KR101149523B1 - 내부관 여과층 및 외부관 여과층으로 구성된 여과장치를 구비한 선박평형수 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박평형수가 선박평형수 탱크로 유입되거나 선박 밖으로 배출되는 단계에서 해양미생물을 여과 처리하는 데 적합한 내부관 여과층 및 외부관 여과층이 내재된 원통형 여과 틀을 구비함으로써, 선박평형수 내 해양미생물을 여과ㆍ분리하여 선박평형수를 처리하는 선박평형수 처리장치에 관한 것이다.

본 발명은 선박의 복원성(ballasting)을 유지하기 위하여 선박평형수(ballast water)로서 취수한 해수를 선박평형수 탱크에 저장할 때 선박평형수 내 해양미생물 등을 제거하기 위한 선박평형수 처리장치를 제시하며, 그 특징으로서 선박평형수 탱크로 해수를 유입시키는 유입관에 설치되는 유입부 여과장치를 포함하며, 상기 유입부 여과장치는 원통형 여과 틀(cylindrical filter housing)로 되어 있으며, 상기 원통형 여과 틀 내부에는 내부관 및 외부관이 각각 형성되며, 상기 내부관 및 외부관에는 각각 내부관 여과층 및 외부관 여과층이 내재되어 있다. 상기 내부관 여과층은 망 눈금 1㎜ 이하의 망체(mesh)인 스테인리스 스틸(316L) 재질의 복수 개의 여과망으로 구성된 여과층이며, 상기 외부관 여과층은 복수 개의 망체(mesh)로 이루어진 여과망을 포함하는 여과층으로 구성되어 있다. 또한 상기 내부관 여과층 및 외부관 여과층은 모두 원통형 여과 틀인 유입부 여과장치에 대하여 장착과 분리가 용이하도록 꾸러미(package) 형태로 구성함으로써 내부관 여과층 및 외부관 여과층을 세척하거나 교체할 때에 편이성을 제고할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 선박평형수 처리장치는 선박평형수가 선박평형수 배출 탱크를 거쳐 외부로 배출될 때에도 사용되며, 이 경우 선박평형수 처리장치는 상기 유입부 여과장치 대신에 동일한 구조 및 기능을 수행하는 배출부 여과장치를 구비함으로써, 선박평형수 내 해양미생물을 완벽하게 제거하게 된다.

상기 유입부 여과장치의 세척에 대하여 설명한다. 유입부 여과장치의 세척은 내부관 및 외부관의 내부 및 외부와의 압력변화를 측정하여 판단하며, 이 경우 선박평형수 탱크의 유입부 반대방향에서 깨끗한 물(fresh water)을 그 다음은 압축공기를 강제적으로 유통시킴으로써 가능하다. 즉, 내부관 여과층에 있어서, 여과망 직경과 보호망의 직경을 동일하게 하고 그 다음 연속되는 여과망의 직경을 이전 여과망보다 50㎜ 작게 해줌으로써 세척이 진행됨에 따라서 제거되는 해양미생물의 잔유물이 상기 공간을 통하여 아래 방향으로 자연스럽게 흘러내려 완결된다. 특히 여과장치 상부캡의 내부로 2개의 분기관이 형성되어 있는 압력조절용 연결구를 통하여, 여과할 때에는 압력조정의 역할을 하도록 하고 세척할 때에는 여과 중 내부관 여과층 망체에 걸려 있는 해양미생물을 흡입하여 제거하는 데 사용할 수도 있게 한다.

선박평형수, 유입부 여과장치, 배출부 여과장치, 해수 처리, 여과망, 여과층

Description

내부관 여과층 및 외부관 여과층으로 구성된 여과장치를 구비한 선박평형수 처리장치{Ballast water treatment system with filtering apparatus including inner and outer filtering layers}

본 발명은 선박평형수로 이용되는 해수를 처리하는 선박평형수 처리장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 선박평형수가 선박평형수 탱크로 유입되거나 선박 밖으로 배출되는 단계에서 해양미생물을 여과 처리하는 데 적합한 내부관 여과층 및 외부관 여과층으로 구성된 원통형 여과 틀을 구비함으로써, 선박평형수 내 해양미생물을 여과ㆍ분리하여 선박평형수를 처리하는 선박평형수 처리장치에 관한 것이다.

지구상에서 생산되는 재화의 80%가 선박에 의해 국제적으로 이동되고 있으며, 이러한 선박이동에 위해 매년, 약 30 ~ 50억톤의 해수가 국제적으로 이동되고 있는 것으로 알려져 있다. 선박에 의한 재화의 국제적 이동으로 선박 외부에 부착되거나 선박평형수에 포함되어 유랑하는 외래 해양미생물은 각 지역 해양생태계를 위협하고 있다. 각각의 경로를 통한 외래종 해양미생물의 이와 같은 유입은 해양생태계를 위협하는 요인 중 하나로서, 해양생태계의 먹이사슬을 교란하여 어쩌면 토착 생물종을 멸종시킬 수 있다는 단순한 관점에서 해양오염보다 심각하게 받아들여지고 있다.

선박평형수(ballast water)는 선박의 안정성 유지를 위한 필수요소로서, 탐사선, 군함 등과 같이 적재화물 변동이 적은 경우 적재량이 적으나 일반 상선과 같이 적재화물의 변동량이 큰 경우 필요한 선박평형수 변동량도 상대적으로 커진다고 하겠다. 보통 선박평형수는 선박으로부터 화물의 반출시 부력에 의해 선박의 무게중심이 높아짐으로써 선박안정성이 낮아지는 것을 방지하기 위하여 화물 반출량에 비례하여 선박평형수 저장탱크에 저장한다. 반대로 선박에 화물 적재 시에는 선박평형수를 배출하게 되는데, 배출량 역시 화물의 적재량에 비례하게 된다. 앞에서 설명한 바와 같이 선박운항에 반드시 필요한 선박평형수 문제는 국제 교역량의 증가에 따라 선박평형수에 포함된 해양미생물 체계의 문제로 전이된 감이 없지 않다고 판단된다.

그러므로 이에 대하여 구체적으로 살펴볼 필요가 있다. 선박평형수의 배출로부터 기인하는 외국의 또는 다른 지역의 해양미생물종은 해당 배출지역의 환경에 적응하는 경우, 왕성한 번식이 발생함으로써 해당 해역에 자연스럽게 토착화되며, 동시에 인근의 해역으로 확산된다. 그러므로 상황에 따라 외래종과 토착종 사이에 서 균형상태가 이뤄져 해당 해역의 생태계는 먹이사슬에서 야기되는 큰 변화가 일어날 수 있으며, 이에 따라 어종 변화로 인하여 경제적인 측면은 물론 수산물 생산에도 결정적인 영향을 주게 된다. 결론적으로, 외래 해양미생물종의 유입은 원치 않는 해양생태계의 변화를 유도하게 되며, 따라서 우리의 생활도 큰 영향을 받게 되는 것이다.

참고적으로 인천항과 부산항에서 조사된 뉴질랜드, 타이완, 홍콩, 싱가폴, 북태평양 등지, 파키스탄과 일본근해 등지에서 유입된 선박평형수 중의 해양미생물 종인 식물플랑크톤, 원생동물플랑크톤, 후생동물플랑크톤, 기타 플랑크톤 등을 종, 속, 또는 상위 단계 분류군으로 구분하여 보면, 전체 분류군의 수는 7 내지 53개의 범위를 보이고 있다. 한편, 분류된 해양미생물의 출현 분류군 수는 모두 170개(식물플랑크톤: 돌말류와 와편모 조류 및 기타 90개, 후생동물플랑크톤 56개, 원생동물플랑크톤 24개)이다(Yoo et al. 2006). 선박평형수 내의 미생물 각각은 취수해역에 따른 분포로서 알 수 있으나, 선박평형수의 교환 작업은 완전히 교체되는 것이 아니므로 서로 혼재한 상태로 존재하게 된다. 이와 같은 해양미생물 등을 처리대상 기준으로 삼아서 선박평형수 중의 미생물 등을 사멸ㆍ처리한다고 한다면 더욱 가치가 있는 유용한 결과가 도출될 것이다.

이와 같은 선박평형수 이동에 의해 발생될 수 있는 생태적, 경제적 피해를 막고, 생물 다양성을 보전하기 위해 국제해사기구(IMO)는 2004년 2월 '선박의 선박 평형수와 침전물의 통제 및 관리를 위한 국제협약'을 채택하였다. 또한, 2016년 말까지 국제항해에 종사하는 선박에 의무적으로 선박평형수 처리장치를 탑재하도록 규정하고 있다.

최근에 이르기까지 연구되었거나 특허화된 선박평형수 처리기술 중 특히 여과장치를 보면 대부분 복잡한 구조로 구성되어 있어, 설치 후 사용할 때에 편이성이 부족한 것으로 보인다. 그러므로 여과장치의 관리 측면에서 볼 때 시간과 공간적으로 얼마나 효율적이고 경제적인지 검토해야 할 것이다. 특히 여과장치를 적용할 경우에 장치의 세척이 매우 중요하기 때문에 만족스러운 세척방법이 재차 요구되고 있는 실정이다. 따라서 새로운 여과장치를 제시함으로써 장치 운전과 세척이 용이한 여과방식을 제안하고자 하는 것이다.

또한, 최근까지 적용하고 있는 선박평형수의 처리기술은 대부분 해수가 저장되는 선박평형수 탱크에서 직접 처리하는 것이 일반적 추세이다. 따라서 해수에 포함되어 있는 해양미생물이 선박평형수 탱크 내에서 활발하게 번식ㆍ성장하는 바람직하지 않은 현상도 발생되기 때문에, 해양미생물에 대한 전처리 기술은 반드시 필요하며 매우 중요하다고 판단하는 것이다. 왜냐하면 해양미생물의 성장과 번식은 2차적인 장애문제를 일으킬 수 있으므로, 이 장애문제를 최소화시킬수록 여러 가지로 유리하기 때문이다. 또한 해양미생물의 총량이 사전에 자연스럽게 조절되므로, 후속되는 해양미생물의 사멸과정이 좀 더 용이하고 효과적으로 추진될 수 있기 때 문이다.

따라서 본 발명은 해수가 선박평형수 탱크로 유입되어 선박평형수가 되기 전에 해수에 포함되어 있는 해양미생물 등을 제거하는 데 적합하고 유리한 여과장치를 이용한 선박평형수 전처리 장치를 제공하고자 하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 해수 유입부 여과장치가 세척할 때 간편할 뿐만 아니라, 처리된 선박평형수를 배출하는 배출부 여과장치로 사용됨으로써 배출되는 선박평형수를 더 깨끗하게 처리하는 선박평형수 처리장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 여과장치를 단계적으로 적용하여 선박평형수 내 해양미생물을 효과적으로 여과ㆍ분리하여 선박평형수를 처리하는 선박평형수 처리장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 용이하게 분리 및 세척할 수 있는 선박평형수 처리장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 여과 분리된 해양미생물을 용이하게 제거할 수 있는 선박평형수 처리장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하고자 본 발명은 다수의 여과망을 구비하여 선박평형수를 처리하는 여과장치들을 이용한 선박평형수 처리장치를 제시한다. 즉, 본 발명은 선박의 복원성(ballasting)을 유지하기 위하여 선박평형수(ballast water)로서 취수한 해수를 선박평형수 탱크에 저장할 때 선박평형수 내 해양미생물, 특히 크기가 50㎛ 이상인 해양미생물 등을 제거하기 위한 선박평형수 전처리 장치를 제공하는데 있는 것이다. 그 특징은 선박평형수 처리탱크로 해수를 유입시키는 유입관에 설치되는 유입부 여과장치를 포함하며, 상기 유입부 여과장치는 원통형 여과 틀(cylindrical filter housing)로 되어 있고 상기 원통형 여과 틀 내부에는 내부관과 외부관이 구성되어 있다. 상기 내부관 및 외부관의 내부는 눈금 크기 1㎜ 이하의 망체(mesh)인 스테인리스 스틸 316L 재질의 복수 개의 여과망으로 구성한 여과층이 형성되어 있으며, 특히 상기 외부관은 가운데 부분이 원형으로 비어 있어, 즉 내부에 중공이 형성되어 상기 내부관이 상기 중공을 지날 수 있게 되어, 복수 개의 망체(mesh) 여과층으로 구성하여 해양미생물의 제거와 분리를 최대화하는 것이다. 또한 상기 여과층은 모두 꾸러미(package) 형태로 구성하여 상기 여과장치 내, 즉 상기 내부관 및 외부관의 내부에 용이하게 장착되고 분리되는 편이성도 구체화하는 것이다.

그리고 선박평형수를 배출해야 하는 경우에 배출되는 선박평형수를 여과해 주는 것은 마지막으로 남아 있는 해양미생물을 효과적으로 제거하기 위한 것이다. 즉, 본 발명은 상기 선박평형수 탱크에서 선박평형수를 배출하는 배출관에 해수를 유입할 때 설치하는 것과 동일한 구조의 여과장치를 설치하여 배출부 여과장치(Ⅱ) 로 사용할 수 있게 하는 것이다. 그러므로 배출되는 선박평형수의 목표는 최종적으로 해양미생물의 완전 제거를 지향한다고 할 수 있는 것이다.

상기 외부관 내에 형성되는 외부관 여과층은 본 발명의 특징 중의 하나로서 다수의 여과망으로 이루어진 구조이며, 상기 여과망의 재질은 통상적으로 눈금 크기 45㎛의 스테인리스 스틸 316L이다. 바람직하게는 상기 외부관 여과층은 3 내지 10개의 여과망으로 구성되는데, 각각의 여과망은 앞과 뒤, 2장의 망(mesh)으로 되어 있으며 그 사이는 압력을 견디도록 설계되어 있다. 상기 여과망은 선박평형수로 사용될 해수 내의 50㎛ 이상인 해양미생물을 사전에 제거하게 된다.

한편, 상기 내부관에 형성되어 있는 내부관 여과층은 상기 외부관과 마찬가지로 유사한 다수의 여과망으로 구성된 구조로서, 상기 여과망의 재질은 일반적으로 눈금 크기 10㎛의 스테인리스 스틸 316L이며, 바람직하게는 상기 내부관 여과층은 3 내지 10개의 여과망으로 구성된다. 그리고 가운데가 압력을 견디는 구조로 설계된 각각의 여과망은 앞과 뒤, 2장의 망(mesh)으로 되어 있으며, 상기 외부관에서 일차로 여과된 해수를 보다 치밀해진 상기 내부관에 있는 여과망을 통과시킴으로써, 상기 선박평형수로 사용하는 해수 내의 해양미생물을 10㎛까지 제어할 수가 있게 되는 것이다. 또한 여기에서도 각각의 여과망은 꾸러미(패키지) 형태로 구성함으로써 상기 원통형 여과 틀에 보다 용이하게 장착과 분리가 가능하도록 하였으며, 이는 여과장치를 보다 더 효과적으로 유지관리를 할 수 있도록 해준다. 또한 상기 내부관과 외부관의 부피 비율은 1.20 대비 1.00이며, 이 비율은 유량 조절에 따라 가변적이다.

그리고 상기 유입부 여과장치 또는 상기 배출부 여과장치의 상기 원통형 여과 틀의 상단에는 상부캡이 구비되어 있으며, 상기 상부캡 안에는 역Y자형의 압력조절용 연결구가 들어와 상기 내부관 여과층을 향하도록 형성되어 있다. 상기 압력조절용 연결구는 여과작업 중에 상기 여과장치 내부의 여과층과 여과층 사이에서 발생되는 역압력(back pressure)을 조절하는 조절장치(예를 들면 압력용 니들밸브 타입)가 연결되는 곳이며, 동시에 압축공기를 이용하여 여과장치의 내부압력을 제어하면서 여과효과가 증대될 수 있도록 한다. 상기 압력조절용 연결구는 여과장치를 세척할 때에 적절하게 활용하는 것이 더욱 바람직하다. 즉, 상기 여과장치 상단의 상부캡 안에 들어와 있는, 상기 내부관의 여과층을 향하도록 설치된 역Y자형의 관을 설치하여, 여과할 때에는 압력조정의 역할을 하도록 하고 세척할 때에는 여과작업 중 여과층 망체에 걸리는 해양미생물 등을 흡입하여 제거하는 데도 사용할 수 있게 한다.

다음으로 상기 내부관 및 상기 외부관의 여과층 세척에 대하여 상세하게 설명한다. 여과층 세척은 선박평형수 탱크에서 내부관을 향하여 청수를 5기압 이하의 압력으로 분사한다. 그러면 여과망 부위가 청수 방향으로 몸통으로부터 유리되면서 해양미생물 등 찌꺼기가 여과망이 부착되어 있는 벽 밖으로 나가게 된다. 이와 같 은 현상은 상기 외부관의 여과층에서도 동일하게 일어난다. 결론적으로 상기 여과층의 세척은 해수를 유입할 때 들어온 해양미생물을 여과하는 과정에서 발생하는 여과 잔유물을 제거하는 것이다. 다시 말하면, 여과장치의 세척은 관 내부와 외부와의 압력변화를 측정하여 판단하되, 선박평형수 탱크의 유입부 반대방향에서 깨끗한 물(fresh water)을, 그 다음은 압축공기를 강제적인 방식으로 유통시킴으로써 가능하다. 또한 보호망과 상기 보호망 바로 다음에 있는 여과망의 직경을 동일하게 하고, 그 다음에 있는 여과망의 직경을 상기 보호망에 바로 다음에 있는 여과망보다 일정간격, 예를 들면 50㎜ 정도로 작게 해줌으로써 세척이 진행됨에 따라 제거되는 해양미생물의 잔유물이 공간을 통하여 아래 방향으로 자연스럽게 흘러 내려가서 완경되도록 한다. 특히 상기 역Y자형의 압력조절용 연결구를 상기 내부관 여과층을 향하도록 설치함으로써, 여과할 때에는 압력조정의 역할을 하도록 하고 세척할 때에는 여과작업 중 여과층 망체에 걸리는 해양미생물을 흡입하여 제거하는 데도 사용할 수 있도록 한다. 그리고 여과장치 세척 중에 상기 내부관을 좌우로 회전할 수 있도록 하여 여과되어 남겨진 미세한 해양미생물 등의 제거를 용이하고 효과적으로 이뤄지도록 하며, 세척의 종료 시점은 압력의 변화를 측정해서 결정한다.

상기 내부관 여과층 및 외부관 여과층의 교체방법은 아래와 같다. 즉 여과 틀 상단의 상부캡과 압력조절용 연결구를 기중기를 이용하여 작업하기 편리한 높이까지 동시에 들어 올리고 나서, 먼저 상기 내부관 여과층을 장착하거나 분리하고 그 다음에 상기 외부관 여과층을 장착하거나 분리한다. 그러므로 여과층 각각은 사 용하기 전에 조립해야 하는데, 이는 개별 세척이나 교체를 신속하고 용이하게 수행 가능하도록 하는 한 가지 방법이다.

본 발명에 따른 여과장치를 이용한 선박평형수 처리방법은 해수를 선박평형수로 선박평형수 탱크로 유입되기 전에 유입부 여과장치를 통과하도록 함으로써 해수를 전처리하여 선박평형수 내의 해양미생물에 대한 처리효과를 높이게 되며, 동시에 해수가 여과되지 않고 유입되는 경우에 선박평형수 탱크 내에서 해양미생물이 성장ㆍ번식하게 되는 2차적인 선박평형수 탱크의 장애문제를 미연에 방지하게 되는 장점이 있다.

또한 본 발명에 의하면, 선박평형수를 배출할 때에도 배출부 여과장치를 사용함으로써 외부로 배출되는 선박평형수 내 해양미생물이 완벽하게 처리되기 때문에 더욱 효과적인 선박평형수 처리장치라고 할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 여과층 각각은 장착과 분리가 용이한 꾸러미 형태의 칸막이 구조로 되어 있기 때문에, 여과장치의 세척과 교체 등 유지관리가 매우 신속하고 용이하다는 것도 본 발명의 또 다른 장점이라고 할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 여과장치를 이용한 선박평형수 처리장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박평형수 처리장치의 구성도이며, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박평형수 처리장치의 유입부 여과장치를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 유입부 여과장치를 상세하게 설명하기 위한 도면이다. 선박은 복원성을 유지하기 위하여 선박평형수 탱크(1)를 설비하게 되며, 선박평형수 탱크(1)에 선박평형수가 저장된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 선박평형수는 필요에 따라 유입관(11)을 통하여 선박평형수 탱크(1)로 유입되고, 배출관(12)을 통하여 외부로 배출된다. 즉 상기 유입관(11)은 해수가 유입되는 통로이며, 상기 선박평형수 탱크(1)는 상기 유입관(11)을 통하여 유입되는 선박평형수가 저장되는 곳으로서, 선박의 배수량에 따라 다양한 크기로 설치될 수 있다. 또한 상기 선박평형수 탱크(1) 내에 선박평형수를 처리하는 처리장치를 설치하거나 선박평형수 처리탱크를 별도로 설치할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 여과장치를 이용한 선박평형수 처리장치는 해수에 포함되어 있는 해양미생물을 제거하기 위하여 선박에 설치되는 장치로서, 해수가 유입되는 유입관(11)에 유입부 여과장치(Ⅰ)를 적절하게 결합하는 것이다. 또한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 여과장치를 이용한 선박평형수 처리장치는 상기 선박평형수 탱크(1)에 연결된 상기 배출관에 결합하여 선박 외부로 배출되는 선박평형수를 처리하는 배출부 여과장치(Ⅱ)를 포함한다.

다시 말해서 상기 유입부 여과장치(Ⅰ)는 해수가 선박평형수로 전환되어 선박평형수 탱크(1)로 유입되기 전에 선박평형수 내 해양미생물을 여과ㆍ분리하기 위한 장치이다. 상기 유입부 여과장치(Ⅰ)는 원통형 여과 틀(cylindrical filter housing, 10) 및 상기 원통형 여과 틀(10)의 상단에 구성되어 있는 상부캡(20)을 포함하여 이루어지며, 상기 원통형 여과 틀(10) 내부는 외부관(30) 및 내부관(40)으로 구성되어 있다. 상기 외부관(30)은 상기 내부관(40)이 배치되도록 내부, 즉 가운데에 상기 내부관(40)의 구경만큼 중공이 형성되어 있는 구조이며, 내부에는 외부관 여과층(32)이 구성되어 있다. 또한 상기 외부관(30)의 하부 일측에는 해수가 유입되는 유입구(16)가 구성되어 있다. 상기 외부관 여과층(32)은 망 눈금 1㎜ 이하의 망체(mesh)인 스테인리스 스틸(316L) 재질의 복수 개의 외부관 여과망(32a)으로 구성되어 있다. 상기 외부관 여과망(32a)은 복수 개로 구성되어 있으며, 예를 들면 5개의 외부관 여과망으로 이루어질 수 있다. 따라서 상기 유입구(16)을 통하여 유입된 해수는 제1 외부관 여과망을 시작으로 제2 외부관 여과망, 제3 외부관 여과망, 제4 외부관 여과망 및 제5 외부관 여과망을 차례로 통과하는데, 마침내 제5 외부관 여과망을 통과한 해수는 체적이 상기 외부관(30) 보다 20% 정도로 큰 내부관(40)으로 이송되게 된다. 즉 상기 상부캡(20)의 내부에서 상기 외부관(30)을 통과한 해수는 방향이 바뀌어 상기 내부관(40)으로 유입되는 것이다.

상기 내부관(40)은 내부에 내부관 여과층(42)이 구성되어 있는 구조로서, 상기 내부관 여과층(42)은 망 눈금 1㎜ 이하의 망체(mesh)인 스테인리스 스틸(316L) 재질의 복수 개의 내부관 여과망(42a)(42b)(42c)(42d)으로 구성되며, 이들 상기 내부관 여과망은 제1 내부관 여과망(42a), 제2 내부관 여과망(42b), 제3 내부관 여과망(42c) 및 제4 내부관 여과망(42d)으로 구성되는 것이다. 상기 제4 내부관 여과망(42d)을 통과한 해수는 상기 선박평형수 탱크(1)로 유입된다.

그리고 상기 외부관(30)의 유입구(16) 및 상기 압력조절용 연결구(50)에는 여과층의 보호를 위하여 보호망이 형성되어 있다. 예를 들면, 상기 압력조절용 연결구(50)의 하부, 즉 상기 내부관 여과층(42)의 시작부에는 보호망(44)이 형성되어 있다. 또한 각각의 모든 여과층, 여과망은 꾸러미(package) 형태로 되어 있어서 세척이나 교체 작업을 할 때에 매우 편리하다. 이에 관해서 다음에 상세히 설명한다.

상기 외부관 여과망(32a)은 본 발명의 특징 중의 하나로서 앞과 뒤의 2장으로 이루어지고 내부에는 변형이 방지되는 구조, 즉 트러스와 같은 구조로 압력에 견딜 수 있는 구조로 이루어져 있으며, 상기 외부관 여과망(32a)의 재질은 통상적으로 눈금 크기 45㎛의 스테인리스 스틸(sus) 316L이다. 바람직하게는 상기 외부관 여과층(32)은 3 내지 10개의 상기의 여과망으로 구성되는데, 선박평형수로 사용될 해수 내에 존재하는 50㎛ 이상의 해양미생물은 상기 여과층(32)에 해수를 통과시킴으로써 사전에 여과ㆍ분리되는 것이다.

그리고 유입부 여과장치(Ⅰ) 및 배출부 여과장치(Ⅱ) 안의 상기 내부관(40) 은 상기 외부관(30)과 유사한 구조이며 다만 여과망의 기능이 외부관(30)의 경우와 차별화되어 있다. 여과망의 재질은 통상적으로 눈금 크기 10㎛의 스테인리스 스틸(sus) 316L이다. 바람직하게는 내부관 여과층(42)은 3 내지 10개의 상기의 여과망(42a)(42b)(42c)(42d)으로 구성되는데, 상기 외부관(30) 안에 형성된 중공과 정확하게 일치한다. 그리고 선박평형수로 사용될 해수 내 10㎛ 이상인 해양미생물은 상기 내부관 여과층(40)에 해수를 통과시킴으로써 사전에 여과ㆍ분리되는 것이다.

상기 유입부 여과장치(Ⅰ)는 내부에 있는 각각의 여과층 사이에서 여과작업을 할 때 생성되는 역압력(back pressure)을 조정하고 동시에 효과적으로 여과할 수 있도록 상기 원통형 여과 틀(10)의 상단에 압력조절용 연결구(50)를 설치하는 것이 매우 바람직하다. 즉, 상기 원통형 여과 틀(10) 상단의 상부캡(20) 안에 들어와 있는, 상기 내부관 여과층(42)을 향하여 설치된 역Y자형의 연결부, 즉 분기관(52a)(52b)을 구성하여, 여과할 때에는 압력조정의 역할을 하도록 하고 세척할 때에는 여과 중 내부관 여과망(42a)의 망체에 걸려 있는 해양미생물을 흡입하여 제거하는 데 사용할 수도 있도록 하는 것이다. 그리고 유입부 여과장치(Ⅰ)의 세척 중에 상기 내부관(40)을 좌우로 회전할 수 있도록 하여 여과되어 남겨진 미세한 해양미생물 등의 제거를 용이하고 효과적으로 이뤄지도록 한다. 그리고 세척의 종료 시점은 압력의 변화를 측정해서 결정한다.

한편, 각각의 외부관 여과층(30) 및 내부관 여과층(40), 즉 상기 외부관 여 과망(42a) 및 상기 내부관 여과망(32a)은 꾸러미(package) 형태로 구성함으로써 상기 유입부 여과장치(Ⅰ)에 대한 장착과 분리가 용이하기 때문에, 상기 유입부 여과장치(Ⅰ)의 유지관리를 효과적으로 할 수 있는 것이다. 그리고 여과된 각종의 해양미생물 등의 잔유물은 적절한 시간마다 유입부 여과장치(Ⅰ)의 내부관(40)을 좌우로 번갈아가며 5 내지 10RPM 정도로 회전시키면서 유입부 여과장치(Ⅰ)의 내부관(40) 상단의 상부캡 안에 들어와 있는 역Y자형의 압력조절용 연결구(50)에 붙어 있는 2개의 분기관(52a)(52b)으로 흡입시키고 곧 배출관을 통해 잔유물 저장탱크(5)로 이송시키는 것이다. 상기 내부관(40)의 회전 방향, 속도 등은 임의로 조절할 수 있다.

한편, 상기 배출부 여과장치(Ⅱ)는 선박평형수 탱크(1)에 저장된 선박평형수를 살균처리하는 장치인 선박평형수 처리탱크(2)에 연결하여 선박평형수를 외부로 배출할 때 선박평형수를 여과하는 장치로서, 상기 배출부 여과장치(Ⅱ)의 구조는 유입부 여과장치(Ⅰ)의 구조와 동등하게 하는 것이 바람직하다. 상기 배출부 여과장치(Ⅱ)는 처리 후에 배출되는 선박평형수만 처리하므로, 더욱 완전하고 효과적인 선박평형수의 처리를 도모할 수 있게 되는 것이다. 상기 해수 유입부(16)와 마찬가지로 상기 배출부 여과장치(Ⅱ)에서 제거된 해양미생물 잔유물은 상기 배출부 여과장치(Ⅱ)와 연결되어 있는 해양미생물 잔유물 저장탱크(5)로 이송되어 저장된 후 적절하게 처리하게 된다.

다음으로, 상기 내부관(40) 및 상기 외부관(30)의 여과층 세척에 대하여 상세하게 설명한다. 여과층 세척은 선박평형수 처리탱크(2)에서 상기 내부관(40)을 향하여 청수를 5기압 이하의 압력으로 분사한다. 그러면 도 2에서 보는 바와 같이 여과망(42a)(42b)(42c)(42d) 부위가 청수 방향으로 몸통으로부터 유리되면서 해양미생물 등 찌꺼기가 여과망(42b)(42c)(42d) 밖으로 나가게 된다. 이 현상은 외부관(30)의 여과층(32)에서도 동일하게 일어난다. 결론적으로 여과층의 세척은 해수를 유입할 때 해양미생물을 여과하는 과정에서 발생하는 여과 잔유물을 제거하는 것이다. 다시 말하면, 유입부 여과장치(Ⅰ)의 세척은 관 내부와 외부와의 압력변화를 측정하여 판단하되, 선박평형수 탱크(1)의 유입부 반대방향에서 깨끗한 물(fresh water)을, 그 다음에는 압축공기를 강제적인 방식으로 유통시킴으로써 가능하다. 예를 들면, 보호망(44)의 직경과 상기 보호망(44)에 인접하는 제1 내부관 여과망(42a)의 직경을 동일하게 하고, 상기 제1 내부관 여과망(42a)에 인접하는 그 다음 여과망(42b)의 직경을 상기 여과망(42a)보다 일정 길이(h2), 예를 들면 50㎜ 정도 작게 해줌으로써, 세척이 진행됨에 따라 제거되는 해양미생물의 잔유물이 공간을 통하여 아래 방향으로 자연스럽게 흘러 내려가면서 완결되는 것이다. 예를 들면 여과층(42) 내부에 구성되어 있는 여과망(42b)(42c)(42d)이 상기 내부관(40) 내벽과 일정 간격(h2)이 형성되도록 배치하여, 분리, 세척 시 상기 여과망(42b)(42c)(42d)으로부터 떨어진 해양미생물 잔류물이 상기 일정 간격으로 인하여 발생되는 공간을 통하여 아래로 떨어지게 된다. 이는 외부관(30)의 경우에도 동일하게 적용되며, 도 3에 도시된 일정 간격(h1)이 이를 의미한다. 특히 여과장치 상단의 상부캡(20) 안에 들어와 있는 상기 내부관 여과층(42)을 향해 역Y자형의 2개의 분기관(52a)(52b)을 설치하여, 여과할 때에는 압력조정의 역할을 하도록 하고 세척할 때에는 여과장치 세척 중에 내부관(40)을 좌우로 회전할 수 있도록 하여 여과과정에서 남겨진 미세한 해양미생물 등의 제거를 용이하고 효과적으로 이뤄지도록 한다.그리고 세척의 종료 시점은 압력의 변화를 측정해서 결정한다.

상기 내부관(40)과 상기 외부관(30)의 여과층(42)(32) 교체방법은 아래와 같다. 즉 여과장치 상단의 상부캡(20)과 압력조절용 연결구(50)를 기중기를 이용하여 작업하기 편리한 높이까지 동시에 들어 올리고 나서, 먼저 내부관(40)의 여과층(42)을 장착하거나 분리하고 난 다음에 외부관(30)의 여과층(32)을 설치하거나 분리한다. 그러므로 여과층 각각은 사용하기 전에 조립해야 하는데, 이는 개별 세척이나 교체를 신속하고 용이하게 수행하게 하는 한 가지 방법이다. 또한 상기 내부관 여과망(42a)에 있어서, a부분과 b부분이 1:2로 이루어지는 것이 바람직하며, 이는 상기 내부관 여과망(42a)의 구조적 안정을 위한 것이다. 마찬가지로 상기 외부관 여과망(32a)에 있어서, c부분과 d부분이 1:2로 이루어지는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 여과장치를 이용한 선박평형수 처리방식의 작용과 운전에 대하여 논의한다.

해수는 유입관(1)을 통하여 선박평형수 탱크(1) 내로 유입되며, 선박평형수 탱크(1) 내로 유입되기 직전에 유입부 여과장치(Ⅰ)에서 해수의 여과처리가 이루어진다. 즉 유입부 여과장치(Ⅰ)의 내부관(40) 및 외부관(30) 내에 설치된 여과층(32)(42)을 통과하면서, 선박평형수 내 해양미생물은 가능한 한 모두 제거되도록 한다. 특히 해수가 상기 여과층(32)을 통과하면서 45㎛ 이상과 이하의 해양미생물이 서로 분리되고, 45㎛부터 10㎛까지의 미세한 해양미생물이 여과와 분리 통해서 제거되어야 한다고 판단하고 있는 것이다. 또한, 상기 압력조절용 연결구(50)를 통하여 유입부 여과장치(Ⅰ)의 내부 압력을 조절함으로써 유입부 여과장치(Ⅰ)를 통과하는 선박평형수 내 해양미생물의 여과ㆍ분리 효과가 상승되도록 한다. 그리고 선박평형수 탱크(1)에 있던 선박평형수는 외부로 배출되기 직전에 선박평형수 처리탱크(2)에서 살균ㆍ처리되며, 처리된 선박평형수를 외부로 배출하려고 할 때에 배출부 여과장치(Ⅱ)를 통과시켜 재차 여과함으로써 해양미생물을 완벽하게 처리할 수 있는 것이다. 그리고 유입부 여과장치(Ⅰ) 및 배출부 여과장치(Ⅱ) 각각에서 여과과정을 통해 얻어진 해양미생물의 잔유물은 잔유물 저장탱크(5)로 이송되어 적절한 절차에 따라 처리하게 되는 것이다. 그리고 여과장치 세척 중에 내부관(40)을 좌우로 회전할 수 있도록 하여 여과과정에서 남겨진 미세한 해양미생물 등의 제거를 용이하고 효과적으로 이뤄지도록 하며, 세척의 종료 시점은 압력의 변화를 측정해서 결정한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 특별한 여과장치를 이용한 선박평형수 처리방식에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 제시된 바람직한 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박평형수 처리장치의 구성도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박평형수 처리장치의 유입부 여과장치를 설명하기 위한 도면.

도 3은 도 2에 도시된 유입부 여과장치를 상세하게 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

Ⅰ : 유입부 여과장치 Ⅱ : 배출부 여과장치

1 : 선박평형수 탱크 2 : 선박평형수 처리탱크

3 : 선박평형수 배출탱크 5 : 잔유물 저장탱크

6 : 압축공기 탱크 10 : 원통형 여과 틀

16 : 유입구 20 : 상부캡

30 : 외부관 32 : 외부관 여과층

32a : 외부관 여과망 40 : 내부관

42 : 내부관 여과층 42a, 42b, 42c, 42d : 내부관 여과망

44 : 보호망 50 : 압력조절용 연결구

52a, 52b : 분기관

Claims (7)

1. 해수를 선박평형수로 취수하여 선박평형수 탱크(1)에 저장하여 선박의 복원성을 유지하도록 선박에 설치되는 선박평형수 처리장치에 있어서,

   상기 선박평형수 처리장치는 상기 해수가 유입되는 유입관(11)에 설치되어 있는 유입부 여과장치(I)를 포함하여 이루어지며,

   상기 유입부 여과장치(I)는

   하단 일측에 상기 유입관(11)과 연결되는 유입구(16)가 구비된 원통형 여과 틀(10);

   상기 원통형 여과 틀(10)의 상단에 구비된 상부캡(20);

   상기 원통형 여과 틀(10)의 내부에 삽입된 외부관(30);

   상기 외부관(30)의 내부에 좌우 방향으로 회전 가능하게 삽입 설치된 내부관(40);

   상기 외부관(30)과 내부관(40) 사이의 공간에 내재되어 상기 유입구(16)를 통해 유입되어 상부로 상승하는 해수 중의 해양미생물을 1차 여과 처리하는 외부관 여과층(32);

   상기 내부관(40)의 내부에 내재되어 상기 외부관 여과층(32)에 의해 여과된 후 상기 외부관(30)과 내부관(40) 사이의 공간을 통해 상승하여 상기 상부캡(20)의 내부에서 방향이 바뀌어 상기 내부관(40)을 통해 하강하는 해수 중의 해양미생물을 2차 여과 처리하는 내부관 여과층(42);을 포함하여 구성되며,

   상기 외부관 여과층(30)에 의해 1차 여과 처리됨과 아울러 상기 내부관 여과층(42)에 의해 2차 여과된 처리수가 상기 내부관(40)의 하단을 통하여 배출됨을 특징으로 하는 선박평형수 처리장치.
2. 해수를 선박평형수로 취수하여 선박평형수 탱크(1)에 저장하여 선박의 복원성을 유지하도록 선박에 설치되는 선박평형수 처리장치에 있어서,

   상기 선박평형수 처리장치는 상기 선박평형수가 배출되는 배출관(12)에 설치되어 있는 배출부 여과장치(II)를 포함하여 이루어지며,

   상기 배출부 여과장치(II)는

   하단 일측에 상기 배출관(12)과 연결되는 유입구(16)가 구비된 원통형 여과 틀(10);

   상기 원통형 여과 틀(10)의 상단에 구비된 상부캡(20);

   상기 원통형 여과 틀(10)의 내부에 삽입된 외부관(30);

   상기 외부관(30)의 내부에 좌우 방향으로 회전 가능하게 삽입 설치된 내부관(40);

   상기 외부관(30)과 내부관(40) 사이의 공간에 내재되어 상기 유입구(16)를 통해 유입되어 상부로 상승하는 해수 중의 해양미생물을 1차 여과 처리하는 외부관 여과층(32);

   상기 내부관(40)의 내부에 내재되어 상기 외부관 여과층(32)에 의해 여과된 후 상기 외부관(30)과 내부관(40) 사이의 공간을 통해 상승하여 상기 상부캡(20)의 내부에서 방향이 바뀌어 상기 내부관(40)을 통해 하강하는 해수 중의 해양미생물을 2차 여과 처리하는 내부관 여과층(42);을 포함하여 구성되며,

   상기 외부관 여과층(30)에 의해 1차 여과 처리됨과 아울러 상기 내부관 여과층(42)에 의해 2차 여과된 처리수가 상기 내부관(40)의 하단을 통하여 배출됨을 특징으로 하는 선박평형수 처리장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 상부캡(20)을 관통하여 상기 내부관(40) 내부로 연결되며, 여과할 때에는 압축공기를 이용하여 장치 내부의 압력을 조절하여 여과효과를 증대시키고, 세척할 때에는 여과 과정에서 상기 내부관 여과층(42)에 걸려 있는 해양미생물을 흡입하여 제거하기 위한 압력조절용 연결구(50)를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 선박평형수 처리장치.
7. 삭제

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