KR101098223B1 - 유류운반선내 ｖｏｃ 저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박내 VOC 저감장치에 관한 것으로, 선박내 탱크에서 발생되는 VOC를 저감하는 장치에 있어서; 상기 탱크의 기저부와 연결된 관로상에 설치된 펌프에 의해 펌핑된 유체를 상기 탱크로 이송하되, 산소농도 조절용 불활성가스를 함께 흡입 토출하도록 설치된 이덕터와; 상기 이덕터의 토출측과 상기 탱크 사이에 설치되어 이덕터를 통해 토출되는 유체의 압력을 VOC 응축 압력으로 일정하게 유지시키면서 상기 탱크로 공급하도록 설치된 압력조절밸브를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따르면, 선박내 VOC 발생을 억제할 수 있어 해양 오염을 막고, 선박내 거류하는 선원들의 건강 위해 요인이 제거될 뿐만 아니라, 갈수록 강화되고 있는 국제 규제에도 적극적으로 대응할 수 있어 경쟁력을 확보하는 효과를 얻을 수 있다.

또한 유류운반선의 액체화물이 자연휘발하여 VOC로 배출되는 것은 화물의 적재량이 줄어드는 것을 의미하므로 상기와 같이 VOC를 원 상태인 액체화물로 회수하는 것은 경제적으로도 이익을 가져다줄 수 있다.

VOC, 이덕터, IG, 불활성가스, 압력조절밸브

Description

유류운반선내 ＶＯＣ 저감장치{APPARATUS FOR REDUCING VOC IN THE TANKER}

본 발명은 선박내 VOC 저감장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유류운반선내의 액체화물에서 발생되는 VOC를 저감하여 해양 오염을 방지할 수 있도록 개선된 선박내 VOC 저감장치에 관한 것이다.

최근 해상에서도 환경의 보호를 위해서 선박에서 배출되는 각종 유해가스에 대한 규제를 시행하고 있다.

이것은 해상 물동량이 증가하면서 선박이 해상의 주요 오염원으로 대두되면서 점차 강화되고 있다.

실예로 MEPC(Marine Environment Protection Committee)에서 개정된 MARPOL Annex VI와 NOx Technical Code 2008을 채택하게 되면서 이러한 움직임은 국제 규정에 따라 강제화가 되고 있으며, 선박에서의 배출규제에 해당하는 물질은 다음과 같다.

오존파괴물질

질소 산화물(NOx)

황 산화물(SOx)

휘발성 유기화합물(VOC:VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS)

이러한 물질들은 해양 환경 및 지구온난화에 영향을 미치는 주요인자이므로 그 배출은 엄격하게 규제되어야 하고 전 세계적으로 동일한 움직임이 발생하고 있다.

특히, 대량의 유류를 운반하는 선박에서는 VOC 발생확률이 상당히 높은데, 이것은 운반되는 화물이 상온/상압의 조건하에서도 휘발을 할 수 있는 낮은 포화증기압을 가지고 있기 때문이다.

또한, 선박내 탱크의 용적은 정해진 상태이기 때문에 화물이 지속적으로 휘발하게 되면 탱크 내부의 압력이 상승하게 되고, 통상적으로 탱크에 설치되어 있는 릴리프밸브(RELIEF VALVE)의 설정압력 이상으로 도달되면 대기로 방출된다.

따라서, 선박내 발생된 VOC는 해상 오염원으로 작용하게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 선박내에서 발생된 VOC가 탱크 내부의 압력 상승에 따라 방출되는 점을 감안하여 온도와 압력을 제어함으로써 VOC 발생량을 저감시켜 해양 오염을 방지하고, 국제적인 규제에 대응할 수 있도록 한 선박내 VOC 저감장치를 제공함에 그 주된 해결 과제가 있다.

본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 수단으로, 선박내 탱크에서 발생되는 VOC를 저감하는 장치에 있어서; 펌프에 의해 상기 탱크로 이송되는 유체의 관로 상에 설치되어 펌핑된 유체를 상기 탱크로 이송하되, 산소농도 조절용 불활성가스를 함께 흡입 토출하도록 설치된 이덕터와; 상기 이덕터의 토출측과 상기 탱크 사이에 설치되어 이덕터를 통해 토출되는 유체의 압력을 VOC 응축 압력으로 일정하게 유지시키면서 상기 탱크로 공급하도록 설치된 압력조절밸브를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박내 VOC 저감장치를 제공한다.

이때, 상기 압력조절밸브의 토출측인 후단부는 상기 탱크의 기저부와 연결되어 발생된 VOC가 항상 탱크의 기저부로 먼저 인입되도록 한 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 압력조절밸브의 내에는 전단부와 후단부의 압력차가 클 경우 발생하는 공동화현상(Cavitation)을 막을 수 있도록 다수의 구멍을 갖는 트림부가 더 구비된 것에도 그 특징이 있다.

아울러, 상기 압력조절밸브의 전단부에는 압력측정센서가 더 설치되고, 상기 압력측정센서는 컨트롤러와 연결되며, 상기 컨트롤러는 압력조절밸브의 개도를 조절하여 전단부의 압력(이덕터 후단부의 압력)을 VOC 응축 압력이상으로 항상 유지하는 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 선박내 VOC 발생을 억제할 수 있어 해양 오염을 막고, 선박내 거류하는 선원들의 건강 위해 요인이 제거될 뿐만 아니라, 갈수록 강화되고 있는 국제 규제에도 적극적으로 대응할 수 있어 경쟁력을 확보하는 효과를 얻을 수 있다. 또한 VOC 배출로 발생하는 화물의 손실을 저감할 수 있으므로 경제적으로 이득이 발생된다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 설명하기 위한 선박내 탱크 배관 구조도이고, 도 2는 본 발명에 적용되는 이덕터의 예시적인 단면도이며, 도 3은 본 발명에 적용되는 압력조절밸브의 요부 구조를 보인 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 선박 특히, 유류운반선에서는 탱크(100) 내부의 폭발을 방지하기 위해 IG라인(INERT GAS LINE)(200)을 통해 IG(불활성가스)를 주입하여 산소의 농도를 제어하고 있다.

이때, IG라인(200) 내부에는 IG, VOC & AIR가 공존하고 있으며, 모든 선박내 탱크(100)와 파이프로 연결되어 있다.

따라서, 본 발명에서는 IG라인(200)의 기체혼합물을 도입/가압하는 방식으로 모든 탱크(100)내의 VOC를 포화증기압이상으로 응축시킴으로써 VOC의 발생을 저감시킬 수 있도록 구성된다.

종래에도 벤트리(VENTURI) 효과를 이용한 이덕터(EDUCTOR)는 많이 사용되어 왔다.

이러한 이덕터(EDUCTOR)(300)의 일반적인 용도는 일정한 높이 이상으로 흡입측의 액체/기체를 이송시키거나 높은 속도로 인해 발생되는 진공 현상을 이용하여 흡입측에 위치한 액체/기체를 원활하게 배출하기 위한 것이었다.

본 발명에서는 상기 이덕터(300)를 이용하여 이 이덕터(300)가 IG와 VOC 혼합기체를 탱크(100)의 기저부로 가압하는 기능과 이송시키는 기능 두가지를 구현하도록 함으로써 VOC를 응축시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 상기 이덕터(300)의 배출단에 압력조절밸브(400)를 더 포함한다.

상기 압력조절밸브(PRESSURE ADJUSTING VALVE)는 그 입구측에서 압력을 발생시켜 화물의 포화증기압 이상으로 유지시키기 위한 것으로, 이를 위해 전단부의 압력을 측정하고 이 신호를 컨트롤러(CONTROLLER)(500)에서 수신하여 상기 압력조절밸브(400)의 스트로크가 조정되도록 구성된다.

또한, 상기 압력조절밸브(400)의 토출측은 탱크(100)의 기저부와 연결되게 되므로 상기 탱크(100) 내에 수두만 형성된다면 이 수두를 통해 기화된 VOC를 충분히 응축시킬 수 있게 된다.

한편, 탱크(100)내 화물의 양은 상황에 따라서 변동될 수 있으므로 만약 압력조절밸브(400)가 설치되지 않는다면 이덕터(EDUCTOR)(300)의 토출부에서 나온 안정되지 않은 화물이 탱크(100) 내부에서 지속적으로 VOC를 발생시킬 수 있다.

그러나, 본 발명에서는 압력조절밸브(400)의 전단부에서 압력을 일정하게 유지시키기 때문에 탱크(100)내 화물의 양은 인입라인과 토출라인이 잠길 수 있을 정도이면 VOC를 충분히 응축시킬 수 있게 된다.

즉, 본 발명에서 활용되는 이덕터(300)는 도 2에 예시된 바와 같이, 좌측 일단은 오일펌프와 연결되고, 상기 오일펌프와 연결된 일단과 대향되는 타단은 압력조절밸브(400)의 입구측과 연결된다.

이때, 상기 이덕터(300)의 반경방향으로 상기 오일펌프와 연결되는 일단과 분리되되 그 최종 배출단에서 합류하도록 IG라인(200)이 경사 연결된다.

따라서, 상기 이덕터(300) 가동시 고속으로 배출되는 유류에 의해 합류되는 지점의 직상방, 즉 도시상 "A" 지점에는 진공이 형성되게 되고, 오일펌프와 연결된 인입라인으로부터 송출되는 화물과 상기 진공으로 인입된 IG와 VOC 혼합물이 혼합되고 토출측으로 이동될 수 있으며 이를 통해 토출측의 압력이 화물의 포화증기압 이상으로 유지될 수 있도록 충분히 높은 압력을 유지할 수 있게 된다.

다른 한편, 이덕터(200)의 토출측 압력은 후단부의 상황(BACK PRESSURE 등)에 따라 가변적이므로 이덕터(200)만을 사용하여 압력을 일정이상 유지한다는 것은 사실상 어렵기 때문에 앞서 설명하였듯이 그 부분에 도 3과 같은 압력조절밸브(400)를 설치하여 이덕터(200)의 토출측 압력을 지속적으로 일정하게 유지시켜야 한다.

이를 구현하기 위한 압력조절밸브(400)의 내부 구조는 도 3에 도시된 바와 같이, 유로의 전단부(410)에 트림부(TRIM PART)(430)를 갖는다.

상기 트림부(430)는 원통형상으로 형성되며, 다수의 구멍이 뚫린 형태이다.

이때, 상기 트림부(430)는 유체 이동시 전단부(410)와 후단부(420)의 발생할 경우 급격한 압력변화를 막게 되는데, 이러한 현상 발생시 상기 트림부(430)의 구멍을 통해 유체의 일부가 릴리프됨으로써 급격한 압력변화를 막게 된다.

즉, 통상의 밸브는 급격한 압력차에 의해 후단부(420)에서 공동화 현상이 발생되고, 이러한 공동화 현상은 진공이 발생하는 것과 동일하며, 진공에 의해 내부 유체가 기화되는 현상을 유발시키게 되므로 결국 유체에 포함된 VOC의 발생을 촉진하게 되는 것이다.

그러나, 본 발명에서는 유체가 상기 트림부(430)를 통과하도록 하여 전단부(410)의 압력을 일정하게 유지시키는 것에 큰 특징을 가진다.

아울러, 디스크(440)는 기어와 연결되어 있어 원동축(450)을 통해 구동되면서 유체가 흐르는 방향으로 이동이 가능하게 되고, 이때 전단부(410)의 압력이 설정압력보다 낮으면 디스크(440)로 막고 높으면 디스크(440)를 개방하면서 조절하게 되며, 상기 원통축(450)은 유압실린더 혹은 모터와 같은 구동원에 의해 구동된다.

이때, 상기 전단부(410)에는 압력측정센서(미도시)가 더 설치되고, 컨트롤 러(500)와 연결되도록 하여 압력조절을 일정하게 할 수 있도록 상기 컨트롤러(500)가 상기 디스크(440)를 제어하여 유로의 개방정도를 자동조절할 수 있도록 구성한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 VOC 저감장치는 이덕터(300)의 토출측에 압력조절밸브(400)를 설치하여 탱크(100)로 공급되는 압력을 일정하게 유지시킴으로써 VOC의 기화를 최대한 억제하는 것, 즉 응축시키는 것에 의해 선박내 VOC의 발생을 저감시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 설명하기 위한 선박내 탱크 배관 구조도,

도 2는 본 발명에 적용되는 이덕터의 예시적인 단면도,

도 3은 본 발명에 적용되는 압력조절밸브의 요부 구조를 보인 단면도.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

100....탱크 200....IG라인

300....이덕터 400....압력조절밸브

500....컨트롤러

Claims (4)

1. 선박내 탱크에서 발생되는 VOC를 저감하는 장치에 있어서;

   펌프에 의해 상기 탱크로 이송되는 유체의 관로 상에 설치되어 펌핑된 유체를 상기 탱크로 이송하되, 산소농도 조절용 불활성가스를 함께 흡입 토출하도록 설치된 이덕터와;

   상기 이덕터의 토출측과 상기 탱크 사이에 설치되어 이덕터를 통해 토출되는 유체의 압력을 VOC 응축 압력으로 일정하게 유지시키면서 상기 탱크로 공급하도록 설치된 압력조절밸브를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박내 VOC 저감장치.
2. 청구항 1에 있어서;

   상기 압력조절밸브의 토출측인 후단부는 상기 탱크의 기저부와 연결되어 발생된 VOC가 항상 탱크의 기저부로 먼저 인입되도록 한 것을 특징으로 하는 선박내 VOC 저감장치.
3. 청구항 1에 있어서;

   상기 압력조절밸브의 내부에는 전단부와 후단부의 압력차에 의해서 발생할 수 있는 공동화 현상을 막기 위해 다수의 구멍을 갖는 트림부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 선박내 VOC 저감장치.
4. 청구항 1에 있어서;

   상기 압력조절밸브의 전단부에는 압력측정센서가 더 설치되고, 상기 압력측정센서는 컨트롤러와 연결되며, 상기 컨트롤러는 압력조절밸브의 개도를 조절하여 전,후단부의 압력차이를 제거하는 것을 특징으로 하는 선박내 VOC 저감장치.

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