KR20240015774A - Eductor Performance Verification Method of Compact Flotation Unit for Marine Polluted Water Treatment Using Digital Twin - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이드로사이클론(Hydrocyclone)과 가스부유식 유수분리기(CFU: Compact Flotation Unit)를 이용한 해양오염수 처리 시스템에서 유수분리기(CFU)의 핵심 장치인 이덕터(Eductor)에 대하여 디지털트윈을 이용하여 성능 검증을 통하여 해당 선박에 최적화된 장비가 구비될 수 있도록 하는 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 방법을 제안한다.The present invention relates to a method for verifying the eductor performance of CFU for marine polluted water treatment using a digital twin. More specifically, it relates to marine pollution using a hydrocyclone and a gas floating oil-water separator (CFU: Compact Flotation Unit). Treatment of marine polluted water using digital twin, which verifies the performance of the eductor, a core device of the oil-water separator (CFU) in the water treatment system, using digital twin to ensure that the vessel is equipped with optimized equipment. We propose a method for verifying the eductor performance of CFU.
Description
본 발명은 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이드로사이클론(Hydrocyclone)과 가스부유식 유수분리기(CFU: Compact Flotation Unit)를 이용한 해양오염수 처리 시스템에서 유수분리기(CFU)의 핵심 장치인 이덕터(Eductor)에 대하여 디지털트윈을 이용하여 성능 검증을 통하여 해당 선박에 최적화된 장비가 구비될 수 있도록 하는 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for verifying the eductor performance of CFU for marine polluted water treatment using a digital twin. More specifically, it relates to marine pollution using a hydrocyclone and a gas floating oil-water separator (CFU: Compact Flotation Unit). Treatment of marine polluted water using digital twin, which verifies the performance of the eductor, a core device of the oil-water separator (CFU) in the water treatment system, using digital twin to ensure that the vessel is equipped with optimized equipment. This relates to a method for verifying the eductor performance of CFU.
근래에 들어 환경오염 중에서 특히, 수질 오염에 관한 심각한 문제가 대두됨에 따라 각국은 자국 영토 내의 각종 오폐수 및 인근 해안에서의 해양 오염수 처리에 관한 연구개발을 지속적으로 행하고 있는 실정이다.In recent years, as serious problems related to environmental pollution, especially water pollution, have emerged, each country is continuously conducting research and development on the treatment of various wastewater within its territory and marine polluted water from nearby coasts.
현재 운항 중인 선박은 해양 오염방지 협정(MARPOL)에 따라 오수를 오수처리설비(STP:Sewage Treatment Plant)를 통하여 처리한 후 해양으로 배출하거나 청소 또는 희석용 재활용하고 있다.Ships currently in operation treat sewage through a sewage treatment plant (STP) in accordance with the Marine Pollution Prevention Agreement (MARPOL) and then discharge it into the sea or recycle it for cleaning or dilution.
이렇게 선박에서의 오수 및 폐수를 처리하기 위해서는 오수처리설비(STP)와 그 오수처리설비를 거쳐 처리된 처리수를 저장하는 처리수 저장탱크를 포함한다.In order to treat sewage and wastewater from ships, a sewage treatment plant (STP) and a treated water storage tank that stores the water treated through the sewage treatment plant are included.
선박에서 많은 양의 오수를 처리하기 위한 설비인 저장탱크 자체가 대형화되어야 함은 물론 해양으로 배출되는 경우 해양오염 또한 심각한 상태에 이르렀다.Not only does the storage tank itself, which is a facility for processing large amounts of sewage from ships, have to be enlarged, but marine pollution has also reached a serious state when it is discharged into the sea.
또한, 국내 방제선은 대부분 500톤 미만이고 방제 장비는 유회수기/오일붐(Oil Skimmer/유흡착제)과 강체형 스위핑 암이 탑재되어 있지만, 미세오일 처리시스템(유수 분리기)은 탑재되어 있지 않다.In addition, most domestic pest control ships are less than 500 tons, and the control equipment is equipped with a skimmer/oil boom (oil skimmer/oil adsorbent) and a rigid sweeping arm, but is not equipped with a fine oil treatment system (oil water separator).
이처럼 유수분리기가 탑재되어 있지 않는 경우, 일반적인 방제작업 이후 해수에 남아 있는 미세오일은 제거되지 못하고 결국 해저에 가라앉게 되어 영구적인 해양 오염을 유발하는 문제점이 있었다.In cases where an oil-water separator is not installed, the fine oil remaining in the seawater after general cleaning operations cannot be removed and eventually settles to the seabed, causing permanent marine pollution.
따라서 미세오일을 포함한 방제 작업을 통해 해양생태계, 자연환경, 지역사회 주민들의 피해를 최소화할 수 있는 방제선용 미세오일 처리시스템 개발 및 탑재가 시급하다.Therefore, it is urgent to develop and install a fine oil treatment system for response ships that can minimize damage to the marine ecosystem, natural environment, and local community residents through pest control work involving fine oil.
현재 오일을 분리하는 기술로서 원심분리장치가 널리 사용되고 있으나 오일 입자를 10㎛ 이상으로 충분히 성장시키기 위한 중력 침강 챔버(Chamber)를 전단에 사용하고 있어 처리 속도가 느리고 대부분 대용량에 적용되며, 이동이 어려운 문제점이 있었다.Currently, centrifugal separators are widely used as a technology to separate oil, but a gravity sedimentation chamber is used for shearing to sufficiently grow oil particles to 10㎛ or more, so the processing speed is slow and is mostly applied to large volumes, making it difficult to move. There was a problem.
또한, 디지털 트윈(Digital Twin)은 컴퓨터에 현실 속 사물의 쌍둥이를 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션 함으로써 현실 자산의 특성에 대한 정확한 정보를 얻기 위한 기술을 말한다.In addition, Digital Twin refers to a technology for obtaining accurate information about the characteristics of real assets by creating twins of objects in reality on a computer and simulating situations that may occur in reality on a computer.
현실 자산의 각종 상태, 생산성, 동작 시나리오 등을 알 수 있으므로 여러 산업들의 생산, 서비스 등 전반에 걸쳐 효율을 향상시킬 수 있으므로 최근 주목받고 있다.It has recently been attracting attention because it can improve efficiency across production and services in various industries by providing information on the various states, productivity, and operation scenarios of real assets.
디지털 트윈은 복제품을 만든다는 점에서 디지털 목업(mockup)과 비슷하다.A digital twin is similar to a digital mockup in that it creates a replica.
하지만 제품 설계가 완성되고 생산 및 판매가 이뤄지는 시점에서 쓸모가 없어지는 목업과는 달리, 디지털 트윈은 제품이 완성된 이후에도 계속 유지되며, 수집한 상태 데이터를 제품 사용자에게 제공할 수 있다는 점에서 큰 차이점을 가진다.However, unlike mockups, which become useless once the product design is complete and production and sales take place, a digital twin continues to be maintained even after the product is completed, and the main difference is that the collected status data can be provided to product users. have
이러한 디지털 트윈의 장점으로 인해 산업 전반에는 디지털 트윈을 이용한 다양한 프로세스 및 관련 기술을 개발하고 있다. 그러나 아직 디지털 트윈은 초기 아이디어 단계에서 연구가 머물고 있는 실정이며 산업에 실제 적용하기 위한 기술 개발이나 적용이 미비한 실정이다.Due to these advantages of digital twins, various processes and related technologies using digital twins are being developed across industries. However, research on digital twins is still in the early idea stage, and the development or application of technology for actual application to industry is insufficient.
본 발명의 목적은 하이드로사이클론(Hydrocyclone)과 가스부유식 유수분리기(CFU: Compact Flotation Unit)를 이용한 해양오염수 처리 시스템에서 유수분리기(CFU)의 핵심 장치인 이덕터(Eductor)에 대하여 디지털트윈을 이용하여 성능 검증을 통하여 해당 선박에 최적화된 이덕터가 구비될 수 있도록 하는 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 방법에 관한 것이다.The purpose of the present invention is to provide a digital twin for the eductor, which is a core device of the oil-water separator (CFU) in a marine polluted water treatment system using a hydrocyclone and a gas floating oil-water separator (CFU: Compact Flotation Unit). This relates to a method of verifying the performance of CFU's eductor for marine polluted water treatment using digital twin, which ensures that an optimized eductor is provided for the relevant vessel through performance verification.
본 발명에 따른 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 방법은, 실제 선박의 설계 도면을 통해 선박 모델링부에서 3D 모델링을 수행하는 선박 모델링 단계; 상기 선박 모델링 단계를 통해 모델링된 선박 모델링에 대응되는 하이드로사이클론 장비 또는 유수분리기 중 역설계 대상을 선정하는 선정 단계; 상기 선정 단계를 통해 선정된 역설계 대상의 하이드로사이클론 장비 및 유수분리기 및 이덕터에 대한 3D 모델링을 수행하고 상기 선박 모델링 단계에서 모델링된 선박 데이터와 하이드로사이클론 장비와 유수분리기 및 이덕터 모델링 데이터를 디지털트윈을 이용하여 시뮬레이션을 수행하는 시뮬레이션 단계; 상기 시뮬레이션 단계를 통해 선박 모델링 데이터에 대한 유수분리기에 구비된 이덕터 대하여 해양오염수의 처리 성능에 대한 설정값을 만족하는지 여부를 검증하는 이덕터 성능 검증 단계; 상기 이덕터 성능 검증 단계를 통해 설정값을 만족하는 경우 이덕터의 길이 및 형태를 확정하고, 해당 이덕터가 유수분리기와 하이드로사이클론 장비의 해양오염수 처리 성능에 대한 설정값을 만족하는지 여부를 검증하는 성능 검증 단계; 상기 성능 검증 단계에서 설정값을 만족하지 않는 경우 설정값을 만족하도록 유수분리기 모델링을 해당 이덕터에 맞도록 수정하는 수정 단계; 및 상기 수정 단계를 통해 수정된 유수분리기와 하이드로사이클론 장비를 선박에 적용하도록 역설계를 진행하는 역설계 단계를 포함할 수 있다.The method for verifying the eductor performance of a CFU for marine polluted water treatment using a digital twin according to the present invention includes a ship modeling step of performing 3D modeling in a ship modeling unit using a design drawing of an actual ship; A selection step of selecting a reverse engineering target among hydrocyclone equipment or oil-water separator corresponding to the ship modeling modeled through the ship modeling step; 3D modeling is performed on the hydrocyclone equipment, oil-water separator, and eductor selected through the above-mentioned selection stage, and the ship data modeled in the ship modeling stage and the hydrocyclone equipment, oil-water separator, and eductor modeling data are digitally converted. A simulation step of performing simulation using a twin; An eductor performance verification step of verifying whether the eductor provided in the oil-water separator based on the ship modeling data satisfies the set value for the treatment performance of marine polluted water through the simulation step; If the set value is satisfied through the eductor performance verification step, confirm the length and shape of the eductor, and verify whether the eductor satisfies the set value for the marine polluted water treatment performance of the oil-water separator and hydrocyclone equipment. performance verification step; If the set value is not satisfied in the performance verification step, a modification step of modifying the oil-water separator modeling to fit the corresponding eductor so as to satisfy the set value; And it may include a reverse engineering step of performing reverse engineering to apply the oil-water separator and hydrocyclone equipment modified through the modification step to a ship.
바람직하게는, 상기 시뮬레이션 단계는, 선정 단계를 통해 선정된 임의의 하이드로사이클론 장비 및 유수분리기에 대한 3D 모델링을 수행하거나, 해양오염수 처리 시스템의 데이터베이스에 저장된 하이드로사이클론 장비 및 유수분리기의 3D 모델링 데이터 중 어느 하나를 선정하여 선박 모델링부에서 수신된 선박 3D 모델링 데이터와 이덕터 모델링부에서 수신된 이덕터 3D 모델링 데이터를 디지털트윈을 이용하여 시뮬레이션을 진행할 수 있다.Preferably, the simulation step performs 3D modeling for any hydrocyclone equipment and oil-water separator selected through the selection step, or 3D modeling data of the hydrocyclone equipment and oil-water separator stored in the database of the marine polluted water treatment system. By selecting one of these, you can conduct a simulation using the digital twin of the ship 3D modeling data received from the ship modeling department and the eductor 3D modeling data received from the eductor modeling department.
또한 바람직하게는, 상기 이덕터 성능 검증 단계는, 상기 시뮬레이션 단계를 통해 선박 모델링 데이터에 대한 유수분리기에 구비된 이덕터 대하여 이덕터의 길이 및 형태를 변경하여 해양오염수의 처리 성능에 대한 설정값을 만족하는지 여부를 검증할 수 있다.Also preferably, the eductor performance verification step is to change the length and shape of the eductor provided in the oil-water separator for the ship modeling data through the simulation step to set a set value for the treatment performance of marine polluted water. You can verify whether it satisfies.
또한 바람직하게는, 상기 성능 검증 단계는, 하이드로사이클론의 성능을 검증 후 순차적으로 유수분리기 성능을 검증하도록 하여 실제 해양오염수 처리시스템의 처리 과정에 따른 성능을 검증할 수 있다.Also preferably, in the performance verification step, the performance of the oil-water separator is sequentially verified after verifying the performance of the hydrocyclone, so that the performance according to the treatment process of the actual marine polluted water treatment system can be verified.
또한 바람직하게는, 상기 역설계 단계는, 상기 이덕터의 설계를 진행하고 설계된 이덕터에 적합한 유수분리기의 설계를 진행하며; 상기 유수분리기의 설계 진행 후 상기 하이드로사이클론 장비의 설계를 진행하도록 하며; 상기 이덕터의 길이 및 형태에 따라 유수분리기의 해양오염수 처리 용량 및 오일분리 성능을 설정하여 역설계할 수 있다.Also preferably, the reverse engineering step involves designing the eductor and designing an oil-water separator suitable for the designed eductor; After proceeding with the design of the oil-water separator, proceed with the design of the hydrocyclone equipment; Depending on the length and shape of the eductor, the marine polluted water treatment capacity and oil separation performance of the oil-water separator can be set and reverse engineered.
또한 바람직하게는, 상기 이덕터 성능 검증 단계 또는 성능 검증 단계에서 해양오염수의 처리 성능에 대한 설정값은, 오일 분리 처리 유량, 오일 분리 효율, 처리수 오일 함유량, 시스템 통과 후 오일 함유량, 시스템 통과 후 오일 입자 크기, 선박 운동 성능 중 적어도 하나 또는 모두의 설정값을 만족하도록 설정할 수 있다.Also preferably, the set values for the treatment performance of marine polluted water in the eductor performance verification step or performance verification step are oil separation treatment flow rate, oil separation efficiency, oil content of treated water, oil content after passing through the system, and passing through the system. Afterwards, it can be set to satisfy at least one or all set values of oil particle size and ship motion performance.
또한 바람직하게는, 상기 수정 단계는, 상기 성능 검증 단계에서, 설정값을 만족하는 경우 역설계 단계로 진행되며; 설정값을 만족하지 않는 경우 설정값을 만족할때까지 유수분리기 모델링을 새롭게 선정 또는 수행하여 반복하여 수정할 수 있다.Also preferably, the modification step proceeds to a reverse engineering step when the set value is satisfied in the performance verification step; If the set value is not satisfied, the oil-water separator modeling can be selected or performed repeatedly until the set value is satisfied.
본 발명에 따르면 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 방법을 통해 하이드로사이클론(Hydrocyclone)과 가스부유식 유수분리기(CFU: Compact Flotation Unit)를 이용한 해양오염수 처리 시스템에서 유수분리기(CFU)의 핵심 장치인 이덕터(Eductor)에 대하여 디지털트윈을 이용하여 성능 검증을 통하여 해당 선박에 최적화된 크기 및 형태의 이덕터가 구비될 수 있도록 하는 효과를 가진다.According to the present invention, through a method of verifying the eductor performance of CFU for marine polluted water treatment using a digital twin, oil water is extracted from a marine polluted water treatment system using a hydrocyclone and a gas floating oil-water separator (CFU: Compact Flotation Unit). The performance of the eductor, a core device of the separator (CFU), is verified using a digital twin, which has the effect of ensuring that an eductor of the size and shape optimized for the relevant ship is provided.
도 1은 본 발명에 따른 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 시스템의 블록 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 해양오염수 처리 시스템이 선박에 적용된 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 해양오염수 처리 시스템에서 하이드로사이클론을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 해양오염수 처리 시스템에서 가스부유식 유수분리기(CFU)을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증을 통한 역설계를 과정을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증을 위한 시뮬레이션 단계의 예시를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 단계의 예시를 나타내는 도면이다.Figure 1 is a block conceptual diagram of a CFU eductor performance verification system for marine polluted water treatment using a digital twin according to the present invention.
Figure 2 is a flowchart showing a method for verifying the eductor performance of a CFU for treating marine polluted water using a digital twin according to the present invention.
Figure 3 is a diagram showing the marine polluted water treatment system according to the present invention applied to a ship.
Figure 4 is a diagram showing a hydrocyclone in the marine polluted water treatment system according to the present invention.
Figure 5 is a diagram showing a gas floating oil-water separator (CFU) in the marine polluted water treatment system according to the present invention.
Figure 6 is a diagram showing the reverse engineering process through verification of eductor performance of CFU for marine polluted water treatment using digital twin according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram showing an example of a simulation step for verifying the eductor performance of a CFU for treating marine polluted water using a digital twin according to the present invention.
Figure 8 is a diagram showing an example of the eductor performance verification step of the CFU for marine polluted water treatment using a digital twin according to the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.The advantages and features of the present invention and how to achieve it will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms, but the present embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and are within the scope of common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우, 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.Additionally, in describing the present invention, if it is determined that related known techniques may obscure the gist of the present invention, detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명에 따른 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 시스템의 블록 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 방법을 나타내는 순서도이고, 도 3은 본 발명에 따른 해양오염수 처리 시스템이 선박에 적용된 상태를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 해양오염수 처리 시스템에서 하이드로사이클론을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 해양오염수 처리 시스템에서 가스부유식 유수분리기(CFU)을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증을 통한 역설계를 과정을 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증을 위한 시뮬레이션 단계의 예시를 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 단계의 예시를 나타내는 도면이다.Figure 1 is a block conceptual diagram of a CFU eductor performance verification system for marine polluted water treatment using a digital twin according to the present invention, and Figure 2 is a CFU eductor for marine polluted water treatment using a digital twin according to the present invention. It is a flowchart showing the performance verification method, Figure 3 is a diagram showing the marine polluted water treatment system according to the present invention applied to a ship, Figure 4 is a diagram showing the hydrocyclone in the marine polluted water treatment system according to the present invention, Figure 5 is a diagram showing a gas floating oil-water separator (CFU) in the marine polluted water treatment system according to the present invention, and Figure 6 is an eductor of the CFU for marine polluted water treatment using a digital twin according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing the process of reverse engineering through performance verification, and Figure 7 is a diagram showing an example of a simulation step for verifying the eductor performance of a CFU for marine polluted water treatment using a digital twin according to the present invention, and Figure 8 is a diagram showing an example. This is a diagram showing an example of the eductor performance verification step of CFU for marine polluted water treatment using a digital twin according to the present invention.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명은 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU(Compact Flotation Unit)의 이덕터 성능 검증 방법에 관한 것으로, 도 1에서는 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 시스템의 블록도를 개시하고 있다.Referring to Figures 1 to 8, the present invention relates to a method for verifying the eductor performance of a CFU (Compact Flotation Unit) for marine polluted water treatment using a digital twin. In Figure 1, marine polluted water treatment using a digital twin is shown. A block diagram of the CFU's eductor performance verification system is disclosed.
이덕터 성능 검증 시스템(100)은 디지털트윈 서버(101)와 데이터베이스(102)와 성능 검증부(103) 및 설계부(104)를 포함할 수 있다.The eductor performance verification system 100 may include a digital twin server 101, a database 102, a performance verification unit 103, and a design unit 104.
또한, 이덕터 성능 검증 시스템(100)은 선박 모델링부(210)와 하이드로사이클론 모델링부(230)와 유수분리기 모델링부(240) 및 이덕터 모델링부(250)로부터 유, 무선 네트워크를 통해 데이터를 송수신할 수 있다.In addition, the eductor performance verification system 100 receives data from the ship modeling unit 210, the hydrocyclone modeling unit 230, the oil-water separator modeling unit 240, and the eductor modeling unit 250 through wired and wireless networks. Can send and receive.
도 2를 참조하여 본 발명에 따른 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 방법을 나타내는 순서도를 살펴보면, 실제 선박의 설계 도면을 통해 선박 모델링부에서 3D 모델링을 수행하는 선박 모델링 단계(S100), 상기 선박 모델링 단계를 통해 모델링된 선박 모델링에 대응되는 하이드로사이클론 장비 또는 유수분리기 중 역설계 대상을 선정하는 선정 단계(S110), 상기 선정 단계를 통해 선정된 역설계 대상의 하이드로사이클론 장비 및 유수분리기 및 이덕터에 대한 3D 모델링을 수행하고 상기 선박 모델링 단계에서 모델링된 선박 데이터와 하이드로사이클론 장비와 유수분리기 및 이덕터 모델링 데이터를 디지털트윈을 이용하여 시뮬레이션을 수행하는 시뮬레이션 단계(S120), 상기 시뮬레이션 단계를 통해 선박 모델링 데이터에 대한 유수분리기에 구비된 이덕터 대하여 이덕터의 길이 및 형태를 변경하여 해양오염수의 처리 성능에 대한 설정값을 만족하는지 여부를 검증하는 이덕터 성능 검증 단계(S130), 상기 이덕터 성능 검증 단계를 통해 설정값을 만족하는 경우 이덕터의 길이 및 형태를 확정하고, 해당 이덕터가 유수분리기와 하이드로사이클론 장비의 해양오염수 처리 성능에 대한 설정값을 만족하는지 여부를 검증하는 성능 검증 단계(S150), 상기 성능 검증 단계에서 설정값을 만족하지 않는 경우 설정값을 만족하도록 유수분리기 모델링을 해당 이덕터에 맞도록 수정하는 수정 단계(S165) 및 상기 수정 단계를 통해 수정된 유수분리기와 하이드로사이클론 장비를 선박에 적용하도록 역설계를 진행하는 역설계 단계(S170)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, a flowchart showing the method of verifying the eductor performance of the CFU for marine polluted water treatment using a digital twin according to the present invention is shown. Ship modeling in which 3D modeling is performed in the ship modeling department through design drawings of actual ships. Step (S100), selection step (S110) of selecting a reverse engineering target among the hydrocyclone equipment or oil-water separator corresponding to the ship modeling modeled through the ship modeling step, hydrocyclone of the reverse engineering target selected through the selection step A simulation step (S120) in which 3D modeling of the equipment, oil-water separator, and eductor is performed, and the ship data modeled in the ship modeling step and the hydrocyclone equipment, oil-water separator, and eductor modeling data are simulated using a digital twin. , an eductor performance verification step to verify whether the set value for the treatment performance of marine polluted water is satisfied by changing the length and shape of the eductor provided in the oil-water separator for the ship modeling data through the simulation step. (S130), if the set value is satisfied through the eductor performance verification step, the length and shape of the eductor are confirmed, and the eductor satisfies the set value for the marine polluted water treatment performance of the oil-water separator and hydrocyclone equipment. A performance verification step (S150) to verify whether the performance verification step does not satisfy the set value, a modification step (S165) to modify the oil-water separator modeling to suit the corresponding eductor so as to satisfy the set value, and the modification step (S165). It may include a reverse engineering step (S170) in which reverse engineering is performed to apply the modified oil-water separator and hydrocyclone equipment to the ship.
보다 구체적으로는, 선박 모델링 단계(S100)는 실제 선박의 설계 도면을 통해 선박 모델링부에서 3D 모델링을 수행한다.More specifically, in the ship modeling step (S100), 3D modeling is performed in the ship modeling unit using design drawings of an actual ship.
선정 단계(S110)는, 선박 모델링 단계(S100)를 통해 모델링된 선박 모델링에 대응되는 하이드로사이클론 장비 또는 유수분리기 중 역설계 대상을 선정한다.In the selection step (S110), a reverse engineering target is selected from among the hydrocyclone equipment or oil-water separator corresponding to the ship modeling modeled through the ship modeling step (S100).
시뮬레이션 단계(S120)는, 선정 단계(S110)를 통해 선정된 역설계 대상의 하이드로사이클론 장비 및 유수분리기 및 이덕터에 대한 3D 모델링을 수행하고 상기 선박 모델링 단계(S100)에서 모델링된 선박 데이터와 하이드로사이클론 장비와 유수분리기 및 이덕터 모델링 데이터를 디지털트윈을 이용하여 시뮬레이션을 수행한다.In the simulation step (S120), 3D modeling is performed on the hydrocyclone equipment, oil-water separator, and eductor of the reverse engineering target selected through the selection step (S110), and the ship data modeled in the ship modeling step (S100) and hydro Simulation of cyclone equipment, oil-water separator, and eductor modeling data is performed using digital twin.
이덕터 성능 검증 단계(S130)는, 시뮬레이션 단계(S120)를 통해 선박 모델링 데이터에 대한 유수분리기에 구비된 이덕터 대하여 이덕터의 길이 및 형태를 변경하여 해양오염수의 처리 성능에 대한 설정값을 만족하는지 여부를 검증한다. In the eductor performance verification step (S130), the set value for the treatment performance of marine polluted water is determined by changing the length and shape of the eductor provided in the oil-water separator for the ship modeling data through the simulation step (S120). Verify whether you are satisfied.
성능 검증 단계(S150)는, 이덕터 성능 검증 단계(S130)를 통해 설정값을 만족하는 경우 이덕터의 길이 및 형태를 확정하고, 해당 이덕터가 유수분리기와 하이드로사이클론 장비의 해양오염수 처리 성능에 대한 설정값을 만족하는지 여부에 대하여 검증을 수행한다.In the performance verification step (S150), if the set value is satisfied through the eductor performance verification step (S130), the length and shape of the eductor are confirmed, and the eductor determines the marine polluted water treatment performance of the oil-water separator and hydrocyclone equipment. Verification is performed as to whether the set value for is satisfied.
또한, 이덕터 성능 검증 단계(S130)에서 사용자가 설정한 설정값을 만족하는지 여부를 판단할 수 있는 설정값 만족여부 판단단계(S140)를 더 포함할 수 있으며, 설정값을 만족하는 경우 성능 검증 단계(S150)로 진행되고, 설정값을 만족하지 않는 경우 설정값을 만족하도록 하이드로사이클론 장비 모델링과 유수분리기 모델링 및 이덕터 모델링을 새롭게 선정하도록 선정 단계(S120)로 진행될 수 있다.In addition, in the eductor performance verification step (S130), a set value satisfaction determination step (S140) can be further included to determine whether the set value set by the user is satisfied. If the set value is satisfied, the performance can be verified. The process proceeds to step S150, and if the set value is not satisfied, the process may proceed to the selection stage (S120) to newly select hydrocyclone equipment modeling, oil-water separator modeling, and eductor modeling to satisfy the set value.
또한, 성능 검증 단계(S150)에서 사용자가 설정한 설정값을 만족하는지 여부를 판단할 수 있는 설정값 만족여부 판단단계(S160)를 더 포함할 수 있으며, 설정값을 만족하는 경우 역설계 단계(S170)로 진행되고, 설정값을 만족하지 않는 경우 설정값을 만족하도록 하이드로사이클론 장비 모델링과 유수분리기 모델링을 반복하여 수정하는 수정 단계(S165)로 진행될 수 있다.In addition, a performance verification step (S150) may further include a set value satisfaction determination step (S160) for determining whether or not the set value set by the user is satisfied. If the set value is satisfied, a reverse engineering step ( It proceeds to S170), and if the set value is not satisfied, it can proceed to the modification step (S165) in which the hydrocyclone equipment modeling and oil-water separator modeling are repeatedly modified to satisfy the set value.
또한, 역설계 단계(S170)는, 이덕터 성능 검증 단계(S130) 및 성능 검증 단계(S150)를 통해 검증된 하이드로사이클론 장비 및 이덕터가 구비된 유수분리기를 선박에 적용하도록 역설계를 진행할 수 있다.In addition, in the reverse engineering step (S170), reverse engineering can be performed to apply the hydrocyclone equipment and oil-water separator equipped with the eductor, verified through the eductor performance verification step (S130) and the performance verification step (S150), to the ship. there is.
또한, 시뮬레이션 단계(S120)는, 선정 단계(S110)를 통해 선정된 임의의 하이드로사이클론 장비 및 유수분리기에 대한 3D 모델링을 수행하거나, 해양오염수 처리 시스템의 데이터베이스에 저장된 하이드로사이클론 장비 및 유수분리기의 3D 모델링 데이터 중 어느 하나를 선정하여 선박 모델링부에서 수신된 선박 3D 모델링 데이터와 이덕터 모델링부에서 수신된 이덕터 3D 모델링 데이터를 디지털트윈을 이용하여 시뮬레이션을 진행할 수 있다.In addition, the simulation step (S120) performs 3D modeling on any hydrocyclone equipment and oil-water separator selected through the selection step (S110), or 3D modeling of the hydrocyclone equipment and oil-water separator stored in the database of the marine polluted water treatment system. By selecting one of the 3D modeling data, a simulation can be performed using the digital twin of the ship 3D modeling data received from the ship modeling department and the eductor 3D modeling data received from the eductor modeling department.
또한, 성능 검증 단계(S150)는, 하이드로사이클론의 성능을 검증 후 순차적으로 유수분리기 성능을 검증하도록 하여 실제 해양오염수 처리시스템의 처리 과정에 따른 성능을 검증할 수 있다.In addition, in the performance verification step (S150), the performance of the oil-water separator is sequentially verified after verifying the performance of the hydrocyclone, so that the performance according to the treatment process of the actual marine polluted water treatment system can be verified.
또한, 역설계 단계(S170)는, 이덕터의 설계를 진행하고 설계된 이덕터에 적합한 유수분리기의 설계를 진행하며, 상기 유수분리기의 설계 진행 후 상기 하이드로사이클론 장비의 설계를 진행하도록 하며, 상기 이덕터의 길이 및 형태에 따라 유수분리기의 해양오염수 처리 용량 및 오일분리 성능을 설정하여 역설계할 수 있다.In addition, the reverse design step (S170) proceeds with the design of the eductor and the design of an oil-water separator suitable for the designed eductor, and proceeds with the design of the hydrocyclone equipment after the design of the oil-water separator. Depending on the length and shape of the separator, the marine polluted water treatment capacity and oil separation performance of the oil-water separator can be set and reverse engineered.
즉, 이덕터, 유수분리기, 하이드로사이클론 장비 순서로 역설계를 진행할 수 있다.In other words, reverse engineering can be performed in the following order: eductor, oil-water separator, and hydrocyclone equipment.
또한, 이덕터 성능 검증 단계(S130) 또는 성능 검증 단계(S150)에서 해양오염수의 처리 성능에 대한 설정값은, 오일 분리 처리 유량(m3/hr), 오일 분리 효율(%), 처리수 오일 함유량(ppm), 시스템 통과 후 오일 함유량(ppm), 시스템 통과 후 오일 입자 크기(㎛), 선박 운동 성능 중 적어도 하나 또는 모두의 설정값을 만족하도록 설정할 수 있다.In addition, the set values for the treatment performance of marine polluted water in the eductor performance verification step (S130) or performance verification step (S150) are oil separation treatment flow rate (m3/hr), oil separation efficiency (%), and treated water oil. It can be set to satisfy at least one or all of the set values of content (ppm), oil content after passing through the system (ppm), oil particle size after passing through the system (㎛), and ship motion performance.
예를들어 하이드로사이클론의 처리 용량 70m3/hr, 오일분리성능 2,000ppm → 70ppmFor example, the hydrocyclone's treatment capacity is 70m3/hr, oil separation performance is 2,000ppm → 70ppm.
유수분리기의 처리 용량을 70m3/hr, 오일분리성능 70ppm → 15ppm 으로 처리하도록 처리 용량 및 오일분리 성능을 설정할 수 있다.The treatment capacity and oil separation performance can be set so that the treatment capacity of the oil-water separator is 70m3/hr and the oil separation performance is 70ppm → 15ppm.
따라서, 설정값을 각각 만족하도록 설정하여, 개별적으로 해양오염수 처리를 위한 역설계를 진행할 수 있다.Therefore, by setting each set value to satisfy each setting value, reverse engineering for marine polluted water treatment can be performed individually.
따라서 본 발명에 따른 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 비교 검증 방법에 의해 역설계된 해양오염수 처리시스템(120)을 도 3에 도시된 바와 같이, 선박에 적용할 수 있으며, 해양오염수 처리시스템을(120)을 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 해양오염수 처리 시스템(120)이 선박에 적용된 상태를 나타낸다.Therefore, the marine polluted water treatment system 120 reverse-engineered by the CFU eductor performance comparative verification method for marine polluted water treatment using a digital twin according to the present invention can be applied to ships, as shown in FIG. , the marine polluted water treatment system 120, as shown in FIG. 3, shows the state in which the marine polluted water treatment system 120 according to the present invention is applied to a ship.
도 3(a)는 선박에 해양오염수 처리 시스템(120)이 적용된 상태를 나타내고, 도 3(b)는 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리 시스템의 역설계된 상태를 나타낸다.Figure 3(a) shows a state in which the marine polluted water treatment system 120 is applied to a ship, and Figure 3(b) shows a reverse engineered state of the marine polluted water treatment system using a digital twin.
도 4는 해양오염수 처리 시스템(120) 중 하이드로사이클론(130, Hydro-cyclone)을 나타낸다.Figure 4 shows a hydrocyclone (130, Hydro-cyclone) in the marine polluted water treatment system 120.
하이드로사이클론(130, Hydro-cyclone)은 유체의 회전운동에 의한 원심력으로 비중이 더 높은 물은 바깥쪽으로 밀고, 가벼운 오일은 Cone의 중심으로 모이게 함으로써 물과 오일을 분리시켜, 분리된 물을 외부로 배출하는 장치이다.Hydrocyclone (130, Hydro-cyclone) separates water and oil by using centrifugal force caused by the rotational movement of the fluid to push the water with higher specific gravity to the outside and collect the lighter oil to the center of the cone, sending the separated water to the outside. It is a discharge device.
물과 오일을 분리하는 하이드로사이클론은 두 유체의 비중 차이가 크지 않으면 오일이 물과 함께 에멀션 상태로 변하기 때문에 효율이 감소하는 경향이 있다.The efficiency of hydrocyclones that separate water and oil tends to decrease because the oil turns into an emulsion with water if the difference in specific gravity between the two fluids is not large.
하이드로사이클론은 미세오일 처리 시스템에서 일차 처리(Primary Separation)에 가장 일반적으로 쓰이며, 고농도의 고형 폐기물 슬러리를 발생시키는 단점이 있으나 15㎛ 이상의 입자를 제거하는데 적합하다.Hydrocyclones are most commonly used for primary separation in fine oil treatment systems. Although they have the disadvantage of generating a high concentration of solid waste slurry, they are suitable for removing particles larger than 15㎛.
오일 입자가 12~15㎛, Typical Effluent Quality 25~100㎎/L의 조건일 때 해상 상태와 관계없이 제거효율 85~95% 정도이다.When oil particles are 12 to 15㎛ and Typical Effluent Quality is 25 to 100 mg/L, the removal efficiency is approximately 85 to 95% regardless of sea conditions.
전체 수처리 과정 중 다양한 압력하에서도 적용 가능하며 설치공간의 최소화 및 고효율이 필요한 시스템으로서, 운영비용이 낮고 유지보수가 거의 필요 없는 장점이 있다.It is a system that can be applied under various pressures during the entire water treatment process and requires minimal installation space and high efficiency. It has the advantage of low operating costs and little maintenance.
하이드로사이클론(130)은 해양오염수가 인입부(131)를 통해 인입되며, 나선형 가속구간(137)과 축소구간(135)을 거쳐 가벼운 입자는 중앙 코어부(136)으로 이동하고 물과 오일을 분리시켜, 분리된 오일을 제1 배출구(132)로 배출하고 분리된 물을 제2 배출구(133)으로 배출하는 것을 나타낸다.The hydrocyclone 130 receives marine polluted water through the inlet 131, and through the spiral acceleration section 137 and reduction section 135, light particles move to the central core section 136 and separate water and oil. This indicates that the separated oil is discharged through the first outlet 132 and the separated water is discharged through the second outlet 133.
따라서, 하이드로사이클론(130)은 제1차 분리 단계에 적용할 수 있다.Therefore, the hydrocyclone 130 can be applied to the first separation step.
또한, 해양오염수 처리 시스템(120)는 하이드로사이클론(130)과 가스부유식 유수분리기(140, CFU)가 함께 구비되어 해양오염수를 물과 오일을 분리할 수 있다.In addition, the marine polluted water treatment system 120 is equipped with a hydrocyclone 130 and a gas floating oil-water separator (140, CFU) to separate marine polluted water into water and oil.
도 5에 도시된 바와 같이, 가스부유식 유수분리기(140, CFU)는 공기(혹은 가스)를 주입하여 공기방울이 오일 입자에 붙어 밀도를 낮추어 줌으로써 오일을 빠르게 부유시켜 함유물을 15~20 ppm까지 낮추는 장치이다.As shown in Figure 5, the gas floating oil-water separator (140, CFU) injects air (or gas) so that air bubbles attach to the oil particles and lower the density, thereby quickly floating the oil and reducing the content to 15-20 ppm. It is a lowering device.
가스부유식 유수분리기(CFU)는 주로 이차 처리(Secondary Separation) 시스템으로서 두가지 방식이 있는데, 하나는 DAF(Dissolved Air Flotation)와 다른 하나는 IGF(Induced Gas Flotation) 방식이다. The gas floating oil-water separator (CFU) is mainly a secondary separation system and has two methods: one is Dissolved Air Flotation (DAF) and the other is Induced Gas Flotation (IGF).
DAF는 오염수 흐름에 공기를 주입하여 용해시키기 위해 공기압축기(Air Compressor)를 이용하여 분산된 오일 기포에 주입된 가스 방울이 오일에 결합하고, 결합된 오일 액적/버블은 단독의 오일 액적보다 낮은 밀도를 갖고 중력에 의해 분리되는 원리이다.DAF uses an air compressor to inject air into the contaminated water stream to dissolve it. The gas droplets injected into the dispersed oil bubbles bind to the oil, and the combined oil droplets/bubbles have a lower density than individual oil droplets. This is the principle of separation by gravity.
IGF는 기계적, 수력학적 시스템을 사용하여 미세한 기체 버블을 만들어 오일 액적에 부착하게 함으로써 오일 액적이 표면으로 이동하게 하며, 25㎛ 이상 크기의 오일 액적 제거에 효과적이다.IGF uses a mechanical and hydraulic system to create fine gas bubbles and attach them to oil droplets, allowing the oil droplets to move to the surface, and is effective in removing oil droplets larger than 25㎛.
따라서, 가스부유식 유수분리기(CFU)를 제2차 분리단계에서 적용할 수 있다.Therefore, a gas floating oil-water separator (CFU) can be applied in the second separation step.
이것에 의해, 선박에 본 발명에 따른 해양오염수 처리시스템을 적용하여 다양한 압력에서도 적용할 수 있으며, 설치공간의 최소화 및 효율성을 향상할 수 있으며, 운영비용이 낮고 유지보수가 거의 필요없다는 장점이 있다.As a result, the marine polluted water treatment system according to the present invention can be applied to ships at various pressures, the installation space can be minimized and efficiency can be improved, and the operating cost is low and maintenance is almost unnecessary. there is.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리 시스템의 역설계를 과정을 나타내는 도면이다.Figure 6 is a diagram showing the reverse engineering process of a marine polluted water treatment system using a digital twin according to an embodiment of the present invention.
선박의 선박 모델링이 완료된 이후에 도 6(a)는 역설계 대상을 선정하는 선정 단계를 나타낸다. 즉, 해양오염수 처리 시스템에서 하이드로사이클론 또는 유수분리기 또는 이덕터 중 어느 하나 또는 모두를 선정하는 단계를 나타낸다.After the ship modeling of the ship is completed, Figure 6(a) shows the selection step of selecting the reverse engineering target. In other words, it represents the step of selecting one or all of the hydrocyclone, oil-water separator, or eductor in the marine polluted water treatment system.
도 6(b)는 역설계 대상에 대한 3D 모델링을 수행하고 디지털트윈을 이용하여 시뮬레이션을 수행하는 단계를 나타낸다.Figure 6(b) shows the steps of performing 3D modeling of a reverse engineering object and performing simulation using a digital twin.
도 6(c) 및 도 6(d)는 이덕터 성능 검증 단계 또는 성능 검증 단계를 통해 해양오염수 처리 성능에 대한 설정값을 만족하는지 여부를 벤더 데이터 값을 수집하여 검증하는 단계를 나타낸다.Figures 6(c) and 6(d) show the step of collecting and verifying vendor data values to determine whether the set value for marine polluted water treatment performance is satisfied through the eductor performance verification step or performance verification step.
도 6(e) 및 도 6(f)는 설정값을 만족하지 않는 경우 설정값을 만족할때까지 하이드로사이클론 장비 및 유수분리기 모델링을 새롭게 선정 및 수행하여 수정하는 수정 단계를 나타낸다.Figures 6(e) and 6(f) show a modification step in which, if the set value is not satisfied, the hydrocyclone equipment and oil-water separator modeling are newly selected and performed until the set value is satisfied.
도 6(g)는 수정 단계를 통해 수정되거나 성능 검증 단계를 통해 검증된 하이드로사이클론 장비 및 이덕터를 구비한 유수분리기가 선박에 적용하도록 역설계를 진행하는 역설계 단계를 나타낸다.Figure 6(g) shows the reverse engineering stage in which an oil-water separator equipped with hydrocyclone equipment and an eductor modified through the modification stage or verified through the performance verification stage is reverse engineered to be applied to a ship.
도 6(h)는 역설계 단계를 통해 설계 완성된 해양오염수 처리 시스템을 선급에 승인 받아 적용하는 단계를 나타낸다.Figure 6(h) shows the stage of applying the marine polluted water treatment system designed through the reverse engineering stage and receiving approval from the classification society.
도 7은 디지털트윈을 이용한 시뮬레이션 단계를 나타내는 도면이다.Figure 7 is a diagram showing the simulation steps using a digital twin.
도 7(a)는 역설계 대상을 선정하고 설정값을 입력하는 단계를 나타내고, 도 7(b)는 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 비교 검증하는 단계를 나타낸다.Figure 7(a) shows the step of selecting the reverse engineering target and entering the set value, and Figure 7(b) shows the step of comparing and verifying the eductor performance of the CFU for marine polluted water treatment using digital twin.
도 8은 역설계 단계를 나타내는 도면으로, 도 8(a)는 설정값을 만족하도록 하이드로사이클론 장비 및 유수분리기 모델링을 새롭게 선정 및 수행하여 수정하는 수정 단계를 나타내고, 도 8(b)는 수정 단계를 통해 수정된 하이드로사이클론 장비 와 유수분리기 및 이덕터를 디지털트윈을 이용하여 시뮬레이션을 수행하는 단계를 나타내며, 도 8(c)는 수정 단계를 통해 수정되거나 성능 검증 단계를 통해 검증된 하이드로사이클론 장비 및 검증된 이덕터가 구비된 유수분리기를 상기 선박에 적용하도록 역설계하는 단계를 나타낸다.Figure 8 is a diagram showing the reverse engineering stage, Figure 8(a) shows the modification stage in which the hydrocyclone equipment and oil-water separator modeling is newly selected and performed to satisfy the set values, and Figure 8(b) shows the modification stage. Shows the steps of performing a simulation of the modified hydrocyclone equipment, oil-water separator, and eductor using digital twin. Figure 8(c) shows the hydrocyclone equipment modified through the modification step or verified through the performance verification step. This shows the reverse engineering step to apply an oil-water separator equipped with a verified eductor to the ship.
하이드론사이클론(130)과 가스부유식 유수분리기(140)를 함께 구비함을 통해, 하이드로사이클론(130)은, 해양오염수의 회전운동에 의한 원심력으로 비중이 더 높은 물은 바깥쪽으로 이동시키고, 가벼운 오일은 콘(cone)의 중심으로 모이게 하여 물과 오일을 분리시키며, 가스부유식 유수분리기(140)는, 해양오염수가 통과되는 수로를 제공하여 해양오염수 내에 포함되어 있는 오일을 응집시켜 상향하여 부상되도록하여 물과 오일을 분리시킬 수 있다.By equipping the hydrocyclone 130 and the gas floating oil-water separator 140 together, the hydrocyclone 130 moves water with a higher specific gravity outward by centrifugal force caused by the rotational movement of marine polluted water, Light oil is collected in the center of the cone to separate water and oil, and the gas floating oil-water separator (140) provides a waterway through which marine polluted water passes, condensing the oil contained in marine polluted water and moving it upward. By allowing it to float, water and oil can be separated.
또한, 가스부유식 유수분리기(140)는, 해양오염수 흐름에 공기를 주입하여 용해시키기 위해 공기압축기를 이용하여 분산된 오일 기포에 주입된 가스 방울이 오일에 결합하고, 결합된 오일 액적/버블은 단독의 오일 액적보다 낮은 밀도를 갖고 중력에 의해 분리시킬 수 있다.In addition, the gas floating oil-water separator 140 uses an air compressor to dissolve marine polluted water by injecting air into it, and the gas droplets injected into the dispersed oil bubbles bind to the oil, and the combined oil droplets/bubbles They have a lower density than individual oil droplets and can be separated by gravity.
하이드로사이클론(130) 및 가스부유식 유수분리기(140, CFU)를 통해 설정값 이하의 함유량을 갖는 분리된 물을 해수에 방류하고, 분리된 오일을 저장탱크(미도시)에 저장할 수 있다.Separated water with a content below the set value can be discharged into seawater through the hydrocyclone 130 and the gas floating oil-water separator 140 (CFU), and the separated oil can be stored in a storage tank (not shown).
이후에 저장탱크에 저장된 오일을 주기적(일정 기간)으로 이송하거나 저장 탱크의 저장량이 설정값 이상 저장되었을 경우 육상으로 이송하여 폐기할 수 있다.Afterwards, the oil stored in the storage tank can be transferred periodically (for a certain period of time) or, if the storage amount in the storage tank exceeds the set value, it can be transferred to land and disposed of.
또한, 가스부유식 유수분리기(140)는, 해양오염수의 불순물 함유량을 측정할 수 있는 측정수단을 구비할 수 있다.Additionally, the gas floating oil-water separator 140 may be provided with measuring means for measuring the impurity content of marine polluted water.
해양오염수 처리 시스템의 구동 단계는, 선박에 저장된 해양오염수로부터 유입되는 해양오염수를 하이드로사이클론(130)을 통해 물과 오일을 분리시키는 제1차 분리 단계와, 제1차 분리 단계를 통해 분리된 해양오염수를 가스부유식 유수분리기(140)를 통해 물과 오일을 분리시키는 제2차 분리 단계와, 상기 제1차 및 제2차 분리 단계를 통해 분리된 오일을 저장탱크에 저장하는 저장단계 및 상기 제1차 및 제2차 분리 단계를 통해 분리된 해양오염수의 불순물 함유량을 설정값과 비교하는 비교단계와 설정값 이하의 함유량을 갖는 분리된 물을 해수에 방류하는 방류단계를 포함할 수 있다.The driving stage of the marine polluted water treatment system includes a first separation step of separating water and oil from marine polluted water flowing in from marine polluted water stored on a ship through a hydrocyclone 130, and a first separation step. A second separation step of separating water and oil from the separated marine polluted water through a gas floating oil-water separator 140, and storing the oil separated through the first and second separation steps in a storage tank. A comparison step of comparing the impurity content of the marine polluted water separated through the storage step and the first and second separation steps with a set value, and a discharge step of discharging the separated water with a content below the set value into seawater. It can be included.
따라서, 본 발명에 따르면 디지털트윈을 이용하여 해양오염수 처리 시스템이 구비되는 선박에 하이드로사이클론(Hydro-cyclone)과 가스부유식 유수분리기(CFU: Compact Flotation Unit)를 역설계 시뮬레이션을 진행하여 선박에 대응되어 해양오염수 처리 성능을 만족하는 최적화된 크기 및 형태의 해양오염수 처리 시스템을 설계할 수 있는 효과를 가진다.Therefore, according to the present invention, a reverse engineering simulation is performed on a hydrocyclone and a gas floating oil-water separator (CFU: Compact Flotation Unit) on a ship equipped with a marine polluted water treatment system using a digital twin. This has the effect of designing a marine polluted water treatment system of an optimized size and shape that satisfies the marine polluted water treatment performance.
또한, 본 발명에 따르면 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 방법을 통해 하이드로사이클론(Hydrocyclone)과 가스부유식 유수분리기(CFU: Compact Flotation Unit)를 이용한 해양오염수 처리 시스템에서 유수분리기(CFU)의 핵심 장치인 이덕터(Eductor)에 대하여 디지털트윈을 이용하여 성능 검증을 통하여 해당 선박에 최적화된 크기 및 형태의 이덕터가 구비될 수 있도록 하는 효과를 가진다.In addition, according to the present invention, a marine polluted water treatment system using a hydrocyclone and a gas floating oil-water separator (CFU: Compact Flotation Unit) is developed through a CFU eductor performance verification method for marine polluted water treatment using a digital twin. This has the effect of ensuring that an eductor of the size and shape optimized for the relevant vessel is provided by verifying the performance of the eductor, a core device of the oil-water separator (CFU), using digital twin.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The device described above may be implemented with hardware components, software components, and/or a combination of hardware components and software components. For example, devices and components described in embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA), etc. , may be implemented using one or more general-purpose or special-purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. A processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications that run on the operating system. Additionally, a processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of software. For ease of understanding, a single processing device may be described as being used; however, those skilled in the art will understand that a processing device includes multiple processing elements and/or multiple types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, a processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Additionally, other processing configurations, such as parallel processors, are possible.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터Software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, which may configure a processing unit to operate as desired, or may be processed independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be used by any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device to be interpreted by or to provide instructions or data to a processing device. It can be embodied in . Software may be distributed over networked computer systems and thus stored or executed in a distributed manner. software and data
는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.May be stored in one or more computer-readable recording media.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc., singly or in combination. The program commands recorded on the medium are specially designed for the embodiment.
설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.They may be designed and constructed or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Includes optical media (magneto-optical media) and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, etc. Examples of program instructions include machine language code, such as that produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc.
지금까지 본 발명에 따른 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리시스템의 역설계 방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러가지 실시 변형이 가능함은 자명하다. 그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.So far, specific embodiments of the reverse engineering method of a marine polluted water treatment system using a digital twin according to the present invention have been described, but it is obvious that various implementation modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the claims and equivalents thereof as well as the claims described later.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술 될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.That is, the above-described embodiments should be understood in all respects as illustrative and not restrictive, and the scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and the meaning and scope of the claims and All changes or modified forms derived from the equivalent concept should be construed as falling within the scope of the present invention.
100: 이덕터 성능 검증 시스템
101: 디지털트윈 서버부
102: 데이터베이스부
103: 성능검증부
104: 설계부
120: 해양오염수 처리 시스템
130: 하이드로사이클론(Hydro-cyclone)
140: 가스부유식 유수분리기(CFU: Compact Flotation Unit)
210: 선박 모델링부
230: 하이드로사이클론 모델링부
240: 유수분리기 모델링부
250: 이덕터 모델링부100: Eductor performance verification system
101: Digital twin server unit
102: Database section
103: Performance verification department
104: Design Department
120: Marine polluted water treatment system
130: Hydrocyclone
140: Gas floating oil-water separator (CFU: Compact Flotation Unit)
210: Ship modeling department
230: Hydrocyclone modeling department
240: Oil-water separator modeling unit
250: Eductor modeling unit
Claims (7)
상기 선박 모델링 단계를 통해 모델링된 선박 모델링에 대응되는 하이드로사이클론 장비 또는 유수분리기 중 역설계 대상을 선정하는 선정 단계;
상기 선정 단계를 통해 선정된 역설계 대상의 하이드로사이클론 장비 및 유수분리기 및 이덕터에 대한 3D 모델링을 수행하고 상기 선박 모델링 단계에서 모델링된 선박 데이터와 하이드로사이클론 장비와 유수분리기 및 이덕터 모델링 데이터를 디지털트윈을 이용하여 시뮬레이션을 수행하는 시뮬레이션 단계;
상기 시뮬레이션 단계를 통해 선박 모델링 데이터에 대한 유수분리기에 구비된 이덕터 대하여 해양오염수의 처리 성능에 대한 설정값을 만족하는지 여부를 검증하는 이덕터 성능 검증 단계;
상기 이덕터 성능 검증 단계를 통해 설정값을 만족하는 경우 이덕터의 길이 및 형태를 확정하고, 해당 이덕터가 유수분리기와 하이드로사이클론 장비의 해양오염수 처리 성능에 대한 설정값을 만족하는지 여부를 검증하는 성능 검증 단계;
상기 성능 검증 단계에서 설정값을 만족하지 않는 경우 설정값을 만족하도록 유수분리기 모델링을 해당 이덕터에 맞도록 수정하는 수정 단계; 및
상기 수정 단계를 통해 수정된 유수분리기와 하이드로사이클론 장비를 선박에 적용하도록 역설계를 진행하는 역설계 단계를 포함하는 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 방법.
A ship modeling step in which 3D modeling is performed in a ship modeling department using design drawings of an actual ship;
A selection step of selecting a reverse engineering target among hydrocyclone equipment or oil-water separator corresponding to the ship modeling modeled through the ship modeling step;
3D modeling is performed on the hydrocyclone equipment, oil-water separator, and eductor selected through the above-mentioned selection stage, and the ship data modeled in the ship modeling stage and the hydrocyclone equipment, oil-water separator, and eductor modeling data are digitally converted. A simulation step of performing simulation using a twin;
An eductor performance verification step of verifying whether the eductor provided in the oil-water separator based on the ship modeling data satisfies the set value for the treatment performance of marine polluted water through the simulation step;
If the set value is satisfied through the eductor performance verification step, confirm the length and shape of the eductor, and verify whether the eductor satisfies the set value for the marine polluted water treatment performance of the oil-water separator and hydrocyclone equipment. performance verification step;
If the set value is not satisfied in the performance verification step, a modification step of modifying the oil-water separator modeling to fit the corresponding eductor so as to satisfy the set value; and
CFU eductor performance verification method for marine polluted water treatment using digital twin, including a reverse engineering step to apply the oil-water separator and hydrocyclone equipment modified through the above modification step to a ship.
상기 시뮬레이션 단계는,
선정 단계를 통해 선정된 임의의 하이드로사이클론 장비 및 유수분리기에 대한 3D 모델링을 수행하거나,
해양오염수 처리 시스템의 데이터베이스에 저장된 하이드로사이클론 장비 및 유수분리기의 3D 모델링 데이터 중 어느 하나를 선정하여 선박 모델링부에서 수신된 선박 3D 모델링 데이터와 이덕터 모델링부에서 수신된 이덕터 3D 모델링 데이터를 디지털트윈을 이용하여 시뮬레이션을 진행하는 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 방법.
In claim 1,
The simulation step is,
Perform 3D modeling on any hydrocyclone equipment and oil-water separator selected through the selection stage, or
Select one of the 3D modeling data of the hydrocyclone equipment and oil-water separator stored in the database of the marine polluted water treatment system and digitally convert the ship 3D modeling data received from the ship modeling department and the eductor 3D modeling data received from the eductor modeling department. CFU eductor performance verification method for marine polluted water treatment using digital twin, which conducts simulation using twin.
상기 이덕터 성능 검증 단계는,
상기 시뮬레이션 단계를 통해 선박 모델링 데이터에 대한 유수분리기에 구비된 이덕터 대하여 이덕터의 길이 및 형태를 변경하여 해양오염수의 처리 성능에 대한 설정값을 만족하는지 여부를 검증하는 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 방법.
In claim 1,
The eductor performance verification step is,
Marine pollution using a digital twin that verifies whether the set value for the treatment performance of marine polluted water is satisfied by changing the length and shape of the eductor provided in the oil-water separator for the ship modeling data through the above simulation step. Eductor performance verification method of CFU for water treatment.
상기 성능 검증 단계는,
하이드로사이클론의 성능을 검증 후 순차적으로 유수분리기 성능을 검증하도록 하여 실제 해양오염수 처리시스템의 처리 과정에 따른 성능을 검증할 수 있는 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 방법.
In claim 1,
The performance verification step is,
CFU eductor performance verification method for marine polluted water treatment using digital twin, which can verify the performance according to the treatment process of the actual marine polluted water treatment system by sequentially verifying the performance of the oil-water separator after verifying the performance of the hydrocyclone. .
상기 역설계 단계는,
상기 이덕터의 설계를 진행하고 설계된 이덕터에 적합한 유수분리기의 설계를 진행하며;
상기 유수분리기의 설계 진행 후 상기 하이드로사이클론 장비의 설계를 진행하도록 하며;
상기 이덕터의 길이 및 형태에 따라 유수분리기의 해양오염수 처리 용량 및 오일분리 성능을 설정하여 역설계할 수 있는 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 방법.
In claim 1,
The reverse engineering step is,
Proceed with designing the eductor and designing an oil-water separator suitable for the designed eductor;
After proceeding with the design of the oil-water separator, proceed with the design of the hydrocyclone equipment;
A method of verifying the performance of CFU's eductor for marine polluted water treatment using a digital twin that can be reverse engineered by setting the marine polluted water treatment capacity and oil separation performance of the oil-water separator according to the length and shape of the eductor.
상기 이덕터 성능 검증 단계 또는 성능 검증 단계에서 해양오염수의 처리 성능에 대한 설정값은,
오일 분리 처리 유량, 오일 분리 효율, 처리수 오일 함유량, 시스템 통과 후 오일 함유량, 시스템 통과 후 오일 입자 크기, 선박 운동 성능 중 적어도 하나 또는 모두의 설정값을 만족하도록 설정할 수 있는 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 방법.
In claim 1,
The set value for the treatment performance of marine polluted water in the eductor performance verification step or performance verification step is,
Marine pollution using a digital twin that can be set to satisfy at least one or all of the following settings: oil separation treatment flow rate, oil separation efficiency, oil content of treated water, oil content after passing through the system, oil particle size after passing through the system, and ship motion performance. Eductor performance verification method of CFU for water treatment.
상기 수정 단계는,
상기 성능 검증 단계에서, 설정값을 만족하는 경우 역설계 단계로 진행되며;
설정값을 만족하지 않는 경우 설정값을 만족할때까지 유수분리기 모델링을 새롭게 선정 또는 수행하여 반복하여 수정하는 디지털트윈을 이용한 해양오염수 처리를 위한 CFU의 이덕터 성능 검증 방법.
In claim 1,
The modification step is,
In the performance verification step, if the set value is satisfied, the process proceeds to the reverse engineering step;
If the set value is not satisfied, a method of verifying the performance of the eductor of CFU for marine polluted water treatment using digital twin is repeatedly modified by selecting or performing a new oil-water separator modeling until the set value is satisfied.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220093016A KR20240015774A (en) | 2022-07-27 | 2022-07-27 | Eductor Performance Verification Method of Compact Flotation Unit for Marine Polluted Water Treatment Using Digital Twin |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220093016A KR20240015774A (en) | 2022-07-27 | 2022-07-27 | Eductor Performance Verification Method of Compact Flotation Unit for Marine Polluted Water Treatment Using Digital Twin |
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| KR (1) | KR20240015774A (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210123113A (en) | 2020-04-02 | 2021-10-13 | 대우조선해양 주식회사 | Eco-friendly sewage and gray water treatment system for ships |
-
2022
- 2022-07-27 KR KR1020220093016A patent/KR20240015774A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210123113A (en) | 2020-04-02 | 2021-10-13 | 대우조선해양 주식회사 | Eco-friendly sewage and gray water treatment system for ships |
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|---|---|---|---|
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