KR101395916B1 - 해상에서의 독립발전장치를 이용한 수생 바이오매스 배양시스템 - Google Patents
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Abstract
독립발전장치를 이용한 수생 바이오매스 배양시스템이 개시되어 있다. 본 발명은, 하나 이상의 배양장치; 상기 배양장치들 사이에 설치되는 파력발전장치; 상기 배양장치와 파력발전장치를 연결하는 제 1연결로드 및 제 2연결로드; 전체 시스템을 관리 및 제어하기 위해 상기 파력발전장치 또는 배양장치에 연결되는 관리지지대; 상기 배양장치에 이산화탄소를 주입하기 위해 상기 관리지지대에 설치되는 공기주입장치; 및 전체 배양시스템에 전력을 공급하기 위해 상기 관리지지대에 설치되는 전력공급장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 독립발전장치를 이용한 수생 바이오매스 배양시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해양 환경에서 발생하는 파동에너지를 이용한 파력 에너지 발생장치를 활용하여 독립발전에너지를 생성하고 수생 바이오 메스인 해양 미세조류의 대량 배양 장치를 융합 적용하여 두가지 이상의 기능을 구현할 수 있도록 한 독립발전장치를 이용한 수생 바이오매스 배양시스템에 관한 것이다.
전 세계는 석탄, 석유, 가스 등의 화석에너지 사용으로 연간 50억톤이 넘는 이산화탄소를 배출하고 있으며 이산화탄소들이 대기권 내에서 두텁게 막을 형성하여 태양열이 지구표면에 닿았다가 다시 대기권 밖으로 빠져나가야 되는 복사열 현상을 차단하기 때문에 지구의 온도가 증가하고 있는 실정이다. 이와 같은 현상을 온실효과라고 하며, 온실효과는 대부분 화석에너지 사용으로 인한 온실가스 배출이 원인이 되고 있다. 2030년경에는 이산화탄소 농도가 산업혁명 이전의 2배에 이르고 지구 평균기온이 1.5~4.5℃ 상승하여 해수면이 20cm 정도 높아질 것으로 예상하고 있다. 2100년경에는 기온이 3~6.5℃ 상승하고 해수면이 약 65cm높아지며 기상이변, 강수량의 변화, 농작물 및 각종 식물의 피해, 지표면의 감소 등이 유발되며 인간에 피해를 줄 것으로 예상하고 있다.
따라서 국내외에서는 지구환경보전과 관련하여 국제적인 에너지사용 규제 움직임이 일어나고 있다. 국제환경경영체계(ISO 14000)에서는 이산화탄소 영향으로 인해 기업의 제품생산 과정과 기업 경영활동이 환경에 미치는 영향을 사전에 평가, 이를 객관적으로 인증해 기업활동의 신뢰성을 확보해 주는 국제기준으로 제품생산을 위한 원료채취, 제품의 생산, 사용, 재활용, 폐기 등의 전 과정에서 에너지의 효율적 이용과 환경보호에의 기여도 등이 주요 평가 기준이 될 것으로 예상된다.
또한 현재 가장 많이 사용하는 에너지원은 석유로서 중동지역이 전세계 매장량의 66.3%를 차지하고 있고, 국가별 생산량은 사우디아라비아, 구소련, 미국, 중국, 멕시코 순으로 편중되어 있으므로 에너지자원이 없어 에너지를 수입에 의존하고 있는 우리나라로서는 안정적인 에너지 공급이 항상 불안한 상황이기도 하다.
따라서 국내에서는“신에너지 및 재생에너지 개발.이용.보급 촉진법” 제2조의 규정에 의거 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 강수, 생물유기체 등을 포함하여 재생가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지"로 11개분야로 구분하고, 재생 에너지 8개 분야인 태양광, 태양열, 바이오, 풍력, 수력, 해양, 폐기물, 지열과, 신에너지 3개 분야 연료전지, 석탄액화가스화 및 중질잔사유가스화, 수소에너지로 정의하여 산업을 촉진하고 있다.
그 중 해양에 의한 파동에 의한 파력 에너지는 파도가 멈추는 일이 없기 때문에 풍력이나 태양 에너지 보다도 안정적인 수급이 가능한 해양 청정에너지로 각광 받고 있다.
또한 최근에는 미세조류 수생바이오매스를 활용한 바이오 에탄올 또는 바이오 디젤 전환 기술도 각광받고 있는 추세이다. 특히 미세조류는 이산화 탄소와 빛을 이용하여 성장할 수 있으며, 단위 면적당 생산량도 육상의 식물에 비해 우수한 것으로 알려져 있다. 해양 미세조류에는 지방, 탄수화물 등 여러 가지 유용 물질이 다량 포함되어 있어, 전세계적으로 육상에 대량 배양장을 설립하여 미세조류 대량 배양 기술을 발전시키고 있다. 그러나 해양 미세조류 대량 배양 설비는 미세조류를 배양할 수 있는 광 반응배양기가 필요하고, 이를 설치 할 수 있는 육상 용지가 필요한 실정으로 대체 에너지 전환에 많은 제약이 따르고 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 해양 수중 표면에 파력 에너지를 전기 에너지로 전환 시킬 수 있는 파력을 이용한 독립발전기와 미세조류 배양 공간 제약에 따라 미세조류 대량 배양 수조 및 장치를 파력을 이용한 독립발전기에 채용하여 지속적인 전기 에너지 생산과 수생 바이오 메스 환경을 발전시킬 수 있는 장치를 개발하였다.
본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 해양환경에서 발생하는 파동을 이용한 파력 에너지 발생 장치를 활용하여 독립적인 에너지를 생성하고 수생 바이오 메스인 해양 미세조류의 대량 배양 장치를 융합 적용하여 두가지 이상의 기능을 구현할 수 있도록 한 독립발전장치를 이용한 수생 바이오매스 배양시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 파력의 재생 가능한 청정 에너지 생산과 해양 미세조류 대량 배양 시 필요한 설비들을 별도로 설치할 육상 공간이 필요 없도록 한 독립발전장치를 이용한 수생 바이오매스 배양시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 독립발전장치를 이용한 수생 바이오매스 배양시스템은,
하나 이상의 배양장치; 상기 배양장치들 사이에 설치되는 파력발전장치; 상기 배양장치와 파력발전장치를 연결하는 제 1연결로드 및 제 2연결로드; 전체 시스템을 관리 및 제어하기 위해 상기 파력발전장치 또는 배양장치에 연결되는 관리지지대; 상기 배양장치에 이산화탄소를 주입하기 위해 상기 관리지지대에 설치되는 공기주입장치; 및 전체 배양시스템에 전력을 공급하기 위해 상기 관리지지대에 설치되는 전력공급장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 배양장치는 그 내부에 미세조류를 배양하기 위한 배양백을 구비하고, 플렉시블한 재질이면서 빛을 투과할 수 있는 투명한 재질로 제작되는 것을 특징으로 한다.
상기 배양장치의 내부에는 다수의 LED등을 배치하는 것을 특징으로 한다.
상기 배양장치의 상단에는 공기를 분배하기 위한 허브가 설치되고, 상기 허브의 일부는 상기 배양백의 중앙부까지 연장되도록 설치되며, 상기 허브의 타부에는 공기주입튜브에 연결되어서 상기 공기주입장치와 다른 배양장치의 허브를 연결하는 것을 특징으로 한다.
상기 파력발전장치는, 최외각에 설치되는 원통형의 외측실린더; 상기 외측실린더의 내주면에 설치되는 발전용 코일; 상기 외측실린더의 내부 중심부에 동심으로 설치되는 내측실린더; 상기 내측실린더의 외주면에 결합되는 다수의 발전용 자석; 상기 내측실린더의 외주면에 결합되는 하나 이상의 제 1연결로드; 및 상기 외측실린더의 외주면에 결합되는 하나 이상의 제 2연결로드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 해양 환경의 수중에서 지속적으로 발생하고 있는 파동에너지를 이용한 오일 압축식 파력발전기로 지속적인 전기에너지 전환이 가능하게 하는 장치로서, 파력 발전기에 미세조류 대량 배양 수조를 발전기와 연결 시켜 수생바이오 메스 미세조류를 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 청정 에너지인 파동 에너지를 전기 에너지로 전환 시켜 이용할 수 있으며, 바이오 에너지 전환체인 해양 미세조류를 대량으로 해상에서 생산할 수 있으므로, 육상 생산으로 인한 배양 공간 확보와 파동 에너지로 인한 해양 수조의 진동으로 공기 중의 이산화탄소의 접촉 면적을 증가시킬 수 있는 장치로서 높은 효율성을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 독립발전장치를 이용한 수생 바이오매스 배양시스템를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 독립발전장치를 이용한 수생 바이오매스 배양시스템에서 독립발전장치와 배양장치의 연결관계를 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 독립발전장치를 이용한 수생 바이오매스 배양시스템에서 독립발전장치를 확대하여 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 독립발전장치를 이용한 수생 바이오매스 배양시스템에서 독립발전장치와 배양장치의 연결관계를 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 독립발전장치를 이용한 수생 바이오매스 배양시스템에서 독립발전장치를 확대하여 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 독립발전장치를 이용한 수생 바이오매스 배양시스템에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따라 획기적인 파력 발전장치와 융합된 해양 미세조류 대량 배양 장치는 파동에너지가 있는 해양 환경에 설치하여야 한다. 본 발명은 파동에너지를 전기에너지로 바꾸는 오일 압축식 파력 발전장치에 해양 미세조류 대량 배양시스템을 융합 적용시켜, 지속적인 전기 에너지 생산할 수 있는 독립발전과 공간적 제약이 없이 파동에 의해 미세조류가 이산화탄소와의 접촉을 극대화하여 바이오 에너지를 생산할 수 있는 구조이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 독립발전장치를 이용한 수생 바이오매스 배양시스템를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 독립발전장치를 이용한 수생 바이오매스 배양시스템에서 독립발전장치와 배양장치의 연결관계를 확대하여 도시한 도면이며, 도 3은 도 1의 독립발전장치를 이용한 수생 바이오매스 배양시스템에서 독립발전장치를 확대하여 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 독립발전장치를 이용한 수생 바이오매스 배양시스템은, 하나 이상의 파력발전장치(20)와, 상기 파력발전장치(20)에 결합되는 하나 이상의 배양장치(30)를 포함한다. 상기 파력발전장치(20)와 상기 배양장치(30)는 제 1연결로드(5) 및 제 2연결로드(6)에 의해 상호간에 결합될 수 있다. 또한, 상기 파력발전장치(20) 또는 배양장치(30)에는 전체 시스템을 관리 및 제어하기 위한 관리지지대(1)가 연결된다.
상기 관리지지대(1)에는 상기 각각의 배양장치(30)에 공기를 주입하기 위한 공기주입장치(3)가 설치되고, 또한 전체 시스템에 전력을 공급하기 위한 전력공급장치(2)가 설치된다.
상기 공기주입장치(3)에는 공기주입튜브(7)가 연결되어 있고, 상기 공기주입튜브(7)는 각각의 배양장치(30)에 설치된 허브(9)에 의해 배양장치(30)에 이산화탄소를 주입함과 동시에, 인접한 배양장치(30)에 이산화탄소를 이송할 수 있는 것이다.
또한, 상기 파력발전장치(20)에는 그로부터 얻어진 전력을 이송하기 위한 전력이송선(50)이 연결되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 배양장치(30)는 그 내부에 미세조류를 배양하기 위한 배양백(31)을 구비하고 있다. 상기 배양백(31)은 미세조류가 내장되어 배양되는 곳으로, 공기가 충진되면서 팽창될 수 있는 구조를 갖는 것이 바람직하기 때문에, 플렉시블한 재질이면서 빛을 투과할 수 있는 투명한 재질로 제작되는 것이 좋다.
상기 배양백(31)의 정부에는 마개(33)이 설치되어 있어서, 미세조류를 투입하거나 배출할 때에 마개(33)를 열고 작업을 할 수 있도록 한다.
또한, 상기 배양장치(30)의 상단에는 공기를 분배하기 위한 허브(9)가 설치되고, 상기 허브(9)의 일부는 배양백(31)의 중앙부까지 연장되도록 설치됨으로써, 상기 배양백(31)의 내부에 공기를 주입할 수 있도록 한다.
상기 허브(9)의 타부는 공기주입튜브(7)가 연결되어 있어, 공기주입장치(3)와 다른 배양장치(30)의 허브(9)를 연결한다.
상기 배양장치(30)는 빛을 투과할 수 있도록 투명한 아크릴, PVC, FRP, 플라스틱으로 제작하는 것이 바람직하며, 그 내부에 공기가 채워져서 부력을 제공할 수 있는 구조를 갖는 것이 좋다.
즉, 상기 배양장치(30) 및 배양백(31)은 미세조류를 배양하는 기능을 함과 동시에 부력을 제공하는 기능을 함으로써, 전체 배양시스템이 해양에서 떠 있을 수 있도록 한다.
또한, 상기 배양장치(30)의 내부에는 다수의 LED등(35)을 배치하여, 야간이나 흐린 날씨에 배양장치에 빛을 제공할 수 있도록 한다. 특히, 미세조류별로 특정 파장을 조사함으로써 성장을 조절할 수도 있다. 상기 LED등(35)은 전력공급장치(2)로부터 전력을 공급받을 수 있다.
상기 각각의 배양장치(30) 사이에는 제 1연결로드(5)와 제 2연결로드(6)를 통해 파력발전장치(20)가 설치된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 파력발전장치(20)는 최외각에 원통형의 외측실린더(21)를 구비한다. 상기 외측실린더(21)의 내주면에는 발전용 코일(23)이 설치된다. 상기 외측실린더(21)의 내부 중심부에는 동심으로 내측실린더(25)가 설치되며, 상기 내측실린더(25)의 외주면에는 다수의 발전용 자석(27)이 결합되어 있다.
또한, 상기 내측실린더(25)의 외주면에는 하나 이상의 제 1연결로드(5)가 결합되고, 상기 외측실린더(21)의 외주면에는 하나 이상의 제 2연결로드(6)가 결합된다.
즉, 상기 제 1연결로드(5)는 그 일측이 상기 하나의 배양장치(30)와 결합되고, 그 타측이 상기 내측실린더(25)에 결합된다. 또한, 상기 제 2연결로드(6)은 그 일측이 상기 외측실린더(21)에 결합되고, 그 타측은 상기 다른 하나의 배양장치(30)에 결합된다.
따라서, 해수의 파도에 의해 상기 배양장치(30)가 움직이면, 상기 제 1연결로드(5)가 내측실린더(25)를 회동시키고, 상기 제 2연결로드(6)가 외측실린더(21)를 회동시키면서, 상기 발전용 자석(27)과 상기 발전용 코일(23)의 전자기적 작용에 의해 전기가 생성되는 것이다.
이렇게 생성된 전기는 전체적인 배양시스템에서 사용되기도 하고, 남은 전기는 전력이동선(50)을 통해 육지로 전송될 수도 있다.
상기 제 1연결로드(5) 및 제 2연결로드(6)는 인장강도가 우수한 스테인리스, 철재, 탄소강 등으로 제작될 수 있다.
이와 같이, 파력이 발생하는 바다에서 미세조류를 배양하는 가장 큰 이유는 파동 에너지에 의해 해양 미세조류가 이산화탄소와 효과적으로 접촉할 수 있도록 함으로써, 바이오 에너지 생산을 위한 미세조류의 성장을 크게 향상시킬 수 있다는 것이다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
1: 관리지지대 2: 전력공급장치
3: 공기주입장치 5: 제 1연결로드
6: 제 2연결로드 7: 공기주입튜브
9: 허브 20: 파력발전장치
21: 외측실린더 23: 발전용 코일
25: 내측실린더 27: 발전용 자석
30: 배양장치 31: 배양백
33: 마개 35: LED등
3: 공기주입장치 5: 제 1연결로드
6: 제 2연결로드 7: 공기주입튜브
9: 허브 20: 파력발전장치
21: 외측실린더 23: 발전용 코일
25: 내측실린더 27: 발전용 자석
30: 배양장치 31: 배양백
33: 마개 35: LED등
Claims (5)
- 독립발전장치를 이용한 수생 바이오매스 배양시스템에 있어서,
하나 이상의 배양장치;
상기 배양장치들 사이에 설치되는 파력발전장치;
상기 배양장치와 파력발전장치를 연결하는 제 1연결로드 및 제 2연결로드;
전체 시스템을 관리 및 제어하기 위해 상기 파력발전장치 또는 배양장치에 연결되는 관리지지대;
상기 배양장치에 이산화탄소를 주입하기 위해 상기 관리지지대에 설치되는 공기주입장치; 및
상기 배양시스템에 전력을 공급하기 위해 상기 관리지지대에 설치되는 전력공급장치를 포함하며,
상기 배양장치의 상단에는 공기를 분배하기 위한 허브가 설치되고, 상기 허브의 일부는 배양백의 중앙부까지 연장되도록 설치되며, 상기 허브의 타부에는 공기주입튜브에 연결되어서 상기 공기주입장치와 다른 배양장치의 허브를 연결하는 것을 특징으로 하는 독립발전장치를 이용한 수생 바이오매스 배양시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 배양장치는 그 내부에 미세조류를 배양하기 위한 배양백을 구비하고, 플렉시블한 재질이면서 빛을 투과할 수 있는 투명한 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 독립발전장치를 이용한 수생 바이오매스 배양시스템. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 배양장치의 내부에는 다수의 LED등을 배치하는 것을 특징으로 하는 독립발전장치를 이용한 수생 바이오매스 배양시스템. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 파력발전장치는,
최외각에 설치되는 원통형의 외측실린더;
상기 외측실린더의 내주면에 설치되는 발전용 코일;
상기 외측실린더의 내부 중심부에 동심으로 설치되는 내측실린더;
상기 내측실린더의 외주면에 결합되는 다수의 발전용 자석;
상기 내측실린더의 외주면에 결합되는 하나 이상의 제 1연결로드; 및
상기 외측실린더의 외주면에 결합되는 하나 이상의 제 2연결로드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립발전장치를 이용한 수생 바이오매스 배양시스템.
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