KR20120035305A - 발라스트 수 처리시스템 - Google Patents

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Abstract

발라스트 수 처리시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 발라스트 수 처리시스템은, 해수를 전기분해 방식으로 처리하여 선박의 발라스트 탱크(ballast tank)에 발라스트 수(ballast water)로 저장하는 발라스트 수 처리장치; 발라스트 수 처리장치와는 독립적으로 마련되며, 해수를 청정수(fresh water)로 처리하는 청정수 처리장치; 및 발라스트 수 처리장치와 청정수 처리장치에 연결되며, 청정수 처리장치에서 발생되는 소금물(brine water)을 발라스트 수 처리장치로 공급하는 소금물 공급장치를 포함한다.

Description

발라스트 수 처리시스템{Ballast Water Treatment System}
본 발명은, 발라스트 수 처리시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기분해를 이용한 발라스트 수 처리시스템에 관한 것이다.
보통, 화물을 운반하는 선박은 화물을 적재하여 이동하는 것이 일반적이므로 화물이 적재된 상태를 감안하여 선박의 설계가 이루어진다. 따라서 선박에서 화물을 하역한 이후에는 선박의 무게중심이 상승되어 선박의 안정성에 문제가 발생할 수 있다.
따라서 선박에서 화물을 하역한 이후에도 선박의 무게중심을 낮추어야 하는데 이러한 방안으로 선박의 내부에는 발라스트 탱크(ballast tank)가 마련되고, 발라스트 탱크(ballast tank) 내부에 필요한 중량의 해수(海水)를 유입하여 저장하게 된다. 통상 펌프로 주변의 해수를 필요에 따라 발라스트 탱크로 유입 또는 유출시키게 되는데, 이러한 선박의 밸런스(balance)를 취하기 위한 해수(또는, 담수)를 발라스트 수(ballast water)라 칭하고 있다. 즉, 하물이 하역되는 경우에는 발라스트 수가 발라스트 탱크로 유입되도록 하고, 화물이 적재되는 경우에는 저장되어 있던 발라스트 수가 배출되도록 하여 선박의 밸런스(balance)를 맞추고 있다.
한편, 발라스트 수를 저장한 선박은 선박의 밸런스(balance)를 위하여 제1 국의 해수를 다른 해양 환경의 제2 국의 바다로 배출하기도 한다.
발라스트 수는 발라스트 수를 유입하는 그 지역의 해수이므로 발라스트 수에는 해수에 포함되어 있는 각종 이물질이나 플랑크톤 등의 미생물 및 세균 등이 포함된다. 제1 국에서 유입된 발라스트 수가 전혀 다른 제2 국의 해양에 배출되는 경우, 제1 국의 각종 이물질 또는 미생물 및 세균, 그 밖의 유기물질 등이 제2 국의 해양 생태계에 변화를 초래시키는 위험이 발생할 수 있다.
1988년도 캐나다가 오대호에 해양 생물 종의 침입을 최초로 보고한 이후, 유사한 보고가 잇따르자, 해양 환경 보호 위원회(MEPC)는 발라스트 수의 이동에 따른 문제를 논의하기 시작하였으며, 2003년도 MEPC 49차에서 협약 초안을 마련하고, 2004년 2월9일~13일 개최된 외교 회의를 통해 MARPOL이나 SOLAS와 같은 국제 협약으로 선박 발라스트 수 관리 협약을 채택하였다.
이러한 발라스트 수(Ballast Water) 처리 방법 중 전기분해를 이용한 해수 처리 방식은 주요 원리가 해수를 전기분해하여 염소를 생성하고, 생성된 염소를 통하여 해수를 처리하는 방식이며, 추가적으로 전극과 전극 사이의 전위차에 의해 직접적인 살균도 이루어진다. 따라서 염소를 저장 및 취급할 필요가 없다는 장점이 있으나, 저 염도 시 처리 성능 유지가 어렵다.
그런데 종래의 전기분해를 이용한 발라스트 수 처리시스템에 있어서는, 전술한 바와 같이 저 염도 시 처리 성능 유지가 어렵기 때문에, 특히 선박이 강가(River side)로 항해 시에는 별도로 소금물 저장탱크를 설치하고 이 소금물 저장탱크에 고농도의 충분한 소금물이 준비되도록 고농도의 소금물을 구매하여 소금물 저장탱크에 저장하는 등의 유지 보수작업을 해야하는 문제점이 있으며, 또한 관리자의 실수나 예기치 않게 소금물의 소모량이 많이 소요될 시에는 발라스트 수 처리시스템(BWTS, Ballast Water Treatment System)을 사용할 수 없게 되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 외부로부터 고농도의 소금물을 구매하여 공급할 필요가 없으며, 또한 지속적으로 고농도의 소금물을 공급할 수 있어 소금물이 부족하여 가동이 중지되는 종래 현상을 현저히 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 선박에서 버려지는 소금물(brine water)을 재활용할 수 있어 친환경적인 발라스트 수 처리시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 해수를 전기분해 방식으로 처리하여 선박의 발라스트 탱크(ballast tank)에 발라스트 수(ballast water)로 저장하는 발라스트 수 처리장치; 상기 발라스트 수 처리장치와는 독립적으로 마련되며, 상기 해수를 청정수(fresh water)로 처리하는 청정수 처리장치; 및 상기 발라스트 수 처리장치와 상기 청정수 처리장치에 연결되며, 상기 청정수 처리장치에서 발생되는 소금물(brine water)을 상기 발라스트 수 처리장치로 공급하는 소금물 공급장치를 포함하는 발라스트 수 처리시스템이 제공될 수 있다.
또한 상기 소금물 공급장치는, 상기 발라스트 수 처리장치와 상기 청정수 처리장치를 연결하는 소금물(brine water) 배출관; 상기 소금물(brine water) 배출관에 연결되어 상기 소금물(brine water)을 저장하는 소금물 저장탱크; 및 상기 소금물(brine water) 배출관에 마련되어 상기 소금물(brine water)을 상기 소금물 저장탱크 쪽으로 유입을 허용 및 차단시키는 밸브를 포함할 수 있다.
상기 소금물 공급장치는, 상기 소금물 저장탱크의 수위를 감지하는 수위감지부를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 수위감지부의 감지신호에 기초하여 상기 밸브의 개폐(on/off)를 제어하는 밸브 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 밸브 제어부는, 상기 소금물 저장탱크의 수위가 미리 설정된 허용범위 이내인 경우에는 상기 소금물 저장탱크로 상기 소금물(brine water)의 유입을 허용하고 상기 수위가 미리 설정된 허용범위를 초과하는 경우 상기 소금물 저장탱크로 상기 소금물(brine water)의 유입을 차단하도록 상기 밸브를 제어할 수 있다.
상기 청정수 처리장치는, 상기 해수를 상기 청정수로 처리하기 위해서 상기 해수를 담수화하는 청정수 처리유닛; 상기 청정수 처리유닛을 통과하여 발생된 상기 청정수가 저장되는 청정수 저장탱크; 및 상기 청정수 처리유닛과 상기 청정수 저장탱크를 연결하는 청정수 배관을 포함할 수 있다.
또한 상기 발라스트 수 처리장치는, 상기 소금물(brine water)을 이용하여 상기 해수를 살균처리하는 발라스트 수 처리유닛; 상기 발라스트 수 처리유닛 측으로 유입되는 상기 해수의 유량을 감지하는 유량감지부; 및 상기 발라스트 수 처리유닛에 인접하게 마련되며, 상기 발라스트 수 처리유닛 측으로 유입되는 상기 해수를 상기 발라스트 수 처리유닛으로 공급되기 전 여과하는 여과장치를 포함할 수 있다.
그리고 상기 발라스트 수 처리장치는 상기 해수를 상기 발라스트 수 처리유닛 쪽으로 유동시키는 동력을 제공하는 동력제공부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 동력제공부는 전자식 또는 유압식 펌프이며, 상기 유량감지부는 플로미터(flow meter)인 발라스트 수 처리시스템.
한편, 상기 발라스트 수 처리장치는, 상기 발라스트 처리유닛에 인접한 영역에 마련되어, 상기 발라스트 처리유닛에 유입되기 전과 상기 발라스트 처리유닛으로부터 배출된 후의 상기 해수의 염소를 분석하기 위한 염소분석기(Chlorine Analyzer)를 더 포함하는 발라스트 수 처리시스템.
본 발명의 실시예들은, 외부로부터 고농도의 소금물을 구매하여 공급할 필요가 없으며, 또한 지속적으로 고농도의 소금물을 공급할 수 있어 소금물이 부족하여가동이 중지되는 종래 현상을 현저히 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 선박에서 버려지는 소금물(brine water)을 재활용할 수 있어 친환경적인 발라스트 수 처리시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발라스트 수 처리시스템의 개략적 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발라스트 수 처리시스템의 개략적 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발라스트 수 처리시스템의 개략적 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발라스트 수 처리시스템의 개략적 블록도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발라스트 수 처리시스템의 개략적 블록도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발라스트 수 처리시스템은, 해수를 전기분해 방식으로 처리하여 선박(미도시)의 발라스트 탱크(280, ballast tank)에 발라스트 수(ballast water)를 저장하는 발라스트 수 처리장치(200)와, 발라스트 수 처리장치(200)와는 독립적으로 마련되며, 해수를 청정수(fresh water)로 처리하는 청정수 처리장치(100)와, 발라스트 수 처리장치(200)와 청정수 처리장치(100)에 연결되며, 청정수 처리장치(100)로부터 배출되는 소금물(brine water)을 발라스트 수 처리장치(200)로 공급하는 소금물 공급장치(300)를 포함한다.
청정수(fresh water)는 식수로 사용하거나 엔진의 냉각수로 이용되는 등 그 쓰임이 다양하다. 이러한 청정수 처리장치(100, 해수를 담수화하는 장치, fresh water generator)는 엔진 등의 열원을 이용하여 해수를 끓여서 수증기가 증발되면 증발된 수증기를 다시 물로 응축시켜 청정수를 생성하게 된다.
청정수 처리장치(100)는, 해수를 청정수로 처리하기 위해서 해수를 담수화하는 청정수 처리유닛(110)과, 청정수 처리유닛(110)을 통과하여 발생된 청정수가 저장되는 청정수 저장탱크(130)와, 청정수 처리유닛(110)과 청정수 저장탱크(130)를 연결하는 청정수 배관(120)을 포함한다.
청정수 처리유닛(110)은, 열원을 이용하여 해수를 끓여 증발시키고 증발된 수증기를 다시 응축시켜 청정수를 생성한다. 청정수 처리유닛(110)은 일종의 열교환기 역할을 수행하여 고온의 열원의 열에너지를 이용하여 청정수를 발생시키는 역할을 한다.
이러한 청정수 처리유닛(110)은 청정수뿐만 아니라 해수를 청정수로 처리하는 과정에서 고농도의 소금물(brine water)이 발생된다. 청정수 처리유닛(110)에 연결된 소금물(brine water) 배출관(320)은 이러한 소금물(brine water)이 외부로 배출되는 유로를 말하는데, 소금물(brine water) 배출관(320)은 소금물 공급장치(300)의 소금물 저장탱크(330)와 연결되어 소금물(brine water)이 소금물 저장탱크(330)에 저장될 수 있도록 하고, 또한 소금물(brine water) 배출구(121)와도 연결되어 소금물(brine water)이 소금물 저장탱크(330)에 저장될 필요가 없는 경우 선외로 소금물(brine water)이 배출될 수 있도록 하고 있다.
종래의 청정수 처리장치를 구비한 선박의 청정수 처리장치(100)에서는 소금물(brine water)을 단순히 외부로 배출시키는 구조를 가지고 있으므로 비용 로스(loss)가 발생될 뿐만 아니라, 고농도의 소금물(brine water)을 배출함으로써, 외부 생태계에 악영향을 미치는 등의 환경 생태계가 교란될 가능성이 있었다.
따라서, 본 실시 예에서는 고농도의 소금물을 외부로 전부 배출시키기보다는 다시 활용한다. 이에 발라스트 수 처리장치(200) 및 소금물 공급장치(300)에 대하여 상세히 설명한다.
염소를 이용하여 살균처리하기 위해서는 해수가 본래 포함하고 있는 염소보다 상대적으로 고농도의 소금물을 필요로 한다. 따라서, 발라스트 수 처리장치는 고농도의 소금물이 저장되는 소금물 저장탱크가 필요할 수 있는데, 종래의 전기분해 방식을 이용한 발라스트 수 처리시스템은 소금물을 시스템 외부에서 공급하도록 구성됨으로써, 즉 소금물을 구매하여 소금물 저장탱크에 저장함으로써, 소금물의 구입 비용이 추가적으로 요구되고 지속적으로 소금물 탱크를 유지 보수해야하는 문제점이 있었다. 그리고 관리자의 실수나 예기치 않게 소금물의 소모량이 많이 소요될 시에는 발라스트 수 처리시스템(BWTS, Ballast Water Treatment System)을 사용할 수 없게 되고, 이에 따라 발라스트 수 처리에 관한 국제 기준(IMO rule, International Maritime Organization rule)에 부합하지 않는 문제가 야기될 수 있었다.
따라서, 본 실시 예에서는 전술한 청정수 처리장치(100)에서 배출되는 고농도의 소금물(brine water)을 재활용하는 구체적 방안을 제시한다. 즉 본 실시예서는 소금물(brine water) 배출관(320)이 발라스트 수 처리장치(200)와 청정수 처리장치(100)에 연결되어, 청정수 처리장치(100)에서 배출되는 고농도의 소금물(brine water)이 소금물 공급장치(300)를 통하여 발라스트 수 처리장치(200)로 공급되어 재활용된다.
따라서, 소금물 공급장치(300)는, 발라스트 수 처리장치(200) 및 청정수 처리장치(100)를 연결하는 소금물(brine water) 배출관(320)과, 소금물(brine water) 배출관(320)에 연결되어 소금물(brine water)을 저장하는 소금물 저장탱크(330)와, 소금물 저장탱크(330)의 내부 또는 외부에 설치되어 소금물 저장탱크(330)의 수위를 감지하는 수위감지부(350)와, 소금물(brine water) 배출관(320)에 마련되어 소금물(brine water)을 소금물 저장탱크(330) 쪽으로 유입을 허용 및 차단시키는 밸브(310)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는, 독립된 별개 장치인 청정수 처리장치(100)와 발라스트 수 처리장치(200)를 소금물 공급장치(300)의 소금물(brine water) 배출관(320)을 통해서 연결하여, 청정수 처리장치(100)로부터 발생되는 소금물(brine water)을 발라스트 수 처리장치(200)에서 재활용될 수 있도록 함으로써 발라스트 수 처리장치(200)의 처리비용 절감 및 처리효율 향상을 도모하고 있다. 이와 같이, 소금물(brine water) 배출관(320)은 청정수 처리장치(100)와 발라스트 수 처리장치(200)를 상호 연결시키는데, 청정수 처리장치(100) 측의 소금물(brine water) 배출관(320)의 일단부에는 밸브(310)가 마련되고 발라스트 수 처리장치(200) 측의 소금물(brine water) 배출관(320)의 일단부는 발라스트 수 배관(220)을 통하여 발라스트 수 처리장치(200)와 연결된다.
소금물 저장탱크(330)는, 청정수 처리장치(100)에서 발생되는 소금물(brine water)이 저장될 수 있는 공간을 제공한다. 소금물 저장탱크(330)의 스펙(SPEC., 크기, 구조 등)은 발라스트 수 처리장치(200)에 일정한 소금물이 공급되는 것을 목적으로 하여 발라스트 수 처리용량과 관련하여 결정될 수 있다.
소금물 저장탱크(330)의 내부 또는 외부에는 소금물 저장탱크(330) 내에 저장되는 소금물의 저장량을 체크할 수 있는 수위감지부(350)가 마련된다. 본 실시예에서는 수위감지부(350)로서 수위감지센서(350, level switch)가 적용된다. 수위감지센서(350)는 소금물 저장탱크(330)의 수위를 감지하고, 감지된 감지신호는 밸브 제어부(360)로 전달된다. 전달된 감지신호에 기초하여 밸브 제어부(360)는 밸브(310)의 개폐를 제어하여 소금물 저장탱크(330)의 수위를 조절할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에서 밸브(310)는 밸브 제어부(360)의 신호에 기초하여 청정수 처리장치(100)로부터 발생되는 소금물(brine water)을 소금물 저장탱크(330)로 유입시키거나 차단시키는 역할을 수행한다.
이에 대하여 보다 상세히 설명하면, 본 실시예에서 밸브 제어부(360)는 소금물 저장탱크(330)의 저장량(volume)의 정보를 기초로 하여, 소금물 저장탱크(330)로 소금물의 유입 및 차단을 위하여 밸브(310)를 제어한다. 즉, 소금물 저장탱크(330)에 마련되는 수위감지센서(350)로부터 전달되는 감지신호를 기초로 하여, 밸브 제어부(360)는 소금물 저장탱크(330)의 수위가 미리 설정된 허용범위 이내인 경우에는 소금물(brine water)의 소금물 저장탱크(330)로의 유입을 허용하고 수위가 미리 설정된 허용범위를 초과하는 경우 소금물(brine water)의 소금물 저장탱크(330)로의 유입을 차단하도록 밸브(310)를 제어한다.
본 실시예에서 밸브(310)는 3 방향의 밸브(310)로 마련된다. 이러한 구성으로 밸브(310)가 제1 위치에 있게 되면 소금물(brine water)이 소금물 공급장치(300)의 소금물 저장탱크(330)로 유입되어 저장되며, 밸브(310)가 제2 위치에 있게 되면, 소금물 저장탱크(330)로 들어가지 못하게 하면서 소금물(brine water)이 소금물(brine water) 배출관(320)을 따라 유동하여 소금물(brine water) 배출구(121)를 통하여 외부로 배출된다.
이와 같은 구성의 밸브(310)는 본 실시예에서는 솔레노이드 밸브로 마련되나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며 이와 달리 밸브(310)를 기계식 공압 밸브(미도시)로 마련되어도 무방할 것이다. 물론 밸브(310)의 개폐 동작은 전술한 바와 같이 밸브 제어부(360)로부터의 제어신호에 기초하여 제어되도록 구성된다.
한편, 소금물 공급장치(300)에는 소금물 저장탱크(330)에서 발라스트 수 배관(220)으로 소금물(brine water)이 원활히 유입되도록 하는 동력을 제공하는 미터링 펌프(340)가 더 마련된다.
이러한 소금물 공급장치(300)의 구성을 통해 청정수 처리장치(100)로부터 발생하는 소금물(brine water)을 재활용할 수 있도록 하여 해양 생태계 보호에 기여하여 환경 친화적인 장치를 구현할 수 있게 된다.
발라스트 수 처리장치(200)는 실질적으로 해수를 발라스트 탱크(280)로 취수하는 장치로서, 발라스트 수 처리장치(200)는, 해수를 발라스트 수 처리유닛(250) 쪽으로 유동시키는 동력을 제공하는 동력제공부(230)와, 염소를 이용하여 해수를 살균처리하는 발라스트 수 처리유닛(250)과, 유량을 감지하는 유량감지부(241)와, 발라스트 수 처리유닛(250)에 인접하게 마련되며, 유입되는 해수를 발라스트 수 처리유닛(250)으로 공급되기 전 여과하는 여과장치(240)와, 유량감지부(241) 및 여과장치(240)와 전기적으로 연결되어 있는 제어부(260)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 발라스트 수 처리장치(200)는 유입된 해수를 처리하여 발라스트 탱크(280)에 공급하기 위한 것이므로 해수(또는 담수)가 취수되는 취수구(210, 또는 취수망, sea chest)와 연결된다.
동력제공부(230)는 해수를 발라스트 수 처리유닛(250) 쪽으로 유동시키는 동력을 제공한다. 본 실시예에서 동력제공부(230)는 발라스트 수 펌프(230)가 적용되어, 발라스트 수 펌프(230)의 동작에 의해 취수구(210, sea chest)로부터 해수를 취수하게 되고, 발라스트 수 배관(220)을 따라 발라스트 수 처리유닛(250)으로 보내는 역할을 한다. 한편, 해수를 발라스트 수 처리유닛(250)으로 가압하는 프레셔 펌프(290)가 더 마련된다.
그리고 발라스트 수 배관(220)에 마련되는 유량감지부(241)는 발라스트 수 처리유닛(250)으로 진입되는 유량을 체크하고, 여과장치(240)는 해수의 이물질이나 부유물 등을 일차적으로 여과하는 역할을 수행한다. 본 실시예에서 유량감지부(241)로 플로미터(241, flow meter)가 적용되고, 해수를 여과하는 여과장치(240)로 셀프클리닝 필터(240, self cleaning filter)가 적용된다.
한편 제어부(260)는 유량감지부(241) 및 여과장치(240)와 전기적으로 연결되어 유량감지부(241)에서 감지된 신호와 여과장치(240)에 관한 정보를 전송받는다. 이와 같이 본 실시예에서는 제어부(260)가 전술한 밸브 제어부(360)와 독립적으로 구성되어 있으나 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지 않으며, 제어부(260)와 밸브 제어부(360)가 하나의 장치로 구현될 수도 있을 것이다.
발라스트 수 처리유닛(250)은, 실질적으로 해수를 전기분해하여 염소를 발생시키고 발생된 염소성분을 이용하여 해수를 살균처리하는 공정이 진행되는 공간이다. 취수구(210)로부터 취수된 해수는 발라스트 수 배관(220)을 따라 유동하는 과정에서 소금물 저장탱크(330)로부터 유입되는 소금물과 혼합되어 발라스트 수 처리유닛(250)으로 들어가게 된다. 한편, 발라스트 수 처리유닛(250)에서는 다음과 같은 전기분해(Electrolysis) 방식을 이용하여 해수에서 염소를 추출하는 공정이 진행된다.
Anode(양극)
2H2O --> O2 + 4H+ + 4e-
2Cl- --> Cl2 + 2e-
Cathode(음극)
2H2O + 2e- --> H2 + 2OH-
Bulk
Cl2 + 2OH- --> OCl- + Cl- + H2O
NaOCl + H2O --> HOCl <--> H+ + OCl-
이러한 방식으로 발라스트 수 처리유닛(250) 내에서 염소를 생성시킬 수 있게 되고 이러한 염소의 살균 능력을 이용하여 발라스트 수에 포함된 플랑크톤, 미생물, 세균 등의 이물질을 살균처리할 수 있다. 최종적으로 살균처리된 발라스트 수는 발라스트 수 배관(220)을 따라 이동하여 발라스트 탱크(280)에 저장된다.
본 실시예에서는 취수구(210)로부터 발라스트 수 배관(220) 및 발라스트 탱크(280)로 순차적으로 연결되어 하나의 유로를 형성하고 발라스트 수 처리유닛(250)이 하나의 유로에 간접적으로 연결되는 간접식이나, 이와 달리 발라스트 수 처리유닛(250)과 발라스트 수 배관(220)이 직접 연결되어 있는 직접식으로 구성될 수도 있을 것이다.
이와 같이 본 실시 예의 발라스트 수 처리장치(200)는 소금물 공급장치(300)와 연결되어 청정수 처리장치(100)에서 발생되는 소금물(brine water)이 발라스트 수 처리장치(200)로 유입되어 재활용되도록 구성함으로써, 전기분해 방식의 발라스트 수 처리시스템의 효율을 극대화하는 한편, 따로 외부에서 소금물을 구매할 필요가 없어 비용을 절감시킬 수 있고, 버려지는 소금물(brine water)을 발라스트 수 처리유닛(250)에서 재활용함으로써 생태계 보호에 기여한다.
한편, 발라스트 수 처리장치(200)의 효율 및 성능 파악을 위해 본 발명의 일실시예에 따른 발라스트 수 처리장치(200)는 염소분석기(270, Chlorine Analyzer)를 더 포함한다. 염소분석기(270)는 해수의 발라스트 수 처리장치(200)로의 유입 단계에서와, 발라스트 수 처리장치(200)의 통과 단계에서 각각 염소성분을 분석한다.
또한 발라스트 수 처리장치(200)에는 발라스트 수 처리시스템의 상태를 실시간으로 감지하고 파악할 수 있도록 디스플레이부(미도시)가 더 마련될 수도 있을 것이다. 이와 같이 작업자가 발라스트 수 처리시스템의 상태를 용이하게 파악할 수 있도록 함으로써, 발라스트 수 처리시스템의 작동 현황이나 오작동 여부를 알 수 있도록 하고, 밸브(310)의 개폐 여부도 판단할 수 있도록 하여 작업 효율을 극대화할 수 있게 된다.
이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발라스트 수 처리시스템의 동작에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 해수가 청정수 처리장치(100)로 유입되어 담수화 과정을 거치며 청정수(fresh water)와 소금물(brine water)로 분리된 다음, 청정수는 청정수 배관(120)을 통해 청정수 저장탱크(130)로 이송 저장되고 소금물(brine water)은 소금물(brine water) 배출관(320)을 따라 유동한다.
밸브 제어부(360)는 소금물 저장탱크(330)의 수위감지부(350)의 감지신호에 기초하여 소금물 저장탱크(330)의 수위가 낮은 경우에는 밸브(310)를 제어하여 소금물 저장탱크(330)로 향하는 유로를 개방하고 소금물(brine water) 배출구(121)로 향하는 유로는 차단하여 소금물이 소금물 저장탱크(330)에 저장되도록 한다. 만약, 소금물 저장탱크(330)의 소금물이 가득차 있는 경우에는 소금물 저장탱크(330)로 향하는 유로를 차단하고 소금물(brine water) 배출구(121)로 향하는 유로는 개방하여 청정수 처리장치(100)에서 발생한 소금물(brine water)을 소금물(brine water) 배출구(121)를 통하여 선외로 배출되도록 한다.
한편, 발라스트 수 펌프(230)의 구동에 의해 취수구(210, sea chest)로부터 해수가 취수된다. 이때, 염소분석기(270, Chlorine Analyzer)가 해수에 포함된 염소성분을 체크하여 그 정보는 제어부(260)로 전송된다.
취수된 해수는 발라스트 수 배관(220)을 따라 유동하는 과정에서 소금물 저장탱크(330)에서 유입되는 소금물과 혼합된 다음, 셀프클리닝 필터(240)를 통과하면서 불순물이나 침전물이 걸러진다. 이후 해수는 발라스트 수 처리유닛(250)으로 들어가게 된다. 플로미터(241)는 통과되는 해수의 유량을 체크하게 된다.
이후, 발라스트 수 처리유닛(250)에서는 전기분해 방식을 이용하여 해수에서 염소를 추출하는 공정이 진행된다. 해수에 소금물 저장탱크(330)의 소금물이 혼합됨으로써, 전기분해 방식의 살균처리공정이 원활하고 균일하게 이루어진다. 이와 같이 살균처리된 발라스트 수는 발라스트 수의 침전물 및 처리규정에 충족된다.
최종적으로 살균처리된 발라스트 수는 발라스트 수 배관(220)을 따라 이동하여 발라스트 탱크(280)에 저장된다.
본 실시예의 발라스트 수 처리시스템은, 전기분해 방식의 발라스트 수 처리 방식에 있어 요구되는 소금물을 청정수 처리장치(100)로부터 공급받음으로써, 소금물의 별도로 구입할 필요가 없고 또한 청정수 처리장치(100)로부터 청정수를 제조할 때 발생하는 소금물(brine water)을 바다로 버리지 않고 재활용하여 생태계를 보호함으로써 종래 보다 환경 친화적이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발라스트 수 처리시스템의 개략적 블록도이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 발라스트 수 처리시스템은, 전술한 제1 실시예의 소금물 공급장치(300, 도 1 참조)의 수위감지부(350) 및 밸브 제어부(360)가 생략된 구조를 갖는다.
즉, 전술한 본 발명의 제1 실시 예와 달리, 본 발명의 제2 실시 예에서는 소금물 공급장치(300)의 소금물 저장탱크(330) 내부에 소금물의 수위를 측정 및 감지하는 수위감지부(350) 및 밸브(310)의 자동 작동을 위해 밸브(310)를 제어하는 밸브 제어부(360)가 생략되고 밸브(310)의 동작이 수동으로 작동된다.
본 실시예와 같이 수위감지부(350) 및 밸브 제어부(360)의 구성을 생략함으로써 발라스트 수 처리시스템의 구성을 간소화할 수 있는 장점이 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발라스트 수 처리시스템의 개략적 블록도이다.
이에 도시된 바와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 발라스트 수 처리시스템에서는, 밸브(410, 411)가 2개 마련되고 밸브(410, 411) 각각이 소금물 저장탱크(330)로 향하는 배관과 소금물(brine water) 배출구(121)로 향하는 배관의 개폐를 담당하도록 마련된다. 즉 전술한 본 발명의 제1 실시 예에서는 소금물(brine water) 배출관(320, 도 1 참조)에 3 방향의 밸브(310, 도 1 참조) 하나만 설치되어 있으나, 본 실시 예에서는, 소금물 저장탱크(330)로 향하는 소금물(brine water) 배출관(320)에 제1 밸브(410)와, 소금물(brine water) 배출구(121)로 향하는 소금물(brine water) 배출관(320)에 제2 밸브(411)가 설치된다.
제1 밸브(410)는 청정수 처리장치(110)에서 발생하는 소금물(brine water)의 소금물 저장탱크(330)로의 유입을 담당하고, 제2 밸브(411)는 청정수 처리장치(110)에서 발생하는 소금물(brine water)의 소금물(brine water) 배출구(121)로의 배출을 담당하게 된다. 이에 의하여 청정수 처리장치(110)에서 발생하는 소금물(brine water)의 소금물 저장탱크(330)로의 유입과 소금물(brine water) 배출구(121)로의 배출을 독립적으로 조절할 수 있는 장점이 있다. 한편, 본 실시 예에서는 제1 밸브(410) 및 제2 밸브(411)가 각각 제1 밸브 제어부(380) 및 제2 밸브 제어부(370)에 의해 제어된다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발라스트 수 처리시스템의 개략적 블록도이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 발라스트 수 처리시스템은, 전술한 제3 실시예에서 소금물 공급장치(300)의 소금물 저장탱크(330) 내부에 소금물의 수위를 측정 및 감지하는 수위감지부(350, 도 3 참조) 및 밸브(310)의 자동 작동을 위해 밸브(310)를 제어하는 밸브 제어부(360, 도 3 참조)가 생략되고 밸브(310)의 동작이 수동으로 작동된다.
즉, 전술한 본 발명의 제3 실시 예와 달리, 본 발명의 제4 실시 예에서는 수위감지부(350) 및 밸브 제어부(360)가 생략됨으로써 발라스트 수 처리시스템의 구성을 간소화할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 청정수 처리장치 110 : 청정수 처리유닛
120 : 청정수 배관 121 : 소금물(brine water) 배출구
200 : 발라스트 수 처리장치 210 : 취수구
220 : 발라스트 수 배관 240 : 여과장치
250 : 발라스트 수 처리유닛 260 : 제어부
270 : 염소분석기 280 : 발라스트 탱크
300 : 소금물 공급장치 310 : 밸브
320 : 소금물(brine water) 배출관 330 : 소금물 저장탱크
350 : 수위감지부(수위감지센서) 360 : 밸브 제어부
410 : 제1 밸브 411 : 제2 밸브

Claims (10)

  1. 해수를 전기분해 방식으로 처리하여 선박의 발라스트 탱크(ballast tank)에 발라스트 수(ballast water)로 저장하는 발라스트 수 처리장치;
    상기 발라스트 수 처리장치와는 독립적으로 마련되며, 상기 해수를 청정수(fresh water)로 처리하는 청정수 처리장치; 및
    상기 발라스트 수 처리장치와 상기 청정수 처리장치에 연결되며, 상기 청정수 처리장치에서 발생되는 소금물(brine water)을 상기 발라스트 수 처리장치로 공급하는 소금물 공급장치를 포함하는 발라스트 수 처리시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소금물 공급장치는,
    상기 발라스트 수 처리장치와 상기 청정수 처리장치를 연결하는 소금물(brine water) 배출관;
    상기 소금물(brine water) 배출관에 연결되어 상기 소금물(brine water)을 저장하는 소금물 저장탱크; 및
    상기 소금물(brine water) 배출관에 마련되어 상기 소금물(brine water)을 상기 소금물 저장탱크 쪽으로 유입을 허용 및 차단시키는 밸브를 포함하는 발라스트 수 처리시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소금물 공급장치는,
    상기 소금물 저장탱크의 수위를 감지하는 수위감지부를 더 포함하는 발라스트 수 처리시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수위감지부의 감지신호에 기초하여 상기 밸브의 개폐(on/off)를 제어하는 밸브 제어부를 더 포함하는 발라스트 수 처리시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 밸브 제어부는, 상기 소금물 저장탱크의 수위가 미리 설정된 허용범위 이내인 경우에는 상기 소금물 저장탱크로 상기 소금물(brine water)의 유입을 허용하고 상기 수위가 미리 설정된 허용범위를 초과하는 경우 상기 소금물 저장탱크로 상기 소금물(brine water)의 유입을 차단하도록 상기 밸브를 제어하는 발라스트 수 처리시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 청정수 처리장치는,
    상기 해수를 상기 청정수로 처리하기 위해서 상기 해수를 담수화하는 청정수 처리유닛;
    상기 청정수 처리유닛을 통과하여 발생된 상기 청정수가 저장되는 청정수 저장탱크; 및
    상기 청정수 처리유닛과 상기 청정수 저장탱크를 연결하는 청정수 배관을 포함하는 발라스트 수 처리시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 발라스트 수 처리장치는,
    상기 소금물(brine water)을 이용하여 상기 해수를 살균처리하는 발라스트 수 처리유닛;
    상기 발라스트 수 처리유닛 측으로 유입되는 상기 해수의 유량을 감지하는 유량감지부; 및
    상기 발라스트 수 처리유닛에 인접하게 마련되며, 상기 발라스트 수 처리유닛 측으로 유입되는 상기 해수를 상기 발라스트 수 처리유닛으로 공급되기 전 여과하는 여과장치를 포함하는 발라스트 수 처리시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 발라스트 수 처리장치는 상기 해수를 상기 발라스트 수 처리유닛 쪽으로 유동시키는 동력을 제공하는 동력제공부를 더 포함하는 발라스트 수 처리시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 동력제공부는 전자식 또는 유압식 펌프이며,
    상기 유량감지부는 플로미터(flow meter)인 발라스트 수 처리시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 발라스트 수 처리장치는,
    상기 발라스트 처리유닛에 인접한 영역에 마련되어, 상기 발라스트 처리유닛에 유입되기 전과 상기 발라스트 처리유닛으로부터 배출된 후의 상기 해수의 염소를 분석하기 위한 염소분석기(Chlorine Analyzer)를 더 포함하는 발라스트 수 처리시스템.
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