KR102597292B1 - 스마트십의 밸러스팅 제어 방법 - Google Patents

스마트십의 밸러스팅 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 선박평형수가 저장되는 밸러스트 탱크와, 해수를 취수하여 밸러스트 탱크에 저장하거나 밸러스트 탱크로부터 선박평형수를 배출하는 밸러스팅 장치와, 원격의 관제서버와 위성통신하는 통신수단을 구비하는 스마트십(smart ship)에서 수행되는 밸러스팅 제어 방법을 제공한다. 상기 방법은: 관제서버에 위성통신하여 목적지의 해수의 수질 정보를 요청하여 획득하는 단계; 목적지의 수질 정보가 밸러스팅 기준값에 부합하지 않는 경우, 목적지로 이동하기 전에 목적지의 주변 지점에서 저장중인 선박평형수의 적어도 일부를 교환하는 단계를 포함한다.

Description

스마트십의 밸러스팅 제어 방법{METHOD FOR BALLASTING OF SMART SHIP}
본 발명은, 스마트십의 밸러스팅 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 선박평형수 내 생물 사멸 처리를 위한 선박평형수 처리 장치를 효율적으로 운용할 수 있도록 최적의 수질의 선박평형수를 미리 밸러스팅하도록 하는 방법에 관한 것이다.
기존의 선박은 하역 장소에서 해수 또는 담수를 취수하여 선박평형수(또는, 밸러스트 수)로서 저장할 때, 해당 지점의 수질에 관계없이 밸러스팅 운전하고 있다. 하지만, 선박평형수를 취수하여 저장하기 전에는, 선박평형수 처리 장치를 통과시켜, 해수에 포함된 미생물을 포함하는 생물들을 사멸시키고 있다.
한편, 선박평형수 처리 장치는, 스트레이너에 의한 물리적 거름 방식, 전기 분해 방식, UV 방식 등 다양한 방식으로 구현될 수 있는데, 이러한 처리 방식에 따라 취수하는 해수의 각종 특성에 따라 처리 효율, 에너지 소모, 고장 발생 및 장치 수명 등에 영향을 받을 수 있다.
전기분해 방식의 경우, 담수 지역에서 밸러스팅 할 경우, 해수 지역보다 전기 소모량이 크다. 또한, 염도(Salinity)가 일정 수준 미만이면 장비 가동이 중단될 수 있다.
UV 방식의 경우, 탁도(Turbidity)가 높은 지역에서 밸러스팅 할 경우, 맑은 수질보다 전기 소모량이 크다. 특히, UV 조사의 세기(Intensity) 측정이 일정 수준 미만이면 장비 가동이 중단될 수 있다. 또한, 필터가 막히거나 고장이 발생할 수 있다.
예를 들어, 밸러스팅 하고자 하는 지점의 주변에서 비가 많이 온 직후에는, 해수의 염도가 현저히 내려가게 된다. 또한, 태풍, 홍수 등이 발생한 경우에는 해수의 탁도가 현저히 올라가게 된다. 이처럼, 계절, 날씨에 따라 탁도, 염도와 같은 수질의 주요 인자가 변동될 수 있다.
한편, 종래의 운영 방식으로는 하역 장소에서 실제로 밸러스팅을 하기 전까지는, 해당 지점의 수질을 파악하기 어려웠다. 따라서, 밸러스팅 운전을 효율적으로 수행할 수 없었다.
등록특허 제10-2109556호(2020.05.06.) 등록특허 제10-2037554호(2019.10.22.)
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은, 취수할 해수의 수질이 최적인 지점에서 선박평형수의 적어도 일부를 추가 취수하거나 교환함으로써, 선박평형수 처리 장치의 처리 효율을 최적화하고자 한다.
선박의 밸러스트 탱크는, 선박평형수를 덜 채우거나 더 채울 수 있는 일정 수준의 마진을 갖는다. 특히, APT(After Peak Tank)의 경우에는, 이러한 마진이 충분히 크기 때문에, 적재량에 따라서는, 선박평형수를 완전히 비우거나 가득 채울 수 있다. 따라서, 하역 장소의 수질을 미리 파악하고, 해당 지점의 수질이 선박평형수 처리 장치의 운전에 불리한 상태인 경우, 하역 장소에 도착하기 전에 미리 밸러스팅을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 스마트십은, 선박의 운영 데이터를 위성 통신 등을 통해 데이터 센터와 같은 원격관제서버에 전송할 수 있다. 전송하는 데이터에는 취수되는 해수 또는 배출되는 선박평형수의 다양한 종류의 수질 정보가 포함될 수 있다.
전기분해 방식 선박평형수 처리 장치를 적용한 스마트십의 경우, 수질 항목 중 염도(Salinity)의 측정값을 전송할 수 있다. 염도는 전기전도도로부터 환산될 수 있으므로, 염도(Salinity)와 전기전도도(Conductivity)는 서로 동일한 개념으로 볼 수 있다. UV 방식 선박평형수 처리 장치의 경우, 수질 항목 중 탁도(Turbidity)의 측정값을 전송할 수 있다.
A 항구에서 B 선박이 밸러스팅 운전을 할 경우, 선박평형수 처리 장치가 가동되며, 이때 수질이 측정된다. B 선박은 수질 정보가 포함된 선박평형수 처리 장치 운영 데이터를 원격관제서버에 전송한다.
마찬가지로, 다른 선박들도 A 항구에서 또는 A 항구 근처의 항로 중에서 밸러스팅 운전을 할 경우, 해당 지점의 수질을 측정하여 원격관제서버에 전송하게 된다.
이에 의해, 원격관제서버는 다양한 선박들로부터 전송된 다양한 지점의 수질 정보를 유지할 수 있다.
이후, 만일, C 선박이 자신의 위치를 원격관제서버에 전송하면, 원격관제서버에서는 C 선박에게 C 선박의 현재 위치에서 목적지 항구(A 항구)까지의 항로 주변의 지점별 수질 정보를 전송할 수 있다. 이 지점별 수질 정보는 다른 선박들이 밸러스팅 운전을 수행하였던 지점들에서 측정되어 전송된 정보이다. 항로 주변이라 함은, 항로로부터 또는 목적지로부터 200해리 이내인 것이 바람직하다. 물론, 더 먼 거리를 설정하는 것도 무방하다.
C 선박은 전달받은 A 항구의 수질이 선박 평형수 처리 장치에 불리한 조건이면, 수신받은 항로 주변의 여러 지점들의 수질 정보를 분석하여, 보다 나은 조건의 수질인 지점을 선택하고, A 항구에 도착하기 전에 선택된 지점에서 밸러스팅을 수행할 수 있다.
이때, 밸러스팅 지점을 선택하는 조건은, 선박평형수 처리 장치가 가장 고효율을 낼 수 있는 조건의 지점이 될 수 있는데, 해당 조건은 선박평형수 처리 장치의 방식별로 서로 다를 수 있다.
UV 방식인 경우, 탁도를 분석하여 최소 운전조건(해당 지점의 탁도 < 밸러스팅 탁도 임계값)을 충족하는 지역을 1차로 선별하며, 선별된 지역 중 가장 탁도가 낮은 지점을 밸러스팅 지점으로 선택할 수 있다.
전기분해 방식인 경우, 염도를 분석하여 최소 운전조건(해당 지점의 염도 < 밸러스팅 염도 임계값)을 충족하는 지역을 1차로 선별하며, 선별된 지역 중 가장 염도가 높은 지점을 선택할 수 있다.
한편, 오히려, A 항구의 수질이 선박평형수 처리 장치에 유리한 조건일 경우에는, A 항구에 도착하기 전에 디-밸러스팅을 수행하여, 목적지에서 다시 밸러스트 탱크에 선박평형수를 채울 수도 있다.
이러한 방법으로, 수질이 불리한 항구에서 밸러스팅을 수행하는 것을 최소화 할 수 있으며, 선박평형수 처리 장치 운영에 에너지 소모를 최소화 할 수 있을뿐 아니라, 선박평형수 처리 장치 장비의 부하를 줄이고, 고장 요인을 방지하여 장비의 유지보수 주기 및 수명을 연장할 수 있게 된다.
선박이 항구에서 또는 항로 주변에서 밸러스팅 운전하며 수집하는 데이터는 항구의 계절, 날씨에 따른 수질 정보로서 활용될 수 있다.
이와 같은, 본 발명은, 일 실시예에 있어서, 선박평형수가 저장되는 밸러스트 탱크와, 해수를 취수하여 상기 밸러스트 탱크에 저장하거나 상기 밸러스트 탱크로부터 선박평형수를 배출하는 밸러스팅 장치와, 원격의 관제서버와 위성통신하는 통신수단을 구비하는 스마트십(smart ship)에서 수행되는 밸러스팅 제어 방법으로서: 상기 관제서버에 위성통신하여 목적지의 해수의 수질 정보를 요청하여 획득하는 단계; 상기 목적지의 수질 정보가 밸러스팅 기준값에 부합하지 않는 경우, 상기 목적지로 이동하기 전에 상기 목적지의 주변 임의 지점에서 저장중인 선박평형수의 적어도 일부를 교환하는 단계;를 포함하는 스마트십의 밸러스팅 제어 방법을 제시한다.
여기서, 상기 선박평형수의 적어도 일부를 교환하는 단계는: 상기 관제서버에 상기 목적지의 주변 지점에 대한 해수의 수질 정보를 요청하여 획득하는 것; 획득한 상기 목적지의 주변 지점의 해수의 수질 정보가 상기 밸러스팅 기준값에 부합하는 경우, 상기 목적지로 이동하기 전에 상기 주변 지점에서 저장중인 선박평형수의 적어도 일부를 교환하는 것을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 스마트십은, 취수하는 해수의 수질을 측정하기 위한 수질 측정 수단을 더 포함하고, 소정의 지점에서 선박평형수를 교환하는 경우, 해당 지점에서 상기 수질 측정 수단에 의해 측정된 수질 정보를 상기 관제서버에 전송하는 것을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 수질 정보는, 해수의 염도 (salinity), 전기전도도 (conductivity), 탁도 (turbidity) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
더욱, 상기 관제서버는, 상기 스마트십이 상기 목적지 또는 상기 목적지 주변 지점의 해수의 수질 정보를 요청하는 경우, 해당 요청 시점과 동일한 날짜 또는 동일한 계절 또는 동일한 날씨에 해당하는 시점에 수집된 정보를 제공하거나, 또는, 해당 요청 시점으로부터 최근에 수집된 정보를 제공하거나, 또는, 상기 스마트십의 상기 목적지에 이르는 미리설정된 항로로부터 소정 범위에 포함되는 지점들에서 측정된 정보를 제공하할 수 있다.
또한, 상기 선박평형수의 적어도 일부를 교환하는 것은, 상기 밸러스트 탱크의 추가 저장가능한 마진만큼 추가로 취수하여 저장하는 것을 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 구성을 포함하는 본 발명에 따르면, 선박평형수 처리 장치의 운전에 유리한 지역을 선택하여 운전하게 되므로, 에너지를 절감하여 운전할 수 있게 된다. 선박평형수 처리 장치 운전 기록을 원격관제서버에 전송하여 저장하고 분석하고, 추후 자선박 또는 타선박의 운전시 활용할 수 있게 된다. 항구의 수질 정보를 획득하고 분석함으로써, 환경 상태의 관리에 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 선박의 밸러스팅 제어 방법의 개념을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 선박의 밸러스팅 제어 방법의 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스마트십의 밸러스팅 제어 방법의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 본 발명의 각 구성 요소를 지칭하는 용어들은 그 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.
본 발명에서, 선박평형수로서 취수되는 물을 해수로 통칭하여 기재하고 설명하였지만, 상기 해수는 바닷물만을 의미하는 것이 아니라, 담수 또한 포함하는 의미로서 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 선박의 밸러스팅 제어 방법의 개념을 설명하는 도면이다. 본 발명에서의 모든 선박들은, 선박평형수가 저장되는 밸러스트 탱크와, 해수를 취수하여 상기 밸러스트 탱크에 저장하거나 상기 밸러스트 탱크로부터 선박평형수를 배출하는 밸러스팅 장치와, 원격의 관제서버와 위성통신하는 통신수단을 구비할 수 있다.
선박 C는 지점 A, 지점 B, 및 지점 C를 지나 항구 A로 항해하고자 설정되어 있다. 이때, 선박 C는 현재 자신의 위치를 위성통신을 통해서 데이터 지원 센서(즉, 관제서버)로 전송한다.
그러면, 관제센터는, 앞서 선박 B 또는 다른 선박들이 유사한 항로를 항해하면서 지점 A, 지점 B, 지점 C에서 밸러스팅하면서 측정하여 전송함으로써 유지하고 있던, 지점 A, 지점 B, 지점 C의 수질 정보들을 선박 C에 전송할 수 있다.
선박 C는, 획득한 각 지점의 수질 정보들을 분석하여, 자신의 밸러스팅 조건에 부합하는 적어도 한 지점을 선택하고, 선택된 지점에서 밸러스팅을 미리 수행할 수 있다.
여기서, 각 선박들이 전송하는 수질 정보로는, 염도 또는 전기전도도, 탁도, 수온, pH 등이 포함될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 선박의 밸러스팅 제어 방법의 흐름도이다.
제어 방법을 요약하면, 원격관제서버가 선박의 위치를 수신하고, 수질측정 장치가 포함된 선박평형수 처리 장치의 실시간 운전 기록을 수신하고, 전송받은 운전 기록을 바탕으로 해당 지역의 수질을 평가하여 해당 지역과 근거리에 있는 선박에 수질 정보를 제공할 수 있다. 전기분해 방식의 선박인 경우에는 염도를 측정하여 수질 정보를 전송할 수 있을 것이며, UV 방식의 선박인 경우에는 탁도를 측정하여 수질 정보를 전송할 수 있을 것이다.
선박평형수 처리 장치가 설치된 선박이 원격관제서버에 자신의 위치를 전송하면, 원격관제서버는 목적지 항구 및 주변 지점들(예를 들면, 항구 또는 항로로부터 200해리 이내의 지점들)의 수질 정보(염도(Salinity), 탁도(Turbidity), 수온, pH 중 하나 이상을 포함할 수 있음)를 제공하고, 선박은 수질 정보를 분석하여 최적의 지점에서 밸러스팅 또는 디-밸러스팅을 수행하게 된다.
구체적으로, 도면을 통해 설명하면, 먼저, 임의의 선박들 또는 스마트십은, 자신의 항로를 항행하면서, 임의의 지점에서 또는 목적지 항구에서 또는 목적지 주변의 임의의 지점에서, 임의로 해수의 수질을 측정하거나, 밸러스팅 또는 디-밸러스팅을 수행하면서 해수의 수질을 측정할 수 있다. 그리고 측정된 수질 정보를 위성통신을 통해서 원격의 관제서버로 전송할 수 있다(S11).
관제서버는, 각 선박으로부터 수신되는 수질 정보를 저장하여 유지하고(S12), 이후에 임의의 선박의 요청에 따라, 요청한 선박의 위치 또는 목적지 또는 목적지까지의 항로 주변의 복수의 지점들에 대한 수질 정보를 제공해 줄 수 있다.
즉, 임의의 선박이 현재의 자신의 위치, 목적지, 목적지까지의 항로 등을 나타내는 정보를 관제서버로 전송할 수 있다(S21).
관제서버는, 해당 선박에게, 현재의 위치, 현재 위치 주변, 목적지 및 목적지 주변, 목적지까지의 항로 및 그 주변의 복수의 지점들에 대한 수질 정보를 제공한다(S22).
선박은, 제공된 정보를 분석하여, 목적지의 수질이 밸러스팅 효율을 저하시키지 않는 조건 또는 최저 운전 조건, 즉, 선박평형수 처리 장치의 운전 효율을 저하시키지 않는 조건 또는 최저 운전 조건에 부합하는지 검토한다. 만일, 조건에 부합한다면, 선박은 목적지까지 항행한 후 목적지에서 화물을 하역하면서 밸러스팅을 수행할 수 있다. 만일, 목적지의 수질이 상기 조건에 부합하지 않는다면, 항로 주변의 지점들에 대한 수질 정보를 검사하여, 최적의 수질인 지점을 선택할 수 있다(S23). 선박은 선택된 지점에서 미리 밸러스팅 또는 디밸러스팅을 수행함으로써, 목적지의 해수를 이용하여 밸러스팅을 수행하지 않도록 한다(S24).

Claims (6)

  1. 선박평형수가 저장되는 밸러스트 탱크와, 해수를 취수하여 상기 밸러스트 탱크에 저장하거나 상기 밸러스트 탱크로부터 선박평형수를 배출하는 밸러스팅 장치와, 원격의 관제서버와 위성통신하는 통신수단을 구비하는 스마트십(smart ship)에서 수행되는 밸러스팅 제어 방법으로서:
    상기 관제서버에 위성통신하여 목적지의 해수의 수질 정보를 요청하여 획득하는 단계;
    상기 목적지의 수질 정보가 상기 스마트십의 자신의 밸러스팅 기준값에 부합하지 않는 경우, 상기 관제서버에 상기 목적지의 주변 지점에 대한 해수의 수질 정보를 요청하여 획득하는 것; 및
    획득한 상기 목적지의 주변 지점의 해수의 수질 정보가 상기 밸러스팅 기준값에 부합하는 경우, 상기 목적지로 이동하기 전에 상기 주변 지점에서, 상기 밸러스트 탱크의 추가 저장가능한 마진만큼 선박평형수를 추가로 취수하여 저장하는 단계;를 포함하는, 스마트십의 밸러스팅 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스마트십은, 취수하는 해수의 수질을 측정하기 위한 수질 측정 수단을 더 포함하고,
    상기 주변 지점에서 선박평형수를 추가로 취수하는 경우, 상기 주변 지점에서 상기 수질 측정 수단에 의해 측정된 수질 정보를 상기 관제서버에 전송하는 것을 특징으로 하는, 스마트십의 밸러스팅 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수질 정보는, 해수의 염도(salinity), 전기전도도(conductivity), 탁도(turbidity) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 스마트십의 밸러스팅 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 관제서버는, 상기 스마트십이 상기 목적지 또는 상기 목적지의 주변 지점의 해수의 수질 정보를 요청하는 경우, 해당 요청 시점과 동일한 날짜 또는 동일한 계절 또는 동일한 날씨에 해당하는 시점에 수집된 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는, 스마트십의 밸러스팅 제어 방법.
  6. 삭제
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