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기능과 목적

초기의 수족관은 특수한 박물관처럼 여겨졌지만 곧 수족관의 오락적인 기능이 인식되어 오락적인 기능이 발달하게 되었다. 공공용 수족관의 1차적 기능은 교육이다. 관리인 한 사람으로 충분한 작은 것에서부터 거대한 해양수족관까지 다양한 개인용 수족관들도 종종 교육적인 프로그램과 전시를 하는데, 예를 들어 고래와 돌고래를 생포해서 잘 보살피며 훈련을 시킴으로써 대중이 고래와 돌고래의 중요성을 인식하는 데 도움을 준다.

수족관의 관리와 밀접하게 연관되는 것으로 어류나 무척추동물을 식용이나 낚시용으로 기르는 일이 있는데 이를 요즈음은 양식이라고 한다.

특히 연못물의 질을 향상시키기 위해 여과와 물의 정화처리가 사용되고부터는 관상용 연못의 관리를 실질적인 목적에도 이용할 수 있게 되었다. 이런 연못으로는 수련을 기르기 위한 작은 정원연못이나 식용 물고기를 기르는 커다란 연못 등이 있다.

설계와 건축

수중생물을 기르기 위해 특별히 고안된 최초의 용기로는 로마인들이 물고기를 시장에 내놓기 위해 보관하거나 살찌우는 데에 사용한 뚜껑이 없는 물 탱크가 있다.

동양에서 프랑스로 금붕어를 들여온 18세기에 이르러서야 금붕어의 아름다움을 보기 위하여 작은 수족관을 만들었다. 이 수족관은 도기(陶器)로 만들었으며 군데군데 투명한 부분이 있다. 1850~80년 유럽의 여러 도시에 커다란 공공용 수족관이 만들어졌는데 구경하는 사람이 마치 해저에 들어간 듯한 착각을 일으키게 하도록 힘썼다. 최근의 경향은 차차 각 종(種)의 자연적인 아름다움을 강조하는 쪽으로 흘러 물과 사람이 구경하는 공간 사이를 확실히 구별하게 되었다.

용량이 4.5ℓ 미만의 작은 것이든 450만ℓ가 넘는 커다란 것이든 크기에 관계없이 수족관은 유의해서 만들어야 한다.

왜냐하면 사람에게는 해가 없는 많은 물질, 특히 접착제·플라스틱 등이 물 속에서 호흡하는 동물들에게는 유독하기 때문이다. 비록 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴 플라스틱(플렉시 유리), 플루오르화탄소 플라스틱 등이 독성이 없다 해도 유리가 가장 안전한 기본 물질이다.

유리섬유도 널리 사용되어왔으며 적당한 처리가 되면 독성이 없다. 밀봉을 하기 위해 사용하는 접착제로는 에폭시 수지, 폴리염화비닐, 실리콘 고무(색깔을 넣은 것은 제외), 네오프렌 등이 있다. 금속은 일반적으로 사용하지 않는데 특히 바닷물에서는 부식성이 강하므로 더욱 그렇다.

스테인리스 스틸은 독성이 적어 특히 민물을 사용하는 수족관에서 종종 사용한다.

작은 수족관은 지지대 없이 실리콘 고무를 접착제로 사용하여 전체를 유리로 만들 수 있다. 유리섬유는 가볍고 강하며 부식되지 않고, 어떤 모양으로든지 쉽게 조립할 수 있어 커다란 탱크를 제외하고는 가장 실용적인 지지대로 사용된다. 목재는 널리 사용되고 있지만 쉽게 썩고 벌레가 잘 생기므로 보호장치가 있어야 한다.

이밖에도 바닷물 속에서도 사용할 수 있도록 특별하게 혼합된 철근 콘크리트는 큰 수족관을 만드는 데 사용되는 가장 중요한 지지대이다. 최근의 수족관들은 몇몇 초기의 형식적인 수족관의 특징이라 할 수 있는 '물고기 상자'의 모습을 탈피하여 크기와 모양이 다양한 탱크가 함께 배치되어 만들어진다. 수족관 뒤쪽에 있는 건식 디오라마(diorama)는 거리감이 있는 것처럼 착각하게 하며 수족관의 환경은 자연 그대로를 두거나 또는 유리섬유를 집어넣거나 색칠을 해서 자연환경을 흉내내기도 한다.

또 전시되고 있는 표본의 자연환경을 보여주기 위한 시도도 한다.

수족관에 가장 일반적으로 사용되는 유리제품으로는 마판유리, 강화(强化) 마판유리, 플렉시 유리 등이 있는데 마판유리는 떨어졌을 때 커다란 조각으로 깨어지므로 일반적으로 비교적 작은 수족관에만 사용된다. 커다란 유리 수족관을 만들 때 일반적으로 사용되는 방법은 유리면을 2~3장의 강화유리로 만들어 수족관이 깨어지더라도 한 층에만 국한되도록 하는 것이다.

플렉시 유리는 쉽게 긁히는 단점이 있지만 다시 다듬어서 매끄럽게 할 수 있다.

수족관의 부대적인 장치들로는 여과기, 공기 펌프, 조명기구와 온도가 일정하게 조절되는 투입 전열기 또는 물을 냉각시키는 기구 등이 있다. 수족관을 만들 때는 여과기·온도조절장치·물살균기 등을 공동으로 사용할 수 있도록 탱크를 분류하여 장치한다. 다양한 장치를 필요로 하는 커다란 수족관의 배관(配管)은 때때로 복잡하여 다양한 자동제어장치와 수질측정장치 등이 연결되어 있다.

수족관에 공기를 공급하고 물을 순환시키기 위해 사용되는 유리배관은 값이 비싸고 쉽게 부서지기 때문에 독성이 적은 배관이 꼭 필요할 때만 사용하며, 보통은 가소제(可塑劑)를 넣지 않은 폴리염화비닐 수지관을 사용한다. 유리섬유관과 에폭시를 안쪽에 댄 석면관은 아직도 이따금 사용되지만, 납관이나 경질고무관은 더이상 사용하지 않는다. 바닷물을 사용하는 수족관에서는 홍합이나 따개비같이 지저분한 생물이 자랄 수 있는데, 이런 경우는 배관을 2개로 해서 1주일씩 교대로 사용하므로 사용하지 않는 관은 마르게 되고 안에 있던 생물들이 모두 죽어 이 관을 사용할 때 쓸려 나오게 되므로 이들의 번식을 막을 수 있다.

스테인리스 강은 비교적 안전하게 사용할 수 있지만 금속관은 독성이 있기 때문에 비금속재료나 플라스틱을 펌프 안에 대는 것이 좋다. 공기 양수 펌프(가정용 수족관의 모래밑 여과기에 쓰이는 것과 같은 것임)는 관의 지름이 충분히 크면 많은 양의 물을 옮길 수 있다.

일반적으로 가장 효과적인 조명방법은 수족관 앞유리 위에 백열전구를 켜놓는 것이다.

형광등도 부드러운 빛을 내지만 수족관 벽면을 너무 빛나게 하는 경우가 있다. 색깔이 있는 조명은 자연색을 더 강조하며 수은등은 해양생물의 성장을 최대로 촉진시키는 효과가 있다. 수중식물을 함께 넣으면 복잡한 문제를 야기시키기도 하지만 몇몇 식물의 경우는 매우 실용적이다.

수중식물은 물 속에 용해된 산소를 소비하고 이산화탄소를 내놓지만 밝은 빛을 비추어주면 광합성을 하므로 이산화탄소를 소비하고 산소를 내놓는다.

한편 이 산소를 이용하는 물고기는 배설물을 내놓아 식물에 양분이나 비료를 제공한다. 식물에 적절한 강도의 빛을 쬐어주면 식물은 동물이 필요로 하는 것을 내놓고 반대로 동물은 식물이 필요로 하는 것을 내는 이러한 작용을 계속한다. 식물과 동물이 호흡과정에서의 균형을 잘 맞춘 수족관을 보통 균형수족관이라 한다.

유지와 관리

현대의 수족관은 어류뿐만 아니라 포유류·조류(鳥類)·파충류·양서류·무척추동물 등 여러 형태의 수중동물들을 전시하기 때문에 커다란 수족관을 설계할 때는 수족관에서 기를 표본이 필요로 하는 여러 요건들을 고려해야 한다.

고려해야 할 요인들로는 관람객들이 지나가야 할 통로, 반사가 안 되는 유리, 음향시설 등과 물의 정화도, 용해되어 있는 노폐물, 온도, 장식, 질병치료, 영양 등이다.

수중생물을 기르기 위한 1차적 요건은 수질인데 물은 하수나 공장폐수 같은 오염물질이 들어 있지 않아야 하며, 충분한 양의 산소를 확보하고 질소성분의 과포화를 피하기 위해서 대기와 기체평형을 이루어야 한다. 물의 재순환과정에서는 물의 투명도도 중요하지만 대사노폐물의 정화 또한 중요하다.

민물을 공급할 때는 그 속에 들어 있는 염소(鹽素)나 다른 첨가제를 제거해야 하는데 이런 첨가제들은 탄소여과기나 화학물질 첨가로 제거할 수 있다. 해양생물은 자연 바닷물이나 인공적으로 만든 바닷물 모두에서 생존할 수 있다. 인공적으로 만든 바닷물은 질병을 일으키는 생물이나 오염물질이 없는 물을 공급할 수 있는 이점이 있지만 어떤 생물에게는 적합하지 않을 수도 있다(수질정화, 해수, 담수).

물을 공급하는 방법으로는 기본적으로 개방형·폐쇄형·반(半)폐쇄형의 3가지 유형이 있다.

개방형에서는 물이 수족관을 통과해 흐르며 한번 사용한 물은 버린다. 이 방법은 수질을 자연상태와 거의 같게 유지할 수 있고 독성이 있는 대사노폐물이 축적되지 않는 장점이 있으나 온도조절과 물을 끌어들이는 데 비용이 많이 들며 여과가 자주 필요하다(급수설비).

폐쇄형에서는 물이 계속해서 재순환되며 정기적으로 새 물로 갈아준다.

대사노폐물이 수족관 밖으로 제거되지 않으므로 특별한 처리가 필요한데 가장 중요한 문제는 매우 낮은 농도에서도 강한 독성을 나타내는 암모니아를 재빨리 제거하거나 다른 물질로 전환시키는 일이다. 수족관 속에는 암모니아를 아질산염으로 바꾸는 세균이 살고 있는데 큰 표면적의 모래여과기를 통해 물을 천천히 통과시킴으로써 이 세균들을 여과시키지 않고 수족관에 남겨둘 수 있다.

그러나 수족관 특히 해양수족관에서는 식물을 기르는 것만으로 세균이 아질산염으로부터 생산한 질산염을 만족스러울 만큼 제거할 수가 없다. 따라서 수년간 최소한의 물만을 갈아주면서 운영되는 수족관도 있기는 하지만 보통 1개월에 전체의 1~10% 정도의 물을 새로운 물로 교환해 질산염의 농도를 낮게 유지시켜야 한다. 활성탄을 사용하면 민물이나 바닷물을 사용하는 수족관에 질소노폐물이 축적되는 것을 늦출 수 있다.

대사노폐물은 또한 물의 산도(酸度)를 증가시키는 역할도 한다. 탄산염은 물의 산도를 최적으로 유지시키는 기능이 있기 때문에 물을 자주 갈아주지 않는 수족관에서는 필수적이다. 반폐쇄형 수족관은 일정한 양의 물을 계속해서 공급해주는 것을 제외하면 폐쇄형과 동일한데 물 속에 녹아 있는 노폐물의 문제는 물을 정기적으로 새로 넣어줌으로써 조절할 수 있다.

이 방법은 온도조절과 펌프의 사용면에서 개방형보다 비용이 덜 든다.

여과기는 물을 통과시키기만 하는 단순한 것에서부터 물의 물리적·화학적 성질을 검사하고 조절하는 완전자동화된 재순환 방식의 것까지 매우 다양하다. 각 수족관의 물의 전환속도 또는 교체속도는 매우 중요하며 2시간을 넘어서는 안 된다. 또 물을 공급하는 장치가 고장났을 때는 수족관 속의 동물들이 질식하는 것을 방지하기 위해 공기 확산장치에 의해 공기가 공급되어야 한다.

어류나 무척추동물들은 여과나 통기(通氣)가 필요 없이 식물과 균형을 이루고 있는 수족관에서 키울 수도 있다. 대규모 수족관은 물론 일반 사육용 수족관이라 하더라도 특히 해양수족관에서는 식물과 동물 사이의 균형을 맞추기가 매우 어렵다.

포유류나 조류를 키우기 위한 민물연못이 가지고 있는 특별한 문제점은 이 동물들이 많은 양의 배설물을 내놓기 때문에 여과속도와 여과용량이 커야 한다는 것이다. 그러나 공기호흡을 하는 동물은 수질에 크게 영향을 받지 않으므로 물고기라면 죽을 수도 있는 염소처리와 같은 화학적인 방법으로 세균의 수를 줄이고 물을 깨끗하게 할 수 있다.

바닷물의 조성은 간단하다. 예를 들어 고래나 돌고래를 키우는 데는 2% 정도의 염화나트륨 용액이면 된다. 물범·물개류·바다사자는 보통 민물에서 키워왔는데 민물의 삼투압(渗透壓) 때문에 눈에 문제가 생길 수도 있다(염소화).