KR101989478B1 - 선박용 평형수 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박용 평형수 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유입배관 상에 설치되는 전기분해조의 상부에 내부에 잔존하는 수소가스를 송풍기가 연결된 가스배출관으로 직접 배출하는 잔존가스배출관이 설치되어 수소가스로 인해 전기분해조의 고장 및 수명 단축 등의 폐단을 해소하는 선박용 평형수 처리장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 유입배관 상에 설치되어 유입되는 해수를 전처리하는 전처리필터; 상기 유입배관 상에서 상기 전처리필터의 후단에 직렬 연결되어 상기 전처리필터에서 유출되는 해수를 전기분해하는 전기분해조; 상기 유입배관 상에서 상기 전기분해조의 후단에 직렬 연결되어 상기 해수의 전기분해시 생성되는 수소가스를 해수와 분리하는 가스분리기; 상기 가스분리기의 상부에 연결되어 상기 가스분리기에서 분리된 수소가스를 선박의 외부로 배출하는 가스배출관; 및 상기 전기분해조의 상부와 상기 가스배출관의 사이에 연결되어 상기 전기분해조의 내부에 잔존하는 수소가스를 상기 가스배출관으로 배출시키는 잔존가스배출관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 선박용 평형수 처리장치를 기술적 요지로 한다.

Description

선박용 평형수 처리장치{Ballast water treatment system}

본 발명은 선박용 평형수 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유입배관 상에 설치되는 전기분해조의 상부에 내부에 잔존하는 수소가스를 송풍기가 연결된 가스배출관으로 직접 배출하는 잔존가스배출관이 설치되어 수소가스로 인해 전기분해조의 고장 및 수명 단축 등의 폐단을 해소하는 선박용 평형수 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 대형 선박은 화물이 적재되지 않은 상태에서 선박의 균형 및 안전 항해 등을 목적으로 일정량의 해수를 저수하여 평형수로 사용하는 평형수탱크가 구비되어 있다.

그러나 평형수탱크에 저수된 평형수는 일지역 해양에서 취수하여 타지역 해양으로 배출하게 되므로 일지역의 해양 생물 및 질병 유발 세균 등을 타지역으로 이동시키는 매체로 작용함으로써 타지역 해양 오염 및 생태계 파괴의 주된 원인으로 작용하고 있다.

따라서 해양 오염 및 생태계 파괴 등의 문제를 해결하기 위해 일지역 해양에서 해수를 평형수탱크에 취수할 때 평형수탱크에 저수된 해수를 타지역 해양으로 배출할 때 살균 및 소독 처리를 행한 후 배출하고 있다.

즉, 선박용 평형수 처리장치를 설치하여 취수 혹은 배출되는 해수를 살균 및 소독 처리하고 있다. 이러한 선박용 평형수 처리장치는 유입배관을 따라 유입되는 해수를 전기분해조로 유입시켜 전기분해하여 살균 및 소독한 후 해수배출관을 통해 다시 유입배관으로 유입시키고 전기분해조에서 생성된 수소가스를 송풍기가 연결된 가스배출관을 통해 외부로 배출시키는 구조이다.

한편, 상기한 선박용 평형수 처리장치는 전기분해조가 유입배관을 따라 유입되는 해수에 대하여 살균 및 소독하는 것이 아니라 유입배관에서 분기된 분리관을 따라 유입되는 일부의 해수만을 살균 및 소독 처리함에 따라 타지역 해양 오염 및 생태계 파괴를 유발하는 문제가 여전히 있었다.

그리하여 유입배관 상에 전기분해조가 직결되고 전기분해조의 후단에 가스분리기가 직결하여 유입배관을 따라 유입되는 모든 해수에 대하여 살균 및 소독이 이루어지도록 한 선박용 평형수 처리장치가 개발되었다.

그러나 상기한 선박용 평형수 처리장치는 전기분해조의 내부에서 전기분해에 의해 생성된 수소가스가 유입배관을 따라 해수와 함께 배출되지 않고 그 일부가 전기분해조의 내부에 그대로 잔존하면서 전기분해조의 고장을 유발하고 수명을 단축시키는 문제점이 있다.

즉, 잔존 수소가스에 의해 전기분해조의 내부 수위가 낮아지면서 전기분해조의 내부 전극판이 해수에 의해 원활하게 냉각되지 않아 전류에 의해 가열되면서 전극판이 손상되고 전기분해조의 내부 절연이 파괴되는 문제점이 있다.

따라서 전기분해조의 내부에 잔존하는 수소가스를 완전히 배출하여 잔존 수소가스로 인해 유발되는 전기분해조의 고장 유발 및 수명 단축 등의 문제를 일거에 해소할 수 있는 구조에 대한 연구가 필요하다.

대한민국 등록특허공보 제10-1287570호, 2013.07.19.자 공고. 대한민국 등록특허공보 제10-1518677호, 2015.05.11.자 공고.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 유입배관 상에 직결된 전기분해조의 내부에 잔존하는 수소가스를 완전히 배출하여 전기분해조의 내부에 그대로 잔존하는 수소가스로 인한 전기분해조의 고장 유발 및 수명 단축 등의 폐단을 방지할 수 있는 구조를 가진 선박용 평형수 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선박용 평형수 처리장치는, 유입배관 상에 설치되어 유입되는 해수를 전처리하는 전처리필터; 상기 유입배관 상에서 상기 전처리필터의 후단에 직렬 연결되어 상기 전처리필터에서 유출되는 해수를 전기분해하는 전기분해조; 상기 유입배관 상에서 상기 전기분해조의 후단에 직렬 연결되어 상기 해수의 전기분해시 생성되는 수소가스를 해수와 분리하는 가스분리기; 상기 가스분리기의 상부에 연결되어 상기 가스분리기에서 분리된 수소가스를 선박의 외부로 배출하는 가스배출관; 및 상기 전기분해조의 상부와 상기 가스배출관의 사이에 연결되어 상기 전기분해조의 내부에 잔존하는 수소가스를 상기 가스배출관으로 배출시키는 잔존가스배출관으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 전기분해조는 복수 개로 구성되어 상호 간격을 두고 다단으로 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 잔존가스배출관은 상기 전기분해조의 개수에 대응되게 구성되고 전후로 이웃하는 상기 전기분해조의 상부를 연결하는 연결배출관과, 가장 후단에 설치되는 상기 전기분해조의 상부와 상기 가스배출관을 연결하는 최종배출관으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 잔존가스배출관은 상기 전기분해조의 개수에 대응되게 구성되고 일단이 상기 전기분해조의 상부에 각각 연결되는 개별배출관과, 각각의 상기 개별배출관 타단과 상기 가스배출관을 연결하는 집합배출관으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 전기분해조에는 상기 잔존하는 수소가스에 따른 상기 전기분해조의 내부 온도를 감지한 온도감지센서가 설치되고, 상기 잔존가스배출관에는 상기 온도감지센서에서 감지한 상기 전기분해조의 내부 온도에 따라 상기 잔존가스배출관을 단속하는 단속밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 의한 본 발명에 따른 선박용 평형수 처리장치는 전기분해조에 잔존하는 수소가스를 가스배출관으로 직접 배출함에 따라 전기분해조에 잔존하는 수소가스로 인한 전기분해조의 고장 유발 및 수명 단축 등의 폐단을 일거에 해소할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 평형수 처리장치를 도시한 예시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 선박용 평형수 처리장치를 도시한 예시도.

본 발명은 유입배관을 통해 유입되어 평형수탱크에 저수되는 해수(평형수)를 유입배관 상에 직결된 전기분해조를 통해 살균 및 소독 처리하고 전기분해조에서 생성되는 수소가스를 가스분리기를 통해 배출하여 해양 오염 및 생태계 파괴 등을 방지하고자 하는 선박용 평형수 처리장치에 관한 것이다.

특히, 본 발명에 따른 선박용 평형수 처리장치는 전기분해조 내부에서 해수를 전기분할 때 생성되어 전기분해조의 내부에 그대로 잔존하는 수소가스를 완전히 배출하여 잔존 수소가스로 인한 전기분해조의 고장 유발 및 수명 단축 등의 폐단을 방지한 것이 특징이다.

이러한 특징은 유입배관 상에 직결된 전기분해조의 상부에 잔존 수소가스를 송풍기가 연결된 가스배출관으로 직접 배출시키는 잔존가스배출관이 더 설치된 구조에 의해 달성된다.

따라서 전기분해조의 내부에서 전기분해에 의해 생성되는 수소가스가 완전히 배출됨에 따라 전기분해조의 내부 해수 수위가 일정하게 유지되면서 전기분해조의 전극판이 해수에 의해 원활하게 냉각됨으로써 전기분해조의 고장 유발 및 수명 단축 등의 폐단을 모두 해소할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 평형수 처리장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 유입배관(10), 전처리필터(20), 전기분해조(30), 가스분리기(40), 가스배출관(50) 및 잔존가스배출관(60)으로 구성된다.

먼저, 상기 유입배관(10)은 평형수로 사용하고자 하는 해수를 평형수탱크로 유입시키는 것이다. 따라서 유입배관(10)을 통과한 해수는 후술할 전처리필터(20)와 전기분해조(30)와 가스분리기(40)를 거쳐 평형수탱크로 저수된다.

다음으로, 상기 전처리필터(20)는 유입배관(10) 상에 직렬로 연결되어 유입배관(10)을 통해 유입되는 해수에 포함된 해양 생물에 물리적으로 충격을 가하여 사멸시키거나 약하게 하여 후술할 전기분해조(30)에서의 살균 및 소독 효율을 향상시키기 위한 것이다.

다음으로, 상기 전기분해조(30)는 유입배관(10) 상에서 전처리필터(20)의 후단에 직렬 연결되어 전처리필터(20)를 거친 모든 해수를 전기분해방식으로 살균 및 소독처리하는 것이다.

즉, 전기분해조(30)는 내부에 설치된 복수 개의 전극판에 전류가 인가되면서 해수가 전기분해되면서 살균 및 소독 처리에 사용되는 차아염소산나트륨(NaOCl)이 생성되어 해수에 포함된 해양 생물 및 질병 유발 세균을 제거하는 것이다.

이때 전기분해조(30)의 내부면은 전극판으로 인가되는 전류가 누설되지 않도록 절연 처리된다. 그리고 전기분해조(30)는 살균 및 소독 처리 효율을 높이기 위해 복수 개가 상호 간에 간격을 두고 유입배관(10) 상에 직결될 수 있다.

다음으로, 상기 가스분리기(40)는 유입배관(10) 상에서 전기분해조(30)의 후단에 직렬로 연결되어 전기분해조(30)의 내부에서의 전기분해 반응에 의해 생성되는 수소가스를 해수에서 분리하여 선박의 외부로 배출하는 것이다.

상기와 같이 가스분리기(40)를 통해 수소가스가 분리 제거된 해수는 유입배관(10)을 따라 평형수탱크에 저수되어 평형수로 기능하게 된다.

다음으로, 상기 가스배출관(50)은 가스분리기(40)의 상부에 연결되어 가스분리기(40)에서 분리되는 수소가스를 선박의 외부로 배출시키는 것이다.

이때 가스배출관(50)의 단부에는 수소가스가 선박 외부로 원활하게 배출되도록 충분한 용량의 송풍기(51)가 설치된다.

마지막으로, 상기 잔존가스배출관(50)은 전기분해조(30)의 상부와 가스배출관(50)의 사이에 연결 설치되어 전기분해조(30)의 내부에 잔존하는 수소가스를 해수의 흐름과 관계없이 직접 가스배출관(50)으로 배출시키는 것이다.

따라서 전기분해조(30)의 내부에 잔존하는 수소가스가 가스배출관(50)에 직접 연결된 잔존가스배출관(50)을 통해 선박의 외부로 즉시 배출됨에 따라 잔존 수소가스로 인해 전극판이 손상되고 절연 파괴가 일어나 전기분해조(30)의 성능을 저하시키고 사용 수명을 단축시키는 폐단이 해소된다.

즉, 전기분해조(30)의 내부에 잔존하는 수소가스가 잔존가스배출관(50)을 통해 배출되면서 전기분해조(30)의 내부 해수 수위가 일정하게 유지되고 이로 인해 전극판의 냉각이 원활하게 이루어져 열에 의한 전극판 손상이나 내부 절연 파괴 현상이 자연스럽게 방지되는 것이다.

이때 별도로 도시하지 않았지만 전기분해조(30)의 내부에는 전기분해조(30)의 내부 온도를 감지하는 온도감지센서가 설치되고 잔존가스배출관(50)에는 온도감지센서에 의해 감지된 전기분해조(30)의 내부 온도에 따라 잔존가스배출관(50)을 자동으로 개폐하는 단속밸브가 설치될 수 있다.

여기서 전기분해조(30)의 내부 온도는 잔존 수소가스에 의해 기인하는 것으로 그 내부 온도가 기준온도 높다는 의미는 잔존 수소가스가 기준량(전극판을 손상시키고 절연 파괴를 일으키는 수위가 되게 하는 잔존 수소가스량) 이상으로 증가한 것임을 나타낸다.

따라서 전기분해조(30)의 내부에 잔존 수소가스가 기준량 이상이 되면 단속밸브가 자동으로 개방되어 잔존 수소가스를 가스배출관을 배출시킬 수 있다. 이때 온도감지센서와 단속밸브를 더 포함한 구조는 잔존가스배출관(50)의 상시 개방으로 인해 일어날 수 있는 다른 현상을 방지하기 위함이다.

한편, 잔존가스배출관(50)은 전기분해조(30)가 복수 개로 구성되어 유입배관(10) 상에 상호 간격을 두고 직결된 구조에 따라 전기분해조(30)의 개수에 대응되게 복수 개로 구성될 수 있다.

이때 잔존가스배출관(50)은 도 1에 도시된 바와 같이 전후로 이웃하는 두 전기분해조(30)의 상부를 연결하는 복수 개의 연결배출관(61)과, 가장 후단에 설치된 전기분해조(30)의 상부와 가스배출관(50)을 연결하는 최종배출관(62)으로 구성될 수 있다.

즉, 각각의 전기분해조(30)에 잔존하는 수소가스는 연결배출관(61)을 따라 차례대로 이동한 후 최종배출관(62)을 통해 가스배출관(50)으로 배출되게 된다.

그리고 잔존가스배출관(50)은 도 2에 도시된 바와 같이 일단이 각각의 전기분해조(30)의 상부에 연결된 복수 개의 개별배출관(63)과, 각각의 개별배출관(63) 타단과 가스배출관(50)을 연결하는 집합배출관(64)으로도 구성될 수 있다.

즉, 각각의 전기분해조(30)에 잔존하는 수소가스는 개별배출관(63)을 각각 거친 후 집합배출관(64)으로 모두 모여 가스배출관(50)으로 배출되게 된다.

상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다.

10: 유입배관
20: 전처리필터
30: 전기분해조
40: 가스분리기
50: 가스배출관
51: 송풍기
60: 잔존가스배출관
61: 연결배출관
62: 최종배출관
63: 개별배출관
64: 집합배출관

Claims (5)

1. 유입배관(10) 상에 설치되어 유입되는 해수를 전처리하는 전처리필터(20);
   상기 유입배관 상에서 상기 전처리필터의 후단에 직렬 연결되어 상기 전처리 필터에서 유출되는 해수를 전기분해하되, 내부 온도를 감지하는 온도감지센서가 설치되는 전기분해조(30);
   상기 유입배관 상에서 상기 전기분해조의 후단에 직렬 연결되어 상기 해수의 전기분해시 생성되는 수소가스를 해수와 분리하는 가스분리기(40);
   상기 가스분리기의 상부에 연결되어 상기 가스분리기에서 분리된 수소가스를 선박의 외부로 배출하는 가스배출관(50);및
   상기 전기분해조의 상부와 상기 가스배출관의 사이에 연결되어 상기 전기분해조의 내부에 잔존하는 수소가스를 상기 가스배출관으로 배출시키되, 상기 온도감지센서에서 감지되는 상기 잔존하는 수소가스에 따른 상기 전기분해조의 내부 온도에 따라 단속되는 단속밸브가 설치된 잔존가스배출관(60)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 선박용 평형수 처리장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전기분해조는
   복수 개로 구성되어 상호 간격을 두고 다단으로 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 평형수 처리장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 잔존가스배출관은
   상기 전기분해조의 개수에 대응되게 복수 개로 구성되고 전후로 이웃하는 상기 전기분해조의 상부를 연결하는 연결배출관(61)과, 가장 후단에 설치되는 상기 전기분해조의 상부와 상기 가스배출관을 연결하는 최종배출관(62)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 선박용 평형수 처리장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 잔존가스배출관은
   상기 전기분해조의 개수에 대응되게 복수 개로 구성되고 일단이 상기 전기분해조의 상부에 각각 연결되는 개별배출관(63)과, 각각의 상기 개별배출관 타단과 상기 가스배출관을 연결하는 집합배출관(64)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 선박용 평형수 처리장치.
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