통과중량이 20~55%, 5㎜의 크기체 통과중량이 10% 이하, 2.5㎜의 크기체 통과중량이 5% 이하인 것을 특징으로 한다.

본 고안에 의한 상기 다공성 투수성 콘크리트 인공어초에 있어서, 상기 쇄석골재의 입도는, 더욱 바람직하게는, 13㎜의 크기체 통과중량이 100%, 10㎜의 크기체 통과중량이 90~100%, 5㎜의 크기체 통과중량이 25~100%, 2.5㎜의 크기체 통과중량이 8~25%, 1.2㎜의 크기체 통과중량이 8% 이하인 것을 특징으로 한다.

본 고안에 의한 상기 다공성 투수성 콘크리트 인공어초에 있어서, 그 제조시 산화철, 굴껍질 또는 고막껍질을 포함하는 패각류, 상용화된 에폭시 코팅 철근, 아라미드, 탄소 복합 섬유로드, 탄소 섬유 로드, 유리 섬유 로드를 포함하는 마이크로 발란 계열의 로드(무기질 섬유계, 미네랄 계), 섬유질 로드, 고무계열 로드, 플라스틱 로드, 패트 로드, 또는 대나무, 소나무를 포함하는 첨가물을 추가하여 사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.

인공어초는 수중에 인공적으로 수산생물의 산란·서식장 등을 조성하기 위하여 시설하는 각종 구조물을 의미하는 것으로, 수산자원의 획기적인 증강은 물론 소형기선저인망의 불법어업을 방지하기 위하여 연안지역에 인공어초 사업이 실시되고 있다.

인공어초에 의한 어장조성의 목적은 첫째, 어장가치가 낮은 수심의 얕은 천해수역을 인공어초에 의하여 양호한 어장으로 개조하는 것이며, 둘째, 새로운 어장을 조성하는 것이며, 셋째, 집어시설(集漁施設)로서 이용하는 것이다. 그리고, 수산생물의 종묘 방류후 보호육성장으로 이용하는 것 등을 들 수 있다.

이와 같이 다양한 목적을 가지는 인공어초의 종류는 인공어초의 기능에 따라크게 어획형(漁獲型)과 자원배양형(資源培養型)으로 구분 할 수 있다.

전자인 어획형 인공어초의 가장 주요한 기능은 수산생물의 집어라고 할 수 있다. 이 어획형 인공어초에는 해저에 설치하는 침설형(沈設型) 인공어초와 회유어의 체류 또는 유집(誘集)을 위해 표층 및 중층에 설치하는 어초형이 있다. 후자인 자원배양형 인공어초는 유치어의 서식지에서 어획의 위험으로부터 보호수면을 설정하여 그 기능을 발휘하게 하는 유형이다. 자원배양형 어초를 설치하는 유치어 보호육성수역에는 불법어업 방지를 겸한 구조물을 침설하여, 천연조류의 번식을 촉진하고, 수역의 조건에 따라서는 인공해조를 설치하여 유치어의 서식지 조건을 양호하게 하는 역할도 한다.

이하, 실시예 및 제조예를 들어 본 고안의 구성 및 고안효과를 보다 상세하게 설명한다. 아래의 실시예 및 실험 예는 본 고안의 내용을 설명하나, 본 고안의 내용이 여기에 한정되지는 않는다.

<실시예 1>

입경이 25 ㎜ 이하의 쇄석골재, 시멘트, 및 물을 배합하고 혼합반죽하여 이루어지는 콘크리트를 소정의 형틀 내에 타설하고, 경화 후에 탈형하여 다공성 투수성 콘크리트 구조물을 얻었다. 얻어진 다공성 투수성 콘크리트 구조물은 공극율이 25 ∼ 30 % 이었다.

상기 다공성 투수성 콘크리트 구조물의 강도적 성능을 측정한 결과, 압축강도가 100 ㎏f/㎠(28일 강도) 이상, 휨강도가 20 ㎏f/㎠(28일 강도) 이상인 값이 얻어졌다.

<실시예 2>

입경이 13 ㎜ 이하의 쇄석골재를 사용하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 다공성 투수성 콘크리트 구조물을 얻었다. 얻어진 다공성 투수성 콘크리트 구조물은 공극율이 10 ∼15 % 이었다.

상기 다공성 투수성 콘크리트 구조물의 강도적 성능을 측정한 결과, 압축강도가 180 ㎏f/㎠ 이상, 휨강도가 25 ㎏f/㎠ 이상인 값이 얻어졌다.

본 고안에 따른 다공성 투수성 콘크리트 인공어초에 사용되는 골재는 25㎜ 이하 입경의 쇄석골재이고, 바람직하게는 13mm 이하 입경의 쇄석골재이다.

적정치의 골재입도 분포도를 각각 25㎜ 이하, 20㎜ 이하, 13㎜ 이하 입경(KS 규정)의 골재별로 하기 표 1 내지 표 3에 정리하였다.

시험항목시료구분	입도(%)
	체를 통과하는 것의 무게 백분율
	30㎜	25㎜	20㎜	15㎜	10㎜	5㎜	2.5㎜	1.2㎜
25㎜ 이하 골재	100	90~100	60~90	-	20~50	0~10	0~5	-

시험항목시료구분	입도(%)
	체를 통과하는 것의 무게 백분율
	25㎜	20㎜	15㎜	10㎜	5㎜	2.5㎜	1.2㎜
25㎜ 이하 골재	100	90~100	55~88	20~55	0~10	0~5	-

시험항목시료구분	입도(%)
	체를 통과하는 것의 무게 백분율
	13㎜	10㎜	5㎜	2.5㎜	1.2㎜
25㎜ 이하 골재	100	90~100	25~100	8~25	0~8

본 고안에 사용되는 시멘트는 일반적으로 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하나, 콘크리트의 품질은 시멘트 및 기타 재료의 성질만이 아니고, 시공 조건 등에 의하여 상당한 차이가 생기므로 시멘트 선정에 대해서는 공사예의 참조와 함께 콘크리트의 시험에 의해 사용여부를 선택하여 콘크리트 혼합물 1㎥ 당 약 250~400㎏, 바람직하게는 300~340㎏ 정도 사용한다.

투수 콘크리트에 있어서 가장 중요한 것은 무엇보다도 콘크리트의 투수력을 높이는 공극율과 함께 콘크리트의 강도를 좋게 하는 것이다. 콘크리트의 공극율을 좋게 하기 위해서는 콘크리트의 강도를 해치지 않는 범위 내에서 골재와 골재상의 공극을 크게 하는 것이 좋다. 이는 공극이 작으면 투수율이 떨어지고, 골재와 골재사이에 불순물이 끼거나, 토사, 모래 등에 의해 막힘으로써 물이 빠져나가지 못하여 투수율을 저하시키기 때문이다.

본 고안에 따라 완성된 투수 콘크리트 충은 합성입도와 단위 재료량의 배합비에 의해 소요강도, 및 양호한 공극율 확보가 가능하여, 수생동식물 안착이 용이한 다공성 투수성 콘크리트 인공어초를 제조할 수 있었다.

본 고안은 다공질 투수성 콘크리트 구조로 형성되어 수생동식물이 부착할 수있는 표면적이 증대되고, 특히 다공질의 거친면에는 수중생물 부착성 및 친화성이 매우 높아 신속한 어장조성을 가능하게 하고, 나아가 환경 친화적인 재료를 사용하여 바다오염(적조현상등)을 억제시키는 효과가 있다.

본 고안에 의한 다공성 투수성 콘크리트 인공어초는 수중 동식물의 서식요건에 따라 일정한 단입도의 골재를 사용할 수 있으며, 필요에 따라 25㎜ 이상의 골재도 사용할 수도 있다. 또한, 수중 동식물의 생태여건에 따라 구조물 제조시 산화철, 패각류(굴껍질 또는 고막껍질 등) 등 필요한 첨가물을 첨가할 수 있다. 구조물 형성시 상용화된 에폭시 코팅 철근, 아라미드, 탄소 복합 섬유로드, 탄소 섬유 로드, 유리 섬유 로드 등의 마이크로 발란 계열의 로드(무기질 섬유계, 미네랄 계)와 섬유질 로드, 고무계열 로드, 플라스틱 로드, 패트 로드, 대나무 등을 사용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 다공성 투수성 콘크리트 인공어초는, 적절한 공극률을 유지하면서도 일정 압축강도 및 휨강도 이상을 가지도록 설계되어 파손의 우려가 적고, 어폐류의 출입이 용이하며, 표면적이 넓어 음영효과·사료효과·소용돌이효과·도피처효과 등을 크게 얻을 수 있다.

또한, 본 고안에 의한 다공성 투수성 콘크리트 인공어초는 쇄석골재와 시멘트를 사용하여 환경 친화적이기 때문에 해수에 대한 내침투성 및 수화열이 낮아 균열이 적어 수중구조물에 적합하며 구조적으로도 안정하다.

이와 같이 본 고안에 의한 다공성 투수성 콘크리트 인공어초는, 수생 부착생물의 조기착상을 유도하는 신개념 환경공법이다. 콘크리트의 특성상 균열이 적어 구조적으로 안정적이기 때문에 조기에 수중림을 조성하여 물고기의 서식, 피난 및 산란처 역할과 황폐된 어장 복원을 동시에 만족 할 수 있다. 그러므로 다공성 인공어초는 수산생물의 식량자원 획득으로 인한 경제적 이익과 바다환경의 생태를 복원할 수 있는 제품이다.

본 고안에 의한 다공성 투수성 콘크리트는 공극율을 10%이상 유지시켜주므로 포자발생시 공극율 속의 배수기능과 함께 해조류 포자를 걸러주고, 공극속에 포자가 부착되어 해조류가 수시로 착상되기 때문에 어초 투하를 자주 할 수 있을 뿐만 아니라, 압축강도 180㎏/㎠ 이상, 휨강도 25㎏/㎠ 이상의 물리적 특성이 우수하여 다양한 구조물로 제작하는 것이 가능하다.

Claims (8)

1. 콘크리트 혼합물 1㎥ 당 물을 80~150㎏/㎥, 시멘트를 250~400㎏/㎥, 30㎜ 이하 입경의 쇄석골재를 1,500~2,000㎏/㎥으로 혼합하여 구성되는 다공성 투수성 인공어초로서,

   상기 쇄석골재는 1.2~25㎜ 입경의 쇄석골재 중량이 90% 이상이고, 상기 다공성 투수성 콘크리트의 공극율이 5~30%인 것을 특징으로 하는 다공성 투수성 콘크리트 인공어초.
2. 제1항에 있어서,

   콘크리트 혼합물 1㎥ 당 상기 물은 100~130㎏/㎥, 상기 시멘트는 300~340㎏/㎥, 13㎜ 이하 입경의 쇄석골재는 1,600~1,700㎏/㎥으로 혼합하여 구성되되, 상기 쇄석골재는 1.2~13㎜ 입경의 쇄석골재 중량이 90% 이상인 것을 특징으로 하는 다공성 투수성 콘크리트 인공어초.
3. 제1항에 있어서,

   상기 쇄석골재의 입도는, 30㎜의 크기체 통과중량이 100%, 25㎜의 크기체 통과중량이 90~100%, 20㎜의 크기체 통과중량이 60~90%, 10㎜의 크기체 통과중량이 20~50%, 5㎜의 크기체 통과중량이 10% 이하, 2.5㎜의 크기체 통과중량이 5% 이하인 것을 특징으로 하는 다공성 투수성 콘크리트 인공어초.
4. 제1항에 있어서,

   상기 쇄석골재의 입도는, 25㎜의 크기체 통과중량이 100%, 20㎜의 크기체 통과중량이 90~100%, 15㎜의 크기체 통과중량이 55~88%, 10㎜의 크기체 통과중량이 20~55%, 5㎜의 크기체 통과중량이 10% 이하, 2.5㎜의 크기체 통과중량이 5% 이하인 것을 특징으로 하는 다공성 투수성 콘크리트 인공어초.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 쇄석골재의 입도는, 13㎜의 크기체 통과중량이 100%, 10㎜의 크기체 통과중량이 90~100%, 5㎜의 크기체 통과중량이 25~100%, 2.5㎜의 크기체 통과중량이 8~25%, 1.2㎜의 크기체 통과중량이 8% 이하인 것을 특징으로 하는 다공성 투수성 콘크리트 인공어초.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,

   상기 다공성 투수성 콘크리트 인공어초의 제조시 산화철, 굴껍질 또는 고막껍질을 포함하는 패각류, 상용화된 에폭시 코팅 철근, 아라미드, 탄소 복합 섬유로드, 탄소 섬유 로드, 유리 섬유 로드를 포함하는 마이크로 발란 계열의 로드(무기질 섬유계, 미네랄 계), 섬유질 로드, 고무계열 로드, 플라스틱 로드, 패트 로드, 또는 대나무, 소나무를 포함하는 첨가물을 추가하여 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 다공성 투수성 콘크리트 인공어초.