제주 연안 멸치챗배의 생력화를 위한 조업장비 개선

Ⅰ. 서 론

멸치챗배의 조업은 어군이 수면부근에 집어되면 어구를 신속하게 투망하고, 집어등으로 선수에 집어된 어군을 자루그물로 유도하여 어획하는데, 이런 과정은 야간에 수차례 반복된다. 이러한 어업은 연안 소형 어선에 7~8명 이상의 인원과 작업시간이 보통 출항에서 입항까지 수심 30m 이내의 연안 해역에서 7~8시간 소요되는 노동집약형 어업구조를 갖고 있으며, 이들 중 1~2명만 없어도 조업이 어려운 실정이다. 특히, 제주도 연안에서 조업하고 있는 멸치챗배는 조업 특성상, 큰 챗대 1개와 작은 챗대 1개는 반 기계적으로, 콧대 1개와 그물 작업은 인력으로 조작되고 있다. 이들 연안 어업은 조업 경비절감의 문제 외에도, 선원들의 의식이 주로 본업보다는 부업 성격의 인식이 높아, 선원을 작업 시마다 모두 모으기가 어려운 실정이며, 특히 멸치챗배에서의 불잡이 선원이 빠지는 경우, 그날의 작업은 불가능할 정도이다. 이러한 챗배에서는 인력난과 함께 특히, 불잡이의 인건비가 보통선원의 1.5배로 인건비 증가뿐만 아니라, 집어등의 이동작업이 수작업으로 이루어지기 때문에 비, 바람, 파고 등의 해상 날씨에 따라 정확한 이동 각도로 집어등을 이동시키는 데 어려움이 있었다. 이로 인해 어군이 그물 안으로 원활하게 유도될 수 없었을 뿐만 아니라, 집어된 어군도 분산되어 어획 능률이 저하하는 문제점도 나타나 조업활동이 원활하게 이루어지지 못했다. 따라서 어장이 형성되어도 출어할 수 없기 때문에 조업일수 축소에 따른 소득 감소를 방지하기 위해 제주 연안 소형어선의 멸치챗배를 생력화시킬 수 있는 조업 기계화 시스템 개발이 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.

현재 멸치 어업은 건착망, 유자망, 권현망 등에 의해 주로 이루어지고 있으며, 이들 어구어법의 자동화 및 어업생력화 연구 등은 Jang et al.(2005)의 생력형 기선권현망에 관한 연구, An et al.(2005)의 기선 권현망의 자동화 연구 등 많이 이루어지고 있으나, 제주의 경우 연안어업과 관련하여 Park et al.(2015)의 끌낚시 조업 장비 개발 등 몇몇에 불과하며, 특히 멸치챗배에 의한 멸치 어업은 주로 제주 연안에서 재래식의 소형으로 이루어지고 있을 뿐이며, 그에 관한 연구는 Park et al.(2000, 2001, 2002)의 멸치챗배의 자동화 시스템, 수중소음의 특성, 집어등의 특성 등 일부에 지나지 않아, 이들 어업의 자동화 및 생력화에 관한 연구는 미미한 실정이다.

이 연구는 제주 연안 멸치챗배의 구인난 해결과 조업 인력 감축을 통한 출어일수 증가 등에 따른 생산성 향상을 높이기 위한 생력화의 기초 자료를 제공할 목적으로, 제주 연안에서 작업하는 멸치챗배 은성호(9.77톤)를 이용하여 사용 그물, 집어등의 이송, 콧대 조작 등의 작업을 개선하기 위한 조업 실험을 실시하였다.

Ⅱ. 재료 및 방법

일반적으로 멸치챗배에서 사용하는 그물은 [Fig. 1]과 같이 밑판인 까래그물과 윗판인 천장망을 연결한 자루형태의 모양을 하고 있으며, 어구의 각 부분의 길이는 각각 완성된 길이와 뻗힌 길이로 나타내었는데, 완성된 길이는 보통 사용하는 챗대의 길이와 같다. 그물의 재질은 NY Td 210 9합사 22절을 이용하고 있으며, 폭당 400코, 7폭을 이용하여 제작되어 있고, 로프와 연결하기 위한 보호망은 4코의 망지를 이용하여 구성되어 있다.

[Fig. 1]

Design plan of anchovy scoop net in traditional method

멸치챗배의 조업 생력화를 위하여 개량한 그물어구는, 조업 인원에 알맞게 그물의 크기를 줄였는데 [Fig. 2]와 같이 기존의 천장망을 제거한 후, 까래그물의 현측부분에 어군을 모을 수 있도록 자루역할을 할 수 있는 삼각형의 망지를 부착하여 그물의 크기를 줄였다.

[Fig. 2]

Design plan of modified anchovy scoop net

사용된 재질은 같으며, 부착된 삼각망지는 400코의 폭에 완성길이와 뻗힌 길이가 각각 1.28m, 1.83m 이었다.

조업 자동화를 위하여 제작한 집어등 이송 장치는 [Fig 3]과 같이 모터에 의해 회전되는 회전축이 장착되어 있는 본체부와 이를 지지하는 프레임, 본체부와 이격되어 있는 이송부 그리고 이들을 지지하기 위해 장착되어 있는 지지부로 구성하였다.

[Fig. 3]

Schematic view of carrying apparatus (unit:cm)a: frame b: body part c: carrying part d: supporting part

집어등을 이송하기 위한 이송바는 [Fig. 4]와 같이 길이를 조절할 수 있도록 하였으며 한 쪽 단에 집어등이 장착되어 있고, 다른 쪽은 롤러 등을 이용하여 회전축에 연결되도록 구성하였다.

[Fig. 4]

Schematic view of carrying bar (unit:cm)

따라서 집어등의 위치가 모터의 회전에 의해 이동될 수 있으며, 집어등의 위치를 변경시킴으로써 멸치가 그물 방향으로 유인될 수 있게 제작하였다.

기둥 형태로 형성되어 있는 본체부는, 모터에 의해 회전되는 회전축이 장착되어 있고, 모터의 구동은 어선의 조타실에 장치한 제어부를 통하여 제어하도록 구성하였다. 이 본체부는 볼트와 너트로 체결되어 어선에 장착한 프레임에 의해 지지되도록 하였다.

지지부는 본체부와 프레임에 부착되어, 이송부를 지지하며, 지지부의 한쪽은 본체부와 프레임에 장착되도록 하였다. [Fig. 3]과 같이 이송부에 부착한 지지부의 길이는 50cm, 60cm, 70cm, 76cm로 각기 다른 길이를 이용하여 이송부에 부착시켰다.

집어등 이송장치에서는, 이송부의 양쪽 끝단과 본체부가 대략적으로 180°의 각도를 형성하면서 나선형으로 제작하여, 지지부에 장착하였고, 이송부의 양측 끝단의 높이를 달리하였다. 이것은 이송바가 어선에 있는 구조물들과 충돌하는 것을 방지하고, 주광성의 멸치가 빛을 좇아 표층으로 부상하도록 한 후, 집어등 불빛을 어선 안에서 감쇠시켜 그물 안으로 들어온 멸치어군이 그물 밖으로 빠져나가지 못하도록 한 것이며, 이송바를 회전시키기 위한 모터의 구동은 조타실에서 조정할 수 있도록 이송장치 본체 하부에 설치하였다.

집어등 이송 장치 구동 시 이송 속도가 빠르면 조작하기 힘들고 멸치 집어 효과도 현저하게 떨어지므로, 시험선의 경우, 조타기에 사용되는 회전당 20cc의 유압 펌프를 집어등 이송 장치에도 연결하여 사용하였다. 주기관의 회전 속도는 600~650rpm, 주기관의 동력을 유압 펌프에 전달할 때 벨트 전동으로 1.2~1.3배 증속시켜서 사용하였다. 따라서 주기관의 회전 속도가 650rpm이고, 1.3배로 증속되었을 때의 회전수는 845rpm이 되며, 유압 펌프의 토출량은 16,900cc, 모터의 회전수는 106rpm(=16,900/160)이 되었다. 1/30 감속기를 사용한 후의 rpm은 약 3.5rpm이었고, 제작한 집어등 이송 장치는 이송부의 레일 상의 시작점에서 종점까지 약 180°의 각도를 약 8.3초 만에 집어등이 이동하도록 구성하였으며, 이송 속도는 모터에 유입되는 유량 조절로 제어 가능하도록 하였다.

이송부의 양측 끝단에는 이송바의 접촉에 의한 감지신호를 출력하는 리밋 스위치를 부착하였다. 접촉에 의한 감지신호가 수신되면, 이송바 회전 동작을 정지시킬 수 있도록 구성하여 이송바가 양측 끝단으로부터 벗어나지 않고, 조작자가 모터의 회전 방향을 반대로 조작하면, 이송바는 리밋 스위치로부터 다른 리밋 스위치 방향으로 회전도록 하였다.

[Fig. 5]와 같이, 이송바는 시작점의 리밋 스위치에 위치한 후, 선체의 앞쪽에 배치되어 선수 수면으로 빛을 조사할 경우, 이송바와 프레임 간의 각도는 작기 때문에 수면에 밀착되어 광을 조사하고, 이 후 이송바는 이송부를 따라 집어등을 그물이 설치되어 있는 우현으로 이송시키면서 어군을 유인할 수 있도록 하였다.

[Fig. 5]

Schematic view of Operating apparatus for the labor-saving system of anchovy Scoop net fishery.

콧대 조작은 집어된 멸치 어군을 어획하기 위하여 빠른 속도로 어구의 입구를 벌릴 수 있도록 콧대를 사용하여 인력으로 수심 깊숙이 눌러주게 되는데, 이러한 작업과정을 보다 효과적으로 하기 위해, 길이 560cm의 철재 파이프를 이용하여 [Fig. 5]의 e와 같은 콧대 조작기를 제작하였다. [Fig. 5]의 현측의 삼각망지에 부착한 후, 선미쪽은 낙하하지 않도록 고정시키고, 선수쪽은 자유낙하하여 롤러로 올릴 수 있도록 하였다. 콧대 조작기는 선수쪽이 ϕ 33.8mm, 선미쪽은 ϕ 60.8mm의 크기로 하여, 물속에 잠기는 부분이 가능한한 멸치 어군에 시각적인 위협이 감소하도록 구성하였다. 이송장치 및 콧대 조작기의 유압 명세는 <Table. 1>에 나타내었다.

<Table 1>

Specification of carrying apparatus and depth controller for the labor-saving

Ⅲ. 결과 및 고찰

멸치챗배작업의 자동화에 따른 생력화 효과를 비교하기 위해 제주 연안의 같은 선적항을 이용하는, 어구 개량 전의 선박인 대영호(9.16톤)와 개량 후의 선박 은성호(9.77톤)를 이용하여 조업과 관련된 해상 실험한 결과를 <Table 2>에 나타내었다. <Table 2>에는 조업횟수, 1회의 어획시간, 선수부근의 A구역과 B구역에서의 집어소요 시간, 총 소요 시간 등을 기록하였다

<Table 2>

Operating Status of each Fishing boat(unit: sec)

대영호는 큰 챗대 및 작은 챗대가 각각 9.6m, 6.6m를 사용하는 멸치챗배 어선으로, 멸치어군의 유집은 집어등을 이용하며 집어가 완료되면 그물을 설치하도록 지시는데, 콧대를 이용하여 최종적으로 설치가 완료되면, 집어등을 움직여 멸치 어군을 유도한다. [Fig. 6]의 A구역에서는 선수에서 집어등을 이용하여 집어 시까지는 다소 유집시간이 걸리며, 선수에서 멸치 어군이 유집이 되면, 선수에서 집어등을 들어올린다. 그리고 난 후, B구역에서 배의 우현을 따라 집어등을 이동시켜가며 조타실 앞쪽까지 집어등을 옮겨간 후,고, 조타실 앞에서 집어등을 들어 올리면서 어군이 그물의 자루그물 안으로 들어가도록 유도한 후 양망이 이루어진다. 대영호의 멸치 작업은 집어등을 이용하여 유집완료 시까지 A구역 및 B구역에서 걸린 시간은 24회의 작업횟수에 걸쳐 평균 30초 내외였으며, 이 중 A구역인 선수에서 유집 후 선측까지는 평균 18초가량 걸렸으며, B구역인 선측 콧대 전방에서 작은 챗대까지 이동시간이 약 8초 내외로 나타나 선수에서 집어등을 이용한 집어과정에서 어군분포 상황에 따라 불잡이의 집어 시간에 변동이 나타났으며, 집어등은 선수에서는 대각선 방향으로 선측 부분까지 들어 올린 후, 선측에서는 자루그물 속으로 유인하기 위해 직선운동의 형태로 사용되고 있다.

[Fig. 6]

Moving trace of fishing lamp with man power

조업시간은 오후 18:30을 전후하여 출항한 후, 주변 연안 어장에서 조업을 개시하며, 작업인원은 6명이었다. 어군 분포에 따라 조업시간의 차이는 있지만, 조업이 완료된 22:30분까지 약 30회 내외로 작업이 이루어졌고, 1회 작업 소요 시간은 콧대를 설치한 후 어획작업 완료시까지 어획량에 따라 다소 다르지만 평균 2분 30초 내외였다.

은성호는 집어등 조작을 생력화하기 위하여 [Fig. 2]의 그물 어구와 함께 제작한 집어등 이송장치를 설치하여 작업을 실시하였다. 은성호의 챗대 길이는 둘 다 13m로, 1월과 7월의 조업일 2회에 걸쳐 A구역, B구역, 어획여부 등의 작업결과를 나타내었다. 1월의 경우 멸치어군의 미 발견으로 인하여 양망횟수 4회, 7월의 양망횟수 15회에 걸쳐 작업시간을 분석한 결과 콧대 설치 신호 후, 멸치 어획작업 완료시까지 대략 평균 3분 내외로 이루어져, 기존 멸치챗배어선의 인력에 의한 집어등의 이송 효과를 대치할 수 있는 것으로 판단되었다. 제작한 이송장치의 집어등은 조타실에서 어군의 집어 상황을 확인할 수 있도록 선수 약간 우측에 위치시킨 후, 멸치어군의 집어가 이루어지면 투망하게 된다. [Fg. 7]과 같이 집어등은 이송장치의 본체부를 중심으로 원운동을 하며 위쪽으로 이동되는데, 어선의 뒷쪽 방향의 조타실 및 기타 여러 구조물들과 접촉되지 않도록 이송바와 프레임 간의 각도를 크게 하였다. 기존 그물 어구와 달리 은성호의 사용 그물에는 [Fig. 2]와 같이 자루그물이 없으므로, [Fig. 6]과 같은 기존의 직선적인 집어등의 움직임에 비해 이송장치에 의한 집어등의 회전운동이 어획에 다소 효율적이라고 판단된다.

1월에 어획되는 청어과의 샛줄멸은 멸치과의 멸치와 달리, 어군을 유집하기 위한 수단이 집어등으로만 유집이 이루어짐에 따라 선원의 유집 능력의 차이가 다소 나타날 수 있는 것으로 판단된다. 특히 [Fig. 6]의 경우, 인력에 의한 집어등 이송은 필요에 따라 조타실을 넘어서도 집어가 가능하였으나, [Fig. 7]처럼 이송장치를 이용할 경우, 이송바의 길이 이상 진행하는 것이 어려웠다. 그러나 7월의 젓갈용 멸치는 집어등 외에 구집음에 따라 수면으로 유집되므로, 이때의 집어등에 의한 유집의 차이는 거의 없는 것으로 판단된다.

[Fig. 7]

Moving trace of fishing lamp with carrying apparatus

기존 어구를 그대로 사용한 Park(2001)의 연구와 달리, 자루그물의 크기를 [Fig. 2]와 같이 400코 4폭의 그물과 삼각망지를 이용하여, 기존어구보다 규모를 줄임으로써, 작업강도 감소와 함께 조업인원의 생력화를 이룰 수 있었다. 또한, Park(2001)의 연구에서 그물전개를 위해 추와 Davit를 구성한 후, 그물이 받는 유수저항보다 크도록 무거운 추의 침강력을 이용하여 그물의 양호한 전개 상태를 이루었으나, 이때 작업하는 선원은 콧대를 누르기 위한 2인, 현측에서 그물을 투망 또는 양망하기 위한 2인등 총 4명의 인력이 필요하였다

그러나 콧대 조작기를 제작･사용함으로써 콧대를 누르기 위한 인원절감 생력화가 가능하였는데, 생력화를 이루기 위해 제작한 그물 콧대 조작기는 조작기 자체무게로 자유낙하 하여 사선으로 기울어지면서, 콧대 조작기에 연결된 그물이 받는 선속에 의한 수력저항으로 인해 그물 입구가 전개되는 방식으로, 양망 시에는 연결된 롤러를 이용하여 콧대줄을 끌어올리면 콧대 조작기에 부착된 옆그물 전체가 일정하게 양망되어 선원의 작업강도를 낮춰서 기존 인력에 의한 양망 작업방식보다 효과적으로 판단되었다. 이들 콧대 조작기나 챗대는 앞부분의 지름을 줄이는 방법으로 제작하여, 무게를 줄여 선체에 가해지는 힘을 줄이고, 동시에 멸치 어군의 시각에 의한 장해를 제거하고자 하였다.

해상시험 결과 멸치챗배에서 사용하는 집어등의 이동작업은 인력으로 이루어졌기 때문에, 해상 날씨에 따라 사용제약이 있었으나, 제작한 집어등 이송장치는 집어효율에 큰 영향을 주지 않고, 특히, 해상 날씨에 관계없이 일정하게 집어등을 사용할 수 있기 때문에 날씨에 의한 조업포기를 다소 완화할 수 있었다.

멸치챗배에서 어구의 망지를 줄이고, 집어등 이송장치를 이용하여 인력감소를 달성함으로써 구인난 해결 및 소득증대가 가능하였으며, 콧대를 사용하는 대신 콧대 조작기를 제작하여 사용한 결과, 투하 및 양망에 따른 작업효율도 이룰 수 있었다. 따라서 평균적으로 대영호의 작업인원 6명, 은성호의 작업인원 4명을 각각 비교하면, 선원 개개인의 작업강도의 증가 없이 상기의 조업장비들의 개선으로 조업인력의 생력화가 가능하다고 판단된다. 이러한 멸치챗배의 생력화를 위한 조건으로, 자동화에 따른 여러 장치의 작동 동작 등이 선장의 과다한 작업 집중으로 나타날 수 있게 되는데, 선장 또는 선주의 적극적인 의식 전환 없이는 생력화 보급이 불가능하다고 판단되며, 지속적인 어업 생력화의 효율성을 높이기 위해서는 선박과 연계되는 타 어구어법에서도 생력화가 이루어져야 가능하다고 판단된다.

Ⅳ. 결 론

제주 연근해에서 사용되는 멸치챗배의 작업 생력화를 위한 조업 장비를 개량할 목적으로, 기존 그물어구의 개량 축소와 함께 멸치챗배의 집어등을 기계적인 힘을 이용하여 조업인원 단축 및 안정적인 집어 효율을 높일 수 있도록 집어등 이송장치와 콧대 조작기를 제작하여 조업하였다. 제작한 집어등 이송장치는 인력에 의한 이송보다 해상날씨에 큰 영향 없이 안정적인 집어등 이동을 유지할 수 있었고, 재래식 그물 어구의 개량 축소와 함께 콧대 조작기는 챗배 그물 입구의 수심 조절 작업을 수월하게 하였다. 결과적으로, 기존 멸치챗배에서 작업인원은 평균 6~7명이 필요한데, 이들 제작･고안한 장치를 이용하여 최대 50%를 줄인 3~4명의 인원으로도 조업할 수 있는 생력화를 이룰 수 있었다.

Acknowledgments

이 논문은 2017학년도 제주대학교 교원성과지원사업에 의하여 연구되었습니다. 아울러 현장 조사 및 실험에 도움을 주신 은성호 김사현, 대영호 이정남 선주님들께 감사드립니다.

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