KR101404223B1 - Photobiological culturing system - Google Patents

Photobiological culturing system Download PDF

Info

Publication number
KR101404223B1
KR101404223B1 KR1020130166106A KR20130166106A KR101404223B1 KR 101404223 B1 KR101404223 B1 KR 101404223B1 KR 1020130166106 A KR1020130166106 A KR 1020130166106A KR 20130166106 A KR20130166106 A KR 20130166106A KR 101404223 B1 KR101404223 B1 KR 101404223B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
culture
photobioreactor
culture medium
temperature
medium
Prior art date
Application number
KR1020130166106A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
정상화
김광호
박종락
Original Assignee
조선대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 조선대학교산학협력단 filed Critical 조선대학교산학협력단
Priority to KR1020130166106A priority Critical patent/KR101404223B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101404223B1 publication Critical patent/KR101404223B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/02Photobioreactors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/06Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/24Recirculation of gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/06Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of illumination
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/12Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature

Abstract

The present invention relates to a photobiological culturing system comprising; a culture panel main body which has a culture space so that microalgae is injected to the inside and is cultured; a photobiological reactor which is installed on the lower side of the culture panel main body to pass through the culture space in a transverse direction and has a gas supply pipe which discharges the injected gas into the culture space; a medium supply unit which supplies a medium into the culture panel main body of the photobiological reactor; and a gas supply unit which supplies gas through the gas supply pipe. The culture panel main body is installed on a structure such as a building installed outside, a noise prevention wall, a park formative structure, a wall, a power plant, and a steel mill. According to the photobiological culturing system, the structure installed outside is used. Therefore, the restriction regarding production site retention can be relieved and the availability of the structure can be increased.

Description

광생물 배양 시스템{photobiological culturing system}[0002] Photobiological culturing system [0003]

본 발명은 광생물 배양시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 구조물과 일체로 광생물 반응기가 설치된 광생물 배양 시스템에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photobiological culture system, and more particularly, to a photobiological culture system in which a photobioreactor is integrated with a structure.

최근 산업체에서 배출되는 이산화탄소(CO2)가 지구 온난화의 주범으로 지목됨에 따라 이산화탄소 고정화와 바이오 에너지원으로 미세조류를 활용하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다.Recently, carbon dioxide (CO 2 ) emitted by industry has been cited as a main cause of global warming, and studies for utilizing microalgae as carbon dioxide immobilization and bio energy source have been actively carried out.

미세조류는 다양한 능력에 기인하여, 폐수의 처리, 이산화탄소의 고정화 등의 역할을 수행할 수 있으며 연료물질, 화장품, 사료, 식용 색소와 의약용 원료 물질 등의 유용 물질을 생산하는 목적으로 사용되어 왔고, 유용한 고부가가치 물질들이 지속적으로 발견되어 그 활용범위를 넓혀 가고 있다.Microalgae have been used for the purpose of producing useful materials such as fuel materials, cosmetics, feeds, food coloring materials and medicinal raw materials since they can perform various functions such as treatment of wastewater and immobilization of carbon dioxide due to various abilities , And valuable high-value-added materials have been continuously discovered and are expanding their use.

미세조류의 생체 중량 및 유용생산물 증가에 영향을 미치는 것으로서 배지의 조성, 온도, pH, 광도 등의 많은 요인들이 존재 하지만, 그 중에서도 광합성 미세조류의 특성상 빛이 차지하는 비중이 가장 크다. There are many factors such as composition, temperature, pH, and luminous intensity of medium, which affect the biomass weight and the useful product of microalgae. Among them, light has the largest proportion of the light microalgae.

일반적으로 이산화탄소 고정화를 목적으로 광합성 미세조류를 배양하는 장치는 크게 옥외에서 대량 배양을 하는 것(open system)과 광생물 반응기를 이용하는 것(closed system)으로 나눌 수 있다. 연못형(pond)을 포함하는 옥외 대량 배양장치의 경우 주로 호수 내지 대형 연못과 같은 형태의 반응시설을 사용하여 오고 있으며 일부 국가에서 상용화되어 있다. In general, a device for culturing photosynthetic microalgae for the purpose of immobilization of carbon dioxide can be roughly divided into an open system (open system) and a closed system (photobioreactor). In the case of an outdoor mass culture apparatus including a pond, a reaction facility such as a lake or a large pond has been used, and it is commercialized in some countries.

그러나 이러한 형태의 배양시설은 초기 투자비가 적고 유지관리가 용이한 장점은 있으나, 오염, 분리 및 정제의 어려움, 낮은 세포농도, 많은 기질량(특히,질소원), 높은 수질 및 수량의 요구, 불규칙한 기후 조건, 비싼 인건비 등의 문제들 때문에 그 설치가 극히 제한적일 수밖에 없다. 특히 배양장치 내부로 효과적인 빛 전달이 이루어 지지 않아 균체의 성장속도가 느리고 균체의 성장 수율이 낮으며, 많은 양의 이산화탄소를 제거하기 위해서는 넓은 설치 공간이 필요한 단점을 갖고 있다. However, this type of culture facility has the advantages of low initial investment and easy maintenance, but it is difficult to clean, separation and purification, low cell concentration, large substrate (especially nitrogen source), high water quality and quantity demand, irregular climate The installation is very limited due to problems such as conditions and expensive labor costs. In particular, since the effective light transmission is not performed in the culture apparatus, the growth rate of the cells is slow, the growth yield of the cells is low, and a wide installation space is required in order to remove a large amount of carbon dioxide.

이러한 옥외 대량 배양장치의 문제점들을 해결하기 위해, 작은 크기의 반응기를 통해 고농도 배양을 함으로써 옥외 대량 배양장치에서의 생산량과 같거나 또는 더 많은 양을 생산하고, 유용 물질의 농도도 더 높은 고품질의 제품을 생산할 수 있다.In order to solve the problems of such an outdoor mass culture apparatus, a high-concentration culture is carried out through a small-sized reactor to produce an amount equal to or greater than that of the outdoor mass culture apparatus, Can be produced.

현재 개발되어 있는 형태로는 일반 교반형 반응기, 판형 반응기, 관형 반응기, 칼럼형 반응기 등이 있고, 이러한 모든 종류의 반응기는 빛의 효율적인 전달이 반응기 설계에 있어서 가장 중요한 점이 되고 있다. 미세 조류세포의 농도가 낮을 때에는 배지, 기체 주입 등이 세포의 증식에 가장 중요한 요인이 되지만, 고농도에 도달하면 광도가 가장 중요한 인자가 된다. 왜냐하면 농도가 높아질수록 빛의 투과 길이가 짧아지기 때문이다.Currently developed types include general stirrer type reactors, plate reactors, tubular reactors, column type reactors and the like. All of these reactors are most important in the design of reactors for efficient light transmission. When the concentration of microalgae cells is low, medium or gas injection is the most important factor for cell proliferation. However, when the concentration of microalgae cells is reached, luminous intensity is the most important factor. This is because the higher the concentration, the shorter the transmission length of the light.

즉, 미세조류가 배양되는 동안 가해지는 빛은 미세조류가 성장하면서 점점 부피가 커지게 되며 이로 인하여 반응기 표면에 있는 미세조류는 빛을 계속 공급 받을 수 있으나 반응기 내부에 있는 미세조류는 표면의 미세조류로 인하여 그림자 효과가 생기므로 성장하는데 필요한 빛의 양을 충분히 공급받을 수 없게 된다.That is, the light applied during the microalgae culture grows larger as the microalgae grow. As a result, the microalgae on the surface of the reactor can be supplied with the light, but the microalgae inside the reactor can be microalgae The shadow effect is generated, so that the light amount required for growth can not be supplied sufficiently.

그러나 현재까지 고안된 대부분의 미세조류용 광생물 반응기들은 이러한 점을 극복하지 못하였고, 그 때문에 여타의 미생물용 생물 반응기에 비하여 그 생산 효율이 떨어졌다. 이를 극복하여 효율적으로 빛을 전달하기 위해. 최근에는 내부광원을 이용한 광생물 반응기가 연구되고 있다. 널리 사용되고 있는 광생물 반응기로는 외부광원으로 태양광을 이용하는 관형 광생물 반응기와 수직원주형 광생물 반응기 등이 알려져 있다. 상기 반응기는 태양광에 노출되는 조사 면적을 최대화하고 배양액 내부로의 빛 투과 거리를 짧게 하기 위하여, 좁고 긴 직사각형 또는 원통형 파이프를 조밀하게 밀착시켜 배양액을 순환시키는 구조를 갖는다.However, most of the microalgae photobioreactors designed to date have not been able to overcome this, and their production efficiency has been lowered compared with other microbial bioreactors. To overcome this and efficiently transmit light. Recently, a photobioreactor using an internal light source has been studied. As a widely used photobioreactor, a tubular photobioreactor using sunlight as an external light source and a photorefractive bioreactor for a water mold are known. In order to maximize the irradiation area exposed to sunlight and shorten the light transmission distance to the inside of the culture liquid, the reactor has a structure in which a narrow and long rectangular or cylindrical pipe is tightly adhered closely to circulate the culture liquid.

대한민국 등록특허 제 0933741호에는 미세조류 대량 배양을 위한 광생물 반응기가 게시되어 있다. 게시된 반응기는 엘이디, 플랙시블 엘이디를 이용한 것으로 광원이 직접 배양액에 접촉된 구조를 가진다. 이와 같이 구성된 광생물 반응기는 광원으로부터 발생된 열이 직접 배양액에 전달되는 문제점을 근본적으로 해결할 수 없다.        Korean Patent No. 0933741 discloses a photobioreactor for mass culture of microalgae. The posted reactor uses LEDs and flexible LEDs and has a structure in which the light source directly contacts the culture solution. The photobioreactor thus constructed can not fundamentally solve the problem that the heat generated from the light source is directly transferred to the culture liquid.

그리고 대한민국 특허 공개 제 2009-0055170호에는 원통형 광생물 반응기가 게시되어 있으며, 대한민국 등록 특허 제 0897019호에는 고효율 미세조류 배양용 광생물 반응기가 게시되어 있다. 이 반응기는 반사형 집광기와 광섬유를 이용하여 태양광을 광생물 반응기에 조사하는 구조를 가진다. 미국 등록출원 제 2009/0211150호에는 관형 광생물 반응기를 이용하여 미세조류인 글로렐라를 고농도로 배양하여 바이오메스 및 바이오디젤을 생산하는 기술적 구성이 개시되어 있으며, 미국 등록출원 제 2005/0255584호에는 광효율 향상을 위하여 투명소재의 칸막이를 사용함과 아울러 표면적이 증가된 관형 광생물 반응기가 개시되어 있다. Korean Patent Publication No. 2009-0055170 discloses a cylindrical photobioreactor, and Korean Patent No. 0897019 discloses a photobioreactor for culturing highly efficient microalgae. This reactor has a structure that irradiates sunlight to a photobioreactor using a reflective condenser and an optical fiber. U.S. Application No. 2009/0211150 discloses a technical construction for producing biomass and biodiesel by culturing a microalga, a microalga, at a high concentration using a tubular photobioreactor, and U.S. Application No. 2005/0255584 A tubular photobioreactor having a transparent material partition and an increased surface area for light efficiency improvement is disclosed.

미국 특허등록 제 595876호에는 복합 포물형 집속기를 사용하여 태양광의 집광효율을 향상시킨 관형 광생물 반응기가 개시되어 있다.U.S. Pat. No. 5,958,876 discloses a tubular photobioreactor in which the condensing efficiency of solar light is improved by using a complex parabolic collector.

상술한 바와 같이 구성된 종래의 광생물 반응기에 사용되는 도광판은 그 표면에 광을 난반사시키기 위한 산란패턴이 형성되거나 인쇄되어 있으므로 도광판을 광생물 배양기의 내부에 설치하는 경우, 산란패턴의 형성에 따른 요철부위에 광생물 유기체가 부착되어 광의 투과성이 상대적으로 떨어지고 조도균일도 또한 시간에 따라 저하되는 되는 문제점이 있다.      In the light guide plate used in the conventional photobioreactor configured as described above, a scattering pattern for diffusing light is formed or printed on the surface of the light guide plate. Therefore, when the light guide plate is installed inside the photobioreactor, There is a problem that the photobiological organism adheres to the site, the light transmittance is relatively lowered, and the uniformity of illumination also decreases with time.

이러한 점을 감안하여 도광판을 감싸는 별도의 케이스를 설치할 수 있으나, 이 경우 구조가 상대적으로 복잡하고, 상대적으로 넓은 배양공간을 확보하기 어렵고, 광생물 배양기의 설계자유도를 높일 수 없다.However, in this case, the structure is relatively complicated, it is difficult to secure a relatively large culture space, and the degree of design freedom of the photobiological incubator can not be increased.

한편, 광생물 반응기를 실외의 구조물의 일부를 이루게 하거나 일체로 설치하여 구조물을 활용함으로써 생산부지에 대한 제약을 완화시킬 수 있는 배양구조가 요구되고 있다.On the other hand, there is a need for a culture structure that can alleviate the constraint on the production site by making the photobioreactor part of the outdoor structure or integrally installing the structure.

본 발명은 상기와 같은 요구사항을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 실외에 시설되는 구조물에 광생물 반응기를 일체로 설치하여 생산부지에 대한 제약을 완화시키고 배양 효율을 향상시킴과 아울러 구조물의 활용성을 향상시킬 수 있는 광생물 배양 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a photovoltaic bioreactor integrally installed in a structure to be installed in an outdoors, thereby alleviating restrictions on a production site and improving a cultivation efficiency, And to provide an optical bio-culture system capable of improving the bio-culture system.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광생물 배양 시스템은 내부에 미세조류가 주입되어 배양될 수 있도록 배양공간이 마련된 배양패널본체와, 상기 배양패널 본체의 하부에 상기 배양공간을 횡방향으로 관통되게 설치되어 유입된 기체를 상기 배양공간 내부로 토출하는 기체 공급관을 갖는 광생물 반응기와; 상기 광생물 반응기의 상기 배양패널 본체 내로 배지를 공급할 수 있도록 된 배지 공급부와; 상기 기체공급관을 통해 기체를 공급하는 기체공급부;를 구비하고, 상기 배양패널 본체는 실외에 형성된 구조물에 설치된다.In order to attain the above object, the present invention provides an optical bio-culture system comprising a culture panel main body provided with a culture space for micro-algae to be injected therein, A photobioreactor having a gas supply pipe installed to penetrate the substrate and discharging the introduced gas into the culture space; A culture medium supply unit adapted to supply a culture medium into the culture panel body of the photobioreactor; And a gas supply unit for supplying a gas through the gas supply pipe, wherein the culture panel body is installed in a structure formed outdoors.

상기 구조물은 건물, 소음 방지벽, 공원 조형 구조물, 담벼락, 발전소, 제철소 중 어느 하나가 적용될 수 있다.The structure may be a building, a noise barrier, a park building, a wall, a power plant, or a steel mill.

또한, 상기 배지공급부로부터 상기 광생물 반응기로 이어지는 배지 공급관과 열교환에 의해 상기 광생물 반응기에 저수된 배양액의 온도를 조정할 수 있는 온도조정부와; 상기 광생물 반응기를 경유하는 배양액의 온도 또는 외부의 온도를 검출하는 온도검출부와; 상기 온도 검출부로부터 검출된 온도 정보를 이용하여 상기 광생물 반응기의 배양액 온도가 설정된 온도 범위를 유지하도록 상기 온도 조정부를 제어하는 제어부;를 구비한다.A temperature regulator capable of regulating the temperature of the culture solution stored in the photobioreactor by heat exchange with the culture medium feed pipe leading from the culture medium supply unit to the photobioreactor; A temperature detector for detecting the temperature of the culture medium or the temperature of the culture medium via the photobioreactor; And a control unit for controlling the temperature adjusting unit so that the temperature of the culture liquid of the photobioreactor is maintained within a predetermined temperature range by using the temperature information detected from the temperature detecting unit.

바람직하게는 상기 배양패널 본체에는 상기 배양공간으로 배지를 공급할 수 있도록 된 배지 주입구와, 상기 배양공간에 저수된 배양액을 인출하기 위한 배양액 인출구가 형성되어 있고, 상기 배지공급부는 배지가 수용되어 있고, 수용된 배지를 상기 배지공급관을 통해 상기 배지 주입구로 공급할 수 있도록 된 배지용기와; 상기 배양액 인출구로부터 상기 배지공급관과 접속된 순환관과; 상기 순환관으로부터 분기되어 배양액을 저장용기로 이송하기 위한 저장관과; 상기 저장관, 상기 순환관 및 상기 배지공급관 상에 각각 설치되며 상기 제어부에 제어되어 상기 배양액의 이동경로를 상기 순환관을 통해 순환시키거나, 상기 저장관으로 배출되게 조정할 수 있도록 된 복수개의 밸브;를 구비한다.Preferably, the culture panel body is provided with a culture medium inlet port through which the culture medium can be supplied to the culture space and a culture medium outlet port through which the culture medium stored in the culture space is withdrawn. The culture medium supply section contains the culture medium, A culture medium accommodated in the culture container, and adapted to supply the accommodated culture medium to the culture medium inlet through the culture medium supply pipe; A circulation tube connected to the culture medium supply pipe from the culture solution outlet; A storage tube for branching from the circulation tube and transferring the culture solution to the storage container; A plurality of valves installed on the storage tube, the circulation tube, and the medium supply tube, respectively, and controlled by the controller to circulate the path of the culture solution through the circulation tube or to be discharged to the storage tube; Respectively.

또한, 상기 순환관에 설치되어 상기 배양액의 농도를 검출하는 농도검출부;를 더 구비하고, 상기 제어부는 상기 농도검출부로부터 수신된 배양액의 농도 정보가 설정된 목표농도 이상이면 상기 배양패널본체에 저수된 배양액이 상기 저장관을 통해 배출되게 상기 밸브를 제어하고, 상기 배지공급부를 제어하여 배지가 상기 배양패널본체에 공급되게 제어한다.The concentration detector may further include a concentration detector installed in the circulation tube and detecting the concentration of the culture liquid. When the concentration information of the culture liquid received from the concentration detector is equal to or higher than the set target concentration, Controls the valve to be discharged through the storage tube, and controls the medium supply unit to supply the medium to the culture panel main body.

또한, 상기 배양패널 본체 내부에는 외부광원으로부터 조사되는 광을 배양공간에 조사하기 위한 도광판을 구비하며, 상기 도광판은 투명한 합성수지재로 이루어진 도광판부재와, 상기 도광판부재의 내부에 레이저빔을 이용하여 광학적 변형을 유도함으로써 형성된 복수개의 산란체를 구비한다.The light guide plate may include a light guide plate member made of a transparent synthetic resin material, and a light guide plate member formed of a transparent synthetic resin material. The light guide plate member may include a light guide plate member, And a plurality of scatterers formed by inducing deformation.

본 발명에 따른 광생물 배양 시스템에 의하면, 실외에 설치되는 구조물을 활용할 수 있어 생산부지 확보에 대한 제약을 완화시킬 수 있고, 구조물의 활용성을 높일 수 있는 장점을 제공한다.According to the photobiological culture system of the present invention, it is possible to utilize a structure installed outdoors, so that it is possible to alleviate the restriction on the production site and to improve the usability of the structure.

도 1은 본 발명에 따른 광생물 배양 시스템이 적용된 건물의 외관을 나타내 보인 사시도이고,
도 2는 도 1의 광생물 반응기의 배양액 처리과정을 설명하기 위한 제어계통도이고,
도 3은 도 1의 광생물 반응기의 일 예를 나타내 보인 사시도이고,
도 4는 도 3의 도광판의 부분 절개 사시도이고,
도 5는 도 4의 도광판의 제조과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 3의 광생물 반응기의 도광판에 외부 광을 입사시키는 구조의 일 예를 나타내 보인 단면도이다.
1 is a perspective view showing the appearance of a building to which the photobiological culture system according to the present invention is applied,
FIG. 2 is a control system diagram for explaining a culture liquid treatment process of the photobioreactor of FIG. 1,
FIG. 3 is a perspective view showing an example of the photobioreactor of FIG. 1,
FIG. 4 is a partially cutaway perspective view of the light guide plate of FIG. 3,
5 is a view for explaining the manufacturing process of the light guide plate of FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a structure for introducing external light into the light guide plate of the photobioreactor of FIG. 3;

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광생물 배양 시스템을 더욱 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a photobiological culture system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 광생물 배양 시스템이 적용된 건물의 외관을 나타내 보인 사시도이고, 도 2는 도 1의 광생물 반응기의 배양액 처리과정을 설명하기 위한 제어계통도이다.FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a building to which the photobiological culture system according to the present invention is applied, and FIG. 2 is a control system diagram for explaining a process of culturing the photobioreactor of FIG.

도 1을 참조하면, 광생물 배양시스템(100)은 광생물 반응기(10), 배지공급부(110), 기체 공급부(130), 온도검출부(140), 농도검출부(150), 제어부(181), 저장용기(191)을 구비한다.1, the photobiological culture system 100 includes a photobioreactor 10, a medium supply unit 110, a gas supply unit 130, a temperature detection unit 140, a concentration detection unit 150, a control unit 181, And a storage container 191.

광생물 반응기(10)는 건물(1)의 측면에 다수가 어레이되어 설치되어 있다.A plurality of photobioreactors (10) are arrayed on the side of the building (1).

광생물 반응기(10)들은 건물(1)에 지지될 수 있도록 건물(1)에 결합된 지지프레임(3)을 통해 지지되게 설치되어 있다.The photobioreactors 10 are installed to be supported through a support frame 3 coupled to the building 1 so as to be supported on the building 1.

광생물 반응기(10)가 설치된 건물(1)은 실외에 설치된 구조물의 일 예로서 적용된 것으로서, 도시된 예와 다르게, 도로변에 설치되는 소음 방지벽, 공원 조형 구조물, 담벼락, 발전소, 제철소를 포함한 각종 구조물에 구조물의 일부를 이루거나 구조물에 광생물 반응기(10)가 결합되게 설치될 수 있음은 물론이다. The building 1 equipped with the photobioreactor 10 is applied as an example of a structure installed outdoors, and unlike the example shown in FIG. 1, the building 1 includes various types of buildings including a noise preventing wall, a park building structure, a wall, It is a matter of course that the photovoltaic reactor 10 may be installed in a structure or a part of the structure.

광생물 반응기(10)는 도 2 내지 도 5를 함께 참조하여 설명한다.The photobioreactor 10 will be described with reference to FIGS. 2 to 5 together.

광생물 반응기(10)는 내부에 미세조류가 주입되어 배양될 수 있도록 배양공간이 마련된 판상의 배양패널본체(20)와, 배양패널 본체(20)의 하부에 배양공간(21)을 횡방향으로 관통되게 설치되어 유입된 기체를 배양공간 내부로 토출하는 기체 공급관(23)을 갖는 구조로 되어 있다.The photobioreactor 10 includes a plate-shaped culture panel main body 20 provided with a culture space so that microalgae can be injected into the inside of the culture bioreactor 10, and a culture space 21 in the lower part of the culture panel main body 20 in the lateral direction And a gas supply pipe (23) provided so as to penetrate and discharge the introduced gas into the culture space.

배양패널본체(20)는 배양공간(21)을 형성하며 상부가 열린 메인 본체(20a)와 메인본체(20a)의 상부에서 메인본체(20a)와 결합되어 배양공간(21)을 폐쇄시키는 캡(20b)으로 되어 있다.The culture panel main body 20 forms a culture space 21 and has a main body 20a having an upper portion opened and a cap 20a connected to the main body 20a at an upper portion of the main body 20a to close the culture space 21 20b.

메인 본체(20a)에는 배양공간(21)으로 배지를 공급할 수 있도록 된 배지 주입구(24a)와, 배양공간(21)에 저수된 배양액을 인출하기 위한 배양액 인출구(25)가 상호 대향되는 위치에 각각 형성되어 있다.The main body 20a is provided with an inlet port 24a for supplying the culture medium to the culture space 21 and a culture medium outlet port 25 for withdrawing the culture solution stored in the culture space 21, Respectively.

캡(20b)은 메인본체(20a)에 착탈가능하게 결합되거나 접합될 수 있다.The cap 20b may be detachably coupled to or joined to the main body 20a.

캡(20b)에는 배양공간(21)으로부터 방출되는 기체를 배출하는 기체 배출구(28)가 형성되어 있고, 광섬유 접속용 커넥터(29)가 마련되어 있다.The cap 20b is provided with a gas discharge port 28 for discharging the gas discharged from the culture space 21 and is provided with an optical fiber connection connector 29. [

한편, 배양패널본체(20)의 내면은 내부에 미세조류가 부착되지 않도록 하기 위하여 산화티탄(TiO₂)등에 의한 코팅막이 형성될 수 있다. 또한 배양패널본체(20)의 내부에는 블레이드(22)가 구비되어 기포의 상승력에 의해 배용공간(21) 내의 배양액이 순환될 수 있도록 되어 있다.On the other hand, a coating film of titanium oxide (TiO2) or the like may be formed on the inner surface of the culture panel body 20 in order to prevent microalgae from adhering to the inside. In addition, a blade 22 is provided inside the culture panel body 20 so that the culture liquid in the dispensing space 21 can be circulated by the upward force of the bubbles.

광생물 반응기(10)의 배양패널 본체(20)의 내부 즉, 배양공간(21) 내부에는 외부광원으로부터 조사되는 광을 배양공간(21)으로 조사하는 도광판(50)이 마련되어 있다.A light guide plate 50 for irradiating light irradiated from an external light source into the incubation space 21 is provided inside the culture panel body 20 of the photobioreactor 10, that is, inside the culture space 21.

도광판(50)은 도 4에 도시된 바와 같이 투명한 합성수지재로 형성된 도광판부재(51)의 내부에 복수개의 산란체(52)들이 소정의 패턴으로 형성된다. As shown in FIG. 4, the light guide plate 50 has a plurality of scatterers 52 formed in a predetermined pattern in a light guide plate member 51 formed of a transparent synthetic resin material.

산란체(52)들은 도 5에 도시된 바와 같이 레이저빔 발생장치(60)와 연결되는 레이저조사헤드(61)를 이용하여 도광판부재(51)의 내부에 레이저빔을 조사함으로써 도광판부재(51)의 내부에 국소적으로 레이저빔의 에너지가 흡수되게 하여 광학적 변형을 유도함으로써 형성할 수 있다.The scattering bodies 52 irradiate a laser beam inside the light guide plate member 51 using the laser irradiation head 61 connected to the laser beam generator 60 as shown in FIG. And locally absorbing the energy of the laser beam to induce optical deformation.

레이저빔은 나노초 내지 펨토초의 고출력 레이저를 사용함이 바람직하다. 그리고 이러한 레이저빔을 발생시키기 위한 레이저빔 발생장치(60)는 Ti: Sapphire, Nd:YAG 를 사용함이 바람직하다.Preferably, the laser beam uses a high power laser from nanoseconds to femtoseconds. The laser beam generator 60 for generating such a laser beam preferably uses Ti: Sapphire or Nd: YAG.

산란체(52)는 원형의 형상 또는 다각형의 형상으로 형성될 수 있는데, 이에 한정되지 않고, 외광을 산란시킬 수 있는 파형, 선형 등으로 이루어질 수도 있다.The scattering body 52 may be formed in a circular shape or a polygonal shape, but not limited thereto, and may be a waveform, a linear shape, or the like capable of scattering external light.

도광판부재(51)에 형성된 산란체(52)는 레이저빔발생장치(60)로부터 발생된 레이저빔의 초점의 위치를 도광판부재(51)의 두께방향으로 변형시킴으로써 도광판부재(51)의 두께 방향으로 다층(복수개)이 설치될 수 있다.The scattering body 52 formed on the light guide plate member 51 deforms the position of the focal point of the laser beam generated from the laser beam generator 60 in the thickness direction of the light guide plate member 51, Multiple layers (multiple) can be installed.

도광판부재(51)에 형성된 산란체(52)는 외부광원으로부터 도광판의 측면, 즉 상측면(53)으로부터 유입되는 광을 배양공간(21)으로 산란시키게 되는데, 이 산란체(52)는 상측면(53)으로부터 멀어질수록 그 분포가 조밀하게(단위면적당 산란체의 밀도가 높게)형성된다. The scattering body 52 formed on the light guide plate member 51 scatters the light introduced from the side surface of the light guide plate, that is, the upper side surface 53, from the external light source into the culture space 21. The scattering body 52, (The density of the scattering body per unit area is higher) as the distance from the substrate 53 increases.

이러한 산란체(52)의 분포의 차이는 광이 유입되는 상측면(53)으로부터 멀어질수록 조도가 상대적으로 떨어지는데, 이 광의 조도 저하를 보상하기 위해 광의 산란율을 높이기 위한 것이다. The difference in the distribution of the scattering bodies 52 is that the illuminance is relatively decreased as the distance from the upper surface 53 into which the light is introduced is relatively high to increase the light scattering rate in order to compensate for the lowering of the light intensity.

한편, 배양패널 본체(20)도 앞서 설명된 도광판(50)과 같이 합성수지재로 이루어져 산란체가 형성된 것을 적용할 수 있음은 물론이다.Needless to say, the culture panel body 20 may be formed of a synthetic resin material such as a scattering body like the light guide plate 50 described above.

도광판(50)은 배양패널 본체(20)의 수용공간(21)을 분할하여 구획시킬 수 있도록 고정될 수 있음은 물론이다.It goes without saying that the light guide plate 50 may be fixed so as to divide and partition the accommodation space 21 of the culture panel body 20.

이러한 광생물 반응기(10)는 배양공간에 광생물을 배양하기 위한 배양액이 주입된 상태에서 외부광원으로부터 조사된 광이 도광판(50)의 상측면을 통하여 입사되면 도광판(51)을 통하여 도광하게 되며 도광판(50)의 내부에 형성된 산란체(52)에 의해 산란되어 광생물 반응기(10)의 배양공간(21)으로 조사된다. 이 과정에서 도광판(50)의 내부에 형성된 산란체(52)는 광도입면이 되는 상측면(53)으로부터 멀어질수록 그 밀도가 조밀하게 형성되어 있으므로 광도입면으로부터 입사된 광이 도광판(50)의 각 부위로 균일한 조도로 조사될 수 있다.In this photobioreactor 10, when light irradiated from an external light source is incident through the upper surface of the light guide plate 50 in a state where culture liquid for culturing the organism is injected into the culture space, light is guided through the light guide plate 51 Is scattered by the scattering body 52 formed inside the light guide plate 50 and irradiated to the culture space 21 of the photobioreactor 10. [ In this process, since the scattering body 52 formed inside the light guide plate 50 is denser as the distance from the upper side surface 53, which is the light incident surface, becomes denser, the light incident from the light incident surface is incident on the light guide plate 50 It is possible to irradiate each part with uniform illumination.

이러한 도광판(50)은 외면에 광의 산란을 위한 광산란패턴을 형성하지 않아도 되므로 광생물유기체가 도광판의 표면에 부착되는 것을 근본적으로 방지할 수 있다. Since the light guide plate 50 does not need to form a light scattering pattern for scattering light on the outer surface, it is possible to fundamentally prevent the photobioregulator from adhering to the surface of the light guide plate.

외부광을 도광판(50)으로 조사하는 외부광 조사장치는 도 6에 도시된 바와 같이 태양광을 집속시키는 렌즈로 이루어진 집광유닛(80)과, 집광유닛(80)으로부터 집광된 광을 도광판(50)에 전달하기 위한 광섬유(81)가 적용될 수 있다.An external light irradiating device for irradiating external light to the light guide plate 50 includes a light condensing unit 80 composed of a lens for focusing sunlight as shown in Fig. 6, and a condensing unit 80 for condensing the light condensed from the light condensing unit 80 onto the light guide plate 50 The optical fiber 81 can be used.

집광유닛(80)은 실린더리컬 타입의 프레넬렌즈(cylindrical type fresnel)로 이루어지거나 티아이아르 컨센트레이터(TIR-concentrator)로 이루어질 수 있는데, 이에 한정되지 않고, 태양광을 광섬유(81) 측으로 집광할 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다. 그리고 집광유닛(80)과 광섬유(81)의 사이 또는 광섬유(81)의 입구 측에는 광합성에 기여하지 않고 열발생을 통해 광섬유(81)를 열화시킬 수 있는 파장대인 적외선을 차단하기 위해 IR필터(82)가 설치된다. The condensing unit 80 may be formed of a cylindrical type fresnel lens or a TIR concentrator. However, the present invention is not limited thereto, and the condensing unit 80 may be configured to condense solar light toward the optical fiber 81 Any structure is possible. An IR filter 82 (not shown) is provided between the condensing unit 80 and the optical fiber 81 or at the entrance side of the optical fiber 81 to block the infrared rays that can degrade the optical fiber 81 through heat generation without contributing to photosynthesis Is installed.

IR필터(82)는 도광판(50)의 광도입면과 광출사면에 설치될 수도 있다. The IR filter 82 may be provided on the light incident surface of the light guide plate 50 and the light exit surface.

도시된 예와 다르게 외부광을 도광판(50)으로 조사하는 외부광 조사장치는 도광판(50)의 상부에서 광을 조사하기 위한 발광램프(미도시)가 적용될 수 있다.Unlike the example shown in FIG. 1, an external light emitting device for emitting external light to the light guide plate 50 may be a light emitting lamp (not shown) for irradiating light from the upper portion of the light guide plate 50.

여기서, 발광램프는 발광다이오드모듈, 또는 냉음극형광램프(CCFL;cold cathode fluorescent lamp), 형광램프 등이 적용될 수 있다.Here, the light emitting lamp may be a light emitting diode module, a cold cathode fluorescent lamp (CCFL), a fluorescent lamp, or the like.

배지공급부(110)는 광생물 반응기(10)의 배양패널 본체(20) 내로 배지를 공급할 수 있도록 되어 있다.The culture medium supply unit 110 is capable of supplying the culture medium into the culture panel body 20 of the photobioreactor 10.

배지공급부(110)는 배지가 수용되어 있고, 수용된 배지를 배지공급관(112)을 통해 배지 주입구(24a)로 공급할 수 있도록 된 배지용기(111)를 구비한다.The culture medium supply unit 110 includes a culture medium container 111 in which a culture medium is accommodated and adapted to be supplied to the culture medium inlet 24a through the culture medium supply pipe 112.

배지 공급관(112)은 배지용기(11)로부터 배지 주입구(24a)까지 배지를 이송할 수 있도록 연장되게 설치되어 있다.The culture medium supply pipe 112 is provided so as to extend from the culture medium container 11 to the culture medium inlet port 24a.

펌프(P)(115)는 배지공급관(112) 상에 설치되어 배지 주입구(24a)를 향하는 방향으로 배지 또는 배양약을 펌핑하여 이송할 수 있도록 설치되어 있다.The pump (P) 115 is provided on the culture medium supply pipe 112 so as to be capable of pumping the culture medium or the culture medium in the direction toward the culture medium injection port 24a.

순환관(117)은 배양액 인출구(25)로부터 배지공급관(112)과 접속되어 광생물 반응기(10)에서 배양되는 배양액을 순환시킬 수 있도록 되어 있다.The circulation tube 117 is connected to the culture medium supply port 112 from the culture solution outlet 25 so as to circulate the culture solution cultured in the photobioreactor 10.

도시된 예에서 광생물 반응기(10)들은 상호 배지 주입구(24a)와 배양액 인출구(25)가 상호 접속되게 직렬상으로 접속되어 있고, 최선단에 있는 광생물 반응기(10)는 배지 공급관(112)과 접속되고 최종단에 있는 광생물 반응기(10)는 순환관(117)과 접속되어 있으며, 도시된 예와 다르게 광생물 반응기(10)들이 병렬상으로 순환관(117)과 배지 공급관(112)에 접속되게 구축할 수 있음은 물론이다.In the illustrated example, the photobioreactors 10 are connected in series so that the mutual medium inlet 24a and the medium outlet 25 are interconnected, and the photobioreactor 10 at the extreme end is connected to the medium feed pipe 112, And the photobioreactor 10 at the final stage is connected to the circulation pipe 117. Unlike the example shown in the drawing, the photobioreactors 10 are connected in parallel to the circulation pipe 117 and the medium supply pipe 112, It can be constructed so as to be connected to the network.

저장관(118)은 순환관(117)으로부터 분기되어 배양액을 저장용기(191)로 이송할 수 있도록 배관되어 있다.The storage tube 118 is branched from the circulation tube 117 and is piped so that the culture liquid can be transferred to the storage container 191.

제1 내지 제4밸브(121 내지 124))는 배지공급관(112), 순환관(117) 및 저장관(118) 상에 각각 설치되어 있고, 후술되는 제어부(181)에 제어되어 배양액의 이동경로를 순환관(117)을 통해 순환시키거나, 저장관(118)으로 배출되게 조정할 수 있도록 되어 있다.The first to fourth valves 121 to 124 are respectively installed on the medium supply pipe 112, the circulation pipe 117 and the storage pipe 118 and controlled by the control unit 181 to be described later, Circulated through the circulation pipe 117, or discharged to the storage tube 118. [0064]

제1밸브(121)는 배지용기(111)에 저수된 배지를 배지 공급관(112)으로 공급 및 차단할 수 있게 설치되어 있고, 제2밸브(122)는 최종단의 광생물 반응기(10)과 결합된 순환관(117)상에 설치되어 배양액을 순환관(117)으로 유입 및 차단할 수 있도록 되어 있고, 제3밸브(123)는 배지공급관(112)으로부터 분기된 순환관(117) 상에 설치되어 배지공급관(112)으로부터 공급되는 배지가 순환관(117)으로 역류하는 것을 차단하거나 배양액을 순환시킬 때 배양액이 순환되게 개방할 수 있도록 되어 있다.The first valve 121 is installed to be capable of supplying and blocking the medium stored in the discharge vessel 111 to the discharge tube 112 and the second valve 122 is connected to the final stage of the photobioreactor 10 And the third valve 123 is installed on the circulation pipe 117 branched from the discharge pipe 112. The circulation pipe 117 is connected to the circulation pipe 117 via the circulation pipe 117, The culture medium supplied from the culture medium supply pipe 112 is prevented from flowing back to the circulation pipe 117, or the culture medium can circulate when the culture medium is circulated.

제4밸브(124)는 저장관(118)에 설치되어 배양액의 저장용기(191)로의 배출 또는 차단할 수 있도록 되어 있다.The fourth valve (124) is installed in the storage tube (118) so that the culture liquid can be discharged or blocked to the storage container (191).

제1 내지 제4밸브(121 내지 124))는 전자밸브가 적용된다.The first to fourth valves 121 to 124) are solenoid valves.

기체공급부(130)는 기체공급관(23)을 통해 기체를 공급할 수 있도록 되어 있고, 기체 공급관(23)으로 기체를 공급하도록 기체가 저장된 기체공급용기(131)가 적용되었다.The gas supply unit 130 is capable of supplying the gas through the gas supply pipe 23 and a gas supply container 131 in which the gas is stored to supply the gas to the gas supply pipe 23 is applied.

기체 공급용기(131)를 통해 공급되는 기체는 배양되는 광생물에 따라 산소 또는 이산화탄소가 적용되면 된다.The gas supplied through the gas supply container 131 may be subjected to oxygen or carbon dioxide depending on the organism to be cultivated.

참조부호 133은 제어부(181)에 제어되어 기체공급용기(131)로부터 기체공급관(23)으로 기체를 공급 또는 차단할 수 있게 설치된 제5밸브이다.Reference numeral 133 denotes a fifth valve provided to be capable of supplying or blocking gas from the gas supply container 131 to the gas supply pipe 23 under the control of the control unit 181. [

온도 검출부(140)는 광생물 반응기(10)를 경유하는 배양액의 온도를 검출할 수 있도록 순환관(117)에 설치되어 온도를 검출하고, 검출된 온도를 제어부(181)에 출력한다.The temperature detector 140 is installed in the circulation tube 117 to detect the temperature of the culture liquid passing through the photobioreactor 10 and detects the temperature and outputs the detected temperature to the controller 181.

도시된 예와 다르게 온도 검출부(140)는 광생물 반응기(10)가 설치된 구조물 주변의 외부의 온도를 검출하도록 설치되거나 배양패널 본체(20)에 저수된 배양액의 온도를 측정하도록 구축될 수 있음은 물론이다.The temperature detection unit 140 may be constructed to detect the temperature outside the structure around the structure where the photobioreactor 10 is installed or to measure the temperature of the culture liquid stored in the culture panel body 20 Of course.

농도 검출부(150)는 광생물 반응기(10)를 경유하는 배양액의 농도를 검출할 수 있도록 순환관(117)에 설치되어 배양액의 농도를 검출하고, 검출된 농도를 제어부(181)에 출력한다.The concentration detector 150 is installed in the circulation tube 117 so as to detect the concentration of the culture liquid via the photobioreactor 10 and detects the concentration of the culture liquid and outputs the detected concentration to the controller 181.

농도 검출부(150)은 배양액의 농도에 따라 광투과량이 변하는 것을 검출하도록 순환관(117)에 상호 대향되게 광원과 광검출기를 적용하는 광투과 방식 등 공지된 다양한 방식으로 농도를 검출하도록 구축되면 된다.The concentration detector 150 may be constructed to detect the concentration by various known methods such as a light transmission method in which a light source and a photodetector are mutually opposed to the circulation tube 117 so as to detect a change in light transmittance depending on the concentration of the culture liquid .

온도 조정부(160)는 배지공급부(110)로부터 광생물 반응기(10)로 이어지는 배지 공급관(112)과 열교환에 의해 광생물 반응기(10)에 저수된 배양액의 온도를 조정할 수 있도록 되어 있다.The temperature regulator 160 regulates the temperature of the culture liquid stored in the photobioreactor 10 by heat exchange with the medium feed pipe 112 leading from the medium feeder 110 to the photobioreactor 10.

온도 조정부(160)는 압축기, 응축기, 증발기 및 팽창밸브를 갖는 냉동사이클 구조를 적용하여 배지 공급관(112)과 열교환이 이루어질 수 있도록 구축될 수 있고, 이 경우 증발기와 배지 공급관(112)이 상호 열교환 가능하게 밀착된 구조를 적용하고, 냉매의 순환방향 조정에 의해 배지 공급관(112)을 가열 또는 냉각되게 하면 된다.The temperature adjusting unit 160 may be constructed so as to perform heat exchange with the medium supply pipe 112 by applying a refrigeration cycle structure having a compressor, a condenser, an evaporator, and an expansion valve. In this case, the evaporator and the medium supply pipe 112 are mutually heat exchanged It is possible to apply the closely adhered structure so that the medium supply pipe 112 is heated or cooled by adjusting the circulation direction of the refrigerant.

이와는 다르게 온도 조정부(160)는 배지 공급관(112)에 접착된 펠티어소자(미도시)를 적용하고, 인가되는 전압의 극성을 절환하여 가열 또는 냉각되게 구출 할 수 있음은 물론이다. It is needless to say that the temperature regulating unit 160 may apply a Peltier element (not shown) adhered to the medium supply pipe 112 and switch the polarity of the applied voltage to be heated or cooled.

조작부(183)는 배양 조건, 목표농도 등 제어부(181)에 의해 지원되는 기능을 설정할 수 있도록 되어 있다.The operation unit 183 can set the functions supported by the control unit 181 such as the culture conditions and the target concentration.

제어부(181)는 설정된 주기로 배양액이 순환관(117)을 통해 순환되게 순환시키면서 배양액의 온도 및 농도를 검출한다.The control unit 181 circulates the culture liquid through the circulation pipe 117 at a predetermined cycle to detect the temperature and concentration of the culture liquid.

제어부(181)는 온도 검출부(140)로부터 검출된 온도 정보를 이용하여 광생물 반응기(10)의 배양액 온도가 설정된 온도 범위를 유지하도록 온도 조정부(160)를 제어한다.The control unit 181 controls the temperature regulator 160 so that the temperature of the culture fluid of the photobioreactor 10 is maintained within the set temperature range using the temperature information detected from the temperature detector 140. [

또한, 제어부(181)는 농도검출부(150)로부터 수신된 배양액의 농도 정보가 설정된 목표농도 이상이면 배양패널본체(20)에 저수된 배양액이 저장관(118)을 통해 배출되게 제2 및 제3밸브(122)(123)은 폐쇄되게 제어하고, 제1 및 제4밸브(121)(124)는 개방되게 제어한 상태에서 펌프(115)를 가동하여 배지공급부(110)에서 배지가 배양패널본체(20)에 공급되게 하면서 배양패널본체(20)에서 배양된 배양액이 저장용기(191)로 이송되게 제어한다.When the concentration information of the culture liquid received from the concentration detector 150 is equal to or higher than the set target concentration, the control unit 181 controls the second and third The pump 122 is controlled to be closed so that the first and fourth valves 121 and 124 are controlled to be opened and the pump 115 is operated so that the culture medium is discharged from the culture medium supply unit 110, (20) so that the culture liquid cultured in the culture panel body (20) is transferred to the storage container (191).

이러한 광생물 배양 시스템(100)은 실외에 설치되는 구조물을 활용할 수 있어 생산부지 확보에 대한 제약을 완화시킬 수 있고, 구조물의 활용성을 높일 수 있는 장점을 제공한다.Such a photobiological culture system 100 can utilize a structure installed outdoors, which can alleviate a restriction on a production site, and provides an advantage that a structure can be utilized more efficiently.

10: 광생물 반응기 110: 배지공급부
130: 기체 공급부 140: 온도검출부
150: 농도검출부 181: 제어부
191: 저장용기
10: photobioreactor 110: medium feeder
130: gas supply unit 140: temperature detection unit
150: Concentration detector 181:
191: Storage container

Claims (6)

삭제delete 삭제delete 내부에 미세조류가 주입되어 배양될 수 있도록 배양공간이 마련된 배양패널본체와, 상기 배양패널 본체의 하부에 상기 배양공간을 횡방향으로 관통되게 설치되어 유입된 기체를 상기 배양공간 내부로 토출하는 기체 공급관을 갖는 광생물 반응기와;
상기 광생물 반응기의 상기 배양패널 본체 내로 배지를 공급할 수 있도록 된 배지 공급부와;
상기 기체공급관을 통해 기체를 공급하는 기체공급부와;
상기 배지공급부로부터 상기 광생물 반응기로 이어지는 배지 공급관과 열교환에 의해 상기 광생물 반응기에 저수된 배양액의 온도를 조정할 수 있는 온도조정부와;
상기 광생물 반응기를 경유하는 배양액의 온도 또는 외부의 온도를 검출하는 온도검출부와;
상기 온도 검출부로부터 검출된 온도 정보를 이용하여 상기 광생물 반응기의 배양액 온도가 설정된 온도 범위를 유지하도록 상기 온도 조정부를 제어하는 제어부;를 구비하고,
상기 배양패널 본체는 실외에 형성된 구조물에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광생물 배양 시스템.
A culture panel main body provided with a culture space so that microalgae can be injected into the inside of the culture chamber, and a gas supply unit installed at a lower portion of the culture chamber body to penetrate the culture space in a lateral direction, A photobioreactor having a supply line;
A culture medium supply unit adapted to supply a culture medium into the culture panel body of the photobioreactor;
A gas supply unit for supplying a gas through the gas supply pipe;
A temperature regulator capable of regulating a temperature of a culture liquid stored in the photobioreactor by heat exchange with a culture medium supply pipe leading from the culture medium supply unit to the photobioreactor;
A temperature detector for detecting the temperature of the culture medium or the temperature of the culture medium via the photobioreactor;
And a control unit for controlling the temperature adjusting unit to maintain the temperature of the culture liquid of the photobioreactor at a predetermined temperature range using the temperature information detected from the temperature detecting unit,
Wherein the culture panel body is installed in a structure formed outdoors.
제3항에 있어서, 상기 배양패널 본체에는 상기 배양공간으로 배지를 공급할 수 있도록 된 배지 주입구와, 상기 배양공간에 저수된 배양액을 인출하기 위한 배양액 인출구가 형성되어 있고,
상기 배지공급부는
배지가 수용되어 있고, 수용된 배지를 상기 배지공급관을 통해 상기 배지 주입구로 공급할 수 있도록 된 배지용기와;
상기 배양액 인출구로부터 상기 배지공급관과 접속된 순환관과;
상기 순환관으로부터 분기되어 배양액을 저장용기로 이송하기 위한 저장관과;
상기 저장관, 상기 순환관 및 상기 배지공급관 상에 각각 설치되며 상기 제어부에 제어되어 상기 배양액의 이동경로를 상기 순환관을 통해 순환시키거나, 상기 저장관으로 배출되게 조정할 수 있도록 된 복수개의 밸브;를 구비하는 것을 특징으로 하는 광생물 배양 시스템.
[Claim 4] The method according to claim 3, wherein the culture panel body is provided with a culture medium inlet port through which the culture medium can be supplied to the culture space and a culture solution outlet port through which the culture medium stored in the culture space is drawn out,
The medium supply unit
A culture container in which a culture medium is accommodated and adapted to be supplied to the culture medium inlet through the culture medium supply pipe;
A circulation tube connected to the culture medium supply pipe from the culture solution outlet;
A storage tube for branching from the circulation tube and transferring the culture solution to the storage container;
A plurality of valves installed on the storage tube, the circulation tube, and the medium supply tube, respectively, and controlled by the controller to circulate the path of the culture solution through the circulation tube or to be discharged to the storage tube; And a photobiological culture system.
제4항에 있어서, 상기 순환관에 설치되어 상기 배양액의 농도를 검출하는 농도검출부;를 더 구비하고,
상기 제어부는 상기 농도검출부로부터 수신된 배양액의 농도 정보가 설정된 목표농도 이상이면 상기 배양패널본체에 저수된 배양액이 상기 저장관을 통해 배출되게 상기 밸브를 제어하고, 상기 배지공급부를 제어하여 배지가 상기 배양패널본체에 공급되게 제어하는 것을 특징으로 하는 미세조류 배양을 위한 광생물 배양 시스템.
The apparatus according to claim 4, further comprising: a concentration detector installed in the circulation tube for detecting a concentration of the culture liquid;
The control unit controls the valve so that the culture liquid stored in the culture panel body is discharged through the storage tube when the concentration information of the culture liquid received from the concentration detection unit is equal to or higher than the set target concentration, And the culture medium is supplied to the culture panel main body.
내부에 미세조류가 주입되어 배양될 수 있도록 배양공간이 마련된 배양패널본체와, 상기 배양패널 본체의 하부에 상기 배양공간을 횡방향으로 관통되게 설치되어 유입된 기체를 상기 배양공간 내부로 토출하는 기체 공급관을 갖는 광생물 반응기와;
상기 광생물 반응기의 상기 배양패널 본체 내로 배지를 공급할 수 있도록 된 배지 공급부와;
상기 기체공급관을 통해 기체를 공급하는 기체공급부;를 구비하고,
상기 배양패널 본체는 실외에 형성된 구조물에 설치되어 있고,
상기 배양패널 본체 내부에는 외부광원으로부터 조사되는 광을 배양공간에 조사하기 위한 도광판을 구비하며,
상기 도광판은 투명한 합성수지재로 이루어진 도광판부재와, 상기 도광판부재의 내부에 레이저빔을 이용하여 광학적 변형을 유도함으로써 형성된 복수개의 산란체를 구비한 것을 특징으로 하는 광생물 배양 시스템.
A culture panel main body provided with a culture space so that microalgae can be injected into the inside of the culture chamber, and a gas supply unit installed at a lower portion of the culture chamber body to penetrate the culture space in a lateral direction, A photobioreactor having a supply line;
A culture medium supply unit adapted to supply a culture medium into the culture panel body of the photobioreactor;
And a gas supply unit for supplying a gas through the gas supply pipe,
Wherein the culture panel body is installed in a structure formed outdoors,
And a light guide plate for irradiating the light irradiated from the external light source into the culture space,
Wherein the light guide plate comprises a light guide plate member made of a transparent synthetic resin material and a plurality of scattering members formed by inducing optical deformation in the light guide plate member using a laser beam.
KR1020130166106A 2013-12-27 2013-12-27 Photobiological culturing system KR101404223B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130166106A KR101404223B1 (en) 2013-12-27 2013-12-27 Photobiological culturing system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130166106A KR101404223B1 (en) 2013-12-27 2013-12-27 Photobiological culturing system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101404223B1 true KR101404223B1 (en) 2014-06-05

Family

ID=51131990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130166106A KR101404223B1 (en) 2013-12-27 2013-12-27 Photobiological culturing system

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101404223B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210061060A (en) 2019-11-19 2021-05-27 한국지역난방공사 Microalgal photoculture and Aquafarm hybrid system using urban building
US20210222111A1 (en) * 2020-01-20 2021-07-22 Exxonmobil Research And Engineering Company Bioreactor waste heat utilization

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100858993B1 (en) * 2007-04-27 2008-09-18 건국대학교 산학협력단 Air purifying interior garden system with using moss wall and indoor plants
KR101241393B1 (en) * 2012-07-18 2013-03-11 조선대학교산학협력단 Automatic medium supply system for microalgae culture in photobioreactor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100858993B1 (en) * 2007-04-27 2008-09-18 건국대학교 산학협력단 Air purifying interior garden system with using moss wall and indoor plants
KR101241393B1 (en) * 2012-07-18 2013-03-11 조선대학교산학협력단 Automatic medium supply system for microalgae culture in photobioreactor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210061060A (en) 2019-11-19 2021-05-27 한국지역난방공사 Microalgal photoculture and Aquafarm hybrid system using urban building
US20210222111A1 (en) * 2020-01-20 2021-07-22 Exxonmobil Research And Engineering Company Bioreactor waste heat utilization

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20080293132A1 (en) High Density Bioreactor System, Devices, and Methods
KR101222145B1 (en) Photobioreactor
Posten Design principles of photo‐bioreactors for cultivation of microalgae
US20070155006A1 (en) Photobioreactor
CN103517978A (en) Enclosed photobioreactor for culture of photosynthetic microorganisms
US9930842B2 (en) Bioreactor
WO2007129327A1 (en) A photo bio-reactor for cultivating and harvesting a bio-mass and a method thereof
US20120122199A1 (en) Photobioreactor for the growth and development of photosynthetic and heterotrophic microorganisms
KR101243110B1 (en) photobioreactor
JP3240452U (en) A system for growing algae
CN103314096A (en) Optofluidic photobioreactor apparatus, method, and applications
JP2743316B2 (en) Tubular photobioreactor
Tredici et al. Cultivation of Spirulina (Arthrospira) platensis in flat plate reactors
US20150175946A1 (en) Photobioreactor for microalgae cultivation having arc-type partition structure for forming vortices
CN105368699A (en) Microalgae photobioreactor with nano light guide plates serving as light dispersion media
KR101404223B1 (en) Photobiological culturing system
KR101516231B1 (en) Method and Device for a Photochemical Process
KR101796534B1 (en) Photobioreactor with semi-cylinder shape for cultivation of microalgae
KR20120073432A (en) Apparatus for producing microalgae using wastewater
US10407653B2 (en) Photobioreactor
KR101415553B1 (en) Device for culturing micro algae
JP2021007329A (en) Algae culture apparatus
KR101381951B1 (en) Photobioreactor module and phtobiological culturing system utilizing the same
KR101319241B1 (en) photobioreactor
Chavada Optimization of vertical photobioreactors

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170412

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180416

Year of fee payment: 5