KR101180334B1 - 전기분해를 이용한 선박평형수처리장치의 병렬제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박평형수처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정류기의 제어를 위한 하나의 정류제어유닛(RCU)에 다수개의 정류기들이 병렬연결됨으로써, 병렬 부하로 분담이 가능하여 부하의 부담을 줄이게 되어 선박에서의 효율적 전력사용이 되도록 하고 다수의 정류기들에 대해 병렬제어가 가능하도록 하는 전기분해를 이용한 선박평형수처리장치의 병렬제어시스템에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명의 특징은 선박에 설치되고 선박의 평형수를 전기분해하여 정수하기 위한 하나 또는 복수의 정류기; 및 하나 또는 복수의 정류기와 병렬로 연결되어 제어가 가능하도록 하는 정류제어유닛을 포함하여 구성되고, 상기 정류제어유닛은: 하나 또는 복수의 정류기와 개별 통신을 하기 위한 하나 또는 복수의 정류기통신채널부; 및 개별 정류기와 통신을 하기 위해 복수의 정류기통신채널부에 대한 스위칭 작동을 하는 정류기통신스위칭부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

전기분해를 이용한 선박평형수처리장치의 병렬제어시스템{SYSTEM FOR PARALLEL CONTROL OF BALLAST WATER TREATING APPARATUS USING ELECTROLYSIS METHOD}

본 발명은 선박평형수처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정류기의 제어를 위한 하나의 정류제어유닛(RCU)에 다수개의 정류기들이 병렬연결됨으로써, 병렬 부하로 분담이 가능하여 부하의 부담을 줄이게 되어 선박에서의 효율적 전력사용이 되도록 하고 다수의 정류기들에 대해 병렬제어가 가능하도록 하는 전기분해를 이용한 선박평형수처리장치의 병렬제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로 선박 평형수는 밸러스트 수(ballast water)라고도 하며, 선박 운항 시 평형을 유지하고 최적의 속도와 효율을 내기 위해 선박 내 탱크에 싣는 바닷물을 의미한다.

또한 선박 평형수는 일반적으로 출발항에서 선박에 채워지고 도착항에서 배출되며, 이때 출항지 바다의 미생물이나 저서생물이 도착항의 바다에 배출되면서 해양생태계를 교란하는 부작용을 초래하는 것으로 알려져 있다.

따라서 선박 평형수의 미생물을 살균하여 정수하기 위한 정수장치가 필요한데, 정수방식으로는 선박 평형수가 공급되거나 배출되는 배관에 전기를 공급하여 전기에 의해 미생물을 사멸시키는 전기분해 방식, 배관 내에 오존을 분사하여 생물을 사멸시키는 오존분사 방식, 배관 내에 자외선 발광장치를 설치하여 자외선을 이용하여 생물을 사멸시키는 자외선 투사 방식 및 선박 평형수가 저장되는 탱크 내에 화학약품을 투입하여 생물을 사멸시키는 화학약품 방식이 있다.

이러한 정수방식들 중, 오존분사 방식이나 자외선 투사 방식은 살균율이 다른 방식에 비해 낮은 문제점이 있고, 화학약품 방식은 화학약품에 의한 2차적인 오염이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

또한 전기분해 방식은 입력대비 살균율이 다른 방식에 비해 가장 높은 장점이 있으나 전기를 공급하는 정류기가 고전류를 출력해야 하므로 변압기와 스위칭 소자들의 부피가 커져, 선박 평형수 공급 배관이나 인근에 장착할 수 없는 단점이 있다.

아울러 전기분해 방식은 정류기의 큰 부피 때문에 정류기와 배관과의 거리가 멀어질 수밖에 없으므로 전기 공급을 위한 배선의 길이가 길어져 효율이 낮아지고, 배선이 바닷물에 쉽게 노출될 수 있어 절연 상의 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 정류기 일체형 전기분해장치(대한민국 특허출원 제10-2008-0120576호, 제10-2010-0132335호)가 개발되기도 하였다.

도 1은 종래의 정류기 일체형 전기분해장치를 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면 정류기 일체형 전기분해장치(12)는 평형수 공급용 배관의 전해조(13)에 일체로 연결되는 모듈형의 전기분해장치가 개시되어 있다.

그러나 선박 평형수 전기분해를 위해서는 대 전류를 출력하는 정류기가 필요한데, 대 전류를 출력하는 정류기의 경우 부피가 크고 무게가 매우 무거워 종래의 정류기 일체형 전기분해장치(12)의 내부에 구비할 수 없는 문제점이 있다.

특히 정류기에 부담되는 전력의 분배 및 관리에도 문제점이 있는 것으로, 선박에 설치되기 때문에 전력의 안정성확보 및 효율적인 분담 등을 극복하기 위한 기술구성이 절실히 필요한 실정이다.

[문헌1] 대한민국 특허출원 제10-2008-0120576호 [문헌2] 대한민국 특허출원 제10-2010-0132335호

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명은 정류기의 제어를 위한 하나의 정류제어유닛(RCU)에 다수개의 정류기들이 병렬연결됨으로써, 병렬 부하로 분담이 가능하여 부하의 부담을 줄이게 되어 선박에서의 전력 사용이 효율적으로 이루어지도록 하는 목적이 있다.

또한 다수의 정류기들에 대해 병렬제어가 가능하여 정상 작동하는 정류기만 작동되도록 하고, 통신에러 또는 작동에 이상이 있는 정류기들은 작동이 정지되도록 하여 전력이상이 발생되지 않도록 하고 안정적 제어가 가능하게 하는 것이다.

아울러 상위제어기와 정류제어유닛 사이에 통신에러가 발생된 경우에 시스템의 작동이 정지되도록 하고, 다수의 정류기 중에서 정상 작동되는 정류기의 수가 절반 이하가 될 경우에는 수처리 작동이 정지되도록 하는 등, 선박의 안전, 수처리의 효율성유지가 가능하게 되는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 선박에 설치되고 선박의 평형수를 전기분해하여 정수하기 위한 하나 또는 복수의 정류기(21); 및 하나 또는 복수의 정류기(21)와 병렬로 연결되어 제어가 가능하도록 하는 정류제어유닛(30)을 포함하여 구성되고, 상기 정류제어유닛(30)은: 하나 또는 복수의 정류기(21)와 개별 통신을 하기 위한 하나 또는 복수의 정류기통신채널부(33); 및 개별 정류기(21)와 통신을 하기 위해 복수의 정류기통신채널부(33)에 대한 스위칭 작동을 하는 정류기통신스위칭부(34)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기분해를 이용한 선박평형수처리장치의 병렬제어시스템이 제공된다.

이에 상기 정류제어유닛(30)은 병렬연결된 복수의 정류기(21) 중에서 50% 이상의 정류기에서 이상 발생시 전체 선박평형수의 정수과정이 정지되도록 동작하는 것을 특징으로 하는 전기분해를 이용한 선박평형수처리장치의 병렬제어시스템이 제공된다.

또한 본 발명에서 상기 정류제어유닛(30)은: 정류제어메인컨트롤러(31)의 제어에 의하여 선박평형수처리장치(10)의 작동을 정지하기 위한 제어신호를 처리하게 되는 비상정지신호처리부(35); 정수를 위한 선박평형수의 수위를 감지하는 수위감지센서(14)로부터 신호를 전송받아 처리하는 수위감지신호처리부(361); 선박평형수가 흐르는 것을 감지하는 유량감지센서(15)로부터 신호를 전송받아 처리하는 유량감지신호처리부(362); 입력되는 전원을 공급하기 위한 전원공급부(37); 상기 정류기통신채널부(33), 정류기통신스위칭부(34), 비상정지신호처리부(35), 수위감지신호처리부(361), 유량감지신호처리부(362), 전원공급부(37)를 제어하기 위한 정류제어메인컨트롤러(31); 및 정류제어유닛(30)의 데이터가 저장되는 정류제어메모리부(32);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기분해를 이용한 선박평형수처리장치의 병렬제어시스템이 제공된다.

그리고 본 발명에서 상기 정류제어유닛(30)은 수위감지센서(14) 또는 유량감지센서(15)로부터 전송된 데이터를 판별하여 정수 처리를 위한 평형수가 부족한 경우 하나 또는 복수의 정류기(21)의 작동이 정지되도록 동작하는 것을 특징으로 하는 전기분해를 이용한 선박평형수처리장치의 병렬제어시스템이 제공된다.

또한 상기 정류제어유닛(30)과 연결되어 정류제어유닛(30)으로 제어신호를 전송하고 하나 또는 복수의 정류기(21)의 데이터를 전송받는 제어감시유닛(40); 상기 정류제어유닛(30)과 연결되어 정류제어유닛(30)으로 제어신호를 전송하고 하나 또는 복수의 정류기(21)의 데이터를 전송받으면서, 정류기(21)의 상태정보가 관제표시부(51)에 표시되도록 하는 관제제어기(50); 및 상기 하나 또는 다수 개의 정류기, 정류제어유닛(30)으로 전력을 공급하기 위한 전원분배기(60);를 더 포함하여 구성되고, 상기 정류제어유닛(30)은: 상기 제어감시유닛(40)과 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 제어감시유닛데이터처리부(38); 및 상기 관제제어기(50)와 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 관제제어기데이터처리부(38);를 더 포함되어 구비되는 것을 특징으로 하는 전기분해를 이용한 선박평형수처리장치의 병렬제어시스템이 제공된다.

그리고 본 발명에서 상기 정류제어유닛(30)은, 하나 또는 복수의 정류기(21) 중에서 소정 시간 이상 통신에러가 발생되는 경우에는 해당 정류기(21)의 작동이 정지되도록 하고 해당 정류기(21)의 통신에러 정보가 제어감시유닛(40) 또는 관제제어기(50) 측으로 전송되도록 구비되고, 제어감시유닛(40) 또는 관제제어기(50)와 소정 시간 이상 통신에러가 발생되는 경우에는 선박평형수처리장치(10)에 의한 선박평형수의 정수과정이 정지되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 전기분해를 이용한 선박평형수처리장치의 병렬제어시스템이 제공된다.

나아가 본 발명은, 정류제어메인컨트롤러(31)에서의 처리에 의하여 선박평형수가 소정의 수위 이상으로 판별되고 정상수위의 판별정보가 정류제어메모리부(32)에 저장되는 정상수위판별단계(S01); 정류제어유닛(30)과 병렬연결된 복수의 정류기(21)로부터 상태정보를 수신받아 정류제어메모리부(32)에 저장되도록 하는 정류기초기상태정보저장단계(S02); 복수 정류기(21)의 상태정보가 정류제어메인컨트롤러(31)에 의해 분석되어 정류제어메모리부(32)에 저장되도록 하며 제어감시유닛(40) 또는 관제제어기(50) 측으로 전송되도록 하는 정류기정보분석단계(S03); 정류제어메인컨트롤러(31)의 제어에 의하여 복수 정류기(21)의 작동이 이루어지도록 하는 정류기작동개시단계(S04); 정류제어메인컨트롤러(31)에 의하여 작동중의 정류기(21)로부터 전송된 상태정보를 분석하여 정류제어메모리부(32)에 저장되도록 하고 제어감시유닛(40) 또는 관제제어기(50) 측으로 전송되도록 하는 정류작동상태분석단계(S05);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기분해를 이용한 선박평형수처리장치의 병렬제어시스템의 제어방법이 제공된다.

이에 본 발명은, 상기 정류기초기상태정보저장단계(S02)를 수행하거나 또는 정류작동상태분석단계(S05)를 수행함으로써, 정류제어메인컨트롤러(31)에 의하여 정상적인 통신연결상태의 정류기(21)의 상태정보를 판별하되, 정상 상태의 정류기(21)의 수가 전체 연결 가능한 정류기의 수가 과반수 이상일 경우에는 정상상태로 판별하고 정상의 판별정보가 정류제어메모리부(32)에 저장되도록 하고 제어감시유닛(40) 또는 관제제어기(50) 측으로 전송되도록 하는 과반수이상작동판별단계(S06)가 구비되고, 하나 또는 복수의 정류기(21)에 의한 평형수의 정수 처리 중에, 정류제어메인컨트롤러(31)에 의하여, 제어감시유닛(40) 또는 관제제어기(50)와의 통신에 있어서 소정 시간 이상 통신에러로 판별된 경우에는 선박평형수처리장치(10)의 작동이 정지되도록 하는 단계가 더 포함되어 구비되는 것을 특징으로 하는 전기분해를 이용한 선박평형수처리장치의 병렬제어시스템의 제어방법이 제공된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 정류기의 제어를 위한 하나의 정류제어유닛(RCU)에 다수개의 정류기들이 병렬연결됨으로써, 병렬 부하로 분담이 가능하여 부하의 부담을 줄이게 되어 선박에서의 전력 사용이 효율적으로 이루어지도록 하는 것이다.

그리고 다수의 정류기들에 대해 병렬제어가 가능하여 정상 작동하는 정류기만 작동되도록 하고, 통신에러 또는 작동에 이상이 있는 정류기들은 작동이 정지되도록 하여 전력이상이 발생되지 않도록 하고 안정적 제어가 가능하게 하는 것이다.

또한 상위제어기와 정류제어유닛 사이에 통신에러가 발생된 경우에 시스템의 작동이 정지되도록 하고, 다수의 정류기 중에서 정상 작동되는 정류기의 수가 절반 이하가 될 경우에는 수처리 작동이 정지되도록 하는 등, 선박의 안전, 수처리의 효율성유지가 가능하게 되는 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 선박평형수처리장치에 대한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 선박평형수처리장치에 결합되는 병렬제어시스템에 대한 예시 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 병렬제어시스템에 운용되는 일실시 예시의 정류제어유닛에 대한 예시 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 선박평형수처리장치에서의 제어방법에 대한 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 선박평형수처리장치에 결합되는 상위제어기 중에서 관제제어기(HMI Control unit)의 표시부에 표시되는 화면의 일실시의 예시화면구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 선박평형수처리장치에 결합되는 정류기에 대한 일실시예시 구성도이다.

이하 첨부되는 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

즉 본 발명에 따른 전기분해를 이용한 선박평형수처리장치(10)(Ballast water treating apparatus)의 병렬제어시스템(20)(Parallel control system) 및 제어방법(Parallel control method)은 첨부된 도 2 내지 도 6 등에서와 같이, 선박에 설치되고 선박의 평형수를 전기분해하여 정수하기 위한 하나 또는 복수의 정류기(21)가 구비되고, 이러한 하나 또는 복수의 정류기(21)와 병렬로 연결되어 제어가 가능하도록 하는 정류제어유닛(30)(RCU, Rectifier Control Unit)이 구비되는 것이 주요 구성이다.

이러한 정류기(21)(PRU, Power Rectifier Unit)는 선박평형수처리장치(10)에 결합된 상태에서 선박평형수를 전기분해방식으로 정수하게 되는 것으로, 선박평형수 처리 능력에 따라서 이러한 정류기(21)가 단일로 형성될 수도 있을 것이지만, 대부분 다수의 정류기(21)가 구성되어 정수 능력이 향상되도록 구성될 것이다.

이에 다수의 정류기(21)들로부터 이상이 발생된 정류기로 동작명령을 주지않아 개별로 제어할 수 있도록 본 발명은 구성된 것으로, 정류기(21)의 개별 제어로 전체 선박평형수의 수처리의 능력이 일정하게 유지되도록 하면서 개별 정류기(21)의 작동상태를 보다 정밀하게 살필 수 있을 것이다.

즉 정류제어유닛(30)은 하나 또는 복수의 정류기(21)와 병렬로 연결되어, 개별 정류기들로부터 병렬로 연결된 회선연결방식에 의해 제어신호를 전송하거나 각종 센싱 데이터를 제공받게 됨으로써, 개별 정류기들의 상태에 따라 알맞게 운영될 수 있게 하는 것이다. 특히 복수 정류기(21)들로부터 상태 정보의 데이터를 수신하여 에러가 있어 이상이 발생된 정류기 측으로는 동작명령을 주지 않도록 함으로써 오류에 의한 기기이상운영이 되지 않도록 하는 것입니다. 일반적으로 선박의 경우 운영상 수상에서 운영해야만 하기 때문에 바람, 파도, 기온 등 자연환경의 변화가 심하게 되고, 수질의 상태 등 자연적인 요소에 의하여 정류기(21)의 작동에 유념해야 할 것이다. 이에 복수 개로 구성되는 개별 정류기(21) 중에서 한두 개가 이상이 있더라도 전체적인 수처리 능력이 유용한 상태일 경우에는 해당 정류기만의 처리를 중지하고 나머지 정류기들은 작동이 안정적으로 유지되어야 할 것이다. 또한 이상이 발생된 정류기가 선박평형수 처리의 수질에 악영향을 줄 정도일 경우에는 전체 정류기의 작동이 정지되도록 해야 하므로, 개별 정류기 중에서 정상작동이 가능한 정류기의 수 등이 분석되어야 할 것이며, 이를 위하여 개별 정류기들과 개별 제어 및 센싱데이터의 수신이 가능한 병렬제어가 이루어져야 할 것이다.

이처럼 본 발명에서는 하나 또는 복수의 정류기(21)와 병렬제어가 가능하도록 정류제어유닛(30)이 마련되는 것으로, 이러한 정류제어유닛(30)은 전체 선박평형수처리장치(10)에 의한 선박평형수처리의 능력을 향상시키면서 수처리 상태가 안정되게 하는 것이다.

이와 같은 본 발명에 따른 상기 정류제어유닛(30)은, 하나 또는 복수의 정류기(21)(PRU, Power Rectifier Unit)와 개별 통신을 하기 위한 하나 또는 복수의 정류기통신채널부(33)(도 3의 485_0, 485_1, 485_2, 485_3, 485_4, 485_5, 485_6, 485_7 등으로 예시됨)와, 개별 정류기(21)와 통신을 하기 위해 복수의 정류기통신채널부(33)에 대한 스위칭 작동을 하는 정류기통신스위칭부(34)(Ch_SEL)가 구비되는 것이다. 물론 이러한 정류기통신채널부(33) 및 정류기통신스위칭부(34) 등을 통하여 복수의 정류기(21)에서의 작동에 따른 감지신호로써, 입력 및 출력측의 전류 및 전압, 작동 초기 및 작동 중에서의 개별 정류기(21)의 상태 온도, 기타 물리적, 전기적, 전자적 측정값들의 데이터를 제공받아 전송데이터를 처리하게 되고, 아울러 정류기제어메인컨트롤러(31) 등으로부터 전송되는 제어신호를 처리하여 개별 정류기(21)들에 전송하게 될 것이다. 아울러 이러한 정류기(21)들은 도 6과 함께 후술되는 정류기 세부구성들의 일 실시예시의 구성에서와 같이 마련될 수 있는 것으로, 정류기(21)에 의한 정수작용이 월등하도록 마련됨이 바람직할 것이다.

그리하여 상기 정류제어유닛(30)과 개별 정류기(21)가 병렬연결로 정류기(21)의 개별 제어가 가능하게 되고, 개별 정류기(21)의 작동 상태의 정보를 수신받아 개별 정류기(21)의 작동 및 정류기에 의한 선박 평형수의 전기분해에 따른 정수과정에 대한 개별모니터링이 가능하도록 구비되는 것이다.

그리고 이러한 상기 정류제어유닛(30)은, 병렬연결된 복수의 정류기(21) 중에서 소정 비율 이상의 정류기들의 작동이 이상이 있을 경우에는 정수과정이 정지되도록 마련될 수 있는 것으로, 바람직하게는 병렬로 연결된 복수의 정류기(21) 중에서 50% 이상의 정류기에서 이상 발생시 전체 선박평형수의 정수과정이 정지되도록 구비될 수 있을 것이다. 즉 수처리 능력이 50% 아래로 떨어지게 되면 선박평형수의 수질이 저하될 수 있기 때문에 그 이전에 수처리 과정이 정지되도록 제어될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 선박평형수처리장치(10)에서의 각 세부구성들을 살펴보면 다음과 같다.

우선 상기 정류제어유닛(30)의 세부구성을 보면, 정류제어메인컨트롤러(31)의 제어에 의하여 선박평형수처리장치(10)의 작동을 정지하기 위한 제어신호를 처리하게 되는 비상정지신호처리부(35)(E-STOP, Emergency stop)가 구비되는 것이다. 이는 선박평형수처리장치(10), 병렬제어시스템(20), 복수의 정류기(21) 등에 이상이 감지되어 수처리에 문제가 발생되는 것으로 판별되는 알고리즘에 의하여 작동정지신호가 발생되는 경우, 정류제어유닛(30)과 병렬로 연결된 복수의 정류기(21) 중에서 과반수 이상의 정류기에 이상이 발생되어 작동정지의 신호가 발생되는 경우, 나아가 상위 제어기인 제어감시유닛(40)(RCM, Rectifier Control and Monitoring unit) 또는 관제제어기(50)(HMI control unit)와의 통신에 에러가 발생된 경우 등에서는 선박평형수의 정상 처리에 문제가 발생할 수 있기 때문에 선박평형수의 처리 및 선박의 안전을 위하여 작동이 일시 정지되도록 함으로써, 정확한 진단이 있은 후 다시 작동되도록 진행하게 된다.

그리고 정류제어유닛(30)에는, 정수를 위한 선박평형수의 수위를 감지하는 수위감지센서(14)로부터 신호를 전송받아 처리하는 수위감지신호처리부(361)와, 선박평형수가 흐르는 것을 감지하는 유량감지센서(15)로부터 신호를 전송받아 처리하는 유량감지신호처리부(362), 그리고 입력되는 전원을 공급하기 위한 전원공급부(37) 등이 구성될 수 있다.

또한 상기 정류기통신채널부(33), 정류기통신스위칭부(34), 비상정지신호처리부(35), 수위감지신호처리부(361), 유량감지신호처리부(362), 전원공급부(37)를 제어하기 위한 정류제어메인컨트롤러(31)와, 정류제어유닛(30)의 데이터가 저장되는 정류제어메모리부(32) 등이 마련될 것이다.

특히 수위감지센서(14) 또는 유량감지센서(15)로부터 전송된 데이터의 판별 시, 정수 처리를 위한 평형수가 부족한 경우 하나 또는 복수의 정류기(21)의 작동이 정지되도록 구비되는 것이다.

이에 수위감지센서(14)는 평형수 처리를 위하여 배관에 물의 수위를 감지하는 것으로, 배관의 설치가 수평설치시에는 수평의 수위감지센서가 설치될 것이고 배관의 설치가 수직설치시에는 수직의 수위감지센서가 설치되어 수위를 각각 감지하여, 개별 센서들과 연결되는 통신신호처리부인 수위감지신호처리부(361)에 전송되어 처리되는 것이다. 그리고 선박평형수의 수처리에 의하여 배관에는 평형수가 흐르게 되고 이를 유량감지센서(15)가 감지하여 유량감지신호처리부(362)로 전송하게 되는 것이다. 이처럼 배관에 수처리를 위한 평형수가 일정 수위를 유지하는지, 그리고 평형수가 흐르는지에 대한 감지신호데이터는 선박평형수처리장치(10)의 전체 작동 전 및 작동 중에도 중요한 센싱 데이터로 적용되는 것이다.

아울러 정류기제어메인컨트롤러(31)에서는, 개별 정류기들로부터 전송되는 각종 센싱 데이터, 개별 정류기들로 제어신호의 발신, 이로써 병렬로 연결된 정류기들의 정상 작동에 대한 판별 등이 이루어지고, 또한 복수의 정류기(21)들과의 통신상태, 상위제어기인 제어감시유닛(40), 관제제어기(50) 등과의 통신상태를 판별하여, 통신불량의 정도가 정상 정수작동에 문제가 발생할 정도로 판별된 경우에는 전체 작동을 정지시키거나 또는 일부 정류기의 오작동으로 인한 해당 정류기 등과 같은 해당 구성부분에 대한 작동 정지 등의 제어신호를 발생시킬 수 있을 것이다.

그리고 전원분배기(60)를 통하여 외부로부터 공급되는 전원을 전원공급부(37)에서 각 부재들로 공급하게 되는 것으로, 대체로 전원분배기(60)에서 3상 440Vac가 입력되는바, 전원공급부(37)에서는 SMPS 등의 부재들에 의하여, 5V로 되고, 전용 Regulator를 통하여 3V로 변환하도록 하는 등, 정류제어유닛(30)의 각 부재들의 구성에 알맞게 전원이 공급될 수 있게 마련되는 것이다.

아울러 이러한 정류기제어유닛(30)에서 수신받는 각종 센싱 데이터 및 발신을 위한 데이터 그리고 판별에 대한 데이터 등은 정류제어메모리부(32)에 저장되는 것이다.

그리고 본 발명에서의 선박평형수처리장치(10) 및 병렬제어시스템(20)에서는 정류제어유닛(30)과 연결되는 상위제어기가 마련되는 것으로, 이러한 상위제어기에는 상기 정류제어유닛(30)과 연결되어 정류제어유닛(30)으로 제어신호를 전송하고 하나 또는 복수의 정류기(21)의 데이터를 전송받는 제어감시유닛(40)과, 상기 정류제어유닛(30)과 연결되어 정류제어유닛(30)으로 제어신호를 전송하고 하나 또는 복수의 정류기(21)의 데이터를 전송받으면서, 정류기(21)의 상태정보가 관제표시부(51)에 표시되도록 하는 관제제어기(50) 등이 마련될 수 있을 것이다.

이에 제어감시유닛(40)은 정류기(21) 및 정류제어유닛(30)과 근접되어 설치되어 제어가 가능하도록 마련될 수 있는 것으로, 비상시 또는 관제제어기(50)에 의한 원격제어에 문제가 발생될 경우, 나아가 정류기(21) 또는 정류제어유닛(30) 등의 하드웨어적 드라이버 설치 등과 같은 직접 상위제어기에 적용하여 운영할 수 있을 것이고, 반면 관제제어기(50)의 경우 어느 정도 이격된 관제센터 등에 마련될 수 있는 것으로, 관리자가 항시 모니터를 할 수 있도록 관제표시부(51)에 운영중인 각종 데이터가 표시되도록 실시될 수 있을 것이다.

그리고 상기 하나 또는 다수 개의 정류기, 정류제어유닛(30) 등을 비롯하여 전체 선박평형수처리장치(10)의 각 구성부재들에 전력을 공급하기 위한 전원분배기(60)가 구비되는 것이다.

그리고 이들 부재들과 데이터 송수신을 위한 부재가 상기 정류제어유닛(30)에 마련되는 것으로, 상기 제어감시유닛(40)과 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 제어감시유닛데이터처리부(38)와, 상기 관제제어기(50)와 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 관제제어기데이터처리부(38) 등이 구성될 수 있을 것이다.

특히 이러한 상위제어기인 제어감시유닛(40) 또는 관제제어기(50)와의 송수신되는 상태를 판별함에 있어서, 통신에 이상이 발생할 경우 전체 작동이 정지되도록 마련됨으로써, 수처리시 오작동을 방지하고 전체 선박의 안전을 도모해야 할 것이다. 이를 위해 상기 정류제어유닛(30)에서는, 하나 또는 복수의 정류기(21) 중에서 소정 시간 이상 통신에러가 발생되는 경우에는 해당 정류기(21)의 작동이 정지되도록 하고 해당 정류기(21)의 통신에러 정보가 제어감시유닛(40) 또는 관제제어기(50) 측으로 전송되도록 구비되는 것이다.

또한 정류기의 통신에러뿐만 아니라, 제어감시유닛(40) 또는 관제제어기(50)와 소정 시간 이상 통신에러가 발생되는 경우에는 선박평형수처리장치(10)에 의한 선박평형수의 정수과정이 정지되도록 구비될 수 있을 것이다. 그리하여 수처리장치의 안전 및 선박의 안전도 이룰 수 있을 것이다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전기분해를 이용한 선박평형수처리장치(10)의 병렬제어시스템(20) 등에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 바람직한 실시예시 상세구성들의 예를 살펴보면 다음과 같다.

첨부된 도 2는 전기분해를 이용한 선박평형수 병렬제어시스템 구성의 Block Diagram으로 구성은 8개의 정류기(21, PRU, Power Rectifier Unit)들과 병렬로 연결되도록 정류제어유닛(30, RCU, Rectifier Control Unit)이 구성되고, 이러한 정류제어유닛(30)과 연결되는 상위제어기로, 제어감시유닛(40, RCM, Rectifier Control and Monitoring Unit)과 관제제어기(50, HMI) 등이 구성된다. 그리고 이러한 선박평형수처리장치(10) 및 병렬제어시스템(20) 그리고 개별 정류기(21) 등으로 전력을 공급하는 전원분배기(60)가 구성된다.

이러한 도 2에 도시된 구성예를 보면, 정류기(21, PRU)를 최대 8대까지 병렬연결로 정류제어유닛(30)에 연결할 수 있으며, 따라서 부하부담을 8개로 하여 분할분담할 수 있어, 부하부담이 줄어들게 되어 안정적 운행이 가능하게 되는 것이다. 그리고 전원분배기(60)를 통하여 3phase 440Vac를 사용하게 된다.

특히 복수의 정류기(21)들과 정류제어유닛(30)이 병렬연결되도록 하여 부하부담을 줄이도록 마련되고, 아울러 정류제어유닛(30)의 상위제어기가 제어감시유닛(40), 관제제어기(50) 등으로 마련되어 병렬연결되어 제거가 되도록 하여 상위제어기의 제어에 있어서도 병렬연결 제어구성으로 제어의 안정성도 확보되도록 마련되는 것이다. 이에 도 2의 예에서는 상위제어기인 제어감시유닛(40, RCM)과는 CAN 통신이 이용되도록 하고, 관제제어기(50, HMI)와는 485 Modbus 통신 Protocol이 사용되도록 하며, 아울러 정류제어유닛(30)과 8개의 정류기(21)들과도 485 Modbus 통신 Protocol이 사용되도록 실시될 수 있을 것이다.

다음으로 도 3은 정류제어유닛(30, RCU, Rectifier Control Unit)의 Block Diagram에 대한 것으로, 제시된 일실시예시 구성들을 살펴보면, 전원분배기(60)에서 전원공급부(37)로 3상 440Vac가 입력되고, SMPS 회로를 통하여 5V 전원으로 출력되며, 전용 Regulator를 통하여 3.3V로 되어 각 부재에 공급된다.

그리고 정류제어유닛(30)에는 8개의 개별 정류기(21)들과 개별적으로 통신하기 위한 채널로 485_0 ~ 7 채널 및 Ch_SEL Switch(스위치 세 개로 구성될 수 있음) 등이 구성되어 데이터의 송수신이 개별적으로 이루어지도록 구성된다. 또한 관제제어기(50)와 통신을 위한 RCM_ID 설정 Switch(스위치 네 개로 구성될 수 있음)(CAN_RCM과 연결됨)와, 관제제어기(50)와 통신을 위한 RS485_ID 설정 Switch(스위치 네 개로 구성될 수 있음)(통신부 RS485-HMI와 연결됨) 등이 마련될 수 있다.

그리고 보호동작을 위한 접점스위치로, 비상신호통신부의 E-STOP, 수위감지신호의 통신부의 VLS1, VLS2, 유량신호의 통신부의 FLW 등이 구성될 수 있다.

다음으로 도 5는 상위제어기인 관제제어기(50, HMI control unit)의 관제표시부(51)에 표시되는 일실시 표시내용(Test Program)에 대한 것으로, 운용중인 개별 정류기(21)들에 대한 전압, 전류, 온도 등이 표시되도록 실시될 수 있을 것이다.

따라서 이러한 관제표시부(51)의 표시내용을 관리자가 보면서 운영상태를 확인할 수 있으며, 필요시 알맞은 제어를 위해 입력된 제어신호는 이러한 관제제어기(50)에서 정류제어유닛(30)으로 전송되는 것이다.

즉 정류기(21)의 운용을 위한 전류, 전압의 인기에 따른 RUN/STOP 등의 명령을 정류제어유닛(30, RCU) 측으로 전송하게 된다.

아울러 운영중인 복수의 정류기(21)들로부터 전송받은 전압, 전류, 온도 등의 센싱데이터는 병렬 연결된 정류제어유닛(30)에서 수신받은 후 다시 제어감시유닛(40), 관제제어기(50)로 전송되어 관제표시부(51)에 표시되는 것으로, 이러한 상태데이터들이 display되는 것이다.

이러한 작동 중에, 개별 정류기(21) 중에서 작동에 Error가 발생하거나 또는 통신에 에러가 발생한 경우에는 이러한 에러정보가 정류제어유닛(30)을 통하여 전달받아 관제표시부에 표시(display)되어, 관리자는 에러상태를 확인할 수 있는 것이다.

따라서 관제표시부에는 개별 정류기(21)들에 있어서, 전류량이 개별적으로 표시되고, 전체 전류량이 표시되는 등 운영상태정보가 표시되며, 사용가능한 정류기가 표시되고, 이로써 통신에러상태, 사용가능하지 않은 에러상태의 정류기의 표시 등이 이루어질 수 있을 것이다. 일부 정류기 또는 정류제어유닛 등에서 감지된 각종 Fault 신호데이터를 비롯하여 점검에 필요한 데이터 및 평형수 처리에 관련된 다양한 데이터 등이 필요한 경우 표시되도록 구비될 수 있을 것이다.

이러한 본 발명에서의 정류기(21)는 선박평형수처리장치(10)에 결합되어 운영되는 것으로, 그 일 실시예시의 회로 구성을 도 6을 참조하여 살펴보면 다음과 같이 실시될 수 있을 것이다.

본 발명에서 적용될 수 있는 도 6에서의 개별 정류기(21)는 선박에 구비되고, 선박의 평형수를 전기분해하여 정수하기 위한 것으로 입력단은 선박이 공급하는 공급 교류 전원(101)과 연결되고, 출력단은 상기 평형수가 통과하는 배관에 연결된다.

또한 상기 정류기(21)는 상기 배관에 부착하여 상기 출력단과 상기 배관에 구비된 전극과의 거리를 최소화함으로써 전력공급효율을 높이고, 바닷물에 의해 전력 공급 배선이 부식되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

이러한 상기 정류기(21)는 입력단 정류부(110), 공급 직류 전원 형성부(120), 스위칭부(130), 변압기부(140) 및 출력단 정류부(150)를 포함하여 이루어진다.

상기 입력단 정류부(110)는 상기 공급 교류 전원(101)을 입력받아 직류로 정류하기 위한 것으로 다이오드 브릿지회로로 구성된다.

그리고 상기 입력단 정류부(110)와 상기 공급 교류 전원(101) 사이에는 상기 공급 교류 전원(101)의 이상이 발생할 경우 전원의 공급을 중단시키는 퓨즈(113)와 상기 공급 교류 전원(101)의 고주파 노이즈를 제거하는 3상 인덕터가 더 구비될 수 있다.

일반적으로 선박의 공급 교류 전원은 3상 440[Vac]±15[%], 60[Arms]이므로 상기 퓨즈(113)는 100[A], 500[Vac]의 정격을 갖는 퓨즈로 상기 공급 교류 전원의 각 상에 연결하는 것이 바람직하다.

상기 공급 직류 전원 형성부(120)는 상기 입력단 정류부(110)에서 정류된 직류를 충전하여 아래에서 설명할 스위칭부(130)로 공급할 공급 직류 전원을 형성한다.

그리고 상기 공급 직류 전원 형성부(120)는 상기 입력단 정류부(110)에서 정류된 직류를 평활하는 역할을 겸하며, 400[Vdc], 1000[μF]의 커패시터를 2직렬/13병렬로 연결하여 총 용량이 65,000[μF]가 되도록 구성하였다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 정류기(21)는 상기 공급 직류 전원 형성부(120)와 아래에서 설명할 스위칭부(130) 사이에 연결되며, 상기 공급 교류 전원(101)에 이상이 발생할 경우, 상기 공급 직류 전원 형성부(120)에서 상기 스위칭부(130)로 전달되는 전원을 완충하여, 상기 공급 직류 전원 형성부(120)와 상기 스위칭부(130)의 소자들의 파손을 방지할 수 있는 보호용 커패시터부(160)가 더 포함될 수 있다.

본 발명에서는 상기 보호용 커패시터부(160)는 용량이 1000[Vdc], 1[μF]인 커패시터를 사용하였으며, 상기 공급 교류 전원에 노이즈성 서지 전압이 발생하더라도 상기 스위칭부(130)의 IGBT소자들의 파손이 방지될 수 있게 하였다.

또한 상기 공급 직류 전원 형성부(120)와 상기 입력단 정류부(110) 사이에는 초기에 상기 공급 직류 전원 형성부(120) 및 상기 보호용 커패시터부(160)를 충전하기 위한 초기 충전 스위치부(170)가 구비되며, 상기 초기 충전 스위치부(170)는 상기 입력단 정류부(110)의 출력단과 상기 공급 직류전원 형성부(120)의 입력단을 서로 연결하는 사이리스터 스위치(171) 및 상기 사이리스터 스위치(171) 양단에 병렬로 연결되는 충전용 저항(172)을 포함한다.

상기 공급 직류 전원 형성부(120)와 상기 보호용 커패시터부(160)의 사이에는 상기 공급 직류 전원 형성부(120) 및 상기 보호용 커패시터부(160)와 병렬로 연결되고, 비상시에 아래에서 설명할 스위칭부(130)의 동작이 정지할 경우, 상기 공급 직류 전원 형성부(120) 및 상기 보호용 커패시터부(160)의 전원을 방전하는 방전 저항부(180)를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서는 상기 방전 저항부(180)를 2[W]/680[k]의 저항을 2직렬/6병렬로 연결하여 구성하였다. 이러한 상기 스위칭부(130)는 상기 공급 직류 전원을 스위칭하여 출력 교류 전원을 출력한다. 그리고 상기 스위칭부(130)는 IGBT(Insulated gate bipolar transistor) 브릿지회로로 구성될 수 있다.

상기 변압기부(140)는 상기 출력 교류 전원의 전압은 강압하고 전류는 상승시켜 출력한다. 이러한 상기 변압기부(140)는 복수 개의 변압기를 병렬로 연결하여 권선 수는 줄이고 전류는 상승되게 하는 것이 바람직하다. 상기 변압기부(140)에 두 개의 변압기(141, 142)를 서로 병렬로 연결하여 구성할 경우, 상기 각 변압기(141, 142)는 권선비가 12:1이고, 자화 인덕턴스는 1.7[mH]이고, 누설 인덕턴스는 32[μH]인 변압기를 사용하여 코일의 권선 횟수는 줄이되 출력되는 전류가 상승되게 할 수 있다.

상기 출력단 정류부(150)는 상기 변압기부(140)에서 출력되는 교류를 정류하여 평형수 공급 배관으로 공급하기 위한 출력 직류 전원(102)을 출력한다. 상기 출력단 정류부(150)는 상기 변압기부(140)가 복수 개의 변압기(141, 142)로 구성될 경우, 입력단은 상기 각 변압기(141, 142)에 연결되고 출력단은 서로 병렬로 연결되는 복수 개의 출력단 정류부(150a, 150b)로 구성된다.

또한 상기 각 출력단 정류부(150a, 150b)는 연결된 변압기의 일단에 캐소드가 연결되는 제1 정류용 다이오드(151), 연결된 변압기의 타단에 캐소드가 연결되고 애노드는 상기 제1 정류용 다이오드(151)의 애노드와 연결되는 제2 정류용 다이오드(151a) 및 상기 제1 정류용 다이오드(151) 및 상기 제2 정류용 다이오드(151a)의 애노드에 연결되고, 상기 출력 직류 전원(102)을 필터링하여 출력하는 출력용 코일(152)을 포함하여 이루어진다.

이러한 상기 각 출력단 정류부(150a, 150b)의 상기 각 정류용 다이오드(151, 151a)와 역 병렬로 연결되고, 정류용 다이오드에 역방향 전류가 흐를 때, 발생하는 서지 전압을 소모하여 정류용 다이오드의 파손을 방지하는 스너버(snubber) 회로(153)가 더 구비될 수 있다.

그리고 상기 스너버 회로(153)는 캐소드가 정류용 다이오드(151a)의 애노드에 연결되는 스너버용 다이오드(153a), 상기 스너버용 다이오드(153a)의 애노드와 정류용 다이오드(151a)의 캐소드를 연결하며, 역방향 전류에 의한 전원을 저장하는 스너버용 커패시터(153b) 및 상기 스너버용 커패시터(153b)의 양단에 병렬로 연결되고, 상기 스너버용 커패시터(153b)에 저장된 전원을 소모하는 스너버용 저항(153b)을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 정류기(21)는 상기 초기 충전 스위치부(170)와 상기 스위칭부(130)의 스위칭을 제어하는 제어부(190)를 더 포함하고, 상기 제어부(190)는 상기 초기 충전 스위치부(170)를 스위칭하는 초기 충전 스위치 드라이버(190a)와 상기 스위칭부(130)를 스위칭하는 스위칭부 드라이버(190b)가 포함된다.

또한 상기 제어부(190)는 하나의 DSP(Digital Signal Processing)로 구성하여 출력 전압 및 전류의 제어와 센서들과의 통신, 그리고 보호동작들이 하나의 DSP에서 처리되게 하여 부피를 줄이고 통합적인 제어가 수행될 수 있게 하였다.

그리고 상기 제어부(190)는 초기에 상기 초기 충전 스위치부(170)의 사이리스터 스위치(171)를 온/오프 하여 상기 공급 직류전원 형성부(120) 및 상기 보호용 커패시터부(160)를 충전하고, 상기 공급 직류전원 형성부(120) 및 상기 보호용 커패시터부(160)의 충전이 완료될 경우, 상기 스위칭부(130)를 스위칭하여 상기 출력단 정류부(150)에서 출력 직류 전원(102)이 출력되게 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 정류기(21)는 상기 보호용 커패시터부(160)의 전압을 측정하는 보호용 커패시터부 전압 측정 센서(196)를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부(190)는 상기 보호용 커패시터부 전압 측정 센서(196)에서 측정된 전원이 충전 완료 전압이 될 경우, 상기 초기 충전 스위치부(170)의 제어를 중단한다.

또한 상기 보호용 커패시터부(160)의 전압은 상기 공급 교류 전원(101)에 이상이 발생할 경우, 상승할 수 있는데, 이때, 상기 제어부(190)는 상기 스위칭부(130)의 동작을 중단하고, 상기 공급 직류 전원 형성부(120) 및 상기 보호용 커패시터부(160)의 전압이 상기 방전 저항부(180)로 방전되게 하여 상기 스위칭부(130)의 IGBT 스위치의 파손을 방지한다.

그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 정류기(21)는 상기 변압기부(140)의 입력단 전류를 측정하고, 측정된 전류 정보를 상기 제어부(190)로 전송하는 변압기부 전류 측정 센서(197)를 더 포함할 수 있다. 상기 변압기부 전류 측정 센서(197)는 상기 변압기부(140)가 복수 개의 변압기(141, 142)로 구성될 경우, 상기 변압기(141, 142)의 각 입력단에 구비된다.

상기 변압기부(140)의 입력단 전류는 상기 변압기부(140)의 고장에 의해 상승할 수 있는데 이때, 상기 스위칭부(130)의 전류도 함께 상승하여 IGBT 스위치 소자가 파손될 수 있으므로, 상기 제어부(190)는 상기 변압기부(140)의 입력단 전류에 이상이 발생할 경우, 상기 스위칭부(130)의 동작을 중단하여 상기 공급 직류 전원 형성부(120) 및 상기 보호용 커패시터부(160)의 전원이 상기 방전 저항부(180)로 방전되게 한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 정류기(21)는 열의 발생이 큰 다이오드나 스위칭소자의 온도를 감지하는 온도 측정 센서(191, 192, 193, 194, 195)를 더 포함할 수 있고, 더욱 자세하게는 상기 온도 측정 센서는 상기 입력단 정류부(110), 상기 스위칭부(130), 상기 출력단 정류부(150) 또는 상기 출력단 정류부(150)의 출력단에 구비될 수 있다.

그리고 상기 제어부(190)는 상기 온도 측정 센서(191, 192, 193, 194, 195)에서 감지된 온도가 과열 온도로 판단될 경우, 상기 스위칭부(130)의 스위칭동작이 중단되게 하여 상기 공급 직류 전원 형성부(120) 및 상기 보호용 커패시터부(160)의 전원이 상기 방전 저항부(180)로 방전되게 함으로써 온도 상승에 따른 회로 소자들의 파손을 방지한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 정류기(21)는 상기 출력단 정류부(150)의 출력 전류를 측정하여, 상기 제어부(190)로 전송하는 출력단 정류부 전류 측정 센서(198) 및 상기 출력단 정류부(150)의 출력 전압을 측정하여, 상기 제어부(190)로 전송하는 출력단 정류부 전압 측정 센서(199)를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 제어부(190)는 상기 출력단 정류부 전류 측정 센서(198)와 상기 출력단 정류부 전압 측정 센서(199)로부터 출력 전류 및 전압을 피드백 받아 상기 스위칭부(130)를 제어함으로써 평형수를 공급하는 배관으로 공급되는 출력 직류 전원(102)을 제어한다.

또한 본 발명에서는 상기 출력 직류 전원(102)이 상기 출력 직류 전원이 15[Vdc], 1300[Adc] 내지 18[Vdc], 1125[Adc]의 사이 값으로 출력되도록 상기 제어부(190)가 상기 스위칭부(130)를 스위칭하여 저전압 및 고전류의 출력 직류 전원(102)이 출력되게 한다. 상기 제어부(190)는 상기 출력단 정류부 전류 측정 센서(198)와 상기 출력단 정류부 전압 측정 센서(199)로부터 측정된 전류 및 전압이 부하차단시, 즉, 평형수가 배관에 흐르지 않을 경우에 발생하는 전류 및 전압 레벨로 판단될 경우, 상기 스위칭부(130)의 동작을 중단하여 무 부하 보호동작을 수행할 수 있다.

이상에서와 같이 실시될 수 있는 본 발명의 선박평형수처리장치의 병렬제어방법을 살펴보면 다음과 같다.

우선 수위감지센서(14), 유량감지센서(15)로부터 전송된 데이터가 수위감지신호처리부(361), 유량감지신호처리부(362)를 통하여 수신되어 정류제어메모리부(32)에 저장되도록 하고, 정류제어메인컨트롤러(31)에 의하여 소정의 수위 이상 및 소정의 유량 이상으로 판별된 경우 선박평형수 처리를 위한 정상수위의 판별정보를 정류제어메모리부(32)에 저장되도록 하며, 제어감시유닛(40) 또는 관제제어기(50) 측으로 정상수위의 데이터를 전송하는 정상수위판별단계(S01)가 수행된다. 이러한 정상수위판별단계(S01)에 의해 배관에 평형수가 채워진 상태에서 작동되도록 하는 것이다.

그리고 정류제어유닛(30)과 병렬연결된 하나 또는 복수의 정류기(21)에 대한 상태정보의 요청데이터가 정류기제어유닛(30)의 정류제어메인컨트롤러(31)에서 정류기통신스위칭부(34)를 거쳐 개별 정류기통신채널부(33)로 전송되고, 복수의 정류기통신채널부(33) 중 어느 하나와 통신하는 정류기(21) 측으로 상태정보의 요청데이터가 전송되며, 해당 정류기(21)로부터 상태정보를 수신받은 정류기통신스위칭부(34)에서 해당 정류기(21)의 고유식별데이터와 함께 상태정보의 데이터가 정류제어메인컨트롤러(31)로 전송되어 정류제어메모리부(32)에 저장되도록 하는 정류기초기상태정보저장단계(S02)가 수행된다.

다음으로 하나 또는 복수의 정류기(21)로부터 전송받은 상태정보가 정류제어메인컨트롤러(31)에서 분석되어 분석된 정류기(21)의 상태정보데이터가 정류제어메모리부(32)에 저장되도록 하며 제어감시유닛(40) 또는 관제제어기(50) 측으로 전송되도록 하는 정류기정보분석단계(S03)가 수행된다. 즉 초기상태의 정류기들의 정상 작동의 준비가 이루어졌는지 판별하게 된다.

정상의 준비상태로 판별된 경우에, 정수 처리를 위한 평형수가 채워지고 정류기(21)가 정상적인 상태로 판별된 경우에, 정류제어메인컨트롤러(31)의 제어에 의하여 정류기통신스위칭부(34)를 통하여 하나 또는 복수의 정류기(21) 측으로 전력이 인가되게 하여 정류기(21)의 작동이 이루어지도록 하는 정류기작동개시단계(S04)가 수행된다.

아울러 정류제어메인컨트롤러(31)에 의하여 작동되는 정류기(21)로부터 작동시의 상태정보의 데이터를 요청하여 전송받고 전송받은 작동중의 정류기(21)의 상태정보를 분석하여 분석정보를 정류제어메모리부(32)에 저장되도록 하고 제어감시유닛(40) 또는 관제제어기(50) 측으로 전송되도록 하는 정류작동상태분석단계(S05)가 수행된다. 즉 작동 중에 전류, 전압, 온도 그리고 수량, 유량 등의 감지데이터들이 개별 정류기들 및 배관의 센서들로부터 정류제어유닛(30)으로 전송되고 상위제어기들로도 전송되는 것이다.

이러한 작동 중에, 상기 정류기초기상태정보저장단계(S02)를 수행하거나 또는 정류작동상태분석단계(S05)를 수행함으로써, 정류제어메인컨트롤러(31)에 의하여 정상적인 통신연결상태의 정류기(21)의 상태정보를 판별하고, 정상 상태의 정류기(21)의 수가 전체 연결 가능한 정류기의 수의 과반수 이상인지 여부를 판별하여, 정상 상태의 정류기(21)의 수가 과반수 이상일 경우에는 정상상태의 복수 정류기(21)의 상태정보가 정류제어메모리부(32)에 저장되도록 하고 제어감시유닛(40) 또는 관제제어기(50) 측으로 전송되도록 하는 과반수이상작동판별단계(S06)가 수행되는 것이다. 이러한 판별 중에, 개별 정류기 중에서 기기의 작동이상 또는 소정 시간 이상(예 : 1분 이상)의 통신 에러(Error)시에는 해당 정류기의 작동이 정지되게 한다.

이에 더하여 하나 또는 복수의 정류기(21)에 의한 평형수의 정수 처리 중에, 정류제어메인컨트롤러(31)에 의하여, 제어감시유닛(40) 또는 관제제어기(50)와의 통신에 있어서 소정 시간 이상(예 : 1분 이상) 통신에러시에는 선박평형수처리장치(10)의 작동이 정지되도록 하는 단계가 더 수행될 수 있을 것이다.

일반적으로 관리자의 제어신호는 대부분 관제제어기(50)와 송수신되나 관제제어기(50)와의 통신 이상의 긴급한 경우에는 관제제어기(50)와의 통신연결이 해제되도록 하고 다른 상위제어기인 제어감시유닛(40)으로부터 제어신호를 수신받도록 마련될 수 있을 것이다.

(정류기의 연결 개수에 따른 병렬부하 분담기능)

이와 같이 마련되는 전기분해를 이용한 선박평형수처리장치(10)의 병렬제어시스템(20) 및 제어방법에 의하면, 정류기제어유닛(30) 하나에 최대 8개 등 다수의 정류기(21)가 병렬연결되어 제어할 수 있고, 스위치구성을 통하여 정상연결상태를 갖도록 구성된 것으로 정상적으로 작동되는 정류기의 상태 개수 등을 쉽게 확인할 수 있는 것이다. 또한 정상 모듈의 개수에 따라서 각각의 정류기에 전류가 분할분담됨으로써 전류의 안정공급이 이루어지게 된다. 예를 들면 전류 지령치가 9000A일때, 스위치가 8대의 정류기(21, PRU) 사용으로 설정되어 병렬로 연결되어 있는 8대의 정류기들이 모두 정상으로 판별된 경우에는, 각각의 정류기에는 9000A를 8대로 나눈 1125A의 전류 지령치를 각각의 정류기에 전달하게 된다.

만약 정상 작동 중인 정류기에 문제가 발생하게 되면 해당 정류기의 전류 지령치는 "0A"으로 되어 전류 출력이 되지 않게 된다. 즉 문제가 발생된 정류기를 고려하여 해당 정류기에 다시 전류 분담을 하지 않는 것이다. 이는 나머지 정류기에 대한 보호를 위한 것이다.

(정류기의 개수에 따라 선택적 사용(MAX 8EA))

전기분해방식은 배관에 흘러가는 물의 양과 물에 속해 있는 염분의 농도에 따라 병렬 수량을 결정할 수 있다. 정류제어유닛 한대는 1대의 정류기에서 8대의 정류기까지 병렬로 사용할 수 있게 구성할 수 있다. 선박에 설치시 설치자는 정류기의 개수에 맞게 설정하게 되며, 정류기 및 정류제어유닛의 포트 및 스위치 등에서는 연결결합에 알맞게 0번 채널부터 7번채널 사이로 하여 설정하여 연결하게 된다.

(출력중 정류기 과반수의 Fault 발생시 System 정지 기능)

정류제어유닛(30) 한대당 8대의 정류기(21)가 병렬로 연결되어 병렬 운용이 가능하고, 이는 배관에 흐르는 물의 양과 물의 염분도, 흐르는 전류의 양 등에 따라서 배관의 물이 살균되는 정도가 다르게 된다. 흐르는 물의 양이 동일하다고 가정할 때 전류의 양이 줄었을 경우(정류기가 멈췄을 경우 등의 사유)에는 살균율이 떨어지게 된다. 이를 방지하기 위하여 정류제어유닛(30)에 병렬 연결된 개별 정류기들 중에서 과반수이상이 정상이 아니라고 판단된 경우에는 System이 자동으로 정지되도록 작동하게 된다.

(배관에 물이 채워지지 않은 상태에서 출력 전류 정지)

배관에 해수 또는 담수가 흐르는 것을 감지하는데 상위제어기(제어감시유닛(40), 관제제어기(50) 등)에서 RUN 명령 발생시에는, 물부족으로 감지 시에는 System의 작동이 정지되도록 한다. 이는 배관 내에 있는 전극 등 구성부재들을 보호하기 위한 것이다.

(관제제어기(50, HMI) 운용이 안 될 경우 제어감시유닛(40, RCM)으로 제어)

관리자가 이격되어 관제모니터를 확인하면서 제어하게 되는 관제제어기(50)가 어떠한 이유로든 동작이 되지 않을 경우, 또는 관제제어기(50)와 정류제어유닛(30)과의 통신이 되지 않을 경우에는 제어감시유닛(40)에서는 제어감시유닛(40)으로 제어할 수 있도록 선택하여 정류제어유닛(30)을 제어할 수 있다.

(정류제어유닛(30)과 정류기(21) 사이에 1분간 통신 Error 시 정류기 출력 정지)

정상 출력 중, 또는 대기시 정류제어유닛(30)과 개별 정류기와의 사이에 소정 시간 동안(예 : 1분간) 통신이 안 될 경우 정류제어유닛(30)은 대상 정류기의 통신 Error 상태를 상위제어기(제어감시유닛, 관제제어기(50, HMI))로 전달하게 된다. 이때 대상 정류기가 동작중 상태라면 동작을 멈추게 하고 전압, 전류 지령치를 "0"으로 설정되도록 하며, Fault 상태로 전환되게 한다. 대기시에도 1분간 통신 Error 시에는 Fault 상태로 전환되도록 한다. 정류제어유닛(30)과 정류기 사이의 통신이 정상적으로 복귀시 동작중이라면 정류기의 상태정보를 요청하여 상태정보를 판별함으로써 정류제어유닛(30)에서 정상동작의 상태정보로 복귀하게 한다. 정지 상태의 경우에는 Fault LED가 해제되고 정상적으로 복귀한다.

(정류제어유닛(30)과 제어감시유닛(40) 사이에 1분간 통신 Error시 System 정지)

제어감시유닛(40, RCM)은 출력 전류와 전압 등 상태를 Display하는 기능도 가지고 있다. 소정시간(예 : 1분) 동안 통신이 안 될 경우 모든 Fault 메시지를 display하고 System을 모두 정지시킨다.

(관제제어기(50, HMI)와 정류제어유닛(30) 사이에 1분간 통신 Error시 System 정지)

관제제어기(50, HMI)는 수처리 장치의 모든 System을 모니터링할 수 있고 설정하게 되는 기능을 한다. 정류제어유닛(30, RCU)과 통신이 안 될 경우 전류 지령치 및 전압 지령치 등, 출력 명령을 내보낼 수 없게 된다. 따라서 소정 시간 동안(예 : 1분 간) 통신이 안 될 경우 정류제어유닛(30)은 이를 System 이상이라고 판단하도록 하고 정류제어유닛(30)에 연결된 정류기를 포함하여 모든 상태를 STOP 상태로 설정하고 제어감시유닛(40)에 그 Error 상태를 전송한다.

다만 제어감시유닛(40)에서 정류제어유닛(30)을 제어할 때는 관제제어기(50)와의 통신 Error를 관여하지 않도록 설정될 수 있다. 관제제어기(50)와 정류제어유닛(30) 사이에 1분간 통신이 안 되더라도 Fault를 발생하지 않도록 설정될 수 있다.

(긴급 상황 발생시 접점 스위치를 이용한 System 정지)

아울러 긴급 상황이 발생될 경우에, 접점 스위치를 이용하여 System이 정지되도록 하여, System이 보호되도록 수행될 수 있게 한다.

(정류제어유닛(30)이 정상 유무 확인 및 상태 모니터링)

정류제어유닛(30, RCU)은 모든 정류기(21, PRU)의 동작 상태 및 전압, 전류 지령치, 그리고 현재 출력되고 있는 전류 및 전압, 온도 등의 모든 상태 정보를 수신받아 판별하고 판별데이터를 비롯하여 수신된 데이터가 저장되도록 구성된다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 일실시예를 기재한 것이므로, 상기 실시예의 기재에 의하여 본 발명의 기술적 사상이 제한적으로 해석되어서는 아니 된다.

10 : 선박평형수처리장치 12 : 전기분해장치
13 : 전해조 14 : 수위감지센서
15 : 유량감지센서 20 : 병렬제어시스템
21 : 정류기
30 : 정류제어유닛 31 : 정류제어메인컨트롤러
32 : 정류제어메모리부 33 : 정류기통신채널부
34 : 정류기통신스위칭부 35 : 비상정지신호처리부
361 : 수위감지신호처리부 362 : 유량감지신호처리부
37 : 전원공급부 38 : 제어감시유닛데이터처리부
39 : 관제제어기데이터처리부
40 : 제어감시유닛 50 : 관제제어기
51 : 관제표시부 60 : 전원분배기

Claims (8)

1. 선박에 설치되고 선박의 평형수를 전기분해하여 정수하기 위한 하나 또는 복수의 정류기; 및
   하나 또는 복수의 정류기와 병렬로 연결되어 제어가 가능하도록 하는 정류제어유닛을 포함하여 구성되고,
   상기 정류제어유닛은:
   하나 또는 복수의 정류기와 개별 통신을 하기 위한 하나 또는 복수의 정류기통신채널부; 및
   개별 정류기와 통신을 하기 위해 복수의 정류기통신채널부에 대한 스위칭 작동을 하는 정류기통신스위칭부를 포함하고,
   상기 정류제어유닛은:
   정류제어메인컨트롤러의 제어에 의하여 선박평형수처리장치의 작동을 정지하기 위한 제어신호를 처리하게 되는 비상정지신호처리부;
   정수를 위한 선박평형수의 수위를 감지하는 수위감지센서로부터 신호를 전송받아 처리하는 수위감지신호처리부;
   선박평형수가 흐르는 것을 감지하는 유량감지센서로부터 신호를 전송받아 처리하는 유량감지신호처리부;
   입력되는 전원을 공급하기 위한 전원공급부;
   상기 정류기통신채널부, 정류기통신스위칭부, 비상정지신호처리부, 수위감지신호처리부, 유량감지신호처리부, 전원공급부를 제어하기 위한 정류제어메인컨트롤러; 및
   정류제어유닛의 데이터가 저장되는 정류제어메모리부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기분해를 이용한 선박평형수처리장치의 병렬제어시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 정류제어유닛은 병렬연결된 복수의 정류기 중에서 50% 이상의 정류기에서 이상 발생시 전체 선박평형수의 정수과정이 정지되도록 동작하는 것을 특징으로 하는 전기분해를 이용한 선박평형수처리장치의 병렬제어시스템.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 정류제어유닛은 수위감지센서 또는 유량감지센서로부터 전송된 데이터를 판별하여 정수 처리를 위한 평형수가 부족한 경우 하나 또는 복수의 정류기의 작동이 정지되도록 동작하는 것을 특징으로 하는 전기분해를 이용한 선박평형수처리장치의 병렬제어시스템.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 정류제어유닛과 연결되어 정류제어유닛으로 제어신호를 전송하고 하나 또는 복수의 정류기의 데이터를 전송받는 제어감시유닛;
   상기 정류제어유닛과 연결되어 정류제어유닛으로 제어신호를 전송하고 하나 또는 복수의 정류기의 데이터를 전송받으면서, 정류기의 상태정보가 관제표시부에 표시되도록 하는 관제제어기; 및
   상기 하나 또는 다수 개의 정류기, 정류제어유닛으로 전력을 공급하기 위한 전원분배기;를 더 포함하여 구성되고,
   상기 정류제어유닛은:
   상기 제어감시유닛과 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 제어감시유닛데이터처리부; 및
   상기 관제제어기와 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 관제제어기데이터처리부;를 더 포함되어 구비되는 것을 특징으로 하는 전기분해를 이용한 선박평형수처리장치의 병렬제어시스템.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 정류제어유닛은,
   하나 또는 복수의 정류기 중에서 소정 시간 이상 통신에러가 발생되는 경우에는 해당 정류기의 작동이 정지되도록 하고 해당 정류기의 통신에러 정보가 제어감시유닛 또는 관제제어기 측으로 전송되도록 구비되고,
   제어감시유닛 또는 관제제어기와 소정 시간 이상 통신에러가 발생되는 경우에는 선박평형수처리장치에 의한 선박평형수의 정수과정이 정지되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 전기분해를 이용한 선박평형수처리장치의 병렬제어시스템.
   
7. 삭제
8. 삭제

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