KR20150104796A - 밸러스트수 모니터링 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 생물을 사멸시키는 밸러스트수 처리 장치로부터 배출되는 밸러스트수에 포함된 생물을 모니터링하는 장치로서, 상기 밸러스트수 처리 장치의 배출 배관에 연결되어 선박 외부로 배출되는 밸러스트수의 일부를 바이패스시키는 샘플링 배관; 상기 샘플링 배관을 통해 유입된 밸러스트수에 염색 시약을 투입하는 시약 투입부; 상기 염색 시약을 통해 염색된 생물을 촬영하는 촬상부; 및 상기 촬상부를 통해 촬영된 생물을 크기별로 구별하여 개체수를 측정하는 영상 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하여, 밸러스트수에 포함된 생물의 개체수를 정확하게 측정하여 선박 외부로 배출되는 밸러스트수가 IMO 기준에 적합한 상태인지를 정확하게 판정할 수 있다.

Description

밸러스트수 모니터링 장치{Apparatus for monitoring ballast water}
본 발명은 선박의 밸러스트수의 생물 사멸 정도를 모니터링하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 밸러스트수에 포함된 생물의 개체수를 측정하여 배출되는 밸러스트수의 IMO 기준 적합도를 모니터링할 수 있는 밸러스트수 모니터링 장치에 관한 것이다.
일반적으로 해상에서 운송하는 화물 선박은 유사한 화물의 상호 교환을 위하여 왕복 항해하는 선박을 제외하고는 대부분 편도 운항을 한다. 그리고, 편도 운항을 만재 상태로 항해한 후 귀환 항해 시에는 선박의 균형, 안전성 및 조종 성능 향상 등을 위하여 밸러스트 수(평형수; ballast water)를 선내로 유입하여 밸러스트 상태로 항해를 하게 된다.
이때, 밸러스트 수는 밸러스팅 작업(ballasting operation)을 통해 한 항구에서 채워져서 다른 곳으로 이송되고, 디밸러스팅 작업(deballasting operation)을 통해 새로운 항구 내에 배출된다. 이와 같이, 먼 위치로부터 실려져 온 밸러스트 수에 포함된 해양 생물 및 병원균의 방출은 새로운 환경에 유해할 뿐만 아니라, 새로운 항구에서도 사람과 동물 모두에게 위험할 수 있다.
비-천연적인 해양 생물을 신규 생태계로 도입시키면, 신규 종에 대해 자연적인 방어체계를 지니고 있지 않을 수 있는 천연 식물군 및 동물군에게 파괴적인 효과를 미칠 수 있다. 또한, 콜레라와 같은 해로운 세균성 병원균이 원래의 항구에 존재할 수 있다. 이러한 병원균은 시간이 지남에 따라 밸러스트 탱크 내에서 증식되어, 이들이 방출되는 영역에서 질병을 발생시킬 수 있다.
최근 세계선박의 65%가 기항하는 미국에서는 국제해사기구(IMO : International Maritime Organization)에서 합의된 기준보다 1,000배 강화된 선박평형수 처리기술을 요구하고 자국만의 규제기준(USCG Phase 를 제정하여 자국의 해양환경 보호를 위한 움직임을 보이고 있다.
이러한 해양 생물 및 병원균에 의해 제기되는 위험을 제거하기 위해, 밸러스트 수를 전기분해하거나, 밸러스트 탱크 내에 화학약품을 주입하여 밸러스트 수를 살균 처리하는 방식의 밸러스트수 처리 장치를 사용한다.
여기서, 밸러스트 수를 전기분해하거나 밸러스트 수에 화학약품을 주입하여 밸러스트 수를 살균처리하는 경우, 밸러스트 수 처리 장치가 정상적으로 동작하여 밸러스트 수를 배출하는지를, 즉 밸러스트 수가 상기 IMO의 기준에 부합하도록 처리되었는지를 검사할 필요가 있다.
그런데, 종래의 밸러스트 수 처리 장치를 검사하는 방법은, 배출되는 밸러스트 수의 잔류 산화물(TRO)의 농도를 측정하거나 UV 살균 램프의 휘도(intensity)를 측정하여 배출되는 밸러스트 수가 IMO의 기준치에 부합하는지를 판단하는 것이 일반적이었다.
그러나, 이와 같은 검사 방법은 밸러스트 수에 실제로 잔류하는 생물의 개체수를 직접 측정하는 것이 아니라 각 장치의 특성에 의해 인자를 측정하는 간접 측정 방식이므로, 잔류 생물의 정확한 측정이 어려웠다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 밸러스트수에 포함된 생물의 개체수를 정확하게 측정하여 배출되는 밸러스트수의 IMO 기준 적합도를 모니터링할 수 있는 밸러스트수 모니터링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 전기분해 방식 또는 살균제 주입 방식을 통해 생물을 사멸시키는 밸러스트수 처리 장치로부터 배출되는 밸러스트수에 포함된 생물을 모니터링하는 장치로서, 상기 밸러스트수 처리 장치의 배출 배관에 연결되어 선박 외부로 배출되는 밸러스트수의 일부를 바이패스시키는 샘플링 배관; 상기 샘플링 배관을 통해 유입된 밸러스트수에 염색 시약을 투입하는 시약 투입부; 상기 염색 시약을 통해 염색된 생물을 촬영하는 촬상부; 및 상기 촬상부를 통해 촬영된 생물을 크기별로 구별하여 개체수를 측정하는 영상 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 샘플링 배관으로 유입되는 밸러스트수의 유량을 측정하는 유량계를 더 포함하고, 상기 영상 처리부는 상기 유량계를 통해 측정된 단위 유량을 기준으로 생물의 크기별 개체수를 측정하여 단위 유량당 생물의 크기별 개체수를 표시하는 것을 특징으로 한다.
더 바람직하게는, 상기 영상 처리부는 염색 시약에 반응하여 형광색으로 염색된 생물의 개체수를 측정하되, 10 ~ 50μm의 크기와 50μm를 초과하는 크기로 구별하여 생물의 개체수를 측정하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 샘플링 배관을 통해 유입된 밸러스트수의 생물을 필터링하여 설정 크기 이상의 생물은 상기 시약 투입부 측으로 유입시키고 그 이외의 샘플수는 상기 배출 배관으로 유입시키는 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 시약 투입부와 상기 촬상부 사이에는, 염색 시약이 투입된 밸러스트수가 상기 촬상부에 도달하기 전에 밸러스트수에 포함된 생물이 염색 시약에 반응할 수 있는 시간을 확보하도록 일정길이 이상의 샘플수 반응 배관이 연결되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 시약 투입부를 통해 밸러스트수에 투입되는 염색 시약은 FDA, Calcein-AM, 또는 SYTO 9인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 밸러스트수에 포함된 생물의 개체수를 정확하게 측정하여 선박 외부로 배출되는 밸러스트수가 IMO 기준에 적합한 상태인지를 정확하게 판정할 수 있고, 이 판정 결과를 통해 밸러스트수 처리 장치의 이상 작동 여부를 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 밸러스트수 모니터링 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2a 및 2b는 본 발명에 따른 밸러스트수 모니터링 장치의 영상 처리부의 모니터에 표시된 생물을 나타낸 것으로서, 표시된 생물을 영상 처리부가 크기별로 구별하여 개체수를 측정하는 상태를 나타낸다.
도 2c는 본 발명에 따른 밸러스트수 모니터링 장치의 영상 처리부의 모니터에 표시된 생물의 크기별 개체수 및 총 개체수를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 밸러스트수 모니터링 장치의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성 요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 밸러스트수 모니터링 장치는 전기분해 방식(선박의 밸러스트수를 전기분해하여 산화제, 즉 차아염소산나트륨을 발생시킴으로써 밸러스트수의 생물을 사멸시키는 방식) 또는 살균제 주입 방식(밸러스트수에 직접 살균제를 주입하여 밸러스트수의 생물을 사멸시키는 방식으로 생물을 사멸시키는 밸러스트수 처리 장치(100)로부터 선박 외부로 배출되는 밸러스트수에 포함된 생물의 개체수를 측정하여 모니터링하는 장치이다.
구체적으로, 본 발명에 따른 밸러스트수 모니터링 장치는 밸러스트수 처리 장치(100)로부터 처리된 밸러스트수를 선박 외부로 배출하는 배출 배관(110)과 연결된 샘플링 배관(210), 샘플링 배관(210)에 시약을 투입하는 시약 투입부(220), 시약과 반응한 생물을 촬영하는 촬상부(230) 및 촬상부(230)의 촬영 결과를 기초로 생물의 사멸 정도를 측정하는 영상 처리부(240)를 포함한다.
샘플링 배관(210)은 밸러스트수 처리 장치(100)의 배출 배관(110)을 흐르는 밸러스트수의 일부가 바이패스되도록 배출 배관(110)과 연결된다. 샘플링 배관(210)에는 샘플링 배관(210)을 개폐하는 밸브(211) 및 샘플링 배관(210) 측으로 밸러스트수가 유입되도록 작동하는 샘플링 펌프(212)가 설치된다.
시약 투입부(220)는 샘플링 배관(210)으로 유입된 밸러스트수에 염색 시약을 투입하여 밸러스트수에 포함된 생물이 시약에 반응하도록 한다. 여기서, 염색 시약은 생세포 염색용 형광 색소인 FDA(Applicability of Fluorescein Diacetate), Calcein-AM 또는 SYTO 9일 수 있다. 그리고, 염색 시약과 반응한 생물은 Red, Blue, Green 등의 형광색으로 염색된다.
촬상부(230)는 형광색으로 염색된 밸러스트수 중의 생물을 촬영할 수 있는 카메라를 포함하며, 이 카메라는 수십 마이크로미터(μm) 단위의 생물을 촬영할 수 있는 전자 현미경 카메라일 수 있다. 또한, 이 카메라는 밸러스트수 중의 생물을 실시간으로 촬영하는 동영상 카메라 또는 일정시점을 간헐적으로 포착하는 카메라일 수 있다.
영상 처리부(240)는 촬상부(230)를 통해 촬영된 밸러스트수 중의 생물을 화면에 표시하는 모니터(250)를 구비하고, 이 모니터(250)에 표시된 생물의 개체수를 측정한다. 여기서, 영상 처리부(240)는 모니터(250)에 표시된 생물을 크기별로 구별하고, 크기별로 구별된 생물의 개체수 및 총 개체수를 카운트하여 이를 모니터(250)에 표시한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 밸러스트수 모니터링 장치에 의해, 영상 처리부(240)를 통해 표시된 생물의 개체수를 실시간으로 확인할 수 있으며, 확인 결과를 기초로 밸러스트수 처리 장치의 정상 및 이상 작동 여부를 정확하게 확인할 수 있다. 그리고, 밸러스트수 처리 장치(100)의 작동 상태에 따라 밸러스트 펌프(120)의 작동을 중지하는 등의 조치를 취할 수 있다.
바람직하게는, 샘플링 배관(210)의 밸브(211)와 샘플링 펌프(212) 사이에는 유량계(260)가 구비되어, 샘플링 배관(260)으로 유입되는 밸러스트수의 유량을 측정한다. 그리고, 영상 처리부(240)는 유량계(260)를 통해 측정된 단위 유량을 기준으로 생물의 크기별 개체수를 측정하여 이를 모니터(250)로 표시한다.
또한, 영상 처리부(240)는 염색 시약에 반응하여 형광색으로 염색된 생물의 개체수를 측정할 때, 생물의 크기를 10 ~ 50μm의 크기와 50μm를 초과하는 크기로 구별하여 측정하고 이를 모니터(250)에 표시한다. 예를 들면, 영상 처리부(240)의 모니터(250)는 측정된 결과를 "10 ~ 50μm : 10개체/m3", "50μm < : 10개체/m3"로 표시할 수 있다.
도 2a 내지 2c를 참조하면, 촬상부(230)를 통해 촬영된 생물이 영상 처리부(240)의 모니터(250)에 형광색으로 표시되어 있다. 영상 처리부(240)는 모니터(250)에 표시된 생물을 사각형의 셀로 구획한 후, 이 사각형 셀을 크기별로 카운트하여 생물의 개체수를 측정한다. 그리고, 영상 처리부(240)는 측정된 크기별 생물의 개체수 및 총 개체수를 모니터(250)의 왼쪽 상단에 표시한다.
이러한 영상 처리부(240)의 측정 결과를 토대로, 사용자가 또는 시스템이 실시간으로 밸러스트수 처리 장치의 이상 동작 여부를 모니터링할 수 있고, 영상 처리부(240)의 모니터링 결과에 따라 밸러스트수 처리 장치를 정지시키는 등의 조치를 취할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 밸러스트수 모니터링 장치는 샘플링 펌프(212)와 시약 투입부(220) 사이에 설치된 필터부(270)를 더 포함한다. 필터부(270)는 샘플링 배관(210)으로 유입된 밸러스트수에 포함된 생물을 크기별로 필터링하여 설정 크기 이상의 생물은 시약 투입부(220) 측으로 유입시키고, 그 이외의 샘플수는 제1 배수관(310)을 통해 배출 배관(110) 측으로 유입시켜 선박 외부로 배출되도록 한다. 예를 들면, 필터부(270)는 10μm 미만의 생물은 샘플수로 사용하지 않고 선박 외부로 배출되도록 하며, 10μm 이상의 생물은 샘플수로 사용하여 개체수 측정대상이 되도록 시약 투입부(220) 측으로 유입시킴으로써, 시약 투입부(220) 측으로의 샘플수 유입을 최소화한다.
이는 샘플링 배관(210)으로 많은 양의 샘플수를 유입시킨 후, 측정 기준에 적합한 최소한의 샘플수를 측정하기 위한 것이다.
또한, 바람직하게는, 시약 투입부(220)와 촬상부(230) 사이에는, 일정길이 이상의 샘플수 반응 배관(280)이 연결된다. 여기서, 샘플수 반응 배관(280)의 길이는 염색 시약이 투입된 밸러스트수가 촬상부(230)에 도달하기 전에 밸러스트수에 포함된 생물이 염색 시약에 충분히 반응할 수 있는 시간을 확보하도록 충분히 길게 형성된다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여준 것에 불과하며, 본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 밸러스트수 처리 장치 110: 배출 배관
120: 밸러스트 펌프 210: 샘플링 배관
211: 밸브 212: 샘플링 펌프
220: 시약 투입부 230: 촬상부
240: 영상 처리부 250: 모니터
260: 유량계 270: 필터부
280: 샘플수 반응 배관 310: 제1 배출관

Claims (5)

  1. 생물을 사멸시키는 밸러스트수 처리 장치로부터 배출되는 밸러스트수에 포함된 생물을 모니터링하는 장치로서,
    상기 밸러스트수 처리 장치의 배출 배관에 연결되어 선박 외부로 배출되는 밸러스트수의 일부를 바이패스시키는 샘플링 배관;
    상기 샘플링 배관을 통해 유입된 밸러스트수에 염색 시약을 투입하는 시약 투입부;
    상기 염색 시약을 통해 염색된 생물을 촬영하는 촬상부; 및
    상기 촬상부를 통해 촬영된 생물을 크기별로 구별하여 개체수를 측정하는 영상 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샘플링 배관으로 유입되는 밸러스트수의 유량을 측정하는 유량계를 더 포함하고, 상기 영상 처리부는 상기 유량계를 통해 측정된 단위 유량을 기준으로 생물의 크기별 개체수를 측정하여 단위 유량당 생물의 크기별 개체수를 표시하는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 모니터링 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 영상 처리부는 염색 시약에 반응하여 형광색으로 염색된 생물의 개체수를 측정하되, 10 ~ 50μm의 크기와 50μm를 초과하는 크기로 구별하여 생물의 개체수를 측정하는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 모니터링 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플링 배관을 통해 유입된 밸러스트수의 생물을 필터링하여 설정 크기 이상의 생물은 상기 시약 투입부 측으로 유입시키고 그 이외의 샘플수는 상기 배출 배관으로 유입시키는 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 모니터링 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 시약 투입부와 상기 촬상부 사이에는, 염색 시약이 투입된 밸러스트수가 상기 촬상부에 도달하기 전에 밸러스트수에 포함된 생물이 염색 시약에 반응할 수 있는 시간을 확보하도록 일정길이 이상의 샘플수 반응 배관이 연결되는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 모니터링 장치.
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