KR20110002235U

KR20110002235U - 농축 해양 심층수를 이용한 가두리양식장

Info

Publication number: KR20110002235U
Application number: KR2020090011248U
Authority: KR
Inventors: 서희동
Original assignee: 서희동
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2011-03-08

Abstract

본 고안은 농축(濃縮) 해양 심층수(海洋深層水)를 이용한 가두리양식장에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해양 심층수를 취수하여 가온 처리와 전처리여과와 같은 전처리 후 나노여과(Nanofiltration)와 역삼투여과(Reverse osmosis)에 의해서 탈염처리(脫鹽處理)된 담수(淡水)를 생산하면서 배출되는 농축 해양 심층수를 가두리양식장에 공급하여 어류(魚類)를 양식(養殖)에 관한 것이다.

이를 위하여 본 고안은 농축 해양 심층수를 이용한 가두리양식장에 있어서, 상기 가두리양식장에서 어류의 양식을, 해수면(海水面)에서 수심(水深) 200m보다 깊은 해저심층(海底深層)의 해양 심층수를 취수하여 가온 처리와 전처리여과와 같은 전처리를 한 다음, 나노여과와 1단 또는 2단 역삼투여과에 의해서 탈염처리된 담수를 생산하면서, 나노여과공정과 역삼투여과공정에서 여과되지 않고 농축된 농축 해양 심층수를 가두리양식장에 공급하여 어류를 양식하는 것으로 이루어진 것에 특징이 있다.

농축 해양 심층수, 가두리양식장, 어류, 양식, 나노여과, 역삼투여과

Description

농축 해양 심층수를 이용한 가두리양식장{Net-cage fish farm using concentration deep-ocean water}

일반적으로 해역(海域)에서 가두리양식장은 해수면에 그물로 만든 가두리를 수중에 띄워놓고 그 속에 어류(魚類)를 양식(養殖)하고 있는데, 표층해수에는 어류와 플랑크톤(Plankton)의 생육에 필요한 질산염(Nitrates), 인산염(Phosphates), 규산염(Silicate)과 같은 영양염류(營養鹽類)가 충분히 함유되어 있지 않은 문제점이 있다.

자연의 해역에서는 상기 영양염류의 농도가 풍부한 해저심층(海底深層)의 해양 심층수가 용승(湧昇, Upwelling)하는 지역에서는 플랑크톤(Plankton), 해조류(海藻類) 및 어패류(魚貝類)가 활발하게 생육하면서 좋은 어장(漁場)을 형성하고 있는 것으로 밝혀져 있다.

본 고안에서는 동식물(動植物)의 생장(生長)에 필요로 하는 영양염류(營養鹽類)의 농도가 풍부한 해양 심층수(海洋深層水)를 취수하여 담수(淡水)를 생산하는 공정에서 배출되는 농축된 해양 심층수를 공급하여 어류(魚類)를 양식(養殖)하는 가두리양식장을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안은 농축 해양 심층수를 이용한 가두리양식장에 있어서, 상기 가두리양식장에서 어류의 양식을, 해수면(海水面)에서 수심(水深) 200m보다 깊은 해저심층(海底深層)의 해양 심층수(海洋深層水)를 취수하여 가온 처리와 전처리여과와 같은 전처리를 한 다음, 나노여과와 1단 또는 2단 역삼투여과에 의해서 탈염처리된 담수를 생산하면서, 나노여과공정과 역삼투여과공정에서 여과되지 않고 농축된 농축 해양 심층수를 가두리양식장에 공급하여 어류를 양식하는 것으로 이루어진 것에 특징이 있다.

본 고안은 어류(魚類)의 생육(生育)에 필요한 영양염류(營養鹽類)가 풍부한 농축 해양 심층수(海洋深層水)를 공급하는 가두리양식장에서는 어류의 생육이 활발할 수 있는 효과가 있기 때문에, 해양 심층수를 취수하여 가공하는 공장에서 배출되는 농축 해양 심층수(濃縮海洋深層水)는 대부분 원래의 해저(海底)로 배수하여 버리는 것을 가두리양식장에서 유용(有用)하게 이용(利用)할 수 있음으로, 해양 심 층수를 가공(加工)하는 공장(工場)의 주변(周邊) 가두리양식장에서 널리 이용될 것으로 기대된다.

해양 심층수(海洋深層水)는 통상 해수면(海水面)에서 수심(水深) 200m보다 깊은 해저심층(海底深層)의 해수(海水)를 해양 심층수라고 부르며, 표층해수(表層海水)와는 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 수온(水溫)이 낮은 저온안정성(低溫安定性), 밀도차이(密度差異)로 표층해수와 혼합되지 않아 표층 해수에 존재하는 오염물질(汚染物質)이 없기 때문에 표층의 해수와 비교하였을 때 오염물질(汚染物質), 유해세균(有害細菌)과 유기물(有機物)이 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 component)이 균형(均衡)있게 존재하는 특성과 고압 저온상태에서 긴 세월동안 숙성(熟成)된 숙성성(熟成性) 등의 특성이 있다.

해양 심층(海洋深層水)수에는 표층해(表層海水)수에 비해서 오염물질(汚染物質) 및 유해세균(有害細菌)이 전혀 함유되어 있지 않으면서 약 5∼10배의 무기영양염류(無機營養鹽類)가 포함되어 있으며, 특히 동식물(動植物)의 생육(生育)에 필요한 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 철(Fe), 아연(Zn), 나트륨(Na) 등 주요원소가 70종류를 넘는 다종다양(多種多樣)한 미네랄성분(Mineral component)이 포함되어 있는 특성이 있으며, 해양 심층수와 표층해수의 성분 분석치는 다음 표1의 내용과 같다.

표1 해양 심층수와 표층해수의 성분 분석 치

구 분		일본 고지현 무로도(高知縣室戶)
구 분		374m 해양 심층수	표층해수
일 반 항 목	수온(℃)	11.5	20.3
	pH	7.98	8.15
	DO 용존산소 (㎎/ℓ)	7.80	8.91
	TOC 유기 탄소 (㎎/ℓ)	0.962	1.780
	용해성 증발잔류물(㎎/ℓ)	47,750	37,590
	M-알칼리도(㎎/ℓ)	114.7	110.5
주 요 원 소	Cl 염화물이온(wt%)	2.237	2.192
	Na 나트륨 (wt%)	1.080	1.030
	Mg 마그네슘(㎎/ℓ)	1,300	1,310
	Ca 칼슘(㎎/ℓ)	456	441
	K 칼륨(㎎/ℓ)	414	399
	Br 취소(㎎/ℓ)	68.8	68.1
	Sr 스트론튬(㎎/ℓ)	7.77	7.61
	B 붕소(㎎/ℓ)	4.44	4.48
	Ba 바륨(㎎/ℓ)	0.044	0.025
	F 불소(㎎/ℓ)	0.53	0.56
	SO₄ ^2-황산 이온(㎎/ℓ)	2,833	2,627
영 양 염 류	NH₄ ⁺암모니아태질소(㎎/ℓ)	0.05	0.03
	NO₃ ^-질산태질소(㎎/ℓ)	1.158	0.081
	PO₄ ^3-인산태인(㎎/ℓ)	0.177	0.028
	Si 규소(㎎/ℓ)	1.89	0.32
미 량 원 소	Pb 납(㎍/ℓ)	0.102	0.087
	Cd 카드뮴(㎍/ℓ)	0.028	0.008
	Cu 구리(㎍/ℓ)	0.153	0.272
	Fe 철(㎍/ℓ)	0.217	0.355
	Mn 망간(㎍/ℓ)	0.265	0.313
	Ni 니켈(㎍/ℓ)	0.387	0.496
	Zn 아연(㎍/ℓ)	0.624	0.452
	As 비소(㎍/ℓ)	1.051	0.440
	Mo 몰리브덴(㎍/ℓ)	5.095	5.565
균 수	생균 수(개/㎖)	0	540
균 수	대장균 수(개/㎖)	음성	음성

일반적으로 해양 심층수를 탈염처리하여 담수의 생산은, 주로 가온 처리, 정밀여과(Microfiltration)나 한외여과(限外濾過: Ultrafiltration)에 의한 전 처리 여과를 한 다음에, 나노여과(Nanofiltration)와 역삼투여과(reverse osmosis filtration)을 조합하여 해양 심층수에 함유되어 있는 염분을 제거하여 담수를 생산한다.

이때 담수를 생산하면서 상기 나노여과공정과 역삼투여과공정에서 농축된 해양 심층수가 배출되는데, 나노여과공정에서 배출되는 농축 해양 심층수는 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 황산 이온(SO₄ ^2-)의 농도가 높기 때문에 해수면에서 수심 30m보다 깊은 해저로 배수하며, 역삼투여과공정에서 배출되는 농축 해양 심층수는 소금과 간수(苦汁)를 생산하지 않는 경우는, 나노여과공정에서와 같이 해수면에서 수심 30m보다 깊은 해저로 배수하여 버리고 있다.

본 고안에서는 상기 해양 심층수를 담수화하는 공정의 나노여과공정과 역삼투여과공정에서 배출되는 농축된 해양 심층수를 가두리양식에 공급하여 어류를 양식하는 가두리양식장을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1" 농축 해양 심층수를 이용한 가두리양식장의 정면도"와 도 2" 농축 해양 심층수를 이용한 가두리양식장의 상면도"에서 같이, 해저지면(海底地面)에 닻(錨, Anchor, 7)을 고정하고, 이 닻(7)에 계류삭(繫留索, Mooring rope, 8)을 연결하고, 계류삭(8)의 상부 해수면(海水面)에는 부이(Buoy, 5)를 설치하고, 닻(7)과 부이(5)에 연결한 네모서리의 계류삭(8)을 사각(四角)이 되도록 연결하여 고정하고, 가두리양식장 시스템(1)을 설치하기 위해 내부에 또다시 닻(7)과 부이(5)가 수직으로 연결한 계류삭(8)을 상호 연결하여 사각(四角)이 되도록 설치한다.

가두리양식장 시스템(1)은, 해수면에 부상하는 사각(四角) 또는 원형(圓形)의 부양장치(Floating collar, 3) 하부에 가두리 그물망(Net-cage, 2)을 설치하고, 가두리 그물망(Net-cage, 2) 하부에는 추(錘, Weight, 6)를 메달아 가두리 그물 망(3)이 4각 박스(Box)형 또는 원통형이 유지되도록 한다.

본 고안은, 닻(7)과 부이(5)를 계류삭(8)으로 상호 연결하여 사각(四角) 또는 원형(圓形)이 되도록 설치한 내부에 가두리양식장 시스템(1)을 계류삭(8)으로 상호 연결하고, 농축 해양 심층수 유입배관(9)을 가두리 그물망(Net-cage, 2) 내부로 설치하고, 가두리 그물망(Net-cage, 2) 내부로 농축 해양 심층수를 공급하면서 어류를 양식하는 농축 해양 심층수를 이용한 가두리양식장에 관한 것이다.

그리고 상기 농축 해양 심층수 대신에 취수된 해양 심층수 원수를 사용할 수도 있다.

가두리 그물망(Net-cage, 2)은, 폴리에스테르 사(Polyester fiber), 폴리아마이드 사(Polyamide fiber), 아크릴 사(Acrylic fiber), 폴리우레탄 사(Polyurethane fiber), 폴리올레핀 사(Polyolefin fiber), 폴리비닐(Polyvinyl)계의 비닐론 사(Vinylon fiber) 또는 폴리염화비닐 사(Polyvinyl chloride) 중에서 한 종류의 합성수지 사(絲)를 사용하며, 그물코(그물눈)의 크기는 양식어류의 크기와 종류에 따라서 결정한다.

부양장치(Floating collar, 3)는 내부가 공간으로 비어있는 폴리에틸렌(Polyethylene)관, 폴리프로필렌(Polypropylene)관 또는 스티로폼(Styrofoam)관과 같은 합성수지를 중공상태(中空狀態)로 사출성형 된 것 중에서 한 종류를 사용한다.

손잡이(Hand rail, 4)는 탄소강(Carbon steel)에 내식성 재질인 플라스틱(Plastic) 또는 에폭시수지(Epoxy resin) 중에서 한 종류를 라이닝(Lining) 또는 코팅(Coating)한다.

부이(Buoy, 5)는 중공상태(中空狀態)의 스티로폼(Styrofoam)과 같은 합성수지, 내부가 공간으로 비어있는 내식성 재질의 스틸 볼(Steel ball), 내부가 공간으로 비어있는 플라스틱 볼(Plasticball) 또는 내부가 공간으로 비어있는 고무볼(Rubberball) 중에서 한 종류를 사용한다.

추(錘, Weight, 6) 콘크리트블록(Concrete block) 또는 망에 돌을 넣은 돌망태를 사용한다.

닻(錨, Anchor, 7)의 형태는 특별히 제한하지 않으며, 재질은 내식성이면서 내염성인 것을 사용하거나, 또는, 탄소강(炭素鋼)에 내식성 수지(Epoxy Resin)를 코팅(Coating) 또는 라이닝(Lining) 한 것을 사용한다.

계류삭(繫留索, 8)의 직경은 로프(Rope)의 인장강도(引張强度)와 가두리양식장 시스템(1)의 하중(荷重)을 고려하여 결정하며, 재질은 내염성이면서 내식성 재질이면 어떠한 재질이라도 사용할 수 있으나, 비용이 저렴한 폴리프로필렌(Polypropylene)계열의 로프(Rope)를 사용하는 것이 바람직하다.

농축 해양 심층수 유입배관(9)의 관경은 유량과 관의 길이, 지형 등에 따른 압력손실, 경제성 등을 고려하여 결정하며, 관의 재질은 내식성(耐蝕性)이면서 내염성(耐鹽性) 재질(材質)이면 어떠한 재질이라도 사용할 수 있으나, 비용이 저렴한 폴리에틸렌배관(Polyethylene pipe)을 사용하는 것이 바람직하다.

본 고안의 농축 해양 심층수를 공급하는 가두양식장에서는 어류 및 플랑크 톤(Plankton)의 생육에 유용한 질산염, 인산염 및 규산염과 같은 영양염류가 다량 함유되어 있기 때문에 어류 생육을 양호하게 하면서, 어류의 먹이가 되는 플랑크톤이 자체 번식할 수 있는 등의 효과가 있기 때문에 해양 심층수를 용이하게 취수할 수 있는 해역의 가두리양식장에서 널리 이용될 것으로 기대한다.

도 1은 농축 해양 심층수를 이용한 가두리양식장의 정면도

도 2는 농축 해양 심층수를 이용한 가두리양식장의 상면도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1: 가두리양식장 시스템 2: 가두리 그물망(Net-cage)

3: 부양장치(Floating collar) 4: 손잡이(Hand rail)

5: 부이(Buoy) 6: 추(錘, Weight)

7: 닻(錨, Anchor) 8: 계류삭(繫留索, Mooring rope)

9: 농축 해양 심층수 유입배관

Claims

농축 해양 심층수를 이용한 가두리양식장에 있어서, 닻(7)과 부이(5)를 계류삭(8)으로 상호 연결하여 사각(四角)이 되도록 설치한 내부에 가두리양식장 시스템(1)을 계류삭(8)으로 상호 연결하고, 농축 해양 심층수 유입배관(9)을 가두리그물망(Net-cage, 2) 내부로 설치하고, 가두리 그물망(Net-cage, 2) 내부로 농축 해양 심층수를 공급하면서 어류를 양식하는 농축 해양 심층수를 이용한 가두리양식장.
제1항에 있어서, 상기 농축 해양 심층수 대신에 취수된 해양 심층수 원수를 이용한 가두리양식장.