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문제 정의
- 본 연구에서는 생분해성 그물실의 원료를 개질함으로써 유연성 및 어구에서 요하는 다양한 물성을 개선하고자 하였으며, 이러한 요소가 어획에 미치는 영향에 대해 평가하였다. 특히 생분해성어구는 해양생태계보호와 유령어업 저감을 위해 개발되어 보급되고 있으나, 기존의 상용어구에 비해 상대적으로 강도와 유연성 등 물성 개선이 필요하다.
- 본 연구에서는 생분해성 어구의 성능향상을 목적으로 PBS와 PBAT를 합성단계에서 하나의 구조로 제작한 PBS 공중합체의 성능을 평가하기 위해 제주 추자도 인근에서 사용하는 연안 유자망을 대상으로 해상시험을 실시하고 어획성능을 비교 분석하였다.
- 본 연구에서는 생분해성어구의 성능향상을 목적으로 PBS와 PBAT를 합성단계에서 단일 구조로 제작한 PBS 공중합체(Bio-new)의 성능을 평가하기 위해 기존의 PBA/PBAT블렌딩 수지 그물(Bio-old)과 상용 나일론 그물(Nylon)과 어획성능 비교 시험을 하였다. 기존 생분해성 그물실인 Bio-old와 개선된 그물실 Bio-new의 강도는 대등하였으며, 신장률은 Bio-old에 비해 Bio-new가 약 6% 정도 우수한 것으로 나타났다.
제안 방법
- 각 재질별 그물실을 사용하여 편망한 그물의 성능은 동일규격으로 편망 및 열처리한 후 물성을 비교 분석하였으며, 각 시료에 대한 물성 시험 결과는 Table 4와 Fig.5에 나타내었다.
- 284 mm, 호수법 3호로 제작하였다. 대조군으로서는 상업적으로 유통하고 있는 동일 규격의 연안자망용 나일론 그물실을 사용하여 비교분석하였다. 파단강도 및 신장률은 ASTM D638 시험법에 따라 시험하였으며, 국립수산과학원의 만능시험기(Instron 3365, USA)를 사용하여 측정하였다.
- 생분해성 그물실 재질 변화에 따른 성능을 평가는, 제주 추자도 인근해역에서 참조기 등 대상으로 조업하는 연안유자망을 대상으로 해상어획성능 시험을 실시하였다. 시험조업은 제주 추자도 남해안에서 실시하였으며, 시험어구는 PBS와 PBAT를 중량비율 82w%대 18w%로 블렌딩한 생분해성 수지를 사용한 그물(실)(이하, Bio-old), PBS와 PBAT를 공중합한 수지를 사용한 그물(실)(이하, Bio-new) 그리고 나일론 그물(실)(이하, Nylon), 총 3종류로 제작하여 시험하였다.
- 생분해성 그물의 물리적 특성은 기존에 개발된 수지로 만든 그물실 Bio-old와 물성 개선을 위하여 PBS공중합체를 사용한 그물실 Bio-new 그리고 Nylon 그물실, 총 3종에 대해 각각 물성을 측정하여 비교 분석하였다. 그물실은 호수법으로 경심3호(표준직경 ∅0.
- 시험 조업은 2014년 10~11월 중에서 6회 실시하였으며, 어장이 형성되지 않거나 파망사고로 데이터의 불균형을 보였던 것을 제외하고 총 4회의 어획물 자료를 사용하여 어획성능분석을 실시하였다.
- 시험어구에 사용한 그물실의 물리적 특성을 알아보기 위하여, 파단강도, 신장률, 유연도를 측정하였다. 시험에 사용한 그물실의 굵기는 표준직경 0.
- 5 cm로 압축할 때 걸리는 힘을 측정하였다. 시험은 건시와 습시상태로 나누어 각각 20개의 샘플을 제작하여 시험하였으며, 습시는 증류수에 24시간 침지한 후 측정하였다. 측정시의 시험실의 실내온도는 20±2℃, 상대습도는 65±2%를 유지하여 실시하였다(Kim et al.
- 시험조업방법은 일출 전 출항하여 어군탐색 후 어군 이동 방향을 고려하여 일출 전 투망을 완료하고 약 5~6시간 침지 후 양망하였으며, 시험어구는 입항 후 시험어구의 종류별로 어획물 분리하여 취득한 후 각 어종별로 분리하여 체장 및 체중을 전수 측정하였다.
- 각각의 그물감에서 임의의 위치에서 시편(가로콧수 5코 × 세로콧수 10코)을 각 20개씩 사단하여 사용하였다. 파단강도의 측정은 인장력 시험기(Instron 3365, USA)를 사용하여 KS K ISO1806:2002의 핀에 의한 그물코의 장착 방법과 동일하게, 그물코 5개를 모두 상하단 크램프의 핀에 고정시키고, 400 mm/s의 일정속도로 인장하며 시험하였다. 파단강도는 측정치 중 파단시의 최대강도를 채택하였다.
대상 데이터
- 각각의 그물감에서 임의의 위치에서 시편(가로콧수 5코 × 세로콧수 10코)을 각 20개씩 사단하여 사용하였다.
- 시험어구 1폭의 뜸줄길이는 약 24.5 m, 발줄길이는 약 27 m로 제작하였으며, 가로방향 성형률은 48%로 제작하였다. 시험어구의 상세설계도는 Fig.
- 시험어구는 그물실의 재질별로 5폭씩을 제작하여 총 15폭을 사용하였다. 해상시험은 상업어구의 160폭의 가운데 부분에 연결하여 어구를 구성하여 시험하였으며, 시험어구의 배치는 Fig.
- 시험어구에 사용한 그물실의 물리적 특성을 알아보기 위하여, 파단강도, 신장률, 유연도를 측정하였다. 시험에 사용한 그물실의 굵기는 표준직경 0.284 mm, 호수법 3호로 제작하였다. 대조군으로서는 상업적으로 유통하고 있는 동일 규격의 연안자망용 나일론 그물실을 사용하여 비교분석하였다.
- 시험조업은 2014년 12월에 총 6회 시험조업을 실시하였으며, 시험결과 중에서 기상악화로 인한 파망사고로 데이터의 불균형을 보였던 2회를 제외한 나머지 4회를 분석하였다. 각 재질별 시험어구에 어획된 어종에 대한 어획비율과 단위노력당어획량(Catch Per Unit Effort, CPUE)는 Table 5에 나타내었다.
- 생분해성 그물실 재질 변화에 따른 성능을 평가는, 제주 추자도 인근해역에서 참조기 등 대상으로 조업하는 연안유자망을 대상으로 해상어획성능 시험을 실시하였다. 시험조업은 제주 추자도 남해안에서 실시하였으며, 시험어구는 PBS와 PBAT를 중량비율 82w%대 18w%로 블렌딩한 생분해성 수지를 사용한 그물(실)(이하, Bio-old), PBS와 PBAT를 공중합한 수지를 사용한 그물(실)(이하, Bio-new) 그리고 나일론 그물(실)(이하, Nylon), 총 3종류로 제작하여 시험하였다. 시험어구의 규격은 Table 1에 나타내었다.
- 시험조업은 제주 추자도 선적 연안자망 어선 해창호(9.77톤)를 이용하여 추자도 남서해역에서 수행하였으며 조업수심은 92~120 m였다. 조업위치는 Fig.
- 파단강도 및 신장률은 ASTM D638 시험법에 따라 시험하였으며, 국립수산과학원의 만능시험기(Instron 3365, USA)를 사용하여 측정하였다. 인장시험에서 시료를 거치한 클램프 간격은 400 mm 였으며, 데이터는 시료의 중앙부가 절단된 20건에 대해 파단강도 값과 신장률 값을 획득하였다.
- 시험어구는 그물실의 재질별로 5폭씩을 제작하여 총 15폭을 사용하였다. 해상시험은 상업어구의 160폭의 가운데 부분에 연결하여 어구를 구성하여 시험하였으며, 시험어구의 배치는 Fig. 3에 나타내었다.
- 유연도는 Bio-new가 Bio-old에 비해 건시상태의 유연도는 약 34%, 습시상태의 유연도는 약 32% 개선된 것으로 나타났다. 해상어획성능시험은 제주 인근에서 연안유자망을 대상으로 실시하였다. 시험조업결과, 각 재질별 시험어구는 대등한 어획성능 나타내었으며, Bio-old는 Nylon과 Bio-new에 비해 참조기의 경우 미성숙 개체의 어획량이 적은 것을 알 수 있었다.
이론/모형
- 유연도 측정은 Brandt법(Andres and Garrother, 1964; Kim et al., 2014a)과 KS 시험법 KSK0538, 1996을 준용하여 시험하였으며, 시험에 사용한 시료(試片)는 지름 4 cm의 원통에 시료를 20회 균일하게 감아서 벗겨내어 제작하였다.
- 대조군으로서는 상업적으로 유통하고 있는 동일 규격의 연안자망용 나일론 그물실을 사용하여 비교분석하였다. 파단강도 및 신장률은 ASTM D638 시험법에 따라 시험하였으며, 국립수산과학원의 만능시험기(Instron 3365, USA)를 사용하여 측정하였다. 인장시험에서 시료를 거치한 클램프 간격은 400 mm 였으며, 데이터는 시료의 중앙부가 절단된 20건에 대해 파단강도 값과 신장률 값을 획득하였다.
성능/효과
- 4배 높은 수치를 나타내었다. 또한 기존의 생분해성 그물인 Bio-old는 Bio-new에 비해 그물의 강도는 약 9.2% 높은 수치를 나타내었으나, 신장률은 Bio-new가 3% 높게 나타났다.
- 각 시료별 유연도 시험 결과는 Table 3에 나타내었다. Nylon 그물실의 경우 10회 평균 압축력(Stiffness)은 건시 상태에서 16.46 g, 습시상태에서 9.7 g으로 Nylon 그물실은 습시상태에서 압축력이 감소하는 것으로 유연도는 증가하여 부드러워지는 것을 알 수 있었으며, 습시상태의 압축력은 건시상태 압축력의 58%로 약 1.7배 감소하여 상대적으로 유연도가 증가하는 것을 알 수 있었다. 반면, Bio-new는 건시상태에서 10.
- 21 g으로 건시와 습시의 값에 큰 변화는 없었다. Nylon과 비교해서는 건시상태에서는 Nylon보다 압축력이 작아 상대적으로 유연도가 우수하였으며, 습시상태에서는 Nylon에 대비 7% 정도 유연도가 낮은 것으로 나타났다. 또한 기존의 생분해성 그물실의 경우, 건시상태의 압축력 15.
- 이었으며, 습시강도는 건시강도보다 약 19% 정도 감소하는 것으로 나타났다. 각 시료별 신장률은 건시상태에서 25.12%, 습시상태에서 31.65%로 강도는 감소한 반면 신장률은 약 25% 증가하는 것을 알 수 있었다. 생분해성 그물실의 물성균일성을 확보하고 유연도를 개선한 Bio-new는, 건시강도 4,842 kg/cm2, 습시강도 4,704 kg/cm2로 습시상태를 기준으로 하였을 경우 Nylon 강도의 99%를 나타내었다.
- 각 시료별 직선강도는, Nylon은 건시상태에서 5,950 kg/cm2, 습시상태 4,817 kg/cm2 이었으며, 습시강도는 건시강도보다 약 19% 정도 감소하는 것으로 나타났다. 각 시료별 신장률은 건시상태에서 25.
- 기존 생분해성 그물실인 Bio-old와 개선된 그물실 Bio-new의 강도는 대등하였으며, 신장률은 Bio-old에 비해 Bio-new가 약 6% 정도 우수한 것으로 나타났다. 각 재질별 동일규격으로 편망한 그물의 성능은 Nylon 그물이 파단강도가 가장 컸으며, 신장률은 Bio-new가 Nylon에 비해 1.4배 우수하였다. Bio-old는 Bio-new에 비해 그물의 강도는 약 9.
- 본 연구에서는 생분해성어구의 성능향상을 목적으로 PBS와 PBAT를 합성단계에서 단일 구조로 제작한 PBS 공중합체(Bio-new)의 성능을 평가하기 위해 기존의 PBA/PBAT블렌딩 수지 그물(Bio-old)과 상용 나일론 그물(Nylon)과 어획성능 비교 시험을 하였다. 기존 생분해성 그물실인 Bio-old와 개선된 그물실 Bio-new의 강도는 대등하였으며, 신장률은 Bio-old에 비해 Bio-new가 약 6% 정도 우수한 것으로 나타났다. 각 재질별 동일규격으로 편망한 그물의 성능은 Nylon 그물이 파단강도가 가장 컸으며, 신장률은 Bio-new가 Nylon에 비해 1.
- 습시상태의 신장률은 Nylon 신장률의 약 82%를 나타내었다. 기존에 개발된 생분해성 수지로 방사한 Bio-old와 Bio-new의 비교에서는 강도는 대등하였으며, 신장률은 Bio-old에 비해 Bio-new가 약 6% 정도 우수한 것으로 나타났다. 각 시료별 유연도 시험 결과는 Table 3에 나타내었다.
- Nylon과 비교해서는 건시상태에서는 Nylon보다 압축력이 작아 상대적으로 유연도가 우수하였으며, 습시상태에서는 Nylon에 대비 7% 정도 유연도가 낮은 것으로 나타났다. 또한 기존의 생분해성 그물실의 경우, 건시상태의 압축력 15.86 g, 습시상태의 압축력 15.04 g으로 나타났으며, Bio-new는 기존의 생분해성 그물에 대해 건시상태의 유연도는 약 34% 이상 개선되었으며, 습시상태의 유연도는 Bio-old에 비해 약 32% 개선된 것으로 나타났다.
- 4배 높은 수치를 나타내었다. 또한 기존의 생분해성 그물인 Bio-old는 Bio-new에 비해 그물의 강도는 약 9.2% 높은 수치를 나타내었으나, 신장률은 Bio-new가 3% 높게 나타났다.
- 03). 또한 참조기의 경우, Nylon에서 107마리(10,110 g), Bio-old 121마리(10,400 g), Bio-new는 132마리(10,700 g)로 물성이 개선된 생분해성 자망인 Bio-new의 어획이 다소 많은 것으로 나타났다. 단위노력당어획량 CPUE (g/net)는 Nylon에서 고등어 3,227.
- 본 연구에서 자망의 재질에 따른 어획성능 비교 시험 조업결과는 그물실의 유연성에 따라 어획되는 어종이나 어획되는 개체의 체장조성이 달라짐을 알 수 있었다.
- 65%로 강도는 감소한 반면 신장률은 약 25% 증가하는 것을 알 수 있었다. 생분해성 그물실의 물성균일성을 확보하고 유연도를 개선한 Bio-new는, 건시강도 4,842 kg/cm2, 습시강도 4,704 kg/cm2로 습시상태를 기준으로 하였을 경우 Nylon 강도의 99%를 나타내었다. 신장률은 건시상태에서 25.
- 97%로 건시와 습시의 신장률 차이는 거의 보이지 않았다. 습시상태의 신장률은 Nylon 신장률의 약 82%를 나타내었다. 기존에 개발된 생분해성 수지로 방사한 Bio-old와 Bio-new의 비교에서는 강도는 대등하였으며, 신장률은 Bio-old에 비해 Bio-new가 약 6% 정도 우수한 것으로 나타났다.
- 해상어획성능시험은 제주 인근에서 연안유자망을 대상으로 실시하였다. 시험조업결과, 각 재질별 시험어구는 대등한 어획성능 나타내었으며, Bio-old는 Nylon과 Bio-new에 비해 참조기의 경우 미성숙 개체의 어획량이 적은 것을 알 수 있었다. 따라서 그물실의 재질에 따라 어획성능 영향이 있는 것을 알 수 있었다.
- 7에 나타내었다. 시험조업결과, 총어획종수는 22종, 총어획 마리수 1,569마리(324,780 g)가 어획되었다. 전체 어획량에서 50% 이상을 차지한 고등어의 어획량은 Nylon에서 262마리(64,600 g), Bio-old는 268마리(67,000 g), Bio-new는 265마리(65,600 g)로 각 어구별로 어획량의 차이는 없었으며, 비모수검증에서 유의한 차를 보이지 않았다(Kruskal-Wallis test, p=0.
- 생분해성 그물실의 물성균일성을 확보하고 유연도를 개선한 Bio-new는, 건시강도 4,842 kg/cm2, 습시강도 4,704 kg/cm2로 습시상태를 기준으로 하였을 경우 Nylon 강도의 99%를 나타내었다. 신장률은 건시상태에서 25.73%, 습시상태에서 25.97%로 건시와 습시의 신장률 차이는 거의 보이지 않았다. 습시상태의 신장률은 Nylon 신장률의 약 82%를 나타내었다.
- 2% 높은 수치를 나타내었으나, 신장률은 Bio-new가 3% 높게 나타났다. 유연도는 Bio-new가 Bio-old에 비해 건시상태의 유연도는 약 34%, 습시상태의 유연도는 약 32% 개선된 것으로 나타났다. 해상어획성능시험은 제주 인근에서 연안유자망을 대상으로 실시하였다.
- 시험조업결과, 총어획종수는 22종, 총어획 마리수 1,569마리(324,780 g)가 어획되었다. 전체 어획량에서 50% 이상을 차지한 고등어의 어획량은 Nylon에서 262마리(64,600 g), Bio-old는 268마리(67,000 g), Bio-new는 265마리(65,600 g)로 각 어구별로 어획량의 차이는 없었으며, 비모수검증에서 유의한 차를 보이지 않았다(Kruskal-Wallis test, p=0.03). 또한 참조기의 경우, Nylon에서 107마리(10,110 g), Bio-old 121마리(10,400 g), Bio-new는 132마리(10,700 g)로 물성이 개선된 생분해성 자망인 Bio-new의 어획이 다소 많은 것으로 나타났다.
- 물성을 개선한 Bio-new의 경우, 전체적인 어종구성과 어획된 개체의 크기분포에 있어서 Nylon과 어획량과 동일한 어획 패턴을 나타내었으며, 이는 Nylon 자망의 물성과 대등한 성능을 나타내었기 때문인 것으로 판단된다. 주요 어획종인 고등어와 참조기의 어획량에 대해 비교시험결과 비모수 검정에서 유의차가 없는 것으로 나타났으며(Kruskal-Wallis test, p=0.03), 기존의 어구와 동등한 어획성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.
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