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메탄생성균을 포함하는 배지가 장입되어 있는 혐기성 반응조(1)와;상기 반응조(1) 내의 배지에 침지되되, 양쪽 끝은 반응조(1) 내의 유체 흐름에 의한 유동을 최소화하기 위해 고정캡(3)으로 고정되어 있으며, 한쪽 끝은 반응조(1) 상단에 고정되고, 반응기체가 유입되는 다른 한쪽 끝은 반응조(1)의 바닥 배향인 다발 형태의 중공사막(2)과;수소기체 공급관(6)에 의해상기 반응조(1) 내부의 배지를 통과하여 상기 중공사막(2)의 하단 고정캡(3)에 직접 연결되어 있는 수소기체 저장탱크(5)와;무기탄소원 공급관(16)에 의해 상기 반응조(1)에 연결되거나, 반응조 내부의 배지를 통과하여 상기 중공사막(2)의 하단 고정캡(3)에 직접 연결되어 있는 무기탄소원 저장탱크(15)와;메탄 배출관(8)에 의해 상기 반응조(1)와 연결되어 있는 메탄 포집탱크(7)와;상기 반응조(1) 외부의 하단에 설치되어 배지가 반응조(1) 내에서 원활하게 순환하도록 하는 교반장치(4)와;항온조(9)와 급수관(10) 및 배수관(11)에 의해 연결되어 상기 반응조(1)의 온도를 일정하게 유지하는 항온기(12)를 포함하여 구성되는 혐기성 생물막을 이용한 생물학적 메탄 제조장치
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제1항에 있어서, 상기 반응조(1)에 병렬로 연결된 복수개의 반응조를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 혐기성 생물막을 이용한 생물학적 메탄 제조장치
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제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반응조(1)의 상단과 연결되어 반응조(1) 내의 pH 측정, 산화환원전위의 측정 또는 반응조(1)로부터 발생된 기체의 성분 분석을 위한 pH 측정기(13), 산화환원전위 측정기(14) 또는 기체 크로마토그래피를 더 포함하는 것을 특징로 하는 혐기성 생물막을 이용한 생물학적 메탄 제조장치
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제1항에 있어서, 상기 메탄생성균은 메타노컬루스 목, 메타노코쿠스 목, 메타노박테리움 목, 메타노사에타 목의 미생물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종 이상인 것을 특징으로 하는 혐기성 생물막을 이용한 생물학적 메탄 제조장치
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제1항에 있어서, 상기 배지는 (NH4)2HPO4, KCl, NH4Cl, FeCl36H2O, MgCl26H2O, MgSO47H2O, CoCl26H2O, CaCl22H2O, ZnCl2, Na2Mo2H2O, MnCl22H2O, CuCl22H2O, FeCl22H2O, EDTA 및 효모 추출물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함한 인산 완충용액인 것을 특징으로 하는 혐기성 생물막을 이용한 생물학적 메탄 제조장치
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제5항에 있어서, 상기 배지의 pH는 7 내지 8인 것을 특징으로 하는 혐기성 생물막을 이용한 생물학적 메탄 제조장치
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제1항에 있어서, 상기 중공사막(2)은 한쪽 끝이 막혀 있는 폐쇄형 또는 양쪽이 모두 뚫려 있는 개방형인 것을 특징으로 하는 혐기성 생물막을 이용한 생물학적 메탄 제조장치
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제1항에 있어서, 상기 고정캡(3)은 중공사막(2)에 기체상으로 반응기체가 직접 공급되도록 배지와 분리되고 밀폐되어 있는 것을 특징으로 하는 혐기성 생물막을 이용한 생물학적 메탄 제조장치
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제1항에 있어서, 상기 무기탄소원 저장탱크(15)로부터 공급되는 무기탄소원은 이산화탄소를 포화시킨 중탄산 이온 또는 이산화탄소 기체인 것을 특징으로 하는 혐기성 생물막을 이용한 생물학적 메탄 제조장치
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제9항에 있어서, 상기 무기탄소원이 중탄산 이온인 경우에는 배지 내로 공급되며, 메탄생성균이 부착되어 있는 중공사막(2)의 표면으로 이동하여 중공사막(2)의 기공을 통해 유츌되는 수소와 반응함으로써 메탄을 생산하는 것을 특징으로 하는 혐기성 생물막을 이용한 생물학적 메탄 제조장치
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제9항에 있어서, 상기 무기탄소원이 이산화탄소 기체인 경우에는 고정캡(3) 내의 중공사막(2)으로 직접 공급하며, 상기 중공사막(2)의 기공을 통해 유출되고 메탄생성균이 부착되어 있는 중공사막(2)의 표면으로 이동하여 함께 유출되는 수소와 반응함으로써 메탄을 생성하는 것을 특징으로 하는 혐기성 생물막을 이용한 생물학적 메탄 제조장치
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제1항에 있어서, 상기 무기탄소원이 이산화탄소 기체인 경우, 그 공급 속도는 수소 기체 4 몰이 공급되는 동안 이산화탄소 1몰이 공급되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 혐기성 생물막을 이용한 생물학적 메탄 제조장치
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제1항에 있어서, 상기 메탄 제조장치는 회분식 또는 연속식인 것을 특징으로 하는 혐기성 생물막을 이용한 생물학적 메탄 제조장치
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14
메탄생성균이 배양된 배지를 반응조에 주입하고 상기 배지를 교반시켜 메탄생성균을 중공사막 표면에 부착시키는 단계(단계 1);무기탄소원으로서 중탄산 이온을 상기 반응조에 주입하고 수소기체를 중공사막에 주입하거나, 무기탄소원으로서 이산화탄소 기체를 수소 기체와 혼합하여 또는 별도로 중공사막에 주입하는 단계(단계 2); 및상기 중공사막의 표면에서 메탄생성균에 의해, 중공사막의 기공을 통해 유출되는 수소기체와 배지로부터 유래하는 중탄산 이온 또는 중공사막의 기공을 통해 유출되는 이산화탄소를 반응시켜 메탄을 생성하는 단계(단계 3)를 포함하여 구성되는 제1항, 제2항, 제4항 내지 제13항 중 어느 한 항에 의한 혐기성 생물막을 이용한 생물학적 메탄제조장치로부터 생물학적 메탄을 제조하는 방법
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메탄생성균이 배양된 배지를 반응조에 주입하고 상기 배지를 교반시켜 메탄생성균을 중공사막 표면에 부착시키는 단계(단계 1);무기탄소원으로서 중탄산 이온을 상기 반응조에 주입하고 수소기체를 중공사막에 주입하거나, 무기탄소원으로서 이산화탄소 기체를 수소 기체와 혼합하여 또는 별도로 중공사막에 주입하는 단계(단계 2); 및상기 중공사막의 표면에서 메탄생성균에 의해, 중공사막의 기공을 통해 유출되는 수소기체와 배지로부터 유래하는 중탄산 이온 또는 중공사막의 기공을 통해 유출되는 이산화탄소를 반응시켜 메탄을 생성하는 단계(단계 3)를 포함하여 구성되는 제3항에 의한 혐기성 생물막을 이용한 생물학적 메탄제조장치로부터 생물학적 메탄을 제조하는 방법
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