KR20090080662A - 선박의 발라스트수 탄산이온 처리장치 및 처리방법 - Google Patents

선박의 발라스트수 탄산이온 처리장치 및 처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박의 발라스트수 탄산이온 처리장치 및 처리방법에 관한 것으로서, 발라스트탱크와; 상기 발라스트탱크에 채워지는 해수를 산성화하기 위한 산성이온수기와; 상기 해수가 채워진 발라스트탱크 내에 이산화탄소를 미세 기포로 발생시키기 위한 이산화탄소 기포발생기와; 상기 발라스트탱크 내에 기포로 공급되는 이산화탄소가 해수와 반응하여 탄산화될 수 있도록 발라스트탱크 내에 압력을 높여주기 위한 압력유지밸브 및, 탄산무수화효소의 촉매를 공급하기 위한 촉매첨가기를 포함하는 선박의 발라스트수 탄산이온 처리장치에 관한 기술구성이 개시된다.
또한, 본 발명은 발라스트탱크 내에 채워지는 발라스트수에 이산화탄소를 공급하여 발라스트수를 탄산화시키고 이산화탄소를 발라스트탱크 내 해수면 위까지 분포시켜 살균 및 질식작용을 하게 하며, 상기 발라스트수에 촉매제인 탄산무수화효소를 첨가하고 발라스트탱크 내에 대기압보다 높은 압력을 형성시켜 이산화탄소와 발라스트수와의 반응을 촉진시키며, 상기 발라스트수를 산성화시켜 산성도를 낮추게 하는 선박의 발라스트수 탄산이온 처리방법에 관한 기술구성이 개시된다.
선박, 발라스트수, 해수, 탄산이온처리, 산성이온화, 탄산화

Description

선박의 발라스트수 탄산이온 처리장치 및 처리방법{EQUIPMENT AND METHOD FOR TREATING BALLAST WATER OF SHIP USING IONIZATION AND CARBONATE}
본 발명은 선박의 발라스트수에 포함되어있는 외래 생물종을 없애기 위한 처리장치 및 처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박에 사용되는 발라스트수(ballast water)를 산성이온화 및 탄산화시켜 산성도(pH)를 낮춤으로써 외래 생물종을 살균하고 이들의 호흡기관으로부터 산소를 빼앗아 질식시켜 제거할 수 있도록 한 선박의 발라스트수 탄산이온 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 선박에 적용되는 발라스트(ballast)는 선박안전을 위하여 선박의 무게추 역할을 담당하게 하기 위한 것으로서, 선박의 밑바닥과 측면 일정구간에 발라스트탱크가 구비되고 이에 청수나 해수를 채우는 것을 의미하며, 상기 발라스트탱크에 채워지는 물을 발라스트수(ballast water)라 한다.
이러한 발라스트수는 출발지에서 선박의 발라스트탱크에 유입되어 채워지고 선박을 운항한 후 도착지에서 배출되어진다.
하지만, 발라스트수에는 어란 동식물 플랑크톤계 박테리아 등 다양한 생물이 포함되어 있고, 이 발라스트수를 통해 전 세계적으로 3000여종이 넘는 외래 해양생물이 하루 동안에 이동되므로 인하여 이 외래 생물종에 의해 먹이사슬의 균형이 깨뜨려지는 문제점 및 세계적으로 수많은 피해가 발생되는 문제점이 보고되고 있다.
이러한 피해를 줄이기 위해 선박 발라스트수 처리장치가 제시되고 있으나, 종래의 발라스트수 처리장치에 대한 기술은 주로 전기오존, 화학약품 및 자외선 등을 이용하여 발라스트수 내에 존재하는 외래 생물종 및 수중생물을 제거하는 기술로서, 사용에 유해성이 존재하는 문제점을 모두 가지고 있고, 특히 화학약품을 사용하는 경우 또 다른 해양환경 파괴를 초래하게 되는 문제점을 가지고 있다.
또한, 종래기술에 의한 선박 발라스트수 처리장치는 많은 기계적 장치가 소요되므로 구조적으로 복잡할뿐더러 시설비용이 많이 들고, 수천 종의 해양생물을 모두 살균 및 제거할 수 있는 기술개발이 쉽지가 않은 실정이며, 현재 세계 조선시장을 선도하는 우리나라를 비롯한 독일, 일본, 영국, 노르웨이 등에서 연구개발 중에 있다.
특히, 국제해사기구(IMO)를 통한 국제협약체결을 통해 2009년부터는 건조되는 모든 선박에 발라스트수 처리장치에 대한 설치가 의무화되어 있어 연7000억원의 시장규모가 될 처리장치의 개발에 전 세계의 조선업계가 많은 노력을 경주하고 있으며, 간단하면서도 처리효율을 높일 수 있는 장치의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 선박의 발라스트탱크에 채워지는 발라스트수를 산성이온화 및 탄산화시켜 산성도를 낮춤으로써 발라스트수에 존재하는 외래 생물종 및 수중생물을 살균하고 이들의 호흡기관으로부터 산소를 빼앗아 질식시켜 제거할 수 있도록 한 선박의 발라스트수 탄산이온 처리장치 및 처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 발라스트수에 존재하는 외래 생물종 및 수중생물을 처리함에 있어 유해성이 없도록 할 뿐만 아니라 환경오염 및 파괴의 염려를 없앨 수 있도록 하고, 간단한 구성을 가지고도 처리효율을 높일 수 있으며, 경제성을 추구할 수 있도록 한 선박의 발라스트수 탄산이온 처리장치 및 처리방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 의한 선박의 발라스트수 탄산이온 처리장치는 발라스트탱크와; 상기 발라스트탱크에 채워지는 해수를 산성화시켜 산성이온수로 공급하기 위한 산성이온수기와; 상기 해수가 채워진 발라스트탱크 내에 이산화탄소를 미세 기포로 발생시키기 위한 이산화탄소 기포발생기와; 상기 발라스트탱크 내에 기포로 공급되는 이산화탄소가 해수와 반응하여 탄산화될 수 있도록 발라스트탱크 내에 압력을 높여주기 위한 압력유지밸브 및, 탄산무수화효소의 촉매를 공급하기 위한 촉매첨가기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 선박의 발라스트수 탄산이온 처리방법은 발라스트탱크 내에 채워지는 발라스트수에 이산화탄소를 공급하여 발라스트수를 탄산화시키고 이산화탄소를 발라스트탱크 내 해수면 위까지 분포시켜 살균 및 질식작용을 하게 하며, 상기 발라스트수에 촉매제인 탄산무수화효소를 첨가하고 발라스트탱크 내에 대기압보다 높은 압력을 형성시켜 이산화탄소와 발라스트수와의 반응을 촉진시킬 수 있도록 하며, 상기 발라스트수를 산성화시켜 산성도를 낮추는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 해수의 산성화에 의해 살균력을 갖게 되고 해수의 탄산화에 의해 산소를 없애는 작용을 하므로 해수(발라스트수)에 포함되어있는 외래 생물종이나 수중생물을 질식시켜 제거할 수 있게 될 뿐만 아니라 외래 생물종이나 수중생물을 처리함에 있어 탄소는 공기중에 어디에서나 있는 것으로 유해성없이 처리할 수 있고, 어떠한 화학약품을 첨가하지 않기 때문에 환경오염 및 파괴의 염려를 없앨 수 있으며, 발라스트수에 포함된 외래 생물종이나 수중생물의 처리효율을 크게 높일 수 있어 먹이사슬 및 생태계의 파괴를 막을 수 있게 한다.
또한, 탄산화된 해수는 발라스트탱크 내부의 찌꺼기 등을 산화시키는 작용을 하게 되므로 청결을 유지시킬 수 있고, 복잡한 기계적 장치가 필요하지 않으므로 처리장치에 대한 설치 및 시설비용을 절감할 수 있으며, 현재 운행중인 선박에도 설치할 수 있어 경제성을 추구할 수 있다.
본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 선박 발라스트수 탄산이온 처리장치를 설명하기 위해 나타낸 예시도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 선박 발라스트수 탄산이온 처리장치를 설명하기 위해 나타낸 예시도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 선박 발라스트수 탄산이온 처리장치는 발라스트탱크(110)와, 상기 발라스트탱크(110)에 채워지는 해수(발라스트수)를 산성화시켜 산성이온수로 공급하기 위한 산성이온수기(120)와, 상기 해수가 채워진 발라스트탱크(110) 내에 이산화탄소를 미세 기포로 발생시키기 위한 이산화탄소 기포발생기(130)와, 상기 발라스트탱크(110) 내에 기포로 공급되는 이산화탄소가 해수와 반응하여 탄산화될 수 있도록 발라스트탱크(110) 내에 압력을 높여주기 위한 압력유지밸브(140) 및 탄산무수화효소의 촉매를 공급하기 위한 촉매첨가기(150)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
상기 산성이온수기(120)는 발라스트탱크(110)로 염분이 있는 해수를 공급하기 위해 발라스트탱크(110)에 연결된 발라스트수 공급관(160)에 내장되며, 발라스트수로 공급되는 해수를 산성이온수로 만들어 산성화된 발라스트수(해수)로 발라스트탱크(110) 내에 채워지게 한다.
상기 이산화탄소 기포발생기(130)는 발라스트탱크(110) 내 하측부에 설치되며, 이산화탄소가 채워진 이산화탄소탱크(170)로부터 이산화탄소를 공급받아 기포로 발생시키는데, 해수가 채워진 발라스트탱크(110) 내에 이산화탄소를 기포로 공급함에 의해 해수와의 반응면적을 높일 수 있게 된다.
상기 압력유지밸브(140)는 발라스트탱크(110)의 상측단부에 배치되어 발라스트탱크(110) 내에 대기압보다 높은 압력을 형성 및 유지시킬 수 있도록 설치되며, 상기 촉매첨가기(150)를 통해 발라스트탱크(110) 내에 첨가되는 탄산무수화효소와 더불어서 기포로 공급되는 이산화탄소가 해수와 잘 반응하여 탄산화되게 한다.
상기 촉매첨가기(150)를 대체하여 탄산무수화효소를 코팅한 촉매코팅플레이트(180)를 도 2에서 보여주는 바와 같이, 발라스트탱크(110) 내부에 다수 설치하여 이산화탄소와 해수의 반응을 촉진할 수 있도록 구성할 수도 있다. 이때에는 이산화탄소 기포가 발생되는 주변과 기포가 지나가는 통로 및 해수면 상에 설치함으로써 이산화탄소와 해수와의 반응이 발라스트탱크(110) 내에서 전반적으로 이루어지게 하여 처리효율을 높일 수 있도록 함이 바람직하다.
이러한 구성으로 본 발명에 의한 선박 발라스트수 탄산이온 처리장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
발라스트수 공급관(160)을 통하여 해수(발라스트수)를 발라스트탱크(110) 내로 공급한다. 이때, 발라스트탱크(110)로 공급되는 해수는 산성이온수기(120)를 통과함으로써 산성화되어 발라스트탱크(110) 내에 채워지고 산성화된 해수는 발라스트탱크(110)의 내부에 존재하는 미생물 등을 소독 및 살균하게 된다.
여기서, 해수에는 염분이 풍부하므로 이온화에 필요한 전해질이 따로 없게 되고 산성이온수기(120)를 통과하면서 쉽게 산성화 및 이온화된다.
발라스트탱크(110) 내에 해수가 채워지면, 압력유지밸브(140)를 조정함에 의해 발라스트탱크(110) 내에 대기압보다 높은 압력을 형성시키며, 촉매첨가기(150) 를 통해 해수에 촉매제인 탄산무수화효소를 첨가한다. 이는 이후에 발라스트탱크(110) 내에서 미세 기포로 발생되는 이산화탄소가 해수와 잘 반응하여 용존되게 함으로써 탄산화될 수 있도록 하는 환경조건을 갖게 하기 위함이다.
이어서, 이산화탄소 기포발생기(130)를 통하여 발라스트탱크(110) 내에 이산화탄소를 공급하되 미세 기포로 발생시켜 해수에 이산화탄소가 용존되게 한다(S4).
이때, 이산화탄소를 기포로 발생시킴에 따라 해수와의 반응면적을 높일 수 있게 되며, 또한 해수에 탄산무수화효소가 첨가되어 있어 촉매작용을 하므로 탄산화를 위한 반응속도가 빠르게 진행되어진다.
또한, 촉매첨가기(150) 대신 발라스트탱크(110) 내에 촉매코팅플레이트(180)가 설치된 경우에는 촉매코팅플레이트(180)에 코팅된 탄산무수화효소가 촉매로 작용하게 되므로 이산화탄소와 해수와의 반응을 잘 되게 하고 해수면 위에까지 반응되게 한다.
그러므로, 발라스트탱크(110) 내에 채워진 해수는 많은 양의 탄산을 가지게 되고 공기보다 비중이 높은 이산화탄소가 발라스트탱크(110)의 해수면 위까지 분포되어 머물게 되며, 해수면에 산소가 녹아드는 것을 차단하게 된다.
이때, 탄산화되는 해수는 발라스트탱크(110)의 내부에 존재하는 찌꺼기 등을 산화시키는 작용까지 하므로 발라스트탱크(110)를 청결하게 하는 정화기능을 발휘하게 된다.
한편, 발라스트수에 포함된 외래 생물종 및 수중생물 등을 제거하기 위한 본 발명에 따른 선박 발라스트수 탄산이온 처리방법을 설명하면 다음과 같다.
발라스트탱크 내에 채워지는 발라스트수(해수)에 이산화탄소를 공급하게 되면, 이산화탄소가 발라스트수와 반응하므로 발라스트수가 탄산화되고 이산화탄소가 발라스트탱크 내 해수면 위까지 분포되어 머물게 되므로 살균 및 질식작용을 제공할 수 있게 된다.
이때, 발라스트수에 공급되는 이산화탄소를 미세 기포로 발생시키면 발라스트수와 이산화탄소와의 반응면적을 더욱 높일 수 있게 되며, 이산화탄소의 공급에 의해 산성화도 일부 진행된다.
또한, 이산화탄소가 공급된 발라스트수를 산성이온수기 등을 이용하여 산성이온화시키게 되면, 발라스트수의 산성도(pH)가 더욱 낮아져 살균작용을 더할 수 있게 된다.
나아가, 발라스트수에 촉매제인 탄산무수화효소를 첨가하고 발라스트탱크 내에 대기압보다 높은 압력을 형성시키게 되면, 이산화탄소와 해수와의 반응속도를 높여주어 반응을 촉진시킬 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 처리장치 및 처리방법에 의하면, 해수의 산성화에 의해 살균력을 갖게 되고 해수의 탄산화에 의해 산소를 없애는 작용을 하므로 해수(발라스트수)에 존재하는 외래 생물종이나 수중생물을 살균 및 질식시켜 제거할 수 있게 될 뿐만 아니라 외래 생물종이나 수중생물을 처리함에 있어 유해성없이 처리할 수 있으므로 환경오염 및 파괴의 염려를 없앨 수 있고 기존에 비해 외래 생물종이나 수중생물의 처리효율을 크게 높일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 선박의 발라스트수 탄산이온 처리장치를 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 선박의 발라스트수 탄산이온 처리장치를 나타낸 예시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110: 발라스트탱크 120: 산성이온수기
130: 이산화탄소 기포발생기 140: 압력유지밸브
150: 촉매첨가기 160: 발라스트수 공급관
170: 이산화탄소탱크 180: 촉매코팅플레이트

Claims (7)

  1. 선박의 발라스트수(해수)에 포함된 외래 생물종이나 수중생물을 처리하기 위한 처리장치에 있어서,
    발라스트탱크와;
    상기 발라스트탱크에 채워지는 해수를 산성화시켜 산성이온수로 공급하기 위한 산성이온수기와;
    상기 산성화된 해수가 채워진 발라스트탱크 내에 이산화탄소를 미세 기포로 발생시키기 위한 이산화탄소 기포발생기와;
    상기 발라스트탱크 내에 기포로 공급되는 이산화탄소가 해수와 반응하여 탄산화될 수 있도록 발라스트탱크 내에 압력을 높여주기 위한 압력유지밸브와;
    탄산무수화효소의 촉매를 공급하기 위한 촉매첨가기를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 발라스트수 탄산이온 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 촉매첨가기를 대체하여 탄산무수화효소를 코팅한 촉매코팅플레이트를 발라스트탱크의 내부에 설치하여 이산화탄소와 해수와의 반응을 촉진할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 선박의 발라스트수 탄산이온 처리장치.
  3. 선박의 발라스트수(해수)에 포함된 외래 생물종이나 수중생물을 처리하기 위 한 처리방법에 있어서,
    발라스트탱크 내에 채워진 발라스트수에 이산화탄소를 공급하여 발라스트수를 탄산화시키고 이산화탄소를 발라스트탱크 내 해수면 위까지 분포시켜 살균 및 질식작용을 하게 하는 이산화탄소 공급 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 발라스트수 탄산이온 처리방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 이산화탄소 공급 단계는 상기 발라스트수에 촉매제인 탄산무수화효소를 첨가하는 촉매 첨가 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 발라스트수 탄산이온 처리방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 이산화탄소 공급 단계는 상기 발라스트탱크 내에 대기압보다 높은 압력을 형성시켜 이산화탄소와 발라스트수와의 반응을 촉진시킬 수 있도록 하는 가압 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 발라스트수 탄산이온 처리방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 이산화탄소 공급 단계는 상기 발라스트수에 공급되는 이산화탄소를 미세 기포로 발생시킴에 의해 발라스트수와 이산화탄소와의 반응면적을 높일 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 선박의 발라스트수 탄산이온 처리방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 발라스트탱크로 유입되는 발라스트수를 산성이온수기를 이용하여 산성화시킴에 의해 산성도(pH)를 낮춰 살균작용을 하게 하는 이온화 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 발라스트수 탄산이온 처리방법.
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