KR100794754B1 - 선박의 밸러스트수 처리방법 및 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 안정성을 유지하기 위하여 출발지 해양에서 취수하여 목적지의 해양에서 배출하는 밸러스트수의 처리에 관한 것으로,

해수를 취수하거나 배출하는 단계 또는 밸러스트 탱크에 저장된 해수(밸러스트수)를 강제 순환시키면서 전기분해 이외에 자외선조사를 병행하는 밸러스트수의 처리방법 및 처리장치로 구성되어,

밸러스트수에 존재하는 해양 생물의 사멸과 함께 배출시 자연 해수로 복원을 가능하게 하여 환경오염 및 생태계 파괴를 최소화할 수 있는 효과가 있게 된다.

밸러스트수, 전기분해, 자외선조사

Description

선박의 밸러스트수 처리방법 및 처리장치{Method and device for treating ballast water in vessel}

도 1a, 1b는 종래의 취수된 해수의 전부 또는 일부에 대한 전해식 밸러스트수 처리장치의 구성도.

도 2는 종래의 순환형 전해식 밸러스트수 처리장치의 구성도.

도 3a 내지 3d는 각각 본 발명의 일실시 예에 따른 밸러스트수 처리장치의 구성도.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 순환형 밸러스트수 처리장치의 구성도.

도 5는 도 4의 처리장치에 의한 밸러스트수 처리방법을 나타내는 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 밸러스트 탱크 11, 11a, 11b : 취수구

12, 12a, 12b : 취수펌프 13 : 전기분해장치

14 : 배출펌프 15 : 배출구

16a, 16b : 순환펌프 17 : 밸브

18 : 처리수 공급라인 19 : 노즐

20 : NaOCl 농도 측정센서 21 : 제어장치

30 : 자외선 조사장치 31 : 삼방밸브

32 : 제어장치 33 : 취수부 전기분해장치

본 발명은 선박의 안정성을 유지하기 위하여 사용되는 밸러스트수 처리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해수를 취수하거나 배출하는 단계 또는 밸러스트 탱크에 저장된 해수(이하, '밸러스트수(ballast water)'라 함)를 강제 순환시키면서 전기분해와 자외선조사를 병행함으로써 해수에 존재하는 해양 생물의 사멸은 물론 자연 해수로 복원된 해수의 배출 위한 선박의 밸러스트수 처리방법 및 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 유조선 및 대부분의 대형선박의 경우 선박의 안정성 및 균형의 확보를 위하여 배의 하부에 밸러스트 탱크가 구비되어 있다. 이러한 밸러스트 탱크는 화물이 없는 상황에서 일정량의 해수를 취수하여 배의 균형이 유지하기 위하여 이용된다. 이때 유입되는 해수의 양은 배의 크기, 즉 배수량을 기준으로 설정되는데 대형선박의 경우 1만톤 이상의 해수를 유입하는 경우도 빈번하게 나타난다.

이 과정에서 유입되는 해수에는 미세 해양 생물이 포함되는데, 선박이 접안한 국가 및 지역의 해수를 유입한 후 타국가 및 지역으로 이동하여 해수를 방출하는 경우, 해수 유입과정에서 혼입된 미세 해양생물이 타지역으로 전파되는 문제점 을 지니고 있다. 이러한 해상생물의 이동은 자연계에서는 거의 발생하지 않는 현상으로서 대표 생물종의 변동, 적조발생 등 심각한 생태계 교란현상을 야기하고 있어 세계적인 해양환경에 문제가 대두 되고 있다.

이러한 문제를 예방하기 위하여 밸러스트 탱크 내부의 미세 해양생물을 제거를 목적으로 유입되는 해수를 필터를 통하여 거르거나, 자외선처리나 오존처리 또는 유입된 해수에 약품을 투입하여 해양 미생물을 제거하는 방법을 사용한다.

그러나 상기의 필터를 이용하여 밸러스트수 처리하는 방법은 처리용량의 문제가 발생하고 필터의 메쉬(mesh)의 한계가 있으므로 완전한 처리가 이루어지지 못하는 문제점을 지니고 있었다. 또한, 약품을 투입하는 경우 유입된 해양 미생물을 제거할 수 있는 반면 탱크 내에 잔류하는 유독성 화학물질이 해수 방출 시에 부근 수역을 오염시켜 환경파괴가 발생하는 문제점을 지니고 있으며, 자외선처리나 오존처리의 경우에는 단시간에 처리가 완벽하게 해양 미생물을 처리하지 못하거나, 그 장치 제작에 비용이 커서 경제적으로 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.

위와 같은 처리방법 이외에 최근에는 전기분해에 의하여 해수 중에 함유된 염화나트륨(NaCl)을 차아염소산나트륨(NaOCl)으로 변환시켜 해양 생물을 사멸시키는 전해식 밸러스트수 처리방법이 제시되고 있다.

이러한 종래의 전해식 밸러스트수 처리장치를 살펴보면, 도 1a, 1b에 도시된 바와 같이 해수의 취수단계에서 전기분해하는 밸러스트수 처리장치와, 도 2에 도시된 바와 같이 밸러스트 탱크에 저장된 밸러스트수를 순환시키면서 전기분해하는 밸 러스트수 처리장치로 나누어 볼 수 있다.

도 1a는 출발지에서 취수펌프를 가동시켜 취수된 해수 전부에 대하여 전기분해장치로 전기분해한 전해수를 다수개의 밸러스트 탱크에 저장하고, 목적지에서 배수펌프로 밸러스트수를 배출하는 장치의 구성도를 나타내며, 도 1b는 2개의 취수펌프를 가동시키고 취수된 해수의 일부에 대해서만 전기분해하는 밸러스트수 처리장치의 구성도이며, 도면 중 설명되지 않은 11, 11a 및 11b는 모두 취수구, 15는 배수구를 나타내며 이하 같다.

그리고 도 2에 도시된 종래의 순환형 전해식 밸러스트수 처리장치는, 본원 발명의 출원인이 출원한 한국공개특허 10-2005-0063460에 상세히 제시된 바와 같다.

구체적으로 설명하자면, 출발지에서 취수펌프를 가동시켜 취수구를 통해 취수된 해수는 다수 개의 밸러스트 탱크에 저장되고, 밸러스트 탱크에 입수를 완료하면 밸러스트 탱크 내의 해수를 순환펌프를 가동시켜 전기분해장치로 유입한 후, 전기분해에 의하여 해수 중에 함유된 NaCl을 NaOCl로 변환시키고, 순환펌프에 의하여 NaOCl이 함유된 해수를 처리수 공급라인의 노즐을 통하여 밸러스트 탱크로 순환시킨 다음, 목적지에서 배수펌프를 가동시켜 배수구를 통하여 밸러스트수를 배출시키게 된다.

이때 제어장치는 밸러스트 탱크 내에 설치된 NaOCl 농도 측정센서에 의하여 측정된 NaOCl 농도에 따라, 순환펌프, 밸브 및 전기분해장치를 제어함으로써 전기분해장치로의 해수 순환량 또는 전기분해량 등을 제어하게 된다.

그러나 위와 같은 종래의 전해식 밸러스트수 처리장치에 의하면, 전해수의 농도가 높은 경우 밸러스트 탱크 내벽의 부식현상이 심각한 수준에 달하게 되며, NaOCl 농도가 높은 대량의 밸러스트수를 목적지의 해양에 배출하는 경우 NaOCl은 태양광의 자외선에 의하여 다시 NaCl로 치환되나 이러한 과정에서 목적지의 토착 해양 생물을 위협하게 된다는 문제점이 있었다.

또한, 대용량의 밸러스트수를 단시간 내에 처리할 필요가 있는 경우 대용량의 전기분해장치를 설치할 필요가 있으나 이는 비경제적이며, 특히 전기분해에 대하여 충분한 내성을 확보하고 있는 규조류 등의 해양 생물을 사멸시킬 수 있는 별도의 장치가 필요하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 해수의 취수나 배수 과정 또는 밸러스트 탱크에 저장된 밸러스트수를 순환시키는 과정에서 전기분해 이외에 자외선조사를 병행함으로써 해수에 존재하는 해양 생물의 효율적인 사멸은 물론 자연 해수로 복원된 해수의 배출 위한 선박의 밸러스트수 처리방법 및 처리장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선박의 밸러스트수 처리방법은, 출발지 해양의 해수를 취수하고, 취수되는 해수의 전부 또는 일부를 전기분해 하여 선박의 밸러스트 탱크에 저장한 후, 목적지의 해양에 배출하는 밸러스트수 처리방법에 있어서, 상기 취수된 해수를 밸러스트 탱크로 유입하는 단계 또는 밸러스트 탱크로부터 유출하는 단계 중 적어도 어느 한 단계에서 자외선조사하는 단계를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 출발지 해양의 해수를 취수하여 선박의 밸러스트 탱크에 저장하고, 저장된 밸러스트수를 외부로 강제 순환시키면서 소정의 NaOCl 농도에 도달하도록 전기분해한 후, 목적지의 해양에 배출하는 밸러스트수 처리방법에 있어서, 상기 해수를 취수하는 과정에서 1차 전기분해하여 밸러스트 탱크에 저장하고, 1차 전기분해된 해수를 외부로 강제 순환시키면서 2차 전기분해 또는 자외선조사하는 단계를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이때 상기 밸러스트수의 NaOCl 농도에 따라 2차 전기분해 또는 자외선조사를 선택적으로 수행하는 것이 바람직하다.

또한, 선박 하부에 해수를 저장하는 밸러스트 탱크, 해수를 전해수로 바꾸는 전기분해장치, 밸러스트 탱크와 전기분해장치 사이에서 해수를 강제 순환시키는 순환펌프, 밸러스트 탱크 내 NaOCl 농도를 측정하는 NaOCl 농도 측정센서 및 측정된 NaOCl 농도에 따라 전기분해량을 제어하는 제어장치로 이루어지는 밸러스트수 처리장치에 있어서, 해수를 밸러스트 탱크에 저장하기 전, 1차 전기분해하는 취수부 전기분해장치와, 상기 1차 전기분해 이후 상기 전기분해장치에서 2차 전기분해된 해수를 자외선을 조사하는 자외선조사장치를 더 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

이때, 상기 자외선조사장치는 전기분해장치에 병렬로 연결되고, 강제 순환되 는 해수가 전기분해장치 또는 자외선조사장치를 선택적으로 통과하도록 구성되는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명은 크게 해수를 취수하거나 배수하는 과정에서 자외선조사를 수행하는 밸러스트수 처리장치(도 3a 내지 3d 참조)와, 밸러스트수를 강제 순환시키면서 자외선조사를 수행하는 순환형 밸러스트수 처리장치(도 4, 도 5 참조)로 나누어 볼 수 있는데, 이하에서는 설명의 편의상 도 1a, 1b 및 2에 도시된 종래 기술과 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하기로 하며, 하기의 취수부 전기분해장치와 전기분해장치는 기능과 용도가 같은 것으로 도 4에서 보는 바와 같이 두 전기분해장치를 구분하는 것으로 해수의 취입부에 설치하는 것을 취입부 전기분해장치로 명기하였고, 종래 기술과 차별되는 특징적인 부분에 대해서만 상세히 설명하기로 한다.

도 3a의 밸러스트수 처리장치는, 취수펌프(12)에 의하여 취수된 해수 전부를 전기분해장치(13)를 통과시키면서 1차적으로 해양 생물을 사멸시킨 후, 자외선조사장치(30)를 통과시키면서 아직 생존하고 있는 해양 생물을 2차적으로 사멸시킴으로써 효과적으로 해양 생물을 사멸시킬 수 있게 된다. 한편, 이때 전기분해에 의하여 해수 내의 NaCl은 NaOCl로 변환되면서 해수 내의 NaOCl 농도는 상승하게 되나 자외 선조사장치(30)에 의하여 NaOCl의 농도는 감소하게 되므로 밸러스트 탱크(10) 내벽의 부식 문제를 해결할 수 있게 된다.

도 3b의 밸러스트수 처리장치는, 밸러스트수를 목적지의 해양에 배출하기 전 자외선조사장치(30)를 통과시킴으로써 해양 생물의 최종적인 사멸과 함께 해수의 NaOCl의 농도 낮출 수 있게 된다.

도 3c의 밸러스트수 처리장치는, 2개의 취수펌프(12a, 12b)에 의하여 취수되고, 일부 해수만을 전기분해장치(13)를 통과시킨 후 혼합한 다음, 자외선조사장치(30)를 통과시킴으로써 전기분해장치(13)의 부하를 감소시킬 수 있으며, 밸러스트 탱크(10)에 저장되는 해수의 NaOCl 농도를 낮추게 된다.

도 3d의 밸러스트수 처리장치는, 도 3c와 달리 밸러스트수가 배출되면서 자외선조사장치(30)를 통과하게 된다.

한편, 도면에는 도시되어 있지 않으나 설계 목적에 따라 도 3a, 3b에 도시된 자외선조사장치(30)를 혼합하여 사용하거나, 도 3c, 3d에 도시된 자외선조사장치(30)를 혼합하여 사용할 수 있음은 물론이다.

다음으로, 도 4의 순환형 밸러스트수 처리장치는, 도 2에 도시된 종래의 순환형 밸러스트수 처리장치의 구성 중 취수시에 1차 전기분해하는 취수부 전기분해장치(33)를 설치하여 해수 중 NaCl을 NaOCl으로 치환하여 밸러스트 탱크로 유입시키고, 상기 취수부 전기분해장치(33) 이외에 순환펌프와 연결하여 자외선조사장치(30)와 병렬로 연결하는 전기분해장치(13)를 설치하고, 강제 순환되는 해수가 전기 분해장치(13) 또는 자외선조사장치(30)를 선택적으로 통과하도록 병렬로 연결되는 라인에 삼방밸브(3-way valve : 31)가 구성된다. 이때 밸브의 구성은 삼방밸브(31)에 한하는 것은 아니며, 동일한 기능을 갖는 다양한 종류의 밸브 구성이 가능함은 물론이다.

위 밸러스트수 처리장치의 선박이 목적지에 도달하기 전에 해수를 강제 순환시키면서 충분한 자체 순환을 시키면서, 제어장치(32)에 의하여 NaOCl 농도 측정센서(20)에서 측정된 NaOCl 농도와 기설정된 농도를 비교하여, 밸러스트 탱크(10) 내의 NaOCl 농도가 설정 농도보다 낮은 경우 해수를 전기분해장치(13)를 통과하도록 하고, 반대로 설정 농도보다 높은 경우 자외선조사를 통하여 농도를 낮춤으로써 해양 생물의 사멸 작용과 자연 해수로의 복원 작용을 효과적으로 수행할 수 있게 된다.

이상에서와 같이 구성된 본 발명에 따른 순환형 밸러스트수 처리방법을 도 5의 순서도를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 취수펌프(12)를 가동시켜 해수를 밸러스트 탱크(10)로 유입 한다(S 11) 상기의 해수의 유입시에 전기분해용 전극이 있는 취수부 전기분해장치(33)로 해수 중의NaCl 성분을 NaOCl으로 치환하면서 1차로 미생물을 사멸시키는 전기분해를 실시(S 12)하고, 밸러스트 탱크(10)에 입수 완료를 확인(S 13)한 후, 입수가 완료되었으면 밸러스트 탱크(10) 내의 해수를 전기분해용 전극이 있는 전기분해장치(13)로 순환펌프(16a)를 하여 유입시킨다(S 14).

그 후 유입된 해수 중 NaCl 성분은 전기분해에 의하여 NaOCl로 변환시키면서 잔존 미생물을 제거하는 2차 전기분해(S 15)를 실시하고, NaOCl이 함유된 해수를 밸러스트 탱크(10)로 순환시키기 위한 순환펌프(16b)를 통하여 해수를 순환 시킨다.(S 16).

이때 발생 된 NaOCl 성분이 밸러스트 탱크(10) 내부에 용이하게 확산할 수 있도록 밸러스트 탱크(10) 상면을 따라 배치된 처리수 공급라인(18) 및 노즐(19)을 통해 균일하게 배출시킨다.

이러한 일련의 과정을 통해 유입되는 NaOCl의 양이 해양 미생물을 사멸시킬 정도로 농도를 유지하여야 하므로 NaOCl 농도 측정센서(20)를 이용하여 NaOCl의 농도를 측정하고(S 17), NaOCl의 농도가 설정 농도에 도달하였는지를 판단하여(S 18) 설정 농도에 도달할 때까지 해수를 계속하여 순환시킨다.

한 예로, 농도 측정에서 기설정 농도 보다 낮으면 전기분해를 하고, 농도가 기설정 농도 보다 높으면 자외선조사를 한다.

NaOCl 농도가 설정 농도에 도달하면 제어장치(32)에 의하여 전기분해장치(13)로의 해수의 순환은 차단하고 자외선조사장치(30)로의 해수 순환을 개방되도록 삼방밸브(31)를 제어하여 자외선조사를 실시(S 19)한다. 자외선조사된 해수는 순환펌프(16b)를 통해 밸러스트 탱크(10)로 배출한 후에 밸러스트 탱크(10) 내에서 다시 잔류 NaOCl 농도를 측정(S 20)하여 기설정된 농도와 비교하여(S 21) 설정 농도에 도달될 때까지 순환을 계속하며, 설정 농도 즉, 밸러스트 탱크(10)의 부식에 안전한 농도에 도달하면 순환펌프(16a, 16b)를 정지시킨다(S 22).

이상의 모든 과정이 끝나면 최종적으로 배수펌프(14)를 통해 밸러스트수를 안전하게 목적지의 해양으로 배출하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 형태에 관해 설명하였으나, 이는 단지 예시적인 것이며 본 발명의 기술적 사상의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이며, 본 발명에 개시된 내용과 동일한 기능을 하는 한 균등 수단으로 볼 수 있음이 자명하므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 형태에 국한되어 정해져서는 안 되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 구성된 본 발명 선박의 밸러스트수 처리장치 및 처리방법에 의하면, 출발지 해양에서 취수된 밸러스트수의 해양 생물을 효과적으로 사멸시킬 수 있을 뿐만 아니라, 목적지의 해양에서의 밸러스트수 배출 전에 자연 해수 상태로 환원시킬 수 있게 됨에 따라 환경오염 및 생태계 파괴를 최소화할 수 있음은 물론, 밸러스트수의 처리 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 출발지 해양의 해수를 취수하여 선박의 밸러스트 탱크에 저장하고, 저장된 밸러스트수를 외부로 강제 순환시키면서 소정의 NaOCl 농도에 도달하도록 전기분해한 후, 목적지의 해양에 배출하는 밸러스트수 처리방법에 있어서,

   상기 해수를 취수하는 과정에서 1차 전기분해하여 밸러스트 탱크에 저장하고, 상기 밸러스트 탱크에 자외선조사장치(30)와 전기분해장치(13)가 병렬로 연결되어 1차 전기분해된 해수를 외부로 강제 순환시키면서 상기 밸러스트수의 NaOCl 농도가 설정농도 보다 낮으면 2차 전기분해를 수행하고, 상기 밸러스트수의 NaOCl 농도가 설정농도 보다 높으면 자외선조사를 수행하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트수 처리방법.
3. 삭제
4. 선박 하부에 해수를 저장하는 밸러스트 탱크(10), 해수를 전해수로 바꾸는 전기분해장치(13), 밸러스트 탱크(10)와 전기분해장치(13) 사이에서 해수를 강제 순환시키는 순환펌프(16a,16b), 밸러스트 탱크(10) 내 NaOCl 농도를 측정하는 NaOCl 농도 측정센서(20) 및 측정된 NaOCl 농도에 따라 전기분해량을 제어하는 제어장치(21)로 이루어지는 밸러스트수 처리장치에 있어서,

   상기 밸러스트 탱크(10)에 해수를 저장하기 전에 예비 전기분해하는 취수부 전기분해장치(33)와,

   상기 순환펌프(16a,16b)에 의해 순환되는 해수에 자외선을 조사하는 자외선조사장치(30)를 더 포함하며,

   상기 자외선조사장치(30)는 상기 전기분해장치(13)에 병렬로 연결되고,

   상기 밸러스트 탱크(10)에서 강제 순환되는 해수는, 상기 밸러스트수의 NaOCl 농도가 설정농도 보다 낮으면 전기분해장치(13)를 통과하도록 구성되고, 상기 밸러스트수의 NaOCl 농도가 설정농도 보다 높으면 자외선조사장치(30)를 통과하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트수 처리장치.
5. 삭제

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