KR102122351B1 - 평형수 처리장치 제어방법 및 이를 이용한 제어 시스템 - Google Patents

평형수 처리장치 제어방법 및 이를 이용한 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 평형수 처리장치의 제어방법으로, 밸러스트 탱크에 주입되거나 밸러스트 탱크에서 배출되는 평형수에 오존을 투입하여 살균하는 평형수 처리장치의 제어방법에 있어서, 평형수를 주입하는 밸러스팅 또는 평형수를 배출시키는 디밸러스팅 중 어느 하나가 시작되었는지 판단하는 단계; 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도를 소정값으로 강제 입력하는 단계; 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도를 판단하는 단계; 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도가 기준값 이상인지 판단하는 단계; 및 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도가 기준값 이상이면, 오존 투입량을 증가시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

평형수 처리장치 제어방법 및 이를 이용한 제어 시스템 {Ballast water treatment apparatus control method and control system using the same}
본 발명은 평형수 처리장치의 제어방법 및 이를 이용한 제어 시스템에 관한 것이다.
선박의 안정성 및 균형을 확보하기 위해, 화물이 하역되는 경우에는 평형수가 밸러스트 탱크로 유입되도록 하고, 화물이 적재되는 경우에는 밸러스트 탱크에 저장되어 있던 평형수가 배출되도록 하여 선박의 밸런스를 맞출 수 있다.
특히, 입항하는 선박은 출항하는 항구에서 유입된 평형수를 입항하는 항구에 배출하게 되는데, 이때 다른 지역에 서식하던 미생물 및 세균 등이 함께 배출되면서 생태계의 교란을 일으킬 수 있다.
이러한 생태계의 교란을 방지하기 위하여, 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)는 유해생물종의 이동을 방지하기 위한 목적으로, 평형수가 살균되어 배출되도록 하는 선박 평형수 관리협약을 제정하였다.
평형수를 살균하는 방식 중 하나로 오존 살균이 있으며, 이는 바닷물의 염소 농도나 탁함의 정도와 상관없이 일정하게 살균력을 발생시키는 장점이 있다.
오존 살균 방식의 경우, 밸러스트 탱크에서 인입출되는 평형수의 총잔류산화물(Total Residual Oxidant, 이후 TRO 약어 사용)에 따라 오존의 투입량이 달라지며, 오존 투입량은 Feed Back 제어를 통해 조절된다.
도 1을 참조하여 보다 상세히 설명하면, 초기 구동시 TRO농도를 정확하게 센싱(A)하기까지 일정시간(B)이 소요될 수밖에 없는데, 이 경우 일정시간(B) 동안 TRO 수치에 대한 피드백을 정확하게 받을 수 없어 평형수를 충분하게 살균하지 못하는 문제가 있다.
한편, 평형수 처리 장치에는 다수의 밸브 및 센서들이 필수적으로 구비되는데, 이를 작업자가 컨트롤하고 모니터링하기 위한 작업자 인터페이스가 마땅치 않아, 중앙에서 평형수 처리장치를 효율적으로 제어하는데 어려움이 있었다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 평형수를 충분하게 살균하기 위한 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 해수의 TRO가 기준치에 부합하도록 관리하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 작업자가 중앙에서 평형수 처리 시스템을 효율적으로 모니터링하고 제어하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸러스트 탱크에 주입되거나 밸러스트 탱크에서 배출되는 평형수에 오존을 투입하여 살균하는 평형수 처리장치의 제어방법에 있어서, 평형수를 주입하는 밸러스팅 또는 평형수를 배출시키는 디밸러스팅 중 어느 하나가 시작되었는지 판단하는 단계; 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도를 소정값으로 강제 입력하는 단계; 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도를 판단하는 단계; 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도가 기준값 이상인지 판단하는 단계; 및 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도가 기준값 이상이면, 오존 투입량을 증가시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 평형수 처리장치의 제어방법 제공할 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 오존 투입량을 증가시키는 단계 이후, 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도를 측정하는 단계;를 더 포함하고, 상기 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도 측정 단계 이후, 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도 판단 단계가 다시 수행될 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 밸러스팅 및 디밸러스팅 종료 여부 판단 단계;를 더 포함하고, 상기 밸러스팅 및 디밸러스팅 종료 여부 판단 단계는 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도가 기준값 이하면 수행될 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 밸러스팅 및 디밸러스팅이 종료되었다고 판단되면, 오존 투입을 중단할 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 오존을 Steady State로 평형수에 주입하는 단계; 상기 오존을 Steady State로 평형수에 주입하는 단계는 상기 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도를 소정값으로 강제 입력하는 단계 이후 수행될 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 오존 투입량을 증가시키는 단계 대신, 평형수 유량을 감소시키는 원수 유량 감소 단계;가 수행될 수 있다
예시적인 실시예에 있어서, 평형수 처리장치의 제어방법에 의해 제어되는 평형수 처리장치의 작동 상태는 원격 모니터링될 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 평형수 처리장치는 제1항의 평형수 처리장치의 제어방법에 의해 원격 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸러스트 탱크와 밸러스팅부와 디밸러스팅부 및 오존부를 포함하는 평형수 처리장치, 상기 평형수 처리장치를 제어하는 제어부 및 상기 제어부와 연결된 사용자 인터페이스 기기를 이용하는 평형수 처리장치 제어 시스템에 있어서, 상기 인터페이스 기기의 디스플레이에는 상기 평형수 처리장치의 전체 구동 현황이 제공되는 제1화면이 구비되고, 상기 제1화면에는 상기 오존부의 구동 현황이 제공되는 제1영역; 및 상기 밸러스팅부에서 상기 밸러스트 탱크로 유동하거나 상기 밸러스트 탱크에서 상기 디밸러스팅부로 유동하는 평형수의 총잔류산화물(Total Residual Oxidant)의 실시간 농도가 제공되는 제2영역;이 구비되는 것을 특징으로 하는 평형수 처리장치 제어 시스템을 제공할 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 제1화면에는 상기 밸러스팅부에서 상기 밸러스트 탱크로 유동하는 평형수의 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도를 제어하기 위한 설정값을 표시하는 제3영역;이 구비될 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 제1화면에는 상기 밸러스트 탱크에서 밸러스팅부로 유동하는 평형수의 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도를 제어하기 위한 설정값을 표시하는 제4영역;이 구비될 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 제1화면에는 유동하는 평형수의 오존 농도가 실시간으로 표시되는 제5영역;이 구비될 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 인터페이스 기기의 디스플레이에는 상기 평형수 처리장치의 개별 구성의 온오프 현황이 제공되는 제2화면이 구비될 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 인터페이스 기기의 디스플레이에는 상기 밸러스팅부에서 상기 밸러스트 탱크로 유동하거나 상기 밸러스트 탱크에서 상기 디밸러스팅부로 유동하는 평형수의 총잔류산화물(Total Residual Oxidant)의 실시간 농도를 그래프상에서 제공하는 제3화면;이 구비될 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 인터페이스 기기의 디스플레이에는 상기 오존부의 구동 현황이 제공되는 제4화면이 구비될 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 제4화면에는 오존 생성량 표시 영역;이 구비될 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 인터페이스 기기의 디스플레이에는 상기 밸러스팅부 또는 디밸러스팅부의 구동 현황 중 적어도 어느 하나가 제공되는 제5화면;이 구비될 수 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 평형수를 충분하게 살균하는 효과가 있다
본 발명은 해수의 TRO가 기준치에 부합하도록 평형수 처리 시스템을 관리하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 작업자가 중앙에서 평형수 처리 시스템을 효율적으로 모니터링할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 평형수 내의 총잔류산화물(TRO) 농도 변화 추이를 표현한 것으로, 종래 기술의 문제점을 설명하기 위해 도시되었다.
도 2는 평형수 처리장치 제어 시스템의 전체 구성을 도시한 것이다.
도 3은 평형수 처리장치의 제어방법을 일례를 도시한 것이다.
도 4는 평형수 처리장치의 제어방법을 다른 예를 도시한 것이다.
도 5는 인터페이스 기기의 디스플레이에 표시된 제1화면을 도시한 것이다.
도 6은 인터페이스 기기의 디스플레이에 표시된 제2화면을 도시한 것이다.
도 7은 인터페이스 기기의 디스플레이에 표시된 제3화면을 도시한 것이다.
도 8은 인터페이스 기기의 디스플레이에 표시된 제4화면을 도시한 것이다.
도 9는 인터페이스 기기의 디스플레이에 표시된 제5화면을 도시한 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들에 대해서 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 평형수 처리장치 제어 시스템의 개략도이다.
먼저 도 2을 참조하면, 상기 평형수 처리장치 제어 시스템은 평형수 처리장치(1), 상기 평형수 처리장치(1)를 제어하는 제어부(2) 및 상기 제어부(2)에 연결된 인터페이스 기기(3)를 포함할 수 있다.
상기 평형수 처리장치(1)는 크게 평형수를 저장하는 밸러스트 탱크(11), 상기 밸러스트 탱크에 평형수를 주입하는 밸러스팅부(12), 상기 밸러스트 탱크에서 평형수를 배출시키는 디밸러스팅부(13) 및, 상기 밸러스트 탱크(11)에 주입되거나 상기 밸러스트 탱크(11)에서 배출되는 평형수를 살균하기 위해 오존을 투입하는 오존부(14)를 포함할 수 있다.
상기 밸러스트 탱크(11), 밸러스팅부(12), 디밸러스팅부(13) 및 오존부(14)는 서버(15)를 통해 상기 제어부(2)에 연결될 수 있으며, 작업자는 상기 인터페이스 기기(3)를 통해 상기 평형수 처리장치(1)를 모니터링하고 컨트롤할 수 있다.
상기 밸러스트 탱크(11)는 다수의 메인 밸러스트 탱크(110)와, AP(After Perpendicular) 밸러스트 탱크(112)를 포함할 수 있다.
상기 밸러스팅부(12)는 씨체스트(미도시)에서 상기 밸러스트 탱크(110)로 평형수를 전달하는 제1파이프부(120), 상기 제1파이프부(120)를 흐르는 평형수의 유량을 조절하는 제1유량조절밸브(121), 상기 제1파이프부(120)를 흐르는 평형수의 유량을 측정하는 제1유량계(122), 상기 제1파이프부(120)를 흐르는 평형수의 TRO농도를 측정하는 제1TRO분석기(123) 및, 상기 제1파이프부(120)를 흐르는 평형수에 잔류하는 오존 농도를 분석하는 제1잔류 오존 분석기(124)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 디밸러스팅부(13)는 상기 밸러스트 탱크(110)에서 씨체스트(미도시)로 평형수를 전달하는 제2파이프부(130), 상기 제2파이프부(130)를 흐르는 평형수의 유량을 조절하는 제2유량조절밸브(131), 상기 제2파이프부(130)를 흐르는 평형수의 유량을 측정하는 제2유량계(132), 상기 제2파이프부(130)를 흐르는 평형수의 TRO농도를 측정하는 제2TRO분석기(133) 및, 상기 제2파이프부(130) 를 흐르는 평형수에 잔류하는 오존 농도를 분석하는 제3잔류 오존 분석기(134)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 오존부(14)는 오존을 생성하는 오존 생성기(140), 상기 오존 생성기(140)에서 생성된 오존량을 측정하는 생성 오존 분석기(141), 생성된 오존을 상기 제1파이프부(120) 또는 상기 제2파이프부(130)로 주입하는 오존 인젝터(142)를 포함할 수 있다.
상기 오존 인젝터(142)에는 오존의 주입량을 조절하기 위한 밸브가 구비될 수 있으며, 상기 밸브는 상기 제어부(2)에 의해 제어될 수 있다.
나아가, 상기 오존부(14)는 압축기(143) 및 칠러(144)를 더 포함할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 평형수 처리장치 제어방법을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 평형수 처리장치 제어방법은 밸러스팅 또는 디밸러스팅 중 어느 하나가 시작되었는지 판단하는 단계(S11), TRO(Total Residual Oxidant, 총잔류산화물) 농도 강제 입력 단계(S12), TRO 농도 판단 단계(S13), TRO농도가 기준값 이상인지 판단하는 단계(S14) 및, TRO농도가 기준값 이상이면 오존 투입량을 증가시키는 단계(S15)를 포함할 수 있다.
상기 TRO농도 강제 입력 단계(S12)는 초기단계에서 TRO 농도가 기준값 이상인 것으로 제어부(2) 판단하도록 하는 것으로, 밸러스팅 또는 디밸러스팅 시작 후 TRO농도가 정확하게 측정되기까지 발생하는 오차를 보완하는 효과를 가지고 있다.
다시 말해, TRO농도 측정이 시작되면 그 측정치가 증가하다가 소정치에 수렴하게 되는데, 수렴하기 전까지 실제 TRO농도와 측정 TRO농도 간 오차가 발생할 수밖에 없다.
따라서, 상기 TRO농도 강제 입력 단계(S12)는 이러한 오차를 수정하는 역할을 하게 된다.
상기 오존 투입량을 증가시키는 단계(S15) 이후, TRO 농도 측정 단계(S16)가 더 진행될 수 있으며, 상기 TRO 농도 측정 단계(S16) 이후에는 TRO 농도 판단 단계(S13)가 다시 수행될 수 있다.
이에 따라, TRO농도를 측정하여 오존 투입여부를 결정하는 피드백 제어가 자연스럽게 수행될 수 있다.
한편, TRO농도가 기준값 이상이면 오존 투입량을 증가시키는 단계(S15)에서 TRO농도가 기준값 이하인 것으로 판단되면, 밸러스팅 및 디밸러스팅이 종료되었는지 판단하는 단계(S17)가 진행될 수 있다.
또한, 상기 밸러스팅 및 디밸러스팅 종료 판단 단계(S17)에서, 종료되지 않았다고 판단된 경우, 상기 TRO 농도 측정 단계(S16)가 다시 진행될 수 있다.
이하, 도 4을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 평형수 처리장치 제어방법을 설명한다.
도 4에 도시된 실시예는 오존을 일정(Steady State)하게 평형수에 투입하고, 원수 유량을 제어하여 TRO 농도를 조절한다는 점에서 전술한 실시예와 상이하다.
이를 위해, 상기 다른 실시예에 따른 평형수 처리장치 제어방법은 TRO 농도 강제 입력 단계(S22) 이후 오존을 Steady State로 투입하는 오존 투입 단계(S23)를 더 포함할 수 있다.
또한, TRO농도가 기준값 이상인지 판단하는 단계(S25)에서 TRO 농도가 기준값 이상이면, 원수 유량 감소 단계(S26)가 진행될 수 있다.
이에 따라, 원수 유량만을 조절하여 TRO 농도가 기준값 이하로 유지되도록 제어할 수 있는 탁월한 효과가 있다.
이하, 도 5 내지 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 인터페이스 기기(3)를 통해 구현되는 유저 인터페이스를 설명한다.
먼저 도 5를 보면, 상기 인터페이스 기기(3)의 디스플레이에는 상기 평형수 처리장치(1)의 전체 구동 현황이 제공되는 제1화면(31)이 구비될 수 있다.
상기 제1화면(31)에는 상기 오존부(14)의 구동 현황이 제공되는 제1영역(311), 상기 밸러스팅부(12)에서 상기 밸러스트 탱크(11)로 유동하거나 상기 밸러스트 탱크(11)에서 상기 디밸러스팅부(13)로 유동하는 TRO실시간 농도가 제공되는 제2영역이 구비될 수 있다.
또한, 상기 제1화면(31)에는 상기 밸러스팅부(12)에서 상기 밸러스트 탱크(11)로 유동하는 평형수의 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도를 제어하기 위한 설정값을 표시하는 제3영역(313) 및, 상기 밸러스트 탱크(14)에서 밸러스팅부(12)로 유동하는 평형수의 TRO 농도를 제어하기 위한 설정값을 표시하는 제4영역(314)이 구비될 수 있다.
상기 제1영역 내지 제4영역은 하나의 화면에서 서로 구획되어 배치될 수 있으며, 이에 따라 작업자는 전체 구동현황을 한눈에 모니터링하고 평형수 처리장치를 제어할 수 있게 된다.
나아가, 상기 제1화면에는 유동하는 평형수의 오존 농도가 실시간으로 표시되는 제5영역(315)이 더 구비될 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면 상기 인터페이스 기기(3)의 디스플레이에는 상기 평형수 처리장치(1)의 개별 구성의 온오프 현황이 제공되는 제2화면(32)이 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 제2화면(32)의 각 구성이 클릭됨으로써 상기 평형수 처리장치(1)의 개별 구성 각각이 온오프 제어될 수 있다.
이에 따라, 작업자는 상기 제2화면(32)을 통해 온오프 현황을 한눈에 확인할 수 있음은 물론, 필요시 상기 평형수 처리장치(1)를 손쉽게 온오프 제어할 수 있다.
도 7은 상기 인터페이스 기기(3)의 디스플레이에 제3화면(33)이 도시된 것으로 이를 참조하면, 상기 제3화면(33)은 상기 밸러스팅부(12)에서 상기 밸러스트 탱크(11)로 유동하거나 상기 밸러스트 탱크(11)에서 상기 디밸러스팅부(13)로 유동하는 평형수의 TRO의 실시간 농도를 그래프상에서 제공할 수 있다.
이에 따라, 작업자는 TRO 농도 변화를 실시간으로 모니터링하여, 즉각적으로 상기 평형수 처리장치(1)를 제어할 수 있다.
도 8은 상기 인터페이스 기기(3)의 디스플레이에 제4화면(34)이 도시된 것으로, 상기 제4화면(34)은 상기 오존부(14)의 개별 구성들의 구동 현황을 정보를 제공할 수 있다.
특히, 상기 제4화면(34)에는 오존 생성기(140)가 생성하는 오존량을 표시하는 오존 생성량 표시 영역(341)이 구비될 수 있는데, 이는 생성 오존량을 작업자가 실시간으로 확인할 수 있도록 한다.
마지막으로, 도 9는 상기 인터페이스 기기의 디스플레이에 제5화면(35)이 도시된 것이다.
상기 제5화면(35)에는 상기 밸러스팅부 또는 디밸러스팅부의 구동 현황 중 적어도 어느 하나가 제공될 수 있으며, 상기 제1파이프부(120)의 TRO 농도 정보를 제공하는 밸러스팅 TRO정보 영역(351)과 상기 제2파이프부(130)의 TRO 농도 정보를 제공하는 디밸러스팅 TRO정보 영역(352) 중 적어도 어느 하나가 구비될 수 있다.
본 명세서에 기재되어 있지 않은 효과라도, 본 발명은 상술한 각각의 구성들이 다른 효과를 추가적으로 가지고 있을 수 있으며, 상술한 각각의 구성들간 유기적인 결합관계에 따라 종래기술에서 볼 수 없는 새로운 효과를 도출할 수 있다.
아울러, 도면에 도시된 실시예들이 다른 형태로 변형되어 실시될 수 있으며, 본 발명의 특허청구범위에 청구된 구성을 포함하여 실시되거나 균등범위 내에서 실시되는 경우 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 씨체스트, 평형수를 저장하는 밸러스트 탱크, 상기 씨체스트에서 상기 밸러스트 탱크로 평형수를 안내하는 제1파이프부, 상기 제1파이프부를 흐르는 평형수의 TRO농도를 측정하는 제1TRO분석기 및, 상기 제1TRO분석기에서 측정된 TRO농도에 따라 상기 제1파이프부에 오존을 주입하는 오존 인젝터를 포함하여, 상기 밸러스트 탱크에 주입되는 평형수에 오존을 투입하여 살균하는 평형수 처리장치의 제어방법에 있어서,
    평형수를 주입하는 밸러스팅이 시작되었는지 판단하는 단계;
    밸러스팅이 시작되었다고 판단된 경우, 소정시간 내에 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도를 소정값으로 강제 입력하는 단계;
    현재 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도를 판단하는 단계;
    판단된 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도가 기준값 이상인지 판단하는 단계; 및
    총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도가 기준값 이상인 것으로 판단되면, 상기 제1파이프부에 오존을 투입하는 단계;를 포함하고,
    상기 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도를 판단하는 단계에서는
    상기 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도를 소정값으로 강제 입력하는 단계에서 강제 입력된 상기 소정값을 현재 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도로 판단하고,
    상기 강제 입력된 소정값은 상기 기준값 이상인 것을 특징으로 하는 평형수 처리장치의 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오존을 투입하는 단계 이후, 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도를 측정하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도 측정 단계 이후, 총잔류산화물(Total Residual Oxidant) 농도 판단 단계가 다시 수행되는 것을 특징으로 하는 평형수 처리장치의 제어방법.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    밸러스팅이 종료되었다고 판단되면, 오존 투입을 중단하는 것을 특징으로 하는 평형수 처리장치의 제어방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 평형수 처리장치는 제1항의 평형수 처리장치의 제어방법에 의해 원격 제어되는 것을 특징으로 하는 평형수 처리장치 제어 시스템.
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