KR20150116313A - 밸러스트 수의 tro 측정 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 밸러스트 배관을 흐르는 밸러스트 수를 샘플링하고 샘플링된 밸러스트 수에 반응 시약을 주입한 후 반응 시약이 포함된 밸러스트 수의 흡광도를 측정하여 밸러스트 수의 TRO 농도를 측정하는 장치 및 방법으로서, 상기 밸러스트 배관으로부터 샘플링된 밸러스트 수에 요오드화칼륨 시약을 주입하는 시약 주입부; 석영관으로 이루어지고 UV 램프 및 UV 센서를 구비하여, 상기 시약 주입부를 거쳐 내부로 유입된 밸러스트 수에 빛을 조사하고 밸러스트 수의 흡광도를 측정하는 플로우 셀; 및 상기 플로우 셀로부터 측정된 흡광도를 검량선과 비교하여 밸러스트 수의 TRO 농도를 정량하는 농도 측정부를 포함하여, 종래의 DPD 시약 대신에 요오드화칼륨 시약을 이용하여 흡광도 분석법을 수행할 수 있는 밸러스트 수의 TRO 농도를 측정할 수 있다.
Description
본 발명은 밸러스트 수의 TRO 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 DPD 시약 대신에 요오드화칼륨 시약을 이용하여 흡광도 분석법을 수행할 수 있는 밸러스트 수의 TRO 측정 장치 및 방법에 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)을 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.
종래의 밸러스트 수 처리 장치를 검사하는 방법은, 배출되는 밸러스트 수의 잔류 산화물(TRO)의 농도를 측정하여 배출되는 밸러스트 수가 IMO의 기준치에 부합하는지를 판단하는 방법이다. 이 방법에서 TRO 농도의 측정은 일반적으로 DPD(N, N-Diethyl-p-Phenylenediamine) 법을 이용하였다. DPD 법은 통상적으로 채취한 샘플에 DPD 시약을 혼합하고, 혼합물의 색상과 색상표(색 계조에 따라 염소 레벨을 나타낸 표)를 비교하여 TRO 농도를 측정하는 방법이다.
그러나, 이와 같은 DPD 시약을 이용한 TRO 측정 방법은 회분식(batch type) TRO 분석 방법으로서 TRO의 농도가 회분식으로 처리되므로 측정 시간이 오래 걸렸다. 또한, 측정 데이터의 불안정성으로 인해 중화 단계에서 과량의 중화제가 사용될 우려가 있다. 아울러, DPD 시약의 경우 유기물이므로 고온에서 쉽게 변질되고 이는 비용 상승의 원인이 된다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 종래의 DPD 시약 대신에 요오드화칼륨 시약을 이용하여 흡광도 분석법을 수행할 수 있는 밸러스트 수의 TRO 농도 측정 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 밸러스트 배관을 흐르는 밸러스트 수를 샘플링하고 샘플링된 밸러스트 수에 반응 시약을 주입한 후 반응 시약이 포함된 밸러스트 수의 흡광도를 측정하여 밸러스트 수의 TRO 농도를 측정하는 장치로서, 상기 밸러스트 배관으로부터 샘플링된 밸러스트 수에 요오드화칼륨 시약을 주입하는 시약 주입부; 석영관으로 이루어지고 UV 램프 및 UV 센서를 구비하여, 상기 시약 주입부를 거쳐 내부로 유입된 밸러스트 수에 빛을 조사하고 밸러스트 수의 흡광도를 측정하는 플로우 셀; 및 상기 플로우 셀로부터 측정된 흡광도를 검량선과 비교하여 밸러스트 수의 TRO 농도를 정량하는 농도 측정부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 밸러스트 배관에서 상기 플로우 셀로 밸러스트 수를 샘플링하기 위한 샘플링 펌프 및 상기 샘플링 펌프를 통해 샘플링된 밸러스트 수의 이물질을 제거하기 위한 여과기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 시약 주입부는 요오드화칼륨 용액을 저장하는 요오드화칼륨 용액 탱크 및 상기 요오드화칼륨 용액 탱크에 저장된 요오드화칼륨 용액을 상기 플로우 셀의 전단에 주입하는 시약 인젝션 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 UV 램프 및 상기 UV 센서는 280 ~ 300nm의 최대 파장을 갖는 UV LED 및 UV 포토 다이오드를 사용하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 플로우 셀로 유입되는 밸러스트 수의 유량을 측정하는 유량계 및 상기 플로우 셀로 유입되는 밸러스트 수의 유량을 조절하는 콘트롤 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 플로우 셀의 석영관을 세정하기 위해, 세정액을 저장한 세정액 탱크 및 상기 세정액 탱크에 저장된 세정액을 상기 플로우 셀로 주입하는 세정액 인젝션 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 밸러스트 배관에서 샘플링된 밸러스트 수의 침전물을 분리하는 사이클론 분리기 및 상기 사이클론 분리기에 의해 분리된 침전물을 상기 밸러스트 배관으로 바이패스시키는 바이패스 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 밸러스트 배관을 흐르는 밸러스트 수를 샘플링하고 샘플링된 밸러스트 수에 반응 시약을 주입한 후 반응 시약이 포함된 밸러스트 수의 흡광도를 측정하여 밸러스트 수의 TRO 농도를 측정하는 방법으로서, a) 상기 밸러스트 배관으로부터 밸러스트 수를 샘플링하는 단계; b) 상기 밸러스트 배관으로부터 샘플링된 밸러스트 수에 요오드화칼륨 시약을 주입하는 단계; c) 상기 시약이 주입된 후 플로우 셀 내부로 유입된 밸러스트 수에 UV 램프로 빛을 조사하고 UV 센서로 밸러스트 수의 흡광도를 측정하는 단계; 및 d) 상기 UV 센서로부터 측정된 흡광도를 검량선과 비교하여 밸러스트 수의 TRO 농도를 정량하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 a) 단계는 샘플링 펌프를 이용하여 이루어지고, 상기 샘플링 펌프를 통해 샘플링된 밸러스트 수는 여과기를 거쳐 이물질이 제거되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 b) 단계는 시약 인젝션 펌프를 이용하여 요오드화칼륨 용액을 상기 플로우 셀의 전단에 주입하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 c) 단계에서, 상기 UV 램프 및 상기 UV 센서는 280 ~ 300nm의 최대 파장을 갖는 UV LED 및 UV 포토 다이오드를 사용하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 유량계를 이용하여 상기 플로우 셀로 유입되는 밸러스트 수의 유량을 측정하고, 상기 유량계의 측정 결과에 따라 콘트롤 밸브를 이용하여 상기 플로우 셀로 유입되는 밸러스트 수의 유량을 미리 설정한 유량으로 조절하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 인젝션 펌프를 이용하여 상기 플로우 셀에 세정액을 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 사이클론 분리기를 이용하여 상기 밸러스트 배관에서 샘플링된 밸러스트 수의 침전물을 분리하고, 바이패스 밸브를 이용하여 분리된 침전물을 상기 밸러스트 배관으로 바이패스시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 종래의 DPD 시약 대신에 요오드화칼륨 시약을 이용한 흡광도 분석법을 이용하여 밸러스트 수의 TRO 농도를 측정할 수 있다.
또한, 요오드화칼륨 용액을 시약으로 사용함으로써, 시약이 쉽게 변질되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 종래의 회분식 방법과는 다르게 짧은 시간에 연속적으로 TRO 농도 측정이 가능하여, 반응 시약의 소모량을 줄일 수 있고 측정 장치의 안정화 시간을 단축할 수 있다.
도 1a는 0.1 ~ 4.0 mg/L의 TRO 농도 범위에서, 요오드화칼륨을 이용한 TRO 발색 UV 스캐닝 그래프,
도 1b는 0.1 ~ 1.0 mg/L의 TRO 농도 범위에서, 요오드화칼륨을 이용한 TRO 발색 UV 스캐닝 확대 그래프,
도 2a는 280 ~ 300nm 파장에서, TRO 농도별 흡광도 분선 결과를 나타낸 그래프,
도 2b는 340 ~ 380nm 파장에서, TRO 농도별 흡광도 분선 결과를 나타낸 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 밸러스트 수의 TRO 측정 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 밸러스트 수의 TRO 측정 방법을 도시한 플로우차트.
도 1b는 0.1 ~ 1.0 mg/L의 TRO 농도 범위에서, 요오드화칼륨을 이용한 TRO 발색 UV 스캐닝 확대 그래프,
도 2a는 280 ~ 300nm 파장에서, TRO 농도별 흡광도 분선 결과를 나타낸 그래프,
도 2b는 340 ~ 380nm 파장에서, TRO 농도별 흡광도 분선 결과를 나타낸 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 밸러스트 수의 TRO 측정 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 밸러스트 수의 TRO 측정 방법을 도시한 플로우차트.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 밸러스트 수의 TRO 측정 장치 및 방법의 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.
먼저, 본 발명의 발명자들은 발색 반응 시약으로서 요오드화칼륨(KI) 용액의 적용 가능성을 판단하기 위해 다음과 같은 시험 수행하였다.
먼저, 자외선(UV) 흡수 파장을 도출하기 위해, 차아염소산나트륨(NaOCl)을 이용하여 농도별 TRO, 즉 잔류 산화물을 제조하였다. TRO의 농도 범위는 0.1 ~ 5 mg/L이다. 그리고, 자외선의 스캔 범위를 200 ~ 500nm로 설정하였다.
이어서, TRO의 농도별 흡광도를 분석하기 위해, TRO 농도 범위를 세분화하고 증류수 조건 하에서 흡광도를 분석하였다.
도 1a 및 1b를 참조하면, UV 파장 도출 시험 결과 280 ~ 300nm 및 340 ~ 380nm 파장에서 흡수가 일어나는 것을 확인할 수 있었으며, 저농도 TRO에서의 흡수 파장을 확인한 결과, 280 ~ 300nm 및 340 ~ 380nm 파장에서 모두 농도별로 균일한 흡수가 일어나는 것을 알 수 있다.
도 2a 및 2b를 참조하면, 280 ~ 300nm 파장에서의 TRO 농도별 흡광도 분석 결과, 검량선 상관계수 (r) = 0.9983이고, 340 ~ 380nm 파장에서의 TRO 농도별 흡광도 분석 결과, 검량선 상관계수 (r) = 0.9832임을 확인하였다. 이는 두 파장대 구간(280 ~ 300nm 및 340 ~ 380nm) 모두 요오드화칼륨을 이용한 TRO 발색 흡광도 분석이 가능하다는 것을 의미한다.
계속해서, 요오드화칼륨 용액의 발색 적정량을 도출하기 위해, 요오드화칼륨 용액을 1.6g/L ~ 83.2g/L 범위로 설정하고, 요오드화칼륨 용액 주입량을 샘플수의 부피 대비 3.3% ~ 16.5%의 범위로 설정한 후, 최적의 주입 농도 및 주입량을 결정하였다.
그리고, 탁도 및 해수 조건에서의 TRO 농도별 흡광도를 분석하기 위해, 탁도의 범위를 0 ~ 700NTU로 설정하고, 해수의 염도 범위를 1PSU 및 30PSU로 설정하였다. 이어서, 분광광도계를 이용하여 반응 시약 TRO 센서의 성능을 시험하였다. 이 시험에서는 290nm 및 350nm의 단일파장을 갖는 다이오드 센서를 이용하였다. 시험 방법은 차아염소산 나트륨을 이용한 TRO 농도(0.1 ~ 5mg/L)에 따른 샘플 제작 후, 기존의 DPD 반응법에 의한 분석치와 KI(요오드화칼륨) 반응법에 의한 분석치를 비교하는 것이다. 이 시험 결과가 아래의 표 1과 2에 도시되어 있다.
| TRO 농도 (mg/L) |
증류수 | 인공해수 | 실제해수 | |||||
| 1 PSU | 30 PSU | 30 PSU | ||||||
| DPD 반응법 |
KI 반응법 |
DPD 반응법 |
KI 반응법 |
DPD 반응법 |
KI 반응법 |
DPD 반응법 |
KI 반응법 |
|
| 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.0 |
| 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.4 | 0.4 | 0.5 | 0.4 | 0.2 | 0.2 |
| 1 | 1.0 | 1.0 | 0.9 | 0.9 | 0.7 | 0.6 | 0.6 | 0.5 |
| 5 | 4.9 | 4.6 | 4.5 | 4.2 | 3.4 | 3.3 | 3.7 | 3.9 |
| TRO 농도 (mg/L) |
증류수 | 인공해수 | 실제해수 | |||||
| 1 PSU | 30 PSU | 30 PSU | ||||||
| DPD 반응법 |
KI 반응법 |
DPD 반응법 |
KI 반응법 |
DPD 반응법 |
KI 반응법 |
DPD 반응법 |
KI 반응법 |
|
| 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.3 | 0.2 | 0.3 | 0.3 |
| 1 | 1.2 | 1.1 | 0.9 | 0.9 | 0.7 | 0.5 | 0.6 | 0.5 |
| 5 | 4.6 | 4.6 | 4.7 | 4.6 | 4.0 | 3.7 | 3.8 | 3.5 |
위 표에 기재된 분석치를 통해, 증류수 조건과 해수 조건에서 DPD 반응법과 KI 반응법에 의한 TRO 농도 분석값은 거의 차이가 없음을 확인할 수 있다.
위의 시험 과정을 통해서, 발색 반응 시약으로서 요오드화칼륨(KI)이 DPD(N, N-Diethyl-p-Phenylenediamine)를 대체할 수 있다는 것과 두 파장 구간(280 ~ 300nm 및 340 ~ 380nm)에서 정확한 흡광도를 측정할 수 있다는 결론을 얻었다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 밸러스트 수의 TRO 측정 장치는 밸러스트 배관(10)을 흐르는 밸러스트 수의 일부를 샘플링 배관(20)으로 샘플링하고 샘플링된 밸러스트 수에 반응 시약을 주입한 후 반응 시약이 포함된 밸러스트 수의 흡광도를 측정하여 밸러스트 수의 TRO 농도를 측정하는 장치로서, 샘플링 배관(20)에 시약, 즉 요오드화칼륨 용액을 주입하는 시약 주입부(110), 밸러스트 수와 요오드화칼륨 용액의 혼합물의 흡광도를 측정하는 플로우 셀(120) 및 플로우 셀(120)로부터 측정된 흡광도를 기초로 TRO 농도를 산출하는 농도 측정부(130)를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 밸러스트 수의 TRO 측정 장치는 밸러스트 배관(10)에서 샘플링 배관(20), 정확하게는 플로우 셀(120)로 밸러스트 수를 샘플링하기 위해 샘플링 배관(120)에 설치된 샘플링 펌프(140)와 샘플링 펌프(140)를 통해 샘플링 배관(20)으로 샘플링된 밸러스트 수의 이물질을 제거하기 위한 여과기(150)를 더 포함한다.
시약 주입부(110)는 밸러스트 배관으로부터 샘플링된 밸러스트 수에 요오드화칼륨 시약을 주입하기 위해 샘플링 배관(20)의 일측에 연결된다. 시약 주입부(110)는 요오드화칼륨 용액을 저장하는 요오드화칼륨 저장 탱크(111)를 포함한다. 또한, 시약 주입부(110)는 요오드화칼륨 저장 탱크(111)에 저장된 요오드화칼륨 용액을 플로수 셀(120)의 전단에 주입하여 밸러스트 수와 요오드화칼륨 용액을 배합하는 시약 인젝션 펌프(112)를 포함한다. 이 시약 인젝션 펌프(112)는 미량의 용액을 정량 주입하기 위해 솔레노이드 펌프로 구성된다.
플로우 셀(120)은 빛이 투과될 수 있는 석영관으로 이루어진다. 그리고, 플로우 셀(120)은 UV 램프(미도시) 및 UV 센서(미도시)를 구비한다. UV 램프는 석영관 내부로 유입된 밸러스트 수와 요오드화칼륨 용액의 혼합물에 빛을 조사한다. UV 센서는 요오드화칼륨 용액에 반응하여 발색된 밸러스트 수의 발색 파장으로부터의 흡광도를 측정한다.
여기서, 플로우 셀(120)의 UV 램프 및 UV 센서는, 전술한 시험 결과에 따라 280 ~ 300nm 또는 340 ~ 380nm 범위의 파장을 갖는 UV LED 및 UV 포토 다이오드를 사용하는 것이 바람직하다.
농도 측정부(130)는 플로우 셀(120)로부터 측정된 흡광도를 검량선과 비교하여 밸러스트 수의 TRO 농도를 정량한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 밸러스트 수의 TRO 측정 장치는 샘플링 배관(20)을 통해 플로우 셀(120)로 유입되는 밸러스트 수의 유량을 측정하는 유량계(160)를 더 포함한다. 그리고, 본 발명에 따른 밸러스트 수의 TRO 측정 장치는 플로우 셀(120)로 유입되는 밸러스트 수의 유량을 조절하는 콘트롤 밸브(170)를 더 포함한다. 콘트롤 밸브(170)는 유량계(160)를 통해 측정된 밸러스트 수 유량이 0.1 ~ 0.3L/m가 되도록 작동할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 밸러스트 수의 TRO 측정 장치는 세정액을 저장한 세정액 탱크(181) 및 세정액 탱크(181)에 저장된 세정액을 플로우 셀(120)로 주입하는 세정액 인젝션 펌프(182)를 더 포함한다. 여기서, 세정액은 시트르산(citric acid)일 수 있다. 이 세정액은 세정액 인젝션 펌프(182)의 작동에 의해 사용자의 설정에 의해 주기적으로 또는 사용자의 작동 선택에 의해 플로우 셀(120)로 유입되어 석영관을 세정한다. 또한, 세정액 인젝션 펌프(182)는 미량의 용액을 정량 주입하기 위해 솔레노이드 펌프로 구성된다.
한편, 본 발명에 따른 밸러스트 수의 TRO 측정 장치는 밸러스트 배관(10)에서 샘플링된 밸러스트 수의 침전물을 분리하는 사이클론 분리기(191) 및 사이클론 분리기(191)에 의해 분리된 침전물을 바이패스 배관(30)을 통해 밸러스트 배관(10)으로 바이패스시키는 바이패스 밸브(192)를 더 포함한다. 샘플링 펌프(140)에 의해 샘플링 배관(20)으로 유입된 밸러스트 수는 시약이 주입되기 전에 사이클론 분리기(191)를 거쳐 침전물이 걸러지고, 밸러스트 수로부터 분리된 침전물은 바이패스 밸브(192)의 개방에 의해 바이패스 밸브(30)를 거쳐 밸러스트 배관(10)으로 바이패스될 수 있다. 샘플링된 밸러스트 수 중의 침전물을 분리하여 제거함으로써 TRO 측정 데이터의 불안정성을 감소시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 밸러스트 수의 TRO 측정 장치는 종래의 DPD 시약 대신에 요오드화칼륨 시약을 이용한 흡광도 분석법을 이용하여 밸러스트 수의 TRO 농도를 측정할 수 있다.
또한, 요오드화칼륨 용액을 시약으로 사용함으로써, 시약이 쉽게 변질되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 미설명부호 200은 배압 밸브로서, 배압 밸브(200)는 샘플링 배관(20)을 흐르는 유량이 과도하거나 샘플링 펌프(140)의 작동 중지 중에도 유체가 계속 흐르는 현상을 방지하는 역할을 한다.
이하, 도 3 및 4를 참조하여 본 발명에 따른 밸러스트 수 처리 방법을 설명한다.
먼저, 밸러스트 수의 TRO 농도를 측정하기 위해 밸러스트 배관(10)으로부터 샘플링 배관(20)으로 밸러스트 수를 샘플링한다(S100). 이 샘플링 단계는 샘플링 펌프(140)의 작동에 의해 이루어지며, 샘플링 펌프(140)는 제어부(미도시)에 의해 주기적으로 또는 사용자의 선택에 의해 바로 작동될 수 있다. 샘플링 펌프(140)의 작동에 의해 샘플링된 밸러스트 수는 여과기(150)를 거쳐 이물질이 제거된다.
이어서, 밸러스트 배관(10)으로부터 샘플링된 밸러스트 수에 시약, 즉 요오드화칼륨 용액을 주입한다(S200). 요오드화칼륨 용액은 시약 인젝션 펌프(112)를 통해 플로우 셀(120)의 전단으로 주입되어 밸러스트 수와 배합된다. 시약 인젝션 펌프(112)는 제어부에 의해 주기적으로 작동되거나 샘플링 펌프(140)의 작동과 연동되어 작동될 수 있다.
그리고, 상기한 단계들을 거쳐 플로우 셀(120)로 유입된 밸러스트 수와 요오드화칼륨 용액 혼합물의 흡광도를 측정한다(S300). 상기 혼합물이 플로우 셀(120)로 유입되면, UV 램프는 요오드화칼륨 용액에 반응하여 발색된 밸러스트 수의 발색 파장으로부터의 흡광도를 측정한다. 이때, 플로우 셀(120)의 UV 램프 및 UV 센서는, 전술한 시험 결과에 따라 280 ~ 300nm 또는 340 ~ 380nm 범위의 파장을 갖는 UV LED 및 UV 포토 다이오드를 사용하는 것이 바람직하다. 플로우 셀(120)의 UV 램프와 UV 센서의 작동은 제어부에 의해 주기적으로 작동되거나 샘플링 펌프(140) 및 시약 인젝션 펌프(112)의 작동과 연동되어 작동될 수 있다.
계속해서, 농도 측정부(130)는 플로우 셀(120)의 UV 센서로부터 측정된 흡광도를 검량선과 비교하여 밸러스트 농도를 정량화한다(S400).
바람직하게는, 샘플링 펌프(140)가 작동하여 샘플링 배관(20)으로 밸러스트 수가 유입되면, 유량계(160)를 이용하여 플로우 셀(120)로 유입되는 밸러스트 수의 유량을 측정하고, 유량계(160)의 측정 결과에 따라 콘트롤 밸브(170)를 이용하여 플로우 셀(120)로 유입되는 밸러스트 수의 유량을 미리 설정한 유량으로 조절한다.
한편, 본 발명에 따른 밸러스트 수의 TRO 측정 방법은, 플로우 셀(120)의 석영관의 빛 투과율을 유지하기 위해 세정액 인젝션 펌프(182)를 작동시켜 플로우 셀(120)에 세정액을 주입하는 단계(S500)를 더 포함할 수 있다.
그리고, 샘플링 펌프(140)에 의해 샘플링 배관(20)으로 유입된 밸러스트 수는 시약이 주입되기 전에 사이클론 분리기(191)를 거쳐 침전물이 걸러지고, 밸러스트 수로부터 분리된 침전물은 바이패스 밸브(192)의 개방에 의해 밸러스트 배관(10)으로 바이패스될 수 있다. 샘플링된 밸러스트 수 중의 침전물을 분리하여 제거함으로써 TRO 측정 데이터의 불안정성을 감소시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 밸러스트 수의 TRO 측정 방법에 의하면, 종래의 회분식 방법과는 다르게 짧은 시간에 연속적으로 TRO 농도 측정이 가능하다. 따라서, 반응 시약의 소모량을 줄일 수 있고 측정 장치의 안정화 시간을 단축할 수 있다.
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.
10: 밸러스트 배관
20: 샘플링 배관
30: 바이패스 배관 110: 시약 주입부
111: 요오드화칼륨 저장 탱크 112: 시약 인젝션 펌프
120: 플로우 셀 130: 농도 측정부
140: 샘플링 펌프 150: 여과기
160: 유량계 170: 콘트롤 밸브
181: 세정액 저장 탱크 182: 세정액 인젝션 펌프
191: 사이클론 분리기 192: 바이패스 밸브
200: 배압 밸브
30: 바이패스 배관 110: 시약 주입부
111: 요오드화칼륨 저장 탱크 112: 시약 인젝션 펌프
120: 플로우 셀 130: 농도 측정부
140: 샘플링 펌프 150: 여과기
160: 유량계 170: 콘트롤 밸브
181: 세정액 저장 탱크 182: 세정액 인젝션 펌프
191: 사이클론 분리기 192: 바이패스 밸브
200: 배압 밸브
Claims (14)
- 밸러스트 배관을 흐르는 밸러스트 수를 샘플링하고 샘플링된 밸러스트 수에 반응 시약을 주입한 후 반응 시약이 포함된 밸러스트 수의 흡광도를 측정하여 밸러스트 수의 TRO 농도를 측정하는 장치로서,
상기 밸러스트 배관으로부터 샘플링된 밸러스트 수에 요오드화칼륨 시약을 주입하는 시약 주입부;
석영관으로 이루어지고 UV 램프 및 UV 센서를 구비하여, 상기 시약 주입부를 거쳐 내부로 유입된 밸러스트 수에 빛을 조사하고 밸러스트 수의 흡광도를 측정하는 플로우 셀; 및
상기 플로우 셀로부터 측정된 흡광도를 검량선과 비교하여 밸러스트 수의 TRO 농도를 정량하는 농도 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 수의 TRO 측정 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 밸러스트 배관에서 상기 플로우 셀로 밸러스트 수를 샘플링하기 위한 샘플링 펌프 및 상기 샘플링 펌프를 통해 샘플링된 밸러스트 수의 이물질을 제거하기 위한 여과기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 수의 TRO 측정 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 시약 주입부는 요오드화칼륨 용액을 저장하는 요오드화칼륨 용액 탱크 및 상기 요오드화칼륨 용액 탱크에 저장된 요오드화칼륨 용액을 상기 플로우 셀의 전단에 주입하는 시약 인젝션 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 수의 TRO 측정 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 UV 램프 및 상기 UV 센서는 280 ~ 300nm 또는 340 ~ 380nm 범위의 파장을 갖는 UV LED 및 UV 포토 다이오드를 사용하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 수의 TRO 측정 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 플로우 셀로 유입되는 밸러스트 수의 유량을 측정하는 유량계 및 상기 플로우 셀로 유입되는 밸러스트 수의 유량을 조절하는 콘트롤 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 수의 TRO 측정 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 플로우 셀의 석영관을 세정하기 위해, 세정액을 저장한 세정액 탱크 및 상기 세정액 탱크에 저장된 세정액을 상기 플로우 셀로 주입하는 세정액 인젝션 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 수의 TRO 측정 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 밸러스트 배관에서 샘플링된 밸러스트 수의 침전물을 분리하는 사이클론 분리기 및 상기 사이클론 분리기에 의해 분리된 침전물을 상기 밸러스트 배관으로 바이패스시키는 바이패스 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 수의 TRO 측정 장치.
- 밸러스트 배관을 흐르는 밸러스트 수를 샘플링하고 샘플링된 밸러스트 수에 반응 시약을 주입한 후 반응 시약이 포함된 밸러스트 수의 흡광도를 측정하여 밸러스트 수의 TRO 농도를 측정하는 방법으로서,
a) 상기 밸러스트 배관으로부터 밸러스트 수를 샘플링하는 단계;
b) 상기 밸러스트 배관으로부터 샘플링된 밸러스트 수에 요오드화칼륨 시약을 주입하는 단계;
c) 상기 시약이 주입된 후 플로우 셀 내부로 유입된 밸러스트 수에 UV 램프로 빛을 조사하고 UV 센서로 밸러스트 수의 흡광도를 측정하는 단계; 및
d) 상기 UV 센서로부터 측정된 흡광도를 검량선과 비교하여 밸러스트 수의 TRO 농도를 정량하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 수의 TRO 측정 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 a) 단계는 샘플링 펌프를 이용하여 이루어지고, 상기 샘플링 펌프를 통해 샘플링된 밸러스트 수는 여과기를 거쳐 이물질이 제거되는 것을 특징으로 하는 밸러스트 수의 TRO 측정 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 b) 단계는 시약 인젝션 펌프를 이용하여 요오드화칼륨 용액을 상기 플로우 셀의 전단에 주입하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 수의 TRO 측정 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 c) 단계에서, 상기 UV 램프 및 상기 UV 센서는 280 ~ 300nm 또는 340 ~ 380nm 범위의 파장을 갖는 UV LED 및 UV 포토 다이오드를 사용하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 수의 TRO 측정 방법.
- 제8항에 있어서,
유량계를 이용하여 상기 플로우 셀로 유입되는 밸러스트 수의 유량을 측정하고, 상기 유량계의 측정 결과에 따라 콘트롤 밸브를 이용하여 상기 플로우 셀로 유입되는 밸러스트 수의 유량을 미리 설정한 유량으로 조절하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 수의 TRO 측정 방법.
- 제8항에 있어서,
인젝션 펌프를 이용하여 상기 플로우 셀에 세정액을 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 수의 TRO 측정 방법.
- 제8항에 있어서,
사이클론 분리기를 이용하여 상기 밸러스트 배관에서 샘플링된 밸러스트 수의 침전물을 분리하고, 바이패스 밸브를 이용하여 분리된 침전물을 상기 밸러스트 배관으로 바이패스시키는 것을 특징으로 하는 밸러스트 수의 TRO 측정 방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20190069647A (ko) | 2017-12-04 | 2019-06-20 | 주식회사 태양기전 | 빅데이터를 활용한 tro센서 모듈 에러유형별 검출 및 진단 방법 |
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-
2014
- 2014-04-07 KR KR1020140041416A patent/KR20150116313A/ko not_active Application Discontinuation
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