KR20150098403A

KR20150098403A - Apparatus for cultivation of microalgae using online-monitoring device and method for cultivating microalgae

Info

Publication number: KR20150098403A
Application number: KR1020140019646A
Authority: KR
Inventors: 이태호; 박성환
Original assignee: 부산대학교 산학협력단
Priority date: 2014-02-20
Filing date: 2014-02-20
Publication date: 2015-08-28
Also published as: KR102295303B1

Abstract

The present invention relates to an apparatus and a method for cultivating microalgae using an online-monitoring device, capable of culturing microalgae through a photobioreactor and an online monitoring device while using microalgae strains which can be cultured at high density. The apparatus for cultivating microalgae according to the present invention comprises: a photobioreactor (100) which has a guide plate (110) provided in a lower portion to allow a culture solution (10) mixed with sewage water and nitrogen to circulate and is transparently formed to absorb sunlight into the inside thereof; and a monitor unit (200) which is connected to a sensor (210), which is placed inside the photobioreactor (100) and collects microalgae culture data, and is placed outside the photobioreactor (100) so as to allow collected data information to be read from the outside.

Description

TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for culturing microalgae and an apparatus for culturing microalgae using an online monitoring apparatus,

본 발명은 온라인 모니터링 장치를 이용한 미세조류 배양장치 및 미세조류 배양방법에 관한 것으로, 고밀도 배양이 가능한 미세조류 균주를 활용하면서 광생물반응기와 온라인 모니터링 장치를 통하여 미세조류를 배양할 수 있는 온라인 모니터링 장치를 이용한 미세조류 배양장치 및 미세조류 배양방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a microalgae culture apparatus and a microalgae culture method using an on-line monitoring apparatus, and an on-line monitoring apparatus capable of culturing microalgae through a photobioreactor and an online monitoring apparatus while utilizing a microalgae strain capable of high- The present invention relates to a microalgae culture apparatus and a microalgae culture method using the same.

수중에 존재하는 미세조류 분포를 연속적으로 측정하는 것은 수중 미세조류에 의한 일차 산물의 비율과 그의 환경요인에의 의존도를 정성적으로 측정하기 위한 전제조건이다.Continuously measuring the distribution of microalgae present in water is a prerequisite for qualitatively measuring the proportion of primary products by microalgae in water and their dependence on environmental factors.

또한 수중 미세조류의 모니터링은 수서생태 시스템의 비 이상적 또는 억압 상태(예를 들어 algal blooms, toxicsubstances, oxygen deficit 등)를 초기에 확인하는데 편리하게 이용될 수 있다.In addition, monitoring of microalgae in water can be conveniently used to initially identify non-ideal or suppressed conditions (eg, algal blooms, toxicsubstances, oxygen deficit, etc.) of aquatic ecosystem.

수중 생태계에서의 미세조류 분포를 검정하는 현재의 방법들은 종종 수서 생태계에서의 수중 미세조류의 역할을 완전하게 이해하는데 필요하게 되는 시간적, 공간적인 분해능이 부족하다. 일정량의 시료 채취와 얻어지는 최종분석결과 사이에서 소요되는 전형적인 시간 차이로 인해 대부분의 경우 관리나 모니터링 업무에 사용되기 힘들다.Current methods of testing the distribution of microalgae in aquatic ecosystems often lack the temporal and spatial resolution needed to fully understand the role of microalgae in the aquatic ecosystem. In most cases, it is difficult to use it for management or monitoring because of the typical time difference between a certain amount of sampling and the final analysis result.

최근에는, 미세조류를 활용하여 바이오디젤을 생산하기 위한 연구들이 수행되어 왔으며, 바이오디젤 생산단가를 낮추기 위한 노력들이 중점적으로 이루어져 왔다.In recent years, studies have been conducted to produce biodiesel using microalgae, and efforts to lower the cost of producing biodiesel have been focused.

그러나, 미세조류의 저비용, 고밀도 배양을 위해 하폐수를 활용하고, 인건비 등의 비용을 줄이는 방법은 어려운 문제점이 있었다.However, there has been a problem in that it is difficult to utilize wastewater for low-cost and high-density cultivation of microalgae and to reduce costs such as labor costs.

그리고, 미세조류를 활용하여 바이오디젤을 생산하기 위해서는 미세조류의 고밀도 배양이 필요로 하였지만 이러한 고밀도 배양은 기술적인 어려움이 있는 문제점이 있었다.
In order to produce biodiesel using microalgae, it is necessary to cultivate microalgae at a high density. However, such a high-density culture has a technical difficulty.

특허문헌 대한민국 등록특허 10-0917030Patent Document 1: Korean Patent No. 10-0917030 특허문헌 대한민국 등록특허 10-0490641Patent Document 1: Korean Patent No. 10-0490641

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명에 따른 온라인 모니터링 장치를 이용한 미세조류 배양장치 및 미세조류 배양방법은, 태양광을 에너지로 하여 하폐수를 활용하면서 미세조류 균주를 통해 미세조류 고밀도 배양을 할 수 있도록 하는 온라인 모니터링 장치를 이용한 미세조류 배양장치 및 미세조류 배양방법을 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a microalgae culture apparatus and a microalgae culture method using the online monitoring apparatus according to the present invention, And to provide a microalgae culture apparatus and a microalgae culture method using an on-line monitoring apparatus capable of culturing algae at a high density.

미세조류 고밀도 배양을 시행하는 과정에서 온라인 모니터링 장치를 통해 미세조류 배양이 원활하게 이루어질 수 있도록 관찰 및 제어할 수 있는 온라인 모니터링 장치를 이용한 미세조류 배양장치 및 미세조류 배양방법을 제공하는데 목적이 있다.
It is an object of the present invention to provide a microalgae culture apparatus and a microalgae culture method using an online monitoring apparatus which can observe and control microalgae cultivation through an on-line monitoring apparatus in the process of microalgae high density culture.

본 발명에 따른 온라인 모니터링 장치를 이용한 미세조류 배양장치 및 미세조류 배양방법은, 하수와 질소가 혼합된 배양액(10)이 대류될 수 있도록 하는 안내판(110)이 하부에 구비되면서, 태양광이 내부로 흡수될 수 있도록 투명하게 형성되는 광생물반응기(100); 및 상기 광생물반응기(100) 내부에 배치되어 미세조류 배양 데이터를 수집하는 센서(210)와 연결되면서 상기 광생물반응기(100)의 외부에 배치되어 수집된 데이터 정보를 외부에서 확인할 수 있도록 하는 모니터부(200);를 포함한다.The micro-algae culture apparatus and the microalgae culture method using the online monitoring apparatus according to the present invention are characterized in that a guide plate 110 is provided at the lower portion so that the culture liquid 10 mixed with sewage and nitrogen can be convected, A photobioreactor 100 formed to be transparent so as to be absorbed by the photocatalyst 100; And a sensor (210) disposed inside the photobioreactor (100) and connected to a sensor (210) for collecting microalgae culture data, the monitor being disposed outside the photobioreactor (100) (200).

상기 광생물반응기(100)는, 상기 광생물반응기(100)의 내부에서 외부로 연결배치되어 상기 배양액(10)을 냉각시키면서 배양액(10)의 온도를 제어하는 냉각제어기(150)와, 상기 광생물반응기(100)의 내부에서 외부로 연결배치되어 상기 배양액(10)에 이산화탄소가 포함된 공기를 공급하고 공기가 순환되도록 하는 공기순환기(160)를 포함한다.The photobioreactor 100 includes a cooling controller 150 connected to the outside of the photobioreactor 100 to control the temperature of the culture liquid 10 while cooling the culture liquid 10, And an air circulator 160 connected to the outside of the bioreactor 100 for supplying air containing carbon dioxide to the culture liquid 10 and circulating the air.

상기 센서(210)는, 온도센서와, ｐＨ센서, 암모니아성 질소 센서, ＳＳ센서가 포함된다.The sensor 210 includes a temperature sensor, a pH sensor, an ammonia nitrogen sensor, and an SS sensor.

상기 센서(210)를 통해 수집하는 데이터 인자가 부유물질(ＳＳ), 온도, ｐＨ, 암모니아성 질소이고, 상기 센서(210)를 통해 수집된 데이터 인자정보를 관리 서버에 송신하여 저장한 후 모니터부(200)를 통해 표시할 수 있는 무선통신수단(250)을 포함한다.The data factor information collected through the sensor 210 is a floating material SS, temperature, pH, and ammonia nitrogen. The data factor information collected through the sensor 210 is transmitted to a management server for storage, (250) that can be displayed through the display unit (200).

상기 광생물반응기(100)의 외면에는, 태양광이 내부로 흡수되는 것을 보조하는 열흡수면(120)이 포함된다.The outer surface of the photobioreactor 100 includes a heat absorbing surface 120 that assists in absorbing sunlight.

또한 본 발명은 본 발명에 따른 온라인 모니터링 장치를 이용한 미세조류 배양장치를 이용하여 미세조류를 옥외 배양하는 방법을 제공한다.
The present invention also provides a method for outdoor microalgae culture using a microalgae culture apparatus using an online monitoring apparatus according to the present invention.

본 발명에 따른 온라인 모니터링 장치를 이용한 미세조류 배양장치 및 미세조류 배양방법은, 태양광과 하폐수를 활용하면서도 고밀도의 미세조류 배양을 함으로써 그에 따른 비용을 절감할 수 있는 경제적 효과가 있다.The microalgae culture apparatus and the microalgae culture method using the online monitoring apparatus according to the present invention have an economical effect of reducing the cost by cultivating microalgae of high density while utilizing sunlight and wastewater.

본 발명에 따른 온라인 모니터링 장치를 이용한 미세조류 배양장치 및 미세조류 배양방법은, 온라인 모니터링 장치를 사용하여 고밀도의 미세조류 배양이 이루어질 수 있도록 함으로써, 인건비를 절감하면서도 원활하게 미세조류 배양을 할 수 있는 기술적 효과가 있다.
The micro-algae culturing apparatus and the micro-algae culture method using the online monitoring apparatus according to the present invention can perform high-density microalgae cultivation by using an online monitoring apparatus, thereby enabling the microalgae culture to be smoothly performed while reducing labor costs There is a technical effect.

도 1은 본 발명에 따른 온라인 모니터링 장치를 이용한 미세조류 배양장치 를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 온라인 모니터링 장치를 이용한 미세조류 배양장치의 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 측면을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 실내 배양실험을 통해 시간에 따른 배양액 건조중량을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 실내 배양실험을 통해 시간에 따른 배양액 내 총질소 농도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 실내 배양실험을 통해 시간에 따른 배양액 내 암모니아성 질소 농도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 실내 배양실험을 통해 시간에 따른 배양액 내 총 인의 농도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 실내 배양실험을 통해 시간에 따른 배양액 수온 및 pH를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 실내 배양실험 모니터링 결과를 나타낸 것으로, 시간에 따른 배양액 수온 및 pH를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 실내 배양실험 모니터링 결과를 나타낸 것으로, 시간에 따른 부유물질(SS, suspended solid)의 양을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 실내 배양실험 모니터링 결과를 나타낸 것으로, 시간에 따른 암모니아성 질소를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 실내 배양실험 모니터링을 통해 측정값 대 모니터링 값의 환산 수식을 나타낸 것으로서, 배양액 내 바이오매스 농도 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 실내 배양실험 모니터링을 통해 측정값 대 모니터링 값의 환산 수식을 나타낸 것으로서, 배양액 내 건조중량을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 14는 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 실내 배양실험 모니터링을 통해 측정값 대 모니터링 값의 환산 수식을 나타낸 것으로서, 배양액 내 암모니아성 질소 농도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 15는 도 14는 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 실내 배양실험 모니터링을 통해 측정값 대 모니터링 값의 환산 수식을 나타낸 것으로서, 배양액 내 암모니아성 질소 농도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 16은 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 옥외 배양실험을 통해 시간에 따른 배양액 건조중량을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 17은 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 옥외 배양실험을 통해 시간에 따른 배양액 내 총질소 농도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 18은 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 옥외 배양실험을 통해 시간에 따른 배양액 내 암모니아성 질소 농도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 19는 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 옥외 배양실험을 통해 시간에 따른 배양액 내 총 인의 농도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 20은 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 옥외 배양실험을 통해 시간에 따른 배양액의 pH를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 21은 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 옥외 배양실험 모니터링 결과를 나타낸 것으로, 시간에 따른 배양액 수온 및 pH를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 22는 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 옥외 배양실험 모니터링 결과를 나타낸 것으로, 시간에 따른 부유물질(SS, suspended solid)의 양을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 23은 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 옥외 배양실험 모니터링 결과를 나타낸 것으로, 시간에 따른 암모니아성 질소를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 24는 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 옥외 배양실험 모니터링을 통해 측정값 대 모니터링 값의 환산 수식을 나타낸 것으로서, 배양액 내 바이오매스 농도 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 25는 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 옥외 배양실험 모니터링을 통해 측정값 대 모니터링 값의 환산 수식을 나타낸 것으로서, 배양액 내 바이오매스 농도 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 26은 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 옥외 배양실험 모니터링을 통해 측정값 대 모니터링 값의 환산 수식을 나타낸 것으로서, 배양액 내 암모니아성 질소 농도 측정 수식을 나타낸 것이다.
도 27은 본 발명의 광생물반응기를 이용하여 옥외 배양실험 모니터링을 통해 측정값 대 모니터링 값의 환산 수식을 나타낸 것으로서, 배양액 내 암모니아성 질소 농도 측정 결과를 나타낸 것이다. 1 is a conceptual diagram illustrating a microalgae culture apparatus using an online monitoring apparatus according to the present invention.
2 is a view showing an embodiment of a microalgae culture apparatus using an online monitoring apparatus according to the present invention.
Fig. 3 is a view showing a side view of Fig. 2. Fig.
FIG. 4 is a graph showing the result of measurement of the dry weight of the culture medium over time through an indoor culture experiment using the photobioreactor of the present invention.
FIG. 5 shows the results of measurement of the total nitrogen concentration in the culture liquid over time through an indoor culture experiment using the photobioreactor of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing the results of measurement of ammonia nitrogen concentration in the culture medium over time through an indoor culture experiment using the photobioreactor of the present invention.
FIG. 7 shows the results of measuring the concentration of total phosphorus in the culture liquid over time through an indoor culture experiment using the photobioreactor of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing the results of measurement of water temperature and pH of the culture liquid over time through an indoor culture experiment using the photobioreactor of the present invention.
FIG. 9 shows the result of monitoring the indoor culture experiment using the photobioreactor of the present invention, and shows the result of measuring the water temperature and pH of the culture liquid over time.
FIG. 10 shows the result of monitoring the indoor culture experiment using the photobioreactor of the present invention, and shows the result of measuring the amount of suspended solid (SS) over time.
FIG. 11 shows the result of monitoring the indoor culture experiment using the photobioreactor of the present invention, which shows the measurement result of ammonia nitrogen over time.
FIG. 12 shows a conversion formula of the measured value versus the monitored value through monitoring the indoor culture experiment using the photobioreactor of the present invention, and shows the result of measuring the biomass concentration in the culture liquid.
FIG. 13 is a graph showing the conversion of measured values versus monitoring values by monitoring the indoor culture experiment using the photobioreactor of the present invention, and shows the result of measuring the dry weight in the culture liquid.
FIG. 14 is a table showing conversion values of measured values versus monitored values through monitoring indoor culture experiments using the photobioreactor of the present invention, and shows the results of measurement of ammonia nitrogen concentration in the culture liquid.
FIG. 15 is a graph showing conversion values of measured values versus monitoring values through monitoring indoor culture experiments using the photobioreactor of the present invention, and shows the results of measurement of ammonia nitrogen concentration in the culture liquid. FIG.
FIG. 16 shows the result of measurement of the dry weight of the culture medium over time through an outdoor culture experiment using the photobioreactor of the present invention.
FIG. 17 shows the results of measurement of the total nitrogen concentration in the culture medium over time through an outdoor culture experiment using the photobioreactor of the present invention.
18 shows the results of measurement of the ammonia nitrogen concentration in the culture medium over time through an outdoor culture experiment using the photobioreactor of the present invention.
FIG. 19 shows the results of measurement of the total phosphorus concentration in the culture liquid over time through an outdoor culture experiment using the photobioreactor of the present invention.
20 shows the results of measurement of the pH of the culture medium over time through an outdoor culture experiment using the photobioreactor of the present invention.
FIG. 21 shows the result of monitoring the outdoor culture experiment using the photobioreactor of the present invention, and shows the result of measuring the water temperature and pH of the culture liquid over time.
FIG. 22 shows the result of monitoring the outdoor culture experiment using the photobioreactor of the present invention, and shows the result of measuring the amount of suspended solid (SS) over time.
FIG. 23 shows the result of monitoring the outdoor culture experiment using the photobioreactor of the present invention, and shows the measurement result of ammonia nitrogen over time.
FIG. 24 shows the conversion formula of the measured value versus the monitored value by monitoring the outdoor culture experiment using the photobioreactor of the present invention, and shows the result of measuring the biomass concentration in the culture liquid.
FIG. 25 shows the conversion formula of the measured value versus the monitoring value through monitoring the outdoor culture experiment using the photobioreactor of the present invention, and shows the result of measuring the biomass concentration in the culture liquid.
FIG. 26 shows the conversion formula of the measured value versus the monitoring value through monitoring the outdoor culture experiment using the photobioreactor of the present invention, and shows the formula for measuring the ammonia nitrogen concentration in the culture liquid.
FIG. 27 shows the conversion of measured values versus monitoring values through monitoring the outdoor culture experiment using the photobioreactor of the present invention, and shows the result of measurement of ammonia nitrogen concentration in the culture liquid.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with one embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views, and length and area, thickness, and the like may be exaggerated for convenience.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

이하의 상세한 설명에서는, 일 예로 고밀도 배양이 가능한 미세조류 균주를 활용하면서 온라인 모니터링 장치를 통하여 미세조류를 배양할 수 있는 온라인 모니터링 장치를 이용한 미세조류 배양장치 및 미세조류 배양방법 [특히, 모니터부 ]의 기술적 구성을 동일하게 적용할 수 있음은 물론이라 할 것이다.
In the following detailed description, for example, a microalgae culture apparatus and a microalgae culture method (particularly, a monitor unit) using an online monitoring apparatus capable of culturing microalgae through an online monitoring apparatus while utilizing microalgae strains capable of high- It will be appreciated that the same technical configuration of FIG.

도 1은 본 발명에 따른 온라인 모니터링 장치를 이용한 미세조류 배양장치 를 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a microalgae culture apparatus using an online monitoring apparatus according to the present invention.

도 1을 살펴보면, 본 발명에 따른 온라인 모니터링 장치를 이용한 미세조류 배양장치는, 하수와 질소가 혼합된 배양액(10)이 내부에 충진되는 광생물반응기(100)와, 상기 배양액(10)의 데이터 정보를 외부에서 확인하는 모니터부(200)를 포함한다.
1, an apparatus for culturing microalgae using an online monitoring apparatus according to the present invention comprises a photobioreactor 100 in which a culture medium 10 mixed with sewage and nitrogen is filled, data of the culture medium 10 And a monitor unit 200 for confirming information externally.

이러한 상기 광생물반응기(100)와 모니터부(200)를 통해서 고밀도 배양이 가능한 미세조류 균주와 하수, 액비 혼합액을 미세조류 배양액으로 이용하여 바이오디젤 생산을 할 수 있게 된다.Biodiesel can be produced by using microalgae strains and sewage and livestock mixture solutions capable of high-density culture through the photobioreactor 100 and the monitor unit 200 as a microalgae culture solution.

여기서, 상기 광생물반응기(100)는 투명한 아크릴로 이루어져, 태양광이 원활하게 상기 광생물반응기(100)의 내부로 유입될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the photobioreactor 100 is made of transparent acryl so that sunlight can flow smoothly into the inside of the photobioreactor 100.

그리고, 바이오디젤의 생산 단가를 낮추고, 인력을 최소화하기 위해서 상기 광생물반응기(100)와 연결되는 모니터부(200)를 설치하여 외부에서 상기 모니터부(200)를 통해 광생물반응기(100) 내부의 데이터 정보를 저장 및 확인할 수 있게 된다.The monitoring unit 200 connected to the photobioreactor 100 is installed to lower the production cost of the biodiesel and to minimize the manpower. The monitor unit 200 is connected to the inside of the photobioreactor 100 It is possible to store and confirm the data information of the user.

상기 광생물반응기(100)는, 실외에 구비되어 태양광을 광원으로 사용할 수 있고, 하수와 액비 혼합액을 사용할 수 있기 때문에 배양액 제조비용 및 배양수 비용을 최소화할 수 있게 된다.Since the photobioreactor 100 can be installed outdoors and use sunlight as a light source, it is possible to use a mixed solution of sewage and liquid mixture, thereby minimizing the production cost of the culture liquid and the cost of the culture water.

이를 위해, 상기 광생물반응기(100)의 내부에는 미세조류 균주와 하수, 액비 혼합액인 배양액(10)이 충진되게 되고, 상기 배양액(10)은 하수에 질소가 혼합될 수 있다.To this end, the culture liquid 10, which is a microalgae strain, a mixed liquid of sewage and liquor, is filled in the photobioreactor 100, and the culture liquid 10 can be mixed with nitrogen in the sewage water.

그리고, 상기 광생물반응기(100)는, 상기 광생물반응기(100)의 하부에 배치되어 상기 배양액(10)이 대류될 수 있도록 하는 안내판(110)이 포함될 수 있다.The photobioreactor 100 may include a guide plate 110 disposed below the photobioreactor 100 and allowing the culture liquid 10 to be convected.

더불어, 상기 광생물반응기(100)는, 상기 광생물반응기(100)의 내부에서 외부로 연결배치되어 상기 배양액(10)을 냉각시키면서 배양액(10)의 온도를 제어하는 냉각제어기(150)와, 상기 광생물반응기(100)의 내부에서 외부로 연결배치되어 상기 배양액(10)에 이산화탄소가 포함된 공기를 공급하고 공기가 순환되도록 하는 공기순환기(160)를 포함할 수 있다.In addition, the photobioreactor 100 includes a cooling controller 150 connected to the outside of the photobioreactor 100 to control the temperature of the culture liquid 10 while cooling the culture liquid 10, And an air circulator 160 connected to the outside of the photobioreactor 100 for supplying air containing carbon dioxide to the culture liquid 10 and circulating the air.

이때, 상기 안내판(110)은, 상기 광생물반응기(100)의 하부에서 경사각을 갖으며 형성되어 상기 배양액(10)이 온도에 의해 대류시, 그 유동 흐름을 안내하는 역할을 담당하게 된다.At this time, the guide plate 110 has an inclination angle at a lower portion of the photobioreactor 100, and serves to guide the flow of the culture liquid 10 when the culture liquid 10 convects by the temperature.

즉, 상기 냉각제어기(150)를 통해 상기 상기 광생물반응기(100) 내부의 배양액(10)의 온도를 냉각시킴으로써 태양복사열로 인해 상승한 배양액(10)의 온도를 설정된 온도로 냉각하여 유지시킬 수 있도록 하게 되는 것이다.That is, by cooling the temperature of the culture liquid 10 inside the photobioreactor 100 through the cooling controller 150, the temperature of the culture liquid 10 raised due to the solar radiation heat can be cooled and maintained at a predetermined temperature It will be done.

또한, 상기 순환기(160)는, 총 100% 중량부를 기준으로 2%의 이산화탄소와 98%의 공기로 이루어진 혼합공기를 상기 광생물반응기(100)의 배양액(10)에 공급하고 순환되도록 하여, 상기 배양액(10)에 이산화탄소량이 일정하게 유지될 수 있도록 하는 역할을 담당하게 된다.
In addition, the circulator 160 supplies mixed air composed of 2% of carbon dioxide and 98% of air to the culture solution 10 of the photobioreactor 100 on the basis of 100% So that the amount of carbon dioxide in the culture liquid 10 can be maintained constant.

한편, 상기 모니터부(200)는, 상기 광생물반응기(100) 내부에 배치되어 미세조류 배양 데이터를 수집하는 센서(210)와 연결되면서 상기 광생물반응기(100)의 외부에 배치되어 수집된 데이터 정보를 외부에서 확인할 수 있도록 하는 역할을 담당하게 된다.The monitoring unit 200 may be disposed inside the photobioreactor 100 and connected to a sensor 210 for collecting microalgae culture data and may be disposed outside the photobioreactor 100 to collect collected data So that the information can be confirmed from the outside.

이를 위해, 상기 모니터부(200)는, 상기 광생물반응기(100)의 내부에 배치되는 다수 개의 센서(210)와, 상기 센서(210)를 통해 수집된 데이터 인자정보를 관리 서버에 송신하여 저장한 후 모니터부(200)를 통해 표시할 수 있는 무선통신수단(250)을 포함할 수 있다.The monitoring unit 200 includes a plurality of sensors 210 disposed inside the photobioreactor 100 and data parameter information collected through the sensor 210 to a management server for storage And wireless communication means 250 that can display the information through the monitor unit 200.

여기서, 상기 센서(210)는, 온도센서와, ｐＨ센서, 암모니아성 질소 센서, ＳＳ센서가 사용될 수 있다.Here, the sensor 210 may be a temperature sensor, a pH sensor, an ammonia nitrogen sensor, or an SS sensor.

즉, 상기 모니터부(200)는, 상기 센서(210)를 통해 수집하는 데이터 인자가 부유물질(ＳＳ), 온도, ｐＨ, 암모니아성 질소이기 때문에, 다수 개의 상기 센서(210)를 통해 각각의 데이터 인자를 정확하게 수집한 후 상기 모니터부(200)를 통해 문자 및 음향으로 표시할 수 있게 된다.That is, since the data factor collected through the sensor 210 is SS, temperature, pH, and ammonia nitrogen, the monitor unit 200 monitors the data It is possible to display characters and sounds through the monitor unit 200 after accurately collecting the parameters.

상기 모니터부(200)는, 상기 센서(210)로부터 실시간으로 전송되는 미세조류 배양 데이터 수집 및 저장확인을 통해 미세조류 상태를 원활하게 확인하여 배양액(10)의 배양과정에서 발생 되는 문제들에 신속하게 대처할 수 있게 된다.The monitor unit 200 can smoothly check the state of microalgae by collecting and storing the microalgae culture data transmitted from the sensor 210 in real time to promptly solve problems arising in the culturing process of the culture solution 10. [ It is possible to cope with it.

그리고, 상기 센서(210)를 포함하는 모니터부(200)를 통해 상기 배양액(10)의 상태를 확인하기 위해서는, 배양액(10)의 시료를 채취한 후, ｐＨ, 수은, 건조중량, 질소 농도, 암모니아성 질소 농도, 인 농도, 지방산 함량 분석을 할 수 있게 된다.In order to check the state of the culture liquid 10 through the monitor unit 200 including the sensor 210, the sample of the culture liquid 10 is collected, and pH, mercury, dry weight, nitrogen concentration, Ammonia nitrogen concentration, phosphorus concentration, and fatty acid content.

상기 배양액(10) 내의 질소 성분의 고갈 시점부터 지질의 체내 축적속도가 증가하기 시작하기 때문에, 하수와 액비 혼합 배양액(10)의 대부분을 차지하는 암모니아성 질소 농도 변화의 확인을 통해서 배양액(10) 내 질소 고갈 시기를 실시간으로 확인할 수 있는 것이다.The accumulation rate of the lipid in the body starts to increase from the point of time when the nitrogen component in the culture liquid 10 is exhausted. Therefore, the concentration of the ammonia nitrogen in the culture solution 10 It is possible to confirm the nitrogen depletion time in real time.

결과적으로, 상기 센서(210)를 포함하는 모니터부(200)를 통해상기 배양액(10) 내의 부유물질 농도 측정을 통해 미세조류 바이오매스 농도를 확인함으로써 최적 수확기를 결정할 수 있게 된다.As a result, the optimum harvesting time can be determined by checking the microalgae biomass concentration by measuring the concentration of suspended matter in the culture liquid 10 through the monitor unit 200 including the sensor 210. [

또한, 상기 무선통신수단(250)은, 상기 센서(210)를 통해 상기 모니터부(200)에 제공되는 정보가 실험실 등의 관리 서버에 송신되어 저장될 수 있도록 하고, 그 관리 서버 등에서 다양한 정보를 제공받을 수 있도록 한 후, 상기 모니터부(200)를 통해 문자로 표시되거나 음향으로 재생할 수 있도록 할 수 있다.In addition, the wireless communication unit 250 may allow information provided to the monitor unit 200 through the sensor 210 to be transmitted to and stored in a management server of a laboratory or the like, So that it can be displayed in characters or reproduced by sound through the monitor unit 200.

즉, 상기 무선통신수단(250)을 통하여, 상기 배양액(10)의 데이터 정보와 상태 정보가 실시간으로 실험실 등의 관리 서버에 제공되어 저장될 수 있고, 그 정보는 상기 모니터부(200)를 통해 표시될 수 있는 것이다.That is, the data and status information of the culture medium 10 can be provided and stored in a management server of a laboratory or the like in real time through the wireless communication means 250, and the information can be transmitted to the monitoring unit 200 It can be displayed.

상기 배양액(10)의 데이터 정보와 상태 정보는 상기 무선통신수단(250)을 통하여, 실험실 등의 관리서버에 제공되어 저장된 후, 사용자의 필요에 따라 상기 모니터부(200)를 통해 반복 재생됨으로써, 상기 배양액(10)의 데이터 정보 및 상태 정보를 사용자가 원하는 시간에 간편하게 확인할 수 있게 된다.
Data and status information of the culture liquid 10 are provided to a management server of a laboratory or the like via the wireless communication means 250 and then repeatedly reproduced through the monitor unit 200 according to the user's need, It is possible to easily confirm the data information and the status information of the culture liquid 10 at a time desired by the user.

도 2는 본 발명에 따른 온라인 모니터링 장치를 이용한 미세조류 배양장치의 실시 예를 나타내는 도면이다.2 is a view showing an embodiment of a microalgae culture apparatus using an online monitoring apparatus according to the present invention.

도 3은 도 2의 측면을 나타내는 도면이다.Fig. 3 is a view showing a side view of Fig. 2. Fig.

도 1을 참조하여, 도 2 및 도 3을 살펴보면, 상기에 언급된 바와 같이, 본 발명에 따른 온라인 모니터링 장치를 이용한 미세조류 배양장치는, 하수와 질소가 혼합된 배양액(10)이 내부에 충진되는 광생물반응기(100)와, 상기 배양액(10)의 데이터 정보를 외부에서 확인하는 모니터부(200)를 포함한다.Referring to FIG. 1, referring to FIG. 2 and FIG. 3, the microalgae culture apparatus using the online monitoring apparatus according to the present invention includes a culture medium 10 in which sewage and nitrogen are mixed, And a monitor unit 200 for externally confirming data information of the culture liquid 10. The monitoring unit 200 may be a microprocessor,

그리고, 상기 광생물반응기(100)의 하부에는, 하수와 질소가 혼합된 배양액(10)이 대류될 수 있도록 하는 안내판(110)이 구비될 수 있다.A guide plate 110 may be provided in the lower portion of the photobioreactor 100 to allow the culture liquid 10 mixed with sewage and nitrogen to be convected.

상기 안내판(110)은, 상기 광생물반응기(100)의 하부에서 경사각을 갖으며 형성되어 상기 배양액(10)이 온도에 의해 대류시, 그 유동 흐름을 안내하는 역할을 담당하게 된다.
The guide plate 110 is formed at an inclination angle in the lower portion of the photobioreactor 100 and functions to guide the flow of the culture liquid 10 when the culture liquid 10 convects by temperature.

여기서, 상기 광생물반응기(100)는, 10ℓ의 배양액(10)이 유입될 경우, 길이방향으로 40㎝, 폭방향으로 4 내지 6㎝, 높이가 60㎝를 형성할 수 있다.When 10 liters of the culture liquid 10 flows into the photobioreactor 100, the photobioreactor 100 can form 40 cm in the longitudinal direction, 4 to 6 cm in the width direction, and 60 cm in height.

상기 광생물반응기(100)는, 100ℓ의 배양액(10)이 유입될 경우, 길이방향으로 100㎝, 폭방향으로 10 내지 15㎝, 높이가 120㎝를 형성할 수 있다.When 100 liters of the culture liquid 10 flows into the photobioreactor 100, the photobioreactor 100 can form 100 cm in the longitudinal direction, 10 to 15 cm in the width direction, and 120 cm in height.

즉, 상기 광생물반응기(100)는 장방형으로 형성되어 폭이 짧고 길이가 길게 형성되며, 그 길이보다 높이가 높게 형성되는 것이 바람직하다.That is, the photobioreactor 100 is formed in a rectangular shape, and has a short width, a long length, and a height higher than the length.

특히, 상기 광생물반응기(100)에는, 상기 광생물반응기(100)의 외면에 구비되어 태양광이 내부로 흡수되는 것을 보조하는 열흡수면(120)이 포함될 수 있다.Particularly, the photobioreactor 100 may include a heat absorbing surface 120 provided on the outer surface of the photobioreactor 100 to assist absorption of sunlight into the photobioreactor 100.

이러한 상기 광생물반응기(100)는, 투명한 아크릴 또는 유리로 이루어져 태양광이 상기 광생물반응기(100) 내부로 원활하게 흡수되도록 할 수 있다.The photobioreactor 100 may be made of transparent acrylic or glass so that sunlight can be smoothly absorbed into the photobioreactor 100.

더불어, 상기 광생물반응기(100)는, 상기 열흡수면(120)을 통해 더많은 태양광이 광생물반응기(100) 내부로 흡수되어, 그 태양광을 활용할 수 있도록 할 수 있게 된다.In addition, the photobioreactor 100 can absorb more sunlight through the heat absorbing surface 120 into the photobioreactor 100, and utilize the sunlight.

이러한, 상기 열흡수면(120)은, 상기 광생물반응기(100) 내부로 태양광을 원활하게 흡수하기 위하여, 상기 광생물반응기(100)의 외측면에 그물 형태로 형성되는 열 전도성이 높은 금속 또는 태양광 흡수가 잘되는 검은색의 합성수지 필름이 사용될 수 있다.The heat absorbing surface 120 may be formed of a metal having a high thermal conductivity, which is formed in a net shape on the outer surface of the photobioreactor 100 to smoothly absorb sunlight into the photobioreactor 100. Or a black synthetic resin film with good solar absorption can be used.

즉, 상기 열흡수면(120)은, 상기 광생물반응기(100)의 내부에 배치되어 태양광이 상기 광생물반응기(100)의 내부로 원활하게 흡수될 수 있도록 보조하는 역할을 담당하게 된다.That is, the heat absorbing surface 120 is disposed inside the photobioreactor 100 and assists the solar light to be absorbed into the photobioreactor 100 smoothly.

더불어, 상기 열흡수면(120)은, 사용자의 필요에 따라 상기 광생물반응기(100)의 외부에서 점착제 또는 볼트 등을 이용하여 탈착 가능하게 배치될 수 있게 된다.In addition, the heat absorbing surface 120 may be detachably disposed outside the photobioreactor 100 using an adhesive, a bolt, or the like, depending on the needs of the user.

이러한 구성을 통하여, 태양광과 하폐수를 활용하면서도 고밀도의 미세조류 배양을 함으로써 그에 따른 비용을 절감할 수 있는 장점을 얻을 수 있게 된다.Through such a configuration, it is possible to obtain a merit that the cost can be reduced by cultivating high density microalgae while utilizing sunlight and wastewater.

또한, 온라인 모니터링 장치를 사용하여 고밀도의 미세조류 배양이 이루어질 수 있도록 함으로써, 인건비를 절감하면서도 원활하게 미세조류 배양을 할 수 있는 장점을 얻을 수 있게 된다.In addition, by using an online monitoring apparatus to perform high-density microalgae cultivation, microalgae can be smoothly cultured while reducing labor costs.

또한, 본 발명의 장치를 사용하여 배양할 수 있는 미세조류로는 마이크래티니엄 이너멈 NLP-F014(Micractinium inermum NLP-F014)이 바람직하며, 상기 미세조류는 본 발명자들이 최초 동정한 신규 미세조류로서, “마이크래티니엄 이너멈(Micractinium inermum) NLP-F014”로 명명하였고, 한국생명공학연구원 미생물자원센터 기관에 2013년 9월 24일자로 균주 기탁하여 기탁번호 KCTC 12491BP를 부여받았으며, 상기 미생물에 대해서는 출원번호 10-2013-0134449로 출원하였고, 상기 출원서를 본 발명의 참고자료로 사용한다.
The microalgae that can be cultured by using the apparatus of the present invention are preferably micronucleus NLP-F014 ( Micractinium inermum NLP-F014), and the microalgae are the microalgae that were originally identified by the present inventors , &Quot; Micractinium < / RTI > inermum NLP-F014 ", which was deposited with the microorganism resource center institute of the Korea Research Institute of Bioscience & Biotechnology on September 24, 2013, and deposited with the deposit number KCTC 12491BP. The microorganism was filed with application No. 10-2013-0134449 And the application is used as a reference for the present invention.

본 발명에서 고안된 온라인 모니터링 장치를 사용하여 미세조류를 옥외 배양하는 구체적인 방법과 결과들에 대해서는 하기 실시예에서 설명한다.
The specific methods and results of outdoor cultivation of microalgae using the online monitoring apparatus devised in the present invention will be described in the following examples.

<< 실시예Example 1> 1> 광생물반응기를Photobioreactor 이용한 실내배양으로 미세조류 배양 성능 분석 Analysis of microalgae culture performance using indoor culture

본 발명자들은 본 발명에서 제조한 온라인 모니터링 장치를 이용한 미세조류의 옥외 배양에 앞서 광생물반응기가 갖는 미세조류 배양 성능을 실내배양 실험으로 확인하였다. 배양 성능은 회분식 배양을 통해 최대 바이오매스 농도를 측정함으로서 평가하였다. 이와 동시에 배양액 내 미세조류의 상태를 모니터링 인자들을 통해서 확인이 가능한지 여부를 알아보기 위하여 온라인 모니터링 장치의 성능을 테스트했다. 온라인 모니터링 인자는 부유물질(SS, suspended solid), 온도, pH, 암모니아성 질소(NH₃-N)다. The present inventors confirmed the microbial culture performance of the photobioreactor by the indoor culture experiment prior to the outdoors culture of the microalgae using the online monitoring apparatus manufactured in the present invention. The culture performance was evaluated by measuring the maximum biomass concentration through batch culture. At the same time, the performance of the online monitoring device was tested to see if the status of microalgae in the culture fluid could be confirmed through monitoring factors. The on-line monitoring factors are SS, suspended solid, temperature, pH, ammonia nitrogen (NH ₃ -N).

실험조건은 10 L 용량 광생물반응기에 하수와 액비를 질소 농도 100 mg-N/L가 되도록 혼합한 배양액 10 L를 주입하고, 200 μmol/m²/s의 광도(light intensity)로 24시간 연속 인공광을 조사하였으며, 25℃의 수온, 2% CO₂(98% air + 2% CO₂)를 0.5 vvm(4 L/min)의 산기 유량으로 연속 공급하면서 미세조류 Micractinium inermum NLP-F014를 OD₇₃₀ 0.2(약 70 mg/L)가 되도록 식종하여 배양하였다. 실험에 사용한 반응기는 총 2개로 1번 반응기(R-1)에 온라인 모니터링 장치를 삽입하였다.
Experimental conditions were as follows: 10 L of a culture solution mixed with sewage and liquor at a nitrogen concentration of 100 mg-N / L was injected into a 10-L photobioreactor and cultured for 24 hours at a light intensity of 200 μmol / m ² / s Micro-algae Micractinium inermum NLP-F014 was treated with OD ₇₃₀ (4 L / min) while continuously supplying water at 25 ° C and 2% CO ₂ (98% air + 2% CO ₂ ) at a flow rate of 0.5 vvm 0.2 (about 70 mg / L). An online monitoring device was inserted into the reactor (R-1) in a total of two reactors used in the experiment.

11일 동안의 회분배양 실험 결과, 배양 11일차 미세조류 농도(도 4)는 약 4.3 g/L로 0.8 L 용량 컬럼형 광생물반응기에서 얻을 수 있는 미세조류 농도(약 5.6 g/L)의 약 80% 수준인 것으로 나타났다. 이것은 10 L 용량 광생물반응기에서 미세조류 Micractinium inermum NLP-F014의 최적 배양이 가능함을 의미한다. 배양액 내 총질소와 총인 농도(도 5 및 도 7)는 3일 이내에 미세조류에 의해 제거되고 이후 일정 농도를 유지하였다. 암모니아성 질소 농도(도 6)는 배양액 내 총질소 농도의 대부분을 차지하고 있으며, 제거 경향도 총질소 농도와 유사하게 3일 이내에 대부분이 제거되었다. 온라인 모니터링 인자들은 온도와 pH 값(도 9)이 측정값(도 8)과 유사하였다. 부유물질과 암모니아성 질소(도 10, 도 11)는 시간에 따른 값의 변화 경향이 건조중량과 암모니아성 질소 실측값(각각 도 4, 도 6)의 변화 경향과 유사하였으며 모니터링 프로그램 내부에 저장되어 있는 센서 수식의 수정(각각 표 1, 도 12, 표 2 및 도 14)을 통해서 실측값을 대변할 수 있었다(각각 도 13, 도 15). As a result of the 11 day batch culture experiment, the 11 day microalgae concentration (FIG. 4) of the culture was about 4.3 g / L, and the microalgae concentration (about 5.6 g / L) 80%. In this 10-L photobioreactor, micro-algae Micractinium inermum NLP-F014. < / RTI > The total nitrogen and total phosphorus concentration (Fig. 5 and Fig. 7) in the culture medium was removed by microalgae within 3 days and then maintained at a constant concentration. The ammonia nitrogen concentration (Fig. 6) accounted for the majority of the total nitrogen concentration in the culture, and the removal tendency was largely eliminated within 3 days, similar to the total nitrogen concentration. The online monitoring parameters were similar to the temperature and pH values (FIG. 9) and the measured values (FIG. 8). The trends of the values of the suspended matter and ammonia nitrogen (Fig. 10, Fig. 11) over time were similar to those of the dry weight and ammonia nitrogen measured values (Fig. 4 and Fig. 6, respectively) (FIGS. 13 and 15, respectively) through modification of the sensor expression (Table 1, FIG. 12, Table 2 and FIG. 14, respectively).

하기에서 표 1은 실내 측정 배양 결과, 측정값 대 모니터링 값을 배양액 내 바이오매스 농도로 분석한 결과를 나타낸 것이고, 표 2는 측정값 vs 모니터링 값을 배양액 내 암모니아성 질소 농도로 분석한 결과를 나타낸 것이다. Table 1 below shows the results of the indoor measurement culture, the measured value versus the monitoring value by the biomass concentration in the culture medium, and Table 2 shows the result of analyzing the measured value vs monitoring value by the ammonia nitrogen concentration in the culture liquid will be.

<< 실시예Example 2> 본 발명의 온라인 2> The present invention 모니터링monitoring 장치를 이용한 옥외배양으로 미세조류 배양 성능 분석 Analysis of microalgae culture performance by outdoor cultivation using device

옥외배양 조건에서 10 L 용량 광생물반응기의 최대 성능을 평가하였고, 동시에 온라인 모니터링 장치의 성능을 평가하였다. 실험조건은 10 L 규모 광생물반응기에 하수와 액비를 질소농도 100 mg-N/L가 되도록 혼합한 배양액 10 L를 주입하고, 광원으로는 주간에 태양광을 활용하며, 태양 직사광이 없는 오후 5시부터 다음날 오전 8시까지는 200 μmol/m²/s의 광도(light intensity)로 반응기의 한쪽 면에 인공광을 조사하였다. 배양액 온도는 25±5℃, 2% CO₂(98% air + 2% CO₂)를 0.5 vvm(4 L/min)의 산기 유량으로 연속 공급하며, 미세조류 Micractinium inermum NLP-F014를 OD₇₃₀ 0.2(약 70 mg/L)가 되도록 식종하여 배양하였다. 온라인 모니터링 인자는 부유물질(SS, suspended solid), 온도, pH, 암모니아성 질소(NH₃-N)이다.
The maximum performance of a 10 - L photobioreactor was evaluated under outdoor culture conditions, and at the same time, the performance of the online monitoring device was evaluated. Experimental conditions were as follows: 10 L of a culture solution mixed with sewage and liquid fertilizer to a nitrogen concentration of 100 mg-N / L was injected into a 10 L photobioreactor, and sunlight was used as a light source during the daytime. And then irradiated artificial light to one side of the reactor with a light intensity of 200 μmol / m ² / s until 8 am the next day. Culture temperature is 25 ± 5 ℃, 2% CO 2 (98% air + 2% CO 2) of 0.5 vvm and acid flow continuously introduced into a (4 L / min), microalgae Micractinium inermum NLP-F014 OD ₇₃₀ 0.2 (About 70 mg / L). The on-line monitoring parameters are SS, suspended solid, temperature, pH, ammonia nitrogen (NH ₃ -N).

9일 동안의 옥외배양 실험 결과, 옥외배양 9 일차 미세조류 농도(도 16)는 약 2.83 g/L로 이는 실내배양에서 얻은 최대 미세조류 농도(도 4)(약 4.3 g/L)의 약 66% 수준에 해당한다. 온라인 모니터링 인자들 가운데 온도와 pH 값(도 21)은 실측값(도 17)과 유사하였고, 부유물질 농도와 암모니아성 질소(각각 도 22, 도 23)는 실내배양 실험결과와 같이 모니터링 값의 변화 경향이 측정값(각각 도 16, 도 18)의 변화 경향과 유사하였다. 옥외배양실험에서 얻어진 부유물질과 암모니아성 질소의 상관식(각각 표 3 및 도 24, 표 4 및 도 26)을 모니터링 프로그램에 적용함으로서 실측값을 대변할 수 있었다(각각 도 25, 도 27). As a result of the outdoor culture experiment for 9 days, the outdoor microbial concentration of 9 days (FIG. 16) was about 2.83 g / L, which was about 66 of the maximum microbial concentration (FIG. 4) %. The temperature and pH values (FIG. 21) of the online monitoring parameters were similar to the measured values (FIG. 17), and the suspended matter concentration and ammonia nitrogen (FIGS. 22 and 23, respectively) The tendency was similar to the change tendency of the measured values (Figs. 16 and 18, respectively). The actual values could be represented by applying the correlations between the suspended solids obtained in the outdoor culture experiment and the ammonia nitrogen (Table 3 and FIG. 24, Table 4 and FIG. 26, respectively) to the monitoring program (FIGS. 25 and 27, respectively).

이러한 실험 결과를 통해 본 발명자들은 미세조류 Micractinium inermum NLP-F014의 하수와 액비 혼합 배양액을 이용한 옥외배양에서 온라인 모니터링 장치를 활용할 경우 미세조류의 성장 경향을 예측할 수 있으며 미세조류 최대 성장 시기 및 수확 시기를 결정하는데 활용할 수 있다는 것을 알 수 있었다.Through these experimental results, the present inventors have found that micro-algae Micractinium On -line monitoring of inermum NLP-F014 outflow culture using the mixed wastewater and livestock culture media can predict the growth trend of microalgae and can be used to determine the maximum growth and harvesting time of microalgae.

하기 표 3은 옥외 배양 실험 모니터링 결과로서 측정값 대 모니터링 값을 배양액 내 바이오매스 농도로 분석한 결과를 나타낸 것이고, 표 4는 측정값 대 모니터링 값을 배양액 내 암모니아성 질소 농도로 분석한 결과를 나타낸 것이다.Table 3 shows the result of analysis of the measurement value versus the monitoring value as the result of monitoring the outdoor culture experiment by the biomass concentration in the culture medium and Table 4 shows the result of analyzing the measured value versus the monitoring value by the ammonia nitrogen concentration in the culture liquid will be.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is to be understood that the invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

10 : 배양액
100 : 광생물반응기 110 : 안내판
120 : 열흡수면 150 : 냉각제어기
160 : 공기순환기
200 : 모니터부 210 : 센서
250 : 무선통신수단10: culture solution
100: photobioreactor 110: guide plate
120: heat absorbing surface 150: cooling controller
160: air circulator
200: Monitor section 210: Sensor
250: Wireless communication means

Claims

A photobioreactor (100) having a guide plate (110) for lowering the culture medium (10) in which sewage and nitrogen are mixed, the guide plate (110) being formed at a lower portion thereof so as to be transparently absorbed by sunlight. And
A monitor unit 210 disposed inside the photobioreactor 100 and connected to a sensor 210 for collecting microalgae culture data, for monitoring data information collected outside the photobioreactor 100 from the outside, (200) for monitoring the microalgae.

The method according to claim 1,
The photobioreactor (100)
A cooling controller 150 connected to the outside of the photobioreactor 100 to control the temperature of the culture liquid 10 while cooling the culture liquid 10,
And an air circulator (160) connected to the outside of the photobioreactor (100) to supply air containing carbon dioxide to the culture liquid (10) and circulate the air. The micro - algae culture Device.

The method according to claim 1,
The sensor (210)
Micro-algae culture device using on-line monitoring device including temperature sensor, pH sensor, ammonia nitrogen sensor and SS sensor.

The method according to claim 1,
The data factors collected through the sensor 210 are suspended solids (SS), temperature, pH, ammonia nitrogen,
And a wireless communication means (250) capable of transmitting data parameter information collected through the sensor (210) to a management server and displaying the data factor information through a monitor unit (200) .

The method according to claim 1,
On the outer surface of the photobioreactor 100,
An apparatus for culturing microalgae using an on-line monitoring device, comprising a heat absorbing surface (120) for assisting the absorption of sunlight into the interior.

A method for outdoor culturing a microalgae using a microalgae culture apparatus using the online monitoring apparatus according to any one of claims 1 to 6.

The method according to claim 6,
The microalgae were obtained from MICRATINIUM INTERM NLP-F014 ( Micractinium inermum NLP-F014).