KR101204879B1 - 선박평형수 살균장치 및 이를 이용한 선박평형수 살균방법 - Google Patents

선박평형수 살균장치 및 이를 이용한 선박평형수 살균방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박평형수 살균장치 및 이를 이용한 선박평형수 살균방법에 관한 것으로, 상세하게는 해양미생물을 포함하는 선박평형수가 저장되는 선박평형수(ballast water) 저장조; 상기 선박평형수 저장조에 저장된 선박평형수로 오존(O3)을 용해시키기 위하여 일단부가 선박평형수 저장조 내의 바닥과 근접하도록 연결되는 오존주입부; 선박평형수 수막을 형성시키기 위하여 일단부가 상기 선박평형수 저장조와 연결되되, 수막이 흐르는 유로(flow passage)를 형성하는 이산화티타늄(TiO2) 판재와, 상기 이산화티타늄 판재를 냉각시키기 위하여 상기 이산화티타늄 판재 하부에 구비되는 냉각코일을 포함하는 수막형성부; 상기 수막형성부의 이산화티타늄 판재를 따라 흐르는 선박형평수로 전자선을 조사하기 위하여 상기 이산화티타늄 판재 상부 중앙에 구비되는 전자빔 가속기; 및 상기 수막형성부의 이산화티타늄 판재를 따라 흐르는 선박형평수에 자외선을 조사하기 위하여 상기 이산화티타늄 판재 상부 측면부에 구비되는 자외선 발생기를 포함하는 선박평형수 살균장치를 제공한다. 본 발명에 따른 선박평형수 살균장치 및 이를 이용한 선박평형수 살균방법은 매우 우수한 살균효율을 나타내고, 단시간 내에 많은 선박평형수를 살균할 수 있다.

Description

선박평형수 살균장치 및 이를 이용한 선박평형수 살균방법{Appratus for sterilization of ballast water, and the method of sterilization of ballast water using the same}
본 발명은 선박평형수 살균장치 및 이를 이용한 선박평형수 살균방법에 관한 것이다.
선박평형수(ballast water)는 선박으로부터 화물의 반출시 부력에 의해 선박의 무게중심이 높아짐에 따라 선박안정성이 낮아지는 것을 방지하기 위하여 화물 반출량에 비례하여 선박 내에 저장되는 해수를 말한다. 반대로 선박에 화물을 적재할 때에는 선박평형수를 배출하게 되는데, 배출량 역시 화물의 적재량에 비례하게 된다. 이와 같이 선박운항에 반드시 필요한 선박평형수는 국제교역량의 증가에 따라 선박평형수를 채취한 장소에서 서식하던 다양한 종류의 해양미생물이 항해와 함께 자연스럽게 다른 장소 또는 제3국으로 이동하게 되었고, 이에 따라 해양미생물의 분포 혼란을 초래하게 되었다.
선박평형수에 포함된 해양미생물은 제3국의 바다에 선박평형수와 함께 배출되고, 배출지역의 환경에 적응하게 되는 경우 왕성한 번식을 나타내며 해당 해역에 자연스럽게 토착화됨과 동시에 인근 해역으로 확산된다. 즉, 토착 해양생물자원이 큰 영향을 받게 된다. 유입된 외래종과 토착종 사이에서 균형상태가 이루어지는 상황이 발생한다면 바람직하겠지만, 현실은 그렇지 못하여 토착종의 피해로 인하여 생태계 먹이사슬에 큰 변화가 일어날 수 있으며, 어종 변화로 인하여 경제적 손실이 발생하는 문제가 발생될 수 있다. 즉, 외래 해양미생물이 유입됨으로써 원치 않는 해양생태계 변화를 초래하게 되고, 이에 따라 바다를 터전으로 하는 인간의 생활에도 큰 영향을 미치게 된다.
실제 호주와 브라질의 항만, 연안 해역에는 평소 서식하지 않았던 수중 미생물이 출현하여 해양을 오염시키거나 해양생태계를 파괴하는 현상이 발생하였으며, 조사 결과 원인이 아시아지역에서 입항하는 선박의 선박평형수에 함유된 유해한 수중 유기물질 때문인 것으로 밝혀진 바 있다.
선박평형수로 인하여 각국에서 발생하는 문제를 해결하기 위하여 국제 선박제조 및 관리 관련 위원회에서는 선박에 사용되고 있는 선박평형수에 대한 환경적 측면의 규제를 강화하기 시작하였다. 일례로 미국에서는 1996년 국가 침입종 법률을 제정하여 외래종을 침입자로 규정, 선박평형수에 대한 관리와 통제를 의무화하였으며, 호주에서는 검역법을 개정하여 선박평형수를 검역 대상이 되는 수입화물로 규정하고 직접 검역을 실시하고 있다.
또한, 국제해사기구(International Maritime Organization) 총회는 선박평형수 관리지침을 채택하고, 해양오염방지협약의 새 부속서로서 선박평형수의 쟁점사항을 지속적으로 검토하도록 해양환경보호위원회에 요청하였으며, 이후 여러 종류의 발라스트 관리규정을 포함하는 이행지침과 해양오염방지협약의 새로운 부속서 제정을 위해 해양환경보호위원회 아래 구성된 연구위원회에서 선박평형수 처리에 대한 새로운 기술개발을 검토하였다. 이에 따라 선박평형수에 의한 생태계 파괴 및 오염을 방지하기 위한 방안으로 선박이 항만 내에 입항하기 전 일정한 해역에서 선박평형수를 교환하는 방안과 적재하고 있는 선박평형수를 물리, 화학적인 방법으로 살균 또는 소독하는 방안이 제시되었다. 그러나 선박평형수를 물리, 화학적으로 살균 또는 소독하는 방법은 선박에 적재되는 엄청난 양의 선박평형수를 처리하기엔 처리효율이 떨어져서 대양에서 선박평형수를 교환하는 방안에 대하여 검토가 집중적으로 이루어져 왔다. 그러나, 대양에서의 선박평형수 교환작업은 많은 시간과 인력이 필요하고, 선박안전에 위험을 초래할 가능성이 있으며 근거리 항해 중에는 작업이 불가능하므로 실용적인 선박평형수 처리방법의 개발이 시급히 수행되어야 할 것으로 전망된다.
또한, 국제해사기구에서는 2004년 2월 국제협약을 체결하여 2009년부터 순차적으로 선박평형수 살균처리장치를 선박에 탑재하도록 하여 위반시 해당 선박의 입항을 전면 금지하도록 하였으며, 2016년 말까지는 국제항해에 종사하는 모든 선박에 의무적으로 선박평형수 처리시설을 탑재하도록 하여 세계 각국이 관련 장비의 개발에 심혈을 기울이고 있다.
종래의 선박평형수 처리기술로는 UV, 필터, 전기분해, 초음파, 이산화염소, 원심분리, 오존을 이용하는 방법이 있다.
일예로 대한민국 공개특허 제10-2009-0012369호에서는 자외선 발광 다이오드(Light emitting diode)를 이용하여 선박평형수 내의 미생물이나 병원균 등을 살균하고, 이에 따라 소비되는 전력량을 최소화하고, 장치의 내구성을 향상시키며, 전기적인 사고에 대한 안정성을 확보할 수 있는 장치가 개시된 바 있다.
또한, 대한민국 공개특허 제10-2009-0049130 호에서는 필터를 이용하여 선박평형수 내의 고형물을 제거한 후 전기분해를 이용하여 산화제를 생성시키고 생성된 산화제를 이용하여 선박 평형수 내의 해양생물을 사멸하는 장치가 개시된 바 있다.
나아가, 대한민국 등록특허 제10-1029623호에서는 오존을 이용하여 선박평형수를 일차살균한 후 중화제를 이용하여 선박평형수를 중화시켜 배출하는 선박평형수 처리장치가 개시된 바 있다.
그러나 이산화염소, 오존을 이용하는 방법은 매우 효과적인 살균작용을 나타내는 반면, 선박평형수와 관련된 설비의 부식방지방법을 강구해야 하는 문제가 있다. 전기분해 또한 우수한 살균효과를 나타내지만, 해양미생물을 사멸시키는 적절한 농도로 과산화염화물을 적정하고 적량적으로 생산하는 것이 어려운 문제가 있고, 장비의 부식문제가 있다.
이와 같이 종래의 선박평형수 처리기술은 장비의 부식방지 등 추가적인 처리가 요구되고, 단시간에 대량의 선박평형수를 처리하기 어려운 문제가 있다.
한편, 일본등록특허 제2010-234245호에는 전자빔을 이용하여 선박평형수를 처리하는 선박평형수의 처리방법 및 처리시스템이 개시된 바 있으며, 선박평형수에 대해 전자빔 조사 및 전자빔 생성 중 발생되는 오존가스를 이용하여 선박평형수에 포함되어 있는 각종 해양미생물을 살균시키는 처리방법을 제공하고 있다. 그러나, 상기 처리방법은 전자빔 조사를 통해 단시간에 해양미생물을 효과적으로 살균할 수 있지만, 대형선박에서 요구되는 경제적이며 대량 살균이 가능한 요건을 충족시키지 못하는 문제가 있다.
이에 본 발명자들은 효과적으로 선박평형수를 살균하는 방법을 연구하던 중, 자외선이 조사되는 분위기 하에서 선박평형수로 전자빔을 조사하여 이산화티타늄 촉매 상부로 흐르는 선박평형수를 살균하는 방법을 개발하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 선박평형수 살균장치 및 이를 이용한 선박평형수 살균방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 해양미생물을 포함하는 선박평형수가 저장되는 선박평형수(ballast water) 저장조; 상기 선박평형수 저장조에 저장된 선박평형수로 오존(O3)을 용해시키기 위하여 일단부가 선박평형수 저장조 내의 바닥과 근접하도록 연결되는 오존주입부; 선박평형수 수막을 형성시키기 위하여 일단부가 상기 선박평형수 저장조와 연결되되, 수막이 흐르는 유로(flow passage)를 형성하는 이산화티타늄(TiO2) 판재와, 상기 이산화티타늄 판재를 냉각시키기 위하여 상기 이산화티타늄 판재 하부에 구비되는 냉각코일을 포함하는 수막형성부; 상기 수막형성부의 이산화티타늄 판재를 따라 흐르는 선박형평수로 전자선을 조사하기 위하여 상기 이산화티타늄 판재 상부 중앙에 구비되는 전자빔 가속기; 및 상기 수막형성부의 이산화티타늄 판재를 따라 흐르는 선박형평수에 자외선을 조사하기 위하여 상기 이산화티타늄 판재 상부 측면부에 구비되는 자외선 발생기를 포함하는 선박평형수 살균장치를 제공한다.
본 발명에 따른 선박평형수 살균장치 및 이를 이용한 선박평형수 살균방법은 매우 우수한 살균효율을 나타내고, 단시간 내에 많은 선박평형수를 살균할 수 있어 대형선박에 적용할 수 있다. 또한, 장비에 부식이 발생하는 문제가 없어 부식방지에 소비되는 경제적 손실을 막을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 선박평형수 살균장치를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명은 해양미생물을 포함하는 선박평형수가 저장되는 선박평형수(ballast water) 저장조;
상기 선박평형수 저장조에 저장된 선박평형수로 오존(O3)을 용해시키기 위하여 일단부가 선박평형수 저장조 내의 바닥과 근접하도록 연결되는 오존주입부;
선박평형수 수막을 형성시키기 위하여 일단부가 상기 선박평형수 저장조와 연결되되, 수막이 흐르는 유로(flow passage)를 형성하는 이산화티타늄(TiO2) 판재와, 상기 이산화티타늄 판재를 냉각시키기 위하여 상기 이산화티타늄 판재 하부에 구비되는 냉각코일을 포함하는 수막형성부;
상기 수막형성부의 이산화티타늄 판재를 따라 흐르는 선박형평수로 전자선을 조사하기 위하여 상기 이산화티타늄 판재 상부 중앙에 구비되는 전자빔 가속기; 및
상기 수막형성부의 이산화티타늄 판재를 따라 흐르는 선박형평수에 자외선을 조사하기 위하여 상기 이산화티타늄 판재 상부 측면부에 구비되는 자외선 발생기를 포함하는 선박평형수 살균장치를 제공한다.
본 발명에 따른 선박평형수 살균장치는 도 1의 모식도를 통해 개략적으로 나타내었다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 선박평형수 살균장치를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 선박평형수 살균장치는 해양미생물이 포함된 선박평형수를 저장하는 선박평형수 저장조(30), 상기 선박평형수 저장조(30)로 오존을 공급하는 오존주입부(20), 이산화티타늄(TiO2) 판재(51)와 냉각코일(52)을 포함하여 상기 이산화티타늄 판재(51) 상부로 수막을 형성시키는 수막형성부(50), 전자빔가속기(10) 및 자외선 발생기(60)를 포함한다. 상기 선박평형수는 화물을 내린 빈 배의 균형을 유지하기 위해 채우는 물로써, 이에 따라 화물을 싣지 않았을 때에도 항해가 가능하게 되고, 화물을 싣은 후에는 이를 다시 배출한 후 항해한다. 그러나, 배의 이동과 함께 선박평형수 또한 이동하며 선박평형수를 제3국가에 배출하는 경우 선박평형수에 포함되어 있는 해양미생물이 해당지역에 정착하여 해양생태계를 교란하는 문제가 발생한다. 전세계의 화물선에서 이런 식으로 배출되는 선박평형수는 매년 수십억 톤에 달하며, 상 문제를 방지하기 위해 선박평형수에 포함되어 있는 해양미생물의 처리가 반드시 수행된 후 배출되어야 한다.
상기 선박평형수 살균장치는 이러한 선박평형수를 저장하는 선박평형수 저장조(30)를 포함하고, 상기 선박평형수가 저장된 선박평형수 저장조(30)에 해양미생물을 살균할 수 있는 오존을 공급하기 위하여 오존주입부(20)를 포함한다. 상기 오존주입부(20)의 일단부는 선박평형수 저장조(30) 내의 바닥과 근접하도록 연결되어 저장된 선박평형수에 오존을 용해시키기 용이하다. 또한, 상기 선박평형수 살균장치는 해양미생물 살균을 더욱 원활하게 수행하기 위하여 상기 선박평형수 저장조(30)와 연결되는 수막형성부(50)를 포함하고 이에 따라 수막형태로 선박평형수를 살균한다. 이때, 상기 수막형성부(50)는 이산화티타늄 판재(51)와 냉각코일(52)을 포함한다. 상기 이산화티타늄 판재(51)는 일반적으로 광촉매로 사용되는 이산화티타늄을 이용하여 해양미생물 살균작용을 더욱 향상시키는 역할을 수행한다. 이산화티타늄은 유기화합물을 산화시켜 물과 탄산가스로 변화시키는 작용을 하며, 해양미생물 또한 유기화합물의 일종으로 볼 수 있으므로 이산화티타늄에 의하여 산화분해되어 살균이 수행될 수 있다. 또한, 상기 이산화티타늄 판재(51)는 초친수화작용에 의하여 상부로 선박평형수가 수막으로 형성되어 흐름으로써 해양미생물의 살균이 더욱 효과적으로 수행될 수 있다.
상기 선박평형수 살균장치는 상기 이산화티타늄 판재(51) 상부로 전자선 및 자외선을 조사하는 전자빔가속기(10) 및 자외선 발생기(60)를 포함한다. 종래의 선박평형수 살균방법으로 이용되어온 전자선 및 자외선을 모두 조사하여 해양미생물을 더욱 효과적으로 살균할 수 있다. 상기 전자빔가속기(10)는 전자선 생성 시 발생된 전자가 대기중의 산소와 반응하여 오존을 발생시킬 수 있고, 발생된 오존을 상기 오존주입부(20)로 주입하여 별도의 오존발생장치가 없이 오존주입부(20)로 오존을 공급할 수 있다. 한편, 상기 자외선 발생기(60)는 전자선이 조사되는 구역을 피하여 설치되는 것이 바람직하며, 이를 통해 전자선에 의하여 자외선 발생기(60)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 상기 전자빔가속기(10) 및 자외선 발생기(60)에 의하여 전자선 및 자외선이 조사됨으로써 상기 이산화티타늄 판재(51)의 온도가 상승하고 기계적 변형이 발생할 수 있어 이를 방지하기 위하여 상기 이산화티타늄 판재(51)의 하부에는 냉각코일(52)이 설치되어 이산화티타늄 판재(51)의 온도를 제어할 수 있다.
상기 선박평형수 살균장치에 있어서, 상기 수막생성부는 압력펌프(41)를 더 포함한다. 상기 압력펌프(41)는 상기 이산화티타늄 판재 상부로 선박평형수 저장조에 저장된 선박평형수를 공급하여 수막이 형성되도록 한다.
또한, 상기 선박평형수 살균장치에 있어서, 상기 이산화티타늄 판재(51)는 이산화티타늄이 코팅된 스테인레스 스틸판 또는 이산화티타늄 플레이트인 것이 바람직하여, 상기 이산화티타늄이 코팅된 스테인레스 스틸판은 이산화티타늄 분말을 스테인레스 스틸판 상부에 코팅하여 제조될 수 있다.
상기 선박평형수 살균장치에 있어서, 상기 자외선 발생기(60)는 바람직하게는 자외선 램프를 이용할 수 있으며, 전자선 조사에 의하여 손상되는 것을 방지하기 위하여 자외선 램프를 위한 전력공급부분은 전자선 차폐처리되는 것이 바람직하다. 상기 전자선 차폐는 전자선 차폐에 널리 사용되는 납을 이용하여 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 선박평형수 살균장치는 선박평형수에 포함된 부유물과 같은 고형물을 분리해내기 위하여 선박평형수 저장조로부터 선박평형수를 수막형성부(50)로 이동시키기 전 고형물을 분리하는 필터를 더 포함할 수 있다. 이를 통하여, 선박평형수에 포함되어 있는 고형물들로 인하여 해양환경 및 생태계에 발생될 수 있는 문제를 방지할 수 있다.
이하에서 본 발명에 따른 선박평형수 살균장치를 이용한 살균과정을 도 1을참조하여 상세히 설명한다.
선박평형수 저장조(30)에 저장되어 있는 선박평형수로 오존주입부(20)를 통해 오존을 공급함으로써 오존을 이용한 1차살균이 수행되고, 오존에 의해 1차살균이 수행된 선박평형수는 압력펌프(41)를 통해 수막형성부(50)로 공급된다. 이때, 상기 선박평형수는 수막형성부(50)로 공급되기 전 선박평형수의 오염상태에 따라 선박평형수에 존재하는 고형물을 분리하기 위하여 필터를 통과할 수 있다. 상기 수막형성부(50)는 이산화티타늄 판재(51) 및 냉각코일(52)을 포함하며, 수막형성부(50)로 공급된 선박평형수가 상기 이산화티타늄 판재(51) 상부에서 수막으로 형성된다. 수막형성부(50)에서 수막으로 형성된 선박평형수는 짧은 시간안에 살균이 수행될 수 있어 살균과정이 연속적으로 수행되도록 한다. 상기 이산화티타늄 판재(51)는 광촉매특성을 이용하여 해양미생물을 산화분해처리할 수 있어 이산화티타늄을 이용한 살균 또한 수행될 수 있다. 아울러, 상기 수막형성부(50)에서 수막으로 형성된 선박평형수로는 전자선가속기(10) 및 자외선 발생기(60)로부터 전자선 및 자외선이 조사된다. 상기 전자선 및 자외선은 모두 선박평형수 살균특성을 나타내며, 이를 통해 앞서 오존에 의해 1차 살균된 선박평형수를 이산화티타늄과 함께 더욱 살균처리할 수 있다. 본 발명에 따른 선박평형수 살균장치를 통하여 살균된 선박평형수는 추가적인 공정 없이도 바로 바다에 배출할 수 있는 수준으로 해양미생물의 살균이 매우 높은 효율로 수행된다.
본 발명에 따른 상기 선박평형수 살균장치는 해양미생물을 살균할 수 있는 전자선, 자외선, 이산화티타늄 및 오존을 모두 이용하여 최고의 살균효과를 나타낼 수 있으며, 수막형태로 선박평형수를 살균함으로써 단시간 내에 살균을 수행할 수 있어 대형선박에도 적용할 수 있다. 또한, 광촉매로 이용되는 상기 이산화티타늄은 자외선 조사에 의한 미생물살균을 더욱 촉진시킬 수 있어 살균효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은
해양미생물을 포함하는 선박평형수에 오존을 공급하는 단계(단계 1);
상기 오존이 공급된 선박평형수를 수막형성부로 공급하여 선박평형수 수막을 형성하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2에서 형성된 선박평형수 수막으로 전자선 및 자외선을 조사하는 단계(단계 3)를 포함하는 선박평형수 살균방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 선박평형수 살균방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 선박평형수 살균방법에 있어서, 단계 1은 해양미생물을 포함하는 선박평형수에 오존을 공급하는 단계이다. 상기 단계 1의 오존은 우수한 미생물 살균작용을 나타내어 선박평형수에 공급됨으로써 해양미생물을 1차적으로 살균할 수 있다. 이때, 상기 오존은 오존발생기를 이용하여 발생시킬 수 있고, 바람직하게는 전자빔가속기의 전자가 산소와 반응하여 생성되는 오존을 오존주입부를 통해 주입할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 선박평형수 살균방법에 있어서, 단계 2는 상기 오존이 공급된 선박평형수를 수막형성부로 공급하여 선박평형수 수막을 형성하는 단계이다. 상기 단계 2의 수막형성부는 이산화티타늄 판재를 포함하고, 상기 이산화티타늄 판재는 선박평형수의 살균작용을 더욱 효과적으로 수행될 수 있도록 촉매역할을 수행하며, 선박평형수가 상기 이산화티타늄 판재 상부로 수막형태로 흘러 살균작용을 더욱 극대화할 수 있다. 이때, 상기 이산화티타늄 판재는 초친수화현상으로 인하여 수막의 생성이 용이하여, 별도의 막 형성장치 없이도 수막을 형성할 수 있다.
한편, 상기 단계 2에서 생성되는 선박평형수 수막의 두께는 2 내지 20 mm인 것이 바람직하다. 만약, 상기 선박평형수 수막의 두께가 2 mm 미만인 경우에는 살균되는 선박평형수의 수량이 너무 적어 대량의 선박평형수를 처리할 수 없는 문제가 있고, 선박평형수 수막의 두께가 20 mm를 초과하는 경우에는 선박평형수 내의 해양미생물을 완전히 살균할 수 없는 문제가 있다.
본 발명에 따른 선박평형수 살균방법에 있어서, 단계 3은 상기 단계 2에서 생성된 선박평형수 수막으로 전자선 및 자외선을 조사하는 단계이다. 상기 전자선 및 자외선은 미생물 살균에 각각 사용되고 있으나, 상기 단계 3에서는 선박평형수 수막에 전자선 및 자외선을 모두 조사하여 해양미생물 살균을 수행함으로써 더욱 높은 살균효율을 나타낼 수 있다. 이때, 상기 단계 3의 전자선은 0.01 내지 50 kGy의 조사량으로 조사되는 것이 바람직하다. 만약, 상기 단계 3의 전자선이 0.01 kGy 미만의 조사량으로 조사되는 경우에는 해양미생물 살균이 미흡한 문제가 있고, 전자선이 50 kGy를 초과하는 조사량으로 조사되는 경우에는 과도한 전자선 조사로 인하여 이산화티타늄 판재가 과열되고 이를 냉각하는 비용이 과도해질 수 있고, 전자선 생성에 따른 비용이 증가하여 경제적 손실이 발생되는 문제가 있다.
또한, 상기 단계 3의 자외선은 150 내지 260 nm 범위인 파장수로 조사되는 것이 바람직하다. 파장수가 상기 범위에 해당하는 자외선은 가장 우수한 살균효율을 나타낼 수 있으며, 상기 범위를 벗어나는 파장수인 자외선은 상대적으로 살균효율이 저하되는 문제가 있다.
본 발명에 따른 선박평형수 살균방법은 상기 선박평형수 살균장치를 이용하여 수행되는 것이 가장 바람직하나, 이에 제한되지 않으며 상기 살균방법을 수행하기 적합한 장치를 이용하여 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 선박평형수 살균방법은 살균효과가 있는 오존, 이산화티타늄, 전자선 및 자외선을 복합적으로 이용하여 최고의 살균효과를 나타낼 수 있어, 종래의 살균방법보다 더욱 우수한 살균능력을 나타낼 수 있다. 또한, 선박평형수를 수막형태로 형성시킨 후 살균을 수행함으로써 단시간 내에 살균을 수행할 수 있고, 이에 따라 대형선박에 이를 적용하여 대용량의 선박평형수 살균에도 적합하다.
또한, 전자선 또는 자외선을 단독으로 사용하여 살균하는 경우, 살균에 과도하게 많은 전자선 및 자외선이 조사되어 경제적 손실이 발생할 수 있으나, 본 발명에 따른 선박평형수 살균방법은 오존, 이산화티타늄, 전자선 및 자외선을 적절히 복합화하여 사용함으로써 경제적으로 최적화된 방법으로 선박평형수를 살균할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 하기 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 선박평형수의 살균 1
단계 1 : 도 1에 개략적으로 나타낸 선박평형수 살균 장치의 선박평형수 저장조로 선박평형수를 공급하고, 10 ppm(오존주입량/선박평형수량)의 농도로 오존을 주입하였다.
단계 2 : 상기 단계 1에서 오존이 주입된 선박평형수를 수막형성부로 공급하여 이산화티타늄 판재 상부로 약 2 내지 20 mm 두께의 수막을 생성시켰다.
단계 3 : 상기 단계 2에서 형성된 선박평형수 수막으로 0.1 kGy의 조사량인전자선 및 200 nm 파장수인 자외선을 조사하여 선박평형수를 살균하였다.
<비교예 1> 선박평형수의 살균 2
선박평형수에 전자선을 0.1 kGy의 조사량으로 조사하여 선박평형수를 살균하였다.
<비교예 2> 선박평형수의 살균 3
선박평형수에 전자선을 0.1 kGy 및 200 nm 파장수인 자외선을 조사하여 선박평형수를 살균하였다.
<실험예 1> 선박평형수 살균효율 분석
본 발명에 따른 실시예 1 및 비교예 1 내지 2에서 살균된 선박평형수의 살균효율을 분석하기 위하여 표준한천평판배양법(3% 염화나트륨이 포함된 한천배지사용, 30~35 ℃의 온도에서 24~48시간 동안 배양)을 이용하여 살균된 선박평형수 내에 존재하는 미생물의 개체수를 파악하는 살균효율 분석을 3회 수행하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
미생물 수 평균 살균효율 (%)
대조군 130 120 130 127
실시예 1 3 2 3 3 97.89
비교예 1 31 31 30 30 76.37
비교예 2 9 10 9 9 92.63
표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1에서 살균된 선박평형수는 약 98% 정도의 미생물이 살균되어 대부분의 미생물이 살균된 것을 알 수 있다. 반면, 비교예 1에서 전자선만이 조사된 선박평형수에는 전자선 조사에 의해 살균이 수행되었음에도 불구하고 잔류하는 미생물의 수가 많아 약 77% 정도의 살균효율을 나타내었다. 또한, 비교예 2에서 전자선 및 자외선이 조사된 선박평형수는 약 93%의 살균효율을 나타내었지만, 실시예 1의 선박평형수보다는 살균효율이 낮은 것을 알 수 있다. 이를 통하여, 본 발명에 따른 선박평형수 살균방법으로 가장 우수한 살균효율로 선박평형수를 살균할 수 있음을 확인하였다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
10 : 전자빔 가속기
20 : 오존주입부
30 : 선박평형수 저장조
40 : 압력펌프
50 : 수막형성부
51 : 이산화티타늄 판재
52 : 냉각코일
60 : 자외선 발생기

Claims (11)

  1. 해양미생물을 포함하는 선박평형수가 저장되는 선박평형수(ballast water) 저장조;
    상기 선박평형수 저장조에 저장된 선박평형수로 오존(O3)을 용해시키기 위하여 일단부가 선박평형수 저장조 내의 바닥과 근접하도록 연결되는 오존주입부;
    선박평형수 수막을 형성시키기 위하여 일단부가 상기 선박평형수 저장조와 연결되되, 수막이 흐르는 유로(flow passage)를 형성하는 이산화티타늄(TiO2) 판재와, 상기 이산화티타늄 판재를 냉각시키기 위하여 상기 이산화티타늄 판재 하부에 구비되는 냉각코일을 포함하는 수막형성부;
    상기 수막형성부의 이산화티타늄 판재를 따라 흐르는 선박형평수로 전자선을 조사하기 위하여 상기 이산화티타늄 판재 상부 중앙에 구비되는 전자빔 가속기; 및
    상기 수막형성부의 이산화티타늄 판재를 따라 흐르는 선박형평수에 자외선을 조사하기 위하여 상기 이산화티타늄 판재 상부 측면부에 구비되는 자외선 발생기를 포함하는 선박평형수 살균장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수막형성부는 선박평형수 저장조로부터 선박평형수를 이동시키기 위한 압력펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박평형수 살균장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 이산화티타늄(TiO2) 판재는 이산화티타늄이 코팅된 스테인레스 스틸판 또는 이산화티타늄 플레이트(plate)인 것을 특징으로 하는 선박평형수 살균장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 오존주입부에 공급되는 오존은 상기 전자빔 가속기의 가동 중에 발생하는 오존을 사용하는 것을 특징으로 하는 선박평형수 살균장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 자외선 발생기는 자외선 램프인 것을 특징으로 하는 선박평형수 살균장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 자외선 발생기는 전자선 차폐처리되는 것을 특징으로 하는 선박평형수 살균장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 선박평형수 살균장치는 선박평형수 저장조로부터 선박평형수를 수막형성부로 이동시키기 전 고형물을 분리할 수 있는 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박평형수 살균장치.
  8. 해양미생물을 포함하는 선박평형수에 오존을 공급하는 단계(단계 1);
    상기 오존이 공급된 선박평형수를 수막형성부로 공급하여 선박평형수 수막을 형성하는 단계(단계 2); 및
    상기 단계 2에서 형성된 선박평형수 수막으로 전자선 및 자외선을 조사하는 단계(단계 3)를 포함하는 선박평형수 살균방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 단계 2의 선박평형수 수막의 두께는 2 내지 20 mm인 것을 특징으로 하는 선박평형수 살균방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 단계 3의 전자선은 0.01 내지 50 kGy의 조사량으로 조사되는 것을 특징으로 하는 선박평형수 살균방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 단계 3의 자외선은 150 내지 260 nm 범위인 파장수인 것을 특징으로 하는 선박평형수 살균방법.
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