KR20170047516A - 선박 평형수 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 선박 평형수 처리 장치에 관한 것으로서, 본 출원의 선박 평형수 처리 장치에 의하면, 적은 전력으로도 구동이 가능하고, 설치 공간이 크게 필요하지 않아 작은 선박에서도 손쉽게 설치가 가능하며, 담수 구역에서도 전기분해가 가능하므로 저비용 및 우수한 효율로 선박 평형수의 살균 처리를 할 수 있다.

Description

선박 평형수 처리 장치{Apparatus for sterilization of ballast water}
본 출원은 선박 평형수 처리 장치에 관한 것이다.
선박 평형수(ballast water)는 선박으로부터 화물의 반출 시 부력에 의해 선박의 무게중심이 높아짐에 따라 선박안정성이 낮아지는 문제점을 방지하기 위하여, 화물 반출량에 비례하여 선박 내에 저장되는 해수를 의미한다. 반대로 선박에 화물을 적재할 때에는　선박 평형수를 배출하게 되는데, 배출량 역시 화물의 적재량에 비례하게 된다. 이와 같이 선박의 운항에 반드시 필요한　선박 평형수는 국제교역량의 증가에 따라　선박 평형수를 채취한 장소에서 서식하던 다양한 종류의 해양미생물이 항해와 함께 자연스럽게 다른 장소 또는 제3국으로 이동하게 되었고, 이에 따라 해양미생물의 분포 혼란을 초래하게 되었다. 예를 들면, 선박 평형수에 포함된 해양미생물은 제3국의 바다에　선박 평형수와 함께 배출되고, 배출지역의 환경에 적응하게 되는 경우 왕성한 번식을 나타내게 된다. 이에 따라, 타 지역에서 유입된 해양 미생물이 해당 해역에 자연스럽게 토착화됨과 동시에 인근 해역으로 확산되어, 토착 해양생물자원은 큰 영향을 받게 된다. 유입된 외래종과 토착종 사이에서 균형상태가 이루어지는 상황이 발생한다면 바람직하겠지만, 현실은 그렇지 못하여 토착종의 피해로 인하여 생태계 먹이사슬에 큰 변화가 일어날 수 있으며, 어종 변화로 인하여 경제적 손실이 발생하는 문제가 발생될 수 있다. 즉, 외래 해양미생물이 유입됨으로써 원치 않는 해양생태계 변화를 초래하게 되고, 이에 따라 바다를 터전으로 하는 인간의 생활에도 큰 영향을 미치게 된다. 따라서, 선박 평형수를 배출하기 전에, 살균 처리하여 해양 미생물을 제거하는 기술의 수요가 증가하고 있다.
종래의　선박 평형수　살균 처리 기술로는 UV, 필터 또는 오존을 이용하는 방법이 있다.
그러나, 위와 같은 방법을 이용한 선박 평형수의 살균 처리 방법들은 추가적인 이물질 생성에 의한 필터가 막히는 단점과 선박 평형수와 관련된 설비의 부식방지방법을 강구해야 하는 문제가 있고, 이로 인해, 경제적 비용이 높은 문제가 있다. 또한, 오존을 이용하는 방법의 경우, 모든 해역에서 사용 가능하다는 장점이 있으나, 오존을 발생시키는 장치의 부피가 커서 큰 배에만 설치가 가능하다는 문제가 있다.
한편, 특허문헌 1은, 위와 같은 선박 평형수 처리기술의 단점을 해결하고자, 전기분해 방법을 이용한 선박 평형수 처리방법이 개시하고 있으나, 외부로부터 유입되는 대량의 선박 평형수를 전기분해하기 때문에 전기분해장치의 크기가 크고, 이로 인해 일정 규모 이상의 선박에만 사용이 가능한 문제가 존재하며, 대량의 선박 평형수를 전기분해 하기 때문에 전력 소모가 큰 단점이 있다.
1. 한국등록특허 제 1468928 호
본 출원은 설치가 용이하고, 설치에 필요한 공간이 작은 전기분해 장치를 포함하는 선박 평형수 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 출원이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 전력 소모가 적고, 담수 구역에서도 전기분해가 가능한 선박 평형수 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 출원의 선박 평형수 처리 장치는, 외부로부터 해수를 유입하는 해수 유입 라인; 상기 해수 유입 라인으로부터 유입된 해수를 저장하는 선박 평형수 저장부; 상기 유입 라인으로 유입되는 해수 중 일부를 전기 분해하여 처리수를 생성하는 전기분해부; 상기 전기분해부로부터 전기분해된 처리수를 저장하는 처리수 저장부; 상기 해수 유입 라인으로부터 유입되는 해수의 실용염분(psu) 값을 측정하는 염분 측정부; 상기 염분 측정부에서 측정된 실용염분(psu) 값에 따라 전기분해부의 구동 및 처리수 저장부로부터 유출되는 처리수의 유출량을 제어하는 제어신호를 발생하는 제어부; 및 상기 처리수를 상기 해수 유입 라인으로 유입되는 해수와 혼합하는 희석 라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 출원의 선박 평형수 처리 장치는, 상기 전기 분해된 처리수의 차아염소산 나트륨의 농도는 30 ppm 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 출원의 선박 평형수 처리 장치는, 상기 전기분해장치에 투입하는 염수를 저장하는 염수 저장부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 출원의 선박 평형수 처리 장치는, 상기 해수 유입 라인에 투입하는 산화약품을 저장하는 약품 저장부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 출원의 선박 평형수 처리 장치는, 상기 염분 측정부에서 측정된 실용염분(psu) 값이 30 이상일 경우 상기 제어부가 전기분해부에 전기분해부의 구동 신호를 전달하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 출원의 선박 평형수 처리 장치는, 상기 염분 측정부에서 측정된 실용염분(psu) 값이 30 미만 내지 10 초과일 경우 상기 제어부가 전기분해부에 전기분해부의 구동 신호 및 처리수 저장부에 처리수의 유출량 신호를 전달하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 출원의 선박 평형수 처리 장치는, 상기 염분 측정부(40)에서 측정된 실용염분(psu) 값이 30 미만 내지 10 초과일 경우 상기 제어부가 염수 저장부의 염수를 전기분해장치에 투입하는 신호를 전달하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 출원의 선박 평형수 처리 장치는, 상기 염분 측정부에서 측정된 실용염분(psu) 값이 10 이하일 경우 상기 제어부가 처리수 저장부에 처리수의 유출량 신호를 전달하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 출원의 선박 평형수 처리 장치는, 상기 염분 측정부에서 측정된 실용염분(psu) 값이 10 이하일 경우 상기 제어부가 약품 저장부의 약품을 해수 유입 라인에 투입하는 신호를 전달하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 출원의 선박 평형수 처리 장치는, 산화약품은 이화염이소시아뉼산나트륨(NaDCC), 차아염소산나트륨(NaOl) 및 하이포아염소산칼슘(Ca(OCl)2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 출원의 선박 평형수 처리 장치는, 선박 평형수 저장부로부터 저장된 선박 평형수를 외부로 배출하는 배출 라인; 및 상기 배출 라인으로 투입할 중화제를 저장하고 있는 중화제 저장부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 출원의 선박 평형수 처리 장치는, 해수 유입 라인 및 배출 라인에 총 잔류-산화물질(TRO, total residual oxidant)의 농도를 측정하는 TRO 측정부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 출원의 선박 평형수 처리 장치는, 적은 전력으로도 구동이 가능하고, 설치 공간이 크게 필요하지 않아 작은 선박에서도 손쉽게 설치가 가능하며, 담수 구역에서도 전기분해가 가능하므로 저비용 및 우수한 효율로 선박 평형수의 살균 처리가 가능하다.
도 1은 본 출원에 따른 예시적인 선박 평형수 장치의 공정도이다.
본 출원은 선박 평형수 처리 장치에 관한 것이다. 예시적인 본 출원의 선박 평형수 처리 장치에 의하면, 적은 전력으로도 구동이 가능하고, 설치 공간이 크게 필요하지 않아 작은 선박에서도 손쉽게 설치가 가능하며, 담수 구역에서도 전기분해가 가능하므로 저비용 및 우수한 효율로 선박 평형수의 살균 처리를 할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 출원의 실시예에 대하여 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 출원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계 없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 출원에 따른 예시적인 선박 평형수 장치의 공정도이다.
도 1에 나타나듯이, 본 출원의 일 구현 예에 따른 선박 평형수 처리 장치(1)는 외부로부터 해수를 유입하는 해수 유입 라인(L1); 상기 해수 유입 라인(L1)으로부터 유입된 해수를 저장하는 선박 평형수 저장부(10); 상기 유입 라인으로 유입되는 해수 중 일부를 전기 분해하여 처리수를 생성하는 전기분해부(20); 상기 전기분해부(20)로부터 전기분해된 처리수를 저장하는 처리수 저장부(30); 상기 해수 유입 라인(L1)으로부터 유입되는 해수의 실용염분(psu) 값을 측정하는 염분 측정부(40); 상기 염분 측정부(40)에서 측정된 실용염분(psu) 값에 따라 전기분해부(20)의 구동 및 처리수 저장부(30)로부터 유출되는 처리수의 유출량을 제어하는 제어신호를 발생하는 제어부(110); 및 상기 처리수를 상기 해수 유입 라인(L1)으로 유입되는 해수와 혼합하는 희석 라인(L2)을 포함한다.
본 출원에서 용어 「실용염분」은 해수 1 Kg에 들어 있는 총 염분의 그램 수를 의미한다. 또한, 본 명세서에서 용어 「해수」는 바다 또는 강 등을 운항 중인 선박에 외부로부터 유입되는 물을 의미하며, 예를 들면, 바닷물, 강물 등으로 예시될 수 있다. 또한, 상기 해수는 염분을 포함하거나 포함하지 않는 물을 의미하며, 기술분야에서는 실용 염분 값에 따라, 해수, 기수 또는 담수로 구분되기는 하나, 본 명세서에서는 이들을 모두 해수로 정의하며, 구체적인 구분은 실용 염분 값의 범위에 따라 구분하기로 한다.
상기 해수 유입 라인(L1)으로는, 외부로부터 해수가 유입될 수 있으며, 하나의 예시에서, 비록 도시되지는 않았지만, 상기 해수 유입 라인(L1)으로는, 선박에 구비된 해수 유입구(sea chest) 및 유입 배관을 통해 외부로부터 해수가 유입될 수 있다.
상기 선박 평형수 저장부(10)에는 상기 해수 유입 라인(L1)으로부터 유입된 해수가 저장되며, 이에 따라, 전체적인 선박의 균형을 맞출 수 있다. 예를 들어, 선박에 화물을 선적하면 상기 선박 평형수 저장부(10)에 저장된 해수가 배출되고, 화물을 내리면 상기 해수 유입 라인(L1)으로부터 유입된 해수가 상기 선박 평형수 저장부(10)에 저장됨으로써 선박의 무게 중심을 잡을 수 있다.
상기 전기분해부(20)는 상기 해수 유입 라인(L1)으로 유입되는 해수 중 일부를 전기 분해하여 처리수를 생성하기 위하여, 본 출원의 처리 장치에 포함된다. 상기 전기분해부(20)는 해수 유입 라인(L1)으로부터 유입된 해수 중 일부를 전기분해에 사용함으로써, 종래 전기분해장치에 비해 적은 전력량으로 구동될 수 있다. 또한, 상기 전기분해부(20)로는 소량의 해수를 전기분해할 수 있는 작은 크기의 전기분해장치 사용할 수 있으며, 이에 따라, 좁은 공간에도 설치 가능하여 작은 크기의 선박에도 용이하게 설치할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 작은 크기의 선박은 선박의 무게가 1,000톤 내지 50,000톤, 예를 들어, 5,000톤 내지 30,000톤 또는 3,000톤 내지 10,000톤인 선박일 수 있다.
상기 전기분해장치의 용량(capacity)은 100 내지 1000 m3/h, 100 내지 500 m3/h 또는 100 내지 300 m3/h 이하일 수 있다. 상기 전기분해장치의 용량이 1000 m3/h를 초과하는 경우, 일정 크기 이상의 전기분해장치가 필요로 하며, 이에 따라 넓은 설치 공간이 필요로 하기 때문에, 본 출원에서 목적하는 작은 크기의 선박에 용이하게 설치하기 어려울 수 있다. 또한, 상기 전기분해장치의 용량이 100 m3/h 미만인 경우, 후술할 처리수 내의 차아염소산 나트륨의 농도를 적절하게 유지하기 어려우며, 이에 따라, 선박 평형수 저장부(10)의 저장된 해수의 이형물 또는 미생물을 효과적으로 제거하기 어려울 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 전기분해장치에 사용되는 전력량은 1 내지 50 kW 이하, 1 내지 25 kW 이하 또는 1 내지 15 kW 이하 일 수 있다. 상기 범위의 전력량을 사용하는 전기분해장치는 좁은 공간에 설치 가능한 규모를 가지며, 이에 따라, 본 출원에서 목적하는 작은 크기의 선박에 용이하게 설치할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 300 m3/h 용량의 전기분해장치에 사용되는 전력량은 15 kW, 500 m3/h 용량의 전기분해장치에 사용되는 전력량은 25 kW 또는 1000 m3/h 용량의 전기분해장치에 사용되는 전력량은 50 kW 일 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 선박 평형수 처리 장치(1)는 상기 해수 유입 라인(L1)으로부터 유입되는 해수 중 일부가 상기 전기분해부(20)로 유입되는 분기 라인(L3)을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 분기 라인(L3)에는 컨트롤 밸브(100)가 설치될 수 있으며, 이에 따라, 해수의 일부만을 전기분해부(20)로 유입함으로써, 작은 크기의 전기분해장치를 이용하더라도, 상기 분기 라인(L3)으로부터 유입되는 해수를 전기분해하여 고농도의 처리수를 생성할 수 있다. 본 출원에서 용어 「처리수」는 전기분해부(20)에서 전기분해된 해수를 의미하며, 차아염소산 나트륨을 포함하는 해수를 의미한다.
상기 분기 라인(L3)으로는, 기존의 펌프 등을 이용해 해수를 유입할 수 있으며, 상기 펌프로는, 예를 들면, 음료수나 위생용 액체 등을 취수하기 위한 펌프 등을 들 수 있다. 일반적으로 상기 펌프 등은 유입구(sea chest) 및 유입 배관에서 사용되는 펌프에 비해 적은 소비 전력으로 구동시킬 수 있는 것으로서, 적은 전력량으로도 전기분해부(20)에 해수를 유입할 수 있다.
상기 전기분해부(20)는 상기 분기 라인(L3)으로부터 유입된 해수를 전기분해하여 차아염소산 나트륨(NaOCl)을 생성할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 전기분해부(20)에서는, 하기 반응식 1과 같이 양극에서는 해수의 염소이온(Cl-)이 산화되어 염소 기체(Cl2)가 발생하며, 부반응인 물분해에 의해 산소 가스와 수소이온(H+)이 발생하고, 동시에 음극에서는 물이 분해되면서 수소가스가 발생하면서 수산화 이온(OH-)이 발생하게 된다. 상기 염소 기체는 용액에 용해되며, 이에 따라, 차아염소산 나트륨(NaOCl)이 생성될 수 있다.
[반응식 1]
양극반응: 2Cl-　→ Cl2　+ 2e-
2H2O → 4H+　+ O2+ 4e-
음극반응: 2H2O + 2Na+　+ 2e-　→ 2NaOH + H2
전체반응: Cl2　+ 2NaOH → NaOCl + NaCl + H2O
하나의 예시에서, 상기 처리수의 차아염소산 나트륨의 농도는 500 내지 2500 ppm, 500 내지 2000 ppm, 500 내지 1500 ppm 또는 500 내지 1000 ppm 일 수 있다. 상기 범위로 차아염소산 나트륨의 농도를 제어함으로써, 소량의 해수로도 선박 평형수 저장부(10)의 저장된 해수의 이형물 또는 미생물을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 비록 도면에 도시되지는 않았으나, 상기 전기분해부(20)는 음극에서 발생하는 수소가스를 효과적으로 배출할 수 있는 가스 배출부 및 상기 수소가스 누출 유무를 판단할 수 있는 검출 센서를 추가로 포함할 수 있다.
상기 처리수 저장부(30)에는 전기분해된 처리수가 저장되며, 필요에 따라 상기 저장된 처리수는 컨트롤 밸브(100)를 통해 희석 라인(L2)으로 유입될 수 있다. 예를 들면, 해수의 실용 염분 값이 매우 낮은 수역, 예를 들면, 기수 또는 담수 구역에 선박이 진입하는 경우, 전기분해장치의 크기가 작기 때문에, 충분한 차아염소산 나트륨을 생산하기 어려우며, 이 경우, 상기 처리수 저장부(30)에 미리 저장된 고농도의 처리수를 희석 라인(L2)으로 유입시킴으로써, 희석 라인(L2)의 차아염소산 나트륨의 농도를 일정 수준으로 유지할 수 있고, 이에 따라, 선박 평형수 저장부(10)의 저장된 해수의 이형물 또는 미생물을 효과적으로 제거할 수 있다. 본 출원에서 용어 「기수 구역」은 실용염분(psu) 값이 8 내지 20 psu인 지역을 의미할 수 있으며, 「담수 구역」은 실용염분(psu) 값이 0 내지 4 psu인 지역을 의미한다.
본 출원의 선박 평형수 처리 장치(1)는 상기 전기분해부(20)에 투입하는 염수를 저장하는 염수 저장부(50)를 추가로 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 염수는 실용염분(psu) 값이 30 psu 이상, 35 psu 이상 또는 40 psu 이상일 수 있다. 상기 염수의 실용염분 값의 상한은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 80 psu, 70 psu 또는 60 psu 이하일 수 있다. 예를 들어, 선박이 실용염분(psu) 값이 낮은 기수지역 등을 운항 중인 경우, 외부로부터 유입되는 해수를 전기분해하기 위해 높은 전력량이 필요한 문제를 후술할 제어부(110)가 인식하게 되며, 이에 따라, 염수 저장부(50)에 저장된 고농도의 염수를 전기분해부(20)로 투입함으로써, 낮은 전력량으로도 처리수를 생성할 수 있다.
예시적인 본 출원의 선박 평형수 처리 장치는, 상기 실용염분 값을 측정하는 염분 측정부(40) 및 상기 염분 측정부(40)에서 측정된 실용염분(psu) 값에 따라 전기분해부(20)의 구동 및 처리수 저장부(30)로부터 유출되는 처리수의 유출량을 제어하는 제어신호를 발생하는 제어부(110)를 포함한다.
상기 염분 측정부(40)는 상기 해수 유입 라인(L1)을 통하여 외부로부터 유입된 해수의 실용염분(psu, practical salinity unit)을 측정하고, 측정된 해수의 실용염분(psu) 값을 출력하기 위하여 본 출원의 처리 장치에 포함된다. 하나의 예시에서, 상기 염분 측정부(40)는 해수 유입 라인(L1)으로부터 분기된 배관을 통해 해수 중 일부를 전달받을 수 있으며, 전달받은 일부 해수의 실용염분(psu) 값을 측정하여 해수의 총 실용염분(psu) 값을 산출할 수 있다. 상기 염분 측정부(40)에서 측정된 해수 유입 라인(L1) 내의 해수의 실용염분(psu) 값은 상기 제어부(110)로 전달되며, 이에 따라 전기분해부(20)의 구동 및 처리수 저장부(30)로부터 유출되는 처리수의 유출량을 제어하는 제어신호가 상기 제어부(110)에서 발생된다. 상기 제어부(110)의 제어신호의 구체적인 구동양태는 후술하기로 한다.
하나의 예시에서, 상기 제어부(110)는 센서와 자동 밸브, PLC 등을 콘트롤 판넬에 연결하여 무인 자동 운전할 수 있고, 알람 및 셧다운 장치를 추가로 연결하여 선박 평형수 처리 장치 내 기기들을 보호할 수 있다.
본 출원의 선박 평형수 처리 장치(1)는 상기 처리수를 해수 유입 라인(L1)으로 유입되는 해수와 혼합하는 희석 라인(L2)을 포함한다. 하나의 예시에서, 상기 희석 라인(L2)을 통하여, 상기 해수 유입 라인(L1)으로 유입되는 해수와 상기 제어부(110)에 의해 유출량이 제어된 처리수를 혼합하여 상기 처리수를 희석할 수 있으며, 이에 따라, 해수 유입 라인(L1) 내의 차아염소산 나트륨의 농도를 적절하게 유지할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 희석 라인(L2)은 해수 유입 라인(L1)으로 유입되는 해수의 유량을 측정할 수 있는 유량 측정부(70)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 유량 측정부(70)는 측정된 유량값을 상기 제어부(110)로 전달할 수 있다. 이에 따라, 상기 제어부(110)는 상기 유량 측정부(70)로부터 측정된 유량값을 통해 희석 라인(L2)으로 유출되는 처리수 유출량을 제어하는 제어 신호를 발생할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 처리수 유출량은 컨트롤 밸브(100)에 의해 제어될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 희석된 처리수의 차아염소산 나트륨 농도는 5 내지 15 ppm, 5 내지 13 ppm, 5 내지 11 ppm 또는 5 내지 9 ppm일 수 있다. 상기 범위로 차아염소산 나트륨 농도를 제어함으로써, 후술하는 선박 평형수 저장부(10)로부터 배출되는 처리수의 차아염소산 나트륨 농도가 배출 기준을 초과하는 것을 방지할 뿐 아니라, 배출 기준을 초과하는 경우라도 신속하게 처리수의 배출 기준에 도달하도록 할 수 있다.
예시적인 본 출원의 선박 평형수 처리 장치는 상기 해수 유입 라인(L1)에 투입하는 산화약품을 저장하는 약품 저장부(60)를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 선박이 실용염분(psu)이 낮은 지역인 담수 구역을 운항 중인 경우, 전기분해부(20)에서 차아염소산 나트륨을 생산하기 어려울 수 있으므로, 상기 약품 저장부(60)에서는 상기 산화약품을 해수 유입 라인(L1)으로 유출시킴으로써, 해수 유입 라인(L1) 내에 이물질 또는 미생물을 살균할 수 있다.
상기 산화약품은 이화염이소시아뉼산나트륨(NaDCC), 차아염소산나트륨(NaOCl) 및 하이포아염소산칼슘(Ca(OCl)2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 약품 저장부(60)에서 해수 유입 라인(L1)으로 투입되는 산화약품이 이화염이소시아뉼산나트륨(NaDCC)인 경우, 다음의 반응식 2에 따라 반응이 일어난다.
[반응식 2]
C3N3O3Cl2Na(NaDCC) + 2H2O → C3N3O3H2Na + 2HOCl
상기 반응식 2에서 사용되는 이화염이소시아뉼산나트륨(NaDCC)은 분말 형태의 고체인 것이 좋고, 이화염이소시아뉼산나트륨(NaDCC)이 물에 용해되면서 해수 내의 미생물이 사멸된다.
다른 한 예에서, 약품 저장부(60)에서 해수 유입 라인(L1)으로 투입되는 산화약품이 차아염소산나트륨(NaOCl)인 경우, 하기 반응식 3에 따라 반응이 일어난다.
[반응식 3]
NaOCl + H2O → HOCl + Na + OH-
상기 반응식 3에서, 차아염소산나트륨(NaOCl)이 물에 용해될 때 발생하는 HOCl이 해수 내의 미생물을 사멸한다.
또 다른 한 예에서, 약품 저장부(60)에서 해수 유입 라인(L1)으로 투입되는 산화약품이 하이포아염소산칼슘(Ca(OCl)2)인 경우, 하기 반응식 4에 따라 반응이 일어난다.
[반응식 4]
Ca(OCl)2 + 2H2O → 2HOCl + Ca+2 + 2OH-
상기 반응식 4에서, 하이포아염소산칼슘(Ca(OCl)2)은 분말 형태의 고체인 것이 좋고, 하이포아염소산칼슘(Ca(OCl)2)이 물에 용해될 때 발생하는 HOCl에 의해 해수 내의 미생물이 사멸된다.
이하에서, 상기 제어부(110)의 작동 양태를 구체적으로 설명한다. 상기 염분 측정부(40)에서 측정된 실용염분(psu) 값에 따라 제어부(110)는 다음과 같이 작동할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 염분 측정부(40)에서 측정된 실용염분(psu) 값이 30 이상일 경우, 상기 제어부(110)는 전기분해부(20)에 전기분해부(20)의 구동 신호를 전달할 수 있다. 예를 들어, 해수의 실용염분 값이 30 psu 이상인 경우에는, 작은 용량의 전력이 소요되는 전기분해장치만으로도, 전술한 농도의 차아염소산 나트륨을 포함하는 처리수를 생성할 수 있으므로, 상기 제어부(110)는 전기분해부(20)에 구동 신호를 전달하고, 이에 따라, 상기 전기분해부(20)에서 발생하는 차아염소산 나트륨을 포함하는 처리수는 후술할 희석 라인(L2)을 통해 해수 유입라인으로 유입되어, 해수 유입 라인(L1) 내의 차아염소산 나트륨의 농도를 적정 수준으로 유지할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 구동 신호는 실용염분(psu) 값에 따라 전기분해부(20)의 구동 강도를 제어하는 신호를 포함할 수 있다. 예를 들어, 실용염분 값이 비교적 낮은 수치일 경우, 구동 강도는 비교적 강하게 제어되며, 실용염분 값이 비교적 높은 수준일 경우, 구동 강도는 비교적 약하게 제어될 수 있다. 상기 전기분해부(20)는 구동 강도를 제어하는 신호를 전달받음으로써, 본 출원에서 목적으로 하는 농도의 차아염소산 나트륨을 포함하는 처리수를 생성할 수 있다.
하나의 구현예에서, 상기 염분 측정부(40)에서 측정된 실용염분(psu) 값이 30 미만 내지 10 초과일 경우 상기 제어부(110)가 전기분해부(20)에 전기분해부(20)의 구동 신호 및 처리수 저장부(30)에 처리수의 유출량 신호를 전달할 수 있다. 예를 들어, 상기 실용염분(psu) 범위 내에서는 전기분해부(20)의 구동만으로는 선박 평형수 저장부(10)에 저장된 해수의 이물질 또는 미생물을 효과적으로 살균하기 어렵다. 따라서, 상기 처리수 저장부(30)에 저장된 고농도의 처리수를 추가로 사용함으로써, 전술한 바와 같이, 효과적으로 선박 평형수에 저장된 해수의 이물질 또는 미생물을 살균할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 실용염분 값이 비교적 낮은 범위, 예를 들면, 10 초과 내지 20의 범위라면, 상기 제어부(110)는 처리수 저장부(30)에 처리수의 유출량을 증가시키는 신호를 전달할 수 있으며, 상기 실용염분 값이 비교적 높은 범위, 예를 들면, 20 내지 30 미만일 경우에는, 상기 제어부(110)는 처리수 저장부(30)에 처리수의 유출량을 감소시키는 신호를 전달할 수 있다. 하나의 예시에서 상기 처리수의 유출량은 컨트롤 밸브(100)를 통해 제어될 수 있다.
하나의 구현예에서, 상기 염분 측정부(40)에서 측정된 실용염분(psu) 값이 30 미만 내지 10 초과일 경우, 상기 제어부(110)는 염수 저장부(50)의 염수를 전기분해부(20)에 투입하는 신호를 추가로 전달할 수 있다. 상기 전기분해부(20)는 상기 범위의 실용염분(psu) 값을 포함하는 해수만으로 구동하는 경우, 본 발명에서 목적으로 하는 농도의 차아염소산 나트륨을 생성하는데 있어서 높은 전력량이 필요로 하는 문제가 있다. 상기 문제를 해결하고자, 상기 염수 저장부(50)의 저장된 실용염분(psu) 값이 30 psu 이상의 고농도의 염수를 전기분해부(20)에 투입함으로써, 낮은 전력량으로 본 출원에서 목적하고자 하는 농도의 차아염소산 나트륨을 포함하는 처리수를 생성할 수 있다.
또 하나의 구현예에서, 상기 염분 측정부(40)에서 측정된 실용염분(psu) 값이 10 이하일 경우, 상기 제어부(110)는 처리수 저장부(30)에 처리수의 유출량 신호를 전달할 수 있다. 상기 처리수의 유출량 신호는 전술한 유량 측정부(70)에서 전달받은 유량값에 따라 처리수의 유출량을 제어하는 제어 신호를 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 처리수의 유출량은 컨트롤 밸브(100)에 의해 제어될 수 있다.
또 다른 구현예에서, 상기 염분 측정부(40)에서 측정된 실용염분(psu) 값이 10 이하일 경우 상기 제어부(110)가 상기 약품 저장부(60)의 산화 약품을 해수 유입 라인(L1)에 투입하는 신호를 추가로 전달할 수 있다. 예를 들어, 선박이 실용염분(psu) 값이 10 psu 이하인 해수 구역을 항해하는 경우, 상기 전기 분해부는 상기 범위 내의 실용염분 값을 가지는 해수로부터 충분한 농도의 차아염소산 나트륨 생산이 어려운 문제가 있으며, 처리수 저장부(30)에 저장된 처리수의 저장량도 한계가 있다. 따라서, 추가로 산화 약품을 해수 유입 라인(L1)에 투입하여 선박 평형수 저장부(10)에 저장되는 해수를 살균할 수 있다.
본 출원의 예시적인 선박 평형수 처리 장치(1)는 선박 평형수 저장부(10)로부터 저장된 선박 평형수를 외부로 배출하는 배출 라인(L4); 및 상기 배출 라인(L4)으로 투입할 중화제를 저장하고 있는 중화제 저장부(90)를 추가로 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 배출 라인(L4)은 상기 저장된 선박 평형수내 총 잔류-산화물질이 기준값을 만족하는 경우, 상기 평형수를 취수구를 통해 외부로 배출할 수 있다. 상기 총 잔류-산화물질 기준값은 0.2 ppm 이하, 0.1 ppm 이하 또는 0.01 ppm 이하일 수 있다.
또한, 상기 선박 평형수 처리 장치(1)는 해수 유입 라인(L1) 및 배출 라인(L4)에 총 잔류-산화물질(TRO, total residual oxidant)의 농도를 측정하는 TRO 측정부(80)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 TRO 측정부(80)는 총 잔류-산화물질 측정값을 제어부(110)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(110)는 총 잔류-산화물질 측정값에 따라 중화제 저장부(90)에 중화제의 유출량을 제어하는 제어신호를 전달할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 총 잔류-산화물질 측정값이 상기 총 잔류-산화물질 기준값을 벗어나는 경우, 상기 중화제 저장부(90)에 저장된 중화제를 사용함으로써, 총 잔류-산화물질 기준값에 도달할 수 있다.
1: 선박 평형수 처리 장치
L1: 해수 유입 라인
L2: 희석 라인
L3: 분기 라인
L4: 배출 라인
10: 선박 평형수 저장부
20: 전기분해부
30: 처리수 저장부
40: 염분 측정부
50: 염수 저장부
60: 약품 저장부
70: 유량 측정부
80: TRO 측정부
90: 중화제 저장부
100: 컨트롤 밸브
110: 제어부

Claims (12)

  1. 외부로부터 해수를 유입하는 해수 유입 라인;
    상기 해수 유입 라인으로부터 유입된 해수를 저장하는 선박 평형수 저장부;
    상기 유입 라인으로 유입되는 해수 중 일부를 전기 분해하여 처리수를 생성하는 전기분해부;
    상기 전기분해부로부터 전기분해된 처리수를 저장하는 처리수 저장부;
    상기 해수 유입 라인으로부터 유입되는 해수의 실용염분(psu) 값을 측정하는 염분 측정부;
    상기 염분 측정부에서 측정된 실용염분(psu) 값에 따라 전기분해부의 구동 및 처리수 저장부로부터 유출되는 처리수의 유출량을 제어하는 제어신호를 발생하는 제어부; 및
    상기 처리수를 상기 해수 유입 라인으로 유입되는 해수와 혼합하는 희석 라인을 포함하는 선박 평형수 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 분해된 처리수의 차아염소산 나트륨의 농도는 30 ppm 이상인 선박 평형수 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기분해장치에 투입하는 염수를 저장하는 염수 저장부를 추가로 포함하는 선박 평형수 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 해수 유입 라인에 투입하는 산화약품을 저장하는 약품 저장부를 추가로 포함하는 선박 평형수 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 염분 측정부에서 측정된 실용염분(psu) 값이 30 이상일 경우 상기 제어부가 전기분해부에 전기분해부의 구동 신호를 전달하는 선박 평형수 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 염분 측정부에서 측정된 실용염분(psu) 값이 30 미만 내지 10 초과일 경우 상기 제어부가 전기분해부에 전기분해부의 구동 신호 및 처리수 저장부에 처리수의 유출량 신호를 전달하는 선박 평형수 처리 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 염분 측정부에서 측정된 실용염분(psu) 값이 30 미만 내지 10 초과일 경우 상기 제어부가 염수 저장부의 염수를 전기분해장치에 투입하는 신호를 전달하는 선박 평형수 처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 염분 측정부에서 측정된 실용염분(psu) 값이 10 이하일 경우 상기 제어부가 처리수 저장부에 처리수의 유출량 신호를 전달하는 선박 평형수 처리 장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 염분 측정부에서 측정된 실용염분(psu) 값이 10 이하일 경우 상기 제어부가 약품 저장부의 약품을 해수 유입 라인에 투입하는 신호를 전달하는 선박 평형수 처리 장치.
  10. 제 4 항에 있어서,
    산화약품은 이화염이소시아뉼산나트륨(NaDCC), 차아염소산나트륨(NaOCl) 및 하이포아염소산칼슘(Ca(OCl)2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 선박 평형수 처리 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    선박 평형수 저장부로부터 저장된 선박 평형수를 외부로 배출하는 배출 라인; 및
    상기 배출 라인으로 투입할 중화제를 저장하고 있는 중화제 저장부를 추가로 포함하는 선박 평형수 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    해수 유입 라인 및 배출 라인에 총 잔류-산화물질(TRO, total residual oxidant)의 농도를 측정하는 TRO 측정부를 추가로 포함하는 선박 평형수 처리 장치.
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