KR101261862B1 - 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치 - Google Patents

원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치 Download PDF

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Abstract

원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예들에 따른 휘발성 유기 화합물 저감 장치는, 수직 배관의 하단부로부터 수평으로 연장된 연장 배관과, 연장 배관의 단부에 회동 가능하도록 설치되어 연장 배관의 출구를 개폐하는 개폐판과, 개폐판을 가압하여 개폐판의 회동을 제어함으로써 연장 배관의 출구의 개방비를 조절하는 개방비 조절장치를 구비한다.

Description

원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치{VOC reducing apparatus for oil tanker}
본 발명은 원유 운반선에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원유의 초기 선적시 휘발성 유기 화합물의 발생을 저감하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치에 관한 것이다.
원유 운반선(oil tanker)은 생산지에서 채굴된 원유를 다수의 원유 저장용 화물창 내에 선적하여 소비처까지 원거리 수송하는 선박을 말한다. 이러한 원유 운반선에 있어서, 원유를 화물창 내에 선적하거나 운항하는 기간 중에 원유로부터 상당량의 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compound; 이하, VOC라 칭한다)이 발생하게 된다.
특히, VOC는 원유의 초기 선적시 수직 배관 내에서 많이 발생하게 된다. 원유 운반선에는, 원유 선적 배관망으로서, 생산지의 원유 저장 탱크로부터 원유가 공급되는 수평 배관과, 수평 배관으로부터 수직으로 이어져 화물창 내의 하단부까지 연장된 수직 배관이 마련되어 있다. 상기 수평 배관을 통해 공급된 원유는 수직 배관에서 중력에 의해 급격히 낙하하게 되는데, 이때 수직 배관 내의 상단부에서 과도한 압력 강하가 일어나게 된다. 이때, 수직 배관 내의 상단부 압력이 증기압보다 낮아지게 되고, 이에 따라 수직 배관 내의 상단부에서 원유로부터 VOC의 증발이 현저하게 일어나게 된다.
이와 같이 발생된 VOC는 예컨대, 메탄, 프로탄, 부탄 및 에탄과 같은 다양한 유기 화합물을 포함하고 있으며, 이들은 인체에 유해하고, 대기 중으로 배출될 경우 스모그 등의 원인이 되어 대기오염을 유발하게 된다. 구체적으로, VOC는 대기 중에서 이동성이 강하고, 냄새를 유발할 뿐만 아니라, 잠재적인 독성 및 발암성을 가지고 있으며, 산화질소 및 다른 화합물질과 광화학적으로 반응하여 오존을 형성하기 때문에 이들에 의한 환경오염은 특별히 관심을 집중시키고 있는 실정이다. 또한, 선박 내에서 발생된 VOC를 대기 중으로 배출할 경우, 그만큼 운송하는 원유의 손실이 일어나는 것이다. 따라서, 선박 내에서 VOC가 발생되는 것을 저감하여, VOC의 선외 배출을 억제할 필요가 있다.
본 발명의 실시예들은, 화물창에 원유를 초기 선적할 때 수직 배관 내에서 발생하는 휘발성 유기 화합물을 저감하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치를 제공한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 원유를 저장하는 화물창의 상부에 수평으로 설치된 수평 배관과, 상기 수평 배관으로부터 상기 화물창의 내부까지 수직으로 이어진 수직 배관을 구비한 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치에 있어서,
상기 수직 배관의 하단부로부터 수평으로 연장된 연장 배관; 상기 연장 배관의 단부에 회동 가능하도록 설치되어 상기 연장 배관의 출구를 개폐하는 개폐판; 및 상기 개폐판을 가압하여 상기 개폐판의 회동을 제어함으로써 상기 연장 배관의 출구의 개방비를 조절하는 개방비 조절장치;를 구비하는 것을 특징으로 하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치를 제공한다.
그리고, 상기 연장 배관의 단부는 경사지게 형성되고, 상기 개폐판의 상단부는 상기 연장 배관의 단부의 상단에 힌지 결합되며, 상기 개폐판의 하단부는 상하 방향으로 회동하면서 상기 연장 배관의 출구를 개폐할 수 있다.
또한, 상기 개방비 조절 장치는, 제1케이싱과, 상기 제1케이싱 내부에 수직 방향으로 이동 가능하도록 설치된 제1가압판과, 상기 제1가압판의 상부에서 상기 제1가압판에 일정한 압력을 인가하는 압력 인가 수단과, 상기 제1가압판의 저면에 결합되어 상기 개폐판을 수직 하방으로 가압하는 가압봉을 포함할 수 있다.
또한, 상기 압력 인가 수단은 스프링, 유압 및 공기압 중 적어도 하나를 이용한 것일 수 있다.
또한, 상기 제1케이싱 내부는 상기 제1가압판에 의해 상부 공간과 하부 공간으로 나뉘며, 상기 상부 공간은 밀폐되고, 상기 하부 공간은 개방되어 상기 하부 공간으로 유입된 원유에 의해 상기 제1가압판에 수직 상방의 유체 정압이 인가될 수 있다.
또한, 상기 제1케이싱의 측벽에는 상기 하부 공간과 연통된 원유 유입구가 형성되고, 상기 원유 유입구를 통해 상기 하부 공간으로 원유가 유입될 수 있다.
또한, 상기 제1케이싱의 하단부는 개방되며, 상기 제1케이싱의 하단부를 통해 상기 하부 공간으로 원유가 유입될 수 있다.
또한, 상기 개폐판의 외측 표면에는 상기 가압봉의 하단부를 안내하는 가이드 홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 개폐판의 외측 표면에는 가이드 부재가 설치되고, 상기 가이드 부재에는 가이드 홈이 형성되며, 상기 가압봉의 하단부에는 돌기가 형성되어, 상기 가압봉의 돌기가 상기 가이드 부재의 가이드 홈에 삽입됨으로써, 상기 가압봉과 개폐판이 결합될 수 있다.
또한, 상기 연장 배관의 출구의 개방을 보조하는 개방 보조장치;를 더 구비하며, 상기 개방 보조장치는, 제2케이싱과, 상기 제2케이싱 내부에 수직 방향으로 이동 가능하도록 설치된 제2가압판과, 상기 제2가압판의 저면에 결합된 링크와, 지지축에 회전 가능하도록 결합되는 것으로 일단부는 상기 링크의 하단부에 결합되고 타단부는 상기 개방비 조절장치의 제1가압판의 저면에 접촉하는 지렛대를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2케이싱 내부는 상기 제2가압판에 의해 상부 공간과 하부 공간으로 나뉘며, 상기 하부 공간은 밀폐되고, 상기 상부 공간은 개방되어 상기 상부 공간으로 유입된 원유에 의해 상기 제2가압판에 수직 하방의 유체 정압이 인가될 수 있다.
또한, 상기 지지축은 상기 개방 보조장치의 제2케이싱과 상기 개방비 조절장치의 제1케이싱 사이에서 상기 개방비 조절장치의 제1케이싱에 인접하게 배치될 수 있다.
또한, 상기 개방 보조장치의 제2케이싱의 측벽에는 상기 지렛대와 간섭되는 것을 피하기 위해 제1슬롯이 형성되고, 상기 개방비 조절장치의 제1케이싱의 측벽에도 상기 지렛대와 간섭되는 것을 피하기 위해 제2슬롯이 형성될 수 있다.
또한, 상기 개방 보조장치의 제2케이싱의 내측벽면에는 상기 지렛대와 함께 상하로 이동하면서 상기 제1슬롯을 막아서 상기 개방 보조장치의 제2케이싱 내부의 하부 공간의 밀폐 상태를 유지시키는 밀폐판이 설치될 수 있다.
또한, 박스;를 더 구비하며, 상기 박스 내에 상기 개방비 조절장치가 설치되고, 상기 연장 배관은 상기 박스 내부까지 연장될 수 있다. 이 경우, 상기 박스의 측벽에는 원유의 배출을 위한 제1개구가 형성될 수 있다.
또한, 박스;를 더 구비하며, 상기 박스 내의 일측에 상기 개방비 조절장치가 설치되고, 상기 박스 내의 타측에 상기 개방 보조장치가 설치되며, 상기 연장 배관은 상기 박스 내부까지 연장될 수 있다. 이 경우, 상기 박스의 측벽에는 원유의 배출을 위한 제1개구가 형성되고, 상기 박스의 천정벽에는 상기 개방 보조장치의 제2케이싱의 상부 공간으로 원유를 유입하기 위한 제2개구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 연장 배관은, 상기 수직 배관의 하단부에 연결되는 제1 연장 배관과, 상기 박스에 설치되며 상기 박스의 외부로부터 내부까지 연장된 제2 연장 배관으로 분할되고, 상기 제2 연장 배관의 상기 박스 내부에 위치한 단부에 상기 개폐판이 설치될 수 있다.
또한, 상기 제1 연장 배관의 단부와 상기 제2 연장 배관의 상기 박스 외부에 위치한 단부에는 각각 플랜지가 형성되고, 상기 플랜지들은 체결 수단에 의해 서로 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 휘발성 유기 화합물 저감 장치에 의하면, 화물창에 원유를 초기 선적할 때 수직 배관의 하단부에 연결된 연장 배관의 출구 개방비를 조절함으로써 수직 배관 내의 압력을 증기압 이상으로 유지할 수 있으므로, 수직 배관 내에서 발생하는 휘발성 유기 화합물을 저감할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 휘발성 유기 화합물 저감 장치는, 그 운용에 있어서 별도의 에너지를 필요로 하지 않으며, 그 구성이 단순하여 유지 보수가 용이하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 저감 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 휘발성 유기 화합물 저감 장치를 확대하여 도시한 분리 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 개폐판과 가압봉의 결합 구조의 다른 예를 도시한 사시도이다.
도 4, 도 5 및 도 6은 도 1과 도 2에 도시된 휘발성 유기 화합물 저감 장치의 작동을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 저감 장치를 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 개방 보조장치를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 저감 장치를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예들에 따른 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치에 대해 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 저감 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 휘발성 유기 화합물 저감 장치를 확대하여 도시한 분리 사시도이다.
도 1과 도 2를 함께 참조하면, 원유 운반선은 원유를 저장하여 장거리 운송하기 위한 선박으로서, 원유를 저장하는 화물창(10)을 구비하고 있으며, 또한 상기 화물창(10)에 원유를 선적하기 위한 원유 선적 배관망을 구비하고 있다. 상기 원유 선적 배관망은, 상기 화물창(10)의 상부에 수평으로 설치되는 수평 배관(20)과, 상기 수평 배관(20)으로부터 수직으로 이어져 상기 화물창(10) 내의 하단부까지 연장된 수직 배관(30)을 포함한다. 상기 수평 배관(20)은, 원유 운반선의 외부로부터, 예컨대 생산지의 원유 저장 탱크와 연결되며, 이를 통해 원유가 공급된다.
상기 원유 운반선에는 일반적으로 다수의 화물창(10)이 마련되지만, 도 1에는 설명의 편의와 명료한 도시를 위해 하나의 화물창(10)만 도시되어 있으며, 이하 도면들에서도 마찬가지이다.
전술한 바와 같이, 상기 화물창(10)에 원유를 초기 선적할 때, 상기 수직 배관(30) 내의 상단부(A로 표시된 부분)에서 압력이 증기압 아래로 떨어지는 현상으로 인해 VOC가 비교적 많이 발생된다.
이를 방지하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 저감 장치(100)는, 상기 수직 배관(30)의 하단부에 연결되는 연장 배관(110)과, 상기 연장 배관(110)의 출구(112)를 개폐하는 개폐판(120)과, 상기 개폐판(120)을 가압하여 연장 배관(110)의 출구(112)의 개방비를 조절하는 개방비 조절장치(130)를 구비한다.
상기 연장 배관(110)은 상기 수직 배관(30)의 하단부로부터 수평으로 연장된다. 상기 연장 배관(110)의 단부에는 상기 수직 배관(30)으로부터 상기 연장 배관(110)을 통해 공급되는 원유를 상기 화물창 (10) 내부로 배출하는 출구(112)가 형성된다. 상기 연장 배관(110)의 단부는 경사지게 형성되며, 이에 따라 상기 출구(112)는 대략 타원형의 형상을 가지게 된다.
상기 개폐판(120)은 상기 연장 배관(110)의 단부에 설치되어 상기 출구(112)를 개폐하는 것으로, 상기 출구(112)의 형상에 상응하는 타원형의 판 형상을 가질 수 있다. 상기 개폐판(120)의 상단부는 상기 연장 배관(110)의 단부의 상단에 힌지 결합되며, 이에 따라 그 하단부는 상하 방향으로 회동하면서 상기 연장 배관(110)의 출구(112)를 개폐할 수 있게 된다.
구체적으로, 상기 개폐판(120)의 상단부에는 힌지 결합 돌기(121)가 형성되고, 상기 힌지 결합 돌기(121)에는 힌지 핀(126)이 삽입되는 구멍이(122)이 형성된다. 그리고, 상기 연장 배관(110)의 상단에는 상기 힌지 결합 돌기(121)의 양측에 두 개의 힌지 핀 지지부(124)가 마련되고, 두 개의 힌지 핀 지지부(124) 각각에도 상기 힌지 핀(126)이 삽입되는 구멍(125)이 형성된다. 상기 개폐판(120)의 힌지 결합 돌기(121)를 상기 두 개의 힌지 핀 지지부(124) 사이에 삽입하고, 힌지 핀(126)을 상기 구멍들(125, 122)에 끼우게 되면, 상기 개폐판(120)의 상단부가 상기 연장 배관(110)의 단부 상단에 힌지 결합될 수 있다. 이와 같은 힌지 결합 구조는 단지 일 예에 불과하며, 이 외에도 다양한 방식의 힌지 결합 구조가 상기 개폐판(120)에 적용될 수 있을 것이다.
상기 개방비 조절장치(130)는, 미리 설정된 일정한 압력으로 상기 개폐판(120)을 가압하여 상기 개폐판(120)의 회동을 제어함으로써 연장 배관(110)의 출구(112)의 개방비를 조절하는 장치이다.
상기 개방비 조절 장치(130)는, 제1케이싱(131)과, 상기 제1케이싱(131) 내부에 수직 방향으로 이동 가능하도록 설치된 제1가압판(132)과, 상기 제1가압판(132)의 상부에서 상기 제1가압판(132)에 미리 설정된 일정한 압력을 인가하는 압력 인가 수단과, 상기 제1가압판(132)의 저면에 결합되어 상기 개폐판(120)을 수직 하방으로 가압하는 가압봉(137)을 포함한다.
구체적으로, 상기 제1케이싱(131)은 원통 형상을 가질 수 있으며, 그 내부에 상기 제1가압판(132)과 압력 인가 수단이 설치된다. 상기 제1가압판(132)에 의해 상기 제1케이싱(131) 내부는 상부 공간과 하부 공간으로 나뉘며, 상기 제1케이싱(131) 내부의 상부 공간은 밀폐된다. 상기 제1케이싱(131)의 하단부에는 바닥판(134)이 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 바닥판(134)의 중심에는 상기 가압봉(137)이 삽입되는 가압봉 삽입구(135)가 형성된다. 그리고, 상기 압력 인가 수단으로서, 상기 제1가압판(132) 상부의 밀폐된 공간에 스프링(133)이 설치될 수 있다. 상기 스프링(133)은 그 굵기와 탄성계수 등에 의해 결정되는 일정한 압력으로 상기 제1가압판(132)을 수직 하방으로 가압하게 된다. 상기 압력 인가 수단, 즉 스프링(133)이 상기 제1가압판(132)에 인가하는 압력은 상기 수직 배관(30) 내의 상단부(도 1에서 A로 표시된 부분)에서의 압력이 원유의 증기압 이상으로 나타날 수 있도록 설정될 수 있다. 한편, 상기 스프링(133) 이외에도 유압이나 공기압을 이용하거나, 이들 중 두 가지 이상을 함께 이용하는 다양한 압력 인가 수단이 채용될 수 있다.
상기 가압봉(137)은 상기 제1가압판(132)의 저면에 결합되어 상기 제1가압판(132)과 함께 수직 방향으로 이동할 수 있다. 상기 가압봉(137)은 그 하단부가 상기 개폐판(120)의 외측 표면에 접촉되며, 상기 제1가압판(132)에 인가된 일정 압력에 의해 상기 개폐판(120)을 수직 하방으로 가압한다. 상기 개폐판(120)이 회동함에 따라 상기 가압봉(137)과 개폐판(120)의 접촉 위치는 변하게 된다. 이에 따라, 상기 개폐판(120)의 외측 표면에는 상기 가압봉(127)의 하단부를 안내하는 가이드 홈(127)이 소정 깊이로 형성될 수 있다.
상기 가압봉(137)에는 수직 하방의 압력이 인가되고, 상기 개폐판(120)에는 연결 배관(110) 내의 원유의 유체 압력이 인가되므로, 상기 가압봉(137)과 개폐판(120)은 서로 결합되지 않더라도 접촉 상태를 유지하면서 연동될 수 있다. 그러나, 상기 가압봉(137)과 개폐판(120)은 서로 결합될 수도 있으며, 이에 대해서는 뒤에서 예시된다.
그리고, 상기 제1케이싱(131)의 측벽에는 상기 제1가압판(132) 아래의 하부 공간과 연통된 원유 유입구(136)가 형성될 수 있으며, 이를 통해 상기 하부 공간으로 원유가 유입될 수 있다. 상기 제1가압판(132) 위의 상부 공간은 밀폐되어 원유가 유입되지 못하고, 제1가압판(132) 아래의 하부 공간에만 원유가 유입되므로 상기 제1가압판(132)에는 수직 상방의 유체 정압이 인가될 수 있다. 한편, 상기 제1케이싱(131)의 하단부에 바닥판(134)이 형성되지 않고 제1케이싱(131)의 하단부가 개방될 수 있으며, 이 경우 상기 원유 유입구(136)도 형성되지 않을 수 있다. 이 경우, 상기 제1가압판(132) 아래의 하부 공간에는 제1케이싱(131)의 개방된 하단부를 통해 원유가 유입되어 상기 제1가압판(132)에 수직 상방의 유체 정압이 인가될 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 제1가압판(132)에는 압력 인가 수단, 즉 스프링(133)에 의한 수직 하방의 압력이 인가될 뿐만 아니라 원유에 의한 수직 상방의 유체 정압이 인가된다. 다만, 상기 스프링(133)에 의한 수직 하방의 압력은 항상 상기 제1가압판(132)에 인가되며, 원유에 의한 수직 상방의 유체 정압은 상기 화물창(10) 내에 원유가 일정 높이까지 채워진 후에 상기 제1가압판(132)에 인가될 수 있다. 그리고, 상기 화물창(10) 내에 원유가 채워짐에 따라 상기 제1가압판(132)에 가해지는 유체 정압의 크기는 증가하게 된다. 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.
도 3은 도 2에 도시된 개폐판과 가압봉의 결합 구조의 다른 예를 도시한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 상기 개폐판(120)의 외측 표면에는 소정 간격을 두고 나란하게 연장된 두 개의 가이드 부재(128)가 설치되고, 상기 두 개의 가이드 부재(128) 각각에는 가이드 홈(129)이 형성된다. 상기 가압봉(137)의 하단부에는 양측으로 돌출된 두 개의 돌기(138)가 형성된다. 한편, 상기 가압봉(137)의 하단부에는 하나의 돌기(138)가 형성되고, 상기 개폐판(120)의 외측 표면에도 하나의 가이드 부재(128)만 설치될 수 있다.
상기 가압봉(137)의 돌기(138)가 상기 가이드 부재(128)에 형성된 가이드 홈(129)에 삽입됨으로써, 상기 가압봉(137)과 개폐판(120)의 결합이 이루어질 수 있으며, 상기 개폐판(120)이 회동함에 따라 상기 가압봉(137)과 개폐판(120)의 접촉 위치가 변할 수 있게 된다. 상기한 바와 같이, 상기 가압봉(137)의 하단부에 하나의 돌기(138)가 형성되고, 상기 개폐판(120)의 외측 표면에도 하나의 가이드 부재(128)만 설치된 경우에는, 상기 돌기(138)와 가이드 홈(129)의 내측면 사이의 마찰이 적기 때문에 상기 돌기(138)가 가이드 홈(129)을 따라 보다 원활하게 이동 가능하게 되고, 이에 따라 상기 가압봉(137)의 승강이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
이하에서는, 상기한 구성을 가진 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 저감 장치의 작동을 설명하기로 한다.
도 4, 도 5 및 도 6은 도 1과 도 2에 도시된 휘발성 유기 화합물 저감 장치의 작동을 설명하기 위한 도면들이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 원유를 선적하기 전에는 개방비 조절장치(130)의 압력 인가 수단, 즉 스프링(133)으로부터 제1가압판(132)을 통해 전달된 압력에 의해 가압봉(137)이 개폐판(120)을 수직 하방으로 가압하고 있는 상태이므로, 연장 배관(110)의 출구(112)는 개폐판(120)에 의해 완전히 닫힌 상태가 유지된다. 전술한 바와 같이, 상기 압력 인가 수단이 제1가압판(132)에 인가하는 압력은 상기 수직 배관(30) 내의 상단부(도 1에서 A로 표시된 부분)에서의 압력이 원유의 증기압 이상으로 나타날 수 있도록 설정될 수 있다.
원유의 선적이 시작되면, 수직 배관(30)을 통해 공급되는 원유가 연장 배관(110) 내로 유입된다. 이때에도, 연장 배관(110) 내의 원유가 개폐판(120)을 미는 압력이 가압봉(137)이 개폐판(120)을 미는 압력보다 낮으므로 개폐판(120)은 움직이지 않고 연장 배관(110)의 출구(112)는 닫힌 상태가 유지된다.
상기한 바와 같이, 원유의 선적 초기에는 연장 배관(110)의 출구(112)가 개폐판(120)에 의해 닫힌 상태가 유지되므로, 원유는 화물창(10) 내로 배출되지 못하고 연장 배관(110)과 수직 배관(30) 내부를 빠르게 채우게 된다. 연장 배관(110)과 수직 배관(30) 내부에 원유가 채워진 후에도, 상기 가압봉(137)으로부터 상기 개폐판(120)에 가해지는 압력으로 인해 연장 배관(110)의 출구(112)는 닫힌 상태가 유지될 수 있으며, 이에 따라 원유는 연장 배관(110)과 수직 배관(30) 내에서 가압된다. 이에 따라, 수직 배관(30) 내의 상단부 압력이 높아져 증기압 이상의 압력에 도달하게 된다. 따라서, 원유의 초기 선적 시 수직 배관(30) 내에서 VOC의 발생이 현저하게 줄어들게 된다.
다음으로, 도 5를 참조하면, 전술한 바와 같이, 상기 수직 배관(30) 내의 상단부에서의 압력이 원유의 증기압 이상이 되도록 상기 제1가압판(132)에 인가되는 압력이 설정되어 있다. 따라서, 수직 배관(30) 내의 상단부 압력이 증기압 이상의 압력에 도달하면, 원유가 개폐판(120)을 미는 압력이 제1가압판(132)에 연결된 가압봉(137)이 개폐판(120)을 미는 압력보다 높아지게 되므로, 상기 개폐판(120)은 가압봉(137)을 밀어 올리면서 위쪽으로 약간 회동할 수 있게 된다. 이로 인해, 연장 배관(110)의 출구(112)가 개방되어 연장 배관(110) 내의 원유가 출구(112)를 통해 화물창(10) 내부로 배출된다.
다음으로, 도 6을 참조하면, 원유의 선적이 진행됨에 따라, 화물창(10) 내의 원유의 높이는 높아지게 된다. 원유의 높이가 개방비 조절 장치(130)의 제1케이싱(131)에 형성된 원유 유입구(136)의 높이에 도달하게 되면, 원유 유입구(136)를 통해 제1케이싱(131) 내부의 하부 공간으로 원유가 유입된다. 이와 같이 제1케이싱(131) 내부로 유입된 원유에 의해 제1가압판(132)에는 유체 정압이 수직 상방으로 인가된다. 이에 따라, 제1가압판(132)과 가압봉(137)이 위쪽으로 이동하게 되므로, 개폐판(120)은 연장 배관(110)의 출구(112)를 통해 배출되는 원유의 압력에 의해 위쪽으로 더 회동하게 되고, 연장 배관(110)의 출구(112)는 더 많이 개방되며, 화물창(10) 내로 유입되는 원유의 유량이 증가된다. 그리고, 상기 화물창(10) 내의 원유의 높이가 높아지면서 상기 제1가압판(132)에 가해지는 유체 정압의 크기도 증가하게 되므로, 상기 연장 배관(110)의 출구(112)의 개방비는 더욱 증가하게 된다.
상기한 바와 같이, 상기 휘발성 유기 화합물 저감 장치(100)에 의하면, 화물창(10)에 원유를 선적할 때 수직 배관(30)의 하단부에 연결된 연장 배관(110)의 출구(112) 개방비를 조절함으로써 수직 배관(30) 내의 압력을 증기압 이상으로 유지할 수 있다. 따라서, 원유의 초기 선적 시, 수직 배관 내에서 VOC의 발생을 현저하게 줄일 수 있게 된다. 그리고, 상기 휘발성 유기 화합물 저감 장치(100)는, 압력 인가 수단, 즉 스프링(133)의 압력과 화물창(10) 내에 채워지는 원유의 유체 정압에 의해 작동되므로, 그 운용에 있어서 별도의 에너지를 필요로 하지 않으며, 그 구성이 단순하여 유지 보수가 용이한 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 저감 장치를 도시한 도면이고, 도 8은 도 7에 도시된 개방 보조장치를 도시한 사시도이다.
도 7과 도 8을 함께 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 저감 장치(200)는, 상기 수직 배관(30)의 하단부에 연결되는 연장 배관(110)과, 상기 연장 배관(110)의 출구(112)를 개폐하는 개폐판(120)과, 상기 개폐판(120)을 가압하여 연장 배관(110)의 출구(112)의 개방비를 조절하는 개방비 조절장치(130)를 포함한다.
상기 구성 요소들은 전술한 도 1과 도 2에 도시된 실시예의 구성 요소들과 동일하고, 이에 따른 효과도 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 저감 장치(200)는, 지렛대(244)를 이용하여 원유의 유체 정압을 증폭시켜 상기 연장 배관(110)의 출구(112) 개방을 보조하는 개방 보조장치(240)를 더 포함한다.
상기 개방 보조장치(240)는, 제2케이싱(241)과, 상기 제2케이싱(241) 내부에 설치된 제2가압판(242)과, 상기 제2가압판(242)의 저면에 결합된 링크(243)와, 상기 링크(243)의 하단부에 결합된 지렛대(244)를 포함한다.
구체적으로, 상기 제2케이싱(241)은 원통 형상을 가질 수 있으며, 그 내부에 상기 제2가압판(242)이 수직 방향으로 이동 가능하도록 설치된다. 상기 제2가압판(242)에 의해 상기 제2케이싱(241) 내부는 상부 공간과 하부 공간으로 나뉜다. 상기 제2케이싱(241) 내부의 상부 공간은 개방되며, 이에 따라 상기 제2가압판(242)에는 원유의 유체 정압이 수직 하방으로 인가될 수 있다. 상기 제2케이싱(241) 내부의 하부 공간은 밀폐되며, 여기에는 불활성 가스가 채워질 수 있다.
상기 링크(243)는 상기 제2가압판(242)의 저면에 결합되어 상기 제2가압판(242)과 함께 수직 방향으로 이동할 수 있다. 상기 링크(243)의 하단부는 링크 핀(248)에 의해 상기 지렛대(244)의 일단부와 결합된다.
상기 지렛대(244)는 받침점 역할을 하는 지지축(245)에 회전 가능하도록 결합되며, 상기 지지축(245)은 상기 개방 보조장치(240)의 제2케이싱(241)과 상기 개방비 조절장치(130)의 제1케이싱(131) 사이에 위치하되, 상기 개방비 조절장치(130)의 제1케이싱(131)에 인접하게 배치된다. 상기 지렛대(244)의 일단부는 상기 링크(243)에 결합되어 힘점 역할을 하게 되고, 타단부는 상기 개방비 조절장치(130)의 제1가압판(132) 아래에 위치하여 작용점 역할을 하게 된다.
상기 개방 보조장치(240)의 제2케이싱(241)의 측벽에는 상기 지렛대(244)와 간섭되는 것을 피하기 위해 제1슬롯(246)이 형성되고, 상기 개방비 조절장치(130)의 제1케이싱(131)의 측벽에도 상기 지렛대(244)와 간섭되는 것을 피하기 위해 제2슬롯(139)이 형성된다.
상기 개방 보조장치(240)의 제2케이싱(241) 내부의 하부 공간은 원유가 유입되지 못하도록 밀폐 상태가 유지되어야 한다. 이를 위해, 상기 제2케이싱(241)의 내측벽면에는 상기 지렛대(244)와 함께 상하로 이동하면서 상기 제1슬롯(246)을 막아서 상기 제2케이싱(241) 내부의 하부 공간의 밀폐 상태를 유지시키는 밀폐판(247)이 설치된다.
이하에서는, 상기한 구성을 가진 개방 보조장치(240)의 작용에 대해 설명하기로 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 화물창(10) 내에 채워진 원유의 높이가 개방 보조장치(240)의 제2케이싱(241)의 상단부에 도달하면, 제2케이싱(241)의 상부 공간으로 원유가 유입되어 제2가압판(242)에 수직 하방의 유체 정압이 인가된다. 수직 하방의 유체 정압에 의해 제2가압판(242)과 함께 링크(243)가 아래쪽으로 이동하면서 지렛대(244)의 일단부를 누르게 되므로, 지렛대(244)의 타단부는 개방비 조절장치(130)의 제1가압판(132)의 저면에 접촉되어 제1가압판(132)을 밀어 올리게 된다. 이에 따라, 가압봉(137)이 위쪽으로 더 이동하게 되므로, 개폐판(120)도 위쪽으로 더 회동하게 된다. 따라서, 연장 배관(110)의 출구(112)는 더 많이 개방되고, 화물창(10) 내로 유입되는 원유의 유량이 더욱 증가되어, 종래의 수직 배관(30)으로부터 바로 화물창(10) 내로 유입되는 경우의 유량과 유사한 유량을 얻을 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 저감 장치를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 저감 장치(300)는, 새로 건조되는 선박이나 기존의 선박에 장착이 용이하도록, 하나의 박스(350) 내에 구성 요소들이 설치된 모듈로 이루어진다.
구체적으로, 상기 휘발성 유기 화합물 저감 장치(300)는, 박스(350)와, 상기 박스(350) 내의 일측에 배치된 상기 개방비 조절장치(130)와, 상기 박스(350) 내의 타측에 배치된 상기 개방 보조장치(240)와, 상기 수직 배관(30)의 하단부로부터 상기 박스(350) 내부까지 연장된 연장 배관(310)을 포함한다.
상기 개방비 조절장치(130)와 개방 보조장치(240)는 전술한 실시예들에서와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
상기 연장 배관(310)은 제1 연장 배관(311)과 제2 연장 배관(312)으로 분할된다. 상기 제1 연장 배관(311)은 상기 수직 배관(30)의 하단부에 연결되며, 상기 제2 연장 배관(312)은 상기 박스(350)에 설치된다. 상기 제2 연장 배관(312)은 상기 박스(350)의 외부로부터 내부까지 연장되고, 상기 제2 연장 배관(312)의 박스(350) 내부에 위치한 단부에 상기 개폐판(120)이 설치된다. 상기 제1 연장 배관(311)의 단부와 제2 연장 배관(312)의 박스(350) 외부에 위치한 단부에는 각각 플랜지(313, 314)가 형성된다.
상기 박스(350)는 사각형 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 즉, 상기 박스(350)는 그 내부에 설치되는 구성 요소들을 지지할 수 있는 구조물의 형태를 가질 수 있다.
상기 박스(350)의 측벽에는 원유의 배출을 위한 제1개구(352)가 형성되고, 상기 박스(350)의 천정벽에는 상기 개방 보조장치(240)의 제2케이싱(241)의 상부 공간으로 원유를 유입하기 위한 제2개구(354)가 형성될 수 있다.
상기 박스(350)를 화물창(10) 내부에 설치하기 전에, 상기 개방비 조절장치(130)와, 개방 보조장치(240)와, 제2 연장 배관(312)을 미리 상기 박스(350)에 설치한다. 그 다음에, 상기 화물창(10)의 바닥면 상에 상기 박스(350)를 설치하고, 상기 제1 연장 배관(311)의 플랜지(313)와 제2 연장 배관(312)의 플랜지(314)를 볼트와 너트 등의 체결 수단을 사용하여 결합함으로써, 상기 제1 연장 배관(311)과 제2 연장 배관(312)을 연결할 수 있다.
한편, 상기한 구성은 도 1과 도 2에 도시된 실시예에도 적용될 수 있으며, 이 경우 상기 박스(350) 내에는 개방 보조장치(240) 없이 개방비 조절장치(130)만 설치될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 저감 장치(300)는, 하나의 박스(350) 내에 구성 요소들이 설치된 모듈로 이루어지고, 이러한 모듈은 미리 제작해 둘 수 있다. 따라서, 새로 건조되는 선박뿐만 아니라 기존의 선박에도 용이하게 설치될 수 있으며, 구성이 단순화되어 유지 보수도 용이하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10...화물창 20...수평 배관
30...수직 배관
100,200,300..휘발성 유기 화합물 저감 장치
110,310...연장 배관 112...출구
120...개폐판 121...힌지 결합 돌기
122,125...구멍 124...힌지 핀 지지부
126...힌지 핀 127,129...가이드 홈
128...가이드 부재 130...개방비 조절장치
131...제1케이싱 132...제1가압판
133...스프링 134...바닥판
135...가압봉 삽입구 136...원유 유입구
137...가압봉 138...돌기
139...제2슬롯 240...개방 보조장치
241...제2케이싱 242...제2가압판
243...링크 244...지렛대
245...지지축 246...제1슬롯
247...밀폐판 248...링크 핀
311...제1 연장 배관 312...제2 연장 배관
313,314..플랜지 350...박스
352...제1개구 354...제2개구

Claims (22)

  1. 원유를 저장하는 화물창의 상부에 수평으로 설치된 수평 배관과, 상기 수평 배관으로부터 상기 화물창의 내부까지 수직으로 이어진 수직 배관을 구비한 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치에 있어서,
    상기 수직 배관의 하단부로부터 수평으로 연장된 연장 배관;
    상기 연장 배관의 단부에 회동 가능하도록 설치되어 상기 연장 배관의 출구를 개폐하는 개폐판; 및
    상기 개폐판을 가압하여 상기 개폐판의 회동을 제어함으로써 상기 연장 배관의 출구의 개방비를 조절하는 개방비 조절장치;를 포함하며,
    상기 개방비 조절 장치는, 제1케이싱과, 상기 제1케이싱 내부에 수직 방향으로 이동 가능하도록 설치된 제1가압판과, 상기 제1가압판의 상부에서 상기 제1가압판에 일정한 압력을 인가하는 압력 인가 수단과, 상기 제1가압판의 저면에 결합되어 상기 개폐판을 수직 하방으로 가압하는 가압봉을 포함하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 연장 배관의 단부는 경사지게 형성되고, 상기 개폐판의 상단부는 상기 연장 배관의 단부의 상단에 힌지 결합되며, 상기 개폐판의 하단부는 상하 방향으로 회동하면서 상기 연장 배관의 출구를 개폐하는 것을 특징으로 하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 압력 인가 수단은 스프링, 유압 및 공기압 중 적어도 하나를 이용한 것임을 특징으로 하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1케이싱 내부는 상기 제1가압판에 의해 상부 공간과 하부 공간으로 나뉘며, 상기 상부 공간은 밀폐되고, 상기 하부 공간은 개방되어 상기 하부 공간으로 유입된 원유에 의해 상기 제1가압판에 수직 상방의 유체 정압이 인가되는 것을 특징으로 하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제1케이싱의 측벽에는 상기 하부 공간과 연통된 원유 유입구가 형성되고, 상기 원유 유입구를 통해 상기 하부 공간으로 원유가 유입되는 것을 특징으로 하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제1케이싱의 하단부는 개방되며, 상기 제1케이싱의 하단부를 통해 상기 하부 공간으로 원유가 유입되는 것을 특징으로 하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 개폐판의 외측 표면에는 상기 가압봉의 하단부를 안내하는 가이드 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 개폐판의 외측 표면에는 가이드 부재가 설치되고, 상기 가이드 부재에는 가이드 홈이 형성되며, 상기 가압봉의 하단부에는 돌기가 형성되어, 상기 가압봉의 돌기가 상기 가이드 부재의 가이드 홈에 삽입됨으로써, 상기 가압봉과 개폐판이 결합되는 것을 특징으로 하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  10. 제 1항, 제 2항, 또는 제 4항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연장 배관의 출구의 개방을 보조하는 개방 보조장치;를 더 구비하며,
    상기 개방 보조장치는, 제2케이싱과, 상기 제2케이싱 내부에 수직 방향으로 이동 가능하도록 설치된 제2가압판과, 상기 제2가압판의 저면에 결합된 링크와, 지지축에 회전 가능하도록 결합되는 것으로 일단부는 상기 링크의 하단부에 결합되고 타단부는 상기 개방비 조절장치의 제1가압판의 저면에 접촉하는 지렛대를 포함하는 것을 특징으로 하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제2케이싱 내부는 상기 제2가압판에 의해 상부 공간과 하부 공간으로 나뉘며, 상기 하부 공간은 밀폐되고, 상기 상부 공간은 개방되어 상기 상부 공간으로 유입된 원유에 의해 상기 제2가압판에 수직 하방의 유체 정압이 인가되는 것을 특징으로 하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 지지축은 상기 개방 보조장치의 제2케이싱과 상기 개방비 조절장치의 제1케이싱 사이에서 상기 개방비 조절장치의 제1케이싱에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 개방 보조장치의 제2케이싱의 측벽에는 상기 지렛대와 간섭되는 것을 피하기 위해 제1슬롯이 형성되고, 상기 개방비 조절장치의 제1케이싱의 측벽에도 상기 지렛대와 간섭되는 것을 피하기 위해 제2슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 개방 보조장치의 제2케이싱의 내측벽면에는 상기 지렛대와 함께 상하로 이동하면서 상기 제1슬롯을 막아서 상기 개방 보조장치의 제2케이싱 내부의 하부 공간의 밀폐 상태를 유지시키는 밀폐판이 설치된 것을 특징으로 하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    박스;를 더 구비하며,
    상기 박스 내에 상기 개방비 조절장치가 설치되고, 상기 연장 배관은 상기 박스 내부까지 연장된 것을 특징으로 하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 박스의 측벽에는 원유의 배출을 위한 제1개구가 형성된 것을 특징으로 하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  17. 제 10항에 있어서,
    박스;를 더 구비하며,
    상기 박스 내의 일측에 상기 개방비 조절장치가 설치되고, 상기 박스 내의 타측에 상기 개방 보조장치가 설치되며, 상기 연장 배관은 상기 박스 내부까지 연장된 것을 특징으로 하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 박스의 측벽에는 원유의 배출을 위한 제1개구가 형성되고, 상기 박스의 천정벽에는 상기 개방 보조장치의 제2케이싱의 상부 공간으로 원유를 유입하기 위한 제2개구가 형성된 것을 특징으로 하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 연장 배관은, 상기 수직 배관의 하단부에 연결되는 제1 연장 배관과, 상기 박스에 설치되며 상기 박스의 외부로부터 내부까지 연장된 제2 연장 배관으로 분할되고, 상기 제2 연장 배관의 상기 박스 내부에 위치한 단부에 상기 개폐판이 설치되는 것을 특징으로 하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제1 연장 배관의 단부와 상기 제2 연장 배관의 상기 박스 외부에 위치한 단부에는 각각 플랜지가 형성되고, 상기 플랜지들은 체결 수단에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  21. 제 17항에 있어서,
    상기 연장 배관은, 상기 수직 배관의 하단부에 연결되는 제1 연장 배관과, 상기 박스에 설치되며 상기 박스의 외부로부터 내부까지 연장된 제2 연장 배관으로 분할되고, 상기 제2 연장 배관의 상기 박스 내부에 위치한 단부에 상기 개폐판이 설치되는 것을 특징으로 하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 제1 연장 배관의 단부와 상기 제2 연장 배관의 상기 박스 외부에 위치한 단부에는 각각 플랜지가 형성되고, 상기 플랜지들은 체결 수단에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
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