KR20200077684A

KR20200077684A - 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치 및 배양방법

Info

Publication number: KR20200077684A
Application number: KR1020180166568A
Authority: KR
Inventors: 호 섭 김; 김진우
Original assignee: 씨이비티 주식회사; 선문대학교 산학협력단
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2020-07-01
Also published as: KR102193850B1

Abstract

본 발명은 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치에 관한 것으로, 미세조류를 배양하도록 제작된 연속식 배양장치에서, 격벽수단과, 이 격벽수단에 의해 배양공간들이 미세조류의 배양 과정별로 구분된 배양챔버를 구비하는 배양부;를 구비함으로써, 단계별로 배양이 완료되면, 당해 배양공간에서 격벽수단에 의해 다음 배양공간으로 미세조류가 이동하여 다음 단계의 배양이 제공되고, 미세조류에 따라 배양단계가 세분화되어 n개의 배양공간의 제공을 제공할 수 있도록 한 것이다.

Description

유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치 및 배양방법{Flow Control type continuous microalgae cultivating device and cultivating method thereof}

본 발명은 연속식 미세조류 배양장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배양 단계별로 배양챔버들이 개폐 가능한 격벽으로 구분되어 설치되고, 배양 단계마다 배양챔버들이 기울어진 후 격벽이 순차적으로 개방되면 각 배양챔버에 수용된 미세조류가 다음 배양챔버로 유동되도록 한 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치 및 배양방법에 관한 것이다.

일반적으로, 미세조류는 지구상에 가장 오래된 생물로 그 수가 수 천종에 달하나 이 가운데 약 0.1% 정도의 생리활성이 알려져 있고, 극히 일부만이 산업적 규모로 배양되고 있으며, 그 중 클로렐라(chlorella)나 스피루리나(spirulina)와 같은 미세조류는 식이보조제, 건강보조식품, 수산양식용사료, 대체의약품 및 에너지 자원 등의 다양한 소재물질로 개발되고 있다.

한편, 식물체에서 생산되는 생리활성물질은 2차 대사산물로 세포의 성장이 완료된 다음 외부로부터 자신을 방어하기 위해 생산하는 항산화, 항염증, 항진균, 항균 및 항암 작용을 하는 물질로 알려져 있다. 식물로부터 생산되는 카로티노이드도 대표적인 2차 대사산물이며 미세조류로부터 생산된 사례가 보고되어 있다. 또한, 미세조류에서 생산되는 생리활성물질 생산은 균주의 대수성장기가 아닌 성장이 중지된 휴지기에서 생산된다고 알려져 있으므로, 생리활성물질의 최대 생산을 위해서는 대수기에서 세포배양을 최대화하는 1차 배양과, 휴지기에 최대 세포수를 이용하여 생리활성물질 생산을 최대화하는 2차 배양의 2단계 성장 구성이 필수적이다. 이에 종균 접종에 배양조건은 삼투압 및 전단응력에 크게 영향을 받아 세포에 충격을 최소화하는 배양조건이 제공되어야 하고, 이를 감안하여 연속 흐름식 배양장치의 개발이 활발히 진행되고 있다.

이러한 종래의 배양장치에 대해 간략히 설명하자면, 도 1에서 보듯이 다수의 제1수직관(10), 다수의 제1수직관(10)에 미세조류를 공급하도록 제1수직관(10)의 하단에 설치된 제1수평관(20), 제1수직관(10)의 이웃하게 배치된 다수의 제2수직관(30), 다수의 제2수직관(30)이 통하도록 제2수직관(30)의 하단에 설치된 제2수평관(40)과, 서로 이웃한 어느 하나의 제1수직관(10)과 제2수직관(30)을 연결하여 설치된 연결관(50)을 포함하여 이루어진다. 따라서, 제1수평관(20)에서 공급된 미세조류가 제1수직관(10)에 공급되고, 제1수직관(10)에서 배양된 미세조류가 연결관(50)을 통해 제2수평관(40) 및 제2수직관(30)에 공급될 수 있다. 이후, 배양이 완료되면 어느 하나의 제2수직관(30)을 통해 배출될 수 있다.

하지만, 초기의 미세조류를 제1수평관(10)에 공급하거나, 제1수직관(10)에서 제2수직관(20)으로 미세조류를 이동시키거나, 배양이 완료된 미세조류를 배출하기 위해서는 펌프를 포함한 이송장치가 요구되므로, 배양장치의 제작 및 유지 관리 비용이 많이 요구되는 문제점이 있다.

또한, 각 수직관의 미세조류의 배양 정도가 무시된 채, 일괄적으로 이동 및 배출되어 최종 제품의 품질이 낮아지고, 실시간 제어를 통한 대량 생산이 어렵다는 다른 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1721448(2017.03.30 공고.) 대한민국 등록특허 제10-1567140(015.11.09. 공고) 대한민국 등록특허 제10-0585216호(20006.06.08. 공고) 대한민국 공개특허 제10-2013-0063276호(2013.06.14. 공개)

상기된 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 미세조류의 배양 단계에 따라 바닥의 표면적이 증가하는 다수의 배양챔버가 순차적으로 배치되고, 배양챔버들이 경사지면서 격벽이 순차적으로 개방되면 중력에 의해 당해 배양챔배에서 배양 중인 미세조류가 다음 단계의 배양챔버로 이동함으로써, 단계별 배양을 통해 대량 생산이 가능하도록 제작된 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치 및 배양방법을 제공함에 있다.

상술된 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치는 미세조류를 배양하도록 제작된 연속식 배양장치에서, 격벽수단과, 이 격벽수단에 의해 배양공간들이 미세조류의 배양 과정별로 구분된 배양챔버를 구비하는 배양부;를 포함할 수 있다.

이때, 격벽수단은 당해 배양공간의 미세조류를 다음 배양공간으로 이동시키기 위해 승강격벽을 승강시켜 이웃한 배양공간들을 개폐시키도록 설치되거나, 이동격벽을 이동시키면서 미세조류를 밀어서 당해 배양공간에서 다음 배양공간의 위치로 이동시키도록 설치될 수 있다.

또한, 배양공간들은 배양 과정별로 바닥 표면적이 다를 수 있다.

또한, 격벽수단은 다수의 배양공간으로 구분하면서 승강하도록 설치된 승강격벽에 인접하도록 배치되고, 당해 배양공간의 미세조류를 다음 배양공간으로 밀어내도록 설치된 이동부재를 더 구비할 수 있다.

또한, 배양챔버가 안착되면서 배양챔버의 일측부위가 축회전하도록 설치된 베이스;와 배양챔버를 경사지게 축회전시키도록 설치된 승강수단;을 더 포함할 수 있다. 이때, 당해 배양공간의 미세조류가 중력에 의해 다음 배양공간으로 이동할 수 있다.

격벽수단은 다수의 배양공간으로 구분하도록 배치된 이동격벽을 자력으로 이동시키도록 설치된 자성체를 더 구비할 수 있다.

이때, 이동격벽과 자성체는 미세조류를 밀어 배양 과정별로 이동시키고, 미세조류를 배출시키면 최초 배양공간을 구획하기 위해 이동하도록 설치될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 유동 제어형 연속식 미세조류의 배양방법은 다수의 배양공간에서 미세조류를 단계별로 배양하는 방법에서, 종균이 접종된 미세조류를 격벽수단에 의해 배양챔버에 마련된 최초 배양공간에 공급하는 공급단계; 최초 배양공간의 미세조류를 다음 배양공간으로 이동시키고, 최초 배양공간에 종균이 접종된 미세조류를 공급하는 이동 및 공급단계; 이동 및 공급 단계를 반복하는 반복단계;와 배양이 끝난 미세조류를 최후 배양공간에서 배출하는 배출단계;를 포함할 수 있다.

이때, 격벽수단은 승강격벽을 순차적으로 상승시켜 이웃한 배양공간이 순차적으로 통하게 하고, 이동부재를 왕복 이동시켜 당해 배양공간의 미세조류를 다음 배양공간으로 이동시키거나, 이동격벽들이 이동하면서 미세조류를 밀어 다음 배양공간으로 이동시킬 수 있다.

또한, 배양챔버를 경사지게 하고, 승강격벽을 상승시켜 중력에 의해 미세조류가 당해 배양공간에서 다음 배양공간으로 이동할 수 있다.

그리고 이동격벽이 자성체에 의해 배양챔버의 바닥에 접촉하여 구름이동 또는 미끄럼이동할 수 있다.

전술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 접종 초기성장, 대수증식기, 2차 대사산물생산의 최소 3개, 일례로 6개의 배양공간을 구비하고, 배양공간마다 조명수단이 설치됨으로써, 배양공간마다 최적의 조도, 파장 및 온도를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 조명수단이 파장별 LED가 조합된 복합구조의 LED 모듈을 구비함으로써, 배양 과정마다 최적인 파장으로 변경하여 제공하고, 배양공간마다 다수의 센서가 설치되어 미세조류의 성장에 필요한 광원, 세포성장, 온도, 습도, 이산화탄소, 조도, 파장 등을 측정하여 항상 최적인 상태를 유지하도록 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 단계별로 배양이 완료되면, 당해 배양공간에서 격벽수단에 의해 다음 배양공간으로 미세조류가 이동하여 다음 단계의 배양이 제공되고, 미세조류에 따라 배양단계가 세분화되어 n개의 배양공간의 제공을 제공할 수 있는 효과가 있다.

그리고 이동격벽 및 자성체의 경우, 배양공간의 바닥 표면적의 크기를 임의로 변경할 수 있어 생산량을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은 종래의 배양장치가 개략적으로 도시된 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치가 개략적으로 도시된 측면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 배양챔버가 도시된 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 배양장치의 작동 상태가 도시된 측면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 다른 실시 예가 도시된 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치가 개략적으로 도시된 측면도이다.
도 6은 도 2의 배양장치를 이용한 미세조류의 배양방법이 도시된 구성도이다.
도 7 내지 도 10은 도 6에 도시된 배양방법에서 미세조류의 이동 과정이 축약되어 개략적으로 도시된 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

<구성>

본 발명에 따른 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치는 1개의 배양챔버에 다수의 격벽수단이 일정 간격으로 배치되어 다수의 배양공간이 마련되고, 배양공간마다 배양 단계별로 미세조류가 증식될 수 있다. 일례로, 격벽수단은 판형상이면서 승강하는 승강격벽과, 판형상이면서 좌우방향으로 왕복이동하는 이동부재를 포함할 수 있다. 또한, 다른 예로 격벽수단은 원기둥 또는 역"T"자 형상이면서 구름 이동 또는 미끄럼 이동하는 이동격벽과, 이동격벽을 자력으로 이동시키는 자성체를 포함할 수 있다.

단계별 증식이 완료되면, 배양챔버를 경사지게 위치시켜 중력과 더불어 이동부재의 왕복 이동을 통해 어느 배양 단계의 배양챔버에서 다음 배양 단계의 배양챔버로 미세조류를 이동시키도록 제작될 수 있다. 이때, 배양챔버는 종균이 접종된 미세조류를 배양하고, 이 미세조류를 증식시키며, 증식된 미세조류를 휴지기로 유도하여 2차 대사산물인 생리활성물질을 생성하도록 적어도 4개 이상의 배양공간이 마련될 수 있다.

또한, 일 실시 예의 배양 공정 및 방법에 대해 간략히 설명하자면, 종균이 접종된 미세조류가 1차 배양공간에 공급되어 일정 기간 1차 배양될 수 있다. 1차 배양 후 배양챔버가 기울어지면 승강격벽이 개방되고, 이동부재가 왕복 이동하면서 1차 배양된 미세조류가 1차 배양공간에서 2차 배양공간으로 이동될 수 있다. 이후, 승강격벽이 폐쇄되고, 배양챔버가 수평으로 복귀된 후 1차 배양공간에 종균이 접종된 미세조류가 공급될 수 있다. 이러한 동작 또는 공정을 반복한 후 최후 배양공간까지 미세조류가 이동하여 배양이 끝나면 배양챔버가 기울어지고, 승강격벽이 개방되면 이동부재가 왕복 이동하면서 완전 배양된 미세조류가 수확될 수 있다. 물론, 승강격벽이 다시 폐쇄되고, 다음 배양챔버로 이전 배양챔버의 미세조류를 이송하는 동작 및 공정이 반복되며, 최초 배양공간에 종균이 접종된 미세조류가 공급됨으로써, 연속적으로 미세조류를 배양 및 수확할 수 있다. 이러한 동작 또는 공정이 반복되어 대량으로 미세조류를 배양하여 수확할 수 있다.

다른 실시 예의 배양공정 및 방법에 대해 간략히 설명하자면, 배양챔버에 다수의 이동격벽과 자성체들이 이격되어 배양공간들을 마련하도록 설치되고, 종균이 접종된 미세조류가 최초 배양공간에 공급되어 일정 기간 1차 배양될 수 있다. 이차 배양 후 이동격벽과 자성체들이 이동하여 미세조류가 2차 배양 공간으로 이동될 수 있다. 이때, 다른 이동격벽과 자성체가 배양챔버 내부로 배치되어 1차 배양공간을 마련되고, 이 1차 배양공간에 종균이 접종된 미세조류가 공급될 수 있다. 이러한 동작 및 공정이 반복되고, 마지막 배양이 끝나면 이동격벽과 자성체가 이동하면서 미세조류를 배양챔버 외부로 배출시킬 수 있다. 이 공정이 반복되어 대량으로 미세조류를 배양하여 수확할 수 있다.

또한, 각 단계의 배양공간에서 미세조류가 배양되면 세포가 증식되므로, 다음 배양단계의 배양공간은 이전 배양단계의 배양공간보다 바닥 표면적이 대략 5 ~ 20% 정도 넓을 수 있다. 또한, 각 배양공간마다 배양 단계에 따라 광원, 조도 또는 조명량, 온도, 이산화탄소, 산성도과 전기전도도(ph/Ec) 등을 포함한 다양한 배양 조건이 최적의 상태로 조정되어 공급될 수 있다.

<실시 예>

발명의 바람직한 실시 예에 따른 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치는 도 2와 도 4에서 보듯이, 베이스(1000), 배양부(2000)와 승강수단(3000)을 포함하여 이루어진다.

먼저, 베이스(1000)는 배양부(2000)가 안착되고, 배양부(2000)를 승강시키는 승강수단(3000)이 설치된다. 이때, 베이스(1000)에는 배양부(2000)의 일측 부위가 회전축(1100)으로 결합되고, 배양부(2000)가 회전축(1100)을 중심으로 축회전 가능하도록 설치될 수 있다.

한편, 배양부(2000)는 종균이 접종된 미세조류를 대수증식기의 성장단계를 거쳐 2차 대사산물인 생리활성물질을 생성하도록 구성될 수 있다. 이러한 배양부(2000)는 배양챔버(2100)와 조명수단(2200)을 구비할 수 있다.

여기서, 배양챔버(2100)는 도 2와 도 3에서 보듯이, 배양 단계별로 미세조류를 수용하여 배양하도록 제작된다. 이 배양챔버(2100)는 대략 긴 길이의 수조 형태일 수 있다. 배출부측 일면은 배양이 완료된 미세조류를 외부로 배출하기 위해 상부를 축으로 회전하여 배양공간(2110)을 개폐하도록 설치될 수 있다. 이러한 배양챔버(2100)는 다수의 배양공간(2110)과 격벽수단(2120)을 구비할 수 있다.

배양공간(2110)은 배양 단계별로 미세조류를 수용하도록 다수 마련될 수 있다. 이들 배양공간(2110)은 종균이 접종된 미세조류의 1차 배양, 미세조류를 증식시키는 2차 배양과, 2차 대사산물인 생리활성물질을 생성하는 3차 배양 등의 3단계의 배양을 위해 적어도 4개 이상이 마련될 수 있다. 일례로, 배양공간(2110)은 도 2와 도 4에서 보듯이 최초 미세조류가 배양되는 제1배양공간(2111)에서 최후로 미세조류가 배양되는 제6배양공간(2116)의 6개가 마련될 수 있다. 이 배양공간(2110)은 필요한 만큼 마련될 수 있다.

또한, 배양공간(2110)들은 미세조류의 1차 배양, 2차 배양 및 3차 배양이 진행됨에 따라 바닥 표면적이 넓어지고, 이는 격벽수단(2120)들의 설치 위치에 따라 조정될 수 있다. 일례로, 제1배양공간(2111)에서 제6배양공간(2116)으로 갈수록 바닥 표면적이 대략 5 ~ 20% 정도씩 더 넓어질 수 있다. 이는 배양될수록 더 많은 세포가 증식하기 위한 조건을 마련하기 위함이다. 또한, 바닥 표면적은 각 배양공간(2110)들 마다 다를 수 있고, 몇 개씩 세트별로 다를 수도 있다.

격벽수단(2120)은 승강격벽(2121)과 이동부재(2122)를 구비할 수 있다.

승강격벽(2121)은 배양챔버(2100)를 3개 이상 또는 6개로 나누어 다수의 배양공간(2110)이 마련되도록 다수 설치될 수 있다. 이 승강격벽(2121)은 배양챔버(2100) 내면의 가이드홈을 따라 승강하여 이웃한 배양챔버(2100)들을 차단하거나 개방하도록 설치될 수 있다. 따라서, 승강격벽(2121)들이 하강하여 각 배양공간(2110)이 차단되면 배양공간(2110)들마다 미세조류의 유동이 차단되어 각 배양공간(2110) 내에서 배양이 진행될 수 있다. 또한, 승강격벽(2121)들이 순차적으로 상승하여 각 배양공간(2110)이 순차적으로 개방되면 이전 배양단계의 배양공간(2110)에서 다음 배양단계의 배양공간(2110)으로 미세조류가 이동할 수 있다. 이때, 배양공간(2110)들은 미세조류가 중력에 의해 이동하도록 승강수단(3000)에 의해 기울어진 배양챔버(2100)와 함께 기울어진 상태가 될 수 있다. 또한, 이웃한 이전 배양공간(2110)과 다음 배양공간(2110)이 개방된 상태에서 이동부재(2122)가 다음 배양챔버(2100)측으로 이동하면서 이전 배양챔버(2100)의 미세조류를 온전히 다음 배양챔버(2100)로 밀어내면 승강격벽(2121)이 하강하여 이전 배양공간(2110)과 다음 배양공간(2110)을 차단하도록 설치될 수 있다. 이러한 승강격벽(2121)은 일례로 도 2에서와같이 제1승강격벽(2121) 내지 제6승강격벽(2121)이 설치될 수 있다. 이외에도 승강격벽(2121)은 하강하여 배양챔버(2100)를 개방하고, 상승하여 배양챔버(2100)를 페쇄하도록 설치될 수도 있다.

이동부재(2122)는 배양챔버(2100)의 경사 각도에 따라 이전 배양공간(2110)에 잔류할 수 있는 미세조류를 밀어서 다음 배양공간(2110)으로 강제 이동시키도록 설치될 수 있다. 이 이동부재(2122)는 일측 승강격벽(2121)에서 타측 승강격벽(2121)으로 왕복 이동하도록 설치될 수 있다. 일례로, 일측 승강격벽(2121)과 접촉되고, 타측 승강격벽(2121)까지 이동 후 복귀하도록 설치될 수 있다. 이러한 이동부재(2122)는 판 형상일 수 있고, 배양챔버(2100)의 바닥을 쓸면서 이동하기 용이하도록 하단 부위가 굴절되거나 하단부위에 별도의 부재가 부착될 수 있다. 또한, 이동부재(2122)는 일례로 6개의 배양공간(2110)마다 설치될 수 있고, 마지막 배양공간(2110)을 제외한 5개의 배양공간(2110)마다 설치될 수 있다.

그리고 조명수단(2200)은 각 배양공간(2110)에 미세조류의 배양을 위해 적절한 조도 및 조명량 등을 포함한 설정된 조건에 맞춰 조명을 제공하도록 설치될 수 있다. 이러한 조명수단(2200)은 각 배양공간(2110)마다 상면 및/또는 측면 및/또는 하면에 설치되고, LED를 포함한 광원을 구비할 수 있다. 일례로, 조명수단(2200)은 제1배양공간(2111) 내지 제6배양공간(2116) 마다 설치된 제1광원(2210) 내지 제6광원(2220)을 구비할 수 있다. 이 제1광원(2210) 내지 제6광원(2220)은 각 배양공간(2110)의 배양 단계에 따라 다른 최적의 조명 조건을 제공할 수 있다. 일례로, 제1광원(2210) 내지 제6광원(2220)은 순차적으로 조도가 대략 5 ~ 20% 정도씩 상승하도록 LED의 개수를 더 설치될 수 있다. 또한, 제1광원(2210) 내지 제6광원(2220)은 배양챔버(2100)의 상면에 배치된 패널에 설치되거나, 배양챔버(2100)의 측면에 설치되거나, 배양챔버의 하면에 설치될 수 있다.

또한, 조명수단(2200)은 LED 설계 및 모듈 등을 제작하여 과정별 미세조류 성장에 최적화된 파장과 조도 제어를 위하여 파장별 LED가 조합된 복합구조 LED 모듈을 구비할 수 있다. 또한, LED에서 발생하는 발열은 에너지 절감을 위하여 온도 제어를 위한 냉각수와 연동하여 제어하는 방식으로 구성할 수 있다.

한편, 승강수단(3000)은 배양챔버(2100)를 축회전시키도록 설치될 수 있다. 이 승강수단(3000)은 도 2와 도 4에서 보듯이, 배양챔버(2100)의 하부에 1개 또는 일정 간격으로 2개 이상 배치되고, 베이스(1000)에 회전축(1100)으로 결합된 배양챔버(2100)를 축회전시키도록 설치될 수 있다. 이때, 배양챔버(2100)의 기울기는 승강격벽(2121)의 개방 및 이동부재(2122)에 의해 미세조류 전량이 당해 배양공간(2110)에서 다음 배양공간(2110)으로 밀린 상태에서 미세조류가 넘치지 않을 정도일 수 있다. 이러한 승강수단(3000)은 실린더 및 실린더로드를 포함한 일반적인 다양한 장치일 수 있고, 배양챔버(2100)의 하부 또는 상부 또는 측부에 설치될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 배양장치는 각 배양공간(2110)에 다양한 배양 조건을 측정하도록 설치된 다수의 센서를 더 포함할 수 있다. 이들 센서의 출력은 아날로그 및 디지털 출력으로 다채널 DAC 보드를 통하여 통합적으로 수집하고, 정보에 따라 광원, 세포성장, 온도, 습도, 이산화탄소, 조도, 파장 등을 제어하여 최적화된 배양환경을 구현할 수 있다.

<다른 실시 예>

이하에서는 다른 실시 예에 따른 본 발명의 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치에 대해 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 도 2의 실시 예와 비교하여 설명하기로 한다.

도 5a와 도 5b를 보면, 배양부(2000)는 전면과 후면이 개폐되는 배양챔버(2100)와, 배양챔버(2100) 내에 다수의 배양공간(2110)을 마련하기 위해 설치된 격벽수단(2120)을 포함할 수 있다.

배양챔버(2100)는 격벽수단(2120)에 의해 밀려온 미세조류를 외부로 배출하기 위해 제6배양공간(2116)측 일면이 축회전하도록 설치될 수 있다. 또한, 배양챔버(2100)는 격벽수단((2120)의 무한궤도 형태의 이동을 위해 제1배양공간(2111)측의 전면과 제6배양공간(2116)측의 후면이 축회전하도록 설치될 수 있다.

격벽수단(2120)은 배양공간(2110)을 나누기 위해 배양챔버(2100) 내에 배치되는 이동격벽(213)과, 이동격벽(213)을 이동시키기 위해 배양챔버(2100) 외면에 배치되는 자성체(2124)를 구비할 수 있다.

여기서, 이동격벽(213)은 원기둥형상, 역"T"자 형상 및 패널형상을 포함하여 배양공간(2110)을 나누기 위한 다양한 형상일 수 있고, 자성체(2124)의 자력에 의해 이동할 수 있는 강철(鋼鐵)재질일 수 있다. 이때, 원기둥형상은 배양챔버(2100)의 바닥과의 마찰을 면적을 줄이면서 구름 운동이나 미끄럼 운동이 용이하고, 역"T"자 형상은 자성체(2124)와의 자력 면적을 늘리면서 무게를 줄여서 배양챔버(2100)의 바닥과의 마찰 저항을 줄일 수 있다. 또한, 이동격벽(213)과 자성체(2124)는 1개씩 세트를 이루고, 배양공간(2110) 개수만큼 설치될 수 있다. 또, 이동격벽(213)은 자성체(2124)가 이동하면 자력에 의해 함께 이동하도록 배치될 수 있다. 또한, 격벽수단(2120)은 도면에서 보듯이, 무한궤도로 이동하도록 설치되고, 이를 위해 배양챔버(2100)의 전면과 후면이 평평하게 축회전한 다음 원위치로 복귀하도록 제작될 수 있다. 이때, 이동격벽(213)은 배양챔버(2100)와 수밀이 유지되면서 이동하도록 설치될 수 있다.

또한, 자성체(2124)는 전자석일 수 있고, 이동격벽(213)과 별도로 무한궤도 형태로 이동하도록 설치될 수 있다. 이 자성체(2124)는 도 5c에서 보듯이, 하부에 무한궤도 형태로 설치되어 이동하는 철판(2125)에 의해 이동하도록 설치될 수 있다.

그리고 격벽수단(2120)은 각각 이동되도록 하여 필요에 따라 배양공간(2110)들 각각의 면적을 쉽게 변경할 수 있도록 설치될 수 있다. 또한, 이동격벽(213)과 자성체(2124)는 배양단계에 따라 일 방향으로 이동하도록 설치될 수 있다. 따라서, 격벽수단(2120)은 당해 위치에서 배양단계를 마치면, 다음 배양단계 위치로 미세조류를 밀어서 이동시키고, 마지막 배양을 마치면 미세조류를 밀어서 배양챔버(2100)의 개방된 후면을 통해 외부로 배출시키도록 이동될 수 있다. 일례로, 당해 배양이 끝나서 격벽수단(2120)이 일정 거리만큼 이동하게 되면, 제1배양공간(2111)이 제2배양공간(2112)의 위치로 이동하여 제2배양공간(2112)이 될 수 있다. 이렇듯 격벽수단(2120)은 배양공간과 함께 미세조류를 이동시켜 다음 배양단계가 진행되도록 하고, 마지막 배양단계가 끝나면 배양챔버(2100) 외부로 미세조류를 밀어 배출하도록 설치될 수 있다. 그리고 미세조류를 배출시킨 이동격벽(213)과 자성체(2124)는 무한궤도 형태로 이동하여 제1배양공간(2111)을 마련하도록 배치될 수 있다.

<배양 조건>

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치에서 미세조류를 배양하기 위한 배양 조건에 대해 설명하기로 한다. 그리고 아래에서 제시된 수치의 경우 적시되지 않아도 대략 5 ~ 20% 정도의 오차범위가 있을 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 배양장치는 미세조류를 20L/day 정도 배양하기 제작될 수 있다. 예를 들어, 하나의 배양챔버(2100)의 수용 면적이 50 × 20 ×20cm인 경우, 10cm 높이 정도의 미세조류가 배양되고, 대략 20L의 미세조류가 배양될 수 있다. 만약, 3개의 챔버가 연속되어 승강격벽(2121) 또는 이동격벽(213)으로 차단된 배양챔버(2100)의 경우 수용 면적이 50 × 80 ×20cm일 수 있다. 또한, 6개의 챔버가 연속되어 승강격벽(2121) 또는 이동격벽(213)으로 차단된 배양챔버(2100)의 경우 50 × 140 ×20cm일 수 있고, 9개의 챔버가 연속되어 승강격벽(2121) 또는 이동격벽(213)으로 차단된 배양챔버(2100)의 경우 50 × 2000 ×20cm일 수 있다. 물론, 미세조류의 배양량에 따라 배양챔버(2100)의 크기는 달라질 수 있다.

또한, 제어부는 각각의 배양챔버(2100)에 대해 세포량, 온도, 세포량, 온도, 산성도(pH), 이산화탄소(CO₂), 조도, 파장 등을 실시간으로 측정하는 6종 모니터링 기능과, 측정된 값을 분석하여 실시간으로 이산화탄소(CO₂), 온도, 조도, 산성도(pH) 등을 제어하는 4종의 제어 기능을 포함할 수 있다. 일례로, 온도는 배양조건에 맞게 제시된 기준 값의 ±0.5 ℃ 범위에서 작동되게 하며, 산성도(pH)는 기준 값의 ±0.5 범위, 이산화탄소(CO₂)는 기준 값의 ±0.5 %, 조도는 기준 값(lux)의 ±2% 이내에서 범위에서 작동하도록 설정될 수 있다. 이를 포함한 다양한 조건에 대해 아래 [표 1]에 기재되어 있다.

구분	개발 내용	Specifications
광원	햇빛을 집적한 옵티컬 파이파(optical fiber) 또는 렌즈 등을 사용한 태양광과 성장에 적합한 LED 모듈을 혼합한 방식을 사용하여 단계별 성장에 따른 최적화된 조도 및 파장을 같도록 한다.	태양 파장: 2000 nm ~ 10000 nm LED 파장 : 280 nm ~ 800 nm
조도	적합한 조도 유지를 위하여 태양광은 광필터를 조정하며, LED등의 경우 인가하는 전류값을 조정한다.	측정범위: 500 ∼10000 lux 정밀도: ±0.5
온도	성장조건에 따른 온도제어를 위하여 히트 패드(heat pad)와 LED에서 발생되는 열을 혼합하여 시스템의 효율을 높이도록 한다.	분해능력 : 0.1 ℃ 측정 범위: -40 ℃ ~ + 65 ℃ 정밀도: ±0.5℃
이산화 탄소	미세조류의 성장을 위하여 이산화탄소 측정 및 제어 미세조류의 성장을 위하여 이산화탄소 측정 및 제어	측정 범위: 0 ~ 3000 ppm 정밀도: ±0.5% ppm (0 ~ 3000 ppm) @10 ~ 50℃ 작동 조건: 0 ~ 50℃, 0 ~ 95%
ph/EC sensor	미세조류의 성장을 위하여 ph/EC 측정 및 제어	측정범위 : 0 ~ 9.99dS/m 측정오차 : ±0.5
비디오 이미지	네트워크, API, 다 중접속 지원 가능한 CCTV를 사용하여 웹 어플리케이션(Web Application)과 콘트롤 시스템(ntrol System)의 영상 정보를 취득하여 배양 진행 상황을 모니터링 또는 자료를 수집함. 실시간 동영상 정보보다는 주기별 캡쳐 화면의 정보간 분석	VGA급 지원 유무선 통신 지원 모션캡쳐 기능

이러한 배양조건은 일례로, 제1배양공간(2111) 내지 제6배양공간(2116)에서 종균이 접종된 미세조류를 1차 배양하는 과정, 미세조류를 대수증식하는 2차 배양 과정 및, 미세조류에서 2차 대사산물인 활성물질를 생성하는 3차 배양 과정의 3단계로 구분하고, 각 단계별로 다르게 설정될 수 있다. 다른 예로, 3단계의 배양 과정을 좀 더 세밀하게 6개의 공정으로 구분하고, 이때의 배양조건은 제1배양공간(2111) 내지 제6배양공간(2116)의 6개 배양챔버(2100)에 대해 모두 다르게 설정될 수 있고, 이 경우 순차적으로 5 ~ 20% 정도 설정 조건이 상승 또는 증가하도록 설정될 수 있다.

한편, 종균이 접종된 미세조류를 배양하는 과정, 세포가 증식하는 대수증식하는 과정 및, 활성물질이 생성되는 과정 등이 진행되는 동안 점점 더 넓은 수용면적을 제공하도록 제1배양공간(2111)에서 제6배양공간(2116)로 갈수록 5 ~ 20%의 바닥 표면적이 점점 더 넓어질 수 있다. 또한, 각 배양챔버(2100)의 조도 등을 포함한 조명조건은 제1배양공간(2111)에서 제6배양공간(2116)로 갈수록 5 ~ 20% 정도 상승할 수 있고, 이때 LED의 설치 개수 역시 5 ~ 20%정도 점점 더 많이 설치될 수 있다.

<배양 방법 및 작동>

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유동 제어형 연속시 미세조류 배양장치의 배양 방법 및 작동에 대해 도 6 내지 도 10을 참조하여 설명하기로 한다. 여기서, 승강격벽(2121)을 예로 하여 설명한다. 또한, 배양챔버(2100)는 제1배양공간(2111) 내지 제6배양공간(2116)를 구비하여 3단계의 활성물질을 얻기 위한 미세조류의 3단계 과정을 6개의 공정으로 세밀화하고, 이때의 미세조류 배양 및 이동, 배양장치의 작동에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 종균이 접종된 미세조류를 제1배양공간(2111)로 공급한다(S10). 도 7에서 보듯이 별도의 공급 수조에 수용된 미세조류를 제1배양공간(2111)에 공급할 수 있다. 이때의 미세조류는 종균이 접종된 배양 이전의 미세조류일 수 있다. 또한, 제1배양공간(2111) 내지 제6배양공간(2116)는 제1승강격벽(2121) 내지 제6승강격벽(2121)으로 모두 차단하고, 최초 위치인 대략 수평으로 배치할 수 있다. 그리고 제1배양공간(2111)의 미세조류는 제어부에 의해 해당하는 최적의 배양 조건이 제공된 제1배양공간(2111)에서 일정시간 동안 배양될 수 있다.

다음으로, 배양이 완료되면, 도 8과 도 9에서 보듯이, 제1배양공간(2111)의 미세조류를 제2배양공간(2112)로 이동시킨다(S20). 각 배양챔버(2100)의 미세조류는 해당하는 최적의 배양 조건으로 일정시간 동안 배양될 수 있다. 제어부의 모니터링에 의해 배양이 완료(S21)되면 승강수단(3000)으로 배양챔버(2100)를 회전축(1100)을 중심으로 축회전시켜 경사지게 위치시킬 수 있다. 이후, 제1승강격벽(2121)을 상승시키고, 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제1배양공간(2111)의 미세조류를 제2배양공간(2112)로 이동시킬 수 있다(S22). 따라서, 미세조류는 제1배양공간(2111)에서 제2배양공간(2112)로 중력에 의해 이동될 수 있다.

이동이 완료되면, 제1배양공간(2111)가 비었는지 확인하고(S23), 제1승강격벽(2121)을 하강시켜 제2배양공간(2112)를 차단하고, 배양챔버(2100)를 원위치로 축회전시키며, 제1배양공간(2111)에 종균이 접종된 미세조류를 공급할 수 있다(S10).

다음으로, 제1배양공간(2111)와 제2배양공간(2112)에서 미세조류가 배양되고, 배양이 완료되면, 제2배양공간(2112)의 미세조류를 제3배양공간(2113)로 이동시킬 수 있다(S30). 각 배양챔버(2100)의 미세조류는 해당하는 최적의 배양 조건으로 일정시간 동안 배양될 수 있다. 배양이 완료되면(S31), 승강수단(3000)으로 배양챔버(2100)를 축회전시켜 경사지게 위치시킬 수 있다. 이후, 제2승강격벽(2121)을 상승시키고, 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제2배양공간(2112)의 미세조류를 제3배양공간(2113)로 1차 이동시킬 수 있다(S32). 따라서, 미세조류는 제2배양공간(2112)에서 제3배양공간(2113)로 중력에 의해 이동될 수 있다.

1차 이동이 완료되면 제2배양공간(2112)가 비었는지 확인하고(S33), 제2승강격벽(2121)를 하강시켜 제3배양공간(2113)를 차단하며, 제1승강격벽(2121)을 상승시키고, 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제1배양공간(2111)의 미세조류를 제2배양공간(2112)로 2차 이동시킬 수 있다(S22).

또한, 2차 이동이 완료되면, 제1배양공간(2111)가 비었는지 확인하고(S23), 제1승강격벽(2121)을 하강시켜 제2배양공간(2112)를 차단할 수 있다. 배양챔버(2100)를 원위치로 축회전시키고, 제1배양공간(2111)에 종균이 접종된 미세조류를 공급할 수 있다(S10).

다음으로, 제1배양공간(2111) 내지 제3배양공간(2113)에서 미세조류가 배양되고, 배양이 완료되면, 제3배양공간(2113)의 미세조류를 제4배양공간(2114)로 이동시킨다(S40). 각 배양챔버(2100)의 미세조류는 해당하는 최적의 배양 조건으로 일정시간 동안 배양될 수 있다. 배양이 완료되면(S41), 승강수단(3000)에 의해 배양챔버(2100)가 축회전하면서 경사지게 위치될 수 있다. 이후, 제3승강격벽(2121)을 상승시키고, 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제3배양공간(2113)의 미세조류를 제4배양공간(2114)로 1차 이동시킬 수 있다(S42). 따라서, 미세조류는 제3배양공간(2113)에서 제4배양공간(2114)로 중력에 의해 이동할 수 있다.

1차 이동이 완료되면, 제3배양공간(2113)가 비었는지 확인하고(S43), 제3승강격벽(2121)을 하강시켜 제4배양공간(2114)를 차단하며, 제2승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제2배양공간(2112)의 미세조류를 제3배양공간(2113)로 2차 이동시킬 수 있다(S32).

또한, 2차 이동이 완료되면, 제2배양공간(2112)가 비었는지 확인하고(S33), 제2승강격벽(2121)을 하강시켜 제3배양공간(2113)를 차단하며, 제1승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제1배양공간(2111)의 미세조류를 제2배양공간(2112)로 3차 이동시킬 수 있다(S22).

그리고 3차 이동이 완료되면, 제1배양공간(2111)가 비었는지 확인하고(S23), 제1승강격벽(2121)을 하강시켜 제2배양공간(2112)를 차단할 수 있다. 배양챔버(2100)를 원위치로 축회전시키고, 제1배양공간(2111)에 종균이 접종된 미세조류를 공급할 수 있다(S10).

다음으로, 제1배양공간(2111) 내지 제4배양공간(2114)에서 미세조류가 배양되고, 배양이 완료되면, 제4배양공간(2114)의 미세조류를 제5배양공간(2115)로 이동시킨다(S50). 각 배양챔버(2100)의 미세조류는 해당하는 최적의 배양 조건으로 일정시간 동안 배양될 수 있다. 배양이 완료되면(S51), 승강수단(3000)에 의해 배양챔버(2100)가 축회전하면서 경사지게 위치될 수 있다. 이후, 제4승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제4배양공간(2114)의 미세조류를 제5배양공간(2115)로 1차 이동시킬 수 있다(S52). 따라서, 미세조류는 제4배양공간(2114)에서 제5배양공간(2115)로 중력에 의해 이동할 수 있다.

또한, 1차 이동이 완료되면, 제4배양공간(2114)가 비었는지 확인하고(S53), 제4승강격벽(2121)을 하강시켜 제5배양공간(2115)를 차단하며, 제3승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제3배양공간(2113)의 미세조류를 제4배양공간(2114)로 2차 이동시킬 수 있다(S42).

또한, 2차 이동이 완료되면, 제3배양공간(2113)가 비었는지 확인하고(S43), 제3승강격벽(2121)을 하강시켜 제4배양공간(2114)를 차단하며, 제2승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제2배양공간(2112)의 미세조류를 제3배양공간(2113)로 3차 이동시킬 수 있다(S32).

또한, 3차 이동이 완료되면, 제2배양공간(2112)가 비었는지 확인하고(S33), 제2승강격벽(2121)을 하강시켜 제3배양공간(2113)를 차단하며, 제1승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제1배양공간(2111)의 미세조류를 제2배양공간(2112)로 4차 이동시킬 수 있다(S22).

그리고 4차 이동이 완료되면, 제1배양공간(2111)가 비었는지 확인하고(S23), 제1승강격벽(2121)을 하강시켜 제2배양공간(2112)를 차단할 수 있다. 배양챔버(2100)를 원위치로 축회전시키고, 제1배양공간(2111)에 종균이 접종된 미세조류를 공급할 수 있다(S10).

다음으로, 제1배양공간(2111) 내지 제5배양공간(2115)에서 미세조류가 배양되고, 배양이 완료되면, 제5배양공간(2115)의 미세조류를 제6배양공간(2116)로 이동시킨다(S60). 각 배양챔버(2100)의 미세조류는 해당하는 최적의 배양 조건으로 일정시간 동안 배양될 수 있다. 배양이 완료되면(S61), 승강수단(3000)에 의해 배양챔버(2100)가 축회전하면서 경사지게 위치될 수 있다. 이후 제5승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세부재를 밀어 제5배양공간(2115)의 미세조류를 제6배양공간(2116)로 1차 이동시킬 수 있다(S62). 따라서, 미세조류는 제5배양공간(2115)에서 제6배양공간로 중력에 의해 이동할 수 있다.

1차 이동이 완료되면, 제5배양공간(2115)가 비었는지 확인하고(S63), 제5승강격벽(2121)을 하강시켜 제6배양공간(2116)를 차단하며, 제4승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제4배양공간(2114)의 미세조류를 제5배양공간(2115)로 2차 이동시킬 수 있다(S52).

또한, 2차 이동이 완료되면, 제4배양공간(2114)가 비었는지 확인하고(S53), 제4승강격벽(2121)을 하강시켜 제5배양공간(2115)를 차단하며, 제3승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제3배양공간(2113)의 미세조류를 제4배양공간(2114)로 3차 이동시킬 수 있다(S42).

또한, 3차 이동이 완료되면, 3배양챔버(2100)가 비었는지 확인하고(S43), 제3승강격벽(2121)을 하강시켜 제4배양공간(2114)를 차단하며, 제2승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제2배양공간(2112)의 미세조류를 제3배양공간(2113)로 4차 이동시킬 수 있다(S32).

또한, 4차 이동이 완료되면, 제2배양공간(2112)가 비었는지 확인하고(S33), 제2승강격벽(2121)을 하강시켜 제3배양공간(2113)를 차단하며, 제1승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제1배양공간(2111)의 미세조류를 제2배양공간(2112)로 4차 이동시킬 수 있다(S22).

그리고 5차 이동이 완료되면, 제1배양공간(2111)가 비었하는지 확인하고(S23), 제1승강격벽(2121)을 하강시켜 제2배양공간(2112)를 차단할 수 있다. 배양챔버(2100)를 원위치로 축회전시키고, 제1배양공간(2111)에 종균이 접종된 미세조류를 공급할 수 있다(S10).

끝으로, 제1배양공간(2111) 내지 제6배양공간(2116)에서 미세조류가 배양되고, 배양이 완료되면, 미세조류는 도 10에서와같이 제6배양공간(2116)에서 배출되어 수확한다(S70), 그리고 미세조류는 제5배양공간(2115)에서 제6배양공간(2116)로, 제3배양공간(2113)에서 제4배양공간(2114)로, 제2배양공간(2112)에서 제3배양공간(2113)로, 제1배양공간(2111)에서 제2배양공간로 이동시키고, 제1배양공간(2111)에 종균이 접종된 미세조류를 공급할 수 있다. 각 배양챔버(2100)의 미세조류는 해당하는 최적의 배양 조건으로 일정시간 동안 배양될 수 있다. 또한, 각 배양챔버(2100)에서 배양이 완료되면(S71), 승강수단(3000)에 의해 배양챔버(2100)가 축회전하면서 경사지게 위치될 수 있다. 이후 제6승강격벽(2121)을 상승시켜 제6배양공간(2116)의 미세조류를 배출하여 수확할 수 있다(S72). 따라서, 미세조류는 제6배양공간(2116)에서 외부로 중력에 의해 배출될 수 있다.

수확이 완료되면, 제6배양공간(2116)가 비었는지 확인하고(S73), 제6승강격벽(2121)을 하강시켜 외부와 제6배양공간(2116)를 차단하며, 제5승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미제조류를 밀어 제5배양공간(2115)의 미세조류를 제6배양공간(2116)로 1차 이동시킬 수 있다(S62).

또한, 제1차 이동이 완료되면, 제5배양공간(2115)가 비었는지 확인하고(S63), 승강격벽(2121)을 하강시켜 제6배양공간(2116)를 차단하며, 제4승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제4배양공간(2114)의 미세조류를 제5배양공간(2115)로 2차 이동시킬 수 있다(S52).

또한, 3차 이동이 완료되면, 제3배양공간(2113)가 비었는지 확인하고(S43), 제3승강격벽(2121)을 하강시켜 제4배양공간(2114)를 차단하며, 제2승강격벽(2121)을 상승시키고 이동부재(2122)로 미세조류를 밀어 제2배양공간(2112)의 미세조류를 제3배양공간(2113)로 4차 이동시킬 수 있다(S32).

그리고 5차 이동이 완료되면, 제1배양공간(2111)가 비었는지 확인하고(S23), 제1승강격벽(2121)을 하강시켜 제2배양공간(2112)를 차단할 수 있다. 배양챔버(2100)를 원위치로 축회전시키고, 제1배양공간(2111)에 종균이 접종된 미세조류를 공급할 수 있다(S10).

한편, 미세조류의 배양 및 수확을 완료하려면, 종균이 접종된 미세조류를 제1배양공간(2111)에 더 이상 공급하지 않고, 이전 배양챔버(2100)의 미세조류를 다음 배양챔버(2100)로 이동시키며, 마지막 배양챔버(2100)를 통해 수확하는 과정을 반복하면 된다.

그리고 제1배양공간(2111)의 바닥 표면적이 가장 좁고, 점점 넓어지다가 제6배양공간(2116)의 바닥 표면적이 가장 넓을 수 있다.

또한, 상기된 과정(S10 내지 S70)들에서 배양챔버(2100)의 배양 조건, 배양 완료의 판단, 승강수단(3000)의 작동, 제1승강격벽(2121) 내지 제6승강격벽(2121)의 작동 등을 포함한 모든 구성의 작동 및 판단은 제어부에서 이루어질 수 있다. 또한, 각 배양챔버(2100)의 배양 시간을 동일하게 설정하고, 후차 배양이 완료가 확인되면 전차 배양 역시 완료된 것으로 판단하여 다음 공정을 진행할 수 있다. 이외에 배양 시간과 무관하게 후차 배양 및 전차 배양이 모두 완료되어야 다음 공정을 진행할 수도 있다.

한편, 상술된 과정을 작업자가 스마트폰, 테블릿, 노트북 또는 PC 등을 통해 무선으로 조작하도록 구현될 수 있다. 간략히 설명하자면, 각 과정별 배양에서 각종 센서에 의하여 광원, 조도, 온도, 습도 및 이산화탄소 등을 포함한 다양한 정보를 수집하고 진행상황을 모니터링하고, 수집된 정보는 실시간으로 컴퓨터에서 분석되어 제어장치에 의하여 미세조류의 성장조건 및 환경을 조정하도록 설치될 수 있다.

또한, 모니터링 및 제어 시스템은 웹(web) 기반형 소프트웨어를 통해 스마트폰으로 모니터링과 관리가 가능하며, 이상 징후가 발생하면 문자(SMS 포함) 전송에 의한 경보 기능도 가능하도록 구성될 수 있다. 이때, 이상 징후는 각 센서별로 설정한 값에 미달 또는 초과 시에 경고를 보내는 기능이 확장될 수 있도록 제어 시스템이 구성될 수 있다.

또한, 생리활성물질 생산을 위한 미세조류 특화된 제어를 위한 광원, 세포성장, 온도, 습도, 이산화탄소, 조도, 파장, 비디오이미지 등의 임베디드 시스템을 통하여 센싱 및 컨트롤이 가능하게 구성될 수 있다. 이때, 사용하는 센서의 출력은 아날로그 및 디지털 출력으로 다채널 DAC 보드를 통하여 통합적으로 수집하고 정보에 따라 광원, 세포성장, 온도, 습도, 이산화탄소, 조도, 파장 등을 제어하여 최적화된 배양환경을 구현할 수 있다. 이러한 조건을 비롯하여 LED 설계 및 모듈 등을 제작하여 각 과정별 미세조류 성장에 최적화된 파장과 조도 제어를 위하여 파장별 LED가 조합된 복합구조 LED 모듈을 설치할 수 있다. 또한 LED에서 발생되는 발열은 에너지 절감을 위하여 온도 제어를 위한 냉각수와 연동하여 제어하는 방식으로 구성할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시 예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허등록청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허등록청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1000:베이스
1100:회전축
2000:배양부
2100:배양챔버 2110:배양공간
2111:제1배양공간 2112:제2배양공간
2113:제3배양공간 2114:제4배양공간
2115:제5배양공간 2116:제6배양공간
2120:격벽수단 2121:승강격벽
2122:이동부재 2123:이동격벽
2124:자성체 2125:철판
2200:조명수단
2210:제1광원 2220:제6광원.
3000:승강수단.

Claims

미세조류를 배양하도록 제작된 연속식 배양장치에서,
격벽수단(2120)과, 이 격벽수단(2120)에 의해 배양공간(2110)들이 미세조류의 배양 과정별로 구분된 배양챔버(2100)를 구비하는 배양부(2000);를 포함하고,
상기 격벽수단(2120)은 당해 배양공간(2110)의 미세조류를 다음 배양공간(2110)으로 이동시키기 위해 승강격벽(2121)을 승강시켜 이웃한 배양공간(2110)들을 개폐시키도록 설치되거나, 이동격벽(213)을 이동시키면서 미세조류를 밀어서 당해 배양공간에서 다음 배양공간의 위치로 이동시키도록 설치된 것을 특징으로 하는 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치.
제1항에서,
상기 배양공간(2110)들은 배양 과정별로 바닥 표면적이 다른 것을 특징으로 하는 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치.
제1항 또는 제2항에서,
상기 격벽수단(2120)은 다수의 배양공간(2110)으로 구분하면서 승강하도록 설치된 승강격벽(2121)에 인접하도록 배치되고, 당해 배양공간(2110)의 미세조류를 다음 배양공간(2110)으로 밀어내도록 설치된 이동부재(2122)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치.
제3항에서,
상기 배양챔버(2100)가 안착되면서 배양챔버(2100)의 일측부위가 축회전하도록 설치된 베이스(1000);와
상기 배양챔버(2100)를 경사지게 축회전시키도록 설치된 승강수단(3000);을 더 포함하고,
상기 당해 배양공간(2110)의 미세조류가 중력에 의해 다음 배양공간으로 이동하는 것을 특징으로 하는 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치.
제1항 또는 제2항에서
상기 격벽수단(2120)은 다수의 배양공간(2110)으로 구분하도록 배치된 이동격벽(213)을 자력으로 이동시키도록 설치된 자성체(2124)를 더 구비하고,
상기 이동격벽(213)과 자성체(2124)는 미세조류를 밀어 배양 과정별로 이동시키고, 미세조류를 배출시키면 최초 배양공간(2110)을 구획하기 위해 이동하도록 설치된 것을 특징으로 하는 유동 제어형 연속식 미세조류 배양장치.
다수의 배양공간에서 미세조류를 단계별로 배양하는 방법에서,
종균이 접종된 미세조류를 격벽수단(2120)에 의해 배양챔버(2100)에 마련된 최초 배양공간(2110)에 공급하는 공급단계;
상기 최초 배양공간(2110)의 미세조류를 다음 배양공간(2110)으로 이동시키고, 최초 배양공간(2110)에 종균이 접종된 미세조류를 공급하는 이동 및 공급단계;
상기 이동 및 공급 단계를 반복하는 반복단계;와
배양이 끝난 미세조류를 최후 배양공간(2110)에서 배출하는 배출단계;를 포함하고,
상기 격벽수단(2120)은 승강격벽(2121)을 순차적으로 상승시켜 이웃한 배양공간(2110)이 순차적으로 통하게 하고, 이동부재(2122)를 왕복 이동시켜 당해 배양공간(2110)의 미세조류를 다음 배양공간(2110)으로 이동시키거나, 이동격벽(213)들이 이동하면서 미세조류를 밀어 다음 배양공간(2110)으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 유동 제어형 연속식 미세조류의 배양방법.
제6항에서,
상기 배양챔버(2100)를 경사지게 하고, 승강격벽(2121)을 상승시켜 중력에 의해 미세조류가 당해 배양공간(2110)에서 다음 배양공간(2110)으로 이동하거나, 또는
상기 이동격벽(213)이 자성체(2124)에 의해 배양챔버(2100)의 바닥에 접촉하여 구름이동 또는 미끄럼이동하는 것,
을 특징으로 하는 유동 제어형 연속식 미세조류의 배양방법.