KR101194545B1 - 미세조류를 이용한 바이오 에너지 생산 시스템 및 이로부터 생산된 바이오디젤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신재생에너지 산업, 특히 미세조류를 이용한 바이오에너지 개발의 일환으로 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 미세조류를 이용한 바이오에너지 생산에 있어서, 한국의 지형적인 특성인 4대 강과 그 주변지역을 적극적으로 활용하여 바이오디젤을 생산하며, 아울러 강의 오염을 미세조류 배양 장치의 자체 정화 기능을 통하여 극복하고자 하는 것이다.

Description

미세조류를 이용한 바이오 에너지 생산 시스템 및 이로부터 생산된 바이오디젤{SYSTEMIC EQUIPMENTS TO PRODUCE BIOENERGY USING MICROALGAE AND BIODIESEL PRODUCED BY THE SAME}

본 발명은 미세조류를 이용한 바이오 에너지 생산 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강으로부터 취수한 물을 미세조류 배양 시설에 순환적으로 통과시킴으로써 미세조류를 증식시켜 이를 바이오디젤 생산에 사용하고, 강의 수질을 개선시킬 수 있도록 하는 것에 관한 기술이다.

세계는 현재 기후변화로 인한 환경위기와 부존자원 고갈이라는 자원위기를 동시에 직면하고 있으며, 특히, 온실가스(greenhouse gas) 방출에 의한 지구 온난화로 인해 세계 GDP의 5~20%에 달하는 막대한 경제적 손실이 예상되고 있다(Stern Review, 2006). 이에 따라 세계 각국은 바이오에너지에 대한 투자와 설비를 크게 늘리고 있으며 세계시장과 산업구조는 저탄소 녹색성장체제로 빠른 속도로 전환되어 가고 있는 실정이다.

우리나라는 2008년 기준 세계 10대 석유소비국이자 세계 5대 석유수입국으로서(U.S. Energy Information Administration, 2008), 에너지의 해외수입 의존도가 절대적인 수준이며, 지난 2005년 발효된 교토의정서(Kyoto Protocol, 1997)에서 한국은 개발도상국으로 분류되어 의무대상국에서 제외되었으나, 2008년 이후 자발적 의무부담을 요구받은 상태이며, 2013년 이후 온실가스 의무 감축국으로 분류될 가능성이 아주 높은 상황이므로, 이에 따른 탄소배출권 거래시장의 확대에 대한 대비도 시급한 현실이다.

이러한 상황에서, 우리나라는 최근 신재생에너지의 중요성을 인식하고 전체 1차 에너지 사용량의 2.4%에 불과한 신재생 에너지 비중을 오는 2015년 4.3%, 2020년에는 6.1%, 2030년에는 11%로 늘리는 목표(지식경제부, 제3차 신/재생에너지 기술개발 및 이용/보급 기본계획안, 2008)하에 기술개발 및 보급사업 등에 대한 지원강화를 모색하고 있으나 전체 에너지의 97.5%를 원자력 및 화석연료에 의존하고 있는 현실이다(2008년 신재생에너지 보급통계, 에너지관리공단, 신재생에너지센터, 2008).

바이오에탄올로 대표되는 1세대 바이오에너지는 생물연료 생산을 위한 대규모 경작지 확대로 인해 세계 식량부족 및 2차적인 환경오염이라는 또 다른 문제점들을 야기하고 있으며, 우리나라에서 사용되는 신재생에너지의 약 30%를 바이오에너지가 차지하고 있으나(지식경제부, 제3차 신/재생에너지 기술개발 및 이용/보급 기본계획안, 2008), 2세대 목질계의 사용이 대부분을 차지하고 있기 때문에 이에 따른 산림의 황폐화가 예상되고 있다.

한편, 미세조류의 일종인 남조류(cyanobacteria)는 약 35억 년 전 지구상에 출현하여 부산물로 산소를 방출했던 최초의 생물체로서 오늘날과 같은 산소적 환경의 지구 대기조성에 크게 기여하는 생물종이다. 남조류는 절대적 광합성 독립영양균 (photoautotrophs)으로서 탄소원으로 이산화탄소(CO₂)를 사용하며 소량의 미량원소만 존재하면 대기 중 질소가스를 고정하여 단시간에 대량의 바이오에너지 재료물질(biomass) 생산이 가능한 특징이 있다.

또한, 남조류는 바이오에너지 생산을 위해 재배되는 육생작물들과 비교하여 높은 광합성 효율을 가지며, 대규모 면적의 경작지를 요구하지 않는다는 장점이 있고, 한정된 영양분만을 필요로 하며 성장률이 매우 빠르고(3.5~6시간 내에 2배 이상 성장하는 종도 있음) 공해 및 온실가스를 배출하지 않으며 특히 대기 중 이산화탄소를 고정하는 환경 친화적인 미생물이다.

미세조류 기름(algae oil)은 저렴한 메탄올을 이용하여 간단한 공정을 통해 순도 높은 바이오디젤(biodiesel)를 생산할 수 있으며, 기존의 경유엔진에 별다른 기계 구조적 변환 없이 즉시 사용 가능하기 때문에 화석연료의 유력한 대안으로 꼽히며, "녹색 금(green gold)"로도 호칭되고 있다. 또한, 연료로서 연소될 때 독성이나 기타 배출물이 경유에 비해 현저하게 적다는 장점이 있다.

최근 화석에너지 고갈 및 환경문제에 대한 해결방안으로 대두되고 있는 태양열, 조력, 풍력 및 지열발전시설은 모두 과다한 초기투자 및 유지보수 비용에 따른 에너지 생산단가의 경제성 문제를 내포하고 있으며, 특히 태양열을 제외한 나머지 재생에너지 발전시설은 일부 특정지역에서만 가능하다는 한계점을 가지고 있다.

이에 반해 미세조류 바이오에너지 생산설비는 지역적 특성에 구애받지 않으므로 작물을 경작할 수 없는 간척지나 황무지에도 바이오 유전(油田) 설비가 가능한 저비용 고효율 신재생에너지 산업이라는 장점이 있고, 개인농가 단위의 바이오디젤 생산시설 보급을 통해 농어촌 토지의 새로운 형태의 고부가 가치 생산시설로의 전환과 동시에 각 지역사회에 새로운 산업과 고용 창출효과가 기대되고 있다.

우리나라 이산화탄소의 생물학적 고정 및 유용물질 생산연구는 1998년 과학기술부의 환경기반기술 개발 중점사업으로부터 시작되어 진행되다가 최근 미세조류를 이용한 생물연료 생산연구에 대한 관심이 높아지면서 지식경제부의 신재생에너지기술개발사업('07~'10)과 전력산업연구개발사업('07~'10) 그리고 국토해양부의 미래해양기술개발사업('08~'10) 등에서 관련 기초연구가 시작된 단계이다.

해외의 경우 미세조류를 이용한 이산화탄소 고정량 증대 및 바이오디젤 생산을 목적으로 결성된 국제조직인 INMB(International Network for Microalgae Biofixation)는 2012년까지 실현 가능한 기술개발로 미세조류 생산성을 현재의 2배 수준인 100 dw ton/ha/yr로 증대시키는 것을 목표로 하고 있으며(Benemann, 2002), 미국 DOE(Department of Energy)는 지구온난화 및 에너지 고갈 등의 문제해결을 위해 지난 2001년부터 2020년까지의 "Genomes To Life (GTL)" 장기연구프로그램을 운영함으로 생물 유전체 연구를 지원하여 왔으며, 지난 해 "American Recovery and Reinvestment Act of 2009"를 통해 50백만달러를 대학 및 연구소의 R&D를 포함한 미세조류 생물연료 사업에 지원하였고 올해에만 생물연료 인프라 구축사업을 위해 80백만달러 규모의 프로그램 지원을 목표로 하고 있는 실정이다.

뿐만 아니라, 이러한 미세조류로부터 바이오연료 생산에 대한 연구개발과 벤처기업에 대한 투자에 발맞추어 많은 벤처기업들이 새롭게 창업되고 있으며, 미국의 Algenol Biofuels, Solix Biofuels, Sapphire Energy 및 Solazyme사 등은 담수조류를 이용하여 성공적으로 상업적인 바이오에탄올/디젤 생산에 돌입하였으며 이스라엘의 Seambiotic사는 해수조류를 이용해 공장배기가스(flue gas)를 포집하여(capture) 바이오디젤을 생산하는 설비를 성공적으로 구축하였다.

또한, 생장에 있어 수질에 크게 영향을 받지 않는 남조류의 특성상 각 지역의 공공하수처리 시설에서 질소 및 인 제거와 동시에 부산물로서 바이오에너지 재료물질의 생산이 가능하다는 장점을 살려 미국 Maryland주 Patuxent River에서는 Algal Turf Scrubber (ATS) 시설의 운영으로 m²당 하루 250 mg 질소와 45 mg 인을 제거하고 있으며 수확한 조류로부터 m²당 하루 2354 mg 지방산(fatty acid)을 생산하고 있다(Mulbry et al., 2010).

또한, 미량의 중금속 처리로도 쉽게 액상연료로 전환될 수 있는 기술이 최근 Arizona State University의 Roy Curtiss 교수 연구팀에서 개발되어(self-destructing biofuel cyanobacteria) 생물연료 추출과정의 간소화로 생산단가 절감에 크게 기여할 것으로 예상되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 신재생에너지 산업, 특히 미세조류를 이용한 바이오에너지 개발의 일환으로 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 미세조류를 이용한 바이오에너지 생산에 있어서, 한국의 지형적인 특성인 4대 강과 그 주변지역을 적극적으로 활용하여 바이오디젤을 생산하며, 아울러 강의 오염을 미세조류 배양 시설의 자체 정화 기능을 통하여 극복하는 방안을 제공하고자 하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 담수를 취수하는 취수 장치; 상기 취수 장치로부터 취수된 담수와, 미세조류를 저장하는 저수 장치; 상기 저수 장치로부터 상기 담수와 미세조류를 유입받고, 상기 미세조류를 대량으로 배양시키는 미세조류 배양 장치; 상기 미세조류 배양 장치에서 배양된 미세조류 배양물을 선택적으로 이송시키는 순환 및 배수 밸브 장치; 상기 순환 및 배수 밸브 장치를 통해 유입된 상기 미세조류 배양물 중에서 미세조류만을 수거하는 미세조류 수확 장치; 및 상기 미세조류 수확 장치에 의해 수거된 미세조류를 이용하여 바이오 디젤을 생산하는 바이오 에너지 생산 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 에너지 생산 시스템을 제공한다.

여기서 상기 취수 장치는 강에 인접한 장소에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 바이오 에너지 생산 시스템은 상기 순환 및 배수 밸브 장치를 통해 상기 미세조류 배양물을 유입받아 상기 저수 장치로 이송시키는 미세조류 배양물 순환 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 저수 장치는 상기 미세조류 배양 장치로 이송될 담수와 미세조류 배양물을 미세조류의 생육 최적 조건에 따라 유지되도록 관리하는 것을 특징으로 한다.

상기 저수 장치가 상기 담수와 상기 미세조류 배양물의 생육 최적 조건을 유지하도록 관리하는 것은 상기 담수와 상기 미세조류 배양물이 생육 최적 조건을 만족하는지 여부를 측정함으로써 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 생육 최적 조건은 pH, 온도, N원, P원, 영양염류 및 CO₂ 농도를 포함할 수 있다.

상기 미세조류 배양 장치는 취수가 용이한 경사면 또는 평지에 설치될 수 있다.

상기 경사면 또는 평지는 농작물을 생산하기 부적합한 부지인 것을 특징으로 한다.

상기 미세조류 배양 장치는 빛의 투과가 가능한 재질로 형성되고, 내부에는 상기 미세조류 배양물이 상기 저수 장치로부터 상기 순환 및 배수 밸브 장치를 향해 흐르도록 'S'자형 관의 형태로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 바이오 에너지 생산 시스템은 상기 미세조류 배양 장치의 굴곡부위에 연결되어 상기 미세조류 배양 장치의 내부에 CO₂를 공급하는 CO₂ 공급 장치를 더 포함할 수 있다.

여기서 상기 CO₂ 공급 장치는 공장 또는 발전소로부터 배출된 CO₂를 포집하여 상기 미세조류 배양 장치로 공급할 수 있다.

상기 순환 및 배수 밸브 장치는 상기 미세조류 배양 장치로부터 이송된 미세조류 배양물의 미세조류 농도에 따라 상기 미세조류 배양물을 상기 미세조류 배양물 순환 장치로 이동시키거나, 상기 미세조류 수확 장치로 이동시키는 것을 특징으로 한다.

상기 바이오 에너지 생산 시스템은 상기 미세조류 수확 장치에 의해 미세조류가 수거되고 남은 잔여물질을 유입받고, 상기 잔여물질을 멸균 및 정화시킨 후 방류하는 배수 장치를 더 포함할 수 있다.

상기 배수 장치는 상기 잔여물질에 자외선을 조사하고, 상기 잔여물질을 필터링하여 상기 잔여물질을 멸균 및 정화시키는 것을 특징으로 한다.

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한편, 본 발명은 상기 바이오 에너지 생산 시스템으로부터 제조되는 바이오 디젤을 제공한다.

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본 발명의 미세조류를 이용한 바이오 에너지 생산 시스템은 작물과 경쟁하지 않으면서도 작물 재배가 불가능한 토양에서도 바이오 유전(油田) 설비가 가능하므로 경제성이 낮은 농어촌 토양의 고부가 가치 생산시설로의 전환 및 각 지역사회에 새로운 산업과 고용 창출효과 기대되며, 미세조류 바이오에너지 생산 시설은 탄소 중립적(carbon-neutral) 산업이므로 향후 이산화탄소 거래시장이 확대될 경우 배출권 거래를 통해 경제적 이익창출이 기대되며, 취수원으로부터 미세조류 바이오 에너지 생산 시스템을 거쳐 배출되는 물은 정화된 상태이므로 취수원의 수질을 별도의 방법에 의하지 않고도 개선시킬 수 있으며, 미세조류 바이오 에너지 생산 시스템을 통하여 생산된 바이오 에너지를 대체 에너지원으로 적극 활용함으로써 자원 수입 의존도를 크게 감소시킬 수 있다.

도 1은 남조류의 현미경 사진 및 남조류의 대사과정을 모식적으로 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명의 바이오에너지 생산 시스템의 평면도를 모식적으로 나타낸 것이고,
도 3은 본 발명의 바이오에너지 생산 시스템의 측면도를 모식적으로 나타낸 것이며,
도 4는 미세조류의 경유화 과정을 나타낸 것이다.

이하, 본 발명을 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 취수 장치, 저수 장치, 미세조류 배양 장치, CO₂ 공급 장치, 순환 및 배수 밸브 장치, 미세조류 배양물 순환 장치, 미세조류 수확 장치, 바이오 에너지 생산 장치 및 배수 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 에너지 생산 시스템을 제공한다.

바이오 에너지 생산 시스템의 부지를 확정하는데 중요한 점은 미세조류의 생장을 위한 취수원의 확보이다. 본 발명의 바이오 에너지 생산 시스템은 대한민국 전역에 걸쳐 존재하는 각종 하천, 보, 호수, 댐 등의 담수 지역 인근에 설치될 수 있으며, 특히, 한강, 금강, 영산강 및 낙동강 등의 4대 강의 주변지에 설치되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 취수 장치는 강으로부터 취수하는 것이 가장 바람직하다. 하지만 담수자원이 충분한 곳이면 어느 곳이든 취수가 가능하다. 취수원이 바이오 에너지 생산 시스템보다 하류에 위치하는 경우에는 취수 장치에 별도의 동력 장치를 설치하여 취수할 수 있으며, 취수원이 바이오 에너지 생산 시스템보다 상류에 위치하는 경우에는 별도의 동력이 필요 없이도 강물을 취수할 수 있는 장점이 있다.

상기 저수 장치에는 취수 장치와 미세조류 배양물 순환 장치로부터 이송되는 강물과 미세조류 배양물이 저장된다. 상기 강물과 미세조류 배양물은 각각 다른 저수 장치에 저장될 수도 있으며, 동일한 저수 장치에 혼합되어 저장될 수도 있다.

상기 저수 장치에서는 미세조류 배양 장치로 이송될 강물과 미세조류 배양물이 미세조류 생육 최적 조건이 유지되게 관리된다. 따라서, 상기 저수 장치에서는 강물과 미세조류 배양물을 미세조류 배양 장치로 이송하기에 적합한 생육 최적 조건을 만족하는지 여부를 측정하고, 미세조류 배양 장치로 이송되기 전까지는 생육 최적 조건을 맞추어 이송하게 된다.

미세조류의 생육 최적 조건은 pH, 온도, N원, P원, 영양염류 및 CO₂ 농도 등을 들 수 있으며, 이와 같은 인자들을 측정하여, 부족 또는 과잉되는 부분을 최적 조건으로 조절한 후 미세조류 배양 장치로 이송하게 된다.

미세조류의 생육 최적 조건은 남조류 각 종의 특성에 따라 차이가 있으며, 위와 같은 배양시설에 대량배양하기 전 실험실 수준에서 적정 pH, 온도, N원, P원, 영양염류 및 CO₂ 농도 등의 최적 조건을 분석하게 된다.

각 남조류 종의 생육 최적 조건으로 조절된 강물 또는 미세조류 배양물은 미세조류 배양 장치로 이송되며, 미세조류 배양 장치는 취수가 용이한 경사진 사면 또는 평지에 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 사면 또는 평지는 농작물을 생산하기 부적합한 부지인 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 목적은 농작물의 재배를 할 수 없는 쓸모 없는 땅을 효율적으로 이용하고자 하는 것이므로, 부지 선정에 있어서, 해당 부지가 농작지로서 사용될 수 있는지의 여부를 충분히 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.

상기 미세조류 배양 장치는 빛이 투과되는 관으로 이루어지며, 상기 관은 저수 장치로부터 순환 및 배수 밸브 장치로 미세조류 배양물이 흘러내리도록 S자 형태로 부설되는 것이 바람직하다. 상기 관은 부지가 평지인지 경사지인지에 따라 관의 부설 방식을 달리할 수 있으며, 평지인 경우에는 관을 통하여 강물과 배양물을 이동시키기 위한 별도의 동력원이 필요할 것이다. 그러나, 경사지인 경우에는 경사지의 경사도를 그대로 이용하여 별도의 동력원이 없이도 자연적으로 강물과 배양물이 흘러 내릴 수 있도록 설계될 수 있다. 특히, 사용되는 미세조류의 종류에 따른 미세조류의 성장 속도를 고려하여 적절한 유속으로 흘러내릴 수 있도록 경사도를 결정할 수 있다.

상기 관은 빛이 투과되는 재질이면 종류에 제한이 없으나, 시설의 무게, 비용 및 미세조류 수거의 용이성 등을 고려하여야 하며, 예를 들어 비닐 관을 사용할 수 있다. 관의 직경은 부지의 경사도, 미세조류의 종류, 유속 등을 고려하여 결정하여야 하지만, 예를 들어, 직경이 10~50cm인 관을 사용할 수 있다. 상기 관의 직경이 10cm 미만인 경우에는 포함할 수 있는 배양물의 용량이 너무 적어져서 문제되며, 상기 관의 직경이 50cm를 초과하는 경우에는 관의 내부까지 투과하는 빛이 감소됨으로 관의 단위 면적 당 증식시킬 수 있는 미세조류의 양이 적어지는 문제점이 있다.

상기 S자 형태의 관의 굴곡부에는 CO₂ 공급 장치가 부설되는 것이 바람직하다. CO₂의 농도는 저수 장치에서 이미 최적의 상태로 공급되지만, 관을 따라 미세조류가 이동 및 생육하는 동안 소비되는 CO₂를 즉시 공급해 줄 필요가 있으므로, 일정 간격을 두고 관 내의 CO₂ 농도를 측정하여 부족시에는 즉시 공급 장치를 통하여 관으로 CO₂를 공급하게 할 수 있다.

CO₂ 공급은 굴곡부 이외의 장소에도 관내로 튜브와 기포발생기를 삽입하는 방법 등을 통하여 이루어질 수 있다.

CO₂의 공급원은 친환경적인 방법을 사용하는 것이 바람직하며, 특히 인근 공장 또는 발전소 등에서 배출되는 CO₂를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 따라서, 본 발명의 생산 장치는 공장 또는 발전소가 위치하는 강의 인접지인 것이 가장 바람직하다.

미세조류 배양 장치를 통과한 미세조류 배양물은 바이오디젤을 제조하기에 적합하게 충분히 성장하였는지를 검사한 후 수확하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 순환 및 배수 밸브 장치는 미세조류 배양 장치로부터 이송된 미세조류 배양물의 미세조류 농도를 측정하여 상기 미세조류 배양물을 미세조류 배양물 순환 장치로 이동시켜 순환적으로 배양시키거나, 바이오디젤 생산을 위하여 미세조류 수확 장치로 이동시키는 기능을 한다.

순환 장치로 이동시킬지 수확 장치로 이동시킬지 여부는 미세조류 배양물의 생육 정도를 측정하여 판단하는데, 미세조류의 종류에 따라 다를 수 있다. 그러나, 일반적으로 OD₇₅₀ = 0.3 ~ 0.6 이상이면 수확이 가능하다.

상기 방법으로 측정된 미세조류 배양물의 농도가 상기 범위를 초과하는 경우에는 수확 장치 쪽으로 밸브를 작동시켜 배양물이 수확 장치로 이동하게 하며, 상기 범위 미만인 경우에는 순환 장치 쪽으로 밸브를 작동시켜 배양물이 저수 장치로 다시 이동하게 한다.

따라서, 본 발명의 바이오 에너지 생산 시스템에 사용되는 미세조류는 상기 저수장치에 신규로 접종된 미세조류이거나, 상기 미세조류 배양 장치를 통과하여 재이송된 미세조류 배양물이거나, 또는 신규로 접종된 것과 재이송된 미세조류 배양물의 혼합물일 수 있다.

미세조류 수확 장치는 이송된 미세조류 배양물 중 미세조류만을 수거하는 장치이며, 배양물에 부유하는 미세조류를 긁어 모으거나, 필터링 방식을 사용할 수 있으며, 이러한 공정은 자동화될 수도 있다.

수거된 미세조류는 바이오에너지 생산 장치로 이송된다. 이송된 미세조류는 경유화 과정을 거치게 되는데, 상기 경유화 과정은 미세조류로부터 얻은 조류 오일에 메탄올을 가하여 수행되며, 얻어진 바이오디젤은 일반 디젤유와 혼합하여 사용할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 상기 바이오에너지 생산 장치로부터 제조되는 바이오디젤을 제공할 수 있다.

한편, 미세조류가 수거되고 남은 잔여물질은 수질 검사를 통하여 배수 장치로 이송된다. 상기 수질 검사는 방류될 물에 미세조류가 섞여서 외부 환경으로 방출되지 않도록 방류수에 미세조류 포함여부를 조사하고, 오염된 물은 자외선 조사 및 필터링 등의 방법으로 미세조류를 멸균?정화하는 장치를 통하여 배수 장치로 이송된다.

상기 배수 장치는 수질 검사가 완료된 물을 취수원으로 방류한다. 상기 배수 장치는 미세조류 배양 장치 하층으로부터 밸브를 통하여 수집된 물을 최종적으로 살균 및 정화하여 취수원으로 되돌려 보내는 장치로서, 본 발명의 미세조류 배양 장치를 통과하는 과정에서 물에 포함된 각종 부영양물질 또는 오염원들이 미세조류에 의하여 소비 또는 흡착되므로 취수 단계에서의 수질보다 우수한 수질을 가진 물이 하천 등으로 방류될 수 있는 장점이 있다.

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Claims (17)

1. 담수를 취수하는 취수 장치;
   상기 취수 장치로부터 취수된 담수와, 미세조류를 저장하는 저수 장치;
   상기 저수 장치로부터 상기 담수와 미세조류를 유입받고, 상기 미세조류를 대량으로 배양시키되, 경사면 부지에 빛의 투과가 가능한 'S'자형 관의 형태로, 미세조류 배양물이 상기 저수 장치로부터 순환 및 배수 밸브 장치를 향해 흐르도록 설치되는 미세조류 배양 장치;
   상기 미세조류 배양 장치에서 배양된 미세조류 배양물의 OD₇₅₀가 0.3 ~ 0.6의 수치 범위 중에서 정하여진 어느 하나의 수치 범위 미만인 경우 순환 밸브 장치를 통하여 미세조류 배양물 순환 장치로 이송시키고, 상기 정하여진 어느 하나의 수치 범위 이상인 경우 배수 밸브 장치를 통하여 미세조류 수확 장치로 이송시키는 순환 및 배수 밸브 장치;
   상기 순환 밸브 장치를 통해 상기 미세조류 배양물을 유입받아 상기 저수 장치로 이송시키는 미세조류 배양물 순환 장치;
   상기 배수 밸브 장치를 통해 유입된 상기 미세조류 배양물 중에서 미세조류만을 수거하는 미세조류 수확 장치; 및
   상기 미세조류 수확 장치에 의해 수거된 미세조류를 이용하여 바이오 디젤을 생산하는 바이오 에너지 생산 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 에너지 생산 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 취수 장치는 강에 인접한 장소에 설치되는 것을 특징으로 하는 바이오 에너지 생산 시스템.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 저수 장치는 상기 미세조류 배양 장치로 이송될 담수와 상기 미세조류 배양물을 미세조류의 생육 최적 조건에 따라 유지되도록 관리하는 것을 특징으로 하는 바이오 에너지 생산 시스템.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 저수 장치가 상기 담수와 상기 미세조류의 생육 최적 조건을 유지하도록 관리하는 것은
   상기 담수와 상기 미세조류 배양물이 생육 최적 조건을 만족하는지 여부를 측정함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오 에너지 생산 시스템.
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,
   상기 미세조류 배양 장치는 취수가 용이한 경사면에 설치되는 것을 특징으로 하는 바이오 에너지 생산 시스템.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 경사면은 농작물을 생산하기 부적합한 부지인 것을 특징으로 하는 바이오 에너지 생산 시스템.
9. 삭제
10. 제 1항에 있어서,
    상기 바이오 에너지 생산 시스템은
    상기 미세조류 배양 장치의 굴곡부위에 연결되어 상기 미세조류 배양 장치의 내부에 CO₂를 공급하는 CO₂ 공급 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 에너지 생산 시스템.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 CO₂ 공급 장치는
    공장 또는 발전소로부터 배출된 CO₂를 포집하여 상기 미세조류 배양 장치로 공급하는 것을 특징으로 하는 바이오 에너지 생산 시스템.
12. 삭제
13. 제 1항에 있어서,
    상기 바이오 에너지 생산 시스템은
    상기 미세조류 수확 장치에 의해 미세조류가 수거되고 남은 잔여물질을 유입받고, 상기 잔여물질을 멸균 및 정화시킨 후 방류하는 배수 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 에너지 생산 시스템.
14. 제 13항에 있어서,
    상기 배수 장치는
    상기 잔여물질에 자외선을 조사하고, 상기 잔여물질을 필터링하여 상기 잔여물질을 멸균 및 정화시키는 것을 특징으로 하는 바이오 에너지 생산 시스템.
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