KR101313163B1 - 잠수함식 원유제거선 - Google Patents

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    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination

Abstract

잠수함식 원유제거선이 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 잠수함식 원유제거선은 잠수선 본체와, 압축펌프와 엔진룸을 포함하여 상기 잠수선 본체에 설치된 코어부와, 공기배출구와 해수충수구를 구비하여 상기 잠수선 본체가 부상 또는 잠항하도록 공기 및 해수가 출입되는 부력 탱크부와, 상기 유체로부터 오일과 해수를 각각 분리하는 오염해수 처리부와, 상기 유체의 유동을 제어하도록 상기 잠수선 본체에 설치된 유체처리 제어수단을 포함한다.

Description

잠수함식 원유제거선{SUBMARINE TYPE OIL SKIMMER}
본 발명은 잠수함식 원유제거선에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수중에서 오염해수를 흡입하여 오일과 해수로 각각 분리할 수 있는 잠수함식 원유제거선에 관한 것이다.
일반적으로, 해양에서 유류오염사고의 발생 시, 유류오염의 확산을 막기 위하여 오일팬스를 설치하거나, 흡착포 등을 사용하는 방재작업을 실시하게 된다. 지금까지 개발된 방재작업 장비들은 통상 해수면에서 유류오염의 확산을 막거나 유류를 물과 분리하는 장비들이 대부분이다.
그런데 2010년 4월 28일 멕시코만 유전 시추선의 폭발로 야기된 사상 최악의 원유 유출 사고의 경우에는 다양한 방제 노력에도 불구하고 하루 35,000~60,000 배럴의 원유가 계속 새어 나오고 있는 상황으로, 별다른 대책이 없었는 바, 그 대책으로서 31만9000t급 초대형 원유 운반선을 개조한 "A WHALE"이라는 초대형 원유제거선을 원유유출의 사고 현장에 투입하고 있다. 이 원유제거선에서 원유를 제거하는 원리는 오염된 해역을 돌아다니면서 배에 뚫려있는 12개의 구멍으로 원유와 해수를 함께 빨아들인 후 오일은 남기고 해수만 내보내는 방식으로, 하루 50만 배럴의 원류를 걸러낼 수 있지만, 원유제거선이 도착하기 전에 이미 오일이 폭 넓게 퍼지면서 해수면의 이물질과 섞이기 때문에 효율적인 방재 성과를 내기 어렵다고 할 수 있다.
더구나 이와 같은 심해 유류 유출 사고의 경우에는 유류가 상승하면서 해수 온도차, 밀도차 등 물리화학적인 작용에 의하여 그 성질이 바뀌어 짐에 따라 직접적으로 해양생태계에 영향을 끼치게 되기 때문에, 해상에서 발생한 유류유출의 오염사고보다 훨씬 심각한 해양생태계 피해를 초래할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 수중에서 오염해수를 흡입하여 오일과 해수로 각각 분리할 수 있는 원유제거선을 개발하여 심해의 유류유출사고를 효과적으로 대처하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 잠수선 본체와, 압축펌프와 엔진룸을 포함하여 상기 잠수선 본체에 설치된 코어부와, 공기배출구와 해수충수구를 구비하여 상기 잠수선 본체가 부상 또는 잠항하도록 공기 및 해수가 출입되는 부력 탱크부와, 상기 유체로부터 오일과 해수를 각각 분리하는 오염해수 처리부와, 상기 유체의 유동을 제어하도록 상기 잠수선 본체에 설치된 유체처리 제어수단을 포함하는 잠수함식 원유제거선이 제공될 수 있다.
또한, 오염해수 처리부는 상기 오염해수로부터 미생물 성분을 여과시키는 원심여과기와, 상기 원심여과기를 통과한 오염해수로부터 오일과 해수로 분리하는 유체분리기와, 원심여과기에 남아 있는 미생물 성분과 같은 오염물질을 저장할 수 있는 오염물질저장부, 상기 유체분리기에 의해 분리된 오일을 저장하는 오일저장부와, 상기 유체분리기에 의해 분리된 해수를 저장하는 해수저장부를 포함할 수 있다.
또한, 오염해수 처리부에 의해 분리된 오일과 해수는 상기 오염해수 처리부에 설치된 오일저장부와 해수저장부에 분리 저장될 수 있다.
또한, 해수저장부와 부력 탱크부 사이에는 체크밸브와 유량감지기를 갖는 공급배관이 설치되어 있고, 해수저장부와 해수충수부 사이에는 제어밸브 및 배출펌프를 갖는 배출배관이 설치되어 있을 수 있다.
또한, 유체처리 제어수단은 상기 유체의 유입량 또는 배출량 또는 이동량을 측정하는 유량감지기와, 상기 유체 또는 공기의 유동을 제어하도록 제어밸브의 개폐를 제어하는 밸브제어유닛을 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예에는 오일저장부에 저장된 오일이 해상플랫폼으로 배출되도록, 해상플랫폼의 오일배관에 연결되기 위한 배관연결부가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 실시예는 심해 유류 유출 사고의 경우 원유가 상승하면서 그 성질이 바뀌게 됨에 따라 직접적으로 해양생태계에 끼치는 악영향을 성질이 바뀌기 전에 심해에서 흡입하여 방재하므로, 해양생태계에 끼치는 영향을 감소할 수 있고, 오염해수 처리부내의 압력과 부력 탱크부내의 압력과의 차이에 의해 오염해수가 오염해수 처리부로 흡입될 수 있으므로, 흡수펌프 없이도 오염해수를 잠수선 본체로 안전하게 흡입, 분리 및 제거 처리할 수 있는 효과를 가진다.
또한 본 발명의 실시예는 오염해수 처리부에 의해 분리된 오일을 해상플랫폼으로 바로 송출하여 저장할 수 있으므로, 심해에서 계속적으로 오일을 분리하여 방재할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잠수함식 오일제거선을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 원유제거선의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 오일이 오일배관을 통해 해상플랫폼에 저장되는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 오염해수 처리부에 의해 분리된 오일과 해수가 부력 탱크부에 저장되는 것을 설명하는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잠수함식 오일제거선을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 잠수선 본체(10), 코어부(20), 부력 탱크부(30), 오염해수 처리부(50), 유체처리 제어수단(70)이 제공될 수 있다.
잠수선 본체(10)는 부력 탱크부(30)를 이용하여 심해에서 기름에 오염된 오염해수를 흡입하여 기름과 해수로 분리 및 제거할 수 있는 수중 항행 또는 잠행 또는 부상이 가능하도록 구성되어 있다.
잠수선 본체(10)는 코어부(20)와 저장처리부(21)를 가질 수 있다. 여기서, 저장처리부(21)는 코어부(20)를 둘러싸도록 구성될 수 있다.
코어부(20)는 압축펌프(22)와 엔진룸(24), 가스회수 공급부(26), 거주구 등을 포함한 잠수함용 장치 또는 설비를 비롯하여, 유체처리 제어수단(70)을 포함하여 잠수선 본체(10) 내부에 설치되어 있을 수 있다.
한편, 가스회수 공급부(26)는 거주구에서 공기 일부 또는 이산화탄소 등과 같은 가스를 회수하거나, 엔진룸(24) 등과 같은 잠수선 본체(10) 내부에서 발생 가능한 배출 가스 등을 회수 하여서, 해수저장부(58) 또는 부력 탱크부(30)에 상기 회수한 상기 각종 가스를 공급하여 재활용하게 함으로써, 부력 조종에 도움을 주는 역할을 할 수 있다.
부력 탱크부(30)와 오염해수 처리부(50)는 잠수선 본체(10)의 내부에 설치되거나, 더욱 상세하게 저장처리부(21)에 설치되어 있을 수 있다.
부력 탱크부(30)는 그의 공기배출구(32a)와 해수충수구(34)를 이용하여 공기 및 해수 등의 유체를 유입 또는 배출시킬 수 있도록 되어 있다. 또한, 부력 탱크부(30)에는 공기배출구(32a)용 제어밸브(80)와 해수충수구(34)용 제어밸브(81)가 결합되어 있을 수 있다.
오염해수 처리부(50)는 유체로부터 오일과 해수를 각각 분리하는 역할을 담당할 수 있다.
또한, 유체처리 제어수단(70)은 제어밸브 또는 석션밸브의 개폐를 제어하여 유체의 유동을 제어하거나, 공기의 유입 또는 배출을 제어하거나, 석션펌프(suction pump)의 작동을 제어할 수 있도록 잠수선 본체(10)에 설치되거나, 더욱 바람직하게 코어부(20)의 내부에 설치될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 원유제거선의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 유체처리 제어수단(70)은 잠수선 본체의 수중 항행 또는 잠행 또는 부상 또는 유체 유입 또는 유체 배출을 위해서, 유체의 유입량 또는 배출량 또는 이동량을 측정하는 유량감지기(60, 61, 62)와, 유체 또는 공기의 유동을 제어하도록 제어밸브(80, 81, 82a, 83, 84, 85)와 석션밸브(82b)의 개폐를 제어하는 밸브제어유닛(71)을 포함할 수 있다.
오염해수 처리부(50)는 유체인 오염해수를 흡입하여 오일과 해수로 분리하는 유체분리기(54)와, 상기 유체분리기(54)에 의해 분리된 오일을 저장하는 오일저장부(57)와, 상기 유체분리기(54)에 의해 분리된 해수를 저장하는 해수저장부(58)를 포함할 수 있다.
오염해수의 흡입 원리는 별도의 흡수펌프를 사용하지 않고도, 밸브개폐제어에 따른 잠수선 본체 내외부의 압력차를 이용하여 구현할 수 있다.
오염해수 처리부(50)에는 오염해수가 유입되는 오염해수 유입구(51)가 관통하게 결합되어 있을 수 있다.
오염해수 유입구(51)는 제 1 연결배관(53), 제어밸브(82a), 석션밸브(82b), 석션펌프(82c), 유량감지기(61)를 통해 원심여과기(52)에 배관되어 있을 수 있다.
이때, 제어밸브(82a)는 제 1 연결배관(53)의 메인 라인에 설치되어 있을 수 있고, 석션밸브(82b) 및 석션펌프(82c)는 제 1 연결배관(53)의 메인 라인에서 인출된 바이패스 라인에 설치되어 있을 수 있다.
또한, 원심여과기(52)에는 원심여과 공정에 의하여 오염해수의 오일 및 해수 성분으로부터 분리된 미생물 성분을 따로 저장할 수 있는 탱크 형식의 오염물질저장부(520)가 더 결합되어 있을 수 있다.
오염물질저장부(520)는 원심여과기(52)에 남아 있는 미생물 성분과 같은 오염물질을 저장할 수 있도록 구성되어 있을 수 있다.
오염물질저장부(520)의 미생물 성분 등의 오염물질은 잠수함 본체가 부상 후 해상의 오염물질 처리시설 쪽으로 수거되어 처리될 수 있다.
여기서, 오염해수 유입구(51)와 제 1 연결배관(53)의 내부에는 오염해수와 함께 해양생물과 같은 미생물이 유입될 수 있는 상태이므로, 원심여과기(52)를 사용하지 않을 경우 유체분리기(54)의 효율 저하가 예상될 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 유체분리기(54)에 의한 유체분리 공정에 앞서서, 오염해수가 원심여과기(52)를 지나가게 하여, 원심여과기(52)에 의해 미생물 성분이 여과되고 오일 및 해수 성분만이 유체분리기(54) 쪽으로 유입될 수 있게 할 수 있다. 그리고, 원심여과기(52)에 남아 있는 미생물 등의 오염물질은 오염물질저장부(520)로 이송되어 잠수함 본체 부상 후 해상에서 수거 처리될 수 있다.
오염물질의 이송은 원심여과기(52)와 오염물질저장부(520) 사이의 이송배관(522)과, 이송배관(522)상에 설치된 이송펌프와 제어밸브에 의해 이루어질 수 있고, 오염물질의 수거 처리는 오염물질저장부(520)에 구비된 배출포트(524)를 통해 이루어질 수 있다.
이런 연결배관(53)의 타측은 유체분리기(54)의 입력측에 연결될 수 있다.
유체분리기(54)는 비중을 이용하여 오염해수로부터 오일과 해수를 분리시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 유체분리기(54)는 공기배출구(32b) 및 제어밸브(84)가 형성되어 있을 수 있다.
밸브개폐제어에 따라 유체분리기(54)의 내부 공기를 선외로 배출시켜 압력차가 발생되게 할 경우, 선외의 유체인 오염해수가 유입구(51), 연결배관(53)를 통해 유체분리기(54)의 내부로 흡입될 수 있다.
또한, 유체분리기(54)는 비중이 낮은 오일의 이동을 위해 유체분리기(54)의 상부에 결합된 상부이송펌프, 상부배관 및 그의 제어밸브(83)와, 비중이 높은 해수의 이동을 위해 유체분리기(54)의 하부에 결합된 하부이송펌프, 하부배관 및 그의 제어밸브(85)를 가질 수 있다.
여기서, 유체분리기(54)의 상부배관은 오일저장부(57)쪽에 배관되고, 유체분리기(54)의 하부배관은 해수저장부(58)쪽에 결합되어 있을 수 있다. 또한, 해수저장부(58)는 체크밸브(86)와 유량감지기(62)와 해수공급펌프를 구비한 공급배관을 통해 부력 탱크부(30)에 결합되어 있을 수 있다.
부력 탱크부(30)에 저장되는 해수의 양은 잠수함 본체가 부상할 수 있는 최소한의 양으로 제한될 수도 있도록, 해수저장부(58)의 해수는 해수저장부(58)에서 부력 탱크부(30) 쪽으로 이동하거나 또는 바로 해수충수부(59)를 통해서 잠수함 외부로 배출 될 수 도 있다.
이를 위해서, 해수저장부(58)와 해수충수부(59) 사이에는 배출배관이 설치되어 있을 수 있고, 배출배관상에는 유량 조절을 위해 제어밸브 및 배출펌프가 마련되어 있을 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 가스회수 공급부(26)는 해수저장부(58)의 해수의 이동량만큼 가스를 해수저장부(58) 쪽으로 공급할 수 있다.
도 3은 오일이 오일배관을 통해 해상플랫폼에 저장되는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 2 또는 도 3을 참조하면, 오일저장부(57)에는 해상플랫폼(90)의 오일배관(91)에 연결되기 위한 배관연결부(56)가 더 마련되어 있을 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예의 작동방법에 대해서 설명한다.
도 1 또는 도 2를 참조하면, 잠수선 본체(10)는 부력 탱크부(30)를 이용하여 부상 또는 잠항 또는 잠몰을 하여 원유 오염지역까지 이동할 수 있다.
이후, 밸브개폐제어에 따라 유체분리기(54)의 내부 공기를 선외로 배출시켜 압력차가 발생되게 할 경우, 선외의 유체인 오염해수가 상기 압력차에 의해 유입구(51), 연결배관(53), 제어밸브(82a)를 통해 유체분리기(54)의 내부로 흡입될 수 있다.
제어밸브(82a)를 사용하지 않을 경우에는, 연결배관(53)에 더 마련되어 있는 석션밸브(82b)와 석션펌프(82c)를 이용하여 강제적으로 오염해수가 유체분리기(54)의 내부로 유입될 수 있다. 여기서, 석션밸브(82b), 석션펌프(82c)는 압력차를 이용하지 못할 비상시 등에 사용될 수 있다.
유체분리기(54)는 오일과 해수를 분리시키고, 오일저장부(57) 또는 해수저장부(58)에 각각 대응하게 오일 또는 해수를 저장시킨다.
오일저장부(57)의 오일은 배관연결부(56) 및 오일배관(91)을 경유하여 해상플랫폼(90)으로 배출될 수 있다.
해수저장부(58)의 해수는 부력 탱크부(30) 및 해수충수구(34)를 경유하여 선외로 배출되거나, 별도의 배출구(도시 안됨)을 통해 선외로 배출될 수 있다.
이와 달리, 본 발명의 다른 실시예는 도 4를 통해 설명될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 오염해수 처리부에 의해 분리된 오일과 해수가 부력 탱크부에 저장되는 것을 설명하는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 다른 실시예에 따른 잠수선 본체(100)는 그의 코어부(20)에 유체분리기(54)를 탑재하고 있을 수 있다.
유체분리기(54)는 코어부(20)의 내부 형상에 대응하여 탑재될 수 있도록 형성될 수 있다.
유체분리기(54)는 공기배출구 및 제어밸브를 가지고 있고, 오염해수 유입구(51)를 통해 선외에서 오염해수 또는 유체를 압력차에 의해 부력 흡입할 수 있고, 이때, 앞서 실시예에서 설명한 바와 같은 원심여과기를 이용하여 미생물을 여과할 수 있다.
유체분리기(54)의 주위에는 다른 실시예에 따른 부력 탱크부(300)가 배치될 수 있다.
오일저장부(57)와 해수저장부(58)는 부력 탱크부(300)의 내부에 구성될 수 있고, 이때 오일저장부(57)와 해수저장부(58)가 능동형 격리수단(38)(weir)을 사이에 두고 부력 탱크부(300)의 내부에 설치될 수 있다.
유체분리기(54) 또는 해수저장부(58) 쪽에는 압력차 발생을 위한 공기배출구가 형성되어 있을 수 있다.
또한, 능동형 격리수단(38)은 오일과 해수의 양에 따라 능동형 격리수단(38)의 높낮이가 능동적으로 조절되는 원유 해수 분리용 장치를 의미할 수 있다.
따라서, 오일과 해수는 비중에 의해 자연스럽게 능동형 격리수단(38)을 사이에 두고 오일저장부(57)와 해수저장부(58)에 분리 저장될 수 있다.
즉, 밸브개폐제어에 따라 유체분리기(54)의 내부 공기를 공기배출구를 통해 선외로 배출시켜 압력차가 발생되게 할 경우, 선외의 유체인 오염해수가 유입구(51)를 통해 유체분리기(54)의 내부로 흡입될 수 있다.
이후, 유체분리기(54)의 내부에서 비중 차이에 의해 유체분리기(54)의 상부에 오일이 위치될 수 있고, 유체분리기(54)의 하부에 해수가 위치될 수 있다.
제어밸브(83)에 대한 밸브개폐제어에 따라, 유체분리기(54)의 상부의 오일은 오일저장부(57)로 유입될 수 있고, 이때 앞서 언급한 상부이송펌프가 이용될 수 있다.
또한, 다른 제어밸브(85, 85')에 대한 밸브개폐제어에 따라, 유체분리기(54)의 하부의 해수는 해수저장부(58)로 유입될 수 있고, 이때 앞서 언급한 하부이송펌프가 이용될 수 있다.
잠수선 본체(100)는 해수저장부(58) 쪽으로 공기를 공급하고, 해수저장부(58) 쪽의 해수를 선외로 배출시킴에 따라, 부상하거나, 해수저장부(58) 쪽으로 선외의 해수를 유입시켜 잠몰하거나, 부상과 잠몰의 균형을 맞추어 수중에 정지상태로 유지될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 잠수함식 원유제거선은 원유유출사고가 발생된 해저에서 유출원유에 오염된 오염해수를 바로 흡입하여 해수와 오일로 분리하여 방재할 수 있으므로, 해양생태계에 미치는 영향을 최소화하면서 유출 원유를 효과적으로 방재할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예들에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
10, 100 : 잠수선 본체 20 : 코어부
30, 300 : 부력 탱크부 50 : 오염해수 처리부
54 : 유체분리기 57: 오일저장부
58 : 해수저장부 60 : 유량감지기
70 : 유체처리 제어수단 80 : 제어밸브
90 : 해상플랫폼

Claims (6)

  1. 잠수선 본체와,
    압축펌프와 엔진룸을 포함하여 상기 잠수선 본체에 설치된 코어부와,
    공기배출구와 해수충수구를 구비하여 상기 잠수선 본체가 부상 또는 잠항하도록 공기 및 해수가 출입되는 부력 탱크부와,
    유체인 오염해수로부터 오일과 해수를 각각 분리하는 오염해수 처리부와,
    상기 유체의 유동을 제어하도록 상기 잠수선 본체에 설치된 유체처리 제어수단을 포함하고,
    상기 오염해수 처리부는
    상기 오염해수로부터 미생물 성분을 여과시키는 원심여과기와,
    상기 원심여과기를 통과한 오염해수로부터 오일과 해수로 분리하는 유체분리기와,
    상기 원심여과기에 남아 있는 미생물 성분과 같은 오염물질을 저장할 수 있는 오염물질저장부와,
    상기 유체분리기에 의해 분리된 오일을 저장하는 오일저장부와,
    상기 유체분리기에 의해 분리된 해수를 저장하는 해수저장부를 포함하는
    잠수함식 원유제거선.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 오염해수 처리부에 의해 분리된 오일과 해수는
    상기 오염해수 처리부에 설치된 격리수단을 사이에 두고 오일저장부와 해수저장부에 분리 저장되는
    잠수함식 원유제거선.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 해수저장부와 부력 탱크부 사이에는 체크밸브와 유량감지기를 갖는 공급배관이 설치되어 있고,
    상기 해수저장부와 해수충수부 사이에는 제어밸브 및 배출펌프를 갖는 배출배관이 설치되어 있는
    잠수함식 원유제거선.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유체처리 제어수단은
    상기 유체의 유입량 또는 배출량 또는 이동량을 측정하는 유량감지기와,
    상기 유체 또는 공기의 유동을 제어하도록 제어밸브의 개폐를 제어하는 밸브제어유닛을 포함하는
    잠수함식 원유제거선.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 오일저장부에 저장된 오일이 해상플랫폼으로 배출되도록, 해상플랫폼의 오일배관에 연결되기 위한 배관연결부를 더 포함하는
    잠수함식 원유제거선.
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