아쿠아포닉스 시스템을 이용한 엔젤피쉬와 스킨답서스의 성장에 관한 연구 = Growth performances of Angelfish and Pothos in aquaponics systems

국문 초록 (Abstract)

아쿠아포닉스는 식물의 생장을 촉진하고 수질을 개선하는 친환경적 순환 시스템으로, 양식수에서 발생하는 무기 영양염을 식물의 영양원으로 활용하여 폐쇄형 구조 내에서 물의 지속적인 재사용이 가능하게 된다. 그러나 실제 시스템 운용 과정에서는 K, Ca, Mg, Fe 등 필수 미량원소의 만성적 결핍이 발생한다. 이에 본 연구는 어류에 무해하면서도 미량원소 공급이 가능한 수초용 액상 비료 Prodac Nutron Flora의 적용 가능성을 검토하고, 아쿠아포닉스 시스템 유형 및 영양 공급 여부에 따른 담수산 엔젤피쉬(Pterophyllum scalare)와 스킨답서스(Epipremnum aureum)의 생장 및 수질 특성에 미치는 영향을 평가하고자 수행되었다. 실험은 총 8주간 진행되었으며, Deep water system, Media bed system, Media bed + nutrient system 총 3개 실험구를 이용하였다. 각 실험구는 전장 5.45 ± 0.17 cm, 체중 1.78 ± 0.14 g의 엔젤피쉬 12마리와 전장 35.90 ± 1.88 cm의 스킨답서스 10주를 수용하였다. 어류는 하루 2회, 체중의 3% 수준으로 사료(Tetra Bits complete, Tetra Ltd, Germany)를 급이하였으며, Media bed + nutrient system 실험구에는 주 1회 50 mL의 미량원소를 공급하였다. 식물의 광합성을 위해 매일 12시간 LED 조명을 제공하였다. 실험 결과, 어류의 체중 증가율은 Media bed + nutrient 실험구에서 231.46%로 가장 높은 증가율을 보였으며, Deep water 실험구는 204.29%, Media bed 실험구는 198.45%로 나타났다. 식물에서는 Media bed + nutrient 실험구에서 총길이, 뿌리 길이, 줄기 길이, 잎 개수 및 엽록소 함유량이 가장 높게 나타났으며, 수질은 Media bed + nutrient 실험구에서 Fe를 제외한 모든 미량원소(K, Ca, Mg, Zn, Mn)에서 가장 높은 최종 농도를 나타냈으나, 모든 실험구에서 어류와 식물 생육에 적합한 범위를 벗어나지 않았다.
본 연구는 Media 기반 아쿠아포닉스 시스템이 엔젤피쉬와 스킨답서스의 동시 생육에 적합하며, 액상비료(Prodac Nutron Flora) 보충이 어류 생장 향상과 수질 안정화에 긍정적인 영향을 미친다는 점을 제시한다. 또한 본 연구는 관상어–실내정화식물 기반 아쿠아포닉스 모델 구축 가능성을 확인함으로써, 미량원소 결핍 해결과 실내 생태환경 조성 측면에서 활용성이 높은 실내형 아쿠아포닉스 시스템 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Aquaponics is an environmentally friendly recirculating system that promotes plant growth and improves water quality by using inorganic nutrients derived from aquaculture effluents as plant nutrients, enabling continuous water reuse within a closed system. However, during long-term operation, chronic deficiencies of essential micronutrients, such as potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), and iron (Fe), are common and can limit plant growth and overall system performance.
This study was conducted to evaluate the applicability of a liquid aquatic plant fertilizer, Prodac Nutron Flora, which is considered non-toxic to fish, and to assess the effects of system type and micronutrient supplementation on the growth performance of freshwater angelfish (Pterophyllum scalare) and pothos (Epipremnum aureum), as well as on water quality parameters in aquaponics systems.
The experiment was carried out over an 8-week period using three different aquaponics system configurations: Deep Water Culture system, Media Bed system, and Media Bed system supplemented with micronutrients (Media Bed + Nutrient). Each experimental unit was stocked with 12 angelfish (initial total length 5.45 ± 0.17 cm; body weight 1.78 ± 0.14 g) and 10 pothos plants (initial total length 35.90 ± 1.88 cm). Fish were fed twice daily at 3% of body weight using a commercial diet (Tetra Bits Complete, Tetra Ltd., Germany). In the Media Bed + Nutrient system, 50 mL of the micronutrient solution was added once a week. LED lighting supported plant photosynthesis and was provided for 12 hours daily.
As a result, the highest fish weight gain was observed in the Media Bed + Nutrient system (231.46%), followed by the Deep Water system (204.29%) and the Media Bed system (198.45%). Plant growth parameters- including total length, root length, stem length, number of leaves, and chlorophyll content were also significantly higher in the Media Bed + Nutrient system compared to the other treatments. Regarding water quality, the Media Bed + Nutrient system had the highest final concentrations of micronutrients (K, Ca, Mg, Zn, and Mn), except for Fe. However, all measured parameters remained within suitable ranges for both fish and plant growth throughout the experiment.
These results indicate that media-based aquaponics systems are suitable for simultaneously cultivating angelfish and pothos. Supplementation with a liquid micronutrient fertilizer (Prodac Nutron Flora) enhances fish growth and stabilizes water quality. Furthermore, this study demonstrates the feasibility of developing an indoor aquaponics model integrating ornamental fish and indoor foliage plants, highlighting its potential to address micronutrient deficiencies and support applications for indoor ecological and environmental improvement.

목차 (Table of Contents)

• 목 차 ⅰ
• List of Figures ⅱ
• List of Tables ⅲ
• 국문초록 ⅳ
• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구배경 1
• 2. 연구의 필요성 2
• Ⅱ. 재료 및 방법 3
• 1. 실험사료 3
• 2. 시스템 구성 및 운영 3
• 3. 실험어 및 실험작물 6
• 4. 측정항목 6
• 5. 수질분석 6
• 6. 통계처리 7
• Ⅲ. 결 과 8
• 1. 어류 성장 8
• 2. 식물 성장 11
• 가. 총길이, 뿌리길이, 줄기길이 11
• 나. 잎 개수 및 중량 16
• 다. 엽록소 함유량, 잎 면적 19
• 3. 수질 환경 변화 24
• 가. 수온, pH 및 DO 24
• 나. 전기전도도(EC) 및 총용존고형량(TDS) 24
• 다. 무기이온 농도변화 29
• 라. 미량원소 농도변화 33
• Ⅳ. 고 찰 37
• Ⅴ. 참고문헌 42
• Abstract 47
• 감사의 글 49