KR20120112938A - 선박의 밸러스트 처리수 잔류 미생물 광모니터링 장치 - Google Patents

선박의 밸러스트 처리수 잔류 미생물 광모니터링 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박의 균형 및 중량 조절을 위해 밸러스트 탱크에 저장된 밸러스트수에 대해 멸균처리한 밸러스트 처리수에 대한 잔류 미생물을 검출하는 광모니터링 장치에 관한 것으로서, 밸러스트 처리수가 이송되는 메인 이송관으로부터 수집된 검사대상 밸러스트수에 광을 조사하고, 검새대상 밸러스트수에 잔류하는 미생물로부터 생성된 형광을 검출하는 검출부와, 검출부에서 검출된 정보로부터 미생물의 잔류여부를 분석처리하는 분석부를 구비한다. 이러한 선박의 밸러스트 처리수 잔류 미생물 광모니터링 장치에 의하면, 조사된 광에 반응하는 미생물로부터 생성되는 형광을 광섬유를 통해 검출할 수 있도록 함으로써 잔류미생물의 존재여부를 확인할 수 있고, 구조가 간단한 장점을 제공한다.

Description

선박의 밸러스트 처리수 잔류 미생물 광모니터링 장치{microoraganisms activity measuring device for ballast water of ship}
본 발명은 선박의 밸러스트 처리수 잔류 미생물 광모니터링 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 선박의 밸러스트 처리수에 잔류하는 미생물을 광을 이용하여 검출 할 수 있는 선박의 밸러스트 처리수 잔류 미생물 광모니터링 장치에 관한 것이다.
일반적으로 선박이 적재화물을 하역한 후 공선으로 항해하는 경우 프로펠러가 수면에 떠올라 그 운항 효율이 떨어지거나 심한 손상을 입게 되는 등 안전 항해에 큰 지장을 초래하게 된다. 따라서, 선박에는 공선 또는 적재화물이 소량인 경우, 어떤 방법으로든 흘수를 깊게 할 필요가 있다. 또한 선박은 적재화물의 상하 배치만으로는 안정을 유지하기가 힘들다.
즉, 빈 배로 운항할 경우, 무게중심이 위쪽에 있어 앞뒤 좌우로 심하게 흔들려 전복할 위험이 있고, 프로펠러가 잠기지 못해 추진효율이 크게 떨어지는 문제가 생긴다. 이러한 문제를 방지하기 위해 선박의 선체 밑바닥과 좌우에 밸러스트 탱크(Ballast Tank) 라는 별도의 탱크를 설치하고, 여기에 바닷물을 담는데 이를 밸러스트수 라고 한다. 이러한 밸러스트수는 장난감 오뚝이처럼 무게중심을 아래로 쏠리게 하여 선박이 적당한 수면에서 복원력과 추진력을 확보할 수 있게 하는 역할을 한다. 화물을 내리고 출항할 때 항만에서 밸러스트 탱크에 바닷물을 적재하고, 다른 항구에 도착하여 화물을 적재 시 이 물을 버리게 되는데, 전 세계의 바다 위에서 이렇게 이동하는 밸러스트수는 매년 1백억톤에 이르며 매일 3,00여종 이상의 동식물이 세계적으로 이동함에 따라 토착 생태계를 교란시키며 파괴하는 심각한 상황이 나타나고 있다.
국제해사기구(International Maritime Organization: IMO)에서는 2004년 선박내 밸러스트수 관리협약을 채택하여, 배출되는 밸러스트수의 수질 기준을 마련하였고 2012년부터 협약을 순차적으로 적용하기로 결정하였다.
밸러스트수가 선박의 항해 안전성을 확보하는 유일한 수단임에도 불구하고, 지속적으로 세계적 현안사항으로 대두된 것은 그 속에 박테리아, 미생물, 미세한 무척추 동물이나 그 유충 등 다양한 종류의 해양생물이 포함되어 있기 때문이다.
심지어 밸러스트 수에서는 살아 있는 물고기가 발견되는 사례도 있다. 즉 밸러스트수를 배출하는 해역에 타 지역에서 서식하거나 기생하는 해양생물이 유입됨에 따라 기존의 토착 해양생태계를 파괴할 뿐 아니라 병원균 및 독성 생물체의 인체 유입으로 인간의 건강을 위협하고, 이 같은 생물체를 처리하는데 상당한 비용이 소요된다. 특히, 외래 해양생물 종의 유입으로 인한 가장 큰 문제점은 토착 생태계에 심각한 영향을 끼친다는 점이다.
이러한 문제점을 해소하기 위해서는 선박 내에 저장된 밸러스트수에 미생물이 잔류하지 않게 멸균 처리한 후 배출하여야 하는데, 멸균 처리후 잔류 미생물이 존재하는지를 선박 내에서 용이하고 정밀하게 검출하기 위한 장치가 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 선박의 밸러스트 처리수에 대한 잔류 미생물을 용이하게 검출할 수 있는 선박의 밸러스트 처리수 잔류 미생물 광모니터링 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 선박의 밸러스트 처리수 잔류 미생물 광모니터링 장치는 선박의 균형 및 중량 조절을 위해 밸러스트 탱크에 저장된 밸러스트수에 대해 멸균 처리된 밸러스트 처리수에 대한 잔류 미생물을 검출하는 센싱 장치에 있어서, 상기 밸러스트 처리수가 이송되는 메인 이송관으로부터 수집된 검사대상 밸러스트수에 광을 조사하고, 검새대상 밸러스트수에 잔류하는 미생물로부터 생성된 형광을 검출하는 검출부와; 상기 검출부에서 검출된 정보로부터 미생물의 잔류여부를 분석처리하는 분석부;를 구비한다.
바람직하게는 상기 검출부는 상기 밸러스트 처리수에 대해 50㎛ 를 초과한 크기의 잔류미생물이 수집되는 제1수집용기에 대해 광을 조사하고 상기 제1수집용기로부터 발생되는 형광을 검출하는 제1생물 측정부와; 상기 밸러스트 처리수에 대해 10 내지 50㎛ 크기의 잔류미생물이 수집되는 제2수집용기에 대해 광을 조사하고 상기 제2수집용기로부터 발생되는 형광을 검출하는 제2생물 측정부;를 구비하고, 상기 제1 및 제2생물 측정부는 각각 상기 검사대상 밸러스트 처리수에 대해 종단이 대향되게 설치되되 중앙에 광수신용 제1광섬유와, 상기 제1광섬유를 중심으로 방사상으로 설치된 복수개의 광출사용 제2광섬유를 갖는 광중계부와; 상기 제2광섬유들에 광을 출사하는 광원과; 상기 밸러스트 처리수로부터 상기 제1광섬유를 통해 수신된 광을 검출하는 광검출기와; 상기 광검출기와 상기 제1광섬유 사이에 설치되어 상기 미생물로부터 발생된 형광을 투과시키는 광필터;를 구비한다.
또한, 상기 검출부는 상기 메인 이송관에 설치되어 상기 밸러스트 처리수에 대한 용존산소량을 검출하는 용존산소 센서부와; 상기 메인 이송관에 설치되어 상기 밸러스트 처리수에 대한 산도를 검출하는 PH 센서부와; 상기 메인 이송관에 설치되어 상기 밸러스트 처리수에 대한 탁도를 검출하는 탁도 센서부;를 더 구비한다.
본 발명에 따른 선박의 밸러스트 처리수 잔류 미생물 광모니터링 장치에 의하면, 조사된 광에 반응하는 미생물로부터 생성되는 형광을 광섬유를 통해 검출할 수 있도록 함으로써 잔류미생물의 존재여부를 확인할 수 있고, 구조가 간단한 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 선박의 밸러스트 처리수 잔류 미생물 광모니터링 장치를 나타내 보인 도면이고,
도 2는 도 1의 제1 및 제2생물 측정부의 상세 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박의 밸러스트 처리수 잔류 미생물 광모니터링 장치를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 선박의 밸러스트 처리수 잔류 미생물 광모니터링 장치를 나타내 보인 도면이고, 도 2는 도 1의 제1 및 제2생물 측정부의 상세 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 선박의 밸러스트 처리수 잔류 미생물 광모니터링 장치(100)는 샘플링부(110), 검출부(130) 및 분석부(150)를 구비한다.
샘플링부(110)는 선박(미도시)의 균형 및 중량 조절을 위해 선박에 설치된 밸러스트 탱크(미도시)에 저장된 밸러스트수에 대해 멸균과정을 거쳐 메인 이송관(112)을 통해 이송되는 밸러스트 처리수에 대해 미생물의 크기별로 필터링하여 제1 및 제2수집용기로 제공할 수 있도록 되어 있다.
참조부호 114는 메인이송관으로부터 분기된 분기관(113)을 통해 이송되는 밸러스트 처리수에 대해 50㎛ 를 초과한 크기의 잔류미생물을 거르고, 50㎛ 미만의 크기의 미생물을 통과시키는 제1필터(115)에 의해 50㎛ 를 초과한 크기의 잔류미생물을 수집하는 제1메인 수집용기이고, 참조부호 117은 제1메인 수집용기(114)에 수집된 검사대상 밸러스트수를 유입받을 수 있도록 된 제1샘플링 수집용기이다.
또한, 참조부호 124는 제1필터(115)를 통과한 밸러스트 처리수에 대해 10 내지 50㎛ 범위의 크기를 갖는 잔류미생물을 거르고, 10㎛ 미만의 크기의 미생물을 통과시키는 제2필터(125)에 의해 50㎛ 를 초과한 크기의 잔류미생물을 수집하는 제2메인 수집용기이고, 참조부호 127은 제2메인 수집용기에 수집된 검사대상 밸러스트수를 유입 받을 수 있도록 된 제2샘플링 수집용기이다.
제2필터(125)를 통과한 밸러스트 처리수는 회수관(118)을 통해 메인이송관(112)으로 송출된다. 한편, 도시되지는 않았지만 회수관(118) 또는 분기관(113)에는 밸러스트 처리수를 이송하기 위한 펌프가 설치될 수 있다.
검출부(130)는 검사대상 밸러스트 처리수에 광을 조사하고, 검사대상 밸러스트 처리수에 잔류하는 미생물로부터 생성된 형광을 검출할 수 있도록 되어 있다.
검출부(130)는 제1생물 측정부(131), 제2생물 측정부(141)를 구비한다.
제1 생물측정부(131)는 밸러스트 처리수에 대해 50㎛ 를 초과한 크기의 잔류미생물이 수집되는 제1수집용기 즉, 제1 샘플링 수집용기(117)에 대해 광을 조사하고 제1 샘플링 수집용기(117)로부터 발생되는 형광을 검출한다.
또한, 제2생물 측정부(141)는 밸러스트 처리수에 대해 10 내지 50㎛ 크기의 잔류미생물이 수집되는 제2수집용기 즉, 제2샘플링 수집용기(117)에 대해 광을 조사하고 상기 제2 샘플링 수집용기(127)로부터 발생되는 형광을 검출한다.
상기 제1 및 제2생물 측정부(131)(141)는 동일한 구조로 되어 있고, 그 구조를 도 2를 참조하여 설명한다.
광중계부(135)(145)는 검사대상 밸러스트 처리수에 대해 종단(135a)(145a)이 대향되게 설치되되 중앙에 광수신용 제1광섬유(136)(146)와, 제1광섬유(136)(146)를 중심으로 방사상으로 설치된 복수개의 광출사용 제2광섬유(137)(147)를 갖는 구조로 되어 있다.
참조부호 138은 제1생물 측정부(131)의 제1 광섬유(136)와 제2광섬유(137)를 외측에서 피복하고 있는 외부 튜브이고, 참조부호 148은 제2생물 측정부(141)의 제1 광섬유(146)와 제2광섬유(147)를 외측에서 피복하고 있는 외부 튜브이다.
광원(132)(142)은 광을 출하여 제2광섬유(137)(147)들 내로 광이 입사할 수 있도록 설치되어 있다.
광원(132)(142)은 자외선 광을 출사하는 자외선 발광다이오드가 적용된다.
더욱 바람직하게는 광원(132)(142)은 340 nm 파장의 광을 출사하는 것이 적용된다.
광검출기(133)(143)는 밸러스트 처리수로부터 제1광섬유(136)(146) 및 광필터(134)(144)를 거쳐 입사된 광에 대응되는 전기적신호를 출력한다.
광검출기(133)(143)는 입력된 광신호를 전기적 신호로 변환한 후, 증폭하고, 증폭된 신호를 비교 기준신호와 비교하여 출력하도록 구축될 수 있음은 물론이다.
광필터(133)(144)는 광검출기(133)(143)와 제1광섬유(136)(146) 사이에 설치되어 미생물로부터 발생된 형광성분만을 투과시킬 수 있는 밴드 패스 필터가 적용된다.
바람직하게는 광필터(133)(143)는 미생물의 대사물질인 NADH나 NAD(P)H에 의해 발생되는 450 nm의 파장을 고려하여 440nm내지 460nm대역의 광을 투과할 수 있는 것이 적용된다.
한편, 검출부(130)는 용존산소(DO) 센서부(161), PH센서부(171) 및 탁도 센서부(181)를 더 구비하는 것이 바람직하다.
용존산소(DO) 센서부(161)는 메인 이송관(161)에 설치되어 밸러스트 처리수에 대한 용존산소량을 검출한다.
용존산소(DO) 센서부(161)는 메인 이송관(112)에 장착된 프로브 단자(163)에는 루테늄 복합체로 형성된 산소 이온 검출용 센서막이 형성되어 있고, 프로브 단자(163)를 통해 470 내지 490nm의 광을 출사하여 센서막에 산소분자에 의해 방출되는 590 내지 610nm의 여기 파장을 검출할 수 있도록 되어 있다.
PH센서부(171)는 밸러스트 처리수에 대한 산도(PH)를 검출한다.
PH센서부(171)는 수소이온을 검출할 수 있는 센서막이 메인 이송관(112)에 장착된 프로브 단자(173)에 마련되어 있고, 프로브 단자(173)를 통해 410 내지 450nm의 광을 출사하여 센서막에 수소분자에 의해 방출되는 510 내지 520nm의 여기 파장을 검출할 수 있도록 되어 있다.
탁도 센서부(181)는 밸러스트 처리수에 대한 탁도를 검출한다.
탁도 센서부(181)는 메인 이송관(112)에 장착된 프로브 단자(183)를 통해 860nm의 광을 출사하고, 광출사방향에 대해 90°로 어긋난 위치에서 밸러스트 처리수로부터 산란된 광을 검출할 수 있도록 되어 있다.
여기서, 용존산소(DO) 센서부(161), PH센서부(171)는 센서막을 제외하고 나머지 구조는 생물 측정부(131)(141)와 동일한 구조로 형성되고, 탁도 센서부(181)는 광출사부분과 수광부분이 직교되게 배치한 구조의 프로브단자(183)를 적용하면된다.
분석부(150)는 검출부(130)에서 검출된 정보로부터 미생물의 잔류여부를 분석처리하고, 용존산소, 산도 및 탁도를 표시 및 저장 처리한다.
분석부(150)는 검출부(130)에서 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하는 중계부(151)와, 중계부(151)에서 수신된 정보를 처리하는 관리서버(153)로 구축되어 있다.
관리서버(153)는 통상의 컴퓨터로 구축되며, 검출부(130)의 제1 및 제2생물 측정부(131)(141)의 광검출기(133)(143)에서 출력되는 신호로부터 설정된 기준값 이상의 신호가 출력되면 미생물이 잔류하는 것으로 판단하고, 이를 표시부(미도시)를 통해 표시한다.
이러한 장치(100)는 밸러스트수 내에 미생물이 잔류할 경우 광원(132)(142)으로부터 출사된 340nm의 자외선 광에 여기되어 미생물의 대사물질인 NADH나 NAD(P)H의 대사과정에서 방출되는 450nm의 형광을 광검출기(133)(143)에서 검출됨으로써 미생물의 잔류 여부를 확인할 수 있다.
130: 검출부 132, 142: 광원
133, 143: 광검출기 136, 146: 제1광섬유
137, 147: 제2광섬유

Claims (3)

  1. 선박의 균형 및 중량 조절을 위해 밸러스트 탱크에 저장된 밸러스트수에 대해 멸균 처리된 밸러스트 처리수에 대한 잔류 미생물을 검출하는 센싱 장치에 있어서,
    상기 밸러스트 처리수가 이송되는 메인 이송관으로부터 수집된 검사대상 밸러스트수에 광을 조사하고, 검새대상 밸러스트수에 잔류하는 미생물로부터 생성된 형광을 검출하는 검출부와;
    상기 검출부에서 검출된 정보로부터 미생물의 잔류여부를 분석처리하는 분석부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트 처리수 잔류 미생물 광모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 검출부는
    상기 밸러스트 처리수에 대해 50㎛ 를 초과한 크기의 잔류미생물이 수집되는 제1수집용기에 대해 광을 조사하고 상기 제1수집용기로부터 발생되는 형광을 검출하는 제1생물 측정부와;
    상기 밸러스트 처리수에 대해 10 내지 50㎛ 크기의 잔류미생물이 수집되는 제2수집용기에 대해 광을 조사하고 상기 제2수집용기로부터 발생되는 형광을 검출하는 제2생물 측정부;를 구비하고,
    상기 제1 및 제2생물 측정부는 각각
    상기 검사대상 밸러스트 처리수에 대해 종단이 대향되게 설치되되 중앙에 광수신용 제1광섬유와, 상기 제1광섬유를 중심으로 방사상으로 설치된 복수개의 광출사용 제2광섬유를 갖는 광중계부와;
    상기 제2광섬유들에 광을 출사하는 광원과;
    상기 밸러스트 처리수로부터 상기 제1광섬유를 통해 수신된 광을 검출하는 광검출기와;
    상기 광검출기와 상기 제1광섬유 사이에 설치되어 상기 미생물로부터 발생된 형광을 투과시키는 광필터;를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트 처리수 잔류 미생물 광모니터링 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 검출부는
    상기 메인 이송관에 설치되어 상기 밸러스트 처리수에 대한 용존산소량을 검출하는 용존산소 센서부와;
    상기 메인 이송관에 설치되어 상기 밸러스트 처리수에 대한 산도를 검출하는 PH 센서부와;
    상기 메인 이송관에 설치되어 상기 밸러스트 처리수에 대한 탁도를 검출하는 탁도 센서부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 선박의 밸러스트 처리수 잔류 미생물 광모니터링 장치.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103234949A (zh) * 2013-01-30 2013-08-07 大连海事大学 一种船舶压载水中微藻活性检测方法及装置
WO2016114554A1 (ko) * 2015-01-12 2016-07-21 재단법인 한국조선해양기자재연구원 밸러스트 수 내 생존생물 분석방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103234949A (zh) * 2013-01-30 2013-08-07 大连海事大学 一种船舶压载水中微藻活性检测方法及装置
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WO2016114555A1 (ko) * 2015-01-12 2016-07-21 재단법인 한국조선해양기자재연구원 밸러스트 수 내 생존생물 분석을 위한 대표시료 포집장치

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