WO2010035939A1 - 심층수를 이용한 대기 중 이산화탄소의 저감화 방법 및 이를 이용한 지구 온난화 방지 방법 - Google Patents

심층수를 이용한 대기 중 이산화탄소의 저감화 방법 및 이를 이용한 지구 온난화 방지 방법 Download PDF

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deep
carbon dioxide
pump
intake device
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이지왕
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주식회사 한국종합환경연구소
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    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/10—Protozoa; Culture media therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G15/00—Devices or methods for influencing weather conditions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor

Definitions

  • the present invention relates to a method of reducing the amount of carbon dioxide in the atmosphere by mass-producing phytoplankton by discharging deep water to the surface and a method of preventing global warming using the same.
  • Global warming is known to be mainly caused by the greenhouse effect gas present in the atmosphere, and representative greenhouse gases include CO 2 , N 2 O, and CH 4 . It is known that carbon dioxide has the biggest influence (more than 55% of the total).
  • Korean Patent Registration No. 0622992 discloses a photoreactor manufactured by deriving optimal conditions to solve the above problems, but still has a disadvantage in that it is expensive and difficult to commercialize in that a reactor having a complex structure is used. In order to maintain a fishery, there is a disadvantage in that only a specific species of microalgae should be selectively cultured.
  • the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is to discharge nutrient rich, pollution-free deep sea water in the surface layer to mass-proliferate phytoplankton inexpensively without harm to sea ecosystems
  • the present invention provides a method of reducing carbon dioxide in the air, a method of preventing global warming using the same, and a device for taking in deep ocean water.
  • One aspect of the present invention for achieving the above object is the step of taking up the deep sea water to the surface layer; Discharging the deep water drawn up to the surface layer to the surface layer; Mass propagating phytoplankton using the deep water discharged to the surface layer; And it provides a method for reducing carbon dioxide comprising the step of absorbing carbon dioxide in the atmosphere using the mass-proliferated phytoplankton.
  • Another aspect of the present invention for achieving the above object provides a global warming prevention method using the carbon dioxide reduction method.
  • Another aspect of the present invention for achieving the above object provides an apparatus for taking in deep sea water.
  • the carbon dioxide reduction method of the present invention by releasing nutrient-rich and pollution-free deep sea water on the surface, it is possible to reduce the carbon dioxide in the air which is the main cause of global warming by mass-proliferating phytoplankton at low cost without harm to the sea ecosystem. Can be.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a carbon dioxide reduction method according to the present invention.
  • FIG. 2 is an example of a water intake device for withdrawing deep water according to the present invention.
  • FIG. 3 is a detailed view of the intake tank of the intake apparatus according to the present invention.
  • One aspect of the invention the step of taking up the deep sea water to the surface layer; Discharging the deep water drawn up to the surface layer to the surface layer; And it relates to a method for reducing carbon dioxide comprising the step of mass-proliferating phytoplankton using the deep water discharged to the surface layer.
  • the carbon dioxide absorbed using the phytoplankton is further discharged in the form of organic decomposition (detritus) and accumulated in the deep sea bottom.
  • phytoplankton grow in large quantities by the rich nutrients contained in the deep water.
  • Phytoplankton also absorb carbon dioxide and release oxygen from the atmosphere through photosynthesis.
  • the factors considered for the large-scale propagation of phytoplankton are the amount of intake of deep water that provides nutrients and the amount of light that enables photosynthesis, thereby determining the absorption of carbon dioxide in the atmosphere.
  • the carbon dioxide in the air absorbed in this way is stored in the phytoplankton's feces or carcasses and sinks in the deep sea bottom or is decomposed by bacteria and accumulated in the deep sea bottom.
  • carbon dioxide absorbed by phytoplankton accumulates in the ocean floor in the form of organic matter or organic decomposition products, so the amount of carbon dioxide in the entire world remains unchanged, but the amount of carbon dioxide in the atmosphere is reduced.
  • the amount of carbon dioxide absorbed and the amount of carbon dioxide released again remain at a constant rate, depending on the environment but in the range of about 10: 1 to 10: 6, preferably about 10: 2 to 10: 5.
  • Deep sea water is a water mass of about 200 to 4000 m between the low water near the seabed and the middle water above it, which means low-density sea water, and this deep water is not exposed to light and thus does not form photosynthesis. It is rich in organic matter. Therefore, the deep water is preferably intake between 200 m and 4000 m, and more preferably between 500 m and 2000 m. When the depth of intake is in the above range, the amount of nutrients and the temperature of the deep water are appropriate and the energy efficiency is high and economical.
  • the phytoplankton means all plankton capable of absorbing carbon dioxide and releasing oxygen by photosynthetic action.
  • Specific examples of the phytoplankton include diatoms (Bacillariophyceae), green algae (Chlorophyceae), cyanobacteria (Cyanophyceae), warthogna (Dinophyceae), Euglenophyceae, yellow flagella (Chrysophyceae), brown flagella flagella (Silicoflagel) Algae (Cryptophyceae) and the like, but is not limited thereto, among them, diatoms, green algae, euglena are preferred.
  • the deep water is preferably drawn up to the surface layer using a water intake device.
  • a water intake device a device similar to a general oil or gas receiving device may be used. Therefore, a well-known method can be used, and there is no particular limitation on the water intake method, but it is preferable to use a water intake device composed of the following constitution.
  • the water intake device at least one water intake pipe is formed in which the deep water is introduced;
  • a water intake tank connected to the water intake pipe and collecting the introduced deep water through the water intake pipe;
  • a connection pipe having one end connected to the intake tank and extending to the surface layer to move the collected deep water;
  • a storage tank connected to the other end of the connection pipe to store deep water moving through the connection pipe;
  • the water intake device is preferably equipped with a suspended material filter for filtering the suspended substances flowing into the intake port in terms of stability of the intake device.
  • the water intake device preferably comprises at least one buoyancy body connected to the side of the pump or the side of the storage tank to float the pump or the storage tank on the water surface. This is because it is more efficient to float with a buoyancy body than with a separate fixture to fix the pump or storage tank on the surface, since the intake work takes place at sea depths of 200 m or more.
  • the water intake device includes a water barrier plate for flowing the stored deep water only in the direction of the pump pipe installed in the pump to prevent the backflow of the deep water.
  • Another aspect of the present invention relates to a global warming prevention method using the carbon dioxide reduction method including the intake, discharge, deep growth of phytoplankton and absorption of carbon dioxide using the phytoplankton.
  • the water inlet is formed at least one inlet pipe through which deep water flows;
  • a water intake tank connected to the water intake pipe and collecting the introduced deep water through the water intake pipe;
  • a connection pipe having one end connected to the intake tank and extending to the surface layer to move the collected deep water;
  • a storage tank connected to the other end of the connection pipe to store deep water moving through the connection pipe;
  • Pump pump for discharging the deep water stored in the storage tank to the outside through the pump pipe;
  • At least one solar panel At least one solar panel.
  • the intake port of the intake device may be equipped with a suspended matter filter for filtering the suspended matter introduced into the intake port.
  • the intake device may include one or more buoyancy bodies connected to the side of the pump or the side of the storage tank to float the pump or the storage tank on the water surface.
  • the water intake device may include a water barrier to allow the stored deep water to flow only in the direction of the pump pipe installed in the pump.
  • the water intake device may include a solar panel that can generate electricity by using sunlight, for stable deep water intake, and may include a capacitor capable of accumulating the electricity generated therefrom.
  • the water intake device includes a wind vane or anemometer, it is possible to monitor the weather information in real time.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a carbon dioxide reduction method according to the present invention.
  • the deep water taken from the seabed at about 200 to 1000 m is taken out by the intake device and discharged to the surface layer, the rich nutrients of the deep water multiply phytoplankton (2).
  • the carbon dioxide in the atmosphere (1) is absorbed (7).
  • the absorbed carbon dioxide (7) is stored in the excreta or dead bodies of phytoplankton (2) sinks in the deep sea bottom (4) or is broken down by bacteria (3) and accumulates in the deep sea bottom (4).
  • animal plankton (6) ingests a part of phytoplankton (2), and fish (5) ingests the zooplankton (6), and then waits for some of the carbon dioxide (7) initially absorbed by respiration. Discharge (8) again.
  • FIG. 2 is an example of a water intake device for withdrawing deep water according to the present invention.
  • the water intake device is composed of the intake port 110, intake pipe 100, intake tank 200, connecting pipe 300, storage tank 400, pumping pump 500 and pumping pipe 510,
  • the suspended matter filter 112 is mounted on the intake port 110 to filter the suspended matter.
  • One or more weights 111, 220, and 420 may be mounted so that the water intake device is not lost by wind or waves.
  • At least one buoyancy body (210, 410) is installed in the water intake device is effective to use in a suspended state, it is preferable to install a water barrier to prevent the backflow of deep water.
  • the water intake device may include a solar panel 240 capable of generating electricity using solar light for stable deep water intake, and further includes a capacitor 230 capable of accumulating electricity generated therefrom. It may include.
  • the wind direction and anemometer 250 is provided at the top of the intake tank, it is efficient to monitor the weather information in real time.
  • the carbon dioxide reduction method of the present invention by releasing nutrient-rich and pollution-free deep sea water on the surface, it is possible to reduce the carbon dioxide in the air which is the main cause of global warming by mass-proliferating phytoplankton at low cost without harm to the sea ecosystem. Can be.

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Abstract

본 발명은 취수 장치를 이용하여 해양 심층수를 표층으로 끌어올리는 단계; 표층으로 끌어올린 상기 심층수를 표층에 방류하는 단계; 표층에 방류된 상기 심층수를 이용하여 식물성 플랑크톤을 대량 증식시키는 단계; 및 상기 대량 증식된 식물성 플랑크톤을 이용하여 대기 중의 이산화탄소를 흡수하는 단계를 포함하는 이산화탄소의 저감화 방법 및 상기 이산화탄소의 저감화 방법을 이용한 지구 온난화 방지 방법에 관한 것이다.

Description

심층수를 이용한 대기 중 이산화탄소의 저감화 방법 및 이를 이용한 지구 온난화 방지 방법
본 발명은 심층수를 표층에 방류하여 식물성 플랑크톤을 대량으로 증식시켜 대기중의 이산화탄소를 저감화시키는 방법 및 이를 이용한 지구 온난화 방지 방법에 관한 것이다. 본 출원은 2008년 9월 23일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2008-0093115호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
과학의 빠른 발전으로 인해 발생한 자연 환경 훼손 등의 부작용에 대하여 관심이 증대되고 있다. 특히, 지구의 평균 기온을 상승시켜 해수면 상승을 초래하고, 엘니뇨(EL-Nino) 현상과 같은 이상 기후의 발생을 증가시키고 있는 지구 온난화 현상에 많은 관심이 모아지고 있다. 지구 온난화는 대기 중에 존재하는 온실 효과 가스(Greenhouse effect gas)가 주범인 것으로 알려져 있는데, 대표적인 온실 효과 가스에는 CO2, N2O, CH4 등이 있고, 이들 중 화석 연료의 연소에서 대량 발생하는 이산화탄소가 가장 큰 영향(전체의 55％ 이상)을 주고 있는 것으로 알려져 있다.
한편, 1994년 3월 "기후변화협약"이 발효된 이후로 이산화탄소 배출량 감축을 위한 국제적 논의가 진행되고 있으며, 배출되는 이산화탄소를 효율적으로 제어 및 제거할 수 있는 기술 개발에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근에는 이산화탄소(CO2) 배출 감소를 통해 얻어진 탄소배출권이 비싼 가격에 거래되기도 하는 실정이다. 지난해 시장 규모만 640억 달러에 달할 정도다. CO2 저감은 이처럼 지구온난화 방지라는 대의적 목적에 더해 막대한 금전적 가치까지 가지고 있다.
우리 나라의 경우는 전체 연료 사용량 중 화석 연료 의존도가 90％에 가까우며 온실가스 배출이 꾸준히 증가하고 있는 바, 이산화탄소 배출량을 감축하는 국가적이고, 광범위한 조치의 시행이 불가피한 상황이다.
이산화탄소를 제어하는 방법으로는 물리·화학적 제어 방법, 생물학적 고정화 방법, 해양 저장법 등이 사용되고 있는데, 생물학적 방법은 자연계의 탄소 순환을 이용하는 것으로 가장 환경 친화적인 방법으로 알려져 있으며 1980년대 중반 이후로 일본 및 유럽 등에서 활발한 연구가 이루어지고 있다. 특히 이 방법은 광합성효율이 고등 식물에 비해 우수하고 상온·상압에서 반응이 진행되는 장점을 가지고 있다. 그러나 고농도·대량 배양의 어려움, 광범위한 부지의 필요성, 반응기의 스케일업(scale-up)으로 인한 고정화 효율 저하, 생산된 바이오매스(biomass)의 처분 등이 문제점으로 지적되고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 광합성을 통해 이산화탄소를 고정화하는 미세조류를 고농도 및 대량으로 배양하는 연구가 진행되어 왔다. 특히 미세조류의 대량 배양을 위하여 미세조류가 필요로 하는 양분을 적절히 공급하기 위한 광반응기(photo-bioreactor)로서 광섬유 반응기, 연못형 반응기, 관형 반응기에 대한 연구가 있었다. 그러나 광섬유 반응기는 이산화탄소 고정화 효율이 좋지만 많은 비용이 소요되는 문제점이 있다. 반면, 연못형 반응기는 설치비용이 저렴하지만 넓은 부지가 필요하고 고정화 효율이 낮은 단점이 있다. 또한, 관형 반응기 역시 설치비 및 운영비용이 비싸고, 대규모 설치가 어려운 문제점이 있어서 아직까지 실용화되지 못하고 있다.
대한민국 특허 등록 제0622992호에는 상기와 같은 문제점을 해결하고자 최적의 조건을 도출하여 제조된 광반응기가 개시되어 있으나, 복잡한 구조의 반응기를 사용하여야 한다는 점에서 여전히 고비용이고 실용화가 어려운 단점이 있으며, 주변 어장을 유지하기 위하여 특정 종의 미세조류만을 선택적으로 배양해야 한다는 단점이 있다.
또한, 이 같은 CO2 저감기술의 하나로 바다에 철(Fe)가루를 뿌려 식물성 플랑크톤을 대량 증식하는 방안이 제시된 적도 있으나, 바다 생태계에 대한 철가루의 유해성 문제가 해결되지 않아 실용화에 문제가 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 영양염류가 풍부하고 오염이 없는 해양 심층수를 표층에 방류하여 바다 생태계에 대한 유해성 없이 저렴하게 식물성 플랑크톤을 대량 증식시켜 공기 중의 이산화탄소를 감소시키는 방법, 이를 이용한 지구 온난화 방지 방법 및 상기 해양 심층수의 취수 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 해양 심층수를 취수하여 표층으로 끌어올리는 단계; 표층으로 끌어올린 상기 심층수를 표층에 방류하는 단계; 표층에 방류된 상기 심층수를 이용하여 식물성 플랑크톤을 대량 증식시키는 단계; 및 상기 대량 증식된 식물성 플랑크톤을 이용하여 대기 중의 이산화탄소를 흡수하는 단계를 포함하는 이산화탄소의 저감화 방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면은 상기 이산화탄소의 저감화 방법을 이용한 지구 온난화 방지 방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면은 상기 해양 심층수의 취수 장치를 제공한다.
본 발명의 이산화탄소 저감화 방법에 따르면, 영양염류가 풍부하고 오염이 없는 해양 심층수를 표층에 방류함으로써 바다 생태계에 대한 유해성 없이 저렴하게 식물성 플랑크톤을 대량 증식시켜 지구 온난화의 주 원인인 공기 중의 이산화탄소를 감소시킬 수 있다.
또한 영양염류가 풍부하고 오염이 없는 해양 심층수를 표층에 방류함으로써 주변 바다에 어류군을 풍부하게 하고, 저온의 심층수를 표층에 방류함으로써 부수적으로 대기 중의 온도를 하강시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이산화탄소 저감화 방법을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 심층수를 취수하기 위한 취수 장치의 일례이다.
도 3은 본 발명에 따른 취수 장치의 취수탱크의 상세도이다.
<도면의 주요부에 대한 부호의 설명>
① 대기 ② 식물성 플랑크톤
③ 박테리아 ④ 심해저
⑤ 물고기 ⑥ 동물성 플랑크톤
⑦ 흡수되는 이산화탄소 ⑧ 배출되는 이산화탄소
100: 취수관
110: 취수구
112: 부유물질 필터
200: 취수탱크
230: 축전기
240: 태양광 전지판
250: 풍향/풍속계
300: 연결관
400: 저장탱크
210, 410: 부력체
111, 220, 420: 무게추
500: 양수펌프
510: 양수관
이하 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 측면은, 해양 심층수를 취수하여 표층으로 끌어올리는 단계; 표층으로 끌어올린 상기 심층수를 표층에 방류하는 단계; 및 표층에 방류된 상기 심층수를 이용하여 식물성 플랑크톤을 대량 증식시키는 단계를 포함하는 이산화탄소의 저감화 방법에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 대량 증식된 식물성 플랑크톤을 이용하여 대기 중의 이산화탄소를 흡수하는 단계를 더욱 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 식물성 플랑크톤을 이용하여 흡수된 이산화탄소가 유기분해물(detritus) 형태로 배출되어 심해저에 축적되는 단계를 더욱 포함하는 것이 바람직하다.
해양 심층수가 취수되어 표층에 방류되면, 심층수에 포함된 풍부한 영양염류에 의해 식물성 플랑크톤이 대량으로 번식하게 된다. 그리고 식물성 플랑크톤은 광합성 작용을 통해 대기중의 이산화탄소를 흡수하고 산소를 배출하게 된다. 즉, 식물성 플랑크톤이 대량으로 번식하는데 고려되는 요소는 영양염류를 제공하는 심층수의 취수량과 광합성을 가능하게 하는 빛의 양이며, 이에 의해 대기중의 이산화탄소의 흡수량이 결정된다.
이와 같이 흡수된 대기중의 이산화탄소는 식물성 플랑크톤의 배설물 또는 사체에 저장된 상태로 심해저에 가라앉거나 박테리아에 의해 분해되어 심해저에 축적된다. 즉, 식물성 플랑크톤에 흡수된 이산화탄소는 유기물 또는 유기분해물 형태로 심해저에 축적되게 되므로 지구 전체의 이산화탄소 양은 변함없지만 대기중의 이산화탄소 양은 감소되는 것이다.
반면, 식물성 플랑크톤의 일부는 동물성 플랑크톤의 먹이가 되고, 이 동물성 플랑크톤은 물고기의 먹이가 되는데, 이때 식물성 플랑크톤에 저장되어 있던 이산화탄소는 동물성 플랑크톤과 물고기의 호흡에 의해 다시 대기중으로 배출된다.
따라서, 흡수된 이산화탄소의 양과 다시 배출되는 이산화탄소의 양은 일정 비율을 유지하게 되며, 환경에 따라 달라지지만 약 10:1 내지 10:6, 바람직하게는 약 10:2 내지 10:5 범위이다.
해양 심층수란 해저 근처의 저층수와 위쪽의 중층수 사이에 있는 약 200~4000 m의 수괴(水塊)로서 저온 고밀도의 해수를 의미하며, 이러한 심층수는 빛이 닿지 않아 광합성이 이루어지지 않으므로 다량의 미네랄과 유기질이 풍부하게 함유되어 있다. 따라서, 상기 심층수는 해저 200 m 내지 4000 m 사이에서 취수하는 것이 바람직하며, 해저 500 m 내지 2000 m 사이에서 취수하는 것이 더욱 바람직하다. 취수 깊이가 상기 범위일 때 영양염류의 양과 심층수의 온도가 적절하면서도 에너지 효율이 높아 경제적이다.
본 발명에 있어서, 상기 식물성 플랑크톤은 광합성 작용을 하여 이산화탄소를 흡수하고 산소를 배출할 수 있는 모든 플랑크톤을 의미한다. 상기 식물성 플랑크톤의 구체적인 예로는 규조류(Bacillariophyceae), 녹조류(Chlorophyceae), 남조류(Cyanophyceae), 와편모류(Dinophyceae), 　유글레나류(Euglenophyceae), 황색편모조류(Chrysophyceae), 규질편모류(Silicoflagellate) 및 갈색편모조류(Cryptophyceae) 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 이중에서, 규조류, 녹조류, 유글레나류가 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 심층수는 취수 장치를 이용하여 표층까지 끌어올려지는 것이 바람직하다. 심층수의 취수 장치로는 일반적인 석유 또는 가스 수취 장치와 유사한 장치를 이용할 수 있다. 따라서, 공지된 방법을 사용할 수 있으며, 취수 방법에 특별한 제한은 없으나, 하기와 같은 구성으로 이루어진 취수 장치를 사용하는 것이 효율 면에서 바람직하다.
즉, 상기 취수 장치는, 취수구가 형성되어 심층수가 유입되는 하나 이상의 취수관; 상기 취수관과 연결되어 상기 취수관을 통해 상기 유입된 심층수가 취합되는 취수 탱크; 일단이 상기 취수 탱크에 연결되고 표층까지 연장되어 상기 취합된 심층수를 이동시키는 연결관; 상기 연결관의 타단이 연결되어 상기 연결관을 통해 이동하는 심층수를 저장하는 저장탱크; 및 상기 저장 탱크에 저장된 심층수를 양수관을 통해 외부로 배출시키는 양수 펌프를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 취수 장치는 상기 취수구로 유입되는 부유 물질을 걸러주는 부유 물질 필터가 상기 취수구에 장착되어 있는 것이 취수 장치의 안정성 측면에서 바람직하다.
또한, 상기 취수 장치는 상기 양수 펌프의 측면 또는 상기 저장 탱크의 측면에 연결되어 상기 양수 펌프 또는 상기 저장 탱크를 수면상에 부유시키는 하나 이상의 부력체를 포함하는 것이 바람직하다. 수심 200 m 이상의 바다에서 취수 작업이 이루어지기 때문에 표층 상에 위치하는 양수 펌프 또는 저장 탱크를 별도의 고정장치로 고정하는 것보다 부력체를 이용하여 부유시키는 것이 더 효율적이기 때문이다.
또한, 상기 취수 장치는 상기 저장된 심층수를 상기 양수 펌프에 설치된 상기 양수관 방향으로만 흐르게 하는 물막이판을 포함하는 것이 심층수의 역류를 방지하여 효율적이다.
본 발명의 다른 측면은 상기 심층수의 취수, 방류, 식물성 플랑크톤의 대량 증식 및 상기 식물성 플랑크톤을 이용한 이산화탄소의 흡수를 포함하는 상기 이산화탄소의 저감화 방법을 이용한 지구 온난화 방지 방법에 관한 것이다.
대기 중의 이산화탄소는 온실효과를 일으켜 지구 온난화에 원인이 되므로, 상기 방법에 의해 대기 중의 이산화탄소를 감소시킴으로써 지구 온난화 방지 방법이 제공되며, 상대적으로 저온인 심층수를 표층에 방류함으로써 바닷물이 대기의 평균 온도를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 취수구가 형성되어 심층수가 유입되는 하나 이상의 취수관; 상기 취수관과 연결되어 상기 취수관을 통해 상기 유입된 심층수가 취합되는 취수 탱크; 일단이 상기 취수 탱크에 연결되고 표층까지 연장되어 상기 취합된 심층수를 이동시키는 연결관; 상기 연결관의 타단이 연결되어 상기 연결관을 통해 이동하는 심층수를 저장하는 저장탱크; 상기 저장 탱크에 저장된 심층수를 양수관을 통해 외부로 배출시키는 양수 펌프; 및 하나 이상의 태양광 전지판을 포함하는 것을 특징으로 하는, 해양 심층수의 취수 장치에 관한 것이다.
상기 취수 장치의 취수구에는, 상기 취수구로 유입되는 부유 물질을 걸러주는 부유 물질 필터가 장착될 수 있다.
또한, 상기 취수 장치는 상기 양수 펌프의 측면 또는 상기 저장 탱크의 측면에 연결되어 상기 양수 펌프 또는 상기 저장 탱크를 수면상에 부유시키는 하나 이상의 부력체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 취수 장치는 상기 저장된 심층수를 상기 양수 펌프에 설치된 상기 양수관 방향으로만 흐르게 하는 물막이판을 포함할 수 있다.
또한, 상기 취수 장치는, 안정적인 심층수 취수를 위하여, 태양광을 이용하여 전기를 발생시킬 수 있는 태양광 전지판을 포함할 수 있으며, 이로부터 발생된 전기를 축적할 수 있는 축전기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 취수 장치에 풍향계 또는 풍속계가 포함될 경우, 기상 정보를 실시간으로 모니터링할 수 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 이산화탄소 저감화 방법에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 이산화탄소 저감화 방법을 도시한 개략도이다.
해저 약 200~1000m에서 취수된 심층수가 취수장치에 의해 취수되어 표층에 방류되면 상기 심층수의 풍부한 영양염류가 식물성 플랑크톤(②)을 대량 증식시킨다. 상기 대량 증식된 식물성 플랑크톤(②)의 광합성 작용을 이용하여 대기(①) 중의 이산화탄소를 흡수(⑦)한다. 흡수된 이산화탄소(⑦)는 식물성 플랑크톤(②)의 배설물 또는 사체에 저장된 상태로 심해저(④)에 가라앉거나 박테리아(③)에 의해 분해되어 심해저(④)에 축적된다.
또한, 식물성 플랑크톤(②)의 일부를 동물성 플랑크톤(⑥)이 섭취하고, 이러한 동물성 플랑크톤(⑥)을 물고기(⑤)가 섭취한 후, 호흡에 의해 최초에 흡수된 이산화탄소(⑦) 중 일부를 대기로 다시 배출(⑧)한다.
도 2는 본 발명에 따른 심층수를 취수하기 위한 취수 장치의 일례이다.
상기 취수 장치는, 취수구(110), 취수관(100), 취수 탱크(200), 연결관(300), 저장탱크(400), 양수 펌프(500) 및 양수관(510)으로 구성되며, 상기 취수구(110)에 부유 물질 필터(112)를 장착하여 부유 물질을 걸러준다. 상기 취수 장치가 바람이나 파도 등에 의해 유실되지 않도록 하나 이상의 무게추(111, 220, 420)를 장착할 수 있다. 상기 취수 장치에 하나 이상의 부력체(210, 410)를 장치하여 부유시킨 상태에서 사용하는 것이 효율적이며, 물막이판을 장치하여 심층수의 역류를 방지하는 것이 좋다.
도 3은 본 발명에 따른 취수 장치의 취수 탱크(200) 부분을 더욱 상세하게 나타낸 상세도이다. 상기 취수장치는, 안정적인 심층수 취수를 위하여, 태양광을 이용하여 전기를 발생시킬 수 있는 태양광 전지판(240)을 포함할 수 있으며, 이로부터 발생된 전기를 축적할 수 있는 축전기(230)를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 취수탱크의 상단에 풍향 및 풍속계(250)를 구비하면 기상 정보를 실시간으로 모니터링할 수 있어서 효율적이다.
본 발명의 이산화탄소 저감화 방법에 따르면, 영양염류가 풍부하고 오염이 없는 해양 심층수를 표층에 방류함으로써 바다 생태계에 대한 유해성 없이 저렴하게 식물성 플랑크톤을 대량 증식시켜 지구 온난화의 주 원인인 공기 중의 이산화탄소를 감소시킬 수 있다.

Claims (18)

  1. 해양 심층수를 취수하여 표층으로 끌어올리는 단계;
    표층으로 끌어올린 상기 심층수를 표층에 방류하는 단계;
    표층에 방류된 상기 심층수를 이용하여 식물성 플랑크톤을 대량 증식시키는 단계; 및
    상기 대량 증식된 식물성 플랑크톤을 이용하여 대기 중의 이산화탄소를 흡수하는 단계
    를 포함하는 이산화탄소의 저감화 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 식물성 플랑크톤을 이용하여 흡수된 이산화탄소가 유기분해물(detritus) 형태로 배출되어 심해저에 축적되는 단계를 더욱 포함하는 것인, 이산화탄소의 저감화 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 심층수를 해저 200 m 내지 4000 m 사이에서 취수하는 것을 특징으로 하는, 이산화탄소의 저감화 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 식물성 플랑크톤은, 규조류, 녹조류, 남조류, 와편모류, 유글레나류, 황색편모조류, 규질편모류 및 갈색편모조류로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 이산화탄소의 저감화 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 취수 장치를 이용하여 상기 심층수를 취수하는 것을 특징으로 하는, 이산화탄소의 저감화 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 취수 장치는,
    취수구가 형성되어 심층수가 유입되는 하나 이상의 취수관;
    상기 취수관과 연결되어 상기 취수관을 통해 상기 유입된 심층수가 취합되는 취수 탱크;
    일단이 상기 취수 탱크에 연결되고 표층까지 연장되어 상기 취합된 심층수를 이동시키는 연결관;
    상기 연결관의 타단이 연결되어 상기 연결관을 통해 이동하는 심층수를 저장하는 저장탱크; 및
    상기 저장 탱크에 저장된 심층수를 양수관을 통해 외부로 배출시키는 양수 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이산화탄소의 저감화 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 취수 장치는 상기 취수구로 유입되는 부유 물질을 걸러주는 부유 물질 필터가 상기 취수구에 장착되는 것을 특징으로 하는, 이산화탄소의 저감화 방법.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 취수 장치는 상기 양수 펌프의 측면에 연결되어 상기 양수 펌프를 수면상에 부유시키는 하나 이상의 부력체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이산화탄소의 저감화 방법.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 취수 장치는 상기 저장 탱크의 측면에 연결되어 상기 저장 탱크를 수면상에 부유시키는 하나 이상의 부력체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이산화탄소의 저감화 방법.
  10. 청구항 6에 있어서, 상기 취수 장치는 상기 저장된 심층수를 상기 양수 펌프에 설치된 상기 양수관 방향으로만 흐르게 하는 물막이판을 포함하는 것을 특징으로 하는, 이산화탄소의 저감화 방법.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항의 이산화탄소의 저감화 방법을 사용하여 대기 중의 이산화탄소를 감소시킴으로써 지구 온난화를 방지하는 방법.
  12. 취수구가 형성되어 심층수가 유입되는 하나 이상의 취수관;
    상기 취수관과 연결되어 상기 취수관을 통해 상기 유입된 심층수가 취합되는 취수 탱크;
    일단이 상기 취수 탱크에 연결되고 표층까지 연장되어 상기 취합된 심층수를 이동시키는 연결관;
    상기 연결관의 타단이 연결되어 상기 연결관을 통해 이동하는 심층수를 저장하는 저장탱크; 상기 저장 탱크에 저장된 심층수를 양수관을 통해 외부로 배출시키는 양수 펌프; 및
    하나 이상의 태양광 전지판
    을 포함하는 것을 특징으로 하는, 해양 심층수의 취수 장치.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 취수 장치는 상기 취수구로 유입되는 부유 물질을 걸러주는 부유 물질 필터가 상기 취수구에 장착되는 것을 특징으로 하는, 해양 심층수의 취수 장치.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 취수 장치는 상기 양수 펌프의 측면에 연결되어 상기 양수 펌프를 수면상에 부유시키는 하나 이상의 부력체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 해양 심층수의 취수 장치.
  15. 청구항 12에 있어서, 상기 취수 장치는 상기 저장 탱크의 측면에 연결되어 상기 저장 탱크를 수면상에 부유시키는 하나 이상의 부력체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 해양 심층수의 취수 장치.
  16. 청구항 12에 있어서, 상기 취수 장치는 상기 저장된 심층수를 상기 양수 펌프에 설치된 상기 양수관 방향으로만 흐르게 하는 물막이판을 포함하는 것을 특징으로 하는, 해양 심층수의 취수 장치.
  17. 청구항 12에 있어서, 상기 취수 장치는 풍향계 또는 풍속계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 해양 심층수의 취수 장치.
  18. 청구항 12에 있어서, 상기 취수 장치는 상기 태양광 전지판에서 발생되는 전기를 축적할 수 있는 축전기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 해양 심층수의 취수 장치.
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