KR20230135477A - Photoreactor for culturing microalgae with increased culturing efficiency - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수조내부에서 광을 조사할 수 있는 내부광원; 상기 내부광원을 수용하는 미세조류 수조; 상기 내부광원으로부터 광을 수신하는 조도센서; 상기 광원의 광량을 조절하는 광량조절기; 및 상기 조도센서로부터 신호를 수신하여 실시간 광량을 산출하고, 정해진 광량과 비교하여 상기 광원의 광량을 조절하도록 상기 광량조절기를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 배양효율이 개선된 미세조류 배양용 광배양기를 제공한다. The present invention provides an internal light source capable of irradiating light inside a water tank; A microalgae tank accommodating the internal light source; An illuminance sensor that receives light from the internal light source; A light quantity controller that adjusts the light quantity of the light source; And a controller that receives a signal from the illuminance sensor, calculates a real-time light amount, and controls the light amount controller to adjust the light amount of the light source by comparing it with a predetermined light amount. A photoincubator is provided.
Description
본 발명은 광배양기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광량조절이 가능하여 배양효율이 개선된 미세조류 배양용 광배양기에 관한 것이다.The present invention relates to a light incubator, and more specifically, to a light incubator for cultivating microalgae with improved culture efficiency by controlling the amount of light.
일반적으로, 최근 해조류에 포함된 성분이 인체 건강에 유익하다는 연구 결과가 보고되고 있다. 특히, 푸코잔틴 성분은 갈조류에서 풍부하게 발견되는 특유의 카로티노이드로, 항-비만 효과를 갖는 것으로 보고되고 있다(K. Miyashita, Lipid Technology, August/September 2009, Vol. 21, No. 8/9). In general, recent research results have reported that ingredients contained in seaweed are beneficial to human health. In particular, fucoxanthin is a unique carotenoid found abundantly in brown algae and is reported to have anti-obesity effects (K. Miyashita, Lipid Technology, August/September 2009, Vol. 21, No. 8/9) .
푸코잔틴의 항-비만 메커니즘은 백색 체지방(white adipose tissue: WAT) 미토콘드리아에서 탈 결합 단백질1(uncoupling protein 1: UCP 1)의 발현을 유도하여 WAT에서 지방산 산화 및 열 생성을 일으킴으로써 지방 세포의 아포토시스(apoptosis) 작용을 일으키는 것을 특징으로 한다.The anti-obesity mechanism of fucoxanthin induces the expression of uncoupling protein 1 (UCP 1) in white adipose tissue (WAT) mitochondria, causing fatty acid oxidation and heat production in WAT, thereby promoting apoptosis of adipocytes. It is characterized by causing (apoptosis) action.
UCP 1은 항-비만 효과에 있어 핵심 분자이다. UCP 1의 발현은 신체 에너지 소모의 중요 요소로 알려져 있고, UCP 1이 기능 장애를 일으킬 경우에 비만이 발생하기 쉽다.UCP 1 is a key molecule in the anti-obesity effect. The expression of UCP 1 is known to be an important factor in body energy consumption, and when UCP 1 malfunctions, obesity is likely to occur.
푸코잔틴과 UCP 1 발현의 관련성을 나타내는 실험 및 그 실험 결과가 상기 문헌에 개시되어 있다. 동 문헌에 의하면 푸코잔틴이 WAT에서 UCP 1의 단백질 및 mRNA 발현을 유도한다는 것을 알 수 있다. 이는 푸코잔틴의 구조적 특징, 즉, 푸코잔틴 대사물질인 푸코잔틴올 및 아마로우시아잔틴 A의 측쇄기 위에 있는 부가적인 하이드록시 치환기 및 알렌 결합에 기인한 것으로 보인다.(H. Maeda, Molecular Medicine Reports 2: 897-902, 2009; 및 K. Miyashita, 상동).An experiment showing the relationship between fucoxanthin and UCP 1 expression and the results of the experiment are disclosed in the above document. According to the same literature, it can be seen that fucoxanthin induces protein and mRNA expression of UCP 1 in WAT. This appears to be due to the structural features of fucoxanthin, i.e., the additional hydroxy substituents and allene bonds on the side chains of the fucoxanthin metabolites fucoxanthinol and amarocyaxanthin A. (H. Maeda, Molecular Medicine Reports 2 : 897-902, 2009; and K. Miyashita, supra).
이러한 푸코잔틴은 종래 갈조류로부터 분리정제하여 왔으나, 그 농도가 크지 않고 분리 정제에 있어 시간과 비용이 많이 드는 문제가 있어, 미세조류로부터 푸코잔틴을 분리하고자 하는 시도가 있어 왔다.Such fucoxanthin has been conventionally separated and purified from brown algae, but its concentration is not large and separation and purification requires a lot of time and cost, so attempts have been made to separate fucoxanthin from microalgae.
하지만, 미세조류는 배지 및 배양기술의 한계로 인해 충분한 양의 푸코잔틴을 분리할 수 있는 만큼의 생산량을 확보하기에 많은 시간과 비용이 투입되고 있다.However, due to limitations in media and culture technology for microalgae, a lot of time and money is invested to secure enough production to separate a sufficient amount of fucoxanthin.
일부 실험실 수준에서 합성배지를 이용하여 미세조류를 배양하려는 시도가 있어왔으나, 이는 산업적인 스케일로 확장하기에는 무리가 따르고, 고가의 합성배지를 구입하여야 하므로 비용적인 면에서도 불리한 한계가 있다.There have been attempts to cultivate microalgae using synthetic media at some laboratory levels, but this is difficult to expand to an industrial scale and has disadvantages in terms of cost as expensive synthetic media must be purchased.
미세조류는 빛을 이용해 광합성을 하는 미생물로 빛 의존성이 매우 크며, 빛 제한조건에서 배양 시 배양밀도가 급격히 낮아지는 문제점이 있음이 알려져 있다. 이로 인해 미세조류를 광배양하기 위해서는 많은 인공조명이 사용되고, 이로 인해 전기 소모량이 큰 특징이 있다.Microalgae are microorganisms that photosynthesize using light and are highly dependent on light. It is known that there is a problem in that the culture density decreases rapidly when cultured under light-limited conditions. As a result, a lot of artificial lighting is used to photo-cultivate microalgae, which results in large electricity consumption.
이러한 기존의 광배양기들은 미세조류의 배양밀도가 증가함에 따라 빛이 전달되는 거리가 짧아지는 반면 배양밀도가 낮을 때는 빛의 전달거리가 길어지는 특성을 반영하지 않고 있어 에너지 소모가 큰 문제를 해결하고 있지 않은 실정이다.These existing photoculture devices do not reflect the characteristic that the distance through which light is transmitted becomes shorter as the culture density of microalgae increases, while the distance through which light is transmitted becomes longer when the culture density is low, thus solving the problem of high energy consumption. The situation is not there.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 광량조절이 가능하여 배양효율이 개선된 미세조류 배양용 광배양기를 제공함에 있다. The present invention was proposed to solve the problems of the prior art described above, and its purpose is to provide a light culture device for cultivating microalgae with improved culture efficiency by controlling the amount of light.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems to be solved that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains from the following description.
상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제는 다음과 같은 수단에 의해 달성되어진다.The technical object of the present invention as described above is achieved by the following means.
(1) 수조내부에서 광을 조사할 수 있는 내부광원; 상기 내부광원을 수용하는 미세조류 수조; 상기 내부광원으로부터 광을 수신하는 조도센서; 상기 광원의 광량을 조절하는 광량조절기; 및 상기 조도센서로부터 신호를 수신하여 실시간 광량을 산출하고, 정해진 광량과 비교하여 상기 광원의 광량을 조절하도록 상기 광량조절기를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 배양효율이 개선된 미세조류 배양용 광배양기.(1) Internal light source that can irradiate light inside the aquarium; A microalgae tank accommodating the internal light source; An illuminance sensor that receives light from the internal light source; A light quantity controller that adjusts the light quantity of the light source; And a controller that receives a signal from the illuminance sensor, calculates a real-time light amount, and controls the light amount controller to adjust the light amount of the light source by comparing it with a predetermined light amount. Photoincubator.
(2) 상기 (1)에 있어서,(2) In (1) above,
상기 컨트롤러는 미세조류정보입력부, 미세종류별 최적 광량값이 저장된 메모리부, 입력된 미세조류에 따른 최적 광량값을 메모리부로부터 추출하여 광량제어신호를 생성하는 광량제어신호생성부, 및 상기 광량제어신호를 상기 광량조절부에 전송하는 광량제어신호전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배양효율이 개선된 미세조류 배양용 광배양기.The controller includes a microalgae information input unit, a memory unit storing the optimal light quantity value for each type of microalgae, a light quantity control signal generator that extracts the optimal light quantity value according to the input microalgae from the memory unit and generates a light quantity control signal, and the light quantity control signal. A light incubator for cultivating microalgae with improved cultivation efficiency, comprising a light quantity control signal transmission unit that transmits a light quantity control signal to the light quantity control unit.
(3) 상기 (1)에 있어서,(3) In (1) above,
상기 광원은 광투과성 커버; 및 상기 광투과성 커버의 중앙에 지지되는 지지체; 및 상기 지지체의 표면에 부착되는 적어도 1이상의 광모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배양효율이 개선된 미세조류 배양기.The light source includes a light-transmissive cover; and a support supported at the center of the light-transmitting cover. And a microalgae incubator with improved culture efficiency, comprising at least one optical module attached to the surface of the support.
(4) 상기 (1)에 있어서,(4) In (1) above,
상기 커버의 내부에 배양액 중 유영이 가능하도록 비중을 맞추기 위한 무게추를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배양효율이 개선된 미세조류 배양기.A microalgae incubator with improved culture efficiency, characterized in that it further includes a weight to adjust the specific gravity to enable swimming in the culture medium inside the cover.
(5) 상기 (3)에 있어서,(5) In (3) above,
상기 지지체는 다면체로 형성되고 적어도 1면 이상에 광모듈이 부착되는 것을 특징으로 하는 배양효율이 개선된 미세조류 배양기.A microalgae incubator with improved culture efficiency, characterized in that the support is formed as a polyhedron and an optical module is attached to at least one side.
(6) 상기 (1)에 있어서,(6) In (1) above,
배양액의 비중에 따른 무게추의 장착을 위해 무개추의 수용부 및 고정부재를 포함하는 비중조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배양효율이 개선된 미세조류 배양기.A microalgae incubator with improved culture efficiency, characterized in that it further comprises a specific gravity control unit including a receiving portion and a fixing member for the weight to be mounted according to the specific gravity of the culture medium.
상술한 바와 같이 본 발명은 광량조절이 가능하여 경제적이면서 배양효율이 개선된 미세조류 배양용 광배양기를 제공할 수 있다.As described above, the present invention can provide a light incubator for cultivating microalgae that is economical and has improved culture efficiency by controlling the amount of light.
도 1은 본 발명에 따른 미세조류 배양기의 기본 구성도이다.
도 2는 미세조류 종류별 및 배양밀도별 조도와의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명 제1실시예(a) 및 제2실시예(b)에 따른 광전달판이 장착된 미세조류 배양기의 평면도이다.
도 4는 본 발명 제1실시예에 따른 미세조류 배양기의 입면도이다.
도 5a~c는 본 발명의 실시예에 따른 광전달판의 구성도이다(3a: 평면도, 3b: 평면도, 3c: 정면도, 3d: 평면도).Figure 1 is a basic configuration diagram of a microalgae incubator according to the present invention.
Figure 2 is a graph showing the relationship between illuminance by type of microalgae and culture density.
Figure 3 is a plan view of a microalgae incubator equipped with a light transmission plate according to the first embodiment (a) and second embodiment (b) of the present invention.
Figure 4 is an elevation view of the microalgae incubator according to the first embodiment of the present invention.
Figures 5a to 5c are diagrams showing the configuration of a light transmitting panel according to an embodiment of the present invention (3a: top view, 3b: top view, 3c: front view, 3d: top view).
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to be understood by those skilled in the art. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In describing embodiments of the present invention, if a detailed description of a known function or configuration is judged to unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. The terms described below are terms defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 살펴보기로 한다Hereinafter, embodiments of the present invention will be examined with reference to the attached drawings.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 미세조류 배양기는 내부로 광을 조사할 수 있는 광원(200)이 부착된 미세조류 수조(100); 상기 광원으로부터 광을 수신하는 조도센서(300); 상기 광원의 광량을 조절하는 광량조절기(400); 및 상기 조도센서로부터 신호를 수신하여 실시간 광량을 산출하고, 정해진 광량과 비교하여 상기 광원의 광량을 조절하도록 상기 광량조절기를 제어하는 컨트롤러(500)를 포함한다.As shown in Figure 1, the microalgae incubator according to the present invention includes a microalgae tank 100 attached to a light source 200 capable of irradiating light into the interior; An illuminance sensor 300 that receives light from the light source; A light quantity controller 400 that adjusts the light quantity of the light source; and a controller 500 that receives a signal from the illuminance sensor, calculates a real-time light quantity, and controls the light quantity controller to adjust the light quantity of the light source by comparing it with a predetermined light quantity.
본 발명에 따른 미세조류 수조(100)는 바람직하게는 투명한 재질의 것으로 실린더 형 혹은 다각면체의 형태일 수 있다. 상기 미세조류 수조(100) 내부에 미세조류용 배양배지 및 미세조류를 투입하여 일정한 조건하에 배양을 수행하게 된다.The microalgae tank 100 according to the present invention is preferably made of a transparent material and may have a cylindrical or polyhedral shape. A culture medium for microalgae and microalgae are added into the microalgae tank 100, and culture is performed under certain conditions.
상기 미세조류 배양을 위해 광을 제공하기 위한 광원(200)은 광모듈 예를 들어 엘이디 모듈일 수 있다. 상기 광원(200)은 수조 외부에 혹은 내부에 부착되거나, 수조내 표류하는 것일 수 있다.The light source 200 for providing light for culturing the microalgae may be an optical module, for example, an LED module. The light source 200 may be attached to the outside or inside of the water tank, or may be floating within the water tank.
조도센서(300)는 상기 광원으로부터 조사되는 광(예로, 엘이디 광)을 수신하여 조도측정에 사용된다. 상기 조도센서(300)는 광원(200)과 마주보도록 설치하는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 배양기 구조에 따라 변경될 수 있음은 물론이다.The illuminance sensor 300 is used to measure illuminance by receiving light (eg, LED light) emitted from the light source. The illuminance sensor 300 is preferably installed facing the light source 200, but it is not necessarily limited to this and of course can be changed depending on the structure of the incubator.
광량조절기(400)는 컨트롤러(500)에 의한 제어신호에 따라 상기 광원의 광량을 조절한다. 광량은 미세조류의 종류 및 배양정도에 따라 상이하게 조절되는 것이 바람직하다. 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이 서로 다른 미세조류 A, B, C, D는 배양을 위한 최적의 광량이 각각 5600, 4200, 3500, 3100으로 서로 상이하다. 또한 도 2의 (b)와 같이 미세조류의 배양정도에 따라서도 광량은 상이한데, 조도와 배양밀도는 반비례하는 것을 알 수 있다. 따라서, 미세조류별 최적의 광량을 제공하는 것이 바람직하고, 배양밀도에 따라 광량을 보정할 필요가 있다.The light quantity controller 400 adjusts the light quantity of the light source according to a control signal from the controller 500. It is preferable that the amount of light is adjusted differently depending on the type and degree of cultivation of microalgae. As shown in (a) of Figure 2, the optimal light amount for cultivation of different microalgae A, B, C, and D is different from each other at 5600, 4200, 3500, and 3100, respectively. In addition, as shown in Figure 2 (b), the amount of light varies depending on the degree of cultivation of microalgae, and it can be seen that the illuminance and culture density are inversely proportional. Therefore, it is desirable to provide the optimal amount of light for each microalgae, and it is necessary to correct the amount of light according to the culture density.
바람직하게는 광량을 조절하기 위해 광원을 구성하는 복수개의 엘이디 중 일부만의 것을 ON/OFF 제어할 수 있도록 한다. 이를 위해, 컨트롤러(500)는 광량제어신호에 특정 엘이디에 대한 ON/OFF 제어정보를 포함하여 상기 광량조절기(400)를 제어하는 것도 가능하다.Preferably, in order to control the amount of light, only some of the plurality of LEDs constituting the light source can be controlled to ON/OFF. To this end, the controller 500 may control the light quantity controller 400 by including ON/OFF control information for a specific LED in the light quantity control signal.
컨트롤러(500)는 상기 조도센서(300)로부터 신호를 수신하여 실시간 광량을 산출하고, 해당 미세조류에 따른 정해진 최적의 광량과 비교하여 상기 광원의 광량을 조절하도록 상기 광량조절기(400)를 제어한다.The controller 500 receives a signal from the illuminance sensor 300, calculates the real-time light amount, and controls the light amount controller 400 to adjust the light amount of the light source by comparing it with the optimal light amount determined according to the microalgae. .
이를 위해 상기 컨트롤러(500)는 바람직하게는 미세조류정보입력부(510), 메모리부(520), 광량제어신호생성부(530), 및 광량제어신호전송부(540)를 포함한다.For this purpose, the controller 500 preferably includes a microalgae information input unit 510, a memory unit 520, a light quantity control signal generation unit 530, and a light quantity control signal transmission unit 540.
미세조류정보입력부(510)는 미세조류의 정보(종명, 균주명, 기탁번호 등)를 입력하기 위한 것이다. 미세조류의 정보를 입력하면 미세종류별 최적 광량값이 저장된 메모리부(520)로부터 추출되고, 광량제어신호생성부(530)는 입력된 미세조류에 따른 최적 광량값에 대응하는 광량제어신호를 생성한다. 생성된 광량제어신호는 광량제어신호전송부(540)를 통해 광량조절부(400)로 전송된다.The microalgae information input unit 510 is for inputting microalgae information (species name, strain name, accession number, etc.). When information on microalgae is input, the optimal light intensity value for each type of microalgae is extracted from the stored memory unit 520, and the light intensity control signal generator 530 generates a light intensity control signal corresponding to the optimal light intensity value according to the input microalgae. . The generated light quantity control signal is transmitted to the light quantity control unit 400 through the light quantity control signal transmission unit 540.
또한, 상기 본 발명에 따른 미세조류 배양기는 다양한 실시예의 것이 사용되어질 수 있다. In addition, the microalgae culture medium according to the present invention can be used in various embodiments.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명 실시예에 따른 미세조류 배양기는 내부로 광을 조사할 수 있는 광원(200)이 부착된 미세조류 수조(100); 및 상기 광원의 광이 측면에 입사되어 정면과 배면을 통해 수조 내부로 확산시키는 광전달판(210)을 포함할 수 있다.As shown in Figures 3 and 4, the microalgae incubator according to an embodiment of the present invention includes a microalgae tank 100 to which a light source 200 capable of irradiating light into the interior is attached; And it may include a light transmission plate 210 through which the light from the light source is incident on the side and diffuses into the inside of the water tank through the front and back surfaces.
상기와 같은 구조에 의하면, 광전달판이 없는 경우와 비교하여 광원간 최소거리가 대폭 줄어들게 되어 미세조류의 배양밀도를 크게 올릴 수 있는 장점을 제공한다.According to the above structure, the minimum distance between light sources is greatly reduced compared to the case without a light transduction plate, providing the advantage of greatly increasing the culture density of microalgae.
상기 본 발명에 따른 수조(100)는 도 3의 제1실시예(a)에서와 같이 플랫형으로 구성하거나, 제2실시예(b)에서와 같이 실린더형으로 구성할 수 있다.The water tank 100 according to the present invention may be configured in a flat shape as in the first embodiment (a) of FIG. 3, or in a cylindrical shape as in the second embodiment (b).
상기 수조(100)에는 내부로 광을 조사할 수 있는 광원(200)이 외벽에 부착된다. 광원은 바람직하게는 엘이디광원으로 하며, 수조외벽에 수직한 방향으로 일정간격으로 복수개 배치되며(이하, 일렬로 수직하게 배치된 엘이디로 이루어진 구성을 엘이디모듈이라 한다), 이러한 엘이디모듈은 수조내벽에 부착된 각 광전달판(210)의 측면에 광을 입사하는 것으로 한다.A light source 200 capable of irradiating light into the water tank 100 is attached to the outer wall. The light source is preferably an LED light source, and a plurality of them are arranged at regular intervals in a direction perpendicular to the outer wall of the aquarium (hereinafter, a configuration consisting of LEDs arranged vertically in a row is referred to as an LED module), and these LED modules are installed on the inner wall of the aquarium. Light is assumed to be incident on the side of each attached light transmission plate 210.
상기 엘이디모듈은 수조외벽에 복수개로 하여 수조를 둘러싸도록 배치할 수 있다.The LED module can be arranged in plural numbers on the outer wall of the water tank to surround the water tank.
상기 광원(200)은 바람직하게는 수조 양측면에 대향하여 설치되고, 상기 마주보는 한쌍의 광원 중 적어도 하나의 광원에 광전달판(210)을 측면으로 연결한다.The light source 200 is preferably installed opposite to both sides of the water tank, and the light transmission plate 210 is laterally connected to at least one light source among the pair of opposing light sources.
광전달판(210)은 광을 전달할 수 있는 투명재질 혹은 광확산에 적합한 반투명 소재(예로, 아크릴, PC, PET 재질)로 구성할 수 있다.The light transmitting plate 210 can be made of a transparent material capable of transmitting light or a translucent material suitable for light diffusion (eg, acrylic, PC, PET material).
본 발명에 따른 광전달판(200)은 도 5a의 평면도에 도시한 바와 같이, 빛의 통로인 도광판(230)을 포함하고, 바람직하게는 그 배면에 반사필름 혹은 도료층(250)을 형성하여 광을 반사시켜 확산을 촉진한다.As shown in the plan view of FIG. 5A, the light transmitting plate 200 according to the present invention includes a light guide plate 230, which is a passage of light, and preferably has a reflective film or paint layer 250 formed on the back thereof. It reflects light and promotes diffusion.
본 실시예에서 상기 반사필름 혹은 도료층(250)은 배면에 형성한 것으로 설명하고 있으나, 광전달판의 단면 즉, 상단면, 하단면, 및 측단면 중 적어도 한 곳에 형성하는 것도 가능함은 물론이다. In this embodiment, the reflective film or paint layer 250 is described as being formed on the back surface, but it is also possible to form it on at least one of the cross-sections of the light transmitting plate, that is, the top surface, bottom surface, and side cross-section. .
도 5b에 도시한 바와 같이, 본 발명에서 상기 광전달판(210)은 바람직하게는 상기 도광판(230)의 정면에 상기 반사필름 혹은 도료층(250)에 의해 반사되는 광을 정면으로 더욱 확산하는 확산부(270)를 더 포함한다.As shown in Figure 5b, in the present invention, the light transmitting plate 210 preferably further diffuses the light reflected by the reflective film or paint layer 250 on the front of the light guide plate 230. It further includes a diffusion portion 270.
상기 확산부(270)는 도광판과 일체를 이룰 수도 있고, 별도의 판으로 제작하여 도광판(230)의 정면에 부착하는 것도 가능하다. The diffusion part 270 may be integrated with the light guide plate, or it may be manufactured as a separate plate and attached to the front of the light guide plate 230.
상기 확산부(270)는 도 5c 및 도 5d에 도시한 바와 같이, 바람직하게는 그 표면이 수직방향으로 형성된 요철구조 혹은 수직방향으로 형성된 복수개의 스크래치(271)를 포함하는 것으로 한다.As shown in FIGS. 5C and 5D, the diffusion portion 270 preferably includes a concavo-convex structure formed in a vertical direction on its surface or a plurality of scratches 271 formed in a vertical direction.
요철구조 혹은 스크래치(271)에 의해 빛을 받는 면적을 더욱 늘릴 수 있으며, 도광판을 관통하는 광이 수조내로 광범위하게 확산이 이루어져 미세조류 전체에 균일하게 조사할 수 있다.The area receiving light can be further increased by the uneven structure or scratch 271, and the light penetrating the light guide plate can be diffused widely into the tank to uniformly irradiate the entire microalgae.
바람직하게는 상기 확산부(270)의 요철구조 혹은 스크래치는 도 3c에 도시한 바와 같이 광원(210)으로부터 멀어질수록 그 간격이 좁아지는 형태를 갖는 것으로 한다. 이는 거리가 멀어짐에 따라 약해지는 빛의 확산을 전체적으로 균일하게 하기 위한 것이다.Preferably, the uneven structure or scratches of the diffusion portion 270 have a shape in which the distance between them becomes narrower as the distance from the light source 210 increases, as shown in FIG. 3C. This is to make the overall spread of light, which becomes weaker as the distance increases, uniform.
도 5d에 도시한 바와 같이, 본 발명에서 상기 도광판(230)은 전면의 표면이 중심부가 오목하게 형성된 오목렌즈 형태인 것이 바람직하다. 이 역시 도광판을 통한 빛의 확산시 당해 빛이 사방으로 균일하게 조사되어질 수 있도록 하기 때문이다.As shown in FIG. 5D, in the present invention, the light guide plate 230 preferably has a front surface in the form of a concave lens with a concave center. This is also because when light spreads through the light guide plate, the light can be irradiated uniformly in all directions.
이와 같이 본 발명에 의하면, 수조내 설치된 광전달판을 이용하여 성장이 빠르면서 배양밀도를 높여 생산성을 극대화할 수 있는 효과를 제공하여 미세조류 관련산업(식품, 사료, 화장품 산업 등)의 발전에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.In this way, according to the present invention, it provides the effect of maximizing productivity by increasing the culture density while growing quickly using the light transmitting plate installed in the water tank, thereby contributing to the development of microalgae-related industries (food, feed, cosmetics industry, etc.) It is believed that it can make a significant contribution.
본 발명에 따른 미세조류 배양기는 다음과 같은 실시예를 통해 구현되어질 수 있다.The microalgae culture medium according to the present invention can be implemented through the following examples.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광배양기는 상부 밀폐커버(120)를 갖는 수조(100), 상기 수조(100)의 일면에 장착된 무선송전부(130), 및 배양액(110)내 유영하는 내부광원(200)을 포함한다.As shown in Figure 6, the photoincubator according to the present invention includes a water tank 100 having an upper sealing cover 120, a wireless transmission unit 130 mounted on one side of the water tank 100, and a culture medium 110. Includes a floating internal light source (200).
상기와 같이 본 발명에 따른 내부광원(200)은 수조(100) 내 함유된 배양액(110) 내부에 잠긴 상태로 배치되고, 유체의 흐름에 따라 유영이 가능하다.As described above, the internal light source 200 according to the present invention is placed in a submerged state inside the culture medium 110 contained in the water tank 100, and can swim according to the flow of the fluid.
이와 같이 본 발명 실시예에 따른 내부광원(200)은 배양액 내에서 유영하며 광배양기 내부의 전체를 광조사하게 되어 별도의 방수관리, 전선관리, 세척, 오염 등의 문제가 발생하지 않고, 배양에 있어서 광을 필요로 하는 각종 식물, 예로 미세조류 등의 배양밀도를 증진시킬 수 있다.In this way, the internal light source 200 according to the embodiment of the present invention swims in the culture medium and irradiates the entire inside of the photoculture device, so problems such as separate waterproofing management, wire management, cleaning, and contamination do not occur, and Therefore, it is possible to increase the culture density of various plants that require light, such as microalgae.
도 7은 본 발명 제3실시예에 따른 내부광원(200)의 구체적인 구성예를 보여주고 있다.Figure 7 shows a specific configuration example of the internal light source 200 according to the third embodiment of the present invention.
본 발명 제3실시예에 따른 내부광원(200)은 광투과성 커버(206), 상기 광투과성 커버(206)의 중앙에 지지되는 지지체(203), 및 상기 지지체(203)의 표면에 부착되는 적어도 1이상의 광모듈(202)을 포함한다.The internal light source 200 according to the third embodiment of the present invention includes a light-transmitting cover 206, a support 203 supported at the center of the light-transmitting cover 206, and at least one attached to the surface of the support 203. Includes one or more optical modules 202.
상기 광투과성 커버(206)는 광이 투과할 수 있는 재질이면 특별히 한정되지 않으며, 바람직하게는 도 8에 도시한 바와 같이 상하 반구(206a,206b)로 이루어진다.The light-transmitting cover 206 is not particularly limited as long as it is made of a material that can transmit light, and is preferably made of upper and lower hemispheres 206a and 206b as shown in FIG. 8.
부품교체 및 청소를 위해 상기 상하반구는 개폐가 가능하도록 하는 것이 바람직하며, 이를 위해 수밀성이 유지되어야 한다.It is desirable that the upper and lower hemispheres can be opened and closed for parts replacement and cleaning, and for this purpose, watertightness must be maintained.
본 발명의 실시예에서는 상기 상반구와 하반구는 나사결합을 하되, 그 사이 결합부위에 오링(206c)을 통해 수밀성을 부여한다.In an embodiment of the present invention, the upper and lower hemispheres are screwed together, and watertightness is provided to the joint area between them through an O-ring (206c).
상기 본 발명에 따른 광투과성 커버(206)는 내부 구조물을 지지할 수 있도록 지지대(201)가 결합된다. 상기 지지대(201)은 본 발명의 실시예에서는 지지체(203)와 결합된다.The light-transmitting cover 206 according to the present invention is coupled with a support 201 to support the internal structure. The support 201 is combined with the support 203 in the embodiment of the present invention.
상기 지지체(203)는 단순한 2면을 갖는 판형 구조물일 수 있고, 바람직하게는 여러 면을 갖는 다면체일 수 있다. 예를 들어, 상기 지지체(203)는 정사면체, 정육면체 등을 이루며, 각 면의 적어도 1 이상에 광모듈(202)이 부착되어진다.The support 203 may be a simple plate-shaped structure with two sides, and preferably may be a polyhedron with multiple sides. For example, the support 203 forms a regular tetrahedron, a cube, etc., and an optical module 202 is attached to at least one of each face.
상기 광모듈(202)는 광원(202a)과 기판(202b)를 포함하며, 바람직하게는 상기 광원(202a)은 엘이디(LED)이다.The optical module 202 includes a light source 202a and a substrate 202b, and preferably the light source 202a is an LED.
상기 기판(202b)은 무선수전부(204)와 전기적으로 연결된다.The board 202b is electrically connected to the wireless power receiving unit 204.
무선수전부(204)는 수조(100)의 일면에 장착된 무선송전부(130)로부터 무선으로 전력을 공급받으며, 내부광원(200)의 내부인 한 특정 위치에 한정되어 배치될 필요는 없다.The wireless power receiver 204 receives power wirelessly from the wireless power transmitter 130 mounted on one side of the water tank 100, and does not need to be limited to a specific location as long as it is inside the internal light source 200.
따라서, 상기 지지체(203)의 일면, 일측, 내면 및 내부 어디에도 가능하나, 바람직하게는 상기 지지체(203)의 내면에 장착되어진다.Therefore, it can be anywhere on one side, one side, the inner surface, or the inside of the support body 203, but is preferably mounted on the inner surface of the support body 203.
또한, 상기 본 발명 제3실시예에서는 광량조절기(400)는 무선송전부(130)의 송전량을 조절하는 방식(예를 들어, 전자기 유도방식일 경우 무선송전부의 1차 코일의 전압을 가변하거나, 마이크로파를 이용하는 전송방식일 경우 마이크로파의 에너지를 조절)을 취할 수 있다.In addition, in the third embodiment of the present invention, the light intensity controller 400 adjusts the transmission amount of the wireless transmission unit 130 (for example, in the case of the electromagnetic induction method, the voltage of the primary coil of the wireless transmission unit is varied. Alternatively, in the case of a transmission method using microwaves, the energy of the microwaves can be adjusted.
또, 바람직하게는 광량을 조절하기 위해 광모듈(202)을 구성하는 복수개 광원 중 일부만의 광원을 ON/OFF 제어할 수 있도록 한다. 이를 위해, 무선송전부(130)에서 전송되는 마이크로파에 ON/OFF 제어정보를 실어 무선수전부(204)로 함께 전송하여 제어하는 것도 가능하다.Also, preferably, in order to control the amount of light, ON/OFF control of only some of the plurality of light sources constituting the optical module 202 is possible. To this end, it is also possible to carry ON/OFF control information with microwaves transmitted from the wireless power transmission unit 130 and transmit it to the wireless power reception unit 204 for control.
보다 바람직하게는 상기 무선송전부(130) 및 무선수전부(204)에 음파통신모듈(207, 207')을 포함하는 것이다. 수조내 매질은 물이기에 마이크로파 통신으로는 단순히 송전을 목적으로 하는 것에는 문제가 없으나 전달과정에서 감쇄로 인해 정확한 제어정보의 전달에는 한계가 있을 수 있다. 이를 위해 ON/OFF 제어를 위한 정보는 음파 혹은 초음파 통신이 이용되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 직진성이 우수한 초음파 통신을 이용하는 것이다. 컨트롤러(500)는 상기 무선송전부(130)의 음파송신모듈(207)에 상기 개별 엘이디에 대한 ON/OFF 제어신호를 전송하고, 무선송전부(130)의 음파송신모듈(207)이 이를 수신하여 무선수전부(204)의 음파수신모듈(207')에 음파통신에 의해 송신하게 된다. 제어신호를 수신한 음파수신모듈(207')은 이에 따라 개별 엘이디의 ON/OFF를 제어하게 된다. More preferably, the wireless transmission unit 130 and the wireless power reception unit 204 include sound wave communication modules (207, 207'). Since the medium in the water tank is water, there is no problem with microwave communication simply for power transmission purposes, but there may be limitations in accurately transmitting control information due to attenuation during the transmission process. For this purpose, it is desirable to use sound waves or ultrasonic communication for information for ON/OFF control. More preferably, ultrasonic communication, which has excellent linearity, is used. The controller 500 transmits an ON/OFF control signal for the individual LED to the sound wave transmission module 207 of the wireless transmission unit 130, and the sound wave transmission module 207 of the wireless transmission unit 130 receives it. This is transmitted to the sound wave receiving module 207' of the wireless power receiving unit 204 through sound wave communication. The sound wave receiving module 207' that receives the control signal controls ON/OFF of the individual LEDs accordingly.
또한 본 발명에 따른 내부광원(200)은 배양액 내에서 침전됨이 없이 유영 혹은 부유가 가능해야하므로 적어도 배양액의 비중과 동등하게 조절되어져야 한다.In addition, the internal light source 200 according to the present invention must be able to swim or float in the culture medium without settling, so it must be adjusted to at least equal the specific gravity of the culture medium.
이를 위해 배양액의 비중에 맞는 무게추(205)가 내부광원(200)에 장착되어질 필요가 있다. 물론, 무게추를 제외한 내부광원의 비중만으로도 배양액의 비중과 동등하게 된다면 별도의 무게추는 생략할 수 있다.For this purpose, a weight 205 appropriate for the specific gravity of the culture medium needs to be mounted on the internal light source 200. Of course, if the specific gravity of the internal light source excluding the weight is equal to the specific gravity of the culture medium, the separate weight can be omitted.
본 발명의 바람직한 실시예는 배양액의 비중에 따라 다양한 무게를 갖는 무게추(205) 중에서 이에 맞는 것을 선택할 수 있도록 하는 것이다.A preferred embodiment of the present invention allows selection of weights 205 having various weights depending on the specific gravity of the culture medium.
이를 위해 지지체(203)의 내부에 무게추(205)를 탈착할 수 있는 비중조절부(208)를 둔다.For this purpose, a specific gravity adjustment unit 208 that allows the weight 205 to be removed is placed inside the support 203.
이를 위해 상기 비중조절부(208)는 도 9에 도시한 바와 같이 바람직하게는 무게추를 거치할 수용부(208a)와 상기 무게추를 고정시킬 고정부재(208b)를 포함한다. For this purpose, the specific gravity adjusting unit 208 preferably includes a receiving part 208a for mounting the weight and a fixing member 208b for fixing the weight, as shown in FIG. 9.
이때, 상기 수용부(208a) 자체가 무게추가 삽입고정되는 요홈부 등의 구조일 경우에는 수용부가 고정부재의 역할도 동시에 수행하게 되어 별도의 물리적인 고정부재는 필요없을 수 있다.At this time, if the receiving part 208a itself has a structure such as a groove into which a weight is inserted and fixed, the receiving part also functions as a fixing member, so a separate physical fixing member may not be necessary.
상기 본 발명의 제4실시예에 따르면, 만일 비중 A인 배양액에는 내부광원의 비중이 A가 될 수 있는 무게추 a를 상기 수용부(208a)내에 장착하면 되고, 비중 B인 배양액에는 내부광원의 비중이 B가 될 수 있는 무게추 b를 상기 수용부(208a)내에 장착하면 되도록 필요에 따라 선택할 수 있도록 하는 것이 좋다. According to the fourth embodiment of the present invention, if the culture medium has a specific gravity of A, a weight a that can make the specific gravity of the internal light source A can be installed in the receiving part 208a, and if the culture medium has a specific gravity B, the internal light source can be It is advisable to install weight b, which can have a specific gravity of B, in the receiving portion 208a so that it can be selected as needed.
이와 같이 본 발명에 의하면, 수조내 잠긴 내부광원(200)을 이용하여 별도의 방수관리, 전선관리, 세척, 오염 등의 문제가 발생하지 않고, 성장이 빠르면서 배양밀도를 높여 생산성을 극대화할 수 있는 효과를 제공하여 특히 미세조류 관련산업(식품, 사료, 화장품 산업 등)의 발전에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.According to the present invention, by using the internal light source 200 submerged in the water tank, problems such as separate waterproofing management, wire management, cleaning, and contamination do not occur, and productivity can be maximized by increasing the culture density while growing quickly. It is believed that it can greatly contribute to the development of microalgae-related industries (food, feed, cosmetics industries, etc.) by providing effective effects.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations will be possible to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The scope of protection of the present invention shall be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope shall be construed as being included in the scope of rights of the present invention.
100: 수조
200: 광원
210: 광전달판
230: 도광판
250: 반사필름 혹은 반사도료
270: 확산부100: Water tank
200: light source
210: Light transmitting plate
230: light guide plate
250: Reflective film or reflective paint
270: diffusion part
Claims (6)
상기 컨트롤러는 미세조류정보입력부, 미세종류별 최적 광량값이 저장된 메모리부, 입력된 미세조류에 따른 최적 광량값을 메모리부로부터 추출하여 광량제어신호를 생성하는 광량제어신호생성부, 및 상기 광량제어신호를 상기 광량조절부에 전송하는 광량제어신호전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배양효율이 개선된 미세조류 배양용 광배양기.According to clause 1,
The controller includes a microalgae information input unit, a memory unit storing the optimal light quantity value for each type of microalgae, a light quantity control signal generator that extracts the optimal light quantity value according to the input microalgae from the memory unit and generates a light quantity control signal, and the light quantity control signal. A light incubator for cultivating microalgae with improved culture efficiency, comprising a light quantity control signal transmission unit that transmits a light quantity control signal to the light quantity control unit.
상기 광원은 광투과성 커버; 및 상기 광투과성 커버의 중앙에 지지되는 지지체; 및 상기 지지체의 표면에 부착되는 적어도 1이상의 광모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배양효율이 개선된 미세조류 배양기.According to clause 1,
The light source includes a light-transmissive cover; and a support body supported at the center of the light-transmitting cover. And a microalgae incubator with improved culture efficiency, comprising at least one optical module attached to the surface of the support.
상기 커버의 내부에 배양액 중 유영이 가능하도록 비중을 맞추기 위한 무게추를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배양효율이 개선된 미세조류 배양기.According to clause 1,
A microalgae incubator with improved culture efficiency, characterized in that it further includes a weight to adjust the specific gravity to enable swimming in the culture medium inside the cover.
상기 지지체는 다면체로 형성되고 적어도 1면 이상에 광모듈이 부착되는 것을 특징으로 하는 배양효율이 개선된 미세조류 배양기.According to clause 3,
A microalgae incubator with improved culture efficiency, characterized in that the support is formed as a polyhedron and an optical module is attached to at least one side.
배양액의 비중에 따른 무게추의 장착을 위해 무개추의 수용부 및 고정부재를 포함하는 비중조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배양효율이 개선된 미세조류 배양기.
According to clause 1,
A microalgae incubator with improved culture efficiency, characterized in that it further includes a specific gravity control unit including a receiving portion and a fixing member for the weight to be mounted according to the specific gravity of the culture medium.
Priority Applications (1)
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2022
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