KR20150029788A - 선박 건조중 방류수를 이용한 밸러스트수 공급시스템 및 그 공급방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박 건조중 방류수를 이용한 밸러스트수 공급시스템 및 그 공급방법에 관한 것으로, 선박 건조중 사용된 방류수를 여과하여 부유물질을 필터링하는 모래층으로 된 모래여과조; 상기 모래여과조를 통해 여과된 방류수에 일정량의 염소계 살균제를 공급하여 살균, 소독하는 염소공급탱크; 여과된 방류수를 일정기간 저장 체류시키면서 상기 염소공급탱크로부터 공급된 염소계 살균제를 교반 혼합하는 밸러스트수 저장탱크; 상기 밸러스트수 저장탱크의 일측에 설치되어 처리 완료된 방류수를 밸러스트수 탱크로 공급하는 밸러스트수 공급유닛;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박 건조중 방류수를 이용한 밸러스트수 공급시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면, 일시에 다량의 물을 공급할 수 있어 물 부족현상을 방지하고, 안정적인 밸러스트수 공급에 따른 단수의 어려움을 해소하며, 그에 따른 비용절감에 기여하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

선박 건조중 방류수를 이용한 밸러스트수 공급시스템 및 그 공급방법{USED IN SHIP BUILDING BALLAST WATER SUPPLY SYSTEM AND METHOD WITH THE EFFLUENT WATER}

본 발명은 선박 건조중 방류수를 이용한 밸러스트수 공급시스템 및 그 공급방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박 건조중 사용된 방류수를 버리지 않고 수처리하여 밸러스트수로 재활용함으로써 비용을 줄이고, 원활하게 다량의 물을 공급할 수 있도록 한 선박 건조중 방류수를 이용한 밸러스트수 공급시스템 및 그 공급방법에 관한 것이다.

일반적으로, 선박 건조중에는 많은 물이 사용된다.

그런데, 사용된 물은 배출수로 그대로 방류되기 때문에 비용낭비가 초래된다.

한편, 선박 진수시 많은 양의 밸러스트수가 요구되는데 통상 척당 약 14,000톤의 용수가 부족한 실정이다.

이는 진수 주기가 거의 7-10일에 걸쳐 이루어지기 때문에 야드 급수라인 마비사태를 유발하게 된다.

보통, 청수 공급 및 생산량은 대략 일단 3,600톤에 불과하지만, 진수시기 청수 소요량은 대략 일당 5,000톤에 이르고 있어 결국 일당 1,400톤 정도의 청수 부족량이 발생된다.

때문에, 선박 진수시기에는 물 부족현상으로 인해 타 라인으로의 물 공급이 중단되어 단수가 유발되므로 공정진행에 차질이 생길 뿐만 아니라, 수도물 과다 사용에 따른 비용 증대가 야기된다.

따라서, 선박 건조중 사용된 배출수를 버리지 않고 재활용할 수 있다면 그만큼 비용을 절감하고, 물 부족분을 해결할 수 있을 것으로 기대된다.

하지만, 버려지는 배출수, 즉 방류수는 이미 오염된 상태이기 때문에 그대로 사용할 수 없고, 이를 정화시켜야 하는데 사용목적, 특히 진수용 밸러스트수에 적합한 수준의 중수 생산이 가능해야 하므로 쉽지 않은 일이다.

이와 관련하여, 선행기술로는 공개특허 제2010-0133695호가 개시되어 있으나, 이는 선박 운항중 발생되는 오폐수를 처리하기 위한 처리장치에 관련된 것으로서 본 발명과는 상당한 거리가 있는 것으로 보인다.

아울러, 밸러스트수는 비단 선박 진수시에만 사용되는 것은 아니고, 안벽 내장공사시 선박의 균형을 잡기 위해서도 사용된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 선박 건조중 사용된 후 버려지는 방류수를 재처리하여 사용목적에 적합한 수준의 중수로 만든 후 재사용할 수 있도록 함으로써 선박 진수시 밸러스트수 부족 현상을 막고, 비용을 절감할 수 있도록 한 선박 건조중 방류수를 이용한 밸러스트수 공급시스템 및 그 공급방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 선박 건조중 사용된 방류수를 여과하여 부유물질을 필터링하는 모래층으로 된 모래여과조; 상기 모래여과조를 통해 여과된 방류수에 일정량의 염소계 살균제를 공급하여 살균, 소독하는 염소공급탱크; 여과된 방류수를 일정기간 저장 체류시키면서 상기 염소공급탱크로부터 공급된 염소계 살균제를 교반 혼합하는 밸러스트수 저장탱크; 상기 밸러스트수 저장탱크의 일측에 설치되어 처리 완료된 방류수를 밸러스트수 탱크로 공급하는 밸러스트수 공급유닛;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박 건조중 방류수를 이용한 밸러스트수 공급시스템을 제공한다.

이때, 상기 모래여과조는 하층, 중층, 상층으로 층상구조를 이루되, 하층으로 갈수록 입도가 작아지는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 중층에는 활성탄이 포함되는 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 모래여과조를 통과한 여과된 방류수는 부유물질이 10ppm 이하로 유지되도록 여과되는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 본 발명은 상기에 기재된 시스템을 이용하여 밸러스트수를 공급하는 방법에 있어서; 선박 건조중 사용된 후 버려지는 방류수를 회수배관을 통해 회수하는 방류수 회수단계; 회수된 방류수를 입경이 다른 다수층으로 쌓여 있는 모래여과조에 통과시켜 방류수에 포함된 부유물질을 제거하는 필터링단계; 필터링된 방류수를 밸러스트수 저장탱크로 공급하고, 밸러스트수 저장탱크에 일정기간 체류시키면서 일정량의 염소계 살균제를 공급, 교반하여 살균, 소독하는 단계; 살균, 소독이 완료되면 밸러스트수 공급유닛을 이용하여 선박의 밸러스트수 탱크로 공급하여 밸러스트수로 재활용하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박 건조중 방류수를 이용한 밸러스트수 공급방법도 제공한다.

본 발명에 따르면, 일시에 다량의 물을 공급할 수 있어 물 부족현상을 방지하고, 안정적인 밸러스트수 공급에 따른 단수의 어려움을 해소하며, 그에 따른 비용절감에 기여하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 선박 건조중 방류수를 이용한 밸러스트수 공급시스템의 개략적인 구성을 보인 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 선박 건조중 방류수를 이용한 밸러스트수 공급방법을 보인 예시적인 플로우챠트이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선박 건조중 방류수를 이용한 밸러스트수 공급시스템은 선박 건조중 사용된 후 버려지는 오폐수, 즉 방류수를 재처리하여 목적에 적합한 수질의 중수(Reusing Water)로 재생산하여 선박 진수시 요구되는 수준의 밸러스트수로 부족현상없이 안정적으로 공급 활용할 수 있도록 구성된 것이다.

즉, 방류수는 오염된 상태이고, 수질 안정성이 떨어지며, 해수를 끌어다 밸러스트수로 사용하면 좋지만 이는 밸러스트수 탱크 내부의 부식 문제를 야기하므로 사용할 수 없는 한계를 가지고 있어 결국 청수(주로 수도물)를 진수용 밸러스트수로 사용하거나 혹은 일정 수준 이상의 수질을 갖도록 재처리된 중수를 사용하여야 한다.

이때, 청수는 앞서 설명한 종래 기술에서와 같이 부족현상, 비용증대의 문제 때문에 중수를 사용하는 것이 바람직하며, 중수란 수도법 제3조 제14호에서 규정한 중수도시설에 의해 처리된 물로서, 보통 공업용수, 농업용수, 기타 잡용수로 재활용된다.

이와 같은 중수 생산을 위해 본 발명에서는 모래여과조(100)를 포함한다.

상기 모래여과조(100)는 방류수에 포함된 부유물, 유기물 등의 부유물질(SS:Suspended Solids)을 필터링하기 위해 구비된다.

이러한 모래여과조(100)는 입도가 작은 것들로부터 큰 것들이 순차로 적층되어 하층, 중층, 상층을 이루도록 구성됨이 바람직하며, 이렇게 하여 필터링된 방류수에 포함된 부유물질(SS)은 10ppm 이하로 유지되어야 한다.

특히, 상기 모래여과조(100)에는 필요한 경우, 활성탄이 더 포함될 수 있는데, 활성탄을 사용할 경우 중층에 포함됨이 바람직하며, 이는 부유물질이 초기부터 활성탄과 접촉하게 되면 활성탄의 공극을 막아 활성탄과의 접촉면적을 줄임으로써 활성탄의 정수작용을 저해하므로 상기와 같이 중층에 배치하여야 한다.

또한, 본 발명은 염소공급탱크(200)를 포함한다.

상기 염소공급탱크(200)는 세균 번식을 막기 위한 살균 효과를 위해 일정량의 염소계 살균제를 모래여과조(100)를 거쳐 필터링된 방류수에 주입할 수 있도록 배관설비 된다.

그리고, 상기 염소공급탱크(200)가 구비된 하측에는 밸러스트수 저장탱크(300)가 지하매설형으로 구비된다.

상기 밸러스트수 저장탱크(300)는 상기 모래여과조(100)를 거쳐 여과된 방류수가 저장되는 공간이며, 상기 염소공급탱크(200)로부터 일정량의 염소계 살균제, 이를 테면 차아염소산이온를 공급받을 수 있도록 연결 배관된다.

아울러, 상기 염소공급탱크(200)로부터 공급된 차아염소산이온은 잘 알려진 바와 같이, 살균, 소독 효과가 뛰어나지만, 금속 부식에 관여할 뿐만 아니라, 과다 사용할 경우 해양 생태계의 사멸을 유도할 수 있으므로 본 발명에서는 상기 밸러스트수 저장탱크(300)의 용적 대비 최대 5ppm을 초과하지 않도록 관리되어야 한다.

또한, 염소 이온의 경우는 밸러스트수에 과량 함유시 STS(스테린리스 300계)도 부식시킬 수 있으므로 밸러스트수로 장기간 사용하기 위해서는 STS의 표면 부식이 유발될 수 있는 200ppm을 최대치로 하여 그 미만으로 유지되게 염소이온 농도를 관리하여야 한다.

그리고, 상기 밸러스트수 저장탱크(300)에는 교반기가 구비되는데, 상기 교반기는 모터와 같은 구동수단에 의해 규정된 rpm으로 회전하면서 공급된 차아염소산이온이 여과된 방류수 속으로 완전히 분산되도록 유도하게 된다.

아울러, 상기 밸러스트수 저장탱크(300)의 일측에는 밸러스트수 공급유닛(400)이 설치된다.

상기 밸러스트수 공급유닛(400)은 펌핑하기 위한 펌프를 비롯하여 배관, 제어기 등을 포함한다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 시스템은 다음과 같은 방법으로 중수로 재처리된 후 밸러스트수로 공급된다.

먼저, 방류수 회수단계가 수행된다.

상기 방류수 회수단계는 선박 건조중 사용된 후 버려지는 방류수를 회수배관을 통해 재활용을 위해 회수하는 단계를 말한다.

이렇게 하여 회수된 방류수는 모래여과조(100)를 거쳐 여과되는 필터링단계를 거친다.

상기 필터링단계는 입경이 다른 다수층으로 쌓여 있는 모래층에 상기 회수된 방류수를 통과시킴으로써 방류수에 포함된 부유물질(SS)을 제거하는 단계이다.

이때, 상기 모래여과조(100)를 거쳐 여과된 방류수에 남는 부유물질(SS)은 10ppm 이하가 되도록 상기 모래여과조(100)가 설계되어야 한다.

이후, 필터링된 방류수는 밸러스트수 저장탱크(300)로 공급되고, 밸러스트수 저장탱크(300)에서는 일정기간 체류되면서 염소공급탱크(200)로부터 공급된 차아염소산이온에 의해 살균, 소독하는 단계가 수행된다.

이 경우, 상기 밸러스트수 저장탱크(300) 내부에 존재하는 살균용 차아염소산이온의 농도는 해양 생태계 보존을 위해 5ppm 이하로 관리되어야 하며, 염소 이온의 농도는 부식 방지를 위해 최대 200ppm을 초과하지 않도록 관리되어야 하고, 교반기를 통해 완전히 분산되도록 교반되어야 한다.

이와 같은 단계를 거쳐, 회수된 방류수가 밸러스트수로 재활용할 수 있을 정도의 중수로 전환되면 밸러스트수 공급유닛(400)을 이용하여 선박의 밸러스트수 탱크로 공급함으로써 재활용되는 단계를 거친다.

이에 따라, 버려지던 방류수를 완벽하게 저렴한 비용으로 재활용할 수 있어 기대효과가 클 것으로 예측된다.

이하에서는, 본 발명에 따라 회수된 방류수가 중수로서 가능한지 여부를 확인하기 위한 몇가지 실험예를 설명한다.

상술한 방법에 의해 생산된 중수의 사용가능성 여부를 확인하기 위해 먼저 밸러스트수 탱크에 충수된 상태에서 예상되는 미량의 유기물에 의한 수질 변화를 평가 비교하였다.

평가는 본 발명에 따른 중수, 청수, 해수를 각각 상온, 밀폐 환경에서 3개월간 유지한 후 수질 분석을 실시하였으며, 이때 COD의 처리기준은 20ppm 이하로 하였고, 그 결과는 하기한 표 1에 나타내었다.

Items	대상			3개월 후
	해수	청수	중수	해수	청수	중수
E-coli	N.D	N.D	N.D	N.D	N.D	N.D
NH3-N	0.08	N.D	N.D	N.D	N.D	N.D
NO3-N	N.D	0.6	2.0	N.D	0.4	2.1
PH	7.2	6.8	7.4	7.6	7.0	7.5
Odor	N.D	N.D	N.D	N.D	N.D	N.D
Color(도)	1	0	0	2	1	1
Turbidity(NTU)	0.5	0.34	0.89	0.34	0.38	0.68
SO4 2-	2088	4	16	2034	5	17
COD	5.8	3.5	11.8	3.3	1.3	7.8
SS	0.3	0.8	1.7	1.1	0.5	1.1
Residual chlorine	N.D	N.D	0.5	N.D	N.D	N.D

(이때, 단위는 mg/L이다)

상기 표 1에서와 같이, 본 발명과 관련된 중수의 경우, 3개월 경과 후 대장균은 사멸되었고, 이질감을 주는 냄새나 맛이 없었는데, 이는 최종 저리공정의 염소계 살균제의 소독으로 인해 세균이나 기타 유기물의 증식이 억제되었기 때문으로 판단된다.

또한, 미량의 유기물 존재를 나타내는 COD의 경우에도 초기 분석결과에 비해 3개월 후 농도가 감소하고 있으므로 시간 경과에 따른 질산화반응에 의해 유기물이 분해되었음을 알 수 있다.

물론, 청수와 해수의 경우에도, 중수와 마찬가지로 시간 경과에 따른 유기물 증식에 의한 악취나 유기물, 기타 무기물의 농도 증가는 없었는데, 이는 당연하다 하겠다.

따라서, 중수를 이용하여 청수처럼 밸러스트수로 재활용할 수 있음을 확인할 수 있었다.

좀 더 분명한 확인을 위해, 실제 호선에서 본 발명 중수를 밸러스트수로 충수한 다음 수질을 평가하였다.

분석결과, 청수를 사용할 때에 비해 중수의 경우 약간 오염도가 높았지만 오수처리 기준을 만족하는 결과를 얻었다.

뿐만 아니라, 안벽 계류 중에는 최대 6개월까지 체류하는 경우도 있기 때문에 중수에 의한 탱크의 부식정도를 확인하기 위해 STS, 90Cu-10Ni, Al-brass 3개의 시편에 대해 초음파 세척 후 중수에 침지시켜 3개월간 유지 후 부식저항성을 체크하였다. 즉, 블리스터 발생여부를 확인하여 부식성 여부를 체크하였다.

실험결과, 중수에 침지된 3개의 시편 모두 블리스터가 발생하지 않았다.

이를 통해, 본 발명에 따라 재처리된 중수를 밸러스트수로 활용할 수 있음을 확인하였다.

100: 모래여과조 200: 염소공급탱크
300: 밸러스트수 저장탱크 400: 밸러스트수 공급유닛

Claims (5)

1. 선박 건조중 사용된 방류수를 여과하여 부유물질을 필터링하는 모래층으로 된 모래여과조;
   상기 모래여과조를 통해 여과된 방류수에 일정량의 염소계 살균제를 공급하여 살균, 소독하는 염소공급탱크;
   여과된 방류수를 일정기간 저장 체류시키면서 상기 염소공급탱크로부터 공급된 염소계 살균제를 교반 혼합하는 밸러스트수 저장탱크;
   상기 밸러스트수 저장탱크의 일측에 설치되어 처리 완료된 방류수를 밸러스트수 탱크로 공급하는 밸러스트수 공급유닛;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박 건조중 방류수를 이용한 밸러스트수 공급시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 모래여과조는 하층, 중층, 상층으로 층상구조를 이루되, 하층으로 갈수록 입도가 작아지는 것을 특징으로 하는 선박 건조중 방류수를 이용한 밸러스트수 공급시스템.
   
3. 청구항 2에 있어서;
   상기 중층에는 활성탄이 포함되는 것을 특징으로 하는 선박 건조중 방류수를 이용한 밸러스트수 공급시스템.
   
4. 청구항 1에 있어서;
   상기 모래여과조를 통과한 여과된 방류수는 부유물질이 10ppm 이하로 유지되도록 여과되는 것을 특징으로 하는 선박 건조중 방류수를 이용한 밸러스트수 공급시스템.
   
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 시스템을 이용하여 밸러스트수를 공급하는 방법에 있어서;
   선박 건조중 사용된 후 버려지는 방류수를 회수배관을 통해 회수하는 방류수 회수단계;
   회수된 방류수를 입경이 다른 다수층으로 쌓여 있는 모래여과조에 통과시켜 방류수에 포함된 부유물질을 제거하는 필터링단계;
   필터링된 방류수를 밸러스트수 저장탱크로 공급하고, 밸러스트수 저장탱크에 일정기간 체류시키면서 일정량의 염소계 살균제를 공급, 교반하여 살균, 소독하는 단계;
   살균, 소독이 완료되면 밸러스트수 공급유닛을 이용하여 선박의 밸러스트수 탱크로 공급하여 밸러스트수로 재활용하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박 건조중 방류수를 이용한 밸러스트수 공급방법.

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