KR20190123973A - 유수 분리 장치 및 이를 포함하는 오일 회수 장치 - Google Patents

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Abstract

유수 분리 장치 및 이를 포함하는 오일 회수 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 오일 에멀전 형태의 오일-물 혼합물이 통과하는 통로부; 및 상기 통로부를 부분적으로 폐쇄하도록 상기 통로부의 내측면에 지지되고, 다공성 및 친수성을 가지는 구조체를 포함하는, 유수 분리 장치가 제공된다.

Description

유수 분리 장치 및 이를 포함하는 오일 회수 장치{Oil water separator and Oil recovery device including the same}
본 발명은 유수 분리 장치 및 이를 포함하는 오일 회수 장치에 관한 것이다.
최근 산업 폐유 또는 해상 유출유에 의한 수질 오염 또는 해양 오염이 심각한 수준에 이르고 있다. 이러한 해양 오염은 해양 생태계의 위협이 될 뿐만 아니라 궁극적으로 인간에게 큰 위협이 되고 있다.
이러한 수질 오염 또는 해양 오염을 방지하기 위한 규정이 전세계적으로 신설되거나 강화되고 있는 실정이다.
나아가 수질 오염 해양 오염의 원인인 오일을 효과적으로 제거하기 위한 기술개발이 이루어지고 있는 실정이다. 오일 제거 기술의 핵심 중 하나는 오일을 물로부터 얼마나 신속하고 효과적으로 분리할 수 있는가 인데, 혼합된 물과 오일에서 오일을 신속하고 효과적으로 분리하기 위한 기술 개발이 시급하다.
등록실용신안공보 제20-0376715호(2005.03.09.공고)
본 발명의 실시예는, 물과 오일을 신속하고 효과적으로 분리하도록 구성된 유수 분리 장치 및 이를 포함하는 오일 회수 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 오일 에멀전 형태의 오일-물 혼합물이 통과하는 통로부; 및 상기 통로부를 부분적으로 폐쇄하도록 상기 통로부의 내측면에 지지되고, 다공성 및 친수성을 가지는 구조체를 포함하는, 유수 분리 장치가 제공될 수 있다.
상기 구조체의 공극은, 상기 구조체가 배치된 상기 통로부의 구조체 배치영역의 단면 높이의 0.03배 이상 0.06배 이하의 크기를 가질 수 있다.
상기 구조체는, 물과의 접촉각이 10도 이상 30도 이하의 친수성을 가질 수 있다.
상기 구조체의 두께는, 상기 구조체가 배치된 상기 통로부의 구조체 배치영역의 단면 높이의 0.01배 이상 0.03배 이하일 수 있다.
상기 구조체에 의해 부분 개방된 상기 통로부의 개방 공간의 높이는 상기 구조체가 배치된 상기 통로부의 구조체 배치영역의 단면 높이의 0.25배 이상 0.35배 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 오일 회수 탱크; 및 상기 오일 회수 탱크의 전방측부에 결합되고, 오일-물 혼합물을 유입시켜 물과 오일로 분리시키고, 분리된 물을 외부로 배출하고 분리된 오일을 상기 오일 회수 탱크로 유입시키는 유수 분리 모듈을 포함하고, 상기 유수 분리 모듈은, 상기 오일-물 혼합물이 하강하며 속도가 증가하는 가속 통로부; 상기 가속 통로부와 연결되고 상기 오일-물 혼합물이 상승하며 속도가 감소하는 감속 통로부; 및 상기 가속 통로부와 상기 감속 통로부를 연결하는 상기 유수 분리 장치를 포함하고, 상기 가속 통로부의 전단에는 상기 오일-물 혼합물이 유입되는 유입구가 형성되고, 상기 감속 통로부의 내측 바닥면에는 상기 분리된 물이 외부로 배출되는 물 배출구가 형성되고, 상기 감속 통로부의 후단에는 상기 분리된 오일이 상기 오일 회수 탱크로 배출되는 오일 배출구가 형성되는, 오일 회수 장치가 제공될 수 있다.
상기 유수 분리 장치의 상기 통로부의 내측 천장면에는 배플판이 돌출 형성되고, 상기 배플판은, 상기 통로부의 내측 천장면 전단에서 상기 유입구의 크기의 0배 이상 1배 이하의 거리만큼 떨어진 위치에 형성되고, 상기 통로부의 내측 천장면에서 상기 유입구의 크기의 1배 이상 2배 이하의 길이로 돌출될 수 있다.
상기 감속 통로부의 내측 바닥면에는 위어판이 돌출 형성되고, 상기 위어판은, 상기 오일 배출구에서 상기 오일 배출구의 크기의 0배 이상 0.5배 이하의 거리만큼 떨어진 위치에 형성되고, 상기 감속 통로부의 내측 바닥면에서 상기 오일 배출구의 크기의 0.3배 이상 0.6배 이하의 길이로 돌출될 수 있다.
상기 물 배출구는, 상기 감속 통로부의 내측 바닥면의 전단에서 상기 유입구의 크기의 0배이상 1배 이하의 거리만큼 떨어진 위치에 형성되고, 상기 유입구의 크기의 0.1배 이상 0.5배 이하의 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 오일 에멀전 형태의 오일-물 혼합물이 통과하는 통로부에 다공성 및 친수성을 가지는 구조체를 배치하여 부분 폐쇄함으로써, 오일-물 혼합물에 포함된 오일 액적들이 다공성 및 친수성을 가지는 구조체를 우회하여 통과하거나 직접 통과하는 과정에서 상호 병합하여 큰 오일 액적들로 합쳐짐으로써 오일-물 혼합물이 물과 오일로 신속하고 효과적으로 분리될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유수 분리 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 A부분을 확대한 도면이다.
도 3은 도 1의 B부분을 확대한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 구조체의 일 변형례를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 회수 장치의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 회수 장치의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 회수 장치의 일부를 확대한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가속 통로부를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 감속 통로부를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 7에 도시된 감속 통로부의 일 변형례를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 회수 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 7에 도시된 배플판의 위치 및 크기를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 7에 도시된 배플판의 위치 및 크기에 대한 시간대 별 오일회수율을 나타내는 실험 데이터이다.
도 14은 도 7에 도시된 위어판의 위치 및 크기를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 7에 도시된 위어판의 위치 및 크기에 대한 시간대 별 오일회수율을 나타내는 실험 데이터이다.
도 16은 도 7에 도시된 물 배출구의 위치 및 크기를 설명하기 위한 도면이다.
도 17는 도 7에 도시된 물 배출구의 위치 및 크기에 대한 시간대 별 오일회수율을 나타내는 실험 데이터이다.
도 18은 도 7에 도시된 가속 통로부와 감속 통로부의 경사각을 비교한 도면이다.
도 19 내지 도 21은 유수 분리 장치와 오일 회수 탱크가 분리 가능하게 결합된 오일 회수 장치의 운용 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유수 분리 장치(250)를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 A부분을 확대한 도면이고, 도 3은 도 1의 B부분을 확대한 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 유수 분리 장치(250)는 통로부(251)와 구조체(253)를 포함할 수 있다.
통로부(251)는 오일-물 혼합물이 통과하는 통로를 제공한다. 통로부(210)는 파이프 형상을 가질 수 있다. 본 실시예에서, 오일-물 혼합물은 도 1에서 볼 때 +X 방향에서 유입되어 -X 방향으로 이동하며 통로부(251)를 통과한다.
통로부(251)를 통과하는 오일-물 혼합물은 물에 오일이 분산한 오일 에멀전 형태를 가진다. 즉, 오일-물 혼합물은 물에 오일 액적들(Q)이 분산된 형태를 가진다.
통로부(251)의 길이방향 양측단 중 적어도 하나에 다른 통로부가 연결될 수 있다.
통로부(251)는 전체적으로 동일한 단면을 가질 수 있다. 또는 통로부(251)는 도시되지 않았으나 부분적으로 다른 단면을 가질 수 있다.
통로부(251)는 가로 방향으로 연장 배치될 수 있다.
예컨대, 통로부(251)는 도 1과 같이 수평 방향(ex. X축 방향)으로 연장 배치될 수 있다. 또는 통로부(251)는 도시되지 않았으나 수평 방향으로 비스듬히(ex. 45도 이하의 각도로) 연장 배치될 수 있다.
구조체(253)는 통로부(251)를 부분적으로 폐쇄하도록 통로부(251)의 내측 바닥면에 지지된다. 이때, 구조체(253)의 상단부와 통로부(251)의 내측 천장면 사이에 개방부가 형성된다.
구조체(253)는 도 1과 같이 통로부(251)의 중앙부 내측 바닥면에 지지될 수 있다. 또는 구조체(253)는 도시되지 않았으나 통로부(251)의 끝단부 내측 바닥면에 지지될 수 있다.
오일-물 혼합물이 통로부(251)를 통과하는 과정에서 구조체(253)에 의해 폐쇄된 영역을 지나는 일부 오일-물 혼합물은 구조체(253)와 만나고, 구조체(253)에 의해 폐쇄되지 않고 개방된 영역을 지나는 나머지 오일-물 혼합물은 구조체(253)와 만나지 않는다.
구조체(253)는 다공성 및 친수성을 가진다.
도 2를 참조하면, 구조체(253)에 의해 폐쇄된 영역을 지나 구조체(253)와 직접 만나는 오일 액적들(Q)의 일부는 친수성을 가지는 구조체(253)의 일면을 따라 상승하며 통로부(251)의 내측 천장면 사이에 형성된 개방부를 통해 구조체(210)를 통과할 수 있다. 달리 표현하면, 오일 액적들(Q)은 구조체(253)를 우회하여 통과할 수 있다.
구조체(253)의 일면을 따라 상승하는 오일 액적들은 상승 과정에서 합쳐져 커질 수 있다. 그리고 구조체(253)의 일면을 따라 상승하는 오일 액적들은 구조체(253)의 상단부와 통로부(251)의 내측 천장면 사이에 형성된 개방부를 바로 통과하는 다른 오일 액적들과 합쳐져 더욱 커질 수 있다.
도 3을 참조하면, 구조체(253)에 의해 폐쇄된 영역을 지나는 구조체(253)와 직접 만나는 오일-물 혼합물의 오일 액적들의 일부는 다공성을 가지는 구조체(253)의 공극(253a)을 통과할 수 있다. 달리 표현하면, 오일 액적들(Q)은 구조체(253)를 직접 통과할 수 있다. 참고로 구조체(253)에는 도 3과 같은 공극(253a)이 다수로 형성된다. 공극(253a)의 내측면은 친수성을 가진다.
오일 액적들은(233) 친수성을 가지는 공극(253a)을 통과하는 과정에서 합쳐져 커질 수 있다. 그리고 공극(253a)을 통과한 액적들은 다른 공극을 통과한 다른 액적들과 합쳐지고 부력에 의해 상승한다. 부력에 의해 통로부(251)의 천장 측으로 상승한 오일 액적들은 도 2에서 구조체(253)의 상단부와 통로부(251)의 내측 천장면 사이에 형성된 개방부를 통과한 다른 액적들과 병합하여 더욱 커질 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 유수 분리 장치(250)는 오일 에멀전 형태의 오일-물 혼합물이 통과하는 통로부(251)에 다공성 및 친수성을 가지는 구조체(253)를 배치하여 부분 폐쇄함으로써, 오일-물 혼합물에 포함된 오일 액적들이 다공성 및 친수성을 가지는 구조체(253)를 우회하여 통과하거나 직접 통과하는 과정에서 상호 병합하여 큰 오일 액적들로 합쳐짐으로써 오일-물 혼합물이 비중의 차이로 인해 물과 오일로 신속하고 효과적으로 분리될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 구조체(253)는 도 1과 같이 통로부(251)의 연장 방향에 수직하게 배치될 수 있다.
대안적으로 구조체(253')는 도 4와 같이 통로부(251)의 연장 방향에 비스듬하게 배치될 수 있다. 참고로 도 4는 도 1에 도시된 구조체의 일 변형례를 나타내는 도면이다. 이때, 구조체(253')는 도 4와 같이 오일-물 혼합물이 유입되는 방향으로 비스듬하게 배치될 수 있다. 이 경우, 친수성을 가지는 구조체(253')의 일면을 따라 부력에 의해 상승하는 오일 액적들의 이동 거리가 증가하여 오일 액적들이 보다 효과적으로 합쳐질 수 있다.
본 실시예에서, 구조체(253)는 통로부(251)의 구조체 배치영역(K)에 배치된다. 구조체 배치영역(K)이란 통로부(251) 중에서 구조체(253)와 만나는 횡단면(ex. 통로부(251)의 연장 방향에 수직한 단면)들이 모두 모인 영역을 의미한다.
예컨대, 구조체 배치 영역(K)의 길이(L)(ex. 통로부(251)의 연장 방향으로의 길이, X축 방향으로의 길이)는 구조체(253)가 도 1과 같이 통로부(251)의 연장 방향에 수직하게 배치되는 경우가 도 4와 같이 통로부(251)의 길이 방향으로 비스듬하게 배치는 경우에 비해 더 작다.
구조체 배치영역(K)은 도 1과 같이 수평 방향(ex. X축 방향)으로 연장 배치될 수 있다. 또는 구조체 배치영역(K)은 도시되지 않았으나 수평 방향으로 비스듬히(ex. 45도 이하의 각도로) 연장 배치될 수 있다.
본 실시예에서, 구조체 배치 영역(K)의 단면 높이(H1)는 구조체 배치 영역(K)의 내측 바닥면에서 내측 천장면까지의 최단 거리를 의미한다.
본 실시예에 따르면, 구조체(253)의 공극(253a)은 통로부(251)의 구조체 배치영역(K)의 단면 높이(H1)의 0.03배 이상 0.06배 이하의 크기(ex. 직경)를 가질 수 있다. 예컨대, 구조체 배치영역(K)의 단면 높이(H1)가 1 m인 경우, 구조체(253)의 공극(253a)은 3 mm이상 6 mm이하의 크기를 가질 수 있다. 구조체(253)의 공극(253a)은 mm 단위의 크기를 가질 수 있다.
만약, 구조체(253)의 공극(253a)이 ㎛ 단위 또는 ㎚ 단위를 가지는 경우 공극(253a)의 크기가 너무 작아 오일-물 혼합물에 포함된 오일 액적이 공극(253a)을 통과하지 못한다. 이로 인해 오일 액적들이 구조체(253)를 직접 통과하는 과정에서 병합되어 큰 오일을 생성하는 효과를 얻을 수 없고, 물 오일 분리 효율이 떨어질 수 있다.
본 실시예에 따르면, 구조체(253)는 물과의 접촉각이 10도 이상 30도 이하의 친수성을 가질 수 있다. 접촉각이 상기 범위를 벗어나면 오일 액적들의 병합 효과가 저하된다.
본 실시예에 따르면, 구조체(253)의 두께(ex. 통로부(251)의 연장 방향으로의 두께, X축 방향으로의 두께)는 통로부(251)의 구조체 배치영역(K)의 단면 높이(H1)의 0.01배 이상 0.03배 이하일 수 있다.
만약, 구조체(253)의 두께가 구조체 배치영역(K)의 단면 높이(H1)의 0.01배 미만이면 오일 액적들이 구조체를 직접 통과 거리가 짧아져 액적 병합 효과가 저하되고, 0.03배를 초과하면 유동의 에너지 손실이 발생하여 미세 오일 액적들이 공극을 통과하지 못하고 공극이 막히게 된다.
본 실시예에 따르면, 구조체(253)에 의해 부분 개방된 통로부(251)의 개방 공간의 높이(H2)는 구조체(253)가 배치된 통로부(251)의 구조체 배치영역(K)의 단면 높이(H1)의 0.25배 이상 0.35배 이하일 수 있다. 여기서 구조체(253)에 의해 부분 개방된 통로부(251)의 개방 공간의 높이(H2)는 구조체(253)의 최상단에서 구조체 배치영역(K)의 내측 천장면까지의 최단 거리를 의미한다.
만약, 개방 공간의 높이(H2)가 구조체 배치영역(K)의 단면 높이(H1)의 0.25배 미만이면 구조체(253)의 상단부와 통로부(251)의 내측 천장면 사이에 형성된 개방부가 좁아져 오일-물 혼합물이 통로부(251)를 따라 원활하게 이동하기 어렵고, 0.35배를 초과하면 구조체(253)의 일면을 따라 상승하는 오일 액적의 이동 거리가 짧아져 물과 오일의 분리 효율이 저하될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 회수 장치의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 회수 장치의 측면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 회수 장치의 일부를 확대한 도면이다. 참고로 도 5 내지 도 7의 +X 방향은 오일 회수 장치(10)의 전방을 의미한다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 오일 회수 장치(10)는 오일 회수 탱크(100)와, 유수 분리 모듈(200)를 포함한다. 앞선 실시예에 따른 유수 분리 장치(250)는 본 실시예에 따른 유수 분리 모듈(200)의 일부를 구성한다. 이에 대해 후술한다.
본 실시예에 따른 오일 회수 장치(10)는 전진하는 과정에서 유수 분리 모듈(200)로 오일과 물이 혼합된 오일-물 혼합물을 유입시켜 오일과 물로 효과적으로 분리하고, 분리된 오일을 오일 회수 탱크(100)로 회수하고 분리된 물은 외부로 배출한다.
오일 회수 장치(10)는 예인선 등에 의해 견인되며 전진할 수 있다. 또는 오일 회수 장치(10)는 자체 추진 장치를 이용하여 전진할 수 있다.
오일 회수 탱크(100)는 회수되는 오일을 저장하기 위한 저장 공간(100a)을 제공한다. 오일 회수 탱크(100)는 물에 부유하는 부유체이다.
유수 분리 모듈(200)는 오일 회수 탱크(100)의 전방측부에 결합된다. 유수 분리 모듈(200)는 전진하는 과정에서 오일과 물이 혼합된 오일-물 혼합물을 유입시키고, 유입된 오일-물 혼합물을 물과 오일로 분리시킨다. 유수 분리 모듈(200)에서 분리된 물은 외부로 배출되고 분리된 오일은 오일 회수 탱크(100)로 유입된다.
유수 분리 모듈(200)에는 오일-물 혼합물이 유입되는 유입구(101)가 형성되고, 분리된 물이 외부로 배출되는 물 배출구(103)가 형성되고, 분리된 오일이 오일 회수 탱크(100)로 배출되는 오일 배출구(105)가 형성된다. 이에 대해 후술한다.
본 실시예에 따른 유수 분리 모듈(200)는 가속 통로부(210)와, 감속 통로부(230)와, 앞에서 설명한 유수 분리 장치(250)를 포함한다.
가속 통로부(210)는 유입된 오일-물 혼합물의 이동 통로(211)를 제공한다. 가속 통로부(210)는 유입된 오일-물 혼합물을 하강시켜 속도를 증가시킨다. 이러한 가속 통로부(210)는 후방으로 가면서 아래로 경사진 파이프 형상을 가질 수 있다.
가속 통로부(210)의 전단에는 오일-물 혼합물이 유입되는 유입구(101)가 형성된다. 유입구(101)를 통해 유입되는 오일-물 혼합물의 유입 속도는 오일 회수 장치(10)를 견인하는 견인 속도에 대응할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가속 통로부를 설명하기 위한 도면이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 가속 통로부(210)가 형성하는 이동 통로(211)의 적어도 일부 영역은 버퍼 공간(211a)을 가질 수 있다.
일례로, 가속 통로부(210)가 형성하는 이동 통로(211)는 도 8과 같이 유입구(101)를 제외한 전체 영역에서 버퍼 공간(211a)을 가질 수 있다. 이때, 이동 통로(211)는 도 8과 같이 후방으로 갈수록 단면의 크기가 커지는 형상을 가질 수 있다.
이 경우, 후술하는 감속 통로부(230)에서 분리된 물 또는 오일의 배출이 일시적으로 원활하지 않아 가속 통로부(210) 내에서 유동이 적체되더라도 상기 버퍼 공간(211a)이 버퍼 역할을 해줌으로써, 오일-물 혼합물이 역류하여 유입구(101)를 통해 배출되는 것이 방지될 수 있다.
달리 표현하면, 일시적으로 유수 분리 모듈(200)로 유입되는 오일-물 혼합물의 양이 유수 분리 모듈(200)에서 분리되어 배출되는 물과 오일의 양에 비해 큰 경우, 잉여로 유입된 오일-물 혼합물은 유입구(101) 방향으로 역류하지 않고 버퍼 공간(211a)을 채우게 된다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 감속 통로부(230)는 가속 통로부(210)와 연결된다. 감속 통로부(230)는 감속 통로부(230)를 통과한 오일-물 혼합물의 이동 통로(231)를 제공한다. 감속 통로부(230)는 가속 통로부(210)에서 유입된 오일-물 혼합물을 상승시켜 속도를 감속시킨다. 이러한 감속 통로부(230)는 후방으로 가면서 위로 경사진 파이프 형태를 가질 수 있다.
본 실시예에서, 오일-물 혼합물은 감속 통로부(230)를 지나며 밀도차에 의해 물과 오일로 원활하게 분리된다. 달리 표현하면, 오일-물 혼합물은 감속 통로부(230)에서 물층과 오일층으로 이루어진 다층 구조를 가지며 이동한다.
보다 상세히, 유수 분리 모듈(200)로 유입된 오일-물 혼합물은 가속 통로부(210)를 지나면서 가속되어 운동에너지가 증가하고, 이어서 감속 통로부(230)를 지나면서 감속되어 운동에너지가 위치에너지로 변환된다.
이러한 에너지변환 과정에서 밀도차에 의해 오일과 물의 분리 효과가 극대화되고, 분리된 물은 아래쪽에 모이고 분리된 오일은 위쪽으로 모여 감속 통로부(230)를 통과한다. 이에 대해 후술한다.
감속 통로부(230)의 내측 바닥면에는 분리된 물이 외부로 배출되는 물 배출구(103)가 형성된다. 물 배출구(103)는 감속 통로부(230)의 하측부에 부착된 물 배출 라인(310)과 연결될 수 있다.
물 배출구(103)의 입구에는 초친수 처리를 한 멤브레인(미도시) 등이 설치될 수 있다. 이 경우, 감속 통로부(230) 내에서 분리된 물은 저항을 받지 않고 물 배출구(103)를 효과적으로 빠져나갈 수 있고, 분리된 기름은 물 배출구(103)로 빠져나가는 것이 방지될 수 있다.
감속 통로부(230)의 후단에는 분리된 오일이 오일 회수 탱크(100)로 배출되는 오일 배출구(105)가 형성된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 감속 통로부를 설명하기 위한 도면이다. 도 7 및 도 9를 참조하면, 감속 통로부(230)가 형성하는 이동 통로(231)의 적어도 일부 영역은 버퍼 공간(231a)을 가질 수 있다.
일례로, 감속 통로부(230)가 형성하는 이동 통로(231)는 도 9와 같이 전방 영역에서 버퍼 공간(231a)을 가질 수 있다. 이 경우, 물 배출구(103) 및 오일 배출구(105)를 통한 물 및 오일의 배출이 일시적으로 원활하지 않아 감속 통로부(230) 내에서 유동이 적체되더라도 상기 버퍼 공간(231a)이 버퍼 역할을 해줌으로써, 오일-물 혼합물이 역류하여 유입구(101)를 통해 배출되는 것이 방지될 수 있다.
달리 표현하면, 일시적으로 유수 분리 모듈(200)로 유입되는 오일-물 혼합물의 양이 유수 분리 모듈(200)에서 분리되어 배출되는 물과 오일의 양에 비해 큰 경우, 잉여로 유입된 오일-물 혼합물은 유입구(101) 방향으로 역류하지 않고 버퍼 공간(231a)을 채우게 된다.
본 실시예에서, 감속 통로부(230)의 후단은 도 6 및 도 7과 같이 오일 회수 탱크(100)의 전방측벽에 결합될 수 있다. 이때, 감속 통로부(230)의 후단에 형성된 오일 배출구(105)는 오일 회수 탱크(100)의 전방측벽에 형성된다.
대안적으로, 감속 통로부(230)의 후단은 도 10과 같이 오일 회수 탱크(100) 내부에 위치할 수 있다. 참고로 도 10은 도 7에 도시된 감속 통로부의 일 변형례를 나타내는 도면이다.
이 경우, 감속 통로부(230)는 오일 회수 탱크(100)의 전방측벽을 관통하여 오일 회수 탱크(100) 내부까지 연장되고, 감속 통로부(230)의 후단에 형성된 오일 배출구(105)는 오일 회수 탱크(100)의 내부에 위치할 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 유수 분리 장치(250)은 가속 통로부(210)와 감속 통로부(230)를 연결한다. 이때, 통로부(251) 가속 통로부(210)과 감속 통로부(230)를 상호 연결한다.
통로부(251)는 오일-물 혼합물이 가속 통로부(210)에서 곧바로 감속 통로부(230)로 진입하는 것을 방지하고, 오일-물 혼합물이 가속 통로부(210)에서 감속 통로부(230)로 안정적으로 진입하도록 유도한다.
위와 같이 가속 통로부(210)와 감속 통로부(230)와 통로부(251)를 포함하는 유수 분리 모듈(200)는 전체적으로 U자 형상을 가질 수 있다.
본 실시예에서, 구조체(253)는 통로부(251)의 내측 바닥면에 배치될 수 있다. 구조체(253)에 대한 설명은 앞선 설명으로 대신한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 회수 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 11을 참조하면, 오일 회수 장치(10)가 전진하면 전방으로부터 유입구(101)로 오일과 물이 혼합된 오일-물 혼합물이 유입된다.
오일-물 혼합물은 가속 통로부(210)를 지나며 가속된다. 그리고 오일-물 혼합물은 통로부(251)를 지나 감속 통로부(230)로 진입한다. 오일-물 혼합물은 감속 통로부(230)를 지나며 감속되고 물과 오일로 효과적으로 분리된다.
이 과정에서 분리된 물은 감속 통로부(230)의 내측 바닥면에 형성된 물 배출구(103)를 통해 외부로 배출되고, 분리된 오일은 오일 배출구(105)를 통해 오일 회수 탱크(100) 내부로 배출된다.
한편, 유수 분리 장치(250)의 통로부(251)를 지나는 오일-물 혼합물의 오일 액적들은 다공성 및 친수성을 가지는 구조체(253)를 지나면서 상호 병합되어 더 큰 오일 액적들을 형성하고, 결국 물과 오일의 분리를 효과적으로 유도한다.
이상에서 살펴본 본 실시예에 따른 오일 회수 장치(10)는 유수 분리 모듈(200)가 유입된 오일-물 혼합물을 효과적으로 물과 오일로 효과적으로 분리시키고 오일 회수 탱크(100)는 유수 분리 모듈(200)에서 분리된 오일을 회수함으로써, 환경 오염 또는 수질 오염의 원인인 누출 오일을 효과적으로 회수할 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 통로부(251)의 천장면에는 배플판(320)이 형성될 수 있다. 배플판(320)은 구조체(253)의 전방에 배치될 수 있다. 배플판(320)은 유수 분리 모듈(200)로 유입된 오일-물 혼합물을 안정화시킨다. 배플판(320)에 의해 안정된 오일-물 혼합물은 안정된 상태로 감속 통로부(230)로 진입할 수 있다.
도 12는 도 7에 도시된 배플판의 위치 및 크기를 설명하기 위한 도면이고, 도 13은 도 7에 도시된 배플판의 위치 및 크기에 대한 시간대 별 오일회수율을 나타내는 실험 데이터이다.
도 12 및 도 13에서 D는 유입구(101)의 크기를 의미하고, SBP는 통로부(251)의 내측 천장면 전단에서 배플판(320)까지의 거리를 의미하고, HBP는 통로부(251)의 내측 천장면에서 돌출된 배플판(320)의 돌출 길이를 의미한다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 통로부(251)의 내측 천장면 전단에서 배플판(320)까지의 거리(SBP)가 0D이고, 배플판(320)의 돌출 길이(HBP)가 1.875D일 때 시간대 별 오일회수율이 가장 높은 것으로 나타났다.
이러한 실험을 근거로, 배플판(320)은 통로부(251)의 내측 천장면 전단에서 유입구(101)의 크기의 0배 이상 1배 이하의 거리만큼 떨어진 위치에 형성되고, 통로부(251)의 내측 천장면에서 유입구(101)의 크기의 1배 이상 2배 이하의 길이로 돌출되는 것이 바람직하다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 감속 통로부(230)의 내측 바닥면에는 위어판(330)이 돌출 형성된다. 위어판(330)은 오일-물 혼합물에서 분리된 물이 오일 회수 탱크(100)로 유입되는 것을 차단한다.
도 14은 도 7에 도시된 위어판의 위치 및 크기를 설명하기 위한 도면이고, 도 15는 도 7에 도시된 위어판의 위치 및 크기에 대한 시간대 별 오일회수율을 나타내는 실험 데이터이다.
도 14 및 도 15에서 D는 오일 배출구(105)의 크기를 의미하고, SWP는 오일 배출구(105)에서 위어판(330)까지의 거리를 의미하고, HWP는 감속 통로부(230)의 내측 바닥면에서 돌출된 위어판(330)의 돌출 길이를 의미한다. 도 15에 개시된 실험 데이터는 HWP = 0.5D일 때를 기준으로 실험한 결과이다.
도 15를 참조하면, 오일 배출구(105)에서 위어판까지의 거리(SWP)가 0D일 때, 시간대 별 오일회수율이 가장 높은 것으로 나타났다.
이러한 실험을 근거로, 위어판(330)은 오일 배출구(105)에서 오일 배출구(105)의 크기의 0배 이상 0.5배 이하의 거리만큼 떨어진 위치에 형성되고, 감속 통로부(230)의 내측 바닥면에서 오일 배출구(105) 크기의 0.3배 이상 0.6배 이하의 길이로 돌출되는 것이 바람직하다.
도 16은 도 7에 도시된 물 배출구의 위치 및 크기를 설명하기 위한 도면이고, 도 17는 도 7에 도시된 물 배출구의 위치 및 크기에 대한 시간대 별 오일회수율을 나타내는 실험 데이터이다.
도 16 및 도 17에서 D는 유입구(101)의 크기를 의미하고, SWO는 감속 통로부(230)의 내측 바닥면 전단에서 물 배출구(103)까지의 거리를 의미하고, WWO는 물 배출구(103)의 크기를 의미한다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 감속 통로부(230)의 내측 바닥면 전단에서 물 배출구(103)까지의 거리(SWO)가 1D이고, 물 배출구(103)의 크기(WWO)가 0.2D일 때 시간대 별 오일회수율이 가장 높은 것으로 나타났다.
이러한 실험을 근거로, 물 배출구(103)는 감속 통로부(230)의 내측 바닥면의 전단에서 유입구(101)의 크기의 0배이상 1배 이하의 거리만큼 떨어진 위치에 형성되고, 유입구(101)의 크기의 0.1배 이상 0.5배 이하의 크기를 가지는 것이 바람직하다.
도 18은 도 7에 도시된 가속 통로부와 감속 통로부의 경사각을 비교한 도면이다. 도 18을 참조하면, 가속 통로부(210)의 내측 바닥면의 기울기(a1)는 감속 통로부(230)의 내측 바닥면의 기울기(a2) 보다 클 수 있다.
이 경우, 감속 통로부(230)의 내측 바닥면의 길이는 가속 통로부(210)의 내측 바닥면의 길이보다 길어질 수 있다. 달리 표현하면 감속 통로부(230)가 제공하는 이동 통로(231)의 길이는 가속 통로부(210)가 제공하는 이동 통로(211)의 길이보다 길어질 수 있다.
이때, 오일-물 혼합물은 감속 통로부(230)의 내측 바닥면 또는 감속 통로부(230)가 제공하는 이동 통로(231)를 보다 오랫동안 이동할 수 있어 오일과 물로 분리되는 시간이 증가하게 된다. 이 경우, 오일-물 혼합물은 감속 통로부(230)에서 오일과 물로 더 효과적으로 분리될 수 있다.
도 7을 참조하면, 유수 분리 모듈(200)는 오일 회수 탱크(100)에 고정 결합될 수 있다. 예컨대, 유수 분리 모듈(200)는 오일 회수 탱크(100)에 용접 결합될 수 있다.
또는 유수 분리 모듈(200)는 오일 회수 탱크(100)에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 예컨대, 유수 분리 모듈(200)는 오일 회수 탱크(100)에 볼트 결합될 수 있다.
도 19 내지 도 21은 유수 분리 장치와 오일 회수 탱크가 분리 가능하게 결합된 오일 회수 장치의 운용 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19를 참조하면, 오일 회수 장치(10)가 견인되는 과정에서 오일 회수 탱크(100)에 오일이 유입되어 채워진다.
이후, 도 20과 같이 오일로 채워진 오일 회수 탱크(100)는 유수 분리 장치에서 분리된다. 이때, 오일로 채워진 오일 회수 탱크(100)의 전방측부에 형성된 관통홀은 커버(110)로 폐쇄되어, 오일 회수 탱크(100) 내부에 저장된 오일이 관통홀을 통해 유출되는 것이 방지된다.
이후, 도 21과 같이 새로운 오일 회수 탱크(100)는 유수 분리 모듈(200)와 결합된다. 이후, 새로운 오일 회수 탱크(100)를 포함한 오일 회수 장치(10)는 견인되며 오일을 회수한다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10 : 오일 회수 장치
100 : 오일 회수 탱크
200 : 유수 분리 모듈
210 : 가속 통로부
230 : 감속 통로부
250 : 유수 분리 장치
251 : 통로부
253 : 구조체
253a : 공극

Claims (9)

  1. 오일 에멀전 형태의 오일-물 혼합물이 통과하는 통로부; 및
    상기 통로부를 부분적으로 폐쇄하도록 상기 통로부의 내측면에 지지되고, 다공성 및 친수성을 가지는 구조체를 포함하는, 유수 분리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구조체의 공극은,
    상기 구조체가 배치된 상기 통로부의 구조체 배치영역의 단면 높이의 0.03배 이상 0.06배 이하의 크기를 가지는. 유수 분리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구조체는, 물과의 접촉각이 10도 이상 30도 이하의 친수성을 가지는, 유수 분리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구조체의 두께는,
    상기 구조체가 배치된 상기 통로부의 구조체 배치영역의 단면 높이의 0.01배 이상 0.03배 이하인, 유수 분리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구조체에 의해 부분 개방된 상기 통로부의 개방 공간의 높이는 상기 구조체가 배치된 상기 통로부의 구조체 배치영역의 단면 높이의 0.25배 이상 0.35배 이하인, 유수 분리 장치.
  6. 오일 회수 탱크; 및
    상기 오일 회수 탱크의 전방측부에 결합되고, 오일-물 혼합물을 유입시켜 물과 오일로 분리시키고, 분리된 물을 외부로 배출하고 분리된 오일을 상기 오일 회수 탱크로 유입시키는 유수 분리 모듈을 포함하고,
    상기 유수 분리 모듈은,
    상기 오일-물 혼합물이 하강하며 속도가 증가하는 가속 통로부;
    상기 가속 통로부와 연결되고 상기 오일-물 혼합물이 상승하며 속도가 감소하는 감속 통로부; 및
    상기 가속 통로부와 상기 감속 통로부를 연결하는 상기 제1항 내지 제5항에 따른 유수 분리 장치를 포함하고,
    상기 가속 통로부의 전단에는 상기 오일-물 혼합물이 유입되는 유입구가 형성되고,
    상기 감속 통로부의 내측 바닥면에는 상기 분리된 물이 외부로 배출되는 물 배출구가 형성되고,
    상기 감속 통로부의 후단에는 상기 분리된 오일이 상기 오일 회수 탱크로 배출되는 오일 배출구가 형성되는, 오일 회수 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유수 분리 장치의 상기 통로부의 내측 천장면에는 배플판이 돌출 형성되고,
    상기 배플판은,
    상기 통로부의 내측 천장면 전단에서 상기 유입구의 크기의 0배 이상 1배 이하의 거리만큼 떨어진 위치에 형성되고,
    상기 통로부의 내측 천장면에서 상기 유입구의 크기의 1배 이상 2배 이하의 길이로 돌출되는, 오일 회수 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 감속 통로부의 내측 바닥면에는 위어판이 돌출 형성되고,
    상기 위어판은,
    상기 오일 배출구에서 상기 오일 배출구의 크기의 0배 이상 0.5배 이하의 거리만큼 떨어진 위치에 형성되고,
    상기 감속 통로부의 내측 바닥면에서 상기 오일 배출구의 크기의 0.3배 이상 0.6배 이하의 길이로 돌출되는, 오일 회수 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 물 배출구는,
    상기 감속 통로부의 내측 바닥면의 전단에서 상기 유입구의 크기의 0배이상 1배 이하의 거리만큼 떨어진 위치에 형성되고,
    상기 유입구의 크기의 0.1배 이상 0.5배 이하의 크기를 가지는, 오일 회수 장치.
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