KR20180137661A - 애쉬를 이용한 인공어초 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

애쉬를 이용한 인공어초 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 인공어초는, 육면체 형상을 갖고 하부면은 평판형으로 형성되고, 하부면을 제외한 나머지 면에는 통공부 및 대각지지대가 형성되어 있으며, 화력발전소의 폐기물에 해당하는 애쉬에 의해서 형성된다.

Description

애쉬를 이용한 인공어초 및 그 제조방법{ARTIFICIAL REEF USING ASH AND FABRICATING METHOD THEREOF}

본 발명은 바텀 애쉬 또는 플라이 애쉬와 같은 애쉬를 이용한 인공어초 및 그 제조방법에 관한 것이다.

인공어초는 해저에 인공적으로 구조물을 설치해 어패류들의 서식을 위해 배양하고 보호하는 것을 목적으로 하는 어장 시설을 말하며, 일반적으로 어종에 따라 15 ~ 45m의 해역에 설치된다.

일반적으로, 현재 사용되고 있는 인공어초는 시멘트, 모래, 골재, 철근 등의 소재를 이용하고 제작에 용이한 간단한 형태로 거푸집에서 탈형시켜 제조한다. 또한, 인공어초의 다른 소재로는 폐타이어, 건축 폐기물, 폐 패각류의 혼합물 등을 이용해 폐자원을 재활용하는 방식이 많이 사용되고 있으며, 이를 통해 비용 절감 및 환경 오염 방지를 도모하고 있다.

그러나 일반적인 콘크리트 인공어초는 해저에 설치 후 1 ~ 2년간은 강한 알카리 독성으로 해초류가 서식할 수 없는 문제점을 갖는다. 또한, 일반적인 시멘트를 이용해 인공어초를 제조하였을 때에는 염분으로 중화되어 콘크리트 내부 구조가 팽창하여 크랙과 박리가 발생하고, 이로 인해 철근이 해수에 노출되어 염분에 의해서 철근부식이 발생한다. 이와 같은 인공어초의 부식으로 인해서 전체적인 구조의 강도가 급격히 저하됨은 물론 인공어초의 수명도 2 ~ 3년으로 단축되고 후에 폐기물이 되어 해양환경을 오염을 유발하는 문제점을 갖는다.

또한, 종래의 간단한 구조인 인공어초는 형태가 매우 단순하기 때문에 어초의 표면상에 각종 패류나 해조류가 활착하여 생장하기 어렵고 어패류들의 천적을 피해 은신 할 공간도 적을뿐더러 직사 광선의 투과로 인해 은신마저 쉽게 노출되어 안전한 서식 환경을 조성하지 못하는 문제점도 있다.

따라서, 일본 등 선진국에서는 막대한 예산을 들여 해양환경 오염을 유발하는 인공어초를 제거하여 자연석으로 대체하고 구조, 형태적인 보완작업을 오래 전부터 실시하고 있다. 그러나 현재 우리나라는 예산과 기술인력의 부족으로 종래의 인공어초 대체 작업을 실시하고 있지 못하는 상황이다.

대한민국 등록특허 제0872408호 공보

따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 어패류에 안전한 서식지를 제공할 수 있는 인공어초 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 작업이 용이하고 폐자원을 재활용하여 제조비용을 절감할 수 있는 인공어초 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 폐기시 환경 오염을 유발하지 않는 인공어초 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 실시예를 통하여 더욱 명확해질 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 인공어초는, 육면체 형상을 갖고 하부면은 평판형으로 형성되고, 하부면을 제외한 나머지 면에는 통공부 및 대각지지대가 형성되어 있으며, 화력발전소의 폐기물에 해당하는 애쉬에 의해서 형성된다.

본 발명에 따른 인공어초는 다음과 같은 실시예들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 인공어초는 애쉬 20~50 중량%, 돌가루 20~30 중량% 및 점토 30~50 중량%에 의해서 형성될 수 있다. 또한, 돌가루는 직경이 1mm 이하에 해당할 수 있다.

상호 대향하는 두 개의 면에 형성된 대각지지대는 상호 다른 방향으로 형성될 수 있다. 그리고 표면은 다공질 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 인공어초는, 애쉬 20~50 중량%, 돌가루 20~30 중량% 및 점토 30~50 중량%를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계와, 혼합물을, 육면체 형상을 갖고 하부면은 평판형이고, 하부면을 제외한 나머지 면에는 통공부 및 대각지지대가 구비되는 형상을 갖는 성형체를 형성하는 단계와, 성형체를 소성로에 투입하여 500~1000℃에서 소성 가공하는 단계를 포함한다.

본 발명은 어패류에 영양이 풍부하고 안전한 서식지를 제공할 수 있는 인공어초 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 바텀 애쉬 및 플라이 애쉬와 같은 애쉬를 이용하여 제조 단가를 낮출 수 있는 인공어초 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 환경 오염을 유발하지 않는 인공어초 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공어초를 예시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 예시된 인공어초의 평면도이다.
도 3은 도 1에 예시된 인공어초의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공어초 제조방법을 예시하는 순서도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공어초(100)를 예시하는 사시도이다. 그리고 도 2 및 도 3은 각각 도 1에 예시된 인공어초(100)의 평면도 및 측면도이다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 인공어초(100)는 육면체 형상을 갖고 그 내부에는 빈 공간이 형성되어 있다. 인공어초(100)의 6개의 면은 일정한 두께를 갖는다.

인공어초(100)의 하부면(110)은 평판형으로 형성된다. 평판 형상의 하부면(110)은 인공어초(100)가 해저면에 안정적으로 안착되도록 한다.

인공어초(100)의 나머지 5개의 면에는 통공부(120) 및 대각선지지대(130)가 형성되어 있다. 인공어초(100)의 개방된 측면에는 대각선지지대(130)가 대각선 방향으로 형성되어 있고, 대각선지지대(130)의 양측에 각각 두 개의 통공부(120)가 형성될 수 있다.

대각선지지대(130)는 인공어초(100)의 강도를 보강하는 역할을 하여 파손으로부터 보호한다. 또한, 대각선지지대(130)는 인공어초(100)의 내부에 복잡한 조류의 흐름을 형성하여 영양소 및 산소가 활발하게 공급되도록 하고, 충분한 음영과 차폐 공간을 제공함으로써 해양 생물의 산란 및 은신을 위한 공간을 제공한다.

또한, 대각선지지대(130)는 구조가 간단하기 때문에 인공어초(100)의 제작을 용이하게 한다. 특히, 대각선지지대(130)는 인공어초(100)의 다섯 개의 측면에 하나가 형성되기 때문에 구조가 간단하고 용이한 제작을 가능하게 한다.

통공부(120)를 통해서 인공어초(100) 내부에 조류가 유입되고 대각선지지대(130)에 부딪히면서 내부에서 복잡한 조류의 흐름이 형성된다. 이와 같이, 인공어초(100)의 내부에 조류가 복잡하게 형성됨으로써 영양소 및 산소의 공급이 활발하게 된다. 통공부(120)는 직각 삼각형 또는 두 개의 변이 평행한 등변 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.

대각선지지대(130)는 지그재그로 형성될 수 있다. 즉, 도 3에 예시된 바와 같이 인공어초(100)의 상호 대향하는 두 개의 면에는 대각선지지대(130)가 각각 다른 방향으로 형성될 수 있다. 또한, 4개의 측면 중에서 인접하는 면에 형성된 대각선지지대(130)는 그 방향이 상호 다르게 형성될 수 있다.

인공어초(100)는 가로, 세로 및 높이가 모두 약 1~3m인 정육면체 형상을 가질 수 있다. 물론, 인공어초(100)는 상기와 같은 크기로 형성될 수 있고, 직육면체 등과 같은 다양한 형상을 가질 수도 있다.

인공어초(100)의 전체적인 표면은 미세한 기공에 의해 형성된 다공질 구조를 가질 수 있다. 이와 같은 다공질 구조는 인공어초(100)가 애쉬(ash)에 포함된 철(Fe) 성분, 돌가루 및 점토를 소성 가공하는 과정에서 형성되는 것이다. 다공질 구조에 의해서 부착 식물이 빠르게 착상하여 서식할 수 있게 된다. 또한, 애쉬에 포함된 철 성분으로 인해 인공 어초 주변에 플랑크톤 형성을 유도하여 어폐류의 서식을 촉진할 수 있게 된다.

본 실시예에 따른 인공어초(100)는 화력 발전소에서 배출되는 폐기물에 해당하는 플라이 애쉬(fly ash) 또는 바텀 애쉬(bottom ash)와 같은 애쉬(석탄회)를 이용하여 형성될 수 있다.

석탄이 화력 발전소 보일러 내부에서 연소될 때 괴상 또는 입지의 입력이 큰 회 성분이 보일러의 하부로 낙하하는데 이를 바텀 애쉬라고 하며, 전체 석탄회 발생량 중에서 약 10~20%를 차지한다. 이와 같이 바텀 애쉬는 화력 발전소에서 발생하는 폐기물에 해당하기 때문에 대부분 매립 등에 의해서 폐기되어 왔다. 최근에는 환경 오염 문제를 해결하기 위해서 바텀 애쉬를 건축 자재 등에 재활용하는 기술이 개발되고 있다.

한편, 바텀 애쉬에는 철(Fe) 또는 마그네슘(Mg)과 같은 미네랄이 포함되어 있다. 이와 같은 철 또는 마그네슘 성분은 인공어초(100)에 해조류 및 해초류의 활착을 증진할 수 있고, 플랑크톤을 유인하여 어폐류의 서식을 촉진할 수 있다.

바텀 애쉬 및 플라이 애쉬와 같은 애쉬는 해저 투입 후 알칼리 독성을 배출하지 않기 때문에, 투입 후 바로 어폐류 서식이 가능한 장점이 있다. 또한, 애쉬는 비용이 저렴하기 때문에 인공어초(100)의 제조 단가를 절감할 수 있다.

인공어초(100)의 제조 과정에서 애쉬와 함께 점토 및 돌가루가 함께 투입된다.

점토(clay)는 지름이 0.002mm 이하인 미세한 흙 입자로서, 암석이 풍화 및 분해되면 주로 규소, 알루미늄과 물이 결합하여 형성된다. 인공어초(100)를 점토를 이용하여 제작함으로써 추후 소성 가공에서 일정한 강도를 가질 수 있고 비중이 해수에 비해 크게 형성될 수 있다.

돌가루는 점토에 비해서 지름이 큰 흙 입자로서, 일반적으로 지름이 0.1~3mm 정도에 해당한다. 돌가루는 암석을 일정한 크기의 입자로 분쇄하여 형성될 수 있으며, 암석의 종류에는 제한되지 않는다. 돌가루는 인공어초(100)의 표면에 미세한 기공이 형성되도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공어초 제조방법을 예시하는 순서도이다.

도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 인공어초 제조방법은, 애쉬 20~50 중량%, 돌가루 20~30 중량% 및 점토 30~50 중량%를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계와, 혼합물을, 육면체 형상을 갖고 하부면(110)은 평판형이고, 하부면(110)을 제외한 나머지 면에는 통공부(120) 및 대각지지대(130)가 구비되는 형상을 갖는 성형체를 형성하는 단계와, 성형체를 소성로에 투입하여 500~1000℃에서 소성 가공하는 단계를 포함한다.

애쉬는 플라이 애쉬 또는 바텀 애쉬 중 어느 하나를 선택하거나 또는 이들을 혼합한 것에 해당할 수 있다. 애쉬는 20~50 중량%가 함유될 수 있다.

돌가루의 입자가 클수록 미세 기공이 증가하여 해조류 및 해초류 등의 부착이 활성화 됨에 반해, 인공어초(100)의 제작에 어려움이 있기 때문에 입자 크기는 0.1~3mm 정도로 선정할 수 있다. 또한, 돌가루의 함량이 높은 경우 압출 성형시 금형을 마모시키기 때문에 그 함량을 적절하게 조절할 필요가 있다. 본 실시예에 따른 인공어초(100)의 제조에서는 돌가루를 20~30 중량%가 함유되도록 할 수 있다.

애쉬, 돌가루 및 점토를 균일하게 혼합하여 혼합물을 형성한다. 그리고 이 혼합물을 도 1에 예시된 인공어초(100)의 형상을 갖는 금형에 투입한 후 일정한 압력으로 주입함으로써 성형체를 형성할 수 있다.

혼합물을 압출 성형하여 성형체로 형성한 후 이를 소성로에 투입한 후 약 500~1000℃에서 소성 가공함으로써 도 1에 예시된 인공어초(100)를 제작할 수 있다. 성형체를 소성 가공하는 과정에서 미세한 기공이 발생할 수 있는데, 이와 같은 미세한 기공은 해조류 및 해초류의 활착을 증진시킨다.

상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 인공어초
110: 하부면
120: 통공부
130: 대각지지대

Claims (6)

1. 육면체 형상을 갖는 인공어초로서,
   하부면은 평판형으로 형성되고, 상기 하부면을 제외한 나머지 면에는 통공부 및 대각지지대가 형성되어 있으며,
   화력발전소의 폐기물에 해당하는 애쉬에 의해서 형성되는 인공어초.
2. 제1항에 있어서,
   상기 인공어초는 상기 애쉬 20~50 중량%, 돌가루 20~30 중량% 및 점토 30~50 중량%에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 인공어초.
3. 제2항에 있어서,
   상기 돌가루는 직경이 1mm 이하인 것을 특징으로 하는 인공어초.
4. 제1항에 있어서,
   상호 대향하는 두 개의 면에 형성된 상기 대각지지대는 상호 다른 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 인공어초.
5. 제1항에 있어서,
   표면은 다공질 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 인공어초.
6. 애쉬 20~50 중량%, 돌가루 20~30 중량% 및 점토 30~50 중량%를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
   상기 혼합물을, 육면체 형상을 갖고 하부면은 평판형이고, 상기 하부면을 제외한 나머지 면에는 통공부 및 대각지지대가 구비되는 형상을 갖는 성형체를 형성하는 단계;
   상기 성형체를 소성로에 투입하여 500~1000℃에서 소성 가공하는 단계를 포함하는 인공어초 제조방법.

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