KR20160087620A

KR20160087620A - 이종 유체의 주입 및 배출을 위한 이중 배관 및 이를 포함하는 선체 부상 유도장치

Info

Publication number: KR20160087620A
Application number: KR1020150006809A
Authority: KR
Inventors: 권기생; 권강민; 유상우
Original assignee: (주)코리아오션텍; 권강민; 유상우; 권기생
Priority date: 2015-01-14
Filing date: 2015-01-14
Publication date: 2016-07-22

Abstract

본 발명은 이종 유체의 주입 및 배출을 위한 이중 배관 및 이를 포함하는 선체 부상 유도장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이중 중공관으로 구성되는 이중 배관의 내부 또는 외부 유로를 통해 기체를 주입하는 동시에 선박 내 잔존 액상 물질을 배출함으로써, 신속하고 간편하게 잔존유 등을 제거하고 주입된 기체로 부력을 증가시켜 선체를 부상시킬 수 있는 이종 유체의 주입 및 배출을 위한 이중 배관 및 이를 포함하는 선체 부상 유도장치에 관한 것이다.

Description

이종 유체의 주입 및 배출을 위한 이중 배관 및 이를 포함하는 선체 부상 유도장치{DOUBLE PIPE FOR CHARGING AND DISCHARGING HETEROGENEOUS FLUIDS, AND GUIDANCE SYSTEM FOR SALVAGING THE HULL COMPRISING THE SAME}

본 발명은 이종 유체의 주입 및 배출을 위한 이중 배관 및 이를 포함하는 선체 부상 유도장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시간적, 비용적으로 경제적이면서도 비교적 간단하고 용이한 방법을 통해 침몰된 선박 내에 잔존하는 연료, 청수, 평형수(ballast water) 또는 밀폐된 공간에 저장되어 있는 유체를 압축 공기 등으로 이루어진 기체를 주입하여 제거하는 한편, 유체가 배출된 공간에 주입 기체에 의해 형성된 공기방(Air pocket)을 이용하여 선체를 부상시켜 인양을 유도할 수 있는 이중 배관 및 선체 부상 유도장치에 관한 것이다.

선박의 해상충돌과 같은 해상사고로 인하여 선박으로부터 유출되는 유류에 의한 환경오염이 전 세계적으로 발생하고 있다. 특히 우리나라는 현재 바다에 침몰한 선박이 2,600여 척 존재하는 것으로 알려져 있으며, 이러한 침몰된 선박들로 인해 해양 오염이 지속적으로 야기되고 있으며 다른 선박의 통항에 있어 위험과 어려움이 상존하고 있는 실정이다.

최근 우리나라는 2014년 1월 31일 여수 GS 칼텍스 원유부두에서 우이산호(164,160톤 유조선, 싱가포르)가 해상터미널과의 충돌로 인해 송유관 파손이 발생하여 송유관 내 대량의 원유가 유출되는 사고가 발생한 바 있으며, 2월 15일 부산항에서는 대형 화물선 Captain Vangelis L호(88,000톤 화물선, 라이베리아 국적)가 급유선 그린프러스호(460톤 유조선, 한국 국적)와 유류 수급 과정 중 충돌 파공으로 인해 장기간 동안 273톤의 기름이 유출된 바 있다.

또한, 4월 16일에는 전남 진도 앞 해상을 항해하던 대형 여객선 세월호(6,835톤 여객화물 겸용선)가 전복, 침몰되어 전 국민적으로 이슈가 되었던 대형 인명 사고까지 발생되었다.

한편, 선박 운항 때 무게중심을 유지하기 위해 배 밑바닥이나 좌우에 설치된 평형수 탱크에 바닷물을 이른바 선박평형수(ballast water)로 사용하게 되는데, 다른 생태계에 놓여있는 해양의 바닷물을 취수하여 적재하고 또 다른 항구에 이를 방류하게 되면 상이한 플랑크톤이나 박테리아 등으로 인해 방류 해역의 토착 생태계를 교란시키는 등 해양오염을 일으킬 수 있어, 침몰 선박에 대한 선박평형수 처리도 중요한 사안 중 하나이다.

이러한 대형 선박 사고가 드물지 않게 발생되고 있는 상황에서도 기술개발이나 장비의 개발이 미흡하다는 이유로 침몰 선박에 대한 잔존유 제거 및 부상 내지 인양 작업에 대한 뚜렷한 기본 정책이 마련되어 있지 않은 실정이며, 앞서 언급한 세월호 사건의 경우에도 현재 침몰한 지 2015년 1월 현재 약 9개월 상당의 기간이 경과 되었으나 잔존유 제거나 선체 인양에 대해 어떠한 기술과 방법으로 언제 인양할 것인지에 대한 기본적인 계획조차 밝혀지지 않은 상황이다.

우리나라는 현재 세계적인 조선 기술(세계 1위)과 해양 시설(세계 1위)을 보유하고 있으며, 선급과 해운 분야에서도 각각 7위와 6위를, 석유 수입 및 수출 분야에서도 5위를 차지하고 있어, 세계 조선/해양 분야의 종합적인 선진국으로 평가되고 있다. 그러나 이러한 최고 수준의 조선, 설계 및 선급 기술을 보유하고 있으면서도 침몰 선박의 잔존유 등의 제거 기술과 선체 부상 및 인양 기술은 독자적인 기술력이나 장비가 없어 외국에만 의존하고 있어, 기술 및 장비에 대한 국내 개발이 시급한 실정이다.

등록특허공보 제1301713호('선박용 천공기를 겸한 잔존유 제거장치', 2013. 08. 30. 공고)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 이중 중공관으로 구성되는 이중 배관의 내부 또는 외부 유로를 통해 공기나 증기 등의 기체를 주입하는 동시에 선박 내 잔존 액상 물질을 배출함으로써, 신속하고 간편하게 잔존유 등을 제거하고 주입된 기체로 부력을 증가시켜 선체를 부상시킬 수 있는 이종 유체의 주입 및 배출을 위한 이중 배관과 이를 포함하는 선체 부상 유도장치를 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따라 침몰된 선박 외벽에 관통 설치되어 선박 내부 공간으로 압축 공기 또는 고온의 증기로 이루어진 주입 기체를 공급하여 선박 내에 잔존하는 연료, 청수 또는 평형수(ballast water) 등으로 이루어진 액상 물질을 선박 외부로 배출하기 위한 이중 배관(A)에 있어서,

제1 유체가 흐르는 제1 유로(11)가 마련되는 중공관으로 구성되며 상기 제1 유체의 흐름을 제어하는 제1 밸브(12)가 구비되는 내부 배관(10); 및 상기 내부 배관(10)의 외주면 외측으로 제2 유체가 흐르는 제2 유로(21)가 마련되는 중공관으로 구성되며 상기 제2 유체의 흐름을 제어하는 제2 밸브(22)가 구비되는 외부 배관(20);을 포함하며, 상기 제1 유체 및 제2 유체는 각각 상기 주입 기체 또는 액상 물질이고, 상기 선박 외벽과 상기 이중 배관(A)이 결속되는 부위의 상기 외부 배관(20) 외주면 상에는, 결속시 상기 선박 외벽의 내측으로 배치되며 후방을 향하여 직경이 넓어지도록 테이퍼지게(경사지게) 형성된 스터드링(23) 및 결속시 상기 선박 외벽의 외측으로 배치되며 상기 외부 배관(20) 외주면을 따라 형성된 가이드홈(24)에 나사결합되는 결속너트(25)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 이종 유체의 주입 및 배출을 위한 이중 배관을 제공한다.

이때, 상기 외부 배관(20)의 직경 대비 상기 내부 배관(10)의 직경의 비를 조절할 수 있는데, 바람직하게는 상기 직경의 비가 30~40%일 때 상기 제1 유체는 주입 기체이고 상기 제2 유체는 액상 물질일 수 있으며, 다른 바람직한 실시예로서 상기 직경의 비가 60~70%이며, 상기 제1 유체는 액상 물질이고 상기 제2 유체는 주입 기체일 수 있다.

또한, 상기 내부 배관(10) 제1 유로(11)의 축 직각방향 단면적(S1)과 상기 외부 배관(20) 제2 유로(21)의 축 직각방향 단면적(S2)이 동일하며, 상기 제1 유체는 액상 물질이고 상기 제2 유체는 주입 기체일 수 있다.

그리고, 상기 선박 외벽과 상기 이중 배관(A)이 수밀되어 결속되도록 상기 외부 배관(20) 외주면 상의 상기 스터드링(23)과 결속너트(25) 사이 영역에 구비되는 적어도 하나 이상의 오링(O-ring)(26)을 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 내부 배관(10)은 소정 위치에서 상기 외부 배관(20)의 축 직각방향으로 분기되도록 구비되며, 분기된 배관 상에 상기 제1 밸브(12)가 마련될 수 있다.

또, 상기 제1 유체가 주입 기체이고 상기 제2 유체가 액상 물질인 경우에, 상기 액상 물질이 채워져 있는 상기 선박 내부 공간의 저면 측으로 연장되도록 상기 내부 배관(10) 및 외부 배관(20)의 말단부에 결합되는 내부 연장호스(31) 및 외부 연장호스(32)가 구비된 이중 중공관형의 연장호스(30)를 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 내부 연장 호스(31)가 상기 외부 연장호스(32)의 말단 밖으로 돌출되어 연장되는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 제1 유체가 액상 물질이고 상기 제2 유체가 주입 기체인 경우에, 상기 액상 물질이 채워져 있는 상기 선박 내부 공간의 저면 측으로 연장되도록 상기 내부 배관(10) 말단부에 결합되는 중공관형의 내부 연장호스(31)를 더 포함할 수 있으며, 상기 내부 배관(10) 및 외부 배관(20)의 상기 선박 외측 말단에 결합되어 별도로 마련되는 주입 기체 공급탱크(40), 액상 물질 저장탱크(50)와 소통되도록 연결되는 주입 기체 공급호스(41) 및 액상 물질 배출호스(51)를 더 포함할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따라 상술한 바와 같은 이중 배관(A)이 구비된 침몰된 선박 내 잔존하는 액상 물질을 제거하기 위한 선체 부상 유도장치를 제공한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 이종 유체의 주입 및 배출을 위한 이중 배관 및 이를 포함하는 선체 부상 유도장치는, 두 개의 유로가 중첩 형성된 이중 배관을 통해 간편하고 신속하게 선체 내로 주입 기체를 공급함과 동시에 선체 내에 잔존하는 여러가지 액상 물질을 선체 외부로 배출할 수 있어 효과적으로 잔존유 등이 처리작업과 침몰된 선체 부상에 따른 인양작업을 수행할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 스터드링, 가이드홈, 결속너트 및 오링 등의 결속 및 수밀밀봉 수단을 통하여 간소하면서도 효과적으로 이중 배관이 설치되는 천공된 선체 외벽 부위의 수밀성을 확보할 수 있으며, 내부 배관과 외부 배관의 직경 즉, 두 개 유로의 단면적을 조절함으로써 주입 기체 공급과 잔존 액상 물질 배출을 효과적으로 제어할 수 있고, 별도의 연장호스를 장착하여 잔존 액상 물질의 배출과 주입 기체의 공급이 더욱 원활하고 신속하게 이루어질 수 있도록 유도할 수 있으며, 별도의 공급/배출호스 및 탱크를 구비하여 주입 기체를 공급하고 추출된 액상 물질로 인해 해양 오염이 초래되는 것을 차단할 수 있다.

한편, 본 발명은 법 및 협약적 측면에서는 해양환경관리법 제31조 및 제35조를 만족하는 제품을 개발할 수 있다는 점, 선박으로부터 기름오염방지에 관한 선상오염비상계획(MARPOL)에 적합한 제품을 제공할 수 있다는 점, OPRC-HNS 의정서 제6조 내지 제8조에 의한 기술 개발과 당사국 간의 기술정보교류에 이바지할 수 있다는 점 등에서 효과가 있으며,

기술적 측면에서는 한국에서 발생한 선박의 구난을 자국 기술을 통해 실현할 수 있다는 점, 세계 해양국(93개국) 내 해난 발생시 세계적인 회사들과 자국 회사가 선의의 경쟁을 통한 선점활동을 영위할 수 있다는 점 등에서 효과가 있고,

환경적 측면에서는 잔존유 등의 조기 제거를 통해 해양환경피해를 최소화할 수 있다는 효과가 있으며,

경제적 측면에서는 막대한 비용이 소모되는 외국 기업에의 선박 구난 작업 위탁(1988년 포항 앞 해상에서 침몰한 유조선 경신호를 23년이 지난 2011년에 잔존유를 제거하였으며 이를 수행한 네덜란드 스미트사에게 253억을 지급한 바 있음) 없이도 자국 고유 기술로 이를 수행할 수 있다는 점, 나아가 본 기술이 국제 표준이 된다면 구난 비용을 약 50%이상 절감할 수 있다는 점 등에서 효과가 있고,

군사적 측면에서는 참수리함이나 천안함과 같이 침몰된 군사용 선박에 대해 잔존유 등의 처리 문제와 인양 문제를 보다 경제적이고 간편하게 처리할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이중 배관(A)의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 이중 배관(A)의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선체 부상 유도장치(B)의 개략도이다.
도 4은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 선체 부상 유도장치(B)의 개략도이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

"제 1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 발명은 먼저, 바람직한 일 실시예에 따라 침몰된 선박 외벽에 관통 설치되어 선박 내부 공간으로 압축 공기 또는 고온의 증기로 이루어진 주입 기체를 공급하여 선박 내에 잔존하는 연료, 청수 또는 평형수(ballast water) 등으로 이루어진 액상 물질을 선박 외부로 배출하기 위한 이중 배관(A)을 제공한다.

본 발명의 이중 배관(A)은 제1 유체가 흐르는 제1 유로(11)가 마련된 중공관 형태의 내부 배관(10)과, 내부 배관(10)의 외주면을 감싸는 중공관 형태의 외부 배관(20)을 포함하여 구성되며, 내부 배관(10)의 외주면과 외부 배관(20)의 내주면 사이 공간에 제2 유체가 흐르는 제2 유로(21)가 마련된다.

이때 제1 유체의 흐름 및 제2 유체의 흐름을 제어하기 위해 각각 내부 배관(10)과 외부 배관(20) 상에 제1 밸브(12) 및 제2 밸브(22)가 구비되는 것이 바람직하다.

선박의 외벽과 이중 배관(A)은 별도의 천공 장치를 이용한 천공 과정을 통해 선박 외벽에 형성된 천공을 통해 결속된다. 구체적으로, 침몰된 선박의 선체 상에 천공 크라운 등이 장착된 유압 모터 장치 등을 통해 필요에 따라 다양한 크기를 갖는 적어도 하나 이상의 천공을 형성하게 되며, 천공 대상 위치는 주로 연료 탱크, 청수 탱크 또는 밸러스트 탱크가 구비된 영역일 수 있으며, 침몰된 선박 내 격벽에 의해 에어 포켓(air pocket)이 형성될 수 있는 영역으로서 해수가 침입되어 있는 영역일 수 있다.

천공 대상 위치는 통상적으로 약 12mm 수준의 두께를 갖는 철판으로 외벽이 형성되어 있으며, 이에 직경 60-150 mm 수준의 천공을 형성하게 되는데, 이에 소요되는 시간은 약 5분에서 10분 이내이며, 수중 천공 실험에서 20mm 철판 천공시 4분 30초 가량 소요되는 것을 확인하였다.

유압은 hydro-pack으로부터 200 bar의 유압을 생성할 수 있으며, 저속(50-150rpm) 유압 모터를 채택하는 것이 바람직하다. 또한 토크(torque) 100kg 이상을 형성하는 것이 좋으며, 유압 펌프에서 유압 모터까지 필요한 고압의 유체를 전송하고 회수할 수 있는 유압회로 시스템이 구축될 수 있다.

천공 형성 이전 또는 이후에 바람직하게는 선체 상에 구비된 외부로 소통될 수 있는 모든 채널을 차단하여 선체 외부와 내부 간에 유체 이동을 방지하는 단계를 수행할 수 있다. 구체적으로, 선박 내 각종 탱크 영역에는 측심관(sounding pipe), 에어 벤트(air vent) 펌프의 입출구 배관, 청수 혹은 평형수 배출펌프의 입출구 배관 등이 필수적으로 설치되어 있다. 따라서, 천공을 형성하기 이전이나 천공 형성 후 가압 유체를 선체 내부로 공급하기 이전에 이러한 배관들에 구비된 밸브를 잠그거나 수밀밀봉하여야 한다.

위와 같은 방식으로 선박 외벽에 형성된 천공을 통해 본 발명의 이중 배관(A)을 결속시키게 된다. 이때 선박 외벽에 이중 배관(A)이 정확히 결속되면서도 선박 내외로 주입 기체나 잔존 액상 물질과 같은 유체의 유출입이 억제되도록 수밀성을 향상시키기 위해, 외부 배관(20)의 외주면을 따라 구비되는 가이드홈(24) 상에 스터드링(23), 결속너트(25) 및 오링(O-ring)(26)이 구비될 수 있다.

스터드링(Stud Ring)(23)은 이중 배관(A)과 선체 외벽의 결속시 선박 외벽의 내측에 배치되는 부재로서, 선박 외벽의 내부 공간 측 방향을 기준으로 하였을 때 후방을 향하여 직경이 점진적으로 넓어지도록 테이퍼(taper)지게(경사지게) 형성될 수 있다. 이로써, 일정 압력을 가해 스터드링(23)이 장착된 영역을 천공에 밀어 넣은 뒤에는 가장 직경이 넓은 최후방 걸림턱에 의해 결속된 이중 배관(A)이 다시 천공을 통해 이탈되는 것이 방지된다.

결속너트(25)는 이중 배관(A)과 선체 외벽의 결속시 선박 외벽의 외측에 배치되는 부재로서, 외부 배관(20) 외주면을 따라 형성된 가이드홈(24)에 나사결합될 수 있다. 이로써, 스터드링(23)이 장착된 영역이 천공 내부로 인입되어지도록 밀어 넣은 뒤에 후방에 나사결합되어 있는 육각 너트와 같은 형태의 결속너트(25)를 가이드홈(24)을 따라 조여서 스터드링(23)-선체 외벽-결속너트(25) 3가지 부재가 강하게 결속되어 결속력과 수밀성이 향상된다.

위와 같은 스터드링(23)과 결속너트(25)를 통해 간편하게 용이한 방식으로 이중 배관(A)을 천공된 선박 외벽 상에 결속시킬 수 있으며, 작업 중에도 이중 배관(A)이 이탈되거나 수밀성이 떨어져 유체가 유출입 되는 현상이 방지되도록 할 수 있다.

또한, 이때 스터드링(23)과 결속너트(25) 사이의 외부 배관(20) 외주면 영역 상에 적어도 하나 이상의 오링(O-ring)(26)을 구비할 수 있다. 오링(26)은 결속 부위에 개스킷(gasket) 형태로 삽입 설치하여 유체의 누수나 유입을 방지할 수 있는 일정한 탄성을 지닌 링 형태의 부재로서, 이중 배관(A)과 선체 외벽의 결속시에 스터드링(23)과 선체 외벽 사이 영역, 결속 너트(25)와 선체 외벽 사이 영역 등에 구비함으로써 결속력과 수밀성을 더욱 강화시킬 수 있다.

내부 배관(10)과 외부 배관(20)을 통해 제1 유체 및 제2 유체가 흐르게 되며, 제1 유체와 제2 유체는 각각 압축 공기나 고온의 증기로 구성되는 주입 기체이거나, 잔존 연료, 청수, 평형수(ballast water) 또는 해수로 이루어진 액상 물질일 수 있다.

최종적으로 내부 배관(10)이나 외부 배관(20)을 통해 주입 기체를 공급하거나 액상 물질을 배출시켜야 하기 때문에 소정 영역에서 내부 배관(10)을 외부 배관(20)의 외부로 분기시켜 별도의 배출구를 마련하는 것이 바람직하며, 외부 배관(20)의 축 직각방향으로 분기되도록 한 뒤 분기된 영역에 내부 배관(10)의 흐름을 제어하는 제1 밸브(12)가 마련되도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

이중 배관(A)이 결속된 후 선체 내부로 주입 기체를 공급하여 선체 내 잔존 액상 물질을 밀어내도록 할 수 있다. 공급되는 주입 기체로는 압축 공기 혹은 고온의 증기를 사용할 수 있으며, 내부로 주입된 기체는 파스칼의 원리에 따른 공기압 증가에 의해 내부 액상 물질에 압력이 가해지면서 이들이 자연스럽게 선체 외부로 배출되도록 유도한다. 선체 내부로 고온의 증기를 주입시킬 경우에는 파스칼의 원리에 따른 액상 물질 가압 효과와 더불어 저온의 잔존유 성분의 점도를 저하시켜 기름 배출을 보다 용이하도록 하는 효과가 있다.

공급되는 가압 유체에 의해 선체 내부의 압력이 상승하게 되는데, 0.5 내지 10 bar, 선내 공간이 밀폐되고 선체가 안전한 범위에서 최고 압력은 바람직하게는 약 5 bar 정도 외부 압력보다 높도록 형성하는 것이 바람직하다. 내부 압력이 너무 낮으면 파스칼 원리에 의한 잔존 액체 추출 성능이 떨어지고, 내부 압력을 과도하게 높게 형성하면 높은 압력차이로 인해 선체 탱크나 본 발명의 설비들이 변형되거나 파손될 수 있다. 이러한 바람직한 압력차이는 자동 설비를 이용하여 주입 유체량을 조절함으로써 수심 등에 따른 외부 압력 변화에 맞춰 자동 제어될 수 있다. 구체적으로는 가압 유체가 공급되는 관체 상에 선체 수심 변화를 감지하여 압력을 자동으로 조절할 수 있는 압력조절밸브를 구비할 수 있다.

이하 본 발명의 이종 유체의 주입 및 배출을 위한 이중 배관 및 이를 포함하는 선체 부상 유도장치에 대한 실시예를 살펴본다. 그러나 이는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

<내부 배관을 통해 기체 주입이 이루어지는 타입의 이중 배관>

도 1에는 본 실시예에 따른 이중 배관(A)의 사시도가 도시되어 있다. 본 실시예는 내부 배관(10)의 제1 유로(11)를 통해 선박 내부로 공급되는 주입 기체가 흐르게 되고, 외부 배관(20)의 제2 유로(21)를 통해 선박 외부로 배출되는 액상 물질이 흐르게 되는 구조이다.

이때 외부 배관(20)의 직경 대비 내부 배관(10)의 직경의 비가 30~40% 수준인 것이 바람직하며, 상기 비율이 30% 미만으로 형성될 경우 제1 유로(11)의 단면적이 과도하게 좁아져 주입 기체의 원활한 공급이 이루어질 수 없으며 압축 공기 등에 따른 내부 배관(10)의 압력 부담이 높아지는 문제가 있고, 상기 비율이 40%를 초과하여 형성될 경우에는 불필요하게 제1 유로(11)가 넓어짐에 따라 제2 유로(21)가 상대적으로 좁아져 배출되는 액상 물질의 유동을 충분히 수용할 수 없게 되는 문제가 있어 이중 배관(A)을 통한 잔존 액상 물질 배출 과정의 작업 시간이 과도하게 소요된다.

도 1에 도시된 바와 같이 내부 배관(10)은 소정 위치에서 외부 배관(20)의 축 직각방향 외측으로 분기되는 형태를 취할 수 있으며, 분기된 영역에 제1 유로(11)의 흐름을 제어하기 위한 제1 밸브(12)를 구비할 수 있다.

또한, 앞서 언급한 바와 같이 외부 배관(20) 외부면 상에는 이중 배관(A)의 결속 및 수밀성 확보를 위해 전방에서부터 순서대로 스터드링(23), 오링(26) 및 결속너트(25)가 가이드홈(24)을 따라서 이동되면서 장착될 수 있다. 최종적으로 이중 배관(A)은 도 1에 도시된 2 개의 오링(26) 사이 영역에 천공된 선박 외벽이 위치되도록 삽입 설치된다.

<외부 배관을 통해 기체 주입이 이루어지는 타입의 이중 배관>

도 2에는 본 실시예에 따른 이중 배관(A)의 사시도가 도시되어 있다. 본 실시예는 외부 배관(20)의 제2 유로(21)를 통해 선박 내부로 공급되는 주입 기체가 흐르게 되고, 내부 배관(10)의 제1 유로(11)를 통해 선박 내부로부터 배출되는 액상 물질이 흐르게 되는 구조이다.

이때, 외부 배관(20)의 직경 대비 내부 배관(10)의 직경의 비가 60~70% 수준인 것이 바람직하며, 상기 비율이 60% 미만으로 형성될 경우에는 외부 배관(20)의 제2 유로(21)가 주입 기체의 효율적인 공급량을 넘어 과도하게 넓어지는 한편 내부 배관(10)의 제1 유로(11)가 좁아짐에 따라 선박 내부의 잔존 액체를 충분한 속도로 추출 제거할 수 없다는 문제가 있으며, 70%를 초과할 경우에는 주입 기체의 공급이 원활하게 이루어질 수 없어 결국 상대적으로 넓게 제1 유로(11)가 형성됨에도 불구하고 효율적으로 잔존 액상 물질을 배출시킬 수 없게 된다.

결국 상기 실시예 1과 2에서의 내부 직경과 외부 직경의 비율은 주입 기체의 공급 유속과 잔존 액상 물질의 배출 유속과 관련되어 있으며, 이 둘은 선후관계로 연결되어 있는 것이므로, 직경 비율의 조절이 작업 효율 향상 및 작업 시간 저감의 가장 핵심적인 부분이라 할 수 있다.

실시예 1과 마찬가지로 도 2에 도시된 바와 같이 내부 배관(10)은 소정 위치에서 외부 배관(20)의 축 직각방향 외측으로 분기되는 형태를 취할 수 있으며, 분기된 영역에 제1 유로(11)의 흐름을 제어하기 위한 제1 밸브(12)를 구비할 수 있다.

또한, 앞서 언급한 바와 같이 외부 배관(20) 외부면 상에는 이중 배관(A)의 결속 및 수밀성 확보를 위해 전방에서부터 순서대로 스터드링(23), 오링(26) 및 결속너트(25)가 가이드홈(24)을 따라서 장착될 수 있다. 최종적으로 이중 배관(A)은 도 2에 도시된 2 개의 오링(26) 사이 영역에 천공된 선박 외벽이 위치되도록 삽입 설치된다.

<실시예 1의 이중 배관이 구비된 선체 부상 유도장치>

도 3에는 본 실시예에 따른 선체 부상 유도장치(B)가 도시되어 있다. 본 실시예는 앞서 언급한 실시예 1에 따른 내부 배관을 통해 주입 기체가 공급되는 형태의 이중 배관(A)이 구비된 실시예이다.

도 3에 도시된 바와 같이 천공된 선체 외벽을 통해 이중 배관(A)이 삽입 설치되어, 내부 배관(10)의 외측 말단에 결합된 주입 기체 공급호스(41)를 통해 주입 기체가 외부에서 별도로 공급되면 내부 배관(10)을 따라서 선체 내부 잔존 액상 물질이 충진된 영역에 공급되며, 주입된 기체로 인해 밀려 배출되는 액상 물질은 외부 배관(20)을 경유하여 외부 배관(20) 외측 말단에 별도로 마련되는 액상 물질 배출호스(51)를 통해 배출된다. 다만, 배출되는 액상 물질이 침입된 해수나 유출되어도 문제되지 않는 액체인 경우에는 액상 물질 배출호스(51)를 마련할 필요없이 수중에 자연 유출되도록 할 수 있다.

주입 기체는 별도로 마련되는 주입 기체 공급탱크(40)로부터 공급될 수 있으며, 이는 침몰된 선박이 위치하는 해수면 상에 별도의 선박을 통해 구비할 수 있으며, 잔존유나 잔존 평형수(ballast water)와 같이 해수에 자연 방류할 수 없는 액상 물질들을 수집하는 액상 물질 저장탱크(50)도 마찬가지로 구비될 수 있다.

한편, 이중 배관(A)의 선박 외벽 내측 말단에는 별도의 탈부착 가능한 연장호스(30)를 결합시킬 수 있다. 이로써 효율적으로 압축 공기 등을 주입할 수 있으면서도 고온의 증기를 공급할 경우 액상 물질과의 접촉을 유도할 수 있으며, 최대한 많은 양의 액상 물질을 낮은 수위까지도 배출시킬 수 있게 된다.

이때, 액상 물질이 유입되는 외부 연장호스(32)의 말단에는 스트레이너형 부재 혹은 메쉬 형태의 거름막을 구비하여 이물질의 흡입을 최대한 막을 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 말단부에는 일정한 중량감을 부여하는 방식을 통해 액상 물질이 충진되어 있는 영역 저부까지 연장 배치되도록 함으로써 많은 양의 잔존 액체가 흡입되도록 하면서도 이물질의 흡입을 최소화할 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이 외부 연장호스(32)에 비하여 주입 기체가 공급되는 내부 연장호스(31)를 더 길게 형성하여 외부 연장호스(32)의 말단 밖으로 돌출되어 연장되도록 함으로써, 주입된 기체가 바로 외부 연장호스(32)를 통해 흡입되는 것을 억제할 수 있다.

<실시예 2의 이중 배관이 구비된 선체 부상 유도장치>

도 4에는 본 실시예에 따른 선체 부상 유도장치(B)가 도시되어 있다. 본 실시예는 앞서 언급한 실시예 2에 따른 외부 배관을 통해 주입 기체가 공급되는 형태의 이중 배관(A)이 구비된 실시예이다.

도 4에 도시된 바와 같이 천공된 선체 외벽을 통해 이중 배관(A)이 삽입 설치되어, 외부 배관(20)의 외측 말단에 결합된 주입 기체 공급호스(41)를 통해 주입 기체가 외부에서 별도로 공급되면 외부 배관(20)을 따라서 선체 내부 잔존 액상 물질이 충진된 영역에 공급되며, 주입된 기체로 인해 밀려 배출되는 액상 물질은 내부 배관(10)을 경유하여 내부 배관(10) 외측 말단에 별도로 마련되는 액상 물질 배출호스(51)를 통해 배출된다. 다만, 배출되는 액상 물질이 침입된 해수나 유출되어도 문제되지 않는 액체인 경우에는 액상 물질 배출호스(51)를 마련할 필요없이 수중에 자연 유출되도록 할 수 있다.

한편, 주입 기체가 공급되는 외부 배관(20)의 내측 말단에는 별도의 연장호스를 결합시키지 않고 제2 유로(21)를 통해 선체 내부로 공급되도록 하고, 액상 물질은 내부 배관(10)의 내측 말단에 별도로 결합되는 내부 연장호스(31)를 통해 상기 실시예 3과 같이 흡입되도록 하는 것이 바람직하다.

이때 상기 실시예 3과 마찬가지로 이물질의 흡입을 억제하면서 최대한 많은 양의 액상 물질을 배출할 수 있도록 하는 것이 바람직하지만, 선체 내부 탱크 내 수면 상에 부유하는 잔존유 등을 선택적으로 흡입 제거할 필요성이 있는 경우에는 필요에 따라 내부 연장호스(31)를 선체 내부 공간의 수면 위로 부상시켜 펌프 혹은 이젝터를 이용하여 부상된 잔존유 등을 흡입 제거할 수 있는 구조로 변경 가능하게 구성하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

A : 이중 배관
B : 선체 부상 유도장치
10 : 내부 배관
11 : 제1 유로
12 : 제1 밸브
20 : 외부 배관
21 : 제2 유로
22 : 제2 밸브
23 : 스터드링
24 : 가이드홈
25 : 결속너트
26 : 오링(O-ring)
30 : 연장호스
31 : 내부 연장호스
32 : 외부 연장호스
40 : 주입 기체 공급탱크
41 : 주입 기체 공급호스
50 : 액상 물질 저장탱크
51 : 액상 물질 배출호스

Claims

침몰된 선박 외벽에 관통 설치되어 선박 내부 공간으로 압축 공기 또는 고온의 증기로 이루어진 주입 기체를 공급하여 선박 내에 잔존하는 연료, 청수 또는 평형수(ballast water) 등으로 이루어진 액상 물질을 선박 외부로 배출하기 위한 이중 배관(A)에 있어서,
제1 유체가 흐르는 제1 유로(11)가 마련되는 중공관으로 구성되며 상기 제1 유체의 흐름을 제어하는 제1 밸브(12)가 구비되는 내부 배관(10); 및
상기 내부 배관(10)의 외주면 외측으로 제2 유체가 흐르는 제2 유로(21)가 마련되는 중공관으로 구성되며 상기 제2 유체의 흐름을 제어하는 제2 밸브(22)가 구비되는 외부 배관(20);
을 포함하며,
상기 제1 유체 및 제2 유체는 각각 상기 주입 기체 또는 액상 물질이고,
상기 선박 외벽과 상기 이중 배관(A)이 결속되는 부위의 상기 외부 배관(20) 외주면 상에는, 결속시 상기 선박 외벽의 내측으로 배치되며 후방을 향하여 직경이 넓어지도록 테이퍼지게 형성된 스터드링(23) 및 결속시 상기 선박 외벽의 외측으로 배치되며 상기 외부 배관(20) 외주면을 따라 형성된 가이드홈(24)에 나사결합되는 결속너트(25)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 이종 유체의 주입 및 배출을 위한 이중 배관.
청구항 1에 있어서,
상기 외부 배관(20)의 직경 대비 상기 내부 배관(10)의 직경의 비가 30~40%이며, 상기 제1 유체는 주입 기체이고 상기 제2 유체는 액상 물질인 것을 특징으로 하는 이종 유체의 주입 및 배출을 위한 이중 배관.
청구항 1에 있어서,
상기 외부 배관(20)의 직경 대비 상기 내부 배관(10)의 직경의 비가 60~70%이며, 상기 제1 유체는 액상 물질이고 상기 제2 유체는 주입 기체인 것을 특징으로 하는 이종 유체의 주입 및 배출을 위한 이중 배관.
청구항 1에 있어서,
상기 내부 배관(10) 제1 유로(11)의 축 직각방향 단면적(S1)과 상기 외부 배관(20) 제2 유로(21)의 축 직각방향 단면적(S2)이 동일하며, 상기 제1 유체는 액상 물질이고 상기 제2 유체는 주입 기체인 것을 특징으로 하는 이종 유체의 주입 및 배출을 위한 이중 배관.
청구항 1에 있어서,
상기 선박 외벽과 상기 이중 배관(A)이 수밀되어 결속되도록 상기 외부 배관(20) 외주면 상의 상기 스터드링(23)과 결속너트(25) 사이 영역에 구비되는 적어도 하나 이상의 오링(O-ring)(26)을 더 포함하는 이종 유체의 주입 및 배출을 위한 이중 배관.
청구항 1에 있어서,
상기 내부 배관(10)은 소정 위치에서 상기 외부 배관(20)의 축 직각방향으로 분기되도록 구비되며, 분기된 배관 상에 상기 제1 밸브(12)가 마련되는 것을 특징으로 하는 이종 유체의 주입 및 배출을 위한 이중 배관.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 유체가 주입 기체이고 상기 제2 유체가 액상 물질인 경우에, 상기 액상 물질이 채워져 있는 상기 선박 내부 공간의 저면 측으로 연장되도록 상기 내부 배관(10) 및 외부 배관(20)의 말단부에 결합되는 내부 연장호스(31) 및 외부 연장호스(32)가 구비된 이중 중공관형의 연장호스(30)를 더 포함하는 이종 유체의 주입 및 배출을 위한 이중 배관.
청구항 7에 있어서,
상기 내부 연장 호스(31)가 상기 외부 연장호스(32)의 말단 밖으로 돌출되어 연장된 것을 특징으로 하는 이종 유체의 주입 및 배출을 위한 이중 배관.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 유체가 액상 물질이고 상기 제2 유체가 주입 기체인 경우에, 상기 액상 물질이 채워져 있는 상기 선박 내부 공간의 저면 측으로 연장되도록 상기 내부 배관(10) 말단부에 결합되는 중공관형의 내부 연장호스(31)를 더 포함하는 이종 유체의 주입 및 배출을 위한 이중 배관.
청구항 1에 있어서,
상기 내부 배관(10) 및 외부 배관(20)의 상기 선박 외측 말단에 결합되어 별도로 마련되는 주입 기체 공급탱크(40), 액상 물질 저장탱크(50)와 소통되도록 연결되는 주입 기체 공급호스(41) 및 액상 물질 배출호스(51)를 더 포함하는 이종 유체의 주입 및 배출을 위한 이중 배관.
청구항 1 내지 11 중 어느 한 항의 이중 배관(A)이 구비된 침몰된 선박 내 잔존하는 액상 물질을 제거하기 위한 선체 부상 유도장치.