KR102459386B1 - 스마트십 대응 선박 평형수 처리 장치 - Google Patents

스마트십 대응 선박 평형수 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스마트십 대응 선박 평형수 처리 장치를 개시한다. 선박 평형수 처리 장치는, 선박 평형수 내에 침지되며, 서로 대향하는 제1 전극 및 제2 전극, 상기 선박 평형수를 전기분해하기 위해, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 정전류(A)를 발생시키는 정전류원을 포함하는 전기분해 장치와; 상기 선박 평형수에 TRO 측정용 시약을 주입하는 시약 주입부, 상기 선박 평형수와 상기 TRO 측정용 시약의 반응결과물의 농도를 측정하는 반응 측정부, 상기 반응 측정부에 의해 측정되는 농도를 피드백 받아서 상기 시약 주입부의 주입량을 제어하고, 상기 측정되는 농도에 기반하여 상기 선박 평형수의 TROm를 계산하는 TRO 측정 제어부를 포함하는 TRO 측정 장치를 포함한다. 여기서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 정상 상태에서 기능하는 동안에, 상기 측정된 TRO가 현재의 선박 평형수 조건으로 시뮬레이션된 TRO에 비하여 소정 비율 이상 편차가 있는 경우, TRO 측정 기능에 이상이 발생했다고 판단된다.

Description

스마트십 대응 선박 평형수 처리 장치{BALLAST WATER TREATMENT APPARATUS FOR SMART SHIP}
본 발명은 선박 평형수 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 선박 평형수의 TRO를 측정하는 데에 사용되는 시약인 DPD 시약의 변질 여부를 자동으로 판단할 수 있는, 스마트스마트십을 위한 선박 평형수 처리 장치에 관한 것이다.
선박 평형수를 살균 처리하는 데에는 주로 전기분해 방식이 이용된다. 또한, 전기분해 방식을 이용하는 경우에는, 전기분해에 의해 살균된 선박 평형수의 TRO를 측정하기 위한 TRO 측정 기능이 추가된다.
TRO는 "Total Residual Oxidant"의 약어로서 '전체 잔류 산화제' 또는 '잔류 옥시던트' 등으로 불린다. TRO는 중성 요오드화칼륨 용액과 반응하여 요오드를 유리할 수 있으며, 광화학 옥시던트, 오존 등과 마찬가지의 산화성 물질이다.
바닷물이나 염분이 섞여있는 물을 전기분해 또는 염소 소독할 경우, 활성 염소가 브로민 등의 원자로 대체되어 여러 종류의 산화제가 공존하게 되는데, TRO는 이때 존재하는 활성 산화제를 가리킨다.
TRO는, 전기분해 과정을 통하여 발생하는 염소가 선박 평형수 내의 수중 생물을 산화시키고 남은 잔류 염소량으로부터 측정된다.
선박 평형수에서 TRO를 측정하는 장치로서, 등록특허 제10-1285451호(2013.07.05.)(명칭: 밸러스트수 중의 잔류 옥시던트(ＴＲＯ) 농도의 측정 장치, 감시 방법, 및 감시 시스템)(이하, '종래기술'이라 함)를 참고할 수 있다.
상기 종래기술은, 선박에 취수된 밸러스트수에, N, N-디에틸-p-페닐렌디아민염(N, DPD)을 함유하는 지시 시약을 주입하고, 상기 밸러스트수 중의 잔류 옥시던트와 반응하여 정색한 상기 지시 시약의 흡광도에 기초하여 상기 밸러스트수 중의 잔류 옥시던트 농도를 측정하는 잔류 옥시던트 측정 장치를 개시한다.
이러한 종래기술에 의하면, 반응 시간이 이전의 KI법에서 약 10분 이상 소요되었던 것에 비하여, 신속한 검사가 가능하다는 장점이 있다.
한편, TRO 측정에 이용되는 상기 종래기술에서의 지시 시약, 즉, DPD 시약은, 용액으로 제조된 후 일반적으로는 1~2개월간 사용가능한데, 주위 온도가 높으면 더 빨리 변질되어 사용 기간이 급격히 짧아지는 특성이 있다.
DPD 시약이 변질되면, TRO 측정의 결과가 부정확해지기 때문에, DPD 시약의 관리는 매우 중요하다.
그럼에도, 아직까지는 DPD 시약의 변질 여부를 판단할 수 있는 명확한 방법이 없어서, 정해진 기간마다 정기적으로 교환하거나 관리자의 경험에 의해서 주관적으로 결정되고 있다.
따라서, 선박의 각종 기능을 자동화하여 스마트십(smart ship)을 구현하기 위해서는, 선박 평형수 처리 장치에 있어서, 관리자의 경험에 의존하여 판단하여야 했던, TRO 측정을 위한 DPD 시약의 변질 여부를 판단하는 업무를 자동화할 필요가 있다.
본 발명은, 선박 평형수의 TRO를 측정하기 위해 사용되는 DPD 시약의 변질 여부를 정확하게 및 자동으로 판단할 수 있는, 스마트십 대응 선박 평형수 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스마트십 대응 선박 평형수 처리 장치의 일실시예로서, 스마트십의 선박 평형수를 전기분해하는 전기분해 장치와 전기분해된 선박 평형수의 TRO(Total Residual Oxidant)를 측정하는 TRO 측정 장치를 포함하는 선박 평형수 처리 장치를 제공한다.
상기 전기분해 장치는, 선박 평형수 내에 침지되며, 서로 대향하는 제1 전극 및 제2 전극, 상기 선박 평형수를 전기분해하기 위해, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 정전류(A)를 발생시키는 정전류원을 포함할 수 있다.
또한, 상기 TRO 측정 장치는, 상기 선박 평형수에 TRO 측정용 시약을 주입하는 시약 주입부, 상기 선박 평형수와 상기 TRO 측정용 시약의 반응결과물의 농도를 측정하는 반응 측정부, 상기 반응 측정부에 의해 측정되는 농도를 피드백 받아서 상기 시약 주입부의 주입량을 제어하고, 상기 측정되는 농도에 기반하여 상기 선박 평형수의 TROm를 계산하는 TRO 측정 제어부를 포함할 수 있다.
특히, 상기 TRO 측정 제어부는: 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 정상 상태에서 기능하여 전기분해하는 동안에, 상기 측정된 TRO(TROm)가 현재의 선박 평형수 조건으로 시뮬레이션된 TRO(TROs)에 비하여 소정 비율 이상 편차가 있는 경우, TRO 측정 기능에 이상이 발생했다고 판단할 수 있다.
더욱 상세하게, 상기 TRO 측정 제어부는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 정상 상태에서 기능하여 전기분해하는 동안에, 상기 TROm이 현재의 선박 평형수 조건에 대응하는 TROs에 비하여 소정 비율 이상 낮게 나타나는 경우, 상기 TRO 측정용 시약이 변질되었다고 판단할 수 있다.
여기서, 상기 TRO 측정용 시약은 DPD 시약일 수 있다.
특히, 상기 TROs는,
Figure 112021069205650-pat00001
로 정의되는 수식에 의해 결정될 수 있다. 여기서, 상기 C는 상기 선박 평형수의 전도도이고, 상기 F는 상기 선박 평형수의 유량이고, 상기 α2는 임의의 C와 F에서 얻어진 TROm와 TROs를 일치시키기 위해 적용된 계수이다.
한편, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 기능하는 상태는, 전기분해시 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 걸리는 전압(Vm)과
Figure 112021069205650-pat00002
로 정의되는 수식에 의해 결정된 시뮬레이션된 전압(Vs)을 비교하여 결정될 수 있다. 여기서, 상기 S는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 대향하는 면적이고, 상기 α1은 임의의 C와 A에서 얻어진 Vm과 Vs를 일치시키기 위해 적용된 계수이다.
특히, 상기 Vm이 상기 Vs보다 제1 비율 이상 높게 나타나는 경우, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나의 표면에 세척이 필요한 정도의 스케일이 부착된 것으로 판단할 수 있다.
반면에, 상기 Vm이 상기 Vs보다 제2 비율 이상 낮게 나타나는 경우, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 간격이 가까워졌거나 이들 사이에 전도성 이물이 낀 것으로 판단할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 스마트십 대응 선박 평형수 처리 장치는, DPD 시약의 변질 여부를 간단한 방법으로 정확하게 판단함으로써, DPD 시약의 교환 시기를 정확하게 자동으로 결정할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 전기분해를 위한 전극들의 상태를 판단하고, 전극들의 상태 점검 및 세척 시기를 자동으로 결정할 수 있게 된다.
이와 같은 본 발명에 따른 스마트십 대응 선박 평형수 처리 장치는, 전기분해 전극의 기능 상태 및 TRO 측정 장치의 유지보수 여부를 자동으로 판단할 수 있으므로, 자동화된 스마트십을 구현할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트십 대응 선박 평형수 처리 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스마트십 대응 선박 평형수 처리 장치에 있어서 전기분해 전극 및 DPD 시약의 유지보수 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스마트십 대응 선박 평형수 처리 장치의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 본 발명의 각 구성 요소를 지칭하는 용어들은 각자의 기능을 고려하여 예시적으로 명명된 것이므로, 용어 자체에 의하여 본 발명의 기술 내용을 예측하고 한정하여 이해해서는 안될 것이다.
더욱, 이하에서 설명되어질 본 발명의 다양한 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여주기 위한 것일 뿐이므로, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형을 설계할 수 있을 것이므로, 본 발명의 권리범위는 본 발명과 균등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상을 포괄하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
전기분해 전극의 유지 보수
본 발명에 따른 스마트십 대응 TRO 모니터링 기능을 구비한 전기분해 방식의 선박 평형수 처리 장치(100)는, 도 1을 참조하면, 전기분해 장치(110)와 TRO 측정 장치(120)를 구비한다.
전기분해 장치(110)는 일반적으로, 서로 간격을 두고 마주하는 2개의 전극(112, 112')들을 구비하고, 이 전극들 사이로 선박 평형수를 흘려보냄으로써 전기분해를 수행하도록 구성된다. 2개의 전극(112, 112')에 전압이 인가되면 선박 평형수를 통과하는 전류가 발생하게 되어 전기분해가 이루어진다.
이러한 전기분해 장치(110)는, 선박 평형수 내에 침지된 마주하는 2개의 전극(112, 112') 각각에 인가하는 전압을 제어함으로써, 전극들 사이에 정전류가 발생하도록 한다. 이때, 정전류원(115)은, 전극들(112) 사이에 정전류를 유지하기 위해 전극 사이에 인가되는 전압과 저항을 실시간으로 모니터링해야 하므로, 정전류원(115)은, 전압 측정 기능과 전류 측정 기능을 기본적으로 구비할 수 있다.
한편, 전기분해 장치(110)를 구동하면, 해수에 존재하는 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg) 등과 같은 스케일이 전극들(112)에 부착될 수 있다. 전극들(112)에 스케일이 부착하게 되면, 전극 표면에서의 전기분해 효율이 저하되어서, TRO 발생량이 적어질 수 있다. 따라서, 전기분해 효율의 저하를 방지하기 위해서는 전극들(112)에 부착된 스케일을 제거해야 하는데, 일반적으로는, 전기분해 장치(110)를 해체해서 전극들(112)을 직접 꺼내 청소하거나 구연산(Citric Acid) 등의 약산성 용액을 전기분해 장치(110)의 챔버 내부로 순환시켜 스케일을 제거하고 있다.
칼슘 및 마그네슘이 많이 포함된 해수에서는 짧은 시간에 스케일이 많이 부착되어 전기분해 효율이 금세 낮아지게 될 것이고, 칼슘 및 마그네슘이 적게 포함된 해수에서는 전극들(112)을 오랜 시간 동안 효율 저하 없이 사용할 수 있을 것이다.
전기분해 장치(110)의 전극들(112)에 스케일이 부착되게 되면, 전극들(112) 사이의 저항이 증가하여 전류가 낮아지게 되므로, 전기분해 장치는 전극들에 인가하는 전압을 높여서 미리설정된 전류를 유지하고자 할 것이다. 즉, 전극들(112) 표면에 스케일이 부착되면, 전기분해 효율이 낮아지게 되고, 전기분해 장치(110)는 더 많은 전력을 소모하여 전기분해를 수행하게 된다.
하지만, 전극들(112)에 스케일이 어느 정도 부착되었는지는, 외부에서 전극들을 직접 눈으로 보고 판단할 수 없기 때문에, 일반적으로는, 일정 시간 전기분해를 수행한 후 전극들(112)을 일괄적으로 세척하는 방식으로 관리하고 있다.
전기분해 전극들(112)의 상태를 판단하는 방법으로서, 본 발명에서는, 전기분해를 위해 인가되는 전압과 전류를 이용한다. 특히, 본 발명에서는 전극들 사이의 거리의 변화 또는 전극들의 변형, 전극들 사이에 이물 끼임, 전극들 표면에 발생한 스케일의 양을 판단할 수 있다.
모니터링되는 전극들(112) 사이에 인가되는 전압은, 전극 간의 대향하는 면적, 전극 간의 거리, 해수의 전도도(conductivity)와 상관관계가 있다. 여기서, 해수의 전도도는, 선박 평형수 처리 장치(100)가 기본적으로 구비하는 전도도 센서(132)에 의해 측정된 값을 이용할 수 있다. 전극들(112) 간의 면적과 거리는 전기분해 장치(110)의 설계시 및 전극의 교체시 결정될 수 있다.
본 발명에서는, 다음의 수식을 통해 전극 간의 전압을 계산한다.
Figure 112021069205650-pat00003
여기서, Vs는 전극들 사이에 인가되는 전압으로서 상기 수식에 의해 계산(또는, 시뮬레이션)될 수 있고, A는 전기분해시 발생시키는 정전류이고, S는 전기분해 전극들(112) 사이의 대향하는 면적이다. C는 전기분해 되는 선박 평형수의 전도도이다.
α1은, 임의로 설정된 C와 미리정의된 A의 조건에서 실측된 전압인 Vm과 그와 동일한 C와 A의 조건을 적용하여 상기 수식을 통해 계산된 Vs를 일치시키기 위해 적용되는 계수이다. 여기서, Vm은 전기분해시 상기 전극들(112) 사이에 걸리는 전압으로서, 실시간으로 실측되는 값이다.
정전류원(115)에서 모니터링되는 전압은, 전극들(112)에 부착된 스케일의 정도에 비례할 수 있다. 만일, 계산된 Vs보다 모니터링되는 Vm이 높으면, 전극들(112)에 스케일이 부착되어 전기분해 작용 면적이 줄어들게 되었고(또는, 전극들 사이의 저항이 증가하였고), 그에 따라 정전류를 유지하기 위해 인가해야 하는 전압이 높아진 것으로 판단할 수 있다.
만일, Vm이 Vs에 비하여 미리결정된 제1 비율보다 높게 나타난다면(예를 들면, 5~10% 이상), 전극들(112)에 스케일이 어느 정도 부착되어 있는 상태로 판단하고, 약산성 용액에 의한 세척이나 분해 후 물리적 세척을 수행하도록 한다.
반대로, Vm이 Vs에 비하여 미리결정된 제2 비율 이상 낮게 나타난다면(예를 들면, 5~10% 이상), 전극들(112) 중 일부에 변형이 일어나서 전극들의 일부분의 간격이 가까워졌거나, 전극들(112) 사이의 공간에 전도성 이물이 낀 것으로 간주할 수 있다.
Vm과 Vs가 상기 비율들 이상으로 높거나 낮게 편차가 발생하게 되면, 전극들(112)의 유지보수를 위한 적절한 경보가 소정의 관리자에게 및/또는 스마트십의 자동화 시스템에 출력될 수 있다. 스마트십의 자동화 시스템은, 입력된 경보에 근거하여 자동으로 전극들을 자동으로 유지보수할 수 있을 것이다.
상기 제1 비율 및/또는 제2 비율은 관리자에 의해서 또는 자동으로 임의로 설정되고 조정될 수 있다.
TRO 측정 장치의 유지 보수
본 발명의 TRO 측정 장치(120)는, 전기분해로 생성되는 TRO를 측정하기 위해 DPD(N, N-diethyl-p-phenylene diamine) 시약을 사용하는 방식으로 동작하며, 이 경우, 측정의 정확도를 유지하기 위해서는 DPD 시약이 변질되지 않도록 하는 상태 관리가 매우 중요하다.
TRO 측정 장치(120)는, 시약 주입부(121)와 반응 측정부(122)와 TRO 측정 제어부(125)를 포함할 수 있다.
시약 주입부(121)는 전기분해된 선박 평형수에 TRO 측정용 시약, 예를 들면 DPD 시약을 주입한다.
반응 측정부(122)는, 전기분해된 선박 평형수에 DPD 시약이 주입된 후 발생하는 반응결과물의 농도를 측정한다. 측정된 농도는 TRO 측정 제어부로 전달된다. 물론, 반응 측정부(122)에서 즉시 TROm을 생성하여 출력할 수도 있다.
TRO 측정 제어부(125)는, 상기 반응 측정부(122)로부터 측정된 농도를 피드백 받아서 TROm을 계산할 수 있다. 또한, 피드백된 측정된 농도 또는 계산된 TROm에 근거하여, 상기 시약 주입부(121)의 시약 주입량을 제어할 수 있다.
또한, TRO 측정 제어부(125)는 전기분해 장치(110)의 전극들(112)이 정상 상태에서 기능하고 있는 것으로 간주되는 동안에, 현재 처리되고 있는 선박 평형수로부터 측정된 TROm과 현재 처리되고 있는 선박 평형수의 상태와 동일한 조건에서 시뮬레이션된 TROs와의 편차에 근거하여, TRO 측정 기능의 이상 여부를 판단할 수 있다.
전기분해에 의해 TRO가 발생하는 동안에, 현재 처리되고 있는 선박 평형수의 조건들 및 전기분해를 수행하고 있는 조건들하에서 예상되는(시뮬레이션되는) TRO 발생량(TROs)과 현재 처리되고 있는 선박 평형수에서 DPD 시약을 통해 실제로 측정되는 TRO 측정량(TROm)을 서로 비교하여, 그 차이가 소정의 비율 이상으로 크게 나타난다면, TRO 측정 장치의 TRO 측정 기능에 이상이 있는 것으로, 특히, DPD 시약이 변질된 것으로 판단할 수 있다.
즉, 전기분해 장치(110)의 전극들(112)의 상태가 정상적인 동안에는, 전기분해 장치(110)의 전기분해시 예상되는 (즉, 시뮬레이션된 TROs와 유사한 정도의) 적정량의 TRO가 발생하고 있을 것이라고 간주할 수 있다. 하지만, 예상되는 TRO 발생량(즉, TROs)에 비해 현저하게 적게 TRO가 발생한 것으로 측정되고 있다면, TRO 측정 장치(120)의 TRO 측정 기능에 이상이 발생한 것으로 판정할 수 있는 것이다.
전극들(112)의 상태가 정상적인 상태라는 것은, 예를 들면, 전극들에 발생한 스케일이 허용 범위 이내인 경우, 또는 전극들을 세척한 후 소정 시간 이내인 경우, 전극들 사이에 전도성 이물이 없고 전극들이 변형되거나 손상되지 않은 경우일 수 있다. 이러한 상태는, 전기분해 장치(110)에서 정전류를 발생시켜 전기분해를 수행하는 동안, 전극들(112) 사이에 인가되는 전압(Vm)에 의해 결정될 수 있다. 전극들(112) 사이에 인가되는 전압(Vm)이 현재의 선박 평형수 상태 및 전기분해 조건에서 계산된 전압(Vs)에 비해 상기 제1 비율 및/또는 제2 비율 이내인 경우이면, 전극들(112)이 정상인 것으로 간주할 수 있다.
만일, Vm이 Vs에 비해 제1 비율 또는 제2 비율 이상으로 높거나 낮게 나타난다면, 전술한 바와 같이, 전극들(112)에 스케일이 다량 부착되었거나 전극들(112)이 변형된 것으로 간주될 것이다.
TROs는 다음의 수식에 의해 결정될 수 있다.
Figure 112021069205650-pat00004
여기서, C는 TRO 측정을 위해 공급되는 선박 평형수의 전도도이고, F는 TRO 측정을 위해 공급되는 선박 평형수의 유량이다.
α2는 임의의 C와 F에서 계산된 TROs와 그와 동일한 C와 F로 설계한 조건에서 실제로 측정되는 TRO(TROm)를 일치시키기 위해 적용되는 계수이다.
전극들(112)이 정상적인 상태로 기능하고 있는 경우에, TROm이 TROs에 비하여 소정의 비율 이상, 예를 들면, 20% 이상 낮게 나타나고 있다면, TRO 측정 기능에 이상이 발생한 것으로, 특히 DPD 시약이 변질된 것으로 판단하고, DPD 시약의 교체를 안내할 수 있다.
안내가 필요한 경우, 적절한 경보가 소정의 관리자에게 및/또는 스마트십의 자동화 시스템에 출력될 수 있다. 스마트십의 자동화 시스템은, 경보에 근거하여 자동으로 DPD 시약을 새로운 시약으로 교체할 수 있다.
DPD 시약의 변질을 판단하는 상기 비율은, 임의로 설정될 수 있을 것이다.
본 발명에서, 선박 평형수의 전도도는 전도도 센서(132)에 의해 측정될 수 있는데, 전도도 센서(132)는 전기분해 방식의 선박 평형수 처리 장치(100)에서는 염도 저하 여부를 판단하고 알람을 발생하기 위해 필수적으로 갖추어야 하는 센서이다.
또한, 선박 평형수의 유량은 유량 센서(134)에 의해 측정될 수 있는데, 유량 센서(134)는 모든 선박 평형수 처리 장치(100)에 필수적으로 구비되어야 하는 센서이다.
정전류원(115)의 전압 측정 기능과 전류 측정 기능, 전도도 센서(132)의 전도도 측정 기능, 유량 센서(134)의 유량 측정 기능은, 유지보수의 필요성이 적어서 장시간 일정하고 높은 정확도로 측정값을 낼 수 있다. 따라서, 본 발명의 선박 평형수 처리 장치(100)에서 전극들(112)의 상태를 판단하거나 TRO 발생 상태 또는 DPD 시약의 변질 여부를 판단함에 있어서, 상기한 기능을 활용하는 것은, 항상 일정하면서도 높은 정확도를 제공할 수 있다.
이어서, 도 2에 제공된 흐름도를 참고하여, 본 발명에 따른 스마트십 대응 선박 평형수 처리 장치에 있어서 전기분해 전극의 상태를 판단하고 DPD 시약의 유지보수 여부를 자동으로 판단하는 방법을 설명한다.
먼저, 선박 평형수 처리 기능이 시작되면(S10), TRO 측정 제어부(125)는 유량 센서(134)와 전도도 센서(132)로부터 유량 측정값과 전도도 측정값을 제공받는다(S12).
전기분해 장치(110)는 정전류원(115)을 통해 전극들(112) 사이에 전압을 인가하게 되고, 전류를 측정하여 미리설정된 정전류(A)가 흐를 때까지 인가하는 전압(Vm)을 조정함으로써 전기분해를 수행한다(S14). TRO 측정 제어부(125)는 시약 주입부(121)를 제어하여 적정량의 DPD 시약을 전기분해를 거친 선박 평형수에 주입하고, 반응 측정부(122)를 통해서 TROm을 측정한다(S16).
TRO 측정 제어부(125)는, 전기분해 장치(110)의 전극들(112)의 면적(S) 및 제어되는 정전류(A)와 인가되는 전압(Vm)과, 전도도 측정값(C)과, 미리알고있는 계수(α1)를 이용하여 시뮬레이션된 전압(Vs)을 계산한다(S18).
또한, TRO 측정 제어부(125)는, 전기분해 장치(110)에서 제어되는 정전류(A)와, 전도도 측정값(C) 및 유량 측정값(F)과, 미리알고있는 계수(α2)를 이용하여 시뮬레이션된 TROs를 계산한다(S20).
만일, 측정된 전압(Vm)이 계산된 전압(Vs)에 비해 제1 비율 이상으로 높게 나타난다면(S22의 '예'), 전극들(112)의 표면에 스케일이 허용 범위 이상으로 다량 부착된 것으로 판단할 수 있으며, 전극 세척을 안내하는 알람을 출력할 수 있다(S23).
만일, 측정된 전압(Vm)이 계산된 전압(Vs)에 비해 제2 비율 이상으로 낮게 나타난다면(S24의 '예'), 전극들(112)이 변형되었거나 전극들(112) 사이에 전도성 이물이 낀 것으로 판단할 수 있으며, 전극 점검을 안내하는 알람을 출력할 수 있다(S25).
한편, 측정된 전압(Vm)과 계산된 전압(Vs)의 편차가, 제1 비율 및 제2 비율 이내로 작게 나타났다면, 전극들(112)의 상태는 허용될 수 있는 정상 상태라고 간주할 수 있다. 따라서, 이 경우에는, 정상적으로 예상될 수 있는 TRO가 발생하고 있을 것으로 간주할 수 있다.
만일, 측정된 TROm이 시뮬레이션된 TROs에 비하여 소정 비율 이상 낮게 나타난다면(S26의 '예'), TRO 측정 기능에 문제가 발생한 것으로 판단할 수 있으며, 특히, DPD 시약이 변질된 것으로 간주하고, DPD 시약을 교체하도록 안내하는 알람을 출력할 수 있다(S27).
측정된 TROm이 시뮬레이션된 TROs에 비하여 크게 나타나거나 소정 비율 이내의 편차를 나타낸다면(S26의 '아니오'), TRO의 측정 기능에는 문제가 없는 것으로 판단할 수 있으므로, 선박 평형수 처리 장치(100)는 정상적으로 기능할 수 있다.
상기 단계들(S23, S25, S27)에서 알람이 출력되면, 선박 평형수 처리 장치(100)는 대응하는 처리를 수행할 수 있다. 예를 들면, 전기분해 기능 및/또는 TRO 측정 기능을 제한적으로 동작하도록 제어하거나, 알람이 출력되는 상태에서 전기분해 기능을 여전히 최대의 효율로 수행하도록 유지할 수 있다.
출력되는 알람들은, 선박의 각종 기능을 자동화한 스마트십의 선박 자동화 시스템에 전송되어 자체적으로 해당 장치를 자동으로 유지보수하거나 운전량을 제어하도록 하거나, 관리자에게 제공되어 수동으로 유지보수될 수 있게 하거나, 육상 통신과 연동하여 차기 도착 항구의 통합 관리 시스템으로 전송됨으로써 통합 제어되게 할 수 있다.
특히, 무인 선박인 경우에는 이러한 알람들을 자동으로 출력할 수 있음에 따라, 차기 도착 항구에서 해당 선박의 문제점을 자동으로 파악하고, 전기분해 장치의 유지보수, DPD 시약의 교체, 관련 소모품 선적 등과 같은 처리를 미리 준비할 수 있게 된다.

Claims (6)

  1. 스마트십의 선박 평형수를 전기분해하는 전기분해 장치와 전기분해된 선박 평형수의 TRO(Total Residual Oxidant)를 측정하는 TRO 측정 장치를 포함하는 선박 평형수 처리 장치로서:
    - 상기 전기분해 장치는,
    선박 평형수 내에 침지되며, 서로 대향하는 제1 전극 및 제2 전극,
    상기 선박 평형수를 전기분해하기 위해, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 정전류(A)를 발생시키는 정전류원을 포함하고,
    - 상기 TRO 측정 장치는,
    상기 선박 평형수에 TRO 측정용 시약을 주입하는 시약 주입부,
    상기 선박 평형수와 상기 TRO 측정용 시약의 반응결과물의 농도를 측정하는 반응 측정부,
    상기 반응 측정부에 의해 측정되는 농도를 피드백 받아서 상기 시약 주입부의 주입량을 제어하고, 상기 측정되는 농도에 기반하여 상기 선박 평형수의 TROm를 계산하는 TRO 측정 제어부를 포함하고,

    상기 TRO 측정 제어부는:
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 정상 상태에서 기능하여 전기분해하는 동안에, 상기 측정된 TRO(TROm)가 현재의 선박 평형수 조건으로 시뮬레이션된 TRO(TROs)에 비하여 소정 비율 이상 낮게 나타나는 경우, 상기 TRO 측정용 시약이 변질되었다고 판단하는 것을 특징으로 하는, 스마트십 대응 선박 평형수 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 TRO 측정용 시약은 DPD 시약인 것을 특징으로 하는, 스마트십 대응 선박 평형수 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 TROs는,
    Figure 112021069205650-pat00005
    로 정의되는 수식에 의해 결정되고,
    상기 C는 상기 선박 평형수의 전도도이고, 상기 F는 상기 선박 평형수의 유량이고, 상기 α2는 임의의 C와 F에서 얻어진 TROm와 TROs를 일치시키기 위해 적용된 계수인, 스마트십 대응 선박 평형수 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 기능하는 상태는,
    전기분해시 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 걸리는 전압(Vm)과
    Figure 112021069205650-pat00006
    로 정의되는 수식에 의해 결정된 시뮬레이션된 전압(Vs)을 비교하여 결정되되,
    상기 S는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 대향하는 면적이고, 상기 α1은 임의의 C와 A에서 얻어진 Vm과 Vs를 일치시키기 위해 적용된 계수이고,

    상기 Vm이 상기 Vs보다 제1 비율 이상 높게 나타나는 경우, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나의 표면에 세척이 필요한 정도의 스케일이 부착된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는, 스마트십 대응 선박 평형수 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 Vm이 상기 Vs보다 제2 비율 이상 낮게 나타나는 경우, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 간격이 가까워졌거나 이들 사이에 전도성 이물이 낀 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는, 스마트십 대응 선박 평형수 처리 장치.
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KR20150014365A (ko) * 2013-07-29 2015-02-06 가부시키가이샤 호리바 세이사꾸쇼 수질분석장치 및 수질분석방법
KR20150014714A (ko) * 2013-07-30 2015-02-09 (주) 테크로스 육상 선박평형수 처리장치

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