KR101501820B1

KR101501820B1 - 조립성과 유지보수성이 우수한 발라스트수 처리장치용 자외선 리액터

Info

Publication number: KR101501820B1
Application number: KR1020130008525A
Authority: KR
Inventors: 김하종; 이지형; 김인구; 정길주; 서진수
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2015-03-11
Anticipated expiration: 2033-01-25
Also published as: KR20140095756A

Abstract

본 발명은 발라스트수 처리장치에서 발라스트 수를 자외선 살균하기 위한 자외선 리액터의 구조에 관한 것이다. 본 발명에 따른 자외선 리액터는, 길이방향 양측 단부가 개구 되는 중공의 사각기둥 형태의 제1 몸체(210); 상기 제1 몸체(210)와 별도로 분할되어 제작되는 해수 유입관(300); 상기 제1 몸체(210)와 별도로 분할되어 제작되는 해수 유출관(400); 및 상기 제1 몸체(210)를 가로질러 배치되는 복수의 자외선 램프(500)를 포함하고; 상기 분할 제작된 제1 몸체(210)의 단부와 해수 유입관(300)의 마주보는 단부에 연결용 플랜지(211, 221)가 형성되고, 마주보는 연결용 플랜지(211, 221)는 체결구에 의해 분리가능하게 결합 되며; 상기 분할 제작된 제1 몸체(210)의 단부와 해수 유출관(400)의 마주보는 단부에 연결용 플랜지(212, 231)가 형성되고, 마주보는 연결용 플랜지(212, 231)는 체결구에 의해 분리가능하게 결합 되도록 구성한 것이다. 이러한 본 발명의 자외선 리액터에 의하면, 해수 유입관 및 해수 유출관을 몸체와 분할하여 제작한 다음 서로 탈부착 가능하게 결합함으로써 자외선 리액터의 제작 및 조립이 용이하고, 탈부착도 용이하여 유지보수 작업을 편하게 수행할 수 있다.

Description

조립성과 유지보수성이 우수한 발라스트수 처리장치용 자외선 리액터{UV reactor with advanced performance of assembly and maintenance for ballast water treatment system}

본 발명은 선박의 발라스트 탱크에 채워지는 발라스트 수(Ballast Water)에 의해 선박의 무게중심의 변동을 최소화하는 발라스트수 처리장치에서 발라스트 수를 자외선(Ultraviolet; UV) 살균하기 위한 자외선 리액터(Reactor)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 리액터를 분할하여 제작하여 조립하는 구조를 제공하여 제조와 조립이 용이하고 유지보수성도 우수한 자외선 리액터에 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.

상술한 자외선 리액터(20)는 해수에 자외선을 조사하기 위한 것으로, 자외선을 조사하는 복수의 자외선 램프를 구비한다. 자외선 리액터(20)를 통과하는 해수는 자외선 램프에서 조사되는 자외선에 의해 살균처리된다.

도 2는 본 출원인에 의해 개량한 자외선 리액터를 보인 것이다.

도 2에 도시된 자외선 리액터(100a)는, 해수가 흐르는 통로로서 제공되는 중공의 사각기둥 형태의 몸체(200a)와, 몸체(200a)의 길이방향 양측 단부에 각각 형성되는 해수 유입관(300a) 및 해수 유출관(400a)과, 몸체(200a)의 중간 부분을 가로질러 설치되는 복수의 자외선 램프(500a) 포함한 형태로 이루어진다.

도 2에서, 미설명 부호 700a, 710a, 720a은 해수 유입관(300)으로부터 유입되는 해수의 유동을 안정화시키기 위한 유동 안정화 부재이다.

이러한 자외선 리액터(100a)는, 종래에 수직으로 설치할 수밖에 없었던 원통형 몸체를 가지는 자외선 리액터를 개량하여, 몸체(200a)를 지면에 대해 수직으로 세워서 설치할 때나 수평으로 눕혀서 설치할 때 자외선 램프(500a)가 언제나 지면과 수평을 이루도록 한 것이다.

이러한 자외선 리액터(100a)는, 선박 내의 설치 공간이나 관로의 구성 등의 여건에 따라 설치 형태를 변화시킬 수 있도록 함으로써 선박 설계의 자유도를 높인 우수한 형태이나, 해수 유입관과 유출관이 몸체와 일체형을 이루고 있어 조립성이 다소 낮고 자외선 램프의 교체나 내부 이물질 제거 등을 위한 유지보수 작업이 불편하므로, 이러한 점만 더 개선한다면 실제 선박에 적용하기에 좀 더 우수한 자외선 리액터를 구현할 수 있고, 자외선 리액터의 선택의 폭도 넓힐 수 있을 것이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2008-0090098호

본 발명은 상기와 같은 필요에 부응하기 위한 것으로서, 해수 유입관과 유출관을 몸체와 별도로 제작하여 탈부착 가능하게 결합하는 구조로 하여 조립성과 유지보수성을 향상시킨 자외선 리액터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 발라스트수 처리장치용 자외선 리액터는, 길이방향 양측 단부가 개구 되는 중공의 사각기둥 형태의 제1 몸체; 상기 제1 몸체와 별도로 분할되어 제작되는 해수 유입관; 상기 제1 몸체와 별도로 분할되어 제작되는 해수 유출관; 및 상기 제1 몸체를 가로질러 배치되는 복수의 자외선 램프를 포함하고, 상기 분할 제작된 제1 몸체의 단부와 해수 유입관의 마주보는 단부에 연결용 플랜지가 형성되고, 마주보는 연결용 플랜지는 체결구에 의해 분리가능하게 결합 되며, 상기 분할 제작된 제1 몸체의 단부와 해수 유출관의 마주보는 단부에 연결용 플랜지가 형성되고, 마주보는 연결용 플랜지는 체결구에 의해 분리가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 발라스트수 처리장치용 자외선 리액터는, 길이방향 양측 단부가 개구 되며 양측 단부에 각각 연결용 플랜지가 형성되는 중공의 사각기둥 형태의 제1 몸체; 상기 제1 몸체를 가로질러 배치되는 복수의 자외선 램프; 상기 제1 몸체와 별도로 분할되어 제작되고, 상기 제1 몸체를 향하는 중공의 사각 기둥형의 제2 연장 몸체가 형성되며, 상기 제2 연장 몸체의 단부에는 상기 제1 몸체의 연결용 플랜지와 마주보는 연결용 플랜지가 형성되어, 마주보는 연결용 플랜지가 체결구에 의해 분리가능하게 결합되는 해수 유입관; 및 상기 제1 몸체와 별도로 분할되어 제작되고, 상기 제1 몸체를 향하는 중공의 사각 기둥형의 제3 연장 몸체가 형성되며, 상기 제3 연장 몸체의 단부에는 상기 제1 몸체의 연결용 플랜지와 마주보는 연결용 플랜지가 형성되어, 마주보는 연결용 플랜지가 체결구에 의해 분리가능하게 결합되는 해수 유출관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 해수 유입관의 제2 연장 몸체의 내부에는 유동 안정화 부재가 배치되어, 상기 유동 안정화 부재가 해수 유입관과 함께 제1 몸체로부터 분리가능하게 구성한다.

또한, 해수 유입관은 제2 연장 몸체의 폭 방향에 나란하게 배치하고, 해수 유출관은 제3 연장 몸체의 폭 방향에 나란하게 배치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 발라스트수 처리장치용 자외선 리액터에 의하면, 해수 유입관 및 해수 유출관을 몸체와 분할하여 제작한 다음 서로 탈부착 가능하게 결합하는 구조를 가지도록 함으로써 자외선 리액터의 제작 및 조립이 용이하고, 탈부착도 용이하여 유지보수 작업을 편하게 수행할 수 있다.

도 1은 일반적인 발라스트수 처리장치의 구성도이다.
도 2는 본 출원인에 의해 설계된 자외선 리액터의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자외선 리액터의 사시도이다.
도 4는 도 3의 자외선 리액터의 종단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 자외선 리액터의 정면도이다.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 리액터를 보인 것으로서, 도 3은 사시도이고, 도 4는 종단면도이며, 도 6은 정면도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 자외선 리액터(100)는, 해수가 흐르는 통로로서 제공되는 몸체(200)와, 해양 또는 발라스트 탱크(미도시)로부터 몸체(200)로 해수를 유입시키기 위한 해수 유입관(300)과, 몸체(200)를 통과한 해수를 내보내기 위한 해수 유출관(400)과, 몸체(200)를 통과하는 해수에 자외선을 조사하여 살균처리하는 복수의 자외선 램프(500)를 포함한다.

본 실시예에 따르면, 몸체(200)는 그것의 길이방향 양측 단부가 개구 되는 중공의 사각기둥 형태로 이루어지며, 해수 유입관(300) 및 해수 유출관(400)은, 몸체(200)의 길이방향 양측 단부에 각각 배치된다.

해수 유입관(300) 및 해수 유출관(400)은, 유동 안정화를 위해 몸체(200)의 폭 방향과 나란하게 배치된다.

복수의 자외선 램프(500)는 몸체(200)를 가로질러 배치되어 해수에 자외선을 조사하여 살균한다. 이러한 자외선 램프(500)는 길이가 긴 원통의 관으로 이루어지고, 그 외부에 석영관 등으로 이루어진 보호관으로 감싼 후 양측 단부를 보스(510)와 연결 구조체(520)에 의해 몸체(200)에 고정한다. 도면에서는 보호관까지 결합한 상태로 자외선 램프(500)를 도시하고 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서는, 자외선 리액터(200)는 제1 몸체(210), 해수 유입관(300), 해수 유출관(400)으로 3분할 된 형태로 별도로 제작되며, 분할된 제1 몸체(210)와 해수 유입관(300)의 마주보는 단부에는 연결용 플랜지(211, 221)를 형성하고, 분할된 제1 몸체(210)와 해수 유출관(400)의 마주보는 단부에도 연결용 플랜지(212, 231)를 형성하여, 마주보는 연결용 플랜지(211, 221)(212, 231)끼리 착탈 가능한 상태로 연결한 구조를 가진다.

즉, 중공의 사각 기둥형의 제1 몸체(210)의 길이방향 양측 단부에는 각각 연결용 플랜지(211, 212)가 형성된다.

그리고 해수 유입관(300)은 상기 제1 몸체(210)와 분할된 형태로 제작하되, 일측으로 제1 몸체(210)의 연결용 플랜지(211)와 마주보는 연결용 플랜지(221)를 형성하여, 제1 몸체(210)의 연결용 플랜지(211)와 해수 유입관(300)의 연결용 플랜지(221)를 볼트(251)와 너트(261)와 같은 체결구(250a)에 의해 분리가능한 상태로 결합한(체결한) 구조이다.

마찬가지로, 해수 유출관(400)은 상기 제1 몸체(210)와 분할된 형태로 제작하되, 일측으로 제1 몸체(210)의 연결용 플랜지(212)와 마주보는 연결용 플랜지(231)를 형성하여, 제1 몸체(210)의 연결용 플랜지(212)와 해수 유출관(400)의 연결용 플랜지(231)를 볼트(252)와 너트(262)와 같은 체결구(250b)에 의해 분리가능한 상태로 결합한(체결한) 구조이다.

해수 유입관(300)과 제1 몸체(210)의 조립을 더 용이하게 하기 위해, 해수 유입관(300)으로부터 상기 제1 몸체(210)를 향하는 중공의 사각 기둥형의 제2 연장 몸체(220)를 형성하고, 상기 제2 연장 몸체(220)의 단부에 연결용 플랜지(221)를 형성한 형태로 구성한다.

마찬가지로, 해수 유출관(400)과 제1 몸체(210)의 조립을 더 용이하게 하기 위해, 해수 유출관(400)으로부터 상기 제1 몸체(210)를 향하는 중공의 사각 기둥형의 제3 연장 몸체(230)를 형성하고, 상기 제3 연장 몸체(230)의 단부에 연결용 플랜지(231)를 형성한 형태로 구성한다.

또한, 도면에 도시된 실시예와 같이, 해수 유입관(300)과 해수 유출관(400)을 각각 제2 연장 몸체(220) 및 제3 연장 몸체(230)의 폭 방향과 나란하게(평행하게) 배치하면 해수의 몸체(210, 220, 230) 간의 단면적의 변화가 적어 유동 안정화에 도움을 줄 수 있으며, 제2 연장 몸체(220) 및 제3 연장 몸체(230)의 형성도 쉬워진다.

여기서, 몸체(200)의 '길이방향'은 해수의 흐름 방향 또는 해수 유입구(300)와 유출구(400)를 연결하는 방향으로서 도면 4 내지 도 5에서 상하방향을 말하고, '폭 방향'은 사각기둥의 횡단면에서 장변 방향(4변의 길이가 같은 정사각형의 경우에는 임의의 마주보는 두 변의 방향) 또는 자외선 램프(500)가 가로지르는 방향을 말한다.

한편, 본 발명의 자외선 리액터(100)에 있어서는, 특히 해수 유입관(300)으로부터 해수가 유입되는 부분인 몸체(200)의 입구 부분에 유동 안정화 부재(700)가 가로질러 배치된다.

유동 안정화 부재(700)는, 해수 유입관(30)으로 들어오는 해수가 먼저 부딪혀 소파(消波) 된 다음에 통과하여 몸체(200) 내부로 들어가도록 함으로써, 해수의 격렬한 유동을 안정화시켜 몸체(200)로 들어가도록 하는 것이다.

도면에 일례로 도시한 유동 안정화 부재(700)는, 해수가 통과하기 위한 통과공들이 형성되는 다공판(710, 720)으로 이루어진다. 이러한 유동 안정화 부재(700)는 다공판(710, 720) 이외에도 철망을 엮어서 해수가 일단 부딪힌 후 철망 사이의 공간을 통해 들어가도록 구성되기도 하는 등, 설치 여건이나 유동 조건에 따라 다양한 형태의 것을 사용한다.

본 발명의 실시예와 같이, 상기 유동 안정화 부재(700)를 해수 유입관(300)의 제2 연장 몸체(220)에 배치하면, 유동 안정화 부재(700)가 해수 유입관(300)과 함께 분리됨으로써 설치작업뿐만 아니라, 교체, 수리, 청소 등의 유지보수 작업도 매우 쉽게 수행할 수 있다.

이처럼 본 발명의 자외선 리액터(100)는, 제1 몸체(210), 해수 유입관(300) 및 해수 유출관(400)의 3개의 부재로 분할하여 제작한 다음 체결구(250a)(250b)에 의해 결합하는 구성이므로 제작성 및 조립성이 좋다.

물론, 도면에 도시하지는 않았지만, 마주보는 연결용 플랜지(211, 221)(212, 231) 사이에는 개스킷(액상 개스킷을 포함한다)이나 시일(seal) 등과 같은 밀봉 부재를 개재하여 결합한다.

하부의 해수 유입관(300)으로부터 들어오는 해수는, 몸체(200)에 들어가지 전에 유동 안정화 부재(700)에 먼저 부딪히면서 격렬한 유동이 감쇄된 후, 유동 안정화 부재(700)를 통과한 후 몸체(200)를 지나게 된다. 몸체(200)의 통로를 지나면서는 자외선 램프(500)에 의해 살균된 후 해수 유출관(400)을 통해 배출된다.

이물질이나 자외선 램프(500)가 파손되면서 만들어진 파편들은 유동 안정화 부재(700)로 떨어지게 되고, 입자가 큰 것은 유동 안정화 부재(700)의 상면에 잔류하고, 입자가 작은 것은 유동 안정화 부재(700)를 통과하여 해수 유입관(300)의 바닥에 떨어지게 된다.

이와 같이 자외선 램프(500)의 손상에 따른 교체, 내부 이물질 제거나 청소 등의 작업을 수행할 때, 본 발명에 따른 자외선 리액터(100)는, 체결구(250a)(250b)를 해제하는 것만으로 제1 몸체(210)로부터 해수 유입관(300)과 해수 유출관(400)을 떼어낼 수 있다.

즉, 해수 유입관(300)과 해수 유출관(400)을 떼어내면, 제1 몸체(210)의 길이방향 양측 단부가 개방되므로, 제1 몸체(210) 내부의 청소나 자외선 램프(500)의 교체작업을 쉽게 수행할 수 있다.

또한, 해수 유입관(300)의 제2 연장 몸체(220)와 해수 유출관(400)의 제3 연장 몸체(230) 부분도 개방되기 때문에 쌓인 이물질의 제거나 유동 안정화 부재(700)의 청소, 수리, 교체 등의 작업도 매우 쉽게 수행할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

100 : 자외선 리액터
200 : 몸체
210 : 제1 몸체
211, 212, 221, 231 : 연결용 플랜지
220 : 제2 연장 몸체
230 : 제3 연장 몸체
300 : 해수 유입관
400 : 해수 유출관
500 : 자외선 램프
510 : 보스
520 : 연결구조체
700 : 유동 안정화 부재
710, 720 : 다공판

Claims

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자외선 리액터의 몸체를 중공의 사각기둥 형태의 제1 몸체(210)와, 상기 제1 몸체(210)의 입구 측에서 제1 몸체(210)와 같은 중공의 사각 기둥형으로 이루어지는 제2 연장몸체(220)와, 상기 제1 몸체(210)의 출구 측에서 제1 몸체(210)와 같은 중공의 사각 기둥형으로 이루어지는 제3 연장몸체(230)로 3개로 분할하고, 제1 몸체(210)로부터 제2 연장몸체(220)와 제3 연장몸체(230)를 분리하면 제1 몸체(210), 제2 연장몸체(220) 및 제3 연장몸체(230)의 내부가 유지보수 가능하게 드러나도록 구성되고;
분할된 사각 기둥형의 제1 몸체(210)와 제2 연장몸체(220)의 마주보는 단부에 연결용 플랜지(211)(212)를 형성하고, 마주보는 두 연결용 플랜지(211)(212)를 체결구(250a)에 의해 분리 가능하게 결합하며;
분할된 사각 기둥형의 제1 몸체(210)와 제3 연장몸체(230)의 마주보는 단부에 연결용 플랜지(212)(231)를 형성하고, 마주보는 두 연결용 플랜지(212)(231)를 체결구(250b)에 의해 분리 가능하게 결합하며;
상기 제2 연장몸체(230)의 입구측 단부에는 해수 유입관(300)을 폭 방향으로 나란하게 배치한 한 상태에서 해수 유입관(300)의 측면 둘레를 결합하여 구성하고;
상기 제2 연장몸체(230)의 출구측 단부에는 해수 유출관(400)을 폭 방향으로 나란하게 배치한 상태에서 해수 유출관(40))의 측면 둘레를 결합하여 구성하며;
상기 제1 몸체(210)를 횡방향으로 가로질러 배치되는 복수의 자외선 램프(500)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발라스트수 처리장치용 자외선 리액터.
제2항에 있어서,
상기 해수 유입관(300)의 제2 연장 몸체(220)의 내부에는 유동 안정화 부재(700)가 배치되어, 유동 안정화 부재(700)를 제2 연장몸체(220) 및 해수 유입관(300)과 일체로 제1 몸체(210)로부터 분리시키면 내부의 유동 안정화 부재(700)가 드러나 유지보수가 가능해지게 이루어지는 것을 특징으로 하는 발라스트수 처리장치용 자외선 리액터.
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