KR20160096818A - 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기 교환형 배양장치를 통해 밀폐형 광 배양장치의 배양액에 부족한 이산화탄소를 공급하고, 미세조류의 성장에서 발생하는 공기를 원활하게 배출함으로써, 미세조류의 성장률과 배양성능이 높아져 고밀도의 미세조류를 수확할 수 있으며, 자연환경에 맞춰 제어부를 통해 배양장치가 작동되고, 별도의 조명기구 등의 부속품이 필요 없이도 고밀도의 미세조류를 수확할 수 있기에 설치가 간편하고, 소요되는 에너지를 최대한 절약할 수 있으며, 종래의 배양장치가 설치되는 공간 대비 비교하여도 대량의 미세조류를 수확하고, 공간 확보에 거의 제약을 받지 않아 배양장치의 적용성 및 설치범위가 폭넓게 확보할 수 있어 경제적이고 효율적인 배양장치를 제공하는 특징이 있다.

Description

공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치{High-density culturing apparatus of microalgae of air exchange type}
본 발명은 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기 교환형 배양장치를 통해 밀폐형 광 배양장치의 배양액에 부족한 이산화탄소를 공급하고, 미세조류의 성장에서 발생하는 공기를 원활하게 배출함으로써, 미세조류의 성장률과 배양성능이 높아져 고밀도의 미세조류를 수확할 수 있는 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치에 관한 것이다.
일반적으로 클로렐라나 아이오크라이시스, 키토세로스 등의 미세조류는 패류와 같은 수산생물의 인공종묘 생산 과정에서 먹이생물로 이용될 뿐만 아니라, 미세조류 자체에 함유되어 있는 각종 유용인자로 인하여 건강식품개발, 하수처리, CO2제거, 바이오 연료 등으로도 활용될 수 있으며, 이러한 미세조류의 활용 및 연구를 위하여 전세계적으로 미세조류가 대량으로 배양되고 있다.
현재 국내에서 수산생물의 종묘생산에 필요한 먹이생물로서의 미세조류 배양규모는 연간 약 20만톤 내외로 추정되지만, 미세조류의 다양한 활용성과 각종 연구 등의 추세를 감안한다면 향후 배양규모가 지속적으로 증가할 것으로 판단되며, 지금까지 수산종묘의 먹이생물로 사용되는 미세조류는 대부분 실내의 배양장에 설치된 콘크리트 탱크나 투명 또는 반투명 수조에 자연채광이나 형광등 또는 메탈하이라이트 조명 등을 이용하여 배양되고 있다.
그러나, 상기와 같은 기존의 배양방식은 배양탱크나 배양수조의 세척 및 유지관리에 많은 비용과 노동력이 소요되고, 계절변화에 따른 적정 수온의 유지에도 많은 에너지 소모가 발생하며, 이러한 비용적인 부담에도 불구하고 배양해수가 오염 등의 요인에 쉽게 노출됨으로서, 배양 도중에 미세조류가 일시에 사멸되는 현상이 자주 발생하여 안정적인 배양이 어려운 문제점이 있었으며, 미세조류의 배양밀도 또한 매우 낮기 때문에 양식장 등의 현장에 적용할 시 경제성과 효율성이 크게 저하되는 문제점이 있었다.
이와 더불어, 기존의 배양방식으로 미세조류를 대량으로 배양하기 위해서는 배양시설에 따른 공간 확보가 필수적이며, 이 과정에서 막대한 시설비와 부지확보 비용이 발생하기 때문에, 수산생물의 종묘생산 과정에서 종묘의 생산단가를 상승시키는 요인이 될 뿐만 아니라, 건강식품의 개발이나 하수처리 또는 CO2제거나 바이오 연료 등의 활용 및 연구에 있어서도, 배양시설에 따른 공간 확보에 많은 어려움을 겪고 있는 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 최근에 들어 다양한 미세조류 배양장치가 개발되고는 있지만, 여전히 기존의 배양방식에서 크게 탈피하지 못하고 있는 상황이며, 이로 인하여 종묘생산 등의 양식시설에 실질적으로 적용하는 측면에서 한계점이 노출되었고, 배양장치의 사용 및 유지 관리에 소요되는 비용부담에도 불구하고 미세조류의 배양효율은 상대적으로 저하되는 고질적인 문제점을 해결하지 못하고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1270648호 대한민국 등록특허공보 제10-0609736호 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0095826호
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,
공기 교환형 배양장치를 통해 밀폐형 광 배양장치의 배양액에 부족한 이산화탄소를 공급하고, 미세조류의 성장에서 발생하는 공기를 원활하게 배출함으로써, 미세조류의 성장률과 배양성능이 높아져 고밀도의 미세조류를 수확할 수 있는 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 자연환경에 맞춰 제어부를 통해 배양장치가 작동되고, 별도의 조명기구 등의 부속품이 필요 없이도 고밀도의 미세조류를 수확할 수 있기에 설치가 간편하고, 소요되는 에너지를 최대한 절약할 수 있는 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 종래의 배양장치가 설치되는 공간 대비 비교하여도 대량의 미세조류를 수확하고, 공간 확보에 거의 제약을 받지 않아 배양장치의 적용성 및 설치범위가 폭넓게 확보할 수 있어 경제적이고 효율적인 배양장치를 제공하는 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 미세조류들이 다수개의 배양장치들을 거쳐 점차 높은 고밀도로 미세조류를 증식 배양하는 미세조류 배양장치에 있어서,
태양광이 직접적으로 접촉되는 곳에 설치되고, 내부가 투영되는 밀폐형 관으로 형성되어 관의 내부에 미세조류가 저장된 배양액이 이송되면서 태양광에 의해 미세조류가 배양되는 밀폐형 광 배양장치와;
상기 밀폐형 광 배양장치의 투입구 측과 배출구 측에 각각 연결되어 미세조류 배양시, 발생하는 공기를 배양액에서 추출하는 동시에 이산화탄소를 배양액에 주입하는 공기 교환형 배양장치와;
상기 공기 교환형 배양장치를 설정된 조건에 따라 제어하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 밀폐형 광 배양장치의 관은 한정된 공간에서 대량의 미세조류가 배양되도록 지그재그 형태로 형성되거나 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 밀폐형 광 배양장치의 투입구 측과 공기 교환형 배양장치 사이에는 공기 교환형 배양장치의 배양액을 밀폐형 광 배양장치에 이송시키는 순환펌프가 더 설치되고, 상기 순환펌프는 외부에 설치되는 인버터에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 공기 교환형 배양장치는, 다수개가 병렬로 배치되어 내부에 미세조류가 포함된 배양액이 이송되고, 다수개 중 어느 한 개 이상의 일측에는 밀폐형 광 배양장치의 배출구와 연결되는 배출구 연결관이 형성되며, 다수개 중 어느 한 개 이상의 일측에는 밀폐형 광 배양장치의 투입구와 연결되는 투입구 연결관이 형성되는 제 1 헤더관과;
상기 제 1 헤더관의 일단부에 수직으로 형성되어 제 1 헤더관과 연통되고, 상기 제 1 헤더관의 길이방향으로 다수개가 상호 이격되어 구비되며, 상기 제 1 헤더관에서 이송되는 배양액이 내부에 유입되어 상부측까지 채워진 상태에서 수직방향으로 순환되는 수직관과;
상기 다수개의 수직관의 상측부에 연통되도록 형성되어 수직관 내에서 순환하는 배양액에서 배출되는 공기가 채워지고, 일측에 pH 센서가 설치되어 수직관 내에 채워진 배양액의 농도(pH)를 측정하여 측정된 값을 제어부에 전달하는 제 2 헤더관;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치에 관한 것이다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치는 공기 교환형 배양장치를 통해 밀폐형 광 배양장치의 배양액에 부족한 이산화탄소를 공급하고, 미세조류의 성장에서 발생하는 공기를 원활하게 배출함으로써, 미세조류의 성장률과 배양성능이 높아져 고밀도의 미세조류를 수확할 수 있는 효과가 있다.
또한, 자연환경에 맞춰 제어부를 통해 배양장치가 작동되고, 별도의 조명기구 등의 부속품이 필요 없이도 고밀도의 미세조류를 수확할 수 있기에 설치가 간편하고, 소요되는 에너지를 최대한 절약할 수 있는 효과가 있다.
또한, 종래의 배양장치가 설치되는 공간 대비 비교하여도 대량의 미세조류를 수확하고, 공간 확보에 거의 제약을 받지 않아 배양장치의 적용성 및 설치범위가 폭넓게 확보할 수 있어 경제적이고 효율적인 배양장치를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치를 나타낸 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기 교환형 배양장치를 나타낸 정면도이고,
도 3은 도 2의 A부분을 나타낸 확대 단면도이다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치를 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공기 교환형 배양장치를 나타낸 정면도이고, 도 3은 도 2의 A부분을 나타낸 확대 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치는 미세조류들이 다수개의 배양장치들을 거쳐 점차 높은 고밀도로 미세조류를 증식 배양하는 미세조류 배양장치에 관한 것으로, 밀폐형 광 배양장치(10)와, 공기 교환형 배양장치(20)와, 제어부(60)로 구성된다.
상기 밀폐형 광 배양장치(10)는 도 1에 도시한 바와 같이, 태양광이 직접적으로 접촉되는 곳에 설치되고, 내부가 투영되는 밀폐형 관으로 형성되어 관의 내부에 미세조류가 저장된 배양액이 이송되면서 태양광에 의해 미세조류가 배양되는 장치이다.
여기서, 상기 밀폐형 광 배양장치(10)는 내부가 완벽하게 밀폐된 관으로써, 태양이 잘 비추는 공간에 설치되는데, 한정된 공간 내에서 대량의 미세조류가 배양되도록 관이 지그재그 형태로 형성되거나 나선형으로 형성된다.
그리고, 상기 밀폐형 광 배양장치(10)의 관은 태양이 잘 비추는 공간에 설치되도록 철제 구조물에 안작되고, 상기 관의 양끝단부는 미세조류가 내포된 배양액이 유입/배출되는데, 상기 공기 교환형 배양장치(20)와 연통되도록 연결된다.
상기 공기 교환형 배양장치(20)는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 밀폐형 광 배양장치(10)의 투입구(11) 측과 배출구(12) 측에 각각 연결되어 미세조류 배양시, 발생하는 공기를 배양액에서 추출하는 동시에 이산화탄소를 배양액에 주입하며, 고밀도로 생성된 미세조류를 수확한다.
여기서, 상기 공기 교환형 배양장치(20)는, 도 1에서처럼, 다수개가 병렬로 배치되어 내부에 미세조류가 포함된 배양액이 이송되고, 다수개 중 어느 한 개 이상의 일측에는 밀폐형 광 배양장치(10)의 배출구(12)와 연결되는 배출구 연결관(32)이 형성되며, 다수개 중 어느 한 개 이상의 일측에는 밀폐형 광 배양장치(10)의 투입구(11)와 연결되는 투입구 연결관(33)이 형성되는 제 1 헤더관(30)과; 상기 제 1 헤더관(30)의 일단부에 수직으로 형성되어 제 1 헤더관(30)과 연통되고, 상기 제 1 헤더관(30)의 길이방향으로 다수개가 상호 이격되어 구비되며, 상기 제 1 헤더관(30)에서 이송되는 배양액이 내부에 유입되어 상부측까지 채워진 상태에서 수직방향으로 순환되는 수직관(40)과; 상기 다수개의 수직관의 상측부에 연통되도록 형성되어 수직관 내에서 순환하는 배양액에서 배출되는 공기가 채워지고, 일측에 pH 센서가 설치되어 수직관 내에 채워진 배양액의 농도(pH)를 측정하여 측정된 값을 제어부에 전달하는 제 2 헤더관(50)으로 구성된다.
상기 제 1 헤더관(30)은 원통형 관 형태로 형성되어 상부측에 수직관(40)과 연결되도록 다수개의 연결구(31)가 형성되고, 상기 연결구(31)에 수직관(40)이 연결된 상태에서 상호 간에 틈새는 실리콘 등에 의해 밀봉된다. 즉, 상기 제 1 헤더관(30)과 수직관(40)은 정면상 "ㅗ" 형태로 형성되고, 다수개의 연결구(31)에 각각 수직관(40)이 연결되는 것이다.
여기서, 상기 제 1 헤더관(30)은 다수개가 병렬로 배치되는데, 본 발명에서는 두 개의 제 1 헤더관(30)이 구비되고, 하나의 제 1 헤더관(30) 일측에 밀폐형 광 배양장치(10)의 배출구(12)와 연결되는 배출구 연결관(32)이 형성되며, 다른 하나의 제 1 헤더관(30) 일측에 밀폐형 광 배양장치(10)의 투입구(11)와 연결되는 투입구 연결관(33)이 형성된다. 이때, 상기 배출구 연결관(32)과 투입구 연결관(33)은 제 1 헤더관(30)의 같은 방향에 형성되고, 각각 개폐밸브가 더 설치되어 내부가 개폐된다.
그리고, 상기 배출구 연결관(32)은 밀폐형 광 배양장치(10)의 배출구(12)와 연결되는 부위가 분기 형성되어 분기된 관을 통해 초기 공기 교환형 배양장치(20)에 배양액을 투입한다. 이때, 상기 분기관에는 개폐밸브가 더 설치되어 내부를 개폐한다.
또한, 상기 다수개의 제 1 헤더관(30)의 타측 즉, 배출/투입구 연결관(,)이 형성된 반대측에는 각각 미세조류 배출관(34)이 형성되고, 상기 다수개의 미세조류 배출관(34)은 하나로 연결되어 제 1 헤더관(30) 내의 고밀도로 형성된 미세조류의 배양액을 외부로 배출한다. 이때, 상기 하나로 연결된 미세조류 배출관(34)에는 개폐밸브가 더 설치되어 내부가 개폐된다.
그리고, 상기 투입구 연결관(33)에는 미세조류 배출관(34)을 통해 외부로 배출된 배양액의 양만큼 보충할 수 있도록 배양액 보충관(35)이 연결 형성되고, 상기 배양액 보충관(35)에는 내부를 개폐하는 개폐밸브가 더 형성된다.
한편, 상기 제 1 헤더관(30)의 내부에는 도 3에서처럼, 공기와 이산화탄소가 혼합되어 이송되는 투입관(36)이 형성되고, 상기 투입관(36)은 제 1 헤더관(30)의 표면을 관통하여 외부에 돌출된다. 이때, 상기 다수개의 제 1 헤더관(30) 마다 각각 투입관(36)이 형성됨으로써, 다수개의 투입관(36)이 제 1 헤더관(30)의 표면에 관통 형성되며, 상기 투입관(36)이 관통된 제 1 헤더관(30)의 표면은 실리콘 등에 의해 틈새를 밀폐한다.
여기서, 상기 각각의 제 1 헤더관(30)에서 돌출된 투입관(36)은 하나로 연결되어 외부에 설치된 송풍기(70) 및 이산화탄소 저장부(80)와 연결되는데, 이때, 상기 투입관(36)은 송풍기(70)와 직접적으로 연결되어 외부의 공기가 이송되고, 상기 이산화탄소 저장부(80)와는 별도의 이송관(37)이 투입관(36)에 연결되어 투입관(36) 내에 이산화탄소도 공급하는 것이다. 이때, 상기 이산화탄소 저장부(80)는 이산화탄소가 저장된 용기 또는 밀폐탱크 등으로써, 내부 압력에 의해 이산화탄소가 이송되는 것이다.
그리고, 상기 이송관(37)은 이산화탄소 저장부(80)와 투입관(36)의 일측에 연결하는데, 상기 이산화탄소 저장부(80)에 연결된 상태에서 제어부(60)에 연결된 후, 투입관(36)에 연결됨으로써, 제어부(60)에서 이산화탄소의 이송을 제어할 수 있다.
또한, 상기 이송관(37)은 투입관(36)과 연결되기 전에 분기되어 투입구 연결관(33)에 연결됨으로써, 공기 교환형 배양장치(20)에서 밀폐형 광 배양장치(10)에 공급되는 배양액 내에 이산화탄소를 직접적으로 더 공급된다.
그리고, 상기 제 1 헤더관(30)의 내부에 구비된 투입관(36)에는 이송되는 공기와 이산화탄소가 배출되도록 배출홀(38)이 형성되는데, 상기 배출홀(38)은 도 3에서처럼, 제 1 헤더관(30)의 바닥면 측인 투입관(36)의 아래쪽에 형성되어 공기와 이산화탄소가 혼합된 가스가 아래방향으로 분사되면서 제 1 헤더관(30)의 바닥면을 치고 상측으로 이송된다.
한편, 상기 배출홀(38)은 수직관(40)의 위치에 맞춰 다수개가 형성되는데, 상기 수직관(40)의 하측에 각각 형성되어 제 1 헤더관(30)의 바닥면을 치고 상측으로 이송되는 공기와 이산화탄소가 수직관(40) 내의 이송되면서 수직관(40) 내의 배양액에 공급된다.
상기 수직관(40)은 도 1 내지 도 2에서처럼, 제 1 헤더관(30)의 연결구(31)와 제 2 헤더관(50)의 연결구(51)에 각각 연결되는데, 원통형 관 형태로 형성되되, 내부가 투영되는 투명관으로 형성되어 내부에 순환되는 배양액의 미세조류에 태양광이 비춰져서 광합성 작용을 하는 것이다.
여기서, 상기 수직관(40) 내에는 배양액이 소정 높이까지 채워지는데, 상측부에 설치되는 제 2 헤더관(50)까지는 내부 압력에 의해 채워지지 않는다. 그렇기에 상기 수직관(40) 내부에 순환되는 배양액에 공기와 이산화탄소가 공급되면서 일부 공기가 배양액에서 배출되어 수직관(40)의 상부로 이송되는 것이다.
상기 제 2 헤더관(50)은 도 1 내지 도 2에서처럼, 제 1 헤더관(30)과 동일하게 형태로 형성되기에 수직관(40)과 연결되는 연결구(51)가 하측부에 형성되고, 상기 연결구(51)를 통해 수직관(40)이 연결되며, 상호 사이를 실리콘 등에 의해 밀봉한다. 이때, 상기 제 2 헤더관(50)과 수직관(40)은 정면상 "ㅜ" 형태로 형성된다.
여기서, 상기 제 2 헤더관(50)은 수직관(40)의 최상측부에 형성되는데, 다수개의 수직관(40)을 하나로 연결하며, 상기 수직관(40)에서 이송된 공기를 일측으로 이송시킨다.
그리고, 상기 제 2 헤더관(50)에는 내부에 채워진 공기를 외부로 배출하도록 공기 배출관(52)이 연통 형성되고, 상기 공기 배출관(52)에는 내부를 개폐하는 개폐밸브가 더 형성된다.
또한, 상기 공기 배출관(52)은 다수개가 형성되되, 제 2 헤더관(50) 내의 압력에 의해 공기가 배출되도록 하측 방향으로 구비된다.
그리고, 상기 제 2 헤더관(50)의 일단부에는 수직관(40) 내부에 채워진 배양액의 농도(pH)를 측정하여 측정된 값을 제어부(60)에 전달하는 pH 센서(53)가 설치된다.
즉, 상기 pH 센서(53)는 제 2 헤더관(50)의 상측에 일부가 돌출 형성된 상태에서 하측으로 길게 형성되어 하측부가 수직관(40) 내에 잠기도록 형성되고, 상기 수직관(40) 내에 80cm 이상 잠기도록 형성되어 배양액 내의 pH를 측정한다.
여기서, 상기 pH 센서(53)는 배양액 내의 알카리성, 중성, 산성 등을 농도로 측정하여 제어부(60)에 전달하고, 그 값에 따라 제어부(60)에서는 이산화탄소를 조절하면서 공급한다.
상기 제어부(60)는 도 1에 도시한 바와 같이, 공기 교환형 배양장치(20)를 설정된 조건에 따라 제어하는데, 상기 제어부(60)는 pH 센서(53)에서 측정된 배양액의 pH에 따라 송풍기(70)와 이산화탄소 저장부(80)를 작동한다.
여기서, 상기 제어부(60)는 타이머가 설치되어 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치를 시간 단위 즉, 주간, 야간 및 날씨(맑음, 흐름 등)에 맞춰 송풍기(70)와 이산화탄소 저장부(80)을 작동시킨다. 즉, 타이머를 설정해 놓으면 그 시간에 맞춰 자동으로 송풍기(70)와 이산화탄소 저장부(80)를 작동시키고, 정지시킬 수 있는 것이다.
한편, 상기 밀폐형 광 배양장치(10)의 투입구(11) 측과 공기 교환형 배양장치(20) 중 제 1 헤더관(30)의 투입구 연결관(33) 사이에는 도 1에서처럼, 공기 교환형 배양장치(20)의 배양액을 밀폐형 광 배양장치(10)에 이송시키는 순환펌프(90)가 더 설치된다.
여기서, 상기 순환펌프(90)는 외부에 설치되는 인버터(INVERTER,91)에 의해 제어되는데, 상기 인버터(91)에 의해 on/off되고, 상기 순환펌프(90)의 회전속도도 조절됨으로써, 밀폐형 광 배양장치(10)에 배양액이 채워진 초기에는 회전수(rpm)를 작게하여 배양액의 흐름을 천천히 하고, 배양액 내에 공기의 양이 많아지면 회전수를 높여 배양액을 빠르게 공기 교환형 배양장치(20)에 전달한다.
10 : 밀폐형 광 배양장치 11 : 투입구
12 : 배출구
20 : 공기 교환형 배양장치
30 : 제 1 헤더관 31,51 : 연결구
32 : 배출구 연결관 33 : 투입구 연결관
34 : 미세조류 배출관 35 : 배양액 보충관
36 : 투입관 37 : 이송관
38 : 배출홀
40 : 수직관
50 : 제 2 헤더관 52 : 공기 배출관
53 : pH 센서
60 : 제어부 70 : 송풍기
80 : 이산화탄소 저장부
90 : 순환펌프 91 : 인버터

Claims (12)

  1. 미세조류들이 다수개의 배양장치들을 거쳐 점차 높은 고밀도로 미세조류를 증식 배양하는 미세조류 배양장치에 있어서,
    태양광이 직접적으로 접촉되는 곳에 설치되고, 내부가 투영되는 밀폐형 관으로 형성되어 관의 내부에 미세조류가 저장된 배양액이 이송되면서 태양광에 의해 미세조류가 배양되는 밀폐형 광 배양장치와;
    상기 밀폐형 광 배양장치의 투입구 측과 배출구 측에 각각 연결되어 미세조류 배양시, 발생하는 공기를 배양액에서 추출하는 동시에 이산화탄소를 배양액에 주입하는 공기 교환형 배양장치와;
    상기 공기 교환형 배양장치를 설정된 조건에 따라 제어하는 제어부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 밀폐형 광 배양장치의 관은 한정된 공간에서 대량의 미세조류가 배양되도록 지그재그 형태로 형성되거나 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 밀폐형 광 배양장치의 투입구 측과 공기 교환형 배양장치 사이에는 공기 교환형 배양장치의 배양액을 밀폐형 광 배양장치에 이송시키는 순환펌프가 더 설치되고, 상기 순환펌프는 외부에 설치되는 인버터에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 공기 교환형 배양장치는,
    다수개가 병렬로 배치되어 내부에 미세조류가 포함된 배양액이 이송되고, 다수개 중 어느 한 개 이상의 일측에는 밀폐형 광 배양장치의 배출구와 연결되는 배출구 연결관이 형성되며, 다수개 중 어느 한 개 이상의 일측에는 밀폐형 광 배양장치의 투입구와 연결되는 투입구 연결관이 형성되는 제 1 헤더관과;
    상기 제 1 헤더관의 일단부에 수직으로 형성되어 제 1 헤더관과 연통되고, 상기 제 1 헤더관의 길이방향으로 다수개가 상호 이격되어 구비되며, 상기 제 1 헤더관에서 이송되는 배양액이 내부에 유입되어 상부측까지 채워진 상태에서 수직방향으로 순환되는 수직관과;
    상기 다수개의 수직관의 상측부에 연통되도록 형성되어 수직관 내에서 순환하는 배양액에서 배출되는 공기가 채워지고, 일측에 pH 센서가 설치되어 수직관 내에 채워진 배양액의 농도(pH)를 측정하여 측정된 값을 제어부에 전달하는 제 2 헤더관;
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 헤더관의 내부에는 공기와 이산화탄소가 혼합되어 이송되는 투입관이 형성되고, 상기 투입관에는 이송되는 공기와 이산화탄소가 배출되도록 배출홀이 제 1 헤더관의 바닥면 측으로 형성되며, 상기 배출홀은 수직관의 위치에 맞춰 다수개가 형성되어 배출된 공기와 이산화탄소가 수직관 내의 배양액에 공급되는 것을 특징으로 하는 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 투입관은 제 1 헤더관의 표면을 관통하여 외부에 돌출되고, 상기 각각의 제 1 헤더관에서 돌출된 투입관이 하나로 연결되어 외부에 설치된 송풍기 및 이산화탄소 저장부와 연결되는데, 상기 투입관은 송풍기와 직접적으로 연결되며, 상기 이산화탄소 저장부와는 별도의 이송관이 투입관에 연결되어 투입관 내에 이산화탄소를 공급하는 것을 특징으로 하는 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 송풍기와 이산화탄소 저장부는 pH 센서에서 측정된 농도에 따라 제어부에 의해 작동되고, 상기 이송관은 제어부에 연결된 상태에서 투입관에 연결됨으로써, 제어부에서 개폐제어하는 것을 특징으로 하는 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 이송관은 투입관과 연결되기 전에 분기되어 투입구 연결관에 연결됨으로써, 공기 교환형 배양장치에서 밀폐형 광 배양장치에 공급되는 배양액 내에 이산화탄소를 직접적으로 더 공급하는 것을 특징으로 하는 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 다수개의 제 1 헤더관의 타측에는 각각 미세조류 배출관이 형성되고, 상기 다수개의 미세조류 배출관은 하나로 연결되어 제 1 헤더관 내의 고밀도로 형성된 미세조류의 배양액을 외부로 배출할 수 있는 것을 특징으로 하는 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 투입구 연결관에는 미세조류 배출관을 통해 외부로 배출된 배양액의 양만큼 보충할 수 있도록 배양액 보충관이 연결 형성되고, 상기 배양액 보충관에는 내부를 개폐하는 개폐밸브가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치.
  11. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 헤더관에는 내부에 채워진 공기를 외부로 배출하도록 공기 배출관이 연통 형성되고, 상기 공기 배출관에는 내부를 개폐하는 개폐밸브가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 타이머가 설치되어 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치를 시간 단위로 제어할 수 있어 주,야간과 날씨에 맞춰 작동시키는 것을 특징으로 하는 공기 교환식 미세조류 고밀도 배양장치.
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