KR101997435B1 - 탱크간 평형수 이동제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 탱크간 평형수 이동제어 시스템은 선박이 운항할 시 선박평형수를 저장하는 탱크들 간의 선박평형수를 제어하는 이동제어 시스템에 있어서, 배수량보다 작은 BWTS를 적용하기 위해 유량제어를 하는 유량제어부(100); 선박평형수의 안전한 이동을 위해 순차 교번 이동 알고리즘을 적용하여 선박평형수를 제어하는 제어부(200) 및 선박평형수 탱크별로 선박평형수를 원격으로 제어하여 공급해주는 밸브제어기능과 선박평형수 탱크로 유입된 선박평형수의 수위를 정밀 측정하고 지시하여 사용자에게 정보를 제공해 주는 수위계측기능을 갖는 통합제어감지부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

탱크간 평형수 이동제어 시스템 {A system for controlling the movement of ballast water between tanks}

본 발명은 선박에 설치되는 선박평형수 시스템 용량을 절감할 수 있도록 운항중 평형수를 안전하게 이동시켜 제어하는 탱크간 평형수 이동제어 시스템에 관한 것이다.

밸러스트수(ballast water)란 선박이 짐을 싣지 않고 운항하는 경우에 선박의 균형을 유지하기 위해 선박 내의 밸러스트탱크에 채우는 해수를 의미한다. 국제교역량의 증가와 함께 해상운송 비율이 점점 증가하고 있고 그에 따라 선박 수의 증가 및 대형화가 빠르게 이루어지고 있어 선박에서 사용하는 밸러스트수의 양도 크게 증가하고 있다. 선박에서 사용하는 밸러스트수의 양이 증가함에 따라 외래 해양생물종들로 인한 토착 해양생태계의 피해 발생 사례 역시 증가하고 있는바, 이러한 국제적인 환경문제를 해결하기 위해 2004년도에 국제해사기구(IMO)에서 '선박의 밸러스트수와 침전물의 통제와 관리에 대한 국제협약'이 완성되어 2009년부터 신규 건조되는 선박에 밸러스트수 처리장치가 의무적으로 설치되고 있다.

종래에는 밸러스트수에 포함되어 있는 생물종에 의한 해양생태계 파괴를 방지하기 위하여, 상기 밸러스트수를 열처리, 화학약품처리, 전기분해 등의 방식을 이용하여 살균한 후 배출하고 있다. 상기 열처리 방식의 경우 열에 강한 미생물이나 무기오염원에 대해서는 처리가 어려운 문제가 있고, 상기 화학약품처리 방식의 경우 밸러스트수 처리 후 2차 오염의 문제가 발생할 수 있는 문제가 있어, 유입되는 밸러스트수의 일부를 전기분해하여 생성된 전해수를 밸러스트수에 공급하여 밸러스트수를 살균하는 방식이 널리 이용되고 있다.

상기 전기분해를 이용한 방식의 경우 선박의 외부로 배출되는 밸러스트수에는 일정량의 산화제가 잔류하므로, 해양생태계를 보호하기 위해 배출되는 밸러스트수에 잔류하는 산화제의 농도를 측정하고 이를 중화시키기에 적합한 양의 중화제를 공급하여 상기 밸러스트수에 포함되어 있는 잔류 산화제를 제거한 후, 상기 밸러스트수를 선박의 외부로 배출한다.

한편, 종래에는 일반적으로 선박들이 출항할 때 선박 좌우 탱크에 밸러스트수를 채워 균형을 맞춘 후 이동하고, 항구에 도착한 이후 화물을 적재하면서 채워두었던 밸러스트수를 처리하여 배출하였다.

하지만, 운항이 끝나고 화물 적재가 끝난 후에도 밸러스트수를 처리하는데 시간이 오래 걸려 항구에 계속 정박해 있어야하는 문제점을 갖고있다.

KR 10-1632292 B1 KR 10-2016-0139149 A

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 밸러스트수 탱크간 이동 펌프 RPM 또는 밸브를 제어하고, 밸러스트수의 안전한 이동을 위한 이동 제어알고리즘을 적용하고, 밸러스트수의 탱크간 이동시 선박 안전 검사를 하는 탱크간 평형수 이동제어 시스템을 제공함에 있다.

상기의 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 탱크간 평형수 이동제어 시스템은 선박이 운항할 시 선박평형수를 저장하는 탱크들 간의 선박평형수를 제어하는 이동제어 시스템에 있어서, 배수량보다 작은 BWTS를 적용하기 위해 유량제어를 하는 유량제어부(100); 선박평형수의 안전한 이동을 위해 순차 교번 이동 알고리즘을 적용하여 선박평형수를 제어하는 제어부(200) 및 선박평형수 탱크별로 선박평형수를 원격으로 제어하여 공급해주는 밸브제어기능과 선박평형수 탱크로 유입된 선박평형수의 수위를 정밀 측정하고 지시하여 사용자에게 정보를 제공해 주는 수위계측기능을 갖는 통합제어감지부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 밸러스트수 탱크간 이동 펌프 RPM 또는 밸브를 제어하여 운항 중 배수량보다 작은 BWTS를 적용할 수 있고, 순차 교번 이동 알고리즘을 적용하여 밸러스트수의 탱크간 안전한 이동이 가능하고, 밸러스트수 이동시 선박의 자세 안전을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 탱크간 평형수 이동제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 탱크간 평형수 이동제어 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 탱크간 평형수 이동제어 시스템의 실시 예로 15일 이상 운항 시의 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 탱크간 평형수 이동제어 시스템의 구성요소와 기능을 보여준다.
도 5는 본 발명에 따른 탱크간 평형수 이동제어 시스템의 실시 블록도이다.

이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

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 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "... 부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.

설명에 앞서 본 명세서에는 다수의 양태 및 실시양태가 기술되며, 이들은 단순히 예시적인 것으로서 한정하는 것이 아니다.

본 명세서를 읽은 후에, 숙련자는 다른 양태 및 실시예가 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 가능함을 이해할 것이다.

이하에서 설명되는 실시양태의 상세 사항을 다루기 전에, 몇몇 용어를 정의하거나 또는 명확히 하기로 한다.

BWTS란 Ballast Water Treatment System의 약자로 선박의 평형수(밸러스트수) 이동에 따른 해양생태계 파괴와 교란을 방지하기 위해 선박 평형수에 포함된 유해 수상생물과 병원균을 제거, 무해화 또는 그 유입이나 배출을 방지하기 위한 장치나 설비를 말한다.

도 1은 종래의 탱크간 평형수 이동제어 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 탱크간 평형수 이동제어 시스템의 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 탱크간 평형수 이동제어 시스템의 실시 예로 15일 이상 운항 시의 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 탱크간 평형수 이동제어 시스템의 구성요소와 기능을 보여주고, 도 5는 본 발명에 따른 탱크간 평형수 이동제어 시스템의 실시 블록도이다.

본 발명에 따른 탱크간 평형수 이동제어 시스템은 선박이 운항할 시 선박평형수를 저장하는 탱크들 간의 선박평형수를 제어하는 이동제어 시스템에 있어서, 배수량보다 작은 BWTS를 적용하기 위해 유량제어를 하는 유량제어부(100); 선박평형수의 안전한 이동을 위해 순차 교번 이동 알고리즘을 적용하여 선박평형수를 제어하는 제어부(200) 및 선박평형수 탱크별로 선박평형수를 원격으로 제어하여 공급해주는 밸브제어기능과 선박평형수 탱크로 유입된 선박평형수의 수위를 정밀 측정하고 지시하여 사용자에게 정보를 제공해 주는 수위계측기능을 갖는 통합제어감지부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유량제어부(100)는, 펌프의 회전수를 제어하는 인버터(110), 유량을 필요에 따라 조절할 수 있는 밸브(120) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 탱크별로 채운 선박평형수를 필터링하고 살균처리를 하는 평형수정화부(400)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 통합제어감지부(300)는, 밸브를 원격으로 제어하여 해수 채취함으로부터 유입되는 바닷물인 평형수의 유입신호에 맞추어 물리적 또는 화학적인 처리과정을 통해 오염원을 제거하여 평형수탱크로 보내는 평형수처리시스템의 동작과 상태정보를 실시간 제어 감시할 수 있는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.

다음은 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 탱크간 평형수 이동제어 시스템의 구성요소별 특징에 대해 상세히 설명하도록 한다.

종래에는 도 1과 같이 탱크간 평형수 이동제어를 할 때, 배수량과 같은 BWTS를 써야만 했다. 예를들어 수처리를 350m³/h로 할 경우 펌프 역시 350m³/h로 유량이 흐르도록 했어야만 했다.

하지만, 본 발명에 따른 탱크간 평형수 이동제어 시스템은 도 2와 같이 인버터 또는 밸브를 추가하여 펌프의 유량을 조절하여 수처리 속도를 조절할 수 있다.

또한 종래와는 다르게 본 발명은 도 3과 같이 이동중에도 수처리를 하여 15일 이상의 장기간 운용 시에도 항구에 오랜시간 정박하지 않아도 된다는 장점이 있다.

선박평형수 탱크 간 이동 펌프 RPM 제어 기술에 대해 상세히 설명하자면, 운항 중 배수량보다 작은 BWTS를 적용하기 위해 유량제어 유량제어부(100)를 포함하고, 유량제어부(100)에서 인버터(110)는 RPM을 40~100%까지 제어한다. 즉, 펌프의 RPM을 조절하여 유량을 조절한다.

인버터(110)를 대신하여 사용할 수 있는 것으로는 밸브(120)가 있으며 밸브(120)를 열고 닫음으로서 유량을 제어한다.

선박평형수 탱크 간 이동 제어알고리즘에 대해 상세히 설명하자면, 이동 제어알고리즘은 운항 중 선박평형수의 안전한 이동을 위한 순차 교번 이동 알고리즘과 선박의 좌/우현 중 임의의 탱크 각 1개씩을 빈 탱크로 설정하고, 항구 접안 하역 중 각 탱크별로 채운 평형수의 이동 중 필터링과 살균처리 순서를 정하는 알고리즘을 포함한다.

다음은 본 발명에 따른 탱크간 평형수 이동제어 시스템의 운용 방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.

선박이 항구에 도착하는 단계(S100); 선박의 화물을 하역하는 단계(S200); 발라스팅 운전을 시작하는 단계(S300); 비어 있는 용량이 가장 큰 탱크를 찾는 단계(S400); A.P.T&F.P.T BWTS 운전을 하는 단계(S500); 비어 있는 탱크인지 확인하는 단계(S600); 상기 단계(S600)에서 비어 있는 탱크이면 상기 단계(S500)으로 돌아가는 단계; 상기 단계(S600)에서 비어 있지 않은 탱크이면 BWTS 운전을 종료하고 Bypass 운전을 하는 단계(S700); 발라스팅 운전을 종료하는 단계(S800); 공해상으로 이동하는 단계(S900); BWTS 운전을 하여 선박평형수를 좌현에서 BWTS를 통해 우현으로 이동시키는 단계(S1000); 발라스팅 운전을 종료하는 단계(S1100); 선박이 다음 항구로 이동하는 단계(S1200); 디발라스팅 운전을 시작하는 단계(S1300) 및 디발라스팅 운전을 종료하는 단계(S1400)를 포함한다.

다음은 선박평형수 탱크 간 이동시 선박 안전 검사방법에 대해 상세히 설명하자면, 공해상에서 운항 중 임의의 평형수 탱크에서 비어있는 평형수 탱크로 평형수 이동시 선박의 자세안전을 실시간 모니터링할 수 있는 측정 모듈 및 수집 정보를 이용하여 실시간으로 선박의 안전을 평가하도록 한다.

다음은 통합제어감지부(300)의 기능에 대해 좀 더 상세히 설명 하도록 한다.

통합제어감지부(300)는 선박의 해수 채취함(Sea Chest)으로부터 선박의 무게중심을 유지하기 위해 평형수 탱크별로 바닷물인 평형수를 원격으로 제어하여 공급해주는 밸브제어시스템으로 밸브 온/오프 신호를 보내고 실시간으로 밸브 상태정보를 확인하는 밸브제어기능과, 밸브제어시스템의 원격 제어를 통해 해수 채취함으로부터 유입되는 바닷물인 평형수의 유입신호에 맞추어 물리적 또는 화학적인 처리과정을 통해 오염원을 제거하여 평형수탱크로 보내는 평형수처리시스템의 동작과 상태정보를 실시간 제어 감시할 수 있는 기능과, 평형수 탱크로 유입된 바닷물인 평형수의 수위를 정밀 측정하고 지시하여 사용자에게 정보를 제공해 주는 수위계측시스템의 정보를 실시간 모니터링할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 탱크간 평형수 이동제어 시스템은 이동간에도 수처리가 가능하며, 펌프의 속도를 조절하는 인버터나 유량을 조절하는 밸브를 적용하여 종래에 비해 BWTS를 작은 사이즈를 적용하여도 충분히 처리할 수 있다. 새로 건조하는 선박과는 달리 기존의 선박에는 BWTS의 설치공간이 충분치 않아 BWTS 설치에 어려움이 있었으나, 본 발명에 따른 탱크간 평형수 이동제어 시스템을 적용하게되면 BWTS의 크기가 줄게되어 기존의 선박에도 쉽게 적용할 수 있는 장점이 있다. 또한 장비작동 및 계측센서의 고장 또는 성능 저하가 우려될 만큼 유입수가 매우 혼탁한 경우에도 이동간에 수처리가 가능하여 다른 바다로 간 후 물을 탱크에 실어 이동간에 수처리를 하면 된다는 장점이 있다.

이상 본 발명의 실시 예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

100 : 유량제어부
110 : 인버터
120 : 밸브
200 : 제어부
300 : 통합제어감지부
400 : 평형수정화부

Claims (4)

1. 선박이 운항할 시 선박평형수를 저장하는 탱크들 간의 선박평형수를 제어하는 이동제어 시스템에 있어서,
   배수량보다 적은 BWTS를 적용하기 위해 유량제어를 하는 유량제어부(100);
   선박평형수의 안전한 이동을 위해 순차 교번 이동 알고리즘을 적용하여 선박평형수를 제어하는 제어부(200) 및
   선박평형수 탱크별로 선박평형수를 원격으로 제어하여 공급해주는 밸브제어기능과 선박평형수 탱크로 유입된 선박평형수의 수위를 정밀 측정하고 지시하여 사용자에게 정보를 제공해 주는 수위계측기능을 갖는 통합제어감지부(300)를 포함하고,
   상기 유량제어부(100)는,
   펌프의 회전수를 제어하는 인버터(110), 유량을 필요에 따라 조절할 수 있는 밸브(120) 중 어느 하나이고,
   상기 인버터(110)는 펌프의 RPM을 40~100%까지 제어할 수 있고,
   상기 밸브(120)를 사용할 경우에는 상기 밸브(120)를 열고 닫음으로서 유량을 제어할 수 있고,
   상기 제어부(200)에 적용되는 알고리즘은, 운항 중 선박평형수의 안전한 이동을 위한 순차 교번 이동 알고리즘과 선박의 좌/우현 중 임의의 탱크 각 1개씩을 빈 탱크로 설정하고, 항구 접안 하역 중 각 탱크별로 채운 평형수의 이동 중 필터링과 살균처리 순서를 정하는 알고리즘인 것을 특징으로 하는 탱크간 평형수 이동제어 시스템.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 탱크별로 채운 선박평형수를 필터링하고 살균처리를 하는 평형수정화부(400)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탱크간 평형수 이동제어 시스템.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 통합제어감지부(300)는,
   밸브를 원격으로 제어하여 해수 채취함으로부터 유입되는 바닷물인 평형수의 유입신호에 맞추어 물리적 또는 화학적인 처리과정을 통해 오염원을 제거하여 평형수탱크로 보내는 평형수처리시스템의 동작과 상태정보를 실시간 제어 감시할 수 있는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 탱크간 평형수 이동제어 시스템.
   

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