KR100332921B1 - 적조제거방법 및 적조제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학적 방법에 의하여 적조를 제거하는 방법 및 장치에 관한 것으로써,적조원인인 생물외에 타 생물도 고려하여 차아염소산나트륨의 살포조건을 적절히 제어함으로써, 2차적인 환경피해를 최소화하면서 보다 신속하고 보다 경제적으로 적조를 제거할 수 있는 적조제거방법 및 적조제거장치를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 차아염소산나트륨을 적조발생 해수에 살포하여 적조를 제거하는 방법에 있어서, 해수내 차아염소산나트륨의 농도가 단위체적당 0.1∼1.5ppm이 되도록 차아염소산나트륨을 적조발생 해수에 살포하여 적조를 제거하는 방법 및 적조제거장치를 그 요지로 한다.

Description

적조제거방법 및 적조제거장치{A METHOD FOR ELIMINATING RED TIDE AND AN APPARATUS FOR ELIMINATING RED TIDE}

본 발명은 화학적 방법에 의하여 적조를 제거하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 알칼리성 차아염소산나트륨(NaOCl)을 이용하여 2차적인 환경문제를 일으키지 않고 보다 경제적으로 적조를 제거할 수 있는 적조제거방법 및 적조제거장치에 관한 것이다.

적조발생은 국내외적으로 바다를 가진 나라에서 큰 사회적, 환경적, 그리고 경제적 문제를 일으키고 있으며, 빈번한 적조발생은 연안지역의 천해 양식산업에 치명적인 해를 끼치게 된다.

이러한 적조발생은 연안도시 및 임해산업의 발달로 각종 오염물질이 연안해역으로 대량 유입되므로서 더욱 심화되고 있다.

상기 적조발생은 다발현상과 함께 그 규모가 광대하고, 장기간 지속되는 특성을 가지며, 발생된 적조는 독성을 가진다. 최근에는 어패류를 독화시키고 독화된 어패류를 인간이 먹으면 마비성, 설사성 중독을 일으키기까지 한다. 적조의 발생원인은 아직까지 뚜렷하게 규명되어 있지 않으나 해수교환이 적고, 영양염류 농도가 풍부한 폐쇄성 내만 해역, 및 적조생물의 광합성 활동에 필요한 일조량이 풍부하고 해수의 온도가 15℃ - 25℃인 지역에서 휴면포자로 존재하던 것이 이러한 환경조건에서 발아하여 급격히 번식함으로써 발생하는 것으로 알려져 있다.

적조발생은 식물성 플랑크톤이 주류를 이루고 있으며, 발생추세도 규조류에서 유해성 편모조류로 그 발생 적조생물이 바뀌어 가고 있으며, 적조밀도 또한 고 밀도화, 다발성 현상을 띠는 추세이다.

종래의 적조구제 방법으로는 생물학적으로 해양생물간 상호 작용을 이용한 방법으로서 적조생물을 포식하는 천적생물 및 미생물 이용방법, 그리고 해초류에서 추출한 생리 활성물질을 이용하는 방법이 알려져 있으며, 화학적 방법으로는 연속식 해수전해법으로 차아염소산나트륨을 투입하는 방법, 황산동 등과 같은 화학약품을 살포하는 방법, 초음파 및 오존처리방법, 황토를 살포하는 방법 등이 알려져 있으며, 물리적인 방법으로는 고속 해수 순환법 및 적조 여과법 등이 알려져 있다.

그러나, 현재까지 전 세계적으로 경제성있고, 대규모의 적조 발생시 적용할 수 있는 방법은 아직까지 개발되어 있지 않으며, 2차적인 환경문제를 일으키지 않는 제거방법 또한 실용화 단계까지 개발된 것은 없는 실정이다.

연속식 해수전해법으로서 차아염소산소다 발생장치, 희석수공급수단, 및 분무수단 등을 선박에 장착하여 해수에 함유된 염소화합물로 부터 전기적 반응에 의해 고농도의 차아염소산소다를 발생시켜 해수로 희석한 후, 분사하여 적조를 제거하는 방법이 대한민국 공개특허공보 제1998-069호 제시되어 있다.

그러나, 상기 연속식 해수전해방법의 경우에는 대규모의 적조발생시 적절하게 적용하기 위하여 대용량의 전력과 함께 선박에 대규모의 장치설치 면적이 필요하고, 또한 대용량의 차아염소산나트륨의 발생을 위해서는 시간적인 제약이 따르게 되는 문제점이 있다.

특히, 상기 연속식 해수전해방법에서는 2차적인 환경문제는 전혀 고려하고 있지 않다.

즉, 차아염소산나트륨을 이용하여 적조를 제거하는 경우 살포되는 차아염소산나트륨에 의해 적조 원인 생물외에 상위 영양단계인 타 플랑크톤의 사멸을 최소화하고, 차아염소산나트륨이 궁극적으로 해수내에서 자연적으로 분해되어 본래의 해수내 염화나트륨 성분으로 복귀되는 것이 요구되는데, 이러한 사상은 상기 연속식 해수전해방법에서는 전혀 고려되어 있지 않다.

이에, 본 발명자들은 상기한 종래방법들의 제반문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 적조원인인 생물외에 타 생물도 고려하여 차아염소산나트륨의 살포조건을 적절히 제어함으로써, 2차적인 환경피해를 최소화하면서 보다 신속하고 보다 경제적으로 적조를 제거할 수 있는 적조제거방법 및 적조제거장치를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 부합되는 적조제거장치의 개략도

도 2는 해수를 이용하여 차아염소산나트륨의 제조시 시간변화에 따른 차아염소산나 트륨 발생량의 변화를 나타내는 그래프

도 3은 차아염소산나트륨을 해수에 살포한 후 시간경과에 따른 차아염소산나트륨의 농도변화를 나타내는 그래프

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

3 . . . 저장조 3a . . . 차아염소산나트륨 공급라인 2 . . . 희석부

4 . . . 해수공급부 4a . . . 해수 공급라인 8 . . . 농도 측정기

10 . . . 차아염소산나트륨 배출라인 13 . . . 살포대 14 . . . 분사노즐

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 차아염소산나트륨을 적조발생 해수에 살포하여 적조를 제거하는 방법에 있어서,

해수내 차아염소산나트륨의 농도가 단위체적당 0.1∼1.5ppm이 되도록 차아염소산나트륨을 적조발생 해수에 살포하여 적조를 제거하는 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 차아염소산나트륨을 적조발생 해수에 살포하여 적조를 제거하는 방법에 있어서,

적조발생 해수중의 적조발생원인생물의 생존율이 30%미만이 되도록 차아염소산나트륨을 적조발생 해수에 살포하여 적조를 제거하는 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 차아염소산나트륨을 적조발생 해수에 살포하여 적조를 제거하는 장치에 있어서,

차아염소산나트륨 제조원으로 부터 공급된 고농도의 차아염소산나트륨을 저장하는 저장조; 이 저장조로 부터 공급된 고농도의 차아염소산나트륨를 차아염소산나트륨 공급라인을 통해 공급받아 해수로 희석하는 희석부; 이 희석부에 해수 공급라인을 통해 해수를 공급하는 해수공급부; 차아염소산나트륨 배출라인을 통해 상기 희석부에서 희석된 차아염소산나트륨을 공급받아 바다에 살포하는 살포대; 및 해수중의 차아염소산나트륨의 농도를 측정할 수 있는 농도 측정기를 포함하고,

상기 차아염소산나트륨 배출라인에는 희석된 차아염소산나트륨을 검출하기 위한 검출기가 구비되고, 그리고

상기 살포대에는 다수개의 분사노즐이 구비되어 희석된 차아염소산나트륨을 적조발생 해수에 살포하도록 구성되는 적조제거장치에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 해수속에 전해질로 포함되어 있는 염화나트륨(NaCl)이 전기적으로 분해되어, 살충, 살균 능력을 갖는 알카리성 차아염소산나트륨(NaOCl)을 생성하는 것을 응용한 것으로서, 해수를 전기분해하여 차아염소산나트륨(NaOCl)을 제조한 후, 제조된 고농도 알카리성 차아염소산나트륨을 해수에 일정 농도로 희석하여, 이를 적절한 양으로 조절하여 적조발생 해역에 살포함으로써 대규모 적조발생시 2차적인 환경피해를 최소화하면서 적조생물을 사멸시켜 적조를 제거하는 방법이다.

본 발명에서와 같이, 차아염소산나트륨을 해수에 투입하여 적조를 제거하는 경우에는 차아염소산나트륨의 투입 즉시 자연적으로 희석된다.

그러나, 차아염소산나트륨이 희석되더라도 2차적인 환경문제를 최소화할 수 있어야 한다. 여기서 2차적인 환경피해를 최소화한다고 함은 살포되는 차아염소산나트륨에의해 적조 원인 생물외의 상위 영양단계인 타 플랑크톤의 사멸을 최소화하고, 궁극적으로 해수내에서 자연적으로 분해되어 본래의 해수내 염화나트륨 성분으로 복귀하게 함을 의미한다.

따라서, 대규모 적조발생 해역에 차아염소산나트륨을 투입할 경우에는 차아염소산나트륨 농도를 다른 해양생물에는 피해가 최소화될 수 있는 농도로 제어하는 것이 중요하다.

따라서, 본 발명에 있어서는 해수내 차아염소산나트륨의 농도가 단위체적당 0.1∼1.5ppm이 되도록 차아염소산나트륨을 적조발생 해수에 살포해야 한다.

최종 차아염소산나트륨의 농도를 상기와 같이 제한하는 이유는 최종 차아염소산나트륨의 농도가 0.1ppm미만인 경우에는 농도가 너무 낮아 적조원인생물을 충분히 사멸하여 적조를 제거하는 것이 곤란하고, 그 농도가 1.5ppm을 초과하는 경우에는 적조 원인 생물외의 생물, 예를 들면 상위 영양단계인 타 플랑크톤의 많은 수가 사멸되기 때문이다.

본 발명에 있어서는 적조원인생물이 스크립실라 트로코이다(Scrippsiella trochoidea)인 경우에는 차아염소산나트륨의 농도가 해수 단위 체적당 0.5-1.5ppm이 되도록 하는 것이 바람직하다.

적조원인생물이 코클로디니움 폴리크리코이데(Cochlodinium polykrikoides)인 경우에는 차아염소산나트륨의 농도가 해수 단위 체적당 0.5-1.5ppm이 되도록 하는 것이 바람직하다.

적조원인생물이 짐노디니움 상규늄(Gymnodinium sanguineum)인 경우에는 차아염소산나트륨의 농도가 해수 단위 체적당 0.3-1.5ppm이 되도록 하는 것이 바람직하다.

적조원인생물이 지로디늄 인푸디쿰(Gyrodinium inpudicum)인 경우에는 차아염소산나트륨의 농도가 해수 단위 체적당 0.3-1.5ppm이 되도록 하는 것이 바람직하다.

적조원인생물이 프로로센트룸 마이컨(Prorocentrum micans)인 경우에는 차아염소산나트륨의 농도가 해수 단위 체적당 0.1-1.5ppm이 되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 고농도 차아염소산나트륨을 해수로 희석하여 차아염소산나트륨을 일정한 농도로 유지시킨 다음, 일정 농도의 차아염소산나트륨을 해수의 표층에 살포하거나 일정 깊이의 해수 속에 분사시킬 수 있다.

상기한 최종 차아염소산나트륨의 농도를 최대한 넓고 균일하게 확보하기 위하여 차아염소산나트륨을 해수면으로 부터 일정 깊이의 해수내에 분사시키는 것이 바람직하다.

차아염소산나트륨이 살포되는 위치는 해수면으로 부터 1∼5m의 범위내로 선정하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 차아염소산나트륨의 투입조건을 선정하는 것이 바람직한 이유는 해수의 흐름 및 파도 등을 고려하고, 또한, 대부분의 적조생물들이 오전 10시에서 오후 4시 사이에 해수면 표층으로 이동하지만 상대적으로 해수면하 수 미터까지 존재하는 특성을 반영하기 위함이다.

더욱 바람직한 투입방법은 해수면으로 부터 1∼5m의 범위내에서 수직방향으로 상부로 50%이상, 하부로 15%이하, 그리고 전,후 방향으로 10-40%의 분사조건으로 일정 농도의 차아염소산나트륨을 고속 분사하여 살포 투입하는 것이다.

상기 투입방법에 있어서 수직방향으로 상부로 70-80%, 하부로 5-15%, 그리고 전,후 방향으로 20-30%의 분사조건으로 일정 농도의 차아염소산나트륨을 고속 분사하여 살포 투입하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 상부로 70%, 하부로 10%, 그리고 전,후 방향으로 20%의 분사조건으로 일정 농도의 차아염소산나트륨을 고속 분사하여 살포 투입하는 것이다.

상기와 같이 여러방향으로 살포하는 이유는 한 방향으로만 살포하는 것보다 상하 그리고 전 방향을 고려하는 것이 해수 속에 상대적으로 넓게 분포한 적조생물에 효과적으로 대응하기 위함이다.

또한, 본 발명에 있어서는 차아염소산나트륨의 초기 살포 농도는 태양광이 강해 자외선영향이 높은 오전 및 오후의 경우, 적조발생이 해수표층에서 가장 활발하게 활동하는 시간대이므로 100-300ppm의 고농도 범위로 유지하는 것이 바람직하고, 일몰이 되는 시점에서는 10 - 100ppm범위로 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라 알카리성의 차아염소산나트륨을 해수에 살포하는 경우에는 차아염소산나트륨의 염소기와 산화기의 작용에 의해 적조생물의 세포막이 파괴되어 치사하게 된다. 이때, 적조생물을 치사시킨 해수내 차아염소산나트륨은 일광하의 자외선에 의해 자연적으로 분해되어, 본래의 자연속 해수속의 염화나트륨으로 환원됨으로, 적정 농도 살포시 2차적인 환경 문제를 일으키지 않게 된다.

또한, 본 발명에 있어서는 적조발생 해수중의 적조발생원인생물의 생존율이 30%미만이 되도록 차아염소산나트륨을 적조발생 해수에 살포하여 적조를 제거한다.

상기 적조발생원인생물의 대표적인 것으로는 스크립실라 트로코이다(Scrippsiella trochoidea), 코클로디니움 폴리크리코이데(Cochlodinium polykrikoides), 짐노디니움 상규늄(Gymnodinium sanguineum), 지로디늄 인푸디쿰(Gyrodinium inpudicum), 및 프로로센트룸 마이컨(Prorocentrum micans) 등으로 이루어진 그룹으로 부터 선택된 1종 또는 2종이상을 들수 있다.

본 발명에 있어서는 적조발생 해수중의 적조발생원인생물의 생존율이 30%미만이 되고, 그리고 적조발생 해수중의 동물성 플랑크톤의 생존율이 50%이상이 되도록 차아염소산나트륨을 적조발생 해수에 살포하여 적조를 제거하는 것이 바람직하다.

상기 동물성플랑크톤의 대표적인 것으로는 폴리크리코스 코페이디(Polykrikos kofoidii), 스트롬비디놉시스 에스피.(Strombidinopsis sp.), 및 아카티아 에스피.(Acartia sp.)로 이루어진 그룹으로 부터 선택된 1종 또는 2종이상을 들수 있다.

이하, 본 발명에 부합되는 적조제거장치의 바람직한 일례를 나타내는 도 1을 참조하여 본 발명의 적조제거장치를 보다 상세히 설명한다.

도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부합되는 적조제거장치는 차아염소산나트륨 제조원(도시되어 있지않음)으로 부터 공급된 고농도의 차아염소산나트륨을 저장하는 저장조(3), 이 저장조(3)으로 부터 공급된 고농도의 차아염소산나트륨를 차아염소산나트륨 공급라인(3a)를 통해 공급받아 해수로 희석하는 희석부(2), 이 희석부(2)에 해수 공급라인(4a)을 통해 해수를 공급하는 해수공급부(4), 차아염소산나트륨 배출라인(10)을 통해 상기 희석부에서 희석된 차아염소산나트륨을 공급받아 바다에 살포하는 살포대(13), 및 해수중의 차아염소산나트륨의 농도를 측정할 수 있는 농도 측정기(8)를 포함하며, 상기 차아염소산나트륨 배출라인(10)에는 희석된 차아염소산나트륨을 검출하기 위한 검출기(9)가 구비되어 있다.

상기 해수 공급라인(4a)에는 정압 펌프(5)를 구비시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 차아염소산나트륨 공급라인(3a), 상기 정압펌프(5)와 희석부(2)사이의 해수 공급라인(4a), 희석부(2)와 검출기(9)사이의 차아염소산나트륨 배출라인(10)에는 유량계(6)를 구비시키는 것이 바람직하다.

상기 살포대(13)에는 다수개의 분사노즐(14)이 구비되어 있으며, 상기 살포대(13)는 부이(11)에 의해 그 위치가 적절히 제어된다.

상기 희석부는 전원공급부(1)에서 전원을 공급 받아 교반가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 살포대(13)는 해수에 의한 부식을 방지하기 위하여 해수에 대한 내부식성이 우수한 재질로 제작되는 것이 바람직하며, 그 대표적인 예로서는 SUS316을 들수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 적조제거장치를 사용하여 적조를 제거하는 방법에 대하여 설명한다.

고농도의 차아염소산나트륨 및 해수를 각각 차아염소산나트륨 공급라인(3a) 및 해수 공급라인(4a)을 통해 희석부(2)에 공급하고 교반에 의해 균일하게 섞은 다음, 차아염소산나트륨 배출라인(10)을 통해 상기 희석부(2)에서 희석된 차아염소산나트륨을 살포대(13)에 공급하고, 살포대(13)에 공급된 차아염소산나트륨은 분사노즐(14)에 의해 적조 생물이 포함된 바다에 살포된다.

이때, 투입될 희석 해수의 차아염소산나트륨은 차아염소산나트륨 검출기(9)에 의해서 검출되어 적정농도를 살포하기 위해서 자동적으로 해수 취입부 측 유량계(6)와고농도 차아염소산나트륨 취입부(3)의 취입 유량계(6)에 피드백되어 적정 농도가 제어된다.

차아염소산나트륨 배출라인(10)을 통해 배출되는 일정 농도의 희석 차아염소산나트륨은 살포대(13)의 부이(11)에 의해서 해수면에서 깊이 방향으로 해수면 1-5m 깊이에서 분사노즐(14)에 의해 자동적으로 고속으로 상부, 하부 그리고 전 방향으로 분사 살포되도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 적조생물이 시간대 별로 해수 깊이에 따라 분포가 다르기 때문에, 해수 표층으로 이동하는 시간대에 맞추어 적절히 적조생물의 분포에 따라 분사조건을 제어하는 것이 바람직하다.

상기 저장조에 저장되는 고농도의 차아염소산나트륨으로는 육상에 설치된 해수전해 설비에서 확보하거나 기존의 차아염소산나트륨 제조 회사에서 염화나트륨으로 부터 제조된 것을 사용할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

(실시예 1)

해수전해장치를 이용하여 차아염소산나트륨의 발생량을 관찰하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.

이때, 차아염소산나트륨 발생을 위해서 양극과 음극으로 구성된 전극을 이용하고, 인가전력은 20와트로 하였다.

도 2에 나타난 바와 같이, 해수를 전기분해하여 관찰한 차아염소산나트륨 발생량은 시간에 따라서 선형적으로 증가하고, 시간당 1g의 차아염소산나트륨을 발생시키기 위해서는 5와트의 전력이 소모됨을 알 수 있다. 이것으로부터 다단의 전극으로 구성된 일반적인 해수 전해장치로부터 쉽게 인가되는 전력을 조절하면 대량의 차아염소산나트륨은 쉽게 얻을 수 있슴을 알 수 있다.

(실시예 2)

최종 해수내의 차아염소산나트륨 농도에 따른 적조발생 원인 생물의 제거정도를 알아보기 위하여 적조발생 원인 생물로서 국내 연안에서 해마다 빈번하게 적조를 일으키는 스크립실라 트로코이다(Scrippsiella trochoidea), 코클로디니움 폴리크리코이데(Cochlodinium polykrikoides), 짐노디니움 상규늄(Gymnodinium sanguineum), 지로디늄 인푸디쿰(Gyrodinium inpudicum), 프로로센트룸 마이컨(Prorocentrum micans)의 5종을 선택하여 실험 용기에 투입하고, 해수를 전기분해하여 제조한 10ppm의 차아염소산나트륨 용액을 각 적조생물들이 위치한 실험용기에 투입하여 최종적으로 0ppm, 0.1ppm, 0.3ppm, 0.5ppm, 0.75ppm, 1.0ppm, 1.5ppm의 차아염소산나트륨농도의 해수가 되도록 한 후, 5분이 경과한 다음에 활동성이 있는 적조생물과 운동이 정지되어 치사한 적조생물의 개체수를 계수하여 각 농도에 따른 5종의 치사율을 조사하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

한편, 하기 표 2 및 표 3에는 원생동물(적조생물 포식종, 동물성 플랑크톤) 및 요각류(적조생물 및 원생동물 포식종, 동물성 플랑크톤)의 생존율 실험결과를 나타내었다.

[적조생물 생존율]

단위 :%
ppm	0	0.1	0.3	0.5	0.75	1.0	1.5
스크림실라 트로코이다(Scrippsiella trochoidea)	90.2	79.3	50.4	21.0	4.9	0	0
코클로디니움 폴리크리코이데(Cochlodinium polykrikoides)	74.5	70.6	71.1	20.0	11.9	5.2	0
짐노디니움 상규늄(Gymnodinium sanguineum)	91.3	84.8	10.3	0	0	-	-
지로디늄 인푸디쿰(Gyrodinium inpudicum)	66.3	85.7	20.0	0	0	-	-
프로로센트룸 마이컨(Prorocentrum micans)	73.9	16.0	18.6	8.9	0	0	-

[동물성 플랑크톤(원생동물)의 생존율]

단위 : %
ppm	0	0.1	0.3	0.5	0.75	1.0	1.5
폴리크리코스 코페이디(polykrikos kofoidii)	98.6	95.7	90.0	75.7	38.6	10.0	0
스트롬비디놉시스 에스피.(strombidinopsis sp.)	100.0	100.0	90.0	34.3	6.7	0

[동물성 플랑크톤(요각류)의 생존율]

단위 : 5
ppm	0	1	2	5	10	20	30
아카티아(acartia)	100.0	100.0	70.0	60.0	50.0	20.0	10.0

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 대부분의 종이 0.3ppm - 0.5ppm 농도 수준에서 거의 20% 이하의 생존율을 나타내고 있슴을 알 수 있다.

반면에, 상기 표 2에 나타난 바와 같이, 원생동물인 폴리크리코스 코페이디(Polykrikos kofoidii)와 스트롬비디놉시스 에스피.(Strombidinopsis sp.)는 적조생물보다 더 높은 1.0ppm 이상의 농도에서 생존율이 50% 정도로 됨을 알 수 있고, 또한, 상기 표 3에 나타난 바와 같이, 요각류인 아카티아 에스피.(Acartia sp.)은 10ppm에서도 50%의 생존율을 나타내고 있슴을 알 수 있다.

그러므로, 차아염소산나트륨으로 적조생물 제거시, 적조 발생 해역내의 차아염소산나트륨 농도를 단위 체적당 0.1ppm에서 1.5ppm 범위 안에서 각 적조생물에 따라 살포할 경우, 상대적으로 상위 영양단계인 동물성 플랑크톤의 먹이사슬에 영향을 최소화하면서 적조생물의 80% 이상을 제거할 수 있다.

(실시예 3)

동물 플랑크톤, 특히, 요각류의 직접적인 포식자로 역할을 하는 어류의 생리 영향을 시험하기 위하여 어류로서 우럭(길이:15cm급), 가자미(15cm급), 그리고 광어(1.5cm급)을 선정하였으며, 4일간 육안으로 이들의 활동성과 행동 변화를 관찰하였다. 여기서는 해수 10리터에 차아염소산나트륨을 투입하여 차아염소산나트륨의 농도가 0.5ppm, 1.0ppm, 1.5ppm, 2.0ppm, 2.5ppm, 3.0ppm, 4.0ppm, 5.0ppm, 6.0ppm, 8.0ppm, 그리고 10.0ppm이 되도록 하여 농도별로 시험하고, 그 결과를 조사하여 하기 표 4에 나타내었다.

[차아염소산나트륨의 농도에 따른 물고기 생존시험 결과(관찰시간: 96시간)]

ppm	광어(1.5cm)	가자미(15cm급)	우럭(15cm급)	비고
0.5	96	96	96	미 동요
1.0	96	96	96	미 동요
1.5	96	96	96	초기 미세 동요
2.0	72	82	82	초기 미세 호흡곤란
2.5	48	72	72	호흡곤란
3.0	1.5	3.0	3.5	호흡곤란
4.0	1.0	2.0	2.4	호흡곤란 및 격렬한 요동
5.0	0.4	0.6	0.8	"
6.0	0.2	0.3	0.5	"
8.0	0.2	0.3	0.4	"
10.0	0.1	0.2	0.3	"

상기 표4에 나타난 바와 같이, 차아염소산나트륨의 농도가 0.5ppm, 1.0ppm인 경우에는 96시간 동안 전혀 이상 없이 생존하였고, 1.5ppm인 경우에는 차아염소산나트륨 투입시 초기에 물고기들이 수면으로 올라왔다가 다시 안정을 찾은 후, 4일 동안생존하였으며, 2.0ppm 이상인 경우에는 급격히 생존 시간이 감소함을 알 수 있다. 상기 결과로 부터 차아염소산나트륨 농도가 1.5ppm 이하에서는 어류에는 영향이 없음을 알 수 있다.

(실시예 4)

차아염소산나트륨은 강 알카리성의 물질로 알려져 있으므로 10리터의 해수속에 초기 농도를 10ppm, 100ppm으로 한 다음, 시간에 따른 pH의 변화를 관찰하고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

[차아염소산나트륨의 투입 후 시간변화에 따른 pH 변화]

시간	해수	10ppm	100ppm
0	7.99	8.03	8.45
0.5	8.01	8.04	8.43
1.0	8.01	8.00	8.25
2.0	8.01	7.96	8.05
3.0	8.00	7.94	7.96
4.0	8.01	7.93	7.97

상기 표 5에 나타난 바와 같이, 외부 조건으로는 태양광이 존재하는 상태로 기준의 해수의 pH가 7.99인 것과 비교하였을 경우, 10ppm 농도까지는 원래의 해수와 pH 차이를 볼 수 없으며, 100ppm 수준에서도 3시간 경과후에는 원래의 해수 수준으로 빠르게 회복됨을 알 수 있다. 따라서, 차아염소산나트륨 투입에 따른 pH의 문제는 고려치 않아도 되는 것으로 볼 수 있다.

(실시예 5)

차아염소산나트륨이 강한 태양광 하에서는 급속하게 자연상태인 염화나트륨으로 복원되는 분해율을 알아보기 위한 실험을 행하고, 그 결과를도 3에나타내었다.

도 3에 나타난 바와 같이, 초기 농도에 관계없이 약 1시간이 경과한 후에는 초기 농도에 비해 1/2 수준으로 감소하였으며, 5ppm 이하의 경우, 약 3시간이 경과한 후에는 분석 한계 이하로 분해됨을 알 수 있다. 실제로 해양에서는 해류, 바람 등에 의해서 더 빠르게 차아염소산나트륨이 분해 감소하며, 특히 태양광이 강한 여름철에는 더 강하게 분해되기 때문에, 차아염소산나트륨 투입후, 최종 농도가 0.5ppm인 경우라면, 살포후 2시간 이전에 해양 환경내 생물 생존에 영향이 없다고 알려진 범위인 0.05ppm 이하가 될 것으로 판단된다.

(실시예 6)

해수중의 차아염소산나트륨의 농도를 적절히 유지하기 위한 차아염소산나트륨의 살포조건을 구히가 위하여 도 1에 나타난 적조제거장치에 의해 차아염소산나트륨을 살포하였다.

상기 적조제거장치에 있어서 살포대는 해수에 의한 부식을 방지하고자 SUS316의 재질로 제작하였으며, 직경이 50mm, 길이가 5000mm의 원형으로 구성되어 있다.

또한, 살포대에 구비되어 있는 노즐은 8mm 원형이고, 노즐 간격은 150mm, 살포 노즐의 수는 33공으로 입력단 해수관의 압력을 충분히 받도록 하였다. 해수 취입부는 취입부에 이물질이 들어오는 것을 방지하기 위해서 1mm 구멍으로 된 망을 설치하였고, 해수면에서 5m 깊이에서 해수를 취입하도록 하였다. 또한, 해수 속에 포함된 차아염소산나트륨 농도를 0.1ppm에서 5ppm까지 측정할 수 있는 측정기를 살포대에서 1m 떨어진 후방에서 설치, 최종적으로 희석된 해수를 샘플링하여 분석하였다.

차아염소산나트륨을 교반 희석부에서 해수와 희석하여 살포대를 해수면 하 1m 깊이에 고정하고, 분사조건별로 해수에 포함된 차아염소산나트륨을 관찰하고, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.

이때, 차아염소산나트륨 농도의 측정은 차아염소산나트륨을 연속적으로 이동하면서 분사하고 난 후, 살포대가 이동한 후 약 1m 뒤 지점에서 살포대의 중간지역에서 측정한 것이며, 살포대의 이동거리는 5m/min이었다.

또한, 상부로 70%, 하부로 10%, 그리고 전,후 방향으로 20%의 분사조건으로 차아염소산나트륨을 살포 투입하였다.

[분사조건별 해수의 차아염소산나트륨 농도(ppm)]

해수깊이 분사조건	표층(0 m)	0.5m	1.0m
100ppm(30리터/min)	0.1 - 0.5	0.5 - 1.4	3.4이상
100ppm(20리터/min)	-	0.2 이하	2.0 - 4.3
200ppm(30리터/min)	0.4 - 1.6	1.9 - 3.2	5.0이상

상기 표 6에 나타난 바와 같이, 분사노즐을 통해서 분사되는 차아염소산나트륨의 농도가 100ppm(30리터/min)인 경우에는 해수면 표층에서 샘플링하여 분석한 차아염소산나트륨의 농도는 0.1ppm에서 0.5ppm이고, 0.5m 깊이의 경우, 0.5ppm에서 1.4ppm 사이의 농도를 가지며, 1m 깊이에서는 상대적으로 높은 3.4ppm 이상의 농도를 가짐을 알 수 있다. 측정 농도의 오차가 발생하는 것은 파도 및 해수의 흐름 등 외부 환경적인 영향으로 발생한 것으로 여겨진다.

또한, 100ppm(20리터/min)의 경우, 표층에서는 측정기의 측정한계로 인하여 측정이불가능하고, 0.5m 깊이에서 약 0.2ppm 이하이며, 해수 깊이 1m 지점에서는 분사 살포대가 지나간 지점이므로 해수에 차아염소산나트륨의 희석이 완전하게 일어나지 못하여 2.0ppm에서 4.3ppm 범위로 나타내고 있슴을 알 수 있다.

한편, 분사 살포대를 가변적으로 1m, 2m, 3m 깊이에서 차아염소산나트륨을 분사할 경우에 해수 속에 포함된 차아염소산나트륨의 농도를 관찰하고, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.

이때, 초기 분사되는 차아염소산나트륨의 농도는 100ppm(30리터/ min)이며, 살포대의 이동속도는 5m/min이었다.

[분사 살포대 깊이에 따른 차아염소산나트륨 농도(ppm)]

해수깊이 살포대 깊이	표층(0 m)	0.5m	1.0m	2.0 m
1m	0.1 - 0.5	0.5 - 1.4	3.4이상	-
2m	0.1이하	0.1-0.3	0.4 - 1.3	3.0이상
3m	-	-	0.4이하	0.8-1.9

상기 표 7에 나타난 바와 같이, 1m 깊이에서 살포할 경우는 표층에서부터 0.5m 깊이까지는 차아염소산나트륨이 0.1ppm에서 1.4ppm 범위의 농도로 분포되어 있으며, 2m 깊이에서 살포할 경우에는 해수 깊이 0.5m에서 1m까지 0.1ppm에서 1.3ppm 농도 범위로 분포하고 있다. 또한 3m 깊이에서 살포할 경우에는 표층에서 0.5m까지는 차아염소산나트륨의 측정범위 한계로 해수에 차아염소산나트륨이 거의 희석되어 측정되지 않으며, 1.0m 깊이에서 2m 깊이까지는 0.4ppm에서 1.9ppm 범위로 분포함을 알 수 있다.

또한, 적조제거장치를 이동시키면서 일정량의 차아염소산나트륨을 살포할 경우에이동속도에 따른 차아염소산나트륨의 농도변화를 조사하고, 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.

[분사 살포대 이동속도에 따른 차아염소산나트륨 농도(ppm)]

해수깊이 이동속도	표층(0 m)	0.5m	1.0m
5미터/min	0.1 - 0.5	0.5 - 1.4	3.4이상
20미터/min	-	0.2 이하	0.4 - 2.0

상기 표8에 나타난 바와 같이, 5m/min의 이동속도로 차아염소산나트륨을 살포하는 것이 20미터/min의 이동속도로 살포하는 것보다 해수에 차아염소산나트륨을 제어하기가 용이함을 알 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 적조원인인 생물외에 타 생물도 고려하여 차아염소산나트륨의 살포조건을 적절히 제어함으로써, 2차적인 환경피해를 최소화하면서 보다 신속하고 보다 경제적으로 적조를 제거할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (20)

1. 차아염소산나트륨을 적조발생 해수에 살포하여 적조를 제거하는 방법에 있어서,

   해수내 차아염소산나트륨의 농도가 단위체적당 0.1∼1.5ppm이 되도록 차아염소산나트륨을 적조발생 해수에 살포하여 적조를 제거하는 것을 특징으로 하는 적조제거방법
2. 제1항에 있어서,차아염소산나트륨이 적조발생 해수면으로 부터 1-5m깊이의 해수중에 살포되는 것을 특징으로 하는 적조제거방법
3. 제2항에 이어서, 차아염소산나트륨이 상부로 70-80%, 하부로 5-15% 및 전 방향으로 20-30%가 살포되도록 살포되는 것을 특징으로 하는 적조제거방법
4. 제1항에서 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 차아염소산나트륨의 초기 살포 농도가 오전 및 오후에는 100-300ppm이고, 일몰이 되는 시점에서는 10 - 100ppm범위로 유지되는 것을 특징으로 하는 적조제거방법
5. 제1항에서 제3항중의 어느 한 항에 있어서,

   적조원인생물이 스크립실라 트로코이다(Scrippsiella trochoidea)인 경우에는 차아염소산나트륨의 농도가 해수 단위 체적당 0.5-1.5ppm이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 적조제거방법
6. 제4항에 있어서,

   적조원인생물이 스크립실라 트로코이다(Scrippsiella trochoidea)인 경우에는 차아염소산나트륨의 농도가 해수 단위 체적당 0.5-1.5ppm이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 적조제거방법
7. 제1항에서 제3항중의 어느 한 항에 있어서,

   적조원인생물이 코클로디니움 폴리크리코이데(Cochlodinium polykrikoides)인 경우에는 차아염소산나트륨의 농도가 해수 단위 체적당 0.5-1.5ppm이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 적조제거방법
8. 제4항에 있어서,

   적조원인생물이 코클로디니움 폴리크리코이데(Cochlodinium polykrikoides)인 경우에는 차아염소산나트륨의 농도가 해수 단위 체적당 0.5-1.5ppm이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 적조제거방법
9. 제1항에서 제3항중의 어느 한 항에 있어서,

   적조원인생물이 짐노디니움 상규늄(Gymnodinium sanguineum)인 경우에는 차아염소산나트륨의 농도가 해수 단위 체적당 0.3-1.5ppm이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 적조제거방법
10. 제4항에 있어서,

    적조원인생물이 짐노디니움 상규늄(Gymnodinium sanguineum)인 경우에는 차아염소산나트륨의 농도가 해수 단위 체적당 0.3-1.5ppm이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 적조제거방법
11. 제1항에서 제3항중의 어느 한 항에 있어서,

    적조원인생물이 지로디늄 인푸디쿰(Gyrodinium inpudicum)인 경우에는 차아염소산나트륨의 농도가 해수 단위 체적당 0.3-1.5ppm이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 적조제거방법
12. 제4항에 있어서,

    적조원인생물이 지로디늄 인푸디쿰(Gyrodinium inpudicum)인 경우에는 차아염소산나트륨의 농도가 해수 단위 체적당 0.3-1.5ppm이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 적조제거방법
13. 제1항에서 제3항중의 어느 한 항에 있어서,

    적조원인생물이 프로로센트룸 마이컨(Prorocentrum micans)인 경우에는 차아염소산나트륨의 농도가 해수 단위 체적당 0.1-1.5ppm이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 적조제거방법
14. 제4항에 있어서,

    적조원인생물이 프로로센트룸 마이컨(Prorocentrum micans)인 경우에는 차아염소산나트륨의 농도가 해수 단위 체적당 0.1-1.5ppm이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 적조제거방법
15. 차아염소산나트륨을 적조발생 해수에 살포하여 적조를 제거하는 방법에 있어서,

    적조발생 해수중의 적조발생원인생물의 생존율이 30%미만이 되도록 차아염소산나트륨을 적조발생 해수에 살포하여 적조를 제거하는 것을 특징으로 하는 적조제거방법
16. 제15항에 있어서,

    적조발생원인생물이 스크립실라 트로코이다(Scrippsiella trochoidea), 코클로디니움 폴리크리코이데(Cochlodinium polykrikoides), 짐노디니움 상규늄(Gymnodinium sanguineum), 지로디늄 인푸디쿰(Gyrodinium inpudicum), 및 프로로센트룸 마이컨(Prorocentrum micans)로 이루어진 그룹으로 부터 선택된 1종 또는 2종이상인 것을 특징으로 하는 적조제거방법
17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 적조발생 해수중의 동물성 플랑크톤의 생존율이 50%이상이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 적조제거방법
18. 제17항에 있어서, 동물성플랑크톤이 폴리크리코스 코페이디(Polykrikos kofoidii), 스트롬비디놉시스 에스피.(Strombidinopsis sp.), 및 아카티아 에스피.(Acartia sp.)로 이루어진 그룹으로 부터 선택된 1종 또는 2종이상인 것을 특징으로 하는 적조제거방법
19. 차아염소산나트륨을 적조발생 해수에 살포하여 적조를 제거하는 장치에 있어서,

    차아염소산나트륨 제조원으로 부터 공급된 고농도의 차아염소산나트륨을 저장하는 저장조; 이 저장조로 부터 공급된 고농도의 차아염소산나트륨를 차아염소산나트륨 공급라인을 통해 공급받아 해수로 희석하는 희석부; 이 희석부에 해수 공급라인을 통해 해수를 공급하는 해수공급부; 차아염소산나트륨 배출라인을 통헤 상기 희석부에서 희석된 차아염소산나트륨을 공급받아 바다에 살포하는 살포대; 및 해수중의 차아염소산나트륨의 농도를 측정할 수 있는 농도 측정기를 포함하고,

    상기 차아염소산나트륨 배출라인에는 희석된 차아염소산나트륨을 검출하기 위한 검출기가 구비되고, 그리고

    상기 살포대에는 다수개의 분사노즐이 구비되어 희석된 차아염소산나트륨을 적조발생 해수에 살포하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 적조제거장치
20. 제19항에 있어서, 상기 해수 공급라인에는 정압 펌프가 구비되고; 상기 차아염소산나트륨 공급라인, 상기 정압펌프와 희석부사이의 해수 공급라인, 희석부와 검출기사이의 차아염소산나트륨 배출라인에는 각각 유량계가 구비되고; 그리고

    상기 희석부는 교반가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 적조제거장치