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 상자 형태의 여과기를 말한다. 에어스톤을 사용하여 공기방울을 밀어 넣으면, 공기방울이 위로 올라 가면서 물이 여과솜, 기타 여과재를 통과하여 따라 올라감으로써 기계 적으로 물을 여과시키게 된다. 또한 여과재에는 박테리아가 활착됨으로써, 생물학적 여과도 활발하게 이루어진다. (한 가지 명심할 사항은, 여과재를 씻거나 교환할 때에는 일부만 교환 해야만 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 유용 하게 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 때문 이다. 저면 여과기는 구멍이 뚫려있는 저면여과판 위에 저면을 깔고, 저면 사이로 물을 천천히 통과시키는 방식이다. 저면여과판에 수직으로 부착된 관속으로 기포를 넣으면 거품이 올라 가면서 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 Fitra tion)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 줄어 들지만, 부분적인 해결책일 뿐이다. 저면 여과기나 역류저면 여과기를 사용할 경우, 정기적으로 저면을 빨아 내야만 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, 민물 어항이나 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 박테리 아가 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 비닐봉지 에 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, 기계적 여과(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 사용 하면 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. 웻드라이 여과기(Wet/Dry Filter) 일명 살수여과기(trickle filter)라고도 하는 웻드라이 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 웻드라이 여과기의 덕이라고 할 수 있다. 여과재로 사용할 수 있는 재료는 매우 다양하다. 가스교환이 효율적으로 일어나면서 잘 막히지 않도록, 구멍이 크고 표면적 이 넓기만 하다면 여과재로 사용할 수 있다. 웻드라이 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 달라 붙는다는 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 것 이라고 할 수 있다. 현재의 최신 산호어항 기술은 웻드라이 여과기를 사용하지 않고 라이브락 과 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 효율 적으로 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 논 한다)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 상자 형태, 코일 혹은 다공성의 발포판을 통해 천천히 흐르도록 하는 방식이었다. 상자/코일/발포판 상자의 내부에는 설탕을 첨가함으로써, 서서히 흐르는 물 에는 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, 확실 하지는 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 생각 하는 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, 웻드라이 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 온도 를 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 않다 는 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 대형 어항의 경우 살균기는 매우 유용하다. 그러나, 어항을 건강하게 유지하려면, 여과기에 유익한 박테리아가 정상적 으로 성장할 수 있는 환경을 만들어주는 것이 가장 중요하다는 것을 기억 해야 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 오염 물질을 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 발견 되기 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 효과적 으로 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). 자외선 은 세균을 죽이는 동시에 사람의 눈에도 손상을 줄 수 있으므로, 직 간접적 으로 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 가능성 도 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 물 에 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 감지기 가 달려있는 형태도 있다.
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