KR101071498B1 - 발라스트수 처리장치 및 그 처리방법 - Google Patents

발라스트수 처리장치 및 그 처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발라스트수 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 발라스트수 처리장치는 수면방전 또는 수중방전을 통하여 상기 발라스트수에 플라즈마를 발생하는 플라즈마 방전장치; 및 상기 발라스트수에 자외선을 조사하는 자외선 살균장치를 포함한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 플라즈마에 의한 살균 및 자외선에 의한 살균 등의 다양한 살균방식을 이용하여 물리적 및 화학적 살균효과가 강화되었으며, 플라즈마에 의해 생성된 라디칼, 오존 등에 의하여 이러한 살균효과가 지속될 수 있다.

Description

발라스트수 처리장치 및 그 처리방법{Apparatus and Method for treatment of Ballast water}
본 발명은 발라스트수 처리장치에 관한 것이다. 상세하게는, 필터, 플라즈마 시스템, 자외선 시스템으로 구성되는 발라스트수 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 해상에서 화물을 운송하는 선박은 선박에 화물을 충분히 실은 상태에서 항해한 후 화물을 하역한 후에도 선박의 균형을 유지하면서 항해하여야 한다. 이를 위하여 선박은 발라스트수를 선박내 발라스트 탱크에 유입하여 항해한다. 최근 선박의 대형화 추세에 따라서 발라스트수의 양도 점차 증가하여 적게는 수천 톤에서 많게는 수만 톤 이상의 발라스트수가 선박내로 유입된다. 선박에 유입되는 발라스트수는 선박과 함께 다른 국가 내지 다른 지역으로 이동하여 화물선적 과정에서 외부로 배출된다. 발라스트수가 배출되는 과정에서 다른 지역의 해수가 섞일 수 있으며, 미세 해양생물도 타지역으로 전파되는 문제점이 있었다. 이와 같이 다른 지역으로 전파되는 발라스트수는 해양생태계를 파괴할 수 있으며 수중생물의 변종과 수인성 질병, 적조 등의 문제점을 발생시킬 수 있어 이를 위한 규제방안이 요구된다. 이에 대하여 국제해사기구(IMO), 미국 연방법 등에서는 해양생태계를 보존하고, 발라스트수의 안전한 배출을 위하여 일정 범위 내의 규제 법안을 마련하고 있다.
본 발명의 목적은 플라즈마 방전장치 및 자외선 시스템을 이용하여 선박의 발라스트수 속의 각종 미생물을 효율적으로 제거할 수 있는 발라스트수 처리장치 및 처리방법을 제안하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 자외선, 충격파, 열 등과 같은 물리적 살균방법 을 이용하여, 선박의 발라스트수 속의 각종 미생물을 완전히 제거할 수 있는 발라스트수 처리장치 및 처리방법을 제안하는 것에 있다.
본 발명에 의한 발라스트수 처리장치는, 수면방전 또는 수중방전을 통하여 상기 발라스트수에 플라즈마를 발생하는 플라즈마 방전장치; 및 상기 발라스트수에 자외선을 조사하는 자외선 살균장치를 포함한다.
본 발명에 의한 발라스트수 처리방법은, 발라스트수가 유입되는 단계; 상기 발라스트수를 필터에 의하여 1차적으로 여과하는 단계; 상기 필터에 의하여 여과된 발라스트수에 플라즈마 방전하여 세균을 살균시키는 단계; 및 상기 플라즈마 방전에 의하여 살균된 발라스트수에 자외선을 조사하여 살균효과를 증대하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 의한 발라스트수 처리방법은, 발라스트수가 유입되는 단계; 상기 발라스트수를 필터에 의하여 1차적으로 여과하는 단계; 상기 필터에 의하여 여과된 발라스트수에 자외선을 조사하여 세균을 살균하는 단계; 및 상기 자외선이 조사된 발라스트수에 플라즈마 방전하여 세균을 살균하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 플라즈마에 의한 살균 및 자외선에 의한 살균 등의 다양한 살균방식을 이용하여 물리적 살균효과가 강화되었다.
삭제
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 발라스트수 처리장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 필터부의 개략도.
도 3는 본 발명의 제1 실시예에 의한 플라즈마 방전장치의 개략도.
도 4은 본 발명의 제1 실시예에 의한 발라스트수 처리방법을 나타내는 순서도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 발라스트수 처리장치의 개략도.
도 6는 본 발명의 제2 실시예에 의한 발라스트수 처리방법을 나타내는 순서도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상을 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상에 포함되는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 발라스트수 처리장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 필터부의 개략도이며, 도 3는 본 발명의 제1 실시예에 의한 플라즈마 방전장치의 개략도이고, 도 4은 본 발명의 제1 실시예에 의한 발라스트수 처리방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 발라스트수 처리장치(1)에는, 1차적으로 여과작용을 하는 필터(11)와, 살균작용을 하는 본체부(10)과, 상기 본체부(10)에서 유출되는 발라스트수를 임시 저장하는 발라스트 탱크(20)가 포함된다.
상기 필터(11)는 발라스트수가 상기 본체부(10)로 유입되기 전에 부유물질 및 미생물을 여과한다.
상기 필터(11)에는 실질적으로 부유물질 및 미생물을 여과하는 역할을 하는 메쉬부(111)와, 상기 메쉬부(111)를 둘러싸는 필터 케이싱(112)이 포함될 수 있다.
일례로, 상기 메쉬부(111)는 원통 형상으로 형성될 수 있고, 상기 원통 형상의 외주면이 다수의 작은 구멍을 구비하도록 형성되는 체의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 메쉬부(111)는 발라스트수는 통과시키지만, 상기 메쉬부(111)에 형성되는 작은 구멍보다 큰 사이즈의 부유물질 및 미생물은 걸러낼 수 있다.
상기 필터 케이싱(112)은 상기 메쉬부(111)를 수용하는 역할을 한다. 본 실시예에서 상기 필터 케이싱(112)이 직육면체로 형성되는 것으로 도시되었지만, 상기 필터 케이싱(112)의 형상은 한정되지 않는다.
상기 필터 케이싱(112)의 내측면에는 합성수지로 코팅이 될 수 있고, 모서리부에는 고무(rubber)에 의하여 라이닝(lining) 처리가 될 수 있다. 이에 따라, 상기 필터 케이싱(112)의 부식을 방지하여 내구연한을 늘릴 수 있다.
상기 필터(11)에서 유출되는 발라스트수는 상기 본체부(10)에 유입된다.
상기 본체부(10)에는 플라즈마 방전장치(12)와, 자외선 살균장치(13)가 포함된다. 상기 본체부(10)의 내부에는 상기 플라즈마 방전장치(12) 및 상기 자외선 살균장치(13)가 설치되는 챔버가 형성된다. 상기 플라즈마 방전장치(12) 및 자외선 살균장치(13)는 동일한 챔버 내부에 배치되어, 함께 살균작용을 할 수 있다.
상기 플라즈마 방전장치(12)는 상기 플라즈마를 이용하여 상기 필터(11)에서 유출되는 발라스트수 내에 잔존하는 미생물을 제거할 수 있다.
상세히, 상기 플라즈마 방전장치(12)는 수면방전 또는 수중방전을 통하여 플라즈마를 발생시킨다. 일례로, 상기 플라즈마 방전장치(12)는 직류, 직류 펄스, 교류, 교류 펄스 등 전원을 이용하여 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
상기 플라즈마 방전장치(12)는 다양한 방식으로 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
먼저, 상기 플라즈마 방전장치(12)는 도 3(a)와 같이 방전팁(121)을 이용하여 수면 또는 수중방전을 할 수 있다. 상기 플라즈마 방전장치(12)에는 플라즈마 방전이 일어나는 공간을 제공하는 방전부(120)와, 고전압을 발생시키는 전원부(128)가 더 포함될 수 있다.
상기 플라즈마 방전장치(12)는 순간적으로 큰 전기장을 발생할 수 있고, 이때, 발생된 전기장은 수면 위 공기층 및 수중에서 플라즈마를 일으켜서, 충격파, 자외선 등이 생성되어 플랑크톤 및 미생물을 획기적으로 제거할 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 방전장치(12)는 도 3(b)와 같이 서로 마주보는 두 개의 평판부(122, 123)가 포함될 수 있다. 상기 평판부(122, 123)는 상기 전원부(128)의 (+)전극과 연결되는 (+)전극 평판부(122)와, 상기 전원부(128)의 (-)전극과 연결되는 (-)전극 평판부(123)가 포함된다.
상기 (+)전극 평판부(122)와 상기 (-)전극 평판부(123)의 사이에는 절연체(124)가 배치될 수 있다. 상기 절연체(124)에는 관통공(125)이 형성될 수 있다. 상기 (+)전극 평판부(122)와 상기 (-)전극 평판부(123) 사이에 높은 전압이 걸리면, 상기 관통공(125)에 전기장이 크게 생성된다.
상기 관통공(125)은 경사지게 형성될 수 있다. 따라서, 상기 방전부(120) 내부에서 수평방향으로 흐르는 물이 상기 관통공(125)을 통하여 효율적으로 흐를 수 있고, 상기 관통공(125)을 통하여 기포가 효율적으로 빠져나갈 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 방전장치(12)는 서로 마주보는 메쉬형상의 메쉬 전극부(126, 127)로 구성될 수 있다. 상기 메쉬 전극부(126, 127)에는, 상기 전원부(128)의 (+)전극과 연결되는 (+)전극 메쉬부(126)와, 상기 전원부(128)의 (-)전극과 연결되는 (-)전극 메쉬부(127)가 포함된다.
상기 (+)전극 메쉬부(126) 및 상기 (-)전극 메쉬부(127)에는 소정 간격 이격되어 평행하게 연장되는 전선부가 포함된다. 상기 (+)전극 메쉬부(126)의 전선부 및 상기 (-)전극 메쉬부(127)의 전선부는 서로 교차하는 형상으로 형성될 수 있다.
상기 메쉬 전극부(126, 127)가 기포 및 물이 통과할 수 있는 다수개의 구멍을 포함하는 메쉬 형상으로 형성됨에 따라 기포가 잘 빠져나갈 수 있는 장점이 있다.
상술한 바와 같이, 상기 플라즈마 방전장치(12)는 수면방전 또는 수중방전을 통하여 플라즈마를 발생할 수 있고, 이에 따라 상기 발라스트수에서 자외선, 충격파, 열 등의 물리적 인자가 발생될 수 있다.
삭제
상기 플라즈마 방전장치(12)에서 유출되는 발라스트수는 상기 자외선 살균장치(13)로 유입된다.
상기 자외선 살균장치(13)는 상기 플라즈마 방전장치(12)에서 유출되는 발라스트수에 자외선을 조사하고, 상기 자외선을 이용하여 상기 발라스트수 내에 잔존하는 미생물 및 플랑크톤을 살균처리한다.
상기 자외선 살균장치(13)에는 자외선을 조사하는 자외선 램프와, 상기 자외선 램프를 보호하고, 자외선의 투과도를 결정하는 슬리브와, 상기 자외선 램프에서 조사되는 자외선의 강도를 측정하는 자외선 센서와, 상기 슬리브를 세척하는 와이퍼가 포함될 수 있다. 상기 슬리브는 석영재질로 형성될 수 있다.
이하에서는, 본 실시예에 의한 발라스트수의 처리방법에 대하여 설명한다. 먼저, 본 실시예에 의한 발라스트수 처리장치(1)의 필터(11)에 발라스트수가 유입된다(S10). 상기 필터(11)에 의하여 크기가 큰 미생물 및 부유물질이 일차적으로 여과된다(S11).
또한, 상기 필터(11)에서 유출된 발라스트수는 상기 플라즈마 방전장치(12)에 유입된다. 상기 플라즈마 방전장치(12)는 순간적으로 큰 전력을 발생할 수 있고, 이때, 발생된 전력이 상기 방전팁(121)을 통하여 수면 위의 공기층 또는 수중으로 전달되거나, 평판 형상의 전극 또는 메쉬 형상의 전극으로 전달되어 발라스트수 내에서 펄스 플라즈마를 일으키고, 충격파, 높은 전기장 등이 생성되게 함으로써 플랑크톤, 세균 및 미생물을 획기적으로 제거할 수 있다(S12).
또한, 상기 플라즈마 방전장치(12)에서 유출된 발라스트수는 상기 자외선 살균장치(13)로 유입된다. 상기 자외선 살균장치(13)는 상기 발라스트수에 자외선을 조사하여, 상기 발라스트수에 포함된 미생물 및 플랑크톤을 살균처리할 수 있다(S13).
또한, 상기 플라즈마 방전장치(12)에서 유출된 발라스트수는 상기 자외선 살균장치(13)로 유입된다. 상기 자외선 살균장치(13)는 상기 발라스트수에 자외선을 조사하여, 상기 발라스트수에 포함된 미생물 및 플랑크톤을 살균 처리할 수 있다(S13).
이하에서는, 본 발명의 제2 실시예에 의한 발라스트수 처리장치 및 처리방법에 대하여 설명한다. 본 실시예에 의한 발라스트수 처리장치 및 처리방법은 제1 실시예에 의한 발라스트수 처리장치 및 처리방법과 플라즈마 방전장치 및 자외선 살균장치의 처리순서가 바뀐다는 점에서 차이가 있으므로, 본 실시예에서 상기 제1 실시예와 중복되는 부분은 제1 실시예에 대한 설명을 원용하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 발라스트수 처리장치의 개략도이고, 도 6는 본 발명의 제2 실시예에 의한 발라스트수 처리방법을 나타내는 순서도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 의한 발라스트수 처리장치에는, 필터(51)와, 본체부(50)와, 발라스트 탱크(60)가 포함된다.
상기 필터(51)는 상기 본체부(50)에 유입되는 발라스트수에서 부유물질 및 미생물을 여과한다(S110).
상기 본체부(50)에는 자외선 살균장치(52)와, 플라즈마 방전장치(53)가 포함된다.
상기 필터(51)에서 유출된 발라스트수는 상기 자외선 살균장치(52)로 유입된다. 상기 자외선 살균장치(52)에서는 상기 필터(51)에서 유출된 발라스트수에 자외선을 조사한다.
발라스트수는 상기 자외선 살균장치(52)를 통과할 때 와류로 인하여 미세 기포방울이 발생할 수 있으며, 이를 통하여 플라즈마 방전효율을 상승시킬 수 있고, 산화제의 생성을 극대화할 수 있다.
삭제
상기 자외선 살균장치(52)에서 유출되는 발라스트수는 상기 플라즈마 방전장치(53)로 유입된다. 상기 플라즈마 방전장치(53)에서는 수면방전 또는 수중방전을 통하여 플라즈마를 발생할 수 있고, 이에 따라 상기 발라스트수에서 자외선, 충격파, 열 등의 물리적 인자가 발생될 수 있다.
삭제
상기 플라즈마 방전장치(53)에서 유출되는 발라스트수는 상기 발라스트 탱크(60)에 저장된다(S140). 본 발명에 의하면, 다양한 살균방식으로 인하여 살균효과가 강화되었다.
1 : 발라스트수 처리장치 10 : 본체부
11 : 필터 12 : 플라즈마 방전장치
13 : 자외선 살균장치 20 : 발라스트 탱크

Claims (11)

  1. 수면방전 또는 수중방전을 통하여 발라스트수에 플라즈마를 발생하는 플라즈마 방전장치; 및
    상기 플라즈마 방전장치에서 유출된 발라스트수가 유입되고, 상기 발라스트수에 자외선을 조사하는 자외선 살균장치;
    를 포함하고,
    상기 플라즈마 방전장치는,
    서로 마주보는 두 개의 메쉬 형상의 전극과,
    상기 메쉬 형상의 전극 사이에 배치되고, 관통공이 경사지게 형성되는 유전체를 포함하는 발라스트수 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 방전장치로 유입되는 발라스트수를 1차적으로 여과하는 필터를 더 포함하는 발라스트수 처리장치.




  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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