KR101722718B1 - 선박 밸러스트수의 tro 분석장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박의 밸러스트수 배관을 따라 유동하는 해수를 샘플링하여 이를 믹싱바디로 공급하는 동시에, 시약저장통으로부터 버퍼 시약과 DPD 시약을 각각 믹싱바디로 공급하여 해수와 시약이 혼합된 시료액을 조성하며, 이와 같이 조성된 시료액을 광분석기의 시료저장용기로 공급시키는 한편, 시료저장용기의 양측에 배치된 LED 광원과 광필터 및 수광소자를 이용하여 시료액의 색상을 측정하고, 해당 데이터값을 기초로 TRO 농도를 분석토록 하되, 샘플링된 해수가 믹싱바디의 노즐통로를 통과하는 과정에서 시약과 1차 혼합되도록 하고, 믹싱바디의 출구통로 내측에 설치된 믹싱로터를 통과하는 과정에서 해수와 시약이 최종 혼합되도록 하는 방식으로 해수와 시약을 매우 균일하게 혼합시켜 분석에 최적화된 시료액을 조성시킬 수 있도록 하며, 시료액과의 접촉시 해수유입 차단신호를 전송하는 센서 및 스위치 수단을 시료저장용기의 상단측에 추가로 제공하여 해수와 시약의 혼합비율을 보다 정확하게 맞출 수 있도록 하는 한편, 솔레노이드 펌프를 이용하여 시약의 정량 공급 또한 가능토록 함으로서, 밸러스트수중의 TRO 농도를 한층 더 정확하게 분석하여 측정데이터의 신뢰도를 크게 향상시키고, 오존이나 전기분해 또는 약품 등을 이용한 밸러스트수 살균장치의 올바른 피드백 제어를 달성할 수 있도록 한 선박 밸러스트수의 TRO 분석장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 선박의 밸러스트수 배관을 따라 유동하는 해수를 샘플링하여 이를 믹싱바디로 공급하는 동시에, 시약저장통으로부터 버퍼 시약과 DPD 시약을 각각 믹싱바디로 공급하여 해수와 시약이 혼합된 시료액을 일차 조성하며, 이와 같이 조성된 시료액을 광분석기의 시료저장용기로 공급시키는 한편, 시료저장용기의 양측에 배치된 LED 광원과 광필터 및 수광소자를 이용하여 시료액의 색상을 측정하고, 해당 데이터값을 색상표(색 계조에 따라 염소 레벨을 나타낸 표)와 비교하여 밸러스트수중의 TRO 농도를 분석토록 한 선박 밸러스트수의 TRO 분석장치에 관한 것이다.
일반적으로 밸러스트수(Ballast Water)는 선박으로부터 화물을 하역시킨 상태 또는 선박에 적재된 화물의 량이 매우 적은 상태에서 선박을 운행할 경우, 선박이 균형을 잃는 것을 방지할 수 있도록 선박의 저부 양측에 설치된 밸러스트탱크의 내부에 채우는 부력조정용 담수 또는 해수를 말하는 것이다.
상기와 같은 밸러스트수에는 밸러스트수를 채운 지역의 담수나 해수에 포함된 병원성균 및 플랑크톤 등의 각종 미생물이 서식하고 있으므로, 이를 아무런 처리없이 타지역의 수역으로 배출시킬 경우 밸러스트수로 인한 심각한 해양오염 및 생태계 파괴를 유발시킬 우려가 높게 된다.
위와 같은 상황에 입각하여, 1996년 미국에서는 국가 침입종 법률을 제정함으로서, 외래종을 침입자로 규정하여 밸러스트수에 대한 관리와 통제를 의무화 하였으며, 호주에서는 검역법을 개정하여 밸러스트수를 검역대상이 되는 수입화물로 규정함은 물론, 이에 대한 직접 검역을 실시하고 있다.
한편, 국제해사기구(IMO: International Maritime Organization)에서는 2004년 2월 국제협약을 체결하여 2009년부터 순차적으로 밸러스트수의 살균 및 정화처리에 필요한 장치를 선박에 탑재토록 하였으며, 이를 위반할 시에는 해당 선박의 입항을 전면 금지토록 하였다.
이로 인하여, 최근에 들어서는 선박용 밸러스트수를 살균처리하기 위한 다양한 기술개발이 이루어지고 있으며, 그 대표적인 예로서 오존(Ozone: 03) 가스 또는 자외선(UV: Ultraviolet)을 이용한 밸러스트수의 살균처리와, 전기분해방식을 이용한 밸러스트수의 살균처리와, 화학약품의 주입에 의한 밸러스트수의 살균처리 등을 들 수 있다.
상기와 같은 밸러스트수의 살균처리 방식중에서 오존이나 전기분해 또는 화학약품의 주입에 의한 살균처리시, 해당 처리장치가 정상적으로 작동하여 밸러스트수를 배출하는지의 여부, 즉 밸러스트수가 IMO의 기준에 부합하도록 처리되었는지의 여부를 검사할 필요가 있으며, 이러한 검사방법으로서 밸러스트수중에 포함된 총 잔류 산화물(TRO: Total Residual Oxidant)의 농도를 측정 및 분석하는 방식이 가장 보편화되어 있다.
상기와 같이 선박의 밸러스트수에 포함된 TRO 농도를 측정 및 분석하는 방법은, 일정량의 채수가 유입되는 플로우셀(Flow cell)의 내부에 전극을 배치하고, 해당 전극 사이의 전자(전압,전류) 발생량을 기초로 TRO 농도를 측정하는 전기화학식 측정방법과, DPD(N, N-Diethyl-p-Phenylenediamine) 시약을 밸러스트수 샘플과 혼합하여 시료액을 조성한 다음, 해당 시료액으로부터 발현되는 색상을 색상표(색 계조에 따라 염소 레벨을 나타낸 표)와 비교하여 TRO 농도를 측정하는 DPD 광분석법을 대표적인 예로 들 수 있다.
전자에 해당하는 전기화학식 측정방법은 TRO 센서 자체를 밸러스트수 배관에 장착시켜 TRO 농도를 실시간으로 신속히 측정할 수 있는 장점을 제공하는 반면, TRO 농도의 세밀하고 정확한 측정이 다소 어려운 단점이 있고, 후자에 해당하는 DPD 광분석법은 TRO 농도를 세밀한 수준까지 정확하게 측정할 수 있는 장점을 제공하는 반면, 회분식(Batch type)의 처리방식과 측정후 수반되는 투명시료용기의 린싱작업으로 인하여 측정시간이 다소 오래 걸리는 단점이 있다.
상기와 같이 DPD 시약을 이용한 TRO 분석방법은 도 1에서와 같이, 선박의 밸러스트수 배관(해수공급라인)을 따라 유동하는 해수를 샘플링하여 이를 믹싱바디로 공급하는 동시에, 시약저장통으로부터 버퍼 시약과 DPD 시약을 각각 믹싱바디로 공급하여 해수와 시약이 혼합된 시료액을 조성하며, 이와 같이 조성된 시료액을 광분석기의 시료저장용기로 공급시키는 한편, 시료저장용기의 양측에 배치된 LED(19) 광원과 광필터(20) 및 수광소자(21)를 이용하여 시료액의 색상을 측정하고, 해당 데이터값을 기초로 TRO 농도를 분석토록 한 것이다.
상기 버퍼(Buffer) 시약은 pH를 안정화시키는 기능을 수행하고, 상기 DPD 시약은 할로젠 원소, 예를 들어 Cl(염소) 이나 Br(브롬) 등의 원소를 만나면 특정 색상을 발현하는 인디케이터(Indicator) 기능을 수행하며, 1회의 측정작업이 완료된 이후에는 시료저장용기에 저장된 시료액을 드레인(배출)시킨 다음, 시료저장용기로 해수만을 주입시켜 시료저장용기를 세척하는 린싱작업을 수행하는 식으로 하여 측정작업과 린싱작업이 교대로 번갈아가며 이루어진다.
상기와 같이 DPD 시약을 이용한 TRO 분석방법에 있어 가장 중요한 부분은 샘플링된 해수(밸러스트수)를 시약 성분과 균일하게 혼합시키도록 하는 한편, 해수와 시약의 혼합비율(시약의 농도)을 정확하게 맞추어 줌으로서, 분석에 최적화된 시료액을 조성시키는 것이며, 이를 위하여 DPD식 TRO 분석장치에는 해수와 시약의 믹싱(Mixing) 기능 및 메인밸브를 통한 시료저장용기로의 해수 유입량 제어기능이 부가되어 있다.
그러나, 기존의 DPD식 TRO 분석장치에 적용된 믹싱기능은 해수와 시약을 혼합시키는 믹싱바디의 내부에 금속구를 투입시켜 전기적인 조작으로 금속구가 믹싱바디의 내부에서 요동되도록 하는 방식이 됨에 따라, 해수와 시약의 혼합시간이 추가로 소요되어 분석시간의 불필요한 지연이 유발됨은 물론이고, 요구하는 수준으로 해수와 시약을 균일하게 혼합시키기가 어려운 문제점이 있었다.
이와 더불어, 기존의 DPD식 TRO 분석장치에 적용된 해수유입량의 제어기능 역시 메인밸브의 개방시간을 제어하는 시간차 방식이었는 바, 밸러스트수 배관의 내부압력이 수시로 변동되는 점을 감안할 때, 이러한 시간차 제어방식으로는 해수유입량을 보다 정밀하게 조정하여 해수와 시약의 혼합비율을 정확하게 맞추는 것이 매우 어려운 문제점이 있었다.
다시 말해서, TRO 분석장치의 컨트롤유닛에 입력된 메인밸브의 개방시간에 맞추어 메인밸브를 정확하게 제어한다 하더라도, 밸러스트수 배관의 내부압력이 낮은 경우에는 정량보다 적은 량의 해수가 유입되어 시약의 혼합비율이 상대적으로 높아지고, 밸러스트수 배관의 내부압력이 높은 경우에는 정량보다 많은 량의 해수가 유입되어 시약의 혼합비율이 상대적으로 낮아지게 된다는 것이다.
이러한 상황이 발생하게 되면, 해수와 시약이 혼합된 시료액으로부터 발현되는 색상이 허용오차범위를 벗어나는 수준의 변동폭을 가지게 되므로, 해당 시료액의 색상을 기준으로 TRO 농도를 측정한 데이터의 신뢰도가 크게 저하됨은 물론이고, 해당 데이터를 기초로 한 밸러스트수 처리장치의 피드백 제어 또한 정확하게 이루어지지 못함으로서, IMO의 기준에 부합되는 수준으로 밸러스트수가 처리되지 못하는 결과를 초래하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 밸러스트수 배관으로부터 메인밸브를 거쳐 샘플링된 해수가 믹싱바디의 노즐통로를 통과하는 과정에서 시약과 1차 혼합되도록 하고, 믹싱바디의 출구통로 내측에 설치된 믹싱로터를 통과하는 과정에서 해수와 시약이 최종 혼합되도록 하는 방식으로 해수와 시약을 매우 균일하게 혼합시켜 분석에 최적화된 시료액을 조성시킬 수 있도록 하며, 시료액과의 접촉시 메인밸브의 차단신호를 전송하는 센서 및 스위치 수단을 시료저장용기의 상단측에 추가로 제공하여 해수와 시약의 혼합비율을 보다 정확하게 맞출 수 있도록 하는 한편, 솔레노이드 펌프를 이용하여 시약의 정량 공급 또한 가능토록 함으로서, 밸러스트수중의 TRO 농도를 한층 더 정확하게 분석하여 측정데이터의 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있는 TRO 분석장치를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서의 본 발명은, 밸러스트수가 유동하는 배관으로부터 해수유입관을 거쳐 일정량의 해수를 샘플링하기 위한 메인밸브와, 상기 메인밸브로부터 연장되는 해수공급관이 연결 설치되는 한편, 버퍼 시약과 DPD 시약이 각각 저장된 2개의 시약저장통으로부터 연장되는 시약공급튜브가 연결 설치되는 믹싱바디와, 상기 믹싱바디로부터 연장되는 시료공급관이 연결 설치되는 광분석기와, 상기 각각의 시약저장통으로부터 믹싱바디의 내부로 시약을 공급하는 펌프기구와, 장치의 제어를 위한 컨트롤유닛을 포함하여서 이루어지며, 상기 메인밸브와 시료공급관에는 드레인배관이 각각 연결 설치되고, 상기 시료공급관과 연결된 드레인배관에는 드레인밸브가 설치되며, 상기 광분석기는 투명한 소재의 시료저장용기가 용기커버의 내부에 설치되는 한편, 상기 시료저장용기의 양측에 LED와 광필터와 수광소자가 각각 배치된 것이고, 상기 시료공급관은 시료저장용기 하단의 입출포트와 연결 설치된 선박 밸러스트수의 TRO 분석장치에 있어서, 상기 믹싱바디에는 입구통로와 노즐통로와 믹싱통로와 출구통로가 순차적으로 연이어진 형태의 통로구멍이 중심부를 따라 관통 형성되며, 상기 입구통로와 출구통로는 동일한 내경을 가지는 한편, 상기 믹싱통로는 노즐통로보다 크고 입,출구통로보다 작은 내경을 가지도록 형성되며, 상기 입구통로와 출구통로상에 해수공급관과 시료공급관이 각각 연결 설치되는 한편, 상기 시약공급튜브는 믹싱바디를 거쳐 믹싱통로의 좌,우 양측에 각각 하나씩 연결 설치되고, 상기 출구통로의 내부에는 시료믹서가 조립 설치되며, 상기 시료믹서는 시료액의 유동이 가능하도록 지지살 형태의 전,후방 커버를 가지는 로터케이싱과, 상기 로터케이싱의 중심부를 관통하여 조립 설치되는 회전지지핀과, 상기 회전지지핀상에 조립 설치되어 시료액의 유동에 따라 로터케이싱의 내부에서 축회전하는 믹싱로터로 구성됨을 특징으로 한다.
이와 더불어, 상기 시료저장용기의 상단측에는 밀폐캡이 조립 설치되고, 상기 밀폐캡에는 시료액과의 접촉시 메인밸브의 차단신호를 컨트롤유닛으로 전송하는 하나의 접촉센서와 한 쌍의 전극봉이 수직 방향으로 관통 설치되며. 상기 접촉센서의 하단부는 시료액 유입량의 허용편차에 해당하는 간격을 두고 각각의 전극봉 하단부보다 낮은 위치에 배치되는 것을 특징으로 하며, 상기 펌프기구는 솔레노이드 바디와, 상기 솔레노이드 바디의 상부면 중앙측에서 상,하로 이동하는 승하강로드와, 상기 솔레노이드 바디의 상부측에 설치되고 2개의 시약공급튜브를 소정 간격으로 평행하게 배치시키는 튜브지지대와, 상기 승하강로드의 좌,우 양측에 고정 설치되어 해당 시약공급튜브를 선택적으로 압축시키는 푸싱블록이 포함된 정량토출식 솔레노이드 펌프가 되며, 상기 튜브지지대의 하측부에는 푸싱블록의 상,하 이동을 위한 작동공간이 제공되는 한편, 상기 튜브지지대의 중앙부에는 승하강로드의 가이드구멍이 관통 형성되고, 상기 각각의 시약공급튜브는 작동공간의 상단면 양측부를 따라 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 믹싱바디를 거쳐 해수가 시료저장용기로 공급되는 과정에서 노즐통로 구조에 의한 시약의 인젝터(Injector)식 1차 혼입(混入)과 믹싱로터에 의한 시약의 소용돌이 교반식 2차 혼합이 자동적으로 수행됨에 따라, 해수와 시약을 매우 균일하게 혼합시켜 분석에 최적화된 시료액을 조성시킬 수 있는 효과를 제공함은 물론이고, 해수와 시약의 혼합시간이 추가로 소요되지 아니하므로 기존의 DPD식 TRO 분석장치와 비교하여 분석시간을 보다 더 단축시킬 수 있는 효과를 제공한다.
특히, 시료저장용기에 장착된 1차 리미트 스위치(Limit switch)로서의 접촉센서가 시료액과의 접촉과 동시에 메인밸브의 차단신호를 컨트롤유닛으로 전송하는 한편, 접촉센서의 고장이나 오작동시 2차 리미트 스위치로서의 전극봉이 메인밸브의 차단신호를 컨트롤유닛으로 전송하는 수위차 제어방식을 적용함으로서, 메인밸브의 개방시간을 제어하였던 기존의 시간차 제어방식과 비교하여 밸러스트수 배관의 내부압력과 관계없이 해수의 유입량을 정량조건에 맞추어 보다 정밀하게 제어할 수 있는 효과를 제공한다.
상기와 같은 수위차 제어와 더불어 시약의 공급 역시 솔레노이드 펌프를 이용하여 정밀한 수준의 정량토출이 가능토록 함으로서, 해수와 시약의 혼합비율 및 시료액으로부터 발현되는 색상이 항상 허용오차의 범위내에 놓이도록 하여 측정데이터의 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있음은 물론이고, 해당 데이터를 기초로 한 밸러스트수 처리장치의 피드백 제어 또한 정확하게 이루어지도록 함으로서, IMO의 기준에 부합되는 수준의 밸러스트수 처리가 가능토록 하는 등의 매우 유용한 효과를 제공하는 것이다.
도 1은 DPD 시약을 이용한 TRO 분석방법을 나타내는 개략적인 모식도.
도 2는 본 발명에 따른 선박 밸러스트수의 TRO 분석장치를 나타내는 분해사시도.
도 3은 도 2의 요부 발췌 외관사시도.
도 4는 도 3의 다른 각도에서 본 외관사시도.
도 5는 도 3의 정면도.
도 6은 도 3의 일부 절개 배면도.
도 7은 도 3의 평단면도.
도 8은 믹싱바디의 측단면도.
도 9는 도 8의 외관사시도.
도 10은 도 9의 분해사시도.
도 11은 광분석기의 분해사시도.
도 12는 광분석기의 측단면도.
도 13의 (가) 및 (나)는 솔레노이드 펌프의 사용 상태 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 선박 밸러스트수의 TRO 분석장치를 나타내는 분해사시도.
도 3은 도 2의 요부 발췌 외관사시도.
도 4는 도 3의 다른 각도에서 본 외관사시도.
도 5는 도 3의 정면도.
도 6은 도 3의 일부 절개 배면도.
도 7은 도 3의 평단면도.
도 8은 믹싱바디의 측단면도.
도 9는 도 8의 외관사시도.
도 10은 도 9의 분해사시도.
도 11은 광분석기의 분해사시도.
도 12는 광분석기의 측단면도.
도 13의 (가) 및 (나)는 솔레노이드 펌프의 사용 상태 단면도.
이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 TRO 분석장치 역시 마찬가지로 도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 밸러스트수가 유동하는 배관으로부터 해수유입관(3a)을 거쳐 일정량의 해수를 샘플링하기 위한 메인밸브(3)와, 상기 메인밸브(3)로부터 연장되는 해수공급관(3b)이 연결 설치되는 한편, 버퍼 시약과 DPD 시약이 각각 저장된 2개의 시약저장통(5)(6)으로부터 연장되는 시약공급튜브(5a)(6a)가 연결 설치되는 믹싱바디(4)와, 상기 믹싱바디(4)로부터 연장되는 시료공급관(4a)이 연결 설치되는 광분석기(8)와, 상기 각각의 시약저장통(5)(6)으로부터 믹싱바디(4)의 내부로 시약을 공급하는 펌프기구와, 장치의 제어를 위한 컨트롤유닛(11)을 기본적인 구성요소로 포함하여서 이루어진다.
상기 각각의 부품은 바닥판과 벽체판 형태를 이루는 2개의 장착판(2)(2a)상에 설치된 상태로 전방면이 개구된 육면체 형상의 장치케이싱(1) 내부로 삽입 설치되고, 상기 장치케이싱(1)의 개구된 전방면에는 커버판(1a)이 조립 설치되며, 상기 커버판(1a)에는 TRO 분석장치(10)의 세팅과 조작 및 가동 상태의 확인 등을 위하여 각종 스위치 수단이나 모니터 수단이 제공될 수 있고, TRO 분석장치(10)에서 측정된 데이터값은 선박용 밸러스트수 처리장치의 피드백 제어에 활용된다.
상기 메인밸브(3)에는 믹싱바디(4)와 광분석기(8)를 통한 해수의 샘플링 과정에서 초과되는 유입량 만큼을 외부로 자동 배출시키기 위한 드레인배관(3c)이 연결 설치되고, 상기 시료공급관(4a)에는 측정작업이 완료된 시료액을 광분석기(8)로부터 외부로 배출시킬 수 있도록 드레인밸브(9)를 구비하는 드레인배관(8a)이 수직 하방으로 연결 설치되어 있으며, 상기 해수유입관(3a)과 각각의 드레인배관(3c) (8a)이 연결되는 장착판(2) 부분 및 이에 대응하는 장치케이싱(1)의 바닥면에는 해수의 유입과 배출 및 시료액의 배출을 위한 구멍이 형성됨은 물론이다.
도면상 상기 메인밸브(3)와 펌프기구 및 각각의 시약저장통(5)(6)이 바닥측 장착판(2)상에 수직 방향으로 설치되어 있고, 상기 광분석기(8)와 컨트롤유닛(11) 및 드레인밸브(9)는 벽체형 장착판(2a)의 상,하부측에 걸쳐 배치되어 있으며, 상기 믹싱바디(4)는 메인밸브(3)의 상부측에 배치되어 있고, 상기 펌프기구는 별도의 펌프브라켓(7a)에 의하여 추가로 지지되도록 이루어져 있는 바, 도면에 도시된 각 부품의 배치상태는 하나의 대표적인 일례에 불과한 것으로서, 이외에도 다양한 배치방식이 적용될 수 있음을 밝혀두는 바이다.
또한, 상기 메인밸브(3)와 드레인밸브(9)는 컨트롤유닛(11)에 의하여 제어가 가능한 솔레노이드 밸브를 사용하되, 해수에 대한 내부식성을 고려하여 적절한 사용수명을 보장할 수 있는 제품을 선택하는 것이 바람직하고, 상기 해수공급관(3b) 및 드레인배관(8a)의 연결부 이전 위치에 해당하는 시료공급관(4a)에는 필요시 역류차단용 체크밸브가 추가로 설치될 수도 있으며, 상기 컨트롤유닛(11)은 TRO 분석장치(10)의 가동 및 제어에 필요한 각종 전기,전자부품을 집약시켜 놓은 상태로 미도시된 케이블에 의하여 선박용 제어시스템과 접속시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 1요부에 해당하는 믹싱바디(4)의 세부적인 구성은 도 8 내지 도 10에 걸쳐 도시된 바와 같이, 입구통로(14a)와 노즐통로(14b)와 믹싱통로(14c)와 출구통로(14d)가 순차적으로 연이어진 형태의 통로구멍(14)이 중심부를 따라 관통 형성되어 있으며, 상기 입구통로(14a)와 출구통로(14d)는 동일한 내경을 가지는 한편, 상기 믹싱통로(14c)는 노즐통로(14b)보다 크고 입,출구통로(14a)(14d)보다 작은 내경을 가지도록 형성되어 있다.
다시 말해서, 각 통로의 내경 치수범위는 입구통로(14a)＝출구통로(14d)＞믹싱통로(14c)＞노즐통로(14b)가 된다는 것이며, 입구통로(14a)와 출구통로(14d)는 반드시 동일한 내경을 가질 필요는 없고 믹싱통로(14c)보다 큰 직경의 범위내에서 서로 유사한 치수를 가지는 정도이면 충분하며, 상기 입구통로(14a)와 출구통로(14d)상에 해수공급관(3b)과 시료공급관(4a)이 각각 연결 설치되고, 상기 시약공급튜브(5a)(6a)는 믹싱바디(4)에 형성된 튜브연결구멍(4b)을 거쳐 믹싱통로(14c)의 좌,우 양측에 각각 하나씩 연결 설치된다.
이와 더불어, 상기 출구통로(14d)의 내부에는 시료믹서(15)가 조립 설치되는 바, 상기 시료믹서(15)는 시료액의 유동이 가능하도록 지지살 형태의 전,후방 커버를 가지는 로터케이싱(15a)과, 상기 로터케이싱(15a)의 중심부를 관통하여 조립 설치되는 회전지지핀(15c)과, 상기 회전지지핀(15c)상에 조립 설치되어 시료액의 유동에 따라 로터케이싱(15a)의 내부에서 축회전하는 믹싱로터(Mixing rotor)(15b)로 구성된다.
따라서, 상기 로터케이싱(15a) 부분이 출구통로(14d)의 내측에 끼움식 또는 조립식으로 고정 설치되는 것이며, 도면상 열십자(十) 형태의 지지살이 로터케이싱(15a)의 전,후방 커버를 이루는 것으로 도시되어 있으나, 시료액의 유동에 지장을 초래하지 않으면서도 중심부측에 회전지지핀(15c)의 조립이 가능한 것이라면 어떠한 형태의 커버구조가 적용되더라도 무방하고, 상기 믹싱로터(15b) 역시 시료액의 유동에 편승하여 프로펠러식으로 회전할 수 있는 구조라면 도면에 도시된 형태 이외의 다른 여러 가지 형태가 적용될 수 있다.
본 발명의 제 2요부에 해당하는 구성요소로서 상기 광분석기(8)는 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 투명한 소재, 예를 들어 강화유리 등의 소재로 제작된 시료저장용기(18)가 받침대(16)의 중앙부에 수직 방향으로 설치되고, 상기 받침대(16)의 상부면에는 시료저장용기(18)의 보호 및 차광(遮光)을 위한 사각통 형상의 용기커버(17)가 조립 설치되며, 상기 용기커버(17)의 상부면에는 접촉센서(12)와 전극봉(13) (13a)의 선단 부분이 외부로 노출되도록 개구부(17b)가 형성되어 있다.
그리고, 상기 용기커버(17)의 일측에는 광필터(20)와 수광소자(21)의 장착을 위한 장착구멍(17a)이 형성되어 있고, 그 맞은편에 해당하는 용기커버(17)의 내측에 LED(19) 광원이 배치되어 있으며, 상기 시료저장용기(18)의 하단부에는 시료액의 유입과 배출 및 린싱작업용 해수의 유입과 배출을 위한 입출포트(18b)가 돌출 형성되어 있고, 상기 받침대(16)의 바닥면에는 시료저장용기(18)의 입출포트(18b)를 시료공급관(4a)과 연결시키기 위한 개구부(16a)가 제공되어 있다.
상기 접촉센서(12)와 전극봉(13)(13a)은 시료액과의 접촉시 메인밸브(3)의 차단신호를 컨트롤유닛(11)으로 전송하는 리미트 스위치(Limit switch)의 기능을 수행하는 것으로서, 접촉센서(12)의 경우는 시료액과의 접촉시 자체 기전력을 발생시켜 해당 신호를 컨트롤유닛(11)으로 전송하고, 상기 전극봉(13)(13a)은 시료액과의 접촉시 컨트롤유닛(11)으로 소정의 전류가 인가되도록 하는 것이므로 2개의 전극봉(13)(13a)이 하나의 세트를 이루게 되며, 상기 접촉센서(12)와 각각의 전극봉(13)(13a)은 미도시된 케이블에 의하여 컨트롤유닛(11)과 접속 설치된다.
상기와 같이 리미트 스위치의 기능을 수행하는 접촉센서(12)와 한 쌍의 전극봉(13)(13a)이 시료저장용기(18)의 상단에 조립된 밀폐캡(18a)을 관통하여 시료저장용기(18)의 내측 상단부로 삽입되도록 하되, 상기 접촉센서(12)의 하단부가 시료액 유입량, 즉 해수 유입량의 허용편차에 해당하는 간격을 두고 각각의 전극봉(13) (13a) 하단부보다 낮은 위치에 배치되도록 함으로서, 상기 접촉센서(12)가 1차 리미트 스위치의 기능을 수행하고, 상기 전극봉(13)(13a)이 2차 리미트 스위치의 기능을 수행하도록 이루어져 있다.
물론, 각각의 전극봉(13)(13a) 하단부가 접촉센서(12)의 하단부보다 아래에 위치토록 함으로서, 각각의 전극봉(13)(13a)이 1차 리미트 스위치의 기능을 수행하고, 상기 접촉센서(12)가 2차 리미트 스위치의 기능을 수행하도록 하는 것도 가능하지만, 응답성이 우수한 접촉센서(12)를 1차 리미트 스위치로 설치하여 놓은 상태에서, 상기 전극봉(13)(13a)은 접촉센서(12)의 고장이나 오작동에 따른 대비차원으로 활용하는 것이 보다 더 바람직하다고 볼 수 있다.
본 발명의 제 3요부에 해당하는 구성요소로서 상기 펌프기구는 도 13에 도시된 바와 같이, 솔레노이드 바디(22)와, 상기 솔레노이드 바디(22)의 상부면 중앙측에서 상,하로 이동하는 승하강로드(23)와, 상기 솔레노이드 바디(22)의 상부측에 설치되고 2개의 시약공급튜브(5a)(6a)를 소정 간격으로 평행하게 배치시키는 튜브지지대(24)와, 상기 승하강로드(23)의 좌,우 양측에 고정 설치되어 해당 시약공급튜브(5a)(6a)를 선택적으로 압축시키는 푸싱블록(Pushing block)(23a)이 포함된 정량토출식 솔레노이드 펌프(7)가 된다.
상기 튜브지지대(24)의 하측부에는 푸싱블록(23a)의 상,하 이동을 위한 작동공간(24a)이 제공되는 한편, 상기 튜브지지대(24)의 중앙부에는 승하강로드(23)의 가이드구멍(24b)이 관통 형성되고, 상기 각각의 시약공급튜브(5a)(6a)는 작동공간(24a)의 상단면 양측부를 따라 배치되는 바, 상기 각각의 푸싱블록(23a)은 시약공급튜브(5a)(6a)의 손상을 방지하면서도 시약공급튜브(5a)(6a)의 정확한 압축 및 이완(압축해제) 작동이 가능하도록 원형의 단면을 가지도록 하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 방식의 솔레노이드 펌프(7)를 사용하게 되면, 솔레노이드 바디(22)로 인가되는 전원을 ON/OFF시켜 승하강로드(23)가 푸싱블록(23a)과 함께 작동공간(24a)의 내부에서 상,하로 이동되도록 함과 동시에, 각각의 시약공급튜브(5a) (6a)가 도 13의 (가) 및 (나)에서와 같이 튜브지지대(24) 및 해당 푸싱블록(23a)의 사이에서 주기적으로 압축 및 이완되도록 하는 과정을 거침에 따라, 각각의 시약저장통(5)(6)으로부터 믹싱바디(4)를 통한 시약의 정량토출식 공급이 가능하게 되는 것이며, 상기 솔레노이드 바디(22) 역시 미도시된 케이블에 의하여 컨트롤유닛(11)과 접속 설치된다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 따르면, 믹싱바디(4)를 거쳐 해수가 시료저장용기(18)로 공급되는 과정에서 노즐통로(14b) 구조에 의한 시약의 인젝터(Injector)식 1차 혼입(混入)과 믹싱로터(15b)에 의한 시약의 소용돌이 교반식 2차 혼합이 자동적으로 수행됨에 따라, 해수와 시약을 매우 균일하게 혼합시켜 분석에 최적화된 시료액을 조성시킬 수 있음은 물론이고, 해수와 시약의 혼합시간이 추가로 소요되지 아니하므로 기존의 DPD식 TRO 분석장치와 비교하여 분석시간을 보다 더 단축시키는 것이 가능하다.
특히, 시료저장용기(18)에 장착된 1차 리미트 스위치(Limit switch)로서의 접촉센서(12)가 시료액과의 접촉과 동시에 메인밸브(3)의 차단신호를 컨트롤유닛(11)으로 전송하는 한편, 접촉센서(12)의 고장이나 오작동시 2차 리미트 스위치로서의 전극봉(13)(13a)이 메인밸브(3)의 차단신호를 컨트롤유닛(11)으로 전송하는 수위차 제어방식을 적용함으로서, 메인밸브(3)의 개방시간을 제어하였던 기존의 시간차 제어방식과 비교하여 밸러스트수 배관의 내부압력과 관계없이 해수의 유입량을 정량조건에 맞추어 보다 정밀하게 제어하는 것이 가능하다.
상기와 같은 수위차 제어와 더불어 시약의 공급 역시 솔레노이드 펌프(7)를 이용하여 정밀한 수준의 정량토출이 가능하게 됨으로서, 해수와 시약의 혼합비율 및 시료액으로부터 발현되는 색상이 항상 허용오차의 범위내에 놓이도록 하여 측정데이터의 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있음은 물론이고, 해당 데이터를 기초로 한 밸러스트수 처리장치의 피드백 제어 또한 정확하게 이루어지도록 함으로서, IMO의 기준에 부합되는 수준의 밸러스트수 처리가 가능하게 되는 것이다.
1 : 장치케이싱 1a : 커버판 2,2a : 장착판
3 : 메인밸브 3a : 해수유입관 3b : 해수공급관
3c,8a : 드레인배관 4 : 믹싱바디 4a : 시료공급관
4b : 튜브연결구멍 5,6 : 시약저장통 5a,6a : 시약공급튜브
7 : 솔레노이드 펌프 7a : 펌프브라켓 8 : 광분석기
9 : 드레인밸브 10 : TRO 분석장치 11 : 컨트롤유닛
12 : 접촉센서 13,13a : 전극봉 14 : 통로구멍
14a : 입구통로 14b : 노즐통로 14c : 믹싱통로
14d : 출구통로 15 : 시료믹서 15a : 로터케이싱
15b : 믹싱로터 15c : 회전지지핀 16 : 받침대
16a,17b : 개구부 17 : 용기커버 17a : 장착구멍
18 : 시료저장용기 18a : 밀폐캡 18b : 입출포트
19 : LED 20 : 광필터 21 : 수광소자
22 : 솔레노이드 바디 23 : 승하강로드 23a : 푸싱블록
24 : 튜브지지대 24a : 작동공간 24b : 가이드구멍
3 : 메인밸브 3a : 해수유입관 3b : 해수공급관
3c,8a : 드레인배관 4 : 믹싱바디 4a : 시료공급관
4b : 튜브연결구멍 5,6 : 시약저장통 5a,6a : 시약공급튜브
7 : 솔레노이드 펌프 7a : 펌프브라켓 8 : 광분석기
9 : 드레인밸브 10 : TRO 분석장치 11 : 컨트롤유닛
12 : 접촉센서 13,13a : 전극봉 14 : 통로구멍
14a : 입구통로 14b : 노즐통로 14c : 믹싱통로
14d : 출구통로 15 : 시료믹서 15a : 로터케이싱
15b : 믹싱로터 15c : 회전지지핀 16 : 받침대
16a,17b : 개구부 17 : 용기커버 17a : 장착구멍
18 : 시료저장용기 18a : 밀폐캡 18b : 입출포트
19 : LED 20 : 광필터 21 : 수광소자
22 : 솔레노이드 바디 23 : 승하강로드 23a : 푸싱블록
24 : 튜브지지대 24a : 작동공간 24b : 가이드구멍
Claims (3)
- 밸러스트수가 유동하는 배관으로부터 해수유입관(3a)을 거쳐 일정량의 해수를 샘플링하기 위한 메인밸브(3)와, 상기 메인밸브(3)로부터 연장되는 해수공급관(3b)이 연결 설치되는 한편, 버퍼 시약과 DPD 시약이 각각 저장된 2개의 시약저장통(5)(6)으로부터 연장되는 시약공급튜브(5a)(6a)가 연결 설치되는 믹싱바디(4)와, 상기 믹싱바디(4)로부터 연장되는 시료공급관(4a)이 연결 설치되는 광분석기(8)와, 상기 각각의 시약저장통(5)(6)으로부터 믹싱바디(4)의 내부로 시약을 공급하는 펌프기구와, 장치의 제어를 위한 컨트롤유닛(11)을 포함하여서 이루어지며, 상기 메인밸브(3)와 시료공급관(4a)에는 드레인배관(3c)(8a)이 각각 연결 설치되고, 상기 시료공급관(4a)과 연결된 드레인배관(8a)에는 드레인밸브(9)가 설치되며, 상기 광분석기(8)는 투명한 소재의 시료저장용기(18)가 용기커버(17)의 내부에 설치되는 한편, 상기 시료저장용기(18)의 양측에 LED(19)와 광필터(20)와 수광소자(21)가 각각 배치된 것이고, 상기 시료공급관(4a)은 시료저장용기(18) 하단의 입출포트(18b)와 연결 설치된 선박 밸러스트수의 TRO 분석장치(10)에 있어서,
상기 믹싱바디(4)에는 입구통로(14a)와 노즐통로(14b)와 믹싱통로(14c)와 출구통로(14d)가 순차적으로 연이어진 형태의 통로구멍(14)이 중심부를 따라 관통 형성되며, 상기 입구통로(14a)와 출구통로(14d)는 동일한 내경을 가지는 한편, 상기 믹싱통로(14c)는 노즐통로(14b)보다 크고 입,출구통로(14a)(14d)보다 작은 내경을 가지도록 형성되며,
상기 입구통로(14a)와 출구통로(14d)상에 해수공급관(3b)과 시료공급관(4a)이 각각 연결 설치되는 한편, 상기 시약공급튜브(5a)(6a)는 믹싱바디(4)를 거쳐 믹싱통로(14c)의 좌,우 양측에 각각 하나씩 연결 설치되고, 상기 출구통로(14d)의 내부에는 시료믹서(15)가 조립 설치되며,
상기 시료믹서(15)는 시료액의 유동이 가능하도록 지지살 형태의 전,후방 커버를 가지는 로터케이싱(15a)과, 상기 로터케이싱(15a)의 중심부를 관통하여 조립 설치되는 회전지지핀(15c)과, 상기 회전지지핀(15c)상에 조립 설치되어 시료액의 유동에 따라 로터케이싱(15a)의 내부에서 축회전하는 믹싱로터(15b)로 구성됨을 특징으로 하는 선박 밸러스트수의 TRO 분석장치. - 제 1항에 있어서, 상기 시료저장용기(18)의 상단측에는 밀폐캡(18a)이 조립 설치되고, 상기 밀폐캡(18a)에는 시료액과의 접촉시 메인밸브(3)의 차단신호를 컨트롤유닛(11)으로 전송하는 하나의 접촉센서(12)와 한 쌍의 전극봉(13)(13a)이 수직 방향으로 관통 설치되며.
상기 접촉센서(12)의 하단부는 시료액 유입량의 허용편차에 해당하는 간격을 두고 각각의 전극봉(13)(13a) 하단부보다 낮은 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 선박 밸러스트수의 TRO 분석장치. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 펌프기구는 솔레노이드 바디(22)와, 상기 솔레노이드 바디(22)의 상부면 중앙측에서 상,하로 이동하는 승하강로드(23)와, 상기 솔레노이드 바디(22)의 상부측에 설치되고 2개의 시약공급튜브(5a)(6a)를 소정 간격으로 평행하게 배치시키는 튜브지지대(24)와, 상기 승하강로드(23)의 좌,우 양측에 고정 설치되어 해당 시약공급튜브(5a)(6a)를 선택적으로 압축시키는 푸싱블록(23a)이 포함된 정량토출식 솔레노이드 펌프(7)가 되며,
상기 튜브지지대(24)의 하측부에는 푸싱블록(23a)의 상,하 이동을 위한 작동공간(24a)이 제공되는 한편, 상기 튜브지지대(24)의 중앙부에는 승하강로드(23)의 가이드구멍(24b)이 관통 형성되고, 상기 각각의 시약공급튜브(5a)(6a)는 작동공간(24a)의 상단면 양측부를 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 선박 밸러스트수의 TRO 분석장치.
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| KR1020160035787A KR101722718B1 (ko) | 2016-03-25 | 2016-03-25 | 선박 밸러스트수의 tro 분석장치 |
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| KR101722718B1 true KR101722718B1 (ko) | 2017-04-03 |
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