WO2015105237A1 - 연소가스를 이용한 선박평형수 생물 사멸 장치 - Google Patents

연소가스를 이용한 선박평형수 생물 사멸 장치 Download PDF

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WO2015105237A1
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WO
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ballast water
combustion gas
pipe
unit
gas
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PCT/KR2014/002333
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송우시
김태헌
조경태
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엠에스 (주)
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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J4/00—Arrangements of installations for treating ballast water, waste water, sewage, sludge, or refuse, or for preventing environmental pollution not otherwise provided for
    • 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
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/04—Disinfection
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/26—Reducing the size of particles, liquid droplets or bubbles, e.g. by crushing, grinding, spraying, creation of microbubbles or nanobubbles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport

Definitions

  • the present invention relates to a ballast water biological killing device using combustion gas, and more particularly, to clean up by mixing the ballast with the ballast water foreign matters generated when burning the fuel in the engine of the ship, the ballast mixed with the foreign matter
  • the present invention relates to a ballast water biological killing device using combustion gas that kills the entire ballast water through water.
  • ballast water is an essential element that helps safe navigation of ships, and the use of ballast water is increasing rapidly as the international transportation volume increases.
  • the increase in the use of ballast water increases the inflow of non-living foreign organisms in each country, leading to enormous environmental damage and disruption of ecosystems by foreign organisms.
  • Canada and Australia suffered damage to ballast water and filed a complaint with the IMO, resulting in the 2004 International Convention on Ballast Water.
  • new ships will be equipped with ballast water treatment systems from 2009, and existing ships will be installed on all international maritime transport ships from 2015 to 2017.
  • ballast water treatment methods include UV sterilization, ozone sterilization, electrolysis, heat treatment, sodium hypochlorite, chlorine dioxide, chlorine treatment, steam supply, microbubbles, and dissolved oxygen.
  • ballast water treatment devices with IMO approval
  • Techros treats ballast water by electrolysis, ENK ozone treatment, Panacea UV sterilization, and Hyundai Heavy Industries by UV and electrolysis.
  • ballast water treatment method using the ship discharge gas is a ballast water treatment method and treatment device using the discharge gas of the ship engine of Xinjiang HiTek (application number: 10-2009-0111725), ballast water of the ship
  • the ballast water and the ballast water tank are separated separately by the method, and the ballast water treatment method is structurally completely different by using the heat exchange method, and it is expensive to install the structure as seen from the drawing, and it dies after the pH decreases.
  • the contact time is so short that it is a very disadvantageous method in terms of effective killing of organisms.
  • Carbon dioxide is a representative gas that causes climate warming, and carbon dioxide is an acidic gas when dissolved in water, and the pH is rapidly decreased depending on the dissolved state and concentration.
  • the rate of pH decrease appears more rapidly, typically acid rain and acid snow.
  • the pH is lower than acid rain due to the high carbon dioxide dissolution rate due to temperature and structural problems.
  • the existing ballast water management method recommends the replacement of ballast water in the sea area over 200 nautical miles from the land and 200 meters deep.
  • ballast water treatment method There are many techniques for the ballast water treatment method, but considering the ship owner's point of view, the cost and treatment efficiency of the treatment facility is very big. Moreover, in the case of existing ships, the installation of the ballast water treatment device is very financially demanding when the ship's age is short.
  • the present invention captures the combustion gas discharged during operation of the vessel to cool the gas, and then to enter the combustion gas into the absorption tower, to remove particulate matter, soot and oil using sedimentation and flotation, ultrafine Using combustion nozzles, combustion gas is injected and dissolved in seawater particles to dissolve SOx and NOx in addition to carbon dioxide, and sent to the ballast water tank to reduce the pH of the ballast water. To provide a ballast water biological killing device.
  • the problem to be solved here is the cooling of the combustion gas first. If the combustion gas is not cooled, it is not easy to separate soot, particulate matter, and oil in the combustion gas, and this will block the ultra-fine nozzles in the absorption tower and make it impossible to collect the gas. As a result, the pH is not reduced, and the biokilling effect is almost eliminated. Therefore, firstly, the combustion gas temperature is reduced, and secondly, there is a method of increasing the solubility so as to dissolve the cooled combustion gas as much as possible.
  • the contact time between the ballast water and the organism with reduced pH should be as long as possible. As a result, 95% of protozoa and phytoplankton were killed during 3 minutes of contact time, and larvae were killed more than 95% after 9 minutes of contact. Therefore, the method of controlling the contact time between the ballast water and the organism is the biggest obstacle to the ballast water treatment effect.
  • the ballast water treatment device exhibits a very efficient performance, it can be treated in a simple and convenient way has the advantage that the ballast water production and installation costs are reduced.
  • the technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and the installation of a real-time measurement system for ballast water management during the operation of a ship and prevention of marine pollution and air pollution combined with current ballast water management systems. Several solutions for this need to be addressed.
  • the ballast water biological killing apparatus using the combustion gas of the present invention for achieving the above object is, the fuel is combusted through the engine of the vessel is installed in the discharge port for exhaust gas is discharged collecting portion for collecting the combustion gas, the collection A cooling unit installed outside the pipe for transporting the combustion gas collected from the unit to cool the pipe to cool the combustion gas passing through the pipe, and a reaction for dissolving foreign substances in the combustion gas introduced through the pipe into the ballast water.
  • a ballast water storage unit connected with the reaction unit to store the ballast water introduced from the outside, and then injecting the ballast water into the reaction unit, in which dissolved water in which foreign matters of the combustion gas is dissolved is introduced and stored in the reaction unit. It may include a crusher connected to the ballast water storage unit to crush the foreign matter contained in the ballast water introduced from the outside.
  • the collecting unit is formed in the form of a hood on the uppermost side of the discharge port through which the combustion gas is discharged, a suction fan for sucking the combustion gas may be installed.
  • the cooling unit is installed in a predetermined length in the inner center of the pipe and the seawater supplied from the outside flows and is discharged to the outside, and surrounds the outside of the pipe, it is composed of any one of the coil form or jacket form to the pipe It may include an external cooling and a supply pump for supplying sea water to the inner tube and the external.
  • the reaction unit is formed in a cylindrical shape, the storage body is injected combustion gas through the pipe inside, the gas hole is formed in one lower portion of the storage body is connected to the pipe is injected combustion gas, the gas of the storage body It is formed on the upper side of the sieve sieve to filter the foreign matter contained in the combustion gas flowing through the gas hole and mixed with the ballast water injected from the upper side, the inflow through the inlet pipe connected to the other side of the storage body
  • An injection nozzle formed inside the reservoir to spray the ballast water, an exhaust port formed on the upper side of the reservoir to discharge the gas filtered by the foreign substance through the filter body, and formed at the bottom of the reservoir and mixed with the foreign substance It may include; a drain for discharging the water.
  • the ballast water storage unit stores external seawater introduced through the crushing unit as ballast water, removes foreign substances in combustion gas by circulating the stored ballast water to the reaction unit, and removes the ballast water containing foreign substances from the reaction unit. It can be stored and mixed with the ballast water stored inside.
  • a control unit may be connected to the reaction unit, the ballast water storage unit, and the crush unit to monitor and control the operation state and the state of the ballast water.
  • the present invention collects the combustion gas discharged during the operation of the vessel to cool the gas, and then introduces the combustion gas into the absorption tower, and then uses the sedimentation and flotation to collect particulate matter, soot and oil.
  • FIG. 1 is a view showing the overall configuration of the ballast water biological killing device using combustion gas according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a portion 'A' of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an enlarged view illustrating a portion 'B' of FIG. 1.
  • reaction part 31 storage body
  • ballast water storage unit 50 shredder
  • control unit 61 pH sensor
  • FIG. 1 is a view showing a ballast water biological killing apparatus using combustion gas according to an embodiment of the present invention, the collecting unit 10 for collecting the combustion gas and the combustion gas flowing in the collecting unit 10 Cooling unit 20, the reaction unit 30 for dissolving the foreign matter of the combustion gas in the ballast water, the ballast water storage unit 40 for storing seawater as ballast water, and the ballast water storage unit 40 It includes a crushing unit for crushing foreign matter contained in the sea water when introduced.
  • the collecting unit 10 is formed in the shape of a hood so as to capture the combustion gas is installed on the upper end of the discharge port is discharged from the combustion of the combustion gas generated from the engine 1 of the vessel, the suction fan 11 inside The combustion gas formed and collected is sucked and flows to the reaction part 30 through the pipe 2.
  • the cooling unit 20 cools the inside and the outside of the pipe 2 when the combustion gas collected in the collecting unit 10 is transferred through the pipe 2 to cool the combustion gas. Be sure to
  • the cooling unit 20 is formed in the inner center of the pipe (2) having a predetermined length along the pipe (2) and is installed, and installed outside the pipe (2) outside the pipe (2) It consists of an outer 21 for cooling the pipe (2), the supply pipe 23 for pumping and supplying sea water to the inner tube (22) and the outer (21).
  • the inner pipe 22 is connected to the inside from the outside of the pipe (2) is installed in the center of the pipe (2), formed with a predetermined length of the seawater supplied from the supply pump 23 flows inside the pipe (2) Cool the combustion gas flowing in the
  • the exterior 21 has an exterior 21 formed in the form of a coil or a jacket on the outer periphery of the pipe 2 to cool the pipe 2 to cool the combustion gas flowing therein.
  • the exterior 21 and the inner tube 22 are connected to the supply pump 23 to flow the sea water supplied through the supply pump 23 to cool the pipe 2.
  • the cooled combustion gas is formed in a tubular shape of the reaction part 30, and a gas hole into which a combustion gas is injected by being connected to a pipe 2 formed at one lower side of the storage body 31 ( 32, the filter body 33 is installed inside the reservoir 31 to filter foreign matters contained in the combustion gas, and to mix the ballast water flowing from the upper portion and foreign matter in the combustion gas, and the filtering body 33 Is provided at the upper side and formed at the lower end of the storage nozzle 31, the exhaust nozzle 35 for spraying the ballast water, the exhaust hole 35 formed at the upper side of the storage body 31, and the foreign gas filtered thereon to be discharged. It includes a drain hole 36 for discharging the ballast water mixed with the foreign matter to the ballast water storage (40).
  • a pipe 2 through which combustion gas flows is connected to the gas port 32 of the reservoir 31 so that the cooled combustion gas flows through the filter body 33.
  • the foreign matter contained in the combustion gas is filtered to the filtering body 33, and at the same time, the foreign matter is mixed in the ballast water and the filtering body 33 injected from the upper side and stored in the lower part of the storage body 31.
  • the filter body 33 is formed to have a predetermined thickness so that a large number of holes in the cross-sectional shape in the vertical direction.
  • the foreign matter contained in the combustion gas rising from the lower side through the hole is attached to the wall surface of the hole, and the foreign matter is mixed with the ballast water injected and introduced from the upper side of the filtering body 33 to the lower portion of the reservoir 31. Stored.
  • the filter body 33 may be formed in the shape of a grill of a radiator.
  • the foreign matter in the combustion gas rising through the filtering body 33 is mixed with the ballast water injected into the fine particles from the upper injection nozzle 34 to the lower portion of the reservoir 31 through the filtering body 33. Stored.
  • Combustion gas from which the foreign matter is removed is exhausted through an exhaust port 35 formed above the storage body 31, and may be purged and exhausted through a separate purifier.
  • the injection nozzle 34 is connected to the ballast water storage unit 40 on the other side of the reservoir 31 through the inlet pipe 3, by forming the ballast water flowing through the inlet pipe 3 into fine particles It sprays in the downward direction of the storage body 31.
  • the spray nozzle 34 is composed of three stages to spray the ballast water.
  • a circulation pump 4 is installed in the inlet pipe 3 between the ballast water storage unit 40 and the injection nozzle 34 to store the ballast water of the ballast water storage unit 40 in the storage unit 31 of the reaction unit 30. Circulate.
  • a drainage hole 36 is formed below the reservoir 31 to discharge the ballast water in which the foreign matter stored in the reservoir 31 is mixed to the ballast water storage 40.
  • ballast water mixed with the foreign matter is introduced into the ballast water storage unit 40 through the drain hole 36 and mixed with the ballast water stored in the ballast water storage unit 40, the organisms present in the ballast water are killed by the foreign matter. .
  • the reason for killing the organisms inside the ballast water is to prevent the destruction of marine ecosystems by affecting the seawater discharged and discharged by the organisms contained in the ballast water stored in other waters.
  • the ballast water storage unit 40 connected to the reaction unit 30 to supply the ballast water to the injection nozzle 34 stores the external seawater flowing through the crushing unit as ballast water, and stores the stored ballast water in the reaction unit ( 30) to remove the foreign matter of the combustion gas by circulating to, and the ballast water containing the foreign matter is received from the reaction unit 30 and stored to be mixed with the ballast water stored therein.
  • the crushing unit is installed at the inlet through which the seawater flows into the ballast water storage unit 40 to crush and introduce foreign substances contained in the seawater flowing through the inlet.
  • the crushing unit is installed between the seawater pump 5 and the ballast water storage unit 40.
  • the drain port 36 formed in the reservoir 31 of the reaction unit 30 is provided with a pH sensor 61 for detecting the acidity of the ballast water drained from the reservoir 31, the ballast water storage unit 40
  • the sensor unit 62 is installed therein to measure the water temperature, salinity, dissolved oxygen, chlorophyll, and pH of the ballast water stored in the ballast water storage unit 40.
  • the sensor unit 62 is composed of a temperature sensor, salinity sensor, oxygen detection sensor, chlorophyll detection sensor, and pH sensor to detect the state in the ballast water, and transmits it to the controller 60 to display the state of the ballast water.
  • the control signal of the control unit 60 to operate the circulation pump 4 and the seawater pump 5 to adjust the ballast water level of the ballast water storage unit 40, and to adjust the acidity of the ballast water.
  • the amount of ballast water circulated in the circulation pump 4 after measuring the acidity of the ballast water through the pH sensor 61 of the sensor unit 62 and the pH sensor 61 of the reservoir 31 drain port 36 By increasing or decreasing the supply to the storage 31 of the reaction unit 30, the seawater is introduced or blocked through the seawater pump 5 to control the acidity of the ballast water.
  • controller 60 may be connected to the crusher to monitor the state of the crusher.
  • the present invention configured as described above can reduce the air pollution by purifying the combustion gas generated from the combustion of fuel in the engine in the reaction unit, and at the same time killing the organisms in ballast water, the organisms of other seas are moved to other seas There is an advantage to prevent the destruction of the ecosystem.
  • ballast water biological killing device using the combustion gas as described above is not limited to the configuration and operation of the embodiments described above.
  • the above embodiments may be configured such that various modifications may be made by selectively combining all or part of the embodiments.
  • the present invention is applicable to the thin-film ballast water treatment apparatus that can prevent the movement of harmful aquatic life in accordance with the ballast water injection and discharge.

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Abstract

본 발명은 선박의 엔진에서 연료를 연소시킬 때 발생되는 연소가스의 이물질을 평형수와 혼합하여 정화시키고, 이물질이 혼합된 평형수를 통해 평형수 전체의생물을 사멸시키는 연소가스를 이용한 선박평형수 생물 사멸 장치에 관한것으로서, 선박의 엔진을 통해 연료가 연소되며 배출가스가 배출되는 배출구에 설치되어 연소가스를 포집하는 포집부와, 상기 포집부에서 포집된 연소가스를 이송시키는 배관 외측에 설치되어 배관을 냉각시켜 상기 배관 내부를 통과하는 연소가스를 냉각시키는 냉각부와, 상기 배관을 통해 유입되는 연소가스의 이물질을 평형수에 용해시키는 반응부와, 상기 반응부와 연결되어 외부에서 유입되는 평형수를 저장한뒤 상기 평형수를 상기 반응부로 주입하며, 상기 반응부에서 연소가스의 이물질이 용해된 용해수가 유입되어 저장되는 평형수 저장부와, 상기 평형수 저장부와 연결되어 외부에서 유입되는 평형수에 포함되는 이물질을 파쇄하는 파쇄기를 포함한다.

Description

연소가스를 이용한 선박평형수 생물 사멸 장치
본 발명은 연소가스를 이용한 선박평형수 생물 사멸 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박의 엔진에서 연료를 연소시킬 때 발생되는 연소가스의 이물질을 평형수와 혼합하여 정화시키고, 이물질이 혼합된 평형수를 통해 평형수 전체의 생물을 사멸시키는 연소가스를 이용한 선박평형수 생물 사멸 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 선박평형수는 선박의 안전 항해를 도와주는 필수적인 요소로서, 국제운송량이 많아짐에 따라 선박평형수 사용량이 급증하고 있는 추세이다. 그러나 이러한 선박평형수 사용량의 증가는 각 국가내에서 살지 않는 외래 생물의 유입을 증가시켜 외래 생물에 의한 막대한 환경피해와 생태계 교란을 불러오고 있다. 1980년 말에 케나다와 호주가 선박평형수에 대한 피해를 입고, IMO에 문제 제소를 함에 따라 2004년 선박평형수에 관한 국제 협약이 발효되었다. 이에 의해 신조선의 경우 2009년부터 선박평형수 처리 장치를 탑재하게 되었으며, 현존 선박의 경우도 2015년부터 2017년까지 모든 국제해양운송선에 장착하게 되었다.
현재 통용되고 있는 선박평형수 처리방법은 자외선살균, 오존살균, 전기분해, 열처리, 차아염소산나트륨 사용, 이산화염소 사용, 염소처리, 스팀공급, 마이크로버블이용, 용존산소를 감소시키는 방법 등이 있으나, 각 처리방법별 장단점이 많아 혼용하는 추세이며, IMO 기준에 맞추려고 국제적으로 많은 연구와 개발을 하고 있는 상황이다. 가장 문제가 되고 있는 방법은 선박 자체의 부식과 평형수 내의 생물 완전 사멸이다. 또한 평형수처리 장치의 단가도 문제가 되고 있다. 오존살균, 전기분해는 시설물이 고가이며, 선체 부식을 우려하고 있으며, 염소 이외 약품처리의 경우 이차적인 유해물질 발생과 발암물질 유발 가능성이 제기되고 있다. 아울러 선박 국제 운송과 관련 사항 중 큰 문제가 되고 있는 것이 배출가스량이다. 2009년 McCollim 등의 연구에 따르면 전세계 온실가스 배출량 중 운송에 따른 배출가스는 약 3%이고 이중 43%가 국제 해운이라고 발표하고 있으며, 2005년 IMO에서 발표한 자료의 경우 국제해상운송과 연안운송에 따른 이산화탄소 배출량은 각각 7억 7천만톤과 1억 5천7백만톤으로 나타났으며, 2007년은 10억 천만톤이상으로 2020년까지는 30%이상 증가할 것으로 예상하고 있고, Eyring 등은 2050년까지 120%까지 증가할 것으로 예상하고 있다.
현재 IMO 승인을 받고 선박평형수 처리 장치를 제작하는 업체는 국내의 경우 테크로스, 엔케이, 파나시아, 현대중공업이 있으며, 노르웨이 AlfaLaval, 독일의 Hamamm등이 있다. 이중 테크로스는 전기분해 방식, 엔케이는 오존처리방식, 파나시아는 자외선살균방식, 현대중공업은 자외선과 전기분해 방식으로 선박평형수를 처리하고 있다.
선박배출가스를 이용한 선박평형수 처리 방법에 대한 선행기술로는 신강하이텍의 선박엔진의 배출가스를 이용한 선박평형수처리방법 및 처리장치(출원번호 : 10-2009-0111725)가 있으며, 선박의 평형수 탱크 및 이를 이용한 선박의 온실가스 처리방법(출원번호 : 10-2011-0034248) 이 있으며, 본 기술과 비슷한 방법을 사용하나 출원번호 : 10-2009-0111725는 선박평형수 처리 탱크를 이용하여 처리하는 방식으로 선박평형수와 선박평형수 탱크를 따로 분리하고 있으며, 열교환방식을 혼용하는 방식으로 구조적으로 전혀 다른 평형수 처리 방법이며, 도면상으로 보아 구조물의 설치에 많은 비용이 들어가며, pH 감소 후 사멸까지 접촉 시간이 너무 짧아 생물 사멸의 효과적인 측면에서도 매우 불리한 방법이다.
기후 온난화를 유발시키는 대표적인 기체로 이산화탄소가 있으며, 이산화탄소는 수중에 용해되면 산성을 띠는 기체로 용해 상태 및 농도에 따라 pH가 급격하게 감소하는 특성이 있다. 특히 SOx, NOx와 같이 물속에 용해되면 pH감소 속도가 더욱 빠르게 나타나며, 대표적으로는 산성비 및 산성눈이 있다. 특히 눈의 경우 온도 및 구조적인 문제로 이산화탄소 용해율이 커 pH가 산성비에 비해 더 낮다. 이러한 이산화탄소의 용해 특성을 이용할 경우 해수 중에 존재하는 플랑크톤류나, 유생, 및 포자, 원생동물, 세균, 박테리아를 사멸시킬 수 있다는 연구가 있다.
기존의 선박평형수 관리방법으로는 육지에서 200해리이상 떨어진 곳, 수심 200미터 이상인 해역에서 평형수 교체를 권고하고 있는 실정이다.
선박평형수 처리 방법에 대한 여러 가지 기술이 있으나, 선주의 입장에서 고려할 때 처리설비의 단가와 처리효율이 크나큰 문제이다. 더군다나 기존 선박의 경우 선박 원령이 얼마 남지 않은 상태에서 평형수 처리 장치의 장착은 금전적으로 많은 부담을 안게 된다.
본 발명은 선박의 운행중 배출되는 연소가스를 포집하여 가스냉각을 시킨 다음, 연소가스를 흡수탑 내부로 들어오게 한 후, 침강 및 부유성을 이용 입자상 물질이나 검댕류 그리고 유분을 제거하고, 초미세분사 노즐을 이용하여 연소가스를 분사, 해수입자에 용해시켜 이산화탄소 외 SOx, NOx를 최대한 용해시켜 이를 선박평형수 탱크로 보내 평형수의 pH를 감소시켜, 평형수 내 생물을 사멸하는 연소가스를 이용한 선박평형수 생물 사멸 장치를 제공하기 위한 것이다.
여기서 해결해야 할 과제는 먼저 연소가스의 냉각이다. 연소가스가 냉각되지 않으면 일차적으로 연소가스내의 검댕, 입자상물질, 유분을 분리하기에 용이하지 않으며, 이로 인해 흡수탑 내의 초미세 노즐이 막혀 가스를 포집 할 수 없게 되며, 가스상물질의 용해도를 떨어뜨려 이로 인한 pH감소가 되지 않아 생물사멸 효과가 거의 없어지게 된다. 따라서 우선적으로는 연소가스 감온이며, 이차적으로는 냉각된 연소가스를 최대한 용해할 수 있게 용해도를 증가시키는 방법 마련이다.
용해도가 떨어지면 이산화탄소에 의한 pH 감소효과가 떨어지게 된다. 따라서 원하는 생물 사멸 효과를 기대하기 어렵다. 다음으로 pH가 감소된 평형수와 생물간의 접촉 시간을 최대한 길게 해야된다. 실험 결과 원생물과 식물성플랑크톤은 3분의 접촉 시간 동안 95%가 사멸을 하였으며, 유생류는 9분간 접촉을 하였을 때 사멸율이 95% 이상이 되었다. 따라서 평형수와 생물 간의 접촉 시간을 조절할 수 있는 방법이 평형수 처리 효과의 최대 걸림돌이 된다.
따라서 상기 해결해야 할 문제점을 해결한다면 선박평형수 처리 장치가 매우 효율적으로 성능을 발휘하게 되며, 간단하고 편리한 방법으로 처리를 할 수 있어 평형수 제작 및 설치 비용이 적게 들어가는 이점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않고 선박의 운행 기간 동안 평형수 관리를 위한 실시간 측정시스템 설치와 현재의 평형수 관리 시스템과 접목한 해양 오염 방지 및 대기오염방지를 위한 여러 가지 해결 방법이 해결되어야 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 연소가스를 이용한 선박평형수 생물 사멸 장치는, 선박의 엔진을 통해 연료가 연소되며 배출가스가 배출되는배출구에 설치되어 연소가스를 포집하는 포집부와, 상기 포집부에서 포집된 연소가스를 이송시키는 배관 외측에 설치되어 배관을 냉각시켜 상기 배관 내부를 통과하는 연소가스를 냉각시키는 냉각부와, 상기 배관을 통해 유입되는 연소가스의 이물질을 평형수에 용해시키는 반응부와, 상기 반응부와 연결되어 외부에서 유입되는 평형수를 저장한뒤 상기 평형수를 상기 반응부로 주입하며, 상기 반응부에서 연소가스의 이물질이 용해된 용해수가 유입되어 저장되는 평형수 저장부와, 상기 평형수 저장부와 연결되어 외부에서 유입되는 평형수에 포함되는 이물질을 파쇄하는 파쇄기를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 포집부는, 상기 연소가스가 배출되는 배출구의 최상측에 후드형태로 형성되어 설치되고, 상기 연소가스를 흡입하는 흡입팬이 설치될 수 있다.
상기 냉각부는, 상기 배관의 내측 중심에 일정길이로 설치되어 외부에서 공급되는 해수가 유동되어 외부로 배출되는 내관과, 상기 배관의 외측을 감싸며, 코일형태 또는 자켓 형태 중 어느 하나로 구성되어 상기 배관을 냉각시키는 외관과, 상기 내관과 외관에 해수를 공급하는 공급펌프를 포함할 수 있다.
상기 반응부는, 통 형상으로 형성되어 내부에 상기 배관을 통해 연소가스가 주입되는 저장체, 상기 저장체의 일측 하부에 형성되어 상기 배관이 연결되어 연소가스가 주입되는 가스구, 상기 저장체의 가스구 상측에 형성되어 상기 가스구를 통해 유입되는 연소가스에 포함된 이물질을 걸러냄과 동시에 상측에서 분사되는 평형수와 혼합되도록 하는 거름체, 상기 저장체의 타측 상측에 연결되는 유입관을 통해 유입되는 평형수를 분사하도록 상기 저장체의 내부에 형성되는 분사노즐, 상기 거름체를 통해 이물질이 걸러진 가스가 배출되도록 상기 저장체의 상측에 형성되는 배기구, 상기 저장체의 하단에 형성되어 이물질과 혼합된 물을 배출하는 배수구;를 포함할 수 있다.
상기 평형수 저장부는 상기 파쇄부를 통해 유입되는 외부의 해수를 평형수로 저장하고, 상기 저장된 평형수를 상기 반응부로 순환시켜 연소가스의 이물질을 제거하며, 이물질이 포함된 평형수를 상기 반응부에서 유입받아 내부에 저장된 평형수와 혼합되도록 저장시킬 수 있다.
상기 반응부와 평형수 저장부 및 파쇄부에는 제어부가 연결되어 작동상태와 평형수의 상태를 모니터링 및 제어할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 선박의 운행중 배출되는 연소가스를 포집하여 가스냉각을 시킨 다음, 연소가스를 흡수탑 내부로 들어오게 한 후, 침강 및 부유성을 이용 입자상 물질이나 검댕류 그리고 유분을 제거하고, 초미세분사 노즐을 이용하여 연소가스를 분사, 해수입자에 용해시켜 이산화탄소 외 SOx, NOx를 최대한 용해시켜 이를 선박평형수 탱크로 보내 평형수의 pH를 감소시켜, 평형수 내 생물을 사멸시킬 수 있어 선박평형수 처리 장치가 매우 효율적으로 성능을 발휘하게 되며, 간단하고 편리한 방법으로 처리를 할 수 있어 평형수 제작 및 설치 비용이 적게 들어가는 이점이 있다.
또한, 국제적인 문제가 되고 있는 이산화탄소의 배출을 줄일 수 있으며, 현재 이슈가 되고 있는 GREEN Port 도입시 적용대상이 될 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 연소가스를 이용한 선박평형수 생물 사멸 장치의 전체구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 'A'부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 'B'부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
1 : 엔진 2 : 배관
3 : 유입관 4 : 순환펌프
5 : 해수펌프
10 : 포집부 11 : 흡입팬
20 : 냉각부 21 : 외관
22 : 내관 23 : 공급펌프
30 : 반응부 31 : 저장체
32 : 가스구 33 : 거름체
34 : 분사노즐 35 : 배기구
36 : 배수구
40 : 평형수 저장부 50 : 파쇄기
60 : 제어부 61 : pH센서
62 : 센서부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 연소가스를 이용한 선박평형수 생물 사멸 장치를 나타낸 도면으로서, 연소가스를 포집하는 포집부(10)와, 포집부(10)에서 유동되는 연소가스를 냉각시키는 냉각부(20)와, 연소가스의 이물질을 평형수에 용해시키는 반응부(30)와, 해수를 평형수로써 저장하는 평형수 저장부(40)와, 평형수 저장부(40)로 해수를 유입시킬때 해수에 포함된 이물질을 파쇄하는 파쇄부를 포함한다.
상기 포집부(10)는 선박의 엔진(1)에서 연료가 연소되며 발생되는 연소가스가 배출되는 배출구의 상단에 설치되어 연소가스를 포집하도록 후드형태로 형성되고, 내측에 흡입팬(11)이 형성되어 포집되는 연소가스를 흡입하여 배관(2)을 통해 반응부(30)로 유동시킨다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 상기 냉각부(20)는 포집부(10)에서 포집된 연소가스가 배관(2)을 통해 이송될때 배관(2)의 내외측을 냉각시켜 연소가스가 냉각되도록 한다.
이러한 상기 냉각부(20)는 배관(2)의 내부 중심에 배관(2)을 따라 일정길이를 가지고 형성되어 설치되는 내관(22)과, 배관(2)의 외측에 설치되어 배관(2) 외측에서 배관(2)을 냉각 시키는 외관(21)과, 내관(22)과 외관(21)에 해수를 펌핑하여 공급하는 공급펌프(23)로 구성된다.
상기 내관(22)은 배관(2)의 외부에서 내부로 연결되어 배관(2)의 중심에 설치되며, 일정길이를 가지고 형성되어 공급펌프(23)에서 공급되는 해수가 유동되어 배관(2) 내부에서 유동되는 연소가스를 냉각시킨다.
상기 외관(21)은 배관(2)의 외주연에 코일형태 또는 자켓 형태로 형성되는 외관(21)이 설치되어 배관(2)을 냉각시켜 내부에 유동되는 연소가스를 냉각시키게 된다.
이러한 상기 외관(21)과 내관(22)은 공급펌프(23)와 연결되어 공급펌프(23)를 통해 공급되는 해수가 유동되어 배관(2)을 냉각시키게 된다.
이렇게 냉각된 연소가스는 반응부(30)의 통형상으로 형성되는 저장체(31)와, 저장체(31)의 일측 하부에 형성되어 배관(2)이 연결되어 연소가스가 주입되는 가스구(32)와, 저장체(31)의 내부에 설치되어 연소가스에 포함된 이물질을 걸러내며, 상부에서 유입되는 평형수와 연소가스내의 이물질이 혼합되도록 하는 거름체(33)와, 거름체(33) 상측에 설치되어 평형수를 분사하는 분사노즐(34)과, 저장체(31)의 상측에 형성되어 이물질이 걸러진 가스가 배출되는 배기구(35)와, 저장체(31)의 하단에 형성되어 이물질과 혼합된 평형수를 평형수 저장부(40)로 배출하는 배수구(36)를 포함한다.
도 1과 도 3에 도시된 바와 같이 상기 저장체(31)의 가스구(32)에 연소가스가 유동되는 배관(2)이 연결되어 냉각된 연소가스가 유입되면 거름체(33)를 통과하며 거름체(33)에 연소가스에 포함된 이물질이 걸러지고, 이와 동시에 상측에서 분사되는 평형수와 거름체(33) 내에서 이물질이 혼합되어 저장체(31)의 하부에 저장된다.
상기 거름체(33)는 일정 두께를 가지고 형성되어 단면상 물결 형태의 홀이 수직방향으로 다수 형성된다.
이러한 상기 홀을 통해 하측에서 상승되는 연소가스에 포함된 이물질이 홀의 벽면에 부착되고, 이러한 이물질이 거름체(33)의 상측에서 분사되어 유입되는 평형수와 혼합되어 저장체(31)의 하부에 저장된다.
상기 거름체(33)는 라디에이터의 그릴 형태로 형성될 수도 있다.
그리고, 거름체(33)를 통과해 상승되는 연소가스 내의 이물질은 상측의 분사노즐(34)에서 미세한 입자로 분사되는 평형수와 혼합되어 거름체(33)를 통해 저장체(31)의 하부로 저장된다.
상기 이물질이 제거된 연소가스는 저장체(31)의 상측에 형성된 배기구(35)를 통해 배기되며, 별도의 정화장치를 통해 정화되어 배기 될 수 있다.
상기 분사노즐(34)은 저장체(31)의 타측에 평형수 저장부(40)가 유입관(3)을 통해 연결되고, 유입관(3)을 통해 유입되는 평형수를 미세한 입자로 형성하여 저장체(31)의 하측 방향으로 분사한다.
이러한 상기 분사노즐(34)은 3단으로 구성되어 평형수를 분사한다.
상기 평형수 저장부(40)와 분사노즐(34) 간의 유입관(3)에는 순환펌프(4)가 설치되어 평형수 저장부(40)의 평형수를 반응부(30)의 저장체(31)로 순환시킨다.
상기 저장체(31)의 하부에는 배수구(36)가 형성되어 저장체(31)의 내부에 저장된 이물질이 혼합된 평형수를 평형수 저장부(40)로 배출하게 된다.
이렇게 상기 배수구(36)를 통해 이물질이 혼합된 평형수가 평형수 저장부(40)로 유입되어 평형수 저장부(40)에 저장된 평형수와 혼합되면 이물질로 인하여 평형수 내에 존재하는 생물체가 사멸된다.
이렇게 평형수 내부의 생물체를 사멸시키는 이유는 다른 해역에서 저장된 평형수에 포함된 생물체가 이동되어 배출되는 해역에 영향을 주어 해양 생태계가 파괴되는 현상을 방지하기 위해서이다.
상기 반응부(30)에 연결되어 분사노즐(34)에 평형수를 공급하는 평형수 저장부(40)는 파쇄부를 통해 유입되는 외부의 해수를 평형수로 저장하고, 저장된 평형수를 반응부(30)로 순환시켜 연소가스의 이물질을 제거하며, 이물질이 포함된 평형수를 반응부(30)에서 유입받아 내부에 저장된 평형수와 혼합되도록 저장시킨다.
상기 파쇄부는 평형수 저장부(40)로 해수가 유입되는 유입구에 설치되어 유입구를 통해 유입되는 해수에 포함된 이물질을 파쇄하여 유입시키게 된다.
이때, 상기 평형수 저장부(40)로 해수를 유입시킬때에는 해수펌프(5)를 통해 해수를 유입시킨다.
상기 파쇄부는 해수펌프(5)와 평형수 저장부(40) 간에 설치된다.
이는 해수에 포함된 이물질로 인해 평형수 저장부(40)와 반응부(30) 등이 막히는 것을 방지하기 위해서이다.
상기 반응부(30)의 저장체(31)에 형성된 배수구(36)에는 저장체(31)에서 배수되는 평형수의 산성도를 감지하는 pH센서(61)가 설치되고, 평형수 저장부(40) 내부에 센서부(62)가 설치되어 평형수 저장부(40) 내부에 저장된 평형수의 수온, 염분, 용존산소, 엽록소, 및 pH를 측정한다.
이러한 상기 센서부(62)는 온도센서, 염분센서, 산소감지센서, 엽록소 감지센서, 및 pH센서로 구성되어 평형수 내의 상태를 감지하고, 이를 제어부(60)로 전송하여 평형수의 상태를 표시하여 모니터링하고, 제어부(60)의 제어신호를 통해 순환펌프(4)와 해수펌프(5)를 작동시켜 평형수 저장부(40)의 평형수 수위를 조절하고, 평형수의 산성도를 조절하게 된다.
상기 센서부(62)의 pH센서(61)와 저장체(31) 배수구(36)의 pH센서(61)를 통해 평형수의 산성도를 측정한뒤 순환펌프(4)에서 순환되는 평형수의 수량을 증가 또는 감소시켜 반응부(30)의 저장체(31) 내부로 공급하고, 해수펌프(5)를 통해 해수를 유입 또는 차단하여 평형수의 산성도를 조절하게 된다.
그리고, 상기 제어부(60)는 파쇄부에 연결되어 파쇄부의 상태를 모니터링 할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명은 엔진에서 연료를 연소시 발생되는 연소가스를 반응부에서 정화시킴으로 대기오염을 감소시킬 수 있으며, 이와 동시에 선박 평형수의 생물체를 사멸시켜 타해역의 생물이 다른 해역으로 옮겨져 해양 생태계를 파괴하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기와 같은 연소가스를 이용한 선박평형수 생물 사멸 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
본 발명은 선박평형수 주입 및 배출에 따라 유해수중생물의 이동을 방지할 수 있는 석박평형수 처리장치에 적용가능하다.

Claims (6)

  1. 선박의 엔진을 통해 연료가 연소되며 배출가스가 배출되는 배출구에 설치되어 연소가스를 포집하는 포집부;
    상기 포집부에서 포집된 연소가스를 이송시키는 배관 외측에 설치되어 배관을 냉각시켜 상기 배관 내부를 통과하는 연소가스를 냉각시키는 냉각부;
    상기 배관을 통해 유입되는 연소가스의 이물질을 평형수에 용해시키는 반응부;
    상기 반응부와 연결되어 외부에서 유입되는 평형수를 저장한뒤 상기 평형수를 상기 반응부로 주입하며, 상기 반응부에서 연소가스의 이물질이 용해된 용해수가 유입되어 저장되는 평형수 저장부; 및
    상기 평형수 저장부와 연결되어 외부에서 유입되는 평형수에 포함되는 이물질을 파쇄하는 파쇄기;를 포함하는 연소가스를 이용한 선박평형수 생물 사멸 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 포집부는,
    상기 연소가스가 배출되는 배출구의 최상측에 후드형태로 형성되어 설치되고, 상기 연소가스를 흡입하는 흡입팬이 설치되는 연소가스를 이용한 선박평형수 생물 사멸 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각부는
    상기 배관의 내측 중심에 일정길이로 설치되어 외부에서 공급되는 해수가 유동되어 외부로 배출되는 내관;
    상기 배관의 외측을 감싸며, 코일형태 또는 자켓 형태 중 어느 하나로 구성되어 상기 배관을 냉각시키는 외관; 및
    상기 내관과 외관에 해수를 공급하는 공급펌프;를 포함하는 연소가스를 이용한 선박평형수 생물 사멸 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응부는,
    통 형상으로 형성되어 내부에 상기 배관을 통해 연소가스가 주입되는 저장체;
    상기 저장체의 일측 하부에 형성되어 상기 배관이 연결되어 연소가스가 주입되는 가스구;
    상기 저장체의 가스구 상측에 형성되어 상기 가스구를 통해 유입되는 연소가스에 포함된 이물질을 걸러냄과 동시에 상측에서 분사되는 평형수와 혼합되도록 하는 거름체;
    상기 저장체의 타측 상측에 연결되는 유입관을 통해 유입되는 평형수를 분사하도록 상기 저장체의 내부에 형성되는 분사노즐;
    상기 거름체를 통해 이물질이 걸러진 가스가 배출되도록 상기 저장체의 상측에 형성되는 배기구; 및
    상기 저장체의 하단에 형성되어 이물질과 혼합된 물을 배출하는 배수구;를 포함하는 연소가스를 이용한 선박평형수 생물 사멸 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 평형수 저장부는 상기 파쇄부를 통해 유입되는 외부의 해수를 평형수로 저장하고, 상기 저장된 평형수를 상기 반응부로 순환시켜 연소가스의 이물질을 제거하며, 이물질이 포함된 평형수를 상기 반응부에서 유입받아 내부에 저장된 평형수와 혼합되도록 저장시키는 연소가스를 이용한 선박평형수 생물 사멸 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응부와 평형수 저장부 및 파쇄부에는 제어부가 연결되어 작동상태와 평형수의 상태를 모니터링 및 제어하는 연소가스를 이용한 선박평형수 생물 사멸장치.
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