KR101444368B1 - 평형수 처리를 위한 해수 공급 장치 - Google Patents

평형수 처리를 위한 해수 공급 장치 Download PDF

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Abstract

평형수 처리를 위한 해수 공급 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 평형수 처리를 위한 해수 공급 장치는, 청수/해수 열교환기와 연결되는 해수 공급 라인과, 해수 공급 라인을 통해서, 청수/해수 열교환기에 의해 가열된 해수를 공급받는 해수탱크와, 해수탱크에 저장된 해수를 필요에 따라 평형수 처리장치에 공급하는 해수 공급 펌프를 포함한다.

Description

평형수 처리를 위한 해수 공급 장치{SEA WATER SUPPLY DEVICE FOR TREATMENT OF BALLAST WATER}
본 발명은 평형수 처리를 위한 해수 공급장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 평형수 처리를 위해 일정 온도 이상의 해수를 공급할 수 있는 해수 공급 장치에 관한 것이다.
선박에는 엔진과 같은 기계류에서 발생하는 열을 냉각하기 위해서 에어 쿨러, 윤활유 쿨러 또는 청수 쿨러 등을 사용하고 있다. 특히, 청수 쿨러는 선박의 기계류 냉각 시스템(machinery cooling system)의 일종으로서, 기계류의 냉각을 위해 청수를 폐순환 하는 방법을 이용하고 있다.
도 1은 이와 같은 종래의 청수 쿨러를 나타내는 도면으로서, 도 1을 참조하면, 청수 쿨러는 폐순환 구조로서 청수가 채워진 청수라인(1)과, 청수라인(1) 및 청수/해수 열교환기(4)에서 교차되는 해수 유동 라인(7, 8, 9, 11)을 갖는다. 여기서, 청수라인(1) 상에는 기계류(3)와 청수/해수 열교환기(4)가 배관되어 있다. 청수는 순환펌프(2)에 의해 청수라인(1)을 따라 폐순환을 하고, 기계류(3)를 통과하면서 가열된 후 청수/해수 열교환기(4)를 통과하면서 해수와 열교환을 한 후 냉각되어 다시 기계류(3)를 통과하게 된다.
해수 유동 라인은, 선체의 흘수선 아래에 위치하는 해수 출입설비의 일종인 해수함(sea chest, 5)과, 해수함(5)으로부터 공급받은 해수를 가압하는 해수 순환 펌프(6)를 갖는 해수 유입관(7)과, 해수 유입관(7)에 연결되고 청수/해수 열교환기(4)의 내부에 배치된 전열관(8)과, 전열관(8)에 연결되어 청수/해수 열교환기(4)의 출수측에 배관된 출수관(9)과, 출수관(9)의 관연결부재(10)와 관통하게 결합되며 청수/해수 열교환기(4)에서 청수와 열교환을 완료함에 따라 고온이 된 해수를 주변 해역으로 방출하는 배수관(11)을 포함한다.
이와 같이, 종래의 청수 쿨러는 기계류(3)를 냉각함으로 인해 가열된 청수를 청수/해수 열교환기(4)에서 주변 해역의 해수와 열교환 과정을 통해서 냉각시키고, 이때 열교환을 위해 사용한 해수는 열교환에 의해 다량의 열을 함유한 상태 그대로 주변 해역으로 방출된다. 이는 현재 강화되는 각국의 자국 해역 해수 사용 및 선박 배출수 규제에 반할 뿐만 아니라 실제 생태계 교란 또는 파괴를 유발하는 원인으로 지목되고 있다.
그리고 생태 오염의 방지를 위해서 선박의 밸러스트 탱크(ballast tank) 내부에 주입되는 평형수(ballast tank)는 살균 후 선박의 외부로 배출되는 것이 의무화 되고 있다. 이에 의해, 현재 건조되는 모든 선박에는 평형수 처리 시스템(ballast water treatment system)을 의무적으로 설치해야 한다.
평형수 처리 시스템으로 사용되는 전기분해 방식 평형수 처리 시스템은, 유입되는 해수의 온도가 5℃ 이상에서 반응을 하게 된다. 따라서 종래의 평형수 처리를 위한 해수 공급장치는, 해수를 5℃ 이상 가열하여 평형수 처리 시스템에 공급할 수 있는 히터(heater) 등을 구비할 필요가 있다.
따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 평형수 처리를 위해 별도의 히터를 구비할 필요가 없는 평형수 처리를 위한 해수 공급장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 외부의 환경이 변화하더라도 평형수 처리 시스템에 일정 온도 이상의 해수를 공급할 수 있는 평형수 처리를 위한 해수 공급장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 실시예를 통하여 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 평형수 처리를 위한 해수 공급 장치는, 청수/해수 열교환기와 연결되는 해수 공급 라인과, 해수 공급 라인을 통해서, 청수/해수 열교환기에 의해 가열된 해수를 공급받는 해수탱크와, 해수탱크에 저장된 해수를 필요에 따라 평형수 처리장치에 공급하는 해수 공급 펌프를 포함한다.
본 발명에 따른 평형수 처리를 위한 해수 공급 장치는 다음과 같은 실시예들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 해수 공급 라인에는 유량 조절 밸브가 구비되어 있으며, 유량 조절 밸브는, 청수/해수 열교환기로부터 해수탱크로 공급되는 해수의 양을 제어할 수 있다.
해수탱크의 내부에는, 엔진의 배기 가스 파이프와 연결된 배기가스 열 공급 라인이 통과할 수 있다. 그리고 배기가스 열 공급 라인에는 제어밸브가 구비되어 있으며, 해수 공급 라인을 통해서, 해수탱크로 유입되는 해수의 온도가 일정치 이하인 경우, 제어밸브가 개방될 수 있다.
해수가 유입되는 해수입구에는 입구 센서가 구비되어 있고, 입구 센서에 의해 파악되는 유입 해수의 온도가 일정치 이하인 경우, 해수 공급 펌프가 작동될 수 있다.
해수탱크의 외부는 보온재에 의해 커버될 수 있다.
본 발명은 평형수 처리를 위해 해수를 일정 온도 이상으로 가열하기 위한 별도의 장치를 필요로 하지 않는 평형수 처리를 위한 해수 공급장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 외부의 환경이 변화하더라도 평형수 처리 시스템에 일정 온도 이상의 해수를 공급할 수 있는 평형수 처리를 위한 해수 공급장치를 제공할 수 있다.
도 1은 선박의 기계류 냉각을 위한 청수 쿨러에 대한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평형수 처리를 위한 해수 공급 장치에 대한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 평형수 처리를 위한 해수 공급 장치(100)를 예시하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 평형수 처리를 위한 해수 공급 장치(100)는, 청수/해수 열교환기(110)와 연결되는 해수 공급 라인(114)과, 해수 공급 라인(114)에 결합되어 있는 유량 조절 밸브(112)와, 청수/해수 열교환기(110)에서 공급된 해수를 저장하는 해수탱크(120)와, 해수탱크(120)에 저장된 해수를 필요에 따라서 평형수 처리 장치(190)에 공급하는 해수 공급 펌프(130)와, 배기 가스 파이프(152)와 연결되고 해수탱크(120) 내부를 통과하는 배기가스 열 공급라인(140)을 포함한다.
본 실시예에 따른 평형수 처리를 위한 해수 공급 장치(100)는, 청수/해수 열교환기(110)에서 열교환 후 선박 외부로 버려지는 고온의 해수를 평형수 처리장치(190)에 공급하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 청수/해수 열교환 후 버려지는 고온의 해수로 인한 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 평형수 처리를 위해서 해수를 가열하기 위한 히터 등의 설비를 갖추지 않아도 된다.
또한, 본 실시예에 따른 평형수 처리를 위한 해수 공급 장치(100)는, 청수/해수 열교환기(110)에서 공급되는 고온의 해수를 저장하는 해수탱크(120)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 본 실시예에 따른 평형수 처리를 위한 해수 공급 장치(100)는, 평형수 처리 장치(190)에 안정적으로 일정 온도 이상의 해수를 공급할 수 있게 된다.
또한, 본 실시예에 따른 평형수 처리를 위한 해수 공급 장치(100)는, 엔진(150)의 배기가스 파이프(152)와 연결된 배기가스 열 공급라인(140)을 구비한다. 배기가스 열 공급라인(140)은 엔진의 배기가스의 열을 해수탱크(120) 내부에 저장된 해수에 공급하는 역할을 한다. 이에 의해, 선박이 극저온의 해수 영역에서 항해하는 것과 같은 특수한 조건에서, 청수/해수 열교환기(110)의 출구 온도가 5℃ 이하인 경우에도, 해수탱크(120)에 저장된 해수가 일정 온도 이상을 유지할 수 있게 한다.
해수 공급 라인(114)은 청수/해수 열교환기(110)의 해수 출구에 해당한다. 청수/해수 열교환기(110)에 유입된 해수는, 기계류를 냉각하여 고온이 된 청수와 열교환을 통해 고온으로 된 후 배출된다. 이와 같이, 청수/해수 열교환기(110)에서 고온으로 된 해수의 배출 통로가 해수 공급 라인(114)에 해당한다.
해수 공급 라인(114)에는 유량 조절 밸브(112)가 구비되어 있다. 유량 조절 밸브(112)는, 해수 공급 라인(114)을 통해 공급되는 해수의 방향을 결정하는 것으로, 해수가 해수탱크(120)로 향하게 하거나 또는 선박의 외부로 배출되게 한다. 유량 조절 밸브(112)는, 해수탱크(120)에 구비되어 있는 레벨 게이지(level gauge)(124)에 의해 해수탱크(120) 내부에 저장된 해수의 양이 일정치 이하인 것으로 판단되는 경우, 개방되어 청수/해수 열교환기(110)에서 배출되는 고온의 해수가 해수탱크(120)에 유입되게 한다.
해수탱크(120)는 청수/해수 열교환기(110)에서 나온 고온(약 50℃)의 해수를 저장하는 역할을 한다. 청수/해수 열교환기(110)에서 해수가 배출되는 때와, 평형수 처리장치(190)로 해수가 유입될 필요가 있는 때가 항상 일치하지 않기 때문에, 해수탱크(120)를 이용하여 일정 온도 이상의 해수를 저장해 두었다가 평형수 처리장치(190)에 해수 공급이 필요한 경우 사용한다.
해수탱크(120)의 둘레는 보온재(122)에 의해 커버되어 있다. 보온재(122)는 단열 기능을 가져서, 해수탱크(120)에 유입된 해수의 온도가 저하되는 것을 방지하는 역할을 한다.
해수탱크(120)의 내부에는 레벨 게이지(124)가 구비되어 있다. 레벨 게이지(124)는 해수탱크(120)에 저장된 해수의 양을 측정한다. 레벨 게이지(124)에 의해 측정된 해수의 양이 일정치 이하인 경우, 제어장치(도시하지 않음)는 유량 조절 밸브(112)를 개방하여 청수/해수 열교환기(110)로부터 배출되는 고온의 해수가 해수 공급 라인(114)을 통해서 해수탱크(120)에 공급되도록 한다.
해수탱크(120)의 내부에는 온도센서(126)도 구비되어 있다. 온도센서(126)는 해수탱크(120)에 저장된 해수의 온도를 측정한다. 극저온의 해수 영역에서 운항을 하는 경우 등에 있어서 청수/해수 열교환기(110)에서 배출되는 해수의 온도는 5℃ 이하가 될 수 있다. 온도센서(126)에 의해 해수탱크(120)에 저장된 해수의 온도가 5℃ 이하인 것으로 측정되는 경우, 배기 가스 파이프(152)에서 배출되는 엔진의 배기 가스의 열을 이용할 수 있도록 하기 위해서, 제어장치(도시하지 않음)는 제1제어밸브(142)를 개방한다. 제1제어밸브(142)가 개방되는 경우, 엔진(150)에서 배출되는 고온의 배기 가스는, 배기가스 열 공급라인(140)을 통과하면서 해수탱크(120) 내부에 저장된 해수와 열교환을 한다.
배기가스 열 공급라인(140)은, 엔진(150)에서 방출된 고온의 배기 가스가 배기가스 파이프(152)에서 나와서 해수탱크(120)의 내부를 통과한 후 다시 배기가스 파이프(152)로 돌아올 수 있는 구조로 되어 있다 배기가스 열 공급라인(140)에는 제1제어밸브(142) 및 제2제어밸브(144)가 구비되어 있다. 제1제어밸브(142)의 개방에 의해, 배기 가스가 배기가스 열 공급라인(140)을 통해서 해수탱크(120)의 내부로 공급될 수 있게 된다. 그리고 제2제어밸브(144)는 배기가스의 역류를 방지하는 역할을 한다.
해수탱크(120)의 하부에는 해수 공급 펌프(130)가 구비되어 있다. 해수 공급 펌프(130)는, 제어장치(도시하지 않음)의 제어 신호에 의해 작동되어 평형수 처리장치(190)에서 5℃ 이상의 해수가 필요한 경우 해수탱크(120)에 저장되어 있는 해수가 평형수 처리장치(190)에 공급될 수 있게 한다.
해수입구(160)에는 입구센서(162)가 구비되어 있다. 입구센서(162)에 의해서, 유입되는 해수의 온도가 5℃ 이하인 경우, 제어장치의 제어 신호에 의해서 해수 공급 펌프(130)가 작동되어서, 평형수 처리장치(190)에 해수탱크(120)에 저장된 해수가 공급될 수 있게 한다.
해수입구(160)를 통해 유입된 해수는 평형수 펌프(170)에 의해서 평형수 탱크(180)로 공급된다.
평형수 처리장치(190)는 전기 분해 방식에 의해서 평형수를 처리하는 것으로, 이를 위해 약 5℃ 이상의 해수를 필요로 한다. 본 실시예에 따른 평형수 처리를 위한 해수 공급 장치(100)는, 청수/해수 열교환기(110)에서 나온 고온(약 50℃)의 해수 및/또는 엔진(150)의 배기 가스에 의해 의해 가열된 해수를 해수탱크(120)에 저장한 후 사용한다. 따라서 전기 분해 방식의 평형수 처리장치(190)를 위해서, 해수를 일정 온도 이상으로 가열하기 위한 별도의 장치(예를 들면, 히터)를 구비할 필요가 없게 된다.
상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 평형수 처리를 위한 해수 공급장치
110: 청수/해수 열교환기 112: 유량 조절 밸브
114: 해수 공급 라인 120: 해수탱크
122: 보온재 124: 레벨 게이지
126: 온도센서 130: 해수 공급 펌프
140: 배기가스 열 공급라인 142: 제1제어밸브
144: 제2제어밸브 150: 엔진
152: 배기가스 파이프 160: 해수입구
162: 입구센서 170: 평형수 펌프
180: 평형수 탱크 190: 평형수 처리장치

Claims (6)

  1. 청수/해수 열교환기와 연결되는 해수 공급 라인;
    상기 해수 공급 라인을 통해서, 상기 청수/해수 열교환기에 의해 가열된 해수를 공급받는 해수탱크; 및
    상기 해수탱크에 저장된 해수를 필요에 따라 평형수 처리장치에 공급하는 해수 공급 펌프를 포함하되,
    해수가 유입되는 해수입구에는 입구 센서가 구비되어 있고,
    상기 입구 센서에 의해 파악되는 유입 해수의 온도가 일정치 이하인 경우, 상기 해수 공급 펌프가 작동되는 평형수 처리를 위한 해수 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 해수 공급 라인에는 유량 조절 밸브가 구비되어 있으며,
    상기 유량 조절 밸브는, 상기 청수/해수 열교환기로부터 상기 해수탱크로 공급되는 해수의 양을 제어하는 평형수 처리를 위한 해수 공급 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 해수탱크의 내부에는, 엔진의 배기 가스 파이프와 연결된 배기가스 열 공급 라인이 통과하는 평형수 처리를 위한 해수 공급 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배기가스 열 공급 라인에는 제어밸브가 구비되어 있으며,
    상기 해수 공급 라인을 통해서, 상기 해수탱크로 유입되는 해수의 온도가 일정치 이하인 경우, 상기 제어밸브가 개방되는 평형수 처리를 위한 해수 공급 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 해수탱크의 외부는 보온재에 의해 커버되어 있는 평형수 처리를 위한 해수 공급 장치.
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