KR20160108623A - 선박 평형수 살균 처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박 평형수 저장탱크로 유입되는 평형수 내에 존재하는 미생물이나 병원균을 살균 처리하는 선박 평형수 살균 처리장치로서, 선박 평형수가 유입되는 유입부와 유입된 평형수가 배출되는 배출부를 포함하는 배관과, 배관의 내부 공간에 설치되며 선박 평형수를 살균하는 평형수 살균모듈을 포함하되, 평형수 살균모듈은 외주면에 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 설치되고 내부에 선박 평형수가 흐르는 공간부를 갖는 제1 광 모듈부와, 제1 광 모듈부의 내부에 흐르는 선박 평형수를 살균하며 내주면에 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 설치되고 내부에 선박 평형수가 흐르는 공간부를 갖는 제2 광 모듈부를 포함한다.
Description
본 발명은 선박 평형수 저장탱크로 유입되는 평형수 내에 존재하는 미생물이나 병원균을 살균 처리하는 선박 평형수 살균 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 화물을 운반하는 선박에는 화물을 하역한 상태로 운항할 때 선박의 복원성과 균형을 유지하기 위하여 선체 내부에 중량물, 즉 밸러스트(ballast)를 채우게 된다. 이러한 밸러스트로는 모래, 자갈, 코크스와 같은 중량물이 사용되기도 하지만, 통상적으로 해상에서 쉽게 구할 수 있는 해수(海水)가 주로 사용되는데, 이와 같이 선박의 항해시 선박의 복원성과 균형을 유지하기 위해 선체 내부에 채우는 해수를 선박 평형수(Ballast water)라고 한다.
지구상에서 생산되는 재화의 80%가 선박에 의해 국제적으로 이동되고 있으며, 이러한 선박이동을 위해 매년 약 30 ~ 50억 톤의 해수가 국제적으로 이동되고 있는 것으로 알려져 있다. 선박에 의한 재화의 국제적 이동으로 선박 외부에 부착되거나 선박 평형수(Ballast water)에 포함되어 전이된 외래 해양미생물은 지역 해양생태계를 위협하고 있는 실정이다. 이 경로를 통한 외래종의 유입은 해양생태계를 교란하는 요인 중 하나로 인식되고 있으며, 해양 생태계의 교란은 토착 생물의 멸종은 물론 해양생태환경을 파괴시킬 수 있다는 관점에서 단순한 해양오염보다 더 심각한 현실로 받아들여지고 있다.
선박 평형수 이동에 의해 발생할 수 있는 생태적, 경제적 피해를 막고, 생물 다양성을 보전하기 위해 국제해사기구(IMO)는 2004년 2월 '선박의 선박 평형수와 침전물의 통제 및 관리를 위한 국제협약'을 채택하였다. 또한, 2015년 말까지 국제항해에 종사하는 선박에 의무적으로 선박 평형수 처리장치를 탑재하도록 규정하고 있다.
한국공개특허번호 제10-2010-0093259호(발명의 명칭 : 자외선 발광 다이오드를 이용한 선박 평형수 살균장치, 이하‘선행문헌 1’이라 함.)에는, 고열에서도 변형 또는 휨 현상이 없어 안정성이 우수한 메탈 PCB와, 메탈 PCB에 집적되는 다수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)와, 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 집적된 메탈 PCB가 평형수와 접촉되어 오염되는 것을 방지하기 위해 메탈 PCB를 감싸는 석영관을 포함하는 광모듈부가 개시되어 있다.
또한, 한국등록특허번호 제10-1160230호(이하,‘선행문헌 2’라 함.)에는 선행문헌 1에서 개시한 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 집적된 메탈 PCB가 평형수와 접촉되어 오염되는 것을 방지하기 위해 메탈 PCB를 감싸는 석영관을 포함하는 광모듈부를 사용하는 선박 평형수 처리 장치에서, 자외선 발광 다이오드(UV-LED)의 발열로 인해 유발되는 효율저하와 수명 단축문제를 해소하고자 냉각수를 순환시키는 별도의 장치를 개시하고 있다.
그러나, 선행문헌 1과 선행문헌 2는 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 집적된 메탈 PCB가 평형수와 접촉되어 오염되는 것을 방지하기 위해 석영관을 사용하고 있다. 따라서, 선행문헌 1과 선행문헌 2에서는 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 집적된 메탈 PCB 외에 복수의 석영관을 필요로 함으로 광 모듈의 구조가 복잡하고, 석영관에 의한 UV 반사 및 흡수로 인한 효율 저하, 제조비용이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 선행문헌 2에서는 자외선 발광 다이오드(UV-LED)의 발열로 인해 유발되는 효율저하와 수명 단축문제를 해소하기 위해 냉각수를 순환시키는 장치가 필요함으로 선박 평형수 처리장치의 구조가 복잡해지고, 이로 인해 제조과정이 복잡해지고 제조비용이 상승하는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하고자 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 전체적인 구조가 간단하고 제조비용이 저렴하면서도 선박 평형수의 살균처리 성능이 좋은 선박 평형수 살균 처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)의 발열로 인해 유발되는 효율저하와 수명 단축문제를 해소할 수 있는 선박 평형수 살균 처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 일 양상에 따른 선박 평형수 살균 처리장치는 선박 평형수 저장탱크로 유입되는 평형수 내에 존재하는 미생물이나 병원균을 살균 처리하는 선박 평형수 살균 처리장치로서, 선박 평형수가 유입되는 유입부와 유입된 평형수가 배출되는 배출부를 포함하는 배관과, 배관의 내부 공간에 설치되며 선박 평형수를 살균하는 평형수 살균모듈을 포함한다.
여기서, 상기 평형수 살균모듈은 외주면에 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 설치되고 내부에 선박 평형수가 흐르는 공간부를 갖는 제1 광 모듈부와, 제1 광 모듈부의 내부에 흐르는 선박 평형수를 살균하며 내주면에 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 설치되고 내부에 선박 평형수가 흐르는 공간부를 갖는 제2 광 모듈부를 포함한다. 상기 제1, 제2 광 모듈부는 해수 침투에 의한 단락을 방지하기 위해 방수 처리된다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 제1 광 모듈부는 공간부의 크기가 서로 다른 복수의 광 모듈부를 포함하며, 상기 복수의 광 모듈부는 다른 광 모듈부의 공간부에 삽입되도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 이 같은 양상에 따라, 상기 복수의 광 모듈부는 살균 효율을 높이기 위해 2단의 광 모듈부 외에도 3단 또는 4단, 나아가 5단 등 얼마든지 광 모듈부의 개수를 늘릴 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 제1, 제2 광 모듈부는 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 장착된 플렉시블 PCB와, 플렉시블 PCB를 지지하는 지지대를 포함한다. 상기 지지대에는 플렉시블 PCB에 장착된 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 삽입되는 관통부가 형성된다, 또한, 제2 광 모듈부는 제1 광 모듈부에 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 선박 평형수 살균 처리장치는 외주면에 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 설치되고 내부에 선박 평형수가 흐르는 공간부를 갖는 제1 광 모듈부와, 제1 광 모듈부의 내부에 흐르는 선박 평형수를 살균하며 내주면에 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 설치되고 내부에 선박 평형수가 흐르는 공간부를 갖는 제2 광 모듈부를 포함하여 구현됨으로써, 전체적인 구조가 간단하고 제조비용을 절감시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 선박 평형수 살균 처리장치는 제1, 제2 광 모듈부가 해수 침투에 의한 단락을 방지하기 위해 방수 처리됨으로써, 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 평형수와 접촉되어 오염되는 것을 방지하기 위해 별도의 석영관이 필요치 않아 전체적인 구조가 간단하고 제조비용을 절감시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 선박 평형수 살균 처리장치는 제1, 제2 광 모듈부가 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 장착된 플렉시블 PCB와, 플렉시블 PCB를 지지하는 지지대를 포함하며, 지지대는 플렉시블 PCB에 장착된 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 삽입되는 관통부가 형성되도록 구현됨으로써, 종래에 사용되던 냉각수 순환장치가 필요치 않아 전체적인 구조가 간단하고 제조비용을 절감시킬 수 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 선박 평형수 살균 처리장치에 전원을 공급하는 전력변환장치의 구성 예시도,
도 1b는 본 발명에 따른 선박 평형수 살균 처리장치에서 방출되는 파장들의 상대적인 발광 강도(Relative Emission Intensity)를 나타낸 그래프,
도 2a는 본 발명에 따른 선박 평형수 살균 처리장치의 구성을 설명하기 위한 예시도,
도 3 은 본 발명에 따른 평형수 살균모듈이 배관에 장착된 실시예를 설명하기 위한 예시도,
도 4 는 본 발명에 따른 광 모듈부의 구성을 설명하기 위한 예시도,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 평형수 살균모듈이 선박 평형수를 살균하는 방식을 설명하기 위한 예시도,
도 6 은 본 발명에 따른 공간부의 크기가 서로 다른 복수의 광 모듈부를 설명하기 위한 예시도이다.
도 1b는 본 발명에 따른 선박 평형수 살균 처리장치에서 방출되는 파장들의 상대적인 발광 강도(Relative Emission Intensity)를 나타낸 그래프,
도 2a는 본 발명에 따른 선박 평형수 살균 처리장치의 구성을 설명하기 위한 예시도,
도 3 은 본 발명에 따른 평형수 살균모듈이 배관에 장착된 실시예를 설명하기 위한 예시도,
도 4 는 본 발명에 따른 광 모듈부의 구성을 설명하기 위한 예시도,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 평형수 살균모듈이 선박 평형수를 살균하는 방식을 설명하기 위한 예시도,
도 6 은 본 발명에 따른 공간부의 크기가 서로 다른 복수의 광 모듈부를 설명하기 위한 예시도이다.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
본 발명에 따른 선박 평형수 살균 처리장치는, 선박 평형수 저장탱크로 유입되는 평형수 내에 존재하는 미생물이나 병원균을 살균 처리하는 선박 평형수 살균 처리장치로서, 도 1a 에 도시한 바와 같이, 크게 전력변환장치(100)와, 선박 평형수가 유입되는 유입부와 유입된 평형수가 배출되는 배출부를 포함하는 배관(20)과, 배관(20)의 내부 공간에 설치되며, 선박 평형수를 살균하는 평형수 살균모듈(200)을 포함한다.
도 1a 에 도시한 바와 같이, 평형수 살균모듈(200)에 유입되는 선박 평형수를 필터링하는 필터(190)가 사용된다. 선박 평형수를 거르는 필터(190)로는 에지 와이어(edged wire), 메시 형상의 와이어(wire mesh), 또는 디스크(disk) 형태를 갖는 필터일 수 있다. 필터(190)는 배관(20) 내부에 장착될 수도 있고, 본 발명의 평형수 살균모듈(200)에 탈, 부착 가능하게 또는 고정 장착될 수도 있다.
전력변환장치(100)는 선박용 보조엔진에 440[V]/60[㎐]의 AC 전원을 공급하는 선박용 AC 전원(110)과, AC 전원을 DC 전원으로 변환하여 공급하는 DC 파워서플라이(120)와, DC 전원의 출력을 도 1b에 도시한 바와 같이 파장의 범위가 265[nm]를 포함하는 P1에서 P2 사이가 되도록 순시 출력을 증가시키는 PWM 드라이버(130)와, 정션박스(140)와, 전원 제어 장치(150)를 포함하여 구현된다.
일반적으로 자외선 파장 중에 파장이 220 ∼ 280[nm] 사이인 자외선이 박테리아나 바이러스 등과 같은 미생물의 핵산에 흡수되어 DNA 및 RNA의 구조를 변형, 손상시켜 복제 또는 증식을 불가능하게 함으로써 미생물을 살균하게 된다. 도 1b 에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 선박 평형수 살균 처리장치에서 방출되는 자외선의 파장이 265nm인 경우 상대적인 발광 강도(Relative Emission Intensity)가 가장 높다. 즉, 본 발명에 따른 선박 평형수 살균 처리장치는 자외선 파장의 범위가 265[nm]를 포함하는 P1에서 P2가 되도록 PWM 드라이버(130)를 제어함으로써, 더욱 먼 거리까지 살균 처리할 수 있게 된다.
평형수 살균모듈(200)은 도 2 에 도시한 바와 같이, 외주면에 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 설치되고 내부가 관통된 제1 광 모듈부(210)와, 제1 광 모듈부(210)의 내부에 삽입되며, 외주면에 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 설치되고 내부가 관통된 제2 광 모듈부(220)와, 제2 광 모듈부(220)와 동축으로 붙어있으면서 내부에 흐르는 선박 평형수를 살균하며 내주면에 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 설치되고 내부가 관통된 제3 광 모듈부(230)를 포함하여 구현될 수 있다.
제1, 제2, 제3 광 모듈부(210 내지 230)는 해수 침투에 의한 단락을 방지하기 위하여 방수 처리된다. 제1, 제2, 제3 광 모듈부(210 내지 230)는 내부가 관통되어 있어 내, 외부에 흐르는 선박 평형수를 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)를 냉각시키는 냉각수로 사용하도록 구현된다.
배관(20)은 도 2 에 도시한 바와 같이, 내부에 공간부가 형성되는 하우징(21)과, 하우징(21)의 내부 공간부에 선박 평형수가 유입되는 유입부(22)와, 유입된 평형수가 배출되는 배출부(23)와, 하우징(21)에 형성되는 개구부(24)와, 개구부(24)와 탈, 부착 가능하게 결합되는 개폐부(25)를 포함하여 구현된다. 유입부(22)는 다른 배관과 볼트 결합되는 복수의 결합홈을 구비하는 플랜지 형상으로 구현된다.
본 발명에 따른 평형수 살균모듈(200)은 도 3 에 도시한 바와 같이, 배관의 하우징(21) 내부에 삽입되어 장착된다. 본 발명에 따른 평형수 살균모듈(200)은 제1, 제2, 제3 광 모듈부(210 내지 230)에 설치되는 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)는 방수물질로 코팅되어 있어서, 별도의 석영관이 필요치 않다. 또한, 제1, 제2, 제3 광 모듈부(210 내지 230)는 내부가 관통되어 있어 내, 외부에 흐르는 선박 평형수를 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)를 냉각시키는 냉각수로 사용하도록 구현됨으로써, 별도의 냉각수 순환장치가 필요치 않다. 도 3 에 도시한 바와 같이, 제2 광 모듈부(220)와 제3 광 모듈부(230)는 내경과 외경이 동일한 관 형태로 구현되어 일체로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 제1, 제2, 제3 광 모듈부(210 내지 230)은 도 4 에 도시한 바와 같이, 플렉시블 PCB(2111)와 플렉시블 PCB(2111)에 형성되는 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)(2112)를 포함하는 광원부(211)와, 플렉시블 PCB(2111)를 지지하는 지지대(212)를 포함하여 구현된다.
일례로, 제2 광 모듈부의 지지대와 제3 광 모듈부의 지지대는 동일한 지지대로 구현될 수 있으며, 지지대(212)는 도 4 에 도시한 바와 같이, 플렉시블 PCB(2111)에 장착된 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 삽입되는 관통부(2121)가 형성된다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 평형수 살균모듈이 선박 평형수를 살균하는 방식을 설명하기 위한 예시도이다. 여기서, 도면부호 21은 배관 하우징, 51은 제1 서포트부재, 52는 제2 서포트부재, 210은 제1 광 모듈부, 220은 제2 광 모듈부, 230은 제3 광 모듈부이다.
먼저, 도 5a를 참조하면, 배관 하우징(21) 내부에 유입되는 선박 평형수는 배관 하우징(21) 내부면과 제1 광 모듈부(210)의 외주면에 고정 결합되는 제1 서포트부재(51) 사이의 공간(S1)과, 제1 광 모듈부(210)의 내부면과 제2 광 모듈부(220)의 외주면에 결합되는 제2 서포트부재(52) 사이의 공간(S2)과, 제2 광 모듈부(220)의 내부를 지나 제3 광 모듈부(230)의 내부 공간(S3)을 관통하여 흐른다. 이에, 배관 하우징(21) 내부에 유입되는 선박 평형수는 제1, 제2, 제3 광 모듈부(210 내지 230)에 의해 살균 처리된다.
도 5b에 도시한 바와 같이, 제1 광 모듈부(210)의 내부면과 제2 광 모듈부(220)의 외주면에 결합되는 제2 서포트부재(52)는 제1 광 모듈부(210)의 내부면에 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.
도 5c에 도시한 바와 같이, 제1 광 모듈부(210)는 배관 하우징(21)의 내부면과 제1 광 모듈부(210)의 외주면에 고정 결합되는 제1 서포트부재(51)가 배관 하우징(21)의 내부면에 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다. 이에 따라 제1 광 모듈부(210)와 제2 광 모듈부(220)는 슬라이딩이 가능하여 한 번에 인출 가능하다.
도 6 은 본 발명에 따른 공간부의 크기가 서로 다른 복수의 광 모듈부를 설명하기 위한 예시도이다. 복수의 광 모듈부(311 내지 315)는 외주면에 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 설치되고 내부에 선박 평형수가 흐르는 공간부를 갖는 광 모듈부(311 내지 314)와, 내부에 흐르는 선박 평형수를 살균하며 내주면에 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 설치되고 내부에 선박 평형수가 흐르는 공간부를 갖는 광 모듈부(315)를 포함하여 구현된다. 복수의 광 모듈부(311 내지 315)는 다른 광 모듈부의 공간부에 삽입되도록 형성된다. 이에 따라, 살균 효율을 높이기 위해 2단의 광 모듈부 외에도 3단 또는 4단, 나아가 5단 등 얼마든지 광 모듈부의 개수를 늘릴 수 있다.
지금까지, 본 명세서에는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자가 본 발명을 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 실시예들로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
20 : 배관
21 : 하우징 22: 유입부
23 : 배출부 24 : 개구부
25 : 개폐부
51 : 제1 서포트부재 52 : 제2 서포트부재
200 : 평형수 살균모듈
210 : 제1 광 모듈부 220 : 제2 광 모듈부
230 : 제3 광 모듈부
21 : 하우징 22: 유입부
23 : 배출부 24 : 개구부
25 : 개폐부
51 : 제1 서포트부재 52 : 제2 서포트부재
200 : 평형수 살균모듈
210 : 제1 광 모듈부 220 : 제2 광 모듈부
230 : 제3 광 모듈부
Claims (6)
- 선박 평형수 저장탱크로 유입되는 평형수 내에 존재하는 미생물이나 병원균을 살균 처리하는 선박 평형수 살균 처리장치에 있어서,
선박 평형수가 유입되는 유입부와 유입된 평형수가 배출되는 배출부를 포함하는 배관과, 상기 배관의 내부 공간에 설치되며, 선박 평형수를 살균하는 평형수 살균모듈을 포함하며,
상기 평형수 살균모듈은,
외주면에 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 설치되고 내부에 선박 평형수가 흐르는 공간부를 갖는 제1 광 모듈부; 및
상기 제1 광 모듈부의 내부에 흐르는 선박 평형수를 살균하며, 내주면에 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 설치되고 내부에 선박 평형수가 흐르는 공간부를 갖는 제2 광 모듈부;
를 포함하는 선박 평형수 살균 처리장치. - 청구항 1 에 있어서,
상기 제1 광 모듈부는,
상기 공간부의 크기가 서로 다른 복수의 광 모듈부를 포함하며,
상기 복수의 광 모듈부는, 다른 광 모듈부의 공간부에 삽입되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 선박 평형수 살균 처리장치. - 청구항 1 에 있어서,
상기 제1, 제2 광 모듈부는 방수 처리된 것을 특징으로 하는 선박 평형수 살균 처리장치. - 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1, 제2 광 모듈부는,
상기 복수의 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 장착된 플렉시블 PCB; 및
상기 플렉시블 PCB를 지지하는 지지대;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 평형수 살균 처리장치. - 청구항 4 에 있어서,
상기 지지대에는 상기 플렉시블 PCB에 장착된 자외선 발광 다이오드(UV-LED)가 삽입되는 관통부가 형성되는 것을 특징으로 하는 선박 평형수 살균 처리장치. - 청구항 4 에 있어서,
상기 제2 광 모듈부는 상기 제1 광 모듈부에 슬라이딩 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 선박 평형수 살균 처리장치.
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- 2015-03-04 KR KR1020150030113A patent/KR102127023B1/ko active IP Right Grant
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