KR102370465B1 - 다기능 해수 담수화 선박 - Google Patents

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이상호
최용준
박영규
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Abstract

본 발명은, 선박 본체와; 상기 선박 본체 내로 해수를 급수하기 위한 급수 유닛과; 상기 선박 본체에 설치되며, 상기 급수 유닛을 통해 급수된 해수를 담수화하여 육지에 공급하기 위한 해수 담수화 장치; 및 상기 해수 담수화 장치에 구비된 하나 이상의 여과 유닛을 통해 해수에 함유된 미세 플라스틱을 제거하여 상기 선박 본체의 외부로 배출하는 미세 플라스틱 제거수 배수 라인;을 포함하는 다기능 해수 담수화 선박에 관한 것이다.

Description

다기능 해수 담수화 선박 {Multifunctional seawater desalination vessel}
본 발명은 선박에 해수 담수화 설비를 탑재한 해수 담수화 선박에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 해수 담수화 기능과 더불어 해수에 함유된 미세 플라스틱을 제거하는 기능을 함께 구비하는 다기능 해수 담수화 선박에 관한 것이다.
최근 기후 변화로 인하여 지역적ㆍ계절적 물 부족 문제가 심각하게 발생하고 있다. 예를 들어 가뭄이 발생한 경우 특정 지역에 심각한 물 부족이 발생하게 되며, 특히, 물 공급이 취약한 도서ㆍ해안 지역에서는 보다 큰 문제가 발생할 수 있다.
또한, 지진, 침수 등의 자연적 재난ㆍ재해의 발생에 따라 물 공급의 중단 사태가 발생할 수 있으며, 테러 등의 인위적 재난 발생에 의해서도 물 공급이 제한되는 비상 상황이 발생할 우려가 있다.
이와 같은 물 안보에 대한 인식 증가와 기존의 육상 담수화 플랜트 건설비용이 증가함에 따라 육상에 해수 담수화 플랜트를 건설하는 대신 선박에 담수화 장치를 탑재한 해상 이동형 담수화 시스템을 구축하려는 움직임이 이루어지고 있다.
나아가 해수 담수화 기능뿐만 아니라 해수 담수화 선박에 다양한 기능을 부가하여 해상을 운행하면서 담수 생산뿐 아니라 다양한 기능을 함께 수행할 수 있는 다기능 해수 담수화 선박에 대한 연구 개발이 다양한 형태로 이루어지고 있다.
등록특허공보 제10-1411493호 (2014.06.18)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 해수로부터 담수를 생산하는 해수 담수화 기능과 더불어 해수에 함유된 미세 플라스틱을 제거하여 해수의 수질을 정화할 수 있는 기능을 추가로 구비하는 다기능 해수 담수화 선박을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 선박 본체와; 상기 선박 본체 내로 해수를 급수하기 위한 급수 유닛과; 상기 선박 본체에 설치되며, 상기 급수 유닛을 통해 급수된 해수를 담수화하여 육지에 공급하기 위한 해수 담수화 장치; 및 상기 해수 담수화 장치에 구비된 하나 이상의 여과 유닛을 통해 해수에 함유된 미세 플라스틱을 제거하여 상기 선박 본체의 외부로 배출하는 미세 플라스틱 제거수 배수 라인;을 포함하는 다기능 해수 담수화 선박이 제공된다.
또한, 상기 급수 유닛의 입구에는 해수를 1차 여과하는 스크린이 설치될 수 있다.
또한, 상기 해수 담수화 장치는, 상기 해수를 전처리 여과하는 전처리 유닛과; 상기 전처리 유닛을 통과한 해수를 역삼투막을 통해 여과하는 역삼투막 분리 유닛과; 상기 역삼투막 분리 유닛에서 생산된 생산수를 저장하는 생산수 탱크; 및 상기 역삼투막 분리 유닛에 연결되며, 상기 생산수의 생산 과정에서 생성되는 농축수를 저장하기 위한 농축수 탱크; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 미세 플라스틱 제거수 배수 라인은 상기 전처리 유닛을 통해 미세 플라스틱이 제거된 해수를 배수하도록 상기 전처리 유닛과 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 미세 플라스틱 제거수 배수 라인은 상기 전처리 유닛과 상기 역삼투막 분리 유닛을 연결하는 연결 라인으로부터 분기되어 형성되며, 상기 연결 라인과 상기 미세 플라스틱 제거수 배수 라인의 사이에는 해수의 흐름을 전환시키기 위한 전환 밸브가 설치될 수 있다.
또한, 상기 다기능 해수 담수화 선박은, 해수 담수화 모드에서 미세 플라스틱 제거 모드로의 전환시, 상기 전처리 유닛을 통과한 해수가 상기 미세 플라스틱 제거수 배수 라인으로만 공급되도록 상기 전환 밸브를 동작시키는 제어 유닛;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 다기능 해수 담수화 선박은, 상기 선박 본체에 설치되며 해수의 수질을 센싱하는 수질 센서;를 더 포함할 수 있고, 상기 제어 유닛은 상기 수질 센서의 센싱 결과를 근거로 상기 전환 밸브를 동작시킬 수 있다.
또한, 상기 다기능 해수 담수화 선박은, 상기 선박이 운행중인 해역의 수질 정보를 외부의 데이터베이스로부터 수신하는 무선 통신부;를 더 포함할 수 있고, 상기 제어 유닛은 상기 무선 통신부를 통해 수신된 수질 정보를 근거로 상기 전환 밸브를 동작시킬 수 있다.
또한, 상기 전처리 유닛, 상기 역삼투막 분리 유닛, 상기 생산수 탱크 및 상기 농축수 탱크는 상기 선박 본체에 구비된 갑판의 하부 공간에 설치될 수 있다.
또한, 상기 전처리 유닛은 상기 선박 본체의 좌측 및 우측 공간 중 어느 하나에 배치되고, 상기 역삼투막 분리 유닛은 상기 선박 본체의 좌측 및 우측 공간 중 다른 하나에 배치될 수 있다.
또한, 상기 생산수 탱크 및 상기 농축수 탱크 중 적어도 하나는, 상기 선박 본체의 좌측 및 우측 공간에 각각 배치되며 연결 배관을 통해 서로 연결되는 제1 및 제2 탱크;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 다기능 해수 담수화 선박은, 상기 선박 본체의 기울어짐 발생시 상기 선박 본체의 복원력을 발생시키도록 상기 제1 및 제2 탱크의 수위를 제어하는 수위 제어 유닛;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 수위 제어 유닛은, 상기 연결 배관을 개폐하는 수위 조절 밸브; 및 상기 제1 및 제2 탱크의 배수 라인에 각각 설치된 제1 및 제2 펌프;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 다기능 해수 담수화 선박은, 상기 농축수 탱크의 농축수를 상기 선박 본체의 외부로 배출하기 위한 농축수 배출관; 및 상기 선박 본체가 운항 중인 해역의 수질에 따라 상기 농축수 배출관에 설치된 농축수 배출 밸브의 개폐를 제어하는 제어 유닛;을 더 포함할 수 있다.
상기 다기능 해수 담수화 선박의 갑판 상부에는, 화물 운송을 위한 화물 저장부 및 해양 쓰레기를 채집하여 수거하는 해양 쓰레기 수거부 중 적어도 하나가 추가로 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 해수 담수화 장치에 구비된 여과 유닛을 통해 해수에 함유된 미세 플라스틱을 제거하여 외부로 배출될 수 있도록 함으로써 해수 담수화 기능과 미세 플라스틱 기능을 함께 갖는 다기능 해수 담수화 선박을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 해수 담수화 장치의 구성 중 전처리 유닛을 이용하여 미세 플라스틱을 제거하도록 구성함으로써, 해수 담수화 장치를 미세 플라스틱 제거 기능에 활용할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 수질 센서나 외부 테이터베이스로부터 전송된 수질 정보를 이용하여 해수 담수화 모드와 미세 플라스틱 제거 모드가 자동으로 전환될 수 있도록 한 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 및 제2 생산수 탱크와 제1 및 제2 농축수 탱크를 선박의 좌우에 각각 분할하여 배치함으로써 선박의 균일한 하중 배분이 가능하며, 선박 좌우의 각 탱크를 연결하여 선박의 자세에 따라 각 탱크의 수위 조절이 가능하게 구성함으로써 선박의 자세 제어에 부가적인 도움을 주는 이점이 있다.
나아가. 본 발명의 실시예에 따르면, 해수 담수화 기능 및 미세 플라스틱 제거 기능뿐만 아니라 화물 운송 기능, 해양 쓰레기 수거 기능 등 다양한 기능을 갖춘 다기능 해수 담수화 선박을 제공하는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 해수 담수화 선박의 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 해수 담수화 선박의 종단면 및 작동 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명과 관련된 다기능 해수 담수화 선박을 자동 제어하기 위한 제어 유닛 및 그와 관련된 구성 요소를 도시한 블록 구성도.
도 4는 본 발명과 관련된 다기능 해수 담수화 선박에 적용 가능한 수위 제어 유닛의 구성을 나타낸 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 의한 다기능 해수 담수화 선박의 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 해수 담수화 선박의 블록 구성도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 해수화 선박의 종단면 및 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 다기능 해수 담수화 선박은 선박 본체(10), 급수 유닛(20. water intake unit), 해수 담수화 장치(30) 및 미세 플라스틱 제거수 배수 라인(40)을 포함한다.
선박 본체(10)는 해수 담수화 선박의 외관을 구성하며, 예를 들어, 선수부(11)와 선미부(12)의 사이에 갑판이 구비되고, 갑판의 하부 공간에 해수 담수화 장치(30)를 수용하기 위한 공간이 형성될 수 있다.
급수 유닛(20)은 선박 본체(10) 내로 해수를 급수하기 위한 것으로서, 본 실시예와 같이 선박 본체(10)에 형성된 급수 유로(21)와, 급수 유로(21)를 통해 해수를 흡입하기 위한 흡입 펌프(미도시)를 포함할 수 있다. 급수 유닛(20)의 입구, 예를 들어, 급수 유로(21)의 입구에는 해수를 1차 여과하는 스크린이 설치될 수 있다.
해수 담수화 장치(30)는 선박 본체(10)에 설치되며, 급수 유닛(20)을 통해 급수된 해수를 담수화하여 육지(예를 들어, 물 공급이 취약한 도서ㆍ해안 지역)에 공급할 수 있게 한다. 본 실시예에 따르면, 선박 본체(10)의 갑판 하부 공간에 해수 담수화 장치(30)가 설치된다.
해수 담수화 장치(30)는, 해수를 전처리 여과하는 전처리 유닛(31)과, 전처리 유닛(31)을 통과한 해수를 역삼투막을 통해 여과하는 역삼투막 분리 유닛(32)과, 역삼투막 분리 유닛(32)에서 생산된 생산수를 저장하는 생산수 탱크(33)와, 생산수의 생산 과정에서 생성되는 농축수를 저장하기 위한 농축수 탱크(34)를 포함한다.
전처리 유닛(31)으로서 UF 멤브레인(Ultra-filtration membrane)이나 MF 멤브레인(Micro-filtration membrane)이 사용될 수 있으며, 전처리 유닛(31)에는 전처리 여과수를 저장하기 위한 전처리 여과수 탱크(41)가 연결될 수 있다. 또한 전처리 유닛(31)의 일측에는 여과된 미세 플라스틱을 보관하기 위한 미세 플라스틱 보관 탱크(42)가 설치될 수 있으며, 여기에는 미세 플라스틱을 압축하거나 처리하기 위한 처리 유닛이 구비될 수 있다.
역삼투막 분리 유닛(32)은 전처리 여과수 탱크(34)의 배수 라인과 연결될 수 있으며, 배수 라인에는 여과수의 이송을 위한 이송 펌프(39)가 설치될 수 있다. 역삼투 분리 유닛(32)의 선단에는 해수에 압력을 제공하는 고압 펌프(35)가 설치될 수 있고, 고압 펌프(35)의 선단에는 세이프티 필터(36, safety filter)가 설치될 수 있다. 역삼투막 분리 유닛(32)의 농축수 배수 라인에는 농축수의 압력을 이용하여 에너지를 회수하기 위한 에너지 회수 유닛(37, Energy recovery unit)가 설치된다. 에너지 회수 유닛(37)과 역삼투막 분리 유닛(32)의 해수 공급 라인 사이에는 부스터 펌프(38)가 설치될 수 있다.
생산수 탱크(33)는 역삼투막 분리 유닛(32)의 생산수 배수 라인에 연결되며, 역삼투막 분리 유닛(32)의 여과 작용에 의해 생산된 생산수를 저장한다. 생산수 탱크(33)에는 육상에 담수를 공급하기 위한 담수 공급 라인이 연결된다.
농축수 탱크(34)는 역삼투막 분리 유닛(32)의 농축수 배수 라인에 연결되며, 해수 담수화 과정에서 생성된 부산물인 농축수를 저장하는 기능을 한다. 농축수 탱크(34)에는 선박 본체(10)의 외부로 농축수를 배출하기 위한 농축수 배출 라인이 연결될 수 있다.
미세 플라스틱 제거수 배수 라인(40)은 해수 담수화 장치(30)에 구비된 하나 이상의 여과 유닛을 통해 해수에 함유된 미세 플라스틱을 제거하여 외부로 상기 선박 본체의 외부로 배출한다. 본 실시예에 따르면, 해수 담수화 장치(30)의 전처리 유닛(10)을 통해 미세 플라스틱의 여과 동작을 수행하는 구성을 예시하고 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 해수 담수화 장치(30)의 다른 종류의 여과 유닛을 이용하여 미세 플라스틱의 여과 동작을 수행하는 구성을 모두 포함한다 할 것이다.
도 1에 도시된 예시와 따르면, 미세 플라스틱 제거수 배수 라인(40)은 전처리 유닛(31)을 통해 미세 플라스틱이 제거된 해수를 배수하도록 전처리 유닛(31)과 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 도 1의 경우, 미세 플라스틱 제거수 배수 라인(40)이 전처리 유닛(31)과 역삼투막 분리 유닛(32)을 연결하는 연결 라인(43), 다시 말해, 전처리 여과수 탱크(41)의 배수 라인으로부터 분기된 구조를 예시하고 있다.
연결 라인(43)과 미세 플라스틱 제거수 배수 라인(40)의 사이에는 해수의 흐름을 전환시키기 위한 전환 밸브(50)가 설치된다. 전환 밸브(50)는 삼방 밸브의 형태를 가질 수 있으며, 전환 밸브(50)의 개도 방향에 따라 해수가 역삼투막 분리 유닛(32) 측으로 흐르거나, 미세 플라스틱 제거수 배수 라인(40)로 흐르게 된다.
한편, 전처리 유닛(31), 역삼투막 분리 유닛(32), 생산수 탱크(33) 및 농축수 탱크(34)는 선박 본체(10)에 구비된 갑판의 하부 공간에 설치될 수 있다.
구체적으로, 도 2의 도시와 같이, 전처리 유닛(31)은 선박 본체(10)의 중앙 부위를 기준으로 좌측 및 우측 공간 중 어느 하나에 배치되고, 역삼투막 분리 유닛(32)은 좌측 및 우측 공간 중 다른 하나에 전처리 유닛(31)과 대향하도록 배치될 수 있다.
생산수 탱크(33)와 농축수 탱크(34)의 경우, 이들 중 적어도 하나는 선박 본체(10)의 좌측과 우측 공간에 제1 탱크(33a, 34a)와 제2 탱크(33b, 34b)로서 한 쌍으로 배치될 수 있다. 본 실시예의 경우 생산수 탱크(33)과 농축수 탱크(34) 모두 좌우 한 쌍으로 설치된 구성을 예시하고 있으며, 이들을 제1 생산수 탱크(33a), 제2 생산수 탱크(33b), 제1 농축수 탱크(34a), 제2 농축수 탱크(34b)로 지칭할 수 있다. 나아가, 전처리 여과수 탱크(41) 또한 제1 전처리 여과수 탱크(41a)와 제2 전처리 여과수 탱크(41b)로 좌우 분할 배치될 수 있다.
한편, 제1 생산수 탱크(33a), 제2 생산수 탱크(33b), 제1 농축수 탱크(34a), 제2 농축수 탱크(34b)의 외측에는 선박의 밸런싱을 위한 평형수를 저장하는 밸러스트 탱크가 배치될 수 있다.
이하, 본 실시예와 관련된 다기능 해수 담수화 선박의 작동 상태를 설명하면, 도 2의 (a)와 같이, 급수 유닛(20)을 통해 해수(원수)를 취수할 수 있으며, 이 때 급수 유닛(20)에 설치된 스크린을 이용하여 비교적 큰 크기의 이물질들을 해수로부터 분리할 수 있다.
도 2의 (b)와 같이, 해수가 전처리 유닛(31)을 통해 전처리(예를 들어, 한외여과 처리)되며, 이러한 과정을 통해 해수에 함유된 미세 플라스틱 또한 필터링할 수 있다. 전처리 유닛(31)을 통과한 전처리 여과수는 전처리 여과수 탱크(41a, 41b)에 저장된다.
전환 밸브(50)의 전환 동작을 통해 담수를 생산하는 해수 담수화 모드와 선박 주위의 해수에 함유된 미세 플라스틱을 제거하여 해수를 정화하는 미세 플라스틱 제거 모드 중 어느 하나를 선택적으로 동작시킬 수 있다. 미세 플라스틱 제거 모드로 동작되는 경우, 미세 플라스틱 제거수 배수 라인(40)을 통해 미세 플라스틱 제거수가 선박 외부로 배출된다.
한편, 해수 담수화 모드로 동작되는 경우, 도 2의 (c)와 같이, 전처리 여과수가 역삼투막 분리 유닛(32)로 공급되어 역삼투막 분리 공정이 수행되게 되며, (d)와 같이, 생산수는 제1 및 제2 생산수 탱크(33a, 33b)로, 농축수는 제1 및 제2 농축수 탱크(34a. 34b)로 공급되게 된다.
도 2의 (e)는 제1 및 제2 생산수 탱크(33a, 33b)의 생산수를 육상으로 하역하는 과정과, 제1 및 제2 농축수 탱크(34a, 34b)의 농축수를 해상 등 선박 본체(10)의 외부로 배출하는 과정을 나타내고 있다. 그리도 도 2의 (f)는 전처리 유닛(31)과 역삼투막 분리 유닛(32)을 세정하는 과정을 나타내고 있으며, 이 경우 전처리 여과수 탱크(41)의 여과수를 이용하여 전처리 유닛(31)과 역삼투막 분리 유닛(32)을 역세한 후 이를 농축수 탱크(34a, 34b)로 유입시킬 수 있다.
한편, 본 발명과 관련된 다기능 해수 담수화 선박에는, 이상에서 설명한 해수 담수화 장치(30) 이외에도, 화물 운송을 위한 화물 저장부 및 해양 쓰레기를 채집하여 수거하는 해양 쓰레기 수거부 등이 추가로 구비될 수 있다. 이와 같은 화물 운송 기능이나 해양 쓰레기 수거 기능을 부가함으로써 본 발명의 해수 담수화 선박을 통해 다양한 기능을 동시에 수행할 수 있다 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 해수 담수화 장치(30)를 선박 본체(10)의 갑판 하부에 설치하고, 화물 저장부 또는 해양 쓰레기 수거부를 선박 본체(10)의 갑판 상부에 설치함으로써, 해수 담수화의 기능과 더불어 화물선이나 연안 청소선의 기능을 동시에 수행할 수 있다 할 것이다.
도 3은 본 발명과 관련된 다기능 해수 담수화 선박을 자동 제어하기 위한 제어 유닛 및 그와 관련된 구성 요소를 도시한 블록 구성도이다.
도 3의 도시와 같이, 제어 유닛(100)은 해수 담수화 선박의 해수 담수화 장치(300)의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 본 발명과 관련하여 제어 유닛(100)은 전환 밸브(50)의 동작을 제어하여 해수 담수화 모드와 미세 플라스틱 제거 모드 사이의 전환이 이루어지도록 한다. 이를 위하여 전환 밸브(50)는 전기 신호를 통해 제어 가능한 전동 밸브의 형태를 가질 수 있다. 해수 담수화 모드에서 미세 플라스틱 제거 모드로의 전환시, 제어 유닛(100)은 전처리 유닛(31)을 통과한 해수가 미세 플라스틱 제거수 배수 라인(40)으로만 공급되도록 전환 밸브(50)를 동작시킨다. 반대로, 미세 플라스틱 제거 모드에서 해수 담수화 모드로 전환시에는, 제어 유닛(100)은 전처리 유닛(31)을 통과한 해수가 역삼투막 분리 유닛(32) 측으로만 공급되도록 전환 밸브(50)를 동작시킨다.
한편, 선박 본체(10)에는 해수의 수질(예를 들어, 미세 플라스틱 농도)을 센싱하는 수질 센서(61)가 설치될 수 있으며, 수질 센서(61)는 탁도계와 파티클 카운터가 조합된 형태로 구현 가능하다. 제어 유닛(100)은 수질 센서(61)의 센싱 결과를 근거로 전환 밸브(50)를 동작시키도록 구성 가능하다. 이에 따르면, 수질 센서(61)에서 센싱된 미세 플라스틱 함유 농도가 미리 설정된 기준보다 큰 경우, 선박 주변의 해수가 미세 플라스틱 오염 상태인 것으로 보아, 미세 플라스틱 제거 모드를 자동으로 활성화시킬 수 있다.
이와 같이 수질 센서(61)의 센싱값을 이용하여 미세 플라스틱 제거 모드를 가동하는 방법 이외에도 외부의 데이터베이스로부터 선박이 운행 중인 해역의 수질 정보를 이용하여 미세 플라스틱 제거 모드를 가동하는 것도 가능하다. 이를 위하여 선박 본체(10)에는 외부의 데이터베이스로부터 지리 정보, 수질 정보 등의 데이터를 수신하기 위한 무선 통신부(63)가 구비될 수 있으며, 제어 유닛(100)은 무선 통신부(63)에서 수신된 수질 정보를 근거로 전환 밸브(50)를 동작시키도록 구성 가능하다.
한편, 농축수 탱크(34)에는 농축수를 선박 본체(10)의 외부로 배출하기 위한 농축수 배출관이 연결되며, 농축수 배출관에는 배관의 개폐를 위한 농축수 배출 밸브(85)가 설치된다. 농축수 배출 밸브(85) 또한 제어 유닛(100)에 의하여 개폐 동작이 제어될 수 있으며, 선박이 운항 중인 해역의 수질에 따라 제어부(100)는 농축수 배출 밸브(85)를 제어하여 농축수 배출 여부를 제어할 수 있다. 해역의 수질 정보는 앞서 설명한 바와 같이 수질 센서(61)의 센싱값을 이용하거나, 외부의 데이터베이스에서 수신된 수질 정보를 이용할 수 있다. 해수 담수화 공정의 부산물인 농축수는 고염도이기 때문에 해양의 수질에 일정한 영향을 미칠 수 있는바, 해역의 수질이 좋지 않을 경우 농축수의 배출을 제한하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 선박이 운항 중인 해역의 수질이 미리 설정된 수질보다 좋지 않을 경우, 농축수가 배출되지 않도록 농축수 배출 밸브(85)가 자동 제어될 수 있다.
한편, 본 발명과 관련된 해수 담수화 선박에는, 선박 본체(10)의 기울어짐 발생시 선박 본체(10)의 복원력을 발생시키도록 제1 탱크(33a, 34a)와 제2 탱크(33b, 34b)의 수위를 제어하는 수위 제어 유닛이 추가로 구비될 수 있다.
도 4는 본 발명과 관련된 다기능 해수 담수화 선박에 적용 가능한 수위 제어 유닛의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 수위 제어 유닛은 수위 조절 밸브(71, 72)와, 제1 펌프(81, 83) 및 제2 펌프(82, 84)를 포함할 수 있다.
수위 조절 밸브(71, 72)는 제1 탱크(33a, 34a)와 제2 탱크(33b, 34b)를 연결하는 연결 배관을 개폐하도록 연결 배관 상에 설치된다. 구체적으로, 제1 생산수 탱크(33a)와 제2 생산수 탱크(33b)의 사이는 연결 배관에 의해 물의 이동이 가능하며, 연결 배관 상에 제1 수위 조절 밸브(71)가 설치될 수 있다. 또한 제1 농축수 탱크(34a)와 제2 농축수 탱크(34b)를 연결하는 연결 배관 상에는 제2 수위 조절 밸브(72)가 설치될 수 있다.
제1 펌프(81, 83)는 제1 탱크(33a, 34a)의 배수 라인에 설치되고, 제2 펌프(82, 84)는 제2 탱크(33b, 34b)의 배수 라인에 설치된다.
구체적으로, 제1 생산수 탱크(33a)와 제2 생산수 탱크(33b)의 배수 라인에는 제1 생산수 펌프(81)와 제2 생산수 펌프(82)가 각각 설치될 수 있으며, 제어 유닛(100)은 이들을 동작시켜 생산수의 하역이 이루어지도록 한다. 또한, 제1 농축수 탱크(34a)와 제2 농축수 탱크(34b)의 배수 라인에는 제1 농축수 펌프(83)와 제2 농축수 펌프(84)가 각각 설치될 수 있으며, 제어 유닛(100)은 이들을 동작시켜 농축수의 배출이 이루어지도록 한다.
한편, 선박 본체(10)에는 선박의 자세를 센싱하기 위한 선박 자세 센서(62)가 설치될 수 있으며, 제어 유닛(100)은 선박 자세 정보에 따라 제1 및 제2 수위 조절 밸브(71, 72), 제1 및 제2 생산수 펌프(81, 82), 제1 및 제2 농축수 펌프(83, 84)의 동작을 제어하여 각 탱크의 수위를 조절할 수 있으며, 이를 통해 선박의 복원력을 발생시키는 것이 가능하다. 선박의 기울어짐 각도에 따른 각 탱크의 조정 수위는 실험이나 계산에 의해 메모리부 등에 저장될 수 있으며, 선박 자세 센서(62)의 센싱 정보에 따라 저장된 수위대로 각 탱크의 수위를 조절할 수 있다.
이를 위하여 제어 유닛(100)은 제1 및 제2 수위 조절 밸브(71, 72)를 개방 동작시켜 각 탱크 사이로 물의 이동이 가능하게 하고, 제1 및 제2 생산수 펌프(81, 82) 중 어느 하나를 동작시키거나 제1 및 제2 농축수 펌프(83, 84) 중 어느 하나를 동작시켜 어느 한쪽 탱크의 물을 다른 쪽 탱크로 이동시μ으로써 각 탱크의 수위를 조절할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 선박 본체 11: 선수부
12: 선미부 20: 급수 유닛
30: 해수 담수화 장치 31: 전처리 유닛
32: 역삼투막 분리 유닛 33: 생산수 탱크
33a: 제1 생산수 탱크 33b: 제2 생산수 탱크
34: 농축수 탱크 34a: 제1 농축수 탱크
34b: 제2 농축수 탱크 35: 고압 펌프
36: 세이프티 필터 37: 에너지 회수 유닛
38: 부스터 펌프 39: 이송 펌프
40: 미세 플라스틱 제거수 배수 라인
41: 전처리 여과수 탱크 41a: 제1 전처리 여과수 탱크
41b: 제2 전처리 여과수 탱크 42: 미세 플라스틱 보관 탱크
43: 연결 라인 50: 전환 밸브
61: 수질 센서 62: 선박 자세 센서
63: 무선 통신부 71: 제1 수위 조절 밸브
72: 제2 수위 조절 밸브 81, 83: 제1 펌프
82, 84: 제2 펌프 85: 농축수 배출 밸브

Claims (14)

  1. 선박 본체;
    상기 선박 본체 내로 해수를 급수하기 위한 급수 유닛;
    상기 선박 본체에 설치되며, 상기 급수 유닛을 통해 급수된 해수를 담수화하여 육지에 공급하기 위한 해수 담수화 장치; 및
    상기 해수 담수화 장치에 구비된 하나 이상의 여과 유닛을 통해 해수에 함유된 미세 플라스틱을 제거하여 상기 선박 본체의 외부로 배출하는 미세 플라스틱 제거수 배수 라인;을 포함하고,
    상기 해수 담수화 장치는,
    상기 해수를 전처리 여과하는 전처리 유닛;
    상기 전처리 유닛을 통과한 해수를 역삼투막을 통해 여과하는 역삼투막 분리 유닛;
    상기 역삼투막 분리 유닛에서 생산된 생산수를 저장하는 생산수 탱크; 및
    상기 역삼투막 분리 유닛에 연결되며, 상기 생산수의 생산 과정에서 생성되는 농축수를 저장하기 위한 농축수 탱크; 를 포함하고,
    상기 미세 플라스틱 제거수 배수 라인은, 상기 전처리 유닛을 통해 미세 플라스틱이 제거된 해수를 배수하도록 상기 전처리 유닛과 상기 역삼투막 분리 유닛을 연결하는 연결 라인으로부터 분기되어 형성되며,
    상기 연결 라인과 상기 미세 플라스틱 제거수 배수 라인의 사이에는 해수의 흐름을 전환시키기 위한 전환 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 다기능 해수 담수화 선박.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 급수 유닛의 입구에는 해수를 1차 여과하는 스크린이 설치되는 것을 특징으로 하는, 다기능 해수 담수화 선박.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    해수 담수화 모드에서 미세 플라스틱 제거 모드로의 전환시, 상기 전처리 유닛을 통과한 해수가 상기 미세 플라스틱 제거수 배수 라인으로만 공급되도록 상기 전환 밸브를 동작시키는 제어 유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 다기능 해수 담수화 선박.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 선박 본체에 설치되며, 해수의 수질을 센싱하는 수질 센서;를 더 포함하고,
    상기 제어 유닛은 상기 수질 센서의 센싱 결과를 근거로 상기 전환 밸브를 동작시키는 것을 특징으로 하는, 다기능 해수 담수화 선박.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 선박이 운행중인 해역의 수질 정보를 외부의 데이터베이스로부터 수신하는 무선 통신부;를 더 포함하고,
    상기 제어 유닛은 상기 무선 통신부를 통해 수신된 수질 정보를 근거로 상기 전환 밸브를 동작시키는 것을 특징으로 하는, 다기능 해수 담수화 선박.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전처리 유닛, 상기 역삼투막 분리 유닛, 상기 생산수 탱크 및 상기 농축수 탱크는 상기 선박 본체에 구비된 갑판의 하부 공간에 설치되는 것을 특징으로 하는, 다기능 해수 담수화 선박.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전처리 유닛은 상기 선박 본체의 좌측 및 우측 공간 중 어느 하나에 배치되고,
    상기 역삼투막 분리 유닛은 상기 선박 본체의 좌측 및 우측 공간 중 다른 하나에 배치되는 것을 특징으로 하는, 다기능 해수 담수화 선박.
  10. 제1항에 있어서, 상기 생산수 탱크 및 상기 농축수 탱크 중 적어도 하나는,
    상기 선박 본체의 좌측 및 우측 공간에 각각 배치되며, 연결 배관을 통해 서로 연결되는 제1 및 제2 탱크;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다기능 해수 담수화 선박.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 선박 본체의 기울어짐 발생시 상기 선박 본체의 복원력을 발생시키도록 상기 제1 및 제2 탱크의 수위를 제어하는 수위 제어 유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 다기능 해수 담수화 선박.
  12. 제11항에 있어서, 상기 수위 제어 유닛은,
    상기 연결 배관을 개폐하는 수위 조절 밸브; 및
    상기 제1 및 제2 탱크의 배수 라인에 각각 설치된 제1 및 제2 펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다기능 해수 담수화 선박.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 농축수 탱크의 농축수를 상기 선박 본체의 외부로 배출하기 위한 농축수 배출관; 및
    상기 선박 본체가 운항 중인 해역의 수질에 따라 상기 농축수 배출관에 설치된 농축수 배출 밸브의 개폐를 제어하는 제어 유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 다기능 해수 담수화 선박.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 선박 본체의 갑판의 상부에 설치되며, 화물 운송을 위한 화물 저장부 및 해양 쓰레기를 채집하여 수거하는 해양 쓰레기 수거부 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 다기능 해수 담수화 선박.
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