KR200452076Y1 - 오일이 풍부한 미소조류의 배양장치 - Google Patents

Abstract

본 고안에 따른 오일이 풍부한 미소조류의 배양장치는 오일이 풍부한 미소조류를 배양하기 위한 배양액을 안에 보유하고, 이산화탄소와 다른 영양분들이 공급되는 적어도 한 개 이상의 급수관과 사용된 매질을 배출하기 위한 적어도 한 개 이상의 배수관을 소정의 위치에 구비하는 탱크; 복수개의 발광 다이오드(LED)를 안에 보유하도록 상기 탱크 안에 부분적으로 담기는 적어도 한 개 이상의 투명한 통모양의 용기; 및 상기 투명한 통모양의 용기 안에 상기 LED들과 전기적으로 연결되는 적어도 한 개 이상의 태양열 발전장치; 를 포함한다. 상기 배열을 통해, 대기를 오염시키지 않으면서 적은 공간과 장비비용으로 오일이 풍부한 미소조류의 배양을 할 수 있다.

미소조류, 배양, 바이오 에너지, 바이오 디젤, 오일

Description

오일이 풍부한 미소조류의 배양장치{Apparatus for Cultivating Oil-Rich Microalgae}

본 고안은 미소조류의 배양장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 오일이 풍부한 미소조류를 배양하기 위해서 태양열 발전장치와 발광 다이오드(LED)를 이용하는 오일이 풍부한 미소조류의 배양장치에 관한 것이다.

전세계적으로 화석연료가 부족해지면서, 오일의 가격은 계속 비싸게 유지되었고 앞으로도 계속 올라갈 것이다. 게다가, 교토 의정서(Kyoto Protocol)에서는 개발도상국에게 온실가스의 배출 제한을 요구하고 있다. 그러므로, 전세계가 실제적으로 대체 에너지 자원을 찾는 것을 가장 중요한 목표로 삼고 있다. 상기 대체 에너지자원은 수력(Hydro power), 열동력(Heat power), 풍력(Wind power), 조력(Tidal power), 지열력(Geothermal power), 태양열(Solar power), 원자력(Nuclear power), 바이오 에너지(Bioenergy) 등을 포함한다. 상기 바이오 에너지에는 바이오 디젤, 수소, 에탄올 연료 등이 포함된다. 상기 바이오 에너지들 중에서, 상기 바이오 디젤은 가장 잠재력 있는 대체 에너지 자원 중 하나이다.

바이오 에너지는 식물과 동물들에 의해 생산되는 유기물질로부터 직접적으로 얻어낼 수 있고 변환시킬 수 있는 에너지이다. 상기 바이오 에너지는 계속 사용할 수 있고 이산화탄소의 배출을 줄이는데 유용하기 때문에, 큰 잠재력을 지니고 있다. 대부분의 경우에, 바이오 에너지는 성장하는 식물을 통해 생성된다. 상기 성장하는 식물은 유기물질을 생산할 수 있도록 지속적으로 태양광을 흡수하고, 상기 유기물질은 그 후에 바이오 에너지로 변환된다. 그러므로, 식물의 씨앗과 태양광이 존재하는 한, 바이오 에너지는 절대로 고갈되지 않는 에너지가 되는 것이다.

상기 바이오 에너지를 형성하는 상기 식물들은 성장과정에서 이산화탄소를 흡수하며, 사용된 바이오 에너지로부터 방출되는 이산화탄소의 양은 광합성을 통해 상기 식물들이 흡수하는 이산화탄소의 양보다 더 적다. 그러므로, 바이오 에너지의 사용은 대기 중의 이산화탄소의 농도를 증가시키는 것이 아니다. 실제로, 바이오 에너지의 사용은 공기 중의 이산화탄소의 농도를 감소시킬 것이고, 온실효과를 줄이는데 기여할 것이다.

미소조류는 바이오 에너지의 가장 잠재력 있는 자원 중 하나이다. 미국 에너지부(U.S. Department of Energy)의 보고서에 따르면, 미소조류를 사용하여 생성된 오일로부터 변환된 바이오 디젤은 미국의 디젤 시장 수요에 완전히 부합한다. 그 중에서 나노클로로프시스 오쿨라타(Nannochloropsis Oculata)는 오일이 풍부한 미소조류의 한 종류이다. 상기 나노클로로프시스 오쿨라타는 광합성을 하는 독립영양생물이다. 상기 나노클로로프시스 오쿨라타는 광합성 과정에서 이산화탄소를 정착시키고, 상기 정착된 이산화탄소를 자신의 몸에 저장하기 적합한 오일 형태의 혼합물로 변환한다. 그러므로, 바이오 디젤을 생성하는 자원으로 사용하기 위해서 상기 나노클로로프시스 오쿨라타 안에 저장된 풍부한 오일을 추출하는 것이 가능해진다.

현재, 미소조류는 상기 미소조류가 광합성을 하기 위해 충분한 태양광을 얻을 수 있도록 비교적 넓은 면적을 필요로 하는 배양 연못에 널리 퍼져 공공연히 배양되고 있다. 그러나, 상기 배양 연못이 깊어지면, 상기 연못 하부근처까지 상기 태양광이 도달하지 못하여 상기 미소조류가 자랄 수 없게 된다. 즉, 상기 배양 연못 깊이 있는 상기 미소조류는 자라는데 충분한 태양광을 흡수하지 못하게 된다. 게다가, 상기 널리 퍼져있는 배양 연못은 배양액이 충분히 뒤섞이지 못하기 때문에 배양 효율이 낮다.

따라서 환경 오염을 시키지 않으면서 감소된 비용으로 작은 지역 안에서 오일이 풍부한 미소조류를 배양하기 위한 개선된 장치를 개발하도록 시도하게 되었다.

본 고안의 주목적은 대기 오염을 일으키지 않으면서 적은 공간과 장비 비용으로 미소조류를 배양할 수 있는 장치를 제공하는데 있다.

상기 주목적과 다른 목적들을 달성하기 위해서, 본 고안에 따른 미소조류의 배양장치는 오일이 풍부한 미소조류를 배양하기 위해서 안에 배양액을 보유하고, 이산화탄소와 다른 영양분들을 공급해주기 위한 적어도 한 개 이상의 급수관과 사용된 배양액을 배출하기 위한 적어도 한 개 이상의 배수관을 소정의 위치에 구비하는 탱크; 복수개의 발광 다이오드(LED)를 안에 보유하는 적어도 한 개 이상의 투명한 통모양의 용기; 및 상기 투명한 통모양의 용기 안의 상기 LED들과 전기적으로 연결되는 적어도 한 개 이상의 태양열 발전장치를 포함한다.

상기 투명한 통모양의 용기는 투명하고 속이 비어있는 원통형태인 것이 바람직하다. 상기 태양열 발전장치는 상기 투명한 통모양의 용기의 상부 개구 위로 위치하고, 태양광 패널인 것이 바람직하다. 상기 LED들은 630 내지 675 nm(nano meter) 사이의 파장을 갖는 붉은 빛을 방출하는 붉은색 LED 또는 450 내지 475 nm 사이의 파장을 갖는 청록색(Blue-Green)의 빛을 방출하는 청록색 LED인 것이 바람직하다.

본 고안에 따른 미소조류의 배양장치는 대기를 오염시키지 않으면서 적은 공간과 장비비용으로도 오일이 풍부한 미소조류의 배양을 가능하게 한다.

본 고안의 실시예에 따른 미소조류(Microalgae, 微小藻類)의 배양장치는 도 1에 도시된 것과 같이, 탱크(1), 적어도 한 개 이상의 투명한 통모양의 용기(2), 복수개의 발광 다이오드(LED, 4) 및 적어도 한 개 이상의 태양열 발전장치(3)를 포함한다.

상기 탱크(1)는 오일이 풍부한 미소조류(12)를 배양하기 위해서 안에 배양액(Cultivation Medium, 11)을 보유한다. 상기 탱크(1)는 한 개 또는 그 이상의 급수관(13)과 적어도 한 개 이상의 배수관(14)을 소정의 위치에 구비한다. 상기 급수관(13)을 통해 상기 탱크(1)로 이산화탄소와 다른 영양분들이 공급되고, 상기 배수관(14)을 통해 사용된 배양액(11)이 배출된다. 상기 투명한 통모양의 용기(2)는 투명하고 속이 비어있는 원통형인 것이 바람직하고, 상기 LED(4)가 용기(2) 안에 들어간다. 상기 태양열 발전장치(3)는 상기 LED(4)들과 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결되는 태양광 패널(Solar Panel)인 것이 바람직하다.

상기 투명한 통모양의 용기(2)는 부분적으로 상기 배양액(11)에 잠겨있다. 상기 LED(4)들은 붉은색 또는 청록색(Blue-Green)의 빛을 방출한다. 상기 붉은색의 빛은 630 내지 675 nm(nano meter) 사이의 파장을 갖고, 상기 청록색의 빛은 450 내지 475 nm 사이의 파장을 갖는다. 이 정도의 파장일 때, 상기 오일이 풍부한 미소조류(12)가 광합성을 하는데 더욱 효율적이다.

복수개의 투명한 통모양의 용기(2)와 그 안에 들어가는 LED(4)들은 모두 본 고안에 따른 미소조류의 배양장치를 위한 조명부를 형성한다. 본 고안의 조명부는 도 2에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 한 개의 투명한 통모양의 용기(2)가 그 안으로 들어가는 복수개의 LED(4)를 구비하는 것이 바람직하다. 각각의 투명한 통모양의 용기(2) 안의 상기 LED(4)들은 다중으로 위치하는 층으로 배열되고, 상기 LED(4)들은 다른 방향을 향하면서 각 층에 균일하게 위치하는 것이 바람직하다. 상기 태양열 발전장치(3)는 상기 조명부 위로 위치하고 상기 투명한 통모양의 용기(2)가 부분적으로 상기 배양액(11)에 잠긴 채 상기 LED(4)들과 전기적으로 연결된다. 상기 태양열 발전장치(3)는 태양광을 흡수하고, 상기 LED(4)가 빛을 방출할 수 있도록 상기 LED(4)로 전력(Electric power)을 공급한다. 이와 동시에 상기 탱크(1)의 위쪽과 아래쪽 부분에 있는 오일이 풍부한 미소조류(12)는 광합성을 할 수 있게 된다.

상기 투명한 통모양의 용기(2)는 똑바로 선 상태에서 부분적으로 상기 배양액(11)에 잠기고 상기 LED(4)가 다중으로 위치하는 층에 다른 방향을 향하도록 상기 투명한 통모양의 용기(2) 안으로 들어가기 때문에, 심지어 상기 탱크(1)의 상기 아래쪽 부분에서 자라는 상기 오일이 풍부한 미소조류(12)까지 상기 LED(4)로부터 빛을 흡수하면서 광합성을 할 수 있다. 즉, 본 고안에서는 더 많은 오일이 풍부한 미소조류(12)를 배양하기 위해 단지 아주 작은 공간만을 필요로 한다.

상기 LED(4)에 전력을 공급하는 상기 태양열 발전장치(3)의 사용을 통해 생산비용의 감소와 환경오염의 최소화를 가능하게 한다.

또한, 본 고안에서는, 상기 미소조류(12)가 성장하는 영양분으로 이산화탄소 가 탱크(1)로 공급된다. 이러한 방식을 통해서, 주변 공기 중의 이산화탄소의 농도가 줄어들면서 대기 오염 또한 효율적으로 줄어든다.

상기 LED(4)는 상기 오일이 풍부한 미소조류(12)의 성장성을 증가 시키도록 길어진 사용수명과 강화된 밝기를 갖는다.

상기 배열을 갖는, 본 고안에 따른 미소조류의 배양장치는 사용하기에 참신하고 개선된 것이며 산업적으로도 가치가 있다. 본 고안에서, 상기 배양액과 상기 투명한 통모양의 용기를 갖는 상기 탱크의 사용과 장시간에 걸쳐 아주 밝은 빛을 방출하는 상기 LED들로 전원을 공급하는 상기 태양열 발전장치의 사용은 모두 대기를 오염시키지 않으면서 적은 공간과 장비비용으로 상기 미소조류의 배양을 가능하게 한다. 그러므로, 본 고안으로부터 생산된 생산품들이 현 시장의 수요를 만족시킬 수 있음은 의심할 여지가 없다.

본 고안이 속하는 기술분야의 당업자는 본 고안이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 고안의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 실용신안등록청구범위에 의하여 나타내어지며, 실용신안등록청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 오일이 풍부한 미소조류의 배양장치의 구성을 보여주는 개략도,

도 2는 본 고안의 오일이 풍부한 미소조류의 배양장치를 위한 조명부,

도 3은 도 2의 조명부의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 탱크 2: 투명한 통모양의 용기

3: 태양열 발전장치 4: LED

11: 배양액 12: 오일이 풍부한 미소조류

13: 급수관 14: 배수관

Claims (9)

1. 오일이 풍부한 미소조류를 배양하기 위한 배양액을 안에 보유하고, 이산화탄소와 다른 영양분들을 공급하기 위한 적어도 한 개 이상의 급수관과 사용된 배양액을 배출하기 위한 적어도 한 개 이상의 배수관을 소정의 위치에 구비하는 탱크;

   복수개의 발광 다이오드(LED)를 보유하도록 수직으로 그리고 부분적으로 상기 탱크 안에 담기는 적어도 한 개 이상의 투명한 통모양의 용기; 및

   상기 투명한 통모양의 용기 안에 상기 LED들과 전기적으로 연결되고, 태양광을 흡수하여 빛을 방출하기 위해 상기 LED로 전력을 공급하는 적어도 한 개 이상의 태양열 발전장치;

   를 포함하고,

   상기 LED는 상기 투명한 통모양의 용기 내에 간격을 두어 복수의 층으로 배열되며, 각 층의 상기 LED는 동일한 간격으로 다른 방향을 향하도록 배열되는 미소조류의 배양장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 투명한 통모양의 용기는, 투명하고 속이 비어있는 원통형인 것을 특징으로 하는 미소조류의 배양장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 태양열 발전장치는, 태양광 패널인 것을 특징으로 하는 미소조류의 배양장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 태양열 발전장치는, 태양광 패널인 것을 특징으로 하는 미소조류의 배양장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 LED는, 붉은색 LED와 청록색 LED로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 미소조류의 배양장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 붉은색 LED는 630 내지 675 nm 사이의 파장을 갖는 붉은색의 빛을 방출하고, 상기 청록색 LED는 450 내지 475 nm 사이의 파장을 갖는 청록색 빛을 방출하는 것을 특징으로 하는 미소조류의 배양장치.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 LED는, 붉은색 LED와 청록색 LED로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 미소조류의 배양장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 붉은색 LED는 630 내지 675 nm 사이의 파장을 갖는 붉은색의 빛을 방출하고, 상기 청록색 LED는 450 내지 475 nm 사이의 파장을 갖는 청록색 빛을 방출하는 것을 특징으로 하는 미소조류의 배양장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 층에는 4개의 LED가 배열되고, 상기 4개의 LED는 동일하게 90도 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 미소조류의 배양장치.

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