KR101656529B1

KR101656529B1 - 초음파 가진 장치를 이용한 전기분해방식 선박 평형수 처리장치의 성능 향상장치

Info

Publication number: KR101656529B1
Application number: KR1020100034318A
Authority: KR
Inventors: 한기훈; 정길주; 김양규; 송석용; 소용신
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2010-04-14
Filing date: 2010-04-14
Publication date: 2016-09-09
Also published as: KR20110114931A

Abstract

본 발명은 초음파 가진 장치를 이용한 전기분해방식 선박 평형수 처리장치의 성능 향상장치에 관한 것으로 특히, 공지된 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치에 있어서, 제2감압밸브와 선박 평형수 탱크 사이에 연결된 배관 라인 상에 배관 속을 통과하는 해수 내에 포함되어 있는 수중 생물의 세포벽 손상을 촉진시켜 살균에 필요한 전기분해장치에 의해서 생성되어야 하는 할로겐 화합물의 농도를 감소해 주는 초음파 가진장치를 부가 설치하되, 상기 초음파 가진장치는 삽입부 전체가 진동하는 튜브(Tubular)형 발진자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서 선박 평형수 이송관 상에 초음파 가진장치를 부가 설치하여 미소 영역에 캐비테이션을 일으켜 그 영역을 통과하는 생물에 대해 세포벽의 손상을 촉진시킬 수 있도록 함으로써 할로겐 화합물의 침투를 원활하게 할 수 있으며, 전기분해에서 생성되는 할로겐 화합물의 필요 농도를 감소시킬 수 있어 전기분해장치 자체의 크기를 대폭 축소시킬 수 있을 뿐만 아니라 살균효율을 대폭 향상시킬 수 있고, 특히 전체적인 시스템의 효율성을 대폭 향상시킬 수 있으며, 또한 디 발라스팅 운전시 잔류 할로겐 화합물의 농도를 최소화함으로써 중화에 필요한 약품 투입량을 대폭 감소시킬 수 있는 것이다.

Description

초음파 가진 장치를 이용한 전기분해방식 선박 평형수 처리장치의 성능 향상장치{Advanced electrolysis system using ultrasonic effects as enhancement equipments for ballast water treatment}

본 발명은 초음파 가진 장치를 이용한 전기분해방식 선박 평형수 처리장치의 성능 향상장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 생물을 사멸하기 위한 전해수를 제조하기 위해 사용되는 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치에 있어서, 살균 대상의 생물이 이송되는 선박 평형수 배관 상에 초음파 가지 장치를 부착하여 초음파에 의한 미소 영역의 캐비테이션 작용으로 그 영역을 통과하는 수상 생물의 세포벽을 손상시키는 방법을 통해, 전기분해장치에서 생성된 염소계 살균 물질의 침투를 촉진시켜 살균에 필요한 염소계 농도를 감소시켜 줌으로써 전체적인 시스템의 효율성을 대폭 개선할 수 있도록 발명한 것이다.

일반적으로 선박은 화물을 적재하지 않은 경우 안정성을 유지하고, 추진력의 효율을 위해 선박 평형수 탱크(일명 "발라스트 탱크(Ballast Tank)"라고도 함)를 적용하고 있으며, 이와 같은 선박 평형수 탱크는 화물의 싣고 내림에 따른 선박의 무게중심 변동을 줄이고 안전한 항해를 보장하기 위한 것으로, 좌우로 대칭이 되도록 여러개가 설치되어 있으며 각 탱크가 독립적이어서 채워진 해수는 이동하지 않는다.

따라서 선박의 항해에 따라 화물의 싣고 내림이 반복되면서 선박 평형수 탱크에는 연속적으로 해수가 채워졌다 빠지는 과정이 반복되며, 이때 해수와 함께 유입된 침전물 및 해양생물 등 각종 고형물이 운항하는 동안에 침전물이 된다.

부유하던 고형물이 침전되면 선박 평형수 탱크에서 해수를 배출시킬 때 해수와 함께 배출되지 않고 바닥에 쌓이게 되며 운항 횟수가 많아짐에 따라 그 양은 점점 축적되고, 시간이 지남에 따라 굳어져서 제거하기 어려운 상태가 된다.

더욱이 화물을 적재할 때는 선박 평형수 탱크를 비우게 되는데, 이때 탱크 내에 있는 수 톤의 물과 함께 병원균, 연체 동물, 물고기 등이 배출되어 주변 생태계에 악 영향을 미치게 되는데, 일례로 미국 오대호(Great Lakes)에는 최소한 185종의 외래 해양생물이 있는 것으로 확인되고 있으며, 선박 평형수 탱크가 이러한 외래 해양생물 유입의 주요 원인으로 비난을 받고 있다.

이에 대한 대책으로 2008년 3월 넷째 주부터 미국 세인트 로렌스 해로개발공사(U.S. Saint Lawrence Seaway Development Corp)는 외래 해양생물의 오대호 유입을 감소시키기 위해 새로운 규칙을 공시됨에 따라, 모든 선박은 해로로 들어가기 전에 바닷물로 선박 평형수 탱크를 세척해야 한다.

또한, 미 의회는 선박 평형수 탱크 내에 외래종을 없애기 위해 선박 내에 고가의 자체 소독 시스템을 설치하도록 강제하는 법률제정을 고려하고 있으며, 자체 소독 시스템에는 필터, 자외선 조사, 화학 살생물제(chemical biocide) 등을 포함하는 기술을 사용하고 있다.

따라서, 최근에는 선박 평형수에 의한 해양 생태계 오염을 방지하기 위해 다양한 선박 평형수 처리방법과 장치가 발명되어 적용되고 있으며, 이와 같은 다양한 방법 중에서 전기분해 방식의 선박 평형수 처리장치의 개발이 활발하다.

이와 같은 전기분해 방식의 선박 평형수 처리장치는 선박 내에서 전기분해 반응을 통해 생성된 염소 기체 또는 차아염소산(HClO 또는 ClO-)을 선박 평형수에 포함된 생물의 사멸에 이용하는 방법이다.

도 1은 종래 기술에 따른 전기분해 방식 선박 평형수 처리장치를 설명하기 위한 개략도이다.

도 1을 참조하면, 통상적인 선박 평형수 처리장치는, 선박해수 유입구(100)로 유입된 원수의 일부를 전기분해 반응기(300)로 공급시켜 줌과 동시에 감압밸브(700)를 통해 선박 평형수 탱크(600)로 공급하는 선박 평형수 펌프(200)와; 원수를 전기분해 반응시켜 가스분리기(400)에 전해수로 공급하는 전기분해 반응기(300)와; 전기분해 반응기(300)에 전류를 공급하는 전원공급장치(300a)와; 전기분해 반응기(300)에서 생산된 전해수에 포함된 가스를 분리하기 하는 가스분리기(400)와; 가스분리기(400)에서 수소가스로 분리/배출되는 차아염소산 농축액을 선박 평형수 탱크(600)로 주입시켜 주는 전해액 주입펌프(500)와; 상기한 각 구성품의 구동을 제어하는 제어부(900)로 구성되어 있다.

그리고 부가적으로 장기적인 전기분해 반응기 운전과정에서 생성되는 스케일을 제거하기 위해 산세척 시스템(도시 생략함)이 추가될 수 있다.

이와 같은 구성을 갖는 선박 평형수 처리장치는 전해액 속에 포함된 할로겐 화합물만으로 선박 평형수 내에 포함된 수중 생물을 사멸해야 하고, 특히 상대적으로 세포벽이 두꺼운 갑각류 계의 생물의 경우 세포벽 침투를 위해 더 높은 할로겐 화합물 농도를 요구하므로 전체적인 전기분해 장비의 크기의 증가를 초래한다는 문제점이 있었다.

한편 최근에는 선박 평형수에 의한 해양 생태계 오염을 방지하기 위해 다양한 선박 평형수 처리방법과 장치가 발명되어 적용되고 있으며, 이와 같은 다양한 방법 중에서 전기분해 방식의 선박 평형수 처리장치의 개발이 활발하다.

전기분해 반응을 이용하여 염소기체 또는 차아염소산을 제조하는 경우 사멸을 위한 할로겐 화합물(염소 기체 또는 차아염소산 포함된 화합물의 통칭)의 농도는 선박 평형수 내에 존재하는 생물의 개체수와 종류에 의존한다.

특히, 세포벽이 상대적으로 두꺼운 갑각류계의 사멸을 위해서는 더 높은 농도를 요구하게 됨에 따라 이들의 사멸을 위해서는 더 증가된 전기분해장치가 필요하게 된다는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 선박 평형수 이송관 상에 초음파 가진장치를 부가 설치하여 미소 영역에 캐비테이션을 일으켜 그 영역을 통과하는 생물에 대해 세포벽의 손상을 촉진시킬 수 있도록 함으로써 할로겐 화합물의 침투를 원활하게 할 수 있어 전기분해에서 생성되는 할로겐 화합물의 필요 농도를 감소시킬 수 있으므로 전기분해장치의 크기를 대폭 축소시킬 수 있을 뿐만 아니라 살균효율을 대폭 향상시킬 수 있고, 특히 전체적인 시스템의 효율성을 대폭 향상시킬 수 있으며, 또한 디 발라스팅 운전시 잔류 할로겐 화합물의 농도를 최소화함으로써 중화에 필요한 약품 투입량을 감소시킬 수 있는 초음파 가진 장치를 이용한 전기분해방식 선박 평형수 처리장치의 성능 향상장치를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 선박 해수 유입구로 유입되는 원수의 일부를 제1감압밸브를 통해 전기분해 반응기로 공급시켜 줌과 동시에 제2감압밸브를 통해 선박 평형수 탱크로 공급하는 선박 평형수 펌프와; 원수를 전기분해 반응시켜 가스분리기에 전해수로 공급하는 전기분해 반응기와; 전기분해 반응기에 전류를 공급하는 전원공급장치와; 전기분해 반응기에서 생산된 전해수에 포함된 가스를 분리하기 하는 가스분리기와; 가스분리기에서 수소가스로 분리/배출되는 차아염소산 농축액을 선박 평형수 탱크로 주입시켜 주는 전해액 주입펌프와; 상기한 각 구성품의 구동을 제어하는 제어부로 구성된 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치에 있어서, 상기 제2감압밸브와 선박 평형수 탱크 사이에 연결된 배관 라인 상에 배관 속을 통과하는 해수 내에 포함되어 있는 수중 생물의 세포벽 손상을 촉진시켜 살균에 필요한 전기분해장치에 의해서 생성되어야 하는 할로겐 화합물의 농도를 감소해 주는 초음파 가진장치를 부가 설치한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 초음파 가진장치는 삽입부 전체가 진동하는 튜브(Tubular)형 발진자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 튜브형 발진자는 발진용 전원을 공급하는 발진원과 배관 내에 삽입되어 수중 생물과 직접 접촉하는 발진기를 구비하고 있으며, 상기 발진원의 크기(D1)와 초음파 가진장치 주 배관의 크기(D0) 비에 따라 동일 단면선 상에 삽입되는 발진기의 개수가 정해진 값으로 제한되고, 또한 발진기의 배치위치는 동일 단면선 상의 배치 개수에 따라 중심선을 기준으로 정해진 데이터에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 초음파 가진량을 확보하기 위해 후단에 중첩시켜 튜브형 발진자를 사용할 때는, 상기 단면 선상 후단의 배열은 동일 배열을 14도 ~ 90도 범위에서 회전시켜 설치되며, 선박 평형수의 처리 유량에 따라 동일한 방법으로 배열을 중첩시켜 필요 초음파 가진량을 만족시키도록 한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 튜브형 발진자의 구조는 발진기의 길이가 작거나 긴 경우에 있어서 좌우 대칭형 또는 흐름 방향으로의 삽입 각도를 변화시킴에 따라 달성될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 튜브형 발진자의 단면 형상이 원형이 아닌 경우에도 수력학적 지름을 기준으로 동일하게 적용한 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 초음파 가진 장치를 이용한 전기분해방식 선박 평형수 처리장치의 성능 향상장치에 의하면, 선박 평형수 이송관 상에 초음파 가진장치를 부가 설치하여 미소 영역에 캐비테이션을 일으켜 그 영역을 통과하는 생물에 대해 세포벽의 손상을 촉진시킬 수 있도록 함으로써 할로겐 화합물의 침투를 원활하게 할 수 있으며, 전기분해에서 생성되는 할로겐 화합물의 필요 농도를 감소시킬 수 있어 전기분해장치 자체의 크기를 대폭 축소시킬 수 있을 뿐만 아니라 살균효율을 대폭 향상시킬 수 있고, 특히 전체적인 시스템의 효율성을 대폭 향상시킬 수 있으며, 또한 디 발라스팅 운전시 잔류 할로겐 화합물의 농도를 최소화함으로써 중화에 필요한 약품 투입량을 대폭 감소시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 종래 선박 평형수 처리장치의 개략 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 초음파 가진장치를 이용한 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치의 개략 구성도.
도 3은 본 발명 장치에서 초음파 가진장치로 사용하여 초음파의 효과를 극대화하기 위한 설치 도표에 따른 튜브형 발진자의 구조 단면에 대해 한 열을 도식화한 개략도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 초음파 가진장치를 이용한 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치의 개략 구성도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명 장치에서 초음파 가진장치로 사용하여 초음파의 효과를 극대화하기 위한 설치 도표에 따른 튜브형 발진자의 구조 단면에 대해 한 열을 도식화한 개략도를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명 장치는,

선박 해수 유입구(100)로 유입되는 원수의 일부를 제1감압밸브(250)를 통해 전기분해 반응기로 공급시켜 줌과 동시에 제2감압밸브(700)를 통해 선박 평형수 탱크(600)로 공급하는 선박 평형수 펌프(200)와; 원수를 전기분해 반응시켜 가스분리기(400)에 전해수로 공급하는 전기분해 반응기(300)와; 전기분해 반응기(300)에 전류를 공급하는 전원공급장치(300a)와; 전기분해 반응기(300)에서 생산된 전해수에 포함된 가스를 분리하기 하는 가스분리기(400)와; 가스분리기(400)에서 수소가스로 분리/배출되는 차아염소산 농축액을 선박 평형수 탱크(600)로 주입시켜 주는 전해액 주입펌프(500)와; 상기한 각 구성품의 구동을 제어하는 제어부(900)로 구성된 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치에 있어서,

상기 제2감압밸브(700)와 선박 평형수 탱크(600) 사이에 연결된 배관 라인 상에 배관 속을 통과하는 해수 내에 포함되어 있는 수중 생물의 세포벽 손상을 촉진시켜 살균에 필요한 전기분해장치에 의해서 생성되어야 하는 할로겐 화합물의 농도를 감소해 주는 초음파 가진장치(800)를 부가 설치한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 초음파 가진장치(800)는 삽입부 전체가 진동하는 튜브(Tubular)형 발진자(801)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 튜브형 발진자(801)는 발진용 전원을 공급하는 발진원(801a)과 배관 내에 삽입되어 수중 생물과 직접 접촉하는 발진기(801b)를 구비하고 있으며, 상기 발진원(801a)의 크기(D1)와 초음파 가진장치(800) 주 배관의 크기(D0) 비에 따라 동일 단면선 상에 삽입되는 발진기의 개수가 하기하는 표1에서 정해진 값으로 제한되는 것을 특징으로 한다.

동일 단면상에 설치되는 초음파 가진장치 내부 발진기의 수

단면비, AR (D0/D1)	발진기 개수(EA)	좌/우 대칭형 발진기 개수(EA)
AR ≤ 2	EA =1	EA = 2
2 < AR ≤ 4	EA ≤ 2	EA ≤ 4
4 < AR ≤ 6	EA ≤ 3	EA ≤ 6
6 < AR ≤ 8	EA ≤ 4	EA ≤ 8
8 < AR ≤ 10	EA ≤ 5	EA ≤ 10
10 < AR ≤ 12	EA ≤ 6	EA ≤ 12
12 < AR ≤ 14	EA ≤ 7	EA ≤ 14
14 < AR	EA ≤ 8	EA ≤ 16

또한, 상기 발진기(801b)의 배치위치는 동일 단면선 상의 배치 개수에 따라 중심선을 기준으로 하기하는 표2에서 정해진 데이터에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다.

발진기의 개수에 따른 동일 단면선상의 배치 위치

발진기 개수(EA)	발진기 중심선 설치 위치 (r1, r2, r3,....)
EA =1	r1 ≤ 0.5*r0
EA ≤ 2	r1 ≤ 0.8r0, r2 ≤ 0.3r0
EA ≤ 3	r1 ≤ 0.9r0, r2 ≤ 0.6r0, r3 ≤ 0.3*r0
EA ≤ 4	r1 ≤ 0.9r0, r2 ≤ 0.7r0, r3 ≤ 0.5r0, r4 ≤ 0.3r0
EA ≤ 5	r1 ≤ 0.9r0, r2 ≤ 0.75r0, r3 ≤ 0.6r0, r4 ≤ 0.45r0, r5 ≤ 0.3*r0
EA ≤ 6	r1 ≤ 0.9r0, r2 ≤ 0.8r0, r3 ≤ 0.7r0, r4 ≤ 0.6r0, r5 ≤ 0.5r0, r6 ≤ 0.4r0
EA ≤ 7	r1 ≤ 0.9r0, r2 ≤ 0.8r0, r3 ≤ 0.7r0, r4 ≤ 0.6r0, r5 ≤ 0.5r0, r6 ≤ 0.4r0, r7 ≤ 0.3*r0
EA ≤ 8	r1 ≤ 0.9r0, r2 ≤ 0.8r0, r3 ≤ 0.7r0, r4 ≤ 0.6r0, r5 ≤ 0.5r0, r6 ≤ 0.4r0, r7 ≤ 0.3r0, r8 ≤ 0.2r0

여기서 r1, r2, r3...의 숫자는 중심선에서의 먼 거리의 순서를 나타내고, r0는 주 배관의 반지름 즉, D0/2를 나타낸다.

또, 초음파 가진량을 확보하기 위해 후단에 중첩시켜 튜브형 발진자(801)를 사용할 때는, 상기 단면 선상 후단의 배열은 동일 배열을 14도 ~ 90도 범위에서 회전시켜 설치되며, 선박 평형수의 처리 유량에 따라 동일한 방법으로 배열을 중첩시켜 필요 초음파 가진량을 만족시키도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 튜브형 발진자(801)의 구조는 발진기(801b)의 길이가 작거나 긴 경우에 있어서 좌우 대칭형 또는 흐름 방향으로의 삽입 각도를 변화시킴에 따라 달성될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 튜브형 발진자(801)의 단면 형상이 원형이 아닌 경우에도 수력학적 지름을 기준으로 동일하게 적용한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명 장치에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명 장치는 선박 해수 유입구(100)와, 선박 평형수 펌프(200), 전기분해 반응기(300), 전원공급장치(300a), 제1및 제2감압밸브(250)(700), 가스분리기(400), 선박 평형수 탱크(600), 전해액 주입펌프(500) 및 제어부(900)로 구성되는 공지의 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치에 있어서, 상기 제2감압밸브(700)와 선박 평형수 탱크(600) 사이에 연결된 배관 라인 상에 배관 속을 통과하는 해수 내에 포함되어 있는 수중 생물의 세포벽 손상을 촉진시켜 살균에 필요한 전기분해장치에 의해서 생성되어야 하는 할로겐 화합물의 농도를 감소해 주는 초음파 가진장치(800)를 부가 설치한 것을 주요기술 구성요소로 한다.

이때, 공지된 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치는 선박해수 유입구(1)로 유입된 선박 평형수의 일부를 선박 평형수 펌프(2)를 이용하여 전기분해 반응기(3)로 펌핑해 주고, 가스분리기(4)에서 수소가스를 분리/배출하고 하부에 연결된 전해액 주입펌프(5)를 이용하여 생성된 차아염소산 농축액을 선박 평형수 탱크(6) 측으로 주입시켜 주는 방식을 갖는다.

이에 반하여 본 발명은 상기한 공지의 선박 평형수 처리장치 중 상기 제2감압밸브(700)와 선박 평형수 탱크(600) 사이에 연결된 배관 라인 상에 초음파 가진장치(800)를 부가 설치하여 배관 라인 상에서 배관 속을 통과하는 해수 내에 포함되어 있는 수중 생물의 세포벽을 초음파 가진장치(800)에서 발생되는 초음파를 통해 손상시켜 살균에 필요한 전기분해장치에 의해서 생성되어야 하는 할로겐 화합물의 농도를 감소시켜 줄 수 있도록 한 것이다.

따라서 상기 선박 해수 유입구(100)로 유입된 선박 평형수 중 그 일부는 선박 평형수 펌프(200)를 이용하여 전기분해 반응기(300)로 통과시킨 다음, 상기 가스분리기(400)에서 수소가스를 분리/배출하고 하부에 연결된 전해액 주입펌프(500)를 이용하여 생성된 차아염소산 농축액을 선박 평형수 펌프 토출배관부에 주입하게 되며, 선박 평형수 이송 주 배관에 초음파 가진장치(800)가 삽입되어, 배관을 통과하는 수중생물의 캐비테이션을 일으킨 후에 전기분해에 의한 살균과정을 거치고 선박 평형수 탱크(600)에 저장된다.

도 3은 본 발명 장치에서 초음파 가진장치(800)로 사용하여 초음파의 효과를 극대화하기 위한 설치 도표에 따른 튜브형 발진자의 구조 단면에 대해 한 열을 도식화한 개략도를 나타낸 것으로, 상기 초음파 가진장치(800)는 삽입부 전체가 진동하는 튜브(Tubular)형 발진자(801)를 포함한다.

이때, 상기 튜브형 발진자(801)는 발진용 전원을 공급하는 발진원(801a)과 배관 내에 삽입되어 수중 생물과 직접 접촉하는 발진기(801b)를 구비하고 있으며, 또한 상기 발진원(801a)의 크기(D1)와 초음파 가진장치(800) 주 배관의 크기(D0) 비에 따라 동일 단면선 상에 삽입되는 발진기의 개수는 상기한 표1에 표기한 바와 같이 정해진 값으로 제한된다.

즉, 수중생물이 발진기발진기(801b)의 가진에 의해 생성된 기포의 캐비테이션에 의한 사멸 효과를 높이기 위해 발진기에 의해 유효하게 처리되는 영역이 제한되므로 설치 개수와 위치가 중요하게 고려되어야 하므로 설치하는 기준을 제시한 것이다. 또한 동일 단면 선상에 설치되는 발진기는 발진원의 크기에 따라 상호 간섭되어 설치가 불가능한 경우가 생기므로 개수가 제한된다

예를 들어, 단면비(AR; D0/D1)가 2보다 작을 경우에는 발진기 개수(EA)는 1개를 설치하고, 좌/우 대칭형 발진기 개수(EA)는 2개를 설치하며, 단면비(AR; D0/D1)가 2보다는 크나 4 이하인 경우에는 발진기 개수(EA)는 2개 이하을 설치하고, 좌/우 대칭형 발진기 개수(EA)는 4개 이하을 설치하며, 단면비(AR; D0/D1)가 4보다는 크나 6 이하인 경우에는 발진기 개수(EA)는 3개 이하을 설치하고, 좌/우 대칭형 발진기 개수(EA)는 6개 이하을 설치하며, 단면비(AR; D0/D1)가 6보다는 크나 8 이하인 경우에는 발진기 개수(EA)는 4개 이하을 설치하고, 좌/우 대칭형 발진기 개수(EA)는 8개 이하을 설치하며, 단면비(AR; D0/D1)가 8보다는 크나 10 이하인 경우에는 발진기 개수(EA)는 5개 이하을 설치하고, 좌/우 대칭형 발진기 개수(EA)는 10개 이하을 설치하며, 단면비(AR; D0/D1)가 10보다는 크나 12 이하인 경우에는 발진기 개수(EA)는 6개 이하을 설치하고, 좌/우 대칭형 발진기 개수(EA)는 12개 이하을 설치하며, 단면비(AR; D0/D1)가 12보다는 크나 14 이하인 경우에는 발진기 개수(EA)는 7개 이하을 설치하고, 좌/우 대칭형 발진기 개수(EA)는 14개 이하을 설치하며, 단면비(AR; D0/D1)가 14보다 큰 경우에는 발진기 개수(EA)는 8개 이하을 설치하고, 좌/우 대칭형 발진기 개수(EA)는 16개 이하을 설치하면 된다.

또한, 상기 발진기(801b)의 배치위치도 동일 단면선 상의 배치 개수에 따라 중심선을 기준으로 상기한 표2에 표기한 바와 같이 정해진 데이터에 의해 결정되는데, 여기서 r1, r2, r3...의 숫자는 중심선에서의 먼 거리의 순서를 나타내고, r0는 주 배관의 반지름 즉, D0/2를 나타내게 되는데, 이는 단면 방향에서 봉 모양의 발진기에 의한 사멸 유효구간을 통과하도록 발진기의 배열을 구성하는 방법이다.

즉, 발전기 개수(EA)가 1개인 경우에는 r1 ≤ 0.5*r0가 되게 배치하고, 발전기 개수(EA)가 2개 이하인 경우에는 r1 ≤ 0.8*r0, r2 ≤ 0.3*r0가 되게 배치하며, 발전기 개수(EA)가 3개 이하인 경우에는 r1 ≤ 0.9*r0, r2 ≤ 0.6*r0, r3 ≤ 0.3*r0가 되게 배치하고, 발전기 개수(EA)가 4개 이하인 경우에는 r1 ≤ 0.9*r0, r2 ≤ 0.7*r0, r3 ≤ 0.5*r0, r4 ≤ 0.3*r0가 되게 배치하며, 발전기 개수(EA)가 5개 이하인 경우에는 r1 ≤ 0.9*r0, r2 ≤ 0.75*r0, r3 ≤ 0.6*r0, r4 ≤ 0.45*r0, r5 ≤ 0.3*r0가 되게 배치하고, 발전기 개수(EA)가 6개 이하인 경우에는 r1 ≤ 0.9*r0, r2 ≤ 0.8*r0, r3 ≤ 0.7*r0, r4 ≤ 0.6*r0, r5 ≤ 0.5*r0, r6 ≤ 0.4*r0가 되게 배치하며, 발전기 개수(EA)가 7개 이하인 경우에는 r1 ≤ 0.9*r0, r2 ≤ 0.8*r0, r3 ≤ 0.7*r0, r4 ≤ 0.6*r0, r5 ≤ 0.5*r0, r6 ≤ 0.4*r0, r7 ≤ 0.3*r0가 되게 배치하고, 발전기 개수(EA)가 8개 이하인 경우에는 r1 ≤ 0.9*r0, r2 ≤ 0.8*r0, r3 ≤ 0.7*r0, r4 ≤ 0.6*r0, r5 ≤ 0.5*r0, r6 ≤ 0.4*r0, r7 ≤ 0.3*r0, r8 ≤ 0.2*r0가 되게 배치하면 된다.

한편, 상기 초음파 가진장치(800)를 이용하여 초음파의 가진량을 확보하기 위하여 후단에 중첩시켜 튜브형 발진자(801)를 사용할 때는, 단면 선상 후단의 배열은 동일 배열을 14도 ~ 90도 범위에서 회전하여 설치하게 되며, 선박 평형수의 처리 유량에 따라 동일한 방법으로 배열을 중첩시켜 필요 초음파 가진량을 만족시킬 수 있도록 구성한다.

이때, 단면을 기준으로 1열 처리 만으로 사멸 성능을 만족시키지 못하는 경우 다음 열에서 동일한 방법으로 사멸을 위한 튜브형 발진자(801)를 가동하나, 이미 사멸된 영역을 통과한 유체를 중복 처리하는 경우 전체 시스템의 효율이 저하되므로 앞단에서 바이패스된 흐름에 중점을 두어 처리하는 것이 시스템의 효율 향상을 위해 중요하다.

따라서, 이런 효율 개선을 위한 방안으로 중첩 배열을 제안한 것이다.

또한, 상기 튜브형 발진자(801)의 구조는 발진기(801b)의 길이가 작거나 긴 경우에 있어서 좌우 대칭형 또는 흐름 방향으로의 삽입 각도를 변화시킴에 따라 달성될 수 있다.

즉, 발진기(801b)의 길이가 파이프 직경보다 크거나 적은 경우 축방향으로 경사로 설치하여 삽입하면 단면 방향에 대하여 동일한 효과를 달성할 수 있으며, 작은 경우도 대칭되는 반대편 지점에서 연장하면 양측을 서로 결합하면 동일한 효과를 달성할 수 있다.

또, 상기 튜브형 발진자(801)의 단면 형상이 원형이 아닌 경우에도 수력학적 지름을 기준으로 동일하게 적용된다.

즉, 원형이 아닌 사각덕트에서도 동일한 개념이 적용된다는 의미로 1면의 길이가 a인 사각덕트의 직경은 원형 덕트의 a와 동일하다는 개념이다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

100 : 선박 해수 유입구 200 : 선박 평형수 펌프
250, 700 : 제1 및 제2감압밸브 300 : 전기분해 반응기
300a : 전원공급장치 400 : 가스분리기
500 : 전해액 주입펌프 600 : 선박 평형수 탱크
800 : 초음파 가진장치 801 : 튜브형 발진자
801a : 발진원 801b : 발진기
900 : 제어부

Claims

선박 해수 유입구로 유입되는 원수의 일부를 제1감압밸브를 통해 전기분해 반응기로 공급시켜 줌과 동시에 제2감압밸브를 통해 선박 평형수 탱크로 공급하는 선박 평형수 펌프와; 원수를 전기분해 반응시켜 가스분리기에 전해수로 공급하는 전기분해 반응기와; 전기분해 반응기에 전류를 공급하는 전원공급장치와; 전기분해 반응기에서 생산된 전해수에 포함된 가스를 분리하기 하는 가스분리기와; 가스분리기에서 수소가스로 분리/배출되는 차아염소산 농축액을 선박 평형수 탱크로 주입시켜 주는 전해액 주입펌프와; 상기한 각 구성품의 구동을 제어하는 제어부로 구성된 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치에 있어서,
상기 제2감압밸브와 선박 평형수 탱크 사이에 연결된 배관 라인 상에 배관 속을 통과하는 해수 내에 포함되어 있는 수중 생물의 세포벽 손상을 촉진시켜 살균에 필요한 전기분해장치에 의해서 생성되어야 하는 할로겐 화합물의 농도를 감소해 주는 초음파 가진장치를 부가 설치하되,
상기 초음파 가진장치는 삽입부 전체가 진동하는 튜브(Tubular)형 발진자를 포함하며,
상기 튜브형 발진자는 발진용 전원을 공급하는 발진원과 배관 내에 삽입되어 수중 생물과 직접 접촉하는 발진기를 구비하고, 상기 초음파 가진장치로 튜브형 발진기를 설치할 때 발진원의 크기(D1)와 초음파 가진장치 주 배관의 크기(D0) 비에 따라 동일 단면선 상에 삽입되는 발진기의 개수는 하기하는 표1에서 정해진 값으로 제한한 것을 특징으로 하는 초음파 가진 장치를 이용한 전기분해방식 선박 평형수 처리장치의 성능 향상장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 발진기의 배치위치는 동일 단면선 상의 배치 개수에 따라 중심선을 기준으로 하기하는 표2에서 정해진 데이터에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 초음파 가진 장치를 이용한 전기분해방식 선박 평형수 처리장치의 성능 향상장치.

여기서 r1, r2, r3...의 숫자는 중심선에서의 먼 거리의 순서를 나타내고, r0는 주 배관의 반지름 즉, D0/2를 나타낸다.
청구항 1에 있어서,
초음파 가진량을 확보하기 위해 후단에 중첩시켜 튜브형 발진자를 사용할 때는, 상기 단면 선상 후단의 배열은 동일 배열을 14도 ~ 90도 범위에서 회전시켜 설치되며, 선박 평형수의 처리 유량에 따라 동일한 방법으로 배열을 중첩시켜 필요 초음파 가진량을 만족시키도록 한 것을 특징으로 하는 초음파 가진 장치를 이용한 전기분해방식 선박 평형수 처리장치의 성능 향상장치.
청구항 4에 있어서,
상기 튜브형 발진자의 구조는 발진기의 길이가 작거나 긴 경우에 있어서 좌우 대칭형 또는 흐름 방향으로의 삽입 각도를 변화시킴에 따라 달성될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 초음파 가진 장치를 이용한 전기분해방식 선박 평형수 처리장치의 성능 향상장치.
청구항 4에 있어서
상기 튜브형 발진자의 단면 형상이 원형이 아닌 경우에도 수력학적 지름을 기준으로 동일하게 적용한 것을 특징으로 하는 초음파 가진 장치를 이용한 전기분해방식 선박 평형수 처리장치의 성능 향상장치.