KR20190043361A - 신재생에너지의 복합 이용과 부산물을 순환 이용하는 스마트 신재생 복합 배양플랜트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 해양의 해수면 부유되어 설치공간과 부지를 제공하는 시설구조물과, 상기 시설구조물에는 수산생물의 양식이 이루어지는 순환여과 양식장 및 식물재배가 이루어지는 식물 배양장을 포함하는 융복합 배양장치가 설치되며, 상기 융복합 배양장치로 신재생 에너지를 공급하는 에너지 발생부로 이루어지는 시설부; 상기 에너지 발생부는 태양열 에너지 생산부, 해수열 에너지 생산부, 풍력 에너지 생산부에서 하나 이상 선택되어 설치되고; 해저 또는 해안에 고정되는 위치 고정장치와 상기 위치 고정장치와 시설부를 연결시키는 연결부재로 이루어져 시설부를 부유 위치에 고정시키는 위치고정부로 이루어지는 신재생에너지의 복합 이용과 부산물을 순환 이용하는 스마트 신재생 복합 배양플랜트를 제공함으로써 부지 사용에 부담이 적고, 친환경적이며 융복합 배양시스템 운용에 있어 에너지 절감이 가능한 효과가 있다.
Description
본 발명은 신재생 에너지를 통해 식물재배와 순환여과 양식이 가능한 복합 배양플랜트에 관한 것으로 보다 상세하게는, 해상에 부유 가능한 구조의 시설부가 위치 고정부를 매개로 일정 위치에 설치되고, 시설부에는 순환 여과 양식장과 식물 배양장을 포함하는 융복합 배양장치와 상기 융복합 배양장치가 작동 가능하도록 신재생에너지를 생산하여 공급하는 에너지 생산부로 이루어지는 신재생에너지의 복합 이용과 부산물을 순환 이용하는 스마트 신재생 복합 배양플랜트에 관한 것이다.
여러 가지 환경 문제가 대두되면서 농축수산의 1차 산업도 환경 친화적인 생산을 도모하고 있다. 또한 기후변화로 인해 기상재해의 발생빈도가 높아지고 그에 따른 생산성의 변동과 손해가 발생하고 있어 산업에 소요되는 에너지 절감과 동시에 친환경적인 기술개발을 전 세계적으로 진행하고 있는 추세이다.
신재생에너지란 연료전지, 수소, 석탄액화, 가스화 및 중질산사유 가스화와 같은 신에너지를 변화시켜 이용하거나 태양광, 태양열, 바이오, 풍력, 수력, 해양, 폐기물, 지열과 같은 재생에너지를 변환시켜 이용하는 에너지를 지칭한다. 따라서 기후변화 대응을 위한 화석연료 이용을 최소화하고 태양에너지와 육상의 지열이나 수(해)상의 수열(해수열)을 이용하여 지역별 적절한 신재생에너지의 복합적인 이용을 농수산업에 적용시킬 수 있어야 한다.
현재, 육상수조 또는 폐쇄식 가두리에서의 수산양식 부산물은 주변 및 해양 환경오염 부하로 작용하고 있어서 이를 처리하거나 재이용하여 최소화하는 것이 필요하고 식물공장이나 시설농업은 광합성을 위한 이산화탄소 및 영양분(비료) 등이 필요하며 원거리에서 운반시 비용과 수송수산의 탄소배출이 증가하게 된다. 각종 작물을 육상의 재배시설에서 사철 배양(재배)하기 위해서 전기 냉방이나 전기 또는 경유를 이용한 난방 보일러 등을 이용하고 있다.
그러나 이와 같은 에너지는 비싸고, 환경적으로도 바람직하지 않은 것으로 인식되어, 점차 고갈되고 있는 에너지 사용과 이로 인한 환경 문제의 근본적 해결을 위해서는 환경 친화적이며 무제한 사용이 가능한 미활용 에너지를 적극적으로 이용하는 것이 바람직하다. 미활용에너지는 종류와 형태 및 이용방법에 따라 달리 사용되고 있으며, 에너지원 변환설비로 히트펌프가 주로 이용된다.
히트펌프는 저온의 열원으로부터 열을 흡수하여 고온의 열원에 열을 주는 장치로서 육상 및 해양생물 배양(재배)시스템에 필요한 냉·난방열을 효과적으로 공급할 수 있다.
상기와 같은 히트펌프의 열원으로 해수열에너지는 자연에너지로서 친환경적이고 지구온난화 같은 부작용을 초래하지 않을 뿐만 아니라, 자연에 무한히 존재하는 장점이 있으며, 온도의 계절변동이 하천수에 비해 적고, 동결온도가 약 -2℃로 낮아 하천수보다 저온까지 열이용이 가능하다. 또한, 냉난방 시 대기와 5～10℃ 정도의 온도차를 가지고 있으므로 (여름에는 대기보다 5～10℃ 낮고 겨울에는 대기보다 5～8℃ 높음), 히트펌프의 열원으로서 아주 우수한 특성을 가지고 있다.
한편, 육상에서는 주로 육상생물만 배양(재배)하여 왔으나 식량, 식품, 화장품 또는 바이오 에너지의 원료로 해양생물의 육상 배양(재배)도 수요가 늘어나고 있다. 이를 위한 배양(재배)시설도 필요하지만 에너지와 환경문제에서 유리한 배양(재배)시스템 개발이 필요하다.
본 발명은 1차 산업에 있어서, 다수의 환경문제와 에너지 소비량을 해결할 수 있도록 친환경적이고 에너지 절감이 가능한 해상에 부유 가능한 구조의 시설부가 위치 고정부를 매개로 일정 위치에 설치되고, 시설부에는 순환 여과 양식장과 식물 배양장으로 이루어진 융복합 배양장치와 상기 융복합 배양장치가 작동 가능하도록 신재생에너지를 생산하여 공급하는 에너지 생산부로 이루어지는 신재생에너지의 복합 이용과 부산물을 순환 이용하는 스마트 신재생 복합 배양플랜트를 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은 해양의 해수면 부유되어 설치공간과 부지를 제공하는 시설구조물과, 상기 시설구조물에는 수산생물의 양식이 이루어지는 순환여과 양식장 및 식물재배가 이루어지는 식물 배양장을 포함하는 융복합 배양장치가 설치되며, 상기 융복합 배양장치로 신재생 에너지를 공급하는 에너지 발생부로 이루어지는 시설부; 상기 에너지 발생부는 태양열 에너지 생산부, 해수열 에너지 생산부, 풍력 에너지 생산부에서 하나 이상 선택되어 설치되고; 해저 또는 해안에 고정되는 위치 고정장치와 상기 위치 고정장치와 시설부를 연결시키는 연결부재로 이루어져 시설부를 부유 위치에 고정시키는 위치고정부로 이루어지는 신재생에너지의 복합 이용과 부산물을 순환 이용하는 스마트 신재생 복합 배양플랜트를 제공하고자 한다.
본 발명은 부지 사용에 부담이 적은 해양에 설치되어 신재생에너지로 이루어지는 에너지 생산부로부터 에너지가 공급되고, 상기 에너지는 순환 여과 양식과 식물 배양장으로 이루어진 융복합 배양장치 작동에 공급됨으로써 보다 친환경적이고 에너지 절감이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 신재생에너지의 복합 이용과 부산물을 순환 이용하는 스마트 신재생 복합플랜트를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 시설구조물을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 에너지 생산부를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 시설 구조물 내부 단면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 양식수조 상측 단면도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 열원 공급라인의 단면도를 나타낸다.
도 7 내지 11은 본 발명의 시설구조물의 실시예 단면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 시설구조물을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 에너지 생산부를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 시설 구조물 내부 단면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 양식수조 상측 단면도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 열원 공급라인의 단면도를 나타낸다.
도 7 내지 11은 본 발명의 시설구조물의 실시예 단면도를 나타낸다.
본 발명의 신재생에너지의 복합 이용과 부산물을 순환 이용하는 스마트 신재생 복합 배양플랜트는 해양의 해수면에 부유하여 설치된다. 도 1은 본 발명의 신재생에너지의 복합 이용과 부산물을 순환 이용하는 스마트 신재생 복합플랜트를 나타낸다.
위치 고정부(200)는 스마트 신재생 복합 배양플랜트의 시설부(100)를 풍속 또는 해류 등의 환경적인 영향으로 설치 위치에서 이탈하는 것을 방지할 수 있도록 고정하는 역할을 한다.
위치 고정부(200)는 해저 또는 해안에 고정되는 위치 고정장치(202)와 상기 위치 고정장치와 시설부(100)를 연결시키는 연결부재(201)로 이루어지고, 상기 시설부가 해양 환경에서 발생하는 외부환경변화에도 부유 위치에 고정될 수 있도록 한다.
실시예로서 연결부재(201)는 로프형태로 형성할 수 있고, 위치 고정장치(202)는 해저와 연결되는 경우 무게추 또는 닻 형태로 해저에 매설되어 연결부재를 매개로 시설부와 연결 고정된다.
본 발명의 시설부(100)는 해수면에 부유하여 설치 공간과 부지를 제공하는 시설구조물(10); 상기 시설구조물에 설치되어 수산생물의 양식과 식물재배가 이루어질 수 있도록 순환여과 양식장 또는 식물 배양장을 포함하는 융복합 배양장치(80); 상기 융복합 배양장치로 신재생 에너지를 공급하는 에너지 발생부(50)로 이루어질 수 있다.
도 2는 본 발명의 시설구조물을 나타낸다. 시설구조물(10)은 일정 면적으로 에너지 발생부 및 융복합 배양장치가 설치되는 공간을 제공하는 지지프레임과 부력장치로 이루어지는 데크부(11)와, 다중벽체 또는 다중막 구조로 상기 데크부 상측면에 일정 높이로 형성되어 내부공간을 형성하는 벽체부(12)와 상기 벽체부 상부에 설치되는 지붕부(13)로 이루어질 수 있다.
데크부(11)의 지지프레임(11a)은 실시예로서 블록형 구조로 하나 이상 연결 및 분리가 가능하도록 형성되어 설치공간의 증감이 가능하다. 따라서 육지에 비해 양식장 설치에 있어 부지매입의 부담을 감소시킬 수 있음은 물론 공간 활용이 자유로운 효과가 있다.
데크부에는 부력장치(11b)를 설치하여 해수표면에 부유할 수 있도록 설치해야 한다. 부력장치는 지지프레임에 설치하는 분리형으로 이루어질 수 있고, 지지프레임 자체가 부력을 포함하는 재질로 형성되어 지지프레임과 부유장치는 일체형으로도 이루어질 수 있다.
벽체부와 지붕부는 단열재의 하나 이상의 이격공간이 형성되는 다중벽체 또는 에어돔 형태의 다중막 구조로 이루어질 수 있다. 상기 이격 공간에는 팬을 설치하여 외부의 공기를 유입할 수 있고 가압장치를 설치할 수 있으며, 폐쇄가 가능하도록 설비되어 폐쇄 시 단열층이 형성됨으로써 외부환경의 영향을 거의 받지 않아 시설 구조물 내부 온도를 유지시킬 수 있다.
또한, 벽체부 및 지붕부를 비닐, 아크릴, 유리와 같이 자연광이 투과하기 용이한 재질로 형성되어 상기 이격공간에 유입된 공기층을 데움으로써 야간에도 시설 구조물의 내부 온도를 일정하게 유지하는 단열층으로 작용하여 가온 에너지의 사용을 절감시킬 수 있다.
벽체부 및 지붕부에는 상기 이격공간으로 외부 공기를 유입 또는 배출이 가능하도록 개폐장치(12a)가 하나 이상 설치되어 시설물 내부의 공기를 환기 시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 에너지 생산부를 나타낸다. 에너지 생산부(50)는 상기 데크부에 설치되어 후술할 융복합 배양장치의 시스템 구동에 사용되는 재생에너지를 생산하는 곳으로 태양열 에너지 생산부(51), 해수열 에너지 생산부(52), 풍력 에너지 생산부(53)로 이루어질 수 있다. 에너지 발생부에서 생산되는 에너지는 전기에너지로 전환되고 배터리에 저장되어 사용되거나 열에너지로 사용될 수 있다.
태양열 에너지 생산부(51)는 상기 지붕부 또는 데크부에 태양광 패널이 하나 이상 설치되고, 상기 태양광 패널의 집광을 통해 전기에너지를 생산하는 태양광 발전부가 설치되어 배터리로 에너지가 저장되거나, 사육수의 가온을 위한 열에너지의 생산을 위해 열교환이 이루어질 수 있도록 집열파이프가 설치된다.
집열파이프 일단에는 해양으로부터 해수를 수집하여 집열파이프로 유입시키는 수중펌프가 설치된다. 수중펌프에 의해 해수는 집열파이프 내부로 흐르면서 태양광 패널로부터 축적된 열에너지에 의해 수온이 상승하게 되고 직접 사용이 되거나 저장조에 저장이 되어 태양열 집열이 이루어지지 않은 야간에 고온의 사육수를 사용이 가능하다. 저장조에는 보조히터를 설치하여 보조적으로 저장된 사육수의 가온을 실시할 수 있다.
해수열 에너지 생산부(52)는 통상적인 침지식 열교환기로 상층수 채수 및 배출파이프, 증발기, 터빈, 발전기, 응축기, 심층수 채수 및 배수파이프, 순환펌프, 팬코일 유니트를 포함하여 이루어질 수 있다. 상층수 채수파이프는 태양열에 의해 데워져 비교적 온도가 높은 상층수를 해양으로부터 채수하여 해수열 에너지 발전부 몸체 프레임 내부로 이동시킨다.
해수열 에너지 생산부 몸체 내부에는 유체도관이 설치되며 통상적인 냉매가 흐를 수 있도록 하고 일반적으로는 암모니아가 선택될 수 있다. 상기 채수된 해층수 및 유체의 이동은 순환펌프의 동력에 의해 이루어진다. 채수된 상층수는 증발기로 이동하여 증발기를 통과하는 유체를 데울 수 있도록 상층수 채수파이프와 유체도관에는 열교환기가 설치될 수 있다.
채수된 상층수에 의해 데워진 암모니아 유체는 증기형태가 되어 유체도관을 따라 터빈으로 운반되고 터빈을 통과함에 따라 터빈을 가동시켜 전력을 생산할 수 있다.
터빈을 거친 암모니아 증기는 응축기로 이동하여 다시 액체가 되어 재순환하게 된다. 이때 응축기에는 심층수 채수 및 배출 파이프가 설치되어 상대적으로 수온이 낮은 심층수를 채수하여 에너지 발생부 본체로 이동시켜 열교환기에 의해 응축기에서 증기 상태의 암모니아 증기를 응축시킨 후 배출된다.
팬코일 유니트(fan coil unit)는 상기 열교환기를 통과시키면서 주변의 공기를 냉각 또는 가열한 뒤, 이 공기를 송풍장치에 의해 시설 구조물 내부로 토출하여 냉방 또는 난방이 가능한 공기조절장치와 같은 기능을 한다.
풍력 에너지 생산부(53)는 통상적인 해상풍력발전기가 설치될 수 있고, 반잠수형(semi-submissible type), 스파형(spar type), TLC(tension leg platform)등의 구조로 설치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 시설 구조물 내부 단면도를 나타낸다. 시설 구조물 내부는 상, 하층이 구분되도록 격벽이 수평하게 설치되어 복층구조를 형성된다. 하층부에는 양식어종을 사육하는 순환여과 양식장(400)이 상층부에는 양식어종의 유기물이 포함된 사육수를 이송하여 식물재배와 동시에 식물재배에 의한 정화가 이루어져 정화된 사육수를 다시 순환여과 양식장으로 공급하도록 식물배양장(300)을 포함하는 융복합 배양장치(80)가 설치된다.
본 발명의 융복합 배양장치(80)는 IOT 및 ICT시스템이 설치되어 양식 및 식물재 양식 및 배양을 모니터링할 수 있음은 물론, 생장조건을 적절히 설정해 놓고 환경과 내부 환경을 계측하여 내부 조건을 능동 제어할 수 있으며, 연중 생물 생활사를 고려한 최적 양식 및 재배 조건 자료를 축적하여 기계학습 및 인공지능 기법으로 향상시켜 계측 제어가 가능하다.
순환여과 양식장(400)은 양식수조, 저수조, 자동사료 공급시스템, 산소공급장치, 배수파이프, CO2 공급부, 순환여과 양식시스템이 설치되어 이루어진다. 도 5는 본 발명의 양식수조 상측 단면도를 나타낸다.
본 발명의 양식수조는 다각형의 수조바닥과 상기 수조바닥을 둘러싸며 일정 높이의 수조벽체가 둘러싸며 상부가 개구된 구조로 형성된다. 본 발명의 양식수조는 데크부 상부에 설치되어도 가능하나, 데크부를 관통하여 양식수조의 일부가 해수에 입식되는 형태로도 설치가 가능하다.
양식수조는 내측부와 외측부를 포함하는 이중구조로 내측벽체(403)와 외측벽체(401)는 일정거리를 두어 설치됨으로써 이격공간(402)이 형성된다. 내측벽체는 전열판과 같이 스테인리스를 주재료로 하여 크롬, 니켈, 철, 몰리브덴 등에서 하나 이상 선택되는 재질로 형성되어 효율적인 열전달이 가능하다.
상기 수조벽체의 이격공간에는 열원공급라인과 부력재가 설치된다. 도 6은 본 발명의 열원 공급라인의 단면도를 나타낸다. 열원 공급라인은 해수를 채수하여 상기 에너지 생산부에서 생산된 열에너지를 가하여 채수된 해수가 공급될 수 있도록 공급부와 공급된 해수를 사용하고 외부로 배수가 가능하도록 배수부 형성되고 공급부는 지그재그 형태로 이격공간을 둘러싸며 설치된다.
가온된 해수는 공급부를 통해 열원공급라인을 이동하여 양식수조의 사육수를 가온시킬 수 있다. 부력재는 양식수조의 일부가 해수에 입식되도록 설치하는 경우에 부력을 공급하고 일실시예로서 우레탄폼이 내식될 수 있다.
외측벽체는 양식수조에 공급된 열에너지가 유지될 수 있도록 양식수조 외측면을 피복하여 열손실이나 열의 유입을 차단할 수 있는 재질로 본 발명의 일시시예로는 섬유 강화 플라스틱(FRP; fiber reinforced plastics)로 형성하였다.
양식 수조의 일측에는 자동사료 공급시스템과 수중펌프 및 산소 공급장치가 설치되고 실시간으로 먹이량 측정, 사육수의 용존산소량 등을 감지하여 입식된 양식생물에게 적절한 환경을 조절한다. 양식수조의 바닥부에는 배수파이프가 형성되어 사료찌꺼기와 슬러지 등이 사육수와 함께 배출될 수 있다.
자동사료 공급시스템은 양식수조 상부에 고정되어 설정된 사료의 양과 시간에 공급하기 위한 장비로써 사료자동공급 컨트롤러를 포함할 수 있다. 자동사료 공급시스템은 사육되는 양식생물들의 습성을 고려하여 섭이량을 설정하고 판넬 조작부에 입력하여 셋팅하고 주기적으로 체크함으로써 사료 섭이량과 미 섭이량의 데이터를 작성 및 분석하여 자동사료 급이기 콘트롤에 입력한다.
CO2 공급부는 격벽 어느 한 측면에 설치되어 순환여과 양식시스템의 양식수조에서 생성되는 이산화탄소를 식물배양시스템으로 공급시킨다. CO2공급부는 개폐가 가능하도록 설치되어 이산화탄소의 공급 및 저지의 조절이 가능하고 부가적으로 CO2포집장치를 설치하여 보다 효율적으로 공급이 가능하도록 할 수 있다.
저수조는 양식수조와 배수파이프를 매개로 연결되어 배수된 사육수가 저장된다. 저수조에는 여과가 완료된 사육수는 식물 배양장으로 이동되거나 양식수조에 재공급될 수 있도록 순환여과양식시스템이 설치될 수 있다.
순환여과양식스템은 저수조 내부에 유량 조절판, 여과장치, 분산기를 설치하고 여과가 완료된 사육수를 양식수조로 재공급시키는 재공급 파이프라인과 식물배양장으로 이동시키는 배양장 파이프 라인으로 이루어질 수 있다.
여과장치는 바이오필터, 여과재 지지대, 여과재 등이 포함될 수 있으며 저장된 사육수가 바이오필터를 통과하고 오버 플러워하며 여과재를 통과하여 여과가 이루어질 수 있다. 여과재의 여과도는 10MU로 저밀도, 중밀도, 고밀도 순으로 설치하고 초기단계에서 박테리아 증식을 위해 환경 조건을 맞추는 것이 적절하다. 분산기는 사육수에 산소를 폭기하여 미생물이 활성화할 수 있도록 하며 공급된 순수산소를 용해할 수 있도록 용해 분산기가 설치될 수 있다.
식물 배양시스템은 재배식물을 안착시키고 재배하는 아쿠아포닉 재배대와 적절한 환경을 조성하는 복합환경제어 시스템, 조도제어시스템, 결로방지 시스템, 양배액처리시스템으로 이루어질 수 있다.
양배액 처리시스템은 순환여과시스템에서 여과된 사육수를 저장하여 재배식물별 생육조건에 따라 적절한 양액을 조성하는 양배액처리장치에 배양장파이프라인이 연결 설치되고, 양배액 처리장치에서 조성된 양액이 공급되는 양액 공급파이프가 아쿠아포닉 재배대와 연결되며, 상기 양액 공급파이프는 급액 제어기가 설치되어 양액공급량을 조절하며, 상기 아쿠아포닉 재배대에는 공급된 양배액이 양배액처리장치로 회수될 수 있도록 회수라인이 형성되어 이루어진다.
양배액처리시스템은 기존의 무효용물질로 여겨졌던 순환여과 양식장에서 발생하는 슬러지를 식물에 공급하여 재활용함으로써 정화효율을 높이고 다시 양식수조에서 재활용할 수 있는 사육수의 내부순환이 가능하여 별도의 수질정화수조가 불필요할 뿐만 아니라 생산경비 절감 및 생산효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
아쿠아포닉 재배대는 다단의 선반구조로 스테인리스 재질로 형성되는 것이 적절하다. 재배대에는 재배분이 안착되고 재배분은 충전재로 충전한 후 재배식물, 식물종묘, 씨앗이 식재되어 있다. 충전재는 일반적으로 수경재배에 사용되는 암면, 코코피트, 펄라이트 등의 인공토양이나, 스펀지 또는 스티로폼을 사용할 수 있으며, 인공토양의 경우 재배식물의 뿌리를 지지시키기 용이하고 재배수가 되는 사육수의 고형분을 일부 여과할 수 있다. 재배분은 재배수가 재배식물에 충분히 도달할 수 있도록 투과성이 좋은 망지 등의 재질로 만들어진다.
재배대에는 양액공급파이프가 설치되어 재배식물에 공급된다. 일반적으로 양액공급파이프에는 펌프를 설치되어 양배액처리장치에 저장된 양액을 각 층에 분지되어 공급시킬 수 있다.
재배대는 담액수경(DFT)재배대, 박막수경(NFT)재배대, 육묘재배대 중에서 선택되는 하나 이상 선택되어 이루어질 수 있다. 상기 재배대에 공급되는 광원은 인공광 또는 자연광을 포함할 수 있고 인공광을 공급하는 경우 식물의 광합성 효율을 증가시킬 수 있는 삼파장 형광등 조명을 설치하는 것이 적절하다.
복합환경 제어시스템은 배양되는 식물의 생육조건이 상이하므로 품종변경 시 생육환경을 변화할 수 있는 프로그램이 설치되어 온도, 습도, 광주기, 청정도등의 생육조건을 통합적으로 관리할 수 있다.
일 실시예로서 복합환경 제어시스템은 CO2공급부의 개폐를 조절하여 식물배양장의 이산화탄소 포화 농도를 조절함으로써 광합성 작용을 향상시키고 그와 동시에 습도 및 온도를 조절하여 재배식물의 생장효율을 증가시킬 수 있다.
조도제어 시스템은 조도제어의 시간설정이 가능하도록 디지털 타이머가 설비되고 상기 복합환경 제어시스템에서 분석되어 전송된 명령으로 적정한 조도를 조절할 수 있다.
결로방지시스템은 식물의 재배, 육묘, 순화등의 생육실험으로 목적으로 하는 시스템으로서 온도 및 습도를 항상 일정하게 유지한다. 결로방지시스템은 HOT GAS BYPASS 방식을 사용하여 온도와 습도의 편차를 최소화하며 온도℃, 습도%의 편차내에서 운전되어지는 시스템이다. 기존의 항온항습방식을 탈피하여 외부로 버려지는 폐열을 회수하여 재활용함으로써 에너지 소비감소 효과와 냉매의 GAS를 BYPASS하여 압축기 상태를 이상적으로 만들어 기기의 수명을 연장시키는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 신재생에너지의 복합 이용과 부산물을 순환 이용하는 스마트 신재생 복합 배양플랜트를 이용한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
[실시예 1]
순환여과 양식장(400)에는 연어를 입식시키고 식물 배양장(300)에는 딸기작물을 재배시키는 융복합 배양시스템을 설정시킨다. 상기와 같이 설정된 융복합 배양시스템은 연중 15~20℃가 유지되면 연중 배양이 가능한 효과가 있다. 또한, 순환여과 양식장과 식물배양장의 벽체부는 외벽과 내벽으로 이루어진 이중벽체로 이루어져 단열층을 형성할 수 있다.
에너지 생산부는 해수열에너지 생산부(52)로 형성되어 해수를 채수하여 열교환이 이루어진다. 상기 에너지 생산부에서 생산된 열에너지는 순환여과 양식장과 식물배양장에 공급된다.
순환여과 양식장에는 해양에서 해수를 채수하고 상기 생산된 열에너지로 가온시킨 후 열원공급라인으로 유입시킨다. 열원 공급라인으로 유입된 해수는 양식수조의 수온을 가온시킨다.
식물배양장에는 연어양식과 딸기재배에 적절한 수온으로 열원이 공급될 수 있다. 상기 열원은 기액열교환기와 브로워를 설치하고 내벽 이격공간으로 일정 온도의 공기를 유입시킬 수 있다.
상기 내벽의 이격공간으로 유입된 공기는 단열층을 형성하여 식물배양장 내부의 온도가 외부환경에도 영향을 받지 않도록 단열층을 형성함은 물론, 내벽 일측면에 형성된 개폐장치를 통해 식물배양장에 공급함으로써 식물배양장의 가온에너지 소비를 방지할 수 있다. 따라서 본 실시예의 융복합 배양시스템을 가동하여도 온도 유지에 소비되는 에너지를 절감시킬 수 있다.
본 발명의 신재생에너지의 복합 이용과 부산물을 순환 이용하는 스마트 신재생 복합 배양플랜트는 친환경적인 에너지 생산을 선호하는 미래화 산업에 근접이 가능하고 에너지 절감을 통해 양식 또는 농업 종사자들의 부담을 덜어 농·수산업의 기반확대 및 발전은 물론, 기술의 국제 경쟁력 제고로 소득증대에 기여 가능함으로 산업상 이용가능성이 있다.
100: 시설부
200: 위치 고정부
201: 연결부재 202: 위치고정장치
10: 시설 구조물 11: 데크부
11a: 지지프레임 11b: 부력장치
12: 벽체부 13: 지붕부
50: 에너지 생산부 51: 태양열 에너지 생산부
52: 해수열 생산부 53: 풍력 에너지 생산부
80: 융복합 배양장치 300: 식물배양장
400: 순환여과 양식장 401: 외측벽체
402: 이격공간 403: 내측벽체
201: 연결부재 202: 위치고정장치
10: 시설 구조물 11: 데크부
11a: 지지프레임 11b: 부력장치
12: 벽체부 13: 지붕부
50: 에너지 생산부 51: 태양열 에너지 생산부
52: 해수열 생산부 53: 풍력 에너지 생산부
80: 융복합 배양장치 300: 식물배양장
400: 순환여과 양식장 401: 외측벽체
402: 이격공간 403: 내측벽체
Claims (7)
- 수산생물의 양식이 이루어지는 순환여과 양식장 및 식물재배가 이루어지는 식물 배양장을 포함하는 융복합 배양장치가 설치되며, 상기 융복합 배양장치로 신재생 에너지를 공급하는 에너지 발생부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 신재생에너지의 복합 이용과 부산물을 순환 이용하는 스마트 신재생 복합 배양플랜트
- 해양의 해수면 부유되어 설치공간과 부지를 제공하는 시설구조물과, 상기 시설구조물에는 수산생물의 양식이 이루어지는 순환여과 양식장 및 식물재배가 이루어지는 식물 배양장을 포함하는 융복합 배양장치가 설치되며, 상기 융복합 배양장치로 신재생 에너지를 공급하는 에너지 발생부로 이루어지는 시설부;
해저 또는 해안에 고정되는 위치 고정장치와 상기 위치 고정장치와 시설부를 연결시키는 연결부재로 이루어져 시설부를 부유 위치에 고정시키는 위치고정부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 신재생에너지의 복합 이용과 부산물을 순환 이용하는 스마트 신재생 복합 배양플랜트
- 청구항 1항 또는 2항에 있어서, 에너지 발생부는 태양열 에너지 생산부, 해수 열에너지 생산부, 풍력 에너지 생산부 중에서 하나 이상 선택되어 설치되는 것을 특징으로 하는 신재생에너지의 복합 이용과 부산물을 순환 이용하는 스마트 신재생 복합 배양플랜트
- 제2항에 있어서, 상기 시설구조물은 일정 면적으로 에너지 발생부 및 융복합 배양장치가 설치되는 공간을 제공하는 지지프레임과 부력장치를 포함하는 데크부와, 상기 데크부 상측면에는 일정 높이로 융복합 배양장치가 설치되는 내부공간을 형성하는 벽체부와, 상기 벽체부 상부에 설치되는 지붕부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 신재생에너지의 복합 이용과 부산물을 순환 이용하는 스마트 신재생 복합 배양플랜트
- 제4항에 있어서, 상기 벽체부와 지붕부는 다중벽체 또는 에어돔 형태의 다중막 구조로 이격공간을 형성하고, 상기 이격공간에는 팬을 설치하고 개폐장치가 설치되어 이격공간 및 내부공간으로 공기 유입과 배출이 가능한 것을 특징으로 하는 신재생에너지의 복합 이용과 부산물을 순환 이용하는 스마트 신재생 복합 배양플랜트
- 제5항에 있어서, 상기 내부공간은 상, 하층이 구분되도록 격벽이 수평하게 설치되어 복층 구조를 형성하고, 하층부에는 양식어종을 사육하는 순환여과 양식장이 설치되고 상층부에는 양식어종의 유기물이 포함된 사육수를 이송하여 식물 재배와 동시에 식물 재배에 의한 정화가 실시되어 순환여과 양식장으로 사육수가 재공급되는 식물배양장으로 이루어진 것을 특징으로 하는 신재생에너지의 복합 이용과 부산물을 순환 이용하는 스마트 신재생 복합 배양플랜트
- 제6항에 있어서, 양식어종을 사육하는 순환여과 양식장에는 내측부와 외측부를 포함하는 이중구조로 내측벽체와 외측벽체가 일정거리로 이격되어 이격공간을 갖는 양식수조가 형성된 것을 특징으로 하는 신재생에너지의 복합 이용과 부산물을 순환 이용하는 스마트 신재생 복합 배양플랜트
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020170135340A KR102027652B1 (ko) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | 신재생에너지의 복합 이용과 부산물을 순환 이용하는 스마트 신재생 복합 배양플랜트 |
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|---|---|---|---|
| KR1020170135340A KR102027652B1 (ko) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | 신재생에너지의 복합 이용과 부산물을 순환 이용하는 스마트 신재생 복합 배양플랜트 |
Publications (2)
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|---|---|
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| KR102027652B1 KR102027652B1 (ko) | 2019-10-01 |
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ID=66281317
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102192793B1 (ko) * | 2020-06-16 | 2020-12-18 | 황우정 | 저온 발전을 이용한 친환경 스마트 팜 및 그 이용 방법 |
| KR20220099289A (ko) * | 2021-01-06 | 2022-07-13 | 한국에너지기술연구원 | 융복합 에너지생산과 저장기술을 이용한 온실 에너지공급시스템 및 방법 |
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPH1023837A (ja) * | 1996-07-09 | 1998-01-27 | Kenichirou Nagamori | 食料生産プラント |
| KR100914634B1 (ko) * | 2009-02-02 | 2009-09-02 | 윙쉽테크놀러지 주식회사 | 복합 해양온실목장 |
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-
2017
- 2017-10-18 KR KR1020170135340A patent/KR102027652B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 국내 등록특허번호 제10-1648479호에는 태양광과 풍력을 이용한 하이브리드 방식으로서 외부의 전원 공급 없는 에너지 독립형 식물공장을 제공하되, 어류 양식(Aquaculture)과 수경 재배(Hydroponics)를 동시에 수행하는 아쿠아포닉(Aquaponics) 타입으로, 어류 양식 배설물의 질소와 인 성분을 식물의 비료로 활용하면서 어류에 유해한 암모니아를 정화시켜 어류에게 돌려주어 서로 상생할 수 있는 환경을 조성하면서 식물재배 및 어류양식을 동시에 수행하는 독립형 신재생에너지를 활용한 컨테이너형 식물재배 및 어류양식 시스템에 관하여 개시되어 있다. |
| 그러나 상기 선행문헌은 본 발명의 해양의 해수면 부유되어 설치공간과 부지를 제공하는 시설구조물과, 상기 시설구조물에는 수산생물의 양식이 이루어지는 순환여과 양식장 및 식물재배가 이루어지는 식물 배양장을 포함하는 융복합 배양장치가 설치되며, 상기 융복합 배양장치로 신재생 에너지를 공급하는 에너지 발생부로 이루어지는 시설부; 상기 에너지 발생부는 태양열 에너지 생산부, 해수열 에너지 생산부, 풍력 에너지 생산부에서 하나 이상 선택되어 설치되고; 해저 또는 해안에 고정되는 위치 고정장치와 상기 위치 고정장치와 시설부를 연결시키는 연결부재로 이루어져 시설부를 부유 위치에 고정시키는 위치고정부로 이루어지는 신재생에너지의 복합 이용과 부산물을 순환 이용하는 스마트 신재생 복합 배양플랜트한 구성은 개시되지 않아 차이를 보인다. |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102192793B1 (ko) * | 2020-06-16 | 2020-12-18 | 황우정 | 저온 발전을 이용한 친환경 스마트 팜 및 그 이용 방법 |
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|---|---|
| KR102027652B1 (ko) | 2019-10-01 |
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