KR101860273B1 - 투명시트에 의한 온도 조성이 가능한 광 생물 반응기 - Google Patents

투명시트에 의한 온도 조성이 가능한 광 생물 반응기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광 생물반응기에 관한 것으로, 2중관 타입으로 배치된 배양 배관과 관 형상의 투명 시트 사이에 온도조절용 공기가 유동하는 온도조성공간을 형성하여 배양 배관 내에 수용된 미생물의 배양 성능을 향상시킬 수 있는 투명시트에 의한 온도 조성이 가능한 광 생물 반응기에 관한 것이다.
나아가, 본 발명은 배양 배관의 직경이 달라져도 투명 시트를 안정적으로 결합시킬 수 있음은 물론, 배양 배관에 직접 장착되므로 배양 배관을 다수개 연결시 그 연결 방식에 무관하게 적용할 수 있는 투명시트에 의한 온도 조성이 가능한 광 생물 반응기에 관한 것이다.

Description

투명시트에 의한 온도 조성이 가능한 광 생물 반응기{PHOTO-BIOREACTOR CAPABLE OF TEMPERATURE REGULATION BY TRANSPARENT SHEET}
본 발명은 광 생물반응기에 관한 것으로, 2중관 타입으로 배치된 배양 배관과 관 형상의 투명 시트 사이에 온도조절용 공기가 유동하는 온도조성공간을 형성하여 배양 배관 내에 수용된 미생물의 배양 성능을 향상시킬 수 있는 투명시트에 의한 온도 조성이 가능한 광 생물 반응기에 관한 것이다.
나아가, 본 발명은 배양 배관의 직경이 달라져도 투명 시트를 안정적으로 결합시킬 수 있음은 물론, 배양 배관에 직접 장착되므로 배양 배관을 다수개 연결시 그 연결 방식에 무관하게 적용할 수 있는 투명시트에 의한 온도 조성이 가능한 광 생물 반응기에 관한 것이다.
현재 전세계적으로 광합성 작용을 하는 미생물을 여러 산업분야에서 유용하게 활용하고 있으며, 광합성 미생물에 대한 활용도를 더욱 높이기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
특히, 광합성 미생물 중에서도 광합성 미세조류가 주목받고 있다. 광합성 미세조류는 화석연료를 대체할 신재생 에너지원으로서 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한, 새로운 식품 및 사료로서도 새롭게 조명되고 있다.
한편, 광합성 미생물의 활용을 위해서는 각 용도에 맞는 균주의 개발, 광합성 미생물을 보다 쉽게 많은 양을 확보하기 위한 배양기술의 개발, 용도에 맞는 수확 방법 및 최종산물로의 변형이 필요하다.
그 중 광합성 미생물을 대량으로 배양하기 위해 현재는 광 생물반응기를 이용하여 대량으로 배양하는 방법과 그 외 옥외에 설치된 연못이나 수조 혹은 순환형 수로를 이용하여 배양하는 방법이 사용되고 있다.
그러나, 옥외에 설치된 연못이나 수조 혹은 순환형의 수로 방식은 설비 비용 및 배양 비용이 적게 소요되는 장점이 있기는 하지만, 외부 환경에 노출됨에 따라 타 미생물로부터의 오염 및 고밀도 배양 환경의 조성 등에 어려움이 많다. 또한 최종적으로 제품화에 있어서도 고순도의 제품을 얻기가 힘들다.
반면, 광 생물반응기는 밀폐형이 대부분이기 때문에 외부 환경으로부터의 오염이나 외부 환경에 의한 영향을 적게 받고 광합성 미생물의 고밀도 배양이 용이한 장점이 있지만, 대량 배양을 위한 초기 설치비용이 많이 소요된다.
이러한 밀폐형 광 생물반응기는 크게 실외형과 실내형으로 크게 나뉠 수 있는데, 우리나라와 같이 사계절이 있는 장소에서는 항시 약 25℃ 이상의 온도를 유지시켜야 하므로 실내형 광 생물반응기가 현실적으로 유력하다.
실내형 광 생물반응기에도 여러 형태의 광 생물반응기가 있으며, 배양 부분의 형태는 주로 판형 및 원통형으로 나누어진다. 그 중 판형은 미세조류의 순환을 위해 대부분 수직형태이며, 원통형은 수평형과 수직형 등이 있다.
그런데, 위와 같은 종래의 광 생물반응기는 사계절 내내 미세조류의 고밀도 배양을 위하여 항시 일정한 온도를 유지하도록, 보통은 실내형 광 생물반응기를 설치하는 건축물에 자연 채광이 요구된다.
따라서, 유리 및 투명수지 계열 등의 투명 건축자재로 건축물을 완성하지만 일반 건축물보다 보냉, 보온의 효과는 현저히 떨어진다. 따라서 배양 온도를 유지시키기 위해 막대한 에너지를 소비하고 있는 현실이다.
이에, 온도 유지를 위하여 건축물을 일반 철근콘크리트나, 샌드위치 패널로 완성하였을 때는 보냉, 보온의 효과가 투명 재질의 건축물보다는 상승한다. 그러나 광합성 미생물 배양을 위하여, 인공 광을 필수 설치해야 하는 문제점이 있다.
따라서, 직접적인 온도 조성이 힘들고, 대부분 많은 에너지를 소비하는 공조설비를 이용하여 온도 조성을 하기 때문에 가동시 배양 비용이 월등히 증가하는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0085428호 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0022113호 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0131050호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 2중관 타입으로 배치된 배양 배관과 관 형상의 투명 시트 사이에 온도조절용 공기가 유동하는 온도조성공간을 형성하여 배양 배관 내에 수용된 미생물의 배양 성능을 향상시킬 수 있는 투명시트에 의한 온도 조성이 가능한 광 생물 반응기를 제공하고자 한다.
나아가, 본 발명은 배양 배관의 직경이 달라져도 투명 시트를 안정적으로 결합시킬 수 있음은 물론, 배양 배관에 직접 장착되므로 배양 배관을 다수개 연결시 그 연결 방식에 무관하게 적용할 수 있는 투명시트에 의한 온도 조성이 가능한 광 생물 반응기를 제공하고자 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 투명시트에 의한 온도 조성이 가능한 광 생물 반응기는 내부에 광합성 작용을 하는 미생물이 수용되는 배양 배관과; 상기 배양 배관의 양측 단부 외주면에 각각 끼워지며, 외표면에는 안착홈이 형성되어 있는 한 쌍의 링 밴드와; 상기 링 밴드의 안착홈에 각각 조립되는 한 쌍의 클립; 및 상기 배양 배관을 감싸도록 상기 배양 배관의 외주면으로부터 외측으로 일정 거리 이격됨에 따라 상기 배양 배관과의 사이에 온도 조절용 공기가 유동하는 온도조성공간을 형성하며, 양단이 클립이 조립된 링 밴드에 고정되는 투명 시트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 배양 배관은 다수개가 연결되되, 배관의 단부가 플랜지에 의해 서로 결합되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 플랜지는 플랜지 몸체의 일측으로 연장된 관을 포함한 플랜지 관이고, 상기 플랜지 관의 중공부에는 상기 배양 배관이 끼워지며, 상기 플랜지 관의 외주면에는 상기 링 밴드가 체결되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배양 배관은 다수개가 연결되되, 배양 배관의 단부가 서로 접착 방식으로 결합되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 링 밴드는 서로 다른 직경의 배양 배관에 체결될 수 있도록 탄성 재질로 이루어져 있고, 상기 링 밴드와 클립 사이에는 상기 온도 조절용 공기가 유동할 수 있는 공간이 형성되어 있으며, 상기 클립에는 상기 온도 조절용 공기가 인입 또는 인출되는 유동공이 형성되어 있어서, 서로 다른 배양 배관에 형성된 온도조성공간들이 상기 유동공을 통해 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 클립 위에 체결되어 클립을 가압 고정하거나, 혹은 상기 링 밴드와 클립이 접하는 경계에 체결됨에 따라 상기 링 밴드와 클립를 동시에 가압 고정시킨는 탄성 재질의 클립 고정밴드를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 투명 시트의 양단부는 각각 상기 배양 배관의 양단부에 구비된 클립의 외주면에 밀착되며, 상기 클립에 끼워진 투명 시트를 가압하는 적어도 하나 이상의 시트 고정밴드를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 시트 고정밴드는 제1 시트 고정밴드 및 제2 시트 고정밴드를 포함하되, 상기 제1 시트 고정밴드와 제2 시트 고정밴드 사이에 위치한 투명 시트를 주름지거나 혹은 접힌 상태로 놓아둠에 따라 여분의 투명 시트를 준비하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명은 배양 배관의 외측에 관 형상으로 투명 시트를 감싸 2중관을 형성하고, 배양 배관과 투명 시트 사이에 온도조절용 공기가 유동하는 온도조성공간을 형성한다. 따라서, 배양 배관 자체에 저비용, 고효율의 온도 조정장치를 구비할 수 있게 함으로서 미생물의 배양 성능을 향상시킨다.
나아가, 본 발명은 탄성 재질의 링 밴드 및 상기 링 밴드에 결합되는 클립을 이용하여 투명 시트를 고정한다. 따라서, 배양 배관의 직경이 달라져도 투명 시트를 안정적으로 결합시킬 수 있게 한다. 또한, 배양 배관에 직접 장착되므로 배양 배관을 다수개 연결시 그 연결 방식에 무관하게 적용할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예(플랜지 연결 타입)에 따른 온도 조성이 가능한 광 생물 반응기를 나타낸 단면도이다.
도 2는 상기 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 상기 도 1의 링 밴드를 나타낸 사시도이다.
도 4는 상기 도 1의 사용 상태도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예(배관 접합 타입)에 따른 온도 조성이 가능한 광 생물 반응기를 나타낸 단면도이다.
도 6은 상기 도 5의 사용 상태도이다.
도 7은 본 발명에 따른 수평형 다중 배관 광 생물 반응기를 나타낸 도이다.
도 8은 본 발명에 따른 수직형 다중 배관 광 생물 반응기를 나타낸 도이다.
도 9는 본 발명에 따른 수직-일렬형 다중 배관 광 생물 반응기를 나타낸 도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명시트에 의한 온도 조성이 가능한 광 생물 반응기에 대해 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 투명시트에 의한 온도 조성이 가능한 광 생물 반응기(이하, '광 생물 반응기'라 함)는 배양 배관(110), 링 밴드(120), 클립(130) 및 투명 시트(140)를 포함한다. 바람직하게 클립 고정밴드(150) 및 시트 고정밴드(161, 162)를 더 포함한다.
여기서, 상기 배양 배관(110)은 그 내부에 광합성 미세조류와 같은 광합성 미생물이 수용 및 배양되는 것으로, 설계에 따라 다수개의 배양 배관(110)을 연결하여 사용할 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에서 배양 배관(110)들 간의 연결은 플랜지(111, 112)에 의해 이루어진다.
링 밴드(120)는 탄성 재질로 이루어져 있어서 탄성 확장 및 축소가 가능한 것으로, 배양 배관(110)의 외주면에 체결시 클립(130)을 설치할 수 있게 한다. 클립(130)은 링 밴드(120)에 조립된 상태에서 후술할 투명 시트(140)를 잡아주는 역할을 한다.
투명 시트(140)는 온도 조절용 공기가 유동하는 공간을 형성하기 위한 것으로 배양 배관(110)과 함께 2중관 구조를 형성한다. 즉, 투명 시트(140)는 배양 배관(110)보다 직경이 큰 관 형상을 가지며 그 중공부에 배양 배관(110)이 끼워지도록 조립된다.
클립 고정밴드(150) 및 시트 고정밴드(161, 162)는 각각 클립(130)과 투명 시트(140)를 고정하기 위한 것으로, 링 밴드(120)에 조립된 클립 고정밴드(150)를 가압한다. 시트 고정밴드(161, 162)는 클립(130) 위에 끼워진 투명 시트(140)에 체결됨에 따라 투명 시트(140)를 가압, 고정한다.
위와 같이 본 발명은 배양 배관(110)의 외측에 투명 시트(140)를 감싸 2중관을 형성하고, 배양 배관(110)과 투명 시트(140) 사이에 온도조절용 공기가 유동하는 온도조성공간을 형성한다. 따라서, 배양 배관(110)에 저비용, 고효율의 온도 조정장치를 구비하고, 미생물의 배양 성능을 향상시킬 수 있게 한다.
또한, 본 발명은 탄성 재질의 링 밴드(120) 및 상기 링 밴드(120)에 결합되는 클립(130)을 이용하여 투명 시트(140)를 고정한다. 따라서, 배양 배관(110)의 직경이 달라져도 투명 시트(140)를 안정적으로 결합시킬 수 있게 한다. 아울러 플랜지(111, 112) 등 주변장치가 아닌 배양 배관(110)에 직접 장착되므로 배양 배관(110)을 다수개 연결시 그 연결 방식(도 7 내지 도 9 참조)에 무관하게 적용할 수 있게 한다.
좀더 구체적으로, 상기 배양 배관(110)은 바람직하게 빛이 투과될 수 있도록 투명 재질로 이루어지며, 유리, 아크릴(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리염화비닐(PVC) 및 경질의 PE와 같은 투명의 합성수지재가 사용될 수 있다.
이러한 배양 배관(110)의 내부에는 광합성 미세조류와 같이 광합성 작용을 하는 미생물이 수용된다. 따라서, 배양 배관(110) 내부에서 광합성 미생물의 배양(culture)이 이루어진다.
배양 배관(110) 내에서 다량으로 배양된 광합성 미생물은 용도에 맞는 수확 방법 및 최종산물로의 변형을 통해 화석연료를 대체할 신재생 에너지원이나 새로운 식품 또는 사료로 제공된다.
다만, 배양 배관(110)은 도시된 바와 같이 단면이 원형인 원형 배관을 적용할 수 있지만, 그 직경을 자유롭게 변형할 수 있음은 물론 타원형이나 다각형상의 배관도 적용될 수 있다.
배양 배관(110)의 형상에 무관하게 광 생물 반응기를 형성할 수 있는 이유는 배양 배관(110)에 직접 설치되는 탄성 재질의 링 밴드(120) 및 클립(130)을 매개로 투명 시트(140)를 고정하기 때문이며, 이에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에서 위와 같은 배양 배관(110)을 다수개 연결함에 따라 다중 배관을 구성하는 경우 플랜지(111, 112)의 의해 서로 결합될 수 있다.
예컨대 플랜지(111, 112)의 중공부에 배양 배관(110)을 끼워넣되, 서로 다른 배양 배관(110)의 양단부가 플랜지(111, 112)의 중공부 내에서 서로 맞닿게 한 상태에서 플랜지(111, 112)를 서로 결합하여 배양 배관(110)을 서로 연결할 수 있다.
플랜지(111, 112)로는 플랜지 관(111)을 사용할 수 있다. 플랜지 관(111)은 플랜지 몸체(111a) 및 관(111b)이 일체로 구비된 것으로, 플랜지 몸체(111a)의 일측으로 관(111b)이 연장된다. 따라서, 다수개의 배양 배관(110)을 연결하여 길이를 길게 하더라도 안정적으로 지지할 수 있게 한다.
이와 같이 다수개의 배양 배관(110)을 플랜지 관(111)으로 연결하는 경우, 일 예로 링 밴드(120)를 배양 배관(110)에 직접 체결할 수 있지만, 다른 예로 플랜지 관(111)의 외주면에 링 밴드(120)를 체결할 수도 있다.
링 밴드(120)는 배양 배관(110)의 양측 단부 외주면에 각각 끼워지는 것으로 배양 배관(110)의 좌우 양측단에 한 쌍으로 구비된다.
이러한 링 밴드(120)는 신축성이 좋은 실리콘 계열이나 고탄성 고무계열과 같은 탄성 재질로 이루어져 있어서 탄성 확장 및 축소가 가능하다. 따라서, 동일한 링 밴드(120)로 다양한 직경이나 단면 형상의 배양 배관(110)에 체결이 가능하다.
예컨대, 직경이 50[mm]인 링 밴드(120)는 직경이 50[mm]부터 100[mm] 사이의 배양 배관(110)들에 공통적으로 사용할 수 있고, 직경이 100[mm]인 링 밴드(120)는 100[mm]부터 150[mm] 사이의 배양 배관(110)들에 공통적으로 사용할 수 있다.
또한, 도 3과 같이 링 밴드(120)의 외표면에는 설계된 깊이로 안착홈(121)이 형성되어 있다. 링 밴드(120)에 형성된 안착홈(121)에는 후술할 클립(130)이 조립된다.
안착홈(121)은 일정 두께를 갖는 링 밴드(120)의 내측 끝단부터 형성되기 시작하여 외측 끝단 이전까지만 형성되므로 링 밴드(120)의 외측 끝단의 두께가 상대적으로 더 두껍게 된다.
따라서, 링 밴드(120)와 클립(130) 사이에 공간을 형성하면, 개방된 링 밴드(120)의 내측 끝단이 배양 배관(110)과 투명 시트(140) 사이의 온도조성공간에 연결되고, 이들간에 온도조절용 공기가 유동할 수 있게 한다.
또한, 링 밴드(120)와 클립(130)은 각각 일정 두께를 가지므로, 클립(130)이 조립된 링 밴드(120)에 투명 시트(140)를 체결하면 링 밴드(120)의 높이만큼 투명 시트(140)가 배양 배관(110)으로부터 이격된다.
더욱 정확히는 링 밴드(120)의 안착홈(121)에 조립된 클립(130)에 투명 시트(140)가 체결되므로, 링 밴드(120) 및 클립(130)의 높이만큼 투명 시트(140)가 배양 배관(110)으로부터 이격된다. 따라서 투명 시트(140)의 중공부에 배양 배관(110)이 삽입된 2중관 구조가 형성된다.
클립(130)은 상기한 링 밴드(120)의 안착홈(121)에 조립되는 것으로, 단일의 배양 배관(110) 양단에 한 쌍으로 체결된 링 밴드(120)에 각각 조립된다. 상술한 투명 시트(140)의 양측 단부 내부에는 클립(130)이 끼워진다.
이러한 클립(130)은 링 밴드(120)와 다르게 탄성 변형이 없거나 변형이 작은 견고한 재질의 것이 사용된다. 예컨대, 클립(130)은 강화 고무나 알루미늄 재질을 사용하여 제작된 것이 사용될 수 있다.
도시된 바와 같이 클립(130)과 링 밴드(120) 사이에는 빈 공간부를 형성하고, 이와 같이 형성된 공간은 배양 배관(110)과 투명 시트(140) 사이에 형성된 온도 온도조성공간과 연결된다.
위와 같은 공간부를 형성하기 위해 링 밴드(120)의 안착홈(121) 바닥면과 클립(130)의 내주면은 서로 이격되어야 한다. 이를 위해 일 예로 온도조성공간과 연결되는 일측 단부를 제외한 나머지 테두리 부분에는 스페이서(131a)를 돌출 형성시킨다.
또한, 클립(130)에는 공기가 인입 또는 인출되는 유동공(131)이 형성되어 있으며, 서로 다른 배양 배관(110)에 형성된 온도조성공간들은 유동공(131)을 통해 연결된다. 따라서, 다수개의 배양 배관(110)을 연결하여 사용하는 경우에도 이들 모두를 따라 온도 조정용 공기가 유동하게 된다.
도 4와 같이 다수의 배양 배관(110)들을 연결하여 사용하는 경우, 배양 배관(110) 중 시작점에는 주입용 공기 호스(133a)를 연결하고, 배양 배관(110)들 사이는 연결용 공기 호스(133b)를 연결하며, 종착점에는 배출용 공기 호스(133c)를 연결한다.
상기한 공기 호스(hose, 혹은 공기 배관도 가능)들은 클립(130)의 유동공(131)에 연결된다. 또한, 공기 호스와 유동공(131)의 연결을 돕도록 너트 형상의 체결구(132)를 더 포함할 수 있다.
체결구(도 1의 '132' 참조)는 그 중공부가 유동공(131)에 일치하도록 클립(130)에 고정된다. 따라서, 체결구(132)에 공기 호스를 조립하면 공기 호스가 유동공(131)에 연결된다.
나아가, 배양 배관(110)의 일측 단부는 일 예로 U자관(U)에 의해 서로 연결됨에 따라 아래에서 도 7 및 도 8에서 설명하는 바와 같이 다수의 배양 배관(110)들이 지그재그 방향으로 연결 배치할 수 있다.
투명 시트(140)는 배양 배관(110)을 감싸도록 배양 배관(110)의 외주면으로부터 외측으로 일정 거리 이격됨에 따라 배양 배관(110)과의 사이에 온도 조절용 공기가 유동하는 온도조성공간을 형성한다.
즉, 배양 배관(110)의 외주면과 관 형상의 투명 시트(140)는 2중관 구조로 배치됨에 따라 이들 사이에 온도조성공간을 형성한다.
이를 위해 투명 시트(140)는 클립(130)이 조립된 링 밴드(120)에 고정된다. 정확히는 투명 시트(140)의 양단이 각각 링 밴드(120)에 끼워진 후 후술할 시트 고정밴드(161, 162) 등에 의해 투명 시트(140)가 가압 고정됨에 따라 밀폐가 이루어진다.
특히, 투명 시트(140)는 클립(130)에 관통 형성된 유동공(131)을 막지 않도록 클립(130)의 내측 끝단부로부터 일정 거리까지만 끼워진다.
따라서, 배양 배관(110)과 투명 시트(140) 사이의 온도조성공간에 채워진 온도 조절용 공기는 링 밴드(120)와 클립(130) 사이의 공간으로 유입된 후 유동공(131)을 통해 다른 배양 배관(110)으로 유동된다.
투명 시트(140)는 일 예로 투명 비닐 시트가 사용될 수 있으며, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 폴리염화비닐(PVC), 연신 폴리프로필렌(OPP), 무연신 폴리프로필렌(CPP), 나이론(Nylon), 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC), 에틸렌 초산비닐 공중합체(EVA) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등이 적용될 수 있다.
한편, 위에서 설명한 바와 같이 링 밴드(120)에 안착 조립된 클립(130)은 접착제나 테이프 등을 이용하여 접합 방식으로 링 밴드(120)에 고정하고 밀폐가 이루어지도록 할 수 있다. 그러나, 접합 방식을 이용하면 유지 보수가 어렵다.
이에, 본 발명은 링 밴드(120)에 안착된 클립(130)을 고정하기 위한 클립 고정밴드(150)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 클립 고정밴드(150)는 고무와 같이 탄성이 있는 재질은 물론 금속, 수지 등 다양한 재질의 것이 사용될 수 있다.
또한, 링 형태의 클립 고정밴드(150)를 사용하는 경우에는 바로 체결이 가능하지만, 밴드라는 명칭에도 불구하고 본 발명은 스트립이나 와이어 형태의 클립 고정밴드(150) 역시 적용될 수 있다. 이 경우에는 결속(매듭) 작업이 필요하다.
이러한 클립 고정밴드(150)는 클립(130) 위에 체결됨으로써 클립 고정밴드(150)가 클립(130)을 탄성 가압하고, 그에 따라 클립(130)이 링 밴드(120)를 가압함으로써, 클립(130)과 링 밴드(120) 모두 고정할 수 있다.
또한, 도시된 바와 같이 클립(130) 링 밴드(120)와 클립(130)이 접하는 경계에 체결됨에 따라 링 밴드(120)와 클립(130)을 동시에 가압함으로써, 이들 모두를 동시에 고정할 수도 있다.
다음, 시트 고정밴드(161, 162)는 투명 시트(140)를 고정하기 위한 것으로, 각각 배양 배관(110)의 양단부에 구비된 링 밴드(120) 및 클립(130)의 외주면에 체결됨에 따라 투명 시트(140)를 고정한다.
시트 고정밴드(161, 162) 역시 위에서 설명한 클립 고정밴드(150)와 마찬가지로 고무와 같이 탄성이 있는 재질은 물론 금속, 수지 등 다양한 재질의 것이 사용될 수 있다.
이러한 시트 고정밴드(161, 162)는 투명 시트(140)를 충분한 힘으로 가압하도록 적어도 하나 이상 구비된다. 일 예로 도시한 바와 같이, 시트 고정밴드(161, 162)는 배양 배관(110)의 양측부에 각각 2개씩 구비된다.
즉, 배양 배관(110)의 일측 단부에 끼워진 투명 시트(140)를 제1 시트 고정밴드(161) 및 제2 시트 고정밴드(162)로 고정하고, 타측 단부에 끼워진 투명 시트(140) 역시 제1 시트 고정밴드(161) 및 제2 시트 고정밴드(162)로 고정한다.
바람직하게, 제1 시트 고정밴드(161) 및 제2 시트 고정밴드(162)는 일정 거리 서로 이격된 상태로 투명 시트(140) 위에 체결됨으로써, 투명 시트(140)를 넓은 범위에서 안정적으로 고정한다.
나아가, 제1 시트 고정밴드(161)와 제2 시트 고정밴드(162)를 서로 이격 배치하는 경우, 그 사이에 배치된 투명 시트(140)를 주름지거나 혹은 접힌 상태의 번들(bundle)로 놓아둠에 따라 여분의 투명 시트(141)를 준비할 수 있게 한다.
따라서, 투명 시트(140)의 파손시 여분의 투명 시트(141)를 이용하여 대처할 수 있게 할 뿐만 아니라, 투명 시트(140)의 교체시 쉽게 교체할 수 있게 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 투명시트에 의한 온도 조성이 가능한 광 생물 반응기에 대해 설명한다.
도 5와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 생물 반응기 역시 배양 배관(110), 링 밴드(120), 클립(130) 및 투명 시트(140)를 포함한다. 바람직하게 클립 고정밴드(150) 및 시트 고정밴드(161, 162)를 더 포함한다.
또한, 도 6과 같이 본 발명의 제2 실시예 역시 다수의 배양 배관(110)을 연결하여 다중 배관으로 구성할 수 있음은 물론, 배양 배관(110)의 온도조성공간들을 공기 호스(133a 내지 133c)로 서로 연결한다. 이점은 위에서 설명한 본 발명의 제1 실시예와 같다.
그러나, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 생물 반응기는 배양 배관(110)에 플랜지(111, 112)가 없는 것에 적용된다는 점에 특징이 있다. 이를 위해 배양 배관(110)을 다수개 연결시 서로 마주보도록 일렬 배치된 배양 배관(110)의 단부는 접착제로 접합시킨다.
본 발명은 탄성 재질의 링 밴드(120)를 이용하여 투명 시트(140)를 체결함으로써 배양 배관(110)과 함께 2중관 구조를 형성시킨다. 또한, 링 밴드(120)와 클립(130)에 의해 제공되는 공간을 통해 온도 조정용 공기가 흐른다.
따라서, 플랜지(111, 112)에 공기 유동 등에 필요한 별도의 장치를 연결할 필요가 없고, 배양 배관(110)에 직접 설치가 가능하기 때문에 그 설치에 대한 제약이 없게 된다.
즉, 본 발명은 제1 실시예처럼 플랜지(111, 112)를 통해 배양 배관(110)을 연결하는 방식이나 제2 실시예처럼 플랜지(111, 112) 없이 배양 배관(110)을 직접 연결하는 방식 중 어느 것에도 적용이 가능하다.
이하, 본 발명이 적용된 다수개의 배양 배관을 연결함에 따라 용량을 증대시킨 다중 배양 배관 구조의 광 생물 반응기의 실시예들에 대해 설명한다.
먼저, 도 7과 같이 본 발명에 따른 광 생물 반응기는 다수의 배양 배관(110) 및 투명 시트(140)를 각각 수평 방향으로 설치하고, 이들을 U자관(U)에 의해 연결함에 따라 지그재그 방향 배치된 수평형 광 생물 반응기를 제공할 수 있다.
이때, 도시된 바와 같이 배양 배관(110)은 플랜지(111, 112)를 구비한 것이 적용될 수 있으며, 그 외 도시는 생략하였지만 위에서 이미 설명한 바와 같이 플랜지(111, 112)가 없는 것에도 적용할 수 있음은 자명하다.
또한, 배양 배관(110)들 중 일측 끝단(시작점)에 배치된 배양 배관(110)에는 주입용 공기 호스(133a)를 연결하고, 배양 배관(110)들 사이는 연결용 공기 호스(133b)를 연결하며, 타측 끝단(종착점)에 배치된 배양 배관(110)에는 배출용 공기 호스(133c)를 연결한다.
다음, 도 8과 같이 본 발명에 따른 광 생물 반응기는 다수의 배양 배관(110) 및 투명 시트(140)를 각각 수직 방향으로 설치하고, 이들을 U자관(U)에 의해 연결함에 따라 수직형 광 생물 반응기를 제공할 수 있다.
이때, 도시된 바와 같이 배양 배관(110)은 플랜지(111, 112)를 구비한 것이 적용될 수 있다. 그 외 도시는 생략하였지만 위에서 이미 설명한 바와 같이 플랜지(111, 112)가 없는 것에도 적용할 수 있음은 자명하다.
또한, 배양 배관(110)들 중 일측 끝단(시작점)에 배치된 배양 배관(110)에는 주입용 공기 호스(133a)를 연결하고, 배양 배관(110)들 사이는 연결용 공기 호스(133b)를 연결하며, 타측 끝단(종착점)에 배치된 배양 배관(110)에는 배출용 공기 호스(133c)를 연결한다.
다음, 도 9와 같이 본 발명에 따른 광 생물 반응기는 다수의 배양 배관(110) 및 투명 시트(140)를 각각 수직 방향으로 설치하고, 이들의 양측 단부를 각각 공통관(C)으로 동시에 연결함에 따라 수직-일렬형(혹은 사다리형) 광 생물 반응기를 제공할 수 있다.
이때, 도시된 바와 같이 배양 배관(110)은 플랜지(111, 112)를 구비한 것이 적용될 수 있다. 그 외 도시는 생략하였지만 위에서 이미 설명한 바와 같이 플랜지(111, 112)가 없는 것에도 적용할 수 있음은 자명하다.
또한, 배양 배관(110) 중 일측 끝단(시작점)에 배치된 배양 배관(110)에는 주입용 공기 호스(133a)를 연결하고, 배양 배관(110)들 사이는 연결용 공기 호스(133b)를 연결하며, 타측 끝단(종착점)에 배치된 배양 배관(110)에는 배출용 공기 호스(133c)를 연결한다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
110: 배양 배관
111, 112: 플랜지
120: 링 밴드
121: 안착홈
130: 클립
130a: 스페이서
131: 유동공
132: 체결구
133a, 133b, 133c: 공기 호스
140: 투명 시트
141: 투명 시트 여분
150: 클립 고정밴드
161, 162: 시트 고정밴드

Claims (8)

  1. 내부에 광합성 작용을 하는 미생물이 수용되는 배양 배관(110)과;
    상기 배양 배관(110)의 양측 단부 외주면에 각각 끼워지며, 외표면에는 안착홈(121)이 형성되어 있는 한 쌍의 링 밴드(120)와;
    상기 링 밴드(120)의 안착홈(121)에 각각 조립되는 한 쌍의 클립(130); 및
    상기 배양 배관(110)을 감싸도록 상기 배양 배관(110)의 외주면으로부터 외측으로 일정 거리 이격됨에 따라 상기 배양 배관(110)과의 사이에 온도 조절용 공기가 유동하는 온도조성공간을 형성하며, 양단이 상기 클립(130)이 조립된 링 밴드(120)에 고정되는 투명 시트(140);를 포함하되,
    상기 링 밴드(120)는 서로 다른 직경의 배양 배관(110)에 체결될 수 있도록 탄성 재질로 이루어져 있고,
    상기 링 밴드(120)와 클립(130) 사이에는 상기 온도조성공간과 연통되며 상기 온도 조절용 공기가 유동할 수 있는 공간이 형성되어 있고,
    상기 클립(130)에는 상기 온도 조절용 공기가 인입 또는 인출되는 유동공(131)이 형성되어 있어서, 서로 다른 배양 배관(110)에 형성된 온도조성공간들이 상기 유동공(131)을 통해 연결되며,
    상기 투명 시트(140)의 양단부는 각각 상기 배양 배관(110)의 양단부에 구비된 클립(130)의 외주면에 밀착되며, 상기 클립(130)에 끼워진 투명 시트(140)를 가압하는 적어도 하나 이상의 시트 고정밴드(161, 162)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명시트에 의한 온도 조성이 가능한 광 생물 반응기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배양 배관(110)은 다수개가 연결되되, 배관의 단부가 플랜지(111, 112)에 의해 서로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 투명시트에 의한 온도 조성이 가능한 광 생물 반응기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 플랜지(111)는 플랜지 몸체(111a)의 일측으로 연장된 관(111b)을 포함한 플랜지 관(111)이고,
    상기 플랜지 관(111)의 중공부에는 상기 배양 배관(110)이 끼워지며,
    상기 플랜지 관(111)의 외주면에는 상기 링 밴드(120)가 체결되는 것을 특징으로 하는 투명시트에 의한 온도 조성이 가능한 광 생물 반응기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배양 배관(110)은 다수개가 연결되되, 배양 배관(110)의 단부가 서로 접착 방식으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 투명시트에 의한 온도 조성이 가능한 광 생물 반응기.
  5. 삭제
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 클립(130) 위에 체결되어 클립(130)을 가압 고정하거나, 혹은 상기 링 밴드(120)와 클립(130)이 접하는 경계에 체결됨에 따라 상기 링 밴드(120)와 클립(130)를 동시에 가압 고정시킨는 탄성 재질의 클립 고정밴드(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명시트에 의한 온도 조성이 가능한 광 생물 반응기.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 시트 고정밴드(161, 162)는 제1 시트 고정밴드(161) 및 제2 시트 고정밴드(162)를 포함하되,
    상기 제1 시트 고정밴드(161)와 제2 시트 고정밴드(162) 사이에 위치한 투명 시트(140)를 주름지거나 혹은 접힌 상태로 놓아둠에 따라 여분의 투명 시트(141)를 준비하는 것을 특징으로 하는 투명시트에 의한 온도 조성이 가능한 광 생물 반응기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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"Engineering Standard for Process Design of Double Pipe Heat Exchangers", IPS (1995.07.)*

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