KR102317758B1 - 써모코커스 온누리누스 균주 및 재순환 배지를 이용한 바이오수소 생산방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 써모코커스 온누리누스 균주 및 및 재순환 배지를 이용한 바이오수소 생산방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 상기 써모코커스 온누리누스 NA1 균주를 배양 배지에서 배양하는 단계 및 상기 배양에서 생산된 배양액 중 상기 써모코커스 온누리누스 NA1 균주가 제거된 재순환액을 상기 배양 배지에 투여하여 재순환하는 단계를 포함하는 바이오수소의 생산방법에 관한 것이다.
본 발명의 바이오수소 생산방법은 폐액에 존재하는 Thermococcus 속 균주를 제거한 배양여액을 재순환하여 Thermococcus 속 균주의 세포 생존능을 증가시키고, 수소 생산성을 증가시킴으로써 수소 가스를 효율적이고 경제적으로 생산할 수 있는 장점이 있다.

Description

써모코커스 온누리누스 균주 및 재순환 배지를 이용한 바이오수소 생산방법{Methods of hydrogen production by Thermococcus Onnurineus and Recirculation Culture Medium}
본 발명은 써모코커스 온누리누스 균주 및 재순환 배지를 이용한 바이오수소 생산방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 써모코커스 온누리누스 NA1 균주를 배양 배지에서 배양하는 단계 및 상기 배양에서 생산된 배양액 중 상기 써모코커스 온누리누스 NA1 균주가 제거된 재순환액을 상기 배양 배지에 투여하여 재순환하는 단계를 포함하는 바이오수소의 생산방법에 관한 것이다.
수소에너지는 중량당 발열량이 석유보다 3배 이상 높으면서도, 이산화탄소, NOx, SOx 등 환경에 악영향을 미칠 수 있는 물질들을 배출하지 않아, 장차 화석에너지를 대체할 에너지로써 주목받고 있다.
종래부터 사용된 수소 생산방법에는 물의 전기분해, 천연가스나 나프타의 열분해(thermal-cracking) 또는 수증기 개질법(steam reforming) 등이 있다. 그러나 이러한 방법들은 다시 화석연료를 사용하면서 고온, 고압 조건을 만들어야 하는 문제가 있으며, 일산화탄소를 포함한 혼합가스를 발생시키므로, 혼합가스로부터 일산화탄소를 또 다시 제거하여야 하는 어려운 문제를 일으킨다.
이러한 종래의 수소생산방법에 비하여, 미생물을 이용한 생물학적 수소 생산 방법은 별도 에너지를 투입하여 고온, 고압 조건을 만들 필요가 없고, 생성된 가스에 일산화탄소를 포함하지 않는다는 장점이 있다. 이러한 생물학적 수소생산방법은 크게 광합성 미생물을 이용하는 것과 비-광합성 미생물(주로 혐기성 미생물)을 이용하는 것으로 나눠볼 수 있다.
그러나, 전자는 빛을 에너지원으로 사용하는 광합성 세균들을 고농도도 배양하는 기술이 아직 충분히 개발되어 있지 않고, 종래의 광합성 세균들은 높은 분압의 기질에서 기질저해가 심하다는 단점이 있다. 또한, 이들은 빛이 존재하는 경우에만 지속적으로 수소 생성이 가능하다는 문제점이 있다.
따라서, 유기 탄소를 이용하여 수소를 생산할 수 있는 미생물들을 이용한 수소 생산에 관한 시도가 지속적으로 이루어지고 있다. 본 발명자들은 한국 특허출원 10-2010-7013071호(공개일: 2011.06.23)를 통하여 Thermococcus 속 균주를 이용하여 일산화탄소로부터 수소를 생산할 수 있음을 밝힌 바 있다.
현재 Thermococcus 속 균주를 이용한 바이오수소 연속생산 공정은 Thermococcus 속 균주의 생장에 필요한 배지를 연속공급해 주면서 배양하고 있는데, 하루 기준 10% 내외의 여분의 배양액, 즉 폐액이 발생하고 있다.
상기 여분의 배양액은 Thermococcus 속 균주와 배양액 성분으로 구성되며, 현재는 전량 폐기되어 버려지고 있는 실정이다. 이에, 본 발명자들은 폐액의 손실을 최소화하는 공정을 개발하고자 다년간의 노력을 경주하였고, 이 과정에서 폐액에 존재하는 Thermococcus 속 균주를 제거한 배양여액을 배양 배지에 재투입(재순환)하여 Thermococcus 속 균주를 배양하는 경우, Thermococcus 속 균주의 세포 생존능이 증가하고, 수소 생산도 2배 정도 증가하는 효과가 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
한국 특허공개 제10-2009-0060124호 Thermococcus spp.로부터 분리된 신규한 수소화효소, 이를 암호화하는 유전자 및 그 유전자를 갖는 미생물을 이용하여 수소를 생산하는 방법 한국 특허등록 제10-1534483호 써모코커스 온누리누스 WTC155T 균주 및 이를 이용한 수소생산방법
따라서, 본 발명의 주된 목적은 써모코커스 온누리누스 균주와 재순환 배지를 이용한 바이오수소 생산방법 및 생산장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은 써모코커스 온누리누스 NA1 균주를 이용하여 수소를 생산하는 방법에 있어서, 상기 써모코커스 온누리누스 NA1 균주를 배양 배지에서 배양하는 단계; 및 상기 배양에서 생산된 배양액 중 상기 써모코커스 온누리누스 NA1 균주가 제거된 재순환액을 상기 배양 배지에 투여하여 재순환하는 단계:를 포함하는 바이오수소 생산방법을 제공한다.
미생물의 연속배양에서는 이론적으로 배지 희석 비율(dilution rate)과 비성장 속도가 같기 때문에 미생물의 최대 비성장 속도까지 배지 희석 비율(dilution rate)을 높여서 연속배양이 가능하다. 그러나 그 이상의 배지 희석 비율에서는 균주가 워시 아웃(wash out) 되어 세포 농도가 지속적으로 감소하기 때문에 연속배양이 이루어지지 않는다. 반면, 너무 낮은 희석 비율에서는 배양과정에서 생산되는 부산물의 축적이나 미생물 성장에 필요한 탄소원이나 질소원 등의 공급 부족으로 인한 영양분 고갈로 세포 성장이 제대로 이루어지지 않고 배양상태가 유지되기 어렵다. 결국, 바이오 수소 생산 공정의 경제성을 높이기 위해서는 배지 공급량을 최소화하는 것이 필요하다.
따라서, 본 연구진은 배지 공급량을 최소화하면서도 안정적으로 바이오수소를 생산하기 위하여, 배지 조성을 바꾸어 가면서 배지 희석비율을 조절하는 등 많은 연구를 수행하였으며, 수많은 시행착오 끝에 폐액에 존재하는 Thermococcus 속 균주를 제거한 배양여액을 재순환액으로 이용하여 Thermococcus 속 균주를 배양하는 경우, Thermococcus 속 균주의 세포 생존능이 증가하고, 수소 생산성도 2배 정도 증가하는 효과가 있음을 확인하였다.
본 발명에서 용어 ‘배양(culture)’은 배양기 내에서 한계 영양소를 공급하여 Thermococcus 속 균주의 성장시키는 것을 의미하며, ‘연속 배양(continuous culture)’ 및 ‘회분 배양(batch cultivation)’을 모두 포함하는 의미이다.
또한, 본 발명에서 용어 ‘연속 배양(continuous culture)’은 배양기 내의 세포 밀도를 조정하거나 한계 영양소의 공급량을 조정하면서 미생물의 성장을 장기간 대수적 성장기를 유지하도록 하는 배양법을 의미한다. 미생물을 액체배지에서 배양하는 경우 균의 생육에 따라 양분과 산소 등이 감소하고 대사산물이 축적됨으로써 pH 등 환경 조건이 변하게 된다. 따라서, 배양조 속에 배양액을 넣어서 균을 증식시키는 경우 외부에서 항상 새로운 배양액을 일정 속도로 유입시킴과 동시에 오래된 배양액을 외부로 유출시키면 배양조 속의 배양액은 일정하게 유지된다.
또한, 용어 ‘회분 배양(batch culture)’은 배양액의 부피를 고정하고 외부에서 새로이 배양액을 첨가하지 아니한 상태에서 배양하는 방법을 의미하며, 배양액이 추가적으로 첨가되지 않아 배양되는 생물은 더 이상 안정하게 자랄 수 없을 때까지 성장하게 된다.
본 발명의 용어 ‘배양액(culture medium)’은 써모코커스 온누리누스 균주를 생장시키는데 필요한 영양소가 들어 있는 써모코커스 온누리누스 균주를 배양 중인 액체를 포괄적으로 의미한다. 또한, 본 발명의 용어 ‘배양 배지(Feeding medium 또는 fresh medium)’는 써모코커스 온누리누스 균주를 배양하기 위해 제조한 배지로, 재순환 배지가 혼합되지 않은 배지를 의미한다. 그리고, 본 발명의 용어 ‘재순환 배지(Recirculation culture medium)’ 써모코커스 온누리누스 균주의 배양액에서 써모코커스 온누리누스 균주를 제거한 배양여액을 의미한다. 또한, 본 발명에서 용어 ‘재순환(Recirculation)’은 상기 재순환 배지를 배양액에 투여하는 것을 의미한다.
본 발명의 써모코커스 온누리누스 균주는 국내 최초로 남태평양의 심해 열수구에서 분리된 초고온성(hyperthermophilic) 고세균(archaea)으로, 심해 열수 환경에 편재되어 있으며 우점하는 써모코커스(Thermococcus) 속에 속하는 균주이다. 동 균주는 2002년 한국해양연구원의 연구선 ‘온누리호’를 이용하여 남태평양 파퓨아뉴기니 해역(PACMANUS basin) 수심 1,650미터의 심해 열수구의 퇴적물에서 본 발명자들에 의해 분리된 초고온성 고세균이다. 본 발명의 써모코커스 온누리누스 균주는 써모코커스 온누리누스 NA1(T. onnurineus NA1) 균주와 그 변종 또는 아종을 모두 포함한다.
본 발명의 바이오수소 생산방법에서, 상기 재순환은 상기 재순환액을 0.005h-1 내지 2h-1의 희석비율로 상기 배양 배지에 투여하여 재순환할 수 있다. 재순환액의 희석비율이 0.005h-1 이하인 경우 배지 재활용률이 낮아 경제적이지 못하고, 재순환액의 투입에 따른 세포 생장능 촉진 및 수소 생산성 향상의 효과가 낮아지는 단점이 있다. 또한, 재순환액의 희석비율이 2h-1 이상인 경우 배양 배지의 조성과 재순환액의 조성에서 크게 차이가 없고, 마찬가지로 재순환액의 투입에 따른 세포 생장능 촉진 및 수소 생산성 향상의 효과가 낮아지는 단점이 있다.
본 발명의 바이오수소 생산방법에서, 상기 재순환하는 단계에서 상기 재순환액에 효모 추출물(yeast extracts)을 더 추가하여 재순환할 수 있다.
본 발명의 바이오수소 생산방법에서, 상기 재순환하는 단계에서 상기 재순환액에 효모 추출물(yeast extracts), 비타민 용액, 미량원소, 및 Fe-EDTA를 더 추가하여 재순환할 수 있다. 상기와 같이 써모코커스 온누리누스 균주를 제거하여 생성된 재순환액은 효모 추출물(yeast extracts), 비타민 용액, 미량원소, 및 Fe-EDTA의 추가적인 배지 성분을 첨가하여 연속반응에 필요한 배지 형태로 활용될 수 있다.
또한, 재순환액을 제조하는 단계에서 배양액에서 분리된 써모코커스 온누리누스 균주를 이용하여 써모코커스 온누리누스 균주에서 유래한 아밀라아제(amylase) 등의 효소를 생산할 수 있어, 폐액에 존재하는 균주를 경제적으로 이용할 수 있다.
본 발명의 바이오수소 생산방법에서, 상기 비타민 용액은 바이오틴 2g/L; 엽산 2g/L; 피리독신·HCl 10g/L; 티아민·HCl 5g/L; 리보플라빈 5g/L; 니코틴산 5g/L; 칼슘 D-판토텐산염 5g/L; 비타민 B12 0.1g/L; p-아미노벤조산 5g/L; 및 리포산 5g/L로 구성될 수 있다.
본 발명의 바이오수소 생산방법에서, 상기 미량원소 용액은 35% HCl 10mL/L; FeSO4·7H2O 27.8g/L; MnCl2·4H2O 9.9g/L; ZnCl2 4.09g/L; CoCl2·6H2O 11.9g/L; 및 NiCl2·6H2O 2.38g/L;로 구성될 수 있다.
본 발명의 바이오수소 생산방법에서, 상기 재순환액은 염도(salinity)가 3.5 내지 7.5인 것을 특징으로 한다. 상기 염도 값 범위를 유지시키는 이유는 현장에서 멸균을 하지 않아도 배지 오염을 방지할 수 있기 때문이며, 염도가 7.5 이상인 경우는 써모코커스 온누리누스 균주의 생장을 저해하여 바람직하지 못하다.
본 발명의 바이오수소 생산방법에서, 상기 재순환액은 상기 배양 배지에 투여하기 전에 75 내지 85℃에서 2 내지 4시간 전처리하여 투여될 수 있는데, 이러한 전처리 과정을 통해 재순환액 내에 존재하는 산소를 제거하고, 재순환액의 오염 가능성을 최소화할 수 있다.
본 발명의 바이오수소 생산방법에서, 상기 재순환하는 단계에서 상기 써모코커스 온누리누스 균주는 원심분리, 침전, 필터링, 및 마이크로필터링 방법 중에서 선택된 어느 하나의 방법으로 배양액에서 제거되어 재순환액으로 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 써모코커스 온누리누스 균주를 함유하는 배양액이 내측에 저장되는 배양기(110); 상기 배양기에 일산화탄소를 공급하는 일산화탄소 공급부(120); 상기 배양기에 배양 배지를 공급하는 배양 배지 공급부(130); 상기 배양기로부터 상기 배양액을 배출시켜서 배양액 중 상기 써모코커스 온누리누스 균주가 제거된 재순환액을 상기 배양기에 다시 공급하도록 연결되는 순환라인(140); 및 상기 순환라인에 연결되고, 상기 배양기로부터 배출된 배양액에서 상기 써모코커스 온누리누스 균주를 제거하여 재순환액을 생성시키는 재순환액 생성부(150);를 포함하는 재순환액을 이용한 바이오수소 생산장치(100)를 제공한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 바이오수소 생산장치(100)는 배양기(110)와, 일산화탄소 공급부(120)와, 배양 배지 공급부(130)와, 순환라인(140)과, 재순환액 생성부(150)를 포함할 수 있다.
상기 배양기(110)는 내부를 혐기성으로 유지해 줄 수 있는 밀폐된 구조를 가지고, 관측창, 온도제어센서, pH 제어센서, 거품제어센서, 전열선 등의 가열수단, pH 조절제 공급관 등의 pH 조절제 공급수단 및 거품제거제 공급관 등의 거품제거제 공급수단 등이 장착된 구조의 것으로 상용화된 것이 사용될 수도 있다.
상기 일산화탄소 공급부(120)는 상기 배양기(110) 내의 배양 배지에 일산화탄소를 공급하도록 하고, 밸브의 개방에 의해 일산화탄소라인을 통해서 상기 배양기(110)로 일산화탄소를 공급하도록 한다. 여기서, 밸브는 유량 조절 밸브일 수 있고, 공급되는 일산화탄소의 유량을 확인하기 위하여 유량계를 가질 수 있다.
상기 배양 배지 공급부(130)로부터 배양액 라인을 통해서 배양 배지를 공급받을 수 있다. 여기서, 상기 배양 배지 공급부(130)는 별도의 펌프를 이용한 펌핑력과 밸브의 개방에 의해 배양 배지 라인을 통해서 상기 배양기(110)로 배양액을 공급한다. 또한, 배양 배지는 수소 생산 써모코커스 온누리누스 균주를 배양할 수 있는 공지의 배양 배지일 수 있으며, 상기 배양기(110)의 온도제어센서 및 가열수단 등에 의해 그 온도가 25℃ ~ 90℃가 되도록 조절될 수 있다.
상기 순환라인(140)은 상기 배양기(110)로부터 배양 여액, 즉 폐액 중 상기 써모코커스 온누리누스 균주를 제거한 재순환액을 상기 배양기(110)에 다시 공급하도록 연결되고, 재순환액의 순환 공급을 위한 펌프가 설치될 수 있다.
또한, 상기 재순환액 생성부(150)는 상기 순환라인에 연결되고, 상기 배양기(110)로부터 배출된 배양액에서 상기 써모코커스 온누리누스 균주를 제거하여 재순환액을 생성한다.
본 발명의 바이오수소 생산장치에서, 상기 순환라인(140)은 상기 재순환액을 0.005-1 내지 2h-1의 희석비율로 상기 배양기(110)에 투여할 수 있다.
또한, 본 발명의 바이오수소 생산장치에서, 상기 재순환액 생성부(150)에서 생성된 재순환액을 저장하고, 저장된 재순환액을 순환라인에 공급하는 재순환액 저장부(160)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 바이오수소 생산방법은 폐액에 존재하는 Thermococcus 속 균주를 제거한 배양여액을 재순환하여 Thermococcus 속 균주의 세포 생존능을 증가시키고, 수소 생산성을 증가시킴으로써 수소 가스를 효율적으로 생산할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 바이오수소 생산장치는 배양여액에서 Thermococcus 속 균주를 제거한 재순환액을 배양기에 안정적으로 공급하여 Thermococcus 속 균주의 생장을 증가시키고, 수소 생산의 효율을 높일 수 있다.
도 1은 재순환 배지의 투입 전후로 Thermococcus 속 균주의 세포 성장능을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 2는 재순환 배지의 투입 전후로 Thermococcus 속 균주의 수소 생산능(Hydrogen production rate, mmol/L/h)을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 3은 재순환 배지의 투입 전후로 Thermococcus 속 균주의 수소 생산능(Specific hydrogen production rate, mmol/g/h)을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 바이오수소 생산장치를 도시한 구성도이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
실시예 1. 실험 재료 및 방법
1-1. 균주
써모코커스 온누리누스 균주는 해양연구원에서 분리 동정하여 보관하고 있는 써모코커스 온누리누스 NA1(T. onnurineus NA1) 균주를 사용하였다.
1-2. 배지 및 CO 공급 조건
a. 배양 배지
배양에 사용한 ‘배양 배지(feeding medium)(1.2X)’는 천일염과 제논(Genon) 사에서 제조한 효모 추출물(YE, yeast extract)을 주요성분으로 사용하였다. 배지 조성은 천일염 77.55g/L, YE 17.4g/L 그리고 1L의 배지에 1000X 홀든(Holden’s) 미량원소 솔루션 10mL, 500X Fe-EDTA 솔루션 20ml, 2,000X 바흐(Balch’s) 비타민 솔루션 0.5 mL을 넣어서 배지를 조성하였다. 배지는 배양기 내에서 아르곤 가스를 이용하여 약 60분 이상의 퍼징(purging)을 통해 산소를 제거하였고 멸균 없이 사용하였다.
배양온도 80℃를 유지한 상태에서 써모코커스 온누리누스 NA1를 접종하였다. 배양 조건은 980rpm에서 100% CO 가스를 0.25vvm 속도로 공급하였다.
b. 희석비율
배양 배지의 희석비율은 8.3mL/L/h로 조정하였다. 수소 발생에 따른 수분 감소량을 보충하기 위하여 증류수를 1.7mL/L/h의 비율로 보충하였다.
c. 재순환액
배양 배지를 이용하여 써모코커스 온누리누스 NA1 균주를 배양하는 과정에서 희석비율은 8.3mL/L/h로 희석하여 생성된 배양 여액을 회수한 후, 원심분리기(Zyrogen, BMS)를 이용하여 써모코커스 온누리누스 NA1 균주를 제거하였다.
써모코커스 온누리누스 NA1 균주가 제거된 배양 여액에 YE 17.4g/L 그리고 1L의 배지에 1000X 홀든(Holden’s) 미량원소 솔루션 10mL, 500X Fe-EDTA 솔루션 20ml, 2,000X 바흐(Balch’s) 비타민 솔루션 0.5 mL을 넣어서 재순환액을 조성하였다. 재순환액에 천일염을 넣어주어 염도를 6.6으로 조정하였다.
재순환액을 배양 배지를 대신하여 희석비율 조건에 따라 배양기에 공급하였다.
실시예 2. 재순환액를 이용한 써모코커스 온누리누스 NA1 균주의 세포 생장
실시예 1의 실험조건에 따라 써모코커스온누리누스 NA1 균주(기탁번호 KCTC12414BP)의 세포 생장을 측정하였다.
도 1을 참조하면, 200 시간 경과 시점까지 써모코커스온누리누스 NA1 균주의 생장이 지속적으로 유지되다가 300 시간부터 350 시간 구간에서 세포 생장능이 더 증가한 것으로 관찰되었다. 350 시간부터 400 시간 구간에서 세포 생장이 다소 감소하였으나, 400 시간 경과 시점에서 다시 써모코커스온누리누스 NA1 균주의 생장이 지속적으로 증가하는 현상이 관찰되었다.
상기 결과를 통해 재순환액의 공급을 통해 써모코커스 온누리누스 NA1 균주의 세포 생장이 안정적으로 유지되는 성장 양태가 관찰되었다. 상기와 같은 결과를 통해 재순환액의 공급을 통해 배지 비용의 감소가 있음에도 불구하고, 오히려 세포 성장의 측면에서는 신규 배지 투입과 비교하여 동등 이상의 세포 성장이 확인되었으며, 본 발명의 적용을 통해 배지 비용을 절감시켜 수소 생산의 경제성을 증가시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
특히, 배양 여액에서 회수되는 써모코커스 온누리누스 NA1 균주를 이용하여 셀룰라아제 효소나, 영양성분을 분리하여 이들을 경제적으로 더 활용할 여지가 있으므로, 본 발명의 적용을 통한 수소 생산시 경제적 이점은 더욱 증가되리라 기대된다.
실시예 3. 재순환액을 이용한 써모코커스 온누리누스 NA1 균주의 수소 생산능 검증
실시예 1의 실험조건에 따라 써모코커스온누리누스 NA1 균주(기탁번호 KCTC12414BP)의 수소 생산능을 검증하였다.
도 2를 참조하면, 재순환액을 투입한 200 시간 경과 시점부터 써모코커스온누리누스 NA1 균주의 수소생산이 지속적으로 증가하는 것이 관찰되었다. 구체적으로 재순환액을 투입함으로써 300시간 경과 시점에서는 수소생산이 400mmol/L/h까지 증가하는 것으로 확인되었으며, 이러한 수소 생산능은 500시간 경과 시점까지 꾸준하게 유지되는 것으로 관찰되었다.
또한, 비수소생산능(Specific hydrogen production rate)은 재순환액을 투입함으로써 100mmol/g/h에서 최대 200mmol/g/h까지 증가하는 것으로 관찰되었다.
상기와 같은 결과를 통해 폐액에 존재하는 Thermococcus 속 균주를 제거한 배양여액을 재순환액으로 이용한 본 발명의 바이오수소 생산방법은 배양과정에서 버려지는 배양여액을 활용하면서도 안정적으로 Thermococcus 속 균주의 균체수를 유지할 수 있고, 높은 수소 생산능을 유지할 수 있음을 확인할 수 있었다.
특히, 수소 생산능 측면에서 배양 배지만을 사용하는 것이 비해 월등하게 우수한 수소 생산능력을 보유하고 있는 것으로 확인되었다. 또한, 본 발명의 수소 생산 방법의 적용을 통해 수소 생산시 필요한 배지 소요 경비를 획기적으로 절감할 수 있다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
110 : 배양기 120 : 일산화탄소 공급부
130 : 배양 배지 공급부 140 : 순환라인
150 :재순환액 생성부　　　　　　　　　　　160 : 재순환액 저장부

Claims (12)

  1. 써모코커스 온누리누스 균주를 이용하여 수소를 생산하는 방법에 있어서,
    상기 써모코커스 온누리누스 균주를 배양 배지에서 배양하는 단계; 및
    상기 배양에서 생산된 배양액 중 상기 써모코커스 온누리누스 균주가 제거된 재순환액을 상기 배양 배지에 투여하여 재순환하는 단계:를 포함하되,
    상기 재순환은 상기 재순환액을 0.005h-1 내지 2h-1의 희석비율로 상기 배양 배지에 투여하여 재순환하는 것을 특징으로 하고,
    상기 재순환하는 단계에서 상기 재순환액에 효모 추출물(yeast extracts)을 더 추가하여 재순환하는 것을 특징으로 하는,
    바이오수소 생산방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 재순환하는 단계에서 상기 재순환액에 비타민 용액, 미량원소, 및 Fe-EDTA를 더 추가하여 재순환하는 것을 특징으로 하는 바이오수소 생산방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 비타민 용액은 바이오틴 2g/L; 엽산 2g/L; 피리독신·HCl 10g/L; 티아민·HCl 5g/L; 리보플라빈 5g/L; 니코틴산 5g/L; 칼슘 D-판토텐산염 5g/L; 비타민 B12 0.1g/L; p-아미노벤조산 5g/L; 및 리포산 5g/L로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오수소 생산방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 미량원소 용액은 35% HCl 10mL/L; FeSO4·7H2O 27.8g/L; MnCl2·4H2O 9.9g/L; ZnCl2 4.09g/L; CoCl2·6H2O 11.9g/L; 및 NiCl2·6H2O 2.38g/L;로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오수소 생산방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 재순환액은 염도(salinity) 3.5 내지 7.5인 것을 특징으로 하는 바이오수소 생산방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 재순환하는 단계에서 상기 써모코커스 온누리누스 균주는 원심분리, 침전, 및 필터링 중에서 선택된 어느 하나의 방법으로 제거되는 것을 특징으로 하는 바이오수소 생산방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 재순환액은 상기 배양 배지에 투여하기 전에 75 내지 85℃에서 2 내지 4시간 전처리하여 투여되는 것을 특징으로 하는 바이오수소 생산방법.
  10. 써모코커스 온누리누스 균주를 함유하는 배양액이 내측에 저장되는 배양기;
    상기 배양기에 일산화탄소를 공급하는 일산화탄소 공급부;
    상기 배양기에 배양 배지를 공급하는 배양 배지 공급부;
    상기 배양기로부터 상기 배양액을 배출시켜서 배양액 중 상기 써모코커스 온누리누스 균주가 제거된 재순환액을 상기 배양기에 다시 공급하도록 연결되는 순환라인; 및
    상기 순환라인에 연결되고, 상기 배양기로부터 배출된 배양액에서 상기 써모코커스 온누리누스 균주를 제거하여 재순환액을 생성시키는 재순환액 생성부;를 포함하되,
    상기 순환라인은 상기 재순환액을 0.005-1 내지 2h-1의 희석비율로 상기 배양기에 공급하는 것을 특징으로 하고,
    상기 재순환액에는 효모 추출물(yeast extracts)이 첨가되어 재순환하는 것을 특징으로 하는,
    재순환액을 이용한 바이오수소 생산장치.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 재순환액 생성부에서 생성된 재순환액을 저장하고, 저장된 재순환액을 순환라인에 공급하는 재순환액 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오수소 생산장치.
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