KR102275541B1 - 에너지 융합형 복합양식 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에너지 융합형 복합양식 시스템을 개시한다. 이러한 본 발명은 수소와 공기 중의 산소와 전기화학반응으로 전기와 열을 생산하는 수소연료전지와 육상 수조식 양식에서 발생하는 배설물, 사료 찌꺼기 등의 고형 오염 물질 여과와 암모니아, 세균, 바이러스 등을 억제할 수 있는 광물성 기재를 구비한 순환 여과 시스템과 천연사료 공급을 위한 미세조류 배양 설비를 융합한 것이고, 이에 따라 육상 양식을 위한 품종의 다양화 및 생산 비용을 최소화하고, 양식 품종에 적합한 수온을 공급하여 겨울철 공급수에 가온되는 에너지 비용을 절감하는 것이다.
Description
본 발명은 수소연료전지 발전 시스템과 육상 수조식 순환 양식 및 미세 조류 배양을 융합한 복합양식 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수소와 공기 중의 산소와 전기화학반응으로 전기와 열을 생산하는 수소연료전지와 육상 수조식 양식에서 발생하는 배설물, 사료 찌꺼기 등의 고형 오염 물질 여과와 암모니아, 세균, 바이러스 등을 억제할 수 있는 광물성 기재를 구비한 순환 여과 시스템과 천연사료 공급을 위한 미세조류 배양 설비가 융합된 에너지 융합형 복합양식 시스템에 관한 것이다.
현대 산업에서 수산업의 발전과 양식 관련 기술 개발의 필요성은 국내 뿐 아니라 전 세계적으로 매우 중요하다.
그러나, 국내 양식의 문제점은 양식 경영의 영세성, 양식 시설의 노후화, 불법적인 양식 시설 설치 등 여전히 심화되고 있고, 지구 온난화로 인한 기후 변화는 바다 생태계의 변화로 이어져 어장 환경의 악화와 폐사율 증가라는 양식 생산성과 수익성 악화의 악순환을 겪고 있다.
수산업 중 양식업은 바다에서 천해 생물을 인공적으로 양식하는 천해 양식업, 강이나 호수 근처에서 어종을 양식하는 내수면 어업, 해안가에 위치하면서 해수를 이용한 육상 양식장으로 구분된다.
상기 육상 양식장은 순환 여과 방식 또는 생물학적 여과 방식이 적용되는 것으로, 이는 여름철 적조 피해나 육지로부터의 오염 물질 유입, 각종 해양 사고로 인한 오염 피해를 막을 수 있는 장점을 가진다.
그러나, 상기와 같은 육상 양식장은 계절의 변화 또는 기상 이변에 따른 수온 변화에 대응하기 위해 양식장의 양식 수조 내의 수온 유지 및 밀식(密植)에 의한 오염 해소를 위해 많은 비용 및 에너지가 투입되는 문제가 있다.
또한, 상기의 육상 양식장에 적용되는 순환 여과 방식 또는 생물학적 여과 방식의 경우 양식수 정화를 위하여 다중의 여과 장치 및/또는 살균 장치를 설치하거나, 또는 생물 여과 수조에 산소를 공급하고 폭기 장치를 설치하여 미생물의 생물학적 여과를 활성화시켜야 하는 등 양식 과정이 복잡하고 그 양식 효율성이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 상기의 육상 양식장은 해수를 공급 및 처리하기 위해 사용되는 비용, 겨울철 가온을 위한 에너지 비용, 오염 물질 배출을 위해 소비되는 양식수 처리, 양식수 정화를 위해 복잡한 설치 비용, 그리고 유지 비용으로 인한 원가 상승 등으로 인하여 양식 품종의 단순화 및 생산량이 제한되는 한계를 가지고 있었다.
공개특허공보 제10-2011-0081722호(공개일 2011.07.14.)
공개특허공보 제10-2016-0004604호(공개일 2016.01.13.)
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공개특허공보 제10-2018-0002549호(공개일 2018.01.08.)
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하고자 하는 것으로, 수소와 공기 중의 산소와 전기화학반응으로 전기와 열을 생산하는 수소연료전지와 육상 수조식 양식에서 발생하는 배설물, 사료 찌꺼기 등의 고형 오염 물질 여과와 암모니아, 세균, 바이러스 등을 억제할 수 있는 광물성 기재를 구비한 순환 여과 시스템과 천연사료 공급을 위한 미세조류 배양 설비를 융합함으로써, 육상 양식을 위한 품종의 다양화 및 생산 비용을 최소화하고, 양식 품종에 적합한 수온을 공급하여 겨울철 공급수에 가온되는 에너지 비용을 절감할 수 있도록 하는 에너지 융합형 복합양식 시스템을 제공하는데 그 주된 목적이 있는 것이다.
상기의 목적들을 달성하기 위한 본 발명은, 수소와 공기 중의 산소와 전기화학반응으로 양식 운영에 필요로 하는 전기와 열을 생산하고 발전 부산물을 배출하는 수소연료전지 모듈부; 상기 수소연료전지 모듈부로부터 배출되는 열에너지와 발전 부산물을 공급받은 후 이를 미세 조류의 배양에 따른 생육 온도와 광합성 재료로 이용하여 배양에 필요로 하는 배양온도의 생육 환경에 적합한 미세조류를 배양하는 배양 설비; 상기 수소연료전지 모듈부로부터 배출되는 열에너지와 발전 부산물, 그리고 상기 배양 설비로부터 여과수를 공급받고, 이에 산소와 염분을 혼합시켜 양식 대상물의 양식을 위한 양식수를 생산하는 혼합 수조; 상기 혼합 수조에 의해 생산되는 양식수를 저장하는 공급 수조; 상기 배양 설비를 통해 배양되는 미세 조류 또는 상기 미세 조류를 포함하는 배합 사료, 그리고 상기 공급 수조로부터 양식수를 공급받아 양식 대상물의 양식이 이루어지는 양식 수조; 및, 상기 양식 수조에 양식수를 공급하되, 상기 양식 수조로부터 오염된 양식수가 배출시 이를 공급받아 여과기를 통해 고형물을 여과시키면서 정수된 양식수를 상기 혼합 수조로 재순환시키는 정수 설비; 를 포함하는 것이다.
또한, 상기 혼합 수조에는, 폭기에 의해 상기 혼합 수조에 산소를 공급하는 산소 공급 설비와, 폭기에 의해 상기 혼합 수조에 염분을 공급하는 염분 공급 설비가 연결되는 것이다.
또한, 상기 산소 공급 설비와 염분 공급 설비에서 상기 혼합 수조에 각각 공급하는 산소와 염분 공급량은 구비된 센서 계측 값과 구비된 제어부의 프로그램 설정값에 따라 제어되어 혼합되는 것이다.
또한, 상기 공급 수조에서 상기 양식 수조로 공급되는 양식수의 공급량과 온도는 상기 제어부의 프로그램 설정값에 따라 제어되는 것이다.
또한, 상기 양식 수조에는 상기 수소연료전지 모듈부에서 생산되는 전기에 의해 발광되어 상기 양식 수조에서 양식되는 양식 대상물의 생육 촉진을 위한 인공 광원을 제공하는 인공 광원부가 설치되는 것이다.
또한, 상기 정수 설비에는, 살균 및 항균과 양식수의 활성화, 그리고 유기물 분해를 통해 양식수 수질을 개선하도록 음이온 및 원적외선을 방출시키는 광물성 기재(基材)를 포함하는 것이다.
또한, 상기 배양 설비와 상기 공급 수조 및 상기 정수 설비에는 각각 염도와 산소 요구량을 계측하는 센서, 그리고 염도와 산소 공급량을 제어하도록 상기 제어부에 의해 개폐 제어되는 제어밸브가 설치되는 것이다.
또한, 상기 정수 설비에 의해 정수된 양식수의 재순환, 그리고 상기 정수 설비에서 이루어지는 정수 과정에서 손실된 양식수의 온도는 상기 제어부의 프로그램 설정값에 따라 제어되는 상기 수소연료전지 모듈부에 의해 가온되어 보충되는 것이다.
또한, 상기 배양 설비는, 배양 수조; 산소와 이산화탄소(CO2)를 공급받아 광합성을 하면서 미세조류를 성장시킨 후 이를 상기 배양 수조로 순환시키는 수직 배양관; 상기 수직 배양관에 미세 조류 성장을 위한 버블을 공급하는 산기관; 및, 상기 배양 수조에서 배출되는 미세조류를 여과시키고 그 여과에 따라 발생하는 여과수는 혼합 수조로 공급하는 여과필터; 를 포함하는 것이다.
또한, 상기 여과필터에서 발생하는 여과수는 일정 온도를 유지하는 것으로 미세조류의 광합성에 의해 산소 및 잔류 배지를 포함하는 것이다.
또한, 상기 인공 광원부는 냉각수를 이용한 수냉식 열교환기(Chiller)에 의해 냉각되는 것이다.
또한, 상기 배양 수조는 냉각수를 이용한 수냉식 열교환기로부터 냉각 폐열을 공급받도록 구성되는 것이다.
또한, 상기 수직 배양관으로부터 배양되어 배출되는 미세조류는 배합사료 혼합기를 통해 배합사료와 혼합된 후 상기 양식 수조에 공급되는 것이다.
이와 같이, 본 발명은 수소와 공기 중의 산소와 전기화학반응으로 전기와 열을 생산하는 수소연료전지와 육상 수조식 양식에서 발생하는 배설물, 사료 찌꺼기 등의 고형 오염 물질 여과와 암모니아, 세균, 바이러스 등을 억제할 수 있는 광물성 기재를 구비한 순환 여과 시스템과 천연사료 공급을 위한 미세조류 배양 설비를 융합한 것이며, 이를 통해 다음과 같은 효과를 기대할 수 있는 것이다.
첫째, 육상 양식 시스템 내에서 순환하는 에너지인 해수 및 담수를 양식 품종에 적합한 온도로 공급하고, 수소연료전지의 발전 열 에너지를 이용하여 겨울철 가온에 필요한 에너지 비용을 절감하는 효과를 기대할 수 있다.
둘째, 육상 양식 시스템 내에서 사용되는 양식수는 외부로 배출 및 별도의 처리 장치가 필요없는 단순한 구조를 가지며, 광물성 기재 및 고형 오염 물질 여과 장치를 이용함으로써, 살균 및 항균, 음이온 및 원적외선 방출에 의한 양식수의 자연 정수 처리, 양식수 오염에 따른 물 순환 속도를 최소화하여 유지 비용을 절감하는 효과를 기대할 수 있다.
셋째, 수소연료전지의 발전 열 에너지 및 발전 부산물인 이산화탄소를 활용하여 양식 품종의 종묘 양식의 먹이 배양을 동시에 진행하여, 양식 먹이는 미세 조류, 동식물 플랑크톤 등 양식 품종에 따라 선택적으로 배양하는 효과를 기대할 수 있다.
넷째, 육상 순환 양식 시스템의 구조를 단순화시켜 초기 투자비용을 낮추고, 겨울철 양식의 해수 가온시 높은 에너지 비용 발생, 오염 물질 처리를 위한 배출수 발생, 이러한 에너지 비용에 대한 비용을 절감하는 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예로 에너지 융합형 복합양식 시스템에 대한 개략적인 블럭 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예로 수소연료전지 모듈부에 대한 상세도.
도 3은 본 발명의 실시예로 배양 설비와 양식 수조의 연결 상태를 보인 상세 블럭도.
도 4는 본 발명의 실시예로 배양 수조와 공급 수조 및 정수 설비의 연결 상태를 보인 상세 블럭도.
도 2는 본 발명의 실시예로 수소연료전지 모듈부에 대한 상세도.
도 3은 본 발명의 실시예로 배양 설비와 양식 수조의 연결 상태를 보인 상세 블럭도.
도 4는 본 발명의 실시예로 배양 수조와 공급 수조 및 정수 설비의 연결 상태를 보인 상세 블럭도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예로 에너지 융합형 복합양식 시스템에 대한 개략적인 블럭 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예로 수소연료전지 모듈부에 대한 상세도이며, 도 3은 본 발명의 실시예로 배양 설비와 양식 수조의 연결 상태를 보인 상세 블럭도이고, 도 4는 본 발명의 실시예로 배양 수조와 공급 수조 및 정수 설비의 연결 상태를 보인 상세 블럭도를 도시한 것이다.
첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 융합형 복합양식 시스템은, 수소연료전지 모듈부(10), 배양 설비(20), 혼합 수조(30), 공급 수조(40), 양식 수조(50), 정수 설비(60)를 포함하는 것이다.
상기 수소연료전지 모듈부(10)는 수소와 공기 중의 산소와 전기화학반응으로 양식 운영에 필요로 하는 전기와 열을 생산하고 발전 부산물, 예로서 이산화탄소와 폐열을 상기 배양 설비(20)와 상기 혼합 수조(30)에 배출하도록 구성한 것이다.
이때, 상기 수소연료전지 모듈부(10)는 첨부된 도 2에서와 같이, 수소 이온을 투과시킬 수 있는 고분자막을 전해질로 사용하는 고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC)로서, 이는 다른 형태의 연료전지에 비하여 전류 밀도가 큰 고출력 연료전지이며, 100℃ 미만의 비교적 저온에서 작동되고 구조가 간단한 장점을 가진 것이다.
즉, 상기 수소연료전지 모듈부(10)는 빠른 시동과 응답 특성, 우수한 내구성을 가지고 있으며 수소 이외에도 메탄올이나 천연가스, 액화석유가스를 연료로 사용할 수 있는 것으로, 그 구동은 수소 연료 또는 개질된 수소 연료를 공급하면 내부 스택(AC/DC, FC)에서 공급된 공기중의 산소와 전기화학반응으로 전기와 발전 부산물을 생성할 수 있으며, 이때 발생된 전기는 시스템 내부의 운영 전력으로 사용되고, 발전 부산물 중 열에너지는 상기 혼합 수조(30)에 공급되어 순환 양식수의 가온 및 보충수로 사용되며, 상기 발전 부산물 중 이산화탄소는 상기 배양 설비(20)에 공급되어 미세조류의 광합성 재료로 사용될 수 있도록 하는 것이다.
상기 배양 설비(20)는 상기 수소연료전지 모듈부(10)로부터 배출되는 발전 부산물을 공급받은 후 이를 미세 조류의 배양에 따른 생육 온도와 광합성 재료로 이용하여 배양에 필요로 하는 배양온도 27~32℃의 생육 환경에 적합한 미세조류 예로서 클로렐라, 스피루리나 또는 동식물성 플랑크톤 등 양식에 필요한 천연사료를 배양하는 것으로, 배양이 완료된 미세조류는 농축 및 발효를 통해 상기 양식 수조(50)에 공급되거나 다른 사료와 배합하여 공급될 수 있는 것으로서, 첨부된 도 3에서와 같이 배양 수조(21), 수직 배양관(22), 산기관(23), 여과 필터(24)를 포함할 수 있는 것이다.
상기 수직 배양관(22)은 산소와 이산화탄소(CO2)를 공급받아 광합성을 하면서 미세조류를 성장시킨 후 이를 상기 배양 수조(21)로 순환시키도록 구성되는 것이며, 이는 다단의 적층 구조를 이루면서 수직으로 이루어진 입수관(22a)과 출수관(22b)이 연결될 수 있는 것이다.
상기 산기관(23)은 상기 수직 배양관(22)과 상기 입수관(22a) 사이에 설치되는 것으로, 이는 상기 수직 배양관(22)에 미세 조류 성장을 위한 버블을 공급하도록 구성한 것이다.
상기 여과 필터(24)는 상기 배양 수조(21)의 일단에 연결되는 것으로, 상기 배양 수조(21)에서 배출되는 미세조류를 여과시키고 그 여과에 따라 발생하는 여과수는 상기 혼합 수조(30)로 공급하도록 구성한 것이다.
여기서, 첨부된 도 3에서와 같이, 상기 배양 수조(21)는 냉각수를 이용한 수냉식 열교환기(Chiller)(80)로부터 냉각 폐열를 공급받을 수 있는 것이고, 상기 수직 수직 배양관(22)으로부터 배양되어 배출되는 미세조류는 배합사료 혼합기(90)를 통해 배합사료와 혼합된 후 상기 양식 수조(50)에 공급될 수 있도록 구성될 수 있는 것이며, 상기 여과필터(24)에서 발생하는 여과수는 일정 온도를 유지하는 것으로 미세조류의 광합성에 의해 산소 및 잔류 배지를 포함할 수 있는 것이다.
상기 혼합 수조(30)는 상기 수소연료전지 모듈부(10)로부터 배출되는 발전 부산물, 그리고 상기 배양 설비(20)로부터 여과수를 공급받고, 이에 산소와 염분을 혼합시켜 양식 대상물의 양식을 위한 양식수를 생산한 후 이를 상기 공급 수조(40)에 저장하도록 구성한 것이다.
즉, 상기 혼합 수조(30)는 폭기에 의해 상기 혼합 수조(30)에 산소를 공급하는 산소 공급 설비(31), 그리고 폭기에 의해 상기 혼합 수조(30)에 염분을 공급하는 염분 공급 설비(32)가 연결될 수 있으며, 상기 산소 공급 설비(31)와 염분 공급 설비(32)에서 상기 혼합 수조(30)에 각각 공급하는 산소와 염분 공급량은 구비된 센서 계측 값과 구비된 제어부(100)의 프로그램 설정값에 따라 제어되어 혼합될 수 있는 것이다.
상기 공급 수조(40)는 상기 혼합 수조(30)에 의해 생산되는 양식수를 저장한 후 이를 상기 양식 수조(50)에 공급하도록 구성한 것이다.
여기서, 상기 공급 수조(40)에서 상기 양식 수조(50)로 공급되는 양식수의 공급량과 온도는 제어부(100)의 프로그램 설정값에 따라 제어될 수 있는 것이다.
상기 양식 수조(50)는 상기 배양 설비(20)를 통해 배양되는 미세 조류 또는 상기 배합사료 혼합기(90)에 의해 미세조류와 혼합되는 배합사료, 그리고 상기 공급 수조(40)로부터 양식수를 공급받아 양식 대상물인 치어, 치패 등을 양식할 수 있는 것이다.
이때, 상기 양식 수조(50)에는 첨부된 도 3에서와 같이, 인공 광원부(70)가 설치될 수 있으며, 상기 인공 광원부(70)는 상기 수소연료전지 모듈부(10)에서 생산되는 전기에 의해 발광되어 상기 양식 수조(50)에서 양식되는 양식 대상물의 생육 촉진을 위한 인공 광원을 제공하도록 구성한 것이다.
여기서, 상기 인공 광원부(70)는 냉각수를 이용한 상기 수냉식 열교환기(Chiller)(80)에 의해 냉각될 수 있는 것이다.
상기 정수 설비(60)는 상기 양식 수조(50)로부터 오염된 양식수가 배출시 이를 공급받아 여과기(61)를 통해 고형물을 여과시키면서 정수된 양식수를 상기 혼합 수조(30)에 재공급하도록 구성한 것이다.
이때, 상기 정수 설비(60)에는 첨부된 도 4에서와 같이, 살균 및 항균과 양식수의 활성화 곧 양식수의 분자 집단 구조를 분해시키는 일, 그리고 유기물 분해를 통해 양식수 수질을 개선하도록 음이온 및 원적외선을 방출시키는 광물성 기재(基材)(62)가 배치될 수 있는 것이다.
여기서, 상기 정수 설비(60)에서는 정수 용량에 비례하여 상기 광물성 기재(62)를 배치하되 그 효과를 높이기 위해 폭기 장치는 전혀 사용하고 있지 않음은 물론, 종래 육상 수조식 순환 양식의 순환여과정수 시스템에서 양식수의 여과를 사용하고 있던 침전조의 질산화 처리조, 여과기 또는 생물학적 여과, 그리고 오존 발생기 및 자외선 소독조 등을 전혀 사용하고 있지 않는 것이다.
즉, 상기 광물성 기재(62)에서 방출되는 음이온은 수질에 포함된 각종 오염물질 및 세균, 바이러스 등을 중화하고 제거하는 작용을 하여 살균 및 항균 작용을 진행하면서 세포의 활성화를 유도하는 것이고, 원적외선은 물의 활성화 곧 물의 분자집단 구조를 분해시키는 일 및 세포 활성화를 유도하는 것이며, 이에 따라 상기 정수 설비(60)에는 별도의 살균을 위한 오존 및 자외선 장치가 필요 없으며, 오염물 처리를 위한 순환 속도를 최소한으로 하여 에너지를 절감하는 효과를 기대할 수 있는 것이다.
그리고, 상기 정수 설비(60)에 의해 정수된 양식수의 재순환, 그리고 상기 정수 설비(60)에서 이루어지는 정수 과정에서 손실된 양식수의 온도는 상기 제어부(100)의 프로그램 설정값에 따라 제어되는 상기 수소연료전지 모듈부(10)에 의해 가온되어 보충될 수 있는 것이다.
한편, 첨부된 도 4에서와 같이, 상기 배양 수조(21)와 상기 공급 수조(40) 및 상기 정수 설비(60)에는 각각 염도와 산소 요구량을 계측하는 센서(S), 그리고 염도와 산소 공급량을 제어하는 제어밸브(C1)가 설치될 수 있으며, 상기 제어밸브(C1)는 상기 제어부(100)에 의해 개폐 제어될 수 있고, 상기 제어부(100)에 의한 상기 제어밸브(C1)의 개폐 제어는 상기 센서(S)에 의한 계측 정보를 통해 제어될 수 있는 것이다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 융합형 복합양식 시스템은 첨부된 도 1 내지 도 4에서와 같이, 우선 제어부(100)의 프로그램 설정값에 따라 수소연료전지 모듈부(10)가 가동하면, 상기 수소연료전지 모듈부(10)에서는 수소와 공기 중의 산소와 전기화학반응으로 양식 운영에 필요로 하는 전기와 열을 생산하는 한편, 상기 전기와 열 생산시 발생하는 발전 부산물인 이산화탄소와 폐열을 상기 배양 설비(20)와 상기 혼합 수조(30)에 배출하게 된다.
그러면, 상기 배양 설비(20)는 공급받은 상기 발전 부산물을 이용하여 미세 조류의 배양에 따른 생육 온도와 광합성 재료로 이용하여 배양에 필요로 하는 배양온도 27~32℃의 생육 환경에 적합한 미세조류 예로서 클로렐라, 스피루리나 또는 동식물성 플랑크톤 등 양식에 필요한 천연사료를 배양하고, 배양이 완료된 미세조류를 농축 및 발효시켜 양식 수조(50)에 공급하거나 또는 배합사료 혼합기(90)를 통해 배합사료와 혼합시킨 후 상기 양식 수조(50)에 공급하게 된다.
즉, 상기 배양 설비(20)에 포함되는 수직 배양관(22)은 입수관(22a)을 통해 산소와 이산화탄소(CO2) 및 산기관(23)의 버블을 공급받아 광합성을 하면서 미세조류를 성장시킨 후 이를 출수관(22b)을 통해 배양 수조(21)로 순환시킨다.
그러면, 상기 배양 수조(21)에 연결되는 여과 필터(24)는 상기 배양 수조(21)에서 배출하는 미세조류를 여과시켜 상기 양식 수조(50)에 공급하는 한편, 여과에 따라 발생하는 여과수, 즉 미세조류의 광합성에 의해 산소 및 잔류 배지가 포함되는 여과수는 혼합 수조(30)에 공급하게 되는 것이다.
이때, 상기 배양 수조(21)는 냉각수를 이용한 수냉식 열교환기(Chiller)(80)로부터 냉각 폐열를 공급받으므로, 상기 수직 배양관(22)으로부터 성장되는 미세조류가 순환시 그 미세조류에 대한 높은 배양온도 27~32℃의 생육 환경을 유지할 수 있는 것이다.
한편, 상기 여과필터(24)를 통해 여과되는 미세 조류 또는 미세조류를 포함하는 배합사료가 상기 양식 수조(50)에 공급되면, 상기 양식 수조(50)에서는 공급 수조(40)에 의해 일정량의 양식부를 공급받으면서, 투입되어진 양식 대상물인 치어, 치패 등에 대한 양식을 진행할 수 있는 것이다.
즉, 상기 혼합 수조(30)는 상기 수소연료전지 모듈부(10)로부터 배출되는 열에너지와 발전 부산물, 그리고 상기 배양 설비(20)의 여과필터(24)로부터 여과수를 공급받은 후 이에 산소공급설비(31)와 염분공급설비(32)로부터 제어되어 공급되는 산소와 염분을 혼합시켜 양식수를 생산한 후 이를 상기 공급 수조(40)를 통해 상기 양식 수조(50)에 일정량 공급한다.
그러면, 상기 양식 수조(50)는 상기 배양 설비(20)를 통해 배양되는 미세 조류 또는 상기 배합사료 혼합기(90)에 의해 미세조류와 혼합되는 배합사료, 그리고 상기 공급 수조(40)로부터 양식수를 공급받아 양식 대상물인 치어, 치패 등의 양식을 진행할 수 있게 되는 것이다.
이때, 상기 양식 수조(50)에 설치되는 인공 광원부(70)가 상기 수소연료전지 모듈부(10)에서 생산되는 전기에 의해 발광되어 인공 광원을 상기 양식 수조(50)에 제공하게 되므로, 상기 양식 수조(50)에서 양식되는 양식 대상물의 생육을 촉진시킬 수 있는 것이다.
한편, 상기 양식 수조(50)에서는 양식 대상물에 대한 양식 진행시 오염된 양식수를 배출하게 되며, 이렇게 배출되는 오염된 양식수는 정수 설비(60)에 의해 정수 처리된 후 다시 상기 혼합 수조(30)로 재순환된다.
이때, 상기 정수 설비(60)는 상기 양식 수조(50)로부터 오염된 양식수가 배출시 이를 공급받아 여과기(61)를 통해 고형물을 여과시키면서 정수 처리된 양식수를 상기 혼합 수조(30)에 재순환시키게 되며, 상기 오염된 양식수의 정수 처리는 광물성 기재(62)를 통해 이루어질 수 있는 것이다.
즉, 상기 광물성 기재(62)는 살균 및 항균과 양식수의 활성화 곧 양식수의 분자 집단 구조를 분해시키는 일, 그리고 유기물 분해를 통해 양식수 수질을 개선하도록 음이온 및 원적외선을 방출시키는 것으로, 상기 광물성 기재(62)에서 방출되는 음이온은 수질에 포함된 각종 오염물질 및 세균, 바이러스 등을 중화하고 제거하는 작용을 하여 살균 및 항균 작용을 진행하면서 세포의 활성화를 유도하고, 상기 광물성 기재(62)에서 방출되는 원적외선은 물의 활성화 및 세포 활성화를 유도하는 것이다.
따라서, 상기와 같이 정수 설비(60)에 의해 정수 처리된 양식수는 혼합 수조(30)와 공급 수조(40)를 거쳐 상기 양식 수조(50)에 재순환 공급되면서, 상기 양식 수조(50)에서는 순환하는 양식수인 해수 및 담수를 양식 품종에 적합한 온도로 공급받을 수 있음은 물론, 상기 수소연료전지 모듈부(10)를 통해 겨울철 가온에 필요한 에너지를 공급받을 수 있게 되면서, 양식 대상물에 대한 양식 효율을 높일 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 에너지 융합형 복합양식 시스템에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
10; 수소연료전지 모듈부 20; 배양 설비
21; 배양 수조 22; 수직 배양관
23; 산기관 24; 여과필터
30; 혼합 수조 31; 산소 공급 설비
32; 염분 공급 설비 40; 공급 수조
50; 양식 수조 60; 정수 설비
61; 여과기 62; 광물성 기재
70; 인공 광원부 80; 열교환기
90; 배합사료 혼합기 100; 제어부
S; 센서 C1; 제어밸브
21; 배양 수조 22; 수직 배양관
23; 산기관 24; 여과필터
30; 혼합 수조 31; 산소 공급 설비
32; 염분 공급 설비 40; 공급 수조
50; 양식 수조 60; 정수 설비
61; 여과기 62; 광물성 기재
70; 인공 광원부 80; 열교환기
90; 배합사료 혼합기 100; 제어부
S; 센서 C1; 제어밸브
Claims (13)
- 수소와 공기 중의 산소와 전기화학반응으로 양식 운영에 필요로 하는 전기와 열을 생산하고 발전 부산물을 배출하는 수소연료전지 모듈부;
상기 수소연료전지 모듈부로부터 배출되는 열에너지와 발전 부산물을 공급받은 후 이를 미세 조류의 배양에 따른 생육 온도와 광합성 재료로 이용하여 배양에 필요로 하는 배양온도 27~32℃의 생육 환경에 적합한 미세조류를 배양하는 배양 설비;
상기 수소연료전지 모듈부로부터 배출되는 열에너지와 발전 부산물, 그리고 상기 배양 설비로부터 여과수를 공급받고, 이에 산소와 염분을 혼합시켜 양식 대상물의 양식을 위한 양식수를 생산하는 혼합 수조;
상기 혼합 수조에 의해 생산되는 양식수를 저장하는 공급 수조;
상기 배양 설비를 통해 배양되는 미세 조류 또는 상기 미세 조류를 포함하는 배합 사료, 그리고 상기 공급 수조로부터 양식수를 공급받아 양식 대상물의 양식이 이루어지는 양식 수조; 및,
상기 양식 수조에 양식수를 공급하되, 상기 양식 수조로부터 오염된 양식수가 배출시 이를 공급받아 여과기를 통해 고형물을 여과시키면서 정수된 양식수를 상기 혼합 수조로 재순환시키는 정수 설비; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 융합형 복합양식 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 혼합 수조에는, 폭기에 의해 상기 혼합 수조에 산소를 공급하는 산소 공급 설비와, 폭기에 의해 상기 혼합 수조에 염분을 공급하는 염분 공급 설비가 연결되는 것을 특징으로 하는 에너지 융합형 복합양식 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 산소 공급 설비와 염분 공급 설비에서 상기 혼합 수조에 각각 공급하는 산소와 염분 공급량은 구비된 센서 계측 값과 구비된 제어부의 프로그램 설정값에 따라 제어되어 혼합되는 것을 특징으로 하는 에너지 융합형 복합양식 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 공급 수조에서 상기 양식 수조로 공급되는 양식수의 공급량과 온도는 상기 제어부의 프로그램 설정값에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는 에너지 융합형 복합양식 시스템. - 제 4 항에 있어서,
상기 양식 수조에는 상기 수소연료전지 모듈부에서 생산되는 전기에 의해 발광되어 상기 양식 수조에서 양식되는 양식 대상물의 생육 촉진을 위한 인공 광원을 제공하는 인공 광원부가 설치되는 것을 특징으로 하는 에너지 융합형 복합양식 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 정수 설비에는, 살균 및 항균과 양식수의 활성화, 그리고 유기물 분해를 통해 양식수 수질을 개선하도록 음이온 및 원적외선을 방출시키는 광물성 기재(基材)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 융합형 복합양식 시스템. - 제 6 항에 있어서,
상기 배양 설비와 상기 공급 수조 및 상기 정수 설비에는 각각 염도와 산소 요구량을 계측하는 센서, 그리고 염도와 산소 공급량을 제어하도록 상기 제어부에 의해 개폐 제어되는 제어밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 에너지 융합형 복합양식 시스템. - 제 6 항에 있어서,
상기 정수 설비에 의해 정수된 양식수의 재순환, 그리고 상기 정수 설비에서 이루어지는 정수 과정에서 손실된 양식수의 온도는 상기 제어부의 프로그램 설정값에 따라 제어되는 상기 수소연료전지 모듈부에 의해 가온되어 보충되는 것을 특징으로 하는 에너지 융합형 복합양식 시스템. - 제 7 항에 있어서,
상기 배양 설비는,
배양 수조;
산소와 이산화탄소(CO2)를 공급받아 광합성을 하면서 미세조류를 성장시킨 후 이를 상기 배양 수조로 순환시키는 수직 배양관;
상기 수직 배양관에 미세 조류 성장을 위한 버블을 공급하는 산기관; 및,
상기 배양 수조에서 배출되는 미세조류를 여과시키고 그 여과에 따라 발생하는 여과수는 혼합 수조로 공급하는 여과필터; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 융합형 복합양식 시스템. - 제 9 항에 있어서,
상기 여과필터에서 발생하는 여과수는 일정 온도를 유지하는 것으로 미세조류의 광합성에 의해 산소 및 잔류 배지를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 융합형 복합양식 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 인공 광원부는 냉각수를 이용한 수냉식 열교환기에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는 에너지 융합형 복합양식 시스템. - 제 9 항에 있어서,
상기 배양 수조는 냉각수를 이용한 수냉식 열교환기로부터 냉각 폐열을 공급받도록 구성하는 것을 특징으로 하는 에너지 융합형 복합양식 시스템. - 제 9 항에 있어서,
상기 수직 배양관으로부터 배양되어 배출되는 미세조류는 배합사료 혼합기를 통해 배합사료와 혼합된 후 상기 양식 수조에 공급되는 것을 특징으로 하는 에너지 융합형 복합양식 시스템.
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Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020190077056A KR102275541B1 (ko) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | 에너지 융합형 복합양식 시스템 |
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