KR102207820B1 - 미세조류의 고밀도 배양, 수확 및 건조와 더불어 자체 대기 정화, 수질 정화를 제공하는 미세조류 재배시설 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세조류를 배양, 수확 및 건조하기 위한 재배시설에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세조류의 효율적인 배양, 수확 및 건조를 제공하고, 아울러 바이오매스를 활용한 이산화탄소의 전환고정을 통해 대기 정화를 제공하며, 나아가 유기성 폐수에 포함된 질소, 인 등을 생물학적으로 처리함으로써 수질 정화를 제공할 수 있는 미세조류 재배시설에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 배양액을 살균하는 살균부, 살균된 배양액과 배양기체를 공급하는 공급부, 그리고 미세조류를 배양하는 수직형 광 생물배양기를 포함하는 배양부, 그리고 미세조류를 수확하는 수확부, 그리고 수확된 미세조류를 건조하는 건조부를 포함한다.

Description

미세조류의 고밀도 배양, 수확 및 건조와 더불어 자체 대기 정화, 수질 정화를 제공하는 미세조류 재배시설{Microalgae cultivation facility}

본 발명은 미세조류를 배양, 수확 및 건조하기 위한 재배시설에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세조류의 효율적인 배양, 수확 및 건조를 제공하고, 아울러 바이오매스를 활용한 이산화탄소의 전환고정을 통해 대기 정화를 제공하며, 나아가 유기성 폐수에 포함된 질소, 인 등을 생물학적으로 처리함으로써 수질 정화를 제공할 수 있는 미세조류 재배시설에 관한 것이다.

광합성 미생물인 미세조류는 원시지구인 20~30년 전에 지구에 출현하여 강한 번식능력과 생명력을 바탕으로 초기 지구에 가득했던 탄소들을 광합성을 통해 유기물로 전환하고 그 대사물질인 산소를 배출함으로써 동물이 출현하게 한 장본인으로 현재까지 그 종을 유지해 오고 있다.

근래에 지구환경은 화석연료의 남용으로 인하여 에너지 고갈과 더불어 온실가스의 과대방출로 인한 지구온난화 영향으로 큰 위기에 봉착해 있다는 것은 부인할 수 없는 현실이다. 이에 이산화탄소 방출을 감소하고 화석연료의 사용량을 줄이기 위하여 생물 유래의 바이오에너지가 바람직한 대체에너지로 주목을 받고 있다. 이에 탄소 중립의 재생 바이오연료는 머지않은 미래에 기존의 화석연료인 수송용 연료를 대체해야 할 강력한 필요성이 있다.

바이오연료는 다른 재생에너지와 비교하여 저장이 쉬울 뿐만 아니라 기존의 내연기관에 직접 사용이 가능하며 일반 디젤과도 혼합하여 사용 가능하고, 독성이 없는 생분해성 물질이라는 강점이 있다.

현재 대부분의 바이오 디젤은 팜 오일 또는 유채 등의 유지함량이 많은 식물로부터 생성해 왔다. 그러나 이러한 식물유래 바이오 디젤은 지속가능성의 문제를 야기하고 있다. 가령 유채로부터 10억 톤의 바이오 디젤을 얻기 위해서는 한반도의 면적에 해당하는 토지가 필요하다. 또한 이를 가공하는 과정에서 총생산 가능한 에너지의 반 이상이 소비되고 있다. 이러한 문제들이 바로 최근 미세조류로부터 바이오 디젤을 생산하는 연구 및 개발에 주목을 하게 되는 이유가 되고 있다.

바이오 디젤을 얻기 위해 미세조류를 이용하는 데는 많은 장점이 있다. 이들은 일반 식물과 비교하여 매우 높은 생산성을 보여주고 있다. 미세조류의 생장률은 빠른 것은 매 3시간 반마다 분열하여 2배를 이룬다.

또한 미세조류는 이산화탄소 외에 암모니아와 질산염, 인산염 등의 오염물질을 제거하여 폐수처리에 이용도 가능하다. 또한 배양된 미세조류에서는 화석연료를 대체 할 뿐만 아니라 항산화제 등의 유용한 천연물질 생산도 가능하여 각종 석유화학제품의 대안으로 떠오르고 있으며, 이들을 추출한 후의 부산물은 사료 또는 퇴비로도 활용이 가능하며 다양한 목적에서 매우 유용한 원료로 주목을 받고 있는 것이다.

그러나 미세조류를 대량 배양하기 위해서는 여러 기술적 난제들도 내포하고 있는데, 전체공정에서 미세조류의 배양과 관련한 공정이 전체비용의 50% 이상을 차지하고 있으며, 이후 적절한 수확, 농축, 건조, 물질분리추출 등의 과정이 뒤따르고 있다.

종래 미세조류 배양장치로는 대한민국 등록특허 제10-0679989호 [접종물 배양조가 내부에 설치된 수로식 미세조류 옥외 배양조], 대한민국 공개특허 제10-2012-0014387호 [미세조류 대량배양을 위한 광 생물 반응기 및 이를 이용한 미세조류 배양방법] 등이 있으나, 종래 수로형 연못(raceway pond) 배양시스템, 광 생물 반응기(Photobioreactor)는 넓은 설치면적과 고가의 초기 설치비용이 필요하고, 초기시설비용인 적은 수로형 연못은 조류의 바이오필름 형성과 긴 배양기간으로 인해 수율이 감소하고, 수확은 화학제재인 응집제를 사용함으로 2차적 수질오염문제가 발생한다. 생산수율이 좋은 광 생물 반응기는 조류의 벽면부착을 막기 위한 흐름을 유도하기 위해 수평적 구조로만 만들 수밖에 없다는 한계가 있다. 수평적 구조는 대기 중에 이산화탄소를 넣어주기 어려울 뿐만 아니라 광합성 결과 물질인 산소를 배출시킬 수 없다는 한계가 있어 산소중독으로 인한 생산량 증대의 한계가 있다.

결국, 미세조류를 상용화하기 위해서는 초기 시설비용이 적고, 미세조류성장 인자(빛, 이산화탄소, 질소, 인, 소량의 미네랄)를 저비용으로 제공함으로 소요되는 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 저비용 고효율의 복합기술개발이 매우 시급하다 할 것이다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 좁은 면적에서 사계절 다량의 미세조류를 토착 미세조류에 의한 오염 없이 효과적으로 배양할 수 있고, 이를 고효율로 수확할 수 있도록 하며, 이산화탄소 전환고정을 통한 공기정화와 하수에 다량 함유한 질소, 인을 생물학적으로 처리함에 따른 수질정화를 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러 재배시스템에 사용되는 배관을 본딩 작업과 같은 접착 작업 없이 착탈 방식으로 연결할 수 있어 일부 파손 시에 해당 부분만 교체가 가능한 T 소켓을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 목적으로 하는 본 발명은, 유입된 공기에 산소를 함유시키는 산소발생기, 유입된 공기에 오존을 함유시키는 오존발생기 및 배양액을 입출시키는 펌프를 포함하는 마이크로 버블 발생장치를 포함하는 살균부, 그리고 이산화탄소와 질소를 포함하는 배양기체를 압축하는 공기압축기, 상기 배양기체의 압력을 조절하는 탱크, 상기 배양기체의 공급을 제어하는 자동공급장치 및 살균된 상기 배양액과 상기 배양기체를 공급하는 공급 배관을 포함하는 공급부, 그리고 내부에 배양공간을 구비하고 수직 배치되는 배양실린더, 상기 공급 배관에 연결되고 상기 배양실린더의 하부에 결합되어 상기 배양공간에 연통되는 유입 배관 및 상기 유입 배관의 일 측에 구비된 공기압 조절장치를 포함하는 수직형 광 생물배양기를 포함하는 배양부, 그리고 상기 배양부에 연결되어 배양된 미세조류를 수확하는 수확장치를 포함하는 수확부, 그리고 수확된 미세조류를 건조하는 건조장치를 포함하는 건조부를 포함한다.

또한 상기 유입 배관은, 제1방향으로 개구되고, 제1내경을 갖는 결합부를 포함하는 제1분기구, 상기 제1방향의 반대편인 제2방향으로 개구되고, 상기 제1내경에 상응하는 제2외경을 갖는 피결합부를 포함하는 제2분기구 및 상기 제1 및 제2방향과 다른 제3방향으로 개구된 제3분기구를 포함하는 T 소켓으로 구성될 수 있음을 특징으로 한다.

또 상기 피결합부는 외경을 따라 형성된 일 이상의 오링홈을 포함하고, 상기 오링홈에 삽입되는 오링은 그 직경이 상기 오링홈의 깊이보다 크게 형성되도록 구성될 수 있음을 특징으로 한다.

또 상기 제1 내지 제3분기구는 중앙에 구비된 바디를 공유하고, 상기 제1분기구는 상기 바디와의 경계에 구비되고 상기 제1내경이 상기 바디의 내경보다 크게 형성되도록 하는 단턱부를 포함할 수 있음을 특징으로 한다.

또 상기 제3분기구는 제3내경을 갖는 결속부를 포함하고, 상기 결속부는 내경을 따라 형성된 장착홈, 상기 장착홈에 소정 간격으로 삽입되고 사각형 단면을 갖는 제1링부재 및 상기 장착홈과 상기 제1링부재의 이격 또는 인접한 두 제1링부재의 이격에 의해 형성된 삽입홈에 삽입되고 원형 단면을 갖는 제2링부재를 포함하고, 상기 장착홈에는 요홈이 구비되고, 상기 제1링부재에는 상기 요홈에 삽입되는 이탈방지돌기가 구비될 수 있음을 특징으로 한다.

상기 구성 및 특징을 갖는 본 발명은 대기중 이산화탄소와 질소 등을 무상으로 이용함과 더불어 대기환경을 개선하고, 하수의 질소, 인을 배양액으로 이용함으로써 수질정화의 효과를 제공할 수 있다.

또한 공해의 원인물질들을 미세조류배양에 자원으로 활용함으로 자원의 선순환을 유도하고 생산비용을 극소화하여 사업성을 확보할 수 있다.

또한 그동안 미세조류배양의 가장 큰 난제인 오염으로 인한 생산성 저하문제를 해결하되, 특히 배양액을 물리적 방법으로 살균하고 배양기를 밀폐구조로 구성함에 따라 대기 중 경쟁조류나 오염원으로부터 보호, 최적성장조건을 제공한다.

아울러 수직구조로 인해 수확과 배양액 공급이 용이하여 24시간을 주기로 수확, 최적의 빛 조건을 조성함에 따라 생산성을 극대화하였다.

나아가 제1 내지 제3분기구 각각에 관체를 착탈 결합함으로써, 일부 파손 시에 해당 부분만 교체가 가능하고, 나아가 복수의 T 소켓을 직렬로 결합할 수 있어 보다 다양한 형태의 배관 설계가 가능하다는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 효율적인 미세조류 배양을 위한 시설(본 시스템)의 구성도.
도 2는 미세조류배양을 위한 온실하우스의 정면도 와 배면도.
도 3은 미세조류배양을 위한 온실하우스의 측면도
도 4는 미세조류배양을 위한 온실하우스의 단면도
도 5 내지 도 7는 미세조류배양을 위한 온실하우스의 실시예에 관한 사진 도면.
도 8 내지 도 9는 배양액 살균을 위한 마이크로 공기방울 발생장치에 관한 실시예를 도시한 도면.
도 10 내지 도 11은 배양액 및 공기(이산화탄소, 질소)공급배관에 관한 실시예를 도시한 도면.
도 12 내지 도 13은 건조기 및 공기 압축기에 관한 실시예를 도시한 도면.
도 14는 압축공기의 압력을 조절하는 탱크 및 공기냉각장치에 관한 실시예를 도시한 도면.
도 15는 펌프 및 밸브 자동컨트롤러 도시한 도면.
도 16 내지 도 18은 수직형 광 생물배양기에 관한 실시예를 도시한 도면.
도 19는 수직형 광 생물배양기의 일별 성장 그래프.
도 20은 수직형 광 생물배양기의 월간 성장 그래프.
도 21 내지 22은 중공사막 수확장치에 관한 실시예를 도시한 도면.
도 23 내지 도 27은 유입 배관에 관한 일 실시예로, 본 발명에 따른 T 소켓의 사시도 및 단면도.
도 28 내지 도 30은 현장 설치 도면 및 사진 자료

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 미세조류 재배시설(이하 본 시설)에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

본 시설은 미세조류의 고밀도 배양, 수확 및 건조와 더불어 자체 대기 정화, 수질 정화를 제공하는 미세조류 재배시설로, 도 1 내지 도 30에 도시된 바와 같이, 크게 배양액을 살균하는 살균부, 배양기체 및 배양액을 공급하는 공급부, 미세조류를 배양하는 배양부, 배양된 미세조류를 수확하는 수확부, 그리고 수확된 미세조류를 건조하는 건조부를 포함한다.

각 구성 별로, 상기한 본 시설의 구성들은 도 1에 도시된 바와 같이 내부가 재배실로 구성된 온실하우스의 재배실에 배치되는데, 도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 온실하우스는 재배실을 구성하기 위해 각기 수평 및 수직으로 배치된 다수의 파이프의 결합에 의해 구성된 골조를 포함하고, 소정의 제어수단을 통해 천장을 개폐하는 천장자동개폐시스템을 더 포함한다.

이러한 온실하우스의 구성은 통상의 온실하우스의 구성과 크게 다르지 않으므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

다음으로, 살균부는 배양액을 살균하는 구성으로, 도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 유입된 공기에 산소를 함유시키는 산소발생기, 유입된 공기에 오존을 함유시키는 오존발생기 및 배양액을 입출시키는 펌프를 포함하는 마이크로 버블 발생장치를 포함한다.

상기 마이크로 버블 발생장치는 하수의 토착 미세조류나 세균 등을 수산기(OH Radical)로 살균함으로써 토착 미세조류에 의한 오염을 방지한다. 특히 배양액으로는 하수를 이용하는 것을 특징으로 하는데, 이를 통해 수질 정화의 효과를 제공한다는 효과를 갖는다.

다음으로, 공급부는 배양기체 및 배양액을 공급하는 구성으로, 도 10 내지 15에 도시된 바와 같이, 이산화탄소와 질소를 포함하는 배양기체를 압축하는 공기압축기, 배양기체의 압력을 조절하는 탱크, 배양기체의 공급을 제어하는 자동공급장치 및 살균된 배양액과 압축된 배양기체를 공급하는 공급 배관을 포함한다.

상기에서, 공기압축기가 배양기체를 압축할 때, 베이스가 되는 공기는 일반 대기 중의 공기이며, 이를 통해 대기 중의 이산화탄소 및 질소 등을 활용함에 따라 대기정화의 효과를 제공할 수 있다. 또한 공기압축기를 통해 압축된 배양기체는 후술하는 배양실린더 내부에서 위로 부상하면서 파동을 주어 미세조류가 배양실린더의 벽면에 부착되는 것을 방지하고, 이산화탄소 및 질소 등이 배양액에 쉽게 녹아들 수 있도록 유도하여 배양조건을 최적화시킨다.

다음으로, 배양부는 미세조류를 배양하는 구성으로, 도 16 내지 도 18에 도시된 바와 같이, 내부에 배양공간을 구비하고 수직 배치되는 배양실린더, 공급 배관에 연결되고 배양실린더의 하부에 결합되어 배양공간에 연통되는 유입 배관 및 유입 배관의 일 측에 구비된 공기압 조절장치를 포함하는 수직형 광생물배양기를 포함한다.

상기 유입 배관은 공급 배관으로부터 공급되는 배양액 및 배양기체를 배양실린더로 투입하는 역할을 하며, 특히 본 시설은 특히 미세조류가 배양되는 배양실린더가 수직 배치되는 특징을 통해 공간 효율성을 극대화할 수 있다는 장점을 갖는다. 도 19 내지 도 20에는 광생물배양기의 일별 및 월별 성장 그래프가 도시되어 있다.

다음으로, 수확부는 배양된 미세조류를 수확하는 구성으로, 도 21 내지 도 22에 도시된 바와 같이, 배양부에 연결되어 배양된 미세조류를 수확하는 수확장치를 포함하며, 특히 이 수확장치는 배양실린더의 일 측(도면에는 상측인 실시가 도시됨)에 연결된 배출노즐 및 배출노즐 단부의 하부에 배치되는 수확챔버를 포함할 수 있다.

이러한 수확장치는 미세조류의 배양 상태가 피크에 도달하면 24시간 주기로 1/2량을 수확하여 최적배양농도를 유지하는데, 이를 위해 수확량과 같은 양의 배양액을 영양염을 넣어 보충하는 것이 바람직하다. 수확장치의 수확과정은 배출노즐로 배양된 미세조류가 배출되고, 배출된 미세조류가 수확챔버에 수용되는 형태로 이루어진다.

다음으로, 수확된 미세조류를 건조하는 건조부는 수확된 미세조류를 건조하는 건조장치를 포함하는데, 건조장치는 중공사막 방식을 통해 물과 미세조류를 분리, 물은 다시 마이크로 버블 발생장치로 보내, 살균 배양액으로 재사용한다. 농축된 미세조류는 열풍을 이용하여 건조한다. 도 28 내지 도 30에서는 건조부 및 이에 의한 미세조류의 건조에 관한 실시를 확인할 수 있다.

다음으로, 본 시설은 상기한 각 부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있는데, 이러한 제어부는 온실하우스의 재배실 일 측에 설치되는 자동제어시스템을 포함할 수 있으며, 본 시설의 제어에 관한 구체적인 내용은 통상의 제어 방법과 크게 다르지 않으므로 생략하기로 한다.

한편, 본 발명은 상기한 유입 배관이 총 3개의 방향으로, 공급 배관, 인접한 광 생물배양기의 유입 배관, 그리고 배양실린더와 연결될 수 있도록 하기 위해, 제1방향으로 개구된 제1분기구, 제1방향의 반대편인 제2방향으로 개구된 제2분기구, 제1 및 제2방향과 다른 제3방향으로 개구된 제3분기구를 포함하는 T 소켓으로 구성될 수 있음을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도 23 내지 27을 참고하여 본 발명에 따른 T 소켓(이하 본 기구(T))에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

본 기구(T)는 배관을 본딩 작업과 같은 접착 작업 없이 착탈 방식으로 연결할 수 있어 일부 파손 시에 해당 부분만 교체가 가능한 T 소켓에 관한 것으로, 도 23 내지 도 27에 도시된 바와 같이, 크게 중앙의 바디(4)를 기준으로 제1방향으로 개구된 제1분기구(1), 제2방향으로 개구된 제2분기구(2), 제3방향으로 개구된 제3분기구(3)를 포함한다.

각 구성 별로 구체적으로 설명하면, 먼저 제1분기구(1)는 제1방향 측의 관체가 결합되는 부분으로, 제1방향 측에서 결합되는 관체와의 연통을 위해 제1방향으로 개구된다. 여기에서, 제1방향은 도 25 내지 도 26를 기준으로 할 때 좌측에 해당한다.

도 23 내지 도 26에 도시된 바와 같이, 제1분기구(1)는 제1내경(I1)을 갖는 결합부(11)를 포함하는데, 이에 제1내경(I1)에 상응하는 외경을 갖는 관체가 결합부(11)의 내측으로 결합되며, 이 결합은 역지 끼움식으로 이루어지게 된다.

상기에서, 제1분기구(1)의 결합부(11)에 결합되는 관체의 결합 부위는 후술하는 제2분기구(2)의 피결합부(21)와 동일 또는 유사한 구조로 구성되는 것이 바람직하다. 피결합부(21)에 관한 구체적인 내용은 후술하기로 한다.

또한 제1분기구(1)는 내부에 구비된 단턱부(12)를 더 포함할 수 있는데, 단턱부(12)는 중앙에 구비된 바디(4)와의 경계에 구비되고 제1내경(I1)이 바디(4)의 내경보다 크게 형성되도록 하는 형상으로 단턱 구조를 취한다. 상기에서, 바디(4)는 제1 내지 제3분기구(1)(2)(3)가 서로 공유하는 중앙의 구성이고, 이 바디(4)의 내부에서 유체의 분기가 이루어지며, 상기 단턱부(12)는 관체가 결합될 때 과도하게 삽입되지 않도록 스토핑 기능을 수행한다.

추가로, 제1분기구(1)는 단부 내측에 소정의 경사를 갖는 경사부(60)가 구비될 수 있는데, 이 경사부(60)는 외측으로 갈수록 내경이 커지도록 하는 방향으로 경사지게 구성되며, 제1분기구(1)의 결합부(11)에 관체가 삽입될 때, 정위치 결합이 이루어지지 않더라도 정위치를 보정하여 보다 용이하게 삽입될 수 있도록 한다.

다음으로, 제2분기구(2)는 제2방향 측의 관체가 결합되는 부분으로, 제2방향 측에서 결합되는 관체와의 연통을 위해 제2방향 측으로 개구된다. 여기에서, 제2방향은 제1방향의 반대 방향으로 도 25 내지 도 26를 기준으로 우측에 해당한다.

도 23 내지 도 26에 도시된 바와 같이, 제1분기구(1)는 제1내경(I1)에 상응하는 제2외경(O2)을 갖는 피결합부(21)를 포함하는데, 이에 제2외경(O2)에 상응하는 내경을 갖는 관체가 피결합부(21)의 외측으로 결합되며, 다시 말해 관체의 내부에 피결합부(21)가 삽입되는 형태로 배관된다. 이 결합 역시 억지 끼움식으로 이루어지게 된다.

상기에서, 제2분기구(2)의 피결합부(21)에 결합되는 관체의 결합 부위는 상기한 제1분기구(1)의 결합부(11)와 동일 또는 유사한 구조로 구성되는 것이 바람직한데, 여기에서 유사한 구조라 함은 최소 제1내경(I1)을 가져야 한다는 것이다. 이와 같은 구조는 본 기구(T)를 복수로 연결할 수 있도록 하여 배관의 다양성 및 용이성을 제공하는데, 상기 구조 하에서 제2분기구(2)가 제1분기구(1)에 삽입되는 형태로, 보다 명확하게는 제2분기구(2)의 피결합부(21)가 제1분기구(1)의 결합부(11)에 삽입되는 형태로 제1분기구(1)와 제2분기구(2)를 결합시킬 수 있고, 이를 통해 복수의 소켓을 직렬로 연결할 수 있는 것이다.

종래의 배관 장치들은 단순히 관체 간의 연결만을 제공하는 데에 반해, 본 기구(T)는 관체 간의 연결은 물론 소켓 간의 연결 역시 제공하고, 특히 제3분기구(3)까지 구비하여 다양한 방향으로의 배관을 가능하게 한다.

또한 제2분기구(2)의 피결합부(21)는 외경을 따라 형성된 일 이상의 오링홈(211)을 포함할 수 있음을 특징으로 한다. 이러한 오링홈(211)은 오링의 장착을 제공하며, 장착된 오링은 결합 부위의 밀폐를 제공함은 물론 상기한 억지 끼움 방식의 결합을 실현한다. 상기와 같은 오링에 의한 억지 끼움의 실현을 위해 오링홈(211)에 삽입되는 오링은 그 직경이 오링홈(211)의 깊이보다 크게 형성되어야 한다.

아울러 상기 제2분기구(2)는 상기한 제1분기구(1)의 단턱부(12)에 대응하여, 외측 둘레에 외측으로 돌출된 형태의 단턱대응부(22)를 더 포함할 수 있는데, 단턱대응부(22)는 단턱부(12)에 상응하는 위치에 구비되며, 단턱대응부(22)가 단턱부(12)에 걸림으로써 제2분기구(2)의 과도한 삽입이 방지된다. 자명하게도 제2분기구(2)와 동일한 구조를 갖는 관체 역시 단턱대응부(22)를 구비하기 때문에 단턱부(12)에 의한 스토핑 기능을 구비할 수 있다.

다음으로, 제3분기구(3)는 제1 및 제2방향과 다른 제3방향 측의 관체가 결합되는 부분으로, 제3방향 측에서 결합되는 관체와의 연통을 위해 제3방향 측으로 개구된다. 여기에서, 제3방향은 제1방향 및 제2방향을 제외한 나머지 방향일 수 있으며, 바람직하게는 제1 및 제2방향과 직교하는 방향이고, 도 23 내지 도 26에서는 제3방향이 상측 방향으로 설정되어 있는 것을 확인할 수 있다.

제3분기구(3)의 제3내경(I3) 및 제3외경(O3)은 어느 한 형태로 한정되지 않으며, 설계 상 제3분기구(3)를 제1분기구(1)와 결합시켜야 할 때에는 제3외경(O3)이 제1외경(O1)에 상응하도록 구성되고, 제3분기구(3)를 제2분기구(2)와 결합시켜야 할 때에는 제3내경(I3)이 제2외경(O2)에 상응하도록 구성된다. 이는 실시자의 배관 설계에 따라 실시자가 선택할 수 있다.

상기한 바와 같이, 관체가 삽입되는 형태로 결합되는 제1분기구(1)에는 관체의 과도한 삽입 방지를 위해 단턱부(12)가 구비될 수 있는데, 제3분기구(3) 역시 이 단턱부(32)를 내측에 구비할 수 있다. 또한 삽입되는 관체의 용이한 삽입을 위해 제1분기구(1)와 마찬가지로 경사부(60) 역시 구비할 수 있다.

제3분기구(3)에 관한 구체적인 실시예로, 도 27에 도시된 바와 같이, 제3분기구(3)는 제3내경(I3)을 갖는 결속부(31)를 포함하는데, 이 결속부(31)에는 관체가 삽입되는 형태로 결합되게 된다.

보다 구체적으로, 결속부(31)는 내경을 따라 형성된 장착홈(311), 이 장착홈(311)에 소정 간격으로 삽입되고 사각형 단면을 갖는 제1링부재(312), 그리고 장착홈(311)과 제1링부재(312)의 이격 또는 인접한 두 제1링부재(312)의 이격에 의해 형성된 삽입홈(314)에 삽입되고 원형 단면을 갖는 제2링부재(313)를 포함한다.

도 27에 도시된 바와 같이, 장착홈(311)은 결속부(31)의 내경을 따라 형성된 홈이다. 이 홈에는 상기 제1링부재(312) 및 제2링부재(313)가 삽입 및 장착된다.

그리고 제1링부재(312)는 장착홈(311)에 소정 간격으로 삽입되어 삽입홈(314)을 형성하는 구성으로, 사각형 단면 형상을 갖는 판상의 링으로 구성된다. 이러한 제1링부재(312)를 소정의 간격으로 배치하면, 제1링부재(312)와 장착홈(311)(의 측면) 간의 이격 또는 인접한 두 제1링부재(312) 간의 이격에 의해 둘 사이에는 삽입홈(314)이 형성된다.

다음 제2링부재(313)는 제1링부재(312)에 의해 형성된 삽입홈(314)에 삽입되는 구성으로, 원형 단면 형상을 갖는 링으로 구성된다. 이러한 제2링부재(313)는 상기한 오링홈(211)에 삽입되는 오링과 동일한 역할을 수행하여, 밀폐 제공 및 끼움 결합 실현에 기여한다. 제2링부재(313)는 오링과 마찬가지로 소정의 탄성을 갖는 소재로 구성되는 것이 바람직하며, 제2링부재(313)의 직경은 제1링부재(312)의 두께보다 크게 구성되어, 제2링부재(313)의 일부가 장착홈(311) 외측으로 노출되는 것이 바람직하다. 도 27에서 확인할 수 있듯이, 제3분기구(3)의 단턱부(12)가 스토핑 기능을 제대로 수행할 수 있도록 제2링부재(313)의 직경(단면의 직경이 아닌 전체의 직경, 외경)은 바디(4)의 내경보다는 크게 구성되는 것이 바람직하다.
또한 도 27에서 확인할 수 있듯이, 상기 제1링부재(312) 및 상기 제2링부재(313)는 상기 장착홈(311)의 높이 방향을 따라 교번적으로 배치된다.

추가로, 도 27에 도시된 바와 같이, 제3분기구(3)는 장착홈(311)에는 요홈(315)이 구비되고, 제1링부재(312)에는 요홈(315)에 삽입되는 이탈방지돌기(316)가 구비되도록 구성되는 것이 바람직하다. 상기에서, 요홈(315)은 장착홈(311)의 내경을 따라 소정 간격 또는 연속적으로 구비될 수 있고, 이에 상응하여 이탈방지돌기(316)는 제1링부재(312)의 외경을 따라 소정 간격 또는 연속적으로 구비될 수 있다. 이러한 요홈(315) 및 이탈방지돌기(316)의 구비를 통해, 제1링부재(312)는 장착홈(311)에 삽입된 후 외력 등이 작용하여도 이탈되지 않으며, 제1링부재(312)의 밀림이 효과적으로 방지될 수 있다.

특히 도 29에 도시된 바와 같이, 이탈방지돌기(316)의 폭은 제1링부재(312)의 폭보다 작게 구성되어 이탈방지돌기(316)가 제1링부재(312)의 일부에만 구비되도록 구성되는 것이 바람직하다. 이는 이탈방지돌기(316)와 요홈(315) 간의 결합이 홈-돌기 결합을 실현할 수 있도록 하기 위한 구조적 특징이다.

다음으로, 바디(4)는 상기한 제1 내지 제3분기구(1~3)의 공통 구성으로, 중앙에 구비되고, 내부가 제1 내지 제3분기구(1~3) 각각의 방향으로 연통된다. 이러한 바디(4)의 외경은 제1 내지 제3분기구(1~3)의 외경(O1)(O2)(O3)보다 작게 구성될 수 있는데, 이는 관체의 외경과 바디(4)의 외경이 동일하게 구성될 수 있도록 하는 등, 배관 시의 구조적 안정성을 제공한다.

그리고 바디(4)의 내경은 단턱부(12)가 구비된 제1 및 제3분기구의 내경(I1)(I3)보다는 작고, 단턱부(12)가 구비되지 않은 제2분기구의 내경(I2)과는 동일하게 구성될 수 있다.

다음으로, 본 기구(T)는 제2분기구(2)에 추가 연결구(5)가 구비될 수 있음을 특징으로 한다.

구체적으로, 연결구(5)는 제1 내지 제3분기구(1~3)에 의한 유체 분기에 더하여 추가적인 유체의 분기를 필요로 하는 경우, 관체를 연결시킬 수 있도록 구비되는 구성으로, 연결구(5)에 연결되는 관체는 제1 내지 제3분기구(1~3)에 연결되는 관체에 비하여 상대적으로 소형 관체가 연결되는 것이 바람직하다. 이는 연결구(5)의 크기를 과도하게 키우는 경우 본 기구(T)의 구조적 안정성 및 강성에 따른 내구성 확보가 어려울 수 있기 때문이다.

보다 구체적으로, 도 24에 도시된 바와 같이, 연결구(5)는 각기 다른 구조를 갖는 제1연결구(5A) 및 제2연결구(5B)를 포함하여 구성될 수 있는데, 그 수 및 조합은 어느 한 형태로 한정될 필요는 없고, 관체의 설계 사양에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 첨부된 도 23 내지 도 27에는 제1연결구(5A)가 제2분기구의 외경(O2)을 따라 복수로 구비되고 특히 제2분기구(2)의 하측에 구비된 연결구(5)는 제2연결구(5B)로 구성한 실시가 도시되어 있다.

상기 제1연결구(5A)는 제2분기구(2)의 외면에서 외측으로 돌출 구비되는 벽체부(51), 이 벽체부(51)에 의해 둘러싸여 벽체부(51) 내부에 구비된 제1저면부(52), 그리고 벽체부(51) 내부에 구비되고 제1저면부(52)의 중앙에 구비되며 제1저면부(52)보다 더 함몰된 위치에 배치되는 제2저면부(53)를 포함한다.

통상적으로 제1저면부(52)는 바디(4) 또는 제2분기구(2)의 외면과 동일 또는 유사한 정도의 높이(최저면을 기준으로)를 갖고, 제2저면부(53)는 바디(4) 또는 제2분기구(2)의 외면보다 낮은 높이(역시 최저면 기준, 제2저면부(53)가 최저면이 됨)를 갖는다. 이와 같은 구조 하에서 제1연결구(5A)는 크레이터 유사 형상을 가지게 되고, 제2저면부(53)의 구비를 통해 제2저면부(53)가 구비된 위치에서 바디(4)의 두께에 비해 얇은 두께를 가져 타공을 용이하게 수행할 수 있도록 한다. 이에 제2저면부(53)의 타공이 이루어진 후에 벽체부(51) 측으로 관체의 외경이 삽입되는 형태로 추가 배관이 가능하다.

그리고 상기 제2연결구(5B)는 제2분기구(2)의 외면에서 외측으로 돌출된 측면부(57) 및 측면부(57)의 상단에 구비되어 제2연결구(5B)의 상면을 구성하는 상면부(56)를 포함한다.

상기에서, 측면부(57)는 제1연결구(5A)의 벽체부(51)와 크게 다르지 않고, 상면부(56)는 저면부와 반대로 상측으로 노출되며, 상면부(56)의 두께 역시 저면부와 마찬가지로 바디(4)의 두께보다 얇게 구성되어 타공이 용이하게끔 구성된다. 이에 상면부(56)의 타공이 이루어진 후에 측면부(57)가 관체의 내경에 삽입되는 형태로 추가 배관이 가능하다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

T: 본 기구(T 소켓)
1: 제1분기구
11: 결합부 12: 단턱부
2: 제2분기구
21: 피결합부 211: 오링홈
22: 단턱대응부
3: 제3분기구
31: 결속부 311: 장착홈
312: 제1링부재 313: 제2링부재
314: 삽입홈 315: 요홈
316: 이탈방지돌기
4: 바디
5: 연결구
5A: 제1연결구 51: 벽체부
52: 제1저면부 53: 제2저면부
5B: 제2연결구 56: 상면부
57: 측면부
60: 경사부

Claims (5)

1. 유입된 공기에 산소를 함유시키는 산소발생기, 유입된 공기에 오존을 함유시키는 오존발생기 및 배양액을 입출시키는 펌프를 포함하는 마이크로 버블 발생장치를 포함하는 살균부;
   이산화탄소와 질소를 포함하는 배양기체를 압축하는 공기압축기, 상기 배양기체의 압력을 조절하는 탱크, 상기 배양기체의 공급을 제어하는 자동공급장치 및 살균된 상기 배양액과 상기 배양기체를 공급하는 공급 배관을 포함하는 공급부;
   내부에 배양공간을 구비하고 수직 배치되는 배양실린더, 상기 공급 배관에 연결되고 상기 배양실린더의 하부에 결합되어 상기 배양공간에 연통되는 유입 배관 및 상기 유입 배관의 일 측에 구비된 공기압 조절장치를 포함하는 수직형 광생물배양기를 포함하는 배양부;
   상기 배양부에 연결되어 배양된 미세조류를 수확하는 수확장치를 포함하는 수확부; 및
   수확된 미세조류를 건조하는 건조장치를 포함하는 건조부;
   를 포함하고,
   상기 유입 배관은,
   제1방향으로 개구되고, 제1내경(I1)을 갖는 결합부(11)를 포함하는 제1분기구(1),
   상기 제1방향의 반대편인 제2방향으로 개구되고, 상기 제1내경(I1)에 상응하는 제2외경(O2)을 갖는 피결합부(21)를 포함하는 제2분기구(2) 및
   상기 제1 및 제2방향과 다른 제3방향으로 개구된 제3분기구(3)를 포함하는 T 소켓(T)으로 구성되고,
   상기 제1 내지 제3분기구(1)(2)(3)는 중앙에 구비된 바디(4)를 공유하고,
   상기 제3분기구(3)는 제3내경(I3)을 갖는 결속부(31)를 포함하고,
   상기 결속부(31)는 내경을 따라 형성된 장착홈(311), 상기 장착홈(311)에 소정 간격으로 삽입되고 사각형 단면을 갖는 제1링부재(312) 및 상기 장착홈(311)과 상기 제1링부재(312)의 이격 또는 인접한 두 제1링부재(312)의 이격에 의해 형성된 삽입홈(314)에 삽입되고 원형 단면을 갖는 제2링부재(313)를 포함하고,
   상기 제1링부재(312) 및 상기 제2링부재(313)는 상기 장착홈(311)의 높이 방향을 따라 교번적으로 배치되고,
   상기 제2링부재(313)의 직경은 상기 제1링부재(312)의 두께보다 크게 구성되고,
   상기 제2링부재(313)의 일부는 상기 장착홈(311) 외측으로 노출되고,
   상기 제2링부재(313)의 직경은 상기 바디(4)의 내경보다 크게 구성되고,
   상기 유입 배관은 상기 제1 내지 제3분기구(1)(2)(3)의 중앙에 구비되고, 내부가 상기 제1 내지 제3분기구(1)(2)(3) 각각의 방향으로 연통되는 바디(4)를 포함하고,
   상기 바디(4)의 외경은 제1 내지 제3분기구의 외경(O1)(O2)(O3)보다 작게 구성되고,
   상기 바디(4)의 내경은 단턱부(12)가 구비된 제1 및 제3분기구의 내경(I1)(I3)보다는 작고, 단턱부(12)가 구비되지 않은 제2분기구의 내경(I2)과는 동일하게 구성되고,
   상기 제2분기구(2)의 외경(O2)에는 상기 제2분기구(2)의 외경(O2)을 따라, 관체가 연결되는 연결구(5)를 포함하고,
   상기 연결구(5)는, 상기 제2분기구(2)의 외면에서 외측으로 돌출 구비되는 벽체부(51), 상기 벽체부(51)에 의해 둘러싸여 상기 벽체부(51) 내부에 구비된 제1저면부(52) 및 상기 벽체부(51) 내부에 구비되고 상기 제1저면부(52)의 중앙에 구비되며 상기 제1저면부(52)보다 더 함몰된 위치에 배치되는 제2저면부(53)를 포함하는 제1연결구(5A)와, 상기 제2분기구(2)의 외면에서 외측으로 돌출된 측면부(57) 및 상기 측면부(57)의 상단에 구비되어 상면을 구성하는 상면부(56)를 포함하는 제2연결구(5B)를 포함하고,
   상기 제2연결구(5B)는, 제2분기구(2)의 외면에서 외측으로 돌출된 측면부(57) 및 측면부(57)의 상단에 구비되어 제2연결구(5B)의 상면을 구성하는 상면부(56)를 포함하고,
   상기 제1저면부(52) 및 상기 상면부(56)의 두께는 바디(4)의 두께보다 얇게 구성되고,
   상기 피결합부(21)는 외경을 따라 형성된 일 이상의 오링홈(211)을 포함하고,
   상기 오링홈(211)에 삽입되는 오링은 그 직경이 상기 오링홈(211)의 깊이보다 크게 형성되고,
   상기 제1분기구(1)는 상기 바디(4)와의 경계에 구비되고 상기 제1내경(I1)이 상기 바디(4)의 내경(I4)보다 크게 형성되도록 하는 단턱부(12)를 포함하고,
   상기 장착홈(311)에는 요홈(315)이 구비되고,
   상기 제1링부재(312)에는 상기 요홈(315)에 삽입되는 이탈방지돌기(316)가 구비되는 것을 특징으로 하는 미세조류 재배시설.
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