KR101500443B1 - 미세조류의 배양을 위한 광생물 배양기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세조류를 예를 들어 실험 목적 등으로 배양하기 위한 광생물 반응기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광생물 반응기는, 내부에는 배양하고자 하는 미세 조류를 수용하며, 개방된 상부와 하향으로 수렴하는 깔대기 모양의 하부를 갖는 광투과성 배양기의 본체; 상기 광투과성 배양기 본체측 개방된 상부에 끼움 결합되는 탄성 재질의 마개; 상기 탄성 재질의 마개에 대하여 수직으로 관통하여 설치되어 광투과성 배양기 본체에 수용되어 있는 미세 조류에 이산화탄소 함유 공기를 주입하기 위한 공기 주입관; 및 상기 탄성 재질의 마개에 대하여 수직으로 관통하여 설치되어 상기 광투과성 배양기 본체의 상부로부터 가스를 배출하기 위한 가스 배출관을 포함한다. 이때, 상기 광투과성 배양기 본체의 깔대기 모양의 하부에 끝단에는 배양액 배출구가 형성되어 있고 상기 광투과성 배양기 본체의 측면에는 수위별로 복수의 배양액 배출구가 형성되어 있으며, 상기 광투과성 배양기 본체로부터 일정 거리 떨어진 위치에는 광원이 설치되고, 상기 광원의 반대편에는 주름진 형상의 반사판이 설치되어 상기 광투과성 배양기 본체를 기준으로 하여 사방에서 광이 조사된다. 본 발명에 의하면, 미세조류의 배양 후 광생물 반응기에 마련되어 있는 각각의 광투과성 배양기의 완벽한 세척이 이루어질 수 있어 후속하는 실험 목적의 미세조류의 배양이 신뢰성 있게 이루어질 수 있게 하는 장점이 제공된다.

Description

미세조류의 배양을 위한 광생물 배양기 {PHOTOBIOREACTOR USED IN MICROALGAL CULTURES}

본 발명은 미세조류를 특히 실험 목적 등으로 배양하기 위한 광생물 반응기에 관한 것이다.

현재, 미세조류는 40,000 종 이상의 많은 종류가 알려져 있으며, 다양한 특성을 지닌 생물군으로 알려져 있다.

이러한 미세조류는 광합성 작용을 이용하여 대기 또는 연소 배가스 내의 이산화탄소를 고정하고 동시에 산소를 생산하는 기능을 하며, 특히 단백질 및 지질의 함량이 높고, 필수 아미노산 및 DHA, EPA 등이 함유되어 있어 건강보조식품 및 사료로 선호되고 있다[Oh, H.M., et al., 2003, High-value material from microalgae].

최근에는 이러한 미세조류로부터 디젤유와 같은 연료를 생성하는 다양한 기술이 개발되어 그 필요성은 더욱 더 증대되고 있으며, 그에 따라 다양한 실험이 이루어지고 있다.

이에 따라 신뢰성 있는 실험 목적으로 미세조류를 배양하고 그 배양물을 선택적으로 채취할 수 있는 다양한 실험 장비로서의 광생물 반응기의 필요성이 대두되고 있는 실정이다.

본 발명과 관련된 특허문헌은 하기 특허문헌편에 수록되어 있다.

한국공개특허 제10-2003-0018196호 ("미세조류의 대량배양을 위한 발광 터빈 장치가 설치된 교반형 광생물 반응기")

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 예를 들어 미세조류의 배양시 신뢰성 있는 배양액 또는 미세조류 배양물 등을 채취할 수 있으며 연구자가 다양한 위치에서 배양액 또는 미세조류 배양물을 채취할 수 있는 광생물 반응기를 제공하는 데에 있다.

상기 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,

내부에는 배양하고자 하는 미세 조류를 수용하며, 개방된 상부와 하향으로 수렴하는 깔대기 모양의 하부를 갖는 광투과성 배양기의 본체;

상기 광투과성 배양기 본체측 개방된 상부에 끼움 결합되는 탄성 재질의 마개;

상기 탄성 재질의 마개에 대하여 수직으로 관통하여 설치되어 광투과성 배양기 본체에 수용되어 있는 미세 조류에 이산화탄소 함유 공기를 주입하기 위한 공기 주입관; 및

상기 탄성 재질의 마개에 대하여 수직으로 관통하여 설치되어 상기 광투과성 배양기 본체의 상부로부터 가스를 배출하기 위한 가스 배출관을 포함하여 이루어지며,

상기 광투과성 배양기 본체의 깔대기 모양의 하부에 끝단에는 배양액 배출구가 형성되어 있고 상기 광투과성 배양기 본체의 측면에는 수위별로 복수의 배양액 배출구가 형성되어 있으며, 상기 광투과성 배양기 본체로부터 일정 거리 떨어진 위치에는 광원이 설치되고, 상기 광원의 반대편에는 주름진 형상의 반사판이 설치되어 상기 광투과성 배양기 본체를 기준으로 하여 사방에서 광이 조사되는 것을 특징으로 하는 광생물 반응기를 제공한다.

본 발명에 있어, 상기 공기 주입 주입관, 상기 가스 배출관 또는 이 둘 모두에는 공기를 여과하기 위한 공기 필터가 분리 가능하게 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 공기 주입관의 하단은 상기 광투과성 배양기 본체의 깔대기 모양의 하부까지 이르도록 설치되고, 상기 가스 배출관의 하단은 상기 광투과성 배양기 본체의 내측 상단의 공기층에 정위되게 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 배양액 배출구에는 튜브관이 설치되고, 상기 튜브관에는 미세조류 배양액의 임의 배출을 위한 원터치 볼밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 미세조류의 배양 후 광생물 반응기에 마련되어 있는 각각의 광투과성 배양기의 완벽한 세척이 이루어질 수 있어 후속하는 실험 목적의 미세조류의 배양이 신뢰성 있게 이루어질 수 있게 하는 장점이 제공된다.

뿐만 아니라, 본 발명에 의하면, 광투과성 배양기의 하단 구조가 깔대기 모양으로 형상화되어 있고 이산화탄소 함유 공기가 주입되는 공기 주입관의 하단이 상기한 깔대기 모양의 형상까지 도달하여 광투과성 배양기의 하단에 미세조류 배양물이 퇴적되는 현상이 방지된다.

또한, 본 발명에 의하면, 실험 목적상 필요한 위치의 배양액 또는 미세조류 배양물 등을 선택적으로 채취할 수 있어 연구자 또는 실험자의 다양한 실험을 충분히 도울 수 있는 장점이 제공된다.

도 1은 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 광생물 반응기의 전체 모습을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 광생물 반응기에서 사용되는 광투과성 배양기의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 광생물 반응기에서 사용되는 광원과 광원으로부터의 광을 반사하는 반사판이 설치되어 있는 모습을 따로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 광생물 반응기에서 광원과 광투과성 배양기 사이의 관계를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 광생물 반응기에서 광원과 반사판 그리고 광투과성 배양기 사이의 관계를 보여주는 평면도이다.

이하, 본 발명은 첨부된 예시 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 광생물 반응기의 전체 또는 일부 구성을 나타낸다. 특히, 도 1은 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 광생물 반응기의 전체 모습을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 광생물 반응기에서 사용되는 광투과성 배양기의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 광생물 반응기에서 사용되는 광원과 광원으로부터의 광을 반사하는 반사판이 설치되어 있는 모습을 따로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 광생물 반응기에서 광원과 광투과성 배양기 사이의 관계를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 광생물 반응기에서 광원과 반사판 그리고 광투과성 배양기 사이의 관계를 보여주는 평면도이다.

본 발명에 따른 광생물 반응기는 예를 들어 주로 미세 조류의 연구를 목적으로 한다. 미세조류는 상기한 바와 같이 광원과 이산화탄소를 포함한 공기 그리고 소정의 온도를 필요로 한다. 미세조류를 배양하는 다양한 기술은 이미 널리 공지되어 있으며, 따라서 이하에서는 이에 대한 설명은 생략할 것이다.

먼저, 도 2 및 도 3과 함께 도 1을 함께 참조하면, 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 광생물 반응기는 예를 들어 미세조류를 배양하기 위한 광투과성 배양기(10)와 상기 광투과성 배양기(10)로 광을 조사하기 위한 광원(2)이 장착되는 프레임(1)과 광원(2)으로부터의 조사된 광을 다시 광투과성 배양기(10)로 반사시키기 위한 반사판(3)을 포함한다.

도 1 및 도 3과 함께 도 2를 참조하면, 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 광생물 반응기에 적용되어 있는 광투과성 배양기(10)는 광원(2)으로부터의 광을 내부로 통과시킬 수 있는 광투과성 재질의 배양기 본체(12)를 포함한다.

상기 광투과성 배양기 본체(12)는 특히 도 2에 도시된 바와 같이 내부에는 배양하고자 하는 미세조류를 수용하는 공간이 마련된다. 광투과성 배양기 본체(12)의 상부는 도시된 바와 같이 개방되며, 하부는 하향으로 수렴하는 깔대기 모양(14)의 형상을 갖는다.

상기 광투과성 배양기 본체(12)의 개방된 상부에는 특히 도 2에 도시된 바와 같이 탄성 재질의 마개(25)가 끼움 결합되어 내부가 밀폐된 상태로 유지되게 한다. 이러한 탄성 재질의 마개(25)는 광투과성 배양기 본체(12)의 개방된 상부에 끼움 결합 뿐만 아니라 분리도 용이하므로 미세조류의 배양 후 광투과성 배양기 본체(12)의 내부를 용이하게 세척할 수 있게 한다.

상기 탄성 재질의 마개(25)에는 도면부호 30으로 도시된 공기 주입관이 상기 마개(25)에 대하여 수직으로 관통하여 설치된다.

이때, 공기 주입관(30)에는 도 2에 도시된 바와 같이 튜브관(32)의 도움으로 공기필터(34)가 별도로 결합 연결된다. 이러한 공기필터(34)를 통해 광투과성 배양기 본체(12)의 내부에는 이물질을 제외한 이산화탄소를 포함한 공기만이 주입된다. 만약, 이러한 공기필터(34)가 결여되어 있는 경우에는 실험 목적의 미세조류를 배양하는데 그 신뢰성이 떨어지게 되는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 공기 주입관(30)의 하단은 도 2에 도시된 바와 같이 깔대기 모양의 광투과성 배양기 본체의 하부(14)까지 이르도록 설치된다. 광투과성 배양기 본체(12)의 하부에 형상화된 깔대기 모양의 하부(14) 구조에 의해 미세조류 등의 퇴적이 방지될 뿐만 아니라 공기 주입관(30)을 통한 이산화탄소 함유 공기의 공급을 통해 광투과성 배양기 본체(12)의 하부에 형상화된 깔대기 모양의 하부(14)에 미세조류 등의 퇴적물이 쌓이는 현상이 원천적으로 방지된다.

또한, 상기 탄성 재질의 마개(25)에는 도면부호 40으로 도시된 가스 배출관도 상기한 공기 주입관(30)과 함께 상기 마개(25)에 대하여 수직으로 관통하여 설치된다.

이때, 가스 배출관(40)에는 도 2에 도시된 바와 같이 튜브관(42)의 도움으로 공기필터(44)가 별도로 결합 연결된다. 이러한 공기필터(44)를 통해 광투과성 배양기 본체(12)의 내부로 예상치 못한 이물질의 진입이 원천적으로 차단되어 실험 목적의 미세조류를 신뢰성 있게 배양할 수 있게 된다.

한편, 광투과성 배양기 본체(12)의 깔대기 모양의 하부의 끝단에는 배양액 또는 배양된 미세조류 배양물 등을 하부로 배출시킬 수 있는 배양액 배출구(16)가 마련된다. 상기 배양액 배출구(16)에는 튜브관(20d)의 도움으로 원터치 볼밸브(22d)와 같은 선택 개방형 밸브가 연결된다. 이러한 원터치 볼밸브(22d)에 의해 필요에 따라 개방하여 광투과성 배양기 본체(12)의 하부에 있는 배양액 또는 배양된 미세조류 배양물 등이 선택적으로 배출되어 실험 목적상 필요에 따른 하부 배양액 또는 배양된 미세조류 배양물을 얻게 된다. 다르게는, 광투과성 배양기 본체(12)의 하부에 형성된 배양액 배출구(16)의 끝단에 고무 재질의 고무마개(24b)가 선택적으로 끼움 결합될 수도 있다.

또한, 광투과성 배양기 본체(12)의 측면에는 수위별로 배양액 또는 배양된 미세조류 배양물 등을 배출시킬 수 있는 복수의 배양액 배출구(18a, 18b, 18c)가 형성되어 있으며, 상기한 광투과성 배양기 본체(12)의 하부측 배양액 배출구(16)에서와 같이 각각의 튜브관(20a, 20b, 20c)의 도움으로 원터치 볼밸브(22a, 22b, 22c)와 같은 선택 개방형 밸브가 연결된다. 이러한 원터치 볼밸브(22a, 22b, 22c)에 의해 필요에 따라 개방하여 광투과성 배양기 본체(12)의 내부에 수위별로 달리 배양된 배양액 또는 배양된 미세조류 배양물 등이 선택적으로 배출되어 실험 목적상 필요에 따른 수위별 배양액 또는 배양된 미세조류 배양물을 얻게 된다. 다르게는, 광투과성 배양기 본체(12)의 측면에 형성된 배양액 배출구(18a, 18b, 18c)의 끝단에 고무 재질의 고무마개(24a)가 선택적으로 끼움 결합될 수도 있다.

즉, 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 광생물 반응기에 적용되어 있는 광투과성 배양기의 본체의 하부 및 측면에 수위별로 복수로 마련된 이러한 배양액 배출구(16, 18a, 18b, 18c)를 통해 연구자 또는 실험자가 배양액 또는 배양된 미세조류 배양물 등을 원하는 위치별로 선택하여 실험 목적에 부합되게 연구할 수 있도록 돕는 것이다.

뿐만 아니라, 각각의 배양액 배출구(16, 18a, 18b, 18c)와 이에 순차적으로 연결된 그 구조에 의해 광투과성 배양기 본체(12)의 완벽한 세척이 이루어질 수 있어 후속하는 실험 목적을 달성하는 데 있어 신뢰성이 확보되는 장점이 제공된다.

이와 같은 광투과성 배양기(10)에는 상기한 바와 같은 조건 이외에도 미세조류의 광합성을 위한 조건인 광, 수소이온농도, 필요한 온도, 영양소가 공급되어야 한다. 미세조류의 배양을 위한 수소이온농도, 필요한 온도, 영양소 등은 당해기술분야에 널리 공지되어 있으며, 미세조류의 광합성을 위해 광이 요구된다는 사실 또한 널리 공지되어 있다. 다만, 이들 필요 조건 중 광의 적용에 의해 그 방법을 달리한다.

본 발명에서는 광투과성 배양기(10)가 특히 도 3에 도시된 바와 같은 구조물에 탑재된 상태로 미세조류의 광합성을 위한 광이 조사된다.

보다 상세하게, 광투과성 배양기(10)에 광을 조사하기 위한 광 조사 구조물은 특히 도 3 내지도 도 5에 도시된 바와 같이 각각의 광원(2)을 배치하여 설치하기 위한 수직형 프레임(1)을 포함한다. 상기 수직형 프레임(1)의 전방으로는 상기한 바와 같은 각각의 광투과성 배양기(10)가 개별적으로 설치되는 설치 구조물(7)이 마련되고 그 전방으로는 조사되는 광을 다시 광투과성 배양기(10) 방향으로 반사시키기 위한 구조물로서의 반사판(3)이 마련된다. 또한 도면부호 7로 도시되어 있는 설치 구조물의 하부에는 각각의 광투과성 배양기(10)의 하부를 일정 높이로 지지하기 위한 하부 구조물(5)이 마련된다. 각각의 광투과성 배양기(10)의 하부에 놓여지는 상기 하부 구조물(5)의 그 부위에는 광투과성 배양기 본체(12)의 하단을 각각 지지하기 위한 홀(6)이 마련된다.

이때, 상기한 반사판(3)은 여닫이 방식으로 구성되며, 특히 도 5에 도시된 바와 같이 필요에 따른 각도(세타)로 배향되게 주름진 형상으로 이루어진다. 즉, 주름진 형상의 반사판(3)의 주름진 각도(세타)를 조절하여 광투과성 배양기 본체(12)를 사방에서 광이 조사되게 하는 것이다. 도 3에서는 입사각과 반사각이 본질적으로 다르게 도시되어 있으나 이는 설명의 목적상 다르게 도시한 것일 뿐이며, 본 명세서를 완벽하게 숙지한 당업자라면 도 3을 통해 필요에 따른 반사각을 적절하게 조절할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같이 각각의 광투과성 배양기(10)에 마련되어 있는 각각의 공기 주입관(30)은 하나의 메인 관(4)을 통해 이산화탄소 함유 공기가 공급되는 구조를 갖는다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 구체예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1 : 프레임
2 : 광원
3 : 반사판
4 : 메인 관
5 : 하부 구조물
6 : 지지 홀
7 : 배양기 설치 구조물
10 : 광투과성 배양기
12 : 배양기 본체
14 : 깔대기 모양의 하부
16 : 배양액 배출구
18a, 18b, 18c : 배양액 배출구
20a, 20b, 20c, 20d : 튜브관
22a, 22b, 22c, 22d : 원터치 볼밸브
24a, 24b : 고무마개
25 : 마개
30 : 공기 주입관
32 : 튜브관
34 : 공기필터
40 : 가스 배출관
42 : 튜브관
44 : 공기필터

Claims (4)

1. 내부에는 배양하고자 하는 미세 조류를 수용하며, 개방된 상부와 하향으로 수렴하는 깔대기 모양의 하부를 갖는 광투과성 배양기의 본체;
   상기 광투과성 배양기 본체측 개방된 상부에 끼움 결합되는 탄성 재질의 마개;
   상기 탄성 재질의 마개에 대하여 수직으로 관통하여 설치되어 광투과성 배양기 본체에 수용되어 있는 미세 조류에 이산화탄소 함유 공기를 주입하기 위한 공기 주입관; 및
   상기 탄성 재질의 마개에 대하여 수직으로 관통하여 설치되어 상기 광투과성 배양기 본체의 상부로부터 가스를 배출하기 위한 가스 배출관을 포함하여 이루어지며,
   상기 광투과성 배양기 본체의 깔대기 모양의 하부에 끝단에는 배양액 배출구가 형성되어 있고 상기 광투과성 배양기 본체의 측면에는 수위별로 복수의 배양액 배출구가 형성되어 있으며, 상기 광투과성 배양기 본체로부터 일정 거리 떨어진 위치에는 광원이 설치되고, 상기 광원의 반대편에는 주름진 형상의 반사판이 설치되어 상기 광투과성 배양기 본체를 기준으로 하여 사방에서 광이 조사되는 것을 특징으로 하는 광생물 반응기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 공기 주입 주입관, 상기 가스 배출관 또는 이 둘 모두에는 공기를 여과하기 위한 공기 필터가 분리 가능하게 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 광생물 반응기.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 공기 주입관의 하단은 상기 광투과성 배양기 본체의 깔대기 모양의 하부까지 이르도록 설치되고, 상기 가스 배출관의 하단은 상기 광투과성 배양기 본체의 내측 상단의 공기층에 정위되게 설치되는 것을 특징으로 하는 광생물 반응기.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 배양액 배출구에는 튜브관이 설치되고, 상기 튜브관에는 미세조류 배양액의 임의 배출을 위한 원터치 볼밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 광생물 반응기.

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