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광생물반응기에 의한 유용물질 생산을 위한 생물공학적 검토

전문가 제언: ○ 최근 광합성미생물에서 유래된 여러 고부가산물들이 개발되면서 이를 고농도로 대량 배양하기 위한 다양한 형태의 배양장치가 개발되고 있다. 적도지방과 같이 기후가 온난하고 토지비용이 저렴한 지역에서는 연못(pond)형태나 외륜(paddle wheel)으로 배지를 순환시키는 수로(raceway)형태의 옥외배양방법을 주로 사용하고 있는데, 이는 설치비와 운영비가 적게 드는 반면 고농도의 배양이 힘들고 다른 미생물에 의한 오염가능성이 높아 목적산물의 분리회수비용이 증가한다는 단점이 있다.

○ 고농도 대량배양에 적합한 여러 형태의 광생물반응기가 구미 선진국과 일본, 이스라엘, 호주 등을 중심으로 개발되고 있다. 널리 사용되고 있는 광생물반응기로는 외부광원으로 태양광을 이용하는 관형 광생물반응기(tubular photobioreactor)와 판넬형 광생물반응기(thin-panel photobioreactor) 등이 알려져 있다.

○ 광생물반응기의 구조는 태양광에 노출되는 조사면적을 최대화하고 배양액 내부로의 빛 투과 거리를 짧게 하기 위하여 좁고 긴 직사각형 또는 원통형 파이프를 조밀하게 밀착시켜 루프를 만들고, 루프 중간의 한 부분을 세워 공기부양을 통해 배양액을 순환시키는 구조를 갖고 있는 것이 특징이다.

○ 우리나라와 같이 사계절의 변화가 뚜렷하고 토지비용이 고가인 지역에서는 내부조명으로 광섬유, 형광램프, 발광다이오드 소자 등을 여러 개 설치함으로써 단위부피당 조사표면적을 최대화할 수 있는 구조를 갖는 여러 형태의 내부조사형 광생물반응기(internally radiating photobioreactor)가 개발되어 있다.

○ 광생물반응기를 이용한 광합성미생물의 배양은 옥외배양방법에 비해 소용량 고농도 배양에는 유리하지만 대용량으로 배양하는 경우에는 반응기구조의 복잡성으로 인한 고가의 설치비와 운전비 때문에 대규모화가 곤란하다는 단점이 있었다. 그러나 대상(주)에서는 이를 극복하고 현재 대량으로 클로렐라를 생산하고 있다.

저자: Tomohisa katsuda
자료유형: 학술정보