축제식 새우양식장의 사육수 순환

축제식 새우양식장의 사육수 순환

장  인  권
국립수산진흥원 서해수산연구소

  서해안에 위치한 대부분의 새우양식장에는 사육수의 순환과 용존산소를 높이기 위하여 수차를 설치한다. 그러나 수차의 배열에 크게 신경을 기울이는 양식어민은 그리 많지 않다. 실제로 양식현장에서는 수차에 배열보다는 수에만 관심을 갖는다. 사육수의 순환은 새우의 섭식율 뿐 아니라 사료 찌꺼기의 배출 및 바닥의 유기물 축적 등에도 영향을 미친다. 특히 고밀도양식에 있어서 사육수의 순환은 가장 중요한 사육관리 요인중의 하나로 작용한다. 본 내용은 호주 제임스쿡대학의 에릭피터슨박사의 논문을 참고로 서술하였다.  

<사육수 순환>
  축제식 새우양식장에서 사육수의 순환 및 폭기는 사육수 내 생물체의 생명을 지지하기 위해서는 필수적인 요인으로 이를 위해서는 수차를 설치한다.  수차는 새우양식장에서 일반적으로 사용하는 프로펠라 모양의 패들형 (paddlewheel)과 공기를 강하게 분사시키는 에어오투 (Air-O2 혹은 bubble jet) 방식의 두가지가 있는데 이들 모두 사육수에 산소를 용해시킴과 동시에 사육수로부터 이산화탄소와 암모니아가스를 방출시키는 역할을 한다.
  이러한 장치들은 수면과 공기 사이에 보다 많은 기체 분자들이 교환될 수 있도록 사육수를 교반시키고 분산시킨다. 수차는 실제로 양식장의 심장과 폐의 역할을 한다. 수차는 사육수를 지속적으로 순환시킴으로써 유기물의 교반을 일으키며 용존산소를 확산시켜 준다. 양식호지 내에는 수차 외에는 특별한 장치는 없으며 수류가 지나치게 강하거나 약해도 문제가 발생하거나 유해한 부분이 형성될 수 있다. 

<응력>
  사육수 순환 정도는 바닥에 대한 물의 응력 (應力, 바닥을 끌어당기는 힘)으로 나타내진다. 응력이 0.03 N/m2 일 경우에는 제방의 토사가 흘러 나와서 사료찌꺼기 등을 덮음으로써 섭식지를 혐기상태로 만든다. 이러한 강한 응력은 표층수의 유속이 12 ㎝/초 이상일 때 일어난다. 표층의 유속은 물위에 부표를 띄워 놓고 시계로 측정하면 쉽게 계산할 수 있다.
  사육지는 3,000평을 기준으로 예상 생산량이 2톤을 초과할 경우에는 강제적으로 폭기를 해주어야 하며 1톤이 증가할 때마다 2 kW (수차 1대)의 비율로 증가시키면 바람직하다. 수차는 치하의 입식 때부터 가동시키는 것이 바람직하며 이때는 몇 대만을 가동시켜 약한 수류를 만들어주면 충분하다. 사육수 순환이 전혀 없게 되면 사육수는 정체되는데 이러한 현상은 고수온일 경우에 심하게 나타난다. 이상적인 표층 유속은  섭식 시 4 ㎝/초 이상이 되어야 하는데 이 정도의 유속에서는 신선한 펠렛사료는 흩어지거나 풀어지지 않으면서도 미세한 입자들만 부유상태를 유지할 수 있다.

  고밀도 양식일 경우에는 수차의 수를 많이 늘리는데 이러한 경우 과도한 유속으로 문제가 초래될 수 있다. 이러한 문제들은 제방의 측면을 비닐이나 천으로 덮어 토사 유실을 억제하고 수차의 속도 및 수차의 위치를 조절하여 응력이 보다 균등하게 분산되도록 함으로써 해결할 수 있다.
  배수공은 사육지 중앙에 설치함으로써 유기물입자가 배출되도록 하여야 한다. 사육지의 중앙 부위는 유기물입자를 집중시키는 덫과 같은 역할을 하며 사육수 내의 세설물과 사료찌꺼기 등을 외부로 내보내는데 필수적이다.

<사육지 형태>
  일반 양식장에서 사육수를 순환시키는데 가장 큰 문제점은 사육지 형태가 사각형이라는 것이다. 더욱이 대부분의 양식장에서 사육지의 구석은 매우 각이 지고 견고하게 만든다. 물은 사육지를 따라 흐르면서 회전하려는 경향이 있지만 이러한 사육지에서 수류는 곧 구석에 부딪혀서 갑작스런 방향전환을 하게 되며 결국에는 수류의 사각지대를 만들게 된다. 사육지 구조의 좋고 나쁨은 수류가 얼마나 완전한 원형을 이루면서 이동하는가에 의해서 결정된다. 사각형 사육지의 가장 바람직한 구조는 구석이 어느 정도 완만한 원형을 이루어 수류가 원만하게 흐르도록 하는 것이다.

<수차의 배치>
  가장 이상적인 수차의 배열은 사육지의 각 구석에 패들형 수차를 하나씩 설치하는 것이다. 이러한 배열은 소형 사각형의 사육지에 적합하며 태국 등에서 많이 사용하는 설치방식이다.
  (그림 1)은 약 3,000평의 사각형 사육지의 구석에 2 마력 용량의 수차를 각각 설치하고 표층의 수류를 컴퓨터로 모델링한 것이다. 이러한 배열은 새우의 주 섭식 바닥에 적당한 수류를 형성시켜 찌꺼기를 중앙에 모이게 하며 예상 생산량이 약 5톤이 되는 사육밀도에 적합하다. 여기에서 사육밀도가 더욱 높아지거나 면적이 증가하면 이에 비례하여 패들형 수차 사이에 에어오투형 수차를 설치하는 것이 바람직하다. 에어오투형 수차는 사육지 바닥을 파헤칠 수 있지만 이러한 문제는 바닥의 적당한 위치에 자갈이나 경질의 재질을 설치함으로써 해결할 수 있다.
  (그림 1)의 수차배열은 거의 최적이라고 할 수 있다. 각 수차는 다음의 구석으로 물을 보내도록 배치되어 구석의 사각지대를 최소화시킨다. 이러한 배열은 표층수를 분산시켜주는 동시에 바닥에서는 수류를 중앙으로 집중시키게 만든다. 이러한 패턴의 수류는 사육지 중앙부위에 낮은 수압을 형성시킴으로써 사료찌꺼기와 세설물 등이 중앙부로 빨려들어 오도록 유도한다.

<바닥의 응력>
  (그림 2)는 최적 수차배열 시 나타나는 바닥의 응력을 컴퓨터로 나타낸 것이다. 짙은 색의 화살표 실선은 사료찌꺼기가 바닥의 중앙으로 빨려들어가는 이동경로를 나타낸다. 그림에서 녹색 화살표로 나타나는 부위는 사료와 진흙으로서 바닥의 52%를 덮고 있는 반면 적색과 황색 화살표들은 모래와 니질로서 바닥의 32%를 점유한다. 이것은 4개의 패들형 수차를 제방에서 20m 떨어져 표층수류를 구석으로 향하도록 배치함으로써 만들어진다. 그러나 에어오투형 수차로는 이러한 수류 형성을 기대하기 어려우며 이것은 생산량이 3,000평당 약 5톤을 초과할 경우 추가적으로 설치하는 것이 바람직하다.

  우리나라의 새우양식장 형태는 거의 사각형이다. 양식장을 준비하는 양식어민들은 일반적으로 수차의 수에는 신경을 쓰지만 수차의 배열에는 크게 관심을 기울이지 않는다. 수차의 배열이 합리적이지 않을 경우에는 새우의 사료섭취는 보다 비효율적일 뿐 아니라 사육지 구석에는 수류 사각지대가 형성되어 혐기상태가 야기되며 사료찌꺼기 등 유기물이 바닥에 축적되어 사육환경의 악화가 가속화된다. 수차의 배열이 적절하더라도 보다 효율적으로 찌꺼기를 배출시키기 위해서는 사육지 중앙에 배수구를 설치하는 중앙배수식의 시설이 필요하다.

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