KR20210002004U - 파이프 구조의 밸러스트 탱크를 구비한 선박 - Google Patents

Abstract

본 고안은 밸러스트 탱크를 구비한 선박에 관한 것으로서, 특히 밸러스트 탱크에 따른 공간 협소의 문제점을 해결하며 충수와 배수를 효과적으로 구현할 수 있게 구성한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 파이프 구조의 밸러스트 탱크를 구비한 선박은 선박의 저면에 선수에서 선미방향으로 위치하며 해수면보다 아래에 위치하는 한 개 이상의 파이프와, 선수에 위치한 파이프의 선단에 장착되어 파이프의 선단을 개폐하며 해수를 파이프 내로 유입시키거나 차단하는 선단 밸브와, 선미에 위치한 파이프의 후단에 장착되어 파이프의 후단을 개폐하며 해수를 파이프 내로 유입시키거나 차단하는 선미 밸브와, 파이프의 내부로 압축공기를 주입하기 위한 에어 콤프레셔를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

파이프 구조의 밸러스트 탱크를 구비한 선박{A vessel equipped with ballast tanks of pipe structure}

본 고안은 밸러스트 탱크를 구비한 선박에 관한 것으로서, 특히 밸러스트 탱크에 따른 공간 협소의 문제점을 해결하며 평형수의 충수 및 배수를 효과적으로 구현할 수 있게 구성한 것이다.

밸러스트 탱크란, 배의 아래쪽 무게를 늘려 안정적으로 항해할 수 있도록 해주는 평형수(平衡水)를 담는 물탱크를 말한다.

배에 화물을 싣지 않았을 경우 선체가 물에 잠기는 깊이가 낮아져 배의 평형을 잡기가 어렵다. 이에 밸러스트 탱크에 바닷물을 넣어 선체가 물에 잠기는 깊이를 조절하게 된다.

한편, 밸러스트 탱크에 싣는 평형수는 선박의 복원력을 높여 주기 때문에 국제해사기구(IMO)에서 화물 적재량의 30% 이상 싣도록 권고하고 있다. 그러나 평형수는 해양 생태계를 교란시키는 원인으로 지적되고 있다.

그 이유는 평형수를 주입함에 있어서, 바닷물과 함께 빨려 들어간 해양생물이 배에 실려 먼 거리를 이동한 뒤, 평형수를 배수할 때 같이 빠져나와 그 주변 바다의 생태계를 교란시키기 때문이다.

이에 국제해사기구는 지난 2004년 평형수 처리에 관한 국제협약을 체결, 2009년부터 순차적으로 평형수 처리장치를 선박에 탑재하거나 공해상에서 교환해야 한다고 규정하고 있다.

도면에서 도 1은 종래 기술에 따른 밸러스트 탱크 및 그 배치관계를 나타낸 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 선박(1)에는 선수, 선미 등 다수 곳에 밸러스트 탱크(10)가 위치한다. 밸러스트 탱크(10)의 높이는 선저에서 상부 데크까지의 높이 정도로 형성되며, 선측에 배치된다.

그리고 선미에서 형성된 씨 체스트(sea chest)(20)로 유입된 해수를 밸러스트 탱크(10)에 충수하거나 밸러스트 탱크(10)에 채워진 해수를 해상으로 배수한다. 이를 위해 씨 체스트(20)에서 밸러스트 탱크(10)까지 해수라인(30)이 형성되고, 해수라인(30)에는 펌프(40)가 장착된다.

그리고 앞서 설명한 바와 같이 평형수에 의한 해상오염을 방지하기 위해 평형수 처리장치(50)가 해수라인(30)에 설치된다.

이와 같이 종래의 선박에는 밸러스트 탱크가 선측에 선수 선미 등 다수 곳에 설치됨에 따라 화물창의 공간이 협소해져 선적 물량이 감소하는 문제점이 있다.

또한, 펌프를 통해 해수를 밸러스트 탱크에 채우거나 배수함에 따라 전력소모가 크다는 문제점이 있다.

종래의 밸러스트 탱크는 어느 한 대양에 해수를 밸러스트 탱크에 채우고 다른 대양에서 배수함에 따라 해양을 오염시키는 문제점과 이를 방지하기 위해 고가의 평형수 처리장치가 설치되어야 하며 유지 관리에 많은 비용이 소요되는 단점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0058814호(공개일자 2010년06월04일)

본 고안은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 파이프 구조의 밸러스트 탱크를 해수보다 아래의 선저에 위치시켜 화물창의 공간을 확장할 수 있으며, 또한 펌프 및 평형수 처리장치 등이 필요치 않게 구성한 파이프 구조의 밸러스트 탱크를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 파이프 구조의 밸러스트 탱크를 구비한 선박은 선박의 저면에 선수에서 선미방향으로 위치하며 해수면보다 아래에 위치하는 한 개 이상의 파이프와, 선수에 위치한 파이프의 선단에 장착되어 파이프의 선단을 개폐하며 해수를 파이프 내로 유입시키거나 차단하는 선단 밸브와, 선미에 위치한 파이프의 후단에 장착되어 파이프의 후단을 개폐하며 해수를 파이프 내로 유입시키거나 차단하는 선미 밸브와, 파이프의 내부로 압축공기를 주입하기 위한 에어 콤프레셔를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 바람직한 실시예에 따르면, 파이프의 길이 중간에는 1개 이상의 중간 밸브가 장착되어 파이프의 내부를 복수의 공간으로 구획하며, 구획된 공간에는 에어 콤프레셔가 각각 연결된다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 파이프 구조의 밸러스트 탱크를 구비한 선박은 종래의 선측에 설치된 밸러스트 탱크의 구조를 선저에 위치시킴에 따라 화물창의 공간을 더 확장할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 고안에 따른 선박은 파이프에 해수를 충수할 경우 별도의 장비가 필요치 않으며 배수할 경우에도 종래에는 펌프를 이용하여 해수를 유동시켰으나 본 고안에서는 압축공기를 파이프에 주입하여 압력차에 의해 해수를 배수함으로써, 펌프에 의해 배수하는 것보다 전력 소모 및 소음 등의 문제점을 줄일 수 있다.

또한, 본 고안에 따른 선박은 파이프의 길이방향으로 복수의 공간을 구획하여 평형수를 충수하거나 배수할 수 있게 구성하여 선박의 트림 또한 제어 가능하다.

또한, 슬로싱에 의한 선박 움직임 영향을 최소화 하여 선박의 운동성 향상과 안정성을 확보할 수 있다.

또한, 평형수가 선박에 의하여 지역을 이동하는 것을 방지하여 환경 파괴를 방지하며, 선박평형수 설치가 필요 없다.

도 1은 종래 기술에 따른 밸러스트 탱크 및 그 배치관계를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 고안의 제1실시예에 따른 파이프 구조의 밸러스트 탱크를 구비한 선박을 나타낸 개념도이고,
도 3은 선박의 운항에 따라 밸러스트 탱크에 해수가 채워지는 관계를 나타낸 개념도이며,
도 4는 밸러스트 탱크에 채워진 해수를 배수하는 관계를 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 고안의 제2실시예에 따른 파이프 구조의 밸러스트 탱크를 구비한 선박을 나타낸 개념도이고,
도 6은 선박의 운항에 따라 밸러스트 탱크에 해수가 채워지는 관계를 나타낸 개념도이며,
도 7은 밸러스트 탱크에 채워진 해수를 배수하는 관계를 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 고안의 제3실시예에 따른 파이프 구조의 밸러스트 탱크를 구비한 선박을 나타낸 개념도이다.

아래에서는 본 고안에 따른 파이프 구조의 밸러스트 탱크를 구비한 선박의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

[제1실시예]

도면에서, 도 2는 본 고안의 제1실시예에 따른 파이프 구조의 밸러스트 탱크를 구비한 선박을 나타낸 개념도이고, 도 3은 선박의 운항에 따라 밸러스트 탱크에 해수가 채워지는 관계를 나타낸 개념도이며, 도 4는 밸러스트 탱크에 채워진 해수를 배수하는 관계를 나타낸 개념도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 선박(100)의 선저에는 선수에서 선미로 연장된 복수 개의 파이프(110)들이 평행하게 수평으로 위치하되, 파이프(110)들은 해수면보다 아래에 위치하도록 선저에 장착된다.

이런 파이프(110)는 밸러스트 탱크의 기능을 수행하며, 파이프(110)의 양단에는 선수 밸브(111F)와 선미 밸브(111E)가 각각 장착되어 파이프(110)의 단부를 각각 개별적으로 개폐가능하게 구성된다.

그리고 파이프(110)의 중간에는 에어 콤프레셔(120)가 연결되어 파이프(110)의 내부로 압축공기를 주입 가능하게 구성된다.

이와 같이 구성된 선박(100)에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이 선수 밸브(111F)와 선미 밸브(111E)를 개방할 경우 파이프(110)의 내부에는 해수가 채워지며 파이프(110)들에 해수가 채워져 선박의 중량이 증가하게 됨에 따라 선박(100)의 드래프트(draft)를 낮출 수 있다. 파이프(110)의 양단에 위치한 선수 밸브(111F)와 선미 밸브(111E)를 개방하여 해수가 파이프(110)의 내부로 유입되게 하여 드래프트를 낮춘 상태로 운항할 경우, 파이프(110)의 내부에 저장되는 해수가 없이 파이프로 유입된 해수는 바로 배수됨으로써, 종래와 같이 평형수에 의한 해양 오염을 방지할 수 있다. 따라서 평형수 처리장치가 필요치 않게 된다.

한편, 드래프트를 높이고자 할 경우, 에어 콤프레셔(120)를 작동하여 파이프(110)의 내부로 압축공기를 공급하면 파이프(110)의 내부에 채워진 해수가 공기압력에 의해 파이프(110)의 외부 즉 해양으로 배수된다.

파이프(110)의 내부에 채워진 해수가 배수됨에 따라 선박의 중량은 작아지면서 드래프트는 상승한다.

적정한 드래프트까지 선박(100)이 상승한 경우, 선수 밸브(111F)와 선미 밸브(111E)를 폐쇄하여 파이프(110)의 내부로 해수가 유입되지 않도록 함으로써, 적정한 수준의 드래프트로 선박은 유지하며 운항이 가능하다.

[제2실시예]

앞서 설명한 제1실시예에 따른 선박에서는 파이프의 양단에 밸브가 장착되어 파이프의 내부가 하나의 공간으로만 구성되지만, 아래에서 설명하는 제2실시예에서는 파이프의 길이 중간에 밸브(이하 '중간 밸브'라 함)를 설치하여 파이프의 내부공간을 복수의 공간으로 구획한 것에 특징이 있다.

도면에서, 도 5는 본 고안의 제2실시예에 따른 파이프 구조의 밸러스트 탱크를 구비한 선박을 나타낸 개념도이고, 도 6은 선박의 운항에 따라 밸러스트 탱크에 해수가 채워지는 관계를 나타낸 개념도이며, 도 7은 밸러스트 탱크에 채워진 해수를 배수하는 관계를 나타낸 개념도이다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 선저에 설치된 파이프(110)의 선단에는 선수 밸브(111F)가 장착되고, 파이프(110)의 후단에는 선미 밸브(111E)가 장착되며, 파이프(110)의 길이 중간에는 중간 밸브(111M)가 장착된다. 따라서 파이프(110)에는 중간 밸브(111M)의 개수보다 1개 많은 공간(110S)이 구획되어 형성될 수 있다.

이와 같이 구성된 파이프(110) 내의 각 구획된 공간마다에 에어 콤프레셔(120)가 연결되어 구획된 공간(110S)마다 개별적으로 압축공기를 공급 가능하게 구성된다.

한편, 선박(100)의 드래프트를 낮추기 위해서는 제1실시예에서 설명한 바와 같이, 선수 밸브(111F), 선미 밸브(111E), 중간 밸브(111M)를 개방하여 파이프(110)의 내부로 해수가 유입됨과 동시에 배수될 수 있게 제어함으로써, 선박(100)의 드래프트를 낮출 수 있다.

반대로 선박(100)의 드래프트를 높이기 위해서는 제1실시예에서 설명한 바와 같이 선수 밸브(111F), 선미 밸브(111E), 중간 밸브(111M)를 개방한 상태에서 에어 콤프레셔(120)를 통해 압축공기를 파이프(110)의 내부로 공급하여 해수를 배수시킨 후 선수 밸브(111F), 선미 밸브(111E), 중간 밸브(111M)를 폐쇄하여 드래프트를 높이게 된다.

한편, 선박의 트림(trim)을 제어하고자 할 경우 중간 밸브(111M)를 기준으로 양측에 위치한 파이프(110)의 구획된 공간(110S) 중 어느 한 쪽에는 해수를 채우고, 다른 한 쪽에는 압축공기를 채움으로써, 선박(100)의 트림을 제어할 수 있다.

[제3실시예]

제1실시예와 제2실시예에서 설명한 선박의 구조로서, 필요에 따라서는 파이프의 내부에 해수를 채우고 선수 밸브, 선미 밸브, 중간 밸브 등을 폐쇄한 후에 운항할 수밖에 없는 경우, 파이프에 채워진 해수를 다른 해양에서 배수할 수밖에 없다. 제3실시예는 이런 경우 배수되는 해수를 처리하여 해양의 오염을 방지하기 위해 평형수 처리장치를 파이프의 일측에 설치한 예를 나타낸 것이다.

도면에서, 도 8은 본 고안의 제3실시예에 따른 파이프 구조의 밸러스트 탱크를 구비한 선박을 나타낸 개념도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 파이프(110)의 끝단 즉 선미 밸브(111E)가 장착된 지점에서 파이프(110)의 끝단 사이에 평형수 처리장치(130)가 장착된다.

앞서 설명했던 바와 같이 파이프(110)에 해수를 채운 상태로 다른 대양으로 운항하여 이동할 경우 해수를 파이프(110)의 후단 쪽으로 배수함으로써, 배수되는 해수의 오염원을 제거하여 해양 오염을 방지한다.

한편, 평형수 처리장치(130)는 필요에 따라서 파이프(110)의 선단 즉 선수 밸브(111F)와 파이프(110)의 선단 사이에 장착되거나 파이프(110)의 양단에 각각 장착될 수도 있다.

여기에서 해수의 배수 관계를 앞서 설명한 제1실시예 및 제2실시예에서 설명한 바와 동일하여 구체적인 설명은 생략한다.

100 : 선박
110 : 파이프
111F, 111M, 111E : 밸브
110S : 공간
120 : 에어 콤프레셔
130 : 평형수 처리장치

Claims (3)

1. 선박의 저면에 선수에서 선미방향으로 위치하며 해수면보다 아래에 위치하는 한 개 이상의 파이프와,
   선수에 위치한 파이프의 선단에 장착되어 파이프의 선단을 개폐하며 해수를 파이프 내로 유입시키거나 차단하는 선단 밸브와,
   선미에 위치한 파이프의 후단에 장착되어 파이프의 후단을 개폐하며 해수를 파이프 내로 유입시키거나 차단하는 선미 밸브와,
   파이프의 내부로 압축공기를 주입하기 위한 에어 콤프레셔를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 구조의 밸러스트 탱크를 구비한 선박.
   
2. 제1항에 있어서,
   파이프의 길이 중간에는 1개 이상의 중간 밸브가 장착되어 파이프의 내부를 복수의 공간으로 구획하며,
   구획된 공간에는 에어 콤프레셔가 각각 연결된 것을 특징으로 하는 파이프 구조의 밸러스트 탱크를 구비한 선박.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   파이프의 양단 중 어느 한 쪽 끝단에는 평형수 처리장치가 장착된 것을 특징으로 하는 파이프 구조의 밸러스트 탱크를 구비한 선박.

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