KR20150112322A - 선박평형수 처리기 보조장치 및 전처리 방법 - Google Patents

Abstract

선박평형수 처리기의 최소 가동을 위해 선박평형수 탱크 내부에서 사전에 충분한 시간을 갖고 전처리를 하기 위한 보조장치와, 이를 이용한 선박평형수 전처리 방법이 개시된다. 선박평형수 처리기 보조장치는, 선박의 선박평형수 탱크 내에 구비되어 선박평형수에 기포를 발생시키는 미세기포 발생부, 공급되는 공기 중의 산소와 질소를 분리하는 산소·질소 분리부, 상기 산소·질소 분리부에 공급되는 공기의 압력을 조절하는 1차 가압부, 상기 산소·질소 분리부에서 추출된 질소를 상기 미세기포 발생부를 거쳐 대기 중으로 배출시키는 질소 배출부, 상기 산소·질소 분리부에서 분리된 산소를 상기 미세기포 발생부에 공급하여 미세기포를 발생시키기 위한 산소 공급부 및 상기 산소 공급부를 통해 상기 미세기포 발생부에 공급되는 산소의 압력을 조절하는 2차 가압부를 포함하여 구성된다.

Description

선박평형수 처리기 보조장치 및 전처리 방법{ASSISTIVE EQUIPMENT FOR BALLAST WATER TREATMENT SYSTEM AND TREATMENT METHOD}

본 발명은 선박평형수 처리기의 최소 가동을 위해 선박평형수 탱크 내부에서 사전에 충분한 시간을 갖고 전(前)처리를 하기 위한 보조장치와, 이를 이용한 선박평형수 전처리 방법에 관한 것이다.

선박평형수(Ballast Water)는 선박에 짐을 싣거나 하역 시 또는 공선(空船)상태에서 선박의 평형을 유지하기 위해 선박 내의 선박평형수 탱크에 채우거나 바다에 배출하는 바닷물을 말한다.

선박평형수 탱크는 예를 들어, 위치에 따라 상부 탱크(Top side Tank), 하부 탱크(Bottom Side Tank), 선수 탱크(Fore Peak Tank), 선미 탱크(After Peak Tank) 등이 있으며, 선박의 크기에 따라 복수개의 탱크가 설치되고 있다.

선박평형수가 유입될 때 약 7,000 여 종의 미생물이 바닷물과 같이 선박 내부로 유입되는데, 대다수의 미생물들은 선박평형수 작업환경과 선박평형수 탱크 내 부의 환경을 이기지 못하고 죽게 된다. 그러나, 생존 미생물들은 타지의 항구에서 배출되기 때문에, 배출된 곳에서 '폭풍성장'하여 해양생태계를 교란하고 파괴하고 있어 문제가 심각하다. 일 예로, 미국의 경우 얼룩무늬담치(European Zebra Mussel)로 인해 1989년부터 2000년까지 지불한 관리비용이 총 7억 5천만 달러가 투입되었다. 또한, 미 의회 기술평가 사무국(Congress/Office of Technology Assessment, 1993, 이하 OTA)에 따르면, 1906년부터 1991년까지 79종의 동식물이 침입하여 총 970억 달러(약 116조원)의 손실이 발생한 것으로 밝혀졌다. 특히, 최근 침입한 15종의 외래생물에 의하여 발생할 수 있는 피해액을 산정한 결과, 2050년까지 최대 1,340억 달러(약 161조원)의 피해가 예상되고 있다. 선박평형수에 의해 다른 나라로 이동하는 바닷물은 년간 50억 톤에 이르며 바닷물 1리터에는 10억 개 이상의 미생물 유기체(microorganism)가 있는 것으로 추정되고 있다.

이에 국제해사기구 (IMO: International marine Organization)는 2004년 2월 13일 선박평형수 관리협약(International Convention for the Control and Management of Ship's Ballast Water and Sediment; BWM Convention)를 채택하고, 그 발효시기는 채택국가의 선복량이 세계 선복량의 36%가 되는 시점 이후 12개월이 경과한 시점으로 명시하여, 2014년 중으로 발효요건을 충족할 것으로 예상된다. 2009년 이전에 건조된 선박 중 선박평형수 탱크 용량이 1,500~5,000㎥ 인 선박은 2015년부터 협약을 준수하게 하고, 그 외 선박은 2017년부터 적용을 하도록 하고 있다. 그리고, 2009년 이후 건조하는 선박 중 선박평형수 탱크 용량이 5,000㎥이하인 선박은 2009년부터, 그 외 선박은 2012년부터 적용을 하고 있다.

현재 각국에서 경쟁적으로 개발하고 있는 선박평형수 처리기들은 선박평형수의 유입상태에 따라 침전물, 생물종, 오염정도, 해수, 담수 등에 대한 여러 처리 특성을 가지고 있다. 선박평형수 탱크의 부식, 침전물, 열원, 태양광선의 작용에 의해 선박평형수가 예측할 수 없는 상태가 되므로 처리 방법을 선택할 때는 살균 요구량, 잔존 접촉시간, 부식, 온도 등의 특성 고려하고 있다. 또한, 살균방식은 물리적 처리방식과 화학적 처리방식으로 구분할 수 있으며, 물리적 방식으로는 전기분해방식, 자외선 조사, 가열방식, 초음파방식 등이 있고, 화학적 처리방식으로는 염소, 이산화염소, 오존, 과산화수소 및 기타 여러 유기화학제를 사용하는 방식이 있다. 각각의 처리방식들은 장·단점을 가지고 있으며, 특정한 한 가지 방식으로 선박평형수를 완벽하게 처리하는 것이 어려우므로 대부분의 장치들은 여러 가지 처리방식의 조합으로 구성되어 있다.

선박평형수 처리기(기술)는 국제해사기구(IMO)의 최종 승인을 받고 각국 정부의 형식 승인을 받아야 하며, 2013년 현재 국제해사기구(IMO)의 최종승인을 받은 기술은 28개로, 한국, 독일, 중국, 일본, 노르웨이, 네덜란드 및 그리스 등이 경쟁하고 있다. 이 중 약 36%에 달하는 10개의 기술이 국내기술로 제작되었으며, 이 외에도 4개는 IMO의 기본 승인, 나머지 1개는 기본승인 신청 중에 있다.

한편, 다량의 선박평형수를 처리하는 시간 때문에 선박의 접안, 선적, 출항 등 선박의 운항 스케줄에 지장을 초래하는 경우가 많기 때문에 신속한 처리가 필요하다. 그리고, 현재 국제해사기구(IMO)의 승인을 받은 선박평형수 처리기는 국제해사기구(IMO)에서 요구하는 까다로운 관리기준을 준수하기 위해서 고가의 제작비용과 운영비용이 필요하다. 기존 선박의 경우, 설치공간, 발전기용량, 배관작업, 밸러스터 펌프 용량 등 여러 가지 제약조건을 고려하여 선박평형수 처리기를 선정하여야 하고, 선정된 선박평형수 처리기를 설치 작업을 위한 장소(수리 Dock 등)와 시간이 필요하기 때문에 기존 공간을 최대한 활용할 수 있고, 저 소모전력 등을 고려한 선박평형수 처리기 보조장치가 필요하다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 기존 공간을 최대한 활용할 수 있고, 소모전력이 작은 선박평형수 처리기 보조장치와, 이를 이용한 선박평형수의 전처리 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 선박평형수 탱크가 복수개이며, 크기가 다양하기 때문에 소규모 처리능력을 갖추고 이동, 고정, 가동이 용이한 선박평형수 처리기 보조장치 이를 이용한 선박평형수의 전처리 방법을 제공하기 위한 것이다.

상술한 본 발명의 실시예들에 따른 선박평형수 처리기 보조장치는, 선박의 선박평형수 탱크 내에 구비되어 선박평형수에 기포를 발생시키는 미세기포 발생부, 공급되는 공기 중의 산소와 질소를 분리하는 산소·질소 분리부, 상기 산소·질소 분리부에 공급되는 공기의 압력을 조절하는 1차 가압부, 상기 산소·질소 분리부에서 추출된 질소를 상기 미세기포 발생부를 거쳐 대기 중으로 배출시키는 질소 배출부, 상기 산소·질소 분리부에서 분리된 산소를 상기 미세기포 발생부에 공급하여 미세기포를 발생시키기 위한 산소 공급부 및 상기 산소 공급부를 통해 상기 미세기포 발생부에 공급되는 산소의 압력을 조절하는 2차 가압부를 포함하여 구성된다.

일 측에 따르면, 상기 미세기포 발생부는 복수의 홀이 형성된 복수의 파이프형 미세기포 생성기가 동심관 형태로 배치되어 형성될 수 있다. 여기서, 상기 복수의 파이프형 미세기포 생성기는 동일한 크기를 갖는 복수의 홀이 형성되거나, 서로 다른 크기를 갖는 복수의 홀이 형성될 수 있다. 그리고 상기 미세기포 발생부는, 적층된 복수의 파이프형 미세기포 생성기에 형성된 홀이 서로 겹치지 않도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 미세기포 발생부는 상기 복수의 파이프형 미세기포 생성기를 서로 정방향 또는 역방향으로 회전시키거나, 상기 파이프형 미세기포 생성기의 길이 방향을 따라 전후로 병진운동 시키도록 구성될 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 미세기포 발생부는 다수의 홀이 형성된 플레이트 또는 메쉬 플레이트 형태를 갖는 플레이트형 미세기포 생성기를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 미세기포 발생부는 상기 복수의 플레이트형 미세기포 생성기를 서로 엇갈리도록 전후로 병진운동 시키도록 구성될 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 1차 가압부는 상기 미세기포 발생부로 송풍되는 송풍량을 조절하도록 조절기가 구비되는 펌프를 포함할 수 있다. 또한, 상기 2차 가압부는 상기 미세기포 발생부로 송풍되는 송풍량과 압력을 조절하도록 조절기가 구비되는 펌프를 포함할 수 있다. 또한, 각 조절기에는 노즐이 구비될 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 산소·질소 분리부는 중공사막(Hollow Fiber Membrane)을 이용한 이성분 기체의 분리법이 사용될 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 질소 배출부는 상기 미세기포 발생부 내에서 단일 관 또는 복수의 관으로 형성되고, 상기 질소 배출부는 상기 미세기포 발생부 내부에서 상기 질소의 유동 거리가 최대화되도록 지그재그 형태로 형성될 수 있다. 또는, 상기 질소 배출부는 선박의 구조 상 상기 질소 배출부의 설치가 어려운 경우, 상기 미세기포 발생부를 거치지 않고 바로 대기 중으로 질소를 배출시킬 수 있도록 형성될 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 미세기포 발생부의 착탈이 용이하도록, 질소 배출부와 산소·질소 분리부 사이에 제1 연결부가 구비되고, 산소 공급부와 산소·질소 분리부 사이에 제2 연결부가 구비될 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 선박평형수 전처리 방법은, 선박의 선박평형수 탱크 내부에 구비되어 선박평형수에 기포를 발생시키는 미세기포 발생부에 공기를 가압하여 공급하는 단계, 상기 공급되는 공기 중에서 산소와 질소를 분리하는 산소/질소 분리단계, 상기 분리된 질소를 상기 미세기포 발생부를 경유하거나, 상기 미세기포 발생부를 경유하지 않고 바로 대기 중으로 배출시키는 단계, 상기 산소/질소 분리단계에서 분리된 산소를 2차 가압부에 의해 소정 압력으로 가압하여 상기 미세기포 발생부에 공급하는 단계, 상기 미세기포 발생기에서 미세기포를 발생시키는 단계 및 상기 발생된 미세기포에 의해서 선박평형수를 전처리하는 단계를 포함하여 구성된다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 공선 상태-선박평형수 보충상태- 장기간 운항 중에 걸쳐 서서히 전처리(pre-treatment)를 하므로, 도착지 선박평형수 배출지정장소에서 선박평형수를 신속하게 처리할 수 있어서, 선박 운항 스케줄을 준수할 수 있다.

또한, 이산화염소, 염소, 금속이온, 살충제, 치아염소산나트륨 등을 사용하지 않고, 질소가 분리된 공기(산소 외)만 사용하므로 친환경적으로 선박평형수를 전처리할 수 있다.

또한, 소형화가 가능하여 2009년 이전 건조된 선박의 선박평형수 탱크에도 설치할 수 있으며, 항해 중 개별 탱크마다 순차적으로 설치가 가능하여 경제적이다.

또한, 동·식물성 플랑크톤, 원생동물 및 박테리아와 같은 미생물이 일시에 다량으로 증식되는 적조현상을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박평형수 처리기 보조장치의 모식도이다.
도 2는 도 1의 선박평형수 처리기 보조장치에서 파이프형 미세기포 생성기를 구비하는 미세기포 발생부의 모식도이다.
도 3은 도 2의 파이프형 미세기포 생성기의 단면도이다.
도 4는 도 3의 변형 실시예에 따른 파이프형 미세기포 생성기의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 변형 실시예에 따른 선박평형수 처리기 보조장치로, 플레이트형 미세기포 생성기를 구비하는 미세기포 발생부의 모식도이다.
도 6과 도 7은 미세기포 발생부에서 발생하는 미세기포에 의한 선박평형수의 살균 작용을 설명하기 위한 모식도들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박평형수 전처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선박평형수 처리기 보조장치(10)에 대해서 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박평형수 처리기 보조장치(10)의 모식도이다. 그리고 도 2는 도 1의 선박평형수 처리기 보조장치(10)에서 파이프형 미세기포 생성기(21)를 구비하는 미세기포 발생부(20)의 모식도이고, 도 3은 도 2의 파이프형 미세기포 생성기(21)의 단면도이고, 도 4는 도 3의 변형 실시예에 따른 파이프형 미세기포 생성기(21)의 단면도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 변형 실시예에 따른 선박평형수 처리기 보조장치(10)로서, 플레이트형 미세기포 생성기(23)를 구비하는 미세기포 발생부(20)의 모식도이다. 그리고 도 6과 도 7은 미세기포 발생부(20)에서 발생하는 미세기포에 의한 선박평형수의 살균 작용을 설명하기 위한 모식도들이다.

선박평형수 처리기 보조장치(10)는, 선박의 선박평형수 탱크(11) 내에 구비되어 선박평형수에 미세기포를 발생시키는 미세기포 발생부(20)와, 미세기포 발생부(20)에서 미세기포를 발생시키기 위한 산소를 공급하는 산소·질소 분리부(30)를 포함하여 구성된다. 그리고 산소·질소 분리부(30)에 공급되는 공기의 압력을 조절하는 1차 가압부(31)와, 산소·질소 분리부(30)에서 추출된 질소를 미세기포 발생부(20)를 거쳐 대기 중으로 배출시키는 질소 배출부(33), 산소·질소 분리부(30)에서 분리된 산소를 미세기포 발생부(20)에 공급하여 미세기포를 발생시키기 위한 산소 공급부(37) 및 산소 공급부(37)를 통해 미세기포 발생부(20)에 공급되는 산소의 압력을 조절하는 2차 가압부(41)를 포함하여 구성된다.

산소·질소 분리부(30)는 공기 중의 질소와 산소를 분리한다. 산소·질소 분리부(30)는 막 투과특성에 의한 분리기법을 적용한 막 분리법(Membrane)이 사용될 수 있다. 예를 들어, 산소·질소 분리부(30)는 중공사막(Hollow Fiber Membrane)을 이용한 이성분 기체의 분리법이 사용될 수 있다.

산소·질소 분리부(30)에는 분리 추출된 질소와 산소를 각각 배출·공급하기 위한 질소 배출부(33)와 산소 공급부(37)가 연결된다.

질소 배출부(33)는 산소·질소 분리부(30)에서 추출된 질소를 선박평형수 탱크(11) 내부를 통과하여 대기 중으로 배출시킨다. 질소 배출부(33)는 산소·질소 분리부(30)에서 분리된 질소를 미세기포 발생부(20)를 경유하여 선박 외부로 배출하도록 질소 배출라인(34)이 구비된다. 그리고 질소 배출라인(34)은 미세기포 발생부(20) 내부에서 단일 관을 이용하여 직선으로 형성하거나, 복수의 관을 이용하여 경유 거리를 최대화할 수 있도록 지그재그 형태로 형성할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 질소 배출부(33)는 질소 배출라인(34)을 경유하지 않고 직접 대기 중으로 배출할 수 있다. 즉, 선박 구조상 질소 배출부(33)의 설치가 어려운 경우, 질소를 배출할 수 있도록 구성할 수 있다.

산소 공급부(37)는 산소·질소 분리부(30)에서 분리된 산소를 미세기포 발생부(20)에 공급한다. 또한, 산소 공급부(37)가 미세기포 발생부(20)에 연결된 기포생성부(21) 및 산소 순회라인(38)에 산소를 소정 압력으로 미세기포 발생부(20)에 공급할 수 있도록 2차 가압부(41)가 구비된다.

참고적으로, 도면부호 35는 산소·질소 분리부(30)와 질소 배출부(33)를 연결하는 제1 연결부(35)이고, 도면부호 39는 산소·질소 분리부(30)와 산소 공급부(37)를 연결하는 제2 연결부(39)이다. 그리고 제1 및 제2 연결부(35, 39)는 선박평형수 처리기 보조장치(10)에서 미세기포 발생부(20)의 착탈을 용이하게 한다. 제1 및 제2 연결부(35, 39)가 구비되므로, 산소·질소 분리부(30)를 포함하는 구성요소를 선박평형수 탱크(11)에서 분리 및 설치하는 것이 용이하다.

미세기포 발생부(20)는 산소·질소 분리부(30)에서 추출된 산소를 이용하여 선박평형수 탱크(11) 내의 선박평형수에 미세기포를 발생시킨다. 예를 들어, 미세기포 발생부(20)는 미세기포를 다량으로 발생시키기 위해서 다수의 파이프(211, 213, 215)가 적층된 형태의 파이프형 미세기포 생성기(21)를 포함한다.

파이프형 미세기포 생성기(21)는 다량의 미세기포를 발생시키기 위해서 복수의 홀(212, 214, 216)이 형성된 복수의 파이프(211, 213, 215)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 파이프(211, 213, 215)는 소정 직경을 갖는 중공의 파이프이고, 동심관으로 적층될 수 있다. 그리고 각 파이프(211, 213, 215) 사이는 일정 간격으로 이격 되어서, 그 간격 사이로 산소가 유입될 수 있도록 구비될 수 있다.

상세하게는, 파이프형 미세기포 생성기(21)는 복수의 파이프(211, 213, 215)가 동심으로 배치될 수 있다. 그리고 파이프형 미세기포 생성기(21) 내측으로 산소가 공급되어 홀(212, 214, 216)을 통해 산소가 배출됨에 따라 미세기포가 생성되도록, 내부가 중공으로 형성되고, 파이프형 미세기포 생성기(21)의 양단부가 산소 공급부(37)에 연결될 수 있다. 또한, 파이프(211, 213, 215)는 5Ø 내외의 홀(212, 214, 216)이 촘촘하게 형성될 수 있다. 여기서, 파이프형 미세기포 생성기(21)는 서로 동일한 크기의 홀(212, 214, 216)이 형성되거나, 서로 다른 크기의 홀(212, 214, 216)이 형성될 수 있다.

예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이, 각 파이프(211, 213, 215)는 동일한 크기의 홀(212, 214, 216)이 조밀하게 형성될 수 있다. 여기서, 각 파이프(211, 213, 215)에는 동일한 크기의 홀이 형성되지만, 각 파이프(211, 213, 215)에 형성된 홀(212, 214, 216)의 크기는 서로 다를 수 있다. 또는, 도 4에 도시한 바와 같이, 각 파이프(211, 213, 215)에서 서로 다른 크기의 홀(212, 214, 216)이 혼재될 수 있다.

파이프형 미세기포 생성기(21)는 각 파이프(211, 213, 215)에 형성된 홀(212, 214, 216)의 위치가 서로 중복되지 않도록 배치될 수 있다. 즉, 파이프형 미세기포 생성기(21)는 산소의 이동 경로 상에 복수의 홀(212, 214, 216)이 위치되도록 배치 하되 각 파이프(211, 213, 215)들의 홀(212, 214, 216)이 서로 겹치지 않으므로, 기포가 이동하는 동안 홀(212, 214, 216)에 부딪히면서 보다 작게 부서지면서 미세기포가 형성될 수 있다.

또한, 파이프형 미세기포 생성기(21)는 발생하는 미세기포의 크기를 최소화 하기 위해서, 파이프(211, 213, 215)를 정방향 및/또는 역방향으로 회전을 시킬 수 있다. 또는, 파이프형 미세기포 생성기(21)는 파이프(211, 213, 215)의 길이 방향을 따라서 서로에 대해서 엇갈리도록 병진운동을 시킬 수 있다. 또는, 파이프형 미세기포 생성기(21)는 중공사 모듈을 이용할 수도 있다.

그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 파이프형 미세기포 생성기(21)는 3층 이상 다층으로 파이프가 적층될 수 있다. 또는, 파이프형 미세기포 생성기(21)는 2개의 파이프가 적층되어 구성되는 것도 가능하다. 그리고 미세기포 발생부(20)는 파이프형 미세기포 생성기(21)가 복수의 층으로 배치되어 구성될 수 있다. 이는, 미세기포를 효과적으로 다량 발생시키기 위함이다. 또한, 미세기포 발생부(20)는 파이프형 미세기포 생성기(21)가 선박평형수 탱크(11)의 넓은 면적에 대해서 작동할 수 있도록, 하나의 평면 상에도 복수의 파이프형 미세기포 생성기(21)가 나란하게 배치될 수 있다. 즉, 미세기포 발생부(20)는 상하 방향으로 및/또는 수평 방향으로 나란하게 복수의 파이프형 미세기포 생성기(21)가 배치될 수 있다. 여기서, 파이프형 미세기포 생성기(21)의 배치는 선박평형수 탱크(11)의 크기와 면적 및 형태에 따라서 실질적으로 변경될 수 있다.

한편, 상술한 실시예에서는 복수의 홀(212, 214, 216)이 형성된 복수의 파이프(211, 213, 215)가 동심관으로 배치된 파이프형 미세기포 생성기(21)를 예시하였으나, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 다층으로 적층된 동심관 외에도 실질적으로 다양한 형상을 가질 수 있다.

일 예로, 도 5에 도시한 바와 같이, 변형 실시예에 따른 미세기포 발생부(20)는 복수의 홀이 조밀하게 형성된 플레이트 또는 메쉬 플레이트가 다층으로 적층되어 형성된 플레이트형 미세기포 생성기(23)를 포함할 수 있다. 상세하게는, 플레이트형 미세기포 생성기(23)는 다층의 메쉬 플레이트 사이로 산소가 공급되면, 플레이트의 메쉬(231)를 통과하면서 산소가 미세기포로 쪼개지면서 다량의 미세기포가 발생된다. 그리고, 도 5에 도시한 플레이트형 미세기포 생성기(23) 역시 미세기포를 다량 발생시키기 위해서 플레이트형 미세기포 생성기(23)가 서로에 대해서 엇갈리도록 전후로 병진운동을 할 수 있다. 플레이트형 미세기포 생성기(23)의 병진운동은, 도면 상에서 좌우/전후 방향일 수 있다.

참고적으로, 마이크로 버블은 50㎛ 이하의 크기를 갖는 미세한 기포로서, 바닥에서 수면으로 0.1cm/sec의 속도로 상승하기 때문에, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 수면에 도달하기 전에 수중에서 수압에 의해 축소되다가 소멸한다. 이 과정에서 40㎑의 초음파, 140㏈의 높은 음압, 4,000~6,000℃의 순간적인 고열을 발생시킨다. 또한, 물 분자(H2O)는 다량의 미세기포가 공급되면 산소와 수소가 분해 및 재결합을 반복하는 과정에서, 단세포 미생물 중 음이온을 갖는 미생물은 수소(양이온)와, 양이온을 갖는 미생물은 산소(음이온)와 응집을 하다가 물 분자의 삼투압에 의해 단세포의 외피 세포막을 침투하여 터뜨려 단세포를 죽이는 효과가 있다. 이러한 효과에 의해 미생물을 제거할 수 있다.

한편, 미세기포 발생부(20)는 선박평형수 탱크(11)의 바닥에 수평 또는 수직으로 구비된다. 이를 위해서, 미세기포 발생부(20)는 선박평형수 탱크(11) 내부에 고정된다. 또는, 미세기포 발생부(20)는 이동이 가능하도록 형성되어서, 필요에 따라 이동 및 설치가 가능하고, 선박평형수 탱크(11)의 바닥에 위치시키기 위해서 적당한 무게의 추가 구비될 수 있다.

1차 가압부(31)는 산소·질소 분리부(30)의 경제적인 가동을 위해서 공기압을 조절한다. 또한, 1차 가압부(31)는 다양한 크기의 선박평형수 탱크(11)의 용량과 처리 시간 제한을 고려하여, 미세기포 발생부(20)에서 필요로 하는 산소량을 충족할 수 있는 송풍능력을 조절할 수 있도록 조절기가 부착된 펌프(미도시)를 포함한다. 또한, 도시하지는 않았으나, 조절기에는 노즐이 구비될 수 있다.

2차 가압부(41)는 산소 공급부(37)를 통해 미세기포 발생부(20)에 공급되는 산소의 압력을 조절한다. 2차 가압부(41)는 미세기포 발생부(20)에서 필요로 하는 산소의 크기 및 양을 고려하여 다양한 압력을 조절할 수 있는 출력압력 조절기가 부착된 펌프(미도시)가 포함될 수 있다.

이하에서는, 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 선박평형수 전처리 방법에 대해서 설명한다.

도면을 참조하면, 1차 가압부(31)에서 공기를 소정 압력으로 가압하여 산소·질소 분리부(30)에 공급하고(S1), 산소·질소 분리부(30)에서 산소와 질소를 분리시킨다(S2). 그리고 산소·질소 분리부(30)에서 분리된 질소는 질소 배출부(33)를 통해 선박평형수 탱크(11) 내의 미세기포 발생부(20)를 경유해서 대기 중으로 배출시킨다. 한편으로는 가동조건을 고려하여 질소 배출부(33)에서 직접 대기 중으로 배출 할 수 있다(S3). 그리고 산소·질소 분리부(30)에서 분리된 산소는 산소 공급부(37)를 통해서 미세기포 발생부(20)에 공급된다. 여기서, 산소는 2차 가압부(41)에서 소정 압력으로 가압되어 미세기포 발생부(20)에 공급된다(S4).

그리고 미세기포 발생부(20)에서 가압 공급되는 산소를 이용하여 파이프형 미세기포 생성기(21) 또는 플레이트형 미세기포 생성기(23)에서 미세기포가 발생된다(S5).

그리고 미세기포 발생부(20)에서 발생하는 다량의 미세기포에 의해 선박평형수가 전처리된다(S6).

본 실시예에 따르면, 공선 상태-선박평형수 보충상태-장기간 운항 중에 걸쳐 서서히 전처리(pre-treatment)가 수행되므로, 도착지 선박평형수 배출 지정장소에서 선박평형수를 신속하게 처리할 수 있어서, 선박 운항 스케줄을 준수할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 선박평형수 처리 방식은 이산화염소, 염소, 금속이온, 살충제, 치아염소산나트륨 등을 사용하는 방식이 아니고, 질소가 분리된 공기(산소 외)만 사용하므로 친환경적이다.

선박평형수 탱크(11)는, 예를 들면, 선박의 선수, 선미, 양측면의 각 4~6개의 탱크를 포함하여 총 10~14개의 탱크가 독립 공간으로 설치되어 있다. 그리고 본 실시예에 따르면, 선박평형수 처리기 보조장치(10)는 소형화가 가능하여 2009년 이전 건조된 선박의 선박평형수 탱크(11)의 출입문(예를 들어, 600㎜×900㎜ 또는 400㎜×600㎜)을 해체하지 않고 설치할 수 있으며, 항해 중 개별 탱크마다 순차적으로 설치가 가능하여 경제적이다. 또한, 2009년 이전 건조된 선박에서는 공간적인 제약에 의해 타방식 및 기존의 선박평형수 처리기의 설치 및 운영에 어려움이 있지만, 본 실시예에 따르면, 공간의 제약을 최소화할 수 있으므로 2009년 이전 건조 선박에도 쉽게 설치할 수 있다. 또한, 선박평형수 처리기 보조장치(10)를 활용하면 동·식물성 플랑크톤, 원생동물 및 박테리아와 같은 미생물이 일시에 다량으로 증식되는 적조현상을 개선할 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

10: 선박평형수 처리기 보조장치
11: 선박평형수 탱크
20: 미세기포 발생부
21: 파이프형 미세기포 생성기
211, 213, 215: 파이프
212, 214, 216: 홀
23: 플레이트형 미세기포 생성기
231: 메쉬 플레이트
30: 산소·질소 분리부
31: 1차 가압부
33: 질소 배출부
34: 질소 배출라인
35: 제1 연결부
37: 산소 공급부
38: 산소 순회라인
39: 제2 연결부
41: 2차 가압부

Claims (14)

1. 선박의 선박평형수 탱크 내에 구비되어 선박평형수에 기포를 발생시키는 미세기포 발생부;
   공급되는 공기 중의 산소와 질소를 분리하는 산소·질소 분리부;
   상기 산소·질소 분리부에 공급되는 공기의 압력을 조절하는 1차 가압부;
   상기 산소·질소 분리부에서 추출된 질소를 상기 미세기포 발생부를 거쳐 대기 중으로 배출시키는 질소 배출부;
   상기 산소·질소 분리부에서 분리된 산소를 상기 미세기포 발생부에 공급하여 미세기포를 발생시키기 위한 산소 공급부; 및
   상기 산소 공급부를 통해 상기 미세기포 발생부에 공급되는 산소의 압력을 조절하는 2차 가압부;
   를 포함하는 선박평형수 처리기 보조장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 미세기포 발생부는 복수의 홀이 형성된 복수의 파이프형 미세기포 생성기가 동심관 형태로 배치되어 형성된 선박평형수 처리기 보조장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 복수의 파이프형 미세기포 생성기는 동일한 크기를 갖는 복수의 홀이 형성되거나, 서로 다른 크기를 갖는 복수의 홀이 형성된 선박평형수 처리기 보조장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 미세기포 발생부는, 적층된 복수의 파이프형 미세기포 생성기에 형성된 홀이 서로 겹치지 않도록 배치되는 선박평형수 처리기 보조장치.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 미세기포 발생부는 상기 복수의 파이프형 미세기포 생성기를 서로 정방향 또는 역방향으로 회전시키거나, 상기 파이프형 미세기포 생성기의 길이 방향을 따라 전후로 병진운동 시키는 선박평형수 처리기 보조장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 미세기포 발생부는 다수의 홀이 형성된 플레이트 또는 메쉬 플레이트 형태를 갖는 플레이트형 미세기포 생성기를 포함하는 선박평형수 처리기 보조장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 미세기포 발생부는 상기 복수의 플레이트형 미세기포 생성기를 서로 엇갈리도록 전후로 병진운동 시키는 선박평형수 처리기 보조장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 1차 가압부는 상기 미세기포 발생부로 송풍되는 송풍량을 조절하도록 조절기가 구비되는 펌프를 포함하는 선박평형수 처리기 보조장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 2차 가압부는 상기 미세기포 발생부로 송풍되는 송풍량과 압력을 조절하도록 조절기가 구비되는 펌프를 포함하는 선박평형수 처리기 보조장치.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 산소·질소 분리부는 중공사막(Hollow Fiber Membrane)을 이용한 이성분 기체의 분리법이 사용되는 선박평형수 처리기 보조장치.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 질소 배출부는 상기 미세기포 발생부 내에서 단일 관 또는 복수의 관으로 형성되고,
    상기 질소 배출부는 상기 미세기포 발생부 내부에서 상기 질소의 유동 거리가 최대화되도록 지그재그 형태로 형성된 선박평형수 처리기 보조장치.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 질소 배출부는 상기 미세기포 발생부를 거치지 않고 바로 대기 중으로 질소를 배출시킬 수 있도록 형성된 선박평형수 처리기 보조장치.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 미세기포 발생부의 착탈이 용이하도록, 질소 배출부와 산소·질소 분리부 사이에 제1 연결부가 구비되고, 산소 공급부와 산소·질소 분리부 사이에 제2 연결부가 구비되는 선박평형수 처리기 보조장치.
    
14. 선박의 선박평형수 탱크 내부에 구비되어 선박평형수에 기포를 발생시키는 미세기포 발생부에 공기를 가압하여 공급하는 단계;
    상기 공급되는 공기 중에서 산소와 질소를 분리하는 산소/질소 분리단계;
    상기 분리된 질소를 상기 미세기포 발생부를 경유하거나, 상기 미세기포 발생부를 경유하지 않고 바로 대기 중으로 배출시키는 단계;
    상기 산소/질소 분리단계에서 분리된 산소를 2차 가압부에 의해 소정 압력으로 가압하여 상기 미세기포 발생부에 공급하는 단계;
    상기 미세기포 발생기에서 미세기포를 발생시키는 단계; 및
    상기 발생된 미세기포에 의해서 선박평형수를 전처리하는 단계;
    를 포함하는 선박평형수 전처리 방법.

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