KR20110022032A - 밸러스트수 처리 시스템 - Google Patents

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KR20110022032A
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표태성
김현오
천상규
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주식회사 파나시아
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Abstract

본 발명은 선박에 사용되는 밸러스트수의 처리시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박에 취수된 밸러스트수를 필터를 사용하여 여과시키는 여과부와, 상기 여과부에서 여과된 밸러스트수를 자외선을 사용하여 살균시키는 자외선처리부와, 상기 여과부와 자외선처리부의 작동 전반을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 여과부는 유입부와 유출부를 갖는 바디와, 상기 바디 내부를 흐르는 밸러스트수를 여과시키는 필터와, 상기 필터에 부착되는 이물질을 세척하는 자동세척부와, 상기 유입부와 유출부에서의 압력을 측정하는 압력센서를 포함하고, 상기 자외선처리부는 유입부와 유출부를 갖는 바디와, 상기 바디 내부를 흐르는 밸러스트수에 자외선을 조사하는 자외선램프와, 상기 자외선램프를 둘러싸고 있는 슬리브관에 부착되는 이물질을 제거하는 슬리브관 세척부와, 상기 자외선램프에서 나오는 자외선의 강도를 측정하는 자외선강도계와, 상기 바디 내부의 온도를 측정하는 온도센서를 포함함으로써, 적은 유지비용으로 효과적인 밸러스트수 처리를 가능하게 하고, 유해물질이나 2차오염의 우려가 없고, 밸러스트수 탱크 내부의 오염을 방지함은 물론, 작동중에도 자동으로 세척작용이 가능한 밸러스트수 처리시스템에 관한 것이다.

Description

밸러스트수 처리 시스템{Ballast Water Treatment System}
본 발명은 선박에 사용되는 밸러스트수의 처리시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박에 취수된 밸러스트수를 필터를 사용하여 여과시키는 여과부와, 상기 여과부에서 여과된 밸러스트수를 자외선을 사용하여 살균시키는 자외선처리부와, 상기 여과부와 자외선처리부의 작동 전반을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 여과부는 유입부와 유출부를 갖는 바디와, 상기 바디 내부를 흐르는 밸러스트수를 여과시키는 필터와, 상기 필터에 부착되는 이물질을 세척하는 자동세척부와, 상기 유입부와 유출부에서의 압력을 측정하는 압력센서를 포함하고, 상기 자외선처리부는 유입부와 유출부를 갖는 바디와, 상기 바디 내부를 흐르는 밸러스트수에 자외선을 조사하는 자외선램프와, 상기 자외선램프를 둘러싸고 있는 슬리브관에 부착되는 이물질을 제거하는 슬리브관 세척부와, 상기 자외선램프에서 나오는 자외선의 강도를 측정하는 자외선강도계와, 상기 바디 내부의 온도를 측정하는 온도센서를 포함함으로써, 적은 유지비용으로 효과적인 밸러스트수 처리를 가능하게 하고, 유해물질이나 2차오염의 우려가 없고, 밸러스트수 탱크 내부의 오염을 방지함은 물론, 작동중에도 자동으로 세척작용이 가능한 밸러스트수 처리시스템에 관한 것이다.
밸러스트수(ballast water)란 선박이 짐을 싣지 않고 운항하는 경우에 선박의 균형을 유지하기 위해 선박 내의 밸러스트 탱크에 채우는 해수를 의미한다.
국제교역량의 증가와 함께 해상운송 비율이 점점 증가하고 있고 그에 따라 선박 수의 증가 및 대형화가 빠르게 이루어지고 있어 선박에서 사용하는 밸러스트수의 양도 크게 증가하고 있다. 선박에서 사용하는 밸러스트수의 양이 증가함에 따라 외래 해양생물종들로 인한 토착 해양생태계의 피해 발생 사례 역시 증가하고 있는 바, 이러한 국제적인 환경문제를 해결하기 위해 2004년도에 국제해사기구(IMO)에서 '선박의 밸러스트수와 침전물의 통제와 관리에 대한 국제협약'이 완성되어 2009년부터 발효될 예정에 있다.
종래 밸러스트수를 처리하기 위한 방식으로는 밸러스트수를 해상에서 교환하거나 육상에서 처리하는 방식이 있었으나 비효율적인 단점이 있어 선박에 밸러스트수를 처리하기 위한 처리시설을 설치하는 방식이 많이 활용되고 있다. 밸러스트수 처리시설에 사용되는 처리방식으로는 크게 여과, 열처리, 화학약품처리, 전기분해, 오존, 자외선 조사 등의 방식이 사용되고 있다.
그러나, 열처리 방식의 경우 열에 강한 미생물이나 무기오염원에 대해서는 처리가 어렵다는 문제가 있고, 화학약품처리 방식의 경우 밸러스트수 처리 후 2차 오염의 문제가 발생할 수 있는 문제가 있고, 전기분해 방식이나 오존 방식의 경우 합선에 의한 폭발이나 관리상의 비효율적인 문제 등이 있을 수 있고, 특히 여과 방식의 경우 필터에 부착되는 침전물 제거문제나 이를 제거할 시 밸러스트수 처리를 중지해야 하는 문제가 있고, 자외선 조사 방식의 경우 자외선 램프를 둘러싸는 슬리브관의 표면에 부착되는 이물질에 의한 효율이 낮아지는 문제가 있습니다. 또한 이들 각각의 방식만으로는 완전한 밸러스트수 처리가 어렵고 이들 방식 전부를 적용하는 경우에는 처리비용이 상승하여 비효율적인 문제가 있습니다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명의 목적은 밸러스트수를 처리함에 있어 필터를 사용하여 물리적으로 여과시키는 방식과 자외선을 사용하여 살균하는 방식을 복합적으로 사용함으로써 부산물로 인한 2차 오염을 방지할 수 있고, 밸러스트 탱크의 오염을 방지할 수 있으며, 유지관리 면에서 효율적이고 제어가 간편한 밸러스트수 처리시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 여과부와 자외선처리부 사이에 우회관로를 추가로 포함하여, 필요에 따라 상기 여과부 또는 상기 자외선처리부만을 거쳐 밸러스트수가 처리될 수 있도록 할 수 있는 밸러스트수 처리시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 여과부나 자외선처리부의 자동세척이 가능하도록 함으로써 항상 균일한 성능을 유지하게 할 수 있고, 유지관리 면에서 효율적인 밸러스트수 처리시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 밸러스트수에 대한 처리작업의 중지 없이도 여과부나 자외선처리부의 자동세척이 가능하도록 함으로써 처리효율을 높여 처리시간이나 비용 측면에서 효율적인 밸러스트수 처리시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 여과부의 자동세척부가 상하이동 및 회전운동을 동시에 할 수 있는 구조로 형성됨으로써 필터의 세척능력을 향상시킬 수 있는 밸러스트수 처리시스템을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 밸러스트수 처리시스템은 다음과 같은 구성을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 밸러스트수 처리시스템은 선박에 취수된 밸러스트수를 필터를 사용하여 여과시키는 여과부와, 상기 여과부에서 여과된 밸러스트수를 자외선을 사용하여 살균시키는 자외선처리부와, 상기 여과부와 자외선처리부의 작동 전반을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 밸러스트수 처리시스템은 상기 여과부와 상기 자외선처리부 사이에 우회관로를 추가로 포함하여, 필요에 따라 상기 여과부 또는 상기 자외선처리부만을 거쳐 밸러스트수가 처리될 수 있도록 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 밸러스트수 처리시스템은 상기 제어부에 연결되어 밸러스트수 처리시스템의 작동상태를 표시해주는 디스플레이부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 여과부는 밸러스트수가 유출입될 수 있는 유입부와 유출부를 갖는 바디와, 상기 바디 내부를 흐르는 밸러스트수를 여과시키는 필터와, 상기 필터에 부착되는 이물질을 세척하는 자동세척부와, 상기 유입부와 유출부에서의 압력을 측정하는 압력센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 자동세척부는 상기 제어부의 신호에 의해 자동세척부를 구동시키는 구동부와, 상기 구동부에 연결되어 움직이면서 상기 필터에 부착된 이물질을 흡입하는 흡입부와, 상기 흡입부에서 흡입된 이물질을 배출시키는 배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 흡입부는 상기 필터에 부착된 이물질을 흡입하는 흡입봉과, 상기 흡입봉에 연결되어 흡입된 이물질을 이동시키는 코어와, 상기 코어와 상기 구동부 사이를 연결하여 상기 구동부의 작동에 따라 상기 코어를 움직이는 구동축을 포함하고, 상기 배출부는 상기 코어 일단에 형성된 배출공을 통해 배출되는 이물질을 저장하는 플러싱챔버와, 상기 플러싱챔버의 이물질이 배출되는 통로가 되는 배출관과, 상기 배출관의 일측에 형성되는 이그조스트밸브를 포함하여, 상기 이그조스트밸브의 개폐에 따른 압력차이를 이용하여 자동으로 필터에 부착된 이물질을 흡입, 배출할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 구동축은 나사산 형태로 형성되고, 상기 흡입봉은 상기 코어에 방사상 형태로 연결됨으로써, 상기 구동부의 작동에 따라 상하이동 및 회전하면서 보다 효율적으로 필터의 이물질을 흡입할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 자외선처리부는 밸러스트수가 유출입될 수 있는 유입부와 유출부를 갖는 바디와, 상기 바디 내부를 흐르는 밸러스트수에 자외선을 조사하는 자외선램프와, 상기 자외선램프를 둘러싸고 있는 슬리브관에 부착되는 이물질을 제거하는 슬리브관 세척부와, 상기 자외선램프에서 나오는 자외선의 강도를 측정하는 자외선강도계와, 상기 바디 내부의 온도를 측정하는 온도센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 슬리브관 세척부는 상기 슬리브관의 외주면에 부착되는 와이퍼와, 상기 와이퍼를 연결하는 구동축과, 상기 구동축과 연결되어 구동축을 작동시키는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 밸러스트수를 처리함에 있어 필터를 사용하여 물리적으로 여과시키는 방식과 자외선을 사용하여 살균하는 방식을 복합적으로 사용함으로써 부산물로 인한 2차 오염을 방지할 수 있고, 밸러스트 탱크의 오염을 방지할 수 있으며, 유지관리 면에서 효율적이고 제어가 간편한 효과를 갖는다.
본 발명은 여과부와 자외선처리부 사이에 우회관로를 추가로 포함하여, 필요에 따라 상기 여과부 또는 상기 자외선처리부만을 거쳐 밸러스트수가 처리될 수 있도록 할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명은 여과부나 자외선처리부의 자동세척이 가능하도록 함으로써 항상 균일한 성능을 유지하게 할 수 있고, 유지관리 면에서 효율적인 효과를 갖는다.
본 발명은 밸러스트수에 대한 처리작업의 중지 없이도 여과부나 자외선처리부의 자동세척이 가능하도록 함으로써 처리효율을 높여 처리시간이나 비용 측면에서 효율적인 효과를 갖는다.
본 발명은 여과부의 자동세척부가 상하이동 및 회전운동을 동시에 할 수 있는 구조로 형성됨으로써 필터의 세척능력을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 처리시스템의 블럭도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 처리시스템의 여과부와 자외선처리부의 결합관계를 나타내는 계통도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 처리시스템의 여과부의 단면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 처리시스템의 자외선처리부의 부분절단 사시도
도 5는 자외선처리부의 슬리브관 세척부의 사시도
이하에서는 본 발명에 따른 밸러스트수 처리시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 처리시스템의 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 처리시스템의 여과부와 자외선처리부의 결합관계를 나타내는 계통도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 처리시스템의 여과부의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 처리시스템의 자외선처리부의 부분절단사시도이고, 도 5는 자외선처리부의 슬리브관 세척부의 사시도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 처리시스템은 선박의 취수펌프(1)로부터 취수된 밸러스트수를 필터를 사용하여 여과시키는 여과부(2)와, 상기 여과부(2)에서 여과된 밸러스트수를 자외선을 사용하여 살균시키는 자외선처리부(3)와, 상기 여과부(2)와 자외선처리부(3)의 작동 전반을 제어하는 제어부(4)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 여과부(2)는 선박의 취수펌프(1)로부터 취수된 밸러스트수를 필터를 사용하여 여과시키는 구성으로 도 3을 참조하면, 상기 여과부(2)는 밸러스트수가 유출입될 수 있는 유입부(211)와 유출부(212)를 갖는 바디(21)와, 상기 바디(21) 내부를 흐르는 밸러스트수를 여과시키는 필터(22)와, 상기 필터(22)에 부착되는 이물질을 세척하는 자동세척부(23)와, 상기 유입부(211)와 유출부(212)에서의 압력을 측정하는 압력센서(24)를 포함할 수 있다.
상기 바디(21)는 상기 여과부(2)의 몸체를 이루는 부분으로 바람직하게는 내부에 공간을 갖는 원통형으로 형성될 수 있으며 선박에 취수된 밸러스트수가 유입되는 유입부(211)와 여과된 밸러스트수가 유출되는 유출부(212)를 포함하는데, 본 발명은 후술할 바와 같이 상기 바디(21) 내부를 둘러싸는 필터(22)를 사용하여 여과처리를 하기 때문에 상기 유입부(211)는 상기 바디(21)의 하측에 위치하고 상기 유출부(212)는 상기 유입부(211) 보다 상측에 위치하여 밸러스트수가 하부에서 유입되어 상기 바디(21) 내부를 채우면서 여과될 수 있도록 함이 바람직하다.
상기 필터(22)는 상기 유입부(211)를 통해 상기 바디(21) 내부로 유입된 밸러스트수를 여과처리하는 부분으로 바람직하게는 상기 바디(21)의 내주면을 따라 원통형으로 상기 바디(21)의 내부를 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 유입부(211)를 통해 상기 바디(21)의 내부로 유입된 밸러스트수가 상기 유출부(212)를 통해 배출되기 위해서는 반드시 상기 필터(22)를 거쳐야 하고, 상기 필터(22)에 여과되는 과정에서 50㎛ 이상의 생물 및 입자가 걸러지게 된다. 이러한 여과가 계속 진행되는 경우 상기 필터(22) 내부면에 이물질이 쌓여 여과기능이 저하되므로 후술하는 자동세척부(23)에 의해 이물질 제거작업이 진행되게 된다.
상기 자동세척부(23)는 상기 필터(22) 내외부의 압력차이를 이용하여 상기 제어부(4)의 제어하에 상기 필터(22)에 쌓이는 이물질을 자동으로 제거하는 부분으로, 상기 제어부(4)의 신호에 의해 자동세척부(23)를 구동시키는 구동부(231)와, 상기 구동부(231)에 연결되어 움직이면서 상기 필터(22)에 부착된 이물질을 흡입하는 흡입부(232)와, 상기 흡입부(232)에서 흡입된 이물질을 배출시키는 배출부(233)를 포함할 수 있다.
상기 구동부(231)는 상기 자동세척부(23)가 작동하기 위한 동력을 제공하는 부분으로 일반적인 모터 등이 활용될 수 있으며, 상기 제어부(4)의 제어하에 자동으로 운전되어 진다.
상기 흡입부(232)는 상기 구동부(231)에 연결되어 움직이면서 상기 필터(22)에 부착된 이물질을 흡입하는 부분으로, 상기 필터(22)에 부착된 이물질을 흡입하는 흡입봉(2321)과, 상기 흡입봉(2321)에 연결되어 흡입된 이물질을 이동시키는 코어(2322)와, 상기 코어(2322)와 상기 구동부(231) 사이를 연결하여 상기 구동부(231)의 작동에 따라 상기 코어(2322)를 움직이는 구동축(2323)을 포함할 수 있다.
상기 흡입봉(2321)은 상기 필터(22)의 내부면에 부착된 이물질을 흡입하는 부분으로 전체적으로 내부에 관통공이 형성된 봉 내지는 막대 형상으로 형성될 수 있으며, 그 일단은 상기 필터(22) 내부면과 밀착되어 상기 필터(22)의 내부면에 부착된 이물질을 흡입할 수 있는데 바람직하게는 흡입력을 높이기 위해 일단의 관통공은 그 직경이 작게 형성될 수 있으며, 그 타단은 상기 코어(2322)와 연결되어 흡입한 이물질을 상기 코어(2322)로 이동시키게 된다. 또한 상기 흡입봉(2321)은 다수 개가 상기 코어(2322)의 외주면 상에 높이를 달리하여 방사상으로 부착된 형태로 형성될 수 있는데 이는 후술하는 바와 같이 상기 코어(2322)가 회전하면서 상하이동하는 경우에 보다 용이하게 상기 필터(22)에 부착된 이물질을 흡입할 수 있도록 하기 위함이다. 상기 흡입봉(2321)이 상기 필터(22)에 부착된 이물질을 흡입할 수 있는 원리는 상기 필터(22) 내부의 높은 압력과 상기 흡입봉(2321) 내지는 코어(2322) 내부의 낮은 압력의 압력차에 따른 밸러스트수의 흐름을 이용하는 것으로 그에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
상기 코어(2322)는 상기 흡입봉(2321)에 연결되어 흡입된 이물질을 이동시키는 부분으로 전체적으로 내부에 공간이 형성된 봉 내지는 막대 형상으로 형성될 수 있는데 그 외주면 상에는 상기 흡입봉(2321)이 방사상으로 부착되어 연결되어 상기 흡입봉(2321)을 통해 흡입된 이물질이 상기 코어(2322)의 내부공간을 통해 이동할 수 있고 상기 코어(2322)의 일단에는 내부공간을 통해 이동된 이물질이 후술하게 될 배출부(233)의 플러싱챔버(2331)로 배출될 수 있도록 하는 배출공(2322a)이 형성될 수 있다. 또한 상기 코어(2322)의 일단은 상기 구동축(2323)과 연결되어 상기 구동축(2323)의 움직임에 따라 상하이동은 물론 회전운동도 가능하게 된다. 상기 코어(2322) 내에서 이물질이 이동할 수 있는 원리 역시 상기 필터(22) 내부의 높은 압력과 상기 흡입봉(2321) 내지는 코어(2322) 내부의 낮은 압력의 압력차에 따른 밸러스트수의 흐름을 이용하는 것으로 그에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
상기 구동축(2323)은 상기 코어(2322)와 상기 구동부(231) 사이를 연결하는 부분으로 상기 구동부(231)의 작동에 따라 상기 코어(2322)를 상하이동 및 회전운동시킬 수 있게 된다. 특히 상기 구동축(2323)의 상기 구동부(231)와 연결되는 일단의 외주면은 나사산 형태로 형성될 수 있는데, 이는 상기 구동부(231)의 작동에 따라 상하이동하면서 회전운동도 할 수 있어 보다 효율적으로 상기 필터(22)의 이물질을 흡입할 수 있도록 하기 위함이다. 또한 상기 구동축(2323)의 일단에는 접촉수단(2323a)이 결합될 수 있는데, 상기 접촉수단(2323a)은 상기 구동축(2323)의 상하이동거리를 제한하기 위한 리미트스위치(2323b)와 접촉하는 부분으로 원반형태의 고무부재나 금속부재 등이 활용될 수 있으며, 상기 접촉수단(2323a)이 상기 리미트스위치(2323b)와 접촉하는 경우 상기 제어부(4)의 제어하에 상기 구동축(2323)이 이동하는 진행방향이 바뀌기 때문에 상기 구동축(2323)은 상기 리미트스위치(2323b) 사이를 상하이동하게 된다.
상기 배출부(233)는 상기 흡입부(232)에서 흡입된 이물질을 배출시키는 부분으로 상기 코어(2322)의 일단에 형성된 배출공(2322a)을 통해 배출되는 이물질을 저장하는 플러싱챔버(2331)와, 상기 플러싱챔버(2331)의 이물질이 배출되는 통로가 되는 배출관(2332)과, 상기 배출관(2332)의 일측에 형성되는 이그조스트밸브(2333)를 포함할 수 있다.
상기 플러싱챔버(2331)는 상기 코어(2322)의 배출공(2322a)을 통해 배출되는 이물질이 쌓이게 되는 부분으로 바람직하게는 상기 코어(2322)가 상하이동하는 거리를 감안하여 어떠한 경우라도 상기 코어(2322)의 배출공(2322a)에서 배출되는 이물질을 저장할 수 있는 크기와 형상으로 형성될 수 있다.
상기 배출관(2332)은 상기 플러싱챔버(2331)의 이물질이 배출되는 통로가 되는 부분으로 상기 플러싱챔버(2331)의 일측에 연결되는 관 형태로 형성될 수 있다.
상기 이그조스트밸브(2333)는 상기 배출관(2332)의 일측에 연결되어 상기 필터(22)에 부착된 이물질의 흡입/배출을 위한 흡입력을 제공하는 부분으로 상기 제어부(4)에 의해 제어된다. 즉, 상기 이그조스트밸브(2333)가 열리는 경우에는 상기 배출관(2332), 플러싱챔버(2331), 코어(2322) 및 흡입봉(2321) 내부는 대기압 즉 상기 필터(22) 내부의 높은 기압에 비해 낮은 기압이 형성되므로 상기 필터(22) 내부의 밸러스트수는 기압이 낮은 상기 흡입봉(2321) 내부로 흡입되게 되고 이때 필터(22)에 부착된 이물질도 함께 흡입되게 되며, 상기 이그조스트밸브(2333)가 닫히는 경우에는 밸러스트수 및 이물질의 흡입이 중단되게 되는데 그 전체적인 작동원리에 대해서는 후술하기로 한다.
상기 압력센서(24)는 상기 필터(22) 내외부의 압력을 측정하기 위한 구성으로 일반적으로 사용되는 압력측정용 센서들이 활용될 수 있는데 상기 압력센서(24)에 의해 측정되는 상기 필터(22) 내외부의 압력차이가 일정범위 이상 상승하게 되면 상기 제어부(4)의 제어하에 상기 필터(22)에 부착된 이물질을 제거하기 위한 상기 자동세척부(23)의 작동이 시작되게 된다.
이상과 같은 구성들을 포함하는 상기 여과부(2)의 작동원리에 대해 자세히 살펴보면, 먼저 상기 유입부(211)를 통해 상기 바디(21) 내부로 유입된 밸러스트수는 상기 필터(22)를 거쳐 여과되어 상기 유출부(212)를 통해 배출되게 되는데, 이때 상기 필터(22)에서 걸러지는 이물질이 상기 필터(22) 내부면에 부착되게 되면 상기 압력센서(24)에 의해 측정되는 상기 필터(22) 내부의 압력이 상승하게 되고 그 상승이 일정범위를 넘게 되면 상기 제어부(4)의 제어하에 상기 자동세척부(23)가 작동하게 되는데, 상기 제어부(4)가 상기 구동부(231)를 작동시키면 상기 구동축(2323), 코어(2322) 및 흡입봉(2321)은 상하이동 및 회전운동을 하게 되고 또한 상기 제어부(4)가 상기 이그조스트밸브(2333)를 열게 되면 상기 흡입봉(2321) 내의 압력이 상기 필터(22) 내부의 압력보다 낮게 되어 상기 필터(22) 내부의 밸러스트수와 이물질이 상기 흡입봉(2321)을 통해 흡입되게 되어 상기 코어(2322), 플러싱챔버(2331) 및 배출관(2332)를 통해 배출되게 된다. 또한 상기 필터(22) 내부의 압력이 일정범위 이하로 내려가게 되면 상기 자동세척부(23)의 작동은 중지하게 된다. 본 발명에 따른 밸러스트수 처리시스템의 중요한 특징 중의 하나는 상기 자동세척부(23)가 작동하는 동안에도 상기 여과부(2)의 필터(22)를 이용한 여과처리는 계속될 수 있다는 것이다.
상기 자외선처리부(3)는 상기 여과부(2)에서 여과된 밸러스트수를 자외선을 사용하여 살균시키는 구성으로 도 4 내지 5를 참조하면, 상기 자외선처리부(3)는 밸러스트수가 유출입될 수 있는 유입부(311)와 유출부(312)를 갖는 바디(31)와, 상기 바디(31) 내부를 흐르는 밸러스트수에 자외선을 조사하는 자외선램프(32)와, 상기 자외선램프(32)를 둘러싸는 슬리브관(321)에 부착되는 이물질을 제거하는 슬리브관 세척부(33)와, 상기 자외선램프(32)에서 나오는 자외선의 강도를 측정하는 자외선강도계(34)와, 상기 바디(31) 내부의 온도를 측정하는 온도센서(35)를 포함할 수 있으며, 상기 자외선처리부(3)는 필요에 따라 다수 개가 직렬로 연속적으로 설치될 수도, 상기 여과부(2)와 별도의 위치에 설치될 수도 있다.
상기 바디(31)는 상기 자외선처리부(3)의 몸체를 이루는 부분으로 바람직하게는 내부에 공간을 갖는 원통형으로 형성될 수 있으며 밸러스트수가 유입되는 유입부(311)와 살균처리된 밸러스트수가 유출되는 유출부(312)를 포함하는데, 바람직하게는 상기 유입부(311)과 유출부(312)가 상기 바디(31) 원통형의 옆면에 형성될 수 있는데 이는 상기 자외선램프(32)를 통과하여 살균되는 밸러스트수의 살균효율을 높이기 위함이다.
상기 자외선램프(32)는 상기 바디(31) 내부를 흐르는 밸러스트수에 자외선을 조사하기 위해 자외선을 방출하는 부분으로, 막대나 봉 형상의 상기 자외선램프(32)는 상기 바디(31)의 내부에 위치하는데 바람직하게는 상기 바디(31)의 축방향에 평행하게 상기 바디(31)의 원통형 내부를 따라 일정간격으로 다수 개가 방사상으로 배치되어 상기 유입부(311)과 유출부(312)를 통하여 흐르는 밸러스트수는 상기 자외선램프(32) 사이를 수직으로 통과하게 할 수 있다. 상기 자외선램프(32)를 둘러싸고 있는 슬리브관(321) 표면에 이물질이 부착하게 되면 방출되는 자외선의 강도가 저하되기 때문에 상기 슬리브관(321) 표면은 상기 슬리브관 세척부(33)에 의해 세척되게 된다.
상기 슬리브관 세척부(33)는 상기 슬리브관(321) 표면에 부착되는 이물질을 제거하는 부분으로, 상기 슬리브관(321)의 외주면에 부착되는 와이퍼(331)와, 상기 와이퍼(331)를 연결하는 구동축(332)과, 상기 구동축(332)과 연결되어 구동축(332)을 작동시키는 구동모터(333)를 포함할 수 있다.
상기 와이퍼(331)는 상기 슬리브관(321)의 외주면에 부착되는 이물질을 제거하는 부분으로 바람직하게는 상기 슬리브관(321) 외주면 전체를 둘러싸는 환형으로 형성될 수 있으며 그 재질로는 내열성을 갖는 합성수지나 합성고무 등이 활용될 수 있으며, 상기 슬리브관(321)이 다수 개 존재하는 경우 상기 와이퍼(331) 역시 다수 개가 존재하게 되고 이 경우 각각의 와이퍼(331)는 상기 구동축(332)에 연결될 수 있다.
상기 구동축(332)은 상기 와이퍼(331)와 연결되어 상기 와이퍼(331)를 이동시켜 상기 와이퍼(331)가 상기 슬리브관(321) 외주면에 부착된 이물질을 제거할 수 있도록 하는 부분으로 바람직하게는 상기 바디(31)의 내부 중앙에 상기 바디(31)의 축방향에 평행하게 배치될 수 있으며 그 외주면은 나사산 형태로 형성될 수 있다. 상기 구동축(332)의 일단은 상기 구동모터(333)에 연결된다.
상기 구동모터(333)는 상기 구동축(332)의 일단과 연결되어 상기 구동축(332) 및 와이퍼(331)를 작동시키는 동력을 제공하는 부분으로 일반적으로 사용되는 모터 등이 활용될 수 있다.
상기 자외선강도계(34)는 상기 자외선램프(32)에서 나오는 자외선의 강도를 측정하는 부분으로 상기 바디(31)의 외주면 상에서 상기 바디(31)의 내부로 관통하여 설치될 수 있으며, 상기 제어부(4)와 연결되어 있기 때문에 측정되는 자외선강도가 일정범위 이하인 경우 상기 제어부(4)는 상기 슬리브관 세척부(33)를 작동시키게 되는데 그 작동원리에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
상기 온도센서(35)는 상기 자외선처리부(3)의 바디(31) 내부의 온도를 측정하는 부분으로 상기 바디(31)의 외주면 또는 내부에 설치될 수 있으며, 상기 제어부(4)와 연결되어 있기 때문에 측정되는 상기 바디(31) 내부의 온도가 일정 범위 이상으로 높아지게 되면 상기 제어부(4)는 상기 자외선처리부(3)의 작동을 중지시키게 된다.
이상과 같은 구성들을 포함하는 상기 자외선처리부(3)의 작동원리에 대해 자세히 살펴보면, 먼저 상기 유입부(311)를 통해 상기 바디(31) 내부로 유입된 밸러스트수는 상기 자외선램프(32)에서 조사되는 자외선에 의해 살균처리되어 상기 유출부(312)를 통해 배출되게 되는데, 이때 상기 자외선램프(32)를 둘러싸고 있는 슬리브관(321) 표면에 이물질이 부착되게 되면 자외선램프(32)에서 방출되는 자외선의 강도가 낮아지게 되어 상기 자외선강도계(34)에서 측정되는 자외선 강도가 일정범위 이하로 내려가게 되면 상기 제어부(4)의 제어하에 상기 슬리브관 세척부(33)가 작동하게 되는데, 상기 구동모터(333)의 작동에 의해 상기 구동축(332)을 따라 상기 와이퍼(331)가 이동하면서 상기 슬리브관(321) 표면에 부착된 이물질을 제거하게 된다. 또한 상기 온도센서(35)에 의해 측정되는 상기 바디(31) 내부의 온도가 일정범위 이상으로 올라가게 되면 상기 제어부(4)는 상기 자외선처리부(3)의 작동을 중지시키게 된다.
상기 제어부(4)는 상기 여과부(2)와 자외선처리부(3)의 작동 전반을 제어하는 부분으로, 앞서 설명한 바와 같이 상기 자동세척부(23), 압력센서(24), 슬리브관 세척부(33), 자외선강도계(34), 온도센서(35) 등과 연결되어 신호를 주고받으면서 작동 전반을 제어하게 되는데 상기 제어부(4)는 추가적으로 데이터를 저장하거나 경고메세지를 송출하는 등의 기능을 수행할 수도 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예의 경우 상기 제어부(4)에 연결되어 밸러스트수 처리시스템의 작동상태를 표시해주는 디스플레이부(5)를 추가로 포함할 수 있는데, 상기 디스플레이부(5)는 상기 제어부(4)의 제어하에 작동되는 상기 자동세척부(23), 압력센서(24), 슬리브관 세척부(33), 자외선강도계(34), 온도센서(35) 등의 상태는 물론 상기 여과부(2)와 자외선처리부(3)에 의해 처리되는 밸러스트수의 처리상태 등도 관계자가 시각적으로 용이하게 확인할 수 있도록 표시할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 처리시스템은 밸러스트수를 처리함에 있어 필터를 사용하여 물리적으로 여과시키는 방식과 자외선을 사용하여 살균하는 방식을 복합적으로 사용함으로써 부산물로 인한 2차 오염을 방지할 수 있고, 밸러스트 탱크의 오염을 방지할 수 있음은 물론, 여과부나 자외선처리부의 자동세척이 가능하도록 함으로써 항상 균일한 성능을 유지하게 할 수 있고 유지관리 면에서 효율적이며, 밸러스트수에 대한 처리작업의 중지 없이도 여과부나 자외선처리부의 자동세척이 가능하도록 함으로써 처리효율을 높여 처리시간이나 비용 측면에서 효율적이며, 여과부의 자동세척부가 상하이동 및 회전운동을 동시에 할 수 있는 구조로 형성됨으로써 필터의 세척능력을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 밸러스트수 처리시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 여과부(2)와 상기 자외선처리부(3) 사이에 우회관로(7)를 추가로 포함하여, 필요에 따라 상기 여과부(2) 또는 상기 자외선처리부(3)만을 거쳐 밸러스트수가 처리될 수 있도록 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 우회관로(7)는 상기 여과부(2)와 상기 자외선처리부(3) 사이로 밸러스트수가 이동할 수 있도록 하는 관로를 의미하며, 상기 우회관로(7)가 존재함으로 인해 상기 여과부(2)와 상기 자외선처리부(3)를 순서대로 통과하면서 처리되는 밸러스트수 처리과정에서 필요에 따라 상기 여과부(2) 또는 상기 자외선처리부(3)만을 거쳐 밸러스트수가 처리될 수도 있고, 특히 밸러스트탱크(6)에 저장된 밸러스트수를 다시 바다로 배출하는 경우 상기 여과부(2)를 거칠 필요는 없으므로 상기 자외선처리부(3)만을 거친 후 배출할 있어 처리 시간이나 비용측면에서 효율적으로 운영할 수 있는 특징이 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 밸러스트수 처리시스템에 의해 밸러스트수를 처리했을 때의 처리효과를 비교실험데이터를 토대로 입증,설명하고자 한다.
[실험] 밸러스트수 처리시스템의 미생물 처리능력 실험
1. 목적 : 본 발명에 따른 밸러스트수 처리시스템의 미생물 처리능력에 대한 비교검증
2. 대상 : 각기 다른 3문에 속하는 5종 이상의 미생물과 박테리아
3. 방법 : 아래 사진 1에서 보는 바와 같이 바지선을 이용한 실험장비를 이용하여 실험을 실시하였으며, 그 방법은 아래 실험계통도 1에서 보는 바와 같이,
시험군은 각기 다른 3문에 속하는 5종 이상의 미생물과 박테리아가 포함된 밸러스트수를 본 발명에 따른 밸러스트수 처리시스템에 의해 처리한 직후와 밸러스트탱크에 저장하여 5일 후 각각 채취하여 잔존미생물량을 측정하였으며,
대조군은 각기 다른 3문에 속하는 5종 이상의 미생물과 박테리아가 포함된 밸러스트수를 별도의 처리과정 없이 밸러스트탱크에 저장하기 직전과 저장하여 5일 후 각각 채취하여 잔존미생물량을 측정하였습니다.
[사진 1]
Figure pat00001
[실험계통도 1]
Figure pat00002
4. 결과 : 실험결과는 아래 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이,
대조군은 ① 50㎛ 이상 크기의 미생물의 경우 최초 250,000Ind/m3 에서 223,000Ind/m3 , 5일 후 126,000Ind/m3 로 50% 이상의 잔존률을 보이고 있고, ② 10~50㎛ 크기의 미생물의 경우 최초 5,000Ind/m3 에서 4,300Ind/m3 , 5일 후 3,600Ind/m3 로 70% 이상의 잔존률을 보이고 있고, ③ 박테리아의 경우 최초 2,700Cfu/100ml 에서 1,800Cfu/100ml , 5일 후 235Cfu/100ml 의 잔존량을 보이고 있는 반면에,
시험군은 ① 50㎛ 이상 크기의 미생물의 경우 최초 250,000Ind/m3 에서 처리과정을 거친 직후 800Ind/m3 , 5일 후 0Ind/m3 로 0%의 잔존률을 보여 IMO 기준인 10Ind/m3 이하를 완벽하게 충족시키고 있고, ② 10~50㎛ 크기의 미생물의 경우 최초 5,000Ind/m3 에서 처리과정을 거친 직후 240Ind/m3 , 5일 후 0Ind/m3 로 0%의 잔존률을 보여 IMO 기준인 10Ind/m3 이하를 완벽하게 충족시키고 있고, ③ 박테리아의 경우 최초 2,700Cfu/100ml 에서 처리과정을 거친 직후 26Cfu/100ml , 5일 후 13Cfu/100ml 의 잔존량을 보여 IMO 기준인 250Cfu/100ml 이하를 완벽하게 충족시키고 있다는 결과를 확인할 수 있습니다.
Figure pat00003
이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
1: 취수펌프 2: 여과부 3: 자외선처리부 4: 제어부
5: 디스플레이부 6: 밸러스트 탱크 7: 우회관로
21: 바디 22: 필터 23: 자동세척부 24: 압력센서
211: 유입부 212: 유출부
231: 구동부 232: 흡입부 233: 배출부
2321: 흡입봉 2322: 코어 2323: 구동축
2322a: 배출공 2323a: 접촉수단 2323b: 리미트스위치
2331: 플러싱챔버 2332: 배출관 2333: 이그조스트밸브
31: 바디 32: 자외선램프 33: 슬리브관 세척부
34: 자외선강도계 35: 온도센서
311: 유입부 312: 유출부
321: 슬리브관
331: 와이퍼 332: 구동축 333: 구동모터

Claims (9)

  1. 선박에 취수된 밸러스트수를 필터를 사용하여 여과시키는 여과부와, 상기 여과부에서 여과된 밸러스트수를 자외선을 사용하여 살균시키는 자외선처리부와, 상기 여과부와 자외선처리부의 작동 전반을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 처리시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸러스트수 처리시스템은 상기 여과부와 상기 자외선처리부 사이에 우회관로를 추가로 포함하여, 필요에 따라 상기 여과부 또는 상기 자외선처리부만을 거쳐 밸러스트수가 처리될 수 있도록 할 수 있는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 처리시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸러스트수 처리시스템은 상기 제어부에 연결되어 밸러스트수 처리시스템의 작동상태를 표시해주는 디스플레이부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 처리시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 여과부는 밸러스트수가 유출입될 수 있는 유입부와 유출부를 갖는 바디와, 상기 바디 내부를 흐르는 밸러스트수를 여과시키는 필터와, 상기 필터에 부착되는 이물질을 세척하는 자동세척부와, 상기 유입부와 유출부에서의 압력을 측정하는 압력센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 처리시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 자동세척부는 상기 제어부의 신호에 의해 자동세척부를 구동시키는 구동부와, 상기 구동부에 연결되어 움직이면서 상기 필터에 부착된 이물질을 흡입하는 흡입부와, 상기 흡입부에서 흡입된 이물질을 배출시키는 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 처리시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 흡입부는 상기 필터에 부착된 이물질을 흡입하는 흡입봉과, 상기 흡입봉에 연결되어 흡입된 이물질을 이동시키는 코어와, 상기 코어와 상기 구동부 사이를 연결하여 상기 구동부의 작동에 따라 상기 코어를 움직이는 구동축을 포함하고,
    상기 배출부는 상기 코어 일단에 형성된 배출공을 통해 배출되는 이물질을 저장하는 플러싱챔버와, 상기 플러싱챔버의 이물질이 배출되는 통로가 되는 배출관과, 상기 배출관의 일측에 형성되는 이그조스트밸브를 포함하여,
    상기 이그조스트밸브의 개폐에 따른 압력차이를 이용하여 자동으로 필터에 부착된 이물질을 흡입, 배출할 수 있는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 처리시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 구동축은 나사산 형태로 형성되고, 상기 흡입봉은 상기 코어에 방사상 형태로 연결됨으로써,
    상기 구동부의 작동에 따라 상하이동 및 회전하면서 보다 효율적으로 필터의 이물질을 흡입할 수 있는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 처리시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 자외선처리부는 밸러스트수가 유출입될 수 있는 유입부와 유출부를 갖는 바디와, 상기 바디 내부를 흐르는 밸러스트수에 자외선을 조사하는 자외선램프와, 상기 자외선램프를 둘러싸고 있는 슬리브관에 부착되는 이물질을 제거하는 슬리브관 세척부와, 상기 자외선램프에서 나오는 자외선의 강도를 측정하는 자외선강도계와, 상기 바디 내부의 온도를 측정하는 온도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 처리시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 슬리브관 세척부는 상기 슬리브관의 외주면에 부착되는 와이퍼와, 상기 와이퍼를 연결하는 구동축과, 상기 구동축과 연결되어 구동축을 작동시키는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 처리시스템.
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