KR101505973B1 - 배치식 미세 조류 수거 장치 - Google Patents

배치식 미세 조류 수거 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 배치식 미세 조류 수거 장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 겐트리 펌프장치를 이용하여 이동하면서 수조 배양통으로부터 대량의 미세 조류를 효율적으로 수거할 수 있게 하는데 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 물에 미세 조류를 배양하는 복수 개의 수조 배양통; 상기 수조 배양통의 배치 방향의 외측에 설치된 제1 레일 상으로 이동하며, 상기 수조 배양통으로부터 물 및 미세조류를 펌핑하는 겐트리 펌프장치; 상기 수조 배양통의 상측에 구비되어 상기 겐트리 펌프장치를 통하여 펌핑된 물 및 미세 조류를 수거하여 필터링하는 수거 필터부; 상기 수조 배양통의 배치 방향의 내측에 설치된 제2 레일 상으로 이동하며, 상기 수거 필터부로부터 필터링된 미세 조류를 수거하는 레일 수거부; 및 상기 레일 수거부 상에 설치되어 상기 수조 배양통에 상기 미세 조류의 배양을 위한 영양분을 공급하는 영양분 탱크를 포함하는 배치식 미세 조류 수거 장치를 개시한다.

Description

배치식 미세 조류 수거 장치{BATCH TYPE MICROALGAE COLLECTING APPARATUS}
본 발명의 일 실시예는 배치식 미세 조류 수거 장치에 관한 것이다.
미세 조류는 약 35억 년 전 지구상에 출현하여 부산물로 산소를 방출했던 최초의 생물체로서 오늘날과 같은 산소적 환경의 지구 대기 조성에 크게 기여하는 생물종이다. 미세 조류는 광합성 독립 영양균(photoautotrophs)으로서 탄소원으로 이산화탄소(CO2)를 사용하며 소량의 미량 원소만 존재하면 대기 중 질소 가스를 고정하여 단시간에 대량의 바이오 에너지 재료 물질(biomass) 생산이 가능한 특징이 있다.
또한, 미세 조류는 바이오 에너지 생산을 위해 재배되는 육생 작물들과 비교하여 높은 광합성 효율을 가지며, 대규모 면적의 경작지를 요구하지 않는다는 장점이 있고, 한정된 영양분 만을 필요로 하며 성장률이 매우 빠르고(3.5~6 시간 내에 2배 이상 성장하는 종도 있음) 공해 및 온실 가스를 배출하지 않으며 특히 대기 중 이산화탄소를 고정하는 환경 친화적인 미생물이다.
또한, 미세 조류 기름(microalgae oil)은 저렴한 메탄올을 이용하여 간단한 공정을 통해 순도 높은 바이오 디젤(biodiesel)을 생산할 수 있으며, 기존의 경유 엔진에 별다른 기계 구조적 변환 없이 즉시 사용 가능하기 때문에 화석 연료의 유력한 대안으로 꼽힌다. 또한, 연료로서 연소될 때 독성이나 기타 배출물이 경유에 비해 현저하게 적다.
미국특허공개공보 2009-0181438A1(2009.07.16) 미국특허공개공보 2009-0130706A1(2009.05.21) 미국특허공개공보 2007-0048848A1(2007.03.01) 대한민국 등록특허공보 10-1194545(2012.10.18)
본 발명의 일 실시예는 겐트리 펌프장치를 이용하여 이동하면서 수조 배양통으로부터 대량의 미세 조류를 효율적으로 수거할 수 있는 배치식 미세 조류 수거 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 배치식 미세 조류 수거 장치는 물에 미세 조류를 배양하는 복수 개의 수조 배양통; 상기 수조 배양통의 배치 방향의 외측에 설치된 제1 레일 상으로 이동하며, 상기 수조 배양통으로부터 물 및 미세조류를 펌핑하는 겐트리 펌프장치; 상기 수조 배양통의 상측에 구비되어 상기 겐트리 펌프장치를 통하여 펌핑된 물 및 미세 조류를 수거하여 필터링하는 수거 필터부; 상기 수조 배양통의 배치 방향의 내측에 설치된 제2 레일 상으로 이동하며, 상기 수거 필터부로부터 필터링된 미세 조류를 수거하는 레일 수거부; 및 상기 레일 수거부 상에 설치되어 상기 수조 배양통에 상기 미세 조류의 배양을 위한 영양분을 공급하는 영양분 탱크를 포함할 수 있다.
상기 겐트리 펌프장치는 골격을 이루는 프레임; 상기 프레임의 상부에 직교로 설치되어 상하방향으로 이동하고, 단부에 상기 수조 배양통으로부터 물 및 미세조류를 펌핑하는 수중 펌프(161)와 펌핑된 물 및 미세 조류를 상기 수거 필터부로 이동시키기 위한 펌핑호스가 구비된 적어도 하나의 권상트롤리; 상기 프레임의 상부에 상기 권상트롤리와 이격되도록 설치되어 상기 겐트리 펌프장치의 동작을 촬영하는 적어도 하나의 촬영부; 상기 프레임의 측부에 형성되어 상기 프레임의 위치를 감지하는 적어도 하나의 센서부; 상기 프레임의 하부에 설치되어 상기 프레임을 상기 제1 레일 상에서 이동시키는 주행부; 상기 프레임의 측부에 설치되어 상기 겐트리 펌프장치의 동작에 소요되는 전원을 공급하는 전원공급부; 상기 프레임의 상부에 설치되어 상기 겐트리 펌프장치의 동작을 제어하는 컨트롤러; 및 상기 프레임의 상부에 설치되어 상기 컨트롤러와 외부 기기와의 데이터 송수신을 수행하기 위한 안테나부를 포함할 수 있다.
상기 제1 레일과 상기 제2 레일의 하부에는 소정 간격으로 이격되도록 설치된 적어도 하나의 정위치 센서가 배치되고, 상기 겐트리 펌프장치와 레일 수거부는 상기 정위치 센서에 의하여 감지된 위치 정보를 판독하는 정위치 센서 리더기를 각각 구비할 수 있다.
상기 수거 필터부는 상기 레일 수거부의 상측에 위치되도록 상기 수조 배양통의 배치 방향의 내측에 형성된 지지바; 일단이 상기 지지바에 힌지결합되고 타단에 제1 후크가 형성되는 회전부; 및 상기 제1 후크에 결합되는 제2 후크를 구비하고, 그 내부에 상기 물로부터 미세 조류를 필터링하는 그물망이 형성된 필터백을 포함할 수 있다.
상기 필터백의 하부에는 그물망을 통과한 물이 통과하도록 적어도 하나의 배출홀이 형성될 수 있다.
상기 레일 수거부의 상측에는 미세 조류를 수거하는 수거박스가 결합될 수 있고, 상기 수거박스는 하부 플레이트와, 상기 하부 플레이트의 상부에 형성된 제1 내지 제4 측벽을 포함하되, 상기 제1 내지 제4 측벽 중 어느 하나는 상하방향으로 슬라이드 개폐가능하도록 설계될 수 있다.
상기 영양분 탱크 내부에는 상기 레일 수거부 상에서 주행하면서 상기 수조 배양통에 영양분을 공급하기 위하여 펌프 장치가 구비될 수 있다.
상기 수조 배양통은 공기를 공급하는 공기 공급기를 더 포함하고, 상기 공기 공급기는 다수의 기포를 형성하도록 다수의 공기 배출홀을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 미세 조류 수거 장치는 겐트리 펌프장치를 이용하여 레일 상에서 이동하면서 수조 배양통으로부터 대량의 미세 조류를 효율적으로 수거할 수 있다.
또한, 본 발명은 수거 필터부를 수조 배양통으로부터 레일 수거부 방향으로 회전가능하도록 설치하여 물로부터 필터링된 미세 조류를 효율적으로 수거할 수 있다.
또한, 본 발명은 수조 배양통을 땅에 매설함으로써, 수조 배양통의 온도 유지가 용이하고, 각종 부대 시설의 설치가 용이할 뿐만 아니라 설치 비용이 저렴하고, 또한 각종 점검이 용이하다.
또한, 본 발명은 수조 배양통에 다수의 발광 다이오드를 구비함으로써, 우기 및 흐린 날에도 미세 조류 배양을 위한 다량의 빛을 제공하여, 미세 조류의 생산이 가능하고, 또한 하루 24시간 배양으로 미세 조류의 배양 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명은 수조 배양통에 히터 부재를 설치함으로써, 온도가 낮은 겨울에도 수조 배양통의 물 온도가 일정 온도(미세 조류가 배양될 수 있는 온도)로 유지되어, 수조 배양통 내의 미세 조류 배양 효율이 향상된다.
또한, 본 발명은 수조 배양통에 공기/이산화탄소의 기포를 공급하는 공기 공급부를 설치함으로써, 미세 조류가 햇빛이 강한 수조 배양통의 상부로 이동하도록 하고, 또한 다량의 이산화탄소가 직접 공급되도록 하여, 미세 조류의 광합성 효율 및 배양 효율이 더욱 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 미세 조류 수거 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 겐트리 펌프장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 수거 필터부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 미세 조류 수거 장치에 사용되는 레일 수거부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 미세 조류 수거 장치에서의 미세 조류 수거 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 미세 조류 수거 장치에 사용되는 영양분 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 미세 조류 수거 장치 중 제어시스템의 동작설명을 위한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 미세 조류 수거 장치에 사용되는 레일 수거부의 제어시스템의 동작설명을 위한 블록도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 미세 조류 수거 장치중 수조 배양통의 매설 구조 및 발광 다이오드의 설치 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 배치식 미세 조류 수거 장치 중 광투과성 하우스의 내측에 설치된 수조 배양통의 설치 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 배치식 미세 조류 수거 장치 중 수조 배양통에 히터 부재가 설치된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 배치식 미세 조류 수거 장치 중 수조 배양통에 공기 공급기가 설치된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 구성 요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "미세 조류"란 용어는 대기 중에서 이산화탄소를 흡수하고, 광에너지의 도움으로 식물처럼 광합성을 하여 유기물질을 합성하는 독립 영양을 하는 생산자를 의미하며, 특히 몇 단계의 공정을 거쳐 바이오 디젤이나 바이오 에탈올을 생산할 수 있는 것을 의미한다. 이밖에도 본 명세서 사용되는 "미세 조류"는 바이오 케미칼, 바이오 플라스틱 등의 유용 물질을 생산하거나, 또는 이산화탄소 저감 및 폐수 처리에 이용될 수 있는 것을 의미하며, 본 명세서에서 특정 분야로 "미세 조류"의 종류를 한정하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 미세 조류 수거 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 겐트리 펌프장치를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 3은 도 1의 수거 필터부를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 미세 조류 수거 장치에 사용되는 레일 수거부를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 미세 조류 수거 장치에서의 미세 조류 수거 동작을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 미세 조류 수거 장치에 사용되는 영양분 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 미세 조류 수거 장치는 수조 배양통(110), 겐트리 펌프장치(140), 수거 필터부(130), 레일 수거부(200) 및 영양분 탱크(400)를 포함한다.
상기 수조 배양통(110)은 적어도 하나 또는 다수 개가 구비되고, 상부가 개방된 대략 원통 형태일 수 있다. 이러한 수조 배양통(110)에는 일정량의 물이 공급되고, 이러한 물에서 다량의 미세 조류가 배양된다. 또한, 상기 수조 배양통(110)에는 수거 필터부(130)로 물과 함께 미세 조류를 흡입하기 위한 수중 펌프(161)가 연결되고, 수중 펌프(161)에는 유량 센싱을 위해 유량계(미도시)가 연결된다. 또한, 상기 수조 배양통(110)은 공기를 공급하는 공기 공급부(1200)를 더 포함한다. 상기 공기 공급부(1200)는 다수의 기포를 형성하도록 다수의 공기 배출홀(1240)을 포함할 수 있다.
상기 겐트리 펌프장치(140)는 수조 배양통(110)의 배치 방향의 외측에 설치된 제1 레일(170) 상으로 이동하며, 수조 배양통(110)으로부터 물 및 미세조류를 펌핑한다.
상기 겐트리 펌프장치(140)는 프레임(141, 142), 주행부(143), 권상트롤리(164), 촬영부(145), 센서부(147, 148, 172), 전원공급부(미도시), 컨트롤러(164) 및 안테나부(146)를 포함한다.
상기 프레임(141, 142)은 겐트리 펌프장치(140)의 골격을 이루도록 SUS 등으로 이루어진다. 상기 프레임(141, 142)은 그 하부에 주행부(143)가 설치되어 사용자의 장치 조작반(150)의 조작에 의하여 제1 레일(170) 상에서 전진 및 후진된다. 상기 주행부(143)는 프레임(141, 142)이 제1 레일(170) 상에서 이동되도록 바퀴 등과 같은 이동수단을 구비할 수 있다.
상기 권상트롤리(164)는 프레임(141, 142)의 상부(142)에 직교하도록 적어도 하나 또는 다수 개로 설치되어 상하방향으로 이동하고, 단부에 수조 배양통(110)으로부터 물 및 미세조류를 펌핑하는 수중 펌프(161)와 펌핑된 물 및 미세 조류를 수거 필터부(130)로 이동시키기 위한 펌핑호스(163)가 구비된다. 상기 수중 펌프(161)는 프레임(141, 142)의 상부(142)에 고정된 롤러(162a)에 감겨진 줄(162)에 의하여 상하로 이동된다. 또한, 상기 수중 펌프(161)의 일측에는 유량 센싱을 위해 유량계가 설치된다. 이러한 권상트롤리(164)의 동작을 간략하게 설명하자면, 우선 프레임(141, 142)이 미세 조류 재배 단지에 배치된 수조 배양통(110)에 접근한 다음, 권상트롤리(164)를 작동시켜 수중 펌프(161)를 수조 배양통(110) 내부의 물 및 미세조류 내부로 하강시키고, 수중 펌프(161)를 동작시켜 수조 배양통(110) 내부의 물 및 미세 조류를 펌핑된 물 및 미세 조류를 수거 필터부(130)로 이동시킨다. 상기 권상트롤리(164)의 동작은 컨트롤러(164)에 연결된 사용자의 장치 조작반(150)에 의하여 제어되는데, 사용자는 장치 조작반(150)을 조작하여 적어도 두 개의 권상트롤리(164)를 함께 동작시킬 수 있다. 이러한 권상트롤리(164)의 동작에 의하여 수중 펌프(161)는 상승 및 하강, 또는 출발 및 정지 동작을 할 수 있다.
상기 촬영부(145)는 프레임(141, 142)의 상부에 권상트롤리(164)와 이격되도록 설치된 적어도 하나 또는 다수 개의 카메라 장치로 이루어져, 겐트리 펌프장치(140)의 동작을 촬영한다. 상기 촬영부(145)는 겐트리 펌프장치(140)의 동작을 촬영한 후, 촬영된 영상을 컨트롤러(164)로 전송한다.
상기 센서부(147, 148, 172)는 프레임(141, 142)의 측부에 적어도 하나 또는 다수 개로 설치되어 프레임(141, 142)의 위치를 감지하는 정위치 센서 리더기(172)와, 프레임(141, 142)의 충돌을 방지하는 충돌 방지 센서(147, 148)를 포함한다. 상기 정위치 센서 리더기(172)는 제1 레일(170)의 하부에 소정 간격으로 이격되도록 설치된 적어도 하나의 정위치 센서(171)에 대응되는 위치인 프레임(141, 142)의 측부에 다수 개로 구비된다. 상기 정위치 센서 리더기는 본 겐트리 펌프장치(140)가 자동 운전 모드에 있을 경우에, 프레임(141, 142)의 현재 위치 정보를 감지하여 해당 정보를 컨트롤러(164)로 전송하고, 컨트롤러(164)로 하여금 겐트리 펌프장치(140)의 전후진 동작, 수중 펌프(161)의 상하이동, 출발 및 정지동작이 하나의 사이클로 이루어질 수 있도록 프로그래밍할 수 있다.
상기 제1 레일(170)의 하부에는 소정 간격으로 이격되도록 설치된 적어도 하나의 정위치 센서(171)가 배치되고, 상기 겐트리 펌프장치(140)는 정위치 센서(171)에 의하여 감지된 프레임(141, 142)의 위치 정보를 판독하는 정위치 센서 리더기(172)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 정위치 센서 리더기는 주행부(143)에 의하여 프레임(141, 142)이 이동하면서 제1 레일(170) 하부에 설치된 정위치 센서(171)의 위치에 대응되도록 프레임(141, 142)의 측부 상에 설치될 수 있다.
상기 전원공급부(미도시)는 프레임(141, 142)의 측부에 설치되어 겐트리 펌프장치(140)의 동작에 소요되는 전원을 공급한다. 즉, 상기 전원공급부는 겐트리 펌프장치(140)를 구성하는 구성요소들에 전선 케이블을 통하여 전기적으로 연결되어, 외부로부터 상용전원을 공급받아 이를 구성요소들에 공급함으로써, 각각의 구성요소들을 동작시킨다.
상기 컨트롤러(164)는 프레임(141, 142)의 상부에 설치되어 겐트리 펌프장치(140)의 동작을 제어한다. 즉, 상기 컨트롤러(164)는 프레임(141, 142)의 상측에 적절한 위치에 겐트리 펌프장치(140)를 구성하는 구성요소들중 전원을 공급받아 동작하는 구성요소들과 전기적으로 연결되도록 설치되어, 각각의 구성요소들의 동작을 제어한다. 또한, 상기 컨트롤러(164)는 사용자가 조작하기 편하도록 다수의 기능키들을 포함하는 사용자 장치 조작반(150)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 컨트롤러(164)는 사용자가 겐트리 펌프장치(140)의 동작을 근거리에서 조작할 수 있도록 근거리 무선 통신망을 통하여 리모컨(190)과 연결될 수 있다. 이러한 동작을 구현하기 위하여, 상기 컨트롤러(164)는 상술한 기능을 수행하는 각각의 전자소자가 하나의 기판상에 구현된 인쇄회로기판 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상기 컨트롤러(164)는 도 7의 제어시스템에 연결되고, 상기 제어시스템의 제어에 의하여 본 배치식 미세 조류 수거 장치의 동작을 전자적으로 제어할 수 있다.
상기 안테나부(146)는 프레임(141, 142)의 상부에 설치되어 컨트롤러(164)와 외부 기기와의 데이터 송수신을 수행한다. 상기 안테나부(146)는 원격에 위치하는 사용자 또는 관리자의 컴퓨터 장치(미도시)에 유무선 통신망을 통하여 연결되어 데이터를 송수신할 수 있도록 한다. 이에 따라, 사용자 또는 관리자는 원격에서 겐트리 펌프장치(140)의 동작뿐만 아니라 배치식 미세 조류 수거 장치의 전체적인 동작을 모니터링할 수 있게 된다.
상기 수거 필터부(130)는 수조 배양통(110)의 상측에 구비되어 겐트리 펌프장치(140)를 통하여 펌핑된 물 및 미세 조류를 수거하여 필터링한다.
상기 수거 필터부(130)는 지지바(134), 회전부(132, 133) 및 필터백(120)을 포함한다.
상기 지지바(134)는 레일 수거부(200)의 상측에 위치되도록 수조 배양통(110)의 배치 방향의 내측에 형성된다.
상기 회전부(132, 133)는 일단이 지지바(134)에 힌지결합되고 타단에 제1 후크(131)가 형성된다. 상기 회전부(132, 133)는 제1 후크(131)에 결합된 필터백(120)에 모여진 미세 조류를 레일 수거부(200)에 탑재된 수거박스(300)에 수거할 수 있도록, 제2 레일(210) 상을 이동하는 레일 수거부(200) 상의 수거박스(300) 방향으로 회전될 수 있도록 지지바(134) 상에 힌지결합된다. 즉, 상기 회전부(132, 133)는 제2 레일(210)의 외측 방향으로 ??자 형상으로 굽어 형성되고, 상측 단부(132)에 제1 후크(131)가 형성되며, 하측 단부(133)에 지지부에 힌지결합되는 힌지부(미도시)가 형성된다.
상기 필터백(120)은 제1 후크(131)에 결합되는 제2 후크(122)를 구비하고, 그 내부에 물로부터 미세 조류를 필터링하는 그물망(미도시)이 형성된다. 상기 필터백(120)의 하부에는 그물망을 통과한 물이 통과하도록 적어도 하나의 배출홀(미도시)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 필터백(120)은 수중 펌프(161)를 통하여 수조 배양통(110)으로부터 펌핑된 물 및 미세 조류를 공급받아, 미세 조류는 중앙의 그물망에 모여지고, 물은 그물망 및 적어도 하나의 배출홀을 통하여 다시 수조 배양통(110)으로 공급된다.
상기 레일 수거부(200)는 수조 배양통(110)의 배치 방향의 내측에 설치된 제2 레일(210) 상으로 이동하며, 수거 필터부(130)로부터 필터링된 미세 조류를 수거한다. 상기 레일 수거부(200)의 상측에는 미세 조류를 수거하는 수거박스(300)가 결합될 수 있다. 상기 레일 수거부(200)의 하측에는 수거박스(300)에 수거된 미세 조류(또는 영양분 탱크(400) 내부의 영양분)의 무게를 감지하는 로드셀(222)이 설치되어 있다. 즉, 상기 레일 수거부(200)는 그 상측에 수거박스(300)가 결합된 레일 수거부(200)를 제2 레일(210) 상에서 이동시키면서 필터 수거부(130)에 수거된 미세 조류를 수거할 수 있다. 상기 레일 수거부(200)의 동작은 제어시스템에서 자동 또는 수동으로 제어될 수 있다. 상기 수거박스(300)는 하부 플레이트(311)와, 하부 플레이트(311)의 상부에 형성된 제1 내지 제4 측벽(312, 313, 314, 315)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 내지 제4 측벽(312, 313, 314, 315) 중 어느 하나(예를 들면, 도 5a의 제3 측벽(314))는 상하방향으로 슬라이드 개폐가능하도록 설계될 수 있다. 따라서, 상기 수거박스(300)에 수거된 미세조류는 크레인(330) 등에 의하여 이동된 다음, 제3 측벽(314)을 슬라이드 개폐하여 수거된 미세조류를 수거 탱크(320)에 부어 저장한다.
상기 영양분 탱크(400)는 레일 수거부(200) 상에 설치되어 수조 배양통(110)에 미세 조류의 배양을 위한 영양분을 공급한다. 상기 영양분 탱크(400)는 레일 수거부(200)와 함께 이동되면서, 그 내부에 구비된 펌핑 장치(430)를 통하여 펌핑된 영양분을 수직호스(421) 및 수평호스(420)를 통하여 각각 공급받는다. 한편, 상기 펌핑 장치(430)는 레일 수거부(200)에 공급되는 전원과 함께 동작 전원을 공급받는다.
한편, 상기 제2 레일(210)의 하부에는 소정 간격으로 이격되도록 설치된 적어도 하나의 정위치 센서(211)가 배치된다. 이에 따라, 상기 레일 수거부(200)는 정위치 센서(211)에 의하여 감지된 레일 수거부(200)의 위치 정보를 판독하는 정위치 센서 리더기(223)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 정위치 센서 리더기(223)는 레일 수거부(200)가 제2 레일(210) 상을 이동하면서 제2 레일(210) 하부에 설치된 정위치 센서(211)의 위치에 대응되도록 몸체의 양측 하부에 설치될 수 있다. 상기 정위치 센서 리더기(223)는 본 레일 수거부(200)가 자동 운전 모드에 있을 경우에, 레일 수거부(200)의 현재 위치 정보를 감지하여 해당 정보를 제어시스템으로 전송하고, 제어시스템과 타이머(미도시)로 하여금 레일 수거부(200)의 전후진 동작, 출발 및 정지동작, 및 영양분 탱크(400)로의 영양분 공급 동작이 하나의 사이클로 이루어질 수 있도록 할 수 있다. 도면부호 220은 레일 수거부(200)의 몸체이고, 221은 안전바이며, 224, 225는 충돌방지센서이고, 241, 242는 고정바와 손잡이이며, 243은 사용자 장치 조작반이고, 244는 카메라이다. 이러한 구성들은 각각의 구조 및 기능들이 공지된 것에 해당되므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 본 발명에 따른 배치식 미세 조류 수거 장치(100)는 일측에 작업 패널 및 제어 시스템이 추가적으로 구비되며, 이를 통해 상술한 수조 배양통(110), 수거 필터부(130), 레일 수거부(200), 영양분 탱크(400) 등이 자동으로 또는 수동으로 제어될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 미세 조류 수거 장치 중 제어시스템의 동작설명을 위한 블록도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배치식 미세 조류 수거 장치는 전기 전자적인 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다. 즉, 겐트리 펌프장치(140) 및 레일 수거부(200)가 제어 시스템에 의해 주행 및 정위치가 제어되고, 그로부터의 정보가 제어 시스템에 제공된다.
또한, 펌프 및/또는 모터가 제어 시스템에 의해 출발/정지 동작되고, 그로부터의 정보가 제어 시스템에 제공된다.
또한, 리프트(즉, 권상트롤리(164))가 제어 시스템에 의해 상승/하강되고, 그로부터 정보가 제어 시스템에 제공된다.
또한, 카메라/충동방지센서가 제어 시스템에 의해 제어되고, 그로부터 정보가 제어시스템에 제공되도록 하여, 권상 트롤리, 겐트리 펌프장치(140) 및 레일 수거부(200)의 주행을 제어하게 된다.
더불어, 조작반 패널에 상술한 각종 정보가 표시되고, 또한 이러한 조작반 패널을 통해 각종 명령이 입력될 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 제어 시스템에 의해 각종 펌프/모터의 제어, 리프트 상승/하강 제어, 주행 및 정위치 제어, 충돌 방지 기능, 인터락 기능, 무선통신 기능 및 로그/이벤트 제어가 수행된다.
여기서, 인터락 기능은 각종 설비를 보호하기 위한 기능으로서, 예를 들어 권상 트롤리의 상승 또는 하강의 위치가 적절한 위치가 아닐 경우 권상 트롤리, 수중 펌프(161) 및/또는 겐트리 펌프장치(140)의 동작을 정지시키는 기능이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 미세 조류 수거 장치에 사용되는 레일 수거부(200)의 제어시스템의 동작설명을 위한 블록도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 배치식 미세 조류 수거 장치는 전기 전자적인 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다. 즉, 겐트리 펌프장치(140) 및 레일 수거부(200)가 제어 시스템에 의해 주행 및 정위치가 제어되고, 그로부터의 정보가 제어 시스템에 제공된다.
또한, 펌프 및/또는 모터가 제어 시스템에 의해 출발/정지 동작되고, 그로부터의 정보가 제어 시스템에 제공된다. 이를 통하여, 레일 수거부(200)를 통한 미세 조류 공급량 및 수거량, 영양분 공급량 등이 제어될 수 있다.
또한, 카메라/충동방지센서가 제어 시스템에 의해 제어되고, 그로부터 정보가 제어시스템에 제공되도록 하여, 겐트리 펌프장치(140) 및 레일 수거부(200)의 주행을 제어하게 된다.
더불어, 조작반 패널에 상술한 각종 정보가 표시되고, 또한 이러한 조작반 패널을 통해 각종 명령이 입력될 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 제어 시스템에 의해 각종 펌프/모터의 제어, 미세 조류 공급량 제어, 주행 및 정위치 제어, 충돌 방지 기능, 인터락 기능, 무선통신 기능, 로그/이벤트 제어 및 타이머 기능이 수행된다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 미세 조류 수거 장치중 수조 배양통(110)의 매설 구조 및 발광 다이오드의 설치 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 미세 조류가 배양되는 수조 배양통(110)은 기본적으로 일정 깊이의 땅(101)에 매설될 수 있다. 일례로, 수조 배양통(110)은 땅(101)에 1/4 내지 3/4의 깊이로 매설될 수 있다. 즉, 수조 배양통(110)의 최상단이 사람의 허리 정도에 위치하는 정도로 땅(101)속에 매설될 수 있다.
이와 같이 하여, 수조 배양통(110)의 온도 유지가 용이하고, 각종 부대 시설의 설치가 용이할 뿐만 아니라 설치 비용이 저렴하고, 또한 각종 점검이 용이하다. 여기서, 각종 점검이란 물 관리, 미세 조류 성장 상태, 수온, pH 와 같은 각종 데이터 점검을 의미한다. 또한, 온도 유지란 겨울이나 초봄에는 땅(101) 속의 온도가 상대적으로 상승한 것처럼 되고, 여름에는 땅(101) 속의 온도가 상대적으로 하강한 것처럼 되므로, 결국 수조 배양통(110)의 온도 유지가 쉽고 유지 비용이 저렴하다는 의미이다.
또한, 도 9b에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 미세 조류가 배양되는 수조 배양통(110)은 기본적으로 빛을 발산하는 적어도 하나 또는 다수의 방수형 발광 다이오드(117)를 포함할 수 있다. 일례로, 수조 배양통(110)에 깊이 방향으로 수납 레일(118)이 형성되고, 이러한 수납 레일(118)에 일정 길이의 방수형 발광 다이오드(117)가 결합될 수 있다. 여기서, 방수형 발광 다이오드(117)는 미세 조류의 배양 효율이 떨어지지 않도록 바람직하기로 자외선이 없거나 약한 자연광(햇빛)에 가까운 빛을 발산하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하여, 우기 및 흐린 날에도 미세 조류 배양을 위한 다량의 빛을 제공함으로써, 미세 조류의 생산이 가능하고, 또한 하루 24시간 배양으로 미세 조류의 배양 효율을 극대화할 수 있다. 즉, 낮에는 햇빛으로 배양하고, 밤에는 발광 다이오드로 배양할 수 있기 때문이다.
여기서, 도면에서는 비록 3개의 방수형 발광 다이오드(117)가 개시되어 있으나, 이러한 갯수는 수조 배양통(110)의 크기나 설치 환경에 따라 더 적거나 또는 더 많을 수 있다. 더불어, 상술한 방수형 발광 다이오드(117)는 태양 전지 등으로부터 얻은 신재생 에너지에 의해 구동될 수 있으므로, 미세 조류의 생산 원가를 낮출 수 있다.
도 10은 본 발명의 배치식 미세 조류 수거 장치 중 광투과성 하우스의 내측에 설치된 수조 배양통의 설치 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 미세 조류가 배양되는 수조 배양통(110)은 기본적으로 빛이 투과하는 하우스(179) 내측에 설치될 수 있다. 여기서, 하우스(179)는 빛의 투과가 가능한 비닐, 유리 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, 본 발명에서 이를 한정하지 않는다. 물론, 수조 배양통(110)은 하우스(179)의 내측에서 상술한 바와 같이 일정 깊이로 땅(101)에 매설될 수 있다.
이와 같이 하여, 여름 및 가을에 낙엽 등 이물질이나 해충이 수조 배양통(110)에 유입되는 현상을 방지할 수 있다. 또한 우기(장마) 시 또는 폭우 시 수조 배양통(110)에의 빗물 유입으로 인한 오버 플로우(over flow) 즉, 미세 조류의 유실 현상을 방지할 수 있다. 더불어, 우기와 관계없이 미세 조류의 재배 및 수거 작업이 년중 가능하여 미세 조류의 생산성이 증가한다.
도 11은 본 발명의 배치식 미세 조류 수거 장치 중 수조 배양통에 히터 부재가 설치된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 미세 조류가 배양되는 수조 배양통(110)은 기본적으로 물의 온도를 일정하게 유지하는 적어도 하나의 히터 부재(1100)를 포함할 수 있다. 이러한 히터 부재(1100)는 일례로 온수를 공급하는 온수 공급부(1110)와, 온수 공급부(1110)로부터 온수를 공급받아 각 수조 배양통(110)의 물 온도를 일정하게 유지하는 온수 배관(1120)을 포함할 수 있다. 더불어, 이러한 온수 배관(1120)에는 온도 센싱을 위한 적어도 하나의 온도 센서(1110)가 설치될 수 있다. 이밖에도 히터 부재(180)는 온수 방식이 아니라 전기 히터 방식일 수도 있다. 온수 방식은 수조 배양통(110)을 통과할 때마다 온도가 달라질 수 있으나, 전기 히터 방식은 모든 수조 배양통(110)의 물 온도를 동일하게 유지할 수 있다.
이와 같이 하여, 온도가 낮은 겨울에도 수조 배양통(110)의 물 온도를 일정 온도로 유지시킬 수 있음으로써, 수조 배양통(110) 내의 미세 조류 배양 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상술한 히터 부재(180)(온수 공급 방식 또는 전기 히터 방식)는 태양 전지 등으로부터 얻은 신재생 에너지에 의해 구동될 수 있으므로, 미세 조류의 생산 원가를 낮출 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 배치식 미세 조류 수거 장치 중 수조 배양통에 공기 공급기가 설치된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 미세 조류가 배양되는 수조 배양통(110)은 공기 공급부(1200)를 더 포함할 수 있다. 이러한 공기 공급부(1200)는 실질적으로 공기뿐만 아니라 화력 발전소 및/또는 제철소 등으로부터 얻은 이산화탄소도 공급한다. 이를 위해 공기 공급부(1200)는 수조 배양통(110)의 바닥면에 설치된 공기 공급관(1210), 공기 공급관(1210)에 연결된 분배부(1220), 분배부(1220)에 설치되고 다수의 공기 배출홀(1240)을 갖는 분배관(1230)을 포함한다.
이와 같이 하여, 공기 공급부(1200)를 통하여 기포 형태의 공기가 배출됨으로써, 미세 조류가 햇빛이 강한 수조 배양통(110)의 상부로 이동하고, 또한 이산화탄소가 직접 다량 공급됨으로써, 미세 조류의 광합성 효율이 더욱 향상된다. 따라서, 이러한 공기 공급부(1200)에 의해 미세 조류의 배양 효율이 더욱 향상된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 배치식 미세 조류 수거 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
110: 수조 배양통 120: 필터백
130: 수거 필터부 140: 겐트리 펌프장치
150: 장치 조작반 170: 제1 레일
180: 히터부 190: 리모컨
200: 레일 수거부 300: 수거박스
400: 영양분 탱크

Claims (8)

  1. 물에 미세 조류를 배양하는 복수 개의 수조 배양통;
    상기 수조 배양통의 배치 방향의 외측에 설치된 제1 레일 상으로 이동하며, 상기 수조 배양통으로부터 물 및 미세조류를 펌핑하는 겐트리 펌프장치;
    상기 수조 배양통의 상측에 구비되어 상기 겐트리 펌프장치를 통하여 펌핑된 물 및 미세 조류를 수거하여 필터링하는 수거 필터부;
    상기 수조 배양통의 배치 방향의 내측에 설치된 제2 레일 상으로 이동하며, 상기 수거 필터부로부터 필터링된 미세 조류를 수거하는 레일 수거부; 및
    상기 레일 수거부 상에 설치되어 상기 수조 배양통에 상기 미세 조류의 배양을 위한 영양분을 공급하는 영양분 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 미세 조류 수거 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 겐트리 펌프장치는
    골격을 이루는 프레임;
    상기 프레임의 상부에 직교로 설치되어 상하방향으로 이동하고, 단부에 상기 수조 배양통으로부터 물 및 미세조류를 펌핑하는 수중 펌프(161)와 펌핑된 물 및 미세 조류를 상기 수거 필터부로 이동시키기 위한 펌핑호스가 구비된 적어도 하나의 권상트롤리;
    상기 프레임의 상부에 상기 권상트롤리와 이격되도록 설치되어 상기 겐트리 펌프장치의 동작을 촬영하는 적어도 하나의 촬영부;
    상기 프레임의 측부에 형성되어 상기 프레임의 위치를 감지하는 적어도 하나의 센서부;
    상기 프레임의 하부에 설치되어 상기 프레임을 상기 제1 레일 상에서 이동시키는 주행부;
    상기 프레임의 측부에 설치되어 상기 겐트리 펌프장치의 동작에 소요되는 전원을 공급하는 전원공급부;
    상기 프레임의 상부에 설치되어 상기 겐트리 펌프장치의 동작을 제어하는 컨트롤러; 및
    상기 프레임의 상부에 설치되어 상기 컨트롤러와 외부 기기와의 데이터 송수신을 수행하기 위한 안테나부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 미세 조류 수거 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 레일과 상기 제2 레일의 하부에는 소정 간격으로 이격되도록 설치된 적어도 하나의 정위치 센서가 배치되고,
    상기 겐트리 펌프장치와 레일 수거부는 상기 정위치 센서에 의하여 감지된 위치 정보를 판독하는 정위치 센서 리더기를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 배치식 미세 조류 수거 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수거 필터부는
    상기 레일 수거부의 상측에 위치되도록 상기 수조 배양통의 배치 방향의 내측에 형성된 지지바;
    일단이 상기 지지바에 힌지결합되고 타단에 제1 후크가 형성되는 회전부; 및
    상기 제1 후크에 결합되는 제2 후크를 구비하고, 그 내부에 상기 물로부터 미세 조류를 필터링하는 그물망이 형성된 필터백을 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 미세 조류 수거 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 필터백의 하부에는 그물망을 통과한 물이 통과하도록 적어도 하나의 배출홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 배치식 미세 조류 수거 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 레일 수거부의 상측에는 미세 조류를 수거하는 수거박스가 결합될 수 있고,
    상기 수거박스는 하부 플레이트와, 상기 하부 플레이트의 상부에 형성된 제1 내지 제4 측벽을 포함하되,
    상기 제1 내지 제4 측벽 중 어느 하나는 상하방향으로 슬라이드 개폐가능하도록 설계된 것을 특징으로 하는 배치식 미세 조류 수거 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 영양분 탱크 내부에는 상기 레일 수거부 상에서 주행하면서 상기 수조 배양통에 영양분을 공급하기 위하여 펌프 장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 배치식 미세 조류 수거 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수조 배양통은 공기를 공급하는 공기 공급기를 더 포함하고,
    상기 공기 공급기는 다수의 기포를 형성하도록 다수의 공기 배출홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 미세 조류 수거 장치.
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