KR20170004112A - 유해 조류 제어용 구조체 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20170004112A
KR20170004112A KR1020150094014A KR20150094014A KR20170004112A KR 20170004112 A KR20170004112 A KR 20170004112A KR 1020150094014 A KR1020150094014 A KR 1020150094014A KR 20150094014 A KR20150094014 A KR 20150094014A KR 20170004112 A KR20170004112 A KR 20170004112A
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agar
algae
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한명수
주재형
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박종성
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 녹조 및 적조 등과 같은 유해 조류를 제어하기 위한 구조체 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 내부에 빈 공간을 갖는 고형 한천 담체; 및 상기 고형 한천 담체의 내부 빈 공간에 담지되는 유해 조류 제어제를 포함하는 유해 조류 제어용 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 폐쇄 수역뿐 아니라 유속이 존재하는 수계에도 안정적으로 적용이 가능하고, 기발생된 조류를 제어하는데에 그치지 않고, 이를 사전에 예방하는 목적으로도 사용이 가능하며, 정형화된 유해 조류 제어제를 사용하므로 수계 내 유해 조류 제어제 희석에 따른 효율 감소 문제까지도 효과적으로 해결할 수 있다.

Description

유해 조류 제어용 구조체 및 그 제조방법 {Structure for controlling harmful algae and method for preparing the same}
본 발명은 녹조 및 적조 등과 같은 유해 조류를 제어하기 위한 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
우리나라를 포함한 세계 각지의 강, 인공호, 댐, 저수지 및 해양 연안 등은 이미 상당 수준 부영양화가 진행되어 유기물 오염이 심각한 상황이며, 유해 조류의 대발생 (HAB : harmful algal bloom)은 수중에 조류독소를 분비하고 식수의 이취미를 유발함으로써, 수자원 가치 하락 및 수중 생태계 교란을 초래한다. 또한, 정수 처리 시설에 다량의 응집제가 소모되어 경제적 손실 및 심미적 불쾌감을 유발함으로써 관광 및 휴식처로서의 가치를 떨어뜨리며, 매년 발생하는 적조현상에 의해 양식장에 막대한 경제적 손실이 야기된다.
종래 유해 조류 제어 방법으로는, 기계적 수거, 초음파, 전기분해 등의 물리학적 방법, 응집 및 침전제, 산화제 등을 사용하는 화학적 방법, 유기물 산화 및 섭식 미생물을 사용하거나 어패류를 인위적으로 투여하는 생물학적 방법 등이 있다. 그러나, 기존에 개발된 여러 기법들을 실제 현장에 적용하는 데에는 많은 한계점이 존재하였는 바, 유해 조류 제어 기술 중에 조류제어 물질의 효율성 증대를 위한 담체화 기술에 대한 필요성이 대두되고 있다. 담체화 기술은 이미 다양한 산업분야에서 성공적으로 적용되고 있으며, 생물제재에 대한 고정화 연구 또한 하수처리과정의 고도처리에 적용되어 사용되고 있다.
관련하여, 대한민국 공개특허공보 제2014-0030400호는 덴드리머를 포함하는 유해 조류 제어용 조성물을 개시하고 있으며, 구체적으로는, 친수성 아민기 표면을 갖는 폴리아미도아민 덴드리머, 티아졸리딘디온 유도체 화합물 등을 유효 성분으로 포함하는 가용성 유해 조류 제어용 조성물을 개시하고 있다. 또한, 대한민국 공개특허공보 제2006-0108409호에는 녹조 및 적조 제거제로서, 다공질의 바이오 스톤 표면에 광촉매와, 은 또는 동을 코팅하여 녹조 및 적조를 제거할 수 있는 녹조 및 적조 제거제를 개시하고 있다.
그러나, 기존에 개발된 대부분의 녹조 및 적조 제어제의 경우, 분말 또는 액상 형태의 물질로서, 적용 수계의 규모와 수심 등의 환경적 특징에 따라서 적용이 어려운 경우가 많았으며, 또한 현장적용시 물질 희석에 의해서 효과가 감소하는 경우가 빈번히 발생하였다. 게다가 적용 후 지속적인 관리를 위한 전력, 노동력, 설비, 운영비 등의 부가적인 비용이 발생하는 문제점도 있었다. 또한, 이러한 조류제어제 살포의 경우 제품 자체를 수계에 살포하는 방식이기 때문에, 살포를 위해서 별도의 살포 장치가 요구되어 부가적인 비용이 발생되어 경제성이 떨어지는 경우가 대부분이었다. 더욱이, 기존에 개발된 조류 제어제를 적용하는 경우, 일시적 혹은 단기간의 효과만 거둘 수 있고 장기간 제어 효과를 지속하기 어렵기 때문에, 2차, 3차 추가적 살포로 인한 비경제성의 문제가 있었다. 또한, 유해 조류에 의해서 녹조 혹은 적조가 발생한 지역에 대한 제어 대응 방안으로는, 유해 조류의 발생이 일정 단계까지 진행된 후 방재를 시작하는 것이 일반적이며, 매년 주기적으로 발생하는 지역에 예방을 위해서 적용하기 위한 기술은 거의 존재하지 않는다. 또한, 이러한 방안은 유해 조류가 일정 수준의 세포 수에 도달해야 하기 때문에, 방재시 상대적으로 많은 비용 및 시간이 소요된다. 더 나아가, 살조 물질 혹은 살조 세균 등을 담체화 (고정화)하기 위한 기술 역시, 사용 기질에 의한 영양염 교란 등의 이유로 생태계 2차 교란 초래 가능성이 있으며, 제조 단가가 높아서 실제 현장에 적용하기 어렵다는 단점이 있었다.
따라서, 유해 조류 대발생을 제어할 수 있고, 매년 주기적으로 유해 조류가 대발생되는 수역에 시기에 맞게 투여됨으로써 그 피해를 사전 예방할 수 있는 기술에 대한 필요성이 절실히 요구되고 있다. 더 나아가, 폐쇄 수역뿐 아니라 유속이 존재하는 수계에 안정적으로 적용되어, 기존의 조류제어제의 효율성을 높임으로써 물질 희석에 의한 효과 감소를 줄이고, 장기적인 조류제어 효과를 달성하기 위한 기술개발이 요구되고 있다. 특히, 일회성 조류 제어제 사용이 아닌, 수거 후 재활용이 가능한 경제적이고 친환경적인 조류 제어제 담체화 기술이 요구되고 있다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유해 조류 발생을 초기에 예방할 수 있고, 기후에 관계없이 다양한 환경, 즉 저수지, 호수 등과 같은 정수역뿐만 아니라, 하천, 강, 해안 등을 포함하는 유수역에도 용이하게 적용될 수 있으며, 녹조 및 적조 발생을 저렴한 비용으로 용이하게 장기간 억제할 수 있는 친환경 조류제어제 담체화 기술을 제공하고자 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서,
내부에 빈 공간을 갖는 고형 한천 담체; 및
상기 고형 한천 담체의 내부 빈 공간에 담지되는 유해 조류 제어제
를 포함하는 유해 조류 제어용 구조체를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 빈 공간은 상기 고형 한천 담체 전체 부피의 1 부피% 내지 10 부피%를 차지할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서,
판상의 고형 한천 담체; 및
상기 고형 한천 담체 중에 분산된 유해 조류 제어제
를 포함하는 유해 조류 제어용 구조체를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 구조체는 두께 3 mm 내지 5 mm의 판상 구조체일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 유해 조류 제어제는 상기 고형 한천 담체 100 중량부에 대해서 1 중량부 내지 5 중량부의 함량으로 분산될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서,
a) 분말상의 한천을 증류수에 혼합한 후 가열하여 한천 용액을 제조하는 단계;
b) 상기 한천 용액을 주형 틀에 붓고 고형화시키는 단계;
c) 상기 b) 단계로부터의 고형화된 결과물 위에 홈 형성 부재를 고정시킨 다음, 다시 한천 용액을 붓고 고형화시키는 단계;
d) 상기 홈 형성 부재를 제거하여 형성된 홈에 유해 조류 제어제를 담지하는 단계; 및
e) 상기 d) 단계의 결과물 위에 다시 한천 용액을 붓고 고형화시킨 다음, 고형화된 결과물을 상기 주형 틀로부터 제거하는 단계
를 포함하는 유해 조류 제어용 구조체의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 d) 단계의 홈은 상기 한천 용액 전체 부피의 1 부피% 내지 10 부피%를 차지할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서,
a) 분말상의 한천을 증류수에 혼합한 후 가열하여 한천 용액을 제조하는 단계; 및
b) 상기 한천 용액에 유해 조류 제어제를 혼합한 후 판상 구조체로 고형화하는 단계
를 포함하는 유해 조류 제어용 구조체의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 판상 구조체는 3 mm 내지 5 mm의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 유해 조류 제어제는 상기 고형 한천 담체 100 중량부에 대해서 1 중량부 내지 5 중량부의 함량으로 분산될 수 있다.
본 발명에 따른 유해 조류 제어용 구조체의 제조방법에 있어서, 상기 한천 용액의 농도는 5% (w/v) 내지 20% (w/v)일 수 있다.
본 발명에 따르면, 폐쇄 수역뿐 아니라 유속이 존재하는 수계에도 안정적으로 적용이 가능하고, 기발생된 조류를 제어하는데에 그치지 않고, 이를 사전에 예방하는 목적으로도 사용이 가능하며, 정형화된 유해 조류 제어제를 사용하므로 수계 내 유해 조류 제어제 희석에 따른 효율 감소 문제까지도 효과적으로 해결할 수 있다.
도 1a 및 1b는 본 발명의 일 구현예에 따른 유해 조류 제어용 구조체의 투과 평면도 및 단면도를 도시한 도면이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 구현예에 따라서 실제 제작된 구조체와, 유해 조류 제어제가 담지되지 않고 한천만으로 이루어진 구조체 (각 도면 중 왼쪽 구조체)를 윗 방향에서 관찰한 사진 (2a) 및 사시 방향에서 관찰한 사진 (2b)들이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 다른 구현예에 따라서 실제 제작된 구조체를 실험용 수조 내에 부유시킨 다음, 윗 방향에서 관찰한 사진 (3a) 및 사시 방향에서 관찰한 사진 (3b)들이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 유해 조류 제어용 구조체의 제조방법에 대한 개략적인 공정도를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 유해 조류 제어용 구조체 (1X, 2X, 5X 농도의 구조체)의 살조 활성 측정 결과를 그래프로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 유해 조류 제어용 구조체 (10X 및 100X 농도의 구조체)의 살조 활성 측정 결과를 그래프로 도시한 도면이다.
도 7a 및 7b는 대조군 (7a)과 실험군 (7b)에서 다양한 식물성 플랑크톤의 개체수들을 시간 경과에 따라서 측정한 결과를 그래프로 도시한 도면이다.
이하, 도면 및 실시예를 통해서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에서는, 다양한 유해 조류 제어제의 효율을 극대화하고, 이를 다양한 환경에 적용가능하도록 하기 위해서, 유해 조류 제어제를 천연 담체에 담지하고자 하였다. 본 발명에서 담체로 사용되는 한천 (agar)은 우뭇가사리과의 겔리듐 아만시 라무록스 (Gelidium amansii Lamouroux) 등의 홍조류에 세포막 성분으로서 존재하는 점성 물질이며, 그 용도가 다양하여 식품 부형제, 음료의 청정제, 완화제 등의 용도로 사용되며, 미생물, 식물 조직, 동물 세포 등을 고정하여 배양하는 고형 배지로도 사용되고 있다. 본 발명에서도 이러한 한천 고유의 특성을 이용하여 겔화된 한천에 유해 조류 제어제를 담지함으로써 환경친화적인 방식으로 유해 조류를 제어하고자 하였다.
즉, 기존에 널리 사용되고 있는 유해 조류 제어제들은 시간이 지남에 따라서 희석되어 조류 제어 효과가 감소되거나, 고비용의 물질들이거나, 또는 생태계 2차 교란을 초래하는 등의 다양한 문제점들을 야기하였는 바, 예를 들어 황토의 경우에는 부영양화를 가속화시켜서 결국 산소를 필요로 하는 수중 식물 또는 미생물이 더 이상 생존할 수 없는 죽은 수질 환경을 초래하며, 황산알루미늄 등의 물질은 수중 pH 의존성을 나타내어 소정 pH 범위에서는 수생태계에 치명적인 영향을 미칠 수 있고, 이온 상태의 알루미늄 역시 수생태계를 위협하는 물질로 변화할 위험성이 있다. 이에 반해서, 본 발명에서와 같이 한천 기반의 조류 제어용 구조체를 사용할 경우, 보다 자연친화적인 유해 조류 제어 기술을 제공할 수 있게 된다.
이에, 본 발명에서는,
내부에 빈 공간을 갖는 고형 한천 담체; 및
상기 고형 한천 담체의 내부 빈 공간에 담지되는 유해 조류 제어제
를 포함하는 유해 조류 제어용 구조체를 제공한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유해 조류 제어용 구조체는 한천 기반의 담체에 유해 조류 제어제를 담지하여 제조되는 바, 담체로 사용되는 고형 한천 담체 제작시에 한천 용액의 농도를 적절히 조절하게 되면 매우 장시간, 예를 들어 3개월 이상의 시간 동안 효과가 지속되는 유해 조류 제어 기술을 제공할 수 있으며, 일시적 조류 제어를 위해서 과도한 양으로 사용되는 유해 조류 제어제의 양을 최소량으로 줄일 수 있게 되므로 더욱 환경친화적인 방식으로 유해 조류를 제어할 수 있게 된다.
도 1a 및 1b에는 본 발명의 일 구현예에 따른 유해 조류 제어용 구조체의 투과 평면도 및 단면도를 도시하였는 바, 도 1에 도시된 구조체는 원통형 구조체로서, 원통 중심 부위에 유해 조류 제어제 (도면에 청색으로 도시)가 담지되는 형태이다. 도 1에 도시된 원통형 구조체는 하부 단면의 직경이 상부 단면의 직경보다 작은, 사다리꼴 단면을 갖는 원통형 구조체이나, 구조체의 형상이 반드시 이러한 원통형 구조체일 필요는 없으며, 다양한 환경 조건 및 필요에 따라서 다양한 형상으로 구조체를 제작하는 것이 가능하다. 또한, 도 2a 및 2b에는 각각 본 발명의 상기 구현예에 따라서 실제 제작된 구조체를 윗 방향에서 관찰한 사진 (2a) 및 사시 방향에서 관찰한 사진 (2b)들을 도시하였으며 (각 도면 중 오른쪽 구조체), 비교를 위해서 유해 조류 제어제가 담지되지 않고 한천만으로 이루어진 구조체 (각 도면 중 왼쪽 구조체)를 함께 도시하였다.
한편, 상기 원통 중심 부위의 유해 조류 제어제가 담지되는 공간이 상기 고형 한천 담체 전체 부피 중에서 차지하는 비율은, 처리하고자 하는 유해 조류의 심각도 등에 따라서 달라질 수 있으며, 예를 들어, 5 부피% 내지 10 부피%를 차지할 수 있다. 또한, 상기 고형 한천 담체 중에 담지가능한 유해 조류 제어제로는 종래 유해 조류 제어용으로 사용되는 다양한 물질들을 폭넓게 사용할 수 있다.
이러한 다양한 유해 조류 제어제의 담지 농도 역시 처리하고자 하는 유해 조류의 심각도 등에 따라서 달라질 수 있을 것이며, 가령 매우 심각한 정도의 유해 조류를 처리하고자 할 경우에는 유해 조류 제어제를 용매 중에 매우 고농도로 용해시킨 다음 상기 고형 한천 담체 중에 담지시킬 수 있다. 예를 들어, 유해 조류 제어제는 대략 0.5 μM 농도의 액상 용액으로 담지될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 유해 조류 제어용 구조체는 경우에 따라서는 전술한 바와는 다른 형상으로 제조될 수도 있다. 이는, 유해 조류가 발생되는 환경에 따라서는 발생된 유해 조류가 수심 깊은 곳이 아닌 수표면에 집중되는 경우도 존재하며, 이 경우에는 수표면에 집중된 유해 조류를 더욱 효과적으로 제거하기에 적합한 형태로 제작되어야 한다. 따라서, 본 발명은 또한,
판상의 고형 한천 담체; 및
상기 고형 한천 담체 중에 분산된 유해 조류 제어제
를 포함하는 유해 조류 제어용 구조체를 제공한다.
이러한 형태의 구조체는 담체 내 별도의 공간에 따로 유해 조류 제어제가 담지되는 형태가 아니며, 판상의 고형 한천 담체 전체에 걸쳐서 유해 조류 제어제가 분산되어 포함되도록 제작된다. 이와 같이 판상 형태로 제작된 유해 조류 제어용 구조체는 유해 조류 발생 수역에 적용할 경우 수표면에 용이하게 부유될 수 있는 바, 수표면에 집중된 유해 조류를 제거하는데 매우 효과적으로 이용될 수 있다. 또한, 도 3a 및 3b에는 각각 본 발명의 상기 구현예에 따라서 실제 제작된 구조체를 윗 방향에서 관찰한 사진 (3a) 및 사시 방향에서 관찰한 사진 (3b)들을 도시하였으며, 도 3a 및 3b를 참조하면, 본 발명에 따른 구조체가 수표면에 부유되어 있는 것을 파악할 수 있다.
상기 판상 구조체 역시 필요에 따라서 다양한 두께로 제작될 수 있으며, 수표면 부유력 등을 감안하면 3 mm 내지 5 mm의 두께로 제작될 수 있다. 또한, 전체 구조체 중 유해 조류 제어제의 함유량도 처리 대상이 되는 수역의 유해 조류 심각도에 따라서 달라질 수 있으며, 예를 들어, 상기 유해 조류 제어제는 상기 고형 한천 담체 100 중량부에 대해서 1 중량부 내지 5 중량부의 함량으로 분산될 수 있다.
한편, 본 발명은 유해 조류 제어용 구조체의 제조방법을 제공하며, 본 발명에 따른 방법은,
a) 분말상의 한천을 증류수에 혼합한 후 가열하여 한천 용액을 제조하는 단계;
b) 상기 한천 용액을 주형 틀에 붓고 고형화시키는 단계;
c) 상기 b) 단계로부터의 고형화된 결과물 위에 홈 형성 부재를 고정시킨 다음, 다시 한천 용액을 붓고 고형화시키는 단계;
d) 상기 홈 형성 부재를 제거하여 형성된 홈에 유해 조류 제어제를 담지하는 단계; 및
e) 상기 d) 단계의 결과물 위에 다시 한천 용액을 붓고 고형화시킨 다음, 고형화된 결과물을 상기 주형 틀로부터 제거하는 단계
를 포함한다.
도 4에는 본 발명의 상기 구현예에 따른 유해 조류 제어용 구조체의 제조방법에 대한 개략적인 공정도를 도시하였다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 다른 유해 조류 제어용 구조체의 제조방법에서는, 먼저 분말상의 한천 (410)을 증류수 (420)에 혼합한 후 가열하여 한천 용액 (430)을 제조하게 된다. 이어서, 제조된 한천 용액 (430)을 주형 틀 (440)에 붓고 고형화시키는 단계를 수행하게 된다. 이때, 다양한 형상의 주형 틀 (440)을 사용함으로써 본 발명에 따른 구조체의 전체적인 형상을 다양하게 제작할 수 있게 되며, 전술한 바와 같이 하부 단면의 직경이 상부 단면의 직경보다 작은, 사다리꼴 단면을 갖는 원통형 형상을 갖는 구조체를 제작할 수도 있다.
다음 단계로는, 상기 고형화된 한천의 상부 표면에 홈 형성 부재 (450)을 고정시킨 다음, 다시 한번 한천 용액 (430)을 상기 홈 형성 부재 (450)의 높이만큼 붓고 고형화시키게 된다. 이어서, 상기 홈 형성 부재 (450)를 제거하게 되면 고형화된 한천의 상부 표면에는 상기 홈 형성 부재 (450)의 높이만큼에 해당되는 홈이 형성된다. 상기 홈은 유해 조류 제어제 (460)가 담지되는 공간이며, 다음 단계에서 상기 홈에 해당되는 부피만큼 유해 조류 제어제 (460)를 부어주게 된다. 마지막으로, 상기 고형화된 상부 표면에 노출된 유해 조류 제어제 (460) 표면을 덮어주기 위한 과정으로서, 상기 고형화된 결과물에 다시 한번 한천 용액 (430)을 붓고 고형화시킨 다음, 고형화 결과물을 상기 주형 틀 (440)로부터 제거함으로써 본 발명에 따른 유해 조류 제어용 구조체 (470)를 완성할 수 있게 된다.
한편, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 구조체는 수표면 상에 용이하게 부유될 수 있는 판상형 구조체로 제작할 수도 있는 바, 이러한 판상형 구조체의 제조방법은,
a) 분말상의 한천을 증류수에 혼합한 후 가열하여 한천 용액을 제조하는 단계; 및
b) 상기 한천 용액에 유해 조류 제어제를 혼합한 후 판상 구조체로 고형화하는 단계
를 포함한다.
즉, 이러한 판상형 구조체에서는 유해 조류 제어제가 구조체의 특정 공간에만 한정되어 분포되는 것은 아니며, 한천 용액의 제조 과정에서부터 한천 용액 중에 고르게 분산되어 고형화되는 바, 결과물인 판상형 구조체 전체에 걸쳐서 고르게 분산되어 분포하게 된다.
또한, 상기 원통형 구조체 또는 상기 판상형 구조체의 제조에 사용되는 한천 용액의 농도를 적당한 범위로 조절하게 되면, 구조체의 유해 조류 제어제 방출 지속 시간을 조절할 수도 있게 되는데, 고농도의 한천 용액을 사용하여 구조체를 제작할수록 유해 조류 제어제의 방출 속도 및 방출량은 작아지며 결과적으로 방출 지속 시간이 길어지게 된다. 바람직하게는, 상기 한천 용액의 농도는 5% (w/v) 내지 20% (w/v)의 범위로 조절될 수 있다.
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 하되, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
실시예 1. 본 발명에 따른 유해 원통형 유해 조류 제어용 구조체의 제조
분말상의 한천을 증류수에 혼합한 다음, 121 ℃의 고온에서 15분 동안 고온고압으로 멸균함으로써 한천 용액을 제조하였다. 액상의 한천은 10% (w/v) 농도로 제조하였으며, 70 ℃ 이하에서는 한천의 고형화가 진행되므로, 한천 용액은 75 ℃ 이상으로 유지하였다.
이어서, 하부 직경 50 mm, 상부 직경 70 mm의 원형 틀을 준비하고, 상기 원형 틀의 바닥면으로부터 15 ~ 20 mm까지 제조된 한천 용액을 부어준 다음, 실온에서 방냉하여 고형화하였다. 이렇게 고형화된 한천의 중앙부에 직경 20 mm의 원통형 튜브를 고정시킨 후, 튜브 내부를 제외한 외부에 다시 한번 한천 용액을 40 ~ 60 mm 높이가 되도록 부어 재차 실온에서 고형화시켰다. 부어준 한천 용액이 고화된 것을 확인한 다음, 중앙의 원통형 튜브를 돌려 제거하였다.
다음 단계로, 겨울철 규조류의 선택적 제어가 가능한 유해 조류 제어제로서, 대한민국 특허등록번호 10-1436792호에 개시된 나프토퀴논 화합물 계열의 유해조류 제어용 조성물을 액상으로 준비하였다. 상기 유해 조류 제어제가 최종 농도 0.5 μM이 되는 농도를 1X로 정한 후, 2X, 5X, 10X 및 100 X를 농도에 맞게 용해하여 유해 조류 제어제 용액을 제조하였다.
상기 제조된 유해 조류 제어제 용액을, 상기 튜브가 제거된 후 고화된 한천 표면에 형성된 원형 공간에 주입하였다. 마지막으로, 유해 조류 제어제의 주입을 완료한 다음, 상부에 한천 용액을 다시 한번 부어서 중앙의 공간을 채워주고 실온에서 방냉시킴으로써 본 발명에 따른 원통형 유해 조류 제어용 구조체를 제조하였다.
실시예 2. 본 발명에 따른 판상형 유해 조류 제어용 구조체의 제조
실시예 1과 동일한 요령으로 한천 용액을 제조하되, 상기 한천 용액의 고형화 단계에서 한천 용액을 실시예 1에서 서술한 유해 조류 제어제와 고르게 혼합하여 고형화시킴으로써 본 발명에 따른 판상형 유해 조류 제어용 구조체를 제작하였다. 이러한 판상형 유해 조류 제어용 구조체 제작을 위해서, 원형 틀의 바닥에 높이 3 ~ 5 mm로 상기 한천 용액과 유해 조류 제어제의 혼합 용액을 붓고 고형화시키는 작업을 수행하였다.
실험예 1. 실험실 환경에서 유해 조류 제어 효과의 확인
겨울철 규조녹조 원인 종인 스테파노디스쿠스 (Stephanodiscus)에 대한 본 발명에 따른 유해 조류 제어용 구조체의 효과를 확인하기 위해서, 스테파노디스쿠스의 실내 배양에 사용되는 DM (diatom media) 5 리터를 수조에 각각 준비한 후, 상기 스테파노디스쿠스를 조류 예보제 단계 중 조류주의보 수준 (500 ~ 5,000 cells/ml)으로 준비하였다. 이후, 실시예 1에 따라서 제조된 본 발명에 따른 유해 조류 제어용 구조체를, 준비된 농도별로 (1X, 2X, 5X, 10X, 100X) 각각의 수조에 투입하였다. 본 발명에 따른 구조체가 투입된 당일을 0일이라 하여 0, 2, 4, 7 및 10일째에 스테파노디스쿠스의 감소율 (reduction ratio), 즉 살조 활성 (%)을 하기식에 따라서 계산하였다.
[식 1]
살조 활성(%)=(1-T/C) x 100
상기 식에서, T는 본 발명에 따른 구조체 처리 후 배양액 중 스테파노디스쿠스의 밀도를 나타낸 것이고, C는 본 발명에 다른 구조체를 처리하지 않은 배양액 중 스테파노디스쿠스의 밀도를 나타낸 것이다.
상기 살조 활성 측정 결과를 도 5 및 도 6에 그래프로 도시하였다. 도 5를 참조하면, 실험 기간 동안 대조군에서는 스테파노디스쿠스의 세포수가 지속적으로 증가하였으나, 본 발명에 따른 구조체를 처리한 실험군들 중 1X, 2X, 5X 농도의 구조체를 처리한 실험군들에서는 농도에 관계없이 4일째부터 대조군 대비 살조활성이 나타났으며, 10일째에는 스테파노디스쿠스가 95% 이상 사멸하였다. 또한, 도 6을 참조하면, 10X 및 100X 농도의 구조체들 역시 투입 후 4일째부터 대조군과 비교하여 살조 활성이 나타나기 시작하였으며, 7일째 이후에는 확연한 살조 활성을 확인할 수 있었다.
실험예 2: 부산시 낙동강 수역에서의 10 톤 스케일 파일럿 테스트
본 발명에 따른 유해 조류 제어용 구조체의 현장 적용 가능성을 평가하기 위해서, 부산시 낙동강 수역에서, 10 톤 규모의 실험구를 설치하여 파일럿 테스트 (pilot test)를 수행하였다.
도 7a 및 7b에는 대조군과 실험군에서 다양한 식물성 플랑크톤의 개체수들을 시간 경과에 따라서 측정한 결과를 그래프로 도시하였다. 실험 결과, 대상 유해 규조류인 스테파노디스쿠스의 경우, 실험기간 동안 대조군에서 4.1 × 103 cells/mL에서 최대 6.5 × 103 cells/mL까지 증가한 후 5 × 103 cells/mL 이상 개체수를 유지한 반면, 본 발명에 따른 구조체를 처리한 실험군에서는 투여 후 3일째부터 16일까지 지속적으로 감소하여 10일째에는 스테파노디스쿠스가 1.6 x 103 cells/mL까지 감소하였다. 특히, 도 7a 및 7b를 참조하면, 본 발명에 따른 유해 조류 제어용 구조체를 적용할 경우, 유해 조류인 스테파노디스쿠스만을 선택적으로 개체수 제어할 수 있다는 것을 알 수 있으며, 따라서, 본 발명에 따른 구조체가 유해 조류 핵심종만을 선택적으로 제거하여 경쟁에서 열세였던 기타 미세조류의 성장을 촉진함으로써 생물 다양성을 회복하는 데에도 성공적으로 적용될 수 있다는 점을 알 수 있다.
410: 분말상의 한천 420: 증류수
430: 한천 용액 440: 주형 틀
450: 홈 형성 부재 460: 유해 조류 제어제
470: 유해 조류 제어용 구조체

Claims (11)

  1. 내부에 빈 공간을 갖는 고형 한천 담체; 및
    상기 고형 한천 담체의 내부 빈 공간에 담지되는 유해 조류 제어제
    를 포함하는 유해 조류 제어용 구조체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 빈 공간은 상기 고형 한천 담체 전체 부피의 1 부피% 내지 10 부피%를 차지하는 것을 특징으로 하는 유해 조류 제어용 구조체.
  3. 판상의 고형 한천 담체; 및
    상기 고형 한천 담체 중에 분산된 유해 조류 제어제
    를 포함하는 유해 조류 제어용 구조체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 구조체는 두께 3 mm 내지 5 mm의 판상 구조체인 것을 특징으로 하는 유해 조류 제어용 구조체.
  5. 제3항에 있어서, 상기 유해 조류 제어제는 상기 고형 한천 담체 100 중량부에 대해서 1 중량부 내지 5 중량부의 함량으로 분산되는 것을 특징으로 하는 유해 조류 제어용 구조체.
  6. a) 분말상의 한천을 증류수에 혼합한 후 가열하여 한천 용액을 제조하는 단계;
    b) 상기 한천 용액을 주형 틀에 붓고 고형화시키는 단계;
    c) 상기 b) 단계로부터의 고형화된 결과물 위에 홈 형성 부재를 고정시킨 다음, 다시 한천 용액을 붓고 고형화시키는 단계;
    d) 상기 홈 형성 부재를 제거하여 형성된 홈에 유해 조류 제어제를 담지하는 단계; 및
    e) 상기 d) 단계의 결과물 위에 다시 한천 용액을 붓고 고형화시킨 다음, 고형화된 결과물을 상기 주형 틀로부터 제거하는 단계
    를 포함하는 유해 조류 제어용 구조체의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 d) 단계의 홈은 상기 한천 용액 전체 부피의 1 부피% 내지 10 부피%를 차지하는 것을 특징으로 하는 유해 조류 제어용 구조체의 제조방법.
  8. a) 분말상의 한천을 증류수에 혼합한 후 가열하여 한천 용액을 제조하는 단계; 및
    b) 상기 한천 용액에 유해 조류 제어제를 혼합한 후 판상 구조체로 고형화하는 단계
    를 포함하는 유해 조류 제어용 구조체의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 판상 구조체는 3 mm 내지 5 mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 유해 조류 제어용 구조체의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 유해 조류 제어제는 상기 고형 한천 담체 100 중량부에 대해서 1 중량부 내지 5 중량부의 함량으로 분산되는 것을 특징으로 하는 유해 조류 제어용 구조체의 제조방법.
  11. 제6항 또는 제8항에 있어서, 상기 한천 용액의 농도는 5% (w/v) 내지 20% (w/v)인 것을 특징으로 하는 유해 조류 제어용 구조체의 제조방법.
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