[논문]활어 컨테이너 장거리 수송시스템 운용 설계

양용수; 이경훈; 배재현; 김성훈; 박성욱; 박태일; 구자선

doi:10.3796/ksft.2015.51.3.333

활어 컨테이너 장거리 수송시스템 운용 설계
Operation design for long-distance live fish container transport system 원문보기

한국어업기술학회지 = Journal of the Korean Society of Fisheries Technology, v.51 no.3, 2015년, pp.333 - 339

양용수 (국립수산과학원 시스템공학과) , 이경훈 (전남대학교 해양기술학부) , 배재현 (동해수산연구소 해역산업과) , 김성훈 (국립수산과학원 시스템공학과) , 박성욱 (남서해수산연구소) , 박태일 (거제어류양식협회) , 구자선 (거제어류양식협회)

Abstract ▼ AI-Helper

Fish exportation using airplanes incurs sizable logistics costs (12,000KRW/kg), according for more than 45% out of the total export cost. Thus, it is unreasonable to quantitatively expand fish exportation by means of air transport. In addition, cases of failing to deliver fish at the right time to the right place occurs frequently due to the limited cargo capacity and insufficient cargo space of airplanes, especially during the peak season. Therefor, a technology that not only minimizes the logistics costs but also transports fish freshly and safely, in the case of long distance exportation to countries such as the United States and Taiwan, should be developed. In this study, a live fish container control system for long distance transportation was designed and implemented. Live flatfish (2,000kg) were selected as the target fish, were transported to the United States to analyze and verify the performance of the a live fish container control ystem and transportation ability.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

활어 컨테이너 제어 시스템을 구성하여, 2013년 3월에 1차 그리고 2014년 8월에 2차 장거리 수송 실증시험을 실시하였다. 1, 2차 실험조건은 Table 2와 같으며, 1차 실험에서는 초기 실험적인 연구단계로 넙치가 비활동성 수온이라고 알려진 7℃로만 제어하도록 하고, 용존산소량은 제어하지 않고 어류 투입 직전에 15.0 ppm으로 고정시켜 수송하도록 하였다.
2차 실험에서는 수온 7℃, 용존산소량을 15~18 ppm 으로 제어하여 수송실험을 하였으며, 수송환경 조건은 1~2일에 걸쳐, 어류가 스트레스를 받지 않는 범위에서 점차적으로 순응시켰다. 그리고 수온과 용존산소량 제어가 필요한 구간에서 정상적으로 작동되는지를 확인하기 위해서 수온과 냉각장치 동작 신호, 용존산소량과 산소발생기 동작신호 수집장치 (GL220, Graphtec Co.
2차 실험에서는 수온 7℃, 용존산소량을 15~18 ppm 으로 제어하여 수송실험을 하였으며, 수송환경 조건은 1~2일에 걸쳐, 어류가 스트레스를 받지 않는 범위에서 점차적으로 순응시켰다. 그리고 수온과 용존산소량 제어가 필요한 구간에서 정상적으로 작동되는지를 확인하기 위해서 수온과 냉각장치 동작 신호, 용존산소량과 산소발생기 동작신호 수집장치 (GL220, Graphtec Co., Japan)를 설치하였다.
수송부는 활어에 산소공급을 위한 산소발생장치 (Oxygen generator: DO) 해수 수온을 유지를 위한 가온 장치 및 냉각장치 (Heater and Chiller)로 구성하였다. 그리고 활어를 수송하기 위한 대형 수조 (Large water tank)와 수조 내부 전체의 해수순환을 위한 주 순환펌프가 설치되어 있으며, 주 순환펌프 고장 발생 시 대체 가능한 보조 순환펌프 (Main and auxiliary circulating pump)로 구성하였다.
또한 활어 수송용 컨테이너의 취급 부주의에 따른 책임소재 및 수송과정 중 활어 폐사의 원인을 규명하기 위해서 각 장치의 구동신호, 수송환경 모니터링 및 데이터 수집이 가능하도록 구성하였다.
본 논문에서는 넙치를 대상으로 육상에서 장기간 실험을 통해 규명된 최적 운송 환경조건을 유지하기 위해 산소발생장치, 냉각장치화, 가온장치, 순환펌프, 단백질 분리장치, 자외선 살균장치, 무정전전원장치, 용존산소량 및 수온센서 등을 설치하여, 수송환경을 유지할 수 있는 활어 수송용 컨테이너의 제어 시스템을 설계 및 적용하였다. 활어 컨테이너 제어 시스템의 안정성 평가 및 검증을 위해서 넙치 활어 약 2,000kg를 미국으로 15일여를 수송을 하면서 계측장비의 운용상태 및 수송환경을 분석하였다.
수송부는 활어에 산소공급을 위한 산소발생장치 (Oxygen generator: DO) 해수 수온을 유지를 위한 가온 장치 및 냉각장치 (Heater and Chiller)로 구성하였다. 그리고 활어를 수송하기 위한 대형 수조 (Large water tank)와 수조 내부 전체의 해수순환을 위한 주 순환펌프가 설치되어 있으며, 주 순환펌프 고장 발생 시 대체 가능한 보조 순환펌프 (Main and auxiliary circulating pump)로 구성하였다.
순환펌프는 주 순환펌프와 보조 순환펌프를 장착하여, 주로 주 순환펌프가 지속적으로 가동하도록 구성하였고, 수송 중에 주 순환펌프가 고장 날 경우에 보조 순환펌프가 가동하여 수조내부에 있는 해수를 순환 시키도록 구성하였다.
전원부는 3상 육상 전원공급, 국가별 사용 주파수 및 전압 조정을 위한 3상 변압기 (3∅ Transformer), 활어 적재 후 필요한 전원을 공급하기 위해 무정전전원장치 (Uninterruptible power supply: UPS), 배터리, 과전류 차단을 위한 차단기 및 퓨즈 (Circuit breaker and fuse) 등으로 구성하였다.
제어부는 활어 컨테이너의 장치 운용 및 제어, 오동작에 대처하기 위한 PLC (Programmable Logic controller) 및 릴레이 (Relay), 수조 내의 수온 및 용존산소량을 실시간으로 모니터링하고 제어하기 위해 수온 센서와 용존산소량 센서로 구성하였다.
수온제어를 위해 냉동 컨테이너 내부에 기본적으로 설치된 냉동기와 자체 설치한 수온센서를 이용하였다. 추가적으로 열대성 어류를 수입하기 위해서 가온장치를 설치하였다.
활어 컨테이너 제어 시스템을 구성하여, 2013년 3월에 1차 그리고 2014년 8월에 2차 장거리 수송 실증시험을 실시하였다. 1, 2차 실험조건은 Table 2와 같으며, 1차 실험에서는 초기 실험적인 연구단계로 넙치가 비활동성 수온이라고 알려진 7℃로만 제어하도록 하고, 용존산소량은 제어하지 않고 어류 투입 직전에 15.
본 논문에서는 넙치를 대상으로 육상에서 장기간 실험을 통해 규명된 최적 운송 환경조건을 유지하기 위해 산소발생장치, 냉각장치화, 가온장치, 순환펌프, 단백질 분리장치, 자외선 살균장치, 무정전전원장치, 용존산소량 및 수온센서 등을 설치하여, 수송환경을 유지할 수 있는 활어 수송용 컨테이너의 제어 시스템을 설계 및 적용하였다. 활어 컨테이너 제어 시스템의 안정성 평가 및 검증을 위해서 넙치 활어 약 2,000kg를 미국으로 15일여를 수송을 하면서 계측장비의 운용상태 및 수송환경을 분석하였다.

대상 데이터

2차 실험에서도 어류가 수송환경에 적응할 수 있도록 2014년 8월 30일 오전부터 8월 31일 오후까지 수온을 천천히 내려, 저수온으로 순치시켰다. 9월 1일부터 13일까지 수송하였다.
수산물을 장거리로 수송하기 위해 필수적으로 수온, 용존산소량과 순환펌프 제어가 필수적이다. 수온제어를 위해 냉동 컨테이너 내부에 기본적으로 설치된 냉동기와 자체 설치한 수온센서를 이용하였다. 추가적으로 열대성 어류를 수입하기 위해서 가온장치를 설치하였다.
활어 수송용 컨테이너 (Fig. 1)는 기존의 냉동 컨테이너를 활용하여 전원부, 제어부 및 수송부로 구성하였다 (Fig. 2).

성능/효과

하지만 용존산소량의 경우는 1, 2차 실험에서 공통적으로 수송 시간이 경과함에 따라 수조내의 수질이 점점 악화되어 용존산소량이 떨어짐을 확인 할 수 있었다. 1차 수송 실험결과로부터 용존산소 변화량은 약 5.2 ppm, 임을 알 수 있었으며, 급격히 감소하는 시점은 2차 실험결과로부터 산소발생기 가동횟수가 빈번해지는 시점인, 5일을 초과한 시점부터 발생하는 것으로 판단된다. 따라서 원활하게 활어 수산물을 장거리로 수송하기 위해서는 기타 수질과 관계되는 데이터를 수송 기간에 충분히 수집 및 분석하여, 수질정화를 할 수 있는 장치 또는 수 처리 방법에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
1차 수송 실험결과에서는 수온의 경우, 7℃로 안정적 으로 유지됨을 확인 할 수 있었으며, 용존산소량의 경우는 수송기간 동안 시간이 경과함에 따라 15.0 ppm에서 9.0 ppm 내외로 서서히 감소되는 경향을 나타내었다. 수송 전후 용존산소량 변화량은 5.
2차 수송 실험결과에서는 수온은 7.0℃, 용존산소량이 15.0~18.0 ppm으로 안정적으로 제어됨을 확인 할 수 있었다. 그리고 1차 실험과 동일하게 수송시간이 5일을 초과함에 따라 용존산소가 감소하여, 산소발생기 가동 횟수가 점점 빈번해 짐을 확인 할 수 있었다.
2차 수송실험에서는 용존산소량 제어 알고리즘과 동일하게 최초 설정범위에 맞게 15.0~18.0 ppm 범위로 제어되는 한편, 2번 산소발생기는 지속적으로 산소를 공급하고, 설정한 최소 15.0 ppm에 도달 시에는 1번 산소발생기가 구동하여, 18.0 ppm에서는 중지하는 동작 제어가 정확하게 이루어지고 있음을 확인 할 수 있었다. 그리고 수집된 각 장치별 동작신호 분석결과 정상 동작함을 확일 할 수 있었다.
2차 수송실험의 경우 Fig. 10과 같이 장거리 수송을 위한 모든 장치의 동작신호 분석결과 모든 장치가 정상 동작됨을 알 수 있으며, 수송 후 생존율은 98%로 나타났다.
0 ppm으로 안정적으로 제어됨을 확인 할 수 있었다. 그리고 1차 실험과 동일하게 수송시간이 5일을 초과함에 따라 용존산소가 감소하여, 산소발생기 가동 횟수가 점점 빈번해 짐을 확인 할 수 있었다. 수온과 냉각장치 동작 신호 (Fig.
0 ppm에서는 중지하는 동작 제어가 정확하게 이루어지고 있음을 확인 할 수 있었다. 그리고 수집된 각 장치별 동작신호 분석결과 정상 동작함을 확일 할 수 있었다.
넙치를 활어 수송용 컨테이너로 2회 미국으로 수송한 결과, 수조 내 수온의 경우는 수온 센서 및 냉각장치에 의해서 7.0℃로 안정적으로 유지됨을 확인 할 수 있었다. 하지만 용존산소량의 경우는 1, 2차 실험에서 공통적으로 수송 시간이 경과함에 따라 수조내의 수질이 점점 악화되어 용존산소량이 떨어짐을 확인 할 수 있었다.
그리고 1차 실험과 동일하게 수송시간이 5일을 초과함에 따라 용존산소가 감소하여, 산소발생기 가동 횟수가 점점 빈번해 짐을 확인 할 수 있었다. 수온과 냉각장치 동작 신호 (Fig. 8), 용존산소량과 산소발생기 동작신호 (Fig. 9)를 분석결과 수온은 7.0~7.1℃의 범위로 정확하게 제어되고, 냉각장치 또한 안정적으로 정상 동작됨을 알 수 있었으며, 용존산소량은 최초 설정범위에 맞게 15~18 ppm 범위로 제어되고, 설계된 용존산소량 제어알고리즘과 동일하게 2번 산소발생기는 지속적으로 산소를 공급하고, 설정한 최소 15 ppm 에 도달 시에는 1번 산소발생기가 구동하여 18 ppm에 도달하면 중지하는 동작을 정확하게 구현하고 있음을 확인 할 수 있었다.
0℃로 안정적으로 유지됨을 확인 할 수 있었다. 하지만 용존산소량의 경우는 1, 2차 실험에서 공통적으로 수송 시간이 경과함에 따라 수조내의 수질이 점점 악화되어 용존산소량이 떨어짐을 확인 할 수 있었다. 1차 수송 실험결과로부터 용존산소 변화량은 약 5.

후속연구

2 ppm, 임을 알 수 있었으며, 급격히 감소하는 시점은 2차 실험결과로부터 산소발생기 가동횟수가 빈번해지는 시점인, 5일을 초과한 시점부터 발생하는 것으로 판단된다. 따라서 원활하게 활어 수산물을 장거리로 수송하기 위해서는 기타 수질과 관계되는 데이터를 수송 기간에 충분히 수집 및 분석하여, 수질정화를 할 수 있는 장치 또는 수 처리 방법에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	활수산물을 항공기로 수출하는 경우 단점은?	활수산물의 미국 수출은 대부분 항공운송으로 연간 300톤 정도 수출되고 있으며, 수출원가의 약 45%이상을 물류비 (12,000원/kg)가 점유하고 있는 실정이다. 따라서 항공기를 이용하여 수출되는 경우에는 많은 물류비가 소요되므로 양적인 수출 확대를 기대하기는 어려운 실정이다. 또한 항공기로 수출하는 경우는 적재할 수 있는 물량이 제한적이며, 특히 성수기에는 항공 화물 공간 부족 등으로 적기 적소에 물량을 운송하지 못하는 사례들이 종종 발생하고 있다. 이와 같은 현상으로 업계에서는 물류비 절감을 위해서 다양한 방법들이 시도되어 왔으나 (Cho et al.
	일반화물 및 농·수산물을 장거리로 수송하기 위해 주로 이용하는 방법은?	일반화물 및 농·수산물을 장거리로 수송할 경우 약 90%가 화물컨테이너를 이용하여 차량, 선박, 철도 및 항공기 등 개별적으로 운송하는 시스템과 두세 가지 운송 방법이 혼합된 복합 운송 시스템에 의해 수송한다 (Lee et al., 2005).
	활수산물을 장거리 수송하기 위한 기술개발이 미흡한 실정인 이유는?	, 2009), 활수산물을 장거리 수송하기 위한 기술개발은 미흡한 실정이다. 그 이유는 활수산물의 경우는 일반 화물컨테이너와 달리 생물의 수송환경을 유지시키기 위한 각종 장치 설치 및 개발비용과 대량 폐사와 같은 시행착오에 대한 비용부담이 크기 때문이며, 또한 활수산물의 수송 조건을 규명하고 활어 등의 수산물 수송 컨테이너를 개발하기 위해서는 어병, 양식, 시스템 제어분야 등의 다양한 전문지식이 복합적으로 필요하기 때문이다.

참고문헌 (7)

Cho YJ, Kim YY, Lee NG and Choi YJ. 1994. Basic studies on developing equipment for waterless transportation of live fish. J Kor Fish Soc 27(5), 501-508.
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Lee MJ, Lee EJ, Ha DC, Ryu KH and Baek SJ. 2005. Reefer container monitoring system using trajectory information. J Kor Assoc Geogr Infor Stud 8(1), 23-39.
Moon YS, Choi SP, Lee EK, Kim JJ and Choi HR. 2013. Performance eveluation of advanced container security device (ACSD) system based on IoT (Internet of Things). J Kor Inst Infor Commun Eng 17(9), 2183-2190. (DOI: http://dx.doi.org/10.6109/jkiice.2013.17.9.2183)

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Oh SM and Lee IM. 2014. A study to develop a multiple container transportation system. J Kor Acad Industr coop Soc 12(2), 638-645. (DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2014.15.2.638)

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Yoon SM, Kim CB, Cho YJ and Hur BK. 1998. Study of the temperature container system for a live fish transportation. Koran J Air Cond Refrig Eng 10(3), 343-347.
Yoon TB, Kim NJ, Lee JY and Kim CB. 2000. Development of a waterless container utilizing thermoelectric modules of live fish transportation. Koran J Ai Cond Refrig Eng 12(5), 519-524.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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