KR101646246B1 - 부착형 미세조류용 광생물반응기 - Google Patents

부착형 미세조류용 광생물반응기 Download PDF

Info

Publication number
KR101646246B1
KR101646246B1 KR1020140079719A KR20140079719A KR101646246B1 KR 101646246 B1 KR101646246 B1 KR 101646246B1 KR 1020140079719 A KR1020140079719 A KR 1020140079719A KR 20140079719 A KR20140079719 A KR 20140079719A KR 101646246 B1 KR101646246 B1 KR 101646246B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bio
tank
culture
photobioreactor
microalgae
Prior art date
Application number
KR1020140079719A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160001349A (ko
Inventor
우영희
채선홍
Original Assignee
우영희
채선홍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 우영희, 채선홍 filed Critical 우영희
Priority to KR1020140079719A priority Critical patent/KR101646246B1/ko
Publication of KR20160001349A publication Critical patent/KR20160001349A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101646246B1 publication Critical patent/KR101646246B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • 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
    • C12M3/00—Tissue, human, animal or plant cell, or virus culture apparatus
    • C12M3/02—Tissue, human, animal or plant cell, or virus culture apparatus with means providing suspensions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • 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
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • 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
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/04—Apparatus for enzymology or microbiology with gas introduction means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • 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
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/16—Apparatus for enzymology or microbiology containing, or adapted to contain, solid media
    • C12M1/18—Multiple fields or compartments

Abstract

본 발명은 바이오-네트(Bio-net) 또는 바이오-로드(Bio-rod)를 구비한 부착형 미세조류용 광생물반응기를 개시한다. 개시된 본 발명에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기는, 투명재질로 이루어지고, 물 및 영양분이 담기는 내부 공간을 가지면서 폐쇄 구조를 갖도록 마련되며, 서로 마주하는 일측면 및 타측면 각각에 내부 공간에 물과 영양분을 공급하기 위한 공급관 및 내부 공간에 담긴 배양액을 이송하기 위한 배출관이 설치된 배양조; 상기 배양조 내부에 미세조류가 부착되도록 설치된 배양판; 및 상기 배양조의 외부로부터 배양조 내부로 연장 설치되며, 배양조 내부에 배치된 부분에 복수의 기체 배출구가 마련되어 상기 배양조 내부에 이산화탄소를 포함하는 필요 기체들을 주입하는 기체 주입 라인;을 포함한다.

Description

부착형 미세조류용 광생물반응기{Photo-bioreactor for attached algae}
본 발명은 바이오매스 생산장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 바이오-네트(Bio-net) 또는 바이오-로드(Bio-rod)를 구비한 부착형 미세조류용 광생물반응기에 관한 것이다.
지구 온난화와 화석연료 고갈에 대한 우려로 바이오매스를 이용한 연료 생산이 각광받고 있다. 그러나 곡물계 바이오매스로부터 생산되는 1세대 바이오연료의 경우, 식량 자원의 연료 전용이라는 윤리적 문제에 대한 지적에서 자유롭지 못하며, 환경적인 측면에서 온실가스 감축 효과가 크지 않다는 자료가 제시되고 있다. 따라서, 비식용 바이오매스인 미세조류나 유기성 폐기물 등을 이용하는 바이오에너지 생산이 주목받고 있다.
이 중에서 미세조류는 육상 식물보다 광합성 효율이 우수하고, 화력발전소에서 배출되는 이산화탄소를 직접 이용할 수 있으며, 몸체 내의 상당 부분이 연료로의 전환이 용이한 지질로 구성되어 있다는 이점이 있는바, 이를 생산하기 위한 다양한 방법들이 시도되고 있다.
그러나, 바이오연료 원료물질로서 미세조류가 갖는 뚜렷한 이점에도 불구하고 본격적인 이용은 아직까지 이루어지지 않고 있다. 이것은 통상적인 생물 공정에서 균체를 회수하는 공정방법인 원심분리법 및 여과공정법을 저농도의 미세조류 배양액에 적용하기에는 공정 부하가 크고, 시간이 오래 걸리며, 또한, 장치 비용이 많이 들기 때문이다.
한편, 미세조류 바이오에너지화 공정은 크게 1)미세조류 배양, 2)미세조류 회수, 3)지질을 비롯한 원료물질 추출, 4)연료전환의 네 단계로 구성되며, 각 단위 공정의 효율을 향상하기 위한 기술들이 다양하게 제안되고 있다.
여기서, 미세조류 배양은 수로(raceway pond)를 이용하는 방식 및 광생물반응기(Photo-bioreactor)를 이용하는 방식으로 나누어지며, 통상 수로를 이용하는 방식은 광생물반응기를 이용하는 방식보다 미세조류를 대량으로 배양할 수 있는 이점이 있고, 상대적으로 설비 비용이 적게 들면서 쉽게 설치할 수 있다는 이점이 있다. 그런데, 수로를 이용하는 방식은 미세조류의 단위 면적당 생산성이 낮고, 미세조류 배양시의 광 부족현상을 막기 위하여 수로의 깊이를 제한해야 한다는 단점이 있다. 따라서, 광생물반응기를 이용한 미세조류 배양 방식이 더 많이 연구되고 있다.
그러나, 자세하게 도시하고 설명하지는 않지만, 도 1에 도시된 종래의 광생물반응기들은 다음과 같은 문제들이 있다.
첫째, 종래의 광생물반응기들은 부유성 미세조류를 배양하는 장치로 고안되어 있기 때문에 부착성 바이오매스 생산에는 부적합하다.
둘째, 옥외에서 운영되기 때문에 기체 체류시간이 짧고 주입공기가 직접 대기로 노출되어 이산화탄소의 감소량을 측정하기 불가하며, 이로 인해, 작업자들이 고농도 이산화탄소에 노출됨으로써 안전사고에 대한 위험이 있다.
셋째, 광합성 미세조류의 생산성을 높이기 위해서는 빛의 조사량 및 투과량이 매우 중요한데, 종래의 광생물반응기는 전체 면적 중에서 외부로 노출되는 상면에 해당하는 20∼25% 정도만 조사면적이 되기 때문에 미세조류의 생산량이 적다.
넷째, 종래의 광생물반응기는 미세조류의 배양 후에 미세조류의 회수를 위해서 침전(precipitation), 농축(concentration) 및 수확(harvest)의 공정 시설들을 필요로 하므로, 이에 따른 시설 설치 비용이 높고, 생산시설 대비 40% 이상의 설치 공간이 필요하다.
다섯째, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 광생물반응기는 오픈(open) 구조로 되어 있기 때문에 미세조류 배양 중에 오염이 쉽게 일어나며, 이를 위한 화학적 멸균시 사용하는 화학약품으로 인해 pH의 제어가 쉽지 않다.
여섯째, 종래의 광생물반응기는 콘트리트 구조로 되어 있기 때문에 고정형 시스템으로 인한 장비 호환성이 떨어지고, 증설시에 기초 공사비용이 증가하는 등 기초공사와 시설공사비 및 운영비가 증가하여 사업성이 떨어진다.
일곱째, 종래의 광생물반응기는 미세조류를 수확하는 과정에서 많은 손실이 유발된다.
등록특허공보 10-0351619 등록특허공보 10-0888897
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 부착성 바이오매스 생산에 적합한 부착형 미세조류용 광생물반응기를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 배양액 내에서 일정한 이산화탄소량을 유지할 수 있도록 한 부착형 미세조류용 광생물반응기를 제공함이 그 다른 목적이 있다.
게다가, 본 발명은 빛의 조사량 및 투과량을 높여서 생산성을 높일 수 있는 부착형 미세조류용 광생물반응기를 제공함에 그 또 다른 목적이 있다.
아울러, 본 발명은 미세조류 배양 및 수확을 용이하게 함으로써 시설 설치 비용을 낮추고 설치 공간을 줄일 수 있도록 한 부착형 미세조류용 광생물반응기를 제공함에 그 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 폐쇄 구조로 제작함으로써 오염을 방지함은 물론 그로 인해 pH 제어가 용이하도록 한 부착형 미세조류용 광생물반응기를 제공함에 그 또 다른 목적이 있다.
부가해서, 본 발명은 이동형 시스템으로 제작함으로써 장비 호환성을 높일 수 있고 시설공사비 및 운영비를 낮추어 사업성을 높일 수 있는 부착형 미세조류용 광생물반응기를 제공함에 그 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 미세조류를 수확하는 과정에서 손실이 최소화되도록 함으로써 생산성을 높일 수 있도록 한 부착형 미세조류용 광생물반응기를 제공함에 그 또 다른 목적이 있다.
본 발명에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기는, 투명재질로 이루어지고, 물 및 영양분이 담기는 내부 공간을 가지면서 폐쇄 구조를 갖도록 마련되며, 서로 마주하는 일측면 및 타측면 각각에 내부 공간에 물과 영양분을 공급하기 위한 공급관 및 내부 공간에 담긴 배양액을 이송하기 위한 배출관이 설치된 배양조; 상기 배양조 내부에 미세조류가 부착되도록 설치된 배양판; 및 상기 배양조의 외부로부터 배양조 내부로 연장 설치되며, 배양조 내부에 배치된 부분에 복수의 기체 배출구가 마련되어 상기 배양조 내부에 이산화탄소를 포함하는 필요 기체들을 주입하는 기체 주입 라인;을 포함한다.
본 발명에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기에 있어서, 상기 배양조는, 투명 재질로 이루어지고, 상기 복수 개의 배양판이 설치되는 내부 공간을 갖는 기다란 직육면체 형상을 가지며, 하면 및 측면들을 제외한 상면이 개방된 본체; 상기 본체의 개방된 상면 상에 폐쇄 구조를 이루도록 배치된 덮개; 및 상기 본체와 접촉하는 상기 덮개 부분에 설치된 가스켓;을 포함할 수 있고, 상기 배양판은, 직사각 프레임 내에 메쉬 형태의 그물망이 설치된 바이오-네트로 구성되고, 복수 개가 상호 간의 간섭을 피하도록 일정 간격을 두고 이격해서 상기 본체 바닥면에 대하여 수직 또는 기울어진 형태로 설치되거나, 또는, 복수 개가 병풍 구조를 갖도록 상호 연결된 구조가 복수 개 설치될 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기는, 상기 본체의 내부 바닥 부근에 인위적인 광합성이 일어나도록 설치된 수중 LED 램프를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기에 있어서, 상기 배양조는, 투명 재질로 이루어지고 상기 배양판이 설치되는 내부 공간을 갖는 기다란 파이프 형상으로 마련될 수 있으며, 상기 배양판은, 투명 재질의 원통 실린더 및 상기 원통 실린더의 외부 표면에 부착되며 일정한 간격을 갖는 복수의 모를 포함하고, 상기 배양조 내에 상기 배양조의 내부 표면과 접촉하는 형태로 삽입 설치될 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기는, 상기 원통 실린더 내부에 삽입 설치된 수중 LED 램프를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기는 본체 내에 그물망 구조의 바이오-네트 또는 옥수수수염 원통 구조의 바이오-로드를 복수 개 설치함으로써 부착성 바이오매스 생산에 적합하다.
특히, 본 발명에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기는 바이오-네트가 삽입된 본체의 오픈된 상단면을 상판으로 덮거나 파이프 내에 바이오-로드를 삽입하는 폐쇄 구조로 제작되기 때문에 배양액 내의 이산화탄소량을 일정 수준으로 유지할 수 있음은 물론, 오염을 방지할 수 있는 것으로 인해 pH 제어를 용이하게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기는 본체를 투명 재질로 제작함으로써 빛의 조사량 및 투과량을 높일 수 있으며, 이에 따라, 생산성을 높일 수 있다.
게다가, 본 발명에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기는 미세조류의 배양 및 수확을 하나의 장치에서 연속적으로 할 수 있으므로 시설 설치 비용을 낮출 수 있음은 물론 시설 설치 공간을 줄일 수 있고, 또한, 미세조류를 수확하는 과정에서 손실을 최소화시킬 수 있으므로 생산성을 더욱 높일 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기는 콘크리트로 이루어진 고정형 구조가 아니라, 투명 재질의 본체 내에 미세조류 부착 부재를 삽입한 후, 본체 상면을 상판으로 덮는 이동형 구조로 제작되기 때문에 장비 호환성을 높일 수 있음은 물론 시설공사비 및 운영비를 낮추어서 사업성을 높일 수 있다.
도 1은 종래의 광생물반응기들을 도시한 사진.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기를 설명하기 위한 분해 단면도.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 부착형 미세조류용 광생물반응기의 바이오-네트를 설명하기 위한 사시도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기의 활용 예를 설명하기 위한 사시도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기를 설명하기 위한 사시도 및 평면도.
도 6은 도 5에 도시된 부착형 미세조류용 광생물반응기의 바이오-로드를 설명하기 위한 사시도.
도 7a 및 도 7b은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기의 활용 예를 설명하기 위한 사시도.
이상의 본 발명의 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 실시 예들을 통하여 쉽게 이해될 것이다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있으며, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
한편, 본 명세서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되지 않으며, 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예들도 포함한다.
또한, 제1구성요소가 제2구성요소 상에서 동작 또는 실행된다고 언급될 때, 제1구성요소는 제2구성요소가 동작 또는 실행되는 환경에서 동작 또는 실행되거나 또는 제2구성요소와 직접 또는 간접적으로 상호 작용을 통해서 동작 또는 실행되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예를 설명하기 위한 것이지 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 즉, 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소가 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않음을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하도록 한다. 여기서, 도면에서의 구성요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있으며, 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 어떤 경우에는 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기를 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 부착형 미세조류용 광생물반응기의 바이오-네트를 설명하기 위한 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기(100)는 본체(10), 복수의 바이오-네트(Bio-net; 20), 덮개(30) 및 기체 주입 라인(40)을 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기(100)는 가스켓(50) 및 수중 LED 램프(60)를 더 포함할 수 있다. 게다게, 본 발명에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기(100)는 이산화탄소 등과 같은 기체의 양을 측정하기 위한 측정장치를 더 포함할 수 있다.
상기 본체(10)는 덮개(30)와 함께 배양조를 구성하는 부재로서, 배양액, 즉, 물과 영양분 및 복수의 바이오-네트(20)가 담길 수 있는 내부 공간을 갖는 하면 및 측면들을 제외한 상면만이 개방된 기다란 직육면체 형상으로 마련될 수 있다. 예컨대, 본체(10)는 가로, 세로 및 높이가 각각 200∼250㎝, 30∼50㎝ 및 30∼50㎝인 직육면체 형상을 갖도록 마련될 수 있다. 또한, 본체(10)는 빛이 조사 및 투과할 수 있는 투명 재질, 예컨대, 투명 중합체인 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PF), 폴리우레탄(PU), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET) 및 아크릴 중에서 어느 하나로 이루어질 수 있다. 이러한 본체(10)는, 예컨대, 양측 단면들 각각에 그의 내부 공간에 물과 영양분이 공급되도록 하기 위한 공급관(12) 및 내부 공간에 담겨진 배양액을 이송하기 위한 배출관(14)을 구비할 수 있다.
상기 바이오-네트(20)는 배양판, 즉, 미세조류가 부착되도록 하기 위한 부재로서, 직사각 프레임(22) 내에 메쉬 형태의 그물망(24)이 설치된 구조를 갖는다. 여기서, 그물망(24)의 메쉬 크기는 1㎛∼1㎜ 정도로 함이 바람직하다. 이러한 바이오-네트(20)는 본체(10) 내부에 복수 개가 삽입 설치될 수 있으며, 복수 개의 바이오-네트(20)들은 상호 간의 간섭을 피하도록 일정 간격을 두고 이격해서 설치될 수 있고, 아울러, 본체(10) 바닥면에 대하여 수직 또는 기울어진 형태로 설치될 수 있다.
또한, 바이오-네트(20)는, 도 2 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 복수 개가 상호 이격해서 설치될 수 있음은 물론, 도 3b에 도시된 바와 같이, 복수 개가 병풍 구조를 갖도록 제작되어 이러한 병풍 구조의 바이오-네트(20)가 본체(10)의 내부 공간에 상호 이격해서 복수 개가 설치될 수도 있다.
상기 덮개(30)는 본체(10)와 함께 배양조를 구성하면서 본 발명에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기(100)가 종래의 오픈 구조가 아닌 폐쇄 구조를 갖도록 하기 위해 마련되는 부재로서, 기다란 직사각형 플레이트 형상을 갖도록 마련되며, 또한, 본체(10)와 동일하게 빛이 조사 및 투과될 수 있는 투명 재질로 이루어진다. 이때, 덮개(10)의 크기는 본체(10)의 크기와 동일하거나 그보다 조금 큰 크기를 갖도록 할 수 있다.
한편, 본체(10)와 마주하는 덮개(30)의 안쪽 면 테두리에는 실리콘 또는 고무 재질의 가스켓(50)이 설치될 수 있으며, 예컨대, 프린지(도시안됨) 등을 이용해서 본체(10)의 상단 면이 덮개(30)로 압축 및 밀봉될 수 있다. 이때, 프린지 대신에 클램프를 이용하는 것도 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기(100)는 가스켓(50)의 설치를 통해 본체(10)와 덮개(30) 사이의 완전한 밀착을 이룰 수 있으며, 이에 따라, 본체(10)와 덮개(30)의 접촉면을 통하여 오염 물질이 본체(10) 내부에 유입되는 것을 완전 차단할 수 있다.
또한, 직사각형의 플레이트 형상을 갖는 덮개(30)의 일측 모서리 부분에는 본체(10) 내부에 공급된 이산화탄소 등과 같은 기체를 배출시키기 위한 기체 배출관(32)이 설치될 수 있다. 여기서, 기체 배출관(32)의 설치 위치는 일측 모서리 부분에 국한되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 위치로 설계변경 가능하다.
계속해서, 상기 기체 주입 라인(40)은 본체(10) 내부에 이산화탄소 등의 필요 기체를 주입하기 위해 마련되는 것으로, 예컨대, 본체(10)의 외부로부터 그 내부로 연장되어 본체(10) 내부의 바닥면 상에 또는 바닥면에서 조금 올라간 높이에서 본체(10)의 장방향 양 측면들 각각과 인접하여 배치되도록 설치된다. 이때, 기체 주입 라인(40)은 본체(10) 내부에 배치되는 부분에 복수 개의 기체 배출구(42)가 형성된다.
여기서, 본 발명에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기(100)는 본체(10) 내부에 기체 주입 라인(40)이 설치됨에 따라 이산화탄소와 같은 미세조류 배양시에 필요한 기체를 손쉽게 공급할 수 있으며, 또한, 본체(10)가 덮개로 밀봉되어 폐쇄 구조를 갖는 것으로 인해 원치 않는 외부 배출을 방지할 수 있으므로, 본체(10) 내부 공간에서의 이산화탄소량을 일정 수준으로 유지할 수 있다.
이를 위해, 도시하지 않았으나, 본체(10) 내부에 기체량을 측정할 수 있는 개별 측정장치들이 설치되며, 이러한 측정장치들에 의해 본체(10) 내부의 기체량이 일정 수준으로 유지될 수 있다. 또한, 이후에 설명되겠지만, 본 발명에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기를 하나의 유닛(unit)으로 하여 복수의 유닛들을 상호 연결시켜 설치하는 경우, 각 유닛마다 측정장치들이 개별 설치되어 모든 유닛들에서 기체 량이 일정 수준으로 유지할 수 있도록 제작된다.
상기 수중 LED 램프(60)는 태양광을 보조하거나 대신하기 위해 마련되는 것으로, 예컨대, 본체(10) 내부의 바닥면에 설치될 수 있다. 이러한 수중 LED 램프(60)의 설치 이유는 태양광이 있는 낮에는 태양광에 의해 광합성이 일어날 수 있지만, 태양광이 없거나 극히 적은 밤에는 태양광에 의한 광합성이 일어나지 않으므로 이를 보완 및 대체하기 위한 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기(100)는 낮에는 물론 밤에도 광합성이 일어나도록 함으로써 미세조류의 생산량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 수중 LED 램프(50)는 낮에는 구동하지 않고, 태양광이 적거나 없는 초저녁과 밤, 그리고, 새벽 시간에만 구동시킴이 바람직하다.
한편, LED 램프 이외에, 다른 종류의 램프를 설치하는 것도 가능하다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기의 활용 예를 설명하기 위한 사시도이다.
도시된 바와 같이, 이 실시 예에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기(200)는 전술한 부착형 미세조류용 광생물반응기를 하나의 유닛(unit; 100)으로 하여 복수의 유닛(110)을 상호 연결시켜 설치할 수 있다.
예컨대, 복수의 유닛(110)은 도 4a에 도시된 바와 같이 선반형 지지대(120)를 이용하여 지그재그 형태로 단수를 높여 배열하거나, 또는, 도 4b에 도시된 바와 같이 철재 지지대(130)를 이용하여 지그재그 형태로 단수를 높여 배열할 수 있다.
여기서, 각 유닛(110)의 배출관(14)은 다음에 위치되는 유닛(110)의 공급관(12)과 상호 연결되며, 각 유닛(110)에서의 기체 주입 라인(40)도 상호 연결되면서 내부 주입공기 이송에 압축형 공기 분산기가 설치되어 모든 유닛(110)에 고르게 기체가 공급된다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기는 오픈된 형태가 아니라 폐쇄된 형태이므로 외부 오염원에 대한 효과적인 통제가 가능하고, 또한, 부착성 바이오매스 생산이 가능하다.
특히, 본 발명에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기는 미세조류를 배양하는 과정에서 이산화탄소의 저감량을 측정할 수 있으므로 온실가스 저감 사업에 활용할 수 있으며, 작업자가 이산화탄소에 노출되는 등의 위험을 억제 또는 제거할 수 있고, 무엇보다도 미세조류의 배양 후에 바이오-네트를 꺼내어 미세조류를 수확하면 되므로 수확 과정에서 미세조류의 손실량을 줄일 수 있음은 물론, 수중 LED 램프의 설치를 통해 24시간 광합성이 일어나도록 할 수 있으므로 미세조류 생산량을 효과적으로 늘릴 수 있다.
게다가, 본 발명에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기는 배양된 미세조류를 유체의 흐름과 바이오-네트를 통해 물리적으로 수확할 수 있으므로 미세조류의 침전/농축/수확을 위해 화학약품을 사용할 필요가 없음은 물론 많은 에너지를 소비할 필요가 없다.
부가해서, 본 발명에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기는 본체 및 덮개를 투명 재질로 만듦으로써 광 조사 면적이 넓어서 종래의 그것에 비하여 광합성 효율이 좋으며, 설비 장치가 부식 등의 영향을 받지 않고, 또한, 콘크리트 타설 등에 의한 고정형 구조가 아니라, 분리 및 이동이 용이한 형태로 마련되므로 장치 추가 설치가 용이함은 물론, 유지 및 보수가 용이하다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기를 설명하기 위한 사시도 및 평면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 부착형 미세조류용 광생물반응기의 바이오-로드를 설명하기 위한 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기(500)는 본체(510), 바이오-로드(520) 및 수중 LED 램프(560)를 포함한다.
상기 본체(510)는 배양조를 구성하는 부재로서, 배양액, 즉, 물과 영양분 및 복수의 바이오-로드(520)가 담기는 부재로서, 파이프 형상을 갖도록 마련되며, 이전 실시 예의 그것과 동일하게 빛이 조사 및 투과할 수 있는 투명 재질, 예컨대, 투명 중합체인 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PF), 폴리우레탄(PU), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET) 및 아크릴 중에서 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 바이오-로드(520)는 배양판, 즉, 미세조류가 부착되도록 하기 위한 부재로서, 도 6에 도시되 바와 같이, 원통 실린더(522) 및 원통 실린더(522)의 표면에 부착되며 일정한 간격을 갖는 복수의 모(毛; 524)를 포함한다. 이때, 바이오-로드(520)의 원통 실린더(522)는 투명 재질로 이루어지면서 본체(510)의 내경 보다 5∼15㎝ 정도 작도록 마련되고, 모(524)는 5∼15㎝ 정도의 크기, 즉, 길이를 갖도록 마련된다. 이러한 바이오-로드(520)는 모(524)가 파이프형 본체(510)의 내부표면과 밀착되며, 이에 따라, 본 발명의 다른 실시 예의 부착형 미세조류용 광생물반응기(500)의 경우, 바이오-로드(520)가 배양된 미세조류가 부착되는 공간으로 역할함은 물론, 파이프형 본체(510)의 내부표면에 원치 않게 부착되는 미세조류를 본체(510) 밖으로 밀어내는 역할, 즉, 클리닝 수단으로서의 역할을 동시에 하게 된다.
따라서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기(500)의 경우, 본체(510) 내부를 클리닝하기 위한 별도의 수단 및 클리닝 장비를 필요로 하지 않기 때문에 장치의 유지 및 보수를 매우 용이하게 할 수 있다는 이점을 갖는다.
계속해서, 상기 수중 LED 램프(560)는 바이오-로드(520)의 원통 실린더(522) 내부에 삽입되며, 그의 일단이 본체(510) 외부로부터 유입되는 전기선과 연결된다. 여기서, 수중 LED 램프(560)는 이전 실시 예의 그것과 마찬가지로 태양광이 없거나 극히 적은 밤에도 광합성이 일어나도록 하기 위해 설치되는 것이며, 이러한 수중 LED 램프(560)의 설치를 통해 본 발명의 다른 실시 예에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기(500) 또한 24시간 광합성이 일어나도록 할 수 있어서 미세조류의 생산량을 증가시킬 수 있다.
도 7a 및 도 7b은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기의 활용 예를 설명하기 위한 사시도이다.
도시된 바와 같이, 각각 파이프형의 본체(510) 및 본체 내부에 설치되는 바이오-로드(520)를 포함하는 복수의 유닛(610)들이 연결관(620)에 의해 상호 연결되어 설치될 수 있다.
이때, 바이오-로드(520)는, 도 7a에 도시된 바와 같이 각 본체(510) 내부에 하나씩만 삽입 설치될 수 있음은 물론, 도 7b에 도시된 바와 같이 각 본체(510) 내부에 복수 개가 상호 접촉하여 본체 내부에 빈틈이 없도록 하는 구조로 설치될 수도 있다.
한편, 자세하게 도시하고 설명하지는 않았지만, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 부착형 미세조류용 광생물반응기 또한 본체 내부에 이산화탄소 등의 주입을 위한 기체 주입 라인이 설치되며, 또한, 압축형 공기 분산기가 설치되어 모든 유닛에 고르게 기체가 공급되도록 되어 있고, 아울러, 각 유닛에서의 기체량을 측정할 수 있는 측정장치들이 설치된다.
이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.
10,510: 본체 12: 공급관
14: 배출관 20: 바이오-네트
22: 사각 프레임 24: 그물망
30: 덮개 32: 기체 배출관
40: 기체 주입 라인 42: 기체 배출구
50: 가스켓 60: 수중 LED 램프
100,500: 부착형 미세조류용 광생물반응기 110,610: 유닛
520: 바이오-로드 522: 원통 실린더
524: 모 620: 연결관

Claims (7)

  1. 투명 재질로 이루어지고 물 및 영양분이 담기는 내부 공간을 갖는 기다란 직육면체 형상을 가지며 하면 및 측면들을 제외한 상면이 개방된 본체와, 상기 본체의 개방된 상면 상에 폐쇄 구조를 이루도록 배치된 덮개, 및 상기 본체와 접촉하는 상기 덮개 부분에 설치된 가스켓을 포함하며, 상기 본체의 서로 마주하는 일측면 및 타측면 각각에 내부 공간에 물과 영양분을 공급하기 위한 공급관 및 내부 공간에 담긴 배양액을 이송하기 위한 배출관이 설치된 배양조;
    상기 배양조 내부에 미세조류가 부착되도록 설치되며, 직사각 프레임 내에 메쉬 형태의 그물망이 설치된 바이오-네트로 구성되고, 복수 개가 상호 간의 간섭을 피하도록 일정 간격을 두고 이격해서 상기 본체의 바닥면에 대하여 수직 또는 기울어진 형태로 설치되거나, 또는, 복수 개가 병풍 구조를 갖도록 상호 연결된 구조가 설치되는 배양판;
    상기 배양조의 외부로부터 배양조 내부로 연장 설치되며, 배양조 내부에 배치된 부분에 복수의 기체 배출구가 마련되어 상기 배양조 내부에 이산화탄소를 포함하는 필요 기체들을 주입하는 기체 주입 라인; 및
    상기 본체의 내부 바닥 부근에 인위적인 광합성이 일어나도록 설치된 수중 LED 램프;
    를 포함하는 부착형 미세조류용 광생물반응기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 투명 재질로 이루어지고 물 및 영양분이 담기는 내부 공간을 갖는 기다란 파이프 형상의 배양조;
    상기 배양조 내부에 미세조류가 부착되도록 설치되며, 투명 재질의 원통 실린더 및 상기 원통 실린더의 외부 표면에 부착되며 일정한 간격을 갖는 복수의 모를 포함하는 바이오-로드로 구성되고, 상기 배양조 내에 상기 배양조의 내부 표면과 접촉하는 형태로 삽입된 배양판;
    상기 배양조의 외부로부터 배양조 내부로 연장 설치되며, 배양조 내부에 배치된 부분에 복수의 기체 배출구가 마련되어 상기 배양조 내부에 이산화탄소를 포함하는 필요 기체들을 주입하는 기체 주입 라인; 및
    상기 배양판의 상기 원통 실린더 내부에 삽입 설치된 수중 LED 램프;
    를 포함하는 부착형 미세조류용 광생물반응기.
  6. 삭제
  7. 삭제
KR1020140079719A 2014-06-27 2014-06-27 부착형 미세조류용 광생물반응기 KR101646246B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140079719A KR101646246B1 (ko) 2014-06-27 2014-06-27 부착형 미세조류용 광생물반응기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140079719A KR101646246B1 (ko) 2014-06-27 2014-06-27 부착형 미세조류용 광생물반응기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160001349A KR20160001349A (ko) 2016-01-06
KR101646246B1 true KR101646246B1 (ko) 2016-08-08

Family

ID=55165249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140079719A KR101646246B1 (ko) 2014-06-27 2014-06-27 부착형 미세조류용 광생물반응기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101646246B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109355174A (zh) * 2018-10-31 2019-02-19 北海生巴达生物科技有限公司 一种微藻过滤多层次筛网
CN113583805B (zh) * 2021-08-03 2023-12-22 鄂尔多斯市琢成生物科技有限责任公司 螺旋藻立体培养系统
KR20230048921A (ko) * 2021-10-05 2023-04-12 주식회사 아모그린텍 부유 세포용 바이오리액터

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005006838A2 (en) 2003-07-21 2005-01-27 Ben-Gurion University Of The Negev Flat panel photobioreactor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990075621A (ko) * 1998-03-23 1999-10-15 임성주 경사 평판형 배양조
KR100888897B1 (ko) 2007-09-28 2009-03-16 (주)마린바이오프로세스 미세조류 및 미생물 분리 농축장치
KR20110098622A (ko) * 2010-02-26 2011-09-01 (주)이노비드 나선형 광원을 갖는 광생물반응기
KR101351619B1 (ko) 2010-12-29 2014-01-15 제일모직주식회사 소프트 몰드 및 그 제조방법
KR101415553B1 (ko) * 2012-07-09 2014-07-04 한국과학기술원 미세 조류 배양 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005006838A2 (en) 2003-07-21 2005-01-27 Ben-Gurion University Of The Negev Flat panel photobioreactor

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160001349A (ko) 2016-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7997025B1 (en) Algae production and harvesting apparatus
CN101914431B (zh) 一种全塑模块化光生物反应器系统培养微藻的装置与方法
US8748162B2 (en) System and method for using a pulse flow circulation for algae cultivation
CN201915083U (zh) 一种光合细菌的高效培养装置
CN1317379C (zh) 微藻规模培养的管道光生物反应器
CN103964577B (zh) 一种室内小规模养殖水处理的藻屏系统
US20120295337A1 (en) Algae culture system
KR101646246B1 (ko) 부착형 미세조류용 광생물반응기
WO2014063229A1 (en) Process of operating a plurality of photobioreactors
CN102533522B (zh) 一种全塑密闭模块化气升式光生物反应器
WO2017028018A1 (zh) 层叠式薄板光生物反应器
CN107460129A (zh) 生物质与培养液分离的工业化微藻培养方法
IT201800003824A1 (it) Fotobioreattore per la coltura di microrganismi
KR101402132B1 (ko) 미세조류 배양장치
KR101415553B1 (ko) 미세 조류 배양 장치
CN204125447U (zh) 一种微藻自养和异养相结合的培养装置
CN206706102U (zh) 一种新型光生物反应器
KR101609714B1 (ko) 수로식 광합성 바이오매스 생산장치
CN205241650U (zh) 一种自驱动式丝藻培养装置
CN107384801A (zh) 用于工业化生产微藻的封闭生物膜式培养方法
WO2011007250A2 (en) Industrial photobioreactor and structure of the same, of low cost and with high productive yield for occupied surface site
KR101450090B1 (ko) 광 조사 장치, 광생물 배양 장치 및 배양 방법
ITVR20130157A1 (it) Impianto per una coltivazione di microrganismi fotosintetici, colture miste di microrganismi fotosintetici e non-fotosintetici e/o cellule vegetali.
CN202369582U (zh) 一种全塑密闭模块化气升式光生物反应器
ITVR20110134A1 (it) Fotobioreattore.

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190521

Year of fee payment: 4