KR102306295B1

KR102306295B1 - 선박

Info

Publication number: KR102306295B1
Application number: KR1020200055331A
Authority: KR
Inventors: 이승재; 김성규
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2020-05-08
Filing date: 2020-05-08
Publication date: 2021-09-30

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 선박은, 외판과, 외판을 내측에서 지지하는 내용골과 늑골을 포함하는 선체와, 선체에 탑재되며 연소기관으로부터 공급되는 배기가스에 세정수를 분사하여 기액 접촉시키는 스크러버와, 스크러버 내부의 세정수를 배출하여 스크러버로 순환시키는 세정수순환관과, 선체를 이루는 선체구조물에 의해 생긴 공간이 구획되어 내부에 수용공간을 형성하며, 세정수순환관 상에 연결되어 스크러버로부터 배출된 세정수가 경유하여 다시 스크러버로 순환되는 경로가 되는 세정수순환탱크, 및 세정수순환탱크 내부를 세정수가 유입되는 유입구가 위치하는 제1 수용공간과, 세정수가 유출되는 유출구가 위치하는 제2 수용공간으로 분리하며, 수용공간의 바닥면으로부터 연장되어 수용공간의 하부는 분리되고 수용공간의 천장으로부터 이격되어 수용공간의 상부는 제1 수용공간과 제2 수용공간이 연통되는 분리벽을 포함할 수 있다.

Description

선박{Vessel}

본 발명은 선박에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선내 공간을 효율적으로 활용하면서 배기가스, 및 배기가스의 정화로 오염된 세정수를 효과적으로 처리할 수 있는 선박에 관한 것이다.

일반적으로, 선박에 설치되는 각종 엔진은 화석연료를 연소하여 동력을 생성한다. 이 때, 연료의 연소과정에서 발생되는 배기가스는 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 미세분진(PM) 등의 유해물질을 포함하고 있으며, 이로 인해, 배기가스를 그대로 배출할 경우 대기오염을 초래할 수 있다. 이러한 이유로, 선박의 대기오염에 대한 환경규제가 강화되고 있으며, 각종 규제를 만족시키기 위해 다양한 처리장치가 선박에 적용되고 있다.

대기오염에 관한 환경규제 중 해양 배기가스 배출통제지역(ECA; Emission Control Area)의 운항 및 정박 시 엔진에서 배출되는 배기가스에 포함된 황산화물을 0.1% 이하로 규정하는 규제가 발효되어 있으며, 황산화물의 제거를 위한 방법으로 황함유량이 0.1%이하인 초저유황유(ultra low sulfur fuel)를 사용하거나 습식스크러버(wet scrubber)를 적용할 수 있다. 그러나, 초저유황유는 가격이 매우 높고 생산설비 등의 시스템이 부족한 상황이므로, 통상, 해수, 청수 또는 알칼리 용액과 배기가스를 기액 접촉하여 황산화물을 제거하는 습식 스크러버를 사용하고 있다.

한편, 배기가스와 기액 접촉하여 황산화물, 미세분진 등이 용해된 세정수는 오염된 상태이므로, 배출통제지역의 방류 기준에 맞추어 해상에 배출해야 한다. 그러나, 선박에 설치된 각종 엔진은 필요한 동력을 생성하기 위해 지속적으로 연료를 연소하고, 이에 따라 배출되는 배기가스를 처리하는 과정에서 오염된 세정수가 계속 생성될 수 밖에 없다. 따라서, 종래에는 방류 기준에 맞추어 세정수 중 일부를 해상에 배출하고, 나머지를 정화한 후 스크러버로 순환시켜 재사용하였다. 그러나, 세정수를 스크러버로 순환시키기 위해서는 별도의 탱크가 필요하고, 탱크의 배치를 위한 넓은 공간이 요구되므로, 선박 내 공간 활용도가 저하되는 문제가 있었다.

이에, 선내 공간을 효율적으로 활용하면서 배기가스와 세정수를 효과적으로 처리할 수 있는 구조의 선박이 필요하게 되었다.

대한민국 공개특허 제10-2020-0034547호 (2020. 03. 31.)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 선내 공간을 효율적으로 활용하면서 배기가스, 및 배기가스의 정화로 오염된 세정수를 효과적으로 처리할 수 있는 선박을 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 선박은, 외판과, 상기 외판을 내측에서 지지하는 내용골과 늑골을 포함하는 선체와, 상기 선체에 탑재되며 연소기관으로부터 공급되는 배기가스에 세정수를 분사하여 기액 접촉시키는 스크러버와, 상기 스크러버 내부의 상기 세정수를 배출하여 상기 스크러버로 순환시키는 세정수순환관과, 상기 선체를 이루는 선체구조물에 의해 생긴 공간이 구획되어 내부에 수용공간을 형성하며, 상기 세정수순환관 상에 연결되어 상기 스크러버로부터 배출된 상기 세정수가 경유하여 다시 상기 스크러버로 순환되는 경로가 되는 세정수순환탱크, 및 상기 세정수순환탱크 내부를 상기 세정수가 유입되는 유입구가 위치하는 제1 수용공간과, 상기 세정수가 유출되는 유출구가 위치하는 제2 수용공간으로 분리하며, 상기 수용공간의 바닥면으로부터 연장되어 상기 수용공간의 하부는 분리되고 상기 수용공간의 천장으로부터 이격되어 상기 수용공간의 상부는 상기 제1 수용공간과 상기 제2 수용공간이 연통되는 분리벽을 포함한다.

상기 분리벽은 상단면보다 아래 쪽에 상기 제1 수용공간과 상기 제2 수용공간이 연통되는 연결홈이 형성되어, 상기 제1 수용공간의 상기 세정수가 상기 분리벽을 넘어가기 전에 상기 연결홈으로 먼저 통과할 수 있다.

상기 연결홈은 적어도 하나가 상기 분리벽의 상단에서 하부로 만입되어 형성될 수 있다.

상기 선박은, 상기 제1 수용공간으로부터 상기 세정수를 공급받아 정화하여 다시 상기 제2 수용공간으로 공급하는 세정수처리유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 수용공간 내부에는 상기 선체를 지지하는 상기 내용골과 상기 늑골이 위치하고, 상기 분리벽은 상기 내용골과 상기 늑골 중 적어도 하나에 연결될 수 있다.

본 발명에 따르면, 선체를 이루는 선체구조물에 의해 생긴 공간을 격벽으로 구획하여 세정수순환탱크를 형성하므로, 세정수를 보관하기 위한 별도의 독립 탱크를 구비하지 않아도 된다. 따라서, 별도의 독립 탱크를 구매 및 설치하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있으며, 선체 내 사용되지 않는 빈 공간이 활용됨에 따라 선박 내 공간 활용도가 증가될 수 있다.

또한, 세정수순환탱크 내부에 분리벽이 설치되어 유입구가 위치하는 제1 수용공간과 유출구가 위치하는 제2 수용공간으로 분리되므로, 오염된 세정수가 다시 스크러버로 유입되는 것을 최소화하면서 중화제와 세정수가 혼합될 수 있는 시간을 충분히 확보할 수 있다. 특히, 제1 수용공간 내부에서 세정수의 유속이 빨라지게 되므로, 오염된 세정수에 포함된 고형물질이 제1 수용공간에 침적되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 분리벽의 상부에서 제1 수용공간과 제2 수용공간이 연통되므로, 세정수가 제1 수용공간에 채워진 후 분리벽을 넘어 제2 수용공간으로 이동하게 되어 세정수의 유동 거리를 최대한 확보하면서 일정한 유속을 만들어 낼 수 있다. 특히, 분리벽의 상단에 v자 형상의 연결홈이 적어도 하나 형성되므로, 롤링(rolling), 피칭(pitching)과 같은 선박의 흔들림(motion)에 대응하여 세정수가 요동치는 것을 최소화할 수 있다.

또한, 수용공간 내부에 내용골과 늑골이 위치하므로, 구조의 치밀성을 유지하면서 제2 수용공간으로 넘어온 세정수의 유동이 정체되지 않고 활발히 유동하도록 유도할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 선박을 일부 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 세정수순환탱크를 확대하여 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 선박의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 선박에 관하여 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 선박은 선체를 이루는 선체구조물에 의해 생긴 공간을 격벽으로 구획하여 세정수순환탱크를 형성하므로, 세정수를 보관하기 위한 별도의 독립 탱크를 구비하지 않아도 된다. 따라서, 별도의 독립 탱크를 구매 및 설치하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있으며, 선체 내 사용되지 않는 빈 공간이 활용됨에 따라 선박 내 공간 활용도가 증가될 수 있다. 또한, 세정수순환탱크 내부에 분리벽이 설치되어 유입구가 위치하는 제1 수용공간과 유출구가 위치하는 제2 수용공간으로 분리되므로, 오염된 세정수가 다시 스크러버로 유입되는 것을 최소화하면서 중화제와 세정수가 혼합될 수 있는 시간을 충분히 확보할 수 있다. 특히, 제1 수용공간 내부에서 세정수의 유속이 빨라지게 되므로, 오염된 세정수에 포함된 고형물질이 제1 수용공간에 침적되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 분리벽의 상부에서 제1 수용공간과 제2 수용공간이 연통되므로, 세정수가 제1 수용공간에 채워진 후 분리벽을 넘어 제2 수용공간으로 이동하게 되어 세정수의 유동 거리를 최대한 확보하면서 일정한 유속을 만들어 낼 수 있다. 특히, 분리벽의 상단에 v자 형상의 연결홈이 적어도 하나 형성되므로, 롤링(rolling), 피칭(pitching)과 같은 선박의 흔들림(motion)에 대응하여 세정수가 요동치는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 수용공간 내부에 내용골과 늑골이 위치하므로, 구조의 치밀성을 유지하면서 제2 수용공간으로 넘어온 세정수의 유동이 정체되지 않고 활발히 유동하도록 유도할 수 있는 특징이 있다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 선박(1)에 관하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 선박을 일부 확대하여 도시한 도면이며, 도 3은 세정수순환탱크를 확대하여 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 선박(1)은 선체(10)와, 스크러버(20)와, 세정수순환관(30)과, 세정수순환탱크(40), 및 분리벽(42)을 포함한다.

선체(10)는 선박(1)의 본체로, 외판(外板, 11)과, 외판(11)을 내측에서 지지하는 내용골(12)과 늑골(13)을 포함한다. 여기서, 외판(11)이라 함은, 외부로 노출되어 선박(1)의 외곽을 이루는 측판과 밑판을 의미하고, 내용골(12)이라 함은, 선저 내부에서 외판(11)이 옆으로 눕혀지지 않고 하중을 견딜 수 있도록 용골(keel, 龍骨)의 강도를 보충하는 종강도 부재(longitudinal strength member)를 의미하며, 늑골(13)이라 함은, 외판(11)에 가해지는 수압과 화물의 내압을 견디는 동시에 갑판(deck)에서의 하중에 대해서 기둥으로서 작용하도록 만들어진 횡강도 보강 부재를 의미한다. 선체(10)는 연속적으로 결합된 복수 개의 외판(11)에 의해 외측면이 유선형을 이루며, 각각의 외판(11)은 복수 개의 내용골(12)과 늑골(13)에 의해 지지된다. 이러한 선체(10)에는 스크러버(20)가 탑재된다.

스크러버(20)는 선체(10)에 설치된 연소기관(100)으로부터 공급되는 배기가스에 세정수를 분사하여 기액 접촉시키는 것으로, 일 측에 배기관(110)과 세정수공급관(60)이 각각 연결된다.

배기관(110)은 선체(10)에 설치된 연소기관(100) 또는 보일러의 배기가스를 공급하는 관으로, 단부가 스크러버(20)에 연결된다. 여기서, 연소기관(100)이라 함은, 연료를 연소하여 선박에 필요한 동력을 발생시키는 장치를 통칭하며, 예를 들어, 메인 엔진, 발전기 엔진일 수 있다. 연소기관(100)이 선박의 추진에 필요한 추력을 발생시키는 메인 엔진인 경우, 연소기관(100)은 도시된 바와 같이, 추진기와 근접한 선미 측에 배치될 수 있다. 연소기관(100)은 통상, 화석 연료를 연소하여 동력을 발생시키므로, 화석 연료의 연소에 따른 배기가스를 발생시킨다. 발생된 배기가스는 다량의 황산화물, 질소산화물, 유기물질, 미세분진 등을 포함하고 있으며, 연소기관(100)의 일 측에 연결된 배기관(110)을 통해 스크러버(20)로 공급된다. 배기관(110)은 도시된 바와 같이, 연소기관(100)의 배기구에 직접 연결되어 고온의 배기가스를 직접 스크러버(20)로 공급하거나, 보일러 또는 각종 열교환기를 경유하여 배기열의 대부분을 재활용하고 남은 폐가스를 스크러버(20)로 공급할 수 있다.

세정수공급관(60)은 해수 또는 청수 또는 해수와 청수의 혼합수 중 적어도 하나인 세정수를 스크러버(20)로 공급하는 관으로, 일단부가 해수유입구(도시되지 않음)와 청수저장탱크(도시되지 않음) 중 적어도 하나에 연결되고 타단부가 스크러버(20)에 직접 또는 간접적으로 연결된다. 즉, 세정수공급관(60)은 해수와 청수를 선택적으로 공급받아 스크러버(20)로 공급할 수 있다. 이하, 세정수공급관(60)의 일단부가 해수유입구에 연결된 구조를 보다 중점적으로 설명한다.

스크러버(20)는 배기관(110)을 통해 공급되는 배기가스에 세정수공급관(60)을 통해 공급되는 세정수를 분사하여 기액 접촉시킨다. 도면 상에는 스크러버(20)가 U자형으로 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 스크러버(20)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 스크러버(20)는 I자형으로 형성될 수도 있다. 스크러버(20)는 내부에 세정수를 미립자 형태로 분사하는 분사노즐(21)이 설치되며, 분사노즐(21)은 복수 개가 배기가스의 유동 방향을 따라 배치될 수 있다. 복수 개의 분사노즐(21)이 배기가스의 유동 방향을 따라 배치됨으로써, 배기가스와 세정수의 접촉 면적, 접촉 횟수가 증대되어 배기가스에 포함된 황산화물, 질소산화물, 유기물질, 미세분진 등의 오염물질이 효과적으로 제거될 수 있다. 황산화물, 질소산화물, 유기물질, 미세분진 등의 오염물질이 제거된 배기가스는 스크러버(20)의 상부를 통해 외부로 배출된다. 스크러버(20)의 외부로 배출되는 배기가스는 오염물질이 배기기준에 적합한 수준으로 제거된 상태이므로, 대기 중에 그대로 방출할 수 있다.

스크러버(20) 내부의 세정수는 세정수순환관(30)을 통해 배출된다. 세정수순환관(30)은 스크러버(20) 내부의 세정수를 배출하여 스크러버(20)로 순환시키는 것으로, 일단부가 스크러버(20) 하단에 연결되고 타단부가 스크러버(20) 상단 또는 세정수공급관(60)에 연결될 수 있다. 세정수순환관(30)의 타단부가 스크러버(20) 상단에 연결되는 경우, 세정수공급관(60)은 타단부가 후술할 열교환기(33) 후단의 세정수순환관(30)에 연결될 수 있으며, 세정수순환관(30)의 타단부가 세정수공급관(60)에 연결되는 경우, 세정수공급관(60)은 타단부가 스크러버(20) 상단에 연결될 수 있다. 이하, 세정수순환관(30)의 타단부가 스크러버(20) 상단에 연결되고, 세정수공급관(60)의 타단부가 세정수순환관(30)에 연결되는 구조를 보다 중점적으로 설명한다. 세정수순환관(30)은 일단부와 타단부가 각각 스크러버(20) 하단과 상단에 연결되고, 세정수공급관(60)은 이러한 세정수순환관(30)에 연결되어 스크러버(20)에 간접적으로 연결된다. 따라서, 스크러버(20) 내부의 세정수는 세정수순환관(30)을 통해 스크러버(20)로 순환될 수 있으며, 세정수공급관(60)으로 유입된 세정수는 가압펌프에 의해 펌핑되어 세정수순환관(30)을 통해 스크러버(20)로 공급될 수 있다. 세정수공급관(60)과 세정수순환관(30)의 연결 지점에는 삼방밸브(three way valve)가 설치되므로, 세정수공급관(60) 측 유동과 세정수순환관(30) 측 유동을 동시에 제어할 수 있다. 또한, 스크러버(20) 하단에 연결된 세정수순환관(30) 상에는 해수유출구(도시되지 않음)로 연장되어 세정수를 해상에 방류하는 세정수배출관(31)이 분기되며, 세정수배출관(31)의 분기 지점에도 삼방밸브가 설치되어 세정수순환관(30) 측 유동과 세정수배출관(31) 측 유동을 동시에 제어할 수 있다. 세정수배출관(31) 상에는 세정수의 수소이온농도지수(pH)와 탁도(turbidity)를 측정하는 센서(S)가 설치되므로, 배출통제지역의 방류 기준을 만족하는 범위 내에서 세정수를 방류할 수 있다. 필요에 따라, 세정수공급관(60) 상에도 세정수의 수소이온농도와 탁도를 측정하는 센서를 설치하여, 선박(1)으로 유입되는 세정수와, 선박(1)에서 유출되는 세정수의 수소이온농도 및 탁도를 비교하면서 방류할 수 있다.

세정수배출관(31) 후단의 세정수순환관(30) 상에는 세정수순환탱크(40)가 연결되고, 세정수순환탱크(40) 전단의 세정수순환관(30) 상에는 중화제주입유닛(32)이 연결된다. 중화제주입유닛(32)은 배기가스와 기액 접촉하여 산성화된 세정수에 중화제를 주입하여 수소이온농도지수(pH)를 적정 범위 내로 중화시킬 수 있다.

세정수순환탱크(40)는 세정수를 임시 저장하는 일종의 버퍼 탱크(buffer tank) 역할을 하는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 선체(10)를 이루는 선체구조물, 예를 들어, 세로 거더(stringer), 가로 거더(floor beam) 등에 의해 생긴 공간(10a)이 격벽(41)으로 구획되어 내부에 수용공간(40a)을 형성할 수 있다. 즉, 세정수순환탱크(40)는 제작되어 판매되는 독립 탱크가 아닌, 선체(10) 내 사용되지 않고 비어 있는 공간(10a)에 격벽(41)을 세워 만든 것일 수 있다. 이 때, 세정수순환탱크(40)는 스크러버(20) 하부의 공간(10a)에 형성될 수 있다. 선체(10)를 이루는 선체구조물에 의해 생긴 공간(10a)을 격벽(41)으로 구획하여 세정수순환탱크(40)를 형성함으로써, 별도의 독립 탱크를 구비할 필요가 없으므로, 이에 따른 구매 및 설치 비용을 절감할 수 있으며, 선체(10) 내 사용되지 않는 빈 공간이 활용됨에 따라 선박(1) 내 공간 활용도가 증가될 수 있다. 특히, 선체(10) 내 공간(10a)의 크기와 형상에 맞추어 세정수순환탱크(40)의 크기와 형상을 자유롭게 형성할 수 있으므로, 독립 탱크를 사용하는 종래에 비해 좁은 선내 공간을 보다 자유롭게 활용할 수 있다. 세정수순환탱크(40)는 세정수순환관(30) 상에 연결되어 스크러버(20)로부터 배출된 세정수가 경유하여 다시 스크러버(20)로 순환되는 경로를 제공하며, 유입구(40b)와 유출구(40c)가 각각 형성될 수 있다. 유입구(40b)는 스크러버(20)로부터 수용공간(40a)으로 세정수가 유입되는 통로로, 세정수순환탱크(40)의 일 측을 관통하여 형성될 수 있다. 유출구(40c)는 수용공간(40a)으로부터 스크러버(20)로 세정수가 유출되는 통로로, 세정수순환탱크(40)의 일 측과 대향되는 타 측을 관통하여 형성될 수 있다. 도면 상에는 유입구(40b)가 세정수순환탱크(40)의 상측면에 형성되고, 유출구(40c)가 세정수순환탱크(40)의 측면 하부에 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 유입구(40b)와 유출구(40c)의 배치는 다양하게 변형될 수 있다. 유입구(40b)와 유출구(40c)는 분리벽(42)에 의해 분리될 수 있다.

분리벽(42)은 세정수순환탱크(40) 내부를 세정수가 유입되는 유입구(40b)가 위치하는 제1 수용공간(40a')과, 세정수가 유출되는 유출구(40c)가 위치하는 제2 수용공간(40a")으로 분리하는 판 상의 부재로, 수용공간(40a)의 바닥면으로부터 연장되되 수용공간(40a)의 천장으로부터 이격될 수 있다. 이 때, 분리벽(42)은 수용공간(40a) 내부에 위치하여 선체(10)를 지지하는 내용골(12)과 늑골(13) 중 적어도 하나에 연결될 수 있다. 즉, 분리벽(42)은 하면이 수용공간(40a)의 바닥면에 결합되고 양 측면이 내용골(12)과 늑골(13) 중 적어도 하나에 결합되며, 상면이 수용공간(40a)의 천장으로부터 이격된다. 따라서, 분리벽(42)에 의해 수용공간(40a)의 하부는 제1 수용공간(40a')과 제2 수용공간(40a")으로 분리되고, 수용공간(40a)의 상부는 제1 수용공간(40a')과 제2 수용공간(40a")이 연통될 수 있다. 분리벽(42)에 의해 유입구(40b)가 위치한 제1 수용공간(40a')과, 유출구(40c)가 위치한 제2 수용공간(40a")으로 분리됨으로써, 스크러버(20)로부터 유입되는 오염된 세정수가 다시 스크러버(20)로 재유입되는 것을 최소화할 수 있으며, 중화제주입유닛(32)에서 주입된 중화제와 세정수가 혼합될 수 있는 시간을 충분히 확보할 수 있다. 특히, 제1 수용공간(40a') 내부에서 세정수의 유속이 빨라지게 되므로, 오염된 세정수에 포함된 고형물질이 제1 수용공간(40a')에 침적되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 세정수가 제1 수용공간(40a')에 채워진 후 분리벽(42)을 넘어 제2 수용공간(40a")으로 이동하게 되므로, 세정수의 유동 거리를 최대한 확보하면서 일정한 유속을 만들어 낼 수 있다. 이러한 분리벽(42)은 상단면보다 아래 쪽에 제1 수용공간(40a')과 제2 수용공간(40a")이 연통되는 연결홈(42a)이 형성되며, 연결홈(42a)은 적어도 하나가 분리벽(42)의 상단에서 하부로 만입되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 연결홈(42a)은 v자 형상으로 만입 형성될 수 있다. 분리벽(42)의 상단면보다 아래 쪽에 v자 형상의 연결홈(42a)이 형성됨으로써, 제1 수용공간(40a')에 채워진 세정수가 분리벽(42)을 넘어가기 전에 연결홈(42a)으로 먼저 통과할 수 있으며, 롤링(rolling), 피칭(pitching)과 같은 선박(1)의 흔들림(motion)에 대응하여 세정수가 요동치는 것을 최소화할 수 있다. 그러나, 연결홈(42a)이 분리벽(42)의 상단에서 하부를 향하여 v자 형상으로 만입 형성되는 것으로 한정될 것은 아니며, 연결홈(42a)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 연결홈(42a)은 U자 형상으로 형성될 수도 있고, 분리벽(42)을 수평 방향으로 관통하는 홀(hole) 형태로 형성될 수도 있다.

한편, 전술한 세정수순환관(30)은 스크러버(20) 하단과 세정수순환탱크(40)를 연결하는 제1 세정수순환관(30a)과, 세정수순환탱크(40)와 스크러버(20) 상단을 연결하는 제2 세정수순환관(30b)으로 분할될 수 있다. 제1 세정수순환관(30a)은 유입구(40b)를 관통하여 단부가 제1 수용공간(40a') 내에 위치하며, 끝단이 제1 수용공간(40a')의 바닥면을 향할 수 있다. 제2 세정수순환관(30b)은 유출구(40c)를 관통하여 단부가 제2 수용공간(40a") 내에 위치하며, 끝단이 제2 수용공간(40a")의 바닥면을 향할 수 있다.

이러한 세정수순환탱크(40)에는 세정수보충관(70)과 세정수처리유닛(50)이 연결될 수 있다.

세정수보충관(70)은 세정수를 보충하는 것으로, 유입구(40b)와 근접하게 연결될 수 있다. 고온의 배기가스와 기액 접촉한 세정수를 순환시켜 사용하다 보면, 세정수가 증발하여 유량이 점차 감소할 수 있다. 세정수보충관(70)은 해수유입구와 청수저장탱크 중 적어도 하나에 연결되며, 제1 수용공간(40a')과 제2 수용공간(40a") 중 적어도 하나에 세정수를 보충하여 유량을 일정하게 유지시킬 수 있다.

세정수처리유닛(50)은 제1 수용공간(40a)으로부터 세정수를 공급받아 정화하여 다시 제2 수용공간(40a")으로 공급하는 것으로, 세정수순환탱크(40)와 동일 층(floor) 상에 위치할 수 있다. 세정수처리유닛(50)은 원심분리기, 막분리기, 침강분리기, 부유분리기, 중력분리기, 필터 중 적어도 하나를 이용하여 세정수에 포함된 슬러지(sludge)와 같은 고체상 입자를 분리하며 세정수를 정화할 수 있다. 세정수에 포함된 고체상 입자는 배기가스의 오염물질을 포함하여 점도(viscosity)가 높아 끈적거릴 수 있는데, 이를 제거하지 않을 경우, 세정수순환관(30)을 비롯하여 세정수순환탱크(40), 스크러버(20)의 분사노즐(21) 등 장치 내부에 쌓이게 되어 배관의 막힘, 부식, 장치의 고장을 유발할 수 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해 세정수처리유닛(50)을 설치하여 세정수에 포함된 고체상 입자를 제거하며, 세정수처리유닛(50)에서 분리된 고체상 입자는 슬러지탱크(54)로 배출될 수 있다. 슬러지탱크(54)는 세정수처리유닛(50)이 위치한 층의 아래 층에 위치하며, 슬러지탱크(54)로 배출된 고체상 입자는 선박(1)이 항구에 정박할 때 육상으로 옮겨 폐기물로 처리할 수 있다.

세정수처리유닛(50)은 유입관(51)과 유출관(52)을 통해 세정수순환탱크(40)와 연결된다. 유입관(51)은 제1 수용공간(40a') 내부의 세정수를 세정수처리유닛(50)으로 공급하는 관으로, 세정수순환탱크(40)에 유입구(40b)와 인접하게 연결되어 단부가 제1 수용공간(40a')에 위치할 수 있다. 유입관(51)에는 응집제주입유닛(53)이 연결되므로, 세정수처리유닛(50)으로 공급되는 세정수에 응집제가 주입되어 고체상 입자가 서로 뭉쳐 입자 크기가 커진 슬러지의 형태로 용이하게 응집될 수 있다. 유출관(52)은 세정수처리유닛(50)에서 정화된 세정수를 제2 수용공간(40a")으로 공급하는 관으로, 세정수순환탱크(40)에 유출구(40c)와 인접하게 연결되어 단부가 제2 수용공간(40a")에 위치할 수 있다. 유입관(51)과 유출관(52)이 각각 유입구(40b)와 유출구(40c)에 인접하게 연결되어 단부가 제1 수용공간(40a')과 제2 수용공간(40a")에 위치함으로써, 제1 세정수순환관(30a)을 통해 제1 수용공간(40a')으로 유입된 오염된 세정수가 유입관(51)을 통해 세정수처리유닛(50)으로 이동하고, 유출관(52)을 통해 제2 수용공간(40a")으로 유입된 정화된 세정수가 제2 세정수순환관(30b)을 통해 스크러버(20)로 이동할 수 있다.

제2 세정수순환관(30b)을 통해 스크러버(20)로 이동하는 정화된 세정수는 열교환기(33)를 경유할 수 있다. 열교환기(33)는 세정수순환탱크(40) 후단의 세정수순환관(30)에 연결되어 스크러버(20)로 순환되는 세정수의 온도를 낮추는 것으로, 세정수처리유닛(50)에 가까운 곳에 위치할 수 있다. 고온의 배기가스와 기액 접촉한 세정수는 온도가 증가하여 장치의 변형이나 손상을 유발할 수 있으므로, 온도를 낮출 필요가 있다. 열교환기(33)는 통상의 수냉식 열교환기로 형성되어 해수로 세정수를 열교환하여 세정수를 냉각시키며, 개루프(open loop) 방식과 폐루프(closed loop 방식)을 구별하여 사용하기 위해, 세정수공급관(60)에는 열교환관(61)이 분기될 수 있다. 열교환관(61)은 세정수공급관(60)으로부터 분기되어 열교환기(33)를 통과하며, 열교환기(33) 통과 후 해상에 방류되거나 필요처에 공급될 수 있다. 세정수공급관(60)으로부터 열교환관(61)이 분기되는 지점에는 삼방밸브가 설치되어 세정수공급관(60) 측 유동과 열교환관(61) 측 유동을 동시에 제어할 수 있으며, 열교환관(61) 상에는 가압펌프가 설치될 수 있다. 또한, 세정수공급관(60)은 스크러버(20)에 세정수를 공급하는 세정수공급라인과, 사용된 세정수의 온도를 식히기 위해 열교환기(33)로 공급되는 열교환관(61)이 분리되어 설치될 수도 있다.

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 선박(1)의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 선박의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.

본 발명에 따른 선박(1)은 선체(10)를 이루는 선체구조물에 의해 생긴 공간(10a)을 격벽(41)으로 구획하여 세정수순환탱크(40)를 형성하므로, 세정수를 보관하기 위한 별도의 독립 탱크를 구비하지 않아도 된다. 따라서, 별도의 독립 탱크를 구매 및 설치하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있으며, 선체(10) 내 사용되지 않는 빈 공간이 활용됨에 따라 선박(1) 내 공간 활용도가 증가될 수 있다. 또한, 세정수순환탱크(40) 내부에 분리벽(42)이 설치되어 유입구(40b)가 위치하는 제1 수용공간(40a')과 유출구(40c)가 위치하는 제2 수용공간(40a")으로 분리되므로, 오염된 세정수가 다시 스크러버(20)로 유입되는 것을 최소화하면서 중화제와 세정수가 혼합될 수 있는 시간을 충분히 확보할 수 있다. 특히, 제1 수용공간(40a') 내부에서 세정수의 유속이 빨라지게 되므로, 오염된 세정수에 포함된 고형물질이 제1 수용공간(40a')에 침적되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 분리벽(42)의 상부에서 제1 수용공간(40a')과 제2 수용공간(40a")이 연통되므로, 세정수가 제1 수용공간(40a')에 채워진 후 분리벽(42)을 넘어 제2 수용공간(40a")으로 이동하게 되어 세정수의 유동 거리를 최대한 확보하면서 일정한 유속을 만들어 낼 수 있다. 특히, 분리벽(42)의 상단에 v자 형상의 연결홈(42a)이 적어도 하나 형성되므로, 롤링(rolling), 피칭(pitching)과 같은 선박(1)의 흔들림(motion)에 대응하여 세정수가 요동치는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 수용공간(40a) 내부에 내용골(12)과 늑골(13)이 위치하므로, 구조의 치밀성을 유지하면서 제2 수용공간(40a")으로 넘어온 세정수의 유동이 정체되지 않고 활발히 유동하도록 유도할 수 있다.

도 4는 스크러버로부터 배출되는 세정수를 해상에 방류하는 개루프(open loop) 방식을 도시한 작동도이다.

연소기관(100)에서 발생된 배기가스는 배기관(110)을 통해 스크러버(20)로 유입되며, 세정수는 세정수공급관(60)과 제2 세정수순환관(30b)을 통해 스크러버(20)로 공급된다. 스크러버(20) 내부에서 배기가스와 세정수가 기액 접촉함에 따라 배기가스에 포함된 황산화물, 질소산화물, 유기물질, 미세분진 등의 오염물질이 제거될 수 있으며, 오염물질이 제거된 배기가스는 스크러버(20)의 상부를 통해 외부로 배출된다. 배기가스와 접촉하여 오염물질이 용해된 세정수는 제1 세정수순환관(30a)을 통해 배출되며, 제1 세정수순환관(30a)에서 분기된 세정수배출관(31)을 통해 배출통제지역의 방류 기준을 만족하는 범위 내에서 방류될 수 있다.

도 5는 스크러버로부터 배출되는 세정수를 스크러버로 다시 순환하는 폐루프(closed loop) 방식을 도시한 작동도이다.

스크러버(20) 내부에서 세정수와 기액 접촉하여 오염물질이 제거된 배기가스는 스크러버(20)의 상부를 통해 외부로 배출되고, 오염물질이 용해된 세정수는 제1 세정수순환관(30a)을 통해 배출되어 세정수순환탱크(40)로 이동한다. 이 때, 중화제주입유닛(32)은 세정수순환탱크(40)로 이동하는 세정수에 중화제를 주입하여 세정수의 수소이온농도지수를 적정 값으로 중화시킬 수 있다. 중화된 세정수는 세정수순환탱크(40)의 제1 수용공간(40a')으로 공급되어 유입관(51)을 통해 세정수처리유닛(50)으로 이동한다. 세정수순환탱크(40)는 내부가 분리벽(42)에 의해 제1 수용공간(40a')과 제2 수용공간(40a")으로 분리되고, 유입관(51)은 단부가 제1 세정수순환관(30a)이 위치한 제1 수용공간(40a') 내에 위치하므로, 제1 세정수순환관(30a)을 통해 제1 수용공간(40a')으로 유입된 오염된 세정수가 용이하게 유입관(51)으로 배출될 수 있다. 이 때, 응집제주입유닛(53)은 세정수처리유닛(50)으로 이동하는 세정수에 응집제를 주입하여 세정수에 포함된 고체상 입자가 서로 뭉쳐 입자 크기가 커진 슬러지의 형태로 응집할 수 있다. 세정수처리유닛(50)은 세정수에 포함된 슬러지와 같은 고체상 입자를 분리하여 세정수를 정화하며, 세정수로부터 분리된 고체상 입자는 슬러지탱크(54)로 저장되고, 정화된 세정수는 유출관(52)을 통해 세정수순환탱크(40)의 제2 수용공간(40a")으로 이동한다. 전술한 바와 같이, 분리벽(42)이 수용공간(40a)을 제1 수용공간(40a')과 제2 수용공간(40a")으로 분리하고, 유출관(52)은 단부가 제2 세정수순환관(30b)이 위치한 제2 수용공간(40a") 내에 위치하므로, 유출관(52)을 통해 제2 수용공간(40a")으로 유입된 정화된 세정수가 용이하게 제2 세정수순환관(30b)으로 배출될 수 있다. 제2 세정수순환관(30b)으로 배출된 정화된 세정수는 열교환기(33)로 이동하며, 열교환기(33)에서 해수 또는 청수와 열교환하여 냉각된 후 제2 세정수순환관(30b)을 통해 스크러버(20)로 순환될 수 있다. 반복된 순환으로 인해 세정수가 증발하여 유량이 감소한 경우, 세정수보충관(70)을 통해 세정수를 일부 보충할 수도 있다.

한편, 제1 세정수순환관(30a)을 통해 제1 수용공간(40a')으로 유입되는 세정수의 유량이 유입관(51)을 통해 세정수처리유닛(50)으로 배출되는 세정수의 유량보다 현저하게 많은 경우, 제1 수용공간(40a')에 세정수가 채워진 후 분리벽(42)에 형성된 연결홈(42a)을 통해 제2 수용공간(40a")으로 이동할 수도 있다. 세정수가 제1 수용공간(40a')에 채워진 후에 제2 수용공간(40a")으로 이동함으로써, 세정수의 유동 거리를 최대한 확보하면서 일정한 유속을 만들어 낼 수 있고, 동시에, 롤링(rolling), 피칭(pitching)과 같은 선박(1)의 흔들림(motion)에 대응하여 세정수가 요동치는 것을 최소화할 수 있다.

도 5의 과정은 세정수의 배출이 제한되는 지역을 통과하는 경우와 같이, 외부로 세정수를 방류할 수 없는 경우에 운용될 수 있으며, 도 4와 도 5의 과정은 필요에 따라 선택적으로 또는 순차적으로 운용될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 선박
10: 선체 10a: 공간
11: 외판 12: 내용골
13: 늑골 20: 스크러버
21: 분사노즐 30: 세정수순환관
30a: 제1 세정수순환관 30b: 제2 세정수순환관
31: 세정수배출관 32: 중화제주입유닛
33: 열교환기 40: 세정수순환탱크
40a: 수용공간 40a': 제1 수용공간
40a": 제2 수용공간 40b: 유입구
40c: 유출구 41: 격벽
42: 분리벽 42a: 연결홈
50: 세정수처리유닛 51: 유입관
52: 유출관 53: 응집제주입유닛
54: 슬러지탱크 60: 세정수공급관
61: 열교환관 70: 세정수보충관
100: 연소기관 110: 배기관

Claims

외판과, 상기 외판을 내측에서 지지하는 내용골과 늑골을 포함하는 선체;
상기 선체에 탑재되며 연소기관으로부터 공급되는 배기가스에 세정수를 분사하여 기액 접촉시키는 스크러버;
상기 스크러버 내부의 상기 세정수를 배출하여 상기 스크러버로 순환시키는 세정수순환관;
상기 선체를 이루는 선체구조물에 의해 생긴 공간이 구획되어 내부에 수용공간을 형성하며, 상기 세정수순환관 상에 연결되어 상기 스크러버로부터 배출된 상기 세정수가 경유하여 다시 상기 스크러버로 순환되는 경로가 되는 세정수순환탱크, 및
상기 세정수순환탱크 내부를 상기 세정수가 유입되는 유입구가 위치하는 제1 수용공간과, 상기 세정수가 유출되는 유출구가 위치하는 제2 수용공간으로 분리하며, 상기 수용공간의 바닥면으로부터 연장되어 상기 수용공간의 하부는 분리되고 상기 수용공간의 천장으로부터 이격되어 상기 수용공간의 상부는 상기 제1 수용공간과 상기 제2 수용공간이 연통되는 분리벽을 포함하는 선박.
제1 항에 있어서,
상기 분리벽은 상단면보다 아래 쪽에 상기 제1 수용공간과 상기 제2 수용공간이 연통되는 연결홈이 형성되어, 상기 제1 수용공간의 상기 세정수가 상기 분리벽을 넘어가기 전에 상기 연결홈으로 먼저 통과하는 선박.
제2 항에 있어서,
상기 연결홈은 적어도 하나가 상기 분리벽의 상단에서 하부로 만입되어 형성되는 선박.
제1 항에 있어서,
상기 제1 수용공간으로부터 상기 세정수를 공급받아 정화하여 다시 상기 제2 수용공간으로 공급하는 세정수처리유닛을 더 포함하는 선박.
제1 항에 있어서,
상기 수용공간 내부에는 상기 선체를 지지하는 상기 내용골과 상기 늑골이 위치하고,
상기 분리벽은 상기 내용골과 상기 늑골 중 적어도 하나에 연결되는 선박.