KR20100022879A - 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 방법과 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 방법과 시스템에 관한 것으로, 먼저 수산생물 및 물을 내부에 수용하는 양식장의 지질을 개선하기 위한 방법은, 미세기포 발생장치에 적어도 하나의 이송관을 연결하고, 상기 이송관의 토출구가 상기 양식장의 내부에 위치되도록 상기 이송관을 배열한 후, 상기 미세기포 발생장치를 가동시키면, 상기 미세기포 발생장치에서 생성된 미세기포가 상기 이송관을 따라 이송되면서, 상기 토출구를 통해 상기 양식장의 내부로 유입되는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다. 아울러, 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 시스템은, 미세기포를 발생시키는 미세기포 발생장치; 및 상기 미세기포 발생장치와 연결됨과 더불어, 상기 미세기포 발생장치에서 생성된 미세기포가 상기 양식장의 내부에 유입되도록 상기 미세기포가 토출되는 토출구가 상기 양식장의 내부에 위치하는 적어도 하나의 이송관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

양식장, 미세기포 발생장치, 미세기포, 이송관, 토출구

Description

양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 방법과 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR IMPROVING WATER AND/OR GROUND QUALITY IN FARM OF MARINE PRODUCTS}

본 발명은 양식장에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노지 양식장의 바닥면을 이루는 지질(地質)을 개선하여 동일 장소에서도 다년간 양식을 지속적으로 영위할 수 있도록 하고, 이에 더하여 양식장 내의 병균을 제거하여 이 병균에 의한 수산생물의 폐사를 방지할 수 있도록 하는 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 방법과 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 양식이란 육상의 농업과 같이 자체소유의 유용 수산생물을 길러 수확하는 것으로 정의할 수 있다.

양식은 다음과 같이 양식을 하는 형태에 따라 정수식 못양식, 유수식 양식, 지수식 양식, 및 가두리 양식 등으로 구분된다.

상기한 양식에 대한 구체적인 설명은 하기와 같다.

먼저, 정수식 못양식은 육상에 일정한 시설물을 설치하여 양어를 하는 형태 가 아니라 논 또는 해안 등에 둑을 만들어 물을 저장한 후 수산생물을 양식하는 방법으로 배설물 등의 찌꺼기는 저층의 질산화 세균에 의하여 분해되며 용존산소는 대기로부터 공급되거나 수차 등을 이용하게 되는데 수량에 비해 생산량이 많이 떨어진다. 현재는 새우양식, 메기양식, 잉어양식 등에 인공사료를 공급하면서 이루어진다.

상기 유수식 양식은 사육지에 물을 연속적으로 통과하게 하여 수산생물을 양식하는 방법으로 비교적 적은 면적에서 많은 양의 수산생물을 생산할 수 있으나 사계절이 뚜렷한 우리나라 기후 여건으로는 한정된 냉수성 수산생물만을 양식할 수밖에 없으므로 강원도지역에서 무지개 송어, 산천어 등을 양식하는데 이용되어 왔다. 배설물 등의 찌꺼기는 흐르는 물에 따라 양식장 밖으로 배출된다. 보통 콘크리트 재질의 사육조를 이용하며 사육은 계곡 등의 수원이 풍부한 지역에서 이루어진다. 또한 해수어 양식 등에서는 바다의 물을 대형펌프로 끌어올려 공급하고 그대로 흘려 보내는 방식인 이 유수식 양식법을 가장 많이 이용한다.

그리고, 지수식 양식은 과거부터 내수면 양식에서 널리 이용되어 온 방법으로 항상 일정량의 물을 사육지에 채운 후 증발 등에 의하여 감소되는 수량 만큼만 보충하거나, 수질의 변화가 있을 때와 같이 필요에 따라 물을 공급해 주는 정도로서 양어를 하는 방법이다. 수산생물의 배설물이나 사료 찌꺼기 등은 자체 내에서 발생되는 정화세균에 의하여 처리하게 되는데 이 사이클을 맞추는 것이 쉽지 않으며 항상 암모니아, 아질산 등의 피해에 노출되어 사료의 과다투입 등 기타 요인에 의하여 사이클이 깨지면 수산생물의 대량 폐사로 이어진다.

한편, 가두리 양식은 내만 등에서 양식을 하기 위하여 그물 획이나 가두리를 만들어서 그 속에 수산생물을 수용,사육하는 양식 방법으로 그물코를 통하여 가두리 안팍의 물이 교환되므로 작은 시설에 비하여 고밀도로 수산생물을 양식할 수 있는 방법이다. 그러나 장기간에 걸친 양어와 사료 찌꺼기 등에 의한 저층의 오염으로 양식장 주변 수원에 많은 유기물을 확산시켜 부영양화현상 등을 초래할 위험이 크고 실제적으로 내수면에서는 현행 내수면 개발촉진법에 의하여 신규가두리 양식장의 설치가 금지되어 화천호, 소양호, 충주호등 대단위 내수면 가두리 양식단지가 철폐된 상태이다.

상기한 정수식 못양식, 유수식 양식, 지수식 양식, 및 가두리 양식 등의 양식법이 적용된 양식장은, 통상적으로 노지(露地) 양식장이라고 불리며, 이러한 노지 양식장은 장기간에 걸친 양어와 수산생물 배설물 및 사료 찌꺼기 등에 의한 바닥면 지질의 오염으로 정화세균이 용존산소 부족에 의해 점진적으로 감소함과 더불어, 정화세균이 더 이상 분해시키지도 못할 정도로 많은 유기물이 확산되므로서, 부영양화현상 등을 초래하기 때문에, 대략 3년 정도면 더 이상 동일한 장소에서 양식을 할 수 없었던 문제점이 있었다.

상기와 같이 양식장의 바닥면을 이루는 지질이 오염될 경우, 수산생물의 생산량이 급격히 감소하게 되고, 수산생물이 병균에 의해 집단 폐사하는 등의 일이 빈번하게 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 수산생물을 생육시키는 정수식 못양식, 유수식 양식, 지수식 양식, 및 가두리 양식 등의 양식법이 적용된 노지 양식장에서 그의 바닥면을 이루고 있는 지질을 효율적으로 개선하여 동일 장소에서도 다년간 양식을 지속적으로 영위할 수 있도록 하고, 이에 더하여 양식장 내의 병균을 제거하여 이 병균에 의한 수산생물의 폐사를 효율적으로 방지할 수 있도록 하는 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 방법과 시스템에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 수산생물 및 물을 내부에 수용하는 양식장의 내부로 미세기포를 공급하여 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 방법을 제공한다.

상기 방법은, 미세기포 발생장치에 적어도 하나의 이송관을 연결하고, 상기 이송관의 토출구가 상기 양식장의 내부에 위치되도록 상기 이송관을 배열한 후, 상기 미세기포 발생장치를 가동시키면, 상기 미세기포 발생장치에서 생성된 미세기포가 상기 이송관을 따라 이송되면서, 상기 토출구를 통해 상기 양식장의 내부로 유입되는 것을 포함한다.

상기 토출구는 상기 이송관이 상기 양식장의 바닥면과 인접한 부분에서부터 상기 이송관의 끝단 부분에 이르기까지 다수로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 이송관 상의 토출구들은 상기 양식장의 바닥면을 향해 형성하는 것이 바람직하다.

상기 이송관은 상기 양식장의 바닥면에 굴곡 형상 또는 직선 형상으로 배열하는 것이 바람직하다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에 따르면, 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 시스템으로서, 미세기포를 발생시키는 미세기포 발생장치; 및 상기 미세기포 발생장치와 연결됨과 더불어, 상기 미세기포 발생장치에서 생성된 미세기포가 상기 양식장의 내부에 유입되도록 상기 미세기포가 토출되는 토출구가 상기 양식장의 내부에 위치하는 적어도 하나의 이송관을 포함하는 시스템을 제공한다.

상기 토출구는 상기 이송관에 다수로 형성되되, 상기 토출구는 상기 이송관이 상기 양식장의 바닥면과 인접한 부분에서부터 상기 이송관의 끝단 부분에 이르기까지 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 이송관 상의 토출구들은 상기 양식장의 바닥면을 향해 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 이송관은 상기 양식장의 바닥면에 굴곡 형상 또는 직선 형상으로 배열되고, 상기 이송관은 상기 굴곡 형상 또는 직선 형상으로 변형이 가능하도록 연성재질로 이루어지거나 주름관 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 미세기포 발생장치는, 기체와 액체를 흡인하여 혼합시키는 펌프; 및 상 기 펌프로부터 압송된 상기 기체와 상기 액체의 혼합물을 통과시키고 상기 기체와 상기 액체를 재혼합하며, 내부에는 소정의 내압 및 통과 유속이 발생되는 혼합챔버를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 혼합챔버에서 재혼합된 상기 기체와 상기 액체의 혼합물을 토출시키는 노즐을 더 구비한다.

상기 노즐은 개폐가능한 다공형 노즐인 것을 특징으로 한다.

상기 혼합챔버에는 상기 기체와 상기 액체의 혼합물이 통과하는 홀이 형성된 플레이트가 적어도 하나 이상의 층으로 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 혼합챔버는 상부가 밀폐된 외부챔버와 상기 외부챔버의 벽으로부터 이격되고 상부가 개방된 내부챔버의 이중 챔버구조로 이루어지며, 상기 혼합챔버의 입구부와 연결되는 유입배관은 내부 챔버 안으로 바닥 부근까지 연장되고, 상기 혼합챔버의 출구부와 연결되는 유출배관은 상기 내부챔버와 상기 외부챔버 사이의 이격된 공간을 따라 상기 외부챔버의 바닥 부근까지 연장된 것을 특징으로 한다.

상기 펌프의 전방에는 펌프로 흘러드는 상기 기체의 양을 조절하기 위한 흡기밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 펌프의 출구측은 제1 수배관에 의해 혼합챔버의 입구측과 연결되고, 상기 펌프의 입구측과 흡입챔버의 출구측에는 제2 및 제3 수배관이 각각 연장하여 저수조 안으로 투입되고, 상기 제1 및 제3 수배관은 혼합챔버의 유입구와 유출구에 각각 연결되고, 상기 제2 수배관에는 대기중의 공기를 유입하기 위한 흡기배관이 연결되고, 상기 흡기배관 상에는 3방밸브가 구비되어 상기 3방밸브의 일측에 대기 와 소통하는 제1 가지관이 연결되고, 상기 3방밸브의 타측은 제2 가지관을 매개로 산소발생기 또는 오존발생기와 연결되되, 상기 제1 및 제2 가지관은 상기 3방 밸브의 개폐방향에 따라 흡기배관과 선택적으로 연통하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 수배관의 입수부와 상기 펌프 사이에는 저수조로부터 유입되는 물의 공급을 제어하기 위해 유량조절밸브와 첵크밸브가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 흡기배관은 상기 유량조절밸브와 상기 첵크밸브의 사이에서 상기 제2 수배관과 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 기체는 공기, 산소 또는 오존인 것을 특징으로 한다.

상기 액체는 물인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 방법과 시스템에 관한 것으로, 미세기포 발생장치에 적어도 하나의 이송관을 연결하고, 이 이송관의 토출구가 양식장의 내부에 위치되도록 이송관을 배열한 후, 미세기포 발생장치를 가동시키면, 미세기포 발생장치에서 생성된 미세기포가 이송관을 따라 이송되면서, 토출구를 통해 상기 양식장의 내부로 유입되므로서, 상기 미세기포에 의해 양식장의 수질뿐만 아니라, 양식장의 바닥면을 이루는 지질의 용존산소량을 확실히 높일 수 있기 때문에 정화세균의 번식이 극대화되면서, 장기간에 걸친 양어와 수산생물 배설물 및 사료 찌꺼기 등에 의해 바닥면의 지질이 쉽게 오염되거나 부영양화현상을 초 래할 염려가 없고, 이로 인해 종래와 달리 다년간 동일한 장소에서도 양식을 할 수 있는 우수한 효과가 있다.

아울러, 본 발명은 미세기포에 의해 양식장의 지질 및 양식장에 수용된 물에 용존산소량을 높일 수 있으므로, 수산생물의 생산량을 자연스럽게 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 미세기포가 항균(抗菌) 기능을 수행하므로써 수산생물이 병균에 의해 집단 폐사하는 등의 일을 방지하는 우수한 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 방법과 시스템에 관한 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

(양식장의 지질 개선 방법)

도 1은 본 발명에 따른 양식장의 수질 및/또는 지질 개선 방법을 도시한 블록도이다.

본 발명에 따른 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 방법은, 수산생물 및 물을 내부에 수용하는 양식장의 내부로 미세기포를 공급하는 것에 의해 달성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 수산생물 및 물을 내부에 수용하는 양식장의 외부에 미세기포 발생장치를 설치하는 단계(S1)와, 일정한 길이를 가진 이송관을 적어도 하나 준비하는 단계(S2)와, 미세기포 발생장치에 적어도 하나의 이송관을 연결 하는 단계(S3)와, 이송관의 토출구가 양식장의 내부에 위치되도록 이송관을 배열하는 단계(S4)와, 미세기포 발생장치를 가동시키는 단계(S5)와, 미세기포 발생장치에서 생성된 미세기포가 이송관을 따라 이송되면서 토출구를 통해 양식장의 내부로 유입되는 단계(S6)로 이루어진다.

상기한 단계들 중에서 이송관을 적어도 하나 준비하는 단계(S2)에서는, 이송관이 양식장의 바닥면과 인접한 부분에서부터 이송관의 끝단 부분에 이르기까지 다수로 형성하는 것을 더 포함한다.

이때, 이송관 상의 토출구들은 양식장의 바닥면을 향해 위치하도록 형성하는 것이 바람직하다. 하지만, 필요에 따라 상기 이송관 상의 토출구들은 이송관을 단면으로 보았을 때 그 중심점을 기준으로 사방으로 형성하거나 바닥면과 상부 각각에 형성하여도 무방하다.

이와 더불어, 상기 이송관을 배열하는 단계(S4)에서는 이송관을 양식장의 바닥면에 굴곡 형상 또는 직선 형상으로 배열하는 것이 바람직하다.

상기한 방법에서 미세기포 발생장치, 이송관, 이송관의 토출구 등의 구체적인 형태 및 그에 따른 실시예들은 하기한 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 시스템의 설명에서 도면과 더불어 상세하게 기술되어 있으므로 참조하기 바란다.

본 발명에 따른 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 방법은 미세기포 발생장치에서 생성된 미세기포를 정수식 못양식, 유수식 양식, 지수식 양식, 및 가두리 양식 등과 같은 노지 양식장의 바닥면에 토출시키므로서, 상기 미세기포에 의해 양식장의 수질뿐만 아니라, 양식장의 바닥면을 이루는 지질의 용존산소량을 확실히 높일 수 있기 때문에 정화세균의 번식이 극대화되면서, 장기간에 걸친 양어와 수산생물 배설물 및 사료 찌꺼기 등에 의해 바닥면의 지질이 쉽게 오염되거나 부영양화현상을 초래할 염려가 없고, 이로 인해 종래와 달리 다년간 동일한 장소에서도 양식을 할 수 있다.

아울러, 미세기포 발생장치에서 생성된 미세기포를 양식장의 바닥면에 직접 토출시키지 않고 양식장에 저장된 물에 토출시킨다 할지라도, 양식장의 바닥면에 미세기포를 토출시키는 것도 유사한 효과를 거둘 수 있을 것이다.

또한, 본 방법을 양식장에 적용하게 되면, 미세기포에 의해 양식장의 지질 및 양식장에 수용된 물에 용존산소량을 높일 수 있으므로, 수산생물의 생산량을 자연스럽게 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 미세기포가 항균 기능을 수행하므로써 종래와 달리 수산생물이 병균에 의해 집단 폐사하는 등의 일을 방지할 수가 있다.

이러한 미세기포의 항균 기능의 증명은 하기한 '표 1' 및 '표 2'를 구체적으로 설명하면서 상세하게 언급하도록 하겠다.

(양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 시스템)

도 2는 본 발명에 따른 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 시스템을 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 시스템에서 이송관에 형성된 토출구의 실시예를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 시스템에서 이송관의 배열 실시예를 도시한 구성도이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 시스템은, 미세기포 발생장치(1′)와, 적어도 하나의 이송관(100)을 포함한다.

먼저, 미세기포 발생장치(1′)는 물(W)과 수산생물이 저장된 양식장의 내부에 미세기포를 발생시키는 것으로, 이에 대한 개념 및 구체적인 설명은 하기한 미세기포 발생장치(1′)의 실시예들에서 상세히 설명될 것이다.

한편, 이송관(100)은 미세기포 발생장치(1′)와 연결됨과 더불어, 미세기포 발생장치(1′)에서 생성된 미세기포가 양식장(F)의 내부에 유입되도록 미세기포가 토출되는 토출구(101)가 양식장(F)의 내부에 위치하는 것이다.

이송관(100) 및 미세기포 발생장치(1′)의 구체적인 연결 부위는 하기한 미세기포 발생장치(1′)의 실시예들을 참고하면, 이송관(100)의 유입구(미도시)는 하기한 미세기포 발생장치(1′)의 설명에서 도 5의 출구측 배관(5) 또는, 도 6, 도 8, 및 도 9의 수배관(13) 또는, 도 7의 유출구(22)와 직접 연결될 수 있다. 아울러, 이송관의 유입구는 도 6에서 노즐(13a)과 직접 연결되어도 무방하다.

실시예에서, 상기 이송관(100)의 토출구(101)는 이송관(100)에 다수로 형성된다.

그리고 토출구(101)는 이송관(100)이 양식장(F)의 바닥면(G)과 인접한 부분(A)에서부터 이송관(100)의 끝단 부분(B)에 이르기까지 형성된다.

특히, 상기 이송관(100) 상의 토출구(101)들은 양식장(F)의 바닥면(G)을 향해 형성되는 것이 바람직하다(도 3 참조). 도면에 별도로 도시되지 않았지만, 필요 에 따라 상기 이송관(100) 상의 토출구(101)들은 이송관(100)을 단면으로 보았을 때 그 중심점을 기준으로 사방으로 형성되거나 바닥면(G)과 상부 각각에 형성되어도 무방하다.

그리고 이송관(100)은 양식장(F)의 바닥면(G)에 굴곡 형상 또는 직선 형상으로 배열되는데, 가장 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이 양식장(F)의 바닥면(G)에 골고루 미세기포를 투여하기 위해 이송관(100)이 굴곡 형상을 가지는 것이 바람직하다.

이송관의 굴곡 형상은 반드시 도 4의 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 동심원 형태, 및 지그재그 형태 등으로 다양한 형태로 변경시켜도 무방하다.

이송관(100)은 굴곡 형상 또는 직선 형상으로 변형이 가능하도록 고무, 우레탄, 실리콘, 합성수지와 같은 연성재질로 이루어지거나 가변이 가능한 주름관 형태로 이루어진 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기한 미세기포 발생장치(1′)의 기본 원리와 구성을 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 유류에 오염된 물체를 세정하기 위한 장치에서 초미세기포 발생수단의 개념도로서, 미세기포 발생장치(1′)는 기체와 액체를 흡인하여 혼합시키는 펌프(2′)와, 상기 펌프(2′)에서 혼합된 기체와 상기 액체의 혼합물을 흡인하여 기체와 액체를 재혼합하는 혼합 챔버(3′)를 기본 구성으로 하여 이루어진다.

혼합챔버(3′)의 입구와 출구에는 각각 배관(4)(5)이 연장되어 있으며, 혼합챔버(3′)의 입구측 배관(4)에는 상기 펌프(2′)가 연결된다.

또한, 펌프(2′)의 입구측은 2개의 배관(6)(7)이 분기되어 있으며, 펌프(2′) 가동시 이들 중 하나의 배관(6)을 통해서는 액체가 유입되고, 또 다른 배관(7)을 통해서는 기체가 유입된다.

상기 기체가 유입되는 배관(7) 상에는 펌프(2')로 공급될 기체의 양을 조절하기 위해 흡기밸브(7a)가 설치된다.

또한, 혼합챔버(3′)의 출구측에는 상기 재혼합된 기체와 액체의 혼합물을 토출시키는 노즐(8)이 구비된다.

이와 같은 구성으로부터 상기 혼합챔버(3′)에서는 펌프(2′)에 의한 가압력과 상기 노즐(8)의 조절, 그리고 선택적으로 상기 혼합챔버(3')의 내부 구조의 변형을 통해 챔버 내부의 압력을 조절하게 되고, 그와 함께 상기 혼합챔버(3′)의 내부에서는 다량의 미세기포가 발생되어 혼합챔버(3′)의 출구측 배관(5)을 통해서 배출이 이루어진다. 도 5의 미설명 부호 3'a는 압력계이고, 3'b는 배출구이다.

한편, 본 미세기포 발생장치(1′)에 있어서 상기 기체는 대기중의 공기, 산소 또는 오존이 바람직하고 상기 액체는 물이 바람직하다.

이하, 상기한 미세기포 발생장치(1′)의 실시 형태에 대해 설명한다.

아래의 실시예에서는 전술한 기체의 경우 일반 공기나 산소 또는 오존으로부터 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 전술한 액체의 경우 물을 사용할 수 있다.

[미세기포 발생장치의 제1 실시예 ]

도 6은 도 5에 따른 초미세기포 발생장치의 개략적인 구성을 도시한 도면을 보인 것으로, 도면에 도시하는 바와 같이 본 미세기포 발생장치는 펌프(10)와, 상술한 도 5의 혼합챔버(3')와 대응하는 가압탱크(20)를 기본 구성으로 한다.

펌프(10)의 출구측은 배관(수배관;11)에 의해 가압탱크(20)의 입구측과 연결되고, 펌프(10)의 입구측과 가압탱크(20)의 출구측에는 배관(수배관; 12,13)이 각각 인출되어 저수조(15) 안으로 연장되어 있다.

저수조(15)로부터 유입되는 물의 공급을 조절하기 위해 수배관(12)의 입수부(12a)와 펌프(10) 사이에 유량조절밸브(14)와 첵크밸브(16)를 구비할 수 있다.

또한, 상기 수배관(12)의 입수부(12a)와 펌프(10) 사이에는 대기중의 공기 등을 유입하기 위한 흡기배관(17)이 연결된다.

본 장치에서 흡기배관(17)의 연결지점은 도 5에 도시하는 유량조절밸브(14)와 첵크밸브(16)의 사이가 바람직할 수 있다.

흡기배관(17)은 저수조(15)의 외부에 연장된 상태로 이 흡기배관(17) 상에 유량계(18)와 3방밸브(19)가 구비된다.

3방밸브(19)의 일측으로는 제1 가지관(17a)이 연장하여 대기중의 공기가 유입되도록 제공되고, 3방밸브(19)의 타측으로는 제2 가지관(17b)이 연장하여 산소발생기(또는 오존발생기; 30, 이하 '산소/오존발생기'라 함)에 연결된다.

제1 가지관(17a)과 제2 가지관(17b)은 3방 밸브(19)의 개폐방향에 따라 흡기배관(17)과 연통할 수 있으며, 따라서 대기중의 공기와 산소/오존발생기(30)에 의 한 산소 또는 오존의 공급은 3방 밸브(19)의 개폐방향에 따라 선택적으로 이루어지게 된다.

도 6에 도시된 바에 따르면, 상기 제2 가지관(17b) 상에는 흡기밸브(19a)가 설치된다. 이 흡기밸브(19a)는 펌프(16)로 공급되는 산소 또는 오존의 양을 조절하기 위한 것으로, 별도 도시하지는 않았지만 대기중에서 제1 가지관(17a)을 통해 공급되는 공기의 양도 함께 조절할 수 있도록 하기 위해 흡기배관(17) 상에 설치될 수도 있음은 물론이다.

또한, 가압탱크(20)로부터 연장된 상기 수배관(13)의 단부, 즉 출수부에는 미세기포를 포함한 상기 기체 및 액체의 혼합물을 토출하고 이를 제어하기 위한 노즐(13a)이 설치된다.

이를 위해, 상기 노즐(13a)은 다공 형태이고 개폐가능한 구조로 이루어짐이 바람직하다.

도 6의 미설명 부호‘20a’는 정압계이고,‘20b’는 부압계이며,‘20c’는 안전밸브를 나타낸다.

도 7은 도 6에 따른 가압탱크의 일 실시형태를 도시한 것으로서, 가압탱크의 내부 구조에 대한 개략적인 형태를 보여주고 있다.

도시된 바에 따르면, 가압탱크(20)는 펌프(10)로부터 압송되는 물과, 공기 또는 산소(또는 오존)의 혼합물을 도입하기 위한 유입구(21)와, 상기 가압탱크(20) 내부에서 발생된 기포를 토출하기 위한 유출구(22)를 가진다.

가압탱크(20)는 일정 크기의 내부 공간을 가지는 것으로, 유입측에서 유출측에 이르는 내부 공간을 가로지르며 내벽면을 연결하는 하나 이상의 플레이트층(23,24,25,26)을 구비한다.

이러한 플레이트층(23,24,25,26)은 도면에 도시하는 바와 같이 일정 간격으로 복수개가 구비됨이 바람직한데, 각각의 플레이트층(23,24,25,26)에는 상기 물과, 공기 또는 산소(또는 오존)의 혼합물이 통과하도록 오리피스(orifice)와 같은 홀(23a,23b,24a,25a,25b,26a)들이 형성될 수 있다. 또한, 각각의 플레이트층(23,24,25,26)에 형성하는 홀(23a,23b,24a,25a,25b,26a)의 직경과 개수는 이를 통과하는 혼합물의 요구 압력에 따라 선택적일 수 있다.

한편, 도 7에서 미설명된 부호 '13a'는 노즐(도 6 참조)을 나타낸다.

이상과 같은 구성으로부터 상기 물과, 공기 또는 산소(또는 오존)의 가압된 혼합물은 가압탱크(20) 내로 흘러들어 가압탱크(20)를 빠져나오기까지, 각 플레이트층(23,24,25,26)에 형성된 홀(23a,23b,24a,25a,25b,26a)들을 빠르게 통과한다.

특히, 상기 가압된 혼합물은 유출구(22) 측에 가까워질수록 더 빠른 관통 유속을 가지게 된다.

또한, 유출구(22) 측에 가까워질수록 유체의 관통 유속이 빨라지는 것과 상반되게 각각의 플레이트층에서의 유체의 압력은 빠르게 감소된다.

이와 같이 짧은 시간 동안에 압력의 아주 빠른 감소는, DAF에서 발생된 한계 rpm 크기의 기포들보다 더 작은 기포들의 발생을 일으키게 되며, 더 많은 수의 미세 기포들을 발생시킨다.

이상 설명된 미세기포 발생장치의 구성으로부터 펌프를 통해 압송된 기체와 액체의 혼합물이 가압탱크를 통과하면서 변화하는 과정을 설명하면 다음과 같다:

가압탱크(20)에 대한 물과 공기(산소 또는 오존)의 공급은 펌프(10)의 가동에 의해 이루어진다. 펌프(10)의 가동과 함께 물은 제2 수배관(12)을 따라 펌프 내부로 운반되는데, 그와 동시에 흡기배관(17)을 통해서는 대기중의 공기 또는 산소/오존발생기(30)에 생성된 산소(또는 오존)가 운반되어 펌프(10)에서 혼합된다. 즉, 공기와 산소(또는 오존)의 공급은 3방 밸브(19)의 개폐방향에 따라 선택적으로 이루어지는 바, 3방 밸브(19)에 의한 제2 가지관(17b)의 폐쇄시에는 대기중의 공기가 공급되고, 3방 밸브(19)에 의한 제1 가지관(17a)의 폐쇄시에는 산소/오존발생기(30)에서 생성된 산소(또는 오존)가 공급된다.

물과 함께 펌프(10)로 운반된 공기(산소 또는 오존)는 펌프(10) 내부의 임펠러(미도시)의 회전에 의해 1차로 잘게 부서져서 물속에 용존된 상태로 기포를 발생시키며, 제1 수배관(11)을 통해서 가압탱크(20)의 내부로 압송된다. 유입구(21)를 통해 가압탱크(20)의 내부로 투입된 상기 물과 공기(산소 또는 오존)의 혼합물은 각각의 플레이트층(23,24,25,26)에 형성된 홀(23a,23b,24a,25a,25b,26a)을 통과하게 되고, 그와 더불어 각각의 홀(23a,23b,24a,25a,25b,26a)의 뒤쪽에서는 높은 난류 혼합영역이 발생된다.

이 영역의 난류는 심한 압력변동을 일으키며, 제트스트림(jet stream)의 압력이 낮기 때문에 부의 압력영역들이 생긴다. 이들 조건하에서는 갑작스런 압력 강 하가 일어날 때마다 기포가 발생되며, 특히 도 7에 도시하는 바와 같이 다수의 플레이트층을 통과할수록 더 많은, 그리고 더 작은 기포들이 발생하게 된다.

[미세기포 발생장치의 제2 실시예 ]

도 8은 상기 도 6에 따른 가압탱크의 변형례를 도시한 사시도이고, 도 9는 도 8에 따른 가압탱크의 내부 구조를 도시한 단면도이다.

도시된 바에 따르면, 가압탱크(20')는 내부 챔버(27)와 외부 챔버(28)의 이중챔버 구조로 이루어져 있다. 외부 챔버(28)는 상부가 밀폐된 형태로 제공되며, 내부 챔버(27)는 외부 챔버(28)의 내벽으로부터 이격된 상태로 상부가 개방된 형태를 이루고 있다.

외부 챔버(28)의 표면에는 각각의 수배관(11,13; 도 6 참조)과 연결되는 유입구(21')와 유출구(22')가 구비되며, 이들 유입구(21') 및 유출구(22')에는 가압탱크(20')의 내측방향으로 각각 배관(20'a)(20'b)이 연장되어 있다.

바람직하게는, 유입구(21')로부터 연장하는 유입배관(20'a)은 내부 챔버(27) 안으로 바닥 부근까지 연장되고, 유출구(22')로부터 연장하는 유출배관(20'b)은 내부 챔버(27)와 외부 챔버(28) 사이의 이격된 공간을 통해 상기 외부 챔버(28)의 바닥 부근까지 연장된다.

이상 설명된 가압탱크의 변형례로부터 펌프에 의해 압송된 기체와 액체의 혼합물이 가압탱크를 통과하면서 변화하는 과정을 설명하면 다음과 같다:

도 6의 구성으로부터 물과 함께 펌프(10)로 운반된 공기(산소 또는 오존)는 펌프(10) 내부의 임펠러(미도시)의 회전에 의해 1차로 잘게 부서져서 물속에 용존된 상태로 기포를 발생시키며, 제1 수배관(11)을 통해서 가압탱크(20')의 내부로 운반된다.

가압탱크(20')의 유입구(21')를 통해 투입된 물과 공기(산소 또는 오존)의 혼합물은 유입배관(20'a)을 통해 내부 챔버(27) 안으로 공급되며, 내부 챔버(27)로부터 흘러넘친 상기 혼합물(W)은 외부 챔버(28)의 내부, 즉 상기 외부 챔버(28)와 내부 챔버(27) 사이의 공간에 채워진다.

이때, 완전히 용해되지 않은 공기(A)는 물 밖으로 분리되어 가압탱크(20')의 내측 상부의 공간에 채워지고, 상기 유입배관(20'a)을 통해서는 계속해서 혼합물이 외부 챔버(28)내에 채워진다.

이 과정에서 가압탱크(20')의 내부에는 혼합물에 대하여 큰 압력이 작용하고, 물속의 용존 공기는 고압의 압축상태를 유지하게 된다.

한편, 상기 가압된 혼합물은 유출배관(20'b)을 따라서 점점 빠른 속도로 상승하여, 가압탱크(20')의 외부로 연장된 제3 수배관(13)를 따라서 배출되며, 제3 수배관(13)의 말단부에 위치된 노즐(13a; 도 6 참조)에 가까워질수록 유속이 점점 빨라져서 상기 노즐(13a)을 통과하는 순간에 최대의 관통 유속을 가지게 된다.

또한, 상기 노즐(13a)에 가까워질수록 가압된 혼합물의 관통 유속이 빨라지는 것과 상반되게 상기 혼합물의 압력은 빠르게 감소되어 노즐(13a)을 통과하는 순간에 최저 압력을 갖게 되는데, 이 과정에서 상기 혼합물 속의 용존 공기로부터 미 세 기포들이 발생된다.

이와 같이 짧은시간 동안에 발생되는 압력의 빠른 감소로 인해 물과, 공기(또는 산소나 오존)의 혼합물은 DAF에서 발생된 한계 rpm 크기의 기포들보다 더 작은 기포들을 발생시키고, 아울러 더 많은 수의 미세기포들을 발생시키게 된다.

상기한 실시예들로부터 미세기포를 발생시키는 것에 대한 기술적 증명은 본 출원인이 2007년 05월 29일에 출원한 출원번호 제10-2007-0052288호의 상세한 설명에 실험내용 및 실험결과에 충분히 기재되어 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 여기서 생략한다.

하기한 실험은 본 발명에서 사용되는 초미세기포가 항균 기능을 수행할 수 있으며, 이로 인해 수산생물의 폐사 확률이 극히 낮출 수 있다는 효과를 증명하기 위한 실험이다.

[실험내용]

본 시험은 상기한 실시예의 미세기포 발생장치에서 생성된 초미세기포로 여러 가지 세균에 적용하여 한국화학시험연구원에서 직접 실험하고 살균 결과치를 산출해 낸 것이다.

<시험 1>

시험조건 : 시험균 접종(물(수도수): 5리터(L)) × 실온(18℃~20℃) × 순환조건

세균감소율 계산법 : 세균감소율(%)= {(A-B)/A} × 100

A : 초기세균수

B : 일정시간 후 세균수

시험균주 1: Escherichia coli ATCC 25922(E. coli, 이하, '대장균'이라 함.)

시험균주 2: Staphylococcus aureus ATCC 6538(S. aureus, 이하, '황색포도상 구균'이라 함.)

상기한 표 1을 살펴보면, 대장균(E. coli)과 황색포도상 구균(S. aureus)을 시험균주로 사용하고 있으며, 이 경우 대장균(E. coli)과 황색포도상 구균(S. aureus)은 각각 초기 수치에 비해 15분 후와 30분 후에는 현저히 그 개체수가 줄어들었음을 세균감소율의 결과치로서 충분히 입증하고 있다.

이로써, 상기한 실시예의 미세기포 발생장치에서 생성된 초미세기포의 경우 통상 생명체에 심각한 질병을 유발할 수 있는 대장균과 황색포도상 구균을 살균하는데 탁월한 효과가 있음을 알 수가 있다.

<시험 2>

시험조건 : 시험균 접종(물(수도수): 5리터(L)) × 실온(18℃~20℃) × 순환조건

세균감소율 계산법 : 세균감소율(%)= {(A-B)/A} × 100

A : 초기세균수

B : 일정시간 후 세균수

시험균주 1: Pseudomonas aeruginosa KCTC 1636(P. aeruginosa, 이하, '녹농균'이라 함.)

시험균주 2: Salmonella typhi ATCC 19430(S. typhi, 이하, '살모넬라'라 함.)

시험균주 3: Vibrio parahaemolyticus KCTC 2471(V. parahaemolyticus, 이하, '장염비브리오'라 함.)

상기한 표 2를 살펴보면, 녹농균(P. aeruginosa), 살모넬라(S. typhi), 장염비브리오(V. parahaemolyticus)를 시험균주로 사용하고 있으며, 이 경우 녹농균(P. aeruginosa), 살모넬라(S. typhi), 장염비브리오(V. parahaemolyticus)는 각각 초기 수치에 비해 30분 후에는 현저히 그 개체수가 줄어들었음을 세균감소율의 결과치로서 충분히 입증하고 있다.

이로써, 상기한 실시예의 미세기포 발생장치에서 생성된 초미세기포의 경우 생명체에 심각한 질병을 유발할 수 있는 녹농균, 살모넬라, 장염비브리오까지도 살균하는데 탁월한 효과가 있음을 알 수가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 방법을 도시한 블록도이고,

도 2는 본 발명에 따른 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 시스템을 도시한 구성도이고,

도 3은 본 발명에 따른 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 시스템에서 이송관에 형성된 토출구의 실시예를 도시한 단면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 시스템에서 이송관의 배열 실시예를 도시한 구성도이고,

도 5는 본 발명에 따른 미세기포 발생장치의 개념도이고,

도 6은 도 5에 따른 미세기포 발생장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이고,

도 7은 도 6에 따른 가압탱크의 바람직한 실시형태를 도시한 간략도이고,

도 8은 도 6에 따른 가압탱크의 변형례를 도시한 사시도이며,

도 9는 도 8에 따른 가압탱크의 내부 구조를 도시한 단면도이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

10 : 펌프 11,12,13 : 수배관

12a : 입수부 14 : 유량조절밸브

15 : 저수조 16 : 첵크밸브

17 : 흡기배관 17a,7b : 가지관

18 : 유량계 19 : 3방밸브

20,20' : 가압탱크 30 : 산소/오존 발생기

20'a : 유입배관 20'b : 유출배관

21,21' : 유입구 22,22' : 유출구

27 : 내부 챔버 28 : 외부 챔버

23,24,25,26 : 플레이트층 23a,23b,24a,25a,25b,26a : 홀

100: 이송관 101: 토출구

Claims (19)

1. 수산생물 및 물을 내부에 수용하는 양식장의 내부로 미세기포를 공급하여 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   미세기포 발생장치에 적어도 하나의 이송관을 연결하고, 상기 이송관의 토출구가 상기 양식장의 내부에 위치되도록 상기 이송관을 배열한 후, 상기 미세기포 발생장치를 가동시키면, 상기 미세기포 발생장치에서 생성된 미세기포가 상기 이송관을 따라 이송되면서, 상기 토출구를 통해 상기 양식장의 내부로 유입되는 것을 포함하는 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 토출구는 상기 이송관이 상기 양식장의 바닥면과 인접한 부분에서부터 상기 이송관의 끝단 부분에 이르기까지 다수로 형성하며, 상기 토출구들은 상기 양식장의 바닥면을 향해 형성하는 것을 특징으로 하는 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 이송관은 상기 양식장의 바닥면에 굴곡 형상 또는 직선 형상으로 배열하는 것을 특징으로 하는 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 방법.
5. 양식장의 수질 및/또는 지질을 개선하는 시스템으로서,

   미세기포를 발생시키는 미세기포 발생장치; 및

   상기 미세기포 발생장치와 연결됨과 더불어, 상기 미세기포 발생장치에서 생성된 미세기포가 상기 양식장의 내부에 유입되도록 상기 미세기포가 토출되는 토출구가 상기 양식장의 내부에 위치하는 적어도 하나의 이송관을 포함하는 시스템.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 토출구는 상기 이송관에 다수로 형성되되, 상기 토출구는 상기 이송관이 상기 양식장의 바닥면과 인접한 부분에서부터 상기 이송관의 끝단 부분에 이르기까지 형성된 것을 특징으로 하는 시스템.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 이송관 상의 토출구들은 상기 양식장의 바닥면을 향해 형성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 이송관은 상기 양식장의 바닥면에 굴곡 형상 또는 직선 형상으로 배열되고, 상기 이송관은 상기 굴곡 형상 또는 직선 형상으로 변형이 가능하도록 연성재질로 이루어지거나 주름관 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 시스템.
9. 제 5항에 있어서,

   상기 미세기포 발생장치는,

   기체와 액체를 흡인하여 혼합시키는 펌프; 및

   상기 펌프로부터 압송된 상기 기체와 상기 액체의 혼합물을 통과시키고 상기 기체와 상기 액체를 재혼합하며, 내부에는 소정의 내압 및 통과 유속이 발생되는 혼합챔버를 구비한 시스템.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 혼합챔버에서 재혼합된 상기 기체와 상기 액체의 혼합물을 토출시키는 노즐을 더 구비한 시스템.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 노즐은 개폐가능한 다공형 노즐인 것을 특징으로 하는 시스템.
12. 제 9항에 있어서,

    상기 혼합챔버에는 상기 기체와 상기 액체의 혼합물이 통과하는 홀이 형성된 플레이트가 적어도 하나 이상의 층으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
13. 제 9항에 있어서,

    상기 혼합챔버는 상부가 밀폐된 외부챔버와 상기 외부챔버의 벽으로부터 이격되고 상부가 개방된 내부챔버의 이중 챔버구조로 이루어지며, 상기 혼합챔버의 입구부와 연결되는 유입배관은 내부 챔버 안으로 바닥 부근까지 연장되고, 상기 혼합챔버의 출구부와 연결되는 유출배관은 상기 내부챔버와 상기 외부챔버 사이의 이격된 공간을 따라 상기 외부챔버의 바닥 부근까지 연장된 것을 특징으로 하는 시스템.
14. 제 9항에 있어서,

    상기 펌프의 전방에는 펌프로 흘러드는 상기 기체의 양을 조절하기 위한 흡기밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 시스템.
15. 제 9항에 있어서,

    상기 펌프의 출구측은 제1 수배관에 의해 혼합챔버의 입구측과 연결되고, 상기 펌프의 입구측과 흡입챔버의 출구측에는 제2 및 제3 수배관이 각각 연장하여 저수조 안으로 투입되고, 상기 제1 및 제3 수배관은 혼합챔버의 유입구와 유출구에 각각 연결되고, 상기 제2 수배관에는 대기중의 공기를 유입하기 위한 흡기배관이 연결되고, 상기 흡기배관 상에는 3방밸브가 구비되어 상기 3방밸브의 일측에 대기와 소통하는 제1 가지관이 연결되고, 상기 3방밸브의 타측은 제2 가지관을 매개로 산소발생기 또는 오존발생기와 연결되되, 상기 제1 및 제2 가지관은 상기 3방 밸브의 개폐방향에 따라 흡기배관과 선택적으로 연통하는 것을 특징으로 하는 시스템.
16. 제 15항에 있어서,

    상기 제2 수배관의 입수부와 상기 펌프 사이에는 저수조로부터 유입되는 물의 공급을 제어하기 위해 유량조절밸브와 첵크밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 시스템.
17. 제 16항에 있어서,

    상기 흡기배관은 상기 유량조절밸브와 상기 첵크밸브의 사이에서 상기 제2 수배관과 연결되는 것을 특징으로 하는 시스템.
18. 제 9항에 있어서,

    상기 기체는 공기, 산소 또는 오존인 것을 특징으로 하는 시스템.
19. 제 9항에 있어서,

    상기 액체는 물인 것을 특징으로 하는 시스템.

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