KR20140049884A - 온도 측정장치를 구비하는 선박의 발라스트수 처리장치용 자외선 리액터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 선박의 발라스트수 처리장치용 자외선 리액터는, 해수가 유입되는 해수 유입구와, 상기 해수 유입구로 유입된 해수가 내부를 통과하는 몸체와, 상기 몸체를 통과한 해수가 유출되는 해수 유출구와, 지면과 수평한 방향으로 상기 몸체 내부를 가로지르도록 상기 몸체 내부에 배치되어 상기 몸체를 통과하는 해수를 자외선 살균하는 복수의 자외선 램프 및 상기 몸체를 통과하는 해수의 온도를 측정하는 온도 측정장치를 포함한다.

Description

온도 측정장치를 구비하는 선박의 발라스트수 처리장치용 자외선 리액터{UV Reactor for Treatment Apparatus of Ship's Ballast Water having Temperature Measuring Device}

본 발명은 선박의 발라스트수 처리장치용 자외선 리액터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발라스트 탱크에 채워지는 발라스트수(Ballast Water)에 의해 선박의 무게 중심의 변동을 최소화하는 발라스트수 처리장치에서 발라스트수를 자외선(Ultra violet; UV) 살균하기 위한 자외선 리액터(Reactor)에 관한 것이다.

일반적으로 선박에 설치된 발라스트 탱크는 화물의 선적 및 하역에 의해 선박의 무게중심이 변동되는 것을 최소화하여 안전한 항해가 가능하도록 돕는 것이다. 즉, 선박에 화물이 가득 선적되면 발라스트 탱크에 발라스트수를 채우지 않아도 선박의 무게중심이 해수면 아래에 위치하기 때문에 외력이 작용하더라도 선박이 안전하게 항해할 수 있으나, 선적된 화물이 없거나 적은 경우에는 화물이 선적된 것과 동일하게 선박의 일정 부분이 해수면 아래 위치하게 할 수 있도록 발라스트 탱크에 발라수트수를 채워 운항하도록 하고 있다.

위와 같이 선박의 안전 운항을 위해 사용되는 발라스트수는 특정 해역의 생물 또는 병원균 등을 다른 해역으로 전파하는 매체로 이용되는 문제점이 있다.

발라스트 탱크에 채워지는 발라스트수에는 각종 해양 생물 및 병원균 등이 포함될 수 있으며, 이러한 발라스트수의 유입과 유출이 서로 다른 지역에서 이루어지게 되므로, 발라스트수의 유입시 함께 유입된 특정 해역의 해양 생물 또는 병원균이 다른 해역으로 유출됨에 따라서 환경과 생태계를 교란시키는 부작용을 유발하게 되는 것이다.

따라서, 발라스트수의 유출입시 발라스트수에 포함된 해양 생물이나 병원균을 처리하는 설비 도입이 의무화되고 있다.

도 1은 일반적인 발라스트수 처리장치의 구성을 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 발라스트수 처리장치(1)는 전처리 필터(10)와 자외선 리액터(20)를 구비하여 유입 또는 유출되는 발라스트수를 살균처리하도록 구성되어 있다.

먼저 발라스트수의 유입 과정을 살펴보면, 도 1에서 "A"로 표시된 구성이 해양이 되고, "B"로 표시된 구성이 발라스트 탱크가 된다.

발라스트수의 유입시, 유입관(11)의 밸브(21)와 연결관(12)의 밸브(22)는 개방되고, 분기관(13)의 밸브(23)는 폐쇄된다. 해양(A)으로부터 유입된 해수는 유입관(11)을 통해 전처리 필터(10)로 유입되고, 연결관(12)을 통해 자외선 리액터(20)를 거쳐 이물질 제거와 살균처리 과정을 거친 다음 배출관(14)을 통해 발라스트 탱크(B)로 유입된다.

반대로, 발라스트수의 유출 과정을 살펴보면, 도 1에서 "B"로 표시된 구성이 해양이 되고, "A"로 표시된 구성이 발라스트 탱크가 된다(해양과 발라스트 탱크는 공통라인(common line)에 의해 연결되어 있다). 발라스트수의 유출시, 유입관(11)의 밸브(21)와 연결관(12)의 밸브(22)는 폐쇄되고, 분기관(13)의 밸브(23)는 개방된다. 발라스트 탱크(A)로부터 유출된 해수는 분기관(13)을 통해 자외선 리액터(20)로 유입되어 살균처리 과정을 거친 다음 배출관(14)을 통해 해양(B)으로 배출된다.

최근 IMO(국제 해사 기구)에서 체결된 협정에 따라 선박에 사용된 발라스트수는 살균처리를 필요로 한다.

발라스트수 처리를 위한 살균처리는 전기분해, 열처리, 자외선 광 조사, 막분리 등 다양한 방법의 적용이 가능하지만, 자외선 광 조사 처리는 별도의 화학물질의 첨가가 필요하지 않고, 제어가 간편하기 때문에 널리 이용되고 있다.

상술한 자외선 리액터(20)는 해수에 자외선을 조사하기 위한 것으로, 자외선을 조사하는 복수의 자외선 램프(미도시)를 구비한다. 자외선 리액터(20)를 통과하는 해수는 자외선 램프에서 조사되는 자외선에 의해 살균처리된다.

하지만, 이러한 자외선 램프는 고온의 열을 발생시키므로, 고장 등에 의해 자외선 리액터 안에 해수가 순환되지 못하고 정체하는 등의 이유로 리액터 내부에서 해수의 온도가 과도하게 상승하는 경우 리액터를 통과하는 해수 자체를 냉각수로 사용하는 자외선 램프가 과도하게 가열되어 파손되는 문제점이 발생할 수 있다.

대한민국 특허공개공보 제10-2008-0090098호

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 자외선 리액터 내부를 통과하는 해수의 온도를 측정하여, 해수의 온도가 소정 기준치 이상으로 상승하는 경우 자외선 리액터의 가동을 일시 정지시켜 장치의 파손을 막을 수 있는 발라스트수 처리장치용 자외선 리액터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 선박의 발라스트수 처리장치용 자외선 리액터는, 해수가 유입되는 해수 유입구와, 상기 해수 유입구로 유입된 해수가 내부를 통과하는 몸체와, 상기 몸체를 통과한 해수가 유출되는 해수 유출구와, 지면과 수평한 방향으로 상기 몸체 내부를 가로지르도록 상기 몸체 내부에 배치되어 상기 몸체를 통과하는 해수를 자외선 살균하는 복수의 자외선 램프 및 상기 몸체를 통과하는 해수의 온도를 측정하는 온도 측정장치를 포함한다.

이때, 상기 온도 측정 장치는, 상기 복수의 자외선 램프 중 상기 해수 유출구에 가장 인접한 자외선 램프보다 상기 해수 유출구 쪽으로 더 인접하여 배치되도록 할 수 있다.

또한, 상기 몸체는 상기 지면에서 수직한 방향으로 연장되는 원통형 몸체이고, 상기 해수 유입구는 상기 몸체의 지면측 일단부 부근에 형성되고, 상기 해수 유출구는 상기 몸체의 일단부의 반대측 단부 부근에 형성되며, 상기 복수의 자외선 램프는 상기 해수 유입구와 상기 해수 유출구 사이에서 서로 다른 높이로 배치되도록 할 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 리액터는 상기 온도 측정장치에서 측정된 해수 온도가 소정 온도 이상이면, 상기 자외선 램프에 공급되는 전원이 차단되도록 구성될 수 있다.

이때, 상기 소정 온도 이상은 섭씨 50도 이상일 수 있다.

본 발명에 따르면 자외선 리액터를 통과하는 해수의 온도가 과도하게 상승하는 것을 미리 감지하여 자외선 리액터의 파손을 방지할 수 있다.

도 1은 일반적인 발라스트수 처리장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 리액터의 평면도이다.
도 3은 도 2의 X 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 도 2의 Y 구간을 절개하여 내려다본 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용은 제한되지 않는다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 리액터(100)의 평면도이고, 도 3은 도 2의 X 선을 따라 절개한 단면도이며, 도 4는 도 2의 Y 구간을 절개하여 자외선 리액터(100)를 위에서 내려다본 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 자외선 리액터(100)는 해양 또는 발라스트 탱크(미도시)로부터 유입되는 해수가 리액터(100) 내부로 유입될 수 있는 해수 유입구(121), 상기 해수 유입구(121)로 유입된 해수가 내부를 통과하는 몸체(120) 및 상기 몸체(120)를 통과한 해수가 유출되는 해수 유출구(122)를 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 몸체(120)는 대략 원통형으로 형성되며, 저부(121)가 지면 측으로 위치하고 상부(122)가 지면과 반대편으로 위치하도록 설치된다. 해수 유입구(121)는 몸체(120)의 지면 측의 일단부 부근에 형성되고, 해수 유출구(122)는 몸체(120)의 일단부의 반대측 단부 부근에 형성된다.

최초 해수 유입구(121)를 통해 유입된 해수는 몸체(120) 내부를 채우고, 몸체(120)를 완전히 채운 해수가 해수 유출구(122)를 통해 유출되는 형태로 장치 내에서 해수가 순환한다.

몸체(120)에는 자외선을 방출할 수 있는 자외선 램프(160)(도 3)가 결합될 수 있는 복수의 램프 연결 보스(boss)(140)가 형성되어 있다.

본 실시예에 따르면, 두 개의 연결 보스(141', 141")가 짝을 이루어 서로 같은 높이에 평행하게 형성되고, 한 쌍의 연결 보스(141', 141")는 다른 한 쌍의 연결 보스(142', 142")와 다른 높이에 형성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예서 연결 보스(140)들은 총 8개 층의 높이로 배치된다. 또한 서로 다른 높이에 형성되는 연결 보스들은 몸체(120)의 중심축에 대해서 서로 소정 각도로 회전한 형태로 배치된다.

도 3을 참조하면, 긴 형태의 자외선 램프(160)가 마주하는 연결 보스(141')에 양 단부가 고정된 형태로 몸체(120)에 체결된다.

구체적으로, 마주하는 두 연결 보스(141')에는 램프(160)가 직접 해수와 접촉하지 않도록 하는 중공의 석영관(161)이 결합되고, 석영관(161) 내부에 자외선 램프(160)가 배치된다.

자외선 램프(160)에는 전원 공급장치(미도시)가 연결되고, 전원이 공급되면 자외선 램프(160)가 자외선을 조사하여 몸체(120) 내부를 통과하는 해수를 살균처리하게 된다.

한 쌍의 연결 보스(141', 141")가 같은 높이에서 평행하게 배치되므로, 같은 높이에는 두 개의 자외선 램프(160)가 서로 평행하게 배치되고 몸체(120)의 내부를 가로질러 몸체(120)의 내부에 배치된다. 또한, 한 쌍의 연결 보스(141', 141")는 다른 한 쌍의 연결 보스(142', 142")와 다른 높이에 형성되므로, 자외선 램프(160)들은 연결 보스의 위치에 따라 서로 다른 높이에 배치된다.

한편, 서로 다른 높이에 형성되는 연결부들은 몸체(120)의 중심축에 대해서 서로 소정 각도 회전한 형태로 배치되므로, 몸체(120) 내부를 가로지르는 자외선 램프들 역시 높이별로 소정 각도 회전한 형태로 배치된다.

따라서,몸체(120)를 위에서 내려다보면, 램프들이 그물망 구조를 형성하게 되어서, 몸체(120) 내부를 통과하는 해수와 자외선 램프들 간에 접촉 면적을 높이게 된다.

한편, 자외선 램프들이 위와 같은 형태로 배치되는 경우, 몸체(120)의 중심에는 자외선 램프(160)들이 전혀 지나가지 않는 영역이 발생하게 된다. 따라서, 몸체(120) 내부의 중심에는 몸체(120)의 길이 방향으로 흐름 저지봉(150)이 배치된다. 흐름 저지봉(150)은 각각 세 개씩 구비되는 지지대들(151, 152)(도 4 참조)에 의해 몸체(120)의 가운데에 고정된다. 흐름 저지봉(150)에 의해 해수가 몸체(120)의 중심부를 비껴서 통과하면서 그물망처럼 배치된 자외선 램프(160)들을 거쳐 이동하게 되므로, 램프(160)에 의한 자외선 살균 효과를 더 좋게 할 수 있다.

다시 도 2 및 도 4를 참조하면, 몸체(120)에는 몸체(120)를 통과하는 해수의 온도를 측정할 수 있는 온도 측정장치(170)가 구비된다.

본 실시예에 따른 온도 측정장치(170)는 몸체(120)에 관통 형성된 온도 측정장치 연결 보스(171)(도 4)에 삽입되는 온도 센서(도 4에는 미도시)이다.

해수 유입구(121)로부터 유입된 해수가 몸체(120)를 통과하는 동안 램프(160)에 의해 온도가 점차 상승하게 되므로, 해수 유출구(122)에 가까울수록 해수의 온도가 가장 높다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 연결 보스(171)는 자외선 램프들(160) 중 해수 유출구(122)에 가장 인접하여 배치된 자외선 램프보다 해수 유출구(122) 쪽에 더 인접하여 배치되어서, 온도 측정장치(170)가 가장 높은 온도에 있는 해수의 온도를 측정할 수 있도록 한다.

본 실시예에 따르면, 온도 측정장치(170)에서 측정된 해수 온도가 소정 온도, 예를 들어 섭씨 50도 이상소정 온도 이상이면, 전원공급장치(미도시)가 공급하는 전원을 차단하여 램프(160)가 작동하지 않도록 한다.

몸체(120)를 통과하는 해수가 자외선 램프(160)의 냉각수 역할을 하게 되는데, 일반적으로 해수의 온도는 섭씨 20 ~ 30도이므로 해수의 온도가 섭씨 50도 이상이면 램프(160)가 전혀 냉각되지 못하고 계속 가열되어 손상될 수 있기 때문이다.

이와 같이 온도 측정장치(170)에 의해 측정된 온도를 기준으로 리액터(100)의 동작을 제어함으로써, 과열에 따른 장치의 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.

100: 자외선 리액터
121: 해수 유입구
120: 몸체
122: 해수 유출구
160: 자외선 램프
170: 온도 측정장치

Claims (5)

1. 선박의 발라스트수 처리장치용 자외선 리액터로서,
   해수가 유입되는 해수 유입구;
   상기 해수 유입구로 유입된 해수가 내부를 통과하는 몸체;
   상기 몸체를 통과한 해수가 유출되는 해수 유출구;
   지면과 수평한 방향으로 상기 몸체 내부를 가로지르도록 상기 몸체 내부에 배치되어, 상기 몸체를 통과하는 해수를 자외선 살균하는 복수의 자외선 램프; 및
   상기 몸체를 통과하는 해수의 온도를 측정하는 온도 측정장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 리액터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 온도 측정 장치는,
   상기 복수의 자외선 램프 중 상기 해수 유출구에 가장 인접하여 배치되는 자외선 램프보다 상기 해수 유출구 쪽으로 더 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 자외선 리액터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 몸체는 상기 지면에서 수직한 방향으로 연장되는 원통형 몸체이고,
   상기 해수 유입구는 상기 몸체의 지면측 일단부 부근에 형성되고,
   상기 해수 유출구는 상기 몸체의 일단부의 반대측 단부 부근에 형성되며,
   상기 복수의 자외선 램프는 상기 해수 유입구와 상기 해수 유출구 사이에서 서로 다른 높이로 배치되는 것을 특징으로 하는 자외선 리액터.
4. 제1항에 있어서,
   상기 온도 측정장치에서 측정된 해수 온도가 소정 온도 이상이면,
   상기 자외선 램프에 공급되는 전원이 차단되는 것을 특징으로 하는 자외선 리액터.
5. 제4항에 있어서,
   상기 소정 온도 이상은, 섭씨 50도 이상인 것을 특징으로 하는 자외선 리액터.

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