KR102086912B1 - 선박 평형수 처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선박 평형수 처리장치를 다단 적층된 전해조로 구성함에 있어서, 전기분해된 해수가 배출되는 전해조의 부위를 빗면 형상으로 설계함으로써 전기분해된 해수가 배출되는 부위에서 스케일(scale)이 형성되는 것을 최소화할 수 있는 선박 평형수 처리장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 선박 평형수 처리장치는 수직 방향으로 다단 적층된 형태를 이루는 복수의 전해조; 및 각 전해조에 구비되어 해수를 전기분해 처리하는 전기분해장치;를 포함하여 이루어지며, 각 전해조는 제1단측과 제2단측을 구비하며, 제1단측은 해수가 유입되는 전해조의 단부이고, 제2단측은 해수가 배출되는 전해조의 단부이며, 전해조의 제1단측에 해수 유입구가 구비되고, 전해조의 제2단측에 해수 배출구가 구비되며, 이웃하는 전해조의 해수유입구와 해수 배출구를 공간적으로 서로 연결된 형태를 이루며, 각 전해조의 제2단측은 빗면 형태로 설계되어, 각 전해조 제2단측의 아래쪽 모서리 부위가 둔각을 이루는 것을 특징으로 한다.

Description

선박 평형수 처리장치{Ballast water treatment system}
본 발명은 선박 평형수 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선박 평형수 처리장치를 다단 적층된 전해조로 구성함에 있어서, 전기분해된 해수가 배출되는 전해조의 부위를 빗면 형상으로 설계함으로써 전기분해된 해수가 배출되는 부위에서 스케일(scale)이 형성되는 것을 최소화할 수 있는 선박 평형수 처리장치에 관한 것이다.
화물 수송이나 여객용 대형 선박은 선박의 하부에 위치한 별도의 탱크에 선박 평형수를 유입하여 선박의 균형을 유지한다. 선박의 안전한 운항을 위해 필수적인 역할을 하는 선박 평형수는 선적 목적물의 중량 변화에 따라 유입 또는 유출이 반복된다. 이는 운반 목적물을 하역하는 항만에서 선박 평형수 탱크 내부로 유입하고, 운반 목적물을 선적하는 항만에서 선박 외부로 배출한다.
이 과정에서 선박 평형수 내에 포함된 다양한 종의 해양 생물이 해역으로 이동, 배출되고, 그 지역의 해양생물의 멸종, 생물 개체군의 천이 등 해양 생태계를 교란시키는 매우 심각한 문제를 지니고 있는 것으로 보고되고 있다. 이러한 문제점은 선박 평형수를 다른 해역권의 항만에서 배출하기 전에 선박 평형수 내에 포함된 해양 생물을 사멸처리하여 배출함으로서 근본적으로 해결할 수 있다.
선박 평형수 처리기술은 기존의 수처리 환경기술과 연계하여 개발되고 있다. 오존, 염소, 여과, 자외선 조사, 고도산화 및 전기분해 처리 등을 통해 평형수를 처리하고 있다.
이 중, 전기분해 방식의 선박 평형수 처리장치에 대해 설명하면 다음과 같다. 도 1에 도시한 바와 같이, 복수의 전해조가 다단 적층된 형태를 이루며, 각 단의 전해조 내에는 음극과 양극을 포함한 전기분해장치가 구비된다. 해수가 하단의 전해조로 공급되면 해수는 전기분해장치에 의해 전기분해되어 상단의 전해조로 이동된다. 최상단의 전해조로부터 배출되는 전기분해수는 평형수 탱크로 이동된다.
이와 같은 종래의 선박 평형수 처리장치에 있어서, 각단의 전해조는 직육면체 형상을 이루며, 전해조의 제1단측에서 해수가 공급되고 전해조의 제2단측에서 해수가 배출된다. 전해조가 직육면체 형상을 이루고, 해수가 상술한 바와 같은 흐름으로 이동됨으로 인해, 해수가 배출되는 전해조 제2단측의 아래쪽 모서리 부위에서 와류에 의해 스케일(scale)이 축적될 가능성이 상존한다. 즉, 해수의 전기분해 부산물인 탄산칼슘(CaCO3)이 해수가 배출되는 전해조 제2단측의 아래쪽 모서리 부위에 축적되어 스케일을 형성할 수 있다. 이러한 탄산칼슘 성분의 스케일은 전기분해장치의 전극을 손상시키는 요인으로 작용한다.
한국등록특허 제1062559호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 선박 평형수 처리장치를 다단 적층된 전해조로 구성함에 있어서, 전기분해된 해수가 배출되는 전해조의 부위를 빗면 형상으로 설계함으로써 전기분해된 해수가 배출되는 부위에서 스케일(scale)이 형성되는 것을 최소화할 수 있는 선박 평형수 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선박 평형수 처리장치는 수직 방향으로 다단 적층된 형태를 이루는 복수의 전해조; 및 각 전해조에 구비되어 해수를 전기분해 처리하는 전기분해장치;를 포함하여 이루어지며, 각 전해조는 제1단측과 제2단측을 구비하며, 제1단측은 해수가 유입되는 전해조의 단부이고, 제2단측은 해수가 배출되는 전해조의 단부이며, 전해조의 제1단측에 해수 유입구가 구비되고, 전해조의 제2단측에 해수 배출구가 구비되며, 이웃하는 전해조의 해수유입구와 해수 배출구를 공간적으로 서로 연결된 형태를 이루며, 각 전해조의 제2단측은 빗면 형태로 설계되어, 각 전해조 제2단측의 아래쪽 모서리 부위가 둔각을 이루는 것을 특징으로 한다.
각 전해조의 제2단측의 빗면은 상단 전해조가 구비된 위치의 반대 방향을 향한다.
또한, 본 발명에 따른 선박 평형수 처리장치는 수직 방향으로 다단 적층된 형태를 이루는 복수의 전해조; 및 각 전해조에 구비되어 해수를 전기분해 처리하는 전기분해장치;를 포함하여 이루어지며, 각 전해조는 제1단측과 제2단측을 구비하며, 제1단측은 해수가 유입되는 전해조의 단부이고, 제2단측은 해수가 배출되는 전해조의 단부이며, 전해조의 제1단측에 해수 유입구가 구비되고, 전해조의 제2단측에 해수 배출구가 구비되며, 이웃하는 전해조의 해수유입구와 해수 배출구를 공간적으로 서로 연결된 형태를 이루며, 각 전해조의 제1단측 및 제2단측은 빗면 형태로 설계되며, 전해조 제2단측의 아래쪽 모서리 부위 및 전해조 제1단측의 윗쪽 모서리 부위가 둔각을 이루는 것을 다른 특징으로 한다.
이와 함께, 본 발명에 따른 선박 평형수 처리장치는 수직 방향으로 다단 적층된 형태를 이루는 복수의 전해조; 각 전해조에 구비되어 해수를 전기분해 처리하는 전기분해장치; 및 일면이 직각삼각형을 이루며, 각 전해조의 제2단측에 결합, 삽입되는 전해조 커버체;를 포함하여 이루어지며, 각 전해조는 제1단측과 제2단측을 구비하며, 제1단측은 해수가 유입되는 전해조의 단부이고, 제2단측은 해수가 배출되는 전해조의 단부이며, 전해조의 제1단측에 해수 유입구가 구비되고, 전해조의 제2단측에 해수 배출구가 구비되며, 이웃하는 전해조의 해수유입구와 해수 배출구를 공간적으로 서로 연결된 형태를 이루며, 전해조 커버체의 빗면과 전해조의 하단면은 둔각을 이루는 것을 다른 특징으로 한다.
상기 전해조 커버체의 빗면은 상단 전해조를 향한다.
또한, 본 발명에 따른 선박 평형수 처리장치는 수직 방향으로 다단 적층된 형태를 이루는 복수의 전해조; 각 전해조에 구비되어 해수를 전기분해 처리하는 전기분해장치; 및 일면이 직각삼각형을 이루며, 각 전해조의 제1단측 및 제2단측 각각에 결합, 삽입되는 전해조 커버체;를 포함하여 이루어지며, 각 전해조는 제1단측과 제2단측을 구비하며, 제1단측은 해수가 유입되는 전해조의 단부이고, 제2단측은 해수가 배출되는 전해조의 단부이며, 전해조의 제1단측에 해수 유입구가 구비되고, 전해조의 제2단측에 해수 배출구가 구비되며, 이웃하는 전해조의 해수유입구와 해수 배출구를 공간적으로 서로 연결된 형태를 이루며, 전해조의 제1단측에서 전해조 커버체의 빗면은 하단 전해조를 향하여 배치되어 전해조 커버체의 빗면과 전해조의 상단면이 둔각을 이루며, 전해조의 제2단측에서 전해조 커버체의 빗면은 상단 전해조를 향하여 배치되어 전해조 커버체의 빗면과 전해조의 하단면은 둔각을 이루는 것을 다른 특징으로 한다.
본 발명에 따른 선박 평형수 처리장치는 다음과 같은 효과가 있다.
복수의 전해조가 다단 적층된 형태의 선박 평형수 처리장치에 있어서, 각 전해조의 모서리 부위에서 와류가 발생되는 것이 억제됨에 따라, 전기분해 부산물이 전해조의 모서리 부위에 축적됨으로 인해 스케일(scale)이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 선박 평형수 처리장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박 평형수 처리장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예의 변형 실시예에 따른 선박 평형수 처리장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선박 평형수 처리장치의 구성도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예의 변형 실시예에 따른 선박 평형수 처리장치의 구성도.
본 발명은 다단 적층된 전해조로 구성되는 선박 평형수 처리장치에 있어서, 각 전해조에서 와류가 발생되는 것을 억제시켜 각 전해조의 모서리 부분에 스케일(scale)이 형성되는 것을 최소화함으로써 스케일에 의해 전기분해장치의 전극이 손상되는 것을 방지할 수 있는 기술을 제시한다.
복수의 전해조는 수직 방향으로 다단 적층된 형태를 이루며, 각 전해조의 제1단측에서 해수가 유입되고 제2단측을 통해 해수가 배출되어 상단의 전해조로 공급되는 형태를 이룬다. 각 전해조가 직육면체 형상을 이루는 경우, 앞서 '발명의 배경이 되는 기술'에서 언급한 바와 같이, 해수가 배출되는 전해조 제2단측의 아래쪽 모서리 부위에서 와류가 발생되어 전기분해 부산물인 탄산칼슘이 전해조 제2단측의 아래쪽 모서리 부위에 축적되어 스케일(scale)을 형성할 가능성이 높다.
본 발명은 해수가 배출되는 전해조의 제2단측을 빗면 형태로 설계한다. 종래 기술의 경우 전해조 제2단측의 아래쪽 모서리 부위가 90도 각도를 이룸에 반해, 전해조의 제2단측을 빗면 형태로 설계하면 전해조 제2단측의 아래쪽 모서리 부위는 90도 각도보다 큰 둔각을 이루게 된다.
전해조의 제2단측을 빗면 형태로 설계하여 전해조 제2단측의 아래쪽 모서리 부위가 둔각을 이루게 하면, 해수의 유동 흐름을 향상시켜 와류 발생을 억제시킬 수 있으며, 이를 통해 전해조 제2단측의 아래쪽 모서리 부위에서의 스케일(scale) 형성을 최소화할 수 있게 된다.
본 명세서에서 각 전해조의 제1단측은 해수가 유입되는 단부를 일컬으며, 각 전해조의 제2단측은 해수가 배출되는 단부를 일컫는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박 평형수 처리장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선박 평형수 처리장치는 수직 방향으로 다단 적층된 형태를 이루는 복수의 전해조(110)를 구비한다. 각 전해조(110)는 전기분해장치를 구비하며, 전기분해장치는 해수에 포함되어 있는 미생물을 전기분해하여 사멸시키는 역할을 한다.
각 전해조(110)는 제1단측(S1)과 제2단측(S2)을 구비하며, 제1단측(S1)은 해수가 유입되는 전해조(110)의 단부를 일컬으며, 제2단측(S2)은 해수가 배출되는 전해조(110)의 단부를 일컫는다. 전해조(110)의 제1단측(S1)에는 해수 유입구(10)가 구비되며, 전해조(110)의 제2단측(S2)에는 해수 배출구(20)가 구비된다. 또한, 이웃하는 전해조(110)의 해수유입구와 해수 배출구(20)를 공간적으로 서로 연결된 형태를 이룬다.
제1전해조(111), 제2전해조(112), 제3전해조(113), 제4전해조(114)가 순차적으로 적층된 경우, 해수의 흐름은 다음과 같다. 제1전해조(111)의 제1단측(S1)에 구비된 해수 유입구(10)를 통해 해수가 유입되면 유입된 해수는 전기분해장치에 의한 전기분해 처리를 거쳐 제1전해조(111)의 제2단측(S2)에 구비된 해수 배출구(20)를 통해 배출되어 제2전해조(112)의 제1단측(S1)으로 공급된다. 제2전해조(112)에 공급된 해수는 전기분해 처리를 거쳐 제2전해조(112)의 제2단측(S2)에 구비된 해수 배출구(20)를 통해 배출되어 제3전해조(113)의 제1단측(S1)으로 공급된다. 제3전해조(113) 및 제4전해조(114)에서도 제1전해조(111) 및 제2전해조(112)와 동일한 해수 유입, 전기분해 처리, 해수 배출 과정을 거치며, 최종적으로 제4전해조(114)의 제2단측(S2)에 구비된 해수 배출구(20)를 통해 최종 전기분해된 해수가 배출된다. 제4전해조(114)로부터 배출되는 최종 전기분해된 해수는 평형수 탱크로 이동된다.
한편, 각 전해조(110)는 해수가 전기분해되는 공간을 제공하며, 이를 위해 직육면체 또는 원통 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 각 전해조(110)는 전술한 바와 같이, 제1단측(S1)과 제2단측(S2)을 구비하며, 해수는 제1단측(S1)에서 제2단측(S2)으로 이동된다.
본 발명에 있어서, 각 전해조(110)의 제2단측(S2)은 빗면(A) 형태로 설계된다. 또한, 각 전해조(110)의 제2단측(S2)의 빗면(A)은 상단 전해조(110)를 향하지 않는다. 즉, 각 전해조(110)의 제2단측(S2)의 빗면(A)은 상단 전해조(110)가 구비된 위치의 반대 방향을 향하도록 설계된다.
이와 같이, 각 전해조(110)의 제2단측(S2)이 빗면(A) 형태로 설계됨에 따라, 각 전해조(110) 제2단측(S2)의 아래쪽 모서리 부위는 90도 각도보다 큰 둔각을 이루게 된다. 각 전해조(110) 제2단측(S2)의 아래쪽 모서리 부위가 둔각을 이룸에 따라, 각 전해조(110) 제2단측(S2)의 아래쪽 모서리 부위에서의 와류 발생을 최소화할 수 있게 된다. 또한, 각 전해조(110) 제2단측(S2)의 아래쪽 모서리 부위에서의 와류 발생을 최소화됨에 따라, 전기분해 부산물인 탄산칼슘(CaCO3) 등이 각 전해조(110) 제2단측(S2)의 아래쪽 모서리 부위에서 축적되어 스케일(scale)을 형성하는 것을 방지할 수 있게 된다.
한편, 상술한 제 1 실시예에서 각 전해조(110)의 제2단측(S2)을 빗면(A) 형태로 설계함을 제시하였는데, 도 3에 도시한 바와 같이 각 전해조(110)의 제1단측(S1) 및 제2단측(S2) 모두를 빗면(A) 형태로 설계하는 것도 가능하다. 이 경우, 전해조(110) 제2단측(S2)의 아래쪽 모서리 부위 및 전해조(110) 제1단측(S1)의 윗쪽 모서리 부위가 둔각을 이룬다.
각 전해조(110)의 제2단측(S2)을 빗면(A) 형태로 설계하여 각 전해조(110) 제2단측(S2)의 아래쪽 모서리 부위가 둔각을 이루도록 함으로써 각 전해조(110) 제2단측(S2)의 아래쪽 모서리 부위에서의 와류 발생을 억제시키는 방법은 상술한 제 1 실시예에서와 같이 각 전해조(110)의 제2단측(S2)을 빗면(A) 형태로 가공하는 방법 이외에 아래의 제 2 실시예와 같이 구성할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 도 4에 도시한 바와 같이 직육면체 형상의 각 전해조(130)를 준비하고(도 4의 (a) 참조), 각 전해조(130)의 제2단측(S2)에 직각삼각형 형상의 전해조 커버체(30)를 결합(도 4의 (b) 참조)시킴으로써 각 전해조(130)의 제2단측(S2)을 빗면 형태로 설계할 수 있다. 이 경우, 전해조 커버체(30)는 전해조(130)의 제2단측(S2)에 결합되어 전해조(130) 내부에 위치하며, 직각삼각형의 빗면 즉, 전해조 커버체(30)의 빗면은 상단 전해조(130)를 향하도록 배치된다. 이와 같은 구조를 갖음에 따라, 전해조 커버체(30)의 빗면과 전해조(130)의 하단면은 둔각을 이루게 된다.
전해조 커버체(30)의 빗면과 전해조(130)의 하단면이 둔각을 이룸에 따라, 상술한 제 1 실시예와 마찬가지의 와류 발생 억제 효과, 궁극적으로 전기분해 부산물인 탄산칼슘(CaCO3) 등이 각 전해조(130) 제2단측(S2)의 아래쪽 모서리 부위에서 축적되어 스케일(scale)을 형성하는 것을 방지할 수 있게 된다.
제 1 실시예의 변형 실시예(도 3 참조)와 마찬가지로 제 2 실시예 역시 전해조의 양단을 모두 빗면으로 설계할 수 있다. 도 5를 참조하면, 직육면체 형상의 각 전해조(130)를 준비하고(도 5의 (a) 참조), 각 전해조(130)의 제1단측(S1) 및 제2단측(S2) 각각에 직각삼각형 형상의 전해조 커버체(30)를 결합(도 5의 (b) 참조)시킴으로써 각 전해조(130)의 제1단측(S1) 및 제2단측(S2)을 빗면 형태로 설계할 수 있다. 이 경우, 전해조 커버체(30)는 전해조(130)의 제1단측(S1) 및 제2단측(S2) 각각에 결합되어 전해조(130) 내부에 삽입된다.
전해조(130)의 제1단측(S1)에서 전해조 커버체(30)의 빗면은 하단 전해조(130)를 향하여 배치되어 전해조 커버체(30)의 빗면과 전해조(130)의 상단면이 둔각을 이루게 되며, 전해조(130)의 제2단측(S2)에서 전해조 커버체(30)의 빗면은 상단 전해조(130)를 향하여 배치되어 전해조 커버체(30)의 빗면과 전해조(130)의 하단면은 둔각을 이루게 된다.
10 : 해수 유입구 20 : 해수 배출구
30 : 전해조 커버체 110, 130 : 전해조
111 : 제1전해조 112 : 제2전해조
113 : 제3전해조 114 : 제4전해조
120 : 전기분해장치
A, B : 빗면
S1 : 전해조의 제1단측 S2 : 전해조의 제2단측

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 수직 방향으로 다단 적층된 형태를 이루는 복수의 전해조;
    각 전해조에 구비되어 해수를 전기분해 처리하는 전기분해장치; 및
    일면이 직각삼각형을 이루며, 각 전해조의 제2단측에 결합, 삽입되거나 각 전해조의 제1단측 및 제2단측에 결합, 삽입되는 전해조 커버체;를 포함하여 이루어지며,
    각 전해조는 제1단측과 제2단측을 구비하며, 제1단측은 해수가 유입되는 전해조의 단부이고, 제2단측은 해수가 배출되는 전해조의 단부이며,
    전해조의 제1단측에 해수 유입구가 구비되고, 전해조의 제2단측에 해수 배출구가 구비되며, 이웃하는 전해조의 해수유입구와 해수 배출구를 공간적으로 서로 연결된 형태를 이루며,
    전해조 커버체의 빗면과 전해조의 하단면은 둔각을 이루며,
    전해조 커버체가 각 전해조의 제2단측에 결합, 삽입되는 경우, 상기 전해조 커버체의 빗면은 상단 전해조를 향하며,
    전해조 커버체가 각 전해조의 제1단측 및 제2단측에 결합, 삽입되는 경우, 전해조의 제2단측에서 전해조 커버체의 빗면은 상단 전해조를 향하여 배치되어 전해조 커버체의 빗면과 전해조의 하단면은 둔각을 이루며,
    상기 전해조는 직육면체 형상을 이루며,
    전해조 커버체의 빗면과 전해조의 하단면이 둔각을 이루는 부위에서 와류 발생이 억제되는 것을 특징으로 하는 선박 평형수 처리장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
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