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여과의 필요성과 작동원리
1. 여과기의 필요성 및 작동원리
우리는 야생의 서식환경과 비교하여 아주 적은 양의 물 속에 관상어를 기른다는 사실을 잊어버리는 경우가 많다. 자연 상태에서는 고기의 배설물은 즉각 희석된다. 그러나 어항 속에서는 분비물은 빠르게 독소로 변하게 된다. 물고기의 지느러미 조각, 사체, 물고기가 먹고 남긴 먹이 등에도 암모니아가 포함되어 있다. 먹이나 사체 등은 결국은 부패하여 암모니아를 배출하게 된다. 아주 적은 양의 암모니아도 물고기에겐 치명적이다.
물고기 배설물이 많으면 많을수록 암모니아 문제는 더 급박하고 심각하다. 작은 어항에서 많은 수의 큰 고기를 많이 먹이면서 키우면, 큰 어항에서 한 마리의 작은 물고기를 적게 먹이면서 키우는 경우보다 더 많은 암모니아가 생성되는 것은 당연하다. 그러나 어떠한 경우에든, 이 독성 암모니아를 제거할 수 있는 여과기는 필요하다. 애호가 중에는 물갈이만으로 암모니아 수준을 제어하려는 사람도 있다. 그러나 이렇게 하는 것도 가능하기는 하지만, 물갈이의 양과 빈도를 고려할 때 매우 비효율적이다.
다행히 쉬운 방법이 있다. 사실, 세상은 암모니아를 소모하여 독성이 덜한 물질로 만드는 작용을 하는 박테리아로 가득 차 있다. 사전지식이나 별도의 조치가 없어도 이 과정은 자연스럽게 일어난다. 그렇지만, 현명한 사람이라면 유익한 박테리아를 최대한 성장시킴으로서 최대한의 효과를 거둘 수 있는 방법을 알고 싶어 할 것이다.
어항을 처음 설치하면, 어항에는 이러한 박테리아가 거의 없는 상태이다. 따라서 처음 몇 주 동안은 물고기에게 위험하다. 어항을 설치 한 후, (한두 마리의 작은 고기로 시작하여) 암모니아의 공급을 천천히 늘려 가면서 유익한 박테리아가 증식될 수 있도록 해야 한다. 이것을 소위 어항 물잡기라고 한다. 어항 물잡기에 대한 상세한 내용은 관상어 초보자 FAQ를 참조하기 바란다.
질화 박테리아는 암모니아를 분해하여 아질산염과 질산염으로 변화시킨다. 이 물질은 암모니아보다는 독성이 낮지만, 여전히 독성은 있다는 사실을 기억해야 한다. 대부분의 고기들은 질산염 수준이 적당히 높다면 문제없이 견딜 수는 있다, 그러나 시간이 경과함에 따라 질산염이 많이 축적되면 물고기에게 치명적이 된다. 더구나 질산염은 일종의 비료로서, 질산염이 많아지게 되면 이끼의 번성을 가져오게 된다.
물갈이
질산염을 제거하는 방법에는 여러 가지가 있지만 가장 효율적인 방법은 정기적인 부분 물갈이이다. 부분 물갈이는 무시하기 쉬운 것 중의 하나지만, 어항유지관리에서 가장 중요한 분야이다.
물갈이의 양과 주기는 어항에 쌓여있는 불순물의 양과 관상어의 민감성에 달려있다. 어떠한 경우에도 전체물갈이는 피하는 것이 좋다. 수질 변화로 인해 관상어가 스트레스를 받기 때문이다. 얼마나 자주 또 얼마나 많은 양의 물을 갈아줄 것인지를 결정하는 가장 좋은 방법은, 수질을 측정하여 결정하는 것이다. 어항이 새로 설치했을 경우, 최소한 질산염 및 암모니아를 검사해 보아야 한다. 물잡기가 끝난 어항의 경우에는 적어도 질산염 농도는 수시로 재어봐야 한다. 수질 분석에 대하여는 관상어 초보자 FAQ의 수질 시험기구 부분을 참고하기 바란다. 수질분석이야말로 여과기가 얼마나 잘 작동하는지를 알 수 있는 가장 믿을 만한 방법이다.
일반적인 경우 24시간 내에 3분의 1이상의 물을 갈아서는 안 된다. 대부분의 경우 매 2주마다 4분의 1정도의 물갈이 정도가 좋다. 자신이 보유한 어항에 꼭 맞는 물갈이 양 및 주기는 질산염의 수준을 측정하여 결정한다.
생물학적 여과
생물학적여과란 간단히 말하여 암모니아를 중화시키는 박테리아(질화 박테리아)를 증식하는 것을 말한다. 어항을 건강한 상태로 유지하려면, 생물학적 여과에 대하여 좀 더 자세히 알아 두는 것이 매우 중요하다. (암모니아 이외의 다른 불순물들도 문제를 일으킬 수 있지만, 일반적으로 정기적인 부분물갈이만으로도 여타 불순물을 충분히 제어 할 수 있다.)
대자연에는 암모니아를 점차적으로 독성이 낮은 아질산염과 질산염으로 분해할 수 있는, 다양한 종류의 질화 박테리아가 존재한다. 이러한 박테리아들은 전혀 해롭지 않으며, 자연상태에 아주 충분히 많이 존재한다. 질화 박테리아는 아주 흔하므로 우리가 일부로 어항에 넣어 줄 필요는 없다. 암모니아와 산소만 존재하면 질화 박테리아는 자연적으로 증식한다. 박테리아는 어항, 돌, 저면, 그리고 심지어 장식물 등에도 활착한다. 우리는 아직 물리적 여과기에 대하여는 언급하지 않았다는 점을 상기하자. 생물학적 여과는 단지 다음과 같은 조건만 갖추어지면 일어나기 때문이다.
활착할 수 있는 표면
암모니아 (먹이) ,산소가 풍부한 물, 그러면 왜 물리적인 여과기를 별도로 설치해야 하는가?
실제로 자연적인 생물학적여과가 처리할 수 있는 정도만큼만 물고기를 넣는다면 별도의 여과기는 필요 없다고 할 수 있다. 그러나 대부분의 어항에는 자연적 여과가 소화할 수 있는 것보다 훨씬 많은 물고기를 기르게 된다.
최근 수십 년 간, 박테리아 집단을 방대하게 증식함으로써 생물학적 여과를 효율적으로 처리할 수 있는 여과기가 매우 다양하게 개발되었다. 간단히 요약한다면, 이러한 모든 여과기는 박테리아가 활착할 수 있는 표면을 늘려주고, 물 속의 용존 산소량을 증가시키기 위한 역할을 담당하고 있다.
기계적 여과
암모니아는 물고기의 아가미로 배출되기도 하고, 물고기의 배설물이나 먹이 찌꺼기로부터 생성된다. 물고기 배설물이나 먹이 찌꺼기가 분해되기 전에 제거할 수 있다면, 암모니아와의 전쟁에서 한층 유리한 고지를 점할 수 있다. 이러한 불순물들은 보기 흉하여, 어항의 아름다움과 즐거움을 감소시키므로 제거해야 한다는 의미가 아니다.
간단히 말해서 기계적 여과는 어항의 물에서 고형물을 걸러내는 것을 말한다. 기계적 여과는 어항 물에 녹아있는 암모니아를 제거할 수는 없다. 대부분의 일반 기계적 여과재의 경우, 미세한 박테리아나 이끼도 제거할 수 없다. 또한 기계적 여과를 사용하여 저면에 붙어 있거나, 수초 또는 장식물에 걸려있는 고형물을 제거할 방법은 없다.
어항의 구석이나 갈라진 틈에 끼어있는 찌꺼기을 제거하려면 다른 방법이 필요하다. 한 가지 가장 쉬운 방법은 정기적인 물갈이를 할 때 저면이나 기타부위를 청소하는 것이다. 청소를 할 수 있는 상황이라면 꼭 해주는 것이 좋다. (주, 살아있는 저면을 사용하는 해수어항은 예외이다)
순환펌프(파도발생기(wave maker)라고도 함)를 설치하여, 기계적 여과기에 찌꺼기가 잘 걸리도록 하는 사람들도 있다. 기계적 여과기에서 가장 일반적으로 사용되는 여과재는 스폰지, 종이 카트리지, 일반 솜, 성형 솜 등 4가지가 있다.
이들은 정도의 차이는 있지만 다시 사용 가능하다. 새 종이 카트리지의 구멍이 제일 작고, 성형 솜의 구멍이 가장 크다. 스폰지와 일반 솜의 구멍의 크기는 앞의 여과재 중간쯤이다. 작은 구멍을 가진 여과재는 아주 작은 입자까지 잡아내지만, 빨리 막혀 버린다. 일반적으로 여과 면적이 크면, 여과 면적이 작은 여과기보다 더 천천히 막힌다. 여과재가 더러워질수록 점점 작은 입자를 거르게 된다. 마침내 여과재는 완전히 막히게 되고 물까지도 통과시키지 못하게 된다.
요약 : 좋은 기계적 여과기란 자주 막히지 않으면서도 물을 깨끗이 유지하고 고형물들을 충분히 잡아내는 것이다.
화학적 여과
간략히 말해서 화학적 여과는 어항의 물에 녹아 있는 불순물을 제거하는 것을 말한다. 물에 녹아있는 불순물은 분자 수준으로 존재하며 일반적으로 극성과 비극성의 두 가지로 구분할 수 있다. 화학적 여과 중 가장 일반적인 방법은, 활성탄을 통하여 물을 통과시킴으로써 비극성 불순물(극성 불순물도 일부)을 제거하는 방법이다. 다른 한 가지 효과적인 방법으로서 단백질 제거기(protein skimmer)를 사용하여 용존 유기물과 같은 극성 불순물들을 제거하는 방법이 있다.
과립형 활성탄 (GAC : Granular activated carbon) 일반적으로 탄소(숯)를 아주 높은 열의 수증기에 노출시켜서 가열하는 공정을 통해 생산된다. 이 공정을 통해 탄소 덩어리에는 대단히 많은 미세한 기공들이 만들어 지며, 이 기공의 작용으로 분자수준의 비극성 불순물을 흡착과 이온 교환 방법으로 걸러낸다. 또한 분자 거르기(molecular sieving)라는 과정을 통하여, 바람직하지 않은 색이나 냄새의 원인인 중금속이나 유기물 분자들을 제거한다.
여과용으로 가장 좋은 과립형 활성탄은 숯을 사용하여 만드는데, 기공이 큰 편이다. 기공이 큰 활성탄은 조밀하지 않아 가볍고, 처음 물에 넣으면 거품이 나며 물에 뜬다. 대기로부터 냄새와 같은 불순물을 제거하기 위한 과립형 활성탄 은 일반적으로 코코넛 껍질로 만들며 기공이 작다. 공기 여과용 활성탄은 조밀하게 느껴진다.
활성탄으로부터 인산염이 용해될 수 있다는 점에 대해 우려하는 사람들(특히 산호어항 애호가)이 있다. 일반적으로 평판이 좋은 수족관 공급회사에서 제조된 활성탄을 사는 것이 좋다. 좋은 활성탄은 생산시 회분(ash)을 줄이기 위한 제산 처리 공정을 거치게 된다. 회분이 적은 탄소를 사용하면, 어항의 pH이 뜻하지 않게 변화될 가능성이 낮다. 또한 일반적으로 저회분 활성탄은 인산염 용해 수준이 낮다.
과립형 활성탄에 인산염이 들어 있는 이유는, 활성탄이 숯으로부터 만들어지고, 숯은 살아 있는 식물로부터 만들어 졌기 때문이다. 모든 생명체에는 인산이 많이 들어 있다. 활성탄을 처음 사용하게 되면 인산염이 많이 용해되다가 시간이 경과하면 줄어들게 된다. 따라서 인산염이 심각한 문제를 초래할 것이라 예상되면, 활성탄을 사용하기 전에 몇 주 동안 미리 물에 담가두었다가 사용하면 된다.
활성탄을 사용하면 식물이나 무척추 동물에게 필요한 미량 원소들이 흡수되는 것을 염려하는 사람들도 있다. 수초 어항이나 산호어항에서는 활성탄을 사용하건 안하건 미량원소는 항상 모자라게 된다. 물론 활성탄을 사용하면 미량 원소들이 줄어들지만, 활성탄의 장점은 이를 덮고도 남는다고 생각된다. 미량원소 부족이 염려되면, 활성탄을 사용 하면서 미량원소를 별도 공급해 주도록 한다.
과립형 활성탄은 실험실이 아니라면 재생할 수 없다. 그러나 다행스럽게도 활성탄은 가격이 싸서 자유롭게 사용할 수 있다. 활성탄을 사용하기 전에는 반드시 세척을 하여, 운송과정에서 쌓인 먼지를 제거해야 한다. 권장 사용양은 사람에 따라 차이가 있지만, 적은 양을 자주 교환하여 사용하는 것이 효과적이라고 한다. 스스로 실험 해보고 싶다면, 최초에는 물 80리터 당 1/2컵 정도의 활성탄을 한 달에 한번 정도 교환 해주도록 하고, 상황에 따라 변경해 간다.
요약하자면, 활성탄은 모든 어항에 추천하고 싶은, 값싸고 효율적이며 아주 우수한 여과 방법이다.
활성탄 외에도 특정한 화학물질을 제거하기 위한 화학적 여과재가 여러 가지 개발되었다. 그 중 한 가지가 (고양이의 깔개로도 쓰이는) 제올라이트(zeolite, 沸石) 점토로 만들어진 것인데, 현재 “Ammo-Card”와 같은 상품으로 판매되고 있다. 이 여과재는 물에서 암모니아를 제거하는데 사용되며, 단기간 사용하면 효과적이다. 한 가지 주의해야 할 점은, 새로 설치한 수족관에 제오라이트를 사용할 경우 자연적인 생물학적 여과 생성과정이 늦어지거나 방해 받을 수 있다는 것이다.
단백질 제거기(Protein skimmer)는 주로 해수어항, 특히 산호어항에서 많이 사용된다. 단백질 제거기는 물에 용해된 유기물이 암모니아로 분해 되기 전에 제거하는데 뛰어난 성능을 발휘한다. 유기물 분자는 대부분 극성이 있으므로, 물기둥에 주입된 공기방울의 표면에 유기물이 달라 붙는 원리를 이용한 것이다. 마지막으로 생성된 거품은 걷어내어 버리게 된다.
2. 여과기의 종류
간단한 여과통(corner filter)
수십 년 동안 2～3천원짜리 여과통만으로 고기를 건강하고 행복하게 키워온 애호가들이 많았다. 일반적으로 여과통이란 어항 속에 넣을 수 있는 투명한 플라스틱 상자형태의 여과기를 말한다. 에어스톤을 사용하여 공기방울을 밀어 넣으면, 공기방울이 위로 올라가면서 물이 여과솜, 기타 여과재를 통과하여 따라 올라감으로써 기계적으로 물을 여과시키게 된다. 또한 여과재에는 박테리아가 활착됨으로써, 생물학적 여과도 활발하게 이루어진다. (한 가지 명심할 사항은, 여과재를 씻거나 교환할 때에는 일부만 교환해야만 박테리아가 모두 씻겨 나가지 않는다는 점이다.) 요즘에는 이런 여과통을 쓰는 경우는 그다지 많지 않다. 모양이 안 좋고 어항 속 공간을 차지할 뿐만 아니라, 자주 유지관리를 해야 하기 때문이다. 그러나 가격의 측면에서는 가장 좋다.
여과통은 임시 격리 어항에 유용하게 사용할 수 있다. 다른 종류의 여과기로는 여과통에 감히 대적할 수 없을 정도로 불편하다. 급하게 두 번째 어항을 설치할 필요가 있을 경우, 이미 설치된 어항의 저면을 약간 떠서 여과통에 넣기만 하면 즉시 사용할 수 있는 생물학적 여과기가 된다. 이러한 방법으로 40리터의 물을 치료/격리어항에 즉시 넣을 수 있다.
저면 여과기(UGF : undergravel filter)
물고기상점에서는 일반적으로 초보자들에게 "어항 세트"를 판매할 때, 저면 여과기를 공급한다. 가격이 저렴하고(일정기간이지만) 효과적인 여과기능을 수행하기 때문이다. 저면 여과기는 구멍이 뚫려있는 저면여과판 위에 저면을 깔고, 저면 사이로 물을 천천히 통과시키는 방식이다. 저면여과판에 수직으로 부착된 관속으로 기포를 넣으면 거품이 올라가면서 물을 밀어 올리는 방식이 많다. 물의 흐름을 증가시키기 위해, 수중펌프(파워헤드 : powerhead)를 부착하여 사용하는 사람들도 있다.
저면 여과기는 생물학적 여과기능이 뛰어나다. 물이 저면을 통해 서서히 흐름으로써 물 독성 암모니아를 중화 시키는 유익한 박테리아가 잘 생성되기 때문이다. 단점이 있다면, 저면 여과는 아주 지독한 기계적 여과작용도 한다는 것이다. 물고기의 배설물이 자갈들 사이로 빨려 들어가 금방 시야에서 사라지고, 어느 틈엔가 저면은 막혀 버리게 된다. 저면이 막히는 순간 어항에는 큰 문제가 발생하고 물고기의 건강에 치명적인 위기가 닥치게 된다.
이러한 문제점에 대한 부분적인 해결책으로서, 수중펌프를 반대방향으로 설치하여 물을 저면을 통하여 거꾸로 흐르게 하는 방법이 있다. 이러한 기술을 저면역류여과(RUGF : Reverse-flow Undergravel Fitration)라고 하며, 변환장비나 저면역류여과용 특수 펌프는 별도로 구매할 수 있다. 펌프의 입수구는 다공성의 스폰지로 막아, 저면을 막히게 할 수 있는 불순물을 미리 걸러내는 프리필터(prefilter)로 사용한다. 저면역류 여과방식은 저면여과에 비하면 상당히 유지관리 필요성이 줄어들지만, 부분적인 해결책일 뿐이다.
저면 여과기나 역류저면 여과기를 사용할 경우, 정기적으로 저면을 빨아내야만 한다. 물고기상점에서는 물갈이를 할 때 저면을 씻어낼 수 있도록, 입구가 큰 저면 흡입관이 부착된 사이펀을 판매한다. 저면을 정기적으로 청소하고 부분 물갈이를 자주 해줄 수만 있다면, 민물어항이나 고기가 적은 해수어항의 경우, 저면여과기나 역류저면 여과기 는 아주 경제적이고 효과적인 여과기이다.
스폰지 여과기(sponge filter)
스폰지 여과기는 저렴하고 효과적인 생물학적 여과기이다. 물은 공기발생기 혹은 펌프를 통하여 다공성의 스폰지로 들어간다. 스폰지를 통과하는 물의 흐름은 독성이 강한 암모니아를 중화시키는 유익한 박테리아의 성장을 촉진한다.
스폰지 두개를 한 개로 연결하여 사용하는 방법도 있다. 이렇게 하면 스폰지를 한번에 한 개씩 세척함으로써 박테리아의 손실을 줄일 수 있다. 또한 스폰지 중 한 개를 빼 내어 새로운 어항에 넣으면, 유익한 박테리아가 함께 옮겨짐으로써 새 어항의 물을 순식간에 잡을 수 있다. 물고기 상점 중에는 처음 물고기를 기르기 시작하는 사람들에게 어항 장비를 판매할 때, 이렇게 설치해 둔 스폰지여과기를 판매하는 곳도 있다. 상점 주인은 새로운 스폰지 한 개를 꺼내어, 그들의 매장에 있는 어항에 이미 설치된 오래된 스폰지 중 한 개와 교환하고, 고객은 이것을 비닐봉지에 담아 집으로 가져 가 설치한다.
동력 여과기(power filter)
동력여과기도 저면 여과기만큼 경제적이고 유지보수가 쉽다고 생각하는 사람들이 많다. 동력여과기는 많은 형태가 있지만, 어항의 뒷면에 걸어두는 형태가 가장 널리 사용된다. 사이펀을 사용하여 어항의 물을 끌어당겨서 여과기로 보내고, 기계적여과(일반적으로 다공성의 스폰지)를 통과한 뒤, 여과기 내부에 장착된 펌프에 의하여 어항으로 돌려지는 형태이다. 스폰지에 의하여 생물학적 여과도 이루어진다. 이러한 동력여과기는 작은 어항으로부터 큰 어항에 이르기 까지 다양한 크기로 생산되고 있다.
동력여과기는 여과스폰지가 막혀있는지 혹은 세척을 해야 하는지를 쉽게 검사할 수 있다. 스폰지는 정기적으로 세척함으로써 걸러진 불순물이 물 속으로 다시 분해되거나 녹아 들어가기 전에 제거하여야 한다. 여과스폰지를 세척할 때, 세제를 사용하거나 뜨겁거나 차가운 물을 사용하면 박테리아가 죽게 되므로 주의하여야 한다. 정기적 으로 물갈이할 때, 어항에서 뽑아낸 물의 일부를 용기에 담에 헹구어내는 것이 가장 안전하고도 쉬운 방법이다.
현재 다양한 형태의 동력여과기가 판매되고 있다. 대부분 화학적 여과재인 과립형 활성탄을 물이 흐르는 통로에 넣을 수 있도록 설계되어 있다.
수년 전, "건습수차(wet-dry wheel)" (biowheel이라고도 함)) 방식이 개발되었다. 암모니아를 중화하는 유익한 박테리아는 산소가 많은 환경이 필요하다. "건습수차" 방식에서는 물이 어항의 밖(모서리)에 걸어둔 물레바퀴 형태의 수차라는 장치를 지나가게 된다. 수차는 물의 힘에 의해 회전하게 되며, 이 과정에서 산소가 대량 녹아 들어가게 됨으로써, 박테리아가 활발한 활동을 할 수 있게 된다. 한 가지 단점이라면, 수차는 쉽게 막히므로 자주 검사를 해야 한다는 점이다. 이러한 사소한 단점이 있지만, "건습수차"는 아주 뛰어난 생물학적여과를 제공하는 방식이다.
외부 여과기(canister filter)
외부여과기는 어항에 걸쳐놓는 형태의 동력여과기와 유사하지만, 보다 강력한 기계적 여과를 제공하도록 설계되어있다는 점이 근본적으로 차이가 있다. 일반적으로 모터로 적당한 압력을 가함으로써, 물이 유리섬유 혹은 미세 여과 카트리지(micron filter cartridge) 등의 여과재 사이를 통과하게 된다. 외부여과기는 대형어항이나 대단히 많은 불순물을 배출하는 물고기가 있는 어항에서 특히 유용하다. 이러한 여과기를 효율적으로 사용하려면, 불순물들이 물 속으로 분해되지 않도록 자주 세척하여야 한다.
외부 여과기는 대개 어항 밑의 바닥에 설치하지만, 어항에 걸어두거나 심지어 물 속에 장치하는 형태도 있다.
물 속에 설치하는 외부여과기는 침수 여과기(submersible filter)라 한다. 애호가에 따라서는 생물학적 여과 용량을 증대 시킬 목적으로 여과기의 출수구에 "건습수차(wet-dry wheel)"를 부착시키기도 한다.
?드라이 여과기(Wet/Dry Filter)
일명 살수여과기(trickle filter)라고도 하는 ?드라이 여과기는, 산소가 많이 포함된 물에서 질화박테리아의 성장이 최고가 된다는 원리를 이용하는 방식이다. 플라스틱 덩어리 혹은 기타 여과재에 물을 뿌리되(trickling) 완전히 잠기지 않도록 함으로써, 물과 공기의 접촉면적이 최대가 된다. 건습여과기는 다양한 모양과 크기가 있다. 1980년대 해수어항이 붐을 일으키게 된 것은 바로 이 ?드라이 여과기의 덕이라고 할 수 있다.
여과재로 사용할 수 있는 재료는 매우 다양하다. 가스교환이 효율적으로 일어나면서 잘 막히지 않도록, 구멍이 크고 표면적이 넓기만 하다면 여과재로 사용할 수 있다. ?드라이 앞부분에 기계적 여과를 추가하거나 단백질 제거기를 사용하면 여과재가 막히는 문제를 줄일 수 있다.
단백질 제거기(Protein skimmer)
단백질 제거기(Protein skimmer)는 원래 산업용 하수처리 공장에서 사용하기 위하여 개발되었는데, 거품 분류기(foam fractionator) 라고 하였다. 단백질 제거기는 물 속에 용해되어있는 유기물들이 분해되기 전에 제거 하는 독특한 기능이 있다. 단백질 제거기는, 유기 화합물이 물기둥을 통과하는 기포의 표면에 달라붙는다는 사실을 이용하여 만들어진 장비이다. 이 과정에서 생성된 거품을 제거함으로써 동시에 유기 불순물을 제거할 수 있다. 이러한 과정은 pH와 염도가 높은 물에서만 일어나기 때문에, 단백질 제거기는 해수어항에서 효과적으로 사용할 수 있다.
이런 종류의 여과 방식은 수질을 양호하게 유지할 수 있으므로, 1990 년대 들어서 산호어항이 붐을 일으킨 것은 단백질 제거기 개발에 의한 것이라고 할 수 있다. 현재의 최신 산호어항 기술은 ?드라이 여과기를 사용하지 않고 라이브락과 단백질 제거기만 사용하는 방식이다. 이러한 견해를 "베를린 방식(Berlin method)"이라고 한다.
유체상 여과기(Fluidized bed filter)
아주 최근에 유체 모래상을 이용한 새로운 형태의 여과를 사용하여 성공한 사례가 보고되고 있다. 이 여과기는 저면역류여과의 원리와 비슷한 점이 있지만, 저면역류여과에 비해 물 속도가 훨씬 빠르다. 물 흐름이 왕성하므로 모래가 청결하게 유지되며, 유익한 박테리아가 효율적으로 활착되는 장점이 있다. 단지 산소가 부족하다는 점과 때때로 막힐 수 있다는 문제가 있다.
혐기성 질산염 제거기(Denitrator)
또 다른 특별한 형태의 여과기로서, 생물학적 여과의 최종 산물인 질산염의 축적을 막아주는 여과기가 있다.
혐기성 박테리아를 사용하는 방식과 수초와 조류 세척기(다음 장에서 논한다)의 두 가지 종류가 있다. 산소가 거의 없는 환경에서 자라는 박테리아는 생물학적으로 질산염을 분해하여 무해한 질소 가스를 방출한다는 사실이 발견되었다. 산소가 없는 환경을 만드는 방법은 두 가지가 있다. 1980년대 이 방식이 처음 개발되었을 때에는, 질산염을 함유한 물을 상자형태, 코일 혹은 다공성의 발포판을 통해 천천히 흐르도록 하는 방식이었다. 상자/코일/발포판 상자의 내부에는 설탕을 첨가함으로써, 서서히 흐르는 물에는 즉시 산소가 없어지게(혐기성) 된다.
이러한 혐기성 조건하에, 특수한 박테리아가 성장하여 질산염을 분해한다. 그러나, 이러한 형태의 여과기를 시도하였다가 실패를 하였다는 애호가가 많다고 한다.
좀 더 최근에 애호가들은 어항의 바닥의 고운 모래에 판을 파묻음으로서 비슷한 혐기성 조건을 만들 수 있다는 사실을 발견하였다. 해수어항에서는 이런 모래판을 "살아있는 모래(live sand)"라고 한다. 민물 수초어항에서도 고운 모래로 저면을 만들면 탈 질산염 기능이 있는 혐기성 지역이 만들어지게 된다.
베를린방식의 산호어항은 열대 산호초로부터 채취된 라이브락을 대량으로 사용한다. 애호가들은 라이브락 어항에서 질산염이 잘 제어된다고 보고하는 데, 확실하지는 않지만, 아마도 바위 내부에서 탈 질산염 작용이 일어날 것이라고 생각하고 있다. 이와는 달리, 베를린방식의 산호어항에서는 라이브락에 활착된 석회성 조류(calcare ous algae)가 대단위 증식하면서 질산염을 소모한다고 생각하는 사람들도 있다.
이끼세정기(Algal Scrubber)
이끼 세정기는 살아있는 이끼를 사용하여 여과를 하는 방식이다. 아주 밝은 조명아래에 철망을 설치하여 이끼를 대량으로 촉진시킨 뒤, 물을 흐르게 한다. 이끼가 성장하면서 물로부터 여러 오염물질을 제거한다. 이끼 세정기는 스미소니온의 Adey 박사에 의해, 산호어항 혹은 대규모 해양 생태계의 여과용으로 개발된 방식으로서 아직 까지는 논쟁의 여지가 있다. 어떤 사람들은 이끼 세정기가 완벽한 여과 방식이라고 믿는 반면, 이끼 세정기를 사용하면 수질이 나빠지고 어항에서도 이끼가 증식하게 된다고 주장하는 사람도 있다. 수초 어항의 경우에는 수초가 왕성하게 성장하면서 물 속에 녹아있는 여분의 질산염을 소모하게 된다.
냉각기(Chiller)
냉각기는 여과와는 상관이 없지만, 해수어 애호가는 경우에 따라 어항의 수온을 낮추어야 할 필요가 있으므로 여기에서 다루었다. 산호어항에서는 강력한 조명이 필요한데, 이로 인해 과도한 열이 축적될 수 있다. 덮개에 환풍기를 사용하거나 어항부근의 안정기를 제거하면 수온을 낮출 수 있다. 수중모터에서도 원하지 않는 열이 발생하므로, 수온을 조금이라도 덜 올리기 위해 외부모터를 사용하는 경우가 많다.
기타, ?드라이 여과기에서 물이 증발함에 따라 자연적인 냉각효과가 있으며, 어항 표면에 공기가 흐르면서 온도가 낮아지기도 한다. 그럼에도 불구하고, 별도의 냉각 장치가 필요한 경우가 있다. 특히 더운 날씨에는 강력한 냉각장치가 필요하다. 냉각기는 가정용 냉장고와 유사한 방식으로서 프레온가스를 사용하여 온도를 낮춘다.
물을 열교환기 속으로 통과시키는 방식과 열교환기를 어항 내에 설치하여 냉각제를 순환시키는 방식이 있다.
냉각기는 상당히 가격이 높지만, 냉각기를 성공적으로 자작한 사람도 있다. (가정용 냉장고를 개조하여 사용할 생각이라면, 생각한 만큼 강력하지 않다는 것을 기억하기 바란다.)
살균기(Sterilization)
특별히 민감한 어항에서는 수생 기생충, 곰팡이, 박테리아, 또는 바이러스 감염이 심각한 문제를 일으킬 수 있다.
물고기 번식가(부화중인 알의 감염 제어),중앙 집중식 여과구조(질병이 어항 사이로 전염되는 것을 방지), 혹은 예민하고 고가의 산호어항과 대형어항의 경우 살균기는 매우 유용하다. 그러나, 어항을 건강하게 유지하려면, 여과기에 유익한 박테리아가 정상적으로 성장할 수 있는 환경을 만들어주는 것이 가장 중요하다는 것을 기억해야 한다. 기껏해야 살균기는 일부 수생 병원체만 죽일 수 있으며, 완전한 살균은 가능하지도 않고 바람직하지도 못하다. 어항에 새로이 물고기나 수초를 투입할 때 세심하게 격리어항 혹은 이와 비슷한 치료를 하는 사람들에게는 일반적으로 살균은 필요하지 않다.
살균방법에는 오존을 사용하는 방법과 자외선을 투사하는 방법이 널리 사용된다.
①오존(Ozone)
오존은 굉장히 산화성이 강하여, 살아있는 병원균을 포함하여 유기 오염물질을 효과적으로 산화시킨다. 또한, 오존으로 어항물을 처리하면 물에 녹아있는 유기물들을 체계적으로 감소시킴으로써, 전체 어항의 유기 불순물을 산화 시킬 수 있는 능력을 증가시키는 이점이 있다. 또한 오존이 함유된 물은 단백질 제거기에서 거품을 생성하는 능력을 증가시킴으로써, 전체적인 성능을 올려주는 역할을 한다.
산호어항에서 단백질 제거기와 라이브락을 이용하는 베를린 방식이 발견되기 전에는, 오존 투입방법을 최신의 여과기술이라고 생각하였다. 특히 1980년대 유럽에서 이러한 방식이 유행하였다. 이후, 보다 간편하고 자연적인 베를린 방식으로 대부분 전환하였다. 오존 살균기의 장점이 완전히 사라진 것은 아니지만, 최근 들어 산호어항 애호가 중에서 오존 살균기를 사용하는 예는 많지 않다.
오존 가스는 건조한 대기에서 불꽃을 내는 장치에서 발생된다. 습기가 있을 경우 오존 생성기의 효율이 매우 떨어지게 되므로, 대부분의 애호가는 제습기를 사용하여 공기를 미리 처리한다. 오존은 대단히 부식성이 강하므로, 오존과 접하는 모든 재료는(특히 고무) 오존으로부터 안전한 재료(실리콘)로 만들어야 한다. 잔여 오존은 공기를 활성탄을 통과 시키면 효과적으로 제거할 수 있다. 오존은 물고기나 무척추 동물을 죽일 수 있고, 생물학적 여과기내의 유익한 박테리아에도 손상을 줄 수 있으므로, 절대로 어항 속에 들어가지 않도록 해야 한다. 또한, 오존을 들이마시면 위험하며, 아주 조금만 들어 있어도 염증을 일으킬 수 있다.
② 자외선 살균기(Ultraviolet Sterilizer)
고강도의 자외선은 살아있는 세포의 DNA를 파괴하므로 병원균을 효과적으로 제어할 수 있다. 가장 효과적인 자외선 파장은 대략250옹스트롬(1억분의 1cm) 정도이다. 자외선 살균기를 사용하여 병원균을 없애려면, 일정한 시간이상 충분히 강한 빛을 병원균에 조사하여야 한다. Martin Moe에 따르면, 평균적으로 1평방 센티메터당 매초 35,000에서 100,000 마이크로 와트정도가 좋다고 한다. 이는 1 와트급 자외선 살균기로 시간당 대략 40리터 내지 90리터정도의 물을 처리할 수 있는 용량이다.
살균율 혹은 효율이 줄어드는 경우는 다음과 같다.
물이 너무 빠르게 흐를 때
전구에 소금의 묻거나 박테리아 막이 쌓일 때
등이 오래되어 빛이 희미해 질 때(일반적으로 등의 수명은 6개월).
자외선은 세균을 죽이는 동시에 사람의 눈에도 손상을 줄 수 있으므로, 직 간접적으로 자외선과 눈이 접촉하지 않도록 특별한 주의를 기울여야 한다. [특히 사람이 통증을 느끼기 전에 눈은 상처를 입기 때문에 매우 심각하다.
이것을 등한시하다가 눈에 상처를 입은 사람이 매우 많다. 자외선은 물을 잘 투과하지 못하므로, 자외선 살균기 전구를 물과 가까이 설치해야 하는데, 이로 인하여 등이 깨지거나 전기 사고가 일어날 가능성도 있다.
자외선 살균기에는 다음과 같은 3가지 형태가 있다
쟁반 형태.(일반적인 자작품) 물이 쟁반 위를 저속으로 흘러가게 하고 그 위의 반사판에 자외선등을 매 달아 놓은 것. 이점: 상업적으로 사용할 수 있을 정도로 크게 만들 수 있고, 비용도 적게 들며, 쉽게 세척할 수 있다.
문제점: 사람 눈에 노출되기 쉬우며, 가정에서 사용하기에는 크기도 크고 볼품도 없다.
관 형태, 수면접촉형. 관 형태는 반사판 없이도 등의 모든 면을 물에 조사할 수 있다는 이점이 있다. 방수처리가 된 등에 물이 직접 통과한다. 이점: 싸고, 간단하고 효과적이다. 문제점: 등에 묻은 점막을 세척하기가 어렵고 전기충격에 의한 안전성 문제가 있다. 관 형태, 수면 비접촉형. 수면접촉형과 비슷하지만 자외선 등을 물로부터 분리하는 수정관으로 둘러싸여 있다. 가격은 비싸지만, 안전성이 높다. 등을 교환하기가 쉽고, 수정관으로부터 점막을 닦아내는 내부 장치가 있는 것도 있다. 빛의 강도를 감지하여 등을 닦거나 교체하거나 할 시기를 알려주는 감지기가 달려있는 형태도 있다.
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첫댓글 이 글은 토종 물고기을 키우면서 아주 기본적인 을 알고 물생활을 하면 기쁨이 배가 되겠지요.
우리나라 토종물고기 사육에 관심이 계시면 좋은 정보가 될 것으로 사려됩니다...^^ 궁금한 것이 있으면 물어 보셔도 됩니다. 최선을 다 해서 정보을 공유 하겠습니다...^^