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문제 정의
- 해수 대신 담수를 사용한 이유는 해수의 경우 인공해수가 아닌 실제 해수를 사용할 경우 해수내에 존재하는 조류 및 영양염류 등으로 인한 실험의 복잡성을 회피하고, 좀 더 정확한 결과를 얻기 위해서였다. 또한, 미끼의 실제 적용은 해수를 대상으로 하나 본 실험의 목적이 동일 조건하에서 인공미끼 원료로 사용하려고 하는 3가지 종류의 원료에 대하여 생분해도 양태 및 속도를 비교하기 위한 실험이므로, 담수로서도 실험목적을 달성할 수 있다고 판단하였다.
- 인자 중의 하나이다. 따라서, 서로 다른 원료로 제조한 인공미끼를 이용하여 미끼별 생분해도 양상을 파악하기 위한 실험을실시하였다. COD, nh3+-n, no2--n, no3--n, t-n, T-P의 각 항목 에 대하여 고등어 내장을 분쇄하여 만든 미끼(C-1), 다랑어 내장을 분쇄하여 만든 미끼 (C-2)와 크릴을 분쇄하여 만든 미끼 (C-3) 각각에 대한 침지시간 경과에 따른 누적 발생부하량을 이용하여 각 인공 미끼 간의 분해 특성을 Fig.
제안 방법
- 따라서, 본 연구에서는 꽃게 통발용 인공미끼 개발연구의 초기 단계로 실험실에서 조제한 인공미끼를 대상으로 인공미끼 원료 종류별 생분해 특성을 실험실 규모 수조형 반응조를 이용하여 평가하였다. 또한, 실제 현장에서 인공미끼를 이용한 조업시 해역에 미치는 영향을 평가하기 위하여 현장조사를 실시하여 인공미끼가 조업해역의 수질에 미치는 영향을 평가하였다.
- 또한, 실제 현장에서 인공미끼를 이용한 조업시 해역에 미치는 영향을 평가하기 위하여 현장조사를 실시하여 인공미끼가 조업해역의 수질에 미치는 영향을 평가하였다.
- 실제 실험에 사용된 인공미끼는 고등어 내장을 분쇄하여 성형한 것(C-1), 다랑어 내장을 분쇄한 후 성형한 것(C-2), 크릴을 분쇄하여 제조한 것(C-3)의 3가지를 사용하였다. 이들 미끼들을 이용하여 수중에서의 생분해 도를 평가하고, 제조 원료들의 차이가 생분해도에 미치는 영향을 조사하였다. 인공미끼의 제조방법 및 상태는 Table 1과 같으며, 인공미끼의 화학적 조성은 Table 2와 같다.
- 실험에 사용된 인공미끼는 양파 망으로 만든 주머니에 넣어 반응조 내에 매달아 놓았다. 반응조 내의 통과유속으로 인한 미끼의 부유를 방지하기 위하여 추를 달아 반응조 중앙에 위치하도록 하였다.
- 온도 변화에 따른 영향을 배제하기 위하여 15 ℃S. 유지되는 항 온실 내에서 실험을 실시하였다. 실험은 23일간 실시하였고, 실험 기간 중 유줄수의 pH와 DO(Dissolved Oxygen : 용존산소)는 Table 3과 같다.
- 유지되는 항 온실 내에서 실험을 실시하였다. 실험은 23일간 실시하였고, 실험 기간 중 유줄수의 pH와 DO(Dissolved Oxygen : 용존산소)는 Table 3과 같다. 23일간의 운전기간 중 운전시작 2일째부터 수중 DO 농도는 급격히 낮아져 약 8일째까지 매우 낮은 값을 나타내다 그 이후 서서히 높아지는 경향을 나타내었으며, 운전기간 중 C-3가 가장 낮은 값을 나타내었고, 그 다음은 C-l, C-2의 순이었다.
- 이를 통하여 미끼의 대부분이 초기 일주일 이내에 분해된다는 것을 알 수 있었으며, 인공미끼 제조 원료의 종류에 따라 용존산소 소비 정도가 다르며, 본 연구에 사용한 3가지 형태에 있어서는 용존산소 소비 정도는 C-3가 가장 크며, 그 다음으로 C-l, C-2인 것으로 나타났다. 인공미끼의 비교를 위하여 사용한 인자는 COD, T-N, T-P, NH-N, NO2-N, NO3-N이었고, 측정된 농도에 유량을 곱한 후, 각시료 미끼의 양으로 나누어 미끼 단위중량당 발생된 부하량으로 평가하였다. 수질분석은 Standard method[APHA- AWWA-WPCF, 2005}를 기준으로 분석하였으며, 분석방법 및 사용된 측정 장비는 Table 4와 같다.
- 인공미끼의 생분해도 실험결과를 바탕으로 인공미끼 사용이 주변 해양환경에 미치는 영향을 검토하기 위하여 시험조업시 주변 해역에 대하여 수질을 측정하였다. 시험조업 해역의 표층수와 저층수 및 대조 지역에 대한 수질 측정치는 Table 5에 나타낸 바와 같다.
- 고등어 내장, 다랑어 내장 및 크릴 분쇄물을 사용하여 제조한 꽃게 통발용 인공미끼에 대한 수중 생분해도와 인공미끼를 사용한 실제 해양에서 시험조업시 해양오염 기여도를 조사하였다. 누적 부하량을 이용하여 각 인공미끼 간의 분해 특성을 조사한 결과, COD 의 경우 분쇄시킨 다랑어 내장으로 제조한 인공미끼의 분해속도가 가장 빨랐으며, 그 다음으로 크릴을 이용하여 제조한 인공미끼이고, 가장 낮은 분해속도를 나타낸 것은 고등어를 이용하여 제조한 인공미끼인데 반해, 암모니아성 질소의 분해는 고등어를 이용하여 제조한 경우가 가장 빠른 속도로 분해되었다.
- 꽃게 통발 조업현장에서 인공미끼의 사용이 주변 해역의 수질에 미치는 영향을 평가하기 위하여 조업현장에서의 해양수질 조사를 실시하였다. 조사 위치는 Fig.
대상 데이터
- 생분해도 특성의 파악에 사용될 인공미끼는 시중에서 가장 쉽게 구할 수 있는 경제성 있는 재료로 고등어와 다랑어 내장 및 크릴을 선정하여 실험실에서 제조하였다. 고등어는 현재 꽃게 통발 어업 시 가장 많이 사용되는 원료이며, 실제 현장에서 사용시 우수한 꽃게 유인특성을 갖는 것으로 알려져 있다.
- 크릴은 고등어나 다랑어 내장에 비하여 비싼 재료이기는 하나 안정적 공급이 가능하다. 실제 실험에 사용된 인공미끼는 고등어 내장을 분쇄하여 성형한 것(C-1), 다랑어 내장을 분쇄한 후 성형한 것(C-2), 크릴을 분쇄하여 제조한 것(C-3)의 3가지를 사용하였다. 이들 미끼들을 이용하여 수중에서의 생분해 도를 평가하고, 제조 원료들의 차이가 생분해도에 미치는 영향을 조사하였다.
- 실험에 사용한 수조는 유효용량 10L로 아크릴을 이용하여 제작하였고, HRT(Hydraulic Retention Time : 수리학.적 체류시간) 12시간, 통과유속 1 m/d로 담수를 반응조 내로 공급하면서 운전하였다. 담수의 경우 수돗물을 24시간 폭기하여 잔류염소를 제거한 후 사용하였다.
- 또한, 미끼의 실제 적용은 해수를 대상으로 하나 본 실험의 목적이 동일 조건하에서 인공미끼 원료로 사용하려고 하는 3가지 종류의 원료에 대하여 생분해도 양태 및 속도를 비교하기 위한 실험이므로, 담수로서도 실험목적을 달성할 수 있다고 판단하였다. 실험에 사용된 인공미끼는 양파 망으로 만든 주머니에 넣어 반응조 내에 매달아 놓았다. 반응조 내의 통과유속으로 인한 미끼의 부유를 방지하기 위하여 추를 달아 반응조 중앙에 위치하도록 하였다.
- 조사 위치는 Fig. 2에 나타낸 바와 같이 전남 신안군 우이도 남서쪽 5~10 해리 수역이며, 수심이 30-40 m이고 저질은 사니질인 해역으로써 투망과 양망이 이루어진 3일간은 파고가 1 m 이내로 잔잔하였다.
- 해양수질조사는 2008년 6월 17일에 통발을 투망한 후 18일에 양망하면서 시료를 채취하였고, 다시 18일에 투망한 다음 19일에 양망하면서 시료를 채취하였다. 해양수질조사 위치는 Fig.
- 2의 꽃게 통발 시험조업 위치와 같다. 시료는 바다에 통발이 배치된 위치의 맨 처음(1번)과 맨 끝(2번)에서 표면(S)과 저층(B) 두 군데에서 채취하였다. 그리고 통발이 배치된 위치에서 1km 정도 이격된 지역을 대조군(3번)으로 채취하였다.
- 예를 들면, 시료 표시 1S-18은 6 월 18일 채취한 시료이며, 통발의 맨 처음 지점의 표층수의 시료를 의미한다. 시료는 선상에서 Van dom samplers. 채취하여 수온, pH, DO는 현장에서 측정하였고, 나머지 인자는 시료를 아이스박스에넣어 실험실로 옮겨온 후 해양환경공정시험방법(MOMAF[2005]) 을 기준으로 분석하였다.
이론/모형
- 인공미끼의 비교를 위하여 사용한 인자는 COD, T-N, T-P, NH-N, NO2-N, NO3-N이었고, 측정된 농도에 유량을 곱한 후, 각시료 미끼의 양으로 나누어 미끼 단위중량당 발생된 부하량으로 평가하였다. 수질분석은 Standard method[APHA- AWWA-WPCF, 2005}를 기준으로 분석하였으며, 분석방법 및 사용된 측정 장비는 Table 4와 같다.
- 시료는 선상에서 Van dom samplers. 채취하여 수온, pH, DO는 현장에서 측정하였고, 나머지 인자는 시료를 아이스박스에넣어 실험실로 옮겨온 후 해양환경공정시험방법(MOMAF[2005]) 을 기준으로 분석하였다.
성능/효과
- 그러나, 최근 고등어 산지 값의 상승으로 꽃게 통발용 미끼로 사용하기에는 어황에 따라 경제적 부담이 될 수 있다. 따라서, 부산물로서 이용가치가 거의 없는 다랑어 내장을 사용하여 꽃게 통발용 인공미끼를 만들게 되면 충분한 경제성을 가질 수 있을 것으로 판단된다.
- 23일간의 운전기간 중 운전시작 2일째부터 수중 DO 농도는 급격히 낮아져 약 8일째까지 매우 낮은 값을 나타내다 그 이후 서서히 높아지는 경향을 나타내었으며, 운전기간 중 C-3가 가장 낮은 값을 나타내었고, 그 다음은 C-l, C-2의 순이었다. 이를 통하여 미끼의 대부분이 초기 일주일 이내에 분해된다는 것을 알 수 있었으며, 인공미끼 제조 원료의 종류에 따라 용존산소 소비 정도가 다르며, 본 연구에 사용한 3가지 형태에 있어서는 용존산소 소비 정도는 C-3가 가장 크며, 그 다음으로 C-l, C-2인 것으로 나타났다. 인공미끼의 비교를 위하여 사용한 인자는 COD, T-N, T-P, NH-N, NO2-N, NO3-N이었고, 측정된 농도에 유량을 곱한 후, 각시료 미끼의 양으로 나누어 미끼 단위중량당 발생된 부하량으로 평가하였다.
- 수중의 유기물량을 간접적으로 나타내어 유기오염지표로 이용되는 COD의 경우는 침지 초기에 급격한 분해가 일어나 침지후 4일 내에 안정된 형태로 변하는 것을 알 수 있으며, 동 기간 중 C-2 및 C-3의 경우는 C-1에 비하여 약 1.4배의 COD를 발생시켰으며, 대략 초기 4일내에 총 발생부하량의 약 2/3가 발생되는 것으로 나타났다. 따라서, COD 발생속도로 본 유기물 분해속도는 분쇄 다랑어내장으로 제조한 C-2가 가장 빠르며, 다음이 분쇄 크릴로 제조한 C-3이고, 분쇄 고등어 내장으로 제조한 C-1 이 가장 느리게 분해되는 것으로 나타났다.
- 4배의 COD를 발생시켰으며, 대략 초기 4일내에 총 발생부하량의 약 2/3가 발생되는 것으로 나타났다. 따라서, COD 발생속도로 본 유기물 분해속도는 분쇄 다랑어내장으로 제조한 C-2가 가장 빠르며, 다음이 분쇄 크릴로 제조한 C-3이고, 분쇄 고등어 내장으로 제조한 C-1 이 가장 느리게 분해되는 것으로 나타났다.
- 2 mg/L 정도의 낮은 농도에서도 어류의 성장을 저해하는 것으로 보고(Colt & Amstrong[1981], Colt & Tchobanoglous[1987])되고 있다. 3가지 종류의 인공미끼에서 분쇄 고등어 내장이 주원료인 C-1 이 가장 많은 양의 암모니아성 질소를 발생시킬 뿐만 아니라 수중에서 분해속도도 가장 빠른 것으로 나타났다. C-2와 C-3의 경우는 분해속도 측면에서 유사한 패턴을 나타내어 거의 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 총질소의 발생 패턴은 암모니아성 질소와 아질산염 및 질산염의합인 용존성 무기질소(DIN)의 발생 패턴과 아주 유사한 형태를 나타내는 것으로 보아 분쇄 고등어 내장과 분쇄 다랑어 내장 및 분쇄 크릴로 만든 3개의 시료 모두에 있어서 유기성 질소에서 무기성 질소로의 변환속도는 유사한 것으로 평가된다.
- COD의 경우는 실험기간인 23일 동안 누적 발생부하량은 다랑어 내장을 사용한 C-2와 분쇄 크릴을 주원료로 이용한 C-3이 시료 1 g당 60.0 mg COD와 62.8 mg COD를 발생시켜 거의 유사한 경향을 나타내었으나, 고등어 내장을 주원료로 이용한 C-1의 경우는 같은 기간 동안 누적 발생부하량 50.1 mg을 나타내어 COD 누적 발생량이 상대적로 적은 것으로 나타났다. COD 발생속도 측면에서는 C-2, C-3, 이의 순이었다는 점을 고려할 때, 누적 발생 부하량과 발생속도가- 완벽하게 일치하지는 않지만 유사한 경향을 나타내고 있음을 알 수 있다.
- COD 발생속도 측면에서는 C-2, C-3, 이의 순이었다는 점을 고려할 때, 누적 발생 부하량과 발생속도가- 완벽하게 일치하지는 않지만 유사한 경향을 나타내고 있음을 알 수 있다. 그러나, C-1, C-2, C-3에 대한 화학적 조성을 나타낸 Table 2의 결과와 비교하여 보면, 탄수화물 분율이 가장 높은 C-1 이 누적발생량이 가장 작은 것으로 나타나 생체내 탄수화물 조성 분율과 수중에서의 COD 누적 발생량은 일치하지 않는다는 것을 알 수 있다.
- 아질산염은 C-1과 C-3의 경우 실험기간 중 총 누적 발생량 2.34 mg 과 2.40 mg을 나타내어 거의 유사한 경향을 보인데 비하여, 다랑어내장을 주원료로 사용한 C-2의 경우는 동일 기간 중 총 1.09 mg을 나타내어, 누적 발생부하량 측면에서 동일 생체량당 약 절반 정도의 아질산염을 발생시키는 것으로 나타났다.
- 질산염은 상당량 존재시에도 생물 독성은 그리 크지 않은 것으로 알려져 있는데, 본 실험기간 중 누적 발생량은 C-2와 C-3의 경우 각각 10.41 mg과 10.21 mg으로 나타나 거의 유사하였으나, 이의 경우 동일 기간 중 16.91 mg으로 나타나 다랑어 내장이나 크릴 분쇄 물로 제조한 미끼에 비하여 고등어 내장을 원료로 한 경우가 약 1.6배 정도의 질산염이 발생하는 것으로 나타났다.
- 총질소의 경우도 질산염과 유사한 패턴으로 나타났는데, C-2와 C-3가 41.12 mg과 41.78 mg으로 거의 유사한 양이 발생되었으나, 이의 경우 동일 기간 동안에 53.00 mg이 발생되어, 고등어 내장을 원료로 한 미끼에서 발생되는 총질소 양이 다랑어 내장이나 분쇄 크릴을 원료로 한 미끼에서 발생되는 양보다 동일 기간 동안에 약 1.3배 정도 발생되는 것으로 조사되었다.
- 총인의 경우는 세 가지 원료 모두에서 실험기간 내에 약 3.1 mg 이 발생되어 원료 조성에 따른 차이는 거의 없는 것으로 나타났다.
- 0395 mg/L로써 Table 6의 해역 수질 기준으로 보면 2등급의 수질을 유지하고 있는 해역이다. 통발 근처에서 채취한 시료와 대조 해역에서 채취한 시료의 SS, COD, T-N, T-P, DO, pH는 모두 거의 차이가 없음을 알 수 있다.
- Fig. 5의 표층수 농도를 보면, 조업지역에서 채취한 표층수 1 및 2에 대한 COD의 경우 표층수 1의 경우 대조 지역보다 오히려 낮거나 표층수 2의 경우 약간 높은 등 다소 변폭은 있으나 전반적으로 대조 지역의 자료와 별 차이가 없는 것으로 나타났으며, Fig. 6 의 저층수 COD 자료도 CO T-N, T-P 모두 조업 해역과 대조해역 간에 차이가 없는 것으로 나타났다. 앞의 인공미끼의 생분해실험에서 인공미끼 원재료에 따라 다소 차이가 있기는 하나 전체적으로 초기 이틀 내에 대부분이 분해되고, 5일 후부터 안정화된다는 결과에 기초할 때, 현장 해수는 통발 투망 후 그 다음날 양망시 채취한 것으로써 수중에서 인공미끼의 생분해가 시작된지 약 24시간이 경과하였을 때이므로, 해양수질 시료 채취시 바다에 투입한 인공미끼의 생분해가 활발하게 일어나고 있는 기간이었다고 판단할 수 있다.
- 6 의 저층수 COD 자료도 CO T-N, T-P 모두 조업 해역과 대조해역 간에 차이가 없는 것으로 나타났다. 앞의 인공미끼의 생분해실험에서 인공미끼 원재료에 따라 다소 차이가 있기는 하나 전체적으로 초기 이틀 내에 대부분이 분해되고, 5일 후부터 안정화된다는 결과에 기초할 때, 현장 해수는 통발 투망 후 그 다음날 양망시 채취한 것으로써 수중에서 인공미끼의 생분해가 시작된지 약 24시간이 경과하였을 때이므로, 해양수질 시료 채취시 바다에 투입한 인공미끼의 생분해가 활발하게 일어나고 있는 기간이었다고 판단할 수 있다. 그럼에도 불구하고 조업 지역과 주변 바다의 수질이 아무런 차이를 나타내지 않아 인공미끼의 사용이 해역의 수질에 미치는 영향은 거의 없는 것으로 판단할 수 있다.
- 해양에서 시험조업시 해양오염 기여도를 조사하였다. 누적 부하량을 이용하여 각 인공미끼 간의 분해 특성을 조사한 결과, COD 의 경우 분쇄시킨 다랑어 내장으로 제조한 인공미끼의 분해속도가 가장 빨랐으며, 그 다음으로 크릴을 이용하여 제조한 인공미끼이고, 가장 낮은 분해속도를 나타낸 것은 고등어를 이용하여 제조한 인공미끼인데 반해, 암모니아성 질소의 분해는 고등어를 이용하여 제조한 경우가 가장 빠른 속도로 분해되었다. 총인의 경우는 각 시료 간 별 다른 차이를 나타내지는 않았다.
- 총인의 경우는 각 시료 간 별 다른 차이를 나타내지는 않았다. 한편, 운전시간 경과에 따른 배출 오염부하량의 경시적 변화를 보면 전체적인 양상은 누적 부하량의 경우와 유사하였으나, 유기물 분해는 물론이고 암모니아성 질소, 총인 모두 큰 차이를 나타내지 않아 유기물 및 영양염류의 수중에서의 분해안정화에 소요되는 시간은 대동소이한 것으로 평가되었다.
- 한편, 인공미끼의 생분해도 실험결과를 바탕으로 인공미끼 사용이 주변 해양환경에 미치는 영향을 검토하기 위하여 시험조업시 주변 해역에 대하여 수질을 측정한 결과, 통발의 부설 길이방향에 대한 위치별 표층수와 저층수의 유기물 및 영양염류 농도는 대조 지역과 비교하여 별 다른 차이를 나타내지 않는 것으로 평가되었다. 이를 통하여 본 연구에서 제조한 인공미끼를 꽃게 조업에 사용하는 경우 주변 해역의 해양수질에 미치는 영향은 무시할 수 있는 것으로 평가되었다.
- 평가되었다. 이를 통하여 본 연구에서 제조한 인공미끼를 꽃게 조업에 사용하는 경우 주변 해역의 해양수질에 미치는 영향은 무시할 수 있는 것으로 평가되었다.
- 인공미끼 종류별 질산염의 발생속도는 고등어 내장이 주원료인 C-1 이 C-2나 C-3에 비하여 다소 높은 값을 나타내었으며, C-2와 C-3 사이에는 별 다른 차이가 없는 것으로 나타났다. 한편, 전반적인 발생 패턴은 3개 시료 모두에 대하여 유사하게 나타나 차이가 없는 것으로 조사되었다.
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