KR20140095627A

KR20140095627A - 선박평형수 처리장치용 필터

Info

Publication number: KR20140095627A
Application number: KR1020130007930A
Authority: KR
Inventors: 이태진; 김양규; 정길주; 장원택; 한기훈; 윤성환
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2014-08-04
Also published as: KR101454103B1

Abstract

본 발명은 선박평형수 처리장치에 구비되는 필터에 관한 것으로서, 선박평형수를 여과시킬 수 있도록 다수개의 필터엘레먼트가 구비되는 선박평형수 처리장치용 필터에 있어서, 상기 필터엘레먼트는 내부가 비어 있고 하단이 개방된 일정 길이의 상부 필터엘레먼트, 및 상단부가 상기 상부 필터엘레먼트의 하단부에 결합되며, 내부에는 상기 상부 필터엘레먼트와 연통되도록 소정의 직경을 가지는 중공관이 기립 설치된 하부 필터엘레먼트로 구성됨으로써, 필터엘레먼트의 전체 영역에 대해 균일한 유량이 확보될 수 있도록 하여 여과 및 역세척 효율을 향상시킬 수 있는 선박평형수 처리장치용 필터에 관한 것이다.

Description

선박평형수 처리장치용 필터{Filter for ballast water}

본 발명은 선박평형수 처리장치에 구비되는 필터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 선박평형수를 여과시킬 수 있도록 구비되는 필터엘레먼트를 상부 필터엘레먼트와 하부 필터엘레먼트로 분리 구성함으로써, 전체 영역에서 균일한 역세척 유량이 확보될 수 있게 하여 여과 및 역세척 효율을 향상시킬 수 있는 선박평형수 처리장치용 필터에 관한 것이다.

일반적으로 선박은 항해 과정에서 파도 등에 의해 좌,우 또는 전,후 방향으로 많은 롤링(rolling)이 발생하기 때문에 이러한 롤링의 영향을 최소화하고, 선박의 복원력을 유지하기 위하여 선박평형수(ballast water)를 보관하는 선박평형수 탱크를 구비하고 있다.

선박평형수는 선박의 안전한 운항을 위해 필수적인 역할을 하는 것으로서, 선적 목적물의 중량 변화에 따라 유입 또는 유출이 반복되며, 일반적으로 운반 목적물을 하역하는 항만에서 탱크 내부로 유입되고, 운반 목적물을 선적하는 항만에서 선박 외부로 배출된다.

이 과정에서 선박평형수 내에 포함된 다양한 종의 해양 생물이 해역으로 이동하여 배출됨으로써, 그 지역의 토착 해양생물의 멸종 또는 생물 개체군의 천이(遷移) 등 해양 생태계를 교란시키는 매우 심각한 문제를 지니고 있는 것으로 보고되고 있다.

따라서 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)에서는 선박평형수와 침전물의 배출에 의해 해양 오염과 생태계의 파괴현상을 방지하기 위하여 선박 평형수의 배출기준을 제정한 [선박 평형수 관리 협약]을 2004년도에 체결하였으며, 선박평형수에 의한 외래생물의 이동으로부터 해양환경을 보호하기 위해서 선박평형수의 처리(IMO D-2 규정에 준하도록)를 요구하고 있다.

종래의 선박평형수 처리는 상기 규정(IMO D-2 규정)을 만족하기 위해 설계된 필터, 자외선 조사장치, 전기분해 장치 등을 사용하여 선박평형수의 유입, 배출 또는 보관시 선박평형수에 포함된 생물체 등을 처리하고 있다.

선박평형수 처리기술은 선박의 다양한 운항 경로에 따라 [선박 평형수 관리 협약]의 관리 지침의 처리 기준을 만족하는 적절한 성능을 보장하기 위하여 탁도, 온도 및 염분 농도와 같은 다양한 해수 조건을 고려하게 된다.

이하 종래의 선박평형수 처리장치용 필터에 관해 간략히 설명한다.

도 1은 종래의 선박평형수 처리장치용 필터의 개략도를 나타낸 것이고, 도 2는 종래의 선박평형수 처리장치용 필터에 구비된 필터엘레먼트의 여과 과정(a)과 역세척 과정(b)의 개념도를 나타낸 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 선박평형수 처리장치용 필터(100)는 선박평형수가 유입 및 배출될 수 있도록 유입구(110)와 배출구(120)가 각각 구비되고, 내부에는 도 2에 도시된 바와 같은 소정의 길이를 가지는 다수개의 필터엘레먼트(150)가 설치된다.

여기서 필터엘레먼트(150)는 표면에 대략 40 ~ 50㎛의 미세한 공극을 형성함으로써, 선박평형수에 포함된 생물체나 고형물 등을 여과하게 되는 것이다.

따라서 선박평형수는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 필터엘레먼트(150)로 진입한 후 미세한 공극을 통해 외부로 빠져나가는 과정에서 생물체나 고형물 등이 여과되는 것이다.

한편 필터엘레먼트(150)는 공극의 막힘을 방지하기 위하여 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 역세척 과정을 거치게 된다.

역세척은 미리 설정한 필터엘리먼트(150)의 전단과 후단의 차압에 의해 자동으로 작동되며, 추가적으로 원활한 필터의 운전을 위해 설정된 일정 시간(또는 일정 간격)에 작동될 수 있다.

역세척이 작동되면 필터엘레먼트(150)가 대기압에 노출될 수 있게 하단부에 별도의 배수관이 연결되고, 필터엘레먼트(150)에 의해 기 여과된 선박평형수가 필터 내의 압력과 대기압과의 차압에 의해 역류하도록 흐름을 형성하여 필터엘레먼트(150)의 공극을 세척하도록 하는 것이다.

그러나 상기와 같은 종래의 필터엘레먼트의 경우, 다량의 고형물이 필터엘리먼트에 유입되게 되면, 역세척시 필터엘레먼트의 상부와 하부에서의 유량 차이로 인하여 역세척 효율이 현저히 떨어지게 되며, 이는 전체 필터의 여과 효율을 현저히 떨어지게 하는 문제점이 있었고, 또한 여과 용량 증대시 필터엘레먼트의 길이 제약을 고려하여 필터엘레먼트의 개수를 증가시키는 경우에는 선박평형수 처리장치의 설치면적이 증가하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 필터엘레먼트를 상부 필터엘레먼트와 하부 필터엘레먼트로 분리 구성함으로써, 필터엘레먼트의 길이 증가에 따른 여과 및 역세척 효율 감소를 차단할 수 있게 하고, 또한 필터엘레먼트의 개수를 감소시킬 수 있게 하여 필터의 소형화와 설치 면적의 축소 효과를 얻을 수 있는 선박평형수 처리장치용 필터를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 선박평형수를 여과시킬 수 있도록 다수개의 필터엘레먼트가 구비되는 선박평형수 처리장치용 필터에 있어서,

상기 필터엘레먼트는 내부가 비어 있고 하단이 개방된 일정 길이의 상부 필터엘레먼트, 및 상단부가 상기 상부 필터엘레먼트의 하단부에 결합되며, 내부에는 상기 상부 필터엘레먼트와 연통되도록 소정의 직경을 가지는 중공관이 기립 설치된 하부 필터엘레먼트로 구성된다.

여기서 상기 상부 필터엘레먼트의 하단부와 상기 하부 필터엘레먼트의 상단부에는 플랜지부를 각각 구비하여 상기 플랜지부가 서로 나사 또는 부가 결합방법으로 결합되도록 한다.

또한 상기 중공관은 상기 하부 필터엘레먼트의 중앙부에 설치하되, 상단이 상기 플랜지부를 관통하여 상기 상부 필터엘레먼트와 연통되도록 설치된다.

또 상기 상부 필터엘레먼트의 직경이 하부 필터엘리먼트의 직경과 같거나 또는 작게 형성되도록 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 필터엘레먼트의 상, 하부 유량 균일화를 통해 여과 및 역세척 효율을 증대시킬 수 있게 되고, 또한 필터엘레먼트의 전체 길이를 증가시킬 수 있게 됨으로써, 필터엘레먼트의 사용 개수를 줄일 수 있어 필터의 설치 면적을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 선박평형수 처리장치용 필터의 개략도,
도 2는 종래의 선박평형수 처리장치용 필터에 구비된 필터엘레먼트의 여과 과정(a)과 역세척 과정(b)의 작동 상태도,
도 3은 본 발명의 선박평형수 처리장치용 필터에 구비된 필터엘레먼트의 분해사시도,
도 4는 본 발명의 하부 필터엘레먼트의 분해사시도,
도 5는 본 발명의 필터엘레먼트의 여과 과정(a)과 역세척 과정(B)의 작동 상태도이다.

이하 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 선박평형수 처리장치용 필터에 구비된 필터엘레먼트의 분해사시도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 하부 필터엘레먼트의 분해사시도를 나타낸 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 선박평형수 처리장치용 필터에 구비된 필터엘레먼트(60)는 상부 필터엘레먼트(10) 및 하부 필터엘레먼트(50)로 구성된다.

즉, 본 발명의 필터엘레먼트(60)는 상부 필터엘레먼트(10)와 하부 필터엘레먼트(50)로 분리 구성되어 서로 결합시킬 수 있도록 구비되며, 선박평형수 처리 용량에 따라 다수개가 설치되는 것이다.

여기서 상부 필터엘레먼트(10)와 하부 필터엘레먼트(50)는 소정을 길이를 가지도록 구비되며, 동일한 직경으로 형성되어 길이 방향으로 연결되도록 설치된다.

상부 필터엘레먼트(10)와 하부 필터엘레먼트(50)의 길이와 직경은 선박평형수의 처리 용량에 따라 적절하게 선정할 수 있을 것이다.

여기서 상부 필터엘레먼트(10)와 하부 필터엘레먼트(50)는 내부가 비어 있고, 표면에 여과를 위한 다수의 공극(15,55)이 형성된 구조로 이루어져 있으며, 도 3의 확대도에 도시된 바와 같이 고형물 등을 여과할 수 있는 구조로 이루어질 수 있을 것이다.

한편 상부 필터엘레먼트(10)의 하단부와 하부 필터엘레먼트(50)의 상단부는 서로 결합시킬 수 있도록 플랜지부(12,52)가 설치된다.

이때 하부 필터엘레먼트(50)는 내부에 중공관(30)이 기립 설치된다.

중공관(30)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상단과 하단이 개방된 일정 직경을 가지도록 구비되며, 상단은 플랜지부(52)에 관통 결합된다.

따라서 중공관(30)은 상단이 플랜지부(52)에 결합된 상태에서 하부 필터엘레먼트(50) 내측 중앙부에 위치하도록 구비되는 것이다.

이때 하부 필터엘레먼트(50)는 선박평형수가 유입 또는 배출될 수 있도록 하단이 개방된 구조로 이루어져 있다.

한편 하부 필터엘레먼트(50)의 상단에 구비된 플랜지부(52)는 외주면에 나사산(53)을 형성하여 상부 필터엘레먼트(10)의 하단에 구비된 플랜지부(12)에 나사 결합 또는 부가 결합방법(클램프, 고무재질의 패킹 압착 등)으로 결합되도록 할 수 있을 것이다.

따라서 상부 필터엘레먼트(10)와 하부 필터엘레먼트(50)는 길이 방향으로 결합되고, 중공관(30) 상단은 상부 필터엘레먼트(10)의 내부와 연통되도록 설치되는 것이다.

이하 도 5를 참조하여 본 발명의 선박평형수 처리장치용 필터에 구비된 필터엘레먼트의 여과 및 역세척 과정을 상세히 설명한다.

도 5의 (a)는 필터엘레먼트의 여과 과정의 작동 상태도를 도시한 것이고, (b)는 역세척 과정의 작동 상태도를 도시한 것이다.

먼저 선박평형수의 여과 과정에서는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 선박평형수는 펌핑(pumping) 작용에 의해 하부 필터엘레먼트(50)의 하측부에서 상향 이동하여 하부 필터엘레먼트(50) 내부로 진입하게 된다.

이때 중공관(30)으로 진입한 선박평형수는 상부 필터엘레먼트(10) 내부로 진입하게 되는 것이다.

상기와 같이, 상부 필터엘레먼트(10)와 하부 필터엘레먼트(50) 내부로 각각 진입한 선박평형수는 펌핑 압력에 의해 공극(15,55)을 통과한 후 필터엘레먼트(60) 외부로 배출되어 선박평형수 탱크로 이동하게 되고, 이때 공극(15,55)을 통과하면서 생물체나 고형물 등이 필터엘레먼트(60)에 걸러지게 되는 것이다.

한편 도 5의 (b)는 선박 평형수의 역세척 과정으로서, 필터 내부의 운전 압력과 대기압의 차압에 의해 선박평형수가 필터엘레먼트(60) 내부로 역류하면서 공극(15,55)을 세척하게 되는 것이다.

상기와 같은 역세척 과정에서는 하부 필터엘레먼트(50)의 하단부에 배수관(도시하지 않음)이 연결된다.

일반적으로 필터엘레먼트(60)는 선박평형수 처리장치용 필터(100)의 내부에 다수개가 방사상으로 배치되며, 배수관은 암구동부(130)(도1에 도시함)에 의해 회전 가능하도록 설치되어, 역세척 하고자 하는 특정 필터엘레먼트(60)의 하단부에 선택적으로 연결될 수 있도록 구비되는 것이다.

이때 배수관은 대기중에 개방되어 대기압에 노출된 상태이기 때문에, 필터엘레먼트(60)가 배수관과 연결되면 필터 내부의 운전 압력과 대기압에 차압이 발생하게 되고, 이로 인해 선박평형수는 압력이 높은 필터엘레먼트(60)의 외부에서 공극(15,55)을 통해 필터엘레먼트(60) 내부로 진입하게 됨으로써, 공극(15,55)에 잔류하는 고형물 등을 분리시켜 세척하게 되는 것이다.

이때 상부 필터엘레먼트(10) 내부로 진입한 선박평형수는 하향 이동하여 중공관(30)을 통해 배수관으로 이동하게 되고, 하부 필터엘레먼트(50) 내부로 진압한 선박평형수는 중공관(30)의 외측부를 따라 하향 이동하여 배수관으로 이동하게 되는 것이다.

따라서 필터엘레먼트(60) 내부로 역류하는 선박평형수는 공극(15,55)을 세척한 후 배수관을 통해 외부로 배출되는 것이다.

이때 필터엘레먼트(60)는 상부 필터엘레먼트(10)와 하부 필터엘레먼트(50)로 분리되어 있기 때문에 선박평형수가 각각의 상부 필터엘레먼트(10)와 하부 필터엘레먼트(50)에서 독립적으로 여과 및 역세척을 하게 되고, 이로 인해 필터엘레먼트(60)의 전체 길이가 증가하는 경우에도 상부와 하부에서의 유량 차이를 최소화할 수 있게 되어 여과 및 역세척 효율을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

따라서 본 발명은 상부 필터엘레먼트(10)와 하부 필터엘레먼트(50)로 분리되어 독립적인 여과 및 역세척이 이루어지게 됨으로써, 여과 용량 증대를 위하여 필터엘레먼트(60)의 전체 길이를 증가시키는 경우에도 종래의 필터엘레먼트에 비해 전체 길이 증가에 따른 효율 감소를 반감시킬 수 있게 되고, 이에 따라 상대적으로 길이가 긴 필터엘레먼트(60)를 적용할 수 있게 됨으로써, 용량 증가에 따른 필터엘레먼트(60)의 개수를 줄일 수 있어 필터 설치면적을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

이상 상기의 실시 예는 단지 설명의 편의를 위해 예시로서 설명한 것에 불과하므로 특허청구범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술 범주 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 상부 필터엘레먼트
12,52 : 플랜지부 15,55 : 공극
50 : 하부 필터엘레먼트
53 : 나사산
60,150 : 필터엘레먼트
100 : 선박평형수 처리장치용 필터
110 : 유입구 120 : 배출구
130 : 암구동부

Claims

선박평형수를 여과시킬 수 있도록 다수개의 필터엘레먼트가 구비되는 선박평형수 처리장치용 필터에 있어서,
상기 필터엘레먼트는,
내부가 비어 있고 하단이 개방된 일정 길이의 상부 필터엘레먼트; 및
상단부가 상기 상부 필터엘레먼트의 하단부에 결합되며, 내부에는 상기 상부 필터엘레먼트와 연통되도록 소정의 직경을 가지는 중공관이 기립 설치된 하부 필터엘레먼트;
로 구성되는 것을 특징으로 하는 선박평형수 처리장치용 필터.
제1항에 있어서,
상기 상부 필터엘레먼트의 하단부와 상기 하부 필터엘레먼트의 상단부에는 플랜지부를 각각 구비하여 상기 플랜지부가 서로 나사 결합 또는 부가 결합방법으로 결합되도록 하는 것을 특징으로 하는 선박평형수 처리장치용 필터.
제2항에 있어서,
상기 중공관은 상기 하부 필터엘레먼트의 중앙부에 설치하되,
상단이 상기 플랜지부를 관통하여 상기 상부 필터엘레먼트와 연통되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 선박평형수 처리장치용 필터.
제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 필터엘레먼트의 직경이 하부 필터엘리먼트의 직경과 같거나 또는 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 선박평형수 처리장치용 필터.