KR101618609B1

KR101618609B1 - 전해조 시스템 및 그 운용 방법

Info

Publication number: KR101618609B1
Application number: KR1020140096817A
Authority: KR
Inventors: 박상호; 장병희
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2016-05-09
Also published as: KR20160014494A

Abstract

전해조 시스템 및 그 운용 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른, 선박 평형수를 처리를 위한 전해조 시스템은, 관형 전극과 기둥형 전극을 포함하는 적어도 하나의 관형 전해부와, 상기 관형 전해부를 수용하는 케이스를 포함하는 전해 모듈; 적어도 하나의 상기 전해 모듈을 수용하는 수용부; 및 상기 전해 모듈의 작동 상태를 모니터링하여 교체시기를 알람하는 제어기를 포함하되, 상기 전해 모듈은 상기 수용부에 카트리지 방식으로 결합 또는 분리된다.

Description

전해조 시스템 및 그 운용 방법{ELECTROLYTIC CELL SYSTEM AND OPERATING METHOD THEREOF}

본 발명은 전해조 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선박평형수 처리를 위한 카트리지 방식의 전해조 시스템 및 그 운용 방법에 관한 것이다.

일반적으로 선박평형수(Ballast Water)는 선박 운항 시 무게중심을 유지하기 위해 배 아래나 좌우에 설치된 발라스트 탱크(Ballast Tank)에 채워 넣는 바닷물을 의미한다.

선박평형수 처리 장치는 선박에 화물을 선적하면 발라스트 탱크에 저장된 바닷물을 내버리고, 화물을 내리면 다시 발라스트 탱크에 바닷물을 채워 넣어 선박의 무게중심을 잡는 설비이며, 선박평형수를 이용하여 전체적인 선박의 균형을 맞출 수 있다.

통상의 선박이 화물 선적을 위해 다른 국가의 항만에 입항 시 싣고 있었던 바닷물을 배출하는 경우 생태계 교란이나 해양오염을 일으킬 수 있으며, 이에 국제해사기구(IMO)는 해양오염을 막기 위해 선박에 선박평형수 처리설비를 의무적으로 설치하도록 규제하고 있다.

한편, 종래의 선박평형수 처리설비로는 판형의 전극을 이용하는 상자형 전해조가 많이 사용되고 있으나 그 부피에 비해 처리용량의 한계가 있어 한정된 공간의 선박에 적용하기가 용이하지 않은 단점이 있었다.

이러한 단점을 극복하기 위하여 특허문헌 한국등록특허 제1211033호에는 경사 적층식 원통형 전해조 시스템을 개시하고 있다.

그러나, 기존의 원통형 전해조 시스템의 경우 원통형 전해조의 케이스로 사용된 전극이 그대로 외부에 노출되어 있으며, 노출된 원통형 전극에는 고압의 전류가 흐르기 때문에 인체 접촉에 의한 감전사고가 발생될 수 있는 문제가 있다.

또한, 기존의 원통형 전해조 시스템의 경우 브라켓을 이용하여 단순히 벽면에 설치되는 구조를 가지므로, 외부의 충격으로부터 보호할 수 없으며 선박의 진동이 그대로 전달되어 플랜지(Flange) 부위의 결합력이 약해지거나 누수가 발생될 수 있는 문제점이 있다.

또한, 기존의 원통형 전해조 시스템의 경우 다수의 원통형 전극이 하나로 연결되는 구조를 가지므로 어느 하나의 원통형 전해조에 문제가 발생하여 교체하거나 수리하는 경우 시스템 전체를 중지하여야만 하므로 유지보수가 곤란한 문제가 있다.

특허문헌 1 : 한국공개특허 제1211033호 (2012.12.11. 공고)

본 발명의 실시 예는 플라스틱 재질로 관형 전극의 외부를 감싸는 복수의 전해 모듈을 구성하고, 전해 모듈을 카트리지 방식으로 수용부에 병렬로 배치함으로써 배치공간을 줄이고 유지보수를 용이하게 할 수 있는 전해조 시스템 및 그 운용 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선박 평형수를 처리를 위한 전해조 시스템은, 관형 전극과 기둥형 전극을 포함하는 적어도 하나의 관형 전해부와, 상기 관형 전해부를 수용하는 케이스를 포함하는 전해 모듈; 적어도 하나의 상기 전해 모듈을 수용하는 수용부; 및 상기 전해 모듈의 작동 상태를 모니터링하여 교체시기를 알람하는 제어기를 포함하되, 상기 전해 모듈은 상기 수용부에 카트리지 방식으로 결합 또는 분리된다.

또한, 상기 관형 전해부는, 상기 관형 전극 내부에 기둥형 전극이 삽입되어 지그재그로 형성된 배관 구조를 가지며, 개별 관형 전해부는 플랜지(Flange)를 통하여 이웃하는 다른 관형 전해부나 굴곡진 형태의 연결관과 다단으로 연결될 수 있다.

또한, 상기 케이스는, 상기 관형 전해부의 외측을 감싸는 박스 형태로 구성되어 상기 수용부에 개별로 탈부착되며, 상부와 하부에 각각 설치된 T자형 단면의 슬라이드부와 상기 슬라이드부에 복수로 설치된 롤러를 포함할 수 있다.

또한, 상기 롤러는, 외부가 탄성체인 고무재질로 구성되며 상기 슬라이드부와 롤러 사이에 형성된 스프링을 포함하여 선체 진동을 흡수할 수 있다.

또한, 상기 케이스는, 내부에 지그재그로 형성된 상기 관형 전해부를 관통된 형태로 고정하는 클램프; 및 상기 관형 전해부가 관통되는 상기 클램프와 케이스의 관통구멍에 형성되어 선체진동을 흡수하는 고무받침부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 케이스는, 에폭시를 이용하여 경화 몰딩 처리를 하고, 내부는 보강재로 충진할 수 있다.

또한, 상기 수용부는, 외곽의 고정 프레임 내 배치되어 상기 전해 모듈을 수용하는 복수의 수용 프레임; 상기 복수의 수용 프레임에 병렬로 배치된 상기 전해 모듈에 일괄적으로 해수를 유입하는 해수 유입 헤더; 및 복수의 전해 모듈을 통해 처리된 차염수를 일괄적으로 배출하는 차염 배출 헤더를 포함할 수 있다.

또한, 상기 수용부는, 상기 해수 유입 헤더 및 차염 배출 헤더의 개별 전해 모듈과 연결되는 관로에는 각각 밸브가 구비되어 어느 하나의 전해 모듈의 교체 시 해당 밸브를 선택적으로 차단할 수 있다.

또한, 상기 고정 프레임은 상기 전해 모듈이 배치되는 앞뒤에 수평하게 형성된 복수의 고정구멍과 이를 관통하는 고정핀을 포함하며, 상기 고정핀은 고정 프레임의 고정 구멍과 전해 모듈에 형성된 고정구멍을 차례로 관통하여 상기 전해 모듈이 수용프레임 내에서 이탈되지 않도록 고정할 수 있다.

또한, 상기 전해 모듈은, 단일모듈 별 250m3/hr 내지 500m3/hr의 처리용량을 가지며, 선박의 규모에 따라 복수의 전해 모듈을 병렬로 연결하여 대용량 처리설비를 구성할 수 있다.

또한, 상기 제어기는, 각 전해 모듈의 정상 전압 공급 여부를 측정하는 센서, 각 전극의 기준 작동범위 출력 값 출력 여부를 측정하는 센서 및 생성된 차염소산나트륨의 생성량을 측정하는 측정장치를 통해 확인되는 판단요소를 참조하여 전해 모듈의 교체 시기를 판단할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 수용부에 복수로 배치되며 관형 전극과 기둥형 전극을 포함하는 적어도 하나의 관형 전해부와, 상기 관형 전해부를 수용하는 케이스를 포함하는 전해 모듈의 각 전극에 전원을 공급하여 선박 평형수를 처리하는 전해조 시스템의 운용방법은, a) 상기 관형 전해부와 연결된 해수 유입 헤더 및 차염 배출 헤더의 밸브를 모두 개방하고 직류전원을 인가하여 작동을 개시하는 단계; b) 각 전해 모듈의 작동 상태를 모니터링하여 확인되는 판단요소를 통해 전해 모듈의 고장이나 교체시기를 판단하고, 상기 판단요소에 따른 제1 전해 모듈의 교체 이벤트를 알람하는 단계; c) 상기 제1 전해 모듈과 연결된 밸브 및 전원을 차단하고 상기 해수 유입 헤더 및 차염 배출 헤더와 분리하여 상기 수용부로부터 추출하는 단계; 및 d) 교체를 위해 구비된 제2 전해 모듈을 상기 수용부에 슬라이딩 장착하고 상기 해수 유입 헤더 및 차염 배출 헤더와 연결하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 a) 단계 이전에, 상기 관형 전해부로 유입되는 해수를 전기분해 하여 생성되는 차염소산나트륨으로 살균 처리된 차염수를 배출하며 카트리지 방식의 케이스를 포함하는 전해 모듈을 상기 수용부에 병렬로 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 b) 단계는, 각 전해 모듈의 정상 전압 공급 여부, 각 전극의 기준 작동범위 출력 값 출력 여부 및 각 전해 모듈에서 생성된 차염소산나트륨의 생성량을 측정치 중 적어도 하나의 판단요소를 참조하여 전해 모듈의 고장이나 교체 시기를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 d) 단계 이후에, 상기 제2 전해 모듈에 연결된 상기 해수 유입 헤더 및 차염 배출 헤더의 밸브를 개방하여 해수를 유입하고 상기 제2 전해 모듈의 전극에 직류전원을 인가하여 해수처리 작업을 재개하는 단계를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 선박 평형수를 처리를 위한 전해조 시스템은, 파이프 형태의 관형 전극의 내부에 기둥형 전극이 삽입되어 지그재그로 형성된 배관 구조를 가지며, 상기 관형 전극으로 유입되는 해수를 전기분해 하여 생성되는 차염소산나트륨으로 살균 처리된 차염수를 배출하는 전해 모듈; 복수의 전해 모듈을 나란히 배치한 상태에서 외부 고정부분만을 몰딩으로 사출하여 개별 관형 전극을 고정하는 케이스; 상기 전해 모듈의 전극으로 전원을 공급하는 정류기; 및 상기 전해 모듈의 작동 상태를 모니터링하여 교체시기를 알람하는 제어기를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 관형 전극의 외부 노출 부위를 플라스틱 재질의 케이스로 감싸 인체의 접촉에 의한 감전사고를 예방하고 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다.

그리고, 전해 모듈의 케이스 내부를 보강재로 충진하고 케이스와 관형 전극이 접촉되는 부분에 형성되는 고무 받침부와 가이드부에 형성된 롤러의 충격방지구조를 통해 선체진동을 흡수하여 플랜지와 같은 이음부에서 해수나 차염수의 누수가 발생하는 것을 예방할 수 있다.

또한, 관형 전극을 카트리지 방식으로 모듈화하여 병렬로 연결함으로써 선박 내 한정된 설치공간에서도 대량의 선박평형수 처리설비가 가능하며, 시스템 작동 중에도 전체 시스템의 정지 없이 개별 전해 모듈을 교체할 수 있어 유지보수가 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 카트리지 방식 전해조 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전해 모듈의 일면을 개방하여 내부구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 관형 전극 내부 구조를 나타낸 A-A 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전해 모듈과 수용 프레임의 슬라이딩 결합구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전해조 시스템의 운용 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수용부에서 제1 전해 모듈을 추출하는 상태를 나타낸 배면 사시도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 카트리지 방식의 전해조 시스템의 구성을 나타낸다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 카트리지 방식 전해조 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸다.

첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전해조 시스템은 전해 모듈(100), 수용부(200), 정류기(300) 및 제어기(400)를 포함한다.

배관형태로 구성된 전극으로 유입되는 해수를 전기분해 하여 생성되는 차염소산나트륨(NaOCl, 이하 차염이라 명명함)으로 살균 처리된 차염수(소독수)를 배출하는 카트리지 방식의 전해 모듈(100), 복수의 전해 모듈(100)을 수용하여 병렬로 배치하는 수용부(200), 전해 모듈(100)의 전극에 전원을 공급하는 정류기(300) 및 전해 모듈(100)의 작동 상태를 모니터링하고 그 동작을 제어하는 제어기(400)를 포함한다.

한편, 다음의 도 2 및 도 3을 통하여 본 발명의 실시 예에 따른 전해 모듈(100) 세부 구성을 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전해 모듈의 일면을 개방하여 내부구성을 나타낸다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 관형 전해부의 내부 구조를 나타낸 A-A 단면도이다.

첨부된 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전해 모듈(100)은 관형 전극(110-1)과 기둥형 전극(110-2)를 포함하는 적어도 하나의 관형 전해부(110)와 지그재그로 형성된 관형 전해부(110)의 외측을 감싸는 카트리지(Cartridge) 형태의 케이스(130)를 포함한다.

관형 전해부(110)는 파이프 형태의 관형 전극(110-1) 내부에 기둥형 전극(110-2)이 삽입되어 지그재그로 형성된 배관 구조를 가지며, 관형 전극(110-1)의 외측을 감싸는 카트리지(Cartridge) 형태의 케이스(130)를 통해 수용부(200)에 개별로 탈부착할 수 있다.

이 때, 개별 관형 전해부(110)는 플랜지(Flange)(111)를 통하여 이웃하는 다른 관형 전해부(110)나 굴곡진 형태의 연결관(112)과 다단으로 연결된다.

전해 모듈(100)은 각각 독립된 단일모듈로 형성되어 250m3/hr 내지 500m3/hr의 처리용량을 가지며, 도 1과 같이 복수의 전해 모듈(100)을 병렬로 연결하여 대용량 처리설비를 구성할 수 있다.

전해 모듈(100)은 관형 전해부(110)의 일측 단부인 해수 유입구(113)로 해수가 유입되면 각 전극으로 인가되는 전원을 통해 해수를 전기분해 하고, 해수내 염화나트륨 성분으로부터 차염을 생성하여 살균 처리된 차염수를 타측 단부인 차염 배출구(114)로 배출한다.

따라서, 유속이 빠른 경우에도 해수가 전해 모듈(100)의 관로를 통과하는 동안 지속적인 전기분해가 이루어져 차염을 생산함으로써 빠르고 신뢰성 있는 선박평형수를 공급할 수 있다.

전해 모듈(100)의 케이스(130)는 박스형태로 에폭시를 이용하여 경화 몰딩 처리를 하고, 내부는 보강재로 충진하여 관형 전해부(110)를 외부의 충격이나 진동으로부터 보호함과 동시에 플랜지(111)와 같은 이음부에서 해수나 차염수의 누수가 발생하는 것을 예방한다.

케이스(130)는 상부와 하부에 각각 설치된 T자형 단면의 슬라이드부(131)와 슬라이드부(131)에 복수로 설치된 롤러(132)를 포함한다.

케이스(130) 내부에는 지그재그로 형성된 관형 전해부(110)를 관통한 형태로 고정하는 클램프(134)가 형성된다. 그리고, 관형 전해부(110)가 관통되는 클램프(134)와 케이스(130)의 관통구멍에는 관형 전해부(110)와 접촉되는 부분에 고무받침부(135)를 형성하여 선체의 진동을 흡수할 수 있다.

또한, 전해 모듈(100)은 정류기(300)기로부터 정상적인 전압이 공급되는 것을 측정하거나 공급된 전류에 따른 전극의 작동상태를 검출하는 센서(미도시)를 더 포함하여 제어기(400)와 연동될 수 있다.

다시, 도 1을 참조하면, 수용부(200)는 카트리지 형식의 전해 모듈(100)을 수용하는 복수의 수용 프레임(210), 수용 프레임(210)이 고정 배치되는 고정 프레임(220), 복수의 수용 프레임(210)에 병렬 배치된 전해 모듈(100)에 일괄적으로 해수를 유입하는 해수 유입 헤더(230) 및 복수의 전해 모듈(100)을 통해 처리된 차염수를 일괄적으로 배출하는 차염 배출 헤더(240)를 포함한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전해 모듈과 수용 프레임의 슬라이딩 결합구조를 나타낸다.

첨부된 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 수용 프레임(210)의 상부와 하부에는 전해 모듈(100)의 슬라이드부(131)와 대응되는 위치에 가이드부(211)를 길이방향으로 형성하여 슬라이딩 결합을 안내한다.

이 때, 전해 모듈(100)의 상하부에 형성된 롤러(132)는 외부가 탄성체인 고무재질로 구성되며 슬라이드부(131)와 롤러(132) 사이에 형성된 스프링(133)을 포함한다. 따라서, 전해 모듈(100)이 수용 프레임(210)에 끼워져 슬라이딩 결합된 상태에서 롤러(132)와 스프링(133)의 탄성에 의해 선체 진동을 흡수할 수 있다.

한편, 도 1을 참조하면, 고정 프레임(220)은 전해 모듈(100)이 배치되는 앞뒤에 수평하게 형성된 복수의 고정구멍(221)과 이를 관통하는 고정핀(222)을 포함한다.

그리고, 전해 모듈(100)에도 고정 프레임(220)의 고정구멍(221)과 수평한 위치에 고정구멍(221)이 형성되어 고정핀(222)이 관통될 수 있다.

따라서, 전해 모듈(100)이 수용 프레임에 모두 배치된 상태에서 고정 프레임(220)의 고정구멍(221)을 관통하는 고정핀(222)이 전해 모듈(100)의 고정구멍(221)을 차례로 관통하여 고정함으로써 전해 모듈(100)이 수용 프레임(210) 내에서 임의로 이탈되지 않도록 할 수 있다.

해수 유입 헤더(230)는 병렬로 배치된 전해 모듈(100)의 각 해수 유입구(113)와 연결되어 해수펌프(미도시)를 통해 전달되는 해수를 일괄적으로 유입시킨다.

차염 배출 헤더(240)는 병렬로 배치된 전해 모듈(100)의 각 차염 배출구(114)와 연결되고, 차염 배출구(114)로 배출되는 차염수를 사용처(예; 발라스트 탱크)로 전달한다.

이 때, 해수 유입 헤더(230) 및 차염 배출 헤더(240)가 개별 전해 모듈(100)과 연결되는 관로상에는 각각 밸브(250)를 구성하여 어느 하나의 전해 모듈(100)의 교체 시 해당 밸브(250)를 차단할 수 있다.

정류기(300)는 선박에서 생산되는 전력을 직류전원으로 변환하여 관형 전극(110-1) 및 기둥형 전극(110-2)으로 인가한다.

이 때, 정류기(300)는 관형 전극(110-1)에 양극(+)단자를 연결하고 기둥형 전극(110-2)에 음극(-)단자를 연결하거나, 반대로 관형 전극(110-1)에 음극(-)단자를 연결하고 기둥형 전극(110-2)에 양극(+)단자를 연결할 수 있다.

제어기(400)는 본 발명의 실시 예에 따른 전해조 시스템의 작동을 위한 전반적인 동작을 제어한다.

제어기(400)는 전해 모듈(100)에 설치된 각종 센서와 연동하여 정상 작동상태를 모니터링하고, 그 작동 상태를 사용자에게 알람하는 표시장치를 포함할 할 수 있다.

예컨대, 제어기(400)는 전해 모듈(100)의 전극으로 전원을 공급하는 정류기(300)에서 정상적인 전압이 공급되는지를 여부를 관련 센서를 통해 실시간으로 확인할 수 있다.

또한, 제어기(400)는 전해 모듈(100)에 공급된 전류가 전극에 공급되어 정상작동범위의 출력 값을 출력되는지 여부를 관련 센서를 통해 실시간으로 확인할 수 있다.

또한, 제어기(400)는 각 전해 모듈(100)에서 생성된 살균물질인 차염의 양을 측정하는 측정장치의 측정 값을 이용하여 전해 모듈(100)의 정상작동 여부를 확인할 수 있다.

이처럼, 제어기(400)는 전해 모듈(100)의 작동 상태에 따라 확인되는 판단요소를 통하여 전해 모듈(100)의 고장이나 관형 전극(110-1) 및 기둥형 전극(110-2)의 수명을 산정함으로써 교체 시기를 판단할 수 있다.

또한, 개별 전해 모듈(100)이 사용되는 시간을 자동으로 기록하여 소정 사용시간에 도달하면 관형 전극(110-1) 및 기둥형 전극(110-2)의 점검시기를 알리는 교체 이벤트를 알람한다.

이처럼, 제어기(400)는 전해 모듈(100)의 상태 및 그 성능을 모니터링하여 문제가 발생하는 경우 점검을 통해 일부 전극(110, 120)을 교체하거나 전해 모듈(100)을 교체함으로써 전해조 시스템의 성능을 유지할 수 있다.

한편, 다음의 도 5를 통하여 전술한 전해조 시스템의 구성을 바탕으로 하는 전해조 시스템의 운용 방법을 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전해조 시스템의 운용 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

첨부된 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배관형태로 구성된 전극으로 유입되는 해수를 전기분해 하여 생성되는 차염을 배출하는 카트리지 방식의 전해 모듈(100)을 수용부(200)에 병렬로 배치한다(S101).

그리고, 전해조 시스템의 작동을 위해 병렬로 배치된 각 전해 모듈(100)로 해수를 유입하는 해수 유입 헤더(230)와 각 전해 모듈(100)로부터 배출되는 차염을 사용처로 전달하는 차염 배출 헤더(240)의 밸브(250)를 모두 개방한다(S102).

제어기(400)는 정류기(300)를 통해 각 전해 모듈(100)의 전극에 직류전원을 인가하여 전해조 시스템의 작동을 개시한다(S103). 이 때, 정류기(300)는 각 전해 모듈(100)의 관형 전극(110-1)과 기둥형 전극(110-2)에 서로 다른 극성(+/-)의 단자를 연결하여 직류전원을 인가할 수 있다.

전해 모듈(100)은 해수 유입 헤더(230)로부텨 해수가 유입되면 각 전극으로 인가되는 직류전원을 통해 해수를 전기분해 하고, 해수 내 염화나트륨 성분으로부터 차염을 생성하여 살균 처리된 차염수를 차염 배출 헤더(240)로 배출한다(S104).

제어기(400)는 전해 모듈(100)의 작동 상태를 모니터링하고 전해 모듈(100)의 작동 상태에 따라 확인되는 판단요소를 통하여 전해 모듈(100)의 고장이나 교체시기를 판단한다(S105).

제어기(400)는 상기 판단요소에 따른 제1 전해 모듈(100-1)의 교체 이벤트가 발생되면 이를 알람하고(S106; 예), 교체를 위해 제1 전해 모듈(100-1)과 연결된 밸브(250) 및 전원을 차단한다(S107).

그리고, 제1 전해 모듈(110-1)을 해수 유입 헤더(230) 및 차염 배출 헤더(240)와 분리하고, 고정핀(222)을 해제하여 수용부(200)의 뒤쪽 방향으로 추출한다(S108).

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수용부에서 제1 전해 모듈을 추출하는 상태를 나타낸 배면 사시도이다.

첨부된 도 6을 참조하면, 제1 전해 모듈(100-1)을 수용부(200)의 앞쪽에 위치한 해수 유입 헤더(230)와 차염 배출 헤더(240)로부터 분리하고, 고정핀(222)을 해제하여 수용부(200)의 뒤쪽 방향으로 추출하는 상태를 나타낸다.

이 때, 제1 전해 모듈(100-1)를 교체하는 과정에도 나머지 전해 모듈(100)은 정지 없이 계속 작동하여 해수를 처리할 수 있다.

한편, 교체를 위해 구비된 제2 전해 모듈을 수용부(200)에 슬라이딩 장착하고 고정핀(222)으로 고정한다(S109). 이 때, 제2 전해 모듈의 해수 유입구(113)와 차염 배출구(114)는 각각 해수 유입 헤더(230)와 차염 배출 헤더(240)와 연결된다.

그리고, 제2 전해 모듈에 연결된 밸브(250)를 개방하여 해수를 유입하고, 전원을 인가하여 해수처리 작업을 재개한다(S110).

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 관형 전극의 외부 노출 부위를 플라스틱 재질의 케이스로 감싸 인체의 접촉에 의한 감전사고를 예방하고 외부의 충격으로부터 보호할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 전해 모듈의 케이스 내부를 보강재로 충진하고 케이스와 관형 전극이 접촉되는 부분에 형성되는 고무 받침부와 가이드부에 형성된 롤러의 충격방지구조를 통해 선체진동을 흡수하여 플랜지와 같은 이음부에서 해수나 차염수의 누수가 발생하는 것을 예방할 수 있는 효과가 있다.

또한, 관형 전극을 카트리지 방식으로 모듈화하여 병렬로 연결함으로써 선박내 한정된 설치공간으로도 대량 처리설비가 가능하며, 전체 시스템 작동 중에도 정지 없이 개별 전해 모듈을 교체할 수 있어 유지보수가 용이한 효과가 있다.

이상에서는 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되는 것은 아니며 그 외의 다양한 변경이 가능하다.

예컨대, 도 1에 도시한 본 발명의 실시 예에서는 수용부(200)에 복수의 수용 프레임(210)을 고정 배치하고, 수용 프레임(210)에 각각 장착되는 전해 모듈(100) 단위로 교체가 가능한 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 외부에 노출되는 관형 전극(110-1) 부분만을 몰딩하여 유지보수를 간편하게 하는 방법의 적용이 가능하다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 카트리지 방식의 전해조 시스템의 구성을 나타낸다.

첨부된 도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전해조 시스템의 전해 모듈(100')은 파이프 형태의 관형 전극(110-1)의 내부에 기둥형 전극(110-2)이 삽입되어 지그재그로 형성된 관형 전해부(110)를 가지며, 복수의 전해 모듈(100')이 나란히 배치된 상태에서 외부 고정부분만을 몰딩으로 사출하여 개별 관형 전해부(110)를 고정하는 케이스(130')를 포함한다.

따라서, 관형 전해부(110)의 외부 노출에 따른 사고를 방지하고 외부의 충격으로부터 보호할 수 있으며, 노후 되거나 손상된 관형 전해부(110)의 발생시 해당 관형 전해부(110)의 전후 플랜지(111) 결합을 해제하여 하나씩 교체가 가능한 이점이 있다.

앞선 실시 예와 마찬가지로, 관형 전해부(110)가 관통되는 케이스(130)의 관통구멍에는 고무받침부(135)를 형성하여 관형 전해부(110)와 접촉되는 부분에서의 선체 진동을 흡수할 수 있다. 그리고, 앞선 실시 예와 동일한 도면기호의 구성은 동일한 기능을 수행하는 것으로 중복된 설명을 생략한다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 전해 모듈 110: 관형 전해부
110-1: 관형 전극 110-2: 기둥형 전극
111: 플랜지 112: 연결관
113: 해수 유입구 114: 차염 배출구
130: 케이스 131: 슬라이드부
132: 롤러 133: 스프링
134: 클램프 135: 고무받침부
200: 수용부 210: 수용 프레임
220: 고정 프레임 221: 고정 구멍
222: 고정핀 230: 해수 유입 헤더
240: 차염 배출 헤더 250: 밸브
300: 정류기 400: 제어기

Claims

선박 평형수를 처리를 위한 전해조 시스템에 있어서,
관형 전극과 기둥형 전극을 포함하는 적어도 하나의 관형 전해부와, 상기 관형 전해부를 수용하는 케이스를 포함하는 전해 모듈;
복수의 상기 전해 모듈을 수용 프레임 내 병렬로 수용하고, 상기 관형 전해부에 비해 직경이 큰 해수 유입헤더와 차염 배출 헤더를 포함하여, 상기 해수 유입헤더에 병렬로 연결된 각 전해 모듈의 해수 유입구로 해수를 일괄적으로 유입하고, 상기 차염 배출 헤더에 병렬로 연결된 각 전해 모듈의 차염 배출구에서 배출되는 차염수를 사용처로 전달하는 수용부; 및
상기 전해 모듈의 작동 상태를 모니터링하여 교체시기를 알람하는 제어기를 포함하되,
교체 이벤트가 발생된 전해 모듈의 교체는 상기 수용부의 해수 유입헤더와 차염 배출 헤더에 개별로 연결된 밸브를 차단한 상태에서 전해조 시스템의 정지 없이 카트리지 방식으로 분리 및 결합되는 전해조 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 관형 전해부는, 상기 관형 전극 내부에 기둥형 전극이 삽입되어 지그재그로 형성된 배관 구조를 가지며,
개별 관형 전해부는 플랜지(Flange)를 통하여 이웃하는 다른 관형 전해부나 굴곡진 형태의 연결관과 다단으로 연결되는 전해조 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 케이스는, 상기 관형 전해부의 외측을 감싸는 박스 형태로 구성되어 상기 수용부에 개별로 탈부착되며, 상부와 하부에 각각 설치된 T자형 단면의 슬라이드부와 상기 슬라이드부에 복수로 설치된 롤러를 포함하는 전해조 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 롤러는, 외부가 탄성체인 고무재질로 구성되며 상기 슬라이드부와 롤러 사이에 형성된 스프링을 포함하여 선체 진동을 흡수하는 전해조 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 케이스는, 내부에 지그재그로 형성된 상기 관형 전해부를 관통된 형태로 고정하는 클램프; 및
상기 관형 전해부가 관통되는 상기 클램프와 케이스의 관통구멍에 형성되어 선체진동을 흡수하는 고무받침부를 포함하는 전해조 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 케이스는, 에폭시를 이용하여 경화 몰딩 처리를 하고, 내부는 보강재로 충진하는 전해조 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 수용부는,
외곽의 고정 프레임 내 배치되어 상기 전해 모듈을 수용하는 복수의 수용 프레임을 포함하는 전해조 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 수용부는,
상기 해수 유입 헤더 및 차염 배출 헤더의 개별 전해 모듈과 연결되는 관로에는 각각 밸브가 구비되어 어느 하나의 전해 모듈의 교체 시 해당 밸브를 선택적으로 차단하는 전해조 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 고정 프레임은 상기 전해 모듈이 배치되는 앞뒤에 수평하게 형성된 복수의 고정구멍과 이를 관통하는 고정핀을 포함하며,
상기 고정핀은 고정 프레임의 고정 구멍과 전해 모듈에 형성된 고정구멍을 차례로 관통하여 상기 전해 모듈이 수용프레임 내에서 이탈되지 않도록 고정하는 전해조 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 전해 모듈은, 단일모듈 별 250m3/hr 내지 500m3/hr의 처리용량을 가지며, 선박의 규모에 따라 복수의 전해 모듈을 병렬로 연결하여 대용량 처리설비를 구성하는 전해조 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제어기는,
각 전해 모듈의 정상 전압 공급 여부를 측정하는 센서, 각 전극의 기준 작동범위 출력 값 출력 여부를 측정하는 센서 및 생성된 차염소산나트륨의 생성량을 측정하는 측정장치를 통해 확인되는 판단요소를 참조하여 전해 모듈의 교체 시기를 판단하는 전해조 시스템.
수용부에 복수로 배치되며 관형 전극과 기둥형 전극을 포함하는 적어도 하나의 관형 전해부와, 상기 관형 전해부를 수용하는 케이스를 포함하는 전해 모듈의 전극에 전원을 공급하여 선박 평형수를 처리하는 전해조 시스템의 운용방법에 있어서,
a) 상기 관형 전해부에 비해 직경이 큰 해수 유입 헤더 및 차염 배출 헤더에 병렬로 연결된 각 관형 전배부의 밸브를 모두 개방하고 직류전원을 인가하여 작동을 개시하는 단계;
b) 각 전해 모듈의 작동 상태를 모니터링하여 확인되는 판단요소를 통해 전해 모듈의 고장이나 교체시기를 판단하고, 상기 판단요소에 따른 제1 전해 모듈의 교체 이벤트를 알람하는 단계;
c) 상기 제1 전해 모듈과 연결된 밸브 및 전원을 차단하고 전해조 시스템의 정지 없이 상기 해수 유입 헤더 및 차염 배출 헤더와 분리하여 상기 수용부로부터 추출하는 단계; 및
d) 교체를 위해 구비된 제2 전해 모듈을 상기 수용부에 슬라이딩 장착하고 상기 해수 유입 헤더 및 차염 배출 헤더와 연결하는 단계를 포함하는 전해조 시스템의 운용방법.
제 12 항에 있어서,
상기 a) 단계 이전에,
상기 관형 전해부로 유입되는 해수를 전기분해 하여 생성되는 차염소산나트륨으로 살균 처리된 차염수를 배출하며 카트리지 방식의 케이스를 포함하는 전해 모듈을 상기 수용부에 병렬로 배치하는 단계를 더 포함하는 전해조 시스템의 운용방법.
제 12 항에 있어서,
상기 b) 단계는,
각 전해 모듈의 정상 전압 공급 여부, 각 전극의 기준 작동범위 출력 값 출력 여부 및 각 전해 모듈에서 생성된 차염소산나트륨의 생성량을 측정치 중 적어도 하나의 판단요소를 참조하여 전해 모듈의 고장이나 교체 시기를 판단하는 단계를 포함하는 전해조 시스템의 운용방법.
제 12 항에 있어서,
상기 d) 단계 이후에,
상기 제2 전해 모듈에 연결된 상기 해수 유입 헤더 및 차염 배출 헤더의 밸브를 개방하여 해수를 유입하고 상기 제2 전해 모듈의 전극에 직류전원을 인가하여 해수처리 작업을 재개하는 단계를 더 포함하는 전해조 시스템의 운용방법.
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