KR101480962B1 - 오일 스키머 컨베이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유조선 등의 해난 사고 시에 발생하는 해양 부유 기름을 회수하는 오일 스키머 컨베이어에 관한 것이다. 더 상세히는, 이송부, 구동부, 및 회수부를 포함하는 오일 스키머 컨베이어로서, 상기 이송부는 메쉬망 밸트, 유흡착망, 및 상기 메쉬망 밸트와 상기 유흡착망을 결합·고정시키는 체결부재를 포함하고, 상기 구동부는 체인, 스프로킷 기어, 및 모터를 포함하며, 상기 회수부는 스크레이퍼, 및 에어나이프를 포함하여 구성되는 오일 스키머 컨베이어 장치이다. 본 발명의 오일 스키머 컨베이어는, 일체형의 밸트가 아닌 일정공간으로 나누어지는 색션형 밸트로서 파손 시에 파손 부분만의 교체가 가능하고, 스크레이퍼 및 에어나이프를 구비하고, 펌핑업 현상이 발생하지 않는 바, 기름 회수효율이 매우 높은 장점이 있다.

Description

오일 스키머 컨베이어{OIL SKIMMER CONVEYOR}

본 발명은 유조선 등의 해난 사고 시에 발생하는 해양 부유 기름을 회수하는 오일 스키머 컨베이어에 관한 것이다.

해양에 설치된 시추시설이 태풍 등에 파괴되거나, 유조선이 좌초되는 등의 사고는 전세계적으로 매년 발생되고 있는데, 이러한 사고 시에 기름이 바다로 유출되는 경우가 종종 발생한다.

유출된 기름은, 바다물 상에서 유막을 형성하여 해상 오염을 시키거나, 해상에서 장시간 부유하다가, 바람이나 조류의 영향으로 해안에 밀려가 해안에 심각한 환경피해를 야기하므로, 추가적인 환경오염을 막기 위해서는, 바다물에 부유된 기름을 해상에서 사전에 제거하는 것이 필요하다.

종래의 부유 기름 회수방법은 다종다양한 방법이 있으나, 몇 가지를 예시하면, ① 사람이 일일이 국자나 유흡착지를 사용하여 기름을 떠내거나 걷어내는 방식, ② 부유기름 있는 해면의 표층부를 펌프로 흡입하는 방식, ③ 화물 운반선 상의 그래브 버킷으로 떠내는 방식, ④ 흡착 컨베이어로 걷어내는 방식을 들 수 있다.

상술한 종래 부유 기름 회수방법 중, ① 사람이 일일이 국자나 유흡착지를 사용하여 기름을 떠내거나 걷어내는 방식은, 인력에 의한 작업으로서, 회수량이 한정되고 작업효율이 나쁘고, ② 부유기름 있는 해면의 표층부를 펌프로 흡입하는 방식의 경우, 파도나 선체의 동요에 의해, 해면 표층부 아래쪽 해수의 흡입을 피할 수 없기 때문에 회수 효율이 매우 좋지 않으며, ③ 화물 운반석 상의 그래브 버킷으로 떠내는 방식은, 기계 자체가 대형이기 때문에 소형선에는 탑재가 어렵다는 문제점이 있다.

이에 반해, ④ 흡착 컨베이어로 걷어내는 방식은, 기름 흡착성이 좋은 합성 수지제 벨트를 구비한 컨베이어 일부를 수면 아래에 안치시킨 후, 해면에 떠 있는 기름을 걷어내는 방식으로서, 소위 오일 스키머 컨베이어 장치를 사용하는 방법이고, 소형 선박에 장착하기 쉽기 때문에 비교적 널리 사용되고 있다.

상술한 바와 같이, 부유 기름 회수 장치로서, 오일 스키머 컨베이어가 널리 사용되고 있지만, 종래의 오일 스키머 컨베이어는 다음과 같은 문제점이 있다.

우선, 종래의 오일 스키머 컨베이어는, 컨베이어 밸트가 하나의 일체형 밸트이어서, 밸트가 부분 파손되는 경우에, 밸트 전체를 교체해야 하는 불편함이 있다.

또한, 종래의 오일 스키머 컨베이어는, 컨베이어 밸트 속으로 해수가 통과하지 못하여, 펌핑업 현상으로 인한 기름 회수 효율이 매우 저하되었다. 즉, 원래는 도 3에 도시한 바와 같이, 수면 상의 부유 기름이 컨베이어 밸트에 붙어 올라와야 하지만, 종래의 컨베이어 밸트는, 도 4에 도시한 바와 같이, 해수가 통과할 수 없는 우레탄 또는 테프론 고무 재질의 판이나, 서스 스틸(sus steel) 재질의 판로 이루어져 있어, 반송류, 와류 저항을 야기하고, 이에 의해 기름 회수 효율이 좋지 아니하였다. 특히, 이러한 반송류, 와류 저항은, 단위 시간 당 회수효율을 높히기 위해 장치의 운전 속도를 높히는 경우에 더더욱 커지게 되어, 큰 문제점이 될 수 있다.

이에, 본 발명은 메쉬망 밸트 상에 색션별로 분리된 유흡착망을 체결부재로 고정시킴으로써, 파손 시에 파손된 부분만을 교체할 수 있도록 하였고, 컨베이어 밸트의 재질을 그물 형태의 망 재질로 구성하여 펌핑업 현상을 억제한 오일 스키머 컨베이어를 제공하고자 한다.

본 발명은 종래의 기술을 해결하기 위해 안출된 것으로서,

이송부, 구동부, 및 회수부를 포함하는 오일 스키머 컨베이어로서,

상기 이송부는 메쉬망 밸트, 유흡착망, 및 상기 메쉬망 밸트와 상기 유흡착망을 결합·고정시키는 체결부재를 포함하고,

상기 구동부는 체인, 스프로킷 기어, 및 모터를 포함하며,

상기 회수부는 스크레이퍼, 및 에어나이프를 포함하여 구성되는 오일 스키머 컨베이어 장치를 제공한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 유흡착망의 그물눈 면적은 2 ~ 20㎟ 범위 이내인 것임을 특징으로 하는 오일 스키머 컨베이어 장치를 제공한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 유흡착망은, 2 이상의 복수 개로 구비되어 구획별로 교체가능한 것임을 특징으로 하는 오일 스키머 컨베이어 장치를 제공한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 스크레이퍼 및 에어나이프는, 2 이상의 복수 개로 구비되는 것임을 특징으로 하는 오일 스키머 컨베이어 장치를 제공한다.

본 발명의 오일 스키머 컨베이어는, 일체형의 밸트가 아닌 일정공간으로 나누어지는 색션형 밸트로서 파손 시에 파손 부분만의 교체가 가능하고, 스크레이퍼 및 에어나이프를 구비하고, 펌핑업 현상이 발생하지 않는 바, 기름 회수효율이 매우 높은 장점이 있다.

도 1은, 본 발명의 오일 스키머 컨베이어를 나타낸 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 오일 스키머 컨베이어의 회수부를 나타낸 도면이다.
도 3은, 본 발명의 오일 스키머 컨베이어의 작동예를 나타낸 측면도이다.
도 4는, 종래의 오일 스키머 컨베이어의 펌핑업 현상을 나타낸 설명도이다.
도 5는, 펌핑업 현상에 대한 본 발명 실험예의 결과를 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명에 대해서, 본 발명의 일구현예를 나타낸 도 1, 및 도 2를 참조하여, 더 상세히 설명한다.

본 발명의 일구현예는,

이송부(10), 구동부(20), 및 회수부(30)를 포함하는 오일 스키머 컨베이어이다.

상기 이송부(10)는 부유 기름을 직접 떠올리는 기능을 하는 부분으로서, 그물눈의 메쉬망 밸트(100), 상기 메쉬망 밸트(100) 상에 체결부재(120)에 의해 결합·고정되는 유흡착망(110)을 포함하여 구성된다.

상기 메쉬망 밸트(100)는, 상기 유흡착망(110)이 안치되는 금속 재질의 철조망과 같은 형태의 밸트이다. 상기 메쉬망 밸트(100)의 양측면 가장자리는 체인(200)과 결합되어 있어 체인(200)의 구동에 따라 함께 구동된다.

상기 메쉬망 밸트(100)는, 종래에 범용적으로 사용되는 매쉬망 밸트를 사용할 수도 있고, 특별히 제한되지는 않는다.

상기 유흡착망(110)은, 종래의 오일 스키머 컨베이어와 달리, 일체형 밸트가 아닌, 최소 2이상의 공간으로 나누어진 색션을 갖는 바, 파손된 부분을 부분적으로 교체할 수 있다. 바람직하게는 6개, 더 바람직하게는 12개 이상의 공간으로 나우어진 색션을 갖도록, 유흡착망의 크기가 조절되는 것이다. 상기 유흡착망(110)은 상기 메쉬망 밸트(100)상에 안치되므로, 메쉬망 밸트(100)의 크기를 고려하여, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가, 적절히 조절할 수 있을 것이다.

상기 유흡착망(110)의 그물눈 면적은 2 ~ 20㎟ 범위 이내인 것이 바람직하다. 여기서, 그물눈 면적이라 함은, 망 사이의 형성된 공동(空洞) 부분의 면적을 말한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 컨베이어 타입의 오일 스키머는, 오일 회수 효율을 좋게 하기 위해, 속도를 올려 작동속도를 높히게 되면, 수면 아래 침지된 부분의 회전 구동력에 의해, 와류, 반송류 등을 발생시키고, 부유 기름을 유흡착망(110)에 흡착시켜 상부로 끌어올리는 것이 아니라, 오히려 부유 기름의 유층을 바같쪽으로 밀어내게 된다. 이러한 현상을 「펌핑업 현상」이라고도 한다.

따라서, 보다 효율적인 오일 회수작업을 위해서는, 높은 회전속도에서도 펌핑업 현상이 일어나지 않게 하는 것이 중요한데, 유흡착망(110)의 그물눈 면적이 2㎟미만일 경우, 해수가 유흡착망(110)을 잘 통과하지 못해 펌핑업 현상이 발생하는 바, 바람직하지 않다.

반대로, 유흡착망(110)의 그물눈 면적이 20㎟ 초과하는 경우, 공동 부분의 면적이 지나치게 크게 되어, 부유 기름이 유흡착망(110)에 흡착되기 보다, 투과해서 빠져나가는 문제점이 발생하여, 회수효율 상, 바람직하지 않다.

같은 의미에서, 상기 메쉬망 밸트(100)의 그물눈 면적은 해수가 통과하기 충분한 정도로 넓은 것이 바람직하고, 상기 유흡착망(110)의 그물눈 면적의 5~20배 정도가 적당하다.

상술한 「펌핑업 현상」과 유흡착망의 그물눈 면적의 상관 관계에 대해서는 후술할 실시예를 참고하여 더 상세히 이해할 수 있을 것이다. 실시예를 참고하면, 유흡착망의 그물눈 면적의 특별한 수치한정 범위는, 당해기술의 통상의 지식을 가진 자(이하, ‘당업자’라 한다)가 단순히 임의로 한정한 것이 아닌 많은 시행착오와 실험 끝에 얻어진 발명의 결과물임을 이해할 수 있을 것이다.

상기 체결부재(120)는, 상기 메쉬망 밸트(100)와 상기 유흡착망(110)을 결합·고정시켜주는 기능을 하는 것으로서, 상기 메쉬망 밸트(100)와 상기 유흡착망(110)을 단단하게 결합·고정시켜 줄 수 있는 종래의 수단을 비제한적으로 사용할 수 있고, 누름부재(121), 및 볼트와 너트 결합(122)을 사용할 수 있다. 즉, 상기 상기 메쉬망 밸트(100) 상에 상기 유흡착망(110)을 안치시킨 후, 누름부재(121)를 대고, 볼트와 너트 결합(122)을 사용하여 결합·고정시킬 수 있다.

상기 누름부재(121)는 상기 볼트가 입설되는 공동을 구비하고 있는 금속 재질의 판을 사용할 수 있고, 상기 유흡착망(110)이 메쉬망 밸트(100)로부터 들뜨게 되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 볼트와 너트 결합(122)에 의한 결합 부위의 하중이 골고루 분산되게 하는 역할도 한다.

상기 유흡착망(110)이 메쉬망 밸트(100)로부터 들뜨게 되면, 스크레이퍼(300)에 의한 기름 회수 공정에서, 스크레이퍼(300)와 유흡착망(110) 사이에 걸림현상 내지는 지나친 마찰 현상이 일어나게 되는 바, 오일 스키머 컨베이어(1) 자체의 구동에 무리를 줄 뿐 아니라, 유흡착망(110)과 스크레이퍼(300) 양자 모두를 손상시킬 수 있다.

또한, 상기 누름부재(121)가 없는 경우, 기름 회수 작업 시에 유흡착망(110)은 물과 기름을 흡벅 머금고 있기 때문에, 아래쪽 방향으로 많은 하중을 발생시키는 바, 누름부재(121)에 의해 하중 분산효과가 없게 되어, 볼트와 너트 결합(122)에 의한 결합 부위에만 하중이 집중되어, 유흡착망(110)의 찢어짐 파손 현상이 자주 발생될 수 있다.

상기 구동부는, 상기 이송부의 기름을 떠올릴 수 있도록 구동력을 발생시키는 부분으로서, 체인(200), 스프로킷 기어(210), 및 모터(220)를 포함하여 구성된다.

상기 체인(200)은, 상기 이송부(10)의 메쉬망 밸트(100)의 가장자리 측면부와 결합·고정되어 있어, 체인(200)이 구동되면 이와 함께 메쉬망 밸트(100)도 함께 구동되도록 한다.

상기 스프로킷 기어(210)는, 체인과 맞물려 돌아가는 톱니바퀴이다. 종래의 오일 스키머 컨베이어는 드럼 밸트 방식인 것이 많은데, 드럼 밸트 방식의 경우, 드럼과 밸트 사이에 기름이 유입되게 되면, 드럼과 밸트 간 마찰력 약화로 인한, 슬립(slip) 현상이 자주 발생한다. 이에 본 발명에서는, 체인과 스프로킷 기어에 의해 구동되게 끔하여, 슬립 현상 없이 고속운전이 가능하도록 하였다. 즉, 본 발명의 오일 스키머 컨베이어는 50m/min 정도의 고속운전도 가능하고, 높은 기계적 강도를 가지고 있다.

상기 모터(220)는 스프로킷 기어(210)의 축상에 연결되어 있어, 모터 구동력은, 스프로킷 기어(210), 체인(200), 메쉬망 밸트(100), 유흡착망(110) 순서로 전달되도록 한다.

상기 회수부(30)는, 상기 이송부(10)에 의해 걷어 올려진 부유 기름을, 상기 이송부(10)와 분리·회수하는 기능을 하는 부분으로서, 스크레이퍼(300), 및 에어나이프(310)를 포함하여 구성된다.

상기 스크레이퍼(300)는, 상기 유흡착망(110)과 접촉하여, 상기 유흡착망(110)에 부착된 부유기름을 긁어내는 역할을 하는 폴리프로필렌 또는 고무 재질의 칼날으로서, 보다 효율적인 기름 회수를 위해, 1차스크레이퍼(311)과 2차스크레이퍼(312)의 2종류로 구성된 복수 개를 사용할 수 있다.

폴리프로필렌 재질을 사용할 경우, 경성이 강하여, 고점도 기름을 떨어뜨리기에 좋지만, 스크레이퍼(300)와 유흡착망(110) 사이의 마찰에 의해 구동부에 무리를 줄 수 있고, 고무 재질을 사용할 경우, 연성이 강하여, 스크레이퍼(300)와 유흡착망(110) 사이의 마찰에 의해 구동부에 무리는 없지만, 고점도 기름을 떨어뜨리기에 좋지 않을 수 있다.

바람직하기로는, 1차스크레이퍼(301)로 고무 재질을 사용하고, 2차스크레이퍼로(302)로 폴리프로필렌 재질을 사용하여, 스크레이퍼(300)와 유흡착망(110) 사이의 마찰에 의해 구동부에 주는 부담은 줄여주면서, 고점도 기름과 저점도 기름 모두를 효율적으로 떨어뜨릴 수 있도록 하는 것이다.

상기 에어나이프(310)는, 보다 효율적인 기름 회수를 위해, 매쉬망 밸트(100) 내측으로부터 외측으로 고압공기를 분사하여, 아직 스크레이퍼(300)에 의해 제거되지 아니한 유흡착망(110) 사이의 남은 기름을 회수하도록 하는 장치이다.

상기 에어나이프(310)는 에어블로워를 사용할 수 있고, 4,000~5,000㎜Aq의 압력과, 4~5 ㎥/min 유량을 낼 수 있는 정도의 것이면 적당하다.

상기 에어나이프(310)는, 스크레이퍼(300)와 마찬가지로, 보다 효율적인 기름 회수를 위해, 1차에어나이프(311)과 2차에어나이프(312)의 2 이상의 복수 개를 사용할 수 있다.

이하, 본 발명에 대해 실험예를 들어 더 상세히 설명한다. 이하의 실험예는 발명의 상세한 설명을 위한 것일 뿐이며, 이에 의해 권리범위를 제한하려는 의도가 아님을 분명히 한다.

실험예

오일 스키머 컨베이어의 펌핑업 현상에 대해 다음과 같은 테스트를 시행하였다.

우선, 해수가 담긴 수조에 크루드 오일을 사용하여, 약 25㎜ 정도의 유층을 형성하고, 본 발명의 오일 스키머 컨베이어를 사용하되, 하기 표 1과 같이, 유회수망의 종류만 달리하여 기름 회수 실험을 하였다.

회수시간에 사용된 시간은 약 30분이었고, 회수율은 투입된 기름의 중량 대비 회수된 기름의 중량 비율로 평가하였다.

	유회수망의 종류
실험예 1	색션별 테프론 그라스 밸트(유흡착망 그물눈 면적 약 4㎟) 12장
실험예 2	색션별 테프론 그라스 밸트(유흡착망 그물눈 면적 약 16㎟) 12장
실험예 3	색션별 우레탄 밸트(그물눈 없음) 12장
실험예 4	색션별 테프론 그라스 밸트(유흡착망 그물눈 면적 약 36㎟) 12장

실험결과는 도 5와 같았다. 그물눈이 형성되지 않아 해수가 통과하지 못하는 실험예 3은 와류, 반송류의 저항에 의해 유출유가 밸트가 잘 묻지 아니하였고, 실험예 4에서는 그물눈의 면적이 너무 넓어, 기름이 잘 흡착되지 않았는 바, 회수율이 본 발명의 오일 스키머 컨베이어에 비해 낮은 경향을 나타내었다. 특히, 운전속도가 증가될 경우, 양자 간의 효율 차이는 더 늘어남을 확인하였다.

1: 오일 스키머 컨베이어
10: 이송부 20: 구동부
30: 회수부
100: 메쉬망 밸트 110: 유흡착망
120: 체결부재 121: 누름부재
122: 볼트와 너트 결합
200: 체인 210: 스프로킷 기어
220: 모터
300: 스크레이퍼 301: 1차 스크레이퍼
302: 2차 스크레이퍼 310: 에어나이프
311: 1차 에어나이프 312: 2차 에어나이프

Claims (4)

1. 수면상에 부유되어 있는 오일을 회수장소로 회수하기 위하여, 상기 수면과 상기 회수장소 사이에 설치되는 오일 스키머 컨베이어 장치로서,
   상기 수면과 상기 회수장소를 순환하면서, 상기 오일을 상기 수면으로부터 이탈시키고, 이탈시킨 상기 오일을 상기 회수장소로 이송시키는 이송부; 상기 이송부가 작동할 수 있도록 구동력을 전달하는 구동부; 및 상기 회수장소로 이송되어 온 상기 오일을 상기 이송부로부터 분리시켜 상기 회수장소에 위치시키는 회수부;를 포함하되,
   상기 구동부는,
   어느 하나는 상기 수면에 위치하고 다른 어느 하나는 상기 회수장소에 위치하며 서로 대향하는 한 쌍의 스프로킷 기어를 포함하고,
   상기 이송부는,
   상기 수면과 접할 때 상기 오일을 흡착시켜 상기 오일을 상기 수면으로부터 이탈시키는 다수의 유흡착망;
   상기 한 쌍의 스프로킷 기어에 맞물리는 체인이 가장자리에 결합되고, 상기 다수의 유흡착망이 외주면을 따라 교체 가능하게 착탈되도록 마련되며, 상기 다수의 유흡착망에 상기 오일이 흡착될 때 흡착되지 않은 물질은 통과될 수 있도록 메쉬 형태의 망으로 형성되는 메쉬망 밸트; 및
   상기 메쉬망 밸트에 마련된 상기 유흡착망이 이탈되는 것을 방지하도록 상기 유흡착망을 결합·고정시키는 체결부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   오일 스키머오일 스키머 컨베이어 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 유흡착망의 그물눈 면적은 2㎟ 내지 20㎟인 것을 특징으로 하는,
   오일 스키머오일 스키머 컨베이어 장치.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 회수부는,
   상기 회수장소에 위치하는 상기 스프로킷 기어 인근에서 상기 다수의 유흡착망에 접하도록 마련되어, 상기 다수의 유흡착망에 흡착되어 상기 회수장소로 이송되어 온 상기 오일을 긁어내는 다수의 스크레이퍼; 및
   상기 회수장소에 위치하는 상기 스프로킷 기어 인근에서 상기 메쉬망 밸트의 내주면을 향해 마련되어, 상기 메쉬망 밸트의 내주면에서 외주면을 향해 공기를 분사하여 상기 다수의 유흡착망에 흡착되어 상기 회수장소로 이송되어 온 상기 오일을 상기 다수의 유흡착망에서 분리시키는 다수의 에어나이프;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   오일 스키머오일 스키머 컨베이어 장치.

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