발돌의 형상 및 배치 방법의 변화에 따른 모형 가두리 그물의 변형 및 유수저항 특성
Deformation and flow resistance characteristics of model net cages according to shapes and arrangements of sinkers
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초록
본 연구에서는 가두리 그물의 날림 현상을 줄일 목적으로 사용하는 발돌을 각각 형상이 서로 다른 5가지 종류[공기중 무게 50g인 구형(W-1), 16.7g인 구형 (W-2), 50g인 원주형(W-3), 50g인 계란형(W-4) 및 200g인 철봉 프레임형(W-5)]로 제작하고, 현용 가두리 그물 2종(나일론 랏쉘 그물감 및 나일론 막매듭 그물감)을 1/20의 크기로 축소하여 회류 수조에서 모형실험을 실시하였다. 실험 결과, 모형 가두리 그물의 단면 현상 변화는 부착한 발돌의 종류에 따라 약간씩 달라지기는 하나 전체적으로 유속이 빨라짐에 따라 그물의 날림 정도가 더욱 심해지는 경향이고, 특히 유속이 0.1m/s 이상에서부터 이와 같은 현상이 현저하게 나타났다. 또한 발돌의 형상별 모형 그물의 날림은 5가지 종류의 발돌 중에서 철봉 프레임형 발돌을 부착했을 때가 가장 작게 나타났다. 그러나 철봉 프레임형은 5가지 종류의 발돌 중에서도 유수저항이 가장 크게 나타났을 뿐만 아니라, 망갈이 작업의 불편성 등을 감안할 할 때 발돌의 적정 형태로는 부적합한 것으로 판단된다. 따라서 발돌의 형상만으로 보았을 때 구형과 계란형의 발돌이 가두리 그물의 날림 방지 면에서 가장 우수하다고 생각된다. 또한 가두리 그물 사이의 저항력을 유체의 운동량 변화로 표현한 운동 방정식을 이용하여 나일론 랏쉘 그물감으로 제작한 모형 가두리 그물에 구형 발돌과 계란형 발돌을 부착한 상태에서 유속에 대한 조상 및 조하 측 모형 가두리 그물의 날림 각도 변화량에 대해 모델링을 수행해 본 결과, 수치 해석과 모형실험의 결과가 유사하게 나타난 것을 확인할 수 있었다. 한편, 나일론 랏쉘 그물감으로 구성된 모형 가두리 그물에 W-1, W-2, W-3, W-4 및 W-5의 발돌을 부착한 경우 모형 가두리 그물의 단면적은 유속이 0.5m/s일 때에는 유속이 0.0m/s일 때에 비해 각각 43.1%, 40.9%, 46.4%, 46.7% 및 52.7%로 매우 크게 감소하였다. 발돌의 배치 방법에 따른 그물 날림 각도의 변화량을 보면, 유속이 비교적 느릴 때에는 발돌을 분산 배치하는 경우가 그물 날림 방지 면에서 우수하며, 유속이 비교적 빠를 때에는 발돌을 집중 배치하는 것이 우수하게 나타났다. 그리고 그물감의 종류별 날림 각도의 변화량은 매듭이 없는 나일론 랏쉘 그물감으로 구성된 그물 에 비해 매듭이 있는 나일론 막매듭 그물감으로 구성된 그물이 다소 크게 나타나서 매듭이 없는 그물감으로 가두리 양식용 그물을 제작하는 것이 가두리 그물의 날림 방지 측면에서 보다 적합하다고 사료된다.
Abstract
The objective of this study was to investigate the optimal shapes and arrangements of sinkers attached to net cages to prevent their deformation in a current. A series of model experiments were conducted in a circulating water channel, using 5 different types of sinker(high-weighted ball, low-weighted ball, column-type, egg-shaped and iron bar-framed) and 2 types of square net cage constructed from both Nylon Raschel netting and Nylon knotted netting, on a 1/20th scale. The deflection of the model nets against the flow was smallest with the iron bar-framed weight compared to the other four types of sinker. It was expected that the optimal shapes of sinkers would be either the ball or egg-shape; however, iron bar-framed weight actually had larger drag forces and presented greater inconvenience when changing nets. The dispersed deployment of sinkers on the bottom frames of net cages performed better with relatively slow flows, while the concentrated deployment at 4 corners functioned better with relatively fast flows, in preventing the nets from becoming severely deformed. The deformation of the net cages was larger for the Nylon knotted netting than the Nylon Raschel netting. With respect to flow resistance, the Nylon Raschel netting, rather than the Nylon knotted netting, was more suitable for construction of net cages.
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