KR20190081764A - 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기 - Google Patents

상하 대칭 개방형 미세조류 배양기 Download PDF

Info

Publication number
KR20190081764A
KR20190081764A KR1020170184525A KR20170184525A KR20190081764A KR 20190081764 A KR20190081764 A KR 20190081764A KR 1020170184525 A KR1020170184525 A KR 1020170184525A KR 20170184525 A KR20170184525 A KR 20170184525A KR 20190081764 A KR20190081764 A KR 20190081764A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
poly
culture
permeable membrane
microalgae
lifting means
Prior art date
Application number
KR1020170184525A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102016380B1 (ko
Inventor
이철균
박한울
임상민
조용희
김준호
Original Assignee
인하대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인하대학교 산학협력단 filed Critical 인하대학교 산학협력단
Priority to KR1020170184525A priority Critical patent/KR102016380B1/ko
Publication of KR20190081764A publication Critical patent/KR20190081764A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102016380B1 publication Critical patent/KR102016380B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/18—Open ponds; Greenhouse type or underground installations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/56—Floating elements

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

본 발명은 종래 화학적, 물리적 처리과정 없이 투과도를 유지하여 경제적이고 미세조류의 대량배양에 적합한 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기를 제공한다.

Description

상하 대칭 개방형 미세조류 배양기{Vertically symmetric open microalgae culture system}
본 발명은 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기에 관한 것으로 더 상세하게는 투과도를 유지하여 경제적이고 미세조류의 대량배양에 적합한 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기에 관한 것이다.
화석연료의 다량사용으로 인한 이산화탄소의 발생은 지구온난화의 원인이 되고 있으며, 화석연료가 고갈된 시대를 대비한 지속가능한 친환경연료로 바이오연료의 개발이 필요하다. 바이오연료 중에 바이오디젤은 내연기관인 디젤기관의 원료로서 널리 사용되고 있으며, 친환경연료로서 각광 받고 있는 연료이다. 그러나 제조원료로서 지방산 글리세롤 에스터(glycerol ester), 지방산 또는 식물과 동물유래의 지질이 사용되고 있지만, 그 지질은 대부분 식량자원이기 때문에 바이오디젤의 대량생산이 식량의 고갈문제를 유발시킬 위험성이 있다. 따라서, 식량 문제를 야기시키지 않으면서 바이오디젤 생산을 위한 지질의 생산자원의 개발이 필요하다. 지질 생산자원 중에 미세조류는 태양광과 이산화탄소 및 물을 사용하여 광합성을 하여 유기물, 특히 지질을 생산하는 능력이 우수하기 때문에 미래 바이오디젤의 생산원으로 기대되고 있어 많은 연구가 진행되고 있다. 이러한 미세조류의 생산을 위해서 배양기의 일부 또는 전부에 미세조류 세포는 통과하지 못하나 물과 이온 등의 저분자 물질은 통과 가능한 소재의 선택적 투과성 막을 구비하는데 배양기간 또는 사용횟수가 증가할수록 상기 선택적 투과성 막의 망목이 막혀서 물과 이온의 투과도가 감소하고, 이에 따라 생산성이 하락하는 문제점이 발생한다. 이와 관련하여 대한민국 등록특허 제1692269호는 배양 대상 광합성 미생물과 환경수를 구획하는 장벽으로 둘러 싸여 있고, 상기 장벽의 전부 또는 일부가 선택적 투과성 장벽으로 구성된 미세조류 대량생산을 위한 광생물반응기를 개시하고 있다.
그러나, 상기 선행기술의 경우, 선택적 투과성 막의 투과도 유지를 위해 진동을 유발하는 장치를 구비해야하므로 대량배양에는 적합하지 않다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 종래 화학적, 물리적 처리과정 없이 투과도를 유지하여 경제적이고 미세조류의 대량배양에 적합한 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 부력을 제공하기 위한 부양수단 및 미세조류가 포함된 배양액을 가두기 위한 유연성 격벽을 포함하는 상부가 개방된 개방 수면부유형 미세조류 대량 배양장치에 있어서, 상기 부양수단은 측벽의 역할을 하여 상기 유연성 격벽과 함께 배양 공간을 형성하고, 상기 유연성 격벽은 상기 부양수단의 내측면 중앙 부위에 연결됨으로써 180도 뒤집더라도 동일한 형상을 유지하는 상하대칭형 구조를 갖는, 개방 수면부유형 미세조류 대량 배양장치가 제공된다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 배양기간 및 사용횟수가 증가하여도 선택적 투과성 막의 투과도가 균일하게 유지되어 미세조류를 효율적으로 대량 배양할 수 있는 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기의 생산효과를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기의 구조를 개략적으로 도시하고 있는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기의 구조의 변형예를 개략적으로 도시하고 있는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기의 사진이다.
도 4는 미세조류를 배양할 때 배양기의 선택적 투과성 막의 단면 사용(one-side use) 또는 양면 사용(double-side use)에 따른 배양액의 투과도를 분석한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기의 선택적 투과성 막의 투과도 향상에 따른 미세조류 바이오매스 생산성을 분석한 그래프이다.
용어의 정의:
본 문서에서 사용되는 용어 "미세조류(microalgae)"는 바다에 서식하는 식물성 플랑크톤으로, 흔히 적조를 일으키는 코클로디니움 같은 플랑크톤 역시 미세조류에 속한다. 해양 바이오에너지 연구가 주목하는 미세조류는 특히 지질, 즉 기름 성분이 풍부한 미세조류 종(種)이다. 크기는 10μm(미크론, 1m의 100만분의 1)정도, 머리카락 굵기의 10분의 1 안팎이다.
본 문서에서 사용되는 용어 "선택적 투과성 막(selective permeable membrane)"는 메쉬(mesh) 시트, 부직포, 또는 타공 시트로 구성되어 확산현상에 의해 특정 분자만 선택적으로 투과되는 것이 아니라, 물, 기체 및 영양성분 등 고분자를 포함한 대부분을 물질의 자유로운 통과는 가능하나 광합성 미생물과 같은 세포의 자유로운 확산은 제한한다는 것을 의미하며, 세포의 일부는 상기 장벽을 통과할 수도 있으나, 장벽을 사이로 세포 농도가 평형상태를 이루지는 않는다.
발명의 상세한 설명:
본 발명의 일 관점에 따르면, 부력을 제공하기 위한 부양수단 및 미세조류가 포함된 배양액을 가두기 위한 유연성 격벽을 포함하는 상부가 개방된 개방 수면부유형 미세조류 대량 배양장치에 있어서, 상기 부양수단은 측벽의 역할을 하여 상기 유연성 격벽과 함께 배양 공간을 형성하고, 상기 유연성 격벽은 상기 부양수단의 내측면 중앙 부위에 연결됨으로써 180도 뒤집더라도 동일한 형상을 유지하는 상하대칭형 구조를 갖는, 개방 수면부유형 미세조류 대량 배양장치가 제공된다.
상기 배양장치에 있어서, 상기 격벽은 강화시트로 이루어진 상기 부양수단과 연결되는 말단부 및 선택적 투과막으로 이루어진 중앙의 해수 통과부로 구성될 수 있고 상기 부양수단의 종단면 상의 중심 사이의 거리보다 상기 유연성 격벽의 길이 및 폭이 더 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 배양장치에 있어서, 상기 강화시트는 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene) 시트나 고강력 폴리에스테르(polyester)사 기초포에 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride) 내지 폴리에틸렌(polyethylene) 등 을 코팅한 타포린 등 내구성이 우수한 재질을 사용할 수 있다.
상기 배양장치에 있어서, 상기 유연성 격벽은 추가 부력 지지체를 구비할 수 있고 상기 선택적 투과막은 반투과막, 메쉬시트, 부직포 또는 타공시트일 수 있다.
상기 배양장치에 있어서, 상기 선택적 투과막은 생분해성 고분자 또는 난분해성 고분자로 제조될 수 있고 상기 생분해성 고분자는 폴리카프로락톤(poly(epsilon-caprolactone)), 폴리락트산(poly lactic acid), 폴리락트산-폴리카프로락톤 공중합체(poly(lactic-co-glycolic acid), 셀룰로오스(cellulose), 메틸셀룰로오스(methyl cellulose), 에틸셀룰루로오스(ethyl cellulose), 초산셀룰로오스(cellulose acetate), 니트로셀룰로오스(nitrocellulose), 커들란(curdlan), 폴리글루탐산(polyglutamic acid), 폴리라이신(polylysine), 폴리히드록시 알카노에이트(polyhydroxy alkanoate), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylen glycol), 폴리글리콜산(poly(glycolic acid)) 또는 폴리에스테르(polyester)일 수 있으며 상기 난분해성 고분자는 테프론(teflon, polytetrafluoroethylene), 폴리올레핀(polyolefine), 폴리아마이드(polyamides), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 실리콘(silicon), 폴리메틸 메타아크릴레이트(poly methly methacrylate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리프로필렌(polypropylene), 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머, 폴리에틸렌-말레 안하이드리드 코폴리머, 폴리아미드(polyamide), 폴리(비닐 클로라이드), 폴리(비닐 플로라이드), 폴리비닐 이미다졸(poly(vinyl imidazole)), 클로로술포네이트 폴리올레핀(chlorosulphonate polyolefin), 폴리에틸렌 테트라프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 나일론(nylon), 저밀도 폴리에틸렌(low density polyethylene, LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(high density polyethylene, HDPE), 또는 아크릴(acryl)일 수 있다.
상기 배양장치에 있어서, 상기 부양수단은 폰툰(pontoon), 플라스틱 통, 스티로폼, 부표, 파이프 또는 나무조각일 수 있다.
종래 미세조류의 대량배양을 위한 배양기의 경우, 미세조류 세포는 통과하지 못하나 물과 이온 등의 저분자 물질은 통과 가능한 선택적 투과성 막을 적용하여 광합성 미생물 배양을 수행하면 배양기간 및 사용횟수가 증가할수록 세균, 분진, 해수 내 부유물, 세포 잔사 등 물질에 의해 망목이 막혀 물과 이온 투과도가 점차 감소하여 미세조류의 생산성이 감소하는 문제가 발생하였다. 이에 본 발명자들은 상기 선택적 투과성 막의 투과도를 유지 및 향상을 위해 예의노력한 결과, 일면의 선택적 투과성 막을 사용하여 광합성 미생물 배양 후 상기 선택적 투과성 막의 화학적 또는 물리적 처리 없이 배양기를 180도 뒤집어(flip) 타면의 선택적 투과성 막을 바로 사용함으로써 물과 이온 등 영양염류의 투과도를 일정하게 유지함에 따라 배양효율이 높고 경제적으로 대량배양이 가능한 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기를 완성하였다(도 1).
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 균일한 부호는 균일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 무게추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기(100)의 구조 및 형태를 개략적으로 나타내고 있는 단면도이다. 도시한 바와 같이, 해수에 포함된 영양염유를 이용하여 미세조류를 배양하는 배양용기(130) 및 상기 배양용기(130)에 부력을 제공하는 부양수단(120)이 구비되어 있다. 상기 부양수단(120)은 배양용기(130)의 형상에 따라 제조될 수 있는데 예컨대 사각형의 배양용기(130)의 경우 이의 부양수단(120)도 배양용기(130)의 테두리와 연결되어 사각형으로 형성될 수 있고 일반적인 고무보트(inflatable boat)의 형상과 유사하다고 할 수 있다.
이때 배양용기(130)의 말단은 부양수단(120)의 높이의 중간 부분과 연결되고상기 연결부위는 미세조류 배양 시 해수의 유입에 따른 마찰 또는 비틀림에 의한 배양용기(130)의 손상을 방지하기 위하여 강화시트(135)로 형성될 수 있고 강화시트(135)를 제외한 부분은 미세조류 세포는 통과하지 못하나 물과 이온 등의 저분자(small molecule) 물질을 포함하는 영양염류는 통과 가능한 미세조류 배양을 위한 선택적 투과성 막(137, selectively permeable membrane)으로 구성되어 있다. 상기 배양용기(130)에 있어서 강화시트(135)는 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene) 시트나 고강력 폴리에스테르(polyester)사 기초포에 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride) 내지 폴리에틸렌(polyethylene) 등 을 코팅한 타포린 등 내구성이 우수한 재질을 사용할 수 있다. 상기 배양용기(130)에 있어서, 상기 선택적 투과성 막(137)은 반투과막, 메쉬시트, 부직포 또는 타공시트일 수 있다.
본 발명의 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기(100)는 부양수단(120)이 원형 즉 상하 대칭을 이루고 있어 배양용기(130)의 선택적 투과성 막(137) 일면을 배양에 사용한 후에 배양용기(130)를 뒤집어(flip) 타면의 선택적 투과성 막(137)을 바로 배양에 이용할 수 있다는 것이 특징이다.
상술한 바와 같이, 배양용기(130)의 선택적 투과성 막(137)은 배양이 지속될수록 해수에 존재하는 세균, 분진, 부유물, 세포 잔사 등의 물질에 의해 직접적으로 배양에 이용되는 내면은 망목이 막히고 이에 따라 미세조류의 생산성이 점차 감소하게 되는데 본 발명의 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기(100)는 상기 망목의 막힘 현상을 해결하기 위해 종래 화학물질을 이용하여 용해시키는 방법, 음압을 걸어서 망목을 막고 있는 물질을 제거하는 방법 또는 물리적으로 긁어내는 방법 등을 수행하지 않고도 간단히 배양용기(130)를 플립하여 미사용면(망목이 깨끗한 면)을 바로 배양에 이용할 수 있어 경제적이고 대량배양에 있어 매우 효율적이다. 이때 상기 망목이 막혀있는 면(내면)은 외면으로 전환되어 이를 막고 있는 물질들은 상부에서 하부로 이동하는 영양염류의 흐름에 따라 자연스럽게 제거된다.
본 발명의 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기(100)를 플립하여 배양에 다시 사용하기 위해서는 배양 시 배양용기(130)의 처짐 현상을 방지하면서 해수면에 충분히 잠기는 것이 중요한데 효율적인 배양을 위해서는 배양용기(130)의 길이는 좌,우측 양 말단의 길이에 부양수단(120)의 반지름(radius) 길이를 더한 길이보다 더 길게 제조되어야 하고 부양수단(120)의 침강 비율은 30 내지 70%가 바람직하다. 이때 배양용기(130)의 선택적 투과성 막(137)은 반투과막, 메쉬 시트, 부직포, 또는 타공 시트로 구성될 수 있고 상기 부양수단은 폰툰(pontoon), 플라스틱 통, 스티로폼, 부표, 파이프 또는 나무조각일 수 있다. 상기 배양용기(130)는 인력, 크레인선, 경사로를 구비한 선박 등을 이용하여 가까운 쪽을 고정시킨 상태에서 반대쪽을 들어올려 당기거나, 고속으로 지나가면서 경사로를 이용해 한쪽을 들어 올려 밀어서 플립할 수 있다. 또한, 미세조류의 대량배양에 있어서 배양용기(130)를 원활하게 플립하여 사용하기 위해서는 배양기의 폭은 제한되고 길이만을 확대하여 제조되는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기(110)의 변형예를 도시하고 있는 단면도이다. 도시한 바와 같이, 배양용기(130) 중간에 별도의 부력 지지체(125)가 구성되어 있다. 이는 미세조류 대량배양을 위해 배양용기(130)의 크기를 확대할 경우 조류나 배양기 자체의 하중에 따른 배양용기(130)의 처짐현상이 발생할 수 있고 이에 따라 배양액의 쏠림현상으로 미세조류의 생산성에 문제가 발생할 수 있으므로 배양용기(130)의 중간 또는 임의의 부위에 배양용기(130)에 부력을 제공하여 처짐현상을 방지하는 부력 지지체(125)를 부가할 수 있다. 도 2는 본 발명의 변형예를 용이하게 설명하기 위해 임의의 형태를 지닌 1개의 부력 지지체(125)를 도시하였으나 이는 배양용기(130)의 규모에 따라 복수개의 부력 지지체(125)를 설치하여 배양용기(130)의 형태가 상대적으로 평탄하게 제조할 수 있다.
도 3은 본 발명의 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기(100)의 개략적인 구조 및 형태를 확인할 수 있는 참고사진이다. 배양용기(130)의 말단을 둘러싸고 부양수단(120)이 구성되어 있고 배양용기(130)의 전면 또는 일면은 선택적 투과성 막(137)을 채용하여 해수에 포함된 영양염류를 이용하여 미세조류를 배양한다. 도 3은 본 발명의 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기(100)의 구조를 용이하게 설명하기 위하여 임의의 형태를 가진 배양기를 도시하였으나 이는 배양환경 또는 연구자의 목적에 따라 사각형이 아닌 원형, 삼각형, 또는 다각형 형태로 제조할 수 있고 배양용기(130)의 크기도 증감하여 제조할 수 있다.
이하, 실험예를 통하여 본 발명을 더 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실험예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실험예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
실시예 1: 투과도(permeability) 분석
본 발명자들은 상기 실시예에 따라 제조된 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기(100)를 이용하여 미세조류를 배양할 때 선택적 투과성 막의 단면 사용(one-side use) 또는 양면 사용(double-side use)에 따른 배양액의 투과도를 분석하였다.
구체적으로, 투과도 측정을 위한 용기(폭 8 cm, 길이 6 cm, 깊이 7 cm)에 선택적 투과성 막을 장착하고 매스 실린더 위에 놓인 깔데기에 거치한 뒤, 200 mL의 미세조류 배양액을 상부에 투입하여 배출되는 용액의 배출 속도를 측정하여 투과도를 분석하였다.
그 결과, 선택적 투과성 막의 단면 사용 시 투과도가 감소하여 다소 저조한 투과도(약 340 mm/h)를 나타낸 반면에 양면을 사용했을 때 투과도(약 480 내지 580 mm/h)가 현저히 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 선택적 투과성 막의 양면 사용이 투과도를 증가시켜 미세조류 배양에 더 효율적임을 확인하였다(도 4).
실험예 2: 미세조류 바이오매스 생산성
본 발명자들은 선택적 투과성 막의 투과도 향상에 따른 미세조류 바이오매스 생산성을 분석하였다. 구체적으로 상기 실험예 1의 투과도 측정에 사용했던 같은 5 리터의 자연 해수가 담겨있는 수조안에 부유시켰고 배양용기의 약 70%가 물에 잠기도록 클램프(clamp)로 고정시켰다. 그 후, 상기 배양용기 내부에 녹조 미세조류인 테트라셀미스(Tetraselmis sp.) 균주를 접종하였고, 미세조류 세포가 외부 해수에서 배양용기 내부로 침투하는 영양염류에 의해 미세조류의 생산성을 분석하였다.
그 결과, 투과도가 증가함에 따라 상대적 바이오매스 생산성도 비례하여 증가하는 것으로 나타났다(도 5). 상기 결과는 투과도 향상에 따라 배양용기 내부로 제공되는 영양염류의 공급 속도가 증가하여 미세조류의 생산성도 증가하였으므로 미세조류 배양 시 투과도를 유지하는 것이 배양 효율에 있어 중요한 사항임을 확인하였다.
결론적으로 본 발명의 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기는 미세조류 배양에 따라 선택적 투과성 막의 막힘 현상을 화학적 또는 물리적 처리 없이 배양기를 플립하여 바로 사용할 수 있어 경제적이고 투과도가 균일하게 유지될 수 있으므로 지속적인 미세조류의 대량배양에 활용가능하다.
본 발명은 상술한 실시예 및 실험예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예 및 실험예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 부력을 제공하기 위한 부양수단 및 미세조류가 포함된 배양액을 가두기 위한 유연성 격벽을 포함하는 상부가 개방된 개방 수면부유형 미세조류 대량 배양장치에 있어서,
    상기 부양수단은 측벽의 역할을 하여 상기 유연성 격벽과 함께 배양 공간을 형성하고, 상기 유연성 격벽은 상기 부양수단의 내측면 중앙 부위에 연결됨으로써 180도 뒤집더라도 동일한 형상을 유지하는 상하대칭형 구조를 갖는, 개방 수면부유형 미세조류 대량 배양장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 격벽은 강화시트로 이루어진 상기 부양수단과 연결되는 말단부 및 선택적 투과막으로 이루어진 중앙의 해수 통과부로 구성된, 개방 수면부유형 미세조류 대량 배양장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부양수단의 종단면 상의 중심 사이의 거리보다 상기 유연성 격벽의 길이 및 폭이 더 큰 것을 특징으로 하는, 개방 수면부유형 미세조류 대량 배양장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유연성 격벽은 추가 부력 지지체를 구비하는, 개방 수면부유형 미세조류 대량 배양장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 선택적 투과막은 반투과막, 메쉬시트, 부직포 또는 타공시트인, 개방 수면부유형 미세조류 대량 배양장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 선택적 투과막은 생분해성 고분자 또는 난분해성 고분자로 제조된, 개방 수면부유형 미세조류 대량 배양장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 생분해성 고분자는 폴리카프로락톤(poly(epsilon-caprolactone)), 폴리락트산(poly lactic acid), 폴리락트산-폴리카프로락톤 공중합체(poly(lactic-co-glycolic acid), 셀룰로오스(cellulose), 메틸셀룰로오스(methyl cellulose), 에틸셀룰루로오스(ethyl cellulose), 초산셀룰로오스(cellulose acetate), 니트로셀룰로오스(nitrocellulose), 커들란(curdlan), 폴리글루탐산(polyglutamic acid), 폴리라이신(polylysine), 폴리히드록시 알카노에이트(polyhydroxy alkanoate), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylen glycol), 폴리글리콜산(poly(glycolic acid)) 또는 폴리에스테르(polyester)인, 개방 수면부유형 미세조류 대량 배양장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 난분해성 고분자는 테프론(teflon, polytetrafluoroethylene), 폴리올레핀(polyolefine), 폴리아마이드(polyamides), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 실리콘(silicon), 폴리메틸 메타아크릴레이트(poly methly methacrylate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리프로필렌(polypropylene), 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머, 폴리에틸렌-말레 안하이드리드 코폴리머, 폴리아미드(polyamide), 폴리(비닐 클로라이드), 폴리(비닐 플로라이드), 폴리비닐 이미다졸(poly(vinyl imidazole)), 클로로술포네이트 폴리올레핀(chlorosulphonate polyolefin), 폴리에틸렌 테트라프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 나일론(nylon), 저밀도 폴리에틸렌(low density polyethylene, LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(high density polyethylene, HDPE), 또는 아크릴(acryl)인, 개방 수면부유형 미세조류 대량 배양장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 부양수단은 폰툰(pontoon), 플라스틱 통, 스티로폼, 부표, 파이프 또는 나무조각인, 개방 수면부유형 미세조류 대량 배양장치.
KR1020170184525A 2017-12-29 2017-12-29 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기 KR102016380B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170184525A KR102016380B1 (ko) 2017-12-29 2017-12-29 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170184525A KR102016380B1 (ko) 2017-12-29 2017-12-29 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190081764A true KR20190081764A (ko) 2019-07-09
KR102016380B1 KR102016380B1 (ko) 2019-09-02

Family

ID=67261790

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170184525A KR102016380B1 (ko) 2017-12-29 2017-12-29 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102016380B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113477408A (zh) * 2021-07-21 2021-10-08 东北大学 可得然胶作为铁矿反浮选中抑制剂在矿物加工领域的应用及应用方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0919235A (ja) * 1995-07-05 1997-01-21 Okinawa Norin Gyogyo Gijutsu Kaihatsu Kyokai 洋上型基礎生物生産培養方法
JP2011152071A (ja) * 2010-01-27 2011-08-11 Japan Research Institute Ltd 微生物培養装置
KR20140121130A (ko) * 2013-04-05 2014-10-15 인하대학교 산학협력단 광합성 미생물 대량배양을 위한 광생물 반응기

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0919235A (ja) * 1995-07-05 1997-01-21 Okinawa Norin Gyogyo Gijutsu Kaihatsu Kyokai 洋上型基礎生物生産培養方法
JP2011152071A (ja) * 2010-01-27 2011-08-11 Japan Research Institute Ltd 微生物培養装置
KR20140121130A (ko) * 2013-04-05 2014-10-15 인하대학교 산학협력단 광합성 미생물 대량배양을 위한 광생물 반응기

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113477408A (zh) * 2021-07-21 2021-10-08 东北大学 可得然胶作为铁矿反浮选中抑制剂在矿物加工领域的应用及应用方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102016380B1 (ko) 2019-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105209593B (zh) 用于光合微生物大量培养的光生物反应器
AU2011226608B2 (en) Systems and methods for positioning flexible floating photobioreactors
KR20190081764A (ko) 상하 대칭 개방형 미세조류 배양기
KR101517838B1 (ko) 공배양에 의한 광합성 미세조류의 배양방법
KR101654593B1 (ko) 환경수의 추가적인 공급에 의한 광합성 미세조류의 대량 배양방법
JP5721382B2 (ja) 微生物の培養システム及び微生物の培養方法
KR101692269B1 (ko) 미세조류 대량생산을 위한 광생물반응기
KR101802797B1 (ko) 미세조류 수상배양을 위한 광생물반응기
KR102176006B1 (ko) 내부 격벽을 구비한 해양 미세조류 배양기
KR101958937B1 (ko) 미세조류 농축 및 수확장치
US20120107452A1 (en) Aeration systems for horizontal photobioreactors
CN204644342U (zh) 用于培养光合微生物的多孔式培养板
KR20170098011A (ko) 미세조류 대량배양을 위한 부유형 배양기
KR101690267B1 (ko) 광합성 미생물 배양액 순환장치
KR20190027614A (ko) 미세조류 대량 배양을 위한 연못형 배양장치
KR102176005B1 (ko) 생물오손 방지를 위한 선택적 투과막을 포함하는 부유형 광생물반응기
KR101958938B1 (ko) 부유형 해양 광생물반응기
JP6499203B2 (ja) 酸素含有気体のマイクロナノバブルを供給する装置及び溶存二酸化炭素を除去する装置を備えた生物反応装置及びこの生物反応装置を用いた生物反応方法
JP2004081157A5 (ko)
KR20180016450A (ko) 미세조류 대량배양을 위한 부유형 배양기
KR101484577B1 (ko) 광에너지를 받는 표면적이 조절 가능한 광생물 반응기
WO2016079820A1 (ja) 生物反応装置、生物反応方法、並びに、生物反応装置において使用される好気性微生物を担持させた多孔質構造体及びこの多孔質構造体の製造方法
KR20180104384A (ko) 미세조류 수확장치
Trent et al. Algae bioreactor using submerged enclosures with semi-permeable membranes
RU2575087C2 (ru) Система фотобиореактора и способ выращивания водорослей

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant