KR20140091199A - 세정장치가 구비된 미세조류 배양조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세정장치가 구비된 미세조류 배양조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배양조 본체 내벽과 바닥 및 내부 구획판 외벽을 따라 밴딩된 봉에 다수개의 솔이 형성된 세정장치가 배양조 내부의 수로를 따라 순환가능하게 설치됨으로써, 배양액의 교반 및 배양조 내벽에 미세조류가 부착되는 것을 방지하여 미세조류의 대량 배양을 가능하게 하는 배양조에 관한 것이다.
본 발명은, 용기모양의 배양조 본체와, 상기 배양조 본체 내부 중심위치에 상기 배양조 본체와 동일 길이 방향으로 길게 배치되는 용기모양의 내부 구획판 및 상기 배양조 본체 내벽과 상기 내부 구획판 외벽 사이에 구비되어 상기 배양조 내부의 수로를 따라 순환가능하게 설치된 세정장치를 포함하여 구성되는 세정장치가 구비된 미세조류 배양조를 제공한다.

Description

세정장치가 구비된 미세조류 배양조{Culture tank with cleaning appartus for micro algae}

본 발명은 세정장치가 구비된 미세조류 배양조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배양조 본체 내벽과 바닥 및 내부 구획판 외벽을 따라 밴딩된 봉에 다수개의 솔이 형성된 세정장치가 배양조 내부의 수로를 따라 순환가능하게 설치됨으로써, 배양액의 교반 및 배양조 내벽에 미세조류가 부착되는 것을 방지하여 미세조류의 대량 배양을 가능하게 하는 배양조에 관한 것이다.

우리나라는 수자원이 부족하여 다목점 댐 등 각종 댐에 의해 조성되는 저수지가 중요한 용수원으로 이용되고 있으나, 급속한 도시화와 산업화에 기인하여 생활하수와 공장폐수, 가축분뇨 폐수에 의해 오염된 많은 하천이 상수원으로 이용되고 있는 호소로 유입됨으로써 국내 호소의 반 이상이 부영양화 되어 있거나 진행되고 있는 상태이다.

이를 해결하기 위하여 정부에서는 기존 활성슬러지공법을 고도처리공법으로 전환하는 등의 하수고도처리사업에 집중 투자하고 있다. 그러나 국내의 하수는 유기물질 함량이 매우 낮아 부영양화의 원인물질인 질소와 인을 효과적으로 제거하는데 한계가 있어, 최근에는 하수처리장의 방류수에 대한 인의 화학적 처리가 도입되기에 이르렀다.

그러나 국내 통상의 고도하수처리 공정인 생물학처리공정의 처리수 또는 응집과 같은 화학적 3차 처리를 거치더라도 방류수의 인의 농도는 0.5~1.0mg/L로 여전히 친수용으로 사용시 조류 등의 발생 가능성이 있다. 또한, 최근들어 하수처리장의 방류수질중 총 인의 규제가 강화됨에 따라, 연간 2000억원의 이상이 인의 화학적 처리방법에 사용되고 있으며, 화학 응집제 이용에 따른 2차 환경 오염문제가 대두되는 등 인의 화학적 처리에 대한 해결책에 시급히 제시되어야 하는 실정이다.

더불어, 2013년도부터 축산폐수의 해양 투기가 완전 금지됨으로써 하수처리장의 연계처리가 불가피한 실정이며, 처리장의 방류수 수질기준 또한 매우 낮아져서 기존의 고가의 처리방법으로는 많은 문제가 발생될 것으로 예상되고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 하수처리장의 2차 처리수의 방류수에 질소와 인에 대한 높은 축적기능을 갖는 미세조류를 이용하여 방류수의 질소와 인을 제거하는 조류처리를 이용한 하수의 고도처리방법이 대두되었다. 미세조류를 이용하여 질소와 인을 제거할 경우, 기존의 화학적 처리공정에 비하여 처리효율이 높을 뿐만 아니라, 처리비용을 저감할 수 있으며, 처리과정에서 배양된 미세조류를 이용하여 에너지를 생산할 수 있는 등의 많은 장점을 가지고 있다.

그러나, 미세조류의 배양시 배양액이 잘 섞이지 않아 바이오 매스 농도가 낮게 유지되는 문제점과, 미세조류가 군집화를 이루거나 배양조 내벽에 부착되어 공급되는 빛을 차단함으로써 미세조류의 생산성이 낮아지는 문제점이 발생하였다. 이를 위해 배양조 내벽에 부착되는 미세조류를 분리시킴과 동시에 배양조 내부의 배양액을 교반 혼합시켜야 했는데, 종래의 교반 수차에 의해서는 배양액의 교반시킬 경우 교반 날개로 배양액 면이 강하게 마찰됨으로써 배양하는 조류의 세포막이 파괴되거나 손상되는 문제점이 발생하였으며, 교반 수차만으로는 배양조 내벽에 부착되어 있는 미세조류를 분리시키는 것은 불가능하였다.

본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 본 발명의 목적은 배양조 본체 내벽과 바닥 및 내부 구획판 외벽을 따라 밴딩된 봉에 다수개의 솔이 형성된 세정장치가 배양조 내부의 수로를 따라 순환가능하게 설치됨으로써, 배양액의 교반 및 배양조 내벽에 미세조류가 부착되는 것을 방지하여 미세조류의 대량 배양을 가능하게 하는 배양조를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서 본 발명은, 용기모양의 배양조 본체와, 상기 배양조 본체 내부 중심위치에 상기 배양조 본체와 동일 길이 방향으로 길게 배치되는 용기모양의 내부 구획판 및 상기 배양조 본체 내벽과 상기 내부 구획판 외벽 사이에 구비되어 상기 배양조 내부의 수로를 따라 순환가능하게 설치된 세정장치를 포함하여 구성되는 세정장치가 구비된 미세조류 배양조를 제공한다.

또한, 본 발명의 세정장치는 상기 배양조 본체 내벽과 바닥 및 상기 내부 구획판 외벽을 따라 밴딩된 봉으로 구성되고, 봉의 외부에 다수개의 솔이 형성되어 있는 것을 특징으로 하며 일단에 회전가능하게 결합된 피니언이 구비되고, 상기 배양조 본체 상면에 설치된 랙기어를 포함하며, 상기 피니언과 상기 랙기어가 맞물려 상기 배양조 내부의 수로를 따라 순환하는 것을 특징으로 한다.

더불어, 본 발명의 세정장치는 타단에 바퀴가 구비되며 상기 바퀴는, 원형의 바퀴프레임이 서로 맞댄 후, 맞댄 접합면에 일치하는 구멍을 통해 세정축의 일단이 삽입되는 구조이며, 상기 접합면의 외측 테두리면이 외측 방향으로 만곡되게 구부러져 바퀴의 테두리가 "∪"형 홈을 갖는 테두리를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 배양조는, 세정장치에 의해 배양조 내부에서 배양액의 교반과 함께 배양조 내벽에 부착된 미세조류를 제거함으로써, 미세조류의 군집화를 방지하여 배양조 내부에서 생장하는 미세조류의 농도 분포가 균일하게 유지될 수 있어 대량생산이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배양조의 내부 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 배양조의 외부 사시도.
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배양조의 외부 사시도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배양조의 내부 구성도이며, 도 2는 도 1에 도시된 배양조의 외부 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 배양조는, 배양조 본체(100), 내부 구획판(200), 모터(300) 및 세정장치(400)를 포함하여 구성된다.

여기서 배양조 본체(100)는 비닐하우스 내에 설치되는 대형 옥외 배양조로서, 미세조류의 대량 배양이 가능하도록 규모가 큰 용기모양의 구조로 시설되며, 전체 외형이 직사각형 공간의 길이방향 양측으로 반원형 공간이 일체로 된 육상 트랙 경기장의 외형과 유사한 구조로 되어 있다.

내부 구획판(200)은 상기 배양조 본체(100)와 유사한 외형으로 시설되며, 배양조 본체(100) 내부의 중심위치에 배양조 본체(100)와 동일 길이 방향으로 길게 배치되어 설치된다. 또한, 내부 구획판(200)은 세정장치(400)의 일단에 구비된 바퀴 테투리가 외벽에 끼워질 수 있는 두께로 시설되며, 밀폐된 형태로 형성될 경우에는 세정장치(400)의 일단에 구비된 바퀴 테투리가 끼워질 수 있는 두께의 턱이 외벽 둘레를 따라 형성된다. 따라서 상기 배양조 내부 공간에는 중앙에 설치된 내부 구획판(200)에 의해 육상 트랙 형태의 수로가 형성되며, 세정장치(400)의 구동에 의해 배양조의 배양액이 트랙 형태의 수로를 따라 한 방향으로 순환되는 구조로 형성된다.

본 발명에 따른 내부 구획판(200)은, 단순히 배양조 내부의 배양액을 순환시킴과 동시에 세정장치(400)를 구비하기 위한 구조물로서, 배양조 내의 미세조류 배양에 영향이 가지 않는 한 이산화탄소 배양조 또는 미세조류의 유용물질 축적을 유도하기 위한 유용물질 축적조 등의 다양한 구성요소의 배치도 가능하다.

이러한 배양조 본체(100) 내부에는 배양조 본체 내벽과 바닥 및 상기 내부 구획판 외벽을 따라 밴딩된 봉(410)에 다수개의 솔(420)이 형성된 세정장치(400)가 구비된다. 또한, 본 발명에 따른 세정장치(400)의 일단은 바퀴(430)와 연결되어 내부 구획판(200) 외벽 상측에 걸치게 되며, 타단은 배양조 본체(100)의 상면에 위치한 랙기어(rack gear, 450)와 맞물리는 피니언(pinion, 440)과 연결된다.

상기 세정장치(400)의 일단과 연결되는 바퀴(430)는 원형의 바퀴프레임이 서로 맞댄 후, 맞댄 접합면에 일치하는 구멍을 통해 세정장치(400)의 일단이 삽입되어 고정되는 구조이며, 접합면의 외측 테두리면이 외측 방향으로 만곡되게 구부러져 바퀴의 테두리가 "∪"형 홈을 갖는 테두리를 갖게 되므로, 바퀴(430)의 테두리가 내부 구획판(200) 외벽에 끼워져 모터(300)에 의한 세정장치(400)의 이동에 의해 바퀴(430)가 회전함으로써 내부 구획판(200) 외벽을 따라 순환되게 된다. 이러한, 바퀴(430)의 외주면에는 마찰소음을 방지할 수 있도록 쿠션을 갖는 소재, 예를 들어 우레탄이나 고무소재를 덧입히는 것이 바람직하다.

배양조 본체(100)의 상면에는 랙기어(450)가 구비된다. 또한, 이 랙기어(450) 상부에는 모터의 구동축(310)과 연결된 피니언(440)이 구비되어 랙기어(450)와 맞물림으로써, 모터(300)의 회전에 의해 피니언(440)이 랙기어(450)의 상면을 따라 이동하게 되고, 이에 따라 피니언(440)에 연결된 세정장치(400)가 배양조의 트랙형태의 수로를 따라 이동함으로써 배양조 본체(100)의 내부를 순환하게 된다. 즉, 모터(300)의 구동에 의해 세정장치의 피니언(440)이 랙기어(450)와 맞물리면서 이동하기 시작하면, 세정장치의 일단에 위치하는 바퀴(430)는 세정장치(400)의 이동에 의해 끌리며 회전되지만 내부 구획판(200) 외벽에 걸쳐진 상태에서 이동하게 됨으로써 자연스럽게 내부 구획판(200) 외벽의 둘레만큼만 이동하게 된다. 또한, 세정장치(400)는 피니언(440)과의 연결 사이에 커플러(442)를 포함하여 구성됨으로써 세정장치 본체 자체가 모터에 의해 회전하는 것을 방지하도록 구성된다.

세정장치(400)의 봉(410)은 배양조 본체 내벽과 바닥 및 상기 내부 구획판 외벽을 따라 밴딩되어 봉(410)의 양 단이 좌우 상부에 위치하되 몸체가 오목하게 들어간 요(凹) 형태를 이루고, 봉(410)의 외부에는 다수개의 솔(420)이 형성된다. 이에 따라, 세정장치(400)는 배양조 본체(100)의 내벽과 내부 구획판(200)의 외벽 및 바닥면의 표면에 밀착되어 배양조의 트랙형태의 수로를 따라 이동하게 됨으로써, 배양조 본체(100)의 내벽과 내부 구획판(200)의 외벽 및 바닥면의 표면을 마찰하여 클리닝하게 된다. 이때, 솔(420)은 배양조 내벽에 클리닝에 의한 스크래치가 발생되지 않도록 스펀지, 브러쉬, 메직몰트 또는 고무재질 등으로 제조되는 것이 바람직하다.

또한, 세정장치(400)의 봉(410) 중앙 사이에 회전축이 구비되고, 임펠러(422)가 회전축의 상하 또는 좌우에 장착됨으로써, 세정장치(400)의 이동에 의해 임펠러(422)가 회전되면서 배양액을 밀어내어 수류 발생 및 배양액의 교반을 더욱 효과적으로 수행할 수도 있다.

모터(300)는 컨트롤러에 의해 전원을 선택적으로 인가받으면서 또한 상기 컨트롤러에 의해 그 구동이 제어되는 바, 외부에서 컨트롤러를 조작하여 모터(300)를 통한 세정장치(400)가 배양조 내부를 이동할 수 있도록 조절함과 동시에 피니언(440)의 회전속도를 조절함으로써, 세정장치(400)의 이동속도와 배양액이 교반되는 속도, 즉 배양액의 유속을 조절할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배양조의 외부 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 배양조 본체(100) 상면을 따라 체인(chain, 520)이 형성되고, 체인의 일측 상면에는 세정장치가 고정되어 설치되며, 체인(520)의 타측에는 모터의 회전축과 연결된 스프로킷(sprocket, 510)이 구비된다. 즉, 모터의 회전에 의해 스프로킷(510)이 체인(520)의 각 마디 사이에 끼워져 맞물려 회전하여 체인(520)을 한쪽 방향으로 이동시키게 되고, 이에 따라 체인(520)이 배양조 외벽을 컨베이어 벨트처럼 순환하게 되며, 체인(520)에 고정된 세정장치(400)가 배양조 트랙형태의 수로를 따라 이동함으로써 배양조 본체의 내벽을 순환하게 되는 구조를 가지게 된다.

이때, 체인(520)의 회전시 배양조 외벽에서 체인(520)이 분리되는걸 방지하기 위해 배양조 외벽 상부는 하부의 두께보다 얇게 구성되어 체인이 위치할 수 있는 공간이 형성되어 있는 것이 바람직하며, 배양조 외벽에 고리형태의 체인 이탈 방지 수단을 별도로 구비할 수도 있다.

본 발명에서의 세정장치는 배양조 본체의 상면에 구비된 랙기어와 피니언 또는 체인과 스프로킷에 의해 이동하는 형태로 기재하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 세정장치가 배양조 트랙형태의 수로를 따라 자동으로 순환하는 구조를 갖는다면 어떠한 이동방식도 사용가능함은 자명할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 세정장치에 의해 배양조 내부에서 배양액의 교반과 함께 배양조 내벽에 부착된 미세조류를 제거함으로써, 미세조류의 군집화를 방지하여 배양조 내부에서 생장하는 미세조류의 농도 분포가 균일하게 유지될 수 있어 대량생산이 가능해진다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 취한, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다 할 것이다.

100 : 배양조 본체 200 : 내부 구획판
300 : 모터 310 : 구동축
400 : 세정장치 410 : 봉
420 : 솔 422 : 임펠러
430 : 바퀴 440 : 피니언
442 : 커플러 450 : 랙기어
510 : 스프로킷 520 : 체인

Claims (9)

1. 미세조류를 배양하는 배양조에 있어서,
   용기모양의 배양조 본체와;
   상기 배양조 본체 내부 중심위치에 상기 배양조 본체와 동일 길이 방향으로 길게 배치되는 용기모양의 내부 구획판; 및
   상기 배양조 본체 내벽과 상기 내부 구획판 외벽 사이에 구비되어 상기 배양조 내부의 수로를 따라 순환가능하게 설치된 세정장치;
   를 포함하여 구성되는 세정장치가 구비된 미세조류 배양조.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 세정장치는,
   상기 배양조 본체 내벽과 바닥 및 상기 내부 구획판 외벽을 따라 밴딩된 봉으로 구성되고, 봉의 외부에 다수개의 솔이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 세정장치가 구비된 미세조류 배양조.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 세정장치는,
   일단에 회전가능하게 결합된 피니언이 구비되고,
   상기 배양조 본체 상면에 설치된 랙기어를 포함하며,
   상기 피니언과 상기 랙기어가 맞물려 상기 배양조 내부의 수로를 따라 순환하는 것을 특징으로 하는 세정장치가 구비된 미세조류 배양조.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 세정장치는,
   일단이 상기 배양조 본체 상면에 구비된 체인에 고정되고,
   상기 배양조 본체 일측에 위치한 스프로킷을 포함하며,
   상기 체인과 상기 스프로킷이 맞물려 상기 배양조 내부의 수로를 따라 순환하는 것을 특징으로 하는 세정장치가 구비된 미세조류 배양조.
   
5. 제 2항에 있어서,
   상기 세정장치는,
   타단에 바퀴가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 세정장치가 구비된 미세조류 배양조.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 바퀴는,
   원형의 바퀴프레임이 서로 맞댄 후, 맞댄 접합면에 일치하는 구멍을 통해 세정축의 일단이 삽입되는 구조이며, 상기 접합면의 외측 테두리면이 외측 방향으로 만곡되게 구부러져 바퀴의 테두리가 "∪"형 홈을 갖는 테두리를 갖는 것을 특징으로 하는 세정장치가 구비된 미세조류 배양조.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 바퀴의 테두리는,
   상기 내부 구획판 외벽에 끼워지는 것을 특징으로 하는 세정장치가 구비된 미세조류 배양조.
   
8. 제 6항에 있어서,
   상기 바퀴는,
   외주면에 마찰소음을 방지할 수 있는 쿠션을 갖는 소재를 덧입히는 것을 특징으로 하는 세정장치가 구비된 미세조류 배양조.
   
9. 제 2항에 있어서,
   상기 세정장치는,
   상기 봉 중앙에 임펠러가 구비된 것을 특징으로 하는 세정장치가 구비된 미세조류 배양조.

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