KR102200323B1 - 유수분리 장치 및 유수분리 장치를 포함하는 선박 - Google Patents

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KR102200323B1
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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    • B63J4/006—Arrangements of installations for treating ballast water, waste water, sewage, sludge, or refuse, or for preventing environmental pollution not otherwise provided for for treating waste water or sewage

Abstract

유수분리 장치가 개시된다. 유수분리 장치는 물은 투과하고 오일은 거르는 적어도 하나의 유수분리 필터가 포함되는 유수분리 필터 어셈블리, 상기 유수분리 필터 어셈블리의 상측에 일단이 결합된 막대부 및 상기 막대부를 수직방향으로 이동시키는 액츄에이터를 포함할 수 있다.

Description

유수분리 장치 및 유수분리 장치를 포함하는 선박{OIL-WATER SEPARATOR, AND SHIP COMPRISING THE SAME}
본 발명은 유수분리 장치 및 유수분리 장치를 포함하는 선박에 대한 것으로, 보다 상세하게는 혼합된 물과 오일을 분리하는 유수분리 장치 및 유수분리 장치를 포함하는 선박에 관한 것이다.
선박(ship)을 운항하는 과정이나 선박이 좌초되는 과정에서 바다와 같은 자연환경에 오일이 섞인 폐수가 유출되는 광경을 흔하게 볼 수 있다.
이러한 폐수에는 물과 오일이 혼합되어 있어 그대로 배출되는 경우 자연 생태계에 큰 해를 입힐 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 해수 등에서 폐수를 수거하고 수거된 폐수를 전처리 하는 공정이 필히 요구된다.
상기한 물과 오일을 포함하는 폐수에서 물과 오일을 분리하는 방법은 비중처리법, 수력분리법, 필터분리법 등이 주로 사용되고 있다.
여기서, 비중분리법은 물의 상부에 오일을 부유시킨 후 오일 스키머(Oil skimmer)로 걷어서 제거하는 방법이다. 예를 들어, 비중분리법은 유수를 분리조에 정체시키거나 다수의 유도판을 따라 서서히 흐르게 하고 수면에 부상하는 오일을 스키머로 포집한다.
비중분리법은 스키머를 작동키 위한 동력과 설치공간이 요구됨에 따라 오일의 정체나 서행 유동이 가능한 하수처리장과 같은 대규모 시설에나 적용이 가능하며 유지관리가 다소 불편하다.
수력분리법은 와류와 같은 특정한 유동패턴을 한정된 공간 상에 형성하면서 원심력 및 중력에 의해 오일과 물을 분리시키는 방법이다. 하지만, 수력분리법은 상부에 부유된 오일을 흡입, 제거하는 방식으로서 완전한 오일제거가 이루어지기 어렵다.
필터분리법은 부직포와 같은 여과포를 이용하여 오일을 거르고 물은 통과시키는 방법이다. 필터분리법은 유수에 오일 축적량이 많을 경우에는 오일이 유출될 우려가 있고 필터교체나 청소가 정기적으로 요구되어 오일 폐수의 연속적인 처리가 어렵다.
특히, 상술한 비중분리법, 수력분리법 및 필터분리법은 일반적으로 오일제거가 제한된 공간에서 이루어져야 하기 때문에, 해상에서 대량으로 유출된 오일을 포집 하는 방법으로 활용되기에는 부적합하다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 친수성 내지 초친수성 표면 특성을 가진 유수분리 필터를 이용하여 물과 오일 중 물은 선택적으로 통과시키고 오일은 용이하게 분리하여 수거해내는 유수분리 장치 및 유수분리 장치를 포함하는 선박을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 유수분리 장치는 물은 투과하고 오일은 거르는 적어도 하나의 유수분리 필터가 포함되는 유수분리 필터 어셈블리, 상기 유수분리 필터 어셈블리의 상측에 일단이 결합된 막대부 및 상기 막대부를 수직방향으로 이동시키는 액츄에이터를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 친수성 내지 초친수성 표면 특성을 가진 유수분리 필터를 이용하여 물과 오일 중 물은 선택적으로 통과시키고 오일은 용이하게 분리하여 수거해낼 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 오일을 제거하는데 있어 이동이 가능한 선박을 활용하기 때문에 해양, 호수, 강 등의 광범위한 영역에서 오일제거 작업이 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유수분리 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유수분리 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 패널부의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 패널부의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지부의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 지지부의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유수분리 장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 유수분리 장치의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유수분리 필터 어셈블리의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유수분리 필터 어셈블리이의 측면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작원리를 상세히 설명한다. 또한, 발명에 대한 실시 예를 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 하기에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 사용된 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용 및 이에 상응한 기능을 토대로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유수분리 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 유수분리 장치(1)는 유수분리 필터 어셈블리(11), 막대부(12) 및 액츄에이터(13)를 포함할 수 있다.
유수분리 필터 어셈블리(11)는 적어도 하나의 유수분리 필터를 포함할 수 있다. 여기서, 유수분리 필터는 물은 투과하고 오일을 거를 수 있다.
일 예로, 유수분리 필터 어셈블리(11)는 물과 오일을 분리할 수 있도록 적어도 하나의 유수분리 필터가 수면과 평행한 방향으로 배치될 수 있다.
막대부(12)는 유수분리 필터 어셈블리의 상측에 일단이 결합 또는 연결될 수 있다. 여기서, 막대부(12)는 유수분리 필터 어셈블리와 결합되어 수직방향(또는 상하방향)으로 이동할 수 있다.
액츄에이터(13)는 막대부(12)를 수직방향으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 막대부(12)의 일단에 결합 또는 연결된 유수분리 필터 어셈블리(11)는 수직방향의 상하 위치조정이 가능하여 수면과의 관계에서 적절한 위치를 유지할 수 있다. 이에 따라, 유수분리 필터를 통해 오염된 수면 주위의 폐수에서 물과 오일을 분리해낼 수 있다. 여기서, 폐수는 예를 들면, 해양, 호수 강 등에서 유출된 오일과 물이 섞인 혼합액으로 정의될 수 있으나 이에 제한되지 않고, 물과 기름을 포함하는 오염수로 광범위하게 정의될 수 있을 것이다.
이하에서, 상술한 도 1의 구성과 중복되는 내용에 대하여는 설명의 편의를 위하여 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유수분리 장치의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 유수분리 장치(2)는 유수분리 필터 어셈블리(21), 막대부(22), 액츄에이터(23), 패널부(24), 제1 방수 패브릭(25), 저수조(26), 지지부(27), 제2 방수 패브릭(28) 및 저유조(29)를 포함할 수 있다. 유수분리 장치(2)의 상술한 구성들 중 선택된 일부 구성만으로 유수분리 장치(2)가 구성될 수 있으며, 상술한 구성들 외 다른 구성이 더 추가되어 유수분리 장치(2)가 구성될 수 있다.
패널부(24)는 복수이 패널이 연결되어 형성될 수 있다.
일 예로, 도 3 및 도 4를 참조하면, 패널부(24)는 복수의 패널(241, 242)이 절첩 가능하도록 수직방향으로 연속적으로 결합되어 형성될 수 있다.
일 예로, 제1 패널(241)은 이음쇠 홈(4211) 및 이음쇠 슬릿(2421)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 패널(242)은 이음쇠 홈(2421) 및 이음쇠 슬릿(2422)을 포함할 수 있다.
이 경우, 이음쇠 홈(2411) 및 이음쇠 슬릿(2422)은 이음쇠(2413)로 연결될 수 있다. 이음쇠(2413)가 이음쇠 슬릿(2422)을 따라 직선이동 함으로써 제1 패널(241) 및 제2 패널(242)은 수직방향으로 서로 펼쳐지거나 절첩될 수 있다.
상술한 제1 패널(241) 및 제2 패널(242) 외 추가 패널이 더 포함될 수 있다. 추가되는 패널에 대하여는 상술한 제1 패널(241) 및 제2 패널(242)에 대한 설명이 적용될 수 있다.
상술한 제1 패널(241) 및 제2 패널(242)은 곡면이거나 평면일 수 있으며 이에 제한되지 않는다.
복수의 패널 각각은 패널부(24)의 일단은 유수분리 필터 어셈블리(21)의 하측에 결합 및 배치될 수 있다. 이 경우, 패널부(24)는 유수분리 필터 어셈블리(21)가 수면에 적응하여 수직 이동하는 경우 적절하게 절첩될 수 있다. 또한, 패널부(24)는 유수분리 장치(2)의 외측에서 가해지는 수압이나 파도를 막아줄 수 있다.
일 예로, 패널부(24)의 타단은 저수조(26)에 결합될 수 있다. 여기서, 저수조(26)는 유수분리 필터 어셈블리(21)를 통해 투과된 물을 저장한다.
제1 방수 패브릭(25)은 복수의 패널이 절첩 가능하도록 부착될 수 있다. 일 예로, 제1 방수 패브릭(25)은 복수의 긴 패널이 수직방향으로 부착될 수 있다. 이 경우, 복수의 긴 패널은 제1 방수 패브릭(25)의 내측과 외측에 번갈아 가며 부착될 수 있다.
제1 방수 패브릭(25)의 일단은 유수분리 필터 어셈블리(21)의 하측에 결합 및 배치될 수 있다. 또한, 제1 방수 패브릭(25)의 타단은 저수조(26)에 결합될 수 있다. 제1 방수 패브릭(25)는 저수조(26)의 일면을 둘러싸도록 배치되어, 유수분리 장치(2)의 내측으로 물이 유입되는 것을 막아줄 수 있다.
지지부(27)는 유수분리 필터 어셈블리(21)를 지지한다.
도 5를 참조하면, 지지부(27)는 'ㄷ'형이다. 여기서, 지지부(27)는 전면부(271) 및 지지막대부(272)를 포함할 수 있다.
전면부(271)는 이음쇠 홈(2711) 및 이음쇠 슬릿(2712)을 포함할 수 있다. 여기서, 이음쇠 홈(2711) 및 이음쇠 슬릿(2712)은 도 3 및 도 4에서 상세하게 설명하였으므로, 여기서는 설명의 편의를 위해 상세한 설명을 생략한다.
도 6을 참조하면, 지지부(27)의 전면부(271)는 평면이거나 곡면일 수 있으며 이에 제한되지 않는다.
지지막대부(272)는 슬릿(2721)이 형성될 수 있다. 후술할 지지부(27) 및 복수의 지지부(27-1)는 슬릿(2721)에 삽입되는 축에 의해 서로 결합될 수 있다.
유수분리 필터 어셈블리(21)의 일단은 지지부(27)의 일단과 결합될 수 있다. 여기서, 지지부(27)는 적어도 하나의 다른 지지부(27-1)와 결합될 수 있다. 구체적으로, 지지부(27)의 일단 및 적어도 하나의 다른 지지부(27-1)의 일단은 절첩 가능하도록 수직방향으로 연속적으로 결합할 수 있다. 일 예로, 지지부(27)의 일단 및 적어도 하나의 다른 지지부(27-1)의 일단은 전면부(271)일 수 있다. 이 경우 전면부(271)는 상술한 도 3 및 도 4의 패널 결합 방법에 의해 서로 결합될 수 있다.
지지부(27) 및 적어도 하나의 다른 지지부(27-1) 중 적어도 하나의 내측에는 제2 방수 패브릭(28)이 결합될 수 있다.
제2 방수 패브릭(28)은 지지부(27) 및 적어도 하나의 다른 지지부(27-1)에 의해 보호받으며, 지지부(27) 및 적어도 하나의 다른 지지부(27-1)의 수직방향 이동에 따라 수직 방향으로 펼쳐지거나 접혀질 수 있다.
상술한 적어도 하나의 다른 지지부(27-1)의 일단(또는 밑단)은 저유조(29)에 결합될 수 있다. 또한, 제2 방수 패브릭(28)의 일단(또는 밑단)은 저유조(29)에 결합되어 외부의 물이 저유조(29)의 내부로 유입되는 것을 막을 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유수분리 장치의 단면도이다.
도 7에 대한 설명에서, 상술한 도 1의 유수분리 장치(2) 구성과 중복되는 내용에 대하여는 설명의 편의를 위해 상세한 설명을 생략한다.
도 7을 참조하면, 유수분리 장치(7)는 상술한 도 1의 유수분리 장치(2)에 더하여, 방수부(71), 투명 패널부(72), 오일 배출구(73), 물 배출구(74), 센서(75) 및 센서 지지부(76) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
방수부(71)는 폐수의 유입량을 조절해줄 수 있다. 일 예로, 방수부(71)는 패널 중심부가 홀로 형성되어 일정량의 폐수가 유입되도록 할 수 있다.
투명 패널부(72)는 유수분리 필터 어셈블리(21)를 관찰할 수 있도록 투명하게 형성될 수 있다.
오일 배출구(73)는 저유조(29)의 측면에 배치될 수 있다. 일 예로, 오일 배출구(73)는 저유조(29)의 일 면에 수직방향으로 복수 개 배치되어, 오일 레벨에 따라 오일을 배출할 수 있다.
물 배출구(74)는 오일 배출구(73)의 하면에 배치될 수 있다.
일 예로, 오일 배출구(73) 및 배출구(74)는 밸브일 수 있다.
센서(75)는 저유조(29)의 내부에 배치될 수 있다. 센서(75)는 저유조(29)에 저유된 오일의 레벨을 센싱할 수 있다. 일 예로, 센서(75)는 센서 지지부(76)에 지지되고, 오일의 레벨에 따라 센서 지지부(76)를 따라 수직이동이 가능한 부표일 수 있다.
센서(75)에 의해 센싱된 저유조(29)의 오일 레벨은 프로세서 또는 제어부로 전달될 수 있다. 프로세서 또는 제어부는 센싱 결과에 따라 액츄에이터(23)를 제어하여 막대부(22)를 수직방향으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 유수분리 필터 어셈블리(21, 91)는 수면과 적절한 레벨에 위치하여 폐수 정화를 계속적으로 원활히 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 유수분리 장치의 단면도이다.
상술한 유수분리 장치(1, 2, 7)는 선박 형태로 제작되거나, 선박에 탑재될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
예를 들어, 유수분리 장치(1, 2, 7)가 선박으로 제작된 경우, 유수분리 장치(1, 2, 7)는 A 방향으로 이동될 수 있다. 이 경우, 폐수는 B 방향으로 유수분리 장치(1, 2, 7) 내부로 유입될 수 있다. 이 경우, 폐수에 포함된 오일(81) 및 물(82)은 유수분리 필터에 의해 분리되어 포집 될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유수분리 필터 어셈블리의 평면도이다. 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유수분리 필터 어셈블리의 측면도이다.
도 9를 참조하면, 유수분리 필터 어셈블리(91)는 제1 유수분리 필터(911), 제2 유수분리 필터(912), 제3 유수분리 필터(913) 및 날개부(914)를 포함할 수 있다. 여기서, 유수분리 필터 어셈블리(91)는 상술한 구성 중 일부를 생략하여 구성되거나, 상술한 막대부(22), 방수부(71) 및 투명 패널부(72) 중 적어도 하나의 추가 구성을 더하여 구성될 수도 있음은 물론이다.
제1 유수분리 필터(911)는 폐수가 유입되는 입구에 위치할 수 있다. 제3 유수분리 필터(913)는 날개부(914)에 고정되어, 제1 유수분리 필터(11)의 측면에 배치될 수 있다. 제1 유수분리 필터(911)는 폐수의 하측을, 제3 유수분리 필터(913)는 폐수의 양측을 감싸도록 배치될 수 있다.
제2 유수분리 필터(912)는 유입된 폐수의 오일을 거를 수 있다. 제2 유수분리 필터(912)의 하측에는 다른 저수조가 배치될 수 있다. 상기 다른 저수조는 적어도 하나의 유수분리 필터 중 적어도 하나인 제2 유수분리 필터(912) 및 물을 수용할 수 있다. 이에 따라, 제2 유수분리 필터(912)는 항시 물에 적셔지기 때문에 제2 유수분리 필터(912)의 기능이 최대한 발휘될 수 있다.
구체적으로, 제2 유수분리 필터(912)는 대한민국 등록특허 10-1726402(등록공고일자: 2017년 4월 25일)에 개시된 유수분리 구조체일 수 있다.
상기 대한민국 등록특허 10-1726402를 참조하면, 대한민국 등록특허 10-1726402에 개시된 유수분리 구조체에 오일과 물이 혼합된 유체를 통과시키면 물은 상기 유수분리 구조체를 쉽게 통과하지만 오일은 물에 대한 척력으로 인해 상기 유수분리 구조체를 통과하지 못하고 상기 유수분리 구조체 상부에 의해 걸러지게 된다. 상기 대한민국 등록특허 10-1726402를 참조하면, 이러한 유수분리를 시행함에 있어, 상기 유수분리 구조체를 사용하기 전에 상기 유수분리 구조체를 물에 적시는 전처리 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 유수분리 구조체를 물에 적시는 과정을 통하여 상기 유수분리 구조체의 표면에 수막을 형성함으로써 오일을 좀 더 효과적으로 분리해낼 수 있기 때문이다.
따라서, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 제2 유수분리 필터(912)는 물을 적시는 전처리 과정을 통해 제2 유수분리 필터(912)의 성능을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 본원의 다양한 실시 예에 따른 유수분리 장치(1, 2, 7)는 이러한 전처리 과정을 위한 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.
상술한 제1 유수분리 필터(911), 제2 유수분리 필터(912), 제3 유수분리 필터(913)는 동일한 재질이거나 상이한 재질일 수 있다.
상술한 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 유수분리 장치(1, 2, 7)는 친수성 내지 초 친수성 표면 특성을 가진 유수분리 필터를 이용하여 물과 오일 중 물은 선택적으로 통과시키고 오일은 용이하게 분리하여 수거해낼 수 있다.
상술한 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 유수분리 장치(1, 2, 7)는 오일을 제거하는데 있어 이동이 가능한 선박을 활용하기 때문에 해양, 호수, 강 등의 광범위한 영역에서 오일제거 작업이 수행될 수 있다.
이상으로, 본 발명의 실시 예들이 도시되고 설명되었지만, 당업자는 첨부된 청구항들 및 그에 동등한 것들에 의해 정의되는 바와 같은 본 실시 예의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 형태 및 세부 사항들에 있어 다양한 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.
유수분리 장치: 1, 2, 7
유수분리 필터 어셈블리: 11, 21
막대부: 12, 22
액츄에이터: 13, 23
패널부: 24
제1 방수 패브릭: 25
저수조: 26
지지부: 27
제2 방수 패브릭: 28
저유조: 29
방수부: 71
투명 패널부: 72
오일 배출구: 73
물 배출구: 74
센서: 75
센서 지지부: 76

Claims (11)

  1. 유수분리 장치에 있어서,
    물은 투과하고 오일은 거르는 적어도 하나의 유수분리 필터가 포함되는 유수분리 필터 어셈블리;
    상기 유수분리 필터 어셈블리의 상측에 일단이 결합된 막대부;
    상기 막대부를 수직방향으로 이동시키는 액츄에이터; 및
    상기 유수분리 필터 어셈블리의 하측에 일단이 결합된 방수 패브릭;을 포함하는, 유수분리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유수분리 필터 어셈블리의 하측에는,
    복수의 패널이 절첩 가능하도록 수직방향으로 연속적으로 결합된 제1 패널부의 일단이 결합되는, 유수분리 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유수분리 필터 어셈블리의 일단은,
    상기 유수분리 필터 어셈블리를 지지하는 'ㄷ' 형의 제1 지지부의 일단과 결합되는, 유수분리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 지지부의 상기 일단 및 'ㄷ'형의 적어도 하나의 제2 지지부의 일단은, 절첩 가능하도록 수직방향으로 연속적으로 결합된, 유수분리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 지지부의 타단은,
    상기 적어도 하나의 제2 지지부의 타단과 축결합 되는, 유수분리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 지지부 및 상기 적어도 하나의 제2 지지부 중 적어도 하나의 내측에는, 방수 패브릭이 결합되는, 유수분리 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유수분리 필터 어셈블리의 상측에는,
    폐수의 과도한 유입을 방지하는 방수부가 배치되는, 유수분리 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    저유조;를 더 포함하고,
    상기 저유조의 내부에는,
    상기 저유조에 저유된 오일의 레벨을 센싱하는 센서가 배치되는, 유수분리 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유수분리 필터 어셈블리의 하측에는,
    상기 적어도 하나의 유수분리 필터 중 적어도 하나 및 물을 수용하는 저수조가 배치된, 유수분리 장치.
  11. 제1항 및 제2항 중 어느 하나의 유수분리 장치를 포함하는 선박.
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