KR20110066035A - 새로운 여과방식에 의한 선박평형수 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해수가 선박평형수 탱크로 유입되거나 선박평형수가 선박 외부로 배출되는 단계에서 해양미생물을 여과하는 유입부 여과장치 및 배출부 여과장치를 구비함으로써 선박평형수 내 해양미생물을 효과적으로 제거하는 선박평형수 처리장치에 관한 것이다.

본 발명은 해수를 선박평형수(ballast water)로 공급받아 선박평형수 탱크에 저장하여 선박의 복원성(ballasting)을 유지하는 선박과 관련하여 선박평형수 내 해양미생물 등을 제거하기 위한 선박평형수 처리장치를 제시함에 있어, 그 특징으로 선박평형수 탱크로 선박평형수를 유입시키는 유입관에 설치되는 유입부 여과장치를 포함하되, 유입부 여과장치는 원통형 여과 틀(cylindrical filter housing) 및 상기 원통형 여과 틀 내에 설치되는 눈금 1mm 이하의 망체(mesh)인 스테인리스 스틸 316L 재질의 복수 개의 여과망으로 이루어진 제1 여과층과 제2 여과층으로서 세공크기(pore size) 3 - 20Å인 소성된 황토 또는 백토로 이루어진 여과층, 또는 소성된 황토 또는 백토와 흡사하나 표면적이 더 넓은, 세공크기(pore size) 3 - 20Å인 화산재로 이루어진 여과층, 또는 세공크기(pore size) 13 - 100Å인 활성탄으로 이루어진 여과층 중의 하나를 선택하여 구성하는 것이다.

즉, 유입부 여과장치는 종래의 관련 기술과 달리 여과할 때 야기되는 해양미생물의 손괘에 의한 미분화된 미생물 사체 등의 제거를 고려한 제2 여과층을 선택적으로 구성하며, 여과장치(필터)의 설계ㆍ제작이 간편하고 장치의 운전이 상대적 으로 복잡하지 않으며, 선박의 배수량에 따라 여과장치의 용량 조절이 간단하며, 여과장치 내부에 대한 간편한 세척방식을 강조하고 있는 것 등을 특징으로 하는 신규성을 제시하고 있다.

본 발명에 따른 선박평형수 처리장치는 해수가 선박평형수 탱크로 유입되기 전에 유입부에 유입부 여과장치를 설비함으로써, 즉, 해수를 미리 처리하여 선박평형수 탱크 내부에서 자생하게 되는 해양미생물의 번식을 최소화시킴으로써 선박유지관리의 경제성을 고려하고, 동시에 선박평형수를 배출할 때에 해수 유입의 경우와 유사한 여과방식을 적용함으로써 선박평형수 내의 해양미생물을 완벽하게 제거하고자 하는, 선박평형수를 효과적으로 처리하기 위한 여과장치를 제공하는 것이다.

선박평형수, 유입부 여과장치, 배출부 여과장치, 해수 처리, 여과망.

Description

새로운 여과방식에 의한 선박평형수 처리장치{Ballast water treatment apparatus with new filtering system}

본 발명은 선박평형수로 이용되는 해수를 처리하는 선박평형수 처리장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 해수가 선박평형수 탱크로 유입되거나 선박평형수가 선박 외부로 배출되는 단계에서 해양미생물을 여과하는 유입부 여과장치 및 배출부 여과장치를 구비함으로써 선박평형수 내 해양미생물을 효과적으로 제거하는 선박평형수 처리장치에 관한 것이다.

지구상에서 생산되는 재화의 80%가 선박에 의해 국제적으로 이동되고 있으며, 이러한 선박이동에 의해 매년, 약 30 ~ 50억톤의 해수가 국제적으로 이동되고 있는 것으로 알려져 있다. 선박에 의한 재화의 국제적 이동으로 선박 외부에 부착되거나 선박평형수에 포함되어 유랑하는 외래 해양미생물은 각 지역의 해양생태계를 위협하고 있다. 각각의 경로를 통한 외래종 해양미생물의 이와 같은 유입은 해양생태계를 위협하는 요인 중 하나로서, 해양생태계의 먹이사슬을 교란하여 어쩌면 토착 생물종을 멸종시킬 수 있다는 단순한 관점에서 해양오염보다 심각하게 받아들여지고 있다.

이와 같은 선박평형수(ballast water)는 선박의 안정성 유지를 위한 필수요소로서, 탐사선, 군함 등과 같이 적재화물 변동이 적은 경우 적재량이 적으나 일반 상선과 같이 적재화물의 변동량이 큰 경우 필요한 선박평형수 변동량도 상대적으로 커진다고 하겠다. 보통 선박평형수는 선박으로부터 화물의 반출시 부력에 의해 선박의 무게중심이 높아짐으로써 선박 안정성이 낮아지는 것을 방지하기 위하여 화물 반출량에 비례하여 선박평형수 저장탱크에 저장한다. 반대로 선박에 화물 적재 시에는 선박평형수를 배출하게 되는데, 배출량 역시 화물의 적재량에 비례하게 된다. 앞에서 설명한 바와 같이 선박운항에 반드시 필요한 선박평형수 문제는 국제 교역량의 증가에 따라 선박평형수에 포함된 해양미생물 체계의 문제로 전이된 감이 없지 않다고 판단된다.

그러므로 이에 대하여 구체적으로 살펴볼 필요가 있다. 선박평형수의 배출로부터 기인하는 외국의 또는 다른 지역의 해양미생물종은 해당 배출지역의 환경에 적응하는 경우, 왕성한 번식이 발생함으로써 해당 해역에 자연스럽게 토착화되며, 동시에 인근의 해역으로 확산된다. 그러므로 상황에 따라 외래종과 토착종 사이에서 균형상태가 이뤄져 해당 해역의 생태계는 먹이사슬에서 야기되는 큰 변화가 일어날 수 있으며, 이에 따라 어종 변화로 인하여 경제적인 측면은 물론 수산물 생산 에도 결정적인 영향을 주게 된다. 결론적으로, 외래 해양미생물종의 유입은 원치 않는 해양생태계의 변화를 유도하게 되며, 따라서 우리의 생활도 큰 영향을 받게 되는 것이다.

참고적으로 인천항과 부산항에서 조사된 뉴질랜드, 타이완, 홍콩, 싱가폴, 북태평양 등지, 파키스탄과 일본근해 등지에서 유입된 선박평형수 중의 해양미생물 종인 식물플랑크톤, 원생동물플랑크톤, 후생동물플랑크톤, 기타 플랑크톤 등을 종, 속, 또는 상위 단계 분류군으로 구분하여 보면, 전체 분류군의 수는 7 내지 53개의 범위를 보이고 있다. 한편, 분류된 해양미생물의 출현 분류군 수는 모두 170개(식물플랑크톤: 돌말류와 와편모 조류 및 기타 90개, 후생동물플랑크톤 56개, 원생동물플랑크톤 24개)이다(Yoo et al. 2006). 선박평형수 내의 해양미생물 각각은 취수해역에 따른 분포로서 알 수 있으나, 선박평형수의 교환작업은 완전히 교체되는 것이 아니므로 서로 혼재한 상태로 존재하게 된다. 이와 같은 해양미생물 등을 처리대상 기준으로 삼아서 선박평형수 중의 해양미생물을 여과 분리하여 처리한다고 한다면 더욱 가치가 있는 유용한 결과가 도출될 것이다.

이와 같은 선박평형수 이동에 의해 발생될 수 있는 생태적, 경제적 피해를 막고, 생물 다양성을 보전하기 위해 국제해사기구(IMO)는 2004년 2월 '선박의 선박평형수와 침전물의 통제 및 관리를 위한 국제협약'을 채택하였다. 또한, 다양한 선박의 종류만큼 시행시기에서 차이가 있으며, 특히 2015년부터 국제항해에 종사하는 선박은 의무적으로 선박평형수 처리장치를 탑재하도록 규정하고 있다.

최근까지 적용하고 있는 선박평형수의 처리기술은 대부분 해수가 저장되는 선박평형수 탱크와 직접 연결하여 추진 실행되는 것이 일반적 추세이다. 그러므로 해수에 포함되어 있는 해양미생물이 선박평형수 탱크 내에서 활발하게 성장ㆍ번식하는 새로운 현상도 발생됨으로써 해양미생물에 대한 전처리 기술은 반드시 필요하고 매우 중요한 것이라고 판단하는 것이다. 왜냐하면 해양미생물의 성장과 번식은 2차적인 오염문제, 즉, 상황에 따라 다르기는 하지만 해양미생물의 서식으로 인하여 선박평형수 탱크 내부를 주기적으로 세척하고 동시에 군집화한 해양미생물을 인위적으로 제거해야 하는 문제를 일으키기 때문에, 이 오염문제를 최소화할수록 선박평형수 관리의 문제에서 유리해진다. 또한 해양미생물의 총량이 사전에 자연스럽게 조절됨으로써 후속되는 해양미생물의 처리 과정이 효과적이고 용이하게 수행될 수 있다.

일반적으로 지금까지 잘 알려진 해양미생물에 대한 사멸 등 처리방식은 어느 경우에서나 만족스럽고 안전하다고 판단되는 것이 있는 것은 결코 아니므로, 본 발명에서는 해양미생물의 물리적인 분리ㆍ제거에 초점을 맞추고자 하였다. 그러므로 종래의 선박평형수를 처리하는 여과장치에 대한 전반적인 검토를 추진하게 되었다.

그 동안 개발된 해양미생물 여과장치 또한 다양한 것은 사실이다. 그러나 그 럼에도 불구하고 해양미생물 사멸방법의 경우처럼 여러 가지 방법이 있으며 장치의 구조가 대부분 복잡하고 난해한 방식을 취하고 있다. 일반적으로 통상적인 관점에서 볼 때, 설계와 제작방법이 복잡한 것으로 보인다. 따라서, 장치의 운전방법이 까다롭고 세척방법 또한 복잡하게 되어 있다. 특히, 여과할 때에 발생하는 해양미생물의 손괘로 인하여 생성되는 해양미생물의 미세한 사체의 처치문제와 더불어 50㎛ 이하의 해양미생물에 대하여 자외광 또는 오존 처리와 같은 여러 가지의 알려진 방법에 의하여 사멸ㆍ처리를 추진하고 있지만, 그 결과는 상황에 따라 불확실할 수도 있다는 것이다. 한편 선박평형수의 교환은 가능한 한 빠르게 진행되어야 하기 때문에, 여과장치의 완벽한 운용체제가 요구되며 또한 이 요구사항에 적합한 운영체제는 보다 개선된 여과장치를 필요로 한다. 그러므로 해양미생물에 대한 여과장치의 완전한 여과능력과 함께 보다 높은 여과효과를 위하여 여과장치의 세척방법도 대단히 중요하므로 만족스러운 세척방법이 재차 요구되고 있는 실정이다. 따라서 여과장치의 운전과 세척방식이 간편하고 용이한 새로운 여과장치를 제시하고자 하는 것이다.

그러면 최근의 관련 특허 중 선박평형수 처리장치 특허를 하나의 예로 들어 검토해 보기로 한다. 대한민국특허 등록번호 제10-0830869호는 선박평형수에 존재하는 이물질을 제거하여 환경오염을 방지할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 내부에 원통형상의 공간이 형성된 본체와 내부가 빈 납작한 원통형상을 이루며 외주면으로 관통된 관통공이 형성된 결합부와 내측의 외주면을 따라 외측으로 돌출되며 상하에 메쉬망이 결합된 여과부로 이루어진 여과체를 상기 본체 내부에 적층하여 메쉬망을 통과한 선박평형수가 관통공을 통해 결합부 내측으로 이동하여 하측으로 흘러서 처리되는 여과장치인 것이다. 즉, 이 장치는 제작할 때 특별하고 복잡한 기술이 고려된 것으로 판단되며, 한편 상기 특허에서는 세척방법이 매우 우수하고 용이한 것으로 설명하고 있으나 결과는 명확하게 표현되지 않았다. 특히, 해수를 처리할 때 일어나는 해양미생물의 손괘에 대한 대책이 기술되어 있지 않다. 그러므로 간단히 밸브를 조작하여 운전하는 것처럼 단순한 조작으로 운영할 수 있는 여과장치와 그에 대한 운전기술이 필요한 것으로 판단되어, 새로운 여과장치를 제공하고자 하는 것이다.

따라서 본 발명은 해수가 선박평형수 탱크로 유입되기 전에 해수 내 해양미생물 등을 제거하는 데 적합하고 효과적인 유입부 여과장치를 구비한 선박평형수 처리장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 유입부 여과장치뿐만 아니라, 처리된 선박평형수를 배출하는 경우 배출부 여과장치를 구비하여 배출되는 선박평형수를 깨끗한 상태로 만드는 선박평형수 처리장치를 제공하는 것이다.

앞에서의 문제점을 과제로서 해결하고자 본 발명에서는 다수의 여과망을 구비하여 선박평형수를 처리하는 여과장치들을 이용한 선박평형수 처리장치를 제시하고자 하는 것이다. 즉, 본 발명은 선박의 복원성(ballasting)을 유지하기 위하여 해수를 선박평형수(ballast water)로 전환하여 선박평형수 탱크에 저장함에 있어 선박평형수 내 해양미생물, 특히 크기가 50㎛ 이상인 해양미생물 등을 제거하기 위한 선박평형수 전처리 장치를 제공하는 데 있는 것이다. 그 특징은 선박평형수 처리탱크로 해수를 유입시키는 유입관에 설치되는 유입부 여과장치를 포함하되, 유입부의 여과장치는 원통형 여과 틀(cylindrical filter housing) 및 상기 원통형 여과 틀 내에 설치되는 다수의 여과층을 포함하여 구성된 것이다. 또한 다수의 여과층은 눈금 크기 1mm 이하의 망체(mesh)인 스테인리스 스틸 316L 재질의 복수의 망체(mesh)로 이루어진 제1 여과층을 포함한다. 또한 이 다수의 여과층은 최소 1개의 여과층을 더 포함하며, 특히 제시한 3개 각각의 다공성 여과층, 즉 제2 여과층은 흡착작용을 통하여 해양미생물을 최대한 제거 및 분리하기 위한 것이며, 상기 원통형 여과 틀에 대하여 장착과 분리가 용이하도록 꾸러미(패키지) 형태로 구성될 수 있다. 그리고 상기 원통형 여과 틀의 해수 유입방향에 여과층 보호망이 설비되어 있다.

이와 같이 본 특허에서 새로운 여과장치를 설치하는 목적은 도 2에서 보는 바와 같이 설계와 제작이 용이하고 여과장치의 운전을 단순하게 하려는 것이다. 또한 원통형 여과 틀 내의 여과층이 꾸러미(패키지) 형태로 구성하여 세척이나 교체 등을 용이하도록 한 것이다. 특히, 여과할 때에 일어나는 해양미생물의 손괘에 의한 미생물 사체와 함께 45㎛ 이하의 해상미생물을 차별적으로 흡착하는 화산재, 또는 소성된 황토, 또는 활성탄 등으로 각각 구성ㆍ설비된 여과층의 역할이 기대되는 것이다.

본 발명에 따른 선박평형수 처리장치는 유입부 여과장치 뿐만 아니라 배출부 여과장치를 포함하며, 외부로 배출되는 선박평형수도 여과함으로써 유입부에서 여과한 후에도 그래도 살아남아 있는 해양미생물을 분리ㆍ제거하고 배출하게 된다. 따라서 배출부 여과장치는 유입부 여과장치와 동일한 구조 및 기능을 가지는 것이 바람직하다. 즉 배출부 여과장치는 원통형 여과 틀 및 상기 원통형 여과 틀의 내부에 형성되어 있는 다수의 여과층을 포함하여 구성된다. 또한 다수의 여과층은 눈금 크기 1mm 이하의 망체(mesh)인 스테인리스 스틸 316L 재질의 복수의 망체로 이루어진 제1 여과층과 최소 1개의 다공성 여과층인 제2 여과층을 포함한다. 이 다공성 여과층은 해수의 특성과 관련하여 3개 중 1개를 선택하여야 하고, 또한 장착과 탈착이 용이하게 실시될 수 있도록 꾸러미(package) 형태로 조립할 수 있다.

해수 유입부이든 선박평형수의 배출부이든 여과층의 장착은 여과층을 여과장치의 몸통인 원통형 여과 틀에 넣기 전에, 미리 제1 여과층부터 제2 여과층까지 순번에 따라 조립하고 그것을 해수 취수구 반대편에서 서서히 삽입하고 지지대를 넣어 고정시키는 방식으로 하여 선택적으로 실시하는 것이다. 탈착의 경우는 이와 반 대로 지지대를 풀고 끄집어내는 방식으로 실시한다. 그리고 해양미생물의 잔유물은 여과층 꾸러미의 제1 여과층의 1번 여과망만이 원통형 여과 틀의 직경과 동일한 구경을 갖고, 제1 여과층 2번 여과망부터 제2 여과층까지 구경이 해양미생물의 잔유물이 흐를 수 있도록 제1 여과층의 제1 여과망보다도 작게 구체적으로 50㎜ 정도 작게 구경을 설계함으로써 쉽게 잔유물 배출관으로 이송되게 해준다.

한편, 제1 여과층에 대하여 더 살펴보면, 제1 여과층은 복수의 망체로 이루어진 구조로서, 통상적으로 눈금은 1mm의 스테인리스 스틸 316L이며 45㎛의 눈금 크기를 가지는 것이 바람직하다. 또한 제1 여과층은 3 내지 10개의 망체로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한 1개의 다공성 여과층으로 구성되는 제2 여과층은 충진 재료의 구성으로 분류할 수 있으며, 제2 여과층은 소성된 황토 또는 소성된 백토로 충진한 층으로서 실트 크기의 지름 0.002∼0.005mm인 입자로 구멍 직경 3 - 20Å의 다공성이며, 이를 소성하여 새로운 황토층을 만들어 제2 여과층을 구성하는 것이 하나인데, 황토 대신에 혹은 백토(주성분은 카올리나이트와 할로이사이트로서 황토와 동일한 크기임)를 사용하여도 동일한 목적을 달성하게 되는 것이다. 또는, 다른 하나의 여과층 충진제는 활성탄으로 이루어진 층인데, 활성탄(active carbon) 또한 유효한 구멍 직경이 13 - 100Å인 다공성 물질로서 과립(granule) 상태의 것을 사용한다. 또는, 또 다른 하나의 나머지 제2 여과층은 화산재로 이루어진 층으로서, 이들 화산재 역시 구멍 직경이 3 - 20Å인 다수의 다공성 물질로서 화산쇄설물인데, 크기가 0.25 ~ 4mm 정도의 알갱이들이며, 이를 대소의 구형으로 재차 변형한 것을 이용하는 것이 바람직하다. 따라서 제2 여과층은 해양미생물 분포나 성향에 따라 최소한 각각 1개조를 선택할 수 있다. 그러나 해수의 상황에 따라서 동일한 것을 더 택하여 제2 여과층의 활용도를 높이는 것도 가능하다. 그리고 이들은 꾸러미(패키지)로 구성하여 원통형 여과 틀에 대해 용이하게 장착되게 하여 유입과 배출의 어느 경우에서도 본 발명에 따른 선박평형수 처리장치는 쉽게 유지하고 관리할 수 있게 하는 것이다.

본 발명에 있어서 유입부 여과장치는 원통형 여과 틀의 외부에 압력조절용 연결구가 구축되어 있다. 상기 압력조절용 연결구는 상기 원통형 여과 틀 내부의 압력 조정과 더불어 여과층 사이에서 여과작업 중에 걸릴 수 있는 역압력(back pressure)을 고려하여 설치되는 것이다. 즉 바람직하게는 상기 원통형 여과 틀의 측면이나 상단의 적당한 위치에 설치할 수 있다. 또한 상기 압력조절용 연결구는 상기 유입부 여과장치에 대한 세척작업을 할 때에도 활용될 수 있는 것이다. 또한 상기 유입부 여과장치는 일측에 잔유물 배출구가 설치되어, 여과ㆍ분리된 해양미생물의 잔해가 외부로 배출되는 것이다.

한편, 배출부 여과장치에서 제1 여과층은 망체 한가지만으로 구성하여 사용할 수 있다. 즉, 눈금 크기 1mm 인 복수의 망체(mesh) 한가지만으로 이루어진 제1 여과층을 배출부 여과장치로 사용하려는 경우이다. 이 경우에도 선박평형수 배출구의 반대쪽에서 장착 및 분리가 가능하도록 구성하며, 바람직하게는 칸막 이(compartment)로 된 꾸러미(package) 구조로 구성하여, 독자적인 여과장치로 활용할 경우에 더욱 편리해진다. 또 배출부 여과장치인 원통형 여과 틀의 외부에도 유입부 여과장치와 유사하게 압력조절용 연결구와 잔유물 배출구를 설비하도록 한다.

본 발명에 따른 여과장치를 이용한 선박평형수 처리장치는 해수가 선박평형수로 전환되어 선박평형수 탱크로 유입되기 직전에 유입관에 유입부 여과장치를 설치함으로써, 해수를 사전에 처리하여 선박평형수 내의 해양미생물에 대한 처리효과를 향상시킨다. 동시에 상기 유입부 여과장치는 2차적인 문제로서 사전의 여과작업을 하지 않은 경우에, 이로 인하여 선박평형수 탱크 내에서 발생하는 해양미생물의 번식과 성장을 미연에 방지하게 되는 장점이 있다.

또한 본 발명에 의하면, 선박평형수를 배출할 때에 별도의 여과장치를 사용하므로 외부로 배출되는 선박평형수 안에 살아 있는 해양미생물을 결과적으로 처리하기 때문에, 보다 효과적인 선박평형수의 처리방법이라고 할 수 있다.

그리고 각 여과층은 장착과 탈착이 용이한 칸막이로 된 꾸러미(패키지) 구조로 구성하는 것이 더욱 바람직하다고 할 수 있다.

즉, 본 특허와 같이 새로운 여과장치를 설치하게 되면 도 2에서 보는 바와 같이 설계와 제작이 매우 용이하고 여과장치의 운전이 단순하게 되는 것이다. 또 원통형 여과 틀 내의 여과층이 꾸러미(패키지) 형태이기 때문에, 세척이나 교체가 매우 용이하다는 특징도 강조하고자 하는 것이다. 특히, 해수를 유입하여 여과할 때에 일어나는 해양미생물의 손괘에 의한 미생물 사체와 함께 45㎛ 이하의 해양미생물을 차별적으로 흡착하는 화산재, 또는 소성된 황토 혹은 백토, 또는 활성탄 등으로 사안에 따라 선택적으로 구성되는 제2 여과층의 역할을 기대하는 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 선박평형수 처리장치에 대하여 상세히 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 새로운 여과방식에 의한 선박평형수 처리장치의 구성도이며, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박평형수 처리장치의 유입부 여과장치를 설명하는 도면이다.

일반적으로 선박은 복원성을 유지하기 위하여 선박평형수 탱크(1)를 설비하게 되며 선박평형수 탱크(1)에 선박평형수가 저장된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 선박평형수는 필요에 따라 유입관을 통하여 선박평형수 탱크(1)로 유입되고, 배출관을 통하여 배출된다. 상기 유입관은 해수가 유입되는 통로이며 상기 선박평형수 탱크(1)는 유입관을 통하여 유입되는 선박평형수를 저장하는 곳으로서, 선박의 크기에 따라 다양한 크기로 설치될 수 있다. 상기 선박평형수 탱크(1)에 저장되는 선박평형수를 처리하기 위하여 별도의 선박평형수 여과장치, 즉 상기 유입부 여과장 치(12) 및 후술하는 배출부 여과장치(14)를 설치하고 선박평형수 처리탱크(2)를 별도로 설비한다. 도 1에서 도면부호 3은 선박평형수 배출탱크, 4는 배출가스 탱크, 5는 잔유물 저장탱크, 6은 압축공기 탱크, 15는 배출가스 여과장치를 의미한다.

새로운 개념으로 구성된 본 발명의 신규성은 도 2에서 보는 바와 같이 단순한 설계와 제작으로 여과장치를 간단화하며, 원통형 여과 틀 내의 여과층이 칸막이 형태의 꾸러미(패키지)로 구성하여 세척이나 교체가 용이하도록 하는 것이다. 특히, 여과할 때 일어나는 해양미생물의 손괘에 의한 미생물 사체와 함께 45㎛ 이하의 해양미생물을 차별적으로 흡착할 수 있는 화산재, 또는 소성된 황토 혹은 백토, 또는 활성탄 등으로 각각 독립적으로 구성된 여과층의 역할이 보완되는 것이다.

본 발명의 바람직한 하나의 실시 예에 따른 인입부 여과장치를 이용한 선박평형수 처리장치는 해수에 포함되어 있는 해양미생물 등을 제거하기 위하여 선박에 설치되는 장치로서, 해수가 유입되는 유입관에 여과장치를 적절하게 결합하는 것이다. 또한 본 발명의 바람직한 하나의 실시 예에 따른 새로운 여과방식에 의한 선박평형수 처리장치는 선박평형수가 선박 외부로 배출되도록 상기 선박평형수 탱크(1)에 연결된 배출관에 결합하여 배출되는 선박평형수를 처리하는 배출부 여과장치(14)도 포함한다.

상기 유입부 여과장치(12)는 해수가 선박평형수로서 선박평형수 탱크(1)로 유입되기 전 선박평형수에 포함되어 있는 해양미생물을 분리ㆍ제거하기 위한 장치로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 유입부 여과장치(12)는 원통형 여과 틀(20) 및 상기 원통형 여과 틀(20) 내부에 설치되어 있는 제1 여과층(21)과 제2 여과층(22)을 포함하여 구성된다. 또한 상기 원통형 여과 틀(20)의 해수 유입방향에 여과층 보호망(26)이 구성되어 있다. 상기 제1 여과층(21)은 복수의 망체(mesh), 즉 복수의 여과망으로 이루어진 구조로서, 상기 여과망의 재질은 통상적으로 눈금 크기 1mm 이하인 스테인리스 스틸 316L이며, 45㎛의 눈금 크기를 가지는 것이 바람직하다. 이는 선박평형수로 사용될 해수 내 50㎛ 이상인 해양미생물을 제1 여과층(21)을 통과시켜 사전에 효과적으로 분리ㆍ제거하기 위함이다. 또한 제1 여과층(21)은 3 내지 10개의 망체(mesh)로 이루어진다. 또한 상기 제1 여과층(21)은 꾸러미(패키지) 형태로 구성되어 상기 원통형 여과 틀(20)에 장착 및 분리가 용이하도록 설치한다.

상기 유입부 여과장치(12)의 여과층(21)(22)의 장착, 탈착에 대하여 설명한다. 해수 유입부이든 선박평형수의 배출부이든 여과층(21)(22)의 장착은 여과층(21)(22)을 여과장치의 몸통인 상기 원통형 여과 틀(20)에 넣기 전에, 미리 제1 여과층(21)부터 제2 여과층(22)까지 순번에 따라 조립하고 그것을 해수 취수구 반대편에서 서서히 삽입하고 지지대를 넣어 고정시키는 방식으로 하여 선택적으로 실시하는 것이다. 탈착의 경우는 이와 반대로 지지대를 풀고 끄집어내는 방식으로 실시한다. 그리고 해양미생물의 잔유물은 여과층(21)(22) 꾸러미의 제1 여과층(21)의 1번 여과망만이 원통형 여과 틀(20)의 직경과 동일한 구경을 갖고, 제1 여과층(21)의 2번 여과망부터 제2 여과층(22)까지 구경이 해양미생물의 잔유물이 흐를 수 있도록 제1 여과층(21)의 제1 여과망보다도 작게 구체적으로 50㎜ 정도(h) 작게 구경을 설계함으로써 쉽게 잔유물 배출관으로 이송되게 해준다.

상기 제2 여과층(22)은 다공성 여과층으로 상기 제1 여과층(21)을 통과한 해수 내 해양미생물을 주로 흡착에 의하여 제거하는 수단이다. 또한 상기 제2 여과층(22)은 꾸러미(패키지) 형태로 구성되어 상기 원통형 여과 틀(20)에 장착 및 분리가 용이하도록 설치한다. 따라서 상기 제2 여과층(22) 등을 포함하여 전체 여과층의 세척이나 교체가 용이하게 이루어지는 것이다. 상기 제2 여과층(22)은 각각 다공성 입자로서 소성된 황토 혹은 소성된 백토로 충진한 층이거나, 또는 유효한 다공성 물질로 구성된 과립(granule) 상태의 활성탄(active carbon)으로 충진된 층이거나 또는 대소의 구형으로 변형한 다수의 다공성 물질로 된 화산재로 이루어진 층 등으로 된 여과층 중의 하나로 되어 있는 것이다. 즉 상기 제2 여과층(22)은 소성된 황토 또는 소성된 백토로 충진한 층으로서 실트 크기의 지름 0.002∼0.005mm인 입자로 구멍 직경 3 - 20Å의 다공성이며, 이를 소성하여 새로운 황토층을 만들어 제2 여과층을 구성하는 것이 하나인데, 황토 대신에 혹은 백토(주성분은 카올리나이트와 할로이사이트로서 황토와 동일한 크기임)를 사용하여도 동일한 목적을 달성하게 되는 것이다. 또는, 다른 하나의 여과층 충진제는 활성탄으로 이루어진 층인데, 활성탄(active carbon) 또한 유효한 구멍 직경이 13 - 100Å인 다공성 물질 로서 과립(granule) 상태의 것을 사용한다. 또는, 또 다른 하나의 나머지 제2 여과층은 화산재로 이루어진 층으로서, 이들 화산재 역시 구멍 직경이 3 - 20Å인 다수의 다공성 물질로서 화산쇄설물인데, 크기가 0.25 ~ 4mm 정도의 알갱이들이며, 이를 대소의 구형으로 재차 변형한 것을 이용하는 것이 바람직하다.

도 3은 도 2에 도시된 유입부 여과장치를 상세하게 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2 여과층(22)은 소성된 백토로 이루어진 층, 또는 활성탄으로 이루어진 층 또는 화산재로 이루어진 층으로 이루어진다. 특히 상기 제2 여과층(22)은 a부분과 b부분이 1:2로 이루어지는 것이 바람직하며, 이는 상기 제2 여과층(22)의 구조적 안정을 위한 것이다.

상기 원통형 여과 틀(20)의 측면에는 잔유물 배출구(28)가 구성되어 있다. 상기 제1 여과층(21)과 제2 여과층(22)을 통과하면서 여과된 해양미생물의 잔유물은 적절한 시간마다 상기 잔유물 배출구(28)를 통하여 외부로 배출되며, 상기 잔유물 배출구(28)를 통하여 배출된 잔유물은 잔유물 저장탱크(5)로 이송되고 적절하게 사멸 처리된 다음 외부로 배출된다. 상기 원통형 여과 틀(20)의 외측에는 압력조절용 연결구(27)가 형성되어 있다. 상기 압력조절용 연결구(27)는 상기 원통형 여과 틀(20) 내부의 압력조정을 통하여 여과효율의 향상뿐만 아니라 제1 여과층(21) 및 제2 여과층(22) 사이에서 여과 작업 중에 함께 걸리는 역압력(back pressure)을 고려하여 설치된다. 따라서 상기 압력조절용 연결구(27)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제2 여과층(22)의 측면이나 상단의 적당한 지점에 설치되는 것이 바람직하다. 또한 상기 압력조절용 연결구(27)는 상기 유입부 여과장치(12)를 세척할 때에도 사용될 수 있다.

본 특허에서 제시하는 새로운 여과장치를 설치하게 되면, 도 2에서 보는 바와 같이 설계와 제작이 매우 용이하고 여과장치의 운전이 단순하게 된다. 원통형 여과 틀 내의 여과층이 꾸러미(패키지) 형태이므로 세척이나 교체가 매우 용이한 것이다. 특히, 여과할 때에 일어나는 해양미생물의 손괘에 의한 미생물 사체와 45㎛이하의 해양미생물을 각각 차별적으로 흡착하는 화산재, 또는 소성된 황토 혹은 백토, 또는 활성탄 등을 선택하여 구성되는 여과층의 역할이 기대되는 것이다.

상기 배출부 여과장치(14)는 상기 유입부 여과장치(12)와 동일한 구조 및 기능을 가지므로, 상기 유입부 여과장치(12)를 동일하게 사용할 수 있다. 따라서 상기 배출부 여과장치(14)는 상기 유입부 여과장치(12)에 설비되어 있는 원통형 여과 틀(20), 제1 여과층(21) 만으로 또는 필요하다면 제2 여과층(22)을 구비하며, 상기 원통형 여과 틀(20)의 측면에는 상기 압력조절용 연결구(27) 및 상기 잔유물 배출구(28)를 각각 동일하게 설치하는 것이다.

그리고 본 발명의 하나의 바람직한 실시 예에 따른 여과장치를 이용한 선박평형수 처리장치의 작용 및 운전에 대하여 설명한다. 해수는 유입관을 통하여 선박 평형수 탱크(1)내로 유입되며, 선박평형수 탱크(1) 내로 유입되기 직전에 유입부 여과장치(12)에서 해수의 여과처리가 이루어진다. 즉, 유입부 여과장치(14)는 다수의 여과층(21)(22)을 통과하면서, 선박평형수 내의 해양미생물이 가능한 한 모두 제거되게 한다. 상기 제2 여과층(22)을 통과하면서 45㎛ 이하의 미세한 해양미생물이 여과ㆍ분리되어 제거되는 것이다. 또한, 상기 압력조절용 연결구(27)를 통하여 상기 유입부 여과장치(12)의 내부 압력이 조절되게 함으로써, 상기 유입부 여과장치(12)를 통과하는 선박평형수 내의 해양미생물의 분리ㆍ제거 효과는 상승하게 된다. 또한 상기 선박평형수 탱크(1)에 있던 선박평형수는 선박 외부로 배출되기 직전에 상기 선박평형수 탱크(1)에서 살균ㆍ처리되고, 처리된 선박평형수가 외부로 배출되는 경우에 배출부 여과장치(14)를 통과하면서 다시 한번 더 여과됨으로써 해양미생물의 분리ㆍ제거가 완벽하게 이루어진다. 그리고 상기 유입부 여과장치(12) 및 상기 배출부 여과장치(14) 각각에서 여과과정을 통해 얻어진 해양미생물 잔유물은 상기 유입부 여과장치(12) 및 배출부 여과장치(14)에 각각 연결되어 있는 잔유물 저장탱크(5)로 이송되어 적절한 절차에 따라 처리한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 특별한 여과장치를 이용한 선박평형수 처리장치에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 제시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 해당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 하나의 실시 예에 따른 새로운 여과방식에 의한 선박평형수 처리장치의 구성도.

도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 새로운 여과방식에 의한 선박평형수 처리장치의 유입부 여과장치를 설명하기 위한 도면.

도 3은 도 2에 도시된 유입부 여과장치를 상세하게 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 선박평형수 탱크 2 : 선박평형수 처리탱크

3 : 선박평형수 배출탱크 4 : 배출가스 탱크

5 : 잔유물 저장탱크 6 : 압축공기 탱크

12 : 유입부 여과장치 14 : 배출부 여과장치

15 : 배출가스 여과장치 20 : 원통형 여과 틀

21 : 제1 여과층 22 : 제2 여과층

26 : 여과층 보호망 27 : 압력조절용 연결구

28 : 잔유물 배출구

Claims (6)

1. 선박에 설치되어 선박평형수 내 해양미생물을 분리??제거하는 선박평형수 처리장치에 있어서,

   상기 선박평형수 처리장치는, 상기 선박평형수 탱크로 해수를 유입시키는 유입관에 설치되어 상기 해수 내 해양미생물을 여과하는 유입부 여과장치를 포함하며, 상기 유입부 여과장치는 원통형 여과 틀 및 상기 원통형 여과 틀 내부에 구비되어 있는 다수의 여과층을 포함하여 이루어지되,

   상기 다수의 여과층은 눈금 1mm 이하의 복수의 망체(mesh)로 이루어진 제1 여과층을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박평형수 처리장치.
2. 선박에 설치되어 선박평형수 내 해양미생물을 분리ㆍ제거하는 선박평형수 처리장치에 있어서,

   상기 선박평형수 처리장치는 상기 선박평형수를 배출시키기 위한 배출관에 설치되어 상기 선박평형수 내 해양미생물을 여과하는 배출부 여과장치를 포함하며, 상기 배출부 여과장치는 원통형 여과 틀 및 상기 원통형 여과 틀 내부에 구비되어 있는 다수의 여과층을 포함하여 이루어지되,

   상기 다수의 여과층은 눈금 1mm 이하의 복수의 망체(mesh)로 이루어진 제1 여과층을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박평형수 처리장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 다수의 여과층은, 흡착 작용에 의하여 상기 선박평형수 내 해양미생물을 제거 가능하도록 표면적이 큰 다공성 물질이 충진되어 있는 제2 여과층을 추가로 포함하되,

   상기 다공성 여과층은 상기 원통형 여과 틀에 장착 또는 분리가 용이하도록 꾸러미(package) 형태로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 선박평형수 처리장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 다공성 물질은, 소성된 황토, 백토, 화산재 또는 활성탄 중 어느 하나 또는 두 개 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박평형수 처리장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제1 여과층은, 눈금 45㎛ 이하의 복수의 망체(mesh)로 이루어진 것을 특징으로 하는 선박평형수 처리장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제1 여과층은, 3 내지 10개의 복수의 망체로 이루어진 것을 특징으로 하는 여과층을 이용한 선박평형수 처리장치.

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