KR20030069175A - 밸러스트 워터의 유기물 조절 방법, 장치 및 조성물 - Google Patents

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Abstract

밸러스트 워터 처리 시스템(10)의 장치 및 방법이 개시된다. 밸러스트 워터 처리 시스템(10)은 제어 시스템(30) 및 밸러스트 탱크 시스템(60)을 포함한다. 제어시스템(30)은 밸러스트 탱크 시스템(60)에서 항균제의 농도를 제어한다. 또한, 밸러스트 워터 처리 시스템(10)은 선박(9)에 구현될 수 있다. 밸러스트 워터 처리 시스템(10)은 제어 시스템(30), 항균제 생성 시스템(20) 및 밸러스트 탱크 시스템(60)을 포함한다. 제어 시스템(30)은 항균제 생성 시스템(20)으로부터 밸러스트 탱크 시스템(60)으로 공급되는 항균제의 양을 제어함에 의해 밸러스트 탱크 시스템(60)에서 항균제의 농도를 제어할 수 있다. 대표적인 방법은 밸러스트 워터를 제공하는 단계와 밸러스트 워터를 이산화염소로 처리하는 단계를 포함한다.

Description

밸러스트 워터의 유기물 조절 방법, 장치 및 조성물{METHOD, APPARATUS, AND COMPOSITIONS FOR CONTROLLING ORGANISMS IN BALLAST WATER}
매년 미합중국에서는 약 800,000,000톤의 밸러스트 워터를 수용하고 있다. 밸러스트 워터는 수중에 선박의 밸런스를 유지하기 위하여 밸러스트 탱크 시스템으로 물을 펌핑하는 선박의 조선 사업의 관습으로부터 발생한다. 선박의 하중(예를들어, 화물)은 선박 전체에 걸쳐 균등하게 분산되어 있지 않을 수 도 있기 때문에 선박은 밸런싱이 필요하다. 선박은 일단 균형이 맞추어지면 새로운 항구로 항해를 하여 선적/하역 후에는 선박의 균형을 잡아주기 위하여 요구되는 바와 같이 밸러스트 워터를 퍼낸다. 환원하면 선박은 어떤 하나의 항구로부터 밸러스트 워터를 전송하는 것이 필요하고 그후 다른 항구에서는 그 밸러스트 워터를 배출한다. 또한 밸러스트 워터는 자체 하역 캐리어, RO/RO 캐리어, 페리 및 예인선/바지 콤비네이션과 같은 해양 운전선으로부터 발생하게 된다. 밸러스트 워터 배출물은 연안 생태계 및 항구를 오염시키는 것으로 주지되어 있다. 이러한 오염은 병원균(pathogens), 미생물 종과 같은 미생물, 특히 V. 콜레라, E. Coli, 살모넬라(Salmonella) 종, 크리스토스포리디움(Crystosporidium) 종, A형 간염 바이러스, 엔테로바이러스(enterovirus) 등과 수생 유기물을 운반하는 밸러스트 워터로부터 발생된다.
1996년에 의회는 밸러스트 워터 배출물에 의한 비 토착 유기물의 확산을 저지하기 위하여 National Invasive Species Act(P. L. 104-332)를 통과시켰다. 이 법은 교통부장관이 상업용 선박의 밸러스트 워터를 통하여 미합중국 영해로 유기물의 확산과 도입을 방지하도록 국가적인 가이드라인을 정할 것을 요구하고 있다. 이 법은 작동 후에 미합중국 영해로 들어오는 선박들이 공해상에서 밸러스트 교환을 수행하는 것을 요구하는 가이드라인을 제정하고 있다. 이 방법에 있어서 선박은 공해상에서 밸러스트를 버리고 해수로 밸러스트 탱크를 채우게 된다. 그러나, 밸러스트 탱크를 비우는 것은 공해상에서 밸러스트 워터의 교환이 위험하고 때때로 기상 조건 때문에 불가능하게 만드는 불균형을 초래하게 된다. 더욱이 공해상 교환은 많은 선박들이 갖고 있지 않거나 또는 경제성이 없는 맨파워를 요구하고 있다.
선박의 밸러스트 워터를 처리하는 적합한 방법을 개발하기 위한 많은 시도가 제안되었으나, 이들 모두는 밸러스트 워터에서 발견된 다양한 종류의 유기물을 처리하는 데 효과적이지 못하였다. 또한 많은 제안된 항균제는 독성 부산물로 인하여 환경에 해로우며, 또한 고 처리비용이 소요된다. 특히 자외선 조사 기술이 시험적으로 사용되었으나 이 기술은 많은 유기물에 대하여 효과적이지 못하며 혼탁한 물에 효과적이지 않은 것으로 밝혀졌다. 자외선 조사에 부가한 오존 처리는 항균제로서 시험적으로 사용되었으나, 밸러스트 워터의 오존 처리는 복잡하고 매우 고가이다. 차아염소산염(hypochlorite)과 같은 다른 케미칼이 항균제로 사용되었으나, 차아염소산염은 위험한 유기염소 화합물을 형성하여 선박의 밸러스트 탱크를 부식시킨다.
많은 다른 항균제에 대한 다른 문제점은 부산물로서 브로메이트 이온(bromate ion)을 형성하는 것이다. 오존, 차아브롬소산(hypobromous acid) 및 과산화수소와 같은 많은 항균제는 높은 산화성 환원 가능성으로 인하여 브로메이트 이온을 생성한다. 브로메이트 이온은 사람에게 발암성 물질로 알려져 있으며 해양 동물에 강한 독성이 있다. 이는 이들 케미칼로 처리된 밸러스트 워터를 수용하는 수역에 대한 문제를 갖고 있다.
다른 항균제에 대한 다른 문제는 그들이 생물막(biofilm)을 처리하는 데 효과적이지 못하다는 것이다. 이것은 생물막이 벌크형 밸러스트 워터에서 발견된 모든 박테리아에 대하여 500-500,000 박테리아가 그것의 표면에 부착될 수 있기 때문에 중요하다. 이와 관련하여 생물막은 많은 목표 유기물을 포함하며 따라서, 생물막에 살고 있는 목표 유기물을 죽이도록 처리될 필요가 있다.
따라서, 밸러스트 워터의 처리와 방출과 관련된 문제를 해결하도록 지금까지 주소불명의 필요성이 산업계에 존재하고 있다.
본 발명은 전체적으로 밸러스트 워터를 처리하는 것에 관한 것으로, 특히 항균제(biocide)를 사용하여 유기물로 오염된 밸러스트 워터를 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 다음의 도면을 참고하여 더 잘 설명될 수 있다. 도면에서 부품들은 본 발명의 원리를 명확하게 설명하도록 놓여지는 대신에 축적, 강조될 필요는 없다. 더욱이, 도면에서 유사한 부재번호는 다른 도면에서 대응하는 부품을 지시한다.
도 1a 내지 도 1c는 이산화염소를 다른 제안된 항균제와 비교하는 표 1 내지 표 3을 나타낸다.
도 2a는 밸러스트 워터 처리 시스템을 포함하는 선박의 바람직한 실시예를보여주는 개략도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 밸러스트 워터 처리 시스템의 바람직한 실시예를 보여주는 개략도이다.
도 2c는 도 2b에 도시된 밸러스트 워터 처리 시스템의 바람직한 실시예를 보여주는 흐름도이다.
도 2d는 도 2c에 도시된 밸러스트 워터 처리 시스템의 일 특징에 대한 바람직한 실시예를 보여주는 흐름도이다.
도 3은 도 2b에 도시된 워터 흡입 시스템에서 워터 플로우 시스템의 바람직한 실시예를 보여주는 개략도이다.
도 4는 도 2b에 도시된 항균제 생성 시스템의 바람직한 실시예를 보여주는 개략도이다.
도 5는 컴퓨터 시스템을 사용하여 도 2b에 도시된 구현된 밸러스트 워터 처리 시스템의 바람직한 실시예를 보여주는 개략도이다.
도 6은 도 2b 및 도 5에 도시된 항균제 생성 프로세스의 바람직한 실시예를 보여주는 흐름도이다.
도 7은 도 2b 및 도 5에 도시된 제어 시스템의 바람직한 실시예를 보여주는 흐름도이다.
도 8은 도 2b, 도 5 및 도 7에 도시된 항균제 생성 프로세스의 바람직한 실시예를 보여주는 흐름도이다.
도 9는 도 2b, 도 5에 도시된 유기물 제어 시스템의 바람직한 실시예를 보여주는 흐름도이다.
간단히 설명하면, 본 발명은 밸러스트 워터 처리 시스템을 제공한다. 밸러스트 워터 처리 시스템은 제어 시스템과 밸러스트 탱크 시스템을 구비하고 있다. 제어 시스템은 밸러스트 탱크 시스템에 항균제의 농도를 조절한다.
또한, 본 발명은 제어 시스템, 항균제 생성 시스템 및 밸러스트 탱크 시스템을 포함한다. 제어 시스템은 항균제 생성 시스템으로부터 항균제 탱크 시스템으로 공급되는 항균제의 양을 제어함에 의해 밸러스트 탱크 시스템에 항균제의 농도를 제어할 수 있다.
본 발명은 또한, 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하기 위한 방법을 포함한다. 바람직한 방법은 밸러스트 워터를 제공하며, 밸러스트 워터를 이산화염소로 처리하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 시스템, 방법, 특징 및 장점이 다음의 도면과 상세한 설명의 설명에 따라 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 모든 이러한 부가적인 시스템, 방법, 특징 및 장점들은 상세한 설명 내에 포함되며, 본 발명의 범위 내에 있으며, 첨부 도면에 의해 보호되어야 한다.
본 발명은 밸러스트 워터에서 항균제의 농도를 처리, 모니터링 및 제어하기 위한 방법, 장치 및 컴퓨터 시스템을 제공한다. 일반적으로 본 발명의 밸러스트 워터 처리 시스템은 항균제(예를들어, 이산화염소)를 사용하여 원하지 않으며 잠재적으로 해로운 유기물에 대한 밸러스트 워터를 처리한다. 밸러스트 워터 처리 시스템은 항균제로 밸러스트 워터를 처리하고, 항균제의 농도를 제어하여 밸러스트 워터에 존재하는 유기물을 제어한다.
밸러스트 워터 처리 시스템의 실시예는 그들이 유기물 및/또는 포자가 생물막 내에 존재할지라도 광범위하게 다양한 유기물 및 포자의 바이오-킬(bio-kill)을 수행할 수 있기 때문에 유리하다. 더욱이, 바람직한 항균제, 이산화염소는 (부산물로서) 해로운 브로메이트 이온을 생성하지 않거나 또는 밸러스트 탱크 시스템의 구조적인 본래 모습을 상하지 않게 하여야 한다. 따라서, 밸러스트 워터 처리 시스템은 밸러스트 워터를 처리하는데 사용되는 다른 항균제의 일부의 단점을 해결할 수 있게 된다.
더욱이, 밸러스트 워터 처리 시스템은 선박의 선상에 구현될 수 있거나 또는 선박에서 멀리 떨어진 위치에 구현될 수 있다. 또한, 밸러스트 워터 처리 시스템의 일부 특징은 선박의 선상에 구현되고, 밸러스트 워터 처리 시스템의 나머지 특징은 선박으로부터 멀리 떨어진 위치에 구현될 수 있다. 예를들어, 밸러스트 워터는 선박으로부터 처리될 처리설비로 펌핑될 수 있다.
밸러스트 워터에 존재하는 유기물을 처리하는 데 사용되는 항균제는 제한되지 않는 이산화염소를 포함한다. 도 1a 내지 도 1c는 밸러스트 워터를 처리하기 위해 제안된 이산화염소와 다른 항균제의 비교결과를 보여주는 표이다. 이들 표는 이산화염소가 많은 다른 제안된 항균제보다 월등하다는 장점을 보여준다. 이들 비교는 미생물에 대한 효능, 미생물 범위, 접촉시간, 효능을 발휘하는데 요구되는 농도, 효능을 발휘하는데 요구되는 pH, 그 내부에 미생물을 포함하는 생물막에 대한 효능, 부식성, 생물-퇴화도(bio-degradability), 비용, 다른 코멘트에 기초한 비교를 포함한다. 명확하게 이 표는 이산화염소가 각종 다른 제안된 항균제 보다 우수한 많은 장점을 보여주고 있다.
더욱이, 이산화염소는 환경 친화적이고 이산화염소의 분해물은 일반적으로 안전한 것(Generally Regarded As Safe: GRAS)이다. 이산화염소는 빠르게 활동을 하며 수자원의 살균에 효과적이다. 이산화염소는 도시의 수자원을 정화하기 위하여 수년 동안 사용되어 왔다. EPA는 음용수에 대한 살균제로서 이산화염소를 승인하였다. 이산화염소는 오염된 환경뿐 아니라 밸러스트 탱크의 해수와 같은 고 염분을 함유하는 물에 효과적이기 때문에 바람직하다. 이산화염소는 다양한 수생 유기물(하기에 설명됨)에 대하여 사용될 수 있는 효과적인 항균제이다. 유기물은 이산화염소에 대한 저항을 형성하지 않으므로 그 결과 대체 항균제에 대한 필요가 없다. 또한, 밸러스트 워터에 잔류하는 이산화염소는 아스코르빈산을 사용하거나 또는 다른 적당한 소멸처리에 의해 소멸될 수 있다.
이후에 사용되는 바와 같이 유기물은 예를들어, 플랑크톤, 식물성 플랑크톤,동물성 플랑크톤, 미생물 유기물, 유영동물 유기물, 물밑 유기물 등과 같은 시각적이며 잠재적 침입성 수생 종을 포함한다. 식물성 플랑크톤(예를들어, 뛰어난 표류 식물 생물 형태)은 조류, 규조류 및 편모충(dinoflagellates)의 우세 그룹과 같은 광합성 종 뿐 아니라 그들의 포낭 및 포자 단계를 포함한다. 동물성 플랑크톤은 요각류, 해파리 및 작은 새우에서 광범위한 대형 척추동물 및 대형 무척추동물 알 및 유충 단계에 걸친 모든 것을 포함하는 표류성 동물종을 포함한다. 공중 건강 관련된 병원성 박테리아를 포함하는 광범위한 미생물 형태가 더욱더 많이 있다.
유영동물 또는 물고기가 우세한 자유로이 수영하는 유기물은 또한 밸러스트 워터의 선적 동안 선상에 옮겨진다. 바닦 위에서 살아가는 물밑 유기물(예를들어, 표피 동물상(epifauna) 및 표피 식물상(epiflora)) 또는 해저 침전물의 표면 내에서 살아가는 물밑 유기물(예를들어, 게, 조개 및 기생충과 같은 내부 동물상(infauna))은 선박의 선체 바로 외측의 난류로 인하여 얕은 곳에서 밸러스트 워터의 선적이 이루어질 경우 또한 밸러스트 워터 흡입에 포함된다. 부양된 침전물 또한 많은 얕은 물 및 항구 설비 위치에서 밸러스트 워터 흡입의 중요 부분을 이룬다.
일단 광범위한 스펙트럼의 유기물 및 침전물이 선박의 밸러스트 탱크 시스템 내에 유지되는 경우, 생물막은 크게 미생물적으로 복잡한 대단위 인구를 개발하여 유지하는 것으로 알려져 있다. 밸러스트 워터의 각각의 교환이 이루어지면 밸러스트 워터 탱크의 내벽과 관련 파이프에서 자라는 선박의 고유한 생물막 공동체에 대한 영양분과 잠재적인 새로운 구성원을 제공하게 된다.
이산화염소는 포자-형성 유기물을 제어하기 위한 선택 케미칼이며, 이 유기물은 제어 및 식별이 가장 어려운 것이다. 또한, 이산화염소는 생물막을 처리하기 위한 효과적인 항균제이다. 더욱이, 이산화염소는 이산화염소 잔류물이 효과적으로 모니터링 되어 조절될 때 선박의 기본적인 금속재 또는 밸러스트 탱크를 라이닝하는 보호막에 손상을 주지 않는다.
이제 다시 도면을 참고하면, 도 2a는 밸러스트 워터 처리 시스템(10)을 포함하는 선박(9)을 보여주는 개략도이다. 밸러스트 워터 처리 시스템(10)을 구현할 수 있는 선박(9)은 배(ship)(인물 및 염수), 자기 하역 캐리어, RO/RO 캐리어, 페리, 예인선/바지선, 잠수함 등을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 밸러스트 탱크 시스템(60)은 선박(9)의 선상에 위치되어 있다. 밸러스트 탱크 시스템(60)은 밸러스트 탱크, 상호연결 튜브, 유입/유출 시스템 등을 포함한다.
도 2b는 밸러스트 워터 처리 시스템(10)의 실시예를 보여주는 개략도이다. 밸러스트 워터 처리 시스템(10)은 항균제 생성 시스템(20), 제어 시스템(30), 밸러스트 탱크 시스템(60), 항균제 생성 시스템(70), 워터 흡입 시스템(80) 및 처리된 밸러스트 워터 배출 시스템(90)을 포함한다.
이제 밸러스트 워터 처리 시스템(10)의 바람직한 실시예를 보여주는 도 2c의 흐름도를 참고하여 이루어진다. 이와 관련하여 흐름도의 각 블록은 특정 로직 기능을 구현하기 위한 모듈 세그먼트, 코드 부분 또는 로직 회로를 나타낸다. 또한 일부 다른 구현예에서 도 2c의 다양한 블록에 표시된 기능 또는 첨부된 흐름도의 임의의 다른 것은 표시된 순서와 다르게 발생할 수 있다는 점을 주목하여야 한다. 예를들어, 도 2c에서 연속적으로 표시된 2 블록은 사실은 실질적으로 동시에 실행될 수 잇다. 다른 실시예에서, 블록들은 때때로 포함된 기능성에 종속되어 역순으로 실행될 수 있다.
도 2c는 밸러스트 워터 처리 시스템(10)의 기능성의 일예를 보여주는 흐름도이다. 밸러스트 워터 처리 시스템(10)은 블록(102)에 표시된 바와 같이 워터 흡입 시스템(80)을 통하여 밸러스트 워터를 제공한다. 이와 관련하여 벌크 형태의 밸러스트 워터는 밸러스트 팅크 시스템(60)에 이송될 수 있으며, 반면에 밸러스트 워터의 일부는 항균제 분배 시스템(70) 및/또는 항균제 생성 시스템(20)으로 이송된다. 항균제 생성 시스템은 항균제를 생성하여 제공하며, 이 항균제는 블록(104)에 도시된 밸러스트 워터를 처리하기 위한 밸러스트 워터 처리 시스템(10)에서 사용된다. 항균제 생성 시스템(20)은 화학적인 저장 모듈을 포함할 수 있다. 화학적인 저장 모듈은 일 이상의 프리커서 화학 탱크, 항균제 생성기, 흡입 시스템 및 배출 시스템을 포함할 수 있다. 프리커서 화학 탱크, 항균제 생성기, 흡입 시스템 및 배출 시스템은 파이핑 및튜빙 기술을 사용하여 상호 연결될 수 있다. 항균제는 선박(9)의 선상에서 케미칼로부터 생성되거나 또는 선박(9)으로부터 떨어진 위치에서 생성될 수 있다.
그후 밸러스트 워터 처리 시스템(10)은 블록(106)에 도시된 바와 같이 밸러스트 워터를 항균제로 처리한다. 이와 관련하여, 항균제는 항균제 분배 시스템(70)을 통하여 밸러스트 탱크 시스템(60)으로 도입될 수 있다. 항균제 분배 시스템(70)은 밸러스트 탱크 시스템(60)으로 항균제의 수송이 가능하게 하는 파이프와 펌프등을 포함한다. 밸러스트 워터내의 유기물의 실질적인 바이오-킬이 완료된 후 처리된 밸러스트 워터는 처리된 밸러스트 워터 배출 시스템(90)을 사용하여 배출될 수 잇다.
도 2d는 도 2c에 도시된 바와 같이 밸러스트 워터를 항균제로 처리하는 기능의 예를 나타내는 흐름도이다. 이와 관련하여 제어 시스템(30)은 블록(108)로 표시된 바와 같이 밸러스트 탱크 시스템(60)의 항균제 농도를 제어할 수 있다. 제어 시스템(30)은 하기하는 바와 같이 모니터링 파라미터에 의해 항균제 농도를 제어하여 블록(110)에 도시된 바와 같이 일 이상의 측정장치를 사용하여 항균제의 농도 및/또는 유기물의 처리범위를 결정하는 데 이들 파라미터를 사용한다. 이와 관련하여 제어 시스템(30)은 밸러스트 탱크 시스템(60) 내에 유기물의 실질적인 바이오-킬을 성취하기 위하여 취해질 적당한 방법(예를들어, 항균제의 농도를 조정)을 결정하기 위한 파라미터를 처리할 수 있다.
위에서 지적한 바와 같이 해수 또는 민물 밸러스트 워터는 워터 흡입 시스템(80)을 통하여 밸러스트 탱크 시스템(60)으로 도입될 수 있다. 밸러스트 워터는 처리를 향상시키기 위하여 밸러스트 탱크 시스템(60)으로 입력되기 전에 필터(도시되지 않음)로 여과될 수 있다. 선택적인 필터 시스템으로 사이클론 분리 시스템(이에 제한되지 않음) 및 밸러스트 워터의 처리를 향상시키는 기능을 하는 임의의 다른 적당한 여과 시스템을 포함할 수 있다.
바람직한 실시예에서 워터 흡입 시스템(80)은 도 3에 도시된 바와 같은 밸러스트 탱크 시스템(60)으로 밸러스트 워터의 흐름을 측정할 수 있는 워터 플로우 프로세스(120)를 포함한다. 워터 플로우 프로세스(120)는 일 이상의 밸러스트 탱크 펌프(126)(예를들어, 메인 흡입 밸러스트 펌프)에 상호 연결된 한쌍의 압력 송신기(122,124)를 포함한다. 밸러스트 펌프(126)는 흡입 파이프(128)를 통하여 밸러스트 탱크 시스템(60)으로 밸로스트 워터가 흐르게(예를들어 펌핑 또는 플러딩) 할 수 있다. 압력 송신기(122,124)는 밸러스트 펌프(126)의 입력 및 출력 측에 위치되어 밸러스트 펌프(126)의 각 측에 대한 압력을 측정한다. 이 압력은 밸러스트 탱크 시스템(60)으로 밸러스트 워터의 흐름속도와 상관될 수 있다. 그후 밸러스트 워터의 흐름은 밸러스트 워터에서의 잔류 이산화염소의 미리 설정된 농도(예를들어 약 0.1 내지 약 10ppm)를 달성하기 위하여 밸러스트 워터(도 4에서 논의됨)에 첨가될 이산화염소의 유효 양을 결정하는 데 사용될 수 있다.
도 4는 도 2b에 도시된 바와 같은 항균제 생성 시스템(20)의 모듈 예를 보여주는 개략도이다. 이 실시예에서 항균제 생성 시스템(20)은 케미칼 저장 모듈(191), 흡입 시스템(192), 선구물질(precursor) 케미컬 탱크(194,196), 항균제 생성기(198) 및 배출 시스템(200)을 포함한다. 케미칼 저장 모듈(191)은 방화 및/또는 방수 재료로 만들어질 수 있다. 선구물질 케미칼 탱크(192,194) 및 항균제 생성기(198)는 각 종 케미칼을 저장할 수 있는 재료(예를들어, 플라스틱, 스틸 등)로 구성될 수 있다. 또한, 항균제 생성기(198)는 생성된 항균제를 혼합 및/또는 저장한다.
상기한 바와 같이 상호 연결 파이프는 흡입 시스템(192)을 선구물질 케미칼 탱크(194,196)에 연결한다. 흡입 시스템(192)은 워터 흡입 시스템(80) 및/또는 항균제 분배 시스템(70)에 상호 연결된다. 흡입 시스템(192)을 통하여 흐르는 운동 워터는 선구물질 케미칼이 항균제 생성기(198)로 흐르도록 만들며, 항균제 생성기에서 선구물질 케미칼은 항균제를 형성하도록 반응이 일어난다. 그 후 항균제는 배출 시스템(200)을 통하여 항균제 생성 시스템(20)에 저장되거나 또는 이로부터 이송될 수 있다. 배출 시스템(200)은 항균제 분배 시스템(70)에 상호 연결되거나 또는 밸러스트 탱크 시스템(60)에 직접 연결된다.
항균제 생성 시스템(20)의 하나의 실시예에서는 선구물질 케미칼 탱크(194,196)에 상호 연결되는 진공(예를들어, 벤튜리 스타일 진공 시스템을 사용하여 발생됨)을 이용한다. 벤튜리(Venturi) 스타일 진공 시스템은 2개의 선구물질 케미칼 탱크(194,196)로부터 항균제 생성기(198)로 필요한 케미칼을 끌어당기기에 충분한 진공을 발생할 수 있다. 항균제 생성기(198)에서는 선구물질 케미칼이 항균제를 형성하도록 반응된다. 그 후 항균제는 미래 사용을 위해 저장된다. 선구물질 케미칼 각각의 흐름은 적합한 반응 효율을 보장하도록 항균제 생성 시스템(20)에 의해 제어되는 플로우 시스템(도시되지 않음)에 의해 제어될 수 있다. 더욱이 흐름은 수동 시스템 또는 다른 적합한 플로우 시스템을 사용하여 제어될 수 있다. 예를들어, 전통적인 진공 또는 펌프 시스템은 벤튜리 스타일 진공 시스템 대신에 사용될 수 있다.
항균제는 선박(9)의 선상에서 생성되거나 또는 원격지에서 발생될 수 있다. 특히, 만약 항균제가 이산화염소인 경우 이산화염소는 장시간 동안 안정하지 못하기 때문에 열화가 일어나기 전에 생성된 후 사용되어야 한다. 항균제가 선박(9)의선상에서 생성되는 경우 항균제를 생산하기 위하여 항균제 생성 시스템(20)에서는 적당한 케미칼의 반응이 일어난다. 이와 반대로 항균제가 선박(9)으로부터 원격지에서 생성될 때 항균제는 항균제 분배 시스템(70)에 이송되거나 또는 밸러스트 탱크 시스템(60)으로 직접 이송된다.
예를들어, 항균제는 제1선박(9)에 근접된 제2선박에서 생성될 수 있으며 항균제는 전송선 또는 저장 탱크를 통하여 제1선박(9)으로 수송된다. 다른 예는 육지에서 항균제를 생성한 후 전송선 또는 저장 탱크를 통하여 선박(9)으로 항균제를 수송하는 단계를 포함한다.
상기한 바와 같이 바람직한 항균제는 이산화염소이다. 항균제 생성 시스템(20)에서 이산화염소를 생성하는 데 사용될 수 있는 많은 케미칼 프로세스가 있다. 이산화염소를 발생하기 위한 이들 상이한 기술 각각은 선박(9)의 선상 또는 선박(9)으로부터 원격지에서 수행될 수 있다.
일 실시예에서 항균제 생성 시스템(20)은 아염소산염나트륨을 사용하는 프로세스로부터 실시간으로 이산화염소를 생성하는데 사용될 수 있다. 이산화염소는 다음의 반응 기술중 일 이상의 기술을 사용하여 아염소산염나트륨으로부터 생성될 수 있다: 염소의 산성화, 염소 가스를 사용한 아염소산염의 산화, 퍼설페이트(persulfate)에 의한 아염소산염의 산화, 아염소산염에 대한 아세트산의 작용, 하이포아염소산염나트륨과 아염소산염나트륨의 반응, 아염소산염의 전기화학적 산화, 건식 염소와 아염소산염의 반응 등.
다른 실시예에서 항균제 생성 시스템(20)은 아염소산염 프로세스를 사용하여이산화염소를 생성하는데 사용될 수 있다. 이산화염소는 다음의 반응 기술중 일 이상의 기술을 이용하여 아염소산염나트륨으로부터 생성될 수 있다: 옥살산의 존재하에 산성화에 의한 아염소산염의 환원, 이산화황에 의한 아염소산염의 환원, ERO R-2® 및 ERO R-3® 프로세스, ERO R-5® 프로세스, ERO R-8® 및 ERO R-10® 프로세스, ERO R-11® 프로세스 등.
이들 프로세스 중의 일 또는 그 이상이 이산화염소를 발생하기 위해 항균제 생성 시스템(20)에 의해 사용될 수 있다. 이산화염소를 생산하기 위한 다른 화학적 프로세스가 본 발명의 실시예에 사용될 수 있으며 상기 열거된 이산화염소를 생성하는 기술은 항균제 생성 시스템(20)을 사용하여 이산화염소를 생산하는 데 사용될 수 있는 몇가지 화학적인 프로세스를 단지 예시한 것이라는 점을 유의하여야 한다. 또한 예를들어, 도 1a 내지 도 1c에 열거된 것과 같은 다른 케미칼이 제어 시스템(30), 밸러스트 탱크 시스템(60), 워터 흡입 시스템(80), 항균제 생성 시스템(70) 및 처리된 밸러스트 워터 배출 시스템(90)을 가지고 사용될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
상기한 바와 같이 만약 실질적인 바이오-킬이 완료되고 유기물 배출위험이 지역, 주, 연방 및 국제 규정과 일치하는 레벨 이내로 감소되는 지를 결정하기 위하여 모니터링 장치가 제어 시스템(30)에 사용될 수 있다. 모니터링 장치는 예를들어, 산화-환원 탐침, pH 탐침, 타이머, 항균제 잔류 판독 탐침 또는 다른 적당한 신호 생성장치를 포함한다. 상기와 같이 모니터링 장치는 일 이상의 밸러스트 탱크및 상호 연결 파이프 시스템 및 밸러스트 탱크 시스템(60)의 밸러스트 워터 이송 펌프 내의 다른 전략적 위치에 놓여질 수 있다. 더욱이, 다수 종류의 모니터링 장치가 부가적인 정보를 제공하도록 일 이상의 밸러스트 탱크 및 다른 전략적 위치에 놓여질 수 있다.
모니터링 장치는 밸러스트 탱크 시스템(30)으로 공급되도록 요구되는 항균제의 양을 결정하기 위한 데이터로서 제어 시스템에 신호를 송신할 수 있다. 이 데이터 뿐 아니라 상기한 다른 데이터는 제어 시스템(30)에 의해 얻어질 수 있으며 밸러스트 탱크 시스템(60)에 잔류하는 항균제의 농도를 제어하는 데 사용된다.
바람직한 모니터링 장치는 산화-환원 잠재 탐침(ORP)이다. ORP는 밸러스트 워터에 존재하는 산화제(예를들어, 잔류 이산화염소)의 레벨을 결정할 수 있다. ORP 탐침은 또한 밸러스트 워터에 진행중인 산화 잠재성을 결정할 수 있으며, 이는 이산화염소 잔류물과 직접적으로 상관관계가 있게 된다. ORP 탐침은 밸러스트 탱크에 유지되고 있는 밸러스트 워터의 이산화염소 잔류물의 붕괴/포화를 모니터링할 수 있다. 이는 물의 수용체가 이산화염소 잔류물의 추적량에 따라 영향을 미치지 않는 다는 것을 보장하여야 한다. ORP 탐침은 밸러스트 탱크 시스템(60)으로 부가되어야할 필요한 이산화염소의 양을 결정하는 데 사용될 수 잇는 신호를 송신할 수 있다. 신호의 예는 예를들어, 산화제의 레벨, 진행중인 산화 잠재력 및 이산화염소 잔류물의 붕괴에 대응하는 신호를 포함하고 있다.
본 발명의 밸러스트 워터 처리 시스템(10)은 도 5에 도시된 것과 같은 컴퓨터 시스템(200)으로 부분적으로 구현될 수 있다. 이와 관련하여 밸러스트 워터 처리시스템(10)은 항균제 생성 시스템(20) 및 제어 시스템(30)을 포함한다. 항균제 생성 시스템(20)과 제어 시스템(30)은 소프트웨어(예를들어, 펌웨어),하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다.
항균제 생성 시스템(20)과 제어 시스템(30)은 항균제 생성 시스템(20)과 제어 시스템(30)을 구현할 수 있는 특수 또는 범용 디지털 컴퓨터 또는 프로세서-기반 시스템(이후 컴퓨터 시스템(200)이라 함)에 포함될 수 있다.
일반적으로, 도 5에 도시된 바와 같이 하드웨어 구조면에서 볼 때 컴퓨터 시스템(200)은 프로세서(235), 메모리(221), 입력/출력 장치(I/O), 디스플레이(245), 인터페이스(252), 디스크 드라이브(246) 및 프린터(247)를 포함하며, 이들은 로컬 인터페이스(252)를 통하여 통신 가능하게 결합된다. 로컬 인터페이스(252)는 예를들어, 주지된 바와 같이 일 이상의 버스 또는 다른 유선 또는 무선 접속을 시킨다. 로컬 인터페이스(252)는 간결화를 위해 생략되었으나 통신을 수행하기 위하여 콘트롤러, 버퍼(캐시), 드라이버, 리피터, 및 수신기와 같은 부가적인 소자들을 구비할 수 있다. 더욱이, 로컬 인터페이스는 상기한 소자들 사이에 적당한 통신이 가능하도록 어드레스, 제어 및/또는 데이터 접속장치를 포함할 수 있다.
컴퓨터 시스템(200)은 네트웍(255)을 경유하여 인터페이스(252)를 통하여 다른 컴퓨터, 프린터 또는 서버와 같은 일 이상의 장치에 인터페이스될 수 있다. 니트웍(255)은 다른 부품들이 통신이 가능하도록 일 이상의 네트웍으로 이루어질 수 있으며 예를들어, 근거리 네트웍(LAN), 무선 LAN(WLAN), 대도시 통신망(MAN), 광역망(WAN), 인터넷을 포함하는 임의의 공중 또는 사설 패킷-교환 또는 다른 데이터네트웍, 사설교환전화망(PSTN)과 같은 회로-교환 네트웍, 무선망 또는 임의의 다른 소망하는 통신 인프라구조를 포함할 수 있다.
프로세서(235)는 특히 메모리(221)에 저장된 소프트웨어를 실행하기 위한 하드웨어장치이다. 프로세서(235)는 임의의 주문자 생산 또는 상업적으로 유용한 프로세서, 중앙처리장치(CPU), 컴퓨터 시스템(200)과 연관된 몇 개의 프로세서 사이에 보조 프로세서, 반도체 기반의 마이크로프로세서(마이크로칩 또는 칩셋의 형태로), 마크로프로세서 또는 소프트웨어 명령을 실행하기 위한 일반적인 임의의 장치로 이루어질 수 있다.
메모리(221)는 휘발성 메모리 소자(예를들어, DRAM, SRAM, SDRAM 등과 같은 RAM)와 비휘발성 메모리 소자(예를들어, ROM, 하드 드라이브, 테이프, CDROM 등)의 임의의 하나 또는 조합으로 이루어질 수 있다. 더욱이, 메모리(221)는 전자, 자기, 광학 및/또는 기타 방식의 저장 매체를 포함할 수 있다. 메모리(221)는 분산된 구조를 가질 수 있으며, 다양한 부품들은 서로 떨어져서 위치해 있으나, 프로세서(235)에 의해 억세스 가능하다.
메모리(221)의 소프트웨어는 일 이상의 분리된 프로그램을 포함할 수 있으며, 이들 각각은 로직 기능을 구현하기 위한 실행 가능한 명령의 오더 리스트로 구성되어 있다. 도 5의 예에서, 메모리(221)의 소프트웨어는 항균제 생성 프로세스(300)를 포함하는 항균제 생성 시스템(20); 항균제 제어 프로세스(40)와 유기물 제어 프로세스(50)를 포함하는 제어 시스템(30); 및 적당한 오퍼레이팅 시스템(O/S)을 포함한다. 오퍼레이팅 시스템(228)은 항균제 생성 시스템(20), 제어시스템(30), 항균제 제어 프로세스(40), 유기물 제어 프로세스(50) 및 항균제 생성 프로세스(300)와 같은 다른 컴퓨터 프로그램의 실행을 근본적으로 제어하며, 스케쥴링, 입력-출력 제어, 파일 및 데이터 관리, 메모리 관리 및 통신 제어와 관련 서비스를 제공한다.
항균제 생성 시스템(20), 제어 시스템(30), 항균제 제어 프로세스(40), 유기물 제어 프로세스(50) 및 항균제 생성 프로세스(300)는 소오스 프로그램, 실행 가능한 프로그램(오브젝트 코드), 스크립트, 또는 수행될 명령 세트로 구성되는 임의의 다른 엔티티(entity)로 이루어질 수 있다. 소오스 프로그램인 경우 프로그램은 컴파일러, 인터프리터 등을 통하여 번역될 필요가 있으며, 이는 O/S(228)와 관련하여 적절히 동작하도록 메모리(221) 내 또는 별도로 포함될 수 있다. 더욱이, 항균제 생성 시스템(20), 제어 시스템(30), 항균제 제어 프로세스(40), 유기물 제어 프로세스(50) 및 항균제 생성 프로세스(300)는 (a) 데이터와 방법들의 클래스를 갖는 객체지향 프로그래밍 언어와 또는 (b) 루틴, 서브 루틴 및/또는 함수를 갖는 절차 프로그래밍 언어, 예를들어 C, C++, 파스칼, 베이직, 포트란, 코블, 펄(Perl), 자바 및 아다로써 쓰여질 수 있다.
컴퓨터 시스템(200)은 더욱이 BIOS(basic input output system)(간결화를 위해 생략)를 포함할 수 있다. BIOS는 기동시에 초기화 및 하드웨어 테스트하고, O/S(228)를 개시하고 하드웨어 장치들 사이에 데이터의 이송을 지지하는 근본적인 소프트웨어 루틴의 세트이다. BIOS는 ROM에 기억되어 있어 그 결과 BIOS는 컴퓨터 시스템(200)이 활성화된 때 실행될 수 있다.
컴퓨터 시스템(200)이 동작될 때, 프로세서(235)는 메모리(221) 내에 기억된 소프트웨어를 실행하고, 메모리(221)에 대하여 이로부터 데이터를 통신하며 소프트웨어에 따라 컴퓨터 시스템(200)의 동작을 전체적으로 제어하도록 구성되어 있다.
항균제 생성 시스템(20), 제어 시스템(30), 항균제 제어 프로세스(40), 유기물 제어 프로세스(50), 항균제 생성 프로세스(300) 및 O/S(228)는 전체적 또는 부분적으로 그러나 대표적으로는 후자인 경우 프로세서(235)에 의해 읽혀져서, 아마도 프로세서(235) 내에 버퍼링되고, 그후 실행된다.
항균제 생성 시스템(20), 제어 시스템(30), 항균제 제어 프로세스(40), 유기물 제어 프로세스(50) 및 항균제 생성 프로세스(300)는 도 5에 표시된 바와 같이 소프트웨어로 구현될 때 항균제 생성 시스템(20), 제어 시스템(30), 항균제 제어 프로세스(40), 유기물 제어 프로세스(50) 및 항균제 생성 프로세스(300)는 임의의 컴퓨터 관련 시스템 또는 방법과 관련하여 사용되는 컴퓨터 판독가능 매체에 기억될 수 잇다는 점에 유의하여야 한다.
본 명세서의 문맥에서, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 관련 시스템 또는 방법과 관련하여 사용되는 컴퓨터 프로그램을 함유하거나 또는 저장할 수 있는 전자식, 자기, 광학식, 또는 다른 물리적 장치나 수단이다. 항균제 생성 시스템(20), 제어 시스템(30), 항균제 제어 프로세스(40), 유기물 제어 프로세스(50) 및 항균제 생성 프로세스(300)는 컴퓨터-기반 시스템, 프로세서-함유 시스템, 또는 명령 실행 시스템, 장치 또는 디바이스로부터 명령을 인출하여 명령을 실행할 수 있는 다른 시스템과 같은 명령 실행 시스템, 장치 또는 디바이스와 관련하여 사용되는 임의의컴퓨터-판독 가능 매체에 매입될 수 있다.
본 명세서의 문맥에서 "컴퓨터-판독 가능 매체"는 명령 실행 시스템, 장치 또는 디바이스와 관련하여 사용되는 프로그램을 저장, 통신, 전파, 전송할 수 있는 임의의 수단이 될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 예를들어, 전자식, 자기식, 전자기식, 적외선 또는 반도체 시스템, 장치, 디바이스 또는 전파 매체가 될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 더욱 구체적인 예(비고갈형 리스트)는 다음을 포함한다: 일 이상의 와이어를 갖는 전기 접속(전자식), 포터블 컴퓨터 디스켓(자기식), RAM(전자식), ROM(전자식), 소거/프로그래밍 가능한 ROM(EPROM, EEPROM 또는 플래시 메모리)(전자식), 광섬유(광학식) 및 포터블 CDROM(광학식). 컴퓨터 판독 가능 매체는 종이 또는 다른 매체의 광학 스캐닝에 의해 프로그램이 전자적으로 포착되어, 컴파일되고, 해석되거나 그렇지 않으면 필요한 경우 적합한 다른 방식으로 처리되어 컴퓨터 메모리에 저장될 때 프로그램이 인쇄된 종이 또는 다른 적합한 매체로 이루어질 수 있다는 점을 유의해야 한다.
다른 실시예에서 항균제 생성 시스템(20), 제어 시스템(30), 항균제 제어 프로세스(40), 유기물 제어 프로세스(50) 및 항균제 생성 프로세스(300)가 하드웨어로 구현되는 경우 항균제 생성 시스템(20), 제어 시스템(30), 항균제 제어 프로세스(40), 유기물 제어 프로세스(50) 및 항균제 생성 프로세스(300)는 각각 주지된 다음의 기술의 임의의 또는 조합으로 구현될 수 있다: 데이터 신호에 따라 로직 기능을 구현하기 위한 로직 게이트를 구비한 이산 로직 회로, 적당한 조합 로직 게이트를 구비한 ASIC(application specific integrated circuit), PGA(programmablegate array), FPGA(field programmable gate array) 등.
상기한 바와 같이 밸러스트 워터 처리 시스템(10)은 항균제 생성 시스템(20)과 제어 시스템(30)을 포함한다. 다음의 흐름도는 항균제 생성 시스템(20), 제어 시스템(30), 항균제 제어 프로세스(40), 유기물 제어 프로세스(50) 및 항균제 생성 프로세스(300)의 특정한 구현을 나타낸다. 그러나, 다음의 흐름도는 단지 어떻게 이들 시스템 및 프로세스가 컴퓨터 시스템(200)을 사용하여 구현될 수 있는 지의 대표적인 예를 나타낸다. 당업자는 이들 시스템과 프로세스를 다른 컴퓨터 시스템에서 분리시켜 수동으로 구현할 수 있다. 따라서, 밸러스트 워터 처리 시스템(10) 및 관련 시스템과 프로세스의 다른 실시예는 이 명세서에 포함되는 것으로 간주된다.
상기한 바와 같이 밸러스트 워터 처리 시스템(10)은 항균제 생성 시스템(20)을 포함한다. 항균제 생성 시스템(20)은 밸러스트 워터를 처리하는데 사용되는 항균제를 생성할 수 있는 항균제 생성 프로세스(300)를 포함한다. 도 4는 항균제 생성 시스템(20)의 물리적 성분의 실시예를 보여주며, 한편 도 6은 항균제 생성 프로세스(300)의 기능을 보여주는 흐름도이다.
도 6은 항균제 생성 프로세스(300)의 대표적인 실시예의 기능을 나타내고 있다. 먼저, 항균제 생성 프로세스(300)는 블록(305)에 표시된 바와 같이 초기화된다. 그후 결정 블록(310)과 같이 항균제의 레벨이 항균제 생성기(198)에서의 요구 레벨 이상인 경우를 얻을 수 있도록 판단이 수행될 수 있다. 만약 판단결과 "아니오"인 경우 블록(320)과 같이 항균제 생성이 개시되어 항균제 생성 프로세스(300)는 블록(310)으로 진행한다. 만약 판단결과 "예"인 경우 항균제 생성기(198)는 제어 시스템(30)을 시작하는 데 요구되는 필요한 양의 항균제를 구비하고 있으며 따라서, 블록(315)에 도시된 바와 같이 블록(325)으로 진행한다.
그후 제어 시스템(30)이 판정 블록(325)에 도시된 바와 같이 밸러스트 워터를 처리하기 위하여 항균제를 사용할 때 항균제의 레벨이 항균제 생성기(198)에서의 필요한 레벨 이상인 지를 얻기 위한 제2판정을 수행한다. 만약 판정이 "아니오"인 경우는 블록(330)과 같이 항균제 생성이 다시 시작되어 블록(325)으로 진행한다. 만약 상기 판정이 "예"인 경우, 제어 시스템(30)이 판정 블록(325)와 같이 밸러스트 워터에 유기물의 실질적인 바이오-킬이 완료된 것을 시험하는 판정이 수행된다. 블록(335)에서의 판정이 "아니오"인 경우, 항균제의 레벨은 판정 블록(310)으로 진행함에 의해 다시 판정된다. 그러나, 만약 블록(335)의 판정이 "예"인 경우는 항균제 생성 프로세스(300)를 블록(340)과 같이 중단한다.
도 2b에 도시된 바와 같이 밸러스트 워터 처리 시스템(10)은 또한 제어 시스템(30)을 포함한다. 도 2b는 제어 시스템(30)의 물리적인 성분에 대한 실시예를 보여주며, 한편 도 7은 제어 시스템(30)의 기능을 보여주는 흐름도이다.
일반적으로 제어 시스템(30)은 밸러스트 워터에서 항균제의 농도와 밸러스트 워터에서 유기물의 간헐적인 처리를 제어한다. 제어 시스템(30)은 항균제 및/또는 유기물의 농도를 모니터링하면서 실질적인 바이오-킬을 달성하도록 밸러스트 워터에서 항균제의 농도를 조정하여 밸러스트 워터에서 항균제의 농도를 제어한다. 항균제의 처리에 대한 시간주기와 농도는 밸러스트 워터에 존재하는 구성성분과 밸러스트 워터의 종류에 따라 변경된다. 제어 시스템(30)은 선상 또는 선박(9)의 원격지에 위치될 수 있다.
도 7은 제어 시스템(30)의 대표적인 실시예의 기능을 나타낸다. 먼저 제어 시스템(30)이 블록(350)에서 초기화된 후, 판정 블록(355)에서 밸러스트 탱크 시스템(60)의 잔류 항균제의 레벨을 측정함에 의해 밸러스트 워터에 유기물의 실질적인 바이오-킬에 대한 것을 시험하기 위한 판정이 이루어진다. 만약 판정이 "예"인 경우 항균제 제어 프로세스(40)는 블록(360)에서 잔류 항균제 농도를 측정한 후 블록(380)에서 유기물 농도를 시험하기 위해 진행한다.
만약 판정 블록(355)에서의 판정이 "아니오"인 경우는 판정 블록(380)에서 일 이상의 유기물의 농도를 측정함에 의해 밸러스트 워터에 유기물의 실질적인 바이오-킬에 대한 것을 시험하기 위한 판정이 이루어진다. 만약 판정 블록(380)에서의 판정이 "예"인 경우는 블록(385)에서 측정장치를 사용하여 유기물 제어 프로세스(50)에 의해 유기물의 농도를 측정하고 블록(390)에서 시험을 반복하도록 진행한다. 만약 블록(380)에서의 판정이 "아니오"인 경우 일 이상의 시험이 판정 블록(390)에서 반복되어야 하는 지에 대한 판정이 이루어진다. 만약 블록(390)에서의 판정이 "예"인 경우 제어 시스템(30)은 블록(355)으로 리턴하여 상기한 방식으로 진행한다. 그러나, 만약 판정이 "아니오"인 경우 제어 시스템(30)은 블록(395)과 같이 처리를 종료한다.
상기한 바와 같이 미리 설정된 시간 주기는 적어도 부분적으로는 토착지 밸러스트 워터의 소오스에 종속된다. 예를들어, 각종 토착지 밸러스트 워터는 더 큰퍼센트의 구성성분(예를들어, 유기물, 침니, 침전물 등)을 갖고 있다. 따라서, 미리 설정된 시간 주기는 토착지 밸러스트 워터의 소오스에 종속될 수 있다. 이와 관련하여 밀 설정된 시간 주기는 사용자에 의해 재설정될 수 있으며 그 결과 시간 주기는 밸러스트 워터에 존재하는 유기물의 실질적인 바이오-킬이 성취되기에 충분히 길게 정해진다.
제어 시스템(30)은 밸러스트 탱크 시스템(60)에 항균제의 농도를 제어하는 항균제 제어 프로세스(40); 및 밸러스트 워터 탱크 시스템(60)에 유기물의 농도를 제어하는 유기물 제어 프로세스(50)를 포함한다. 항균제 제어 프로세스(40) 및 유기물 제어 프로세스(50)는 함께 또는 별개로 동작될 수 있다. 제어 시스템은 항균제 제어 프로세스(40) 및 유기물 제어 프로세스(50)로부터 수집된 정보를 사용하여 생성된 후 밸러스트 탱크 시스템(60)으로 공급되는 항균제의 양, 속도 등을 제어한다.
제어 시스템(30)은 항균제 제어 프로세스(40) 및/또는 유기물 제어 프로세스(50)로부터 제공된 데이터를 입수한다. 이 데이터는 시간에 따른 항균제의 농도, 항균제 처리 속도, 항균제 처리의 주기, 실질적인 바이오-킬에 요구되는 요구사항, 시간에 따른 유기물의 농도, 밸리스트 탱크 시스템으로 밸러스트 워터의 유입 속도, 밸러스트 탱크 시스템에서 밸러스트 워터의 체적, 밸러스트 워터 흡입 속도 및 유사한 데이터를 포함한다. 각각의 밸러스트 탱크 및 상호 연결 라인/이송 펌프의 체적에 대한 특정한 값은 밸러스트 탱크 시스템(60)의 전체적인 체적을 결정하기 위하여 미리 결정될 수 있다. 제어 시스템(30)에 의해 사용될 수 있는 다른데이터는 국내 또는 국제적인 법령, 유기물의 종류 및 실질적인 바이오-킬에 대한 요구사항, 밸러스트 워터 조성(예를들어, 염도, 온도 등) 및 유사 데이터를 포함하는 국가/항구별 바이오-킬 요구사항을 포함한다.
특히, 제어 시스템(30)은 다양한 데이터 세트 사이의 특정 관계에 따라 밸러스트 탱크 시스템(60)을 처리할 수 있다. 제어 시스템(30)은 항균제 처리 속도, 항균제 처리 주기, 유기물의 실질적인 바이오-킬에 대한 요구사항 뿐 아니라 밸러스트 탱크 시스템(60)의 처리를 위해 제공된 상기한 다른 데이터 사이의 관계를 결정할 수 있다. 유기물의 실질적인 처리에 대한 요구사항은 다양한 종류의 밸러스트 워터(예를들어, 해수/담수)에서 유기물의 다양한 종류 또는 조합에 대하여 결정될 수 있다.
다시 도면을 참고하면, 도 8은 항균제 제어(BC: biocide control) 프로세스(40)의 대표적인 실시예의 기능의 예를 보여주는 흐름도이다. 우선적으로 블록(455)과 같이 일 이상의 측정장치(하기에 설명됨)를 사용하여 항균제 농도를 측정한다. 그후 블록(460)에서 잔류 항균제 농도가 미리 설정된 농도 범위(예를들어, 이산화염소에 대하여 약 0.1 내지 약 10ppm) 내에 있는 지를 확인하기 위한 판정이 이루어진다. 판단결과 만약 "아니오"인 경우, 그후 블록(465)과 같이 항균제 농도를 조정한다. 그후 블록(470)에서 항균제 농도를 다시 측정하기 전에 미리 설정된 시간 주기가 지나간 경우 선택적인 단계를 수행한다. 선택적인 기설정된 시간 주기가 경과된 후 항균제 제어 프로세스(40)를 위해 블록(455)으로 리턴되어 상기한 흐름을 진행한다. 그러나, 만약 블록(460)에서의 판정이 "예"인 경우 항균제 제어 프로세스(40)는 블록(475)과 같이 종료된다.
상기와 같이 잔류 항균제의 미리 설정된 농도 범위와 미리 설정된 시간 주기는 토착지 밸러스트 워터의 소오스에 따라 적어도 부분적으로는 종속된다. 예를들어, 몇 종류의 토착지 밸러스트 워터는 더 많은 퍼센트의 구성성분(예를들어, 유기물, 침니, 침전물 등)을 갖고 있다. 따라서, 미리 설정된 농도 범위 및 미리 설정된 시간 주기는 토착지 밸러스트 워터의 소오스를 고려하여 재설정될 수 있다. 더욱이, 잔류 항균제의 미리 설정된 농도 범위와 미리 설정된 시간 주기는 상이한 종류의 밸러스트 워터를 처리하여 지역, 주, 연방 및/또는 세계적인 규정에 일치하도록 사용자에 의해 재설정될 수 있다. 이와 관련하여 잔류 항균제의 농도와 미리 설정된 시간 주기의 길이는 밸러스트 워터에 존재하는 유기물의 실질적인 바이오-킬을 달성한다.
상기한 바와 같이 항균제 제어(BC) 프로세스(40)는 밸러스트 탱크 시스템(60)에서 항균제의 농도를 제어한다. BC 프로세스(40)는 항균제의 농도를 모니터링하면서 실질적인 바이오-킬을 달성하도록 항균제의 농도를 조정할 수 있다. BC 프로세스(40)는 밸러스트 탱크 내의 밸러스트 워터에 존재하는 항균제의 레벨을 측정할 수 있는 일 이상의 모니터링 장치를 사용할 수 있다. 더욱이 BC 프로세스(40)는 밸러스트 탱크 시스템(60)으로 항균제의 흐름속도를 통하여 밸러스트 탱크 내의 항균제 농도를 모니터링하면서 제어 가능하다. BC 프로세스(40)는 밸러스트 탱크 시스템(60)에 존재하는 이산화염소의 농도에 직접 또는 간접적으로 관련된 다양한 세트의 데이터를 모니터링할 수 있다.
바람직한 실시예에서 BC 프로세스(40)는 이산화염소의 농도를 제어하기 위한 피드백 루프를 형성하도록 도 3에서 워터 흐름 프로세스(120)에 의해 얻어진 바와 같은 밸러스트 탱크 시스템(60)으로 밸러스트 워터의 흐름을 이용할 수 있다. 이와 관련하여 BC 프로세스(40)는 밸러스트 탱크 시스템(60)의 잔류 이산화염소의 농도를 측정하며 한편, 밸러스트 워터는 밸러스트 탱크 시스템(60)으로 흘러간다. 만약 잔류 농도가 특정 범위(예를들어, 약 0.1 내지 약 10ppm) 내에 있지 않는 경우 더 많은 이산화염소가 밸러스트 탱크 시스템(60)으로 흐르는 밸러스트 워터에 첨가된다. 따라서, 밸러스트 탱크 시스템(60)에 농도를 모니터링하여 소망하는 양의 잔류 이산화염소를 성취하도록 피드백 루프를 사용하여 밸러스트 워터에 부가되는 이산화염소의 양을 조정함에 의해 잔류 이산화염소의 농도를 제어하도록 구성될 수 있다.
상기한 바와 같이 제어 시스템(30)(도 2b)은 유기물 제어(OC) 프로세스(50)를 포함한다. 도 9는 OC 프로세스(50)의 대표 실시예의 기능을 보여주는 흐름도이다. 우선, 유기물 농도가 블록(485)과 같이 측정된다. 그후 만약 유기물의 농도가 판정블록(490)과 같이 미리 설정된 범위(주, 연방법 및/또는 국제 규정에 의해 규정된 것) 이내에 잇는 지를 확인하는 판정이 이루어진다. 만약 판정이 "예"인 경우는 그후 OC 프로세스(50)가 블록(505)과 같이 종료된다. 만약 블록(490)의 판정이 "아니오"인 경우는 블록(495)과 같이 항균제 농도가 조정된다. 그후 블록(500)에서 유기물의 농도가 다시 측정되기 전에 미리 설정된 시간 주기가 경과되도록 한 후 OC 프로세스(50)는 블록(485)으로 리턴한다.
OC 프로세스(50)는 밸러스트 탱크 시스템(60)에 존재하는 유기물의 농도를 제어할 수 있다. OC 프로세스는 처리 전, 처리동안, 처리후에 일 이상의 유기물의 진행되는 농도를 모니터링하여 유기물의 농도를 제어할 수 있다. 특히, OC 프로세스(50)는 각각의 밸러스트 탱크의 유기물 농도를 (예를들어, 산화제 잔류물을 경유하여) 제어할 수 있다. OC 프로세스(50)는 밸러스트 탱크 시스템(60)에 존재하는 유기물의 농도에 직접 또는 간접적으로 관련 있는 각종 세트의 데이터를 모니터링할 수 있다. 모니터링 장치는 일 이상의 밸러스트 탱크 및 밸러스트 탱크 시스템(60)의 상호 연결 파이프 시스템 내의 다른 전략적인 위치에 위치될 수 있다. 더욱이, 다수 종류의 다른 모니터링 장치를 부가적인 정보를 제공하도록 일 이상의 밸러스트 탱크 및 다른 전략적인 위치에 위치될 수 있다. 모니터링 장치는 밸러스트 탱크 시스템(60)의 유기물을 제어하는데 요구되는 적당한 작용을 판정하기 위한 데이터로서 제어 시스템에 신호를 송신할 수 있다. 이 데이터 뿐 아니라 상기한 다른 데이터가 제어 시스템(30)에 의해 얻어져서 OC 프로세스(50)를 사용하여 유기물을 제어하는데 사용된다. OC 프로세스(50)는 유기물을 제어하기 위하여 BC 프로세스(40)와 별개로 또는 연관되어 동작 가능하다.
상기한 바와 같이 미리 설정된 유기물의 농도 범위와 미리 설정된 시간 주기는 토착 밸러스트 워터의 소오스에 따라 적어도 부분적으로 종속된다. 예를들어, 몇 종류의 토착지 밸러스트 워터는 더 많은 퍼센트의 구성성분(예를들어, 유기물, 침니, 침전물 등)을 갖고 있다. 더욱이, 몇 종류의 유기물은 측정하기 더욱 어렵다(예를들어, 생물막에 존재하는 유기물). 따라서, 미리 설정된 유기물의 농도범위와 미리 설정된 시간 주기는 토착지의 밸러스트 워터의 소오스를 고려하여 재설정될 수 있다. 더욱이, 사용자는 유기물의 농도를 재설정하여 유기물의 농도가 지역, 연방 및/또는 국제적인 규정을 만족하기에 충분히 낮게 한다. 또한, 사용자는 미리 설정된 시간 주기를 재설정할 수 있어 그 결과 시간 주기는 유기물의 실질적인 바이오-킬을 성취하도록 항균제가 유효하게 되는데 충분히 길게 한다.
상기한 본 발명의 실시예, 특히 임의의 "바람직한" 실시예는 단지 본 발명의 원리를 명확하게 이해하기 위하여 제시되는 것으로 단지 가능한 구현 예이라는 것이 강조되어야 한다. 많은 변형과 수정이 본 발명의 정신과 원리를 실질적으로 벗어나지 않고 상기한 실시예에 대하여 이루어질 수 있다. 모든 이러한 수정과 변형은 본 명세서 및 본 발명의 범위 내에 포함되어야 하며 다음의 청구범위에 의해 보호되어야 한다.

Claims (34)

  1. 제어 시스템 및 밸러스트 탱크 시스템으로 구성되며,
    상기 제어 시스템이 밸러스트 탱크 시스템 내의 항균제의 농도를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밸러스트 워터 처리 시스템은 선박에 구현되는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 더욱이 항균제 생성 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 항균제는 이산화염소인 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어 시스템은 밸러스트 탱크 시스템에 잔류 이산화염소의 농도를 제어할 수 있는 항균제 제어 프로그램을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 항균제 제어 프로그램은 잔류 이산화염소의 농도를 판정하는데 사용되는 산화-환원 탐침을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어 시스템은 밸러스트 탱크 시스템의 유기물의 농도를 제어할 수 있는 유기물 제어 프로그램을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 시스템.
  8. 제어 시스템, 항균제 생성 시스템 및 밸러스트 탱크 시스템으로 구성되며,
    상기 제어 시스템이 항균제 생성 시스템으로부터 밸러스트 탱크 시스템으로 공급되는 항균제의 양을 제어함에 의해 밸러스트 탱크 시스템 내의 항균제의 농도를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어 시스템은 더욱이 밸러스트 탱크 시스템에 항균제의 양을 제어하는 항균제 제어 프로그램을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제어 시스템은 밸러스트 탱크 시스템의 유기물의 양을 제어하는 유기물 제어 프로그램을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  11. 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 밸러스트 워터를 제공하는 단계, 및
    상기 밸러스트 워터를 이산화염소로 처리하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 더욱이 항균제 생성 시스템을 이용하여 이산화염소를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 항균제 생성 시스템은 선박의 선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하는 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 항균제 생성 시스템은 선박으로부터 원격지에 위치하는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하는 방법.
  15. 제11항에 있어서, 더욱이 이산화염소의 농도를 모니터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 농도를 모니터링 하는 것은 산화-환원 탐침을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하는 방법.
  17. 제11항에 있어서, 더욱이 이산화염소의 농도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하는 방법.
  18. 제11항에 있어서, 더욱이 상기 밸러스트 워터에서 유기물의 처리 범위를 결정하기 위하여 밸러스트 워터를 모니터링 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하는 방법.
  19. 제11항에 있어서, 더욱이 이산화염소 처리 속도, 이산화염소 처리 주기 및 밸러스트 탱크 시스템으로 장입되는 밸러스트 워터 내의 유기물의 실질적인 바이오-킬을 위한 필요조건 사이의 관계를 결정하는 단계, 및
    상기 관계에 따라 밸러스트 워터를 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하는 방법.
  20. 제11항에 있어서, 상기 밸러스트 워터를 이산화염소로 처리하는 단계는 더욱이 선박의 선상에서 밸러스트 워터를 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하는 방법.
  21. 제11항에 있어서, 상기 밸러스트 워터를 이산화염소로 처리하는 단계는 더욱이 선박으로부터 원격지의 처리 플랜트에서 밸러스트 워터를 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하는 방법.
  22. 제15항에 있어서, 상기 이산화염소의 농도를 모니터링하는 단계는 더욱이
    상기 선박으로부터 원격지의 처리 플랜트에서 이산화염소의 농도를 모니터링 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하는 방법.
  23. 제17항에 있어서, 상기 이산화염소의 농도를 제어하는 단계는 더욱이
    상기 선박으로부터 원격지의 처리 플랜트에서 이산화염소의 농도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하는 방법.
  24. 제18항에 있어서, 상기 밸러스트 워터에서 유기물의 처리 범위를 결정하기 위하여 밸러스트 워터를 모니터링 하는 단계는 더욱이
    상기 선박으로부터 원격지의 처리 플랜트에서 밸러스트 워터에 유기물의 처리범위를 결정하기 위하여 밸러스트 워터를 모니터링 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하는 방법.
  25. 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하기 위한 컴퓨터 판독 가능 매체에 대한 밸러스트 워터 처리 시스템에 있어서,
    상기 밸러스트 워터가 제공될 수 있게 구성된 로직, 및
    상기 밸러스트 워터가 이산화염소로 처리될 수 있게 구성된 로직으로 구성되는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 시스템.
  26. 제25항에 있어서, 더욱이 항균제 생성 시스템을 사용하여 이산화염소가 제공될 수 있도록 구성된 로직을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 시스템.
  27. 제25항에 있어서, 더욱이 이산화염소의 농도가 모니터링 될 수 있도록 구성된 로직을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 시스템.
  28. 제25항에 있어서, 더욱이 이산화염소의 농도가 제어될 수 있도록 구성된 로직을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 시스템.
  29. 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하기 위한 시스템에 있어서,
    상기 밸러스트 워터를 제공하기 위한 수단, 및
    상기 밸러스트 워터를 이산화염소로 처리하기 위한 수단으로 구성되는 것을 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하기 위한 시스템.
  30. 제29항에 있어서, 항균제 생성 시스템을 이용하여 이산화염소를 제공하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하기 위한 시스템.
  31. 제29항에 있어서, 더욱이 상기 이산화염소의 농도를 모니터링하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하기 위한 시스템.
  32. 제29항에 있어서, 더욱이 상기 이산화염소의 농도를 제어하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하기 위한 시스템.
  33. 제29항에 있어서, 더욱이 상기 밸러스트 워터에서 유기물의 처리범위를 결정하기 위하여 밸러스트 워터를 모니터링하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 선박의 밸러스트 워터에서 유기물을 제어하기 위한 시스템.
  34. 모듈형 항균제 생성 시스템에 있어서,
    방염 및 방수인 콘테이너로 구성되며,
    상기 콘테이너는 선구물질 케미칼을 저장하기 위한 다수의 선구물질 케미칼 저장 탱크,
    상기 다수의 선구물질 케미칼 저장 탱크에 연결되어 있으며 선구물질 케미칼을 반응시키기 위한 반응탱크,
    항균제를 형성하기 위하여 반응탱크에서 선구물질 케미칼의 혼합을 용이하게 하도록 진공을 발생할 수 있는 운동하는 물을 수용하기 위한 흡입밸브, 및
    상기 운동 물 및 항균제를 배출하기 위한 배출밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 모듈형 항균제 생성 시스템.
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