KR20220098641A - Integrated Mineral Extraction System Using Micro-organism, And Method for Extracting Mineral - Google Patents

Integrated Mineral Extraction System Using Micro-organism, And Method for Extracting Mineral Download PDF

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KR20220098641A KR1020210000579A KR20210000579A KR20220098641A KR 20220098641 A KR20220098641 A KR 20220098641A KR 1020210000579 A KR1020210000579 A KR 1020210000579A KR 20210000579 A KR20210000579 A KR 20210000579A KR 20220098641 A KR20220098641 A KR 20220098641A
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Abstract

The present invention relates to an integrated biomineral precipitation device and method, which can prevent contamination due to external contact in a series of processes such as supply of a medium, preparation of a medium composition, injection of a medium composition, introduction of microorganisms and culture, and when the concentration of precipitating microorganisms exceeds a certain level, effectively separates and recovers microorganisms to which minerals are adsorbed and microorganisms to which minerals are not adsorbed through centrifugal separation. The integrated biomineral precipitation device comprises: a microorganism culture module; a rotating unit; a rotation driving unit rotating the rotating unit; and a control unit controlling an operation of the rotation driving unit. The microorganism culture module includes: a medium production unit for producing a medium mixture solution by receiving a medium for culturing microorganisms; a biomineral forming unit installed to be connected to the medium production unit, receiving the medium mixture solution from the medium production unit and receiving and culturing microorganisms that produce minerals by a biological reaction in the medium mixture solution; and a mineral discharge unit installed in communication with a lower part of the biomineral forming unit and discharging the precipitated mineral precipitation microorganisms, precipitated by minerals generated on a surface of the biomineral forming unit, to the outside. The rotating unit is rotatably installed around an axis perpendicular to the ground and is connected to the microorganism culture module to generate centrifugal force in the microorganism culture module by rotation so that the centrifugal separation of mineral precipitation microorganisms and microorganisms in which minerals are not precipitated occurs in the biomineral forming unit.

Description

미생물의 생체 광물 형성 작용을 이용한 일체형 생체 광물 석출 장치 및 방법{Integrated Mineral Extraction System Using Micro-organism, And Method for Extracting Mineral} Integrated Mineral Extraction System Using Micro-organism, And Method for Extracting Mineral

본 발명은 미생물을 배양하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미생물의 배양에 필요로 하는 배지혼합액을 제조하는 배지제조부와, 제조된 배지혼합액에 미생물을 투입하여 미생물을 배양하는 생체광물형성부가 일체화되고, 생체광물형성부의 미생물 배양액 내에서 표면에 탄산칼슘(CaCO3)과 같은 생체 광물이 흡착된 광물 석출 미생물을 원심분리하여 효과적으로 회수할 수 있는 일체형 생체 광물 석출 장치 및 이를 이용한 미생물 배양 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for culturing microorganisms, and more particularly, a medium manufacturing unit for preparing a medium mixture required for culturing microorganisms, and a biomineral forming unit for culturing microorganisms by introducing microorganisms into the prepared medium mixture An integrated biomineral precipitation device capable of effectively recovering by centrifugation of a mineral precipitating microorganism that is integrated and adsorbed on the surface of a biomineral such as calcium carbonate (CaCO 3 ) in the microbial culture solution of the biomineral forming unit, and a method for culturing microorganisms using the same it's about

일반적으로 미생물은 수질정화는 물론 철과 같은 금속이나 식품의 산화를 방지하기 위한 용도 그리고 가축의 분뇨, 생활하수, 각종 폐기물 등의 오염물질을 분해하여 정화시키는데 사용되고 있다.In general, microorganisms are used not only to purify water, but also to prevent oxidation of metals such as iron or food, and to decompose and purify pollutants such as livestock manure, domestic sewage, and various wastes.

또한 시멘트에 탄산염을 석출하는 미생물을 첨가하여 콘크리트 균열 부위를 자기치유할 수 있는 자기치유 콘크리트나 자기치유 보수재를 형성하는 기술이 연구되고 있다. In addition, a technology for forming self-healing concrete or self-healing repair materials that can self-heal cracks in concrete by adding microorganisms that precipitate carbonates to cement is being studied.

이와 같이 근래들어 미생물의 수요가 급증하고 있으며, 이러한 수요를 충족시키기 위해 미생물 배양장치를 이용하여 미생물을 인위적으로 생산하고 있다. As such, the demand for microorganisms has been rapidly increasing in recent years, and microorganisms are artificially produced by using a microbial culture apparatus to meet this demand.

미생물 배양장치에서 지속적으로 미생물을 배양하기 위해서는 미생물 영양 공급을 위한 배지 공급이 요구되는데, 종래에는 별도의 배지 제조장치에서 제조된 배지를 미생물 배양장치의 배양조 내부로 주입하여 미생물을 배양하고 있다. 따라서 배양조 내에 배지를 공급하는 과정에서 외부와의 접촉으로 배양액 오염이 발생할 수 있다. In order to continuously cultivate microorganisms in a microorganism culture apparatus, a medium supply for nutrient supply is required. In the related art, the medium prepared in a separate medium production apparatus is injected into the culture tank of the microorganism culture apparatus to culture the microorganisms. Therefore, in the process of supplying the medium into the culture tank, contamination of the culture medium may occur due to contact with the outside.

또한 효과적인 미생물 배양을 위해서는 온도와 pH, 용존 산소량 등에 대한 전체적인 제어 및 고려가 필요하며, 제조된 미생물을 사용하기 위해서는 미생물 배지 조성, 배지 주입, 미생물 배양, 미생물 배출 등의 일련의 과정이 필수적인데, 각각의 과정 사이에서 외부 접촉으로 인해 오염이 발생하기 쉬운 문제가 있다.In addition, for effective culturing of microorganisms, overall control and consideration of temperature, pH, dissolved oxygen, etc. are required. In order to use the prepared microorganisms, a series of processes such as composition of the microbial medium, injection of the medium, culture of microorganisms, and discharge of microorganisms are essential. There is a problem that contamination tends to occur due to external contact between each process.

대한민국 등록특허 제10-2000200호(2019.07.09. 등록)Republic of Korea Patent Registration No. 10-2000200 (Registered on Jul. 9, 2019) 대한민국 등록특허 제10-1770418호(2017.08.16. 등록)Republic of Korea Patent No. 10-1770418 (registered on August 16, 2017) 대한민국 등록특허 제10-0773341호(2007.10.30. 등록)Republic of Korea Patent No. 10-0773341 (registered on October 30, 2007) 대한민국 등록특허 제10-1025339호(2011.03.21. 등록)Republic of Korea Patent No. 10-1025339 (Registered on March 21, 2011)

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 배지의 공급과 배지조성물의 제조, 배지조성물의 주입, 미생물 투입 및 배양 등의 일련의 과정에서 외부 접촉으로 인해 오염을 방지할 수 있으며, 미생물 배양 과정에서 생체 광물이 흡착되어 과포화된 광물 석출 미생물의 농도가 일정 수준 이상이 되면 원심분리를 통해 광물이 흡착된 미생물과 광물이 흡착되지 않은 미생물을 효과적으로 분리하여 회수할 수 있는 일체형 생체 광물 석출 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to prevent contamination due to external contact in a series of processes such as supply of a medium, preparation of a medium composition, injection of a medium composition, introduction of microorganisms and culture. In the process of culturing microorganisms, when the concentration of supersaturated mineral-precipitating microorganisms is higher than a certain level due to the adsorption of biological minerals, it is possible to effectively separate and recover microorganisms adsorbed with minerals and microorganisms without minerals through centrifugation. To provide a mineral precipitation apparatus and method.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 일체형 생체 광물 석출 장치는, 미생물의 배양을 위한 배지를 공급받아 배지혼합액을 제조하는 배지제조부, 상기 배지제조부에 연결되게 설치되어 배지제조부로부터 배지혼합액을 공급받음과 더불어 배지혼합액 내에서 생체 반응에 의해 광물을 생성하는 미생물을 공급받아 배양하는 생체광물형성부, 상기 생체광물형성부의 하부에 연통되게 설치되어 생체광물형성부에서 표면에 광물이 생성되어 침전된 광물 석출 미생물을 외부로 배출하는 광물배출부를 포함하는 미생물 배양모듈; 지면(地面)에 대해 연직한 축을 중심으로 회전 가능하게 설치되며, 상기 미생물 배양모듈과 연결되어 회전 운동에 의해 미생물 배양모듈에 원심력을 발생시켜 상기 생체광물형성부에서 광물 석출 미생물과 광물이 석출되지 않은 미생물의 원심분리가 일어나도록 하는 회전부; 상기 회전부를 회전시키는 회전구동부; 및, 상기 회전구동부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다. The integrated biomineral precipitation apparatus according to the present invention for achieving the above object is a medium production unit for preparing a medium mixture by receiving a medium for culturing microorganisms, and is installed to be connected to the medium production unit and receives a medium from the medium production unit A bio-mineral forming part that receives and cultivates microorganisms that generate minerals by biological reaction in the medium mixture as well as receiving the mixed solution, and is installed in communication with the lower part of the bio-mineral forming part to generate minerals on the surface in the bio-mineral forming part a microorganism culture module comprising a mineral discharge unit for discharging the precipitated mineral-precipitating microorganisms to the outside; It is installed rotatably about an axis perpendicular to the ground, and is connected to the microorganism culturing module to generate centrifugal force in the microbial culturing module by rotational motion, so that the mineral precipitation microorganisms and minerals are not precipitated in the biomineral forming part Rotating part to cause the centrifugation of microorganisms that are not; a rotation driving unit for rotating the rotating unit; and a control unit for controlling the operation of the rotation driving unit.

상기 미생물 배양모듈은 상기 회전부에 지면(地面)에 대해 수평한 힌지축을 중심으로 상하방향으로 회전이 가능하게 연결되어 회전부가 회전할 때 미생물 배양모듈이 힌지축을 중심으로 상측으로 소정의 각도로 회전한 상태에서 회전부를 중심으로 회전할 수 있다. The microorganism culturing module is rotatably connected in the vertical direction about a hinge axis horizontal to the ground in the rotating part, so that when the rotating part rotates, the microorganism culturing module rotates at a predetermined angle upward around the hinge axis. It can rotate around the rotating part in the state.

상기 미생물 배양모듈은 복수개가 회전부에 원주방향으로 일정한 간격으로 배열될 수 있다. A plurality of the microbial culture modules may be arranged at regular intervals in the circumferential direction of the rotating part.

상기 미생물 배양모듈은, 상기 배지제조부의 일측에 설치되어 상기 배지제조부로 멸균된 배지를 공급하는 배지공급부를 더 포함할 수 있다. The microbial culture module may further include a medium supply unit installed on one side of the medium manufacturing unit to supply a sterilized medium to the medium manufacturing unit.

상기 광물배출부는 상부면이 개방된 통 형태로 되어 상기 생체광물형성부의 하단부에 탈착 가능하게 설치될 수 있다. The mineral discharging part may be in the form of a barrel with an open upper surface, and may be detachably installed at the lower end of the biomineral forming part.

본 발명의 일체형 생체 광물 석출 장치는, 하단이 상기 생체광물형성부에 연결되고 상단이 상기 배지제조부에 연결되는 배양액회수관과, 상기 배양액회수관을 통해 생체광물형성부의 미생물 배양액을 상기 배지제조부로 공급하여 회수하는 회수펌프와, 상기 배양액회수관의 입구측에 설치되어 광물 석출 미생물을 걸러내는 미생물필터를 더 포함할 수 있다. The integrated bio-mineral precipitation apparatus of the present invention includes a culture solution return pipe having a lower end connected to the bio-mineral forming unit and an upper end connected to the medium manufacturing unit, and a microbial culture solution of the bio-mineral forming unit through the culture solution return pipe. It may further include a recovery pump for supplying and recovering to the unit, and a microbial filter installed on the inlet side of the culture solution recovery pipe to filter out mineral depositing microorganisms.

본 발명의 한 형태에 따르면, 상기 생체광물형성부는, 배지제조부에서 공급되는 배지혼합액을 수용하는 배양챔버가 형성되어 있는 배양용기; 상기 배양용기의 일측에 배양챔버의 내부로 연통되게 형성된 미생물 투입구; 상기 배양챔버 내부에 설치되어 배지혼합액과 미생물이 혼합된 배양액을 혼합하는 배양액 교반부재; 상기 배지혼합액과 미생물이 혼합된 배양액을 가열하는 배양액 가열부재; 상기 배양챔버 내부로 미생물 배양을 위한 가스를 공급하는 가스공급유닛; 및, 상기 배양챔버 내부의 광물 석출 미생물의 농도를 측정하여 제어부로 감지 신호를 전송하는 농도측정센서;를 포함할 수 있다. According to one aspect of the present invention, the biomineral forming unit includes: a culture vessel in which a culture chamber for accommodating the medium mixture supplied from the medium manufacturing unit is formed; a microorganism inlet formed in communication with the inside of the culture chamber on one side of the culture vessel; a culture medium stirring member installed inside the culture chamber to mix the medium mixture and the culture medium in which the microorganisms are mixed; a culture solution heating member for heating the culture solution in which the medium mixture and microorganisms are mixed; a gas supply unit for supplying a gas for culturing microorganisms into the culture chamber; and a concentration measuring sensor that measures the concentration of the mineral-precipitating microorganisms inside the culture chamber and transmits a detection signal to the control unit.

상기 제어부는 상기 농도측정센서로부터 전송된 감지 신호를 바탕으로 광물 석출 미생물의 농도를 계산하고, 광물 석출 미생물의 농도가 점진적으로 증가하다가 일정하게 되는 구간에 진입한 후 일정 시간이 경과한 시점에 회전구동부를 정해진 회전속도로 작동시킬 수 있다. The control unit calculates the concentration of the mineral-precipitating microorganisms based on the detection signal transmitted from the concentration measurement sensor, and rotates at a time point after entering a section where the concentration of the mineral-precipitating microorganisms gradually increases and becomes constant. The driving unit can be operated at a predetermined rotational speed.

상기 제어부는 계산된 광물 석출 미생물의 농도에 따라 회전구동부에 의한 회전부의 회전속도를 제어할 수 있다. The control unit may control the rotational speed of the rotating unit by the rotating driving unit according to the calculated concentration of the mineral precipitating microorganism.

상술한 것과 같은, 본 발명에 따른 일체형 생체 광물 석출 장치를 이용한 광물 석출 방법은, As described above, the mineral precipitation method using the integrated biomineral precipitation device according to the present invention,

(S1) 배지제조부에 멸균된 배지를 공급하고, 가열 및 교반하여 배지혼합액을 제조하는 단계;(S1) supplying a sterilized medium to the medium preparation unit, heating and stirring to prepare a medium mixture;

(S2) 배지제조부의 배지혼합액을 생체광물형성부로 공급하는 단계;(S2) supplying the medium mixture from the medium production unit to the biomineral forming unit;

(S3) 생체광물형성부 내에 미생물을 주입하여 배양하는 단계; (S3) culturing by injecting microorganisms into the biomineral forming part;

(S4) 회전부를 회전시켜 생체광물형성부 내에서 생성된 광물 석출 미생물을 배양액과 원심분리시켜 광물배출부에 침전시키는 단계; 및,(S4) rotating the rotating part to centrifuge the mineral-precipitating microorganisms generated in the biomineral forming part with the culture solution to precipitate the mineral-discharging part; and,

(S5) 상기 회전부의 회전 운동이 정지된 후 상기 생체광물형성부 내의 배양액을 외부로 배출하고, 광물배출부에 침전되어 있는 광물 석출 미생물을 외부로 배출하는 단계;(S5) discharging the culture solution in the biomineral forming unit to the outside after the rotational motion of the rotating unit is stopped, and discharging the mineral precipitating microorganisms deposited in the mineral discharging unit to the outside;

를 포함할 수 있다. may include.

상기 (S5) 단계에서는 상기 생체광물형성부 내의 배양액을 상기 배지제조부로 공급하여 회수할 수 있다. In the step (S5), the culture solution in the biomineral forming unit may be supplied to the medium manufacturing unit and recovered.

상기 (S3) 단계는, The step (S3) is,

(S3-1)농도측정센서로 생체광물형성부의 배양액 내의 광물 석출 미생물의 농도를 측정하여 제어부로 감지 신호를 전송하는 단계;(S3-1) measuring the concentration of the mineral-precipitating microorganism in the culture solution of the biomineral forming unit with a concentration measuring sensor and transmitting a detection signal to the control unit;

(S3-2)상기 제어부가 상기 농도측정센서로부터 전송된 감지 신호를 바탕으로 광물 석출 미생물의 농도를 계산하는 단계; 및,(S3-2) calculating, by the control unit, the concentration of the mineral-precipitating microorganisms based on the detection signal transmitted from the concentration measuring sensor; and,

(S3-3)상기 제어부는 광물 석출 미생물의 농도가 점진적으로 증가하다가 일정하게 되는 구간에 진입한 후 일정 시간이 경과한 시점에 회전구동부를 정해진 회전속도로 작동시키는 단계;(S3-3) step of the controller operating the rotary drive unit at a predetermined rotation speed at a time when a predetermined time has elapsed after entering a section in which the concentration of the mineral-precipitating microorganisms gradually increases and becomes constant;

를 포함할 수 있다. may include.

상기 (S3-3) 단계에서 제어부는 계산된 광물 석출 미생물의 농도에 따라 회전구동부에 의한 회전부의 회전속도를 제어할 수 있다. In the step (S3-3), the control unit may control the rotation speed of the rotating unit by the rotating driving unit according to the calculated concentration of the mineral-precipitating microorganism.

본 발명에 따르면, 미생물의 배양을 위한 배지의 공급과 미생물 배양을 통해 미생물의 표면에 생체 광물을 석출하기 위한 구성이 하나의 미생물 배양모듈에 일체화되어 구성된다. 따라서 배지의 공급과 배지혼합액의 제조, 배지혼합액의 주입, 미생물 투입 및 배양, 미생물 배양액 배출 등의 일련의 과정이 모두 밀폐된 상태에서 이루어지므로 외부 접촉으로 인한 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, a configuration for precipitating biominerals on the surface of microorganisms through supply of a medium for culturing microorganisms and culturing microorganisms is integrated into one microbial culture module. Therefore, since a series of processes such as supply of the medium, preparation of the medium mixture, injection of the medium mixture, input and culture of microorganisms, and discharge of the microbial culture are all performed in a closed state, there is an effect of preventing contamination due to external contact.

또한 미생물 배양모듈이 회전부에 연결되어 회전부를 중심으로 회전 운동하면서 미생물 배양모듈에 원심력이 발생하게 되어, 미생물 배양모듈 내에서 광물이 과포화된 광물 석출 미생물과 광물이 과포화되지 않은 미생물이 원심분리된다. In addition, the microbial culture module is connected to the rotating part and rotates around the rotating part to generate a centrifugal force in the microbial culturing module, so that the mineral precipitating microorganisms supersaturated with minerals and microorganisms not supersaturated with minerals are centrifuged in the microbial culturing module.

특히 본 발명은 미생물 배양모듈의 광물 석출 미생물의 농도를 실시간으로 측정하여 농도에 따라 회전부의 작동과 회전속도를 제어함으로써 최적의 원심분리 효과를 얻을 수 있다. In particular, the present invention can obtain the optimal centrifugation effect by measuring the concentration of the mineral-precipitating microorganisms in the microbial culture module in real time and controlling the operation and rotation speed of the rotating part according to the concentration.

그리고, 회전부와 미생물 배양모듈의 회전 제어에 의해 광물이 과포화된 광물 석출 미생물과 광물이 과포화되지 않은 미생물을 원심분리한 후 광물이 과포화되지 않은 미생물이 부유하는 배양액을 미생물 배양모듈의 배지제조부로 이송하여 저장한 후 재사용할 수 있으므로 재료의 낭비를 방지하고, 효율적인 광물 석출 과정이 연속적으로 진행될 수 있는 효과도 있다.And, by centrifuging the mineral-precipitating microorganisms supersaturated with minerals and microorganisms not supersaturated with minerals by rotation control of the rotating part and the microorganism culturing module, the culture medium in which the microorganisms are not supersaturated with minerals are suspended is transferred to the medium manufacturing unit of the microbial culturing module. Since it can be reused after being stored, there is an effect that the waste of materials can be prevented, and the efficient mineral precipitation process can be continued continuously.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 생체 광물 석출 장치의 정면에서 본 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 일체형 생체 광물 석출 장치의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 일체형 생체 광물 석출 장치를 구성하는 미생물 배양모듈의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일체형 생체 광물 석출 장치에서 발생하는 미생물의 생체 광물 생성 작용을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일체형 생체 광물 석출 장치에서 진행되는 광물 석출 미생물의 농도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 생체 광물 석출 방법을 설명하는 순서도이다.
1 is a cross-sectional view viewed from the front of an integrated biomineral precipitation apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the integrated biomineral precipitation apparatus shown in FIG. 1 .
3 is a cross-sectional view of a microorganism culture module constituting the integrated biomineral precipitation apparatus shown in FIG. 1 .
4 is a view schematically showing the biomineral production action of microorganisms generated in the integrated biomineral precipitation apparatus of the present invention.
5 is a graph showing the change in the concentration of the mineral-precipitating microorganisms proceeding in the integrated bio-mineral precipitation apparatus of the present invention.
6 is a flowchart illustrating an integrated biomineral precipitation method according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시 예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.The configuration shown in the embodiments and drawings described in this specification is only a preferred example of the disclosed invention, and there may be various modifications that can replace the embodiments and drawings of the present specification at the time of filing of the present application.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 미생물의 생체 광물 형성 작용을 이용한 일체형 생체 광물 석출 장치 및 방법을 후술된 실시 예에 따라 구체적으로 설명하도록 한다. Hereinafter, an integrated biomineral precipitation apparatus and method using the biomineral forming action of microorganisms will be described in detail according to the embodiments described below with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 생체 광물 석출 장치는, 미생물의 배양을 위한 배지혼합액 내에 생체 반응에 의해 광물을 생성하는 미생물을 투입하여 배양액을 제조하는 미생물 배양모듈(10)과, 미생물 배양모듈(10)에 회전력을 전달하여 미생물 배양모듈(10)에서 광물 석출 미생물(M)과 광물이 석출되지 않은 미생물의 원심분리가 일어나도록 하는 회전부(20), 상기 회전부(20)를 회전시키는 회전구동부, 및 상기 회전구동부의 작동을 제어하는 제어부(30)를 포함한다. 1 and 2, the integrated bio-mineral precipitation apparatus according to an embodiment of the present invention is a microorganism culture for preparing a culture solution by introducing a microorganism that generates minerals by a biological reaction in a medium mixture for culturing microorganisms. The module 10 and the rotating part 20 that transmits a rotational force to the microbial culture module 10 to cause centrifugal separation of the mineral-precipitating microorganism (M) and the mineral-free microorganism in the microorganism culturing module (10), the above It includes a rotation driving unit for rotating the rotating unit 20, and a control unit 30 for controlling the operation of the rotating driving unit.

상기 미생물 배양모듈(10)은 복수개(이 실시예에서 4개)가 회전부(20)로부터 일정 거리 떨어진 위치에 원주방향으로 일정한 간격으로 배열된다. 각각의 미생물 배양모듈(10)은 상기 회전부(20)에 구비된 컨넥팅프레임(22)의 끝단에 지면(地面)에 대해 수평한 힌지축(23)을 중심으로 상하방향으로 회전이 가능하게 연결된다. 따라서 상기 회전부(20)가 회전하게 되면 미생물 배양모듈(10)에 원심력이 가해지게 되고, 미생물 배양모듈(10)이 힌지축(23)을 중심으로 상측으로 소정의 각도로 회전한 상태에서 회전부(20)를 중심으로 회전하게 된다. The microbial culture module 10 is arranged at regular intervals in the circumferential direction at a location separated from the rotating part 20 by a plurality (four in this embodiment). Each microorganism culturing module 10 is connected to the end of the connecting frame 22 provided in the rotating part 20 so as to be rotatably rotatable in the vertical direction about the hinge shaft 23 horizontal to the ground. do. Therefore, when the rotating part 20 rotates, centrifugal force is applied to the microorganism culturing module 10, and the microbial culturing module 10 rotates upward at a predetermined angle about the hinge shaft 23. 20) will be rotated.

회전부(20)는 중심부가 지면(地面)에 대해 연직한 축(21)을 중심으로 회전하도록 설치된다. 회전부(20)는 사각평판 형태로 이루어지며, 각 변부에 미생물 배양모듈(10)을 연결하기 위한 복수의 컨넥팅프레임(22)이 구비된다. The rotating part 20 is installed so that the center rotates about the axis 21 perpendicular to the ground. The rotating part 20 is made in the form of a square plate, and a plurality of connecting frames 22 for connecting the microorganism culture module 10 are provided on each side.

회전구동부는 제어부(30)와 전기적으로 연결되어 제어부(30)로부터 제어 신호를 인가받아 회전부(20)를 지면(地面)에 대해 연직한 축(21)을 중심으로 소정이 회전 속도로 회전시키도록 구성된 것으로, 도면에 도시하지는 않았으나 모터와, 모터의 회전력을 회전부(20)로 전달하는 기어, 또는 풀리와 벨트 등의 동력전달장치를 포함하는 회전 구동장치를 적용하여 구성할 수 있다. 또는 회전부(20)의 중심축에 직결되어 회전부(20)에 회전력을 전달하는 직결식 모터를 적용하여 구성할 수도 있을 것이다. The rotary driving unit is electrically connected to the control unit 30 and receives a control signal from the control unit 30 to rotate the rotating unit 20 at a predetermined rotational speed about the axis 21 perpendicular to the ground. Although not shown in the drawing, it may be configured by applying a motor and a rotation driving device including a gear transmitting the rotational force of the motor to the rotating unit 20, or a power transmission device such as a pulley and a belt. Alternatively, it may be configured by applying a direct-coupled motor that is directly connected to the central axis of the rotating unit 20 and transmits the rotational force to the rotating unit 20 .

제어부(30)는 상기 미생물 배양모듈(10) 내에서 생성된 광물 석출 미생물(M)의 농도가 일정 수준에 도달하면 회전구동부에 제어신호를 전송하여 회전부(20)가 정해진 회전속도로 회전되도록 회전구동부의 작동을 제어한다. 좀 더 구체적으로, 제어부(30)는 미생물 배양모듈(10)에 마련된 농도측정센서(610)(도 3 참조)로부터 전송된 감지 신호를 바탕으로 광물 석출 미생물(M)의 농도를 계산하고, 광물 석출 미생물(M)의 농도가 점진적으로 증가하다가 일정하게 되는 구간에 진입한 후 일정 시간이 경과한 시점에 회전구동부를 정해진 회전속도로 작동시킨다. 이 때 제어부(30)는 계산된 광물 석출 미생물(M)의 농도에 따라 회전구동부에 의한 회전부(20)의 회전속도를 제어한다. 이에 대해서는 이후의 광물 석출 방법에 대한 설명에서 좀 더 상세히 설명하기로 한다.When the concentration of the mineral-precipitating microorganism (M) generated in the microorganism culture module 10 reaches a certain level, the control unit 30 transmits a control signal to the rotary drive unit and rotates the rotating unit 20 to rotate at a predetermined rotation speed. Controls the operation of the drive unit. More specifically, the control unit 30 calculates the concentration of the mineral precipitating microorganism (M) based on the detection signal transmitted from the concentration measuring sensor 610 (see FIG. 3) provided in the microorganism culture module 10, and the mineral After entering a section in which the concentration of the precipitated microorganism (M) gradually increases and becomes constant, the rotary drive unit is operated at a predetermined rotational speed when a predetermined time has elapsed. At this time, the control unit 30 controls the rotational speed of the rotating unit 20 by the rotating driving unit according to the calculated concentration of the mineral precipitating microorganism (M). This will be described in more detail in the following description of the mineral precipitation method.

도 3 및 도 4를 참조하면, 미생물 배양모듈(10)은, 배지(C1)가 수용되는 복수의 배지공급챔버(111)를 구비하는 배지공급부(100), 상기 배지공급부(100)의 배지공급챔버(111)로부터 멸균된 배지를 공급받아 배지혼합액(C2)을 제조하는 배지제조부(200), 상기 배지제조부(200)로부터 공급된 배지혼합액(C2)과 외부에서 투입된 미생물을 혼합하여 미생물을 배양하는 생체광물형성부(300), 상기 배지제조부(200)와 생체광물형성부(300)를 연결하는 배지혼합액 공급관(340), 생체광물형성부(300)의 하부에 연통되게 설치되어 생체광물형성부(300) 내에서 표면에 광물이 생성되어 침전된 광물 석출 미생물(M)을 외부로 배출하는 광물배출부(400) 및, 상기 배지공급부(100)와 배지제조부(200) 및 생체광물형성부(300)를 구성하는 구성요소의 작동을 제어하는 모듈제어기(500)를 포함한다. Referring to FIGS. 3 and 4 , the microorganism culture module 10 includes a medium supply unit 100 having a plurality of medium supply chambers 111 in which the medium C1 is accommodated, and the medium supply of the medium supply unit 100 . The medium production unit 200 for receiving the sterilized medium from the chamber 111 to prepare the medium mixture (C2), the medium mixture (C2) supplied from the medium production unit 200 and the microorganisms introduced from the outside by mixing the microorganisms It is installed in communication with the lower part of the biomineral forming unit 300 for culturing, the medium mixture supply pipe 340 connecting the medium manufacturing unit 200 and the biomineral forming unit 300, and the biomineral forming unit 300. A mineral discharging unit 400 for discharging mineral precipitating microorganisms (M) that are formed on the surface of the biomineral forming unit 300 and deposited to the outside, and the medium supply unit 100 and the medium manufacturing unit 200 and and a module controller 500 for controlling the operation of components constituting the biomineral forming unit 300 .

배지공급부(100)와 배지제조부(200), 생체광물형성부(300), 광물배출부(400)는 상하방향으로 적층 배열되며, 일체로 연결된다. The medium supply unit 100 , the medium manufacturing unit 200 , the biomineral forming unit 300 , and the mineral discharging unit 400 are vertically stacked and connected integrally.

배지공급부(100)는 배지가 수용되는 복수의 배지공급챔버(111)를 구비한 공급기본체(110)와, 상기 공급기본체(110)에서 공급되는 배지를 배지제조부(200) 내로 안내하는 배지공급관(120)과, 상기 배지공급관(120)의 하단부를 배지제조부(200)에 기밀하게 연결하기 위한 연결마개(130)를 포함한다. The medium supply unit 100 includes a supply main body 110 having a plurality of medium supply chambers 111 in which the medium is accommodated, and a medium supply pipe for guiding the medium supplied from the supply main body 110 into the medium manufacturing unit 200 . and a connecting stopper 130 for airtightly connecting the lower end of the medium supply pipe 120 to the medium production unit 200 .

상기 공급기본체(110)에는 복수의 배지공급챔버(111)가 나란하게 배열된다. 상기 배지공급챔버(111)는 공급기본체(110)에 일체로 형성될 수 있지만, 이와 다르게 카트리지와 같은 구조로 공급기본체(110)와 개별체로 만들어져 공급기본체(110)에 착탈될 수 있게 구성될 수도 있다. 배지공급챔버(111)가 카트리지 형태를 갖게 되면, 서로 다른 종류의 배지가 담겨진 배지 카트리지를 공급기본체(110)에 용이하게 장착하여 배지를 공급하고, 배지 공급이 완료되면 다른 배지 카트리지로 교체하여 배지를 공급할 수 있다.A plurality of medium supply chambers 111 are arranged side by side in the supply body 110 . The medium supply chamber 111 may be integrally formed with the supply main body 110 , but alternatively, it is made separately from the supply main body 110 in a cartridge-like structure to be detachably configured to the supply main body 110 . have. When the medium supply chamber 111 has a cartridge shape, medium cartridges containing different types of medium are easily mounted on the supply main body 110 to supply the medium, and when the medium supply is completed, it is replaced with another medium cartridge for medium discharge. can supply

상기 배지공급챔버(111)의 하단부는 개방되게 형성되어 배지가 아래쪽으로 낙하하여 배출될 수 있게 되어 있다. 상기 배지공급챔버(111)의 하부에는 배지공급챔버(111)의 하단부로부터 낙하하는 배지에서 세균을 제거하는 멸균필터(112)가 배치되고, 상기 멸균필터(112)의 하부에는 멸균필터(112)를 통과한 배지를 일시적으로 저장하는 복수의 버퍼챔버(113)가 연통되게 배치된다. 상기 멸균필터(112)는 배지에서 불순물과 세균을 걸러내는 거름종이 등을 적용할 수 있다. The lower end of the medium supply chamber 111 is formed to be open so that the medium can be discharged by dropping downward. A sterilization filter 112 for removing bacteria from the medium falling from the lower end of the medium supply chamber 111 is disposed in the lower portion of the medium supply chamber 111, and the sterilization filter 112 is disposed on the lower portion of the sterilization filter 112. A plurality of buffer chambers 113 for temporarily storing the medium passing through are arranged in communication. The sterilization filter 112 may be applied with a filter paper that filters impurities and bacteria from the medium.

상기 버퍼챔버(113)는 하단부가 깔때기 형태로 되어 하측으로 배지가 자연스럽게 흘러나갈 수 있게 되어 있다. 상기 버퍼챔버(113)의 상단부에는 상기 멸균필터(112)가 놓여지는 다공판(미도시)이 고정되게 설치될 수 있다. The buffer chamber 113 has a lower end in the form of a funnel so that the medium can flow naturally downward. A perforated plate (not shown) on which the sterilizing filter 112 is placed may be fixedly installed on the upper end of the buffer chamber 113 .

상기 배지공급관(120)은 상단이 각각의 버퍼챔버(113)의 하단에 개별적으로 연결되고 하단이 상기 배지제조부(200)의 상부에 기밀하게 연결되어 버퍼챔버(113) 내의 배지를 배지제조부(200) 내로 안내한다. 상기 배지공급관(120)은 배지의 공급 및 차단을 위한 배지공급 제어밸브(140)를 구비하며, 상기 배지공급 제어밸브(140)는 모듈제어기(500)와 전기적으로 연결되어 제어되는 솔레노이드밸브를 적용할 수 있다. The medium supply pipe 120 has an upper end individually connected to the lower end of each buffer chamber 113 and a lower end airtightly connected to the upper portion of the medium manufacturing unit 200 to supply the medium in the buffer chamber 113 to the medium manufacturing unit. (200) guide me. The medium supply pipe 120 includes a medium supply control valve 140 for supplying and blocking the medium, and the medium supply control valve 140 is electrically connected to the module controller 500 to control a solenoid valve applied. can do.

배지공급관(120)의 하부는 연결마개(130)에 의해 배지제조부(200)에 기밀하게 연결된다. 상기 연결마개(130)는 배지공급관(120)의 수와 대응하는 수의 관연결공(미도시)이 상하로 관통되게 형성되어, 관연결공을 통해 배지공급관(120)이 기밀하게 삽입되어 연결된다. The lower portion of the medium supply pipe 120 is airtightly connected to the medium production unit 200 by the connecting stopper 130 . The connecting stopper 130 is formed so that the number of tube connection holes (not shown) corresponding to the number of the medium supply tube 120 are vertically penetrated, and the medium supply tube 120 is airtightly inserted and connected through the tube connection hole. do.

상기 연결마개(130)는 배지제조부(200)의 배지제조용기(210) 상단에 개방되게 형성되어 있는 배지투입구(212)에 착탈 가능하게 결합되면서 배지제조부(200) 상단의 배지투입구를 개폐한다. 이를 위해 배지투입구의 외면에 수나사산이 형성되고, 연결마개(130)의 내주면에 상기 수나사산에 나선 결하되는 암나사산이 형성될 수 있다. The connection stopper 130 is detachably coupled to the medium inlet 212 that is formed to be open at the top of the medium production container 210 of the medium production unit 200 and opens and closes the medium inlet at the top of the medium production unit 200 . do. To this end, a male thread may be formed on the outer surface of the medium inlet, and a female thread that is helically coupled to the male thread may be formed on the inner circumferential surface of the connection stopper 130 .

상기 배지제조부(200)는, 상기 배지공급부(100)로부터 공급되는 배지가 저장되는 배지제조챔버(211)를 구비한 배지제조용기(210), 상기 배지제조챔버(211) 내에 회전 가능하게 설치되어 배지를 혼합하는 배지 교반부재(220), 상기 배지제조챔버(211) 내의 배지를 가열하는 배지 가열부재(230)를 포함한다. 상기 배지제조용기(210)에는 배지의 수위를 측정하는 수위센서와 배지의 온도를 측정하는 온도센서가 설치될 수 있다. 수위센서와 온도센서는 모듈제어기(500)에 전기적으로 연결되어 감지 신호를 모듈제어기(500)로 전송한다. The medium production unit 200 is a medium production container 210 having a medium production chamber 211 in which the medium supplied from the medium supply unit 100 is stored, and is rotatably installed in the medium production chamber 211 . and a medium stirring member 220 for mixing the medium, and a medium heating member 230 for heating the medium in the medium production chamber 211 . A water level sensor for measuring the level of the medium and a temperature sensor for measuring the temperature of the medium may be installed in the medium production vessel 210 . The water level sensor and the temperature sensor are electrically connected to the module controller 500 to transmit a detection signal to the module controller 500 .

또한 배지제조부(200) 내의 배지제조챔버(211)를 진공 상태로 만들기 위한 진공생성수단이 추가로 구성될 수 있다. 진공생성수단은 배지제조챔버(211)의 일측에 연결되는 진공펌프를 적용하여 구성할 수 있다. In addition, a vacuum generating means for making the medium production chamber 211 in the medium production unit 200 in a vacuum state may be additionally configured. The vacuum generating means may be configured by applying a vacuum pump connected to one side of the medium production chamber 211 .

상기 배지 교반부재(220)는 배지제조챔버(211)의 하단부에 제1교반모터(221)에 의해 회전하도록 설치되어 배지를 교반하는 작용을 한다. 상기 제1교반모터(221)는 모듈제어기(500)와 전기적으로 연결되어 그 작동이 제어된다. The medium stirring member 220 is installed to rotate by the first stirring motor 221 at the lower end of the medium production chamber 211 serves to stir the medium. The first stirring motor 221 is electrically connected to the module controller 500 to control its operation.

상기 배지 가열부재(230)는 배지제조챔버(211)의 하부에 설치되는 전열판 또는 전열선으로 이루어지며, 모듈제어기(500)와 전기적으로 연결되어 그 작동이 제어된다. The medium heating member 230 is made of a heating plate or heating wire installed in the lower portion of the medium production chamber 211, and is electrically connected to the module controller 500 to control its operation.

모듈제어기(500)는 배지공급부(100)의 배지공급 제어밸브(140)와 배지 교반부재(220), 배지 가열부재(230), 진공생성수단과 전기적으로 연결되어, 수위센서(미도시)에 의해 측정된 배지의 수위에 따라 상기 배지공급부(100)로부터 배지제조용기(210)로의 배지 공급과 상기 배지 교반부재(220)의 작동을 제어하며, 온도센서(미도시)에 의해 측정된 배지의 온도에 따라 상기 배지 가열부재(230)의 작동과 진공생성수단의 작동을 제어한다. The module controller 500 is electrically connected to the medium supply control valve 140 of the medium supply unit 100, the medium stirring member 220, the medium heating member 230, and the vacuum generating means, and is connected to the water level sensor (not shown). Controls the supply of the medium from the medium supply unit 100 to the medium production vessel 210 and the operation of the medium stirring member 220 according to the level of the medium measured by the temperature sensor (not shown). The operation of the medium heating member 230 and the operation of the vacuum generating means are controlled according to the temperature.

생체광물형성부(300)는, 배지혼합액을 저장하는 배양챔버(311)가 형성되어 있는 배양용기(310), 배양챔버(311) 내부에 설치되어 배지혼합액과 미생물이 혼합된 배양액(C3)을 혼합하는 배양액 교반부재(320), 상기 배지혼합액과 미생물이 혼합된 배양액(C3)을 가열하는 배양액 가열부재(배지혼합액 내에 함유된 칼슘이온), 배양챔버(311) 내부로 미생물 배양을 위한 가스를 공급하는 가스공급유닛을 포함한다. 상기 배양액 교반부재(320)와 배양액 가열부재(330)와 가스공급유닛은 모듈제어기(500)에 의해 그 작동이 제어될 수 있다.The biomineral forming unit 300 is installed inside the culture vessel 310 and the culture chamber 311 in which the culture chamber 311 for storing the medium mixture is formed, and the culture medium (C3) in which the medium mixture and microorganisms are mixed A gas for culturing microorganisms into the culture medium stirring member 320 for mixing, the culture medium heating member (calcium ions contained in the medium mixture) for heating the culture medium (C3) in which the medium mixture solution and the microorganisms are mixed, and the culture chamber 311 It includes a gas supply unit for supplying. The operation of the culture solution stirring member 320 , the culture solution heating member 330 , and the gas supply unit may be controlled by the module controller 500 .

상기 배양용기(310)의 배양챔버(311)는 배지혼합액 공급관(340)을 통해 상기 배지제조부(200)의 배지제조챔버(211)로부터 배지혼합액을 공급받는다. 상기 배지혼합액 공급관(340)은 일단이 배지제조챔버(211)의 하단부에 연결되고, 다른 일단이 배양챔버(311)의 상단부에 연결되어 배지제조챔버(211)의 배지혼합액을 배양챔버(311) 내부로 공급한다. 상기 배지혼합액 공급관(340)에는 상기 모듈제어기(500)와 전기적으로 연결되어 배지혼합액 공급관(340)을 통한 배지혼합액의 공급을 제어하는 공급관 제어기(341)가 설치된다. The culture chamber 311 of the culture vessel 310 receives the medium mixture from the medium production chamber 211 of the medium production unit 200 through the medium mixture supply pipe 340 . The medium mixture supply pipe 340 has one end connected to the lower end of the medium production chamber 211, and the other end connected to the upper end of the culture chamber 311 to supply the medium mixture of the medium production chamber 211 to the culture chamber 311. supplied internally. A supply pipe controller 341 is installed in the medium mixture supply pipe 340 , which is electrically connected to the module controller 500 and controls the supply of the medium mixture through the medium mixture supply pipe 340 .

상기 배양용기(310)의 일측면 상부에는 주사기와 같은 도구로 미생물을 주입할 수 있도록 하기 위한 미생물 투입구(312)가 배양챔버(311) 내측으로 연통되게 형성되어 있다. 상기 미생물 투입구(312)는 공지의 부틸고무 스토퍼(butyl rubber stopper)와 같은 마개에 의해 폐쇄된 상태를 유지하는데, 부틸고무 스토퍼는 주사액을 담는 용기의 마개 등으로 널리 사용하는 부품으로 얇은 주사바늘에 의해 천공된 후 다시 오므려지면서 천공된 홀이 메워져 기밀 상태를 유지할 수 있는 특성이 있다. In the upper portion of one side of the culture vessel 310, a microorganism inlet 312 for injecting microorganisms with a tool such as a syringe is formed to communicate with the inside of the culture chamber 311. The microorganism inlet 312 is kept closed by a stopper such as a known butyl rubber stopper. The butyl rubber stopper is a part widely used as a stopper for a container containing an injection solution. As it is closed again after being perforated by the hole, the perforated hole is filled and the airtight state can be maintained.

도 4에 도시한 것과 같이, 상기 미생물 투입구(312)를 통해 주입되는 미생물은 배지혼합액 내의 우레아(urea) 분해를 통해 표면에 탄산이온(CO3 2-)을 생성하는 우레아 분해성 미생물일 수 있다. 우레아 분해성 미생물은 배지혼합액 내에 함유된 칼슘이온(Ca2+)과 결합하여 표면에 탄산칼슘(CaCO3)과 같은 생체 광물이 생성된다. 우레아 분해성 미생물로는 스포로사르시나 파스테우리(Sporosarcina pasteurii), 바실러스 수도피르무스(Bacillus pseudofirmus), 바실러스 파스테우리(Bacillus pasteurii) 등을 사용할 수 있다. As shown in FIG. 4 , the microorganism injected through the microorganism inlet 312 may be a urea-degrading microorganism that generates carbonate ions (CO 3 2- ) on the surface through decomposition of urea in the medium mixture. Urea-degrading microorganisms combine with calcium ions (Ca 2+ ) contained in the medium mixture to produce biominerals such as calcium carbonate (CaCO 3 ) on the surface. As the urea-degrading microorganism, Sporosarcina pasteurii, Bacillus pseudofirmus, Bacillus pasteurii, and the like can be used.

또는 이산화탄소(CO2)를 이용하여 탄산이온(CO3 2-)을 생성하고, 배지혼합액 내의 칼슘이온(Ca2+)과 결합하여 표면에 탄산칼슘(CaCO3)과 같은 생체 광물을 생성할 수 있는 탄산무수화효소를 가진 미생물을 이용할 수도 있다. 탄산무수화효소를 가진 미생물로는 바실러스 튜링겐시스(Bacillus thuringiensis), 바실러스 코니(Bacillus cohnii), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 등을 사용할 수 있다. Alternatively, carbon dioxide (CO 2 ) is used to generate carbonate ions (CO 3 2- ), and by combining with calcium ions (Ca 2+ ) in the medium mixture, biominerals such as calcium carbonate (CaCO 3 ) can be produced on the surface. It is also possible to use microorganisms with carbonic anhydrase present. As the microorganism having carbonic anhydrase, Bacillus thuringiensis, Bacillus cohnii, Bacillus subtilis, and the like can be used.

상기 배양챔버(311)의 내부에도 배양액(C3)의 수위를 감지하는 수위센서(미도시)와 배양액의 온도를 감지하는 온도센서(미도시), 배양액 내의 용존가스 농도를 감지하는 용존가스센서(미도시)가 추가로 설치될 수 있으며, 수위센서와 온도센서, 용존가스센서는 모듈제어기(500)와 전기적으로 연결되어 측정값을 전송한다. A water level sensor (not shown) for detecting the level of the culture solution (C3) inside the culture chamber 311, a temperature sensor (not shown) for detecting the temperature of the culture solution, a dissolved gas sensor for detecting the concentration of dissolved gas in the culture solution ( (not shown) may be additionally installed, and the water level sensor, the temperature sensor, and the dissolved gas sensor are electrically connected to the module controller 500 to transmit the measured values.

또한 상기 배양용기(310)에는 배양챔버(311) 내부의 배양액(C3) 중의 광물 석출 미생물(M)의 농도를 측정하여 제어부(30)로 감지 신호를 전송하는 농도측정센서(610)가 설치된다. 농도측정센서(610)는 농도를 측정하기 위한 공지의 광학식 농도센서 또는 탁도센서를 적용하여 구성할 수 있으며, 측정 결과를 유선 또는 무선으로 실시간으로 제어부(30)로 전송한다. In addition, the culture vessel 310 has a concentration measuring sensor 610 that measures the concentration of the mineral-precipitating microorganism (M) in the culture solution (C3) inside the culture chamber 311 and transmits a detection signal to the control unit 30 is installed. . The density measuring sensor 610 may be configured by applying a known optical density sensor or turbidity sensor for measuring the density, and transmits the measurement result to the control unit 30 in real time by wire or wirelessly.

상기 배양액 교반부재(320)는 배양챔버(311)의 하단부에 제2교반모터(321)에 의해 회전하도록 설치되어 배지를 교반하는 작용을 한다. 상기 제2교반모터(321)는 모듈제어기(500)와 전기적으로 연결되어 그 작동이 제어된다. The culture medium stirring member 320 is installed at the lower end of the culture chamber 311 to be rotated by the second stirring motor 321 to agitate the medium. The second stirring motor 321 is electrically connected to the module controller 500 to control its operation.

상기 배양액 가열부재(330)는 상기 가스공급유닛을 구성하는 복수의 가스주입관(354)에 나선형으로 권선되며, 탄소나노튜브와 폴리머가 혼입된 재질로 되어 상기 모듈제어기(500)에서 인가되는 전원에 의해 발열하는 열선으로 이루어진다. 이와 같이 탄소나노튜브와 폴리머가 혼입된 재질로 된 배양액 가열부재(330)는 기존의 도전성 금속 재질로 된 된 열선이나 전열히터에 비하여 내식성 및 내화학성이 우수한 이점이 있다. The culture medium heating member 330 is spirally wound around a plurality of gas injection tubes 354 constituting the gas supply unit, and is made of a material in which carbon nanotubes and polymers are mixed. Power applied from the module controller 500 It consists of a hot wire that heats up by As such, the culture medium heating member 330 made of a material in which carbon nanotubes and polymers are mixed has advantages in corrosion resistance and chemical resistance compared to conventional heating wires or electric heaters made of a conductive metal material.

또한 배양액 가열부재(330)가 가스공급유닛의 가스주입관(354)에 나선형으로 권선되면, 배양액 전체에 걸쳐 균일하게 열이 전달되고, 배양액과의 접촉 면적이 증대되어 신속하고 효과적으로 열을 전달할 수 있는 이점이 있다.In addition, when the culture medium heating member 330 is spirally wound around the gas injection pipe 354 of the gas supply unit, heat is uniformly transferred throughout the culture solution, and the contact area with the culture solution is increased, so that heat can be transferred quickly and effectively. there is an advantage

가스공급유닛은 미생물의 생장 및 생체 광물 석출에 필요한 가스 및/또는 배양 환경을 조성하기 위한 가스를 공급하는데, 예를 들어 호기성 환경 조성을 위해서는 산소(O2)가 공급되고, 혐기성 환경을 조성하기 위해서는 질소(N2)가 공급될 수 있다. 또한 생체 광물 석출을 위한 미생물로서 탄산무수화효소를 가진 미생물을 사용할 경우 생체 광물 석출을 위해 이산화탄소(CO2) 가스를 공급할 수 있다.The gas supply unit supplies a gas necessary for the growth of microorganisms and precipitation of biominerals and/or a gas for creating a culture environment, for example, oxygen (O 2 ) is supplied to create an aerobic environment, and an anaerobic environment. Nitrogen (N 2 ) may be supplied. In addition, when a microorganism having carbonic anhydrase is used as a microorganism for biomineral precipitation, carbon dioxide (CO 2 ) gas may be supplied for biomineral precipitation.

이 실시예에서 가스공급유닛은, 배양용기(310)의 외면에 설치되어 가스를 공급하는 가스공급원(351), 상기 가스공급원(351)과 연결되며 배양용기(310)를 관통하여 배양챔버(311) 하단부 내측으로 가스를 안내하는 가스공급관(353), 상기 배양챔버(311) 내부에서 상기 가스공급관(353)과 연결되며 배양챔버(311)의 하부에서 상측으로 연장되어 배양챔버(311) 내측으로 가스를 배출하는 복수의 가스주입관(354) 및, 상기 가스공급원(351)으로부터의 가스 공급을 제어하는 가스공급제어기(352)를 포함한다. 상기 가스주입관(354)은 복수개가 원주방향을 따라 일정한 간격으로 배치되어 상단의 토출구를 통해 가스를 배출한다. 또한 상기 가스주입관(354)은 전술한 것처럼 탄소나노튜브와 폴리머의 복합체로 된 배양액 가열부재(330)가 권선되는 지지체의 기능도 겸하게 된다. In this embodiment, the gas supply unit is installed on the outer surface of the culture vessel 310 and is connected to a gas supply source 351 for supplying gas, the gas supply source 351 , and passes through the culture vessel 310 to the culture chamber 311 . ) A gas supply pipe 353 for guiding the gas to the inside of the lower end, is connected to the gas supply pipe 353 inside the culture chamber 311 and extends upward from the lower part of the culture chamber 311 to the inside of the culture chamber 311 It includes a plurality of gas injection pipes 354 for discharging gas, and a gas supply controller 352 for controlling gas supply from the gas supply source 351 . A plurality of the gas injection pipes 354 are arranged at regular intervals along the circumferential direction to discharge gas through the outlet at the top. In addition, the gas injection pipe 354 also serves as a support on which the culture medium heating member 330 made of a composite of carbon nanotubes and a polymer is wound as described above.

상기 광물배출부(400)는 상부면이 개방된 원통 형태로 되어 상기 생체광물형성부(300)의 배양용기(310)의 하단부에 탈착 가능하게 설치된다. 광물배출부(400)를 배양용기(310)의 하단부에 용이하게 탈착할 수 있도록 하기 위하여, 광물배출부(400)의 상단부와 배양용기(310)의 하단부 사이에는 수나사부와 암나사부로 이루어져 나선 결합되는 나사산부(410)가 형성되어 있다. 따라서 광물배출부(400)에 침전된 광물 석출 미생물(M)을 회수하고자 할 경우 광물배출부(400)를 배양용기(310)에 대해 회전시켜 광물배출부(400)를 배양용기(310)에서 분리하여 생체 광물이 석출된 광물 석출 미생물(M)을 회수하고, 다시 광물배출부(400)를 배양용기(310)의 하단부에 맞추어 이전과는 반대방향으로 회전시켜 광물배출부(400)를 배양용기(310)의 하단부에 결합시켜 사용할 수 있다. The mineral discharge unit 400 has an open top surface and is detachably installed at the lower end of the culture vessel 310 of the biomineral forming unit 300 . In order to allow the mineral discharge unit 400 to be easily detached from the lower end of the culture vessel 310, between the upper end of the mineral discharge unit 400 and the lower end of the culture vessel 310, a male screw part and a female screw part are spirally coupled. A threaded portion 410 is formed. Therefore, if you want to recover the mineral precipitating microorganism (M) deposited in the mineral discharging unit 400, rotate the mineral discharging unit 400 with respect to the culture vessel 310 to remove the mineral discharging unit 400 from the culture vessel 310. The separation and recovery of the mineral precipitating microorganisms (M) from which biominerals are precipitated are recovered, and the mineral discharging unit 400 is cultured by rotating the mineral discharging unit 400 to the lower end of the culture vessel 310 in the opposite direction to the previous one. It can be used in combination with the lower end of the container (310).

한편 상기 광물배출부(400)를 통한 광물 석출 미생물(M)의 회수를 위해서는 배양용기(310) 내부의 배양액(C3)을 외부로 배출하여 배양용기(310) 내부로 빈 상태로 만들어야한다. 이에 생체광물형성부(300)와 배지제조부(200) 사이에 생체광물형성부(300)의 배양액(C3)을 배지제조부(200)로 이송하기 위한 배양액회수수단이 구성된다.On the other hand, in order to recover the mineral-precipitating microorganism (M) through the mineral discharge unit 400, the culture solution (C3) inside the culture vessel 310 is discharged to the outside to make the culture vessel 310 empty inside. Accordingly, a culture medium recovery means for transferring the culture solution C3 of the biomineral forming unit 300 to the medium manufacturing unit 200 is configured between the biomineral forming unit 300 and the medium manufacturing unit 200 .

이 실시에에서 배양액회수수단은, 하단이 상기 생체광물형성부(300)의 배양용기(310) 하단부에 연결되고 상단이 상기 배지제조부(200)에 연결되는 배양액회수관(621)과, 상기 배양액회수관(621)을 통해 생체광물형성부(300)의 미생물 배양액(C3)을 상기 배지제조부(200)로 공급하여 회수하는 회수펌프(622)와, 상기 배양액회수관(621)의 입구측에 설치되어 광물 석출 미생물(M)을 걸러내는 미생물필터(623)를 포함한다. In this embodiment, the culture solution recovery means includes a culture solution recovery pipe 621 having a lower end connected to the lower end of the culture vessel 310 of the biomineral forming unit 300 and an upper end connected to the medium producing unit 200, and the A recovery pump 622 for supplying and recovering the microbial culture solution (C3) of the biomineral forming unit 300 to the medium manufacturing unit 200 through the culture solution recovery pipe 621, and the inlet of the culture solution recovery pipe 621 It is installed on the side and includes a microbial filter 623 for filtering the mineral precipitation microorganisms (M).

모듈제어기(500)는 미생물 배양모듈(10)의 각종 구성요소의 작동을 제어하도록 된 것으로, 제어부(30)와 전선을 통해 연결되어 제어신호를 송수신하거나, 무선 네트워크를 통해 제어신호를 송수신할 수 있다. The module controller 500 is designed to control the operation of various components of the microbial culture module 10, and is connected to the control unit 30 through an electric wire to transmit and receive control signals, or to transmit and receive control signals through a wireless network. have.

이러한 구성으로 이루어진 일체형 생체 광물 석출 장치를 이용하여 미생물 생체 광물을 석출하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.A method of precipitating microbial biominerals using an integrated biomineral precipitation device having such a configuration will be described as follows.

먼저 배지공급부(100)의 배지공급챔버(111)에 배지혼합액을 제조하기 위한 적어도 1개 이상의 배지를 저장한다. 상기 배지공급챔버(111)에 복수의 배지가 저장될 경우, 각각의 배지는 서로 다른 종류일 수 있으나, 모두 동일하거나 일부만 동일하고 나머지는 모두 다른 종류일 수도 있다. 배지공급챔버(111)에 저장된 배지는 하측의 멸균필터(112)로 낙하하여 멸균필터(112)에서 불순물과 세균이 걸러진 다음 버퍼챔버(113)로 낙하한다. First, at least one medium for preparing a medium mixture is stored in the medium supply chamber 111 of the medium supply unit 100 . When a plurality of mediums are stored in the medium supply chamber 111 , each medium may be of a different type, but all of the medium may be the same or only partly the same and the rest may be all different types. The medium stored in the medium supply chamber 111 falls to the lower sterilization filter 112 , impurities and bacteria are filtered in the sterilization filter 112 , and then falls into the buffer chamber 113 .

버퍼챔버(113)로 낙하한 멸균된 배지는 모듈제어기(500)에 의해 배지공급 제어밸브(140)가 개방되면, 배지공급관(120)을 통해 배지제조부(200)의 배지제조챔버(211) 내부로 공급된다. When the medium supply control valve 140 is opened by the module controller 500 for the sterilized medium falling into the buffer chamber 113, the medium production chamber 211 of the medium production unit 200 through the medium supply pipe 120. supplied internally.

배지제조챔버(211) 내부로 공급된 배지가 수위센서(미도시)까지 상승하면, 모듈제어기(500)는 배지공급 제어밸브(140)를 폐쇄하여 더 이상 배지가 공급되지 않도록 한다. 그리고 모듈제어기(500)는 배지 교반부재(220)를 회전시켜 배지를 교반시키고, 배지 가열부재(230)를 작동시켜 배지의 온도를 일정 범위로 유지한다. When the medium supplied into the medium production chamber 211 rises to a water level sensor (not shown), the module controller 500 closes the medium supply control valve 140 so that the medium is no longer supplied. And the module controller 500 rotates the medium stirring member 220 to stir the medium, and operates the medium heating member 230 to maintain the temperature of the medium in a certain range.

이와 같은 과정을 통해 배지제조챔버(211) 내에서 제조된 배지혼합액은 배지혼합액 공급관(340)을 통해 생체광물형성부(300)의 배양챔버(311) 내부로 공급된다. 배지혼합액은 미생물의 생체 광물 형성을 위한 칼슘이온(Ca2+)을 포함할 수 있다.The medium mixture prepared in the medium production chamber 211 through this process is supplied into the culture chamber 311 of the biomineral forming unit 300 through the medium mixture supply pipe 340 . The medium mixture may contain calcium ions (Ca 2+ ) for biomineral formation of microorganisms.

그리고, 배양용기(310)에 형성된 미생물 투입구(312)를 통해 배양하고자 하는 미생물을 투입한다. 이 때 미생물은 주사기를 통해 주입될 수 있다.Then, the microorganism to be cultured is introduced through the microorganism inlet 312 formed in the culture vessel 310 . At this time, the microorganism may be injected through a syringe.

배양챔버(311)에 배지혼합액과 미생물이 투입되어 배양액(C3)이 만들어지면, 모듈제어기(500)가 배양액 교반부재(320)를 회전 작동시켜 배양액을 교반하고, 배양액 가열부재(330)를 작동시켜 온도를 미생물 생장에 적합한 온도 범위로 유지한다. 그리고 가스공급원(351)을 통해 산소 또는 이산화탄소 등의 가스를 배양액(C3) 내로 공급한다. When the medium mixture and microorganisms are introduced into the culture chamber 311 and the culture solution C3 is made, the module controller 500 rotates the culture solution stirring member 320 to agitate the culture solution, and the culture solution heating member 330 is operated. to maintain the temperature within a temperature range suitable for microbial growth. Then, a gas such as oxygen or carbon dioxide is supplied into the culture solution C3 through the gas supply source 351 .

배양챔버(311) 내에서 미생물의 배양이 진행되는 과정에서 미생물은 우레아(urea) 분해를 통해 탄산이온(CO3 2-)을 생성하거나 가스공급원(351)을 통해 공급되는 이산화탄소(CO2)를 이용하여 탄산이온(CO3 2-)을 생성하고, 탄산이온(CO3 2-)이 배지혼합액 내에 함유된 칼슘이온(Ca2+)과 결합하여 표면에 탄산칼슘(CaCO3)과 같은 생체 광물이 생성된다. In the process of culturing microorganisms in the culture chamber 311 , the microorganisms generate carbonate ions (CO 3 2- ) through decomposition of urea or carbon dioxide (CO 2 ) supplied through the gas supply source 351 . Carbonate ions ( CO 3 2- ) are generated using this is created

농도측정센서(610)는 배양챔버(311) 내부의 광물 석출 미생물(M)의 농도를 측정하여 제어부(30)로 측정값에 대한 감지 신호를 전송한다. The concentration measuring sensor 610 measures the concentration of the mineral precipitating microorganism (M) inside the culture chamber 311 and transmits a detection signal for the measured value to the control unit 30 .

도 5는 농도측정센서(610)에 의해 측정되는 광물 석출 미생물(M)의 농도 변화를 나타낸 것으로, 시간이 지남에 따라 농도가 증가하다가 어느 시점에 도달하면 농도 변화가 거의 없이 일정하게 유지된다. Figure 5 shows the change in the concentration of the mineral precipitating microorganism (M) measured by the concentration measuring sensor 610, the concentration increases over time, and when it reaches a certain point in time, the concentration is maintained constant with little or no change in concentration.

제어부(30)는 광물 석출 미생물(M)의 농도가 점진적으로 증가하다가 일정하게 되는 구간에 진입한 후 일정 시간이 경과한 시점에 회전구동부에 제어신호를 인가하여 회전구동부를 작동시킴으로써 회전부(20)를 정해진 회전속도로 회전시킨다. The control unit 30 applies a control signal to the rotary drive unit at a time when a predetermined time has elapsed after entering a section in which the concentration of the mineral-precipitating microorganism (M) gradually increases and becomes constant, thereby operating the rotary drive unit (20) rotates at the specified rotational speed.

이 때, 제어부(30)는 계산된 광물 석출 미생물(M)의 농도에 따라 회전구동부에 의한 회전부(20)의 회전속도를 제어한다. 즉, 광물 석출 미생물(M)의 농도가 높을 때에는 회전부(20)의 회전 속도가 높게 제어하여 원심분리에 따른 침전량을 증가시키고, 광물 석출 미생물(M)의 농도가 낮아지게 되면 그에 따라 회전부(20)의 회전 속도를 낮춘다. 즉, 제어부(30)는 광물 석출 미생물(M)의 농도에 비례하여 회전부(20)의 회전 속도를 제어한다. At this time, the control unit 30 controls the rotational speed of the rotating unit 20 by the rotating driving unit according to the calculated concentration of the mineral precipitating microorganism (M). That is, when the concentration of the mineral-precipitating microorganism (M) is high, the rotational speed of the rotating part 20 is controlled to be high to increase the amount of sedimentation caused by centrifugation, and when the concentration of the mineral-precipitating microorganism (M) is lowered, the rotating part 20 accordingly ) to reduce the rotation speed. That is, the control unit 30 controls the rotational speed of the rotating unit 20 in proportion to the concentration of the mineral-precipitating microorganism (M).

전술한 것과 같이, 농도측정센서(610)에 의해 측정되는 광물 석출 미생물(M)의 농도가 일정 수준에 도달하여 제어부(30)가 회전구동부를 작동시켜 회전부(20)를 소정의 회전 속도로 회전시키면, 회전부(20)와 연결되어 있는 미생물 배양모듈(10)이 원심력에 의해 힌지축(23)을 중심으로 상측으로 회전한 상태에서 회전부(20)를 중심으로 회전하게 되고, 미생물 배양모듈(10)의 배양액(C3) 내에서 생체 광물을 흡착하여 과포화된 광물 석출 미생물(M)은 원심력에 의해 하부의 광물배출부(400)로 침전되고, 광물에 의해 과포화되지 않은 미생물은 배양액(C3) 내에서 부유하게 된다. As described above, the concentration of the mineral precipitating microorganism (M) measured by the concentration measuring sensor 610 reaches a certain level, and the control unit 30 operates the rotational driving unit to rotate the rotating unit 20 at a predetermined rotational speed. When done, the microorganism culture module 10 connected to the rotating unit 20 rotates around the rotating unit 20 in a state in which the microorganism culture module 10 is rotated upward about the hinge shaft 23 by centrifugal force, and the microorganism culture module 10 ) of the mineral precipitation microorganism (M) supersaturated by adsorbing biominerals in the culture solution (C3) of become rich in

상기 회전부(20)의 회전에 의한 광물 석출 미생물(M)(생체 광물이 흡착되어 과포화된 미생물)과 광물이 흡착되지 않거나 광물 흡착량이 매우 작은 미생물이 원심분리되고, 회전부(20)가 정지하면, 광물배출부(400)에 침전된 광물 석출 미생물(M)과 배양액(C3)의 분리 회수가 진행된다. Mineral precipitation microorganisms (M) (microorganisms supersaturated by adsorbing biological minerals) by the rotation of the rotating unit 20 and microorganisms that do not adsorb minerals or have a very small mineral adsorption amount are centrifuged, and the rotating unit 20 stops, Separation and recovery of the mineral precipitating microorganism (M) and the culture solution (C3) deposited in the mineral discharge unit 400 is performed.

먼저 회수펌프(622)를 작동시켜 생체광물형성부(300)의 배양액(C3)을 배양액회수관(621)을 통해서 배지제조부(200)로 공급한다. 이 때 생체 광물이 과포화된 미생물은 미생물필터(623)에서 걸러지게 되고, 광물에 의해 과포화되지 않은 미생물은 배양액(C3)과 함께 배지제조부(200)로 이송되어 저장된 다음, 이후에 재사용된다. First, the recovery pump 622 is operated to supply the culture solution C3 of the biomineral forming unit 300 to the medium manufacturing unit 200 through the culture solution recovery pipe 621 . At this time, the microorganisms supersaturated with the biominerals are filtered by the microbial filter 623, and the microorganisms not supersaturated by the minerals are transferred to and stored in the medium production unit 200 together with the culture solution C3, and then reused thereafter.

생체광물형성부(300)의 배양액(C3)이 모두 배지제조부(200)로 ?グ保嗤?, 광물배출부(400)를 생체광물형성부(300)의 배양용기(310) 하단에서 분리한 후 광물 석출 미생물(M)을 회수한 다음, 다시 광물배출부(400)를 배양용기(310) 하단에 결합시키고 배지제조부(200)의 배양액을 배양용기(310)로 재공급하여 전술한 것과 동일하게 미생물에 의한 생체 광물 석출 과정을 진행한다. All of the culture solution C3 of the biomineral forming unit 300 is transferred to the medium manufacturing unit 200, and the mineral discharging unit 400 is separated from the bottom of the culture vessel 310 of the biomineral forming unit 300. After recovering the mineral precipitating microorganism (M), the mineral discharging unit 400 is again coupled to the bottom of the culture vessel 310 and the culture solution of the medium manufacturing unit 200 is re-supplied to the culture vessel 310 as described above. In the same way, the biomineral precipitation process by microorganisms is carried out.

이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail with reference to the embodiments, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various substitutions, additions and modifications within the scope not departing from the technical spirit described above. Of course, it should be understood that such modified embodiments also fall within the protection scope of the present invention as defined by the appended claims below.

C1 : 배지 C2 : 배지혼합액
C3 : 배양액 M : 광물 석출 미생물
10 : 미생물 배양모듈 20 : 회전부
22 : 컨넥팅프레임 23 : 힌지축
30 : 제어부 100 : 배지공급부
110 : 공급기본체 111 : 배지공급챔버
112 : 멸균필터 113 : 버퍼챔버
120 : 배지공급관 130 : 연결마개
140 : 배지공급 제어밸브 200 : 배지제조부
210 : 배지제조용기 211 : 배지제조챔버
220 : 배지 교반부재 230 : 배지 가열부재
300 : 생체광물형성부 310 : 배양용기
311 : 배양챔버 312 : 미생물 투입구
320 : 배양액 교반부재 330 : 배양액 가열부재
340 : 배지혼합액 공급관 341 : 공급관 제어기
351 : 가스공급원 352 : 가스공급제어기
353 : 가스공급관 354 : 가스주입관
400 : 광물배출부 410 : 나사산부
500 : 모듈제어기 610 : 농도측정센서
621 : 배양액회수관 622 : 회수펌프
623 : 미생물필터
C1: Medium C2: Medium Mixture
C3: Culture medium M: Mineral-precipitating microorganisms
10: microorganism culture module 20: rotating part
22: connecting frame 23: hinge shaft
30: control unit 100: medium supply unit
110: supply body 111: medium supply chamber
112: sterilization filter 113: buffer chamber
120: medium supply pipe 130: connecting stopper
140: medium supply control valve 200: medium production unit
210: medium production container 211: medium production chamber
220: medium stirring member 230: medium heating member
300: biomineral forming part 310: culture vessel
311: culture chamber 312: microorganism inlet
320: culture solution stirring member 330: culture solution heating member
340: medium mixture supply pipe 341: supply pipe controller
351: gas supply source 352: gas supply controller
353: gas supply pipe 354: gas injection pipe
400: mineral discharge part 410: screw thread part
500: module controller 610: concentration measuring sensor
621: culture solution return pipe 622: recovery pump
623: microorganism filter

Claims (13)

미생물의 배양을 위한 배지를 공급받아 배지혼합액을 제조하는 배지제조부, 상기 배지제조부에 연결되게 설치되어 배지제조부로부터 배지혼합액을 공급받음과 더불어 배지혼합액 내에서 생체 반응에 의해 광물을 생성하는 미생물을 공급받아 배양하는 생체광물형성부, 상기 생체광물형성부의 하부에 연통되게 설치되어 생체광물형성부에서 표면에 광물이 생성되어 침전된 광물 석출 미생물을 외부로 배출하는 광물배출부를 포함하는 미생물 배양모듈;
지면(地面)에 대해 연직한 축을 중심으로 회전 가능하게 설치되며, 상기 미생물 배양모듈과 연결되어 회전 운동에 의해 미생물 배양모듈에 원심력을 발생시켜 상기 생체광물형성부에서 광물 석출 미생물과 광물이 석출되지 않은 미생물의 원심분리가 일어나도록 하는 회전부;
상기 회전부를 회전시키는 회전구동부; 및,
상기 회전구동부의 작동을 제어하는 제어부;
를 포함하는 일체형 생체 광물 석출 장치.
A medium production unit that receives a medium for culturing microorganisms and prepares a medium mixture, which is installed to be connected to the medium production unit to receive a medium mixture from the medium production unit and to generate minerals by a biological reaction in the medium mixture Microbial culture comprising a biomineral forming unit for receiving and culturing microorganisms, and a mineral discharging unit installed in communication with the lower part of the biomineral forming unit to discharge the mineral-precipitating microorganisms that are precipitated by the formation of minerals on the surface in the biomineral forming unit module;
It is installed rotatably about an axis perpendicular to the ground, and is connected to the microorganism culture module to generate a centrifugal force in the microorganism culture module by rotational motion, so that the mineral precipitation microorganisms and minerals are not precipitated in the biomineral forming part Rotating part to cause the centrifugation of microorganisms that are not;
a rotation driving unit for rotating the rotating unit; and,
a control unit for controlling the operation of the rotary driving unit;
An integrated biomineral precipitation device comprising a.
제1항에 있어서, 상기 미생물 배양모듈은 상기 회전부에 지면(地面)에 대해 수평한 힌지축을 중심으로 상하방향으로 회전이 가능하게 연결되어 회전부가 회전할 때 미생물 배양모듈이 힌지축을 중심으로 상측으로 소정의 각도로 회전한 상태에서 회전부를 중심으로 회전하도록 된 일체형 생체 광물 석출 장치.According to claim 1, wherein the microorganism culture module is rotatably connected in the vertical direction with respect to the hinge shaft horizontal to the ground to the rotating part, so that when the rotating part rotates, the microorganism culturing module is upwardly centered on the hinge shaft. An integrated biomineral precipitation device configured to rotate around a rotating part in a state rotated at a predetermined angle. 제1항에 있어서, 상기 미생물 배양모듈은 복수개가 회전부에 원주방향으로 일정한 간격으로 배열된 일체형 생체 광물 석출 장치.According to claim 1, wherein a plurality of the microorganism culture module is an integrated bio-mineral precipitation device arranged at regular intervals in the circumferential direction of the rotating part. 제1항에 있어서, 상기 미생물 배양모듈은, 상기 배지제조부의 일측에 설치되어 상기 배지제조부로 멸균된 배지를 공급하는 배지공급부를 더 포함하는 일체형 생체 광물 석출 장치.The integrated bio-mineral precipitation apparatus according to claim 1, wherein the microbial culture module further comprises a medium supply unit installed on one side of the medium manufacturing unit to supply a sterilized medium to the medium manufacturing unit. 제1항에 있어서, 상기 광물배출부는 상부면이 개방된 통 형태로 되어 상기 생체광물형성부의 하단부에 탈착 가능하게 설치되는 일체형 생체 광물 석출 장치.The integrated biomineral precipitation device according to claim 1, wherein the mineral discharging part has an open top surface and is detachably installed at the lower end of the biomineral forming part. 제1항에 있어서, 하단이 상기 생체광물형성부에 연결되고 상단이 상기 배지제조부에 연결되는 배양액회수관과, 상기 배양액회수관을 통해 생체광물형성부의 미생물 배양액을 상기 배지제조부로 공급하여 회수하는 회수펌프와, 상기 배양액회수관의 입구측에 설치되어 광물 석출 미생물을 걸러내는 미생물필터를 더 포함하는 일체형 생체 광물 석출 장치.The method according to claim 1, wherein the lower end is connected to the biomineral forming unit and the upper end is connected to the medium manufacturing unit, and a culture solution recovery pipe connected to the culture solution recovery pipe through the culture solution of the biomineral forming section to supply the microorganism culture to the medium production unit to recover An integrated biomineral precipitation device further comprising a recovery pump and a microbial filter installed on the inlet side of the culture solution recovery pipe to filter out mineral precipitating microorganisms. 제1항에 있어서, 상기 생체광물형성부는,
배지제조부에서 공급되는 배지혼합액을 수용하는 배양챔버가 형성되어 있는 배양용기;
상기 배양용기의 일측에 배양챔버의 내부로 연통되게 형성된 미생물 투입구;
상기 배양챔버 내부에 설치되어 배지혼합액과 미생물이 혼합된 배양액을 혼합하는 배양액 교반부재;
상기 배지혼합액과 미생물이 혼합된 배양액을 가열하는 배양액 가열부재;
상기 배양챔버 내부로 미생물 배양을 위한 가스를 공급하는 가스공급유닛; 및,
상기 배양챔버 내부의 광물 석출 미생물의 농도를 측정하여 제어부로 감지 신호를 전송하는 농도측정센서;
를 포함하는 일체형 생체 광물 석출 장치.
According to claim 1, wherein the biomineral forming unit,
a culture vessel in which a culture chamber for accommodating the medium mixture supplied from the medium production unit is formed;
a microorganism inlet formed in communication with the inside of the culture chamber on one side of the culture vessel;
a culture medium stirring member installed inside the culture chamber to mix the medium mixture and the culture medium in which the microorganisms are mixed;
a culture solution heating member for heating the culture solution in which the medium mixture and microorganisms are mixed;
a gas supply unit supplying a gas for culturing microorganisms into the culture chamber; and,
a concentration measuring sensor that measures the concentration of the mineral-precipitating microorganisms inside the culture chamber and transmits a detection signal to the control unit;
An integrated biomineral precipitation device comprising a.
제7항에 있어서, 상기 제어부는 상기 농도측정센서로부터 전송된 감지 신호를 바탕으로 광물 석출 미생물의 농도를 계산하고, 광물 석출 미생물의 농도가 점진적으로 증가하다가 일정하게 되는 구간에 진입한 후 일정 시간이 경과한 시점에 회전구동부를 정해진 회전속도로 작동시키는 일체형 생체 광물 석출 장치.The method according to claim 7, wherein the control unit calculates the concentration of the mineral-precipitating microorganisms based on the detection signal transmitted from the concentration measuring sensor, and enters a section in which the concentration of the mineral-precipitating microorganisms gradually increases and becomes constant for a certain period of time. An all-in-one biomineral precipitation device that operates the rotational driving unit at a predetermined rotational speed at the time when this has elapsed. 제8항에 있어서, 상기 제어부는 계산된 광물 석출 미생물의 농도에 따라 회전구동부에 의한 회전부의 회전속도를 제어하는 일체형 생체 광물 석출 장치.The integrated biomineral precipitation apparatus according to claim 8, wherein the control unit controls the rotational speed of the rotating unit by the rotating driving unit according to the calculated concentration of the mineral precipitating microorganisms. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 일체형 생체 광물 석출 장치를 이용한 광물 석출 방법으로서,
(S1) 배지제조부에 멸균된 배지를 공급하고, 가열 및 교반하여 배지혼합액을 제조하는 단계;
(S2) 배지제조부의 배지혼합액을 생체광물형성부로 공급하는 단계;
(S3) 생체광물형성부 내에 미생물을 주입하여 배양하는 단계;
(S4) 회전부를 회전시켜 생체광물형성부 내에서 생성된 광물 석출 미생물을 배양액과 원심분리시켜 광물배출부에 침전시키는 단계; 및,
(S5) 상기 회전부의 회전 운동이 정지된 후 상기 생체광물형성부 내의 배양액을 외부로 배출하고, 광물배출부에 침전되어 있는 광물 석출 미생물을 외부로 배출하는 단계;
를 포함하는 광물 석출 방법.
As a mineral precipitation method using the integrated biomineral precipitation device according to any one of claims 1 to 9,
(S1) supplying a sterilized medium to the medium preparation unit, heating and stirring to prepare a medium mixture;
(S2) supplying the medium mixture from the medium production unit to the biomineral forming unit;
(S3) culturing by injecting microorganisms into the biomineral forming part;
(S4) rotating the rotating part to centrifuge the mineral-precipitating microorganisms generated in the biomineral forming part from the culture solution to precipitate the mineral-discharging part; and,
(S5) discharging the culture solution in the biomineral forming unit to the outside after the rotational motion of the rotating unit is stopped, and discharging the mineral precipitating microorganisms deposited in the mineral discharging unit to the outside;
Mineral precipitation method comprising a.
제10항에 있어서, 상기 (S5) 단계에서는 상기 생체광물형성부 내의 배양액을 상기 배지제조부로 공급하여 회수하는 광물 석출 방법.The method of claim 10, wherein in step (S5), the culture solution in the biomineral forming unit is supplied to the medium manufacturing unit and recovered. 제10항에 있어서, 상기 (S3) 단계는,
(S3-1)농도측정센서로 생체광물형성부의 배양액 내의 광물 석출 미생물의 농도를 측정하여 제어부로 감지 신호를 전송하는 단계;
(S3-2)상기 제어부가 상기 농도측정센서로부터 전송된 감지 신호를 바탕으로 광물 석출 미생물의 농도를 계산하는 단계; 및,
(S3-3)상기 제어부는 광물 석출 미생물의 농도가 점진적으로 증가하다가 일정하게 되는 구간에 진입한 후 일정 시간이 경과한 시점에 회전구동부를 정해진 회전속도로 작동시키는 단계;
를 포함하는 일체형 생체 광물 석출 방법.
11. The method of claim 10, wherein the step (S3),
(S3-1) measuring the concentration of the mineral-precipitating microorganism in the culture solution of the biomineral forming unit with a concentration measuring sensor and transmitting a detection signal to the control unit;
(S3-2) calculating, by the control unit, the concentration of the mineral-precipitating microorganisms based on the detection signal transmitted from the concentration measuring sensor; and,
(S3-3) the control unit is a step of operating the rotary drive unit at a predetermined rotation speed when a predetermined time has elapsed after entering a section in which the concentration of the mineral-precipitating microorganisms gradually increases and becomes constant;
An integrated biomineral precipitation method comprising a.
제12항에 있어서, 상기 (S3-3) 단계에서 제어부는 계산된 광물 석출 미생물의 농도에 따라 회전구동부에 의한 회전부의 회전속도를 제어하는 일체형 생체 광물 석출 방법.
The integrated biomineral precipitation method according to claim 12, wherein in the step (S3-3), the control unit controls the rotational speed of the rotating unit by the rotating driving unit according to the calculated concentration of the mineral precipitating microorganism.
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