KR20190114443A

KR20190114443A - 발전소 배수거품의 제거장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20190114443A
Application number: KR1020180037150A
Authority: KR
Inventors: 공준식
Original assignee: 첨단기공 주식회사
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2019-10-10

Abstract

본 발명에 의하면, 해수의 수위(L1, L2, ..., Ln)를 감지하기 위한 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn), 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)의 감지에 따라 펌프(PM)로 급수되기 위한 파이프(P)에 복수개로 구비된 흡입구(I1, I2, ..., In)를 개폐하기 위한 밸브 개폐부(40; V1, V2, ..., Vn), 파이프(P)의 흡입구(I1, I2, ..., In)로부터 흡입된 해수를 거품(F)의 포집된 거품영역으로 살수하기 위한 펌프/살수 구동부(50), 및 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)에 의하여 감지되는 해수의 수위(L1, L2, ..., Ln)에 따라 해수면으로부터 가장 가까운 영역의 흡입구(I1, I2, ..., In)를 개방하고 그 이외의 흡입구(I1, I2, ..., In)를 닫도록 제어하기 위한 제어부(60)를 포함하는 발전소 배수거품의 제거장치가 제공된다.

Description

발전소 배수거품의 제거장치 및 그 방법{PREVENTING APPARATUS FROM FOAM FORMATION OF DISCHARGED WATER OF POWER PLANT AND METHOD THEREOF}

본 발명은 발전소에서 배수되는 냉각수에 의하여 발생되는 거품을 제거하는 발전소 배수거품의 제거장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 해수의 조수 간만의 차로 인하여 발생되는 펌프의 과부하를 방지함과 동시에 기포의 생성을 효율적으로 방지할 수 있는 발전소 배수거품의 제거장치 및 그 방법에 관한 것이다.

현재 가동중인 발전소의 배수로에서 발생한 거품은 각종 유·무기물질 및 플랑크톤 등을 함유하고 있어 거품 지속시간이 길며, 시각적으로 공해를 유발하는 요인으로 지목되고 있어서 거품을 줄이기 위한 방안이 요구되고 있었다.

이에 따라 종래에는 발전소에 사용되는 냉각수의 배수시 발생되는 거품을 저감하기 위해 소포제를 주입하거나 거품 울타리를 이용하여 일정시간 저류 후 자연 소멸을 유도하고 있지만, 대규모 화력발전소와 같이 막대한 양의 냉각수를 사용하는 경우, 냉각수 배수시 발생된 거품의 일부가 주변 양식장이나 연안 해안으로 유출되어 주변 주민즐의 민원요인으로 제기되어 왔다.

최근 신규 발전소의 경우 온배수 열영향 저감 및 거품발생 방지를 위하여 심층 취배수 구조가 적용되고 있으나 가동 중인 발전소의 경우 적용하기가 어려우며, 그 밖에 댐을 이용하는 수위상승 방안, 거품 집수정 등이 수반되는 방수 피트(Pit) 구조 등 거품발생 방지구조에 관한 연구사례가 있으나, 역시 가동 중인 발전소에 적용이 어렵다는 점과 막대한 공사비로 인해 적용된 사례가 거의 없었다.

이러한 문제점으로 인하여 공개특허 제10-2010-0044505호에 의하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 기존 냉각수 배수로 낙차부에 사이폰 수로를 적용함으로써 도수발생과 수중공기 혼입을 차단하여 거품의 발생을 원천적으로 방지한 발전소 배수로의 거품발생 방지용 수로구조를 제공하기 위하여, 해수 냉각수를 외해로 방출하기 위해 배수로 바닥을 가진 배수로와 이 배수로의 출구개방 말단에 위치하면서 경사낙차 유도바닥을 매개로 연결된 도수발생 영역부의 하류수조를 갖춘 발전소 배수로의 수로구조에 있어서, 상기 배수관로의 출구개방 말단부위에는 저류조 바닥을 형성시키고 이 저류조 바닥에 이격 설치된 사이폰 수로관이 도수발생 영역부의 하류조 바닥까지 경사낙차 유도바닥을 따라 연통되어 설치된 구조를 개시하고 있다.

그러나 이러한 종래 기술에 의할 경우 최초에 발전소를 건설할 당시부터 설계하고 시공하는 것에는 문제가 없으나, 기존의 발전 설비에는 배수로 전체를 철거하고 새로이 시공해야 하므로, 철거 및 재시공에 따른 막대한 비용의 지출이 불가피한 문제점이 있다. 따라서 이러한 문제점을 개선하기 위하여 특허 제1821062호는, 도 2에 도시된 바와 같이, 발전소로부터 배출되는 배출수가 흐르는 배수로의 양측을 따라 형성된 레일, 상기 레일을 따라 이동 가능한 본체, 상기 본체에 양단부가 회전 가능하게 장착되는 코어, 및 원통 형상인 상기 코어의 외주면을 따라 방사상으로 돌출되어 상기 코어와 연동하여 회전하고, 각각의 단부는 상기 배출수에 접촉되는 거품제거 블레이드를 포함하는 장치를 개시하고 있다.

그러나 상기 기술에 의하더라도 상기 배수로의 상측에 배치되는 하우징과, 상기 하우징의 양측으로부터 한 쌍의 상기 레일측을 향하여 연장된 연장 격벽과, 상기 연장 격벽에 각각 장착되어 상기 레일에 구름 접촉하는 적어도 하나의 이동 휠과, 한 쌍의 상기 연장 격벽중 일측 또는 양측에 구비되어 상기 적어도 하나의 이동 휠에 구동력을 전달하는 구동액추에이터를 포함하며, 상기 코어는 한 쌍의 상기 연장 격벽에 양단부가 회전 가능하게 지지되어 있기 때문에, 설치 영역의 제한이 있을 뿐만 아니라 대용량의 거품 제거에 한계를 가지고 있다.

따라서 대용량의 거품제거를 효율적으로 수행할 수 있으며, 그에 따른 과부하를 방지할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 대용량의 거품제거를 효율적으로 수행할 수 있으며, 그에 따른 과부하를 방지할 수 있는 발전소 배수거품의 제거장치를 제공하는 것이다.

여기서, 발전소의 배수구 영역(D)에 대한 영상을 입력하기 위한 영상 입력부(10), 및 영상 입력부(10)로부터 입력된 영상에 대하여 거품의 이미지를 캡쳐하여 거품을 판별하고 그 영역을 연산하기 위한 거품영역 판별부(20)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 거품영역 판별부(20)는 영상 입력부(10)로부터 입력된 영상에 대하여 주위 환경과 거품의 이미지를 영상 판별을 위한 알고리즘을 이용하여 거품을 판별하며, 해당 거품의 영역을 연산하는 것이 바람직하다.

또한, 거품의 이미지는 기준 해수면(L1, L2, ..., Ln)보다 높은 영역과 색상 데이터의 구분으로 판별하며, 거품영역 판별부(20)는 입력되는 영상에 대하여 화소단위별로 영역을 설정하여 거품의 발생 영역을 연산하여 살수에 필요한 영역에 대한 데이터를 생성하는 것이 바람직하다.

또한, 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)는 해수의 수위(L1, L2, ..., Ln)를 감지하기 위한 수압 센서로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)는 해수면의 아래에 각각 독립된 위치에서 수위를 감지하기 위한 복수개의 감지 센서로 이루어지며, 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)의 각 감지 센서들은 파이프(P)의 흡입구(I1, I2, ..., In)의 각각에 대하여 그 위에 위치하도록 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 펌프(PM)로 급수하기 위한 파이프(P)에는 복수개의 흡입구(I1, I2, ..., In)가 해수면의 아래에 대하여 연속하여 복수개가 병렬로 구비되며, 흡입구(I1, I2, ..., In)를 개폐하기 위한 솔레노이드 밸브로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 펌프/살수 구동부(50)는 파이프(P)의 흡입구(I1, I2, ..., In)로부터 흡입된 해수를 거품(F)의 포집된 거품영역으로 공급하기 위한 펌프(PM), 펌프(PM)로부터 가압된 해수를 거품(F)이 거품의 영역으로 살수하기 위한 노즐(NZ), 및 노즐(NZ)을 살수 영역으로 변위시키기 위한 노즐 이동부(RM)로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 일면에 의하면, 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)에 의하여 해수의 수위(L1, L2, ..., Ln)를 감지하는 제1 단계, 밸브 개폐부(40; V1, V2, ..., Vn)에 의하여 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)의 감지에 따라 펌프(PM)로 급수되기 위한 파이프(P)에 복수개로 구비된 흡입구(I1, I2, ..., In)를 개폐하는 제2 단계, 및 펌프/살수 구동부(50)에 의하여 파이프(P)의 흡입구(I1, I2, ..., In)로부터 흡입된 해수를 거품(F)의 포집된 거품영역으로 살수하는 제3 단계를 포함하며, 제어부(60)에 의하여 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)에 의하여 감지되는 해수의 수위(L1, L2, ..., Ln)에 따라 해수면으로부터 가장 가까운 영역의 흡입구(I1, I2, ..., In)를 개방하고 그 이외의 흡입구(I1, I2, ..., In)를 닫도록 제어하는 발전소 배수거품의 제거방법이 제공된다.

따라서 본 발명에 의하면, 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)에 의하여 감지되는 해수의 수위(L1, L2, ..., Ln)에 따라 해수면으로부터 가장 가까운 영역의 흡입구(I1, I2, ..., In)를 개방하고 그 이외의 흡입구(I1, I2, ..., In)를 닫도록 제어된 상태에서 거품(F)이 발생된 영역으로 살수가 이루어짐으로써 펌프(PM)의 양정에 필요한 전력소모를 최소로 할 뿐만 아니라, 조수간만의 차로 인하여 발생되는 공기가 펌프(PM)로 흡입되는 것을 방지하여 살수에 필요한 과부하를 방지할 수 있으며, 거품(F)이 발생 여부를 거품영역 판별부(20)에 의하여 모니터링하고 해당 영역을 연산함으로써 거품 제거에 필요한 전력소모를 최소화할 수 있다.

도 1은 공개특허 제10-2010-0044505호에 의한 발전소 배수거품의 제거를 위한 설비의 개략도이다.
도 2는 특허 제1821062호에 의한 발전소 배수거품의 제거장치의 개략적인 시시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전소 배수거품의 제거장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전소 배수거품의 제거장치의 개략도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전소 배수거품의 제거장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전소 배수거품의 제거장치의 블록도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전소 배수거품의 제거장치의 개략도이다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전소 배수거품의 제거장치는 발전소의 배수구 영역(D)에 대한 영상을 입력하기 위한 영상 입력부(10), 영상 입력부(10)로부터 입력된 영상에 대하여 거품의 이미지를 캡쳐하여 거품을 판별하고 그 영역을 연산하기 위한 거품영역 판별부(20), 해수의 수위(L1, L2, ..., Ln)를 감지하기 위한 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn), 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)의 감지에 따라 펌프(PM)로 급수되기 위한 파이프(P)에 복수개로 구비된 흡입구(I1, I2, ..., In)를 개폐하기 위한 밸브 개폐부(40; V1, V2, ..., Vn), 파이프(P)의 흡입구(I1, I2, ..., In)로부터 흡입된 해수를 거품(F)의 포집된 거품영역으로 살수하기 위한 펌프/살수 구동부(50), 및 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)에 의하여 감지되는 해수의 수위(L1, L2, ..., Ln)에 따라 해수면으로부터 가장 가까운 영역의 흡입구(I1, I2, ..., In)를 개방하고 그 이외의 흡입구(I1, I2, ..., In)를 닫도록 제어하기 위한 제어부(60)로 이루어진다.

영상 입력부(10)는 CCD 소자로 이루어지며, 발전소의 배수구 영역(D)에 대한 영상을 입력하기 위한 영상촬영장치로 이루어진다.

거품영역 판별부(20)는 영상 입력부(10)로부터 입력된 영상에 대하여 주위 환경과 거품의 이미지를 영상 판별을 위한 알고리즘을 이용하여 거품을 판별하며, 해당 거품의 영역을 연산한다. 이 때, 거품의 이미지는 기준 해수면(L1, L2, ..., Ln)보다 높은 영역과 색상 데이터의 구분으로 판별한다. 한편, 거품영역 판별부(20)는 입력되는 영상에 대하여 화소단위별로 영역을 설정하여 거품의 발생 영역을 연산하며, 살수에 필요한 영역에 대한 데이터를 생성한다.

수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)는 해수의 수위(L1, L2, ..., Ln)를 감지하기 위한 수압 센서로 이루어지며, 소정의 장축에 대하여 높이에 따라 부상되는 플로팅 센서로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 때, 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)는 감지되는 해수면의 수위(L1, L2, ..., Ln)에 대한 데이터를 제어부(60)로 전송한다. 한편, 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)는 해수면의 아래에 각각 독립된 위치에서 수위를 감지하기 위한 복수개의 감지 센서로 이루어질 수도 있다. 이 때 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)의 각 감지 센서들은 파이프(P)의 흡입구(I1, I2, ..., In)의 각각에 대하여 그 위에 위치하도록 구비된다.

펌프(PM)로 급수하기 위한 파이프(P)에는 복수개의 흡입구(I1, I2, ..., In)가 해수면의 아래에 대하여 연속하여 복수개가 병렬로 구비된다.

밸브 개폐부(40; V1, V2, ..., Vn)는 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)의 감지에 따라 펌프(PM)로 급수되기 위한 파이프(P)에 복수개로 구비된 흡입구(I1, I2, ..., In)를 개폐하기 위한 솔레노이드 밸브로 이루어진다. 밸브 개폐부(40; V1, V2, ..., Vn)는 각각의 흡입구(I1, I2, ..., In)에 대하여 각각 구비된다.

펌프/살수 구동부(50)는 파이프(P)의 흡입구(I1, I2, ..., In)로부터 흡입된 해수를 거품(F)의 포집된 거품영역으로 공급하기 위한 펌프(PM), 펌프(PM)로부터 가압된 해수를 거품(F)이 거품의 영역으로 살수하기 위한 노즐(NZ), 및 노즐(NZ)을 살수 영역으로 변위시키기 위한 노즐 이동부(RM)로 이루어진다.

펌프/살수 구동부(50)의 노즐 이동부(RM)는 노즐(NZ)을 회전시키기 위한 회동모터로 이루지는 것이 바람직하다.

제어부(60)는 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)에 의하여 감지되는 해수의 수위(L1, L2, ..., Ln)에 따라 해수면으로부터 가장 가까운 영역의 흡입구(I1, I2, ..., In)를 개방하고 그 이외의 흡입구(I1, I2, ..., In)를 닫도록 제어한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전소 배수거품의 제거장치에 의하면, 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)에 의하여 감지되는 해수의 수위(L1, L2, ..., Ln)에 따라 해수면으로부터 가장 가까운 영역의 흡입구(I1, I2, ..., In)를 개방하고 그 이외의 흡입구(I1, I2, ..., In)를 닫도록 제어된 상태에서 거품(F)이 발생된 영역으로 살수가 이루어짐으로써 펌프(PM)의 양정에 필요한 전력소모를 최소로 할 뿐만 아니라, 조수간만의 차로 인하여 발생되는 공기가 펌프(PM)로 흡입되는 것을 방지하여 살수에 필요한 과부하를 방지할 수 있다.

또한, 거품(F)이 발생 여부를 거품영역 판별부(20)에 의하여 모니터링하고 해당 영역을 연산함으로써 거품 제거에 필요한 전력소모를 최소화할 수 있다.

10: 영상 입력부
20: 거품영역 판별부
30, S1, S2, ..., Sn: 수위 감지부
40, V1, V2, ..., Vn: 밸브 개폐부
50: 펌프/살수 구동부
60: 제어부

Claims

해수의 수위(L1, L2, ..., Ln)를 감지하기 위한 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn);
수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)의 감지에 따라 펌프(PM)로 급수되기 위한 파이프(P)에 복수개로 구비된 흡입구(I1, I2, ..., In)를 개폐하기 위한 밸브 개폐부(40; V1, V2, ..., Vn);
파이프(P)의 흡입구(I1, I2, ..., In)로부터 흡입된 해수를 거품(F)의 포집된 거품영역으로 살수하기 위한 펌프/살수 구동부(50); 및
수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)에 의하여 감지되는 해수의 수위(L1, L2, ..., Ln)에 따라 해수면으로부터 가장 가까운 영역의 흡입구(I1, I2, ..., In)를 개방하고 그 이외의 흡입구(I1, I2, ..., In)를 닫도록 제어하기 위한 제어부(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소 배수거품의 제거장치.
제1항에 있어서, 발전소의 배수구 영역(D)에 대한 영상을 입력하기 위한 영상 입력부(10); 및
영상 입력부(10)로부터 입력된 영상에 대하여 거품의 이미지를 캡쳐하여 거품을 판별하고 그 영역을 연산하기 위한 거품영역 판별부(20)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소 배수거품의 제거장치.
제2항에 있어서, 거품영역 판별부(20)는 영상 입력부(10)로부터 입력된 영상에 대하여 주위 환경과 거품의 이미지를 영상 판별을 위한 알고리즘을 이용하여 거품을 판별하며, 해당 거품의 영역을 연산하는 것을 특징으로 하는 발전소 배수거품의 제거장치.
제3항에 있어서, 거품의 이미지는 기준 해수면(L1, L2, ..., Ln)보다 높은 영역과 색상 데이터의 구분으로 판별하며,
거품영역 판별부(20)는 입력되는 영상에 대하여 화소단위별로 영역을 설정하여 거품의 발생 영역을 연산하여 살수에 필요한 영역에 대한 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 발전소 배수거품의 제거장치.
제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)는 해수의 수위(L1, L2, ..., Ln)를 감지하기 위한 수압 센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발전소 배수거품의 제거장치.
제5항에 있어서, 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)는 해수면의 아래에 각각 독립된 위치에서 수위를 감지하기 위한 복수개의 감지 센서로 이루어지며, 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)의 각 감지 센서들은 파이프(P)의 흡입구(I1, I2, ..., In)의 각각에 대하여 그 위에 위치하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 발전소 배수거품의 제거장치.
제6항에 있어서, 펌프(PM)로 급수하기 위한 파이프(P)에는 복수개의 흡입구(I1, I2, ..., In)가 해수면의 아래에 대하여 연속하여 복수개가 병렬로 구비되며, 흡입구(I1, I2, ..., In)를 개폐하기 위한 솔레노이드 밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발전소 배수거품의 제거장치.
제7항에 있어서, 펌프/살수 구동부(50)는 파이프(P)의 흡입구(I1, I2, ..., In)로부터 흡입된 해수를 거품(F)의 포집된 거품영역으로 공급하기 위한 펌프(PM), 펌프(PM)로부터 가압된 해수를 거품(F)이 거품의 영역으로 살수하기 위한 노즐(NZ), 및 노즐(NZ)을 살수 영역으로 변위시키기 위한 노즐 이동부(RM)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발전소 배수거품의 제거장치.
수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)에 의하여 해수의 수위(L1, L2, ..., Ln)를 감지하는 제1 단계;
밸브 개폐부(40; V1, V2, ..., Vn)에 의하여 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)의 감지에 따라 펌프(PM)로 급수되기 위한 파이프(P)에 복수개로 구비된 흡입구(I1, I2, ..., In)를 개폐하는 제2 단계; 및
펌프/살수 구동부(50)에 의하여 파이프(P)의 흡입구(I1, I2, ..., In)로부터 흡입된 해수를 거품(F)의 포집된 거품영역으로 살수하는 제3 단계를 포함하며,
제어부(60)에 의하여 수위 감지부(30; S1, S2, ..., Sn)에 의하여 감지되는 해수의 수위(L1, L2, ..., Ln)에 따라 해수면으로부터 가장 가까운 영역의 흡입구(I1, I2, ..., In)를 개방하고 그 이외의 흡입구(I1, I2, ..., In)를 닫도록 제어하는 것을 특징으로 하는 발전소 배수거품의 제거방법.
영상 입력부(10)에 의하여 발전소의 배수구 영역(D)에 대한 영상을 입력하는 단계; 및
거품영역 판별부(20)에 의하여 영상 입력부(10)로부터 입력된 영상에 대하여 거품의 이미지를 캡쳐하여 거품을 판별하고 그 영역을 연산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전소 배수거품의 제거방법.