KR101999106B1 - 고압 교반 반응기를 사용한 생물학적 수성가스 전환반응에서의 수소 생산성 증진 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기존의 가스 발효시 핵심 난제인 물질 전달 속도를 효과적으로 증가시키기 위한 것으로, 반응기 내의 압력을 높이는 가압 공정을 통해 기체의 용해도 증가와 교반 과정을 물질 전달 속도를 증가시킬 수 있는 혼합반응기를 사용한 생물학적 수성가스 전환반응에서의 수소 생산성 증진 방법에 관한 것으로, 일정한 교반 속도를 갖는 반응기의 압력을 높여 줌으로써, 반응기 내의 압력 상승으로 인해 기체의 액상 반응물에 대한 용해도를 증가시킬 수 있으며, 이로 인해 추가적인 교반 속도의 증가가 없이도 물질 전달 효율을 향상시킬 수 있어, 반응기 운전에 따른 동력 비용의 소모가 감소하고, 기-액간의 물질전달 효율의 향상으로 인해 수성가스 전환 반응을 통한 수소의 생산성을 더욱 높일 수 있는 장점이 있다.

Description

고압 교반 반응기를 사용한 생물학적 수성가스 전환반응에서의 수소 생산성 증진 방법{Method to enhance biological water-gas shift reaction using high pressure stirred tank reactor}
본 발명은 기존의 가스 발효시 핵심 난제인 물질 전달 속도를 효과적으로 증가시키기 위한 것으로, 반응기 내의 압력을 높이는 가압 공정을 통해 기체의 용해도 증가와 교반 과정을 물질 전달 속도를 증가시킬 수 있는 혼합반응기를 사용한 생물학적 수성가스 전환반응에서의 수소 생산성 증진 방법에 관한 것이다.
좀 더 자세히 설명하면, 기존의 전통적인 방식인 교반 속도 증가 또는 가스 유입량의 변화뿐만 아니라 고압을 견딜 수 있도록 설계된 생물반응기 및 높은 압력 조건에 저항성을 가지는 미생물을 이용함으로써, 반응기 내의 가압 과정을 통해 기체용해도를 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 물질 전달 속도를 향상시켜 생물학적 수성가스 전환반응에서 수소의 생산성을 증진시킬 수 있는 방법에 관한 것이다.
[이 발명을 지원한 국가연구개발사업]
과제고유번호 : 20150581
부처명: 해양수산부
연구사업명: 해양수산생명공학기술개발
연구과제명: 고효율 수소 생산을 위한 고압 수성가스 전환 생물반응기 개발
주관기관명: 한국에너지기술연구원
연구기간: 2016.06.01. ~ 2017.05.31.
기본적으로 기-액상 물질전달을 향상시키기 위해. 플라스크와 같은 실험실 규모(Lab-scale)의 연구에서는, shaking incubator의 회전수를 증가시키거나, mixer를 포함하는 교반조의 교반 회전수(RPM)을 증가시키는 방향으로 연구가 수행되어 왔다.
특히 mixer를 사용할 경우에는, 이러한 교반 mixer의 기포 분쇄효과, 원활한 내부 교반, 높은 물질 전달 효율 등과 같은 장점이 존재하지만, 실제 플랜트 혹은 파일롯 플랜트(Pilot plant) 수준으로 스케일 업(Scale-up)될 경우내는, 이러한 교반 mixer의 사용에 따른 동력비용 혹은 운전비용의 문제가 존재하고, 교반기의 회전에 따른 운전 속도의 한계 등으로 인해, 원하는 수준까지 교반 속도를 높이기 어렵고, 이로 인해 충분한 물질 전달 효과를 얻기가 어려운 문제점이 존재한다.
한편, 수소 가스는 생태친화적인 특징 때문에 미래의 에너지원으로 관심을 받고 있지만, 대부분의 수소 가스는 예를 들어 천연 가스 스트림 변형, 석탄 가스화 및 물의 가수분해 등과 같이 에너지가 많이 소모되는 공정에 의해 생산되고 있다.
미생물을 사용하여 이러한 수소 가스의 생산을 위한 다양한 연구가 진행되어 왔는데, 예를 들어 시아노박테리아 및 조류에서 물의 직접적인 광분해, 또는 바이오 매스 가축 사료 및 합성가스로부터 수소 가스 생산 등을 들 수 있다.
바이오 매스의 가스화 과정을 통해 생산되는 합성가스(Synthesis gas, syngas)는 주로 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 수소가스(H2), 질소가스(N2) 및 메탄(CH4)으로 이루어져 있고, 제강 부생 가스는 주로 CO, N2, CH4 및 CO2로 이루어져 있는 것으로 알려져 있는데, 합성가스 또는 제강 부산물에 있는 CO로부터 H2 생산은 일산화탄소를 수소로 전환하는(CO+ H2O → CO2+H2; ΔG = -20 kJ/mol) 물-가스 이동(water-gas shift; WGS)를 통하여 이루어질 수 있다.
공개특허 제2013-0142251호에서는 수소생산능력이 증가된 균주인 써모코코스 온누리우스 엔에이원 돌연변이 균주 및 이러한 균주를 사용하여 수소를 생산하는 방법을 제시하고 있지만, 수소생산수율이 충분히 높지 못하므로, 추가적인 공정의 개선이 필요하다.
공개특허 10-2015-0055243 (2015.05.21.)
본 발명은 앞서 살펴본 종래 기술의 문제점 및 한계를 해결하거나 극복하기 위한 것으로, 생물 반응기 내에서 기체가 액상으로 물질 전달 과정을 거칠 때, 물질전달 효율의 효과적인 향상을 위해 압력을 높여줌으로써, 기체의 용해도를 향상시켜, 생물학적 수성가스 전환반응의 수소 생산성을 효과적으로 높일 수 있는 방법에 관한 것이다.
통상적인 교반 속도의 증가를 통한 물질전달 효율의 향상이 아닌, 압력에 따라 기체의 용해도가 증가하는 특성을 사용함으로써, 본 발명에서 사용되는 고압 교반 생물반응기는 기존의 일반적인 교반 생물반응기와 동일한 교반 속도를 유지하면서도, 물질전달 효율이 향상되어, 수소 생산성을 높이고자 한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 생물학적 수성가스 전환반응에서 수소 생산성 증진 방법은, 고압 교반 반응기에 미생물이 성장할 수 있는 배지를 공급하는 단계; 제철전로 가스를 공급하는 단계; 수성가스 전환 반응을 통해 일산화탄소를 수소로 전환하는 활성을 갖는 미생물을 공급하는 단계; 및 고압 교반 반응기 내부의 압력을 다단계로 증가시키는 단계;를 포함한다.
상기 미생물은, Thermococcus onnurineus NA1인 것이 바람직하고, 상기 제철전로 가스는, 일산화탄소 60% 및 질소 40%로 이루어진 제철전로 모사가스인 것이 바람직하다.
상기 제철전로 모사가스를 약 0.4 VVM의 속도로 1시간 이상 치환시킴으로써, CO를 충분히 배지에 녹여 주는 것이 바람직하고, 상기 제철전로 가스를 공급하는 단계이전에, 약 1시간 동안 질소로 purging 단계를 수행하여, 고압 교반 반응기 내부를 혐기 분위기로 형성하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 고압 교반 반응기 내부의 압력을 다단계로 증가시키는 단계는, 반응기 내부 압력을 상압인 1bar로 유지시켜 미생물에 의한 수성 가스 전환 반응을 수행하고, 이후 수소의 생산량이 일정해지거나, CO의 전환율이 85% 이상으로 높아질 경우에 추가적으로 압력을 증가시키는 것이 바람직한데, 이때, 추가적인 압력의 증가는, 4bar, 7bar 및 9bar의 순서로 점진적으로 압력을 증가시킬 수 있다.
본 발명에서 사용되는 고압 교반 반응기는, 일정한 속도로 교반 가능한 모터(10), 반응기 내부의 기체를 분쇄할 수 있는 임펠러(20), 배플(bamffle, 30), 내부온도를 유지할 수 있는 워터 재킷(water jacket, 40), 가스가 공급되는 가스 주입구(gas in, 50), 가스가 나가는 가스 배출구(gas out, 60), 배지를 주입하는 medium in(70), 배지를 배출하는 medium out(80) 및 샘플을 채취할 수 있는 sampling port(90)을 포함할 수 있으며, 상기 고압 교반 반응기의 재질은, 고압 조건을 견딜 수 있는 스테인리스 소재인 것이 바람직하다.
또한, 상기 임펠러(20)의 형태는, Rushton-type, Philadelphia Mixing concave(hollow blade) turbine, Philadelphia Mixing pitched blade turbine(PBT), Lightnin A315 fluidfoil, Lightnin A310 또는 Philadelphia Mixing LS hydrofoil 중에서 선택되는 것이 바람직하고, 기포를 효과적으로 분쇄할 수 있는 Rushton-type이 가장 바람직하다.
상기 고압 교반 반응기(100)의 가스 주입구(50)의 전단에는 고압용 MFC(Mass Flow Controller)가 연결되고 있고, 가스 배출구(60)의 후단에는 백 프레셔 레귤레이터(back pressure regulator)가 설치되어, 반응기 내부의 압력을 높여줄 수 있다.
본 발명의 고압 교반 반응기를 사용한 생물학적 수성가스 전환반응에서의 수소 생산성 향상 방법에 따르면, 일정한 교반 속도를 갖는 반응기의 압력을 높여 줌으로써, 반응기 내의 압력 상승으로 인해 기체의 액상 반응물에 대한 용해도를 증가시킬 수 있다.
또한, 이로 인해 추가적인 교반 속도의 증가가 없이도 물질 전달 효율을 향상시킬 수 있어, 반응기 운전에 따른 동력 비용의 소모가 감소하고, 기-액간의 물질전달 효율의 향상으로 인해 수성가스 전환 반응을 통한 수소의 생산성을 더욱 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 사용되는 고압 반응기의 모식도이다.
도 2(a)는 본 발명에서 사용된 고압반응기의 사진이고, 도 2(b)는 고압반응기 내부에 설치되는 임펠러 및 반응기 내부 사진이다.
도 3(a)와 도 3(b)는 각각 상압 운전시 수소생산성과 상압 운전시 세포생장곡선을 도시한 것이다.
도 4 내지 도 6은, 모사 LDG의 유량 변화에 따른 고압 운전시 수소 생산성 혹은 세포 생장 곡선을 도시한 것이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 고온 고압 생물반응기를 사용한 생물학적 수성가스 전환반응에서의 수소 생산성 증진 방법을 도면과 실시예를 통해 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.
앞서 상술한 본 발명의 목적과 효과를 달성하기 위해, 본 발명에서는 사용되는 반응기 시스템은, 도 1에 제시된 것과 같은 고압용 반응기 본체를 포함한다. 상기 고압용 반응기 본체는, 반응기의 내부를 일정한 속도로 교반시킬 수 있는 교반기; 내부온도 유지를 위한 워터 자켓(water jacket); 원활한 교반을 위한 배플(baffle); 및 임펠러(impeller);를 포함하고, 반응기 내부 압력을 제어해 줄 수 있는 백 프레셔 레귤레이터(back pressure regulator)와 내부의 압력을 원하는 압력까지 올릴 수 있는 고압용 MFC(Mass Flow Controller)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
도 2(a)에는 후술되는 실시예에서 사용된 본 발명에 따른 반응기의 실제 사진이 제시되어 있으며, 도 2(b)에는 고압 반응기 내부에 설치되는 임펠러 및 반응기의 내부 사진이 제시되어 있다.
상기 도 1과 도 2에 제시된 본 발명의 실시에 사용되는 반응기는, 일정한 속도로 교반 가능한 모터(10), 반응기 내부의 기체를 분쇄할 수 있는 임펠러(20), 배플(bamffle, 30), 내부온도를 유지할 수 있는 워터 재킷(water jacket, 40), 가스가 공급되는 가스 주입구(gas in, 50), 가스가 나가는 가스 배출구(gas out, 60), 배지를 주입하는 medium in(70), 배지를 배출하는 medium out(80) 및 샘플을 채취할 수 있는 sampling port(90)을 포함하며, 반응기의 재질은 고압에 견딜 수 있는 스테인리스 소재가 바람직하다.
상기 임펠러의 형태는 도 3의 (a) 내지 (f)에 제시된 것처럼, (a) Rushton-type, (b) Philadelphia Mixing concave(hollow blade) turbine, (c) Philadelphia Mixing pitched blade turbine(PBT), (d) Lightnin A315 fluidfoil, (e) Lightnin A310 또는 (f) Philadelphia Mixing LS hydrofoil 중에서 선택될 수 있으며, 기체 분쇄에 가장 탁월한 Rushton-type의 임펠러를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
이러한 본 발명에 따른 반응기가, 기존의 가스 전달 반응기들의 가장 큰 차이점은 고압을 통하여 기체의 용해도를 높이고, 버블 사이즈가 줄어듦에 따라 기-액 물질전달을 향상 시킬 수 있는 점에 있다. 가스 주입구(50)는 반응기(100)의 아래쪽에, 가스 배출구(60)는 반응기(100)의 위쪽에 설치하여 가스가 밑에서 위쪽으로 흐르도록 설계되는 것이 바람직하다.
가스 주입구(50)로는 고압 MFC(Mass Flow Controller, 110)로부터 배출되는 고압가스를 일정한 유량으로 유입되고, 가스 배출구(60)에는 back pressure regulator(120)를 설치함으로써, 반응기(100)의 내부압력을 원하는 수준의 고압으로 유지할 수 있다.
상기 반응기(100)는 기존의 상압 생물 반응기들과는 달리 고압 운전을 통해 물질 전달 속도 혹은 효율을 향상시킬 수 있으므로, 임펠러(20)의 상대적으로 낮은 교반 속도로 운전이 가능하다.
고압에 견딜 수 있는 미생물인 T.onnurineus NA1(2012년 KCTC12157BP로 기탁됨)의 돌연변이 균주인 WTC155T 균주(기탁번호: KCTC12414BP)을 사용하여 수성가스 전환 운전하였으며, 하기의 실시예에 사용된 가스는 제철전로(LDG, Linze Donawitz Gas) 모사가스로 CO 60%와 N2 40%로 이루어져 있으며, 조업부피는 3 L이다. 반응기의 운전 초기 조건으로는 0.1 VVM(volume of gas added to liquid per minute)의 가스 유입속도와 600 rpm의 교반 속도를 사용하였다.
반응기에 도입된 배지는 10 g/L yeast extract를 포함한 MM1 media이고, 조업온도는 80℃로 유지하였으며, 본 발명의 실시예에 사용된 배지의 구체적인 조성은 하기의 표 1과 같다.
Component amount Final concentration
NaCl 35 g/L
KCl 0.7 g/L
Cysteine-HCl 0.5 g/L
NH4Cl (75 g/L) 4 ml/L 0.3 g/L
NaHCO3 (50 g/L) 10 ml/L 0.5 g/L
1000X trace element 1 ml/L
500X Fe-EDTA sol 1 ml/L
Yeast Extract 10~20 g/L
이때 사용된 Trace elements 1000 X 와 500X Fe-EDTA sol은 각각 표 2 및 표 3의 조성과 같다.
Component amount
CuSO45H2O 0.01 g/L
ZnSO4 7H2O 0.1 g/L
CoCl2 6H2O 0.005 g/L
MnCl2 4H2O 0.2 g/L
Na2MoO4 2H2O 0.1 g/L
KBr 0.05 g/L
KI 0.05 g/L
H3BO3 0.1 g/L
NaF 0.05 g/L
LiCl 0.05 g/L
Al2(SO4)3 0.05 g/L
NiCl2 6H2O 0.01 g/L
VOSO4 2H2O 0.005 g/L
H2WO4 0.005 g/L
Na2SeO4 0.005 g/L
SrCl 6H2O 0.005 g/L
BaCl2 0.005 g/L
Component amount
FeSO4 7H2O 1.54 g/L
Na-EDTA 2.06 g/L
이러한 조성에 따라 만들어진 배지를 gray rubber cap으로 밀폐된 serum bottle에 옮긴 후, 혐기 상태를 만들어 주기 위해, 약 1시간 동안 질소로 purging을 한 후, Thermococcus onnurineus NA1 cell을 1 ~ 10% 접종하였다.
이후 Head space를 CO 60% 질소 40% 기체로 1시간 이상 치환하여 CO를 공급한 후 80℃에서 배양하였으며, T. onnurineus NA1 156T cell의 경우 serum bottle에서 6시간 정도 배양된 cell을 반응기 working volume의 10%로 사용하였다.
고압반응기(전체 부피 5 L)에 약 2.7 L의 배지를 넣고 온도를 80℃로 높인후, 100% 질소로 ~ 0.4 VVM의 속도로 1시간 이상 치환하여 배지를 혐기상태로 만들어 주었으며, 이후 60% CO, 40% N2가스로 ~ 0.4 VVM의 속도로 1시간 이상 치환하여 CO를 충분히 배지에 녹여 준 후, 0.3 L의 준비된 seed를 반응기에 접종하였다. 접종 시, 혐기 조건을 유지하기 위해 질소가스의 압력을 이용해 밀폐된 반응기 내에 seed를 밀어 넣는 방식을 사용하였다.
또한, 접종 직후에 반응기 내부의 압력을 높일 경우에는, 미생물 자체에 물리적 충격을 줄 수 있고, 가압에 따른 toxic한 CO의 용해도 역시 증가하여 미생물의 성장에 저해요소로 작용(inhibition)할 수 있으므로, 미생물이 CO를 활용할 수 있도록 충분한 성장 및 환경 적응을 유도하기 위해 다단계 방식으로 압력을 증가시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 1 bar에서 10 bar로 압력을 증가시킬때, CO와 N2의 분압을 제어하여 전체 압력이 1 bar에서 2 bar, 4 bar, 10 bar 순으로 점진적으로 증가하도록 압력을 올려주는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 다단계 방식으로 압력을 올려주는 시기는, 수소의 생산량이 일정해지고 CO전환율이 90% 이상일 경우에 압력을 증가시킬 수 있다.
[ 실시예 1] 상압 운전시 수성가스 전환 결과(모사 LDG 유량 0.1 VVM )
0.1 vvm의 모사 LDG 유량과 600 rpm의 교반속도에서 생물학적 수성가스전환 반응을 수행하였다. 배양 2시간 만에 물질전달 저해 현상이 발생하였으며, 3시간 이후 수소 생산성이 더 이상 증가하지 않았다. 물질전달 저해현상이 심해짐에 따라 세포생장은 지수성장기에서 선형생장기로 변화하였고 수소 생산성은 105 mmol/L/h이었으며, CO 전환율은 64%, 수소선택도는 98%를 기록하였다(도 4(a)와 4(b) 참조). 물질전달 저해 구간에서 수소생산속도를 이용하여 물질전달계수를 측정한 결과, 물질전달상수 값은 433/h를 나타내었다.
[ 실시예 2] 고압 운전시 수성가스 전환 결과(모사 LDG 유량 0.1 VVM )
수소 생산속도 증가가 완만해지는 2시간 이후 압력을 4 bar까지 증가하였고, CO 전환율 향상을 위하여 6시간 이후 7 bar, 9시간 이후 9 bar의 압력을 적용하였다(도 5(a) 참조). 이때, 최대 수소생산성은　175 mmol/L/h이었고, CO 전환율은 95%를 나타내었으며(도 5(b) 참조), 배출 CO의 농도를 2.5% 이하로 유지할 수 있었다. 이러한 운전 조건에서 이론적 최대 수소 생산성이　180 ｍmol/L/h임을 감안해보면 대부분의 CO가 전환됨을 알 수 있으며, 압력 증가를 통하여 효율적인 물질전달이 가능하였음을 확인할 수 있다.
[ 실시예 3] 고압 운전시 수성가스 전환 결과(모사 LDG 유량 0.2 VVM )
0.2 vvm의 모사 LDG 유량과 600 rpm의 교반속도에서 압력을 증가시켜가며 생물학적 수성가스전환 반응을 수행하였고, 초기 안정적인 운전을 위하여 배양 4시간까지 0.1 vvm으로 LDG를 공급하다가 이후 0.2 vvm으로 유량을 증가시켰다(도 6(a) 참조). 0.2 vvm에서 수소 생산성은 340 mmol/L/h를 기록하였으며, CO 전환율은 88%를 나타났다(도 6(b) 참조).
[ 실시예 4] 고압 운전시 수성가스 전환 결과(모사 LDG 유량 0.4 VVM )
수소생산성 증가와 미생물이 받는 스트레스 최소화를 위해 압력을 1 bar → 4 bar 로 증가시키고 모사 LDG 가스 공급 속도를 0.1 VVM → 0.2 VVM로 증가시켰다. 물질전달 한계로 인해 수소생산성이 더이상 올라가지 않는 것을 확인한 후, 다시 압력을 7 bar로 증가시켰으며, 이후 가스공급 속도를 0.4 VVM으로 증가시켰다(도 7(a) 참조). 519 mmol/L/h의 최대 수소생산성이 관찰되었으며 이 당시 CO 전환율은 73%에 달함을 확인할 수 있었다(도 7(a) 및 (b) 참조). 하지만, 12 시간 배양이후 급격히 foam이 발생하기 시작하여 실험을 중단하였다.
이상과 같이, 기존의 전통적인 방식인 교반 속도 증가 또는 가스 유입량의 변화뿐만 아니라 고압을 견딜 수 있도록 설계된 생물반응기 및 높은 압력 조건에 저항성을 가지는 미생물을 이용하고, 반응기 내에 공급되는 가스의 유량을 제어하여 반응기 압력을 높여주는 가압 과정을 통해 기체용해도를 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 물질 전달 속도를 향상시켜 생물학적 수성가스 전환반응에서 수소의 생산성을 효과적을 증진시킬 수 있는 방법을 완성하였다.
10: 모터 20: 임펠러
30: 배플(baffle) 40: 워터 자켓(water jacket)
50: 가스 주입구(gas in) 60: 가스 배출구(gas out)
70: medium in 80: medium out
90: sampling port 100: 고압 반응기
110: 고압 MFC 120: back pressure regulator

Claims (11)

  1. 생물학적 수성 가스 전환반응을 이용한 수소 생산 방법에 있어서,
    고압 교반 반응기에 미생물이 성장할 수 있는 배지를 공급하는 단계;
    제철전로 가스를 공급하는 단계;
    수성가스 전환 반응을 통해 일산화탄소를 수소로 전환하는 활성을 갖는 미생물을 공급하는 단계; 및
    고압 교반 반응기 내부의 압력을 다단계로 증가시키는 단계;를 포함하고,
    상기 고압 교반 반응기 내부의 압력을 다단계로 증가시키는 단계는,
    반응기 내부 압력을 상압인 1bar로 유지시켜 미생물에 의한 수성 가스 전환 반응을 먼저 수행한 후, 수소의 생산량이 일정해지거나, CO의 전환율이 85% 이상으로 높아질 경우에 추가적으로 반응기 내부의 압력을 증가시키되,
    이러한 추가적인 반응기 내부의 압력 증가는, 4bar, 7bar 및 9bar의 순서로 다단계 압력 증가 과정이고,
    상기 미생물은, Thermococcus onnurineus NA1인 것을 특징으로하는, 고압 교반 반응기를 사용한 생물학적 수성가스 전환반응에서의 수소 생산성 증진 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제철전로 가스는, 일산화탄소 60% 및 질소 40%로 이루어진 제철전로 모사가스인 것을 특징으로 하는, 고압 교반 반응기를 사용한 생물학적 수성가스 전환반응에서의 수소 생산성 증진 방법.
  4. 제3항에 있어서, 제철전로 모사가스를 0.4 VVM의 속도로 1시간 이상 치환시킴으로써, CO를 충분히 배지에 녹여 주는 것을 특징으로 하는, 고압 교반 반응기를 사용한 생물학적 수성가스 전환반응에서의 수소 생산성 증진 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제철전로 가스를 공급하는 단계이전에, 1시간 동안 질소로 purging 단계를 수행하여, 고압 교반 반응기 내부를 혐기 분위기로 형성하는 단계;를 더 포함하는, 고압 교반 반응기를 사용한 생물학적 수성가스 전환반응에서의 수소 생산성 증진 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고압 교반 반응기는, 일정한 속도로 교반 가능한 모터(10), 반응기 내부의 기체를 분쇄할 수 있는 임펠러(20), 배플(bamffle, 30), 내부온도를 유지할 수 있는 워터 재킷(water jacket, 40), 가스가 공급되는 가스 주입구(gas in, 50), 가스가 나가는 가스 배출구(gas out, 60), 배지를 주입하는 medium in(70), 배지를 배출하는 medium out(80) 및 샘플을 채취할 수 있는 sampling port(90)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고압 교반 반응기를 사용한 생물학적 수성가스 전환반응에서의 수소 생산성 증진 방법.
  9. ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제8항에 있어서,
    상기 고압 교반 반응기의 재질은, 고압 조건을 견딜 수 있는 스테인리스 소재인 것을 특징으로 하는, 고압 교반 반응기를 사용한 생물학적 수성가스 전환반응에서의 수소 생산성 증진 방법.
  10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제8항에 있어서,
    상기 임펠러(20)의 형태는, Rushton-type, Philadelphia Mixing concave(hollow blade) turbine, Philadelphia Mixing pitched blade turbine(PBT), Lightnin A315 fluidfoil, Lightnin A310 또는 Philadelphia Mixing LS hydrofoil 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 고압 교반 반응기를 사용한 생물학적 수성가스 전환반응에서의 수소 생산성 증진 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 고압 교반 반응기(100)의 가스 주입구(50)의 전단에는 고압용 MFC(Mass Flow Controller)가 연결되고 있고, 가스 배출구(60)의 후단에는 백 프레셔 레귤레이터(back pressure regulator)가 설치되어, 반응기 내부의 압력을 높여줄 수 있는 것을 특징으로 하는, 고압 교반 반응기를 사용한 생물학적 수성가스 전환반응에서의 수소 생산성 증진 방법.
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