KR101547684B1 - 미세조류 바이오연료 생산용 해양구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세조류 바이오연료 생산용 해양구조물에 관한 것으로, 부유식 구조물 본체; 상기 구조물 본체에 설치되며 미세조류 성장에 필요한 탄산가스와 폐유기물을 각각 저장하는 탄산저장탱크 및 유기물저장탱크; 미세조류를 저장 및 배양하는 미세조류 배양설비; 배양된 미세조류로부터 바이오연료를 추출하는 연료추출 플랜트; 상기 연료추출 플랜트로부터 추출된 바이오연료의 불순물을 제거하는 연료정제 플랜트; 상기 연료정제 플랜트를 거친 바이오연료를 저장하는 연료저장탱크; 및 상기 미세조류 배양설비에 연결되며 미세조류에 탄산가스와 폐유기물을 밀폐 공간에서 혼합시켜 배양효율을 촉진시키는 미세조류 배양튜브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 미세조류의 성장속도 및 대량으로 배양하기 위한 미세조류 배양설비의 규모를 인위적으로 확장할 필요가 없으며, 폐유기물을 영양분으로 미세조류의 배양능력을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

미세조류 바이오연료 생산용 해양구조물{OFFSHORE STRUCTURE PLANT FOR MANUFACTURING MICROALGAE BIOFUEL}

본 발명은 미세조류 바이오연료 생산용 해양구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세조류의 성장속도 및 대량으로 배양하여 바이오연료의 생산성을 한층 향상시킬 수 있는 미세조류 바이오연료 생산용 해양구조물에 관한 것이다

일반적으로, 가정, 산업분야에서는 석유, 석탄 등의 화석원료가 에너지원으로 주로 사용되고 있다. 그러나, 화석원료는 지속적인 수요증가와 일부 국가의 공급 독과점에 따라 수급 불안정이 갈수록 심화되고 있다. 또한, 화석원료의 연소시 발생하는 환경오염의 폐해도 심각한 실정이다.

최근, 화석원료를 대신할 수 있는 연료로 바이오연료가 주목받고 있다. 바이오연료는 자연계에 있는 바이오매스로부터 추출되는 지속가능한 에너지원을 말한다. 바이오연료의 대표적인 예로 메탄올(methanol), 바이오에탄올(bioethanol), 바이오디젤(biodiesel), 바이오가스(bidgas) 및 기타 고형 연료들이 잘 알려져 있다. 위와 같은 여러 바이오연료들은, 다양한 종류의 석유 추출물들을 거의 모두 대체할 수 있고, 화석원료에 비해 효율도 크게 떨어지지 않으며, 특히, 연소시 이산화탄소 등 환경 오염물질의 배출이 거의 없다는 등 많은 이점을 갖는다.

이하, 도 1을 참조하여 종래기술에 따른 바이오연료 생산 시스템에 대하여 설명한다.

도시한 바와 같이 종래기술에 따른 바이오연료 생산 시스템은 바이오매스 생육을 위한 양식장(10)과, 바이오매스 채취 및 공급을 위한 바이오매스 공급선(20; 또는 채취선)과, 바이오연료 생산을 위한 부유식 해양 플랜트(30)와, 바이오연료를 육상으로 운반하기 위한 운반선(40) 등을 포함한다.

즉, 상기 양식장(10)에서 생육된 바이오매스를 공급선(20)을 통해 상기 부유식 해양 플랜트(30)로 공급하고 이후 상기 부유식 해양 플랜트(30)에서 생산된 바이오연료는 운반선(40)을 통해 육상으로 공급이 이루어진다.

그런데, 상기 종래기술에 따른 바이오연료 생산 시스템은 운반선의 이동 경로를 줄이기 위해 양식장(10), 배양설비(12) 및 부유식 해양 플랜트(30)는 육상으로부터 근접한 해상 위치에 한정하여 설치되므로 미세조류의 배양 효율을 높일 수 있도록 다른 해역으로 이동이 불가능한 단점이 있었다.

또한, 상기 부유식 해양 플랜트(30)는 바이오연료를 생산성을 높이기 위해 미세조류 배양 설비의 규모를 크게 형성할 경우, 상기 배양 설비를 수용하기 위한 상기 해양 플랜트(30)의 자체 규모도 함께 커져야 하므로 그에 따른 제조비용이 크게 증가하는 문제점이 있었다.

한국공개특허공보 제2010-0081711호(2010.07.15)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 발명의 목적은 미세조류의 성장속도 및 대량으로 배양하여 바이오연료의 생산성을 한층 향상시킬 수 있는 미세조류 바이오연료 생산용 해양구조물을 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 미세조류 바이오연료 생산용 해양구조물은, 부유식 구조물 본체; 상기 구조물 본체에 설치되며 미세조류 성장에 필요한 탄산가스와 폐유기물을 각각 저장하는 탄산저장탱크 및 유기물저장탱크; 미세조류를 저장 및 배양하는 미세조류 배양설비; 배양된 미세조류로부터 바이오연료를 추출하는 연료추출 플랜트; 상기 연료추출 플랜트로부터 추출된 바이오연료의 불순물을 제거하는 연료정제 플랜트; 상기 연료정제 플랜트를 거친 바이오연료를 저장하는 연료저장탱크; 및 상기 미세조류 배양설비에 연결되며 미세조류에 탄산가스와 폐유기물을 밀폐 공간에서 혼합시켜 배양효율을 촉진시키는 미세조류 배양튜브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 구조물 본체는 바이오연료를 공급받아 추진력을 발생시키는 기관실을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 미세조류 배양튜브는 상기 구조물 본체의 길이방향 일측으로부터 타측을 향해 지그재그 방향으로 배열되는 것을 특징으로 한다.

상기 미세조류 배양튜브는 지그재그 방향으로 배열되며 일정 길이단위를 가지는 복수의 튜브몸체와, 상기 튜브몸체의 일단과 타단을 연결하는 복수의 체결파이프로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 미세조류 배양튜브 중 일부는 천연가스 또는 원유 시추를 위해 해상에 표류하는 해양플랜트(FPSO,FSO,DRILLSHIP)에 연결되어 이산화탄소와 폐유기물을 직접 공급받아 미세조류를 배양시키는 것을 특징으로 한다.

상기 구조물 본체와 해양플랜트 사이에는 바이오연료를 공급하기 위한 연료공급파이프가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 구조물 본체에는 상기 미세조류 배양튜브를 해상에 하역시키기 위한 크레인이 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 탄산저장탱크와 유기물저장탱크에는 육상으로부터 탄산가스와 폐유기물을 공급받을 수 있도록 각각 공급용 파이프를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 미세조류에 탄산가스와 폐유기물을 밀폐 공간에서 혼합시켜 배양효율을 촉진시키는 미세조류 배양튜브를 구성함으로써, 미세조류의 성장속도 및 대량으로 배양하기 위한 미세조류 배양설비의 규모를 인위적으로 확장할 필요가 없으며, 폐유기물을 영양분으로 미세조류의 배양능력을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 구조물 본체는 바이오연료를 공급받아 추진력을 발생시키는 기관실을 구성함으로써, 미세조류의 배양효율이 높은 가스필드(gas field) 영역으로 이동할 수 있을 뿐만 아니라, 날씨 변화에 따라 파고가 높지 않은 해역으로 이동하여 미세조류 배양작업을 안정적으로 실시할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 바이오연료 생산 시스템의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 미세조류 바이오연료 생산용 해양구조물 구성을 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2의 미세조류 배양튜브를 해상에 하역시킨 구조를 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 3의 미세조류 배양튜브가 상호 착탈 결합이 이루어지는 작용을 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 2의 구조물 본체와 해양플랜트 사이에 설치되는 연료공급파이프를 나타낸 평면도이다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 미세조류 바이오연료 생산용 해양구조물은 부유식 구조물 본체(100)와, 상기 구조물 본체(100)에 설치되며 미세조류 성장에 필요한 탄산가스(CO₂)와 폐유기물(미생물)을 각각 저장하는 탄산저장탱크(210) 및 유기물저장탱크(220)와, 미세조류를 저장 및 배양하는 미세조류 배양설비(300)와, 배양된 미세조류로부터 바이오연료를 추출하는 연료추출 플랜트(400)와, 상기 연료추출 플랜트(400)로부터 추출된 바이오연료의 불순물을 제거하는 연료정제 플랜트(500)와, 상기 연료정제 플랜트(500)를 거친 바이오연료를 저장하는 연료저장탱크(600)와, 상기 미세조류 배양설비(300)에 연결되며 미세조류에 탄산가스와 폐유기물을 밀폐 공간에서 혼합시켜 배양효율을 촉진시키는 미세조류 배양튜브(700)로 구성된다.

먼저, 상기 부유식 구조물 본체(100)는 해상에 떠있을 수 있도록 부력을 가지는 구조물로써, 미세조류를 이용한 바이오연료를 생산할 수 있도록 탄산저장탱크(210), 유기물저장탱크(220), 미세조류 배양설비(300), 미세조류 배양튜브(700), 연료추출 플랜트(400), 연료정제 플랜트(500) 및 연료저장탱크(600)가 설치된다.

본 발명에 따른 상기 구조물 본체(100)는 바이오연료를 공급받아 추진력을 발생시키는 기관실(미도시)을 포함하는 것이 바람직하다.

이는, 상기 구조물 본체(100)가 육상 근처의 해상에서 미세조류를 배양하는 것보다 가스필드(gas field) 영역으로 이동할 경우 배양효율을 한층 높일 수 있을 뿐만 아니라, 육상 근처의 해상은 날씨 변화에 따른 파고 영향이 크기 때문에 부유식 구조물이 심하게 요동할 수 있기 때문에 상기 구조물 본체(100)를 파고의 영향을 받지 않은 잔잔한 해역으로 이동시켜 안정적인 미세조류 배양작업을 실시할 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 상기 구조물 본체(100)는 기관실을 설치하지 않고 터그보트(tug boat)를 이용하여 해상으로 이동시킬 수도 있다.

아울러, 상기 구조물 본체(100)에는 후술할 미세조류 배양튜브(700)를 해상에 하역시키기 위한 크레인(110)이 설치된다.

덧붙여, 상기 크레인(110)을 이용한 하역 작업시 상기 미세조류 배양튜브(700)를 해상에 보다 안전하게 내릴 수 있도록 텐셔너부재(tensioner,미도시)를 추가적으로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 탄산저장탱크(210)와 유기물저장탱크(220)는 상기 구조물 본체(100)에 설치되는 것으로, 미세조류 성장에 필요한 탄산가스(CO₂)와 폐유기물(미생물)을 각각 저장할 수 있도록 마련된 통이다.

통상적으로, 미세조류는 자연 상태에서 햇빛과 CO₂를 주 에너지원으로 하여 생장하고 배양이 가능 하지만, 햇빛과 CO₂만으로는 생장 및 배양 속도를 증가시킬 수 없기 때문에 유기물을 추가적으로 투입하여 생장 및 배양 속도를 한층 높일 수 있다.

이를 위해, 상기 탄산저장탱크(210)와 유기물저장탱크(220)에는 육상으로부터 탄산가스와 폐유기물을 공급받을 수 있도록 각각의 공급용 파이프(210a,220a)를 포함하여 구성된다.

상기 미세조류 배양설비(300)는 미세조류를 저장 및 배양하는 것으로, 상기 미세조류를 미세조류 배양튜브(700)로 공급함과 아울러 미세조류를 배양시킬 수 있도록 배양, 용매, 혼합, 발효, 침전, 순환라인 등의 작동구성을 갖춘 시스템이다.

한편, 상기 미세조류 배양튜브(700)는 상기 배양설비(300)에 연결되는 것으로, 미세조류에 탄산가스와 폐유기물을 밀폐 공간에서 혼합이 이루어지도록 하여 배양효율을 촉진시킴으로써 상기 미세조류의 성장속도 및 대량으로 배양시키는 역할을 수행한다.

상기 미세조류 배양튜브(700)는 미세조류, 탄산가스 및 폐유기물이 투입되는 중공을 형성한 관으로서, 상기 구조물 본체(100)의 길이방향 일측으로부터 타측을 향해 지그재그 방향으로 배열한다.

상기 미세조류 배양튜브(700)를 지그재그 방향으로 배열하는 이유는 미세조류, 탄산가스 및 폐유기물을 많이 투입할 수 있어 그에 따른 바이오연료의 생산성을 높일 수 있기 때문이다.

여기서, 상기 미세조류 배양튜브(700)는 지그재그 방향으로 배열되며 일정 길이단위를 가지는 복수의 튜브몸체(710)와, 상기 튜브몸체(710)의 일단과 타단을 연결하는 복수의 체결파이프(720)로 구성된다.

상기 미세조류 배양튜브(700)는 튜브몸체(710)와 체결파이프(720)가 연결되며 1개의 단위 구성품이며, 이러한 단위 구성품을 복수개 제작하여 상호 착탈 결합이 이루어지는 조립체로 구조로 이루어진다.

이러한 단위 구성품의 미세조류 배양튜브(700) 중 일부는 천연가스 또는 원유 시추를 위해 해상에 표류하는 해양플랜트(10,FPSO,FSO,DRILLSHIP)에 연결되어 이산화탄소와 폐유기물을 직접 공급받아 미세조류를 배양시킬 수 있다.

즉, 단위 조립식 미세조류 배양튜브(700)는 상기 구조물 본체(100)에서 뿐만 아니라 상기 해양플랜트(10)에서 발생하는 연결하여 미세조류를 배양에 필요한 탄산가스를 직접 공급받을 수 있으므로 그에 따른 미세조류를 대량배양을 효율적으로 실시할 수 있는 장점이 있다.

물론, 상기 미세조류 배양튜브(700)는 햇빛이 투과될 수 있도록 투명하게 형성함과 아울러 지그재그 방향으로 배열할 수 있도록 플렉시블 소재를 사용하는 것은 당연하다.

또한, 상기 구조물 본체(100)와 해양플랜트(10) 사이에는 바이오연료를 공급하기 위한 연료공급파이프(800)를 설치할 수 있다.

이는 상기 해양플랜트(10)에 필요한 연료를 공급하기 위해 별도의 연료공급선 이용하거나, 상기 구조물 본체(100)가 직접 이동하지 않고 상기 구조물 본체(100)에서 생성된 바이오연료를 원거리에서 주입할 수 있도록 하기 위함이다.

한편, 상기 구조물 본체(100)에는 배양된 미세조류로부터 바이오연료를 추출하는 연료추출 플랜트(400)와, 상기 연료추출 플랜트(400)로부터 추출된 바이오연료의 불순물을 제거하는 연료정제 플랜트(500)와, 상기 연료정제 플랜트(500)를 거친 바이오연료를 저장하는 연료저장탱크(600)가 필수적으로 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 미세조류에 탄산가스와 폐유기물을 밀폐 공간에서 혼합시켜 배양효율을 촉진시키는 미세조류 배양튜브(700)를 구성함으로써, 미세조류의 성장속도 및 대량으로 배양하기 위한 미세조류 배양설비의 규모를 인위적으로 확장할 필요가 없으며, 폐유기물을 영양분으로 미세조류의 배양능력을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 구조물 본체(100)는 바이오연료를 공급받아 추진력을 발생시키는 기관실을 구성함으로써, 미세조류의 배양효율이 높은 가스필드(gas field) 영역으로 이동할 수 있을 뿐만 아니라, 날씨 변화에 따라 파고가 높지 않은 해역으로 이동하여 미세조류 배양작업을 안정적으로 실시할 수 있는 장점이 있다.

10 : 해양플랜트
100 : 구조물 본체
110 : 크레인
210 : 탄산저장탱크
220 : 유기물저장탱크
300 : 미세조류 배양설비
400 : 연료추출 플랜트
500 : 연료정제 플랜트
600 : 연료저장탱크
700 : 미세조류 배양튜브

Claims (8)

1. 부유식 구조물 본체;
   상기 구조물 본체에 설치되며 미세조류 성장에 필요한 탄산가스와 폐유기물을 각각 저장하는 탄산저장탱크 및 유기물저장탱크;
   미세조류를 저장 및 배양하는 미세조류 배양설비;
   배양된 미세조류로부터 바이오연료를 추출하는 연료추출 플랜트;
   상기 연료추출 플랜트로부터 추출된 바이오연료의 불순물을 제거하는 연료정제 플랜트;
   상기 연료정제 플랜트를 거친 바이오연료를 저장하는 연료저장탱크; 및,
   상기 미세조류 배양설비에 연결되며 미세조류에 탄산가스와 폐유기물을 밀폐 공간에서 혼합시켜 배양효율을 촉진시키는 미세조류 배양튜브를 포함하며,
   상기 구조물 본체는 바이오연료를 공급받아 추진력을 발생시키는 기관실을 구성하며,
   상기 미세조류 배양튜브는 상기 구조물 본체의 외측에 설치되며 일측으로부터 타측을 향해 지그재그 방향으로 배열되는 일정 길이단위를 가지는 복수의 튜브몸체와, 상기 튜브몸체의 일단과 타단을 연결하는 복수의 체결파이프로 구성된 것을 특징으로 하는 미세조류 바이오연료 생산용 해양구조물.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 미세조류 배양튜브 중 일부는 천연가스 또는 원유 시추를 위해 해상에 표류하는 해양플랜트(FPSO,FSO,DRILLSHIP)에 연결되어 이산화탄소와 폐유기물을 직접 공급받아 미세조류를 배양시키는 것을 특징으로 하는 미세조류 바이오연료 생산용 해양구조물.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 구조물 본체와 해양플랜트 사이에는 바이오연료를 공급하기 위한 연료공급파이프가 설치되는 것을 특징으로 하는 미세조류 바이오연료 생산용 해양구조물.
   
7. 제1항, 제5항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 구조물 본체에는 상기 미세조류 배양튜브를 해상에 하역시키기 위한 크레인이 설치되는 것을 특징으로 하는 미세조류 바이오연료 생산용 해양구조물.
   
8. 제1항, 제5항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 탄산저장탱크와 유기물저장탱크에는 육상으로부터 탄산가스와 폐유기물을 공급받을 수 있도록 각각 공급용 파이프를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 미세조류 바이오연료 생산용 해양구조물.
   

Images