KR101611196B1 - 발라스트수 처리장치용 전해조 - Google Patents

발라스트수 처리장치용 전해조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공간을 효율적으로 활용할 수 있으며, 전기분해 효율을 향상시킬 수 있는 발라스트수 처리장치용 전기분해 전해조를 위하여, 일 방향으로 연장된 외함; 상기 외함의 양단에 각각 인접하게 구비된 유입구 및 유출구; 상기 외함의 내부에 구비된 제1전극 세트; 상기 외함의 내부에 구비되고, 상기 제1전극 세트와 전기적으로 연결되며, 상기 제1전극 세트에서 상기 외함의 폭 방향으로 이격된 제2전극 세트; 상기 외함의 내부에 구비되며, 상기 제1전극 세트 및 상기 제2전극 세트를 전기적으로 연결하는 도체 연결부재; 및 상기 외함의 내부에 구비되며, 상기 제1전극 세트 및 상기 제2전극 세트 사이에 구비된 절연부재;를 포함하는, 발라스트수 처리장치용 전해조가 제공된다.

Description

발라스트수 처리장치용 전해조{Electrolyser for ballast water system}
본 발명은 발라스트수 처리장치용 전해조에 관한 것으로서, 더 상세하게는 공간을 효율적으로 활용할 수 있으며, 전기분해 효율을 향상시킬 수 있는 발라스트수 처리장치용 전해조에 관한 것이다.
전세계 화물 이동량의 80% 이상을 차지하는 해양 화물선은 선적 화물이 충분하지 않을 경우 물속에서 추진기 및 방향타의 효율적인 작동과 균형 유지 및 안정성을 높이기 위해 발라스트 탱크(Ballast Tank)에 해수를 담은 상태로 운항되는데, 상기 발라스트 탱크 내에 적재되는 물은, 통상 발라스트 수(Ballast Water, 평형수)라 일컫는다.
이러한 발라스트 수는 선박의 흘수와 트림(Trim:배의 앞뒤 경사)을 조정하기 위하여 적재하는 중량물로써 선박의 균형 유지와 안정성을 높이는 기능을 하며, 화물을 충분히 적재하지 않은 경우에 추진기와 방향타가 물속에서 효과적으로 작동되게 하는 보조기능을 수행하게 된다.
발라스트 수는 선박이 철재로 건조되기 시작한 1870년대 후반부터 사용되었으며, 선박에 따라 발라스트 수를 적재하지 않고, 광석이나 모래 등을 발라스트로 사용하는 경우도 있으나, 오늘날에는 해수나 담수를 발라스트 수로 사용하는 것이 일반화되었다.
한편, 항만이나 수로 및 대양에서 해수 또는 담수를 취수하여 발라스트 탱크에 적재되는 발라스트 수에는 여러 가지 해양생물이 발라스트 수와 함께 취수되어 선박의 발라스트 탱크로 옮겨진다.
발라스트 수의 취수와 배출은 선박이 기항하는 국가의 산업발전 정도, 자원 등의 부존 여부 등에 따라 차이가 있을 수 있는데, 선박의 특성상 발라스트 수를 대량으로 적재해야 하는 유조선이나 산적 화물선(Bulk Carrier)의 경우, 산유국이나 철광석 등의 원료 수출국이 수입국에 비하여 발라스트 수에 기생하는 각종 병원균이나 외래 해양 생물종의 위험에 노출될 가능성이 많다.
이러한 발라스트 수의 가장 큰 문제점은 기본적으로 발라스트 수가 외래 해양 생물종을 전파하는 매체로 이용된다는 점인데, 즉 발라스트 수 내에 포함된 특정 해역의 생물 또는 병원균 등이 발라스트 수를 담고 있는 선박에 의해 전혀 다른 타 해역으로 이송되어 그 해역의 환경과 생태계를 교란시키는 부작용을 유발하게 되는 것이다.
따라서, 최근에는 발라스트 수에 대한 처리방법 및 장치가 다양하게 개발되고 있으며, 이와 같은 다양한 처리방법 및 장치들 중에 전기분해를 통한 발라스트 수의 처리장치의 개발이 활발하게 진행되고 있는 실정이다.
발라스트 처리장치는 발라스트수 처리장치용 전해조를 포함하여, 선박 내에서 전기분해 반응을 통해 생성된 염소 기체 또는 차아염소산(HClO)을 이용하여 발라스트 수에 포함된 생물을 사멸하는 장치이다.
이러한 종래의 발라스트수 처리장치용 전해조는 선박이라는 한정된 공간 내에 설치 공간을 과다하게 차지하는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 단복극식 전기분해 전극 배열은 '-'자 형으로서, 대부분 이처럼 전원을 인가하는 전극이 양쪽 끝으로 배열되어, 부스바가 양 끝단으로 구성되고, 일자형 배열을 통해 전해조와 전극조립체의 배열이 이격이 없도록 구성되어야 하는 기술적 한계점을 지닌다. 또한 인가하는 전류값의 한계로 인해서 전극의 수량이 단극이나 복극에 비해 수배 이상 증가하고, 전극 배열의 길이가 길어지는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 공간을 효율적으로 활용할 수 있으며, 전기분해 효율을 향상시킬 수 있는 단복극식 전극 배열의 발라스트수 처리장치용 전해조를 제공할 수 있다. 이에 본 발명에서 제시하는 'ㄷ'자형 전해조는 단복극식 전극배열의 장점을 동시에 구현하면서, 전해조 크기와 전극조립체의 크기 차이에 구애받지 않고 부스바를 한쪽 단으로 동시에 구성하여 전원 연결이 용이한 이점이 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 일 방향으로 연장된 외함; 상기 외함의 양단에 각각 인접하게 구비된 유입구 및 유출구; 상기 외함의 내부에 구비된 제1전극 세트; 상기 외함의 내부에 구비되고, 상기 제1전극 세트와 전기적으로 연결되며, 상기 제1전극 세트에서 상기 외함의 폭 방향으로 이격된 제2전극 세트; 상기 외함의 내부에 구비되며, 상기 제1전극 세트 및 상기 제2전극 세트를 전기적으로 연결하는 도체 연결부재; 및 상기 외함의 내부에 구비되며, 상기 제1전극 세트 및 상기 제2전극 세트 사이에 구비된 절연부재;를 포함하는, 발라스트수 처리장치용 전해조가 제공된다.
상기 절연부재는 염수에 대해 내부식성을 갖는 재료를 포함할 수 있다.
발라스트수 처리장치용 전해조는 상기 제1전극 세트 및 상기 제2전극 세트에 각각 결합되며, 상기 외함의 타단에서 상기 외함의 외부로 돌출된 부스바를 더 포함할 수 있다.
상기 부스바는 금속소재로서, 적어도 일부가 절연소재로 코팅될 수 있다.
상기 도체 연결부재는 상기 제1전극 세트 및 상기 제2전극 세트의 일단을 염다리 형태로 연결한 것일 수 있다.
상기 제1전극 세트는, 상기 외함의 길이 방향과 평행하게 배치된 복수의 제1전극판; 상기 복수의 제1전극판 사이에 위치한 제1스페이서; 및 상기 복수의 제1전극판 및 상기 제1스페이서를 관통하는 제1고정바;를 포함할 수 있다.
상기 절연부재의 두께, 혹은 제1전극 세트와 제2전극 세트의 간격은, 제1전극판 간의 간격 보다 더 큰 값을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 절연부재의 두께, 혹은 제1전극 세트와 제2전극 세트의 간격은, 제1전극판 간의 간격 보다 5 내지 20배 더 클 수 있다.
상기 발라스트수 처리장치용 전해조는, 상기 외함, 상기 유입구, 상기 유출구, 상기 제1전극 세트, 상기 제2전극 세트, 상기 절연부재 및 상기 도체 연결부재는 각각 복수로 이루어지고, 상기 복수의 유입구, 상기 복수의 유출구, 상기 복수의 제1전극 세트, 상기 복수의 제2전극 세트, 상기 복수의 절연부재 및 상기 복수의 도체 연결부재는 상기 복수의 외함에 각각 구비되며, 상기 복수의 외함은 상호 평행하게 배치되고, 상기 복수의 유입구와 상기 복수의 유출구 중 최외측에 배치된 유입구와 유출구를 제외한 어느 한 유입구와 어느 한 유출구는 상호 연결될 수 있다.
상기 복수의 외함, 상기 복수의 유입구 및 상기 복수의 유출구는 지그재그로 배치될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발라스트수 처리장치용 전해조를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따라 취한 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발라스트수 처리장치용 전기분해 전해조를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV-선을 따라 취한 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발라스트수 처리장치용 전해조를 개략적으로 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1의 II-II선을 따라 취한 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
본 실시예에 따른 발라스트수 처리장치용 전해조는, 외함(100), 유입구(110), 유출구(120), 제1전극 세트(130), 제2전극 세트(140), 절연부재(150) 및 도체 연결부재(170)를 포함할 수 있다.
외함(100)은 일 방향으로 연장될 수 있다. 해수, 염수 등은 외함(100)으로 유입되고 전기분해되어 배출될 수 있다. 예를 들어, 외함(100)은 원통형일 수 있다. 물론 이에 한정하는 것은 아니며, 외함(100)은 내부가 비고 일 방향으로 연장된 사각 박스 형상이거나, 다각 박스 형상일 수 있다. 여기서 일 방향은 x축 방향일 수 있다.
그리고 외함(100)은 내부식성이 있는 재질로 구성되거나 또는 금속 재질의 내부에 내부식성 재질의 코팅, 예를 들어, 폴리에틸렌(polyethylene) 코팅을 적용하여 해수 및 차염으로부터의 부식을 방지할 수 있다.
유입구(110) 및 유출구는 외함(100)의 양단에 각각 인접하게 구비될 수 있다. 해수, 염수 등은 유입구(110)를 통해 외함(100)으로 유입될 수 있다. 유입구(110)는 해수 등을 안내하기 위하여 원통형 또는 내부가 빈 다각형 기둥 형상일 수 있다. 이때 유입구(110)의 연장방향은 일 방향과 대략 수직할 수 있다 예를 들어, 유입구(110)는 -z방향으로 연장될 수 있다.
유출구(120)는 외함(100)의 타단에 인접하게 결합될 수 있다. 외함(100)으로 유입된 해수 등은 유출구(120)를 통해 외함(100)의 외부로 배출될 수 있다. 유출구(120)는 해수 등을 안내하기 위하여 원통형 또는 내부가 빈 다각형 기둥 형상일 수 있다. 이때, 유출구(120)의 연장방향은 일 방향과 대략 수직할 수 있다. 예를 들어, 유출구(120)는 +z방향으로 연장될 수 있다.
이러한 유입구(110) 및 유출구(120)는 외함(100)에 일체로 형성될 수 있다.
제1전극 세트(130)는 외함(100)의 내부에 구비될 수 있다. 제1전극 세트(130)는 외함(100)으로 유입된 해수 등을 전기분해할 수 있다. 즉, 전극 세트(130)는 전기에너지를 공급받아 해수 등을 전기분해할 수 있다. 이러한 전극 세트(130)는 복수의 제1전극판(131), 제1스페이서(133), 및 고정바(135)를 포함할 수 있다.
복수의 제1전극판(131)은 외함(100)의 길이 방향과 평행하게 배치될 수 있다. 복수의 제1전극판(131)은 후술할 부스바(160)를 통해 전기에너지를 공급받아 해수 등을 전기분해할 수 있다. 복수의 제1전극판(131)은 모노폴라 방식 또는 바이폴라 방식으로 구성될 수 있으며, 특히 도시된 바와 같이 모노-바이폴라 방식(단복극식)으로 구성될 수 있다. 이때, 복수의 제1전극판(131)은 외함(100)의 길이 방향(x축 방향)과 평행하게 배치될 수 있다. 이러한 복수의 제1전극판(131)은 평판형 전극일 수 있다. 물론 이에 한정하는 것은 아니며, 복수의 제1전극판(131)은 곡면형 전극일 수도 있다.
또한, 복수의 제1전극판(131)은 티타늄 모재에 이리듐, 루테늄, 탄탈륨, 티타늄, 주석 중 어느 하나 이상의 성분을 열처리하여 코팅하는 것일 수 있다. 물론, 복수의 제1전극판(131)을 이에 한정하는 것은 아니다.
제1스페이서(133)는 복수의 제1전극판(131) 사이에 위치하여 복수의 제1전극판(131)을 상호 이격시킬 수 있다. 해수를 전기분해하기 위해서, 복수의 제1전극판(131)은 상호 이격되어 배치될 수 있다. 이때, 제1스페이서(133)가 복수의 제1전극판(131) 사이에 위치하여, 복수의 제1전극판(131) 상호 간의 간격을 일정하게 유지할 수 있으며, 특히 해수의 유동이나 외부에서 충격이 가해져도 복수의 제1전극판(131) 상호 간의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.
본 발명에서 제1스페이서(133)는 복수의 제1전극판(131)의 간격과 동일한 두께이며, 제1고정바(135)가 삽입될 수 있도록 내부에 제1고정바(135)의 지름보다 약간 큰 홀을 갖도록 형성될 수 있다. 제1스페이서(133)는 염수에 대해 내부식성을 가지는 재료, 예를 들어, PVC, CPVC, 테플론 등의 절연재료를 포함할 수 있다.
제1고정바(135)는 복수의 제1전극판(131), 제1스페이서(133)를 관통할 수 있다. 구체적으로 제1고정바(135)는 복수의 제1전극판(131) 및 제1스페이스를 고정할 수 있다. 예를 들어, 제1전극 세트(130)는 모듈형태로 이루어져, 복수의 제1전극판(131), 제1스페이서(133)가 내부에 설치되는 별도의 하우징을 포함할 수 있고, 이 하우징이 외함(100) 내부에 삽입될 수 있다. 그리고 제1고정바(135)는 복수의 제1전극판(131) 및 제1스페이서(133)를 이 하우징에 고정시킬 수 있다. 다른 예로, 제1고정바(135)는 도시된 바와 같이 복수의 제1전극판(131) 및 제1스페이서(133)를 외함(100)에 고정시킬 수 있다.
제1고정바(135)의 양 끝단 또는 전면은 복수의 제1전극판(131)의 간격을 유지하고, 복수의 제1전극판(131)을 외함(100) 또는 전극 케이스(미도시)에 고정시키기 위한 너트를 채용할 수 있도록 탭 가공된 볼트의 형태일 수 있다. 여기서 제1고정바(135)의 재질은 제1스페이서(133)의 재질과 동일하거나 유사하게 염수에 대해서 내부식성을 나타내는 PVC, CPVC 또는 테플론 등의 절연재료를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 발라스트수 처리장치용 전해조는, 제2전극 세트(140)를 포함할 수 있다. 제2전극 세트(140)는 외함(100)의 내부에 구비되고, 제1전극 세트(130)와 전기적으로 연결되며, 제1전극 세트(130)에서 외함(100)의 폭 방향으로 이격될 수 있다. 예를 들어, 제2전극 세트(140)는 제1전극 세트(130)에서 외함(100)의 폭 방향 중 z 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 물론 이에 한정하는 것은 아니며, 제2전극 세트(140)는 y축 방향으로 제1전극 세트(130)에서 이격될 수 있다.
이러한 제2전극 세트(140)는 제1전극 세트(130)의 구성과 동일하거나 유사할 수 있다. 구체적으로 제2전극 세트(140)는 복수의 제2전극판(141), 제2스페이서(143) 및 제2고정바(145)를 포함할 수 있다. 이때, 제1고정바(135) 및 제2고정바(145)는 일체로 이루어질 수 있다.
절연부재(150)는 제1전극 세트(130)와 제2전극 세트(140) 사이에 구비될 수 있다. 제1전극 세트(130)와 제2전극 세트(140)가 통전되면, 전기분해 효율이 낮아질 수 있다. 절연부재(150)는 일 방향으로 연장되고 제1전극 세트(130) 및 제2전극 세트(140) 사이에 배치되어 제1전극 세트(130)와 제2전극 세트(140)를 절연시킬 수 있다.
이때, 전극판의 배열 상 제1전극 세트(130)와 제2전극 세트(140)의 극성이 다를 수 있다. 이 경우 제1전극 세트(130)와 제2전극 세트(140) 간의 전류 누설을 방지하기 위하여, 절연부재(150)의 두께, 혹은 제1전극 세트(130)와 제2전극 세트(140)의 간격은 복수의 제1전극판(131) 간의 간격 혹은 복수의 제2전극판(141) 간의 간격(이하 이를 전극 간격이라 함) 중 어느 하나 보다 더 큰 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 절연부재(150)의 두께, 혹은 제1전극 세트(130)와 제2전극 세트(140)의 간격은 상기 전극 간격에 대해서 5 내지 20배 더 클 수 있다. 이를 위해 절연부재(150)는 10~40mm 정도의 두께를 가질 수 있다.
절연부재(150)는 염수에 대해서 내부식성을 가지는 재료일 수 있다. 예를 들어, PVC, CPVC, 테플론 등이 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 발라스트수 처리장치용 전해조는 외부로부터 전기 에너지를 공급받기 위해, 정류기(미도시)와 제1전극 세트(130) 및 제2전극 세트(140)를 전기적으로 연결하는 부스바(160)를 포함할 수 있다. 예를 들여, 부스바(160)는 제1전극 세트(130) 및 제2전극 세트(140)에 각각 결합되며, 외함(100)의 타단에서 외함(100)의 외부로 돌출될 수 있다. 여기서 정류기(미도시)는 전기에너지를 정류하여 제1전극 세트(130) 및 제2전극 세트(140)로 공급할 수 있다. 예를 들어, 정류기는 교류를 직류로 정류하여 제1전극 세트(130) 및 제2전극 세트(140)로 공급할 수 있다.
부스바(160)의 재질은 금속 재질, 예를 들어, 티타늄 grade 2 이상의 재질에 원하는 용량의 전원을 안정적으로 공급할 수 있도록 전도도를 고려하여 사이즈를 설계한 전원용 볼트를 용접하여 가공할 수 있다.
부스바(160)는 제1전극 세트(130)에 결합된 양극 부스바와, 제2전극 세트(140)에 결합된 음극 부스바를 포함할 수 있다. 즉, 정류기는 부스바(160)를 통해 제1전극 세트(130) 및 제2전극 세트(140)를 대전시킬 수 있다. 이때, 제1전극 세트(130) 및 제2전극 세트(140)는 절연부재(150)를 피해 전기적으로 연결되어 있기 때문에, 정류기에 의해 대전될 수 있다.
이때 부스바(160)는 제1전극 세트(130) 및 제2전극 세트(140)과 직접 접촉하는 부위를 제외한 부위에서 전기화학반응이 일어날 수 있는 가능성을 차단하기 위해 적어도 일부가 절연소재로 코팅될 수 있다. 구체적으로 부스바(160)는 일부가 세라믹 또는 테플론 코팅을 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발라스트수 처리장치용 전해조는 제1전극 세트(130) 및 제2전극 세트(140)를 전기적으로 연결하며, 외함(100)의 일단에 인접한 도체 연결부재(170)를 포함할 수 있다.
제1전극 세트(130) 및 제2전극 세트(140)의 일단은 도체 연결부재(170)에 의해 전기적으로 연결되고, 제1전극 세트(130) 및 제2전극 세트(140)의 타단은 부스바(160)에 의해 정류기에 연결될 수 있다. 이때 상기 연결부재(170)는 염다리 형태로 연결될 수 있다.
따라서 본 발명의 일 실시예를 따르는 발라스트수 처리장치용 전해조는 단복극식 전해조로서, 복수의 전극 세트가 일직선으로 연장되는 '-'자형이 아닌, 복수의 전극세트가 절연부재를 사이에 개재시키고 병렬적으로 평행하게 연장되는 'ㄷ'자형 혹은 'U' 형 구조를 가지게 된다.
한편, 유입구(110) 및 유출구(120)는 상호 반대편에 위치할 수 있다. 구체적으로 유입구(110)는 전술한 바와 같이 외함(100)의 일단에 인접하고, 유출구(120)는 외함(100)의 타단에 인접할 수 있다. 또한, 유입구(110) 및 유출구(120)는 외함(100)의 길이방향과 평행한 중심축(C1)을 기준으로 상호 반대편에 위치할 수 있다. 예를 들어, 유입구(110)는 외함(100)의 -z방향에 배치되고, 유출구(120)는 외함(100)의 +z방향에 배치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발라스트수 처리장치용 전기분해 전해조를 개략적으로 도시하는 사시도이고, 도 4는 도 3의 IV-IV선을 따라 취한 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다. 본 실시예에 따른 발라스트수 처리장치용 전해조는 전술한 실시예에 따른 발라스트수 처리장치용 전해조와 동일하거나 유사하다. 따라서 중복되는 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 발라스트수 처리장치용 전해조는 외함, 유입구, 유출구, 제1전극 세트, 제2전극 세트, 절연부재 및 도체 연결부재는 각각 복수일 수 있다. 이때, 복수의 유입구, 복수의 유출구, 복수의 제1전극 세트, 복수의 제2전극 세트, 복수의 절연부재 및 복수의 도체 연결부재는 복수의 외함에 각각 구비될 수 있다. 즉, 복수의 외함, 복수의 유입구, 복수의 유출구, 복수의 제1전극 세트, 복수의 제2전극 세트, 복수의 절연부재, 복수의 도체 연결부재는 전술한 실시예에서와 같이 각각 구성 및 결합될 수 있다.
이러한 복수의 외함은 상호 평행하게 배치될 수 있다. 그리고 복수의 유입구와 복수의 유출구 중 최외측에 배치된 유입구와 유출구를 제외한 어느 한 유입구와 어느 한 유출구는 상호 연통될 수 있다.
이하에서는 설명을 용이하게 하기 위하여, 복수의 외함, 보수의 유입구, 복수의 유출구, 복수의 제1전극 세트, 복수의 제2전극 세트, 복수의 절연부재 및 복수의 도체 연결부재가 2개인 경우로 설명한다. 물론 복수의 외함, 보수의 유입구, 복수의 유출구, 복수의 제1전극 세트, 복수의 제2전극 세트, 복수의 절연부재 및 복수의 도체 연결부재의 개수를 2개로 한정하는 것은 아니다.
또한, 이하에서는 전술한 실시예의 외함(100), 유입구(110), 유출구(220), 절연부재(150) 및 도체 연결부재(170)는 제1외함(100), 제1유입구(110), 제2유출구(220), 제1절연부재(150) 및 제1도체 연결부재(170)에 각각 대응하는 것으로 설명한다.
본 실시예에 따른 발라스트수 처리장치용 전해조는 제1외함(100), 제1유입구(110), 제2유출구(220), 제1전극 세트(130), 제2전극 세트(140), 제1절연부재(150) 및 제1도체 연결부재(170)를 포함하며, 제2외함(200), 제2유입구(210), 제2유출구(220), 제3전극 세트(230), 제4전극 세트(240) 및 제2절연부재(250) 및 제2도체 연결부재(270)를 포함할 수 있다. 여기서 제2외함(200), 제2유입구(210), 제2유출구(220), 제3전극 세트(230), 제4전극 세트(240) 및 제2절연부재(250) 및 제2도체 연결부재(270)는 각각 제1외함(100), 제1유입구(110), 제2유출구(220), 제1전극 세트(130), 제2전극 세트(140), 제1절연부재(150) 및 제1도체 연결부재(170)와 동일하거나 유사할 수 있다.
제2외함(200)은 어느 일 방향으로 연장될 수 있다. 해수 등은 제2외함(200)으로 유입되고 전기분해되어 배출될 수 있다. 예를 들어, 제2외함(200)은 원통형일 수 있다. 물론 이에 한정하는 것은 아니며, 제2외함(200)은 내부가 비고 제2방향으로 연장된 사각 박스 형상이거나, 다각 박스 형상일 수 있다. 여기서 어느 일 방향은 전술한 일 방향과 평행할 수 있다. 즉, 복수의 외함은 상호 평행하게 배치될 수 있다.
제2유입구(210)는 제2외함(200)의 타단에 인접하게 결합될 수 있다. 해수 등은 제2유입구(210)를 통해 제2외함(200)으로 유입될 수 있다. 제2유입구(210)는 해수 등을 안내하기 위하여 원통형 또는 내부가 빈 다각형 기둥 형상일 수 있다. 이때 제2유입구(210)의 연장방향은 제2방향과 대략 수직할 수 있다 예를 들어, 제2유입구(210)는 -z방향으로 연장될 수 있다.
제2유출구(220)는 제2외함(200)의 타단에 인접하게 결합될 수 있다. 제2외함(200)으로 유입된 해수는 제2유출구(220)를 통해 제2외함(200)의 외부로 배출될 수 있다. 제2유출구는 해수 등을 안내하기 위하여 원통형 또는 내부가 빈 다각형 기둥 형상일 수 있다. 이때, 제2유출구의 연장방향은 제2방향과 대략 수직할 수 있다. 예를 들어, 제2유출구(220)는 +z방향으로 연장될 수 있다.
이러한 제2유입구(210) 및 제2유출구(220)는 제2외함(200)에 일체로 형성될 수 있다.
한편, 제2유입구(210)는 제1유출구(120)와 연결될 수 있다. 즉, 제1유입구(110)를 통해 외함(100)으로 유입된 해수는 제1유출구(120) 및 제2유입구(210)를 통해 제2외함(200)으로 유입될 수 있다. 그리고 제2외함(200)으로 유입된 해수는 제3전극 세트(230) 및 제4전극 세트(240)에서 전기분해된 후 제2유출구(220)를 통해 외부로 유출될 수 있다.
즉, 복수의 유입구와 복수의 유출구 중 최외측에 배치된 제1유입구(110)와 제2유출구(220)를 제외한 제1유출구(120)와 제2유입구(210)는 상호 연결될 수 있다. 이러한 것은 제3유입구, 제3유출구 등이 추가되어도 마찬가지이다.
제3전극 세트(230)는 제2외함(200)의 내부에 구비될 수 있다. 제3극 세트는 제1전극 세트(130)의 구성과 동일하거나 유사할 수 있다. 구체적으로 제3전극 세트(230)는 복수의 제3전극판(231), 제3스페이서(233) 및 제3고정바(235)를 포함할 수 있다.
제4전극 세트(240)는 제2외함(200)의 내부에 구비되고, 제3전극 세트(230)와 전기적으로 연결되며, 제3전극 세트(230)에서 제2외함(200)의 폭 방향으로 이격될 수 있다. 예를 들어, 제4전극 세트(240)는 제3전극 세트(230)에서 제2외함(200)의 폭 방향 중 z축 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 물론 이에 한정하는 것은 아니며, 제4전극 세트(240)는 y축 방향으로 제3전극 세트(230)에서 이격될 수 있다.
이러한 제4전극 세트(240)는 제1전극 세트(130)의 구성과 동일하거나 유사할 수 있다. 구체적으로 제4전극 세트(240)는 복수의 제4전극판(241), 제4스페이서(243) 및 제4고정바(245)를 포함할 수 있다. 이때, 제3고정바(235) 및 제4고정바(245)는 일체로 이루어질 수 있다.
제2절연부재(250)는 제3전극 세트(230)와 제4전극 세트(240) 사이에 구비될 수 있다. 제3전극 세트(230)와 제4전극 세트(240)가 통전되면, 전기분해 효율이 낮아질 수 있다. 제2절연부재(250)는 제2방향으로 연장되고 제3전극 세트(230) 및 제4전극 세트(240) 사이에 배치되어 제3전극 세트(230)와 제4전극 세트(240)를 절연시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 발라스트수 처리장치용 전해조는 외부로부터 전기 에너지를 공급받기 위해, 정류기(미도시)와 제3전극 세트(230) 및 제4전극 세트(240)를 전기적으로 연결하는 제2부스바(260)를 포함할 수 있다. 예를 들여, 제2부스바(260)는 제3전극 세트(230) 및 제4전극 세트(240)에 각각 결합되며, 제2외함(200)의 타단에서 제2외함(200)의 외부로 돌출될 수 있다.
제2부스바(260)는 제3전극 세트(230)에 결합된 양극 부스바와, 제4전극 세트(240)에 결합된 음극 부스바를 포함할 수 있다. 즉, 정류기(미도시)는 제2부스바(260)를 통해 제3전극 세트(230) 및 제4전극 세트(240)를 대전시킬 수 있다. 이때, 제3전극 세트(230) 및 제4전극 세트(240)는 제2절연부재(250)를 피해 전기적으로 연결되어 있기 때문에, 정류기(미도시)에 의해 대전될 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 발라스트수 처리장치용 전해조는 제3전극 세트(230) 및 제4전극 세트(240)를 전기적으로 연결하며, 제2외함(200)의 일단에 인접한 제2도체 연결부재(270)를 포함할 수 있다. 즉, 제3전극 세트(230) 및 제4전극 세트(240)의 일단은 제2도체 연결부재(270)에 의해 전기적으로 연결되고, 제3전극 세트(230) 및 제4전극 세트(240)의 타단은 제2부스바(260)에 의해 정류기(미도시)에 연결될 수 있다.
즉, 제1부스바(160) 및 제2부스바(170)는 상호 인접하게 배치되며, 제1외함(100) 및 제2외함(200)의 동일한 방향의 단부에 배치될 수 있다. 또한, 제1도체 연결부재(170) 및 제2도체 연결부재(270)는 상호 인접하게 배치되며, 제1외함(100) 및 제2외함(200)의 동일한 방향의 단부에 배치될 수 있다.
한편, 제2유입구(210) 및 제2유출구(220)는 상호 반대편에 위치할 수 있다. 구체적으로 제2유입구(210)는 전술한 바와 같이 제2외함(200)의 타단에 인접하고, 제2유출구(220)는 제2외함(200)의 일단에 인접할 수 있다. 또한, 제2유입구(210) 및 제2유출구(220)는 제2외함(200)의 길이방향과 평행한 중심축(C2)을 기준으로 상호 반대편에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제2유입구(210)는 제2외함(200)의 -z방향에 배치되고, 제2유출구(220)는 제2외함(200)의 +z방향에 배치될 수 있다.
이처럼 외함(100) 및 제2외함(200)이 평행하게 배치되고, 제1유입구(110), 제1유출구(120), 제2유입구(210) 및 제2유입구(210)가 각각 상호 반대편에 위치함에 따라, 복수의 외함, 복수의 유입구 및 복수의 유출구는 지그재그로 배치될 수 있다. 그리고 해수는 발라스트수 처리장치용 전해조에서 지그재그로 유동할 수 있다. 따라서, 본 실시예들에 따른 발라스트수 처리장치용 전해조는 설치공간을 최소화하며 해수의 유로를 최대한 길게 형성할 수 있어, 공간대비 전기분해효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 발라스트수 처리장치용 전해조는 필요에 따라 외함(100)과 동일하거나 유사한 제2외함(200), 제3외함 및 제4외함 등을 추가하여 결합할 수 있다. 생산자는 외함(100), 제1유출구(120), 제1유입구(110), 제1전극 세트(130), 제2전극 세트(140) 및 제1절연부재(150)를 반복 생산하고, 복수의 외함(100)을 지그재그로 결합하여 발라스트수 처리장치용 전해조를 제조할 수 있다. 이로 인해 생산단가를 절감할 수 있다. 또한 보수 및 수리 시, 동일한 부속을 사용하여 호환되는 점을 통해 유지비용 역시 절감할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 외함 110: 제1유입구
120: 제2유출구 130: 제1전극 세트
140: 제2전극 세트 150: 제1절연부재
160: 제1부스바 170: 제1도체 연결부재
200: 제2외함 210: 제1유입구
220: 제2유출구 230: 제3전극 세트
240: 제4전극 세트 250: 제2절연부재
260: 제2부스바 270: 제2도체 연결부재

Claims (10)

  1. 일 방향으로 연장된 외함;
    상기 외함의 양단에 각각 인접하게 구비된 유입구 및 유출구;
    상기 외함의 내부에 구비된 제1전극 세트;
    상기 외함의 내부에 구비되고, 상기 제1전극 세트와 전기적으로 연결되며, 상기 제1전극 세트에서 상기 외함의 폭 방향으로 이격된 제2전극 세트;
    상기 외함의 내부에 구비되며, 상기 제1전극 세트 및 상기 제2전극 세트를 'ㄷ'자형 구조로 전기적으로 연결하는 도체 연결부재; 및
    상기 외함의 내부에 구비되며, 상기 제1전극 세트 및 상기 제2전극 세트 사이에 구비된 절연부재;
    를 포함하는, 발라스트수 처리장치용 전해조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연부재는 염수에 대해 내부식성을 갖는 재료를 포함하는, 발라스트수 전해조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극 세트 및 상기 제2전극 세트에 각각 결합되며, 상기 외함의 타단에서 상기 외함의 외부로 돌출된 부스바를 더 포함하는, 발라스트수 처리장치용 전해조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 부스바는 금속소재로서, 적어도 일부가 절연소재로 코팅되는, 발라스트수 처리장치용 전해조.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 도체 연결부재는 상기 제1전극 세트 및 상기 제2전극 세트의 일단을 염다리 형태로 연결하는 것인, 발라스트수 처리장치용 전해조.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극 세트는,
    상기 외함의 길이 방향과 평행하게 배치된 복수의 제1전극판;
    상기 복수의 제1전극판 사이에 위치한 제1스페이서; 및
    상기 복수의 제1전극판 및 상기 제1스페이서를 관통하는 제1고정바;
    를 포함하는, 발라스트수 처리장치용 전해조.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 절연부재의 두께, 혹은 제1전극 세트와 제2전극 세트의 간격은, 제1전극판 간의 간격 보다 더 큰 값을 가지는, 발라스트수 처리장치용 전해조.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 절연부재의 두께, 혹은 제1전극 세트와 제2전극 세트의 간격은, 제1전극판 간의 간격 보다 5 내지 20배 더 큰, 발라스트수 처리장치용 전해조.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 외함, 상기 유입구, 상기 유출구, 상기 제1전극 세트, 상기 제2전극 세트, 상기 절연부재 및 상기 도체 연결부재는 각각 복수로 이루어지고,
    상기 복수의 유입구, 상기 복수의 유출구, 상기 복수의 제1전극 세트, 상기 복수의 제2전극 세트, 상기 복수의 절연부재 및 상기 복수의 도체 연결부재는 상기 복수의 외함에 각각 구비되며,
    상기 복수의 외함은 상호 평행하게 배치되고,
    상기 복수의 유입구와 상기 복수의 유출구 중 최외측에 배치된 유입구와 유출구를 제외한 어느 한 유입구와 어느 한 유출구는 상호 연결되는, 발라스트수 처리장치용 전해조.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 외함, 상기 복수의 유입구 및 상기 복수의 유출구는 지그재그로 배치되는, 발라스트수 처리장치용 전기분해 전해조.
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