1.순환양식시스템(RAS)의 개요
(1) 순환양식 시스템의 특징
재순환 양식 시스템(RAS)은 양식수의 재순환과 재사용을 특징으로 하는 집중 양식을 기반으로 개발된 새로운 양식 모델입니다. RAS는 기존의 집약적 양식업의 장점 외에도 폐수 처리, 물 소비량 감소, 폐수 배출 최소화 등의 측면에서 상당한 이점을 제공합니다. RAS는 급수 시스템의 최적화 설계와 여러 시설 및 장치의 조화로운 운영을 통해 전체 사육수량의 반복적인 재활용을 가능하게 합니다. 전통적인 집약적 양식업에 비해 온도 조절, 환경 오염 완화, 질병 예방 및 통제 측면에서 에너지 효율성이 우수합니다.
RAS는 포괄적인 정수 및 처리 시설 세트의 통합 사용을 요구합니다. 이들의 프로세스 설계에는 유체 역학, 생물학, 기계 공학, 전자, 화학 및 자동화 정보 기술을 포함한 다양한 분야 및 산업 기술의 적용이 포함됩니다. 잘 설계된-RAS는 온도, 용존 산소, 영양분과 같은 수질 매개변수를 완벽하게 제어할 수 있으며 어떤 상황에서도 시스템 물의 90% 이상을 재순환을 통해 재사용할 수 있습니다.
(2)RAS의 본질과 장점
재순환 양식 시스템(RAS)의 본질은 산업화되고 현대화된 접근 방식을 통해 양식 생산을 지원하고 최적화하는 데 있습니다. RAS는 수생 환경에 대한 전체{1}}프로세스 조절을 가능하게 함으로써 온도, 물 가용성 및 공간과 같은 외부 제약을 부분적으로 극복하여 연중-다중-배치 연속 생산을 달성할 수 있습니다. 이는 비수기 농업과 시차적 시장 진입을 허용하여 생산자에게 경쟁 우위와 더 높은 경제적 수익을 제공합니다.
(3) 생산 효율성 및 자원 활용
RAS의 우수한 생산 성능은 제어 가능성이 높고 리소스{0}효율성이 뛰어난 특성과 밀접하게 연관되어 있습니다. 단위-단위-수량 기준으로 RAS의 수산물 생산량은 집약적 양식을 통한 전통적인 흐름-보다 3~5배 높고 호지 양식보다 8~10배 높으며 생존율은 10% 이상 증가합니다. 또한, 동물용 의약품과 화학약품의 사용이 거의 60% 감소했습니다. 성과 지표의 이러한 포괄적인 개선은 RAS의 경제적, 생태학적 이점을 모두 보장합니다.
(4) 수처리 및 시스템 통합
RAS에서 사육수는 물리적 여과, 생물학적 정화, 살균 및 소독, 탈기, 산소화 등 일련의 처리를 거쳐 물의 전체 또는 부분 재사용이 가능합니다. 동시에 배양 환경의 최적화는 자동 공급 장치와 같은 자동화 장비와 통합되어 어느 정도 자동화되고 지능적인 관리가 가능합니다.
(5)기술적 기반 및 주요특징
RAS는 수산 공학, 기계 장비, 친환경 신소재{0}}, 미생물 규제, 디지털 관리 등의 첨단 기술을 통합합니다. 외부 조건의 영향을 최소화하는 완전히 통제된 생산 환경으로 인해 RAS는 물과 토지 보존, 온도 조절을 위한 에너지 수요 감소, 안정적인 사육 조건, 가속화된 성장률, 높은 사육 밀도, 환경 친화적인 -공해{3}}제품 생산 등 상당한 이점을 보여줍니다. 이렇듯 RAS는 “21세기 가장 유망한 양식업 모델이자 투자 방향”으로 꼽힌다.
(6) 중국에서의 개발 및 적용
현재까지 900개가 넘는 대규모-RAS가 중국에서 설계 및 건설되었으며 주요 해안 지역은 물론 내륙 지역, 신장까지 확장되었습니다. 해양 및 담수 응용 분야를 모두 포괄하는 이러한 시스템은 성공적으로 상용화되어 예상 생산 목표를 달성하고 탁월한 운영 성능을 입증했습니다. 생산 관행에 따르면 RAS는 뛰어난 생산성과 환경적 이점을 제공할 뿐만 아니라 다른 양식 모델에 비해 단위 생산량당 생산 비용이 현저히 낮습니다.
2.순환양식시스템(RAS)의 핵심 공정 및 기술
재순환 양식 시스템(RAS)은 산업 공학 장비 및 기술을 광범위하게 사용합니다. 일반적으로 이는 고체 입자 제거를 위한 공정 장치와 시설로 구성됩니다. 부유 입자 및 용해성 유기 물질 제거; 암모니아 및 아질산염과 같은 독성 및 유해한 가용성 무기염 제거; 병원체 통제; 배양된 유기체 및 미생물의 대사에서 이산화탄소 제거; 산소 보충; 그리고 온도 조절. 관련된 기술 프로세스에는 단열 및 온도 제어, 고체 입자 제거, 수용성 무기질소 및 인 제거, 소독 및 살균, 산소 공급이 포함됩니다.
(1) 산업화되고 집약적인 생산 특징
RAS는 토지와 수자원의 제약을 극복하는 동시에 높은 생산 효율성과 소규모 토지 점유를 제공하여 산업용 양식업의 집약적 특성을 더욱 강화합니다. 고-입력, 고{2}}출력, 고{3}}밀도, 고{4}}효율성 농업 모델인 RAS는 생태 문명과 지속 가능한 개발 전략에 대한 중국의 중요한 목표와 일치합니다.
(2)생태적, 전략적 의의
집약적이고 효율적이며 에너지를 절약하고 -배출을 줄이며{1}}환경 친화적인 기능을 갖춘 RAS는 중국의 양식업을 저탄소 및 녹색 개발로 전환하고 업그레이드하는 중요한 방향이 되었습니다.{2}} RAS는 수년 연속 중국 농업농촌부의 주요 권장 양식 기술로 선정되었습니다.
(3)현재 개발 및 동향
현재 이 모델은 중국의 학계와 산업계 모두에서 널리 인정을 받고 있습니다. 새로운 시스템 구축 규모와 전체 양식 능력은 최근 몇 년 동안 꾸준히 증가해 왔으며 RAS는 중국 양식 산업의 주요 미래 발전 추세 중 하나가 되었습니다.
3.순환양식시스템(RAS) 연구 및 산업화 개요
(1)국제적인 연구와 산업화
초기 연구 및 개발
최초의 재순환 양식 시스템(RAS)은 1950년대 일본에서 등장했습니다. 그 후 많은 국가에서 RAS를 위한 수처리 및 양식 기술에 대한 연구를 시작했습니다. 처음에 이러한 연구는 도시 폐수 처리 공정과 수족관{3}}스타일 시스템(배양 밀도가 0.16~0.48kg/m3에 불과함)을 기반으로 했습니다. 그러나 이러한 접근 방식은 특히 시스템 비용, 자원 사용, 양식수와 정수량 간의 비율, 시스템 운반 용량(일반적으로 50~300kg/m3) 측면에서 상업용 양식업의 고유한 요구사항을 고려하지 못했습니다.- 그 결과, 연구 노력은 많은 좌절을 겪었고, 많은 양의 자원을 소비했으며, 더디게 진행되었습니다.
동적 특성 인식
또한 초기 연구에서는 RAS의 중요한 특성, 즉 동적 특성을 간과했습니다. 시스템이 안정적이고 건강하게 유지되려면 어류 대사 폐기물의 생산 및 분해 속도가 동적 평형에 도달해야 합니다. 1980년대 중반{3}}에 pH, 용존 산소(DO), 총 질소(TN), 질산염(NO₃⁻), 생화학적 산소 요구량(BOD), 화학적 산소 요구량(COD)과 같은 수질 매개변수-와 양식수의 변화 패턴에 대한 이해가 높아지면서 이러한 동적 변화가 점차 시스템 설계에 통합되었습니다. 예를 들어, 산소 결핍은 폭기를 통해 신속하게 교정될 수 있지만, 암모니아 농도 상승에 대한 질화 박테리아의 반응은 종종 상당히 뒤쳐집니다. 따라서 효과적인 시스템 설계 및 운영을 위해서는 상호 작용 제한 요소에 대한 더 깊은 지식이 점점 더 중요해졌습니다.
초기 실무의 과제
많은 양식 실무자들은 집약적 시스템을 통한 흐름{0}}에 대한 경험이 있었지만 RAS 운영에 대한 지식이 부족했습니다. 그 결과, 입식밀도, 급이량, 급이빈도, 수질관리 등을 적절하게 조절하지 못하는 경우가 많았고, 이로 인해 시스템의 물 흐름과 자재 순환의 불균형이 발생하여 궁극적으로 운영상의 실패를 초래했습니다. 이러한 과학적 이해 및 관리 경험의 부족은 배양 밀도 수준에 반영되었습니다. 실험실{3}}규모 RAS는 일반적으로 10~42kg/m³에 불과한 반면, 초기 상업용{6}}규모 RAS는 6.7~7.9kg/m³ 정도로 낮게 유지되었습니다. 공정 최적화, 통기 및 산소 공급(예: 액체 산소 사용), 자동 공급 및 적합한 종 선택을 포함하여 반세기 이상 기술 발전을 이룬 후-현대 RAS는 많은 제한 요소를 극복했으며 이제 50~300kg/m3의 높은 배양 밀도를 지원할 수 있습니다.
산업 성장과 기술 혁신
전통적인 연못 양식업이 토지 경쟁과 환경적 압박으로 인해 침체에 직면하자 유럽과 북미의 RAS는 1980년대와 1990년대 사이에 급속한 성장을 경험했습니다. 이러한 산업 확장에는 대규모 부유 물질에 대한 가압 및 비{3}}가압 필터 사용, 소독 및 유기물 분해를 위한 오존 처리, 수중 필터, 살수 필터, 왕복 필터, 회전 생물학적 접촉기, 드럼 바이오 필터, 유동층 반응기 및 혐기성 탈질 장치와 같은 다중 생물학적 필터의 개발을 포함한 기술 개선이 수반되었습니다. 이러한 발전으로 RAS는 점차 성숙해졌고 상용 응용 프로그램에 들어갔습니다.
미국의 사례
미국은 집약적으로 사육되는 종의 영양 및 생리학, 질병 예방 및 수처리 기술과 같은 분야를 다루는 기초 및 응용 RAS 연구 모두에서 선도적인 위치를 유지해 왔습니다. US RAS의 주요 특징은 수질 관리의 높은 수준의 자동화 및 기계화입니다. 컴퓨터{4}}지원 시스템은 용존 산소, pH, 전도도, 탁도, 암모니아 수준은 물론 온도, 습도, 광도와 같은 환경 조건을 자동으로 조절합니다. 미국은 첨단 산업 기반을 활용하여 산소화, 생물학적 정화, 고형물 제거, 등급 분류 및 수확을 위한 첨단 기술 장비를 널리 채택했습니다.{8}} 예를 들어, 메릴랜드 대학교 해양 생명공학 센터에서 개발한 실험용 RAS에는 혐기성 처리 공정이 통합되어 있으며 덴마크의 Aquatec{10}Solutions에서 설계한 시스템과 매우 유사합니다.
4. 산업화된 순환양식양식시스템(RAS) 개발을 위한 과제와 대책
(1) 시설 및 장비의 미흡한 통합
중국의 수처리, 자동 공급, 소독 및 폭기 장비가 점차 국제 선진 수준에 접근하고 있지만 전반적인 시스템 통합은 여전히 미흡합니다. 완전한 RAS 장비 세트를 생산할 수 있는-대규모 기업의 부족으로 인해 건설 비용이 증가하고 복잡성이 증가하여 국산 장비의 급속한 발전이 방해를 받았습니다.
(2) 특수 배합사료 최적화의 필요성
현재 중국의 양식사료는 매우 균질하며 RAS 및 특정 양식 종을 위해 설계된 특수 사료가 부족합니다. 이는 수처리 시스템의 운영 부담을 증가시키고 농업 성과에 영향을 미칩니다. 균형 잡힌 영양, 낮은 침출율 및 유리한 사료 전환율을 갖춘 종-특정 RAS 사료를 개발하는 것이 필요합니다.-
(3) 질병 예방 및 관리에는 더 높은 정밀도가 필요합니다.
고밀도 및 고효율-농업은 시스템 불균형이 발생하면 질병 발생 위험을 증가시키고 폐쇄 시스템에서는 병원균을 제거하기 어렵습니다. 완충 능력을 향상시키기 위해 시스템 최적화를 강화해야 하며, 연구는 어류 생리학, 스트레스 반응, 초기 질병 지표 및 효과적인 질병{3}}경고 메커니즘에 초점을 맞춰야 합니다.
(4) 에너지 소비 및 비용 절감에 대한 상당한 압력
높은 초기 건설 투자와 에너지 소비는 RAS의 피할 수 없는 과제입니다. 저에너지 필터, CO2 제거 장치, 폐수 처리 기술, 태양광, 풍력, 수열원 열 펌프와 같은 재생 에너지 응용 분야의 개발을 포함하여 에너지-절약 조치를 장비 및 시스템 수준에서 구현해야 합니다.-
(5) 운영 및 관리의 표준화 부족
현재 중국에는 RAS에 대한 통일된 기술 표준이나 규범이 없습니다. 결과적으로 시스템 설계, 관리 방식, 농업 성과는 매우 다양하며 운영상의 실패도 흔합니다. 건강한 양식업을 위한 표준화된 기술체계를 구축하고, 공정 및 관리기준을 개선하며, 표준화된 생산을 위한 실증사업을 추진하는 것이 필수적이다.
(6) 기초연구 강화의 필요성
고밀도 및 특정 수질 조건에서 배양종의 건강 상태, 시스템 작동 중 생물막 구조 변화, 영양분 순환 메커니즘, 고체 입자의 제거 및 무해한 처리를 위한 최적의 방법 등 여러 측면에 대한 과학적 이해가 여전히 부족한 상태입니다. 이러한 격차는 관련 기술과 장비의 추가 개발을 방해합니다.
(7) 향후 개발 동향 및 기회
이러한 과제에도 불구하고 RAS는 생산 효율성, 환경 지속 가능성 및 동물 복지 측면에서 상당한 이점을 제공합니다. 녹색, 생태학적, 순환적이며 효율적인 농업 모델로서 이는 저탄소 개발을 향한 세계적인 추세에 부합합니다.- 중국 어업의 현대화, 생태 문명의 발전, 탄소 중립 목표의 가속화로 RAS는 급속한 발전의 새로운 단계에 진입할 것으로 예상됩니다.