KR101564356B1 - 살균제 저장탱크를 가지는 선박 평형수 처리 장치 및 처리 방법 - Google Patents

Abstract

살균제 저장탱크를 가지는 선박 평형수 처리 장치 및 그 처리 방법이 개시된다. 선박 평형수 처리 장치는, 평형수 탱크와 연결된 메인배관을 따라 흐르는 해수의 일부를 분지관을 통해 분지시켜 전기분해함으로써 차아염소산염을 함유한 해수를 생성하는 전해 모듈과, 상기 평형수 탱크에 저장된 해수를 선박 외부로 배출할 때 상기 전해 모듈에 의해 생성된 차아염소산염을 저장하는 살균제 저장 모듈과, 상기 메인배관을 따라 흐르는 해수의 온도 및 염도 중 적어도 하나를 측정하는 센서와, 상기 평형수 탱크로 외부 해수를 유입할 때 상기 센서에서 측정된 상기 외부 해수의 온도 및 염도 중 적어도 하나가 비정상 범위일 때 상기 살균제 저장 모듈에 저장된 상기 차아염소산염을 상기 메인배관으로 주입하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

살균제 저장탱크를 가지는 선박 평형수 처리 장치 및 처리 방법{Ship ballast processing device having hypochlorite storage tank and processing method thereof}

본 발명은 살균제 저장탱크를 가지는 선박 평형수 처리 장치 및 처리 방법에 관한 것이다.

유조선, 컨테이너선 또는 LNG 화물선과 같은 대형선박의 경우 선박의 안정성 및 균형을 확보하기 위한 수단으로서 선박의 내부에 밸러스트(Ballast) 탱크를 구비하고 있다. 통상적으로 펌프를 이용하여 주변의 해수를 필요에 따라 평형수 탱크로 유입하거나 평형수 탱크 내의 해수를 유출시키게 되는데, 이와 같이 선박의 밸런스(balance)를 맞추기 위한 해수(혹은 담수)를 평형수(ballast water, 밸러스트 수라고도 함)라 한다. 즉, 화물이 하역되는 경우에는 평형수가 평형수 탱크로 유입되도록 하고, 화물이 적재되는 경우에는 평형수 탱크에 저장되어 있던 평형수가 배출되도록 하여 선박의 밸런스를 맞출 수 있다.

한편, 평형수를 저장한 선박은 제1 국의 해수를 다른 해양 환경의 제2 국의 해양으로 배출하기도 한다. 평형수는 유입하는 지역의 해수이므로 평형수에는 해수에 포함되어 있는 각종 이물질이나 플랑크톤 등의 미생물, 세균 등이 포함된다. 제1 국에서 유입된 평형수가 전혀 다른 환경의 제2 국의 해양에 배출되는 경우, 제1 국의 각종 이물질 또는 미생물 및 세균, 그 밖의 유기물질 등이 제2 국의 해양 생태계에 변화를 초래시키는 위험이 발생할 수 있다.

이에 따라 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)에서는 유해생물종의 국가간 이동을 방지하기 위한 목적으로 2004년에 선박 평형수 관리 협약을 제정하고, 유해생물종의 배출을 통제하기 위해 선박 평형수 교환 기준(D-1)과 처리 기준(D-2)을 제정하여 이를 의무화하도록 하였다.

기존에는 선박 평형수 처리를 위해, 한국공개특허공보 제10-2007-0093986호에 개시된 것과 같이 사이드 스트림을 전기분해한 후 이를 메인 스트림에 재주입하는 방식으로 선박 평형수를 살균 처리하고 있다.

기존의 선박 평형수 처리 장치는 밸러스트 수 스트림을 선박 위로 이송시킴으로써 처리된다. 밸러스트 수 스트림은 이후 여과될 수 있다. 여과된 밸러스트 수 스트림의 일부는 사이드 스트림 펌핑을 통해 이송되어 처리 스트림을 형성한다. 이러한 처리 스트림은 차아염소산염 전해 전지로 펌핑되고, 이 전해 전지에서 처리 스트림 내에서 차아염소산염을 생성시키기 위해 전지에 전류가 인가된다.

가연성인 수소가 처리 스트림으로부터 분리된 다음, 처리 스트림은 주 밸러스트 수 스트림 내로 재유입된다. 차아염소산염을 함유하는 밸러스트 수 스트림은, 밸러스트 수 스트림의 염소 농도를 측정하기 위해, 처리 스트림이 밸러스트 수 스트림 내로 재유입된 후에 샘플링 된다.

이와 같은 시스템은 해수의 일부를 사이드 스트림으로 보내어 사이드 스트림과 연결되어 있는 전해조에 공급하고, 공급된 해수는 전기분해 작용을 통해 차아염소산염을 함유하는 해수가 된다. 차아염소산을 함유한 해수는 다시 메인 스트림으로 주입되어 희석되고, 메인 스트림의 해수는 수 ppm 의 잔류염소 성분을 함유한 채 평형수 탱크로 공급된다. 염소 성분은 잔류성이 있으므로 해수의 온도와 유기물 함량에 따라 최소 수시간에서 최대 수일간 해수 내에 잔류하면서 살균 상태를 유지하게 된다.

하지만, 여기서 제시한 사이드 스트림의 전기분해 방식은 염화나트륨이 함유된 상온의 해수를 지속적으로 전극이 포함된 전해전지에 공급하여 차아염소산염을 발생시키는 방법으로서, 해수의 염도와 온도 조건이 일반적인 경우와 다를 경우 전극이 제 기능을 발휘 하지 못하여 살균제인 차아염소산염을 생성시키기 어려울 수 있다.

예를 들면, 선박이 염도가 낮은 해역에 위치한 항구에 정박시키고 밸러스트 수를 처리해야 할 경우, 염화나트륨의 농도가 낮기 때문에 전기분해를 통한 차아염소산염의 충분한 생성이 이루어지지 못하게 된다. 일반적인 해수의 염도가 33 PSU 내외이나, 큰 강의 하구에 위치한 항구의 경우 10 PSU 에도 미치지 못하여 전기분해를 통한 차아염소산염의 발생이 어려울 수 있다.

또한, 해수온도가 극단적으로 낮은 지역에서 밸러스트 수를 처리해야 할 경우에도 마찬가지로 전극의 차아염소산염 생성 효율이 떨어지기 때문에 정상적으로 밸러스트 수를 처리하기 어렵게 된다.

한국등록특허공보 제10-0883444호에서는 열교환에 의한 저온 해수의 처리 장치 및 방법을 제시하고 있다. 저온 해수의 처리를 위해 열교환장치를 적용하여 살균성능이 정상적으로 발휘되도록 하였으나, 상당한 수준의 전력을 요구하게 되어 전력소모를 최소화해야 하거나 제한된 수준의 전력 공급만이 가능한 선박에 대해서는 적합하지 않은 방법이라고 할 수 있다.

한국공개특허공보 제10-2007-0093986호 한국등록특허공보 제10-0883444호

본 발명은 밸러스팅(ballasting)에 사용되는 차아염소산염의 양만큼 사전에 생성시켜 저장해 두었다가 저온 및/또는 저염도 해수 조건에서 살균 처리가 필요할 때 이용 가능한 살균제 저장탱크를 가지는 선박 평형수 처리 장치 및 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 저온 및/또는 저염도 해수 조건에서 밸러스팅에 적용되는 소모되는 전력을 절감할 수 있는 살균제 저장탱크를 가지는 선박 평형수 처리 장치 및 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 평형수 탱크와 연결된 메인배관을 따라 흐르는 해수의 일부를 분지관을 통해 분지시켜 전기분해함으로써 차아염소산염을 함유한 해수를 생성하는 전해 모듈과; 상기 평형수 탱크에 저장된 해수를 선박 외부로 배출할 때 상기 전해 모듈에 의해 생성된 차아염소산염을 저장하는 살균제 저장 모듈과; 상기 메인배관을 따라 흐르는 해수의 온도 및 염도 중 적어도 하나를 측정하는 센서와; 상기 평형수 탱크로 외부 해수를 유입할 때 상기 센서에서 측정된 상기 외부 해수의 온도 및 염도 중 적어도 하나가 비정상 범위일 때 상기 살균제 저장 모듈에 저장된 상기 차아염소산염을 상기 메인배관으로 주입하도록 제어하는 제어부를 포함하는 선박 평형수 처리 장치가 제공된다.

상기 살균제 저장 모듈은, 상기 차아염소산염을 저장하는 살균제 저장탱크와; 상기 분지관의 유출부와 상기 살균제 저장탱크 사이에 연결되며, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 차아염소산염을 상기 살균제 저장탱크로 유입시키거나 상기 살균제 저장탱크에서 유출시키는 유출입펌프를 포함할 수 있다.

상기 분지관의 유입부에 설치되는 유입 밸브와; 상기 분지관의 유출부와 상기 살균제 저장탱크가 만나는 지점과 상기 메인배관 사이에 설치되는 유출 밸브를 포함하되, 상기 제어부는 상기 유입 밸브 및 상기 유출 밸브의 개폐와 상기 유출입펌프의 동작을 제어하여 상기 전해 모듈에서 생성된 차아염소산염을 상기 살균제 저장탱크로 유입시키거나 상기 살균제 저장탱크에 저장된 차아연소산염을 상기 메인배관으로 주입시킬 수 있다.

한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, 평형수 탱크와 연결된 메인배관을 따라 흐르는 해수의 일부를 분지관을 통해 분지시켜 전기분해함으로써 차아염소산염을 함유한 해수를 생성하여 상기 메인배관으로 주입하는 전해 모듈과; 고체 형상의 차아염소산염이 함유된 약품을 저장하는 살균제 저장탱크와; 상기 메인배관을 따라 흐르는 해수의 온도 및 염도 중 적어도 하나를 측정하는 센서와; 상기 평형수 탱크로 외부 해수를 유입할 때 상기 센서에서 측정된 상기 외부 해수의 온도 및 염도 중 적어도 하나가 비정상 범위일 때 상기 전해 모듈을 비활성화시키고, 상기 살균제 저장 모듈에 저장된 상기 약품을 상기 메인배관으로 주입하도록 제어하는 제어부를 포함하는 선박 평형수 처리 장치가 제공된다.

한편 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 살균제 저장탱크를 가지는 선박 평형수 처리 장치에서 수행되는 선박 평형수 처리 방법으로서, (a) 평형수 탱크로 외부 해수를 유입할 때 센서에서 측정된 상기 외부 해수의 온도 및 염도 중 적어도 하나가 정상 범위인지 판단하는 단계; (b) 정상 범위인 경우에는 상기 전해 모듈을 이용하여 전기분해 방식으로 상기 외부 해수에 대해 살균 처리를 수행하고, 비정상 범위인 경우에는 상기 살균제 저장탱크에 저장된 차아염소산염을 메인배관에 주입하여 상기 외부 해수에 대하여 살균 처리를 수행하는 선박 평형수 처리 방법이 제공된다.

상기 단계 (a) 이전에, 상기 평형수 탱크로부터 해수가 배출될 때 상기 전해 모듈을 이용하여 상기 해수의 일부를 전기분해하여 차아염소산염을 생성하고 상기 살균제 저장탱크에 저장하는 단계가 선행될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 밸러스팅에 사용되는 차아염소산염의 양만큼 사전에 생성시켜 저장해 두었다가 저온 및/또는 저염도 해수 조건에서 살균 처리가 필요할 때 이용 가능하다.

또한, 저온 및/또는 저염도 해수 조건에서 밸러스팅에 적용되는 소모되는 전력을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균제 저장탱크를 가지는 선박 평형수 처리 장치의 개념도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 살균제 저장탱크를 가지는 선박 평형수 처리 장치에서 평형수 배출 시 차아염소산염을 생성할 때의 흐름도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균제 저장탱크를 가지는 선박 평형수 처리 장치에서 특정 조건의 해수역에서 평형수를 처리할 때의 흐름도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 살균제 저장탱크를 가지는 선박 평형수 처리 장치에서의 선박 평형수 처리 방법의 순서도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 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 명세서에서, "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.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균제 저장탱크를 가지는 선박 평형수 처리 장치의 개념도이다.

도 1을 참조하면, 선박 평형수 처리 장치(100), 메인배관(10), 밸러스트 펌프(110), 필터(112), 유량계(114), 분지관(20), 전해 모듈(120), 유입펌프(121), 전해조(122), 정류기(123), 기액분리기(124), 송풍기(125), 중화 모듈(130), 중화제 탱크(132), 주입펌프(134), 살균제 저장 모듈(140), 살균제 저장탱크(142), 유출입펌프(144), 제어부(160), 평형수 탱크(150), 센서(170), 밸브(181, 182, 183)가 도시되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 살균제 저장탱크를 가지는 선박 평형수 처리 장치는 1회 밸러스팅에 사용되는 차아염소산염의 양만큼을 사전에 생성시켜 살균제 저장탱크에 저장해 두었다가 저온 및/또는 저염도 해수에서 살균 처리가 필요할 때 사전에 저장해 둔 차아염소산염을 메인배관에 주입하여 일반적인 해수를 처리할 때와 동일한 효과를 거둘 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에 따른 살균제 저장 탱크를 가지는 선박 평형수 처리 장치(100)는 밸러스트 펌프(110), 전해 모듈(120), 살균제 저장 모듈(140), 제어부(160), 평형수 탱크(150)를 포함한다.

선박 평형수 처리 장치(100)는 씨 체스트(sea chest) 등과 같은 해수 유입구와 평형수 탱크(ballast tank)(150) 사이에 연결되어 있어 주변의 해수를 평형수 탱크(150)로 유입하거나 평형수 탱크(150)에 저장된 평형수를 선외로 배출하는 주 경로인 메인배관(main pipe)(10)을 구비하고 있다. 또한, 메인배관(10)의 해수 중 일부를 분기시켜 전기분해를 수행함으로써 살균제인 차아염소산염을 생성하는 부 경로인 분지관(side pipe)(20)도 구비하고 있다. 이하에서는 메인배관(10)을 따른 해수 혹은 평형수의 흐름을 메인 스트림이라 하고, 분지관(20)을 따른 해수의 흐름을 사이드 스트림이라 한다.

밸러스트 펌프(110)는 펌핑 동작을 통해 선박 주변의 해수를 인입하여 메인배관(10)을 따라 흐르는 메인 스트림을 생성한다.

필터(112)는 해수에 함유된 고형물을 여과한다. 여과되는 고형물은 큰 규모의 입자 혹은 해양 미생물일 수 있다.

유량계(114)는 메인배관(10)을 통해 흐르는 메인 스트림의 유량을 측정한다. 도면에서는 필터(112) 후단에 유량계(114)가 설치된 것으로 예시되어 있지만, 이는 일 실시예에 불과하며, 필요에 따라 필터(112) 전단에도 설치될 수도 있을 것이다.

전해 모듈(120)은 메인 스트림에서 분기된 사이드 스트림에 대하여 전기분해를 통해 차아염소산염을 생성한 후 메인배관(10)에 주입하여 해수를 살균 처리하는 살균 처리부로서 기능한다.

필터(112)에 의해 여과된 해수의 일부는 분지되어 전해 모듈(120)이 위치한 배관(분지관(20))으로 이송된다. 분지관(20)에는 유입펌프(121)가 있어 제어부(160)의 제어에 따라 분지되는 해수의 유량을 조절할 수 있다.

전해조(122)는 정류기(123)로부터 전류를 공급받는 전극을 포함하고 있어, 분지된 해수가 전해조(122)를 통과할 때 전극 표면에서 전기분해되어 소정 농도(예를 들어 300 ~ 2000 ppm 가량)의 차아염소산염(Hypochlorite)을 생성한다. 생성된 차아염소산염은 선박 평형 수 내 살균 대상 생물을 사멸시키는 살균제로서 작용한다.

이 때 차아염소산염 이외에 부산물로 수소가스(예를 들어, 4% 미만)와 극미량의 염소가스가 생성되는데, 이들 가스는 기액분리기(124)에서 분리될 수 있다.

전해조(122)에서 전기분해된 해수가 기액분리기(124)의 사이클론(Cyclone)을 통과하면서 액체 상태의 차아염소산염을 함유한 해수와 부산물인 가스(수소가스, 염소가스)가 분리되며, 송풍기(blower)(125)에서 분리된 가스가 공기와 희석되면서 안전하게 제거될 수 있다.

부산물인 가스가 제거된 차아염소산염을 함유한 해수는 다시 메인배관(10)으로 주입되고, 소정 농도의 차아염소산염을 함유한 해수와 메인배관(10) 내의 해수가 혼합되어 차아염소산의 농도는 희석된다(약 3 ~ 10 ppm).

혼합된 해수는 메인배관(10) 내에서 살균작용이 시작되어 평형수 탱크(150)에 유입된 후에도 계속적인 살균작용이 일어나게 된다.

이상은 일반적인 전기분해 방식의 평형수 처리 방법에 관하여 설명하였다. 하지만, 해수의 온도가 지나치게 낮거나 염분도가 낮아 전기분해가 원활하게 이루어지지 못하여 차아염소산염이 충분하게 생성되지 못할 경우, 해수 내에 함유되어 있는 생물에 대한 사멸이 불충분하여 국제해사기구에서 규제하는 성능기준(D-2)을 만족하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.

본 실시예에는 이러한 경우를 대비하기 위한 구성요소로서 살균제 저장 모듈(140) 및 센서(170)를 더 포함하고 있다.

살균제 저장 모듈(140)은 살균제 저장탱크(142) 및 유출입펌프(144)를 포함한다.

살균제 저장탱크(142)에는 1회 밸러스팅에 사용되는 차아염소산염의 양만큼이 사전에 생성되어 저장되어 있다가 센서(170)에서의 측정 결과 저온 또는 저염도 해수에서 살균 처리가 필요할 때 사전에 저장해 둔 차아염소산염을 유출입펌프(144)를 통해 메인배관(10)에 주입하여 일반적인 해수를 처리할 때와 동일한 효과를 거둘 수 있도록 한다.

살균제 저장 모듈(140)은 전해 모듈(120)과 메인배관(10)을 연결하는 분지관(20) 중에서 유출부 측에 연결된다.

분지관(20)은 유입부와 유출부로 구분되며, 유입부에는 제1 밸브(181)(유입 밸브로서 기능함)가 설치되고, 유출부에는 살균제 저장 모듈(140)과 만나는 지점 전후에 제2 밸브(182) 및 제3 밸브(183)(유출 밸브로서 기능함)가 설치된다. 상세하게는 전해 모듈(120), 제2 밸브(182), 제3 밸브(183), 메인배관(10) 순으로 배치되며, 제2 밸브(182)와 제3 밸브(183) 사이에서 살균제 저장 모듈(140)에 연결되는 서브 분지관이 분지될 수 있다.

이하에서는 제2 밸브(182)도 구비된 상태에서 본 실시예를 설명하지만, 제2 밸브(182)의 경우 제1 밸브(181)와 같이 동작하고 있어 필요에 따라 생략 가능하다.

센서(170)는 메인배관(10)으로 인입된 해수의 염분(salinity), 온도 중 적어도 하나를 측정하여 제어부(160)로 전송함으로써, 제어부(160)에서 현재 조건의 해수를 이용하여 전기분해를 통해 충분한 차아염소산염을 생성할 수 있는지 여부를 확인하고 그 결과에 따라 살균제 저장탱크(142)에 저장된 차아염소산염의 사용 여부를 결정하도록 한다.

이하에서는 차아염소산염을 미리 제조하여 보관하는 방법 및 저장된 차아염소산염을 사용하는 방법에 대하여 관련 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 살균제 저장탱크를 가지는 선박 평형수 처리 장치에서 평형수 배출 시 차아염소산염을 생성할 때의 흐름도이다.

본 실시예에서는 평형수 탱크(150)에 보관되어 있던 해수를 배출해야 할 때 차아염소산염을 생성하여 살균제 저장탱크(142)에 저장한다.

평형수 배출 시에 분지관(20)에 설치되어 있는 유입펌프(121)를 이용하여 일부 해수를 유입부를 통해 전해 모듈(120)로 인입시켜 전기분해를 실시한다.

전기분해를 통해 생성된 차아염소산염을 함유한 해수는 밸러스팅 때와는 달리 메인배관(10)으로 주입되지 않고, 유출입펌프(144)를 통해 살균제 저장탱크(142)로 유입된다. 이를 위해 제1 밸브(181), 제2 밸브(182)는 열리지만, 제3 밸브(183)는 폐쇄되도록 제어부(160)가 제어할 수 있다.

유출입펌프(144)는 펌핑 동작을 통해 살균제 저장탱크(142)로의 유입 혹은 살균제 저장탱크(142)로부터의 배출이 모두 가능한 펌프로서, 저장 과정에서는 유입 동작을 수행한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균제 저장탱크를 가지는 선박 평형수 처리 장치에서 특정 조건의 해수역에서 평형수를 처리할 때의 흐름도이다.

본 실시예에서는 살균제 저장탱크(142)에 저장된 차아염소산염은 특정 조건(저온 및/또는 저염도)의 해수역에서 평형수를 처리하여 평형수 탱크(150)에 유입시켜야 할 경우에 다음과 같이 사용된다.

씨 체스트를 통해 유입되는 해수는 밸러스트 펌프(110)를 통해 메인배관(10)으로 인입되고, 해수에 함유된 고형물은 필터(112)를 통과하면서 여과된다.

이 때 여과된 해수의 온도 및 염도 중 적어도 하나를 센서(170)를 통해 측정하고, 측정 결과를 제어부(160)로 전송한다.

제어부(160)에서는 측정 결과를 분석하여 현재 유입된 해수의 온도 및 염도 중 적어도 하나가 정상적인 전기분해를 할 수 있는 범위 내에 있는지 여부를 확인한다.

정상 전기분해 가능 범위로는 예를 들어 온도의 경우 5 ~ 42 ℃, 염도의 경우 10 ~ 40 PSU로 정할 수 있을 것이다. 이러한 정상 전기분해 가능 범위는 실험적, 통계적으로 결정될 수 있을 것이다.

제어부(160)에서의 판단 결과 현재 해수가 정상 전기분해 가능 범위를 벗어난 경우, 즉 설정치 이하의 저온 혹은 저염도인 경우에 제어부(160)는 분지관(20)의 유입부에 설치되어 있는 제1 밸브(181)를 폐쇄하도록 제어한다. 필요에 따라 제2 밸브(182)도 폐쇄하도록 제어할 수 있다.

또한, 제어부(160)는 살균제 저장 모듈(140)의 유출입펌프(144)를 작동시키면서 이와 연결되어 있는 분지관(20)의 유출부에 설치되어 있는 제3 밸브(183)가 열리도록 제어한다.

살균제 저장탱크(142)에 미리 보관되어 있던 차아염소산염은 유출입펌프(144)를 통해 살균제 저장탱크(142)로부터 분지관(20)의 메인배관 주입부(즉, 유출부)로 이송되고, 차아염소산염이 함유된 해수가 메인배관(10)에 주입됨으로써 메인배관(10)을 흐르는 해수에 혼합되어 살균 처리가 가능하게 된다.

저온 지역을 운항해야 하는 선박에 대해서는 저온 해수를 전기분해가 가능한 온도로 상승시키기 위해 열교환기가 적용되었었고, 저염도 해수의 처리를 위해서는 소금탱크 혹은 기존의 AP 탱크에 저장되어 있는 해수를 적용하기도 하는데, 상당한 전력 소모가 이루어지는 문제점이 있었다.

본 실시예에서는 이러한 문제점을 해결하고자 차아염소산염을 미리 저장하여 필요시 사용하는 방식을 채택함으로써, 유출입펌프(144)의 각동 및 자동 밸브 조작에만 전력 소모가 있게 되어 기존과 비교할 때 상당한 양의 전력 소모를 방지하고, 운용할 수 있는 전력이 제한된 경우에도 평형수의 살균 처리가 가능하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 살균제 저장탱크를 가지는 선박 평형수 처리 장치에서의 선박 평형수 처리 방법의 순서도이다. 도 4의 각 단계들은 도 1에 도시된 선박 평형수 처리 장치(100)의 각 구성요소들에 의해 수행될 수 있다.

우선 차아염소산염 저장 단계에 대해 살펴보면 다음과 같다.

평형수 탱크(150)로부터 평형수가 배출되면(단계 S200), 평형수 일부를 분지관(20)으로 분지시켜 전해 모듈(120)에 인입시키고, 전해 모듈(120)에서 전기분해를 통해 생성된 차아염소산염을 함유한 해수를 살균제 저장탱크(142)에 저장한다(단계 S210).

이를 위해 제1 밸브(181) 및 제2 밸브(182)가 개방되고, 제3 밸브(183)는 폐쇄되며, 유출입펌프(144)가 유입 동작을 수행하도록 제어부(160)에 의해 제어된다.

여기서, 살균제 저장탱크(142)에 저장되는 차아염소산염의 양은 1회 밸러스팅이 가능한 정도일 수 있으며, 제어부(160)의 제어에 따라 그 양은 가변될 수 있다.

이후 주변의 해수를 평형수 탱크(150)로 유입해야 하는 경우에, 밸러스트 펌프(110)를 통해 메인배관(10) 내에 유입된 해수의 조건을 센서(170)를 통해 측정한다(단계 S220).

측정 결과 해수 조건이 정상 범위인 경우에는 단계 S260으로 진행하여, 전해 모듈(120)을 이용한 일반적인 전기분해 방식으로 살균 처리를 수행한다.

제어부(160)는 제1~제3 밸브(181~183)를 개방하고, 유출입펌프(144)가 작동하지 않도록 제어한다(단계 S260).

분지관(20)을 통해 분지된 해수의 일부는 전해 모듈(120)에서 전기분해되어 차아염소산염을 생성하며, 유출부를 통해 메인배관(10)에 주입된다(단계 S270).

메인배관(10)에 주입된 차아염소산염은 메인배관(10)의 해수와 혼합되어 희석되면서 살균 처리를 수행하고, 밸러스팅을 위해 평형수 탱크(150)에 저장된다(단계 S280). 평형수 탱크(150)에 저장된 해수는 희석화된 차아염소산염에 의해 계속적인 살균 작용이 일어나게 된다.

하지만, 단계 S220에서의 측정 결과 해수 조건이 비정상 범위인 경우, 즉 저온 혹은 저염도 해수인 경우에는 단계 S230으로 진행하여, 살균제 저장탱크(142)를 이용한 살균 처리를 수행한다.

제어부(160)는 제1 및 제2 밸브(181, 182)를 폐쇄하고, 제3 밸브(183)를 개방하며, 유출입펌프(144)가 유출 동작을 수행하도록 제어한다(단계 S230).

단계 S210를 통해 살균제 저장탱크(142)에 저장된 차아염소산염은 유출입펌프(144)의 작동에 의해 분지관(20)의 유출부를 통해 메인배관(10)에 주입된다(단계 S240).

메인배관(10)에 주입된 차아염소산염은 메인배관(10)의 해수와 혼합되어 희석되면서 살균 처리를 수행하고, 밸러스팅을 위해 평형수 탱크(150)에 저장된다(단계 S250). 평형수 탱크(150)에 저장된 해수는 희석화된 차아염소산염에 의해 계속적인 살균 작용이 일어나게 된다.

이상에서는 전해 모듈(120)과 연계하여 살균제 저장탱크(142)를 활용하는 방법에 대하여 설명하였으며, 이하에서는 기타 적용 가능한 다른 실시예들에 대하여 설명하기로 한다.

일 예로, 전해조(122)의 전극에서의 차아염소산염 생성농도가 최대 2000 ppm일 때, 3 ppm의 해수를 1회(회당 10시간 가동 가정) 처리하기 위해 필요한 차아염소산염을 함유한 해수의 저장량은 시간당 1000 톤(ton)을 처리하는 선박 평형수 처리 장치에서 15 톤이다.

신조선일 경우, 선박 내에 이러한 탱크가 설치되도록 공간 설계시 반영할 수 있으나, 기존선의 경우 적지 않은 용량의 살균제 저장탱크를 위한 공간을 마련하는 것이 쉽지 않다. 따라서, 전기분해 시 발생하는 차아염소산염 대신에 고농축 액체 또는 고체 형상의 차아염소산염이 함유된 약품을 비축하여 두었다가 평형수의 처리 시에 적용할 수도 있다.

고체형상의 차아염소산염이 함유된 약품으로는 차아염소산칼슘, 이염화아이소사이아누르산나트륨(Sodium Dichloroisocyanurate)이 있다. 이러한 경우에 해당 선박에서 전해 모듈과 살균제 저장탱크는 서로 독립적으로 작동하게 된다.

다른 예로, 전해조(122)의 전극이 가동되는 온도 및 염도 범위의 임계점(critical point) 부근에서 가동하게 될 때, 전극의 효율이 이상적인 가동 조건(상온, 30 PSU 이상) 대비하여 저하될 수 있다. 이 때, 효율 저하로 인해 차아염소산염 발생량이 결여된 만큼의 양을 살균제 저장탱크로부터 공급받아 보충할 수 있다. 이러한 운용에서는 살균제 저장탱크는 살균처리의 보조수단이 된다.

또한, 차아염소산염을 함유한 해수 혹은 액체 차아염소산염 약품의 경우, 고농도의 화학약품이기 때문에 살균제 저장탱크가 부식되지 않도록 일반 금속성 재질은 적용하지 않는다. 또한 선박에서 설치되었을 때 화재 및 폭발을 유발 또는 촉진하지 않도록 살균제 저장탱크의 일부 혹은 전체에 대해 난연성 강화 플라스틱이나 금속 가운데 차아염소산염에 대한 내식성이 뛰어난 티타늄 재질을 적용하도록 할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 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.

10: 메인배관 20: 분지관
100: 선박 평형수 처리 장치 110: 밸러스트 펌프
112: 필터 114: 유량계
120: 전해 모듈 121: 유입펌프
122: 전해조 123: 정류기
124: 기액분리기 125: 송풍기
130: 중화 모듈 132: 중화제 탱크
134: 주입펌프 140: 살균제 저장 모듈
142: 살균제 저장탱크 144: 유출입펌프
150: 평형수 탱크 160: 제어부
170: 센서 181, 182, 183: 밸브

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 평형수 탱크와 연결된 메인배관을 따라 흐르는 해수의 일부를 분지관을 통해 분지시켜 전기분해함으로써 차아염소산염을 함유한 해수를 생성하여 상기 메인배관으로 주입하는 전해 모듈과;
   고체 형상의 차아염소산염이 함유된 약품을 저장하는 살균제 저장탱크와;
   상기 메인배관을 따라 흐르는 해수의 온도 및 염도 중 적어도 하나를 측정하는 센서와;
   상기 평형수 탱크로 외부 해수를 유입할 때 상기 센서에서 측정된 상기 외부 해수의 온도 및 염도 중 적어도 하나가 비정상 범위일 때 상기 전해 모듈을 비활성화시키고, 상기 살균제 저장 모듈에 저장된 상기 약품을 상기 메인배관으로 주입하도록 제어하는 제어부를 포함하는 선박 평형수 처리 장치.
5. 살균제 저장탱크를 가지는 선박 평형수 처리 장치에서 수행되는 선박 평형수 처리 방법으로서,
   (a) 평형수 탱크로 외부 해수를 유입할 때 센서에서 측정된 상기 외부 해수의 온도 및 염도 중 적어도 하나가 정상 범위인지 판단하는 단계;
   (b) 정상 범위인 경우에는 전해 모듈을 이용하여 전기분해 방식으로 상기 외부 해수에 대해 살균 처리를 수행하고, 비정상 범위인 경우에는 상기 살균제 저장탱크에 저장된 차아염소산염을 메인배관에 주입하여 상기 외부 해수에 대하여 살균 처리를 수행하는 선박 평형수 처리 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 단계 (a) 이전에,
   상기 평형수 탱크로부터 해수가 배출될 때 상기 전해 모듈을 이용하여 상기 해수의 일부를 전기분해하여 차아염소산염을 생성하고 상기 살균제 저장탱크에 저장하는 단계가 선행되는 선박 평형수 처리 방법.

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