KR20230115379A - 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 어류 밀도에 따라 해수유입부와 사육수 순환부의 동작을 개별적으로 제어하여 탄력적인 운영이 가능하도록 한 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템에 의하면, 해수 유입구를 심해부 및 해수면부에 각각 설치하여 해수가 유입되는 라인을 투 채널로 형성하고 사육수조의 온도에 따라 해수 유입 경로를 달리함으로써 사육수조의 온도 유지를 위한 냉각 또는 가온에 따른 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 사육수조 내의 어류의 성장에 따른 사육수조 내의 바이오 부하의 증가에 따라 시스템을 가변적으로 동작시킴으로써 시스템의 정지 또는 셧다운 없이 운전이 가능하여 어류의 생존율을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템{Recirculation Aquaculture System Of Variable Type Depending On Fish Density}

본 발명은 순환여과식 양식 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 해수유입부와 사육수 순환부를 구비하고 어류 밀도에 따라 해수유입부와 사육수 순환부의 동작을 제어하여 탄력적인 운영이 가능하도록 고안된 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템에 관한 것이다.

어류의 양식 수요가 증가함에 따라, 입지 및 운송이 제한적인 해상 양식 뿐만 아니라 육상 양식 방식이 관심을 받고 있다. 육상 양식이 해상 양식에 비해 상대적으로 해수 변화에 따른 영향이 적지만 해수의 영향에서 완전히 자유로울 수는 없고, 적조나 냉수대 발생 등의 수질 악화는 육상 양식에도 적지 않게 영향을 준다.

또한 운영 측면에 있어서, 고밀도 집약적 양식에서 배출되는 암모니아, 아질산, 질산염 등의 질소 노폐물과 고형 오염물질의 제거, 양식수 여과, 가온 및 냉각 등에 소요되는 비용이 커서 원가절감의 장애 요인이 된다.

뿐만 아니라, 양식장에서 배출되는 배출수는 지선 어장과 연안 생태계를 오염시키는 주요 요인으로 인식되면서 지역사회의 현안으로 끊임없이 문제시되는 경우가 많다.

이에 양식장 양식수의 관리와 관련해 다양한 기술 검토가 모색되어 왔으며 최근 논의되는 고밀도 집적 양식의 핵심적 기술방식으로 순환여과식 양식시스템이 꼽히고 있다.

순환여과식 양식시스템은 양식수를 정화해서 재사용하는 방식의 기술이며, 양식수에 함유되어 있는 고농도의 오염물질을 여과 처리하여 다시 사용하는 기술이다. 이는 환경문제를 고려한 수산양식 방법으로, 소량의 해수를 활용해 고밀도 사육을 구현할 수 있으며 안정적으로 내부 수온을 유지할 수 있고, 또한 다양한 수처리 시설을 이용하여 물을 지속적으로 재처리하여 사용함으로써 안정적인 수질 환경을 유지할 수 있으며, 물의 이용량을 감소시켜 에너지의 손실을 최소화하고 그 결과 배출수를 저감시킬 수 있는 등의 장점이 있어 친환경, 에너지절감 양식법이라 할 수 있다.

그러나 종래의 순환여과식 양식시스템은 어류의 밀도를 고려함이 없이 일정 시간을 주기로 일률적으로 양식수를 순환시키는 방식을 사용하였다. 이로 인해 양식수를 순환시키는데 소요되는 비용이 증가하고 양식수조 내의 양식수의 수질을 일정하게 유지시키는 것이 곤란한 문제가 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 해수유입부와 사육수 순환부를 구비하고 어류 밀도에 따라 해수유입부와 사육수 순환부의 동작을 제어하여 탄력적인 운영이 가능하도록 한 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템은, 어류가 사육되는 사육수조; 상기 사육수조로 해수를 유입시키는 해수유입부; 상기 사육수조 저면의 불순물을 포함하는 사육수를 순환시키는 제1 사육수 순환부; 및 상기 사육수조 상부로 오버플로우되는 사육수를 순환시키는 제2 사육수 순환부;를 포함하되, 상기 사육수조 내의 상기 어류의 밀도에 따라 상기 해수유입부, 상기 제1 사육수 순환부 및 상기 제2 사육수 순환부의 동작 여부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 사육수조 내의 상기 사육수의 산화환원전위(Oxidation-Reduction Potential : ORP) 지수변화, 산소 포화도 변화, pH 변화 및 온도 변화를 각각 센싱하는 센서를 포함하는 센서부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 사육수조는, 상기 사육수조 저면의 불순물을 포함하는 사육수를 배출시키기 위한 사육수 배출구; 상기 사육수 배출구를 통해 외부로 배출되어 상기 제1 사육수 순환부를 통과한 사육수를 다시 사육수조의 내부로 유입시키기 위한 제1 사육수 유입구; 및 상기 사육수조의 상부 개구부를 통해 오버플로우되어 외부로 배출되어 상기 제2 사육수 순환부를 통과한 사육수를 다시 사육수조의 내부로 유입시키기 위한 제2 사육수 유입구;를 포함한다.

상기 해수유입부는, 해수면에 설치되어 해수면의 해수를 유입시키는 제1 해수유입구; 상기 제1 해수유입구를 통해 유입된 해수가 전달되는 제1 해수유입라인; 심해에 설치되어 심해의 해수를 유입시키는 제2 해수유입구; 상기 제2 해수유입구를 통해 유입된 해수가 전달되는 제2 해수유입라인; 상기 제1 해수유입라인을 통해 유입된 해수 또는 상기 제2 해수유입라인을 통해 유입된 해수를 선택적으로 전달하기 위한 3방향 밸브; 상기 3방향 밸브를 통과한 해수가 전달되는 제3 해수유입라인; 및 상기 3방향 밸브를 통해 전달된 해수면의 해수 또는 심해의 해수를 여과 및 살균시킨 후 상기 사육수조로 공급하는 일체형 정수장치;를 포함한다.

이때, 상기 일체형 정수장치는, 상기 제3 해수유입라인을 통과하여 전달된 해수에 포함된 부유물을 제거하기 위한 샌드필터; 상기 샌드필터를 통과한 해수에 포함된 단백질을 제거하기 위한 프로틴 스키머; 상기 프로틴 스키머를 통과한 해수에 대한 오존 살균, 모래 여과 활성탄 촉매 접촉 및 여과를 위한 접촉탱크; 상기 접촉탱크 하부의 여과수를 가압하여 상기 접촉탱크에 재투입시키기 위한 부스터 펌프; 및 상기 접촉탱크를 통과한 여과수를 살균처리하는 자외선 살균부;를 포함한다.

상기 제1 사육수 순환부는, 상기 사육수조 저면의 불순물을 포함하는 사육수를 가압하여 배출시키는 제1 순환펌프; 및 상기 제1 순환펌프에 의해 배출된 사육수를 여과 및 살균시키는 제1 여과 살균부;를 포함한다.

상기 제1 여과 살균부는, 사육수에 포함된 부유물을 여과시키기 위한 샌드 필터; 상기 샌드 필터를 통과한 상기 사육수를 자외선을 이용하여 살균처리하는 살균처리부; 및 상기 살균처리된 사육수의 온도를 조절하기 위한 가온 및 냉각 유닛;을 포함한다.

이때, 상기 제1 여과 살균부는, 상기 가온 및 냉각 유닛을 통과한 사육수를 상기 사육수조로 공급하기 전에, 센서부에 의해 감지된 사육수조 내의 산소 포화도에 따른 센싱신호에 응답하여 산소를 추가로 투입하거나 단속시킬 수 있다.

상기 제2 사육수 순환부는, 상기 사육수조에서 오버플로우된 사육수를 순환시키는 제2 순환펌프; 및 상기 제2 순환펌프에 의해 순환되는 사육수를 여과 및 살균시키는 제2 여과 살균부;를 포함한다.

이때, 상기 제2 여과 살균부는, 제2 순환펌프를 통해 유입된 사육수에 포함된 부유물을 제거하기 위한 드럼필터; 상기 드럼필터를 통과한 사육수에 포함된 단백질을 제거하고 오존을 공급하여 사육수를 살균처리 하기 위한 프로틴 스키머; 상기 프로틴 스키머를 통과한 사육수에 포함된 이산화탄소 및 질산염을 정수하기 위한 미생물 기반의 유동성 바이오 필터 및 고정성 바이오 필터; 및 상기 유동성 바이오 필터 및 고정성 바이오 필터를 통과한 사육수의 산성도 물성을 조절하기 위한 pH 조절부;를 포함한다.

상기 제어부는, 초기 단계 또는 상기 사육수조 내의 상기 어류가 치어 상태인 경우, 상기 해수유입부, 상기 제1 사육수 순환부 및 상기 제2 사육수 순환부 중에서 선택된 어느 하나만을 동작시킬 수 있다.

상기 제어부는, 상기 사육수조 내의 상기 어류가 중간 성장 상태인 경우, 상기 해수유입부, 상기 제1 사육수 순환부 및 상기 제2 사육수 순환부 중에서 선택된 어느 두 개를 동작시킬 수 있다.

상기 제어부는, 상기 사육수조 내의 상기 어류가 성체로 성장한 상태인 경우, 상기 해수유입부, 상기 제1 사육수 순환부 및 상기 제2 사육수 순환부 모두를 동작시킬 수 있다.

본 발명에 따른 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템에 의하면, 어류 밀도에 따라 해수유입부와 제1 및 제2 사육수 순환부의 동작을 개별적으로 제어하여 탄력적인 운영이 가능한 장점이 있다.

또한, 해수 유입구를 심해부 및 해수면부에 각각 설치하여 해수가 유입되는 라인을 투 채널로 형성하고 사육수조의 온도에 따라 해수 유입 경로를 달리함으로써 사육수조의 온도 유지를 위한 냉각 또는 가온에 따른 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

한편, 사육수조 내의 어류의 성장에 따른 사육수조 내의 바이오 부하의 증가에 따라 시스템을 가변적으로 동작시킴으로써 시스템의 정지 또는 셧다운 없이 운전이 가능하여 어류의 생존율을 증가시킬 수 있는 또 다른 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템의 일체형 정수장치의 세부 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템의 제1 여과 살균부의 세부 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템의 제2 여과 살균부의 세부 구성을 도시한 블록도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 1을 참고하면 본 발명에 따른 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템(10)은, 사육수조(100), 해수유입부(200), 제1 사육수 순환부(300), 제2 사육수 순환부(400), 센서부(500) 및 제어부(600)를 포함하여 이루어진다.

사육수조(100)는 어류가 사육되는 공간이며, 일반적으로 부식에 강하고 내구성이 우수한 재질로 형성된다. 다각형 또는 원형의 수조바닥을 수조 외벽이 둘러싸는 구조로, 수조의 상부는 개구되고 내부에는 사육되는 어류와 사육수가 채워진다.

사육수조(100)의 내부에는 어류의 배설물이나 찌꺼기 등의 불순물이 발생된다. 따라서 사육수조는 이러한 불순물이 포함된 사육수를 외부로 배출시키기 위한 사육수 배출구(110)를 구비할 수 있다. 또한 사육수 배출구(110)를 통해 외부로 배출되어 불순물이 제거된 사육수를 다시 사육수조의 내부로 유입시키기 위한 제1 사육수 유입구(120)를 구비할 수 있다.

한편, 사육수조(100)의 상부 개구부를 통해 오버플로우되어 외부로 배출된 사육수를 다시 사육수조의 내부로 유입시키기 위한 제2 사육수 유입구(130)를 더 구비할 수 있다.

해수유입부(200)는 제1 해수유입구(210), 제1 해수유입라인(220), 제2 해수유입구(230), 제2 해수유입라인(240), 3방향 밸브(250), 제3 해수유입라인(260) 및 일체형 정수장치(270)를 포함하여 이루어진다.

해수유입부(200)는 두 개의 해수 유입구를 구비하되, 제1 해수유입구(210) 및 제1 해수유입라인(220)은 해수면 부근에 형성하고, 제2 해수유입구(230) 및 제2 해수유입라인(240)은 심해 깊은 곳에 형성되도록 한다.

3방향 밸브(250)는 제1 해수유입구(210) 및 제1 해수유입라인(220)을 통해 유입된 해수면의 해수를 제3 해수유입라인(260)으로 공급하거나 제2 해수유입구(230) 및 제2 해수유입라인(240)을 통해 유입된 심해의 해수를 제3 해수유입라인(260)으로 공급하는 역할을 한다. 이때, 심해의 해수는 17℃ 내지 18℃의 온도를 유지하는 반면, 해수면의 해수는 계절에 따라 12℃ 내지 27℃의 범위에서 변동한다.

3방향 밸브(250)는 사육수조의 온도에 따라 밸브의 개폐 방향이 조절된다. 즉, 사육수조에 일정한 온도를 유지하는 해수의 공급이 필요한 경우에는 제2 해수유입구(230) 및 제2 해수유입관(240)을 통해 17℃ 내지 18℃의 온도를 유지하는 심해의 해수가 공급되도록 밸브의 위치가 조절된다. 한편, 사육수조의 온도가 낮거나 높아 사육수조내의 사육수를 가온 또는 냉각할 필요가 있는 경우에는 제1 해수유입구(210) 및 제1 해수유입관(220)을 통해 12℃ 내지 27℃의 범위에서 변동하는 해수면의 해수가 공급되도록 밸브의 위치가 조절된다.

일체형 정수장치(270)는 3방향 밸브(250)를 통과하여 제3 해수유입라인(260)을 통해 공급된 해수면의 해수 또는 심해의 해수를 여과 및 살균시킨 후 사육수조(100)로 공급하는 역할을 한다.

도 2는 본 발명에 따른 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템의 일체형 정수장치의 세부 구성을 도시한 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 일체형 정수장치(270)는, 샌드필터(271), 프로틴 스키머(272), 접촉탱크(273), 부스터 펌프(274) 및 자외선 살균부(275)를 포함하여 이루어진다.

샌드필터(271)는 상기 3방향 밸브(250) 및 제3 해수유입라인(260)을 통과하여 전달된 해수에 포함된 부유물을 제거한다. 이후 프로틴 스키머(272)를 통해 단백질이 제거된 해수는 접촉탱크(273)에 유입된다. 접촉탱크(273)에 유입된 해수는 오존살균, 모래 여과, 활성탄 촉매 접촉 및 여과를 한 후 자외선 살균부(275)를 거쳐 사육수조(100)에 유입된다.

접촉탱크(273) 하부의 여과수는 부스터 펌프(274)에 의해 가압된 후 상부에 재투입된다. 이때, 오존발생기에서 생성된 오존 기체가 함께 공급된다. 이때 오존과 용해된 해수는 오존 활성탄 촉매를 통과하면서 철, 망간 등의 유기화합물로 산화되고 불용성 부유 형태로 전환되면서 관련된 가스가 제거된다.

즉, 일체형 정수장치(270)에서는 해수를 유입하여 샌드필터(271) 및 프로틴 스키머(272)를 통해 1차 여과 후 접촉탱크(273)에 유입시키고, 부스터 펌프(274)로 가압하고, 오존을 용해시킨 후 재투입하면 기포가 발생되고 산소가 공급되며, 유기화합물이 산화된다. 이어, 접촉탱크(273)에서 탄소 활성탄을 이용하여 모래를 여과시키고 자외선 살균부(275)에서 자외선을 사용하여 살균한 후 사육수조(100)로 유입시킨다.

제1 사육수 순환부(300)는 제1 순환라인(310), 제1 순환펌프(320) 및 제1 여과살균부(330)를 포함하여 이루어진다.

제1 사육수 순환부(300)는 먼저, 어류가 사육되고 있는 사육수조 저면의 불순물을 포함하는 사육수를 제1 순환펌프(320)로 가압하여 제1 순환라인(310)을 통해 제1 여과살균부(330)로 배출시킨다.

도 3은 본 발명에 따른 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템의 제1 여과 살균부의 세부 구성을 도시한 블록도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 제1 여과살균부(330)는 샌드필터(331), 살균처리부(332) 및 가온 및 냉각 유닛(333)를 포함하여 이루어진다. 한편, 제1 여과살균부(330)는 산소발생기(334) 및 산소 공급 밸브(335)를 더 포함할 수 있다.

사육수조(100) 저면에서 배출된 사육수는 제1 여과살균부(330) 내의 샌드 필터(331)를 통해 부유 여과물을 여과시킨 후 살균처리부(332)에서 자외선을 이용하여 살균시킨다. 이후, 가온 및 냉각 유닛(333)을 이용하여 가온 또는 냉각을 시킨다. 센서부(500)에 의해 감지된 사육수조(100) 내의 산소 포화도에 따른 센싱신호에 응답하여 필요에 따라 산소발생기(334)에서 발생된 산소를 산소 공급 밸브(335)를 통해 추가로 투입하거나 단속시킨다.

제2 사육수 순환부(400)는 제2 순환라인(410), 제2 순환펌프(420) 및 제2 여과살균부(430)를 포함하여 이루어진다.

어류가 사육되고 있는 사육수조(100)에서 오버플로우된 사육수는 메쉬필터에서 여과된 후 제2 순환펌프(420)에 의해 제2 순환라인(410)을 통과하면서 제2 여과살균부(430)를 거친 후 다시 사육수조(100)로 유입된다.

도 4는 본 발명에 따른 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템의 제2 여과살균부의 세부 구성을 도시한 블록도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 제2 여과살균부(430)는 드럼 필터(431), 프로틴 스키머(432), 유동성 바이오 필터(433), 고정성 바이오 필터(434) 및 pH 조절부(435)를 포함하여 이루어진다.

사육수조(100)에서 오버플로우되어 제2 순환펌프(420)를 통해 제2 여과살균부(430)로 유입된 사육수는 드럼 필터(431)를 통해 부유물을 제거한 후 프로틴 스키머(432)로 이동된다. 프로틴 스키머(432)에서는 거품 및 오존과 혼합되어 사육수에 포함된 단백질이 제거되고 살균처리된다. 이후 사육수에 포함된 이산화탄소 및 질산염을 정수하기 위해 미생물 기반의 유동성 바이오 필터(433) 및 고정성 바이오 필터(434)에 투입된다. 이후 pH 조절부(435)를 통해 사육수의 pH 등의 산성도 물성을 최적화시킨 후 사육수조(100)로 유입된다.

한편, 본 발명에 따른 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템(10)은 사육수조(100) 내부의 사육수의 상태를 확인할 수 있는 센서부(500) 및 양식 시스템을 제어하기 위한 제어부(600)을 더 포함한다.

센서부(500)는 센서를 구비하여 산화환원전위(Oxidation-Reduction Potential : ORP) 지수변화, 산소 포화도 변화, pH 변화 및 온도 변화와 같은 사육수의 수질 상태를 센싱하여 센싱신호를 제어부(600)에 전달한다.

제어부(600)는 상기 센서부(500)에서 전달받은 센싱신호에 따라 본 발명에 따른 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템(10)의 전반적인 동작을 제어한다.

제어부(600)는 상기 센서부(500)에서 전달받은 사육수조의 온도에 따른 센싱신호에 따라 3방향 밸브(250)의 개폐 방향을 조절한다. 또한, 제어부(600)는 후술하는 7가지의 동작모드에 따라 해수유입부(200), 제1 사육수 순환부(300) 및 제2 사육수 순환부(400)의 동작을 제어한다.

살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템은 두 개의 해수 유입구를 해수면과 심층부에 각각 구비하고, 사육수조의 온도에 따라 해수면의 해수 또는 심해의 해수를 사육수조로 유입시키는 해수유입부와, 사육수조 내의 사육수를 순환시키는 제1 사육수 순환부 및 제2 사육수 순환부를 구비하고, 센서부와 제어부를 이용하여 어류 밀도에 따라 해수유입부와 제1 사육수 순환부 및 제2 사육수 순환부의 동작을 제어하여 탄력적인 운영이 가능하도록 한 것을 특징으로 하고 있다.

이하에서는 어류 밀도에 따라 해수유입부와 제1 사육수 순환부 및 제2 사육수 순환부의 동작을 제어하는 구성에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.

모드	해수 유입부	제1 사육수 순환부	제2 사육수 순환부	내용
제1 모드	On	Off	Off	초기 해수 유입 모드 / 제1 사육수 순환부 및 제2 사육수 순환부 정비
제2 모드	Off	On	Off	에너지 절약 모드 / 해수유입부 및 제2 사육수 순환부 정비
제3 모드	Off	Off	On	치어 상태 / 에너지 절약 모드 / 해수유입부 및 제1 사육수 순환부 정비
제4 모드	On	On	Off	중간 성장 상태 / 에너지 절약 모드 / 제2 사육수 순환부 정비
제5 모드	On	Off	On	중간 성장 상태 / 에너지 절약 모드 / 제1 사육수 순환부 정비
제6 모드	Off	On	On	중간 성장 상태 / 에너지 절약 모드 / 해수유입부 정비
제7 모드	On	On	On	어류가 성체로 성장한 상태로 어류 밀도가 증가하고, 바이오 부하가 최대로 되는 상태

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템은 7개의 모드로 동작할 수 있다.

제1 모드는 제1 사육수 순환부 및 제2 사육수 순환부를 정지시킨 상태에서 해수유입부를 동작시켜 해수면 또는 심해의 해수를 사육수조로 유입시키는 모드이다. 제1 모드는 초기에 사육수조에 해수를 유입시키는 경우 또는 제1 사육수 순환부 및 제2 사육수 순환부를 정비하는 경우에 사용되는 모드이다.

제2 모드는 해수유입부와 제2 사육수 순환부를 정지시킨 상태에서 제1 사육수 순환부만을 동작시키는 모드이다. 에너지 절약모드로서 해수유입부와 제2 사육수 순환부를 정비하는 경우에 사용될 수 있는 모드이다.

제3 모드는 해수유입부와 제1 사육수 순환부를 정지시킨 상태에서 제2 사육수 순환부만을 동작시키는 모드이다. 에너지 절약모드로서 어류가 치어 단계인 경우에 적용되는 모드이며, 이때 해수유입부와 제1 사육수 순환부를 정비하는 용도로 사용될 수 있다. 어류가 치어 상태인 경우에는 사육수조 내의 사육수의 수질이 크게 나빠지지 않은 상태로 사육수조의 상부로 오버플로우되는 사육수를 순환시키는 것으로도 사육수의 수질을 유지할 수 있다.

즉, 제1 모드 내지 제3 모드는 초기 상태 또는 어류가 치어 상태여서 사육수의 수질이 크게 나빠지지 않은 경우, 해수유입부와 제1 사육수 순환부 및 제2 사육수 순환부 중에서 하나의 구성 만을 동작시킴으로서, 에너지 절약과 함께 사육수의 수질을 유지하면서 다른 구성을 정비하는데 사용될 수 있는 모드이다.

제4 모드는 제2 사육수 순환부를 정지시킨 상태에서 해수유입부와 제1 사육수 순환부를 동작시키는 모드이다. 에너지 절약모드로서 어류가 어느 정도 성장한 중간 성장 상태인 경우에 적용되는 모드이며, 이때 제2 사육수 순환부를 정비하는 용도로 사용될 수 있다. 어류가 중간 성태로 성장한 경우에는 어류에 의한 배설물 등으로 인해 사육수조 내의 사육수의 수질이 어느 정도 나빠지게 되므로, 해수유입부를 통해 새로운 해수를 공급하여 줌과 동시에 제1 사육수 순환부를 가동시켜 사육수조 하부로부터 사육수를 배출시켜 여과 및 살균 처리후 순환시키는 과정이 필요하게 된다.

제5 모드는 제1 사육수 순환부를 정지시킨 상태에서 해수유입부와 제2 사육수 순환부를 동작시키는 모드이다. 에너지 절약모드로서 어류가 중간 성장 단계인 경우에 적용되는 모드이며, 이때 제1 사육수 순환부를 정비하는 용도로 사용될 수 있다. 어류가 중간 성태로 성장한 경우에는 어류에 의한 배설물 등으로 인해 사육수조 내의 사육수의 수질이 어느 정도 나빠지게 되므로, 해수유입부를 통해 새로운 해수를 공급하여 줌과 동시에 제2 사육수 순환부를 가동시켜 사육수조의 상부로 오버플로우되는 사육수를 순환시키는 과정이 필요하게 된다.

제6 모드는 해수유입부를 정지시킨 상태에서 제1 사육수 순환부와 제2 사육수 순환부를 동작시키는 모드이다. 에너지 절약모드로서 어류가 중간 성장 단계인 경우에 적용되는 모드이며, 이때 해수유입부를 정비하는 용도로 사용될 수 있다. 어류가 중간 성태로 성장한 경우에는 어류에 의한 배설물 등으로 인해 사육수조 내의 사육수의 수질이 어느 정도 나빠지게 되므로, 제1 사육수 순환부와 제2 사육수 순환부를 동시에 가동시켜 사육수조 내의 사육수를 외부로 배출시켜 여과 및 살균처리 후 순환시키는 과정이 필요하게 된다.

즉, 제4 모드 내지 제6 모드는 어류가 중간 상태로 성장하여 배설물 등이 발생하여 어느 정도 수질이 나빠지는 경우, 해수유입부와 제1 사육수 순환부 및 제2 사육수 순환부 중에서 두 개의 구성을 동작시킴으로서 사육수의 수질을 개선시키는 모드이다.

제7 모드는 해수유입부와 제1 사육수 순환부 및 제2 사육수 순환부가 모두 동작하는 모드이다. 제7 모드는 어류가 성체로 성장하여 어류 밀도가 증가하고, 이에 따라 바이오 부하가 커질 때 해수의 유입과 사육수의 순환을 동시에 진행시키는 모드이다. 센서부에서는 사육수조 내의 사육수의 산화환원전위(Oxidation-Reduction Potential : ORP) 지수변화, 산소 포화도 변화, pH 변화 및 온도 변화 값을 센싱하여 제어부에 전달한다. 제어부는 센서부에서 센싱된 값이 기준값을 초과하는 경우 해수유입부와 제1 사육수 순환부 및 제2 사육수 순환부를 모두 동작시켜 사육수의 수질을 개선시키게 된다.

상기한 제1 모드 내지 제7 모드를 반복 가동함으로써 빅데이터 활용을 위한 근거를 확보할 수 있다. 또한, 각종 센서를 이용하여 산화환원전위(Oxidation-Reduction Potential : ORP) 지수변화, 산소 포화도 변화, pH 변화 및 온도 변화 등을 체크하여 사육수조의 수질 상태에 따라 AI 분석을 통해 7개의 모드를 자동으로 선정하여 탄력적으로 가동할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니라 다음의 청구범위에서 정의하는 본 발명의 기본 개념을 바탕으로 보다 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 이러한 실시 예들 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (13)

1. 어류가 사육되는 사육수조;
   상기 사육수조로 해수를 유입시키는 해수유입부;
   상기 사육수조 저면의 불순물을 포함하는 사육수를 순환시키는 제1 사육수 순환부; 및
   상기 사육수조 상부로 오버플로우되는 사육수를 순환시키는 제2 사육수 순환부;를 포함하되,
   상기 사육수조 내의 상기 어류의 밀도에 따라 상기 해수유입부, 상기 제1 사육수 순환부 및 상기 제2 사육수 순환부의 동작 여부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 사육수조 내의 상기 사육수의 산화환원전위(Oxidation-Reduction Potential : ORP) 지수변화, 산소 포화도 변화, pH 변화 및 온도 변화를 각각 센싱하는 센서를 포함하는 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 사육수조는
   상기 사육수조 저면의 불순물을 포함하는 사육수를 배출시키기 위한 사육수 배출구;
   상기 사육수 배출구를 통해 외부로 배출되어 상기 제1 사육수 순환부를 통과한 사육수를 다시 사육수조의 내부로 유입시키기 위한 제1 사육수 유입구; 및
   상기 사육수조의 상부 개구부를 통해 오버플로우되어 외부로 배출되어 상기 제2 사육수 순환부를 통과한 사육수를 다시 사육수조의 내부로 유입시키기 위한 제2 사육수 유입구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 해수유입부는
   해수면에 설치되어 해수면의 해수를 유입시키는 제1 해수유입구;
   상기 제1 해수유입구를 통해 유입된 해수가 전달되는 제1 해수유입라인;
   심해에 설치되어 심해의 해수를 유입시키는 제2 해수유입구;
   상기 제2 해수유입구를 통해 유입된 해수가 전달되는 제2 해수유입라인;
   상기 제1 해수유입라인을 통해 유입된 해수 또는 상기 제2 해수유입라인을 통해 유입된 해수를 선택적으로 전달하기 위한 3방향 밸브;
   상기 3방향 밸브를 통과한 해수가 전달되는 제3 해수유입라인; 및
   상기 3방향 밸브를 통해 전달된 해수면의 해수 또는 심해의 해수를 여과 및 살균시킨 후 상기 사육수조로 공급하는 일체형 정수장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템.
5. 제 4항에 있어서, 상기 일체형 정수장치는,
   상기 제3 해수유입라인을 통하여 전달된 해수에 포함된 부유물을 제거하기 위한 샌드필터;
   상기 샌드필터를 통과한 해수에 포함된 단백질을 제거하기 위한 프로틴 스키머;
   상기 프로틴 스키머를 통과한 해수에 대한 오존 살균, 모래 여과 활성탄 촉매 접촉 및 여과를 위한 접촉탱크;
   상기 접촉탱크 하부의 여과수를 가압하여 상기 접촉탱크에 재투입시키기 위한 부스터 펌프; 및
   상기 접촉탱크를 통과한 여과수를 살균처리하는 자외선 살균부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템.
6. 제 1항에 있어서, 상기 제1 사육수 순환부는
   상기 사육수조 저면의 불순물을 포함하는 사육수를 가압하여 배출시키는 제1 순환펌프; 및
   상기 제1 순환펌프에 의해 배출된 사육수를 여과 및 살균시키는 제1 여과 살균부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템.
7. 제 6항에 있어서, 상기 제1 여과 살균부는
   사육수에 포함된 부유물을 여과시키기 위한 샌드 필터;
   상기 샌드 필터를 통과한 상기 사육수를 자외선을 이용하여 살균처리하는 살균처리부; 및
   상기 살균처리된 사육수의 온도를 조절하기 위한 가온 및 냉각 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템.
8. 제 7항에 있어서, 상기 제1 여과 살균부는
   상기 가온 및 냉각 유닛을 통과한 사육수를 상기 사육수조로 공급하기 전에, 센서부에 의해 감지된 사육수조 내의 산소 포화도에 따른 센싱신호에 응답하여 산소를 추가로 투입하거나 단속시키는 것을 특징으로 하는 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템.
9. 제 1항에 있어서, 상기 제2 사육수 순환부는
   상기 사육수조에서 오버플로우된 사육수를 순환시키는 제2 순환펌프;
   상기 제2 순환펌프에 의해 순환되는 사육수를 여과 및 살균시키는 제2 여과 살균부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템.
10. 제 9항에 있어서, 상기 제2 여과 살균부는
    제2 순환펌프를 통해 유입된 사육수에 포함된 부유물을 제거하기 위한 드럼필터;
    상기 드럼필터를 통과한 사육수에 포함된 단백질을 제거하고 오존을 공급하여 사육수를 살균처리 하기 위한 프로틴 스키머;
    상기 프로틴 스키머를 통과한 사육수에 포함된 이산화탄소 및 질산염을 정수하기 위한 미생물 기반의 유동성 바이오 필터 및 고정성 바이오 필터;
    상기 유동성 바이오 필터 및 고정성 바이오 필터를 통과한 사육수의 산성도 물성을 조절하기 위한 pH 조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템.
11. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는
    초기 단계 또는 상기 사육수조 내의 상기 어류가 치어 상태인 경우, 상기 해수유입부, 상기 제1 사육수 순환부 및 상기 제2 사육수 순환부 중에서 선택된 어느 하나만을 동작시키는 것을 특징으로 하는 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템.
12. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 사육수조 내의 상기 어류가 중간 성장 상태인 경우, 상기 해수유입부, 상기 제1 사육수 순환부 및 상기 제2 사육수 순환부 중에서 선택된 어느 두 개를 동작시키는 것을 특징으로 하는 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템.
13. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 사육수조 내의 상기 어류가 성체로 성장한 상태인 경우, 상기 해수유입부, 상기 제1 사육수 순환부 및 상기 제2 사육수 순환부 모두를 동작시키는 것을 특징으로 하는 어류 밀도에 따른 가변형 순환여과식 양식 시스템.