KR20210059884A - 생장율이 높고 폐사율이 낮은 해조류 양식 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해조류를 양식할 때 화산석을 이용하여 해조류의 생장을 촉진하고 해조류의 폐사를 현저하게 줄일 수 있는 해조류 양식 방법에 관한 것이다. 본 발명은 귤껍데기에 해조류 종균을 심은 종패를 해수조에 담가 해조류를 키우는 해조류 양식 방법으로서, 해수조에 해수에 접하도록 화산석을 배치한 후 해수조에 해수 및 수소수를 채우고 종패를 담가 해조류를 키우는 것을 특징으로 한다.

Description

생장율이 높고 폐사율이 낮은 해조류 양식 방법{A METHOD FOR CULTURING SEAWEEDS WITH HIGH GROWTH RATE AND LOW MORTALITY RATE}

본 발명은 생장율이 높고 폐사율이 낮은 해조류 양식 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해조류를 양식할 때 화산석을 이용하여 해조류의 생장을 촉진하고 해조류의 폐사를 현저하게 줄일 수 있는 해조류 양식 방법에 관한 것이다.

바다에 사는 식물을 해조류라고 하는데, 해조류에는 녹조식물, 갈조식물, 홍조식물 등이 있다. 해조류의 경우 뿌리는 해조류의 성장에 적절한 기질에 정치하기 위한 접착 수단으로서의 기능을 가진다. 개체의 성장에 필요한 수분과 양분 등은 해조류의 몸 전체에서 흡수하고 이를 통하여 개체가 성장할 수 있다.

해조류 양식은 통상 해상에 일정한 구획을 정하여 지지목 등을 설치하고 여기에 육상의 수조에서 포자 등이 부착된 합성 섬유 등을 해상의 양식장에 설치한 지지목에 이식하여 양식하여 왔다. 육상의 수조에서 해조류를 양식하는 방법 역시 구조물에 이식하여 양식하여 왔다. 해상 양식은 해상의 환경 변화에 대처가 어려운 점이 있고, 육상의 양식은 수온, 염분 등 환경을 인위적으로 조절해야 하는 어려움이 있다.

이에 연구를 거듭한 끝에 육상에서 생장율이 높고 폐사율이 낮은 해조류 양식 방법을 개발하고 본 발명을 완성하였다.

1. 등록특허공보 제10-1127694호(2012.03.09.) 2. 등록특허공보 제10-0861134호(2008.09.25.)

본 발명은 해조류의 생장율이 높고 폐사율이 낮은 해조류 양식 방법을 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면은, 귤껍데기에 해조류 종균을 심은 종패를 해수조에 담가 해조류를 키우는 해조류 양식 방법으로서, 해수조에 해수에 접하도록 화산석을 배치한 후 해수조에 해수 및 수소수를 채우고 종패를 담가 해조류를 키우는 해조류 양식 방법일 수 있다.

본 발명에 의하면 해조류를 양식할 때 해수를 화산석에 접촉시켜 해수의 성질을 개조함으로써 해조류의 폐사를 현저하게 줄일 수 있는 해조류 양식 설비와 이를 이용한 해조류 양식 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 측면에 따라 종패를 양식조에 매달아 놓은 상태를 나타내는 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따라 양수조의 바닥에 화산석 블록이 일정한 간격으로 배열된 상태(좌)와 그 위에 종패를 매달아 놓은 상태(우)를 나타내는 사진이다.
도 3은 1차 실험에 따른 대조군과 실험군에의 결과를 나타내는 사진이다.
도 4는 2차 실험에서 대조군의 시험 방법을 나타내는 사진이다.
도 5는 2차 실험에서 실험군 1의 시험 방법을 나타내는 사진이다.
도 6은 2차 실험에서 실험군 2의 시험 방법을 나타내는 사진이다.
도 7은 2차 실험에서 대조군의 시험 결과를 나타내는 사진이다.
도 8은 2차 실험에서 실험군 1의 시험 결과를 나타내는 사진이다.
도 9는 2차 실험에서 실험군 2의 시험 결과를 나타내는 사진이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 본 발명에서, 제1 또는 제2 라는 표현은 순서, 중요도를 의미하는 것이 아니라 단순히 구성요소를 구분하기 위한 것이다.

본 발명은 생장율이 높고 폐사율이 낮은 해조류 양식 방법에 관한 것으로, 해조류를 양식할 때 화산석을 이용하여 해조류의 생장을 촉진하고 해조류의 폐사를 현저하게 줄일 수 있는 해조류 양식 방법에 관한 것이다.

도 1에는 본 발명의 일 측면에 따라 종패를 양식조에 매달아 놓은 상태를 도시하였다. 도 2에는 본 발명의 일 측면에 따라 양수조의 바닥에 화산석 블록이 일정한 간격으로 배열된 상태(좌)와 그 위에 종패를 매달아 놓은 상태(우)를 도시하였다. 도 3에는 1차 실험에 따른 대조군과 실험군에의 결과를 도시하였다. 도 4에는 2차 실험에서 대조군의 시험 방법을 도시하였다. 도 5에는 2차 실험에서 실험군 1의 시험 방법을 도시하였다. 도 6에는 2차 실험에서 실험군 2의 시험 방법을 도시하였다. 도 7에는 2차 실험에서 대조군의 시험 결과를 도시하였다. 도 8에는 2차 실험에서 실험군 1의 시험 결과를 도시하였다. 도 9에는 2차 실험에서 실험군 2의 시험 결과를 도시하였다.

본 발명의 일 측면은 굴껍데기에 해조류 종균을 심은 종패를 해수조에 담가 해조류를 키우는 해조류 양식 방법으로서, 해수조에 해수에 접하도록 화산석을 배치한 후 해수조에 해수 및 수소수를 채우고 종패를 담가 해조류를 키우는 해조류 양식 방법일 수 있다.

양식조는 해조류를 양식할 때 해수 등을 수용할 수 있는 콘테이너이다. 일반적으로 양식조는 위로 개구된 육면체 형상을 가질 수 있다. 양식조 위를 가로지르는 가로바를 설치할 수 있다. 가로바에는 굴껍데기에 해조류 종묘를 심은 종패를 와이어를 이용하여 매달 수 있다. 와이어의 길이를 조절하여 종패가 해수에 잠길 수 있도록 할 수 있다. 양식조에는 해수 등이 공급되는 유입구와 해수 등을 배출할 수 있는 배출구가 구비될 수 있다.

양식조에는 화산석 블록이 배치될 수 있다. 화산석 블록은 양식조의 바닥에 배치될 수도 있으며, 양식조의 벽면에 형성될 수 있다. 화산석 블록은 일정한 간격으로 배치될 수 있다. 화산석과 해수는 서로 접해 있다.

화산석은 지하 100km 이상에서 1,200℃ 내지 1,400℃의 마그마가 용출될 때 식어 굳으면서 형성된 암석인 현무암으로 이루어질 수 있다. 화산석이 분쇄된 것을 화산사라고 한다. 화산석의 내화도, 흡수율 및 마모율은 일반 자갈이나 모래보다 높다. 중금속 흡착율이 뛰어나고 독성 제거 효과가 탁월하다. 특히, 실내 공기정화 효과가 뛰어나며, 음이온 및 원적외선 방사량이 우수한 약알칼리성 소재라고 할 수 있다. 화산석은 주로 산화규소, 산화알루미늄 및 산화철로 이루어지며, 황토, 옥, 맥반석 및 게르마늄석 등에는 없는 이산화티타늄를 포함한다. 화산석에는 이산화티타늄이 3% 내지 7% 존재하며, 이산화티타늄은 광촉매 작용을 수행할 수 있다. 이러한 광촉매 작용에 의해 활성산소가 생성되며, 활성산소는 대기오염 물질, 수질오염 물질 및 악취물 등을 산화적으로 분해시킬 수 있다. 이러한 항균, 살균, 탈취 및 유기물 분해 기능 등은 반영구적이다.

화산석 블록은 하기의 방법에 따라 제조할 수 있다.

먼저, 크기가 0.1 cm 내지 5cm 인 화산석 원석을 준비할 수 있다. 화산석 원석은 제주도 화산석으로부터 유래된 화산석을 사용할 수 있다. 제주 화산석은 실생활에서 다음과 같이 사용되고 있다. 제주 화산석은 습도가 높으면 수분을 흡수하고, 습도가 낮으면 수분을 배출하기 때문에 자연적 습도 조절 도구로 사용된다. 또한 제주 화산석을 수족관에 투입하면 수족관에는 이끼가 생기기 않으며 물고기의 상처 치유 능력도 향상되고, 식물 화분에 투입하면 식물의 생존 기간이 더 길어진다. 또한 제주 화산석을 냉장고에 넣으면 냉장고의 악취를 제거할 수 있다. 특히 제주 화산석은 상온에서 음이온을 발생시키며, 상온(40℃ 이하)에서 92% 이상의 적외선을 방사하는 것으로 알려져 있고, 또한 다공질로서, 흡수성, 통기성이 다른 암석보다 우수하다. 내화도는 1,120℃ 내지 1,210℃ 이고, 흡수율은 17.7% 내지 32.5% 이고, 마모율은 47.25% 내지 67.22% 로 알려져 있다. 화산석 원석의 크기가 5cm 보다 크면 추후 분쇄 공정에서 이를 분쇄하는데 지나치게 오랜 시간이 걸릴 수 있어 바람직하다. 화산석 크기는 작을수록 좋은데 이러한 의미에서 하한을 0.1 cm 로 나타내었다.

다음으로, 화산석 원석을 물로 세척하여 표면에 존재하는 불순물을 제거할 수 있다. 수돗물을 이용하여 고압으로 세척하여 표면에 존재하는 불순물을 제거할 수 있다. 수돗물의 압력은 특별히 한정된 것은 아니며, 표면에 존재하는 불순물을 제거하기에 충분하면 족하다. 고압이 아니더라도 표면의 불순물을 제거할 수 있다면 고압을 수돗물을 사용하지 않는 것이 바람직하다. 고압을 인가하기 위하여는 그만큼 에너지가 소모되어 비경제적일 수 있다.

다음으로, 세척된 화산석 원석을 100℃ 내지 150℃에서 건조할 수 있다. 물로 세척된 화산석 원석의 표면이나 오픈된 기공에 물이 스며들어 존재할 수 있다. 화산석 내의 기공에 존재하는 수분까지 완전하게 제거할 필요가 있으며 이를 위하여 물의 끓는점 이상으로 가열하는 것이 바람직하다. 이로써 화산석 원석 내의 기공에 존재하는 수분까지 효율적으로 제거할 수 있다. 다만 150℃ 이상의 온도로 가열하는 것은 건조 효율이 높지 않아 바람직하지 않다.

다음으로, 건조된 화산석 원석을 분쇄할 수 있다. 분쇄는 볼 밀을 이용하여 수행할 수 있다. 볼 밀 공정에서 사용하는 볼은 표면 경도가 높은 세라믹 볼을 사용하는 것이 바람직하다. 사용하는 볼은 직경은 큰 것과 작은 것을 적절하게 혼합하여 사용하여 분쇄 효율을 높일 수 있다. 습식 분쇄 또는 건식 분쇄 공정을 사용할 수 있다. 습식 분쇄의 경우 사용한 매질을 다시 제거해야 하는 번거로움이 있기 때문에 건식 분쇄를 하는 것이 바람직하다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 건식 분쇄를 하는 공정에서 열이 지나치게 발생함으로써 문제가 발생하는 경우에 이를 방지하기 위하여 습식 분쇄를 사용할 수 있다. 습식 분쇄를 사용하는 경우라도 분쇄 매질을 쉽게 제거할 수 있도록 유기용매를 사용하는 것이 바람직하다.

분쇄 공정은 2 단계로 수행될 수 있다. 분쇄를 1 단계로 수행하는 경우에는 원하는 수준의 입도를 가지는 화산석 분말을 얻기 쉽지 않다. 따라서 1 단계 분쇄에서는 세라믹 볼의 크기를 상대적으로 큰 것을 사용하여 분쇄한 후, 2 단계 분쇄에서는 보다 작은 크기의 세라믹 볼을 사용함으로써 원하는 수준의 입도를 가지는 화산석 분말을 얻을 수 있다. 분쇄 공정을 3 단계 이상으로 구분하여 수행할 수도 있지만, 그러한 경우에는 공정이 지나치게 번거롭게 되어 비효율적일 수 있어 바람직하지 않다.

다음으로, 분쇄물을 체로 선별하여 화산석 분말을 준비할 수 있다. 체는 300 메쉬의 체를 이용할 수 있다. 300 메쉬 보다 작은 체를 사용하는 경우에는 화산석 블록의 내부에 기포나 크랙이 존재할 수 있다. 이러한 이유로 큰 체적을 가지는 화산석 블록을 제조하기 쉽지 않을 수 있다.

다음으로, 화산석 분말을 2000℃ 내지 2500℃에서 용융시킬 수 있다. 2000℃ 이상의 온도에서 용융시킴으로서 불순물이 제거된 순수한 결정체를 제작할 수 있다. 선별한 화산석 분말을 전기 용해로나 고주파 용해로에 넣고 가열하여 화산석 분말을 용융시킬 수 있다. 용융 시간은 1시간 내지 2시간이 바람직하다. 온도가 2000℃ 보다 낮은 경우에는 화산석 분말의 용융이 완전하게 이루어지지 않을 수 있으며, 완전한 용융을 위하여는 오랜 시간 가열해야 하는 단점이 있다. 온도가 2500℃인 경우에는 온도가 지나치게 높아 에너지를 낭비하는 측면이 있어 바람직하지 않다. 요컨대, 온도가 상기 범위보다 낮거나 용융시간이 상기 범위보다 짧은 경우에는 용융이 완전하게 일어나지 않을 수 있으며, 온도가 상기 범위보다 높거나 용융시간이 더 긴 경우에는 그 효과에 비하여 에너지가 과도하게 소요되기 때문에 바람직하지 않을 수 있다.

다음으로, 화산석 용융물을 냉각시켜 화산석 응고체를 제조할 수 있다. 용해로에 존재하는 화산석 용융물을 냉각함으로써 응고시킬 수 있다. 냉각시에는 용융물의 내부보다 외부가 먼저 응고될 수 있다. 차가운 물을 공급하는 등의 방법을 이용하여 냉각을 급격하게 시키는 경우에는 용융물의 내부와 외부 사이의 온도 차이가 심하여 열 응력이 발생할 수 있으며, 이로 인하여 응고체 내부에 크랙이나 기공이 발생할 수 있다. 이는 제품으로써 사용 가치가 떨어질 수 있다. 따라서 최대한 열 응력의 발생을 억제하면서 냉각하는 것이 바람직하다. 하지만 지나치게 온도 하강율이 낮은 경우에는 비경제적일 수 있다. 따라서 자연냉각을 통하여 화산석 용융물을 응고시키는 것이 바람직하다. 냉각 분위기를 조절할 필요는 없으며, 일반 공기 중에서 냉각할 수 있다.

다음으로, 화산석 응고체를 가공하여 화산석 블록을 제조할 있다. 용해로에서 자연 냉각되어 응고된 화산석 응고체는 커다란 덩어리이며, 이를 분리하여 원하는 형상의 제품으로 가공할 수 있다. 가공은, 이에 한정되는 것은 아니나, 워터 젯을 이용하여 수행할 수 있다. 다이아몬드 톱 등을 사용하는 경우에는 표면에 요철이 존재하여 매끄럽지 않을 수 있는데, 워터 젯을 사용하는 경우에는 요철이 없는 매끄러운 절단면을 얻을 수 있다. 제품의 표면은 폴리싱을 통하여 광택을 낼 수 있다. 제품은 타일 모양, 직육면체 모양 등 다양한 모양을 가질 수 있다.

여기서는 화산석 용융물을 응고시킨 후 응고체를 가공하는 것에 대하여 설명하였지만, 화산석 용융물을 특정 형상을 가지는 금형에 주입하여 특정 형상을 가지는 제품을 제조할 수도 있다. 이때 금형은 1400℃ 내지 1500℃ 정도를 유지하여야 한다. 금형을 이용하여 원뿔형, 바둑알형, 반구형 등의 형상을 가지는 제품을 제조할 수 있다. 금형의 온도가 상기 범위보다 낮으면 화산석 용융물의 급격한 응고가 발생하여 제품 내부에 기포나 크랙 등의 결함이 발생할 수 있다.

화산석 응고체를 가공하여 제조한 화산석 블록의 크기는 직경이 7cm 이상일 수 있다. 즉 내부에 크랙이나 기포 등의 결함이 없는 화산석 블록을 크게 제조할 수 있다. 반면에 기존에 제조할 수 있는 결함이 없는 화산석 블록의 직경은 최대 1cm 정도였다. 이러한 이유로 종래에는 커다란 제품에 화산석 블록을 적용하기에 한계가 있었다. 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결한 것으로서, 결함이 없는 커다란 화산석 블록을 제조할 수 있게 됨으로 이를 각종 제품에 적용할 수 있는 것을 특징으로 한다.

화산석 블록은 화산석을 고온에서 용융시킨 후 이를 냉각 응고시켜 제작한 것으로서 원적외선 방사 특성이 우수하고 항균 특성 또한 우수하다.

해수에 수소수를 투입하여 혼합할 수 있다. 수소수(Hydrogen water)란　수소분자(H₂)가 이온으로 바뀌지 않고 분자 상태 그대로 녹아 있는 물을 말한다. 활성산소는 우리 몸에서 적당한 양을 유지한다면 세포를 성장시키는 역할을 하지만 과하게 축적되면 피부노화나 위장질환, 성인병, 암까지 질병에 원인이 된다. 몸속에 있는 활성산소를 효과적으로 제거하는 방법이 수소수의 효능이다. 또한 영양소 전달이나 노폐물 배출을 더 빠르게 도와주는 것도 수소수의 효능이다.

이하에서는 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

<1차 실험>

먼저 기존 방식대로 굴껍데기에 김 종균을 심어 종패를 준비하였다. 대조군의 경우 양식조에 해수 5리터를 채우고 해수에 종균을 이식한 종패를 담갔다. 실험군의 경우 양식조에 해수 5리터를 채우고, 화산석 블록 65g을 양식조의 바닥에 일정한 간격으로 배열하고, 이 해수에 종균을 배양한 종패를 함께 담갔다. 대조군과 실험군을 4주 동안 방치하고, 종패를 채취하여 김 종균의 분포 결과를 도 3에 도시하였다. 도 3을 참조하면, 실험군의 경우 대조군에 비하여 종균의 개체수가 60% 이상 현저하게 증가하였음을 확인할 수 있다. 이는 화산석 블록에 발생하는 원적외선에 의하여 실험군의 생장이 촉진되었음을 확인할 수 있다.

<2차 실험>

대조군의 경우 양식조에 해수 10리터를 채우고, 김 종균을 이식한 종패를 담갔다(도 4 참조). 실험군 1의 경우 양식조에 해수 10리터를 채운 후 여기에 수소수를 투입하고 종균을 이식한 종패를 담갔다(도 5 참조). 실험군 2의 경우 양식조에 해수 10리터를 채우고 수소수를 투입한 후 화산석 블록을 넣고 종균을 이식한 종패를 담갔다(도 6 참조). 3개월 동안 방치한 후 종패를 꺼내어 종균의 분포를 살펴보았다. 대조군에 대한 결과를 도 7에 도시하였고, 실험군 1에 대한 결과를 도 8에 도시하였고, 실험군 2에 대한 결과를 도 9에 도시하였다.

폐사율은 대조군의 경우 약 22.5%이고, 실험군 1의 경우 약 25%이고, 실험군 2의 경우 약 0%임을 확인할 수 있다. 해수에 수소수만를 투입하는 경우 폐사율 저하가 미미하였으나, 수소수와 함께 화산석 블록을 투입하면 화산석 블록의 항균 효과가 더해져 세균 증식이 억제되고 물을 정화시킴으로써 종균의 폐사율이 현저하게 낮아졌음을 확인할 수 있다.

<화산석 블록이 수질에 미치는 영향>

화산석 블록의 양에 따라 수질에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위하여 화산석 블록의 양을 0%, 10%, 15% 만큼 넣고 50시간 동안 방치한 후 해수를 채취하여 수질 검사를 하였다. 그 결과를 도 10 내지 도 12에 나타내었다. 상기 결과에 의하면 화산석의 함량이 증가할수록 수질이 개선됨을 확인할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 용어는 특정한 실시형태를 설명하기 위한 것으로 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하지 않는 한, 복수의 의미를 포함한다고 보아야 할 것이다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재한다는 것을 의미하는 것이지, 이를 배제하기 위한 것이 아니다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부한 도면에 의하여 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 보아야 할 것이다.

Claims (1)

1. 귤껍데기에 해조류 종균을 심은 종패를 해수조에 담가 해조류를 키우는 해조류 양식 방법으로서,
   상기 해수조에 해수에 접하도록 화산석을 배치한 후, 상기 해수조에 해수 및 수소수를 채우고, 상기 종패를 담가 해조류를 키우는 해조류 양식 방법.
   

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