KR20120138484A - 패류 종묘 생산용 배양 기질 - Google Patents

패류 종묘 생산용 배양 기질 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생육에 안정적인 환경을 유지하여 사육밀도를 높이고 폐사율을 낮추는데 유용한 잠입성 패류 종묘 생산용 배양 기질을 제공한다. 본 발명의 배양 기질은 황토 분말 35 내지 75 중량%; 연탄재 분말 5 내지 25 중량%; 및 패각 분말 20 내지 40 중량%;를 포함하는 패류 종묘 생산용 배양 기질을 제공한다. 상기 배양 기질은 상기 배양 기질 100 중량% 대비 5 중량% 내지 20 중량%의 범위 내에서 유산균, 키토산, 키틴, 비타민 및 아미노산 중 1종 이상의 영양성분을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 패류 종묘 생산용 배양 기질은 사육수의 오염 방지 및 오염 물질 제거효과가 탁월하여 유생 생육에 안정적인 환경을 유지하는데 유용하다.

Description

패류 종묘 생산용 배양 기질{CULTIVATING SUBSTRATE FOR BREEDING SHELLFISH}
본 발명은 패류 종묘의 생산에 사용되는 배양 기질에 대한 것이다. 상세하게는 종묘용 유생을 양식하는 동안 사육수의 오염이 방지되어 생육에 안정적인 환경이 유지될 수 있는 패류 종묘 생산용 배양 기질에 대한 것이다. 또한, 본 발명은 패각 및 연탄재와 같은 폐기물을 재활용한 패류 종묘 생산용 배양 기질에 대한 것이다.
패류 종묘 생산에 있어서, 비부착성 잠입 특성을 갖는 유생의 경우 종래에는 모래를 잠입 기질로 이용하고 있다. 모래는 자체 정화 기능이 부족해 유생의 배설물이나 먹이 찌꺼기가 부패에 따라 기질이 산성화되고 사육수가 오염되는 일이 빈번하게 발생한다. 기질 및/또는 수질 오염은 각종 세균과 기생충이 번식할 수 있는 환경이 조성되며 세균 섬모충 등의 번식으로 인해 유생의 다량 폐사로 이어져 소기의 성과를 거두지 못하는 문제점이 있다. 더욱이 정기적인 사육수의 환수를 위해 넷팅(netting) 작업을 해야 하나 모래가 있는 상태에서는 완전히 배수되지 않아 오염 물질을 제거할 수 없다. 대규모 양식장의 경우 사료의 찌꺼기와 배설물의 침강에 의한 유기오염은 준설이나 퇴적물의 제거를 통해 정화하는데 여기에 막대한 재원이 소요되므로 효율성은 상당히 낮은 편이다.
양식장 오염원의 하나인 이산화탄소는 주로 대형 해조류에 의한 흡수를 통해 가능한 것으로 연구되고 있으나 해조류는 주로 가을에서 봄까지만 생육하므로 해조류가 없는 시기에는 이산화탄소의 저감이 불가능하고 해조류 양식에 따른 많은 비용 문제가 있다.
이에 본 발명자는 패각과 연탄재의 성분들이 사육수의 오염원 제거 및 수질 정화에 매우 효과가 높다는 사실에 착안하여 이를 이용한 종묘 생산용 배양 기질을 발명하게 되었다.
패각의 주성분(96%)은 탄산칼슘(CaCO3)으로 구성되며 농업용 패화석 비료의 원료가 되고 의료용으로는 제산제, 칼슘 보강제가 되며 산업용으로 중요한 침강 탄산칼슘의 원료로 사용된다. 그러나 바다에서 양식과정 중에 생산되는 부산물인 패류의 껍질은 폐기물관리법상 「사업장 쓰레기」로 규정되어 산업폐기물 운반업체에 위탁 처리해야 하는 실정이다. 통상 쓰레기는 오염물질을 통칭하는데 패각은 굴의 경우 96%가 탄산칼슘으로 구성되어 있어 오히려 자원화가 필요하다. 굴패각의 경우 전국적으로 연간 7만톤이 무단 방치되고 있는 실정이므로 이와 같은 폐자원을 적극 활용하면 일차적으로 해양에 가해지는 다양한 위해 요소를 방지할 수 있다.
한편, 연탄재는 도시 쓰레기 중 일반 쓰레기의 44%를 차지하는 대표적인 생활 폐기물이다. 연탄재의 배출양은 서울시의 경우 1일 3만톤(1991, 환경처) 정도로 매우 많고 2001년에는 연간 3,000만톤에 육박하는 실정이다. 연탄재의 성분은 SiO2가 55%, Al2O3가 30%를 차지한다. 연탄재는 일부 농작물에서 배수성을 용이하게 하려는 목적으로 사용되기도 하고 축사용, 건축용, 벽돌 등으로 다른 재료와 혼합하여 사용되기도 하나 재활용되는 양은 극히 일부에 불과하다.
따라서, 현재 쓰레기로 버려지는 패각 및 연탄재를 사용하여 자원의 재활용과 자원의 순환을 통한 환경개선과 양식업을 발전시키는 물질로 적극 활용할 필요가 있다.
본 발명은 생육에 안정적인 환경을 유지하여 사육밀도를 높이고 폐사율을 낮추는데 유용한 잠입성 패류 종묘 생산용 배양 기질을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 상기 기질을 이용한 잠입성 패류 종묘 생산 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 마지막으로 본 발명은 폐기물에 의한 환경 오염과 처리비용의 감소를 위해 패각과 연탄재 등 폐기물을 활용한 종묘 생산용 배양 기질 및 상기 기질을 이용한 패류 종묘 양식 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 황토 분말 35 내지 75 중량%; 연탄재 분말 5 내지 25 중량%; 및 패각 분말 20 내지 40 중량%;를 포함하는 패류 종묘 생산용 배양 기질을 제공한다. 상기 배양 기질은 상기 배양 기질 100 중량% 대비 5 중량% 내지 20 중량%의 범위 내에서 유산균, 키토산, 키틴, 비타민 및 아미노산 중 1종 이상의 영양성분을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 배양 기질에 포함되는 상기 황토 분말은 입자 직경의 크기가 0.1mm 내지 1mm인 것이 바람직하다. 상기 연탄재 분말은 연탄재 100 중량% 대비 SiO2가 50 중량% 이상이고 Al2O3가 30 중량% 이상인 것이 바람직하다. 상기 연탄재 분말의 입자 직경은 0.2mm 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다. 상기 패각 분말은 패각 분말 100 중량% 대비 CaCO3 96 중량% 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 패각 분말은 입자 직경이 0.2mm 내지 5mm인 것이 바람직하다.
또한, 본원 발명은 상기 기질을 사용하여 패류 종묘를 사육하는 방법을 제공한다.
본 발명의 패류 종묘 생산용 배양 기질은 사육수의 오염 방지 및 오염 물질 제거효과가 탁월하여 유생 생육에 안정적인 환경을 유지하는데 유용하다. 본 발명에 따른 배양 기질을 종묘 생산에 적용하는 경우 일반적인 모래 기질을 통한 사육방법에 비해 종묘의 생존율이 높아 4배 이상 높은 종묘의 생산이 가능하며, 사육일수도 15일 이상 감축이 가능하다. 한편, 본 발명에 따른 배양 기질은 패각 및 연탄재를 주성분으로 이용하므로 자원의 재활용과 순환을 통한 환경 개선 효과가 있다.
본 발명은 비부착성 패류 유생의 잠입 기질로 사용될 수 있는 배양 기질을 제공한다. 특히 본 발명은 유기성 오염물질의 발생을 방지하고 이산화탄소 및 황화수소를 저감시키고 해수의 알칼리도를 높임으로써 생육 환경이 장기간 양호한 상태로 유지되어 유생의 폐사율을 낮추고 종묘의 생산성을 높일 수 있는 배양 기질을 제공한다.
본 발명에 따른 배양 기질은 비부착성 패류인 새조개, 고막, 바지락, 가무락, 백합, 왕우럭, 키조개, 우럭, 개조개의 종묘 생산에 이용될 수 있다. 또한, 개불의 경우에도 부유 유생기를 보내며 상기 유생이 기질에 잠입하여 생육하기 때문에 본원 발명에 다른 배양 기질을 개불 종묘 생산에 적용할 수 있음은 자명하다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
다음은 본 명세서에서 주로 언급되는 용어에 대해 정리한 것이다. 본 명세서에서 달리 언급되지 않는 한 하기 용어는 다음과 같이 정의된다.
용어의 정의
1. 기질: 저서생물이 잠입하여 서식하는 서식처로 이용되는 것으로서 자연적으로는 호수나 바다의 바닥에 침전, 퇴적한 물질로 이루어진다. 인공적으로는 사육 시설내에 모래나 뻘 등을 이용해서 마련될 수 있다.
2. 유생: 무척추동물이나 어패류 등 수중에서 서식하는 생물종에 있어서, 부화 후 성체로 성장하기 전 어린 개체를 의미한다.
3. 종묘: 대규모 양식장에 방류하여 성체로 성장이 가능한 상태의 유생을 의미하는 것으로서, 본 발명에서는 1㎜ 내지 10㎜의 크기로 성장한 치패를 의미한다.
4. 잠입: 유생 또는 종묘가 기질에 파고들어 서식하는 것을 의미한다.
5. 사육수: 해수이거나 해수와 동일한 조성을 가진 액체로 유생, 종묘 또는 성체의 서식을 위한 장소로 제공되는 것을 의미한다.
배양 기질의 조성
본 발명의 배양 기질은 황토 분말, 패각 분말 및 연탄재 분말을 포함한다. 상기 각 성분의 조성비는 배양 기질 100 중량% 대비, 황토 분말 35 내지 75 중량%, 연탄재 분말 5 내지 25 중량% 및 패각 분말 20 내지 40 중량%인 것이 바람직하다. 또한, 상기 배양 기질은 배양 기질 100 중량% 대비 5 내지 20중량%의 범위 내에서 키토산, 키틴, 유산균, 비타민, 아미노산 중에서 선택된 1종 이상의 성분을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 배양 기질의 일 성분 중, 황토는 수질 및 기질의 정화작용과 사육수의 점도를 높임으로써 노폐물을 응집하여 침전시키는 작용을 한다. 상기 작용에 의해 황토 분말은 사육수 중 발생되는 세균 및/또는 섬모충 등을 사멸 및 침강시켜 병원충으로 인한 피해를 방지하는 역할을 한다. 또한, 황토 분말은 입자 사이의 빈 공간이 불순물, 오염물질을 흡착?분해하고, 황토에 포함된 발생기 산소(1/2 O2)로 인해 DO가 증가되고 BOD 및 COD가 감소된다. 특히 황토 입자 사이의 공간에 인 성분이 흡착되어 적조 발생이 방지될 수 있다.
황토는 산화철과 무수 산화철을 함유한 규토와 흙으로 이뤄진 자연 상태의 흙을 의미한다. 황토는 우리나라 전역에서 쉽게 구할 수 있는데 전라남도 지방의 황토는 산화철을 많이 함유하고 붉은 기운이 강하고 경상도 지방의 황토는 누런 기운이 강한 편이다. 일반적인 황토의 광물 조성은 석영 60 내지 70 중량%(최대 80 중량%), 장석과 운모 10 내지 20 중량%, 탄산염 광물 5 내지 35 중량%, 실트 2 내지 5 중량%를 포함하며 그 밖에 각섬석, 인회석, 흑운모, 녹니석, 남정석, 녹렴석, 석류석, 휘석, 금홍석, 규선석 십자석, 전기석, 지르콘 등이 소량 포함된다.
황토 분말의 입자 직경은 0.1mm 내지 1mm, 바람직하게는 0.1mm 내지 0.5mm, 더욱 바람직하게는 0.1mm 내지 0.3mm인 것인 바람직하다. 황토 분말의 입자 직경이 0.1mm 미만인 경우 황토 입자가 침전되지 않고 콜로이드 상태로 사육수 중 부유하게 되므로 사육수의 투명도가 저하되고 유생의 잠입 기질로서의 역할을 제대로 수행할 수 없으며 사육수의 환수시 유실될 우려가 있다. 한편 입자 직경이 1mm를 초과하는 경우에는 공극이 커져 유생의 잠입 생육에 적당하지 않다.
황토 분말은 산지에서 채집한 후 물속에 희석시켜 건조시키고, 직물과 같은 천으로 이루어진 여과필터를 이용하여 황토에 함유된 고형광물질이나 불순물 등의 이물질을 제거하고, 황토에 함유된 세균을 멸균처리하며 중금속을 제거하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 배양 기질의 일 성분 중, 패각 분말은 사육수의 수질 및 기질의 정화 기능을 담당하며 구체적인 기능은 다음과 같다.
1. 황화수소 저감 효과
패각 분말은 유생 성장에 독소로 작용하는 황화수소와 반응하여 CaS로 침전시키는 역할을 한다. 황화수소는 새우양식장에서 0.1ppm에서 평형 감각의 이상을 일으키며 1.0ppm의 농도에서는 폐사하는 것으로 보고되고 있어 매우 유해한 물질로 제거 가 필요한 물질이다. 이들은 기질이나 토양의 산성화된 환경을 중성으로 환원시키며 유해물질인 황화수소와 결합하여 불용성의 무해한 물질인 황화칼슘으로 침강시켜 기질 환경을 개선시킨다.
2. 이산화탄소 제거 효과
이산화탄소는 사육수를 산성화시키며 결과적으로는 패류 및 이의 먹이가 되는 플랑크톤의 껍데기를 이루는 탄산칼슘과 규산질을 용해한다. 패각 분말의 탄산칼슘 성분은 이산화탄소와 반응하여 Ca(HCO3)2가 되어 이산화탄소를 제거한다. 이에 따라 사육수의 알칼리도가 증가되어 산성화가 방지되고 완충능력이 향상된다.
3. 용존산소 증가 효과
패각 분말의 탄산 칼슘은 COD 발생물질을 제거함으로써 DO를 높이는 효과가 있다.
4. 인 제거
패각 분말의 탄산칼슘은 인산과 반응하여 불용성 물질인 Ca5(OH)(PO4)2로 침전시켜 부영양화가 억제되며 인의 독성에 의한 생물피해를 방지한다.
5. 영양성분제공
패각은 주로 탄산칼슘으로 되어 있으므로 여기서 용출된 칼슘 이온은 패류 종묘에 칼슘 이온의 공급을 높여 패류 유생의 껍질을 두껍게 하는 등 패류의 성장에 도움을 줄 수 있으며 유생 충돌에 의한 패각 파손과 그로 인한 폐사를 감소시키는 역할을 한다.
본 발명에 있어서 상기 패각 분말은 대량으로 양식되는 굴, 새고막, 바지락, 새조개, 진주담치 등의 껍질을 분쇄한 분말을 포함한다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
패각은 탄산칼슘(CaCO3) 96 중량% 이상으로 구성되며 그 밖에 마그네슘, 알루미늄 등의 성분으로 이루어져 있다. 패각은 농업용 패화석 비류의 원료가 되고 의료용으로는 제산제, 칼슘보강제가 되며 산업용으로는 중요한 침강 탄산칼슘의 원료로 사용된다. 현재 패각은 폐기물로 분류되어 자원으로 활용되지 않고 폐기되는데 패각은 굴껍질의 경우 96% 이상의 순도를 갖는 탄산칼슘으로 구성되어 있어 친환경적인 자재나 기질 개선제 등으로 활용될 가능성이 높아 자원화가 필요하다. 농업분야에서는 토질개선과 수확량 증대, 병해예방에 효과가 있는 것으로 보고되고 있으며(경남농업기술원, 2000), 음용수 수처리 분야는 물론 폐수처리에서도 중금속 제거 및 정화작용이 탁월한 것으로 보고되고 있다. 굴껍데기의 경우 전국적으로 연간 7만톤 정도가 무단 방치되고 있는 실정이므로 이와 같은 폐자원을 적극 활용하면 일차적으로 해양에 가해지는 다양한 위해 요소를 방지할 수 있다.
패각은 입자 직경이 0.2mm 내지 5mm, 바람직하게는 0.2mm 내지 3mm가 되도록 분쇄하여 분말상태로 사용하는 것이 바람직하다. 입자 직경이 0.2mm 미만인 경우에는 패각 분말 중 콜로이드 상태로 되는 분량이 많아져서 사육수의 혼탁도가 증가할 수 있다. 한편 5mm를 초과하는 경우에는 수질 및 기질 개선 효과가 늦게 나타난다.
패각 분말에 의한 수질 개선 효과
[실험예 1] 새고막 패각 분말에 의한 사육수질 개선 효과
오염된 해수 1리터에 새고막 패각 분말을 첨가한 후 수질 개선 결과를 조사하여 하기 표 1에 정리하였다.
개 선 제 수 질
pH DO
㎎/ℓ		 COD
㎎/ℓ		 총질소
㎎/ℓ		 총인
㎎/ℓ		 알칼리도
㎎/ℓ
대조구 7.56 9.05 1.92 3.578 0.485 85
새고막 패각분말 투입구 1g 7.95 9.05 1.60 5.368 0.298 151
새고막 패각분말
투입구 0.5g		 7.85 9.13 1.04 5.256 0.387 152
상기 표 1에서 확인한 바와 같이 pH와 알칼리도가 증가하여 해수의 완충능력이 향상된 것을 확인할 수 있었다. 또한, DO는 같거나 다소 증가하여 패각 분말의 공급에 의해 산소공급량이 증가될 수 있음을 확인하였다. COD는 16.7?45.8% 감소하였고, 총인은 20.2?38.6%가 감소되었으며, 총질소는 46.7?50.5% 증가하여 수질개선 효과가 있는 것을 확인하였다. 또한, 알칼리도는 77.6?78.8% 증가하여 수질의 완충능력 증대되었음을 확인할 수 있었다.
[실험예 2] 굴 패각 분말에 의한 수질 개선 효과
오염된 해수 1리터에 굴 패각 분말을 첨가한 후 수질 개선 결과를 조사하여 하기 표 2에 정리하였다.
개 선 제 수 질
pH DO
㎎/ℓ		 COD
㎎/ℓ		 총질소
㎎/ℓ		 총인
㎎/ℓ		 알칼리도
㎎/ℓ
대조구 7.45 8.19 1.49 3.145 0.211 130
굴 껍질분말
투입구 1g		 7.49 8.68 1.63 3.130 0.201 140
상기 표 2에 정리한 바와 같이 굴 껍질 분말을 투입한 해수가 대조규에 비해 DO가 증가되고 총인은 4.7%가 제거되었음을 확인하였다. pH 및 알칼리도가 증가되어 수질의 완충능력이 향상되었음을 확인하였다.
패각 분말에 의한 이산화탄소 제거 효과
[실험예 3] 새고막 패각 분말에 의한 이산화탄소 제거 효과 1
해수 1리터에 시판 고압 이산화탄소를 레귤레이터를 이용하여 5분간 주입하여 해수를 산성화시켰다. 여기에 새고막 패각 분말(직경 0.2mm, 수온 13.5℃, 염분 30.5psu)을 각각 1.0g, 0.5g, 0.3g, 0.2g, 0.1g 투입한 후 시간 경과에 따른 이산화탄소 제거 효과를 살펴보았다.
구분 투입전 투입 즉시 1시간 경과 12시간 경과 35시간 경과 45시간 경과
pH CO2
(㎎/ℓ)		 pH CO2
(㎎/ℓ)		 pH CO2
(㎎/ℓ)		 pH CO2
(㎎/ℓ)		 pH CO2
(㎎/ℓ)		 pH CO2
(㎎/ℓ)
1.0g 7.76 19.4 5.30 415 5.43 393 6.08 219 6.49 23.9 6.91 4.19
0.5g 7.70 19.5 5.21 605 5.36 580 5.91 294 6.45 24.5 6.85 4.47
0.3g 7.70 19.8 5.33 670 5.34 631 5.79 303 6.42 32.4 6.83 4.64
0.2g 7.71 19.2 5.59 559 5.59 507 5.98 284 6.34 32.9 7.03 4.76
0.1g 7.68 19.0 5.34 650 5.34 646 5.71 309 6.34 27.5 6.76 4.64
미처리 7.72 19.4 5.28 552 5.39 562 5.61 334 6.17 48.2 6.51 20.7
상기 표 3은 새고막 패각 분말에 의한 CO2 제거효과를 정리한 것이다. 패각 분말을 처리한 후 이산화탄소 제거량은 12시간 경과 후 47.2% ~54.8%, 20시간 경과 후 69.1~75.1%, 35시간 경과 후 94.1~96.0%, 45시간 경과 후 99.0~99.3%에 달하여 패각 분말이 이산화탄소 제거에 매우 효과적임을 알 수 있다. 또한, 새고막 패각 분말 처리에 의해 pH는 12시간 경과 후 74.3~78.4%, 20시간 경과 후 77.1~80.7%, 35시간 경과 후 82.6~83.8%, 45시간 경과 후 88.0~91.2%, 68시간 경과 후 96.0~96.9%까지 회복하였다.
[실험예 4] 패각 분말에 의한 이산화탄소 제거 효과
해수 1리터에 시판 고압 이산화탄소를 레귤레이터를 이용하여 5분간 주입하여 해수를 산성화시켰다. 여기에 새고막 패각 분말(새고막 패각 분말, 직경 0.5mm, 수온 13.5℃, 염분 30.5psu)을 각각 1.0g, 0.5g, 0.3g, 0.2g, 0.1g 투입한 후 시간 경과에 따른 이산화탄소 제거 효과를 살펴보았다.
구분 투입전 투입 즉시 1시간 경과 18시간 경과 25시간 경과 48시간 경과
pH CO2
(㎎/ℓ)		 pH CO2
(㎎/ℓ)		 pH CO2
(㎎/ℓ)		 pH CO2
(㎎/ℓ)		 pH CO2
(㎎/ℓ)		 pH CO2
(㎎/ℓ)
1.0g 7.47 0.86 5.09 1,920 5.60 1,670 6.03 534 6.15 359 6.58 47
0.5g 7.47 0.86 4.99 1,800 5.47 1,630 5.82 987 5.93 541 6.39 88
0.3g 7.47 0.86 5.00 3,780 5.38 3,420 5.71 1,310 5.88 805 6.30 109
0.2g 7.47 0.86 4.99 4,410 5.27 3,240 5.55 1,360 5.85 825 6.18 143
0.1g 7.47 0.86 4.98 4,580 5.19 4,240 5.55 1,280 5.66 869 6.13 156
미처리 7.47 0.86 4.96 4,950 5.03 4,520 5.18 1,970 5.31 1,080 5.71 239
상기 표 4는 새고막 패각 분말에 의한 CO2 제거효과를 정리한 것이다. 패각 분말을 처리한 후 이산화탄소 제거량은 18시간 경과 후 45.2?72.2%, 25시간 경과 후 69.9?81.3%, 48시간 경과 후 95.1?97.7%, 65시간 경과 후 99.3?99.7%에 달하여 패각 분말이 이산화탄소 제거에 매우 효과적임을 알 수 있었다. 또한, 새고막 패각 분말 처리에 의해 pH는 18시간 경과 후 74.3?80.7%, 25시간 경과 후 75.8?82.3%, 48시간 경과 후 82.1?88.1%, 65시간 경과 후 86.7?93.8%, 68시간 경과 후 96.0?96.9%까지 회복하였다.
[실험예 5] 패각 분말에 의한 이산화탄소 제거 효과
해수 1리터에 시판 고압 이산화탄소를 레귤레이터를 이용하여 5분간 주입하여 해수를 산성화시켰다. 여기에 새고막 패각 분말(새고막 패각 분말, 직경 3mm, 수온 6.8℃, 염분 34.5psu)을 각각 1.0g, 3g, 5g 투입한 후 시간 경과에 따른 이산화탄소 제거 효과를 살펴보았다.
구분 투입전 투입 즉시 1시간 경과 20시간 경과 43시간 경과 50시간 경과
pH CO2
(㎎/ℓ)		 pH CO2
(㎎/ℓ)		 pH CO2
(㎎/ℓ)		 pH CO2
(㎎/ℓ)		 pH CO2
(㎎/ℓ)		 pH CO2
(㎎/ℓ)
5 g 7.53 1.36 5.63 858 5.69 398 6.86 30.8 7.21 2.54 7.44 2.36
3 g 7.53 1.36 5.63 784 5.66 495 6.87 80.5 7.07 3.78 7.22 2.64
1 g 7.53 1.36 5.63 726 5.63 548 6.84 97.5 7.01 8.25 7.18 3.04
미처리 7.53 1.36 5.56 880 5.62 656 6.56 324 6.31 84.7 6.34 91.4
상기 표 5는 새고막 패각 분말에 의한 CO2 제거효과를 정리한 것이다. 패각 분말을 처리한 후 이산화탄소 제거량은 20시간 경과 후 86.6?96.4%, 43시간 경과 후 93.8?96.6%, 50시간 경과 후 99.6?99.7%를 제거하여 패각 분말이 이산화탄소 제거에 매우 효과적임을 알 수 있었다. 또한, 새고막 패각 분말 처리에 의해 pH는 20시간 경과 후 76.5?77.6%, 43시간 경과 후 93.1?95.8%, 50시간 경과 후 95.4?98.8%를 회복하였다. 앞선 실험에 비해 패각 분말의 입도가 커서 효과는 느리게 나타나지만 입경 크기에 따른 제거 효과의 차이는 없었다. 또한, pH는 20시간 경과 후 94.0?101.1%, 43시간 경과 후 102.5?113.5%로 회복되었으며 해수 1ℓ당 3g 내외에서 pH 회복이 빠르게 된 것을 확인할 수 있었다.
상기 실험예들의 결과에 따르면 새고막 패각 분말에 의한 CO2 제거는 대체로 20시간 경과 후 95.7?99.6%, 43시간 경과 후 99.7%, 50시간 경과 후 99.6%로 나타나 단기간동안 이산화탄소 제거효과가 탁월하였으며, 비교적 낮은 농도로 투입해도 이산화탄소 제거효율이 높게 나타났다.
패각 분말에 의한 기질 개선 효과
[실험예 6] 굴 껍질 분말에 의한 기질 환경 개선 효과
모래 100g 당 굴 껍질 분말을 각각 1g, 2g 및 4g을 혼합한 기질을 사용하여 굴껍질 분말에 의한 기질 환경 개선 효과를 살펴보았다. 상기 실험은 해양환경공정시험법(해양수산부, 2005)에 의해 실시하였으며 오염된 저질 50g당 1g, 2g, 4g의 비율로 혼합 후 즉시 저질분석 시험을 실시하였다.
저 질
함수율
(%)		 강열
감량
(%)		 기질
COD(mg/g)		 황화물
(mg/g)
굴 껍질분말 4g 54.10 6.69 11.90 0.006
굴 껍질 분말 2g 64.78 7.33 14.17 0.068
굴 껍질 분말 1g 66.02 7.93 15.85 0.031
대조구 1 59.07 16.82 14.72 0.170
대조구 2 72.98 12.38 11.90 0.081
상기 표 6은 굴 껍질 분말에 의한 기질 환경 개선 효과를 정리한 것이다. 함수율은 패각 분말 투입구 부분에서 감소되었으며, 강열감량은 35.9~59.0%, COD는 19.2~56.4%, 황화물은 16.1~96.5%가 제거되어 패각 분말에 의한 기질 환경 개선효과가 매우 뛰어남을 확인할 수 있었다.
본 발명의 배양 기질의 일 성분 중, 연탄재는 알루미늄을 다량 함유하고 있어 주로 유해 물질인 황화수소(H2S)와 결합하여 안정화된 황산알루미늄(Al2(SO4)3 )으로 침강시켜 불용화하여 생물에 미치는 피해를 방지하는 역할을 한다. 황화수소의 경우 새우 양식장에서 0.1ppm에서 평형감각의 이상을 일으키며 1.0ppm의 농도에서는 폐사하는 것으로 보고되고 있어 매우 유해한 물질로 제거가 필요한 물질이다. 본 발명의 기질에 포함된 연탄재 분말은 기질이나 산성화된 환경을 중성으로 환원시키며 유해물질인 황화수소와 결합하여 불용성의 무해한 물질인 황산알루미늄으로 침강시켜 기질환경을 개선시키는 효과가 있다. 또한, 연탄재 분말은 COD를 유발시키는 유기물을 산화시켜 COD를 감소시키고 용존산소량을 증가시키며, 사육수 중 총인을 제거하는데 효과가 있다. 아울러 점도를 증가시켜 수중 콜로이드의 물질을 응집, 침강시키는 역할을 한다.
연탄재는 탄소 성분이 연소되어 날아가고 주로 회분을 비롯하여 SiO2, Al2O3 등이 존재한다. 일반적으로 완전 연소된 연탄재는 SiO2 성분이 50중량% 이상이고 Al2O3 성분이 30 중량% 이상 존재한다. 이러한 성분들은 해양 환경에 거의 영향을 미치지 않으며 수중 서식 생물에도 피해를 주지 않는 것으로 조사되었다.
연탄재의 경우 해수 1리터를 기준으로 연탄재를 분쇄한 분말을 사용하여 1 내지 5g을 해수 중에 살포하면 20 시간 내외에서 이산화탄소를 95% 내지 99%를 제거할 수 있으며 산성화된 pH도 20 시간 만에 94% 내지 100% 수준으로 신속하게 회복된다. 연탄재는 0.2mm 내지 5mm, 바람직하게는 0.2mm 내지 2mm의 입자 직경 크기로 분쇄하여 사용하는 것이 바람직하다.
연탄재 분말에 의한 수질 개선 효과
[실시예 7] 연탄재 분말에 의한 수질 개선 효과
오염된 해수 1리터에 연탄재 분말을 첨가한 후 수질 개선 결과를 조사하여 하기 표 7에 정리하였다.
개 선 제 수 질
pH DO
㎎/ℓ		 COD
㎎/ℓ		 총질소
㎎/ℓ		 총인
㎎/ℓ		 알칼리도
㎎/ℓ
대조구 7.17 8.66 1.89 0.134 0.387 118
연탄재 분말
투입구 2g		 7.22 10.49 2.24 0.168 0.196 120
연탄재 분말
투입구 5g		 7.19 10.69 1.76 0.159 0.218 120
상기 표 7에서 확인되는 바와 같이, 수소이온농도(pH)는 다소 증가하였으며, DO(용존산소)는 매우 증가하여 산소 공급량이 증가된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 총인은 43% 내지 49%가 제거되는 효과를 보였으며, 알칼리도는 다소 증가하여 수질의 완충능력 다소 향상되었음을 확인할 수 있었다.
연탄재 분말에 의한 이산화탄소 제거 효과
구분 투입전 투입 즉시 1시간 경과 20시간 경과 43시간 경과 50시간 경과
pH CO2
(㎎/ℓ)		 pH CO2
(㎎/ℓ)		 pH CO2
(㎎/ℓ)		 pH CO2
(㎎/ℓ)		 pH CO2
(㎎/ℓ)		 pH CO2
(㎎/ℓ)
5 g 7.53 1.36 5.61 736 7.02 190 7.93 2.85 8.55 2.54 8.54 3.24
3 g 7.53 1.36 5.64 726 6.57 202 7.61 2.71 8.36 2.30 8.47 3.16
1 g 7.53 1.36 5.63 681 6.20 430 7.08 29.3 7.72 2.30 7.98 2.97
미처리 7.53 1.36 5.56 880 5.62 656 6.56 324 6.31 84.7 6.34 91.4
연탄재에 의한 이산화탄소의 제거효과는 패각 분말에 비해 더 높았으며, pH 회복도 더 빠르게 나타나 이산화탄소 제거와 이로 인한 해수의 산성화를 복원하는데 매우 효과적인 기질로 확인되었다.
연탄재 분말에 의한 기질 개선 효과
오염된 저질 50g당 연탄재 분말을 각각 2g 및 5g을 혼합한 기질을 사용하여 연탄재 분말에 의한 기질 환경 개선 효과를 살펴보았다. 분석방법은 해양환경공정시험법(해양수산부, 2005)에 의하였다.
개 선 제 기질
함수율(%) 강열 감량(%) 기질 COD(mg/g) 황화물mg/g
연탄재 분말 2g 49.63 7.98 15.50 0.097
연탄재 분말 5g 45.82 7.71 15.12 0.194
대조구 51.37 7.30 16.84 0.306
상기 표 9는 연탄재 분말에 의한 저질 개선 효과를 정리한 것이다. 대조구와 비교했을때, 연탄재 분말을 혼합한 저질에서의 함수율은 연탄재 분말 투입구 부분에서 감소되었으며, 감열 감량은 다소 증가하였고 황화물은 각각 36.6% 및 68.3%가 제거되었다. COD의 경우에는 감소된 양이 많지 않으나 감소효과가 있음을 알 수 있었다.
연탄재 분말에 의한 중금속 등 제거효과
오염된 저질 50g당 연탄재 분말을 각각 2g 및 5g을 혼합한 기질을 사용하여 연탄재 분말에 의한 중금속 제거 효과를 살펴보았다. 분석방법은 해양환경공정시험법(해양수산부, 2005)에 의하였다.
개 선 제 Hg Cd Cu Cr Pb As
연탄재 분말 2g 0.018 0.215 167.6 20.3 17.7 1.89
연탄재 분말 5g 0.016 0.180 122.7 16.5 18.2 1.93
대조구 0.020 0.245 137.0 22.4 22.0 1.73
상기 표 10은 연탄재 분말에 의한 중금속 제거 효과를 정리한 것이다. 대조구와 비교했을 때, 수은은 10 내지 20%가 감소하였으며, 카드뮴은 연탄재 2g 투입구의 경우 12.2%, 5g 투입구의 경우 26.5%가 감소하였다. 구리의 경우에는 2g 투입구의 경우 22.3% 증가했으며, 5g 투입구의 경우 10.4%가 감소하여 투여량이 많아짐에 따라 중금속 저감효과가 발생한다는 점을 확인하였다. 크롬의 경우에는 2g 투입구에서 9.4%, 5g 투입구에서 26.3%가 감소하였다. 비소를 제외한 수은 등 중금속 4개 항목에서 연탄재 처리에 의해 확실한 저감 효과를 보였으나 비금속인 비소에서는 다소 증가되었다. 그러나 비소는 농경지 토양 오염 우려 기준인 6ppm의 32%, 토양 오염 대책 기준인 15ppm의 13%에 불과하여 큰 영향을 미치지 않는 것으로 조사되었다.
또한, 상기 배양 기질은 면역력과 항균, 항산화기능의 부여를 위해 키토산, 키틴, 비타민, 아미노산, 유산균 중 1종 이상의 영양성분을 더 포함할 수 있다.
상기 키토산 및/또는 키틴은 토양 개량, 성장 촉진, 살충, 세균 및 중금속 흡착하는 등 미생물의 자유도를 억제한다.
상기 유산균은 유생의 소화, 정정작용과 함께 무기물과 영양분을 공급한다.
상기 비타민은 예를 들어 레티놀, 티아민, 리보플라빈, 니코틴산, 판토텐산, 피리독신 비오틴, 엽산, 아스코르빈산, 칼시페롤, 니아신 및 토코페롤으로 구성되는 그룹에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 비타민은 신경과 혈관의 발달에 효과가 있고 아미노산을 합성하여 항바이러스 기능 및 항체 형성에 관여한다.
상기 아미노산은 알라닌, 시스테인, 아스파르트산, 글루탐산, 페닐알라닌, 글리신, 히스티딘, 이소루신, 리신, 류신, 메티오닌, 아스파라긴, 프롤린, 글루타민, 아르기닌, 세린, 트레오닌, 시스테인, 발린, 트립토판 및 티로신으로 구성되는 그룹 중에서 선택될 수 있다.
배양 기질을 이용한 패류 종묘 사육 방법
사육 수조와 같은 인공 사육장의 저면에 본원 발명에 따른 배양 기질을 10 내지 15cm의 깊이로 채운 후 사육수를 채운다. 사육수의 수온은 18℃ 내지 25℃가 적당한데, 이는 사육 대상 종묘의 생육 조건에 따라 적절하게 조정할 수 있다. 사육수로 채워진 상기 사육 수조에 패류 유생을 투입한다. 종묘의 투입량은 사육 대상 종묘의 종류에 따라 적절하게 가감할 수 있다. 본원 발명에 따른 배양 기질을 사용하면, 예를 들어 크기 300㎛의 새조개 유생의 경우 사육수 25톤에 1,000만 마리의 밀도로 사육이 가능하다. 또한, 개불 유생의 경우에는 사육수 25톤에 500만 마리의 밀도로 사육이 가능하다. 사육수는 유생 폐사체, 분변, 먹이 찌꺼기, 이산화탄소 발생 등으로 인해 오염될 수 있는데 양호한 생육환경을 제공하기 위해 사육수를 때때로 환수하여 사육수질을 관리하는 것이 바람직하다. 사육수의 환수는 적절한 환수 장치를 이용해서 주당 1회 내지 5회의 빈도로 수행하는 것이 바람직하다. 환수시 콜로이드 상태로 되어있던 연탄재 분말 및/또는 패각 분말도 함께 유실되어 사육수 중 연탄재 분말 및/또는 패각 분말의 농도가 감소될 수 있으므로 환수된 사육수에 추가적으로 연탄재 분말 및 패각 분말을 더 첨가할 수 있다. 패각 분말의 경우, 입도 0.2 내지 3mm의 패각 분말을 1,000 내지 3,000 ppm의 농도로 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 실험예들에 따르면 패각 분말을 첨가하면 43시간 이내에 이산화탄소의 99%를 제거하는 것이 가능하다. 또한, 이에 따라 pH도 50 내지 72시간 이내에 88% 내지 95% 수준으로 회복된다. 또한, 패각 분말을 첨가함으로써 용존산소의 증가, 총인의 감소, 알칼리도의 증가를 통해 수중 오염물질에 의한 수질의 급변을 방지하며 해수의 완충능력을 향상시켜 수질이 양호한 상태로 유지된다. 연탄재의 경우에는 5,000 내지 10,000ppm이 적당하며, 이를 통해 용존산소의 증가, 총인의 감소, 알칼리도 증가를 통해 안정적인 사육환경이 조성되고, 해수의 완충능력 향상을 통해 수질을 건강하게 유지시키는 효과가 있다. 또한, 본 배양 기질은 완전한 배수가 가능하여 전량 환수를 할 수 있고 배양 기질에 함유된 항균, 응집 침전 물질, 산성화 방지 및 오염정화물질로 인하여 침착 패류 유생의 사육밀도 및 생존율을 획기적으로 높일 수 있다.
본원 발명에 따른 배양 기질을 이용해서 패류 종묘를 사육하는 방법과 같다. 본 방법은 본원 발명에 따른 배양 기질을 이용한 여러 사육 방법 중 하나로 예시된 것이며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 사육 대상 종묘의 종류, 사육 시기, 사육 장소, 수온, 온도 등 주변 환경 조건을 고려하여 최적의 방법을 조합할 수 있음은 자명하다.
[ 실시예 ]
새조개 종묘 배양
25m3 부피의 시멘트 재질의 수조의 저면에 하기와 같은 조성의 배양 기질을 5cm 깊이로 채우고 해수 25톤을 채웠다. 여기에 새조개 유생(평균 크기 300㎛, 1,000만 마리)를 방류하여 20일간 사육하였다. 사육수는 수온은 23℃로 유지하였으며, 1일 1회 환수하였다. 환수 후 사육수에 패각 분말 5g, 연탄재 분말 3g, 키토산, 비타민 및 유산균 혼합분말 0.3g을 추가적으로 첨가하였다.
황토 50g
패각 분말(새고막) 30g
연탄재 분말 10g
키토산, 비타민 및 유산균 혼합 분말 10g
또한, 대조구로서 25m3 부피의 시멘트 재질의 수조의 저면에 모래를 10cm 깊이로 채우고 해수 25톤을 채웠다. 여기에 새조개 유생(평균 크기 300㎛, 200만 마리)를 방류하여 20일간 사육하였다. 사육수는 수온은 23℃로 유지하였으며, 1일 1회 환수하였다.
개불 종묘 배양
25m3 부피의 시멘트 재질의 수조의 저면에 하기 조성의 배양 기질을 5cm 깊이로 채우고 해수 25톤을 채웠다. 여기에 개불 유생(평균 크기 300㎛, 500만 마리)를 방류하여 20일간 사육하였다. 사육수는 수온은 20℃ 내지 22℃로 유지하였으며, 1일 1회 환수하였다. 환수 후 사육수에 패각 분말 5g, 연탄재 분말 3g, 키토산, 비타민 및 유산균 혼합분말 0.3g을 추가적으로 첨가하였다.
황토 50g
패각 분말(새조개) 30g
연탄재 분말 10g
키토산, 비타민 및 유산균 혼합 분말 10g
또한, 대조구로서 25m3 부피의 시멘트 재질의 수조의 저면에 모래를 10cm 깊이로 채우고 해수 25톤을 채웠다. 여기에 개불 유생(평균 크기 300㎛, 100만 마리)를 방류하여 20일간 사육하였다. 사육수는 수온은 20℃~22℃로 유지하였으며, 1일 1회 환수하였다.
종묘 배양 결과
새조개 종묘 사육 결과(실시예 1)

실시예 대조구
1주 2주 3주 1주 2주 3주
생존율(%) 95 90 80 92 45 20
해충발생 - 소량 소량 소량 대량 대량
DO(mg/l) 8.50 8.33 8.25 8.50 5.88 4.27
COD(mg/l) 0.70 1.15 1.51 0.71 3.46 4.11
이산화탄소
(mg/l)		 0.74 1.35 1.56 0.78 4.46 7.20
총질소
(mg/l)		 0.054 0.061 0.068 0.070 0.208 0.335
총인
(mg/l)		 0.009 0.015 0.020 0.015 0.033 0.110
알칼리도
(mg/l)		 110 113 120 105 77 65
pH 8.05 8.00 7.96 7.80 7.51 7.35
황화물
(mg/g)		 0.010 0.006 0.007 0.041 0.070 0.085
함수율(%) 46.20 47.35 47.20 22.08 22.35 22.66
강열감량
(%)		 3.20 3.63 4.10 2.27 4.11 8.31
저질 COD
(mg/g)		 3.30 2.44 1.18 2.45 7.33 9.45
개불 종묘 사육 결과(실시예 2)

실시예 비교예
1주 2주 3주 1주 2주 3주
생존율(%) 92 85 80 90 36 18
해충발생 - 소량 소량 소량 대량 대량
DO(mg/l) 8.82 8.54 8.40 8.82 6.35 5.80
COD(mg/l) 0.80 0.95 1.30 0.80 4.22 5.04
이산화탄소
(mg/l)		 0.78 0.92 1.20 0.71 2.41 5.15
총질소
(mg/l)		 0.054 0.062 0.053 0.070 0.186 0.380
총인
(mg/l)		 0.009 0.020 0.035 0.015 0.095 0.182
알칼리도
(mg/l)		 110 118 121 105 90 82
pH 8.10 8.03 7.93 7.82 7.41 7.33
황화물
(mg/g)		 0.015 0.008 0.005 0.058 0.083 0.094
함수율(%) 47.10 46.75 47.45 20.45 20.20 21.35
강열감량(%) 3.75 3.81 4.00 2.10 5.25 6.88
기질 COD
(mg/g)		 2.35 2.11 1.03 2.75 6.35 8.30
상기 표 10 및 표 11은 실시예 1 및 2의 사육 결과를 정리한 것이다. 본원 발명에 따른 배양 기질에서 유생을 사육했을 때 모래 기질의 경우에서보다 5배 높은 사육 밀도로 배양하는 것이 가능하여 단위면적당 생산성이 높았으며, 유생의 생존율도 80%에 이르러 모래 기질에서 사육했을 때에 비해 유생 폐사가 현격하게 감소되었다. 생존율이나 생산성 증대는 본원 발명에 따른 기질에 의한 사육수의 오염방지 및 오염물질의 정화 작용에 따른 것이다. 패류 종묘를 식해하여 큰 피해를 주는 스쿠치카 충도 본원 발명에 따른 배양 기질에서 대폭 감소(60%)하여 유생의 생존율이 크게 향상되었음을 알 수 있는데, 스쿠치카 충의 영양분으로 이용되는 유생의 분변이나 사료 찌꺼기의 부패가 저질의 정화 작용에 의해 무해화 되었으며 스쿠치카 충 자체도 저질 투입에 의한 수질의 점도증가에 의한 응집?침전으로 상당수 제거되었기 때문인 것으로 확인되었다.

Claims (8)

  1. 황토 분말 35 내지 75 중량%;
    연탄재 분말 5 내지 25 중량%; 및
    패각 분말 20 내지 40 중량%;
    를 포함하는 패류 종묘 생산용 배양 기질.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배양 기질 100 중량% 대비 5중량% 내지 20중량%의 범위 내에서 유산균, 키토산, 키틴, 비타민 및 아미노산 중 1종 이상의 영양성분을 더 포함하는 것인, 배양 기질.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 황토 분말은 입자 직경의 크기가 0.1mm 내지 1mm인 것을 특징으로 하는 것인, 배양 기질.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연탄재 분말은 연탄재 100 중량% 대비 SiO2가 50 중량% 이상이고 Al2O3가 30 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 것인, 배양 기질.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연탄재 분말의 입자 직경은 0.2mm 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 것인, 배양 기질.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 패각 분말은 패각 분말 100 중량% 대비 CaCO3 96 중량% 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 것인, 배양 기질.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 패각 분말은 입자 직경이 0.2mm 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 것인, 배양 기질.
  8. 제1항 또는 제2항에 따른 기질을 사용하여 패류 종묘를 사육하는 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104472442A (zh) * 2014-12-03 2015-04-01 广东省实验动物监测所 一种适于海洋底栖水生动物养殖的基质
KR20220158658A (ko) * 2020-12-09 2022-12-01 김승현 요리 서비스 제공 방법 및 장치

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