KR20160135020A

KR20160135020A - 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치

Info

Publication number: KR20160135020A
Application number: KR1020150067622A
Authority: KR
Inventors: 김종성; 권봉오; 강성길; 박영규; 류종성
Original assignee: 서울대학교산학협력단
Priority date: 2015-05-14
Filing date: 2015-05-14
Publication date: 2016-11-24

Abstract

본 발명은 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치를 공개한다. 이 장치는 해양생물의 실험이 진행되는 실험수조; 상기 실험수조에 공급하기 위한 해수가 저장되는 메인수조; 상기 메인수조로부터 상기 실험수조로 해수를 공급하기 위한 펌프; 상기 실험수조와 격벽으로 구분되는 수위조절탱크; 상기 실험수조와 상기 수위조절탱크 사이에서 해수의 이동이 가능하도록 상기 격벽에 구비된 복수의 개구부; 상기 수위조절탱크에 배치되며, 상기 메인수조로 해수를 배출하는 배수구를 구비하는 수위조절파이프; 상기 메인수조에 배치되며, 상기 실험수조로부터 상기 수위조절탱크의 상기 수위조절파이프를 통해 배출되는 해수에 포함된 이물질을 제거하기 위한 여과부; 상기 메인수조에 배치되며, 상기 메인수조로부터 상기 실험수조로 공급되는 해수의 수질을 파악하기 위한 수질검출장치; 상기 메인수조와 연결되며, 상기 메인수조로부터 상기 실험수조로 공급되는 해수의 수질을 조절하기 위한 수질조절장치; 및 상기 수질검출장치 및 상기 수질조절장치를 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치{Multi-variable control flow-through equipment for marine organism experiment}

본 발명은 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치에 관한 것으로서, 특히 실험생물 중 치사개체의 발생 등으로 인한 실험환경의 변화에 있어서, 실험에 사용되는 해수를 순환식으로 공급함으로써 외부 요인으로 인한 실험환경의 변화를 배제하고 관심있는 변수의 조절이 가능한 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치에 관한 것이다.

바다는 거대한 자원의 저장고이자 오염물질의 정화조이다. 그러나 산업혁명 이후 석탄, 석유 등과 같은 화석연료 사용의 증가로 인해 이산화탄소, 메탄 등의 온실가스 증가하게 되고, 이로 인해 기후변화와 해수면 상승 등의 문제가 심각해지고 있다.

온실가스는 태양광선에 의해 가열된 지구 표면에서 발생하는 적외선 중 일부를 흡수하고 이를 재방출하게 되므로 지구의 온도를 높아지게 만든다. 높아진 온도로 인해 북극의 빙하가 녹게 되고 해수면이 상승하며 해수의 온도 또한 상승하게 된다.

이에, 온실가스 중 그 기여도가 가장 큰 이산화탄소를 저감시키기 위한 국제적인 노력이 계속 되고 있으며, 그 중에는 이산화탄소의 해양지중저장을 통해 이산화탄소의 격리하고자 하는 방안이 높은 관심을 받고 있다.

그러나 이산화탄소의 해양지중저장은 대기의 이산화탄소 저감 효과가 있지만, 그 과정 또는 해양지층의 변화로 인하여 이산화탄소 저장고로부터 이산화탄소가 새어 나올 가능성이 있다.

뿐만 아니라, 대기중의 이산화탄소 농도 증가는 기본적으로 바다의 표층해수로 유입되는 이산화탄소의 증가로 이어진다.

이렇게 바다로 유입된 이산화탄소는 해수의 산성화를 일으키며 해양생물의 생존에 영향을 미치게 된다. 해수의 산성화는 산호, 석회조류 등과 같이 몸의 일부를 석회질로 구성하는 생물들의 성장을 저해하며, 성게나 어류의 유생과 같이 환경변화에 민감한 생물들은 0.1~0.2 정도의 pH 변화에 의해서도 발생이 저해될 수 있다.

따라서 이산화탄소의 농도 증가가 해양생물에 미치는 영향에 대하여 많은 연구가 이루어지고 있다.

이에 대한 기존의 연구 방법은 수조에 해수를 채워 넣고 해양생물을 투입한 후 이산화탄소를 폭기(aeration)한 후 해양생물의 상태변화 등을 관찰하는 방법으로 이루어지고 있다.

실험을 진행함에 따라 치사개체가 발생할 가능성이 있는데, 치사개체는 발생시점부터 부패하기 시작하여 해수의 오염을 야기시키며 실험에 있어 또 다른 변수를 만들어 낸다. 부패한 생물조직들이 분해되는 과정에서 암모니아와 같은 분해산물이 발생할 수 있으며 이는 주변개체의 치사를 야기시키는 결과를 낳는다.

따라서, 어떠한 변수가 해양생물에 미치는 영향을 보다 정확히 보기 위해서는, 목표의 변수 외에 다른 변수가 발생하거나 변경되지 않도록 조절할 수 있는 실험장치가 필요하다.

공개특허공보(A) 제10-2014-0090735호(2014.07.18 공개) 등록특허공보(B1) 제10-1207158호(2012.11.30 공고)

본 발명의 목적은 해양생물의 실험을 위한 장치에 있어서, 관심있는 변수의 영향이 아닌 치사개체의 발생 등으로 인한 외부 변수의 발생이 해양생물에 미치는 영향을 배제하고 관심있는 변수의 조절이 가능한 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치는 해양생물의 실험이 진행되는 실험수조; 상기 실험수조에 공급하기 위한 해수가 저장되는 메인수조; 상기 메인수조로부터 상기 실험수조로 해수를 공급하기 위한 펌프; 상기 실험수조와 격벽으로 구분되는 수위조절탱크; 상기 실험수조와 상기 수위조절탱크 사이에서 해수의 이동이 가능하도록 상기 격벽에 구비된 복수의 개구부; 상기 수위조절탱크에 배치되며, 상기 메인수조로 해수를 배출하는 배수구를 구비하는 수위조절파이프; 상기 메인수조에 배치되며, 상기 실험수조로부터 상기 수위조절탱크의 상기 수위조절파이프를 통해 배출되는 해수에 포함된 이물질을 제거하기 위한 여과부; 상기 메인수조에 배치되며, 상기 메인수조로부터 상기 실험수조로 공급되는 해수의 수질을 파악하기 위한 수질검출장치; 상기 메인수조와 연결되며, 상기 메인수조로부터 상기 실험수조로 공급되는 해수의 수질을 조절하기 위한 수질조절장치; 및 상기 수질검출장치 및 상기 수질조절장치를 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 실험수조는 여러 개의 실험이 동시에 가능하도록 복수의 실험수조를 구비하는 것을 포함한다.

또한, 상기 여과부는 상기 실험수조로부터 배출된 해수가 투입되며, 스키머(skimmer)가 설치되는 제1 여과부; 및 상기 제1 여과부를 통과한 해수가 지나가며, 여과재가 투입되는 제2 여과부;로 나뉘어져 있는 것을 포함한다.

또한, 상기 수위조절파이프는 높이 조절이 가능하도록 높이조절레버를 구비하며, 상기 수위조절탱크 내 상기 수위조절파이프의 높이에 따라 상기 실험수조의 수위가 조절되는 것을 포함한다.

또한, 상기 수위조절파이프는 상기 메인수조로 배출되는 해수의 유량을 조절하기 위한 유량조절밸브를 포함한다.

또한, 상기 격벽은 상기 해수 내 존재하는 실험생물의 배설물을 걸러내기 위한 망 형태의 배설물 트랩(trap)을 포함한다.

또한, 상기 수질검출장치는 상기 메인수조 내 해수의 온도, pH 또는 용존산소량 중 어느 하나 이상을 검출하는 것을 포함한다.

또한, 상기 수질조절장치는 온도조절장치, 이산화탄소 공급장치 또는 산소 공급장치 중 어느 하나 이상을 포함한다.

또한, 상기 이산화탄소 공급장치는 상기 메인수조 내 해수의 pH를 조절하기 위하여 이산화탄소 탱크를 구비하는 것을 포함한다.

또한, 상기 산소 공급장치는 상기 메인수조 내 해수의 용존산소량을 조절하기 위하여 산소 탱크를 구비하는 것을 포함한다.

또한, 상기 이산화탄소 공급장치는 상기 이산화탄소 탱크의 토출부에 솔레노이드 밸브를 구비하고 상기 제어장치에 의해 상기 솔레노이드 밸브의 개폐가 이루어지는 것을 포함한다.,

또한, 상기 산소 공급장치는 상기 산소 탱크의 토출부에 솔레노이드 밸브를 구비하고 상기 제어장치에 의해 상기 솔레노이드 밸브의 개폐가 이루어지는 것을 포함한다.

또한, 상기 온도조절장치는 상기 수질검출장치에 의해 검출된 상기 메인수조 해수의 온도와 상기 제어장치에서 설정된 온도를 비교하여 상기 제어장치가 상기 온도조절장치를 작동 또는 정지하는 것을 포함한다.

또한, 상기 실험수조는 실험생물의 서식환경과 유사한 환경의 조성 및 광량에 따른 실험생물의 변화를 관찰하기 위해 광량 조절이 가능한 조명장치를 구비하는 것을 포함한다.

또한, 상기 조명장치는 실험생물의 서식환경과 유사한 환경의 조성 및 파장에 따른 실험생물의 변화를 관찰하기 위해 방출되는 광의 파장의 조절이 가능한 것을 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 형태는, 해양생물의 실험이 진행되는 실험수조; 상기 실험수조에 공급하기 위한 해수가 모이는 메인수조; 상기 메인수조로부터 상기 실험수조로 해수를 공급하기 위한 펌프; 상기 실험수조로 들어가는 해수의 유량을 조절하기 위하여 상기 펌프의 토출부와 상기 메인수조를 연결하는 바이패스부(bypass); 상기 실험수조와 격벽으로 구분되는 수위조절탱크; 상기 실험수조와 상기 수위조절탱크 사이에서 해수의 이동이 가능하도록 상기 격벽에 구비된 복수의 개구부; 상기 수위조절탱크에 배치되며, 상기 메인수조로 해수를 배출하는 배수구를 구비하는 수위조절파이프; 상기 메인수조에 배치되며, 상기 실험수조로부터 상기 수위조절탱크의 상기 수위조절파이프를 통해 배출되는 해수에 포함된 이물질을 제거하기 위한 여과부; 상기 메인수조에 배치되며, 상기 메인수조로부터 상기 실험수조로 공급되는 해수의 수질을 파악하기 위한 수질검출장치; 상기 메인수조와 연결되며, 상기 메인수조로부터 상기 실험수조로 공급되는 해수의 수질을 조절하기 위한 수질조절장치; 및 상기 수질검출장치 및 상기 수질조절장치를 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 바이패스부는 바이패스밸브를 구비하여 상기 바이패스부의 개폐가 이루어지는 것을 포함한다.

또한, 상기 바이패스부는 상기 메인수조로 되돌아가는 유량을 확인하기 위해 유량계를 구비하는 것을 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

본 발명에 의할 경우, 해양생물의 실험을 위한 장치에 있어서, 해수를 순환식으로 공급하고 이 과정에서 해수의 수질을 유지 또는 조절하는 것이 가능하여 해양생물의 실험에 적합한 환경을 조성하는 것이 가능하도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치에서 실험수조의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치에서 수위조절파이프의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치에서 실험수조의 조명장치를 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치에서 메인수조의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치에서 메인수조의 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치에서 pH를 측정하는 단계의 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치에서 용존산소량을 측정하는 단계의 순서도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치의 정면도이다
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치의 모식도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 해양생물의 실험이 진행되는 실험수조;

상기 실험수조에 공급하기 위한 해수가 저장되는 메인수조;

상기 메인수조로부터 상기 실험수조로 해수를 공급하기 위한 펌프;

상기 실험수조와 격벽으로 구분되는 수위조절탱크;

상기 실험수조와 상기 수위조절탱크 사이에서 해수의 이동이 가능하도록 상기 격벽에 구비된 복수의 개구부;

상기 수위조절탱크에 배치되며, 상기 메인수조로 해수를 배출하는 배수구를 구비하는 수위조절파이프;

상기 메인수조에 배치되며, 상기 실험수조로부터 상기 수위조절탱크의 상기 수위조절파이프를 통해 배출되는 해수에 포함된 이물질을 제거하기 위한 여과부;

상기 메인수조에 배치되며, 상기 메인수조로부터 상기 실험수조로 공급되는 해수의 수질을 파악하기 위한 수질검출장치;

상기 메인수조와 연결되며, 상기 메인수조로부터 상기 실험수조로 공급되는 해수의 수질을 조절하기 위한 수질조절장치; 및

상기 수질검출장치 및 상기 수질조절장치를 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 다른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치의 정면도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치는 메인수조(100), 실험수조(200), 제어장치(400), 펌프(500), 수질검출장치 및 수질조절장치를 포함한다.

해양생물 실험용 해수가 저장되는 메인수조(100)의 용량은 실험수조(200)의 용량, 펌프(500)의 성능 및 실험수조(200)의 배수량을 고려하여 선정된다.

보다 상세하게는, 순환식으로 구성하는 수조에 있어서, 최초 실험수조(200)로 보내기 위한 유량을 담을 수 있는 초기용량과, 펌프(500)에 의해 메인수조(100)로부터 유입부를 지나 실험수조(200)에 유입되는 해수의 유입량과 배수구의 단면적 크기에 따라 배수되는 배수량의 차이에 따라 정체되는 유량을 담을 수 있는 변동용량의 합으로 선정하게 된다.

한편, 순환식 수조의 특성상, 해수를 계속하여 순환시키기 위해서는 펌프(500)에 의해 실험수조(200)에 유입되는 해수의 단위시간당 유입량과 실험수조(200)의 단위시간당 배수량을 일치시켜야 한다.

따라서, 메인수조(100)의 용량은 펌프(500)에 의해 실험수조(200)에 유입되는 해수의 단위시간당 유입량과 실험수조(200)의 단위시간당 배수량이 일치한다고 하였을 때, 적어도 초기용량, 즉, 실험수조(200)의 용량과 동일한 용량이 필요하다.

수질검출장치는 해수의 온도, pH 또는 용존산소량 중 어느 하나 이상을 검출하는 것을 포함한다.

수질검출장치에 의해 검출된 해수의 정보를 이용하여 제어장치(400)를 통해 수질조절장치를 작동 또는 정지시키게 된다.

이때, 수질조절장치는 온도조절장치(340), 이산화탄소 공급장치 또는 산소 공급 장치 중 어느 하나 이상을 포함한다.

이때, 이산화탄소 공급장치는 이산화탄소 탱크(300)를 구비하는 것을 포함하며, 산소 공급 장치는 산소 탱크(310)를 구비하는 것을 포함한다.

여기에서, 이산화탄소 공급장치는 이산화탄소 탱크(300)의 토출부에 솔레노이드 밸브(320)를 구비하고 제어장치(400)에 의해 솔레노이드 밸브(320)의 개페가 이루어지는 것을 포함한다.

또한, 산소 공급장치는 산소 탱크(310)의 토출부에 솔레노이드 밸브(320)를 구비하고 제어장치(400)에 의해 솔레노이드 밸브(320)의 개폐가 이루어지는 것을 포함한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치에서 실험수조(200)를 나타낸 모식도이다.

도 2를 참고하면, 실험수조(200)는 수위조절탱크(220)와 수위조절파이프(230) 및 격벽(210)을 포함한다.

실험수조(200)의 용량은 실험생물의 양 또는 크기에 따라 정해진다. 실험수조(200)의 일부는 복수의 개구부를 구비한 격벽(210)으로 구분되어 수위조절탱크(220)의 역할을 한다.

실험수조(200)로부터 직접 배수구를 만들어 메인수조(100)와 연결하게 되면, 실험수조(200) 내에 있는 실험생물이 빨려들어가거나 배수구를 막음으로써 해수의 순환이 원활하게 되지 않는 경우가 생긴다.

따라서, 실험수조(200)의 일부를 복수의 개구부를 구비한 격벽(210)으로 구분되는 수위조절탱크(220)를 설치함으로써 실험수조(200)의 해수는 격벽(210)을 통해 수위조절탱크(220)로 들어가게 되고 수위조절탱크(220)로 유입된 해수는 수위조절탱크(220)에 설치된 수위조절파이프(230)를 통해 메인수조(100)로 배출됨으로써 해수의 순환을 원활하게 하는 것이 가능하다.

여기에서, 상기 격벽(210)은 상기 해수 내 존재하는 실험생물의 배설물을 걸러내기 위한 망 형태의 배설물 트랩(trap, 미도시)을 구비하는 것이 가능하다.

망 형태의 배설물 트랩은 격벽에 탈부착 가능하게 설치되어 실험이 진행되는 중에도 배설물 트랩만 탈착하여 이물질을 제거한 후 다시 부착함으로써 이물질로 인한 실험의 중단을 배제할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치에서 수위조절파이프(230)를 나타낸 모식도이다.

도 3을 참고하면, 수위조절파이프(230)는 높이조절레버(231)와 유량조절밸브(232)를 포함한다.

수위조절탱크(220)에 설치되는 수위조절파이프(230)는 높이 조절이 가능하도록 배치되며, 상기 수위조절탱크 내 상기 수위조절파이프의 높이에 따라 상기 실험수조의 수위가 조절되는 것을 포함한다.

수위조절파이프(230)의 높이 조절을 통해 수위조절탱크(220)의 해수의 배출이 시작되는 지점을 조절하는 것이 가능하며 이를 통해 수위를 조절하게 된다.

수위조절파이프(230)를 통한 실험수조(200)의 배수 및 수위조절은 실험수조(200)의 배수가 상부에서부터 이루어지기 때문에, 하부에서 이루어지는 일반적인 배수보다 서식환경과 유사한 환경을 조성하는 것이 유리하다.

또한, 순환식 수조의 특성상 해수를 계속 순환시키기 위해서 펌프(500)에 의해 메인수조(100)로부터 실험수조(200)에 유입되는 해수의 단위시간당 유입량과 실험수조(200)로부터 메인수조(100)로 배출되는 해수의 단위시간당 배수량을 일치시키는 것이 필요한데, 그 한가지 방법으로서 수위조절파이프(230)의 유량조절밸브(232)를 통해 배수량을 조절하여 실험수조(200)에 유입되는 해수의 유입량과 일치시키는 것이 가능하다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치에서 실험수조(200)의 조명장치(240)를 나타낸 모식도이다.

도 4를 참고하면, 실험수조(200)는 실험생물의 서식환경과 유사한 환경의 조성 및 광량에 따른 실험생물의 변화를 관찰하기 위해 광량 조절이 가능한 조명장치(240)를 구비하는 것을 포함한다.

해양생물도 태양빛에 따라 생체주기 또는 신체리듬이 달라지기 때문에, 빛이 해양생물에 미치는 영향을 파악하기 위해 광량의 조절이 가능한 조명장치(240)를 구비하는 것이다.

이때, 조명장치(240)는 실험생물의 서식환경과 유사한 환경의 조성 및 파장에 따른 실험생물의 변화를 관찰하기 위해 방출되는 광의 파장(wave length)의 조절이 가능한 것을 더 포함한다.

태양빛은 수심에 따라 도달하는 빛의 파장이 다르다.

태양빛은 파장에 따라 자외선, 가시광선 및 적외선으로 구분할 수 있는데, 수심이 깊어질수록 파장이 긴 빛은 도달하기가 어렵다.

파장이 600~700nm 인 붉은 빛은 보통 수심 5m내외까지 도달하며, 파장이 430~480nm 인 푸른 빛은 수심 40m내외까지 도달할 수 있다.

따라서, 해양생물의 서식환경과 유사한 환경의 조성을 위해 방출되는 광의 파장의 조절이 가능한 조명장치(240)를 구비하는 것이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치에서 메인수조(100)의 측면도이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치에서 메인수조(100)의 모식도이다.

도 5와 도 6을 참고하면, 메인수조(100)는 여과부 및 온도조절장치(340)를 포함한다.

메인수조(100)로부터 펌프(500)에 의해 실험수조(200)로 유입된 해수는 수위조절탱크(220)의 수위조절파이프(230)를 통해 다시 메인수조(100)로 배출되게 된다.

해수의 수질을 유지하기 위해 순환식으로 수조를 구성하더라도 실험생물의 배설물 또는 호흡으로 인한 배출 등으로 인해 수질이 변화될 수 있다.

따라서, 실험생물의 배설물 또는 호흡으로 인한 배출 등으로 인해 수질 변화를 배제하기 위해 여과부를 구비하는 것이다.

여기에서, 여과부는 실험수조(200)로부터 배출된 해수가 투입되며 스키머(110)가 설치되는 제1 여과부와, 제1 여과부를 통과한 해수가 통과하며 여과재(120)가 투입되는 제2 여과부로 구성되는 것을 포함한다.

스키머(110)는 공기방울을 발생시켜 친수성(hydrophilic)과 소수성(hydrophobic)을 동시에 지닌 양극성 유기물을 포집하여 제거하는 장치이다.

스키머(110)에 의해 발생된 공기방울과 양극성 유기물이 만나면 친수성인 머리는 공기방울의 바깥에, 소수성인 꼬리는 공기방울 속에 들어가게 된다. 친수성인 머리는 서로 합치려는 성질이 있어 공기방울에 붙잡힌 양극성 유기물들은 서로를 끌어당겨 뭉치고 단단하게 달라붙게 된다.

이렇게 달라붙은 양극성 유기물들은 스키머(110) 상부에 고이게 되며, 이를 주기적으로 제거해 주는 것이 필요하다.

실험수조(200)로부터 배출된 해수는 제1 여과부의 스키머(110)를 거친 후, 제2 여과부의 여과재(120)에 의해 다시 한번 수질을 개선하는 것이 가능하다.

여과재(120)는 여과재(120)의 성분이 해수에 녹아 나오지 않도록 하는 여과재(120)를 선택하는 것이 바람직하다.

여과재(120)의 성분이 해수에 녹아 나오게 되면 pH의 변화등이 발생하게 되고 이는 결국 수질의 변화를 가져오게 된다.

또한, 여과재(120)는 사용함에 따라 여과성능이 저하되기 때문에 주기적으로 교체 해 주는 것이 필요하다.

따라서, 제2 여과부는 여과하고자 하는 물질 또는 목적에 따라 여과재(120)의 투입 및 교체가 가능하도록 여과재 적재부를 따로 구비하는 것이 가능하다.

pH를 조절하기 위해 투입되는 이산화탄소와 용존산소량을 조절하기 위해 투입되는 산소는 모두 가스의 형태로 수조 내 해수에 공급되게 된다.

이산화탄소와 산소는 온도에 따라 물에 녹는 용해도가 달라지기 때문에, 온도조절장치(340)를 통하여 이산화탄소화 산소가 실험용 해수에 녹는 용해도를 조절할 수 있다.

따라서, 온도 센서(410)를 통하여 수조 내 해수의 온도를 측정하여 제어장치(400)를 통해 온도조절장치(340)를 작동 또는 정지시키는 것이 가능하다.

여기에서, 온도조절장치(340)는 히터와 쿨러를 포함하는 것이 가능하다.

또한, 온도조절장치(340)는 실험에 사용되는 해양생물의 종류에 따라 서식환경에 맞추도록 해수의 온도를 조절하는 기능을 포함한다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치에서 pH를 조절하는 단계를 나타낸 순서도이다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치에서 용존산소량을 조절하는 단계를 나타낸 순서도이다.

도 7과 도 8을 참고하여 본 발명의 일실시예에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치는 해수의 pH를 측정하는 단계를 포함한다.

해수의 pH 측정은 pH 전극(420)을 이용해 측정하는 것을 포함한다. pH 전극(420)은 기준전극(reference electrode)과 지시전극(indicator electrode)로 구성되어 있어 기준전극과 지시전극의 전위차를 통하여 pH를 측정하게 된다.

다음으로, 본 발명에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치는 측정된 신호를 변환하는 단계를 포함한다.

pH 전극(420)에 의해 측정된 신호는 신호변환기를 통해 제어장치(400)가 인식할 수 있는 범위의 신호로 변환하게 된다.

다음으로, 본 발명에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치는 변환된 신호를 통해 현재 pH를 나타내는 단계를 포함한다.

pH 전극(420)을 통해 측정된 신호는 신호변환기를 통해 제어장치(400)가 인식할 수 있는 범위의 신호와 상호 연결시켜 변환된다.

제어장치(400)는 신호변환기를 통해 받은 신호를 pH 범위와 대응시켜 해수의 pH를 표시부(401)를 통해 표시하게 된다.

다음으로, 설정된 pH와 비교하는 단계를 포함한다.

제어장치(400)의 설정부(402)는 유지하고자 하는 pH를 설정하여 현재 해수의 pH와 비교하게 된다.

다음으로, 이산화탄소 탱크(300)의 솔레노이드 밸브(320)로 전류를 흘려보내거나 차단하는 단계를 포함한다.

제어장치(400)의 설정부(402)에 설정된 pH보다 현재 해수의 pH가 높다면 제어장치(400)의 출력부는 이산화탄소 탱크(300)의 토출부에 구비된 솔레노이드 밸브(320)로 전류를 흘려보내 솔레노이드 밸브(320)를 열게 된다.

솔레노이드 밸브(320)가 열리게 되면 이산화탄소 탱크(300)로부터 연결부를 통해 수조 내 해수로 이산화탄소가 공급되어 해수의 pH를 낮추게 된다.

제어장치(400)의 설정부(402)에 설정된 pH보다 현재 해수의 pH가 낮다면 제어장치(400)의 출력부는 이산화탄소 탱크(300)의 토출부에 구비된 솔레노이드 밸브(320)로 흐르는 전류를 차단시켜 솔레노이드 밸브(320)를 닫아 이산화탄소의 공급을 중지하게 된다.

이 때, 연결부는 플렉시블 에어호스(330, flexible airhose)를 포함한다.

본 발명에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치는 해수의 용존산소량을 측정하는 단계를 포함한다.

용존산소량의 측정방법은 크게 윙클러-아지드화나트륨 변법과 격막전극법으로 나눌 수 있다.

이 중 격막전극법을 이용한 DO 센서(430)는 용존산소를 전기화학적으로 측정하는 방법으로서, 센서의 전극부를 시료의 가운데에 담그면 시료중의 용존산소가 폴리에틸렌(polyethylene) 또는 테프론(teflon)의 격막을 통과하여 금속전극의 표면에서 환원반응이 일어나고, 이때 발생하는 확산전류를 측정하게 된다. 이 전류는 막을 통해 투과되어 들어온 산소농도에 비례하므로 이를 이용하여 용존산소를 측정한다.

DO 센서(430)를 통해 측정된 신호는 신호변환기를 통해 제어장치(400)가 인식할 수 있는 범위의 신호와 상호 연결시켜 변환된다.

다음으로, 본 발명에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치는 변환된 신호를 통해 현재 용존산소량을 나타내는 단계를 포함한다.

제어장치(400)는 신호변환기를 통해 받은 신호를 용존산소량의 최소값 및 최대값과 대응시켜 해수의 용존산소량을 표시부(401)를 통해 표시하게 된다.

다음으로, 설정된 용존산소량과 비교하는 단계를 포함한다.

제어장치(400)의 설정부(402)는 유지하고자 하는 용존산소량을 설정하여 현재 해수의 용존산소량과 비교하게 된다.

다음으로, 산소 탱크(310)의 솔레노이드 밸브(320)로 전류를 흘려보내거나 차단하는 단계를 포함한다.

제어장치(400)의 설정부(402)에 설정된 용존산소량보다 현재 해수의 용존산소량이 낮다면 제어장치(400)의 출력부는 산소 탱크(310)의 토출부에 구비된 솔레노이드 밸브(320)로 전류를 흘려보내 솔레노이드 밸브(320)를 열게 된다.

솔레노이드 밸브(320)가 열리게 되면 산소 탱크(310)로부터 연결부를 통해 수조 내 해수로 산소가 공급되어 해수의 용존산소량을 높이게 된다.

제어장치(400)의 설정부(402)에 설정된 용존산소량보다 현재 해수의 용존산소량이 낮다면 제어장치(400)의 출력부는 산소 탱크(310)의 토출부에 구비된 솔레노이드 밸브(320)로 흐르는 전류를 차단시켜 솔레노이드 밸브(320)를 닫아 산소의 공급을 중지하게 된다.

이 때, 연결부는 플렉시블 에어호스(330)를 포함한다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치의 정면도이다.

도 9를 참고하면, 본 발명에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치는 바이패스부(600, bypass)를 포함한다.

펌프(500)의 성능은 펌프(500) 모터, 펌프(500) 내의 임펠러(impeller) 형상 및 크기에 따라 결정되며 정상상태(steady-state)에서 정해진 유량을 내보내게 된다.

전술한 순환식 수조의 특성상 해수를 계속 순환시키기 위해서 펌프(500)에 의해 실험수조(200)에 유입되는 해수의 단위시간당 유입량과 실험수조(200)의 단위시간당 배수량을 일치시키는 방법의 일환인 수위조절파이프(230)의 단면적을 조절하여 실험수조(200)의 단위시간당 배수량을 실험수조(200)에 유입되는 해수의 유입량과 일치시키는 방법 외에, 실험수조(200)로 유입되는 해수의 유입량을 조절하여 실험수조(200)의 단위시간당 배수량과 일치시키는 것이 가능하다.

이때, 펌프(500)는 모터와 임펠러의 형상 및 크기에 따라 성능이 정해져 있기 때문에, 펌프(500)를 교체하여 실험수조(200)에 유입되는 해수의 양을 조절하는 것이 가능하다.

한편, 매번 펌프(500)를 교체하는 번거로움과 비용을 피하기 위하여 펌프(500)의 토출부와 메인수조(100)를 연결하는 바이패스부(600)를 설치하는 것이 가능하다.

바이패스부(600)는 바이패스밸브(610)를 구비하는 것을 포함한다.

펌프(500)의 성능에 따라 메인수조(100)로부터 나온 해수를 펌프(500)의 토출부와 메인수조(100)를 연결하는 바이패스 밸브(610)를 열고 닫음으로써 실험수조(200)로 들어가는 해수의 양을 조절하는 것이 가능하다.

이때, 바이패스부(600)는 메인수조(100)로 되돌아가는 유량을 확인하기 위해 유량계를 구비한 것을 포함한다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치의 모식도이다.

도 10을 참고하면 본 발명에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치는 복수의 실험수조(200)를 포함한다.

실험에 있어서, 실험군의 변수 제어를 통한 결과를 비교하기 위한 대조군의 실험이 병행되는 경우가 대부분이다.

따라서, 여러 실험을 동시에 진행할 수 있도록 복수의 실험수조(200)를 구비하는 것이 가능하다.

이때, 전술한 바와 같이 메인수조(100)의 용량은 복수의 실험수조(200)의 용량을 합친 것과 동일하거나 그 이상의 용량으로 구비되는 것을 포함한다.

지금까지 본 발명에 따른 해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 메인수조
110: 스키머
120: 여과재
200: 실험수조
210: 격벽
220: 수위조절탱크
230; 수위조절파이프
231: 높이조절레버
232: 유량조절밸브
240: 조명장치
300: 이산화탄소 탱크
310: 산소 탱크
320: 솔레노이드 밸브
330: 에어호스
340: 온도조절장치
400: 제어장치
401: 표시부
402: 설정부
410: 온도 센서
420: pH 전극
430: DO 센서
500: 펌프
600: 바이패스부
610: 바이패스밸브

Claims

해양생물의 실험이 진행되는 실험수조;
상기 실험수조에 공급하기 위한 해수가 저장되는 메인수조;
상기 메인수조로부터 상기 실험수조로 해수를 공급하기 위한 펌프;
상기 실험수조와 격벽으로 구분되는 수위조절탱크;
상기 실험수조와 상기 수위조절탱크 사이에서 해수의 이동이 가능하도록 상기 격벽에 구비된 복수의 개구부;
상기 수위조절탱크에 배치되며, 상기 메인수조로 해수를 배출하는 배수구를 구비하는 수위조절파이프;
상기 메인수조에 배치되며, 상기 실험수조로부터 상기 수위조절탱크의 상기 수위조절파이프를 통해 배출되는 해수에 포함된 이물질을 제거하기 위한 여과부;
상기 메인수조에 배치되며, 상기 메인수조로부터 상기 실험수조로 공급되는 해수의 수질을 파악하기 위한 수질검출장치;
상기 메인수조와 연결되며, 상기 메인수조로부터 상기 실험수조로 공급되는 해수의 수질을 조절하기 위한 수질조절장치; 및
상기 수질검출장치 및 상기 수질조절장치를 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는,
해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치.
제1항에 있어서,
상기 실험수조는
여러 개의 실험이 동시에 가능하도록 복수의 실험수조를 구비하는 것을 특징으로 하는,
해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치.
제1항에 있어서,
상기 여과부는
상기 실험수조로부터 배출된 해수가 투입되며, 스키머(skimmer)가 설치되는 제1 여과부; 및 상기 제1 여과부를 통과한 해수가 지나가며, 여과재가 투입되는 제2 여과부;로 나뉘어져 있는 것을 특징으로 하는,
해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치.
제1항에 있어서,
상기 수위조절파이프는
높이 조절이 가능하도록 높이조절레버를 구비하며, 상기 수위조절탱크 내 상기 수위조절파이프의 높이에 따라 상기 실험수조의 수위가 조절되는 것을 특징으로 하는,
해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치.
제1항에 있어서,
상기 수위조절파이프는
상기 메인수조로 배출되는 해수의 유량을 조절하기 위한 유량조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는,
해양생물 실험용 해수순환식 수조.
제1항에 있어서,
상기 격벽은
상기 해수 내 존재하는 실험생물의 배설물을 걸러내기 위한 망 형태의 배설물 트랩(trap)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
해양생물 실험용 해수순환식 수조.
제1항에 있어서,
상기 수질검출장치는
상기 메인수조 내 해수의 온도, pH 또는 용존산소량 중 어느 하나 이상을 검출하는 것을 특징으로 하는,
해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치.
제1항에 있어서,
상기 수질조절장치는
온도조절장치, 이산화탄소 공급장치 또는 산소 공급장치 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는,
해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치.
제8항에 있어서,
상기 이산화탄소 공급장치는
상기 메인수조 내 해수의 pH를 조절하기 위하여 이산화탄소 탱크를 구비하는 것을 특징으로 하는,
해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치.
제8항에 있어서,
상기 산소 공급장치는
상기 메인수조 내 해수의 용존산소량을 조절하기 위하여 산소 탱크를 구비하는 것을 특징으로 하는,
해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치.
제9항에 있어서,
상기 이산화탄소 공급장치는
상기 이산화탄소 탱크의 토출부에 솔레노이드 밸브를 구비하고 상기 제어장치에 의해 상기 솔레노이드 밸브의 개폐가 이루어지는 것을 특징으로 하는,
해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치.
제10항에 있어서,
상기 산소 공급장치는
상기 산소 탱크의 토출부에 솔레노이드 밸브를 구비하고 상기 제어장치에 의해 상기 솔레노이드 밸브의 개폐가 이루어지는 것을 특징으로 하는,
해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치
제8항에 있어서,
상기 온도조절장치는
상기 수질검출장치에 의해 검출된 상기 메인수조 해수의 온도와 상기 제어장치에서 설정된 온도를 비교하여 상기 제어장치가 상기 온도조절장치를 작동 또는 정지하는 것을 특징으로 하는,
해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치.
제1항에 있어서,
상기 실험수조는
실험생물의 서식환경과 유사한 환경의 조성 및 광량에 따른 실험생물의 변화를 관찰하기 위해 광량 조절이 가능한 조명장치를 구비하는 것을 특징으로 하는,
해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치.
제14항에 있어서,
상기 조명장치는
실험생물의 서식환경과 유사한 환경의 조성 및 파장에 따른 실험생물의 변화를 관찰하기 위해 방출되는 광의 파장(wave length)의 조절이 가능한 것을 더 포함하는,
해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치.
해양생물의 실험이 진행되는 실험수조;
상기 실험수조에 공급하기 위한 해수가 모이는 메인수조;
상기 메인수조로부터 상기 실험수조로 해수를 공급하기 위한 펌프;
상기 실험수조로 들어가는 해수의 유량을 조절하기 위하여 상기 펌프의 토출부와 상기 메인수조를 연결하는 바이패스부(bypass);
상기 실험수조와 격벽으로 구분되는 수위조절탱크;
상기 실험수조와 상기 수위조절탱크 사이에서 해수의 이동이 가능하도록 상기 격벽에 구비된 복수의 개구부;
상기 수위조절탱크에 배치되며, 상기 메인수조로 해수를 배출하는 배수구를 구비하는 수위조절파이프;
상기 메인수조에 배치되며, 상기 실험수조로부터 상기 수위조절탱크의 상기 수위조절파이프를 통해 배출되는 해수에 포함된 이물질을 제거하기 위한 여과부;
상기 메인수조에 배치되며, 상기 메인수조로부터 상기 실험수조로 공급되는 해수의 수질을 파악하기 위한 수질검출장치;
상기 메인수조와 연결되며, 상기 메인수조로부터 상기 실험수조로 공급되는 해수의 수질을 조절하기 위한 수질조절장치; 및
상기 수질검출장치 및 상기 수질조절장치를 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는,
해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치.
제16항에 있어서,
상기 바이패스부는
바이패스밸브를 구비하여 상기 바이패스부의 개폐가 이루어지는 것을 특징으로 하는,
해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치.
제16항에 있어서,
상기 바이패스부는
상기 메인수조로 되돌아가는 유량을 확인하기 위해 유량계를 구비하는 것을 특징으로 하는,
해양생물 실험의 다항목제어가 가능한 해수순환장치.