KR101299692B1

KR101299692B1 - 유출원유 제거장치

Info

Publication number: KR101299692B1
Application number: KR1020120033081A
Authority: KR
Inventors: 박용수
Original assignee: 박용수; 이성빈; 김영기
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-09-17

Abstract

본 발명은 해상에서 원유유출사고가 발생할 경우 유출된 원유를 제거하기 위한 유출원유 제거장치에 관한 것이다. 본 발명은 유출원유를 비닐팩에 담아 밀봉함으로써 수면에서 유출된 원유를 제거하는 것에 특징이 있다.

Description

유출원유 제거장치{APPARATUS FOR REMOVING OIL}

본 발명은 해상을 통한 원유수송과정에 자연재해나 충돌사고 등으로 원유 유출사고가 발생하였을 때 수면으로 부유된 유출원유를 신속하게 제거하기 위한 유출 원유 제거장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해양에서 원유 유출사고가 발생되면 수면으로 부상한 유출 원유를 비닐팩(이하 '비닐팩'이라 함)속으로 수거한 뒤 비닐팩을 밀봉하여 배출함으로써 유출원유의 확산을 방지하고, 수면으로 부유된 유출원유가 담긴 비닐팩을 별도의 수거선박을 이용하여 수거함으로써 유출원유를 수면에서 제거할 수 있는 유출원유 제거장치에 관한 것이다.

거의 모든 세계 각국에서는 현재에도 원유를 에너지원으로 사용하고 있다.

주지하고 있는 바와 같이 원유는 대체로 유조선으로 수송하므로 원유 수송도중 태풍과 같은 자연재해나, 암초에 의한 유조선의 좌초, 난파, 선박간의 충돌 사고 등으로 바다에 다량의 원유가 유출되는 사고가 종종 발생하고 있다.

바다에서 원유 유출사고가 발생하면, 수면으로 부상한 유출원유가 파도와 해류에 밀려 해안으로 밀려오게 되므로 먼바다와 근해에서 양식하는 각종 어패류, 해조류 및 어류는 물론 햇빛차단에 의해 수중생물이 집단폐사하고, 유출원유를 뒤집어 쓴 조류나 바다생물은 거의 사망하는 등 회복하기 어려운 심각한 환경파괴가 발생하며, 인류에게도 심각한 재앙이 되고 있다.

따라서, 원유유출 사고를 미연에 방지하는 것은 두말이 필요없는 당연한 것이나 사고는 예측할 수 없는 불가항력적인 것이므로 불가피하게 원유 유출사고가 발생할 경우 신속히 대응하여 피해를 최소화하는 것은 매우 중요한 의미가 있다.

특히, 해양에서 원유유출 사고가 발생하면, 비중이 가벼운 원유는 수면위로 떠오른 뒤 사방으로 확산되고, 일정시간이 지나면 수면에 떠오른 유출원유가 서로 엉겨붙으면서 수분과 결합하여 에멀젼이 진행되면서 수중으로 침전되고, 침전된 원유 에멀젼덩어리가 해류를 타고 깊은 바닷속까지 퍼져나가므로 피해범위가 확산되고, 또한 침전된 원유 덩어리에서 떨어져 나오는 크고 작은 원유입자들이 수면으로 계속 떠오르기 때문에 피해가 장기간 지속되는 문제가 발생한다.

현재 이용되고 있는 유출원유 제거방법으로는 크게 물리적, 화학적, 생물학적 제거방식과 방법이 있다.

물리적 원유제거방식은 인력으로 유출원유를 일일이 닦아내거나 퍼내거나 쓸어내거나 흡착하여 제거하는 방식이고, 화학적 원유제거방법은 유화제(중화제)를 수면위로 살포하여 원유입자를 미세하게 분해시켜 먼바다로 퍼지게 하거나 물속으로 가라앉혀 제거하는 방식이며, 생물학적 원유제거 방법은 호기성 유용 미생물을 원유에 살포하여 원유성분을 분해/제거하는 방법을 말한다.

전술한 유출원유 제거방식과 제거방법은 방식과 방법에 따라 제각기 다른 장/단점이 있는데, 물리적 원유제거 방식은 원유를 확실히 제거할 수 있는 강점이 있으나, 장비나 수작업에 의존해야 하므로 원유 제거효율이 매우 낮고, 많은 인원과 장비가 소요되는 단점이 있으며, 화학적 원유제거 방법은 원유를 미세입자로 분해시켜 먼바다로 분산시키거나 바닷속으로 가라앉혀 제거하므로 물속으로 가라앉은 원유 침전물이 수면으로 떠오르면서 해양을 장기간 오염시키는 문제가 있고, 미생물에 의한 원유제거 방법은 비교적 안전하고 효과적인 장점이 있으나, 원유분해 시간이 길어 풍랑과 파고가 심하고 해류 이동이 심한 바다에서는 원유에 미생물이 활착되기 어렵기 때문에 해양보다는 육지나 해변의 원유제거에 보다 유용하다.

본 발명은 유출 원유를 제거함에 있어 물리적 원유제거방법과 관련이 있어 이를 보다 구체적으로 설명한다.

현재 이용되고 있는 물리적 원유제거 방식은 흡착포를 오염된 수면위에 덮어 흡착포에 수면에 떠다니는 유출원유를 흡착한 뒤 오염된 흡착포를 수거하여 유출원유를 제거하는 방식과, 회수선박을 유출원유로 오염된 지역을 이동하면서 회수선의 도크 사이로 유입되는 해수와 유출원유를 저장탱크에 수거한 뒤, 비중 차를 이용하여 해수는 바다로 배출시킴으로써 유출원유만을 선별적으로 수거하는 방식과, 수면위에 뜬 유출원유를 흡입펌프로 빨아들여 수거하는 방식과 회수선에 회전 수차를 장착하여 도크속으로 유입되는 해수와 유출원유를 회전수차로 제거하는 방식 등이 제안된 바 있다.

그러나 전술한 바와 같은 물리적 원유제거 방식은 유출원유를 집중적으로 제거하므로 효과면에서 가장 효과적인 장점이 있지만 많은 인력이 요구되고 다량의 흡착포가 요구되는 등 많은 장비와 소모품이 소요되는 단점이 있고, 흡착포의 수거가 어려우며, 날씨나 환경의 영향으로 선박을 운행하지 못해 흡착포를 적시에 회수하지 못할 경우 흡착포가 물속에 가라앉아 원유가 에멀젼화되고 침전된 원유 에멀젼덩어리에서 원유입자들이 지속적으로 수면으로 떨어져 나오면서 해양을 지속적으로 오염시키는 문제가 있고, 비중차에 의한 원유제거방식은 대형 저장탱크를 회수선에 갖추고 있어 기동성이 떨어지고, 소요비용이 많은 단점이 있으며, 흡입방식은 흡입관을 수면 아래에 설치하여 수면위로 부상한 유출원유를 흡입하기 때문에 풍랑과 파고가 심한 바다에서는 효과가 낮고, 흡입한 해수나 유출원유를 저장하기 위한 대형 저장탱크를 갖추고 있어 기동성이 떨어지는 단점이 있다.

이상과 같이 물리적인 원유제거 방식뿐만 아니라 현재까지 제안된 많은 유출원유 제거방식 및 방법들은 실제로 현장에서 활용되지 못하고 있고, 그에 관한 활발한 연구에도 현재까지 성과는 미미한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 바다에 유출된 원유를 제거함에 있어 회수선의 도크사이로 유입되는 해수와 함께 부유된 유출원유를 비닐팩에 담아 밀봉한 뒤 배출함으로써 유출원유의 확산을 방지할 수 있는 유출원유 제거장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 유출원유 제거장치의 해결수단은,

내부가 빈 드럼(310)의 일측에 드럼 플랜지(312)가 마련되고, 드럼(310)의 원주면에 길이방향으로 압축된 끝 부분이 막힌 비닐팩(302)을 포함하는 비닐팩 카트리지(300)와;

회수선의 내부로 유입되는 해수를 배출하는 배출구(212)에 결합된 연결부재(211b)에 슬라이드 가능하게 결합되어 배출구(212)를 개폐시키고, 상기 비닐팩 카트리지(300)를 상기 배출구(212)와 연결되도록 지지하는 카트리지 교환장치(400)와;

상기 드럼(310)의 말단과 연결되도록 선체프레임(211a)에 고정되고 해수가 유입된 비닐팩(302)의 외경을 가압하여 직경을 축소시키기 위한 비닐팩 바이스수단(500)과;

상기 비닐팩 바이스수단(500)에 의해 외경이 축소된 비닐팩(302)의 둘레를 밀봉시키기 위한 비닐팩 밀봉수단(600) 및;

상기 비닐팩 바이스수단(500)과 비닐팩 밀봉수단(600)의 구동을 제어하기 위한 제어수단의 구성에 구현될 수 있다.

본 발명은 수면으로 부유된 유출원유를 해수와 함께 비닐팩속에 담아 밀봉한 뒤 회수선 밖으로 배출함으로써 유출원유의 확산을 방지할 수 있고, 또한 유출원유가 담긴 비닐팩이 물위에 떠 있기 때문에 길게 연결된 비닐팩에 의해 오일확산을 방지하는 오일휀스 기능을 기대할 수 있으며, 또한 기상상태나 해상조건이 나빠 비닐팩을 바로 수거하지 않더라도 비닐팩이 물속으로 가라앉지 않기 때문에 비닐팩 수거에 따른 시간적 여유를 확보할 수 있다.

또한, 본 발명은 유출원유 회수선박에 대형 저장탱크를 설치할 필요가 없고 또 다량의 흡착포를 사용하지 않더라도 그 이상의 효과를 기대할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유출원유 제거장치가 장착된 유출원유 회수선의 측면도,
도 2는 본 발명에 따른 유출원유 제거장치가 장착된 유출원유 회수선의 정면도,
도 3은 도 1에 도시된 도크의 배출구(A구간)을 발췌하여 도시한 도면으로, 도 3(a)은 배면도, 도 3(b)은 평면도, 도 3(c)은 정면도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 비닐팩 카트리지를 예시한 사시도 및 종단면도,
도 5a는 본 발명에 따른 유출원유 제거장치를 예시한 일측 단면도,
도 5b는 본 발명에 따른 비닐팩 카트리지 교환장치를 배출구 입구쪽에서 바라 본 정면도,
도 5c는 도 5b에 도시된 비닐팩 카트리지 교환장치의 일측 단면도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 비닐팩 바이스수단을 회수선의 선미에서 바라 본 정면도로서, 비닐팩 바이스수단의 작동 전/후를 예시한 정면도,
도 6c의 (가),(나)는 비닐팩 바이스수단을 통과하는 비닐팩을 예시한 비닐팩 바이스수단의 요부단면도,
도 7은 본 발명에 따른 비닐팩 바이스수단에 의해 비닐팩의 직경을 함축시킨 상태를 예시한 비닐팩 바이스수단의 요부 단면도,
도 8a는 본 발명에 따른 비닐팩 밀봉수단을 회수선의 선미쪽에서 바라 본 정면도,
도 8b는 본 발명에 따른 비닐팩 밀봉구단 중 스테플러하우징을 예시한 단면도,
도 8c는 본 발명에 따른 스테플러하우징과 베이스하우징이 합체된 상태를 예시한 요부단면도,
도 8d는 본 발명에 따른 비닐팩 밀봉수단 중 스테플러하우징과 베이스하우징을 발췌하여 예시한 사시도,
도 8e는 본 발명에 따라 비닐팩이 밀봉된 상태를 예시한 요부 단면도.
도 9는 본 발명에 따라 유출원유가 담긴 비닐팩을 예시한 사시도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 유출원유 제거장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 유출원유 제거장치(100)를 갖춘 회수선(200)의 측면도 및 정면도를 예시한 것으로, 회수선(200)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 모선(도면에는 미도시)에 의해 견인될 수 있도록 모선과 연결되는 철제프레임(221)이 결합되는 가이드구멍(220)이 회수선(200)의 중앙에 관통되도록 연결될 수 있다.

철재 프레임(221)은 결합구멍(220)에 상하로 유격가능하게 결합하여 회수 선(200)의 운항시 파고에 대응하여 회수선(200)이 상하로 유동할 수 있도록 결합하는 것이 바람직하다.

또한, 회수선(200)은 자체의 동력으로 운항할 수 있는 엔진과 스크류(도면에는 미도시)를 마련하면 자체의 추진력으로 이동이 가능하다.

회수선(200)의 전방에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 유체유입 통로용 도크(210)가 마련되어 있고, 도크(210)에는 도크(210)속으로 유입되는 파고를 감쇄시키고 유입된 해수가 배출구(212)쪽으로 원활하게 흐르도록 가이드하며, 도크(210)속으로 이물질의 유입을 차단하기 위해 선수측 도크(210)의 입구측(210a)에서 배출구(212)의 입구쪽으로 연장된 격벽(214)들이 일정간격이 이격되게 배치되어 있다.

도 3을 참조하면, 도 3은 도 1에 도시된 회수선의 도크의 A구간을 발췌하여 도시된 것으로, 도 3(b)은 평면도이고, 도 3(a)과 도 3(c)은 배면도 및 정면도이다.

도크(210)는 도 1 내지 도 3(c)에 도시된 바와 같이 흘수선(L)이 도크(210)와 배출구(212)의 중앙에 위치되어 있고, 해수가 도크(210) 속으로 유입될 때 도크(210) 내의 에어를 도크(210) 밖으로 배출시키기 위해 도크(210)의 내부와 회수선(200)의 갑판 사이에 에어통로(참조번호 미표기)가 마련되어 있다.

도크(210)는 도 3(c)에 도시된 바와 같이 해수 입구쪽(210a)은 장방형 구조이고, 해수 배출구측(210b)은 원형구조로 이루어져 있다.

배출구(212)의 후단에는 이하에서 설명되어질 해수를 담을 수 있는 비닐팩 카트리지(300)와, 비닐팩(302)을 밀봉시키기 위해 비닐팩(302)의 외경을 작게 함축시키기 위한 비닐팩 바이스수단(500)과, 비닐팩의 직경을 소직경으로 함축시킨 뒤 함축된 부위를 밀봉시키기 위한 비닐팩 밀봉수단(600)이 순차적으로 배치된다.

따라서, 회수선(200)의 운항에 따라 도크(210) 속으로 해수가 유입될 때, 에어통로를 통해 도크내의 에어가 외부로 배기되고, 해수는 배출구(212) 쪽으로 배수되면서 배출구(212)에 연결된 비닐팩(302)속으로 해수가 유입되며 비닐팩(302)의 무게가 일정치에 도달하였을 때 비닐팩(302)의 입구를 밀봉하여 회수선(200)밖으로 배출된다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 비닐팩 카트리지를 예시한 사시도 및 종단면도로서, 비닐팩 카트리지(300)는 말단이 믹힌 튜브형상의 비닐팩(302)이 드럼(310)의 원주면에 길이방향으로 압축되도록 마련되어 있는데, 드럼(310)과 비닐팩(302)으로 구성되어 있다.

비닐팩(302)은 유연하게 유동될 수 있고, 소정의 압력에 견딜 수 있도록 설계되어 있다.

드럼(310)의 외경에는 전술한 바와 같이 길이가 긴 튜브형상의 비닐팩(302)이 드럼의 길이방향으로 압축되어 있고, 드럼(310)의 내경이 배출구(212)와 연결되어 수로를 구성한다. 또한, 드럼(310)은 일측에 외경보다 큰 직경을 지니는 드럼 플랜지(312)가 마련되어 있다.

드럼 플랜지(312)는 후술하는 비닐팩 카트리지 교환장치(400)에 분리가능하게 장착되어진다.

도 5a는 본 발명에 따른 유출원유 제거장치를 예시한 측단면도이고, 도 5b는 본 발명에 따른 비닐팩 카트리지 교환장치를 배출구 입구측에서 바라 본 정면도이며, 도 5c는 도 5b에 도시된 비닐팩 카트리지 교환장치의 일측 단면도로서, 비닐팩 카트리지 교환장치(400)는 비닐팩 카트리지(300)를 고정시키고 고정된 비닐팩 카트리지를 새 카트리지로 교환하기 위해 배출구(212)(도 1 및 도 2 참조)를 일시적으로 차단하기 위한 장치로서, 배출구(212)의 단부측에 수밀가능하게 연결된 연결부재(211b)에 비닐팩 카트리지 교환장치(400)가 배출구를 개폐시킬 수 있도록 결합되어 있다.

도 5b 및 도 5c에서 참조번호 402a은 배출구(212)에 수밀가능하게 결합된 연결부재(211b)에 상하로 이격되게 마련된 한 쌍의 제1 가이드홈(402b)속에 슬라이드 가능하게 결합된 가이드축이고, 402는 가이드축(402a)이 결합된 슬라이드부재이다.

슬라이드부재(402)는 그 상면에 전술한 드럼 플랜지(312)가 안치되는 플랜지 홀더(403)가 마련되어 있고, 슬라이드부재(402)의 이동방향에 따라 배출구(212)를 개방하거나 배출구(212)를 차단할 수 있는 면적을 지니고 있다.

따라서 슬라이드부재(402)를 일측으로 이동시키면 배출구(212)와 드럼(310)의 내경이 연결되면서 드럼(310)속으로 해수가 유입되고, 반대쪽으로 슬라이드부재(402)를 이동시키면 배출구(212)는 슬라이드부재(402)에 의해 차단되어 해수가 유입되지 않는다.

또한, 슬라이드부재(402)에 마련된 플랜지 홀더(403)는 드럼 플랜지(312)의 테두리 둘레를 수용하고 지지하며, 플랜지 홀더(403)의 상부가 개방되어 그곳으로 드럼 플랜지(312)가 출입할 수 있다. 도 5b에서 미설명 부호 404는 슬라이드부재 (402) 취급용 손잡이이다.

도 6a 내지 도 7을 참조하면, 도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따라 비닐팩(302)의 입구를 밀봉시키기 위한 비닐팩 바이스수단(500)의 실시예를 예시한 것으로, 도 6a 및 도 6b는 비닐팩 바이스수단을 회수선의 선미쪽에서 바라 본 정면도로서, 비닐팩 바이스수단(500)의 작동 전/후를 예시한 것이고, 도 6c의 (가),(나)는 비닐팩 바이스수단을 통과하는 비닐팩을 예시한 비닐팩 바이스수단의 요부 단면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 비닐팩 바이스수단에 의해 비닐팩의 직경을 함축시킨 상태를 예시한 비닐팩 바이스수단의 요부 단면도이다.

비닐팩 바이스수단(500)은 비닐팩(302)속으로 유입된 해수가 유출되지 않도록 밀봉하기에 앞서 해수 유입에 의해 직경이 커진 비닐팩(302)의 외경이 축소되도록 비닐팩(302)의 외경을 가압하기 위한 장치로서, 비닐팩 카트리지(300)의 후단에 배치되도록 선체프레임(211a) 바닥에 고정된다.

비닐팩 바이스수단(500)은 조 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 비닐팩(302)이 통과할 수 있도록 중앙부가 오픈(이하 '개방부(501)'라 함)된 바이스 프레임(500a)과, 상기 바이스 프레임(500a)의 개방부(501)를 개폐시키기 위한 한 쌍의 바이스(502a)(502b)와, 상기 한 쌍의 바이스(502a)(502b)에 각각 연결되어 양 바이스(502a)(502b)를 구동시키기 위한 구동수단(510)으로 구성되어 있다.

한 쌍의 바이스(502a)(502b)는 비닐팩(302)의 외경에 상응하는 곡률을 지닌 반원형 가압면(503a)(503b)을 구비하고, 바이스 프레임(500a)에 마련된 제1 가이드부재(504)속에서 슬라이드되도록 결합되어 있다.

상기 구동수단(510)은 바이스 프레임(500a)에 상하로 대칭되게 결합되고, 각각의 바이스(502a)(502b)와 제1 링크부재(511)로 연결된 제1 공압실린더(510a)로 구성되어 있다.

상기 제1 공압실린더(510a)는 한 쌍으로 구성하는 것이 바람직하고, 한쌍의 제1 공압실린더(510a)는 동시에 구동되도록 하는 것이 바람직하다.

양 제1 공압실린더(510a)의 제1 실린더로드(512)는 제1 링크부재(511)와 연결되어 제1 공압실린더(510a)의 작동에 따라 제1 링크부재(511)가 제1 실린더로드(512)에 의해 이동될 수 있다.

제1 실린더로드(512)는 양 바이스(502a)(502b)로부터 개방부(501)외측으로 연장된 가이드축(514)과 연결되어 제1 공압실린더(510a)의 작동에 따라 바이스(502a)(502b)가 의해 개방부(501)의 공간을 개폐시키게 된다.

상기 바이스(502a)(502b)는 평상시, 즉 제1 공압실린더(510a)가 작동하지 않을 때에는 양 바이스(502a)(502b)가 서로 멀어지는 방향으로 벌어지도록 바이스(502a)(502b)와 제1 링크부재(511)사이에 연결된 가이드축(514)에 제 압축스프링(513)이 마련되어 있다.

따라서, 제1 공압실린더(510a)에 에어가 공급되지 않으면 제1 압축스프링(513)의 탄성력에 의해 제1 실린더로드(512)가 제1 공압실린더(510a) 밖으로 연장되므로 양 바이스(502a)(502b)가 서로 멀어지는 방향으로 벌어지고 제1 공압실린더(510a)속으로 공압이 유입되면 제1 실린더로드(512)가 제1 공압실린더(510a)속으로 삽입되면서 가이드축(514)에 연결된 양 바이스(502a)(502b)가 서로 근접되는 방향으로 이동한다.

이때 양 바이스(502a)(502b)에 마련된 가압면(503a)(503b)에 의해 비닐팩(302)의 외경이 가압되면서 도 7(b)에 도시된 바와 같이 비닐팩(302)은 큰 직경에서 작은 직경으로 함축되게 된다.

양 바이스(502a)(502b)에 의해 외경이 함축된 비닐팩(302)은 함축된 상태가 유지되도록 함축된 비닐팩(302)의 직경을 지니는 반원형 함축홈(504a)(504b)이 양 바이스(502a)(502b)의 가압면(503a)(503b) 중앙에 마련되어 있다.

전술한 비닐팩 바이스수단(500)은 비닐팩 카트리지(300) 후단부에 일정거리를 두고 더 마련하는 것이 바람직하다,

이는 비닐팩(302)의 입구를 밀봉함에 있어 적어도 2군데 이상을 밀봉할 경우 비닐팩의 밀봉효과를 극대화할 수 있고, 또 두 곳의 밀봉부위 중 어느 하나의 밀봉부위가 느슨해지더라도 다른 밀봉부위에 의해 비닐팩의 밀봉상태를 유지할 수 있어 밀봉효과에 대한 신뢰성을 높일 수 있으며, 또한 연속적으로 밀봉되는 비닐팩(302)의 길이를 적절한 길이로 절단할 때 양 밀봉부위 사이를 컷팅하더라도 이웃한 양 비닐팩 모두 밀봉상태가 유지되는 효과가 있다.

도 6d는 한 쌍의 비닐팩 바이스수단(500)의 설치예를 예시한 측단면도이다. 한 쌍의 비닐팩 바이스수단(500)은 구성요소가 동일하고, 구성의 작동효과도 거의 동일하므로 그에 대한 설명은 생략한다.

다만, 본 발명에 따른 유출원유 제거장치를 운전할 때, 두 비닐팩 바이스수단(500) 중 비닐팩 카트리지(300)에서 멀리 떨어진 바이스수단(500)을 수초(sec) 먼저 작동시킨 후 비닐팩 카트리지(300)에 근접된 비닐팩 바이스수단(500)을 작동시키는 것이 바람직하다.

이와 같은 이유는 비닐팩 카트리지(300)에 더 가까이 설치된 바이스수단(500)을 먼저 작동시킬 경우, 비닐팩(302)속으로 유입된 해수는 비닐팩(302)의 외경이 바이스(502a)(502b)에 의해 작은 직경으로 함축될 때, 비닐팩(302)의 내부압이 증가하므로 압력에 의해 비닐팩(302)이 파열되는 문제가 생길 수 있기 때문이다.

도 6c의 (가)는 유출원유 제거장치 운전시 비닐팩 바이스수단에 카트리지 교환장치에 장착된 새 비닐팩 카트리지의 배치상태를 보여주고, 도 6의 (나)는 해수가 유입된 비닐팩이 드럼에서 풀려 비닐팩 바이스수단을 통과하는 것을 보여준다.

또한, 도 7은 비닐팩 카트리지(300) 후방에 배치된 한 쌍의 비닐팩 바이스수단(500)에 의해 비닐팩(302)의 외경이 축소된 상태를 보여준다.

도 8a와 도 8c를 참조하면, 도 8a는 본 발명에 따른 비닐팩 밀봉수단(600)을 회수선의 선미쪽에서 바라 본 정면도이고, 도 8b는 비닐팩 밀봉수단(600)에 포함된 스테플러장치의 스테플러하우징(710)을 발췌하여 도시한 단면도이며, 도 8c는 스테플러하우징(710)에 대응되는 베이스하우징(720)의 결합상태를 예시한 단면도이고, 도 8d는 스테플러장치(700)의 스테플러하우징(710)과 베이스하우징(720)을 발췌하여 도시한 요부 사시도이다.

도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이 비닐팩 밀봉수단(600)는 비닐팩(302)이 통과하는 구멍(601)을 지니는 밀봉 프레임(600a)과, 밀봉 프레임(600a)에 슬라이드 가능하게 결합된 스테플러장치(700)와, 상기 스테플러장치(700)를 구멍(601)의 방사방향으로 이동시키기 위한 제2 공압실린더(610)로 구성되어 있다.

상기 밀봉 프레임(600a)에 마련된 구멍(601)은 전술한 비닐팩(302)의 외경보다는 크고, 상기 개방부(501)의 직경과 비슷한 크기로 구성되어 있어 해수가 유입된 비닐팩(302)이 구멍(601)을 통과할 수 있다.

스테플러장치(700)는 침(713)(도 8d 참조)이 장착된 스테플러하우징(710)과, 침(713)을 절곡시키기 위한 절곡홈(721)을 구비하는 베이스하우징(720)로 구성되어 있다.

스테플러하우징(710)과 베이스하우징(720)은 밀봉 프레임(600a)의 구멍(601) 외곽에 슬라이드 가능하게 각각 결합되어 있다.

도 8a에서 참조번호 602는 밀봉 프레임(600a)에 마련된 제2 가이드 홈이고, 603은 제2 가이드홈(602)속에서 슬라이드 가능하게 결합되는 제2 가이드부재이다. 제2 가이드부재(603)는 스테플러하우징(710)과 베이스하우징(720)에 각각 마련되어 있다.

상기 스테플러장치(700)는 밀봉 프레임(600a)에 고정된 제2 공압실린더(610)의 제2 실린더로드(611)에 제2 링크부재(612)가 결합되어 제2 공압실린더(610)의 작동에 따라 제2 실린더로드(611)와 함께 승하강되게 되는데, 제2 공압실린더(610)가 작동되면 평상시 구멍(601)이 개방된 상태로 유지된 스테플러하우징(710)과 베이스하우징(720)은 작동시 구멍(601)의 중심부에서 만나 양 바이스(502a)(502b)에 의해 외경이 축소된 비닐팩(302) 둘레를 침(713)(도 8d 참조)으로 밀봉시키게 된다.

도 8c에 도시된 바와 같이 스테플러하우징(710)에는 제2 공압실린더(610)에 의해 스테플러하우징(710)과 베이스하우징(720)이 구멍(601) 중앙에서 만났을 때에는 스테플러하우징(710)속으로 삽입되고, 반대로 스테플러하우징(710)과 베이스하우징(720)가 서로 분리될 때에는 스테플러하우징(710)밖으로 돌출되는 승하강부재(711)가 결합되어 있다.

승하강부재(711)는 스테플러하우징(710)의 챔버(710a)속에 슬라이드가능하게 삽입되고, 내경에 제2 링크부재(612)에 일단이 고정된 공이(712)가 삽입되어 있고, 측면에 알루미늄재질로 제조된 침 공급트레이(715)가 결합되어 있다.

도 8c에서 참조번호 714는 승하강부재(711)를 가압하기 위한 제2 압축스프링으로서, 제2 압축스프링(714)은 승하강부재(711)의 내경에 삽입된 공이(712) 둘레에 설치되어 승하강부재(711)가 스테플러하우징(710) 밖으로 돌출되도록 탄성을 제공한다.

또한, 도 8b 내지 도 8d에서, 참조번호 716a,716b는 양 바이스의 함축홈에 의해 직경이 축소된 비닐팩(302)의 둘레를 포위하고 침(713)이 비닐팩(302)의 둘레를 밴딩할 수 있도록 비닐팩(302)을 바르게 정렬시키기 위한 정렬홈으로, 정렬홈(716a)은 스테플러하우징(710)과 베이스하우징(720)이 접하는 표면에 마련된 반원형 정렬홈이고, 정렬홈(716b)는 승하강부재(711)의 단면에 마련된 비닐팩(302) 정렬홈이다.

승하강부재(711)에 마련된 정렬홈(716b)과 양 하우징(710)(720)표면에 마련된 정렬홈(716b)은 양 하우징(710)(720)이 서로 만났을 때 원형을 형성하면서 그 속에 양 바이스(502a)(502b)에 의해 직경이 축소된 비닐팩(302)이 놓이게 된다.

또한, 도 8b와 도 8c에서 참조번호 717은 침 공급트레이((715)가 승하강할 수 있도록 스테플러하우징(710)를 절결한 공간부이고, 711a는 승하강부재(711)가 스테플러하우징(710)에서 분리되지 않도록 지지하는 걸림턱이다.

상기한 바와 같이 스테플러장치(700)는 도 8a에 도시된 바와 같이 제2 공압실린더(610)의 작동에 의해 구멍(601)의 중앙에서 스테플러하우징(710)과 베이스하우징(710)이 만나는 순간 승하강부재(711)는 스테플러하우징(710)의 챔버(710a)속으로 삽입된다. 이때 침 공급트레이(715)도 승하강부재(711)와 함께 공간부(717)위로 상승하면서 공이(712)의 하부에 위치되는 하나의 침(713)이 상승하는 승하강부재(711)에 의해 승하강부재의 배출구멍(711b)밖으로 방출되면서 침(713) 다리가 베이스하우징(720)에 마련된 절곡홈(721)에 의해 도 8e에 도시된 바와 같이 절곡되면서 비닐팩(302)의 둘레를 감싸듯이 압착된다.

따라서, 비닐팩(302)의 외경은 양 바이스(502a)(502b)에 의해 외경이 함축되고 양 바이스(502a)(502b)가 잡고 있는 비닐팩사이가 정렬홈(716a)(716b)속에 위치되고 침(713)에 의해 비닐팩(302)의 둘레에 압착고정된다.

한편, 도 7을 참조하면, 도 7에서 참조번호 730은 롤러(731)를 구비한 이송트레이로서, 이송트레이(730)에는 비닐팩(302)의 무게를 감지하는 로드셀(732)이 부착되어 비닐팩(302)속으로 유입된 해수의 무게가 일정치에 도달하였을 때 로드셀(732)에 의해 비닐팩 바이스수단(500)과 비닐팩 밀봉수단(600)의 양 제2 공압실린더(610)와 공압펌프(도면에는 미도시)에 연결된 공압호스(도면에는 미도시)에 마련된 솔레노이드밸브(도면에는 미도시)의 온/오프함으로써 공압회로를 제어한다.

전술한 스테플러장치(700)는 바이스수단(500)사이에 쌍으로 마련하거나 공이(712)와 승하강부재(711)를 포함하는 스테플러하우징(710)를 한 쌍으로 구성하고, 각각의 승하강부재(711)에 침 공급트레이(715)를 각각의 마련할 경우 승하강부재(711)의 하강 동작시 비닐팩(302)의 두 곳을 동시에 밀봉시킬 수도 있다.

상기한 비닐팩 바이스수단과 비닐팩 밀봉수단은 회로적인 제어수단에 의해 적시에 구동되도록 제어되는데 그에 따른 제어수단을 설명한다.

이송트레이(730)에 부착된 로드셀(732)에 의해 비닐팩(302)의 무게를 감지하고, 비닐팩(302)의 무게가 일정치에 도달하면 로드셀(732)은 회로적으로 비닐팩 바이스수단(500)의 제1 공압실린더(510a)속으로 공압이 공급되도록 공압호스를 개방(솔레노이드밸브에 의해 개방됨)하여 양 바이스(502a)(502b)에 의해 비닐팩(302) 외경을 함축시킨다.

또한 로드셀(732, 도 7 참조)에 의해 제어되는 비닐팩 밀봉수단(600)의 제2 공압실린더(610)가 작동되면 제2 실린더로드(611)에 이동경로에 부착된 리미트스위치센서(614)(밀봉 프레임(600a) 표면에 부착되어 있음)의 스위칭동작에 의해 제2 공압실린더(610)속으로 공급되는 공압을 역방향으로 전환하여 제2 실린더로드(611)를 원위치(단축)시키고, 그와 동시에 비닐팩 바이스수단(500)의 제1 공압실린더(510a, 도 6a 참조)속으로 공급된 공압이 제거되도록 솔레노이드밸브(도면에는 미도시)를 개방하여 제1 압축스프링(513, 도 6a 참조)에 의해 제1 실린더로드(512)가 원위치(연장)되면서 그와 연동하는 양 바이스(502a)(502b)가 개방부(501) 밖으로 이동하도록 제어된다.

이하, 본 발명에 따른 유출원유 회수장치(100)에 따른 작용예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1 및 2에 도시된 회수선(200)이 원유유출 수면을 운행하면 해수와 유출원유가 도크(210)를 통해 배출구(212)속으로 유입되면서 배출구(212)에 마련된 슬라이드부재(402)에 장착된 드럼(310)속으로 유입된다.

드럼(310) 둘레에 압축된 비닐팩(302)의 단부가 막혀 있으므로 그 속으로 해수가 유입되면 유입되는 해수의 유속과 유량에 의해 비닐팩(302)은 드럼(310)에서 스스로 풀려 비닐팩 바이스수단의 개방부(501)과 밀봉 프레임의 구멍(601)사이를 통과하여 이송트레이(730)에 위치된다.

이송트레이(730)에 위치된 비닐팩(302)속으로 해수와 유출원유가 계속 유입되면서 비닐팩(302)의 중량이 증가하면 이송트레이(730)에 부착된 로드셀(732)에 의해 비닐팩(302)의 무게를 감지하여 비닐팩의 무게가 일정치에 도달하였을 때 전기신호를 비닐팩 바이스수단(500)와 비닐팩 밀봉수단(600)으로 전달한다.

양 바이스수단(500)에 의해 개방부(501)에 위치된 비닐팩(302)의 외경을 가압하여 외경을 축소시키고, 비닐팩 밀봉수단(600)의 제2 공압실린더(610)에 의해 함축된 비닐팩(302)부위를 스테플러 장치(700)에 의해 밀봉시킨다.

이때 비닐팩 밀봉수단(600)에 포함된 제2 실린더로드(611)가 이동할 때 밀봉 프레임(600a)에 부착된 리미트스위치센서(614, 도 8a 참조)를 터치하므로 비닐팩(302)의 입구가 침(713)에 의해 밀봉되고 동시에 제2 공압실린더(610)로 공급되는 공압이 반대로 공급(솔레노이드밸브에 의한 공압회로 전환에 의함)되어져 실린더로드(611)가 단축되면서 스테플러하우징(710)과 베이스하우징(720)이 구멍(601)밖으로 원위치된다.

제2 실린더로드(611)가 리미트스위치센서(614)를 터치하면, 제1 공압실린더(510a)속으로 공급된 공압을 제거하도록 솔레노이드밸브(도면에는 미도시)가 작동된다.

따라서 공압에 제거된 제1 실린더로드는 제1 공압실린더(510a)속으로 삽입되어 단축되면서 양 바이스(502a)(502b)가 제1 압축스프링(513)에 의해 개방부(501)밖으로 이동한다.

양 바이스(502a)(502b)가 개방부(501)밖으로 이동하면 개방부(501)가 오픈되면서 유입되는 해수에 의해 전술한 바와 같이 비닐팩(302)이 드럼(310)에서 풀리면서 비닐팩 바이스수단과 비닐팩 밀봉수단을 통과하여 이송트레이(730)에 위치되어 전술한 바와 같이 밀봉되어 회수선(200) 밖으로 배출된다.

입구가 밀봉된 비닐팩(302)은 도 9에 도시된 바와 같이 캡슐형태로 길게 연결하여 회수선(200) 밖으로 배출되거나 비닐팩(302)의 두 밀봉부위 사이를 칼로 절단하여 일정길이로 절단된 상태로 회수선(200)밖으로 배출될 수 있다.

한편 비닐팩 카트리지(300)에 압축된 비닐팩(302)이 모두 소모되었을 때에는 카트리지 교환장치(400)를 일측으로 이동시켜 일시적으로 슬라이드부재(402)에 의해 배출구(212)로 차단한 뒤 카트리지 교환장치(400)의 플랜지 홀더(403)속에서 소모된 비닐팩 카트리지(300)를 새로운 비닐팩 카트리지(300)로 교체한 뒤 슬라이드부재(402)를 원위치시키면 유출원유 제거작업을 계속 진행할 수 있다.

비닐팩 카트리지(300) 교환작업시 배출구(212)는 슬라이드부재(402)에 의해 일시적으로 해수의 유입이 차단되고, 비닐팩 카트리지(300) 교환완료 후 슬라이드부재(402)를 원위치시키면 배출구(212)로 해수가 유입된다.

회수선(200) 밖으로 배출된 밀봉된 비닐팩(302)은 해수면에 부유되어 오일휀스기능을 수행할 수 있어 유출된 원유확산을 방지할 수 있고, 수면에 떠 있는 비닐팩(302)은 수거선박에 의해 별도로 수거함으로써 수면에서 유출된 원유를 효과적으로 제거할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 유출원유가 담긴 부유 비닐팩에서 제거한 유출원유가 유출되지 않으므로 그 속에서 원유가 에몰젼화되더라도 침전되지 않아 원유유출에 따른 피해 확산을 방지할 수 있으며, 또한 비닐팩을 수거할 수 있는 시간적 여유를 확보할 수 있다.

100: 유출원유 제거장치 200: 유출원유 회수선
210: 도크 210a: 도크의 입구측
210a: 도크의 배출구측 211a: 선체프레임
211b: 연결부재 212: 해수 배출구
214: 격벽 220: 결합구멍
221: 철재프레임 300: 비닐팩 카트리지
302: 비닐팩 310: 드럼
312: 드럼 플랜지 400: 비닐팩 카트리지 교환장치
402: 슬라이드부재 402a: 가이드축
402b: 제1 가이드홈 404: 슬라이드부재 취급 손잡이
500: 비닐팩 바이스수단 500a: 바이스 프레임
501: 개방부 502a,502b: 바이스
503a,503b: 가압면 504: 제1 가이드부재
510: 구동수단 510a: 제1 공압실린더
511: 제1 링크부재 512: 제1 실린더로드
513: 제1 압축스프링 514: 가이드축
600: 비닐팩 밀봉수단 600a: 밀봉 프레임
601: 구멍 602: 제2 가이드 홈
603: 제2 가이드부재 610: 제2 공압실린더
611: 제2 실린더로드 612: 제2 링크부재
614: 리미트스위치센서 700: 스테플러장치
710: 스테플러하우징 710a: 스테플러하우징 챔버
711: 승하강부재 711a: 승하강부재 걸림턱
711b: 배출구멍 712: 공이
713: 침 714: 제2 압축스프링
715: 침 공급트레이 716a,716b: 비닐팩 정렬홈
717: 스테플러하우징 절결부 720: 베이스하우징
721: 절곡홈 730: 이송트레이
731: 롤러 732: 로드셀
L: 흘수선

Claims

내부가 빈 드럼(310)의 일측에 드럼 플랜지(312)를 구비하고, 드럼(310)의 원주면에 길이방향으로 압축된 단부가 막힌 비닐팩(302)을 포함하는 비닐팩 카트리지(300)와;
회수선의 내부로 유입되는 해수를 배출하는 배출구(212)에 결합된 연결부재(211b)에 슬라이드가능하게 결합되어 배출구(212)를 개폐시키고, 상기 비닐팩 카트리지(300)를 상기 배출구(212)와 연결되도록 지지하는 카트리지 교환장치(400)와;
상기 드럼(310)의 말단과 연결되도록 선체프레임(211a)에 고정되고 해수가 유입된 비닐팩(302)의 외경을 가압하여 직경을 축소시키기 위한 비닐팩 바이스수단(500)과;
상기 비닐팩 바이스수단(500)에 의해 외경이 축소된 비닐팩(302)의 둘레를 밀봉시키기 위한 비닐팩 밀봉수단(600) 및;
상기 비닐팩 바이스수단(500)과 비닐팩 밀봉수단(600)의 구동을 제어하기 위한 제어수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유출원유 제거장치.
제1항에 있어서,
상기 카트리지 교환장치(400)는 연결부재(211b)에 슬라이드가능하게 결합되고, 상기 비닐팩 카트리지(300)의 드럼 플랜지(312)가 결합되는 플랜지 홀더(403)로 구성된 것을 특징으로 하는 유출원유 제거장치.
제1항에 있어서,
상기 비닐팩 바이스수단(500)은 선체프레임(211a)에 고정되고 비닐팩(302)이 통과하는 개방부(501)를 구비하는 바이스 프레임(500a), 상기 바이스 프레임(500a)의 개방부(501)의 외부에 대칭적으로 고정되고, 공압에 의해 작동되는 제1 실린더로드(512)를 구비하는 한 쌍의 제1 공압실린더(510a)와;
비닐팩(302)의 외경을 둘러싸는 가압면(503a)(503b)을 구비하고, 상기 한 쌍의 제1 실린더로드(512)에 연결되어 연동하도록 바이스 프레임(500a)에 슬라이드 가능하게 결합되는 한 쌍의 바이스(502a)(502b)로 구성된 것을 특징으로 하는 유출원유 제거장치.
제1항에 있어서,
상기 비닐팩 바이스수단(500)은 비닐팩 카트리지(300)의 후단에 연결되도록 한 쌍을 배치하되, 한 쌍의 비닐팩 바이스수단(500)이 일정거리 이격되도록 선체프레임(211a)에 고정된 것을 특징으로 하는 유출원유 제거장치.
제3항에 있어서,
상기 바이스(502a)(502b)의 가압면(503a)(503b)에 비닐팩(302)의 외경을 함축시킨 상태를 유지하기 위해 반원형 함축홈(504a)(504b)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유출원유 제거장치.
제1항에 있어서,
상기 비닐팩 밀봉수단(600)은 상기 비닐팩 바이스수단(500) 후방에 배치되어 선체프레임(211a)에 고정되고, 상기 비닐팩(302)이 통과할 수 있는 구멍(601)을 구비하는 프레임(600a)과;
상기 구멍(601)의 중심방향으로 이동가능하게 프레임에 결합되고, 내부 챔버(710a)속에 슬라이드가능하게 결합되고 분리방지 걸림턱(711c)을 포함하는 승하강부재(711)와, 상기 승하강부재(711)를 챔버밖으로 돌출되도록 가압하는 제2 압축스프링(714)과, 상기 승하강부재(711)의 내경에 삽입 고정된 공이(712)와, 상기 승하강부재(711)의 측면에 탈부착되고, 공이(712)의 하부에 위치되는 침(713)을 공급하기 위한 침 공급트레이(715) 및 침 공급트레이(713)의 이동을 위해 절결부(717)를 포함하는 스테플러하우징(710)과;
상기 스테플러하우징(710)의 대칭방향에 상기 구멍(601)의 중심방향으로 이동가능하게 프레임(600a)에 결합되고, 상기 침(713)이 절곡시키기 위한 절곡홈(721)을 구비하는 베이스하우징(720)과;
상기 스테플러하우징(710)과 베이스하우징(720)를 상기 구멍(601)의 중심방향으로 이동시키기 위하여 상기 프레임(600a)에 고정되고 스테플러하우징(710)과 베이스하우징(720)에 결합된 제2 링크부재(612)가 연결된 제2 실린더로드(611)를 구비하고, 상기 프레임(600a)에 대칭적으로 결합된 제2 공압실린더(610)로 구성된 것을 특징으로 하는 유출원유 제거장치.
제6항에 있어서,
상기 스테플러하우징(710)과 승하강부재(711) 및 베이스하우징(720)의 표면에 비닐팩을 수용하는 정렬홈(716a)(716b)가 더 마련된 것을 특징으로 하는 유출원유 제거장치.
제1항에 있어서,
상기 제어수단은 상기 배출구의 말단에 위치된 이송트레이(730)에 해수가 유입된 비닐팩(302)의 무게를 감지하는 로드셀(731)을 마련하여 로드셀(731)에 의해 감지된 신호에 의해 상기 비닐팩 바이스수단(500)과 비닐팩 밀봉수단(600)을 작동시켜 비닐팩(302)의 외경을 함축시키고 함축된 비닐팩(302)의 둘레를 밀봉하고, 상기 밀봉수단(600)의 프레임(600a)에 제2 실린더로드(611)의 이동경로에 리미트스위치센서(614)로 부착하여 상기 리미트스위치센서(614)의 센싱신호에 의해 비닐팩 바이스수단(500)과 비닐팩 밀봉수단(600)을 원위치로 복귀하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 유출원유 제거장치.