일반기술

미세조류의 대량배양을 위한 단위 장치형 광생물 반응기

미세 조류 유래의 고부가가치 물질을 대형 연못과 같은 실외형 배양시설에서 생산한 공정은 높은 오염의 가능성과 낮은 세포의 농도 등의 심각한 문제가 있어 이를 해결할 수 있는 실내형 배양시설이 필요하다. 실내형 배양시설로서 실험실 규모에서 고농도의 배양과 대량배양이 성공하였다고 해도 상업적인 생산을 시도할 경우 생산규모의 확대가 필요하다. 따라서 빛의 효율적인 전달 뿐 아니라 규모의 증대 및 축소 시 별도의 장치 및 투자가 필요하지 않은 단위 장치형 광생물 반응기이다. 전 세계적으로 미세 조류로부터 유래된 다양한 고부가가치의 유용 물질이 발견되고 있으며 이런 물질들의 대량 생산에는 반드시 고농도 배양이 필요한데, 현재 생산되고 있는 배양시스템은 주로 대형 연못과 같은 실외형 배양시설을 이용한 대량배양으로서 오염, 분리․정제를 어렵게 하는 낮은 세포농도, 불규칙한 광도 및 기후조건, 넓은 배양면적의 필요, 인건비, 많은 기질량(질소원), 높은 수질 및 수량의 요구 등 여러 가지 문제점이 있다. 특히 오염에 있어 다양한 종류의 원생동물에 의한 포식, 다른 광합성 미생물 혹은 기타 미생물에 의한 기질의 고갈 등은 매우 심각하여 생산된 제품을 농축시키는 별도의 고가장치가 필요하다. 따라서 주로 실내형 고농도 배양 광생물 반응기로서 작은 크기의 반응기를 통해 고농도 배양을 함으로써 대형 연못에서의 생산량과 같거나 또는 더 많은 양을 생산하고 유용물질의 농도 또한 더 높은 고품질의 제품을 생산하는 공정들이 연구되고 있다. 그러나 고농도 배양에서는 항상 빛의 투과도에 의한 문제가 있어 일반적인 미생물 배양장치의 3차원적 규모 확대와 달리 광생물 반응기들은 빛이 투과하는 축은 늘릴 수 없어 2차원적 규모 확대가 이루어져야 한다. 이에 빛의 투과도를 높이기 위해 상대적으로 한 축이 짧은 판형 광생물 반응기의 병렬 연결로 구성하였다. 즉 배양하고자 하는 미세조류를 수용하고 있으며 2개의 반응실로 구획되어 있고, 그들의 하부가 서로 연통되어 있는 제1반응실과 제2반응실, 배지 주입구, 기체 주입구, 기체 배출구 및 제1반응실과 제2반응실의 사이에 있는 공간에 설치되는 탈부착이 용이한 다수의 광원이 이루어진 단위장치를 여러 개 밀착되게 병렬연결이 가능하도록 구성하였다.미세조류의 대량배양을 위한 단위 장치형 광생물 반응기이다. 반응기를 각각의 단위장치로 나누어 필요에 따라 탈부착함으로써 쉽게 대형화 등의 규모를 조정할 수 있도록 설계된 미세조류의 대량배양을 위한 본 반응기는 빛의 효율적인 전달 뿐 아니라 규모의 확대 및 축소 시 별도의 장치나 투자가 필요하지 않다. 기존의 광생물 반응기들 중 가장 광 효율이 좋다고 하는 판형 반응기를 기본으로 하여 연결 가능한 각 단위장치를 제작하고 이를 하나의 반응기로 연결시킴으로써 광생물 반응기의 규모 확대의 어려움을 극복할 수 있다.실내형 배양시설은 기존의 실외형 배양시설에 비해 투자비 및 운영비가 높지만, 고부가가치 물질의 생산에 높은 경제성 및 상업성을 부여하는 장치가 될 수 있다. 높은 혼합도로 세포의 부착 및 침전문제를 쉽게 해결할 수 있다.