KR20110023484A - 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박 평형수를 전해수로 만들어 배출함과 동시에 전해수 제조 시 발생되는 수소 가스를 안전하게 선체 외부의 해수 중으로 배출할 수 있도록 하는 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치에 관한 것이다.

상기 전기분해 방식의 선박 평형수 처리장치는, 수소 분리챔버에 의해 분리된 수소 가스를 선박이 기 설치된 해수 선외 배출배관을 통해 구동해수와 혼합하여 선박 외부로 배출시킬 수 있어 설치 장소의 제약을 종래의 선박 평형수 처리장치에 비해 덜 받으며, 선박 평형수 전체를 처리하지 않고 고농도의 전해수를 선박 평형수 배관에 주입하는 경우에도 전해조 내에서 유속이 감소되지 않도록 하여 전해 효율이 저하되는 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 선박의 운항 장소에 따라 전기분해에 이용 가능한 선박 평형수의 염도 농도가 낮을 경우에도 전해 효율이 감소되지 않도록 하는 효과가 있다.

전해수, 선박, 평형수, 수소 가스, 전해조, 수소 분리챔버

Description

전기분해방식의 선박 평형수 처리장치{Electrolysis Ballast Water Treatment system}

본 발명은 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선박 평형수를 전해수로 만들어 배출함과 동시에 전해수 제조 시 발생되는 수소 가스를 안전하게 선체 외부의 해수 중으로 배출할 수 있도록 하는 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치에 관한 것이다.

이하, 배경기술과 그 문제점에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치를 설명하기 위한 개략도이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치는, 전해수에 포함된 가스를 분리하기 위한 수소 분리챔버(100)와, 상기 수소 분리챔버(100)와 전해수 유입관(101)에 의해 연결되어 내부에서 생산된 전해수를 상기 수소 분리챔버(100)에 공급하는 전해조(102)와, 상기 전해조(102)와 연결되어 전해조(102)에 전류를 공급하는 전원 공급장치(103)와, 상기 전해조(102)와 원수 유입관(104)에 의해 연결되는 전해용 원수 구동원(105)과, 상기 원수 유입관(104) 상에 설치되는 전해용 원수 고형물 분리기(106)와, 상기 전해용 원수 고형물 원수 분리기(106)와 전해조(102) 사이에 위치하도록 상기 원수 유입관(104) 상에 설치되는 전해용 원수 유량 조절밸브(107)와, 상기 전해용 원수 유량 조절밸브(107)와 전해조(102) 사이에 위치하도록 상기 원수 유입관(104)에 설치되어, 상기 전해용 원수 유량 조절밸브(107)와 연결되는 원수 유량계(108)와, 상기 수소 분리챔버(100)와 전해수 주입 펌프 흡입관(109)에 의해 연결되는 전해수 주입펌프(110)와, 상기 전해수 주입 펌프(110)와 연결되는 전해수 주입관(111)과, 상기 전해수 주입관(111) 상에 설치되는 수위 조절밸브(112)와, 상기 수위 조절밸브(112)와 일측이 연결되며, 타측은 수소 분리챔버(100)의 하단부와 연결되는 수위계(113)와, 상기 전해수 주입관(111)의 말단에 설치되는 역류 방지밸브(111a)와, 상기 수소 분리챔버(100)의 상단에 연결되는 가스 배출관(114)과, 상기 가스 배출관(114) 상에 설치되는 혼합기(115)와, 상기 혼합기(115)와 연결되는 블로워(116)와, 상기 가스 배출관(114)의 끝단부에 연결되는 혼합 가스 배출관(117)으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래의 통상적인 전기분해 방식의 선박 평형수 처리장치는, 전해용 원수 구동원(105)이 작동을 하여 원수 유입관(104)을 통해 원수가 전해조(102)로 공급된다.

이때, 상기 원수 유입관(104)을 통해 전해조(102)로 공급되는 원수는 전해용 원수 고형물 분리기(106)를 통과하면서 고형물이 분리되며, 상기와 같이 고형물이 분리된 원수는 전해용 원수 유량 조절 밸브(107)를 거쳐 전해조(102)로 공급되며, 상기 전해용 원수 유량 조절밸브(107)를 거쳐 원수 유입관(104)을 통해 전해조(102)로 공급되는 원수의 유량은 원수 유량계(108)에 의해 측정됨으로써 상기 원수 유량계(108)에 의해 측정된 원수의 유량에 따라 상기 전해용 원수 유량조절 밸브(107)의 개폐량이 조절됨으로써 원수 유입관(104)을 통해 전해조(102)로 공급되는 원수의 유량이 조절된다.

상기와 같이 전해조(102)로 원수가 공급됨과 동시에 전원 공급장치(103)에 의해 전해조(102)에 전원이 공급되면 상기 전해조(102)에서 전해수가 생산되며, 상기와 같이 전해조(102)에서 생산된 전해수는 전해수 유입관(101)을 통해 수소분리 챔버(100)로 유입되어 충진되어, 상기 수소분리 챔버(100) 내부에 충진된 전해수에 포함된 수소 가스는 수소분리 챔버(100) 내부의 상부 공간 즉, 전해수가 충진되지 않은 공간에서 자동적으로 기액 분리되어 수소분리 챔버(100)의 상부면에 별도의 밸브나 장치 없이 개방되어 있는 가스 배출관(114)을 통해 수소분리 챔버(100) 내부에 축적되지 않고 수소 분리챔버(100) 외부로 배출된다.

이때, 상기 가스 배출관(114)을 통해 배출된 수소 가스는 블로워(116)에 의해 혼합기(115) 내부로 공급되는 외부의 공기와 상기 혼합기(115) 내부에서 혼합되어 희석됨으로써 수소 가스의 폭발 위험을 줄인 후, 혼합 가스 배출관(117)을 통해 외부로 배출될 수 있도록 한다.

그리고, 수소 가스가 분리된 전해수는 전해수 주입펌프(110)가 작동됨에 따라 전해수 주입 펌프 흡입관(109) 및 전해수 주입관(111)을 통해 사용처로 배출된다.

이때, 상기 수소 분리챔버(100)와 연결된 수위계(113)는 상기 수소 분리챔버(100) 내의 전해수의 수위를 측정하여 상기 전해수 주입관(101) 상에 설치된 수위 조절밸브(112)의 개폐량을 조절함으로써 상기 수소 분리챔버(100) 내의 전해수의 수위를 조절할 수 있도록 한다.

그러나 상기와 같은 통상적인 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치는, 일반적으로 엔진룸에 설치하기 때문의 별도의 덕트 배관을 선박의 갑판 상부에 일정높이 이상으로 설치해야 함으로써 설치 공간의 제약이 따른다는 문제점이 있었다.

또한, 일반적인 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치는 밸러스트 배관에 직접 설치하거나 별도의 라인으로 주입하는 방식이 적용되고 있으며, 별도로 주입하는 경우는 상대적으로 고농도의 전해수를 주입하게 되는데 이때, 전해조에서는 상대적으로 유속이 낮아서 농도구배 경계층에 의한 효율저하가 발생하는 문제점이 있으며, 전기분해방식의 선박평형수 처리장의 효율을 해수 중의 염소 이온 농도에 의해 영향으로 받으므로 강하구와 같은 해수의 농도가 낮은 지역에서는 선박 평형수의 처리 효율이 낮아지는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은, 수소 분리챔버에 의해 분리된 수소 가스를 선박이 기 설치된 해수 선외 배출배관을 통해 구동해수와 혼합하여 안전하게 선박 외부로 배출시킬 수 있는 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 선박 평형수 전체를 처리하지 않고 고농도의 전해수를 선박 평형수 배관에 주입하는 경우에도 전해조 내에서 유속이 감소되지 않도록 하여 전해 효율이 저하되는 현상을 방지하는 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 선박의 운항 장소에 따라 전기분해에 이용 가능한 선박 평형수의 염도 농도가 낮을 경우에도 전해 효율이 감소되지 않도록 하는 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전해용 원수 구동원과 원수 유입관을 통해 연결되는 전해조; 상기 전해조와 전해수 유입관을 통해 연결되며 상단부에는 가스 배출관이 연결된 수소 분리챔버; 상기 수소 분리챔버와 전해수 주입펌프 흡입관을 통해 연결되는 전해수 주입펌프; 상기 전해수 주입펌프와 연결되는 수위 조절밸브가 설치된 전해수 주입관; 상기 수위 조절밸브와 밸브 제어수단을 통해 일측이 연결되며, 타측은 수소 분리챔버와 연결되는 수위계;를 포함하여 구성되는 선박 평 형수 처리장치에 있어서, 상기 선박 평형수 처리장치는, 가스 배출관과 연결되는 수이젝터; 상기 수이젝터의 일측과 타측 끝단부가 연결되는 수소 배출 구동원 유입배관; 상기 수소 배출 구동원 유입배관의 일측 끝단부와 연결되어 상기 수소 배출 구동원 유입배관으로 구동 해수를 공급하는 수소 배출구동원; 상기 수 이젝터의 타측과 일측 끝단부가 연결되어 수 이젝터에 흡입된 수소가스를 구동 해수와 혼합하여 선체외부의 해수 중으로 배출하는 혼합수 선외 배출배관; 상기 수소배출 구동원 유입배관 상에 설치되는 수소 배출 구동원 조절밸브; 및 상기 수소 배출 구동원 조절밸브와 일측이 연결되며, 타측은 가스 배출관과 연결되는 압력계;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치를 제공하는 것이다.

또한, 상기 선박 평형수 처리장치는, 상기 전해수 주입펌프와 수위 조절밸브 사이에 위치하도록 일측 끝단부가 전해수 주입관에 연결되며, 타측 끝단부는 원수 유입관에 연결되어 상기 전해수 주입관 내의 전해수를 원수 유입관을 통해 전해조로 재순환시키는 전해수 재순환관; 및 상기 전해수 재순환관 상에 설치되어 상기 밸브 제어수단과 연결되는 전해수 순환량 조절밸브;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 혼합수 선외 배출배관의 타측 끝단부에는 선체외부 해수 역류 방지밸브가 더 설치되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 전해용 원수 구동원은, 선박의 선수 탱크 또는 선미 탱크에 연결될 수 있다.

또한, 상기 수소 분리챔버의 상단부와 연결된 가스 배출관의 일측 끝단부에는, 자동 추기밸브가 더 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수소 분리챔버의 상단부와 가스 배출관의 일측 끝단부 및 자동추기 밸브가 내부에 수용되어 밀폐되도록 상기 수소 분리챔버의 상단부에는 코퍼담이 더 설치되며, 상기 코퍼담에는 코퍼탬 내부의 수소가스의 누출 여부를 감지하는 수소 검지기가 더 설치될 수 있다.

그리고, 상기 선박 평형수 처리장치는, 상기 코퍼담에 일측 끝단부가 연결되며, 타측 끝단부는 가스 배출배관의 타측 끝단부와 연결되는 누설가스 배출배관; 및 상기 누설가스 배출배관 상에 설치되는 누설가스 추기밸브;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 선박 평형수 처리장치는, 상기 코퍼담의 일측 하단부에 설치되어 외부 공기를 코퍼담 내부로 공급하는 압입 송풍기; 상기 코퍼담의 타측 상단부에 일측 끝단부가 연결되는 희석가스 배출 덕트; 및 상기 희석가스 배출 덕트 일측 끝단부에 설치되어 압입 송풍기에 의해 코퍼담의 내부로 공급된 외부 공기와 혼합되어 희석된 수소 가스를 희석가스 배출 덕트를 통해 외부로 배출시킬 수 있도록 하는 흡입 송풍기;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

이상, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치는, 수소 가스를 구동해수와 혼합하여 선체 외부 해수 중으로 배출되도록 함으로 써 대형의 가스 배관을 선박의 갑판 상부로 설치하지 않아도 되며, 수소 가스가 상대적으로 작은 혼합수 선외 배출배관을 통해 선체 외부로 배출됨은 물론 상기 혼합수 선외 배출배관으로는 선박에 기 설치된 해수 선외 배출배관을 사용하면 됨으로써 선박 갑판의 충분한 공간을 확보할 수 있으며, 코파담을 설치하여 누설로 인한 위험을 감쇠시킴은 물론 설치 공간의 제약을 종래의 선박 평형수 처리장치에 비해 덜 받는다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치는, 전해용 원수 구동원을 선미 탱크 또는 선수 탱크와 연결하여 상기 선수 탱크 또는 선미 탱크에 기 저장된 염도가 높은 물을 전해용 원수로 공급할 수 있도록 함으로써 선박의 운항 지역에 따라 발생되는 전해용 원수의 염도 저하에 의한 전류 효율이 감소되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치는, 전해수 주입관을 통해 사용처로 공급되는 전해수 중 일부를 전해수 재순환관을 통해 전해조로 재순환시킬 수 있도록 함으로써 전해조에서의 유속을 확보하여 전해수 유량 감소로 인하여 전해조의 전류 효율이 낮아지는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. 설명의 편의를 위하여 종래의 선박 평형수 처리장치와 동일 유사한 부분에 있어서는 동일한 도면 부호를 부여하였다.

도 2는 본 발명에 따른 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치의 개략도이며, 도 3은 일반적인 대형 선박의 밸러스트 배관을 도시한 개략도이며, 도 4는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 코퍼담의 설치 개략도이고, 도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 코퍼담의 설치 개략도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치는, 전해용 원수 구동원(105), 전해조(102), 전해용 원수 유량 조절밸브(107), 전해용 원수 고형물 분리기(106), 원수 유량계(108), 전해조 전원 공급장치(103), 수소 분리챔버(100), 전해수 주입펌프(110), 전해수 주입관(111), 수위 조절밸브(112), 수위계(113), 가스 배출관(114), 수이젝터(118), 수소 배출 구동원 유입배관(119), 수소 배출구동원(120), 혼합수 선외 배출배관(121), 수소 배출 구동원 조절밸브(122) 및 압력계(123)를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 선박 평형수 처리장치의 전해용 원수 구동원(105)은, 도 3에 도시된 바와 같이 선박의 선수 탱크(300) 또는 선미 탱크(200)에 연결되는 것이 바람직하며, 상기 전해용 원수 구동원(105)으로는 선박 엔진룸 내에 설치된 기존의 밸러스트 펌프나, 빌지-소방펌프의 토출라인을 사용하거나, 엔진룸에 연결된 해수 취수 장소에 별도로 펌프를 설치하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 전해조(102)는, 상기 전해용 원수 구동원(105)과 원수 유입관(104)에 의해 연결된다.

상기 전해용 원수 유량 조절밸브(107)는, 상기 원수 유입관(104) 상에 설치 된다.

상기 전해용 원수 고형물 분리기(106)는, 상기 전해용 원수 유량 조절밸브(107)와 전해용 원수 구동원(105) 사이에 위치하도록 원수 유입관(104) 상에 설치된다.

상기 원수 유량계(108)는, 상기 전해용 원수 유량 조절밸브(107)와 일측이 연결되며 타측은 전해용 원수 유량 조절밸브(107)와 전해조(102) 사이에 위치하는 원수 유입관(104)에 연결된다.

상기 전해조 전원 공급장치(103)는, 상기 전해조(102)에 전원을 공급할 수 있도록 상기 전해조(102)와 연결된다.

상기 수소 분리챔버(100)는, 상기 전해조(102)와 전해수 유입관(101)을 통해 연결된다.

상기 전해수 주입펌프(110)는, 상기 수소 분리챔버(100)와 전해수 주입펌프 흡입관(109)을 통해 연결된다.

상기 전해수 주입관(111)은, 상기 전해수 주입펌프(110)와 연결된다.

상기 수위 조절밸브(112)는, 상기 전해수 주입관(111) 상에 설치된다.

상기 수위계(113)는 상기 수위 조절밸브(112)와 밸브 제어수단(112a)을 통해 일측이 연결되며 타측은 수소 분리챔버(100)와 연결된다.

상기 가스 배출관(114)은 일측 끝단부가 상기 수소 분리챔버(100)의 상단부와 연결된다.

상기 수이젝터(118)는, 상기 가스 배출관(114)의 타측 끝단부와 연결된다.

상기 수소 배출 구동원 유입배관(119)은, 상기 수이젝터(118)의 일측과 타측 끝단부가 연결된다.

상기 수소 배출 구동원(120)은, 상기 수소 배출 구동원 유입배관(119)의 일측 끝단부와 연결되어 상기 수소 배출 구동원 유입배관(119)으로 구동해수를 공급한다.

상기 혼합수 선외 배출배관(121)은, 상기 수 이젝터(118)의 타측과 일측 끝단부가 연결되어 수 이젝터에(118) 흡입된 수소 가스를 구동 해수와 혼합하여 선체 외부의 해수 중으로 배출한다.

여기서, 상기 혼합수 선외 배출배관(121)으로는, 선박에 기 설치된 해수 선외 배출배관을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 수소 배출 구동원 조절밸브(122)는, 상기 수소배출 구동원 유입배관(119) 상에 설치된다.

상기 압력계(123)는, 상기 수소 배출 구동원 조절밸브(122)와 일측이 연결되며, 타측은 가스 배출관(114)과 연결된다.

또한, 본 발명에 따른 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치는, 상기 전해수 주입펌프(110)와 수위 조절밸브(112) 사이에 위치하도록 일측 끝단부가 전해수 주입관(111)에 연결되며, 타측 끝단부는 원수 유입관(104)에 연결되어 상기 전해수 주입관(111) 내의 전해수를 원수 유입관(104)을 통해 전해조로 재순환시키는 전해수 재순환관(124)과, 상기 전해수 재순환관(124) 상에 설치되어 상기 밸브 제어수단(112a)과 연결되는 전해수 순환량 조절밸브(125)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 혼합수 선외 배출배관(121)의 타측 끝단부에는 선체외부 해수 역류 방지밸브(126)가 더 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수소 분리챔버(100)의 상단부와 연결된 가스 배출관(114)의 일측 끝단부에는 자동 추기밸브(127)가 더 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수소 분리챔버(100)의 상단부와 가스 배출관(114)의 일측 끝단부 및 자동추기 밸브(127)가 내부에 수용되어 밀폐되도록 상기 수소 분리챔버(100)의 상단부에는 코퍼담(128)이 더 설치되며, 상기 코퍼담(128)에는 코퍼담(128) 내부의 수소가스의 누출 여부를 감지하는 수소 검지기(128)가 더 설치될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치는, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 코퍼담(128)에 일측 끝단부가 연결되며, 타측 끝단부는 가스 배출배관(114)의 타측 끝단부와 연결되는 누설가스 배출배관(130)과, 상기 누설가스 배출배관(130) 상에 설치되는 누설가스 추기밸브(131)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치는, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 코퍼담(128)의 일측 하단부에 설치되어 외부 공기를 코퍼담(128) 내부로 공급하는 압입 송풍기(132)와, 상기 코퍼담(128)의 타측 상단부에 일측 끝단부가 연결되는 희석가스 배출 덕트(133); 및 상기 희석가스 배출 덕트(133) 일측 끝단부에 설치되어 압입 송풍기(132)에 의해 코퍼담(128)의 내부로 공급된 외부 공기와 혼합되어 희석된 수소 가스를 희석가스 배출 덕트(133)를 통해 외부로 배출시킬 수 있도록 하는 흡입 송풍기(134)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

다시, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치의 작동과정에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치의 전해용 원수 구동원(105)이 작동을 하게 되면, 상기 전해용 원수 구동원(105)에 의하여 원수 유입관(104)을 통해 원수가 전해조(102)로 공급된다.

이때, 상기 원수 유입관(104)을 통해 공급되는 원수는 원수 유량계(108)에 의하여 측정되는 원수 유입관(104) 내의 원수의 양에 따라 전해용 원수 유량 조절밸브(107)의 개폐량이 조절됨으로써 상기 원수 유입관(104)을 통해 전해조(102) 내부로 세팅된 양의 원수가 일정하게 공급될 수 있도록 하며, 원수에 포함된 고형물은 원수 유입관(104) 상에 설치된 전해용 원수 고형물 분리기(106)에 의하여 분리된다.

또한, 선박의 운항 지역에 따라 해수의 염도가 낮은 지역에서 선박 평형수를 주입하는 경우를 대비하여 선박의 화물 적재에 관여하지 않는 선수 탱크(300)와 선미 탱크(200)에는 미리 염도가 높은 물을 저장해 놓는 것이 바람직하며, 선박이 해수의 염도가 낮은 지역에서 선박 평형수를 주입하는 경우에는 전해용 원수 구동원(105)을 선미 탱크 또는 선수 탱크와 연결하여 상기 선수 탱크(300) 또는 선미 탱크(200)에 저장된 염도가 높은 물을 전해용 원수로 공급할 수 있도록 함으로써 선박의 운항 지역에 따라 발생되는 전해용 원수의 염도 저하에 의한 전류 효율이 감소되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

상기와 같이 전해조(102) 내부로 원수가 공급됨과 동시에 전해조 전원 공급 장치(103)에 의해 전해조(102)가 작동을 하여 상기 전해조(102) 내부에서 전해수가 제조되어 전해수 유입관(101)을 통해 상기 전해조(102)에서 제조된 전해수는 유속 강하에 의해 기체가 분리되는 구조로 제작된 수소 분리챔버(100) 내부로 공급되어 기액 분리된다.

따라서, 상기 수소 분리챔버(100) 내부로 공급된 전해수는 수소 분리챔버(100) 내부에서 기액 계면을 형성하게 되며, 상기 기액 계면의 상부에는 수소 가스가 위치하게 되며, 기액 계면의 하부에는 수소 가스가 분리된 전해수가 위치하게 되는 것이다.

상기와 같이 수소 분리챔버(100) 내부에서 수소 가스가 분리된 전해액은 전해수 주입펌프(110)가 작동함에 따라 전해수 주입펌프 흡입관(109)과 전해수 주입관(111)을 순차적으로 통하여 사용처로 배출되어 사용된다.

이때, 상기 전해수 주입관(111)을 통해 배출되는 전해수의 배출량은 전해수 주입관(111)에 설치된 수위 조절밸브(112)의 개폐량에 따라 조절된다.

즉, 수소 분리챔버(100) 내부에 충진된 전해수의 수위가 수위계(113)에 의하여 세팅된 수위보다 높게 측정되면, 밸브 제어수단(112a)에 의해 수위 조절밸브(112)를 더 개방시켜 전해수 주입관(111)을 통해 사용처로 배출되는 전해수의 배출량을 증가시켜 수소 분리챔버(100) 내부의 수위를 세팅된 수위로 낮추게 되며, 수소 분리챔버(100) 내부에 충진된 전해수의 수위가 수위계(113)에 의하여 세팅된 수위보다 낮게 측정되면, 밸브 제어수단(112a)에 의해 수위 조절밸브(112)를 더 폐쇄시켜 전해수 주입관(111)을 통해 사용처로 배출되는 전해수의 배출량을 감소시켜 수소 분리챔버(100) 내부의 수위를 세팅된 수위로 높이게 됨으로써 상기 전해수 주입관(111)을 통해 배출되는 전해수의 배출량은 수소 분리챔버(100) 내부에 충진되는 전해수의 수위에 따른 수위 조절밸브(112)의 개폐량에 의해 조절되는 것이다.

그리고 상기 전해수 주입펌프(110)와 연결된 전해수 주입관(111)에는 전해수를 선박 평형수와 혼합하여 처리하는 경우 상기 선박 평형수의 역류를 방지하기 위하여 역류 방지밸브(111a)가 설치된다.

또한, 선박 평형수 전체를 일치에 처리하지 않고 전해수와 선박 평형수를 혼합하여 처리할 경우에는 전해수 순환량 조절밸브(125)를 개방시켜 전해수 주입관(111)을 통해 사용처로 배출되는 전해수 중 일부를 전해수 재순환관(124)을 통해 원수 유입관(104)을 거쳐 전해조(102)로 재순환시켜 전해조(102)로 공급되는 설계유량을 증가시킴으로써 전극 표면에서의 농도증가를 유속에 의한 혼합 효과로 완화시켜 전체적인 전해 효율을 향상시킬 수 있도록 한다.

여기서, 상기 전해수 재순환관(124)을 통해 전해조(102)로 재순환되는 전해수의 유량은 상기 전해수 재순환관(124) 상에 설치된 전해수 순환량 조절밸브(125)의 개폐량에 의하여 조절된다.

한편, 수소 분리챔버(100)에서 전해수로부터 분리된 수소는 자동 추기 밸브(127)가 개방됨에 따라 수소 분리챔버(100) 내의 수소 가스는 가스 배출관(114)을 통해 수이젝터(118)로 공급된다.

이때, 상기 수소 분리챔버(100)에 연결된 수위계(113)는 상기 수소 분리챔버(100) 내의 전해수의 수위를 검지하여 수위 조절밸브(112)의 개폐량을 조절함으 로써 수소 분리챔버(100) 내의 전해수의 수위를 일정 수위 이하로 항상 유지할 수 있도록 함으로써 상기 가스 배출관(114)을 통해 수이젝터(118)로 공급되는 수소 가스와 함께 전해수가 수이젝터(118) 내로 유입되지 않도록 한다.

상기와 같이 수이젝터(118)로 유입된 수소 가스는 수소 배출구동원(120)에 의하여 수소 배출 구동원 유입배관(119)을 통해 수이젝터(118)로 유입되는 구동 해수와 혼합되어 혼합수 선외 배출배관(121)을 통해 선체외부 해수 중으로 배출된다.

여기서, 상기 혼합수 선외 배출배관의(121) 끝단부에는 선체외부 해수 역류 방지밸브(126)가 설치됨으로써 선체외부 해수가 혼합수 선외 배출배관(121)으로 역류하는 것을 방지한다.

그리고, 상기 수소배출 구동원 조절밸브(122) 및 가스 배출관(114)과 연결된 압력계(123)에 의하여 측정된 가스 배출관(114) 내부의 수소 가스 압력에 따라 상기 수소배출 구동원 조절밸브(122)의 개폐량이 조절됨으로써 상기 가스 배출관(114)을 통해 수 이젝터(118)로 공급되는 수소 가스량에 따라 수소배출 구동원 유입배관(119)을 통해 수이젝터(118)로 유입되는 구동 해수의 유량이 조절된다.

이때, 상기 전해조(102)에서 생산되어 수소 분리챔버(100) 내에 충진된 수소가스가 수소 분리챔버(100) 외부로 누설될 경우에는 수소 분리챔버(100)의 상부와, 가스 배출관(114)의 일측 끝단부 및 자동 추기밸브(127)를 감싼 코퍼담(128)의 내부에 수소가스가 우선적으로 모이게 되며, 상기와 같이 코파담(128)에 수소가스가 모이게 되면, 수소 검지기(129)가 작동을 하게 됨과 동시에, 전해조의 작동이 정지하게 되고, 상기와 같이 전해조의 작동이 정지하게 되면 도 4에 도시된 바와 같이 누설가스 배출밸브(131) 또한 작동하여 누설가스 배출배관(130)을 통해 코파담(128) 내부에 모인 수소가스가 수이젝터(119)로 공급되어 혼합수 선외 배출배관(121)을 통해 선체외부 해수 중으로 배출될 수도 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 압입 송풍기(132)가 작동됨과 동시에 흡입 송풍기(134)가 작동하여 상기 압입 송풍기(132)에 의하여 외부의 공기가 코퍼담(128) 내부로 유입되어 코퍼담(128) 내부에 모인 수소가스가 희석되어 상기 흡입 송풍기(134)에 의해 희석가스 배출 덕트(133)를 통해 외부로 배출된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치는, 수소가스를 폭발한계 이하로 낮추기 위하여 공기로 희석하여 대형의 가스 배관을 통해 배출하는 일반적인 선박 평형수 처리장치와 달리, 수소 가스를 구동해수와 혼합하여 선체 외부 해수 중으로 배출되도록 함으로써 대형의 가스 배관을 선박의 갑판 상부로 설치하지 않아도 되며, 수소 가스가 상대적으로 작은 혼합수 선외 배출배관(121)을 통해 선체 외부로 배출됨은 물론 상기 혼합수 선외 배출배관(121)으로는 선박에 기 설치된 해수 선외 배출배관을 사용하면 됨으로써 선박 갑판의 충분한 공간을 확보할 수 있으며, 코파담(128)을 설치하여 누설로 인한 위험을 감쇠시킴은 물론 설치 공간의 제약을 종래의 선박 평형수 처리장치에 비해 덜 받는다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치는, 선박 평형수를 염도가 낮은 지역에서 주입할 경우에도 전해용 원수 구동원(105)을 선수 탱 크(300) 또는 선수 탱크(200)와 연결하여 상기 선수 탱크(300) 또는 선미 탱크(200)에 기 저장된 염도가 높은 물을 전해용 원수로 공급할 수 있도록 함으로써 선박의 운항 지역에 따라 발생되는 전해용 원수의 염도 저하에 의한 전류 효율이 감소되는 것을 방지할 수 있는 효과가 잇다.

또한 본 발명에 따른 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치는, 전해수를 선박 평형수와 혼합하여 처리를 할 경우에 전해수 주입관(111)을 통해 사용처로 공급되는 전해수 중 일부를 전해수 재순환관(124)을 통해 전해조(102)로 재순환시킴으로써 전해조(102)에서의 유속을 확보할 수 있도록 함으로써 전해수 유량 감소로 인하여 전해조의 전류 효율이 낮아지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 일반적인 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치를 설명하기 위한 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치의 개략도.

도 3은 일반적인 대형 선박의 밸러스트 배관을 도시한 개략도.

도 4는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 코퍼담의 설치 개략도.

도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 코퍼담의 설치 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(100) : 수소 분리챔버 (101) : 전해수 유입관

(102) : 전해조 (103) : 전해조 전원 공급장치

(104) : 원수 유입관 (105) : 전해용 원수 구동원

(106) : 전해용 원수 고형물 분리기 (107) : 전해용 원수 유량 조절밸브

(108) : 원수 유량계 (109) : 전해수 주입펌프 흡입관

(110) : 전해수 주입펌프 (111) : 전해수 주입관

(111a) : 역류 방지밸브 (112) : 수위 조절밸브

(112a) :밸브 제어수단 (113) : 수위계

(114) : 가스 배출관 (118) : 수이젝터

(119) : 수소배출 구동원 유입배관 (120) : 수소배출 구동원

(121) : 혼합수 선외 배출배관 (122) : 수소배출 구동원 조절밸브

(123) : 압력계 (124) : 전해수 재순환관

(125) : 선해수 순환량 조절밸브 (126) : 선체외부 해수 역류 방지밸브

(127) : 자동 추기밸브 (128) 코파담

(129) 수소 검지기 (130) 누설가스 배출배관

(131) 누설가스 추기밸브 (132) : 압입 송풍기

(133) : 희석가스 배출 턱트 (134) : 흡입 송풍기

(200) 선미 탱크 (300) 선수 탱크

Claims (8)

1. 전해용 원수 구동원과 원수 유입관을 통해 연결되는 전해조; 상기 전해조와 전해수 유입관을 통해 연결되며 상단부에는 가스 배출관이 연결된 수소 분리챔버; 상기 수소 분리챔버와 전해수 주입펌프 흡입관을 통해 연결되는 전해수 주입펌프; 상기 전해수 주입펌프와 연결되는 수위 조절밸브가 설치된 전해수 주입관; 상기 수위 조절밸브와 밸브 제어수단을 통해 일측이 연결되며, 타측은 수소 분리챔버와 연결되는 수위계;를 포함하여 구성되는 선박 평형수 처리장치에 있어서,

   상기 선박 평형수 처리장치는, 가스 배출관과 연결되는 수이젝터;

   상기 수이젝터의 일측과 타측 끝단부가 연결되는 수소 배출 구동원 유입배관;

   상기 수소 배출 구동원 유입배관의 일측 끝단부와 연결되어 상기 수소 배출 구동원 유입배관으로 구동 해수를 공급하는 수소 배출구동원;

   상기 수 이젝터의 타측과 일측 끝단부가 연결되어 수 이젝터에 흡입된 수소가스를 구동 해수와 혼합하여 선체외부의 해수 중으로 배출하는 혼합수 선외 배출배관;

   상기 수소배출 구동원 유입배관 상에 설치되는 수소 배출 구동원 조절밸브; 및

   상기 수소 배출 구동원 조절밸브와 일측이 연결되며, 타측은 가스 배출관과 연결되는 압력계;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 선박 평형수 처리장치는,

   상기 전해수 주입펌프와 수위 조절밸브 사이에 위치하도록 일측 끝단부가 전해수 주입관에 연결되며, 타측 끝단부는 원수 유입관에 연결되어 상기 전해수 주입관 내의 전해수를 원수 유입관을 통해 전해조로 재순환시키는 전해수 재순환관; 및

   상기 전해수 재순환관 상에 설치되어 상기 밸브 제어수단과 연결되는 전해수 순환량 조절밸브;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 혼합수 선외 배출배관의 타측 끝단부에는 선체외부 해수 역류 방지밸브가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 전해용 원수 구동원은, 선박의 선수 탱크 또는 선미 탱크에 연결되는 것을 특징으로 하는 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 수소 분리챔버의 상단부와 연결된 가스 배출관의 일측 끝단부에는, 자동 추기밸브가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 수소 분리챔버의 상단부와 가스 배출관의 일측 끝단부 및 자동추기 밸브가 내부에 수용되어 밀폐되도록 상기 수소 분리챔버의 상단부에는 코퍼담이 더 설치되며, 상기 코퍼담에는 코퍼탬 내부의 수소가스의 누출 여부를 감지하는 수소 검지기가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 선박 평형수 처리장치는,

   상기 코퍼담에 일측 끝단부가 연결되며, 타측 끝단부는 가스 배출배관의 타측 끝단부와 연결되는 누설가스 배출배관; 및

   상기 누설가스 배출배관 상에 설치되는 누설가스 추기밸브;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 선박 평형수 처리장치는,

   상기 코퍼담의 일측 하단부에 설치되어 외부 공기를 코퍼담 내부로 공급하는 압입 송풍기;

   상기 코퍼담의 타측 상단부에 일측 끝단부가 연결되는 희석가스 배출 덕트; 및

   상기 희석가스 배출 덕트 일측 끝단부에 설치되어 압입 송풍기에 의해 코퍼담의 내부로 공급된 외부 공기와 혼합되어 희석된 수소 가스를 희석가스 배출 덕트를 통해 외부로 배출시킬 수 있도록 하는 흡입 송풍기;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치.

Images