KR20130036505A - 천적 미생물의 방역이 가능한 미세조류를 이용한 이산화탄소 고정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄산수를 이용한 미세조류를 이용한 이산화탄소 고정 장치에 관한 것으로서, 투광관 내부에 설치되는 광학적 방역 수단을 이용해 미세조류의 성장을 방해하는 박테리아 또는 아메바 등의 천적 미생물들에 대한 성장 억제 또는 방역을 수행하도록 함으로써 미세조류에 의한 이산화탄소 고정 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
Description
본 발명은 이용한 미세조류를 이용한 이산화탄소 고정 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 포집수조 내에서 이산화탄소의 고정을 위해 탄산수 내에 배양되는 미세조류의 성장을 방해하는 천적 미생물들의 방역이 이루어질 수 있도록 하는 천적 미생물의 방역이 가능한 미세조류를 이용한 이산화탄소 고정 장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 이산화탄소는 탄소나 그 화합물이 완전 연소하거나, 생물이 호흡 또는 발효할 때 생기는 기체로 대기의 약 0.03%를 차지한다.
상기한 이산화탄소를 지구 온난화를 일으키는 온실 가스의 일종으로 현대 사회의 산업화가 가속화되면서 화석연료의 사용량이 증가함에 따라 대기중의 이산화탄소량도 매년 증가하고 있다.
최근 온실가스의 저감을 위하여 세계 각국에서 대략의 이산화탄소를 저감하고 저장하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.
그 중 식물 또는 미세조류 등의 식생을 이용한 이산화탄소 고정 기술은 다른 물리, 화학적 회수 방법들과 달리 태양에너지를 광원으로 이용하므로 투자 및 운전 비용이 저렴하고, 환경 유해 물질의 발생으로 인한 2차 처리 비용이 소요되지 않으며, 경관 조성에도 크게 기여할 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 종래 미세조류를 이용한 이산화탄소 고정 장치의 경우 미세조류가 배양되는 수조 내에 이산화탄소가 포함되는 배기 가스를 기포 상태로 공급함에 따라 수조 내에 용해되는 이산화탄소량이 제한적이어서 배양되는 미세조류의 탄소동화작용에 의해 포집될 수 있는 이산화탄소량이 감소하게되고 물에 녹지 않은 다량의 이산화탄소가 공기 중으로 방출되는 문제점을 갖는다.
따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위해 동일 출원인에 의해 기출원된 대한민국 특허 출원 제2011-0071935호에서는 탄산수 제조기를 이용해 이산화탄소를 물에 용해시켜 제조되는 탄산수를 포집수조 내로 공급하여 배양되는 미세조류를 이용해 이산화탄소를 포집하는 "이산화탄소 저감 장치 및 이를 이용한 이산화탄소 저감 방법"을 개시하고 있다.
상기한 미세조류를 이용한 이산화탄소 고정 장치의 경우도 마찬가지로 포집수조 내에 미세조류를 배양하는 과정에서 박테리아나 또는 아메바 등을 포함하는 미세조류의 천적 미생물들에 의해 미세조류의 성장이 방해 받아 이산화탄소 고정 효율을 저하시키게 되는 단점을 가지게 된다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 포집수조 내에서 이산화탄소의 고정을 위해 탄산수 내에 배양되는 미세조류의 성장을 방해하는 천적 미생물들의 방역이 이루어질 수 있도록 하는 천적 미생물의 방역이 가능한 미세조류를 이용한 이산화탄소 고정 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 천적 미생물의 방역이 가능한 이산화탄소를 물에 용해시켜 탄산수를 제조하는 탄산수 제조기; 및 상기 탄산수 제조기로부터 공급된 탄산수에 미세조류를 배양하여 탄소동화작용에 의해 이산화탄소를 포집하도록 하는 포집수조;를 포함하고, 상기 포집수조는 수조 상측에서 미세조류층을 관통하며 기설정 간격을 두고 빛 에너지를 공급하기 위한 하측 단부가 밀폐된 중공 파이프 형상의 투광관이 설치되며, 상기 투광관 내부에 설치되어 상기 미세조류의 성장을 방해하는 천적 미생물의 방역을 위한 광학적 방역 수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광학적 방역 수단과 함께 상기 투광관 내부에 설치되어 상기 미세조류층에 빛 에너지를 조사하기 위한 조명기가 더 설치되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 광학적 방역 수단은 자외선 살균 램프인 것을 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 천적 미생물의 방역이 가능한 미세조류를 이용한 이산화탄소 고정 장치에 따르면, 투광관 내부에 설치되는 광학적 방역 수단을 이용해 미세조류의 성장을 방해하는 박테리아 또는 아메바 등의 천적 미생물들에 대한 성장 억제 또는 방역을 수행하도록 함으로써 미세조류에 의한 이산화탄소 고정 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
또한, 상기한 본 발명의 미세조류를 이용한 이산화탄소 고정 장치에 따르면, 항생제, 응집제 또는 거품제와 같은 화학적 방역제를 사용하는 대신에 광학적 방역 수단을 미세조류의 성장을 방해하는 천적 미생물들을 방역함으로써 화학적 방역제에 의한 2차적 오염을 줄일 수 있고 아울러 오염되지 않은 양질의 미세조류를 수확할 수 있어 배양된 미세조류로부터 약, 건각식품, 착색제, 효소 등을 추출하여 재사용할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 천적 미생물의 방역이 가능한 미세조류를 이용한 이산화탄소 고정 장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1의 포집수조 내에 투광관의 설치된 상태를 확대 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 투광관에 내에 조명기와 함께 광학적 방역 수단이 설치된 상태를 도시한 측단면도이다.
도 2는 도 1의 포집수조 내에 투광관의 설치된 상태를 확대 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 투광관에 내에 조명기와 함께 광학적 방역 수단이 설치된 상태를 도시한 측단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 천적 미생물의 방역이 가능한 미세조류를 이용한 이산화탄소 고정 장치를 도시한 개략도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 본 실시예의 천적 미생물의 방역이 가능한 미세조류를 이용한 이산화탄소 고정 장치(1)는 탄산수 제조기(20), 포집수조(10), 투광관(13), 광학적 방역 수단(40)을 포함하여 구성된다.
탄산수 제조기(20)는 공기 또는 배기가스 중에 포함된 가스 상태의 이산화탄소를 물에 용해시켜 아래 화학식 1과 같이 탄산수를 제조하도록 구성된다.
한편, 상기 탄산수 제조기(20)는 후술하는 제어기(30)의 제어 신호에 따라 포집수조(10) 내로 공급되는 탄산수 내의 이산화탄소 농도 조절이 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는 이산화탄소 고정 장치(1)에 사용되는 탄산수 제조기(20)는 물이 담긴 압력 용기 내에 가스 상태의 이산화탄소 폭기시켜 용해하는 기폭식 탄산수 제조기로 이루어지는 것을 예시한다.
그러나 본 발명이 이에 반드시 한정되는 것은 아니며 가스 형태로 존재하는 이산화탄소를 물에 용해시켜 이산화탄소 농도 조절이 가능하게 탄산수를 제조할 수 있도록 하는 한 다양한 형태로 변형하여 적용할 수 있음은 당연하다.
포집수조(10)는 상기한 탄산수 제조기(20)로부터 공급된 탄산수를 배양수(12)로 하여 미세조류(11)를 배양하여 이들의 탄소동화작용에 의해 배양수(12) 내에 용해된 이산화탄소를 포집하도록 구성된다.
여기서, 포집수조(10)로 공급된 탄산수를 미세조류(11)의 광합성을 이용한 탄소동화작용을 통해 이산화탄소를 포집하는 과정은 아래 화학식2 및 화학식 3의 과정을 거치며 이루어진다.
여기서, H2A는 물, 황화수소 이외에 수소, 지방산, 알코올류를 사용하는 미세조류 모두를 포함할 수 있다.
한편, 본 실시예의 미세조류를 이용한 이산화탄소 고정 장치에는 이산화탄소 농도 측정 센서(35) 및 제어기(30)의 추가 설치 가능하다.
상기한 이산화탄소 농도 측정 센서(35)는 통해 상기 포집수조(10) 내부에 설치되어 상기 포집수조(10)내 이산화탄소의 용존량을 측정하도록 한다. 제어기(30)는 상기한 이산화탄소 농도 측정 센서(35)를 통해 측정된 포집수조(10) 내의 이산화탄소 용존량에 따라 상기 탄산수 제조기(20)로부터 상기 탄산수(12)에 용해되는 이산화탄소량을 조절하여 미세조류의 배양에 따른 최적 이산화탄소 용존량을 일정하게 유지시킬 수 있도록 한다.
따라서, 본 실시예의 미세조류를 이용한 이산화탄소 저감 장치(1)는, 이산화탄소를 물에 용해시켜 탄산수를 제조하고, 제조된 탄산수에 배양되는 미세조류의 탄소동화작용에 의한 이산화탄소를 고정 효율을 높일 수 있게 된다.
또한, 포집수조(10) 내부에는 상측에서 미세조류층을 관통하며 기설정 간격을 두고 빛 에너지를 공급하기 위한 하측 단부가 밀폐된 중공 파이프 형상의 투광관(13)이 설치되고, 상기 투광관(13) 내부에 설치되어 상기 미세조류(11)의 성장을 방해하는 천적 미생물의 방역을 위한 광학적 방역 수단(40)이 구비된다.
한편, 상기 포집수조(10)를 도시한 도 1에서는 상기한 투광관(13)의 투광 효과에 대한 이해를 높이기 위해 상측에 미세조류의 밀도가 높게 형성된 것으로 것 일뿐, 미세조류(11)는 포집수조 상측에만 집중되어 위치하는 것을 아니며 탄산수(12)와 구분 없이 전체가 일정하게 혼합된 상태로 존재한다.
도 2는 도 1의 포집수조 내에 투광관의 설치된 상태를 확대 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2의 투광관에 내에 조명기 및 광학적 방역 수단이 설치된 상태를 도시한 측단면도이다.
도 1과 함께 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 투광관(13)은 포집수조(10) 상측에서 이산화탄소의 탄소동화작용을 거치면서 기성장한 미세조류(11)들이 수조 상층을 덮어 후속적인 탄소동화작용에 필요한 빛 에너지를 차단하는 것을 방지하기 위해 기설정된 간격을 두고 배치된다.
투광관(13)은 포집수조(10) 상부에 형성되는 미세조류층(11)을 통과하며 빛을 공급할 수 있도록 하단부가 밀폐되고 내부 중공형의 투광 공간을 가지는 투광 재질로 이루어질 수 있다.
본 실시예에서 투광관(13)은 하측 단부가 밀폐된 중공형의 사각 파이프 형상을 가지며, 특히 살균을 위한 자외선의 투과율이 높은 투명 재질로 이루어지는 것을 예시한다.
그러나 본 발명이 이에 반드시 한정되는 것이 아니며 투광관(13)을 통해 후술하는 광학적 방역 수단(40)이 설치될 수 있도록 내부 투광 공간을 갖지는 중공형으로 이루어지는 경우 타원, 원형을 포함해 다양한 다각형 형상으로 다양하게 변형되어 적용될 수 있음은 당연하다.
이처럼, 상기한 투광관(13)의 내부의 중공 공간을 통해 자연광 또는 인조광을 포집수조(10) 상측의 미세조류층(11)을 관통하며 공급하도록 함으로써, 미세조류(11)에 의한 탄소동화작용을 통해 이산화탄소 포집 과정에서 필요한 빛 에너지를 좀더 안정적으로 공급할 수 있도록 함과 아울러 후술하는 광학적 방역 수단(40)에 의해 미세조류의 천적 미생물의 방역이 이루어질 수 있도록 한다.
그리고, 광학적 방역 수단(40)은 상기 투광관 내부에 설치되어 상기 미세조류의 성장을 방해하는 천적 미생물의 성장을 억제하거나 제거하도록 구성된다.
본 실시예의 광학적 방역 수단(40)은 천적 미생물을 효과적으로 방역할 수 있도록 단세포 유기물들에 대한 살균력이 우수한 100 내지 300㎚대역 특히, 250±10㎚의 자외선(UV-C) 파장을 가지는 자외선 살균 램프인 것을 예시한다.
그러나 본 발명의 광학적 방역 수단(40)이 반드시 100 내지 300㎚ 대역의 자외선 파장을 가지는 자외선 살균 램프로 반드시 한정되는 것을 아니며, 미세조류(11)의 성장을 억제하는 천적 미생물의 종류에 따른 방역 특성에 따라 다양한 자외선 파장 대역의 살균 램프들을 적용될 수 있음은 당연하다.
또한, 본 실시예에서 광학적 방역 수단(40)은 미세조류(11)의 광합성에 인공적인 빛 에너지를 공급할 수 있도록 조명기(50)와 함께 교번하며 설치되는 것을 예시한다.
그러나, 본 발명의 이에 반드시 한정되는 것은 아니며 최대한 많은 자연광을 이용하기 위해 최소 개수의 투광관 내부에만 광학적 방역 수단(40)을 분리 배치하도록 하거나, 조명기(50)와 광학적 방역 수단을 분리하여 각각의 투광관 내부에 설치하고 이들이 기설정된 개수비를 이루도록 다양하게 변형하여 적용하는 것도 가능하다.
이처럼, 본 실시예의 미세조류를 이용한 이산화탄소 고정 장치(1)는, 투광관 내부에 조명기와 함께 설치되는 광학적 방역 수단(40)을 이용해 미세조류(11)의 성장을 방해하는 박테리아 또는 아메바 등의 천적 미생물들에 대한 성장 억제 또는 방역을 수행하도록 함으로써 미세조류(11)에 의한 이산화탄소 고정 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
또한, 항생제, 응집제 또는 거품제와 같은 화학적 방역제를 사용하는 대신에 광학적 방역 수단(40)을 미세조류의 성장을 방해하는 천적 미생물들을 방역함으로써 화학적 방역제에 의한 2차적 오염을 줄일 수 있고 아울러 오염되지 않은 양질의 미세조류를 수확할 수 있어 배양된 미세조류로부터 약, 건각식품, 착색제, 효소 등을 추출하여 재사용할 수 있도록 하는 효과도 갖는다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1, 100: 이산화탄소 저감 장치 10: 포집 수조
11: 탄산수 12: 미세조류(층)
13: 투광관 20: 탄산수 제조기
30: 제어기 35: 이산화탄소 농도 측정 센서
40; 광학적 방역 수단 50: 조명기
11: 탄산수 12: 미세조류(층)
13: 투광관 20: 탄산수 제조기
30: 제어기 35: 이산화탄소 농도 측정 센서
40; 광학적 방역 수단 50: 조명기
Claims (3)
- 이산화탄소를 물에 용해시켜 탄산수를 제조하는 탄산수 제조기; 및
상기 탄산수 제조기로부터 공급된 탄산수에 미세조류를 배양하여 탄소동화작용에 의해 이산화탄소를 포집하도록 하는 포집수조;를 포함하고,
상기 포집수조는,
수조 상측에서 미세조류층을 관통하며 기설정 간격을 두고 빛 에너지를 공급하기 위한 하측 단부가 밀폐된 중공 파이프 형상의 투광관이 설치되며,
상기 투광관 내부에 설치되어 상기 미세조류의 성장을 방해하는 천적 미생물의 방역을 위한 광학적 방역 수단이 구비되는 천적 미생물의 방역이 가능한 미세 조류를 이용한 이산화탄소 고정 장치.
- 제1항에서,
상기 광학적 방역 수단과 함께 상기 투광관 내부에 설치되어 상기 미세조류층에 빛 에너지를 조사하기 위한 조명기가 더 설치되는 천적 미생물의 방역이 가능한 미세 조류를 이용한 이산화탄소 고정 장치.
- 제1항 또는 제2항에서,
상기 광학적 방역 수단은 자외선 살균 램프인 것을 포함하는 천적 미생물의 방역이 가능한 미세 조류를 이용한 이산화탄소 고정 장치.
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