KR20150076703A - 발라스트 결빙 방지 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발라스트 결빙 방지 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 극지 운항용 선박의 발라스트 탱크 결빙 방지를 위한 발라스트 결빙 방지 시스템 있어서, 각각 폐순환하는 해수 운송관 및 냉각수 운송관, 공급 매니폴드 및 복귀 매니폴드를 통해 상기 해수 운송관과 연결되는 복수의 발라스트 탱크들, 상기 냉각수 운송관의 내부를 흐르는 냉각수와 상기 해수 운송관을 통해 유입된 해수의 열 교환을 일으키는 열 교환기를 포함한다. 따라서 발라스트 결빙 방지 시스템 및 그 방법은 발라스트 탱크 내부의 해수의 결빙을 방지하기 위한 별도의 장치의 구비 하지 않아 선박의 건조비 및 선박 내 연료와 전기 소모량을 획기적으로 절감시킬 수 있다.

Description

발라스트 결빙 방지 시스템 및 그 방법 {BALLAST FREEZING PROTECTION SYSTEM AND METHOD}
본 발명은 발라스트 결빙 방지 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발라스트 탱크 내부의 해수의 결빙을 방지하기 위한 별도의 장치의 구비 하지 않아 선박의 건조비 및 선박 내 연료와 전기 소모량을 획기적으로 절감시킬 수 있는 발라스트 결빙 방지 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 화물선은 선적 화물이 충분하지 않을 경우 물속에서 추진기 및 방향타의 효율적인 작동과 균형 유지 및 안정성을 높이기 위해 발라스트 탱크(Ballast Tank)에 해수를 담은 상태로 운항되는데, 발라스트 탱크 내에 적재되는 물을 통상 발라스트 수(Ballast Water)라 부른다. 이러한 발라스트 수는 선박의 흘수와 트림(Trim)을 조정하기 위하여 적재하는 중량물로써 선박의 균형 유지와 안정성을 높이는 기능을 하게 되며, 화물을 충분히 적재하지 않은 경우에 추진기와 방향타가 물속에서 효과적으로 작동되게 하는 보조기능을 수행하게 된다. 그러나 이러한 발라스트 수는 화물선이 극지방에서 운행 되면서 표면이 결빙되어 발라스트 수의 역할을 수행하지 못하였으며, 이를 방지 하기 위하여 발라스트 내에 증기 코일, 열풍 장치, 공기 방울 순환등의 방법을 적용하으나 많은 양의 전기 및 연료를 소모하는 문제점이 있었다.
한국공개특허 제 10-2009-0054820호는 선박의 발라스트수 빙점 개선 장치를 개시한다. 이러한 선박의 발라스트수 빙점 개선 장치는 선박의 운행 중 선박 데크선상으로 필연적으로 유입되는 해수를 자연적 또는 인위적으로 증발시키고, 증발되어 염도가 높아진 잔존 해수를 발라스트 탱크 내에 유입함으로써, 선박의 극지방 운행시에도 빙점이 낮아진 발라스트수가 쉽게 얼지 않아 그 기능을 유지할 수 있다.
한국공개특허 제 10-2009-0054820호
본 발명의 일 실시예는 발라스트 탱크 내부의 해수의 결빙을 방지하기 위한 별도의 장치의 구비 하지 않아 선박의 건조비 및 선박 내 연료와 전기 소모량을 획기적으로 절감시킬 수 있는 발라스트 결빙 방지 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 발라스트 결빙 방지 시스템은 극지 운항용 선박의 발라스트 탱크 결빙 방지를 위한 발라스트 결빙 방지 시스템 있어서, 각각 폐순환하는 해수 운송관 및 냉각수 운송관, 공급 매니폴드 및 복귀 매니폴드를 통해 상기 해수 운송관과 연결되는 복수의 발라스트 탱크들, 상기 냉각수 운송관 내 흐르는 냉각수와 상기 해수 운송관을 통해 유입된 해수의 열 교환을 일으키는 열 교환기를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 복수의 발라스트 탱크들의 내부에 보관된 해수를 상기 공급 매니폴드를 거쳐 상기 해수 운송관에 순환 공급하는 해수 펌프를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공급 매니폴드 및 복귀 매니폴드는 외부 해수 또는 다른 발라스트 탱크의 해수가 유입되는 것을 방지하는 복수의 밸브들이 각각 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 발라스트 탱크들은 보관된 해수의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하며, 결빙 온도에 도달한 특정 발라스트 탱크를 우선 순위로 선택하여 상기 열 교환기와 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 발라스트 탱크들은 상기 온도센서를 통해 측정된 해수의 온도가 일정 온도에 도달하면 연결된 밸브를 통해 가열된 해수의 추가 유입을 막고, 인접 발라스트 탱크와 연결되어 상기 특정 발라스트 탱크의 내벽에 씰링된 절연막을 보호할 수 있다.
실시예들 중에서, 발라스트 결빙 방지 방법은 극지 운항용 선박의 발라스트 탱크 결빙 방지를 위한 발라스트 결빙 방지 방법에 있어서, (a) 폐순환 하는 냉각수 운송관을 통해 냉각수를 열 교환기에 유입하는 단계, (b) 복수의 발라스트 탱크들의 내부에 저장된 해수를 폐순환 하는 해수 운송관을 통해 상기 열 교환기에 유입하는 단계, (c) 상기 열 교환기에 유입된 상기 냉각수와 상기 해수의 열 교환을 일으키는 단계 및 (d) 상기 열 교환기에서 배출되는 상기 해수를 상기 복수의 발라스트 탱크들에 주입하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발라스트 결빙 방지 시스템 및 그 방법은 발라스트 탱크 내부의 해수의 결빙을 방지하기 위한 별도의 장치의 구비 하지 않아 선박의 건조비 및 선박 내 연료와 전기 소모량을 획기적으로 절감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발라스트 결빙 방지 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 발라스트 결빙 방지 시스템의 다른 일 실시예를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발라스트 결빙 방지 방법을 설명하는 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발라스트 결빙 방지 시스템을 설명하는 도면이다.
도 1을 참고하면, 발라스트 결빙 방지 시스템(100)은 해수 운송관(110), 냉각수 운송관(120), 복수의 발라스트 탱크들(130) 및 열 교환기(140)를 포함한다.
해수 운송관(110)은 복수의 발라스트 탱크들(130)에 보관된 해수가 해수 펌프를 통해 해수 운송관(110)의 내부로 유입되어 선박을 폐순환한다.
해수 운송관(110)은 복수의 발라스트 탱크들(130)에 보관된 해수를 취수하는 해수 펌프()와 연결되어 그 내부로 해수를 유입시켜 폐순환시킨다. 또한 해수 운송관(110)은 공급 매니폴드 및 복귀 매니폴드와 연결되는 복수의 발라스트 탱크들(130) 및 열 교환기(140)와 연결될 수 있다.
냉각수 운송관(120)은 선박의 내부에서 폐순환하여 복수의 발열 장치들(예를 들어, 엔진, 쿨러 등)의 열을 냉각시키는 냉각수를 열 교환기(140)에 유입시킨다. 또한 냉각수 운송관(120)은 냉각수를 순환시키는 냉각수 펌프(121) 및 열 교환기(140)와 연결될 수 있다.
복수의 발라스트 탱크들(130)은 내부에 선박의 균형 및 안정성을 높이기 위한 해수를 저장하는 탱크이며, 내부의 보관된 해수로부터 탱크의 부식을 방지하기 위한 절연막을 포함한다.
복수의 발라스트 탱크들(130)은 공급 매니폴드 및 복귀 매니폴드와 각각 연결되는 복수의 주입구들이 형성될 수 있으며, 이러한 복수의 주입구들은 각각 복수의 밸브들이 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 발라스트 탱크들(130)은 내부의 해수를 열 교환기(140)에 공급하는 해수 주입구 및 해수 주입구를 개폐하는 공급 밸브가 형성될 수 있으며, 이와 동일하게 열 교환기(140)에서 방출된 해수를 복수의 발라스트 탱크들(130)에 주입하는 해수 방출구 및 해수 방출구를 개폐하는 방출 밸브가 각각 형성될 수 있다.
복수의 발라스트 탱크들(130)의 해수 주입구는 공급 매니폴드를 통해 해수 운송관(110)과 연결되어 해수를 열 교환기(140)로 공급하며, 해수 방출구는 복귀 해수 운송관(110)과 연결된 매니폴드를 통해 열 교환기(140)에서 가열된 해수를 복수의 발라스트 탱크들(130)에 복귀시킬 수 있다. 이 때, 복수의 발라스트 탱크들(130) 중 하나의 발라스트 탱크만이 해수 공급관(110)을 통해 열 교환기(140)에 해수를 공급할 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 발라스트 탱크들(130)은 내부에 보관된 해수의 온도를 측정하는 온도센서를 포함할 수 있다. 온도센서는 복수의 발라스트 탱크들(130) 각각의 내벽면에 해수의 표면과 맞닿게 형성되어 주기적으로 해수의 온도를 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 발라스트 탱크들(130) 중 내부에 보관된 해수의 온도가 결빙 온도에 도달한 특정 발라스트 탱크를 우선 순위로 선택하여 열 교환기(140)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 각각의 온도 센서를 통해 제1 발라스트 탱크(130-1)의 해수의 온도가 32℃, 제2 발라스트 탱크(130-2)의 해수의 온도가 25℃, 제3 발라스트 탱크(130-3)의 해수의 온도가 3℃로 측정되고, 제2 발라스트 탱크(130-2)가 열 교환기(140)와 연결되어 있을 경우 제2 발라스트 탱크(130-2)의 공급 밸브 및 방출 밸브는 차단되고, 결빙 온도에 가장 가까운 제3 발라스트 탱크(130-3)의 공급 밸브 및 방출 밸브가 오픈되어 열 교환기(140)와의 연결을 통해 탱크 내부의 해수의 온도를 상승시킬 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 발라스트 탱크들(130)은 해수의 온도를 일정 온도(예를 들어, 50℃)이하로 유지하여 탱크 내면을 씰링하는 절연막을 가열된 해수로부터 보호할 수 있다. 이를 통해 탱크 내부에 보관된 해수가 일정 온도 이상 상승할 경우 발생되는 탱크 내면의 절연막 손상을 예방할 수 있다.
열 교환기(140)는 해수 운용관(110) 및 냉각수 운용관(120)에서 유입된 해수와 냉각수의 열 교환이 일어난다. 보다 구체적으로, 열 교환기(140)는 극지방에서 운영되는 화물선의 특성상 0℃에 가까운 낮은 온도의 해수를 통해 냉각수 운용관(120)에서 유입된 냉각수를 냉각시킬 수 있다. 이를 통하여 열 교환기(140)는 냉각수의 열 에너지를 전달받아 상대적으로 온도가 상승한 해수가 해수 운용관(110)을 통해 다시 복수의 벨라스트 탱크(130)로 주입되어 탱크 내부의 해수가 결빙되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에서, 발라스트 결빙 방지 시스템(100)은 도 2와 같이, 외부 방출 밸브(210) 및 해수 정화부(220)를 더 포함 할 수 있다. 이러한 방출 밸브(210)와 해수 정화부(220)는 모든 밸라스트 탱크들(130-1, 130-2, 130-3)의 내부 해수의 온도가 일정 온도(예를 들어, 50℃)에 도달할 시 내부의 절연막을 보호하기 위하여 외부의 해수를 취수하여 해수 운송관(110)을 통해 열 교환기(140)에 유입시켜 냉각수를 냉각시킨 후 외부 방출 밸브(210)를 통해 선체 밖으로 배출할 수 있다. 여기에서 해수 정화부(220)는 외부의 해수의 경우 해수에 떠다니는 부유물질들로 인하여 해수 운송관(110)에 발생되는 손상을 방지하기 위함이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발라스트 결빙 방지 방법을 설명하는 순서도이다.
냉각수는 선박의 내부에서 폐순환하여 복수의 발열 장치들(예를 들어, 엔진, 쿨러 등)의 열을 냉각시키며 냉각수 운송관(120)을 통해 열 교환기(140)에 유입된다(단계 S310).
해수는 복수의 발라스트 탱크들(130)에 보관되며 해수 운송관(110)과 연결된 해수 펌프(110)를 통해 취수되어 열 교환기(140)에 유입된다(단계 S320).
해수 운용관(110) 및 냉각수 운용관(120)에서 열 교환기(140)로 유입된 해수와 냉각수의 열 교환이 일어난다(단계 S330).
열 교환기(140)를 통해 온도가 상승한 해수는 폐순환하는 해수 운용관(110)을 흘러 복수의 벨라스트 탱크(130)로 주입된다(단계 S340).
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 발라스트 결빙 방지 시스템
110: 해수 운송관
120: 냉각수 운송관
130: 복수의 발라스트 탱크들
140: 열 교환기
210: 외부 방출 밸브
220: 해수 정화부

Claims (6)

  1. 극지 운항용 선박의 발라스트 탱크 결빙 방지를 위한 발라스트 결빙 방지 시스템 있어서,
    각각 폐순환하는 해수 운송관 및 냉각수 운송관;
    공급 매니폴드 및 복귀 매니폴드를 통해 상기 해수 운송관과 연결되는 복수의 발라스트 탱크들;
    상기 냉각수 운송관의 내부를 흐르는 냉각수와 상기 해수 운송관을 통해 유입된 해수의 열 교환을 일으키는 열 교환기를 포함하는 발라스트 결빙 방지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발라스트 탱크들의 내부에 보관된 해수를 상기 공급 매니폴드를 거쳐 상기 해수 운송관에 순환 공급하는 해수 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발라스트 결빙 방지 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 공급 매니폴드 및 복귀 매니폴드는
    외부 해수 또는 다른 발라스트 탱크의 해수가 유입되는 것을 방지하는 복수의 밸브들이 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 발라스트 결빙 방지 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복수의 발라스트 탱크들은
    보관된 해수의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하며, 결빙 온도에 도달한 특정 발라스트 탱크를 우선 순위로 선택하여 상기 열 교환기와 연결되는 것을 특징으로 하는 발라스트 결빙 방지 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 복수의 발라스트 탱크들은
    상기 온도센서를 통해 측정된 해수의 온도가 일정 온도에 도달하면 연결된 밸브를 통해 가열된 해수의 추가 유입을 막고, 인접 발라스트 탱크와 연결되어 상기 특정 발라스트 탱크의 내벽에 씰링된 절연막을 보호하는 것을 특징으로 하는 발라스트 결빙 방지 시스템.
  6. 극지 운항용 선박의 발라스트 탱크 결빙 방지를 위한 발라스트 결빙 방지 방법에 있어서,
    (a) 폐순환 하는 냉각수 운송관을 통해 냉각수를 열 교환기에 유입하는 단계;
    (b) 복수의 발라스트 탱크들의 내부에 저장된 해수를 폐순환 하는 해수 운송관을 통해 상기 열 교환기에 유입하는 단계;
    (c) 상기 열 교환기에 유입된 상기 냉각수와 상기 해수의 열 교환을 일으키는 단계; 및
    (d) 상기 열 교환기에서 배출되는 상기 해수를 상기 복수의 발라스트 탱크들에 주입하는 단계를 포함하는 발라스트 결빙 방지 방법.
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