KR100927426B1 - Plasma treatment device and method thereof, ballast water treatment device - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A plasma processing device, a plasma processing method thereof, and a ballast water processing device including the same are provided to maintain plasma of high current continuously after making a conductive channel between two electrodes. CONSTITUTION: A plasma processing device includes a first power part(10), a second power part(20), a discharge electrode(EL1,EL2), a first switching element(30), and a second switching element(40). The first power part generates the first high pressure pulse, and the second power part generates the second high pressure pulse. The first and the second switching elements are connected between the first and the second power parts. The first high pressure pulse is supplied to the discharge electrode. Arc plasma is generated between the discharge electrodes.

Description

플라즈마 처리장치 및 처리방법, 밸러스트 워터 처리장치{PLASMA TREATMENT DEVICE AND METHOD THEREOF, BALLAST WATER TREATMENT DEVICE} Plasma treatment device and treatment method, ballast water treatment device {PLASMA TREATMENT DEVICE AND METHOD THEREOF, BALLAST WATER TREATMENT DEVICE}

본 발명은 플라즈마 처리장치 및 처리방법, 밸러스트 워터 처리장치에 관한 것이다. The present invention relates to a plasma treatment apparatus, a treatment method and a ballast water treatment apparatus.

최근, 여러 나라에서 외래 해양 생물종에 의한 피해가 발생하였는 바, 외래 해양 생물종의 이동수단 및 유입요인으로는 주로 선박을 통해 유입된 것으로 나타나고 있으며, 특히 선박의 밸러스트 워터에 의한 유입이 갈수록 심각해지고 있는 실정이다. 선박의 밸러스트 워터는 선박의 흘수와 트림을 조정하기 위하여 적재하는 중량이고, 선박의 균형유지와 안정성을 높이는 기능과 동시에 화물을 충분히 적재하지 않은 경우에 추진기와 방향타가 물속에서 효과적으로 작동되게 하는 보조기능도 수행한다. 오늘날에는 구하기 쉽고 상대적으로 비용 절감에 유리한 이유로 해수나 담수를 밸러스트 워터로 사용하는 것이 보편화되어 있다. 그러나, 특히 해수를 넣을 때 같이 들어왔던 해양 생물종이 선적항에서 배출됨으로써 다른 지역으로 유입되는데, 국제해사기구(IMO: International Maritime Organization)에 따르면 선박에 의해 연간100 억톤의 바닷물이 옮겨지고, 7천 여종 이상의 생물이 밸러스트 워터를 따라 이동한 것으로 나타났으며, 전문가들은 이 밸러스트 워터를 통해 하루에만3,000 종 이상의 해양 생물종이 이동되고 있는 것으로 추정하고 있다. Recently, due to the damage caused by foreign marine species in various countries, the means and inflow factors of foreign marine species have been shown to be mainly introduced through ships. The situation is getting worse. The ballast water of a ship is the weight to be loaded to adjust the draft and trim of the ship, and it is a function to improve the balance and stability of the ship and to assist the propeller and rudder to operate effectively in the water when the cargo is not loaded sufficiently. Also perform. Today, it is common to use seawater or fresh water as ballast water for reasons of availability and relative cost savings. However, marine species, especially those that came in when seawater was introduced, are introduced into other regions by being discharged from the port of shipment. According to the International Maritime Organization (IMO), 10 billion tons of seawater is transferred annually by ships, and 7,000 species The above organisms have migrated along ballast water, and experts estimate that more than 3,000 species of marine species are being migrated through the day.

즉, 외국서 온 화물선이나 유조선이 수입 광물이나 석유 등을 내려 놓으면 수면 근처에 있던 배의 무게중심이 위로 올라간다. 이때, 프로펠러 일부가 수면으로 나오면 공기 중에서 헛돌게 돼 배가 앞으로 잘 나아가지 않는다. 가벼워진 탓에 전복될 위험도 커진다. 이에 출발 전 빈 배의 바닥 안 쪽에 바닷물을 채워 약간 가라앉힌다. 이렇게 선박의 균형을 맞추기 위해 채워지는 물이 밸러스트 워터(이하, 밸러스트 워터라 한다.)이다. 보통 20만t급 유조선에는 5만~7만, 12만t급 화물선에는3 만~4 만t 정도의 밸러스트 워터를 채운다. 이때, 탱크 안을 채우는 바닷물과 함께 해양 생물도 함께 유입되어, 문제는 배가 도착지의 바다에 밸러스트 워터를 방출한다는 것이다. 밸러스트 워터에 실려간 자국의 해양 생물은 이렇게 타국으로 이동되고, 수출 화물선은 반대로 타국의 해양 생물을 밸러스트 워터에 실어 자국의 바다로 가져온다. 따라서, 밸러스트 워터를 통해 유입된 외래 종들로 바다가 황폐화되어 가고 있다. 반대로, 한국생물도 밸러스트 워터에 실려 외국으로 많이 옮겨졌다. 밸러스트 워터에 실려 이동한 생물이 새로운 환경에 적응할 확률은 대략 3%로 매우 낮다. 그러나, 염분이나 온도 변화에 잘 견디거나 해수와 담수에서 모두 서식하는 등 환경변화에 덜 민감한 생물이 주로 살아남아, 살아남은 외래종이 토종 포식자에게 낯선 먹이이기 때문에 잘 잡아먹히지 않아 걷잡을 수 없이 번식한다. 이와 같이, 밸러스트 워터를 통해 유입된 외래종들의 침입으로 서서히 황폐화되어 가는 바다를 지키기 위한 대책이 절실하다. 최근 건조된 선박은 갈수록 대형화 및 고속화되는 추세에 따라 더 많은 생물체가 밸러스트 워터를 통해 빠른 시간 안에 다른 해양환경으로 배출된다. 이러한 이유로 인해, 다양한 방법을 이용한 선박 밸러스트 워터 처리시스템이 개발되어 지고 있다.In other words, if a cargo ship or oil tanker from a foreign country puts down imported minerals or oil, the center of gravity of the ship near the surface of water rises. At this time, if a part of the propeller comes to the surface of the air will be in vain and the ship will not move forward. The lighter weight also increases the risk of overturning. Before leaving, fill the bottom of the empty boat with sea water and settle down a little. The water that is filled to balance the vessel is ballast water (hereinafter referred to as ballast water). Usually 200,000t tankers are filled with 50,000 ~ 70,000 ballast water and 120,000t tankers are filled with 30,000 ~ 40,000t ballast water. At this time, marine life is introduced along with the sea water filling the tank, and the problem is that the ship discharges ballast water into the sea at the destination. The marine life of their country on ballast water is thus moved to another country, and the export cargo ship, on the other hand, brings the marine life of the other country to ballast water and brings it to its sea. Thus, the oceans are being devastated by foreign species introduced through ballast water. On the contrary, Korean creatures were also carried abroad in ballast water. Creatures carried in ballast water have a very low chance of adapting to the new environment at around 3%. However, organisms less susceptible to changes in the environment, such as resistant to salt or temperature changes, or in both seawater and freshwater, survive mainly, and because they survive uninhabited prey because they are unfamiliar foods to native predators, they are reproducible. As such, there is an urgent need for measures to protect the ocean that is gradually devastated by the invasion of alien species introduced through ballast water. As recently built ships become larger and faster, more organisms are released through ballast water into other marine environments in less time. For this reason, ship ballast water treatment systems using various methods have been developed.

밸러스트 워터 처리 시스템은 크게 두 가지 과정으로 나누어져 있다. 첫 번째 밸러스트 워터 처리 과정은 해수에 있는 약 10 내지 50 마이크론 이상되는 부유물질들을 제거하는 과정이다. 두 번째 과정은 해수에 있는 여러 종류의 박테리아들을 박멸하는 과정이다. The ballast water treatment system is largely divided into two processes. The first ballast water treatment is the removal of more than about 10 to 50 microns of suspended solids in seawater. The second is the eradication of various bacteria in seawater.

여기서, 첫 번째 과정은 주로 기존에 상용화되어 있는 필터를 이용하는데, 원심력을 이용하여 이들 부유 물질들을 해수로부터 분리하는 싸이클론 형태(Hydrocyclon)와 일반적인 멤브레인(Membrane)필터가 있다. 필터를 이용하여 이들 부유물질들을 제거하는 과정을 더 효과적으로 하기 위하여 응집(coagulation) 및 응결(flocculation)을 일으키는 화학물질을 해수에 첨가할 수도 있다.Here, the first process mainly uses a commercially available filter, there are a cyclo cyclone (Hydrocyclon) and a general membrane filter (Membrane) to separate these suspended substances from seawater by using centrifugal force. Chemicals that cause coagulation and flocculation may be added to seawater to make the process of removing these suspended matters more effective using filters.

두 번째 밸러스트 워터 처리과정은 해수에 있는 여러 종류의 박테리아들을 박멸하는 과정으로서, 크게 두 가지 방법으로 나눌 수 있다. 첫 번째 방법은, 화학물질을 해수에 넣음으로써 해수에 있는 박테리아들을 박멸하는 화학적 수 처리방법이고, 두번째 방법은 물리적인 수 처리 방법으로서 UV광선(Uultra Violet light), 해수 용존산소 제거, 고압가스 이용, 초음파 이용, 케비테이션(Cavitation)이용 등이 있다.The second ballast water treatment is the process of eradicating various bacteria in the seawater, which can be divided into two ways. The first method is a chemical water treatment method that destroys bacteria in seawater by adding chemicals to the seawater. The second method is a physical water treatment method that uses UV light, removes dissolved oxygen from the seawater, and uses high pressure gas. , Ultrasound, and cavitation.

여기서, 화학적 수 처리 방법은 염소이온을 해수에 첨가하는 염소처 리(Chlorination)방법, 전기화학전지에서 해수를 전기분해하면 전기화학적 및 화학적 반응들에 의해 NaOCl(sodium hypochlorite)을 생성시키는 시스템(sodium hypochlorite generating system, Electrochlorination)이 있다. 또한, 오존가스를 공기중에서 만들어 해수에 투입(Inject)하는 방법도 있고, 이산화 염소(Chlorine dioxide) 또는 과산화초산(Peracetic acid), 과산화수소(hydrogen peroxide), 메나디온(Menadione)등의 화학물질들을 해수에 직접 첨가하는 방법들이 있다. Here, the chemical water treatment method is a chlorine treatment method in which chlorine ions are added to seawater, and a system for generating NaOCl (sodium hypochlorite) by electrochemical and chemical reactions when electrolyzing seawater in an electrochemical cell (sodium hypochlorite generating system, Electrochlorination). In addition, ozone gas is produced in the air and injected into seawater. Chemicals such as chlorine dioxide, peracetic acid, hydrogen peroxide, and menadione There are ways to add it directly.

한편, 밸러스트 탱크는 선박의 크기에 따라 다르다. 보통 작은 선박의 경우 밸러스트 탱크의 크기는 1,500m2정도이고, 큰 선박의 경우 5,000m2이상 될 수도 있다. 따라서, 밸러스트 탱크에 들어가는 해수의 양에 비례하여 화학물질이 밸러스트 탱크에 첨가되는데, 상당한 양의 화학물질들이 첨가된다. 이 때문에 화학적 수 처리 방법은 이들 화학물질들이 밸러스트 워터 처리과정에 사용된 후. 안전하게 폐기 처리하는 것을 의무화하고 있다.Ballast tanks, on the other hand, depend on the size of the vessel. Usually for small vessels, the ballast tank is about 1,500 m 2 , For large vessels it may be over 5,000 m 2 . Thus, chemicals are added to the ballast tanks in proportion to the amount of seawater entering the ballast tanks, with a significant amount of chemicals added. Because of this, chemical water treatment methods require that these chemicals be used in ballast water treatment. Mandatory safe disposal.

또한, 물리적 수 처리 방법에는 UV광선을 이용한 방법이 잘 알려져 있는데 여러 종류의 박테리아를 효과적으로 박멸할 수 있다는 것이 보고되고 있다. 그러나, UV방법은 UV램프에서 UV광선이 해수에 잘 뻗어나갈 수 있다는 가정하에서 그 효력을 발휘하는데 해수가 깨끗하지 않은 경우 UV수 처리 방법이 제 효과를 낼 수 없게 된다. 또한, UV 램프 표면에 찌꺼기들이 끼게 되면 UV광선이 UV램프에서 해수로 효과적으로 나올 수 있게 되어 그 효과가 감소되는 단점이 있다. In addition, the physical water treatment method using UV light is well known, and it has been reported that it can effectively eradicate various kinds of bacteria. However, the UV method is effective under the assumption that UV light can extend well to the seawater in the UV lamp. If the seawater is not clean, the UV water treatment method may not work. In addition, when debris is caught on the surface of the UV lamp, UV light can be effectively emitted from the UV lamp into the seawater, which has a disadvantage in that the effect is reduced.

물리적 수 처리 방법 중에 용존 산소 제거 방법은 해수에 있는 용존 산소를 진공펌프를 이용하여 제거한 후에, 대신 고압의 질소가스를 채워 넣음으로서 해수에 있는 박테리아들을 박멸시키는 방법이다. 이 방법의 문제는 용존 산소를 해수에서 제거한 후에, 약 5일 이후에야 해수에 있는 박테리아들이 죽기 시작한다는데 있다. 즉, 이 방법은 5일 정도 항해하는 선박의 경우에는 적용할 수 없다는 점이다. 또한, 용존 산소를 제거한 후에 고압의 질소가스를 밸러스트 탱크에 채워 넣어야 하는데, 이 경우 밸러스트 탱크가 고압 용기로 변하게 된다. 문제는 밸러스트 탱크는 본래 고압용기로 쓰이도록 설계되어 있지 않기 때문에, 밸러스트 탱크의 용접부위들에서 질소가스가 새어나갈 수 있어서 그 효과가 감소할 수 있다.In the physical water treatment method, dissolved oxygen removal method removes dissolved oxygen in seawater by using a vacuum pump, and then, by filling nitrogen gas at high pressure, eradicates bacteria in seawater. The problem with this method is that after the dissolved oxygen is removed from the seawater, the bacteria in the seawater begin to die after about five days. In other words, this method is not applicable to ships sailing for about five days. In addition, after removing the dissolved oxygen, the high pressure nitrogen gas must be filled in the ballast tank, in which case the ballast tank becomes a high pressure vessel. The problem is that since the ballast tank is not originally designed to be used as a high pressure vessel, nitrogen gas may leak from the welded parts of the ballast tank, which may reduce the effect.

물리적 수 처리 방법 중에 초음파를 이용하는 방법은 해수에 초음파를 이용하여 박테리아 표면에 충격을 가해서 박테리아를 죽이는 방법인데, 초음파가 해수에서 전파되는 폭(길이)이 수 밀리미터(mm)밖에 안되기 때문에 5,000m2나 되는 엄청난 해수를 10시간 정도에 처리해야 하는 밸러스트 워터 처리 방법으로서는 현실적이지 못하다는 단점이 있다.A method using ultrasonic waves in the physical treatment method inde way to kill the bacteria by using the ultrasonic waves in the sea water by applying an impact to the bacterial surface, since ultrasonic waves are andoegi only the few millimeters (mm) width (length) propagating in sea water 5,000m 2 The disadvantage is that it is not practical as a ballast water treatment method that needs to process a huge amount of seawater in about 10 hours.

밸러스트 워터 처리를 위하여 플라즈마 방전을 이용하고자 할 때, 기술적으로 어려운 점은 바닷물의 전기전도도가 약 30,000㎲/cm정도가 된다는 점이다. 상수도에서 나오는 식수의 전기전도도는 약 200 내지 400㎲/cm이고, 발전소에서 쓰이는 냉각수의 전기전도도는 약 2,000㎲/cm이다. 바닷물의 전기전도도가 이와 같이 매우 높기 때문에 플라즈마 방전이 일어나기 전에 전극으로부터 바닷물로 전류의 누출이 상당히 크게 되어 박테리아를 죽이는데 효과적인 스파크(Spark) 플라즈마 방전을 일으키기가 어렵다. 아크 플라즈마 방전은 바닷물에서도 상대적으로 쉽게 일으킬 수 있지만 밸러스트 워터 처리를 위해 플라즈마 아크를 사용할 경우 에너지 소비량이 많아서 경제적이지 못하다. 이 때문에 밸러스트 수 처리를 위해 바닷물에서 경제적이면서도 박테리아를 효과적으로 죽일 수 있는 새로운 플라즈마 방전 기술을 개발할 필요가 있다.When using plasma discharge for ballast water treatment, a technical difficulty is that the electrical conductivity of seawater is about 30,000 mW / cm. The electrical conductivity of drinking water from the tap water is about 200 to 400 mW / cm, and the electrical conductivity of cooling water used in power plants is about 2,000 mW / cm. Because of this very high electrical conductivity of seawater, the leakage of current from the electrode into seawater before the plasma discharge occurs is so great that it is difficult to produce an effective spark plasma discharge to kill bacteria. Arc plasma discharge can occur relatively easily even in seawater, but the use of plasma arc for ballast water treatment is not economical because of the high energy consumption. For this reason, there is a need to develop a new plasma discharge technology that can effectively kill bacteria in the seawater for ballast water treatment.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 밸러스트 워터처리를 위하여 해수에 화학물질을 첨가하지 않고, 물리적인 방법을 사용하여 해수에 있는 박테리아를 박멸할 수 있는 플라즈마 처리장치 및 처리방법, 밸러스트 워터 처리장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Therefore, in order to solve the above problems, the present invention is a plasma processing apparatus and treatment method capable of eradicating bacteria in seawater using a physical method without adding chemicals to the seawater for ballast water treatment, It is an object of the present invention to provide a ballast water treatment apparatus.

또한, 본 발명은, 해수에서 고전압방전 플라즈마를 생성시켜 해수에 있는 각종 박테리아를 박멸할 수 있는 플라즈마 처리장치 및 처리방법, 밸러스트 워터 처리장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a plasma processing apparatus, a processing method, and a ballast water treatment apparatus capable of generating a high voltage discharge plasma from seawater to kill various bacteria in the seawater.

또한, 본 발명은, 전기전도도가 높은 해수에서 고전압방전 펄스아크 플라즈마를 사용하여 두 전극 사이에 전자가 흐르는 전도채널을 만들 수 있는 플라즈마 처리장치 및 처리방법, 밸러스트 워터 처리장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus, a processing method, and a ballast water processing apparatus capable of forming a conducting channel through which electrons flow between two electrodes using a high voltage discharge pulse arc plasma in seawater having high electrical conductivity. It is done.

또한, 본 발명은, 전기전도도가 높은 해수에서 두 전극 사이에 만들어진 전도채널에 고 전류의 플라즈마를 지속적으로 유지시킬 수 있는 플라즈마 처리장치 및 처리방법, 밸러스트 워터 처리장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus, a processing method, and a ballast water treatment apparatus capable of continuously maintaining a high current plasma in a conductive channel formed between two electrodes in seawater having high electrical conductivity. .

또한, 본 발명은, 전기 전도도가 높은 해수에서 고전압방전 펄스 아크 플라즈마를 이용하여 두 전극 사이에 전도채널을 만든 후 이 채널에 고전류 플라즈마를 지속적으로 유지함으로써, 밸러스트 워터 처리에 요구되는 에너지 소비를 최소화할 수 있는 플라즈마 처리장치 및 처리방법, 밸러스트 워터 처리장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, the present invention, by using a high-voltage discharge pulse arc plasma in the seawater with high electrical conductivity to create a conduction channel between the two electrodes to maintain a high current plasma in the channel, thereby minimizing the energy consumption required for ballast water treatment It is an object of the present invention to provide a plasma treatment apparatus, a treatment method, and a ballast water treatment apparatus.

또한, 본 발명은, 밸러스트 워터처리 장치 내에 다수의 방전전극을 배열하고, 또한 회전 팬과 분배기를 설치하여 줌으로써, 밸러스트 워터 처리장치 내에 밸러스트 워터의 잔류시간을 증가시켜 해수에 있는 박테리아를 박멸할 수 있는 밸러스트 워터 처리장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, the present invention, by arranging a plurality of discharge electrodes in the ballast water treatment apparatus, and by installing a rotary fan and a distributor, it is possible to eliminate the bacteria in the sea water by increasing the residence time of the ballast water in the ballast water treatment apparatus It is an object of the present invention to provide a ballast water treatment apparatus.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플라즈마 처리장치는, 여과기를 통해 선박 내에 유입되는 밸러스트 워터에서 부유물질 및 미생물을 걸러내고, 여과기에 의하여 걸러진 밸러스트 워터에서 미생물 또는 박테리아를 제거하는 플라즈마 처리장치이고, 20000 내지 40000 V의 전압, 0.7 내지 1.5 mA의 전류, 10 내지 30KHz의 주파수를 가지는 제1 고전압 펄스를 발생시키는 제1 전원부; 제1 전원부와 병렬로 연결되고, 3000 내지 5000 V의 전압, 200 내지 330 mA의 전류, 50 내지 70Hz의 주파수를 가지는 제2 고전압 펄스를 발생시키는 제2 전원부; 제1 전원부 및 제2 전원부로부터 발생된 제1 고전압 펄스 및 제2 고전압 펄스를 이용하여 수중에서 방전시키는 방전전극; 및 방전전극과 제1 전원부 및 제2 전원부 사이에 각각 연결되어 제1 고전압 펄스 및 제2 고전압 펄스의 공급을 온오프하는 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자;를 포함하고, 제1 고전압 펄스가 방전전극으로 공급되고, 방전전극 간에 아크 플라즈마를 발생시켜 전도채널이 형성된 후, 제2 고전압 펄스가 방전전극으로 공급되어 아크 플라즈마를 소정 시간동안 유지시킨다.The plasma processing apparatus of the present invention for achieving the above object is a plasma processing apparatus for filtering the suspended matter and microorganisms in the ballast water introduced into the vessel through the filter, and removes the microorganisms or bacteria from the ballast water filtered by the filter. A first power supply unit generating a first high voltage pulse having a voltage of 20000 to 40000 V, a current of 0.7 to 1.5 mA, and a frequency of 10 to 30 KHz; A second power supply unit connected in parallel with the first power supply unit and generating a second high voltage pulse having a voltage of 3000 to 5000 V, a current of 200 to 330 mA, and a frequency of 50 to 70 Hz; A discharge electrode discharged in water by using a first high voltage pulse and a second high voltage pulse generated from the first power supply unit and the second power supply unit; And a first switching element and a second switching element connected between the discharge electrode, the first power supply unit, and the second power supply unit, respectively, to switch off the supply of the first high voltage pulse and the second high voltage pulse. After supplying to the discharge electrode and generating an conduction channel by generating an arc plasma between the discharge electrodes, a second high voltage pulse is supplied to the discharge electrode to maintain the arc plasma for a predetermined time.

또한, 플라즈마 처리장치는, 플라즈마 처리장치에 있어서, 제1 스위칭 소자 는, 제1 전원부로부터 방전전극 방향으로의 순방향 다이오드이다.In the plasma processing apparatus, in the plasma processing apparatus, the first switching element is a forward diode from the first power supply to the discharge electrode.

아울러, 플라즈마 처리장치는, 플라즈마 처리장치에 있어서, 제2 스위칭 소자는, 제2 전원부로부터 방전전극 방향으로의 순방향 다이오드이다.In the plasma processing apparatus, in the plasma processing apparatus, the second switching element is a forward diode from the second power supply unit toward the discharge electrode.

또한, 플라즈마 처리장치는, 플라즈마 처리장치에 있어서, 소정 시간은 5초 내지 10초이다.In the plasma processing apparatus, the predetermined time is 5 seconds to 10 seconds in the plasma processing apparatus.

아울러, 플라즈마 처리방법은, 플라즈마 처리장치를 이용하여 밸러스트 워터에 포함된 미생물을 제거하는 플라즈마 처리방법이고, 밸러스트 워터 중에 20000 내지 40000 V의 전압, 0.7 내지 1.5 mA의 전류, 10 내지 30KHz의 주파수를 가지는 제1 고전압 펄스를 방전전극으로 공급하는 제1 단계; 방전전극 간에 아크 플라즈마를 발생시켜 전도채널을 형성하는 제2 단계; 밸러스트 워터중에 3000 내지 5000 V의 전압, 200 내지 330 mA의 전류, 50 내지 70Hz의 주파수를 가지는 제2 고전압 펄스를 공급하는 제3 단계: 및 제2 단계에서 발생된 아크 플라즈마를 소정 시간동안 유지시키는 제4 단계;를 포함한다.In addition, the plasma processing method is a plasma processing method for removing microorganisms contained in the ballast water by using a plasma processing apparatus, and a voltage of 20000 to 40000 V, a current of 0.7 to 1.5 mA, and a frequency of 10 to 30 KHz in the ballast water. A first step of supplying a first high voltage pulse to the discharge electrode; Generating a conductive channel by generating an arc plasma between the discharge electrodes; Supplying a second high voltage pulse having a voltage of 3000 to 5000 V, a current of 200 to 330 mA, and a frequency of 50 to 70 Hz in the ballast water; and maintaining the arc plasma generated in the second step for a predetermined time. And a fourth step.

또한, 플라즈마 처리방법은, 플라즈마 처리방법에 있어서, 제2 단계는, 방전전극 간에 전도채널이 발생되면, 제1 고전압 펄스를 방전전극으로의 공급을 오프시키는 과정을 더 포함한다.The plasma processing method may further include turning off the supply of the first high voltage pulse to the discharge electrode when a conduction channel is generated between the discharge electrodes.

아울러, 플라즈마 처리방법은, 플라즈마 처리방법에 있어서, 제4 단계에서, 소정 시간은 5초 내지 10초이다.In the plasma processing method, in the fourth step, the predetermined time is 5 seconds to 10 seconds.

또한, 밸러스트 워터 처리장치는, 외부로부터 유입된 밸러스트 워터를 플라즈마 처리하여 배출시키는 밸러스트 워터 처리 장치에서, 하부에 장착되어 밸러스 트 워터를 섞이도록 수중에서 수평으로 소정 시간동안 회전하는 회전팬; 상부에 장착되어 상기 섞인 밸러스트 워터를 일정한 유량과 유속으로 외부로 배출시키는 분배기; 및 상기 회전 팬과 상기 분배기 사이에 좌우측면으로부터 내부방향으로 각각 돌출된 한 쌍의 도선에 연결되고, 양 단이 소정 간격으로 이격되어 서로 대향하는 전극을 구비하고, 그 외부로부터 공급된 고전압 펄스를 이용하여 상기 밸러스트 워터를 방전시키는 방전전극;을 포함하되, 상기 방전전극은, 20000 내지 40000 V의 전압, 0.7 내지 1.5 mA의 전류, 10 내지 30KHz의 주파수를 가지는 제1 고전압 펄스를 공급받아 상기 방전전극 간에 아크 플라즈마를 발생시켜 전도채널이 형성된 후, 3000 내지 5000 V의 전압, 200 내지 330 mA의 전류, 50 내지 70Hz의 주파수를 가지는 제2 고전압 펄스를 공급받아 상기 아크 플라즈마를 5초 내지 10초 동안 유지시킨다.In addition, the ballast water treatment apparatus, in the ballast water treatment apparatus for discharging the ballast water introduced from the outside by plasma treatment, a rotating fan which is mounted on the lower portion and rotates for a predetermined time horizontally in the water to mix the ballast water; A distributor mounted at an upper part to discharge the mixed ballast water to the outside at a constant flow rate and flow rate; And a pair of conductive wires protruding inwardly from the left and right sides between the rotary fan and the distributor, the electrodes being opposite from each other at predetermined intervals to face each other, and the high voltage pulse supplied from the outside And a discharge electrode for discharging the ballast water, wherein the discharge electrode is supplied with a first high voltage pulse having a voltage of 20000 to 40000 V, a current of 0.7 to 1.5 mA, and a frequency of 10 to 30 kHz. After the arc plasma is generated between the electrodes to form a conducting channel, the arc plasma is supplied with a second high voltage pulse having a voltage of 3000 to 5000 V, a current of 200 to 330 mA, and a frequency of 50 to 70 Hz. Keep it on.

아울러, 밸러스트 워터 처리장치는, 밸러스트 워터 처리장치에 있어서, 상기 방전전극 간에 전도채널이 발생되면, 상기 제1 고전압 펄스를 상기 방전전극으로의 공급을 오프시키고, 상기 제2 고전압 펄스를 상기 방전전극으로의 공급을 온시키는 제어부를 더 포함한다.In addition, in the ballast water treatment apparatus, in the ballast water treatment apparatus, when a conduction channel is generated between the discharge electrodes, the supply of the first high voltage pulse to the discharge electrode is turned off, and the second high voltage pulse is the discharge electrode. It further comprises a control unit for turning on the supply to.

또한, 밸러스트 워터 처리장치는, 밸러스트 워터 처리장치에 있어서, 상기 회전 팬에 연결되어 상기 회전 팬의 구동전원을 공급하는 구동전원부를 더 포함한다.In addition, the ballast water treatment apparatus, in the ballast water treatment apparatus, further comprises a drive power source connected to the rotary fan for supplying the driving power of the rotary fan.

아울러, 밸러스트 워터 처리장치는, 밸러스트 워터 처리장치에 있어서, 상기 방전전극은, 상기 회전 팬과 상기 분배기 사이에 좌우측면으로부터 내부방향으로 각각 돌출된 2쌍의 도선에 연결되고, 양 단이 소정 간격으로 이격되어 서로 대향하는 전극을 구비한다.In addition, the ballast water treatment apparatus, in the ballast water treatment apparatus, the discharge electrode is connected to the two pairs of conductors respectively protruding inwardly from the left and right sides between the rotary fan and the distributor, both ends are a predetermined interval It is provided with an electrode spaced apart from each other to face each other.

또한, 밸러스트 워터 처리장치는, 밸러스트 워터 처리장치에 있어서, 상기 방전전극은, 상기 회전 팬과 상기 분배기 사이에 좌우측면으로부터 내부방향으로 각각 돌출된 2쌍의 도선에 연결되고, 양 단이 소정 간격으로 이격되어 서로 대향하는 전극을 구비하고, 상기 2쌍의 도선 중 어느 하나는 좌측 도선이 우측 도선보다 짧고, 다른 하나는 우측 도선이 좌측 도선보다 짧다.In the ballast water treatment apparatus, the ballast water treatment apparatus is characterized in that the discharge electrode is connected between the rotary fan and the distributor by two pairs of conductors respectively protruding inward from the left and right sides, and both ends thereof are separated by a predetermined interval. The electrodes are spaced apart from each other so as to face each other, and one of the two pairs of conductive wires has a left conductive wire shorter than a right conductive wire, and the other has a right conductive wire shorter than a left conductive wire.

아울러, 밸러스트 워터 처리장치는, 밸러스트 워터 처리장치에 있어서, 상기 방전전극은, 상기 회전 팬과 상기 분배기 사이에 좌우측면으로부터 내부방향으로 각각 돌출된 한 쌍의 도선에 연결되고, 양 단이 소정 간격으로 이격되어 서로 대향하는 전극을 구비하고, 상기 도선은 좌측 또는 우측 도선이 우측 또는 좌측 도선보다 짧다.In addition, the ballast water treatment apparatus, in the ballast water treatment apparatus, the discharge electrode is connected between the rotary fan and the distributor, a pair of conductive wires respectively protruding inward from the left and right sides, both ends are a predetermined interval The electrodes are spaced apart from each other so as to face each other, and the conductive wire has a shorter left or right wire than a right or left wire.

또한, 밸러스트 워터 처리장치는, 밸러스트 워터 처리장치에 있어서, 상기 방전전극은, 상기 회전 팬과 상기 분배기 사이에 좌우측면으로부터 내부방향으로 각각 돌출된 4쌍의 도선에 연결되고, 양 단이 소정 간격으로 이격되어 서로 대향하는 전극을 구비하고, 상기 4쌍의 도선 중 어느 2 쌍은 좌측 도선이 우측 도선보다 짧고, 다른 2 쌍은 우측 도선이 좌측 도선보다 짧다.In the ballast water treatment apparatus, in the ballast water treatment apparatus, the discharge electrode is connected to four pairs of conductors respectively protruding inwardly from the left and right sides between the rotary fan and the distributor, and both ends thereof are spaced at predetermined intervals. The two pairs of the four pairs of conducting wires have an electrode spaced apart from each other, and the left conducting wire is shorter than the right conducting wire, and the other two pairs of the right conducting wire is shorter than the left conducting wire.

아울러, 밸러스트 워터 처리장치는, 밸러스트 워터 처리장치에 있어서, 상기 방전전극간의 소정 간격은 10mm 내지 30mm이다.In addition, in the ballast water treatment apparatus, in the ballast water treatment apparatus, a predetermined interval between the discharge electrodes is 10 mm to 30 mm.

또한, 밸러스트 워터 처리장치는, 밸러스트 워터 처리장치에 있어서, 상기 밸러스트 워터 처리장치의 좌측면으로부터 우측면까지의 거리는 80mm 내지 150mm이다.In the ballast water treatment apparatus, in a ballast water treatment apparatus, the distance from the left side to the right side of the ballast water treatment apparatus is 80 mm to 150 mm.

또한, 밸러스트 워터 처리장치는, 밸러스트 워터 처리 장치를 복수 개로 병렬로 배열하여 외부로부터 유입된 밸러스트 워터를 플라즈마 처리하여 배출시킨다.Further, the ballast water treatment apparatus arranges a plurality of ballast water treatment apparatuses in parallel to discharge the ballast water introduced from the outside by plasma treatment.

아울러, 밸러스트 워터 처리장치는, 밸러스트 워터 처리 장치를 복수 개로 병렬로 배열하고, 상기 밸러스트 워터 처리 장치로부터 각각 배출된 밸러스트 워터를 하나의 저장소로 모으고, 상기 모아진 밸러스트 워터를 복수 개의 밸러스트 워터 처리 장치로 공급하여 재플라즈마 처리하여 배출시키는 밸러스트 워터 처리 장치.In addition, the ballast water treatment apparatus is arranged in parallel in a plurality of ballast water treatment apparatus, collects the ballast water discharged from the ballast water treatment apparatus into one reservoir, and collects the collected ballast water into a plurality of ballast water treatment apparatus Ballast water treatment equipment to supply and re-plasma treatment to discharge.

또한, 밸러스트 워터 처리장치는, 밸러스트 워터 처리 장치를 복수 개로 병렬로 배열하고, 외부로부터 유입되는 밸러스트 워터를 상기 복수 개의 밸러스트 워터 처리 장치로 동일하게 분배하여, 상기 동일하게 분배되어 유입된 밸러스트 워터를 각각 플라즈마 처리하여 배출시킨다.In addition, the ballast water treatment apparatus arranges a plurality of ballast water treatment apparatuses in parallel, distributes the ballast water flowing from the outside to the plurality of ballast water treatment apparatuses in the same manner, and distributes the same distributed and inflowed ballast water. Each discharged by plasma treatment.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치 및 처리방법, 밸러스트 워터 처리장치에 의하면, 밸러스트 워터처리를 위하여 해수에 화학물질을 첨가하지 않고, 물리적인 방법을 사용하여 해수에 있는 박테리아를 박멸할 수 있다.As described above, according to the plasma processing apparatus, treatment method and ballast water treatment apparatus according to the present invention, a physical method is used to eradicate bacteria in the seawater without adding chemicals to the seawater for the ballast water treatment. Can be.

또한, 본 발명에 따르면, 해수에서 고전압방전 플라즈마를 생성시켜 해수에 있는 각종 박테리아를 박멸할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to produce a high voltage discharge plasma in seawater to eradicate various bacteria in seawater.

또한, 본 발명에 따르면, 전기전도도가 높은 해수에서 고전압방전 펄스아크 플라즈마를 사용하여 두 전극 사이에 전자가 흐르는 전도채널을 만들 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to create a conducting channel through which electrons flow between two electrodes using a high voltage discharge pulse arc plasma in seawater with high electrical conductivity.

또한, 본 발명에 따르면, 전기전도도가 높은 해수에서 두 전극 사이에 만들어진 전도채널에 고 전류의 플라즈마를 지속적으로 유지시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to continuously maintain a high current plasma in a conductive channel made between two electrodes in seawater having high electrical conductivity.

또한, 본 발명에 따르면, 전기 전도도가 높은 해수에서 고전압방전 펄스 아크 플라즈마를 이용하여 두 전극 사이에 전도채널을 만든 후 이 채널에 고전류 플라즈마를 지속적으로 유지함으로써 밸러스트 워터처리에 요구되는 에너지 소비를 최소화할 수 있다.In addition, according to the present invention, by using a high-voltage discharge pulse arc plasma in the seawater with high electrical conductivity to create a conduction channel between the two electrodes to maintain a high current plasma in this channel to minimize the energy consumption required for ballast water treatment can do.

또한, 본 발명에 따르면, 밸러스트 워터처리 장치 내에 다수의 방전전극을 배열하고, 또한 회전 팬과 분배기를 설치하여 줌으로써, 밸러스트 워터 처리장치 내에 밸러스트 워터의 잔류시간을 증가시켜 해수에 있는 박테리아를 박멸할 수 있다.In addition, according to the present invention, by arranging a plurality of discharge electrodes in the ballast water treatment apparatus, and by installing a rotary fan and a distributor, it is possible to increase the residual time of the ballast water in the ballast water treatment apparatus to eliminate bacteria in seawater. Can be.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the accompanying drawings are only described in order to more easily disclose the contents of the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the scope of the accompanying drawings that will be readily available to those of ordinary skill in the art. You will know.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치 및 처리방법, 밸러스트 워터 처리장치가 적용되는 밸러스트 워터 처리 시스템의 구조를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view illustrating a structure of a ballast water treatment system to which a plasma processing apparatus, a processing method, and a ballast water treatment apparatus according to the present invention are applied.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치 및 처리방법, 밸러스트 워터 처리장치가 적용되는 밸러스트 워터 처리 시스템은, 여과기(100), 플라즈마 처리기(200), 밸러스트 탱크(300), 제어기(400)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the ballast water treatment system to which the plasma treatment apparatus and the treatment method and the ballast water treatment apparatus according to the present invention are applied includes a filter 100, a plasma processor 200, a ballast tank 300, and a controller. 400.

여과기(100)는, 유입되는 밸러스트 워터에서 부유물질 및 미생물을 필터링한다.The filter 100 filters suspended matter and microorganisms in the incoming ballast water.

플라즈마 처리기(200)는, 펄스 파워를 수중에 방전시켜 발생된 플라즈마를 통해, 여과기(100) 에 의해 필터링된 밸러스트 워터에서 미생물 또는 박테리아를 제거한다.The plasma processor 200 removes microorganisms or bacteria from the ballast water filtered by the filter 100 through the plasma generated by discharging the pulse power in water.

밸러스트 탱크(300)는 미생물 또는 박테리아가 제거된 밸러스트 워터를 최종 유입받는다. The ballast tank 300 receives the final inflow of ballast water from which microorganisms or bacteria are removed.

제어기(400)는 플라즈마 처리기(200)에 의해 처리된 밸러스트 워터를 검사하거나, 자동 제어한다. 또한, 플라즈마 처리기(200)에 포함된 제1 및 제2 전원부의 전원 공급을 온오프하는 역할을 한다.The controller 400 inspects or automatically controls the ballast water processed by the plasma processor 200. In addition, it serves to turn on and off the power supply of the first and second power supply units included in the plasma processor 200.

도 1의 플라즈마 처리기(200, 이하, 플라즈마 처리장치)에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.The plasma processor 200 (hereinafter, referred to as a plasma processing apparatus) of FIG. 1 will be described in more detail.

도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 제1 전원부(10)와의 연결 관계 및 출력 펄스를 나타내는 도면이다. 여기서, 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 제1 전원부(10)와의 연결 관계를 나타내고, 도 2b는 도 2a의 연결 관계를 통한 출력 펄스를 나타내는 도면이다. 2A and 2B are diagrams illustrating a connection relationship and an output pulse with the first power supply unit 10 of the plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 2A illustrates a connection relationship with the first power supply unit 10 of the plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B illustrates an output pulse through the connection relationship of FIG. 2A.

도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처 리장치의 제1 전원부(10)는 20000 내지 40000 V의 전압, 0.7 내지 1.5 mA의 전류, 10 내지 30KHz의 주파수를 가지는 제1 고전압 펄스를 발생시킨다. 이때, 발생된 제1 고전압 펄스는 방전전극(EL1, EL2)으로 입력된다.As shown in Figures 2a and 2b, the first power supply 10 of the plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention is a voltage of 20000 to 40000 V, current of 0.7 to 1.5 mA, frequency of 10 to 30KHz The branch generates a first high voltage pulse. In this case, the generated first high voltage pulse is input to the discharge electrodes EL1 and EL2.

여기서, 제1 전원부(10)로부터 공급되는 전압, 전류 및 주파수가 각각 20000 V 미만이거나, 0.7 mA 미만이거나, 10 KHz 미만일 경우에는 방전전극(EL1, EL2) 간에 아크 플라즈마 발생이 용이하지 않다. 또한, 전압이 40000 V를 초과하거나, 전류가 1.5 mA를 초과하거나, 주파수가 30KHz를 초과할 경우에는 플라즈마 발생을 위한 에너지 소비가 과다하여 적합하지 않다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 제1 전원부(10)로부터 20000 내지 40000 V의 전압, 0.7 내지 1.5 mA의 전류, 10 내지 30KHz의 주파수를 가지는 제1 고전압 펄스를 공급받아, 방전전극(EL1, EL2)간에 아크 플라즈마를 발생시키는 것이 바람직하다.Here, when the voltage, current, and frequency supplied from the first power supply unit 10 are less than 20000 V, less than 0.7 mA, or less than 10 KHz, arc plasma is not easily generated between the discharge electrodes EL1 and EL2. In addition, when the voltage exceeds 40000 V, the current exceeds 1.5 mA, or the frequency exceeds 30 KHz, the energy consumption for plasma generation is excessive and not suitable. Therefore, in the exemplary embodiment of the present invention, the first power supply unit 10 receives the first high voltage pulse having the voltage of 20000 to 40000 V, the current of 0.7 to 1.5 mA, and the frequency of 10 to 30 KHz, and discharge electrodes EL1 and EL2. It is preferable to generate an arc plasma in between.

제1 전원부(10)는, 일반적으로 사용되는 전원 공급기(power supply)와 같은 장치로서, 신호 발생기(Signal generator, 미도시), 증폭기(Amplifier, 미도시), 변환기(Converter, 미도시)로 구성된다. 제1 전원부(10)에 의하여 발생되는 제1 고전압 펄스는, 예를 들면, 전압은 약 30,000V, 주파수는 약 10,000Hz, 전류는 약 1mA로서 소비되는 전력량은 약 30W가 될 수 있다. 이와 같이, 고전압, 고주파, 저전류의 제1 고전압 펄스를 밸러스트 워터 속에 잠겨있는 방전 전극(EL1, EL2) 사이에 걸어주어서 방전 전극(EL1, EL2) 사이에 전자가 흐르는 전도채널(Conductive Channel)을 만든다. 제1 고전압 펄스는 전압이 최대점에 이를 때마다 방전 전극(EL1, EL2)사이에 아크를 발생시키면서 방전 전극(EL1, EL2) 사이에 전자가 흐르 는 전도채널을 형성한다. 즉, 주파수가 10,000Hz의 고전압 펄스를 사용할 경우, 일 초에 약 이 만번씩 두 전극 사이에 아크가 형성되면서 아주 짧은 기간동안, 즉 수 마이크로 초 동안 방전 전극(EL1, EL2)사이에 전도채널을 형성하게 된다.The first power supply unit 10 is a device such as a power supply generally used, and is composed of a signal generator (not shown), an amplifier (not shown), and a converter (not shown). do. The first high voltage pulse generated by the first power supply unit 10 may be, for example, about 30,000 V in voltage, about 10,000 Hz in frequency, and about 1 mA in current, and about 30 W in power consumption. As such, a first high voltage pulse of high voltage, high frequency, and low current is applied between the discharge electrodes EL1 and EL2 immersed in the ballast water to form a conductive channel through which electrons flow between the discharge electrodes EL1 and EL2. Make. The first high voltage pulse generates an conduction channel through which electrons flow between the discharge electrodes EL1 and EL2 while generating an arc between the discharge electrodes EL1 and EL2 whenever the voltage reaches the maximum point. In other words, when a high voltage pulse with a frequency of 10,000 Hz is used, an arc is formed between two electrodes about two thousand times per second, and a conduction channel is formed between the discharge electrodes EL1 and EL2 for a very short period of time, that is, several micro seconds. To form.

한편, 수중에서 발생시킬 수 있는 플라즈마 공정에 사용되는 열 플라즈마의 생성은 대부분 직류 아크방전에 의해 이루어진다. 이때, 아크 플라즈마의 발생을 유도하기 위해서는 순간적으로 대전력 출력이 용이한 펄스파워를 이용한다. 이 펄스 파워는 아주 짧은 시간에 많은 에너지를 방출하므로, 순간적으로 높은 파워에도 달할 수 있어 폐수 속에 각종 미생물을 제거하는데 효과적으로 적용될 수 있다.On the other hand, the generation of thermal plasma used in the plasma process that can be generated in water is mostly made by direct current arc discharge. At this time, in order to induce the generation of the arc plasma, pulse power that is easy to output a large power is instantaneously used. This pulsed power releases a lot of energy in a very short time, so it can reach high power momentarily and can be effectively applied to remove various microorganisms in wastewater.

도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 제2 전원부(10)와의 연결 관계 및 출력 펄스를 나타내는 도면이다. 여기서, 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 제2 전원부(20)와의 연결 관계를 나타내고, 도 3b는 도 3a의 연결 관계를 통한 출력 펄스를 나타내는 도면이다.3A and 3B are diagrams illustrating a connection relationship and an output pulse with the second power supply unit 10 of the plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 3A illustrates a connection relationship with the second power supply unit 20 of the plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3B illustrates an output pulse through the connection relationship of FIG. 3A.

도 3a 및 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 제2 전원부(20)는, 제1 전원부(10)와 병렬로 연결되고, 3000 내지 5000 V의 전압, 200 내지 330 mA의 전류, 50 내지 70Hz의 주파수를 가지는 제2 고전압 펄스를 발생시킨다. 이때, 발생된 제2 고전압 펄스는 방전전극(EL1, EL2)으로 입력된다.3A and 3B, the second power supply unit 20 of the plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention is connected in parallel with the first power supply unit 10, and has a voltage of 3000 to 5000 V, 200. A second high voltage pulse having a current of from 330 mA and a frequency of from 50 to 70 Hz is generated. In this case, the generated second high voltage pulse is input to the discharge electrodes EL1 and EL2.

여기서, 제2 전원부(20)로부터 공급되는 전압, 전류 및 주파수가 각각 3000 V 미만이거나, 200 mA 미만이거나, 50 KHz 미만일 경우에는 방전전극(EL1, EL2) 간에 아크 플라즈마 상태를 지속시키기 어렵게 된다. 또한, 전압이 5000 V를 초과하 거나, 전류가 330 mA를 초과하거나, 주파수가 70KHz를 초과할 경우에는 아크 플라즈마 상태를 지속시키기 위한 에너지 소비가 과다하여 적합하지 않다.따라서, 본 발명의 실시예에서는 제2 전원부(20)로부터 3000 내지 5000 V의 전압, 200 내지 330 mA의 전류, 50 내지 70Hz의 주파수를 가지는 제2 고전압 펄스를 공급받아, 방전전극(EL1, EL2)간에 발생된 아크 플라즈마 상태를 유지시키는 것이 바람직하다.Here, when the voltage, current, and frequency supplied from the second power supply unit 20 are less than 3000 V, less than 200 mA, or less than 50 KHz, it is difficult to maintain the arc plasma state between the discharge electrodes EL1 and EL2. In addition, when the voltage exceeds 5000 V, the current exceeds 330 mA, or the frequency exceeds 70 KHz, the energy consumption for sustaining the arc plasma state is excessive and therefore not suitable. Thus, embodiments of the present invention In the second power supply unit 20 receives a second high voltage pulse having a voltage of 3000 to 5000 V, a current of 200 to 330 mA, a frequency of 50 to 70 Hz, the arc plasma state generated between the discharge electrodes (EL1, EL2) It is desirable to maintain.

제2 전원부(20)는, 신호 발생기(Signal generator, 미도시), 증폭기(Amplifier, 미도시), 변환기(Converter, 미도시)로 구성된다. 본 발명에 사용될 수 있는 제2 고전압 펄스는, 예를 들면, 전압은 약 4,000V, 주파수는 약 60Hz, 전류는 약 250mA로서 소비되는 전력량은 약 1000W가 될 수 있다.The second power supply unit 20 includes a signal generator (not shown), an amplifier (not shown), and a converter (not shown). The second high voltage pulse that may be used in the present invention may be, for example, about 4,000 V in voltage, about 60 Hz in frequency, about 250 mA in current, and about 1000 W in power consumption.

일단 방전전극(EL1, EL2) 사이에 전도채널이 형성되면 제2 전원부(20)를 이용하여 방전전극(EL1, EL2)사이에 이미 형성된 전도채널에 고전류의 플라즈마를 계속 유지시켜준다. Once the conduction channel is formed between the discharge electrodes EL1 and EL2, the plasma of high current is continuously maintained in the conduction channel already formed between the discharge electrodes EL1 and EL2 using the second power supply unit 20.

상기와 같은 구조를 가지는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치에 의하면, 약 1 내지 2 KW의 에너지를 소비하여 밸러스트 워터의 플라즈마 처리를 수행 가능하므로, 대략 10KW이상의 에너지를 소비하는 종래의 플라즈마 처리장치에 비하여 획기적으로 에너지 소비를 줄일 수 있다.According to the plasma processing apparatus according to the present invention having the structure as described above, since it is possible to perform the plasma treatment of the ballast water by consuming energy of about 1 to 2 KW, compared with the conventional plasma processing apparatus that consumes energy of about 10 KW or more. Significantly reduce energy consumption.

도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 구성 및 출력 파형을 나타내는 도면이다. 여기서, 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 4b는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 출력 파형을 나타내는 도면이다.4A and 4B are views showing the configuration and output waveforms of the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention. 4A is a diagram illustrating a configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a diagram showing an output waveform of the plasma processing apparatus according to the present invention.

도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치는, 밸러스트 워터를 플라즈마 처리하여 밸러스트 워터에 포함된 미생물을 제거하는 플라즈마 처리장치로서, 제1 전원부(10), 제2 전원부(20), 방전전극(EL1, EL2), 제1 스위칭 소자(30) 및 제2 스위칭 소자(40)를 포함한다.As shown in Figure 4a, the plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention, the plasma processing apparatus for removing the microorganisms contained in the ballast water by plasma processing the ballast water, the first power source 10, the second The power supply unit 20 includes discharge electrodes EL1 and EL2, a first switching element 30, and a second switching element 40.

제1 전원부(10)는, 20000 내지 40000 V의 전압, 0.7 내지 1.5 mA의 전류, 10 내지 30KHz의 주파수를 가지는 제1 고전압 펄스를 발생시킨다. 이때, 발생된 제1 고전압 펄스는 방전전극(EL1, EL2)으로 입력된다. 제1 고전압 펄스가 공급된 제1 전원부(10)로부터 출력신호들이 시간에 따라 어떻게 변화하는지를 설명하자면, 제1 전원부(10)에서 나오는 고전압, 고주파수의 펄스신호(즉, 제1 고전압 펄스)가 방전전극(EL1, EL2) 사이에 공급되어, 위쪽 최대값과 아래쪽 최대값을 가질 때, 방전전극(EL1, EL2) 사이에 아크 플라즈마가 형성되면서 아주 짧은 기간 동안이지만 전도채널이 형성된다.The first power supply unit 10 generates a first high voltage pulse having a voltage of 20000 to 40000 V, a current of 0.7 to 1.5 mA, and a frequency of 10 to 30 KHz. In this case, the generated first high voltage pulse is input to the discharge electrodes EL1 and EL2. To explain how the output signals from the first power supply unit 10 supplied with the first high voltage pulse change with time, the high voltage and high frequency pulse signals (that is, the first high voltage pulse) discharged from the first power supply unit 10 are discharged. When supplied between the electrodes EL1, EL2, and having the upper maximum value and the lower maximum value, an arc plasma is formed between the discharge electrodes EL1, EL2, but a conducting channel is formed for a very short period.

제2 전원부(20)는, 제1 전원부(10)와 병렬로 연결되고, 3000 내지 5000 V의 전압, 200 내지 330 mA의 전류, 50 내지 70Hz의 주파수를 가지는 제2 고전압 펄스를 발생시킨다. 이때, 발생된 제2 고전압 펄스는 방전전극(EL1, EL2)으로 입력된다.The second power supply unit 20 is connected in parallel with the first power supply unit 10 and generates a second high voltage pulse having a voltage of 3000 to 5000 V, a current of 200 to 330 mA, and a frequency of 50 to 70 Hz. In this case, the generated second high voltage pulse is input to the discharge electrodes EL1 and EL2.

방전전극(EL1, EL2)은, 제1 전원부(10) 및 제2 전원부(20)로부터 발생된 제1 고전압 펄스 및 제2 고전압 펄스를 이용하여 수중에서 방전시킨다.The discharge electrodes EL1 and EL2 are discharged underwater by using the first high voltage pulse and the second high voltage pulse generated from the first power supply unit 10 and the second power supply unit 20.

제1 스위칭 소자(30) 및 제2 스위칭 소자(40)는, 방전전극(EL1, EL2)과 제1 전원부(10) 및 제2 전원부(20) 사이에 각각 연결되어 제1 고전압 펄스 및 제2 고전 압 펄스의 공급을 온 오프 시켜준다.The first switching element 30 and the second switching element 40 are connected between the discharge electrodes EL1 and EL2, the first power supply unit 10, and the second power supply unit 20, respectively, so that the first high voltage pulse and the second switching element 40 are the same. Turns the supply of high voltage pulses on and off.

보다 상세하게 설명하자면, 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치는, 약 20000 내지 40000 V의 고전압을 사용하는 제1 전원부(10)와 약 3000 내지 5000V의 전압을 사용하는 제2 전원부(20)가 서로 병렬로 연결된 구조이다. 또한, 제1 전원부(10)에서 사용되는 고전압이 제2 전원부(10)로 흘러들어가는 것을 방지하기 위하여 제2 전원부(20) 쪽의 고압 전극선에 제1 스위칭 소자(30)가 연결된다. 마찬가지로 제1 전원부(10) 쪽의 고압 전극선에 또 하나의 제2 스위칭 소자(40)가 연결되어 제1 전원부(10) 쪽의 전압이 제2 전원부(20)의 전압보다 낮아질 경우에도 제2 전원부(20)에서 전압이 거꾸로 제1 전원부(10)로 흐르는 것을 막아준다. More specifically, the plasma processing apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention illustrated in FIG. 4A includes a first power supply unit 10 using a high voltage of about 20000 to 40000 V and a voltage of about 3000 to 5000V. The second power supply unit 20 is connected in parallel with each other. In addition, in order to prevent the high voltage used in the first power supply unit 10 from flowing into the second power supply unit 10, the first switching element 30 is connected to the high voltage electrode line toward the second power supply unit 20. Similarly, when another second switching element 40 is connected to the high voltage electrode line toward the first power supply unit 10, the second power supply unit may be lowered when the voltage at the first power supply unit 10 is lower than the voltage of the second power supply unit 20. At 20, the voltage is prevented from flowing backward to the first power supply unit 10.

도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 출력 파형은, 제1 전원부(10)에 의하여 공급된 제1 고전압 펄스에 의한 출력 파형에 제2 전원부(20)에 의하여 공급된 제2 고전압 펄스(즉, 저전압 고전류)가 중첩된 신호이다. 이때, 중첩된 신호는, 제1 고전압 펄스에 의하여 플라즈마 발생장치의 방전전극(EL1, EL2) 사이에 전도채널이 형성되는 순간, 제2 고전압 펄스에 의하여 플라즈마 발생장치의 고전류를 약 4,000V정도로 계속 공급함으로써, 방전전극(EL1, EL2)사이에 아크 플라즈마가 계속 유지될 수 있다.As shown in FIG. 4B, the output waveform of the plasma processing apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention is output to the second power supply unit 20 by the output waveform of the first high voltage pulse supplied by the first power supply unit 10. The second high voltage pulses (ie, low voltage high current) supplied by the signals are superimposed signals. At this time, the superimposed signal continues the high current of the plasma generator to about 4,000 V by the second high voltage pulse at the moment when the conductive channel is formed between the discharge electrodes EL1 and EL2 of the plasma generator by the first high voltage pulse. By supplying, the arc plasma can be maintained between the discharge electrodes EL1 and EL2.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리방법의 순서를 나타내는 순서도이다.5 is a flow chart showing the procedure of the plasma processing method according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리방법 은, 밸러스트 워터에 포함된 미생물을 제거하는 플라즈마 처리방법이고, 밸러스트 워터 중에 20000 내지 40000 V의 전압, 0.7 내지 1.5 mA의 전류, 10 내지 30KHz의 주파수를 가지는 제1 고전압 펄스를 방전전극으로 공급하는 제1 단계(S100); 방전전극 간에 아크 플라즈마를 발생시켜 전도채널을 형성하는 제2 단계(S200); 밸러스트 워터중에 3000 내지 5000 V의 전압, 200 내지 330 mA의 전류, 50 내지 70Hz의 주파수를 가지는 제2 고전압 펄스를 공급하는 제3 단계(S300); 및 제2 단계에서 발생된 아크 플라즈마를 소정 시간 동안 유지시키는 제4 단계(S400);를 포함한다.As shown in Figure 5, the plasma processing method according to an embodiment of the present invention, the plasma processing method for removing the microorganisms contained in the ballast water, the voltage of 20000 to 40000 V, 0.7 to 1.5 mA in the ballast water A first step (S100) of supplying a first high voltage pulse having a current and a frequency of 10 to 30 KHz to the discharge electrode; Generating a conductive plasma by generating an arc plasma between the discharge electrodes (S200); A third step S300 of supplying a second high voltage pulse having a voltage of 3000 to 5000 V, a current of 200 to 330 mA, and a frequency of 50 to 70 Hz in the ballast water; And a fourth step S400 of maintaining the arc plasma generated in the second step for a predetermined time.

제2 단계(S200)는, 방전전극 간에 전도채널이 발생되면, 제1 고전압 펄스를 방전전극으로의 공급을 오프시키는 과정을 더 포함한다.The second step S200 may further include turning off the supply of the first high voltage pulse to the discharge electrode when the conduction channel is generated between the discharge electrodes.

여기서, 제4 단계(S400)에서는, 아크 플라즈마를 5초 내지 10초동안 유지시키게 된다. 아크 플라즈마를 5초 이하 또는 10초이상의 시간동안 유지시키게 되면, 플라즈마를 통한 멸균 효과가 미약하거나, 에너지 소비가 과다하게 된다는 문제점이 있으므로, 5초 내지 10초동안 유지시키는 곳이 바람직하다. 즉, 두 전극 사이에 전도채널이 형성되는 순간, 고 전류를 계속 공급함으로써, 두 전극 사이에 아크 플라즈마가 계속 유지될 수 있게 된다. 이를 통하여, 밸러스트 워터내의 잔존하는 미생물을 사멸시킨다. 특히, 수중 펄스 플라즈마를 이용하면 박테리아의 세포벽까지 파괴할 수 있어 독성 미생물의 완전 사멸을 실현시킬 수 있다.Here, in the fourth step (S400), the arc plasma is maintained for 5 seconds to 10 seconds. If the arc plasma is maintained for less than 5 seconds or more than 10 seconds, there is a problem that the sterilization effect through the plasma is weak or the energy consumption is excessive. Therefore, it is preferable to maintain the arc plasma for 5 to 10 seconds. That is, the moment the conductive channel is formed between the two electrodes, by continuously supplying a high current, the arc plasma can be maintained between the two electrodes. This kills the microorganisms remaining in the ballast water. In particular, the use of underwater pulsed plasma can destroy the cell walls of bacteria, thereby realizing the complete killing of toxic microorganisms.

제1 및 제2 고전압펄스의 공급에 의하여 발생된 플라즈마는 방전전극을 통해 해수 내에서 펄스를 일으켜 플랑크톤 및 박테리아의 생존율을 획기적으로 줄일 수 있다. 펄스전압은 고전압의 경우에 멸균의 효과가 더 있고, 궁극적으로는 단위시간 당 펄스의 발생 주파수가 높아지고, 그 충격량이 크면 클수록 멸균에 효과가 있다. 그러나, 이를 달성하기 위하여는 에너지의 소비가 과도하게 증대될 수 있으므로, 본 발명에서는 제1 및 제2 전원부를 방전전극에 연결하여 제1 전원부로부터 공급된 고전압 펄스를 통해 아크 플라즈마를 발생시킨 다음, 제2 전원부로부터 공급된 저전류 펄스를 통하여 플라즈마 상태를 오래 지속시켜줌으로써, 에너지 소비를 크게 절약할 수 있다.Plasma generated by the supply of the first and second high voltage pulses may cause pulses in the seawater through the discharge electrodes to drastically reduce the survival rate of plankton and bacteria. In the case of high voltage, the pulse voltage has a sterilization effect, and ultimately, the frequency of pulse generation per unit time increases, and the greater the impact amount, the more effective sterilization. However, in order to achieve this, since the consumption of energy may be excessively increased, in the present invention, the arc plasma is generated through a high voltage pulse supplied from the first power supply unit by connecting the first and second power supply units to the discharge electrode. By sustaining the plasma state for a long time through the low current pulse supplied from the second power supply unit, energy consumption can be greatly saved.

도 6a 및 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.6A and 6B are views showing the configuration of a ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치는, 외부로부터 유입된 밸러스트 워터를 플라즈마 처리하여 배출시키는 밸러스트 워터 처리 장치이고, 회전팬(1300), 분배기(1400), 방전전극(EL1, EL2), 구동전원부(1500), 제어부(미도시)를 포함한다.As shown in Figure 6a and 6b, the ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention is a ballast water treatment apparatus for discharging the ballast water introduced from the outside by plasma treatment, a rotary fan 1300, a distributor ( 1400, discharge electrodes EL1 and EL2, a driving power supply 1500, and a controller (not shown).

회전팬(1300)은, 여과기(미도시) 등에 의하여 필터링된 밸러스트 워터가 유입된 밸러스트 워터 처리장치의 하부에 장착되어 밸러스트 워터를 섞이도록 수중에서 수평으로 소정 시간동안 회전한다. 또한, 회전 팬(1300)에 구동전원부(1500)가 연결되어 회전 팬(1300)의 구동전원을 공급한다. 즉, 구동전원부(1500)로부터 구동전원이 입력되면 회전팬(1300)이 좌우로 회전하게 되고, 그 회전력에 의하여 밸러스트 워터가 섞이게 되고, 이와 동시에 방전전극(EL1, EL2)의 방전에 의하여 그 섞인 밸러스트 워터를 플라즈마 처리하게 된다. 이때, 밸러스트 워터는 도선(W1, W2)주위를 회전하는 방향(F)으로 섞이게 된다.The rotary fan 1300 is mounted on the lower portion of the ballast water treatment device into which the ballast water filtered by a filter (not shown) is introduced, and rotates in the water horizontally for a predetermined time to mix the ballast water. In addition, the driving power supply unit 1500 is connected to the rotating fan 1300 to supply driving power of the rotating fan 1300. That is, when the driving power is input from the driving power supply unit 1500, the rotating fan 1300 rotates left and right, and the ballast water is mixed by the rotational force, and at the same time, the mixing fan is discharged by the discharge of the discharge electrodes EL1 and EL2. The ballast water is plasma treated. At this time, the ballast water is mixed in the direction (F) to rotate around the conductive wire (W1, W2).

분배기(1400)는, 밸러스트 워터 처리장치의 상부에 장착되어 상기 섞인 밸러스트 워터를 일정한 유량과 유속으로 외부로 배출시킨다. 이때, 방전전극(EL1, EL2)에 의하여 플라즈마 상태에 놓인 밸러스트 워터의 배출을 일정하게 조절하여줌으로써, 그 플라즈마 상태를 오랜 시간동안 유지시켜 밸러스트 워터에 포함된 미생물 등의 생존율을 획기적으로 줄일 수 있게 된다.The distributor 1400 is mounted on an upper portion of the ballast water treatment device to discharge the mixed ballast water to the outside at a constant flow rate and flow rate. At this time, by constantly controlling the discharge of the ballast water in the plasma state by the discharge electrodes (EL1, EL2), to maintain the plasma state for a long time to dramatically reduce the survival rate of microorganisms, etc. contained in the ballast water do.

방전전극(EL1, EL2)은, 회전 팬(1300)과 분배기(1400) 사이에 좌우측면으로부터 내부방향으로 각각 돌출된 한 쌍의 도선(W1, W2)에 연결된다. 또한, 그 양 단이 소정 간격으로 이격되어 서로 대향하며, 제1 전원부(PS1) 및 제2 전원부(PS2)(1100, 1200)로부터 공급된 고전압 펄스를 이용하여 밸러스트 워터를 방전시켜준다. 이때, 제1 전원부(PS1) 및 제2 전원부(PS2)(1100, 1200)는 전기적 에너지를 축적하였다가 순간적으로 방출하는 파워(Power)를 공급한다. 한편, 펄스화된 전력, 즉 전기적인 에너지를 축적하였다가 순간적으로 방출할 때에 엄청난 양의 펄스 에너지를 얻을 수 있는 것을 펄스파워(Pulse power)라 한다. The discharge electrodes EL1 and EL2 are connected to the pair of conductive wires W1 and W2 which protrude inwardly from the left and right sides between the rotating fan 1300 and the distributor 1400, respectively. In addition, both ends thereof are spaced apart at predetermined intervals to face each other, and the ballast water is discharged using the high voltage pulses supplied from the first power supply PS1 and the second power supply PS2 1100 and 1200. At this time, the first power supply unit PS1 and the second power supply unit PS2 1100 and 1200 supply power that accumulates electrical energy and emits it instantaneously. On the other hand, pulsed power, i.e., when a large amount of pulse energy is obtained when accumulating and releasing electrical energy instantaneously, is called pulse power.

일반적으로, 방전전극은 평판-평판, 탐침-평판, 원통-선, 봉-봉 등이 있으며, 플라즈마 발생을 위해서 Anode와 Cathod의 대향 전극을 사용하여, Anode는 일반적으로 접지단으로, Cathod는 전원 인가단으로 사용하게 되는데, 본 발명에서는 두 전극에 다른 크기의 전압을 인가하여 플라즈마 발생시킨 다음 플라즈마 상태를 오래 지속할 수 있게 한다. 즉, 제1 전원부(PS1)로부터 공급된 제1 고전압 펄스에 의하여 방전전극 간에 아크 플라즈마에 의한 전도채널을 형성한 후, 제2 전원부(PS2)로부터 공급된 제2 고전압 펄스에 의하여 발생된 플라즈마 상태를 지속시켜 줌으로써, 밸러스트 워터 내에서 플라즈마 멸균 효과를 강화할 수 있다.Generally, discharge electrodes include plate-plate, probe-plate, cylinder-line, rod-rod, etc., and using opposite electrodes of Anode and Cathod for plasma generation, Anode is generally grounded and Cathod is a power source. The present invention is used as an application stage. In the present invention, plasma is generated by applying voltages of different magnitudes to the two electrodes, so that the plasma state can be maintained for a long time. That is, after the conductive channel is formed between the discharge electrodes by the first high voltage pulse supplied from the first power supply unit PS1, the plasma state is generated by the second high voltage pulse supplied from the second power supply unit PS2. By continuing to increase the plasma sterilization effect in the ballast water.

방전전극(EL1, EL2)을 통한 플라즈마 발생 상태를 상세하게 설명하자면, 먼저 제1 전원부(1100)로부터 20000 내지 40000 V의 전압, 0.7 내지 1.5 mA의 전류, 10 내지 30KHz의 주파수를 가지는 제1 고전압 펄스를 공급받아 해수 속에 잠겨있는 방전전극(EL1, EL2) 간에 아크 플라즈마를 발생시켜 전도채널이 형성된다. 여기서, 제1 고전압 펄스는 전압이 최대 점에 이를 때마다 두 전극 사이에 아크를 발생시키면서, 두 전극 사이에 전자가 흐르는 전도채널을 형성한다. 즉, 주파수가 10,000Hz의 고전압 펄스를 사용할 경우 일 초에 약 이만 번씩 두 전극 사이에 아크가 형성되면서, 아주 짧은 기간 동안, 수 마이크로 초 동안 두 전극 사이에 전도채널을 형성하게 된다. 그런 다음, 외부의 제2 전원부(1200)로부터 3000 내지 5000 V의 전압, 200 내지 330 mA의 전류, 50 내지 70Hz의 주파수를 가지는 제2 고전압 펄스를 공급받아 아크 플라즈마를 5초 내지 10초 동안 유지시킨다.To describe the plasma generation state through the discharge electrodes EL1 and EL2 in detail, first, a first high voltage having a voltage of 20000 to 40000 V, a current of 0.7 to 1.5 mA, and a frequency of 10 to 30 KHz from the first power supply 1100. The conduction channel is formed by generating an arc plasma between the discharge electrodes EL1 and EL2 which are immersed in the seawater by receiving a pulse. Here, the first high voltage pulse generates an conduction channel through which electrons flow between the two electrodes while generating an arc between the two electrodes whenever the voltage reaches the maximum point. In other words, when a high voltage pulse of 10,000 Hz is used, an arc is formed between the two electrodes about 20 thousand times a second, thereby forming a conducting channel between the two electrodes for a very short period of time, for several micro seconds. Then, a second high voltage pulse having a voltage of 3000 to 5000 V, a current of 200 to 330 mA, and a frequency of 50 to 70 Hz is supplied from an external second power supply 1200 to maintain the arc plasma for 5 to 10 seconds. Let's do it.

아크 플라즈마를 5초 미만 또는 10초를 초과하도록 유지시키게 되면, 플라즈마를 통한 멸균 효과가 미약하거나, 에너지 소비가 과다하게 된다는 문제점이 있으므로, 5초 내지 10초동안 유지시키는 곳이 바람직하다. 즉, 두 전극 사이에 전도채널이 형성되는 순간, 고 전류를 계속 공급함으로써, 두 전극 사이에 아크 플라즈마가 계속 유지될 수 있게 된다. 이를 통하여, 밸러스트 워터내의 잔존하는 미생물을 사멸시킨다. 특히, 수중 펄스 플라즈마를 이용하면 박테리아의 세포벽까지 파괴할 수 있어 독성 미생물의 완전 사멸을 실현시킬 수 있다.If the arc plasma is maintained to be less than 5 seconds or more than 10 seconds, there is a problem that the sterilization effect through the plasma is weak or the energy consumption is excessive, so it is preferable to keep it for 5 to 10 seconds. That is, the moment the conductive channel is formed between the two electrodes, by continuously supplying a high current, the arc plasma can be maintained between the two electrodes. This kills the microorganisms remaining in the ballast water. In particular, the use of underwater pulsed plasma can destroy the cell walls of bacteria, thereby realizing the complete killing of toxic microorganisms.

제어부(미도시)는, 방전전극(EL1, EL2)에 연결되어, 방전전극(EL1, EL2) 간 에 전도채널이 발생되면, 제1 고전압 펄스를 방전전극(EL1, EL2)으로의 공급을 오프 시키고, 제2 고전압 펄스를 방전전극(EL1, EL2)으로의 공급을 온 시킨다.The controller (not shown) is connected to the discharge electrodes EL1 and EL2, and when a conduction channel is generated between the discharge electrodes EL1 and EL2, the supply of the first high voltage pulse to the discharge electrodes EL1 and EL2 is turned off. The supply of the second high voltage pulse to the discharge electrodes EL1 and EL2 is turned on.

이하, 도 6 내지 도 10에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리장치의 구성 중에서 도 6의 밸러스트 워터 처리장치의 구조와 상이한 방전전극의 구조를 중심으로 하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the structure of the discharge electrode different from the structure of the ballast water treatment apparatus of FIG. 6 will be described with reference to the ballast water treatment apparatus according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 6 to 10.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.7 is a view showing the configuration of a ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치는, 회전 팬(2300)과 분배기(2400) 사이에 좌우측면으로부터 내부방향으로 각각 돌출된 2쌍의 도선(W1a, W1b, W2a, W2b)에 연결되고, 양 단이 소정 간격으로 이격되어 서로 대향하는 방전 전극(EL1a, EL1b, EL2a, EL2b)을 구비한다. 이때, 2 쌍의 도선(W1a, W1b, W2a, W2b)에 연결된 방전 전극(EL1a, EL1b, EL2a, EL2b)에 의해 강한 아크 플라즈마 방전이 발생한다. 하부에서는 회전 팬(230)의 회전에 의해 밸러스트 워터가 섞이게 되고, 상부의 분배기(2400)에 의해 섞인 밸러스트 수의 유출 및 유속을 제어한다. 이와 같이, 밸러스트 워터의 섞임과 잔류시간을 증가시켜주는 것을 통하여 밸러스트 워터 처리장치의 내부에 유입된 밸러스트 워터에 포함된 미생물 등을 효율적으로 파괴시킬 수 있다.As shown in FIG. 7, the ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention includes two pairs of conductive wires W1a protruding inwardly from left and right sides between the rotating fan 2300 and the distributor 2400. And discharge electrodes EL1a, EL1b, EL2a, and EL2b, which are connected to W1b, W2a, and W2b, and whose ends are spaced apart at predetermined intervals to face each other. At this time, a strong arc plasma discharge is generated by the discharge electrodes EL1a, EL1b, EL2a, and EL2b connected to the pair of conductive wires W1a, W1b, W2a, and W2b. In the lower part, the ballast water is mixed by the rotation of the rotary fan 230, and the outflow and flow rate of the ballast water mixed by the upper distributor 2400 is controlled. As such, by increasing the mixing and the residence time of the ballast water, it is possible to efficiently destroy the microorganisms and the like contained in the ballast water introduced into the ballast water treatment apparatus.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.8 is a view showing the configuration of a ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치는, 방전전극(EL1, EL2)은, 회전 팬(3300)과 분배기(3400) 사이에 좌우측면으로부터 내부방향으로 각각 돌출된 2쌍의 도선(W1a, W1b, W2a, W2b)에 연결되고, 양 단이 소정 간격으로 이격되어 서로 대향하는 전극(EL1a, EL1b, EL2a, EL2b)을 구비한다.As shown in FIG. 8, in the ballast water treatment apparatus according to still another embodiment of the present invention, the discharge electrodes EL1 and EL2 are disposed inward from the left and right sides between the rotating fan 3300 and the distributor 3400. Each of the pair of conductive wires W1a, W1b, W2a, and W2b, which protrudes from each other, is provided with electrodes EL1a, EL1b, EL2a, and EL2b opposed to each other at predetermined intervals.

이때, 2쌍의 도선(W1a, W1b, W2a, W2b)중 어느 하나는 좌측 도선(W1a)이 우측 도선(W2a)보다 짧고, 다른 하나는 우측 도선(W2b)이 좌측 도선(W1b)보다 짧게 형성된다. 전자에 의한 밸러스트 워터 처리장치의 좌측 영역과 후자에 의한 우측 영역에 플라즈마 방전이 전 영역에 걸쳐 골고루 발생되고, 회전 팬(3300)과 분배기(3400)에 의한 밸러스트 워터의 섞임과 잔류시간 증대로 인하여, 밸러스트 워터 처리장치의 내부에 유입된 밸러스트 워터에 포함된 미생물 등을 효율적으로 파괴시킬 수 있다. At this time, any one of the two pairs of conductive wires W1a, W1b, W2a, and W2b has the left conductive wire W1a shorter than the right conductive wire W2a, and the other has the right conductive wire W2b shorter than the left conductive wire W1b. do. Plasma discharge is generated evenly over the entire area in the left area of the ballast water treatment device by the former and the right area by the latter, and due to mixing of ballast water by the rotating fan 3300 and the distributor 3400 and increase of the residence time In addition, the microorganisms contained in the ballast water introduced into the ballast water treatment apparatus can be efficiently destroyed.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 10a 및 10b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.9 is a view showing the configuration of a ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention, Figures 10a and 10b is a view showing the configuration of a ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 9 내지 도 10a 및 10b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치는, 도 6의 방전전극과 상이하게 형성되는데, 방전전극(EL1, EL2)은, 회전 팬(5300)과 분배기(5500) 사이에 좌우측면으로부터 내부방향으로 각각 돌출된 한 쌍의 도선(W1, W2)에 연결되고, 양 단이 소정 간격으로 이격되어 서로 대향하는 전극(EL1, EL2)을 구비한다. 한편, 도 9의 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치는, 도 10a 및 10b에 도시된 회전 팬(5300) 과 분배기(5500)와 동일한 위치에 회전팬(미도시)과 분배기(미도시)가 배치된다.9 to 10A and 10B, the ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention, is formed differently from the discharge electrode of Figure 6, the discharge electrode (EL1, EL2) is a rotating fan Between the 5300 and the divider 5500, the electrodes EL1 and EL2 are connected to a pair of conductive wires W1 and W2 which respectively protrude inward from the left and right sides, and are spaced apart at predetermined intervals to face each other. Equipped. On the other hand, the ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention of Figure 9, the rotary fan (not shown) and the distributor (at the same position as the rotary fan 5300 and distributor 5500 shown in Figures 10a and 10b) Not shown).

이때, 도선(W1, W2)은 좌측 또는 우측 도선이 우측 또는 좌측 도선보다 짧다. 또한, 밸러스트 워터는 도선(W1, W2)의 외주변을 소용돌이 회전하며 섞인다. 즉, 도 9는 밸러스트 워터가 정방향으로 소용돌이 흐름(vortex flow)을 가지고, 도 10a 및 10b는 역방향으로 소용돌이 흐름(reverse vortex flow)을 갖게 된다. 이를 통하여, 밸러스트 워터 처리장치 내부의 전 영역에 걸쳐 밸러스트 워터가 섞이게 되어, 플라즈마 처리의 효율이 향상되고, 회전 팬(4300, 5300)과 분배기(4500, 5500)를 통하여 밸러스트 워터의 잔류시간을 증대시킬 수 있다.At this time, the conductive wires W1 and W2 have a shorter left or right wire than the right or left wire. In addition, the ballast water is mixed while rotating the outer periphery of the conductive wire (W1, W2). That is, FIG. 9 shows that the ballast water has a vortex flow in the forward direction, and FIGS. 10A and 10B have a reverse vortex flow in the reverse direction. In this way, the ballast water is mixed over the entire area of the ballast water treatment device, thereby improving the efficiency of the plasma treatment, and increasing the residence time of the ballast water through the rotary fans 4300 and 5300 and the distributors 4500 and 5500. You can.

도 11a 및 11b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.11A and 11B are views showing the configuration of a ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 11a 및 11b 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치는, 방전전극(EL1, EL2)은, 회전 팬(6300)과 분배기(6400) 사이에 좌우측면으로부터 내부방향으로 각각 돌출된 4쌍의 도선(W1a, W1b, W1c, W1d, W2a, W2b, W2c, W2d)에 연결되고, 양 단이 소정 간격으로 이격되어 서로 대향하는 전극(EL1a, EL1b, EL1c, EL1d, EL2a, EL2b, EL2c, EL2d)을 구비한다. 여기서, 회전팬(6300)은 구동 전원부(6500)로부터 전원을 공급받아 회전을 하게 된다. As shown in FIGS. 11A and 11B, in the ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention, the discharge electrodes EL1 and EL2 are disposed from left and right sides between the rotating fan 6300 and the distributor 6400. Four pairs of conductive wires W1a, W1b, W1c, W1d, W2a, W2b, W2c, and W2d, each projecting in a direction, and having opposite ends spaced at predetermined intervals to face each other (EL1a, EL1b, EL1c, EL1d) , EL2a, EL2b, EL2c, and EL2d). Here, the rotation fan 6300 is rotated by receiving power from the driving power supply 6500.

이때, 4쌍의 도선(W1a, W1b, W1c, W1d, W2a, W2b, W2c, W2d)중 어느 2 쌍(W1b, W1d, W2b, W2d)은 좌측 도선(W1b, W1d)이 우측 도선(W2b, W2d)보다 짧고, 다른 2 쌍(W1a, W1c, W2a, W2c)은 우측 도선(W1a, W1c)이 좌측 도선(W2a, W2c)보다 짧게 형성된다. 도선 W1b, W1d, W2b, W2d 주변에서는 밸러스트 워터 처리장치의 좌 측 영역의 플라즈마 처리를 지속시켜 잔류시간을 증대시키고, 도선 W1a, W1c, W2a, W2c 주변에서는 밸러스트 워터 처리장치의 좌측 영역의 플라즈마 처리를 지속시켜 잔류시간을 증대시킬 수 있다. At this time, any two pairs (W1b, W1d, W2b, and W2d) of the four pairs of conductive wires (W1a, W1b, W1c, W1d, W2a, W2b, W2c, and W2d) have the right conductive wire (W1b, W1d) as the right conductive wire (W2b, W2d). Shorter than W2d), the other two pairs W1a, W1c, W2a, and W2c have the right conductive wires W1a and W1c shorter than the left conductive wires W2a and W2c. In the vicinity of the conductors W1b, W1d, W2b, and W2d, the plasma treatment in the left region of the ballast water treatment apparatus is continued to increase the remaining time. The residence time can be increased to increase the residence time.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에서는, 밸러스트 워터가 도선의 외주변을 회전, 소용돌이 회전 또는 역 소용돌이 회전하며 섞이게 된다. 방전전극간의 소정 간격은 10mm내지 30mm이고, 밸러스트 워터 처리장치의 좌측면으로부터 우측면까지의 거리는 80mm내지 350mm로 형성하여, 아크 플라즈마 발생을 강화하는 것이 바람직하다. 여기서, 방전전극간의 소정 간격이 10mm 미만일 경우에는 제조가 어렵고, 30mm를 초과할 경우에는 플라즈마 발생 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 밸러스트 워터 처리장치의 좌측면으로부터 우측면까지의 거리가 80mm 미만이거나 350mm를 초과하도록 형성되면, 모두 방전전극간의 플라즈마 발생 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 방전전극간의 소정 간격은 10mm내지 30mm이고, 밸러스트 워터 처리장치의 좌측면으로부터 우측면까지의 거리는 80mm내지 350mm로 형성하는 것이 바람직하다.In the embodiment of the present invention configured as described above, the ballast water is mixed while rotating, vortex rotation or reverse vortex rotation around the outer periphery of the conductor. The predetermined interval between the discharge electrodes is 10 mm to 30 mm, and the distance from the left side to the right side of the ballast water treatment apparatus is preferably 80 mm to 350 mm to enhance arc plasma generation. Here, if the predetermined interval between the discharge electrodes is less than 10mm, manufacturing is difficult, if it exceeds 30mm there is a problem that the plasma generation efficiency is lowered. In addition, when the distance from the left side to the right side of the ballast water treatment apparatus is formed to be less than 80 mm or more than 350 mm, there is a problem that the efficiency of plasma generation between the discharge electrodes is inferior. Therefore, it is preferable that the predetermined interval between the discharge electrodes is 10 mm to 30 mm, and the distance from the left side to the right side of the ballast water treatment apparatus is 80 mm to 350 mm.

또한, 본 발명의 실시예에서는 방전 전극의 구조로서 상기와 같은 구조를 그 예로 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 방전전극의 배열 및 개수를 변경하여 밸러스트 워터 처리장치 내에서의 플라즈마 방전을 위한 다른 구조에도 적용될 수 있다는 것은 자명하다.In addition, in the embodiment of the present invention, the structure as described above is taken as an example of the structure, but is not limited to this, and other arrangements for plasma discharge in the ballast water treatment apparatus by changing the arrangement and number of discharge electrodes. It is obvious that it can also be applied to structures.

한편, 도 6 내지 도 11에 도시된 방전전극의 구조는 도 12 내지 도 14에 도시된 다단의 밸러스트 워터 처리장치(multi-statement ballast water control device)에도 각각 적용될 수 있다.Meanwhile, the structure of the discharge electrode illustrated in FIGS. 6 to 11 may also be applied to the multi-statement ballast water control device illustrated in FIGS. 12 to 14, respectively.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.12 is a view showing the configuration of a ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치는, 밸러스트 워터 처리 장치를 다단 구조물(7100, 7200)상에 복수 개(7000a~7000e)로 병렬로 배열하여 외부로부터 유입된 밸러스트 워터를 플라즈마 처리하여 배출시키는 구조이다.As shown in FIG. 12, in the ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention, a plurality of ballast water treatment apparatuses are arranged in parallel on the multi-stage structures 7100 and 7200 in a plurality of (7000a to 7000e). The ballast water introduced from the plasma treatment is discharged.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.13 is a view showing the configuration of a ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치는, 밸러스트 워터 처리 장치를 다단 구조물(8100, 8200)상에 복수 개(8000a~8000e)로 병렬로 배열하고, 밸러스트 워터 처리 장치로부터 각각 배출된 밸러스트 워터를 하나의 저장소(8300)로 모으고, 모아진 밸러스트 워터를 다단 구조물(8400, 8500)상에 배열된 복수 개(8500a~8500e)의 밸러스트 워터 처리 장치로 공급하여 재플라즈마 처리하여 배출시키는 구조이다.As shown in FIG. 13, the ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention includes arranging a plurality of ballast water treatment apparatuses in parallel on the multi-stage structures 8100 and 8200 in a plurality of 8000a to 8000e. The ballast water discharged from the ballast water treatment device is collected into one reservoir 8300, and the collected ballast water is supplied to a plurality of 8500a to 8500e ballast water treatment devices arranged on the multi-stage structures 8400 and 8500. The structure is discharged by re-plasma treatment.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.14 is a view showing the configuration of a ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치는, 밸러스트 워터 처리 장치를 다단 구조물(9100 내지 9400)상에 복수 개(9200a~9200e, 9300a~9300e, 9400a~9400e)로 병렬로 배열하고, 외부로부터 유입 되는 밸러스트 워터를 복수개의 밸러스트 워터 처리 장치로 동일하게 분배하여, 동일하게 분배되어 유입된 밸러스트 워터를 각각 플라즈마 처리하여 배출시키는 구조이다.As shown in FIG. 14, a ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention includes a plurality of ballast water treatment apparatuses 9200a to 9200e, 9300a to 9300e, and 9400a to a plurality of stages 9100 to 9400. 9400e), the ballast water flowing in from the outside is equally distributed to the plurality of ballast water treatment apparatuses, and the same distributed and inflowed ballast water is respectively discharged by plasma treatment.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 밸러스트 워터 처리장치에 의하면, 두 전극 사이에 전도채널을 형성할 때만 고전압을 형성하고, 일단 형성된 전도채널에 플라즈마 방전을 유지하기 위해서는 저전압을 사용하기 때문에 효과적으로 밸러스트 워터 처리를 할 수 있을 뿐만 아니라, 밸러스트 워터 처리를 위해 요구되는 에너지를 크게 절약할 수 있다.As described above, according to the ballast water treatment apparatus according to the present invention, since the high voltage is formed only when the conductive channel is formed between the two electrodes, and the low voltage is used to maintain the plasma discharge in the conductive channel once formed, the ballast water effectively Not only can the treatment be performed, but the energy required for the ballast water treatment can be greatly saved.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.As such, the technical configuration of the present invention described above can be understood by those skilled in the art that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the exemplary embodiments described above are to be understood as illustrative and not restrictive in all respects, and the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description, and the meaning and scope of the claims and their All changes or modifications derived from equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치 및 처리방법, 밸러스트 워터 처리장치가 적용되는 밸러스트 워터 처리 시스템의 구조를 설명하기 위한 도면1 is a view illustrating a structure of a ballast water treatment system to which a plasma processing apparatus and a method and a ballast water treatment apparatus according to the present invention are applied.

도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 제1 전원부(10)와의 연결 관계 및 출력 펄스를 나타내는 도면.2A and 2B are diagrams illustrating a connection relationship and an output pulse with the first power supply unit 10 of the plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 제2 전원부(10)와의 연결 관계 및 출력 펄스를 나타내는 도면.3A and 3B are diagrams illustrating a connection relationship and an output pulse with the second power supply unit 10 of the plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 구성 및 출력 파형을 나타내는 도면.4A and 4B are views showing the configuration and output waveforms of the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리방법의 순서를 나타내는 순서도.5 is a flow chart showing the procedure of the plasma processing method according to an embodiment of the present invention.

도 6a 및 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치의 구성을 나타내는 도면.6A and 6B are views showing the configuration of a ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치의 구성을 나타내는 도면7 is a view showing the configuration of a ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치의 구성을 나타내는 도면.8 is a diagram showing the configuration of a ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치의 구성을 나타내는 도면.9 is a view showing the configuration of a ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 10a 및 10b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치 의 구성을 나타내는 도면.10A and 10B are views showing the configuration of a ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 11a 및 11b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치의 구성을 나타내는 도면.11A and 11B illustrate a configuration of a ballast water treatment apparatus according to still another embodiment of the present invention.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치의 구성을 나타내는 도면.12 is a view showing the configuration of a ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치의 구성을 나타내는 도면.FIG. 13 is a diagram showing the configuration of a ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention. FIG.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸러스트 워터 처리 장치의 구성을 나타내는 도면.14 is a view showing the configuration of a ballast water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

30: 제1 스위칭 소자 40: 제2 스위칭 소자30: first switching element 40: second switching element

100: 여과기 200: 플라즈마 처리기100: filter 200: plasma processor

300: 밸러스트 탱크 400: 제어기300: ballast tank 400: controller

1000: 밸러스트 워터 처리장치 10, 1100: 제1 전원부1000: ballast water treatment apparatus 10, 1100: first power supply unit

20, 1200: 제2 전원부 20, 1200: second power supply

1300, 2300, 3300, 4300, 5300, 6300: 회전 팬1300, 2300, 3300, 4300, 5300, 6300: rotating fan

1400, 2400, 3400, 4400, 5400, 6400: 분배기 1400, 2400, 3400, 4400, 5400, 6400: Splitter

1500, 6500: 구동전원부1500, 6500: drive power supply

EL1, EL2, EL1a, EL1b, EL1c, EL1d, EL2a, EL2b, EL2c, EL2d: 방전 전극EL1, EL2, EL1a, EL1b, EL1c, EL1d, EL2a, EL2b, EL2c, EL2d: discharge electrodes

W1, W2, W1a, W1b, W1c, W1d, W2a, W2b, W2c, W2d: 도선W1, W2, W1a, W1b, W1c, W1d, W2a, W2b, W2c, W2d: Lead

7000a~7000e,8000a~8000e,9200a~9200e,9300a~9300e,9400a~9400e: 복수 개의 밸러스트 워터 처리장치7000a ~ 7000e, 8000a ~ 8000e, 9200a ~ 9200e, 9300a ~ 9300e, 9400a ~ 9400e: Multiple ballast water treatment devices

8300: 저장소8300: storage

Claims (19)

여과기를 통해 선박 내에 유입되는 밸러스트 워터에서 부유물질 및 미생물을 걸러내고, 상기 여과기에 의하여 걸러진 밸러스트 워터에서 미생물 또는 박테리아를 제거하는 플라즈마 처리방법에 있어서, In the plasma treatment method for filtering suspended matter and microorganisms in the ballast water flowing into the vessel through a filter, and removes the microorganisms or bacteria from the ballast water filtered by the filter, 밸러스트 워터 중에 20000 내지 40000 V의 전압, 0.7 내지 1.5 mA의 전류, 10 내지 30KHz의 주파수를 가지는 제1 고전압 펄스를 방전전극으로 공급하는 제1 단계;A first step of supplying a first high voltage pulse having a voltage of 20000 to 40000 V, a current of 0.7 to 1.5 mA, and a frequency of 10 to 30 KHz in the ballast water to the discharge electrode; 상기 방전전극 간에 아크 플라즈마를 발생시켜 전도채널을 형성하는 제2 단계;Generating a conductive channel by generating an arc plasma between the discharge electrodes; 상기 밸러스트 워터중에 3000 내지 5000 V의 전압, 200 내지 330 mA의 전류, 50 내지 70Hz의 주파수를 가지는 제2 고전압 펄스를 공급하는 제3 단계: 및A third step of supplying a second high voltage pulse having a voltage of 3000 to 5000 V, a current of 200 to 330 mA, and a frequency of 50 to 70 Hz in the ballast water; and 상기 제2 단계에서 발생된 아크 플라즈마를 소정 시간동안 유지시키는 제4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법.And a fourth step of maintaining the arc plasma generated in the second step for a predetermined time. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 20000 내지 40000 V의 전압, 0.7 내지 1.5 mA의 전류, 10 내지 30KHz의 주파수를 가지는 제1 고전압 펄스를 발생시키는 제1 전원부(10); 상기 제1 전원부(10)와 병렬로 연결되고, 3000 내지 5000 V의 전압, 200 내지 330 mA의 전류, 50 내지 70Hz의 주파수를 가지는 제2 고전압 펄스를 발생시키는 제2 전원부(20); 상기 제1 전원부(10) 및 상기 제2 전원부(20)로부터 발생된 제1 고전압 펄스 및 제2 고전압 펄스를 이용하여 수중에서 방전시키는 방전전극(EL1, EL2); 및 상기 방전전극(EL1, EL2)과 상기 제1 전원부(10) 및 상기 제2 전원부(20) 사이에 각각 연결되어 상기 제1 고전압 펄스 및 상기 제2 고전압 펄스의 공급을 온오프하는 제1 스위칭 소자(30) 및 제2 스위칭 소자(40);를 포함하고, 상기 제1 고전압 펄스가 상기 방전전극(EL1, EL2)으로 공급되고, 상기 방전전극(EL1, EL2) 간에 아크 플라즈마를 발생시켜 전도채널이 형성된 후, 상기 제2 고전압 펄스가 상기 방전전극(EL1, EL2)으로 공급되어 상기 아크 플라즈마를 소정 시간동안 유지시키도록 된 플라즈마 처리장치를 이용하여 밸러스트 워터에 포함된 미생물을 제거하는 플라즈마 처리방법에 관한 것으로, A first power supply unit 10 for generating a first high voltage pulse having a voltage of 20000 to 40000 V, a current of 0.7 to 1.5 mA, and a frequency of 10 to 30 KHz; A second power supply unit 20 connected in parallel with the first power supply unit 10 and generating a second high voltage pulse having a voltage of 3000 to 5000 V, a current of 200 to 330 mA, and a frequency of 50 to 70 Hz; Discharge electrodes (EL1, EL2) for discharging in water by using a first high voltage pulse and a second high voltage pulse generated from the first power supply unit (10) and the second power supply unit (20); And first switching connected between the discharge electrodes EL1 and EL2, the first power supply unit 10, and the second power supply unit 20, respectively, to turn off the supply of the first high voltage pulse and the second high voltage pulse. An element 30 and a second switching element 40, wherein the first high voltage pulse is supplied to the discharge electrodes EL1 and EL2, and generates an arc plasma between the discharge electrodes EL1 and EL2 to conduct electricity. After the channel is formed, the second high voltage pulse is supplied to the discharge electrodes EL1 and EL2 to remove the microorganisms contained in the ballast water using a plasma processing apparatus configured to maintain the arc plasma for a predetermined time. It is about a method, 밸러스트 워터 중에 20000 내지 40000 V의 전압, 0.7 내지 1.5 mA의 전류, 10 내지 30KHz의 주파수를 가지는 제1 고전압 펄스를 방전전극으로 공급하는 제1 단계;A first step of supplying a first high voltage pulse having a voltage of 20000 to 40000 V, a current of 0.7 to 1.5 mA, and a frequency of 10 to 30 KHz in the ballast water to the discharge electrode; 상기 방전전극 간에 아크 플라즈마를 발생시켜 전도채널을 형성하는 제2 단계;Generating a conductive channel by generating an arc plasma between the discharge electrodes; 상기 밸러스트 워터중에 3000 내지 5000 V의 전압, 200 내지 330 mA의 전류, 50 내지 70Hz의 주파수를 가지는 제2 고전압 펄스를 공급하는 제3 단계: 및A third step of supplying a second high voltage pulse having a voltage of 3000 to 5000 V, a current of 200 to 330 mA, and a frequency of 50 to 70 Hz in the ballast water; and 상기 제2 단계에서 발생된 아크 플라즈마를 소정 시간동안 유지시키는 제4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법.And a fourth step of maintaining the arc plasma generated in the second step for a predetermined time. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제2 단계는, 상기 방전전극 간에 전도채널이 발생되면, 상기 제1 고전압 펄스를 상기 방전전극으로의 공급을 오프시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법.The second step may further include turning off the supply of the first high voltage pulse to the discharge electrode when a conduction channel is generated between the discharge electrodes. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제4 단계에서, 상기 소정 시간은 5초 내지 10초인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법.In the fourth step, the predetermined time is 5 seconds to 10 seconds, the plasma processing method. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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