KR101804736B1

KR101804736B1 - 선박 평형수 처리장치

Info

Publication number: KR101804736B1
Application number: KR1020170132832A
Authority: KR
Inventors: 한주호
Original assignee: (주)가나플라텍
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2017-12-04
Also published as: WO2019074239A1

Abstract

본 발명은 선박 평형수 처리장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 해수로부터 유입되는 선박 평형수를 배출할 때 수행하는 잔류산화물의 중화 처리공정을 거치지 않고 플라즈마에 의한 수처리가 이루어지도록 한 구성으로 선박 평형수의 처리 효율성을 크게 증대시킬 수 있도록 한 선박 평형수 처리장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 선박 평형수가 유입되어 수처리가 이루어지도록 하는 반응수관과, 상기 반응수관의 내부에 전도체로 된 케닉스 믹서가 설치되되 케닉스 믹서의 외곽 테두리면은 절연층이 구비되어 있는 제1전극과, 상기 반응수관의 외부 둘레에 감겨진 금속 메쉬망으로 이루어진 제2전극과, 상기 제2전극과 이격되고 반응수관의 외부 둘레에 설치되어 플라즈마 포집공간부를 형성하는 하우징과, 상기 하우징의 일측단에 연결되어 플라즈마 포집공간부로 공기가 유입되도록 하는 공기공급부와, 상기 하우징의 타측단에 연결되어 플라즈마 포집공간부에 잔류되어 있는 플라즈마를 반응수관의 물 유입구로 이송시켜 플라즈마에 의한 수처리가 이루어지도록 하는 플라즈마 공급관이 구비되어 있는 선박 평형수 처리장치를 특징으로 한다.

Description

선박 평형수 처리장치 {Ballast water treatment system}

본 발명은 선박 평형수 처리장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 해수로부터유입되는 선박 평형수를 배출할 때 수행하는 잔류산화물의 중화 처리공정을 거치지 않고 플라즈마에 의한 수처리가 이루어지도록 한 구성으로 선박 평형수의 처리 효율성을 크게 증대시킬 수 있도록 한 선박 평형수 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박평형수는 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 형성된 평형수 저장탱크의 내부에 채우는 부력조정용 담수 또는 해수를 말하는 것이다.

상기와 같은 선박평형수에는 선박평형수를 채운 지역의 담수나 해수에 포함된 병원성균 및 플랑크톤 등의 각종 생물이 서식하고 있으므로, 이를 아무런 처리없이 타지역의 해안으로 배출시킬 경우 선박평형수로 인한 심각한 해양오염 및 생태계 파괴를 유발시킬 우려가 높게 된다.

이러한 상황에 입각하여, 1996년 미국에서는 국가 침입종 법률을 제정함으로서, 외래종을 침입자로 규정하여 선박평형수에 대한 관리와 통제를 의무화 하였으며, 호주에서는 검역법을 개정하여 선박평형수를 검역대상이 되는 수입화물로 규정하고 직접 검역을 실시하고 있다.

한편, 국제해사기구(IMO: International Maritime Organization)에서는 2004년 2월 국제협약을 체결하여 2009년부터 순차적으로 선박평형수의 살균처리에 필요한 장치를 선박에 탑재토록 하였으며, 이를 위반할 시에는 해당 선박의 입항을 전면 금지하도록 하였다.

따라서, 최근에 들어 선박평형수를 처리하기 위한 다양한 기술개발이 이루어지고 있는 바, 대표적인 것으로 오존 또는 전기분해를 이용한 선박평형수의 살균 및 정화처리 기술을 들 수 있으며, 특허 제10-1029623호, 특허 제10-1395634호, 특허 제1335264호, 특허 제10-1758330호 등이 개시되고 있다.

그러나, 상기와 같이 종래의 선박평형수 처리장치는 살균처리과정에서 총잔류산화물과 같은 독성물질이 생성되는 경우도 있으며, 이 독성물질은 보통 1일 ~ 5일정도 시간이 지나면 자연적으로 분해되기 때문에 장거리 운항을 하는 선박의 경우에는 문제가 되지는 않지만, 단거리 운항 또는 독성물질이 분해되지 않은 시점에서 선박평형수를 배출해야하는 비상상황에 문제점이 야기되었다.

즉, 선박평형수를 배출해야 하는 시점에서 살균처리된 선박평형수에 독성물질이 남아있는 경우 모두 자연분해될 때까지 배출을 할 수 없는바, 운항이 지연되거나, 선박평형수를 생성한 지역의 해수 상태에 따라 장시간방치해도 규정수치 이하로 분해되지 않는 경우가 발생될 수 있다.

이를 감안한 여러 가지 방안들이 제시되고 있기는 하지만 구조가 간단하면서 선박 평형수를 처리하고 배출할 때 수행하는 잔류산화물의 중화 처리공정을 거치지 않고 선박 평형수의 처리 효율성을 높일 수 있는 선박 평형수 처리수단이 요구되고 있다.

KR 제10-1029623호 KR 제10-1395634호 KR 제10-1335264호 KR 제10-1758330호

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 해수로부터 유입되는 선박 평형수의 처리시에 플라즈마에 의한 수처리가 이루어지도록 함과 아울러 설치 및 구조가 간단하면서 선박 평형수의 처리 효율성을 크게 증대시킬 수 있는 선박 평형수 처리장치를 제공함에 있다.

본 발명은 선박 평형수가 유입되어 수처리가 이루어지도록 하는 반응수관과, 상기 반응수관의 내부에 전도체로 된 케닉스 믹서가 설치되되 케닉스 믹서의 외곽 테두리면은 절연층이 구비되어 있는 제1전극과, 상기 반응수관의 외부 둘레에 감겨진 금속 메쉬망으로 이루어진 제2전극과, 상기 제2전극과 이격되고 반응수관의 외부 둘레에 설치되어 플라즈마 포집공간부를 형성하는 하우징과, 상기 하우징의 일측단에 연결되어 플라즈마 포집공간부로 공기가 유입되도록 하는 공기공급부와, 상기 하우징의 타측단에 연결되어 플라즈마 포집공간부에 잔류되어 있는 플라즈마를 반응수관의 물 유입구로 이송시켜 플라즈마에 의한 수처리가 이루어지도록 하는 플라즈마 공급관이 구비되어 있는 선박 평형수 처리장치를 특징으로 한다.

상기 반응수관은 일정길이의 알루미나 세라믹 튜브로 구비되되 해수로부터의 선박 평형수가 유입되는 유입구와, 수처리가 완료된 선박 평형수를 유출되는 유출구로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 제1전극의 케닉스 믹서는 전도체로 된 정적믹서의 일측에는 외부의 전원선이 연결되어 음전극이 인가되게 한 것을 특징으로 한다.

상기 제2전극은 케닉스 믹서의 길이와 대응된 반응수관의 외부 둘레에 감겨져 있고 불용성 전극소재로 된 금속 메쉬망에 전원선이 연결되어 양전극이 인가되게 한 것을 특징으로 한다.

상기 플라즈마 공급관은 공기공급부의 반대편에 위치한 하우징에 연결되어 플라즈마 포집공간부와 반응수관의 물 유입구가 연통되게 한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 해수로부터 반응수관으로 유입되는 선박 평형수가 반응수관의 유입구에서 플라즈마와 혼합됨과 아울러 반응수관의 케닉스 믹서에 의해 선박 평형수에 잔류된 유기물들을 분해하여 이온화하는 수처리가 이루어지고, 별도의 잔류산화물의 중화 처리공정을 거치지 않게 되어 선박 평형수의 처리 효율성을 크게 높일 수 있는 효과가 있다.

또, 본 발명은 선박 평형수를 처리하기 위한 구성수단이 간단한 구조적인 특징이 있고, 선박 평형수의 처리공정을 줄여 매우 경제적이고 경쟁력을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 선박 평형수 처리장치의 구성을 나타낸 단면 예시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에 따른 선박 평형수 처리장치는, 해수로부터 유입되는 선박 평형수를 처리할 때 종래와 같이 잔류산화물의 중화 처리공정을 거치지 않고 플라즈마에 의해 수처리가 이루어지도록 함에 있다.

본 발명은 선박 평형수가 유입되어 수처리가 이루어지는 반응수관(10), 반응수관(10)의 내부에 설치되는 제1전극(20), 반응수관(10)의 외부에 설치되는 제2전극(30), 제2전극에서 생성되는 플라즈마가 잔류되도록 하우징(40)으로 공간을 형성한 플라즈마 포집공간부(50), 플라즈마 포집공간부(50)로 공기압력을 불어넣는 공기공급부(60), 플라즈마 포집공간부(60)에 잔류된 플라즈마를 반응수관(10)의 물 유입구(11)로 이송하기 위한 플라즈마 공급관(70)으로 크게 나뉘어진다.

즉, 선박 평형수가 유입되어 수처리가 이루어지는 원통형 관로로 된 반응수관(10)이 구비되고, 상기 반응수관(10)의 내부에 전도체로 된 정적믹서인 케닉스 믹서(21)가 설치되되 케닉스 믹서(21)의 외곽 테두리면은 절연층(22)이 구비되어 있는 제1전극(20)이 설치되며, 상기 반응수관(10)의 외부 둘레에 망형으로 권취된 금속 메쉬망에서 플라즈마가 생성되도록 하는 제2전극(30)이 설치된다.

그리고, 상기 제2전극(30)과 이격되고 반응수관(10)의 외부 둘레에 제2전극(30)에서 생성된 플라즈마가 잔류될 수 있는 플라즈마 포집공간부(50)를 형성할 수 있도록 하우징(40)이 설치된다.

또, 상기 하우징(40)의 일측단에 연결되어 플라즈마 포집공간부(50)로 공기가 유입되도록 하는 공기공급부(60)가 구비되고, 상기 하우징(40)의 타측단에 연결되어 플라즈마 포집공간부(50)에 잔류되어 있는 플라즈마를 반응수관(10)의 물 유입구(11)로 이송시켜 반응수관(10)에서 플라즈마에 의한 수처리가 이루어지도록 하는 플라즈마 공급관(70)이 구비된다.

상기 반응수관(10)은 일정길이의 알루미나 세라믹 튜브로 구비되어 충격에도 파손되지 않는 강한 내구성을 유지할 수 있도록 되어 있고, 해수로부터의 선박 평형수가 유입되는 유입구(11)와, 반응수관(10)에서 수처리가 완료된 선박 평형수를 배출되는 유출구(12)로 이루어져 있다.

상기 제1전극(20)은 일정길이의 케닉스 믹서(21)로 구비되어 반응수관(10)으로 유입되는 선박 평형수가 소용돌이치는 와류작용으로 기포가 생성되도록 함과 아울러 기포와 기포, 기포와 물 입자의 충돌을 증대시킬 수 있도록 한다.

상기 케닉스 믹서(21)는 전도체로 된 정적믹서의 일측에는 외부의 전원선(20a)이 연결되어 음전극이 인가되게 한 구성으로 기포와 기포, 기포와 물 사이의 장벽에 전하를 전하를 전달하여 미세한 더스티 플라즈마를 물의 유속방향으로 진행, 소거를 반복하여 비행하는 과정을 통해 선박 평형수에 잔류된 유기물들을 분해하여 이온화하는 수처리가 이루어지도록 한다.

또, 케닉스 믹서(21)의 외곽 테두리면은 부도체로 된 절연물로 구비되어 있는 절연층(22)이 구비되어 반응수관(10)에 대전 현상이 발생되지 않도록 한다.

상기 제2전극(30)은 케닉스 믹서(21)의 길이와 대응된 반응수관(10)의 외부 둘레에 권취되고 불용성 전극소재로 된 금속 메쉬망에 전원선(30a)이 연결되어 양전극이 인가되도록 되어 있다.

상기 하우징(40)은 합성수지 또는 비전도성 금속으로 구비되고 반응수관(10)의 외부 둘레에 설치되어 제2전극(30)에 의해 생성된 플라즈마가 외부로 유출되지 않고 공간내에 잔류되도록 한 다음 선박 평형수를 수처리하기 위한 반응수관(10)으로 플라즈마를 공급할 수 있도록 하는 플라즈마 포집공간부(50)를 형성한다.

상기 공기공급부(60)는 플라즈마는 집단적으로 움직이고 이동하기 때문에 플라즈마 포집공간부(50)에 잔류하고 있는 플라즈마를 공기압력에 의해 반응수관(10)으로 이동시키기 위해 플라즈마 포집공간부(50)의 일측에 위치한 하우징(40)을 통해 유입된 공기압력을 반대편 타측 플라즈마 포집공간부(50)의 하우징(40)에 설치된 플라즈마 공급관(70) 방향으로 공기를 불어주는 작용으로 플라즈마 포집공간부(50)에 잔류된 플라즈마를 반응수관(10)에 이송 공급이 이루어질 수 있도록 한다.

상기 플라즈마 공급관(70)은 공기공급부(60)의 반대편에 위치한 하우징(40)에 연결되어 플라즈마 포집공간부(50)와 반응수관(10)의 물 유입구(11)가 연통되게 한 구성으로, 공기공급부(60)를 통해 유입되는 공기압력에 의해 플라즈마 포집공간부(50)에 잔류되어 있는 플라즈마를 반응수관(10)의 물 유입구(11)로 이송시켜 선박 평형수와 혼합되어 반응수관(10)에서 플라즈마에 의한 수처리가 이루어지도록 한다.

이와 같이 된 본 발명은 제1,2전극(20)(30)에 전원을 인가시키게 되면 제2전극(30)에서 플라즈마가 생성되어 플라즈마 포집공간부(50)가 잔류가 됨과 아울러 공기공급부(60)를 통해 플라즈마 포집공간부(50)로 공기압력을 불어넣게 되면 플라즈마 공급관(70)이 설치된 방향으로 플라즈마가 이동하면서 플라즈마 공급관(70)과 연결된 반응수관(10)의 물 유입구(11)로 플라즈마를 이송시키게 된다.

그리고 반응수관(10)의 물 유입구(11)를 통해 해수부터의 유입되는 선박 평형수는 플라즈마와 혼합됨과 아울러 반응수관(10)의 케닉스 믹서(21)를 통과하는 과정에서 케닉스 믹서(21)에 의해 선박 평형수를 와류시키는 작용으로 기포와 기포, 기포와 물입자의 충돌을 증진시키고, 제1,2전극(20)(30)에 의해 기포와 기포, 기포와 물 사이의 장벽에 전하를 전달하여 선박 평형수에 잔류된 유기물들을 분해하여 이온화하는 수처리가 이루어진 다음 유출구(12)를 통해 배출이 된다.

이와 같이 본 발명은 해수로부터 유입되는 선박 평형수를 배출할 때 반응수관(10)의 유입구(11)에서 유출구(12)로 배출되는 과정에서 반응수관(10)의 외부 둘레에 설치된 제2전극(30)에 의해 생성되는 플라즈마가 반응수관(10)의 유입구(11)에서 선박 평형수에 혼합됨과 아울러 반응수관(10)의 케닉스 믹서(21)에 의해 선박 평형수에 잔류된 유기물들을 분해하여 이온화하는 수처리가 이루어지고, 별도의 잔류산화물의 중화 처리공정을 거치지 않게 되어 선박 평형수의 처리 효율성을 크게 높일 수 있게 된다.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

10 : 반응수관 11 : 유입구
12 : 유출구 20 : 제1전극
20a : 전원선 21 : 케닉스 믹서
22 : 절연층 30 : 제2전극
30a : 전원선 40 : 하우징
50 : 플라즈마 포집공간부 60 : 공기공급부
70 : 플라즈마 공급관

Claims

선박 평형수가 유입되어 수처리가 이루어지도록 하는 반응수관(10)과,
상기 반응수관(10)의 내부에 전도체로 된 케닉스 믹서(21)가 설치되되 케닉스 믹서(21)의 외곽 테두리면은 절연층(22)이 구비되어 있는 제1전극(20)과,
상기 반응수관(10)의 외부 둘레에 감겨진 금속 메쉬망으로 이루어진 제2전극(30)과,
상기 제2전극(30)과 이격되고 반응수관(10)의 외부 둘레에 설치되어 플라즈마 포집공간부(50)를 형성하는 하우징(40)과,
상기 하우징(40)의 일측단에 연결되어 플라즈마 포집공간부(50)로 공기가 유입되도록 하는 공기공급부(60)와,
상기 하우징(40)의 타측단에 연결되어 플라즈마 포집공간부(50)에 잔류되어 있는 플라즈마를 반응수관(10)의 물 유입구로 이송시켜 플라즈마에 의한 수처리가 이루어지도록 하는 플라즈마 공급관(70)과,
상기 플라즈마 공급관(70)은 공기공급부(60)의 반대편에 위치한 하우징(40)에 연결되어 플라즈마 포집공간부(50)와 반응수관(10)의 물 유입구(11)가 연통되게 한 것을 특징으로 하는 선박 평형수 처리장치.
제 1항에 있어서,
상기 반응수관(10)은 일정길이의 알루미나 세라믹 튜브로 구비되되 해수로부터의 선박 평형수가 유입되는 유입구(11)와, 수처리가 완료된 선박 평형수를 유출되는 유출구(12)로 이루어진 것을 특징으로 하는 선박 평형수 처리장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1전극(20)의 케닉스 믹서(21)는 전도체로 된 정적믹서의 일측에는 외부의 전원선(20a)이 연결되어 음전극이 인가되게 한 것을 특징으로 하는 선박 평형수 처리장치.
제 1항에 있어서,
상기 제2전극(30)은 케닉스 믹서(21)의 길이와 대응된 반응수관(10)의 외부 둘레에 감겨져 있고 불용성 전극소재로 된 금속 메쉬망에 전원선(30a)이 연결되어 양전극이 인가되게 한 것을 특징으로 하는 선박 평형수 처리장치.
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