KR102418132B1 - 밸러스트 탱크의 결빙방지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸러스트 탱크의 결빙방지 장치에 관한 것으로, 대기온도가 매우 낮은 해역에서 운영되는 선박에서 이덕터를 이용하여 난류(turbulence)를 발생함으로써 밸러스트 탱크의 평형 수가 지속적으로 순환(circulation)하도록 하여서 극지방에서도 적은 비용으로 평형 수의 결빙을 효과적으로 방지할 수 있으며, 밸러스트 탱크 내에 들어가는 장비의 규모가 작기 때문에 평형 수가 들어갈 공간을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 밸러스트 탱크의 평형 수의 표면에 결빙이 발생하는 것을 방지할 수 있어 평형 수의 수위 조절이 가능함으로써, 선박 운항에 대한 안정성을 향상시킬 수 있다.

Description

밸러스트 탱크의 결빙방지 장치{APPARATUS FOR PREVENTING FREEZING OF BALLAST WATER}

본 발명은 밸러스트 탱크의 결빙방지 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 밸러스트 탱크(ballast tank) 내에서 이덕터(eductor)를 이용하여 난류를 발생함으로써, 밸러스트 탱크의 평형 수가 지속적으로 순환하도록 하여서 극 지역에서도 평형 수의 결빙을 효율적으로 방지할 수 있는 밸러스트 탱크의 결빙방지 장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박에는 필수적으로 평형 수(ballast water)가 저장되기 위한 탱크를 구비하여, 선체 외곽을 따라 마련되는 밸러스트 탱크에 평형 수(밸러스트 워터)를 채움으로써 선체가 안정적으로 운항할 수 있게 하고, 선박의 하중 변화에 따라 평형 수를 조정함으로써 선체의 균형을 유지시키도록 한다.

평형 수는 1870년대부터 사용된 것으로 알려져 있으며, 선박에 따라 평형 수를 대신하여 광석이나 모래 등을 사용하는 경우도 있으나, 오늘날에는 해수, 담수 등의 액체를 사용하는 것이 보편적이다.

이와 같은 평형 수는 선적된 화물이 충분하지 않은 선박에 대해 흘수(吃水)와 트림(Trim)을 조정하여 균형 유지와 안정성을 높이는 기능, 및 추진기와 방향타의 효율적인 작동을 보조하는 기능을 수행한다.

평형 수가 상술한 바와 같은 기능을 정상적으로 수행하여 선박 운항에 대한 안정성을 향상시킬 수 있도록, 선박은 운항하는 지역 등에 따라 밸러스트 탱크에 저장된 평형수의 수위를 조절한다.

최근 북극해 주변에서 극지 유전 개발 및 수송 관련 사업이 활성화되면서 극 지역에서 운영되는 선박의 숫자가 늘고 있다.

그런데 극 지역의 낮은 기온 때문에 해당 사업에 사용되는 선박의 평형 수가 얼어버려 급수와 배수를 원활하지 못하는 문제가 발생하고 있으며, 최악의 경우는 밸러스트 기능을 상실하는 문제로 이어질 수 있다.

도 1은 밸러스트 탱크 내부에 저장된 평형 수가 얼어붙은 상태를 보인 사진으로, 밸러스트 탱크(10)에 저장된 평형 수는 외부 저온 온도로 인해 표면이 얼게 된다. 예컨대, 밸러스트 탱크(10)의 평형 수는 외부 온도가 영하 2℃ 이하로 내려가면 표면이 얼기 시작하여 결빙이 발생한다.

종래에는 밸러스트 탱크에 저장된 평형수의 수위 조절이 불가능하게 됨으로써, 평형 수의 정상적인 기능을 수행하지 못하게 되는 문제, 그리고 선박 밸러스트 탱크 주위에 구조적인 결함을 유발하는 문제 등이 있다.

이러한 문제를 해소하기 위하여 기존에는 히팅 코일(heating coil)을 통해 선체(hull)의 온도를 높여 주는 방식을 취하고 있는데, 이는 설치 비용 및 유지비용이 많이 소모되는 문제가 있다.

국내 공개특허 제10-2015-0076703호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 밸러스트 탱크(ballast tank) 내에서 이덕터(eductor)를 이용하여 난류를 발생함으로써, 밸러스트 탱크의 평형 수가 지속적으로 순환하도록 하여서 적은 비용으로 극지방에서도 평형 수의 결빙을 효율적으로 방지할 수 있는 밸러스트 탱크의 결빙방지 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 밸러스트 탱크의 결빙방지 장치는 평형 수를 흡입하여 유동을 발생시키는 펌프; 평형 수를 가열하는 히터; 평형 수가 흐르는 이덕터 파이프 라인(eductor pipe line); 및 밸러스트 탱크 내에서 난류를 발생시키기 위하여 상기 이덕터 파이프 라인에 설치되는 이덕터; 를 포함한다.

상기 이덕터 파이프 라인은, 제1라인과 제2라인으로 2개가 평행하게 배열되고, 상기 이덕터 파이프 라인에는 상기 이덕터가 일정 간격을 두고 설치되며, 상기 제1라인에 설치된 이덕터와 상기 제2라인에 설치된 이덕터는 45°로 서로 엇갈리게 배치될 수 있다.

상기 이덕터 파이프 라인은 1개가 설치되고, 상기 이덕터 파이프 라인에는 상기 이덕터가 일정 간격을 두고 설치되며, 45°로 서로 엇갈리게 배치될 수 있다.

상기 이덕터는 상기 밸러스트 탱크 내의 유체를 흡입하여 상기 이덕터 파이프 라인으로부터 공급되는 유체를 혼합하여서 많은 유량을 분출하여 상기 밸러스트 탱크 내에 난류를 발생시킴으로써, 평형 수의 결빙을 방지하도록 구성된다.

한편, 본 발명은 밸러스트 탱크에 저장된 평형수의 온도를 측정하기 위한 측정 부, 및 상기 측정 부가 측정한 온도에 따라 상기 이덕터를 선택적으로 작동시키는 제어부를 더 포함한다.

상기 제어부는 상기 측정 부가 측정한 온도가 상기 밸러스트 탱크에 저장된 평형수의 표면에 결빙이 발생하는 기준 결빙온도 이하이면, 상기 이덕터를 선택적으로 작동시키도록 구성된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 대기온도가 매우 낮은 해역에서 운영되는 선박에서 이덕터를 이용하여 난류를 발생함으로써 밸러스트 탱크의 평형 수가 지속적으로 순환하도록 하여서 극지역에서도 평형 수의 결빙을 효과적으로 방지할 수 있으며, 밸러스트 탱크 내에 들어가는 장비의 규모가 작기 때문에 평형 수가 들어갈 공간을 충분히 확보할 수 있다.

또한, 적은 비용으로 밸러스트 탱크의 평형 수의 표면에 결빙이 발생하는 것을 방지할 수 있어 평형 수의 수위 조절이 가능함으로써, 선박 운항에 대한 안정성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 밸러스트 탱크에 저장된 평형 수가 얼어붙은 상태를 보인 사진
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 밸러스트 탱크의 결빙방지 장치를 도시한 구성도
도 3은 도 2의 측면도
도 4는 이덕터를 도시한 도면
도 5는 밸러스트 탱크의 바닥면에 설치되는 이덕터 파이프 라인을 도시한 사시도
도 6은 밸러스트 탱크의 측벽에 설치되는 이덕터 파이프 라인을 도시한 사시도
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 밸러스트 탱크의 결빙방지 장치를 도시한 구성도
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 밸러스트 탱크의 결빙방지 장치에서의 결빙방지 방법을 도시한 블록도

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 밸러스트 탱크의 결빙방지 장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 밸러스트 탱크의 결빙방지 장치를 도시한 구성도, 도 3은 도 2의 측면도, 도 4는 이덕터를 도시한 도면, 도 5는 밸러스트 탱크의 바닥면에 설치되는 이덕터 파이프 라인을 도시한 사시도, 및 도 6은 밸러스트 탱크의 측벽에 설치되는 이덕터 파이프 라인을 도시한 사시도이다.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 밸러스트 탱크의 결빙방지 장치(100)는 평형 수를 흡입하여 유동을 발생시키는 펌프(110), 평형 수를 가열하는 히터(120), 평형 수가 흐르는 이덕터 파이프 라인(eductor pipe line)(130), 및 밸러스트 탱크(10) 내에서 난류를 발생시키기 위하여 이덕터 파이프 라인(130)에 설치되는 이덕터(140)를 포함한다.

이덕터(140)는 밸러스트 탱크(10) 내의 유체(평형 수)를 흡입하여 이덕터 파이프 라인(130)으로부터 공급되는 유체(평형 수)를 혼합하여서, 많은 유량을 분출하여 밸러스트 탱크(10) 내에 난류를 발생시킴으로써, 평형 수의 결빙을 방지하도록 구성된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 밸러스트 탱크(10)의 바닥 측에 설치되는 이덕터 파이프 라인(130)은 제1라인과 제2라인으로 2개가 평행하게 배열될 수 있다. 이덕터 파이프 라인(130)에는 각 이덕터(140)가 일정 간격을 두고 설치되며, 제1라인에 설치된 이덕터(140)와 제2라인에 설치된 이덕터(140)가 서로 엇갈리게 배치되고, 45°로 분출할 수 있도록 설치될 수 있다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 밸러스트 탱크(10)의 측벽에 설치되는 이덕터 파이프 라인(130)은 1개가 설치되고, 이덕터 파이프 라인(130)에는 각 이덕터(140)가 일정 간격을 두고 설치되며, 45°로 서로 엇갈리게, 즉 교호적으로 배치될 수 있다.

본 실시 예에서는, 펌프(110)를 통해 밸러스트 탱크(10) 내에서 평형 수를 빨아들이는데, 이때 BWTS(Ballast Water Treatment System)에서 사용하는 이덕터 파이프 라인(130)을 이용하여 평형 수를 흡입할 수 있다.

히터(120)는 빨아들인 평형 수를 가열하며, 밸러스트 탱크(110) 내부의 바닥 및 측벽에 설치된 이덕터 파이프 라인(130)으로 가열된 평형 수를 보낸다. 이덕터 파이프 라인(130)의 곳곳에 설치된 이덕터(140)를 통해서 가열된 평형 수를 분사한다. 밸러스트 탱크의 수위가 낮을 경우 바닥면에 있는 이덕터(140)만 사용할 수 있다.

만약, 밸러스트 탱크(10) 내의 수위가 높을 경우, 측벽의 이덕터(140)를 사용하는데, 측벽의 이덕터 파이프 라인(130)은 두 가지 종류로 구분하여 수위에 맞게 사용할 수 있다.

즉, 도 5에 도시된 이덕터 파이프 라인(130)은 밸러스트 탱크(10) 바닥에서 낮은 수위용으로 사용될 수 있으며, 도 6에 도시된 이덕터 파이프 라인(130)은 밸러스트 탱크(10) 측벽에서 높은 수위용으로 사용될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시 예에 따른 밸러스트 탱크의 결빙방지 장치(100)의 작용 효과에 대하여 설명한다.

극지역 운항시, 펌프(110)와 히터(120)를 가동시키면, 펌프(110)에 의해 펌핑되고 히터(120)에 의해 가열된 평형 수는 이덕터 파이프 라인(130)을 거쳐서 이덕터(140)를 통해서 배출된다.

이때, 이덕터(140)는 밸러스트 탱크(10) 내의 유체(저온의 평형 수)를 흡입하여 이덕터 파이프 라인(130)으로부터 공급되는 유체(고온의 평형 수)를 혼합하여서 많은 유량을 분출하여 밸러스트 탱크(10) 내에 고온의 난류를 발생시킴으로써, 평형 수의 결빙을 방지한다.

이때, 히터(120)는 이덕터 파이프 라인(130)으로부터 공급되는 평형 수를 가열하여 고온의 난류를 발생시켜서 더욱 효율적으로 평형 수의 결빙을 방지한다.

한편, 도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 밸러스트 탱크의 결빙방지 장치를 도시한 구성도이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 밸러스트 탱크의 결빙방지 장치에서의 결빙방지 방법을 도시한 블록도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 밸러스트 탱크의 결빙방지 장치(200)는 평형 수를 흡입하여 유동을 발생시키는 펌프(210), 평형 수를 가열하는 히터(220), 평형 수가 흐르는 이덕터 파이프 라인(230), 및 밸러스트 탱크(10) 내에서 난류를 발생시키기 위하여 이덕터 파이프 라인(230)에 설치되는 이덕터(240)를 포함한다.

본 실시 예는, 밸러스트 탱크(10)에 저장된 평형수의 온도를 측정하기 위한 측정 부(250), 및 측정 부(250)가 측정한 온도에 따라 이덕터(230)를 선택적으로 작동시키는 제어부(260)를 더 포함한다.

측정 부(250)는 밸러스트 탱크(10) 내부에 위치되어 밸러스트 탱크(10)에 설치됨으로써, 밸러스트 탱크(10)에 저장된 평형수의 온도를 측정할 수 있다.

측정 부(250)는 평형수의 온도를 측정하기 위한 온도센서 등을 포함할 수 있다. 측정 부(250)는 측정한 온도 정보를 유선통신 및 무선통신 중에서 적어도 하나를 이용하여 제어부(260)에 제공할 수 있다.

제어부(260)는 측정 부(250)가 측정한 온도가 밸러스트 탱크(10)에 저장된 평형수의 표면에 결빙이 발생하는 기준 결빙온도 이하이면, 이덕터(240)를 선택적으로 작동시키도록 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 제2 실시 예에 따른 밸러스트 탱크의 결빙방지 장치(200)의 작용 효과에 대하여 설명한다.

극지역 운항시, 측정 부(250)는 밸러스트 탱크(10)에 저장된 평형수의 온도를 측정한다.

측정 부(250)에서 측정한 정보는 제어부(260)에 전달된다. 전달받은 정보를 토대로 제어부(260)는 펌프(210)와 히터(220)를 가동시킨다.

펌프(210)에 의해 펌핑되고 히터(220)에 의해 가열된 평형 수는 이덕터 파이프 라인(230)을 거쳐서 이덕터(240)를 통해서 분출된다.

이때, 이덕터(240)는 밸러스트 탱크(10) 내의 유체(저온의 평형 수)를 흡입하여 이덕터 파이프 라인(230)으로부터 공급되는 유체(고온의 평형 수)를 혼합하여서 많은 유량을 분출하여 밸러스트 탱크(10) 내에 고온의 난류를 발생시킴으로써, 평형 수의 결빙을 방지한다.

제어부(260)에서는, 측정 부(205)가 측정한 온도가 밸러스트 탱크(10)에 저장된 평형 수의 표면에 결빙이 발생하는 기준 결빙온도 이상이면, 펌프(210)와 히터(220)를 가동시키지 않는다.

하지만, 측정 부(205)가 측정한 온도가 밸러스트 탱크(10)에 저장된 평형 수의 표면에 결빙이 발생하는 기준 결빙온도 이하이면, 펌프(210)와 히터(220)를 가동시킨다. 제어부(260)는 무선 통신을 이용하여 펌프(210)와 히터(220)를 가동시킬 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 대기온도가 매우 낮은 해역에서 운영되는 선박에서 이덕터를 이용하여 난류를 발생함으로써 밸러스트 탱크의 평형 수가 지속적으로 순환하도록 하여서 극지방에서도 평형 수의 결빙을 효과적으로 방지할 수 있으며, 밸러스트 탱크 내에 들어가는 장비의 규모가 작기 때문에 평형 수가 들어갈 공간을 충분히 확보할 수 있다.

또한, 적은 비용으로 밸러스트 탱크의 평형 수의 표면에 결빙이 발생하는 것을 방지할 수 있어 평형수 수위 조절이 가능함으로써, 선박 운항에 대한 안정성을 향상시킬 수 있다.

10: 밸러스트 탱크
100: 밸러스트 탱크의 결빙방지 장치
110: 펌프
120: 히터
130: 이덕터 파이프 라인
140: 이덕터
210: 펌프
220: 히터
230: 이덕터 파이프 라인
240: 이덕터
250: 측정 부
260: 제어부

Claims (6)

1. 평형 수를 흡입하여 유동을 발생시키는 펌프;
   평형 수를 가열하는 히터;
   평형 수가 흐르는 이덕터 파이프 라인(eductor pipe line); 및
   밸러스트 탱크 내에서 난류를 발생시키기 위하여 상기 이덕터 파이프 라인에 설치되는 이덕터를 포함하며;
   상기 이덕터 파이프 라인은, 밸러스트 탱크 내부의 바닥면 및 측벽에 설치되며;
   상기 바닥면에 설치된 이덕터 파이프 라인은 제1 라인과 제2 라인으로 2개가 평행하게 배열되고, 이덕터 파이프 라인에 이덕터가 일정 간격을 두고 설치되며, 상기 제1라인에 설치된 이덕터와 상기 제2라인에 설치된 이덕터는 45°로 서로 엇갈리게 배치되며;
   상기 측벽에 설치된 이덕터 파이프 라인은 1개가 설치되고, 이덕터 파이프라인에는 이덕터가 일정 간격을 두고 설치되고, 45°로 서로 엇갈리게 배치되며;
   밸러스트 탱크의 수위가 낮을 경우 상기 바닥면에 있는 이덕터만 사용할 수 있으며, 수위가 높을 경우 측벽 이덕터를 수위에 맞게 사용할 수 있으며;
   상기 이덕터는 상기 밸러스트 탱크 내의 유체를 흡입하여 상기 이덕터 파이프 라인으로부터 공급되는 유체를 혼합하여서 많은 유량을 분출하여 상기 밸러스트 탱크 내에 난류를 발생시킴으로써, 평형 수의 결빙을 방지하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 탱크의 결빙방지 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 밸러스트 탱크에 저장된 평형수의 온도를 측정하기 위한 측정 부, 및 상기 측정 부가 측정한 온도에 따라 상기 이덕터를 선택적으로 작동시키는 제어부를 더 포함하는 밸러스트 탱크의 결빙방지 장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제어부는 상기 측정 부가 측정한 온도가 상기 밸러스트 탱크에 저장된 평형수의 표면에 결빙이 발생하는 기준 결빙온도 이하이면, 상기 이덕터를 선택적으로 작동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 밸러스트 탱크의 결빙방지 장치.

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