WO2014003401A1 - 밸러스트수 살균장치 - Google Patents

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WO2014003401A1
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ballast water
discharge
chamber
high voltage
voltage pulse
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김희제
조대권
김현민
오승환
이희준
김신효
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KOREA SHIP SAFETY TECHNOLOGY AUTHORITY
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    • B63J4/002—Arrangements of installations for treating ballast water, waste water, sewage, sludge, or refuse, or for preventing environmental pollution not otherwise provided for for treating ballast water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/008—Originating from marine vessels, ships and boats, e.g. bilge water or ballast water

Definitions

  • the present invention relates to a ballast water sterilizer. More specifically, the present invention relates to a ballast water sterilization apparatus which sterilizes ballast water before being stored in a ballast tank of a ship or ballast water before being discharged directly to the ocean from a ballast tank of a ship by using an arc generated from a discharge electrode. .
  • ballast water ballast water
  • ballast tank ballast tank
  • a vessel arriving at a port in another region or another country with ballast water in a ballast tank discharges ballast water in the sea at the destination to reduce the weight of the vessel and reload the cargo.
  • ballast water is essential for the balance and stability of the ship, but on the other hand, ballast water (ballast water) is also stored in the ballast tank for a long time, and also ballast water (ballast water) Can't deny the role of mixing seawater in oceans in different regions, and for this reason several risk factors are of concern.
  • ballast water is stored in the ballast tank for a long time, various germs can grow.
  • ballast water ballast water
  • the present invention can effectively solve various problems caused by the use of ballast water (ballast water), as well as improve the sterilization treatment efficiency of ballast water (ballast water) relative to investment cost or facility size. It is an object of the present invention to provide a ballast water sterilizer.
  • a power supply for generating a high voltage pulse including an inflow pipe into which ballast water flows in and an outflow pipe through which the ballast water flows out, including a discharge chamber filled with gas therein and a sterilization chamber formed at a lower end of the discharge chamber to store and sterilize the ballast water; A discharge electrode formed at an upper end of a discharge chamber inside the housing and discharging a high voltage pulse generated by the power supply unit to the discharge chamber; And a partition wall formed at a central portion inside the housing to separate the discharge chamber and the sterilization chamber.
  • the insulating wall which is perforated at a corresponding position of the discharge electrode; characterized in that it further comprises.
  • the ground electrode is formed in the lower end of the housing in response to the discharge electrode, the ground electrode for inducing the arc discharge generated by the high voltage pulse discharged through the discharge electrode to the gas of the discharge chamber into the sterilization chamber; It characterized in that it further comprises.
  • the ground electrode is characterized in that it is configured as a plate-like form.
  • the ground electrode is formed on top of the ground electrode, characterized in that it further comprises an insulator for insulating between the ballast water in the sterilization chamber of the housing and the ground electrode.
  • the partition wall is characterized in that the high voltage pulse discharged through the discharge electrode is formed in a metal form so that the arc discharge generated by the gas of the discharge chamber is easily transferred to the ballast water in the sterilization chamber. .
  • the housing is characterized in that it comprises an insulating material for preventing the arc discharge generated by the high voltage pulse discharged through the discharge electrode reacts with the gas of the discharge chamber to the outside.
  • the power supply unit controls the magnitude of the high voltage pulse and the rate of generation of the high voltage pulse for insulation breakdown and recovery of the gas in the discharge chamber according to the shape and size of the discharge chamber and the type of the gas in the discharge chamber. Characterized in that it can.
  • the discharge electrode is characterized in that configured as a metal rod or metal mash.
  • the gas is characterized in that it comprises air.
  • the present invention has the effect of effectively sterilizing small organisms or microorganisms contained in ballast water through arc discharge by high voltage pulses.
  • the ballast water sterilization apparatus has a low current dependency and has the effect of safely sterilizing the ballast water by suppressing electrolysis occurring at the electrode while maintaining the electric impact force caused by the strong electric field formed in the water. .
  • the present invention by placing the discharge electrode in the discharge chamber containing the air, not the sterilization chamber containing the ballast water can not only prevent the loss due to overcurrent and equipment failure, but also separate the sterilization chamber and the discharge chamber in the ship shaking In the ballast water and the discharge by the high voltage pulse is continuously maintained to further improve the sterilization power.
  • the present invention has the effect of improving the sterilization treatment efficiency of the ballast water relative to the investment cost or equipment size.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a ballast water sterilization apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view illustrating a state in which an arc is generated by the discharge electrode of FIG. 1 and transferred into the sterilization chamber.
  • FIG. 3 is a graph illustrating discharge and dissipation states of high voltage pulses periodically generated by the discharge electrode of FIG. 1.
  • FIG. 4 is an actual photograph of an arc generated by the discharge electrode and the ground electrode of FIG. 1.
  • 5a and 5b is a view showing a state before and after the ballast water sterilization by the ballast water sterilization apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a state in which the ballast water sterilization apparatus according to an embodiment of the present invention can be actually implemented.
  • a power supply for generating a high voltage pulse including an inflow pipe into which ballast water flows in and an outflow pipe through which the ballast water flows out, including a discharge chamber filled with gas therein and a sterilization chamber formed at a lower end of the discharge chamber to store and sterilize the ballast water; A discharge electrode formed at an upper end of a discharge chamber inside the housing and discharging a high voltage pulse generated by the power supply unit to the discharge chamber; And a partition wall formed at a central portion inside the housing to separate the discharge chamber and the sterilization chamber.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a ballast water sterilization apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a view showing a state in which an arc is generated by the discharge electrode of Figure 1 is delivered into the sterilization chamber
  • Figure 3 is a graph showing discharge and dissipation states of high voltage pulses periodically generated by the discharge electrode of FIG. 1
  • FIG. 4 is an actual picture of the arc generated by the discharge electrode and the ground electrode of FIG. 1
  • FIGS. Figure showing the state before and after the ballast water sterilized by the ballast water sterilization apparatus according to an embodiment of the invention
  • Figure 6 is a view showing a state in which the ballast water sterilization apparatus according to an embodiment of the present invention can be actually implemented to be.
  • the ballast water sterilizer 10 includes a power supply unit 100, a housing 200, a discharge electrode 300, a partition wall 400, an insulating wall 500, and a ground electrode 600. It includes.
  • the power supply unit 100 serves to generate a high voltage pulse.
  • the power supply unit 100 is the size and shape of the discharge chamber 700 and the size of the high voltage pulse for insulation breakdown and recovery of the gas in the discharge chamber 700 according to the type of gas in the discharge chamber 700 and The generation rate of the high voltage pulse can be controlled.
  • the power supply unit 100 may generate a high voltage pulse by applying a voltage of 50 ⁇ 100kV. The application of this voltage breaks the insulation of air among the gases in the discharge chamber 700, and the arc discharge 310 is transmitted to the ballast water A inside the sterilization chamber 800. Referring to FIG.
  • the housing 200 includes an inlet pipe 210 through which ballast water A is introduced and an outlet pipe 220 through which the ballast water A flows out, and a discharge chamber 700 filled with gas therein. And a sterilization chamber 800 formed at a lower end of the discharge chamber 700 to store and sterilize the ballast water A.
  • the discharge chamber 700 is filled with a gas rather than a ballast water therein, the discharge electrode 300 of the discharge chamber 700 can prevent overcurrent and other accidents caused by the ballast water.
  • the gas filled in the interior of the discharge chamber 700 may typically include air.
  • the air is a gas having a characteristic of continuously repeating insulation breakdown and insulation recovery by high voltage pulses, and more easily induces arc discharge by high voltage pulses.
  • the sterilization chamber 800 stores the ballast water therein, the stored ballast water is a small organism and microorganisms in the ballast water by the arc discharge 310 generated by the discharge electrode 300 and the discharge chamber 700 It can be killed.
  • the housing 200 may include an insulating material that prevents arc discharge generated by the high voltage pulse discharged through the discharge electrode 300 from reacting with the gas in the discharge chamber 700 to the outside. It is preferable that it consists of. Because the housing 200 is made of an insulating material, it is possible to prevent defects and failures of electrical devices in the ship through accidental arc discharge.
  • the discharge electrode 300 is formed at the upper end of the discharge chamber 700 inside the housing 200, and serves to discharge the high voltage pulse generated by the power supply unit 100 to the discharge chamber 700.
  • the high voltage pulse generated by the power supply unit 100 is transferred into the discharge chamber 700 through the discharge electrode 300, and the transferred high voltage pulse reacts with a gas, especially air, inside the discharge chamber 700 to generate an arc. Discharge occurs.
  • the high voltage pulse takes the form of a low frequency pulse, and the insulation of the gas (especially air) inside the discharge chamber 700 is destroyed at the same time as the high voltage pulse satisfies the arc discharge starting charge amount, thereby causing arc discharge.
  • the discharge passage is formed for the discharge passage, and the discharge passage is also in a situation of rapidly lowering the impedance and at the same time, the discharge is stopped to recover the insulation of the gas, and the continuous discharge is performed in such a manner that the insulation breakdown and the insulation recovery of the gas are repeated indefinitely. By doing this, it has a repetitive characteristic similar to the oscillation. Therefore, it is possible to control the speed of the high voltage pulse at an applied voltage of a level properly controlled by the power supply unit 100.
  • the discharge electrode 300 is preferably configured as a metal rod or metal mash. Because the discharge electrode 300 is composed of a metal rod or a metal mesh, the arc discharge 310 can be easily induced by the reaction between the high voltage pulse and the gas inside the discharge chamber 700.
  • the partition wall 400 is formed at a central portion inside the housing 200 to separate the discharge chamber 700 and the sterilization chamber 800.
  • the partition wall 400 is an arc discharge generated by the high voltage pulse discharged through the discharge electrode 300 and the gas of the discharge chamber 700 is easy to the ballast water (A) in the sterilization chamber (800) It is preferable to be configured in the form of a metal to be delivered easily. Because, by forming the partition 400 separating the discharge chamber 700 and the sterilization chamber 800 in a metal form, the arc discharge generated in the discharge chamber 700 using the properties as a conductor inside the sterilization chamber 800.
  • the partition 400 separates the discharge chamber 700 and the sterilization chamber 800 and at the same time serves to prevent the ballast water in the sterilization chamber 800 from flowing into the discharge chamber 700. Accordingly, the partition wall 400 prevents a unidirectional discharge by the discharge electrode 300 of the discharge chamber 700 by preventing fluctuations in the water level of the ballast water in the sterilization chamber 800 due to the shaking of the hull or discharge electrode 300. Submerged in this ballast water, it is possible to prevent overcurrent and accidents that may occur.
  • the partition wall 400 may be waterproofed so that the ballast water does not flow into the discharge chamber 700, and the partition wall 400 is directly connected to the ballast water of the sterilization chamber 800 to increase sterilization power. .
  • the insulating wall 500 is formed on an upper end of the partition 400, and is formed in a form in which a perforation is formed at a corresponding position of the discharge electrode 300. Therefore, the insulating wall 500 is spaced apart from the partition 400 by a predetermined distance, and is formed in a form in which a hole is formed in a portion corresponding to the corresponding position of the discharge electrode 300.
  • the insulating wall 500 which is perforated at the corresponding position of the discharge electrode 700 is sterilized by the sterilization chamber 800 through the perforation and partition 400 in the state where the arc discharge generated in the discharge chamber 700 is not dispersed. ) By intensively delivering to the ballast water inside, it is possible to maximize the electric impact force.
  • the ground electrode 600 is formed at an inner lower end of the housing 200 in response to the discharge electrode 300, and the high voltage pulse discharged through the discharge electrode 300 reacts with the gas in the discharge chamber 700. It is for inducing the arc discharge generated by the inside of the sterilization chamber (800).
  • the ground electrode 600 is preferably configured in the form of a plate. Accordingly, the ground electrode 600 may serve as a reference electrode (ground electrode) in a stable manner at the inner lower end of the housing 200.
  • An insulator 610 may be formed on the ground electrode 600 to induce insulation between the ballast water A in the sterilization chamber 800 of the housing 200 and the ground electrode 600. . Therefore, the ground electrode 600 is insulated from the ballast water by the insulator 610, and the ground electrode 600 serves to generate a discharge passage of the arc discharge.
  • ballast water sterilization apparatus 10 as can be seen in Figure 6, if you want to use in actual vessels arranged in series or in parallel to inlet and out of the ballast water at the same time to sterilize a large amount of ballast water Can be.
  • the ballast water before being stored in the ballast tank of the ship or the ballast water before being discharged directly into the ocean from the ballast tank of the ship is sterilized by using the arc generated from the discharge electrode, thereby widely used in all ships in which the ballast tank is installed. It can be used industrially.

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Abstract

본 발명은 선박의 밸러스트 탱크에 저장되기 전 밸러스트수 또는 선박의 밸러스트 탱크로부터 직접 해양으로 배출되기 전 밸러스트수를 방전전극으로부터 발생되는 아크를 이용하여 살균처리하는 밸러스트수 살균장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 고전압펄스를 발생시키기 위한 전원공급부; 밸러스트수가 유입되는 유입관과 상기 밸러스트수가 유출되는 유출관을 포함하되, 내부에 기체로 충전되어 있는 방전실과 상기 방전실의 하단에 형성되어 상기 밸러스트수가 저장 및 살균되는 살균실을 포함하는 하우징; 상기 하우징 내측의 방전실 상단부에 형성되되, 상기 전원공급부에 의해 발생된 고전압펄스를 상기 방전실에 방전시키기 위한 방전전극; 및 상기 하우징 내측의 중앙부에 형성되어 상기 방전실과 상기 살균실을 분리시키는 격벽;을 포함하는 밸러스트수 살균장치를 제공한다.

Description

밸러스트수 살균장치
본 발명은 밸러스트수 살균장치에 관한 것이다. 보다 상세하게 설명하면, 선박의 밸러스트 탱크에 저장되기 전 밸러스트수 또는 선박의 밸러스트 탱크로부터 직접 해양으로 배출되기 전 밸러스트수를 방전전극으로부터 발생되는 아크를 이용하여 살균처리하는 밸러스트수 살균장치에 관한 것이다.
선박은 한번에 많은 양의 물건을 운송하는 수단으로 또는 군사용으로 널리 활용된다.
적재된 인원, 장비, 물건 등(이들을 통틀어 화물이라 함)이 많지 않을 경우 선박은 수중으로 충분히 가라앉지 않기 때문에 작은 파도에도 쉽게 흔들릴 수 있으며, 심지어는 추진기 및 방향타 등이 충분히 수중에 잠기지 않게 되어 이들이 효율적으로 작동되지 않게 된다.
이에, 화물을 하역한 선박은 균형 유지 및 안정성을 높이기 위해 밸러스트 탱크(ballast tank)에 해수, 즉 선박 평형수(밸러스트수: ballast water)를 담은 상태로 운항된다. 결과적으로 선박 평형수는 선박의 흘수(吃水)와 트림(trim)을 조정하는 중량물의 역할을 수행한다.
한편, 밸러스트 탱크에 선박 평형수를 담아 다른 지역이나 혹은 다른 나라의 항만에 도착한 선박은 도착지의 바다에 선박 평형수를 배출시켜 선박의 중량을 줄인 후에 화물을 다시 적재하게 된다.
이처럼 선박 평형수(밸러스트수)는 선박의 균형 유지 및 안정성을 위해 필수적으로 사용되고 있지만, 한편으로는 선박 평형수(밸러스트수)가 밸러스트 탱크 내에 장시간 보관된다는 점에서, 또한 선박 평형수(밸러스트수)가 서로 다른 지역에 속해 있는 바다의 해수를 서로 혼합시키는 역할을 하게 되는 것을 부인할 수 없으며, 이러한 이유로 인해 다음과 같은 여러 피해요소가 우려된다.
첫째, 선박 평형수는 장시간 밸러스트 탱크에 보관된 상태로 존재하기 때문에 각종 병균이 자생되는 원인을 이룰 수 있다.
둘째, 서로 다른 지역에 속해 있는 바다의 외래 해양 생물종을 서로 혼합시켜 생태계를 파괴하는 원인이 될 수 있다. 예컨대, 선박 평형수에 포함된 특정 해역의 생물 또는 병원균 등이 선박 평형수를 담은 선박에 의해 전혀 다른 타 지역의 해역으로 이송되어 그 지역의 해양에 뿌려짐으로서 서로 다른 생태계의 생물이 혼합되어 생태계가 교란될 뿐만 아니라 연안 산업이나 다른 상업적 활동 또는 자원에도 큰 피해를 유발하게 될 우려가 있다.
이에, 이러한 단점을 해소하기 위한 여러 가지 대안들이 제시되고 있기는 하지만 투자비용 또는 설비 규모 대비 선박 평형수(밸러스트수)의 처리 효율이 미비하여 상용화가 되기에는 다소 부족하므로 이에 대한 새로운 구조 개선이 요구된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 선박 평형수(밸러스트수)의 사용으로 인한 여러가지 문제점들을 효과적으로 해소할 있음은 물론 투자비용 또는 설비 규모 대비 선박 평형수(밸러스트수)의 살균 처리효율을 향상시킬 수 있는 밸러스트수 살균장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의하면, 고전압펄스를 발생시키기 위한 전원공급부; 밸러스트수가 유입되는 유입관과 상기 밸러스트수가 유출되는 유출관을 포함하되, 내부에 기체로 충전되어 있는 방전실과 상기 방전실의 하단에 형성되어 상기 밸러스트수가 저장 및 살균되는 살균실을 포함하는 하우징; 상기 하우징 내측의 방전실 상단부에 형성되되, 상기 전원공급부에 의해 발생된 고전압펄스를 상기 방전실에 방전시키기 위한 방전전극; 및 상기 하우징 내측의 중앙부에 형성되어 상기 방전실과 상기 살균실을 분리시키는 격벽;을 포함하는 밸러스트수 살균장치를 제공한다.
한편, 상기 격벽의 상단에 형성되되, 상기 방전전극의 대응된 위치에 천공이 되어 있는 절연벽;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 방전전극에 대응하여 상기 하우징 내측 하단부에 형성되되, 상기 방전전극을 통해 방전된 고전압펄스가 상기 방전실의 기체와 반응하여 발생된 아크방전을 상기 살균실 내부로 유도하기 위한 접지전극;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 접지전극은 판상형태로서 구성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 접지전극의 상단에 형성되며, 상기 하우징의 살균실 내부의 밸러스트수와 상기 접지전극 사이에 절연을 유도하는 절연체를 더 포함하는 것을 특징한다.
한편, 상기 격벽은 상기 방전전극을 통해 방전된 고전압펄스가 상기 방전실의 기체와 반응하여 발생된 아크방전이 상기 살균실 내부의 밸러스트수에 용이하게 전달되도록 하는 금속형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 하우징은 상기 방전전극을 통해 방전된 고전압펄스가 상기 방전실의 기체와 반응하여 발생된 아크방전이 외부로 전달되는 것을 방지할 수 있는 절연물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 전원공급부는 상기 방전실의 모양, 크기 및 상기 방전실의 기체의 종류에 따라 상기 방전실의 기체의 절연파괴 및 절연회복을 위한 고전압펄스의 크기 및 상기 고전압펄스의 발생속도를 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 방전전극은 금속봉 또는 금속매시로서 구성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 기체는 공기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 고전압펄스에 의한 아크방전을 통해 밸러스트수에 포함된 소형생물 또는 미생물을 효과적으로 살균시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의한 밸러스트수 살균장치는 전류의존성이 낮을 뿐만 아니라 수중에 형성되는 강한 전계에 의한 전기적 충격력을 유지시키면서 전극에서 발생하는 전기분해를 억제하여 보다 안전하게 밸러스트수를 살균시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 방전전극을 밸러스트수를 포함하는 살균실이 아닌 공기를 포함하는 방전실에 위치시킴으로써 과전류로 인한 소실 및 장비의 고장을 막을 수 있을 뿐만 아니라 살균실과 방전실을 별도로 분리시켜 흔들리는 선박 내에서 밸러스트수와 고전압펄스에 의한 방전을 지속적으로 유지시켜 보다 더 살균력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 투자비용 또는 설비 규모 대비 밸러스트수의 살균 처리효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밸러스트수 살균장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1의 방전전극에 의해 아크가 발생되어 살균실 내부로 전달되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 방전전극에 의해 주기적으로 발생되는 고전압펄스의 방전 및 소멸 상태를 나타내는 그래프이다.
도 4는 도 1의 방전전극 및 접지전극에 의해 발생되는 아크의 실제 사진이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 밸러스트수 살균장치에 의해 밸러스트수가 살균되기 전과 살균된 후의 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 밸러스트수 살균장치가 실제 구현될 수 있는 상태를 나타낸 도면이다.
본 발명에 의하면, 고전압펄스를 발생시키기 위한 전원공급부; 밸러스트수가 유입되는 유입관과 상기 밸러스트수가 유출되는 유출관을 포함하되, 내부에 기체로 충전되어 있는 방전실과 상기 방전실의 하단에 형성되어 상기 밸러스트수가 저장 및 살균되는 살균실을 포함하는 하우징; 상기 하우징 내측의 방전실 상단부에 형성되되, 상기 전원공급부에 의해 발생된 고전압펄스를 상기 방전실에 방전시키기 위한 방전전극; 및 상기 하우징 내측의 중앙부에 형성되어 상기 방전실과 상기 살균실을 분리시키는 격벽;을 포함하는 밸러스트수 살균장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밸러스트수 살균장치를 나타낸 구성도이고, 도 2는 도 1의 방전전극에 의해 아크가 발생되어 살균실 내부로 전달되는 상태를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 1의 방전전극에 의해 주기적으로 발생되는 고전압펄스의 방전 및 소멸 상태를 나타내는 그래프이고, 도 4는 도 1의 방전전극 및 접지전극에 의해 발생되는 아크의 실제 사진이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 밸러스트수 살균장치에 의해 밸러스트수가 살균되기 전과 살균된 후의 상태를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 밸러스트수 살균장치가 실제 구현될 수 있는 상태를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 밸러스트수 살균장치(10)는 전원공급부(100), 하우징(200), 방전전극(300), 격벽(400), 절연벽(500) 및 접지전극(600)을 포함한다.
상기 전원공급부(100)는 고전압펄스를 발생시키는 역할을 한다. 상기 전원공급부(100)는 방전실(700)의 모양, 크기 및 상기 방전실(700)의 기체의 종류에 따라 상기 방전실(700)의 기체의 절연파괴 및 절연회복을 위한 고전압펄스의 크기 및 상기 고전압펄스의 발생속도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 전원공급부(100)는 50 ~ 100kV의 전압을 인가하여 고전압펄스를 발생시킬 수 있다. 이러한 전압인가에 의해 방전실(700)의 내부에 있는 기체 그 중에서도 공기의 절연이 파괴되어 살균실(800) 내부의 밸러스트수(A)로 아크방전(310)이 전달된다. 도 3을 참조하면, 전원공급부(100)에서 발생된 고전압펄스가 방전실(700) 내부의 기체 특히 공기의 절연이 파괴되는 전압 즉, 아크방전 개시전압에 이르게 되면 아크방전이 발생하게 되는 것이다. 따라서 고전압펄스가 일정하게 주기적으로 반복되면서 방전실(700) 내부의 기체 특히 공기의 절연파괴 및 절연회복을 연속적으로 수행하게 되어 아크방전을 유도하게 된다(도 4참조).
상기 하우징(200)은 밸러스트수(A)가 유입되는 유입관(210)과 상기 밸러스트수(A)가 유출되는 유출관(220)을 포함하며, 내부에 기체로 충전되어 있는 방전실(700)과 상기 방전실(700)의 하단에 형성되어 상기 밸러스트수(A)가 저장 및 살균되는 살균실(800)을 포함한다. 상기 방전실(700)은 내부에 밸러스트수가 아닌 기체로 충전되어 있기 때문에 밸러스트수에 의해 방전실(700)의 방전전극(300)이 과전류 및 기타사고가 일어나는 것을 방지할 수 있는 것이다. 특히 방전실(700)의 내부에 충전되어 있는 기체는 대표적으로 공기를 포함할 수 있다. 상기 공기는 고전압펄스에 의해 절연파괴 및 절연회복을 연속적으로 반복하는 특성을 지닌 기체로서 고전압펄스에 의한 아크방전을 보다 더 쉽게 유도할 수 있다. 또한 살균실(800)은 내부에 밸러스트수를 저장하며, 상기 저장된 밸러스트수는 방전전극(300) 및 방전실(700)에 의해 발생된 아크방전(310)에 의해 밸러스트수 내의 소형 생물체 및 미생물이 사멸될 수 있는 것이다.
상기 하우징(200)은 상기 방전전극(300)을 통해 방전된 고전압펄스가 상기 방전실(700)의 기체와 반응하여 발생된 아크방전이 외부로 전달되는 것을 방지할 수 있는 절연물질을 포함하는 형태로 구성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 하우징(200)을 절연물질로 구성함으로써 혹여나 발생되는 아크방전을 통해 선박 내의 전기적 장치 등의 결함 및 고장을 미연에 방지할 수 있게 된다.
상기 방전전극(300)은 상기 하우징(200) 내측의 방전실(700) 상단부에 형성되되, 상기 전원공급부(100)에 의해 발생된 고전압펄스를 상기 방전실(700)에 방전시키는 역할을 한다. 상기 전원공급부(100)에서 발생된 고전압펄스는 상기 방전전극(300)을 통해 방전실(700) 내부로 전달되고, 상기 전달된 고전압펄스는 방전실(700) 내부의 기체 특히 공기와 반응하여 아크방전이 일어나게 된다. 이때, 고전압펄스는 저주파 펄스의 형태를 취하며, 이러한 고전압펄스가 아크방전 개시전하량을 충족하는 점까지 이름과 동시에 방전실(700) 내부의 기체(특히, 공기)의 절연이 파괴되어 아크방전을 위한 방전통로가 형성되며, 상기 방전통로는 또한 급격히 임피던스가 낮아지는 상황으로 됨과 동시에 방전이 정지되어 기체의 절연이 회복하게 되고, 이러한 기체의 절연파괴 및 절연회복이 무한으로 반복하는 형식으로 연속방전을 함으로써 발진과 유사한 반복적인 특성을 갖게 되는 것이다. 따라서 전원공급부(100)에 의해 적절히 제어된 수준의 인가전압에서 고전압펄스의 속도를 제어할 수 있는 것이다.
상기 방전전극(300)은 금속봉 또는 금속매시로서 구성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 방전전극(300)을 금속봉 또는 금속매시로 구성함으로써, 고전압펄스와 방전실(700) 내부의 기체 간의 반응에 의해 아크방전(310)을 쉽게 유도할 수 있다.
상기 격벽(400)은 상기 하우징(200) 내측의 중앙부에 형성되어 상기 방전실(700)과 상기 살균실(800)을 분리시킨다. 상기 격벽(400)은 상기 방전전극(300)을 통해 방전된 고전압펄스가 상기 방전실(700)의 기체와 반응하여 발생된 아크방전이 상기 살균실(800) 내부의 밸러스트수(A)에 용이하게 전달되도록 하는 금속형태로 구성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 방전실(700)과 살균실(800)을 분리시키는 격벽(400)을 금속형태로 구성함으로써 도체로서의 성질을 이용해 방전실(700)에서 발생된 아크방전이 살균실(800) 내부에 있는 밸러스트수에 보다 더 잘 전달되도록 하여 밸러스트수 내의 소형 생물체 및 미생물에 전기적 충격파를 강하게 전달하여 사멸시킬 수 있기 위함이다. 또한 상기 격벽(400)은 방전실(700)과 살균실(800)을 분리시키는 동시에 살균실(800) 내부의 밸러스트수가 방전실(700)로 유입하는 것을 방지하는 역할도 한다. 따라서 상기 격벽(400)은 선체의 흔들림으로 인해 살균실(800) 내부의 밸러스트수의 수위의 변동을 막아 방전실(700)의 방전전극(300)에 의한 편중방전을 방지하거나 방전전극(300)이 밸러스트수에 잠길 경우 발생할 수 있는 과전류 및 사고를 미연에 방지할 수 있다. 또한 상기 격벽(400)은 방전실(700)로 밸러스트수가 유입되지 않도록 방수처리가 될 수 있으며, 상기 격벽(400)은 살균실(800)의 밸러스트수와 곧바로 연접시켜 살균력을 높일 수 있도록 구성된다.
상기 절연벽(500)은 상기 격벽(400)의 상단에 형성되며, 상기 방전전극(300)의 대응된 위치에 천공이 되어 있는 형태로 구성되어 있다. 따라서 상기 절연벽(500)은 격벽(400)과 일정거리 만큼 이격되어 설치되며, 방전전극(300)의 대응된 위치에 해당하는 부분에 천공이 되어 있는 형태로 구성이 된다. 방전전극(700)의 대응된 위치에 천공이 되어 있는 절연벽(500)은 방전실(700) 내부에서 발생된 아크방전이 분산되지 않은 상태에서 상기 천공 및 격벽(400)을 통해 살균실(800) 내부의 밸러스트수에 집중적으로 전달시켜 전기적 충격력을 극대화시킬 수 있게 된다.
상기 접지전극(600)은 상기 방전전극(300)에 대응하여 상기 하우징(200) 내측 하단부에 형성되며, 상기 방전전극(300)을 통해 방전된 고전압펄스가 상기 방전실(700)의 기체와 반응하여 발생된 아크방전을 상기 살균실(800) 내부로 유도하기 위한 것이다.
상기 접지전극(600)은 판상형태로서 구성되는 것이 바람직하다. 따라서 상기 접지전극(600)이 상기 하우징(200) 내측 하단부에서 안정되게 기준전극(그라운드전극)으로서의 역할을 수행할 수 있는 것이다.
그리고 절연체(610)가 상기 접지전극(600)의 상단에 형성되어 상기 하우징(200)의 살균실(800) 내부의 밸러스트수(A)와 상기 접지전극(600) 사이에 절연을 유도할 수 있다. 따라서 접지전극(600)은 절연체(610)에 의해 밸러스트수와 절연된 상태를 유지하며, 상기 접지전극(600)은 아크방전의 방전통로를 생성시켜 주는 역할을 수행하는 것이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명에 의한 밸러스트수 살균장치(10)를 통해 밸러스트수를 살균하기 전(도 5a)에는 밸러스트수 내의 소형생물체 및 미생물의 세포막이 그대로 살아 있지만, 본 발명에 의한 밸러스트수 살균장치(10)를 통해 밸러스트수를 살균한 후(도 5b)에는 고전압펄스에 의한 아크방전으로 소형생물체 및 미생물의 세포막이 파괴되어 사멸된 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 밸러스트수 살균장치(10)를 통해 밸러스트수를 살균시킴으로써 선박의 밸러스트수 사용에 있어서의 문제점을 말끔히 해결할 수 있게 된다. 특히 본 발명에 의한 밸러스트수 살균장치(10)는 도 6에서 알 수 있듯이, 실제 선박 내에서 사용하고자 하는 경우에 직렬 또는 병렬로 배열하여 밸러스트수를 동시에 유입 및 유출시켜 대량의 밸러스트수를 살균시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명을 통해 선박의 밸러스트 탱크에 저장되기 전 밸러스트수 또는 선박의 밸러스트 탱크로부터 직접 해양으로 배출되기 전 밸러스트수를 방전전극으로부터 발생되는 아크를 이용하여 살균처리함으로써 밸러스트 탱크를 설치하는 모든 선박에 널리 산업상 이용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 고전압펄스를 발생시키기 위한 전원공급부;
    밸러스트수가 유입되는 유입관과 상기 밸러스트수가 유출되는 유출관을 포함하되, 내부에 기체로 충전되어 있는 방전실과 상기 방전실의 하단에 형성되어 상기 밸러스트수가 저장 및 살균되는 살균실을 포함하는 하우징;
    상기 하우징 내측의 방전실 상단부에 형성되되, 상기 전원공급부에 의해 발생된 고전압펄스를 상기 방전실에 방전시키기 위한 방전전극; 및
    상기 하우징 내측의 중앙부에 형성되어 상기 방전실과 상기 살균실을 분리시키는 격벽;을 포함하는 밸러스트수 살균장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 격벽의 상단에 형성되되, 상기 방전전극의 대응된 위치에 천공이 되어 있는 절연벽;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 살균장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 방전전극에 대응하여 상기 하우징 내측 하단부에 형성되되, 상기 방전전극을 통해 방전된 고전압펄스가 상기 방전실의 기체와 반응하여 발생된 아크방전을 상기 살균실 내부로 유도하기 위한 접지전극;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 살균장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 접지전극은 판상형태로서 구성되는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 살균장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 접지전극의 상단에 형성되며, 상기 하우징의 살균실 내부의 밸러스트수와 상기 접지전극 사이에 절연을 유도하는 절연체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 살균장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 방전전극을 통해 방전된 고전압펄스가 상기 방전실의 기체와 반응하여 발생된 아크방전이 상기 살균실 내부의 밸러스트수에 용이하게 전달되도록 하는 금속형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 살균장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 방전전극을 통해 방전된 고전압펄스가 상기 방전실의 기체와 반응하여 발생된 아크방전이 외부로 전달되는 것을 방지할 수 있는 절연물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 살균장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 전원공급부는 상기 방전실의 모양, 크기 및 상기 방전실의 기체의 종류에 따라 상기 방전실의 기체의 절연파괴 및 절연회복을 위한 고전압펄스의 크기 및 상기 고전압펄스의 발생속도를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 살균장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 방전전극은 금속봉 또는 금속매시로서 구성되는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 살균장치.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체는 공기를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 살균장치.
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