KR102529158B1 - 선박용 유수분리기를 가진 배출 모니터링 시스템 - Google Patents

선박용 유수분리기를 가진 배출 모니터링 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박용 유수 분리기를 가진 배출 모니터링 시스템에 관한 것이다. 그러한 시스템(1)은, 선박에 구비되어 전기를 생성하는 유수 분리기용 발전부(2)와; 발전부(2)로부터 전원이 공급되는 경우 유수 분리를 실시하는 유수 분리기(5)와; 발전부(2)와 유수분리기(5)의 작동 상태를 실시간으로 추적하는 모니터링 모듈(7)을 포함하며, 유수 분리기용 발전부(2)는, 선박에 배치되는 발전기(3)와; 발전기(3)의 회전축(17)에 연결되어 사방으로 회전가능한 기어방식의 조인트(13)와; 발전기(3)의 회전축(17)과 조인트(13)의 사이에 회전가능하게 배치된 베어링(15)과; 조인트(13)에 연결되어 외부로 돌출되는 프로펠러 축(11)과; 프로펠러 축(11)의 단부에 장착되어 해류에 의하여 회전함으로써 회전력을 발생시키는 프로펠러(9)를 포함한다.

Description

선박용 유수분리기를 가진 배출 모니터링 시스템{System for monitoring drainage with water separator of small ship}
본 발명은 선박의 유수분리기를 가진 배출 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유수 분리기용 발전기와, 유수 분리기와, 발전기와 유수분리기의 작동 상태를 실시간으로 추적하는 모니터링 모듈의 구조를 개선한 기술에 관한 것이다.
일반적으로 선박에는 유수를 분리하기 위한 유수 분리기가 장착된다.
최근 빈번한 해양사고로 인하여 선박에서 기름이 유출되어 바다를 오염시키고 있는 바, 이러한 유수 분리기가 더욱 중요해지고 있다.
유수 분리기는 선체 하부에 모아지는 해수와 유류의 혼합물을 해수와 기름으로 분리시켜 처리된 청정 해수를 바다로 되돌려 보내는 장치로 100톤 미만의 소형 선박의 경우는 기름오염방지설비 구비가 법제화 되어 있지 않아 선저폐수를 수거 후 육상에 지정된 곳으로 폐기해야 한다.
현재 선박용 유수분리기는 100톤 이상의 선박에 사용되는 중용량 이상의 모델로서 처리용량을 늘리기 위하여 평행판방식과 같이 다수의 유수분리벽을 평행 또는 약간 경사되게 위치시킨 후 오수를 일직선으로 통과시키며, 기름이 포함된 오수를 유수분리실의 특정 높이까지만 채우고 중력분리 또는 부상분리 등의 방법을 사용하여 기름과 해수를 분리하는 방법을 사용하였다.
그러나, 종래의 유수 분리기는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 유수 분리기는 선박의 자체 발전 시스템으로부터 전원을 공급받아 구동되는 구조이므로 선박이 조업 등으로 정지하는 경우에는 선박 본체의 발전 시스템을 가동시켜서 전원을 생성하여야 하는 문제점이 있다.
둘째, 유수 분리기의 필터 구조가 단순 필터구조이므로 기름과 해수를 분리하는 것에 한계가 있는 문제점이 있다.
셋째, 유수분리 방법상 소형선박에 적용하기 위해 유수분리장치의 소형화가 어렵다.
특허출원 제10-2003-0011252호(소형 선박용 유수분리장치)
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 소형선박에 적용할 수 있도록 유수분리장치 소형화가 가능하며, 선박이 항해중이거나 정지중에도 발전 시스템이 작동가능하여 유수 분리를 효과적으로 진행할 수 있는 선박용 유수분리기를 가진 배출 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 유수 분리기의 필터 조립체 구조를 원심 분리가 가능한 구조로 개선함으로써 유수 분리를 효율적으로 진행할 수 있는 선박용 유수분리기를 가진 배출 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박용 유수 분리기를 가진 배출 모니터링 시스템은,
선박에 구비되어 전기를 생성하는 유수 분리기용 발전부(2)와;
발전부(2)로부터 전원이 공급되는 경우 유수 분리를 실시하는 유수 분리기(5)와;
발전부(2)와 유수분리기(5)의 작동 상태를 실시간으로 추적하는 모니터링 모듈(7)을 포함하며,
유수 분리기용 발전부(2)는, 선박에 배치되는 발전기(3)와; 발전기(3)의 회전축(17)에 연결되어 사방으로 회전가능한 기어방식의 조인트(Joint;13)와; 발전기(3)의 회전축(17)과 조인트(13)의 사이에 회전가능하게 배치된 베어링(15)과; 조인트(13)에 연결되어 외부로 돌출되는 프로펠러 축(11)과; 프로펠러 축(11)의 단부에 장착되어 해류에 의하여 회전함으로써 회전력을 발생시키는 프로펠러(9)를 포함한다.
상기한 본 발명의 실시예에 따른 선박용 유수 분리기를 가진 모니터링 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 유수 분리기에 전원을 공급하는 발전기의 구조를 개선하여 프로펠러가 해류의 방향에 대응하여 사방으로 방향을 전환함으로써 해류의 방향에 관계없이 해류가 형성되는 경우에는 발전기를 구동시켜서 유수 분리기를 항상 작동시킬 수 있는 효과가 있다.
둘째, 유수 분리기의 필터 조립체의 구조를 개선하여 제 1 및 제 2오일필터의 이중 필터로 구성하고, 가이드를 배치하여 유수를 나선형으로 유도하여 선회류를 형성함으로써 유수를 보다 효과적으로 분리할 수 있다.
셋째, 모니터링 모듈에 의하여 유수 분리기용 발전기와 유수 분리기의 작동상태를 실시간으로 감지함으로써 원격지에서도 작동 상태를 파악할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 유수분리기를 가진 모니터링 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 유수 분리기의 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 유수 분리기의 프로펠러가 해류에 따라 방향을 전환한 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 유수 분리기의 필터 조립체의 내부 구조를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 필터 조립체의 흡입 가이드 부재의 구조를 보여주는 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 모니터링 모듈을 이용하여 원격제어를 하는 구조를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 유수분리기를 가진 배출 모니터링 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 선박용 유수 분리기 및 배출 모니터링 시스템(1;이하, 시스템)은 선박에 구비되어 전기를 생성하는 유수 분리기용 발전부(2)와; 발전부(2)로부터 전원이 공급되는 경우 유수 분리를 실시하는 유수 분리기(5)와; 발전부(2)와 유수분리기(5)의 작동 상태를 실시간으로 추적하는 모니터링 모듈(7)을 포함한다.
이러한 구조를 갖는 시스템에 있어서,
유수 분리기용 발전부(2)는 해류의 영향을 받지 않고 발전이 가능한 구조를 갖는다.
즉, 유수 분리기용 발전부(2)는 선박에 배치되는 발전기(3)와; 발전기(3)의 회전축(17)에 연결되어 사방으로 회전가능한 기어방식의 조인트(Joint;13)와; 발전기(3)의 회전축(17)과 조인트(13)의 사이에 회전가능하게 배치된 베어링(Bearing;15)과; 조인트(13)에 연결되어 외부로 돌출되는 프로펠러 축(Propellor shaft;11)과; 프로펠러 축(11)의 단부에 장착되어 해류에 의하여 회전함으로써 회전력을 발생시키는 프로펠러(Propeller;9)를 포함한다.
이러한 발전부(2)에 있어서,
발전기(3)에는 유수분리기(5)의 배터리(19)가 연결된다. 따라서, 발전기(3)에 의하여 생성된 전기는 배터리(19)에 인가되어 충전되며, 유수분리기(5)를 구동시킨다.
그리고, 발전기(3)의 회전축(17)의 단부에는 베어링(15)이 회전됨으로써 조인트(13)와 연결된다. 이때, 베어링(15)은 유니버셜 조인트와 같이 사방으로 동력 전달이 가능한 구조로서, 회전축(17)과 상부기어(23)를 연결한다. 따라서, 조인트(13)는 회전축(17)을 중심으로 해류의 흐름에 따라 사방으로 회전가능하다.
그리고, 조인트(13)는 외관을 형성하는 케이스(Case;14)와; 케이스(14)의 상하부에 각각 배치되어 서로 일정 간격 떨어지는 한 쌍의 종동기어(21,23)와; 한 쌍의 종동기어(21,23)의 사이에 치합되며 중심에는 프로펠러 축(11)이 연결되어 회전력을 한 쌍의 종동기어(21,23)에 전달하는 구동기어(24)를 포함한다.
이러한 구조를 갖는 조인트(13)에 있어서, 한 쌍의 종동기어(21,23)는 상측에 배치되는 상부기어(23)와, 하측에 배치되는 하부기어(21)로 구성되는 바, 상부기어(23)와 하부기어(21)는 축(16)에 의하여 서로 연결된다.
또한, 상부기어(23) 및 하부기어(21)는 케이스(14)의 내측에 회전 베어링(18)에 의하여 지지됨으로써 회전가능하다.
그리고, 구동기어(24)는 상부 및 하부기어(23,21)에 동시에 치합된 상태이다.
따라서, 프로펠러(9)의 회전에 의하여 구동기어(23)가 회전할 때 상부 및 하부기어(23,21)도 같이 회전하게 되고, 이 회전력은 회전축(17)을 통하여 발전기(3)로 전달됨으로써 발전기(3)를 구동시켜서 전기를 생성하게 된다.
그리고, 구동기어(25)의 중심에는 프로펠러 축(11)이 연결되고, 프로펠러 축(11)의 단부에는 프로펠러(9)가 장착된다.
따라서, 선박이 항해하거나 정지한 상태에서 해류가 형성되면, 이 해류에 의하여 프로펠러(9)가 회전하게 되고, 회전력은 상기한 바와 같이 조인트(13)를 통하여 발전기(3)로 전달된다.
이와 같이, 프로펠러(9)는 조인트(13)를 통하여 회전축(17)에 베어링(15)에 의하여 연결된 구조이므로 해류의 방향에 제약을 받지 않고, 해류가 형성된다면 프로펠러가 회전하게 되고, 이 회전력은 구동기어(24) 및 종동기어(21,23)를 통하여 회전축(17)에 전달되어 발전기(3)를 구동시킴으로서 발전하게 된다.
그리고, 발전기(3)에 의하여 생성된 전기는 유수 분리기(5)에 인가됨으로써 유수 분리를 실시할 수 있다.
이러한 유수 분리기(5)는 발전기(3)로부터 인가된 전기가 충전되는 배터리(Battery;19)와; 배터리(19)에 연결되어 유수를 가압하는 펌프(Pump;8)와; 가압된 유수를 기름과 해수로 분리하는 필터 조립체(Filter assembly;25)와; 필터 조립체(25)에 연결되며 유수의 농도를 측정하여 기준값 이상인 경우 유수의 배출을 차단하고 유로를 펌프(8)의 전단으로 전환하는 유수 검지기(26)와; 제어기(10)를 포함한다.
이러한 구조를 갖는 유수 분리기(5)에 있어서,
펌프(8)는 유수 공급관로상에 배치됨으로써 유수를 필터 조립체(25)로 펌핑하게 된다. 이러한 펌프(8)는 수분 감지센서(S)에 연결됨으로써 유수가 일정 수위 혹은 소정 위치에 도달하면 작동함으로써 유수를 펌핑(Pumping)하게 된다.
그리고, 필터 조립체(25)는 선회류에 의한 원심 분리에 의하여 유수를 분리하게 된다.
이러한 필터 조립체(25)는 유수의 유입구(29) 및 토출구(45)가 형성되는 하우징(Housing;27)과; 하우징(27)의 유입구(29)에 배치되어 유입되는 유수를 나선방향으로 유도하여 선회류를 형성하는 가이드부재(Guide member;30)와; 가이드부재(30)에 의하여 나선방향으로 흐르는 유수를 원심력에 의하여 1차적으로 분리하는 제 1오일필터(35)와; 제 1오일필터(35)의 상측에 배치되어 분리된 오일을 흡착하는 흡착재(41)와; 흡착재(41)의 상부를 밀폐시키는 필터 커버(39)와; 제 1오일필터(35)에 의하여 걸러진 유수를 2차적으로 분리하는 제 2오일필터(43)를 포함한다.
이러한 구조를 갖는 필터 조립체(25)에 있어서,
하우징(27)의 하부 중간에는 유입구(29)가 형성됨으로써 펌프(8)에 의하여 펌핑된 유수가 필터 조립체(25)의 내측으로 공급될 수 있다.
그리고, 가이드부재(30)는 유입된 유수를 나선형으로 유도하여 선회류를 형성한다.
이러한 가이드부재(30)는 중간에 유입홀(29)이 형성되어 유입구(29)와 연통함으로써 유수가 유입될 수 있다.
그리고, 가이드부재(30)의 유입홀(29) 주위에는 원주 방향을 따라 반원형상을 갖는 가이드(33)가 돌출 형성된다. 이러한 가이드(33)는 서로 마주 보도록 배치되어 일정 간격 떨어지는 한 쌍의 가이드(33)로 구성된다. 따라서, 유입홀(29)을 통하여 공급된 유수는 한 쌍의 가이드(33)의 내측에 충돌한 후 상승하게 되므로 나선형으로 선회류를 형성함으로써 점차 상승하게 된다.
이때, 선회류를 형성하는 유수가 제 1오일필터(35)에 도달하기 전에 하측에서 제 2오일필터(43)로 유출되는 것을 방지하기 위하여 차단판(31)이 배치된다.
이 차단판(31)은 가이드부재(30)의 외측 테두리를 따라 원주 방향으로 형성되며 일정 높이로 돌출 형성된다. 따라서, 유입홀(29)로부터 상승하면서 선회류를 형성하는 유수는 제 1오일필터(35)를 통과하고, 이 과정에서 기름과 해수가 분리될 수 있다.
이때, 상대적으로 무거운 해수는 원심력에 의하여 외측으로 밀리게 되고, 가벼운 오일은 내측에서 상승하게 된다.
따라서, 상승한 오일은 흡착재(41)에 의하여 흡착되어 제거되고, 나머지 유수는 제 1오일필터(35)를 통과하는 과정에서 1차적으로 분리될 수 있다.
그리고, 제 1오일필터(35)를 통과한 유수는 낙하하여 제 2오일필터(43)를 통과하면서 2차적으로 유수 분리가 이루어질 수 있다.
이와 같이 제 2오일필터(43)를 거쳐서 분리된 유수는 케이스(14)에 형성된 토출구(45)를 통하여 외부로 배출될 수 있다.
한편, 상기한 유수 분리기(5)의 상태는 모니터링 모듈(7)에 의하여 원격지에서도 실시간으로 파악될 수 있다.
이러한 모니터링 모듈(7)은 유수 검지기(26)와, 선박의 GPS 장치, 수분 감지센서(S)에 연결됨으로써 각 신호를 수신하여 원격지의 관리소에 전송한다.
따라서, 원격지에서도 스마트폰 등의 통신기기(44)를 통하여 해당 선박의 현재 위치, 유수 분리기 작동상태, 배출농도, 배출량 등을 실시간으로 파악할 수 있다.

Claims (7)

  1. 선박에 구비되어 전기를 생성하는 유수 분리기용 발전부(2)와;
    발전부(2)로부터 전원이 공급되는 경우 유수 분리를 실시하는 유수 분리기(5)와;
    발전부(2)와 유수분리기(5)의 작동 상태를 실시간으로 추적하는 모니터링 모듈(7)을 포함하며,
    유수 분리기용 발전부(2)는, 선박에 배치되는 발전기(3)와; 발전기(3)의 회전축(17)에 연결되며, 선박의 외부에 위치되는 것으로 사방으로 회전가능한 기어방식의 조인트(13)(Joint)와; 발전기(3)의 회전축(17)과 조인트(13)의 사이에 회전가능하게 배치된 베어링(15)과; 조인트(13)에 연결되어 외부로 돌출되는 프로펠러 축(11)과; 프로펠러 축(11)의 단부에 장착되어 해류에 의하여 회전함으로써 회전력을 발생시키는 프로펠러(9)를 포함하며,
    조인트(13)는 외관을 형성하는 케이스(14)와; 케이스(14)의 상하부에 각각 배치되어 서로 일정 간격 떨어지는 한 쌍의 종동기어(21,23)와; 한 쌍의 종동기어(21,23)의 사이에 치합되며 중심에는 프로펠러 축(11)이 연결되어 회전력을 한 쌍의 종동기어(21,23)에 전달하는 구동기어(24)를 포함하며,
    한 쌍의 종동기어(21,23)는 상측에 배치되는 상부기어(23)와; 하측에 배치되는 하부기어(21)와; 상부기어(23)와 하부기어(21)를 연결하는 축(16)과; 상부기어(23) 및 하부기어(21)를 케이스(14)의 내측에 회전가능하게 지지하는 베어링(18)을 포함하며,
    유수 분리기(5)는 발전기(3)로부터 인가된 전기가 충전되는 배터리(19)와; 배터리(19)에 연결되어 유수를 가압하는 펌프(8)와; 가압된 유수를 기름과 해수로 분리하는 필터 조립체(25)와; 필터 조립체(25)에 연결되며 유수의 농도를 측정하여 기준값 이상인 경우 유수의 배출을 차단하고 유로를 펌프(8)의 전단으로 전환하는 유수 검지기(26)와; 제어기(10)를 포함하고,
    필터 조립체(25)는 유수의 유입구(29) 및 토출구(45)가 형성되는 하우징(27)과; 하우징(27)의 유입구(29)에 배치되어 유입되는 유수를 나선방향으로 유도하여 선회류를 형성하는 가이드부재(30)와; 가이드부재(30)에 의하여 나선방향으로 흐르는 유수를 원심력에 의하여 1차적으로 분리하는 제 1오일필터(35)와; 제 1오일필터(35)의 상측에 배치되어 분리된 오일을 흡착하는 흡착재(41)와; 흡착재(41)의 상부를 밀폐시키는 필터 커버(39)와; 제 1오일필터(35)에 의하여 걸러진 유수를 2차적으로 분리하는 제 2오일필터(43)를 포함하는 선박용 유수 분리기를 가진 배출 모니터링 시스템.
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  6. 제 1항에 있어서,
    가이드부재(30)는 유입홀(29) 주위에 원주 방향을 따라 반원형상을 갖으며, 서로 마주 보도록 배치되어 일정 간격 떨어지는 한 쌍의 가이드(33)를 포함하는 선박용 유수 분리기를 가진 배출 모니터링 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    가이드부재(30)의 외측 테두리를 따라 원주 방향으로 형성되며 일정 높이로 돌출 형성되는 차단판(31)을 포함하며,
    이 차단판(31)은 선회류를 형성하는 유수가 제 1오일필터(35)에 도달하기 전에 하측에서 제 2오일필터(43)로 유출되는 것을 방지하는 선박용 유수 분리기를 가진 배출 모니터링 시스템.
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