KR102388601B1 - 순환류를 이용한 조류 배양용 광생물 반응기 및 이를 이용한 조류 배양 생산 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조류의 배양을 위한 광생물 반응기 및 이를 이용한 조류 생산 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반응기 내로 가압 주입된 공기에 의해 액체 배지가 배양 공간의 양측으로 순환하는 순환류가 형성되게 함으로써 미세조류가 반응기 내벽에 부착하는 것을 방지함과 동시에 공기와의 혼합을 증가시켜 미세조류의 성장을 촉진할 수 있으며, 아울러 미세조류가 받는 빛의 양을 전체적으로 균일하게 할 수 있으므로 미세조류의 배양 효율을 향상시킬 수 있도록 고안된 조류 배양용 광생물 반응기 및 이를 이용한 조류 생산 시스템에 관한 발명이다.
본 발명은 조류의 효율적인 배양을 위한 광생물 반응기로서, 광투과성 재질로 이루어지며 내부에 액체 배지를 수납하여 조류를 배양할 수 있도록 밀폐된 배양 공간을 가지는 배양수조 본체와; 상기 배양수조 본체의 배양 공간 안으로 공기를 불어 넣을 수 있도록 설치되며 상기 공기가 토출되는 압력에 의해 액체 배지의 상승 흐름을 발생시키도록 설치된 공기 주입 장치관 및; 상기 배양 공간 내의 소정 위치에 설치되며 상기 공기 주입 장치관에서 공기가 토출되는 위치의 수직 상부에 설치되어 그 하부로부터 상승하는 액체 배지가 부딪쳐 양측으로 갈라져 흐를 수 있도록 유도하는 순환유도 날개부;를 포함하여 구성되는 조류 배양용 광생물 반응기를 본 발명에 대한 일 태양으로서 제공하며, 이러한 본 발명의 조류 배양용 광생물 반응기는 상기 배양수조 본체의 배양 공간 안으로 공기를 주입 공급함에 의해 액체 배지가 상기 배양수조 본체의 배양 공간 내에서 양측으로 순환하는 흐름이 발생하도록 한 것을 주요한 기술적 특징으로 한다.

Description

순환류를 이용한 조류 배양용 광생물 반응기 및 이를 이용한 조류 배양 생산 시스템 {Light bioreactor for algae culture with circulation flow and algae production system using thereof}

본 발명은 조류, 특히 미세조류의 배양을 위한 광생물 반응기 및 이를 이용한 조류 배양 생산 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반응기 내로 가압 주입된 공기에 의해 액체 배지가 배양 공간의 양측으로 순환하는 순환류가 형성되게 함으로써 미세조류가 반응기 내벽에 부착하는 것을 방지함과 동시에 공기와의 혼합을 증가시켜 미세조류의 성장을 촉진할 수 있으며, 아울러 미세조류가 받는 빛의 양을 전체적으로 균일하게 할 수 있으므로 미세조류의 배양 효율을 향상시킬 수 있도록 고안된 순환류를 이용한 조류 배양용 광생물 반응기 및 이를 이용한 조류 배양 생산 시스템에 관한 발명이다.

일반적으로, 조류(藻類; algae)는 물속에서 생육하면서 광합성에 의해 독립영양 생활을 하는 체제가 간단한 식물군을 총칭하는 것으로, 이러한 조류는 기본적으로 광합성 색소를 가짐으로써 광 에너지를 이용하여 이산화탄소를 생물학적으로 고정하고 그 과정에서 산소를 배출한다.

특히, 최근 들어 이러한 조류 중 미세 조류에 대한 산업적 이용도와 관심이 크게 높아지고 있는데, 미세조류(microalgae, 微細藻類)란 일반적으로 현미경적 크기의 수중에서 광합성을 하는 조류 생물로서 전 세계적으로는 약 25,000여 종, 우리나라에는 약 1,300여 종이 존재하는 것으로 알려져 있다. 미세조류는 기초 과학 및 기후 변화 연구재료, 대체 에너지, 먹이생물, 식품 및 의약품의 원료, 건강보조식품 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며 그 수요 역시 급속히 증가하고 있는 추세이다.

상기와 같은 미세 조류의 연구 또는 상업적 생산을 목적으로 광합성 미세 조류를 배양하는 장치를 크게 분류하면, 옥외에 대량 배양 시설을 갖추어 배양하는 방식(open system)과 실내에서 밀폐형 광생물 반응기(Photobioreactor; PBR)를 이용하여 배양하는 방식(closed system)으로 나눌 수 있다. 옥외 배양 방식으로 대표적인 것은 수로형(raceway) 배양 시스템과 연못형(pond) 배양 시스템이 주로 사용되고 있는데, 이러한 옥외 배양 방식에 따르면 조류의 대량 생산에 유리하고 100㎡에서부터 10 ha에 이르기까지 다양한 크기로 규모를 확대하기가 용이하며, 특히 자연 상태의 광 에너지와 탄소원인 CO2를 영양원으로 직접 이용할 수 있으므로 운영 및 유지 관리가 용이하다는 장점이 있다.

반면, 이러한 옥외 배양 방식(open system)의 경우 외부 환경에 노출된 상태로 조류의 배양이 이루어지는 것이기 때문에 다른 종 또는 오염원이 쉽게 침입할 수 있는 문제가 있고, 생산된 조류의 수확 및 정제가 어려우며, 낮은 세포 농도 및 깊은 수심 부분에서는 빛이 효과적으로 전달되지 않아 생산 효율성이 떨어진다는 등의 단점을 가지고 있다. 아울러 배양 시설의 설치를 위해 넓은 면적의 유휴 부지가 필요하며, 일교차가 적고 적정 수준의 태양광이 확보되어야 하는 등 기후 조건이 맞아야 하므로 입지 선정에 있어서도 많은 어려움이 있다.

이러한 옥외 배양 방식의 문제점에 대응하고자 최근에는 다양한 형태의 밀폐형 광생물 반응기(Photobioreactor; PBR)가 개발되어 미세조류의 대량 생산에 적용되고 있으며, 연교차가 크고 부지 확보에 어려움을 겪고 있는 우리나라에서도 이에 대한 관심이 크게 높아지고 있다. 밀폐형 광생물 반응기(PBR)는 외부 오염원을 차단할 수 있도록 밀폐된 공간을 갖는 수조 환경에서 대상 미세조류를 고농도로 배양할 수 있도록 한 시스템으로서, 이러한 광생물 반응기를 이용한 배양 방식에 따르면 대상 미세조류 균체의 성장 조건에 부합되는 최적 환경(광 조건, 온도, 영양원 등)을 인위적으로 조절 제공하여 생산성을 극대화할 수 있도록 한 시스템이기 때문에 상기한 옥외 배양 설비에서 생산하는 것에 못지않은 대량 생산이 가능하고 아울러 유용 물질의 생산 효율 및 품질 면에서도 더 우수한 양질의 제품을 생산할 수 있게 되는 장점이 있다.

이러한 밀폐형 광생물 반응기(PBR)로서 현재 개발되어 있는 형태로는 판형, 수평형, 수직형 등이 알려져 있으며, 대량 생산을 위해서는 수평형 및 수직형 광생물 반응기가 현재 주로 적용되고 있다. 상기와 같은 광생물 반응기들의 경우 외부 환경으로부터의 오염에 대한 염려는 전혀 없다고 할 수 있으나 내부적으로 청소가 어렵다는 단점이 있으며, 아울러 미세조류의 농도가 높아질 경우 빛의 효율적인 전달 면에서 중요한 단점이 나타나게 된다.

즉, 미세조류가 성장하면서 개체 수가 점점 증가함에 따라 광생물 반응기의 내부 벽체 표면에 붙어 성장하는 미세 조류의 수도 늘어나게 되는데, 이렇게 반응기 표면에 있는 미세조류들로 인해 광생물 반응기 내부로 투과하는 빛이 가려지게 될 수 있다. 따라서 반응기 안쪽에서 성장하는 미세조류들의 경우 그림자 효과로 인해 성장에 필요로 하는 빛의 양을 충분히 공급받지 못하게 되며 이에 따라 전체적으로 생산 효율이 떨어지는 문제가 발생하게 되는 것이다.

따라서, 이러한 밀폐형 광생물 반응기의 경우 빛의 균일하고 효율적인 전달이 반응기 설계에 있어서 가장 중요한 점이 되는 것으로, 이와 관련하여 종래에 개발된 기술을 보게 되면, 대한민국 등록특허 제10-1382955호(발명의 명칭: 발광다이오드를 이용한 미세조류 배양장치)는 수중 광원을 이용한 미세조류 배양 장치에 관한 것으로서, 배양조 내부에 발광다이오드(LED) 또는 발광다이오드를 광원으로 하는 광섬유(optical fiber)를 설치함으로써 광원이 배양조 전체에 고르게 전달될 수 있도록 한 미세조류 배양 장치를 보여주고 있다.

상기 선등록 특허에 개시된 미세조류 배양 장치에 의하면 배양조 내부에 빛을 조사할 수 있는 광원이 배치됨으로써 미세조류의 농도가 높아짐에 따라 빛이 도달하기 어려운 배양조 내부에 빛을 효과적으로 전달할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 상기 선등록 특허의 경우 배양조 내부에 별도의 발광 다이오드(LED) 또는 광섬유 조립체를 설치하여야 하므로 배양장치의 제조 비용이 증가하고 청소가 어려워지는 것은 물론, 미세조류가 성장하여 농도가 높아지면서 상기 발광 다이오드 또는 광섬유 표면에 붙어 빛을 차단하게 됨으로써 결국 종래의 광생물 반응기에서와 동일한 문제가 나타나게 되는바 종래 기술에 대한 근본적인 해결책이 될 수 없는 문제가 있었다.

또한, 이와 관련한 또 다른 선행 기술로서 대한민국 등록특허 제10-1975457호(발명의 명칭: 내부광 유닛 및 이를 구비하는 미세조류 배양장치)는 전술한 바와 같은 내부 광을 이용하는 광생물 반응기들이 갖는 문제점을 해결하고자 한 것으로서, 배양액이 수용되는 배양 공간 내에 미세조류에게 빛을 공급하는 광원부를 배치하되 상기 광원부를 내측 재킷부와 외측 재킷부로 감싸는 구성을 채용함으로써 광원부에서 발생한 열이 배양액으로 전달되지 않도록 하는 미세조류 배양장치를 제시하고 있다. 그러나 이와 같은 선등록 특허에 개시된 미세조류 배양장치에 따르면 내부 광원을 이용하여 빛을 공급할 때 배양기의 내부 온도가 상승하여 미세조류의 생산 효율이 떨어지거나 배양이 불가능하게 되는 문제점은 해결할 수는 있으나 이 역시 시간이 지남에 따라 미세조류가 내부 광원의 표면에 침착함으로써 광원부에서 나오는 빛을 가려 광 효율이 떨어지게 되는 문제점을 해결할 수 없다는 한계가 있었다.

한국 공개특허공보 제10-2014-0022989호(2014.02.26 공개) 한국 공개특허공보 제10-2017-0134253호(2017.12.06 공개)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 광생물 반응기에서 나타난 문제점 및 기술적 필요성을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명은 배양수조 본체 내로 공급되는 공기 압력에 의해 액체 배지를 상승시키고 이 상승된 액체 배지가 배양 수조 상부에 설치된 순환유도 날개부에 의해 양측으로 흘러 순환류가 발생하게 함으로써 미세조류가 반응기 내부 벽면에 부착하는 것을 방지함과 동시에 빛의 양도 전체적으로 균일하게 받도록 할 수 있어 미세조류의 배양 효율을 크게 향상시킬 수 있는 미세조류 배양용 광생물 반응기를 제공하는 것을 그 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 다수개의 단위 광생물 반응기들을 연속적으로 연결함에 의해 용이하게 규모 확대를 할 수 있으므로 미세조류의 대량 배양 및 계대 배양(subculture)에 적합한 미세조류 배양용 광생물 반응기 및 이를 이용한 미세조류 배양 시스템을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 조류의 효율적인 배양을 위한 광생물 반응기로서, 광투과성 재질로 이루어지며 내부에 액체 배지를 수납하여 조류를 배양할 수 있도록 밀폐된 배양 공간을 가지는 배양수조 본체와; 상기 배양수조 본체의 배양 공간 안으로 공기를 불어 넣을 수 있도록 설치되며 상기 공기가 토출되는 압력에 의해 액체 배지의 상승 흐름을 발생시키도록 설치된 공기 주입 장치관 및; 상기 배양 공간 내의 소정 위치에 설치되며 상기 공기 주입 장치관에서 공기가 토출되는 위치의 수직 상부에 설치되어 그 하부로부터 상승하는 액체 배지가 부딪쳐 양측으로 갈라져 흐를 수 있도록 유도하는 순환유도 날개부;를 포함하여 구성되는 조류 배양용 광생물 반응기를 본 발명에 대한 일 태양으로서 제공하며, 이러한 본 발명의 조류 배양용 광생물 반응기는 상기 배양수조 본체의 배양 공간 안으로 공기를 주입 공급함에 의해 액체 배지가 상기 배양수조 본체의 배양 공간 내에서 양측으로 순환하는 흐름이 발생하도록 한 것을 주요한 기술적 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 본 발명의 조류 배양용 광생물 반응기에 있어서, 상기 순환유도 날개부는 하단부가 좁고 상부로 올라가면서 수평 폭이 양측으로 점차 경사지게 증가하는 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 이때 상기와 같은 형태로 본 발명의 순환유도 날개부를 구성하는 경우에, 그 하단부를 첨단형으로 하고 상부로 올라갈수록 위로 오목한 원호 형태를 이루면서 상기 순환유도 날개부의 수평 폭이 점차 경사지게 증가하는 형태로 구성하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기와 같은 본 발명의 조류 배양용 광생물 반응기에 있어서, 상기 공기 주입 장치관은 상기 배양수조 본체의 바닥면으로부터 수직 상부 방향으로 세워져 돌출된 수직 관체의 형태를 가지며, 상부 선단에 공기가 토출되는 토출구가 구비된 형태로 하는 것이 바람직하다. 이때 상기 공기 주입 장치관에서 토출구가 형성된 선단부는 다른 부위에 비해 직경이 작아지도록 실시할 수 있다.

또한, 상기와 같은 본 발명의 조류 배양용 광생물 반응기에 있어서, 상기 공기 주입 장치관은 단일 관체로 구성할 수도 있지만 더욱 바람직하게는 복수개의 공기 주입 장치관을 상기 배양수조 본체의 바닥면 상에 전후 방향을 따라 일정 간격으로 설치할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 공기 주입 장치관은 공기가 토출되는 토출구의 상하 높이를 조절할 수 있도록 함으로써 순환류의 발생이 더욱 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 배양 공간의 전체 높이 중 상부와 하부를 제외한 중간 일부 높이에 걸쳐 형성되는 수직 판형의 흐름 유도판을 더 구비할 수 있으며, 이러한 흐름 유도판의 설치에 따라 상기와 같은 본 발명의 조류 배양용 광생물 반응기에서 순환류의 형성 및 흐름의 효과가 더욱 잘 일어날 수 있게 된다.

나아가, 본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 또 다른 측면으로서 다수개의 단위 광생물 반응기들을 연속적으로 연결하여 배양 규모를 확대한 조류 배양 생산 시스템을 제공한다.

상기와 같은 본 발명의 조류 배양 생산 시스템은, 광투과성 재질로 이루어지고 내부에 액체 배지를 수납하여 조류를 배양할 수 있도록 밀폐된 배양 공간을 가지며 일측에는 액체 배지를 배출하기 위한 수확 배출구와 액체 배지를 배양 공간 내로 주입 공급하기 위한 배지 유입구가 형성된 배양수조 본체; 상기 배양수조 본체의 배양 공간 안으로 공기를 불어 넣을 수 있도록 설치되며 상기 공기가 토출되는 압력에 의해 액체 배지의 상승 흐름을 발생시키도록 설치된 공기 주입 장치관 및; 상기 배양 공간 내의 소정 위치에 설치되며 상기 공기 주입 장치관에서 공기가 토출되는 위치의 수직 상부에 설치되어 그 하부로부터 상승하는 액체 배지가 부딪쳐 양측으로 갈라져 흐를 수 있도록 유도하는 순환유도 날개부;를 포함하여 구성된 조류 배양용 광생물 반응기 여러 개를 직렬 또는 병렬로 연결하여 조류를 대량으로 배양할 수 있도록 한 것으로서, 이러한 본 발명의 조류 배양 생산 시스템에 따르면 조류 배양용 광생물 반응기의 수확 배출구를 인접한 다른 조류 배양용 광생물 반응기의 조류 배지 투입구와 직접 또는 배관 부재를 통해 연결함으로써 내부에 수납된 조류 및 액체 배지를 다른 조류 배양용 광생물 반응기로 전달하여 배양할 수 있도록 한 특징이 있다.

이상과 같이 본 발명에서 제공하는 조류 배양용 광생물 반응기에 따르면, 배양수조 본체 내로 공급되는 공기 압력에 의해 상승된 액체 배지가 상부에 설치된 순환유도 날개부에 의해 양측으로 흘러 순환류가 발생함으로써 액체 배지의 자연스러운 교반이 일어나게 되고 이에 따라 미세조류의 침전 및 미세조류가 반응기 내부 벽면에 달라붙는 것이 효과적으로 방지됨과 더불어 미세조류에 전달되는 빛과 영양분의 양을 고르게 할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에서 제공하는 조류 배양용 광생물 반응기 및 이를 이용한 배양 시스템에 따르면, 광생물 반응기 일측에 형성된 수확 배출관을 타 반응기의 배지 공급관에 연결하여 내부의 액체 배지를 타 반응기로 유입시킴으로써 배양 공간 내의 미세조류 증식 밀도를 균등하게 유지시킬 수 있고, 미세조류가 침전되어 배양액이 부패되는 것을 방지할 수 있게 되며, 배양 규모 면에서 광생물 반응기를 연속적으로 연결함에 의해 용이하게 배양 규모를 확대할 수 있으므로 미세조류의 대량 배양 및 계대 배양(subculture)에 유리한 장점이 있다.

이상에서 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 아래에 기재되는 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 당업자에게 보다 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세조류 배양용 광생물 반응기의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도2는 도1의 X-X'선에 따라 측면에서 본 측 단면도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세조류 배양용 광생물 반응기의 공기 주입 장치관에서 공기가 토출되는 노즐 부분을 확대해 보여 주는 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세조류 배양용 광생물 반응기에서 순환 유도 날개부의 구성예를 상세하게 보여 주는 도면이다.
도5는 본 발명에서 제공하는 조류 배양용 광생물 반응기의 순환류 형성 작용을 모식적으로 도시한 도면이다.
도6은 본 발명의 조류 배양용 광생물 반응기에 대한 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도7은 본 발명의 조류 배양용 광생물 반응기를 연속적으로 연결하여 조류 배양 생산 시스템으로 구성한 예를 보여주는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 한편, 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하여 당업자의 이해 및 실시를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 기술적 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않고 다양한 형태로 구현될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명할 것이다.

한편, 이하의 실시예들에 대한 설명에서 층, 부재, 영역, 판 등의 각종 구성요소가 다른 구성요소 "상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 구성요소 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 사이에 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다. 또한 설명의 편의를 위하여 각 실시예에서 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하였으며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 아울러, 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

도1 및 도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세조류 배양용 광생물 반응기의 전체적인 구성을 보여주는 도면으로서, 도1은 본 발명의 미세조류 배양용 광생물 반응기를 정면에서 본 단면도이고, 도2는 도1에 도시된 광생물 반응기를 측면에서 본 측 단면도이다.

도1 및 도2를 참조하면, 본 발명에 따른 미세조류 배양용 광생물 반응기(100)는 기본적으로 배양수조 본체(100)와, 상기 배양수조 본체(100)의 내부 배양 공간(100s) 내에 설치되는 공기 주입 장치관(200) 및 순환유도 날개부(300)를 구비하여 구성되는 것임을 알 수 있다.

상기 배양수조 본체(100) 전체적으로 외기 환경과 차단되도록 밀폐형 구조를 가지며, 그 내부의 배양 공간(100s) 안에 미세조류를 수납하여 배양하는 역할을 한다. 도1 및 도2에 도시된 실시예에 따르면 상기 배양수조 본체(100)는 전체적으로 일정 면적의 바닥과 높이를 갖는 납작한 사각 육면체 형태로 제작될 수 있다. 또한 상기 배양수조 본체(100)의 정면 4 코너 부위는 도1에서 보는 바와 같이 둥글게 형성할 수 있는데, 이는 후술하는 바와 같이 내부의 배양 공간(100s) 안에서 액체 배지(150)가 순환류(150a, 150b)를 형성할 때 유체 저항을 낮춰 원활한 흐름이 일어날 수 있도록 하기 위함이다.

상기와 같은 배양수조 본체(100)는 외부 광원(도시되지 않음)으로부터 조사되는 빛을 통과시켜 미세조류에 전달할 수 있도록 광투과성 재질로 이루어지며, 예컨대 투명 유리 또는 아크릴, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트 등의 합성수지로 제작될 수 있다. 또한 본 발명의 실시에 있어 상기 배양수조 본체(100)는 예컨대 판두께 10mm, 가로폭 500mm, 높이 700mm, 측면폭 300mm의 크기로 제작될 수 있으며 이는 조류 배양의 용도(상업용, 연구용) 및 배양되는 미세조류의 종류, 반응기가 배치되는 배양실의 공간 크기 등의 조건에 맞춰 필요에 따라 적절한 크기로 변경 실시될 수 있다.

또한, 도1 및 도2에 도시된 실시예에 따르면, 상기 배양수조 본체(100)의 상부 일측에는 배양 공간(100s) 안으로 미세조류 균체 및 미세조류의 성장에 필요한 액체 배지를 투입하기 위한 조류 배지 투입구(400)가 설치된다. 상기와 같이 투입되는 액체 배지는 멸균된 상태의 것을 사용하며, 아울러 따로 도면에 표시하지는 않았지만 상기 조류 배지 투입구(400)의 내부에는 멸균 필터를 부가하여 멸균 액체 배지 및 조류의 투입시에 발생할 수 있는 오염을 방지하도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 도시된 실시예에서 상기와 같은 조류 배지 투입구(400)는 상기 배양수조 본체(100)의 상부 일측에 설치되는 것으로 되어 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 측면 일측 또는 하단부 등 다른 위치에 설치되어도 무방하다. 즉, 후술하는 바와 같이 본 발명의 주요한 기술적 특징에 의하면 상기 배양 공간(100s)으로 투입되는 공기에 의해 내부의 액체 배지(150)에 순환류가 발생하여 전체적인 교반이 일어나게 되므로 상기 조류 배지 투입구(400)의 설치 위치에 있어 특별한 제약이 발생하지 않게 된다.

또한, 도시된 실시예에 따르면, 배양수조 본체(100)의 하단부 일 측면에는 상기 배양 공간(100s) 내에서 배양된 미세조류를 수확하거나 내부의 액체 배지(150)를 외부로 방출할 수 있도록 하는 수확 배출구(500)가 설치될 수 있다. 이와 같은 수확 배출구(500)에는 드레인 밸브(drain valve)(510)가 설치됨으로써 필요시에 배양 공간(100s) 내부에 저장된 내용물을 외부로 배출할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 바람직한 측면에 의하면 상기와 같은 수확 배출구(500)는 인접한 광생물 반응기와 연결하기 위한 수단으로도 활용할 수 있다. 즉, 본 발명에 대한 바람직한 실시 형태로서 상기 본 발명의 광생물 반응기(10)를 타 광생물 반응기와 연결하여 내부의 배양액을 인접 연결된 광생물 반응기로 배출 전달할 수 있으며 이를 통해 반응기 내의 미세조류 증식 밀도를 조절할 수 있도록 할 수 있다. 이를 위해 본 발명의 광생물 반응기(10)와 인접 연결되는 광생물 반응기에는 상기 수확 배출구(500)와 연결될 수 있도록 배지 연결 주입구(도시되지 않음)가 형성될 수 있으며, 이러한 배지 연결 주입구는 배양수조 본체(100)의 일측에 별도로 형성될 수도 있으나 상기한 조류 배지 투입구(400)를 이용하여 인접 광생물 반응기의 수확 배출구(500)와 연결함으로써 반응기(10)들 간에 미세조류 및 액체 배지의 유동이 일어날 수 있도록 실시할 수도 있다.

여기서, 바람직하게는 상기 배양수조 본체(100)의 내부에는(예를 들면, 도1에서와 같이 내부 상단부)에는 배양 공간(100s) 내에서 배양되는 미세조류에 적정 수온을 충족시키기 위해 액체 배지(150)에 열을 공급하여 수온을 조절하기 위한 승온 히터(600)가 더 설치될 수 있다. 이때, 이러한 승온 히터(600)에는 온도 조절 센서(650)가 포함될 수 있다.

또한, 도시하지는 않았지만 상기 배양수조 본체(100)의 일측에는, 배양 공간(100s) 내에 저장된 액체 배지(150)의 탁도를 측정할 수 있는 탁도 측정센서 또는 산도(pH)를 측정할 수 있는 산도 측정센서 등과 같은 센서들이 필요에 따라 더 구비될 수 있다.

그리고, 도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 상기 배양수조 본체(100)의 하단부에는 배양 공간(100s) 안으로 공기를 불어 넣을 수 있도록 하는 공기 주입 장치관(200)이 설치된다. 상기 공기 주입 장치관(200)은 기본적으로 본 발명의 미세조류 배양용 광생물 반응기(10)에 있어 배양되는 미세조류의 광합성 작용에 필요한 이산화탄소를 공급하기 위한 것으로서 이 공기 주입 장치관(200)을 통해 이산화탄소 가스 단독 또는 이산화탄소와 산소 등 기타 기체가 혼합된 공기를 배양 공간(100s) 내로 배출하여 공급하게 된다.

이때 본 발명의 주요한 기술적 특징에 의하면 상기와 같이 공기 주입 장치관(200)을 통해 배양 공간(100s) 안으로 공기를 주입함에 있어서는 컴프레서(280)로 압력을 높인 공기를 주입함으로써 공기 주입 장치관(200)의 선단부 토출구(210)로부터 공기가 강한 압력으로 토출될 수 있도록 하며, 이에 따라 배양 공간(100s) 내에 저장된 액체 배지(150)에 상부 방향으로의 상승 흐름이 발생하도록 한다.

또한, 도시된 실시예에 따르면, 상기 공기 주입 장치관(200)은 상기 배양수조 본체(100)의 바닥면에서 상부 수직 방향으로 돌출된 수직 관체의 형태로 되어 있으며, 이때 상기 공기 주입 장치관(200)은 최적의 순환류를 발생시킬 수 있도록 높낮이를 상하 조절할 수 있도록 만들고 받침판(250)을 이용해 견고하게 고정할 수 있도록 하는 것이 더욱 바람직하다. 한편, 도3에 도시된 것과 같이 본 실시예에서는 토출되는 공기의 압력을 상승시키기 위하여 상기 공기 주입 장치관(200)의 끝 부분을 둥글게 하고 그 끝에 공기가 배출되는 토출구(210)를 형성하였다.

또한, 상기와 같은 형태로 공기 주입 장치관(200)을 실시하는 경우 단일 주입관 형태로 설치할 수도 있지만 도2에서 보는 바와 같이 배양수조 본체(100)의 바닥면 상부에 전후 방향으로 복수개(도시된 실시예에서는 3개)를 일정 간격으로 설치하는 것이 액체 배지(150)의 상승 흐름 및 순환류 형성에 더욱 유리하다. 아울러 상기와 같이 공기 주입 장치관(200)을 전후 방향을 따라 복수개로 설치하는 경우 각 공기 주입 장치관(200)에서 토출되는 공기의 압력을 서로 다르게 하거나 상하 높이를 다르게 조정함에 의해 순환류의 형성을 더욱 효율적으로 할 수도 있다. 즉, 예컨대 반응기 벽면에 가까운 공기 주입 장치관(200)의 경우 내측의 것에 비해 공기의 토출압을 강하게 하여 액체 배지(150)의 빠른 흐름이 일어나도록 함으로써 반응기 벽면에 미세조류가 부착되는 것을 방지하도록 하고 내측은 액체 배지(150)의 교반이 일어날 정도의 상대적으로 약한 압력으로 공기 토출압을 조절하는 방식으로 실시할 수 있다.

한편, 도1 및 도2에 도시된 실시예의 경우 상기 공기 주입 장치관(200)의 배양 공간(100s) 내에서의 위치는 배양수조 본체(100)의 바닥면으로부터 25cm 높이에 공기 주입 장치관(200)의 상단부가 위치하도록 하였으며, 가동 후에는 액체 배지(150)의 순환류를 효율적으로 형성하기 위해 높낮이를 적절하게 조절할 수 있도록 하였다.

나아가, 도1 및 도2에 도시된 실시예에 따르면 상기 공기 주입 장치관(200)은 배양수조 본체(100)의 바닥면에서 상부 수직 방향으로 돌출된 수직 관체의 형태로 실시한 것을 예시하고 있지만, 이는 본 발명의 기술적 개념을 구현하기 위해 가장 바람직한 형태로 제시하는 것으로서 반드시 이와 같은 형태로 한정되는 것은 아니며 당업자의 선택에 따라 다른 형태로도 실시 가능하다. 예컨대 배양수조 본체(100)를 전후 방향으로 수평 관통하는 형태로 주입 장치관을 설치하고 이 주입 장치관의 상부면에 공기가 토출되는 토출구를 형성하는 등 다양한 형태로 실시가 가능할 것이다.

한편, 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 상기 공기 주입 장치관(200)에는 공급되는 공기의 배출 정도를 조절할 수 있도록 조절 밸브가 설치될 수 있으며, 이 조절 밸브는 공기 주입 장치관(200)들의 공기 토출량을 개별적으로 조절할 수 있도록 하는 개별 조절 밸브(221, 222, 223) 및 전체 공기 흐름을 조절 또는 차단할 수 있는 메인 조절 밸브(225)를 포함하여 설치될 수 있다. 이때 도1에 도시된 바와 같이 상기 메인 조절 밸브(225)의 유입측 또는 출구측에는 상기 공기 주입 장치관(200)으로 가는 공기로부터 먼지, 세균, 곰팡이 등 각종 오염원을 정화하기 위한 제균 필터(226)가 추가로 설치되는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 주요한 구성상의 특징에 의하면 상기 배양수조 본체(100)의 배양 공간(100s) 내 상부 측 소정 위치에는 순환유도 날개부(300)가 설치된다.

본 발명에 있어서 상기 순환유도 날개부(300)는 상기한 공기 주입 장치관(200)의 수직 상부에 설치됨으로써 그 하부에서 상승하는 액체 배지(150)가 배양 공간(100s) 양측으로 갈라져 흐르도록 유도하는 구성이다. 즉, 상기한 바와 같이 공기 주입 장치관(200)에서 토출되는 공기압에 의해 발생한 액체 배지(150)의 상승 흐름은 그 직상부에 설치된 상기 순환유도 날개부(300)에 부딪치면서 유체의 흐름이 배양 용기 양측으로 갈라져 흐르게 되고 이와 같이 순환유도 날개부(300)에 의해 분기된 액체 배지(150)는 배양 공간(100s)의 양 측단에서 다시 하부로 흘러 전체적으로 큰 순환류를 형성하게 된다.

이와 같은 기능을 할 수 있도록 상기 순환유도 날개부(300)는 기본적으로 하단부가 좁고 상부로 올라가면서 수평 폭이 양측으로 점차 경사지게 증가하는 형태를 갖도록 하는 것이 바람직하며, 도시된 실시예에서는 하단부가 첨단형으로 되어 있고 상부로 올라가면서 오목한 원호 형태로 일정하게 곡률을 이루며 수평폭이 점차 경사지게 증가하도록 한 예를 보여주고 있다. 이 외에도 상기와 같은 순환유도 날개부(300)의 형태로는 역삼각 형태, 반원형 등 본 발명의 기술적 개념을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 형태로 실시가 가능하다.

또한, 상기 순환유도 날개부(300)는 별도의 부재로 마련되어 배양수조 본체(100) 내부에 부착 설치될 수 있으며, 본 실시예에서는 도4에서 보는 바와 같이 원호형 날개 형태의 부재 2개(310, 320)를 서로 맞댄 형태로 조립하여 상기 순환유도 날개부(300)를 구성한 예를 보이고 있다. 이때 상기와 같은 상기 순환유도 날개부 부재(310, 320)는 스테인레스 스틸 등 금속판을 절곡 가공하거나 합성수지로 성형하는 등의 방법으로 제작할 수 있다. 한편, 도1 및 도4에 도시된 순환유도 날개부(300)의 형태 및 제작 방법은 예시적으로 제시하는 것으로서 배양수조 본체(100)와 일체로 성형되는 방식으로 제작되어도 무방하다.

또한, 상기 순환유도 날개부(300)의 설치 위치 역시 도1 및 도2에서는 배양수조 본체(100)의 상부면 아래에 부착 설치된 예를 예시해 보여주고 있으나, 이 외에도 배양수조 본체(100)의 상단으로부터 다소 내려온 위치에 설치될 수도 있다. 나아가, 상기 순환유도 날개부(300)의 상하 위치와 관련하여, 더욱 바람직하게는 상기 순환유도 날개부(300)는 설치 높낮이를 상하 조절할 수 있도록 구성하는 것도 가능하다. 즉, 도1 및 도2에서는 배양수조 본체(100)의 배양 공간(100s) 내에 액체 배지(150)가 빈 공간 없이 밀실하게 채워진 상태로 가동하는 것으로 되어 있으나 경우에 따라서는 액체 배지를 일부만 채워 가동하는 경우도 있을 수 있는바, 이러한 경우 액체 배지가 채워진 수위에 맞춰 상기 순환유도 날개부(300)의 설치 높낮이를 조절하여 사용할 수 있다. 이때 상기한 공기 주입 장치관(200)의 높이도 이에 대응하여 액체 배지(150)의 순환류를 효율적으로 형성할 수 있는 위치로 높낮이를 적절하게 조절한다.

한편, 도시되지는 않았지만 상기 배양수조 본체(100)의 일측에는 상기 공기 주입 장치관(200)으로부터 공급된 이산화탄소를 포함한 여분의 공기 및 미세조류의 광합성 작용에 의해 생성된 산소 등 불필요한 기체를 배양 공간(100s)의 외부로 배출하기 위한 기체 배출구가 더 설치될 수 있다. 상기와 같은 기체 배출구를 설치하는 경우 그 설치 위치는 상기 배양수조 본체(100)의 상부 일측에 설치되는 것이 바람직하며, 도1 및 도2에 도시된 실시예에서는 이와 같은 기체 배출구를 별도로 구비하지 않고 상기한 조류 배지 투입구(400)를 기체 배출구로서 활용한 예를 보이고 있다.

이하에서는 상기와 같은 본 발명의 조류 배양용 광생물 반응기의 작용 및 효과에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도5는 본 발명에서 제공하는 조류 배양용 광생물 반응기의 순환류(150a, 150b) 형성 작용을 모식적으로 도시한 도면으로서, 본 발명에서 제공하는 조류 배양용 광생물 반응기(10)를 이용하여 미세조류를 배양하기 위해서는 먼저 깨끗하게 세척된 상기 배양수조 본체(100)에 배양액과 배양하고자 하는 목적의 미세조류가 포함된 액체 배지(150)를 조류 배지 투입구(400)를 통해 공급한다. 본 발명의 조류 배양용 광생물 반응기는 예컨대 편모조류(Isocrysis sp.), 규조류(Chaetoceros sp.), 또는 녹조류(Tetraselmia sp.) 등의 미세조류를 배양할 수 있으며, 배양액은 배양하려는 미세조류의 종류에 따라 해수, 기수, 또는 담수를 사용할 수 있고, 필요한 영양 성분을 부가하여 공급할 수 있다.

상기와 같이 배양수조 본체(100)의 배양 공간(100s) 내에 액체 배지(150)를 채워 넣은 다음에는 컴프레서(도1의 280)를 가동하고 공기 주입 장치관(200)의 메인 조절 밸브(도2의 225) 및 개별 조절 밸브(도2의 221, 222, 223)을 열어 상기 공기 주입 장치관(200)을 통해 배양 공간(100s) 내부로 이산화탄소를 포함한 공기를 적절한 압력으로 주입 공급한다.

도5에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 공기 주입 장치관(200)을 통해 공기를 불어 넣으면 이와 같이 공급된 공기압으로 인해 노즐 상부의 액체 배지(150)가 위로 강하게 밀어올려 짐으로써 강한 상승 흐름이 발생하게 되며, 이렇게 상승한 액체 배지는 배양 공간(100s) 상부측에 위치한 순환유도 날개부(300)에 부딪치면서 상기 순환유도 날개부(300)의 양측으로 유체의 흐름이 갈라지게 된다.

이와 같이 순환유도 날개부(300)에 의해 분기된 액체 배지의 흐름(150a, 150b)은 배양수조 본체(100)의 좌우 양측 코너에서 다시 하향 흐름으로 전환되고 이와 같은 액체 배지의 흐름(150a, 150b)은 배양수조 본체(100)의 측벽을 타고 내려간 위 양측 하단 코너를 돌아 저면 중심부 공기 주입 장치관(200) 부근에서 상향 흐름으로 전환되면서 전체적으로 배양 공간(100s)을 순환하는 순환류(150a, 150b)를 형성하게 된다. 본 발명에 따르면 이와 같은 순환류(150a, 150b)의 형성으로 인해 배양 공간(100s) 내 액체 배지(150)가 정체되지 않고 계속해서 유동이 일어나게 되고 이에 따라 액체 배지의 교반이 충분히 일어남으로써 배양 공간(100s) 내 미세조류의 배양 밀도를 전체적으로 균일하게 유지할 수 있으며, 특히 미세조류가 배양기 벽면에 달라 붙는 것을 방지할 수 있게 되는 것과 더불어 미세조류가 받는 빛의 조사량을 균일화할 수 있는 효과를 기대할 수 있게 된다.

한편, 도6에는 상기와 같은 본 발명의 조류 배양용 광생물 반응기에 대한 또 다른 실시예로서 상기와 같은 본 발명의 조류 배양용 광생물 반응기(10)에 있어 순환류(150a, 150b)의 형성 및 흐름의 효과가 더욱 잘 일어날 수 있도록 구성한 예가 도시되어 있다.

도6에 도시된 실시예에서와 같이 본 발명의 조류 배양용 광생물 반응기(10)는 더욱 바람직한 구성으로서 상기 배양 공간(100s) 내 소정 위치에 흐름 유도판(350)을 더욱 구비하여 구성될 수 있다. 상기 흐름 유도판(350)은 수직 평판 형태로 형성될 수 있으며 도6에 도시된 바와 같이 상기 배양 공간(100s)의 전체 높이 중 상부와 하부를 제외한 중간 일부 높이에 걸쳐 형성되어 상기 배양 공간(100s)을 수평으로 분할하는 형태로 이루어지되 상기 흐름 유도판(350)의 상부와 하부로는 액체 배지의 흐름이 통과할 수 있도록 되어 있다.

이러한 흐름 유도판(350)의 설치에 따라 상기 공기 주입 장치관(200)에서 토출된 공기로 인해 상승하는 액체 배지(150)는 수평 방향으로 분산되지 않고 상기 흐름 유도판(350)의 측면을 따라 상승 흐름이 유도됨으로써 수직 상부 방향으로 더욱 잘 흐를 수 있게 되며, 상기 순환유도 날개부(300)로부터 갈라져 발생하는 액체 배지의 하향 흐름 시에도 흐름의 분산이 상기 흐름 유도판(350)에 의해 차단되므로 전체적인 순환류(150a, 150b)의 형성이 더욱 잘 일어나게 되는 효과를 기대할 수 있다.

상기와 같은 흐름 유도판(350)은 도6에 도시된 바와 같이 상기 배양수조 본체(100)에서 수평 정중앙을 기준으로 하여 양측에 각각 설치될 수 있으며, 설치 위치 및 개수는 그 기본적인 기능을 해하지 않는 범위에서 변경이 가능하다. 또한 도6에는 상기 흐름 유도판(350)의 형태로서 상, 하 단부가 둥글게 처리된 평판 형태로 된 예를 보여 주고 있으나 이와 같은 형태로 한정되는 것은 아니며 박스 형태 등 다른 형태로도 실시될 수 있다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 조류 배양용 광생물 반응기(10)는 1기의 광생물 반응기를 단독으로 사용할 수도 있지만 여러 기를 연속적으로 연결하여 내부의 액체 배지 및 미세조류를 이동, 교환할 수 있도록 함으로써 조류 배양 시스템으로 구성하는 것도 가능하다.

도7은 상기에서 설명한 본 발명의 조류 배양용 광생물 반응기를 연속적으로 연결하여 조류 배양 시스템으로 구성한 예를 보여주는 도면으로서, 도7에 도시된 바와 같이 본 발명의 1차측 조류 배양용 광생물 반응기(10)의 수확 배출구(500) 말단을 수평 방향(또는 전후 방향)으로 인접 배치된 광생물 반응기(11)의 배지 유입구(520)에 연결하여 배양 중인 미세조류와 액체 배지의 순차적 이동이 일어날 수 있도록 할 수 있다. 이 경우 인접 광생물 반응기(11)에 유입되는 액체 배지의 양은 위치 에너지에만 의할 경우 전체 높이의 약 1/2 높이까지만 채워지게 되므로 전체 수위까지 채우고자 하는 경우에는 별도의 펌프(도시되지 않음)와 같은 가압 수단이 필요할 수도 있다.

또한, 도7에 도시된 바와 같이 상하 방향으로 광생물 반응기(10)를 연결하는 경우에는 상부측 광생물 반응기(10)의 수확 배출구(500) 말단과 하부측 광생물 반응기(12)의 조류 배지 투입구(400)를 배관 부재를 통해 연결할 수 있으며, 이 경우 액체 배지의 무게 및 위치 에너지에 의해 조류 및 액체 배지의 유동이 자연스럽게 일어나게 된다.

따라서, 상기와 같이 본 발명에 따른 광생물 반응기(10)를 연속하여 연결 구성하는 경우, 광생물 반응기(10) 내부에서 배양된 미세조류 및 액체 배지를 인접한 타 광생물 반응기(11)(12) 내부로 전달하여 교환이 이루어지도록 함으로써 반응기 내의 미세 조류 증식 밀도를 균등하게 유지시킬 수 있으며, 어느 정도 배양이 완료된 미세조류를 새로운 반응기 공간으로 이동시킴에 따라 계속해서 배양 규모를 용이하게 확장해 나갈 수 있으면서 계대 배양(subculture)이 가능하게 되는 장점이 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 전용이 가능할 것임은 당연한 것으로, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정해지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

10, 11, 12 : 본 발명에 따른 조류 배양용 광생물 반응기
100 : 배양수조 본체 100s : 배양 공간
150 : 액체 배지 150a, 150b : 순환류
200 : 공기 주입 장치관 210 : 토출구
221, 222, 223, 225 : 조절 밸브 226 : 제균 필터
250 : 공기 주입 장치관 받침대 280 : 컴프레서
300 : 순환 유도 날개부 310, 320 : 순환 유도 날개부 부재
350 : 흐름 유도판
400 : 조류 배지 투입구
500 : 수확 배출구
510 : 드레인 밸브 520 : 배지 유입구
600 : 승온 히터 650 : 온도 조절 센서

Claims (26)

1. 광생물 반응기에 있어서,
   광투과성 재질로 이루어지며 내부에 액체 배지를 수납하여 조류를 배양할 수 있도록 밀폐된 배양 공간을 가지는 배양수조 본체;
   상기 배양수조 본체의 배양 공간 안으로 공기를 불어넣을 수 있도록 설치되며 상기 공기가 토출되는 압력에 의해 액체 배지의 상승 흐름을 발생시키도록 설치된 공기 주입 장치관;
   상기 배양 공간 내의 소정 위치에 설치되며, 상기 공기 주입 장치관에서 공기가 토출되는 위치의 수직 상부에 설치되어 그 하부로부터 상승하는 액체 배지가 부딪쳐 양측으로 갈라져 흐를 수 있도록 유도하는 순환유도 날개부;
   를 포함하여 구성되고,
   상기 공기 주입 장치관은 상기 배양수조 본체의 전후 방향으로 바닥면 상에 복수개가 일정 간격으로 설치되고,
   상기 복수개의 공기 주입 장치관은 각 공기 주입 장치관마다 개별적으로 토출되는 공기량 또는 공기압을 조절할 수 있으며,
   상기 공기 주입 장치관은 공기가 토출되는 토출구의 높이를 상하 조절할 수 있고,
   상기 복수개의 공기 주입 장치관은 각 공기 주입 장치관마다 개별적으로 공기가 토출되는 토출구의 높이를 상하 조절할 수 있도록 설치되고,
   상기 배양 공간 내에는 판형의 흐름 유도판이 상하 방향으로 더 설치되고, 상기 흐름 유도판은 상기 배양 공간의 전체 높이 중 상부와 하부를 제외한 중간 일부 높이에 걸쳐 형성됨으로써,
   상기 광생물 반응기 내로 공기를 주입 공급함에 의해 액체 배지가 상기 배양수조 본체의 배양 공간 내에서 양측으로 순환하는 흐름이 발생하도록 한 것을 특징으로 하는 순환류를 이용한 조류 배양용 광생물 반응기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 순환유도 날개부는 하단부가 좁고 상부로 올라가면서 수평 폭이 양측으로 점차 경사지게 증가하는 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 순환류를 이용한 조류 배양용 광생물 반응기.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 순환유도 날개부는 하단부가 첨단형으로 되어 있고 상부로 올라가면서 오목한 원호 형태로 수평폭이 점차 경사지게 증가하도록 된 것을 특징으로 하는 순환류를 이용한 조류 배양용 광생물 반응기.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 공기 주입 장치관은 상기 배양수조 본체의 바닥면에서 상부 수직 방향으로 돌출된 수직 관체의 형태를 가지며, 상부 선단에 공기가 토출되는 토출구가 형성된 것을 특징으로 하는 순환류를 이용한 조류 배양용 광생물 반응기.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 제4항에 있어서,
   상기 공기 주입 장치관에서 토출구가 형성된 선단부는 다른 부위에 비해 직경이 작아지도록 된 것을 특징으로 하는 순환류를 이용한 조류 배양용 광생물 반응기.
   
8. 삭제
9. 삭제
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 순환유도 날개부는 설치 높낮이를 상하 조절할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 순환류를 이용한 조류 배양용 광생물 반응기.
    
11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배양수조 본체의 일측에는 상기 배양 공간 내로 액체 배지를 주입 공급할 수 있는 조류 배지 투입구가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 순환류를 이용한 조류 배양용 광생물 반응기.
    
12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배양수조 본체의 일측에는 상기 배양 공간 내의 액체 배지를 배출하는 수확 배출구가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 순환류를 이용한 조류 배양용 광생물 반응기.
    
13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배양수조 본체의 일측에는 인접하는 다른 조류 배양용 광생물 반응기로부터 액체 배지를 전달받아 상기 배양 공간 내로 액체 배지를 투입하기 위한 배지 유입구가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 순환류를 이용한 조류 배양용 광생물 반응기.
    
14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배양수조 본체의 일측에는 상기 배양 공간 내의 액체 배지를 가열하기 위한 승온 히터가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 순환류를 이용한 조류 배양용 광생물 반응기.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 배양수조 본체의 일측에는 상기 배양 공간 내의 액체 배지의 온도를 검출할 수 있는 온도 센서가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 순환류를 이용한 조류 배양용 광생물 반응기.
    
16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배양수조 본체는 전체적으로 일정한 좌우 폭과 높이 및 전후 두께를 갖는 사각 평판의 형태로 된 것을 특징으로 하는 순환류를 이용한 조류 배양용 광생물 반응기.
    
17. 삭제
18. 광투과성 재질로 이루어지고 내부에 액체 배지를 수납하여 조류를 배양할 수 있도록 밀폐된 배양 공간을 가지며 일측에는 액체 배지를 배출하기 위한 수확 배출구와 액체 배지를 배양 공간 내로 주입 공급하기 위한 배지 유입구가 형성된 배양수조 본체; 상기 배양수조 본체의 배양 공간 안으로 공기를 불어 넣을 수 있도록 설치되며 상기 공기가 토출되는 압력에 의해 액체 배지의 상승 흐름을 발생시키도록 설치된 공기 주입 장치관 및; 상기 배양 공간 내의 소정 위치에 설치되며 상기 공기 주입 장치관에서 공기가 토출되는 위치의 수직 상부에 설치되어 그 하부로부터 상승하는 액체 배지가 부딪쳐 양측으로 갈라져 흐를 수 있도록 유도하는 순환유도 날개부;를 포함하여 구성된 조류 배양용 광생물 반응기 여러 개를 직렬 또는 병렬로 연결하여 조류를 대량으로 배양할 수 있도록 한 조류 배양 생산 시스템으로서,
    상기 조류 배양용 광생물 반응기의 공기 주입 장치관은 상기 배양수조 본체의 전후 방향으로 바닥면 상에 복수개가 일정 간격으로 설치되고,
    상기 조류 배양용 광생물 반응기의 공기 주입 장치관은 공기가 토출되는 토출구의 높이를 상하 조절할 수 있고,
    상기 복수개의 공기 주입 장치관은 각 공기 주입 장치관마다 개별적으로 공기가 토출되는 토출구의 높이를 상하 조절할 수 있고,
    상기 복수개의 공기 주입 장치관은 각 공기 주입 장치관마다 개별적으로 토출되는 공기량 또는 공기압을 조절할 수 있고,
    상기 조류 배양용 광생물 반응기의 순환유도 날개부는 설치 높낮이를 상하 조절할 수 있고,
    상기 조류 배양용 광생물 반응기의 수확 배출구를 인접한 다른 조류 배양용 광생물 반응기의 조류 배지 투입구와 직접 또는 배관 부재를 통해 연결하여 내부에 수납된 조류 및 액체 배지를 다른 조류 배양용 광생물 반응기로 전달할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 조류 배양 생산 시스템.
    
19. 제18항에 있어서,
    상기 조류 배양용 광생물 반응기의 순환유도 날개부는 하단부가 좁고 상부로 올라가면서 수평 폭이 양측으로 점차 경사지게 증가하는 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 조류 배양 생산 시스템.
    
20. 제19항에 있어서,
    상기 순환유도 날개부는 하단부가 첨단형으로 되어 있고 상부로 올라가면서 오목한 원호 형태로 수평폭이 점차 경사지게 증가하도록 된 것을 특징으로 하는 순환류를 이용한 조류 배양 생산 시스템.
    
21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조류 배양용 광생물 반응기의 공기 주입 장치관은 상기 배양수조 본체의 바닥면에서 상부 수직 방향으로 돌출된 수직 관체의 형태를 가지며, 상부 선단에 공기가 상방으로 토출되는 토출구가 형성된 것을 특징으로 하는 조류 배양 생산 시스템.
    
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