KR20230073087A - 복합형 조류 양식 설비 - Google Patents

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KR20230073087A
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차오-후이 루
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싱-홍 루
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Abstract

본 발명은 광합성 반응 모듈, 성장 조절 모듈, 순환 수송 모듈, 및 순환 파이프라인 모듈을 포함하는 복합형 조류 양식 설비를 개시하는데, 여기서, 광합성 반응 모듈에는 적어도 하나의 광합성 반응 유닛이 구비되고, 성장 조절 모듈에는 적어도 하나의 성장 탱크 유닛이 구비되며; 광합성 반응 유닛에는 투광 코일 파이프가 구비되고; 성장 탱크 유닛에는 탱크 본체가 구비되며, 탱크 본체에는 복수개의 격판이 구비되어 탱크 본체의 내부를 이격하여 절곡 유로를 형성하며; 조류를 배양하는 배양액은 광합성 반응 유닛을 통과한 후 성장 탱크 유닛에 유입되고; 성장 탱크 유닛의 용적은 광합성 반응 유닛의 용적보다 크며, 성장 탱크 유닛에서의 배양액의 체류 시간은 광합성 반응 유닛에서의 체류 시간보다 길다.

Description

복합형 조류 양식 설비{COMPOUND MICROALGAE CULTURE EQUIPMENT}
본 발명은 복합형 조류 양식 설비에 관한 것으로, 특히 폐쇄형 광생물 반응기와 성장 조절 탱크를 결합하고, 대량 양식 용도에 적합한 복합형 조류 양식 설비에 관한 것이다.
조류는 빛 에너지, 이산화탄소, 물 및 무기염을 효과적으로 이용하여 단백질, 지방, 탄수화물 및 고부가치 생물학적 활성 물질을 합성할 수 있고, 조류는 매우 높은 광전환 영양소 이용 효율을 갖기에 고등 식물보다 더 강한 성장 잠재력을 나타내므로 조류의 배양이 많은 관심을 받고 있다.
현재, 조류의 대규모 산업화 생산은 오픈 풀 방식을 사용하는데, 이러한 생산 모드는 공간을 점용하고 생산이 불안정하며 비용이 너무 높아 쉽게 오염되고, 조류는 불균일한 빛을 받아 빛 에너지 이용률이 높지 않으며, 다양한 성장 환경으로 인해 성장 조건을 제어하기 어려워 조류의 대규모 사멸을 초래하고, 배양 효율이 낮다. 개방형 양식지의 단점을 해결하기 위하여 업계에서는 폐쇄형 광합성 반응기 양식 기술을 개발하였는데, 이 유형의 양식 기술은, 폐쇄된 투광 파이프라인형 반응기 또는 폐쇄형 반응조에서 조류를 배양하고, 인공 광원 또는 자연 광원을 통해 광선을 제공하여 반응기 또는 반응조에 조사하여 조류가 폐쇄된 환경에서 광합성 작용을 수행하여 성장하도록 한다. 이 유형의 폐쇄형 광합성 반응의 양식 설비는 토지 사용량을 절약할 수 있지만 설비가 비싸고, 성장 조건을 제어하기 어려우며, 폐쇄 시스템에서 죽은 조류 및 막힘 문제가 쉽게 발생한다. 보다 중요한 것은, 반응기 또는 반응조의 용량이 제한되므로 생산량이 적고, 양식 비용이 비싸며, 조류의 품질을 제어하기 어렵고, 다양한 조류를 동시에 양식하는 것이 더 불가능하다.
상기와 같은 원인으로 인해 기존의 조류 양식 시스템의 단점을 초래하므로 어떻게 시스템의 지능적인 자동 제어를 통해 설계를 변경하고, 가변 요소, 구조를 재설계 및 조절하여 상술한 단점을 극복하는 것이 해당 사업에서 해결해야 하는 중요한 과제 중 하나가 되었다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 기존의 조류 양식 설비가 공간을 점용하고, 설비의 비용이 비싸며, 성장 조건을 제어하기 어려워 산업 생산에 효과적으로 활용할 수 없는 문제점을 개선하는 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서 사용하는 기술적 해결수단은 복합형 조류 양식 설비를 제공하는데, 이는, 적어도 하나의 광합성 반응 유닛을 포함하고, 각각의 상기 광합성 반응 유닛에는 투광 코일 파이프가 각각 구비되며, 상기 투광 코일 파이프에는 입수단 및 출수단이 구비되는 광합성 반응 모듈; 적어도 하나의 성장 탱크 유닛을 포함하고, 각각의 상기 성장 탱크 유닛에는 탱크 본체가 각각 구비되며, 상기 탱크 본체에는 성장 탱크 입구 및 성장 탱크 출구가 구비되고, 상기 탱크 본체의 내부에는 복수개의 격판이 설치되어 상기 탱크 본체의 내부를 이격하여 절곡 유로를 형성하며, 각각의 상기 탱크 본체의 용적은 상기 투광 코일 파이프의 용적보다 크도록 구성되는 성장 조절 모듈; 상기 성장 조절 유닛의 상기 출구단에 연결되어 배양액의 일부 조류를 수집하는 자동 수집 장치를 포함하되; 여기서, 조류를 배양하는 배양액은 상기 광합성 반응 모듈에서 광합성 작용을 수행한 후, 상기 성장 조절 모듈에 유입되고, 배양액은 상기 성장 조절 모듈을 통과한 후, 다시 상기 자동 수집 장치를 통과하며, 상기 자동 수집 장치에 의해 배양액 내의 일부 조류를 수집한 후, 다시 상기 광합성 반응 모듈에 유입한다.
본 발명의 유리한 효과 중 하나는, 본 발명은 파이프라인형의 광합성 반응 유닛, 및 광합성 반응 유닛의 몇 배의 용량을 갖는 성장 탱크 유닛을 결합하였기에 파이프라인형 광합성 반응기를 결합한 광합성 반응 작용은 강하고, 성장 탱크는 용량이 크며 조류의 성장을 조절하는 효능을 가져 생산량을 증가하고 품질을 향상시키는 목적을 달성한다.
본 발명의 특징 및 기술내용을 보다 잘 이해하기 위하여, 이하 본 발명과 관련된 상세한 설명 및 도면을 참조하나, 제공된 도면은 단지 참조 및 설명을 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 복합형 조류 양식 설비의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에서 사용되는 산소 제거 장치의 산소 제거 실린더 및 액체 주입구 구조의 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예의 복합형 조류 양식 설비의 시스템 블록 모식도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에서 사용되는 광합성 반응 유닛의 모식도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에서 사용되는 성장 탱크 유닛의 모식도이다.
도 6은 본 발명의 복합형 조류 양식 설비에 사용되는 제어 모듈과 각 어셈블리의 연결 관계의 블록 모식도이다.
도 7은 본 발명의 복합형 조류 양식 설비의 광합성 반응 유닛 및 성장 탱크 유닛에 외부 순환 기기를 연결하여 조류 혼합 배양을 수행하는 실시예의 모식도이다.
[제1 실시예]
도 1 내지 도 2를 참조하면, 이는 본 발명의 미세조류 배양 시스템의 구체적인 실시예이다. 여기에는, 광합성 반응 모듈(1), 성장 조절 모듈(2), 자동 수집 장치(57), 및 산소 배출 장치(80)가 포함된다. 여기서 광합성 반응 모듈(1)에는 적어도 하나의 광합성 반응 유닛(10)이 구비되고; 성장 조절 모듈(2)에는 적어도 하나의 성장 탱크 유닛(20)이 구비된다. 여기서, 광합성 반응 유닛(10)에는 투광 코일 파이프(11)가 구비되고, 투광 코일 파이프(11)의 양단에는 입수단(111) 및 출수단(112)이 구비된다. 투광 코일 파이프(11)는 투명 파이프 바디(예를 들어: 유리 파이프, 아크릴 파이프)로 제조되고, 미세조류 배양용 배양액은 입수단(111)으로부터 투광 코일 파이프(11)에 유입되어 안정한 유속으로 투광 코일 파이프(11)를 통과할 수 있다.
투광 코일 파이프(11)의 상단에는 보충 인터페이스(113)가 더 설치될 수 있고, 보충 인터페이스(113)의 작용은 작업자가 새로운 배양액 또는 조류 배양에 필요한 영양 성분을 추가하거나, 이산화탄소를 투광 코일 파이프(11)에 주입하도록 하는 것이다. 광합성 반응 유닛(10)에는 복수개의 보광 장치(13)가 더 설치될 수 있고, 보광 장치(13)는 광 조절이 가능한 LED 발광 장치일 수 있으며, 미세조류 종 배양의 필요에 따라 상이한 파장의 광선을 생성하여 미세조류의 광합성 작용을 향상시킬 수 있다.
성장 탱크 유닛(20)은 광합성 반응 유닛(10)의 출구단에 연결되고, 성장 탱크 유닛(20)에는 탱크 본체(21), 및 탱크 본체(21)에 설치되는 복수개의 제1 격판(22) 및 제2 격판(23)이 구비되며, 본 실시예에서, 탱크 본체(21)는 직사각형의 탱크 본체이다. 여기서, 각각의 성장 탱크 유닛(20)의 탱크 본체(21)에는 성장 탱크 입구(211) 및 성장 탱크 출구(212)가 각각 구비되고, 각각의 탱크 본체(21)의 내부에는 복수개의 상호 엇갈리는 격판(213)이 구비되어 탱크 본체(21)의 내부 공간이 복수개의 격판(213)에 의해 이격되도록 하여 절곡 유로(214)를 형성하기에 탱크 본체(21)의 내부에서의 배양액의 유동 거리가 증가하고, 유동 시간이 연장되도록 한다.
특히, 본 발명의 성장 탱크 유닛(20)의 탱크 본체(21)의 용적은 광합성 반응 유닛(10)의 용적보다 크도록 배치되고, 성장 탱크 유닛(20)에서의 배양액의 체류 시간도 광합성 반응 유닛(10)에서의 배양액의 체류 시간보다 크도록 배치되는 것을 유의해야 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 탱크 본체(21)의 용적은 광합성 반응 유닛(10)의 용적보다 몇 배 이상 크도록 배치되어 성장 탱크 유닛(20)으로 하여금 광합성 반응 유닛(10)의 용량의 몇 배의 배양액을 수용할 수 있도록 하므로 생산의 생산 능력 및 효율을 효과적으로 확장한다.
배양액이 탱크 본체(21)에 유입된 후, 느린 유속으로 성장 탱크 유닛(21)을 통과할 수 있어 배양액의 온도가 점차적으로 낮아질 수 있도록 하고, 광합성 반응 작용의 강도를 저하시키거나 정지시킨다. 따라서, 조류가 광합성 작용의 급속한 성장, 분열로 인한 손상을 복구하고, 이전의 광합성 반응 과정에서 획득한 영양소를 소화하는데 충분한 시간을 갖도록 하며, 조류가 일정 크기로 성장한 후 더 분열하고 성장하도록 한다.
자동 수집 장치(57)는 성장 탱크 유닛(20)의 출구단에 연결되고, 성장 탱크 유닛(20)의 성장 탱크 출구(212)에는 수집관(571)이 설치되며, 수집관(571)에는 수집 제어 밸브(5711)가 설치된다. 수집관(571)으로부터 배출되는 배양액은 자동 수집 장치(57)를 통과할 수 있고, 자동 수집 장치(57)에 의해 배양액 중 일부 미세조류를 수집할 수 있다. 본 실시예에서, 자동 수집 장치(57)에는 필터 어셈블리(572), 및 배양액 수용 탱크(573)가 구비되고, 배양액은 필터 어셈블리(572)를 통과한 후 다시 배양액 수용 탱크(573)에 유입된다. 필터 어셈블리(572)에는 적절한 크기의 공극이 구비되어 배양액에서 크기가 필터 어셈블리(572)의 공극의 직경보다 큰 미세조류로 하여금 필터 어셈블리(572)에 의해 차단될 수 있도록 한다.
특히, 본 발명의 자동 수집 장치(57)가 수집 과정을 수행할 경우, 배양액 중 일정 비율의 미세조류만을 수집하므로 자동 수집 장치(57)를 통과한 배양액에 일부 미세조류가 보류되도록 하고, 미세조류의 수집 비율을 제어하는 수단을 통해 배양액에 잔류된 미세조류의 농도를 조절하여 미세조류 성장에 적합한 환경 조건을 형성할 수 있어 본 발명의 미세조류 배양 시스템의 생산 효율 및 생산되는 미세조류의 품질을 향상시키는 것을 유의해야 한다.
자동 수집 장치(57)에는 출구관(574)이 더 구비되고, 출구관(574)은 배양액 수용 탱크(573)의 출수구에 연결되며, 출구관(574)은 가압 컨베이어(575)에 연결되고, 가압 컨베이어(575)는 가압 펌프이며, 가압 컨베이어(575)의 출구단은 산소 배출 장치(80)의 산소 배출 실린더 입구관(811)에 연결된다. 가압 컨베이어(575)를 통해 자동 수집 장치(57)에 의해 배출되는 배양액을 산소 배출 장치(80)에 수송하고, 배양액이 산소 배출 장치(80)에서 과잉 산소를 배출하도록 하여 배양액의 산소 함량을 감소시킬 수 있다.
본 실시예에서, 산소 배출 장치(80)는 산소 배출 실린더(81), 및 산소 배출 실린더(81)의 하방에 연결되는 액체 수집 실린더(82)를 포함한다. 여기서, 산소 배출 실린더(81)는 원통형이고, 산소 배출 실린더(81)의 중심에는 산소 배출관(84), 및 산소 배출관(84)의 외측에 슬리빙되는 중공관(85)이 설치된다. 액체 수집 실린더(82)는 산소 배출 실린더(81)의 하방에 연결되고, 산소 배출 실린더(81) 및 액체 수집 실린더(82)의 연결부의 직경은 축소되어 산소 배출 실린더(81)와 액체 수집 실린더(82) 사이에 연결되는 연결 경부를 형성한다. 산소 배출관(84)의 하단은 연결 경부를 통과하여 액체 수집 실린더(82)의 상방으로 연장되고, 산소 배출관(84)의 하단에는 확장부(841)가 형성된다.
중공관(85)의 직경은 산소 배출관(84)보다 크고, 중공관(85)의 하단은 산소 배출 실린더(81)의 내부 하단에 인접하는 위치로 연장되며, 산소 배출관(84)의 상단은 중공관(85)의 내측에 슬리빙된다. 중공관(85)의 상단은 산소 배출 실린더(81)의 상단의 외측으로 연장되고, 중공관(85)의 상단은 가스 흡입관(812)을 통해 추출 장치(88)에 연결된다.
산소 배출 실린더(81)의 일측에는 액체 주입구(83)가 설치되고, 액체 주입구(83)는 산소 배출 실린더 입구관(811)에 연결되어 배양액이 산소 배출 실린더 입구관(811)을 통해 액체 주입구(83)에 유입되고, 액체 주입구(83)로부터 산소 배출 실린더(81)에 유입된다. 액체 주입구(83)의 높이는 중공관(85) 및 산소 배출관(84) 하단의 개구보다 높도록 구성되므로 액체 주입구(83)로부터 분출되는 배양액이 중공관(85) 및 산소 배출관(84)에 흡입되지 않는다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 산소 배출 실린더(81)의 일단에 연결되는 액체 주입구(83)의 직경은 축소되어 노즐을 형성하고, 액체 주입구(83)의 중심 축선과 산소 배출 실린더(81)의 원주 단면의 접선 방향은 평행되거나, 90도 미만의 협각을 이루므로 배양액이 산소 배출 실린더(81)로 흐르는 유속이 가속화되며, 배양액이 산소 배출 실린더(81)의 내측벽을 접촉한 후, 나선형으로 산소 배출 실린더(81)의 내측벽을 따라 하방의 액체 수집 실린더(82)로 흐를 수 있다.
배양액이 산소 배출 실린더(81)로부터 액체 수집 실린더(82)로 흐르는 과정에서, 배양액에 함유된 가스는 산소 배출 실린더(81) 및 액체 수집 실린더(82)에 배출되고, 다시 산소 배출관(84) 및 중공관(85)에 의해 추출될 수 있다. 이 과정에서, 배양액 내의 죽은 조류도 배양액으로부터 분리되어 추출 장치(88)의 기류에 의해 추출되고, 배기관(881)으로부터 수집 용기(882)로 배출된다. 상술한 방법을 통해 배양액 내의 죽은 조류의 수를 감소시킬 수 있고, 죽은 조류가 파이프라인이나 탱크 본체(21)의 유로에 부착되어 막히는 것을 방지하며, 생산된 조류 제품에서 악취가 방출되지 않도록 하고, 제품에서 천연 조류의 향기가 방출되도록 하여 제품 품질을 향상시키는 목적을 달성한다.
액체 수집 실린더(82)는 산소 배출 실린더(81)의 저부에 연결되어 산소 배출 실린더(81)에서 흘러내리는 배양액을 수용하고, 액체 수집 실린더(82)의 상단의 일측에는 사이드 배기구(821)가 설치된다. 액체 수집 실린더(82)의 저부는 연통관(87)을 통해 버퍼 탱크(86)의 저부에 연결되어 액체 수집 실린더(82) 내의 배양액이 연통관(87)을 통해 버퍼 탱크(86) 내로 흐르도록 한다. 버퍼 탱크(86)는 배양액이 광합성 반응 유닛(10)에 유입되는 완충 공간의 역할을 하고, 산소 배출 장치(80)에서 유출된 배양액은 먼저 버퍼 탱크(86) 내에 유입된 후, 다시 버퍼 탱크(86)에서 광합성 반응 유닛(10)에 유입되어 배양액 내의 미세조류는 다시 광합성 작용을 시작한다.
[제2 실시예]
도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 복합형 조류 양식 설비(100)의 제2 실시예이다. 먼저, 본 실시예의 기술내용은 전술한 제1 실시예와 유사하므로 두 개의 실시예의 동일한 기술내용은 더 반복하여 소개하지 않는다.
본 실시예는 복합형 조류 양식 설비(100)를 제공하는데, 광합성 반응 모듈(1), 성장 조절 모듈(2), 순환 수송 모듈(3), 순환 파이프라인 모듈(4), 성장 모니터링 조절 모듈(5), 및 제어 모듈(6)을 포함한다.
여기서, 도 4에 도시된 바와 같이, 광합성 반응 모듈(1)은 복수개의 세트의 광합성 반응 유닛(10)을 포함한다. 본 실시예에서, 각 세트의 광합성 반응 유닛(10)은 투광 코일 파이프(11), 성장 모니터링 서브 모듈(12), 보광 장치(13), 차광 장치(14), 반응기 온도 제어 장치(15), 및 제1 입구 바이패스 조인트(16) 및 제1 출구 바이패스 조인트(17)를 각각 포함한다.
여기서, 도 4에 도시된 바와 같이, 투광 코일 파이프(11)에는 각각의 광합성 반응 유닛(10)의 배양액의 압력을 조절하는 압력 제어 밸브(114)가 더 설치되어 조류 성장에 적합하도록 한다. 본 실시예에서, 각각의 광합성 반응 유닛(10)의 성장 모니터링 서브 모듈(12)은 각각의 광합성 반응 유닛(10)의 광도, 온도, 압력, 산소 또는 이산화탄소 농도, 및 영양염 농도와 같은 성장 조건 파라미터를 모니터링하는 조도 센서(121), 온도 센서(122), 압력 센서(123), 가스 농도 센서(124), 및 영양염 농도 센서(125)를 포함한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 광합성 반응 유닛(10)의 차광 장치(14)는 투광 코일 파이프(11)의 상방에 설치되는 차양으로서, 차광 장치(14)의 개방 정도를 통해 투광 코일 파이프(11)가 광선 조사를 받는 강도를 제어할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 반응기 온도 제어 장치(15)는, 광합성 반응 유닛(10)의 입구단에 설치되는 입구 열교환기(151), 투광 코일 파이프(11)의 입구에 설치되는 입구 히터(152), 또는 투광 코일 파이프(11)의 적합한 위치의 파이프 히터(153)를 포함하고, 스프링 쿨러 등 유형의 냉각 장치와 결합하여 각각의 광합성 반응 유닛(10)의 배양액의 온도를 제어하여 배양액의 온도가 조류 성장에 적합한 온도로 조절될 수 있도록 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 각각의 광합성 반응 유닛(10)의 두 개의 제1 입구 바이패스 조인트(16) 및 제1 출구 바이패스 조인트(17)는 투광 코일 파이프(11)의 입수단(111) 및 출수단(112)에 각각 설치된다. 제1 입구 바이패스 조인트(16) 및 제1 출구 바이패스 조인트(17)의 용도는, 광합성 반응 유닛(10)의 세척에 사용하거나 단독으로 다른 조류를 혼합 배양할 경우, 세척 라인 또는 혼합 배양용 외부 순환 기기(7)의 라인이 제1 입구 바이패스 조인트(16) 및 제1 출구 바이패스 조인트(17)에 연결되도록 할 수 있다.
도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 성장 조절 모듈(2)은 개수가 복수개의 광합성 반응 유닛(10)에 대응되는 복수개의 성장 탱크 유닛(20)을 포함한다. 성장 조절 모듈(2)의 복수개의 성장 탱크 유닛(20)은 순환 파이프라인 모듈(4)을 통해 광합성 반응 모듈(1)의 복수개의 광합성 반응 유닛(10)에 연결되고, 순환 수송 모듈(3) 및 순환 파이프라인 모듈(4)의 제어를 통해, 배양액이 복수개의 광합성 반응 유닛(10)과 복수개의 성장 탱크 유닛(20) 사이에서 순환될 수 있도록 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 각각의 성장 탱크 유닛(20)은 탱크 본체(21), 성장 탱크 광원 장치(22), 성장 탱크 가스 보충 장치(23), 성장 탱크 온도 제어 장치(24), 유동 교란 장치(25), 제2 입구 바이패스 조인트(26) 및 제2 출구 바이패스 조인트(27)를 각각 포함한다. 여기서, 각각의 성장 탱크 유닛(20)의 탱크 본체(21)에는 성장 탱크 입구(211) 및 성장 탱크 출구(212)가 각각 구비되고, 배양액은 성장 탱크 입구(211)로부터 탱크 본체(21)의 내부에 유입되며, 다시 성장 탱크 출구(212)로부터 유출된다. 각각의 탱크 본체(21)의 내부에는 복수개의 상호 엇갈리는 격판(213)이 구비되어 탱크 본체(21)의 내부 공간이 복수개의 격판(213)에 의해 이격되도록 하여 절곡 유로(214)을 형성한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 성장 탱크 유닛(20)의 성장 탱크 광원 장치(22)는 탱크 본체(21)의 상방에 설치되어 성장 탱크 유닛(20) 내의 배양액의 광도를 조절한다. 성장 탱크 가스 보충 장치(23)는 탱크 본체(21)의 내부에 설치되는 가스 도관일 수 있고, 각각의 성장 탱크 가스 보충 장치(23)는 하나의 에어 펌프(533)에 연결되며, 에어 펌프(533)를 통해 보충 가스(예: 이산화탄소, 산소 등)를 성장 탱크 가스 보충 장치(23)에 수송한 후, 성장 탱크 가스 보충 장치(23)의 기공을 통해 가스를 탱크 본체(21)의 내부의 배양액에 도입시킨다. 성장 탱크 온도 제어 장치(24)는 탱크 본체(21) 내의 배양액의 온도를 제어하는 탱크 본체(21) 내에 설치되는 히터, 냉열 교환기, 또는 기타 온도 제어 장치일 수 있고, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 복수개의 성장 탱크 온도 제어 장치(24)는 탱크 본체(21)의 상이한 위치에 각각 설치되어 탱크 본체(21)의 내부의 각 상이한 위치의 배양액의 온도를 제어하며, 탱크 본체(21)에는 유동 교란 장치(25)가 더 설치되어 조류가 탱크 바닥에 침적되어 성장 속도를 감소시키는 것을 방지하기 위해 물의 흐름을 형성한다. 유동 교란 장치(25)는 모터 구동 프로펠러, 또는 교반기, 물레방아, 펌프, 파동 생성기, 또는 유체 유속을 증가시키거나 물의 흐름을 형성할 수 있는 다른 유형의 장치일 수 있고, 유동 교란 장치(25)는 탱크 본체(21)의 내부의 배양액이 탱크 본체(21)의 성장 탱크 입구(211) 방향으로부터 성장 탱크 출구(212) 방향으로 향해 흐르는 물의 흐름을 형성하도록 하여 탱크 본체(21)의 내부의 배양액이 유동 상태를 유지하도록 하고, 배양액 내의 조류가 탱크 본체(21)의 내측벽에 침전되거나 부착되는 상황을 방지하며, 배양액의 불충분한 흐름으로 인해 배양액 내의 조류와 성장 탱크 온도 제어 장치(24)의 접촉 시간이 너무 길어 조류가 과열되어 죽은 조류가 되거나, 성장 탱크 온도 제어 장치(24)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
특히, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 복수개의 성장 탱크 온도 제어 장치(24)가 설치된 위치는 성장 탱크 가스 보충 장치(23)의 상방 위치에 인접할 수 있으므로 성장 탱크 가스 보충 장치(23)를 통과하는 가스는 배양액 내에 형성된 기포에 의해 구동되어 각각의 성장 탱크 온도 제어 장치(24) 주변의 배양액이 보다 충분히 흐르도록 할 수 있음을 유의해야 한다. 이 외에, 도 3에 도시된 실시예에서는, 단지 탱크 본체(21)의 성장 탱크 입구(211) 위치에 유동 교란 장치(25)가 설치되는 것을 도시하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 다른 도시되지 않은 실시예에서는, 각각의 성장 탱크 온도 제어 장치(24)의 후방에 유동 교란 장치(25)를 각각 배치할 수 있어 보다 우수한 유동 교란 효과를 달성할 수 있으며, 조류가 침전되거나 성장 탱크 온도 제어 장치(24)와 장기간 접촉하여 죽은 조류가 발생하는 상황을 더 방지할 수 있고, 이산화탄소와 조류액의 접촉을 더 향상시킬 수 있으며, 빛을 충분히 받도록 한다.
이 외에, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 각각의 성장 탱크 유닛(20)의 제2 입구 바이패스 조인트(26) 및 제2 출구 바이패스 조인트(27)에는 탱크 본체(21)의 성장 탱크 입구(211) 및 성장 탱크 출구(212)가 각각 연결된다. 제2 입구 바이패스 조인트(26) 및 제2 출구 바이패스 조인트(27)의 용도는, 각각의 성장 탱크 유닛(20)을 세척하거나, 다른 종류의 조류와 일시적으로 혼합 배양해야 할 경우(도 5에 도시된 바와 같은 실시예), 세척 라인 또는 혼합 배양용 외부 순환 기기(7)의 라인이 제2 입구 바이패스 조인트(26) 및 제2 출구 바이패스 조인트(27)에 연결되도록 할 수 있다.
이 외에, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 각각의 성장 탱크 유닛(20)에는 영양 보충병(215)이 각각 더 설치될 수 있다. 영양 보충병(215)은 가스 분배관(534)에 연결되고, 기압 제어를 통해 영양 보충병(215) 내의 공급 물질을 성장 탱크 유닛(20) 내에 수송하거나, 성장 탱크 유닛(20) 내의 배양액을 샘플링하여 영양 보충, 가스 추가, 샘플링 조사 등 기능을 수행할 수 있다. 또한 성장 탱크 유닛(20)이 상이한 조류를 혼합 배양할 경우, 각각의 성장 탱크 유닛(20)에 전용 영양 보충병(215)을 각각 설치하여 전용 영양, 가스를 보충하여 오염이 없도록 확보할 수 있다.
이 외에, 도 5에 도시된 바와 같이, 성장 조절 모듈(2)에는 하나의 성장 탱크 공급 장치(59)가 더 설치될 수도 있고, 성장 탱크 공급 장치(59)는 라인을 통해 복수개의 성장 탱크 유닛(20)에 동시에 연결되며, 각 성장 탱크 유닛(20)에 필요한 가스, 영양염과 같은 공급 물질을 동시에 공급할 수 있고, 상이한 종류의 조류를 더 양식할 경우, 상이한 조류에 필요한 영양염 또는 공급 물질을 저장할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 순환 수송 모듈(3)은 순환 파이프라인 모듈(4)을 통해 광합성 반응 모듈(1) 및 성장 조절 모듈(2)을 연결시키고, 순환 수송 모듈(3)은 배양액을 수송하여 배양액이 순환 파이프라인 모듈(4)의 연결을 통해, 배양액이 광합성 반응 모듈(1)의 복수개의 광합성 반응 유닛(10), 및 성장 조절 모듈(2)의 복수개의 성장 탱크 유닛(20)에서 흐르도록 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 순환 수송 모듈(3)은 메인 순환 펌프(31), 및 순환 파이프라인 모듈(4)의 상이한 위치에 분산 설치된 보조 펌프(32)를 포함한다. 메인 순환 펌프(31)는 광합성 반응 모듈(1)과 성장 조절 모듈(2) 사이의 순환 파이프라인 모듈(4)의 라인에 연결되고, 메인 순환 펌프(31)는 배양액을 가압한 후 순환 파이프라인 모듈(4)의 라인에 수송하여 순환 파이프라인 모듈(4) 내의 배양액의 흐름에 필요한 압력을 제공한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 순환 파이프라인 모듈(4)은 순환 수송 모듈(3), 광합성 반응 모듈(1)의 복수개의 광합성 반응 유닛(10), 및 성장 조절 모듈(2)의 복수개의 성장 탱크 유닛(20)을 연결하기 위한 것이다. 본 실시예에서, 순환 파이프라인 모듈(4)은, 메인 펌프 출구관(41), 메인 펌프 입구관(42), 제1 입구 메인 파이프(43), 제1 입구 메인 파이프(43)에 연결된 복수개의 제1 입구 연결관(431), 제1 출구 메인 파이프(44), 제1 출구 메인 파이프(44)에 연결된 복수개의 제1 출구 연결관(441), 제2 입구 메인 파이프(45), 제2 입구 메인 파이프(45)에 연결된 복수개의 제2 입구 연결관(451), 제2 출구 메인 파이프(46), 제2 출구 메인 파이프(46)에 연결된 복수개의 제2 출구 연결관(461), 연통 라인(47)을 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 여기서, 메인 펌프 출구관(41)은 메인 순환 펌프(31)의 출구단(311)에 연결되고, 메인 펌프 입구관(42)은 메인 순환 펌프(31)의 입구단(312)에 연결된다. 또한 메인 펌프 출구관(41)에는 메인 펌프 출구 제어 밸브(411)가 설치되고, 메인 펌프 입구관(42)에는 메인 펌프 입구 제어 밸브(421)가 설치된다. 메인 펌프 출구관(41)은 제1 입구 메인 파이프(43)에 연결되고, 제1 입구 메인 파이프(43)는 복수개의 제1 입구 연결관(431)을 통해 복수개의 광합성 반응 유닛(10)의 입수단(111)에 연결되며, 제1 출구 메인 파이프(44)는 복수개의 제1 출구 연결관(441)을 통해 복수개의 광합성 반응 유닛(10)의 출수단(112)에 연결되어 복수개의 광합성 반응 유닛(10)이 병렬 방식으로 제1 입구 메인 파이프(43)와 제1 출구 메인 파이프(44) 사이에 연결되도록 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 출구 메인 파이프(44)의 끝단은 메인 펌프 입구관(42)과 제2 입구 메인 파이프(45)의 시작단에 연결되고, 제2 입구 메인 파이프(45)는 복수개의 제2 입구 연결관(451)을 통해 복수개의 성장 탱크 유닛(20)의 성장 탱크 입구(211)에 연결되며, 제2 출구 메인 파이프(46)는 복수개의 제2 출구 연결관(461)을 통해 복수개의 성장 탱크 유닛(20)의 성장 탱크 출구(212)에 연결되어 복수개의 성장 탱크 유닛(20)이 병렬 방식으로 제2 입구 메인 파이프(45)와 제2 출구 메인 파이프(46) 사이에 연결되도록 한다. 복수개의 성장 탱크 유닛(20)으로부터 멀어지는 제2 출구 메인 파이프(46)의 일단은 메인 펌프 입구관(42)의 메인 펌프 입구 제어 밸브(421)와 메인 순환 펌프(31)의 입구단(312) 사이의 위치에 연결된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 제1 입구 연결관(431)에는 제1 입구 제어 밸브(4311)가 각각 설치되고, 각각의 제1 출구 연결관(441)에는 제1 출구 제어 밸브(4411)가 각각 설치되며; 각각의 제2 입구 연결관(451)에는 제2 입구 제어 밸브(4511)가 각각 설치되고, 각각의 제2 출구 연결관(461)에는 제2 출구 제어 밸브(4611)가 각각 설치된다. 임의의 하나의 광합성 반응 유닛(10)에 대응되는 제1 입구 제어 밸브(4311) 및 제1 출구 제어 밸브(4411)가 닫히면, 배양액이 광합성 반응 유닛(10)을 통과할 수 없어 광합성 반응 유닛(10)이 닫힌 상태가 될 수 있다. 마찬가지로, 임의의 하나의 성장 탱크 유닛(20)에 대응되는 제2 출구 제어 밸브(4611) 및 제2 입구 제어 밸브(4511)가 닫히면, 배양액이 성장 탱크 유닛(20)이 통과할 수 없어 성장 탱크 유닛(20)이 닫힌 상태가 될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 광합성 반응 유닛(10)의 제1 입구 제어 밸브(4311)는 각각의 광합성 반응 유닛(10)에 대응되는 제1 입구 연결관(431)의 제1 입구 바이패스 조인트(16)와 제1 입구 메인 파이프(43) 사이의 위치에 설치되고, 각각의 광합성 반응 유닛(10)의 제1 출구 제어 밸브(4411)는 각각의 광합성 반응 유닛(10)에 대응되는 제1 출구 연결관(441)의 제1 출구 바이패스 조인트(17)와 제1 출구 메인 파이프(44) 사이의 위치에 설치된다. 마찬가지로, 각각의 성장 탱크 유닛(20)의 제2 입구 제어 밸브(4511)는 각각의 성장 탱크 유닛(20)에 대응되는 제2 입구 연결관(451)의 제2 입구 바이패스 조인트(26)와 제2 입구 메인 파이프(45) 사이의 위치에 설치되고, 각각의 성장 탱크 유닛(20)의 제2 출구 제어 밸브(4611)는 각각의 성장 탱크 유닛(20)에 대응되는 제2 출구 연결관(461)의 제2 출구 바이패스 조인트(27)와 제2 출구 메인 파이프(46) 사이의 위치에 설치된다.
따라서 도 7에 도시된 바와 같이, 임의의 하나의 광합성 반응 유닛(10) 또는 성장 탱크 유닛(20)을 세척하거나, 다른 종류의 조류와 혼합 배양해야 할 경우, 광합성 반응 유닛(10)의 제1 입구 제어 밸브(4311) 및 제1 출구 제어 밸브(4411)를 닫고, 성장 탱크 유닛(20)의 제2 입구 제어 밸브(4511) 및 제2 출구 제어 밸브(4611)를 닫아, 세척수 또는 조류를 혼합 배양하는 배양액이 순환 파이프라인 모듈(4)에 유입되어 복합형 조류 배양 설비의 순환 파이프라인 모듈(4) 및 기타 어셈블리 내의 배양액이 오염되는 상황을 방지할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 순환 파이프라인 모듈(4)은 또한 연통 라인(47) 및 복수개의 흐름 방향 제어 밸브를 통해 배양액의 순환 경로를 제어할 수 있다. 연통 라인(47)은 메인 순환 펌프(31)에 인접하는 제1 입구 메인 파이프(43) 및 제1 출구 메인 파이프(44)의 일단에 연결되고, 연통 라인(47)의 양단에는 두 개의 연통관 제어 밸브(471)가 설치된다. 또한, 제1 입구 메인 파이프(43)에는 연통 라인(47)과 메인 순환 펌프(31)에 가장 인접하는 제1 입구 연결관(431) 사이에 위치하는 제1 흐름 방향 제어 밸브(432)가 더 설치되고; 제1 출구 메인 파이프(44)에는 연통 라인(47)과 메인 순환 펌프(31)에 가장 인접하는 제1 출구 연결관(441) 사이에 위치하는 제2 흐름 방향 제어 밸브(442), 및 연통 라인(47)과 메인 펌프 입구관(42) 사이에 위치하는 제3 흐름 방향 제어 밸브(443)가 설치되며; 제2 입구 메인 파이프(45)에는 메인 펌프 입구관(42)과 메인 순환 펌프(31)에 가장 인접하는 제2 입구 연결관(451) 사이에 위치하는 제4 흐름 방향 제어 밸브(452)가 설치되고; 제2 출구 연결관(461)에는 메인 펌프 입구관(42)과 메인 순환 펌프(31)에 가장 인접하는 제2 출구 연결관(461) 사이에 위치하는 제5 흐름 방향 제어 밸브(462)가 설치된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 복합형 조류 양식 설비(100)는 또한 성장 모니터링 조절 모듈(5)을 통해 조류의 양식 상황을 모니터링할 수 있고, 조류의 성장 조건을 제어하며, 요구에 따라 조류 성장에 필요한 가스, 영양분, 또는 조류 묘목을 보충하고, 조류의 성장 상황을 모니터링하며, 조류를 적시에 수집한다. 본 실시예에서, 성장 모니터링 조절 모듈(5)은 모니터링 모듈(51), 메인 순환 온도 제어 장치(52), 공급 장치(54), 가스 보충 장치(53), 조류 보충 장치(55), 조류 성장 모니터링 장치(56), 자동 수집 장치(57), 및 산소 배출 장치(80)를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 여기서 모니터링 모듈(51)은 조류를 양식하는 배양액의 수온, pH값, 용존 산소, 영양염 농도, 탁도, 이산화탄소 농도, 산소 농도와 같은 파라미터를 모니터링하는 온도 센서, 압력 센서, 영양염 농도 센서, pH값 센서, 이산화탄소 농도 센서, 산소 농도 센서 등 다양한 유형의 센서 모듈을 포함한다. 본 실시예에서, 모니터링 모듈(51)은 바이패스 파이프(511, 512)를 통해 메인 펌프 입구관(42) 및 메인 펌프 출구관(41)에 연결되고, 바이패스 파이프(511, 512)에는 바이패스 제어 밸브(5111, 5121)가 각각 설치되어 바이패스 파이프(511, 512)를 통해 모니터링 모듈(51)을 흐르는 배양액의 유량을 제어한다. 이 외에 모니터링 모듈(51)에는 배수 밸브(513)가 연결되어 검사 및 분석을 위한 배양액을 샘플링한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 메인 순환 온도 제어 장치(52)는 열교환 장치, 히터, 또는 쿨러일 수 있고, 본 실시예에서, 메인 순환 온도 제어 장치(52)는 바이패스 파이프(521, 522)를 통해 제1 출구 메인 파이프(44) 및 제2 입구 메인 파이프(45)에 연결되며, 바이패스 파이프(521, 522)에는 바이패스 제어 밸브(5211, 5221)가 각각 설치된다. 또한, 본 실시예에서, 제3 흐름 방향 제어 밸브(443)는 바이패스 파이프(521)와 바이패스 파이프(522) 사이에 설치되므로 제3 흐름 방향 제어 밸브(443)가 닫히고, 바이패스 제어 밸브(5211, 5222)가 열리면, 배양액은 메인 순환 온도 제어 장치(52)를 통해 배양액의 온도를 조절할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 공급 장치(54)는 공급관(541)을 통해 메인 펌프 입구관(42)에 연결되고, 공급관(541)에는 공급 제어 밸브(5411)가 설치된다. 공급 장치(54)는 배양액의 영양염을 보충하거나, 물의 pH를 조절하기 위한 화학 물질을 첨가하거나, 기타 조류 성장에 필요한 영양 성분을 보충할 수 있다. 가스 보충 장치(53)는 가스 보충관(531)을 통해 메인 펌프 입구관(42)에 연통되고, 가스 보충관(531)에는 가스 제어 밸브(5311)가 설치된다. 본 실시예에서, 가스 보충 장치(53)에는 제2 가스 보충관(532)이 더 구비되고, 제2 가스 보충관(532)은 에어 펌프(533)에 연결되며, 에어 펌프(533)는 다시 가스 분배관(534)을 통해 성장 조절 모듈(2)의 복수개의 성장 탱크 유닛(20)의 성장 탱크 가스 보충 장치(23)에 연결된다. 가스 보충 장치(53)는 이산화탄소, 또는 산소를 제공하여 배양액의 이산화탄소 또는 산소 농도가 부족할 경우 이산화탄소 또는 산소를 보충할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 조류 보충 장치(55)는 조류 공급관(551)을 통해 공급관(541)에 연결되고, 조류 공급관(551)에는 조류 공급 제어 밸브(5511)가 설치되어 조류 공급관(551)의 개폐를 제어한다. 조류 보충 장치(55)는 조류 묘목, 또는 배양하는 조류를 배양액에 보충하여 배양액 내의 조류 밀도를 조절한다. 조류 성장 모니터링 장치(56)는 메인 펌프 출구관(41)과 제1 입구 메인 파이프(43) 사이의 위치에 설치되고, 조류 성장 모니터링 장치(56)는 광학 수단을 통해 배양액 내의 조류 밀도, 조류 색상, 조류 성장 크기와 같은 정보를 포함하는 조류 성장 상황을 모니터링할 수 있다. 자동 수집 장치(57)는 수집관(571)을 통해 메인 펌프 출구관(41)과 제1 입구 메인 파이프(43) 사이에 연결된다. 자동 수집 장치(57)는 조류 성장 모니터링 장치(56)과 연동되어 조류 성장 모니터링 장치(56)가 배양액 내의 조류 밀도 및 조류 크기가 수집 조건에 부합되도록 성장한 것을 감지하면, 자동 수집 장치(57)는 조류 수집을 작동할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 산소 배출 장치(80)는 메인 펌프 입구관(42)에 설치되고, 산소 배출 장치(80)는 자동 수집 장치(57)와 메인 순환 펌프(31) 사이에 위치한다. 배양액이 광합성 반응 모듈(1)과 성장 조절 모듈(2)을 통과한 후 다시 메인 순환 펌프(31)의 입구단(312)으로 순환하기 전에, 배양액은 먼저 산소 배출 장치(80)에 유입되어 배양액 내의 여분의 산소가 배출되도록 하고 죽은 조류를 제거할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 복합형 조류 양식 설비(100)는 제어 모듈(6)를 더 포함하고, 본 실시예에서, 제어 모듈(6)은 광합성 반응 모듈(1), 성장 조절 모듈(2), 순환 수송 모듈(3), 순환 파이프라인 모듈(4), 및 성장 모니터링 조절 모듈(5)에 결합되며, 제어 모듈(6)은 중앙 제어 컴퓨터일 수 있고, 원격 제어 정보 기기일 수도 있으며, 인터넷 및 모바일 APP를 사용하여 원격 제어할 수도 있다. 제어 모듈(6)은 전술한 다양한 센서에 의해 감지된 파라미터 또는 모니터링 데이터를 수신하고, 순환 파이프라인 모듈(4)의 복수개의 상이한 제어 밸브, 및 성장 모니터링 모듈(51)의 각 서브 모듈 또는 장치를 제어하여 복합형 조류 양식 설비(100)의 작동을 제어하며, 조류의 성장 조건을 모니터링하고, 자동으로 공급하거나 조류의 각 성장 조건의 파라미터를 조정하며, 자동 수집하는 목적을 달성할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 복합형 조류 양식 설비(100)가 일부 광합성 반응 유닛(10) 및 성장 탱크 유닛(20)을 사용하여 혼합 배양하는 사용 모드의 실시예이다. 본 실시예에서, 광합성 반응 유닛(10) 중 하나에 대응되는 제1 입구 제어 밸브(4311) 및 제1 출구 제어 밸브(4411)가 닫고, 성장 탱크 유닛(20) 중 하나에 대응되는 제2 입구 제어 밸브(4511) 및 제2 출구 제어 밸브(4611)를 닫으며, 다음으로 외부 순환 기기(7)를 사용하여 광합성 반응 유닛(10)의 제1 입구 바이패스 조인트(16)와 제1 출구 바이패스 조인트(17), 및 성장 탱크 유닛(20)의 제2 입구 바이패스 조인트(26)와 제2 출구 바이패스 조인트(27) 사이를 연결시켜, 배양액이 광합성 반응 유닛(10)과 성장 탱크 유닛(20) 사이에서 순환 유동하도록 하고, 순환 파이프라인 모듈(4)에 유입되지 않아, 복합형 조류 양식 설비(100)의 배양액의 오염을 초래한다.
보다 상세하게, 외부 순환 기기(7)는, 복수개의 외부 호스(71), 외부 순환 펌프(72), 외부 온도 조절 장치(73), 외부 가스 보충 장치(74), 및 외부 공급 장치(75)를 포함한다. 복수개의 외부 호스(71)는 광합성 반응 유닛(10)의 제1 출구 바이패스 조인트(17)와 성장 탱크 유닛(20)의 제2 입구 바이패스 조인트(26) 사이, 및 제2 출구 바이패스 조인트(27)와 제1 입구 바이패스 조인트(16) 사이에 연결되고, 외부 순환 펌프(72), 외부 온도 조절 장치(73), 외부 가스 보충 장치(74), 및 외부 공급 장치(75)는 모두 복수개의 외부 호스(71)에 연결되기에 배양액은 외부 순환 펌프(72)의 수송을 통해 광합성 반응 유닛(10)과 성장 탱크 유닛(20) 사이에서 순환될 수 있다.
[실시예의 유리한 효과]
본 발명의 유리한 효과 중 하나는, 본 발명은 파이프라인형의 광합성 반응 유닛, 및 광합성 반응 유닛의 몇 배의 용량을 갖는 성장 탱크 유닛을 결합하였기에 파이프라인형 광합성 반응기를 결합한 광합성 반응 작용은 강하고, 성장 탱크는 용량이 크며 조류의 성장을 조절하는 효능을 가져 생산량 증가하고 품질을 향상시키는 목적을 달성한다.
나아가, 본 발명의 다른 유리한 효과는, 본 발명의 복합형 조류 양식 설비는 순환 파이프라인 모듈을 통해 광합성 반응 모듈, 성장 조절 모듈 및 순환 수송 모듈에 연결되어 본 발명의 복합형 조류 양식 설비가 생산 능력을 용이하게 확장할 수 있는 유연성을 가져 산업적 대량 생산의 요구를 충족시킬 수 있고, 하나의 세트의 메인 순환 펌프와 순환 파이프라인 모듈을 통해 배양액이 복수개의 세트의 상이한 광합성 반응 유닛과 복수개의 상이한 성장 탱크 유닛 사이에서 순환 유동할 수 있기에 집중 제어, 구조 단순화 및 원가 절감의 목적을 달성할 수 있다.
이상 개시된 내용은 단지 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐, 이로써 본 발명의 특허 출원범위를 한정하지 않으므로 본 발명의 명세서 및 도면의 내용을 적용하여 이루어진 균등한 기술적 변경은 모두 본 발명의 특허 출원범위에 포함된다
100: 복합형 조류 양식 설비
1: 광합성 반응 모듈
10: 광합성 반응 유닛
11: 투광 코일 파이프
111: 입수단
112: 출수단
113: 보충 인터페이스
114: 압력 제어 밸브
12: 성장 모니터링 서브 모듈
121: 조도 센서
122: 온도 센서
123: 압력 센서
124: 가스 농도 센서
125: 영양염 농도 센서
13: 보광 장치
14: 차광 장치
15: 반응기 온도 제어 장치
151: 입구 열교환기
152: 입구 히터
153: 파이프 히터
16: 제1 입구 바이패스 조인트
17: 제1 출구 바이패스 조인트
2: 성장 조절 모듈
20: 성장 탱크 유닛
21: 탱크 본체
211: 성장 탱크 입구
212: 성장 탱크 출구
213: 격판
214: 절곡 유로
215: 영양 보충병
22: 성장 탱크 광원 장치
23: 성장 탱크 가스 보충 장치
24: 성장 탱크 온도 제어 장치
25: 유동 교란 장치
26: 제2 입구 바이패스 조인트
27: 제2 출구 바이패스 조인트
3: 순환 수송 모듈
31: 메인 순환 펌프
311: 출구단
312: 입구단
32: 보조 펌프
4: 순환 파이프라인 모듈
41: 메인 펌프 출구관
411: 메인 펌프 출구 제어 밸브
42: 메인 펌프 입구관
421: 메인 펌프 입구 제어 밸브
43: 제1 입구 메인 파이프
431: 제1 입구 연결관
4311: 제1 입구 제어 밸브
432: 제1 흐름 방향 제어 밸브
44: 제1 출구 메인 파이프
441: 제1 출구 연결관
4411: 제1 출구 제어 밸브
442: 제2 흐름 방향 제어 밸브
443: 제3 흐름 방향 제어 밸브
45: 제2 입구 메인 파이프
451: 제2 입구 연결관
4511: 제2 입구 제어 밸브
452: 제4 흐름 방향 제어 밸브
46: 제2 출구 메인 파이프
461: 제2 출구 연결관
4611: 제2 출구 제어 밸브
462: 제5 흐름 방향 제어 밸브
47: 연통 라인
471: 연통관 제어 밸브
5: 성장 모니터링 조절 모듈
51: 모니터링 모듈
511, 512: 바이패스 파이프
5111, 5121: 바이패스 제어 밸브
513: 배수 밸브
52: 메인 순환 온도 제어 장치
521, 522: 바이패스 파이프
5211, 5221: 바이패스 제어 밸브
53: 가스 보충 장치
531: 가스 보충관
5311: 가스 제어 밸브
532: 제2 가스 보충관
533: 에어 펌프
534: 가스 분배관
54: 공급 장치
541: 공급관
5411: 공급 제어 밸브
55: 조류 보충 장치
551: 조류 공급관
5511: 조류 공급 제어 밸브
56: 조류 성장 모니터링 장치
57: 자동 수집 장치
571: 수집관
5711: 수집 제어 밸브
572: 필터 어셈블리
573: 배양액 수용 탱크
574: 출구관
575: 가압 컨베이어
59: 성장 탱크 공급 장치
6: 제어 모듈
7: 외부 순환 기기
71: 외부 호스
72: 외부 순환 펌프
73: 외부 온도 조절 장치
74: 외부 가스 보충 장치
75: 외부 공급 장치
80: 산소 배출 장치
81: 산소 배출 실린더
811: 산소 배출 실린더 입구관
812: 가스 흡입관
82: 액체 수집 실린더
821: 사이드 배기구
83: 액체 주입구
84: 산소 배출관
841: 확장부
85: 중공관
86: 버퍼 탱크
87: 연통관
88: 추출 장치
881: 배기관
882: 수집 용기

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 광합성 반응 유닛을 포함하고, 각각의 상기 광합성 반응 유닛에는 투광 코일 파이프가 각각 구비되며, 상기 투광 코일 파이프에는 입수단 및 출수단이 구비되는 광합성 반응 모듈;
    적어도 하나의 성장 탱크 유닛을 포함하고, 각각의 상기 성장 탱크 유닛에는 탱크 본체가 각각 구비되며, 상기 탱크 본체에는 성장 탱크 입구 및 성장 탱크 출구가 구비되고, 상기 탱크 본체의 내부에는 복수개의 격판이 설치되어 상기 탱크 본체의 내부를 이격하여 절곡 유로를 형성하며; 상기 성장 탱크 유닛의 용적은 상기 광합성 반응 유닛의 용적보다 크도록 구성되고, 상기 성장 탱크 유닛에서의 상기 배양액의 체류 시간은 상기 광합성 반응 유닛에서의 상기 배양액의 체류 시간 이상인 성장 조절 모듈; 및
    상기 성장 조절 유닛의 상기 출구단에 연결되어 배양액의 일부 조류를 수집하는 자동 수집 장치를 포함하는 복합형 조류 양식 설비에 있어서,
    조류를 배양하는 배양액은 상기 광합성 반응 모듈에서 광합성 작용을 수행한 후, 상기 성장 조절 모듈에 유입되고, 배양액은 상기 성장 조절 모듈을 통과한 후, 다시 상기 자동 수집 장치를 통과하며, 상기 자동 수집 장치에 의해 배양액 내의 일부 조류를 수집한 후, 다시 상기 광합성 반응 모듈에 유입되는 것을 특징으로 하는 복합형 조류 양식 설비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광합성 반응 모듈에는 복수개의 상기 광합성 반응 유닛이 구비되고, 상기 성장 조절 모듈에는 복수개의 상기 성장 탱크 유닛이 구비되며; 상기 복합형 조류 양식 설비는,
    메인 순환 펌프가 구비되고, 상기 메인 순환 펌프에는 입구단 및 출구단이 구비되는 순환 수송 모듈;
    순환 파이프라인 모듈을 더 포함하며,
    상기 순환 파이프라인 모듈은,
    상기 메인 순환 펌프의 상기 출구단에 연결되는 메인 펌프 출구관;
    상기 메인 순환 펌프의 상기 입구단에 연결되는 메인 펌프 입구관;
    복수개의 제1 입구 연결관에 연결되고, 복수개의 상기 제1 입구 연결관은 복수개의 상기 광합성 반응 유닛의 상기 입수단과 상기 제1 입구 메인 파이프 사이에 각각 연결되며, 각각의 상기 제1 입구 연결관에는 제1 입구 제어 밸브가 각각 설치되는 제1 입구 메인 파이프;
    복수개의 제1 출구 연결관에 연결되고, 복수개의 상기 제1 출구 연결관은 복수개의 상기 광합성 반응 유닛의 상기 출수단과 상기 제1 출구 메인 파이프 사이에 각각 연결되며, 각각의 상기 제1 출구 연결관에는 제1 출구 제어 밸브가 각각 설치되는 제1 출구 메인 파이프;
    복수개의 제2 입구 연결관에 연결되고, 복수개의 상기 제2 입구 연결관은 복수개의 상기 성장 탱크 유닛의 상기 성장 탱크 입구와 상기 제2 입구 메인 파이프 사이에 각각 연결되며, 각각의 상기 제2 입구 연결관에는 제2 입구 제어 밸브가 각각 설치되는 제2 입구 메인 파이프;
    복수개의 제2 출구 연결관에 연결되고, 복수개의 상기 제2 출구 연결관은 복수개의 상기 성장 탱크 유닛의 상기 성장 탱크 출구와 상기 제2 출구 메인 파이프 사이에 각각 연결되며, 각각의 상기 제2 출구 연결관에는 제2 출구 제어 밸브가 각각 설치되는 제2 출구 메인 파이프를 포함하고,
    복수개의 상기 광합성 반응 유닛은 복수개의 상기 제1 입구 연결관과 복수개의 상기 제1 출구 연결관을 통해 병렬 방식으로 상기 제1 입구 메인 파이프와 상기 제1 출구 메인 파이프 사이에 연결되며, 복수개의 상기 성장 탱크 유닛은 복수개의 상기 제2 입구 연결관과 복수개의 상기 제2 출구 연결관을 통해 병렬 방식으로 상기 제2 입구 메인 파이프와 상기 제2 출구 메인 파이프 사이에 연결되고, 상기 메인 펌프 출구관은 상기 제1 입구 메인 파이프에 연결되며, 상기 제1 출구 메인 파이프의 끝단은 상기 제2 입구 메인 파이프에 연결되고, 상기 제2 출구 메인 파이프의 끝단은 상기 메인 펌프 입구관에 연결되어 상기 메인 순환 펌프에서 수송하는 배양액이 상기 제1 입구 메인 파이프를 통해 복수개의 상기 광합성 반응 유닛에 유입할 수 있으며, 다시 상기 제1 출구 메인 파이프로부터 상기 제2 입구 메인 파이프에 유입되고, 다시 복수개의 상기 성장 탱크 유닛을 통과한 후, 다시 상기 제2 출구 메인 파이프에 유입되어 상기 메인 펌프 입구관으로 흐르는 것을 특징으로 하는 복합형 조류 양식 설비.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 메인 순환 펌프에 대한 상기 메인 펌프 입구관의 일단은 상기 제1 출구 메인 파이프 및 상기 제2 입구 메인 파이프에 연결되고, 상기 메인 펌프 입구관에는 메인 펌프 입구 제어 밸브가 설치되며; 상기 순환 파이프라인 모듈은, 상기 메인 순환 펌프에 인접하는 상기 제1 입구 메인 파이프 및 상기 제1 출구 메인 파이프의 일단에 연결되고, 적어도 하나의 연통관 제어 밸브가 설치되는 연통 라인; 상기 제1 입구 메인 파이프에서 상기 연통 라인과 상기 메인 순환 펌프에 가장 인접하는 상기 제1 입구 연결관 사이의 위치에 설치되는 제1 흐름 방향 제어 밸브; 상기 제1 출구 메인 파이프에서 상기 연통 라인과 상기 메인 순환 펌프에 가장 인접하는 상기 제1 출구 연결관 사이의 위치에 설치되는 제2 흐름 방향 제어 밸브; 상기 제1 출구 메인 파이프에서 상기 연통 라인과 상기 메인 펌프 입구관 사이의 위치에 설치되는 제3 흐름 방향 제어 밸브; 상기 제2 입구 메인 파이프에서 상기 메인 펌프 입구관과 상기 메인 순환 펌프에 가장 인접하는 상기 제2 입구 연결관 사이의 위치에 설치되는 제4 흐름 방향 제어 밸브; 및 상기 제2 출구 메인 파이프에서 상기 메인 펌프 입구관과 상기 메인 순환 펌프에 가장 인접하는 상기 제2 출구 연결관 사이의 위치에 설치되는 제5 흐름 방향 제어 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 조류 양식 설비.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광합성 반응 모듈의 입구에 설치되고, 산소 배출 실린더 및 상기 산소 배출 실린더의 하단에 연결되는 액체 수집 실린더가 구비되며, 상기 산소 배출 실린더의 중앙에는 산소 배출관, 및 상기 산소 배출관의 외측에 씌움 설치되고 상단이 상기 산소 배출 실린더의 상단의 외측으로 연장되는 중공관이 설치되며; 상기 산소 배출관의 상단은 상기 중공관의 내측에 슬리빙되고, 상기 중공관과 상기 산소 배출관 사이에 간격이 유지되는 산소 배출 장치;
    상기 가압 컨베이어에 연결되고, 상기 배양액이 상기 산소 배출 실린더에 스프레이된 후, 상기 액체 수집 실린더로 흐르며, 상기 배양액에 함유된 산소는 상기 산소 배출관과 상기 중공관을 통해 상기 산소 배출 실린더의 외측으로 배출되는, 상기 산소 배출 실린더의 일 측면에 구비되는 액체 주입구; 및
    상기 산소 배출관의 출구에 연결되어 진공 흡입력을 발생하고, 상기 산소 배출관에서 배출되는 산소 및 상기 배양액 내의 죽은 조류를 상기 산소 배출 장치로부터 추출하는 추출 장치를 더 포함하되;
    상기 배양액은 상기 광합성 반응 유닛, 상기 성장 조절 유닛, 상기 산소 배출 장치를 통과한 후, 다시 상기 광합성 반응 유닛에 유입되어 광합성 작용을 수행하는 것을 특징으로 하는 복합형 조류 양식 설비.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 산소 배출관의 하단은 상기 액체 수집 실린더의 상단으로 연장되고, 상기 액체 주입구의 높이는 상기 산소 배출관과 상기 중공관의 하단 개구의 높이보다 높도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복합형 조류 양식 설비.
  6. 제5항에 있어서,
    성장 모니터링 조절 모듈을 더 포함하되, 상기 성장 모니터링 조절 모듈은, 모니터링 모듈, 메인 순환 온도 제어 장치, 공급 장치, 가스 보충 장치, 조류 보충 장치를 포함하고, 상기 모니터링 모듈은 상기 메인 펌프 입구관 및 상기 메인 펌프 출구관에 연결되며, 상기 모니터링 모듈에는 배양액의 수온, pH값, 용존 산소, 영양염 농도, 탁도, 이산화탄소 농도, 산소 농도를 모니터링하는 복수개의 센서가 구비되고; 상기 메인 순환 온도 제어 장치는 상기 제1 출구 메인 파이프와 상기 제2 입구 메인 파이프 사이에 연결되어 제어 상기 배양액의 온도를 제어하며; 상기 공급 장치, 상기 가스 보충 장치, 및 상기 조류 보충 장치는 상기 메인 펌프 입구관에 연결되어 영양염, 이산화탄소 또는 산소, 조류를 상기 배양액에 보충하는 것을 특징으로 하는 복합형 조류 양식 설비.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 성장 모니터링 조절 모듈은 조류 성장 모니터링 장치를 더 포함하되, 상기 조류 성장 모니터링 장치는 상기 메인 펌프 출구관과 상기 제1 입구 메인 파이프 사이에 연결되어 상기 배양액 내의 조류 성장 상황을 모니터링하고, 상기 배양액 내의 조류가 수집 조건에 부합될 경우, 상기 자동 수집 장치가 상기 배양액 내의 조류를 수집하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 복합형 조류 양식 설비.
  8. 제2항에 있어서,
    각각의 상기 광합성 반응 유닛에는 상기 입수단에 설치되는 제1 입구 바이패스 조인트, 및 상기 출수단에 설치되는 제1 출구 바이패스 조인트가 각각 구비되고; 각각의 상기 성장 탱크 유닛에는 상기 성장 탱크 입구에 설치되는 제2 입구 바이패스 조인트, 및 상기 성장 탱크 출구에 설치되는 제2 출구 바이패스 조인트가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 복합형 조류 양식 설비.
  9. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 광합성 반응 유닛은 성장 모니터링 서브 모듈, 보광 장치, 차광 장치, 및 반응기 온도 제어 장치를 더 포함하되; 상기 성장 모니터링 서브 모듈은 복수개의 조도 센서, 및 상기 투광 코일 파이프에 설치되는 온도 센서, 압력 센서, 가스 농도 센서, 영양염 센서를 포함하고; 상기 보광 장치는 LED 발광 장치인 것을 특징으로 하는 복합형 조류 양식 설비.
  10. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 성장 탱크 유닛은, 상기 성장 탱크 유닛의 상방에 설치되는 성장 탱크 광원 장치; 상기 성장 탱크 유닛에 설치되어 가스를 상기 성장 탱크 유닛 내의 배양액에 주입하는 성장 탱크 가스 보충 장치; 상기 성장 탱크 내에 설치되어 상기 성장 탱크 유닛 내의 배양액의 온도를 제어하는 복수개의 성장 탱크 온도 제어 장치; 상기 성장 탱크 유닛에 설치되어 물의 흐름을 교란하는 유동 교란 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 조류 양식 설비.
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