KR101427478B1 - 선박의 발라스트수 처리장치의 해수 유동 조절 시스템 - Google Patents

선박의 발라스트수 처리장치의 해수 유동 조절 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 선박의 발라스트수 처리장치의 해수 유동 조절 시스템은 전처리 필터 장치로 해수를 유입시키는 제1관로와, 상기 전처리 필터 장치로부터 상기 해수를 유출시키는 제2관로와, 상기 제2관로와 연결되어 상기 해수를 자외선 리액터로 유입시키는 제3관로와, 상기 자외선 리액터로부터 상기 해수를 유출시키는 제4관로를 포함하고, 상기 제1관로는 제1밸브를 구비하고, 상기 제2관로는 제2밸브와 상기 제2밸브의 하류측에 위치하는 제3밸브를 구비하며, 상기 제3밸브는 그 개도를 가변적으로 조절할 수 있는 개도 조절 밸브이다.

Description

선박의 발라스트수 처리장치의 해수 유동 조절 시스템{Sea Water Flow Control System for Treatment Apparatus of Ship's Ballast Water}
본 발명은 선박의 발라스트수 처리장치의 해수 유동 조절 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발라스트 탱크에 채워지는 발라스트수(Ballast Water)에 의해 선박의 무게 중심의 변동을 최소화하는 발라스트수 처리장치에서 해수의 유동을 조절하는 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 선박에 설치된 발라스트 탱크는 화물의 선적 및 하역에 의해 선박의 무게중심이 변동되는 것을 최소화하여 안전한 항해가 가능하도록 돕는 것이다. 즉, 선박에 화물이 가득 선적되면 발라스트 탱크에 발라스트수를 채우지 않아도 선박의 무게중심이 해수면 아래에 위치하기 때문에 외력이 작용하더라도 선박이 안전하게 항해할 수 있으나, 선적된 화물이 없거나 적은 경우에는 화물이 선적된 것과 동일하게 선박의 일정 부분이 해수면 아래 위치하게 할 수 있도록 발라스트 탱크에 발라수트수를 채워 운항하도록 하고 있다.
위와 같이 선박의 안전 운항을 위해 사용되는 발라스트수는 특정 해역의 생물 또는 병원균 등을 다른 해역으로 전파하는 매체로 이용되는 문제점이 있다.
발라스트 탱크에 채워지는 발라스트수에는 각종 해양 생물 및 병원균 등이 포함될 수 있으며, 이러한 발라스트수의 유입과 유출이 서로 다른 지역에서 이루어지게 되므로, 발라스트수의 유입시 함께 유입된 특정 해역의 해양 생물 또는 병원균이 다른 해역으로 유출됨에 따라서 환경과 생태계를 교란시키는 부작용을 유발하게 되는 것이다.
따라서, 발라스트수의 유출입시 발라스트수에 포함된 해양 생물이나 병원균을 처리하는 설비 도입이 의무화되고 있다.
도 1은 일반적인 발라스트수 처리장치의 구성을 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 발라스트수 처리장치(1)는 전처리 필터(10)와 자외선 리액터(20)를 구비하여 유입 또는 유출되는 발라스트수를 살균처리하도록 구성되어 있다.
먼저 발라스트수의 유입 과정을 살펴보면, 도 1에서 "A"로 표시된 구성이 해양이 되고, "B"로 표시된 구성이 발라스트 탱크가 된다.
발라스트수의 유입시, 유입관(11)의 밸브(21)와 연결관(12)의 밸브(22)는 개방되고, 분기관(13)의 밸브(23)는 폐쇄된다. 해양(A)으로부터 유입된 해수는 유입관(11)을 통해 전처리 필터(10)로 유입되고, 연결관(12)을 통해 자외선 리액터(20)를 거쳐 이물질 제거와 살균처리 과정을 거친 다음 배출관(14)을 통해 발라스트 탱크(B)로 유입된다.
반대로, 발라스트수의 유출 과정을 살펴보면, 도 1에서 "B"로 표시된 구성이 해양이 되고, "A"로 표시된 구성이 발라스트 탱크가 된다(해양과 발라스트 탱크는 공통라인(common line)에 의해 연결되어 있다). 발라스트수의 유출시, 유입관(11)의 밸브(21)와 연결관(12)의 밸브(22)는 폐쇄되고, 분기관(13)의 밸브(23)는 개방된다. 발라스트 탱크(A)로부터 유출된 해수는 분기관(13)을 통해 자외선 리액터(20)로 유입되어 살균처리 과정을 거친 다음 배출관(14)을 통해 해양(B)으로 배출된다.
최근 IMO(국제 해사 기구)에서 체결된 협정에 따라 선박에 사용된 발라스트수는 살균처리를 필요로 한다.
발라스트수 처리를 위한 살균처리는 전기분해, 열처리, 자외선 광 조사, 막분리 등 다양한 방법의 적용이 가능하지만, 자외선 광 조사 처리는 별도의 화학물질의 첨가가 필요하지 않고, 제어가 간편하기 때문에 널리 이용되고 있다.
이러한 발라스트수 처리장치의 자외선 리액터(20)의 해수 처리 용량에 제한이 있으므로, 리액터(20)로 유입되는 해수의 유량이 적절히 조절될 필요가 있다.
또한, 전처리 필터(10)에 해수에 포함된 각종 이물질들이 충진되는 경우, 해수의 압력을 이용해 필터링 효과 유지를 위해 필터 내 불순물을 제거하는 백플러싱(Back-flushing) 작업을 하게 되는데, 백플러싱 작업에 필요한 압력이 충분치 못하면 필터 청소가 제대로 이루어지지 않게 된다.
대한민국 특허공개공보 제10-2008-0090098호
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 발라스트수 처리장치의 자외선 리액터로 유입되는 해수의 유동을 적절히 조절하고, 백플러싱에 필요한 충분한 압력을 확보할 수 있는 발라스트수 처리장치의 해수 유동 조절 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 선박의 발라스트수 처리장치의 해수 유동 조절 시스템은 전처리 필터 장치로 해수를 유입시키는 제1관로와, 상기 전처리 필터 장치로부터 상기 해수를 유출시키는 제2관로와, 상기 제2관로와 연결되어 상기 해수를 자외선 리액터로 유입시키는 제3관로와, 상기 자외선 리액터로부터 상기 해수를 유출시키는 제4관로를 포함하고, 상기 제1관로는 제1밸브를 구비하고, 상기 제2관로는 제2밸브와 상기 제2밸브의 하류측에 위치하는 제3밸브를 구비하며, 상기 제3밸브는 그 개도를 가변적으로 조절할 수 있는 개도 조절 밸브이다.
일 실시예에 따르면, 상류측 단부가 제1연결부에서 상기 제1관로와 연결되고, 하류측 단부가 제2연결부에서 상기 제2관로와 연결되는 제5관로를 더 포함하고, 상기 제1밸브는 상기 제1연결부의 하류측에 위치하고, 상기 제2밸브는 상기 제2연결부의 상류측에 위치하며, 상기 제3밸브는 상기 제2연결부의 하류측에 위치하고, 상기 제5관로는 제4밸브를 구비하도록 할 수도 있다.
또한, 상기 전처리 필터 장치에는 제5밸브가 형성된 백 플러싱 관로가 구비되고, 상기 제2관로를 통해 정격유량보다 낮은 유량으로 해수가 흐르도록 상기 제3밸브의 개도를 감소시켜 상기 전처리 필터 장치에서 걸러진 불순물을 상기 백 플러싱 관로로 배출하도록 할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2관로를 통해 정격유량보다 60 내지 90퍼센트 감소된 해수가 흐르도록 상기 제3밸브의 개도를 감소시킨다.
또한, 상기 제2연결부와 상기 제3밸브 사이에는 유량계가 구비될 수도 있다.
또한, 상기 제1밸브, 제2밸브, 제4밸브 및 제5밸브는 개방 또는 폐쇄 상태로 동작하는 개폐 밸브로 구성할 수도 있다.
도 1은 일반적인 발라스트수 처리장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발라스트수 처리장치의 개념도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용은 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발라스트수 처리장치(100)의 개념도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예 따른 발라스트수 처리장치(100)는 전처리 필터 장치(110), 자외선 리액터(120), 상기 전처리 필터 장치(110)와 자외선 리액터(120)와 연결되는 관로들 및 상기 관로들에 형성되는 밸브를 포함하는 해수 유동 시스템을 구비한다.
전처리 필터 장치(110)는 외부로부터 해수를 끌어들여 발라스트 탱크로 해수를 저장하는 발라스팅(ballasting) 작업시 해수에 포함된 크기가 큰 찌꺼기를 걸러낸다.
전처리 필터 장치(110)의 내부에는 복수의 필터 엘리먼트(element)가 구비된다. 도면에는 자세히 도시하지 않았지만, 본 실시예에 따른 필터는 해수가 통과할 수 있는 거름망으로 빗변을 형성한 대략 꼬깔 모양으로 형성된다. 전처리 필터 장치(110)로 유입된 해수는 반드시 상기 꼬깔 각각의 밑면에 형성된 개구를 통해 필터 엘리먼트의 내부로 유입되도록 되어 있다. 필터 엘리먼트 내부로 유입된 해수는 꼬깔의 빗면을 형성하는 거름망을 통과해 필터 엘리먼트 밖으로 유출되며 이때 크기가 큰 불순물들은 꼬깔의 내부에 잔존하게 되면서, 불순물을 걸러낼 수 있는 것이다.
필터 밖으로 유출된 해수는 전처리 필터 장치(110)로부터 유출되어 자외선 리액터(120)로 유동한다.
자외선 리액터(120)는 복수의 자외선 램프(121)를 구비하여 자외선 리액터(120)의 내부를 통과하는 해수를 살균처리한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 발라스트수 처리장치(100)는 전처리 필터 장치(110)로 해수를 유입시키는 제1관로(201)와, 전처리 필터 장치(110)를 통과한 해수를 유출시키는 제2관로(202)와, 상기 제2관로(202)와 연결되어 해수를 자외선 리액터(120)로 유입시키는 제3관로(203) 및 자외선 리액터(120)로부터 해수를 유출시키는 제4관로(204)를 포함한다. 제1관로(201)는 제1밸브(301)를 구비하고, 제2관로(202)는 제2밸브(302) 및 상기 제2밸브(302)의 하류측에 위치하는 제3밸브(303)를 구비한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "하류"는 해수가 유동해가는 방향을 의미하며, 용어 "상류"는 해수가 유동해오는 방향을 의미한다.
본 실시예에 따른 발라스트수 처리장치(100)는 상류측 단부가 제1연결부(501)에서 제1관로(201)와 연결되고, 하류측 단부가 제2연결부(502)에서 제2관로(202)와 연결되는 제5관로(205)를 더 포함한다. 제5관로(205)에는 제4밸브(304)가 구비된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따르면 제1밸브(301)는 제1연결부(501)의 하류측에 위치하고, 제2밸브(302)는 상기 제2연결부(502)의 상류측에 위치하며, 제3밸브(303)는 제2연결부(502)의 하류측에 위치한다.
또한, 발라스트수 처리장치(100)의 전처리 필터 장치(110)에는 제5밸브(305)가 형성된 백 플러싱 관로(206)가 구비된다. 백 플러싱 관로(206)는 전처리 필터 장치(110)의 복수의 필터(111, 112)의 밑면에 형성된 개구와 선택적으로 연통될 수 있도록 구성된다.
본 실시예에 따른 제1밸브(301), 제2밸브(302), 제4밸브(304) 및 제5밸브(305)는 개방 또는 폐쇄 상태로 동작하는 개폐 밸브이다. 반면, 제3밸브(303)는 그 개도를 가변적으로 조절할 수 있는 개도 조절 밸브이다.
이하, 본 실시예에 따른 발라스트수 처리장치(100)의 유동 조절 시스템을 이용해 해수의 유동을 조절하는 동작에 대해 설명한다.
먼저 발라스팅 과정을 설명하면, 도 2에서 "A"로 표시된 구성이 해양이 되고, "B"로 표시된 구성이 발라스트 탱크가 된다.
발라스팅 과정에서는 제4밸브(304) 및 제5밸브(305)는 폐쇄되고, 다른 밸브들은 개방되어 해수가 해당 관로를 통해 유동할 수 있도록 한다.
해양(A)으로부터 유입된 해수가 제1관로(201)를 통해 전처리 필터 장치(110)로 유입되고, 유입된 해수는 필터 엘리먼트를 통과해 해수에 포함된 크기가 큰 불순물이 걸러진다. 1차 필터링된 해수는 전치리 필터 장치(110)를 빠져나가 제2관로(202)를 통과해 제3관로(306)를 통해 자외선 리액터(120)로 유입된다.
자외선 리액터(120)가 충분히 살균가능한 해수의 양의 용량은 정해져 있으므로, 자외선 리액터(120)의 용량 이상의 해수가 자외선 리액터(120)로 유입되지 않도록 정격유량의 해수가 제2관로(202)를 통해 흐를 수 있게 제3밸브(303)의 개도가 적절히 조정된다. 제2관로(202)를 통해 흐르는 해수의 유량을 파악하기 제3밸브(303)의 상류 측에는 유량계(400)가 구비된다.
정격유량으로 자외선 리액터(120)로 유입된 해수는 자외선 리액터(120)의 자외선 램프(121)에 의해 살균처리된 다음 제4관로(204)를 통해 발라스트 탱크(B)로 유입되어 저장된다.
반대로, 디발라스팅(de-ballasting) 과정을 살펴보면, 도 2에서 "B"로 표시된 구성이 해양이 되고, "A"로 표시된 구성이 발라스트 탱크가 된다(해양과 발라스트 탱크는 공통라인(common line)에 의해 연결되어 있다).
디발라스팅 과정에서는 제1 및 제2밸브(301, 302) 및 제5밸브(305)는 폐쇄되고, 다른 밸브(303, 304, 306, 307)들은 개방된다.
발라스트 탱크(A)로부터 추출된 해수는 제5관로(205)를 통해 제2관로(202)로 전달되고, 제2관로(202)를 통과해 제3관로(203)를 통해 자외선 리액터(120)로 유입된다.
마찬가지로, 자외선 리액터(120)가 충분히 살균가능한 해수의 양의 용량은 정해져 있으므로, 자외선 리액터(120)의 용량 이상의 해수가 자외선 리액터(120)로 유입되지 않도록 정격유량의 해수가 제2관로(202)를 통해 흐를 수 있게 제3밸브(303)의 개도가 적절히 조정된다.
정격유량으로 자외선 리액터(120)로 유입된 해수는 자외선 리액터(120)의 자외선 램프(121)에 의해 살균처리된 다음 제4관로(204)를 통해 해양(B)으로 배출된다.
한편, 발라스팅 과정에서 전처리 필터 장치(110)의 필터 엘리먼트의 내부에 불순물이 과도하게 적층되면, 불순물들이 해수의 유동을 방해하여 필터 엘리먼트를 통해 해수가 원활히 유동하지 못하게 된다. 불순물을 제거하기 위해, 백플러싱 과정을 수행하게 된다. 필터 장치(110)의 입력 측에 설치된 압력센서(112)와 출력측에 설치된 압력센서(111)의 압력차이가 일정 압력(통상 0.5bar) 이상일 때 제5밸브(305)가 개방되어 백플러싱은 수행된다.
백플러싱 과정은 발라스팅 동작을 수행하면서 함께 수행되는 과정이므로, 디발라스팅 과정시 개방되는 제4밸브(304)는 폐쇄되어 제5관로(205)로 해수가 유동하지 않도록 한다.
백플러싱 동작을 위해, 백 플러싱 관로(206)가 전처리 필터 장치(110)의 복수의 필터 엘리먼트 중 일부의 필터 엘리먼트와 연결되도록 조정되어, 필터 엘리먼트의 밑면에 형성된 개구와 연통된다. 그 후, 제5밸브(305)가 개방된다.
제5밸브(305)가 개방되면, 제1밸브(301) 측에는 해수가 계속 유입되고 있으므로 고압이 형성되는 반면, 제5밸브(305) 측에는 상대적으로 저압이 형성된다.
이때, 해수가 백 플러싱 관로(206)로 유동할 수 있도록, 제2관로(202)를 통해 정격유량보다 60 내지 90퍼센트 감소된 수준으로 해수가 흐르도록 제3밸브(303)의 개도를 감소시킨다. 이에 따라서, 제2밸브(302) 측에도 일시적으로 고압이 형성된다.
따라서, 필터(111)를 통해 빠져나오려던 해수는 제2밸브(302) 측의 고압에 부딪혀 상대적으로 저압인 제5밸브(305) 측(즉, 백 플러싱 관로(206) 쪽)으로 역류하면서, 필터(111) 내의 불순물과 함께 백 플러싱 관로(206)를 통해 불순물 처리장소(C)로 빠져나가게 된다. 이에 따라서, 필터 엘리먼트 내부의 불순물은 자동으로 배출된다.
이때, 백플러싱이 수행되는 필터 엘리먼트를 제외한 다른 필터 엘리먼트에서는 정상적으로 발라스팅 동작이 수행되고 있다는 점이 이해되어야 할 것이다. 제2밸브(302) 측에 고압이 형성됨에 따라서, 백플러싱의 해당 필터 엘리먼트를 빠져나가는 해수도 소정 정도의 저항은 받게 되지만, 다른 필터 엘리먼트가 백 플러싱 관로(206)와 연통된 상태가 아니므로, 해수는 필터를 빠져나가 제2관로(202)를 통해 자외선 리액터(120) 쪽으로 유동할 수 있는 것이다.
본 실시예에 따르면, 제3밸브(303)를 개도 조절 밸브로 형성함으로써, 자외선 리액터(120)의 용량에 적합한 정격 용량의 해수만을 일정하게 제2관로(202)를 통해 통과시킬 수 있다. 따라서, 자외선 리액터(120)에 해수가 충분히 머물지 않고 급히 빠져나감으로써 충분히 살균되지 못하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제3밸브(303)의 개도를 정격용량보다 작은 정도로 잠시 동안(예를 들어 약 20초) 감소시킴으로써, 백 플러싱 작업시 불순물을 자동 배출시키기에 충분한 압력이 관련 관로에 형성되도록 하므로, 원할한 백플러싱 작업이 이루어지게 된다.
100: 발라스트수 처리장치
110: 전처리 필터 장치
120: 자외선 리액터
201 내지 206: 해수 유동 관로
301 내지 307: 밸브
400: 유량계

Claims (6)

  1. 선박의 발라스트수 처리장치의 해수 유동 조절 시스템으로서,
    전처리 필터 장치로 해수를 유입시키는 제1관로;
    상기 전처리 필터 장치로부터 상기 해수를 유출시키는 제2관로;
    상기 제2관로와 연결되어 상기 해수를 자외선 리액터로 유입시키는 제3관로;
    상기 자외선 리액터로부터 상기 해수를 유출시키는 제4관로; 및
    상류측 단부가 제1연결부에서 상기 제1관로와 연결되고, 하류측 단부가 제2연결부에서 상기 제2관로와 연결되는 제5관로를 포함하고,
    상기 제1관로는 제1밸브를 구비하고,
    상기 제2관로는 제2밸브와 상기 제2밸브의 하류측에 위치하는 제3밸브를 구비하며,
    상기 제5관로는 제4밸브를 구비하고,
    상기 제3밸브는 그 개도를 가변적으로 조절할 수 있는 개도 조절 밸브이고,
    상기 제1밸브는 상기 제1연결부의 하류측에 위치하고,
    상기 제2밸브는 상기 제2연결부의 상류측에 위치하며,
    상기 제3밸브는 상기 제2연결부의 하류측에 위치하는 것을 특징으로 하는 해수 유동 조절 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전처리 필터 장치에는 제5밸브가 형성된 백 플러싱 관로가 구비되고,
    상기 제2관로를 통해 정격유량보다 낮은 유량의 해수가 흐르도록 상기 제3밸브의 개도를 감소시켜 상기 전처리 필터 장치에서 걸러진 불순물을 상기 백 플러싱 관로로 배출하는 것을 특징으로 하는 해수 유동 조절 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2관로를 통해 정격유량보다 60 내지 90퍼센트 감소된 해수가 흐르도록 상기 제3밸브의 개도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 해수 유동 조절 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2연결부와 상기 제3밸브 사이에는 유량계가 구비되는 것을 특징으로 하는 해수 유동 조절 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1밸브, 제2밸브, 제4밸브 및 제5밸브는 개방 또는 폐쇄 상태로 동작하는 개폐 밸브인 것을 특징으로 하는 해수 유동 조절 시스템.
KR1020120116261A 2012-10-18 2012-10-18 선박의 발라스트수 처리장치의 해수 유동 조절 시스템 KR101427478B1 (ko)

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