KR101087616B1 - Device for marine microalgae cultivation with multi-power generation - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합발전장치를 구비한 해양 미세조류 대량배양을 위한 광생물 반응기에 관한 것으로, 파력을 이용한 발전 장치, 풍력을 이용한 풍력 발전 장치, 조수간만이나 해류를 이용한 조류발전과 미세조류 배양을 동시에 가능한 해양 미세조류 대량배양을 위한 광생물 반응기를 제공하거나, 파력, 조류, 풍력을 이용한 발전 장치와 미세조류 배양을 동시에 가능한 해양 미세조류 대량배양을 위한 광생물 반응기를 제공하는데 있다.The present invention relates to a photobioreactor for mass culture of marine microalgae with a complex power generation apparatus, comprising a wave power generation device, a wind power generation device using wind power, and tidal current and microalgae cultivation using tidal tides or ocean currents simultaneously. The present invention provides a photobiological reactor for mass culture of marine microalgae, or a photobioreactor for mass culture of marine microalgae capable of culturing microalgae and a power generation apparatus using wave power, algae, and wind power.

이를 위해 본 발명에 따른 해양 미세조류 대량배양을 위한 광생물 반응기는 플라스틱이나 고분자 재질 혹은 해수의 출입이 가능한 반투과막으로 제작된 반응기로서, 해양 미세조류를 수용하는 배양공간을 제공하는 배양주머니; 상기 배양주머니를 해수 표면이나 해저의 일정위치에 설치시키기 위해, 발전 장치 수직기둥에 연결되며, 서로 소정의 간격으로 유지하고, 발전 장치의 수직 기둥에 연결하거나 수직 수평으로 규모 확대를 위한 로프; 고정화 수단인 동시에 해양에서 풍력, 파력, 조류을 이용한 전기에너지 생산이 가능한 발전장치가 구비된 발명이다. 파랑에너지를 전기에너지로 전환시키는 파력발전장치, 조류를 이용한 조류 발전장치, 바람에너지를 전기에너지로 전환시키는 풍력발전장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.To this end, the photobiological reactor for culturing marine microalgae according to the present invention is a reactor made of a semi-permeable membrane capable of accessing plastic or polymer material or seawater, and a culture bag for providing a culture space for accommodating marine microalgae; A rope for connecting the culture bag to a predetermined position on the surface of the seawater or the seabed, connected to a vertical pillar of the power generation device, maintained at a predetermined distance from each other, connected to a vertical column of the power generation device, or scaled vertically and horizontally; It is an invention equipped with a power generation device capable of producing electrical energy using wind power, wave power, and tidal current at the same time as the immobilization means. Wave power generation device for converting the wave energy into electric energy, algae power generation device using a tidal current, characterized in that it comprises a wind power generation device for converting wind energy into electrical energy.

복합 발전, 미세조류 배양, 해양에너지  Combined Power Generation, Microalgae Cultivation, Marine Energy

Description

복합발전장치를 구비한 해양 미세조류 대량배양을 위한 광생물 반응기{Device for marine microalgae cultivation with multi-power generation}Photo-reactor for mass cultivation of marine microalgae with combined power generation device {Device for marine microalgae cultivation with multi-power generation}

본 발명은 파력, 조력, 조류의 해수 이용한 에너지 생산장치와 바람에너지를 이용한 에너지 생산장치를 복합시킨 복합발전장치와 해양 미세조류 배양 장치를 병합한 시스템으로 복합발전장치와 미세조류 배양 장치가 함께 구성되어 있어 동시에 두 가지 기능을 갖는 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 부양수단의 측면이나 하단부 사이사이에 해양 미세조류 배양 장치를 연결하고, 부양수단 상단 또는 하단부에 파력, 조력, 조류, 풍력 발전 장치를 설치하여 파도 및 바람에너지를 이용해 전기에너지를 생산할 뿐만 아니라 혼합이 필요한 미세조류 배양장치에도 혼합을 주어 해양 미세조류의 배양을 가능케하며, 별도의 미세조류 배양장치의 고정이 필요하지 않은 복합발전장치를 구비한 해양 미세조류 대량배양을 위한 광생물 반응기이다.The present invention is a system that combines a wave power, tidal, algae energy production device using the sea water and wind energy energy production device combined with a marine power algae cultivation device and a composite power generation device and microalgae culture device together It is about a device having two functions at the same time. More specifically, the marine microalgae cultivation device is connected between the side or bottom of the flotation means, and wave power, tidal power, algae, and wind power generation devices are installed at the top or bottom of the flotation means to produce electric energy using waves and wind energy. In addition, the microalgae cultivation apparatus that requires mixing allows the cultivation of marine microalgae, and the optical bioreactor for mass culture of marine microalgae with a complex power generation apparatus that does not require the fixing of a separate microalgae culture apparatus. to be.

최근 들어 화석에너지의 고갈로 인한 대체에너지의 요구도는 점점 증가하고 있다. 또한 무분별한 화석 연료의 사용으로 지구온난화의 주범인 이산화탄소의 농도는 점차 증가하여, 전 세계적으로 적극적인 감축의 노력을 하지않는 다면 인류의 생존을 위협하게 될 것이다. 이에 대한 해결책으로 청청에너지로서 파력, 태양열, 풍력, 바이오에너지등의 생산에 대한 관심과 기술에 대한 요구도가 증가하고 있고, 특히 파력발전은 파도의 상하운동 에너지를 이용해서 동력을 얻어 발전(發電)하는 방법이다. 파력발전에는 여러 방법이 있는데, 한 가지 예를 들면 발전기 진자(흔들이) 전구 등을 내장한 부표를 만들고 이것을 물에 띄워 파도치는 대로 동요시켜서 부표 속에 장치한 진자의 움직임을 포착하여 회전운동으로 바꾸고 기어를 통해서 속도를 올려 발전기를 회전시키는 방식이 있다. 이 방식에서는 파고(波高) 40 cm에서 10 W 정도의 전력이 얻어진다. 파력발전의 예로서 상하움직이는 피스톤 방식의 발전 장치, 진동 수주형 발전장치, 해상에 부유한 상태에서 관절 작용에 의한 발전 장치가 있다.Recently, the demand for alternative energy due to the depletion of fossil energy is increasing. In addition, the use of indiscriminate fossil fuels will gradually increase the concentration of carbon dioxide, the main culprit of global warming, and threaten the survival of humanity without active efforts to reduce globally. As a solution to this, there is an increasing demand for technology and interest in the production of wave power, solar heat, wind power, and bio energy as blue-green energy, and in particular, wave power generation is powered by using up and down kinetic energy of waves. That's how. There are several methods of wave power generation. For example, a buoy with a built-in generator pendulum (shaking) bulb is built and floated in water and shaken in waves to capture the movement of the pendulum in the buoy and change it into a rotary motion. There is a way to rotate the generator by increasing the speed through the gear. In this method, a power of about 10 W is obtained at a wave height of 40 cm. Examples of wave power generation include a vertically moving piston-type power generation device, a vibration-type power generation device, and a power generation device by articulation in a floating state at sea.

그러나, 종래에는 심한 출력 변동과 대규모 발전 플랜트를 해상에 계류시키는데 기술적인 어려움이 있고 입지 선정이 까다로우며, 구조가 복잡하여 설치가 용이하지 않아 전력 생산의 효율이 크지 않아 고가인 문제점이 있다.However, in the related art, there are technical difficulties in mooring a large power plant and a large power plant at sea, and the location is difficult to select, and the structure is complicated, so that the installation is not easy and the efficiency of power production is not large.

조류발전은 물살이 빠른 곳에 수차발전기(터빈)를 설치해 전기를 생산하는 것을 말한다. 자연적인 조류 흐름을 그대로 이용한다는 점에서, 댐에 바닷물을 가뒀다가 흘려보내면서 낙차를 이용해 터빈을 돌려 전기를 만드는 조력발전과 구분된다. 조류발전은 저수지(조지)를 확보하기 위해 댐을 막을 필요가 없고, 선박 다니기가 자유로우며 어류의 이동을 방해하지 않고 주변 생태계에 영향을 주지 않는 환경친화적 대체에너지 시스템이다.Algae power generation refers to the generation of electricity by installing a water turbine (turbine) where water flows quickly. It uses natural tidal flow as it is, and it is separated from tidal power generation, which traps and flows seawater to the dam and uses turbines to turn the turbines into electricity. Algae generation is an environmentally friendly alternative energy system that does not need to block dams to secure reservoirs (George), is free to fly around, does not interfere with fish movement and does not affect the surrounding ecosystem.

또한, 풍력발전기는 바람이 지니고 있는 에너지를 우리가 유용하게 사용할 수 있는 전기에너지로 바꿔주는 장치로서 불어오는 바람은 풍력발전기의 날개를 회전시키고 이때 생긴 날개의 회전력으로 전기를 생산하여 우리가 사용하게 되는 것이다. 일반적으로 풍력발전기는 날개, 변속장치, 발전기의 세 부분으로 구성되며, 날개는 바람에 의해 회전되어 풍력에너지를 기계적인 에너지로 변환시키는 장치이다. 변속장치는 날개에서 발생한 회전력이 중심 회전축을 통해서 변속기어에 전달되어 발전기에서 요구되는 회전수로 높여서 발전기를 회전시키고 발전기는 날개에서 발생한 기계적인 에너지를 전기에너지로 변환하는 장치이다.In addition, the wind turbine is a device that converts the energy of the wind into electrical energy that we can use usefully, the blowing wind rotates the blades of the wind turbine and produces electricity by using the rotational force of the blades generated at this time Will be. In general, a wind turbine is composed of three parts: a wing, a transmission, and a generator, and a wing is a device that is rotated by wind to convert wind energy into mechanical energy. Transmission is a device that rotates the generator by rotating the power generated by the blades to the transmission gear through the central rotation axis to the number of revolutions required by the generator, the generator is a device that converts the mechanical energy generated from the blade into electrical energy.

이러한, 풍력 발전기는 기상상태의 영향에 지배되므로, 바람이 없는 경우에는 발전이 불가능한 문제점이 있다.Since the wind generator is governed by the influence of the weather conditions, there is a problem that power generation is impossible without the wind.

또한, 광생물 반응기 역시 종래에는 주로 실내에 설치되는 여러 형태의 광생물 반응기가 미세조류를 배양하기 위한 배양설비로 사용되고 이와 같은, 광생물 반응기는 대부분 빛의 투과성을 증대시키고 멸균처리가 가능한 고가의 파이렉스(pyrex)와 같은 유리나 이를 응용한 재질로 만들어지고, 인공적인 조명수단이 갖추어져야 함에 따라, 제작을 위해 많은 자본과 기술이 투자되어야 하며, 제작 후에도 유지보수와 운영에 많은 비용을 필요로 한다. 이와 같은 광생물 반응기는 규모를 확대하는데 많은 비용이 필요할 뿐만 아니라 넓은 공간을 필요로 함에 따른 공간적 제약 또한 수반된다. 나아가, 미세조류 배양을 위한 배지를 조제하여 공급해주고 주기적으로 교환해주어야 하며, 미세조류가 성장하면서 배출하는 배설물과 성장을 방해하는 대사 산물을 제거해주어야 한다. 즉, 제작비용과 공간적 제약에 더하여 관리 및 운영에 많은 인력과 장비 및 비용을 필요로 하는 문제점이 있 다. In addition, the photobioreactor is also conventionally used as a cultivation facility for cultivating microalgae, various types of photobioreactor mainly installed indoors, such photoreactors are expensive to increase the permeability of light and to be sterilized. As it is made of glass such as pyrex or materials applied to it, and artificial lighting means must be provided, a lot of capital and technology must be invested in production, and a lot of maintenance and operation is required after production. . Such photobioreactors are not only expensive to scale up, but also entail spatial constraints due to the large space required. Furthermore, the medium for microalgae culture should be prepared and supplied and exchanged periodically, and the excreta and metabolites that interfere with the growth of microalgae should be removed. That is, in addition to the manufacturing cost and space constraints, there is a problem that requires a lot of manpower, equipment and cost for management and operation.

따라서, 이러한 문제점들을 해결하기 위해 고가인 파력, 조력, 조류 발전기 및 고가의 광생물 반응기에 경제성을 확보시키고, 바람이 없는 기상상태에서도 풍력 이외의 파력, 조류 발전을 통해 발전이 가능하여 지속적인 발전이 가능한 경제적 장치가 필요하고 이를 위해 파력, 조류 및 풍력 발전 장치를 동시에 갖는 복합 발전 장치가 필요하고 또한 이러한 복합 발전 장치와 미세조류 대량 배양기술과의 병합이 절실히 필요한 실정이라 하겠다.Therefore, in order to solve these problems, it is possible to secure economic feasibility in expensive wave power, tidal power, algae generator and expensive photobioreactor. It is necessary to have an economical device as possible, and for this, a complex power generation device having wave power, algae, and wind power generation devices is needed, and the merger of such a complex power generation device and microalgae mass cultivation technology is urgently needed.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 파력을 이용한 발전 장치와 바람을 이용한 풍력 발전 장치 및 미세조류 배양을 동시에 가능하게 하는 복합 발전 장치를 구비한 해양 미세조류 대량배양을 위한 광생물 반응기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems as described above, for the marine microalgae mass cultivation having a power generation device using the wave power and a wind power generation device using the wind and a complex power generation device that enables the microalgae culture at the same time. The object is to provide a photobioreactor.

본 발명의 다른 목적은 해수에너지를 이용한 파력, 조류 발전 장치와 바람에너지를 이용한 풍력 발전 장치를 동시에 구비하거나 선택적으로 한두가지의 발전장치와 결합하여, 미세조류 배양 또한 동시에 가능한 복합 발전 장치를 구비한 해양 미세조류 대량배양을 위한 광생물 반응기를 제공하는데 그 목적이 있다Another object of the present invention is to equip with a wave power, seawater power generation device using seawater energy and a wind power generation device using wind energy at the same time, or optionally combined with one or two power generation devices, microalgae cultivation is also provided with a composite power generation device capable of simultaneously The aim is to provide a photobioreactor for the mass culture of marine microalgae.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 복합 발전 장치를 구비한 해양 미세조류 대량배양용 광생물 반응기는 해수가 출입되는 동시에 해양 미세조류의 투과가 차단되는 반투과막으로 제작되며, 해양 미세조류를 수용하는 배양공간을 제공하도록 입체적으로 형성되는 배양주머니, 상기 배양주머니를 태양광에 노출되도록 해수면 근처에 위치시키기 위해 상기 배양주머니에 연결되며, 서로 소정의 간격으로 유지되는 적어도 한 쌍의 연결지점을 구비하는 부양 수단, 상기 부양 수단에 위치하며, 파랑에너지를 전기에너지로 전환시키는 파력발전장치, 및 상기 부양 수단의 상단부에 위치하며, 바람에너지를 전기에너지로 전환시키는 풍력발전장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object as described above, the photomicroorganism reactor for mass culture of marine microalgae equipped with the complex power generation apparatus according to the present invention is manufactured as a semi-permeable membrane that blocks the penetration of marine microalgae while the seawater enters and exits the marine microalgae. At least one pair of culture bags that are three-dimensionally formed to provide a culture space for accommodating microalgae, the culture bags are connected to the culture bags to be positioned near the sea surface to be exposed to sunlight, and are maintained at predetermined intervals from each other. Floating means having a connection point, a wave power generating device located in the lifting means, converting the wave energy into electrical energy, and a wind power generating device located in the upper end of the flotation means, converting wind energy into electrical energy Characterized in that.

또한, 상기 풍력 발전 장치는, 상기 부양 수단의 상단에 위치하는 수직기둥, 상기 수직 기둥의 상단부에 풍향에 따라 회전가능하게 결합된 발전기, 상기 발전기의 전방에 회전가능하게 샤프트를 통해 연결된 회전날개를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the wind turbine generator, a vertical column located on the top of the support means, a generator rotatably coupled to the upper end of the vertical column, the rotary blades rotatably connected through the shaft in front of the generator It is characterized by including.

또한, 상기 파력 발전 장치는, 상기 부양 수단의 상단에 위치하는 지지대; 및 상기 지지대의 중심으로 회전가능한 진자를 포함한 회전체를 포함하는 진자형 파력 발전 장치인 것을 특징으로 한다.In addition, the wave power generation device, a support positioned on the upper end of the support means; And a pendulum-type wave power generator including a rotor including a pendulum rotatable about the support.

또한, 상기 파력 발전 장치는, 상기 부양 수단의 하단부에 연결되고, 파도의 상하 왕복운동을 회전운동으로 변환시켜 회전 운동에 따라 전기 에너지를 발생시키는 회전 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the wave power generation device is connected to the lower end of the flotation means, characterized in that it comprises a rotary device for generating electrical energy in accordance with the rotational movement by converting the up and down reciprocating motion of the wave.

또한, 상기 부양 수단 사이에 설치되어, 조류에 의해 회전이동하는 복수의 발전 날개를 구비한 조류 발전 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that it further comprises a tidal current generating device which is provided between the supporting means, having a plurality of power generating wings that rotate by the tidal flow.

또한, 상기 배양주머니의 내부 또는 외부에 배치되어, 상기 배양주머니의 입체적 형상을 유지하는 형상유지 틀을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it is disposed inside or outside the culture bag, characterized in that it further comprises a shape maintaining frame for maintaining the three-dimensional shape of the culture bag.

또한, 상기 배양주머니와 상기 부양 수단은 길이조절이 가능한 하나 이상의 로프로 연결되며, 상기 배양주머니의 하부에 매달리는 무게추를 더 포함하여, 상기 로프의 길이조절과 상기 무게추에 의해 상기 배양주머니가 설치되는 수심을 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the culture bag and the support means is connected to one or more ropes of adjustable length, and further comprising a weight hanging on the lower portion of the culture bag, the culture bag by adjusting the length of the rope and the weight Characterized in that the depth can be adjusted to be installed.

또한, 상기 배양주머니의 하부에 연결되는 기체공급관, 및 이 기체공급관을 통해 외부공기를 상기 배양주머니에 공급하는 기체공급수단을 더 포함하여, 기포에 의한 혼합작용으로 상기 배양주머니 내에서 해양 미세조류가 고르게 분산될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.The apparatus further includes a gas supply pipe connected to the lower portion of the culture bag, and a gas supply means for supplying external air to the culture bag through the gas supply pipe, and the microalgae in the culture bag by mixing with bubbles. It is characterized in that to be evenly distributed.

또한, 둘 이상의 상기 배양주머니가 상하로 배열되도록 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that the two or more culture bags are connected to be arranged up and down.

또한, 최하부에 위치하는 배양주머니를 포함하는 하나 이상의 상기 배양주머니에 매달리는 하나 이상의 무게추를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it characterized in that it comprises at least one weight hanging on one or more of the culture bag including the culture bag located at the bottom.

또한, 둘 이상의 상기 배양주머니가 상기 부양 수단의 길이방향으로 배열되도록 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that the two or more culture bags are connected to be arranged in the longitudinal direction of the lifting means.

또한, 길이방향으로 배열된 상기 배양주머니의 하부에 연결되어 둘 이상의 상기 배양주머니가 상하로 배열되도록 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, it is connected to the lower portion of the culture bag arranged in the longitudinal direction is characterized in that the two or more culture bags are connected to be arranged up and down.

또한, 최하부에 위치하는 배양주머니를 포함하는 하나 이상의 상기 배양주머니에 매달리는 하나 이상의 무게추를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it characterized in that it comprises at least one weight hanging on one or more of the culture bag including the culture bag located at the bottom.

또한, 상기 부양 수단, 상기 배양주머니 및 상기 무게추 중 어느 하나에 매달린 상태에서 해저면에 고정되어 이동범위를 제한하는 고정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that it further comprises a fixing means that is fixed to the bottom surface in the state suspended from any one of the lifting means, the culture bag and the weight weight to limit the moving range.

본 발명에 따른 또 다른 해결수단으로서 기존에 설치된 발전장치를 이용할 수도 있고, 이를 위한 복합 발전 장치를 구비한 해양 미세조류 대량배양용 광생물 반응기는 해수가 출입되는 동시에 해양 미세조류의 투과가 차단되는 고분자 재질, 플라스틱 백 또는 반투과막으로 제작되며, 해양 미세조류를 수용하는 배양공간을 제공하도록 입체적으로 형성되는 배양주머니; 상기 배양주머니를 태양광에 노출되도록 해수면 근처에 위치시키기 위해 상기 배양주머니에 연결되며, 서로 소정의 간격으로 유지되는 적어도 한 쌍의 연결지점을 구비하는 부양 수단; 및 상기 부양 수단과 연결부로서 연결되고, 하부가 해저면에 고정된 수직기둥을 포함하는 발전장치를 구비한 것을 특징으로 한다.As another solution according to the present invention, an existing power generation apparatus may be used, and the marine microalgae photobioreactor equipped with a multi-generation power generation apparatus for this may be used to block the penetration of the marine microalgae while the seawater enters and exits. A culture bag made of a polymer material, a plastic bag or a semi-permeable membrane, and three-dimensionally formed to provide a culture space for accommodating marine microalgae; Flotation means connected to the culture bag to position the culture bag near the sea surface to be exposed to sunlight, and having at least one pair of connection points maintained at predetermined intervals from each other; And a power generation device connected to the support means as a connecting portion and including a vertical column fixed to a sea bottom.

또한, 상기 발전장치는 상기 수직 기둥의 상단부에 풍향에 따라 회전가능하게 결합된 발전기; 상기 발전기의 전방에 회전가능하게 샤프트를 통해 연결된 회전날개를 포함하여 풍력 에너지를 전기에너지로 전화시키는 풍력 발전장치인 것을 특징으로 한다.In addition, the generator includes a generator rotatably coupled to the upper end of the vertical column according to the wind direction; It is characterized in that the wind turbine generator for converting wind energy into electrical energy, including a rotary blade rotatably connected through the shaft in front of the generator.

또한, 상기 수직기둥의 해수면 아래에 위치하고, 파랑의 움직임에 따라 회전하는 회전 날개를 포함하는 조류 발전장치를 구비한 것을 특징으로 한다.In addition, it is located below the sea level of the vertical column, characterized in that provided with a tidal current generator comprising a rotary wing to rotate in accordance with the movement of the blue.

또한, 둘 이상의 상기 배양주머니가 상하로 배열되도록 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that the two or more culture bags are connected to be arranged up and down.

또한, 둘 이상의 상기 배양주머니가 상기 부양 수단의 길이방향으로 배열되도록 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that the two or more culture bags are connected to be arranged in the longitudinal direction of the lifting means.

또한, 길이방향으로 배열된 상기 배양주머니의 하부에 연결되어 둘 이상의 상기 배양주머니가 상하로 배열되도록 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, it is connected to the lower portion of the culture bag arranged in the longitudinal direction is characterized in that the two or more culture bags are connected to be arranged up and down.

또한, 최하부에 위치하는 배양주머니를 포함하는 하나 이상의 상기 배양주머니에 매달리는 하나 이상의 무게추를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it characterized in that it comprises at least one weight hanging on one or more of the culture bag including the culture bag located at the bottom.

본 발명은 해수에너지를 이용한 파력, 조류 발전 장치와 바람에너지를 이용한 풍력 발전 장치를 미세조류 배양 장치를 병합함으로서, 발전 장치에 해양 미세조류 배양을 위한 배양 장치를 발전 장치의 측면과 하단 혹은 발전 장치 사이사이에 연결하여 설치함으로서, 청정에너지인 바람과 파도를 이용하여 전기를 생산하고 미세조류 배양을 동시에 가능하게 하는 발명으로서, 해상에 부양된 상태에서 발전을 하므로 넓은 바다를 이용할 수 있어 공간의 제약이 없고, 해양 미세조류 배양도 공간적 제약을 받지 않고 대량으로 배양가능하도록 하는 발명이다. 따라서 고가의 파력 및 조류 발전 장치에 경제성을 부여하며, 해수에너지 이외에도 바람에너지를 이용하여 풍력 발전도 동시에 가능하게 하며, 이러한 복합 발전 장치를 통해 바람이 없는 기상 상태에서도 전기를 생산할 수 있어 경제적이고, 미세조류를 해양에서 배양하기 위해 배양 주머니의 별도의 고정 장치가 필요하지 않으며, 파도의 흔들림에 따라 배양 주머니가 같이 움직임으로 미세조류의 혼합을 증진시켜, 미세조류 배양의 효율을 증대 시킬 수 있다. 또한 현재 설치된 해양 발전장치에 미세조류 배양 장치를 설치하는 것이 방법도 가능하며, 발전장치와 미세조류 배양 장치를 함께 설치하는 것도 가능하다. The present invention by incorporating the microalgae cultivation device of the wave power, algae power generation device using the seawater energy and wind power generation device using the wind energy, the culture device for cultivating marine microalgae in the power generation device side and bottom or the power generation device It is an invention that makes electricity by using wind and waves, which are clean energy, and cultivates microalgae at the same time by connecting between them and installing them. Without this, marine microalgae cultivation is an invention that can be cultured in a large amount without spatial constraints. Therefore, it provides economic efficiency to expensive wave power and tidal current power generation devices, and enables wind power generation using wind energy in addition to seawater energy, and it is economical because it can produce electricity even in wind-free weather conditions through this combined power generation device. In order to culture the microalgae in the ocean, a separate fixing device of the culture bag is not necessary, and the culture bag moves together as the wave shakes to promote the mixing of the microalgae, thereby increasing the efficiency of the microalgae culture. In addition, it is possible to install the microalgae culture apparatus in the currently installed marine power generation apparatus, it is also possible to install the power generation apparatus and microalgae culture apparatus together.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합 발전 장치를 구비한 광생물 반응기를 개략적으로 도시한 예시도이다. 1 is an exemplary view schematically showing a photobioreactor having a complex power generation apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 복합 발전 장치를 구비한 해양 미세조류 대량배양용 광생물 반응기는 대규모화에 따른 공간적 제약을 획기적으로 극복할 수 있는 바다에 설치된다. 즉, 바다에 부양식으로 설치되어 해양 미세조류를 격리된 상태로 대량배양하고 파랑에너지를 이용하여 파력발전과 바람에너지를 이용한 풍력발전을 동시에 가능하게 하기 위한 용도로 사용된다. The photomicrobial reactor for marine microalgae mass cultivation with a complex power generation apparatus according to the present invention is installed in the ocean to overcome the spatial constraints caused by the large scale. In other words, it is installed as a seafloor and is used for mass cultivation of marine microalgae in an isolated state, and to enable wave power generation and wind power generation using wind energy at the same time.

본 발명에 따른 광생물 반응기는, 도 1에 도시한 바와 같이, 배양주머니(10)와, 이 배양주머니를 태양광에 노출될 수 있도록 해수면 근처에 위치시키기 위해 배양주머니(10)와 연결되는 부양 수단(30), 부양 수단(30)에 위치하며, 상기 파랑에너지를 전기에너지로 전환시키는 파력발전장치(80), 및 부양 수단(30)의 상단부에 위치하고 바람에너지를 전기에너지로 전환시키는 풍력 발전 장치(100)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the photobioreactor according to the present invention is supported by a culture bag 10 and a culture bag 10 connected to the culture bag 10 so as to be located near the sea surface so that the culture bag can be exposed to sunlight. Located in the means 30, the support means 30, the wave power generating device 80 for converting the wave energy into electrical energy, and the wind power generation for converting wind energy into electrical energy located at the upper end of the support means 30 Device 100.

파력발전장치(80)는 공기터빈식 파력발전, 부체식 파력발전, 진자형 파력발전, 회전식 파력발전 등 모든 종류의 포함할 수 있고, The wave power generator 80 may include all kinds of air turbine type wave power generation, floating wave power generation, pendulum wave power generation, rotary wave power generation,

풍력 발전 장치(100)도 하기에 기재되는 풍력 발전기에만 국한되는 것은 아니다.The wind power generator 100 is also not limited to the wind generator described below.

구체적인 실시예로서 풍력 발전 장치(100)는 부양 수단의 상단에 위치하는 수직기둥(101), 수직 기둥의 상단부에 풍향에 따라 회전가능하게 결합된 발전기(102), 발전기의 전방에 회전가능하게 샤프트를 통해 연결된 회전날개(103)를 포함한다. 회전날개(103)에 바람의 운동에너지가 전달됨으로써 발전기(102)에 회전력 이 샤프트를 통해 전달되고, 발전기(102)는 전달받은 회전력으로 전기를 발생시키게 된다.As a specific embodiment, the wind power generator 100 includes a vertical pillar 101 positioned at the top of the support means, a generator 102 rotatably coupled to the upper end of the vertical column according to the wind direction, and a shaft rotatably in front of the generator. It includes a rotary blade 103 connected through. As the kinetic energy of the wind is transmitted to the rotary blade 103, the rotational force is transmitted to the generator 102 through the shaft, and the generator 102 generates electricity with the received rotational force.

배양주머니(10)는 해수의 출입이 가능한 가운데 해양 미세조류의 투과가 차단되는 고분자 재질, 플라스틱 백, 또는 반투과막으로 제작되며, 해양 미세조류를 수용하는 배양공간을 제공하도록 입체적으로 형성된다. 그리고, 배양주머니(10)은 그 내부 또는 외부에 배치되어 배양주머니의 입체적 형상을 유지하는 형상유지 틀(20)을 더 포함할 수도 있고, 이는 배양공간을 안정적으로 유지할 수 있도록 한다. The culture bag 10 is made of a polymer material, a plastic bag, or a semi-permeable membrane that blocks the permeation of marine microalgae while the seawater can enter and exit, and is formed three-dimensionally to provide a culture space for accommodating the marine microalgae. The culture bag 10 may further include a shape maintaining frame 20 disposed inside or outside thereof to maintain a three-dimensional shape of the culture bag, which may stably maintain the culture space.

배양주머니(10)가 해수의 출입이 가능한 가운데 해양 미세조류의 투과가 차단되는 반투과막으로 제조된다는 것은 본 발명의 가장 주요한 특징이라 할 수 있다. 좀 더 상세히 설명하면, 해수의 출입이 가능하다는 것은 우선 유입되는 해수에 녹아 있는 영양염류를 미세조류 배양에 필요한 양분으로 사용할 수 있고, 따라서 미세조류 배양을 위해 별도로 배지를 조제하여 공급해 줄 필요가 없다는 것을 의미한다. 또한, 미세조류가 성장하면서 배출하는 배설물과 성장을 방해하는 대사 산물이 해수에 녹아서 배출되는 해수와 함께 자연스럽게 제거됨에 따라, 배설물과 성장을 방해하는 대사 산물을 제거하기 위한 별도의 정화작업을 필요로 않으며, 배지의 교환 또한 필요로 하지 않는다. 나아가, 해수에 녹아있는 이산화탄소 역시 미세조류의 성장과정에서 일어나는 광합성에 사용되며, 광합성의 산물로 발생하는 산소는 반투과막을 통과하여 대기중으로 배출될 수 있다. 한편, 해양 미세조류의 투과가 차단된다는 것은 관리가능한 제한적인 공간에서만 해양 미세조류가 배양되며, 따라 서 미세조류의 대량번식에 의한 해양오염을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 적정수준의 배양이 이루어진 다음 용이하게 수확할 수 있다는 것을 의미한다. It can be said that the culture bag 10 is made of a semi-permeable membrane that blocks the permeation of marine microalgae while the seawater can enter and exit. In more detail, access to seawater means that nutrients dissolved in the incoming seawater can be used as nutrients for microalgae cultivation, and therefore, it is not necessary to prepare and supply a medium for microalgae cultivation. Means that. In addition, as the microalgae are excreted during the growth and metabolites that interfere with growth are naturally removed along with the seawater discharged by melting in the sea water, a separate purification operation is required to remove the excreta and metabolites that interfere with growth. No change of medium is required. Furthermore, carbon dioxide dissolved in seawater is also used for photosynthesis occurring during the growth of microalgae, and oxygen generated as a product of photosynthesis may be discharged into the atmosphere through the semipermeable membrane. On the other hand, the permeation of marine microalgae is prevented from marine microalgae only in a limited space where it can be managed. Therefore, it is possible to prevent marine pollution by mass breeding of microalgae. It means that it can be harvested easily.

부양 수단(30)은 배양주머니(10)를 태양광에 노출될 수 있도록 해수면 근처에 위치시키기 위한 것으로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 서로 떨어져 배치되는 한 쌍의 부양 부재(35)와, 이 한 쌍의 부양 부재(35)를 소정의 간격을 유지하는 상태로 연결하는 연결프레임(37)으로 구성될 수 있다. 다만, 부양 수단(30)은 이와 같은 형태에 국한되지 않으며, 배양주머니(10)의 형상과 크기에 따라 다양한 변형이 가능하다 할 것이다.The support means 30 is for positioning the culture bag 10 near the sea surface so that it can be exposed to sunlight, as shown in FIG. 1, a pair of support members 35 disposed apart from each other, It may be composed of a connecting frame 37 for connecting the pair of support members 35 in a state maintaining a predetermined interval. However, the support means 30 is not limited to such a form, various modifications will be possible depending on the shape and size of the culture bag (10).

구체적으로 도 2는 본 발명에 따른 하나의 실시예를 도시하고, 도 2에 도시된 바와 같이, 파력발전장치(80)가 진자형 파력 발전 장치인 경우로서,2 illustrates an embodiment according to the present invention, and as shown in FIG. 2, when the wave power generator 80 is a pendulum-type wave power generator,

파력 발전 장치(80)는 지지대(81), 진자(82), 회전체(83), 발전기(84)를 포함하고, The wave power generator 80 includes a support 81, a pendulum 82, a rotating body 83, a generator 84,

지지대(81)는 부양 수단(30)의 상단부에 설치되고, 지지대(81)의 상단에 회전가능하게 설치된 회전체(83)와 회전체에 연결된 진자(82)는 파도에 의해 요동하게 되고, 이를 회전체(83)에 전달하여 회전체(83)의 회전을 통해 발전기(84)에서 회전에너지를 전기에너지로 변환한다.The support 81 is installed on the upper end of the support means 30, the rotating body 83 rotatably installed on the upper end of the support 81 and the pendulum 82 connected to the rotating body is oscillated by waves, which By transmitting to the rotating body 83 through the rotation of the rotating body 83 in the generator 84 converts the rotational energy into electrical energy.

회전체(83)는 진자(82)의 좌우 요동시에 일방향으로만 회전되도록 일방향 클러치를 포함한다.The rotating body 83 includes a one-way clutch to rotate only in one direction when the pendulum 82 swings left and right.

또한 본 발명에 따른 다른 실시예로서, 도 3은 도시된 바와 같이 파력발전장치(80)가 회전식 파력발전장치인 경우로서, 파력발전장치(80)는 부양 수단(30) 또는 배양 주머니(10)의 하단부에 설치되고, 회전식 파력 발전 장치(80)는 제1연결부재(84), 제2연결부재(85), 및 회전장치(86)를 포함하고, 제1연결부재(84)는 그 일측이 부양 수단(30) 또는 배양 주머니(10)의 하단부에 연결되며, 그 타측은 파도의 상하 왕복운동을 회전운동으로 변환시키는 회전장치(86)와 연결되고, 제2연결부재(85)는 그 일측이 회전장치(86)에 연결되고, 그 타측은 해저면에 고정되거나, 무게추(60)와 연결된다.In addition, according to another embodiment of the present invention, Figure 3 is a case in which the wave power generator 80 is a rotary wave power generator, the wave power generator 80 is the support means 30 or the culture bag 10 Is installed at the lower end of the rotary wave power generating device 80 includes a first connecting member 84, the second connecting member 85, and a rotating device 86, the first connecting member 84 is one side Is connected to the lower end of the support means 30 or the culture bag 10, the other side is connected to the rotary device 86 for converting the up and down reciprocating motion of the wave into a rotary motion, the second connecting member 85 is One side is connected to the rotary device 86, the other side is fixed to the bottom of the sea, or connected to the weight 60.

회전장치(86)는 제1연결부재(84)와 제2연결부재(85)의 나사산으로 형성된 나사부를 따라 파도의 상하운동으로 회전운동을 하게 되고, 회전장치(86)의 내부에 설치된 발전기에 의해 회전에너지를 전기에너지로 변환한다.Rotating device 86 is a rotary motion in the vertical motion of the wave along the threaded portion formed by the threads of the first connecting member 84 and the second connecting member 85, the generator installed inside the rotating device 86 Rotational energy is converted into electrical energy.

본 발명에 따른 다른 실시예로서, 도 4는 도시된 바와 같이 배양주머니(10)와, 이 배양주머니를 태양광에 노출될 수 있도록 해수면 근처에 위치시키기 위해 배양주머니(10)와 연결되는 부양 수단(30), 부양 수단(30)에 위치하며, 상기 파랑에너지를 전기에너지로 전환시키는 파력발전장치(80), 상기 부양 수단 사이에 설치되어, 조류에 의해 회전이동하는 복수의 발전 날개(91)를 포함한 회전기어(92)를 구비한 조류 발전 장치(90), 및 바람에너지를 전기에너지로 전환시키는 풍력발전장치(100)를 포함한다.As another embodiment according to the invention, Figure 4 is a culture bag (10) as shown, and the support means connected to the culture bag 10 to position the culture bag near the sea surface to be exposed to sunlight 30, a wave power generator 80 for converting the wave energy into electrical energy, located in the flotation means 30, a plurality of power generating wings 91 installed between the flotation means, the rotational movement by the tidal current It includes a tidal current generator 90 having a rotary gear 92 including, and a wind power generator 100 for converting wind energy into electrical energy.

복수의 발전 날개(91)가 조류에 의해 자동으로 어느 한 방향으로 회전운동하 면서 발전 날개의 회전축(93)은 일정한 회전동력을 발생시키고 조류발전 장치(90)에 설치된 발전기에 의해 회전에너지를 전기에너지로 변환된다.While the plurality of power generating blades 91 are automatically rotated in one direction by the algae, the rotating shaft 93 of the power generating blades generates a constant rotational power and generates rotational energy by a generator installed in the algae power generating device 90. Converted into energy.

본 발명에 따른 다른 실시예로서, 도 5에 도시된 바와 같이 조류 발전 장치(90)는 이송벨트(94)를 추가로 포함할 수 있고, 부양 수단 사이에 횡방향으로 설치된 복수개의 회전축(93) 및 회전축에 설치된 회전기어(92)를 따라 이송벨트(94)가 설치되고, 이송벨트(94)에 복수개의 발전 날개(91)가 부착되어 조류에 따라 발전 발전 날개(91)가 부착된 이송벨트(93)가 수평, 회전운동을 하고, 회전축(93)은 일정한 회전동력을 발생하여 조류발전 장치(90)에 설치된 발전기에 의해 회전에너지를 전기에너지로 변환된다.As another embodiment according to the present invention, as shown in FIG. 5, the tidal current generator 90 may further include a conveying belt 94, and a plurality of rotating shafts 93 installed transversely between the flotation means. And a conveyance belt 94 is installed along the rotary gear 92 installed on the rotating shaft, and a plurality of power generating wings 91 are attached to the conveying belt 94 to which the power generating blades 91 are attached according to the current. 93 is a horizontal, rotational movement, the rotary shaft 93 generates a constant rotational power is converted into electrical energy by the generator installed in the tidal current generator 90.

조류 발전 장치(90)는 기재된 실시예에 국한되지 않고 다양한 종류의 조류발전기를 모두 포함할 수 있다.The tidal current generator 90 is not limited to the described embodiment and may include all kinds of algal generators.

*도 6은 본 발명에 따른 복합 발전 장치 및 기체공급수단을 구비한 광생물 반응기를 개략적으로 도시한 예시도이다. 6 is an exemplary view schematically showing a photobioreactor having a complex power generation apparatus and a gas supply means according to the present invention.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광생물 반응기는, 도 6에 도시한 바와 같이, 배양주머니(10), 부양 수단(30), 파력 발전 장치(80), 조류 발전 장치(90), 및 바람에너지를 전기에너지로 전환시키는 풍력발전장치(100)를 포함하되, 배양주머니(10)의 하부에 연결되는 기체공급관(40), 및 이 기체공급관(40)을 통해 외부공기를 배양주머니(10)에 공급하는 기체공급수단(50), 배양주머니(10)와 부양 수단(30)은 길이조절이 가능한 하나 이상의 로프(도 1의 25와 동일형상)로 연결되며, 배양주머니(10)의 하부에 매달리는 무게추(60)를 더 포함한다.As shown in FIG. 6, the photobioreactor according to another embodiment of the present invention includes a culture bag 10, a support means 30, a wave power generator 80, an algae generator 90, and wind. It includes a wind power generator 100 for converting energy into electrical energy, the gas supply pipe 40 is connected to the lower portion of the culture bag 10, and the external air culture bag 10 through the gas supply pipe (40) Gas supply means 50 to supply to, the culture bag 10 and the support means 30 is connected by one or more ropes (the same shape as 25 in Figure 1) is adjustable in length, the lower portion of the culture bag (10) It further comprises a weight 60 hanging.

따라서, 기체공급시 배양주머니(10) 내부의 배양공간은 기포에 의한 혼합작용으로 배양주머니(10) 내에서 해양 미세조류가 고르게 분산될 수 있도록 하여, 해양 미세조류의 배양환경이 양호하게 유지될 수 있도록 한다. 물론, 해류나 조석간만의 차 등으로 인한 해수의 유동에 의해 배양주머니(10)는 자연적으로도 양호한 혼합효과를 얻을 수 있는 경우가 많아 필요에 따라 더욱 바람직한 혼합작용이 요구될 경우에 선택적으로 채택되는 것이 바람직하며, Therefore, the culture space inside the culture bag (10) during the gas supply to the marine microalgae evenly distributed in the culture bag (10) by the mixing action by the bubbles, the culture environment of the marine microalgae can be maintained well To help. Of course, due to the flow of seawater due to the current between tidal currents and tides, etc., the culture bag 10 may naturally obtain a good mixing effect, and thus may be selectively adopted when a more desirable mixing action is required as necessary. Preferably,

로프(도 1의 25와 동일형상)의 길이를 조절하고 무게추(60)에 의해 균형을 잡도록 하여 배양주머니(10)가 설치되는 수심을 조절할 수 있도록 한다. Adjusting the length of the rope (same shape as 25 in Figure 1) and to balance by weight 60 to adjust the depth of the culture bag 10 is installed.

배양대상이 되는 해양 미세조류의 종류에 따라 생산할 수 있는 산물이 다를 뿐만 아니라, 광합성에 사용하는 태양광 광도와 해수 깊이에 따른 파장이 다르다. 또한, 수심에 따라 투과하는 태양광의 파장이 다르며, 따라서 배양주머니(10)의 설치 수심을 조절한다는 것은 배양대상이 되는 미세조류의 종류에 따라 배양주머니가 적절한 깊이에 위치하도록 한다는 것이다. 즉, 배양될 미세조류의 종류에 따라, 배양주머니가 해수면 근처에 위치하도록 하거나 일정 깊이의 수중에 위치하도록 할 수 있다.Not only the products that can be produced vary depending on the type of marine microalgae to be cultured, but also the wavelengths of sunlight and seawater depth used for photosynthesis. In addition, the wavelength of sunlight passing through varies depending on the depth, and thus, controlling the depth of installation of the culture bag 10 means that the culture bag is located at an appropriate depth according to the type of microalgae to be cultured. That is, depending on the type of microalgae to be cultured, the culture bag may be located near the sea level or in the water of a certain depth.

또한, 부양 수단(30)에 매달리도록 연결된 상태에서 해저면에 고정되어 이동범위를 제한하는 고정수단(70)을 더 포함한다. 이와 같은 고정수단(70)은, 광생물 반응기가 해수의 이동에 따라 이동하는 것을 방지하여 관리가능한 제한적인 영역을 벗어나지 않도록 하기 위한 것으로서, 비중이 높은 재질로 만들어지는 것이 바람직하며, 닻(anchor)과 유사하게 해저면에 쉽게 고정될 수 있는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다 하겠다. In addition, the fixing means 70 is fixed to the sea bottom in the state connected to suspend the support means 30 to limit the moving range. The fixing means 70 is to prevent the photobioreactor from moving in accordance with the movement of seawater so as not to leave the controllable limited area, and is preferably made of a material having a high specific gravity. Similarly, it is desirable to be formed in a shape that can be easily fixed to the sea bottom.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광생물 반응기를 개략적으로 도시한 예시도이다. 7 is an exemplary view schematically showing a photobioreactor according to another embodiment of the present invention.

도 7에 도시한 바와 같이, 배양주머니(10), 부양 수단(30), 파력 발전 장치(80), 조류 발전 장치(90), 및 풍력발전장치(100)를 포함하되, 복수의 배양 주머니(10)가 상하로 서로 나란하게 배열된다. 배양주머니(10)의 수는 제한되지 않지만, 배양주머니(10)가 너무 깊은 곳에 위치할 경우 미세조류의 광합성에 필요한 태양광이 도달할 수 없다는 것을 고려하여, 적절한 깊이 이내에 위치하도록 제한될 필요가 있을 것이다. As shown in FIG. 7, the culture bag 10, the support means 30, the wave power generating device 80, the algae power generating device 90, and the wind power generator 100 include a plurality of culture bags ( 10) are arranged side by side with each other up and down. The number of culture bags 10 is not limited, but considering that the light required for photosynthesis of microalgae cannot be reached when the culture bags 10 are located too deep, they need to be limited to be located within an appropriate depth. There will be.

또한, 이와 같은 배양주머니들 중 최하부에 위치하는 배양주머니를 포함하는 하나 이상의 배양주머니(10)에 매달리는 하나 이상의 무게추(60)를 포함한다. 최하부에 위치하는 배양주머니에만 또는 모든 배양주머니에 무게추(60)가 매달리는 형태 또한 가능하다 할 것이다. 즉, 최하부에 위치하는 배양주머니에는 전체적인 배열형태 및 균형유지를 위해 무게추(60)가 필수적으로 매달리도록 구성해야 하지만, 나머지 배양주머니에는 선택적으로 채택될 수 있다는 것이다.In addition, it includes one or more weight 60 to hang on one or more culture bags 10 including a culture bag located at the bottom of such culture bags. It is also possible that the weight 60 is suspended only in the culture bag located at the bottom or all culture bags. That is, the lowermost culture bag should be configured so that the weight 60 is essentially suspended in order to maintain the overall arrangement and balance, but it can be selectively adopted in the remaining culture bag.

또한, 부양 수단(30) 또는 최하단의 무게추(60)에 매달리도록 연결된 상태에 서 해저면에 고정되어 이동범위를 제한하는 고정수단(70)을 더 포함할 수 있다. In addition, it may further include a fixing means 70 is fixed to the bottom surface in the state connected to suspend to the lifting means 30 or the lower weight 60, to limit the moving range.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광생물 반응기를 개략적으로 도시한 예시도이다. 8 is an exemplary view schematically showing a photobioreactor according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 광생물 반응기는, 도 8에 도시한 바와 같이, 배양주머니(10), 부양 수단(30), 파력 발전 장치(80), 조류 발전 장치(90), 및 풍력발전장치(100)를 포함하되, 배양 주머니(10)의 양단에 연결되는 로프(25)를 통해 부양수단(30)에 연결되는 배양주머니(10)를 포함한다. As shown in FIG. 8, the photobioreactor according to the embodiment of the present invention includes a culture bag 10, a support means 30, a wave power generation device 80, an algae power generation device 90, and a wind power generation device. Including 100, but includes a culture bag 10 is connected to the support means 30 through the rope 25 is connected to both ends of the culture bag (10).

또한, 본 실시예에 따른 광생물 반응기는, 도 8에 도시한 바와 같이, 부양 수단(30)의 길이방향 규모확대와 더불어, 부양 수단(30)에 다수 쌍의 연결고리(39)를 구비하도록 하고, 쌍을 이루는 연결고리(39)에 각각 배양주머니(10)를 연결하는 방식으로 용이하게 규모확대가 가능함을 보여주고 있다. 별도로 도시하지는 않았지만, 부양 수단(30)의 폭방향 규모확대 및 길이방향으로 다수개의 부양 수단(30)이 복수개 연결된 형태의 길이방향 규모확대 또한 가능하며, 따라서 상업적인 대량배양을 위한 규모확대가 가능함을 예상할 수 있을 것이다. In addition, the photobioreactor according to the present embodiment, as shown in FIG. 8, in addition to the longitudinal expansion of the support means 30, the support means 30 includes a plurality of pairs of linkages 39. And, it is shown that it is possible to easily scale up by connecting the culture bag (10) to each of the connecting ring (39) paired. Although not shown separately, it is also possible to increase the width in the widthwise direction of the lifting means 30 and the lengthwise scaling of the plurality of the lifting means 30 connected in the longitudinal direction, thus allowing the scale up for commercial mass culture. You can expect it.

본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 기존에 해양에 이미 설치된 발전장치를 이용하여, 이들 발전장치를 광생물 반응기의 고정수단으로서 이용할 수도 있는데, 도 9에 도시한 바와 같이, 발전장치를 고정시키는 수직 기둥(101)은 그 하부가 해저면에 고정되어 있고, 광생물 반응기는 연결부(204)로서 발전장치의 수직 기 둥(101)과 연결되어 이동범위가 제한되도록 고정된다.As another embodiment according to the present invention, by using a power generation device already installed in the ocean, it is also possible to use these power generation devices as a fixing means of the photobioreactor, as shown in Figure 9, The vertical column 101 is fixed to the bottom of the bottom, the photobioreactor is connected to the vertical column 101 of the power generation device as a connecting portion 204 is fixed so as to limit the moving range.

여기서, 광생물 반응기를 고정시키는 기존에 이미 설치된 발전장치는 풍력 발전장치, 조력 발전장치, 조류 발전장치 등을 모두 포함하며 해저면에 발전장치를 지지하는 수직기둥(101)이 고정되어 있기만 하다면 모든 종류의 발전장치를 포함할 수 있다.Here, the already installed power generator for fixing the photobioreactor includes all of the wind power generator, tidal power generator, tidal current generator, and the like, if all the vertical pillars 101 for supporting the generator on the bottom of the sea as long as all fixed It may include a kind of power generation device.

도 9에 도시된 바와 같이, 해수면 위에 노출된 수직기둥(101)의 상부에는 풍향에 따라 회전가능하게 결합된 발전기(102), 발전기의 전방에 회전가능하게 샤프트를 통해 연결된 회전날개(103)를 포함하고, 회전날개(103)에 바람의 운동에너지가 전달됨으로써 발전기(102)에 회전력이 샤프트를 통해 전달되며, 발전기(102)는 전달받은 회전력으로 전기를 발생시키는 구조의 풍력 발전 장치가 설치될 수 있다.As shown in Figure 9, the upper portion of the vertical column 101 exposed on the sea surface generator 102 is rotatably coupled in accordance with the wind direction, the rotary blade 103 rotatably connected through the shaft in front of the generator It includes, the kinetic energy of the wind is transmitted to the rotary blade 103, the rotational force is transmitted to the generator 102 through the shaft, the generator 102 is to be installed a wind power generator having a structure for generating electricity with the received rotational force Can be.

또한, 해수면 아래쪽의 수직기둥(101)에는 물살의 흐름에 따라 터빈이 회전하여 전기를 생산하는 조류발전기(200)가 설치가능하고, 조류발전기(200)는 회전판(203)을 포함하는 터빈(202)을 구비한다.In addition, in the vertical column 101 below the sea level, a tidal current generator 200 capable of generating electricity by rotating a turbine according to a flow of water may be installed, and the tidal current generator 200 includes a turbine 202 including a rotating plate 203. ).

그리고, 도 9에 도시된 바와 같이 기존에 설치된 발전장치를 이용하여 고정시킨 광생물 반응기의 경우에도 부양수단(30)의 길이방향 규모확대와 더불어, 부양수단(30)에 다수 쌍의 연결고리(39)를 구비하도록 하고, 쌍을 이루는 연결고리(39)에 각각 배양주머니(10)를 연결하는 방식으로 용이하게 규모확대가 가능하다. 또한, 부양 수단(30)의 폭방향 규모확대 및 길이방향으로 다수개의 부양 수단(30)이 복수개 연결된 형태의 길이방향 규모확대 또한 가능하며, 따라서 상업적인 대량배 양을 위한 규모확대가 가능함을 예상할 수 있을 것이다.In addition, as shown in FIG. 9, in the case of the photobioreactor fixed by using the existing power generation apparatus, a plurality of pairs of connecting rings are supported on the support means 30 along with the longitudinal expansion of the support means 30. 39), it is possible to easily scale up by connecting the culture bag 10 to each of the connecting ring (39) paired. In addition, it is also possible to enlarge the width of the support means 30 in the longitudinal direction and to extend the length of the form in which a plurality of support means 30 are connected in the longitudinal direction. Could be.

이상과 같은 본 발명에 따른 발전 장치를 구비한 해양 미세조류 대량배양용 광생물 반응기는, 우선, 해양에서 배양할 수 있는 모든 미세조류에 적용될 수 있을 것이다. 즉, 특히 바이오 에너지를 생산하기 위한 목적의 상업적인 미세조류 대량배양에 적합하며, 이 과정에서 지구온난화와 관련된 환경문제의 주범인 이산화탄소를 양적으로 의미를 갖는 정도로 소비함에 따라 친환경적이라 할 수 있고 설치비용면에서 고가여서 경제적 생산성이 문제되는 파력 발전 및 조류 발전 장치를 광생물 반응기와 복합적으로 설치함으로써 경제적 생산성을 향상시키고, 친환경 에너지를 생산할 수 있는 장점을 가진다. As described above, the photomicroorganism reactor for mass culture of marine microalgae having a power generation device according to the present invention may be applied to all microalgae that can be cultured in the ocean. That is, it is particularly suitable for the mass cultivation of commercial microalgae for the purpose of producing bio-energy. In this process, it is eco-friendly as it consumes carbon dioxide, which is the culprit of environmental problems related to global warming, to a quantitative meaning. In terms of high cost in terms of economic productivity, the wave power generation and algae power generation devices are installed in combination with the photobioreactor, thereby improving economic productivity and producing environmentally friendly energy.

그리고, 반투과막을 통해 해수에 함유되어 있는 영양염류가 유입되고, 해수와 함께 배설물과 성장을 방해하는 대사 산물이 제거된다. 따라서, 별도의 배지 공급과 교환이 필요치 않음에 따라, 운영에 필요한 인력과 비용이 현저히 절감된다 할 수 있을 것이다. In addition, the nutrients contained in the seawater are introduced through the semi-permeable membrane, and together with the seawater, excreta and metabolites that interfere with growth are removed. Therefore, as a separate medium supply and exchange is not necessary, the manpower and cost required for operation may be significantly reduced.

또한, 제작비용이 종래기술의 파력, 조류, 풍력 발전기, 및 광생물 반응기 각각을 제작하는 비용에 비하여 현저히 저렴하고, 본 발명에 따른 복합 발전기를 구비한 광생물 반응기는 바다에 설치됨에 따라 수평적 규모확대가 매우 용이하다 할 수 있으며,나아가, 수직적 규모확대가 가능함에 따라, 발전과 동시에 수심에 따라 다른 종류의 미세조류를 동시에 배양할 수도 있다. 즉, 배양주머니가 배치되는 깊이의 조절을 통해 미세조류의 생장이나 생산하고자 하는 대사 산물의 생산에 적 합한 조건을 확보할 수 있다. In addition, the production cost is significantly lower than the cost of manufacturing each of the prior art wave, tidal current, wind power generator, and photobioreactor, and the photobioreactor equipped with the composite generator according to the present invention is horizontal as installed in the sea Scale up is very easy, and furthermore, with vertical scale up, different types of microalgae can be grown at the same time depending on the depth of development. In other words, by controlling the depth of the culture bag is placed can be suitable conditions for the growth of microalgae or the production of metabolites to be produced.

이상과 같은 본 발명에 따른 복합 발전 장치를 구비한 해양 미세조류 대량배양용 광생물 반응기는, 지구는 육지보다 바다의 면적이 현저히 넓으며, 대한민국 역시 삼면이 바다로 둘러싸여 있음에 따라, 해양자원의 개발이 국가의 미래에 끼치는 영향은 대단하다 할 수 있을 것이다. 즉, 상대적으로 좁은 국토면적에 비하여 넓은 해양을 이용하여 국토이용효율을 극대화할 수 있는 무한한 활용가치를 갖는다 할 수 있을 것이다. In the marine microalgae mass culture photoreactor equipped with the composite power generation apparatus according to the present invention as described above, the earth has a significantly larger area of the sea than the land, and Korea is also surrounded by the sea on three sides, The impact of development on the country's future is enormous. In other words, it can be said to have infinite utilization value to maximize the efficiency of land use by using the wide ocean compared to the relatively narrow land area.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다. In the above described exemplary embodiments of the present invention by way of example, the scope of the present invention is not limited only to this specific embodiment and those skilled in the art within the scope of the claims of the present invention Changes may be made as appropriate.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파력 및 풍력 발전 장치를 구비한 광생물 반응기의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a photobioreactor having a wave force and a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 진자형 파력 발전 장치를 구비한 광생물 반응기의 개략도이다.2 is a schematic diagram of an optical bioreactor equipped with a pendulum-type wave power generator according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회전식 파력발전장치를 구비한 광생물 반응기의 개략도이다.3 is a schematic diagram of an optical bioreactor having a rotary wave power generator according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 파력, 조류, 풍력 발전장치를 구비한 광생물 반응기의 개략도이다.4 is a schematic diagram of an optical bioreactor having a wave force, a tidal wave, and a wind power generator according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 파력 발전 장치, 이송벨트형 조류발전장치, 풍력 발전장치를 구비한 광생물 반응기의 개략도이다.5 is a schematic diagram of an optical bioreactor having a wave power generator, a transfer belt type tidal current generator, and a wind power generator according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 복합발전 장치 및 기체공급수단을 구비한 광생물 반응기의 개략도이다.6 is a schematic view of a photobioreactor having a combined power generation apparatus and a gas supply means according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 복수의 배양 주머니가 해수 속에 상하로 배열된 복합발전 장치를 구비한 광생물 반응기의 개략도이다.7 is a schematic diagram of an optical bioreactor having a combined power generation apparatus in which a plurality of culture bags according to the present invention are arranged up and down in seawater.

도 8은 본 발명에 따른 복수의 배양 주머니가 부양 수단을 따라 수평 방향으로 나란히 배열되고, 수직방향으로도 나란히 배열된 복합발전 장치를 구비한 광생물 반응기의 개략도이다. 8 is a schematic diagram of an optical bioreactor having a multiple power generation apparatus according to the present invention, a hybrid power generation apparatus arranged side by side in a horizontal direction along the support means, also arranged side by side in the vertical direction.

도 9는 본 발명에 따른 해저면에 고정된 복합 발전 장치에 연결된 광생물 반응기의 개략도이다.9 is a schematic view of a photobioreactor connected to a complex power plant fixed to the sea floor according to the present invention.

Claims (21)

해수가 출입되는 동시에 해양 미세조류의 투과가 차단되는 고분자 재질, 플라스틱 백 또는 반투과막으로 제작되며, 해양 미세조류를 수용하는 배양공간을 제공하도록 입체적으로 형성되는 배양주머니; 상기 배양주머니를 태양광에 노출되도록 해수면 근처에 위치시키기 위해 상기 배양주머니에 연결되며, 서로 소정의 간격으로 유지되는 적어도 한 쌍의 연결지점을 구비하는 부양 수단; 상기 부양 수단에 위치하며, 파랑에너지를 전기에너지로 전환시키는 파력발전장치; 및 상기 부양 수단의 상단부에 위치하며, 바람에너지를 전기에너지로 전환시키는 풍력발전장치를 포함하며,A culture bag made of a polymer material, a plastic bag, or a semi-permeable membrane that allows seawater to pass in and out of the marine microalgae, and is formed three-dimensionally to provide a culture space for containing the marine microalgae; Flotation means connected to the culture bag to position the culture bag near the sea surface to be exposed to sunlight, and having at least one pair of connection points maintained at predetermined intervals from each other; Located in the support means, the wave power generation device for converting the wave energy into electrical energy; And located in the upper end of the lifting means, and includes a wind turbine for converting wind energy into electrical energy, 상기 풍력 발전 장치는, 상기 부양 수단의 상단에 위치하는 수직기둥; 상기 수직 기둥의 상단부에 풍향에 따라 회전가능하게 결합된 발전기; 상기 발전기의 전방에 회전가능하게 샤프트를 통해 연결된 회전날개를 포함하며,The wind turbine generator, a vertical column located on the top of the flotation means; A generator rotatably coupled to the upper end of the vertical column according to the wind direction; A rotary blade rotatably connected to the front of the generator through a shaft, 상기 부양 수단 사이에 설치되어, 조류에 의해 회전이동하는 복수의 발전 날개를 구비한 조류 발전 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 장치를 구비한 해양 미세조류 대량배양용 광생물 반응기.An optical bioreactor for marine microalgae mass cultivation with a power generation device, further comprising an algae power generation device provided between the flotation means and having a plurality of power generation wings rotating by the algae. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 파력발전장치는,The wave power generator, 상기 부양 수단의 상단에 위치하는 지지대; 및A support positioned at the top of the flotation means; And 상기 지지대의 중심으로 회전가능한 진자를 포함한 회전체를 포함하는 진자형 파력 발전 장치인 것을 특징으로 하는 발전 장치를 구비한 해양 미세조류 대량배양용 광생물 반응기.An optical bioreactor for marine microalgae mass culture with a power generation device, characterized in that the pendulum-type wave power generation device including a rotating body including a pendulum rotatable about the support. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 파력 발전 장치는,The wave power generator, 상기 부양 수단의 하단부에 연결되고, 파도의 상하 왕복운동을 회전운동으로 변환시켜 회전 운동에 따라 전기 에너지를 발생시키는 회전 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 장치를 구비한 해양 미세조류 대량배양용 광생물 반응기.Connected to the lower end of the flotation means, the marine microalgae mass culture light having a power generation device, characterized in that it comprises a rotary device for converting the vertical reciprocating motion of the wave into a rotary motion to generate electrical energy in accordance with the rotational motion. Bioreactor. 삭제delete 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 배양주머니의 내부 또는 외부에 배치된 상태에서, 상기 배양주머니의 입체적 형상을 유지하는 형상유지 틀을 더 포함되는 것을 특징으로 하는 발전 장치를 구비한 해양 미세조류 대량배양용 광생물 반응기.An optical bioreactor for marine microalgae mass culture with a power generation device, characterized in that it further comprises a shape maintaining frame which maintains the three-dimensional shape of the culture bag in a state disposed inside or outside the culture bag. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 배양주머니와 상기 부양 수단은 길이조절이 가능한 하나 이상의 로프로 연결되며,The culture bag and the flotation means are connected by one or more ropes of adjustable length, 상기 배양주머니의 하부에 매달리는 무게추를 더 포함하여,Further comprising a weight hanging on the lower portion of the culture bag, 상기 로프의 길이조절과 상기 무게추에 의해 상기 배양주머니가 설치되는 수심을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 발전 장치를 구비한 해양 미세조류 대량배양용 광생물 반응기.The optical microbial reactor for marine microalgae mass culture with a power generation device, characterized in that the control of the length of the rope and the weight of the culture bag is installed by the weight. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 배양주머니의 하부에 연결되는 기체공급관 및 상기 기체공급관을 통해 외부공기를 상기 배양주머니에 공급하는 기체공급수단을 더 포함하여, 기포에 의한 혼합작용으로 상기 배양주머니 내에서 해양 미세조류가 고르게 분산될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 발전 장치를 구비한 해양 미세조류 대량배양용 광생물 반응기.A gas supply pipe connected to the lower portion of the culture bag and the gas supply means for supplying the external air to the culture bag through the gas supply pipe, by the mixing action by the bubbles of the marine microalgae evenly dispersed in the culture bag Photomicroorganism reactor for marine microalgae mass culture with a power generation device characterized in that it can be. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 둘 이상의 상기 배양주머니가 상하로 배열되도록 연결되는 것을 특징으로 하는 발전 장치를 구비한 해양 미세조류 대량배양용 광생물 반응기.Optical microreactor for marine microalgae mass culture with a power generation device, characterized in that the two or more culture bags are connected to be arranged up and down. 제9항에 있어서, 10. The method of claim 9, 최하부에 위치하는 배양주머니를 포함하는 하나 이상의 상기 배양주머니에 매달리는 하나 이상의 무게추를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 장치를 구비한 해양 미세조류 대량배양용 광생물 반응기.An optical bioreactor for marine microalgae mass culture with a power generation device comprising at least one weight hanging on at least one of the culture bags including a culture bag located at the bottom. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 둘 이상의 상기 배양주머니가 상기 부양 수단의 길이방향으로 배열되도록 연결되는 것을 특징으로 하는 발전 장치를 구비한 해양 미세조류 대량배양용 광생물 반응기.At least two culture bags are optical microreactors for marine microalgae mass culture with a power generation device, characterized in that connected to be arranged in the longitudinal direction of the flotation means. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 길이방향으로 배열된 상기 배양주머니의 하부에 연결되어 둘 이상의 상기 배양주머니가 상하로 배열되도록 연결되는 것을 특징으로 하는 발전 장치를 구비한 해양 미세조류 대량배양용 광생물 반응기.An optical bioreactor for marine microalgae mass culture with a power generation apparatus, characterized in that connected to the lower portion of the culture bag arranged in the longitudinal direction is connected so that two or more of the culture bag is arranged up and down. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 최하부에 위치하는 배양주머니를 포함하는 하나 이상의 상기 배양주머니에 매달리는 하나 이상의 무게추를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 장치를 구비한 해양 미세조류 대량배양용 광생물 반응기.An optical bioreactor for marine microalgae mass culture with a power generation device comprising at least one weight hanging on at least one of the culture bags including a culture bag located at the bottom. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 부양 수단, 상기 배양주머니 및 상기 무게추 중 어느 하나에 매달린 상태에서 해저면에 고정되어 이동범위를 제한하는 고정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 장치를 구비한 해양 미세조류 대량배양용 광생물 반응기.Light for culturing marine microalgae with a power generation device, characterized in that it further comprises a fixing means fixed to the sea bottom in the state suspended from any one of the support means, the culture bag and the weight weight to limit the moving range. Bioreactor. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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