거대해조류기계적대응방안 ( 거대해조류수확기술의현황 ) 2018 년 03 월 13 일 정상현 한국기계연구원
목차 1. 조류 (Algae) 의산업적활용 2. 거대조류대발생현황및문제점 3. 거대조류수거방안 4. 결론
조류 (Algae) 의분류및특징
거대조류의산업적활용 거대조류의성분 Representative Composition of Macroalgae Protein Carbohydrate Ash Phosphorus Fiber 15-20 20-30 20-35 0.04-0.1 20-40 산업적활용 에너지생산공정 출처 : Oilgae Guid to Fuel from Macroalgae, 2010 출처 : Oilgae Guid to Fuel from Macroalgae, 2010 유럽을중심으로에너지생산을위한다양한 Ocean Farm 운영
유해거대조류의대발생 (Bloom) 출처 : http://www.nocutnews.co.kr/news/4468526 출처 : https://greencitiesbluewaters.wordpress.com/2014/08/20/ seaweed-blooms-a-growing-problem/ 발생원인 과도한증식조건 ( 빛, 온도, 영양분 ) 외래종의침입 유해 부패로인한유독가스및악취발생 저산소증유발로토착해조류성장방해 수중생태계 / 양식장초토화
괭생이모자반 (Sargassum horneri) 1년생의갈색거대조류이며 3-7m 까지성장 기낭을가지고있어물에뜨며, 암수한몸이고자가수정함. 깊이 3~15미터, 온도 10~25 o C의광범위한수위와수온에서생존 가을부터겨울에걸쳐성장후봄철에자연적으로뿌리나줄기가떨어짐 분리된몸체 / 조각은군집을형성하여깊이 1-2m에서해류와바람을따라부유. 출처 : https://phys.org/news/2017-11-distinct-ecological-mechanisms-resilience invasive.html 출처 : http://www.ytn.co.kr/_ln/0115_201705270508212544
구멍갈파래 (Ulva pertusa) 줄기가없는녹색의얇은엽상이고, 구멍이많고 20~30cm 로성장 조간대하부에큰군락을이루며유리된후에도계속성장 겨울에서봄에걸쳐번무하고, 여름에쇠퇴하나연중생육 번창시두터운매트를형성하여밑에생육하는소형해조류의광합성을저해 대발생으로부영양화수역에서흔히볼수있는저산소또는무산소환경을조성
괭생이모자반대발생피해 발생 가을부터겨울까지생장후봄에대량부유 (2015 년, 제주, 12,000 톤 ) 중국에서식하는종과유전적으로일치 ( 국립수산과학원, 2017.4.19.) 수거연안청항선이용, 오일펜스설치해변수작업, 굴착기등이용 활용 피해 수거후비료로보급하나, 소금기로인해사용회의적 해안에쌓여악취를풍기고경관악화 어선스크루에감겨선박고장유발 양식장에악영향 표층에매트형성으로수중으로의빛차단에의한해양생태계악화
제주의괭생이모자반유입량및수거실적
괭생이모자반유입대응방안
괭생이모자반대발생대응및문제점 공정현재대응상황비고 수거 해양 청항선 청항선부족 수거와처리에만집중 백사장 굴착기 전용수거장치없음 수거및운송에인력및예산집중투입 돌밭 수작업 가용인력집중투입 발생량이너무많아수거어려움 하천 굴착기, 수작업 가용인력집중투입 폐자원, 해양쓰레기로인식 비료 세척 염분으로인하여회의적 비료신청농가많지않음 활용 예찰 액비발효발효시간장시간보관과정에서부패및악취발생 식용 / 화장품 X 원료의오염우려식용이나화장품원료로사용불가 에너지 X 실용화연구 / 개발사례부족 발생 이동시기 유입량 현재문제점 정기적순시 X X 2018 년해수부연구착수 수거에만집중되고있으며, 수거의어려움가장큼 ( 수거를하여도끝이없음 ) 수거후처리할방법이많지않음 ( 힘들게수거하여해안에방치 ) 수거하여도활용이안되니썩어감 불연속적인공급은활용산업화에저해요인임. 수거후해양오염물의분리에대한신뢰성확보필요 예찰 / 수거 / 감량화 / 활용등의일원화방안필요
괭생이모자반의해외대응사례 출처 : http://www.caribbean360.com/news/sargassum-clogs-mexicosbeaches-as-seaweed-approaches-record-levels-in-the-caribbean 출처 : https://mexiconewsdaily.com/news/a-seaweed-dilemma-on-thebeaches-of-qr/ Califonia 해안 / 카리브해 / 멕시코해변등의섬과해수욕장에서발생 관광자원의피해위기로지자체에서자연재해로선포 15개국카리브공동체 (Caribbean Community) 의공동대응 ( 자금, 인력 ) 분포및이동경로등의연구로확산방지연구활발 다이버에의한수중제거 / 육상발생은굴착기와수작업 미국의경우 Devil Weed 로간주되며, 발생감소를위한수중제거방안연구 외국의경우에는동물사료로활용이많음 ( 농업용비료로의활용은많이없음 ) 아일랜드 / 네덜란드 / 노르웨이등의 Ocean Farm 강국에서는바이오에너지화관련연구매우활발함
해양거대조류의기계식수확기술 거대조류는기계식수확에의존하며, 조류의종류, 생장위치에따라다름. 1. Scoubidou 낫모양의훅을수중에투하하여특정길이이상의해조류수확 보트 : 크레인이탑재된배에 1-2 대설치 수확량 : 1.5-2 (wet ton)/day 2. 준설선 (Dredge) 이용 바위가없는지역으로제한. / 30-1850t 의운반보트장착 수확량 : 약 2 ton/pass 수심 2 ~ 20m 에서작업 / 20cm 이상의해초를수확 ( 이론적 ) 3. Suction Cutting Suction 에의해 Cutter 로흡입하여절단 / 이송 Cutter 깊이는 Sonar, 수중카메라등으로제어 4. Mowing Boat Boat 에장착된기계식수확기. 다양한구조 ( 예 : 보트앞쪽에 T 형태의커팅장치로해초를커팅 ) 기동성이뛰어나고해안에가까이접근가능하여수확효율증가.
기계식수확장치의일반적구성 기본적구성은대동소이함 커터의깊이가한계 수거까지만되어있음 커터깊이증가에따른안정성및내구성필요 수확선과저장트레일러의복합화로대량처리가능
Seaweed havesting Machine 상용품 출처 : http://aquaticequipment.net.au/harvesting/algae_control/used+equipment 기본구조는비슷하나성능과편리성등에개발초점
해양에서의제거 (Removal) 개념 출처 : 해양환경관리공단, 보도자료, 제주덮친 괭생이모자반 수거총력 출처 : 해양환경관리공단, 보도자료, 제주덮친 괭생이모자반 수거총력 수확선과차이?? 청항선이해양청소목적이기에, 해조류수거이후의전처리공정장치없음 배전체에서수거공간은일부분 / 대부분선실등의공간. ( 감량화공정공간가능 ) 소형배사용하여수거선 + 운반선또는수거선 + 저장트레일러개념은?? ( 비용감소, 신속대량처리 )
해변 ( 백사장, 평지 ) 에서의제거 (Removal) 개념 다양한외국상용제품중의예 출처 : http://www.beachcleaner.com/beach-cleaner-blog/category/tine%20raking 출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/h._barber_and_sons 출처 : http://www.hbarber.com/cleaners/surfrake/applications/seaweed-sargassum-removal.html 수거성능양호 / 자체동력부여필요 / 수거후전처리기능추가 / 대용량화양이엄청많은경우에는? Hopper Trailer
해변 ( 돌밭 ) 에서의제거 (Removal) 개념 도로청소차상용품 ( 출처 : ( 주 ) 크린텍 ) 낮은바위지역방안?? 개인용진공청소기응용?? 출처 : http://www.jejudomin.co.kr/news/articleview.html?idxno=88544 장치의수거지역으로진입이문제
해변 ( 돌밭 ) 에서의제거 (Removal) 개념 바위지역방안?? 수거지역내에설치하여여러명동시작업?? 단순구조로기계적으로가능하나, 동력공급방안이문제 쳄버의이동수단, 물, 전기에너지공급방안 다수지점에서동시작업시흡인력변동해결방안 개인용의경우휴대식의저중량화방안 조류와이물질동시흡입시분리방안
결론 1. 수거대상의위치와특징별특화된수거장치설계기술필요 2. 해양제거의기본적인개념은수확기술로부터접근이타당함 3. 기존청소기계 ( 차, 배, 장치 ) 의변형또는개선으로문제해결방법도출가능 4. 수거-활용동시공정의핵심요소기술 ( 성능, 경제성 ) 필요. 5. 활용의지속가능성확보방안필요 ( 기존활용의추가개념 )