KR101380201B1 - 선박의 밸러스트수 처리시스템 - Google Patents

Abstract

선박의 밸러스트수 처리시스템이 개시된다. 본 발명의 선박의 밸러스트수 처리시스템은, 밸러스트수에 존재하는 전체 잔류 산화제(Total Residual Oxidant)를 측정하는 TRO 센서; 및 TRO 센서에서 드레인되는 밸러스트수가 저장되는 드레인 저장탱크를 포함한다.

Description

선박의 밸러스트수 처리시스템{BALLAST WATER TREATING SYSTEM FOR A SHIP}

본 발명은, 선박의 밸러스트수 처리시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 밸러스트수 처리 과정동안에 TRO 센서로 유입되는 밸러스트수를 처리할 수 있는 선박의 밸러스트수 처리시스템에 관한 것이다.

LNG 운반선, LPG 운반선, 컨테이너선, 화물선, 탱커선 등의 선박은 화물을 적재하여 이동하는 것이 일반적이므로 화물이 적재된 상태를 감안하여 선박의 설계가 이루어진다. 따라서 선박에서 화물을 하역한 이후에는 선박의 무게중심이 상승되어 선박의 안정성에 문제가 발생할 수 있다.

즉, 선박에서 화물을 하역함으로써 흘수(배가 물 위에 떠 있을 때, 물에 잠겨 있는 부분의 깊이를 말한다)가 얕아진 경우에는, 항해 중에서의 호깅(hogging, 선박의 양끝부분에 화물을 집중하여 실으면 선박의 양끝부분이 부력보다 더 무거워 밑으로 처지면서 선박의 중앙부가 위로 솟아올라 선박이 위로 볼록하게 휘는 현상을 말한다)의 정도가 커지고, 선체에 부가되는 전단력 및 세로 굽힘 모멘트가 커진다.

또한 항해 중에 뱃바닥이 파도에 부딪혀 충격을 받는 슬래밍(Slamming) 현상이 생기고, 프로펠러가 모두 잠기지 않고 수면 상으로 노출되어 추진성능이 저하되거나 프로펠러 및 주요 기관의 부하변동이 증대되는 프로펠러 레이싱이 발생하며, 키가 충분히 수몰될 수 없어 조종성능이 악화되는 문제가 발생한다.

따라서, 이러한 문제점을 고려하여 LNG 운반선, LPG 운반선, 컨테이너선, 화물선, 탱커선 등의 선박의 경우, 선박의 안정성 및 복원성을 향상시키기 위하여 선박의 내부에 해수(海水)를 유입하여 저장하는 복수의 밸러스트 탱크(ballast tank)를 설치한다. 여기서, 밸러스트 탱크 내에 적재되는 물을 밸러스트수(ballast water)라 한다.

밸러스트수(ballast water)는 선적되는 화물의 양에 따라 선박의 흘수와 트림(trim, 배의 앞뒤 경사를 말한다)을 안정적으로 조정하는 역할을 한다. 전술한 바와 같이 화물이 모두 하역된 상태에서 밸러스트수를 적재하지 않는다면 선박 자체의 중량만으로는 충분한 흘수를 유지할 수 없기 때문에 선수가 수면위로 심하게 들리거나 선박의 추진장치가 물속에 충분히 잠기지 않아 선수슬래밍, 추진성능저하, 조정성능저하 등의 문제를 초래하게 되므로 선박의 경우 밸러스트수의 사용이 필수적으로 요구된다.

그러나, 선박에 밸러스트수를 구비하는 경우에도 문제점이 있다. 밸러스트 탱크 내로 밸러스트수(ballast water)를 유입 및 유출시키는 과정에서 미생물이나 해양 생물에 의한 해양오염이 발생할 수 있다. 즉 제1 국에서 유입된 밸러스트수가 전혀 다른 환경의 제2 국 해양에 배출되는 경우, 제1 국의 각종 이물질, 미생물, 세균 그 밖의 유기물질 등이 제2 국의 해양 생태계를 교란시킬 위험이 발생하게 된다.

이러한 위험을 고려하여, 밸러스트수에 포함된 유해균의 전파를 막기 위하여 2009년부터는 99%이상 살균하여 배수하도록 밸러스트수 처리 침전물 국제규정이 강화되었다.

따라서, 밸러스트수 처리 장치에 관련한 다양한 기술개발이 이루어지고 있다.

종래 기술의 일 실시예는 여과방식을 이용한 밸러스트수 처리 장치, 해수를 전기 분해하여 생성된 차아염소산나트륨을 밸러스트수에 주입하여 밸러스트수를 처리하는 장치, 여과장치와 전기분해 장치를 각각 별개로 구비하여 밸러스트수를 처리하는 장치 등이 있다.

이 중 전기 분해 과정을 통하여 밸러스트수를 처리하는 경우 밸러스트수에 존재하는 산화제의 농도를 측정하기 위해 TRO(Total Residual Oxidant) 센서가 사용된다. TRO 센서는 밸러스트수에 존재하는 전체 잔류 산화제를 의미하며, 통상적으로 전기분해 과정을 통하여 발생하는 염소가 밸러스트수 내의 수중생물을 산화

시키고 남은 염소인 잔류염소 수치를 측정하여 구한다.

"TRO"는 바닷물이나 염분이 섞여있는 물을 전기분해 또는 염소소독할 경우 활성 염소(Chlorine)원자 대신 브로민(Bromine) 등의 원자로 대체되어 여러 종류의 산화제가 공존하게 되는데, 이 때 존재하는 모든 활성 산화제를 일컬어 "TRO"라고 한다.

한편 TRO 센서에는 밸러스트수 처리시스템의 작동 시 불가피하게 밸러스트수가 유입되는 데, 종래에는 별도의 밸러스트수의 저장공간이 없어 TRO 센서로 유입된 밸러스트수(이하 '드레인수'라 한다)를 펌프룸의 빌지햇(bilge hat)으로 중력에 의해 드레인시키거나, 이젝터(ejector)를 이용하여 드레인수를 메인 라인으로 재순환시키는 방법으로 배출하였다.

하지만 드레인수를 중력에 의해 빌지햇으로 드레인시키는 방법의 경우 펌프룸 내부의 빌지웰로 드레인수가 모이게 되는 데, 빌지웰(bilge well)의 용량이 작아 수시로 드레인수를 스트립핑(stripping)해야 번거로움이 있다.

한편 이젝터를 이용하여 드레인수를 배출하는 방법의 경우 밸러스트수가 흐르는 메인 라인의 고압으로 인해 이젝터를 통해 재순환되는 드레인 라인의 압력이 낮아 드레인수가 원활히 리턴이 안되는 문제점이 있다.

전술한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.

한국특허등록공보 제10-1064911호(주식회사 테크로스) 2011. 09. 07.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 밸러스트수 처리시스템의 작동 시간동안 TRO 센서로 유입되는 밸러스트수를 수시로 스트립핑할 필요없이 한번에 처리하여 인력과 시간의 낭비를 줄일 수 있는 선박의 밸러스트수 처리시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 밸러스트수에 존재하는 전체 잔류 산화제(Total Residual Oxidant)를 측정하는 TRO 센서; 및 상기 TRO 센서에서 드레인되는 밸러스트수가 저장되는 드레인 저장탱크를 포함하는 선박의 밸러스트수 처리시스템이 제공될 수 있다.

상기 드레인 저장탱크는, 상기 TRO 센서의 드레인 튜브와 연결되는 호퍼; 및 상기 호퍼가 상측부에 마련되며 상기 호퍼를 통해 유입되는 밸러스트수가 저장되는 탱크몸체를 포함할 수 있다.

상기 드레인 저장탱크는, 상기 탱크몸체의 하측부에 마련되어 상기 탱크몸체에 저장된 밸러스트수를 빌지햇(bilge hat)으로 드레인시키는 드레인라인; 및 상기 드레인 라인에 마련되는 개폐밸브를 더 포함할 수 있다.

일단부는 상기 탱크몸체의 상단부에 결합되고 타단부는 상기 개폐밸브 후단부의 상기 드레인라인에 마련되는 오버플로우라인을 더 포함할 수 있다.

상기 드레인 저장탱크는, 상기 탱크몸체의 상측부에 마련되는 에어배출구를 더 포함할 수 있다.

씨체스트(seachest)를 통해 해수를 선체의 내부로 펌핑하는 밸러스트펌프; 상기 밸러스트펌프를 통해 공급되는 해수에 있는 미생물 등을 살균처리하는 밸러스트수 처리장치; 및 상기 밸러스트수 처리장치에서 살균 처리된 밸러스트수가 저장되는 밸러스트탱크를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 선박의 밸러스트수 처리시스템에 있어서,

밸러스트수에 존재하는 전체 잔류 산화제(Total Residual Oxidant)를 측정하는 TRO 센서에 유입되는 밸러스트수를 별도의 드레인 저장탱크에 저장해 두었다가 상기 드레인 저장탱크에 저장된 밸러스트수를 처리하는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트수 처리시스템이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 밸러스트수 처리시스템의 작동 시간동안 TRO 센서로 유입되는 밸러스트수를 수시로 스트립핑할 필요없이 한번에 처리하여 인력과 시간의 낭비를 줄일 수 있어 밸러스트수 처리시스템의 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 밸러스트수 처리시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 선박의 밸러스트수 처리시스템에서 주요부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 주요부에서 드레인 저장탱크를 개략적으로 도시한 사시도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 밸러스트수 처리시스템을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 선박의 밸러스트수 처리시스템에서 주요부를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 주요부에서 드레인 저장탱크를 개략적으로 도시한 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 선박의 밸러스트수 처리시스템(1)은, 씨체스트(S, seachest)를 통해 해수를 선체의 내부로 펌핑하는 밸러스트펌프(200)와, 밸러스트펌프(200)를 통해 공급되는 해수에 있는 미생물 등을 살균처리하는 밸러스트수 처리장치(200)와, 펌프룸에 마련되어 밸러스트수에 존재하는 전체 잔류 산화제(Total Residual Oxidant)를 측정하는 TRO 센서(300)와, TRO 센서(300)에서 드레인되는 밸러스트수가 저장되는 드레인 저장탱크(400)와, 밸러스트수 처리장치(200)에서 살균 처리된 밸러스트수가 저장되는 밸러스트탱크(500)를 구비한다.

밸러스트수 처리장치(200)는, 밸러스트펌프(200)에서 펌핑되어 공급되는 밸러스트수에 있는 미생물, 세균 등을 살균 처리하는 것으로서, 본 실시 예에서 밸러스트수 처리장치(200)는 전기분해방식에 의해 밸러스트수를 살균처리할 수 있다.

즉 밸러스트수는 밸러스트수 처리장치(200)를 통과하면서, 밸러스트수에 존재하는 수중미생물, 수중생물, 대장균 등을 소독하는 한편, 대기를 통해 유입되는 세균 및 밸러스트탱크(500)에 잔류하는 생물도 TRO에 의하여 불활성화시킨다.

구체적으로 전극에 전류가 인가되면, 라디칼이 발생되며, 발생된 라디칼은 극히 짧은 시간 존재하면서 수중 생물을 살균, 소독하는 한편, 강력한 산화제로서 오염물질을 산화 분해시킨다. 라디칼은 예를 들어 하이드록실라디칼(OH), 하이드로퍼옥시라디칼(HOO), 수퍼옥사이드라디칼(O₂ ^-), 과산화수소(H₂O₂)등이 있다.

한편, 선박이 운항하는 대부분의 지역은 해양이므로 밸러스트수는 해수가 일반적이다. 해수에는 염화나트륨이 풍부하며, 전기분해과정에서 TRO가 발생된다. TRO는 밸러스트수의 전극에서 체류시간, 투입 전력량, 전극의 재질 등에 따라서 차이가 생길 수 있다.

발생된 TRO는 밸러스트탱크(500)에 잔류하므로 항해기간 중 대기로부터 유입되는 세균의 번식을 억제하는 한편 밸러스트탱크(500)에 잔류하는 생물을 불활성화시키는 역할을 하게 된다.

TRO 센서(300)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 밸러스트수 처리장치(200)와 밸러스트탱크(500)를 연결하는 라인에 마련되어 밸러스트수 처리장치(200)를 통과한 밸러스트수의 TRO 농도를 측정한다.

즉 TRO 센서(300)는 밸러스트수 처리장치(200)에서 살균된 밸러스트수가 일정 수치구간 내의 TRO 농도를 유지할 수 있도록 지속적으로 측정한다.

한편 제어부에서는 밸러스트수 처리장치(200)를 통과한 밸러스트수의 TRO 농도가 수치구간 내의 최저 수치 이하이면 밸러스트수 처리장치(200)의 전류값을 높여 TRO 농도를 높이고, 수치구간내의 최고 수치 이상이면 전류값을 낮추어 TRO 농도를 낮춘다.

그리고 TRO 센서(300)에는 밸러스트수 처리시스템의 작동 시 불가피하게 밸러스트수가 유입되는 데, 본 실시 예는 후술하는 드레인 저장탱크(400)에 의해 TRO 센서(300)로 유입된 밸러스트수(이하 '드레인수'라 한다)를 편리하게 처리할 수 있다.

드레인 저장탱크(400)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, TRO 센서(300)와 연결되어 TRO 센서(300)에서 배출되는 드레인수를 한꺼번에 저장해두었다가 한번에 빌지햇(bilge hat)으로 배출함으로써 드레인수를 수시로 스트립핑(stripping)을 할 필요없이 한 번에 처리함으로써 드레인수의 처리에 소요되는 선원들의 인력과 시간 낭비를 줄이는 역할을 한다.

빌지햇이란 오수가 고이는 빌지웰의 뚜껑 부분에 해당하며 물은 통과시키고 배관라인을 막히게 할 염려가 있는 쓰레기들은 걸러 주며 통행자의 발빠짐을 방지하기 위해 망이나 Grating을 씌운다. 빌지웰은 장비나 데크로부터 발생하는 각종 오물을 모이게 할 목적으로 데크 바닥에 일정한 간격으로 설치하는 조그마한 Box를 말한다.

본 실시 예에서 드레인 저장탱크(400)는, 도 2에 도시된 바와 같이, TRO 센서(300)의 드레인 튜브와 연결되는 호퍼(410)와, 호퍼(410)가 상측부에 마련되며 호퍼(410)를 통해 유입되는 밸러스트수가 저장되는 탱크몸체(420)와, 탱크몸체(420)의 하측부에 마련되어 탱크몸체(420)에 저장된 밸러스트수를 빌지햇(bilge hat)으로 드레인시키는 드레인라인(430)과, 드레인 라인에 마련되는 개폐밸브(440)와, 상단부는 탱크몸체(420)의 상단부에 결합되고 하단부는 상기 개폐밸브(440) 후단부의 드레인라인(430)에 마련되는 오버플로우라인(460)과, 탱크몸체(420)의 상측부에 마련되는 에어배출구(450)를 포함한다.

드레인 저장탱크(400)의 오버플로우라인(460)은 탱크몸체(420)에 저장되는 드레인수가 설정양을 초과하는 경우 별도로 개폐밸브(440)를 작동시킬 필요없이 바로 빌지햇으로 드레인될 수 있도록 개폐밸브(440)의 후단부의 드레인라인(430)에 연결된다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시예는 밸러스트수 처리시스템의 작동 시간동안 TRO 센서로 유입되는 밸러스트수를 수시로 스트립핑할 필요없이 드레인 저장탱크에 저장해두었다가 한번에 처리하여 인력과 시간의 낭비를 줄일 수 있어 밸러스트수 처리시스템의 작업 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 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 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1 : 선박의 밸러스트수 처리시스템 100 : 밸러스트 펌프
200 : 밸러스트수 처리장치 300 : TRO 센서
400 : 드레인 저장탱크 410 : 호퍼
420 : 탱크몸체 430 : 드레인라인
440 : 개폐밸브 450 : 에어배출구
460 : 오버플로우라인 500 : 밸러스트탱크
S : 씨체스트

Claims (7)

1. 밸러스트수에 존재하는 전체 잔류 산화제(Total Residual Oxidant)를 측정하는 TRO 센서; 및
   상기 TRO 센서에서 드레인되는 밸러스트수가 저장되는 드레인 저장탱크를 포함하며,
   상기 드레인 저장탱크는,
   상기 TRO 센서의 드레인 튜브와 연결되는 호퍼; 및
   상기 호퍼가 상측부에 마련되며 상기 호퍼를 통해 유입되는 밸러스트수가 저장되는 탱크몸체를 포함하는 선박의 밸러스트수 처리시스템.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 드레인 저장탱크는,
   상기 탱크몸체의 하측부에 마련되어 상기 탱크몸체에 저장된 밸러스트수를 빌지햇(bilge hat)으로 드레인시키는 드레인라인; 및
   상기 드레인 라인에 마련되는 개폐밸브를 더 포함하는 선박의 밸러스트수 처리시스템.
4. 청구항 3에 있어서,
   일단부는 상기 탱크몸체의 상단부에 결합되고 타단부는 상기 개폐밸브 후단부의 상기 드레인라인에 마련되는 오버플로우라인을 더 포함하는 선박의 밸러스트수 처리시스템.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 드레인 저장탱크는,
   상기 탱크몸체의 상측부에 마련되는 에어배출구를 더 포함하는 선박의 밸러스트수 처리시스템.
6. 청구항 1에 있어서,
   씨체스트(seachest)를 통해 해수를 선체의 내부로 펌핑하는 밸러스트펌프;
   상기 밸러스트펌프를 통해 공급되는 해수에 있는 미생물 등을 살균처리하는 밸러스트수 처리장치; 및
   상기 밸러스트수 처리장치에서 살균 처리된 밸러스트수가 저장되는 밸러스트탱크를 더 포함하는 선박의 밸러스트수 처리시스템.
7. 선박의 밸러스트수 처리시스템에 있어서,
   밸러스트수에 존재하는 전체 잔류 산화제(Total Residual Oxidant)를 측정하는 TRO 센서로 유입되는 밸러스트수를 별도의 드레인 저장탱크에 저장해 두었다가 상기 드레인 저장탱크에 저장된 밸러스트수를 처리하며,
   상기 드레인 저장탱크는,
   상기 TRO 센서의 드레인 튜브와 연결되는 호퍼; 및
   상기 호퍼가 상측부에 마련되며 상기 호퍼를 통해 유입되는 밸러스트수가 저장되는 탱크몸체를 포함하는 선박의 밸러스트수 처리시스템.

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