KR100947558B1 - 밸러스트수 수처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 선박의 밸러스트 탱크에 유입되는 밸러스트수을 처리하기 위한 밸러스트수 수처리 시스템에 있어서 ; 비중차이를 이용하여 밸러스트수로부터 큰 입자의 이물질을 원심분리하는 원심분리기 ; 상기 원심분리기를 통과한 밸러스트수를 초음파 살균하기 위하여 상기 원심분리기의 후단에 마련되되, 밸러스트수가 통과하는 관 형태의 살균용 관체, 상기 살균용 관체를 통과하는 밸러스트수에 초음파를 조사하기 위하여 상기 살균용 관체에 마련되는 초음파 조사 장치를 포함하여 이루어지는 초음파 살균 장치 ; 자외선 조사에 의하여 상기 초음파 살균 장치를 통과한 밸러스트수를 살균하기 위하여 상기 초음파 살균 장치의 후단에 마련되는 자외선 살균 장치 ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 이에 의하여 선박에 유입되는 밸러스트수를 효과적으로 살균 처리함으로써 밸러스트수 배출에 의한 각종 해수 오염을 미연에 방지하여 사용상의 신뢰도를 극대화할 수 있다.

Description

밸러스트수 수처리 시스템 {Water Treatment System for Ballast Water}

본 발명은 선박의 항해를 위하여 저장되는 밸러스트수(Ballast Water)를 밸러스트 탱크에 저장 또는 밸러스트 탱크로부터 배출시에 밸러스트수로 인한 환경오염을 방지할 수 있도록 밸러스트수를 수처리(살균 및 정화)하는 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 대형 선박에는 선박의 항해시에 선박의 밸런스를 유지하기 위하여 일정 중량의 해수를 선박 하부의 밸러스트 탱크에 저장하게 된다.

이와 같이 선박의 밸런스 유지를 위한 목적으로 밸러스트 탱크에 저장되는 해수(또는 담수)를 밸러스트수(ballast water)라고 한다.

일반적으로 선박의 출항지 근해에서 밸러스트수를 탱크에 저장하여 항해한 후 도착지 근해에서 탱크에 저장된 밸러스트수를 배출하게 된다.

그러나 출항지 근해에서 유입된 밸러스트수에는 출항지 근해에 생존하고 있는 각종 미생물이나 슬러지 등을 포함하고 있기 때문에 이를 도착지 근해에 그대로 배출할 경우 도착지 근해를 심각하게 오염시키게 되는 문제를 유발하였다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 선박의 밸러스트수 및 침전물의 규제 및 관리를 위한 국제 조약(이하, 밸러스트 조약이라고 약칭함.)이 채택되어 밸러스트수의 배출기준을 정하고, 이를 충족하지 못할 경우 밸러스트수의 배출을 거부할 수 있도록 하였다.

이러한 밸러스트수 배출 기준을 충족하기 위하여 선박 내부에 밸러스트수를 수처리할 수 있는 각종 시스템이 제안되었다.

본 명세서에 일체화된 한국 등록특허 제10-0743946호 "밸러스트수 정화 장치 및 상기 장치를 탑재한 선박"에서는 선박의 탱크에 저장되는 밸러스트수를 저장단계에서 여과장치에 의하여 여과처리하고, 배출단계에서 살균장치에 의하여 살균처리하여 배출하도록 하였다.

즉, 여과장치에서는 큰 입자의 물질을 여과처리하고, 살균장치에서는 자외선 조사에 의하여 각종 플랑크톤이나 미생물 등을 살균처리하도록 하였다.

본 발명은 선박에 유입되는 밸러스트수를 효과적으로 살균 처리함으로써 밸러스트수 배출에 의한 각종 해수 오염을 미연에 방지하여 사용상의 신뢰도를 극대화할 수 있는 새로운 메커니즘의 밸러스트수 수처리 장치를 제공하고자 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 선박의 밸러스트 탱크에 유입되는 밸러스트수을 처리하기 위한 밸러스트수 수처리 시스템에 있어서 ; 비중차이를 이용하여 밸러스트수로부터 큰 입자의 이물질을 원심분리하는 원심분리기 ; 상기 원심분리기를 통과한 밸러스트수를 초음파 살균하기 위하여 상기 원심분리기의 후단에 마련되되, 밸러스트수가 통과하는 관 형태의 살균용 관체, 상기 살균용 관체를 통과하는 밸러스트수에 초음파를 조사하기 위하여 상기 살균용 관체에 마련되는 초음파 조사 장치를 포함하여 이루어지는 초음파 살균 장치 ; 자외선 조사에 의하여 상기 초음파 살균 장치를 통과한 밸러스트수를 살균하기 위하여 상기 초음파 살균 장치의 후단에 마련되는 자외선 살균 장치 ; 를 포함하여 이루어지며, 상기 초음파 조사 장치는, 초음파 진동을 발생하는 초음파 진동자 및 상기 초음파 진동자의 전방에 마련되어 상기 초음파 진동자에서 발생된 초음파를 상기 살균용 관체를 통과하는 밸러스트수에 전달하는 진동판을 포함하여 이루어지며 ; 내측에 흡음재가 마련되되 상기 초음파 진동자를 감싸면서 상기 살균용 관체의 외면에 장착되는 보호 커버가 마련되는 것 ; 을 특징으로 한다.

삭제

상기에 있어서, 상기 진동판은 상기 살균용 관체의 길이 방향을 따라 길게 마련되되 상기 살균용 관체의 주면을 따라 복수개가 마련되며, 각각의 상기 진동판의 길이 방향을 따라 복수의 상기 초음파 진동자가 마련되는 것이 바람직하다.

상기에 있어서, 상기 살균용 관체 내부의 초음파 전달을 위하여 상기 살균용 관체의 내부에 코일 형태로 감긴 금속망이 상기 진동판과 접하면서 마련되는 것이 바람직하다.

삭제

상기와 같이 본 발명은 원심분리기, 초음파 살균 장치, 자외선 살균 장치의 조합에 의하여 선박에 유입되는 밸러스트수를 효과적으로 살균 처리함으로써 밸러스트수 배출에 의한 각종 해수 오염을 미연에 방지하여 사용상의 신뢰도를 극대화할 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명 하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.

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

도 1은 본 발명에 의한 일 실시예의 밸러스트수 수처리 시스템의 계통도이며, 도 2는 도 1에서 밸러스트수가 유입될 때의 유체 흐름도이며, 도 3은 도 1에서 밸러스트수가 배출될 때의 유체 흐름도이며, 도 4는 도 1의 주요부의 사시도이며, 도 5는 도 4의 정면도이며, 도 6은 도 4의 원심분리기의 사시도이며, 도 7은 도 6의 작동 개념도이며, 도 8은 도 4의 초음파 살균 장치의 사시도이며, 도 9는 도 8의 개념 종단면도이며, 도 10은 도 8의 평면도이며, 도 11은 보호 커버를 제거한 상태의 도 8의 사시도이며, 도 12는 도 4의 자외선 살균 장치의 정면도이다.

도 1과 같이 본 밸러스트수 수처리 시스템은 크게 펌프(10), 밸러스트 탱크(20), 원심분리기(100), 초음파 살균 장치(200), 자외선 살균 장치(300)로 이루어진다.

밸러스트 탱크(20)에 밸러스트수를 저장하는 경우 도 2와 같이 밸러스트수는 펌프(10), 원심분리기(100), 초음파 살균 장치(200), 자외선 살균 장치(300)를 거쳐 밸러스트 탱크(20)로 유입된다.

밸러스트 탱크(20)로부터 밸러스트수를 배출하는 경우 도 3과 같이 밸러스트 탱크(20), 펌프(10), 초음파 살균 장치(200), 자외선 살균 장치(300)를 거쳐 외부로 배출된다.

즉, 밸러스트수를 저장하는 경우 원심분리기(100)를 통과할 필요가 있지만, 밸러스트수를 배출하는 경우에는 이미 원심분리된 밸러스트수를 배출하는 것이기 때문에 원심분리기(100)를 통과할 필요가 없다.

이와 같은 본 시스템의 주요 구성은 도 4 및 도 5와 같이 유체 흐름 방향을 따라 원심분리기(100), 초음파 살균 장치(200), 자외선 살균 장치(300)가 연속적으로 배치된 형태를 가진다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 본 실시예의 원심분리기(100)는, 사이클론 원심분리기을 이용하였다.

원심분리기(100)는 밸러스트수가 유입되어 비중차이를 이용하여 밸러스트수로부터 큰 입자의 물질을 원심분리하게 된다.

즉, 원심분리기(100) 내부를 선회하도록 유입되는 밸러스트수는, 선회류에 의하여 발생하는 원심력을 이용하여 비중이 큰 입자는 원추 형태의 벽에 모이면서 원추부의 꼭지점에서 선박 외부로 배출되며, 비중이 큰 입자가 원심분리된 밸러스트수는 상부로 흘러나가 다음 공정, 즉 초음파 살균 장치(200)로 흘러들어간다.

본 실시예에서는 원신분리기(100) 4대가 병렬로 마련되어 대량의 밸러스트수를 처리할 수 있도록 하였다.

원심분리기(100)의 후단에는 초음파 살균 장치(200)가 마련된다.

초음파 살균 장치(200)는 원심분리기(100)를 통과한 밸러스트수를 초음파 살균하기 위하여 마련되는 것이다.

초음파는 인간이 들을 수 없는 진동수의 소리로서 강한 에너지를 가진다.

초음파를 액체 속을 통과할 때 소밀파(疏密波)로서 전달되고, 이로 인하여 액체 내부에는 강력한 캐비테이션(cavitation) 효과가 발생한다.

이와 같은 초음파는 주로 세척 또는 세정의 용도로서 이용되는 것이 일반적이다. 예를 들면 의료용 초음파 진단기, 초음파 광학렌즈 세척, 자동차 부품세척, 세라믹 세정, 초음파 세탁기, 초음파 분쇄기, 치과 의료기구 세척, 귀금속 세척 등의 용도로서 이용되고 있다.

상기 이외에도 액체 중에 초음파를 조사할 때 살균 효과가 있다는 것은 다수의 문헌에 의하여 이미 입증된 사실이다. 그러나 초음파 조사시 발생하는 매우 큰 소음으로 인하여 살균을 위한 목적으로 산업현장에서 상용화된 사례는 없는 것으로 알고 있다.

본 밸러스트수 수처리 시스템은 초음파 살균 장치(200)를 자외선 살균 장치(300)의 전단에 마련함으로써, 초음파 살균 장치(200)와 자외선 살균 장치(300)의 조합에 의하여 플랑크톤이나 미생물을 살균토록 하여 밸러스트수 배출기준을 충족시킬 수 있도록 한다.

특히 초음파 살균 장치(200)에서 살균되지 않은 플랑크톤이나 미생물 등의 경우에도 초음파 살균 장치(200)에서 초음파 진동에 의하여 상당한 충격을 받은 상태이기 때문에 자외선 살균 장치(300)를 통과할 경우 완전한 살균이 가능하게 된다.

초음파 살균 장치(200)는 살균용 관체(210), 초음파 조사 장치(220), 보호 커버(230)로 이루어진다.

살균용 관체(210)는 밸러스트수가 통과하도록 이루어진 관 형태이다.

살균용 관체(210)의 양단에는 배관이 연결되기 위한 플랜지 등이 마련된다.

살균용 관체(210)의 주면에 다수의 초음파 조사 장치(220)가 마련된다.

초음파 조사 장치(220)는 살균용 관체(210)를 통과하는 밸러스트수에 초음파를 조사하게 된다.

초음파 조사 장치(220)는 초음파 진동을 발생하는 초음파 진동자(221)와, 초음파 진동자(221)의 전방에 마련되되 밸러스트수와 접하도록 마련되어 초음파 진동자(221)에서 발생한 초음파를 밸러스트수에 전달하는 진동판(222)으로 이루어진다.

초음파 진동자(221)는 전기적인 에너지를 기계적인 에너지로 변환시켜 초음파 진동을 발생하는 것으로 다양한 방식의 초음파 진동자가 상용화되어 있다.

본 실시예에서 진동판(222)은 살균용 관체(210)의 길이 방향을 따라 길게 마련되며 밸러스트수와 접하도록 마련된다.

또한 진동판(222)은 살균용 관체(210)의 주면을 따라 복수개가 마련되며, 특히 본 실시예에서는 6개의 진동판(222)이 동일한 간격으로 서로 이격되어 마련된다.

또한 각각의 진동판(222)의 길이 방향을 따라 복수의 초음파 진동자(221)가 마련된다.

아울러 초음파 살균 장치(200)는 초음파 진동으로 인하여 매우 큰 소음이 발생하며, 또한 초음파 진동자(221)를 외부로부터 보호할 필요가 있다.

이를 위하여 살균용 관체(210)의 외면에 보호 커버(230)가 장착된다.

보호 커버(230)의 내측에는 흡음재(231)가 마련되며, 상기 보호 커버(230)가 초음파 진동자(221)들을 감싸면서 살균용 관체(210)의 외면에 장착됨으로써 소음을 감소시킬 뿐만 아니라 초음파 진동자(221)를 외부로부터 보호하게 된다.

초음파 살균 장치(200)의 후단에 자외선 살균 장치(300)가 마련된다.

자외선 살균 장치(300)는 자외선 조사에 의하여 초음파 살균 장치(200)를 통과한 밸러스트수를 살균하게 된다.

이를 위하여 자외선 살균 장치(300)에는 자외선 램프 등이 마련된다.

자외선 살균 장치(300)는 공지의 기술이므로 상세한 설명을 생략한다.

한편, 도 13은 초음파 살균 장치에서 효과적인 초음파 전달을 위하여 금속망이 마련되는 구성을 도시한 것이다.

도 13에 도시된 바와 같이 금속망(240)을 코일 형태로 감은 후, 이 금속망(240)을 살균용 관체(210) 내부에 도 13과 같이 마련하면, 코일 형태로 감긴 금속망(240)의 외측은 진동판(222)과 접하게 된다.

따라서 진동판(222)에서 전달되는 초음파 진동은 밸러스트수로 직접 조사될 뿐만 아니라 금속망(240)을 통하여 살균용 관체(210)의 중심까지 효과적으로 전달된다.

이때 금속망(240)은 망 형태이므로 밸러스트수의 흐름을 거의 방해하지 않게 된다.

도 14는 본 발명에 의한 다른 실시예의 밸러스트수 수처리 시스템의 계통도이며, 도 15는 도 14의 자외선 살균 장치의 정면도이다.

본 실시예에서는 밸러스트수가 상부에서 자외선 살균 장치(300)로 유입되며, 자외선 조사가 완료된 밸러스트수는 자외선 살균 장치(300)의 상부로 배출되는 구조를 가진다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명은 선박에 설치되어 사용되는 것으로서, 선박의 항해를 위하여 저장되는 밸러스트수(Ballast Water)를 밸러스트 탱크에 저장 또는 밸러스트 탱크로부터 배출시에 밸러스트수로 인한 환경오염을 방지할 수 있도록 밸러스트수를 수처리(살균 및 정화)하기 위하여 이용된다.

도 1은 본 발명에 의한 일 실시예의 밸러스트수 수처리 시스템의 계통도,

도 2는 도 1에서 밸러스트수가 유입될 때의 유체 흐름도,

도 3은 도 1에서 밸러스트수가 배출될 때의 유체 흐름도,

도 4는 도 1의 주요부의 사시도,

도 5는 도 4의 정면도,

도 6은 도 4의 원심분리기의 사시도,

도 7은 도 6의 작동 개념도,

도 8은 도 4의 초음파 살균 장치의 사시도,

도 9는 도 8의 개념 종단면도,

도 10은 도 8의 평면도,

도 11은 보호 커버를 제거한 상태의 도 8의 사시도,

도 12는 도 4의 자외선 살균 장치의 정면도,

도 13은 초음파 살균 장치에서 효과적인 초음파 전달을 위하여 금속망이 마련되는 구성을 도시한 것,

도 14는 본 발명에 의한 다른 실시예의 밸러스트수 수처리 시스템의 계통도,

도 15는 도 14의 자외선 살균 장치의 정면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 펌프 20 : 밸러스트 탱크

100 : 원심분리기 200 : 초음파 살균 장치

210 : 살균용 관체 220 : 초음파 조사 장치

221 : 초음파 진동자 222 : 진동판

230 : 보호 커버 231 : 흡음재

240 : 금속망 300 : 자외선 살균 장치

Claims (5)

1. 선박의 밸러스트 탱크에 유입되는 밸러스트수을 처리하기 위한 밸러스트수 수처리 시스템에 있어서 ;

   비중차이를 이용하여 밸러스트수로부터 큰 입자의 이물질을 원심분리하는 원심분리기 ;

   상기 원심분리기를 통과한 밸러스트수를 초음파 살균하기 위하여 상기 원심분리기의 후단에 마련되되, 밸러스트수가 통과하는 관 형태의 살균용 관체, 상기 살균용 관체를 통과하는 밸러스트수에 초음파를 조사하기 위하여 상기 살균용 관체에 마련되는 초음파 조사 장치를 포함하여 이루어지는 초음파 살균 장치 ;

   자외선 조사에 의하여 상기 초음파 살균 장치를 통과한 밸러스트수를 살균하기 위하여 상기 초음파 살균 장치의 후단에 마련되는 자외선 살균 장치 ;

   를 포함하여 이루어지며,

   상기 초음파 조사 장치는, 초음파 진동을 발생하는 초음파 진동자 및 상기 초음파 진동자의 전방에 마련되어 상기 초음파 진동자에서 발생된 초음파를 상기 살균용 관체를 통과하는 밸러스트수에 전달하는 진동판을 포함하여 이루어지며 ;

   내측에 흡음재가 마련되되 상기 초음파 진동자를 감싸면서 상기 살균용 관체의 외면에 장착되는 보호 커버가 마련되는 것 ;

   을 특징으로 하는 밸러스트수 수처리 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 진동판은 상기 살균용 관체의 길이 방향을 따라 길게 마련되되 상기 살균용 관체의 주면을 따라 복수개가 마련되며, 각각의 상기 진동판의 길이 방향을 따라 복수의 상기 초음파 진동자가 마련되는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 수처리 시스템.
3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,

   상기 살균용 관체 내부의 초음파 전달을 위하여 상기 살균용 관체의 내부에 코일 형태로 감긴 금속망이 상기 진동판과 접하면서 마련되는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 수처리 시스템.
4. 삭제
5. 삭제

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