KR101556771B1 - Enclosed photobioreactor for incubating microalgae - Google Patents

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KR101556771B1
KR101556771B1 KR1020140116195A KR20140116195A KR101556771B1 KR 101556771 B1 KR101556771 B1 KR 101556771B1 KR 1020140116195 A KR1020140116195 A KR 1020140116195A KR 20140116195 A KR20140116195 A KR 20140116195A KR 101556771 B1 KR101556771 B1 KR 101556771B1
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microalgae
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강도형
김태호
김지형
허수진
오철홍
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한국해양과학기술원
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    • C12M—APPARATUS 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
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
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Abstract

The present invention relates to a closed-type photobioreactor for culturing microalgae. The closed-type photobioreactor for culturing microalgae according to the present invention includes: a culture tank which has a closed-type structure, stores microalgae therein, and cultures the microalgae; a lighting device which is installed close to the culture tank and provides light energy to the culture tank to satisfy a light condition for the microalgae cultured in the culture tank; a centrifugal separator which is mechanically connected to the culture tank and centrifuges the microalgae to harvest the microalgae, cultured in the culture tank, and to analyze ingredients of the microalgae; and a quantitative extraction device which is mechanically connected to the culture tank and measures the production amount of the microalgae cultured in the culture tank. According to the present invention, the culture tank has a polygonal (octagonal) structure, and the lighting device is installed in an idle space between portions of the culture tank to provide light energy from four sides. Therefore, the closed-type photobioreactor can provide an optimal growth condition to the microalgae, and the space can be efficiently utilized when the size of the culture tank is increased.

Description

미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기{Enclosed photobioreactor for incubating microalgae}[0001] The present invention relates to an enclosed photobioreactor for incubating microalgae,

본 발명은 미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기에 관한 것으로서, 특히 미세조류를 안정적으로 배양할 수 있고, 공간을 효율적으로 이용할 수 있으며, 전체적인 규모를 용이하게 확대할 수 있는 미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기에 관한 것이다.
The present invention relates to a closed type photobioreactor for culturing microalgae, and more particularly, to a sealed bioreactor for microalgae culture, which can stably cultivate microalgae, utilize space efficiently, Lt; / RTI >

최근 산업체 배출 CO2가 지구 온난화의 주범으로 지목됨에 따라 CO2를 고정화하기 위해 미세조류를 활용하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다.Recently, industrial CO 2 emissions have been identified as a major cause of global warming, and researches are actively conducted to utilize microalgae to immobilize CO 2 .

미세조류는 다양한 능력에 기인하여, 폐수의 처리, 이산화탄소의 고정화 등의 역할을 수행할 수 있으며, 연료물질, 화장품, 사료, 식용 색소와 의약용 원료 물질 등과 같은 유용한 물질을 생산하는 목적으로 사용되어 왔다.Microalgae can be used for the treatment of wastewater and for the immobilization of carbon dioxide due to its various abilities and it is used for the purpose of producing useful materials such as fuel materials, cosmetics, feeds, food coloring materials and medicinal raw materials come.

현재, 미세조류는 40,000종 이상의 많은 종류가 알려져 있으며, 다양한 특성을 지닌 생물군으로 알려져 있다. 이러한 미세조류는 광합성 작용을 이용하여 대기 또는 연소 배기가스 내의 CO2를 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. 또한, 미세조류 중 축산폐수 처리 기술에 이용되는 클로렐라는 호수 및 하천의 녹조 원인물질인 질소, 인 등의 영양염류 제거에 탁월한 효과를 보이는 것으로 알려져 있다.At present, many kinds of microalgae are known more than 40,000 species, and are known as a variety of biological species. These microalgae function to fix CO 2 in the atmospheric or combustion exhaust gas and to produce oxygen at the same time by using photosynthesis action. Especially, since the content of protein and lipid is high, and essential amino acid, DHA and EPA are contained, Food and feed. Chlorella, which is used in livestock wastewater treatment technology among microalgae, is known to exert an excellent effect in removing nutrients such as nitrogen and phosphorus which are the causative substances of lakes and rivers.

이상과 같은 미세조류의 연구 또는 미세조류의 상업적 이용을 위하여, 일반적으로 수로형 배양 시스템(Open Raceway System; ORS)과 밀폐형 광생물반응기 (Photobioreactor; PBR)를 이용하여 미세조류의 배양이 이루어지고 있다. ORS는 100㎡에서부터 10 ha에 이르기까지 다양한 크기로 규모를 확대하기가 용이하고, 자연 상태의 광에너지와 탄소원인 CO2를 영양원으로 직접 이용할 수 있는 장점이 있다. 그러나, ORS는 다른 종 또는 오염원이 쉽게 침입할 수 있고, PBR 보다 생산력이 낮은 단점이 있다. PBR은 밀폐된 수조 환경에서 대상 미세조류의 성장 조건에 부합되는 최적 환경(광 조건, 배양용기 형태, 에너지원)을 인위적으로 제공하여 고농도로 배양할 수 있는 장점이 있다. 그리고 ORS에서 미세조류를 배양하기 위해서는 중간 계대배양 (subculture)을 위한 PBR이 꼭 필요하다고 볼 수 있다. 하지만, PBR의 경우는 공간 활용과 규모 확대에 많은 제약이 따르는 단점이 있다.In order to study microalgae or commercial use of microalgae, microalgae are generally cultured using an open raceway system (ORS) and a closed-type photobioreactor (PBR) . The ORS is easy to expand in size from 100m2 to 10ha, and has the advantage of using natural light energy and CO 2 , a carbon source, directly as a nutrient source. However, ORS can easily infiltrate other species or pollutants, and has a disadvantage of lower productivity than PBR. PBR can be cultured at high concentration by artificially providing the optimal environment (light condition, culture container shape, energy source) that meets the growth conditions of the microalgae in a closed water tank environment. In order to cultivate microalgae in ORS, PBR is necessary for subculture. However, in the case of PBR, there are disadvantages that there are many restrictions on space utilization and scale expansion.

고부가가치 미세조류 종의 상업적 이용을 위해서는 공간 활용과 규모 확대가 용이하고, 미세조류의 최적 성장 조건에 부합하는 PBR의 개발이 요구되고 있는 실정이다.For commercial use of high value-added microalgae species, it is required to develop PBR that is easy to use and enlarge the size of space and meet the optimum growth conditions of microalgae.

한국 공개특허공보 제10-2009-0038312호(2009.04.20 공개)Korean Patent Publication No. 10-2009-0038312 (published on April 20, 2009) 한국 공개특허공보 제10-2012-0095826호(2012.08.29 공개)Korean Published Patent Application No. 10-2012-0095826 (published on Aug. 29, 2012)

본 발명은 상기와 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 미세조류의 최적 성장 조건에 부합하고, 공간 활용과 규모 확대가 용이한 미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기를 제공함에 그 목적이 있다.
The object of the present invention is to provide a closed type photobioreactor for microalgae cultivation, which is produced in consideration of the above-mentioned problems, and which meets the optimal growth conditions of microalgae and is easy to use and expand the scale of the microalgae.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기는,In order to accomplish the above object, the closed type photobioreactor for culturing microalgae according to the present invention comprises:

밀폐형 구조를 가지며, 그 내부에 미세조류를 수납하여 미세조류를 배양하는 배양수조;A culture tank having a closed structure and storing microalgae therein to cultivate microalgae;

상기 배양수조에 근접 설치되며, 배양수조 내에서 배양되는 미세조류에 광 조건을 충족시키기 위해 배양수조에 광 에너지를 제공하는 조명장치;An illumination device provided close to the culture water tank and providing light energy to the culture water tank to satisfy light conditions of microalgae cultured in the culture water tank;

상기 배양수조에 기계적으로 연결되며, 상기 배양수조 내에서 배양된 미세조류의 수확 및 성분 분석을 위해 미세조류를 원심분리하는 원심분리기; 및A centrifugal separator mechanically connected to the culture water tank for centrifuging the microalgae for harvesting and analyzing the microalgae cultured in the culture water tank; And

상기 배양수조에 기계적으로 연결되며, 상기 배양수조 내에서 배양된 미세조류의 생산량을 측정하기 위한 정량추출기를 포함하는 점에 그 특징이 있다.And a quantitative extractor connected mechanically to the culture water tank for measuring the amount of microalgae cultured in the culture water tank.

여기서, 바람직하게는 상기 배양수조의 내부에 설치되며, 배양수조 내에서 배양되는 미세조류에 적정 수온을 충족시키기 위해 배양수조 내부에 열을 공급하여 배양수조 내부의 수온을 조절하기 위한 히터를 더 포함할 수 있다.Preferably, a heater is provided inside the culture water tank to supply heat to the inside of the culture water tank to adjust the water temperature inside the culture water tank so as to satisfy an appropriate water temperature in the microalgae cultured in the culture water tank can do.

또한, 바람직하게는 상기 배양수조의 내부에 설치되며, 미세조류의 정체와 침전을 방지하기 위하여 배양수조 내의 배양액을 휘저어주기 위한 임펠러(impeller)를 더 포함할 수 있다. In addition, it may further include an impeller provided inside the culture water tank for stirring the culture liquid in the culture water tank to prevent stagnation and precipitation of microalgae.

또한, 상기 배양수조는 전체적으로 다각형의 기둥 형태를 가지며, 그 바닥면은 가장자리에서 중심부를 향해 하향으로 경사를 갖는 구조 또는 반구형 구조로 구성될 수 있다.Also, the culture water tank may have a polygonal column shape, and the bottom surface may have a structure having a slope downward from the edge toward the center, or a hemispherical structure.

또한, 상기 배양수조는 8각형의 기둥 형태를 가지며, 복수의 배양수조가 서로 기계적으로 연결되어 전체적으로 그룹화된 하나의 배양수조를 이루도록 구성될 수 있다.In addition, the culture water tank may have an octagonal column shape, and a plurality of culture water tanks may be mechanically connected to each other to form one culturing water tank grouped as a whole.

또한, 상기 배양수조의 바닥면 중심부에는 배양수조 내부의 물질을 외부로 배출하기 위한 드레인 장치가 설치될 수 있다.A drain device for discharging the substance in the culture water tank to the outside may be provided at the center of the bottom surface of the culture water tank.

또한, 상기 드레인 장치에는 미세조류의 혼합 유동을 위한 공기 토출 배관이 설치될 수 있다.Also, the drainage device may be provided with an air discharge pipe for mixed flow of microalgae.

또한, 상기 공기 토출 배관에는 물의 역류를 방지하기 위한 역류 방지 장치가 더 설치될 수 있다.The air discharge pipe may further include a backflow prevention device for preventing backflow of water.

또한, 상기 배양수조의 상단에는 외부로부터의 이물질이 배양수조 내부로 침투하는 것을 방지하기 위한 커버가 더 설치될 수 있다. In addition, a cover for preventing foreign matter from the outside from penetrating into the culture water tank may be further provided at the upper end of the culture water tank.

또한, 상기 복수의 배양수조가 서로 기계적으로 연결되어 전체적으로 그룹화된 하나의 배양수조를 이루도록 구성될 경우, 상기 조명장치는 8각형 구조의 복수의 배양수조의 결합으로 인해 형성되는 배양수조들 사이의 유휴 공간에 설치될 수 있다.In addition, when the plurality of culture water tanks are mechanically connected to each other to constitute one culture tank grouped as a whole, the lighting device may be configured such that the culture tank tanks, which are formed by combination of a plurality of culturing tanks of octagonal structure, It can be installed in a space.

또한, 상기 조명장치로는 LED 어레이가 사용될 수 있다. Further, an LED array may be used as the illumination device.

또한, 상기 배양수조는 투명 아크릴, 투명 유리, 투명한 합성수지 등의 재질로 구성될 수 있다.
Also, the culture water tank may be made of a material such as transparent acrylic, transparent glass, transparent synthetic resin, or the like.

이와 같은 본 발명에 의하면, 배양수조가 다각형(8각형) 구조로 되어 있어, 배양수조들 사이의 유휴공간에 조명장치를 설치하여 4면에서 광 에너지를 제공함으로써, 미세조류의 최적 성장 조건에 부합할 수 있고, 배양수조의 규모 확대 시 효율적으로 공간을 활용할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, since the culture water tank has a polygonal (octagonal) structure, an illuminating device is provided in an idle space between the culture water tanks to provide light energy from four surfaces, And it is advantageous that the space can be efficiently utilized when the size of the culture tank is enlarged.

또한, 배양수조의 바닥면이 가장자리에서 중심부를 향해 하향으로 경사지게 구성되어 있어, 배양수조의 상부에서 하부까지 물을 용이하게 혼합할 수 있고, 미세조류 배양액의 배출 및 수확을 원활하게 수행할 수 있는 장점이 있다.
In addition, since the bottom surface of the culture water tank is inclined downward from the edge toward the center, water can be easily mixed from the upper part to the lower part of the culture water tank, and the microalgae culture liquid can be smoothly discharged and harvested There are advantages.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기의 전체적인 구성을 보여주는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기의 배양수조의 상단에 설치되는 커버의 구조를 보여주는 도면.
도 3은 도 1에 도시된 미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기의 조명장치의 구조를 보여주는 도면.
도 4는 도 1에 도시된 미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기의 배양수조를 탑재하여 이동 및 고정하는 받침대의 구조를 보여주는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing the overall configuration of a closed type photobioreactor for culturing microalgae according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a view showing a structure of a cover installed on the upper part of a culture tank of a closed type photobioreactor for culturing microalgae shown in FIG. 1;
3 is a view showing a structure of a lighting apparatus of a closed-type photobioreactor for culturing microalgae shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a view showing a structure of a pedestal for mounting and transporting a culture water tank of a closed type photobioreactor for culturing microalgae shown in FIG. 1; FIG.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor can properly define the concept of the term to describe its invention in the best way Should be construed in accordance with the principles and meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise. Also, the terms " part, "" module, "and" device " Lt; / RTI >

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.1 is a view showing the overall structure of a closed type photobioreactor for culturing microalgae according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기(100)는 배양수조(110), 조명장치(120), 원심분리기(130) 및 정량추출기(140)를 포함하여 구성될 수 있다.1, a closed type photobioreactor 100 for culturing microalgae according to the present invention comprises a culture water tank 110, a lighting device 120, a centrifuge 130, and a quantitative extractor 140 .

상기 배양수조(110)는 상부가 개방된 일체형의 밀폐형 구조를 가지며, 그 내부에 미세조류를 수납하여 미세조류를 배양하는 역할을 한다. 여기서, 이와 같은 배양수조(110)는 전체적으로 다각형(예를 들면, 8각형)의 기둥 형태를 가지며, 그 바닥면은 가장자리에서 중심부를 향해 하향으로 경사를 갖는 구조 또는 반구형 구조로 구성될 수 있다. 이때, 배양수조(110)가 8각형으로 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 6각형이나 10각형으로 구성될 수도 있다. 또한, 배양수조(110)의 바닥면은 다각뿔(여기서는 8각뿔) 형태(또는 반구형 형태)를 가지며, 측면에서 볼 때 바닥면의 가장자리에서 바닥면의 중심부를 향해 하향으로 경사를 갖는 구조 또는 반구형 구조를 갖는다. 이상과 같은 배양수조(110)는 투명 아크릴, 투명 유리, 투명한 합성수지 등의 재질로 구성(제작)될 수 있다. 여기서, 이상과 같이 배양수조(110)의 바닥면이 가장자리에서 중심부를 향해 하향으로 경사지게 구성되어 있어, 배양수조(110)의 상부에서 하부까지 물을 용이하게 혼합할 수 있고, 미세조류 배양액의 배출 및 수확을 원활하게 수행할 수 있게 된다.The culture water tank 110 has an integral closed structure with an open top, and serves to store microalgae therein to cultivate microalgae. The culture tank 110 may have a polygonal (for example, octagonal) column shape, and the bottom surface may have a structure having a downward inclination from the edge toward the center, or a hemispherical structure. At this time, the culture water tank 110 is not limited to an octagonal shape, but may be a hexagonal shape or a hexagonal shape depending on the case. The bottom surface of the culture water tank 110 has a polygonal pyramid (here, an octagonal pyramid shape), and has a structure having a slope downward from the edge of the bottom surface toward the center of the bottom surface as viewed from the side, . The culture tank 110 may be made of transparent acrylic, transparent glass, transparent synthetic resin, or the like. As described above, since the bottom surface of the culture water tank 110 is inclined downward from the edge toward the center, water can be easily mixed from the upper part to the lower part of the culture water tank 110, And harvesting can be performed smoothly.

또한, 상기 배양수조(110)는 8각형의 기둥 형태를 가지며, 복수의(예를 들면, 본 실시 예에서와 같이 4개의) 배양수조(110)가 서로 기계적으로 연결되어 전체적으로 그룹화된 하나의 배양수조를 이루도록 구성될 수 있다. 여기서, 이와 같이 복수의 배양수조(110)가 연결되어 그룹화된 하나의 배양수조를 구성함에 있어서, 본 실시 예에서와 같이 4개의 배양수조(110)가 결합되는 것으로 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 그 이상의 개수의(예컨대, 6개, 8개, 10개, 12개..., 등) 배양수조(110)가 결합될 수도 있다.In addition, the culture water tank 110 has an octagonal pillar shape, and a plurality of culture water tanks 110 (for example, four as in the present embodiment) are mechanically connected to each other to form one cultured group as a whole And can be configured to form a water tank. Here, in constructing one culturing water tank in which a plurality of culturing water tanks 110 are connected as described above, the four culturing water tanks 110 are not necessarily coupled to each other as in this embodiment, and in some cases, (E.g., 6, 8, 10, 12, ..., etc.) culturing baths 110 may be combined.

또한, 상기 배양수조(110)의 바닥면 중심부에는 배양수조 내부의 물질(예컨대, 배양액)을 외부로 배출하기 위한 드레인 장치(150)가 설치될 수 있다. 이와 같은 드레인 장치(150)로는 드레인 밸브(drain valve)가 사용될 수 있다.A drain device 150 for discharging a substance (for example, a culture liquid) in the culture water tank to the outside may be provided at the center of the bottom surface of the culture water tank 110. As the drain device 150, a drain valve may be used.

그리고, 상기 드레인 장치(150)에는 미세조류의 혼합 유동을 위한 공기 토출 배관(미도시)이 설치될 수 있다. 이때, 이와 같은 공기 토출 배관에는 물의 역류를 방지하기 위한 역류 방지 장치가 더 설치될 수 있다. 이때, 역류 방지 장치로는 체크 밸브(check valve)가 사용될 수 있다.The drain device 150 may be provided with an air discharge pipe (not shown) for mixed flow of microalgae. At this time, the air discharge pipe may further include a backflow prevention device for preventing backflow of water. At this time, a check valve may be used as the backflow prevention device.

또한, 상기 배양수조(110)의 상단에는 외부로부터의 이물질이 배양수조 내부로 침투하는 것을 방지하기 위한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같은 커버(201)가 더 설치될 수 있다. 이와 같은 커버(201)는 투명 PVC로 제작될 수 있다.In addition, the upper end of the culture water tank 110 may be provided with a cover 201 as shown in FIG. 2 to prevent foreign substances from the outside from penetrating into the culture water tank. The cover 201 may be made of transparent PVC.

여기서, 바람직하게는 상기 배양수조(110)의 내부에는(예를 들면, 내부 상단부에는) 배양수조(110) 내에서 배양되는 미세조류에 적정 수온을 충족시키기 위해 배양수조(110) 내부에 열을 공급하여 배양수조(110) 내부의 수온을 조절하기 위한 히터(112)가 더 설치될 수 있다. 이때, 이러한 히터(112)에는 온도 조절 센서가 포함될 수 있다.Preferably, in the culture water tank 110 (for example, at the inner upper end), heat is applied to the inside of the culture water tank 110 so as to satisfy the appropriate temperature of the microalgae cultured in the culture water tank 110 And a heater 112 for controlling the water temperature inside the culture water tank 110 may be further provided. At this time, the heater 112 may include a temperature control sensor.

또한, 바람직하게는 상기 배양수조(110)의 내부에는(예를 들면, 배양수조 (110)의 바닥면 중앙부에는) 미세조류의 정체와 침전을 방지하기 위하여 배양수조 (110) 내의 배양액을 휘저어주기 위한 임펠러(impeller)(114)가 더 설치될 수 있다. 이때, 이와 같은 임펠러(114)는 운용자의 조작에 의해 필요시에만 구동하도록 구성될 수도 있고, 타이머에 의해 미리 설정된 일정한 시간 간격으로 자동으로 구동하도록 구성될 수도 있다. 또한, 이와 같은 임펠러(114)는 프로펠러나 스크류 형태의 구조를 가질 수 있다.Preferably, the culture liquid in the culture water tank 110 is agitated to prevent stagnation and precipitation of microalgae in the culture water tank 110 (for example, at the center of the bottom surface of the culture water tank 110) An impeller 114 may be further installed. At this time, the impeller 114 may be configured to be driven only when necessary by an operator's operation, or may be configured to be automatically driven at a predetermined time interval set by a timer. In addition, the impeller 114 may have a propeller or screw structure.

상기 조명장치(120)는 상기 배양수조(110)에 근접 설치되며, 배양수조(110) 내에서 배양되는 미세조류에 광 조건을 충족시키기 위해 배양수조(110)에 광 에너지를 제공한다. 이와 같은 조명장치(120)로는 LED 어레이가 사용될 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이, 조명장치(120)는 LED 어레이를 고정하는 LED 바(120a)와, LED 바(120a)를 지지 및 고정하는 LED 고정 브라켓(120b)으로 구성될 수 있다. 이때 LED 바(120a)는 적색, 주광색, 청색의 LED 바(120a)가 구비될 수 있고, LED 고정 브라켓(120b)은 합성수지(예컨대, PVC)로 제작될 수 있다.The illumination device 120 is installed close to the culture water tank 110 and provides light energy to the culture water tank 110 to satisfy light conditions of microalgae cultured in the culture water tank 110. As shown in FIG. 3, the lighting device 120 includes an LED bar 120a for fixing the LED array, and an LED bar 120b for supporting and fixing the LED bar 120a. And the LED fixing bracket 120b. At this time, the LED bar 120a may be provided with an LED bar 120a of red, green, and blue, and the LED fixing bracket 120b may be formed of a synthetic resin (e.g., PVC).

또한, 이상과 같은 조명장치(120)는 복수의 배양수조(110)가 서로 기계적으로 연결되어 전체적으로 그룹화된 하나의 배양수조를 이루도록 구성될 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 8각형 구조의 복수의(여기서는 4개의) 배양수조(110)의 결합으로 인해 형성되는 배양수조들 사이의 유휴 공간에 설치될 수 있다. 이와 같이, 배양수조들 사이의 유휴 공간에 조명장치(120)를 설치하여 4면(4방향)에서 각 배양수조(110)에 광 에너지를 제공함으로써, 미세조류의 최적 성장 조건에 부합할 수 있고, 배양수조 (110)의 규모 확대 시 효율적으로 공간을 활용할 수 있게 된다.When the plurality of culture water tanks 110 are mechanically connected to each other to form one culturing water tank grouped as a whole, the illuminating device 120 as described above may have a plurality of octagonal structure Can be installed in an idle space between the culture water tanks formed by the coupling of the culture water tanks 110 (here, four). In this manner, by providing the lighting device 120 in the idle space between the culture tanks and providing light energy to the culture tanks 110 on four sides (four directions), it is possible to meet the optimum growth condition of the microalgae , The space can be efficiently utilized when the size of the culture water tank 110 is increased.

상기 원심분리기(130)는 상기 배양수조(110)에 배관라인(160) 및 원심펌프 (130p)에 의해 기계적으로 연결되며, 상기 배양수조(110) 내에서 배양된 미세조류의 수확 및 성분 분석을 위해 미세조류를 원심분리하는 역할을 한다. 여기서, 이와 같은 원심분리기(130)로는 저속 원심분리기(6,000rpm 이하)나 고속 원심분리기(20,000∼25,000rpm)가 사용될 수 있다. The centrifugal separator 130 is mechanically connected to the culture water tank 110 by a piping line 160 and a centrifugal pump 130p and harvests and analyzes the microalgae cultured in the culture water tank 110 It serves to centrifuge the microalgae. Here, as the centrifugal separator 130, a low speed centrifuge (6,000 rpm or less) or a high speed centrifuge (20,000-25,000 rpm) may be used.

상기 정량추출기(140)는 상기 배양수조(110)에 배관라인(170)에 의해 기계적으로 연결되며, 상기 배양수조(110) 내에서 배양된 미세조류의 생산량을 측정하는 역할을 한다. 이와 같은 정량추출기(140)로는 속슬렛 추출기(soxhlet extractor)가 사용될 수 있다. 즉, 정량추출기(140)는 정량펌프(140p)의 구동으로 배양수조(110) 내에서 배양된 미세조류의 배양액 일정량을 드레인 장치(150) 및 배관라인(170)을 거쳐 정량추출기(140) 쪽으로 이송하고, 이송된 배양액 속의 미세조류에서 만들어진 지질을 속슬렛 추출기(soxhlet extractor) 등을 이용하여 추출 및 그 함량을 정량함으로써 배양된 미세조류의 생산량을 측정하게 된다. 정량추출기(140)에서 참조번호 140a는 정량추출기(140)의 정면도, 140b는 측면도, 140c는 평면도를 나타낸다.The quantitative extractor 140 is mechanically connected to the culture water tank 110 by a piping line 170 and measures a production amount of microalgae cultured in the culture water tank 110. As the quantitative extractor 140, a soxhlet extractor may be used. That is, the quantitative extractor 140 drives the quantitative pump 140p to feed a predetermined amount of the culture liquid of the microalgae cultured in the culture water tank 110 to the quantitative extractor 140 via the drain device 150 and the pipeline 170 The lipid produced from the microalgae in the transferred culture liquid is quantitated by using a soxhlet extractor or the like to measure the amount of microalgae cultured. In the quantitative extractor 140, reference numeral 140a denotes a front view of the quantitative extractor 140, 140b denotes a side view, and 140c denotes a top view.

한편, 도 4는 본 발명에 따른 미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기의 배양수조를 탑재하여 이동 및 고정하는 받침대의 구조를 보여주는 도면이다.Meanwhile, FIG. 4 is a view showing the structure of a pedestal for mounting and transporting a culture water tank of a closed type photobioreactor for culturing microalgae according to the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 배양수조(110)를 탑재하여 이동 및 고정하는 받침대(180)는 상호 결합되어 정사각형 프레임을 이루는 메인 바(180a∼180d)와, 정사각형 프레임의 내부 공간을 가로질러 마주보는 한 쌍의 메인 바(180b,180d)를 서로 연결하며, 받침대(180) 위에 탑재되는 배양수조(110)를 하부에서 지지하는 보조 바 (180e,180f)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 메인 바(180a∼180d)로 이루어지는 정사각형 프레임의 각 모서리 부분에는 받침대(180) 위에 탑재된 배양수조(110)의 이동을 용이하게 하기 위한 캐스터(caster)(180w)가 각각 설치된다.As shown in FIG. 4, the pedestal 180 for mounting and moving and fixing the culture water tank 110 includes main bars 180a to 180d which are coupled to each other to form a square frame, And auxiliary bars 180e and 180f connecting the pair of main bars 180b and 180d to each other and supporting the culture water tank 110 mounted on the pedestal 180 from below. A caster 180w for facilitating the movement of the culture water tank 110 mounted on the pedestal 180 is provided at each corner of the square frame made up of the main bars 180a to 180d.

이상과 같이 메인 바(180a∼180d) 및 보조 바(180e,180f)로 이루어진 받침대 (180) 상에 배양수조(110)가 탑재되므로, 배양수조(110)는 안정되게 고정될 수 있으며, 또한 광생물반응기를 필요한 장소로 이동 시, 받침대 프레임의 각 모서리에 설치되어 있는 캐스터(caster)(180w)로 인해 용이하게 이동할 수 있게 된다.
As described above, since the culture water tank 110 is mounted on the pedestal 180 made up of the main bars 180a to 180d and the auxiliary bars 180e and 180f, the culture water tank 110 can be stably fixed, When the bioreactor is moved to a required place, the caster (180w) installed at each corner of the pedestal frame makes it easy to move.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기는 배양수조가 다각형(8각형) 구조로 되어 있어, 배양수조들 사이의 유휴공간에 조명장치를 설치하여 4면에서 광 에너지를 제공함으로써, 미세조류의 최적 성장 조건에 부합할 수 있고, 배양수조의 규모 확대 시 효율적으로 공간을 활용할 수 있는 장점이 있다.As described above, the sealed bioreactor for culturing microalgae according to the present invention has a polygonal (octagonal) structure in the culture tank, and the illumination device is installed in the idle space between the culture tanks, It is possible to meet the optimum growth condition of the microalgae and advantageously utilize the space efficiently when the scale of the culture tank is enlarged.

또한, 배양수조의 바닥면이 가장자리에서 중심부를 향해 하향으로 경사지게 구성되어 있어, 배양수조의 상부에서 하부까지 물을 용이하게 혼합할 수 있고, 미세조류 배양액의 배출 및 수확을 원활하게 수행할 수 있는 장점이 있다.In addition, since the bottom surface of the culture water tank is inclined downward from the edge toward the center, water can be easily mixed from the upper part to the lower part of the culture water tank, and the microalgae culture liquid can be smoothly discharged and harvested There are advantages.

또한, 배양수조 내부 상단부에는 온도 조절 센서가 구비된 히터가 마련되어 있어, 특수한 환경을 요구하는 미세조류도 최적 조건을 설정하여 배양할 수 있는 장점이 있다.In addition, a heater provided with a temperature control sensor is provided at an upper end of the culture water tank, and micro-algae requiring a special environment can be cultured by setting an optimum condition.

또한, 배양수조의 바닥면 중앙부의 드레인 장치에 공기 토출 배관과 역류 방지 장치가 마련되어 있어, 미세조류가 정체되거나 침전되는 구간을 막아주고, 전력이 차단되는 비상 상황에서도 미세조류 배양액이 역류하는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.In addition, the drainage device at the center of the bottom of the culture tank is provided with an air discharge pipe and a backflow prevention device, thereby preventing the microalgae from stagnating or precipitating, and preventing the microalgae culture fluid from flowing back even in an emergency situation There is an advantage to be able to do.

또한, 배양수조 바닥면 중앙부에는 선택적으로 작동가능한 임펠러가 설치되어 있어, 미세조류의 정체와 침전을 동시에 방지할 수 있는 장점이 있다.In addition, a selectively operable impeller is provided at the center of the bottom surface of the culture tank, and congestion and sedimentation of microalgae can be prevented at the same time.

또한, 본 발명의 밀폐형 미세조류 배양용 광생물반응기에 있어서는 배양된 미세조류를 수확함에 있어서, 상부의 뚜껑을 개폐하여 수확하는 것이 아니라, 배양수조의 바닥면 중앙부에 설치되어 있는 드레인 장치 및 이와 연결된 원심펌프와 배관라인을 통해 배양액을 원심분리기로 이동하여 수확함으로써 다른 미세조류 및 오염종의 침입을 예방할 수 있는 효과가 있다. In addition, in the photobioreactor for culturing the closed microalgae of the present invention, the harvested microalgae are not harvested by opening and closing the lid of the upper part, but may be connected to a drain device installed at the center of the bottom surface of the culture water tank, It is possible to prevent the infiltration of other microalgae and polluted species by moving the culture liquid to the centrifuge through the centrifugal pump and the piping line and harvesting it.

또한, 배양수조의 바닥면 중앙부에 설치되어 있는 드레인 장치를 배관라인을 통해 정량펌프와 연결함으로써, 다른 오염종의 침입 없이 배양하고 있는 미세조류의 성장률 측정 및 연구에 활용할 수 있는 장점이 있다.Further, there is an advantage that the drainage device provided at the center of the bottom surface of the culture tank can be connected to the metering pump through a pipeline to be used for measuring and studying the growth rate of microalgae cultured without invasion of other pollutants.

이상, 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Be clear to the technician. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of the same should be construed as being included in the scope of the present invention.

110...배양수조 120...조명장치
112...히터 114...임펠러
130...원심분리기 140...정량추출기
150...드레인 장치 160,170...배관라인
180...받침대 120a...LED 바
120b...LED 고정 브라켓 130p...원심펌프
140p...정량펌프 180a∼180d...메인 바
180e,180f...보조 바 180w...캐스터
201...커버110 ... culture tank 120 ... lighting device
112 ... heater 114 ... impeller
130 ... Centrifuge 140 ... Quantitative extractor
150 ... drain device 160,170 ... piping line
180 ... pedestal 120a ... LED bar
120b ... LED fixing bracket 130p ... Centrifugal pump
140p ... metering pump 180a ~ 180d ... main bar
180e, 180f ... auxiliary bar 180w ... casters
201 ... cover

Claims (13)

밀폐형 구조를 가지며, 그 내부에 미세조류를 수납하여 미세조류를 배양하는 배양수조;
상기 배양수조에 근접 설치되며, 배양수조 내에서 배양되는 미세조류에 광 조건을 충족시키기 위해 배양수조에 광 에너지를 제공하는 조명장치;
상기 배양수조에 기계적으로 연결되며, 상기 배양수조 내에서 배양된 미세조류의 수확 및 성분 분석을 위해 미세조류를 원심분리하는 원심분리기; 및
상기 배양수조에 기계적으로 연결되며, 상기 배양수조 내에서 배양된 미세조류의 생산량을 측정하기 위한 정량추출기를 포함하고,
상기 조명장치는
LED 어레이;
상기 LED 어레이를 고정하는 LED 바; 및
상기 LED 바를 지지 및 고정하는 합성수지 재질의 LED 고정 브라켓;을 구비하고,
4면에서 상기 배양수조에 광 에너지를 제공하여 미세조류의 최적 성장 조건에 부합하고, 상기 배양수조의 규모 확대 시 효율적으로 공간을 활용하며,
상기 배양수조는 8각형의 기둥 형태를 가지며, 복수의 배양수조가 서로 기계적으로 연결되어 전체적으로 그룹화된 하나의 배양수조를 이루도록 구성되고,
상기 복수의 배양수조가 서로 기계적으로 연결되어 전체적으로 그룹화된 하나의 배양수조를 이루도록 구성될 경우, 상기 조명장치는 8각형 구조의 복수의 배양수조의 결합으로 인해 형성되는 배양수조들 사이의 유휴 공간에 설치된 미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기.
A culture tank having a closed structure and storing microalgae therein to cultivate microalgae;
An illumination device provided close to the culture water tank and providing light energy to the culture water tank to satisfy light conditions of microalgae cultured in the culture water tank;
A centrifugal separator mechanically connected to the culture water tank for centrifuging the microalgae for harvesting and analyzing the microalgae cultured in the culture water tank; And
And a quantitative extractor connected mechanically to the culture water tank for measuring a production amount of microalgae cultured in the culture water tank,
The illumination device
LED array;
An LED bar fixing the LED array; And
And an LED fixing bracket made of synthetic resin for supporting and fixing the LED bar,
The method of claim 1, wherein the culture tank is provided with light energy on four sides to meet optimal growth conditions of microalgae, efficiently utilize the space when the scale of the culture tank is enlarged,
Wherein the culture water tank has an octagonal columnar shape and a plurality of culture water tanks are mechanically connected to each other to form one culturing water tank grouped as a whole,
When the plurality of culture water tanks are mechanically connected to each other to form one culture tank grouped as a whole, the illumination device is arranged in an idle space between culture tanks formed by combining a plurality of culture water tanks having an octagonal structure Closed - type photobioreactor for culturing installed microalgae.
제1항에 있어서,
상기 배양수조의 내부에 설치되며, 배양수조 내에서 배양되는 미세조류에 적정 수온을 충족시키기 위해 배양수조 내부에 열을 공급하여 배양수조 내부의 수온을 조절하기 위한 히터를 더 포함하는 미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기.
The method according to claim 1,
And a heater for controlling the water temperature inside the culture water tank by supplying heat to the interior of the culture water tank so as to satisfy an appropriate water temperature in the microalgae cultured in the culture water tank provided in the culture water tank, Closed photobioreactor.
제1항에 있어서,
상기 배양수조의 내부에 설치되며, 미세조류의 정체와 침전을 방지하기 위하여 배양수조 내의 배양액을 휘저어주기 위한 임펠러(impeller)를 더 포함하는 미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기.
The method according to claim 1,
And an impeller provided inside the culture water tank for stirring the culture liquid in the culture water tank to prevent stagnation and precipitation of microalgae.
제1항에 있어서,
상기 배양수조는 전체적으로 다각형의 기둥 형태를 가지며, 그 바닥면은 가장자리에서 중심부를 향해 하향으로 경사를 갖는 구조 또는 반구형 구조로 구성된, 미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기.
The method according to claim 1,
Wherein the culture water tank has a polygonal column shape as a whole and the bottom surface thereof has a structure having a slope downward from the edge toward the center or a hemispherical structure.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 배양수조의 바닥면 중심부에는 배양수조 내부의 물질을 외부로 배출하기 위한 드레인 장치가 설치되어 있는, 미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기.The method according to claim 1,
And a drain device for discharging the substance in the culture water tank to the outside is provided at the center of the bottom surface of the culture water tank. 제6항에 있어서,
상기 드레인 장치에는 미세조류의 혼합 유동을 위한 공기 토출 배관이 설치되어 있는, 미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기.
The method according to claim 6,
Wherein the drainage device is provided with an air discharge pipe for mixed flow of microalgae.
제7항에 있어서,
상기 공기 토출 배관에는 물의 역류를 방지하기 위한 역류 방지 장치가 더 설치된, 미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기.
8. The method of claim 7,
Wherein the air discharge pipe is further provided with a backflow preventing device for preventing backflow of water.
제1항에 있어서,
상기 배양수조의 상단에는 외부로부터의 이물질이 배양수조 내부로 침투하는 것을 방지하기 위한 커버가 더 설치된, 미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기.
The method according to claim 1,
And a cover for preventing foreign matter from the outside from penetrating into the culture water tank is further provided at the upper end of the culture water tank.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 배양수조는 투명 아크릴, 투명 유리, 투명한 합성수지 중 적어도 하나의재질로 구성된, 미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기.
The method according to claim 1,
Wherein the culture water tank is made of at least one of transparent acrylic, transparent glass, and transparent synthetic resin.
제1항에 있어서,
상기 배양수조를 탑재하여 이동 및 고정하는 받침대를 더 포함하는 미세조류 배양용 밀폐형 광생물반응기. The method according to claim 1,
And a pedestal for mounting and moving and fixing the culture water tank.
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