KR20160081301A - Led 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기 - Google Patents

Led 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 LED를 이용한 미세조류 배양기는 파이프 형상을 가지며, 양측 종단이 개방되는 배양관; 및 배양관의 양측 종단을 밀봉하는 캡을 포함하며, 캡은 배양관을 향해 돌출되는 배광판; 방열판; 및 배광판과 방열판 사이에 배치되는 발광 칩;을 구비한다.
그리고 배광판은 외주면 일측의 길이 방향을 따라 함몰 면;을 형성하고 이 함몰 면의 내주면을 향해 반원형상을 이루도록 발광칩;이 형성되면, 함몰 면이 LED에서 투사되는 광원을 집광하는 역할을 구비한다.
본 발명에 따르면, LED 발광 칩이 배양기의 양측 종단 및 외주면 일측에 배광판이 구비되어 배양기 내부에 전달되는 광원 차단을 최소화하여 미세조류의 배양을 촉진할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 본 발명에 의한 LED를 이용한 미세조류 배양기는 LED 발광 칩의 광원이 조사되는 배양기 내부에 붙은 미세조류의 제거가 용이하도록 탈부착 가능하도록 구비되어 미세조류를 손쉽게 제거할 수 있다.

Description

LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기 {Algae culture medium system using controlling LED lamp position}
본 발명은 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기에 관한 것으로서, 특히 조류부착에 따른 유지관리, 저비용설치 및 광원차단을 최소화하는 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기에 관한 것이다.
클로렐라, 스피루리나를 비롯 다양한 미세 조류가 미래의 식량 자원으로서 각광받고 있다. 이러한 미세조류는 햇빛, 이산화탄소 및 물만 있으면 살아갈 수 있으며, 급속하게 증식하여 일년 내내 수확도 가능하다. 또한 미세조류는 기존의 곡물 바이오연료와 다르게 넓은 토지와 담수를 필요로 하지 않고, 대두유보다 50 ~ 100배 이상의 생산성을 갖고 있으며, 미세조류를 이용한 바이오디젤 3억ℓ를 생산하기 위해서는 새만금 면적의 10분의 1이면 충분한다.
미세 조류의 산업적 이용을 위해서는 대량 재배가 요구되는데, 통상 별도의 배양기에 미세 조류의 생장을 위한 양액을 투입하고, 광원을 투사하여 대량으로 재배하고 있다. 미세조류에 투사하는 광원은 자연광 또는 인공 광일 수 있는데, 백열등 또는 형광등과 같은 인공 광은 전력 소모가 많고 발열이 높은 단점이 있으며, 태양빛과 같은 자연 광은 항상 일정한 빛을 제공하기 어려운 문제점이 있다.
이러한 이유로 전력소모가 적으면서 일정한 광을 제공할 수 있는 인공 광원으로서, LED(light emitting diode)램프가 주목 받고 있다. LED는 백열등과 비교하여 에너지 효율이 높을 뿐만 아니라, 수명도 10배 이상 높으며, 작고 가벼워 미세조류를 배양하기 위한 적합한 광원으로써 최근 관심이 높아지고 있다.
이러한 LED를 이용한 미세 조류 배양기로서, 특허공개공보 제2012-0081156호가 개시된 바 있다. 특허등록번호 제 2012-081156호는 LED 램프가 일렬로 배열되어 배양조 내부에 함침하여 미세조류를 배양하고 있다.
그러나, 특허등록번호 제 2012-081156호는 미세 조류는 양액 분위기에서 광원을 투사할 경우, 배양기로 투사되는 광원이 배양기의 내부 깊숙이 침투하기 어려우며, 미세 조류를 재배하여 수확 할 때 배양기 내주면에 부착되는 미세조류의 세척이 곤란한 문제가 있다.
본 발명의 목적은 LED를 이용하여 배양기에 내에 미세 조류 부착에 따른 광원 차단을 최소화하여 미세조류의 배양을 촉진할 수 있는 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 배양기 내부에 부착되는 미세조류의 제거가 용이한 LED를 이용한 미세조류 배양기를 제공함에 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기는 배양관 및 캡을 포함한다. 배양관은 파이프 형상을 가지며, 양측 종단이 개방된다. 캡은 배양관의 양측 종단을 밀봉하며, 배광판, 방열판 및 발광 칩을 구비한다. 배광판은 배양관을 향해 돌출된다. 발광 칩은 배광판과 방열판 사이에 배치된다.
본 발명에 따른 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기의 캡은 배양관에 착탈 가능하도록 나사 체결될 수 있다.
본 발명에 따른 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기는 배양관 및 조명부를 포함한다. 배양관은 파이프 형상을 가지며, 외주면 일 측에는 길이 방향을 따라 함몰 면이 형성된다. 조명부는 함몰 면에 설치되며, 방열판 및 발광 칩을 구비한다. 발광 칩은 함몰면과 방열판 사이에 배치되어 함몰면 방향을 향하여 광투사 되도록 배치된다.
본 발명에 의한 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기는 LED 발광 칩이 배양기의 양측 종단에 구비되어 배양기 내부로 균일하게 광을 제공하므로 미세조류의 배양을 촉진할 수 있다.
본 발명에 의한 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기는 배양기의 외주면 일 측에 길이 방향을 따라 형성된 함몰 면에 LED 발광 칩이 설치되어 배양기 내부에 광원을 균일하게 전달하여 미세조류의 배양을 촉진할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기는 배양기 내부에 붙은 미세조류의 제거가 용이하도록 탈부착 가능하도록 구비되어 미세조류를 손쉽게 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기 내부의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기의 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기 내부의 부분 확대도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기의 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기는 배양관(110) 및 캡(120)을 포함한다.
배양관(110)은 내부가 비어있는 파이프 형상으로 형성되며, 양측 종단이 개방되도록 형성된다. 본 발명에서 배양관(110)은 원기둥 형태로 형성되었으나 사각기둥, 육각기둥 등의 다각형으로 형성될 수도 있다.
배양관(110)은 일측 종단에 배수구(110)를 구비할 수 있다. 배수구(110)는 배양관(110)에서 돌출되도록 형성되어 배양관(110)내부의 물을 교체할 때 사용될 수 있으므로 배양관(110)의 하부에 설치되는 것이 바람직하다. 또한 배수구(110)는 미세조류의 번식을 촉진하기 위한 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급 유로로 사용될 수 있으며, 이때 이산화탄소를 공급하기 위한 펌프가 추가로 구비될 수 있다.
배양관(110)은 유리관 또는 아크릴로 형성될 수 있으며, 외부의 자연광이 투사 가능한 폴리 카보네이트(PC), 강화유리와 같은 재질로 형성될 수도 있다.
캡(120)은 배양관(110)의 양측 종단을 밀봉하며, 배양관(110) 내부에 있는 미세조류 및 물이 밖으로 유출되는 것을 방지할 수 있다. 캡(120)은 배광판(122), 방열판(121) 및 발광 칩(123)을 구비한다. 캡(120)은 배양관(110)의 양측 종단에서 착탈 가능하도록 나사 체결되므로, 배양조(110)에서 미세조류의 배양이 완료된 후에 캡(120)을 탈착하여 배양된 미세조류를 채취할 수 있도록 하며, 미세조류를 추출한 이후에는, 캡(120)을 제거하여 배양관(110)의 내주면을 손쉽게 세척할 수 있도록 한다.
배광판(122)은 반구 형상으로 형성되어 배양관(110)의 양측 종단에서 서로 마주보도록 배치되며, 발광 칩(123) 내부에 물이 침투되는 것을 방지한다. 배광판(122)은 반구형상으로 형성되어 후술하는 발광 칩(123)에서 광 투사되는 빛을 배양관(110)의 중심부로 집광하여 배양관(110)의 축방향을 따라 광량이 일정하도록 집광하여 배양관(110) 내부의 미세조류의 성장을 촉진할 수 있다.
한편, 배광판(122)의 표면은 광 산란 패턴이 형성될 수 있다. 광 산란 패턴은 후술하는 LED(124)에서 방출되는 광이 배양관(110) 내로 균일하게 확산되도록 할 수 있다. 광 산란 패턴은 메쉬 무늬, 격자무늬, 랜덤무늬 중 어느 하나의 무늬를 통해 형성할 수 있는 것으로서 다양한 패턴으로 구현될 수 있으며, 언급된 무늬나 형태로 한정하지는 않는다. 그리고 배광판(122) 상부 표면은 매끈하게 처리하여 중력으로 침강하는 미세조류 응집물이 배광판(122) 곡면을 따라 하부로 석출되어 배광판(122) 표면은 빛이 잘 산란되도록 유지될 수 있다.
발광 칩(123)은 길이방향의 배양관(110)의 양측 종단에서 서로 마주보도록 배치된다. 또한 발광 칩(123)은 배광판(122)과 후술하는 방열판(121) 사이에 배치되어 배광판(122)을 향하여 광원을 투사한다. 따라서 발광 칩(123)은 빛이 배양관(110)의 양측면에서 축방향을 따라 광 투사하므로 배양관(110) 내부 깊숙이 빛이 침투하도록 하여 미세조류가 균일하게 성장하게 하도록 광량을 공급할 수 있다.
발광 칩(123)은 LED(light emitting diode)로서, 인화칼륨 또는 비소화갈륨 등의 화합물에 전류를 보내 빛을 발산하는 반도체 발광 소자에 해당한다. LED는 백열등과 같은 발광체보다 수명이 길고, 소비전력이 낮으며, 형광등과 같은 방전용 가스를 사용하지 않기 때문에 친환경적이며, 가시광선대의 모든 파장을 구현할 수 있는 특징을 있다.
LED는 청색, 황색, 및 적색의 각각의 색상에 따라 다른 파장대가 구현된다. 이러한 파장대를 상세히 살펴보면, 청색은 450nm, 황색은 590nm, 및 적색은 650nm의 파장대를 형성하며, 각각의 다른 파장대를 이용하여 미세조류의 대사와 성장에 필요한 파장을 조절하여 조사할 수 있다. 예를 들어, 청색파장의 경우 일부 미세조류의 엽록소를 증가시킬 수 있으며, 홍조류에서는 반대의 경향을 보일 수 있다. 따라서 이와 같은 미세조류에 대한 LED의 파장특성을 이용하여 LED의 색상을 선택적으로 적용함으로써 미세조류의 성장을 촉진할 수 있다. 그리고 배양하고자 하는 미세조류의 종류에 따라 하부 LED 캡을 변경하여 원하는 파장대의 광원을 공급할 수 있다.
방열판(121)은 LED(124)가 장착된 발광 칩(123)의 후면에 장착되어 LED(124)에서 방출되는 열을 방출하여 열로 인한 LED(124)의 수명감소를 현상을 방지하여 LED(124)의 내구성을 증대시킬 수 있다. 방열판(121)은 배양관(110)의 축방향을 따라 형성되는 복수의 돌출판을 구비할 수 있으며, 각각의 돌출판에는 주름이 형성되어 방열면적을 증대시켜 방열효율을 증대시킬 수 있다. 방열판(121)은 알루미늄 재질로 형성될 수 있으나 그 재질이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기의 사시도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기의 분해 사시도이다.
도 4 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기는 배양관(210) 및 조명부(220)를 포함한다.
배양관(210)은 파이프 형상으로 형성되어 양측 종단이 개방되도록 형성될 수 있다. 본 발명에서 배양관(210)은 원기둥으로 형성되었으나 사각기둥 등의 다각형으로 형성될 수 있는 것으로 그 형상이 이에 제한되는 것은 아니다. 배양관(210)은 일측 종단에 배수구(210)를 구비할 수 있다. 배수구(211)가 배양관(210)에서 돌출되도록 형성되면 배양관(110) 내부의 물을 교체하기가 용이하다. 또한 배수구(210)는 전술한 바와 같이 이산화탄소를 공급하기 위한 이산화탄소를 공급하는 유로로 사용될 수도 있다.
또한, 배양관(210)은 외주면 일측의 길이 방향을 따라 함몰 면(213)이 형성된다. 함몰 면(213)은 내주면을 향해 반원형상을 이루도록 형성되는 것이 바람직하다. 함몰 면(213)이 내주면을 향해 반원형상을 이루도록 형성되면, 함몰 면(213)이 LED(224)에서 투사되는 광원을 집광하는 역할을 하여 배양관(210) 내부에 투사되는 광효율을 증대시켜 미세조류의 배양을 촉진할 수 있다.
함몰 면(213)의 표면에는 광 산란 패턴이 형성될 수 있다. 광 산란 패턴은 전술한 내용과 같이 LED 칩(221)에서 방출되는 광의 집광효율을 높이는 것으로서 이하 자세한 내용은 생략한다.
함몰 면(213)이 형성된 배양관(210)의 양측면에는 안내레일(212)이 형성될 수 있다. 안내레일(212)은 후술하는 조명부(220)가 안내레일(212)을 따라 탈부착 가능하도록 고정되어 배양관(210)과 조명부(220)를 견고하게 체결할 수 있다.
조명부(220)는 함몰 면(213)에 배양관(210)의 축방향을 따라 설치되며, LED 칩(221) 및 방열판(221)을 구비할 수 있다. LED 칩(221)은 함몰 면(213)과 방열판(222) 사이에 배치되어 함몰 면(231) 방향으로 광원이 광투사 되도록 배치된다. LED 칩(221)은 배양관(210)과 이격되어 있으므로 미세조류가 부착되지 않아 관리가 용이하여, 미세조류를 배양한 후에도 LED 칩(221)을 세척할 필요가 없다. LED 칩(221)에는 함몰 면(213) 방향을 따라 LED(124)가 배열되며, LED(124)는 전술한 내용과 동일하므로 이하 자세한 내용은 생략한다.
방열판(221)은 배양관(210)의 안내레일(212)에 삽입 고정되도록 함몰 면(213) 방향을 따라 안내 홈(223)이 형성되어 끼움 결합방식에 의해서 결합되므로 탈부착이 용이하다. 방열판(211)과 배양관(210)의 결합방식은 나사체결 방식을 적용할 수도 있으며, 체결방법은 상기 설명한 방법에 제한되지 않고 서로 탈부착 가능한 다양한 방법을 적용할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
110, 210 : 배양관 111, 211 : 배수구
120 : 캡 121, 222 : 방열판
220 : 조명부 122 : 배광판
123, 221 : 발광 칩 212 : 안내레일
213 : 함몰 면 124, 224 : LED

Claims (3)

  1. 파이프 형상을 가지며, 양측 종단이 개방되는 배양관; 및
    상기 배양관의 양측 종단을 밀봉하는 캡;을 포함하며,
    상기 캡은,
    상기 배양관을 향해 돌출되는 배광판;
    방열판; 및
    상기 배광판과 상기 방열판 사이에 배치되는 발광 칩;을 구비하는 것을 특징으로 하는 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캡은,
    상기 배양관에 착탈 가능하도록 나사 체결되는 것을 특징으로 하는LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기.
  3. 파이프 형상을 가지며, 외주면 일 측에는 길이 방향을 따라 함몰 면이 형성되는 배양관; 및
    상기 함몰 면에 설치되는 조명부를 포함하며,
    상기 조명부는,
    방열판; 및
    상기 함몰 면과 상기 방열판 사이에 배치되어 상기 함몰 면 방향을 향하여 광투사 되도록 배치되는 발광 칩;을 구비하는 것을 특징으로 하는 LED 광원위치 제어를 이용한 간편 미세조류 배양기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101894404B1 (ko) 2017-12-21 2018-09-04 강원도 삼척시(농업기술센터장) 다단식 튜브거치형 미세조류 배양장치
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