KR101237039B1

KR101237039B1 - 식물 플랑크톤 배양장치

Info

Publication number: KR101237039B1
Application number: KR1020100123227A
Authority: KR
Inventors: 정승원; 김영옥; 조성록; 김시욱
Original assignee: 한국해양과학기술원
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2013-02-25
Also published as: KR20120062118A

Abstract

본 발명은 식물 플랑크톤과 순수 바닷물이 채워져 식물 플랑크톤을 배양하는 배양용기와, 배양용기에 순수 바닷물을 공급하는 필터 유닛과, 배양용기 내부를 교반하는 교반유닛을 포함하고, 상기 배양용기는 바다에 떠있는 부양장치에 설치되고, 그 일부분이 바닷물에 잠기게 배치되어 바다의 환경과 배양용기 내부 환경을 일치시키도록 구성되어, 식물 플랑크톤의 건간성을 향상시키고 배양비용을 절감할 수 있다.

Description

식물 플랑크톤 배양장치{CULTIVATING SYSTEM FOR PHYTOPLANKTON}

본 발명은 미세식물 플랑크톤을 대량으로 배양할 수 있는 식물 플랑크톤배양장치에 관한 것이다.

근래 들어, 기능적 다양성으로 인해 광합성 미생물이나 미세조류 등 미세식물 플랑크톤에 관한 관심이 높아지고 있으며, 다양한 분야에서 그 연구의 범위가 넓어지고 있다. 미세식물 플랑크톤은 광합성 능력을 보유함에 따라, 지구온난화와 같은 환경 문제로 인해 최근 큰 관심의 대상이 되고 있는 이산화탄소 절감에 관한 연구에 활발히 사용되고 있으며, 화석연료의 고갈에 대비한 지속가능한 에너지원으로 주목되고 있는 바이오 디젤, 바이오 에탄올 및 수소가스 등과 같은 바이오에너지의 생산과 관련된 연구에도 활용되고 있다.

하지만, 미세식물 플랑크톤을 이용한 양적으로 의미 있는 이산화탄소의 제거나, 바이오에너지와 같은 유용한 산물의 대량 생산을 위해서는 반드시 미세식물 플랑크톤 배양이 대규모적이고 고농도로 이루어져야 한다. 따라서, 규모가 큰 배양설비의 구축과 관련된 기술이 필수적으로 요구되고 있는 실정이다.

현재 육지의 실내에 설치되는 여러 형태의 광생물 반응기가 미세식물 플랑크톤을 배양하기 위한 배양설비로 사용되고 있다.

이와 같은, 육지의 실내에 설치되는 배양설비는 인공적인 조명수단이 갖추어져야 하고, 배양설비의 온도를 적절하게 유지하게 위해 온도 조절시설이 구비되어야하므로 제조 비용이 비싸고, 유지보수와 운영에 많은 비용을 필요로 한다.

또한, 이와 같은 육지의 실내에 설치되는 배양설비는 규모를 확대하는데 많은 비용이 필요할 뿐만 아니라 넓은 공간을 필요로 함에 따른 공간적 제약 또한 수반된다.

본 발명은 바다에서 직접 식물 플랑크톤을 배양하여 건강성을 유지할 수 있는 식물 플랑크톤 배양장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 바이오 연료가 되는 식물 플랑크톤을 바다에서 직접 배양하여 배양 비용을 줄일 수 있고 대량으로 배양할 수 있는 식물 플랑크톤 배양장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 식물 플랑크톤을 바다에서 직접 배양하여 필요시 신속하게 배양이 가능한 식물 플랑크톤 배양장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일실시예로서, 식물 플랑크톤 배양장치는 식물 플랑크톤과 순수 바닷물이 채워져 식물 플랑크톤을 배양하는 배양용기와, 배양용기에 순수 바닷물을 공급하는 필터 유닛과, 배양용기 내부를 교반하는 교반유닛을 포함하고, 상기 배양용기는 바다에 떠있는 부양장치에 설치되고, 그 일부분이 바닷물에 잠기게 배치되어 바다의 환경과 배양용기 내부 환경을 일치시키도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따른 배양용기는 원통 형태를 이루는 프레임과, 상기 프레임에 고정되고 상측이 개방된 배양통과, 상기 프레임의 상면에 설치되어 배양통의 상면을 덮어주는 덮개부재를 포함하고, 상기 배양통의 상단과 상측 프레임 사이에는 외부 공기가 출입할 수 있는 공기 통로가 마련되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따른 필터 유닛은 바닷물을 다수번 필터링하여 바닷물 속에 포함된 미소생물을 제거하는 복수의 필터와, 바닷물을 펌핑하는 펌프를 포함하고,

상기 필터는 바닷물을 50㎛까지 필터링하는 제1필터와, 1차 필터링된 바닷물을 30㎛까지 필터링하는 제2필터와, 2차 필터링된 바닷물을 3㎛까지 필터링하는 제3필터와, 3차 필터링된 바닷물을 다시 한번 3㎛까지 필터링하는 제4필터를 포함한다.

일 실시예에 따른 교반유닛은 배양용기 내부에 삽입되는 교반날개와, 상기 교반날개가 고정되는 회전축과, 상기 회전축을 구동시키며 상기 배양용기의 상측에 배치된 지지대에 설치되는 구동모터와, 상기 구동모터를 제어하는 컨트롤 박스를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 식물 플랑크톤 배양장치는 배양용기가 바다에 설치되고 배양용기의 일부가 바닷물에 잠기도록 배치되어 배양용기 내부 환경과 바다의 환경을 일치시켜 배양생물을 건강성을 유지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 배양장치가 바다에 설치되므로 바다환경을 인위적으로 조성할 필요가 없어 배양 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 배양장치가 바다에 복수로 설치되므로 대량 배양이 가능한 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배양용기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배양용기가 바다에 설치된 상태를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 유닛의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교반장치를 나타낸 배양용기의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 플랑크톤 배양용기의 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 식물 플랑크톤 배양장치는 바다에 일부분이 잠기게 배치되는 배양용기(10)와, 배양용기(10)에 채워지는 순수 바닷물을 제조하는 필터유닛(50)과, 배양용기(10) 내부를 교반하는 교반장치(80)를 포함한다.

본 실시예에 따른 배양장치는 바다에 설치되어 바다의 환경과 배양용기 내부환경을 일치시켜 식물 플랑크톤의 배양능력을 향상시키기 위한 것이다.

따라서, 배양용기(10)는 바다에서 뜬 상태로 설치되는 부양장치(100)에 복수로 배열되고, 배양용기(10)의 일부분이 바다 속에 잠기게 배치되어 바다물의 온도와 배양용기(10) 내부 온도가 일치되도록 한다.

배양용기(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 통 형태로 형성되어 배양용기(10) 전체를 지지하는 프레임(20)과, 이 프레임(20)에 고정되어 배양물질과 순수 바닷물이 채워지는 배양통(30)과, 프레임(20)의 상면에 장착되어 배양통(30) 내부로 공기는 통과시키고 이물질이나 빗물 등이 배양통(30) 내부로 유입되는 것을 차단하는 뚜껑 부재(40)를 포함한다.

프레임(20)은 링 형태의 상부 프레임(22)과, 이 상부 프레임(22)에 수직으로 연장되는 측면 프레임(24)과, 측면 프레임(24)의 하측에 연결되는 링 형태의 하부 프레임(26)을 포함한다.

배양통(30)은 상측이 개방된 원통 형태이고, 상단은 상부 프레임(22)에 고정되고, 하단은 하부 프레임(26)에 고정된다. 이러한 배양통(30)은 비닐 재질, 일 예로 폴리 에탄올 재질로 형성되어 제조 및 설치가 쉽고 배양통(30) 내부와 외부의 열전도가 쉽게 될 수 있도록 한다.

본 실시예에 따른 배양장치는 바다에 설치되어 바다에서 직접 식물 플랑크톤을 배양할 수 있도록 하여 바다 환경과 배양환경이 일치시켜 배양 생물을 건강성을 향상시킬 수 있도록 하는 데 주목적이 있다.

바다 환경 중에서 특히, 바닷물의 온도와 배양통(30) 내부의 온도가 서로 일치해야되는데, 배양통(30)이 폴리 에탄올 재질로 열전도가 잘 이루어지므로 바닷물의 온도와 배양통(30) 내부의 온도가 빠르게 일치되도록 하고 배양하는 도중에도 바닷물의 온도와 배양통 내부 온도가 일치되도록 유지할 수 있다.

상부 프레임(22)과 배양통(30)의 상면 사이에는 공기 통로(32)가 마련되어 배양통(30) 내부로 외부 공기가 자유롭게 출입할 수 있도록 한다.

즉, 배양통(30)의 상면은 상부 프레임(22)에 와이어(34)로 엮는 방식으로 고정되는데, 이때 와이어(34)를 느슨하게 하여 배양통(30)과 상부 프레임(22) 사이에 공간이 형성되고, 이 공간이 공기통로 역할을 하게 된다.

뚜껑 부재(40)는 상부 프레임(22)의 상면에 설치되고 빛이 투과할 수 있는 투명한 재질로 형성되며, 그 중앙에는 반구형 형태의 돔부(42)가 형성된다.

뚜껑 부재(40)는 상부 프레임(22)의 상면에 덮어져 이물질이나 빗물 등이 배양통(30) 내부로 유입되는 것을 차단하는 역할을 하고, 중앙에 돔부(42)가 형성되어 태양 빛이 충분히 배양통(30) 내부로 공급되도록 한다.

필터 유닛(50)은 바닷물에 함유된 각종 이물질 및 미소생물이 제거된 순수 바닷물을 제조하기 위한 것으로, 바닷물을 펌핑하는 펌프(52)와, 이 펌프(52)에서 펌핑된 바닷물을 순차적으로 필터링하는 복수의 필터(60,62,64,66)를 포함한다.

필터는 바닷물을 1차로 필터링하는 제1필터(60)와, 제1필터(60)를 통과하면서 1차 필터링된 바닷물을 2차 필터링하는 제2필터(62)와, 제2필터(62)를 통과하면서 2차 필터링된 바닷물을 3차 필터링하는 제3필터(64)와, 펌프(52)의 후방측에 배치되어 배양통(30)에 유입되는 바닷물을 최종 필터리하는 제4필터(66)를 포함한다.

여기에서, 제1필터(60)는 바닷물을 50㎛까지 필터링하고, 제2필터(62)는 1차 필터링된 바닷물을 30㎛까지 필터링한다. 그리고, 제3필터(64)는 2차 필터링된 바닷물을 3㎛까지 필터링하고, 제4필터(66)는 3차 필터링된 바닷물을 최종적으로 다시 한번 3㎛까지 필터링하여 배양통(30)으로 공급한다.

제1필터(60)는 바닷물 흡입라인(72)이 연결되고, 필터들 사이는 연결라인(74)으로 연결되고, 제4필터(66)는 바닷물 배출라인(76)이 연결되고, 바닷물 배출라인(76)은 배양통(30)에 연결된다.

연결라인(74) 중 어느 하나에 펌프(52)가 설치될 수 있다. 본 실시예에서는 제3필터와 제4필터를 연결하는 연결라인에 펌프(52)가 설치되어 바닷물을 펌핑한다.

교반장치(80)는 도 4에 도시된 바와 같이, 배양통(30) 내부에 삽입되어 배양통 (30) 내부를 교반하는 교반날개(84)와, 교반날개(84)가 고정되고 배양통(30)의 상측에서 수직으로 배치되는 회전축(86)과, 이 회전축(86)이 고정되고 회전축(86)을 구동시키며 배양통(30)의 상측에 배치된 지지대(82)에 설치되는 구동모터(88)와, 이 구동모터(88)를 제어하는 컨트롤 박스(90)를 포함한다.

이러한 교반장치(80)는 배양통(30) 내부의 순수 바닷물과 배양물질(식물 플랑크톤)을 고르게 섞어주는 역할을 한다.

교반날개(84)는 회전축(86)에 하나 또는 하나 이상 배열된다.

지지대(82)는 상부 프레임에 그 양단이 고정되는 평판 형태로 형성되고, 지지대의 일측에는 회전축(86)의 흔들림을 방지하기 위해 회전축(86)을 지지해주는 가이드 부재(92)가 고정되고, 이 가이드 부재(92)의 끝부분에는 회전축(86)을 회전 가능하게 지지하는 지지판(94)이 고정된다.

컨트롤 박스(90)는 구동모터(88)의 속도를 제어하여 교반 속도를 조절하고, 타이머가 구비되어 구동모터의 작동시간 및 작동횟수를 조절할 수 있도록 한다.

이와 같이, 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 플랑크톤 배양장치의 작용을 다음에서 설명한다.

배양용기(10)의 일부가 바닷물에 잠기도록 배치되어 바다물의 온도와 배양용기(10) 내부 온도를 동일하게 유지할 수 있어 배양 성능을 향상시킨다.

특히, 육지에서 배양시킬 경우 배양용기의 온도조절을 위해 온도 조절장치를 필요로하지만 본 실시예에 따른 배양용기는 바다에 설치되므로 별도의 온도조절장치가 불필요하여 비용을 절감할 수 있다.

그리고, 배양용기(10)가 바다에 설치되므로 바다환경과 배양환경을 일치시킬 수 있어 배양 생물의 건강성을 유지할 수 있다.

필터유닛(50)이 구비되어 바다물을 필터링하여 순수 바다물을 제조할 수 있고 이 순수 바닷물을 배양용기에 공급하도록 하여 작업 능률을 향상시킬 수 있다.

그리고, 교반장치(80)의 교반속도, 교반시간 및 교반횟수 등을 자동으로 조절할 수 있도록 하여 한번 세팅되면 세팅된 상태로 교반되기 때문에 배양 성능 향상 및 배양작업이 편리하게 된다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10: 배양용기 20: 프레임
22: 상부 프레임 24: 측면 프레임
26: 하부 프레임 30: 배양통
32: 공기통로 40: 덮개 부재
42: 돔부 50: 필터유닛
52: 펌프 60: 제1필터
62: 제2필터 64: 제3필터
66: 제4필터 80: 교반장치
82: 지지대 84: 교반날개
86: 회전축 88: 구동모터
90: 컨트롤 박스

Claims

식물 플랑크톤과 순수 바닷물이 채워져 식물 플랑크톤을 배양하는 배양용기와, 배양용기에 순수 바닷물을 공급하는 필터 유닛과, 배양용기 내부를 교반하는 교반유닛을 포함하고,
상기 배양용기는 바다에 떠있는 부양장치에 설치되고, 그 일부분이 바닷물에 잠기게 배치되어 바다의 환경과 배양용기 내부 환경을 일치시키며,
상기 배양용기는 원통 형태를 이루는 프레임과, 상기 프레임에 고정되고 상측이 개방된 배양통과, 상기 프레임의 상면에 설치되어 배양통의 상면을 덮어주는 덮개부재를 포함하고,
상기 배양통의 상단과 상측 프레임 사이에는 외부 공기가 출입할 수 있는 공기 통로가 마련되어 있으며,
상기 배양통은 배양통 내부와 외부의 열전도가 쉽고 변형이 가능한 폴리 에탄올 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 식물 플랑크톤 배양장치.
삭제
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제1항에 있어서,
상기 덮개 부재는 투명한 원판 형태이고, 그 중앙에는 햇빛을 모아주도록 반구 형태로 돌출된 돔부가 형성되는 식물 플랑크톤 배양장치.
제1항에 있어서,
상기 필터 유닛은 바닷물을 다수번 필터링하여 바닷물 속에 포함된 미소생물을 제거하는 복수의 필터와, 바닷물을 펌핑하는 펌프를 포함하고,
상기 필터는 복수로 배열되어 바닷물을 다단으로 필터링하는 것을 특징으로 하는 식물 플랑크톤 배양장치.
제5항에 있어서,
상기 필터는 바닷물을 50㎛까지 필터링하는 제1필터와, 1차 필터링된 바닷물을 30㎛까지 필터링하는 제2필터와, 2차 필터링된 바닷물을 3㎛까지 필터링하는 제3필터와, 3차 필터링된 바닷물을 다시 한번 3㎛까지 필터링하는 제4필터를 포함하는 식물 플랑크톤 배양장치.
제1항에 있어서,
상기 교반유닛은 배양용기 내부에 삽입되는 교반날개와, 상기 교반날개가 고정되는 회전축과, 상기 회전축을 구동시키며 상기 배양용기의 상측에 배치된 지지대에 설치되는 구동모터와, 상기 구동모터를 제어하는 컨트롤 박스를 포함하는 식물 플랑크톤 배양장치.
제7항에 있어서,
상기 컨트롤 박스는 구동모터를 제어하여 교반속도를 제어하고, 타이머가 구비되어 교반시간 및 교반횟수를 조절하는 식물 플랑크톤 배양장치.