목차
요약문 3
1. 연구개발 과제의 개요 5
1-1. 연구개발 목적 5
1-2. 연구개발의 필요성 7
1-3. 연구개발 범위 10
1-4. 국내외 기술 개발 현황 16
2. 연구개발 과제의 수행 과정 및 수행 내용 35
2-1. 1차년도 연구개발 목표 및 내용 35
2-2. 1차년도 연구개발 수행 내용 및 결과 36
가. 양식장 현황 및 기초자료 조사 36
나. 내염성 호기성 그래뉼 슬러지 적용성 평가 63
다. Test-bed 제작 및 시운전 103
2-3. 2차년도 연구개발 목표 및 내용 109
2-4. 2차년도 연구개발 수행 내용 및 결과 110
가. Test-bed 운전 및 안정화 110
나. 흰다리새우ㆍ새꼬막 생산량 및 생존율 평가 180
다. 사업화 계획 수립 및 추진 229
3. 연구개발 과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 264
3-1. 연구개발 과제의 대표적 연구 실적 264
3-2. 연구수행 결과 264
4. 연구개발 성과 및 관련 분야에 대한 기여 정도 270
4-1. 목표 달성도 270
4-2. 관련 분야 기여도 270
5. 연구개발 성과의 관리 및 활용 계획 271
5-1. 연구개발 성과의 관리 계획 271
5-2. 연구개발 성과의 활용 계획 (작성자: 안대희) 272
5-3. 연구개발 성과의 보안 등급 273
참고문헌 274
표 1. 여수시 화양면 표층 수질분석 41
표 2. 자체분석 및 공인분석 결과 비교 48
표 3. 태안 양식연구센터 결과 및 본사 새우양식조 결과비교표 58
표 4. 패류의 유생 사육 조류 71
표 5. Conway 배지 성상 74
표 6. 새우양식조 운전조건 89
표 7. Lab. scale 반응기 운전조건 91
표 8. 수산물 양식시설 배출수 수질기준 지침치 (환경부) 92
표 9. 새우 성장률 및 생존율 분석 99
표 10. 꼬막 성장률 및 생존율 분석 101
표 11. 사료를 기준으로 상업용 새우 사료의 권장 아미노산 수준 (HBOI, 1999; Akiyama and Tan, 1991) 111
표 12. 고밀도 양식 시스템에서 다양한 크기의 새우에 대한 권장 단백질 112
표 13. 새우의 크기에 따른 권장 사료 직경 116
표 14. 새우양식 수질의 권장 범위와 본 연구 양식수 수질 (참고문헌: HBOI, 1997; Cho et al., 2010; McGraw and Scarp, 2004; Roy et al., 2010; Saoud etal., 2003;... 120
표 15. pH 범위에 따른 양식어종에 미치는 영향 (Boyd, 2017) 122
표 16. pH 범위에 따른 양식어종에 미치는 영향 (Kuh et al., 2011) 128
표 17. Test-bed 반응기 운전조건 130
표 18. 수위에 따른 펌프 운영방안 132
표 19. 막분리조 운영 조건 133
표 20. 전체 운영기간 중 반응기의 DO 농도 148
표 21. 전체 운영기간 중 반응기의 pH 농도 149
표 22. 전체 운영기간 중 반응기의 염도 150
표 23. 전체 운영기간 중 반응기의 알칼리도 151
표 24. 전체 운영기간 중 반응기의 온도 152
표 25. 초기 접종 AGS의 SNR 157
표 26. 운영 30일 후 AGS의 SNR 158
표 27. 운영 60일 후 AGS의 SNR 159
표 28. 운영 90일 후 AGS의 SNR 160
표 29. 운영 120일 후 AGS의 SNR 161
표 30. 운영 150일 후 AGS의 SNR 162
표 31. 운영 180일 후 AGS의 SNR 163
표 32. 운영 210일 후 AGS의 SNR 164
표 33. 운영 240일 후 AGS의 SNR 165
표 34. 운영 268일 후 AGS의 SNR 166
표 35. 초기 접종 AGS의 SDNR 167
표 36. 운영 30일 AGS의 SDNR 168
표 37. 운영 60일 AGS의 SDNR 169
표 38. 운영 90일 AGS의 SDNR 170
표 39. 운영 120일 AGS의 SDNR 171
표 40. 운영 150일 AGS의 SDNR 172
표 41. 운영 180일 AGS의 SDNR 173
표 42. 운영 210일 AGS의 SDNR 174
표 43. 운영 240일 AGS의 SDNR 175
표 44. 운영 268일 AGS의 SDNR 176
표 45. 다른 연구에서의 SNR, SDNR 179
표 46. 새우 양식시스템 비교 212
표 47. 동일한 새우 양식을 위한 필요 면적 216
표 48. 2,000㎡에서 생산하는 새우 무게 219
표 49. 꼬막 양식시스템 비교 222
표 50. 동일한 꼬막 양식을 위한 필요 면적 223
표 51. 2,000㎡에서 생산하는 꼬막 무게 224
표 52. 양식수 설계 수질 226
표 53. 양식수 설계 수질 227
표 54. Lab. scale 반응기 운전인자 246
표 55. Lab. scale 반응기 모드별 운전조건 246
표 56. Lab. scale 반응기 운전결과 (평균값 정리) 247
그림 1. 해수 수질 조사지점 36
그림 2. 6개 지역 (A) 수온, (B) 염도, (C) pH 그리고 (D) DO의 농도 37
그림 3. 6개 지역 (A) COD, (B) NH₃-N, (C) NO₂⁻-N, (D) NO₃⁻-N (E) TN 그리고 (F) TP의 농도 39
그림 4. 6개 지역 (A) TSS 그리고 (B) Chlorophyll a의 농도 40
그림 5. Raceway형 수조(국립수산과학원 내수면양식연구센터) (좌) 원형 수조(서강하이보드) (우) 53
그림 6. 사각형 수조 (국립수산과학원 내수면양식연구센터) 54
그림 7. 비닐하우스 형태의 BFT 새우양식장 57
그림 8. Artemia nauplii 57
그림 9. 활성유기물 부유법에 의한 고밀도 새우양식 63
그림 10. 초고밀도 실내 새우 양성 실험 (A) 원형 콘크리트 중간양성 수조, (B) 시설 장비류 64
그림 11. Lab. scale 새우양식조 (A) Lab. scale 새우양식조 도면, (B) Lab. scale 새우양식조 실사 64
그림 12. (A) 평막 구성, (B) 평막 및 평막 모듈 구조 65
그림 13. Lab. scale 막분리조 (A) 막분리조 도면, (B) 막분리조 실사 66
그림 14. 미세조류 광배양 반응기 (A) 판형, (B) 일반 원통형, (C) Air-lift가 도입된 원통형 66
그림 15. 수직형 광생물 반응기 (A) 광생물반응기 개략도, (B) 광생물 반응기 실사 67
그림 16. Lab. scale 조류배양조 (A) 조류배양조 도면, (B) 조류배양조 실사 67
그림 17. 회류식 다층 복합양식구조 (A) 혼합양식조 개략도, (B) 혼합양식조 실사 68
그림 18. Lab. scale 꼬막양식조 (A) 꼬막양식조 도면, (B) 꼬막양식조 실사 69
그림 19. (A) Lab. scale 새우ㆍ꼬막 복합 양식시스템 도면, (B) Lab. scale 새우ㆍ꼬막 복합 양식시스템 실사 70
그림 20. Conway 배지 (CM), 새우양식수 (WW), Conway 배지로 강화된 새우양식수 (CM+WW)의 클로로필 a 농도변화 74
그림 21. Isochrysis galbana의 시간에 따른 (A) 암모니아성 질소 농도, (B) COD 농도 75
그림 22. Isochrysis galbana의 시간에 따른 질산성 질소 농도 76
그림 23. 새꼬막의 먹이활동에 따른 (A) 클로로필 a 농도, (B) 암모니아성 질소 농도 77
그림 24. 클로로필 a 농도에 따른 꼬막의 생존율 78
그림 25. 클로로필 a 농도 및 각 병의 폐사 이후 시간에 따른 (A) 암모니아성 질소 농도, (B) COD 농도 79
그림 26. (A) 접종 꼬막의 무게 및 부피, (B) 폐사 후 날짜에 따른 암모니아성 질소와 COD 농도의 Box-plot 80
그림 27. 바닥재의 종류에 따른 꼬막의 생존율 81
그림 28. 바닥재에 따른 (A) 암모니아성 질소 농도, (B) COD 농도 82
그림 29. (A) 접종 꼬막의 무게 및 부피, (B) 암모니아성 질소와 COD 농도의 Box-plot 83
그림 30. 질산성 질소의 농도에 따른 생존 기간 85
그림 31. 질산성 질소에 따른 (A) 암모니아성 질소 농도, (B) COD 농도 86
그림 32. (A) 접종 꼬막의 무게 및 부피, (B) 암모니아성 질소와 COD 농도의 Box-plot 87
그림 33. 내염성 호기성 그래뉼 슬러지의 총질소 제거효율 89
그림 34. 새우양식조 운영에 따른 암모니아성 질소 & 아질산성 질소 농도 94
그림 35. 막분리조 운영에 따른 아질산성 질소 & 질산성 질소 농도 95
그림 36. 막분리조 운영에 따른 COD & SS 농도 97
그림 37. 새우양식조 운영에 따른 새우사진 (A) 초기, (B) 30일 후 99
그림 38. 새우양식조 운영에 따른 새우사진 (C) 45일 후, (D) 60일 후 100
그림 39. 꼬막양식조 운영에 따른 꼬막사진 초기 (A) 각장, (B) 각고, (C) 각폭, 30일 후 (D) 각장, (E) 각고, (F) 각폭, 60일 후 (G) 각장, (H) 각고, (I) 각폭 102
그림 40. Test-bed 설치 대상 부지 (A) 설치 대상 부지 전경, (B) 작은하우스 내 원형양식조 전경 103
그림 41. Test-bed 적용 예정인 원형양식조 (A) 내부 전경 #1, (B) 내부 전경 #2 104
그림 42. Test-bed 계통도 및 평면도 105
그림 43. Test-bed 기기장비 구매 사진 (A) 분리막, (B) 산소발생기, (C) 펌프류 107
그림 44. 새우 무게에 따른 권장 feed rate 117
그림 45. 흰다리새우, 새꼬막 복합 양식 계통도 131
그림 46. 기본 MBR 구성: (A) 사이드 스트림 MBR (sMBR), (B) 침지형 MBR (IMBR) (Helmi and Gallucci, 2020) 134
그림 47. 운영 중인 Test-bed (A) 새우양식조, (B) 막분리조, (C) 저류조, (D) 미세조류배양조, (E) 미세조류 배양액 저장조, (F) 꼬막양식조, (G) UV 소독기 140
그림 48. 막분리조 유입수, 유출수의 TN 농도 및 제거효율 142
그림 49. 꼬막반응조 유출수 (A) TN 농도, (B) COD 농도, (C) SS 농도 143
그림 50. 막분리조 유입수, 유출수의 COD 농도 및 제거 효율 144
그림 51. 막분리조 유입수, 유출수의 SS 농도 및 제거효율 145
그림 52. 시간에 따른 막분리조 클로로필 a 농도 146
그림 53. 시간에 따른 미세조류 배양조 클로로필 a 농도 147
그림 54. 전체 운영기간 중 DO 농도 box-plot 148
그림 55. 전체 운영기간 중 pH 농도 box-plot 149
그림 54. 전체 운영기간 중 염도 box-plot 150
그림 57. 전체 운영기간 중 알칼리도 box-plot 151
그림 58. 전체 운영기간 중 온도 box-plot 152
그림 59. 시간에 따른 막분리조 MLSS 및 SVI30 153
그림 60. 한국화학융합시험연구원 분석자료 (A) 1차분석, (B) 2차분석, (C) 3차분석 154
그림 61. 초기 접종 AGS의 시간에 따른 암모니아성 질소 농도 변화 (A) 1차, (B) 2차, (C) 3차 157
그림 62. 접종 후 30일 AGS의 시간에 따른 암모니아성 질소 농도 변화 (A) 1차, (B) 2차, (C) 3차 158
그림 63. 접종 후 60일 AGS의 시간에 따른 암모니아성 질소 농도 변화 (A) 1차, (B) 2차, (C) 3차 159
그림 64. 접종 후 90일 AGS의 시간에 따른 암모니아성 질소 농도 변화 (A) 1차, (B) 2차, (C) 3차 160
그림 65. 접종 후 120일 AGS의 시간에 따른 암모니아성 질소 농도 변화 (A) 1차, (B) 2차, (C) 3차 161
그림 66. 접종 후 150일 AGS의 시간에 따른 암모니아성 질소 농도 변화 (A) 1차, (B) 2차, (C) 3차 162
그림 67. 접종 후 180일 AGS의 시간에 따른 암모니아성 질소 농도 변화 (A) 1차, (B) 2차, (C) 3차 163
그림 68. 접종 후 210일 AGS의 시간에 따른 암모니아성 질소 농도 변화 (A) 1차, (B) 2차, (C) 3차 164
그림 69. 접종 후 240일 AGS의 시간에 따른 암모니아성 질소 농도 변화 (A) 1차, (B) 2차, (C) 3차 165
그림 70. 접종 후 268일 AGS의 시간에 따른 암모니아성 질소 농도 변화 (A) 1차, (B) 2차, (C) 3차 166
그림 71. 초기 접종 AGS의 시간에 따른 질산성 질소 농도 변화 (A) 1차, (B) 2차, (C) 3차 167
그림 72. 접종 후 30일 AGS의 시간에 따른 질산성 질소 농도 변화 (A) 1차, (B) 2차, (C) 3차 168
그림 73. 접종 후 60일 AGS의 시간에 따른 질산성 질소 농도 변화 (A) 1차, (B) 2차, (C) 3차 169
그림 74. 접종 후 90일 AGS의 시간에 따른 질산성 질소 농도 변화 (A) 1차, (B) 2차, (C) 3차 170
그림 75. 접종 후 120일 AGS의 시간에 따른 질산성 질소 농도 변화 (A) 1차, (B) 2차, (C) 3차 171
그림 76. 접종 후 150일 AGS의 시간에 따른 질산성 질소 농도 변화 (A) 1차, (B) 2차, (C) 3차 172
그림 77. 접종 후 180일 AGS의 시간에 따른 질산성 질소 농도 변화 (A) 1차, (B) 2차, (C) 3차 173
그림 78. 접종 후 210일 AGS의 시간에 따른 질산성 질소 농도 변화 (A) 1차, (B) 2차, (C) 3차 174
그림 79. 접종 후 240일 AGS의 시간에 따른 질산성 질소 농도 변화 (A) 1차, (B) 2차, (C) 3차 175
그림 80. 접종 후 268일 AGS의 시간에 따른 질산성 질소 농도 변화 (A) 1차, (B) 2차, (C) 3차 176
그림 81. 시간에 따른 SNR의 변화 177
그림 82. 시간에 따른 SDNR의 변화 178
그림 83. 새우 생존율 측정 도구 180
그림 84. 시간에 따른 새꼬막의 무게 변화 182
그림 85. 꼬막의 비성장 속도 183
그림 86. 초기 접종 꼬막을 기준으로 한 각 측정 기간별 무게 SGR 184
그림 87. 시간에 따른 꼬막 각장의 변화 185
그림 88. 시간에 따른 꼬막 각장의 변화 회귀분석 186
그림 89. 초기 접종 꼬막을 기준으로 한 각 측정 기간별 각장 SGR 186
그림 90. 시간에 따른 꼬막 각고의 변화 187
그림 91. 시간에 따른 꼬막 각고의 변화 회귀분석 188
그림 92. 초기 접종 꼬막을 기준으로 한 각 측정 기간별 각고 SGR 188
그림 93. 시간에 따른 꼬막 각폭의 변화 189
그림 94. 시간에 따른 꼬막 각폭의 변화 회귀분석 189
그림 95. 초기 접종 꼬막을 기준으로 한 각 측정 기간별 각폭 SGR 190
그림 96. 꼬막양식조 운영에 따른 새꼬막 사진 (A) 초기 접종, (B) 120일, (C) 210일 (D) 268일 191
그림 97. 시간에 따른 꼬막의 생존율 및 생존 개수 192
그림 98. 시간에 따른 새우 무게의 변화 193
그림 99. 시간에 따른 새우 무게의 변화 회귀분석 194
그림 100. 초기 접종 새우를 기준으로 한 각 측정 기간별 무게 SGR 195
그림 101. 시간에 따른 새우의 생존율 196
그림 102. 측정 중인 새우 사진 (A) 75일, (B) 120일, (C) 180일 196
그림 103. 꼬막 전문가 평가 결과서 (A) 1차, (B) 2차, (C) 3차, (D) 생존율 분석 중인 사진 197
그림 104. 새우 전문가 평가 결과서 (A) 1차(2021.06.21), (B) 2차(2021.10.04), (C) 3차(2021.12.27), (D) 생존율 분석 중인 사진 198
그림 105. 흰다리새우, 새꼬막 병성검사 결과 (A) 1차(2021.07.20.), (B) 2차(2021.11.24.) 206
그림 106. 흰다리새우, 새꼬막 식품 결과 (A) 새우, (B) 꼬막 210
그림 107. 새우양식 소요부지 비교 218
그림 108. 새우양식 생산량 비교 221
그림 109. 꼬막양식 소요부지 비교 224
그림 110. 꼬막양식 생산량 비교 225
그림 111. 꼬막양식 생산량 비교 229