KR20040104938A

KR20040104938A - 적조방제물질 및 이를 이용하여 적조를 방제하는 방법

Info

Publication number: KR20040104938A
Application number: KR1020040041003A
Authority: KR
Inventors: 이박
Original assignee: (주)지엔씨아카데미
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2004-12-13
Also published as: KR100625094B1

Abstract

본 발명은 유기성 폐기물의 감량화 처리에 의해 최종적으로 얻어지는 부식물의 적조방제효과를 이용한 적조방제물질 및 이를 이용하여 적조를 방제하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 본 발명의 발명자가 기출원하여 특허등록된 유기성 폐기물의 감량화 방법의 실시로 얻어지는 부식물에 적조방제효과가 있는 것을 이용한 것으로서, 상기 유기성 폐기물의 감량화 처리에 의해 최종적으로 얻어지는 부식물을 적조방제물질로 하고, 이를 이용하여 적조를 방제하는 방법에 관한 것이다.

Description

적조방제물질 및 이를 이용하여 적조를 방제하는 방법{MATERIAL FOR REMOVING RED TIDE AND METHOD FOR REMOVING THE RED TIDE WITH THE SAME}

영양염류 농도가 높은 해양에서 하절기에 수온이 상승하면 적조미생물이 과다하게 증식하게 되는데, 이를 적조라 한다. 적조는 인근 양식장과 어장등에 경제적 피해를 줄 뿐만 아니라, 해양생태계를 교란시킨다.

이와 같은 적조를 방제하기 위하여 종래에는 적조미생물이 밀집 증식하는 수역에 황토를 살포하는 방법을 사용하였다. 황토살포에 의한 적조의 방제는 황토의 콜로이드입자가 해수중의 영양물질, 미소플랑크톤 등과 같은 현탁물질을 응집, 흡착하는 특성을 이용하여 적조미생물을 황토에 응집, 침전시키는 것이다. 황토살포에 의한 유독성 적조생물의 제거효과는 종에 따라 차이가 있으나Cocholdinium적조생물의 제거효과는 실내실험과 현장조사결과 70∼80%로 나타났다. 일본에서 실시된 산성백토의 적조미생물방제에서도Cocholdinium외 14종의 적조원인 생물을 대상으로 실험을 수행한 결과 흡착, 침강, 세포 파괴등의 효과를 확인하였다.

그러나, 황토살포에 의한 적조방제방법에 의하면 적조 수역에 황토를 살포하기 위하여 육지에서 황토를 채취하여야 되므로 육지의 토양이 유실되고, 중량물인 황토를 다량 채집, 보관 및 운반하여야 되므로 적조 수역으로 신속한 수송이 어려운 문제가 있으며, 보관과 저장이 어려운 황토를 살포함에 따라 취급상의 어려움이 있었다.

황토를 살포하게 되면 일시적인 부유물 증가에 따른 부작용이 발생되고 어류의 아가미를 막히게 하여 폐사시키는 문제가 발생된다. 황토를 해양에 살포할 경우 적조미생물과 함께 황토가 해저에 침전되어 해저 생태계에 영향을 주는데, 5g/ℓ의 황토 살포시에도 10시간 경과후에는 전복의 활동력이 약화되고 24시간 경과후에는 30% 정도가 폐사되는 것으로 보고되고 있다.

또한,Mesodinium rubrum, Cochlodinium polykrikoides, Heterosigma akashiwo등 대부분의 적조 미생물은 황토 살포농도가 7,500mg/ℓ 이상에서 유영정지등의 방제효과가 발휘된다(일본수산청 '82). 따라서 폭 30m, 길이 1,000m, 깊이3m의 적조띠에 유실율 50%를 감안하여 황토 살포량을 산정해 보면 1,012ton이라는 많은 양의 황토가 소요된다.

최근에는 적조방제대책으로 적조수역에 오존(O₃)을 주입하는 방법이 연구되고 있다. 오존은 분해되면 무독성의 산소로 전환되므로(2O₃→3O₂) 2차 오염을 유발하지 않고 해양생태계의 교란이 최소화되는 장점이 있다. 그러나 전력소요량이 크고 장치의 규모가 큰 오존발생기와 함께 별도로 발전기를 선박에 탑재하여야 되므로 전용 선박의 건조가 요구되는 반면에 적조발생은 일년중에 주로 하절기에 편중되므로 유휴시설이 과다하게 발생되거나, 적조시기에 맞추어 중량물인 오존발생장치와 발전기를 선박에 탑재 또는 해체하여야 되는 매우 큰 어려움이 있다.

특히, 오존은 저장이 불가능하므로 적조가 과다하게 발생하여 오존량이 일시적으로 크게 소요될 경우에는 오존발생기의 생산능력을 초과하여 오존을 주입할 수 없는 문제점이 있다.

상술한 바와 같이 지금까지 적조방제에 대한 실효성 있는 구체적인 대책이 없음에도 불구하고 해마다 적조피해는 증가되고 있으며 효과적인 적조방제방법이 시급히 요구되는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 극복하기 위한 것으로, 적조방제를 위해 사용하는 물질을 제조하기 쉽고, 경제적이며, 해양생태계에 영향을 미치지 않을 뿐만 아니라, 적조방제의 효과 또한 탁월한 적조방제방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 사용되는 부식물을 얻는 공정(특허등록 제 359014호)을 도시한 계통도이다.

본 발명은 유기성 폐기물의 감량화 처리에 의해 최종적으로 얻어지는 부식물의 적조방제효과를 이용한 적조방제물질 및 이를 이용하여 적조를 방제하는 방법에 관한 것으로, 특허등록 제 359014호의 유기성 폐기물의 감량화 방법에 의하여 얻어지는 부식물(퇴비)을 이용한 적조방제물질 및 이를 적조발생지역에 살포하는 것을 특징으로 하는 적조방제방법에 관한 것이다.

특허등록 제 359014호의 등록된 발명은 도 1에 기재된 과정을 통하여 유기성 폐기물을 감량화 하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 유기성 폐기물에 퇴비화라인에서 생성되는 퇴비의 일부를 반송하여 씨퇴비로 첨가하여 발효, 숙성시켜 퇴비화로 감량화함과 동시에, 발생된 침출수를 처리하여 얻은 활성수를 퇴비사에 살포함으로써 수분조절 및 유기물의 발효촉진과 동시에 악취를 제거하고, 유기성 폐기물 속에 함유된 염분을 Na⁺와 Cl^-이온으로 이온화시켜, 상기 Na⁺이온은 부식산염의 일부가 되고, 상기 Cl^-이온은 다른 유기화합물과 화합함으로써 염해가 없는 퇴비를 제조하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물의 감량화 방법에 관한 것이다. 본 발명은 상기 등록된 발명에 의하여 제조되는 퇴비인 부식물을 적조발생지역에 살포하여 적조를 방제하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용될 수 있는 부식물의 제조과정을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 즉, 유기성 폐기물을 파쇄한 후 씨퇴비와 혼합 교반하여, 60~65%의함수율을 갖도록 함수율을 조절하고;

상기 함수율이 조절된 유기성 폐기물을 산기관이 장착된 퇴비사에 이송하여 퇴적하여 발효시키고;

상기 발효가 종결된 퇴비를 숙성사에 이송하여 숙성시키고;

상기 숙성된 퇴비를 체방식으로 걸러 이물질을 분리, 제거하여 퇴비를 완성하고, 이 완성된 퇴비의 일부를 상기 함수율 조절 단계에 반송하여 씨퇴비로 사용하고, 나머지 잉여분을 퇴비로 활용하며;

상기 함수율 조절단계에서 발생되는 침출수를 침출수 처리라인의 조정조에 이송하여, 폭기조를 거쳐 침전조로 자연유화로 유입시켜 고액분리하고;

상기 침전조에서 고액분리에 의해 생성되는 침전 오니의 일부는 반복적으로 조정조로 반송시켜, 조정조로 투입되는 침출수와 혼합교반하고, 침전오니의 나머지 일부는 오니저류조에 이송하여 부식토를 펠릿화한 물질과 규산염분이 충진된 반응기에서 배양한 후, 배양된 오니는 상기 퇴비 제조공정의 함수율 조절단계 및 퇴비사 발효단계에 일정량 반송시키어 퇴비의 원료로 사용하고;

상기 침전조에서 고액분리에 의해 생성되는 상등수는 방류조로 이송된다. 이러한 유기성 폐기물의 감량화 방법의 과정에서 제조되는 상기 퇴비가 본 발명의 적조방제물질(이하 '적조방제물질'이라 한다)이다.

본 발명의 적조방제물질을 이용하여 적조를 방제하는 방법은 상기 과정을 통하여 얻어진 적조방제물질을 적조가 발생한 지역에 살포하는 것을 특징으로 한다. 이러한 적조방제물질을 살포하는 방법은 사람의 손에 의하여 살포하거나, 비행기에의하여 살포하거나 특별한 제한이 없다. 적조방제물질을 살포할 때에 분말상태의 적조방제물질을 직접 살포하거나 액체상태로 제조하여 살포할 수 있으며, 이는 당업자의 선택에 의하여 결정될 수 있다.

본 발명의 적조방제물질은 해수 1리터당 0.1g 이상 사용하는 것이 바람직하다. 이는 해수 1리터당 적조방제물질을 0.1g에 못미치게 사용하면 본 발명이 목적으로 하는 적조방제효과를 얻을 수 없어 바람직하지 않기 때문이다. 다만, 해수 1리터당 적조방제물질을 10g 사용하는 경우에는 적조가 대부분 방제되기 때문에, 해수 1리터당 적조방제물질을 10g 초과하여 사용하는 것은 비효율적이다.

[실시예]

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

적조방제물질의 준비

유기성 폐기물인 돈분을 씨퇴비와 혼합 교반하여, 63%의 함수율을 갖도록 함수율을 조절한 것을 산기관이 장착된 퇴비사에 이송하여 1.5m 높이로 퇴적하여 20일동안 발효시켰다. 이렇게 발효된 부식물을 숙성사에 이송하여 3개월동안 숙성시키고, 0.5cm의 망목으로 걸러서 큰 입자를 제거하여 적조방제물질을 준비하였다.

시험예 1:적조생물 제거효율 실험

실시예 1

길이 2m, 내경 2.5cm로 총 용량이 1 리터인 투명 아크릴 재질의 칼럼을 3개 제작하였다. 각 칼럼은 끝에서부터 15cm간격으로 구멍을 뚫어 실험 종료 후 시료의 회수가 용이하도록 하였다. 3개의 칼럼에 적조가 발생한 해역에서 실제 채집된 해수를 각각 1리터씩 주입한 다음, 각 실험구마다 상기에서 제조한 적조방제물질을 리터당 0.1g씩 투여하였다. 적조방제물질 투여 후 4시간째에 해수를 회수하여 적조생물의 밀도를 계산하여 표1에 기재하였다.

실시예 2

적조방제물질의 투여량이 리터당 0.5g씩인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실험하고, 그 결과를 표1에 기재하였다.

실시예 3

적조방제물질의 투여량이 리터당 1g씩인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실험하고, 그 결과를 표1에 기재하였다.

실시예 4

적조방제물질의 투여량이 리터당 2g씩인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실험하고, 그 결과를 표1에 기재하였다.

실시예 5

적조방제물질의 투여량이 리터당 5g씩인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실험하고, 그 결과를 표1에 기재하였다.

실시예 6

적조방제물질의 투여량이 리터당 10g씩인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실험하고, 그 결과를 표1에 기재하였다.

비교예 1

적조방제물질을 투여하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실험하고, 그 결과를 표1에 기재하였다.

[표1:적조생물의 밀도변화 및 적조제거효율]

구분	적조생물 밀도 (cell/ml)	제거효율(%)
구분	칼럼1	제거효율(%)	칼럼2	칼럼3	평균	표준편차
실시예1	671	596	517	594	77	10
실시예2	547	419	387	451	84	32
실시예3	539	555	268	454	161	31
실시예4	373	467	148	329	164	50
실시예5	180	275	44	167	116	75
실시예6	2	38	15	18	18	97
비교예1	738	655	589	661	75	-

적조생물 제거효율은 각각의 칼럼에서의 평균 밀도를 계산한 다음, 비교예1에서의 값과 비교하여 식(1)로 계산하였다.

제거효율=[1-(C_t/C₀)]………(1)

여기에서, C_t는 적조방제물질을 투여한 칼럼에서 적조생물의 평균밀도, C₀는 비교예1에서 적조생물의 평균밀도이다.

시험예 2:적조생물 Cochlodinium polykrikoides 에 대한 방제효과

실시예7

길이 2m, 내경 2.5cm로 총 용량이 1 리터인 투명 아크릴 재질의 칼럼 3개에초기 밀도가 1000cells/ml이 되도록Cochlodinium polykrikoides를 포함하는 해수 1리터를 각각 넣고 온도를 20℃로 유지하면서 실험 기간동안 연속적으로 빛을 공급하였다. 각 칼럼에 상기 적조방제물질을 1g씩 투여하고 나서 96시간 동안 배양한 후 세포의 밀도를 측정하여 다음식(2)로 일간 성장률(k)을 계산하여 표2에 기재하였다.

k = ln (C_t/C₀)/t………(2)

여기에서 C_t는 배양 후 세포의 밀도, C₀는 초기 세포밀도, t는 배양시간이다 (ASTM, 1997).

실시예8

적조방제물질을 10g씩 첨가한 것을 제외하고는 실시예7과 동일한 방법으로Cochlodinium polykrikoides의 일간 성장률을 계산하여 표2에 기재하였다.

비교예2

적조방제물질 용액을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예7과 동일한 방법으로Cochlodinium polykrikoides의 일간 성장률을 계산하여 표2에 기재하였다.

[표2:Cochlodinium polykrikoides의 일간 성장률]

추출액 농도(%)	일간 성장률 (k)
추출액 농도(%)	칼럼 1	칼럼 2	칼럼 3	평균	표준편차
실시예7	0.43	0.39	0.45	0.42	0.03
실시예8	-0.42	-0.38	-0.33	-0.38	0.04
비교예2	0.56	0.56	0.56	0.56	0.00

시험예3:적조생물 Heterosigma akashiwo 에 대한 방제효과

실시예9

길이 2m, 내경 2.5cm로 총 용량이 1 리터인 투명 아크릴 재질의 칼럼 3개에 초기밀도가 1500cells/ml이 되도록Heterosigma akashiwo를 포함하는 해수 1리터를 각각 투여하고 온도를 20℃로 유지하면서 실험 기간동안 연속적으로 빛을 공급하였다. 각 칼럼에 상기 적조방제물질을 1g씩 투여하고 나서 96시간 동안 배양한 후 세포의 밀도를 측정하여 다음식(2)로 일간 성장률(k)을 계산하여 표3에 기재하였다.

k = ln (C_t/C₀)/t………(2)

실시예10

적조방제물질이 5g씩 투여된 것을 제외하고는 실시예9와 동일한 방법으로Heterosigma akashiwo의 일간 성장률을 계산하여 표3에 기재하였다.

실시예11

적조방제물질이 10g씩 투여된 것을 제외하고는 실시예9와 동일한 방법으로Heterosigma akashiwo의 일간 성장률을 계산하여 표3에 기재하였다.

비교예3

적조방제물질을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예9와 동일한 방법으로Heterosigma akashiwo의 일간 성장률을 계산하여 표3에 기재하였다.

[표3:Heterosigma akashiwo의 일간 성장률]

추출액 농도(%)	일간 성장률 (k)
추출액 농도(%)	칼럼 1	칼럼 2	칼럼 3	평균	표준편차
실시예9	0.60	0.67	0.74	0.67	0.07
실시예10	0.64	0.48	0.37	0.50	0.14
실시예11	0.05	-0.26	-0.30	-0.17	0.19
비교예3	0.91	0.83	0.83	0.86	0.05

시험예4:성게( Strongylocentrotus intermedius )의 수정률

실시예12

1리터의 해수에 1g의 적조방제물질을 투여한 다음, 성게의 정자를 주입하여 적조방제물질에 20분간 노출시켰다. 이후 20℃를 유지하면서 빛을 주지 않고 어두운 상태에서 300개의 미수정란을 첨가하여 수정이 저해되는 정도를 측정하였다(USEPA, 1995). 수정된 알은 알의 바깥쪽에 투명한 막을 형성하고 있으므로 수정되지 않은 알과 쉽게 구별할 수 있다. 실험은 3차례 반복하였으며 그 측정값의 평균값 및 표준편차를 표4에 기재하였다.

실시예13

적조방제물질의 첨가량이 5g인 것을 제외하고는 실시예12와 동일한 방법으로 성게 미수정란의 비율을 계산하여 표4에 기재하였다.

실시예14

적조방제물질의 첨가량이 10g인 것을 제외하고는 실시예12과 동일한 방법으로 성게 미수정란의 비율을 계산하여 표4에 기재하였다.

비교예4

적조방제물질을 사용하지 않는 것을 제외하고는 실시예12와 동일한 방법으로성게 미수정란의 비율을 계산하여 표4에 기재하였다.

[표4:성게 미수정란의 비율]

추출액 농도(%)	미수정란의 비율 (%)
추출액 농도(%)	1차 실험	2차 실험	3차 실험	평균	표준편차
실시예12	4	5	4	4	1
실시예13	4	4	6	5	1
실시예14	5	6	7	6	1
비교예4	2	3	5	3	2

시험예5:민꽃게(Charybdis japonica) 유생

실시예15

1리터의 해수에 5마리의 민꽃게 유생을 넣고 적조방제물질 1g을 투여한 다음 온도를 20℃로 유지하면서 48시간 후에 사망한 개체수를 측정하였다. 광주기는 12시간씩 명, 암 상태를 반복시켜주었다. 실험은 4차례 반복하였으며 그 측정값의 평균값 및 표준편차를 표5에 기재하였다.

실시예16

적조방제물질이 5g 투여된 것을 제외하고는 실시예15와 동일한 방법으로 민꽃게 유생의 사망 개체수를 측정하여 표5에 기재하였다.

실시예17

적조방제물질이 10g 투여된 것을 제외하고는 실시예15와 동일한 방법으로 민꽃게 유생의 사망 개체수를 측정하여 표5에 기재하였다.

비교예5

적조방제물질을 사용하지 않는 것을 제외하고는 실시예15와 동일한 방법으로민꽃게 유생의 사망 개체수를 측정하여 표5에 기재하였다.

[표5:민꽃게 유생의 사망 개체수]

구분	사망 개체수(마리)
구분	1차 실험	2차 실험	3차 실험	4차 실험	평균	표준편차
실시예15	1	1	1	1	1	0
실시예16	0	1	1	1	0.75	0.5
실시예17	0	1	0	1	0.5	0.6
비교예5	0	1	0	0	0.25	0.5

상기 실시예를 통하여 본 발명에 따른 적조방제물질을 이용하면 해양 생태계에 큰 영향을 미치지 않으면서도 적조생물을 용이하게 제거할 수 있음을 알 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 적조방제물질 및 이를 이용한 적조방제방법에 의하면, 적조방제에 탁월한 효과를 가지고 있으면서도, 적조방제를 위하여 적조가 발생한 지역에 살포하는 적조방제물질을 용이하게 구할 수 있을 뿐만 아니라, 유기성 폐기물을 처리하고난 부식물을 이용하는 것이기 때문에 환경보호에도 효과적이고 경제적이므로, 적조가 발생한 현장에서 사용할 때 보다 실효성이 있는 적조방제가 가능하게 된다.

Claims

유기성 폐기물을 발효, 숙성시켜 얻어진 부식물로 이루어진 것을 특징으로 하는 적조방제물질.
제 1항에 있어서, 상기 부식물은 다음의 과정에서 제조되는 퇴비를 사용하는 것을 특징으로 하는 적조방제물질:

유기성 폐기물을 파쇄한 후 씨퇴비와 혼합 교반하여, 60~65%의 함수율을 갖도록 함수율을 조절하고;

상기 함수율이 조절된 유기성 폐기물을 산기관이 장착된 퇴비사에 이송하여 퇴적하여 발효시키고;

상기 발효가 종결된 퇴비를 숙성사에 이송하여 숙성시키고;

상기 숙성된 퇴비를 체방식으로 걸러 이물질을 분리, 제거하여 퇴비를 완성하고, 이 완성된 퇴비의 일부를 상기 함수율 조절 단계에 반송하여 씨퇴비로 사용하고, 나머지 잉여분을 퇴비로 활용하며;

상기 함수율 조절단계에서 발생되는 침출수를 침출수 처리라인의 조정조에 이송하여, 폭기조를 거쳐 침전조로 자연유화로 유입시켜 고액분리하고;

상기 침전조에서 고액분리에 의해 생성되는 침전 오니의 일부는 반복적으로 조정조로 반송시켜, 조정조로 투입되는 침출수와 혼합교반하고, 침전오니의 나머지 일부는 오니저류조에 이송하여 부식토를 펠릿화한 물질과 규산염분이 충진된 반응기에서 배양한 후, 배양된 오니는 상기 퇴비 제조공정의 함수율 조절단계 및 퇴비사 발효단계에 일정량 반송시키어 퇴비의 원료로 사용하고;

상기 침전조에서 고액분리에 의해 생성되는 상등수는 방류조로 이송시킨다.
제 1항 또는 제 2항의 적조방제물질을 적조가 발생한 해수 1리터당 1g 이상 사용하는 것을 특징으로 하는 적조방제 방법.
제 3항에 있어서, 상기 적조방제물질을 적조가 발생한 해수 1리터당 1~10g 사용하는 것을 특징으로 하는 적조방제방법.