• 공업화학
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• 제22권3호
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• pp.301-307
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• 2011

Spirulina platensis NIES 39의 최적 배양 조건을 확립하고자 본 연구에서는 여러 광원에 따른 균체의 생장양상을 확인하여 보았다. 이를 기반으로 형광등 및 LED 광생물반응기를 개발하여 균체농도 증가, 이산화탄소 고정화속도 및 효율, 클로로필 생산에 대한 연구를 수행하였다. 배양에 공급되는 이산화탄소 농도 및 유속은 명 조건에서 약 4 h 주기로 10 min간 5% $CO_2$, 0.1 vvm임이 확인되었다. 내부조사형 형광등 광원 및 저전력형 SMD 타입 적색광 LED 광생물반응기는 최대 배양 건조 균체량이 1.411 g/L를 넘지 못하였지만, 조도를 높인 파워형 적색광 LED (색온도 12000 K)에서는 최대 건조 균체량이 1.758 g/L가 되었다. 이 경우 이산화탄소 고정화 속도 및 효율 또한 증가되었다. 총 클로로필 생산량은 균체량 증가에 비례하여 증가하였지만, 건조균체질량당 생산량은 청색광 LED조건(색온도 7500 K)에서 더 높은 수치를 보여주었다. 그리고 최대 균체생장조건(DCW)에서 이산화탄소 농도는 주입량(5% $CO_2/Air$, v/v) 대비 유실률은 0.15% 이내로 확인되었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제28권2호
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• pp.133-139
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• 2011

We have performed optical design of light guide plates (LGPs) for a photobioreactor by using an illumination design tool. An LGP having light emitting diodes (LEDs) as a light source on the four sides was designed by optimizing the distribution of LGP patterns and design of another LGP, on top of which sunlight was focused by a Fresnel lens, was executed. Finally, a hybrid-solar-and-LED-lighting scheme was described. Detailed design process and optical performances of the designed LGPs are presented.

• 한국물환경학회지
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• 제29권2호
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• pp.270-275
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• 2013

The aim of this study was to investigate the efficiency of thickness of optical panel (OP) on the growth rate of Chlorella vulgaris. The size of Chlorella vulgaris (FC-16) was $3-8{\mu}m$, having round in shape. The cells of Chlorella vulgaris was cultured in the Jaworski's Medium with deionized water at $22^{\circ}C$ for 15 days. For this experiment, three OP samples were prepared to evaluate the efficiency of thickness of OP on the growth rate of Chlorella vulgaris; 4 mm OP with LED (Light Emitting Diode) (Run 1), 6 mm OP with LED (Run 2) and 8 mm with LED (Run 3). The diffuse rate was reached 86%, 91% and 92% for Run 1, Run 2 and Run 3, respectively. Average biomass of Run 2 and Run 3 were measured 11.18% higher than that of Run 1. However, the specific growth rate for all fractions were almost same. In addition, chlorophyll content per cell and cell volume were found to be slice difference between Run 2 and Run 3. Therefore, Run 2 has more effect on growth rate of biomass for Chlorella vulgaris than Run 1 and Run 3.

• 한국광학회지
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• 제27권2호
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• pp.73-80
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• 2016

본 논문에서는 광생물 반응기의 조명 시스템에 적용할 수 있는 LED(Light-Emitting Diode)와 태양광 하이브리드 광원을 이용한 도광판의 설계 및 제작 결과에 대해 보고한다. LED용 도광판 패턴을 설계하고 기존에 보고된 태양광용 도광판에 함께 중첩하여 가공하였다. 하이브리드 도광판의 출력 PFD(Photon Flux Density)를 일정하게 유지시켜주기 위한 제어 시스템을 제작하였으며, 출력 PFD 목표값을 $70{\mu}E/(m^2{\cdot}s)$로 설정하였을 경우 오차범위 ${\pm}2%$ 이내에서 제어가 이루어짐을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권7호
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• pp.467-472
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• 2012

본 연구는 도광판이 Chlorella vulgaris (C. vulgaris)의 증식률에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 각 조건에서의 효율을 평가하기 위하여 C. vulgaris (FC-16) (3~$8{\mu}m$)를 Jaworski's Medium에 온도 $22^{\circ}C$에서 15일 증식시킨 뒤, 광원을 도광판 + LED (Run 1), 형광등 (Run 2) 그리고 LED (Run 3) 로 나누어 바이오매스의 증식률에 미치는 영향을 실험하였다. 실험결과, C. vulgaris의 비증식속도는 Run 1이 Run 2에 비해 14배 그리고 Run 3에 비해 5배 높은 비증식속도를 나타내었다. 11일을 증식시킨 후 C. vulgaris의 평균바이오매스를 비교한 결과 Run 1은 11.79 g/L를 나타내어 Run 2에 비해 30배 그리고 Run 3에 비해 6.5배나 많은 바이오매스를 나타내었다. 도광판을 사용할 경우 빛의 균일한 분포를 증가시키고 그림자 효과를 저해시켜 바이오매스의 증식률이 도광판을 사용하지 않은 반응기에 비해 월등히 높았음을 알 수 있었다.

• 한국광학회지
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• 제23권2호
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• pp.55-63
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• 2012

본 논문에서는 광생물 반응기의 조명 시스템으로 활용될 LED(Light-Emitting Diode)용 도광판의 광학설계 및 제작 결과에 대해 보고한다. 도광판 설계를 위해 광원, 반사필름, 도광판 패턴에 대한 모델링을 수행하였다. 특히, 도광판 패턴의 경우 램버시안 산란체(Lambertian Scatterer)로 모델링을 수행하였는데, 테스트용으로 제작된 도광판의 조도분포와 부합하는 모델 파라미터(반사율, 산란체의 폭)를 매칭 시뮬레이션을 통하여 추출하였다. 추출된 모델 파라미터를 사용하여 광학설계를 수행하였으며, CNC(Computer Numerical Control) 가공을 통해 도광판을 제작하였고, 평균조도와 조도균일도 등의 광학 특성을 측정하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권1호
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• pp.8-16
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• 2014

미세조류는 이산화탄소를 제거하고 산업적으로 유용한 다양한 이차 대사물질을 생산해 내는 광합성 미생물로 생물산업분야에서 주목 받고 있는 유용한 자원이다. 이러한 미세조류를 실내에서 효과적으로 배양하기 위해서는 무엇보다도 효율적인 광원이 필수적이다. 최근 발달하는 LED광원은 광원의 크기가 작고, 에너지 효율이 우수하며, 특정 파장만 조사할 수 있다는 점 등의 다른 인공광원과 차별되는 많은 장점을 가지고 있다. LED광원을 미세조류의 배양에 적용하는 연구는 최근에 와서야 점차 시도되고 있는 실정이며, 아직까지 실험실 규모의 실험과 대표적인 특정 종 위주의 결과들만 나오고 있어, LED광원을 미세조류의 산업적인 배양에 적용하기 위해서는 더 많은 세부적인 연구 결과가 요구된다. 하지만 LED 조명을 미세조류 배양 분야에 적용하는 것은 효과적인 접근으로 생각되며, BT(Bio Technology) 산업에 새로운 지평을 열 것으로 생각된다. 따라서 본고에서는 최근 연구되고 있는 LED광원을 이용한 미세조류의 배양 현황 및 그 가능성에 대해서 조사하고, 향후 나아갈 방향에 대해서 기술해 보았다.

• 청정기술
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• 제6권1호
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• pp.71-78
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• 2000

본 연구는 광합성 균주인 C. thiosulfatophium을 이용한 황화수소의 생물학적 탈황공정시 광에너지를 저감시키기 위해 광원의 종류와 광조사 유형에 따른 탈황효율을 조사하였다. 광에너지를 저감시키기 위해서는 반응기내 광분산 효율을 극대화시켜야 한다. 광이용효율을 높이기 위해, 세균농도와 생성부산물의 증가에 의한 빛의 산란과 흡수가 세균성장에 미치는 영향에 관한 연구와 미생물이 필요로 하는 파장의 빛을 최대로 공급하기 위해 LED, 백열등, 태양광 등을 이용한 광원의 최적화 연구, 그리고 외부조사형 광반응기의 광투과 효율의 한계를 극복하기 위한 광섬유를 이용한 내부조사형 광반응기에 대한 연구를 수행하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권2호
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• pp.41-47
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• 2012

본 연구는 담수미세조류의 일종인 클로렐라를 적색 발광다이오드를 이용하여 효율적으로 배양하기 위한 조건을 찾기 위해 수행되었다. 클로렐라 배양에 최적인 광량을 찾기 위해 광량을 조절하여 클로렐라가 포함된 반응기에 각각 조사하여 성장속도 및 셀농도를 측정하였다. 적색파장 사용 시, 광량이 증가할수록 성장속도는 광량에 비례하여 증가하였으나 셀농도는 지속적으로 감소하였다. 공기 공급에 따른 성장특성을 살펴보기 위해 반응기에 미세공기를 연속적으로 주입하였는데, 반응속도 및 셀농도는 공기를 주입하지 않은 경우에 비해 2배와 10배 증가함을 알 수 있었다. 고농도의 이산화탄소 주입의 경우에는 배지의 pH가 3이하로 저하되어 클로렐라의 성장이 감소하는 것을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 클로렐라를 효과적으로 배양하기 위해서는 적색파장의 발광다이오드를 광원으로 사용하고 반응기에 공기를 연속적으로 주입하는 것이 효과적임을 알 수 있었다.

• KIEAE Journal
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• 제17권1호
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• pp.43-48
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• 2017

Purpose: Building owners or residents have concerns to strive for energy-saving and environmental conservation by utilizing with eco-friendlier energy resources for their physical environment. In this paper, an algae façade system is proposed as an energy-friendly building component to improve energy productivity and indoor environmental quality, and this study aims at verifying alternative technologies for implementing building elevations that contain various colors equipped with algae façade systems and suggesting design guidelines to enhance both building performance and design values. Method: The color of algae is basically ranged about the saturation green, and it is hardly converted to other variations. Such a problem can be resolved through the artificial lights like LED (Light Emitting Diode) lamps to mix the color from the algae and buildings could possibly change the elevation in many ways under the influence of daylight. Result: As a result, the suggested system may increase the aesthetic aspect of the building in response to environmental changes. The system cannot possibly be applied for only new construction, but also it can be utilized with the existing buildings as well. The proposed system is expected to be applied not only a new construction and any existing buildings as well, and it will cover from the environmentally friendly energy generation in the industry to a new application system for increasing energy efficiency and the beauty of building envelopes.