KR20150042913A - 완전 중화된 선박평형수 배출을 위한 중화 시스템 - Google Patents

Abstract

발라스트 탱크에 저장된 살균된 발라스트수가 외부로 배출될 수 있는 경로를 제공하는 발라스트수 배출라인; 및 중화제를 저장하는 중화제 저장 탱크와, 상기 중화제 저장 탱크에 저장된 중화제가 상기 발라스트수 배출라인으로 이동할 수 있는 경로를 제공하는 중화제 배출라인을 포함하는 중화제 제공 장치;를 포함하며, 상기 중화제 제공 장치는, 상기 발라스트수 배출라인을 통해서 상기 살균된 발라스트수가 배출되기 전에, 상기 중화제 저장 탱크에 저장된 중화제를 상기 중화제 배출라인에 채운 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 완전 중화된 선박 평형수 배출을 위한 중화 시스템이 개시된다.

Description

완전 중화된 선박평형수 배출을 위한 중화 시스템{NEUTRALIZATION SYSTEM FOR DISCHARGING OF BALLAST WATER}

본 발명은 완전 중화된 선박평형수 배출을 위한 중화 시스템에 관한 것이다.

선박은 한번에 많은 양의 물건을 운송하는 수단으로 또는 군사용으로 널리 활용된다.

적재된 인원, 장비, 물건 등(이들을 통틀어 화물이라 함)이 많지 않을 경우 선박은 수중으로 충분히 가라앉지 않기 때문에 작은 파도에도 쉽게 흔들릴 수 있으며, 심지어는 추진기 및 방향타 등이 충분히 수중에 잠기지 않게 되어 이들이 효율적으로 작동되지 않게 된다.

이에, 화물을 하역한 선박은 균형 유지 및 안정성을 높이기 위해 발라스트 탱크(ballast tank)에 해수, 즉 발라스트수(ballast water)를 담은 상태로 운항된다. 결과적으로 발라스트수는 선박의 흘수(吃水)와 트림(trim)을 조정하는 중량물의 역할을 수행한다.

한편, 발라스트 탱크에 발라스트수를 담아 다른 지역이나 혹은 다른 나라의 항만에 도착한 선박은 도착지의 바다에 발라스트수를 배출시켜 선박의 중량을 줄인 후에 화물을 다시 적재하게 된다.

이처럼 발라스트수는 선박의 균형 유지 및 안정성을 위해 필수적으로 사용되고 있지만, 한편으로는 발라스트수가 발라스트 탱크 내에 장시간 보관된다는 점에서, 또한 발라스트수가 서로 다른 지역에 속해 있는 바다의 해수를 서로 혼합시키는 역할을 하게 되는 것을 부인할 수 없으며, 이러한 연유로 인하여 발라스트수를 살균하여 발라스트 탱크에 저장하게 된다.

한편, 발라스트 탱크에 저장된 발라스트수는 중화제를 사용하여 법정 기준 값 이하로 TRO 농도를 낮춘 후에 외부로 배출(DEBALLASTING)할 수 있는데, 이 과정에 과도하거나 쪽은 적은 양의 중화제를 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부로 배출되는 발라스트수를 적절한 량의 중화제를 사용하여 완전히 중화시킬 수 있는, 완전 중화된 선박평형수 배출을 위한 중화 시스템이 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 발라스트 탱크에 저장된 살균된 발라스트수가 외부로 배출될 수 있는 경로를 제공하는 발라스트수 배출라인; 및 중화제를 저장하는 중화제 저장 탱크와, 상기 중화제 저장 탱크에 저장된 중화제가 상기 발라스트수 배출라인으로 이동할 수 있는 경로를 제공하는 중화제 배출라인을 포함하는 중화제 제공 장치;를 포함하며, 상기 중화제 제공 장치는, 상기 발라스트수 배출라인을 통해서 상기 살균된 발라스트수가 배출되기 전에, 상기 중화제 저장 탱크에 저장된 중화제를 상기 중화제 배출라인에 채운 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 완전 중화된 선박 평형수 배출을 위한 중화 시스템이 제공될 수 있다.

본 발명의 하나 이상의 실시예에 따르면, 외부로 배출되는 발라스트수를 중화시킴에 있어서 적절한 량의 중화제를 사용하여 완전히 중화시킬 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중화 시스템이 적용된 선박평형수 처리 시스템을 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중화 시스템이 적용된 선박평형수 처리 시스템을 설명하기 위한 도면이고
도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오존 초미세 기포 발생 장치가 발라스트수 유입 메인 라인에 장착된 것을 설명하기 위한 도면이고,
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐을 설명하기 위한 도면이고,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐의 작용을 설명하기 위한 도면이고,
도 11은 도 7내지 도 9에 예시적으로 도시된 노즐에 형성된 미세 홀을 설명하기 위한 도면이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

용어의 정의

본원 명세서에서, 용어 '초미세 기포'는 기포의 크기가 수 나노미터 ~ 수백 나노미터 또는 수 마이크로 미터 ~ 수백 마이크로 미터의 크기를 가진 기포를 의미한다.

도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 완전 중화된 선박 평형수 배출을 위한 중화 시스템(이하, '중화 시스템')을 설명하기 위한 도면이다.

이들 도면을 참조하면, 선박평형수 처리 시스템은, 중화제 제공 장치(500), 살균된 발라스트수를 저장하는 발라스트 탱크, 발라스트수가 외부로 배출되는 이동 경로를 제공하는 발라스트수 배출라인(L31), 발라스트수 배출라인상에 배출되는 밸브와 펌프, 발라스트수 배출라인상에 흐르는 발라스트수의 TRO 농도를 센싱할 수 있는 TRO 센서, 및 TRO 센서의 센싱 결과를 이용하여 중화제 투입량을 결정하는 중앙 관제부를 포함할 수 있다.

본원 명세서에서, 중화 시스템이라고 함은, 중화제 제공 장치(500)를 지칭하거나, 또는 중화제 제공 장치(500), 중앙관제부, 및 TRO 센서를 포함하여 통칭하기도 한다.

중화제 제공 장치(500)는, 중화제 저장 탱크(502), 어큐머레이터(504), 릴리프 밸브(506), 제1펌프(508), 3방밸브(3W V/V)(510), 제1밸브(512), 제2펌프(514), 및 중화제 저장 탱크(502)에 저장된 중화제가 발라스트수 배출라인(L31)으로 이동할 수 있는 경로를 제공하는 중화제 배출 라인을 포함한다. 여기서, 어큐머레이터(504), 릴리프 밸브(506), 제1펌프(508), 3방밸브(3W V/V)(510), 제1밸브(512)는 중화제 배출 라인 상에 위치된다.

중화제 저장 탱크(502)는 중화제를 저장한다.

어큐머레이터(504)는 중화제 배출 라인의 내부에서 이동하는 중화제를 일정량으로 제공하기 위한 장치로서, 중화제 배출 라인의 압력 변동을 감소시킨다.

릴리프 밸브(506)는 중화제 배출라인 상에 위치되고, 제1펌프(508)와 제1밸브(512) 사이에 위치되며, 중화제 배출라인 내부의 압력이 미리 정한 기준압력보다 높아지면, 중화제 배출라인에 존재하는 중화제의 일부를 다른 쪽으로 유출시킨다.

도 1과 2를 참조하면, 릴리프 밸브(506)는 중화제 배출라인 내부의 압력이 미리 정한 기준압력보다 높아지는 경우, 중화제 배출라인에 존재하는 중화제의 일부를 중화제 저장탱크로 다시 유출시킨다. 릴리프 밸브(506) 밸브는 반드시 중화제 저장탱크로 유출시킬 필요는 없으며, 이는 예시적인 구성으로서 다른 방식으로 구현이 가능하다.

제1펌프(508)는 중화제 저장 탱크(502)에 저장된 중화제를 펌핑하여 발라스트수 배출라인(L31)으로 투입한다. 제1펌프(508)가 중화제를 펌핑하여 투입하는 량은, 중앙 관제부의 제어하에 결정된다. 본 실시예에서, 중앙 관제부가 중화제 제공 장치를 제어하는 것으로 설명하고 있으나 이는 예시적인 것으로서, 중앙 관제부가 아닌 중화제 제공 장치를 위해서 별도로 제어장치를 마련하는 것도 가능할 것이다.

제1펌프(508)는, 살균된 발라스트수가 발라스트수 배출라인(L31)을 통해서,배출되기 전에, 중앙 관제부의 제어하에, 중화제 저장 탱크(502)에 저장된 중화제를 중화제 배출라인에 채운 상태로 유지시키는 동작을 수행한다.

3방밸브(3W V/V)(510)는 청소를 용이하게 하기 위해서 구비된다. 예를 들면, 3방밸브(510)는, 중화제 배출라인상에 위치되어, 제1밸브(508)와 중화제 저장탱크(502)간에 개방 또는 폐쇄하는 동작을 하거나, 또는 청정수 공급원과 중화제 저장탱크(502)간에 개방 또는 폐쇄하는 동작을 수행할 수 있다. 다르게는, 3방밸브(510)는, 중화제 배출라인상에 위치되어, 제1밸브(508)와 중화제 저장탱크(502)간에 개방 또는 폐쇄하는 동작을 하거나, 또는 청정수 공급원과 릴리프 밸브(506)간에 개방 또는 폐쇄하는 동작을 수행할 수 있다.

제1밸브(512)는, 중화제 배출라인상에 위치되어, 중화제 배출라인에 흐르는 중화제가 발라스트수 배출라인으로 투입되는 것을 개방하거나 폐쇄한다.

제2펌프(514)는 중화제 공급원으로부터 중화제를 펌핑하여 중화제 저장탱크(502)에 제공한다.

중화제 제공 장치(500)는, 발라스트수 배출라인을 통해서, 살균된 발라스트수가 배출되기 전에, 중화제 저장 탱크(502)에 저장된 중화제를 중화제 배출라인에 채운 상태로 유지할 수 있다.

중화제 제공 장치(500)는, 또한, 발라스트수 배출라인을 통해서, 살균된 발라스트수가 배출되기 전에, 중화제 배출라인 내부의 압력을, 살균된 발라스트수가 발라스트수 배출라인을 통해서 배출될 때의 발라스트수 배출라인의 내부 압력과 같거나 그 보다 높은 압력으로 유지시킬 수 있다.

이러한 경우에는, 예를 들면 밸브(512)가 폐쇄된 상태에서, 펌프(508)는, 발라스트수 배출라인의 내부 압력과 같거나 그보다 높은 압력이 될 때까지, 중화제 탱크(502)로부터 중화제를 펌핑하는 동작을 수행한다.

이처럼, 미리 중화제 배출라인 내부의 압력을 높여 놓는 이유는, 발라스트수 배출라인을 통해서 발라스트수가 흐를때의 내부 압력은 상당히 높기 때문이며, 따라서 미리 중화제 배출 라인의 압력을 발라스트수 배출라인의 압력과 비슷하거나 높게 유지하지 않으면, 중화제가 투입될 수 없기 때문이다.

만약, 중화제 배출라인의 압력을 발라스트수 배출라인의 압력과 비슷하거나 높게 유지하지 않으면, 발라스트수 배출라인을 통해서 배출되기 시작하는 순간부터 소정 시간 동안은 중화제가 원활하게 투입되지 않는 문제가 발생된다.

한편, 중화제 제공 장치(500)는, 발라스트수 배출라인을 통해서, 살균된 발라스트수가 배출되는 시작하는 순간부터 소정 시간 동안에 과투여량의 중화제를 발라스트수 배출라인으로 투입한다.

여기서, 과투여량의 중화제는, 발라스트 탱크에 저장된 발라스트수의 저장 시간 및 TRO 감소 데이터- 발라스트 탱크에 저장된 살균 발라스트수의 저장 시간에 따른 살균 발라스트수의 TRO 농도를 나타낸 데이터임-를 이용하여 결정된 것이다.

중화제 량의 결정은, 중앙 관제부에서 이루어질 수 있으나, 이는 예시적인 것으로서, 별도의 제어장치를 마련하는 것도 가능할 것이다. 과투여량을 결정하는 구체적인 예는 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중화 시스템이 적용된 선박평형수 처리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박평형수 처리 시스템(이하, '선박평형수 처리 시스템')은, 예를 들면 도 1과 도 2에서 설명한 완전 중화된 선박평형수 배출을 위한 중화 시스템을 사용한다.

본 선박평형수 처리 시스템은, 컴프레서(101), 에어 드라이어(103), 에어 리시버 탱크(105), 산소 발생기(107), 산소 저장 탱크(109), 오존 발생기(111), 중앙 관제부(113), 칠러(115), 오존 가스 파괴부(119), 오존 초미세 기포 발생 장치(200), 해수를 저장하는 발라스트수 저장탱크(301), 중화제 제공 장치(402)를 포함할 수 있다. 여기서, 중화제 제공장치(402)는 도 1과 도 2를 참조하여 설명한 중화제 제공장치일 수 있다.

중화제는 예를 들면, 아황산염, 이산화황, 아황산수소나트륨, 아황산나트륨으로 구성된 것 중에서 어느 하나일 수 있으나 본원 발명에서 사용 가능한 중화제가 이들에만 한정되는 것은 아니다.

본 선박평형수 처리 시스템은, 발라스트수 배출라인(L31)과 발라스트수 유입라인을 공통으로 사용하며, 살균모드(발라스트수를 유입하여 살균 및 저장하는 동작이 이루어짐)에서는, L31로 표시한 라인이 발라스트수 유입라인으로서 동작하지만, 중화모드(살균된 발라스트수가 배출되는 동작이 이루어짐)에서는, L31로 표시한 라인이 발라스트수 배출라인으로 동작함을 알아야 한다.

컴프레서(101)는 외부로부터 공기를 유입받아서 압축하여 에어 드라이어(103)로 공급한다. 여기서, 에어 드라이어(103)로 유입되는 공기는 칠러(115)에 의해서 공기가 냉각될 수 있다.

에어 드라이어(103)는 컴프레서(101)로부터 유입받은 공기를 건조시켜서 에어 리시버 탱크(105)에 저장한다.

산소 발생기(107)는 에어 리시버 탱크(105)에 저장된 공기를 유입받아서 산소를 발생시키고, 산소 저장 탱크(109)에 저장시킨다.

오존 발생기(111)는 산소 저장 탱크(109)에 저장된 산소를 유입받아서 오존 가스를 생성시킨다. 본 실시예에서, 오존 발생기(111)에서는 열이 많이 발생되므로, 칠러(115)나 쿨러(미도시)에 의해 오존 발생기(111)를 냉각시킬 수 있다.

중앙 관제부(113)는 각 장치들의 동작을 제어할 수 있다.

오존 초미세 기포 발생 장치(200)는 오존 발생기(111)에 의해 생성된 오존 가스를 유입받고, 발라스트수 유입 메인 라인 내부에 오존 초미세 기포를 생성할 수 있다.

오존 가스 파괴부(119)는 오존 가스 유입라인에 존재하는 오존 가스를 파괴할 필요성이 있는 경우에 오존 가스를 파괴한 후 대기로 배출할 수 있다.

오존 초미세 기포 발생 장치(200)는, 발라스트수 유입 메인 라인(L31) 내부에 오존 초미세 기포를 생성시킨다. 발라스트수 유입 메인 라인(L31) 내부에서 생긴 오존 초미세 기포는 발라스트수에 존재하는 생물들을 사멸시키게 된다.

발라스트수 저장 탱크(301)는 해수가 저장되는 곳이며, 발라스트수 저장 탱크(301)에 저장된 해수는 드라이브 워터 펌프(P32)에 의해 흡입되어 오존 초미세 기포 발생 장치(200)로 제공된다.

TRO 센서(305)는, 오존 초미세 기포 발생 장치에 의해 오존 가스가 함유된 오존 초미세 기포가 발라스트수에 유입된 이후의 TRO 농도를 센싱하며, 센싱 결과를 중앙 관제부(113)로 전송한다.

중앙 관제부(113)는 TRO 센서(305)로부터 TRO 농도 센싱 결과를 수신하며, 수신결과와 기저장된 기준범위를 비교하며 기준범위를 벗어나는 경우에는, 오존 가스량 제어용 밸브(117)를 제어하여 오존 가스의 유량을 조절한다.

예를 들면, 중앙 관제부(113)는, TRO 센서(305)에 의해 센싱된 TRO 농도가 기준범위 이상이면, 오존 가스량 제어용 밸브를 어느 정도 폐쇄시켜, 오존 가스 유입라인(L33)으로 보다 적은 오존 가스가 유입되도록 한다.

반대로, TRO 센서(305)에 의해 센싱된 TRO 농도가 기준범위 이하이면, 오존 가스량 제어용 밸브를 어느 정도 개방시켜, 오존 가스 유입라인(L33)으로 보다 많은 오존 가스가 유입되도록 한다.

이처럼, 중앙 관제부(113)는 발라스트수에 잔존하는 총 잔류 산화물의 량을 기준에 맞도록 일정하게 조절할 수 있다.

선박평형수 처리 시스템은, 워터 벤트(302)를 더 포함할 수 있으며 이는 오존 가스 유입 라인을 통해서 발라스트수가 역류하는 경우를 대비하여, 역류한 발라스트수를 외부로 방출하기 위함이다. 역류한 발라스트수가 오존 발생 장치로 유입되면 오존 발생 장치를 손상시킬 수 있기 때문이다.

본 선박평형수 처리 시스템은 발라스트수로서 유입된 해수를 살균처리하는 동작(이하, '살균 모드')과, 살균처리된 해수를 중화하여 외부로 배출하는 모드('중화 모드')를 수행할 수 있다. 이하에서는, 살균 모드와 중화 모드를 순차적으로 설명하기로한다.

살균모드

살균모드에서, 본 선박평형수 처리 시스템은 발라스트수를 흡입하여 발라스트 탱크(303)에 채우는 동작을 수행하며, 이 과정에 발라스트 탱크(303)에 채워지는 발라스트수를 오존 초미세 기포를 이용하여 살균한다.

밸브(V32)(또는 V41), V33은 개방되고, 밸브(V32), 밸브(V43), 밸브(V45)는 폐쇄된다. 이러한 밸브들의 개방 또는 폐쇄는 수동으로 이루어지거나, 또는 중앙 관제부(113)와 같은 제어장치에 의해 자동적으로 이루어질 수 있다(도 3을 참조).

발라스트 펌프(P33)는 발라스트수를 흡입하여 발라스트수 유입 메인 라인(L31) 내부로 제공하며, 드라이브 워터 펌프(P32)는 발라스트수 저장 탱크에 저장된 해수를 흡입하여 오존 초미세 기포 발생 장치(200)로 제공한다.

오존 초미세 기포 발생 장치(200)는, 오존 발생기(111)에 의해 생성된 오존 가스를 유입받고, 발라스트수 유입 메인 라인 내부에 오존 초미세 기포를 생성한다. 이로써, 발라스트수 유입 메인 라인 내부에서 발라스트 탱크(303)으로 이동하던 발라스트수는 살균되게 된다.

TRO 센서(305)는, 오존 초미세 기포 발생 장치(200)의 후단에 장착되어, 발라스트수 유입 메인 라인 내부에 흐르는 발라스트의 TRO를 센싱한다. TRO 센서(305)는 센싱 결과를 중앙 관제부(113)로 제공하며, 중앙 관제부(113)는 TRO 센서(305)의 센싱 결과에 기초하여 오존 가스량 제어용 밸브(117)의 개방 또는 폐쇄를 제어하게 된다. 이로써, 발라스트수 유입 메인 라인 내부에 흐르는 발라스트의 TRO가 적절하게 유지된다.

중화모드

중화모드에서, 본 선박평형수 처리 시스템은 발라스트 탱크(303)에 채워진 발라스트수를 중화시켜서 외부로 배출한다.

밸브(V32), 밸브(V33), 및 밸브(V41)는 폐쇄되고, 밸브(V34), 밸브(V43), 밸브(V45)는 개방된다. 이러한 밸브들의 개방 또는 폐쇄는 수동으로 이루어지거나, 또는 중앙 관제부(113)와 같은 제어장치에 의해 자동적으로 이루어질 수 있다(도 3을 참조).

발라스트 펌프(P33)는 발라스트 탱크(303)에 채워진 발라스트수를 흡입하여 발라스트수 유입 메인 라인(L31) 내부에 흐르도록 한다. 발라스트수 유입 메인 라인(L31) 내부를 따라서 이동하는 발라스트수는, 중화제 제공 장치(402)로부터 투입되는 중화제에 의해 중화된 후, 밸브(34)를 통과하여 외부로 배출된다.

TRO 센서(306)는, 발라스트 탱크(303)로부터 유출되는 발라스트수의 TRO를 센싱한다. TRO 센서(306)는 센싱 결과를 중앙 관제부(113)로 제공하며, 중앙 관제부(113)는 TRO 센서(306)의 센싱 결과에 기초하여 중화제 제공 장치(402)에 저장된 중화제를 발라스트수 유입 메인 라인(L31) 내부에 얼마나 투입해야 하는지를 결정한다. 중앙 관제부(113)는, 중화제 투입량이 결정되면, 결정된 투입량만큼 중화제를 발라스트수 유입 메인 라인(L31) 내부로 투입한다.

이로써, 발라스트수 유입 메인 라인 내부에 흐르는 발라스트수를 적절하게 중화시킬 수 있다.

중앙 관제부(113)가 중화제 투입량을 결정하는 방법을 설명하기로 한다.

중앙 관제부(113)는, 발라스트 탱크(303)내에 저장된 발라스트수가 얼마나 오랫시간동안 저장되었는지와, 소정의 기준 데이터(TRO 감소 데이터)를 이용하여, 과투입할 중화제의 양을 결정한다(S201).

중앙 관제부(113)는, 중화 모드 개시 시점부터 소정의 시간 동안, S201 단계에서 결정한 과투입량만큼 중화제를 투입한다(S203).

중앙 관제부(113)는, 상기 소정의 시간이 경과되면, TRO 센서(306)의 센싱량에 기초하여, 중화제 투입량을 결정한다(S205).

중앙 관제부(113)는, S205 단계에서 결정한 투입량만큼 중화제를 투입한다(S207).

중앙 관제부(113)는, 중화 모드를 종료할 것인지를 결정하며(예를 들면, 발라스트 탱크(303)에 저장된 발라스트수의 양을 센싱함으로써 가능하다), 만약 그렇다면(S209: Y) 중화제 투입을 중단한다. 한편, 중화 모드를 종료할 시기가 아니라고 판단되면(S209: N), S205 단계부터 다시 수행한다.

S203 단계에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다. S203 단계에서, 중화제를 과다 투여하는 이유는, 중화 모드가 개시되는 순간에는 TRO 센서(306)의 센싱 결과를 이용하기에는 시간이 부족하기 때문이다.

따라서, 중화 모드가 개시되는 순간에는, S203 단계에서처럼 중화제를 과다 투여하게 되는데, 통상 중화에 필요한 중화제 량을 100%라고 하면, 120%의 중화제를 과투여량으로서 결정하게 된다.

한편, 본 발명자들은, 발라스트 탱크(303)에 저장된 발라스트수의 TRO는 시간이 지남에 따라 감소하게 되는 것(이는 발라스트수에 녹아 있던 오존이 시간에 지남에 따라서 분해되기 때문임)에 주목하였다. 즉, 본 발명자들은, 발라스트 탱크(303)에 저장된 발라스트수의 저장 시간에 따라, 발라스트 탱크(303)에 저장되어 있는 발라스트수의 TRO 감소 정도를 나타내는 데이터를 미리 작성하여, 중앙 관제부(113)가 과투여량을 결정할 때 상기 테이터(이하, 'TRO 감소 데이터')를 활용토록 하였다.

TRO 감소 데이터는, 발라스트 탱크에 저장된 살균 발라스트수의 저장 시간에 따른 살균 발라스트수의 TRO 농도를 나타낸 데이터를 나타낸다. 아래의 표1을 참조하기 바란다.

TRO 감소 데이터는, 발라스트 탱크(303)가 설치된 곳의 온도 등을 고려하여 실험적 및/또는 이론적으로 작성될 수 있으며, 이렇게 작성된 TRO 감소 데이터를 중앙관제부(113)가 사용하게 된다.

즉, S201 단계에서, 중앙관제부(113)는, 발라스트 탱크(303)에 저장된 발라스트수가 얼마나 오랜 시간동안 저장되었는지에 대한 정보와, TRO 감소 데이터를 이용하여 과투여량을 결정할 수 있다.

저장 시간(h)	TRO
12	12
18	6
24	3
30	1. 5
…	…

표 1은 TRO 감소 데이터의 예로서, 여기서 수치들은 어디까지나 본 발명의 설명의 목적을 위해서 나열한 것들이다. 따라서, 실제 TRO 감소 데이터는 다르게 나타날 수 있다.

표 1과 같은 TRO 감소 데이터를 이용한다고 가정하고, 발라스트 탱크(303)에 약 18일 동안 발라스트수가 저장되어 있었다고 하면, S201 단계에서 중앙관제부(113)는 TRO가 6인 발라스트수를 정확히 중화시킬 수 있는 중화제 량의 약 1.2배의 중화제를 과투여량으로 결정할 수 있다. 여기서, 1.2 배는 예시적인 수치임은 물론이다.

본 실시예처럼, TRO 감소 데이터를 이용하여 과투여량을 결정하게 되면, 적절한 과투여량을 결정할 수 있게 된다.

중앙 관제부(113)는, 상술한 방법에 따라서, 중화제 저장부를 제어하여 적절한 중화제가 발라스트수에 투입되도록 한다.

이상과 같이 도 3을 참조하여 설명한 선박평형수 처리 시스템에서는 중앙 관제부(113)가 S201 내지 S209 단계를 수행하는 것으로 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로서, 중앙 관제부(113)가 아닌 별도의 장치를 마련하여 중화제의 투입량을 결정하도록 하는 것도 가능할 것이다.

또한, 도 3을 참조하여 설명한 선박평형수 처리 시스템에서, 발라스트수 저장탱크(301)에서 발라스트 밸브(V32)를 통해서 발라스트수가 이동하는 경로를 제거한 구성이 가능하다. 이렇게 구성하게 되면, 발라스트 펌프(P33)는, 살균 모드에서, 항상 밸브(V41)를 통해서 발라스트수를 흡입하게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박평형수 처리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박평형수 처리 시스템은, 선박평형수 배출에 사용되는 중화제 주입량 조절이 가능하다.

본 선박평형수 처리 시스템은, 컴프레서(101), 에어 드라이어(103), 에어 리시버 탱크(105), 산소 발생기(107), 산소 저장 탱크(109), 오존 발생기(111), 중앙 관제부(113), 칠러(115), 오존 가스 파괴부(119), 오존 초미세 기포 발생 장치(200), 해수를 저장하는 발라스트수 저장탱크(301), 중화제 제공장치(402)를 포함할 수 있다. 여기서, 중화제 제공장치(402)는 도 1과 도 2를 참조하여 설명한 중화제 제공장치일 수 있다.

도 3의 실시예와 도 4의 실시예를 비교하면, 즉, 도 4의 실시예에서는, 중화제가 발라스트 펌프(P33) 전단에 주입되는 점을 제외하고는 양자는 동일하다.

도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오존 초미세 기포 발생 장치가 발라스트수 유입 메인 라인에 장착된 것을 설명하기 위한 도면이다.

도 5와 도 6을 참조하면, 오존 초미세 기포 발생 장치(200)는, 발라스트수가 흐를 수 있도록 내부가 비어 있는 통(211) 형상의 발라스트수 유입 메인 라인에 오존 초미세 기포 발생 장치가 매입되어 있다.

오존 초미세 기포 발생 장치(200)는, 노즐(240), 오존 가스를 유입 받는 오존 가스 유입 라인(212), 돌출부(213), 고정판(215) 및 물을 유입 받는 물 유입라인(217)을 포함할 수 있다.

노즐(240)은, 오존 가스 유입라인(212)과 연결되어 오존 가스를 유입받고, 물 유입라인(217)과 연결되어 물(발라스트수 저장 탱크에 저장된 해수)을 유입받으며, 유입받은 물에 유입받은 오존 가스의 적어도 일부가 녹은 상태(이하, '오존 가스 용해수')를 발라스트수 유입 메인 라인에 분사하여 미세 기포를 발생시킨다.

오존 초미세 기포 발생 장치(200)는, 발라스트수 유입 메인 라인(L31)의 일부 구간에, 발라스트수 유입 메인 라인(L31)과 동일 또는 유사한 모양과 크기를 가진 통(211)에 장착된 상태로, 설치되게 된다. 여기서, 플랜지들(F)이 서로 맞대기로 연결되어, 메인 라인(L31)과 오존 초미세 기포 발생 장치(200)가 장착된 통(211)이 서로 연결된다. 오존 초미세 기포 발생 장치(200)가 장착된 통(211)은 메인 라인(L31)의 일부이며, 특별히 구별할 실익이 있는 경우에만 양자를 구별하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 통(211)의 일부 측면은 개방되어 있고, 이 개방된 곳은 돌출부(213)가 방사방향으로 위치되어 있고, 이 돌출부(213)에 오존 가스 유입 라인(L33, 212)과 물 유입라인(L32, 217)을 고정하기 위한 고정판(215)이 고정되어 있다. 한편, 상기 통(211)을 지지하기 위한 지지 프레임(231)이 추가적으로 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 노즐(240)은, 발라스트수가 흐르는 방향과 평행한 방향으로 배치될 수 있다. 노즐(240)의 내부 구성과 상세한 작용은 도 7 내지 도 10을 참조하여 후술하기로 한다.

도 5를 계속 참조하면, 내부가 보이는 윈도우(221)가 형성된 구간이 추가적으로 배치될 수 있다. 이러한 윈도우(221)는 옵션 장치로서, 내부에 초미세 기포가 잘 유입되었는지를 육안으로 확인하기 위한 것으로서, 관리의 편의성을 위한 것이다.

도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐을 설명하기 위한 도면이다.

이들 도면을 참조하면, 노즐(240)은 본체(241, 243)와 충돌부(244, 246, 242)를 포함한다.

본체(241)와 충돌부(244, 246, 242)는 서로 결합되어 있으며, 설명의 목적을 위해서 본체(241)와 충돌부(244, 246, 242)를 서로 분리하여 도시하였다.

본체(241)는 전체적으로 통 형상을 가지고 있으며, 본체(241)의 일부를 외부에서 챔버(243)가 둘러싼다.

본체(241)의 내부에는 워터 유입라인(217)과 연결되어 물을 유입받는 제1유로(P1)와, 제1유로(P1)와 연결되며 제1유로(P1)부터 유출되는 물을 유입받고 오존 가스 유입라인(212)으로부터 오존 가스를 유입받아, 오존 가스 용해수를 유출하는 제2유로(P2)와, 제2유로(P2)로부터 오존 가스 용해수를 유입받아 충돌부쪽으로 유출하는 제3유로(P3)를 포함한다.

제1유로(P1)와 제2유로(P2)가 만나는 지점 또는 그 근처에서 오존 가스가 유입되게 된다. 챔버(243)는, 제1유로(P1)와 제2유로(P2)가 서로 만나는 부분을 둘러싸며, 오존 가스 유입관(212)과 연결되어 오존 가스 유입관(212)으로부터 유입되는 오존 가스를 일시 저장할 수 있다.

챔버(243)에는 오존 가스 유입관(212)과 연결되는 개구부(245)가 형성되어 있다. 개구부(245)에 오존 가스 유입관(212)이 예를 들면 끼움 맞춤 형태로 삽입될 수 있다. 챔버(243)에 대하여는 도 10을 참조하여 상세히 후술하기로 한다.

제1유로(P1)의 직경은, 워터 유입라인(217)과 연결된 곳보다는 제2유로(P2)와 만나는 곳이 더 적다. 즉, 제1유로(P1)의 직경은 제2유로(P2)와 가까워 질수록 작아지게 되며, 제2유로(P2)의 직경 역시 제1유로(P1)에 가까워질수록 적어지고, 제3유로(P3)와 가까워질 수록 커지게 된다.

공급되는 물의 압력은 오존 가스 유입 라인(212) 내부의 압력보다 크므로, 오존 가스 유입 라인(212) 내부에 있는 오존 가스는 자연스럽게 워터 유입라인으로 유입되게 된다. 이를 위한 제1유로(P1), 제2유로(P2), 및 제3유로(P3)의 상대적 직경들은 상술한 바와 같다.

충돌부는, 제3유로(P3)로부터 유출되는 오존 가스 용해수를 유입받는 충돌부 본체(249), 본체(248)의 유출단(248)과 끼워 맞춤 형태로 결합된 환형링(242), 충돌부 본체(249)의 유출단(248)으로부터 유출되는 오존 가스 용해수와 충돌하는 충돌판(244), 충돌판(244)을 환형링(242)에 이격된 상태로 고정시키는 지지대(246)를 포함한다.

충돌판(244)은 예를 들면 원형판으로 구성될 수 있다. 본체(249)로부터 유출되는 오존 가스 용해수는, 충돌판(244)과 부딛히면서 초미세 기포가 생성되게 된다. 충돌판(244)에 부딛히면서 생성된 초미세 기포는 도 9에 도시된 바와 같이 발라스트수 유입 메인라인의 내부 벽면을 향하게 된다.

이러한 충돌판(244)에 의해 오존 초미세 기포가 발라스트 메인 배관의 전체 면적으로 균일하게 분사될 수 있다.

도 11은 도 7 내지 도 8에 예시적으로 도시된 노즐에 형성된 미세 홀을 설명하기 위한 도면이다.

도 11을 참조하면, 제1유로(P1) 또는 제2유로(P2)는, 적어도 하나의 미세 홀(247)을 통해서 챔버(243)와 연결된다. 적어도 하나의 미세 홀(247)을 통해서, 챔버(243)에 일시 저장된 오존 가스는 제1유로(P1) 또는 제2유로(P2)로 유입되게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1유로(P1)와 제2유로(P2)에 흐르는 발라스트수의 흐름은 빨라서, 챔버(243)에 저장된 오존 가스는 자연스럽게 제1유로(P1)와 제2유로(P2)에 유입될 수 있다.

이상과 같이, 도 5와 도 6을 참조하여 설명한 오존 초미세 기포 발생 장치는 상술한 도 1 내지 도 2에서 설명한 선박평형수 처리 시스템에 적용될 수 있다.

또한, 도 7 내지 도 11을 참조하여 설명한 노즐은, 상술한 도 1 내지 도 2에서 설명한 선박평형수 처리 시스템에 적용될 수 있다.

이상 설명한 본원 발명의 하나 이상의 실시예들에 따르면, 발라트스 탱크내에 잔류하는 해양 침입종을 지속적으로 사멸시키는데 탁월한 효과를 발휘할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

101: 컴프레서 103: 에어 드라이어
105: 에어 리시버 탱크 107: 산소 발생기
109: 산소 저장 탱크 111: 오존 발생기
113: 중앙 관제부 115: 칠러
119: 오존 가스 파괴부
200: 오존 초미세 기포 발생 장치 301: 해수 저장 탱크
402; 중화제 제공 장치

Claims (10)

1. 발라스트 탱크에 저장된 살균된 발라스트수가 외부로 배출될 수 있는 경로를 제공하는 발라스트수 배출라인; 및
   중화제를 저장하는 중화제 저장 탱크와, 상기 중화제 저장 탱크에 저장된 중화제가 상기 발라스트수 배출라인으로 이동할 수 있는 경로를 제공하는 중화제 배출라인을 포함하는 중화제 제공 장치;를 포함하며,
   상기 중화제 제공 장치는, 상기 발라스트수 배출라인을 통해서 상기 살균된 발라스트수가 배출되기 전에, 상기 중화제 저장 탱크에 저장된 중화제를 상기 중화제 배출라인에 채운 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 완전 중화된 선박 평형수 배출을 위한 중화 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 중화제 제공 장치는,
   상기 발라스트수 배출라인을 통해서 상기 살균된 발라스트수가 배출되기 전에, 상기 중화제 배출라인 내부의 압력을, 상기 발라스트수 배출라인을 통해서 상기 살균된 발라스트수가 배출될 때의 상기 발라스트수 배출라인의 내부 압력과 같거나 그 보다 높은 압력으로 유지하고 있는 것을 특징으로 하는 완전 중화된 선박 평형수 배출을 위한 중화 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 중화제 제공 장치는, 상기 발라스트수 배출라인을 통해서 상기 살균된 발라스트수가 배출되는 시작하는 순간에 과투여량의 중화제를 상기 발라스트수 배출라인으로 투입하며,
   상기 과투여량의 중화제는, 상기 발라스트 탱크에 저장된 발라스트수의 저장 시간 및 TRO 감소 데이터- 발라스트 탱크에 저장된 살균 발라스트수의 저장 시간에 따른 살균 발라스트수의 TRO 농도를 나타낸 데이터임-를 이용하여 결정된 것임을 특징으로 하는 완전 중화된 선박 평형수 배출을 위한 중화 시스템.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 중화제 제공 장치는,
   상기 중화제 배출라인 상에 위치된 펌프; 및
   상기 중화제 배출라인 상에 위치되고, 상기 펌프와 상기 발라스트수 배출라인 사이에 배치된 밸브;를 더 포함하며,
   상기 밸브는 상기 발라스트수 배출라인을 통해서 상기 살균된 발라스트수가 배출되기 전에는 폐쇄된 상태로 유지되며,
   상기 펌프는, 상기 밸브가 폐쇄된 상태에서, 상기 중화제 저장탱크에 저장된 중화제를 펌핑하여 상기 중화제 배출라인 내부를 상기 발라스트수 배출라인에 발라스트수가 배출될 때의 압력과 같거나 그 보다 높은 압력 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 완전 중화된 선박 평형수 배출을 위한 중화 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 중화제 제공 장치는,
   상기 중화제 배출라인 상에 위치되고, 상기 펌프와 상기 밸브 사이에 위치되는 릴리프 밸브;를 더 포함하며,
   상기 릴리프 밸브는, 상기 중화제 배출라인 내부의 압력이 미리 정한 기준압력보다 높아지면, 상기 중화제 배출라인에 존재하는 중화제의 일부를 다른 쪽으로 유출하는 것을 특징으로 하는 완전 중화된 선박 평형수 배출을 위한 중화 시스템.
6. 제4항에 있어서,
   상기 중화제 제공 장치는,
   상기 중화제 저장 탱크에 중화제를 펌핑하여 제공하는 펌프;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 완전 중화된 선박 평형수 배출을 위한 중화 시스템.
7. 제4항에 있어서,
   상기 중화제 제공 장치는,
   상기 중화제 배출 라인의 내부에서 이동하는 중화제를 일정량으로 제공하기 위한 어큐머레이터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 완전 중화된 선박 평형수 배출을 위한 중화 시스템.
8. 발라스트 탱크에 저장되어 있다가 외부로 배출되는 발라스트수를 중화시키기 위해서 상기 발라스트수에 투여할 중화제의 과투여량을 결정하는 중앙 관제부; 및
   상기 중앙 관제부가 결정한 과투여량의 중화제를, 상기 발라스트수 배출라인을 통해서 상기 살균된 발라스트수가 배출되는 시작하는 순간에 투입하는 중화제 제공 장치;를 포함하는 선박평형수 처리 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 중앙 관제부는,
   상기 과투여량을 결정함에 있어서, TRO 감소 데이터-발라스트 탱크에 저장된 살균 발라스트수의 저장 시간에 따른 살균 발라스트수의 TRO 농도를 나타낸 데이터임-와, 상기 외부로 배출되는 발라스트수가 상기 발라스트 탱크에 저장된 시간을 이용하여 과투여량을 결정하는 것을 특징으로 하는 선박평형수 처리 시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 중화제 제공 장치는, 중화제를 저장하는 중화제 저장 탱크와, 상기 중화제 저장 탱크에 저장된 중화제가 상기 발라스트수 배출라인으로 이동할 수 있는 경로를 제공하는 중화제 배출라인을 포함하며,
    상기 중화제 제공 장치는, 상기 발라스트수 배출라인을 통해서 상기 살균된 발라스트수가 배출되기 전에, 상기 중화제 배출라인 내부의 압력을, 상기 발라스트수 배출라인을 통해서 상기 살균된 발라스트수가 배출될 때의 상기 발라스트수 배출라인의 내부 압력과 같거나 그 보다 높은 압력으로 유지하고 있는 것을 특징으로 하는 선박평형수 처리 시스템.

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