KR20120037313A - 광생물 반응기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세조류 배양용 광생물 배양기는 내부에서 미세조류가 배양될 수 있도록 하는 것으로 소정의 간격으로 설치되는 판상의 반응용기들과; 상기 반응용기 상부에 설치되어 태양광을 집광하기 위한 집광유닛과, 상기 반응용기에 광을 조사하기 위하여 집광유닛에 의해 집광된 광을 상기 반응용기에 조사하기 위한 광조사유닛을 구비한다.

Description

광생물 반응기{photobioreactor}

본 발명은 미세조류의 대량 배양을 위한 광생물 반응기에 관한 것으로, 더상세하게는 광생물 반응기에 태양광을 이용한 광조사 구조가 개선된 광생물 반응기에 관한 것이다.

최근 산업체 배출 CO가 지구 온난화의 주범으로 지목됨에 따라 CO₂를 고정화하기 위해 미세조류를 활용하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다.

미세조류는 다양한 능력에 기인하여, 폐수의 처리, 이산화탄소의 고정화 등의 역할을 수행할 수 있으며 연료물질, 화장품, 사료, 식용 색소와 의약용 원료 물질 등의 유용 물질을 생산하는 목적으로 사용되어 왔고, 유용한 고부가가치 물질들이 지속적으로 발견되어 그 활용범위를 넓혀 가고 있다.

미세조류의 생체 중량 및 유용생산물 증가에 영향을 미치는 것으로써 배지의 조성, 온도, pH, 광도, 광량 등의 많은 요인들이 존재하지만, 그 중에서도 광합성 미세조류의 특성상 빛이 차지하는 비중이 가장 크다. 일반적으로 이산화탄소 고정화를 목적으로 광합성 미세조류를 배양하는 장치는 크게 옥외에서 대량 배양을 하는 것(open system)과 광생물 반응기를 이용하는 것(closed system)으로 나눌 수 있다. 연못형(pond)을 포함하는 옥외 대량 배양장치의 경우 주로 호수 내지 대형 연못과 같은 형태의 반응시설을 사용하여 오고 있으며 일부 국가에서 상용화되어 있다.

그러나 이러한 형태의 배양시설은 초기 투자비가 적고 유지관리가 용이한 장점은 있으나, 오염, 분리 및 정제의 어려움, 낮은 세포농도, 많은 기질량(특히,질소원), 높은 수질 및 수량의 요구, 불규칙한 기후 조건, 비싼 인건 비 등의 문제들 때문에 그 설치가 극히 제한적일 수 밖에 없다. 특히 배양장치 내부로 효과적인 빛 전달이 이루어 지지 않아 균체의 성장속도가 느리고 균체의 성장 수율이 낮으며, 많은 양의 이산화탄소를 제거하기 위해서는 넓은 설치 공간이 필요한 단점을 가지고 있다.

이러한 옥외 대량 배양장치의 문제점들을 해결하기 위해, 작은 크기의 반응기를 통해 고농도 배양을 함으로써 옥외 대량 배양장치에서의 생산량과 같거나 또는 더 많은 양을 생산하고, 유용 물질의 농도도 더 높은 고품질의 제품을 생산하고자 하였다.

현재 개발되어 있는 형태로는 일반 교반형 반응기, 판형 반응기, 관형 반응기, 칼럼형 반응기 등이 있고, 이러한 모든 종류의 반응기는 빛의 효율적인 전달이 반응기 설계에 있어서 가장 중요한 점이 되고 있다. 미세 조류세포의 농도가 낮을 때에는 배지, 기체 주입 등이 세포의 증식에 가장 중요한 요인이 되지만, 고농도에 도달하면 광도가 가장 중요한 인자가 된다. 왜냐하면 농도가 높아질수록 빛의 투과 길이가 짧아지기 때문이다.

즉, 미세조류가 배양되는 동안 가해지는 빛은 미세조류가 성장하면서 점점 부피가 커지게 되며 이로 인하여 반응기 표면에 있는 미세조류는 빛을 계속 공급 받을 수 있으나 반응기 내부에 있는 미세조류는 표면의 미세조류로 인하여 그림자 효과가 생기므로 성장하는데 필요한 빛의 양을 충분히 공급받을 수 없게 된다. 그러나 현재까지 고안된 대부분의 미세조류용 광생물 반응기들은 이러한 점을 극복하지 못하였고, 그 때문에 여타의 미생물용 생물 반응기에 비하여 그 생산 효율이 떨어졌다. 이를 극복하여 효율적으로 빛을 전달하기 위해. 최근에는 내부광원을 이용한 광생물 반응기가 연구되어지고 있다. 널리 사용되고 있는 광생물 반응기로는 외부광원으로 태양광을 이용하는 관형 광생물 반응기와 판넬형 광생물 반응기 등이 알려져 있다. 상기 반응기는 태양광에 노출되는 조사 면적을 최대화하고 배양액 내부로의 빛 투과 거리를 짧게 하기 위하여, 좁고 긴 직사각형 또는 원통형 파이프를 조밀하게 밀착시켜 배양액을 순환시키는 구조를 갖는다.

이러한 광생물 반응기는 각각의 형태에 있어서 장단점을 가지고 있다. 특히, 내부광원으로써 섬유를 이용한 반응기는 광효율은 좋으나 세포가 광섬유 표면에 부착하는 문제점이 있다. 또한, 내부광원으로써 형광등 등의 광원을 사용하는 경우, 연속적으로 장치를 작동하여야 하고 이에 따라 전기(에너지)를 과도하게 사용하므로 효율적이지 못하다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 등록특허 제 0933741호에는 미세조류 대량 배양을 위한 광생물 반응기가 개시되어 있다. 개시된 반응기는 엘이디, 플랙시블 엘이디를 이용한 것으로 광원이 직접 배양액에 접촉된 구조를 가진다. 이러한 구조는 광원의 표면에 미세 조류가 부착되어 광효율이 떨어지게 된다.

그리고 대한민국 특허 공개 제 10-2009-0055170호에는 반통형 광생물 반응기가 개시되어 있으며, 대한민국 등록 특허 제 10-0897019호에는 고효율 미세조류 배양용 광생물 반응기가 개시되어 있다. 이 반응기는 반사형 집광기와 광섬유를 이용하여 태양광을 광생물 반응기에 조사하는 구조를 가진다. 미국 등록출원 제 2009/0211150호에는 관형 광생물 반응기를 이용하여 미세조류인 글로렐라를 고농도로 배양하여 바이오메스 및 바이오디젤을 생하는 기술적 구성이 개시되어 있으며, 미국 등록출원 제 2005/0255584호에는 광효율 향상을 위하여 투명소재의 칸막이를 사용함과 아울러 표면적 증가된 관형 광생물 반응기가 개시되어 있다.

미국 특허등록 제 595876호에는 복합 포물형 집속기를 사용하여 태양광의 집광효율을 향상시킨 관형 광생물 반응기가 개시되어 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 미세조류가 반응 용기의 내부에 부착되지 않도록 하고, 태양광 및 LED 광원조사효율을 극대화시켜서 미세조류의 생산성을 높일 수 있는 미세조류 배양용 광생물 반응기를 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 미세조류 배양용 광생물 반응기는 내부에서 미세조류가 배양될 수 있도록 하는 것으로 소정의 간격으로 설치되는 판상의 반응용기들과; 상기 반응용기 상부에 설치되어 태양광을 집광하기 위한 집광유닛과, 상기 반응용기에 광을 조사하기 위하여 집광유닛에 의해 집광된 광을 상기 판상의 반응용기에 조사하기 위한 광 조사유닛을 구비한 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 광조사 유닛은 상기 반응용기와 대응되도록 설치되는 판상의 도광판과, 상기 도광판의 배면에 설치되는 반사판을 구비한다. 상기 도광판의 가장자리에 설치되어 도광판을 통하여 평판 상의 광을 조사하기 위한 램프모듈을 구비한다.

상기 광조사유닛은 상기 반응용기 들의 사이에 위치되는 제 1,2도광부를 가지는 도광판과, 제 1,2도광부의 사이에 설치되어 광을 제 1,2도광부의 양측으로 반사시키기 위한 반사판과, 상기 제 1,2도광부의 측면에 설치되어 상기 제 1,2도광부를 통하여 상기 판상의 반응용기에 광을 조사하기 위한 램프 모듈을 구비한다.

상기 집광유닛은 판상의 광반응기의 길이 방향으로 광조사유니스의 상부에 설치되는 프리넬 렌즈 유닛 또는 집속렌즈 유닛을 구비한다. 상기 집광유닛은 판상의 광반응기의 길이 방향으로 광조사유니스의 상부에 설치되는 집광렌즈 유닛으로 이루어지며, 이 집광렌즈 유닛은 프리넬 렌즈로 이루어질 수 있다.

본 발명에 있어서, 집광렌즈 유닛을 태양을 따라 동서방향 및 남북방향으로 트래킹하기 위한 태양광 추적 유닛을 더 구비한다.

본 발명에 따른 미세조류 배양용 광생물 반응기는 태양광과 발광다이오드를 이용하여 광원조사효율을 극대화시켜서 미세조류의 생산성을 높이며, 미세조류가 광조수단의 표면에 부착되어 광조사효율이 저하되는 것을 근본적으로 방지할 수 있다. 그리고 광생물 반응기는 태양을 추종하면서 집광하고, 이 집광된 광을 도광판을 통하여 판상의 반응용기에 조사할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 광생물 반응기의 사시도,
도 2는 집광유닛과 광조사유닛을 발췌하여 도시한 사시도,
도 3은 도광판과 램프 모듈의 결합관계를 나타내 보인 단면도,
도 4는 램프 모듈의 다른 실시예를 나타내 보인 사시도,
도 5는 집광유닛과 광조사 유닛의 다른 실시예를 나타내 보인 사시도,
도 6 및 도 7은 집광유닛의 실시예들을 나타내 보인 사시도,
도 8은 집광유닛과 광조사유닛의 다른 실시예를 나타내 보인 사시도,
도 9는 집광유닛을 트래킹하기 위한 트래킹 유닛을 나타내 보인 사시도,
도 10은 집광유닛을 트래킹하기 위한 트래킹 유닛의 다른 실시예를 나타내 보인 사시도.

도 1 내지 도 4에는 본 발명에 일 실시예에 미생물 배양용 광생물 반응기를 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 본 발명의 미세조류 배양용 광생물 반응기(10)는 프레임(11)에 소정의 간격으로 설치되는 것으로, 미세조류 및 배양액이 유입되는 유입구(21)가 구비되며 내부에서 미세조류가 배양될 수 있도록 내부에 배양액 저장공간을 가지는 판상의 반응용기(20)들과, 상기 프레임(11)에 설치되어 상기 태양광을 집광하기 위한 집광유닛(30)과, 상기 반응용기(20)의 적어도 일측에 설치되어 집광유닛(30)에 의해 집광된 광 또는/및 램프로부터 조사되는 광을 광 발광다이오드를 이용하여 광을 조사하기 위한 광조사유닛(50)들을 구비한다.

상기 판상의 반응용기(20)와 연결되어 반응용기(20)의 내부로 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급유닛(70)과 산소공급유닛(75)이 설치된다. 그리고 도면에는 도시되어 있지 않으나 반응용기(20)에는 배양액과 미세조류 시드(seed)를 공급 및 배출하기 위한 시드 배양액 및 시드 공급부와 연결되고, 상기 반응용기는 미세조류 조장조와 연결되며, 상기 미세조류 저장조는 미세조류 전처리조와 연결된다.

상기 판상의 반응용기(20)는 실질적으로 투광성과 기계적 강도가 뛰어난 강화유리 또는 아크릴 계열의 재질로 이루어질 수 있으며, 내부에 미세조류를 배양할 수 있는 배양공간(미도시)이 설치된다. 이 배양공간은 복수개의 챔버로 이루어질 수 있으며, 이 챔버는 상호 연결되는 구조를 가진다. 그리고 상기 판상의 반응용기(20)는 표면은 표면적을 넓히기 위하여 요철이 형성될 수 있으며, 광의 집속 및 산란을 위하여 소정의 패턴이 형성될 수 있다. 한편, 상기 평판상의 반응용기(20)의 내면은 반응용기 내부에 미세조류가 부착되지 않도록 하기 위하여 산화티탄(TiO₂)등에 의한 코팅막이 형성될 수 있다.

그리고 태양광을 집광하는 집광유닛(30)은 태양을 추종할 수 있도록 트랙킹 유닛(40)에 의해 트래킹된다.

상기 판상의 반응용기(20)에 미세조류의 배양을 위해 광을 조사하는 광조사유닛(50)은 집광유닛(30)에 의해 집광된 광 또는 후술하는 램프모듈로부터 조사되는 광을 집속하기 위한 것으로, 도 1 및 도 2에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 광조사유닛(50)은 상기 반응용기(20)와 대응되도록 설치되는 도광판(51)과, 상기 도광판(51)의 가장자리에 설치되어 도광판(51)을 통하여 판상의 반응용기(20)에 광을 조사하기 위한 램프 모듈(60)을 구비한다. 상기 도광판(51)의 적어도 일측에는 상기 램프 모듈(60)로부터 조사되는 광을 전면측으로 조사될 수 있도록 산란 또는 반사시키기 위한 확산패턴(52)이 형성된다. 상기 확산패턴(52)은 도광판(51)의 배면에 잉크를 이용하여 형성된 반사 패턴으로 이루어지거나 레이저빔 또는 기계적인 가공에 의해 도광판(51)의 배면에 소정패턴을 가지는 그루브(예컨대, 단면 V 형상의 홈)가 형성되어 이루어질 수 있다. 상기 그루브의 형성패턴는 스클롤 형상, 격자형상, 중첩된 다각형의 형상, 피치가 다른 수평 또는 수직의 홈들로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 도광판(51)의 배면에는 램프모듈(60)로부터 조사되어 도광판(51)의 배면으로 조사되는 광을 반시시키기 위하여 반사판(53)이 설치될 수 있으며, 상기 도광판(51)의 전면에는 각 부위에서 조사되는 광의 조도를 일정하게 하기 위하여 확산판(미도시)이 부착될 수도 있다. 상기 도광판은 투명한 합성수지, 유리, 석영 등으로 이루어질 수 있다.

그리고 도광판(51)의 가장자리에 설치되는 램프 모듈(60)은 도광판(51)의 양 측면과 하면에 각각 설치되는 것으로, 도광파의 측면에 설치되는 제 1램프 모듈(61)과 하면에 설치되는 제 2램프 모듈(62)을 구비한다. 상기 제 1,2램프 모듈(61)(62)은 실질적으로 동일한 구조를 가지는 것으로, 각각 도광판(51)의 측면 또는 하면의 폭과 동일한 폭을 가지는 회로기판(61a),(62a)과, 상기 회로기판(61a)(62a) 에 소정의 간격으로 설치되어 상기 도광판(51)의 가장자리로부터 광을 조사하기 위한 발광다이오드(61b),(62b)를 구비한다.

여기에서 상기 발광다이오드(61b)(62b)와 대응되는 도광판(51)의 측면과 하면에는 도 3에 도시된 바와 같이 인입홈(54)이 형성되어 발광다이오드(61b)(62b)가 이 인입홈(54)에 삽입됨으로써 광이 도광판 가장자리의 주변으로 산란되지 않도록 함이 바람직하고, 이 인입홈(54)의 내면에는 광을 산란하기 위한 요철(54a)을 형성함이 바람직하다.

상기 도광판(51)에 광을 조사하기 위한 램프 모듈은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고 도 4에 도시된 바와 같이 냉음극형광램프(CCFL;cold cathode fluorescent lamp;63))들을 사용할 수 있다. 이 경우 도광판(51)의 가장자리에 밀착된 냉음극형광램프와 도광판의 가장자리를 감싸 냉음극형광램프로부터 조사되는 광이 도광판 이외의 영역으로 조사되는 것을 방지하는 반사부재(64)가 설치될 수 있다.

도 5에는 본 발명에 따른 광조사유닛의 다른 실시예를 나타내 보였다. 상기 실시예와 동일한 구성요소는 동일한 도면부호를 가리킨다.

도면을 참조하면, 광조사유닛(55)은 판상 반응용기(20)들의 사이에 설치되어 집광유닛(30)으로부터 집광된 광 또는 램프 모듈로부터 조사된 광을 램프 모듈의 양측에 위치되는 반응용기(20)에 조사될 수 있도록 하는 것으로, 상기 반응용기(20)(20)들의 사이에 위치되는 제 1,2도광부(56a)(56b)를 가지는 도광판(56)을 구비한다. 상기 제 1,2도광부(56a)(56b)의 사이에 제 1,2도광부의 양측으로 반사시키기 위한 반사판(57)과, 상기 제 1,2도광부(56a)(56b)의 측면에 설치되어 상기 제 1,2도광부(56a)(56b)를 통하여 상기 판상의 반응용기(20)들에 광을 조사하기 위한 램프 모듈(58)(59)을 구비한다.

상기 제 1, 2 도광부(56a)(56b)의 상호 대향되는 대향면에는 상술한 바와 같이 확산패턴이 형성될 수 있으며, 상기 반응용기(20)(20)가 대응되는 측에는 상기 제1,2도광부(56a)(56b)의 각 부위에서 일정한 조도를 유지할 수 있도록 확산판이 설치될 수 있다. 상기 램프모듈(58)(59)은 상기 실시예와 같이 회로기판(58a)(59a)에 발광다이오드(58b)(59b)들이 설치된 구성을 가진다.

한편, 상기 도광판은 집광유닛에 의해 집광된 광을 양면으로 조사할 수 있는 단일의 양면 도광판으로 이루어질 수도 있다.

상기 집광유닛(30)과 대응되는 도광판(51)의 상면에는 집속된 광을 도광판의 내부로 발산시키기 위한 확산렌즈부(51a)가 형성될 수 있다.

상기 집광유닛(30)은 태양광을 라인의 형태로 집속하여 도광판(51)의 상면측으로 입사시키기 위한 것으로, 도 1 및 도 6,7에 도시된 바와 같이 실린더리컬 타입의 프레넬렌즈(cylindrical type fresnel)로 이루어지거나 타아이아르 컨센트레이터( TIR-concentrator)로 이루어질 수 있는데, 이에 한정되지 않고 태양광을 집속할 수 있도록 음의 파워를 가지는 렌즈와 양의 파워를 가지는 렌즈가 조합되어 이루어질 수 있다.

상기 집광유닛(30)은 모든 광조사 유닛(50)의 상부측에 설치되지 않고, 도 8에 도시된 바와 같이 반응용기의 일측에 집광유입(50)에 설치되고, 타측에 위치되는 집광유닛(50')의 상부에는 설치되지 않을 수 있다. 이 경우, 일측의 집광유닛을 통하여 태양광을 집광 후 광조사유닛(50)을 통하여 반응용기의 일측을 조사하고, 반응용기(20)의 타측은 광조사유닛(50')의 램프모듈로부터 광을 조사할 수 있도록 설치할 수 있다.

한편, 트래킹 유닛(40)은 집광유닛을 태양을 따라 동서 및 남북 방향으로 트래킹 시키기 위한 것으로, 도 9에 도시된 바와 같이 프레임(11)에 일측(전방측, 남측방향)이 힌지축(41)에 의해 결합되어 회동가능하게 설치되는 서브 프레임(42)과, 힌지축(41)과 대응되는 타측( 후방측, 북측방향)의 프레임(11) 상부에 설치되어 서브 프레임(42)을 승강시켜 서브 프레임(42)의 각도를 조정하기 위한 액튜에이터(43)를 구비한다. 상기 제 1액튜에이터(43)는 모터에 의해 구동되는 스크류잭, 또는 리드 스크류로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 서브 프레임(42)에는 남북 방향으로 지지프레임(44)들이 회전 가능하게 설치된다. 상기 지지프레임(44)은 상기 광조사 유닛(50)들의 도광판과 대응되는 위치에 설치되며, 이 지지프레임(44)에는 상기 광조사 유닛(50)의 도광판(51)에 태양광을 집속하여 조사하기 위한 집광유닛(30)인 프레넬 렌즈가 설치된다. 그리고 서브 프레임(42)에 회전가능하게 설치되는 지지프레임(44)들의 각 회전축(44a)에는 링크(45)가 설치되고, 상기 각 링크(45)들은 연결링크(46)와 힌지핀에 의해 힌지 연결되고, 상기 연결링크(46)의 일측 단부에는 이를 전, 후진시켜 상기 지지프레임에 설치된 집광유닛인 프리넬렌즈를 태양을 따라 동서 방향으로 추종할 수 있도록 하는 제 2액튜에이터(47)가 설치된다. 상기 제 2액튜에이터는 상술한 바와 같이 모터에 의해 정역회전되는 리드 스크류를 가진 잭스크류로 이루어질 수 있다. 상기 트래킹 유닛은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 상기 집광유닛(30)을 태양의 고도를 따라 추종할 수 있도록 하는 구조이면 어느 것이나 가능하다. 예컨대, 도 11에 도시된 바와 같이 집광유닛이 서설치되는 서브 프레임(42)을 태양의 고도에 따라 도광판 상면의 길이 방향으로 전후진 시키는 이송유닛(80)을 구비한다. 이송유닛(80)은 상기 프레임에 상기 광조사유닛(50)의 도광판(51)의 상면의 길이 방향과 나란한 방향을 설치되는 가이드레일(81)가 상기 서브프레임(42)에 설치되어 가이드레일(81)과 결합되며 이를 따라 슬라이딩되는 슬라이더(82)를 구비한다. 그리고 상기 프레임(11)에는 상기 서브프레(42)를 프레임(42)에 대해 전, 후진시키는 제 3액튜에이터(83)를 구비한다. 상기 제 3액튜에이터는 상기 제 2액튜에이터와 동일한 구조를 가질 수 있다. 상기 제 3액튜에이터는 리이어 모터로 이루어질 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 광생물 반응기(10)는 일출 시간부터 일몰 시간 까지는 즉, 태양이 떠 있는 경우, 반응용기(20)의 상부 측에 설치되는 집광유닛(30)으로 조사되는 광이 집광유닛(30)에 의해 집속되어 광조사유닛(50)의 도광판(51)의 상면으로 조사된다. 이와 같이 도광판(51)으로 조사된 광은 도광판(51)에 의해 반응용기(20)로 조사된다. 상기 도광판(51)에는 도광패턴이 형성되어 있으므로 도광판(51)의 상면에 형성된 광을 반응용기 측으로 확산시켜 조사할 수 있다. 특히 도광판(51)의 배면에는 반사판이 설치되어 있으므로 도광판의 배면으로 조사되는 광을 전면측으로 반사시켜 광손실을 줄일 수 있다.

그리고 날씨가 흐리거나 우기 철에는 태양광이 약하므로 광조사유닛(50)의 측면에 설치된 램프 모듈(60)의 발광다이오드를 발광시켜 이 발광다이오드로부터 조사된 광이 도광판(51)을 통하여 반응용기(20)에 조사되도록 한다. 따라서 외부조건에 관계없이 지속적으로 반응용기(20)에 광을 조사할 수 있으므로 반응용기(20)를 이용하여 미세조류가 배양될 수 있도록 한다. 이를 더욱 상세하게 설명하면, 보통 태양이 있는 낮에는 집광유닛과 도광판의 이용하여 반용용기(20)에 광을 조사하고, 태양이 없는 경우에는 광조사유닛(50)의 도광판(51) 측면에 설치된 제 1,2램프 모듈(61)(62)들을 이용하여 반응용기(20)에 광을 조사하게 되며, 태양 빛이 약한 낮의 경우에는 집광유닛(30)과 도광판(51) 및 도광판의 측면에 설치된 램프 모듈(60)을 이용하여 반응용기에 항상 일정한 광 에너지를 판상의 반응용기(20) 내부로 공급할 수 있다.

한편, 미세조류를 배양하는 과정에서 기체는 공기를 사용할 수 있으며, 산소 또는 이산화탄소(CO2 )의 공급이 필요한 경우에는 이들 기체를 공급할 수 있다. 이산화탄소는 5-20%를 별도의 기체(예컨대, 공기)와 혼합하여 공급할 수 있다.

그리고 ,상기 집광유닛(30)은 트랙킹수단에 의해 태양의 고도에 따라 각도를 조정하거나 슬라이딩 시킬 수 있으므로 태양의 고도에 따라 포커싱 위치가 도광판으로부터 벗어나는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 광생물 반응기는 태양광을 집속하고, 강한 빛을 발산할 수 있는 광원을 적용한 판형 광원을 이용하여 미세조류의 대량생산을 위한 광생물 반응기로서, 미세 조류에 의한 고농도 배양 시 그 생산량의 조절이용이하고, 공간적 효율성을 높일수 있다. 또한 광도를 조절하거나 광원의 유지보수를 위하여 배양 중 광원을 교체할 필요가 있을 때 용이한 교체가 가능하고 무균상태를 유지하는데도 유리하다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10; 광생물 반응기
11;프레임
30;집광유닛
40;트래킹유닛
50;광조사유닛

Claims (8)

1. 내부에서 미세조류가 배양될 수 있도록 하는 것으로 소정의 간격으로 설치되는 판상의 반응용기들과; 상기 반응용기 상부에 설치되어 태양광을 집광하기 위한 집광유닛과, 상기 반응용기에 광을 조사하기 위하여 집광유닛에 의해 집광된 광을 상기 반응용기에 조사하기 위한 광조사유닛을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 미세조류 배양용 광생물 반응기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 광조사 유닛은 상기 판상의 반응용기와 대응되도록 설치되는 판상의 도광판과, 상기 도광판의 배면에 설치되는 반사판을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 미세조류 배양용 광생물 반응기.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 도광판의 가장자리에 설치되어 도광판을 통하여 평판 상의 광을 조사하기 위한 램프모듈을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 미세조류 배양용 광생물 반응기.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 광조사유닛은 상기 판상의 반응용기의 사이에 위치되는 제 1,2도광부를 가지는 도광판과, 제 1,2도광부의 사이에 설치되어 광을 제 1,2도광부의 양측으로 반사시키기 위한 반사판과,
   상기 제 1,2도광부의 측면에 설치되어 상기 제 1,2도광부를 통하여 상기 판상의 반응용기에 광을 조사하기 위한 램프 모듈을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 미세조류 배양용 광생물 반응기.
5. 제 2항 내지 제 4항에 있어서.
   도광판의 배면에 소정패턴의 광반사 그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 미세조류 배양용 광생물 배양기.
6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 집광유닛은 판상의 광반응기의 길이 방향으로 광조사유니스의 상부에 설치되는 프리넬렌즈 유닛 또는 집속렌즈 유닛을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 미세조류 배양용 광생물 배양기.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 집광유닛은 판상의 광반응기의 길이 방향으로 광조사유닛의 상부에 설치되는 프리넬렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 미세조류 배양용 광생물 배양기.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 집광렌즈 유닛을 태양을 따라 동서방향 및 남북방향으로 트래킹하거나 도광판 상면과 난란한 방향으로 슬라이딩 시키기 위한 트래킹유닛을 더 구비하여 된 것을 특징을 하는 미세조류 배양용 광생물 배양기.
   

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