KR20100018216A - 해양 심층수를 수족관에 이용하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 해양 심층수를 수족관에 이용하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수면(海水面)에서 수심(水深) 200m보다 깊은 해저심층(海底深層)의 해양 심층수(海洋深層水)에 2가·3가철 염을 혼합한 것을 수족관(水族館)에 이용하는 방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 해양 심층수를 수족관에 이용에 있어서, 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층에서 취수한 해양 심층수에 2가·3가철 염을 혼합한 것을 수족관에 이용하는 것으로 이루어진 것에 특징이 있다.
해양 심층수, 수족관, 어류, 2가·3가철 염
Description
본 발명은 해양 심층수를 수족관에 이용하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수면(海水面)에서 수심(水深) 200m보다 깊은 해저심층(海底深層)의 해양 심층수(海洋深層水)에 2가·3가철 염을 혼합한 것을 수족관(水族館)에 이용하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 수족관에는 표층해수를 정수하여 사용하고 있으나, 표층해수는 인구의 집중과 산업의 발달로 해역이 오염되어 유해 오염물질과 유해 미생물로 오염 되어 있는 문제점이 있으며, 이를 정수 및 소독을 하는데 막대한 비용이 소요되고 있는 실정에 있다.
본 발명은 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층에서 취수한 해양 심층수에 2가·3가철 염을 혼합한 것을 수족관에 공급하여 어류의 생육상태를 양호하게 유지하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 해양 심층수를 수족관에 이용에 있어서, 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층에서 취수한 해양 심층수에 2가·3가철 염을 혼합한 것을 수족관에 이용하는 것으로 이루어진 것에 특징이 있다.
본 발명은 미네랄성분과 영양염류의 농도가 높은 해양 심층수와 2가·3가철 염을 혼합한 것을 수족관에 이용하였을 때는 어류의 생육상태가 향상되는 효과가 있기 때문에 수족관 용수로 널리 이용될 것으로 기대된다.
먼저, 해양 심층수(海洋深層水)의 특성(特性)을 검토하면, 해양 심층수는 통상 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층(海底深層)의 해수(海水)를 해양 심층수라고 부르며, 표층해수와는 달리 햇빛이 닿지 않아 플랑크톤(Plankton) 및 생명체(生命體)가 증식(增殖) 하지 못하기 때문에 영양염류(營養鹽類)의 농도가 높으면서 수온에 따른 밀도차이(密度差異)로 표층해수와 혼합되지 않아 표층해수에 존재하는 오염물질이 없으며, 표층의 해수와 비교하였을 때 저온안정성(低溫安定性), 오염물질, 유해세균이나 유기물이 매우 적은 청정성(淸淨性), 식물의 성장에 매우 중요한 무기영양염류(無機營養鹽類)가 풍부한 부영양성(富營養性)과 다양한 미네랄성분(Mineral components)이 균형 있게 존재하는 미네랄밸런스(Mineral balance)특성과 고압 저온상태에서 긴 세월동안 물 분자(分子)의 집단(Cluster)이 소집단화(小集團化) 되어 표면장력(Surface tension)이 적어 침투성(浸透性)이 좋은 물로 숙성된 숙성성(熟成性) 등의 특성이 있다.
해양 심층수란 햇빛이 닿지 않고, 또한, 표층의 해수와 섞이지 않는 깊이에 있는 해수로, 통상 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해수를 해양 심층수라고 부르고 있으며, 해양 심층수는 표층해수에 비해서 오염물질(汚染物質) 및 유해 세균이 전혀 함유되어 있지 않으면서 표1의 "해양 심층수와 표층해수의 성분 분석치"에서 보는 바와 같이 인체에 필요한 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 철(Fe), 아연(Zn), 나트륨(Na) 등 주요원소(主要元素)가 70종류를 넘는 다종다양(多種多樣)한 미네랄성분(Mineral components)이 포함되어 있으면서 영양염류(營養鹽類), 생균수(生菌數), 수온(水溫)은 상당한 차이가 있다.
표1 해양 심층수와 표층해수의 성분 분석치
| 구분 | 울릉도 현포 | 일본 고지현 무로도(高知縣 室戶) | |||
| 650m 해양 심층수 | 표층해수 | 374m 해양 심층수 | 표층해수 | ||
| 일 반 항 목 | 수온（℃） | 2 | 23 | 11.5 | 20.3 |
| pH | 7.72 | 8.15 | 7.98 | 8.15 | |
| DO 용존산소 (㎎/ℓ) | 6 | 8 | 7.80 | 8.91 | |
| TOC 유기 탄소 (㎎/ℓ) | - | - | 0.962 | 1.780 | |
| CODMn(㎎/ℓ) | 0.2 | 0.6 | - | - | |
| 용해성 증발잔류물(㎎/ℓ) | - | - | 47,750 | 37,590 | |
| M-알칼리도 (㎎/ℓ) | - | - | 114.7 | 110.5 | |
| 주 요 원 소 | Cl 염화물이온(wt%) | 19,500 | 19,354 | 2.237 | 2.192 |
| Na 나트륨 (wt%) | 10,700 | 10.770 | 1.080 | 1.030 | |
| Mg 마그네슘(㎎/ℓ) | 1,320 | 1,280 | 1,300 | 1,310 | |
| Ca 칼슘 (㎎/ℓ) | 393 | 403 | 456 | 441 | |
| K 칼륨 (㎎/ℓ) | 380 | 356 | 414 | 399 | |
| Br 취소 (㎎/ℓ) | 68.7 | 67.3 | 68.8 | 68.1 | |
| Sr 스트론튬 (㎎/ℓ) | - | - | 7.77 | 7.61 | |
| B 붕소 (㎎/ℓ) | 4.45 | 4.5 | 4.44 | 4.48 | |
| Ba 바륨(㎎/ℓ) | - | - | 0.044 | 0.025 | |
| F 불소 (㎎/ℓ) | - | - | 0.53 | 0.56 | |
| SO4 2 -(㎎/ℓ) | 2,813 | 2,712 | 2,833 | 2,627 | |
| 영 양 염 류 | NH4 +암모니아태질소(㎎/ℓ) | - | - | 0.05 | 0.03 |
| NO3 -질산태질소 (㎎/ℓ) | 0.28 | 0.040 | 1.158 | 0.081 | |
| PO4 3 -인산태인 (㎎/ℓ) | 0.06 | 0.012 | 0.177 | 0.028 | |
| Si 규소 (㎎/ℓ) | 2.80 | 0.440 | 1.890 | 0.320 | |
| 미 량 원 소 | Pb 납 (㎍/ℓ) | 0.11 | 0.002 | 0.102 | 0.087 |
| Cd 카드뮴 (㎍/ℓ) | 0.05 | 0.070 | 0.028 | 0.008 | |
| Cu 구리 (㎍/ℓ) | 0.26 | 0.120 | 0.153 | 0.272 | |
| Fe 철 (㎍/ℓ) | 0.22 | 0.00079 | 0.217 | 0.355 | |
| Mn 망간 (㎍/ℓ) | 0.27 | 0.0673 | 0.265 | 0.313 | |
| Ni 니켈 (㎍/ℓ) | 0.36 | 0.0013 | 0.387 | 0.496 | |
| Zn 아연 (㎍/ℓ) | 0.45 | 0.390 | 0.624 | 0.452 | |
| As 비소 (㎍/ℓ) | 0.04 | 2 | 1.051 | 0.440 | |
| Mo 몰리브덴(㎍/ℓ) | - | 11 | 5.095 | 5.565 | |
| Cr 크롬(㎍/ℓ) | 0.02 | 0.142 | |||
| 균 수 | 생균수(개/㎖) | 0 | 520 | 0 | 540 |
| 대장균수(개/㎖) | 음성 | 음성 | 음성 | 음성 | |
해양 심층수 이용의 역사는 짧고, 지금까지 수산분야(水産分野)를 시작으로 식품(食品)이나 의료(醫療), 건강산업(健康産業), 음료수(飮料水), 화장품(化粧品) 등의 비수산분야(非水産分野)에 있어도, 다양한 연구를 하고 있으며, 해양 심층수의 특성(特性)을 구체적으로 검토하면 다음과 같은 특성이 있다.
1. 저온 안전성(低溫 安全性)
표층해수의 수온은 계절에 의해서 큰 폭으로 변동하는데 비해서, 해양 심층 수는 계절에 따라서 수온의 변화가 없으면서 저온으로 안정되어 있다.
특히 한국 동해의 해양 심층수는 오호츠크해(Sea of Okhotsk)의 유빙(流氷)이 녹은 찬 해수가 밀도차로 침강(沈降)하여 사할린섬(Ostrov Sakhalin)과 홋카이도(北海道) 사이의 블라디보스토크(Vladivostok) 앞바다로 유입된 심층수로 일본열도가 가로 막혀 흐름이 느려 해수면에서 수심 300m보다 깊은 해저심층에서는 연간을 통해서 수온이 1∼2℃로 하와이나 일본 태평양 연안의 코우치현(高知縣)의 무로토(室戶) 앞바다의 해양 심층수 등에 비해서 8∼11℃ 정도 낮은 특성이 있다.
2. 청정성(淸淨性)
심층에 있으므로 육상의 하천수, 대기로부터의 오염을 받기 어렵고, 화학물질, 오염물질과 세균수가 적다.
① 물리적 청정성
물리적 청정성은 부유물질(浮游物質), 현탁물질(懸濁物質)이 적다고 하는 것으로 해양 심층수는 표층해수에 비해서 부유고형물질의 함량이 적다.
② 생물학적 청정성
해수의 취수에서 제일문제가 되는 것은 부착생물의 번식인데, 일반적으로, 표층해수의 취수장치에서는 취수 관 내에 부착생물이 번식하는 것으로, 관의 저항이 늘어나 취수불능이 되는 것이 많은데, 해양 심층수는 플랑크톤, (병원성) 미생물, 클로렐라 등의 총생균수는 표층수의 10분의 1에서 100분의 1로 적은 특성이 있다.
③ 화학적 청정성
해양 심층수는 오염된 표층해수와 혼합이 일어나지 않기 때문에 다이옥신이나 PCB, 유기 염소화합물, 유기주석 등 이른바 환경오염물질에 오염되어 있지 않은 특성이 있다.
3. 부영양성(富營養性)
해양 심층수는 표층해수에 비해서 바다생물의 근원이 되는 식물플랑크톤(주로, 엽록소를 가지는 미소의 단세포 식물인 규조)의 영양원이 되는 질소, 인, 규산 등이 표층해수의 약 5∼10배의 무기영양염류가 풍부하게 포함되어 있는 특성이 있다.
해수면에서 수심 150m보다 깊은 해저심층에서 광량은 1% 이하로, 더 이상의 깊이에서는 식물성 플랑크톤은 광합성을 할 수 없기 때문에, 영양소는 식물성 플랑크톤에 의해서 소비되지 않고 아래의 깊은 층으로 가라앉아 축적되어 무기영양염의 농도가 높다.
4. 미네랄의 특성
해수는 70종류를 넘는 원소를 포함하고 있으며, 해양 심층수도 이와 같이 다종 다양한 원소를 포함하고 있는 특성이 있다.
동·식물의 생육에 필요한 주요원소가 많으면서 필요하기는 하지만 다량으로 섭취하면 해가 되는 필수 미량원소인 동, 아연과 같이 사람의 건강에 깊은 관계가 있는 것은 극히 소량 포함되어 있다고 하는 특성이 있다.
5. 숙성성(熟成性)
해양 심층수는 표층해수에 비해 pH가 낮으며(pH 7.8 전후), 유기물 함량이 적으면서, 해양 심층수는 표층해수로부터 분리되어 저온 고압 하에서 긴 세월동안 물 분자의 집단(Cluster)이 적게 되어 표면장력이 적으면서 침투성이 좋은 물로 숙성되어 있다.
그리고 2가·3가철 염이 수중에 미량 존재할 때는 활성화되어 동·식물 및 미생물의 생육을 활성화하는 것으로 밝혀져 있다.
일본 나고야 대학(名古屋大學)의 야마시타 쇼우지(山下 昭治) 교수는 2가·3가철 염이 미량 함유되어 활성화된 물을 л-Water라 하였으며, 이와 같은 л-Water에 함유된 2가·3가철 염은 생체 유전자에 정보를 전달하며, 중성 지방질과의 복합체로, 물과 밀접하게 관련하고, 유전자 정보 메모리의 역할을 담당하고 있는 것이 해명되고 있다고 하였다. 이 2가·3가철 염은 동·식물체의 세포 활동의 역할을 좌우하는 물질로 에너지 변환 형식이 창생(創生) 되고 있는 사실을 밝혔다.
그래서 본 발명에서는 해양 심층수에 미량의 2가·3가철 염을 혼합한 용수를 수족관에 이용하는 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해양 심층수에 2가·3가철 염을 50∼200㎎-Fe/ℓ범위로 주입한 용수(用水)를 수족관(1)에 주입하고, 송풍기로부터 대기 중의 공기를 산기장치(2)를 통해서 폭기를 하면서 어류(3)를 유지보관한다.
상기 2가·3가철 염은 자속밀도(磁束密度)가 150∼500가우스(Gauss)로 착자(着磁)된 천연의 자철광(磁鐵鑛) 또는 4-3산화철(Fe3O4, FeO·Fe2O3)을 염산(HCl)용액에 용해한 FFC(Ferrous Ferric Chloride, 二價·三價二量體鐵鹽)용액을 사용하 며, 이때 FFC의 생성반응은 다음 반응식 ①과 같다.
Fe3O4 + 8HCl → FeCl2·2FeCl3(FFC) + 4H2O ………………………………①
해양 심층수에 혼합하는 상기 FFC의 양은 총 철 함량을 기준으로 50∼200㎎/ℓ농도가 되게 주입한다.
수족관(1) 하부에 산기장치(2)를 통해 폭기하는 양은 용존산소(Dissolved oxygen) 농도 계가 수족관(1)에 설치되어 있는 경우에는 용존산소 농도가 4∼6㎎/ℓ 범위가 유지되도록 공기를 공급하며, 용존산소 농도 계가 설치되어 있지 않은 경우는 폭기강도(Aeration intensity)를 2∼6㎥-Air/수족관 용적(㎥)·시간의 범위로 폭기를 한다.
그리고 수족관(1)의 어류의 상태가 다소 떨어지더라도 비용의 절감을 위해서 상기 해양 심층수에 2가·3가철 염의 주입을 생략하고, 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해양 심층수를 수족관(1)에 주입하고, 송풍기로부터 대기 중의 공기를 산기장치(2)를 통해서 폭기를 하면서 어류(3)를 유지보관 하면서 해양 심층수를 수족관에 이용할 수도 있다.
[실시 예1]
1.5㎥ 용량의 수족관에 수심 650m에서 취수한 해양 심층수 1.2㎥를 주입하고, 광어 5수, 참돔 5수와 우럭 5수를 주입하고, 공기를 4㎥-Air/시간으로 공급하면서 어류의 상태를 점검하였을 때, 8일을 경과 할 때까지 폐사되는 어류가 없이 어류의 상태는 양호하였다.
[비교 예1]
1.5㎥ 용량의 수족관에 표층해수 1.2㎥를 주입하고, 광어 5수, 참돔 5수와 우럭 5수를 주입하고, 공기를 4㎥ Air/시간으로 공급하면서 어류의 상태를 점검하였을 때, 4일 만에 우럭 3수와 광어 1수가 폐사하였으며, 5일이 되면서 모든 어류의 상태가 불량하면서 6일이 되면서 상태가 모두 불량하여 시험을 중단하였다.
상기 실시 예1과 종래의 기술인 비교 예1에서 보는 바와 같이 본 발명의 기술이 종래의 방법에 비해서 우수함을 알 수 있다.
도 1은 해양 심층수를 수족관에 이용하는 공정도
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1: 수족관 2: 산기장치
3: 어류
Claims (2)
- 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해양 심층수에 2가·3가철 염을 50∼200㎎/ℓ범위로 주입한 용수(用水)를 수족관(1)에 주입하고, 송풍기로부터 대기 중의 공기를 산기장치(2)를 통해서 폭기하면서 어류(3)를 유지보관하는 것을 특징으로 하는 해양 심층수를 수족관에 이용하는 방법.
- 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해양 심층수를 수족관(1)에 주입하고, 송풍기로부터 대기 중의 공기를 산기장치(2)를 통해서 폭기하면서 어류(3)를 유지보관 하는 것을 특징으로 하는 해양 심층수를 수족관에 이용하는 방법.
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