KR101029623B1

KR101029623B1 - 선박평형수 중화장치 및 중화방법

Info

Publication number: KR101029623B1
Application number: KR1020090023795A
Authority: KR
Inventors: 박성진; 빈정인
Original assignee: 주식회사 엔케이
Priority date: 2009-03-20
Filing date: 2009-03-20
Publication date: 2011-04-15
Also published as: KR20100105012A

Abstract

본 발명은 선박평형수에 잔존하는 독성물질을 중화시키기 위한 선박평형수 중화장치 및 중화방법에 관한 것으로 특히, 오존으로 살균처리된 선박평형수가 저장된 평형수 저장탱크(11); 선박평형수를 선외로 배출하기 위해 평형수 저장탱크(11)의 배출부에 연결된 평형수 배출관(12); 평형수 배출관(12)의 유출측에 구비되어 선박평형수내에 잔존하는 독성물질의 농도를 감지하는 유출측 센서유닛(26); 일단이 유출측 센서유닛(26)과 평형수 저장탱크(11) 사이의 평형수 배출관(12)에 연결되어 독성물질을 중화시키는 중화제를 평형수 배출관(12)으로 안내하는 중화제 투입관(24); 중화제 투입관(24)의 타단에 구비되며, 중화제가 저장된 중화제 저장탱크(21); 중화제 투입관(24)에 구비되어 중화제 저장탱크(21)에 구비된 중화제를 평형수 배출관(12)으로 투입시키기 위한 압력을 제공하는 중화제 투입펌프(23); 및 유출측 센서유닛(26)으로부터 입력되는 신호에 따라 중화제 투입펌프(23)를 구동시키는 컨트롤러(28);로 이루어진 선박평형수 중화장치와 유출측 센서유닛(26)을 통하여 선박평형수에 잔존하는 독성물질의 농도를 확인하는 독성물질 확인 단계; 상기 확인된 독성물질 농도에 따라 중화제 투입펌프(23)를 구동시키는 중화제 투입단계; 유출측 센서유닛(26)을 통하여 중화된 선박평형수에 잔존하는 독성물질의 농도를 다시 확인하는 독성물질 재확인 단계; 및 독성물질 재확인 단계에서 확인된 독성물질의 농도에 따라 중화제 투입펌프(23)를 제어하여 중화제 투입양을 조절하는 중화제 투입 보정 단계;로 이루어진 선박평형수 중화방법을 제공하는 것을 기술적 요지로 하는바, 선박평형수에 포함된 독성물질을 인위적으로 중화시킬 수 있도록 함으로써, 선박평형수내에 잔존하는 독성물질을 자연분해 될 때까지 기다리지 않고 바로 배출할 수 있어 운항지연을 방지할 수 있으며, 특히 비상시 선박평형수를 배출해야하는 상황에 쉽게 대처할 수 있을 뿐만 아니라, 독성물질 배출에 따른 생태계파괴를 사전에 예방할 수 있고, IMO규정수치를 항상 만족시킬 수 있는 효과가 있다.

Ballast, 선박평형수, 독성물질, 중화장치, 중화방법

Description

선박평형수 중화장치 및 중화방법{Neutralizing system and method for ballast water}

본 발명은 선박평형수 중화장치 및 중화방법에 관한 것으로, 특히 살균처리된 선박평형수에 생성되는 독성물질을 중화시킬 수 있도록 한 선박평형수 중화장치 및 중화방법에 관한 것이다.

일반적으로 선박평형수(Ballast Water)는 선박으로부터 화물을 하역시킨 상태 또는 선박에 적재된 화물의 량이 매우 적은 상태에서 선박을 운행할 경우, 선박이 균형을 잃는 것을 방지할 수 있도록 선박의 저부 양측에 형성된 평형수 저장탱크(11)의 내부에 채우는 부력조정용 담수 또는 해수를 말하는 것이다.

상기와 같은 선박평형수에는 선박평형수를 채운 지역의 담수나 해수에 포함된 병원성균 및 플랑크톤 등의 각종 생물이 서식하고 있으므로, 이를 아무런 처리없이 타지역의 해안으로 배출시킬 경우 선박평형수로 인한 심각한 해양오염 및 생태계 파괴를 유발시킬 우려가 높게 된다.

이러한 상황에 입각하여, 1996년 미국에서는 국가 침입종 법률을 제정함으로서, 외래종을 침입자로 규정하여 선박평형수에 대한 관리와 통제를 의무화 하였으 며, 호주에서는 검역법을 개정하여 선박평형수를 검역대상이 되는 수입화물로 규정하고 직접 검역을 실시하고 있다.

한편, 국제해사기구(IMO: International Maritime Organization)에서는 2004년 2월 국제협약을 체결하여 2009년부터 순차적으로 선박평형수의 살균처리에 필요한 장치를 선박에 탑재토록 하였으며, 이를 위반할 시에는 해당 선박의 입항을 전면 금지하도록 하였다.

따라서, 최근에 들어 선박평형수를 처리하기 위한 다양한 기술개발이 이루어지고 있는 바, 대표적인 것으로 오존(Ozone: 0₃) 또는 전기분해를 이용한 선박평형수의 살균 및 정화처리 기술을 들 수 있으며, 오존과 관련하여 본 출원인 또한 2007년 특허출원 제 16091호와 제 17653호 및 제 19305호로 선박평형수 처리장치를 선출원하여 각각 특허등록(10-769834호, 10-775238호, 10-802889호)을 획득한 바 있다.

그러나, 상기와 같이 오존을 이용한 종래의 선박평형수 처리장치는 살균처리과정에서 총잔류산화물(TRO; Total Residual Oxidants)과 같은 독성물질이 생성되는 경우도 있으며, 이 독성물질은 보통 1일 ~ 5일정도 시간이 지나면 자연적으로 분해되기 때문에 장거리 운항을 하는 선박의 경우에는 문제가 되지는 않지만, 단거리 운항 또는 독성물질이 분해되지 않은 시점에서 선박평형수를 배출해야하는 비상상황의 경우에는 문제가 될 수도 있다.

즉, 선박평형수를 배출해야 하는 시점에서 살균처리된 선박평형수에 독성물 질이 남아있는 경우 모두 자연분해될 때까지 배출을 할 수 없는바, 운항이 지연되거나, 선박평형수를 생성한 지역의 해수 상태에 따라 장시간방치해도 규정수치 이하로 분해되지 않는 경우가 발생될 수 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 선박평형수에 포함된 독성물질을 인위적으로 중화시킬 수 있도록 한 선박평형수 중화장치 및 중화방법를 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선박평형수 중화장치 및 중화방법은 오존으로 살균처리된 선박평형수가 저장된 평형수 저장탱크(11); 선박평형수를 선외로 배출하기 위해 평형수 저장탱크(11)의 배출부에 연결된 평형수 배출관(12); 평형수 배출관(12)의 유출측에 구비되어 선박평형수내에 잔존하는 독성물질의 농도를 감지하는 유출측 센서유닛(26); 일단이 유출측 센서유닛(26)과 평형수 저장탱크(11) 사이의 평형수 배출관(12)에 연결되어 독성물질을 중화시키는 중화제를 평형수 배출관(12)으로 안내하는 중화제 투입관(24); 중화제 투입관(24)의 타단에 구비되며, 중화제가 저장된 중화제 저장탱크(21); 중화제 투입관(24)에 구비되어 중화제 저장탱크(21)에 구비된 중화제를 평형수 배출관(12)으로 투입시키기 위한 압력을 제공하는 중화제 투입펌프(23); 및 유출측 센서유닛(26)으로부터 입력되는 신호에 따라 중화제 투입펌프(23)를 구동시키는 컨트롤러(28);로 이루어진 선박 평형수 중화장치와 유출측 센서유닛(26)을 통하여 선박평형수에 잔존하는 독성물질의 농도를 확인하는 독성물질 확인 단계; 상기 확인된 독성물질 농도에 따라 중화제 투입펌프(23)를 구동시키는 중화제 투입단계; 유출측 센서유닛(26)을 통하여 중화된 선박평형수에 잔존하는 독성물질의 농도를 다시 확인하는 독성물질 재확인 단계; 및 독성물질 재확인 단계에서 확인된 독성물질의 농도에 따라 중화제 투입펌프(23)를 제어하여 중화제 투입양을 조절하는 중화제 투입 보정 단계;로 이루어진 선박평형수 중화방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 선박평형수 중화장치 및 중화방법에 따르면, 선박평형수에 포함된 독성물질을 인위적으로 중화시킬 수 있도록함으로써, 선박평형수내에 잔존하는 독성물질을 자연분해될 때까지 기다리지 않고 바로 배출할 수 있어 운항지연을 방지할 수 있으며, 특히 비상시 선박평형수를 배출해야하는 상황에 쉽게 대처할 수 있을 뿐만 아니라, 독성물질 배출에 따른 생태계파괴를 사전예방할 수 있고, IMO 규정수치를 항상 만족시킬 수 있는 효과가 있다.

이하에는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 선박평형수 중화장치 및 중화방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 선박평형수 중화장치의 개략적인 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 선박 평형수 중화 장치는 평형수 저장탱크(11), 평형수 배출관(12), 유출측 센서유닛(26), 유입측 센서유닛(27), 중 화제 투입관(24), 중화제 저장탱크(21), 중화제 투입펌프(23), 평형수 펌프(13) 및 컨트롤러(28)로 이루어진다.

먼저 평형수 저장탱크(11)는 오존으로 살균처리된 선박평형수가 저장되는 공간으로 선박의 저부에 형성되어 있으며, 선박에 사람이 타거나 짐이 실리면 이에 비례하여 저장된 선박평형수가 배출되고, 사람이 내리거나 짐이 내려지면 이에 비례하여 해수가 살균처리되어 선박평형수로 채워진다.

다음, 평형수 배출관(12)은 평형수 저장탱크(11)에 저장된 선박평형수가 선외로 배출될 때 이용되는 파이프로서 일단은 평형수 저장탱크(11)의 배출부에 연결되며, 타단은 선체측에 고정되어 바다를 향해 개방되어 있다.

다음, 유출측 센서유닛(26)은 평형수 배출관(12)의 타단측 즉, 유출측에 구비되며, 유입측 센서유닛(27)은 평형수 배출관(12)의 일단측 즉, 유입측에 구비되어 선박평형수내에 잔존하는 독성물질의 농도를 감지하는바, 일반적인 독성물질 감지수단을 이용하여 선박평형수 내에 잔존하는 독성물질의 농도를 감지한다.

독성물질 감지수단으로는 TRO자동분석기 등이 이용될 수 있다.

다음, 중화제 저장탱크(21)는 선박평형수 내에 잔존하는 독성물질을 중화시키기 위한 중화제가 저장되는 공간인바, 본 발명에 이용되는 중화제로는 티오황산나트륨(Na2S2O3), Lime (CaO or Ca(OH)2), Sodium carbonate, Sodium hydroxide, Ammonia gas 등이 있다.

다음, 중화제 투입관(24)은 중화제가 평형수 배출관(12)에 투입될 수 있도록 중화제 저장탱크(21)와 평형수 배출관(12)을 잇는 파이프인바, 일단은 중화제 저장 탱크(21)와 연결되며, 타단은 유출측 센서유닛(26)과 유입측 센서유닛(27) 사이의 평형수 배출관(12)에 연결된다.

이때, 중화제를 보다 효과적으로 투입하기 위해서는 중화제 투입관(24)과 평형수 배출관(12)을 연결체(25)로 연결하는 것이 바람직한바, 사이드스트림, 벤추리 또는 삽입노즐 등이 이용될 수 있다.

다음, 중화제 투입펌프(23)는 중화제 투입관(24)의 일측에 구비되어 중화제 저장탱크(21)에 구비된 중화제를 중화제 투입관(24)으로 투입시키기 위한 압력을 제공하는바, 인가되는 제어신호에 따라 중화제의 유량을 변화시킬 수 있는 정량펌프가 이용된다.

다음 평형수 펌프(13)는 평형수 저장탱크(11)에 저장된 선박평형수를 선외로 배출시킬 때 이용되는 펌프로서 일반적인 펌프가 이용된다.

마지막으로 컨트롤러(28)는 선박평형수 배출시 선박평형수에 잔존하는 독성물질의 농도를 확인하여 적당한 양의 중화제가 투입될 수 있도록 중화제 투입펌프(23)를 제어하는 수단인바, 유출측 센서유닛(26) 및 유입측 센서유닛(27)으로부터 입력되는 신호에 따라 중화제 투입펌프(23)를 구동시켜 적당한 양의 중화제가 선박평형수와 혼합되어 선박평형수에 잔존하는 독성물질이 중화될 수 있도록 한다.

중화반응은 다음의 반응식과 같이 일어나게 된다.

S₂O₃ ^2- + 4Cl₂ + 5H₂O → 2SO₄ ^2- + 8Cl^- + 10H⁺

S₂O₃ ^2- + 4Br₂ + 5H₂O → 2SO₄ ^2- + 8Br^- + 10H⁺

한편, 투입되는 중화제 양의 제어는 컨트롤러(28) 내부에 미리 프로그래밍된 중화제 투입 데이터테이블에 따라 유출측 센서유닛(26) 및 유입측 센서유닛(27)으로부터 입력되는 신호에 상응하는 신호를 중화제 투입펌프(23)로 출력하여 중화제 저장탱크(21)로부터 배출되는 중화제의 양을 조절함으로써 가능하다.

도면의 미설명 부호 22는 중화제 투입 펌프의 좌우에 설치된 밸브로서 중화제 투입 펌프와 함께 컨트롤러(28)에 의해 제어된다.

이하 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 선박평형수 중화장치의 중화방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 선박평형수 중화방법의 흐름도이다.

선박평형수 중화장치는 컨트롤러(28)에 의해서 자동으로 수행되는바, 이하 수행단계의 주체는 컨트롤러(28)가 되며, 아래 단계는 평형수 저장탱크(11)에 오존으로 살균처리되어 저장된 선박평형수를 배출할 상황이 되어 평형수 펌프(13)를 구동시킨 상태에서 시작된다.

먼저 독성물질 확인 단계(S1)에서는 유입측 센서유닛(27)을 통하여 배출되는 선박평형수에 잔존하는 독성물질의 농도를 확인하며, 중화제 투입단계(S3)에서는 S1단계에서 확인된 독성물질 농도에 따라 중화제 투입펌프(23)를 구동시킨다.

이어, 독성물질 재확인 단계(S5)에서 유출측 센서유닛(26)을 통하여 중화된 선박평형수에 잔존하는 독성물질의 농도를 다시 확인한 후 중화제 투입 보정단 계(S7)에서 확인된 독성물질의 농도에 따라 중화제 투입펌프(23)를 제어하여 중화제 투입양을 조절한다.

따라서 본 발명에 따른 선박평형수 중화장치 및 중화방법을 이용하면, 선박평형수내에 잔존하는 독성물질을 자연분해 될 때까지 기다리지 않고 바로 배출할 수 있어 운항지연을 방지할 수 있으며, 특히 비상시 선박평형수를 배출해야하는 상황에 쉽게 대처할 수 있을 뿐만 아니라, 독성물질 배출에 따른 생태계파괴를 사전에 예방할 수 있고, IMO규정수치를 항상 만족시킬 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 상세한 설명에서는 유입측 센서유닛(27)과 유출측 센서유닛(26)이 모두 구비된 상태를 실시예로 하여 설명하였지만 유출측 센서(26)만 구비시킨 상태의 구성도 가능할 것이며, 연결체(25), 밸브(22) 및 평형수 펌프(13)는 상황에 따라 설치 및 제거가 가능할 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 유사한 균등물과 변형예들이 있을 수 있기에 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위에서 유사하게 변형하여 실시할 수가 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 선박평형수 중화장치의 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 선박평형수 중화방법의 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 평형수 저장탱크

12 : 평형수 배출관

13 : 평형수 펌프

21 : 중화제 저장탱크

22 : 밸브

23 : 중화제 투입펌프

24 : 중화제 투입관

25 : 연결체

26 : 유출측 센서유닛

27 : 유입측 센서유닛

28 : 컨트롤러

Claims

오존으로 살균처리된 선박평형수가 저장된 평형수 저장탱크(11);

선박평형수를 선외로 배출하기 위해 평형수 저장탱크(11)의 배출부에 연결된 평형수 배출관(12);

평형수 배출관(12)의 유출측에 구비되어 선박평형수내에 잔존하는 독성물질의 농도를 감지하는 유출측 센서유닛(26);

일단이 유출측 센서유닛(26)과 평형수 저장탱크(11) 사이의 평형수 배출관(12)에 연결되어 독성물질을 중화시키는 중화제를 평형수 배출관(12)으로 안내하는 중화제 투입관(24);

중화제 투입관(24)의 타단에 구비되며, 중화제가 저장된 중화제 저장탱크(21);

중화제 투입관(24)에 구비되어 중화제 저장탱크(21)에 구비된 중화제를 평형수 배출관(12)으로 투입시키기 위한 압력을 제공하는 중화제 투입펌프(23); 및

유출측 센서유닛(26)으로부터 입력되는 신호에 따라 중화제 투입펌프(23)를 구동시키는 컨트롤러(28);로 이루어진 선박평형수 중화장치.
제 1항에 있어서,

상기 평형수 배출관(12)에는 중화제 투입관(24)과 평형수 저장탱크(11) 사이에 유입측 센서유닛(27)이 더 구비되며,

상기 컨트롤러(28)는 유입측 센서유닛(27)의 신호도 입력받는 것을 특징으로 하는 선박평형수 중화장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 중화제 투입관(24)과 평형수 배출관(12)은 중화제를 효과적으로 투입하기 위한 연결체(25)로 연결된 것을 특징으로 하는 선박평형수 중화장치.
제 3항에 있어서,

상기 연결체(25)는 사이드스트림, 벤추리 또는 삽입노즐인 것을 특징으로 하는 선박평형수 중화장치.
오존으로 살균처리된 선박평형수가 저장된 평형수 저장탱크(11), 평형수 저장탱크(11)의 배출부에 연결된 평형수 배출관(12), 평형수 배출관(12)의 유출측에 구비된 유출측 센서유닛(26), 유출측 센서유닛(26)과 평형수 저장탱크(11) 사이의 평형수 배출관(12)에 연결된 중화제 투입관(24), 중화제 투입관(24)의 단부에 구비된 중화제 저장탱크(21), 중화제 투입관(24)의 일측에 구비된 중화제 투입펌프(23) 및 중화제 투입펌프(23)를 구동시키는 컨트롤러(28);로 이루어진 선박평형수 중화장치의 컨트롤러(28)에서 수행되며,

유출측 센서유닛(26)을 통하여 선박평형수에 잔존하는 독성물질의 농도를 확인하는 독성물질 확인 단계;

상기 확인된 독성물질 농도에 따라 중화제 투입펌프(23)를 구동시키는 중화제 투입 단계;

유출측 센서유닛(26)을 통하여 중화된 선박평형수에 잔존하는 독성물질의 농도를 다시 확인하는 독성물질 재확인 단계; 및

독성물질 재확인 단계에서 확인된 독성물질의 농도에 따라 중화제 투입펌프(23)를 제어하여 중화제 투입양을 조절하는 중화제 투입 보정 단계;로 이루어진 선박평형수 중화방법.
오존으로 살균처리된 선박평형수가 저장된 평형수 저장탱크(11), 평형수 저장탱크(11)의 배출부에 연결된 평형수 배출관(12), 평형수 배출관(12)의 유출측에 구비된 유출측 센서유닛(26), 평형수 배출관(12)의 유입측에 구비된 유입측 센서유닛(27), 유출측 센서유닛(26)과 유입측 센서유닛(27) 사이의 평형수 배출관(12)에 연결된 중화제 투입관(24), 중화제 투입관(24)의 단부에 구비된 중화제 저장탱크(21), 중화제 투입관(24)의 일측에 구비된 중화제 투입펌프(23) 및 중화제 투입펌프(23)를 구동시키는 컨트롤러(28);로 이루어진 선박평형수 중화장치의 컨트롤러(28)에서 수행되며,

유입측 센서유닛(27)을 통하여 선박평형수에 잔존하는 독성물질의 농도를 확인하는 독성물질 확인 단계;

상기 확인된 독성물질 농도에 따라 중화제 투입펌프(23)를 구동시키는 중화제 투입 단계;

유출측 센서유닛(26)을 통하여 중화된 선박평형수에 잔존하는 독성물질의 농도를 다시 확인하는 독성물질 재확인 단계; 및

독성물질 재확인 단계에서 확인된 독성물질의 농도에 따라 중화제 투입펌프(23)를 제어하여 중화제 투입양을 조절하는 중화제 투입 보정 단계;로 이루어진 선박평형수 중화방법.