KR101805480B1

KR101805480B1 - 조수시스템 및 조수방법

Info

Publication number: KR101805480B1
Application number: KR1020110051934A
Authority: KR
Inventors: 박성철; 노승현; 조성균; 이은열
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2017-12-08
Also published as: KR20120133313A

Abstract

본 발명은 조수시스템 및 조수방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 등급별로 청수를 변환하여 각 등급별 청수를 각 소비처에 개별적으로 공급하는 조수시스템 및 조수 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 조수시스템은 선체 내에 설치되어 해수를 이용하여 청수를 생산하는 조수시스템으로, 상기 선체의 시체스트(sea chest, 1, 1a)에 연결된 제1이송배관(4, 4a) 상에 설치되어 해수를 펌핑하는 해수 공급펌프(5, 5a);상기 해수 공급펌프(5, 5a)의 하류측에 설치되어 공급되는 해수를 1차 청수로 변환하는 1차 조수유닛(10); 및 상기 1차 조수유닛(10)에 의해 생성된 1차 청수를 2차 청수로 변환하는 2차 조수유닛(20);을 포함하고, 상기 2차 청수는 상기 1차 청수 보다 높은 등급이며, 상기 1차 조수유닛(10)과 2차 조수유닛(20) 사이는 제2이송배관(6)을 통해 연결되고, 상기 제2이송배관(6)에는 하나 이상의 제1배출관(7, 7a)이 분기되며, 상기 2차 조수유닛(20)의 하류에는 제2배출관(25)이 연결되는 것;을 특징으로 한다.

Description

조수시스템 및 조수방법{FRESH WATER GENERATING SYSTEM AND GENERATING METHOD}

본 발명은 조수시스템 및 조수방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 등급별로 청수를 변환하여 각 등급별 청수를 각 소비처에 개별적으로 공급하는 조수시스템 및 방법에 관한 것이다.

선체는 상선, 화물선, 여객선 등과 같이 사람 또는 화물을 운반하기 위한 것이다. 이러한 선체 중에는 화물운송이 아니라 해양유전 등의 해상작업을 위한 시추선(drilling rigs), 드릴쉽(drill ship), 프로듀서(FPSO), 지원선체(support vessel) 등이 있다.

드릴쉽, 세미리그(semi-rig) 등과 같은 해양플랜트는 해상의 일정 지역에서 오랜기간 동안 운용되므로 음용수 및 장비운용 청수를 외부로부터 보급받기 어려우므로, 선체 내에서 해수를 이용하여 청수(fresh water)를 생산하는 조수시스템이 구비되어 있고, 이러한 조수시스템에는 역삼투압식, 저압 증발식 등이 있다.

청수는 그 등급별로 음용수, 잡용수, 기계급수 등과 같이 다양한 용도로 사용되고 잇다.

한편, 음용수, 잡용수 등에 대한 WHO의 권고사항은 용존고형물(TDS)이 600ppm으로, 음용수, 잡용수 등에 대해서는 높은 등급의 청수가 요구되지 않고 있다.

하지만, 종래의 조수시스템은 일률적으로 높은 등급의 청수를 생산하여 각 청수 소요처로 공급하도록 구성된다. 즉, 종래의 조수시스템은 1차 조수유닛을 거친 1차 청수(용존고형물(TDS)가 500ppm 이하인 청수)를 생산한 후에 1차 청수를 2차 조수유닛에서 2차 청수(용존고형물(TDS)가 10ppm 이하인 청수)로 변환하고, 이러한 높은 등급의 2차 청수를 음용수, 잡용수, 기계용수 등에 모두 사용하도록 구성되었다.

이와 같이, 종래의 조수시스템은 음용수, 잡용수의 용도에 높은 등급의 청수를 사용함에 따라 전체 시스템의 사이즈가 커서 선체 내에 많은 공간을 차지하는 단점이 있었다.

또한, 종래의 조수시스템은 예컨대, 100ton의 1차 청수가 2차 조수유닛에 의해 변환되는 도중에 25ton의 청수는 버려지고, 나머지 75ton만이 2차 청수로 변환되어 사용됨에 따라 그 에너지 낭비가 심한 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 각 청수를 용도에 따라 다른 등급별로 생산하여 각 소요처로 공급함으로써 전체 시스템의 사이즈를 대폭 감소시킴과 더불어 그 에너지의 낭비를 줄일 수 있는 조수시스템 및 조수방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은, 선체 내에 설치되어 해수를 이용하여 청수를 생산하는 조수시스템으로, 상기 선체의 시체스트(sea chest, 1, 1a)에 연결된 제1이송배관(4, 4a) 상에 설치되어 해수를 펌핑하는 해수 공급펌프(5, 5a);상기 해수 공급펌프(5, 5a)의 하류측에 설치되어 공급되는 해수를 1차 청수로 변환하는 1차 조수유닛(10); 및 상기 1차 조수유닛(10)에 의해 생성된 1차 청수를 2차 청수로 변환하는 2차 조수유닛(20);을 포함하고, 상기 2차 청수는 상기 1차 청수 보다 높은 등급이며, 상기 1차 조수유닛(10)과 2차 조수유닛(20) 사이는 제2이송배관(6)을 통해 연결되고, 상기 제2이송배관(6)에는 하나 이상의 제1배출관(7, 7a)이 분기되며, 상기 2차 조수유닛(20)의 하류에는 제2배출관(25)이 연결되는 것;을 특징으로 하는 조수시스템을 제공한다.

상기 1차 조수유닛(10)은 하나 이상의 역삼투압식 모듈(40, 40a) 및 상기 역삼투압식 모듈 각각의 상류측에 설치되는 고압펌프(14, 14a)를 포함하는 것;을 특징으로 한다.

상기 역삼투압식 모듈(40, 40a)은 2개의 멤브레인 필터가 2단(two stage) 구조로 연결되는 것;을 특징으로 한다.

상기 역삼투압식 모듈(40, 40a)에는 세정유닛(Clean In Place, CIP, 30)이 연결되고, 상기 세정유닛(30)은 세정제가 저장된 세정제 탱크(31) 및 상기 역삼투압식 모듈 측으로 세정제를 공급하는 세정제 공급펌프(32)를 포함하는 것;을 특징으로 한다.

상기 역삼투압식 모듈(40, 40a)의 하류 측에는 상기 역삼투압식 모듈을 통과한 청수 내의 염도를 측정하는 제1염도측정센서(17, 17a)가 설치되는 것;을 특징으로 한다.

상기 2차 조수유닛(20)은 제2이송배관(6)의 단부에 설치된 버퍼탱크(21), 상기 버퍼탱크의 하류 측에 설치된 이송펌프(22), 및 상기 이송펌프의 하류 측에 설치된 2차 멤브레인 필터(23)를 포함하고, 상기 2차 멤브레인 필터에는 제2배출관(25)이 연결되는 것;을 특징으로 한다.

상기 2차 멤브레인 필터(23)의 하류 측에는 상기 2차 멤브레인 필터를 통과한 1차 청수 내의 염도를 측정하는 제2염도측정센서(24)가 설치되는 것;을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선체 내에 설치되어 해수를 이용하여 청수를 생산하는 조수방법에 있어서, 상기 선체 외부로부터 공급되는 해수를 1차 청수로 변환하는 1차청수생성단계;상기 1차 조수유닛에 의해 생성된 1차 청수를 2차 청수로 변환하는 2차청수생성단계;를 포함하되, 상기 2차 청수는 상기 1차 청수 보다 높은 등급이며, 상기 1차 청수는 음용수 내지 잡용수로 사용되며, 상기 2차 청수는 기계용수로 사용되는 것;을 특징으로 하는 조수방법을 제공한다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 각 청수를 용도에 따라 다른 등급별로 생산하여 각 소요처로 공급함으로써 전체 시스템의 사이즈를 대폭 감소시킴과 더불어 그 에너지의 낭비를 줄일 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조수시스템을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조수시스템을 도시한다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 조수시스템은 선체의 시체스트(1, 1a)에 연결된 제1이송배관(4, 4a) 상에 설치되어 해수를 펌핑하는 해수 공급펌프(5, 5a), 해수 공급펌프(5, 5a)의 하류측에 설치되어 공급되는 해수를 이용하여 청수를 생성하는 1차 조수유닛(10), 및 1차 조수유닛(10)에서 배출되는 일부의 1차 청수를 2차 청수로 변환하는 2차 조수유닛(20)을 포함한다.

선체의 시체스트(1, 1a)에는 해수를 선체 내로 도입하는 도입배관(2, 2a)이 각각 연결된다. 한편, 도 1의 실시예에 따르면, 선체에는 2개 이상의 시체스트(1, 1a)가 구비되어 있고, 각 시체스트(1, 1a)는 선체의 좌현 및 우현 측에 각각 설치될 수도 있다. 이에 각 시체스트(1, 1a)에는 2개 이상의 도입배관(2, 2a)이 각각 연결된 것을 예시한다.

그리고, 2개 이상의 도입배관(2, 2a)은 합류배관(3)을 통해 합류되고, 이 합류배관(3)에는 2개 이상의 제1이송배관(4, 4a)으로 분기된다. 즉, 합류배관(3)측에 2개 이상의 제1이송배관(4, 4a)이 병렬로 연결된다.

각 제1이송배관(4, 4a)에는 해수 공급펌프(5, 5a)가 각각 설치되고, 해수 공급펌프(5, 5a)는 시체스트(1, 1a)로 유입되는 해수를 1차 조수유닛(10)으로 공급하도록 구성된다.

1차 조수유닛(10)은 해수를 1차 청수로 변환하도록 구성된다. 이러한 1차 조수유닛(10)은 다양한 방식의 청수 생성메커니즘이 적용될 수 있지만, 본 실시예에서는 역삼투압식 모듈(40, 40a)을 가진 역삼투압식 조수유닛을 예시한다.

1차 조수유닛(10)은 각 제1이송배관(4, 4a) 상에 개별적으로 설치된 2 이상의 역삼투압 모듈(40, 40a) 및 각 역삼투압식 모듈(40, 40a)의 상류측에 개별적으로 설치된 2 이상의 고압펌프(14, 14a)를 포함한다.

역삼투압식 모듈(40, 40a)은 역삼투압원리에 의해 해수 내의 염분을 추출하여 분리하는 하나 이상의 역삼투압식 멤브레인 필터(41, 42; 41a, 42a)을 포함한다. 특히, 본 실시예에서는 역삼투압식 모듈(40, 40a)은 2개의 역삼투압식 멤브레인 필터(41, 42; 41a, 42a)가 2단 구조(two stage)로 연결됨으로써 청수의 생산율을 높이도록 구성될 수 있다. 그외에도 현장 여건에 따라 역삼투압식 모듈(40, 40a)은 1단 구조(single stage), 2열 구조(two pass) 등과 같이 다양하게 변경될 수도 있다.

고압펌프(14, 14a)는 역삼투압식 모듈(40, 40a)의 상류측에 배치되어 해수를 고압으로 역삼투압식 모듈(40, 40a)측으로 가압하도록 구성된다.

그외에도 조수유닛(10)은 여재 필터(media filter; 11, 11a), 케미컬 도즈(chemical dose; 12, 12a), 카트리지 필터(cartride filer; 13, 13a)를 구비한다.

여재 필터(11, 11a)는 해수 내의 콜로이드(colloid), 현탁물(suspended solids) 등을 제거하도록 구성된다.

케미컬 도즈(12, 12a)는 해수의 전처리 효율을 극대화함과 더불어 역삼투압 모듈(40, 40a)의 성능 유지를 위하여 anti scalant와 같은 화학약품을 공급하도록 구성된다.

카트리지 필터(13, 13a)는 해수 내에 있는 입자상 물질, 기타 이물질을 제거함으로써 고압펌프(14, 14a) 및 역삼투압식 모듈(40, 40a)을 보호하도록 구성된다.

역삼투압식 모듈(40, 40a)에는 상기 역삼투압식 모듈(40, 40a)의 멤브레인 필터(41, 42; 41a, 42a)를 세정하는 세정유닛(Cleaning In Place; CIP, 30)이 설치된다. 세정유닛(30)은 장시간 운영에 따른 멤브레인 필터(41, 42; 41a, 42a)의 표면에 잔류하는 실트(Silt), 콜로이드성 물질, 유기물, 미생물 그리고 스케일 등의 오염 물질을 세정한다. 이러한 세정유닛(30)은 세정제가 저장된 세정제 탱크(31) 및 세정제를 공급하는 세정제 공급펌프(32)를 가진다.

또한, 역삼투압식 모듈(40, 40a)의 하류측에는 역삼투압식 모듈(40, 40a)에서 생성된 청수 내의 염도를 측정하는 제1염도측정센서(17, 17a)가 설치되고, 이 염도측정센서(17, 17a)에 의해 역삼투압식 모듈(40, 40a)의 세정조건, 청수의 생산량 등을 적절히 조절할 수 있다.

한편, 2 이상의 제1이송배관(4, 4a)은 1차 조수유닛(10)의 하류측에서 제2이송배관(6)측에 합류되고, 제2이송배관(6)은 2차 조수유닛(20)측으로 연장된다. 이에, 1차 조수유닛(10)과 2차 조수유닛(20)은 제2이송배관(6)에 의해 연결된다.

1차 조수유닛(10)과 2차 조수유닛(20) 사이의 제2이송배관(6) 상에는 하나 이상의 제1배출관(7, 7a)이 분기되고, 각 제1배출관(7, 7a)에는 1차 청수저장탱크(8, 8a)가 각각 설치된다. 이에, 1차 조수유닛(10)에 의해 TDS 43,000ppm의 해수가 TDS 500ppm 이하의 1차 청수로 변환되고, 이러한 1차 청수 중의 일부가 제1배출관(7, 7a)을 거쳐 1차 청수저장탱크(8, 8a) 측에 저장된 후에 음용수, 잡용수 등의 사용처로 공급된다.

2차 조수유닛(20)은 제2이송배관(6)의 단부에 설치된 버퍼탱크(21, buffer tank), 버퍼탱크(21)의 하류 측에 설치된 이송펌프(22), 및 이송펌프(22)의 하류 측에 설치된 2차 멤브레인 필터(23)를 포함한다.

2차 조수유닛(20)의 하류 즉, 2차 멤브레인 필터(23)의 하류 측에는 제2배출관(25)이 연결되고, 제2배출관(25)의 단부에는 2차 청수저장탱크(9)측에 연결된다.

이러한 2차 조수유닛(20)에 의해 TDS 500ppm 이하의 1차 청수가 TDS 10ppm 이하의 2차 청수로 변환되고, 이러한 2차 청수는 제2배출관(25)을 거쳐 2차 청수저장탱크(9) 측에 저장된 후에 기계용수의 사용처로 공급된다.

2차 멤브레인 필터(23)의 하류 측에는 2차 멤브레인 필터(23)를 통과한 2차 청수 내의 염도를 측정하는 제2염도측정센서(24)가 설치되고, 제2염도측정센서(24)에 의해 2차 멤브레인 필터(23)의 세정조건, 청수의 생산량 등을 적절히 조절할 수 있다.

본 발명에 의한 조수방법은, 선체 내에 설치되어 해수를 이용하여 청수를 생산하는 조수방법으로서, 1차청수생성단계와 2차청수생성단계;를 포함한다.

1차청수생성단계는 선체 외부로부터 공급되는 해수를 1차 청수로 변환하며, 2차청수생성단계는 1차 조수유닛에 의해 생성된 1차 청수를 2차 청수로 변환한다.

1차청수생성단계에 의해 생성되는 1차 청수는 2차청수생성단계에 의해 생성되는 2차 청수보다 등급이 낮으며(예를 들어, 1차 청수는 TDS가 500ppm 이하이며, 2차 청수는 TDS가 10ppm 이하), 1차 청수는 음용수 내지 잡용수로 사용되고, 2차 청수는 기계용수로 사용된다.

1차 청수 및 2차 청수의 생성방법은 상술한 바와 같으므로 자세한 설명은 생략한다.

이상과 같은 본 발명의 구성에 의해, TDS 43,000ppm의 해수가 1차 조수유닛(10)에 의해 TDS 500ppm의 1차 청수로 변환되고, 이러한 1차 청수의 일부는 제1배출관(7, 7a)을 통해 1차 청수저장탱크(8, 8a)에 저장된 후에 음용수, 잡용수의 사용처로 공급될 수 있고, 1차 청수의 나머지는 제2이송배관(6)을 거쳐 2차 조수유닛(20)으로 이송된다.

2차 조수유닛(20)에 의해 TDS 500ppm의 1차 청수가 TDS 10ppm의 2차 청수로 변화되고, 이러한 높은 등급의 2차 청수는 제2배출관(25)을 거쳐 2차 청수저장탱크(9)에 저장된 후에 기계용수의 사용처로 공급된다.

이상과 같은 본 발명은, 각 청수를 용도에 따라 다른 등급별로 생산하여 각 소요처로 공급함으로써 전체 시스템의 사이즈를 대폭 감소시킴과 더불어 그 에너지의 낭비를 줄일 수 있는 장점이 있다.

1, 1a: 시체스트 2, 2a: 도입배관
3: 합류배관 4, 4a: 제1이송배관
5, 5a: 해수공급펌프 6: 제2이송배관
7, 7a: 제1배출관 8, 8a: 1차 청수저장탱크
9: 2차 청수저장탱크 10: 1차 조수유닛
11, 11a: 여재필터 12, 12a: 케미컬 도즈
13, 13a: 카트리지 필터 14, 14a: 고압펌프
17, 17a: 제1염도측정센서 20: 2차 조수유닛
21: 버퍼탱크 22: 이송펌프
23: 2차 멤프레인 필터 24: 제2염도측정센서
25: 제2배출관 30: 세정유닛
31: 세정제 탱크 32: 세정제 공급펌프
40, 40a: 역삼투압식 모듈 41, 41a, 42, 42a: 멤브레인 필터

Claims

선체 내에 설치되어 해수를 이용하여 청수를 생산하는 조수시스템으로,
상기 선체의 시체스트(sea chest, 1, 1a)에 연결된 제1이송배관(4, 4a) 상에 설치되어 해수를 펌핑하는 해수 공급펌프(5, 5a);
상기 해수 공급펌프(5, 5a)의 하류측에 설치되어 공급되는 해수를 1차 청수로 변환하는 1차 조수유닛(10); 및
상기 1차 조수유닛(10)에 의해 생성된 1차 청수를 2차 청수로 변환하는 2차 조수유닛(20);을 포함하고,
상기 2차 청수는 상기 1차 청수보다 높은 등급이며,
상기 등급이 낮은 1차 청수를 필요로 하는 1차 청수 수요처;
상기 등급이 높은 2차 청수를 필요로 하는 2차 청수 수요처;
상기 1차 조수유닛(10)과 2차 조수유닛(20)을 연결하며, 상기 1차 조수유닛(10)에서 변환된 1차 청수가 상기 2차 조수유닛(20)으로 흐르는 제2 이송배관(6);
상기 제2 이송배관(6)으로부터 분기되어 상기 1차 청수 수요처로 연결되며 상기 1차 청수 중 적어도 일부가 상기 1차 청수 수요처로 흐르는 제1 배출관(7, 7a); 및
상기 2차 조수유닛(20)으로부터 상기 2차 청수 수요처로 연결되며 상기 2차 청수가 상기 2차 청수 수요처로 흐르는 제2 배출관(25);을 더 포함하여,
서로 다른 등급의 청수를 필요로 하는 서로 다른 수요처로 서로 다른 등급의 청수를 각각 공급할 수 있는, 조수시스템.
청구항 제1항에 있어서,
상기 1차 조수유닛(10)은 하나 이상의 역삼투압식 모듈(40, 40a) 및 상기 역삼투압식 모듈 각각의 상류측에 설치되는 고압펌프(14, 14a)를 포함하는 것;
을 특징으로 하는 조수시스템.
청구항 제2항에 있어서,
상기 역삼투압식 모듈(40, 40a)은 2개의 멤브레인 필터가 2단(two stage) 구조로 연결되는 것;
을 특징으로 하는 조수시스템.
청구항 제3항에 있어서,
상기 역삼투압식 모듈(40, 40a)에는 세정유닛(Clean In Place, CIP, 30)이 연결되고, 상기 세정유닛(30)은 세정제가 저장된 세정제 탱크(31) 및 상기 역삼투압식 모듈 측으로 세정제를 공급하는 세정제 공급펌프(32)를 포함하는 것;
을 특징으로 하는 조수시스템.
청구항 제4항에 있어서,
상기 역삼투압식 모듈(40, 40a)의 하류 측에는 상기 역삼투압식 모듈을 통과한 청수 내의 염도를 측정하는 제1염도측정센서(17, 17a)가 설치되는 것;
을 특징으로 하는 조수시스템.
청구항 제1항에 있어서,
상기 2차 조수유닛(20)은 제2이송배관(6)의 단부에 설치된 버퍼탱크(21), 상기 버퍼탱크의 하류 측에 설치된 이송펌프(22), 및 상기 이송펌프의 하류 측에 설치된 2차 멤브레인 필터(23)를 포함하고, 상기 2차 멤브레인 필터에는 제2배출관(25)이 연결되는 것;
을 특징으로 하는 조수시스템.
청구항 제6항에 있어서,
상기 2차 멤브레인 필터(23)의 하류 측에는 상기 2차 멤브레인 필터를 통과한 1차 청수 내의 염도를 측정하는 제2염도측정센서(24)가 설치되는 것;
을 특징으로 하는 조수시스템.
선체 내에 설치되어 해수를 이용하여 청수를 생산하는 조수방법에 있어서,
상기 선체 외부로부터 공급되는 해수를 1차 조수유닛에서 1차 청수로 변환하는 1차청수생성단계;
상기 1차 조수유닛에 의해 생성된 1차 청수를 2차 조수유닛으로 공급하여 2차 청수로 변환하는 2차청수생성단계;를 포함하되,
상기 2차 청수는 상기 1차 청수 보다 높은 등급이며,
상기 낮은 등급의 1차 청수는 1차 청수를 필요로 하는 1차 청수 수요처로 공급하고,
상기 2차 조수유닛에서는 상기 1차 청수를 이용하여 높은 등급의 2차 청수를 생산하여, 높은 등급의 2차 청수는 2차 청수를 필요로 하는 2차 청수 수요처로 공급함으로써,
서로 다른 등급의 청수를 요구하는 서로 다른 수요처로 서로 다른 등급의 청수를 각각 공급하는, 조수방법.