KR101382955B1

KR101382955B1 - Apparatus for microalgae cultivation using a underwater light sources

Info

Publication number: KR101382955B1
Application number: KR1020120089196A
Authority: KR
Inventors: 오석진; 양한섭; 권형규
Original assignee: 부경대학교 산학협력단
Priority date: 2012-08-15
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2014-04-09
Also published as: KR20140022989A

Abstract

본 발명은 발광다이오드를 이용한 미세조류 배양장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배양조 내부에 발광다이오드(LED)를 광원으로 하는 광섬유(optical fiber)를 설치하여, 광원이 배양조 전체에 고르게 전달될 수 있도록 한 발광다이오드를 이용한 미세조류 배양장치에 관한 것으로, 내부에 미세조류 및 배양액이 수용되어 있는 배양조와; 상기 배양조의 내부에 설치되어 빛을 조사하는 광원부와; 상기 배양조의 내부에 연결되어 이산화탄소가 공급되는 이산화탄소 공급부와; 상기 광원부에 연결되어 상기 이산화탄소 공급부를 통해 공급된 이산화탄소를 배양조 내부로 배출시키는 이산화탄소 배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a microalgae culturing apparatus using a light emitting diode, and more particularly, by installing an optical fiber having a light emitting diode (LED) as a light source in the culture tank, the light source can be evenly transmitted to the entire culture tank. The present invention relates to a microalgae culturing apparatus using a light emitting diode, wherein the microalgae and the culture medium are accommodated therein; A light source unit installed inside the culture tank to irradiate light; A carbon dioxide supply unit connected to the inside of the culture tank to supply carbon dioxide; And a carbon dioxide discharge unit connected to the light source unit to discharge carbon dioxide supplied through the carbon dioxide supply unit into the culture tank.

Description

Apparatus for microalgae cultivation using a underwater light sources}

본 발명은 수중광원을 이용한 미세조류 배양장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배양조 내부에 발광다이오드(LED) 또는 발광다이오드를 광원으로 하는 광섬유(optical fiber)를 설치하여, 광원이 배양조 전체에 고르게 전달될 수 있도록 한 수중광원을 이용한 미세조류 배양장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a microalgae cultivation apparatus using an underwater light source, and more particularly, to install a light emitting diode (LED) or an optical fiber using the light emitting diode as a light source in the culture tank, so that the light source is in the entire culture tank. It relates to a microalgal culture apparatus using an underwater light source to be evenly delivered.

조류(藻類)란 일반적으로 '광합성을 하는 산소발생형 광합성 생물 중에서 육상식물(이끼식물, 양치류식물, 종자식물)을 제외한 모든 것'으로 '조류를 정의하는 것은 불가능하다.'라고 주장하는 연구자들이 있을 정도로 조류는 다양한 생물의 집합이다.Algae are generally 'all things except photosynthetic oxygen-producing photosynthetic organisms except land plants (moss, ferns, seed plants)', and researchers claim that it is impossible to define algae. Almost enough, algae are a collection of various creatures.

조류(藻類)는 크게 나누어 대형조류(Macroalgae)로 불리는 눈에 보이는 크기와 미세조류(식물성 플랑크톤)로 불리는 현미경으로 밖에 볼 수 없는 작은 크기, 두 가지로 나눌 수 있다. 미세조류는 육상식물과 동일한 구조로 광합성을 한다. 또한 생산능력은 육상식물보다도 높은 경우가 많고, 대부분 직경 10㎛ 정도의 단세포 생물이며, 주로 무성(無性)으로 2분열하여 증식한다. 미세조류는 식물보다도 CO₂ 흡수 능력이 높아 생육이 빠르며 계절성이 없기 때문에 온도조건이 맞으면 연간 생육이 가능하다. 미세조류는 극동지역인 남극 얼음 아래에도 생존하며, 불모의 땅인 사막에도 존재한다. Algae can be divided into two broad categories: visible size called macroalgae and small size that can only be seen under a microscope called microalgae (phytoplankton). Microalgae photosynthesis in the same structure as land plants. In addition, the production capacity is often higher than that of land plants, and most of them are single-celled organisms with a diameter of about 10 μm, and mainly grow asexually in two divisions. Microalgae have higher CO ₂ absorption capacity than plants, so they grow faster and have no seasonality. Microalgae survive under the Antarctic ice in the Far East and also exist in the desert, the barren land.

또한 토양 속이나 담수, 해수, 그리고 공기 중이나 나무줄기에도 존재하며 어디에나 생식하고 있으나, 유감스럽게도 조류의 정체는 아직 밝혀져 있지 않은 부분이 많다. 현재 지구상에 존재하는 것으로 추정되는 미세조류의 수는 20만~1,000만종이나 되며, 보고된 것은 약 4만종으로 대단히 적어 미세조류는 아직 미지의 생물군이라고도 말하고 있다.It is also present in soil, freshwater, seawater, and in the air and tree trunks, and is reproduced everywhere, but unfortunately, the identity of algae is still unknown. The number of microalgae currently estimated to be present on the earth is between 200,000 and 10 million, and about 40,000 are reported, and microalgae are still unknown.

미세조류는 종래의 양식생물의 먹이가 되는 동물플랑크톤의 기초먹이 생물로 사용하기 위해서 대량번식하였다. 최근에는다른 육상식물에 비해 증식속도가 빠르고, CO₂ 흡수 능력이 월등히 뛰어나며, 담수 해수 등의 수계 조건에서 재배되므로 육상보다 재배가능 면적이 넓어 미세조류 재배를 이용하여 온실가스 감축을 위한 새로운 방법으로 제시되고 있다. Microalgae have been mass-produced for use as basic food organisms of zooplankton, which are food for conventional aquaculture. Recently, the growth rate is faster than other land plants, the CO ₂ absorption ability is excellent, and it is cultivated under aquatic conditions such as freshwater seawater. Is being presented.

특히 정부는 국제기후변화협약(UNFCCC)에 대비해 국내 산업을 유지ㆍ보호하기 위해 해조류를 이산화탄소 흡수원으로 국제협약에서 인증 받을 수 있도록 추진하고 있다. 바이오에너지는 열이나 전기 등의 에너지를 생산하는 풍력, 태양광, 태양열 등 무형의 재생에너지와는 달리 형태를 가지므로 에너지의 저장성이 우수하다는 장점이 있고, CO₂ 감축에도 효과가 클 것으로 기대되며, 그 외에 조류는 식량과 경쟁하지 않는다는 점, 식물재배와 달리 열대림 등의 환경파괴를 유발하지 않는다는 점 등의 이점이 있다. In particular, in preparation for the UNFCCC, the government is pushing for algae to be certified under the International Convention as a carbon dioxide absorption source. Unlike intangible renewable energy such as wind, solar, and solar, which produce energy such as heat or electricity, bioenergy has the advantage of excellent energy storage and is expected to be effective in reducing CO ₂ . In addition, algae do not compete with food, and unlike plant cultivation, do not cause environmental damage such as tropical forests.

최근에는 바이오연료 생산에 따른 곡물자원의 가격 인상과 식량자원에 관한 우려로 미세조류 이용 연구가 바이오연료 생산에 초점을 맞추어 광합성 미생물의 유전체, 유전자 등 기초 연구뿐만 아니라, 미생물 개량, 반응기, 시스템 연구 등 응용연구가 대규모로 진행되고 있다.Recently, microbial utilization research has focused on biofuel production by raising prices of cereal resources due to biofuel production and concerns about food resources. In addition to basic research on genomes and genes of photosynthetic microorganisms, microbial improvement, Have been developed on a large scale.

미세조류는 단일세포의 광합성 생물로 3~30μm의 크기에 담수나 해수에서 서식한다. 이산화탄소를 흡수하고 산소를 배출하며, 오일 및 유용물질을 함유하고 있다. 미세조류는 육상식물에 비해 성장률이 매우 빠르고, 대량으로 고농도 배양이 가능하며, 극한 환경에서도 성장이 가능하다는 장점을 가진다. 미세조류는 사용 가능한 오일 성분이 바이오매스의 30~70%에 달하므로, 기존 작물에 비해 높은 연료 생산성을 나타낸다. 미세조류는 다른 작물과 토지나 공간 측면에서 상호 경쟁하지 않으므로, 현재 식량 자원의 가격 상승 및 산림 파괴 등 2차적인 환경 문제를 일으키지 않는다. 따라서 미세조류 이용 바이오디젤 생산기술은 단위면적 당 높은 생산성을 나타내어 자원 확보가 용이하고 식량 자원과의 경쟁이 없으므로 국내 실정에 적합하다고 할 수 있다. Microalgae are single-celled photosynthetic organisms that live in freshwater or seawater at a size of 3 to 30 μm. It absorbs carbon dioxide and releases oxygen, and contains oils and useful substances. The microalgae have the advantage that they have a very high growth rate compared with the land plants, can cultivate in a large amount at a high concentration, and can grow in an extreme environment. The microalgae show high fuel productivity compared to existing crops because the available oil content accounts for 30-70% of the biomass. Microalgae do not compete with other crops in terms of land or space, and thus do not cause secondary environmental problems such as rising food resources and destroying forests. Therefore, biodiesel production technology using microalgae shows high productivity per unit area, so it can be said that it is suitable for domestic situation because there is no competition with food resources because it is easy to secure resources.

따라서, 광합성 미생물을 이용한 고부가가치 물질의 생산이 가능하게 되고, 특히 생물학적 이산화탄소 고정화 공정에 광합성 미생물의 고농도 대량배양 기술이 필수적으로 요구됨에 따라 배양효율이 높은 미세조류 배양장치에 대한 수요가 증대되고 있는 실정이다.Therefore, the production of high value-added materials using photosynthetic microorganisms becomes possible, and in particular, the demand for microalgae culture apparatus with high cultivation efficiency is increasing as a high concentration mass culture technology of photosynthetic microorganisms is essential for biological carbon dioxide immobilization process. It is true.

한편 광섬유는 광학섬유라고도 하며, 광섬유를 여러 가닥 묶어서 케이블로 만든 것을 광케이블이라고 하며 통신분야뿐만 아니라 최근에는 디스플레이등의 분야에서도 그 사용이 늘어나고 있다. 광섬유는 합성수지를 재료로 하는 것도 있으나, 주로 투명도가 좋은 유리로 만들어지며, 구조는 보통 중앙의 코어(core)라고 하는 부분을 주변에서 클래딩(cladding)이라고 하는 부분이 감싸고 있는 이중원기둥 모양을 하고 있다. 그 외부에는 충격으로부터 보호하기 위해 합성수지 피복을 1∼2차례 입혀 완성된다. 보호피복을 제외한 전체 크기는 지름 백∼수백㎛(1㎛ = 1/1000mm)로 되고, 코어 부분의 굴절률이 클래딩의 굴절률보다 높게 되어 있어서, 빛이 코어 부분에 집속되어 잘 빠져나가지 않고 진행할 수 있게 되어 있다. On the other hand, the optical fiber is also called an optical fiber, and a bundle of optical fibers made of a cable is called an optical cable, and its use is increasing not only in the communication field but also in the field of display recently. The optical fiber is made of synthetic resin, but it is mainly made of transparent glass, and its structure has a double cylinder shape in which a core called a core is wrapped around a portion called cladding. . The outside is finished with one or two coats of synthetic resin to protect it from impact. The total size excluding the protective coating is 100 to several hundred micrometers in diameter (1 µm = 1/1000 mm), and the refractive index of the core portion is higher than the refractive index of the cladding, so that light can be focused on the core portion and proceed without exiting well. It is.

코어의 지름이 수㎛인 것을 단일모드 광섬유, 수십㎛인 것을 다중(多重) 모드 광섬유라 하고, 코어의 굴절률 분포에 따라 계단형, 언덕형 광섬유 등으로 나누며, 광섬유는 외부의 전자파에 의한 간섭이나 혼신(混信)이 없고 도청이 힘들며, 소형, 경량으로서 굴곡에도 강하며, 하나의 광섬유에 많은 통신회선을 수용할 수 있고 외부환경의 변화에도 강하다. 더구나 재료인 유리의 원료는 대단히 풍부하므로 효용도가 높다.Cores with a diameter of several micrometers are called single mode optical fibers and tens of micrometers are called multimode optical fibers, and they are divided into stepped and hill-shaped optical fibers according to the refractive index distribution of the core. No interference, hard to eavesdropping, small size, light weight, strong in bending, able to accommodate many communication lines in one optical fiber, and strong in change of external environment. Moreover, since the raw material of glass which is a material is very abundant, its utility is high.

이상에서 설명되는 바와 같이 종래 배양조를 사용하여, 특히 1톤 이상의 배양조를 이용하여 양식어류의 먹이생물 또는 바이오에너지를 생산하기 위한 원료로서 미세조류를 배양하는 경우, 광합성을 위한 광원이 배양조 상부에 설치되어 조사되나, 방사된 광원은 미세조류의 증가와 함께 배양조의 하부까지 도달하지 않고 배양조의 상부에서만 극소량이 산란 및 흡수되는 문제점이 있었다, 또한, 미세조류의 증가는 광합성을 위한 CO₂부족현상이 발생하여 광합성 효율이 저하되는 문제점이 있었다. As described above, in the case of culturing microalgae as a raw material for producing feed organisms or bioenergy of cultured fish using a conventional culture tank, in particular, using a culture tank of 1 ton or more, the light source for photosynthesis is a culture tank. but is provided on the upper irradiation, the emitted light source. in this case, scattering and absorption problems that do not reach the set of culture lower with an increase in very small amounts only on sets of cultures top of microalgae, also, an increase in the microalgae is CO ₂ for photosynthesis There was a problem that the lack of photosynthesis efficiency is reduced.

이를 해결하기 위해 본 발명에서는 미세조류의 배양에 사용되는 광원을 상기와 같은 광섬유 등의 수중광원으로 대체하여 수중에서 안전하게 광을 방사시켜 기존의 배양기보다 단위면적당 세포수를 증가시켜 보다 저비용으로 고효율을 만들어낼 수 있는 대량배양기를 제공하고자 한다.
In order to solve this problem, the present invention replaces the light source used for the cultivation of microalgae with an underwater light source such as an optical fiber to safely radiate light in the water, thereby increasing the number of cells per unit area than the conventional incubator, thereby improving efficiency at a lower cost. To provide a mass incubator that can be produced.

국내 특허공보 제10-2008-0111843호는 침지형(Submerged) 분리막 생물반응기(Membrane Bio-Reactor: MBR)에 대한 것으로, 처리조 내에 중공사(hollow fiber) 형태의 분리막을 가지는 침지형 분리막 모듈과, 침지형 분리막 모듈의 외둘레를 둘러싸도록 배치되는 원통형 관과, 상기 원통형 관 내부로 공기를 공급하는 노즐(nozzle)이나 산기관(porous diffuser)이 구비된 구성을 개시하고 있다.Korean Patent Publication No. 10-2008-0111843 is for a submerged membrane bioreactor (MBR), and an immersion type membrane module having a hollow fiber type membrane in a treatment tank, and an immersion type membrane bioreactor (MBR). Disclosed is a configuration including a cylindrical tube disposed to surround the outer circumference of the membrane module, and a nozzle or a porous diffuser for supplying air into the cylindrical tube. 국내출원번호 10-2001-0022926 미세조류용 고밀도 배양장치에 관한 것으로, 상부에 뚜껑)을 구비하고 내부에 채워진 배양수상에 pH센서와 분산기가 설치된 투명한 아크릴재질의 배양수조와, 상기 배양수조가 다수개가 장착되고 그 배양수조에 빛을 공급하는 다수의 형광등이 구비된 배양수조틀 에어와 이산화탄소를 혼합하여 상기 분산기를 통해 배양수조에 공급함으로써 배양수의 pH를 조절하는 pH조절기, 상기 pH조절기에 에어필터를 매개로 정화된 에어를 연속적으로 공급하는 에어펌프 및, 상기 pH조절기에 이산화탄소를 공급하는 CO2 탱크를 포함하여, 미세조류의 광합성에 필요한 이산화탄소와 산소를 혼합하여 공급함으로써 세포의 배양수에 pH를 안정적으로 조절할 수 있게 된다.Korean Application No. 10-2001-0022926 A high density culture apparatus for microalgae, comprising: a transparent acrylic culture tank with a lid on the top and a pH sensor and a disperser installed in the culture water filled therein, and the culture tank A pH controller for controlling the pH of the cultured water by mixing a cultured water tank air equipped with a dog and a plurality of fluorescent lamps for supplying light to the culture water tank and supplying carbon dioxide to the culture water tank through the disperser. Air pump for continuously supplying purified air through a filter, and a CO2 tank for supplying carbon dioxide to the pH regulator, by supplying a mixture of carbon dioxide and oxygen necessary for photosynthesis of microalgae, the pH to the culture water of the cell Can be adjusted stably. 또한 국내공개특허공보 제10-2010-0083948호는 자외선 조사를 이용한 조류 배양장치 및 배양방법에 관한 것으로 최적의 자외선 조사량을 방출하여 타 세균에 의한 조류의 증식을 억제하며 조류의 높은 배양효율을 유지할 수 있는 조류 배양장치 및 이를 이용한 조류 배양방법에 관한 구성이 개시되어있고, 조류 배양장치는 (a) 배양환경을 유지시키는 장치, (b) 배양을 촉진하는 교반이 가능한 장치, (c) 배양기, 및 (d) 자외선램프를 포함하는 조류 배양장치로서, 상기 자외선램프가 배양 가능한 조류에 따라 최적의 자외선 조사량을 방출하도록 조절하는 회로를 통해, 단위시간 동안 단위면적당 일정량의 조사량으로 동일한 간격으로 특정시간 작동되는 것을 특징으로 한다.In addition, Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2010-0083948 relates to an algae cultivation apparatus and a cultivation method using ultraviolet irradiation to suppress the growth of algae by other bacteria by maintaining the optimum amount of ultraviolet irradiation and maintain a high culture efficiency of algae Algae culture apparatus and algae cultivation method using the same is disclosed, algae cultivation apparatus is (a) a device for maintaining a culture environment, (b) agitator to promote the culture, (c) incubator, And (d) an algae culturing apparatus comprising an ultraviolet lamp, the circuit for adjusting the ultraviolet lamp to emit an optimal ultraviolet irradiation amount according to the algae capable of cultivation, for a specific time at a predetermined interval with a predetermined amount of irradiation amount per unit area for a unit time. It is characterized in that the operation. 국내 공개특허공보 제10-2011-0096377호에는 미세조류로부터 오일 추출 및 바이오디젤 전환 방법에 관한 것으로, 미세조류로부터 오일을 추출하여 바이오디젤을 생산시, 추출된 오일에 존재하여 바이오디젤 전환 반응을 저해하는 현상을 가지는 엽록소를 바이오디젤 전환 반응 전에 미리 제거함으로써 바이오디젤 전환율을 증가시키는 방법을 개시하고 있다.Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2011-0096377 relates to a method for extracting oil and converting biodiesel from microalgae, and extracting oil from microalgae to produce biodiesel and present biodiesel conversion reaction in the extracted oil. A method of increasing biodiesel conversion by removing chlorophyll having inhibitory phenomenon in advance before biodiesel conversion reaction is disclosed. 그러나 상기 배양기들에 관한 기술은 광원이 배양기의 바깥부분에 장착되어있고, 광원으로 종래의 형광등과 같은 인공광원을 사용한다는 점과 배양조의 내부에 연결되어 이산화탄소가 공급되는 이산화탄소 공급부와; 상기 광원부에 연결되어 상기 이산화탄소 공급부를 통해 공급된 이산화탄소를 배양조 내부로 배출시키는 이산화탄소 배출부를 포함하며, 배양조 상부에는 밀폐된 뚜껑이 장착되어 배양조 내부로 배출시킨 이산화탄소를 배출배관과 펌프를 통해 배양조 밖으로 배출하여 재사용하는 구성에서 본 발명의 목적, 구성과는 차이를 보인다.However, the technology related to the incubator is that the light source is mounted on the outer portion of the incubator, using a light source, such as a conventional fluorescent lamp as a light source and the carbon dioxide supply connected to the inside of the culture tank and supplied with carbon dioxide; It is connected to the light source unit and includes a carbon dioxide discharge unit for discharging the carbon dioxide supplied through the carbon dioxide supply into the culture tank, the upper portion of the culture tank is equipped with a closed lid through the discharge pipe and pump discharged carbon dioxide into the culture tank In the configuration to be discharged out of the culture tank and reused, the object and configuration of the present invention is different.

본 발명은 1 ton 이상의 대형수조에서 먹이생물(미세조류)을 배양할 때, 통상 광원을 수조 상부에 설치하여 주사하므로, 광은 먹이생물의 증가와 함께 수조의 하부면 까지 도달하지 않고 극히 수조 상부층에서 산란 및 흡수되어진다. 또한 수조 측면에서 광원을 주사하더라도, 수조의 용량 및 미세조류의 서식 밀도 증가에 따라 광은 수조 중앙까지 도달하지 않는다. In the present invention, when culturing food organisms (microalgae) in a large tank of 1 ton or more, since a light source is usually installed and scanned at the top of the tank, the light does not reach the bottom surface of the tank with the increase of the feed organisms, and thus the tank upper layer. Scattered and absorbed in the In addition, even if the light source is scanned from the tank side, light does not reach the center of the tank due to the increase in the capacity of the tank and the habitat density of the microalgae.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 배양조 내부에 발광다이오드(LED)를 광원으로 하는 광섬유(optical fiber)를 설치하여, 미세조류의 증가에도 불구하고 광원이 배양조 전체에 고르게 전달되게 하는 발광다이오드를 이용한 미세조류 배양장치를 제공하는데 그 목적이 있다.It was derived to solve the above problems, by installing an optical fiber (LED) as a light source in the culture tank, so that the light source is evenly transmitted throughout the culture tank despite the increase of microalgae An object of the present invention is to provide a microalgal culture apparatus using a light emitting diode.

또한, 배양조의 배양액 용량에 따라 광원을 단계별로 조절하여 광원 조사량을 조절할 수 있는 발광다이오드를 이용한 미세조류 배양장치를 제공함으로서 미세조류에 따라 파장의 복수 주사 및 조도의 조절이 가능한 발광다이오드를 이용한 미세조류 배양장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
In addition, by providing a microalgae cultivation apparatus using a light emitting diode that can adjust the amount of light source by adjusting the light source step by step according to the culture medium capacity of the culture tank by using a light emitting diode that can control multiple scanning of the wavelength and the illumination according to the microalgae The object is to provide an algae culture apparatus.

본 발명에 따른 발광다이오드를 이용한 미세조류 배양장치는, 내부에 미세조류 및 배양액이 수용되어 있는 배양조와; 상기 배양조의 내부에 설치되어 빛을 조사하는 광원부와; 상기 배양조의 내부에 연결되어 이산화탄소가 공급되는 이산화탄소 공급부와; 상기 광원부에 연결되어 상기 이산화탄소 공급부를 통해 공급된 이산화탄소를 배양조 내부로 배출시키는 이산화탄소 배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Microalgae culture apparatus using a light emitting diode according to the present invention, the microalgae and the culture medium is accommodated therein; A light source unit installed inside the culture tank to irradiate light; A carbon dioxide supply unit connected to the inside of the culture tank to supply carbon dioxide; And a carbon dioxide discharge unit connected to the light source unit to discharge carbon dioxide supplied through the carbon dioxide supply unit into the culture tank.

또한 내부에 미세조류 및 배양액이 수용되어 있는 배양조와 상기 배양조의 내부 중심에 수직으로 설치되는 지지대와, 상기 지지대와 연결되어 배양조의 내부 수중으로 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급부와 지지대에 다단으로 조립된 지지몸체의 외면에 방사상으로 연결되는 광섬유 또는 발광다이오드로 구성되는 광원부, 배양조 상부에는 밀폐된 뚜껑이 장착되어 배양조 내부로 배출시킨 이산화탄소를 배출배관과 펌프를 통해 배양조 밖으로 배출하여 재사용함으로서 상기 본 발명의 목적을 달성 시킬 수 있다.
In addition, the support is assembled in multiple stages in the culture tank containing the microalgae and the culture medium and the support vertically installed in the inner center of the culture tank, the carbon dioxide supply unit and the support connected to the support to supply carbon dioxide into the interior of the culture tank The light source unit consisting of an optical fiber or a light emitting diode connected radially to the outer surface of the body, the upper portion of the culture tank is equipped with a closed lid to discharge the carbon dioxide discharged into the culture tank out of the culture tank through the discharge pipe and pump to reuse The object of the invention can be achieved.

본 발명에 따른 발광다이오드를 이용한 미세조류 배양장치는, 미세조류의 증가에도 불구하고 광원이 배양조 전체에 고르게 전달되게 함으로써, 미세조류에 이산화탄소의 공급을 원활하게 하여 광합성 효율이 증대됨에 따라 미세조류를 대량으로 배양시킬 수 있다.In the microalgae culturing apparatus using the light emitting diode according to the present invention, the light source is evenly transmitted to the entire culture tank despite the increase of the microalgae, thereby smoothly supplying carbon dioxide to the microalgae, the microalgae as the photosynthetic efficiency is increased Can be cultured in large quantities.

또한, 배양조의 배양액 용량에 따라 광원을 단계별로 조절하여 광원 조사량을 조절함으로써, 미세조류의 생장을 촉진시키는 효과가 있으며, 미세조류의 종류에 따라 적절한 파장을 가지는 빛을 조명하여 배양기간을 단축시킴에 따라 미세조류의 생산이 증대되어 경제적인 이득을 얻을 수 있는 효과가 있다.
In addition, by adjusting the light source step by step according to the culture medium capacity of the culture tank to control the irradiation amount of light source, it is effective to promote the growth of microalgae, and to shorten the culture period by illuminating the light having a suitable wavelength according to the type of microalgae In accordance with the increase in the production of microalgae has the effect of obtaining economic benefits.

도 1은 기존의 먹이생물을 대량배양 장치를 나타낸 사진을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 미세조류 배양장치를 도시한 사시도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 미세조류 배양장치를 도시한 단면도로서 이산화탄소 공급부가 측면에 형성된 형태를 나타낸다.
도 4은 본 발명에 따른 미세조류 배양장치를 도시한 단면도로서 이산화탄소 공급부가 중앙에 형성된 형태를 나타낸다.
도 5은 본 발명에 따른 광섬유와 광원으로 발광다이오드를 이용한 광섬유 봉의 일 예를 나타낸 사진이다.
도 6은 광섬유를 사용한 디스플레이 일 예를 나타낸 사진이다.Figure 1 shows a photograph showing a conventional culture device for feeding food.
Figure 2 shows a perspective view showing a microalgae culture apparatus according to the present invention.
Figure 3 is a cross-sectional view showing a microalgae culture apparatus according to the present invention shows a form formed on the side of the carbon dioxide supply.
Figure 4 is a cross-sectional view showing a microalgae culture apparatus according to the present invention shows a form in which the carbon dioxide supply unit is formed in the center.
5 is a photograph showing an example of an optical fiber rod using a light emitting diode as an optical fiber and a light source according to the present invention.
6 is a photograph showing an example of a display using an optical fiber.

본 발명에 따른 발광다이오드를 이용한 미세조류 배양장치는, 내부에 미세조류 및 배양액이 수용되어 있는 배양조와; 상기 배양조의 내부에 설치되어 빛을 조사하는 광원부와; 상기 배양조의 내부에 연결되어 이산화탄소가 공급되는 이산화탄소 공급부와; 상기 광원부에 연결되어 상기 이산화탄소 공급부를 통해 공급된 이산화탄소를 배양조 내부로 배출시키는 이산화탄소 배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 배양조 상부에는 밀폐된 뚜껑이 장착되어 배양조(1) 내부로 배출시킨 이산화탄소를 배출배관과 펌프를 통해 배양조 밖으로 배출하여 재사용하는 것을 특징으로 한다. Microalgae culture apparatus using a light emitting diode according to the present invention, the microalgae and the culture medium is accommodated therein; A light source unit installed inside the culture tank to irradiate light; A carbon dioxide supply unit connected to the inside of the culture tank to supply carbon dioxide; And a carbon dioxide discharge unit connected to the light source unit to discharge carbon dioxide supplied through the carbon dioxide supply unit into the culture tank. The upper part of the culture tank is equipped with a sealed lid, and the carbon dioxide discharged into the culture tank 1 is discharged out of the culture tank through a discharge pipe and a pump and is reused.

상기 광원부는 상기 배양조의 내부 중심에 수직으로 설치되는 지지대와, 상기 지지대에 다단으로 조립된 지지몸체의 외면에 방사상으로 연결되며 외면에 일정 간격으로 다수의 광섬유 또는 투명튜브에 발광다이오드가 일렬로 구비되어 있는 발광체로 구성되는 것을 특징으로 한다. The light source unit is installed perpendicular to the inner center of the culture tank, and the radially connected to the outer surface of the support body assembled in multiple stages on the support and the light emitting diodes are provided in a row on a plurality of optical fibers or transparent tubes at regular intervals on the outer surface It is characterized by consisting of a light emitting body.

상기 광섬유과 발광다이오우드에 구현되는 파장은 보라, 청색, 녹색, 적색, 백색 중에서 선택되는 하나 이상의 파장으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The wavelength implemented in the optical fiber and the light emitting diode is characterized by consisting of one or more wavelengths selected from violet, blue, green, red, and white.

이산화탄소 공급부는 배양조의 내부에 연결되어 이산화탄소가 공급되게 하는 것으로, 상기 배양조에 연결되는 공급배관과, 상기 공급배관의 일측에 설치되어 이산화탄소를 이산화탄소 배출부의 배출관 내부로 공급하도록 펌핑하는 펌프로 이루어진다.The carbon dioxide supply unit is connected to the inside of the culture tank to supply carbon dioxide, and a supply pipe connected to the culture tank and a pump installed at one side of the supply pipe to pump carbon dioxide into the discharge pipe of the carbon dioxide discharge unit.

또한, 상기 이산화탄소 배출부는 외면에 다수의 이산화탄소 배출공이 형성되어 있는 링 형태의 배출관으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the carbon dioxide discharge portion is characterized in that consisting of a discharge pipe of the ring shape is formed with a plurality of carbon dioxide discharge holes on the outer surface.

본 발명의 또 다른 실시예로서 내부에 미세조류 및 배양액이 수용되어 있는 배양조와 배양조의 내부 중심에 수직으로 설치되는 지지대와 상기 지지대와 연결되어 배양조의 내부 수중으로 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급부, 지지대에 다단으로 조립된 지지몸체의 외면에 방사상으로 연결되는 광섬유 또는 발광다이오드로 구성되는 광원부 및 배양조 상부에는 밀폐된 뚜껑이 장착되어 배양조 내부로 배출시킨 이산화탄소를 배출배관과 펌프를 통해 배양조 밖으로 배출하여 재사용하는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention is a culture tank in which the microalgae and the culture medium is accommodated, and a support vertically installed in the inner center of the culture tank and the carbon dioxide supply unit, which is connected to the support to supply carbon dioxide to the internal water of the culture tank. A light source unit consisting of an optical fiber or a light emitting diode connected radially to the outer surface of the support body assembled in multiple stages and an upper portion of the culture tank are equipped with a sealed lid to discharge carbon dioxide discharged into the culture tank out of the culture tank through a discharge pipe and a pump. Characterized in that consisting of the reuse.

상기 이산화탄소 공급부는 외면에 다수의 이산화탄소 배출공)이 형성되어 있는 링 형태의 배출관으로 구성되는 이산화탄소 배출부와 연결되며, 이산화탄소 공급부와 연결된 이산화탄소 배출부는 지지대를 중심으로 회전할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 한다.
The carbon dioxide supply unit is connected to the carbon dioxide discharge unit composed of a ring-shaped discharge pipe formed with a plurality of carbon dioxide discharge holes on the outer surface, the carbon dioxide discharge unit connected to the carbon dioxide supply unit is characterized in that it is formed to rotate around the support. .

본 발명에 따른 발광다이오드를 이용한 미세조류 배양장치의 배양조 바닥과 뚜껑의 내부에는 빛을 반사하는 거울이 장착된 것을 특징으로 한다.
The inside of the culture tank bottom and the lid of the microalgal culture apparatus using the light emitting diode according to the present invention is characterized in that the mirror reflecting light.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 기존의 먹이생물을 대량배양 장치를 나타낸 사진으로 상부에 광원이 장치된 모습이 보인다. 도 2는 본 발명에 따른 발광다이오드를 이용한 미세조류 배양장치를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 미세조류 배양장치를 도시한 단면도로서 이산화탄소 공급부가 측면에 형성된 형태를 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Figure 1 is a photograph showing a conventional culture device for feeding a large quantity of light source is shown on the top. Figure 2 is a perspective view showing a microalgae culture apparatus using a light emitting diode according to the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view showing a microalgae culture apparatus according to the present invention shows a form formed on the side of the carbon dioxide supply.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발광다이오드를 이용한 미세조류 배양장치는 배양조(1), 광원부(2), 이산화탄소 공급부(3), 이산화탄소 배출부(4)를 포함한다.2 and 3, the microalgal culture apparatus using the light emitting diode according to the present invention includes a culture tank 1, a light source unit 2, a carbon dioxide supply unit 3, a carbon dioxide discharge unit (4). .

상기 배양조(1)는 내부에 미세조류 및 배양액이 수용되어 있는 것으로, 배양조(1) 내부에 광원부(2)를 설치함으로써, 미세조류 배양 시 미세조류에 빛을 효과적으로 전달하여 미세조류가 최적의 광합성을 할 수 있도록 함으로써 미세조류의 대량배양이 가능하다. 배양조(1)의 상부에는 덮개가 개폐 가능하게 설치되는 것이 바람직하며, 배양조(1)는 원형의 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. The culture tank (1) is that the microalgae and the culture solution is accommodated therein, by installing a light source unit 2 in the culture tank (1), the microalgae is optimized by effectively transmitting light to the microalgae during microalgae culture By enabling the photosynthesis of the microalgae it is possible to mass culture. It is preferable that the cover is installed in the upper part of the culture tank 1 so that opening and closing is possible, and the culture tank 1 is preferably formed in a circular shape.

또한, 배양조의 재질은 투광성과 기계적 강도가 뛰어난 강화유리, 폴리카보네이트 또는 아크릴 계열의 재질로 이루어지는 것이 바람직하고, 배양조(1)에는 미세조류 및 배양액을 공급하기 위한 공급관(미도시)이 연결된다. 미세조류 배양장치의 사용방법은 배양조(1)에 해수 또는 담수를 넣고 필요한 미세조류를 접종한다. 접종되는 미세조류의 예는 다음 표 1과 같다.
In addition, the material of the culture tank is preferably made of tempered glass, polycarbonate, or acrylic-based material having excellent light transmittance and mechanical strength, and the culture tank 1 is connected to a supply pipe (not shown) for supplying microalgae and a culture solution. . The method of using the microalgae culturing apparatus is to inoculate the required microalgae by putting seawater or fresh water into the culture tank (1). Examples of microalgae inoculated are shown in Table 1 below.

미세조류 배양장치의 배양조에 접종 가능한 미세조류의 일 예 An example of microalgae that can be inoculated into a culture tank of a microalgae culture apparatus 미생물microbe 오일 함량 (wt%, dry)Oil content (wt%, dry) Microalgae
(미세조류)Microalgae
(Microalgae) Botryococcus brauniiBotryococcus braunii
Cylindrotheca sp.Cylindrotheca sp.
Nitzschia sp.Nitzschia sp.
Schizochytrium sp.Schizochytrium sp.
Chlorella sp.Chlorella sp. 25-72
16-37
45-47
50-77
30-5025-72
16-37
45-47
50-77
30-50

표 1에 나타낸 미세조류 외에도 아나시스티스 니둘란스(Anacystis nidulans), 안키스트로데스무스(Ankistrodesmus sp.), 비둘리파아 우리타(Biddulpha aurita), 보트리오코커스 브라우니(Botryococcus braunii), 체토세로스(Chaetoceros sp.), 치라미도모나스 애플라나타(Chlamydomonas applanata), 치라미도모나스 레인하드티(Chlamydomonas reinhardtii), 크로렐라(Chlorella sp.), 크로렐라 엘립소디아(Chlorella ellipsoidea), 크로렐라 에멀소니(Chlorella emersonii), 크로렐라 프로토더코이데스(Chlorella protothecoides), 크로렐라 프레노이도사(Chlorella pyrenoidosa), 크로렐라 소로키니아나(Chlorella sorokiniana), 크로렐라 뷸가리스(Chlorella vulgaris), 크로렐라 미누티시마(Chlorella minutissima), 클로로코쿠 리토레일(Chlorococcu littorale), 클로텔라 크립티카(Cyclotella cryptica), 시린드로데카(Cylindrotheca sp.),두날리엘라 바르다윌(Dunaliella bardawil), 두날리엘라 살리나(Dunaliella salina), 두날리엘라 테르티오렉타(Dunaliella tertiolecta), 두날리엘라 프리모렉타(Dunaliella primolecta), 짐노디움(Gymnodinum sp.), 헤머노모나스 카테라에(Hymenomonas carterae), 이소크리시스 갈베나(Isochrysis galbana), 이소크리시스(Isochrysis sp.), 마이크로시스티스 아에루기노사(Microcystis aeruginosa), 마이크로모나스 푸실라(Micromonas pusilla), 모노두스 서브테라네우스(Monodus subterraneous), 나노클로리스(Nannochloris sp.), 나노클로롭시스(Nannochloropsis sp.), 나노클로롭시스 아토무스(Nannochloropsis atomus), 나노클로롭시스 살리나(Nannochloropsis salina), 나비쿨라 필리쿨로사(Navicula pelliculosa), 니츠시아(Nitzschia sp.), 니츠시아 클로스테리움(Nitzscia closterium), 니츠시아 팔레아(Nitzscia palea), 오시스티스 폴리모피아(Oocystis polymorpha), 아우로코커스(Ourococcus sp.), 오실라토리아 루베스켄스(Oscillatoria rubescens), 파브로바 루테리(Pavlova lutheri), 패오닥트리움 트리코누툼(Phaeodactylum tricornutum), 피크노코커스 프로바솔리(Pycnococcus provasolii), 피라미노나스 코르다타(Pyramimonas cordata), 시조키토리움(Schizochytrium sp.), 스피눌라 플라텐시스(Spirulina platensis), 스테파노디스커스 미누투루스(Stephanodiscus minutulus), 스티코커스(Stichococcus sp.), 시네드라우르나(Synedra ulna), 스케네데스무스 오브리쿼스(Scenedesmus obliquus), 스켈레나스트럼 그라시레(Selenastrum gracile), 스켈레토노마 코스타럼(Skeletonoma costalum), 테트라셀미스 출리(Tetraselmis chui), 테트라셀미스 마쿠라타(Tetraselmis maculata), 테트라셀미스(Tetraselmis sp.), 테트라셀미스 수에시카(Tetraselmis suecica), 탈라시오스트라 프세우도모나(Thalassiostra pseudomona), 아나배나(Anabaena sp.), 칼로드릭스(Calothrix sp.), 카마에시폰(Chaemisiphon sp.), 코로코시디옵시스(Chroococcidiopsis sp.), 차노데세(Cyanothece sp.),실린더로스페멈(Cylindrospermum sp.), 데모카펠라(Dermocarpella sp.), 피셔렐라(Fischerella sp.), 글로에오캅사(Gloeocapsa sp.), 믹소사시나(Myxosarcina sp.), 노스톡(Nostoc sp.), 오스실라토리아(Oscillatoria sp.), 포르미디움 코리움(Phormidium corium), 플레우로캅사(Pleurocapsa sp.), 프로콜로코코스(Prochlorococcus sp.), 페세우다나바에나(Pseudanabaena sp.), 시네코코스(Synechococcus), 시네코시스티스(Synechocystis sp.), 톨리포트릭스(Tolypothrix sp.), 제노코코스(Xenococcus sp.) 등의 미세조류 종을 대량 배양 가능하다.
In addition to the microalgae listed in Table 1 when Analog seutiseu nidul lance (Anacystis nidulans ), Ankistrodesmus ( Ankistrodesmus sp .), Biddulpha aurita ), Botryococcus braunii, Cheetoceros sp ., Chlamydomonas applanata , Chlamydomonas reinhardtii , Chlorella sp . keurorelra ellipsometer Dia (Chlorella ellipsoidea), keurorelra emulsion Sony (Chlorella emersonii), keurorelra prototype further Koh death (Chlorella protothecoides), keurorelra presentation Noi guru (Chlorella pyrenoidosa), keurorelra Thoreau Kearney Ana (Chlorella sorokiniana), keurorelra byulga lease (Chlorella vulgaris ), Chlorella minutissima , Chlorococcu littorale , Cyclotella cryptica , Cylindrotheca sp., Dunaliella bardawil , Two analytic Ella Salina (Dunaliella salina), two analytic Ella Hotel Tio rekta (Dunaliella tertiolecta), two analytic Ella Primo Lek (Dunaliella primolecta), jimno Stadium (Gymnodinum sp.), Hammer grandma eggplant br TB (Hymenomonas carterae), isopropyl Cri cis go vena (Isochrysis galbana), isopropyl Cri sheath (Isochrysis sp.), Micro during seutiseu ah rugi labor ( Microcystis aeruginosa ), Micromonas pusilla , Monodus subterraneous , Nannochloris sp ., Nannochloropsis sp ., Nanochloropsis Atomus atomus ), Nannochloropsis salina , Navicula pelliculosa , Nitzschia sp ., Nitzscia closterium , Nitzscia palea , Oocystis polymorpha , Ourococcus sp. ), Oscillatoria rubescens , Pavlova lutheri , Phaeodactylum tricornutum , Pycnococcus provasolii , Pyramimonas cordata ), Schizochytrium sp., Spirulina platensis , Stephanodiscus minutulus , Stichococcus sp ., Synedra ulna , Skenedes Scenedesmus obliquus , Selenastrum gracile , Skeletonoma costalum , Tetraselmis chui , Tetraselmis maculata , Tetraselmis Miss ( Tetraselmis sp .), Tetraselmis suecica , Thalassiostra pseudomona , Anabaen a sp.), knife rod Riggs (Calothrix sp.), chiffon (Chaemisiphon the Ca sp.), nose Lokomotiv CD option system (Chroococcidiopsis sp.), Bolzano dese (Cyanothece sp.), Spanish stopped by the cylinder (Cylindrospermum sp. ), Dermocarpella sp ., Fischerella sp. , Gloeocapsa sp. , Myxosarcina sp ., Nostoc sp. , Oscillatoria sp .), Phormidium corium, Pleurocapsa sp ., Prochlorococcus sp ., Pseudanabaena sp. ), Synechococcus , Synechocystis sp. , Tolypothrix sp ., And Xenococcus sp .

광원부(2)에서는 접종된 미세조류에 필요한 광원을 조사시키며, 이산화탄소 공급부(3)를 통해 미세조류가 광합성을 할 수 있도록 이산화탄소를 해수 또는 담수에 녹여준다. 미세조류가 사용하고 남은 이산화탄소 또는 광합성으로 생성된 산소는 배출부(4)를 통하여 배양조 밖으로 배출되며 배출된 이산화탄소와 산소는 산소와 이산화탄소를 분리하여 이산화탄소만을 다시 이산화탄소 공급부로 공급하는 과정을 포함한다. 이때 배양조의 덮개를 덮은 상태에서 수중에 잠긴 광원을 점등함으로 광원으로부터 방사된 빛을 유효하게 이용하기 위해서는 배양조의 외벽, 바닥 및 뚜껑의 내부를 반사 가능한 거울형 아크릴 판으로 제작하는 것이 바람직하다. The light source unit 2 irradiates a light source required for the inoculated microalgae, and dissolves carbon dioxide in seawater or fresh water so that the microalgae may photosynthesize through the carbon dioxide supply unit 3. Oxygen generated by the microalgae and the remaining carbon dioxide or photosynthesis is discharged out of the culture tank through the discharge unit 4 and the discharged carbon dioxide and oxygen to separate the oxygen and carbon dioxide to supply only carbon dioxide back to the carbon dioxide supply unit. . At this time, in order to effectively use the light emitted from the light source by lighting the light source submerged in the cover of the culture tank it is preferable to manufacture a mirror-type acrylic plate that can reflect the inner wall, bottom and lid of the culture tank.

이산화탄소 배출부(4)는 외면에 다수의 이산화탄소 배출공(411)이 형성되어 있는 링 형태의 배출관(41)으로 구성되며, 이산화탄소가 방출되지 않는 경우 배출공 내부에 물이 스며드는 것을 방지하기 위해 방수를 위해 고어 텍스 등의 기능성 섬유를 사용할 수 있고, 또한 유체를 한쪽 방향으로만 유동시키고, 유체가 정지했을 때 밸브바디가 유체의 배압으로 닫혀서 역류방지를 위한 체크밸브 등이 사용될 수 있다.
The carbon dioxide discharge part 4 is composed of a ring-shaped discharge pipe 41 in which a plurality of carbon dioxide discharge holes 411 are formed on the outer surface, and when carbon dioxide is not emitted, it is waterproof to prevent water from penetrating into the discharge hole. For example, functional fibers such as Gore-Tex may be used, and a check valve for preventing backflow may be used because the fluid flows in only one direction, and the valve body is closed by the back pressure of the fluid when the fluid stops.

도 4은 본 발명에 따른 미세조류 배양장치를 도시한 단면도로서 이산화탄소 공급부가 중앙에 형성된 형태를 나타낸다. 도 4에서 나타낸 배양장치는 이산화탄소 공급부가 중앙의 지지대관과 직접 연결된 상태를 나타낸 것으로 내부에 미세조류 및 배양액이 수용되어 있는 배양조(1)와 배양조(1)의 내부 중심에 수직으로 설치되는 지지대(21)와, 상기 지지대(21)와 연결되어 배양조(1)의 내부 수중으로 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급부(3)와 지지대(21)에 다단으로 조립된 지지몸체(22)의 외면에 방사상으로 연결되는 광섬유(24) 또는 발광다이오드로 구성되는 광원부 및 배양조 상부에는 밀폐된 뚜껑이 장착되어 배양조(1) 내부로 배출시킨 이산화탄소를 배출배관과 펌프를 통해 배양조 밖으로 배출하여 재사용하는 것을 특징으로 한다. Figure 4 is a cross-sectional view showing a microalgae culture apparatus according to the present invention shows a form in which the carbon dioxide supply unit is formed in the center. The culture apparatus shown in FIG. 4 shows a state in which the carbon dioxide supply unit is directly connected to the support pipe in the center, and is installed perpendicular to the inner center of the culture tank 1 and the culture tank 1 in which the microalgae and the culture solution are accommodated therein. On the outer surface of the support body 21, the support body 22 is assembled in multiple stages to the support 21 and the carbon dioxide supply unit 3 and the support 21 to supply carbon dioxide into the water in the interior of the culture tank (1) The light source unit consisting of the optical fiber 24 or the light emitting diode connected radially and the upper part of the culture tank are equipped with a sealed lid to discharge the carbon dioxide discharged into the culture tank 1 through the discharge pipe and the pump out of the culture tank for reuse. It is characterized by.

배양장치를 이산화탄소 공급부가 중앙의 지지대관과 직접 연결된 상태로 형성하는 것은 이산화탄소 공급부와 연결된 이산화탄소 배출부를 지지대를 중심으로 하여 회전할 수 있도록 형성하기 위한 것으로 이로서 일정 수심의 일정 위치에서만 이산화탄소를 공급하던 것을 배양조 내에 전체적으로 공급 가능하도록 할 수 있게 되며, 회전에 따라 배양조 내의 용수가 혼합되는 효과를 갖게 된다. 회전을 위해서는 배양조 바깥에 위치한 이산화탄소 공급부를 모터로 회전할 수 있도록 통상의 기어장치 및 배관장치를 설치할 필요가 있다. Forming the culture apparatus in a state in which the carbon dioxide supply unit is directly connected to the support pipe in the center is to form a carbon dioxide discharge unit connected to the carbon dioxide supply unit so as to rotate about the support, thereby supplying carbon dioxide only at a certain position at a certain depth. It becomes possible to be able to supply in the culture tank as a whole, and has the effect that the water in the culture tank is mixed with the rotation. In order to rotate, it is necessary to install a conventional gear device and a piping device so that the carbon dioxide supply unit located outside the culture tank can be rotated by a motor.

도 4에서 나타낸 배양조 역시 덮개를 덮은 상태에서 수중에 잠긴 광원을 점등함으로 광원으로부터 방사된 빛을 유효하게 이용하기 위해서는 배양조의 외벽, 바닥 및 뚜껑의 내부를 반사 가능한 거울형 아크릴 판으로 제작하는 것이 바람직하다. In order to effectively use the light emitted from the light source by turning on the light source submerged in the state in which the cover as shown in Figure 4 also cover the inner wall, bottom and the inside of the lid of the culture vessel is to produce a mirror-type acrylic plate desirable.

도 5은 본 발명에 따른 수중 인공광원으로 발광다이오드의 예를 나타낸 사진이다. 도 6은 광섬유를 사용한 디스플레이 예를 나타낸 사진이다. 상기 광원부(2)는 배양조(1)의 내부에 설치되어 빛을 조사하는 역할을 하며, 광원부(2)는 배양조(1)의 내부 중심에 수직으로 설치되는 지지대(21)와, 지지대(21)에 다단으로 조립된 지지몸체(22)의 외면에 방사상으로 연결되며, 빛을 수중으로 보내기 위해 광섬유를 일정 길이로 구성하여 빛을 전달할 수 있도록 봉형상으로 제작 가능하고, 다른 방법으로는 투명의 튜브관에 일정 간격으로 다수의 발광다이오드(23)가 구비된 발광장치가 사용될 수 있다. 인공광원이 광섬유(24)로 구성되는 경우, 컨트롤박스에서 파장별 광원을 조사시켜줌으로서 조사된 빛은 광섬유를 매개로하여 수중으로 전달된다. 5 is a photograph showing an example of a light emitting diode as an underwater artificial light source according to the present invention. 6 is a photograph showing an example of a display using an optical fiber. The light source unit 2 is installed inside the culture tank 1 and serves to irradiate light, the light source unit 2 is a support 21 is installed perpendicular to the inner center of the culture tank 1, and the support ( 21) is radially connected to the outer surface of the support body 22 assembled in multiple stages, and can be manufactured in the shape of a rod to transmit light by constructing a predetermined length of optical fiber to send light underwater, and transparent in other ways A light emitting device provided with a plurality of light emitting diodes 23 at regular intervals in a tube tube of may be used. When the artificial light source is composed of the optical fiber 24, the irradiated light is transmitted to the water through the optical fiber by irradiating the light source by wavelength in the control box.

상기와 같이 구성된 광원부(2)는 발광다이오드(23) 또는 발광다이오드를 광원으로 하는 광섬유(24)를 분수형으로 설치하여, 먹이생물이 증가하여도 광원이 배양조(1) 전체에 고루 전달되게 함으로써, 미세조류에 이산화탄소의 공급을 원활하게 하여 광합성 효율을 증대시킬 수 있는 것이다.The light source unit 2 configured as described above has a light emitting diode 23 or an optical fiber 24 having the light emitting diode as a light source in a fractional shape, so that the light source is evenly transmitted to the entire culture tank 1 even when the feeding organism increases. By doing so, it is possible to increase the photosynthetic efficiency by smoothly supplying carbon dioxide to the microalgae.

광원부(2)는 배양액의 수위에 따라 발광다이오드(23)를 포함하는 분수형 광섬유(24)를 증가시키거나 감소시킬 수 있으며, 이산화탄소 또한 방출할 수 있게 하여 미세조류의 광합성에 따라 부족해질 수 있는 이산화탄소를 보충한다. 배양조(1)의 배양액 용량에 따라 상기 지지몸체(22)를 1단 또는 다단으로 조립할 수 있어 필요에 따라 광 조사량을 조절하여 경제적으로 이용 가능하게 한다.The light source unit 2 may increase or decrease the fractional optical fiber 24 including the light emitting diodes 23 according to the level of the culture medium, and also emit carbon dioxide, which may be insufficient due to photosynthesis of microalgae. Replenish CO2. According to the culture medium capacity of the culture tank 1, the support body 22 can be assembled in one stage or in multiple stages, so that the amount of light irradiation can be adjusted as needed to enable economical use.

한편, 미세조류가 단일 종이 아닌 여러 종에 응용되기 위해서는 파장의 가변이 필요하다. 광섬유(24)에 구현되는 파장은 보라, 청색, 녹색, 적색, 백색 중에서 단일 파장 또는 2개 이상의 파장으로 이루어지며, 복수주사 및 조도의 조절도 가능하다. 상기 보라, 청색, 녹색, 적색, 백색의 파장 및 조도의 변화에 따라 미세조류의 생장에 영향을 미치게 되며, 따라서 배양조(1) 내에서 미세조류를 배양할 때 미세조류의 생장에 따라 적절한 파장을 가지는 빛을 조명하면 효율적으로 미세조류를 배양할 수 있다.On the other hand, in order for the microalgae to be applied to several species other than a single species, a change in wavelength is required. The wavelength implemented in the optical fiber 24 is composed of a single wavelength or two or more wavelengths among violet, blue, green, red, and white, and multiple scans and illumination may be controlled. The growth of the microalgae is influenced by the changes in the wavelengths and illuminance of the violet, blue, green, red, and white, and thus the appropriate wavelength according to the growth of the microalgae when culturing the microalgae in the culture tank 1 By illuminating the light having a microalgae can be efficiently incubated.

광섬유(24)는 상단이 상기 지지몸체(22)의 외면에 고정되고, 하단이 이산화탄소 배출부(4)의 배출관(41)의 외면에 고정되는 것이다. 광섬유(24)를 대신하여 투명한 튜브에 발광다이오드를 일정간격으로 배열한 발광체를 사용할 수 있다.
The upper end of the optical fiber 24 is fixed to the outer surface of the support body 22, and the lower end is fixed to the outer surface of the discharge pipe 41 of the carbon dioxide discharge unit (4). Instead of the optical fiber 24, it is possible to use a light emitting body in which the light emitting diodes are arranged at a predetermined interval in a transparent tube.

이산화탄소 공급부(3)는 상기 배양조(1)의 내부에 연결되어 이산화탄소가 공급되게 하는 것으로, 배양조(1)에 연결되는 공급배관(31)과, 상기 공급배관(31)의 일측에 설치되어 이산화탄소를 이산화탄소 공급부의 공급배관(31)을 통해 배양조 내부로 공급하도록 펌핑하는 펌프(32)로 이루어진다. The carbon dioxide supply unit 3 is connected to the inside of the culture tank 1 to supply carbon dioxide, and is provided on one side of the supply pipe 31 connected to the culture tank 1 and the supply pipe 31. It consists of a pump 32 for pumping carbon dioxide into the culture tank through the supply pipe 31 of the carbon dioxide supply.

또한 이산화탄소 배출부(4)는 외면에 다수의 이산화탄소 배출공(411)이 형성되어 있는 링 형태의 배출관(41)으로 구성되며, 이산화탄소가 방출되지 않는 경우, 배출공 내부에 물이 스며드는 것을 방지하기 위해 방수를 위해 고어텍스 등의 기능성 섬유를 사용할 수 있고, 또한 유체를 한 방향으로만 유동시키고, 유체가 정지했을 때 밸브바디가 유체의 배압으로 닫혀서 역류방지를 위한 체크밸브 등이 사용될 수 있다. In addition, the carbon dioxide discharge portion 4 is composed of a ring-shaped discharge pipe 41 is formed with a plurality of carbon dioxide discharge holes 411 on the outer surface, when the carbon dioxide is not discharged, to prevent water from seeping inside the discharge hole For the purpose of waterproofing, functional fibers such as Gore-Tex may be used, and the fluid may flow in only one direction, and when the fluid is stopped, the valve body is closed by the back pressure of the fluid so that a check valve may be used to prevent backflow.

또한, 이산화탄소 배출부(4)는 상기 광원부(2)에 연결되어 상기 이산화탄소 공급부(3)를 통해 공급된 이산화탄소를 배양조(1) 내부로 배출시키는 역할을 하며, 이산화탄소 배출부(4)는 외면에 다수의 이산화탄소 배출공(411)이 형성되어 있는 링 형태의 배출관(41)으로 구성된다. 상기 배출관(41)은 상기 광섬유(24)들의 단부와 연결되게 함으로써 배양조(1) 내부 전체에 고르게 이산화탄소를 배출시킨다.In addition, the carbon dioxide discharge unit 4 is connected to the light source unit 2 serves to discharge the carbon dioxide supplied through the carbon dioxide supply unit 3 into the culture tank 1, the carbon dioxide discharge unit 4 is the outer surface A plurality of carbon dioxide discharge holes 411 are formed in the discharge pipe 41 in the form of a ring. The discharge pipe 41 is connected to the end of the optical fiber 24 to discharge carbon dioxide evenly throughout the culture tank (1).

산소배출부(5)는 상기 배양조(1)를 뚜껑으로 밀폐한 경우 내부로 공급되었던 이산화탄소를 미세조류가 광합성작용에 의해 분해하여 탄소를 섭취하고 산소를 방출하는 경우 이를 빼내기 위한 것으로, 일측이 상기 배양조(1)의 내부에 연결되고 타측이 외부로 연장되는 배출배관(51)과, 상기 배출배관(51)의 일측에 설치되어 이산화탄소에서 분해된 산소를 외부로 배출하도록 펌핑하는 펌프(52)로 이루어진다.Oxygen discharge unit 5 is to remove the carbon dioxide supplied to the inside when the microalgae are decomposed by photosynthetic action to ingest carbon and release oxygen when the culture tank 1 is sealed with a lid. A discharge pipe 51 connected to the inside of the culture tank 1 and the other side extends to the outside, and a pump 52 installed at one side of the discharge pipe 51 to pump oxygen decomposed from carbon dioxide to the outside. )

상기 이산화탄소 공급부(3) 및 산소배출부(5)는 상기 배양조(1)의 상부에 연결되는 것이 바람직하고, 공급배관(31) 및 배출배관(51)의 일측에는 이산화탄소의 공급 및 산소 배출을 조절하기 위해 각각의 밸브(미도시)가 설치될 수 있다.
The carbon dioxide supply unit 3 and the oxygen discharge unit 5 is preferably connected to the upper portion of the culture tank 1, the supply pipe 31 and the discharge pipe 51 to one side of the supply of carbon dioxide and oxygen discharge Each valve (not shown) may be installed for adjustment.

상기와 같이 미세조류 배양장치를 준비하여 미세조류 배양장치에 배양액과 미세조류를 접종하여 이산화탄소 공급부를 통해 이산화탄소를 공급시켜 배양된 미세조류는 일정기간 침전, 원심분리 등을 이용하여 수확하는 단계를 갖는다. The microalgae prepared by inoculating the microalgae culturing apparatus and inoculating the microalgae culturing apparatus with the microalgae are supplied with carbon dioxide through a carbon dioxide supplying unit, and the microalgae are harvested by precipitation, centrifugation, etc. for a predetermined period. .

미세조류 수확 기술로 원심분리(centrifugation), 여과(filtration), 응집(flocculation) 기술 등이 사용될수 있으며, 원심분리 기술은 미세조류 수확기술로 많이 활용되고 있으나 대용량을 처리하기에는 시간이 많이 소요되며 에너지 비용이 높고, 기기가 비싼 단점이 있다. 여과기술의 경우 크기가 마이크로미터(μm) 단위로 매우 작은 미세조류에 의해 쉽게 막혀 연속적인 운전이 매우 어려우며 대용량에 적용하기가 쉽지 않다. 반면 양이온성 화학물질 첨가에 따른 응집 및 침전을 이용한 미세조류 수확기술은 반응속도가 매우 빠르며 대용량의 미세조류 배양액에 쉽게 적용할 수 있다. 또한 간단한 교반장치만 필요하여 여과 및 원심분리 기술에 비해 설치비 및 운전비가 저렴하다.
Centrifugation, filtration, and flocculation techniques can be used as microalgae harvesting techniques. Centrifugal separation techniques are widely used as microalgae harvesting techniques, but they require a lot of time and energy. The disadvantages are high cost and expensive equipment. In the case of filtration technology, the size is easily blocked by micro-algae in micrometer (μm), so continuous operation is very difficult and it is not easy to apply to large capacity. On the other hand, microbial harvesting technology using coagulation and sedimentation by addition of cationic chemicals is very fast and can be easily applied to large scale microalgae culture. In addition, only a simple stirring device is required, which makes installation and operation costs lower than filtration and centrifugal separation techniques.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.
Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it will be apparent to those skilled in the art that many various obvious modifications are possible without departing from the scope of the invention from this description. The scope of the invention should therefore be construed in light of the claims set forth to cover many of such variations.

1 : 배양조
2 : 광원부
21 : 지지대
22 : 지지몸체
23 : 발광다이오드
24 : 광섬유
3 : 이산화탄소 공급부
31 : 공급배관
32 : 펌프
4 : 이산화탄소 배출부
41 : 배출관
411 : 이산화탄소 배출공
5 : 산소배출부
51 : 배출배관
52 : 펌프1: culture tank
2:
21: Support
22: support body
23: light emitting diode
24: optical fiber
3:
31: supply piping
32: Pump
4: carbon dioxide outlet
41: discharge pipe
411: carbon dioxide discharge hole
5: oxygen outlet
51: discharge pipe
52: pump

Claims

A culture tank 1 in which microalgae and a culture solution are accommodated therein;
A light source unit 2 installed in the inner water of the culture tank 1 to irradiate light;
A carbon dioxide supply unit 3 connected to the internal water of the culture tank 1 to supply carbon dioxide;
A carbon dioxide discharge unit (4) connected to the light source unit (2) to discharge carbon dioxide supplied through the carbon dioxide supply unit (3) into the culture tank (1);
The carbon dioxide discharge unit 4 is composed of a ring-shaped discharge pipe 41 and a plurality of carbon dioxide discharge holes 411 is formed on the outer surface, the discharge hole is functional fiber or backflow prevention for preventing water from penetrating into the discharge pipe Microalgae culture apparatus using an underwater light source, characterized in that the check valve is formed for.

The microalgae using the underwater light source according to claim 1, wherein a closed lid is mounted on the upper part of the culture tank, and the carbon dioxide discharged into the culture tank 1 is discharged out of the culture tank through a discharge pipe and a pump for reuse. Incubator.

According to claim 2, The light source 2 is a support 21 is installed perpendicular to the inner center of the culture tank 1, and the outer surface of the support body 22 assembled in multiple stages to the support 21 Microalgae culture apparatus using an underwater light source, characterized in that consisting of optical fiber 24 or light emitting diodes connected radially.

The microalgae culturing apparatus using the underwater light source according to claim 3, wherein the wavelength of the optical fiber 24 or the light emitting diode is one or more wavelengths selected from violet, blue, green, red, and white.

The method of claim 4, wherein the carbon dioxide supply unit 3 is installed on one side of the supply pipe 31 and the supply pipe 31 connected to the culture tank 1 to supply carbon dioxide to the carbon dioxide discharge unit (4). Microalgae culture apparatus using an underwater light source, characterized in that consisting of a pump 32 to be pumped to.

A culture tank 1 in which microalgae and a culture solution are accommodated therein;
A support (21) installed perpendicular to the inner center of the culture tank (1), and a carbon dioxide supply unit (3) connected to the support (21) to supply carbon dioxide into the internal water of the culture tank (1);
A light source unit including an optical fiber 24 or a light emitting diode connected radially to an outer surface of the support body 22 assembled in multiple stages on the support 21;
The upper part of the culture tank is equipped with a closed lid microalgae culture apparatus using an underwater light source, characterized in that the carbon dioxide discharged into the culture tank (1) discharged out of the culture tank through the discharge pipe and pump for reuse.

The method of claim 6, wherein the carbon dioxide supply is composed of a ring-shaped discharge pipe 41 is connected to the carbon dioxide discharge portion 4 and a plurality of carbon dioxide discharge hole 411 is formed on the outer surface, the discharge hole is water into the discharge pipe The microalgae culture apparatus using an underwater light source, characterized in that the functional fiber to prevent the infiltration or check valve for preventing backflow is formed.

The microalgal culture apparatus using the underwater light source of claim 7, wherein the carbon dioxide discharge unit connected to the carbon dioxide supply unit is formed to rotate around the support.

The microalgae culturing apparatus using the underwater light source according to claim 2 or 6, wherein a mirror for reflecting light is mounted on the bottom of the culture tank and the inside of the lid.

a) preparing a microalgae culture apparatus using the underwater light source of claim 1;
b) inoculating the microalgae culture apparatus by inoculating the culture solution and the microalgae;
c) supplying carbon dioxide through a carbon dioxide supply of the culture apparatus;
d) Microalgae culturing method using a microalgae cultivation apparatus using an underwater light source, characterized in that it comprises a step of agglomerated microalgae after harvesting for a predetermined time.

The microalgae inoculated according to claim 10 are Anacystis nidulans , Ankistrodesmus sp ., Biddulpha aurita , Botryococcus braunii, Cheetoceros sp ., Chlamydomonas applanata , Chlamydomonas reinhardtii , Chlorella sp ., Chlorella ellipsoidea , Chlorella emulsoni (Chlorella emersonii), keurorelra prototype further Koh death (Chlorella protothecoides), keurorelra presentation Noi guru (Chlorella pyrenoidosa), keurorelra Thoreau Kearney Ana (Chlorella sorokiniana), keurorelra byulga lease (Chlorella vulgaris), keurorelra minu Tea Island (Chlorella minutissima), Chlorococcu littorale , Cyclotella cryptica , Cylindrotheca sp., Dunaliella bardawil , Dunaliella salina , Dunaliella tertiolecta , Dunaliella primolecta , Gymnodinum sp . Hymenomonas carterae , Isochrysis galbana , Isochrysis sp ., Microcystis aeruginosa , Micromonas pusilla , Mono Monodus subterraneous , Nanonochloris sp ., Nanonochloropsis sp ., Nanonochloropsis atomus , Nanonochloropsis salina , Navikula Navicula pelliculosa , Nitzschia sp ., Nitzscia closterium , Nitzscia palea , Ossis poly Oocystis polymorpha , Ourococcus sp. ), Oscillatoria rubescens , Pavlova lutheri , Phaeodactylum tricornutum , Pycnococcus provasolii , Pyramimonas cordata ), Schizochytrium sp., Spirulina platensis , Stephanodiscus minutulus , Stichococcus sp ., Synedra ulna , Skenedes Scenedesmus obliquus , Selenastrum gracile , Skeletonoma costalum , Tetraselmis chui , Tetraselmis maculata , Tetraselmis Miss ( Tetraselmis sp .), Tetraselmis suecica , Thalassiostra pseudomona , Anabaen a sp.), knife rod Riggs (Calothrix sp.), chiffon (Chaemisiphon the Ca sp.), nose Lokomotiv CD option system (Chroococcidiopsis sp.), Bolzano dese (Cyanothece sp.), Spanish stopped by the cylinder (Cylindrospermum sp. ), Dermocarpella sp ., Fischerella sp. , Gloeocapsa sp. , Myxosarcina sp ., Nostoc sp. , Oscillatoria sp .), Phormidium corium, Pleurocapsa sp ., Prochlorococcus sp ., Pseudanabaena sp. ), Synechococcus , Synechocystis sp ( Synechocystis sp. ), Tolypothrix ( Tolypothrix sp .), Xenococcus ( Xenococcus sp .) Microalgae culture apparatus using an underwater light source, characterized in that at least one selected from Microalgae culture method using.

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