KR101450090B1 - Light Irradiation Device, Cultivation Device and Cultivation Method for Photosynthetic Microorganisms - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광 조사 장치, 이를 포함하는 광생물 배양 장치 및 광생물 배양 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 미세조류와 같은 광생물을 배양하는 데에 있어서 광 전달 효율을 향상시킬 수 있는 광 조사 장치, 이를 포함하는 광생물 배양 장치 및 광생물 배양 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a light irradiation apparatus, a photobiological culture apparatus including the same, and a photobiological culture method, and more particularly, to a light irradiation apparatus capable of improving light transmission efficiency in culturing an organism such as microalgae, To a photobiological culture apparatus and a photobiological culture method comprising the same.
온실 가스를 줄이기 위하여 화석에너지 사용을 줄이고 이에 대체하여 사용될 수 있는 대체 에너지에 관한 연구가 전 세계적으로 진행되고 있다.Research on alternative energy that can be used as a substitute for reducing fossil energy use to reduce greenhouse gases is being conducted worldwide.
대체 에너지로 바이오 에너지, 태양열, 수력, 조력, 풍력, 폐기물의 에너지화, 연료 전지 및 수소 전지 등이 연구되고 있다. 특히, 바이오 에너지의 경우 이산화탄소를 대사에 사용하여 공기 중의 이산화탄소를 바이오매스로 변환하여, 바이오매스에 존재하는 에너지를 바이오에탄올 또는 바이오디젤과 같은 에너지로 변환할 수 있기 때문에, 화석 연료를 대체할 수 있는 차세대 에너지원으로 부각되고 있다. Alternative energy is being explored, including bioenergy, solar, hydro, tidal, wind power, waste energy, fuel cells and hydrogen cells. In particular, in the case of bioenergy, carbon dioxide can be used for metabolism to convert carbon dioxide in the air into biomass, and the energy present in the biomass can be converted into energy such as bioethanol or biodiesel, The next generation energy source.
바이오 에너지원으로 목질계 셀룰로오스, 미세조류, 음식물 쓰레기, 가축 분뇨 등을 이용하여 왔다. 특히, 미세조류의 경우 단위 면적당 바이오매스의 생산량이 식물 기원에 비하여 수십 배 높으며, 식물에 비해 빠른 생장 속도와 높은 지질 함량을 가진다는 장점과 이산화탄소를 흡수하기 때문에 이산화탄소를 감소시킬 수 있다는 점에서 미세조류는 차세대 대체 에너지원으로 부각되고 있다.As a bio energy source, lignocellulosic cellulose, microalgae, food waste, livestock manure have been used. In particular, in the case of microalgae, the biomass production per unit area is tens of times higher than that of the plant origin, the advantage of having a high growth rate and high lipid content compared with the plant, and the fact that it absorbs carbon dioxide, Algae is emerging as a next-generation alternative energy source.
미세조류를 배양하는 데에 사용되는 배양기 또는 광생물 반응기들은 미세조류의 고농도 배양을 위해 인공 조명을 사용하였다. 구체적으로, 특허문헌 1은 반응기 내부에 배치된 교반기에 광원을 배치하며, 광원이 교반기를 따라 나선형으로 배치되게 하였다. 특허문헌 2는 배양탱크 내부에 복수개의 광원을 설치하여 광조사 면적을 넓히고자 하였다. 특허문헌 3, 4, 5 및 6에서는 반응기 내부에 수직으로 발광 다이오드를 설치할 수 있는 투명한 관상 용기를 배치하거나, 조명 장치의 광원을 관통하도록 설치하거나, 반응기 내부에 원통형 중공형 튜브에 발광 다이오드를 나선형 등으로 설치하였었다. Cultures or photobioreactors used for culturing microalgae used artificial light to cultivate microalgae at a high concentration. Specifically, in
그러나 특허문헌 1 내지 특허문헌 6은 플라스틱 또는 고정된 구조물 내에 광원을 배치해야 하므로, 광원의 배치를 변경하기 어려웠으며, 광원을 정해진 매트릭스 내에만 배치해야 하므로 배양기 또는 반응기의 형상 및 구조가 바뀌거나 크기가 커지는 경우 광원의 배치 형상 및 배치 구조에 제약이 따르는 문제점이 있었다. 그리고 플라스틱 매트릭스와 광원을 별도로 제조하여 조립하여야 하므로 제조 및 생산 비용이 비싸지게 되었다. However,
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 대량의 고농도 미세조류 배양에 있어서 지속적으로 일정한 빛을 효율적으로 조사할 수 있는 광 조사 장치, 이를 포함하는 광생물 배양 장치 및 광생물 배양 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a light irradiation apparatus capable of efficiently irradiating light constantly in a large amount of high concentration microalgae culture, a photobiological culture apparatus including the apparatus, .
또한, 폐쇄형 또는 개방형 광생물 배양 장치에도 쉽게 적용될 수 있으며, 다양한 구조 및 배치로 융통성 있게 적용될 수 있는 광 조사 장치, 이를 포함하는 광생물 배양 장치 및 광생물 배양 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. It is also an object of the present invention to provide a light irradiation apparatus that can be easily applied to a closed or open type photo organism culture apparatus and can be flexibly applied in various structures and arrangements, a photo organism culture apparatus including the same, and a photo organism culture method.
본 발명의 일 실시예에 따른 광생물 배양에 사용되는 광 조사 장치는 선형으로 연결되는 복수 개의 광원 및 상기 복수 개의 광원을 연결하는 유연성 연결부를 포함하고, 상기 유연성 연결부는 상기 복수 개의 광원을 연결하는 와이어 및 상기 광원 및 와이어를 밀봉하는 유연성 광투과 코팅층을 포함한다. The light irradiating device used in the photobiological culture according to an embodiment of the present invention includes a plurality of light sources that are linearly connected and a flexible connection unit that connects the plurality of light sources and the flexible connection unit connects the plurality of light sources And a flexible light transmitting coating layer sealing the wire and the light source and the wire.
상기 복수 개의 광원 중 하나 이상은, 하나 이상의 광원이 기판에 탑재되어 광원 모듈로서 제공될 수 있다. At least one of the plurality of light sources may be provided as a light source module by mounting one or more light sources on a substrate.
상기 광원은 형광등, 발광 다이오드, 유기 발광 다이오드, 플렉서블 발광 다이오드 및 광 섬유로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다. The light source may be at least one selected from the group consisting of fluorescent lamps, light emitting diodes, organic light emitting diodes, flexible light emitting diodes and optical fibers.
상기 유연성 광투과 코팅층은 폴리염화비닐, 플라스틱, 나일론 및 저밀도폴리에틸렌으로 구성된 군 중에서 선택된 하나로 구성될 수 있다. The flexible light transmitting coating layer may be composed of one selected from the group consisting of polyvinyl chloride, plastic, nylon and low density polyethylene.
상기 유연성 광투과 코팅층의 내부 또는 외부에서, 상기 광원 또는 상기 와이어에 부착되어 부력을 억제하는 부력 억제부를 더 포함할 수 있다. And a buoyancy suppressing unit attached to the light source or the wire to suppress the buoyant force, either inside or outside the flexible light transmitting coating layer.
상기 부력 억제부는 돌, 철근 및 콘크리트로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상으로 구성될 수 있다. The buoyancy restraining part may be composed of at least one member selected from the group consisting of stone, reinforcing steel and concrete.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광생물 배양 장치는 광생물이 배양되는 하우징, 선형으로 연결되는 복수 개의 광원 및 상기 복수 개의 광원을 연결하는 유연성 연결부를 포함하고, 상기 유연성 연결부는 상기 복수 개의 광원을 연결하는 와이어 및 상기 광원 및 와이어를 밀봉하는 유연성 광투과 코팅층을 포함하는 광 조사 장치 및 유연성 연결부를 상기 하우징에 고정하는 고정부를 포함한다. The apparatus for cultivating an organism according to another embodiment of the present invention includes a housing in which a living organism is cultured, a plurality of linearly connected light sources, and a flexible connecting unit connecting the plurality of light sources, A light emitting device including a connecting wire and a flexible light transmitting coating layer for sealing the light source and the wire, and a fixing part fixing the flexible connecting part to the housing.
상기 복수 개의 광원 중 하나 이상의 광원은, 기판에 탑재되어 광원 모듈로 제공될 수 있다. One or more light sources of the plurality of light sources may be mounted on a substrate and provided as a light source module.
상기 광원은 형광등, 발광 다이오드, 유기 발광 다이오드, 플렉서블 발광 다이오드 및 광 섬유로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다. The light source may be at least one selected from the group consisting of fluorescent lamps, light emitting diodes, organic light emitting diodes, flexible light emitting diodes and optical fibers.
상기 하우징은, 박스형 하우징, 컨테이너형 하우징, 다각 기둥형 하우징, 원통형 하우징 및 레이스 웨이형 하우징으로 구성된 군 중에서 선택된 하나일 수 있다. The housing may be one selected from the group consisting of a box-shaped housing, a container-shaped housing, a polygonal columnar housing, a cylindrical housing, and a raceway-shaped housing.
상기 고정부는 상기 하우징의 내벽, 상기 하우징의 외벽 또는 상기 하우징에 배치되는 내부 구조물에 위치할 수 있다. The fastening portion may be located in an inner structure of the housing, an outer wall of the housing, or an inner structure disposed in the housing.
상기 내부 구조물은 상기 하우징에 배치되어 상기 유연성 연결부가 고정되는 하나 이상의 지지 기둥으로 이루어질 수 있다. The inner structure may be formed of one or more support pillars arranged in the housing and to which the flexible connection is fixed.
상기 고정부는 고리 또는 후크 형상을 가질 수 있다.The fastening portion may have a ring or hook shape.
상기 고정부에서 상기 유연성 연결부와 접촉하는 곳에 배치되어 상기 고정부의 곡률 반경을 증가시켜 상기 유연성 연결부를 보호하는 연결 보호부를 더 포함할 수 있다. And a connection protector disposed at a position in contact with the flexible connection portion at the fixing portion to increase the radius of curvature of the fixing portion to protect the flexible connection portion.
상기 광생물 배양 장치에서, 상기 유연성 광투과 코팅층은 폴리염화비닐, 플라스틱, 나일론 및 저밀도폴리에틸렌으로 구성된 군 중에서 선택된 하나로 구성될 수 있다. In the above photobiological culture apparatus, the flexible light transmitting coating layer may be composed of one selected from the group consisting of polyvinyl chloride, plastic, nylon and low density polyethylene.
상기 광생물 배양 장치에서, 상기 유연성 광투과 코팅층의 내부 또는 외부에서, 상기 광원 또는 상기 와이어에 부착되어 부력을 억제하는 부력 억제부를 더 포함할 수 있고, 상기 부력 억제부는 돌, 철근 및 콘크리트로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상으로 구성될 수 있다. The buoyancy restraining part may further comprise a buoyancy restraining part attached to the light source or the wire inside or outside the flexible light transmitting coating layer in the photobioreaching device, wherein the buoyancy restraining part is made of stone, reinforcing bar and concrete And the like.
상기 광 조사 장치는 각각 하나 이상의 교차점, 굴곡점, 분기점 및 합성점으로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함하도록 상기 하우징에 배치될 수 있다. The light irradiating device may be arranged in the housing to include at least one selected from the group consisting of at least one intersection point, a bending point, a bifurcation point and a synthesis point.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광생물 배양 방법은 광생물이 배양되는 하우징, 선형으로 연결되는 복수 개의 광원 및 상기 복수 개의 광원을 연결하는 유연성 연결부를 포함하고, 상기 유연성 연결부는 상기 복수 개의 광원을 연결하는 와이어 및 상기 광원 및 와이어를 밀봉하는 유연성 광투과 코팅층을 포함하는 광 조사 장치 및 상기 유연성 연결부를 상기 하우징에 고정하는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광생물 배양 장치를 마련하는 단계 및 상기 광생물 배양 장치에 전력을 공급하여 광생물을 배양하는 단계를 포함한다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for cultivating a bio-organism comprising a housing in which a living organism is cultured, a plurality of light sources connected in a linear manner, and a flexible connection unit connecting the plurality of light sources, And a flexible light transmitting coating layer for sealing the light source and the wire, and a fixing part for fixing the flexible connection part to the housing. And culturing the photobiological organism by supplying power to the photobiological culture apparatus.
상기 전력은 태양광, 풍력 및 조력 중 하나 이상을 이용하여 공급될 수 있다. The power can be supplied using one or more of sunlight, wind force, and aids.
본 발명의 일 실시예에 따르면 광 조사율 및 광 전달률을 향상시키면서도 다양한 형태로 배치할 수 있어 광생물의 고농도 및 대량 배양이 가능하게 하는 광 조사 장치, 광생물 배양 장치 및 광생물 배양 방법을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a light irradiation apparatus, a photobiological culture apparatus, and a photobiological culture method which can be arranged in various forms while improving the light irradiation rate and the light transmittance, can do.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 정기적인 광생물 배양 장치로부터 쉽게 분리되고 쉽게 장착되어 세척, 교환, 수거 및 보수가 용이한 광 조사 장치, 광생물 배양 장치 및 광생물 배양 방법을 제공할 수 있다. In addition, according to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a light irradiation apparatus, a photobiological culture apparatus and a photo organism culture method which are easily separated from a regular photobiological culture apparatus and easily mounted to facilitate cleaning, exchange, collection and maintenance have.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따르면 개방형 및 폐쇄형 광생물 배양 장치의 구조를 변경하지 않고도 간단한 방법으로 적용될 수 있는 융통성이 높은 광 조사 장치를 제공하며, 그에 따라 광생물 배양 장치의 구조, 크기에 상관없이 쉽게 적용 및 부가될 수 있는 융통성이 높은 광 조사 장치, 광생물 배양 장치 및 광생물 배양 방법을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a highly flexible light irradiation apparatus that can be applied in a simple manner without changing the structure of an open type and a closed type photobiological culture apparatus, It is possible to provide a light irradiation apparatus, a photobiological culture apparatus and a photo organism culture method with high flexibility which can be easily applied and added irrespective of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광생물 배양 장치의 일부를 절단하여 나타낸 부분 절개 사시도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 나타내는 평면도이고, 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 조사 장치를 나타내는 평면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 단면도이고, 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 조사 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광생물 배양 장치를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광생물 배양 장치를 나타내는 사시도이다. 1 is a partially cutaway perspective view showing a part of a photobiological culture apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a plan view showing a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a plan view showing a light irradiation apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3A is a cross-sectional view of a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a cross-sectional view of a light irradiation apparatus according to another embodiment of the present invention.
4 is a plan view showing a photobiological culture apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 is a perspective view showing a photobiological culture apparatus according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 형태를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 형태에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여 퇴보적인 다른 발명이나, 본 발명의 사상 범위 내에 포함되는 다른 실시 형태를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명의 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Other embodiments falling within the scope of the claims of the present invention may easily be suggested, but this will also be included in the spirit of the present invention.
또한, 각 실시 형태의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일 또는 유사한 참조부호를 사용하여 설명한다.In the following description, the same or similar reference numerals are used to designate the same or similar parts in the same spirit of the present invention.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광 조사 장치, 광생물 배양 장치 및 광생물 배양 방법에 대하여 보다 구체적으로 알아보자. Hereinafter, with reference to FIG. 1 to FIG. 5, a detailed description will be given of a light irradiation apparatus, a photobiological culture apparatus, and an optical bio-culture method according to various embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광생물 배양 장치(1)의 일부를 절단하여 나타낸 부분 절개 사시도이다. 도 1의 경우 내부 구조를 명확히 하기 위하여 하우징(10)의 앞면을 절단하여 그 내부를 도시하였다. 그리고 도 1의 A 부분을 확대하여 광 조사 장치(30)와 고정부(20)의 구조를 보다 구체적으로 도시하였다. 1 is a partially cutaway perspective view showing a part of a
본 발명의 일 실시예에 따른 광생물 배양 장치(1)는 하우징(10), 광원과 유연성 연결부(31)를 포함하는 광 조사 장치(30) 및 상기 유연성 연결부(31)를 상기 하우징(10)에 고정시키는 고정부(20)를 더 포함한다.A
상기 하우징(10)은 미세조류와 같은 광생물을 내부에서 배양하기 위한 구성으로서, 내부에 배양액이 담긴 상태에서 미세조류를 배양하도록 형성된다. The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하우징(10)은 폐쇄형 하우징 또는 개방형 하우징일 수 있다. 폐쇄형 하우징은 외부 분위기와 단절된 하우징으로서 인공적인 광원을 통하여 미세조류와 같은 광생물을 배양할 수 있고, 개방형 하우징은 외부 분위기에 대하여 개방되어 태양광과 인공적인 광원을 통하여 미세조류를 배양하도록 구성될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 광생물 배양 장치(1)는 광원으로 인공 광원 또는 태양광과 인공 광원을 사용하도록 구성될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징(10)은 박스형 하우징, 컨테이너형 하우징, 다각 기둥형 하우징, 원통형 하우징 및 레이스 웨이형 하우징으로 구성된 군 중에서 선택된 어느 하나로 구성될 수 있다. 그러나 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 당업계에서 사용될 수 있는 다양한 형태의 광생물 배양 장치용 하우징이 이에 적용될 수 있다.Also, the
상기 하우징(10)은 미세조류와 같은 광생물을 배양하기 위해서 배양액이 누출되지 않도록 방수 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 외부에서 유입되는 태양광 또는 인공 광원으로부터의 빛이 잘 투과시키기 위해 광 투과성을 갖는 재료로 만들어질 수 있고, 기계적 강도, 내수성 및 내화학성 등이 뛰어난 재료로 만들어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 하우징(10)은 플라스틱, 콘크리트, 철, 강화 유리, 폴리카보네이트 및 아크릴로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 재료로 만들어질 수 있다. 그러나 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 당업계에서 사용될 수 있는 다양한 재질이 상기 하우징(10)을 구성하는 데에 사용될 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 하우징(10)에 연결된 하나 이상의 공급부(41) 및 하나 이상의 배출부(43)가 마련될 수 있다. 하나 이상의 공급부(41)는 미세조류와 같은 광생물, 미세조류의 생장을 위하여 필요한 배양액과 이산화탄소를 포함한 가스 등을 공급하기 위한 구성이며, 공급부(41)는 상기 공급부(41)에 의해서 공급되는 가스가 하우징(10) 내부에서 고르게 퍼지도록 배치되어 하우징(10) 내부에 존재하는 배양액과 미세조류가 효과적으로 교반되게 할 수 있다. 그리고 하나 이상의 배출부(43)는 이산화탄소 또는 산소를 포함하는 가스 등을 배출하기 위한 구성이다. According to an embodiment of the present invention, one or
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하우징(10) 내에는 미세조류의 생장을 위해 질소, 인산이 포함된 영양 염류를 제공한 배지를 주입할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a medium provided with nutrients containing nitrogen and phosphoric acid for the growth of microalgae can be injected into the
도 1의 부분 A의 부분 확대도를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면 광 조사 장치(30)는 선형으로 연결되는 복수 개의 광원(101) 및 상기 복수 개의 광원(101)을 연결하는 유연성 연결부(31)를 포함한다. 상기 광 조사 장치(30)는 유연성 연결부(31)를 포함하기 때문에 광생물 배양 장치 내에 다양한 구조 및 다양한 형태로 배치될 수 있다.1, the
복수 개의 광원(101)은 광 조사 장치(30)의 형태로 선형의 형태로 배치될 수 있다. 상기 광원(101)은 광생물 배양 장치 내에 미세조류와 같은 광생물이 최적의 광합성을 할 수 있도록 빛을 공급할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 배양하고자 하는 미세조류에 따라 광원의 조도, 파장, 세기 등을 선택할 수 있으며, 제어부(미도시)를 통하여 하우징(10) 내부에 설치된 광원의 조도, 파장, 세기 등을 조절하도록 형성될 수 있음은 물론이다. The plurality of
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 광원(101)은 형광등, 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode), 유기 발광 다이오드(OLED; Organic Light Emitting Diode), 플렉서블 발광 다이오드(Flexible Light Emitting Diode) 및 광 섬유로 구성된 군 중에서 선택된 어느 하나 일 수 있다. 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 당업계에서 사용될 수 있는 다양한 광원이 이에 적용될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
유연성 연결부(31)는 복수 개의 광원(101)을 연결하는 와이어(103) 및 복수의 광원(101)과 와이어(103)를 밀봉하도록 코팅하는 유연성 코팅층(105)으로 구성될 수 있다. 그에 따라 유연성 연결부(31)는 복수 개의 광원(101)들의 사이에 형성되며 광 조사 장치(30)가 자유롭게 구부러질 수 있게 할 수 있다. The
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 유연성 연결부(31)는 하우징(10)의 고정부(20)에 고정되도록 형성될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시예에 따르면 고정부(20)는 하우징(10)에 고정된 후크 또는 고리 형상으로 형성될 수 있다. 그에 따라, 선형의 광 조사 장치(30)가 후크 또는 고리에 고정되도록 구성될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the fixing
그리고 상기 고정부(20)는 상기 하우징(10)의 내벽, 상기 하우징의 외벽 또는 상기 하우징에 배치되는 내부 구조물에 위치할 수 있다. 상기 고정부(20)는 원하는 광 조사 장치(30)의 배치에 따라 하우징(10)에 대하여 다양하게 배치될 수 있다. The fixing
광 조사 장치(30)는 유연성 연결부(31)의 자유롭게 구부러지는 성질로 인하여 고정부(20)에 고정되어 구부러지게 되며, 그에 따라 고정부(20)에서 복수 개의 굴곡점을 갖도록 배치될 수 있다. 즉, 광 조사 장치(30)는 격자형, 방사형 및 비정형 등 다양한 형태를 갖도록 배치될 수 있으며, 각각 하나 이상의 교차점, 굴곡점, 분기점 및 합성점으로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. The
종래에는 광 조사 장치(30)가 고정된 형태로 제한적으로 배치되었으나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유연성 연결부(31)와 하우징(10)의 고정부(20)를 이용하여 광 조사 장치(30)는 하우징(10) 내에서 구부러지거나 접힌 상태로 유연하게 배치될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따르면 광 조사 장치(30)는 격자형, 방사형, 지그재그형 등의 비정형 형태로 다양한 구조로 융통성 있게 배치될 수 있다. The
그에 따라, 광 조사 장치(30)는 하우징(10) 내의 하나 이상의 면에서 빛이 조사되게 할 수 있으며, 하우징(10)을 가로질러 빛이 조사되게 할 수 있다. 그리고 다양한 기하학적 형상 및 다양한 방향으로 빛이 조사되게 배치될 수 있으며, 그에 따라 하우징(10) 내의 최적의 광 조사율을 확보할 수 있다. Accordingly, the
광 조사 장치(30)는 전원 공급 장치와 연결되도록 형성될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따르면 일반적인 전력 또는 대체 에너지를 이용하여 제공될 수 있으며, 바람직하게는 친환경적이고 에너지 효율이 높은 태양광 에너지, 풍력 에너지 및 조력 에너지 중 하나 이상에 연결될 수 있다. The
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 유연성 코팅층(105)은 내부에 코팅되는 광원과 와이어를 외부의 배양액으로부터 보호하기 위한 구성으로 내부를 밀봉하여 방수성을 확보하고, 배양액에 대한 내수성, 전기절연성 및 내화학성을 확보할 수 있으며 우수한 광 투과성을 갖는 재료로 만들어질 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the
보다 구체적으로 유연성 코팅층(105)으로 진공 포장재를 사용할 수 있다. 진공 포장재의 경우 다양한 형태의 광원에 적용될 수 있으며, 분리가 용이한 장점이 있다. 그에 따라, 진공 포장재로 코팅된 광 조사 장치(30)의 경우 분리가 용이하고 투과율이 저해되었을 때에 쉽게 교체될 수 있다. More specifically, a vacuum packaging material may be used for the
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면 유연성 코팅층(105)으로 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride), 플라스틱, 나일론 및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE; low density polyethylene)으로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상으로 이루어진 진공 포장재가 사용될 수 있다. More specifically, according to one embodiment of the present invention, a flexible packaging material composed of at least one selected from the group consisting of polyvinyl chloride, plastic, nylon, and low density polyethylene (LDPE) Can be used.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(30)를 구체적으로 나타내는 평면도이고, 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 조사 장치(31)를 나타내는 평면도이다.FIG. 2A is a plan view specifically showing a
도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라서 미세조류와 같은 광생물의 배양에 사용되는 광 조사 장치(30)는 선형으로 배치되는 복수의 광원(101), 상기 복수의 광원(101)을 연결하는 와이어(103) 및 상기 광원(101)과 와이어(103)를 코팅한 유연성 코팅층(105)을 포함한다. Referring to FIG. 2A, a
본 발명의 일 실시예에 따르면 광 조사 장치(30)에 와이어(103)와 이를 코팅하는 유연성 코팅층(105)이 형성되어 있으므로, 유연성 코팅층(105)의 유연성으로 인하여 광 조사 장치(30)가 다양한 형태로 구부러지도록 형성될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, since the
도 2b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 조사 장치(30')는 복수의 광원(201)이 기판(207)에 실장되어 광원 모듈(200)로 제공될 수 있다. 즉, 복수의 광원 중 하나 이상의 광원(201)이 기판(207)에 탑재되어 광원 모듈(200)로서 제공될 수 있다.Referring to FIG. 2B, a light irradiation device 30 'according to another embodiment of the present invention may be provided with a plurality of
복수의 광원 모듈(200)은 선형으로 배치되며, 복수의 광원 모듈(200)을 연결하는 와이어(203)를 통하여 연결될 수 있다. 그리고 광원 모듈(200) 및 와이어(203)는 유연성 코팅층(205)으로 코팅되도록 형성될 수 있다. The plurality of
본 발명의 다양한 실시예에 따르면 광원(101) 및 광원 모듈(200)에 발광 다이오드, 플렉서블 발광 다이오드 또는 유기 발광 다이오드가 사용되는 경우 소형화가 가능하며, 광원(101) 또는 광원 모듈(200)에 와이어를 적용하여 유연성을 갖는 선형의 광 조사 장치(30, 30')를 제공할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, when a light emitting diode, a flexible light emitting diode, or an organic light emitting diode is used for the
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 조사 장치를 나타내는 단면도이다.3A and 3B are cross-sectional views showing a light irradiation apparatus according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따르면 광 조사 장치에 가해지는 부력을 억제하기 위한 부력 억제부(110, 210)가 유연성 코팅층(105)의 내부 또는 외부에 배치될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
도 3a를 참조하면, 유연성 코팅층(105) 내부에 부력 억제부(110)가 배치될 수 있다. 도 3a의 경우 광원(101)의 저면에 부력 억제부(110)가 배치되는 것으로 도시하였으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 광원(101) 또는 광원 모듈(200)의 어느 한 면 또는 와이어(103)에 부착되고, 유연성 코팅층(105)으로 코팅하도록 형성될 수 있다. Referring to FIG. 3A, the
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부력 억제부(210)가 유연성 코팅층(205) 외부에 배치되는 것을 도시하고 있으며, 도 3b의 실시예의 경우 와이어(203)를 감싸는 유연성 코팅층(205) 외부에 광 조사 장치에 매달리는 추 형상의 부력 억제부(210)가 배치되는 것을 도시하고 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 광원 모듈(205) 또는 광원을 감싸는 유연성 코팅층(205)의 외부에 부력 억제부(210)가 배치될 수 있음은 물론이다. 3B illustrates that the
부력 억제부(110)는 광 조사 장치가 물속에 설치되는 경우 부력에 의해 떠오르게 되는 현상을 방지하기 위한 것으로서, 물보다 비중이 큰 돌, 철근 및 콘크리트 등으로 구성된 군 중에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다. The
이와 같은 방식으로 부력 및 이산화탄소 등의 미세조류에 의해 생성된 가스의 공기방울로 인하여 광 조사 장치가 수면 위로 떠오르는 것을 방지할 수 있다. In this way, buoyancy and air bubbles generated by microalgae such as carbon dioxide can prevent the light irradiation device from rising above the water surface.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광생물 배양 장치(2)를 나타내는 평면도이다. 4 is a plan view showing a
도 4는 레이스 웨이형 하우징(12)을 포함하는 개방형 광생물 배양 장치(2)에 광 조사 장치(3)가 배치되는 것을 도시하고 있다. 레이스 웨이형 하우징(12)을 포함하는 광생물 배양 장치(2)의 경우 광 조사 장치에 의한 인공광만으로 또는 인공광과 태양광으로 광생물을 배양할 수 있다. 즉, 개방형 광생물 배양 장치(2)에서 태양광에 보조하기 위하여 광 조사 장치(30)가 배치될 수 있다.Fig. 4 shows that the
레이스 웨이형 하우징(12) 내에서 외차(18)의 회전으로 인하여 배양액이 순환할 수 있도록 형성된다. 레이스 웨이형 하우징(12)에는 미세조류에 영양분을 공급하는 하나 이상의 공급부(14)과 생성된 미세조류 또는 가스를 배출하는 하나 이상의 배출부(16)가 형성되어 연속적으로 미세조류를 배양시킬 수 있다. 또한, 레이스 웨이형 하우징(12)의 굴곡부에 하나 이상의 배플(24)을 배치하여 미세조류의 원활한 이동을 유도할 수 있다. And is formed so that the culture liquid can circulate due to rotation of the
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 레이스 웨이형 하우징(12)의 내부 또는 외부에 광 조사 장치(30)가 배치될 수 있다. 광 조사 장치(30)는 격자형, 방사형 및 비정형 등 다양한 형태를 갖도록 배치될 수 있으며, 각각 하나 이상의 교차점, 굴곡점, 분기점 및 합성점으로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
도 4의 실시예의 경우 처음에 유입된 광 조사 장치(30)는 분기점에서 두 개의 라인으로 나누어져 복수개의 굴곡점과 교차점을 갖고 지그재그 형상으로 배치될 수 있다. 그리고 마지막에는 2개의 라인이 합성점에서 합쳐져 하나의 광 조사 장치(30)로 연결될 수 있다. In the embodiment of FIG. 4, the
반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 도 1의 실시예와 같이 복수개의 굴곡점만을 갖도록 형성될 수 있음은 물론이다. It is needless to say that the present invention is not limited thereto and may be formed to have only a plurality of bending points as in the embodiment of FIG.
또한, 도 4의 실시예의 경우 광 조사 장치(30)는 수면의 하부면, 수면의 상부면, 하우징(12)의 외부 바닥면, 하우징(12)의 상부면 중 한 부분에 설치될 수도 있다. 4, the
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광생물 배양 장치(3)를 나타내는 사시도 및 B 부분의 부분 확대도이다. 5 is a partially enlarged view of a part B and a perspective view showing a
도 5를 참조하면, 원통형 하우징(11)이 폐쇄형 광생물 배양 장치(3)용으로 마련될 수 있다. 상기 하우징에 미생물과 배양액을 공급하는 하나 이상의 공급부(41)와 생성된 기체와 매생물을 배출하는 하나 이상의 배출부(43)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, a
하우징(11)의 크기가 커지는 경우 종래의 경우 다양하게 광 조사 장치(30)를 배치하면 광 조사 장치(30)의 광 조사율이 떨어지는 문제점이 있었다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 하우징(11) 내부에 내부 구조물을 설치하여 광 조 사 장치(30)를 배치할 수 있다. 도 5의 실시예의 경우에 하나 이상의 지지 기둥(50)이 하우징(11) 내부에 배치될 수 있다. 지지 기둥(50)을 중심으로 광 조사 장치(30)가 감기도록 배치될 수 있으며, 그에 따라 규모가 큰 하우징(11)의 경우에도 우수한 광 조사율을 갖게 할 수 있다. When the size of the
도 5의 부분 확대도를 참조하면, 상기 지지 기둥(50) 또는 하우징(11)에는 하나 이상의 고정부(23)가 배치될 수 있다. 도 5의 실시예의 경우 후크 형상의 고정부(23)가 배치되는 것을 도시하였으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 도 1의 실시예와 같이 고리 형상의 고정부(20)가 배치될 수 있음은 물론이다.Referring to a partially enlarged view of FIG. 5, one or
본 발명의 일 실시예에 따르면 후크 또는 고리 형상의 고정부(23)에 상기 유연성 연결부와 접촉하는 곳에 배치되는 연결 보호부(25)가 배치될 수 있다. 유연성 연결부가 고정부(23)에 구부러질 때 작은 곡률 반경을 갖고 꺾이는 경우 와이어와 유연성 코팅층이 끊어질 우려가 있다. 따라서, 고정부(23)에 연결 보호부(25)를 배치하여 유연성 연결부가 꺾이게 지점에서의 곡률 반경이 크게 하여 와이어와 유연성 코팅층이 끊어지는 것을 방지할 수 있다. 그에 따라 보다 안정적인 광생물 배양 장치를 제공할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the hooking or annular fixing
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광생물 배양 방법은 광생물이 배양되는 하우징, 선형으로 연결되는 복수 개의 광원 및 상기 복수 개의 광원을 연결하는 유연성 연결부를 포함하고, 상기 유연성 연결부는 상기 복수 개의 광원을 연결하는 와이어 및 상기 광원 및 와이어를 밀봉하는 유연성 광투과 코팅층을 포함하는 광 조사 장치 및 상기 유연성 연결부를 상기 하우징에 고정하는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광생물 배양 장치를 마련하는 단계 및 상기 광생물 배양 장치에 전력을 공급하여 광생물을 배양하는 단계를 포함한다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for cultivating a bio-organism comprising a housing in which a living organism is cultured, a plurality of light sources connected in a linear manner, and a flexible connection unit connecting the plurality of light sources, And a flexible light transmitting coating layer for sealing the light source and the wire, and a fixing part for fixing the flexible connection part to the housing. And culturing the photobiological organism by supplying power to the photobiological culture apparatus.
상기 광 조사 장치는 친환경적이고 이산화탄소 생성률을 최소화하도록 태양광 에너지에 연결될 수 있다.The light irradiating device is environmentally friendly and can be connected to solar energy to minimize the rate of carbon dioxide generation.
본 발명의 일 실시예에 따르면 광 조사율 및 광 전달률을 향상시키면서도 다양한 형태로 배치할 수 있어 광생물의 고농도 및 대량 배양이 가능해진다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 광생물 배양 장치로부터 쉽게 분리되고 쉽게 장착되어 세척, 교환, 수거 및 보수가 쉬워질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to arrange the photocatalyst in various forms while improving the light irradiation rate and the light transmittance, thereby enabling high concentration and mass culture of photobioregions. In addition, the light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention can be easily separated from the photobiological culture apparatus and easily mounted to facilitate cleaning, exchange, collection and maintenance.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면 개방형 및 폐쇄형 광생물 배양 장치의 구조를 변경하지 않고도 간단한 방법으로 적용될 수 있는 융통성이 높은 광 조사 장치를 제공하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치, 광생물 배양 장치 및 광생물 배양 방법은 그에 따라 광생물 배양 장치의 구조, 크기에 상관없이 쉽게 적용 및 부가될 수 있는 융통성이 높아지게 된다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a flexible light irradiation apparatus which can be applied in a simple manner without changing the structure of an open type and a closed type photoobioculture apparatus, The apparatus, the photobiological culture apparatus and the photobiological culture method thus have a high flexibility to be easily applied and added regardless of the structure and size of the photobiological culture apparatus.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시태양일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will readily appreciate that many modifications are possible in the exemplary embodiments without materially departing from the novel teachings and advantages of this invention. something to do. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
1, 2, 3: 광생물 배양 장치
10: 하우징
20: 고정부
30, 30': 광 조사 장치
31, 30': 유연성 연결부
41: 공급부
43: 배출부
101, 201: 광원
103, 203: 와이어
105, 205: 유연성 코팅층
200: 광원 모듈
207: 기판
110, 210: 부력 억제부1, 2, 3: Photobiological culture device
10: Housing
20:
30, 30 ': Light irradiation device
31, 30 ': flexible connection
41:
43:
101, 201: Light source
103, 203: wire
105, 205: Flexible coating layer
200: Light source module
207: substrate
110, 210: Buoyancy suppression unit
Claims (20)
선형으로 연결되는 복수 개의 광원 및 상기 복수 개의 광원을 연결하는 유연성 연결부를 포함하고, 상기 유연성 연결부는 상기 복수 개의 광원을 연결하는 와이어 및 상기 광원 및 와이어를 밀봉하는 유연성 광투과 코팅층을 포함하는 광 조사 장치; 및
상기 유연성 연결부를 상기 하우징에 고정하는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광생물 배양 장치.
A housing in which the photobiorecule is cultured;
And a flexible connection portion connecting the plurality of light sources, wherein the flexible connection portion includes a flexible light transmission coating layer for sealing the light source and the wire, the light source and the wire connecting the plurality of light sources, Device; And
And a fixing unit for fixing the flexible connection unit to the housing.
상기 복수 개의 광원 중 하나 이상의 광원은,
기판에 탑재되어 광원 모듈로 제공되는 것을 특징으로 하는 광생물 배양 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein at least one of the plurality of light sources comprises:
And is mounted on a substrate and provided as a light source module.
상기 광원은 형광등, 발광 다이오드, 유기 발광 다이오드, 플렉서블 발광 다이오드 및 광 섬유로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 광생물 배양 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the light source is at least one selected from the group consisting of a fluorescent lamp, a light emitting diode, an organic light emitting diode, a flexible light emitting diode, and an optical fiber.
상기 하우징은, 박스형 하우징, 컨테이너형 하우징, 다각 기둥형 하우징, 원통형 하우징 및 레이스 웨이형 하우징으로 구성된 군 중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 광생물 배양 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the housing is one selected from the group consisting of a box-shaped housing, a container-shaped housing, a polygonal columnar housing, a cylindrical housing, and a raceway-shaped housing.
상기 고정부는 상기 하우징의 내벽, 상기 하우징의 외벽 또는 상기 하우징에 배치되는 내부 구조물에 위치하는 것을 특징으로 하는 광생물 배양 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the fixing portion is located in an inner structure of the housing, an outer wall of the housing, or an inner structure disposed in the housing.
상기 내부 구조물은 상기 하우징에 배치되어 상기 유연성 연결부가 고정되는 하나 이상의 지지 기둥으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광생물 배양 장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the internal structure comprises at least one support column disposed in the housing and to which the flexible connection is fixed.
상기 고정부는 고리 또는 후크 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광생물 배양 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the fixing portion has a ring or hook shape.
상기 고정부에서 상기 유연성 연결부와 접촉하는 곳에 배치되어 상기 고정부의 곡률 반경을 증가시켜 상기 유연성 연결부를 보호하는 연결 보호부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광생물 배양 장치.
8. The method of claim 7,
Further comprising a connection protector disposed at a position in contact with the flexible connection portion at the fixing portion to increase a radius of curvature of the fixing portion to protect the flexible connection portion.
상기 유연성 광투과 코팅층은 폴리염화비닐, 플라스틱, 나일론 및 저밀도폴리에틸렌으로 구성된 군 중에서 선택된 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 광생물 배양 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the flexible light transmitting coating layer is composed of one selected from the group consisting of polyvinyl chloride, plastic, nylon and low density polyethylene.
상기 유연성 광투과 코팅층의 내부 또는 외부에서,
상기 광원 또는 상기 와이어에 부착되어 부력을 억제하는 부력 억제부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광생물 배양 장치.
8. The method of claim 7,
Inside or outside the flexible light-transmitting coating layer,
Further comprising a buoyancy suppressing portion attached to the light source or the wire to suppress buoyancy.
상기 부력 억제부는 돌, 철근 및 콘크리트로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광생물 배양 장치.
17. The method of claim 16,
Wherein the buoyancy restraining part comprises at least one selected from the group consisting of stone, reinforcing bars and concrete.
상기 광 조사 장치는 각각 하나 이상의 교차점, 굴곡점, 분기점 및 합성점으로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함하도록 상기 하우징에 배치되는 것을 특징으로 하는 광생물 배양 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the light irradiating device is disposed in the housing so as to include at least one selected from the group consisting of at least one intersection point, a bending point, a bifurcation point, and a synthesis point.
상기 광생물 배양 장치에 전력을 공급하여 광생물을 배양하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광생물 배양 방법.
A flexible connecting portion connecting the plurality of light sources, wherein the flexible connecting portion includes a wire connecting the plurality of light sources, and a flexible light source for sealing the light source and the wire, A light irradiation device including a transparent coating layer, and a fixing part fixing the flexible connection part to the housing; And
And culturing the photobiological organism by supplying electric power to the photobiological culture apparatus.
상기 전력은 태양광, 풍력 및 조력 중 하나 이상을 이용하여 공급되는 것을 특징으로 하는 광생물 배양 방법.20. The method of claim 19,
Wherein the power is supplied using at least one of sunlight, wind force, and assist force.
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---|---|---|---|
KR1020130048495A KR101450090B1 (en) | 2013-04-30 | 2013-04-30 | Light Irradiation Device, Cultivation Device and Cultivation Method for Photosynthetic Microorganisms |
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---|---|---|---|
KR1020130048495A KR101450090B1 (en) | 2013-04-30 | 2013-04-30 | Light Irradiation Device, Cultivation Device and Cultivation Method for Photosynthetic Microorganisms |
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KR1020130048495A KR101450090B1 (en) | 2013-04-30 | 2013-04-30 | Light Irradiation Device, Cultivation Device and Cultivation Method for Photosynthetic Microorganisms |
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WO2010116946A1 (en) * | 2009-04-06 | 2010-10-14 | マイクロリソース株式会社 | Microalgae cultivation device |
-
2013
- 2013-04-30 KR KR1020130048495A patent/KR101450090B1/en active IP Right Grant
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