KR20230105007A

KR20230105007A - 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템 및 그의 제어방법

Info

Publication number: KR20230105007A
Application number: KR1020220000049A
Authority: KR
Inventors: 김휘중
Original assignee: 김휘중
Priority date: 2022-01-03
Filing date: 2022-01-03
Publication date: 2023-07-11

Abstract

본 발명은 폐유조선 내에 폐기물 쓰레기를 저장하기 위한 적어도 하나의 도크를 구비하는 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템에 관한 것으로서, 상기 도크내에서 생성되는 메탄가스의 양을 감지하는 메탄가스 감지부; 상기 도크 내부의 온도를 감지하는 온도 감지부; 상기 도크 내부의 습도를 감지하는 습도 감지부; 미생물을 저장하는 미생물 저장부; 상기 미생물 저장부의 미생물을 분사하기 위한 미생물 분사부; 상기 메탄가스 감지부, 온도 감지부, 습도 감지부의 출력을 수신하고, 상기 메탄가스 생성량이 기준값 이하인 경우, 상기 미생물 분사부를 제어하여 미생물을 상기 도크 내에 살포하는 제어부를 포함한다. 본 발명의 실시예에서는, 녹차의 카테킨 성분과 개망초 성분을 첨가한 미생물을 이용하여 폐기물을 원활하게 분해하여 메탄가스 생성량을 늘릴 수 있다.

Description

미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템 및 그의 제어방법 {Waste treatment system in large vessel using microorganisms and method for controlling the same}

본 발명은 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 녹차의 카테킨 성분과 개망초 성분을 첨가한 미생물을 이용하여 폐기물을 분해하여 메탄가스를 생성하되, 각종센서를 이용하여 도크내의 환경과 메탄가스 생성 상태 등을 감지하여 최적의 조건으로 메탄가스가 원활하게 생성되도록 하는, 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템 및 그의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 쓰레기 처리에 있어서 환경적인 문제와 처리 비용 등은 지속적으로 발생된다. 이로 인한 주거 구역 내 쓰레기 반입 기피 현상은 매립 부지 부족화 등과 함께 주요 사회 문제로 되어 왔고, 동시에 쓰레기 분리 배출 등을 통한 쓰레기의 재활용성이 향상되어 왔다.

이에 따라 일부 매립지 및 소각장 등에서는 발생되는 가스를 에너지원으로 하여 전기를 생산하거나 연료로 이용하는 사례도 발전된 기술이 점진적으로 적용되어 증가추세에 있다.

그러나, 매립지를 이용한 쓰레기 및 폐기물 매립 처리는 쓰레기 처리를 위하여 상당한 매립부지가 확보되어야 하는데 반해 접근성이 떨어지고 매립 부지 확보 문제와 처리 과정 중 소음과 분진 발생 그리고 토양 오염악취 등 도심 및 부도심 환경 공해를 증가시키고 보건 위생을 저해하는 문제가 발생되었다.

다른 처리 방법으로 알려진 쓰레기 소각 처리는 소각 설비의 성능 개량으로 다량의 에너지원을 얻을 수 있었으나, 공해를 발생하고, 시설 투자비가 과다하게 소모되며, 쓰레기 반입을 위한 접근성이 고려되어야 하므로 설치 제약이 따르는 문제점이 있었다.

또 다른 처리 방법으로 폐선박을 이용하는 방법이 알려져 있다. 그 중 대한민국 등록특허 제0588467호의 "폐 선박을 이용한 스레기 소각 처리 공법"은, 연근해 연안 해저에 철구조물로 고정 정박한 강제 폐선박 내에 폐선박 쓰레기 집하 파쇄도크와 쓰레기 건조1,2차 도크와 쓰레기 건조3,4차 도크를 거쳐 쓰레기가 투입되는 소각로에 연소로와 열교환기를 마련하여 발생된 폐가스와 매진 등은 공지의 매연정화시스템을 거쳐 정화가스를 배출되게 하며, 연소로 외주연에 장치한 열교환기에서 발생한 고열을 축열조에 저장한 후 이를 유압식 공급 기계장치로 고열에어 공급라인을 거쳐 폐선박 내의 생활용수를 위한 증발도크나, 연근해 양식장 보온장치 및 연근해 도심지의 취사 및 난방장치로 활용할 수 있는 고열의 에너지를 공급하도록 한 것으로, 폐선박까지는 부교 또는 교량을 가설하여 쓰레기 반입이 이루어지도록 한 것이다.

상기 기술은 강제 폐 선박의 효율적인 재활용 방안과 더불어 늘어나는 쓰레기 소각 처리를 위한 장소 제공문제를 해결하면서 쓰레기 소각 시 발생하는 폐열을 활용하여 연근해 도심에 대한 생활용 에너지 공급과 해역양식장에 대한 폐열 공급이 가능하도록 하여 혹한에 따른 양식어류폐사 문제에 대비할 수 있도록 하는 등 쓰레기 처리 문제를 해결하면서도 다목적으로 활용할 수 있도록 제시되었다.

그러나 상기 기술은 기본적으로 쓰레기를 폐 선박에 반입한 뒤 이를 소각하고, 그 소각과정에서 발생되는 폐열을 재활용하도록 한 것으로 소각 중 공해 물질 발생 가능성이 크고 고열에 의한 주변 해양 생태계 변화, 오염 등이 우려되는 문제가 있다.

이를 해결하기 위하여 국내등록특허 10-1035947호에 쓰레기 매립 방법 및 그 매립 쓰레기로부터 메탄가스를 추출하는 방법이 개시되어 있다.

이러한 선행기술은 연근해 또는 공해상에 쓰레기 매립지 대체 공간으로 사용될 수 있는 초대형 쓰레기 매립선을 정박시켜 쓰레기를 매립시키고, 그 쓰레기 매립선에 매립되는 쓰레기를 미생물을 이용하여 자연친화적으로 분해시키며, 쓰레기 분해 과정에서 메탄가스를 생성시켜 이를 에너지로 활용할 수 있도록 하는 것이다.

그러나, 이러한 선행기술은 미생물에 의한 메탄가스 생성량이 적고, 원활하지 않은 문제가 있다.

그리고 선행기술은 쓰레기 분해과정의 모니터링이 없어 제대로 분해 과정이 이루어지지 않더라도 신속한 대처가 어려운 문제가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제를 개선하기 위한 것으로, 녹차의 카테킨 성분과 개망초 성분을 첨가한 미생물을 이용하여 폐기물을 원활하게 분해하여 메탄가스 생성량을 늘리는, 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제를 개선하기 위한 것으로, 각종센서를 이용하여 도크내의 환경과 메탄가스 생성 상태 등을 감지하여 최적의 조건으로 메탄가스가 원활하게 생성되도록 하는, 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템은,

폐유조선 내에 폐기물 쓰레기를 저장하기 위한 적어도 하나의 도크를 구비하는 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템으로서,

상기 도크내에서 생성되는 메탄가스의 양을 감지하는 메탄가스 감지부;

상기 도크 내부의 온도를 감지하는 온도 감지부;

상기 도크 내부의 습도를 감지하는 습도 감지부;

미생물을 저장하는 미생물 저장부;

상기 미생물 저장부의 미생물을 분사하기 위한 미생물 분사부;

상기 메탄가스 감지부, 온도 감지부, 습도 감지부의 출력을 수신하고, 상기 메탄가스 생성량이 기준값 이하인 경우, 상기 미생물 분사부를 제어하여 미생물을 상기 도크 내에 살포하는 제어부를 포함한다.

상기 도크 내부를 히팅하는 히터를 더 포함하고,

상기 제어부는 상기 도크내의 온도가 기준온도 이하인 경우, 상기 히터를 가동하고, 상기 도크내의 온도가 기준온도 초과가 되는 경우 상기 히터 구동을 중단하는 것을 특징으로 한다.

상기 토크 내에 습도를 높이는 가습기를 더 포함하고,

상기 제어부는 상기 도크내의 습도가 기준 습도 이하인 경우, 상기 가습기를 구동하여 습도를 높이고,

상기 도크내의 습도가 기준습도 초과가 되는 경우 상기 가습기 구동을 중단하는 것을 특징으로 한다.

산소를 발생하기 위한 산소 발생기;

상기 도크 내부의 산소농도를 감지하는 산소농도 감지부를 더 포함하고,

상기 제어부는 상기 도크내의 산소농도가 기준산소농도 이하인 경우, 상기 산소발생기를 가동하고, 상기 도크내의 산소농도가 기준산소농도 초과가 되는 경우 상기 산소발생기 구동을 중단하는 것을 특징으로 한다.

상기 미생물 저장부에 저장된 미생물의 양을 감지하는 미생물양 감지부를 더 포함하고,

상기 제어부는 상기 미생물의 양이 기준량 이하인 경우, 외부의 관리자 단말기(200)에 미생물의 양이 부족함을 알리는 것을 특징으로 한다.

상기 도크에 저장되는 폐기물양 및 그에 대응하여 소비되는 미생물양 및 메탄가스 발생 기간을 저장하는 정보저장부를 더 포함하고,

상기 제어부는 상기 도크별로 저장되는 폐기물양 및 그에 대응하여 소비되는 미생물양 및 메탄가스 발생 기간을 상기 정보 저장부에 저장하고, 전체 도크에서 소비되는 미생물양 및 메탄가스 발생 기간의 평균값을 계산하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 도크의 메탄가스 평균발생기간이 만료되면 관리자 단말기(200)에 알람 메시지를 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 메탄가스의 양이 줄어들면 상기 도크내에 상기 미생물을 분사하는 것을 특징으로 한다.

상기 미생물은 녹차 1kg당 증류수 500리터와 프로바이오틱스 10그램을 배합시키고, 흑설탕 10그램을 혼합하여 1개월간 발효를 시키고, 개말초의 전초와 뿌리 500그램을 파쇄하여 가미하고 3개월간 발효시킨 후 포집된 유산균을 이용한다. 이때, 상기 도크내의 기준온도는 섭씨 33~38도이고, 습도는 40~45%이다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 폐유조선 내에 폐기물 쓰레기를 저장하기 위한 적어도 하나의 도크를 구비하는 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템의 제어 방법으로서,

폐유조선의 선체 내부 공간을 쓰레기 매립이 가능한 분할된 공간으로 구분하여 쓰레기를 매립하기 위하여 정박된 선체를 기준으로 그 선체 공간을 수평방향으로 가로지르는 슬래브를 설치하는 슬래브설치단계와;

상기 슬래브를 기준으로 벽을 세워 상기 슬래브의 공간을 분할된 격실로 형성하기 위하여 상기 슬래브에 수직방향으로 수직벽면을 설치하는 수직벽면설치단계와;

상기 단계로부터 설치된 수직벽면에 의해 형성된 격실인 도크에 쓰레기를 채워 매립하는 쓰레기매립단계와;

상기 단계로부터 해당 도크에 쓰레기가 채워지면 쓰레기 도크가 형성되도록 상부를 밀폐시키기 위하여 상기 수직벽면의 상단부를 덮어 밀폐시키는 상판설치단계로 이루어지고,

상기 쓰레기매립단계에서는 재활용 쓰레기를 분리하여 재활용 쓰레기 업체에 공급하는 것을 특징으로 하고,

상기 쓰레기 매립단계 이후에 상기 도크에 미생물을 분사하는 것을 특징으로 한다.

상기 슬래브설치단계 및 수직벽면설치단계 그리고 상판설치단계에서 사용되는 각 슬래브, 수직벽면, 상판 구조물은 철근콘크리트 구조물로 사전 제작된 것을 반입 받아 선체 내부에서 조립하며,

상기 수직벽면설치단계에서 수직벽면의 내벽에는 쓰레기 속에 포함된 유출수의 유출을 방지하기 위하여수직벽면과 슬래브 표면에는 비닐막을 부착하고,

상기 상판설치단계에서는 수직벽면과 접촉하는 상판 사이에 밀폐용고무패킹을 삽입하여 상판을 설치하는 것을

특징으로 한다.

상기 방법은,

상기 도크내의 메탄가스, 온도, 습도, 산소농도를 제어부가 수신하는 단계;

상기 제어부가 상기 도크내의 환경을 소정 조건의 환경으로 유지하는 단계;

상기 제어부는 상기 도크별로 저장되는 폐기물양 및 그에 대응하여 소비되는 미생물양 및 메탄가스 발생 기간을 상기 정보 저장부에 저장하는 단계;

상기 제어부가 전체 도크에서 소비되는 미생물양 및 메탄가스 발생 기간의 평균값을 계산하는 단계;

상기 제어부는 상기 도크의 메탄가스 평균발생기간이 만료되면 사용자 단말기에 알람 메시지를 전송하는 단계를 포함한다.

상기 제어부는 상기 관리자 단말기로부터 반입되는 폐기물의 양이 수신되면, 반입되는 폐기물의 양에 대응하는 도크를 상기 관리자 단말기에 안내하는 단계를 더 포함한다.

상기 제어부가 상기 도크내의 환경을 소정 조건의 환경으로 유지하는 단계에서,

상기 메탄가스 생성량이 기준값 이하인 경우, 상기 제어부가 상기 미생물 분사부를 제어하여 미생물을 상기 도크 내에 살포하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 미생물의 양이 기준량 이하인 경우, 외부의 관리자 단말기에 미생물의 양이 부족함을 알리는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에서는, 녹차의 카테킨 성분과 개망초 성분을 첨가한 미생물을 이용하여 폐기물을 원활하게 분해하여 메탄가스 생성량을 늘리는, 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템 및 그의 제어방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는, 각종센서를 이용하여 도크내의 환경과 메탄가스 생성 상태 등을 감지하여 최적의 조건으로 메탄가스가 원활하게 생성되도록 하는, 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템 및 그의 제어방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템의 제어방법을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템에서 쓰레기 매립도크를 설명하기 위한 상세도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템에서 쓰레기 도크에서의 메탄가스 추출 설명도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템에서 쓰레기 매립 폐유조선의 갑판부를 나타낸 개략도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템은,

폐유조선 내에 폐기물 쓰레기를 저장하기 위한 적어도 하나의 도크(13)를 구비하는 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템으로서,

상기 도크(13)내에서 생성되는 메탄가스의 양을 감지하는 메탄가스 감지부(112);

상기 도크(13) 내부의 온도를 감지하는 온도 감지부(113);

상기 도크(13) 내부의 습도를 감지하는 습도 감지부(114);

미생물을 저장하는 미생물 저장부(120);

상기 미생물 저장부(120)의 미생물을 분사하기 위한 미생물 분사부(146);

상기 메탄가스 감지부(112), 온도 감지부(113), 습도 감지부(114)의 출력을 수신하고, 상기 메탄가스 생성량이 기준값 이하인 경우, 상기 미생물 분사부(146)를 제어하여 미생물을 상기 도크(13) 내에 살포하는 제어부(130)를 포함한다.

상기 도크(13) 내부를 히팅하는 히터(141)를 더 포함하고,

상기 제어부(130)는 상기 도크(13)내의 온도가 기준온도 이하인 경우, 상기 히터(141)를 가동하고, 상기 도크(13)내의 온도가 기준온도 초과가 되는 경우 상기 히터(141) 구동을 중단하는 것을 특징으로 한다.

상기 토크 내에 습도를 높이는 가습기(142)를 더 포함하고,

상기 제어부(130)는 상기 도크(13)내의 습도가 기준 습도 이하인 경우, 상기 가습기(142)를 구동하여 습도를 높이고,

상기 도크(13)내의 습도가 기준습도 초과가 되는 경우 상기 가습기(142) 구동을 중단하는 것을 특징으로 한다.

산소를 발생하기 위한 산소 발생기(143);

상기 도크(13) 내부의 산소농도를 감지하는 산소농도 감지부(111)를 더 포함하고,

상기 제어부(130)는 상기 도크(13)내의 산소농도가 기준산소농도 이하인 경우, 상기 산소 발생기(143)를 가동하고, 상기 도크(13)내의 산소농도가 기준산소농도 초과가 되는 경우 상기 산소 발생기(143) 구동을 중단하는 것을 특징으로 한다.

상기 미생물 저장부에 저장된 미생물의 양을 감지하는 미생물양 감지부(115)를 더 포함하고,

상기 제어부(130)는 상기 미생물의 양이 기준량 이하인 경우, 통신부(145)를 통해 외부의 관리자 단말기(200)에 미생물의 양이 부족함을 알리는 것을 특징으로 한다. 따라서 관리자가 조취를 취하도록 한다.

상기 도크(13)에 저장되는 폐기물양 및 그에 대응하여 소비되는 미생물양 및 메탄가스 발생 기간을 저장하는 정보저장부(144)를 더 포함하고,

상기 제어부(130)는 상기 도크(13)별로 저장되는 폐기물양 및 그에 대응하여 소비되는 미생물양 및 메탄가스 발생 기간을 상기 정보 저장부에 저장하고, 전체 도크(13)에서 소비되는 미생물양 및 메탄가스 발생 기간의 평균값을 계산하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부(130)는 상기 도크(13)의 메탄가스 평균발생기간이 만료되면 통신부를 통해 관리자 단말기(200)에 알람 메시지를 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부(130)는 상기 메탄가스의 양이 줄어들면 상기 도크(13)내에 상기 미생물을 분사하는 것을 특징으로 한다.

상기 미생물은 녹차 1kg당 증류수 500리터와 프로바이오틱스 10그램을 배합시키고, 흑설탕 10그램을 혼합하여 1개월간 발효를 시키고, 개말초의 전초와 뿌리 500그램을 파쇄하여 가미하고 3개월간 발효시킨 후 포집된 유산균을 이용한다. 이때, 상기 도크(13)내의 기준온도는 섭씨 33~38도이고, 습도는 40~45%이다.

상기 메탄가스 감지부(112)는 메탄가스가 생성되어 포집되는 배관에 설치될 수 있고,

온도 감지부(113)는 및 습도 감지부(114)는 도크(13) 설치시에 내부에 부착형으로 설치할 수 있고,

미생물 분사부(146)는 도크(13)의 상판 하부에 설치될 수 있다.

또한, 히터(141)는 도크(13)의 측면 내부 또는 천정에 설치될 수 있고,

산소 발생기(143) 및 가습기(142)는 도크(13)의 천정에 설치되는 것이 바람직하다.

이외에도 다양한 구성요소의 위치는 변경가능하며, 편의에 따라 도크(13)의 내부 또는 외부에 설치될 수 있다.

이러한 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템의 제어방법을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 개략도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템에서 도크(13)를 설명하기 위한 상세도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템에서 도크(13)에서의 메탄가스 추출 설명도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템에서 쓰레기 매립 폐유조선의 갑판부를 나타낸 개략도이다.

도 2a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 폐유조선 내에 폐기물 쓰레기를 저장하기 위한 적어도 하나의 도크(13)를 구비하는 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템의 제어 방법은,

폐유조선의 선체 내부 공간을 쓰레기 매립이 가능한 분할된 공간으로 구분하여 쓰레기를 매립하기 위하여 정박된 선체를 기준으로 그 선체 공간을 수평방향으로 가로지르는 슬래브를 설치하는 슬래브설치단계(S110)와;

상기 슬래브를 기준으로 벽을 세워 상기 슬래브의 공간을 분할된 격실로 형성하기 위하여 상기 슬래브에 수직방향으로 수직벽면을 설치하는 수직벽면설치단계(S120)와;

상기 단계로부터 설치된 수직벽면에 의해 형성된 격실인 도크(13)에 쓰레기를 채워 매립하는 쓰레기매립단계(S130)와;

상기 단계로부터 해당 도크(13)에 쓰레기가 채워지면 도크(13)가 형성되도록 상부를 밀폐시키기 위하여 상기 수직벽면의 상단부를 덮어 밀폐시키는 상판설치단계(S150)로 이루어지고,

상기 쓰레기매립단계(S130)에서는 재활용 쓰레기를 분리하여 재활용 쓰레기 업체에 공급하는 것을 특징으로 하고,

상기 쓰레기 매립단계 이후에 상기 도크(13)에 미생물을 분사하는 단계(S140)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬래브설치단계(S110) 및 수직벽면설치단계(S120) 그리고 상판설치단계(S150)에서 사용되는 각 슬래브(14), 수직벽면(15), 상판(18) 구조물은 철근콘크리트 구조물로 사전 제작된 것을 반입 받아 선체(12) 내부에서 조립할 수 있다.

또한, 상기 수직벽면설치단계(S110)에서 수직벽면의 내벽에는 쓰레기 속에 포함된 유출수의 유출을 방지하기 위하여 수직벽면(15)과 슬래브(14) 표면에는 비닐막(16)을 부착할 수 있다.

또한, 상기 상판설치단계(S150)에서는 수직벽면(15)과 접촉하는 상판(18) 사이에 밀폐용고무패킹(22)을 삽입하여 메탄가스의 누출을 최소화시키도록 상판(18)을 설치할 수 있다

상판설치단계(S150)에서 설치하는 상판(18)의 가스배출용배관(20)에 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위하여 상판의 하부에 메탄가스의 유동이 자유롭도록 그물망(21)을 부착할 수 있다.

또한, 상판설치단계(S150)에서 설치하는 각 상판(18)들은 가스배출용배관(20)의 단부에 설치된 커플링(24)을 통하여 서로 상통되도록 연결하여 최종적으로 메탄가스포잡장치(23)에 회수되도록 유도한다.

상기 과정을 2a 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2a의 동작 흐름도 및 개조된 배의 구조를 나타낸 도 3 내지 도 6을 참조하면, 쓰레기 매립, 그리고 그 쓰레기를 이용하여 메탄가스를 추출하기 위하여 배의 구조는 도 3 내지 도 6에 나타낸 바와 같이 쓰레기 매립을 위한 구조로 변경되었다.

본 발명은 기본적으로 쓰레기 매립에 있어서, 초대형 배를 활용하여 근해 또는 공해상에서 쓰레기를 매립하기 위한 것으로, 초대형 배는 도 3과 같이 개조되어 쓰레기 매립선(10)으로 기능한다. 여기서 초대형 배는 소형 배도 적용 가능하지만 쓰레기 매립 면적을 증가시킬 수 있는 유조선 등과 같이 규모가 큰 배가 바람직하다.

초대형 폐유조선을 이용하는 이유는 중장기적으로 쓰레기를 매립하는데 있어서 규모가 클수록 쓰레기 매립을 계획적이고 체계적으로 처리하는데 유리하기 때문이다. 물론 쓰레기 매립과 반입량에 따라 소형 배를 이용하는 것도 가능하다. 통상 지상 쓰레기 매립지의 규모는 대규모 단지화되어 쓰레기를 계획적이고 체계적으로 관리하는것이 일반적이며, 유조선 등과 같은 초대형 배는 이러한 쓰레기 처리 규모에 부합되는 공간을 제공한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 초대형 배를 쓰레기 매립선(10)으로 개조한 예를 나타낸다.

상기 쓰레기 매립선(10)은, 크게 내부가 비워진 공간(11)이 있는 선체(12), 상기 선체(12)의 공간(11)을 구획하여 구성된 다수의 도크(13)들로 제작된다.

상기 선체(12)는 폐유조선과 같은 초대형 배를 쓰레기 매립 용도로 리모델링 건조하여 구성할 수 있다.

폐유조선을 쓰레기 매립지 대체선박으로 개조하기 위해서는 폐유조선의 내부블럭들을 해체하여 공간(11)을 확보하고 그 확보된 공간(11)의 하부부터 층고를 약 5m 정도로 정하여 도크(13)을 만들면 된다.

상기 도크(13)은, 선체(12)의 공간(11)에 현장에서 직접 구조물 시공으로 구성할 수 있으나, 외부에서 제작된 구조물을 반입하여 도크(13)를 구성하는 것이 바람직하다.

상기 도크(13)은, 배의 하단부터 슬래브(14)를 차례로 쌓아올려 각층 슬래브(14)를 형성하고(S110) 각 슬래브(14) 간 층고는 약 5m로 정도로 규격화하여 차례로 적층될 수 있고, 그 층간 사이 공간을 수직벽면(15)으로 막고(S120), 상부측에는 상판(16)을 얹어 독립된 도크(13)로 구성한 것이다(S150).

도크(13)은 바닥 슬래브(14), 수직벽면(15) 구조물로 구성될 수 있으며, 도크(13)을 구성하는 상기 슬래브(14), 수직벽면(15)의 각 구조물들은 철근 콘크리트 구조물로 제작 가능하고, 외주 제작으로 반입 받아 현장에서 조립할 수 있다. 구조물은 현장에서 직접 제작하여 설치하는 것 보다 외주 제작으로 반입 받아 조립하는 것이 좋다.

구조물 조립방법은 먼저 바닥 슬래브(14)의 수직방향에서 수직벽면(15)을 일정 간격으로 세워서 일정한 공간의 도크(13)을 형성하고 그 도크(13) 내벽면에는 밀폐용 비닐막(16)을 부착하여 쓰레기를 매립할 수 있는 공간이 형성될 수 있도록 한다(S120).

상기 바닥 슬래브(14)는 도크(13)의 온도상승을 유도하기 위하여 온수를 공급할 수 있는 히터(141)를 설치하여 구성하나 필요에 따라 온돌배관(17)을 매몰시켜 구성한다. 경우에 따라서는 히터(141)와 온돌배관 둘 다 설치하여 사용할 수도 있다.

수직벽면(15)을 바닥 슬래브(14)에 수직으로 세워서 형성되는 도크(13)의 상부에는 상판(18)을

덮는다(S150).

여기서, 상판(18)은, 도 5와 같이 도크(13) 내부에서 발생되는 메탄가스를 배출하기 위하여 입구(19)를 갖는 가스배출용배관(20)과, 가스배출용배관(20)의 입구(19)측 막힘을 방지하고 보호하기 위하여 입구(19)측외부에 그물망(21)이 부착되어 있으며, 도크(13)의 상부에 안착할 때는 도크(13)에서 발생되는 메탄가스의 유출을 줄이기 위한 밀폐용고무패킹(22)을 부착하여 안착시킨다.

하나의 상판(18)과 그 상판(18)과 이웃하는 다른 상판(18)들에는 독립된 도크(13)에서 발생되는 메탄가스를 최종적으로 메탄가스포집장치(23)에서 회수하기 위하여 각 상판(18)의 가스배출용배관(20)은 커플링(24)을 통하여 연결되어 있다. 메탄가스포집장치(23)는 선체(12)의 갑판 상에 구성할 수 있다.

선체(12)의 갑판상에는 메탄가스포잡장치(23) 외에 공지의 가스발전기(25) 그리고 소각설비장치(26)을 설치하여 운용할 수 있다.

본 발명에 따른 쓰레기 매립선(10) 구조에 의하면, 1층 도크(13)부터 쓰레기와 슬러지(오니) 등을 외부에서 압축, 압착시켜 반입 받아 매립해 나갈 수 있으며, 이러한 매립 작업(S130)은 수직벽면(15)을 바닥 슬래브(14)에 수직으로 세워서 형성되는 도크(13)의 상부에는 상판(18)을 덮는 작업(S150) 전에 수행될 수 있다.

한편, 폐기물이 일정량 매립된 후에 제어부(130)는 미생물 분사부(146)를 제어하여 미생물을 상기 도크(13) 내에 살포한다(S140).

이때, 도크(13)내 온도를 약 35℃~45℃의 온도로 조성하고, 외부에서 주기적으로 가습기(142)에 의한 습기 또는 고온스팀을 공급하여 각 도크(13)내에 메탄가스 생성에 필요한 수분함수율을 유지시키고 미생물 활성을 촉진시킬 수 있다.

또한, 상기 제어부(130) 제어에 의해 고온스팀 공급를 통하여 공급되는 고온스팀에 의한 메탄가스 생성을 위한 수분함수율은 각도크(13) 마다 약 55~60%의 함수율로 조성하는 경우 미생물 활성이 증가된다.

그리고, 필요에 따라 도크(13)의 상부측으로는 가스배출용배관(20)이 매몰되어 설치된 상판(18)을 덮는다. 상판(18)을 덮기 전에 상판(18)에 가스배출용배관(20)을 보호하는 그물망(21)을 부착시키고, 가스의 유출을 최소로하기 위하여 도크(13)과 상판(18) 사이에 밀폐용고무패킹(22)을 넣은 후 상판(18)을 덮어 한 개의 도크(13)에 쓰레기를 채워 매립시킨다(S130).

연속적으로 같은 방법으로 이웃하는 도크(13) 조립과 쓰레기매립을 연속하여 1층 도크(13)에 대한 쓰레기 매립이 완료되면, 1층 상판(18)의 상부에 바닥 슬래브(14) 구조물을 올려놓고 동일한 방법으로 수지 벽면(15)을 조립하여 도크(13)을 만들고, 그 도크(13)에 쓰레기를 넣어 매립시켜 나간다(S150). 이때 각 도크(13)의 내벽에는 쓰레기에서 발생되는 수분의 누수를 방지하고 밀폐상태를 유지하기 위하여 밀폐용 비닐막(16)을 부착한다.

한편 도크(13)에서 발생된 메탄가스는 가스배출용배관(20)을 따라 메탄가스포집장치(23)로 수집되고, 메탄가스포집장치(23)에서 포집된 메탄가스를 이용하여 가스발전기(25)의 터빈을 구동시켜 전기를 생산할 수 있다. 동시에 가스발전기(25)와 소각설비장치(26)에서 배출되는 고열을 이용, 그 열로 물을 가온시켜 바닥 슬래브(14)에 매몰된 온돌배관(17)에 온수가 흐르도록 할 수 있다.

쓰레기 매립선(10)의 도크(13)에 쓰레기 매립이 만재되면 각층마다 설치된 온돌배관(17)에 온수를 공급하는데 온돌배관(17)에 공급되는 온수는 갑판 상에 시설된 가스발전기(25)와 소각설비장치(26)의 고열을 이용한다.

도크(13)에서 발생되는 메탄가스는 가스배출용배관(20)을 따라 갑판상의 메탄가스포집장치(23)에 수집되어 가스발전기(25)에 고열스팀을 보낸다.

즉 메탄을 연소시키면서 생성되는 고열로 증기터빈을 구동시키는 보일러시스템에 연결하고 메탄을 공급하고 화력으로 가스발전기(25)를 구동시켜 전기를 생산할 수 있다.

또한 쓰레기 성분 중 메탄가스 생성과는 무관한 폐비닐, 폐플라스틱, 폐스치로폼, 폐유, 폐섬유 등의 가연성쓰레기는 갑판 상에 시설된 공지의 소각설비장치(26)로 소각하고, 그 과정에서 생성되는 고열을 열 변환 설비를 거쳐 가스발전기에 공급하여 전기를 생산하며, 그 가스발전기(25)를 구동하고 증기터빈에서 배출되는 열을 쓰레기매립선 각도크(13)에 시설된 온돌배관(17)에 온수를 공급하는 열원으로 이용하고, 쓰레기 매립선 외부 반경약 20Km 내에 난방열원, 냉방열원, 온수, 제조고열(스팀 등), 해수의 담수화설비도크(13), 하.폐수의 정화도크(13), 작물재배열, 온수 등으로 공급 운용하고, 쓰레기 매립이 완료되어 메탄가스가 생성되고 있는 매립선 각 층 도크(13)에 주기적으로 고온스팀을 공급하여 메탄가스를 생성시키는 미생물의 활성화를 촉진시킬 수 있다. 여기서, 가스발전기(25)에 의한 전기의 생산 및 소각설비장치(26)에 의한 소각기술 등은 일반적으로 알려져 있고 모두 공지된 기술로서 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

한편, 메탄가스가 생성될 수 있는 최적의 수분 조건은 55~60% 내외의 함수율과 적정온도는 35~45℃로서, 온돌배관(17)을 따라 흐르는 온수의 온도를 적정 온도대로 유지하고 주기적으로 스팀을 도크(13)에 공급하여 메탄가스의 생성량을 최대화 시킬 수 있다.

도크(13)에 대한 스팀공급은 갑판에서 전기를 생산하고 배출되는 고열을 대체에너지로 재공급하는 가스발전기와 소각설비장치(26)에 유압을 이용한 송압공급장치를 설치하여 각층의 각 도크(13)의 상판(18) 상에 설치된 가스배출용배관(20)을 통하여 일정시간 동안 역류 공급하여 도크(13)의 적정 수분함수율과 적정온도를 유지시킬 수 있다.

도크(13)에서의 메탄가스 활성도나 쓰레기 분해 상태 등을 점검하기 위하여 쓰레기 매립선의 각층 외벽 부분 중 한곳을 투명한 자재로 조립하여 도크(13) 내부가 외부에서 보이게 하고 구멍을 천공하여 그 구멍을 통하여 검측과 기록을 하면서 도크(13) 안에서의 쓰레기 분해상태 및 메탄가스 생성도 등을 종합적으로 체크하고 관리하도록 한다.

이하에서는 제어부(130)가 도크(13) 안에서의 쓰레기 분해상태 및 메탄가스 생성도 등을 종합적으로 체크하고 관리하는 과정에 대해 설명한다.

도 2b를 참조하면, 상기 방법은, 상기 도크(13)내의 메탄가스, 온도, 습도, 산소농도를 제어부(130)가 수신하는 단계(S210);

상기 제어부(130)가 상기 도크(13)내의 환경을 소정 조건의 환경으로 유지하는 단계(S220);

상기 제어부(130)는 상기 도크(13)별로 저장되는 폐기물양 및 그에 대응하여 소비되는 미생물양 및 메탄가스 발생 기간을 상기 정보 저장부에 저장하는 단계(S230);

상기 제어부(130)가 전체 도크(13)에서 소비되는 미생물양 및 메탄가스 발생 기간의 평균값을 계산하는 단계(S240);

상기 제어부(130)가 상기 도크(13)의 메탄가스 평균발생기간이 만료되면 사용자 단말기에 알람 메시지를 전송하는 단계(S250);

상기 제어부(130)가 상기 관리자 단말기(200)로부터 반입되는 폐기물의 양이 수신되면, 반입되는 폐기물의 양에 대응하는 도크(13)를 상기 관리자 단말기(200)에 안내하는 단계(S260)를 더 포함한다.

상기 제어부(130)가 상기 도크(13)내의 환경을 소정 조건의 환경으로 유지하는 단계(S220)에서,

상기 제어부(130)는 상기 메탄가스 생성량이 기준값 이하인지 판단하고, 상기 메탄가스 생성량이 기준값 이하인 경우, 상기 제어부(130)가 상기 미생물 분사부(146)를 제어하여 미생물을 상기 도크(13) 내에 살포하는 것을 특징으로 한다.

이때, 미생물은 일정량이 골고루 도크(13) 내부로 살포되도록 한다.

상기 제어부(130)는 상기 도크(13)내의 온도가 기준온도 이하인지 판단하고,

필요에 따라 제어부(130)는 바닥 슬래브(14)에 매몰된 온돌배관(17)에 온수가 흐르도록 하여 온도를 더욱 더 빨리 높일 수 있다. 즉, 현재 온도가 기준온도와 5도 이상 차이가 나는 경우, 제어부(130)는 바닥 슬래브(14)에 매몰된 온돌배관(17)에 온수가 흐르도록 하여 온도를 더욱 더 빨리 높일 수 있다. 이때, 상기 도크(13)내의 기준온도는 섭씨 33~38도이다.

상기 제어부(130)는 상기 도크(13)내의 습도가 기준 습도 이하인지 판단하고,

필요에 따라 제어부(130)는 스팀을 동시에 분사하여 습도를 더욱 더 빨리 높일 수 있다. 즉, 현재 습도가 기준습도와 20% 이상 차이가 나는 경우, 제어부(130)는 스팀을 동시에 분사하여 습도를 더욱 더 빨리 높일 수 있다.

이때, 상기 도크(13)내의 기준습도는 40~45%이다.

상기 제어부(130)는 상기 도크(13)내의 산소농도가 기준산소농도 이하인 지 판단하고, 상기 제어부(130)는 상기 도크(13)내의 산소농도가 기준산소농도 이하인 경우, 상기 산소 발생기(143)를 가동하고, 상기 도크(13)내의 산소농도가 기준산소농도 초과가 되는 경우 상기 산소 발생기(143) 구동을 중단하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부(130)는 상기 미생물의 양이 기준량 이하인지 판단하고, 상기 제어부(130)는 상기 미생물의 양이 기준량 이하인 경우, 외부의 관리자 단말기(200)에 미생물의 양이 부족함을 알리는 것을 특징으로 한다.

한편 시간이 경과하여 쓰레기 분해 및 메탄가스 생성도가 현저히 낮아지면 갑판 하상에 위치하는 도크(13)들의 해체작업을 실시한다.

도크(13)의 해체는 먼저 윗층의 상판(18)부터 차례로 들어내고, 각 도크(13)에 매립되어 있는 상태의 쓰레기를 소각설비장치(26)에 넣어 소각해 나간다.

모든 도크(13)의 해체와 쓰레기 소각이 완료되어 선체(12)의 공간(11)이 처음 상태로 비워지면 다시 구조물을 조립하여 도크(13)을 만들어 외부에서 쓰레기를 반입 받아 다시 쓰레기를 매립시킨다.

따라서 순환 주기적으로 운용되는 동시에 쓰레기 분해과정에서 다량의 메탄가스를 생성시켜 에너지원으로 활용하고, 그 규모는 공유수면 연안에 대단위 매립선 단지화가 가능하며, 매립선 까지의 쓰레기 운반은 다리와 부교 또는 크레인 및 리프트 등 다양한 해상 및 수송 구조물, 그리고 반송용 운송기계 등을 통하여 현지 여건에 맞게 운용될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는, 녹차의 카테킨 성분과 개망초 성분을 첨가한 미생물을 이용하여 폐기물을 원활하게 분해하여 메탄가스 생성량을 늘릴 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는, 각종센서를 이용하여 도크(13)내의 환경과 메탄가스 생성 상태 등을 감지하여 최적의 조건으로 메탄가스가 원활하게 생성되도록 할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

폐유조선 내에 폐기물 쓰레기를 저장하기 위한 적어도 하나의 도크를 구비하는 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템으로서,
상기 도크내에서 생성되는 메탄가스의 양을 감지하는 메탄가스 감지부;
상기 도크 내부의 온도를 감지하는 온도 감지부;
상기 도크 내부의 습도를 감지하는 습도 감지부;
미생물을 저장하는 미생물 저장부;
상기 미생물 저장부의 미생물을 분사하기 위한 미생물 분사부;
상기 메탄가스 감지부, 온도 감지부, 습도 감지부의 출력을 수신하고, 상기 메탄가스 생성량이 기준값 이하인 경우, 상기 미생물 분사부를 제어하여 미생물을 상기 도크 내에 살포하는 제어부를 포함하는 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 도크 내부를 히팅하는 히터를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 도크내의 온도가 기준온도 이하인 경우, 상기 히터를 가동하고, 상기 도크내의 온도가 기준온도 초과가 되는 경우 상기 히터 구동을 중단하는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템.
제2항에 있어서,
상기 토크 내에 습도를 높이는 가습기를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 도크내의 습도가 기준 습도 이하인 경우, 상기 가습기를 구동하여 습도를 높이고,
상기 도크내의 습도가 기준습도 초과가 되는 경우 상기 가습기 구동을 중단하는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템.
제1항에 있어서,
산소를 발생하기 위한 산소 발생기;
상기 도크 내부의 산소농도를 감지하는 산소농도 감지부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 도크내의 산소농도가 기준산소농도 이하인 경우, 상기 산소발생기를 가동하고, 상기 도크내의 산소농도가 기준산소농도 초과가 되는 경우 상기 산소발생기 구동을 중단하는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템.
제4항에 있어서,
상기 미생물은 녹차 1kg당 증류수 500리터와 프로바이오틱스 10그램을 배합시키고, 흑설탕 10그램을 혼합하여 1개월간 발효를 시키고, 개말초의 전초와 뿌리 500그램을 파쇄하여 가미하고 3개월간 발효시킨 후 포집된 유산균을 이용하는 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템.
폐유조선의 선체 내부 공간을 쓰레기 매립이 가능한 분할된 공간으로 구분하여 쓰레기를 매립하기 위하여 정박된 선체를 기준으로 그 선체 공간을 수평방향으로 가로지르는 슬래브를 설치하는 슬래브설치단계와;
상기 슬래브를 기준으로 벽을 세워 상기 슬래브의 공간을 분할된 격실로 형성하기 위하여 상기 슬래브에 수직방향으로 수직벽면을 설치하는 수직벽면설치단계와;
상기 단계로부터 설치된 수직벽면에 의해 형성된 격실인 도크에 쓰레기를 채워 매립하는 쓰레기매립단계와;
상기 단계로부터 해당 도크에 쓰레기가 채워지면 쓰레기 도크가 형성되도록 상부를 밀폐시키기 위하여 상기 수직벽면의 상단부를 덮어 밀폐시키는 상판설치단계로 이루어지고,
상기 쓰레기매립단계에서는 재활용 쓰레기를 분리하여 재활용 쓰레기 업체에 공급하는 것을 특징으로 하고,
상기 쓰레기 매립단계 이후에 상기 도크에 미생물을 분사하는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템의 제어 방법.
제6항에 있어서,
상기 미생물은 녹차 1kg당 증류수 500리터와 프로바이오틱스 10그램을 배합시키고, 흑설탕 10그램을 혼합하여 1개월간 발효를 시키고, 개말초의 전초와 뿌리 500그램을 파쇄하여 가미하고 3개월간 발효시킨 후 포집된 유산균을 이용하는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 폐유조선내의 폐기물 처리 시스템의 제어 방법.