KR20160101597A - 평형수 처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박에서 선체의 균형을 유지하여 주는 용도로 이용되는 평형수(Ballast Water)를 처리하기 위한 평형수 처리 시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 평형수를 가압하는 평형수 펌프와; 상기 평형수 펌프로부터 평형수 탱크에 유입되는 평형수를 여과하여서 불순물을 제거하는 필터와; 상기 평형수 펌프로부터의 해수를 흡입하여서 전기분해기에 이송하는 해수 공급 펌프와; 상기 해수 공급 펌프로부터 공급되는 해수를 전기분해하여 살균용으로 사용하기 위한 차아염소산나트륨(NaOCl) 또는 차아염소산(HOCl)을 생성하여서 상기 평형수 탱크에 유입되는 평형수에 주입하는 전기분해기와; 상기 평형수 탱크에 저장된 평형수를 선외측으로 이송하여 해양에 배출하는 경우에 평형수를 중화시키는 중화기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 평형수 처리 시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면, 선박의 평형수 탱크에 평형수를 공급하여 저장하는 때에 해수 공급 펌프에 의해 유입시킨 해수를 전기분해기에 의해 전기분해하여 생성한 차아염소산나트륨 또는 차아염소산을 평형수와 함께 평형수 탱크에 공급하여서 평형수를 살균하는 경우에, 낮은 양정의 해수 공급 펌프를 이용하더라도 효율적으로 살균하므로, 해수 공급 펌프의 설치 비용 및 크기를 감소시킬 수 있어서 경제성을 향상시키게 된다.

Description

평형수 처리 시스템{Ballast Water Treatment System}

본 발명은 선박에서 선체의 균형을 유지하여 주는 용도로 이용되는 평형수(Ballast Water)를 처리하기 위한 평형수 처리 시스템에 관한 것으로, 특히 선박의 평형수 탱크에 평형수를 공급하여 저장하는 때에 해수 공급 펌프에 의해 유입시킨 해수를 전기분해기에 의해 전기분해하여 생성한 차아염소산나트륨 또는 차아염소산을 평형수와 함께 평형수 탱크에 공급하여서 평형수를 살균하는 경우에, 낮은 양정의 해수 공급 펌프를 이용하더라도 효율적으로 살균하도록 하는 평형수 처리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 선박을 운용하는 경우에 선체의 균형을 유지하기 위하여 선박의 평형수 탱크에 평형수를 저장하며, 화물의 선적 상황에 따라 평형수 탱크에 평형수를 채우거나 평형수 탱크의 평형수를 배출한다.

아울러, 선박은 대양을 운항하여 여러 나라를 목적지로 항해하기 때문에 해당 평형수에 포함된 미생물 등에 의해 해양을 오염시킬 우려가 있다.

이처럼 평형수에 의한 해양 오염을 방지하기 위하여, 선박의 평형수 탱크에 평형수를 채우는 경우에는 해수를 전기분해하여 생성한 차아염소산나트륨이나 차아염소산을 해당 평형수와 함께 평형수 탱크에 공급하여서 평형수를 살균하며, 평형수 탱크의 평형수를 해양에 배출하는 경우에는 해당 평형수를 중화시켜 배출함으로써, 평형수로 인한 해양 오염을 방지하고 있다.

이와 같은 종래의 평형수 처리 시스템은, 도 1에 예시된 바와 같이, 해수 유입구(10), 평형수 펌프(11), 필터(12), 해수 공급 펌프(13), 전기분해기(14), 평형수 탱크(15), 중화기(16) 및 복수의 밸브(V1~V3)를 구비하여 이루어진다.

평형수 펌프(11)는 해수 유입구(10)로부터의 해수를 평형수로 사용하기 위하여 흡입하여서 필터(12)에 이송하고, 필터(12)는 평형수 펌프(11)로부터 평형수 탱크(15)에 유입되는 평형수를 여과(filtering)하되 평형수에 포함된 불순물을 제거한다.

해수 공급 펌프(13)는 해수 유입구(10)로부터의 해수를 살균용으로 사용하기 위하여 흡입하여서 전기분해기(14)에 이송한다, 전기분해기(14)는 해수 공급 펌프(13)로부터 공급되는 해수를 전기분해하되 해수 중의 염화나트륨(NaCl)을 전해질로 하여 해수 내 세균 및 플랑크톤을 살균하기 위한 차아염소산나트륨(NaOCl) 또는 차아염소산(HOCl)을 생성하여서, 필터(12)를 경유하여 평형수 탱크(15)에 유입되는 평형수에 차아염소산나트륨(NaOCl) 또는 차아염소산(HOCl)을 주입함으로써, 평형수 탱크(15)의 평형수에 포함된 세균 및 플랑크톤을 살균한다.

또한, 평형수 탱크(15)에 저장된 평형수를 선외측으로 이송하여 해양에 배출하는 경우에는 해당 평형수를 중화기(16)에 의해 중화시켜서 배출하는데, 중화기(16)에 의해 중화시킨 평형수는 평형수 펌프(11)를 통해 가압되어서 밸브(V3)를 통해 필터(12)를 우회하여 선외측으로 배출된다.

아울러, 밸브(V1~V3)는 필터(12)의 사용을 절환하는데, 평형수를 평형수 탱크(15)에 채우는 경우에는 밸브(V3)를 차단함과 아울러 밸브(V1, V2)를 개방한 상태에서 유입되는 평형수를 필터(12)를 통과시켜서 여과 처리한 후에 평형수 탱크(15)에 이송하여 저장케 하며, 평형수 탱크(15)에 채워져 있는 평형수를 선외측으로 배출하는 경우에는 밸브(V3)를 개방함과 아울러 밸브(V1, V2)를 차단한 상태에서 평형수 탱크(15)의 평형수를 필터(12)를 우회하여 선외측으로 배출한다.

이와 같은 종래의 평형수 처리 시스템에서는 설치 대상의 선박 종류에 따라 전기분해기(14)를 다양한 위치에 배치하여 설치하는데, 도 2에 예시한 바와 같이, 해수 공급 펌프(13)와 전기분해기(14)를 선박(20)의 엔진 룸 영역(Z1)에 함께 위치시켜 설치하거나, 해수 공급 펌프(13)를 엔진 룸 영역(Z1)에 위치시켜 설치함과 아울러 전기분해기(14)를 엔진 케이싱(engine casing) 영역(Z2)에 위치시켜 설치하거나, 해수 공급 펌프(13)를 엔진 룸 영역(Z1)에 위치시켜 설치함과 아울러 전기분해기(14)를 갑판 영역(Z2)에 위치시켜 설치할 수 있다.

해수 공급 펌프(13)와 전기분해기(14)를 엔진 룸 영역(Z1)에 함께 설치하는 경우에는 해수 공급 펌프(13)와 전기분해기(14)가 동일 높이에 위치하여 높이 차이가 나지 않으므로 해수 공급 펌프(13)에 의해 해수를 끌어들여 전기분해기(14)에 공급함에 있어서 해수 공급 펌프(13)의 양정 손실이 발생하지 않지만, 전기분해기(14)를 엔진 케이싱 영역(Z2)이나 갑판 영역(Z3)에 설치하는 경우에는 해수 공급 펌프(13)와 전기분해기(14) 사이의 높이 차이가 약 20m 정도 되므로 해수 공급 펌프(13)에 의해 해수를 끌어들여 전기분해기(14)에 공급함에 있어서 해수 공급 펌프(13)의 양정 손실이 약 0.2MPa 정도로 발생한다.

이처럼, 해수 공급 펌프(13)를 엔진 룸 영역(Z1)에 설치하고 전기분해기(14)를 엔진 케이싱 영역(Z2)이나 갑판 영역(Z3)에 설치한 경우, 해수 공급 펌프(13)의 양정 손실이 발생하기 때문에, 해수 공급 펌프(13)로부터 전기분해기(14)에 공급되는 해수의 수량이 부족하게 되므로, 전기분해기(14)에 의해 전기 분해하여 평형수에 투입되는 차아염소산나트륨(NaOCl) 또는 차아염소산(HOCl)의 양을 평형수 탱크(15)에 공급되는 평형수의 양에 대응하게 충분히 투입하기 위해서는 높은 양정의 해수 공급 펌프(13)를 설치해야 되어서 해수 공급 펌프(13)의 설치 비용 및 크기가 증가하여 경제성을 저하하는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 선박의 평형수 탱크에 평형수를 공급하여 저장하는 때에 해수 공급 펌프에 의해 유입시킨 해수를 전기분해기에 의해 전기분해하여 생성한 차아염소산나트륨 또는 차아염소산을 평형수와 함께 평형수 탱크에 공급하여서 평형수를 살균하는 경우에, 낮은 양정의 해수 공급 펌프를 이용하더라도 효율적으로 살균하도록 하는 평형수 처리 시스템을 제공함에 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 평형수 처리 시스템은, 평형수를 가압하는 평형수 펌프와; 상기 평형수 펌프로부터 평형수 탱크에 유입되는 평형수를 여과하여서 불순물을 제거하는 필터와; 상기 평형수 펌프로부터의 해수를 흡입하여서 전기분해기에 이송하는 해수 공급 펌프와; 상기 해수 공급 펌프로부터 공급되는 해수를 전기분해하여 살균용으로 사용하기 위한 차아염소산나트륨(NaOCl) 또는 차아염소산(HOCl)을 생성하여서 상기 평형수 탱크에 유입되는 평형수에 주입하는 전기분해기와; 상기 평형수 탱크에 저장된 평형수를 해수 유입구 측으로 이송하여 해양에 배출하는 경우에 평형수를 중화시키는 중화기를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 평형수 처리 시스템에 의하면, 상기 필터의 사용을 절환하기 위한 복수의 밸브를 더 포함한다.

그리고, 본 발명에 따른 평형수 처리 시스템에 의하면, 상기 복수의 밸브는, 필터로의 해수 유입을 개폐하는 제1 밸브와; 상기 필터로부터의 해수 토출을 개폐하는 제2 밸브와; 상기 필터를 우회하는 해수 경로를 개폐하는 제3 밸브를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 평형수 처리 시스템에 의하면, 상기 해수 공급 펌프의 해수 흡입구는 상기 평형수 펌프의 해수 토출구에 연결한다.

아울러, 본 발명에 따른 평형수 처리 시스템에 의하면, 상기 제3 밸브는 상기 중화기에 의해 중화되어서 상기 평형수 펌프를 통해 가압되어 배출되는 평형수 탱크의 평형수를 상기 필터를 우회하여 선외측으로 배출하는 용도로 사용된다.

본 발명에 의하면, 선박의 평형수 탱크에 평형수를 공급하여 저장하는 때에 해수 공급 펌프에 의해 유입시킨 해수를 전기분해기에 의해 전기분해하여 생성한 차아염소산나트륨 또는 차아염소산을 평형수와 함께 평형수 탱크에 공급하여서 평형수를 살균하는 경우에, 낮은 양정의 해수 공급 펌프를 이용하더라도 효율적으로 살균하므로, 해수 공급 펌프의 설치 비용 및 크기를 감소시킬 수 있어서 경제성을 향상시키게 된다.

도 1은 종래의 평형수 처리 시스템을 예시한 도이다.
도 2는 종래의 평형수 처리 시스템에서 전기분해기의 설치 위치를 예시한 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 평형수 처리 시스템을 예시한 도이다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 하나의 실시예로서 설명하는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

본 발명은 선박의 평형수 탱크에 평형수를 공급하여 저장하는 때에 해수 공급 펌프에 의해 유입시킨 해수를 전기분해기에 의해 전기분해하여 생성한 차아염소산나트륨 또는 차아염소산을 평형수와 함께 평형수 탱크에 공급하여서 평형수를 살균하는 경우에, 낮은 양정의 해수 공급 펌프를 이용하더라도 효율적으로 살균하도록 구현된다.

이와 같이 구현하기 위한 본 발명에 따른 평형수 처리 시스템은, 도 3에 예시한 바와 같이, 해수 유입구(30), 평형수 펌프(31), 필터(32), 해수 공급 펌프(33), 전기분해기(34), 평형수 탱크(35), 중화기(36) 및 복수의 밸브(V11~V13)를 구비하여 이루어진다.

평형수 펌프(31)는 해수 유입구(30)로부터의 해수를 평형수로서 공급하기 위하여 흡입한다. 필터(32)는 평형수 펌프(31)로부터 평형수 탱크(35)에 유입되는 평형수를 여과(filtering)하되 해당 평형수에 포함된 불순물을 제거한다.

그리고, 해수 공급 펌프(33)는 평형수 펌프(31)로부터의 해수를 살균용으로 사용하기 위하여 흡입하여서 전기분해기(34)에 이송한다, 전기분해기(34)는 해수 공급 펌프(33)로부터 공급되는 해수를 전기분해하되 해수 중의 염화나트륨(NaCl)을 전해질로 하여 해수 내 세균 및 플랑크톤을 살균하기 위한 차아염소산나트륨(NaOCl) 또는 차아염소산(HOCl)을 생성하여서, 필터(32)를 경유하여 평형수 탱크(35)에 유입되는 평형수에 차아염소산나트륨(NaOCl) 또는 차아염소산(HOCl)을 주입함으로써, 평형수 탱크(35)의 평형수에 포함된 세균 및 플랑크톤을 살균한다.

또한, 평형수 탱크(35)에 저장된 평형수를 해수 유입구(30) 측으로 이송하여 해양에 배출하는 경우에는, 해당 평형수를 중화기(36)에 의해 중화시켜서 배출하는데, 중화기(36)에 의해 중화시킨 평형수는 평형수 펌프(31)를 통해 가압되어서 밸브(V13)를 통해 필터(32)를 우회하여 선외측으로 배출된다.

아울러, 밸브(V11~V13)는 필터(32)의 사용을 절환하는데, 평형수를 평형수 탱크(35)에 채우는 경우에는 밸브(V13)를 차단함과 아울러 밸브(V11, V12)를 개방한 상태에서 유입되는 평형수를 필터(32)를 통과시켜서 여과 처리한 후에 평형수 탱크(35)에 이송하여 저장케 하며, 평형수 탱크(35)에 채워져 있는 평형수를 선외측으로 배출하는 경우에는 밸브(V13)를 개방함과 아울러 밸브(V11, V12)를 차단한 상태에서 평형수 탱크(35)의 평형수를 필터(32)를 우회하여 선외측으로 배출한다. 평형수 탱크(35)에 채워져 있는 평형수는 필터(32)에 의해 이미 여과된 상태이므로 평형수 탱크(35)의 평형수를 선외측으로 배출하는 경우에는 필터(32)를 통과시키지 않아도 된다.

바람직하기로는, 해수 공급 펌프(33)의 해수 흡입구는 평형수 펌프(31)의 해수 토출구에 연결하여 설치하여서, 평형수 펌프(31)에 의해 토출 압력이 가해진 해수를 공급받아 해당 해수를 펌핑하여 전기분해기(34)에 이송함으로써, 낮은 양정으로도 해수를 전기분해기(34)에 이송케 한다.

예를 들어, 평형수 펌프(31)의 양정이 0.3MPa이고, 해수 공급 펌프(33)의 양정이 0.2MPa인 경우, 해수 공급 펌프(33)의 해수 흡입구를 평형수 펌프(31)의 해수 토출구에 연결하면, 해수 공급 펌프(33)로부터 토출되는 해수는 총 0.5MPa의 압력을 가질 수 있다. 이에, 전기분해기(34)가 해수 공급 펌프(33)로부터 이격되어서 엔진 하우징 영역이나 갑판 영역에 설치되는 경우에, 낮은 양정의 해수 공급 펌프(33)를 적용하더라도, 필터(32)를 통해 평형수 탱크(35)에 공급되는 평형수 수량에 대응하여 전기분해기(34)에 충분한 량의 해수를 공급할 수 있어서, 전기분해기(34)가 해당 충분한 량의 해수를 전기분해하여 생성한 충분한 량의 차아염소산나트륨(NaOCl)이나 차아염소산(HOCl)을 평형수에 투입하므로 평형수를 효율적으로 살균할 수 있다.

예를 들어, 평형수 펌프(31)의 양정이 0.3MPa이고, 해수 공급 펌프(33)의 양정이 0.2MPa이고, 해수 공급 펌프(33)로부터 전기분해기(34) 사이의 거리 20m에서의 양정 손실이 0.2MPa이고, 전기분해기(34)에서의 양정 손실이 0.12MPa이고, 전기분해기(34)에 구비된 차아염소산나트륨(NaOCl)이나 차아염소산(HOCl)을 평형수에 주입하기 위한 주입펌프의 양정이 0.15MPa인 경우에, 전기분해기(34)로부터 평형수에 주입되는 차아염소산나트륨(NaOCl)이나 차아염소산(HOCl)의 주입 압력은 0.3MPa+0.2MPa-0.2MPa-0.12MPa+0.15MPa= 0.33MPa이 된다.

즉, 해수 공급 펌프(33)의 해수 흡입구를 평형수 펌프(31)의 해수 토출구에 연결하여 설치한 상태에서 전기분해기(34)를 해수 공급 펌프(33)로부터 약 20m 정도로 이격되어진 엔진 하우징 영역이나 갑판 영역에 설치한 경우에, 0.2MPa 인 낮은 양정의 해수 공급 펌프(33)를 사용하더라도 전기분해기(34)에 충분한 량의 해수를 공급하여, 전기분해기(34)에 의해 해수를 전기분해하여 생성한 차아염소산나트륨(NaOCl)이나 차아염소산(HOCl)을 0.33MPa의 압력으로 평형수에 주입할 수 있으므로, 평형수 펌프(31)에 의해 0.3MPa의 압력으로 평형수 탱크(35)에 공급되는 평형수에 대하여 차아염소산나트륨(NaOCl)이나 차아염소산(HOCl)을 0.33MPa의 압력으로 충분하게 주입할 수 있어서 충분한 해수 살균 효과를 유발할 수 있다.

그러나, 상술한 종래의 평형수 처리 시스템에서 전기분해기(14)를 해수 공급 펌프(13)로부터 20m 정도로 이격시켜 설치한 상태에서 0.3MPa 양정의 평형수 펌프(11)를 이용하여 평형수 탱크(15)에 0.3MPa의 압력으로 공급하고, 마찬가지로 해수 공급 펌프(13)로부터 전기분해기(14) 사이의 거리 20m에서의 양정 손실이 0.2MPa이고, 전기분해기(14)에서의 양정 손실이 0.12MPa이고, 전기분해기(14)에 구비된 차아염소산나트륨(NaOCl)이나 차아염소산(HOCl)을 평형수에 주입하기 위한 주입펌프의 양정이 0.15MPa인 경우에, 전기분해기(14)가 차아염소산나트륨(NaOCl)이나 차아염소산(HOCl)을 0.33MPa의 압력으로 주입하기 위해서는 해수 공급 펌프(13)의 양정은 0.5MPa가 되어야 하며, 이때 전기분해기(14)로부터 평형수에 주입되는 차아염소산나트륨(NaOCl)이나 차아염소산(HOCl)의 주입 압력은 "0.5MPa-0.2MPa-0.12MPa+0.15MPa= 0.33MPa"와 같이 산출된다.

이상과 같이 본 발명의 평형수 처리 시스템에서는 평형수 펌프(31)의 해수 토출구에 해수 공급 펌프(33)의 흡입구를 연결하여 설치함으로써, 해수 공급 펌프(33)가 평형수 펌프(31)의 해수 토출 압력을 그대로 이어받아서 해당 해수를 전기분해기(34)에 이송하므로, 종래에 비하여 낮은 양정의 해수 공급 펌프(33)를 사용하여도 전기분해기(34)에 충분한 량의 해수를 공급할 수 있으므로, 전기분해기(34)에 의해 충분한 량의 차아염소산나트륨 또는 차아염소산을 평형수에 투입할 수 있어서 낮은 양정의 해수 공급 펌프(33)를 이용하더라도 평형수를 효율적으로 살균하게 된다.

이와 같이 평형수 처리 시스템에 낮은 양정의 해수 공급 펌프(33)를 적용하는 경우에 해당 해수 공급 펌프(33)의 설비 가격을 낮을 수 있고, 해수 공급 펌프(33)의 크기를 축소할 수 있어서 설치 면적이 작게 소요되고, 해수 공급 펌프(33)의 무게를 경량화할 수 있어서 매우 경제적이다.

본 발명은 상술한 설명에 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 본 발명을 여러 가지 형태로 변경하여 실시할 수 있을 것이며, 그러한 변경 실시는 본 발명의 기술적 범위에 해당된다고 할 것이다.

본 발명은 선박에서 평형수를 처리하는 경우에 매우 유용하게 적용할 수 있을 것이다. 본 발명에 의하면, 선박의 평형수 탱크에 평형수를 공급하여 저장하는 때에 해수 공급 펌프에 의해 유입시킨 해수를 전기분해기에 의해 전기분해하여 생성한 차아염소산나트륨 또는 차아염소산을 평형수와 함께 평형수 탱크에 공급하여서 평형수를 살균하는 경우에, 낮은 양정의 해수 공급 펌프를 이용하더라도 효율적으로 살균하므로, 해수 공급 펌프의 설치 비용 및 크기를 감소시킬 수 있어서 경제성을 향상시키게 된다.

30; 해수 유입구 31; 평형수 펌프
32; 필터 33; 해수 공급 펌프
34; 전기분해기 35; 평형수 탱크
36; 중화기 V11~V13; 밸브

Claims (5)

1. 평형수 처리 시스템으로서,
   평형수를 가압하는 평형수 펌프와;
   상기 평형수 펌프로부터 평형수 탱크에 유입되는 평형수를 여과하여서 불순물을 제거하는 필터와;
   상기 평형수 펌프로부터의 해수를 흡입하여서 전기분해기에 이송하는 해수 공급 펌프와;
   상기 해수 공급 펌프로부터 공급되는 해수를 전기분해하여 살균용으로 사용하기 위한 차아염소산나트륨(NaOCl) 또는 차아염소산(HOCl)을 생성하여서 상기 평형수 탱크에 유입되는 평형수에 주입하는 전기분해기와;
   상기 평형수 탱크에 저장된 평형수를 선외측으로 이송하여 해양에 배출하는 경우에 평형수를 중화시키는 중화기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 평형수 처리 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 필터의 사용을 절환하기 위한 복수의 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평형수 처리 시스템.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 복수의 밸브는,
   필터로의 해수 유입을 개폐하는 제1 밸브와;
   상기 필터로부터의 해수 토출을 개폐하는 제2 밸브와;
   상기 필터를 우회하는 해수 경로를 개폐하는 제3 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 평형수 처리 시스템.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 해수 공급 펌프의 해수 흡입구는 상기 평형수 펌프의 해수 토출구에 연결한 것을 특징으로 하는 평형수 처리 시스템.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 제3 밸브는 상기 중화기에 의해 중화되어서 상기 평형수 펌프를 통해 가압되어 배출되는 평형수 탱크의 평형수를 상기 필터를 우회하여 선외측으로 배출하는 용도로 사용되는 것을 특징으로 하는 평형수 처리 시스템.
   
   

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