KR100870568B1 - 기름 회수 분리 장치 - Google Patents

Abstract

기름 회수 분리 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 기름 회수 분리 장치는 부구를 내장하고 깔대기형으로 이루어져 수면으로부터 기름을 포함한 물을 취수하여 취수 탱크로 수집하는 취수부와, 상기 취수부와 호스로 연결되어 기름을 포함한 물을 취수하도록 펌핑하는 취수 펌프와, 상기 취수 탱크내 취수된 기름을 포함한 물의 표면에 위치하도록 상부에는 부구를 내장하고 저면에는 취수구를 포함하여 하부 일측에는 초음파 신호를 발사하고 수신하는 복수 개의 제1 초음파 트랜스듀서들을 구비하는 기름 분리부와, 상기 제1 초음파 트랜스듀서들 간에서 초음파 신호를 발사하고 수신하도록 제어하고 발사와 수신 사이의 시간 차이가 미리 결정된 소정값을 초과하지 않는 것으로 판별되면 제1 온 명령을 출력하는 제1 제어부와, 일측은 상기 취구수와 호스로 연결되고 타측은 기름 수거 탱크에 연결되어 상기 제1 제어부로부터의 제1 온 명령에 응답하여 상기 기름 수거 탱크로 기름으로 판별된 액체를 펌핑하는 기름 분리 펌프와, 상기 취수 탱크내 하부 일측에 삽입되며 하부 일측에는 초음파 신호를 발사하고 수신하는 복수 개의 제2 초음파 트랜스듀서들을 구비하는 물 분리부와, 상기 제2 초음파 트랜스듀서들 간에서 초음파 신호를 발사하고 수신하도록 제어하고 발사와 수신 사이의 시간 차이가 미리 결정된 소정값을 초과하는 것으로 판별되면 제2 온명령을 출력하는 제2 제어부, 및 일측은 상기 취수 탱크의 바닥에 연결되고 타측은 선박 외측에 연결되어 상기 제2 제어부로부터의 제1 온 명령에 응답하여 물로 판별된 액체를 펌핑하는 물 배출 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 취수부가 기름 유출 지역의 물 표면에 뜬 상태에서 기름을 포함하는 물을 취수 탱크로 취수하고 취수 탱크내의 상면과 바닥면에서 각각 초음파 트랜스듀서를 사용하여 기름 또는 물인지를 판별한다. 판별된 결과에 따라 기름 분리 펌프과 물 배출 펌프를 각각 독립적으로 구동하도록 하여 기름은 기름 회수 탱크로 회수하고 물은 선박외로 배출하여 신속하고 정확하게 유출된 기름을 회수하는 것이 가능하다,

기름, 유출, 회수, 초음파

Description

기름 회수 분리 장치{Oil seperating and returning device}

본 발명은 누출 원유 분리 회수 장치에 관한 것으로 더 상세하게는 수면에 부구를 포함하는 취수기를 설치하고 초음파의 전달 시간차를 이용하여 원유와 물을 분리 및 회수하는 장치에 관한 것이다.

우리나라에서도 최근에 충남 태안 앞바다에서 기름 유출 사고가 발생하였다. 기름 유출 사고가 발생하면 오일 펜스, 흡착포, 및 유화제를 사용한다. 오일 펜스는 기름저장시설, 탱커, 탱커 계류 시설에서 흘러나온 기름이 퍼지는 것을 막고 제거할 목적으로 일정 수역에 설치한 띄우개로 된 울타리를 말한다. 하지만, 오일 펜스는 파도가 없이 잔잔한 상태가 아니면 효과가 없다는 문제점이 있다. 흡착포는 처리 가격이 비싸고 처리 면적이 제한될 뿐만 아니라 처리량도 적으며 수상에서는 사용할 수 없다는 문제점이 있다.

이러한 이유로 바다에서 대량의 기름 유출 사고가 발생하면 주위로 퍼지는 것을 방지하기 위하여 유화제를 살포하는 방식이 흔히 사용되고 있다. 하지만 유화제를 사용하는 것은 사고 발생 초기에 다량의 기름이 덩어리지면서 가라앉기 때문에 주위로 퍼져 나가지 못하게 되어 효과가 좋으나 기름이 흩어져 해안가나 유막이 얇아진 후에는 효과를 보기 어렵다는 것이 유럽과 미국 등 방제선진국의 경험이며 방침이라는 점에 대해서는 알려진 사실이 되어 있다.

또한, 바다에 유출된 원유에 유화제를 사용하는 것은 생태계를 보호하는 데 실질적인 영향을 주기보다는 오히려 이로 인한 2차 피해를 야기할 것이라는 주장이 지속적으로 제기되어 있다. 또한 유화제가 유막(油膜)을 없애 마치 사라진 것처럼 보이게 하기 때문에 유화제의 사용이 보편적으로 이루어지고 있으나 유화제에 포함된 화학물질의 독성에 대한 심각성이 여러 차례에 걸쳐 논란이 되고 있는 실정이다.

따라서, 기름 유출시에 가장 바람직한 방제 방법으로는 어선을 동원하여 해상에서 기름을 신속히 수거하는 것이라 할 것이다. 국내실용신안공보 제1992-0007503호에는 해상 수면의 부유 기름을 수거하는 장치가 개시되어 있다. 상기 공보자료에 개시된 부유 기름 제거 장치는 부구체 내부에 개구부와 턱부를 두고 섬유 삽입구 내단부가 집유관에 관통되게 형성하여 기름 흡착섬유를 꽉차게 삽입설치하며 집유관 양단에 연장관부를 형성한 다수 개의 부구체를 일렬로 연결한다. 또한, 선단에는 지지부구 위에 급기관을 연결설치하고, 내단에는 연결관을 연결하여 동력선 위에 착설한 흡입펌프에 연결설치하고 연결관 하부에 기름배출관을 착설하여 기름탱크로 배출되게 한다. 하지만, 상기와 같은 종래의 기름 회수 분리 장치는 물이 유입되는 것을 초기에는 어느 정도 억제되기는 하나 기름 흡착 섬유로 물이 유입되는 것을 방지하는 구조상 극소량의 기름층만 효과를 기대할 수 있고 물이 유입되는 것을 차단할 수는 없는 구조이며 유입된 물을 처리할 수 없어 현실적으로 적용하기 가 곤란하다. 또한, 기름 흡착 섬유의 특성상 오랜 시간동안 바닷물과 부유물질에 노출되면서 사용 시간이 길어질수록 물을 배척하는 효과가 사라져 물의 유입은 더 증가된다는 문제점이 예상된다.

종래의 다른 기름 수거 장치가 대한민국 공개특허 제1997-062210호에 개시되어 있다. 상기 공개 특허에 따르면 펌프의 흡입력에 의하여 물과 기름을 빨아들이는 흡입체와, 이 흡입체가 흡입한 혼합물을 물과 기름으로 분류토록 하는 분류탱크에 의하여 수거장치를 구성토록 함으로써, 하천 및 해양에 유출된 기름을 수거할 수 있게 한다.

하지만, 상기 수거 장치는 분류 탱크에서 물과 기름이 층을 이루는 것을 이용하지만 실제로는 기름 배출구의 위치가 분류 탱크의 상부 일측에 고정되어 있는 구조로 이루어져 있어서 그 위치까지 수위가 도달하지 않은 상태에서는 기름 분리 및 수거가 되지 않으며 부정확한 인력에 의하여 기름 배출구와 바닷물 배출구를 여닫지 않으면 정상적인 사용이 어렵다는 문제가 있다. 또한, 배출구의 위치에 바닷물이 차있는 상태인지 기름이 차있는 상태인지를 식별할 수 없다. 또한, 상기 수거 장치는 바닷물 유입, 또는 기름 유입이 많은 경우에는 각각 기름이 섞이지 않은 최하위 바닷물만을, 또는 물이 섞이지 않은 최상위 기름층만을 신속히 배출하여야 하나 그것이 이루어지지 않아 실질적으로 기름 유출 현장에 적용하기에는 많은 무리가 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 유출된 기름의 양이 적거나 물결이나 파도가 존재하는 경우에도 기름 유출 지역으로부터 취수한 기름을 포함한 물에서 물을 포함하지 않는 최상위의 기름과 기름을 포함하지 않은 최하위층의 물을 센서 감지에 의하여 감지하고 독립적으로 펌핑함으로써 신속하고 정확하게 분리 및 배출할 수 있는 기름 분리 회수 장치를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 기름 분리 회수 장치는,

부구를 내장하고 깔대기형으로 이루어져 수면으로부터 기름을 포함한 물을 취수하여 취수 탱크로 수집하는 취수부와,

상기 취수부와 호스로 연결되어 기름을 포함한 물을 취수하도록 펌핑하는 취수 펌프와,

상기 취수 탱크내 취수된 기름을 포함한 물의 표면에 위치하도록 상부에는 부구를 내장하고 저면에는 흡입구와 배출구를 포함하며 하부 일측에는 초음파 신호를 발사하고 수신하는 복수 개의 제1 초음파 트랜스듀서들을 구비하는 기름 분리부와,

상기 제1 초음파 트랜스듀서들 간에서 초음파 신호를 발사하고 수신하도록 제어하고 발사와 수신 사이의 시간 차이가 미리 결정된 소정값을 초과하지 않는 것으로 판별되면 제1 온 명령을 출력하는 제1 제어부와,

일측은 상기 배출구와 호스로 연결되고 타측은 기름 수거 탱크에 연결되어 상기 제1 제어부로부터의 제1 온 명령에 응답하여 상기 기름 수거 탱크로 기름으로 판별된 액체를 펌핑하는 기름 분리 펌프와,

상기 취수 탱크내 하부 일측에 삽입되며 하부 일측에는 초음파 신호를 발사하고 수신하는 복수 개의 제2 초음파 트랜스듀서들을 구비하는 물 분리부와,

상기 제2 초음파 트랜스듀서들 간에서 초음파 신호를 발사하고 수신하도록 제어하고 발사와 수신 사이의 시간 차이가 미리 결정된 소정값을 초과하는 것으로 판별되면 제2 온명령을 출력하는 제2 제어부, 및

일측은 상기 취수 탱크의 바닥에 연결되고 타측은 선박 외측에 연결되어 상기 제2 제어부로부터의 제1 온 명령에 응답하여 물로 판별된 액체를 펌핑하는 물 배출 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 장치는 상기 기름 분리부와 상기 물 분리부의 하부 타측에는 액체의 온도를 감지하는 온도 센서를 더 포함하고, 상기 제1 제어부와 상기 제2 제어부는 상기 온도 센서에 의하여 측정된 온도값을 사용하여 상기 소정값을 보정하여 보정된 소정값을 미리 결정된 소정값으로 대체하여 사용하는 것도 가능하다.

또한, 상기 취수부는 부구와 취수 깔대기 및 상기 부구와 취수 깔대기를 고정하되 그 사이의 거리를 조절하여 고정할 수 있도록 이루어진 길이 고정 부재를 포함하여 이루어지는 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 따르면 기름이 유출된 바다 표면으로부터 기름이 포함된 물을 취수 탱크로 끌어들이고 물과 기름이 층을 이루고 나서 기름층의 최상부층에서 기름만을 감지하여 강제 배출하고 취수 탱크의 하부층에서는 물을 감지하여 물 만을 강제 배출함으로써, 유출된 기름의 양이 적거나 물결이나 파도가 존재하는 경우에도 기름 유출 지역으로부터 취수한 기름을 포함한 물에서 물을 포함하지 않는 최상위의 기름과 기름을 포함하지 않은 최하위층의 물을 센서 감지에 의하여 감지하고 독립적으로 펌핑함으로써 신속하고 정확하게 분리 및 배출할 수 있다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명에 따른 기름 회수 분리 장치의 구조와 사용 상태를 개략적으로 나타내었다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기름 회수 분리 장치는 기름 유출 지역, 예컨대, 바다 위에 선박(10)을 이용한다. 기름 유출 지역의 선박(10) 외부에는 부구를 내장하여 기름을 포함하는 물을 취수하는 취수부(102)를 구비한다. 취수부(102)는 플렉시블 튜브(104)를 통하여 취수 펌프(106)에 연결된다. 취수된 기름을 포함한 물은 취수 탱크(108)로 수집되고 상기 취수 탱크(108)의 각각 표면과 바닥면에서는 초음파 신호를 발사 및 수신하는 초음파 트랜스듀서를 구비하도록 하고 초음파 신호의 발사 및 수신 사이의 시간 차이를 사용하여 각각에 연결된 기름 분리 펌프(110)와 물 배출 펌프(114)를 가동할지를 결정함으로써 연속적으로 기름은 기름 탱크(112)로 수집하고 물은 해상으로 배출한다.

여기서, 상기 취수부(102)는 부구(1002)와 취수 깔대기(1004) 및 상기 부구(1002)와 취수 깔대기(1004)를 고정하되 그 사이의 거리를 조절하여 고정할 수 있도록 이루어진 길이 고정 부재(1006)를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 이와 같은 구조에서는 유출된 기름양이 적은 경우에는 고정 부재(1006)를 조정하여 부구(1002)와 취수 깔대기(1004) 사이의 거리를 짧게 함으로써 취수 깔대기(1004)로 얇은 표층의 기름 부분만을 빠르게 흡입할 수 있다. 반면에 유출된 기름양이 많은 경우에는 고정 부재(1006)를 조정하여 부구(1002)와 취수 깔대기(1004) 사이의 거리를 길게 하여 상당히 두꺼운 표층의 기름 부분층을 흡입할 수 있다. 즉, 누출된 기름의 양에 따라 선택적으로 고정 부재(1006)를 조정하여 부구(1002)와 취수 깔대기(1004) 사이의 거리를 조정하여 사용한다. 고정 부재(1006)의 형태는 첨부된 청구항들에 의하여 정의되는 본원 발명의 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 이루어질 수 있다.

도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기름 회수 분리 장치의 구조를 나타내었다. 도 3에는 2의 기름 회수 분리 장치에서 기름 분리부와 제1 제어부의 세부 구조를 나타내었다. 도 2 및 도 3을 참조하면 본 발명에 따른 기름 회수 분리 장치는 부구를 내장하고 깔대기형으로 이루어져 수면으로부터 기름을 포함한 물을 취수하여 취수 탱크(208)로 수집하는 취수부(202)와, 상기 취수부(202)와 플렉스블 튜브(204)로 연결되어 기름을 포함한 물을 취수하도록 펌핑하는 취수 펌프(206)와, 상기 취수 탱크(208)내 취수된 기름을 포함한 물의 표면에 위치하도록 상부에는 부구(302)를 내장하고 저면에는 흡입구(304)와 배출구(306)를 포함하며 하부 일측에 는 초음파 신호를 발사하고 수신하는 복수 개의 제1 초음파 트랜스듀서들(308)을 구비하는 기름 분리부(22)를 구비한다. 또한, 상기 기름 분리부(22)와 상기 물 분리부(22)의 하부 타측에는 액체의 온도를 감지하는 온도 센서(310)를 선택적으로 더 구비할 수 있다.

또한, 상기 기름 회수 분리 장치는 상기 제1 초음파 트랜스듀서들(308) 간에서 초음파 신호를 발사하고 수신하도록 제어하고 발사와 수신 사이의 시간 차이가 미리 결정된 소정값을 초과하지 않는 것으로 판별되면 제1 온 명령을 출력하는 제1 제어부(232)와, 일측은 상기 배출구(306)와 호스로 연결되고 타측은 기름 수거 탱크(280)에 연결되어 상기 제1 제어부(232)로부터의 제1 온 명령에 응답하여 상기 기름 수거 탱크(280)로 기름으로 판별된 액체를 펌핑하는 기름 분리 펌프(244)를 구비한다. 제1 제어부(232)는 발사와 수신 사이의 시간 차이를 측정하는 시간차 측정부(332)와 측정된 시간 차이값이 미리 결정된 소정값을 초과하는지를 식별하여 초과하는 것으로 판별되면 제1 온 명령을 출력하는 판별부(334)로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 기름 회수 분리 장치는 상기 취수 탱크(208)내 하부 일측에 삽입되며 하부 일측에는 초음파 신호를 발사하고 수신하는 복수 개의 제2 초음파 트랜스듀서들을 구비하는 물 분리부(26)와,

상기 제2 초음파 트랜스듀서들 간에서 초음파 신호를 발사하고 수신하도록 제어하고 발사와 수신 사이의 시간 차이가 미리 결정된 소정값을 초과하는 것으로 판별되면 제2 온명령을 출력하는 제2 제어부(262), 및

일측은 상기 취수 탱크(208)의 바닥에 연결되고 타측은 선박 외측에 연결되어 상기 제2 제어부(262)로부터의 제1 온 명령에 응답하여 물로 판별된 액체를 펌핑하는 물 배출 펌프(264)를 구비한다.

상기 실시예를 설명하기 위한 도면에서는 초음파 트랜스듀서가 한쌍으로 이루어진 것을 도시하였으나 필요에 따라 다양한 구조로 배치하는 것도 가능할 것이다.

한편, 액체의 온도에 따라 소리의 전달 시간이 달라지므로 온도에 따른 보상을 해주는 것이 보다 바람직하다. 따라서, 상기 기름 분리부(22)의 하부 타측에는 액체의 온도를 감지하는 온도 센서(310)를 구비하도록 하며 상기 제1 제어부(232)는 상기 온도 측정된 온도값을 사용하여 상기 소정값을 보정하여 보정된 소정값을 미리 결정된 소정값으로 대체하여 판별에 사용할 수 있다. 동일하게 물 분리부(26)도 온도 센서를 구비하도록 하고 제2 제어부(262)는 상기 온도 측정된 온도값을 사용하여 상기 소정값을 보정하여 보정된 소정값을 미리 결정된 소정값으로 대체하여 판별에 사용할 수 있다. 바다와 같이 온도 상황이 매우 급변하는 상황에서는 온도를 측정하여 보상하는 것이 실제 데이터의 정확도 측면에서 매우 바람직할 것이다.

도 4에는 제1 제어부(232)와 제2 제어부(262)의 제어 과정의 일예를 흐름도로써 나타내었다. 도 4를 참조하면, 먼저 취수 탱크의 표면부와 바닥면에 설치되는 초음파 트랜스듀서를 사용하여 초음파 전달 시간 차이를 측정(단계 S400)한다. 실험에 의하면 바닷물의 경우에는 20℃에서 1532 m/sec 정도의 전달 속도를 나타내고 원유의 경우에는 1397 m/sec(crude oil, #1314 API=27.0) 또는 1295 m/sec(crude oil, #1314 API=40.0)를 나타내어 바닷물과 원유는 상당한 전달 속도 차이를 나타낸다. 따라서, 초음파 전달 시간 차이의 결과값으로 판단할 때 그 전달 속도가, 예컨대, 1405 m/s를 초과하는지를 식별(단계 S402)하여, 초과하는 경우라면 바닷물인 것으로 결정(단계 S404)하고, 그렇지 않은 경우라면 기름인 것으로 결정(단계 S406)한다. 바닷물인 것으로 결정된 경우에는 물 배출 펌프는 온 되도록 하며 기름 분리 펌프를 오프(단계 S410)된다. 기름인 것으로 결정된 경우에는 물 배출 펌프는 오프 되도록 하며 기름 분리 펌프를 온(단계 S412)한다.

상기와 같은 기름 회수 분리 장치는 기름이 유출된 바다 표면으로부터 기름이 포함된 물을 취수 탱크로 끌어들이고 물과 기름이 층을 이루고 나서 기름층의 최상부층에서 기름만을 감지하여 강제 배출하고 취수 탱크의 하부층에서는 물을 감지하여 물 만을 강제 배출한다. 따라서, 유출된 기름의 양이 적거나 물결이나 파도가 존재하는 경우에도 기름 유출 지역으로부터 취수한 기름을 포함한 물에서 물을 포함하지 않는 최상위의 기름과 기름을 포함하지 않은 최하위층의 물은 센서 감지에 의하여 감지되어 독립적 및 자동적으로 펌핑 아웃된다. 이로써, 별도의 인력이 없이도 신속하고 정확하게 해상이나 하천에 유출된 기름을 분리하여 수거하고 물은 밖으로 배출할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 기름 회수 분리 장치의 구조와 사용 상태를 개략적으로 나타낸 도면,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기름 회수 분리 장치의 구조를 나타낸 도면,

도 3은 도 2의 기름 회수 분리 장치에서 기름 분리부와 제1 제어부 구조의 일예를 세부 도시한 도면, 및

도 4는 제1 제어부와 제2 제어부의 제어 과정의 일예를 나타낸 흐름도.

Claims (3)

1. 부구를 내장하고 깔대기형으로 이루어져 수면으로부터 기름을 포함한 물을 취수하여 취수 탱크로 수집하는 취수부;

   상기 취수부와 호스로 연결되어 기름을 포함한 물을 취수하도록 펌핑하는 취수 펌프;

   상기 취수 탱크내 취수된 기름을 포함한 물의 표면에 위치하도록 상부에는 부구를 내장하고 저면에는 흡입구와 배출구를 포함하며 하부 일측에는 초음파 신호를 발사하고 수신하는 복수 개의 제1 초음파 트랜스듀서들을 구비하는 기름 분리부;

   상기 제1 초음파 트랜스듀서들 간에서 초음파 신호를 발사하고 수신하도록 제어하고 발사와 수신 사이의 시간 차이가 미리 결정된 소정값을 초과하지 않는 것으로 판별되면 제1 온 명령을 출력하는 제1 제어부;

   일측은 상기 배출구와 호스로 연결되고 타측은 기름 수거 탱크에 연결되어 상기 제1 제어부로부터의 제1 온 명령에 응답하여 상기 기름 수거 탱크로 기름으로 판별된 액체를 펌핑하는 기름 분리 펌프;

   상기 취수 탱크내 하부 일측에 삽입되며 하부 일측에는 초음파 신호를 발사하고 수신하는 복수 개의 제2 초음파 트랜스듀서들을 구비하는 물 분리부;

   상기 제2 초음파 트랜스듀서들 간에서 초음파 신호를 발사하고 수신하도록 제어하고 발사와 수신 사이의 시간 차이가 미리 결정된 소정값을 초과하는 것으로 판별되면 제2 온명령을 출력하는 제2 제어부; 및

   일측은 상기 취수 탱크의 바닥에 연결되고 타측은 선박 외측에 연결되어 상기 제2 제어부로부터의 제1 온 명령에 응답하여 물로 판별된 액체를 펌핑하는 물 배출 펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기름 회수 분리 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기름 분리부와 상기 물 분리부의 하부 타측에는 액체의 온도를 감지하는 온도 센서를 더 포함하고,

   상기 제1 제어부와 상기 제2 제어부는 상기 온도 센서에 의하여 측정된 온도값을 사용하여 상기 소정값을 보정하여 보정된 소정값을 미리 결정된 소정값으로 대체하여 사용하는 것을 특징으로 하는 기름 회수 분리 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 취수부는,

   부구와 취수 깔대기 및 상기 부구와 취수 깔대기를 고정하되 그 사이의 거리를 조절하여 고정할 수 있도록 이루어진 길이 고정 부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 기름 회수 분리 장치.

Images