본 연구는 도광판의 간격이 Chlorella vulgaris (C. vulgaris)의 증식률에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. C. vulgaris (FC-16) ($3-8{\mu}m$)는 Jaworski's Medium 에 $22^{\circ}C$에서 15일 증식시킨 뒤 사용하였다. 실험을 위하여 네 개의 샘플을(Run 1: 225 mm 간격, Run 2: 150 mm 간격, Run 3: 112.5 mm 간격, Run 4: 90 mm 간격) 준비하여 도광판의 간격이 C. vulgaris의 증식률에 미치는 영향을 비교 실험하였다. 광효율은 Run 1이 86%, Run 2가 90%, Run 3가 92% 그리고 Run 4가 94%의 광효율을 나타내어 도광판의 간격이 짧을수록 광효율은 높았으며, 도광판의 간격에 따라 Run 1은 7일째, Run 2는 5일째, Run 3는 3일째 그리고 Run 4는 2일째에 최대 바이오매스 증식률을 나타내었다. 또한, 최대 증식률은 Run 4가 Run 1에 비해 3배 높았다. 그러나, 증식속도, 셀 당 클로로필 함량 및 단위면적 당 Cell volume 그리고 Doubling time은 Run 1과 Run 2에 비해 Run 3와 Run 4가 높았지만 Run 3과 Run 4는 크게 차이가 없었다. 따라서 경제적인 부분을 고려한다면 바이오매스의 대량생산을 위하여 Run 3의 사용이 가장 효율적이라 생각된다. measured, and the results for the toxic effect was not observed.
본 연구는 도광판의 간격이 Chlorella vulgaris (C. vulgaris)의 증식률에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. C. vulgaris (FC-16) ($3-8{\mu}m$)는 Jaworski's Medium 에 $22^{\circ}C$에서 15일 증식시킨 뒤 사용하였다. 실험을 위하여 네 개의 샘플을(Run 1: 225 mm 간격, Run 2: 150 mm 간격, Run 3: 112.5 mm 간격, Run 4: 90 mm 간격) 준비하여 도광판의 간격이 C. vulgaris의 증식률에 미치는 영향을 비교 실험하였다. 광효율은 Run 1이 86%, Run 2가 90%, Run 3가 92% 그리고 Run 4가 94%의 광효율을 나타내어 도광판의 간격이 짧을수록 광효율은 높았으며, 도광판의 간격에 따라 Run 1은 7일째, Run 2는 5일째, Run 3는 3일째 그리고 Run 4는 2일째에 최대 바이오매스 증식률을 나타내었다. 또한, 최대 증식률은 Run 4가 Run 1에 비해 3배 높았다. 그러나, 증식속도, 셀 당 클로로필 함량 및 단위면적 당 Cell volume 그리고 Doubling time은 Run 1과 Run 2에 비해 Run 3와 Run 4가 높았지만 Run 3과 Run 4는 크게 차이가 없었다. 따라서 경제적인 부분을 고려한다면 바이오매스의 대량생산을 위하여 Run 3의 사용이 가장 효율적이라 생각된다. measured, and the results for the toxic effect was not observed.
The aim of this study is to optimize the efficiency of a photobiorector on the growth rate of Chlorella vulgaris (C. vulgaris) by varying distance of optical panel (OP). The round shaped C. vulgaris (FC-16) having the size of $3-8{\mu}m$ is employed in this study. The cells of C. vulgaris...
The aim of this study is to optimize the efficiency of a photobiorector on the growth rate of Chlorella vulgaris (C. vulgaris) by varying distance of optical panel (OP). The round shaped C. vulgaris (FC-16) having the size of $3-8{\mu}m$ is employed in this study. The cells of C. vulgaris are cultured in the Jaworski's Medium with deionized water at $22^{\circ}C$ for 15 days. The OP is placed at four different distances i.e., at 225 mm distance (Run 1), 150 mm distance (Run 2), 112.5 mm distance (Run 3) and 90 mm distance (Run 4) having a LED (Light Emitting Diode) source. The diffuse rate is achieved to 86%, 90%, 92% and 94% for Run 1, Run 2 Run 3 and Run 4, respectively. A narrower distance of OP caused to effectively to increase the efficiency of diffuse light rate. For mass cultivation of this biomass, medium is changed according to distance of OP after attaining a maximum biomass concentration; Run 1 in 8 days, Run 2 in 6 days, Run 3 in 4 days and Run 4 in 3 days. In addition, the amount of maximum biomass rate for Run 4 was reached 3 times higher than that of Run1. However, growth rate, chlorophyll per cell, cell volume and doubling time are found to be Run 3 and Run 4 higher than that of Run 1 and Run 2 samples. However, Run 3 and Run 4 are having a slight difference in all these measurements. These findings suggest that in terms of economic consideration and efficiency towards simultaneous mass cultivation of biomass, Run 3 was found to be more effective than other samples.
The aim of this study is to optimize the efficiency of a photobiorector on the growth rate of Chlorella vulgaris (C. vulgaris) by varying distance of optical panel (OP). The round shaped C. vulgaris (FC-16) having the size of $3-8{\mu}m$ is employed in this study. The cells of C. vulgaris are cultured in the Jaworski's Medium with deionized water at $22^{\circ}C$ for 15 days. The OP is placed at four different distances i.e., at 225 mm distance (Run 1), 150 mm distance (Run 2), 112.5 mm distance (Run 3) and 90 mm distance (Run 4) having a LED (Light Emitting Diode) source. The diffuse rate is achieved to 86%, 90%, 92% and 94% for Run 1, Run 2 Run 3 and Run 4, respectively. A narrower distance of OP caused to effectively to increase the efficiency of diffuse light rate. For mass cultivation of this biomass, medium is changed according to distance of OP after attaining a maximum biomass concentration; Run 1 in 8 days, Run 2 in 6 days, Run 3 in 4 days and Run 4 in 3 days. In addition, the amount of maximum biomass rate for Run 4 was reached 3 times higher than that of Run1. However, growth rate, chlorophyll per cell, cell volume and doubling time are found to be Run 3 and Run 4 higher than that of Run 1 and Run 2 samples. However, Run 3 and Run 4 are having a slight difference in all these measurements. These findings suggest that in terms of economic consideration and efficiency towards simultaneous mass cultivation of biomass, Run 3 was found to be more effective than other samples.
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문제 정의
다양한 도광판의 간격이 C. vulgaris의 바이오매스 증식에 미치는 영향을 비교 실험하기 위해서 외부적인 빛의 영향을 최소화하고자 검은색 아크릴을 사용하여 반응기에 투입되는 외부 빛을 차단하였다. Batch 실험을 위한 광 반응기는 450 mm(가로) × 280 mm(세로) × 305 mm(높이)의 크기이며 (Fig.
구는 더더욱 미흡하다. 따라서 본 연구는 미세조류 중 지방
과 단백질의 함유량이 많아 유용성이 높고, 주변의 환경적
요인의 영향에 강하며 생명력이 강한 C. vulgaris를 사용하여
광생물 반응기에 삽입된 도광판의 간격이 미세조류의 바이
오매스 증식률에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.
본 연구는 실제 하수처리장에 미세조류를 이용한 영양염
류제거 파일럿 설치를 위한 선행 실험이다. 따라서 파일럿
8) 이러한 광생물 반응기에 대한 연구는 대부분 얇은 판 형태,9) 관 형태10) 그리고 광섬유11) 등을 이용한 광생물 반응기가 대부분이며, 개조한 CSTRs (ContinuousStirred Tank Reactors) 형태12) 또는 PBR (Photobioreactor)13)형태의 반응기가 보고되었다. 이러한 연구들의 주된 목표는 좀 더 효율적인 광원을 사용하고, 단위 면적 당 표면적을 증가시키고, 효과적인 기체전달을 하여 미세조류를 대량생산하고자 하였다. 그 결과 대부분의 반응기들은 약 5-6 g/L의 균체 건조 농도에 도달 하였고,14,15) 몇몇 광생물 반응기는 10 g/L까지 건조 균체 농도를 올릴 수 있었다.
제안 방법
(b))으로 22개의 LED를 부착하여 특별 제작하였으며, LED에 공급되는 전원은 모델 FP-60-12 파워공급기(AD & Lighting, Suwon, Kyonggi-Do, Korea)를 사용하였다.
기초 실험결과 도광판의 두께가 6 mm에서 가장 높은 바
이오매스 증가율을 나타내었기 때문에 본 실험에서는 6 mm
두께의 도광판을 사용하였으며, 도광판의 간격이 C. vulgaris
의 증식률에 미치는 영향을 알아보기 위하여 네 개의 샘플
을(Run 1: 225 mm 간격으로 도광판 1개 삽입, Run 2: 150
mm 간격으로 도광판 2개 삽입, Run 3: 112.5 mm 간격으로
도광판 3개 삽입, Run 4: 90 mm 간격으로 도광판 4개 삽입)
준비하여 비교 실험하였다(Fig. 1(c)).
류제거 파일럿 설치를 위한 선행 실험이다. 따라서 파일럿
설치를 계획하고 있는 G 하수처리장의 전처리가 끝난 하수
를 이용하여 batch 실험을 하였다. G 하수처리장의 하수성
바이오매스의 증가량을 알 수 있는 미세조류의 건조 질량
은 50 mL의 샘플을 GF/C (Watmann, 영국)로 여과한 후 105
℃에서 24시간 건조한 후 그 질량을 측정하여, 차이를 계산
하였다.
하였다. 엽록소는 형광분석기(TD-700, Turner Designs)를 이
용하여 흡광도를 측정한 후, 엽록소 a값으로 환산하였다.
methacrylate (PMMA)로 제작하였다. 일반적인 V-cut
방식은 뒷면의 홈을 내어 반사판을 이용하여 전면으로 빛을
방출시키나 본 실험에서는 도광판 양면에 V-cut을 제작하여
빛이 양면으로 분산되게 하였다.
전체 엽록소 함량(mg/mL)은 Cchl.a + Cchl.b = 0.0202A645nm + 0.00802A663nm로 나타내며, 엽록소 a와 b의 혼합액에 645 nm와 663 nm의 빛을 각각 비추어 측정한 흡광도의 값(A645nm와 A663nm)을 이용하여 전체 엽록소의 함량을 계산하였다.
USA)를 이용하여 수중광량을 측정하였다. 조도계는 LI-193-
SA 센서와 LI-1400 기록계(Li-COR, Inc., Lincoln, Nebraska,
USA)를 이용하여 영점조정을 하였으며, 측정 시 센서위의
미세조류를 제거하여 미세조류로 인하여 발생할 수 있는 수
중광량의 오류를 최소화하였다. 측정된 수중광량을 계산하여
총 엽록소 측정은 시료 500 mL를 GF/F (φ 0.45 μm, Wattman) 필터를 이용하여 세포파괴를 줄이기 위해 일정한 압력 (100 mmHg)하에서 여과한 다음, 습기를 제거하고 90% 아세톤으로 암/냉장 하에서 12시간 동안 색소를 추출하여 실시하였다.
대상 데이터
9,16) 실험에 사용한 V-cut도광판은 Fig. 1(b)에서 볼 수 있듯이 210 mm(가로) × 290 mm(세로) × 6 mm(두께) 크기이며, 빛의 투과율이 좋은 polymethylmethacrylate (PMMA)로 제작하였다.
Lighting, Suwon, Kyonggi-Do, Korea)를 사용하였다. 모든
광원은 LED를 도광판에 부착하여 위에서 아래로 공급하였
으며, LED의 파장은 430 nm와 670 nm를 절반씩 사용하였
다. 광합성에 사용되는 빛의 양을 나타내는 광량은 삽입된
본 연구에 사용된 미세조류는 3-8 μm 크기의 구형 C. vulgaris(FC-16)로써 한국 해양미세조류은행(KMMCC, Korea)에서 분양받아 JM 배지(Jaworski's Medium, Table 1)에서 22℃ ± 1 온도의 항온기에 10일간 증식 시킨 후에 사용하였다.
미세조류의 대량배양 시스템은 밀폐형과 개방형으로 나뉘는데, 개방형 시스템은 대기 중 이산화탄소의 비효율적 사용과 배양액의 불완전한 혼합으로 바이오매스의 농도가 밀폐형에 비하여 낮으며, 외부 미생물에 대한 오염의 가능성과 환경적인 영향을 많이 받는 단점이 있다.7) 반면 광생물 반응기는 외부적 요인에 대한 오염문제가 적고, 설치 및 시설의 관리가 용이하며, 반응기의 부피 대비 표면적을 최대화 할 수 있어서 널리 사용되고 있다.8) 이러한 광생물 반응기에 대한 연구는 대부분 얇은 판 형태,9) 관 형태10) 그리고 광섬유11) 등을 이용한 광생물 반응기가 대부분이며, 개조한 CSTRs (ContinuousStirred Tank Reactors) 형태12) 또는 PBR (Photobioreactor)13)형태의 반응기가 보고되었다.
이러한 연구들의 주된 목표는 좀 더 효율적인 광원을 사용하고, 단위 면적 당 표면적을 증가시키고, 효과적인 기체전달을 하여 미세조류를 대량생산하고자 하였다. 그 결과 대부분의 반응기들은 약 5-6 g/L의 균체 건조 농도에 도달 하였고,14,15) 몇몇 광생물 반응기는 10 g/L까지 건조 균체 농도를 올릴 수 있었다.9,10,13)
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
현재 바이오 에너지 생산을 위한 주원료로 무엇이 이용되는가?
이러한 에너지문제에 대처하기 위하여 대체 에너지 및 신재생에너지의 개발이 전 세계적으로 절실히 요구되고 있다. 현재 바이오 에너지 생산을 위한 주원료로는 옥수수, 콩, 야자열매 등의 식용작물이 주로 사용되고 있는데, 이러한 식용작물은 지구상의 식량문제가 아직 해결이 되지 않은 상태에서 발생되는 윤리적 문제, 그리고 이러한 작물을 재배
미세조류의 에너지원으로서 장점은 무엇인가?
하는데 동반되는 환경 오염문제 등에서 자유롭지 못하다. 그러나 미세조류는 작물을 재배하는데 동반되는 환경오염 문제와 식량문제에 따른 윤리적 문제 등을 해결할 수 있고, 증식속도가 빠르고, 광합성 시에 CO2를 흡수하므로 탄소 중립적이며, 유전자 조작이 용이하여 새로운 에너지원으로 부상되고 있다.2)
도광판의 배면(뒷면)에 인쇄방식 또는 V-cut 등 의 방법을 통해 특유의 반사체를 형성하는데, 이 반사체들은 어떤 역할을 하는가?
은 입사 되는 빛을 모두 앞부분으로 반사시키는 역할을 한
다. 인쇄방식은 아크릴 뒷면에 특수 잉크를 소재로 하여 점
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