KR20100093259A - 자외선 발광 다이오드를 이용한 선박 평형수 살균장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치에 관한 것으로, 그 구성은 선박 평형수가 유입되는 유입구와 유입된 평형수가 유출되는 유출구를 갖는 케이스;와, 상기 케이스 내부에 안치되되, 상기 케이스 내부 양측면에 형성된 안치구멍에 삽입되어 안치되며, 상기 케이스 내부로 유입되는 선박 평형수 내에 존재하는 미생물이나 병원균 등을 살균하기 위해 UV-LED를 이용하여 자외선을 조사하는 광모듈부;와, 상기 광모듈부로 전원을 인가하는 전원부;와, 상기 광모듈부의 UV-LED의 출력 파장을 제어하고, 냉각시스템을 제어하는 제어부;와, 상기 제어부에 의한 상기 광모듈부와 냉각시스템의 제어현황을 실시간으로 출력하여 관리자에게 제공하는 모니터;와, 상기 광모듈부에서 발생되는 열을 냉각시키기 위한 냉각시스템;으로 된 것을 특징으로 하는 것으로서,
평균수명이 길고, 저전압으로 구동 가능한 UV-LED를 이용하여 선박 평형수의 미생물이나 병원균 등을 살균하도록 함으로, 소비되는 전력량을 최소하고, 내구 연한을 향상시키며, 전기적인 사고에 대한 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 대용량의 안정기나 별도의 부가 전원 공급 장치가 소형화됨으로 설치공간 및 운영의 제약에서 벗어날 수 있는 효과가 있다.
자외선 발광 다이오드, 선박 평형수, 냉각장치, 메탈 PCB, 미생물, 병원균
Description
본 발명은 자외선 발광 다이오드(이하, "UV-LED"라 칭함)를 이용한 선박 평형수 살균장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 평균수명이 길고, 저전압으로 구동 가능한 UV-LED를 이용하여 선박 평형수의 미생물이나 병원균 등을 살균하도록 함으로, 소비되는 전력량을 최소하고, 내구 연한을 향상시키며, 전기적인 사고에 대한 안정성을 확보할 수 있는 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치에 관한 것이다.
일반적으로 선박 평형수(Ballast water)는 선박 항해시 선박의 균형유지 및 안정성을 높이기 위해 선박에 유입되는 해수를 의미한다.
이러한, 선박 평형수에는 특정 해역의 박테리아, 병원균, 소형 무척추 동물 등과 같은 다양한 종류의 미생물이 포함되어 있으며, 이들 미생물 또는 병원균 등은 타 해역으로 이동되어 해양 생태계 교란, 수자원 피해 등의 환경 파괴와 경제적 손실을 끼치며, 궁극적으로 인간에게도 보건상의 피해를 주는 등 전 세계적으로 피해 사례가 급증하는 추세이다.
상기의 피해를 예방하기 위해, 자외선 조사 방식의 하나인 HID(High Intensity Discharge) 자외선 램프 정화 처리 기술이 개발되었다.
하지만, 상기 자외선 램프는 평균 수명이 짧아 수시로 교체해야하여 번거롭고, 램프의 구동에 요구되는 높은 과전압의 특성상 소비되는 전력량이 크며, 이로 인해 설치되는 대용량의 안정기나 별도의 부가 전원 공급 장치로 인해 설치공간 및 운영의 제약이 심하다는 문제점이 있었다.
상기에 상술된 전반적인 문제점을 해결하기 위해서 현재 국내·외에서 선박 평형수 정화 처리기술에 대한 연구개발이 활발히 진행 중에 있으나 현재까지는 정화처리 용량의 한계, 부가적인 처리공정, 처리 시스템의 복잡성, 낮은 경제성, 2차 오염물의 생성 등 국제해사기구(IMO : International Maritime Organization)에서 제시하는 안정성, 경제성, 실용성, 환경ㆍ생태학적 유효성 등의 기준을 충족하지 못하여 상용화가 이루어지지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 평균수명이 길고, 저전압으로 구동 가능한 UV-LED를 이용하여 선박 평형수의 미생물이나 병원균 등을 살균하도록 함으로, 소비되는 전력량을 최소하고, 내구 연한을 향상시키며, 전기적인 사고에 대한 안정성을 확보할 수 있는 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치를 제공함에 있다.
또한, 대용량의 안정기나 별도의 부가 전원 공급 장치가 소형화됨으로 설치공간 및 운영의 제약에서 벗어날 수 있는 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치는 선박 평형수가 유입되는 유입구와 유입된 평형수가 유출되는 유출구를 갖는 케이스;와, 상기 케이스 내부에 안치되되, 상기 케이스 내부 양측면에 형성된 안치구멍에 삽입되어 안치되며, 상기 케이스 내부로 유입되는 선박 평형수 내에 존재하는 미생물이나 병원균 등을 살균하기 위해 UV-LED를 이용하여 자외선을 조사하는 광모듈부;와, 상기 광모듈부로 전원을 인가하는 전원부;와, 상기 광모듈부의 UV-LED의 출력 파장을 제어하고, 냉각시스템을 제어하는 제어부;와, 상기 제어부에 의한 상기 광모듈부와 냉각시스템의 제어현황을 실시간으로 출력하여 관리자에게 제공하는 모니터;와, 상기 광모듈부에서 발생되는 열을 냉각시키기 위한 냉 각시스템;을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, 상기 광모듈부는 고열에서도 변형 또는 휨 현상이 없어 안정성이 우수한 메탈 PCB와, 상기 메탈 PCB에 집적되는 다수의 UV-LED와, 상기 UV-LED가 집적된 메탈 PCB가 평형수와 접촉되어 오염되는 것을 방지하도록, 상기 메탈 PCB를 감싸는 석영관을 포함하여 구성되되, 상기 석영관의 양끝단은 상기 케이스 내부의 양측면에 형성된 안치구멍에 삽입되어 견고히 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메탈 PCB의 형상은 측면이 적어도 3개 이상의 면을 가지도록 구성되는 삼각, 사각, 오각기둥 등의 형상으로 형성되어 상기 광모듈부에서 조사되는 자외선 조사각을 다양하게 형성되도록 하며, 그 내부 중심은 길이방향으로 관통된 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광모듈부에서 조사하는 자외선 파장 영역은 미생물 또는 병원균의 살균효율이 가장 높은 200 내지 400nm 범위로 설정됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각 시스템은 물 공급원으로부터 공급된 물이 상기 광모듈부로 공급되며, 공급된 물은 상기 광모듈부에서 발생되는 열과 열교환하여 상기 광모듈부의 과열을 방지하며, 열교환 된 물은 다시 상기 물 공급원으로 공급되는 연속적인 물 순환라인으로 구성되어, 상기 광모듈부를 효율적으로 냉각시키는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치에 의하면 평균수명이 길고, 저전압으로 구동 가능한 UV-LED를 이용하여 선박 평형수 의 미생물이나 병원균 등을 살균하도록 함으로, 소비되는 전력량을 최소하고, 내구 연한을 향상시키며, 전기적인 사고에 대한 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 대용량의 안정기나 별도의 부가 전원 공급 장치가 소형화됨으로 설치공간 및 운영의 제약에서 벗어날 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치를 도시한 것으로, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치의 개념도를, 도 2는 도 1에 도시된 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치의 케이스의 절개 사시도를, 도 3은 도 1에 도시된 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치의 광모듈부의 분해 사시도를, 도 4는 도 3에 도시된 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치의 광모뮬부의 결합 사시도를, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치의 광모듈부의 결합 사시도를, 도 6은 도 1에 도시된 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치의 광모듈부가 결합된 케이스의 사시도를, 도 7은 도 6에 도시된 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치의 광모듈부가 결합된 케이스의 절개 사시도를 각각 나타낸 것이다.
상기 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치(100)는 케이스(10)와, 광모듈부(20)와, 전원부(30)와, 제어부(40)와, 모니터(50)와, 냉각시스템(60)을 포함하고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 케이스(10)는 선박 평형수가 유입되는 유입구(11)와 유입된 평형수가 유출되는 유출구(12)를 갖으며, 내부 양측면에는 하술될 상기 광모듈부(20)가 삽입되는 안치구멍(13)이 형성된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 광모듈부(20)는 상기 케이스(10) 내부에 안치되되, 상기 케이스(10) 내부 양측면에 형성된 안치구멍(13)에 삽입되어 안치되며, 상기 케이스(10) 내부로 유입되는 선박 평형수 내에 존재하는 미생물이나 병원균 등을 살균하기 위해 UV-LED(22)를 이용하여 자외선을 조사하도록 되어있다.
이러한, 상기 광모듈부(20)는 상기 케이스(10)로 유입되는 선박 평형수의 용량에 따라 다수개 설치될 수 있음은 물론이며, 본 발명의 실시예에 따른 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치(100)의 광모듈부(20)는 도 6에 도시된 바와 같이, 7개로 되어 있으나, 이에 한정하여 사용하는 것은 물론 아니다.
일반적으로 기존에 선박 평형수의 살균을 위해 사용된 HID 방식의 UV-Lamp는 평균수명이 약 3,000시간 정도이나, 상기 UV-LED(22)는 평균수명이 최소 5,000시간에서 최대 10,000시간으로 월등한 내구연한을 갖는다.
또한, 상기 광모듈부(20)는 도 3에 도시된 바와 같이, 고열에서도 변형 또는 휨 현상이 없어 안정성이 우수한 메탈 PCB(21)와, 상기 메탈 PCB(21)에 집적되는 UV-LED(22)와, 상기 UV-LED(22)가 집적된 메탈 PCB(21)이 평형수와 접촉되어 오염되는 것을 방지하도록, 상기 메탈 PCB(21)을 감싸는 석영관(23)을 포함하여 구성되되, 상기 석영관(23)의 양끝단은 상기 케이스(10) 내부의 양측면에 형성된 안치구멍(13)에 삽입되어 견고히 고정된다.
여기서, 상기 메탈 PCB(21)의 형상은 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 측면이 적어도 3개 이상의 면을 가지도록 구성되는 삼각(21a), 사각, 오각기둥(21b) 등의 형상으로 형성되어 상기 광모듈부(20)에서 조사되는 자외선 조사각을 다양하게 형성되도록 하며, 그 내부 중심은 길이방향으로 관통된 유로(24)가 형성되도록 한다.
상기 전원부(30)는 상기 광모듈부(20) 구동에 필요한 전원을 인가하도록 한다.
일반적으로 기존에 선박 평형수의 살균을 위해 사용된 HID 방식의 UV-Lamp는 높은 과전압(1000V)이 요구되었던 것에 반하여, UV-LED(22)는 DC 24V급의 저전압으로 구동이 가능하여 전기적인 사고에 대한 선내의 안정성은 물론이며, HID 방식의 UV-Lamp 대비 10분의 1의 전력소비로 구동할 수 있어 에너지 효율성에서도 월등히 우수하다.
또한, 고전압이 요구되었던 기존의 HID 방식의 UV-Lamp가 대용량 안정기나 별도의 부가 전원 공급 장치로 인해 설치공간의 제약이 심한 반면, UV-LED(22)는 DC 24V급의 저전압으로 구동되어 설치공간의 제약을 극복할 수 있는 효과가 있다
상기 제어부(40)는 상기 광모듈부(20)의 UV-LED(22)의 출력 파장 영역을 미생물 또는 병원균의 살균효율이 가장 높은 200 내지 400nm 범위로 제어하고, 유입되는 선박 평형수의 양에 따라 UV-LED(22)의 발광을 선택적으로 제어하며, 하술될 상기 냉각시스템(60)의 흐름을 제어하도록 한다.
상기 모니터(50)는 상기 제어부(40)에 의한 상기 광모듈부(20)과 냉각시스 템(60)의 제어현황을 실시간으로 출력하여 관리자에게 제공하도록 한다.
상기 냉각시스템(60)는 상기 광모듈부(20)에서 발생되는 열을 냉각시키기 위한 것으로, 물 공급원(61)으로부터 공급된 물이 상기 광모듈부(20)로 공급되며, 공급된 물은 상기 광모듈부(20)에서 발생되는 열과 열교환하여 상기 광모듈부(20)의 과열을 방지하며, 열교환 된 물은 다시 상기 물 공급원(61)으로 공급되는 연속적인 물 순환라인(62)으로 구성된다. 즉, 상기 물 순환라인(62)은 물이 상기 메탈 PCB(21)에 형성된 관통된 유로(24)로 연속적으로 순환하도록 상기 유로(24)는 상기 물 순환라인(62) 상에 위치하도록 형성하여 상기 광모듈부(20)를 효율적으로 냉각시키도록 구성된다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치(100)는 다음과 같이 사용한다.
먼저, 선박의 균형유지 및 안정성을 높이기 위해 바다에서 선박 평형수가 유입되고, 유입된 선박 평형수는 케이스(10)의 유입구(11)를 통하여 케이스(10) 내부로 유입된다.
그러면, 케이스(10) 내부에 위치하며, 다수의 UV-LED(200)가 집적되어 형성되는 광모듈부(20)로 전원이 인가되고, 전원이 인가된 상기 광모듈부(20)는 발광하면서 상기 케이스(10) 내부로 유입된 선박 평형수로 자외선을 조사하게 되고, 자외선에 노출된 선박 평형수 내에 잔존하는 미생물 및 병원균 등은 살균처리되는 것이다.
이렇게, 살균처리된 선박 평형수는 상기 케이스(10)의 유출구(12)를 통하여 유출된다.
이때, 상기 광모듈부(20)에서 발생되는 열은 물을 이용한 냉각장치(60)를 통하여 냉각시키며, 상기 광모듈부(20)와 냉각장치(60)는 제어부(40)를 통해서 제어된다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것으로 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치의 개념도
도 2는 도 1에 도시된 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치의 케이스의 절개 사시도
도 3은 도 1에 도시된 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치의 광모듈부의 분해 사시도
도 4는 도 3에 도시된 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치의 광모뮬부의 결합 사시도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치의 광모듈부의 결합 사시도
도 6은 도 1에 도시된 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치의 광모듈부가 결합된 케이스의 사시도
도 7은 도 6에 도시된 UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치의 광모듈부가 결합된 케이스의 절개 사시도
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10. 케이스 11. 유입구
12. 유출구 13. 안치구멍
20. 광모듈부 21. 메탈 PCB
21a. 삼각기둥 21b. 오각기둥
22. UV-LED 23. 석영관
24. 유로 30. 전원부
40. 제어부 50. 모니터
60. 냉각장치 61. 물 공급원
62. 물 순환라인 100. UV-LED를 이용한 선박 평형수 살균장치
Claims (5)
- 선박 평형수 내에 존재하는 미생물이나 병원균 등을 살균하는 선박 평형수 살균장치에 있어서,선박 평형수가 유입되는 유입구(11)와 유입된 평형수가 유출되는 유출구(12)를 갖는 케이스(10);상기 케이스(10) 내부에 안치되되, 상기 케이스(10) 내부 양측면에 형성된 안치구멍(13)에 삽입되어 안치되며, 상기 케이스(10) 내부로 유입되는 선박 평형수 내에 존재하는 미생물이나 병원균 등을 살균하기 위해 자외선 발광 다이오드(22:UV-LED)를 이용하여 자외선을 조사하는 광모듈부(20);상기 광모듈부(20)로 전원을 인가하는 전원부(30);상기 광모듈부(20)의 자외선 발광 다이오드(22)의 출력 파장을 제어하고, 냉각시스템(60)을 제어하는 제어부(40);상기 제어부(40)에 의한 상기 광모듈부(20)과 냉각시스템(60)의 제어현황을 실시간으로 출력하여 관리자에게 제공하는 모니터(50); 및상기 광모듈부(20)에서 발생되는 열을 냉각시키기 위한 냉각시스템(60);을 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 발광 다이오드를 이용한 선박 평형수 살균장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 광모듈부(20)는,고열에서도 변형 또는 휨 현상이 없어 안정성이 우수한 메탈 기판(21:PCB)과,상기 메탈 기판(21)에 집적되는 다수의 자외선 발광 다이오드(22)와,상기 자외선 발광 다이오드(22)가 집적된 메탈 기판(21)이 평형수와 접촉되어 오염되는 것을 방지하도록, 상기 메탈 기판(21)을 감싸는 석영관(23)을 포함하여 구성되되,상기 석영관(23)의 양끝단은 상기 케이스(10) 내부의 양측면에 형성된 안치구멍(13)에 삽입되어 견고히 고정되는 것을 특징으로 하는 자외선 발광 다이오드를 이용한 선박 평형수 살균장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 메탈 기판(21)의 형상은,측면이 적어도 3개 이상의 면을 가지도록 구성되는 삼각(21a), 사각, 오각기둥(21b) 등의 형상으로 형성되어 상기 광모듈부(20)에서 조사되는 자외선 조사각을 다양하게 형성되도록 하며, 그 내부 중심은 길이방향으로 관통된 유로(24)가 형성되는 것을 특징으로 하는 자외선 발광 다이오드를 이용한 선박 평형수 살균장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 광모듈부(20)에서 조사하는 자외선 파장 영역은 미생물 또는 병원균의 살균효율이 가장 높은 200 내지 400nm(nano meter) 범위로 설정됨을 특징으로 하는 자외선 발광 다이오드를 이용한 선박 평형수 살균장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 냉각 시스템(60)은,물 공급원(61)으로부터 공급된 물이 상기 광모듈부(20)로 공급되며, 공급된 물은 상기 광모듈부(20)에서 발생되는 열과 열교환하여 상기 광모듈부(20)의 과열을 방지하며, 열교환 된 물은 다시 상기 물 공급원(61)으로 공급되는 연속적인 물 순환라인(62)으로 구성되어, 상기 광모듈부(20)를 효율적으로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 자외선 발광 다이오드를 이용한 선박 평형수 살균장치.
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| KR1020090012369A KR20100093259A (ko) | 2009-02-16 | 2009-02-16 | 자외선 발광 다이오드를 이용한 선박 평형수 살균장치 |
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Cited By (12)
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|---|---|---|---|---|
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-
2009
- 2009-02-16 KR KR1020090012369A patent/KR20100093259A/ko not_active Application Discontinuation
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