KR102031828B1

KR102031828B1 - 해양 쓰레기 일괄 수거 및 재생 처리용 다기능 선박 및 그 관리 시스템

Info

Publication number: KR102031828B1
Application number: KR1020190077108A
Authority: KR
Inventors: 나성용; 추병현; 김홍; 박장진
Original assignee: 주식회사 웨이스트에너지솔루션
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2019-10-16
Also published as: US12077258B2; EP3943381A4; US20220177082A1; WO2020262887A1; EP3943381A1

Abstract

본 발명은 선체; 상기 선체의 정박이나 항해 중에 해상에 부유하거나 해저에 침적된 해양 쓰레기를 탐지하도록 선체에 구비된 탐지장치; 상기 탐지장치에 의해 탐지된 해양 쓰레기를 선체로 수거하도록 선체에 설치된 수거장치; 상기 수거장치에 의해 수거된 해양 쓰레기를 성상별로 선별하도록 선체에 설치된 선별장치; 상기 선별장치에서 선별된 해양 쓰레기를 압축하여 수분을 압착 제거하고 부피를 감량화하도록 선체에 설치된 압축장치; 상기 압축장치에서 압축된 폐플라스틱을 열분해하여 재생유를 생산하도록 선체에 설치된 폐플라스틱 재생장치; 상기 폐플라스틱 재생장치에 의해 제조된 재생유가 저장되도록 선체의 선저에 설치된 저장탱크; 및 재생유를 생산하는 과정에서 발생되는 폐수를 정화시켜 재사용 가능하도록 하는 정화장치를 포함하는 해양 쓰레기 일괄 수거 및 재생 처리용 다기능 선박을 제공한다.
본 발명에 의하면, 해양 쓰레기를 일괄 처리하여 해양 쓰레기를 육상으로 이송하면서 발생되는 2차, 3차적인 환경문제를 결할 수 있고, 처리 과정에서 발생된 폐기물을 해양으로 배출하지 않으며, 선박에 구비된 탐지 장치로 탐지된 해양 쓰레기를 수거 및 선별하고, 선별된 해양 쓰레기 중에서 폐플라스틱을 열분해하여 재생유를 생산할 수 있으며, 선박 내에서 쓰레기의 처리가 이루어져 해양 쓰레기의 처리를 위한 운송 과정에서 발생될 수 있는 환경 및 비용의 문제를 해소할 수 있고, 재생을 통하여 자원을 재활용할 수 있는 효과가 있다.

Description

해양 쓰레기 일괄 수거 및 재생 처리용 다기능 선박 및 그 관리 시스템{MULTIFUNCTIONAL SHIP FOR COLLECTING AND RECYCLING THE MARINE LITTER EN BLOC AND MANAGEMENT SYSTEM THEREOF}

본 발명은 해양 쓰레기 일괄 수거 및 재생 처리용 다기능 선박에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선체에서 해양 쓰레기를 탐지, 수거 및 선별하고, 선별된 폐플라스틱을 열분해하여 재생유를 생산하며, 전기를 발전할 수 있는 설비가 선박 내에 모두 구비되어, 환경문제를 해결하고, 자원을 재활용할 수 있도록 한 해양 쓰레기 일괄 수거 및 재생 처리용 다기능 선박에 관한 것이다.

지구 표면의 약 70%를 차지하는 바다는 온갖 생물의 보고이자 광물자원의 공급처이기도 한다. 그러나, 산업발전과 더불어 자주 발생하고 있는 유류오염사고, 화학·방사성 물질의 방류 등이 해양생태계에 악영향을 미치고 있으며, 여기에 더해 최근에는 육상에서 흘러 들어온 플라스틱 쓰레기, 플라스틱으로 제조된 어망, 어구 등에 의한 해양 생태계 오염이 새로운 환경문제로 대두되고 있는 실정이다. 특히, 플라스틱 제품들은 자연에서 분해되기 어렵고, 소각할 경우 다이옥신 등 인체에 매우 유해한 물질들이 발생할 수 있으므로 사용 후 처리에 특별한 주의가 필요한다. 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS) 성분의 성상으로 이루어진 플라스틱, 폐비닐, 부표, 어구, 폐어망의 폐타이어 등을 포함한 해양 쓰레기가 바다에 버려지거나 유실될 경우 장시간 해상을 표류하면서 해양 생물에 많은 피해를 주며, 해변으로 흘러나와서 해안 환경 파괴 및 해안 경관을 해친다. 또한, 이들 해양 쓰레기 중에는 어망이나 어구 등과 해저에 침적된 쓰레기는 해양생물의 서식지와 어촌의 어장을 훼손시킴으로써 해양 생태계를 파괴하는 주요 원인이 되고 있다.

상기와 같은 플라스틱 등 해양 쓰레기에 의한 해양환경 오염 문제가 심각한 수준에 이르자, 미국, 일본, 유럽 등은 자국 해안 및 연근해 수역에 분포하는 플라스틱의 밀도 및 피해 상태를 조사하고 있으며, 각국 환경단체는 해상 및 해저 쓰레기 수거에 많은 노력을 기울이고 있다.

한편, 우리나라에서도 해양 쓰레기 정화사업의 일환으로 해양 쓰레기 수거사업, 어망 인양사업, 어장의 정화를 위한 해양 쓰레기의 수거 처리 사업에 많은 예산을 투입하고 있으나, 이에 대한 효과는 아직 미미한 실정이다.

이러한 해양 쓰레기에 대한 종래의 수거 처리는 해양 쓰레기를 수집하여 운반하고, 육상의 저장시설로 저장한 후 최종적인 선별 과정을 거쳐 처리가 이루어 지기 때문에 수거 처리 과정에서 2차, 3차적인 환경문제가 발생되고 있다.

이에 따라, 최근에 특허문헌 1의 잔여 쓰레기 수거장치가 구비된 다기능 해양쓰레기 수거선과 같이 연안이나 근해의 해저 정화를 목적으로 해양 쓰레기를 수거할 수 있는 선박이 제안되어 있다.

하지만, 상술한 종래기술은 해양 쓰레기를 수거하여 이를 파쇄하거나 부피를 줄여 육상으로 운송하는 것으로, 운송된 해양 쓰레기가 해안에 적재되어 또 다른 환경오염의 원인을 제공하고 있다. 더구나, 해양 쓰레기는 바닷물에 침적되면서 수분이 흡수되어 중량이 커지고, 염분이 스며들어 있기 때문에 해양 쓰레기 소각시 배출되는 다이옥신 등에 의한 2차 환경오염 문제가 야기되는 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0481168호(2005.03.25. 공개)

본 발명은 상술한 문제들을 모두 해결하기 위하여 안출된 것으로, 해양 쓰레기를 일괄 처리하여 해양 쓰레기를 육상으로 이송하면서 발생되는 2차, 3차적인 환경문제를 결할 수 있고, 처리 과정에서 발생된 폐기물을 해양으로 배출하지 않으며, 선박에 구비된 탐지 장치로 탐지된 해양 쓰레기를 수거 및 선별하고, 선별된 해양 쓰레기 중에서 폐플라스틱을 열분해하여 재생유를 생산할 수 있으며, 선박 내에서 쓰레기의 처리가 이루어져 해양 쓰레기의 처리를 위한 운송 과정에서 발생될 수 있는 환경 및 비용의 문제를 해소할 수 있고, 재생을 통하여 자원을 재활용할 수 있으며, 다수의 선박들의 각 관제부로부터 정보를 취합하여 분석 처리하고 분석 처리한 정보를 작업자의 휴대형 모니터링 단말기로 보내어 작업에 즉시 활용할 수 있고, 다수의 선박들을 관리 통제하여 대량의 재생유 생산이 가능한 해양 쓰레기 일괄 수거 및 재생 처리용 다기능 선박의 제공에 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 선체; 상기 선체의 정박이나 항해 중에 해상에 부유하거나 해저에 침적된 해양 쓰레기를 탐지하도록 선체에 구비된 탐지장치; 상기 탐지장치에 의해 탐지된 해양 쓰레기를 선체로 수거하도록 선체에 설치된 수거장치; 상기 수거장치에 의해 수거된 해양 쓰레기를 성상별로 선별하도록 선체에 설치된 선별장치; 상기 선별장치에서 선별된 해양 쓰레기를 압축하여 수분을 압착 제거하고 부피를 감량화하도록 선체에 설치된 압축장치; 상기 압축장치에서 압축된 폐플라스틱을 투입관을 통해 열분해로에 투입시켜 열분해하여 가스배출관과 슬러지배출관을 통해 각각 유증기와 슬러지를 배출하고, 재생유를 생산하도록 선체에 설치된 폐플라스틱 재생장치; 상기 폐플라스틱 재생장치에 의해 제조된 재생유가 저장되도록 선체의 선저에 설치된 저장탱크; 및 재생유를 생산하는 과정에서 발생되는 폐수를 정화시켜 재사용 가능하도록 하는 정화장치를 포함하는 해양 쓰레기 일괄 수거 및 재생 처리용 다기능 선박을 제공한다.

본 발명에 의하면, 해양 쓰레기를 일괄 처리하여 해양 쓰레기를 육상으로 이송하면서 발생되는 2차, 3차적인 환경문제를 결할 수 있고, 처리 과정에서 발생된 폐기물을 해양으로 배출하지 않으며, 선박에 구비된 탐지 장치로 탐지된 해양 쓰레기를 수거 및 선별하고, 선별된 해양 쓰레기 중에서 폐플라스틱을 열분해하여 재생유를 생산할 수 있으며, 선박 내에서 쓰레기의 처리가 이루어져 해양 쓰레기의 처리를 위한 운송 과정에서 발생될 수 있는 환경 및 비용의 문제를 해소할 수 있고, 재생을 통하여 자원을 재활용할 수 있으며, 다수의 선박들의 각 관제부로부터 정보를 취합하여 분석 처리하고 분석 처리한 정보를 작업자의 휴대형 모니터링 단말기로 보내어 작업에 즉시 활용할 수 있고, 다수의 선박들을 관리 통제하여 대량의 재생유 생산이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 소형의 연속식 열분해 유화장치의 컴팩트한 설계가 가능하고 비용이 절감되며, 투입관 내부에 복수개의 스크루가 일부씩 겹쳐지도록 배치되고 공기유입방지판이 설치되어, 폐플라스틱의 투입량 조절이 용이하고, 산소의 유입이 차단되며, 폐플라스틱을 압착 이송하여 열분해로 내부로 압입시킴으로써 정체됨없이 원활한 이송과 투입이 가능하고, 폐기물 투입효율이 증대되며, 생산성, 수율 및 경제성이 증대되고, 유지관리 및 보수가 용이한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 가스배출관으로 유입되는 카본, 먼지, 애쉬 등 이물질과 슬러지를 열분해로의 내부로 밀어내어 차단하여 양질의 정제유를 얻을 수 있고, 이물질이나 슬러지의 관내부 고착 및 그에 따른 관폐색을 방지하며, 이로 인해 유지관리 및 보수가 용이하고, 생산성, 수율 및 경제성이 증대되며, 공해물질의 배출량이 감소되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 선박을 개념적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선박을 개념적으로 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선박에 설치된 구성들의 배열을 도시한 블록도이다.
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 투입관과 열분해로를 도시한 측면도이고, 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 투입관의 단면을 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 공기유입방지판을 도시한 도면이다.
도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 열분해로와 배출관체를 도시한 측면도이고, 도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 배출관체의 단면을 도시한 도면이며, 도 6c는 가이드부의 일실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 선박이 이용되는 해양 쓰레기 수거 및 재생 처리를 위한 관리 시스템을 도시한 구성도이다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 해양 쓰레기 일괄 수거 및 재생 처리용 다기능 선박을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 실시예를 중심으로 상세하게 설명하도록 하겠다.

본 발명에 따른 해양 쓰레기 일괄 수거 및 재생 처리용 다기능 선박은 해상 및 해저에 투기된 해양 쓰레기(L)를 탐지하고, 탐지된 해양 쓰레기(L)를 수거 및 선별하며, 선별된 해양 쓰레기(L) 중에서 폐플라스틱을 열분해하여 재생유를 생산하고, 선별된 해양 쓰레기(L) 중에서 폐목재를 파쇄하여 우드칩을 생산하는 바, 선박 내에서 쓰레기를 분별하여 재생 처리함으로써 해양 쓰레기(L)의 처리를 위한 운송 과정에서 발생되는 환경 및 비용 문제를 해소할 수 있고, 해양 쓰레기의 재생을 통하여 자원을 재활용할 수 있는 것에 그 특징이 있다.

도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 해양 쓰레기 일괄 수거 및 재생 처리용 다기능 선박은 선체(1), 탐지장치(2), 수거장치(3), 선별장치(4), 압축장치(5), 폐플라스틱 재생장치(6), 폐목재 재생장치(7), 발전장치(8), 저장탱크(9) 및 정화장치의 일부 또는 전체를 포함하여 구성되고, 이때 해양 쓰레기가 수거되어 재생처리되는 과정에서 해양 쓰레기(L)의 이송을 위한 컨베이어(C)가 이들 장치 사이에 설치될 수 있다.

상기 선체(1)는 해상에 부유하며 정박해 있거나, 해상을 항해할 수 있는 것으로, 선체(1)에는 해양 쓰레기(L)를 수거하고 처리 및 재생하기 위한 구성들이 설치된다. 또한, 상기 선체(1)에는 선박의 항해 및 관제를 위한 운항 및 관제 장치(11)가 구비되는데, 운항 및 관제 장치(11)는 자력 항해를 위한 엔진, 조타 장치 등이 구비될 수 있고, 여기에 해양 쓰레기(L)를 탐지하고, 탐지된 해양 쓰레기(L)를 수거, 선별 및 처리하는 공정들을 모니터링하고 관리하기 위한 관제부(M1,M2,...,Mn)가 구비될 수 있다. 이러한 관제부는 육상 등 선체(1) 외부에 마련된 통제부(S)와 통신하면서 해양 쓰레기(L)의 전체적인 수거 및 처리를 관리하며, 더 자세한 내용은 후술하기로 한다.

상기 탐지장치(2)는 해양에 부유하거나 침적된 해양 쓰레기(L)를 탐지하도록 선체(1)에 설치되고, 카메라를 포함하는 것으로, 해상, 수중 또는 해저를 카메라(211,221)로 촬영하여 영상정보를 취득하고, 이렇게 취득된 영상정보를 분석하여 해양 쓰레기(L)의 양과 위치를 판단한 후 관제부에 제공하여 관리자가 모니터링하게 된다.

또한, 운항 및 관제 장치(11)는 상기 탐지장치(2)에 의해 탐지된 해양 쓰레기(L)의 위치 정보를 바탕으로 선체(1)를 해양 쓰레기(L)를 수거할 목표 위치로 이동시킨 후, 수거장치(3)를 이용하여 목표 위치의 해양 쓰레기(L)를 수거하게 된다. 이때, 해양 쓰레기(L)의 위치 정보 획득을 위해 탐지장치(2)는 GPS 센서를 구비할 수 있다.

또한, 상기 탐지장치(2)에 구비된 카메라는 해상을 촬영할 수 있도록 선상에 설치될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 상기 카메라는 수중이나 해저를 촬영할 수 있도록 수중에 투하될 수 있고, 이때, 상기 탐지장치(2)는 투하수단(21)이 선체에 구비되어 카메라(211)가 투하수단(21)에 의해 수중으로 투입된다. 일례로, 상기 투하수단(21)은, 윈치에 감기고 풀리는 로프로 구성되어 카메라(211)가 로프에 매달려 수중으로 투입될 수도 있고, 로봇팔이 연결된 링크부재로 구성되어 로봇팔을 작동시켜 카메라를 수중으로 투입할 수도 있으며, 이들 외에도 다양한 수단으로 구성될 수 있다.

다른 실시예로, 도 2에는 선체(1)에 구비된 조종수단에 의해 제어되는 수중드론(22)이 도시되어 있고, 이러한 탐지장치(2)를 구성하는 수중드론(22)은 수중이나 해저를 촬영하기 위한 카메라(221)가 장착된 채 수중으로 투입된다. 상기 카메라(221)는 수중에서 영상을 촬영하고, 촬영한 영상정보를 무선 또는 유선으로 관제부로 송신한다. 이때, 수중드론(22)은 위치 정보 획득을 위해 GPS 센서가 구비될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 상기 수거장치(3)는 선체(1)의 정박이나 항해 중에 해상 또는 해저로부터 부유 내지 침적되어 있는 해양 쓰레기(L)를 선체(1) 내로 수거하는 것으로, 선체(1)의 선두에 설치된 수거 컨베이어(31), 선체(1)의 양측에 배치되어 클램프나 버킷을 선체(1)의 아래로 뻗을 수 있는 수집 크레인(32), 선체(1)의 선두나 측부에 배치되어 부유되는 해양 쓰레기(L)를 흡입하여 선상으로 토출시키는 흡입기(33)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 수거 컨베이어(31)는 해상 또는 수중에 부유된 해양 쓰레기(L)를 선체 위로 건져 올리기 위하여 해상과 선박 사이에 비스듬히 걸쳐져 설치된 것으로, 전방은 수중으로 투입된 상태이고, 후방은 선체(1)의 선두에 걸쳐지게 설치된다. 선체(1)가 진행하거나 해류나 조류의 흐름에 의해 해양 쓰레기(L)가 수거 컨베이어(31)의 전방으로 모이게 되고, 이렇게 모여진 해양 쓰레기(L)는 수거 컨베이어(31)를 따라 상측으로 운반되어 선상에 투하되거나 선체(1)에 설치된 선별장치(4)로 이송된다.

더불어, 상기 수거 컨베이어(31)는 수거된 해양 쓰레기(L)의 양을 측정할 수 있도록 중량 계근 수단(미도시)이 구비되어 해양 쓰레기(L)의 중량을 계근하여, 후속 공정으로의 투입량을 자동으로 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 도 1 및 도 2를 참고하면 수집 크레인(32)은 아암의 선단에 마련된 클램프나 버킷으로 해상이나 수중에 부유되어 있거나 해저에 침적된 해양 쓰레기(L)를 집거나 퍼내어 선체(1) 위로 건져 올리도록 선체(1)의 양측 가장자리에 설치된다. 상기 수집 크레인(32)은 해양 쓰레기(L)를 건져 올리는 작업에 이용됨은 물론이고, 수거 컨베이어(31)나 흡입기(33)에 의해 선상에 투하된 해양 쓰레기(L)를 집어서 다음 공정인 선별장치(4)로 투입하는 작업에 이용될 수도 있다.

더불어, 상기 수집 크레인(32)은 수집된 해양 쓰레기(L)의 양을 측정할 수 있도록, 해양 쓰레기(L)중량을 계근할 수 있는 중량 계근 수단(미도시)이 구비되는 것이 바람직하다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 상기 흡입기(33)는 해상이나 수중에 부유되거나 해저에 침적된 해양 쓰레기(L)를 흡입하여 선체(1) 위로 배출하는 것으로, 선체(1)의 선두나 측부에 배치되어 선체(1)의 진행이나 해류, 조류에 의해 입구로 모아진 해양 쓰레기(L)가 해수와 함께 흡입되어 선상으로 투하되도록 한다.

상기 선별장치(4)는 수거장치(3)에 의해 수거된 해양 쓰레기(L)를 성상에 따라 선별하기 위한 것으로, 재생 처리 및 자원화가 이루어지는 가연성 폐기물인 폐목재와 폐플라스틱을 선별할 수 있다. 이러한 폐목재와 폐플라스틱의 선별은 무게나 비중차를 이용하여 선별할 수 있다. 일례로, 해양 쓰레기(L)를 수조에 투입시켜 비중차를 이용하여 폐목재와 폐플라스틱을 선별 분리시킬 수 있고, 분리된 폐목재와 폐플라스틱에 가압공기를 분사시켜 무게차를 갖는 폐목재와 폐플라스틱을 서로 분리시키며, 자석의 자력을 이용하여 금속물질도 분리시킨다.

상기 압축장치(5)는 선별장치(4)의 후속 공정에 배치되도록 선체(1)에 설치되어 해양 쓰레기(L)의 수분을 압착 제거하고, 압축에 의하여 해양 쓰레기(L)의 부피를 줄여 감량화시키기 위한 것으로, 압축된 폐목재나 폐플라스틱은 선체(1) 내부에 보관된 후에, 압축된 폐목재는 폐목재 재생장치(7)로 투입되고, 압축된 폐플라스틱은 폐플라스틱 재생장치(6)로 투입된다.

상기 폐플라스틱 재생장치(6)는 선체(1)에 설치되어 선별장치(5)에서 선별되고 압축장치(5)에 의해 압축된 폐플라스틱을 열분해하여 재생유를 생산하는 것으로, 투입관, 탈염기(61), 열분해로(62), 가스배출관 슬러지배출관, 분별증류기(63) 및 정제기(64)로 구성될 수 있다. 이러한 재생유 생산을 위한 재생 처리에는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 및 폴리스티렌(PS) 성분의 성상으로 이루어진 폐플라스틱이 주로 이용된다.

보다 상세하게는, 상기 탈염기(61)는 폐플라스틱의 분해 가스 중에 염소가 포함된 가스를 중화하기 위한 것으로, 가성소다 또는 암모니아수가 중화제로 사용되고, 이에 따라 폐펄라스틱의 열분해 과정에서 부식성이 강한 염화수소 등의 가스가 제거된다.

상기 열분해로(62)는 폐플라스틱가 장입되어 가열수단으로 250 내지 500℃ 범위의 온도로 가열하여 열분해시키는 것으로, 저분자 물질로 액상화되어 유증기로 변환된다.

상기 분별증류기(63)는 열분해된 재생유 혼합 액체에서 증발된 유증기를 윽축시켜 응축 온도별로 오일 성분을 분리하는 것이고, 상기 정제기(64)는 분리된 재생유에서 수분을 분리시키고, 기타 성분을 여과하여 순수한 재생유만을 분리시키는 것이며, 이와 같이 분리되어 최종 정제된 재생유는 종류별로 저장탱크(9)에 저장된다.

또한, 상기 폐목재 재생장치(7)는 선체(1)에 설치되어 선별장치(4)에서 선별되어 압축장치(5)에서 압축된 폐목재를 건조 및 파쇄하여 연료로 이용하기 위하여 우드칩을 생산하기 위한 것으로, 압축장치(5)에서 압축된 폐목재가 투입될 수 있도록 압축장치(5)에 이어져 후속 라인에 배치된다.

또한, 상기 발전장치(8)는 해양 쓰레기(L)를 처리하면서 발생된 열을 이용하여 전기를 생산하기 위한 것으로, 폐목재 재생장치(7)에서 제조된 우드칩이 투입되어 가열되고, 이러한 우드칩의 가열로 발생된 열을 이용하여 증기를 발생시키며, 그 증기로 발전기의 터빈을 회전시켜 전력을 생산하게 된다. 상기 발전장치(8)에서 발전된 전력은 폐플라스틱 재생장치(6)로 공급되어 폐플라스틱의 가열과 가스의 응축, 냉각 등의 전력공급원으로 이용될 수도 있고, 선박의 운행 및 다른 장치의 구동에 필요한 전력공급원으로 이용될 수도 있다.

상기 저장탱크(9)는 선체(1)의 선저에 설치되고, 폐플라스틱 재생장치(8)에 의해 제조된 재생유가 저장되는 공간이다.

상기 정화장치는 선체 위 또는 내부에 설치되어 폐플라스틱 재생장치(6)에서 재생유를 생산하는 과정에서 발생되는 폐수를 정화시켜 재사용 가능하도록 함으로써, 해양 쓰레기의 처리 과정에서 발생된 어떠한 폐기물도 해양으로 배출하지 않기 때문에 환경문제를 일거에 해결할 수 있다.

이하에서, 본 발명에 따른 폐플라스틱 재생장치(6)에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 4a 및 도 4b를 참고하면, 상기 열분해로(62)는 대략 원통형으로 형성되고, 수평으로 배치되어 모터(205)가 제공되는 회전력에 의해 회전하며, 모터(205)와 열분해로(62) 사이에는 기어나 벨트와 같은 동력전달수단(미도시)이 설치될 수 있고, 일측에 연결된 투입관(110)으로부터 폐플라스틱이 자동으로 연속 투입되어 열분해로(62)의 회전에 의하여 교반되면서 가열 및 용융되며, 용융물은 나선(210)에 의해 가이드되면서 배출구쪽으로 이송되며, 이로써, 본 발명의 열분해로(62)는 고정식 열분해로에 비하여 많은 면적이 가열되고, 열이 고르게 전달되며, 비회전 열분해로에 비하여 소형으로 제작 가능하고, 연속식 열분해 유화장치의 컴팩트한 설계가 가능하며, 비용이 절감된다. 이때, 가열수단(미도시)이 열분해로(62) 하측에 형성되어 열분해로(62)를 가열할 수 있다. 상술한 구성 중 열분해로(62)의 회전과 가열을 위한 구성 및 작동은 이미 공지된 기술이므로 여기서 더이상 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 열분해로(62)는 타측의 배출구에 배출관체(300)가 연결되고, 배출관체(300)의 내측을 가스배출관(400)과 슬러지배출관(500)의 수평라인이 통과하도록 설치되어 유증기 가스와 슬러지를 각각 분리하여 배출한다.

상기 투입관(110)은 폐플라스틱을 공급받아 열분해로(62)의 내부로 투입하는 것으로, 열분해로(62)의 일측에 연결되고, 투입관(110) 내측에 한쌍의 투입스크루(120)가 구동수단(122)에 의해 회전 가능하게 상하로 나란히 설치되어 폐플라스틱을 열분해로(62)의 입구쪽으로 압착시켜 이송하고, 한쌍의 투입스크루(120)는 그 사이에 좁은 틈새인 슬릿(130)을 갖고 이격된 채 일부가 서로 겹쳐지도록 배치된다.

한쌍의 투입스크루(120)는 구동수단(122)과 연결되어 회전되는 회전샤프트(121)와, 회전샤프트에 복수 개 형성된 날개깃(121a)을 포함하고, 날개깃(121a)과 날개깃(121a) 사이에 날개홈이 형성되는데, 상측의 투입스크루의 날개깃(121a)이 하측의 투입스크루의 날개홈과 거의 맞물릴 정도로 근접하여 일부가 서로 겹쳐지도록 배치됨으로써, 산소 등 공기의 유입을 최소화할 수 있고, 폐플라스틱을 압착 이송하여 열분해로 내부로 압입시킴으로써 정체됨없이 원활한 이송과 투입이 가능하며, 폐플라스틱의 투입량 조절이 용이하고, 폐플라스틱의 투입효율이 증대된다. 다만, 한쌍의 투입스크루(120)는 서로 접촉되지는 않고, 그 사이에 좁은 틈새로 이루어진 슬릿(130)이 형성된다.

상기 슬릿(130)은 측면에서 보았을 때 "∼"와 같은 물결 모양이 반복 연결된 형상으로 형성되고, 주로 두께가 얇은 폐비닐이 슬릿(130)을 통해 압착되어 이송되며, 그 두께는 2 내지 10mm의 좁은 틈새로 이루어지는 것이 바람직하다. 슬릿(130)의 두께가 2mm 미만이면 폐비닐이 원활히 통과되지 못할 수 있고, 슬릿(130)의 두께가 10mm를 초과하면 공기의 유입량이 증가할 수 있기 때문이다.

상기 투입스크루(120)는 표면에 보호층이 도포 형성될 수 있다. 상기 보호층은 테프론수지에 유리섬유가 10 내지 20 중량%, 탄소섬유 5 내지 10 중량% 및 폴리메타메틸아크릴레이트 5 내지 10 중량%가 포함되어, 스크루 회전에 따른 금속간의 접촉에 의해 발생될 수 있는 불꽃을 미연에 차단하여 폭발을 방지하고, 내열성과 내마모성이 우수하여 내구성이 증가될 수 있다.

테프론수지는, 60 내지 70 중량%가 포함되는 바, 불소와 탄소의 강력한 화학적 결합으로 인해 매우 안정된 화학물을 형성한 것으로, 화학적 비활성, 내열성, 비점착성, 절연안정성, 낮은 마찰계수 등의 성질을 갖고 있어 보호층의 주성분을 이루며 폐플라스틱이 스크루에 잘 점착됨 없이 원활히 이송되고, 불꽃을 방지하며, 내구성도 증가시킨다.

유리섬유는 테프론수지의 성질을 강화하고, 내부식성, 단열성을 증가시킨다. 유리섬유가 20 중량%를 초과하면 보호층이 폐기물에 의해 마모되어 훼손될 수 있으므로, 10 내지 20 중량%가 함유되는 것이 바람직하다.

탄소섬유는 탄소 소재를 섬유상의 형태로 가공한 것으로, 탄소 함량이 90% 이상인 섬유상의 모양을 갖고 있고, 특히 고온에서 우수한 특성을 보인다. 고온일수록 기계적 강도가 낮아지는 금속과는 달리 온도가 높아질수록 기계적 강도가 증가하는 특성을 가지며, 열팽창계수가 낮고, 비산화분위기에서 3,000℃까지 사용할 수 있는 유일한 소재로 손꼽힌다. 이러한 탄소섬유가 5 내지 10 중량%가 포함되어 보호층 내에 불규칙하게 분산되어 존재하여 보호층을 지지하는 지지체 기능을 하고, 보호층의 고온특성을 증가시킨다.

폴리메타메틸아크릴레이트는 보호층의 강도와 내열성을 증가시키고, 부착력이 우수하여 스크루에 부착된 보호층을 정착시켜 안정화시키며, 5 내지 10 중량%가 함유되는 것이 바람직하다.

또한, 도 5a를 참고하면 상기 투입관(110)의 후단부 내부에는 소정의 강도와 두께를 갖는 공기유입방지판(150)이 수직 방향으로 설치되고, 상기 공기유입방지판(150)은 한쌍의 투입스크루(120)에 의해 압착된 폐플라스틱이 통과할 수 있도록 복수 개의 투입홀(151)이 관통 형성되어, 공기가 열분해로(62) 내부로 유입되는 것을 차단하고, 열분해로(62)의 고열이 투입관(110)으로 전달되는 것을 차단하며, 폐플라스틱은 압착된 상태로 투입홀(151)을 통해 밀어내어 통과시켜 늘어지거나 부피가 증가되지 않고 콤팩트해진 상태로 열분해로(62)로 투입되며, 투입 효율이 증가하게 된다.

이때, 도 5b를 참고하면 상기 공기유입방지판(150)은, 투입홀(151) 주변의 전면에 전면돌부(152)가 형성되어 공기유입방지판(150)에 가해지는 압력을 일부 완충시키고, 압착된 폐플라스틱이 투입홀(151)을 통과하도록 안내할 수 있으며, 투입홀(151) 주변의 후면에 후면돌부(153)가 형성되어 투입홀(151)을 통과한 폐플라스틱이 이격공간(190)에서 정체되지 않고 열분해로(200) 내부로 원활히 투입될 수 있다.

또한, 상기 한쌍의 투입스크루(120)는 공기유입방지판(150)과 소정의 간극(140)만큼 이격되어 설치되고, 상기 간극(140)은 2 내지 10cm인 것이 바람직하다. 상기 간극(140)이 2cm 미만인 경우 공기유입방지판(150)에 과도한 압력이 작용하여 공기유입방지판(150)이 휘어지거나 손상될 수 있고, 상기 간극(140)이 10cm를 초과하는 경우 압착된 폐플라스틱의 압력이 일부 상쇄되어 투입홀(151) 통과가 원활하지 않을 수 있다.

더불어, 상기 공기유입방지판(150)은 열분해로(62)의 입구로부터 이격된 채 설치되어 열분해로 내부의 고열에 의한 손상을 방지하고, 이때 이격공간(190)은 투입스크류(120)가 미설치된 빈 공간이다.

상기 공기유입방지판(150)은, 소정의 두께를 갖고 복수 개의 투입홀(151)이 관통 형성된 원판과, 원판의 전면에 도포 형성된 전면코팅층과, 원판의 후면에 도포 형성된 후면코팅층을 포함할 수 있다.

상기 전면코팅층은, 투입스크루(120)의 폐기물 압착에 따른 압력을 완충시켜 저항하고, 내구성을 증가시키기 위한 것으로, 중량%로 EVA 수지 25 내지 40%, 폴리에테르실록산공중합체 10 내지 20%, 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머 10 내지 20%, 테프론수지 10 내지 20%, 유리섬유가 5 내지 10%, 2,2-다이메틸트라이메틸렌 아크릴레이트 1 내지 5%, 폴리비닐피롤리돈 1 내지 5%, N-뷰틸 메타크릴레이트는 1 내지 5%, 2-에틸페녹시메타크릴레이트 1 내지 5%, 트리3-머캡토프로피오닐옥시에틱이소시아누레이트(TEMPIC) 0.5 내지 2%, 디프로필렌글리콜디아크릴레이트 0.5 내지 1.5%, 비스(3-에틸-5-메틸-4-말레인이미드페닐)메탄 0.5 내지 1.5%, 아크릴에멀젼 수지 0.5 내지 1.5%, 알킬벤젠술폰산염 0.5 내지 1.5%, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란 0.5 내지 1.5%를 포함한다.

EVA 수지는 에틸렌과 초산비닐모노머를 공중합시켜 얻어지는 중합체로, 탄성과 유연성이 뛰어나 완충 효과가 있고, 크랙 발생이 방지되며, 내구성이 우수하여 쉽게 파손되지 않고, 피복력이 우수하여 보존성이 뛰어나며, 발수성 및 방청성이 우수하여 고온 및 고습 조건에서 사용할 수 있고, 이와 같은 특성으로 인해 본 발명에서는 25 내지 40 중량%를 첨가한다.

폴리에테르실록산공중합체는 폴리에테르와 실록산의 공중합체로 내열성과 내마모성이 우수하여 10 내지 20중량%를 첨가한다.

우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머는 폴리올 및 폴리이소시아네이트 화합물을 반응시켜 얻어진 것으로 밀착성이 우수하여 코팅층의 박리를 방지하고, 유연성, 경도, 내광성 등이 우수하며, 10 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직한데, 20 중량%를 초과하면 분산성 및 흐름성이 저하될 수 있다.

테프론수지는 불소와 탄소의 강력한 화학적 결합으로 인해 매우 안정된 화학물을 형성한 것으로, 화학적 비활성, 내열성, 비점착성, 절연안정성, 낮은 마찰계수 등의 성질을 갖고 있어, 폐기물이 잘 고착되지 않도록 하고, 열차단 효과를 증대시키며, 내구성도 증가시키고, 이와 같은 특성으로 인해 본 발명에서는 10 내지 20 중량%를 첨가한다.

유리섬유는 코팅층에 분산되어 테프론수지의 성질을 강화하고, 내부식성이 우수하며, 단열성이 증가되어 열 차단 효과를 증가시킨다. 다만, 유리섬유가 10 중량%를 초과하면 코팅층이 마모되어 훼손될 수 있으므로, 5 내지 10 중량%가 함유되는 것이 바람직하다.

2,2-다이메틸트라이메틸렌 아크릴레이트는 복수 개의 이중결합과 다중결합 및 에스테르로 구성되어, 결합력이 우수하고, 밀착성이 우수하여 코팅층을 정착시켜 박리를 방지하며, 이를 위하여 1 내지 5 중량%가 포함될 수 있다.

폴리비닐피롤리돈은 N-비닐-2-피롤리돈의 중합체로, 바인더로 작용하고, 산에 강하며, 1 내지 5 중량%를 첨가하고, 5 중량%를 초과하면 분산성 및 흐름성이 저하될 수 있다.

N-뷰틸 메타크릴레이트는 1 내지 5 중량%를 첨가하는데 코팅층의 분산력과 부착력을 우수하게 한다.

2-에틸페녹시메타크릴레이트는 방향족 메타크릴레이트로, 마찰계수를 낮춰주고, 내마모성이 우수하며, 이러한 성질 발현을 위하여 1 내지 5 중량%가 포함되는 것이 바람직하다.

트리3-머캡토프로피오닐옥시에틱이소시아누레이트(TEMPIC)는 분자 내에 치올기를 2개 이상 함유한 폴리치올 수지로, 접착력 증가와 고온 또는 다습한 환경에서도 접착력과 안정성이 유지되어 코팅층의 신뢰성을 높이기 위하여 첨가되며, 0.5 내지 2 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

디프로필렌글리콜디아크릴레이트는 가교제로 기능하며 0.5 내지 1.5중량%가 포함되는 것이 바람직하다.

비스(3-에틸-5-메틸-4-말레인이미드페닐)메탄은 말레인이미드기를 갖는 화합물로 가교조제로 기능하여 반응을 촉진시키는데 0.5 내지 1.5 중량%가 포함된다.

아크릴에멀젼 수지는 0.5 내지 1.5 중량%의 소량 혼합되어 내식성과 내후성을 증가시킨다.

알킬벤젠술폰산염 0.5 내지 1.5중량%가 첨가되어 안정된 유화제로 기능하고, 분산성을 증가시킨다.

3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란은 0.5 내지 1.5중량%가 첨가되어 접착력과 밀착력을 증대시키는 기능을 한다.

상기 후면코팅층은, 열분해로(62)의 열 전달 차단 효과를 증가시키고 관체의 열팽창을 감소시키며, 내구성을 향상시키기 위한 것으로, 중량%로 폴리올레핀계 수지 30 내지 50%, 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머 15 내지 25%, 테프론수지 10 내지 20%, 유리섬유가 5 내지 10%, 메틸렌디페닐디이소시아네이트 5 내지 10%, 톨루엔-2, 4-디이소시아네이트 5 내지 10%, 폴리비닐피롤리돈 1 내지 5%, 카르보닐비스카프로락탐은 1 내지 5%, N-뷰틸 메타크릴레이트 1 내지 5%, 트리3-머캡토프로피오닐옥시에틱이소시아누레이트(TEMPIC)는 0.5 내지 2%, 포타슘 실리케이트 0.5 내지 2%, 미네랄 파이버 0.5 내지 2%, 4,4'-디아미노디페닐아민 0.5 내지 2%, 1,6-헥산디올디아크릴레이트 0.5 내지 1.5%, N-[4-(2-벤조이미다졸릴)페닐]말레인이미드 0.5 내지 1.5%, 디부틸틴디라우레이트 0.5 내지 1.5%, 부틸알콜아크릴레이트는 0.5 내지 1.5%를 포함한다.

폴리올레핀계 수지는 신축성을 부여하고 강성 및 내열성을 향상시키며, 열분해로의 가열에 따른 온도 상승에도 열적으로 안정성을 나타낼 수 있고, 낮은 점도로 인하여 흐름성이 향상된다. 이러한 폴리올레핀계 수지로서 아이소택틱 폴리프로필렌을 사용할 수 있다. 폴리올레핀계 수지는 30 내지 50 중량%로 포함되는 것이 바람직한데, 30 중량% 미만이면 흐름성과 내열성이 저하될 수 있고, 50 중량%를 초과하면 강도가 저하될 수 있다.

우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머는 폴리올 및 폴리이소시아네이트 화합물을 반응시켜 얻어진 것으로 밀착성이 우수하여 밀착력을 증대시켜 박리를 방지하고, 유연성, 경도 등이 우수하며, 15 내지 25 중량%로 포함되는 것이 바람직한데, 25 중량%를 초과하면 분산성 및 흐름성이 저하될 수 있다.

메틸렌디페닐디이소시아네이트는 방향족 디이소시아네이트류 화학 물질로, 내열성이 우수하여 관체의 온도 상승에 저항하여 내구성을 향상시키며, 5 내지 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 10 중량%를 초과하면 흐름성이 저하될 수 있다.

톨루엔-2, 4-디이소시아네이트는 디이소시아네이트류 화학 물질로, 내열성이 우수하여 열분해로의 높은 온도에 저항하여 내구성을 향상시키고, 5 내지 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 10 중량%를 초과하면 흐름성이 저하될 수 있다.

카르보닐비스카프로락탐은 내열성을 향상시키기 위해 첨가하는 것으로, 열분해로의 고온의 열에 대한 저항력을 증가시키기 위함이며, 1 내지 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

N-뷰틸 메타크릴레이트 1 내지 5 중량%를 첨가하는데 코팅층의 분산력과 부착력을 우수하게 한다.

포타슘 실리케이트는 0.5 내지 2 중량%가 포함되는데, 불연성으로 후면코팅층에 포함되어 단열성을 증가시키고, 미네랄 파이버와 무기질 결합을 하여 단단하고 견고한 층을 제공할 수 있다.

미네랄 파이버는 0.5 내지 2 중량%가 포함되는데, 강도를 제공하고, 단열성을 증가시키며, 층의 균열을 방지하고, 증점성을 제공한다.

4,4'-디아미노디페닐아민 아민계 첨가제로 내열성과 내구성을 증가시켜 고온의 환경에서 손상되지 않도록 하기 위해 첨가하는 것으로 0.5 내지 2 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

1,6-헥산디올다이아크릴레이트는 가교제로 기능하고, 0.5 내지 1.5 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, N-[4-(2-벤조이미다졸릴)페닐]말레인이미드는 말레인이미드기를 갖는 화합물로 가교조제로 기능하고, 반응성이 높아서 반응을 촉진시키며, 0.5 내지 1.5 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

디부틸틴디라우레이트 화학 반응속도를 증가시키고 가교화를 촉진시켜 가교를 활성화시키며, 0.5 내지 1.5 중량%가 포함되는 것이 바람직하고, 부틸알콜아크릴레이트는 분산능을 증가시키기 위한 것으로 0.5 내지 1.5 중량%가 포함될 수 있다.

도 6a 미치 도 6b를 참고하면, 상기 배출관체(300)는, 열분해로(62)의 열이 가스배출관(400)과 슬러지배출관(500)으로 직접 전달되지 않도록 차단하기 위해 관입구를 폐쇄하는 차단판(310)이 형성되고, 차단판(310)은 가스배출관(400)과 슬러지배출관(500)의 입구가 열분해로(200)의 내측과 연통될 수 있도록 개구가 형성된다.

상기 가스배출관(400)은 수평 방향으로 형성된 수평라인(400a) 내측에 역회전스크루(410)가 구동수단(412)에 의해 열분해로(200)의 회전방향과 반대로 역회전하도록 설치되어, 열분해로(62)에서 가열 및 용융되어 생성된 유증기와 같은 가스는 통과시키고, 열분해로(62)가 회전하면서 관입구(420)를 통해 가스배출관(400)으로 유입될 수 있는 카본, 먼지, 애쉬 등의 이물질과 슬러지는 열분해로(62)의 내부를 향해 밀어내서 차단하여 양질의 정제유를 얻을 수 있고, 이물질이나 슬러지의 관내부 고착 및 그에 따른 관폐색을 방지하며, 이로 인해 유지관리 및 보수가 용이하고, 생산성, 수율 및 경제성이 증대되며, 공해물질의 배출량을 감소시킬 수 있다.

이때, 상기 역회전스크루(410)는, 날개깃(411a)과 회전샤프트(411) 사이에 날개홀(411b)이 형성되도록 구비되어 유증기와 같은 가스가 원활히 통과될 수 있다.

또한, 상기 가스배출관(400)은 관입구(420)가 배출관체(300) 외부로 노출되어 열분해로(62)의 내측으로 일부가 인입되도록 돌출 형성되어 열분해로(62)의 회전에 따른 이물질과 슬러지의 유입이 최소화되고, 게다가 열분해로(62) 내부로 인입된 관입구(420)는 단부가 상측에서부터 배출구 쪽을 향하여 하향 경사지도록 경사부(430)가 형성되어 이물질과 슬러지의 유입을 더욱 최소화 할 수 있다.

더불어, 측단면이 사다리꼴 형상을 갖는 관팁(440)이 상기 경사부(430)에 하측 방향으로 경사지도록 연결 형성되어, 열분해로(200)에서 가열 및 용융되어 생성된 유증기와 같은 가스는 자연압에 의해 자유롭게 유입되고, 카본, 먼지, 애쉬 등의 이물질과 슬러지의 유입은 더욱 최소화할 수 있다.

상기 슬러지배출관(500)은 수평 방향으로 형성된 수평라인(500a) 내측에 정회전스크루(510)가 구동수단(512)에 의해 열분해로(200)의 회전방향과 같은 방향으로 정회전하도록 설치되어, 열분해로(200)에서 발생된 이물질과 슬러지를 원활하고 안정적으로 배출할 수 있다.

이때, 상기 슬러지배출관(500)의 수평라인(500a)은 정단면이 대략 "U"자 형상으로 배치되되, 보다 상세하게는 만곡부(505)가 하측에 위치하도록 세워진 반타원형의 형상으로 이루어져 슬러지배출관(500)의 단면적이 증가하여 이물질과 슬러지의 배출이 원활하고 안정적으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 정회전스크루(510)는 날개깃(511a) 사이의 피치가 역회전스크루(410)의 피치의 1.5 내지 3배로 형성되되, 후단부로 갈수록 피치가 점차 증가하는 날개깃 형성부(510a)를 구비하여, 슬러지배출관(500)의 입구로 유입된 이물질과 슬러지가 중간에 걸리거나 정체되지 않고 원활히 배출될 수 있다.

더불어, 상기 슬러지배출관(500)의 방향이 하향으로 바뀌는 수평라인(500a)의 후단부에 날개깃(511a)이 형성되지 않고 회전샤프트(511)만으로 이루어진 축부가 구비되어, 이물질과 슬러지가 슬러지배출관(500)의 방향이 전환되는 곳에서 정체되지 않고 안정적인 배출이 가능하게 된다.

또한, 도 6a 및 도 6c를 참고하면 상기 열분해로(200)는 배출구의 둘레면을 따라 복수 개의 가이드부(220)가 서로 이격된 채 연결 설치되어 이물질과 슬러지가 슬러지배출관(500)으로 유입되도록 안내한다. 이를 위하여, 상기 가이드부(220)는 바닥판(220a)에 복수 개의 선상 돌기(221a)가 형성되어 이물질과 슬러지가 바닥판(220a)에 고착되지 않고 분리가 용이하게 되고, 바닥판(220a)의 양측에는 단부로 갈수록 사선 방향으로 폭이 점점 확개되도록 입설된 측판(222)이 연결 형성되며, 전방에 경사판(223)이 바닥판(220a)과 양측의 측판(222)과 결합되고 단부로 갈수록 사선 방향으로 점점 확개되도록 형성된 형성됨으로써, 열분해로(200)가 회전함에 따라 발생되어 회전 이송되는 이물질과 슬러지가 슬러지배출관(500)의 입구로 향하도록 안내하여 원활한 유입이 가능하게 한다. 이때, 가이드부(220)의 단부는 슬러지배출관의 단부보다는 더 돌출 형성되고, 가스배출관(400)의 단부보다는 덜 돌출되게 형성되어 가이드부(220)에 의해 안내된 이물질과 슬러지가 가스배출관(400)으로 유입되지 않고 슬러지배출관(500)으로 유입되도록 하는 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 선박이 이용되는 해양 쓰레기 수거 및 재생 처리를 위한 선박의 관리 시스템을 도시한 구성도인데, 도 7을 참고하면 본 발명에 따른 해양 쓰레기 일괄 수거 및 재생 처리용 다기능 선박은 선체(1)에 선박의 항해 및 관제를 위한 운항 및 관제 장치(11)가 구비되고, 운항 및 관제 장치(11)는 자력 항해를 위한 엔진, 조타 장치 등이 구비될 수 있고, 해양 쓰레기(L)를 탐지하고, 탐지된 해양 쓰레기(L)를 수거, 선별 및 처리하는 공정들을 모니터링하고 관리하기 위한 관제부(M1,M2,...,Mn)가 구비될 수 있다. 이러한 관제부는 육상이나 다른 선박 등 선체(1) 외부에 마련된 통제부(S)와 통신하면서 해양 쓰레기(L)의 수거 및 처리와 관련된 전반적인 상황을 모니터링하고 관리할 수 있다.

일례로, 다수의 선박들 각각에 구비된 관제부(M1,M2,...,Mn)와, 육상이나 다른 선박에 위치한 통제부(S), 및 육상이나 선박에서 활동하는 관리자가 휴대하는 휴대형 모니터링 단말기(P1,...,Pi)가 통신망으로 연결되어 구성된다.

이때, 상기 관제부(M1,M2,...,Mn)는 선박의 탐지장치(2)에 의해 탐지된 해양쓰레기의 위치와 탐지량, 수거장치(3)에 의해 수거된 해양 쓰레기의 수거된 위치 및 수거량, 폐플라스틱 재생장치(6) 및 폐목재 재생장치(7)에 의해 재생 처리된 해양 쓰레기의 재생된 처리량과, 재생유와 우드칩의 생산량이 포함된 정보들을 수집하여 저장하고, 이를 외부의 통제부(S)로 송신한다.

상기 통제부(S)는 다수의 선박들의 각 관제부(M1,M2,...,Mn)로부터 송신된 정보들을 수신하여 저장하고 분석하는 것으로, 각 관제부(M1,M2,...Mn)로부터 송신된 정보를 분석 처리하여 해양 쓰레기의 분포, 현재 수거되어 처리되고 있는 해양 쓰레기의 수거 및 처리량, 처리속도 등으로부터 향후 해양 쓰레기를 수거하고 처리할 계획을 미리 수립하고 실행하는데 활용할 수 있다.

아울러, 상기 관제부(M1,M2,...,Mn)에 의해 수집된 정보와 통제부(S)에서 분석 처리된 정보는 통신망을 통하여 관리자나 작업자가 휴대한 휴대형 모니터링 단말기(P1,...,Pi)로 송신되어 관리자나 작업자가 해당 정보를 열람하고, 작업에 즉시 활용할 수 있다.

결국, 본 발명에 따른 해양 쓰레기 일괄 수거 및 재생 처리용 다기능 선박은 해양 쓰레기를 일괄 처리하여 해양 쓰레기를 육상으로 이송하면서 발생되는 2차, 3차적인 환경문제를 결할 수 있고, 처리 과정에서 발생된 폐기물을 해양으로 배출하지 않으며, 선박에 구비된 탐지 장치로 탐지된 해양 쓰레기를 수거 및 선별하고, 선별된 해양 쓰레기 중에서 폐플라스틱을 열분해하여 재생유를 생산할 수 있으며, 선박 내에서 쓰레기의 처리가 이루어져 해양 쓰레기의 처리를 위한 운송 과정에서 발생될 수 있는 환경 및 비용의 문제를 해소할 수 있고, 재생을 통하여 자원을 재활용할 수 있으며, 다수의 선박들의 각 관제부로부터 정보를 취합하여 분석 처리하고 분석 처리한 정보를 작업자의 휴대형 모니터링 단말기로 보내어 작업에 즉시 활용할 수 있고, 다수의 선박들을 관리 통제하여 대량의 재생유 생산이 가능한 것이다.

본 발명에서 상기 실시 형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

1. 선체 2. 탐지장치
21. 투하수단 211. 카메라
22. 수중드론 221. 카메라
3. 수거장치 31. 수거 컨베이어
32. 수집 크레인 33. 흡입기
4. 선별장치 5. 압축장치
6. 폐플라스틱 재생장치 61. 탈염기
62. 열분해로 63. 분별증류기
64. 정제기 7. 폐목재 재생장치
8. 발전장치 9. 저장탱크
C. 컨베이어 L. 해양 쓰레기

Claims

선체; 상기 선체의 정박이나 항해 중에 해상에 부유하거나 해저에 침적된 해양 쓰레기를 탐지하도록 선체에 구비된 탐지장치; 상기 탐지장치에 의해 탐지된 해양 쓰레기를 선체로 수거하도록 선체에 설치된 수거장치; 상기 수거장치에 의해 수거된 해양 쓰레기를 성상별로 선별하도록 선체에 설치된 선별장치; 상기 선별장치에서 선별된 해양 쓰레기를 압축하여 수분을 압착 제거하고 부피를 감량화하도록 선체에 설치된 압축장치; 상기 압축장치에서 압축된 폐플라스틱을 투입관을 통해 열분해로에 투입시켜 열분해하여 가스배출관과 슬러지배출관을 통해 각각 유증기와 슬러지를 배출하고, 재생유를 생산하도록 선체에 설치된 폐플라스틱 재생장치; 상기 폐플라스틱 재생장치에 의해 제조된 재생유가 저장되도록 선체의 선저에 설치된 저장탱크; 및 재생유를 생산하는 과정에서 발생되는 폐수를 정화시켜 재사용 가능하도록 하는 정화장치를 포함하되,
상기 투입관은, 내측에 한쌍의 투입스크루가 구동수단에 의해 회전 가능하게 상하로 나란히 설치되어 폐플라스틱을 압착시켜 이송하고, 한쌍의 투입스크루는 사이에 슬릿을 갖고 이격된 채 일부가 서로 겹쳐지도록 배치되며, 상기 투입관의 후단부에는 한쌍의 투입스크루에 의해 압착된 폐플라스틱이 통과하는 복수 개의 투입홀이 관통 형성된 공기유입방지판이 열분해로의 입구로부터 이격된 채 수직 방향으로 설치되며, 상기 슬릿은 물결 모양으로 형성되고 2 내지 10mm의 틈새로 이루어져 폐비닐이 압착되어 이송되고, 상기 한쌍의 투입스크루와 공기유입방지판은 소정의 간극만큼 이격되어 있고, 상기 간극은 2 내지 10cm이며, 상기 투입스크루는 표면에 보호층이 도포 형성되고, 상기 보호층은 테프론수지에 유리섬유가 10 내지 20 중량%, 탄소섬유 5 내지 10 중량% 및 폴리메타메틸아크릴레이트 5 내지 10 중량%가 포함되고, 상기 공기유입방지판은, 소정의 두께를 갖고 복수 개의 투입홀이 관통 형성된 원판과, 원판의 전면에 도포 형성된 전면코팅층과, 원판의 후면에 도포 형성된 후면코팅층을 포함하는 해양 쓰레기 일괄 수거 및 재생 처리용 다기능 선박.
선체; 상기 선체의 정박이나 항해 중에 해상에 부유하거나 해저에 침적된 해양 쓰레기를 탐지하도록 선체에 구비된 탐지장치; 상기 탐지장치에 의해 탐지된 해양 쓰레기를 선체로 수거하도록 선체에 설치된 수거장치; 상기 수거장치에 의해 수거된 해양 쓰레기를 성상별로 선별하도록 선체에 설치된 선별장치; 상기 선별장치에서 선별된 해양 쓰레기를 압축하여 수분을 압착 제거하고 부피를 감량화하도록 선체에 설치된 압축장치; 상기 압축장치에서 압축된 폐플라스틱을 투입관을 통해 열분해로에 투입시켜 열분해하여 가스배출관과 슬러지배출관을 통해 각각 유증기와 슬러지를 배출하고, 재생유를 생산하도록 선체에 설치된 폐플라스틱 재생장치; 상기 폐플라스틱 재생장치에 의해 제조된 재생유가 저장되도록 선체의 선저에 설치된 저장탱크; 및 재생유를 생산하는 과정에서 발생되는 폐수를 정화시켜 재사용 가능하도록 하는 정화장치를 포함하되,
상기 열분해로는 배출구에 배출관체가 연결되고, 배출관체의 내측을 가스배출관과 슬러지배출관의 수평라인이 통과하며, 상기 배출관체는, 열분해로의 열이 가스배출관과 슬러지배출관으로 전달되지 않도록 차단하기 위해 관입구를 폐쇄하는 차단판이 형성되고, 차단판은 가스배출관과 슬러지배출관의 입구가 열분해로와 연통될 수 있도록 개구가 형성되며, 상기 가스배출관은 수평라인 내측에 역회전스크루가 구동수단에 의해 회전 가능하게 설치되고, 관입구가 배출관체 외부로 노출되어 열분해로의 내측으로 인입되도록 돌출 형성되고 관입구의 단부가 상측에서부터 하향 경사지도록 경사부가 형성되며, 경사부에 측단면이 사다리꼴 형상을 갖는 관팁이 하측 방향으로 연결 형성되어 슬러지의 유입을 최소화하고, 상기 슬러지배출관은 수평라인 내측에 정회전스크루가 구동수단에 의해 회전 가능하게 설치되며, 상기 슬러지배출관의 수평라인은 정단면이 입설된 반타원형 형상으로 이루어져 슬러지의 유입과 배출이 원활히 이루어지도록 구비되며, 상기 정회전스크루는 날개깃 사이의 피치가 역회전스크루의 피치의 1.5 내지 3배로 형성되고, 후단부로 갈수록 피치가 점차 증가하는 날개깃 형성부와, 슬러지배출관의 방향이 하향으로 바뀌는 수평라인의 후단부에 날개깃이 형성되지 않은 축부로 이루어진 것을 특징으로 하는 해양 쓰레기 일괄 수거 및 재생 처리용 다기능 선박.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 압축장치에서 압축된 폐목재를 건조 및 파쇄하여 우드칩을 생산하도록 선체에 설치된 폐목재 재생장치를 더 포함하는 해양 쓰레기 일괄 수거 및 재생 처리용 다기능 선박.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 탐지장치는 해상, 수중 또는 해저를 카메라로 촬영하여 영상 정보를 취득하고, 취득된 영상 정보로부터 확인된 해양 쓰레기의 위치 정보를 제공하며,
상기 카메라는, 선체에 구비된 투하수단에 의해 수중으로 투입되거나, 선체와 통신하여 조종수단에 의해 제어되는 수중 드론에 장착되어 수중으로 투입되는 것을 특징으로 하는 해양 쓰레기 일괄 수거 및 재생 처리용 다기능 선박.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 수거장치는, 해상 또는 수중에 부유된 해양 쓰레기를 선체 위로 건져 올리기 위하여 선체의 선두에 설치되는 것으로, 하부는 수중으로 투입되고, 상부는 선체 위로 연장되도록 설치된 수거 컨베이어와,
선체의 양측에 배치되어, 클램프나 버킷을 선체 아래로 뻗어서 해상이나 수중에 부유된 해양 쓰레기를 집어 선체 위로 건져 올리는 수집 크레인과,
선체의 선두나 측부에 배치되어, 해상이나 수중에 부유되거나 해저에 침적된 해양 쓰레기를 흡입하여 선체 위로 배출하는 흡입기를 포함하는 해양 쓰레기 일괄 수거 및 재생 처리용 다기능 선박.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
해양 쓰레기를 처리하면서 발생된 열을 이용하여 전기를 생산하는 발전장치를 더 포함하고, 상기 발전장치에서 발전된 전력은 폐플라스틱 재생장치로 공급되거나 선체의 운행에 필요한 전력공급원으로 이용될 수 있는 것을 특징으로 하는 해양 쓰레기 일괄 수거 및 재생 처리용 다기능 선박.
제 1항 또는 제 2항의 선박이 복수 개가 구비되고,
각 선박의 선체에는 항해 및 관제를 위한 운항 및 관제 장치가 구비되고,
상기 운항 및 관제 장치는, 엔진과 조타 장치를 구비하여 탐지장치에 의해 탐지된 해양 쓰레기의 위치 정보를 바탕으로 선체를 해양 쓰레기를 수거할 목표 위치로 이동시키고, 관제부를 구비하여 해양 쓰레기를 수거, 선별, 압축, 재생 및 저장 처리하는 각 공정들을 모니터링하고, 해양 쓰레기의 수거된 위치, 수거량, 선별량, 재생 처리량, 저장량과 같은 정보들을 수집 및 저장하여 통신망을 통하여 선박 외부에 구비된 통제부로 송신하며,
상기 통제부는 각 선박의 관제부로부터 송신된 정보들을 수신하여 저장 및 분석 처리하여 해양 쓰레기의 수거, 분포, 처리 계획을 수립하고, 통신망을 통하여 육상이나 선박에서 활동하는 관리자나 작업자가 휴대한 휴대형 모니터링 단말기로 송신하여 해양 쓰레기의 수거 및 처리 작업에 활용할 수 있는 것을 특징으로 하는 해양 쓰레기 일괄 수거 및 재생 처리용 다기능 선박의 관리 시스템.
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