KR100708436B1 - 고주파 유도 가열 장치를 이용한 선박의 발라스트 워터처리 장치 및 이를 이용한 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 발라스트 워터를 살균 처리하기 위한 장치로서, 보다 상세하게는 고주파 유도 가열기를 이용하여 발라스트 워터의 해양생물을 보다 효율적으로 살균하기 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 발라스트 워터 공급부와, 상기 발라스트 워터 공급부에 의해 공급된 발라스트 워터를 저장하기 위한 발라스트 워터 탱크를 구비한 발라스트 워터 처리 장치로서, 상기 발라스트 워터 공급부와 상기 발라스트 워터 탱크 사이에 상기 발라스트 워터를 가열하기 위한 고주파 유도 가열 장치를 구비하는 것을 구성의 특징으로 한다. 이러한 구성으로 인해 본 발명의 발라스트 워터 처리 장치는 고주파 유도 가열 장치를 사용함으로써 간단한 구성만으로 짧은 시간에 효율적으로 발라스트 워터를 충분히 가열하여 해양생물의 증식방지 및 살균을 효과적으로 할 수 있게 된다. 더욱이, 발라스트 워터의 유량이 변동되는 경우에도 이에 상응하게 고주파 가열 장치의 가열용량을 조절하여 발라스트 워터 처리 장치의 신뢰성을 확보하는 효과를 가진다. 또한, 가열된 발라스트 워터를 냉각장치에 의해 냉각시킴으로써 발라스트 워터 저장 탱크 내부의 도장을 보호하는 효과를 가진다.

발라스트 워터 처리 장치, 고주파 가열 장치

Description

고주파 유도 가열 장치를 이용한 선박의 발라스트 워터 처리 장치 및 이를 이용한 처리 방법{SHIP BALLAST WATER TREATMENT EQUIPMENT BY USING HIGH FREQUENCY INDUCTION HEATER AND THE METHOD USING THEREOF}

도 1 은 본 발명의 발라스트 워터 처리장치의 실시예를 도시하는 도면이다.

도 2 는 본 발명의 고주파 유도 가열 장치를 도시하는 도면이다.

도 3 은 본 발명의 발라스트 워터 처리 장치의 제어 패널의 구성을 도시하는 도면이다.

도 4 는 본 발명의 발라스트 워터 처리장치의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.

도 5 는 본 발명의 발라스트 워터 처리 장치의 다른 실시예의 제어 패널의 구성을 도시하는 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 제1해수함 2 : 발라스트 워터 탱크

3 : 제2해수함 10 : 발라스트 워터 공급부

10a : 발라스트 워터 펌프 11 : 체크 밸브

12 : 스트레이너 20 : 고주파 가열 장치

21 : 코일 22 : 가열 파이프

23 : 제1온도센서 24 : 전원부

25 : 플랜지부 30 : 제어 패널

31 : 전원부 제어부 31a : 제1비교연산부

31b : 제1구동부 32 : 냉각펌프 제어부

32a : 제2비교연산부 32b : 제2구동부

40 : 냉각장치 41 : 열교환기

42 : 제2온도센서 43 : 플랜지부

44 : 냉각 펌프

본 발명은 선박의 발라스트 워터를 살균 처리하기 위한 장치로서, 보다 상세하게는 고주파 유도 가열기를 이용하여 발라스트 워터의 해양생물을 보다 효율적으로 살균하기 위한 장치에 대한 것이다.

선박에서는 항해중의 무게 중심을 유지하기 위해 해수를 선체 내로 유입시켜 탱크에 저장하여 발라스트 워터로 사용한다. 그런데, 발라스트 워터를 유입하는 과정에서 해수뿐 아니라 해수내에 포함된 외래 해양생물도 함께 포함되게 된다. 따라서, 선박이 도착지까지 항해하는 동안 발라스트 워터 탱크의 발라스트 워터 내에서 해양생물이 증식되고 도착지역에 정박하여 발라스트 워터 탱크에서 선외로 배출할 때 정박지역 부근의 해양 생태계가 파괴되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 발라스트 워터를 선외로 방출하기 전에 살균을 하기 위한 여러 가지 방법이 존재하고 있다.

먼저, 자외선 (UV) 을 이용한 해양생물 살균 방법이 있다. 자외선을 사용하는 경우 발라스트 워터 펌프의 펌핑으로 인한 빠른 유속으로 인해 이를 통한 자외선 살균으로는 살균효과가 충분하지 못한 문제점이 존재한다.

다음으로 화학물을 이용하여 화학적으로 해양생물을 살균하는 방법이 있다. 대표적인 방법으로 염소나 산 (acid) 을 사용하는 경우가 있으나, 이 경우 사용된 염소나 산이 해양으로 배출되어 해양의 2차 오염을 유발하는 문제가 존재하게 된다. 바닷물을 전기분해하여 염소 이온을 발생시켜 해양생물을 살균하는 방법도 있는데 이 역시 2차 해양오염원인을 제공한다. 오존의 경우에도 발라스트 워터 펌핑에 의해 해수의 유속이 빠른 경우에는 효과적으로 살균 작용하지 못하는 단점이 있다.

또한, 은 이온 (Silver Ion) 은 자체가 가지는 항균·살균 효과를 이용하는 살균 방법도 존재하고 있으나 너무 고비용이어서 대량의 발라스트 워터를 살균하는 데는 적절하지 못한 문제가 존재한다.

엔진 자켓 (jacket) 내의 냉각수를 이용하여 해양생물을 살균하는 방법에 대하여도 개시된 바 있으나 이 경우 냉각수의 온도가 100℃ 이상으로 올라가지 않아 해양생물의 살균이 충분히 이루어지지 못하는 단점이 있다.

필터 방식을 이용한 해양생물 분리 방법도 존재하고 있으나 이 역시 미세한 크기의 해양생물을 살균하는 데는 비효율적인 문제가 있었다.

이와 같이 종래의 살균방식은 전술한 문제점으로 인해 해양생물의 살균효과를 충분히 높일수 없는 단점을 가지고 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 고주파 유도 가열 장치를 이용하여 짧은 시간에 발라스트 워터내의 해양생물을 충분히 살균하기 위한 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 발라스트 워터 처리 장치는, 전술한 목적을 달성하기 위해 발라스트 워터 공급부와, 상기 발라스트 워터 공급부에 의해 공급된 발라스트 워터를 저장하기 위한 발라스트 워터 탱크를 구비한 발라스트 워터 처리 장치로서, 상기 발라스트 워터 공급부와 상기 발라스트 워터 탱크 사이에 발라스트 워터를 가열하기 위한 고주파 유도 가열 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 발라스트 워터 처리 장치는, 상기 발라스트 워터 공급부와 상기 발라스트 워터 탱크 사이의 발라스트 워터 라인에 설치되는 발라스트 워터 통과부, 상기 발라스트 워터 통과부를 둘러싸는 코일부와, 상기 코일부에 고주파 전류를 공급하는 전원부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 발라스트 워터 처리 장치는, 상기 고주파 가열 장치의 하류에 설치되는 제1온도센서와, 상기 고주파 유도 가열 장치를 제어하기 위한 전원부 제어부를 포함하는 제어 패널을 추가로 구비하며, 상기 전원부 제어부는, 상기 제1온도센서로부터 감지된 온도와 사용자가 미리 설정한 온도를 비교,판단하여 감지온도가 설정온도로 유지될 수 있도록, 상기 전원부에 고주파 전류 공급값을 연산하여 제어신호로 출력하는 제1비교연산부와, 상기 제1비교연산부로부터 출력된 값에 따라 전원부를 구동하는 제1구동부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 발라스트 워터 처리 장치는, 상기 고주파 유도 가열기와 상기 발라스트 워터 탱크 사이에 발라스트 워터를 냉각하기 위한 냉각장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 발라스트 워터 처리 장치의 냉각장치는, 상기 고주파 유도 가열기와 상기 발라스트 워터 탱크 사이의 발라스트 워터 라인에 설치되는 열교환기와, 상기 열교환기에 냉각용 해수를 공급하는 냉각펌프를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 발라스트 워터 처리 장치는, 상기 열교환기의 하류에 설치되는 제2온도센서와, 상기 제어패널에 추가되는 냉각 펌프 제어부를 추가로 구비하며, 상기 냉각펌프 제어부는, 상기 제2온도센서로부터 감지된 온도와 사용자가 미리 설정한 온도를 비교,판단하여 감지온도가 설정온도로 유지될 수 있도록, 냉각펌프의 펌핑용량을 연산하여 제어신호로 출력하는 제2비교연산부와, 상기 제2비교연산부로부터 출력된 값에 따라 냉각 펌프를 구동하는 제2구동부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 발라스트 워터 처리 장치는, 상기 열교환기에서 방출되는 냉각용 해수는 해수함으로 복귀되며, 상기 열교환기로 공급되는 냉각용 해수는 이 해수함을 제외한 다른 해수함으로부터 공급되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 발라스트 워터 처리 방법은, 발라스트 워터 공급부에 의해 발라스트 워터를 고주파 유도 가열 장치로 공급하는 단계; 상기 고주파 유도 가열 장치에 의해 발라스트 워터를 가열하는 단계; 상기 가열된 발라스트 워터를 냉각장치에 의해 냉각시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 도 1 내지 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 발라스트 워터 처리 장치의 실시예를 도시하는 도면이다. 도 2 는 본 발명의 고주파 유도 가열 장치를 도시하는 도면이다. 도 3 은 본 발명의 발라스트 워터 처리 장치의 제어 패널의 구성을 도시하는 도면이다.

본 발명의 발라스트 워터 처리 장치는 도 1 에 도시된 바와 같이, 발라스트 워터 공급부 (10) 와, 상기 발라스트 워터 공급부 (10) 에 의해 공급된 발라스트 워터를 가열하는 고주파 유도 가열 장치 (20) 와, 상기 고주파 가열 장치를 제어하기 위한 제어패널 (30) 을 구비하도록 구성된다.

발라스트 워터 공급부 (10) 는 발라스트 워터 펌프 (10a) 및 이 펌프 (10a) 의 상류 및 하류에 설치되어 발라스트 워터의 역류를 방지하는 체크 밸브 (11), 및 해수내의 이물질 제거를 위한 스트레이너 (12) 를 구비한다. 발라스트 워터 펌프는 통상적으로 병렬로 2개가 나란히 형성된다.

발라스트 워터 워터 공급부 (10) 는 발라스트 워터 펌프 (10a) 에 의해 선체의 제 1 해수함 (1) 에서 발라스트 워터를 고주파 유도 가열장치 (20) 로 공급하는 작용을 한다.

고주파 가열 장치 (20) 는 도 2, 3 에 도시된 바와 같이 코일 (21), 발라스 트 워터 통과부로서의 가열 파이프 (22), 제1온도센서 (23), 전원부 (24) 로 구성된다.

코일 (21) 은 가열 파이프 (22) 를 둘러 싸는 원통형상으로 구성되며, 양 단부는 전원부 (24) 에 연결된다.

가열 파이프 (22) 는 도 2에 도시된 바와 같이 중공 파이프 형상이며 양 단부에 형성된 플랜지 (25) 에 의해 발라스트 워터 공급부와 상기 발라스트 워터 탱크 사이의 발라스트 워터 라인의 중간에 고정된다.

가열 파이프 (22) 의 의 하류측 단부에는 제1온도센서 (23) 가 설치되어 있으며, 고주파 가열 장치 (20) 를 통과한 발라스트 워터의 온도를 검지하여 제어 패널 (30) 에 온도신호를 보내는 작용을 한다.

전원부 (24) 는 공지된 구성의 고주파 인버터 장치로 형성된다. 전원부 (24) 는 코일 (20) 의 양 단부가 연결되어 코일 (20) 에 고주파 전류를 출력한다. 또한, 제어패널 (30) 로부터의 신호를 받아 출력공급하는 고주파 전류를 변동하여 공급할 수 있다.

제어패널 (30) 는 도 3 에 도시된 바와 같이, 고주파 유도 가열 장치를 제어하기 위한 전원부 제어부 (31) 를 포함하며, 전원부 제어부 (31) 는 제1비교연산부 (31a), 제1구동부(31b) 를 구비한다.

제1온도센서 (23) 는 고주파 가열 장치를 통과한 발라스트 워터의 온도를 검출하여 신호를 제1비교연산부 (31a) 로 전송한다.

제1비교연산부 (31a) 에서는 제1온도센서 (23) 에서 전송한 신호값에 의한 온도와 사용자가 미리 설정한 온도를 비교,판단한다. 그런 다음, 검출된 신호값에 의한 온도가 미리 설정온도로 유지될 수 있도록 전원부 (24) 의 고주파 전류 공급값을 연산하여 제어신호로 출력한다.

제1구동부 (31b) 는 제1비교연산부 (31a) 에서 출력된 제어신호에 따라 전원부 (24) 를 구동하여 필요한 고주파 전류를 공급하는 작용을 한다.

본 발명의 실시예의 작동에 대해 설명하면 다음과 같다.

발라스트 워터 공급부 (10) 의 펌프 (10a) 에 의해 공급된 발라스트 워터는 고주파 유도 가열 장치 (20) 의 가열 파이프 (22) 내부로 유입된다.

전원부 (24) 에 의해 고주파 교류 전류가 공급되면 코일 (21) 의 주변에 교번자속이 발생하게 된다. 코일 (21) 에 의해 둘러싸인 가열 파이프 (22) 에는 교번자속에 의해 유도전류가 흐르게 된다. 유도 전류가 흐름으로써 가열 파이프 (22) 가 가지는 자체 저항에 의해 유도 전류에 의한 주울 열이 발생하여 가열 파이프 (22) 가 가열되며, 이 때 가열 파이프 (22) 의 내부에 있는 발라스트 워터도 함께 가열되어 발라스트 워터에 존재하는 해양생물이 살균되는 작용을 하게 된다.

고주파 유도 가열 장치 (20) 에 의해 살균된 발라스트 워터는 발라스트 워터 저장 탱크 (2) 로 저장된다.

한편, 가열 파이프 (22) 의 하류측에 설치된 제1온도센서 (23) 는 발라스트 워터의 온도를 검지하여 제어 패널 (30) 에 신호를 보낸다. 제어 패널 (30) 에서는 입력된 제1온도센서 (23) 의 온도 신호값과 미리 설정된 온도에 대한 신호값을 비교하고, 발라스트 워터 온도 신호값이 설정 온도신호값이 되도록 전원부 (24) 에 공급하는 고주파 전류를 조절함으로써 발라스트 워터의 유량의 변화가 있는 경우에도 가열 파이프 (22) 의 하류 측 온도가 일정하게 유지되어 살균작용이 일정하게 유지되게 하는 작용을 한다.

따라서, 선체 내부로 유입된 발라스트 워터는 고주파 유도 가열 장치 (20) 를 통과하면서 가열 되어 그 내부에 있는 해양생물을 살균되어 발라스트 워터 탱크내의 해양생물이 증식하는 것을 방지할 수 있으며, 또한 발라스트 워터의 유량이 증가한 경우에도 살균작용을 일정하게 유지하여 해양생물의 살균을 확실하게 담보할 수 있게 된다.

본 발명의 제2실시예를 도 4,5 를 참조하여 설명한다. 도 4 는 본 발명의 발라스트 워터 처리장치의 다른 실시예를 도시하는 도면이다. 도 5 는 본 발명의 발라스트 워터 처리 장치의 다른 실시예의 제어 패널의 구성을 도시하는 도면이다.

본 발명의 제2실시예에서 고주파 유도 가열 장치 (20) 와 발라스트 워터 탱크 (2) 사이에 냉각 장치 (40) 가 추가로 설치되며, 제2해수함 (3) 을 포함한다.

냉각장치 (40) 는 열교환기 (41), 제2온도센서 (42), 냉각펌프 제어부 (32) 를 구비한다.

열교환기 (41) 는 양 단부에서 플랜지부 (43) 에 의해 고주파 유도 가열 장치와 발라스트 워터 탱크 사이의 발라스트 워터 라인에 연결된다. 열교환기 (41) 는 핀붙이 다관식·이중관식 열교환기 등의 공지된 구성으로 형성된다.

열 교환기 (41) 의 측부에는 냉각용 해수 공급 포트 (41a) 및 배출 포트 (41b) 가 형성되어 있다.

열교환기 (41) 를 통과한 냉각 해수는 배출 포트 (41b) 를 통해 제 1 해수함 (1) 으로 배수되고, 발라스트 워터 펌프 (10a) 에 의해 다시 고주파 가열장치 (20) 로 공급된다. 이때 냉각 해수는 열교환기를 통과한 상태이어서 어느 정도의 열 에너지를 보유한 상태로 고주파 가열장치 (20) 로 공급되어 발라스트 워터 가열에 있어서 열효율을 높이는 작용을 한다.

냉각 해수 공급 포트 (41a) 는 냉각 해수 공급 펌프 (44) 에 연결되어 있으며 냉각 해수 공급 펌프 (44) 는 제 1 해수함 (1) 이 아닌 제 2 해수함 (3) 에 연결되어 있다. 그 이유는 제 1 해수함 (1) 의 해수는 해수 배출 포트 (41b) 로 부터 배출된 고온의 해수가 존재하는 바, 해수 온도가 더 낮은 제 2 해수함 (3) 의 해수를 이용하는 것이 냉각효율측면에서 유리하기 때문이다.

한편, 열교환기 (41) 의 하류측 단부에는 제2온도센서 (42) 가 부착되어 있어 가열 후 발라스트 워터의 온도를 검지하여 신호를 제어 패널 (30) 로 전송한다. 본 발명의 제2실시예에서 제어패널 (30) 은 제2비교연산부 (32a), 제2구동부 (32b) 를 포함하는 냉각펌프 제어부 (32) 를 추가로 구비한다.

제2온도센서 (42) 는 검출된 신호를 제2비교연산부 (32a) 로 전송한다.

제2비교연산부 (32a) 에서는 제2온도센서 (42) 의 신호로부터 감지된 온도와 사용자가 미리 설정한 온도를 비교,판단하여 감지온도가 설정온도로 유지될 수 있도록, 냉각펌프 (51) 의 펌핑 용량을 연산하여 제어신호로 출력한다.

제2구동부 (32b) 는 제2비교연산부 (32a) 에서 출력된 제어신호에 따라 냉각 펌프 (51) 를 구동한다.

본 발명의 제2실시예서는 고주파 유도 가열기 (20) 에 의해 가열된 발라스트 워터가 냉각장치 (40) 에 의해 냉각된 후 발라스트 워터 탱크 (2) 로 공급됨으로써 발라스트 워터가 고온인 경우에 이로 인한 발라스트 워터 탱크 내부의 페인트 손상을 방지하는 작용을 하게 된다.

전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 기재한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 기술적 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 수정,변형이 가능함은 물론이다.

본 발명의 발라스트 워터 처리 장치는 고주파 유도 가열 장치를 사용함으로써 간단한 구성만으로 짧은 시간에 효율적으로 발라스트 워터를 충분히 가열하여 해양생물의 증식방지와 살균을 할 수 있는 효과를 가진다.

더욱이, 발라스트 워터의 유량이 변동되는 경우에도 이에 상응하게 고주파 가열 장치의 가열용량을 조절하여 발라스트 워터 처리 장치의 신뢰성을 확보하는 효과를 가진다.

또한, 가열된 발라스트 워터를 냉각장치에 의해 냉각시킴으로써 발라스트 워터 저장 탱크 내부의 도장을 보호하는 효과를 가진다.

Claims (8)

1. 발라스트 워터 공급부와,

   상기 발라스트 워터 공급부에 의해 공급된 발라스트 워터를 저장하기 위한 발라스트 워터 탱크를 구비한 발라스트 워터 처리 장치로서,

   상기 발라스트 워터 공급부와 상기 발라스트 워터 탱크 사이에 발라스트 워터를 가열하기 위한 고주파 유도 가열 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 발라스트 워터 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 고주파 유도 가열 장치는, 상기 발라스트 워터 공급부와 상기 발라스트 워터 탱크 사이의 발라스트 워터 라인에 설치되는 발라스트 워터 통과부, 상기 발라스트 워터 통과부를 둘러싸는 코일부와, 상기 코일부에 고주파 전류를 공급하는 전원부를 구비하는 것을 특징으로 하는 발라스트 워터 처리 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 고주파 가열 장치의 하류에 설치되는 제1온도센서와,

   상기 고주파 유도 가열 장치를 제어하기 위한 전원부 제어부를 포함하는 제 어 패널을 추가로 구비하며,

   상기 전원부 제어부는, 상기 제1온도센서로부터 감지된 온도와 사용자가 미리 설정한 온도를 비교,판단하여 감지온도가 설정온도로 유지될 수 있도록, 상기 전원부에 고주파 전류 공급값을 연산하여 제어신호로 출력하는 제1비교연산부와,

   상기 제1비교연산부로부터 출력된 값에 따라 전원부를 구동하는 제1구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 발라스트 워터 처리 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 고주파 유도 가열기와 상기 발라스트 워터 탱크 사이에 발라스트 워터를 냉각하기 위한 냉각장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 발라스트 워터 처리 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 냉각장치는, 상기 고주파 유도 가열기와 상기 발라스트 워터 탱크 사이의 발라스트 워터 라인에 설치되는 열교환기와,

   상기 열교환기에 냉각용 해수를 공급하는 냉각펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 발라스트 워터 처리 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 열교환기의 하류에 설치되는 제2온도센서와,

   상기 제어패널에 추가되는 냉각 펌프 제어부를 추가로 구비하며,

   상기 냉각펌프 제어부는, 상기 제2온도센서로부터 감지된 온도와 사용자가 미리 설정한 온도를 비교,판단하여 감지온도가 설정온도로 유지될 수 있도록, 냉각펌프의 펌핑용량을 연산하여 제어신호로 출력하는 제2비교연산부와,

   상기 제2비교연산부로부터 출력된 값에 따라 냉각 펌프를 구동하는 제2구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 발라스트 워터 처리 장치.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 열교환기에서 방출되는 냉각용 해수는 해수함으로 복귀되며, 상기 열교환기로 공급되는 냉각용 해수는 이 해수함을 제외한 다른 해수함으로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 발라스트 워터 처리 장치.
8. 발라스트 워터 공급부에 의해 발라스트 워터를 고주파 유도 가열 장치로 공급하는 단계;

   상기 고주파 유도 가열 장치에 의해 발라스트 워터를 가열하는 단계;

   상기 가열된 발라스트 워터를 냉각장치에 의해 냉각시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발라스트 워터 처리 방법.

Images