KR20140007535A

KR20140007535A - 미세 조류 배양 장치

Info

Publication number: KR20140007535A
Application number: KR1020120074462A
Authority: KR
Inventors: 한종인; 김일국
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2014-01-20
Also published as: KR101415553B1

Abstract

본 발명의 미세 조류 배양 장치에 관한 것으로서, 미세 조류의 밀도에 따라 적어도 2단계 이상으로 분류되는 각각의 배양기들을 거처 점차 고 밀도로 배양하도록 하며, 이때 각 배양기들은 수로형 연못 형태의 다수의 채널들을 밀폐된 챔버 내에 다층 구조로 형성하고 다층 구조의 채널들 사이를 순환시키며 광생물 반응을 통해 좀더 효과적으로 미세 조류의 배양할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

Description

미세 조류 배양 장치{DEVICE FOR CULTURING MICRO ALGAE}

본 발명은 미세 조류 배양 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 수로형 연못 형태의 다수의 채널들을 밀폐된 챔버 내에 다층 구조로 형성하고, 다층 구조의 채널들 사이를 순환시키며 광생물 반응을 통해 미세 조류를 증식 배양할 수 있도록 하는 미세 조류 배양 장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 미세 조류는 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.

최근 산업체 배출 CO₂가 지구 온난화의 주범으로 지목됨에 따라 CO₂를 고정화하기 위해 미세 조류를 활용하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다.

미세 조류의 생체 중량 및 유용생산물 증가에 영향을 미치는 것으로써 배지의 조성, 온도, pH, 광도, 광량 등의 많은 요인들이 존재하지만, 그 중에서도 광합성 미세 조류의 특성상 빛이 차지하는 비중이 가장 크다.

일반적으로 이산화탄소 고정화를 목적으로 광합성 미세 조류를 배양하는 장치는 크게 옥외에서 대량 배양을 하는 것(open system)과 미세 조류 배양용 광생물 반응기를 이용하는 것(closed system)으로 나눌 수 있다.

수로형 연못(raceway pond)을 포함하는 옥외 대량 배양 장치의 경우 주로 호수 내지 대형 연못과 같은 형태의 반응시설을 사용하고 있으며 일부 국가에서만 상용화되고 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 인건비 등의 문제들 때문에 그 설치가 극히 제한적일 수밖에 없다.

특히, 배양장치 내부로 효과적인 빛 전달이 이루어지지 않아 균체의 성장속도가 느리고 균체의 성장 수율이 낮으며, 많은 양의 이산화탄소를 제거하기 위해서는 넓은 설치 공간이 필요한 단점을 갖는다. 따라서 우리나라와 같이 반응시설에 요규되는 부지의 확보가 어려운 국가에서는 적용되지 못하고 있는 실정이다.

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.

이에 따라, 1980년대부터 크기가 작고 고농도의 배양을 할 수 있는 실내형이라 부르는 소형의 각종 미세 조류 배양용 광생물 반응기가 연구 개발되고 있는데, 미세 조류 배양용 광생물 반응기는 옥외 대량 배양장치에 비해 초기 투자비와 관리 유지비가 상대적으로 높은 단점이 있으나, 높은 균체 성장 속도를 기대할 수가 있고 운전조건 조절이 용이하다는 장점이 있다.

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, 미세 조류가 배양되는 동안 가해지는 빛은 미세 조류가 성장하면서 점점 부피가 커지게 되며 이로 인하여 반응기 표면에 있는 미세 조류는 빛을 계속 공급 받을 수 있으나 반응기 내부에 있는 미세 조류는 표면의 미세 조류로 인하여 그림자 효과가 생기므로 성장하는데 필요한 빛의 양을 충분히 공급받을 수 없게 된다.

그러나 현재까지 고안된 대부분의 미세 조류용 미세 조류 배양용 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 미세 조류 배양용 광생물 반응기가 연구되고 있다.

널리 사용되고 있는 미세 조류 배양용 광생물 반응기로는 외부광원으로 태양광을 이용하는 관형 미세 조류 배양용 광생물 반응기와 판넬형 미세 조류 배양용 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 미세 조류 배양용 광생물 반응기는 각각의 형태에 있어서 장 단점을 가지고 있다. 특히, 내부 광원으로써 섬유를 이용한 반응기는 광효율은 좋으나 세포가 광섬유 표면에 부착하는 문제점이 있다.

또한, 내부 광원으로써 형광등 등의 광원을 사용하는 경우, 연속적으로 장치를 작동하여야 하고 이에 따라 전기(에너지)를 과도하게 사용하므로 효율적이지 못하다는 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 수로 연못(Raceway pond)반응기과 광생물 반응기(Photobioreactor)의 장점들을 조합하여, 수로형 연못 형태의 다수의 채널들을 밀폐된 챔버 내에 다층 구조로 형성하고 다층 구조의 채널들 사이를 순환시키며 광생물 반응을 통해 미세 조류의 배양할 수 있도록 하는 미세 조류 배양 장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 미세 조류 배양 장치는, 미세 조류들이 밀도에 따라 적어도 2 단계 이상으로 분류되는 각각의 배양기들을 거쳐 점차 높은 밀도로 미세 조류를 증식 배양하는 미세 조류 배양 장치에 있어서,

상기 각 단계의 배양기들은 밀폐된 수납 공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버 내에서 상층으로부터 하측으로 미세 조류 배양액이 흐르도록 수직 방향으로 서로 이격되며 층을 이루도록 설치되는 다수의 수로형 연못 형태의 채널; 상기 최저층의 채널로부터 상기 최상층의 채널로 상기 미세 조류 배양액을 양수하는 양수 수단: 상기 각 층의 채널 상측에 설치되어 미세 조류의 광생물 반응에 필요한 광량을 제공하는 조명 수단; 및 상기 챔버 내부에 미세 조류의 광생물 반응에 필요한 이산화탄소 가스를 공급하는 이산화탄소 공급기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 전 단계의 배양기의 채널들보다 상기 후 단계의 배양기의 채널들이 깊이가 더 작고, 면적이 더 넓게 형성되고, 상기 전 단계의 배양기의 채널들보다 상기 후 단계의 배양기의 채널들이 더 많은 층수로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 양수 수단은 상기 챔버 내에서 상기 최저층의 채널과 상기 최상층의 채널을 연결하도록 수직 설치되는 컨베이어형 수차; 상기 컨베이어형 수차를 수직 구동시켜 상기 최저층의 채널로부터 상기 최상층의 채널로 상기 미세 조류 배양액을 양수하도록 하는 구동 모터; 및 상기 챔버 외부 일측에 형성되어 풍력을 이용해 생산된 전력을 이용해 상기 구동 모터를 구동시키는 풍력 발전기;를 포함하는 구성될 수 있다.

또한, 상기 조명 수단은 상기 채널 외측에 설치되어 태양광을 집속하는 태양광 집속기; 및 상기 각 채널들이 상측에 설치되어 상기 태양광 집속기로부터 광섬유를 통해 전달된 태양광을 조사하도록 하는 조광기;를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 각 배양기들에 사용되는 채널들은 적어도 바닥면이 빛의 투과가 가능한 투명 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 이산화탄소 공급기는 이산화탄소 가스가 상기 최하층 채널 상측으로부터 상기 최상층 채널 상측으로 상향 공급되도록 설치되는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명의 미세 조류 배양 장치에 따르면 미세 조류의 밀도에 따라 적어도 2단계 이상으로 분류되는 각각의 배양기들을 거처 점차 고 밀도로 배양하도록 하며, 이때 각 배양기들은 수로형 연못 형태의 다수의 채널들을 밀폐된 챔버 내에 다층 구조로 형성하고 다층 구조의 채널들 사이를 순환시키며 광생물 반응을 통해 좀더 효과적으로 미세 조류의 배양할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 미세 조류 배양 장치에 따르면, 각 단계별 배양기에 사용되는 수로형 연못 형태의 채널들을 배양하는 미세 조류의 셀 밀도에 따른 빛의 투과량의 변화에 따라 서로 다른 깊이, 면적 및 층수를 가지고 형성되도록 함으로써 미세 조류의 밀도에 따른 각 단계별 배양기 내에서 좀더 효과적으로 미세 조류의 배양이 이루어질 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 미세 조류 배양 장치를 도시한 측단면도이다.
도 2는 도 1의 1단계 미세 조류 배양 장치를 확대 도시한 측단면도이다.
도 3은 도 1의 미세 조류 배양 장치의 각 단계별 배양기에 사용되는 수로형 연못 형태의 채널들을 비교하여 도시한 분해 사시도이다.

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 미세 조류 배양 장치를 도시한 측단면도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 실시예의 미세 조류 배양 장치(1)는 미세 조류의 밀도에 따라 적어도 2단계 이상으로 분류되는 각각의 배양기들(100, 200, 300)을 거쳐 배양되도록 구성된다.

본 실시예에 배양기들(100, 200, 300)은 배양되는 미세 조류의 밀도에 따라 3단계로 분류되어 3개의 배양기들(100, 20, 300)을 순차적으로 거치며 좀더 높은 셀 밀도를 갖도록 미세 조류를 증식 배양하는 것을 예시한다.

즉, 도 1의 (a)에 도시한 제1 단계의 배양기(100)에서는 매우 낮은 셀 밀도(very low cell density)로 미세 조류 배양이 이루어지고, 도 1의 (b)에 도시한 제2 단계의 배양기(200)에는 제1 단계의 배양기(100)보다 높은 중간 셀 밀도(low cell density)의 미세 조류의 증식 배양이 이루어지며, 도 1의 (c)에 도시한 제3 단계의 배양기(300)에서는 제2 단계의 배양기(200)보다 높은 셀 밀도(high cell density)의 미세 조류 배양이 이루어지게 된다.

그러나, 본 발명이 이에 반드시 한정되는 것은 아니며 배양되는 미세 조류의 배양 특성에 따라 2 단계 이상의 배양기들을 포함하여 다양하게 구성될 수 있음은 당연하다.

각 단계별 배양기들(100, 200, 300)은 챔버(110, 210, 310), 다수의 채널(120, 220, 320), 양수 수단(130, 230, 330), 조명 수단(140, 240, 340) 및 이산화탄소 공급기(150, 250, 350)를 포함하여 동일하게 구성되나, 배양되는 미세 조류의 밀도에 따라 채널들(120, 220, 320)의 깊이, 면적 및 층수를 서로 달리하여 구성된다.

이하, 도 2에 도시한 제1 단계의 배양기(100)를 이루는 챔버(110), 다수의 채널들(120), 양수 수단(130), 조명 수단(140) 및 이산화탄소 공급기(150)에 대한 설명으로 제 2단계 및 제3 단계의 배양기들(200, 300)에 대한 공통적인 구성을 이루는 챔버(210, 310), 다수의 채널들(220, 320), 양수 수단(230, 330), 조명 수단(240, 340) 및 이산화탄소 공급기(250, 350)에 대한 중복적인 설명을 대신한다.

도 2는 도 1의 1단계 미세 조류 배양 장치를 확대 도시한 측단면도이다.

도 2를 참조하여 설명하면, 제1 단계의 배양기(100)는 전술한 바와 같이 챔버(110), 다수의 채널들(120), 양수 수단(130), 조명 수단(140) 및 이산화탄소 공급기(150)를 포함하여 구성된다.

챔버(110)는 내부에 미세 조류의 배양을 위해 상기한 구성들의 설비를 위한 밀폐된 수납 공간을 제공하도록 구성된다.

채널들(120)은 장방형의 수로형 연못 형태를 이루며 상층으로부터 하측으로 미세 조류 배양액이 흐르도록 상기한 챔버(110) 내에서 수직 방향으로 서로 이격되며 층을 이루도록 설치된다.

따라서, 미세 조류들은 이들을 배양하기 위한 배양액 중에 포함되어 각 층의 수로형 연못 형태 채널들(120) 내부를 채우며 기설정된 기간 동안 체류한 후 넘쳐 하층으로 흘러내리는 과정을 반복하며 각 채널들을 따라 미세 조류의 증식 배양이 이루지게 된다.

전술한 바와 같이, 각 단계별 배양기들(100, 200, 300)에 적용되는 채널들(120, 220, 320)은 배양되는 미세 조류의 밀도에 따라 깊이, 면적 및 층수의 차이를 서로 다르게 적용하게 되며, 이에 대한 상세한 설명은 이하 도 3을 참조하여 좀더 상세하게 설명하기로 한다.

양수 수단(130)은 상기 최저층의 채널(120)로부터 상기 최상층의 채널(120)로 상기한 미세 조류 배양액을 양수하여 재순환시킬 수 있도록 구성된다.

본 실시예에서 양수 수단(130)은 컨베이어형 수차(132), 구동 모터(131) 및 풍력 발전기(135)를 포함하여 구성되는 것을 예시한다.

컨베이어형 수차(132)는 상기한 챔버(110)의 내부 일측에서 상기한 최저층의 채널(120)과 상기한 최상층의 채널(120)을 연결하도록 수직 설치된다.

구동 모터(131)는 상기한 컨베이어형 수차(132)를 수직 구동시켜 상기한 최저층의 채널(120)로부터 상기 미세 조류 배양액을 상기한 최상층의 채널(120)로 양수하도록 구성된다.

풍력 발전기(135)는 상기한 챔버(110)의 외부 일측에 형성되어 풍력을 이용해 추가적인 에너지 공급 없이 자체 생산된 전력을 이용해 상기한 구동 모터(131)를 구동시키도록 한다.

따라서, 본 실시예에서는 풍력 발전기(135)를 통해 자체 생산된 전력을 이용해 구동 모터(131)를 가동시켜 컨베이어형 수차(132)를 통해 최저층의 채널(120)로 흘러 내린 미세 조류 배양액을 최상층의 채널(120)로 양수하여 재순환시킬 수 있도록 한다.

조명 수단(140)은 상기 각 층의 채널(120)들 상측에 설치되어 미세 조류의 광생물 반응에 필요한 광량을 제공하도록 구성된다.

본 실시예에서 조명 수단(140)은 복수의 태양광 집속기(141) 및 조광기(142)들을 포함하여 구성되는 것을 예시한다.

태양광 집속기(141)는 상기한 챔버(110) 외측에 설치되어 태양광을 집속하도록 구성되고, 조광기(142)들은 상기 각 채널(120)들의 상측에 설치되어 상기 태양광 집속기로부터 광섬유를 통해 전달된 태양광을 조사할 수 있도록 설치된다.

따라서, 채널(120)들의 층수에 따라 각 태양광 집속기(141)에서 집속된 태양광을 광섬유를 통해 각층의 조광기(142)들로 전달한 후, 조광기(142)들을 통해 각 채널(120)들 내부에서 배양되는 미세 조류에 태양광을 조사할 수 있도록 한다.

한편, 상기한 조광 수단(140)을 통해 각 채널(120)들 내부로 미세 조류의 광생물 반응에 필요한 량의 태양광이 충분히 조사될 수 있도록, 각각이 채널들(120)은 적어도 바닥면이 빛의 투과가 가능한 투명 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서, 상기한 조광 수단(140)을 이용해 채널들(120)의 상측 뿐만 아니라, 하측 방향으로도 태양광을 조사해 줄 수 있어 채널들(120)의 깊이를 최대 2배까지 깊게 형성할 수 있게 된다.

그리고, 이산화탄소 공급기(150)는 상기한 챔버(110) 내부에 미세 조류의 광생물 반응에 필요한 이산화탄소 가스를 공급하도록 구성된다.

본 실시예에서 이산화탄소 공급기(150)는 상기 챔버의 일측 벽면 하측을 관통하며 연결되어, 상기한 최하층 채널(120) 상측으로부터 상기 최상층 채널(120) 상측으로 상향 공급되게 이산화탄소 가스를 공급하도록 구성된다.

따라서, 이산화탄소 공급기(150)를 통해 챔버(100) 내부로 공급된 이산화탄소 가스는 미세 조류 배양액에 용해되어 광색물 반응을 통해 미세 조류의 증식 배양에 이용된다.

한편, 본 실시예에서와 같이 이산화탄소 공급기(150)를 통해 이산화탄소 가스를 미세 조류 배양액의 하향 흐름과 대향되는 상향 공급 방식으로 공급하는 이유는, 상대적으로 미세 조류의 밀도 높은 하층의 채널(120) 내부에 더 많은 이산화탄소가 공급될 수 있도록 하기 위함이다.

물론, 상기한 이산화탄소 공급기(150)를 통해 이산화탄소 가스가 공급되지 못한 상층의 채널들(120)에 대해서는 추가적인 이산화탄소 공급기 또는 공급 배관의 추가 가설을 통해 필요한 량의 이산화탄소 가스가 충분히 공급될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 실시예의 미세 조류 배양 장치(1)는 미세 조류의 밀도에 따라 적어도 2단계 이상으로 분류되는 각각의 배양기들(100, 200, 300)을 거처 점차 고 밀도로 증식 배양이 이루어지도록 하며, 이때 각 배양기들(100, 200, 300)은 수로형 연못 형태의 다수의 채널들(120, 220, 320)을 밀폐된 챔버(110, 210, 310) 내에 다층 구조로 형성하고 다층 구조의 채널(120, 220, 320)들 사이를 순환시키며 미세 조류의 광색물 반응에 필요한 태양광과 이산화탄소를 공급하여 좀더 효과적으로 미세 조류를 배양할 수 있도록 한다.

도 3은 도 1의 미세 조류 배양 장치의 각 단계별 배양기에 사용되는 수로형 연못 형태의 채널들을 비교하여 도시한 분해 사시도이다.

도 3을 참조하여 설명하면, 각 단계별 배양기(100, 200, 300)들에 사용되는 수로형 연못 형태이 채널들(120, 220, 320)은 배양되는 미세 조류 배양의 셀 밀도에 따라 빛의 투과량의 변화에 따라 서로 다른 깊이(h), 면적(a) 및 층수를 가지고 형성되게 된다.

도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 단계 배양기(100)에서 배양되는 미세 조류는 셀 밀도가 매우 낮기 때문에 빛의 투과가 상대적으로 잘 이루어지게 된다.

따라서, 제1 단계의 배양기(100)에 사용되는 채널(120)은 상대적으로 깊이(h1)를 깊게 하되 면적(a1)과 층수를 줄여 초기에 미세 조류가 좀더 효과적으로 배양되도록 하는 것이 바람직하다.

본 실시예에서 제1 단계 배양기에 사용되는 채널은 깊이(h1)를 1m로 하고, 면적(a1)을 100m²로 하여, 3층 구조로 이루어지도록 하는 것을 예시한다.

도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 단계 배양기(200)에서 배양되는 미세 조류가 어느 정도 성장하며 제1 단계 배양기(100)에서 보다 상태적으로 높은 셀 밀도를 가지기 때문에 빛의 투과 정도가 약화된다.

따라서, 제2 단계의 배양기(200)에 사용되는 채널(220)은 제1 단계의 배양기(100)에 사용되는 채널들(120)보다 상대적으로 깊이를 줄이되, 제1 단계의 배양기로부터 넘어온 미세 조류 배양액을 모두 수용할 수 있게 면적과 층을 상대적으로 증가시키는 것이 바람직하다.

본 실시예에서 제2 단계 배양기(200)에 사용되는 채널들(220)의 깊이(h2)를 30cm로 줄이되, 면적(a2)을 125m²로 늘리며 8층 구조로 증가시킨 것을 예시한다.

도 3의 (c)에 도시한 바와 같이, 제3 단계 배양기(300)에서 배양되는 미세 조류는 제2 단계 배양기(200)에서 보다 상대적으로 높은 셀 밀도를 가지기 때문에 빛의 투과 정도가 더욱 약화된다.

따라서, 제3 단계의 배양기(300)에 사용되는 채널(320)은 제2 단계의 배양기(200)에 사용되는 채널들(220)보다 상대적으로 깊이를 줄이되, 제2 단계의 배양기(200)로부터 넘어온 미세 조류 배양액을 모두 수용할 수 있게 면적과 층을 상대적으로 증가시키는 것이 필요하다.

본 실시예에서 제3 단계 배양기(300)에 사용되는 채널들(320)은 깊이(h3)를 10cm로 줄이되, 면적(a3)을 200m²로 하며, 15층 구조로 구성하는 것을 예시한다.

이처럼, 본 실시예의 미세 조류 장치(1)는 각 단계별 배양기들(100, 200, 300)에 사용되는 수로형 연못 형태의 채널들(120, 220, 320)을 배양하는 미세 조류의 셀 밀도에 따른 빛의 투과량의 변화에 따라 서로 다른 깊이, 면적 및 층수를 가지고 형성되도록 함으로써 각 단계별 배양기들(100, 2200, 300) 내에서 미세 조류의 밀도에 따른 좀더 효과적으로 미세 조류의 배양이 이루어질 수 있도록 한다.

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: 미세 조류 배양 장치 100, 200, 300: 배양기
110, 210, 310: 챔버 120, 220, 320: 채널
130, 230, 330: 양수 수단 131, 231, 331: 구동 모터
132, 232, 332: 컨베이어형 수차 135, 235, 335: 풍력 발전기
140, 240, 340: 조광 수단 141, 241, 341: 태양광 집속기
142, 242, 342: 조광기 150, 250, 350: 이산화탄소 공급기

Claims

미세 조류들이 밀도에 따라 적어도 2 단계 이상으로 분류되는 각각의 배양기들을 거쳐 점차 높은 밀도로 미세 조류를 증식 배양하는 미세 조류 배양 장치에 있어서,

상기 각 단계의 배양기들은,
밀폐된 수납 공간을 형성하는 챔버;
상기 챔버 내에서 상층으로부터 하측으로 미세 조류 배양액이 흐르도록 수직 방향으로 서로 이격되며 층을 이루도록 설치되는 다수의 수로형 연못 형태의 채널;
상기 최저층의 채널로부터 상기 최상층의 채널로 상기 미세 조류 배양액을 양수하는 양수 수단:
상기 각 층의 채널 상측에 설치되어 미세 조류의 광생물 반응에 필요한 광량을 제공하는 조명 수단; 및
상기 챔버 내부에 미세 조류의 광생물 반응에 필요한 이산화탄소 가스를 공급하는 이산화탄소 공급기;를 포함하는 미세 조류 배양 장치.
제1항에서,
상기 전 단계의 배양기의 채널들보다 상기 후 단계의 배양기의 채널들이 깊이가 더 작고, 면적이 더 넓게 형성되는 미세 조류 배양 장치.
제2항에서,
상기 전 단계의 배양기의 채널들보다 상기 후 단계의 배양기의 채널들이 더 많은 층수로 이루어지는 미세 조류 배양 장치.
제1항에서,
상기 양수 수단은,
상기 챔버 내에서 상기 최저층의 채널과 상기 최상층의 채널을 연결하도록 수직 설치되는 컨베이어형 수차;
상기 컨베이어형 수차를 수직 구동시켜 상기 최저층의 채널로부터 상기 최상층의 채널로 상기 미세 조류 배양액을 양수하도록 하는 구동 모터; 및
상기 챔버 외부 일측에 형성되어 풍력을 이용해 생산된 전력을 이용해 상기 구동 모터를 구동시키는 풍력 발전기;를 포함하는 미세 조류 배양 장치.
제1항에서,
상기 조명 수단은,
상기 챔버 외측에 설치되어 태양광을 집속하는 태양광 집속기; 및
상기 각 채널들의 상측에 설치되어 상기 태양광 집속기로부터 광섬유를 통해 전달된 태양광을 조사하도록 하는 조광기;를 포함하는 미세 조류 배양 장치.
제5항에서,
상기 각 배양기들에 사용되는 채널들은 적어도 바닥면이 빛의 투과가 가능한 투명 재질로 이루어지는 미세 조류 배양 장치.
제1항에서,
상기 이산화탄소 공급기는,
이산화탄소 가스가 상기 최하층 채널 상측으로부터 상기 최상층 채널 상측으로 상향 공급되도록 설치되는 미세 조류 배양 장치.