KR101168276B1 - 선박의 밸러스트수 처리장치 및 이를 이용한 처리방법 - Google Patents

선박의 밸러스트수 처리장치 및 이를 이용한 처리방법 Download PDF

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Abstract

선박의 밸러스트수 처리장치 및 그 처리방법이 개시된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 밸러스트 탱크에 수용되는 밸러스트수를 처리하기 위한 선박의 밸러스트수 처리장치에 있어서, 밸러스트 탱크와 연통되어, 밸러스트 탱크에 수용되는 밸러스트수가 선택적으로 유입 및 수용되는 감압실; 밸러스트수가 수용된 감압실 내부의 압력을 대기압 이하의 제1압력으로 조절하기 위한 압력조절장치; 감압실에 수용된 밸러스트수의 온도를, 제1압력에서의 포화증기온도 이상의 온도로 조절하기 위한 온도조절장치; 감압실 내부의 압력 및 온도에 따라서, 감압실에 수용되는 밸러스트수가 증기 상태로 배출될 수 있도록, 압력조절장치 및 온도조절장치를 제어하여, 감압실 내부의 압력 및 밸러스트수의 온도를 조절하는 제어부;를 포함하는 선박의 밸러스트수 처리장치가 제공될 수 있다.

Description

선박의 밸러스트수 처리장치 및 이를 이용한 처리방법{BALLAST WATER TREATMENT APPARATUS FOR SHIP AND TREATMENT METHOD USING THE SAME}
본 발명은 선박의 밸러스트수를 처리하기 위한 밸러스트수 처리장치에 관한 것이다.
선박에 화물이 적재되지 않은 상태 또는 화물이 충분하게 적재되지 않은 상태에서, 선박의 흘수 및 트림을 일정 수준으로 유지시켜 상기 선박의 안정적인 운항이 이루어질 수 있도록, 일반적으로 상기 선박에는 밸러스트수가 수용되는 밸러스트 탱크가 마련된다.
도 1에는 일반적인 선박에서의 밸러스트수가 밸러스트 탱크로 유입 및 배출되는 과정이 도시된다.
일반적인 선박(600)의 내부에는 밸러스트수(W)가 수용되기 위한 밸러스트 탱크(601)가 마련된다.
선박(600)이 특정한 제1해역에 계류한 상태에서, 상기 선박(600)으로부터 화물이 하역되어 운송하중이 감소되어 선박(600)의 최소 흘수선이 해수면보다 상승되거나, 상기 화물의 일부만이 하역되어 선박(600)의 평형 상태가 이루어지지 않는 경우에는, 선박(600)의 스크류가 외부로 노출되거나, 선박(600)이 기울어진 상태로 운항됨에 따라서, 상기 운항 상의 비효율성 및 위험성이 증대된다.
따라서, 이러한 경우, 선박(600)이 계류하는 상기 제1해역의 해수를 밸러스트 탱크(601)로 유입시켜, 선박(600)의 흘수선을 조정하거나, 선박(600)의 무게 중심을 맞추게 된다.
그리고, 선박(600)이 제2해역으로 이동하여, 화물을 내부에 적재하는 경우에, 선박(600)의 밸러스트 탱크(601)에 수용된 밸러스트수(W)를 적재되는 상기 화물의 중량에 대응하여, 그 제2해역에 방출함으로써, 선박(600)의 흘수선을 조정하고, 선박(600)의 균형을 맞추게 된다.
이때, 선박(600)이 상기 화물을 하역하도록 계류되는 상기 제1해역의 해수에 포함된 각종 수중생물들, 특히 동,식물성 플랑크톤은 밸러스트수(W)와 함께 밸러스트 탱크(601)로 유입된다.
그리고, 선박(600)이 제2해역으로 이동하여, 밸러스트 탱크(601)에 수용된 상기 제1해역의 밸러스트수(W)를 방출시키는 경우, 밸러스트수(W)에 함유된 상기 제1해역의 상기 수중생물들 또한 상기 제2해역으로 방출된다.
즉, 상기 제1해역의 상기 수중생물들이 밸러스트수(W)를 통하여 상기 제2해역으로 방출되는데, 상기 제1해역의 상기 수중생물들에 의하여 상기 제2해역의 토착 해양생태계가 교란될 수 있는 문제점이 있다.
국제해사기구(IMO : International Maritime Organization)에 따르면 선박에 의해 연간 100억 톤의 바닷물이 옮겨지고, 7천여 종 이상의 수중생물이 밸러스트 워터를 따라 이동한 것으로 나타났으며, 전문가들은 이 밸러스트 워터를 통해 하루에만 3,000종 이상의 해양생물종이 이동되고 있는 것으로 추정하고 있다.
밸러스트수(W)를 통하여 다른 해역으로 옮겨진 이종 생태계의 상기 수중생물들에 의하여, 토종 생태계의 수중생물들이 포식되거나, 상기 토종 생태계의 먹이가 고갈됨으로써, 상기 토종 생태계가 급속하게 황폐화된다.
그리고, 선박(600)을 이용한 국제 교역이 빈번해질수록, 밸러스트수(W)를 통한 외래 수중생물의 유입에 따른 상기 토종 생태계의 황폐화 또한 전세계적으로 급속하게 진행된다.
본 발명의 실시예는, 밸러스트수를 선박의 외부로 배출하는 과정에서, 상기 밸러스트수에 함유된 외래 수중생물이 선박이 계류하는 해역으로 유출되지 않도록 함으로써, 상기 외래 수중생물에 의한 토종 생태계의 파괴를 방지하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 밸러스트 탱크에 수용되는 밸러스트수를 처리하기 위한 선박의 밸러스트수 처리장치에 있어서, 상기 밸러스트 탱크와 연통되어, 상기 밸러스트 탱크에 수용되는 상기 밸러스트수가 선택적으로 유입 및 수용되는 감압실; 상기 밸러스트수가 수용된 상기 감압실 내부의 압력을 대기압 이하의 제1압력으로 조절하기 위한 압력조절장치; 상기 감압실에 수용된 상기 밸러스트수의 온도를, 상기 제1압력에서의 포화증기온도 이상의 온도로 조절하기 위한 온도조절장치; 상기 감압실 내부의 압력 및 온도에 따라서, 상기 감압실에 수용되는 상기 밸러스트수가 증기 상태로 배출될 수 있도록, 상기 압력조절장치 및 상기 온도조절장치를 제어하여, 상기 감압실 내부의 압력 및 상기 밸러스트수의 온도를 조절하는 제어부;를 포함하는 선박의 밸러스트수 처리장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 증기 상태로 배출되는 밸러스트수가 공급되며, 상기 선박의 거주구의 내부 공기의 온도 및 습도를 조절하기 위한 공기조화장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 증기 상태로 배출되는 밸러스트수가 공급되며, 상기 공급된 밸러스트수가 응결되어 저장되는 용수저장부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 감압실과 상기 밸러스트 탱크를 연통시키는 공급유로를 개폐하기 위한 공급밸브; 및 상기 증기상태로 배출되는 밸러스트수의 배출유로를 개폐하기 위한 배출밸브;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 배출밸브는, 상기 감압실과 상기 선박의 외부 대기를 연통하는 메인 배출유로를 선택적으로 개폐하도록 구성된 메인 배출밸브; 및 상기 감압실과, 상기 공기조화장치 또는 상기 용수저장부를 연통시키는 보조 배출유로를 선택적으로 개폐하도록 구성된 보조 배출밸브;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 공급밸브 및 상기 배출밸브의 개폐동작은 상기 제어부에 의하여 제어될 수 있다.
또한, 상기 밸러스트 탱크 및 상기 감압실은 서로 대응되는 복수의 조합들로 마련되고, 복수의 상기 밸러스트 탱크들은, 수용된 상기 밸러스트수가 상기 밸러스트 탱크들 상호 간에 이동될 수 있도록, 서로 연통될 수 있다.
또한, 상기 감압실, 상기 압력조절장치 및 상기 온도조절장치는, 상기 밸러스트 탱크의 상측에 마련되는 상기 선박의 갑판 상에 위치될 수 있다.
또한, 상기 감압실과 연통되며, 상기 선박의 외부로 개구되는 배출덕트를 더 포함하고, 상기 감압실 내부 측에 인접되는 상기 배출덕트의 입구의 단면적은, 상기 선박의 외부 측에 인접되는 상기 배출덕트의 출구의 단면적보다 클 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박의 밸러스트 탱크에 수용되는 밸러스트수를 처리하는 선박의 밸러스트수 처리장치를 이용한 밸러스트수 처리방법에 있어서, 상기 밸러스트 탱크와 연통되는 감압실로 밸러스트수를 공급하는 단계; 상기 밸러스트수가 공급된 상기 감압실의 압력을 대기압보다 작은 크기의 제1압력으로 감압하는 단계; 상기 감압실에 수용된 상기 밸러스트수의 온도가 상기 제1압력에 대응되는 포화증기온도인 제1온도보다 낮은 경우, 상기 감압실의 상기 밸러스트수를 가열하는 단계; 및 상기 밸러스트수가 공급된 상기 감압실 내부의 조건이, 내부압력이 상기 제1압력보다 낮으며 상기 밸러스트수의 온도가 상기 제1온도 이상인 포화증기조건을 만족하면, 상기 감압실의 밸러스트수를 증기 상태로 배출하는 단계;를 포함하는 밸러스트수 처리방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 밸러스트수가 공급된 상기 감압실 내부의 조건이 상기 포화증기조건을 만족하면, 상기 감압실의 밸러스트수를 증기 상태로, 증기상태의 상기 밸러스트수가 응결되어 저장되는 용수저장부 또는 상기 선박의 거주구의 습도 및 온도를 조절하기 위한 공기조화장치에 공급하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 감압실의 상기 밸러스트수의 배출이 완료되었는지 여부를 판단하는 단계; 상기 밸러스트 탱크의 상기 밸러스트수의 배출이 완료되었는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 감압실의 상기 밸러스트수의 배출이 완료된 상태에서, 상기 밸러스트 탱크의 상기 밸러스트수의 배출이 완료되지 않은 경우, 상기 감압실로 상기 밸러스트 탱크에 남아 있는 상기 밸러스트수를 공급하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 밸러스트 탱크 및 상기 감압실은 서로 대응되는 복수의 조합들로 마련되고, 복수의 상기 밸러스트 탱크들은, 수용된 상기 밸러스트수가 상기 밸러스트 탱크들 상호 간에 이동될 수 있도록, 서로 연통되고, 어느 조합의 상기 감압실에서 상기 밸러스트수의 배출이 수행되지 못하는 경우, 그 조합의 상기 밸러스트 탱크의 상기 밸러스트수를 상기 밸러스트수의 배출이 수행되는 다른 조합의 상기 밸러스트 탱크로 공급하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 밸러스트 탱크 및 상기 감압실은 서로 대응되는 복수의 조합으로 마련되고, 복수의 상기 밸러스트 탱크들은, 수용된 상기 밸러스트수가 상기 밸러스트 탱크들 상호 간에 이동될 수 있도록, 서로 연통되고, 어느 조합의 상기 밸러스트 탱크의 상기 밸러스트수의 배출이 완료된 경우, 다른 조합의 상기 밸러스트 탱크의 상기 밸러스트수를 배출이 완료된 조합의 상기 밸러스트 탱크로 공급하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는, 밸러스트 탱크로부터 밸러스트수가 공급되는 감압실의 포화증기조건을 조절하여, 감압실에 수용된 밸러스트수를 증기상태로 대기 중에 배출시킴으로써, 밸러스트수에 함유된 다른 해역의 수중 수중생물에 의하여 해당 해역이 오염되는 것이 방지되도록 할 수 있다.
도 1은 일반적인 선박에서 밸러스트수가 유입 및 배출되는 과정을 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 밸러스트수 처리장치가 마련된 선박에서 밸러스트수가 배출되는 과정을 설명하는 도면.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선도에 따라 절개된 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 밸러스트수 처리장치의 구성을 보여주는 블럭도.
도 5는 도 3의 배출덕트를 보여주는 확대도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 밸러스트수 처리장치에서 밸러스트수가 외부로 배출되는 과정을 설명하는 순서도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예의 구성을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 밸러스트수 처리장치가 마련된 선박에서 밸러스트수가 배출되는 과정을 설명하는 도면이며, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선도에 따라 절개된 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 밸러스트수 처리장치(1,2,3)가 설치된 선박(500)에는 화물이 적재되는 화물창(530)과, 화물창(530) 주위에 배치되며 밸러스트수(W)가 수용되는 밸러스트 탱크(501,502,503)와, 화물창(530)과 밸러스트 탱크(501,502,503)의 상측에 마련되며 밸러스트수 처리장치(1,2,3)의 일부가 설치되는 갑판(520)과, 선원이 거주하는 거주하는 거주구(510)를 포함한다.
밸러스트 탱크(501,502,503)들에는, 화물창(530)에 적재되는 상기 화물의 양이 적어 선박(500)의 최소 흘수선이 해수면보다 높게 형성되거나, 선박(500)의 평형상태가 이루어지지 않은 경우, 선박(500)의 흘수선 또는 평형상태를 조정하기 위하여, 선박(500)이 계류하는 해역의 해수가 밸러스트수(W)로서 유입(f11)된다.
본 실시예에 따른 밸러스트 탱크(501,502,503)는 제1밸러스트 탱크(501), 제2밸러스트 탱크(502) 및 제3밸러스트 탱크(503)를 포함하며, 각각의 밸러스트 탱크(501,502,503)들은 내부에 수용되는 밸러스트수(W)가 상호 간에 이동될 수 있도록 연통된다. 그리고, 각각의 밸러스트 탱크(501,502,503)들 사이에는 밸러스트 탱크(501,502,503)들을 서로 연통시키기 위한 연결관(511,512)들이 설치된다.
한편, 일례로 화물창(530)에 화물이 적재되는 경우, 밸러스트 탱크(501,502,503)들에 수용된 밸러스트수(W)를 외부로 배출함으로써, 선박(500)의 흘수선 및 평형상태에 대한 조정이 요구된다.
이러한 경우, 본 실시예에 따른 밸러스트수 처리장치(1,2,3)에는 액체 상태로 밸러스트 탱크(501,502,503)에 수용된 밸러스트수(W)가 공급(f21)되며, 밸러스트수 처리장치(1,2,3)에 액체상태로 공급된 밸러스트수(W)는 밸러스트수 처리장치(1,2,3) 내에서 증기 상태로 상변화되어, 선박(500) 외부의 대기중으로 배출된다.
특정 해역의 수중생물, 특히 동?식물성 플랑크톤이 함유된 상태로 밸러스트 탱크(501,502,503)에 수용된 밸러스트수(W)가, 상기 수중생물들이 함유되지 않은 증기 상태로 상기 대기 중에 배출됨에 따라서, 계류 해역에서 상기 특정 해역의 수중생물에 의한 생태계 교란이 방지될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 밸러스트수 처리장치(1,2,3)는 제1밸러스트 탱크(501), 제2밸러스트 탱크(502) 및 제3밸러스트 탱크(503)에 각각 대응되는 제1밸러스트수 처리장치(1), 제2밸러스트수 처리장치(2) 및 제3밸러스트수 처리장치(3)를 포함한다.
이하에서는 복수의 밸러스트수 처리장치(1,2,3) 중 제1밸러스트수 처리장치(1)의 구성을 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 밸러스트수 처리장치의 구성을 보여주는 블럭도이다. 그리고, 도 5는 도 3의 배출덕트를 보여주는 확대도이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 제1밸러스트수 처리장치(1)는 감압실(11)과, 제어부(121)와, 펌프(122)와, 압력조절장치(123)와, 온도 조절장치(124)와, 감지부(125)와, 공급유로(161) 및 배출유로(162,163,164)와, 복수의 밸브(151,152,153,154)들과, 배출덕트(18)와, 공기조화장치(131) 및 용수저장부(132)를 포함한다.
그리고, 제1밸러스트수 처리장치(1)는 감압실(11)의 내부압력 및 갑압실(11)에 수용되는 밸러스트수(W)의 온도를 조절하여, 밸러스트수(W)를 포화증기상태로 상기 대기 중에 배출한다.
보다 상세히, 상기 감압실(11)은 내부에 제1밸러스트 탱크(501)로부터 밸러스트수(W)가 선택적으로 공급(f21)되어 수용되는 밸러스트수 수용공간이 형성되며, 밸러스트수(W)가 액체 상태로 공급되기 위한 공급유로(161) 및 밸러스트수(W)가 증기 상태로 배츨되기 위한 배출유로(162,163,164)가 연결된다.
상기 압력조절장치(123)는 감압실(11)과 연결되어, 감압실(11)의 내부압력(Pi)을 대기압보다 작은 제1압력(P1)으로 조절한다. 이때, 압력조절장치(123)로서는 감압실(11)의 상기 밸러스트수 수용공간의 내부 공기를 빨아들여(a1), 제1밸러스트수 처리장치(1)의 외부로 배출(a2)함으로써, 감압실(11)의 내부압력(Pi)을 강하시키기 위한 진공펌프(Vacuum pump)가 마련될 수 있다.
상기 온도조절장치(124)는 감압실(11)과 연결되거나, 감압실(11) 내부에 배치되어, 감암실(11) 내부에 수용되는 밸러스트수(W)의 온도를 상기 제1압력에서의 물의 포화증기온도인 제1온도(T1) 이상으로 조절한다. 이때, 온도조절장치(124)는 전기 발열체 또는 연소 발열체와 같은 가열수단으로 마련되어, 감압실(11)의 내부에 수용되는 밸러스트수(W)에 대하여 선택적으로 온도 상승을 위한 열량(h1)을 공급한다.
한편, 상기 감지부(125)는 감압실(11)의 내부에 설치되어, 감압실(11)의 상기 내부압력(Pi) 및 상기 감압실(11)에 수용된 밸러스트수(W)의 온도를 감지하며, 감지된 결과에 따라서 압력감지신호 및 온도감지신호를 생성한다.
또한, 감지부(125)는 감암실(11) 내부에 수용되는 밸러스트수(W)의 양을 감지하여, 상기 감지결과에 따라서 수량감지신호를 생성할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(121)는 감지부(125)에서 감지된 감압실(11)의 내부압력(Pi) 및 밸러스트수(W)의 온도에 따라서, 감압실(11)의 내부 조건이 밸러스트수(W)가 증기상태로 대기 중에 배출될 수 있는 포화증기조건을 만족할 수 있도록, 압력조절장치(123) 및 온도조절장치(124)를 제어한다.
이때, 본 실시예에 따른 밸러스트수 처리장치(1,2,3)의 상기 포화증기조건은 감압실(11)의 내부압력(Pi)이 대기압보다 작은 상기 제1압력이며, 감압실(11)에 수용된 밸러스트수(W)의 온도가 상기 제1압력에서의 물의 포화증기온도인 제1온도(T1) 이상인 조건을 의미한다.
760mmHg의 기압을 갖는 대기압 상태에서의 물이 액체상태에서 기체상태로 상변화되는 온도인 포화증기온도, 즉 끓는점은 100℃로 형성된다. 이때, 물이 수용된 수용공간의 압력을 대기압 이하의 압력으로 변화시키면, 물의 상기 포화증기온도는 100℃이하의 온도로 변하게 된다. 일례로, 대기압의 약 1/10의 압력인 76mmHg의 압력에서 물의 상기 포화증기온도는 46℃로 형성된다.
즉, 본 발명에 따른 밸러스트수 처리장치(1,2,3)는 밸러스트수(W)가 수용되는 감압실(11)의 내부압력(Pi)을 강하시켜, 수용된 밸러스트수(W)의 상기 포화증기온도를 낮춤으로써, 적은 양의 열을 밸러스트수(W)에 가하는 경우 또는 별도의 열을 가하지 않고, 밸러스트수(W)를 용이하게 기화시킬 수 있다.
그리고, 제어부(121)는 감지부(125)에서 생성된 상기 압력감지신호 및 상기 온도감지신호를 바탕으로, 감압실(11)의 내부압력(Pi) 및 밸러스트수(W)의 온도를 판단하여, 압력조절장치(123) 및 온도조절장치(124)를 제어한다.
이때, 본 실시예에 따른 감지부(125)는 감압실(11) 내부에 설치되어, 감압실(11)의 내부압력(Pi) 및 수용된 밸러스트수(W)의 온도를 직접 감지하는 것으로 설명되고 있으나, 감지부(125)가 압력조절장치(123)의 일당량 및 밸러스트 탱크(501,502,503)의 온도를 바탕으로, 감압실(11)의 내부압력(Pi) 및 감압실(11)에 수용된 밸러스트수(W)의 온도를 기설정된 알고리즘에 따라서 추정하는 구성 또한 본 발명의 실시예에 포함된다고 할 것이다.
한편, 상기 공급유로(161)는 감압실(11)과 제1밸러스트 탱크(501) 사이에 설치되어, 제1밸러스트 탱크(501)로부터 감압실(11)로 밸러스트수(W)가 공급(f21)되도록 한다. 그리고, 공급유로(161)에는 제1밸러스트 탱크(501)로부터 감압실(11)로 밸러스트수(W)를 공급하기 위한 압력을 제공하며, 제어부(121)에 의하여 제어되는 펌프(122) 및 공급유로(161)를 선택적으로 개폐하기 위한 공급밸브(151)가 설치된다. 이때, 공급유로(161)는 제1밸러스트 탱크(501)의 하측부에 연결되어, 제1밸러스트 탱크(501)의 밸러스트수(W)가 그 내부에 유동될 수 있도록 한다.
상기 배출유로(162,163,164)는 갑압실(11)과 연결되어, 상기 포화증기조건을 만족하여 증기상태로 상변화된 밸러스트수(W)가 감압실(11)로부터 배출(f22)되도록 한다. 이때, 감압실(11)로부터 배출되는 밸러스트수(W)는 증기상태로 배출유로(162,163,164)를 통하여 배출됨에 따라서, 감압실(11)의 밸러스트수(W)는 상기 특정 해역의 상기 수중생물들이 함유되지 않은 상태로 배출될 수 있다. 그리고, 감압실(11)의 밸러스트수(W)를 상기 수중생물들이 사멸되는 온도 이상의 온도로 가열함으로써, 밸러스트수(W)에 함유된 상기 수중생물들을 사멸시킬 수 있다.
그리고, 배출유로(162,163,164)는, 선박(500)의 외부 대기와 연통되는 배출덕트(18)와 감압실(11) 사이에 마련되는 메인 배출유로(162)와, 메인 배출유로(162)로부터 분기되는 제1보조 배출유로(163) 및 제2보조 배출유로(164)를 포함한다.
메인 배출유로(162), 제1보조 배출유로(163) 및 제2보조 배출유로(164)에는 각각의 배출유로(162,163,164)들을 선택적으로 개폐하기 위한 상기 메인배출밸브(152), 제1보조배출밸브(153) 및 제2보조배출밸브(154)를 포함한다. 이때, 메인배출밸브(152)는 메인 배출유로(162)에서 제1보조 배출유로(163) 및 제2보조 배출유로(164)가 분기된 지점과 배출덕트(18) 사이에 마련된다.
제1보조배출유로(163)는, 감압실(11)에서 증기상태로 기화된 밸러스트수(W)를 증기상태로 거주구(510)에 공급하며 거주구(510)의 내부 공기의 온도 및 습도를 조절하기 위한 공기조화장치(131)와 연결되어, 배출덕트(18)를 통하여 배출(f221)되는 밸러스트수(W)의 일부를 제외한 다른 일부가 공기조화장치(131)로 배출(f222)되도록 한다.
또한, 제2보조배출유로(164)는, 감압실(11)에서 증기상태로 기화된 밸러스트수(W)가 응결되어 저장되는 용수저장부(132)에 연결되어, 배출덕트(18)를 통하여 배출(f221)되는 밸러스트수(W)의 일부를 제외한 다른 일부가 용수저장부(132)로 배출(f223)되도록 한다. 액체상태로 용수저장부(132)에 저장된 밸러스트수(W)는 거주구(510)로 공급되어 생활 용수로 사용되거나, 선박(500)의 엔진과 같은 동력 장치에 냉각수로 사용될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 공급밸브(151), 메인배출밸브(152), 제1보조배출밸브(153) 및 제2보조배출밸브(154)는 제어부(121)에 의하여 제어됨으로써, 감압실(11)의 내부에 형성된 상기 밸러스트수 수용공간의 개방 또는 폐쇄가 수행될 수 있다. 또한, 공급밸브(151), 메인배출밸브(152), 제1보조배출밸브(153) 및 제2보조배출밸브(154)가 제어부(121)에 의하여 제어되지 아니하고, 수동 조작되어, 감압실(11)의 개방 및 폐쇄가 수행되도록 하는 구성도 가능하다고 할 것이다.
또한, 제어부(121)는 메인배출밸브(152), 제1보조배출밸브(153) 및 제2보조배출밸브(154)를 모두 개방 또는 상기 복수의 배출밸브(152,153,154)들 중 어느 하나 또는 일부의 밸브들만 개방함으로써, 배출 경로 및 배출 유량을 조절하는 것 또한 가능하다고 할 것이다.
이때, 본 실시예에 따른 제1밸러스트수 처리장치(1)의 감압실(11)과, 압력조절장치(123)와, 온도조절장치(124)는 화물창(530) 및 제1밸러스트수 처리장치(1)의 상측에 마련되는 갑판(520) 상에 마련된다. 따라서, 감압실(11)과, 압력조절장치(123)와, 온도조절장치(124)에 의하여, 화물창(530)에 적재되는 화물의 적재량이 감소되는 것이 방지될 수 있다.
한편, 상기 배출덕트(18)는 대기를 향하여 개구된 상태에서, 메인배출유로(162)와 연결된다.
이하에서는 배출덕트(18)의 구성을 상세하게 설명한다.
도 5를 참조하면, 배출덕트(18)는 감압실(11)에 인접되는 입구(181) 및 상기 대기측에 인접되는 출구(182)를 가지며, 입구(181)의 단면 너비(d1)는 출구(182)의 단면 너비(d2)보다 크게 형성된다.
즉, 배출덕트(18)는, 배출덕트(18)의 입구(181)의 단면적이 출구(182)의 단면적보다 큰, 노즐(Nozzel) 형상으로 형성된다.
따라서, 증기상태로 기화된 밸러스트수(W)가 배출덕트(18)로 배출(f221)되는 과정에서 압력이 감소되어, 밸러스트수(W)의 증기상태가 유지될 수 있으며, 원활하게 배출될 수 있다.
한편, 제2밸러스트수 처리장치(2) 및 제3밸러스트수 처리장치(3)의 구성은, 각각 제2밸러스트 탱크(502) 및 제3밸러스트 탱크(503)와 연결되는 구성에 있어서 차이가 있을뿐, 제1밸러스트수 처리장치(1)의 구성과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 밸러스트수 처리장치를 이용한 밸러스트수 처리방법의 일례를 상세하게 설명한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 밸러스트수 처리장치에서 밸러스트수가 외부로 배출되는 과정을 설명하는 순서도이다.
이하에서는 제1밸러스트 탱크(501) 및 제1밸러스트수 처리장치(1)에 의한 밸러스트수(w)의 배출과정을 상세하게 설명한다.
먼저, 도 6을 상기 도 2 내지 도 5와 함께 참조하면, 제1밸러스트 탱크(501)에 담겨진 밸러스트수(W)의 배출개시신호가 입력되어, 밸러스트수(W)의 배출이 개시되는지 여부를 판단(S10)한다.
밸러스트수(W)의 배출이 개시되면, 제1밸러스트 탱크(501)로부터 감압실(11)로 밸러스트수(W)를 공급한다(S11).
감압실(11)에 기설정된 양의 밸러스트수(W)가 공급되면, 감압실(11)에 연결된 공급유로(161)와 배출유로(162,163,164)들을 폐쇄시켜, 감압실(11)을 감압실(11)의 외부에 대하여 폐쇄한다(S12).
이때, 감압실(11)에 공급되는 밸러스트수(W)의 양은 감압실(11)의 내부압력(Pi)이 조절되는 제1압력(P1)에 따라서 다르게 설정될 수 있다.
그 다음, 폐쇄된 감압실(11)의 내부압력(Pi)을 대기압보다 작은 기압인 제1기압(P1)으로 감압한다(S13).
그 다음, 감압실(11)에 수용된 밸러스트수(W)의 온도가 제1압력(P1)에서의 상기 포화증기온도, 즉 제1온도(T1) 이상인지 여부를 판단한다(S14).
감압실(11)에 수용된 밸러스트수(W)의 온도가 제1압력(P1)에서의 상기 포화증기온도, 즉 제1온도(T1) 이상이면, 감압실(11)의 내부조건이 상기 포화증기조건을 만족하는 것으로 판단하고, 감압실(11)의 밸러스트수(W)를 전부 대기중으로 배출할지 여부를 판단한다(S15).
감압실(11)의 밸러스트수(W)를 전부 대기중으로 배출하는 경우, 감압실(11)과 연결되는 메인배출밸브(152)를 개방한다(S16). 그리고, 기설정된 제1시간동안 대기하여 감압실(11)의 내부에 증기상태로 수용된 밸러스트수(W)가 감압실(11)의 외부, 즉 대기 중으로 배출되도록 한다(S17).
그리고, 감압실(11)에서 밸러스트수(W)의 배출이 완료되었는지 여부를 판단하여(S18), 모두 배출된 경우, 감압실(11)에 밸러스트수(W)를 공급하는 제1밸러스트 탱크(501)에서의 배출이 완료되었는지 여부를 판단한다(S19).
이때, 제1밸러스트 탱크(501)로부터 밸러스트수(W)의 배출완료 여부판단은 제1밸러스트 탱크(501)에 수용된 밸러스트수(W)의 양을 기준으로 판단한다. 그리고, 제1밸러스트 탱크(501)의 배출 완료 기준이 되는, 제1밸러스트 탱크(501)에 수용된 밸러스트수(W)의 배출완료 기준량은, 선박(500)에 적재되는 상기 화물의 양, 또는 화물의 적재상태, 또는 선박(500)의 흘수선과 해수면과의 차이 등에 의하여 다양하게 설정될 수 있다고 할 것이다.
일례로, 선박(500)에 적재되는 상기 화물이 선박(500)의 최대운송중량만큼 적재된 경우에는, 밸러스트수(W)의 배출완료 기준량은, 밸러스트수(W)가 제1밸러스트 탱크(501)로부터 모두 배출된 상태를 기준으로 할 수 있다. 그리고, 선박(500)에 적재되는 상기 화물이 선박(500)의 최대운송중량만큼 적재된 상태에서, 상기 화물이 상기 최대운송중량의 절반만큼 하역지에서 하역되는 경우에는, 밸러스트수(W)의 배출완료 기준량이 밸러스트수(W)가, 제1밸러스트 탱크(501)의 수용량을 기준으로 절반만큼 배출된 상태를 기준으로 할 수 있다. 그리고, 제1밸러스트 탱크(501)에서의 배출이 완료된 경우, 본 실시예에 따른 밸러스트수 배출방법의 제어를 종료한다.
한편, 밸러스트수(W)의 배출이 개시되지 않는 경우(S10), 본 실시예에 따른 밸러스트수 배출방법의 제어를 종료한다.
한편, 감압실(11)에 수용된 밸러스트수(W)의 온도가 제1압력(P1)에서의 상기 포화증기온도, 즉 제1온도(T1)보다 작으면(S14), 감압실(11)에 수용된 밸러스트수(W)의 온도가 상기 포화증기온도, 즉 제1온도(T1)이상이 될 때까지, 밸러스트수(W)를 가열한다(S141)
한편, 감압실(11)의 밸러스트수(W)를 전부 대기중으로 배출하지 않는 경우(S15), 감압실(11)과 연결되는 메인배출밸브(152) 및 보조배출밸브(153,154)를 개방하여(S151)하여, 감압실(11)의 내부에서 증기상태로 수용된 밸러스트수(W)의 일부를 대기중으로 배출하며, 다른 일부를 공기조화장치(131) 및/또는 용수저장부(132)로 배출한다.
한편, 감압실(11)에서 밸러스트수(W)의 배출이 완료되지 않은 경우(S18), 감압실(11)을 폐쇄하고, 감압실(11)을 감압실(11)의 외부에 대하여 폐쇄하는 단계(S12)를 수행한다.
그리고, 제1밸러스트 탱크(501)에서의 배출이 완료되지 않은 경우(S19), 배출밸브(152,153,154)들을 폐쇄하고, 공급밸브(151)를 개방하고(S191), 제1밸러스트 탱크(501)로부터 감압실(11)에 밸러스트수(W)의 공급하는 단계(S11)를 수행한다.
한편, 제2밸러스트수 처리장치(2) 및 제3밸러스트수 처리장치(3)에 의한 제2밸러스트 탱크(502) 및 제3밸러스트 탱크(503)의 밸러스트수(w)의 처리방법은 제1밸러스트수 처리장치(1)에 의한 처리방법과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에서는, 대기중으로 밸러스트수(W)가 모두 배출되거나, 대기중 및 선박(500)의 거주구로 공급되도록 하기 위한 장치, 즉 공기조화장치(131) 및 용수저장부(132)에 밸러스트수(W)가 배출되는 구성으로 설명되고 있으나, 감압실(11)의 밸러스트수(W)가 선박(500)의 거주구로 공급되도록 하기 위한 장치로만 공급되는 구성 또한 본 실시예에 포함된다고 할 것이다.
또한, 본 실시예에서는 감압실(11)의 내부압력(Pi)을 조절한 다음, 제1압력(P1)에 대응되는 제1온도(T1)로 밸러스트수(W)의 온도를 조절하는 것으로 설명되고 있으나, 감압실(11)에 수용된 밸러스트수(W)의 온도를 먼저 조절한 다음, 상기 밸러스트수(W)의 온도에 따라서 감압실(11)의 내부압력(Pi)을 조절하는 구성 또한 본 실시예의 구성에 포함된다고 할 것이다.
한편, 본 실시예에 따른 밸러스트수 처리장치(1,2,3)가 설치된 선박(500)에는 복수의 밸러스트 탱크(501,502,503)들이 설치된다. 그리고, 복수의 제1 내지 제3밸러스트 탱크(501,502,503)들에는 각각 제1내지 제3밸러스트수 처리장치(1,2,3)가 각각 연결되어, 각각의 밸러스트 탱크(501,502,503)들 및 밸러스트수 처리장치(1,2,3)들이 대응되는 제1조합, 제2조합 및 제3조합이 형성될 수 있다.
즉, 제1밸러스트수 처리장치(1)와 제1밸러스트 탱크(501)가 상기 제1조합, 제2밸러스트수 처리장치(2)와 제2밸러스트 탱크(502)가 상기 제2조합, 제3밸러스트수 처리장치(3)와 제3밸러스트 탱크(503)가 상기 제3조합을 이룰 수 있다.
복수의 상기 조합들이 선박(500)에 배치되는 경우, 상기 조합들 중 어느 하나의 조합의 밸러스트수 처리장치가 파손 등의 이유로 동작되지 못하는 경우, 그 조합의 밸러스트 탱크의 밸러스트수(W)를 다른 조합의 밸러스트수 처리장치에서 대기 중으로 배출시키는 과정이 요구될 수 있다. 또한, 밸러스트수(W)의 배출량을 조절하기 위하여, 어느 하나의 조합의 밸러스트 처리장치만을 가동시키는 경우, 다른 조합들의 밸러스트 탱크의 밸러스트수(W)를 가동되는 조합의 밸러스트 처리장치를 통하여 배출시키는 과정이 요구될 수 있다.
따라서, 각 상기 조합들의 밸러스트 탱크(501,502,503)들은 연결관(511,512)들을 통하여 상호 연결되며, 이하에서는 각 상기 조합들의 밸러스트수(W)를 처리하기 위한 밸러스트수 처리방법에 따른 제어를 상세하게 설명한다.
도 7을 참조하면, 복수의 조합들의 감압실(11)로부터 밸러스트수(W)가 정상적으로 배출되는지 여부를 판단한다(S30). 이때, 감압실(11)로부터 밸러스트수(W)의 정상 배출 여부는, 예컨대 압력조절장치(123), 온도조절장치(124), 감압실(11)에 연결되는 공급유로(161) 및 배출유로(162,163,164)들에 설치되는 밸브들의 정상동작 여부 등과 같은 조건을 바탕으로 판단될 수 있다.
감압실(11)로부터 밸러스트수(W)의 정상 배출이 수행되는 것으로 판단되면, 복수의 조합들 중 어느 하나의 조합의 밸러스트 탱크(501,502,503)로부터 밸러스트수(W)의 배출이 완료되었는지 여부를 판단한다(S31).
어느 하나의 조합의 밸러스트 탱크(501,502,503)로부터 밸러스트수(W)의 배출이 완료되면, 다른 조합들의 밸러스트 탱크(501,502,503)로부터 밸러스트수(W)의 배출이 완료되었는지 여부를 판단한다(S32).
그리고, 모든 조합에서의 밸러스트수(W)의 배출이 완료되면, 제어를 종료한다.
한편, 감압실(11)로부터 밸러스트수(W)의 정상 배출이 수행되는 것으로 판단되지 않으면(S30), 정상배출이 수행되지 않는 조합의 밸러스트수를 정상배출이 수행되는 조합의 밸러스트 탱크로 연결관(511,512)을 통하여 공급하고(S301), 다른 조합들의 밸러스트 탱크(501,502,503)로부터 밸러스트수(W)의 배출이 완료되었는지 여부를 판단하는 단계(S32)를 수행한다.
한편, 어느 하나의 조합의 밸러스트 탱크(501,502,503)로부터 밸러스트수(W)의 배출도 완료되지 않은 경우(S31)에는, 복수의 조합들의 감압실(11)로부터 밸러스트수(W)가 정상적으로 배출되는지 여부를 판단하는 단계(S30)를 수행한다.
한편, 다른 조합들의 밸러스트 탱크(501,502,503)로부터 밸러스트수(W)의 배출이 완료되지 않은 경우(S32)에는, 배출이 완료된 조합의 밸러스트 탱크(501,502,503)로 밸러스트수(W)를 공급하고(S331), 복수의 조합들의 감압실(11)로부터 밸러스트수(W)가 정상적으로 배출되는지 여부를 판단하는 단계(S30)를 수행한다.
본 실시예에서는 3개의 밸러스트 탱크(501,502,503)들 및 이에 대응되는 3개의 밸러스트 처리장치(1,2,3)들이 마련되는 것으로 설명되고 있으나, 이는 예시적일뿐, 3개 이상의 밸러스트 탱크들 및 밸러스트 처리장치 또는 단일의 밸러스트 탱크 및 단일의 밸러스트 처리장치들이 마련되는 구성 또한 본 실시예의 구성에 포함될 수 있다고 할 것이다.
제안되는 실시예에 의하면, 밸러스트 탱크(501,502,503)로부터 밸러스트수(W)가 공급되는 감압실(11)의 포화증기조건을 조절하여, 감압실(11)에 수용된 밸러스트수(W)를 증기상태로 대기 중에 배출시킴으로써, 밸러스트수(W)에 함유된 다른 해역의 수중생물에 의하여 해당 해역이 오염되는 것이 방지될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 발명의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
1, 2, 3 : 밸러스트수 처리장치 11 : 감압실
121 : 제어부 122 : 펌프
123 : 압력조절장치 124 : 온도조절장치
125 : 감지부 131 : 공기조화장치
132 : 용수저장부 151 : 공급밸브
152,153,154 : 배출밸브 161 : 공급유로
162,163,164 : 배출유로 18 : 배출덕트
501,502,503 : 밸러스트 탱크 511,512 : 연결관

Claims (14)

  1. 선박의 밸러스트 탱크에 수용되는 밸러스트수를 처리하기 위한 선박의 밸러스트수 처리장치에 있어서,
    상기 밸러스트 탱크와 연통되어, 상기 밸러스트 탱크에 수용되는 상기 밸러스트수가 선택적으로 유입 및 수용되는 감압실;
    상기 밸러스트수가 수용된 상기 감압실 내부의 압력을 대기압 이하의 제1압력으로 조절하기 위한 압력조절장치;
    상기 감압실에 수용된 상기 밸러스트수의 온도를, 상기 제1압력에서의 포화증기온도 이상의 온도로 조절하기 위한 온도조절장치;
    상기 감압실 내부의 압력 및 온도에 따라서, 상기 감압실에 수용되는 상기 밸러스트수가 증기 상태로 배출될 수 있도록, 상기 압력조절장치 및 상기 온도조절장치를 제어하여, 상기 감압실 내부의 압력 및 상기 밸러스트수의 온도를 조절하는 제어부;를 포함하는 선박의 밸러스트수 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 증기 상태로 배출되는 밸러스트수가 공급되며, 상기 선박의 거주구의 내부 공기의 온도 및 습도를 조절하기 위한 공기조화장치를 더 포함하는 선박의 밸러스트수 처리장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 증기 상태로 배출되는 밸러스트수가 공급되며, 상기 공급된 밸러스트수가 응결되어 저장되는 용수저장부를 더 포함하는 선박의 밸러스트수 처리장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 감압실과 상기 밸러스트 탱크를 연통시키는 공급유로를 개폐하기 위한 공급밸브; 및
    상기 증기상태로 배출되는 밸러스트수의 배출유로를 개폐하기 위한 배출밸브;를 더 포함하는 선박의 밸러스트수 처리장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 배출밸브는,
    상기 감압실과 상기 선박의 외부 대기를 연통하는 메인 배출유로를 선택적으로 개폐하도록 구성된 메인 배출밸브; 및
    상기 감압실과, 상기 공기조화장치 또는 상기 용수저장부를 연통시키는 보조 배출유로를 선택적으로 개폐하도록 구성된 보조 배출밸브;를 포함하는 선박의 밸러스트수 처리장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 공급밸브 및 상기 배출밸브의 개폐동작은 상기 제어부에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트수 처리장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 밸러스트 탱크 및 상기 감압실은 서로 대응되는 복수의 조합들로 마련되고, 복수의 상기 밸러스트 탱크들은, 수용된 상기 밸러스트수가 상기 밸러스트 탱크들 상호 간에 이동될 수 있도록, 서로 연통되는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트수 처리장치.
  8. 제 1항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감압실, 상기 압력조절장치 및 상기 온도조절장치는, 상기 밸러스트 탱크의 상측에 마련되는 상기 선박의 갑판 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트수 처리장치.
  9. 제 1항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감압실과 연통되며, 상기 선박의 외부로 개구되는 배출덕트를 더 포함하고,
    상기 감압실 내부 측에 인접되는 상기 배출덕트의 입구의 단면적은, 상기 선박의 외부 측에 인접되는 상기 배출덕트의 출구의 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트수 처리장치.
  10. 선박의 밸러스트 탱크에 수용되는 밸러스트수를 처리하는 선박의 밸러스트수 처리장치를 이용한 밸러스트수 처리방법에 있어서,
    상기 밸러스트 탱크와 연통되는 감압실로 밸러스트수를 공급하는 단계;
    상기 밸러스트수가 공급된 상기 감압실의 압력을 대기압보다 작은 크기의 제1압력으로 감압하는 단계;
    상기 감압실에 수용된 상기 밸러스트수의 온도가 상기 제1압력에 대응되는 포화증기온도인 제1온도보다 낮은 경우, 상기 감압실의 상기 밸러스트수를 가열하는 단계; 및
    상기 밸러스트수가 공급된 상기 감압실 내부의 조건이, 내부압력이 상기 제1압력보다 낮으며 상기 밸러스트수의 온도가 상기 제1온도 이상인 포화증기조건을 만족하면, 상기 감압실의 밸러스트수를 증기 상태로 배출하는 단계;를 포함하는 밸러스트수 처리방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 밸러스트수가 공급된 상기 감압실 내부의 조건이 상기 포화증기조건을 만족하면, 상기 감압실의 밸러스트수를 증기 상태로, 증기상태의 상기 밸러스트수가 응결되어 저장되는 용수저장부 또는 상기 선박의 거주구의 습도 및 온도를 조절하기 위한 공기조화장치에 공급하는 단계;를 더 포함하는 밸러스트수 처리방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 감압실의 상기 밸러스트수의 배출이 완료되었는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 밸러스트 탱크의 상기 밸러스트수의 배출이 완료되었는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 감압실의 상기 밸러스트수의 배출이 완료된 상태에서, 상기 밸러스트 탱크의 상기 밸러스트수의 배출이 완료되지 않은 경우, 상기 감압실로 상기 밸러스트 탱크에 남아 있는 상기 밸러스트수를 공급하는 단계;를 더 포함하는 밸러스트수 처리방법.
  13. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 밸러스트 탱크 및 상기 감압실은 서로 대응되는 복수의 조합들로 마련되고, 복수의 상기 밸러스트 탱크들은, 수용된 상기 밸러스트수가 상기 밸러스트 탱크들 상호 간에 이동될 수 있도록, 서로 연통되고,
    어느 조합의 상기 감압실에서 상기 밸러스트수의 배출이 수행되지 못하는 경우, 그 조합의 상기 밸러스트 탱크의 상기 밸러스트수를 상기 밸러스트수의 배출이 수행되는 다른 조합의 상기 밸러스트 탱크로 공급하는 단계;를 더 포함하는 밸러스트수 처리방법.
  14. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 밸러스트 탱크 및 상기 감압실은 서로 대응되는 복수의 조합으로 마련되고, 복수의 상기 밸러스트 탱크들은, 수용된 상기 밸러스트수가 상기 밸러스트 탱크들 상호 간에 이동될 수 있도록, 서로 연통되고,
    어느 조합의 상기 밸러스트 탱크의 상기 밸러스트수의 배출이 완료된 경우, 다른 조합의 상기 밸러스트 탱크의 상기 밸러스트수를 배출이 완료된 조합의 상기 밸러스트 탱크로 공급하는 단계;를 더 포함하는 밸러스트수 처리방법.
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JP2005271648A (ja) 2004-03-23 2005-10-06 Miike Iron Works Co Ltd 船舶のバラスト水の処理装置
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