KR100776205B1 - 여과 및 전기분해 방식의 밸러스트수 처리 시스템 및 그의구동방법 - Google Patents

여과 및 전기분해 방식의 밸러스트수 처리 시스템 및 그의구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 여과 및 전기분해 방식의 밸러스트수 처리 시스템은 밸러스트수 내에 포함된 수중 생물을 여과하기 위한 여과부, 여과부를 세척하기 위한 세척부, 여과부와 세척부를 포함하며, 적어도 하나 이상의 유입관 및 유출관을 갖는 본체, 유출관을 통하여 유출된 밸러스트수를 전기분해하여 생성된 생성물을 이용하여 상기 밸러스트수를 살균처리하기 위한 전기분해부 및 여과부, 세척부 및 전기분해부의 구동을 제어하기 위한 구동 제어부를 포함하며, 이때, 전기분해부는 봉형의 양극판을 포함한다.
따라서, 본 발명은 밸러스트수 내에 포함된 플랑크톤은 물론이며, 유해한 세균등을 효과적으로 제거할 수 있으며, 양극판에 부착되는 각종 수중 생물의 축적을 최소화함과 동시에 반응조의 내압을 증가시킬 수 있어 전기분해 효율을 증가시키며 세척 역시 용이한 이점이 있다.
밸러스트수, 여과, 전기분해, 양극판, 봉형

Description

여과 및 전기분해 방식의 밸러스트수 처리 시스템 및 그의 구동방법{Ballast water treatment System using filtering apparatus and electrolysis apparatus and method for using the same}
도 1은 본 발명에 따른 여과 및 전기분해 방식의 밸러스트수 처리 시스템의 개략도이고,
도 2는 본 발명에 따른 여과수단과 결합수단의 결합상태를 나타낸 분해사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 밸러스트수 처리 시스템 110: 여과부
120: 세척부 130: 전기분해부
210a, 210b: 유입관 220a, 220b: 유출관
230: 본체 240a, 240b: 압력센서
250: 여과수단 252: 여과망
254: 다공판 260: 결합수단
262: 홀 264: 관
266: 돌출판 310: 정류기
320: 전기분해수단 330: 구동 제어부
340: 플로우 스위치 350: 플로우 인디케이터
360: 펌프
본 발명은 여과 및 전기분해 방식의 밸러스트수 처리 시스템 및 그의 구동방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동 역세척이 가능한 여과장치 및 종래와 다른 형태의 전극판을 포함하는 전기분해장치로 구성된 밸러스트수 처리 시스템을 통하여 시스템의 구동 효율 및 사용의 용이성을 더욱 향상시킨 것에 관련한 발명이다.
밸러스트수(ballast water)는 선박의 화물을 하역한 후 운항할 때 선박의 균형을 잃는 것을 방지하기 위하여 선박 내에 채우는 해수를 의미한다.
이러한 밸러스트수에는 밸러스트수를 교체한 지역의 해수에 포함되어 있는 플랑크톤을 포함한 각종 생물이 포함되어 있어 타 지역에서의 밸러스트수 교체로 인한 해양 오염 현상이 심각한 실정이다.
이에 미국에서는 1996년 국가 침입종 법률을 제정하여 외래종을 침입자로 규 정, 밸러스트수에 대한 관리와 통제를 의무화하였으며, 호주에서는 검역법을 개정하여 밸러스트수를 검역 대상이 되는 수입화물로 규정하고 직접 검역을 실시하고 있다.
한편, 국제해사기구(international maritime organization, 이하 'IMO'라 한다)에서는 2004년 2월 국제협약을 체결하여 2009년부터 순차적으로 밸러스트수 살균처리장치를 선박에 탑재하도록 하여 위반시 해당 선박의 입항을 전면 금지하도록 하였다.
따라서, 이러한 밸러스트수 처리 장치에 관련한 다양한 기술개발이 이루어져 현재 실용화단계에 접어든 주요 기술로 오존, 전기분해, 자외선, 약품처리 등 다양한 밸러스트수 처리 장치들이 안출되고 있다.
그러나, 이러한 밸러스트수 처리 장치 중 여과장치는 장치 내에 플랑크톤 등의 수중 생물이 침전되는데 이를 세척하기 위하여 장치를 모두 분리한 후 세척을 수행하는 과정을 수행하므로 그 세척공정이 매우 번거로운 단점이 존재하였으며, 별도의 세척액 보관용기를 필요로 하는 문제가 존재하며, 일부 플랑크톤만을 여과할 뿐 미세한 유해 세균등을 제거할 수는 없다.
한편, 전기분해장치는 밸러스트수의 살균에 있어서 양극(+)판과 음극(-)판을 사용하는데 이때, 고전류가 흐르는 양극판과 음극판은 짧은 간격을 유지하여야 하는데, 이러한 짧은 간격을 설정함에 있어 양극판과 음극판이 서로 접하게 되면 합선으로 인한 폭발의 위험이 존재한다. 또한 이러한 극판 표면에 각종 반응 후 잔류물들이 극판에 달라붙어 전기분해의 효율을 저하시키게 되며, 이러한 이유로 극판 의 잦은 교체가 요구되는 문제점이 존재한다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 밸러스트수에 포함된 유해 수중 생물을 용이하게 제거할 수 있어 밸러스트수의 방출에 의한 환경오염을 방지할 수 있는 밸러스트수 처리 시스템 및 그의 구동방법을 제공함에 목적이 있다.
본 발명은 밸러스트수 처리 시스템을 여과부와 전기분해부를 포함하도록 구성함으로써 밸러스트수 내에 존재하는 수중 생물을 더욱 효과적으로 제거할 수 있도록 함에 다른 목적이 있다.
본 발명은 밸러스트수 처리 시스템의 연속적인 구동 및 자동 역세척이 가능한 여과 및 전기분해 방식의 밸러스트수 처리 시스템 및 그의 구동방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.
본 발명은 밸러스트수 처리 시스템의 여과부에 있어서, 돌출판의 상부 혹은 하부에 결합수단의 외주면으로부터 돌출판의 말단측으로 경사를 이루도록 여과수단을 지지하는 보강부재를 포함하도록 구성함으로써 여과 및 역세척의 효율을 상승시키는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명은 밸러스트수 처리 시스템의 전기분해부에 있어서, 양극판을 종래와 상이한 봉(棒)형태로 구비함으로써, 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결함에 또 다른 목적이 있다.
본 발명은 밸러스트수 처리 시스템의 전기분해부에 있어서, 양극판을 불용성 전극으로 형성함으로써, 극판에 반응 후 잔류물이 달라붙는 현상을 최소화함에 또 다른 목적이 있다.
본 발명에 따른 여과 및 전기분해 방식의 밸러스트수 처리 시스템은 선박내부로 유입된 밸러스트수를 여과하기 위한 여과부, 여과부를 세척하기 위한 세척부, 여과부와 세척부를 포함하며, 적어도 하나 이상의 유입관 및 유출관을 갖는 본체, 유출관을 통하여 유출된 밸러스트수를 전기분해하여 살균처리하기 위한 전기분해부 및 여과부, 세척부 및 전기분해부의 구동을 제어하기 위한 구동 제어부를 포함한다.
본 발명에 있어서, 구동 제어부는 여과부 및 세척부를 연속적으로 구동시킨다.
본 발명에 있어서 여과부는 유입관을 통하여 유입된 밸러스트수를 여과시키기 위한 여과수단 및 여과수단을 지지하며, 여과수단을 통하여 여과된 밸러스트수를 배출시키기 위한 적어도 하나 이상의 홀이 형성된 관형의 결합수단을 포함하며, 결합수단은 관의 외주면을 따라 돌출된 돌출판을 포함한다.
이때, 돌출판은 여과수단과 동일한 형상 및 크기를 가진다.
본 발명에 있어서, 여과수단은 결합수단의 상부와 하부에 각각 연결되며, 여과수단과 결합도니 결합수단은 복수가 적층된 형태로서, 이는 모터와 연결되어 회전 구동이 가능하다.
본 발명에 있어서, 돌출판의 상부 혹은 하부에는 결합수단의 외주면으로부터 돌출판의 말단측으로 경사를 이루며, 여과수단을 지지하는 보강부재를 포함한다.
본 발명에 있어서, 보강부재는 복수로 일정간격 이격되어 배치된다.
본 발명에 있어서, 여과수단은 밸러스트수 내에 포함된 수중 생물보다 작은 크기의 홀이 형성된 여과망이며, 이때, 여과망의 홀은 50㎛ 이하로 형성하여 플랑크톤을 용이하게 제거할 수 있도록 한다. 또한, 여과망은 복수로 적층된 형태로 각각의 여과망은 홀의 크기가 서로 동일하거나 상이하게 구성할 수도 있다.
본 발명에 있어서, 여과수단은 밸러스트수에 의한 부식방지를 위하여 스테인레스 재질로 형성된 것으로 형성한다.
본 발명에 있어서, 세척부는 세척수를 여과 수단상에 세척수를 분사하기 위한 분사노즐을 포함하며, 분사노즐은 여과 수단의 외주면에 근접한 높이로 설치되어 세척수를 여과수단의 외주면측으로부터 중심측으로 분사하며, 이때, 분사노즐은 상·하 또는 좌·우로 회전가능하도록 하며, 복수의 여과수단 및 결합수단을 구성할 경우는 분사 노즐 또한 복수가 일렬로 정렬되도록 구성할 수도 있다.
본 발명에 있어서, 본체에 구비된 유입관 및 유출관은 여과부에 밸러스트수를 유입하기 위한 제1유입관, 여과부로부터 여과된 밸러스트수를 전기분해부로 유출하기 위한 제1유출관, 세척부에 밸러스트수를 유입하기 위한 제2유입관 및 여과부로부터 제거된 수중 생물 및 밸러스트수를 외부로 유출하기 위한 제2유출관으로 구성될 수 있다.
이때, 제1유입관 및 제1유출관은 수압을 측정하기 위하여 각각 압력측정수단 을 포함하며, 제1유입관, 제2유입관, 제1유출관 및 제2유출관은 액체의 유입 혹은 유출을 제어하기 위한 밸브를 포함하도록 구성된다.
본 발명에 있어서, 구동 제어부는 제1유입관의 압력과 제2유입관의 압력차를 이용하여 여과부 및 세척부의 구동을 제어하며, 이때, 압력차는 적어도 1kg/cm2이상이다.
본 발명에 있어서, 전기분해부는 여과된 밸러스트수를 전기 분해시키기 위한 다수의 전극을 포함하는 전기분해 수단, 전기분해 수단측으로 상기 여과된 밸러스트수를 유입하는 플로우 스위치(flow switch), 플로우 스위치측으로의 여과된 밸러스트수 유입여부를 확인하기 위한 플로우 인디케이터(flow indicator), 전기분해 수단측으로 직류 전압을 인가하기 위한 정류기 및 정류기, 플로우 인디케이터 및 플로우 스위치를 제어하기 위한 구동 제어부를 포함한다.
본 발명에 있어서, 전기분해 수단은 전해조, 전해조 내에 일정간격 이격되어 다른 극성을 나타내는 양극판과 음극판을 포함한다.
본 발명에 있어서, 양극판은 봉형으로 형성하며, 양극판의 재질은 불용성 전극으로 상기 음극판의 재질은 스텐레스 전극으로 형성한다.
본 발명에 있어서, 양극판과 음극판은 각각 복수로 형성할 수 있으며, 일예로 양극판은 3개로 음극판은 2개로 형성하되 서로 교대로 설치되도록 한다.
따라서, 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 시스템의 구동 방법은 밸러스트수를 여과부에 유입하여 여과하는 단계, 여과부의 유입관과 유출관 간의 압력차가 소 정압력 이상일 경우 자동세척 처리하는 단계 및 압력차가 소정압력 미만일 경우 여과된 밸러스트수를 전기분해부에 유입하여 전기분해하는 단계를 포함하며, 자동 세척처리하는 단계는 여과부의 유입관과 유출관 간의 압력차가 소정압력 이상일 경우, 여과부와 연결된 유입관 및 유출관을 차단하고, 세척부와 연결된 유입관 및 유출관을 개방하는 단계 및 분사노즐을 이용하여 여과부의 여과수단상에 밸러스트수를 분사하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명에 의한 밸러스트수 처리 시스템 및 그의 구동방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 시스템을 도시한 것이다.
본 발명의 밸러스트수 처리 시스템(100)은 크게 여과부(110), 세척부(120) 및 전기분해부(130)로 나눌 수 있다.
이때, 여과부와 세척부는 적어도 하나 이상의 유입관(210a, 210b) 및 유출관(220a, 220b)을 갖는 본체(230) 내부에 구비되어 있으며, 이들 여과부(110), 세척부(120) 및 전기분해부(130)는 구동 제어부(도시되지 않음)에 의하여 구동이 제어되며, 구동 제어부는 여과부(110)와 세척부(120)를 연속적으로 구동시킨다.
유입관(210a, 210b)에 있어서, 제1유입관(210a)과 제2유입관(210b)은 도 1에 도시된 바와 같이 3방향 밸브에 의하여 분리된 형태로서 밸브의 개폐 방향에 따라 밸러스트수가 여과부로 이동하거나 세척수로 이동할 수 있도록 한다.
그리고, 제2유출관(220b)은 본체(230) 하부에 구비된 배출 장치 혹은 외부에 구비된 배출장치 또는 해수 배출관과 연결되어 세척으로 인하여 여과부(110)로부터 제거된 수중 생물을 배출할 수 있도록 한다.
우선, 본체는 내부에 소정의 공간이 형성되어 있어 여과부가 구비될 수 있도록 한다.
여과부(110)는 본체의 유입관(210a)을 통하여 유입된 밸러스트수로부터 플랑크톤 등을 여과시키는 것으로서 여과수단 및 결합수단을 포함한다.
이때, 여과수단에 밸러스트수를 유입시키는 유입관(210a)은 본체(230)의 상측에 구비되어 있으며, 수압을 측정하기 위한 압력센서(240a)가 구비되어 유입되는 밸러스트수의 압력을 감지한다.
도 2는 본 발명의 여과부(110)에 있어서, 여과수단(250)과 결합수단(260)을 확대한 것으로서 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
여과수단(250)은 밸러스트수 내에 포함된 수중 생물, 예를 들어 플랑크톤 등을 여과하기 위하여 밸러스트수 내에 포함된 수중 생물보다 작은 크기의 홀이 형성된 여과망(252)과 이러한 여과망(252)을 감싸 외부의 충격으로부터 여과망을 보호하고 여과망에 밸러스트수를 공급하기 위한 다수의 통공이 형성된 다공판(254)을 포함한다.
이때, 여과망(252)의 홀은 50㎛ 이하로 형성하여 플랑크톤을 용이하게 제거할 수 있도록 한다.
이러한 여과수단(250)은 결합수단(260)에 의하여 지지되며, 결합수단(260)은 여과수단(250)을 지지함과 동시에 여과수단을 통하여 여과된 밸러스트수를 배출시키기 위하여 적어도 하나 이상의 홀(262)이 형성된 관(264)형으로, 관의 외주면을 따라 돌출된 돌출판(266)을 포함하되 여과수단과 동일한 형상 및 크기를 가지도록 구성하여 여과수단을 효율적으로 지지한다.
본 발명의 결합수단의 관(264)은 본체의 유출관(220a)과 연결되어 여과수단(250)을 통하여 여과된 밸러스트수를 전기분해부(130)측으로 유출시킨다.
이때, 결합수단(260)의 관(264)과 연결된 본체의 유출관(220a)는 여과된 밸러스트수의 흐름을 제어하기 위한 제어 밸브 및 여과된 밸러스트수의 수압을 측정하기 위한 압력센서(240b)가 구비되어 여과된 밸러스트수의 유출압력을 감지한다.
그리고, 돌출판(266)이 여과수단을 지지하는 것은 돌출판(266)의 상부 혹은 하부에 결합수단(260)의 관(264)의 외주면으로부터 돌출판(266)의 말단측으로 경사를 이루며 형성되어 있는 보강부재(268)에 의한 것으로 이러한 보강부재(268)는 복수로 일정한 간격 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.
보강부재(268)를 경사를 이루도록 형성한 것은, 보강부재(268)가 지지하고 있는 여과망(252) 또한 경사를 이루도록 형성하기 위한 것으로서, 이와 같이 경사를 이루도록 구비된 여과망(252)은 세척시 분사노즐로부터 분사된 세척수가 여과망의 전 표면에 골고루 분사될 수 있도록 하여 세척효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
여과수단(250)과 결합수단(260)은 도 1에 도시된 바와 같이 결합된 형태로 존재하며, 이러한 결합된 형태가 복수 적층되어 존재한다. 이때, 여과수단에 포함된 여과망은 홀의 크기가 서로 동일하도록 구성하거나 상이하게 구성할 수 있다.
한편, 결합수단(260)은 모터(270)와 연결되어 회전구동이 가능하며, 이러한 결합수단과 결합된 여과수단 또한 회전구동할 수 있으므로 밸러스트수의 여과를 더욱 효율적으로 할 수 있다.
이와 더불어 세척부(120)를 통하여 여과부를 세척할 경우에도 결합수단 및 여과수단을 모터(270)를 이용하여 회전구동시킴으로써 세척공정을 더욱 효율적으로 수행할 수 있는 것이다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 여과부의 여과수단과 결합수단은 밸러스트수에 노출되어 있으므로 밸러스트수에 의한 부식방지를 위하여 스테인레스 재질 등으로 형성될 수 있다.
세척부(120)는 세척수를 여과수단 상에 고압으로 분사하기 위한 분사노즐(280)을 포함하도록 구성된 것으로서, 여과수단의 외주면에 근접한 높이로 설치되어 상기 세척수를 상기 여과수단의 외주면 측으로부터 중심측으로 분사하도록 하여 여과수단 상에 존재하는 수중 생물등을 제거한다.
즉, 본 발명은 여과수단을 상술한 바와 같이 경사지도록 형성하고 이를 세척하기 위하여 구비한 분사노즐을 여과수단의 외주면에 근접한 높이로 설치하되, 세척수를 여과수단의 외주면으로부터 중심측으로 분사될 수 있도록 함으로써, 세척수가 여과수단에 형성된 경사면 방향으로 분사될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 시스템은 종래의 판형 여과망에 수직방향으로 세척수를 살포함으로써 수중 생물이 여과망 내부를 통과하여 여과된 밸러스트수 내에 재유입되는 문제를 해결할 수 있는 것이다.
한편, 분사노즐은(280)은 상·하 또는 좌·우로 회전가능하도록 하여 여과 수단(250)의 전면에 존재하는 수중 생물을 더욱 효과적으로 제거하며, 상술한 바와 같이 여과부의 여과수단과 결합수단이 결합된 형태가 복수로 적층되었을 경우, 분사노즐(280) 또한 복수개가 일렬로 정렬된 형태로 각각의 여과수단의 일측 상단 혹은 하단에 위치하도록 구성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 세척수는 여과하기 위하여 여과부측으로 유입되는 밸러스트수 중 일부를 이용한다. 따라서, 세척수를 유입하기 위한 유입관(210b)은 여과부에 밸러스트수를 유입하기 위하여 본체의 상측에 형성된 유입관(210a)과 서로 연결 되도록 구성하며, 각각의 유입관에는 밸브가 구비되어 유입된 밸러스트수의 흐름을 제어할 수 있도록 한다.
한편, 세척부의 분사노즐(280)을 이용하여 여과수단으로부터 제거된 수중 생물은 본체의 하부면에 형성된 수중 생물 유출관(220b)을 통하여 제거된 수중 생물 및 세척에 사용된 밸러스트수 등을 외부로 배출한다. 수중 생물 유출관(220b)에도 밸브가 형성되어 있다.
수중 생물 유출관(220b)에 형성된 밸브는 여과공정이 수행되는 동안에는 닫혀 있으며, 세척공정이 수행되는 동안에만 개방되어 제거된 수중 생물 및 세척에 사용된 밸러스트수 등을 외부로 배출한다.
구동 제어부는 압력센서가 구비된 유입관(210a) 및 유출관(220a)간의 압력차를 산출하고 이를 이용하여 여과부와 세척부의 구동을 제어하는 한편, 전기분해부의 작동을 제어한다.
이를 더욱 상세히 설명하면, 여과수단에서 수중 생물을 계속하여 여과하는 경우 여과망에 수중 생물이 침전되어 여과망의 홀을 막게 되면 유입되는 밸러스트수의 양보다 여과되는 밸러스트수의 양이 적어지게 되고 이로 인하여 유입되는 밸러스트수측의 압력이 증가하게 되어 여과 시스템에 무리가 발생하게 되어 파손될 우려가 있으므로 여과망을 세척할 필요가 있다.
따라서, 구동 제어부는 이러한 상태를 파악하기 위하여 압력센서가 구비된 유입관과 유출관으로부터 감지된 압력에 대한 신호를 받아들이고, 이의 압력차를 산출한다. 그리고, 이를 미리 설정된 값과 비교하여 산출된 값이 미리 설정된 값보다 클 경우, 여과부의 구동을 중지함과 동시에 세척부를 구동하여 정해진 시간동안 여과부의 여과수단상에 존재하는 수중 생물을 제거하며, 산출된 값이 미리 설정된 값보다 작을 경우, 세척부의 구동을 중지함과 동시에 여과부를 구동하여 밸러스트수의 여과가 지속적으로 수행될 수 있도록 한다.
이때, 구동 제어부는 여과부와 세척부의 구동을 제어함과 동시에 각각의 여과부와 세척부에 구비된 유입관 및 유출관의 밸브를 개폐하여 각각에 해당하는 밸러스트수 혹은 제거된 수중 생물 등의 흐름을 원활하게 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 압력차는 적어도 1kg/cm2이상으로 설정한다.
전기분해부(130)는 상술한 바와 같이 여과된 밸러스트수가 유출되는 유출관(220a)의 일측에 구비되어 여과된 밸러스트수를 전기분해 함으로써 살균처리한다.
본 발명에 있어서, 전기분해부(130)는 전기분해수단(320), 플로우 스위치(340), 플로우 인디케이터(350), 정류기(310) 및 구동 제어부(330)를 포함하며, 이때, 전기분해부로 여과된 밸러스트수를 유입하기 위하여 펌프(360)를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본체의 유출관(220a)으로부터 유출되는 여과된 밸러스트수의 흐름을 제어하기 위한 복수의 밸브(370a, 370b, 370c)를 포함하여 여과된 밸러스트수를 전 위차를 이용하여 직접 살균처리를 수행하거나, 전기분해에 의해 생성되는 물질을 이용하여 간접 살균처리를 수행할 수 있다.
이러한 전기분해수단(320)은 전기분해가 일어나는 전해조와 전해조 내에 일정간격 이격되어 다른 극성을 나타내는 양극판과 음극판을 포함하되, 본 발명에 따른 양극판을 봉(棒)형으로 형성한다.
밸러스트수인 해수를 전기분해할 경우, 양극과 음극에는 하기의 반응식(1)과 같은 주반응과 반응식(2)와 같은 부반응이 진행되는데, 이와 같이 전기분해가 일어나는 동안 양극에서는 살균용 차아염소산 혹은 차아염소산나트륨이 생성되고, 음극에서는 수소 발생과 아울러 생성된 수산화 이온(OH-)으로 인하여 강알카리성으로 변화게 되고, 생성된 수산화 이온은 해수 중 용존되어 나트륨이온과 반응하여 NaOH가 생성되게 된다.
양극반응: 2Cl-2 → Cl2 + 2e-
음극반응: 2H2O + 2Na+ + 2e- → 2NaOH + H2↑ 반응식(1)
양극반응: Cl2 + H2O → HCl + HOCl/NaOCl
음극반응: 2NaOH + 2MgCl2 → Mg(OH)2 + NaCl
2NaOH + 2CaCl2 → Ca(OH)2 + NaCl 반응식(2)
이때, 해수 중 다량 용존되어 있는 마그네슘이온(Mg2+)와 칼슘이온(Ca2+)등이 NaOH와 반응하여 불용성 침전물이 생성되는데 이러한 물질이 음극의 전극 표면에 부착되는 현상이 나타난다.
따라서, 본 발명은 이와 같이 차아염소산, 차아염소산나트륨 등의 발생부인 양극판을 봉형으로 형성하여 극판에 부착되는 각종 수중 생물의 축적을 최소화함과 함께 세척 역시 용이하도록 한 것이다. 또한, 봉형 극판을 사용함으로써 반응조의 내압을 종래의 판형 전극보다도 증가시키는 효과가 존재한다. 그리고, 음극판은 판형 혹은 봉형으로 형성할 수 있다.
한편, 전해조는 절연체로 형성하되 일예로 유리섬유강화플라스틱(FRP), 폴리우레탄(PU), 폴리에틸렌(PE), 폴리염화비닐(PVC)등과 같은 수지로 형성하며 적정한 강도와 내구성 및 두께를 가지도록 형성한다. 그리고, 전해조는 여과된 밸러스트수의 유입을 위한 관 및 전기분해결과 생성된 차아염소산, 차아염소산나트륨 등을 여과된 밸러스트수에 재유입하기 위한 관과 각각 연결되어 있다.
플로우 스위치(flow switch, 340)는 전기분해 수단측으로 상기 여과된 밸러스트수를 유입하는데, 유입되는 유체의 수위에 의하여 상하로 이동하는 플로우의 높이에 따라 온/오프 상태를 작용하는 전기 스위치를 포함하고, 이러한 전기 스위치의 작동에 따라 전기분해 수단측으로 여과된 밸러스트수를 공급하는 파이프에 설치된 밸브를 개폐함으로써 밸러스트의 유입을 조절한다.
그리고, 플로우 인디케이터(flow indicator, 350)는 밸러스트수가 잘 유입되고 있는지 즉, 밸러스트수의 흐름을 관찰하기 위한 것으로서 플로우 스위치측으로 여과된 밸러스트수의 유입여부를 확인하기 위한 것이다.
한편, 전기분해 수단의 양 전극에 유입되는 전압은 직류 전압으로서 이와 같이 전기분해 수단에 직류 전압을 인가하기 위하여 교류전압을 직류 전압으로 변환시키는 정류기(310)를 도 1에 도시된 바와 같이 구비할 수 있으며, 이러한, 정류기, 플로우 인디케이터 및 플로우 스위치를 제어하기 위한 구동 제어부(330)를 더 포함할 수 있다.
-구동방법의 일실시예-
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 밸러스트수 처리 시스템의 구동방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 밸러스트수 처리 시스템의 구동방법은 우선 처리하고자하는 밸러스트수를 본체의 상측에 구비된 유입관을 통해 유입한다.
이때, 구동 제어부는 유입관(210a)의 압력과 유출관(220a)의 압력차이를 산출한 후, 여과부 혹은 세척부의 구동여부를 결정한다.
만약, 유입관(210a)의 압력과 유출관(220a)의 압력차이가 미리 설정된 값보다 작을 경우, 여과부와 연결된 유입관(210a) 및 유출관(220a)을 개방하고, 세척부와 연결된 유입관(210b) 및 유출관(220b)을 차단하여, 처리를 위한 밸러스트수를 여과부로 유입시킨다. 여과부는 모터에 의하여 회전구동 하도록 할 수도 있다.
유입된 밸러스트수는 여과 수단 및 결합 수단을 거쳐 여과된 밸러스트수를 상기 유출관(220a)을 통하여 유출시키고, 이와 같이 유출관(220a)의 상류부로 흐르는 밸러스트수는 전기분해부로 유입된다.
전기분해부는 유입된 밸러스트수를 전기분해하는 것으로, 본 발명의 일실시예에서는 도 1의 제1밸브(370a)를 차단하여 유출관(220a)으로부터 유출되는 여과된 밸러스트수를 전기분해부의 전기분해수단(320)측으로 모두 유입한다.
이때, 여과된 밸러스트수가 전기분해수단측으로 이동하는 관에 배치된 제2밸브(370b)는 개방하고 제3밸브(370c)는 차단하여 여과된 밸러스트수가 모두 전기분해수단(320)으로 유입되도록 하며, 플로우 스위치와 플로우 인디케이터 및 구동 제어부를 이용하여 밸러스트수의 유입량, 속도 등을 제어할 수도 있다.
이후, 전기분해수단(320)으로 유입된 밸러스트수는 상술한 바와 같은 주반응 혹은 부반응을 거쳐 살균되며, 유출관(220a)의 하류부를 통하여 배출된다.
한편, 유입관의 압력과 유출관의 압력차이가 미리 설정된 값보다 클 경우, 여과부와 연결된 유입관 및 유출관을 차단하고, 세척부와 연결된 유입관 및 유출관을 개방하여 밸러스트수를 세척부의 분사노즐에 유입시키고, 분사노즐에 유입된 밸러스트수는 여과부의 여과수단상에 분사되어 여과수단상에 존재하는 수중 생물을 제거하도록 한다.
이때, 여과부는 모터에 의해 회전구동하며, 분사노즐은 상·하 또는 좌·우로 회전하여 밸러스트수를 분사시킨다.
제거된 수중 생물 및 세척시 사용된 밸러스트수는 세척부와 연결된 유출관을 통하여 외부로 배출된다.
그리고, 이와 같이 전기분해되어 살균처리된 밸러스트수는 오존처리부를 더 부가하여 재살균처리를 수행할 수도 있으며, 전기분해되어 살균처리되기 전에 오존 처리부를 더 부가하여 살균처리한 후, 수행할 수도 있다.
-구동방법의 다른 실시예-
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸러스트수 처리 시스템의 구동방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 밸러스트수 처리 시스템의 구동방법은 우선 처리하고자하는 밸러스트수를 본체의 상측에 구비된 유입관을 통해 유입한다.
이때, 구동 제어부는 유입관(210a)의 압력과 유출관(220a)의 압력차이를 산출한 후, 여과부 혹은 세척부의 구동여부를 결정한다.
만약, 유입관(210a)의 압력과 유출관(220a)의 압력차이가 미리 설정된 값보다 작을 경우, 여과부와 연결된 유입관(210a) 및 유출관(220a)을 개방하고, 세척부와 연결된 유입관(210b) 및 유출관(220b)을 차단하여, 처리를 위한 밸러스트수를 여과부로 유입시킨다. 여과부는 모터에 의하여 회전구동하도록 할 수도 있다.
유입된 밸러스트수는 여과 수단 및 결합 수단을 거쳐 여과된 밸러스트수를 상기 유출관(220a)을 통하여 유출시키고, 이와 같이 유출관(220a)의 상류부로 흐르는 밸러스트수는 전기분해부로 유입된다.
전기분해부는 유입된 밸러스트수를 전기분해하는 것으로, 본 발명의 일실시 예에서는 도 1의 제1밸브(370a)를 개방하고, 유출관(220a)으로부터 유출되는 여과된 밸러스트수의 일부를 전기분해부의 전기분해수단(320)측으로 유입한다.
그리고, 여과된 밸러스트수가 전기분해수단측으로 이동하는 관에 배치된 제2밸브(370b)를 개방하여 여과된 밸러스트수를 전기분해수단(320)으로 유입하도록 하며, 플로우 스위치와 플로우 인디케이터 및 구동 제어부를 이용하여 밸러스트수의 유입량, 속도 등을 제어할 수도 있다.
이후, 전기분해수단(320)으로 유입된 밸러스트수는 상술한 바와 같은 주반응 혹은 부반응을 거쳐 살균되며, 유출관(220a)의 하류부를 통하여 배출된다.
이때, 유출관(220a)의 하류부를 통하여 배출되는 것은 전기분해된 밸러스트수 더욱 상세하게는 해수로부터 전기분해되어 생성된 차아염소산나트륨 등과 같은 살균제로서, 이를 여과된 밸러스트수가 흐르는 유출관(220a)에 재유입함으로써 차아염소산나트륨에 의한 살균을 수행하도록 한다.
한편, 유입관의 압력과 유출관의 압력차이가 미리 설정된 값보다 클 경우, 여과부와 연결된 유입관 및 유출관을 차단하고, 세척부와 연결된 유입관 및 유출관을 개방하여 밸러스트수를 세척부의 분사노즐에 유입시키고, 분사노즐에 유입된 밸러스트수는 여과부의 여과수단상에 분사되어 여과수단상에 존재하는 수중 생물을 제거하도록 한다.
이때, 여과부는 모터에 의해 회전구동하며, 분사노즐은 상·하 또는 좌·우로 회전하여 밸러스트수를 분사시킨다.
제거된 수중 생물 및 세척시 사용된 밸러스트수는 세척부와 연결된 유출관을 통하여 외부로 배출된다.
그리고, 이와 같이 전기분해되어 살균처리된 밸러스트수는 오존처리부를 더 부가하여 재살균처리를 수행할 수도 있으며, 전기분해되어 살균처리되기 전에 오전처리부를 더 부가하여 살균처리한 후, 수행할 수도 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명은 여과 및 전기분해를 통한 밸러스트수 처리 시스템 및 그의 구동방법을 제공함으로써 밸러스트수 내에 포함된 플랑크톤은 물론이고, 유해한 세균 등을 효과적으로 제거할 수 있으며, 이와 더불어 밸러스트수의 방출에 의한 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 밸러스트수 처리 시스템은 연속적인 구동 및 자동 역세척이 가능함으로써 사용을 더욱 용이하게 하며, 처리효율을 더욱 상승시킬 수 있다.
본 발명에 따른 밸러스트수 처리 시스템은 전기분해부에 있어서, 양극판을 종래와 상이한 봉(棒)형태로 구비함으로써, 양극판에 부착되는 각종 수중 생물의 축적을 최소화함과 함께 전해조의 내압을 증가시킬 수 있어 전기분해 효율을 증가 시키며 세척 역시 용이한 이점이 있다.
또한, 본 발명은 밸러스트수 처리 시스템의 전기분해부에 있어서, 양극판을 불용성 전극으로 형성하여, 극판에 수중 생물이 달라붙는 현상을 최소화할 수 있으며 이로 인하여 극판의 교체시기를 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 선박 내부로 유입된 밸러스트수를 여과하기 위한 여과부;
    상기 여과부의 유입관과 유출관간의 압력차가 소정압력 이상일 경우 상기 여과부를 세척하기 위한 세척부;
    상기 여과부와 상기 세척부를 포함하여, 적어도 하나 이상의 유입관 및 유출관을 갖는 본체;
    여과된 밸러스트수를 전기분해하기 위해 전해조 내에 일정간격 이격되어 있는 음극판과 봉형의 양극판으로 구성된 다수의 전극을 포함하는 전기분해부; 및
    상기 여과부, 상기 세척부 및 상기 전기분해부의 구동을 제어하기 위한 구동제어부를 포함하여 이루어지되,
    상기 전기분해부는, 상기 구동제어부에 의해 제어되며 상기 다수의 전극측으로 여과된 밸러스트수를 유입하는 플로우 스위치와, 상기 구동제어부에 제어되며 상기 플로우 스위치측으로 여과된 밸러스트수 유입 여부를 확인하기 위한 플로우 인디케이터와, 상기 구동 제어부의 제어에 따라 상기 다수의 전극측으로 직류 전압을 인가하기 위한 정류기
    를 포함하는 여과 및 전기분해 방식의 밸러스트수 처리 시스템.
  4. 삭제
  5. 유입관을 통하여 유입된 밸러스트수를 여과시키기 위한 여과수단과, 상기 여과수단을 지지하며, 상기 여과수단을 통하여 여과된 밸러스트수를 배출시키기 위한 적어도 하나 이상의 홀이 형성된 관형으로, 외주면을 따라 돌출되어 말단측으로 경사를 이루도록 형성된 돌출판을 포함하며, 모터와 연결되어 회전구동하는 결합수단을 포함하여 선박 내부로 유입된 밸러스트수를 여과하기 위한 여과부;
    상기 여과부를 세척하기 위한 세척부;
    상기 여과부와 상기 세척부를 포함하며, 적어도 하나 이상의 유입관 및 유출관을 갖는 본체;
    여과된 밸러스트수를 전기분해하기 위해 전해조 내에 일정간격 이격되어 있는 봉형의 양극판과 음극판으로 구성된 다수의 전극을 포함하는 전기분해부; 및
    상기 여과부, 상기 세척부 및 상기 전기분해부의 구동을 제어하기 위한 구동 제어부
    를 포함하는 여과 및 전기분해 방식의 밸러스트수 처리 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 돌출판의 상부 또는 하부에는 상기 결합수단의 외주면으로부터 상기 돌출판의 말단측으로 경사를 이루며, 상기 여과수단을 지지하는 보강부재를 포함하며,
    상기 보강부재는 복수로 일정간격 이격되어 배치된 여과 및 전기분해 방식의 밸러스트수 처리 시스템.
  7. 선박 내부로 유입된 밸러스트수를 여과하기 위한 여과부;
    상기 여과부를 세척하기 위한 세척부;
    상기 여과부와 상기 세척부를 포함하여, 상기 여과부에 밸러스트수를 유입하고 수압을 측정하기 위한 압력측정수단을 포함하는 제1유입관과 상기 세척부에 밸러스트수를 유입하기 위한 제2유입관 및 상기 여과부로부터 여과된 밸러스트수를 전기분해부로 유출하고 수압을 측정하기 위한 압력측정수단을 포함하는 제1유출관과 상기 여과부로부터 제거된 수중 생물 및 밸러스트수를 외부로 유출하기 위한 제2유출관을 갖는 본체;
    여과된 밸러스트수를 전기분해하기 위해 전해조 내에 일정간격 이격되어 있는 음극판과 봉형의 양극판으로 구성된 다수의 전극을 포함하는 전기분해부; 및
    상기 여과부, 상기 세척부 및 상기 전기분해부의 구동을 제어하기 위한 구동제어부
    를 포함하는 여과 및 전기분해 방식의 밸러스트수 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동 제어부는 상기 제1유입관의 압력과 상기 제1유출관의 압력차를 이용하여 상기 여과부 및 상기 세척부의 구동을 제어하는 여과 및 전기분해 방식의 밸러스트수 처리 시스템.
  9. 밸러스트수를 여과부에 유입하여 여과하는 단계;
    상기 여과부의 유입관과 유출관간의 압력차가 소정압력 이상일 경우 세척처리하는 단계; 및
    상기 압력차가 소정압력 미만일 경우 상기 여과된 밸러스트수를 전기분해부에 유입하여 전기분해하는 단계
    를 포함하는 여과 및 전기분해 방식의 밸러스트수 처리 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 세척처리하는 단계는
    상기 여과부의 유입관과 유출관간의 압력차가 소정압력 이상일 경우,
    상기 여과부와 연결된 유입관 및 유출관을 차단하고, 세척부와 연결된 유입관 및 유출관을 개방하는 단계; 및
    상기 여과부의 여과수단상에 밸러스트수를 분사하는 단계
    를 포함하는 여과 및 전기분해 방식의 밸러스트수 처리 시스템.
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