KR102380268B1 - 일산화탄소 전환을 통해 바이오 수소를 생산하는 생물학적 수성 가스 전환반응이 수행되는 바이오 수소 생산 장치를 사용하여 바이오 수소를 생산하는 방법 - Google Patents

일산화탄소 전환을 통해 바이오 수소를 생산하는 생물학적 수성 가스 전환반응이 수행되는 바이오 수소 생산 장치를 사용하여 바이오 수소를 생산하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생물반응기 내의 기체가 액상으로 전달되는 물질전달 효율의 향상을 위해, 고압을 통한 기체 용해도 향상과 저동력원을 활용할 수 있는 고압 가스 부상식 생물반응기를 사용하는 바이오 수소를 생산하는 방법과 이러한 생물학적 수성 가스 전환반응을 이용한 바이오 수소 생산 장치에 관한 것으로, 가스가 상승하면서 기-액 접촉이 이루어지는 상승부; 및 상기 가스가 순환되는 외부 순환 라인;을 포함하는 반응기 본체; 상기 상승부의 하부에 위치하는 가스 공급부와 연결되어, 공급되는 가스의 유량을 제어하는 매스 플로우 컨트롤러(MFC); 및 상기 상승부의 상부에 위치하는 가스 배출부와 연결되어, 반응기 본체 내부의 압력을 증가시키는 백 프레셔 레귤레이터(BPR);를 포함하며, 상승부의 하부에 위치하는 가스 공급부의 위쪽으로 스파저(sparger)가 위치하여, 상승부 내에서 기-액 접촉하는 기포를 형성하고, 상승된 가스의 일부가 외부 순환 라인을 하강하여 상기 상승부의 하부로 재유입되되, 상기 외부 순환 라인은 상기 스파저의 위쪽으로 상승부와 연결된다.

Description

일산화탄소 전환을 통해 바이오 수소를 생산하는 생물학적 수성 가스 전환반응이 수행되는 바이오 수소 생산 장치를 사용하여 바이오 수소를 생산하는 방법{A PRODUCTION METHOD OF BIO-HYDROGEN WITH HIGH PRESSURIZED GAS-LIFT BIOREACTOR FOR CARBON MONOXIDE CONVERSION}
본 발명은 가스 발효에서 물질 전달 속도를 향상시키기 위해 일반적으로 사용되어 오고 있는 교반 반응기의 문제점을 해결할 수 있는 가스 부상식 반응기 및 이를 사용한 바이오 수소 생산 방법에 관한 것으로, 기존의 물질전달 향상을 위한 가스 유입량의 변화 뿐만 아니라 고압을 견딜 수 있는 미생물을 이용하여 기체용해도를 향상시키되, 교반이 아닌 유입 가스에 기인한 밀도차에 의해 혼합을 유도함으로써, 저동력으로 물질전달을 향상시킬 수 있는 고압가스 부상식 타입 반응기를 통한 바이오 수소의 생산 방법에 관한 것이다.
[이 발명을 지원한 국가연구개발사업]
과제고유번호 : 20173010092460
부처명: 산업통상자원부
연구사업명: 신재생에너지기술개발사업
연구과제명: 일산화탄소 기반 합성가스를 이용한 바이오알콜 생산기술 개발
주관기관명: 광주과학기술원
과제책임자명: 박 권 우
연구기간: 2017.12.01. ~ 2020.11.30.
일반적으로 교반조에서는 물질의 혼합을 위해 내부 임펠러를 사용하여 혼합을 향상시키고 있는데, 기-액 반응기의 경우에는, 이러한 임펠러의 회전을 통한 교반으로 내부 혼합 뿐만 아니라 버블을 작게 쪼갤 수 있으므로, 기상-액상 사이의 물질 전달을 향상시킬 수 있다(공개특허 제10-2018-0134117호).
비록 이와 같이 임펠러와 같은 교반기의 회전수를 증가시킬 경우에는, 높은 기포 분쇄효과, 내부 교반 및 물질 전달 효율의 향상과 같은 여러 장점들이 존재하지만, 동력 요구도가 임펠러 직경의 10의 3승 내지 5승에 비례하기 때문에, 교반시스템의 스케일 업(scale-up) 또는 산업화 과정을 위해서는 높은 동력 비용이 발생하는 문제점이 여전히 존재한다.
따라서 실제 임펠러를 사용하여 교반 속도를 증가시킴으로써, 원하는 수준의 물질전달 효율을 얻는 방식의 상용화에는 여전히 한계가 존재하며, 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 기체의 밀도 차이에 기인한 자연 순환을 유도할 수 있는 가스 부상식 반응기를 활용하고자 한다.
특히 기체의 용해도는 Henry의 법칙에 따라 압력에 비례하므로, 이를 이용한 본 발명에 따른 고압 가스 부상식 생물반응기는 일반적인 교반 생물반응기에 비해 높은 기체 용해도 및 저동력 공정으로 미생물 바이오 수소 생산에 기여할 수 있을 뿐만 아니라, 효과적인 상용화가 가능하다.
대한민국 공개특허 제10-2018-0134117호
본 발명은 앞서 살펴본 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 생물반응기 내의 기체가 액상으로 전달되는 물질전달 효율의 향상을 위해, 고압을 통한 기체 용해도 향상과 저동력원을 활용할 수 있는 고압 가스 부상식 생물반응기를 사용하는 바이오 수소를 생산하는 방법과 이러한 생물학적 수성 가스 전환반응을 이용한 바이오 수소 생산 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 생물학적 수성 가스 전환반응을 이용한 바이오 수소 생산 장치는, 가스가 상승하면서 기-액 접촉이 이루어지는 상승부와 상기 가스가 순환되는 외부 순환 라인을 포함하는 반응기 본체; 상기 상승부의 하부에 위치하는 가스 공급부와 연결되어, 공급되는 가스의 유량을 제어하는 매스 플로우 컨트롤러(MFC); 및 상기 상승부의 상부에 위치하는 가스 배출부와 연결되어, 반응기 본체 내부의 압력을 증가시키는 백 프레셔 레귤레이터(BPR);를 포함하며, 상승부의 하부에 위치하는 가스 공급부의 위쪽으로 스파저(sparger)가 위치하여, 상승부 내에서 기-액 접촉하는 기포를 형성하고, 상승된 가스의 일부가 외부 순환 라인을 하강하여 상기 상승부의 하부로 재유입되되, 상기 외부 순환 라인은 상기 스파저의 위쪽으로 상승부와 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 반응기 본체는, 고압 조건을 견딜 수 있는 스테인리스 소재인 것이 바람직하고, 상기 상승부에는 내부를 확인할 수 있는 가시창이 존재하여, 미세기포를 육안으로 확인 할 수 있으며, 광센서를 사용하여 기포의 크기를 측정할 수 있다.
상기 스파저의 위쪽과 아래쪽으로 미디어가 배출되는 복수의 미디어 배출구가 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태로, 앞서 설명한 본 발명에 따른 생물학적 수성 가스 전환반응을 이용한 바이오 수소 생산 장치를 사용하는 바이오 수소의 생산 방법을 들 수 있으며, 반응기 본제의 상승부에 미생물이 성장할 수 있는 배지를 공급하는 단계; 가스 공급부를 통해 제철전로 가스(LDG, Linze Donawitz Gas)를 공급하는 단계; 상승부 내로 수성가스 전환 반응을 통해 일산화탄소를 수소로 전환하는 활성을 갖는 미생물을 공급하는 단계; 및 가스 배출부와 연결된 백 프레셔 레귤레이터(BPR)를 통해 반응기 본체 내부의 압력을 증가시키는 단계;를 포함한다.
배지에 공급되는 미생물은, 고압에서도 견딜 수 있는 미생물인 Thermococcus onnurineus NA1인 것이 바람직하고, 공급되는 제철전로 가스는 제강 과정에서 발생하는 부생 가스이거나, 일산화탄소 60% 및 질소 40%로 이루어진 제철전로 모사가스일 수 있다.
상기 제철전로 가스를 공급하는 단계에서, 제철전로 가스를 약 0.1 VVM의 속도로 1시간 이상 치환시킴으로써, CO를 충분히 배지에 녹여 주는 것이 바람직하고, 상기 제철전로 가스를 공급하는 단계 이전에, 약 1시간 동안 질소로 purging 단계를 수행하여, 반응기 본체의 내부를 혐기 분위기로 형성하는 단계;를 더 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 고압 가스 부상식 반응기의 설계에 따르면, 반응기의 고압을 통해 기체의 액상에 용해도를 올리는 역할과, 가스 밀도차에 의한 상승부(Riser)와 하강부(Downcomer)의 순환에 의한 혼합 및 난류에 의한 물질전달 향상으로, 기존의 교반반응기 보다 동력 소모가 덜 하면서 기-액간의 물질전달을 향상 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 생물학적 수성 가스 전환반응을 이용한 바이오 수소 생산 장치를 도식적으로 나타낸 것이고, 도 2는 실제 파일롯 스케일의 반응기 사진이다.
도 3은 반응기 본체 내 압력의 변화에 따른 기포 크기 및 속도를 측정한 결과이다(액체: 물, 기체: LDG 모사 가스, 기체 공급유량은 0.2 VVM임).
도 4는 반응기 본체 내의 압력 변화에 따른 기포 크기 분포를 측정한 결과이다(여기서 (a) 3 bar, (b) 9 bar이고, 액체: 물, 기체: LDG 모사 가스, 기체 공급유량은 0.2 VVM임).
도 5는 기체 공급 유량 및 압력 변화에 따른 기포 크기 변화를 측정한 결과이다(액상: 물, 기상: LDG 모사 가스).
도 6은 본 발명에 따른 고압 공기부상식반응기를 통한 미생물 수소생산 결과를 측정한 결과이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 된다.
또한, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 고압 가스 부상식 생물반응기 시스템(100)은, 도 1에 제시되어 있듯이, 고압용 반응기 본체(110)를 포함하고, 상기 고압용 반응기 본체(110)는 상승부(120)와 외부 순환 라인(130)을 포함한다.
상기 상승부(120)의 내부온도를 유지하기 위한 히팅 자켓(heating jacket, 114), 상승부(120)의 상부에 위치하는 기수 배출부와 연통되어 반응기 본체(110) 내부 압력을 제어해 줄 수 있는 백 프레셔 레귤레이터(BPR, back pressure regulator,160), 가스를 기체 주입 및 내부의 압력을 원하는 압력까지 올릴 수 있는 고압용 메스 플로우 컨트롤러(Mass Flow Controller, MFC, 150)를 포함한다.
본 반응기는 가스가 반응기 본체(110)의 상승부(120) 하부에서 주입되고(gas in), 메스 플로우 컨트롤러(MFC, 150)을 통해 상승된 압력으로 일정 유량으로 공급되며,스파저(170)를 통과하면서 기포(bubble, 111)이 형성되어 상승부(120)의 상부에 위치하는 가스 출구를 통해 배출된다(gas out).
이때 상승부(120)의 가스 출구 측에 위치하는 백 프레셔 레귤레이터(BPR, back pressure regulator, 160)를 통해 반응기 본체(110)의 내부 압력을 원하는 수준의 고압으로 유지할 수 있다.
상기 상승부(120)의 중간 영역에는 투명한 가시창(112)이 설치되어, 내부에서 상승하는 기포의 움직임을 확인할 수 있고, 레이저 광센서 시스템(B-POP/SO6, A2 Photonic Sensors)을 사용하여 기포의 크기와 크기 분포를 측정할 수 있으며, 샘플링 포트(113)을 통해 반응기 내부의 시료 일부를 채취할 수 있다.
또한, 반응기 본체(110)의 고압을 견딜 수 있는 미생물이 포함된 배지는 배지 주입구(180)를 통해 반응기 내부로 공급되며, 스파저(170)의 위쪽 및/또는 아래쪽에 위치하는 배지 배출구(190)을 통해 반응기 밖으로 배출될 수 있다.
상기 배지 배출구(190)는 스파저(170)의 위쪽과 아래쪽에 동시에 존재하는 것이 바람직한데, 이는 스파저(170)의 구조와 배치로 인해, 배양액을 포함하는 배지가 원활하게 반응기 밖으로 배출되지 못하는 경우가 발생할 수 있으므로, 스파저의 위쪽과 아래쪽에 배지 배출구(190)가 존재함으로써, 스파저 윗부분에 존재하거나, 스파저를 통해 아래쪽으로 빠져나간 배양액도 쉽게 배출될 수 있도록 하기 위함이다.
이렇게 반응기 본체(110) 내에서 상승부(120)를 통해 반응 가스인 기체 혹은 기포가 상승하게 되고, 외부 순환라인(130)을 통해 다시 반응기 본체 아래쪽으로 도입되어 순환함으로써, 별도의 교반 과정 없이 고압으로 인한 기체의 용해도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 기포의 크기를 감소시킴으로써 기-액 물질전달 효율을 향상시킬 수 있다.
반응기 본체(110)는, 고압에 견딜 수 있는 스테인리스 소재로 구성되는 것이 바람직하고, 상승부(120)의 주위로 내부 온도를 일정하게 유지시키거나 가열할 수 있는 히팅 자켓(heating jacket, 114)이 더 포함되는 것이 바람직하다. 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 반응기 내부의 압력을 측정하는 압력 게이지(pressure gauge)가 더 포함될 수 있으며, 도 1에 따른 실제 파일롯(pilot) 스케일의 반응기 사진이 도 2에 제시되어 있다.
본 반응기에 도입되는 고압에 견딜 수 있는 미생물을 통해 수성가스전환 반응을 수행하으며, 이러한 고압에 견딜 수 있는 미생물로는 Thermococcus onnurineus NA1(2012년 KCTC12157BP로 기탁)의 돌연변이 균주인 WTC155T 균주(기탁번호: KCTC12414BP)을 사용하였다.
본 발명의 다른 실시 형태로, 이러한 반응기를 사용한 생물학적 수성가스 전환반응에서의 수소 생산성 증진 방법을 들 수 있다.
반응기 본제(110)의 상승부(120) 상부에 위치하는 배지 도입부(180)를 통해 미생물이 성장할 수 있는 배지를 공급한 후, 가스 공급부(140)를 통해 반응 가스인 제철전로 가스(LDG)를 공급한다.
이때, 제철전로 가스를 약 0.1 VVM의 속도로 1시간 이상 치환시킴으로써, CO를 충분히 배지에 녹여 주는 것이 바람직하고, 제철전로 가스를 공급하는 단계 이전에, 약 1시간 동안 질소로 purging 단계를 수행함으로써, 반응기 본체의 내부를 혐기 분위기로 형성하는 것이 더욱 바람직하다.
상승부 내로 수성가스 전환 반응을 통해 일산화탄소를 수소로 전환하는 활성을 갖는 미생물을 공급하고, 가스 배출부와 연결된 백 프레셔 레귤레이터(BPR, 160)를 통해 반응기 본체 내부의 압력을 원하는 수준으로 천천히 증가시키거나, 단계별로 압력을 증가시키는 것이 바람직하다.
이하의 실시예에 사용된 가스는, 제철전로(LDG, Linze Donawitz Gas) 모사가스(CO 60vol% + N2 40vol%)를 사용하였고, 도 2에 제시된 실제 파일롯 스케일의 반응기 조업 부피(operation volume)는 13 L이다. 초기조건에는 0.1 VVM의 가스 유입하였다. 배지는 10 g/L yeast extract를 포함한 MM1 media이고 조업온도는 80oC이다. 본 발명의 실시예에 사용된 배지의 구체적인 조성은 표 1과 같다.
구성 성분 농도 [g/L]
NaCl 35
KCl 0.7
Cysteine-HCl 0.5
NH4Cl 0.3
NaHCO3 0.5
1000× trace element 1 ml/L
500× Fe-EDTA 1 ml/L
Yeast Ectract 10
이때 사용된 1000X Trace elements와 500X Fe-EDTA는 각각 표 2, 표 3의 조성과 같다.
구성성분 농도 [g/L]
CuSO4·5H2O 0.01
ZnSO4·7H2O 0.1
CoCl2·6H2O 0.005
MnCl2·4H2O 0.2
Na2MoO4·2H2O 0.1
KBr 0.05
KI 0.05
H3BO3 0.1
NaF 0.05
LiCl 0.05
Al2(SO4)3 0.05
NiCl2·6H2O 0.01
VOSO4·2H2O 0.005
H2WO4 0.005
Na2SeO4 0.005
SrCl·6H2O 0.005
BaCl2 0.005
구성성분 농도 [g/L]
FeSO4·7H2O 1.54
Na-EDTA 2.06
[ 실시예 1] 고압 공기부상반응기 내 평균 버블사이즈 측정
일반적으로 물질전달계수 인자인 kLa에서 a는 phase간의 접촉면적과 관련이 있으므로 버블사이즈가 작아지면 a가 증가하므로 kLa가 증가하여 기-액간의 물질전달속도가 증가하며 또한 고압 환경 유지시 헨리의 법칙에 따라 용해도가 증가하여 포화용해도양인 C*가 증가하게 되어 총 물질전달 수가 증가하게 된다. 물질전달속도 N = kLa*(C*-C)이다.
본 발명에 따른 고압 공기부상반응기 내부의 절대 압력을 1, 3, 6, 9 bar으로 조절하여 생성되는 기포의 크기 및 기포의 이동 속도를 측정하였으며, 그 결과를 도 3에 정리하였다(이때 VVM은 0.2임).
상기 도 3의 결과에서 확인되듯이, 반응기 내부의 압력이 증가함에 따라 평균 기포(bubble) 크기가 감소하고, 이렇게 기포의 크기가 감소함에 따라 부력을 덜 받기 때문에 기포의 상승속도 역시 감소하였음을 확인할 수 있었다.
[ 실시예 2] 고압 공기부상반응기 내 압력변화에 따른 버블사이즈 분포
반응기의 내부 압력을 각각 3 bar와 6 bar로 조절한 후, 기체의 유량을 0.2 VVM(volume of gas added to liquid per minute)로 일정하게 유지하여 분사하였으며, 이때 생성되는 기포의 크기 분포를 측정한 결과를 도 4의 (a) 반응기 내부 압력이 3 bar, (b) 반응기 내부 압력이 6 bar로 각각 나타내었다.
상기 도 4의 결과에서 확인되듯이, 기체의 유량을 0.2 VVM로 일정하게 분사하였을 때, 압력이 3 bar인 경우(도 4(a))의 기포의 크기 분포는 0.5 - 11 mm의 넓은 분포를 갖지만, 입력이 6 bar인 경우(도 4(b))에는 5 mm 이상의 기포는 측정되지 않았으며, 낮은 압력인 3 bar의 경우에 비해 작은 기포 크기를 보였다.
[ 실시예 3] 고압공기부상반응기의 각 압력에서 유량에 따른 평균 기포 크기
반응기의 내부 압력을 각각 1, 3, 6 bar로 일정하게 유지시킨 후, 반응 가스인 기체의 유량을 0.1 VVM에서 0.2 VVM으로 증가시켜 분사하였으며, 이에 따른 평균 기포 크기를 측정하였고, 이를 도 5에 정리하였다. 이때 반응기 내에 사용된 액상(liquid phase)은 물이고, 기상(gas phase)은 LDG 모사 가스를 사용하였다.
상기 도 5의 결과에서 확인되듯이, 상압인 1 bar의 경우에는 기체의 유량이 2배로 증가함에 따라 평균 기포 크기가 약 20% 이상 증가하였으나, 상압 이상의 고압(3 bar 혹은 6 bar)의 경우에는 기체의 유량이 약 2배 증가하여도, 평균 기포 크기는 크게 변화하지 않았다. 이는 상압(1 bar) 이상의 압력하에 기체 유량을 증가시켜도 버블 사이즈 증가효과를 줄일 수가 있어 물질전달에 매우 유리함을 의미한다.
[ 실시예 4] 고압 공기부상식 생물반응기 운전시 수성가스 전환 결과
초기 가스(제철전로(LDG, Linze Donawitz Gas) 모사가스: CO 60 vol%와 N2 40 vol%로 이루어짐) 유량을 0.1 VVM으로 고정한 후, 수소 생산속도 증가가 완만해지는 3시간 이후 압력을 4 bar까지 증가시켰다.
이후, 수소 생산량을 더욱 증가시키기 위해 유량을 0.2 및 0.4 VVM까지 증가시켰으며 이때에 최대 수소생산성은 447 mmol/L/h로 나타났다(도 6 참조). 이는 기존 4 bar에서 고압교반반응기에서 보여주었던 360 mmol/L/h 보다 상회하는 수치(Kim etal. 2017, International Journal of Hydrogen Energy 42, 27593-27599) 이다. 이로써 미생물 수성가스 전환에 있어서 임펠러가 없는 본 발명에 따른 고압 공기부상식 반응기로도 충분히 혼합 및 작은 버블사이즈에 의해 물질전달이 잘 이루어지고 있음을 의미한다.
100 : 고압 가스 부상식 생물반응기 시스템
110 : 고압용 반응기 본체 111 : 기포(bubble)
112 : 가시창 113: 샘플링 포트
114 : 히팅 자켓(heating jacket) 120 : 상승부
130 : 외부 순환 라인 140 : 가스 도입부
150 : 메스 플로우 컨트롤러(MFC) 170 : 스파저
160 : 백 프레셔 레귤레이터(BPR, back pressure regulator)
180 : 배지 주입구 190 : 배지 배출구

Claims (9)

  1. 생물학적 수성 가스 전환반응을 이용하는 바이오 수소 생산 장치를 사용하여 바이오 수소를 생산하는 방법에 있어서,
    반응기 본제의 상승부에 미생물이 성장할 수 있는 배지를 공급하는 단계;
    가스 공급부를 통해 제철전로 가스를 공급하는 단계;
    상승부 내로 수성가스 전환 반응을 통해 일산화탄소를 수소로 전환하는 활성을 갖는 미생물을 공급하는 단계; 및
    가스 배출부와 연결된 백 프레셔 레귤레이터(BPR)를 통해 반응기 본체 내부의 압력을 3 ~ 6bar의 범위로 증가시키는 단계;를 포함하고,
    상기 바이오 수소 생산 장치는,
    가스가 상승하면서 기-액 접촉이 이루어지는 상승부; 및 상기 가스가 순환되는 외부 순환 라인;을 포함하고, 내부에 별도의 교반기를 포함하지 않는 반응기 본체;
    상기 상승부의 하부에 위치하는 가스 공급부와 연결되어, 공급되는 가스의 유량을 제어하는 매스 플로우 컨트롤러(MFC); 및
    상기 상승부의 상부에 위치하는 가스 배출부와 연결되어, 반응기 본체 내부의 압력을 증가시키는 백 프레셔 레귤레이터(BPR);를 포함하며,
    상승부의 하부에 위치하는 가스 공급부의 위쪽으로 스파저(sparger)가 위치하여, 상승부 내에서 기-액 접촉하는 기포를 형성하고,
    상승된 가스의 미반응 기체 일부 및 배지액이 외부 순환 라인을 하강하여 상기 상승부의 하부로 재유입되되, 상기 외부 순환 라인은 상기 스파저의 위쪽으로 상승부와 연결되는 것을 특징으로 하는, 생물학적 수성 가스 전환반응을 이용하는 바이오 수소 생산 장치를 사용하여 바이오 수소를 생산하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반응기 본체는, 고압 조건을 견딜 수 있는 스테인리스 소재인 것을 특징으로 하는, 생물학적 수성 가스 전환반응을 이용하는 바이오 수소 생산 장치를 사용하여 바이오 수소를 생산하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상승부에는 내부를 확인할 수 있는 가시창이 존재하여, 상기 가시창을 통해 미세기포를 육안으로 확인 할 수 있는, 생물학적 수성 가스 전환반응을 이용하는 바이오 수소 생산 장치를 사용하여 바이오 수소를 생산하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스파저의 위쪽 및/또는 아래쪽으로 미디어가 배출되는 미디어 배출구가 형성되는, 생물학적 수성 가스 전환반응을 이용하는 바이오 수소 생산 장치를 사용하여 바이오 수소를 생산하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상승부 내에 위치하는 레이저 광센서를 통해 기포의 크기와 이동 속도를 측정하는, 생물학적 수성 가스 전환반응을 이용하는 바이오 수소 생산 장치를 사용하여 바이오 수소를 생산하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 미생물은, Thermococcus onnurineus NA1인 것을 특징으로 하는, 생물학적 수성 가스 전환반응을 이용하는 바이오 수소 생산 장치를 사용하여 바이오 수소를 생산하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제철전로 가스는, 일산화탄소 60% 및 질소 40%로 이루어진 제철전로 모사가스인 것을 특징으로 하는, 생물학적 수성 가스 전환반응을 이용하는 바이오 수소 생산 장치를 사용하여 바이오 수소를 생산하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제철전로 가스를 공급하는 단계에서, 제철전로 가스를 0.1 VVM의 속도로 1시간 이상 치환시킴으로써, CO를 충분히 배지에 녹여 주는 것을 특징으로 하는, 생물학적 수성 가스 전환반응을 이용하는 바이오 수소 생산 장치를 사용하여 바이오 수소를 생산하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제철전로 가스를 공급하는 단계 이전에, 1시간 동안 질소로 purging 단계를 수행하여, 반응기 본체의 내부를 혐기 분위기로 형성하는 단계;를 더 포함하는, 생물학적 수성 가스 전환반응을 이용하는 바이오 수소 생산 장치를 사용하여 바이오 수소를 생산하는 방법.
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