KR101851465B1 - 선박 외부 평형수 전용처리 시스템 - Google Patents

선박 외부 평형수 전용처리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박 외부 평형수 전용처리 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 평형수 내의 해양생물을 처리하는 처리 장치를 구비하지 못한 선박에 대해서 외부에서 평형수를 처리하기 위한 '선박 외부 평형수 전용처리 시스템 및 방법'에 관한 것이다.
본 발명의 일실시 예에 따른 선박 외부 평형수 전용처리 시스템은 대상 선박의 밸러스트 탱크에 있는 평형수를 살균 처리하여 해상에 배출할 수 있고, 선박 평형수 처리장치 및 이를 탑재한 해상 이동수단으로 구성한다.
또한, 본 발명에서 제안하는 선박 평형수 처리장치는, 흡입관을 통해 상기 대상 선박의 평형수를 유입하는 흡입펌프와, 상기 흡입펌프에서 의해서 흡입된 평형수를 저장하는 제1 저장탱크와, 상기 제1 저장탱크에 있는 평형수를 100마이크론 스텐레스메쉬(SUS Mesh) 필터로 걸러내는 제1 전처리필터와, 상기 제1 전처리필터에서 걸러진 평형수를 50마이크론 스텐레스메쉬(SUS Mesh) 필터로 걸러내는 제2 전처리필터와, 상기 제2 전처리필터에서 걸러진 평형수를 플라즈마 방전 반응을 이용하여 살균하는 플라즈마살균장치와, 상기 플라즈마살균장치를 통과한 평형수를 전기분해하여 차아염소산(HClO)으로 살균하는 전기분해살균장치와, 상기 전기분해살균장치를 통과한 평형수를 자외선램프에서 방출되는 자외선으로 살균하는 자외선살균장치와, 상기 자외선살균장치를 통과한 평형수를 저장하는 제2 저장탱크, 및 상기 제2 저장탱크에 저장된 평형수를 5 ~ 10마이크론 필터로 걸러내어 배출관을 통해 외부로 배출하는 후전처리필터를 포함한다.

Description

선박 외부 평형수 전용처리 시스템{Ship external ballast water treatment processing system}
본 발명은 선박 외부 평형수 전용처리 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 평형수 내의 해양생물을 처리하는 처리 장치를 구비하지 못한 선박에 대해서 외부에서 평형수를 처리하기 위한 '선박 외부 평형수 전용처리 시스템 및 방법'에 관한 것이다.
유조선, 컨테이너선 또는 LNG 화물선과 같은 대형 선박의 경우 선박의 안정성 및 균형을 확보하기 수단으로서 선박의 내부에 밸러스트(Ballast) 탱크를 구비하고 있다. 통상적으로 펌프를 이용하여 주변의 해수를 필요에 따라 밸러스트 탱크로 유입 또는 유출시키게 되는데, 이와 같이 선박의 밸런스(balance)를 맞추기 위한 해수(혹은 담수)를 평형수(ballast water, 밸러스트 수라고도 함)라 한다.
즉, 화물이 하역되는 경우에는 평형수가 밸러스트 탱크로 유입되도록 하고, 화물이 적재되는 경우에는 밸러스트 탱크에 저장되어 있던 평형수가 배출되도록 하여 선박의 밸런스를 맞출 수 있다.
한편, 평형수를 저장한 선박은 제1 국의 해수를 다른 해양 환경의 제2 국의 해양으로 배출하기도 한다. 평형수는 유입하는 지역의 해수이므로 평형수에는 해수에 포함되어 있는 각종 이물질이나 플랑크톤 등의 미생물, 세균 등이 포함된다.
제1 국에서 유입된 평형수가 전혀 다른 환경의 제2 국의 해양에 배출되는 경우, 제1 국의 각종 이물질 또는 미생물 및 세균, 그 밖의 유기물질 등이 제2 국의 해양 생태계에 변화를 초래시키는 위험이 발생할 수 있다.
이에 따라 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)에서는 유해생물종의 국가간 이동을 방지하기 위한 목적으로 2004년에 선박 평형수 관리 협약을 제정하고, 유해생물종의 배출을 통제하기 위해 선박 평형수 교환 기준(D-1)과 처리 기준(D-2)을 제정하여 이를 의무화하도록 하였다. 이 가운데 선박 평형수의 교환은 원양에서 이루어져야 하고, 선박의 안전문제를 야기하기 때문에 선박 평형수의 교환보다는 살균 처리하는 것이 추세가 되고 있다. 본 협약은 35% 이상의 선복량, 30개국 이상의 국가가 비준하는 시점으로부터 1년 뒤 발효되기 때문에 각국에서는 선박 평형수 처리 장치의 개발이 활발히 진행 중에 있다.
선박 평형수 처리 장치가 신(新)조선에 적용될 경우에는 그 설계 단계에서부터 해당 장치를 위한 공간을 할애하고 배관 배치를 고려할 수 있지만, 기존 선박의 경우에는 선박 평형수 처리 장치를 위한 별도의 설치 공간이 없고, 설치 시 배관의 복잡한 변경을 필요로 하는 문제점이 따른다.
이와 같이, 선박평형수와 관련하여 특허등록번호 제10-1486502호이고 발명의 명칭이 '선박평형수 처리 시스템'(등록일자 2015.01.20.) 및 특허등록번호 제10-1060008호이고 발명의 명칭이 '선박평형수 공급장치 및 그것이 설치된 선박'(등록일자 2011.08.22.)이 개시되어 있다.
그러나 종래의 선박 평형수 처리장치(Ballast Water Treatment System) 방식은 대부분 선박 내부에 설치되는 내장형으로 이루어지고 있다. 이것은 설치를 위한 선박 내의 공간적 제약을 받을 뿐 아니라, 중고 선박을 포함한 모든 선박이 설치해야 하는 경제적 부담도 있는 문제점이 있다.
또한, 현재의 내장형 선박 평형수 처리장치는 플라즈마를 사용할 경우 내부에서 유해가스가 발생한다는 문제점이 있다.
또한, 전기분해 방식을 사용 시 전력소모가 커서 종래 선박의 전력상황을 고려하지 못하면 전력부족 현상이 생기는 문제점이 있다.
또한, 자외선램프 살균 처리는 큰 포자의 미생물 또는 유해 생물을 살균하지 못한다는 문제점이 있다.
한국 특허등록번호 제10-1486502호, 발명의 명칭 '선박평형수 처리 시스템'(등록일자 2015.01.20.) 한국 특허등록번호 제10-1060008호, 발명의 명칭 '선박평형수 공급장치 및 그것이 설치된 선박'(등록일자 2011.08.22.)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 평형수(Ballast Water) 내의 해양생물을 처리하는 처리 장치를 구비하지 못한 선박에 대해서 외부에서 평형수(Ballast Water)를 용이하게 처리하기 할 수 있는 선박 외부 평형수 전용처리 시스템 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시 예에 따른 선박 외부 평형수 전용처리 시스템은 대상 선박의 밸러스트 탱크에 있는 평형수를 살균 처리하여 해상에 배출할 수 있고, 외장형 평형수 처리장치 및 이를 탑재한 해상 이동수단으로 구성한다.
또한, 본 발명에서 제안하는 외장형 평형수 처리장치는, 흡입관을 통해 상기 대상 선박의 평형수를 유입하는 흡입펌프와, 상기 흡입펌프에서 의해서 흡입된 평형수를 저장하는 제1 저장탱크와, 상기 제1 저장탱크에 있는 평형수를 100마이크론 스텐레스메쉬(SUS Mesh) 필터로 걸러내는 제1 전처리필터와, 상기 제1 전처리필터에서 걸러진 평형수를 50마이크론 스텐레스메쉬(SUS Mesh) 필터로 걸러내는 제2 전처리필터와, 상기 제2 전처리필터에서 걸러진 평형수를 플라즈마 방전 반응을 이용하여 살균하는 플라즈마살균장치와, 상기 플라즈마살균장치를 통과한 평형수를 전기분해하여 차아염소산(HClO)으로 살균하는 전기분해살균장치와, 상기 전기분해살균장치를 통과한 평형수를 자외선램프에서 방출되는 자외선으로 살균하는 자외선살균장치와, 상기 자외선살균장치를 통과한 평형수를 저장하는 제2 저장탱크, 및 상기 제2 저장탱크에 저장된 평형수를 5 ~ 10마이크론 필터로 걸러내어 배출관을 통해 외부로 배출하는 후처리필터를 포함한다.
본 발명에서 제안하는 선박 외부 평형수 전용처리 시스템을 통해 선박에서 배출하고자 하는 해수를 살균 및 정수 처리하여 해상으로 방출할 수 있는 이점이 있다.
또한, 종래의 선박 평형수 처리장치(Ballast Water Treatment System)를 설치하지 못한 선박도 이용할 수 있어 획기적인 경제적 이점이 있다.
또한, 선박 내에 설치 등 요구되는 공간적 제한에 구애받지 않아 보다 효과적으로 살균할 수 있는 이점이 있다.
또한, 선박 내 전력의 소모 또는 해당 선박의 전력상황에 제약을 받지 않는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 선박 외부 평형수 전용처리 시스템에 대한 개략적인 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 선박 내의 평형수를 흡입(suction)하여 선박 외부 평형수 전용처리 시스템에 적용한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 선박 외부 평형수 전용처리 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 선박 외부 평형수 전용처리 방법을 나타내는 블록도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시 예의 구성 요소가 해당 실시 예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시 예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시 예가 통합된 하나의 실시 예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 선박 외부 평형수 전용처리 시스템에 대한 개략적인 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 선박 내의 평형수를 흡입(suction)하여 선박 외부 평형수 전용처리 시스템에 적용한 개략도이다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 외장형 평형수 처리장치(210)를 설치한 해상 이동수단(220)을 이용한 선박 외부 평형수 전용처리에 대한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 외장형 평형수 처리장치(210)를 설치한 해상 이동수단(220), 흡입관(201), 배출관(209), 대상 선박(1), 밸러스트 탱크(10)가 도시되어 있다.
대상 선박(1)은 컨테이너선과 같이 화물을 운반하는 선박일 수 있으며, 항만에 정박하여 컨테이너와 같은 화물을 실으면서 필요에 따라 선박 내에 평형수(Ballast Water)를 외부로 배출하게 된다.
대상 선박(1) 내에는 하나 이상의 밸러스트 탱크(10)가 구비되어 있으며, 밸러스트 탱크(10)는 외부에서 해수를 공급받아 선박 평형수로 저장하거나 저장된 해수를 외부로 배출한다.
이때 밸러스트 탱크(10) 내 해수를 선박 외부로 배출하고자 할 때 대상 선박(1)이 선박 평형수 처리 시설이 없는 기존 선박일 경우 IMO 규정에 따라 정박한 항구 해상에서 선박 평형수 처리 없이 해수를 배출할 수 없다.
또한, 선박 내에 선박 평형수 처리장치(Ballast Water Treatment System)가 설치되어 있는 대상 선박(1)일지라도 플라즈마를 사용할 경우 선박 내부에서 유해가스가 발생한다는 문제점이 있고, 전기분해 방식을 사용 시 전력소모가 커서 선박의 전력상황을 고려하지 못하면 전력부족 현상이 생기는 문제점이 있으며, 자외선램프 살균 처리만으로는 큰 포자의 미생물 또는 유해 생물을 살균하지 못한다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명에서 제안하는 선박 외부 평형수 전용처리 시스템(200)은 선박 내에 선박 평형수 처리장치(Ballast Water Treatment System)가 설치되어 있지 않은 대상 선박(1)에 선박 내 평형수를 외부에서 살균처리하여 해상으로 배출할 수 있도록 하는 것이다.
외장형 평형수 처리장치(210)를 탑재한 해상 이동수단(220)은 이동성과 기동성이 있어, 대상 선박(1)이 항만 내 정박한 위치에 크게 구애받지 않고서도 평형수의 처리가 용이하다. 또한, 대상 선박(1)이 접안하지 않고 외항이나 항구 인근에 정박한 경우에도 대상 선박(1)에 접근할 수 있어 평형수(Ballast Water) 처리가 가능하다. 또한, 외장형 평형수 처리장치(210)는 이동수단(220)과 분리할 수 있는 외장형이기 때문에 이동수단(220) 내의 공간적 제약을 받지 않고 대상 선박(1) 외부에서 대상 선박(1)의 평형수를 처리한다.
이와 같이 해상 이동수단(220)에 장착된 외장형 평형수 처리장치(210)의 구성 및 기능에 대하여 이하 관련 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 선박 내의 평형수를 흡입(suction)하여 외장형 평형수 처리장치(210)에 적용한 개략도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 이동수단(220)에 탑재된 외장형 평형수 처리장치(210)는 대상 선박(1) 내 밸러스트 탱크(10)에 흡입관(201)을 삽입하여 평형수를 흡입할 수 있는 흡입펌프(110)와 살균처리된 평형수를 해상에 배출할 수 있는 배출관(209)으로 구성된다.
흡입펌프(110)는 대상 선박(1) 내 밸러스트 탱크(10)에 흡입관(201)을 삽입하고 상기 흡입관(201) 전단에 스트레이너(202, strainer)를 장착하여 외장형 평형수 처리장치(210) 내로 흡입(susciton)할 수 있도록 한다.
이때 흡입관(201) 전단에 장착된 스트레이너(202)는 밸러스트 탱크(10) 내에 있는 평형수를 흡입할 때 따개비 등과 같은 조개류나 입자가 큰 이물질이 함께 흡입되지 못하도록 방지한다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 선박 외부 평형수 전용처리 시스템(200)을 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 일반적으로 선박은 배 하부에 펌프에 의해서 평형수가 입수 또는 출수될 수 있도록 되어 있으나, 선박 평형수 처리장치(Ballast Water Treatment System)가 설치되지 않은 대상 선박(1)은 선박 내 평형수를 해상으로 자유롭게 배출할 수 없다.
따라서, 본 발명의 일실시 예에 따른 선박 외부 평형수 전용처리 시스템(200)을 다음과 같이 제안한다.
본 발명에서 제안하는 선박 외부 평형수 전용처리 시스템(200)은 대상 선박(1)의 밸러스트 탱크(10)에 있는 평형수를 살균 처리하여 해상에 배출할 수 있도록, 외장형 평형수 처리장치(210) 및 상기 외장형 평형수 처리장치(210)를 탑재한 해상 이동수단(220)으로 구성된다.
또한, 본 발명에서 제안하는 외장형 평형수 처리장치(210)는 흡입관(201)을 통해 대상 선박(1)의 평형수를 유입하는 흡입펌프(110)와, 상기 흡입펌프(110)에서 의해서 흡입된 평형수를 임시 저장하는 제1 저장탱크(120)와, 상기 제1 저장탱크(120)에 있는 평형수를 100마이크론 스텐레스메쉬(SUS Mesh) 필터로 걸러내는 제1 전처리필터(130)와, 상기 제1 전처리필터(130)에서 걸러진 평형수를 50마이크론 스텐레스메쉬(SUS Mesh) 필터로 걸러내는 제2 전처리필터(140)와, 상기 제2 전처리필터(140)에서 걸러진 평형수를 플라즈마 방전 반응을 이용하여 살균하는 플라즈마살균장치(150)와, 상기 플라즈마살균장치(150)를 통과한 평형수를 전기분해하여 차아염소산(HClO)으로 살균하는 전기분해살균장치(160)와, 상기 전기분해살균장치(160)를 통과한 평형수를 자외선램프에서 방출되는 자외선으로 살균하는 자외선살균장치(170)와, 상기 자외선살균장치(170)를 통과한 평형수를 임시 저장하는 제2 저장탱크(180), 및 상기 제2 저장탱크(180)에 저장된 평형수를 5 ~ 10마이크론 필터로 걸러내어 배출관(209)을 통해 외부로 배출하는 후처리필터(190)를 포함한다.
또한, 대상 선박(1)의 밸러스트 탱크(10) 내에 삽입되는 흡입관(201) 선단에는 스트레이너(202, strainer)가 장착될 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시 예에 따른 선박 외부 평형수 전용처리 시스템(200)은 외장형 평형수 처리장치(210)와 상기 외장형 평형수 처리장치(210)를 탑재하는 해상 이동수단(220)으로 구성되고, 본 발명에서 제안하는 외장형 평형수 처리장치(210)는 흡입펌프(110), 제1 저장탱크(120), 제1 전처리필터(130), 제2 전처리필터(140), 플라즈마(Plasma)살균장치(150), 전기분해살균장치(160), 자외선살균장치(170), 제2 저장탱크(180) 및 후처리필터(190)를 포함한다.
그럼, 본 발명에서 제안하는 선박 외부 평형수 전용처리 시스템(200)을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
흡입펌프(110)은 흡입관(201)을 통해 대상 선박(1)의 평형수를 외장형 평형수 처리장치(210) 내로 유입되도록 한다.
이때 대상 선박(1)의 밸러스트 탱크(10) 위에 있는 해치를 열고 이 해치를 통해 흡입관(201)을 밸러스트 탱크(10) 바닥까지 내린 다음 흡입펌프(110)에 의해서 외장형 평형수 처리장치(210)로 흡입한다.
또한, 흡입관(201) 선단에는 스트레이너(202, strainer)을 장착시켜 밸러스트 탱크(10) 내에 있는 따개비 등의 조개류나 입자가 큰 이물질이 흡입되지 못하도록 하여 흡입펌프(110) 파손을 미리 방지한다.
제1 저장탱크(120)는 흡입펌프(110)에서 의해서 흡입된 평형수를 저장하는 공간이다. 제1 저장탱크(120)는 임시 저장장소이므로 대용량 탱크가 필요하지 않으며 후술할 장치들이 신속하게 평형수를 살균처리 가능할수록 그 크기가 작게 축소될 수 있다.
제1 전처리필터(130)는 제1 저장탱크(120)에 있는 평형수를 통과시켜 100마이크론 크기의 구멍이 형성된 스텐레스메쉬(SUS Mesh) 타입의 필터로 걸러내는 장치이다.
즉, 제1 전처리필터(130)가 처리하는 평형수는 해수이므로 철금속은 쉽게 녹이 쓸 수 있으므로 비철 계열인 SUS와 같은 스테인리스강 재질을 사용하고 메쉬 타입의 구멍이 형성된 필터(filter)가 사용된다.
제2 전처리필터(140)는 제1 전처리필터(130)에서 1차 걸러진 평형수를 통과시켜 50마이크론 크기의 구멍이 형성된 스텐레스메쉬(SUS Mesh) 타입의 필터로 걸러내는 장치이다.
또한, 제2 전처리필터(140)가 처리하는 평형수는 해수이므로 철금속은 쉽게 녹이 쓸 수 있으므로 비철 계열인 SUS와 같은 스테인리스강 재질을 사용하고 메쉬 타입의 구멍이 형성된 필터(filter)가 사용된다.
플라즈마(Plasma)살균장치(150)는 제2 전처리필터(140)에서 걸러진 평형수를 플라즈마 방전 반응을 이용하여 살균하는 장치이고, 내부에서 플라즈마 방전 반응을 진행시켜 선박 평형수에 포함된 미생물을 제거(멸균)시키는 역할을 한다.
이러한 플라즈마살균장치(150)의 일측벽에는 선박 평형수가 유입되는 유입구가 형성되고, 유입구의 반대편 타측벽에는 멸균 작용이 완료된 선박 평형수가 다음 단계로 넘어가는 유출구가 형성된다.
그리고 플라즈마살균장치(150)의 내부에는 실질적으로 플라즈마 방전 반응을 진행시키는 적어도 한 쌍의 전극(미도시)이 마련된다.
전극들은 전원인가부(미도시)로부터 전원이 직접 인가됨에 따라 방전하는 방전극과, 방전극에 대면하는 접지극으로 나뉜다. 이때, 전극들은 금속 재질의 봉이거나 혹은 판재, 혹은 메쉬 형태일 수 있는데, 그 외표면은 유전체로 코팅된다.
실제, 유전체 코팅을 하지 않는 방법을 고려해볼 수도 있지만 전극들의 외표면에 이물질이 달라붙게 되면 그 기능을 상실할 우려가 있으므로 전극들의 외표면은 유전체 코팅되는 편이 바람직하다.
전원인가부는 방전극으로 전원을 인가하는 역할을 하는데, 이때는 고전압 펄스나 교류 전원이 조건에 따라 인가될 수 있다.
한편, 플라즈마살균장치(150)는 종래 기술을 응용하는 것으로, 더욱 자세한 설명은 본 발명에서 생략하고자 한다.
전기분해살균장치(160)는 플라즈마살균장치(150)를 통과한 평형수를 전기분해하여 차아염소산(HClO)으로 살균하는 장치이다.
전기분해살균장치(160)는 평형수를 전기분해하여 살균물질에 해당하는 차아염소산(HClO)을 생성하는데, 이 과정에서 전기분해장치(160)는 외부에서 공급되는 전류값에 따라 차아염소산의 생성량을 변화시킴으로써, 살균액 농도를 변화시킬 수 있다.
전기분해살균장치(160)는 양극부와 음극부를 포함하며, 외부에서 공급되는 전류를 이용한 전기분해 과정을 통해 음극부에서는 차아염소산이 생성된다.
본 발명에서 전기분해살균장치(160)의 음극부에서 생성되는 차아염소산은 예를 들어 500~1500 ppm의 고농도를 가지고 있으며, 이러한 차아염소산의 농도는 전기분해살균장치(160)에서 평형수에 가해지는 전류값과 소정의 상관관계를 가지고 있다.
이러한 전류값 및 생성되는 차아염소산의 농도에 대한 상관관계는 예를 들어 테이블 형태 혹은 함수식 형태(예를 들어, y=ax와 같은 일차함수, 여기서, y는 차아염소산 농도, x는 전류값, a는 비례상수)로 표현될 수 있으며, 설정값이 저장되어 있을 수 있다. 즉, 미리 저장되어 있는 전류값 및 차아염소산의 농도에 대한 상관관계에 기초하여 생성 출력함으로써, 전기분해장치(160)에 공급하는 전류값을 제어하여 전기분해를 통한 차아염소산의 생성량을 조절할 수 있다.
한편, 전기분해살균장치(160)는 종래 기술을 응용하는 것으로, 더욱 자세한 설명은 본 발명에서 생략하고자 한다.
자외선살균장치(170)는 전기분해살균장치(160)를 통과한 평형수를 자외선램프에서 방출되는 자외선으로 살균하는 장치이다.
자외선살균장치(170)는 복수의 자외선램프(미도시)에 전원이 공급되면, 다량의 자외선이 방출되어 안내관(미도시)을 통과하는 평형수에 포함된 해양 미생물과 오염물에 대한 살균을 실시하게 된다.
자외선살균장치(170)는 전기분해살균장치(160)에서 넘어온 평형수를 공급받아 후술할 제2 저장탱크(180)로 넘어가는 동안에 외부로부터 전원을 공급받아 점등되는 자외선램프에 의해 살균처리된다.
자외선램프(미도시)는 내부 중심에서 방사상으로 복수 배치되며, 외부로부터 전원을 공급받아 점등됨과 동시에 자외선을 방출하는 살균요소로서, 공지의 기술에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
제2 저장탱크(180)는 자외선살균장치(170)를 통과한 평형수를 저장하는 공간이다.
제2 저장탱크(180)는 임시 저장장소이므로 대용량 탱크가 필요하지 않으며 상술한 장치들이 신속하게 평형수를 살균처리 가능할수록 그 크기가 작게 축소될 수 있다.
후처리필터(190)는 저장탱크(180)에 저장된 평형수를 5 ~ 10마이크론 필터로 걸러내어 배출관(209)을 통해 외부로 배출하는 필터로, 살균처리된 평형수를 마지막으로 걸러 해상에 배출할 수 있게 한다.
해상 이동수단(220)는 외장형 평형수 처리장치(210)를 탑재할 수 있는 모든 해상 이동장치면 가능하고 선박 또는 바지선 등이 될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 선박 외부 평형수 전용처리 방법(S200)을 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 선박 외부 평형수 전용처리 방법(S200)은 외장형 평형수 처리장치(210)를 이용하여 대상 선박(1)의 밸러스트 탱크(10)에 있는 평형수를 선박 외부에서 살균 처리하여 해상에 배출할 수 있는 것으로 다음과 같은 단계를 수행한다.
S210 단계는 대상 선박(1)의 평형수를 흡입펌프(110)에 의해서 제1 저장탱크(120)에 임시 저장하는 단계이다.
여기서, 흡입펌프(110)는 대상 선박(1) 내 밸러스트 탱크(10)에 흡입관(201)을 삽입하고 흡입관(201) 전단에 스트레이너(202, strainer)를 장착하여 외장형 평형수 처리장치(210) 내로 흡입(susciton)할 수 있도록 한다.
이때 대상 선박(1)의 밸러스트 탱크(10) 위에 있는 해치를 열고 이 해치를 통해 흡입관(201)을 밸러스트 탱크(10) 바닥까지 내린 다음 흡입펌프(110)에 의해서 외장형 평형수 처리장치(210)로 흡입한다.
또한 흡입관(201) 전단에 장착된 스트레이너(202)는 밸러스트 탱크(10) 내에 있는 평형수를 흡입할 때 따개비 등과 같은 조개류나 입자가 큰 이물질이 함께 흡입되지 못하도록 방지한다.
제1 저장탱크(120)는 흡입펌프(110)에서 의해서 흡입된 평형수를 임시 저장하는 공간이므로 대용량 탱크가 필요하지 않으며 살균장치들이 신속하게 평형수를 살균처리 가능할수록 탱크 용량이 작게 될 수 있다.
S220단계는 제1 저장탱크(120)에 있는 평형수를 제1 전처리필터(130)로 걸러내는 단계이다.
여기서 제1 전처리필터(130)는 제1 저장탱크(120)에 있는 평형수를 통과시켜 100마이크론 크기의 구멍이 형성된 SUS Mesh 타입의 필터로 걸러내는 장치로, 철금속은 쉽게 녹이 쓸 수 있으므로 비철 계열인 SUS와 같은 스테인리스강 재질을 사용하고 메쉬 타입의 구멍이 형성된 필터(filter)가 사용된다.
S230단계는 제1 전처리필터(130)에서 걸러진 평형수를 제2 전처리필터(140)로 걸러내는 단계이다.
제2 전처리필터(140)는 제1 전처리필터(130)에서 1차 걸러진 평형수를 통과시켜 50마이크론 크기의 구멍이 형성된 SUS Mesh 타입의 필터로 걸러내는 장치로, 철금속은 쉽게 녹이 쓸 수 있으므로 비철 계열인 SUS와 같은 스테인리스강 재질을 사용하고 메쉬 타입의 구멍이 형성된 필터(filter)가 사용된다.
S240단계는 제2 전처리필터(140)에서 걸려진 평형수를 플라즈마(Plasma)살균장치(150)로 1차 살균하는 단계이다.
여기서 플라즈마(Plasma)살균장치(150)는 플라즈마 방전 반응을 이용하여 살균하는 장치이고, 내부에서 플라즈마 방전 반응을 진행시켜 선박 평형수에 포함된 미생물을 제거(멸균)시키는 기능을 한다.
S250단계는 플라즈마살균장치(150)를 통과한 평형수를 전기분해살균장치(160)로 2차 살균하는 단계이다.
여기서 전기분해살균장치(160)는 평형수를 전기분해하여 차아염소산(HClO)으로 살균하는 장치이다.
S260단계는 전기분해살균장치(160)를 통과한 평형수를 자외선살균장치(170)로 3차 살균하는 단계이다.
여기서 자외선살균장치(170)는 복수의 자외선램프(미도시)에 전원이 공급되면, 다량의 자외선이 방출되어 통과하는 평형수에 포함된 해양 미생물과 오염물에 대한 살균을 실시하는 장치이다.
S270단계는 자외선살균장치(170)를 통과한 평형수를 제2 저장탱크(180)에 임시 저장하는 단계이다.
여기서 제2 저장탱크(180)는 임시 저장장소이므로 대용량의 탱크가 필요하지 않으며 살균장치들이 신속하게 평형수를 살균처리 가능할수록 탱크 용량이 작게 될 수 있다.
S280단계는 제2 저장탱크(180)에 저장된 평형수를 후처리필터(190)를 통과시켜 배출관(209)을 통해 외부로 배출시키는 단계이다.
여기서 후처리필터(190)는 저장탱크(180)에 저장된 평형수를 5 ~ 10마이크론 필터로 걸러내어 배출관(209)을 통해 외부로 배출하는 필터이다.
따라서, 본 발명의 일실시 예에 따른 선박 외부 평형수 전용처리 시스템(200) 및 방법(S200)은 산박 내의 평형수를 선박 외부에서 제1 및 제2 전처리필터(130, 140)로 미리 이중으로 걸러 내고 플라즈마살균장치(150), 전기분해살균장치(160) 및 자외선살균장치(170)를 통과시켜 3차례 살균처리하며 마지막으로 미세 후처리필터(190)를 통과시켜 해상으로 배출시키므로 거의 완벽한 환경오염물을 제거 처리할 수 있게 한다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 선박 외부 평형수 전용처리 시스템(200) 및 방법(S200)은 외장형 평형수 처리장치(210)를 해상 이동수단(220)에 탑재시켜 대상 선박(1) 근처에서 수행될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 선박 외부 평형수 전용처리 시스템 및 방법은 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
본 발명에서 제안하는 선박 외부 평형수 전용처리 시스템을 통해 선박에서 배출하고자 하는 해수를 살균 및 정수 처리하여 해상으로 배출할 수 있는 이점이 있다.
또한, 종래의 선박 평형수 처리장치(Ballast Water Treatment System)를 설치하지 못한 선박도 이용할 수 있어 획기적인 경제적 이점이 있다.
또한, 선박 내에 설치 등 요구되는 공간적 제한에 구애받지 않아 보다 효과적으로 살균할 수 있는 이점이 있다.
또한, 선박 내 전력의 소모 또는 해당 선박의 전력상황에 제약을 받지 않는 이점이 있다.
또한, 선박이 접안할 해상에 해상 이동수단을 띄워 처리비용을 청구할 수 있어 국가 또는 지역의 수익창출을 할 수 있는 이점이 있다.
또한, 3차에 걸친 확실하고 효과적인 살균에 의한 해수의 배출로 평형수(Ballast Water)에 의한 환경오염을 완벽히 막을 수 있는 이점이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 대상 선박 10 : 밸러스트 탱크
110 : 흡입펌프 120 : 제1 저장탱크
130 : 제1 전처리필터 140 : 제2 전처리필터
150 : 플라즈마살균장치 160 : 전기분해살균장치
170 : 자외선살균장치 180 : 제2 저장탱크
190 : 후처리필터
200 : 본 발명에서 제안하는 선박 외부 평형수 전용처리 시스템
210 : 외장형 평형수 처리장치 220 : 해상 이동수단

Claims (3)

  1. 대상 선박의 밸러스트 탱크에 있는 평형수를 살균 처리하여 해상에 배출할 수 있는 선박 외부 평형수 전용처리 시스템에 있어서,
    외장형 평형수 처리장치 및 이를 탑재한 해상 이동수단으로 구성하되,
    상기 외장형 평형수 처리장치는,
    흡입관을 통해 상기 대상 선박의 평형수를 유입하는 흡입펌프와,
    상기 흡입펌프에서 의해서 흡입된 평형수를 임시 저장하는 제1 저장탱크와,
    상기 제1 저장탱크에 있는 평형수를 100마이크론 스텐레스메쉬(SUS Mesh) 필터로 걸러내는 제1 전처리필터와,
    상기 제1 전처리필터에서 걸러진 평형수를 50마이크론 스텐레스메쉬(SUS Mesh) 필터로 걸러내는 제2 전처리필터와,
    상기 제2 전처리필터에서 걸러진 평형수를 플라즈마 방전 반응을 이용하여 살균하는 플라즈마살균장치와,
    상기 플라즈마살균장치를 통과한 평형수를 전기분해하여 차아염소산(HClO)으로 살균하는 전기분해살균장치와,
    상기 전기분해살균장치를 통과한 평형수를 자외선램프에서 방출되는 자외선으로 살균하는 자외선살균장치와,
    상기 자외선살균장치를 통과한 평형수를 임시 저장하는 제2 저장탱크, 및
    상기 제2 저장탱크에 저장된 평형수를 5 ~ 10마이크론 필터로 걸러내어 배출관을 통해 외부로 배출하는 후처리필터를 포함하고,
    상기 대상 선박의 밸러스트 탱크 내에 삽입되는 상기 흡입관 선단에는 스트레이너(strainer)가 장착되며,
    상기 외장형 평형수 처리장치는 상기 이동수단과 분리할 수 있는 외장형이기 때문에 상기 이동수단 내의 공간적 제약을 받지 않고 상기 대상 선박 외부에서 상기 대상 선박의 평형수를 처리하는 것을 특징으로 하는 선박 외부 평형수 전용처리 시스템.
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