KR101395626B1 - 선박평형 수 처리장치의 유량 측정 방법 및 그에 따른 시스템 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 담수 또는 해수의 유입을 위한 밸러스트 펌프와, 담수 또는 해수(선박평형수)의 처리를 위한 전기분해장치부와, 담수 또는 해수 내 산화제(TRO: Total Residual Oxidant) 농도를 측정하는 TRO 측정장치와, 밸러스트 펌프 가동 유무를 판단하는 출력신호, 전기분해장치부 및 TRO 측정장치의 작동과 전원공급을 제어하는 제어부를 포함하는 선박평형수 처리장치의 유량 측정 방법 및 그에 따른 시스템 제어 방법에 있어서, 상기 제어부를 통해 밸러스트 펌프를 가동유무를 판단하는 1단계, 가동되는 밸러스트 펌프의 수량과 처리용량을 통해 제어부에서 유입되는 담수 또는 해수의 유량을 산정하는 2단계, 산정된 유량에 따라 전기분해장치부에 공급되는 전류량을 제어부에서 제어하는 3단계, TRO 측정장치에서 전기분해장치부를 통해 처리된 담수 또는 해수의 TRO 농도를 측정하는 4단계 및 측정된 TRO 농도에 따라 제어부에서 제어 전류량을 보정하는 5단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박평형 수 처리장치의 유량 측정 및 제어 방법에 관한 것이다.

Description

선박평형 수 처리장치의 유량 측정 방법 및 그에 따른 시스템 제어 방법{flow measurement and control methods for ballast water treatment system}

본 발명은 유량 측정 방법 및 그에 따른 시스템 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박평형 수 처리장치의 유량측정 및 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 해상에서 운송하는 화물선박은 유사한화물의 상호교환을 위하여 왕복 항해하는 선박을 제외하고는 대부분 편도운항을 하여야 하므로 편도운항을 만재상태로 항해한 후 귀환항해 시는 선박의 균형, 안전성 및 조종성능향상 등을 위하여 선박평형수(담수 또는 해수)를 선내로 유입하여 밸러스트(ballast) 상태로 항해를 하게 된다.

그러나, 선박평형수에는 해양생태계 파괴의 주범이 되고 있는 수중생물과 수인성질병 발생원인의 세균 등이 포함되어 있어 전세계적으로 해양오염의 원인이 되어 국제해사기구(IMO)에서는 이의 규제법안을 마련하고 있다.

따라서, 선박평형수를 처리하는 방법 및 장치에대한 연구가 미국, 유럽 및 아시아 여러 국가에서 활발히 진행되고 있는데, 이러한 방법에는 필터링법, 자외선소독법, 고온가열법등 물리, 화학, 전기적인 처리방법과 시스템이 개발되고 있다.

이러한, 종래 선박평형 수 처리장치(공개특허공보 10-2011-0043808호)는 유량의 측정 방법에 있어서, 담수 또는 해수 유입 시 메인 배관에 유량계를 장착하여 유량을 측정하며, 이 측정된 유량에 따라 물리, 화학, 전기적 처리 세기를 제어한다.

하지만, 상기 유량계는 충분한 직관로 없이 설치될 경우 측정된 유량값에 신뢰성이 떨어지는 문제가 발생될 수 있어 정확한 유량의 측정을 위해 유량계 전/후단에 충분한 직관로를 확보해야 하므로, 설치 공간을 추가 확보해야 하는 문제점과 또 지속적으로 정확한 유량을 측정하기 위해 주기적으로 유지보수 해야 하는 문제점이 있었다.

상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 유량계 구성을 배제함으로써, 원가 절감, 유지보수 항목 감소 및 메인 배관의 공간을 축소시킬 수 있는 선박평형수 처리장치의 유량 측정 방법 및 그에 따른 시스템 제어 방법을 제공하는데 있다.

상기한 종래 문제점을 해결하고 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박평형 수 처리장치의 유량 측정 및 제어 방법은 담수 또는 해수의 유입을 위한 밸러스트 펌프와, 담수 또는 해수(선박평형 수)의 처리를 위한 전기분해장치부와, 담수 또는 해수 내 산화제(TRO:Total Residual Oxidant) 농도를 측정하는 TRO 측정장치와, 밸러스트 펌프, 전기분해장치부 및 TRO 측정장치의 작동과 전원공급을 제어하는 제어부를 포함하는 선박평형수 처리장치의 유량 측정 방법 및 그에 따른 시스템 제어 방법에 있어서, 상기 제어부를 통해 밸러스트 펌프의 가동유무를 판단하는 1단계; 가동되는 밸러스트 펌프의 수량과 처리용량을 통해 제어부에서 유입되는 담수 또는 해수의 유량을 산정하는 2단계; 산정된 유량에 따라 전기분해장치부에 공급되는 전류량을 제어부에서 제어하는 3단계; TRO 측정장치에서 전기분해장치부를 통해 처리된 담수 또는 해수의 TRO 농도를 측정하는 4단계; 및 측정된 TRO 농도에 따라 제어부에서 제어 전류량을 보정하는 5단계;로 이루어지되, 상기 제어부는 밸러스트 펌프의 용량 정보를 저장하며, 상기 2단계에서 제어부는 가동되는 밸러스트 펌프의 수 및 펌프 용량을 통해 최초 유량을 산정하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 3단계는 최초 전류량을 하기 [수학식 1]을 통해 계산하는 것을 특징으로 한다.

[수학식 1]

최초 전류량 = 목표 TRO × 산정유량 × α

α = (100 - 전기전도도)/50

α = 0.5 ~ 2의 범위를 가짐

그리고, 상기 4단계는 목표 TRO 농도와 측정된 TRO 농도가 같을 경우 현재의 밸러스트 펌프와 전류량 공급 가동 상태를 유지하며, 다를 경우 5단계를 진행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 5단계의 전류량 보정은 하기 [수학식 2]을 통해 계산하는 것을 특징으로 한다.

[수학식 2]

제어 전류량 = 현재 전류량 - (측정 TRO - 목표 TRO) × α × 산정유량

α = (100 - 전기전도도)/50

α = 0.5 ~ 2의 범위를 가짐

상기한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박평형수 처리장치의 유량 측정 방법 및 시스템 제어 방법은 유량계 구성을 배제함으로써, 원가 절감, 유지보수 항목 감소 및 메인 배관의 공간을 축소시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박평형 수 처리장치의 유량 측정 및 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유량 측정 및 제어를 위한 선박평형 수 처리장치를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박평형수 처리장치의 유량 측정 방법 및 그에 따른 시스템 제어 방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유량 측정 및 제어를 위한 선박평형 수 처리장치를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예는 담수 또는 해수의 유입을 위한 밸러스트 펌프의 가동 유무를 출력하는 신호와, 담수 또는 해수(선박평형 수)의 처리를 위한 전기분해장치부와, 담수 또는 해수 내 산화제(TRO :Total Residual Oxidant) 농도를 측정하는 TRO 측정장치와, 밸러스트 펌프 가동유무 판단, 전기분해장치부 및 TRO 측정장치의 작동과 전원공급을 제어하는 제어부를 포함하는 선박평형 수 처리장치의 유량 측정 방법 및 그에 따른 시스템 제어 방법에 관한 것이다.

여기서, 선박평형 수 처리장치의 유량 측정 및 제어 방법은 제어부를 통해 밸러스트 펌프의 가동유무를 판단하는 1단계(S110), 가동되는 밸러스트 펌프의 수량과 처리용량을 통해 제어부에서 유입되는 담수 또는 해수의 유량을 산정하는 2단계(S120), 산정된 유량에 따라 전기분해장치부에 공급되는 전류량을 제어부에서 제어하는 3단계(S130), TRO 측정장치에서 전기분해장치부를 통해 처리된 담수 또는 해수의 TRO 농도를 측정하는 4단계(S140) 및 측정된 TRO 농도에 따라 제어부에서 제어 전류량을 보정하는 5단계(S150)로 이루어진다.

이때, 제어부는 미리 저장되어 있던 밸러스트 펌프의 용량 정보를 토대로 2단계(S120)에서 가동되는 밸러스트 펌프의 수에 펌프 용량을 곱해 최초 유량을 산정한다.

그리고, 3단계(S130)는 최초 전류량을 하기 [수학식 1]을 통해 계산한다.

[수학식 1]

최초 전류량 = 목표 TRO × 산정유량 × α

α = (100 - 전기전도도)/50

α = 0.5 ~ 2의 범위를 가짐

또한, 4단계(S140)는 목표 TRO 농도와 측정된 TRO 농도가 같을 경우 현재의 전류량 공급 가동 상태를 유지하며, 다를 경우 5단계(S150)를 진행한다.

그리고, 상기 5단계(S150)의 전류량 보정은 하기 [수학식 2]를 통해 계산한다.

[수학식 2]

제어 전류량 = 현재 전류량 - (측정 TRO - 목표 TRO) × α × 산정유량

α = (100 - 전기전도도)/50

α = 0.5 ~ 2의 범위를 가짐

마지막으로, 5단계(S150) 이후 사용자로부터 시스템 종료 신호가 입력되기 전까지 전류량 공급 가동 상태를 유지한다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박평형 수 처리장치의 유량 측정 및 제어 방법은 유량계 구성을 배제함으로써, 원가 절감, 유지보수 항목 감소 및 메인 배관의 공간을 축소시키는 효과가 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (4)

1. 담수 또는 해수의 유입을 위한 밸러스트 펌프, 상기 담수 또는 해수(선박평형 수)의 처리를 위한 전기분해장치부, 상기 담수 또는 해수 내 산화제(TRO:Total Residual Oxidant) 농도를 측정하는 TRO 측정장치, 상기 밸러스트 펌프, 상기 전기분해장치부 및 상기 TRO 측정장치의 작동과 전원공급을 제어하는 제어부를 포함하는 선박평형수 처리장치의 유량 측정 및 시스템 제어 방법에 있어서,
   상기 제어부가 상기 밸러스트 펌프의 가동유무를 판단하는 1단계,
   상기 제어부가 상기 밸러스트 펌프의 수량과 상기 밸러스트 펌프의 처리용량을 이용하여 상기 밸러스트 펌프에 유입되는 상기 담수 또는 해수의 유량을 산정하는 2단계,
   상기 2단계에서 산정된 상기 담수 또는 해수의 유량에 따라 상기 제어부가 상기 전기분해장치부에 공급할 전류량을 제어하는 3단계,
   상기 TRO 측정장치가 상기 전기분해장치부에서 처리된 상기 담수 또는 해수의 TRO 농도를 측정하는 4단계, 그리고
   상기 제어부는 상기 측정된 TRO 농도에 따라 제어 전류량을 보정하는 5단계를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 밸러스트 펌프의 용량 정보를 저장하고 있는 선박평형 수 처리장치의 유량 측정 및 시스템 제어 방법.
2. 제1항에서,
   상기 3단계는 상기 전기분해장치부에 최초로 공급할 전류량인 최초 전류량을 하기 [수학식 1]을 통해 계산하는 선박평형 수 처리장치의 유량 측정 및 시스템 제어 방법.
   [수학식 1]
   최초 전류량 = 목표 TRO 농도 × 산정유량 × α
   α = (100 - 전기전도도)/50
   (여기서, 상기 α는 0.5 ~ 2이고, 상기 산정유량은 상기 2단계에서 상기 제어부가 산정한 상기 담수 또는 해수의 유량임.)
3. 제1항에서,
   상기 제어부는 상기 4단계에서 측정한 TRO 농도를 목표 TRO 농도와 비교하여, 상기 측정된 TRO 농도가 상기 목표 TRO 농도와 같은 경우 상기 밸러스트 펌프의 작동 및 상기 전기분해장치부에 공급할 전류량을 유지하고, 상기 측정된 TRO 농도가 상기 목표 TRO 농도와 다른 경우 상기 5단계를 진행하는 선박평형수 처리장치의 유량 측정 및 시스템 제어 방법.
4. 제1항 또는 제2항에서,
   상기 5단계의 상기 제어 전류량 보정은 하기 [수학식 2]을 통해 계산하는 선박평형 수 처리장치의 유량 측정 및 시스템 제어 방법.
   [수학식 2]
   제어 전류량 = 현재 전류량 - (측정 TRO 농도 - 목표 TRO 농도) × α × 산정유량
   α = (100 - 전기전도도)/50
   (여기서, 상기 α는 0.5 ~ 2이고, 상기 산정유량은 상기 2단계에서 상기 제어부가 산정한 상기 담수 또는 해수의 유량임.)

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