KR101919828B1 - 선박 평형수 처리 시스템 및 이의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

선박 평형수 처리 시스템은 공기를 압축하는 에어 컴프레서, 상기 에어 컴프레서로부터 압축된 상기 공기를 공급받아 저장하는 에어 리시버 탱크, 상기 에어 리시버 탱크로부터 공급받은 상기 공기로부터 산소를 발생시키는 산소 발생기, 상기 산소 발생기로부터 공급받은 상기 산소를 저장하는 산소 리시버 탱크, 상기 산소 리시버 탱크로부터 공급받은 상기 산소로부터 오존을 발생시키는 오존 발생기, 선박 평형수(ballast water)를 흡입하는 평형수 펌프, 상기 평형수 펌프로부터 상기 선박 평형수를 전달하는 유입 라인, 상기 유입 라인으로부터 상기 선박 평형수를 공급 받아 저장하는 선박 평형수 탱크, 및 상기 유입 라인의 상기 선박 평형수에 상기 오존을 주입하는 오존 주입부를 포함한다.

Description

선박 평형수 처리 시스템 및 이의 구동 방법{BALLAST WATER TREATING SYSTEM AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
본 발명은 선박 평형수 처리 시스템 및 상기 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 효율적이며 안전한 오존 관리가 가능한 선박 평형수 처리 시스템 및 상기 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 선박 평형수(Ballast Water)는 선박의 균형을 유지시키기 위해 선박의 저부 양측에 형성된 밸러스트탱크의 내부에 채워지는 부력조정용 담수 또는 해수를 지칭한다. 이러한 평형수에는 평형수를 채운 지역의 담수나 해수에 포함된 병원성균 및 플랑크톤 등의 각종생물이 서식하고 있으므로, 이를 아무런 처리없이 타지역의 해안으로 배출시킬 경우 평형수로 인한 심각한 해양오염 및 생태계 파괴를 유발시킬 우려가 높게 된다.
이러한 상황에 입각하여, 1996년 미국에서는 국가 침입종 법률을 제정함으로서, 외래종을 침입자로 규정하여 평형수에 대한 관리와 통제를 의무화하였으며, 호주에서는 검역법을 개정하여 평형수를 검역대상이 되는 수입화물로 규정하고 직접검역을 실시하고 있다. 또한, 국제해사기구(IMO: International Maritime Organization)에서는 2004년 2월 국제협약을 체결하여 2009년부터 순차적으로 평형수의 살균처리에 필요한 장치를 선박에 탑재하도록 하였으며, 위반할 시에는 해당선박의 입항을 전면 금지하고 있다.
그로 인해, 근래에는 환경오염에 대한 세계 각국의 관심과 이를 방지하기 위한 국가적인 차원의 노력 및 제제조치 등이 앞으로 보다 더 강화될 것이므로, 평형수의 처리뿐만 아니라 선박의 운항 과정에서 발생하는 각종 폐수나 유해가스를 선박 자체 내에서 보다 경제적이고 안전하게 처리하는 방안이 모색되고 있는 추세이다.
대한민국 공개특허공보 제10-0769834호
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 효율적이며 안전한 오존 관리가 가능한 선박 평형수 처리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 선박 평형수 처리 시스템은 공기를 압축하는 에어 컴프레서, 상기 에어 컴프레서로부터 압축된 상기 공기를 공급받아 저장하는 에어 리시버 탱크, 상기 에어 리시버 탱크로부터 공급받은 상기 공기로부터 산소를 발생시키는 산소 발생기, 상기 산소 발생기로부터 공급받은 상기 산소를 저장하는 산소 리시버 탱크, 상기 산소 리시버 탱크로부터 공급받은 상기 산소로부터 오존을 발생시키는 오존 발생기, 선박 평형수(ballast water)를 흡입하는 평형수 펌프, 상기 평형수 펌프로부터 상기 선박 평형수를 전달하는 유입 라인, 상기 유입 라인으로부터 상기 선박 평형수를 공급 받아 저장하는 선박 평형수 탱크, 및 상기 유입 라인의 상기 선박 평형수에 상기 오존을 주입하는 오존 주입부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 선박 평형수 처리 시스템은 상기 에어 리시버 탱크로부터 출력되는 유체의 압력을 측정하는 제1 압력계, 상기 산소 리시버 탱크로부터 출력되는 유체의 압력을 측정하는 제2 압력계, 및 상기 오존 발생기로부터 출력되는 유체의 압력을 측정하는 제3 압력계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 선박 평형수 처리 시스템은 상기 산소 리시버 탱크로부터 상기 오존 발생기로 공급되는 상기 산소의 유량을 제어하는 오존 발생기 가스 밸브, 상기 오존 발생기를 우회하도록, 상기 산소 리시버 탱크로부터 공급되는 상기 산소를 상기 오존 발생기의 출력단으로 흘려 보내는 오존 발생기 바이패스 라인의 유량을 제어하는 바이패스 밸브, 및 상기 오존 발생기로부터 발생되는 상기 오존의 유량을 제어하는 오존 출력 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 선박 평형수 처리 시스템은 상기 제1 내지 제3 압력계들로부터 측정된 압력 신호를 수신하고, 상기 오존 발생기 가스 밸브, 상기 바이패스 밸브 및 상기 오존 출력 밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 선박 평형수 처리 시스템은 상기 선박 평형수 탱크에 저장된 상기 선박 평형수를 배출하는 배출 라인, 및 상기 배출 라인으로 배출되는 상기 평형수의 잔류 활성물질을 중화처리하기 위해, 상기 배출 라인에 중화제를 공급하는 중화 장치를 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법은 공기를 압축하는 에어 컴프레서, 압축된 상기 공기를 저장하는 에어 리시버 탱크, 상기 공기로부터 산소를 발생시키는 산소 발생기, 상기 산소를 저장하는 산소 리시버 탱크, 상기 산로로부터 오존을 발생시키는 오존 발생기, 선박 평형수를 흡입하는 평형수 펌프, 상기 선박 평형수를 전달하는 유입 라인, 상기 유입 라인에 상기 오존을 주입하는 오존 주입부, 및 상기 구성들의 주위 환기를 위한 팬(fan)을 포함하는 선박 평형수 처리 시스템을 이용할 수 있다. 상기 구동 방법은 상기 팬의 작동을 확인하는 단계, 상기 산소를 이용하여 오존 발생기의 출력의 압력을 테스트하는 초기 압력 테스트 단계, 상기 오존 발생기를 이용하여 상기 오존을 발생시키는 선박 평형수 워밍업 단계, 상기 선박 평형수에 상기 오존을 주입할 준비가 되었음을 알리는 준비 신호 발생 단계, 및 상기 유입 라인의 상기 선박 평형수에 상기 오존을 주입하는 오존 주입 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 선박 평형수 처리 시스템은 상기 에어 리시버 탱크로부터 출력되는 유체의 압력을 측정하는 제1 압력계, 상기 산소 리시버 탱크로부터 출력되는 유체의 압력을 측정하는 제2 압력계, 상기 오존 발생기로부터 출력되는 유체의 압력을 측정하는 제3 압력계, 상기 산소 리시버 탱크로부터 상기 오존 발생기로 공급되는 상기 산소의 유량을 제어하는 오존 발생기 가스 밸브 및 상기 오존 발생기로부터 상기 유입 라인에 공급되는 상기 오존의 유량을 제어하는 오존 출력 밸브를 더 포함할 수 있다. 상기 구동 방법의 상기 초기 압력 테스트 단계는, 상기 에어 컴프레서를 작동시키고, 상기 제1 압력계를 이용하여 상기 에어 리시버 탱크로부터 출력되는 상기 공기의 제1a 압력을 측정하는 단계, 상기 산소 발생기를 작동시키고, 상기 제2 압력계를 이용하여 상기 산소 리시버 탱크로부터 출력되는 상기 산소의 제2a 압력을 측정하는 단계, 상기 산소의 수분을 제거하는 수분 제거 단계, 상기 오존 출력 밸브를 열되(open) 상기 오존 발생기는 작동시키지 않고, 상기 제3 압력계를 이용하여 상기 산소가 상기 오존 발생기를 통과하여 상기 오존 발생기로부터 출력되는 상기 산소의 제3 압력을 측정하는 단계, 상기 오존 발생기 가스 밸브를 닫고(close), 상기 제2 압력계를 이용하여 상기 산소 리시버 탱크에서 출력되는 상기 산소의 제2b 압력을 측정하는 단계, 및 상기 산소 발생기를 정지시키고, 상기 에어 리시버 탱크로부터 산소 발생기 정지 및 에어 리시버 탱크로부터 출력되는 상기 공기의 제1b 압력을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1a 압력, 상기 제2a 압력, 상기 제3 압력, 상기 제2b 압력, 상기 제1b 압력 각각의 값들이 미리 설정된 범위 내 인 경우에만, 상기 초기 압력 테스트 단계를 마치고, 후속 단계인 상기 선박 평형수 워밍업 단계로 진행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 미리 설정된 범위는 상기 제1a 압력과 상기 제1b 압력은 동일하고, 상기 제2a 압력과 상기 제2b 압력은 동일하고, 상기 제1a 압력은 상기 제2a 압력 보다 크고, 상기 제2a 압력은 상기 제3 압력 보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 선박 평형수 처리 시스템은 상기 오존 발생기를 우회하도록, 상기 산소 리시버 탱크로부터 공급되는 상기 산소를 상기 오존 발생기의 출력단으로 흘려 보내는 오존 발생기 바이패스 라인의 유량을 제어하는 바이패스 밸브를 더 포함할 수 있다. 상기 구동 방법의 상기 수분 제거 단계는 상기 바이패스 밸브를 여는(open) 단계, 상기 바이패스 라인으로 상기 산소가 유동되어 이슬점이 하강되어 상기 산소의 수분이 응결되는 이슬점 하강 단계, 및 상기 오존 발생기 가스 밸브를 열고(open), 상기 바이패스 밸브를 닫는(close) 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 구동 방법의 상기 선박 평형수 워밍업 단계는, 상기 에어 컴프레서를 작동시키고, 상기 제1 압력계를 이용하여 상기 에어 리시버 탱크로부터 출력되는 상기 공기의 제1 압력을 측정하는 단계, 상기 산소 발생기 작동시키고, 상기 제2 압력계를 이용하여 상기 산소 리시버 탱크로부터 출력되는 상기 산소의 제2 압력을 측정하는 단계, 상기 오존 발생기 작동 준비 단계, 및 상기 오존 발생기를 작동시키고, 상기 오존 발생기로부터 출력되는 상기 오존의 농도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 구동 방법의 상기 오존 발생기 작동 준비 단계는 상기 바이패스 밸브를 여는(open) 단계, 상기 오존 출력 밸브를 여는(open) 단계, 상기 바이패스 라인을 통과하는 상기 산소의 산소 농도 및 이슬점을 측정 단계, 및 상기 오존 발생기 가스 밸브를 열고(open), 상기 바이패스 밸브를 닫는(close) 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 측정된 상기 제1 압력, 상기 제2 압력, 상기 산소의 농도 및 상기 이슬점은 각각 미리 설정된 범위 내 인 경우에만, 각각의 후속 단계를 진행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 압력의 상기 미리 설정된 범위는 상기 제2 압력의 미리 설정된 범위 보다 크고, 상기 산소 농도 및 상기 이슬점의 미리 설정된 범위는 상기 산소 농도가 85% 이상이고, 상기 이슬점이 -40℃ 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 선박 평형수에 주입된 상기 오존량은 2.2ppm 내지 2.5ppm으로 유지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 선박 평형수 처리 시스템은 상기 유입 라인으로부터 상기 선박 평형수를 공급 받아 저장하는 선박 평형수 탱크, 상기 선박 평형수 탱크에 저장된 상기 선박 평형수를 배출하는 배출 라인, 및 상기 배출 라인에 중화제를 공급하는 중화 장치를 더 포함할 수 있다. 상기 구동 방법은 상기 배출라인에 상기 중화제를 공급하여 상기 배출 라인으로 배출되는 상기 선박 평형수의 잔류 활성물질을 중화처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 선박 평형수 처리 시스템은 에어 컴프레서, 에어 리시버 탱크, 산소 발생기, 산소 리시버 탱크, 오존 발생기, 평형수 펌프, 유입 라인, 선박 평형수 탱크, 및 오존 주입부를 포함한다. 상기 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법은 팬의 작동을 확인하는 단계, 초기 압력 테스트 단계, 선박 평형수 워밍업 단계, 준비 신호 발생 단계, 및 상기 유입 라인의 상기 선박 평형수에 상기 오존을 주입하는 오존 주입 단계를 포함한다. 각각의 단계에서 특정 조건을 만족하지 못하는 경우 후속 단계로 진행되지 않으며, 이에 따라 효율적이고, 안전한 오존 관리가 가능할 수 있다.
또한, 특정 위치의 압력, 이슬점 등을 측정하고, 측정된 값이 미리 설정된 범위 내에 있는 경우에만 후속 단계로 진행되어 오존이 발생되므로, 유해가스인 오존 가스가 유출되는 등의 문제를 방지할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 평형수 처리 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1의 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 도 2의 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법의 초기 압력 테스트 단계를 상세히 나타낸 순서도이다.
도 4는 도 3의 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법의 초기 압력 테스트 단계의 수분 제거 단계를 상세히 나타낸 순서도이다.
도 5은 도 2의 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법의 평형수 워밍업 단계를 상세히 나타낸 순서도이다.
도 6은 도 5의 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법의 평형수 워밍업 단계의 오존 발생기 작동 준비 단계를 상세히 나타낸 순서도이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 평형수 처리 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 상기 선박 평형수 처리 시스템은 에어 컴프레서(10), 에어 리시버 탱크(20), 산소 발생기(30), 산소 리시버 탱크(40), 오존 발생기(50), 제어부(60), 선박 평형수 펌프(70), 선박 평형수 탱크(80), 중화 장치(90), 오존 주입부(INJECT), 유입 라인(LINE1) 및 배출 라인(LINE2)을 포함할 수 있다.
상기 선박 평형수 처리 시스템은 제1 압력계(PT01), 제2 압력계(PT02), 제3 압력계(PT03), 오존 발생기 가스 밸브(VV1), 바이패스 밸브(VV2) 및 오존 출력 밸브(VV3)을 더 포함할 수 있다.
상기 에어 컴프레서(10)는 공기를 압축할 수 있다. 상기 에어 컴프레서(10)는 자세히 도시되지 않았으나, 건조기를 구비하여 압축되는 공기에 포함된 수분을 건조시킬 수 있다.
상기 에어 리시버 탱크(20)는 상기 에어 컴프레서(10)로부터 압축된 상기 공기를 공기 라인을 통해 전달받아, 압축된 상기 공기를 저장할 수 있다. 이때, 상기 에어 리시버 탱크(20)는 단일 구성 뿐만아니라 아닌 복수개로 마련될 수도 있다.
상기 산소 발생기(30)는 상기 에어 리시버 탱크(20)로부터 유입되는 상기 공기로부터 산소를 발생시킨다. 상기 산소 발생기(30)는 상기 에어 리시버 탱크(20)와의 사이에 마련된 공기 라인을 통해 압축 공기를 제공받을 수 있다. 상기 에어 리시버 탱크(20)와 상기 산소 발생기(30) 사이의 상기 공기 라인에는 상기 제1 압력계(PT01)가 설치될 수 있다. 상기 제1 압력계(PT01)는 상기 에어 리시버 탱크(20)로부터 출력되는 유체의 압력을 측정할 수 있다.
상기 에어 컴프레서(10), 상기 에어 리시버 탱크(20) 및 상기 산소 발생기(30)는 모듈화된 산소 유닛을 구성할 수 있다.
상기 산소 리시버 탱크(40)는 상기 산소 유닛의 상기 산소 발생기(33)와 연결되어, 유입된 산소를 저장할 수 있다. 저장된 상기 산소는 상기 산소 리시버 탱크(40)와 상기 오존 발생기(50)를 연결하는 산소 라인을 통해 상기 오존 발생기(50)에 제공될 수 있다.
상기 산소 리시버 탱크(40)와 상기 오존 발생기(50) 사이의 상기 산소 라인에는 상기 제2 압력계(PT02)가 설치될 수 있다. 상기 제2 압력계(PT02)는 상기 산소 리시버 탱크(40)로부터 출력되는 유체의 압력을 측정할 수 있다.
상기 오존 발생기(50)는 상기 산소 리시버 탱크(40)로부터 공급받은 상기 산소로부터 오존을 발생시킬 수 있다. 자세히 도시되지 않았으나, 상기 오존 발생기(50)는 전극관(미도시)이 포함될 수 있으며, 상기 전극관은 상기 산소 리시버 탱크(40)로부터 유입된 산소에 일정 전극을 가하여 산소의 전기분해를 통해 오존을 생성할 수 있다. 상기 오존 발생기(50)는 상기 오존 주입부(INJECT)에 상기 오존을 공급할 수 있다.
상기 오존 발생기 가스 밸브(VV1)는 상기 산소 리시버 탱크(40)와 상기 오존 발생기(50) 사이의 상기 산소 라인에 설치될 수 있다. 상기 오존 발생기 가스 밸브(VV1)는 상기 오존 발생기(50)에 제공되는 상기 산소의 유량을 제어할 수 있다.
상기 산소 리시버 탱크(40)로부터 출력되는 상기 산소가 상기 오존 발생기(50)를 우회하는 바이패스 라인이 형성될 수 있다. 상기 바이 패스 라인은 상기 오존 발생기(50)를 우회하도록, 상기 산소 리시버 탱크(40)로부터 공급되는 상기 산소를 상기 오존 발생기(50)의 출력단으로 흘려 보내낼 수 있다. 상기 오존 발생기 바이패스 라인의 유량을 제어하는 상기 바이패스 밸브(VV2)가 상기 바이패스 라인에 설치될 수 있다.
상기 산소 리시버 탱크(40) 및 상기 오존 발생기(50)는 모듈화된 오존 유닛을 구성할 수 있다.
상기 오존 발생기(50)로부터 발생되는 상기 오존의 유량을 제어하는 상기 오존 출력 밸브(VV3)가 상기 오존 발생기(50)과 상기 오존 주입부(INJECT)를 연결하는 오존 라인에 설치될 수 있다. 상기 오존 라인에는 상기 제3 압력계(PT03)이 설치될 수 있다. 상기 제3 압력계(PT03)은 상기 오존 발생기로부터 출력되는 유체의 압력을 측정할 수 있다.
상기 제어부(60)는 상기 제1 내지 제3 압력계들(PT01, PT02, PT03)로부터 측정된 압력 신호를 수신하고, 상기 오존 발생기 가스 밸브(VV1), 상기 바이패스 밸브(VV2) 및 상기 오존 출력 밸브(VV3)의 개폐를 제어할 수 있다.
상기 평형수 펌프(70)는 선박 평형수(ballast water)를 흡입하여 상기 유입 라인(LINE1)에 제공할 수 있다.
상기 유입 라인(LINE1)은 상기 평형수 펌프(70)로부터 상기 선박 평형수를 상기 선박 평형수 탱크(80)에 전달할 수 있다.
상기 선박 평형수 탱크(80)는 상기 유입 라인(LINE1)으로부터 상기 선박 평형수를 공급 받아 저장할 수 있다.
상기 오존 주입부(INJECT)는 상기 유입 라인(LINE1)의 상기 선박 평형수에 상기 오존 라인을 통해 공급받는 상기 오존을 주입할 수 있다.
상기 배출 라인(LINE2)을 통해 상기 선박 평형수 탱크(80)에 저장된 상기 선박 평형수를 배출할 수 있다.
상기 중화 장치(90)는 상기 배출 라인(LINE2)으로 배출되는 상기 평형수의 잔류 활성물질을 중화처리하기 위해, 상기 배출 라인(LINE2)에 중화제를 공급할 수 있다.
한편, 상기 선박 평형수 처리 시스템은 상기 유입 라인(LINE1)에 설치되는 해수용 필터(FIL)를 더 포함할 수 있다. 상기 해수용 필터(FIL)는 상기 유입 라인(LINE1)에 설치되어 상기 평형수 펌프(70)로부터 제공 받은 상기 선박 평형수를 정화할 수 있다.
도 2는 도 1의 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 상기 선박 평형수 처리 시스템은 공기를 압축하는 에어 컴프레서, 압축된 상기 공기를 저장하는 에어 리시버 탱크, 상기 공기로부터 산소를 발생시키는 산소 발생기, 상기 산소를 저장하는 산소 리시버 탱크, 상기 산로로부터 오존을 발생시키는 오존 발생기, 선박 평형수를 흡입하는 평형수 펌프, 상기 선박 평형수를 전달하는 유입 라인, 상기 유입 라인에 상기 오존을 주입하는 오존 주입부, 및 상기 구성들의 주위 환기를 위한 팬(fan)을 포함할 수 있다.
상기 선박 평형수 처리 시스템은 상기 에어 리시버 탱크로부터 출력되는 유체의 압력을 측정하는 제1 압력계, 상기 산소 리시버 탱크로부터 출력되는 유체의 압력을 측정하는 제2 압력계, 상기 오존 발생기로부터 출력되는 유체의 압력을 측정하는 제3 압력계, 상기 산소 리시버 탱크로부터 상기 오존 발생기로 공급되는 상기 산소의 유량을 제어하는 오존 발생기 가스 밸브, 상기 오존 발생기로부터 상기 유입 라인에 공급되는 상기 오존의 유량을 제어하는 오존 출력 밸브, 및 상기 선박 평형수 처리 시스템은 상기 오존 발생기를 우회하도록, 상기 산소 리시버 탱크로부터 공급되는 상기 산소를 상기 오존 발생기의 출력단으로 흘려 보내는 오존 발생기 바이패스 라인의 유량을 제어하는 바이패스 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 선박 평형수 처리 시스템은 상기 유입 라인으로부터 상기 선박 평형수를 공급 받아 저장하는 선박 평형수 탱크, 상기 선박 평형수 탱크에 저장된 상기 선박 평형수를 배출하는 배출 라인, 및 상기 배출 라인에 중화제를 공급하는 중화 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법은 팬 작동을 확인하는 단계(S100), 초기 압력 테스트 단계(S200), 선박 평형수 워밍업 단계(S300), 준비 신호 발생 단계(S400) 및 오존 주입 단계(S500)를 포함할 수 있다.
상기 팬 작동을 확인하는 단계(S100)에서는, 상기 선박 평형수 처리 시스템의 주위 환기를 위한 팬(fan)이 작동하는지 여부를 확인한다. 상기 선박 평형수 처리 과정에서 유출될 수 있는 유해가스, 특히 상기 오존은 인체에 유해하므로, 사전에 환기를 위한 상기 팬을 작동시킬 수 있다. 상기 팬 작동이 확인되면 다음 단계로 진행할 수 있다.
상기 초기 압력 테스트 단계(S200)에서는, 상기 산소를 이용하여 상기 오존 발생기(50)의 출력의 압력을 테스트할 수 있다. 상기 오존은 유해 가스이므로, 상기 오존을 발생시키기 전에 상기 산소를 이용하여 오존 발생을 위한 준비가 되어 있는지 확인하는 단계이다. 상기 초기 압력 테스트 단계(S200)에서 이상이 없는 경우 다음 단계로 진행할 수 있다.
상기 선박 평형수 워밍업 단계(S300)에서는, 상기 오존 발생기(50)를 이용하여 상기 오존을 발생시킬 수 있다. 상기 선박 평형수 워밍업 단계(S300)에서 이상이 없는 경우 다음 단계로 진행할 수 있다.
상기 준비 신호 발생 단계(S400)에서는, 상기 선박 평형수에 상기 오존을 주입할 준비가 되었음을 알릴 수 있다. 제어부가 상기 오존을 주입할 준비가 되었음을 알려주면, 상기 유입 라인의 상기 선박 평형수에 오존 주입하기 위한 상기 오존 주입 단계(S500)로 진행할 수 있다.
이때, 상기 선박 평형수에 주입된 상기 오존량은 2.2ppm 내지 2.5ppm으로 유지될 수 있다.
한편, 상기 선박 평형수 처리 시스템은 상기 유입 라인에 설치되는 해수용 필터를 더 포함할 수 있다. 상기 해수용 필터는 상기 유입 라인에 설치되어 상기 평형수 펌프로부터 제공 받은 상기 선박 평형수를 정화할 수 있다. 상기 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법은 상기 오존 주입 단계(S500)전에, 상기 평형수 펌프로부터 제공 받은 상기 선박 평형수를 상기 해수용 필터를 이용하여 정화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 상기 오존 주입전 상기 선박 평형수를 1차적으로 상기 해수용 필터를 이용하여 정화함으로써, 상기 오존의 주입량을 낮추거나, 또는 상기 해수의 살균, 정화 효율을 향상시킬 수 있다.
도 3은 도 2의 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법의 초기 압력 테스트 단계를 상세히 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하면, 상기 초기 압력 테스트 단계(S200)은 에어 컴프레서 작동 및 에어 리시버 탱크 압력 측정 단계(S210), 산소 발생기 작동 단계 및 산소 리시버 탱크 압력 측정 단계(S220), 수분 제거 단계(S230), 오존 출력 밸브 오픈 단계 및 오존 발생기 압력 측정 단계(S240), 오존 발생기 가스 밸브 클로즈 및 산소 리시버 탱크 압력 측정 단계(S250), 및 산소 발생기 정지 및 에어 리시버 탱크 압력 측정 단계(S260)를 포함할 수 있다.
상기 에어 컴프레서 작동 및 에어 리시버 탱크 압력 측정 단계(S210)에서는 상기 에어 컴프레서를 작동시키고, 상기 제1 압력계를 이용하여 상기 에어 리시버 탱크로부터 출력되는 상기 공기의 제1a 압력을 측정할 수 있다. 측정된 상기 제1a 압력이 미리 설정된 범위인 경우 다음 단계로 진행할 수 있다. 상기 제1a 압력의 미리 설정된 값은 7bar로 설정될 수 있다. 상기 미리 설정된 범위는 상기 설정 값에 측정 오차범위를 고려한 범위로 설정될 수 있다.
상기 산소 발생기 작동 단계 및 산소 리시버 탱크 압력 측정 단계(S220)에서는, 상기 산소 발생기를 작동시킬 수 있다. 상기 제2 압력계를 이용하여 상기 산소 리시버 탱크로부터 출력되는 상기 산소의 제2a 압력을 측정할 수 있다. 측정된 상기 제2a 압력이 미리 설정된 범위인 경우 다음 단계로 진행할 수 있다. 상기 제2a 압력의 미리 설정된 값은 3.5bar로 설정될 수 있다. 상기 미리 설정된 범위는 상기 설정 값에 측정 오차범위를 고려한 범위로 설정될 수 있다.
상기 수분 제거 단계(S230)에서는, 상기 오존 발생기에 공급되는 상기 산소의 수분을 제거할 수 있다. 상기 오존 발생기에 수분을 포함하는 산소가 공급되는 경우, 상기 오존 발생기의 작동이 원활하지 않으므로, 상기 오존 발생기에 공급될 산소에 대해 미리 수분을 제거하는 것이 바람직하다.
상기 오존 출력 밸브 오픈 단계 및 오존 발생기 압력 측정 단계(S240)에서는, 상기 오존 출력 밸브를 열되(open) 상기 오존 발생기는 작동시키지 않고, 상기 제3 압력계를 이용하여 상기 산소가 상기 오존 발생기를 통과하여 상기 오존 발생기로부터 출력되는 상기 산소의 제3 압력을 측정할 수 있다. 측정된 상기 제3 압력이 미리 설정된 범위인 경우 다음 단계로 진행할 수 있다. 상기 제3 압력의 미리 설정된 값은 1.2bar로 설정될 수 있다. 상기 미리 설정된 범위는 상기 설정 값에 측정 오차범위를 고려한 범위로 설정될 수 있다.
상기 오존 발생기 가스 밸브 클로즈 및 산소 리시버 탱크 압력 측정 단계(S250)에서는, 상기 오존 발생기 가스 밸브를 닫고(close), 상기 제2 압력계를 이용하여 상기 산소 리시버 탱크에서 출력되는 상기 산소의 제2b 압력을 측정할 수 있다. 측정된 상기 제2b 압력이 미리 설정된 범위인 경우 다음 단계로 진행할 수 있다. 상기 제2b 압력의 미리 설정된 값은 3.5bar로 설정될 수 있다. 상기 미리 설정된 범위는 상기 설정 값에 측정 오차범위를 고려한 범위로 설정될 수 있다.
상기 산소 발생기 정지 및 에어 리시버 탱크 압력 측정 단계(S260)에서는, 상기 산소 발생기를 정지시키고, 상기 에어 리시버 탱크로부터 산소 발생기 정지 및 에어 리시버 탱크로부터 출력되는 상기 공기의 제1b 압력을 측정할 수 있다. 측정된 상기 제1b 압력이 미리 설정된 범위인 경우 다음 단계로 진행할 수 있다. 상기 제1b 압력의 미리 설정된 값은 7bar로 설정될 수 있다. 상기 미리 설정된 범위는 상기 설정 값에 측정 오차범위를 고려한 범위로 설정될 수 있다.
상기 제1a 압력과 상기 제1b 압력은 동일하고, 상기 제2a 압력과 상기 제2b 압력은 동일하고, 상기 제1a 압력은 상기 제2a 압력 보다 크고, 상기 제2a 압력은 상기 제3 압력 보다 클 수 있다.
도 4는 도 3의 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법의 초기 압력 테스트 단계의 수분 제거 단계를 상세히 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하면, 상기 수분 제거 단계(S230)는 바이패스 밸브 오픈 단계(S232), 이슬점 하강 단계(S234), 및 오존 발생기 가스 밸브 오픈 단계 및 바이패스 밸브 클로즈 단계(S236)를 포함할 수 있다.
상기 바이패스 밸브 오픈 단계(S232)에서는, 상기 바이패스 밸브를 열어 상기 산소가 상기 바이패스 라인으로 유입될 수 있다.
상기 이슬점 하강 단계(S234)에서는, 상기 바이패스 라인으로 상기 산소가 유동되어 이슬점이 하강되어 상기 산소의 수분이 응결될 수 있다. 이에 따라 수분이 제거될 수 있다.
상기 오존 발생기 가스 밸브 오픈 단계 및 바이패스 밸브 클로즈 단계(S236)에서는, 상기 오존 발생기 가스 밸브를 열고, 상기 바이패스 밸브를 닫을 수 있다.
도 5은 도 2의 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법의 평형수 워밍업 단계를 상세히 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 상기 선박 평형수 워밍업 단계(S300)는 에어 컴프레서 작동 단계 및 에어 리시버 탱크 압력 측정 단계(S310), 산소 발생기 작동 및 산소 리시버 탱크 압력 측정 단계(S320), 오존 발생기 작동 준비 단계(S330), 및 오존 발생기 작동 및 오존량 측정 단계(S340)를 포함할 수 있다.
상기 에어 컴프레서 작동 단계 및 에어 리시버 탱크 압력 측정 단계(S310)에서는, 상기 에어 컴프레서를 작동시키고, 상기 제1 압력계를 이용하여 상기 에어 리시버 탱크로부터 출력되는 상기 공기의 제1 압력을 측정할 수 있다. 측정된 상기 제1 압력이 미리 설정된 범위인 경우 다음 단계로 진행할 수 있다. 상기 제1 압력의 미리 설정된 값은 7bar로 설정될 수 있다. 상기 미리 설정된 범위는 상기 설정 값에 측정 오차범위를 고려한 범위로 설정될 수 있다.
상기 산소 발생기 작동 및 산소 리시버 탱크 압력 측정 단계(S320)에서는, 상기 산소 발생기 작동시키고, 상기 제2 압력계를 이용하여 상기 산소 리시버 탱크로부터 출력되는 상기 산소의 제2 압력을 측정할 수 있다. 측정된 상기 제2 압력이 미리 설정된 범위인 경우 다음 단계로 진행할 수 있다. 상기 제2 압력의 미리 설정된 값은 3.5bar로 설정될 수 있다. 상기 미리 설정된 범위는 상기 설정 값에 측정 오차범위를 고려한 범위로 설정될 수 있다.
상기 오존 발생기 작동 준비 단계(S330)에서는 상기 오존 발생기가 작동 전, 상기 오존 발생기에 공급될 상기 산소의 수분이 충분히 제거되었는지 확인할 수 있다.
상기 오존 발생기 작동 및 오존량 측정 단계(S340)에서는 상기 오존 발생기를 작동시키고, 상기 오존 발생기로부터 출력되는 상기 오존의 농도를 측정할 수 있다. 측정된 상기 오존의 농도가 미리 정해진 범위인 경우 다음 단계로 진행할 수 있다. 상기 오존의 농도의 미리 설정된 값은 100g/Nm3 일 수 있다. 오차범위를 고려하여 상기 미리 정해진 범위는 100±10g/Nm3일 수 있다.
도 6은 도 5의 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법의 평형수 워밍업 단계의 오존 발생기 작동 준비 단계를 상세히 나타낸 순서도이다.
상기 오존 발생기 작동 준비 단계(S330)는 바이패스 밸브 오픈 단계(S332), 오존 출력 밸브 오픈 단계(S334), 산소량 및 이슬점 측정 단계(S336), 및 오존 발생기 가스 밸브 오픈 및 바이패스 밸브 클로즈 단계(S338)를 포함할 수 있다.
상기 바이패스 밸브 오픈 단계(S332)에서는, 상기 바이패스 밸브를 열어 수 있다. 상기 바이패스 밸브를 열어 상기 산소가 상기 바이패스 라인으로 유입될 수 있다.
상기 오존 출력 밸브 오픈 단계(S334)에서는, 상기 오존 출력 밸브를 열어 상기 바이패스 라인을 통해 상기 산소가 상기 오존 출력 밸브를 통과할 수 있다.
상기 산소량 및 이슬점 측정 단계(S336)에서는, 상기 바이패스 라인을 통과하는 상기 산소의 산소 농도 및 이슬점을 측정할 수 있다.
측정된 상기 산소의 농도 및 상기 이슬점이 미리 설정된 범위인 경우 다음 단계로 진행할 수 있다. 상기 산소의 농도의 상기 미리 설정된 범위는 상기 산소의 농도가 85% 이상인 범위일 수 있다. 상기 이슬점의 상기 미리 설정된 범위는 -40℃ 이하의 범위 일 수 있다.
상기 오존 발생기 가스 밸브 오픈 및 바이패스 밸브 클로즈 단계(S338)에서는, 상기 오존 발생기 가스 밸브를 열고, 상기 바이패스 밸브를 닫을 수 있다.
또한, 상기 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법에 따르면, 상기 배출라인에 상기 중화제를 공급하여 상기 배출 라인으로 배출되는 상기 선박 평형수의 잔류 활성물질을 중화처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 선박 평형수 처리 시스템은 에어 컴프레서, 에어 리시버 탱크, 산소 발생기, 산소 리시버 탱크, 오존 발생기, 평형수 펌프, 유입 라인, 선박 평형수 탱크, 및 오존 주입부를 포함한다. 상기 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법은 팬의 작동을 확인하는 단계, 초기 압력 테스트 단계, 선박 평형수 워밍업 단계, 준비 신호 발생 단계, 및 상기 유입 라인의 상기 선박 평형수에 상기 오존을 주입하는 오존 주입 단계를 포함한다. 각각의 단계에서 특정 조건을 만족하지 못하는 경우 후속 단계로 진행되지 않으며, 이에 따라 효율적이고, 안전한 오존 관리가 가능할 수 있다.
또한, 특정 위치의 압력, 이슬점 등을 측정하고, 측정된 값이 미리 설정된 범위 내에 있는 경우에만 후속 단계로 진행되어 오존이 발생되므로, 유해가스인 오존 가스가 유출되는 등의 문제를 방지할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 에어 컴프레서 20: 에어 리시버 탱크
30: 산소 발생기 40: 산소 리시버 탱크
50: 오존 발생기 60: 제어부
70: 평형수 펌프 80: 선박 평형수 탱크
90: 중화 장치 PT01: 제1 압력계
PT02: 제2 압력계 PT03: 제3 압력계
LINE1: 유입 라인 LINE2: 배출 라인
VV1: 오존 발생기 가스 밸브 VV2: 바이 패스 밸브
VV3: 오존 출력 밸브

Claims (18)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 공기를 압축하는 에어 컴프레서, 압축된 상기 공기를 저장하는 에어 리시버 탱크, 상기 공기로부터 산소를 발생시키는 산소 발생기, 상기 산소를 저장하는 산소 리시버 탱크, 상기 산소로부터 오존을 발생시키는 오존 발생기, 선박 평형수를 흡입하는 평형수 펌프, 상기 선박 평형수를 전달하는 유입 라인, 상기 유입 라인에 상기 오존을 주입하는 오존 주입부, 및 상기 구성들의 주위 환기를 위한 팬(fan)을 포함하는 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법에 있어서,
    상기 팬의 작동을 확인하는 단계;
    상기 산소를 이용하여 오존 발생기의 출력의 압력을 테스트하는 초기 압력 테스트 단계;
    상기 오존 발생기를 이용하여 상기 오존을 발생시키는 선박 평형수 워밍업 단계;
    상기 선박 평형수에 상기 오존을 주입할 준비가 되었음을 알리는 준비 신호 발생 단계; 및
    상기 유입 라인의 상기 선박 평형수에 상기 오존을 주입하는 오존 주입 단계를 포함하는 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 선박 평형수 처리 시스템은 상기 에어 리시버 탱크로부터 출력되는 유체의 압력을 측정하는 제1 압력계, 상기 산소 리시버 탱크로부터 출력되는 유체의 압력을 측정하는 제2 압력계, 상기 오존 발생기로부터 출력되는 유체의 압력을 측정하는 제3 압력계, 상기 산소 리시버 탱크로부터 상기 오존 발생기로 공급되는 상기 산소의 유량을 제어하는 오존 발생기 가스 밸브 및 상기 오존 발생기로부터 상기 유입 라인에 공급되는 상기 오존의 유량을 제어하는 오존 출력 밸브를 더 포함하고,
    상기 초기 압력 테스트 단계는,
    상기 에어 컴프레서를 작동시키고, 상기 제1 압력계를 이용하여 상기 에어 리시버 탱크로부터 출력되는 상기 공기의 제1a 압력을 측정하는 단계;
    상기 산소 발생기를 작동시키고, 상기 제2 압력계를 이용하여 상기 산소 리시버 탱크로부터 출력되는 상기 산소의 제2a 압력을 측정하는 단계;
    상기 산소의 수분을 제거하는 수분 제거 단계;
    상기 오존 출력 밸브를 열되(open) 상기 오존 발생기는 작동시키지 않고, 상기 제3 압력계를 이용하여 상기 산소가 상기 오존 발생기를 통과하여 상기 오존 발생기로부터 출력되는 상기 산소의 제3 압력을 측정하는 단계;
    상기 오존 발생기 가스 밸브를 닫고(close), 상기 제2 압력계를 이용하여 상기 산소 리시버 탱크에서 출력되는 상기 산소의 제2b 압력을 측정하는 단계; 및
    상기 산소 발생기를 정지시키고, 상기 에어 리시버 탱크로부터 산소 발생기 정지 및 에어 리시버 탱크로부터 출력되는 상기 공기의 제1b 압력을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1a 압력, 상기 제2a 압력, 상기 제3 압력, 상기 제2b 압력, 상기 제1b 압력 각각의 값들이 미리 설정된 범위 내 인 경우에만, 상기 초기 압력 테스트 단계를 마치고, 후속 단계인 상기 선박 평형수 워밍업 단계로 진행하는 것을 특징으로 하는 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 범위는
    상기 제1a 압력과 상기 제1b 압력은 동일하고,
    상기 제2a 압력과 상기 제2b 압력은 동일하고,
    상기 제1a 압력은 상기 제2a 압력 보다 크고, 상기 제2a 압력은 상기 제3 압력 보다 큰 것을 특징으로 하는 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 선박 평형수 처리 시스템은 상기 오존 발생기를 우회하도록, 상기 산소 리시버 탱크로부터 공급되는 상기 산소를 상기 오존 발생기의 출력단으로 흘려 보내는 오존 발생기 바이패스 라인의 유량을 제어하는 바이패스 밸브를 더 포함하고,
    상기 수분 제거 단계는
    상기 바이패스 밸브를 여는(open) 단계;
    상기 바이패스 라인으로 상기 산소가 유동되어 이슬점이 하강되어 상기 산소의 수분이 응결되는 이슬점 하강 단계; 및
    상기 오존 발생기 가스 밸브를 열고(open), 상기 바이패스 밸브를 닫는(close) 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 선박 평형수 워밍업 단계는
    상기 에어 컴프레서를 작동시키고, 상기 제1 압력계를 이용하여 상기 에어 리시버 탱크로부터 출력되는 상기 공기의 제1 압력을 측정하는 단계;
    상기 산소 발생기 작동시키고, 상기 제2 압력계를 이용하여 상기 산소 리시버 탱크로부터 출력되는 상기 산소의 제2 압력을 측정하는 단계;
    상기 오존 발생기 작동 준비 단계; 및
    상기 오존 발생기를 작동시키고, 상기 오존 발생기로부터 출력되는 상기 오존의 농도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 오존 발생기 작동 준비 단계는
    상기 바이패스 밸브를 여는(open) 단계;
    상기 오존 출력 밸브를 여는(open) 단계;
    상기 바이패스 라인을 통과하는 상기 산소의 산소 농도 및 이슬점을 측정 단계; 및
    상기 오존 발생기 가스 밸브를 열고(open), 상기 바이패스 밸브를 닫는(close) 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    측정된 상기 제1 압력, 상기 제2 압력, 상기 산소의 농도 및 상기 이슬점은 각각 미리 설정된 범위 내 인 경우에만, 각각의 후속 단계를 진행하는 특징으로 하는 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 압력의 상기 미리 설정된 범위는 상기 제2 압력의 미리 설정된 범위 보다 크고,
    상기 산소 농도 및 상기 이슬점의 미리 설정된 범위는
    상기 산소 농도가 85% 이상이고, 상기 이슬점이 -40℃ 이하인 것을 특징으로 하는 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법.
  16. 제7 항에 있어서,
    상기 선박 평형수에 주입된 오존량은 2.2ppm 내지 2.5ppm으로 유지되는 것을 특징으로 하는 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법.
  17. 제7 항에 있어서,
    상기 선박 평형수 처리 시스템은 상기 유입 라인으로부터 상기 선박 평형수를 공급 받아 저장하는 선박 평형수 탱크, 상기 선박 평형수 탱크에 저장된 상기 선박 평형수를 배출하는 배출 라인, 및 상기 배출 라인에 중화제를 공급하는 중화 장치를 더 포함하고,
    상기 배출라인에 상기 중화제를 공급하여 상기 배출 라인으로 배출되는 상기 선박 평형수의 잔류 활성물질을 중화처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법.
  18. 제7 항에 있어서,
    선박 평형수 처리 시스템은 상기 유입 라인에 설치되는 해수용 필터를 더 포함하고,
    상기 오존 주입 단계 전에, 상기 평형수 펌프로부터 제공 받은 상기 선박 평형수를 상기 해수용 필터를 이용하여 정화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 평형수 처리 시스템의 구동 방법.
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