KR101993601B1

KR101993601B1 - 전기분해방식에 의한 선박용 미생물 살균 장치

Info

Publication number: KR101993601B1
Application number: KR1020170152367A
Authority: KR
Inventors: 김홍기
Original assignee: 김홍기
Priority date: 2017-11-15
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2019-06-27
Also published as: KR20190055537A

Abstract

상기의 목적을 이루기 위한 전기분해방식에 의한 선박용 미생물 살균장치는 시체스트로 유입되는 해수량을 측정하는 해수량측정센서(100); 전위차를 제어하고 방식(Protection corrosion)을 위한 직류전류를 생성하고 출력하는 자동정류기(200); 선체와 절연되고 선체 외판에 설치되어 상기 자동정류기(200)에서 보내온 전류를 출력하는 제1 양극(300); 해수 공급 라인 내부와 시체스트 내부에 설치되어 상기 자동정류기(200)에서 보내온 전류를 출력하는 제2 양극(400); 선체의 전위차를 감지하여 방식을 위한 전위차가 형성되도록 하는 기준전극(500); 상기 해수량측정센서(100), 상기 자동정류기(200), 상기 제1 양극(300), 상기 제2 양극(400); 상기 기준전극(500)과 연결되어 출력할 전류량을 제어하는 제어반(600) 및 시체스트 및 해수 공급 라인에 구비되어 해수 내의 생체반응을 감지하여 유기체 성분과 유기체의 생체반응이 감지되면 상기 제어반(600)에 전달하는 바이오 센서; 선박의 프로펠라 축과 선체를 은합금 슬립링과 은 브러시를 사용하여 전기적으로 연결시켜, 프로펠라, 상기 프로펠라 축 및 엔진 베어링을 방식(Protection corrosion)하는 프로펠라 축 접지장치 및 조타실의 천정과 방향타 축 사이에 접지연선을 연결하여 상기 방향타와 선체를 전기적으로 연결시켜, 상기 방향타를 방식(Protection corrosion)하는 방향타 축 접지장치를 포함하고, 상기 자동정류기(200)는 상기 해수량측정센서(100)로부터 측정된 해수량에 따라 출력하는 전류를 조절하고, 상기 제어반(600)은 출력한 전류를 제어한 내력과 상기 제1 양극(300), 상기 제2 양극(400) 및 상기 기준전극(500)의 소모 정도와 예상되는 교체일을 저장하는 메모리를 더 포함하고, 상기 제어반(600)은 실시간으로 상기 바이오센서의 정보에 따라 기설정된 값에 따라 유기체 성분의 과도한 검출과 생체 반응이 감지되면 자동적으로 또는 수동적으로 증식방지기를 작동시켜 이온 또는 케미컬 처리하고 밸브를 해수 리턴 라인측으로 개방시키는 동작을 하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기분해방식에 의한 선박용 미생물 살균 장치 {Microbial sterilization apparatus for ship by electrolysis method}

본 발명은 전기분해방식에 의한 선박용 미생물 살균 장치에 관한 것으로, 선박에서 사용하는 해수를 살균 및 방식(Protection corrosion)하여 선박 내 해수 공급 라인과 선체 외벽에 해양자생물의 부착 및 부식을 방지하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 선박을 운항하기 위해서는 메인 엔진, 발전기 엔진, 보일러, 펌프, 에어컨 등과 같이 많은 장비들이 작동된다. 이러한 각 장비들은 작동 시 많은 열을 발생시키고, 정상적인 작동을 위해서는 적절한 냉각구조가 필수적으로 요구된다. 이렇게 발생되는 열을 소산시키기 위한 냉각구조로는 일반적으로 각각의 장비에 냉각수가 공급된다. 일부 장비의 경우에는 공기를 통해 냉각을 하는 공냉식이 적용되기도 하나, 많은 장비들은 냉각 효율이 높은 수냉식 방식이 적용된다. 이때 각 장비에서 직접적으로 열을 흡수하기 위한 냉각수 매체로는, 청수(Fresh Water; FW)가 사용된다. 각 장비로부터 열을 흡수하기 위한 이 청수는 열교환기(Heat Exchanger)를 통해 해수와 열교환을 하면서 해수에 열을 전달시키게 되며, 해수는 바다로 배출되면서 지속적으로 선박에서 발생되는 열을 소산시키게 된다. 이에 따라 선박에는 냉각 매체로써 쉽게 구할 수 있는 해수를 이용하여 청수를 냉각하고, 냉각된 청수를 이용하여 다시 각종 발열 장치를 냉각시키는 냉각 시스템이 구축되고 있다.

선박에는 시체스트(Sea Chest)가 설치되어있고, 시체스트를 통해서 해수(Sea water)를 흡입하여 여러 가지의 용도로 사용하고 있다. 시체스트는 기관 계통에 냉각수로서의 해수를 공급하거나 극저온 유체, 즉 LNG와 같은 물질의 경우 기화를 위한 열원으로서의 해수를 사용하기 위하여 선체 하면에 설치되는 해수 출입설치구를 말하는 것이다.

여기서, 시체스트는 전술한 바와 같이 다양한 해수의 사용처와 각각 해수 배관으로 연결되는데, 시체스트 내부는 물론, 해수 배관 내부에는 외부로부터 유입되는 해양생물 및 이들의 유생이 부착되어 증식하는 문제가 발생할 수 있다.

이때, 시체스트에는 해수 배관으로 공급되는 해수에 해양생물이 혼입되지 않도록 걸러내는 스트레이너(Strainer)가 설치되는 것이 일반적이며, 이러한 스트레이너에는 다양한 종류의 해양생물이 부착되고 증식하는 것을 방지하기 위하여 증식방지기(Marine Growth Preventing System, MGPS)가 설치된다. MGPS(Marine Growth Prevention System)는, 선박에 공급되는 해수에 서식하고 있는 해양생물(조개, 해조류, 해양미생물 등)을 살균할 수 있는 설비이다. MGPS는 해양생물을 살균하여 해수 배관이 막히는 것을 방지함으로써 원활한 해수 유입을 가능케 한다. 이러한 MGPS의 작동원리는, Cu(구리)와 Al(알루미늄)으로 마련되는 양극(Anode)에 전류(Current)를 공급하며, 전류에 의해 양극(Anode)를 녹여서 해수에 서식하는 해양생물을 살균하는 방법이다. 즉, 구리 봉에서는 구리 이온(Cu++)이 천천히 방출되어 해양 자생물을 살균하며, 알류미늄봉에서는 알루미늄수산화물(AlOH3)이 방출되어 부식이 발생할 수 있는 파이프 및 냉각기 매부에 착상하여 얇은 피막을 형성케 하여 해양자생물의 부착방지는 물론 부식방지의 기능도 한다.

종래에는 MGPS 업체에서 추천하는 전류 값을 세팅시켜서 MGPS 양극을 녹이는 방법을 사용하였으며, 해수의 유량에 관계없이 항상 일정한 전류에 의해 일정한 양의 양극을 소모하게 된다.

해양자생물 증식 방지장치를 운영함에 있어서, 사용되는 해수의 유량에 따라 전극으로 인가되는 전류 값을 조절하는 것이 바람직하지만, 선박에는 다양한 용량을 갖는 해수 펌프가 구비되며, 이들 해수 펌프의 작동 상태에 따라 일일이 해양자생물 증식 방지장치의 전류 세팅 값을 작업자가 조절하여 주는 것은 사실상 불가능하므로, 종래에는 전류 세팅 값을 최대치로 설정한 채로 해양자생물 증식 방지장치를 사용하고 있다.

그러나, 상기와 같이 전류 세팅 값을 최대치로 설정한 채로 해양자생물 증식 방지장치를 사용할 경우, 양극의 수명이 단축되고, 해양자생물 증식 방지장치에 마련된 스트레이너(Strainer)에 과전류로 인한 알루미늄 이온의 부착으로 인해 백화현상이 발생하는 문제점이 있다.

KR 10-2016-0023216 A KR 10-2016-0032414 A KR 10-2012-0132172 A

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 시체스트로부터 유입되는 해수 내에서 해양생물의 증식을 방지함은 물론, 선박 내에 해수를 사용하는 시설과 연결된 각종 배관 내의 해양생물 증식에 따른 배관 막힘 등을 방지할 수 있도록 하고, 시체스트로 유입되는 해수의 량을 센서를 이용하여 해양자생물 증식 방지장치의 양극(아노드)도 해당 유량에 필요한 만큼 소모되도록 하는 선박용 미생물 살균 장치를 제공함에 있다.

상기의 목적을 이루기 위한 전기분해방식에 의한 선박용 미생물 살균장치는 시체스트로 유입되는 해수량을 측정하는 해수량측정센서(100); 전위차를 제어하고 방식(Protection corrosion)을 위한 직류전류를 생성하고 출력하는 자동정류기(200); 선체와 절연되고 선체 외판에 설치되어 상기 자동정류기(200)에서 보내온 전류를 출력하는 제1 양극(300); 해수 공급 라인 내부와 시체스트 내부에 설치되어 상기 자동정류기(200)에서 보내온 전류를 출력하는 제2 양극(400); 선체의 전위차를 감지하여 방식을 위한 전위차가 형성되도록 하는 기준전극(500); 상기 해수량측정센서(100), 상기 자동정류기(200), 상기 제1 양극(300), 상기 제2 양극(400) 및 상기 기준전극(500)과 연결되어 출력할 전류량을 제어하는 제어반(600);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면 선박의 시체스트로부터 유입되어온 해수를 해양자생물 증식 방지장치에 의해 처리하여 시체스트 내부는 물론 선박 내에 해수를 사용하는 시설과 연결된 각종 배관 내의 해양생물 증식에 따른 배관 막힘을 방지하고, 시체스트로부터 유입되는 해수량을 센서로 감지하여 해수량에 맞는 전류를 소모하도록 하여 양극(아노드)의 불필요한 소모를 방지 및 양극(아노드) 수명연장 (유지보수와 교체주기 연장)에 선박 운항비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기분해방식에 의한 선박용 미생물 살균 장치 구성의 실시 예이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기분해방식에 의한 선박용 미생물 살균 장치 구성 실시 예의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전기분해방식에 의한 선박용 미생물 살균 장치 양극의 구성을 나타낸 것이다.
도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 전기분해방식에 의한 선박용 미생물 살균 장치의 제어반 메모리 내역을 출력한 실시 예를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 전기분해방식에 의한 선박용 미생물 살균 방법의 실시 예를 나타낸 블록도이다.

이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1과 2를 참조하여 본 발명에 따른 전기분해방식에 의한 선박용 미생물 살균 장치 구성의 실시 예를 설명하면, 선체의 시체스트로 유입되는 해수량을 측정하는 해수량측정센서(100)는 시체스트의 해수유입을 위한 수문에 설치되어 유입되는 해수량을 측정하고 그에 대한 정보를 제어반(600)으로 전송한다. 제어반(600)은 유입되는 해수량이 많을 경우 출력할 전류량을 증가시키고, 해수량이 적을 경우 출력할 전류량을 감소시키는 동작을 한다. 이때, 자동정류기(200)는 제어반(600)의 명령을 받아 필요한 만큼의 전류를 보내게 되고, 제1 양극(300) 및 제2 양극(400)은 기준전극(500)과의 전위차를 이용하여 전류를 출력하여, 해수를 살균하고 시체스트, 선박 내의 해수관 및 선체를 방식(Protection corrosion)하게 된다.

유입되는 해수량에 상응하여 제1 양극(300) 및 제2 양극(400)은 기준전극(500)을 소모시키게 되므로, 교체에 대한 작업시수를 줄일 수 있고, 불필요한 전류의 소모를 줄여 에너지를 절약할 수 있는 효과가 있다.

자동정류기(200)는 변압기 및 정류기 부품들과 전자제어 회로기판이 견고한 회로로 구성되어 선박의 전원장치로부터 받은 교류전원을 직류로 변환, 정류하고 기준전극(500)으로부터 보내온 신호를 설정전위값과 비교하여 적정 방식(Protection corrosion)에 필요한 양의 직류전류를 양극으로 보내준다.

기준전극(500)은 주로 아연(Zn)으로 이루어져 견고한 구조 및 안정된 전기화학적 특성을 갖는다. 선체의 전위를 지속적으로 감지하여 제어반(600)이 출력전류를 조정할 수 있도록 한다.

도 3을 참조하여 도 3은 본 발명에 따른 전기분해방식에 의한 선박용 미생물 살균 장치 양극의 구성에 대해 설명하면, 제2 양극(400)은 구리(Cu)봉(410), 알루미늄(Al)봉(420) 및 철(Fe)봉으로 구성됨을 확인할 수 있다. 구리봉(410)의 경우 구리이온이, 알루미늄봉(420)의 경우 알루미늄이온이, 철봉의 경우 철이온이 시체스트속과 해수관의 해수로 빠져나오게 한다.

이중 구리이온은 독성을 가져 해양자생물을 죽이는 역할을 하고, 알루미늄이온은 파이프 내벽에 붙어 산화피막을 형성하여 관내 부식을 방지하게 되고 철이온은 구리가 기본으로 된 재료의 부식을 감소시키는 역할을 한다.

제1 양극(300)의 경우 티타늄(Ti) 재질로 이루어질 경우 가볍고 전도성이 뛰어나고 해수를 전기분해하여 NaCl을 Na와 Cl로 분해하여 염소로 살균을 하게 된다.

여기에서 전술되어 있는 기설정된 구리봉, 알루미늄봉, 철봉 및 티타늄은, 본 발명의 이해를 돕기 위해 기재한 것이며, 이는 운용자의 설정에 따라 달라질 수 있고, 전술된 재료가 본 발명에 한정되지 않는 것은 당연하다.

도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 전기분해방식에 의한 선박용 미생물 살균 장치의 제어반 메모리 내역을 출력한 실시 예를 나타낸 것이다. 제어반(600)은 출력한 전류를 제어한 내력과 제1 양극(300), 제2 양극(400) 및 기준전극(500)의 소모 정도와 예상되는 교체일을 저장하는 메모리를 가질 수 있다. 살균해야하는 해수량이 많으면 많을수록 많은 전류를 흘려줘야하고, 그에 따라 제1 양극(300), 제2 양극(400) 및 기준전극(500)의 소모는 많아지게 된다. 메모리에는 언제 얼마만큼의 해수가 들어왔는지, 그에 따른 전류를 얼마나 흘렸는지, 흐른 전류량에 따라 제1 양극(300), 제2 양극(400) 및 기준전극(500)의 소모량을 예측하여 예상되는 교체일 등의 내역이 저장된다. 그리고 usb와 같은 저장매체를 제어반(600)에 연결하여 메모리에 저장된 내역을 다운로드하여 인쇄 할 수 있다. 쉽고 간편하게 내역을 확인하여 장비를 관리하기 쉽고 제1 양극(300) 및 제2 양극(400)은 기준전극(500)에 대한 교체일을 체계적으로 관리할 수 있는 효과가 있다.

도 5는 본 발명에 따른 전기분해방식에 의한 선박용 미생물 살균 방법의 실시 예를 나타낸 블록도이다.

전기분해방식에 의한 선박용 미생물 살균 방법에 대해 설명하면, 선박의 시체스트로 해수가 유입되는 단계(S100); 상기 제1 단계(S100)에서 유입되는 해수량을 해수량측정센서가 측정하는 단계(S200); 제어반에서 상기 단계(S200)에서 측정한 해수량에 필요한 전류를 계산하는 단계(S300); 상기 단계(S300)에서 계산한 전류량을 자동정류기에서 출력하는 단계(S400); 상기 단계(S400)에서 출력한 전류를 제1 양극 및 제2 양극에서 받아 출력하여 살균 및 방식(Protection corrosion)하는 단계(S500); 상기 단계(S500)에서 살균 및 방식(Protection corrosion) 처리된 해수를 선박 내부의 사용처로 공급하는 단계(S600); 상기 각 단계(S100~S600)의 이력을 저장하는 단계(S700);를 포함할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 전기분해방식에 의한 선박용 미생물 살균장치는 선박의 프로펠러와 방향타에 대해 해양생물부착 방지 및 방식(Protection corrosion)을 할 수 있다.

프로펠라(이하 미도시) 축과 선체를 은합금 슬립링과 은 브러시를 사용하여 전기적으로 연결시켜, 프로펠라, 상기 프로펠라 축 및 엔진 베어링을 방식(Protection corrosion)하는 프로펠라 축 접지장치;를 더 포함하면 프로펠라에 대해 해양생물부착 방지 및 방식(Protection corrosion)할 수 있다.

그리고 조타실의 천정과 방향타 축 사이에 접지연선을 연결하여 상기 방향타와 선체를 전기적으로 연결시켜, 상기 방향타를 방식(Protection corrosion)하는 방향타 축 접지장치;를 더 포함하면 방향타에 대해 해양생물부착 방지 및 방식(Protection corrosion)할 수 있다.

또한, 본 발명의 전기분해방식에 의한 선박용 미생물 살균장치는 바이오 센서를 더 포함할 수 있다. 바이오 센서는 시체스트 및 해수 공급 라인에 구비되어 해수 내의 생체반응을 감지하는 것으로, 더욱 상세히는 염분과 물 등 해수의 주성분 이외에 해양 생물과 같은 유기체 성분과 함께 이러한 유기체의 생체반응이 감지되면 제어반(600)에 정보를 전달하는 역할을 하는 것이다. 바이오 센서는 해수 공급 라인과 시체스트에 장착될 수 있으나, 그 장착 위치와 개소는 공급 라인과 시체스트로 한정하지 않는다.

제어반(600)은 해수펌프의 가동과 밸브의 개폐 동작을 조작하는 기본적인 동작 외에도 전술한 바이오 센서로부터 전달받은 정보에 따라 밸브의 유로가 해수 리턴 라인 또는 해수 공급 라인측으로 선택적으로 개방되게 조작하는 역할 또한 하게 된다.

따라서, 제어반(600)은 실시간으로 해수 공급 라인 및 시체스트 내부의 해수 성분을 감지하는 바이오센서의 정보에 따라 기설정된 값, 즉 유기체 성분의 과도한 검출과 생체 반응이 감지되면 자동적으로 또는 수동적으로 증식방지기를 작동시켜 이온 또는 케미컬 처리하고 밸브를 해수 리턴 라인측으로 개방시키는 일련의 동작을 지시할 수 있을 것이다.

이상 본 발명의 실시 예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

100 : 해수량측정센서
200 : 자동정류기
300 : 제1 양극
400 : 제2 양극
500 : 기준전극
600 : 제어반

Claims

시체스트로 유입되는 해수량을 측정하는 해수량측정센서(100);
전위차를 제어하고 방식(Protection corrosion)을 위한 직류전류를 생성하고 출력하는 자동정류기(200);
선체와 절연되고 선체 외판에 설치되어 상기 자동정류기(200)에서 보내온 전류를 출력하는 제1 양극(300);
해수 공급 라인 내부와 시체스트 내부에 설치되어 상기 자동정류기(200)에서 보내온 전류를 출력하는 제2 양극(400);
선체의 전위차를 감지하여 방식을 위한 전위차가 형성되도록 하는 기준전극(500);
상기 해수량측정센서(100), 상기 자동정류기(200), 상기 제1 양극(300), 상기 제2 양극(400);
상기 기준전극(500)과 연결되어 출력할 전류량을 제어하는 제어반(600) 및
시체스트 및 해수 공급 라인에 구비되어 해수 내의 생체반응을 감지하여 유기체 성분과 유기체의 생체반응이 감지되면 상기 제어반(600)에 전달하는 바이오 센서;
선박의 프로펠라 축과 선체를 은합금 슬립링과 은 브러시를 사용하여 전기적으로 연결시켜, 프로펠라, 상기 프로펠라 축 및 엔진 베어링을 방식(Protection corrosion)하는 프로펠라 축 접지장치 및
조타실의 천정과 방향타 축 사이에 접지연선을 연결하여 상기 방향타와 선체를 전기적으로 연결시켜, 상기 방향타를 방식(Protection corrosion)하는 방향타 축 접지장치를 포함하고,
상기 자동정류기(200)는 상기 해수량측정센서(100)로부터 측정된 해수량에 따라 출력하는 전류를 조절하고,
상기 제어반(600)은 출력한 전류를 제어한 내력과 상기 제1 양극(300), 상기 제2 양극(400) 및 상기 기준전극(500)의 소모 정도와 예상되는 교체일을 저장하는 메모리를 더 포함하고,
상기 제어반(600)은 실시간으로 상기 바이오센서의 정보에 따라 기설정된 값에 따라 유기체 성분의 과도한 검출과 생체 반응이 감지되면 자동적으로 또는 수동적으로 증식방지기를 작동시켜 이온 또는 케미컬 처리하고 밸브를 해수 리턴 라인측으로 개방시키는 동작을 하는 것을 특징으로 하는 전기분해방식에 의한 선박용 미생물 살균장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 양극(300)은 티타늄 재질로 이루어 진 것을 특징으로 하는 전기분해방식에 의한 선박용 미생물 살균장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 양극(400)은 오염을 방지하는 구리(Cu)봉(410), 철강 재료의 부식을 감소시키는 알루미늄(Al)봉(420) 및 구리가 기본으로 된 재료의 부식을 감소시키는 철(Fe)봉(430)으로 구성된 것을 특징으로 하는 전기분해방식에 의한 선박용 미생물 살균장치.
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