KR101191147B1 - 마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치 - Google Patents

마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치에 관한 것으로서, 해수로부터 유입되는 선박 평형수 내의 미생물 제거를 위해 선박 평형수를 전기분해시키는 전기분해 모듈; 전기분해 모듈에 의해 전기분해가 완료된 선박 평형수가 저장되는 밸러스트 탱크; 및 선박 평형수가 밸러스트 탱크로 흐르는 방향에 대하여 전기분해 모듈의 전방 또는 후방 영역에 연결되며, 선박 평형수를 이용하여 마이크로 버블을 발생시킨 후 마이크로 버블을 전기분해 모듈로 제공하는 마이크로 버블 발생유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 선박 평형수의 사용으로 인한 다양한 문제점들을 효과적으로 해소할 수 있음은 물론 투자비용 또는 설비 규모 대비 선박 평형수의 처리 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치{Ballast water treatment apparatus based on electro lysis using micro bubble}
본 발명은, 마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 선박 평형수의 사용으로 인한 다양한 문제점들을 효과적으로 해소할 수 있음은 물론 투자비용 또는 설비 규모 대비 선박 평형수의 처리 효율을 향상시킬 수 있는 마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치에 관한 것이다.
선박은 한번에 많은 양의 물건을 운송하는 수단으로 또는 군사용으로 널리 활용된다.
적재된 인원, 장비, 물건 등(이들을 통틀어 화물이라 함)이 많지 않을 경우 선박은 수중으로 충분히 가라앉지 않기 때문에 작은 파도에도 쉽게 흔들릴 수 있으며, 심지어는 추진기 및 방향타 등이 충분히 수중에 잠기지 않게 되어 이들이 효율적으로 작동되지 않게 된다.
이에, 화물을 하역한 선박은 균형 유지 및 안정성을 높이기 위해 밸러스트 탱크(ballast tank)에 해수, 즉 선박 평형수('밸러스트수'라고도 함)를 담은 상태로 운항된다. 결과적으로 선박 평형수는 선박의 흘수(吃水)와 트림(trim)을 조정하는 중량물의 역할을 수행한다.
한편, 밸러스트 탱크에 선박 평형수를 담아 다른 지역이나 혹은 다른 나라의 항만에 도착한 선박은 도착지의 바다에 선박 평형수를 배출시켜 선박의 중량을 줄인 후에 화물을 다시 적재하게 된다.
이처럼 선박 평형수는 선박의 균형 유지 및 안정성을 위해 필수적으로 사용되고 있지만, 한편으로는 선박 평형수가 밸러스트 탱크 내에 장시간 보관된다는 점에서, 또한 선박 평형수가 서로 다른 지역에 속해 있는 바다의 해수를 서로 혼합시키는 역할을 하게 되는 것을 부인할 수 없으며, 이러한 이유로 인해 다음과 같은 여러 피해 요소가 우려된다.
첫째, 선박 평형수는 장시간 밸러스트 탱크에 보관된 상태로 존재하기 때문에 각종 병균이 자생되는 원인을 이룰 수 있다.
둘째, 서로 다른 지역에 속해 있는 바다의 외래 해양 생물종을 서로 혼합시켜 생태계를 파괴하는 원인이 될 수 있다. 예컨대, 선박 평형수에 포함된 특정 해역의 생물 또는 병원균 등이 선박 평형수를 담은 선박에 의해 전혀 다른 타 지역의 해역으로 이송되어 그 지역의 해양에 뿌려짐으로서 서로 다른 생태계의 생물이 혼합되어 생태계가 교란될 뿐만 아니라 연안 산업이나 다른 상업적 활동 또는 자원에도 큰 피해를 유발하게 될 우려가 있다.
이에, 이러한 단점을 해소하기 위한 여러 가지 대안들이 제시되고 있기는 하지만 투자비용 또는 설비 규모 대비 선박 평형수의 처리 효율이 미비하여 상용화가 되기에는 다소 부족하므로 이에 대한 새로운 구조 개선이 요구된다.
본 발명의 목적은, 선박 평형수의 사용으로 인한 다양한 문제점들을 효과적으로 해소할 수 있음은 물론 투자비용 또는 설비 규모 대비 선박 평형수의 처리 효율을 향상시킬 수 있는 마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 해수로부터 유입되는 선박 평형수 내의 미생물 제거를 위해 상기 선박 평형수를 전기분해시키는 전기분해 모듈; 상기 전기분해 모듈에 의해 전기분해가 완료된 선박 평형수가 저장되는 밸러스트 탱크; 및 상기 선박 평형수가 상기 밸러스트 탱크로 흐르는 방향에 대하여 상기 전기분해 모듈의 전방 또는 후방 영역에 연결되며, 상기 선박 평형수를 이용하여 마이크로 버블을 발생시킨 후 상기 마이크로 버블을 상기 전기분해 모듈로 제공하는 마이크로 버블 발생유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 발생유닛을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 마이크로 버블 발생유닛으로부터 상기 전기분해 모듈로 제공되는 상기 마이크로 버블은 오존 가스 또는 일반 공기를 포함할 수 있다.
상기 선박 평형수가 상기 전기분해 모듈로 유입되는 라인 상에 마련되는 전도율 센서; 상기 밸러스트 탱크 내로 중화액을 제공하는 중화기; 및 상기 전기분해 모듈로부터 상기 밸러스트 탱크를 잇는 라인 상에 마련되며, 상기 선박 평형수의 TRO 농도 유지를 위해 상기 중화기의 동작을 위한 신호를 발생시키는 TRO 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 선박 평형수가 상기 전기분해 모듈로 유입되는 라인 상에 마련되는 필터; 상기 선박 평형수가 유동되는 라인 상에 마련되는 적어도 하나의 펌프; 및 상기 선박 평형수가 유동되는 라인 상에 마련되는 적어도 하나의 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 전기분해 모듈은 상기 해수로부터 상기 밸러스트 탱크로 향하는 메인 라인으로부터 분기되는 제1 분기 라인 상에 배치될 수 있으며, 상기 마이크로 버블 발생유닛은 상기 제1 분기 라인 상에 배치되거나 상기 제1 분기 라인으로부터 다시 분기되는 제2 분리 라인 상에 배치될 수 있다.
상기 마이크로 버블 발생유닛은, 오존으로서의 공기가 유입되는 공기 유입부와, 상기 공기 유입부와는 다른 위치에서 상기 선박 평형수로서의 물이 유입되는 물 유입부와, 유입된 상기 공기와 상기 물의 상호작용에 의해 마이크로 버블이 생성된 물이 배출되는 물 배출부를 구비하는 장치본체; 및 상기 장치본체 내에 마련되며, 상기 물 유입부를 통해 상기 장치본체 내로 유입되는 상기 물의 회전을 유도하여 상기 공기 유입부를 통해 유입되는 상기 공기 쪽으로 안내하는 회전 유도 안내부를 포함할 수 있다.
상기 회전 유도 안내부는, 상기 물 유입부로부터 상기 물 배출부로의 물 흐름은 허용하면서 상기 공기 유입부와 상기 물 배출부를 잇는 가상의 라인을 따라 배치되는 적어도 하나의 안내벽체를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 안내벽체는, 그 일단부는 상기 물 배출부 영역을 둘러싸면서 상기 물 배출부가 형성된 상기 장치본체의 일측 내벽면에 고정되고, 타단부는 상기 공기 유입부가 형성된 상기 장치본체의 타측 내벽면으로부터 이격배치되는 제1 안내벽체; 및 상기 제1 안내벽체의 반경 방향 외측에 배치되어 상기 제1 안내벽체와의 사이에 이격간격을 형성하되 그 일단부는 상기 공기 유입부가 형성된 상기 장치본체의 타측 내벽면에 고정되고, 타단부는 상기 물 배출부가 형성된 상기 장치본체의 일측 내벽면으로부터 이격배치되는 제2 안내벽체를 포함할 수 있다.
상기 제1 안내벽체와 상기 제2 안내벽체 중에서 적어도 어느 하나는 관상체로 형성될 수 있으며, 상기 제1 안내벽체와 상기 제2 안내벽체 중에서 적어도 어느 하나의 벽면은 경사진 경사면을 형성할 수 있다.
상기 마이크로 버블 발생유닛은, 상기 공기 유입부 영역에 결합되는 다공성(porous) 공기안내부재를 더 포함할 수 있다.
상기 다공성 공기안내부재는 표면에 다수의 미세 기공(hole)이 형성되는 원기둥 또는 원추형 파이프일 수 있다.
상기 장치본체와 상기 안내벽체는 그 내부로 공기가 유동 가능한 중공체로 마련될 수 있으며, 상기 장치본체와 상기 안내벽체 중 적어도 어느 하나의 벽면에는 다수의 미세 기공홀이 더 형성될 수 있다.
상기 물 배출부 영역에 연결되며, 상기 물 배출부를 통해 물과 마이크로 버블이 섞인 이류체를 충돌시켜 미세 버블 발생을 배가시키는 충돌부재를 구비하는 충돌식 노즐부를 더 포함할 수 있다.
상기 충돌부재는 상기 이류체가 충돌되는 면적이 넓어지도록 상대적으로 넓은 표면적을 갖는 판상체로 마련될 수 있으며, 상기 충돌부재는 삼발이식 다리에 의해 상기 충돌식 노즐부의 내벽면에 고정될 수 있다.
상기 충돌식 노즐부는, 상기 이류체가 흐르는 방향에 대해 입구 영역에 형성되되 후단으로 갈수록 직경이 점차적으로 커지는 제1 확산부; 상기 제1 확산부의 후단에 연결되며, 내부에 상기 충돌부재가 배치되는 제1 연장부; 상기 제1 연장부의 후단에 연결되고 후단으로 갈수록 그 직경이 점차적으로 커지는 제2 확산부; 및 상기 제2 확산부의 후단에 연결되며, 미리 경정된 길이 구간만큼 상기 제2 확산부의 가장 큰 직경 그대로를 유지하는 제2 연장부를 포함할 수 있다.
상기 충돌식 노즐부는, 상기 제1 확산부와 상기 제1 연장부 사이에서 상기 제1 확산부와 상기 제1 연장부를 상호간 경사지게 연결하는 경사부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 선박 평형수의 사용으로 인한 다양한 문제점들을 효과적으로 해소할 수 있음은 물론 투자비용 또는 설비 규모 대비 선박 평형수의 처리 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 버블 발생유닛을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치의 개략적인 구조도,
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 버블 발생유닛을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치의 개략적인 구조도,
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 마이크로 버블 발생유닛을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치의 개략적인 구조도,
도 4a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 마이크로 버블 발생유닛을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치의 개략적인 구조도,
도 4b는 본 발명의 제5 실시예에 따른 마이크로 버블 발생유닛을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치의 개략적인 구조도,
도 5a 내지 도 5c는 각각 도 1 내지 도 4a 및 도 4b에 적용될 수 있는 마이크로 버블 발생유닛의 제1 변형예에 따른 내부 투영 사시도, 절개 사시도 및 단면도,
도 6은 마이크로 버블 발생유닛의 제2 변형예에 따른 단면도,
도 7은 마이크로 버블 발생유닛의 제3 변형예에 따른 단면도,
도 8은 마이크로 버블 발생유닛의 제4 변형예에 따른 단면도,
도 9는 마이크로 버블 발생유닛의 제5 변형예에 따른 단면도,
도 10은 마이크로 버블 발생유닛의 제6 변형예에 따른 단면도,
도 11은 마이크로 버블 발생유닛의 제7 변형예에 따른 단면도,
도 12a는 마이크로 버블 발생유닛의 제8 변형예에 따른 사시도,
도 12b는 도 12a의 단면도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 버블 발생유닛을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치의 개략적인 구조도이다.
이 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 선박 평형수 살균 처리장치는, 전기분해 모듈(210), 밸러스트 탱크(220), 그리고 마이크로 버블 발생유닛(100a~100h)을 포함한다.
본 실시예의 선박 평형수 살균 처리장치를 도 1에 도시된 구간별로 살펴보면, 선박 평형수가 흡입(유입)되는 흡입부, 선박 평형수가 처리되는 처리부, 그리고 선박 평형수가 배출되는 배출부로 나뉠 수 있는데, 전기분해 모듈(210)과 마이크로 버블 발생유닛(100a~100h)은 처리부 영역에 배치될 수 있다. 물론, 이는 하나의 편의를 위해 나뉜 것이다.
전기분해 모듈(210)은 해수로부터 유입되는 선박 평형수 내의 미생물 제거를 위해 선박 평형수를 전기분해시키는 장소이다.
전기분해 모듈(210)이 바닷물(해수)인 선박 평형수를 전기분해할 경우, 양극과 음극에는 하기의 반응식(1)과 같은 주반응과 반응식(2)과 같은 부반응이 진행된다.
이와 같이 전기분해가 일어나는 동안 양극에서는 살균용 치아염소산나트륨이 생성되고, 음극에서는 수소 발생과 아울러 생성된 수산화 이온(OH)으로 인하여 강알카리성으로 변하게 되며, 생성된 수산화 이온은 해수 중 용존되어 나트륨이온과 반응하여 NaOH가 생성된다.
Figure 112010049426099-pat00001
이러한 반응 중에서 NaOCl 또는 NaClO의 화학식을 갖는 치아염소산나트륨은 활성 산소를 내포하고 있으며, 미생물을 제거(살균)하는 기능을 갖는 것으로 알려지고 있다.
따라서 본 실시예와 같이, 전기분해 모듈(210)을 마련하여 해수로부터의 선박 평형수를 전기분해하면 미생물 제거의 효과를 제공할 수 있다. 시험 결과 세균을 다량 오염시킨 해수를 전기분해하면 해수 중의 세균을 거의 완전히(99.99% 이상) 사멸시킬 정도로 효과가 탁월한 것이 확인된 바 있다.
마이크로 버블 발생유닛(100a~100h)은 치아염소산나트륨이 보다 잘 생성되도록 하는 역할을 한다. 다시 말해, 전기분해 모듈(210)에 의해 선박 평형수가 전기분해될 때 치아염소산나트륨이 상대적으로 더 잘 생성될 수 있도록 마이크로 버블 발생유닛(100a~100h)이 마련되는데, 이때 마이크로 버블 발생유닛(100a~100h)에 의해 전기분해 모듈(210)로 제공되는 마이크로 버블은 오존 가스 또는 일반 공기일 수 있다.
이 중에서 오존 가스가 선택되어 오존 마이크로 버블을 전기분해 모듈(210)로 제공하는 경우에는 단순히 오존수를 제공하는 것에 비해 전력 소비량을 현격하게 줄일 수 있는 것으로 실험된 바 있다.
한편, 본 실시예에서 마이크로 버블 발생유닛(100a~100h)은 전기분해 모듈(210)에 의해 전기분해된 선박 평형수를 제공받아 별도로 유입되는 오존 가스 또는 일반 공기와의 상호작용에 의해 마이크로 버블을 발생시키고 있으며, 발생된 마이크로 버블은 다시 전기분해 모듈(210)로 제공된다. 즉 마이크로 버블 발생유닛(100a~100h)은 전기분해 모듈(210)과 밸러스트 탱크(220)를 연결하는 라인으로부터 선박 평형수를 제공받아 마이크로 버블을 발생시킨 후에 마이크로 버블을 다시 전기분해 모듈(210)로 제공하는 배치구조를 갖는다.
이러한 경우, 전기분해 모듈(210) 내에는 전기분해된 이온과 마이크로 버블의 두 가지 페이즈(phage)가 존재하게 되어 전기분해만을 사용하는 장비에 비해 미생물 제거의 효율을 높일 수 있다.
참고로, 마이크로 버블 발생유닛(100a~100h)은 도 5a 내지 도 12b를 참조하여 후술하는 것처럼 다양할 수 있으므로 마이크로 버블 발생유닛(100a~100h)에 대해서는 아래에서 다양한 변형예를 가지고 한번에 일률적으로 설명하도록 한다.
밸러스트 탱크(220)는 전기분해 모듈(210)에 의해 전기분해가 완료된 선박 평형수가 저장되는 장소이다. 배의 부피 또는 용적에 따라 밸러스트 탱크(220)의 부피가 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 마이크로 버블 발생유닛(100a~100h)이 오존이 함유된 마이크로 버블('오존 함유 마이크로 버블')을 생성하도록 구성할 수 있다. 이처럼 오존 함유 마이크로 버블을 생성하는 마이크로 버블 발생유닛을 사용하는 경우, 밸러스트 탱크(220)에는 오존 함유 마이크로 버블이 존재할 수 있게 된다. 한편, 물속에서 마이크로 또는 나노 사이즈의 버블들은 1)동일 공기량에 따른 기포개수의 크기의 3승에 반비례 (n = Vtotal/V = Vtotal/ {3/4 ×πr3}), 2)동일 공기량에 따른 계면 면적이 입경 크기에 반비례하여 증가(크기에 반비례(A = Vtotal × 3/r), 3) 미세화에 따른 내부압력 증가와 용해율 향상, 4)기포 표면에서의 이온농축과 부착능력 증가, 5)작은 부력에 의한 낮은 상승속도와 높은 수중체류율 등 다양한 특성을 지니게 된다. 따라서, 밸러스트 탱크(220)에 존재하는 오존 함유 마이크로 버블이 선박 평형수에 포함된 미생물 등을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 선박 평형수 살균 처리장치에는 선박 평형수가 전기분해 모듈(210)로 유입되는 라인 상에 마련되는 전도율 센서(231)와, 중화기(232)와, TRO 센서(233)가 더 마련된다.
전도율 센서(231)는 전기분해 모듈(210)로 유입되는 선박 평형수의 전도율을 감지한다. 중화기(232)는 밸러스트 탱크(220) 내로 중화액을 제공하는 역할을 한다. 그리고 TRO 센서(233)는 전기분해 모듈(210)로부터 밸러스트 탱크(220)를 잇는 라인 상에 마련되어 선박 평형수의 TRO 농도 유지를 위해 중화기(232)의 동작을 위한 신호를 발생시킨다. 즉 TRO 센서(233)는 배출되는 선박 평형수의 TRO 농도가 예컨대 0.02mg/ℓ이하를 유지하도록 선박 평형수에 중화기(232)로부터의 중화액을 공급하도록 센싱한다.
한편, 선박 평형수가 전기분해 모듈(210)로 유입되는 라인(흡입부 영역) 상에는 선박 평형수의 필터링을 위한 필터(234)가 마련될 수 있다. 그리고 선박 평형수가 유동되는 라인 상에는 펌프(P1,P2)와 밸브(V1,V2)가 더 마련된다. 배출부 영역에도 센서(235)가 더 구비된다.
이러한 구성에 의해, 펌프(P1)가 동작되어 해수인 선박 평형수가 전기분해 모듈(210)로 유입되면 전기분해 모듈(210) 내에서 전기분해된 후, 밸러스트 탱크(220)로 향하게 되는데 이때 전기분해가 완료된 선박 평형수의 일부는 마이크로 버블 발생유닛(100a~100h) 쪽으로 유도되어 오존 가스 또는 일반 공기로서의 마이크로 버블을 발생시키는데 기여한 후 다시 전기분해 모듈(210)로 진입된다. 따라서 전기분해 모듈(210) 내에는 전기분해된 이온과 마이크로 버블이 상존하게 되어 미생물 제거의 효율을 높이게 되며, 이후에는 밸러스트 탱크(220)로 향하여 평형을 유지하는데 사용된 후, 펌프(P2)의 동작을 통해 다른 지역으로 배출된다.
이와 같은 구조를 가질 경우, 선박 평형수가 장시간 밸러스트 탱크(220)에 보관된 상태로 존재하더라도 미생물 발생이 차단될 수 있다.
뿐만 아니라 서로 다른 생태계의 생물이 혼합되어 생태계가 교란되거나 연안 산업 혹은 다른 상업적 활동 또는 자원에 큰 피해를 유발시키는 다양한 문제점을 해소할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 선박 평형수의 사용으로 인한 다양한 문제점들을 효과적으로 해소할 수 있음은 물론 투자비용 또는 설비 규모 대비 선박 평형수의 처리 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 버블 발생유닛을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치의 개략적인 구조도이다.
전술한 실시예의 경우, 마이크로 버블 발생유닛(100a~100h)은 전기분해 모듈(210)과 밸러스트 탱크(220)를 연결하는 라인으로부터 선박 평형수를 제공받아 마이크로 버블을 발생시킨 후에 마이크로 버블을 다시 전기분해 모듈(210)로 제공하는 배치구조를 가졌다.
하지만, 본 실시예의 경우, 마이크로 버블 발생유닛(100a~100h)은 전기분해 모듈(210)로 유입되는 선박 평형수의 일부를 제공받아 마이크로 버블을 발생시킨 후에 발생된 마이크로 버블을 전기분해 모듈(210)로 제공하는 배치 구조를 갖는데, 이러한 배치 구조를 갖는다 하더라도 본 발명의 효과를 제공하는 데에는 아무런 문제가 없다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 마이크로 버블 발생유닛을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치의 개략적인 구조도이다.
본 실시예의 경우에도 전기분해 모듈(210)과 마이크로 버블 발생유닛(100a~100h)을 구비하고 있다는 점에서는 전술한 실시예들과 다르지 않다.
다만, 본 실시예의 경우에는 전기분해 모듈(210)과 마이크로 버블 발생유닛(100a~100h)의 배치 위치가 전술한 실시예와는 상이하다. 즉 도 3에 도시된 바와 같이, 전기분해 모듈(210)은 해수로부터 밸러스트 탱크(220)로 향하는 메인 라인(L1)으로부터 분기되는 제1 분기 라인(L2) 상에 배치되고, 마이크로 버블 발생유닛(100a~100h)은 제1 분기 라인(L2) 상에 배치된다. 이 경우, 해수는 메인 라인(L1) 쪽으로 예컨대 약 90% 정도 유동되고, 나머지 10% 정도가 제1 분기 라인(L2)을 통해 유동될 수 있다. 물론, 이의 수치는 하나의 예에 불과하다.
도 4a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 마이크로 버블 발생유닛을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치의 개략적인 구조도이다.
본 실시예의 경우에는 도 3과는 달리 제1 분기 라인(L2) 상에 제1 분기 라인(L2)으로부터 다시 분기되는 제2 분기 라인(L3)이 더 마련되는데, 이 제2 분기 라인(L3)에 마이크로 버블 발생유닛(100a~100h)이 배치된다. 이러한 경우, 제2 분기 라인(L3) 쪽으로는 제1 분기 라인(L2) 대비 약 10% 정도의 해수가 유동될 수 있다.
도 4b는 본 발명의 제5 실시예에 따른 마이크로 버블 발생유닛을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치의 개략적인 구조도이다.
본 실시예는 마이크로 버블 발생유닛이 오존이 함유된 오존 마이크로 버블을 제공하는 경우의 일례를 도시한 것이다. 도 4b를 참조하면, 도 4a와 달리 G-L 세퍼레이터(253), 오존 가스 파괴 및 제습용 브리더(254. 255), 및 블로워(252)를 더 포함한다.
G-L 세퍼레이터(253)는 전기분해 모듈(210)에서 배출되는 선박 평형수를 일시 저장한 후 밸러스트 탱크(220)로 제공한다. 이 과정에, G-L 세퍼레이터(253)는 선박 평형수로부터 외부로 방출되는 오존 가스를 오존 가스 파괴 및 제습용 브리더(254)로 배출한다. 오존 가스 파괴 및 제습용 브리더(254)는 오존 가스를 파괴하는 기능을 가지고 있으며, 추가적으로 습기를 제거하는 제습 기능도 포함할 수 있다. 예를 들면, 오존 가스 파괴용 제습용 브리더(254)는 망간과 같이 오존 가스를 제거할 수 있는 물질로 구성되는 오존 가스 제거층과 실리카겔과 같은 물질로 구성되는 제습층으로 구성될 수 있다. 이러한 브리더(254)는 G-L 세퍼레이터(253)에서 배출되는 오존 가스를 먼저 오존 가스 제거층을 통과시키고 후속하여 제습층을 통과시키도록 구성될 수 있다.
여기서, 망간과 실리카겔은 본원 발명의 일 실시예로서 이들에만 본원 발명이 한정되는 것이 아니며, 이들과 동일 또는 유사한 기능을 하는 다른 물질들로 대체될 수 있음은 물론이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면 밸러스트 탱크(200)에도 오존 가스 파괴 및 제습용 브리더(255)가 장착될 수 있다. 오존 가스 파괴 및 제습용 브리더(255)는 밸러스트 탱크(200)로부터 배출되는 오존 가스를 유입 받아서 오존 가스를 파괴하고 습기를 제거하는 기능을 한다. 오존 가스 파괴 및 제습용 브리더(255)의 상세한 설명은 상술한 브리더(254)의 것을 참조하기 바란다.
블로워(252)는 밸러스트 탱크(200)로 기체를 공급하여 밸러스트 탱크(200)내의 기체의 흐름을 강제적으로 순환시킬 수 있다. 이로써, 밸러스트 탱크(200) 내에 존재하는 오존 가스가 외부(예를 들면 브리더(255))로 빨리 배출될 수 있다.
이하에서는 도 5a 내지 도 12b를 참조하여 전술한 제1 및 제2 실시예의 선박 평형수 살균 처리장치에 적용될 수 있는 마이크로 버블 발생유닛(100a~100h)의 다양한 변형예들에 대해 순차적으로 설명하도록 한다. 후술될 다양한 변형예들 중 어떠한 것이라도 전술한 제1 및 제2 실시예의 선박 평형수 살균 처리장치에 적용될 수 있을 것이다.
이하의 변형예들의 참조부호는 후미의 영문 소문자를 달리 부여하는 방법을 사용토록 하며, 중복 설명은 생략하도록 한다.
도 5a 내지 도 5c는 각각 마이크로 버블 발생유닛의 제1 변형예에 따른 내부 투영 사시도, 절개 사시도 및 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 제1 변형예의 마이크로 버블 발생유닛(100a)은, 수 마이크로미터 이하의 사이즈, 예컨대 50 마이크로미터 이하의 사이즈인 마이크로 버블(MICRO BUBBLE)을 발생시키기(생성시키기) 위한 장치로서 장치본체(110a)와, 장치본체(110a) 내에 마련되는 회전 유도 안내부(130a)를 구비한다.
장치본체(110a)는 마이크로 버블 발생유닛(100a)에서 외관을 형성하는 부분이다. 투명 또는 반투명 재질의 플라스틱 사출물일 수 있지만 반드시 그러할 필요는 없다.
이러한 장치본체(110a)에는 오존 가스 또는 일반 공기로서의 공기가 유입되는 공기 유입부(111a)와, 공기 유입부(111a)와는 다른 위치에서 선박 평형수로서의 물이 유입되는 물 유입부(113a)와, 유입된 공기와 물의 상호작용에 의해 마이크로 버블이 생성된 물이 배출되는 물 배출부(115a)가 마련된다.
장치본체(110a)는 공기 유입부(111a)와 물 배출부(115a)가 형성된 내벽면을 제외한 나머지 내벽면이 전구간에서 그 단면적이 동일한 원기둥 형상을 가질 수 있다. 이러한 구조의 경우, 공기 유입부(111a)와 물 배출부(115a)는 도 5c에 도시된 바와 같이, 장치본체(110a)의 양단부에서 상호 대향되게 배치될 수 있다.
이처럼 공기 유입부(111a)와 물 배출부(115a)가 장치본체(110a)의 양단부에서 상호 대향되게 배치됨으로써 유입된 공기를 파괴하여(충돌시켜) 마이크로 버블로 만든 후에 배출시키는 일련의 동작이 유기적으로 진행될 수 있어 바람직하지만, 반드시 그러할 필요는 없다. 즉 필요에 따라 공기 유입부(111a)와 물 배출부(115a), 또한 물 유입부(113a)는 도면과 다른 위치에 배치될 수 있다.
도 5a 및 도 5b에 보면 공기 유입부(111a)가 홀(hole)의 형태로 되어 있으나, 이는 예시적인 구성이므로 공기 유입부(111a)가 홀의 형태로만 국한되는 것이 아니다. 한편, 공기 유입부(111a)에도 물 유입부(113a) 영역처럼 별도의 커넥터(미도시)가 마련될 수 있다. 즉 물 유입부(113a) 영역에는 물 유입부(113a)로 물을 공급하는 물 공급용 커넥터(116a)가 마련된다. 물 공급용 커넥터(116a)에는 나사부(117a)가 형성된다.
물 배출부(115a)의 내벽면 일부 구간에는 물이 배출되는 방향을 따라 그 단면적이 점진적으로 확장되는 확장경사면(118a)이 형성된다. 이처럼 물 배출부(115a)에 확장경사면(118a)이 형성됨으로써 유체의 단면적과 속도의 상관관계인 베르누이 방식에 기초하여 배출되는 물의 흐름을 더욱 빠르게 유도할 수 있으며, 이에 따라 마이크로 버블을 발생시키는 데 보다 유리하게 작용될 수 있다.
회전 유도 안내부(130a)는 물 유입부(113a)를 통해 장치본체(110a) 내로 유입되는 물의 회전을 유도하고, 물을 강하게 선회시키면서 공기 유입부(111a)를 통해 유입되는 공기 쪽으로 안내하는 역할을 한다.
회전 유도 안내부(130a)는 별도로 제작되어 장치본체(110a) 내의 해당 위치에 결합될 수도 있지만, 사출물이라면 회전 유도 안내부(130a)는 장치본체(110a)의 제작 시 일체로 제작되는 편이 바람직하다.
한편, 공기를 향해 물이 충돌되어 공기 내에 잔존되는 공기, 즉 오존 가스 또는 일반 공기를 초미세 기포인 마이크로 버블로 만들되 그 효율을 높이기 위해서는 장치본체(110a) 내로의 공기 유입도 빠르게 진행되고, 또한 공기에 충돌되는 물의 흐름도 빠르도록 하는 것이 바람직하다. 뿐만 아니라 물이 공기에 충돌되는 방식을 본 변형예처럼 회전식(혹은 선회식)으로 구현하게 되면 효율 향상을 기대할 수 있다. 이를 위해 회전 유도 안내부(130a)가 마련되는 것이다.
이러한 회전 유도 안내부(130a)는, 물 유입부(113a)로부터 물 배출부(115a)로의 물 흐름은 허용하면서 공기 유입부(111a)와 물 배출부(115a)를 잇는 가상의 라인을 따라 배치되는 다수의 안내벽체(140a,150b)를 포함한다.
다수의 안내벽체(140a,150b)는 제1 안내벽체(140a)와 제1 안내벽체(140a)의 반경 방향 외측에 배치되는 제2 안내벽체(150a)를 포함한다. 제1 안내벽체(140a)와 제2 안내벽체(150a) 모두는 파이프(pipe) 형상의 관상체로 마련된다.
제1 안내벽체(140a)는 그 일단부가 물 배출부(115a) 영역을 둘러싸면서 물 배출부(115a)가 형성된 장치본체(110a)의 일측 내벽면에 고정되고, 타단부는 공기 유입부(111a)가 형성된 장치본체(110a)의 타측 내벽면으로부터 이격배치된다.
그리고 제2 안내벽체(150a)는 제1 안내벽체(140a)의 반경 방향 외측에 배치되어 제1 안내벽체(140a)와의 사이에 이격간격을 형성하되 그 일단부는 공기 유입부(111a)가 형성된 장치본체(110a)의 타측 내벽면에 고정되고, 타단부는 물 배출부(115a)가 형성된 장치본체(110a)의 일측 내벽면으로부터 이격배치된다.
이러한 구성을 갖는 마이크로 버블 발생유닛(100a)의 작용에 대해 살펴보면 우선 공기 유입부(111a)를 통해 공기가 장치본체(110a) 내로 유입되고, 물 유입부(113a)를 통해 선박 평형수로서의 물이 장치본체(110a) 내로 유입된다.
유입된 물은, 제1 안내벽체(140a)와 제2 안내벽체(150a)로 되어 있는 회전 유도 안내부(130a)로 인해 회전되면서 도 5c의 화살표와 같은 흐름을 형성한 후, 공기 유입부(111a)를 통해 유입되는 공기와 빠르게 또한 효율적으로 충돌되며, 이로써 효과적으로 많은 수의 마이크로 버블이 발생된다. 전술한 바와 같이, 발생된 마이크로 버블은 다시 전기분해 모듈(210)로 제공된다.
도 6은 마이크로 버블 발생유닛의 제2 변형예에 따른 단면도이다.
이 도면에 도시된 제2 변형예에 따른 마이크로 버블 발생유닛(100b)은, 제1 변형예의 마이크로 버블 발생유닛(100a)과 구조면에서 동일하다. 즉 회전 유도 안내부(130b)가 2개의 제1 및 제2 안내벽체(140b,150b)를 구비하고 있다는 점에서 제1 변형예와 동일하다.
다만, 도 6의 경우, 제1 및 제2 안내벽체(140b,150b)의 내벽면은 물이 흐르는 방향에 대하여 그 단면적이 점진적으로 작아지는 형태의 경사면(141b,151b)을 형성하고 있다는 점에서 제1 변형예와는 상이하다.
도 6처럼 제1 및 제2 안내벽체(140b,150b)의 내벽면에 경사면(141b,151b)이 형성되면 경사면(141b,151b)으로 인해 물 배출부(115b)로 배출되는 물의 흐름이 더욱 빨라질 수 있다. 그렇기 때문에 물의 흐름 및 속도를 증가시켜 보다 빠르게 또한 보다 강하게 공기와 충돌될 수 있어 마이크로 버블의 발생량을 증가시킬 수 있다.
한편, 제2 변형예에 따른 마이크로 버블 발생유닛(100b)에는 공기 유입부(111b) 영역에 다공성(porous) 공기안내부재(170b)가 더 마련된다. 다공성 공기안내부재(170b)는 그 표면에 수많은 미세 기공(hole)이 형성된 것으로서 일반 공기가 다공성 공기안내부재(170b)를 통과하게 되면, 1차적으로 공기 입자의 사이즈가 감소되어 미세 입자화된 후에 장치본체(110b) 내로 유입될 수 있기 때문에 마이크로 버블을 발생시키는 데 보다 유리할 수 있다.
뿐만 아니라 다공성 공기안내부재(170b)가 채용되면 불필요하게 공기의 소모량이 많아지는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 공기의 유입 속도를 빠르게 유도할 수 있어 마이크로 버블 발생의 효율을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.
요약하면, 본 변형예의 경우, 다공성 공기안내부재(170b)를 이용하여 유입되는 공기의 입자 사이즈를 미리 작게 유지시킨 후에 회전형 유속을 형성시켜 관로의 중앙 영역에서가 아닌 내벽면에서의 유속을 증가시킴으로써 보다 효과적으로 또한 보다 미세한 사이즈의 마이크로 버블을 발생시킬 수 있게 된다.
도 6의 경우에서 다공성 공기안내부재(170b)는 표면에 다수의 미세 기공(hole)이 형성된 원기둥 파이프로 마련되고 있으며, 그 일단부가 공기 유입부(111b) 영역에 결합되기는 하되 자유단부는 제1 안내벽체(140b)의 안쪽으로 일부 진입되게 배치된다.
이는, 같은 유량 대비 유속이 빠르면 유입되는 공기와 물이 보다 빠르게 충돌되기 때문에 버블의 사이즈가 작아지는 것이 일반적이고, 물이 직선형으로 흐르는 것보다 회전형으로 흐르는 것이 내벽면 쪽에서의 유속 증가에 월등히 유리하여 마이크로 버블을 발생시키는데 유리한데, 특히 도 6처럼 다공성 공기안내부재(170b)의 길이가 길어 그 자유단부가 제1 안내벽체(140b)의 안쪽으로 일부 진입되게 배치되면 다공성 공기안내부재(170b) 쪽에서 제공되는 공기의 유입이 여러 장소에서 보다 많아질 수 있게 됨으로써 단위 시간당 마이크로 버블의 발생량을 증가시킬 수 있다.
도 7은 마이크로 버블 발생유닛의 제3 변형예에 따른 단면도이다.
이 도면에 도시된 제3 변형예에 따른 마이크로 버블 발생유닛(100c)은, 다공성 공기안내부재(170c)가 표면에 다수의 미세 기공(hole)이 형성된 원추형의 파이프로 형성되고 있다는 점을 제외하고는 제2 변형예와 다르지 않다.
도 8은 마이크로 버블 발생유닛의 제4 변형예에 따른 단면도이다.
이 도면에 도시된 제4 변형예에 따른 마이크로 버블 발생유닛(100d)은, 장치본체(110d)와 제1 및 제2 안내벽체(140d,150d) 모두가 그 내부로 공기가 유동 가능한 중공체로 마련되며, 제1 안내벽체(140d)의 내벽면에 다수의 미세 기공홀(145d)이 형성된 구조를 갖는다.
그리고 다공성 공기안내부재(170d)는 장치본체(110d)의 내부를 비롯하여 제1 안내벽체(140d)의 내측 공간으로 공기를 유입시키는 원추형 구조를 갖는다.
이와 같은 구조를 가질 경우, 다공성 공기안내부재(170d)로부터 유입되는 공기는 화살표와 같이 2개의 경로를 따라 흐르면서 회전형 물과 부딪히기 때문에 단위 시간 혹은 단위 크기당 보다 많은 양의 마이크로 버블을 발생시키는 데 유리하다.
도 9는 마이크로 버블 발생유닛의 제5 변형예에 따른 단면도이다.
이 도면에 도시된 제5 변형예에 따른 마이크로 버블 발생유닛(100e)은, 제2 변형예와 동일하되 물 배출부(115e) 영역에 충돌부재(311)를 구비하는 충돌식 노즐부(300e)가 더 연결된다는 점에서 차이가 있다.
충돌식 노즐부(300e)는 물 배출부(115e)를 통해 물과 마이크로 버블이 섞인 이류체를 충돌시켜 미세 버블 발생을 배가시키는 역할을 한다.
이러한 충돌식 노즐부(300e)에 대해 살펴보면, 충돌식 노즐부(300e)는 이류체가 흐르는 화살표 방향에 대해 순차적으로 제1 확산부(307), 제1 연장부(309), 충돌부재(311), 제2 확산부(313) 및 제2 연장부(315)를 포함한다.
제1 확산부(307)는 물 배출부(115t)로부터 물과 마이크로 버블이 섞인 이류체를 유입 받아 제1 연장부(309)로 유출시킨다. 이러한 제1 확산부(307)는 이류체를 유입 받는 유입단(303)과 이류체를 유출시키는 유출단(305)을 포함한다. 유입단(303)의 유출단(305)보다 좁게 형성된다. 유출단(305)의 직경 역시 물 배출부(115e)의 직경보다 좁게 형성된다. 그리고 충돌식 노즐부(300e)에서 제1 확산부(307) 영역은 유입단(303)부터 유출단(305)으로 갈수록 직경이 점차적으로 커지는 구조를 갖는다.
제1 연장부(309)는 유출단(305)의 직경보다 크게(불연속적으로 크게) 형성되되 미리 결정된 구간만큼은 동일한 직경을 유지하면서 이류체를 유동시킨다. 이러한 제1 연장부(309) 영역에 충돌부재(311)가 마련되기 때문에 이류체는 제1 확산부(307)를 지나 제1 연장부(309)로 향하는 가운데 충돌부재(311)에 충돌된다.
부연하면, 제1 확산부(307)를 통과하는 이류체는 제1 확산부(307)의 유로가 좁기 때문에 많은 압력을 받게 되는데, 이러한 상태에서 직경이 큰, 다시 말해 폭이 넓어진 제1 연장부(309)에 도달되면 갑자기 압이 약해지면서 충돌부재(311)에 충돌되기 때문에 미세 버블이 생성될 수 있게 된다.
충돌부재(311)는 전술한 바와 같이, 제1 연장부(309) 영역에 배치되어 이류체가 충돌됨에 따라 미세 버블을 생성시키는 역할을 한다. 본 변형예에서 충돌부재(311)는 넓은 표면적을 갖는 판상체로 마련되며, 삼발이식 다리(312)에 의해 충돌식 노즐부(300t)의 내벽면에 고정된다. 이러한 충돌부재(311)는 이류체가 충돌될 수 있는 구조면 그것으로 충분하기 때문에 그 형상에 제한을 받을 필요는 없다.
충돌부재(311)에 부딪혀 생성된 미세 버블이 포함된 물은 제2 확산부(313) 및 제2 연장부(315)를 거쳐 배출된다. 이 경우, 제2 확산부(313) 및 제2 연장부(315)는 구성상 생략될 수도 있는 부분이기는 하나 제2 확산부(313) 및 제2 연장부(315)가 마련되면 보다 많은 미세 버블을 만들 수 있다는 점에서 유리하다.
제2 확산부(313)는 제1 확산부(307)의 구조와 동일하게 마련된다. 즉 미세 버블이 포함된 물이 흐르는 방향에 대해 제1 연장부(309)의 직경에서부터 출발하여 후방으로 갈수록 점차적으로 그 직경이 커지는 형상을 갖는다.
제2 연장부(315)는 제2 확산부(313)와 연결되어 미리 경정된 길이 구간은 제2 확산부(313)의 가장 큰 직경 그대로를 유지하도록 한다.
이러한 구조의 충돌식 노즐부(300e)가 적용되면, 제1 확산부(307)를 통과하는 이류체는 제1 확산부(307)의 유로가 좁기 때문에 많은 압력을 받게 되며, 이 상태에서 직경이 큰, 다시 말해 폭이 넓어진 제1 연장부(309)에 도달되어 충돌부재(311)에 충돌됨에 따라 더 미세한 버블로 생성된다. 이러한 방식으로 미세 버블이 형성된 물은 제2 확산부(313) 및 제2 연장부(315)를 지나면서 많은 미세 버블로 형성될 수 있게 된다.
도 10은 마이크로 버블 발생유닛의 제6 변형예에 따른 단면도이다.
이 도면에 도시된 제6 변형예에 따른 마이크로 버블 발생유닛(100f)은 충돌식 노즐부(300f)에서 제1 확산부(307)와 제1 연장부(309) 사이에 이들을 연결하는 경사부(308)가 더 형성된다는 점을 제외하고는 제5 변형예의 마이크로 버블 발생유닛(100e)과 대부분 동일하다.
경사부(308)는 제1 확산부(307)의 유출단(305)에서 점차적으로 그 직경이 크게 형성되면서 제1 연장부(309)와 연결되는데, 이러한 구조가 적용되더라도 이류체의 충돌에 의해 미세 버블을 생성하는 데에는 아무런 무리가 없다.
도 11은 마이크로 버블 발생유닛의 제7 변형예에 따른 단면도이다.
이 도면에 도시된 제7 변형예에 따른 마이크로 버블 발생유닛(100g)은 다공성 공기안내부재(170g)가 원추형 형상을 가지고 있다는 점을 제외하고는 제5 변형예의 마이크로 버블 발생유닛과 동일하다.
다만, 본 변형예의 경우, 충돌식 노즐부(300g), 특히 충돌식 노즐부(300g)의 충돌부재(411)의 구조가 제5 변형예와는 상이하다. 도 11에서 충돌부재(411)는 개략적으로 도시되어 있으나, 충돌부재(411)의 형태는 이류체가 보다 많은 부분, 면적을 가지고 또한 반복적으로 충돌될 수 있는 도면을 도시한 것이다. 예컨대, 바람개비 형상을 여러 개 배치한 것으로 볼 수도 있는데, 이와 같이 구성하게 되면, 이류체의 충돌이 더욱 심화될 수 있기 때문에 미세 버블을 만드는데 보다 유리할 수 있다.
도 12a는 마이크로 버블 발생유닛의 제8 변형예에 따른 사시도이고, 도 12b는 도 12a의 단면도이다.
이들 도면에 도시된 제8 변형예에 따른 마이크로 버블 발생유닛(100h)은, 전술한 변형예들과는 달리 장치본체(110h)의 양쪽에 물 공급용 커넥터(116h')가 마련되어 해당 위치에서 물 유입부(113h')를 통해 물이 유입되는 구조를 갖는다. 이와 같은 구조가 적용되면 장치본체(110h) 내부로의 물 공급이 여러 곳에서 진행될 수 있기 때문에 마이크로 버블을 발생시키는데 보다 유리할 수 있다.
한편, 제1 변형예와 더불어 간략하게 전술한 제2 내지 제8 변형예와 같은 구조를 갖더라도, 간단하고 단순한 구조를 가지면서도 물과 공기의 사용량 대비 마이크로 버블의 발생량을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 입자를 고르게 유지할 수 있다. 따라서 마이크로 버블이 요구되는 예컨대 본 실시예처럼 선박 평형수를 처리하는 분야 및/또는 그에 상당하는 다양한 분야에서 다양한 분야에서 해당 목적에 맞게 널리 활용될 수 있다.
이상 설명한 실시예들은 모두 예시적인 것들로서 본원 발명의 정신을 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형이 가능하다.
예를 들면, 전술한 변형예들에 모두 음이온 발생기를 장착할 수도 있다. 음이온 발생기를 장착하면 더욱 세밀한 공기 입자를 제공할 수 있어 마이크로 버블을 발생시키는데 보다 유리할 수 있다.
또한 상술한 도 9 내지 도 11에서, 충돌식 노즐부는 장치 본체에 결합된 것으로 도시 되었으나, 충돌식 노즐부는 장치 본체와 일체형으로 구성되는 것도 가능하다.
한편, 상술한 실시예들 또는 그 변형예들은 모두 공기를 주입하는 것으로 설명하였지만, 공기 대신 오존 가스를 주입하는 구성으로도 가능할 것이다.
또한 상술한 변형예들은 모두 물을 물 유입부에 주입하고, 공기는 공기 주입부에 주입하는 것으로 설명하였지만, 물 주입부에 물과 공기를 혼합하여 주입하고, 공기 주입부에 공기를 주입하는 구성으로도 가능할 것이다. 또한 물이 공급되는 부분은 도 12a 및 도 12b처럼 두 곳 혹은 세 곳 이상일 수 있다.
한편, 상술한 마이크로 버블 발생유닛은 마이크로 크기의 미세 기포를 생성시킬 뿐 아니라, 마이크로 크기보다 더 작은 나노 크기의 미세 기포도 생성시킬 수 있다. 예를 들면 상술한 마이크로 버블 발생유닛은 마이크로 크기의 미세 기포 및/또는 나노 크기의 미세 기포를 생성시킬 수 있으며 이들 보다 더 작은 크기의 기포를 생성하는 것을 배제하지 않는다. 또한 본원 명세서와 청구범위에서 사용하는 "마이크로 버블 발생유닛"라는 용어는 "마이크로 크기의 버블"만을 생성하는 것이 아니고, "마이크로 크기의 버블" 및/또는 "나노 크기의 버블" 및/또는 "나노 크기의 버블보다 더 작은 크기의 버블"을 포함한 버블을 생성하는 유닛으로서 해석되어야 한다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
210 : 전기분해 모듈 220 : 밸러스트 탱크
100a~100h : 마이크로 버블 발생유닛

Claims (16)

  1. 해수로부터 유입되는 선박 평형수 내의 미생물 제거를 위해 상기 선박 평형수를 전기분해시키는 전기분해 모듈;
    상기 전기분해 모듈에 의해 전기분해가 완료된 선박 평형수가 저장되는 밸러스트 탱크; 및
    상기 선박 평형수가 상기 밸러스트 탱크로 흐르는 방향에 대하여 상기 전기분해 모듈의 전방 또는 후방 영역에 연결되며, 상기 선박 평형수를 이용하여 마이크로 버블을 발생시킨 후 상기 마이크로 버블을 상기 전기분해 모듈로 제공하는 마이크로 버블 발생유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 버블 발생유닛으로부터 상기 전기분해 모듈로 제공되는 상기 마이크로 버블은 오존 가스 또는 공기를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 선박 평형수가 상기 전기분해 모듈로 유입되는 라인 상에 마련되는 전도율 센서;
    상기 밸러스트 탱크 내로 중화액을 제공하는 중화기; 및
    상기 전기분해 모듈로부터 상기 밸러스트 탱크를 잇는 라인 상에 마련되며, 상기 선박 평형수의 TRO 농도 유지를 위해 상기 중화기의 동작을 위한 신호를 발생시키는 TRO 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 선박 평형수가 상기 전기분해 모듈로 유입되는 라인 상에 마련되는 필터;
    상기 선박 평형수가 유동되는 라인 상에 마련되는 적어도 하나의 펌프; 및
    상기 선박 평형수가 유동되는 라인 상에 마련되는 적어도 하나의 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전기분해 모듈은 상기 해수로부터 상기 밸러스트 탱크로 향하는 메인 라인으로부터 분기되는 제1 분기 라인 상에 배치되며,
    상기 마이크로 버블 발생유닛은 상기 제1 분기 라인 상에 배치되거나 상기 제1 분기 라인으로부터 다시 분기되는 제2 분리 라인 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 버블 발생유닛은,
    오존으로서의 공기가 유입되는 공기 유입부와, 상기 공기 유입부와는 다른 위치에서 상기 선박 평형수로서의 물이 유입되는 물 유입부와, 유입된 상기 공기와 상기 물의 상호작용에 의해 마이크로 버블이 생성된 물이 배출되는 물 배출부를 구비하는 장치본체; 및
    상기 장치본체 내에 마련되며, 상기 물 유입부를 통해 상기 장치본체 내로 유입되는 상기 물의 회전을 유도하여 상기 공기 유입부를 통해 유입되는 상기 공기 쪽으로 안내하는 회전 유도 안내부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회전 유도 안내부는, 상기 물 유입부로부터 상기 물 배출부로의 물 흐름은 허용하면서 상기 공기 유입부와 상기 물 배출부를 잇는 가상의 라인을 따라 배치되는 적어도 하나의 안내벽체를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 안내벽체는,
    그 일단부는 상기 물 배출부 영역을 둘러싸면서 상기 물 배출부가 형성된 상기 장치본체의 일측 내벽면에 고정되고, 타단부는 상기 공기 유입부가 형성된 상기 장치본체의 타측 내벽면으로부터 이격배치되는 제1 안내벽체; 및
    상기 제1 안내벽체의 반경 방향 외측에 배치되어 상기 제1 안내벽체와의 사이에 이격간격을 형성하되 그 일단부는 상기 공기 유입부가 형성된 상기 장치본체의 타측 내벽면에 고정되고, 타단부는 상기 물 배출부가 형성된 상기 장치본체의 일측 내벽면으로부터 이격배치되는 제2 안내벽체를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 안내벽체와 상기 제2 안내벽체 중에서 적어도 어느 하나는 관상체로 형성되며,
    상기 제1 안내벽체와 상기 제2 안내벽체 중에서 적어도 어느 하나의 벽면은 경사진 경사면을 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 마이크로 버블 발생유닛은, 상기 공기 유입부 영역에 결합되는 다공성(porous) 공기안내부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 다공성 공기안내부재는 표면에 다수의 미세 기공(hole)이 형성되는 원기둥 또는 원추형 파이프인 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 장치본체와 상기 안내벽체는 그 내부로 공기가 유동 가능한 중공체로 마련되며,
    상기 장치본체와 상기 안내벽체 중 적어도 어느 하나의 벽면에는 다수의 미세 기공홀이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 물 배출부 영역에 연결되며, 상기 물 배출부를 통해 물과 마이크로 버블이 섞인 이류체를 충돌시켜 미세 버블 발생을 배가시키는 충돌부재를 구비하는 충돌식 노즐부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 충돌부재는 상기 이류체가 충돌되는 면적이 넓어지도록 상대적으로 넓은 표면적을 갖는 판상체로 마련되며,
    상기 충돌부재는 삼발이식 다리에 의해 상기 충돌식 노즐부의 내벽면에 고정되는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 충돌식 노즐부는,
    상기 이류체가 흐르는 방향에 대해 입구 영역에 형성되되 후단으로 갈수록 직경이 점차적으로 커지는 제1 확산부;
    상기 제1 확산부의 후단에 연결되며, 내부에 상기 충돌부재가 배치되는 제1 연장부;
    상기 제1 연장부의 후단에 연결되고 후단으로 갈수록 그 직경이 점차적으로 커지는 제2 확산부; 및
    상기 제2 확산부의 후단에 연결되며, 미리 경정된 길이 구간만큼 상기 제2 확산부의 가장 큰 직경 그대로를 유지하는 제2 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 충돌식 노즐부는, 상기 제1 확산부와 상기 제1 연장부 사이에서 상기 제1 확산부와 상기 제1 연장부를 상호간 경사지게 연결하는 경사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 전기분해식 선박 평형수 살균 처리장치.
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