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KR100881962B1 - 밸러스트 워터 시스템 - Google Patents

밸러스트 워터 시스템 Download PDF

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KR100881962B1
KR100881962B1 KR20067023651A KR20067023651A KR100881962B1 KR 100881962 B1 KR100881962 B1 KR 100881962B1 KR 20067023651 A KR20067023651 A KR 20067023651A KR 20067023651 A KR20067023651 A KR 20067023651A KR 100881962 B1 KR100881962 B1 KR 100881962B1
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KR20067023651A
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군나르 베어하임
슈타인 포스
크옐 바렌헤드
아게 비요른 안데르센
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메타필 아에스
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Abstract

본 발명은 유기체로 오염된 물, 특히 선박 내의 밸러스트 워터를 처리하는 처리하는 시스템 및 방법에 관한 것으로, 상기 시스템은 캐비테이션 유닛(7)을 통해 바다로부터 그리고 1 이상의 밸러스트 스킨 내로 물을 펌핑하는 펌프(5)를 포함한다. 상기 캐비테이션 유닛(7)은 물 내에서 강력한 캐비테이션을 유도하며, 캐비테이팅 작용은 물 내에 존재하는 유기체들의 유기 조직 및 셀 멤브레인을 파괴한다. 캐비테이션 유닛(7)에서는, 물 내에 수소 및 스팀이 가해지는 한편, 산소는 제거된다. 산소-저감 물은 밸러스트 탱크들과 관련하여 저감된 부식 작용을 나타낸다.

Description

밸러스트 워터 시스템{BALLAST WATER SYSTEM}
본 발명은 생물학적 오염을 저감시키기 위한 선박의 밸러스트 워터를 처리하는 방법 및 상기 방법에 사용하기 위한 장치에 관한 것이다.
선박이 어느 항구에서 화물(cargo)을 언로딩하는 경우, 바다에 있는 동안 출발하는 언로딩되거나 부분적으로 로딩된 선박이 불안정해지는 것을 방지하기 위하여, 일반적으로 상기 포트에서 선박의 밸러스트 탱크들 내로 해수가 펌핑되어 들어간다. 이러한 작업에서는 그 지역(local)의 해양 종들(예를 들어, 박테리아 및 다세포 종들)이 밸러스트 탱크로 들어갈 수 있으며 통상 그러한 일이 일어난다. 선박이 하역해야 할 다음 기항지에 도착하는 때에, 밸러스트 워터는 펌핑해내야 한다. 후술되는 바와 같이, 이 워터가 살아 있는 생물학적 물질을 포함한다면, 이는 상기 포트의 해운 환경에 있어 생물학적 오염을 야기할 수 있다.
모든 현대의 선박들은 펌프들, 필터들, 파이프들, 통기공들(ventilators) 및 탱크들을 포함하는 통합된(integrated) 밸리스트 워터 장치들을 구비한다. 밸러스트 워터 탱크들은 이중 벽 선체의 스킨들 사이에 배치될 수 있으나, 그 목적에 적합한 것으로 발견된 여타 빈 공간(들)을 나타낼 수도 있다. 선박이 그것의 화물을 전체적으로 또는 부분적으로 언로딩하면, 또 다른 화물을 선상에 싣기 위하여 다른 항구로 갈 것이다. 부분적으로 비워진 또는 비워진 화물 선창 또는 탱크들을 가지고 복귀할 때, 밸러스트 탱크들은 물로 채워져, 바닷에서의 선박을 안정화시키고, 프로펠러들 및 키(rudder)들이 적절히 잠길 수 있도록 하고, 적절한 선박의 균형이 달성되도록 하며, 및/또는 선박의 구조적 완전성과 관련된 어떠한 구조적인 제한들도 초과되지 않도록 할 수 있다. 밸러스트 탱크들은 화물 언로딩 항구, 즉 도너(donor) 항구 부근으로부터의 해수로 채워지는 것이 통상적이다. 새로운 화물을 수용하는 리시피언트 항구(recipient cargo)에 도착하면, 밸러스트 해수는 주변 바다로 방출된다.
밸러스트 워터의 이러한 세계에 걸친 이동은 그것의 환경적 영향과 관련한 관심을 증대시킨다. 밸러스트 탱크들이 항구의 물로 채워지는 경우, 이 물은 도너 항구를 대표하는 다수의 유기체들을 포함할 것이다. 이것은 해초(seaweed), 조류(algae), 물고기의 유충(larvae of fish), 물고기, 연체동물류(molluscs) 또는 여타 살아있는 유기체들, 다양한 종류의 기생동물들, 박테리아 및 바이러스 등일 수도 있다. 세계의 또 다른 부분에 방출되는 경우, 이들 유기체들은 그들의 천적이 존재하지 않아 생태학적 시스템 내의 점유되지 않은 지위를 차지하고 번식을 시작할 수도 있다. 식물 및 동물의 종들이 그들의 원래 서식지를 벗어난 환경에 유입되어 새로운 장소에서 큰 문제를 야기해 왔다는 것이 알려져 왔다.
정부간 당국자들(intergovernmental authorities)은 국제적 규약, 즉 외래 해양 종들의 유입의 위험성을 저감시키려는 목적을 위한 선박의 밸러스트 워터 및 침전물들의 제어 및 관리에 대한 국제적 규약을 발전시켰다. 이는 생물학적 다양성 을 보호하기 위한 중요한 단계로 고려된다. 이러한 규제들에 따르면, 2009년부터 방출(리시피언트 항구)의 지점에서 정의된 밸러스트 워터 성능 표준을 확실히 하기 위하여 새롭게 건조되는 선박들은 밸러스트 워터의 선상 처리 수단을 확보해야 한다. 모든 선박들은 2016년부터 동일한 요건에 부합되어야 한다. 현재, 미래의 규제들에 대한 기준과 부합하는 밸러스트 워터의 처리를 위한 선상의 설치를 위해 실행가능한 가용 기술은 존재하지 않는다. 몇몇 산업적 물 처리 기술들은 상기 규약 내에서 설정된 것과 같은 처리 품질에 대한 요건들을 충족시킬 수도 있으나, 선상에 적합하지 않는 특징들을 갖거나 선박 내에 채용하기에도 불가능할 수도 있다.
여과법(filtration)은 당 업계의 공해(open sea)에서의 밸러스트 워터 교환 이외에 밸러스트 워터 내의 원하지 않는 유기체들의 농도를 저감시키기 위한 가장 흔하며 간단한 방법이다. 대부분의 상업적 선박들은 선원의 소지품 상자(sea chest) 또는 선체 피팅(hull fitting)에서 15mm 시브(sieve) 또는 유사수단을 통해 밸러스트 워터를 스크리닝한다(screen). 이 단순한 스크린 필터는 사이클로닉 세퍼레이터(cyclonic separator)들과 조합될 수도 있다. 하지만, 이러한 필터/세퍼레이션 구조는 물고기, 무척추동물 및 대형 수생식물(macrophyte)들과 같은 보다 큰 유기체만을 제거하는 반면, 박테리아, 바이러스, 균류, 프로토조아(protozoa), 플랭크톤 및 보다 고등한 생명체들(higher life forms)의 알 및 유충과 같이 밸러스트 워터에 대해 통상적인 여타 유기체들은 통과될 것이다.
유체들(이 경우에는 밸러스트 워터) 및 입자들(스피쉬(specie)/존재하는 유기체)들간의 밀도 차이의 원리와 관련하여 작동한다. 밸러스트 워터 적용들에 대하 여, 이러한 차이가 항상 발생되는 것은 아니다. 따라서, 사이클로닉 세퍼레이터들은 밸러스트 워터 세퍼레이션 적용을 위해 실행가능하지 않을 수도 있다.
좁은 메시 필터들은 알과 유충 및 대형 플랭크톤 및 프로토조아를 완벽하게 제거할 수도 있다. 하지만, 이러한 필터들은 증가된 배압(back-pressure)을 발생시키고, 작동시 금방 막히며, 해당 유속에서 밸러스트 워터를 필터링하기에 부적합한 것으로 판명되었다.
공해에서의 밸러스트 워터 교환은 밸러스트 워터 이송 작업의 위험들을 관리하기 위한 목적으로 적용되는 현재 유일하게 존재하는 초기 선상 수단이다. 이 작업의 원리는 공해의 해수가 밸러스팅에 사용되는 해안 또는 항구의 해수의 농도보다 보다 낮은 농도의 유기체들을 포함하며 따라서 리시피언트 항구에 대해 보다 낮은 위험성을 나타낸다는 가정에 기초하는 간단한 희석(dilution)의 원리이다.
브라우닝(Browning)의 미국특허 5,932,112로부터, 유기체들을 죽이기 위한 산소제거(de-oxygenating) 밸러스트 워터에 대한 시스템이 공지되어 있다. 산소는 진공 처리를 통해 제거되며, 후속하여 선박의 기계로부터 배기 가스들을 주입한다. 연구에 따르면, 산소제거는 침입 동물들(유충, 미성숙체(vuvenile) 및 성충 형태)을 죽이는데는 매우 효과적이나 다른 종들; 특히 낮은 산소 환경들에 적합한 종들이나 포낭(cyst)과 같은 저항성이 있는 단계들을 갖는 종들에 대해서는 그다지 효과적이지 않다고 보고되었다. 높은 레벨의 CO/CO2를 포함하는 고온의 배기 가스들의 주입하는 것은 부식을 촉진할 수도 있기 때문에 바람직하지 않은 것으로 나타났다.
맥널티(McNulty)의 WO 03/093176은 밸러스트 워터 처리 시스템 및 방법을 개시하고 있다. 물은 산소 스트리핑 가스가 미세한(micro-fine) 버블들로서 적용되는 벤투리 주입기를 통해 펌핑된다. 버블들의 큰 면적으로 인해, 물 내에 존재하는 산소 가스가 스트리핑 가스로 교체된다. 그 다음, 산소가 방출되어 나가는 밸러스트 탱크로 물이 펌핑된다. 이 시스템은 유기체들 죽이는 효과와 부식 억제 효과 둘 모두를 갖는다. 하지만, 특정 유기체들은 상술된 시스템에서와 같이 상기 처리에서 생존할 수도 있다.
노르웨이 특허 314625(Forinnova AS)는 물 내에 과포화된 가스 조건을 조성함으로써 밸러스트 워터를 처리하는 방법에 대해 개시하고 있다. 물고기들이 가스 과포화 수에 대해 노출되는 경우, 그들은 "다이버의 질병(divers' disease)"라고도 알려진 "가스 버블 질병(gas bubble disease)"을 나타낸다. 과포화된 가스는 혈액 속의 산소를 대신해 들어가고, 혈액 및 몸속 조직 내에서 버블로서 나타난다. 바람직한 가스는 공기이나, 몇몇 적용례에서는 질소 가스가 사용될 수도 있다고 언급된다. 과포화는 물고기와 같은 보다 큰 유기체들(순환계를 갖는 유기체들)을 효과적으로 죽일 수 있으나, 플랭크톤과 같은 작은 유기체들에 대해서는 덜 효과적이거나 효과적이지 않다.
따라서, 방출된 밸러스트 워터에 의한 생물학적 오염이 저감되거나 제거될 수 있는 기술들에 대한 필요성이 대두되고 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 수원(예를 들어, 주변 바다나 호수 또는 강)으로부터 필터를 통해 수상-진행 선박(water-going vessel)의 밸러스트 탱크로 물을 펌핑하는 단계; 상기 물의 적어도 일부의 용해된 질소 함유량을 그것의 질소 포화 함유량 이상의 레벨로 상승시켜, 펌핑이 완료되었을 때 상기 밸러스트 탱크 내의 물이 그것의 질소 포화 함유량 이상 및 그것의 산소 포화 함유량 이하가 되도록 하는 단계; 상기 밸러스트 탱크의 헤드스페이스 내에서 (몰 %로) 대기의 질소 함유량보다 큰 함유량을 갖는 대기를 유지하는 단계; 상기 밸러스트 탱크로부터의 물을 상기 선박을 둘러싼 물 내로 펌핑하는 단계; 및 상기 밸러스트 탱크로부터 펌핑된 물이 상기 선박을 둘러싼 상기 물 내로 방출되기 이전에 미생물-제거 작업을 거치는 단계를 포함하는 밸러스트 워터 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시형태는, 필터를 통해 그리고 밸리스트 탱크 내로 물을 펌핑하는 제 1 펌프; 물이 상기 제 1 펌프에 의해 펌핑될 수 있는 필터; 상기 필터를 통해 상기 제 1 펌프로부터 상기 밸러스트 탱크로 물을 운반하는 수로(conduit); 상기 제 1 펌프로부터 상기 밸러스트 탱크로 펌핑된 물 내로 질소를 도입시키는 질소 도입기; 상기 질소 도입기에 부착되거나 부착가능한 선택적 질소 소스; 수로를 통해 상기 밸러스트 탱크로부터 그리고 상기 선박을 통해 나오도록 물을 펌핑하는 제 2 펌프(선택적으로 및 바람직하게는 상기 제 1 펌프일 수 있음); 상기 밸러스트 탱크로부터 펌핑되는 그리고 상기 선박을 통해 나오는 물 내의 미생물들을 죽이도록 되어 있는 미생물 제거 유닛을 포함하는, 수상-진행 선박을 위한 밸러스트 워터 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 밸러스트 워터 탱크를 갖는 수상-진행 선박을 제공하며, 상기 선박이 밸러스트 워터를 처리하는 본 발명에 따른 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
밸러스트 탱크 내에 로딩되는 밸러스트 워터의 질소화는 밸러스트 워터 내에 반입되거나 밸러스트 탱크 내에 존재하는 단세포 및 다세포 유기체들을 죽이는 제 1 효과를 갖는 한편, 본 발명에 따른 방법 및 장치의 추가적인 장첨은 질소 과포화 밸러스트 워터가 밸러스트 탱크의 부식을 저감시키는 역할도 한다는 점이다. 특히, 이것은 부식된 밸러스트 워터 탱크의 보수 또는 교체가 선박의 수리에 있어 가장 고가의 아이템들 중 하나라는 점에서 장점이 된다.
밸러스트 워터 탱크들의 부식은 선박의 작업 수명을 실질적으로 제한한다. 현재, 선박의 운영자들은 밸러스트 탱크들의 내부면을 페인팅함으로써 선박의 작업 수명을 연장시키려 하고 있다. 이는, 특히 탱크들이 페인팅되기 전에 상기 탱크로부터 많은 양의 진흙 및 더브리(debri)가 제거되어야 하는 경우 비용도 많이 들고 어려운 작업이다.
밸러스트 워터 탱크 내의 보호 코팅(예를 들어, 페인트)의 부식 및/또는 산화는 적어도 상술된 이유들에 대해 세계적으로 선박 회사들에게 주요 관심사이다. 밸러스트 탱크들은 어떠한 선박에서든 중요한 구조 요소이며, 이들 영역들에서의 부식은 선박의 구조적 완전성을 위태롭게 하며 선박의 수명을 유효하게 제한시킨다. 밸러스트 탱크들은 초기에 부식 방지 코팅들의 시스템으로 코팅된다. 코팅의 층들은 통상적으로 대략 5 내지 10년 후에 교체되어야 할 때까지 물과 공기 사이에서의 빈번한 노출의 변화에 의해 시간에 걸쳐 점진적으로 바래고 열화된다. 그리고 나서 부터, 밸러스트 탱크의 보수, 페인트 스트리핑 및 재페인팅의 일정하게 진행되는 프로세스가 존재한다. 이는, 보수장(repair yard)에서의 보수 작업시 또는 항구들 사이에서 선박에 탑승한 고용된 승무원들에 의해 수행될 수 있다. 몇몇 선박들, 특히 약간 오래된 선박들에서는, 밸러스트 탱크들이 코팅되어 있지 않을 수도 있다.
주요 부식 메커니즘들은 금속 대상물들이 산화 환경, 통상적으로 적어 있거나 습한 조건 하에서 노출되는 경우 발생하는 전기화학적 반응들의 메커니즘이다. 밸러스트 탱크의 부식은 전해질로서 작용하는 염분이 있는 해수 및 공기 중이나 물속에 용해된 산소와 접촉하는 선박 탱크 구조체의 스틸에 의하여 야기된다. 산화 및 부식에 의한 코팅의 열화율에 영향을 받는 몇몇 파라미터들이 있다. 최고 열화율은 통상적으로 외향 도금(outward facing plating)에서 최상부 탱크의 상부에서 발견된다. 이는 태양열로 인해 높아진 평균 온도, 과잉 산소 공급 (공기), 해수의 스플래싱(splashing) 및 순환적인 물의 응축 및 건조를 야기하는 순환적인 온도 변화들에 의해 설명된다.
부식 보호 수단들의 발전은 환경 법률 변화에 의한 영향을 받는 개선된 부식 보호용 코팅들(특정 유독성 화합물들의 사용을 제한함)을 유도하고 보다 나은 성능의 멀티-파트(multi-part) 에폭시 및 여타 코팅들을 제공한다. 연구에 따르면, 대략 90%에 이르는 밸러스트 탱크 부식의 전체적인 저감은 탱크가 충전될 때 밸러스트 워터를 탈-산소처리함으로써 달성될 수 있다고 보고되었다. 이 효과는 또한 탱크들이 비워질 때에 산소 레벨들이 저감된다면 더욱 더 강화될 것이다. 산소제거는 "스트리핑(stripping)" 가스, 예를 들어 질소를 탱크에 직접적으로 적용함으로써 달성될 수도 있다. 가스가 용해된 산호를 효율적으로 변위시킬 수 있도록, 그것은 산소보다 물 속에서 더욱 쉽게 용해될 수 있어야 한다.
본 발명의 실시형태들은 밸러스트 탱크 부식의 문제들에 대한 해법을 제공한다는 것을 이해해야 한다.
본 발명에 따른 밸러스트 탱크 내로 밸러스트 워터를 로딩하며 대체로 밸러스트 탱크로부터 밸러스트 워터를 방출하는데에도 사용되는 펌프는 통상적인 밸러스트 워터 펌프일 수 있다. 이것은 서비스 선박(service vessel) 상이나, 독(dock) 상이나 또는 선박을 벗어난 곳에도 위치설정될 수 있으나, 선박의 선상에 있는 것이 바람직하다. 이러한 펌프들은 100-12000 m3/hour, 예를 들어 400-1000 m3/hour의 용량성(capacity)을 갖는 것이 일반적이다.
들어오는 밸러스트 워터가 통과되는 필터는 다세포 유기체들을 잡아두기에 충분히 작은 포어 사이즈를 갖는 것이 바람직하다. 원한다면 박테리아를 잡아두기에 충분히 작은 포어 사이즈가 사용될 수도 있다. 필터들은 10 내지 100 ㎛, 특히 20 내지 50 ㎛의 포어 크기를 갖는다. 필터는 자동 백-플러싱 기계 필터(automatically back-flushing mechanical filter)이다. 밸러스트 워터 내로의 질소의 도입은 필터를 통과하기 전 또는 후에 실행될 수 있다. 하지만, 포스트-필터(post-filter) 도입이 바람직하다.
질소는 유동하는 밸러스트 워터의 일부 또는 전부 내로 도입될 수도 있다. 본 발명의 특정 실시예들에서는, 밸러스트 워터 유동의 단지 일부를 질소화시키는 것이 보다 경제적이라고 알려져 왔다. 따라서, 밸러스트 탱크로의 물의 유동이 나누어지고 나누어진 유동들 중 일 유동, 예를 들어 전체 물 유동의 5 내지 80%, 바람직하게는 8 내지 30%를 포함하는 유동 내로 질소가 도입된다면 매우 안정적인 결과들이 얻어진다는 것이 판명되었다. 하지만, 도입되는 질소의 양은, 밸리스트 탱크의 밸리스트 워터가, 펌핑 중단시 110% 이상, 바람직하게는 120% 이상, 더욱 바람직하게는 130% 이상, 가령 최대 135% 또는 심지어 145%의 질소가 포화되도록 하는 것이 바람직하다. 밸러스트 탱크 내의 밸러스트 워터의 질소 함유량은 예를 들어 용해 가스 센서들을 사용하여 연속적으로 또는 간헐적으로 모니터링되는 것이 바람직하다. 특히, 질소 함유량은 이송시, 즉 밸러스트 워터 방출시까지 모니터링되는 것이 바람직하다. 145%까지 질소 과포화된 밸러스트 워터를 사용하면, 질소의 과포화는 10 내지 15일, 즉 대부분의 항해들에 있어 충분히 긴 시간 동안 폐쇄된 밸러스트 탱크 내에서 쉽게 유지될 수 있다.
본 발명의 방법 및 장치에서 사용되는 질소 주입기는 질소 과포화를 달성하기 위해 물 내로 질소를 도입하기에 적절한 디바이스, 예를 들어 질소 가스의 과도 압력의 질소 가스가 공급되는 천공된 튜브일 수 있다. 하지만, 특히나 상기 주입기는 벤투리 주입기, 즉 잘록한(constricted) 섹션의 벽 내에 질소 주입 포트들을 구비한 잘록한 섹션의 수로인 것이 바람직하다. 이러한 벤투리 주입기의 일 예시가, 예를 들어 US-B-6505648에 개시되어 있다. 질소 가스는 상기 수로 내의 물의 압력 보다 높은 압력에서 유입 포트로 파이핑되는 것이 바람직하다. 하지만, 벤투리 주입기가 사용되는 경우, 특히 전체 물 유동분의 일부만을 질소화하고 구조를 통해 물에 힘을 가하도록 구성되는 추가 펌프를 갖는 것이 바람직하다. 통상적으로, 이러한 벤투리 주입기의 질소 유량은 펌핑 용량에 따라 10 내지 220 m3/hour, 바람직하게는 25 내지 100 m3/hour, 특별하게는 35 내지 80 m3/hour일 수 있다.
질소 주입기에 대한 공급체로서 실질적으로 순수한 질소(예를 들어 90% 이상의 N2, 특별하게는 95% 이상의 N2, 보다 특별하게는 99% 이상의 N2)를 사용하는 것이 바람직하나, 산성 또는 산화 가스들(예를 들어 산호 또는 산화물)의 함유량이 적은 한 덜 순수한 질소도 허용가능하다. 일반적으로 공급 가스의 질소 함유량은 85% 이상인 것이 바람직하다. 따라서, 질소/귀(nitrogen/noble) 가스 믹스가 사용될 수도 있다; 하지만, 이는 경제적으로 적절한 경우가 드물다. 특히, 산소 함유량은 15% 미만, 특별하게는 10% 미만, 보다 특별하게는 2% 미만, 매우 특별하게는 1% 미만인 것이 바람직하다. 질소 주입기에 대한 질소의 공급은 다시 선상에서나 선박을 벗어나 이루어질 수 있다. 일반적으로, 선상 공급은 추가적인 질소를 밸러스트 탱크 내로 도입시키기 위한 이송시에 바람직하기 때문에 선호되어 진다. 상기 공급은 어떠한 편리한 형태, 예를 들어 질소 발생기, 압축 가스 저장소, 액화 가스 저장소 등의 형태를 취할 수 있다.
압축 또는 액화 가스 저장소가 사용되지 않는다면, 질소 공급 라인 내로 펌프 및/또는 열 교통기를 포함시키는 것이 바람직할 수 있다.
밸러스트 워터 로딩 이전이나, 로딩 동안 또는 로딩 후에, 밸러스트 탱크는 원한다면 질소(또는 여타 산소 저감 가스)로 플러싱될 수도 있다. 이송시 헤드스페이스가 공기에 대해 확실히 산소가 적도록 하기 위해, 밸러스트 탱크의 헤드스페이스에는 또한 가스 센서, 특히 질소 및/또는 산소 센서가 구비된다. 대안적으로, 가스 센서는 밸러스트 탱크의 외측에 배치되며 밸러스트 탱크 내측으로부터 샘플을 수용하도록 구성된다. 산소 함유량이 증가하면, 헤드스페이스의 질소 함유량은 질소를 추가함으로써 증가될 수 있다. 또한, 비워진 또는 부분적으로 비워진 밸러스트 탱크들은 밸러스트 워터 부재시에도 부식을 억제하기 위해 질소가 풍부하고 산소가 적은 대기로 유지되는 것이 매우 바람직하다.
밸러스트 탱크 내로 로딩되는 밸러스트 워터 처리의 생물학적 효과를 강화하기 위하여, 밸러스트 워터 양수 포트로부터 밸러스트 탱크로 나아가는 수로 내에 추가적인 미생물 제거 유닛을 포함시키는 것이 바람직할 수도 있다. 이는, 밸러스트 워터 방출부와 연결되는 후술되는 미생물 제거 유닛일 수 있다(실제로는 동일한 유닛일 수도 있음; 하지만, 캐비테이션 발생기, 예를 들어 프로펠러(또는 그것의 리딩 에지(leading edge))의 사용이 특히 바람직하다. 열 및 보다 특별하게는 화학적 처리는 바람직하지 않다.
밸러스트 탱크에는 헤드스페이스의 과도압력이 빠져나갈 수 있고 헤드스페이스의 과소압력(underpressure)이 예를 들어 공기의 추가 또는 보다 바람직하게는 질소의 추가에 의하여 보정될 수 있도록 밸브가 제공되는 것이 바람직하다. 통상적으로, 이러한 밸브는 적어도 40 내지 120 mm의 H2O, 보다 바람직하게는 50 mm 이상의 H2O의 대기, 예를 들어 대략 60 mm의 H2O의 대기에 대한 압력 차이에 의해 활성화되어야 한다. 압력 차이가 사전 설정된 한도보다 작은 경우 밸브는 폐쇄되어야 한다. 단일 밸브가 과도압력 및 과소압력에 대해 반응하거나, 과도압력에 대해 반응하는 밸브 및 과소압력에 대해 반응하는 밸브들의 조합이 사용될 수도 있다.
또한, 상대적으로 굵은(coarse) 필터, 예를 들어 2 mm보다 크지 않은, 바람직하게는 1 mm보다 크기 않은 포어 또는 메시 크기를 갖는 필터가 펌프 후 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 굵은 필터 또는 격자 또는 메시는 밸러스트 워터 유입 포트, 즉 물고기, 위드(weed) 또는 여타 보다 큰 더브리가 유입되는 것을 방지하기 위하여 주변 수원(예를 들어, 바다나 호수 또는 강)으로부터 밸러스트 워터가 들어가는 장소에 배치된다.
밸러스트 워터의 방출이 일어나는 경우, 밸러스트 워터 펌프는 밸러스트 탱크로부터 나와서 미생물 제거 유닛 및 산소 도입기를 지나 주변의 물 내로 들어가는 밸러스트 워터를 펌핑하는데 사용된다. 미생물 제어 유닛은 밸러스트 워터 로딩시 생존하고 이송시 밸러스트 탱크들 내에서 성장하는 미생물들을 제거하는 역할을 한다. 적절하다면 어떠한 미생물 제거 유닛도 사용될 수 있다; 하지만, 미생물제거 화학제(microbicidal chemicals)의 첨가에 의해 그들의 생물제거 효과(biocidal effect)를 달성하는 유닛들은 사용되지 않는 것이 바람직하다. 적절한 유닛들의 통상적인 예시로는, 전기쇼크, 방사선, 오존, 열 또는 압력 변화에 방출되는 물을 노출시키는 유닛, 예를 들어 UV 또는 초음파 방사선, (예를 들어, AC 또는 DC 100 - 500 V, 통상적으로 200 - 300 V, 그리고 최대 150 Amp, 예를 들어 20 내지 50 Amp를 사용하는) 전기쇼크, 벤투리 오존 주입기, 캐비테이션 디바이스 등이 포함된다. 전기적 처리의 사용은 특히 바람직한 하나의 실시예이다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 장치는 밸러스트 탱크로부터 방출되는 밸러스트 워터 내로 산소를 도입시키도록 구성되는 산소 도입기를 포함한다. 이러한 방식으로, 물은 밸러스트 워터가 방출되는 주변의 물의 산소 함유량에 가까운 산소 함유량을 가지고 방출될 수 있다. 이는, 그 지역의 해양 유기체들과 관련한 바람직하지 않은 효과들을 방지한다. 산소 도입기는, 예를 들어 상기 질소 도입기에 대해 기술된 바와 같이 어떠한 편리한 형태도 취할 수 있으나, 벤투리 도입기가 바람직하다. 산소 도입기는 통상적으로 산소 소스, 예를 들어 가압 저장소(pressurized reservoir)로부터의 산소나, 공기나 산소가 풍부한(oxyzen-enriched) 공기를 사용할 수 있다. 예를 들어, 최대 40 %의 산소 함유량을 갖는 산소가 풍부한 공기가 사용될 수 있다. 대안적으로, 산소 도입기는 질소 발생기로부터의 산소 공급을 수용할 수 있다. 장치 내의 미생물 제거 유닛이 질소 도입 또는 여타 산소가 적은 가스들의 도입과 관련되어 있는 경우, 산소 도입기는 제거 유닛의 하류에 있는 것이 바람직하다.
가스 도입기들(예를 들어, N2 또는 O2 도입기들)의 하류에는, 수로가 정적 믹서들, 예를 들어 WO 03/016460에 기술된 바와 같이 유동 방향에 대해 + 및 - 45°로 번갈아 배치되는 골(corrugation)들을 갖는 골 처리된 배플(corrugated baffle)들을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
밸러스트 워터가 본 발명에 따라 처리되는 선박은 단일의 밸러스트 탱크 또는 대체로 2 이상의 밸러스트 탱크들을 포함할 수 있다. 이들은 구분될(compartmentalized) 수 있으며, 선박에는 이송시 탱크 또는 컴파트먼트들 사이에 밸러스트 워터를 이송시키기 위한 펌프가 제공될 수 있다. 이러한 경우라면, 장치에는 상기 이송 이전, 이송 동안 또는 이송 후에 탱크들 또는 컴파트먼트 헤드스페이스(들) 내로 질소를 도입시키는 수단이 제공되는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 이송을 위한 펌핑 회로는, 원한다면 밸러스트 워터의 질소 과포화를 유지하기 위하여 질소 주입기를 포함할 수도 있다.
상술된 바와 같이 밸러스트 탱크 내로 로딩되는 밸러스트 워터를 질화시키는 것이 매우 바람직하나, 여과, 특히 미세 포어 크기의 여과(예를 들어, 배그(bag) 필터를 사용함)와, 밸러스트 워터 양수 포트로부터 밸러스트 탱크로의 및/또는 밸러스트 탱크로부터 밸러스트 워터 방출 포트로의 수로에 배치되는 미생물 제거 유닛, 특히 전기적(예를 들어, 전기쇼크) 제거 유닛의 조합 그 자체는 신규하며 본 발명의 추가적인 실시형태를 형성한다. 따라서, 본 발명의 일 실시형태는, 수원(예를 들어, 주변 바다나 호수 또는 강)으로부터 필터를 통해 수상-진행 선박의 밸러스트 탱크로 물을 펌핑하는 단계; 상기 밸러스트 탱크로부터 상기 선박을 둘러싼 물 내로 물을 펌핑하는 단계; 및 상기 밸러스트 탱크로부터 그리고 상기 밸러스트 탱크로 펌핑된 물이 상기 선박을 둘러싼 상기 물 내로 방출되기 이전에 미생물-제거 작업을 거치는 단계를 포함하는 밸러스트 워터 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시형태는, 필터를 통해 그리고 밸리스트 탱크 내로 물을 펌핑하는 제 1 펌프; 물이 상기 제 1 펌프에 의해 펌핑될 수 있는 필터; 상기 필터를 통해 상기 제 1 펌프로부터 상기 밸러스트 탱크로 물을 운반하는 수로; 및 상기 밸러스트 탱크로부터 그리고 상기 밸러스트 탱크로 펌핑되는 물 내의 미생물들을 제거하도록 구성되는 미생물 제거 유닛을 포함하는, 수상-진행 선박을 위한 밸러스트 워터 처리 장치를 제공한다.
이러한 방법 및 장치들에 있어, 산소가 적은 밸러스트 워터의 지역적 해양 유기체들과 관련한 바람직하지 않은 효과들을 회피하기 위하여 방출 이전에 밸러스트 워터 내로 산소를 도입하는 과정을 포함하는 것이 바람직하다.
본 명세서에서 개시되는 본 발명의 또 다른 실시형태는 상술된 종래기술의 방법들과 비교하여 밸러스트 워터 내의 원하지 않는 유기체들을 제거하는데 있어 훨씬 더 효과적인 밸러스트 워터 처리용 방법 및 장치에 관한 것으로, 밸러스트 탱크들의 부식에 대한 개선된 보호성을 제공한다.
따라서, 본 발명의 일 실시형태는, 밸러스트 워터 처리 방법을 제공하는데, 상기 방법은 제 1 저장실로부터 물을 펌핑하는 단계, 상기 물에 스팀을 가하는 단계, 상기 물에 추가의 가스성 물질을 가하는 단계, 상기 물 내에 캐비테이션 작용을 도입하는 단계, 및 제 2 저장실로 상기 물을 안내하는 단계를 포함한다.
본 발명의 추가 실시형태는, 제 1 저장실로부터 물을 펌핑하는 펌프를 포함하는, 밸러스트 워터 처리용 장치를 제공하며, 상기 장치는 상기 물에 스팀을 가하는 수단, 상기 물에 추가의 가스성 물질을 가하는 수단, 상기 물 내에 캐비테이션 작용을 도입하는 수단, 및 상기 물을 제 2 저장실로 안내하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시형태는, 상술된 바와 같은 장치에 사용하기 위한, 밸러스트 워터 처리용 디바이스를 제공하며, 상기 디바이스는, 액체 처리 디바이스에 밸러스트 워터를 공급하는 액체 유입 파이프, 상기 유입 파이프에 연결되는 원뿔형 섹션, 상기 원뿔형 섹션에 연결되는 튜브, 상기 튜브에 연결되는 캐비테이션 챔버, 상기 캐비테이션 챔버에 연결되고 상기 캐비테이션 챔버로부터의 액체를 안내하는 액체 유출 튜브, 및 흡입 챔버에 스팀 및 추가의 가스성 물질을 공급하는 1 이상의 가스 공급 튜브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 추가 실시형태는, 상술된 장치에 사용하기 위한 밸러스트 워터 처리용 디바이스를 제공하며, 상기 디바이스는, 액체 처리 디바이스에 액체를 공급하는 액체 유입 파이프, 상기 유입 파이프에 연결된 테이퍼진 섹션, 상기 테이퍼진 섹션에 연결되는 캐비테이션 챔버, 상기 캐비테이션 챔버에 연결되고 상기 캐비테이션 챔버로부터의 액체를 안내하는 액체 유출 튜브, 및 흡입 챔버에 스팀 및 추가의 가스성 물질을 가하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
캐비테이션-기반 시스템(cavitation-based system)은 밸러스트 워터 내에 존재하는 유기체들을, 신체 조직 및 셀 멤브레인들을 효과적으로 파괴하는 펄스 충격파들과 조화되는 극한 물리적 조건들에 노출시킬 것이다. 통합된 프로세스는 물 내에 용해된 산소 대부분을 제거하고 밸러스터 탱크 내에 거의 산소가 없게 제어된 대기의 조성을 가능하게 할 것이다. 거의 산소가 없는 대기는 나아가 펄스 충격파에 노출되고도 살아 남았으나 생존을 위해 잉여의 산소를 필요로 하는 모든 유기체들을 제거할 것이며 여타 유기체들의 잠재적인 재성장 가능성을 방지하는 역할을 할 것이다. 또한, 탱크 내의 부식 보호용 코팅 또는 페인트 시스템들의 표면의 산화를 저감시킬 것이며, 부식율을 실질적으로 대략 90% 또는 심지어 그 이상으로 효과적으로 저감시킬 것이다. 밸러스트 탱크 내의 산소 없는 대기는 상기 탱크 내에서의 폭발의 위험을 제거할 것이며; 이는 기름 또는 화학제들을 운반하는 탱커들이나 항해 동안 폭발성 대기를 발생시킬 수도 있는 여타 화물에 대해 특히 적절하다. 물로부터 용해된 산소를 제거하기 위해 적용되는 수단의 결과로서, 물은 과포화되고, 따라서 유기체들, 특히 복잡한 순환계를 갖는 유기체들을 버블 질병에 노출시킬 것이다. 여러 연구들을 통해 치사율이 높은 것으로 판명되었다. 덜 복잡한 순환계들을 갖는 다른 유기체들은 또한 과포화에 노출될 때 취약한 것으로 판명되었다. 이는, 특히 과포화의 정도가 증가하는 경우에 특히 그러하다.
요약하면, 산소 스트리핑 가스를 포함하는 시스템이 주입 지점 또는 주입 지점에 가까운 지점에서 양수나 방출 중 어느 하나 또는 둘 모두를 행할 때 밸러스트 워터 라인에 적용된다. 이는, 물의 속도를 증가시키고 따라서 물의 내부 압력을 저감시키는 장치로 밸러스트 워터를 전달하는데 활용되는 펌핑 또는 부스팅(boosting) 효과를 발생시킨다. 상기 스팀 및 가스 혼합물은 물의 가스 조성을 변화시키고 따라서 그것의 기화점의 특징을 포함하여 이루어지는 그것의 특징들을 변경시킨다. 프로세스의 특정 지점에서, 압력은 소정 캐비테이션이 일어나는 레벨 또는 그에 근접한 레벨에 도달하여, 펄스 충격파의 조건과 조화되는 극한 물리적 조건들을 발생시킨다. 이들 조건들은 물 내의 유기체의 대부분을 제거할 것이다.
물 내로 주입되는 스팀/가스의 조합은 물 내에 용해된 산소의 상당한 부분을 변위시킨다. 캐비테이션 자체는 물 내에 존재하는 산소 레벨의 추가적인 저감을 가져오는 탈-산화의 프로세스를 강화시킨다. 캐비테이션에 이어 유동은 두가지-상; 액체와 가스로 이루어진다.
액체의 상은 포화되거나 과포화되기 때문에, 주로 방출된 산소로 이루어지는 가스-상은 안정적으로 유지되고 다시 액체 내로 용해되지 않는다.
처리된 물 내의 산소의 교체는 캐비테이션 단계에서 생존한 유기체들의 제거를 촉진하고 부식에 대해 탱크를 그리고 산화에 대해 코팅을 보호한다. 스팀을 가하는 것은 유동하는 물을 부스팅하여, 에너지 효율적인 방식으로 안정적인 캐비테이션을 얻는데 필요한 유량을 얻는다. 이는 과도하게 큰 펌프들에 대한 필요성을 제거한다. 또한 산소-가스 교환은 요컨대 큰 표면적을 나타내는 상당한 수의 물방울들의 형성을 촉진하기 때문에 장점이 있다. 액체 내에 가스를 용해시키기 위한 매체로서 스팀을 사용하는 것은 종래기술의 프로세스들보다 현저히 더 효율적이다.
가스는 가스성 물질, 즉 STP에서 가스인 물과는 다른 물질이다. 빨아올릴시 물을 처리하기 위한 목적으로, 가스는 15% 몰 산소보다 적은, 바람직하게는 10% 몰 산소보다 적은, 또는 실행가능하다면 5%보다 적거나 1%보다 적어야 하며, 나머지는 질소 또는 귀 가스이다. 방출시, 가스는 15% 몰 보다 많은 산소를 포함하는 것이 바람직하다.
따라서, 물은 바다로부터 펌핑되는 경우 이용가능한 짧은 시간 내에, 밸러스트 탱크 내로 또는 배 밖으로 전달될 때까지 효율적으로 처리될 수 있다. 그 프로세스는 더 나은 종들의 제거 정도 또는 몇몇 다른 바람직한 특징들을 달성하기 위해 다른 처리 원리들, 장치들 또는 프로세스들과 조합될 수도 있다. 이는 밸러스트 워터 방출 포트에서 수용 설비들과 관련되어 있다.
상술된 바와 같이, 선박에 그것의 화물이 로딩되기 이전에 밸러스트 탱크 내에서 운반된 물을 바다로 방출하는 것은 선박들의 공통된 실행사항이다. 관련국의 국내법은 선박이 밸러스트 워터를 방출해야 하는 해안으로부터의 거리를 정의하고 있다. 예를 들어, 캐나다 법은 선박이 밸러스트 탱크의 물을 비우는데 있어 해안으로부터 200 항해(nautical) 마일의 거리를 규정하고 있다.
이러한 요건들에 대한 응낙은 밸러스트 탱크들이 해안으로부터 적절한 거리에서 비워졌는지를 판단하려 하는 당국의 근해 당국자들에 의해 이루어진다. 특히 선박들이 밸러스트 탱크들을 비우기 위해 요구되는 거리로 인하여, 현재 선박의 밸러스트 탱크들이 관련 법들을 준수하여 비워졌다는 주장을 법적으로 인증하는 것은 가능하지 않다.
따라서, 근해 당국자가 관련국의 법들이 지켜졌는지를 판단할 수 있는 시스템에 대한 필요성이 존재한다.
따라서, 본 명세서에 개시된 본 발명의 또 다른 실시형태는 제어 유닛 및 데이터 저장 수단을 포함하는 밸러스트 워터 제어 시스템을 제공하며, 상기 제어 유닛은 밸러스트 워터 탱크가 비워졌다는 표시 및 선박의 좌표들의 표시를 수용하고 상기 데이터 저장 수단 내에 상기 두 표시 모두를 저장하도록 구성된다.
데이터 저장 수단에 신호를 보냄으로써(interrogate), 근해 당국자들에게는 밸러스트 워터 탱크들이 방출된 정확한 위치를 판정하기 위한 수단이 제공된다.
제어 유닛 및 데이터 저장 유닛은 어쩌한 적절한 구성도 취할 수 있다. 예를 들어, 하드 디스크 드라이브 등과 같은 데이터 저장 수단을 갖는 통상적인 마이크로 컴퓨터가 제공될 수 있다. 대안적으로는, 시스템이 선박의 제어 시스템 내에 포함되거나 통합될 수도 있다.
원한다면, 데이터 저장 수단은 선박으로부터 떨어져 있을 수도 있고, 한 척 이상의 선박에 대한 밸리스트 워터의 취수 및/또는 방출과 관련한 데이터를 저장할 수도 있다. 이러한 시스템의 일 예시는 인터넷-접근가능한 데이터베이스이다.
선박의 위치는 적절한 수단을 이용하여 판정될 수도 있다. 정확성을 확보하기 위하여, 제어 유닛에 선박의 좌표들을 제공하는데 국제적 GPS(global positioning system)가 사용되는 것이 바람직하다. 선박의 좌표들은 선박의 네비게이션 시스템과의 통신에 의하여 제공될 수도 있다. 대안적으로, 여타 기술들, 예컨대 무선 송신기를 이용한 삼각측량에 의하여 위치가 제공되거나 판정될 수도 있다.
제어 유닛은, 예를 들어 탱크들이 비워지고 있는지 또는 비워졌는지를 나타내는, 밸러스트 워터 방출 펌프 또는 제어 시스템으로부터의 제어 신호에 의하여 밸러스트 탱크들이 비워졌는지를 판정할 수도 있다. 대안적으로, 제어 유닛은, 예를 들어 수위의 실질적인 변화에 의하여 탱크가 비워졌는지를 나타내는, 밸러스트 워터 탱크 내 또는 그 부근에 배치되는 레벨 센서 또는 여타 적합한 센서로부터의 신호를 수신할 수도 있다.
밸러스트 탱크들이 비워지고 있는지를 나타내는 신호는 탱크(들)가 완전히 비워졌는지를 나타내는 표시이거나 그것을 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 예를 들어 수위 센서 또는 방출 펌프(들)의 런-타임을 나타내는 타이머에 의하여 이루어질 수도 있다.
탱크들이 비워졌는지를 나타내는 표시 및 탱크들이 비워질 때의 선박의 위치 표시는 데이터 저장 수단, 예를 들어 데이터베이스 내에 저장되는 것이 바람직하다.
제어 유닛 및 데이터 저장 수단은 언로딩 시간, 로딩 시간, 수온 등을 기록하도록 구성될 수도 있다. 또한, 제어 유닛 및 데이터 저장 수단은 적절한 센서들을 사용하여, 탱크 내의 밸러스트 워터의 조건들 또는 염도, N2 함유량 등과 같은 밸러스트 워터와 관련된 여타 정보를 기록하도록 구성될 수도 있다. 이것은 선박의 전체 항해에 걸쳐 기록되고 저장될 수 있다.
데이터베이스 및/또는 제어 유닛에는 특정 국가의 법들과 관련된 정보가 제공될 수 있으며, 나아가 상기 법들과 선박의 위치를 비교함으로써 상기 법이 지켜지고 있는지를 나타내도록 구성될 수도 있다. 따라서, 근해 당국자는 선박이 법을 준수하고 있는지를 쉽게 판단할 수 있다.
선박 데이터는, 선박이 항구에 도킹하기 전에 근해 당국자들이 찾아갈 필요 없이 적합한 통신 링크를 통해 근해 당국자에 의해 원격으로 접근가능한 것이 바람직하다.
선박 데이터는 근해 당국자들에게 직접적으로 전송되거나, 대안적으로는 근해 당국자들을 대신하여 상기 데이터를 입증할 수 있는 제 3 자에게 전송되어 그들에게 통지할 수도 있다. 예컨대 제 3 자는, 가령 DNV와 같은 단체일 수 있다. 이러한 구성에서, 선박의 위치는, 예를 들어 위성 추적 등에 의해 선박의 데이터와는 독립적으로 판정될 수도 있다.
상술된 바와 같이, 일 구성에서 밸러스트 워터의 조건들은 밸러스트 탱크들 내 또는 그 주변에 배치되는 적절한 센서들을 사용하여 선박의 항해에 걸쳐 모니터링될 수도 있다. 이러한 방식으로, 밸러스트 탱크 내의 조건들이 최적의 레벨로 유지될 수 있다.
하지만, 작업의 연장된 주기들에 걸쳐 센서들은 밸러스트 탱크 내에 배치되는 경우 특히 열화되기 쉽다.
따라서, 이러한 문제를 극복하기 위하여 센서(들)은 밸러스트 탱크의 외측에 배치되는 것이 바람직하고 적합한 수로(들)을 이용하여 탱크에 유체적으로 연결된다. 센서들은 밸러스트 워터를 탱크들로 복귀시켜 밸러스트 탱크 볼륨을 유지시키는 한편, 밸러스트 워터 조건들을 연속적으로 모니터링하도록 구성된다.
따라서, 또 다른 실시형태로부터, 밸러스트 워터 탱크 내에 배치되는 제 1 단부 및 1 이상의 센서와 유체적으로 연통하는 제 2 단부를 갖는 1 이상의 수로를 포함하는 밸러스트 워터 탱크 모니터링 장치가 제공되며, 상기 1 이상의 센서는 상기 밸러스트 워터 탱크 외측에 배치된다.
센서(들)은 여러 변수들, 에를 들어 산소 함유량, 질소 함유량, 염도, pH 및 온도를 모니터링하도록 구성된다. 이에 의해, 연장된 주기에 걸쳐 밸러스트 워터의 변화 및 밸러스트 탱크의 변화를 밀접하게 모니터링하는 것이 가능하다.
센서(들)은 밸러스트 탱크(들) 내의 다양한 위치에 배치되는 말단 단부(distal end)들을 갖는 복수의 수로로부터 밸러스트 워터를 수용할 수도 있다. 센서(들)은 각각의 밸러스트 탱크로부터, 그리고 특히 통상적으로 도달하기에 가장 어려운 선박 저부의 밸러스트 탱크 캐비티로부터 밸러스트 워터를 수용하도록 구성된다.
밸러스트 워터는 센서(들)로부터 밸러스트 탱크들의 부분들로 연장되는 다수의 고정된 수로들을 통해 센서(들)과 연통될 수 있다. 대안적으로, 센서들은 탱크(들) 내의 특정 위치들로부터 밸러스트 워터를 수용할 수 있도록, 밸러스트 탱크들 내로 연장되도록 구성된 1 이상의 연장가능한 수로들에 연결될 수 있다. 이러한 구성에서, 탱크(들) 주위의 수로를 정확하게 안내하기 위하여 밸러스트 탱크(들)에 고정되는 가이드들 또는 트랙들을 이동시키도록 구성될 수도 있다.
이 구성은 상술된 밸러스트 워터 제어 유닛에 연결되어, GPS 및 시간 데이터를 이용하여 밸러스트 탱크(들) 내의 조건들이 모니터링되고 상기 GPS 및 시간 데이터와 매칭되도록 할 수도 있다.
밸러스트 탱크의 로딩 및 언로딩 동안, 수위가 변할 때 가스가 탱크 내로 들어가거나 탱크로부터 나오는 것이 본질적이다. 통상적인 선박들에는 공기의 움직임이 허용되도록 개방될 수 있는 밸러스트 탱크 밸브들이 제공된다. 또한, 선박의 항해에 걸쳐 탱크들 내의 열적 변화를 가능하게 하는 밸브들이 제공될 필요가 있다. 예를 들어, 열대 지방으로 들어가면 밸러스트 탱크 내의 온도가 상승하여 헤드스페이스의 압력이 증가할 것이다. 선박 분류 협회들(shipping classification societies)은 압력의 누적(또는 과소 압력)을 회피하기 위하여 적당한 통기수단(ventilation)을 필요로 한다.
본 명세서에서 개시된 바와 같이, 밸러스트 탱크들 내로 질소가 도입되는 경우에, 질소가 도입될 때 탱크에 공기를 남기도록 할 필요가 있다.
따라서, 밸러스트 탱크 내의 압력을 조절할 수 있고 분류 협회 요건들에 따라 밸러스트 탱크를 위한 적당한 통기수단을 제공하는 밸브에 대한 필요성이 존재한다.
따라서, 또 다른 실시형태에 따르면, 제 1 및 제 2 부분과, 사용시 상기 제 1 및 제 2 부분 사이에 시일(seal)을 제공하기 위한 액체를 한정하도록 그들 사이에 배치되는 중간 부분을 포함하는, 선박용 밸러스트 워터 탱크 압력 저감 밸스가 제공된다.
수로는, 예를 들어 U-단면으로 구부러진 파이프의 형태로 되어 있으며, 중간 부분은 U-단면으로 형성되고 제 1 및 제 2 부분은 그로부터 대체로 수직방향으로 연장된다. 이 구성은 상부 덱(deck)이 밸러스트 탱크의 최상부보다 실질적으로 높은 선박에서 사용하기에 특히 편리하다. 또한, 그것은 밸러스트 탱크로부터 상부 엑 레벨까지 연장되는 기존 수로에 편리하게 피팅될 수 있다.
대안적으로, 제 1 및 제 2 부분은 대체로 동심형 수로로 형성될 수도 있다. 이 구성에서, 제 1 부분의 말단 단부는 대체로 밀봉된 단부를 갖는 튜브 형태로 되어 있고 다량의 유체를 수용하도록 구성되는 제 2 부분 내로 연장된다. 이에 의해, 중간 부분은 제 1 부분의 말단 단부와 제 2 부분의 밀봉된 단부 사이에 형성된다. 이 구성은 상부 덱 레벨이 대체로 밸러스트 탱크의 최상부와 같은 레벨에 있는 경우 특히 편리하다.
액체의 양은 탱크 내의 허용가능한 최대 압력에 대응하도록 선택되는 것이 바람직하다.
작동시 제 2 부분은 밸러스트 탱크에 연결되는 것이 바람직하고 제 1 부분은 대기와 연통하도록 구성된다. 탱크 내의 압력이 증가하면, 예를 들어 질소를 도입함으로써 공기가 변위되고 중간 섹션 내의 유체를 통해 버블들이 생성된다.
중간 섹션은 본질적으로, 제 1 부분과 제 2 부분간의 압력 차이 및 중간 섹션에 한정되는 유체의 높이에 따라 가스가 어느 한 방향으로 유동하도록 하는 에어-록(air-lock)으로서 작용한다는 것을 이해해야 한다.
어느 한 구성에서는, 가스가 밸러스트 탱크 또는 탱크들로 신속하게 들어가거나 또는 남아 있을 수 있도록 개방될 수 있는 개별 밸브가 제공될 수도 있다. 이것은 탱크를 로딩 및 언로딩할 때 바람직한 한편, 질소의 도입시 상술된 밸브는 헤드-스페이스 내의 불활성 가스를 유지하는데 사용될 수 있다.
이 밸브는 밸러스트 워터 탱크의 통합된 부분이거나, 대안적으로는 기존 밸러스트 워터 탱크에 편리하게 추후-피팅될(retro-fitted) 수 있는 밸브일 수도 있다는 것을 이해해야 한다.
후속 실시예들, 설명부 및 후속 청구항들에서 기술되는 특징들은 완벽한 밸러스트 워터 처리 시스템을 제공하기 위하여 편의대로 단독으로 사용되거나 서로 조합되어 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면을 참조하여 예시의 방법으로 추가 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략도;
도 2는 선박내의 설치되고 그것의 구조체와 통합된 장치를 나타낸 도(이 예시에 사용되는 특정 선박은 이중 스킨 선체를 갖는 선박임);
도 3은 폐쇄된 회로 워터 처리 디바이스(C3)의 개략적인 단면도;
도 4는 워터 처리 디바이스의 또 다른 실시예의 개략적인 단면도;
도 5는 주변 바다로부터의 물로 선박의 밸러스트 탱크를 채우는 구성을 나타낸 도;
도 6은 후속하여 다시 바다로 물을 방출하는 경우의 구성을 나타낸 도;
도 7은 선박이 근해 당국자와 데이터를 통신하는 경우의 구성을 나타낸 도;
도 8은 제 1 구성에서의 밸러스트 탱크 압력 밸브를 나타낸 도;
도 9는 제 2 구성의 밸러스트 탱크 압력 밸브를 나타낸 도이다.
도 1을 참조하면, 밸러스트 탱크(102) 및 밸러스트 워터 펌프(103)를 갖는 선박(101)(점선으로 나타냄)이 도시되어 있다.
1 mm 필터(106) 및 25 ㎛ 필터(107)를 거쳐, 수로(108, 109, 1010, 및 1011) 를 통해 밸러스트 탱크(102)로 밸러스트 워터를 통과시키기 전에, 펌프(103)는 수로(104) 및 굵은 필터(coarse filter:105)를 통해 밸러스트 워터를 빨아들인다. 수류(water flow)의 약 10 %는 수로(109)를 통해 지향되고, 공기 압축기(1014) 및 질소 발생기(1015)로부터 가압된 질소가 이 스트림으로 도입되는 벤투리 니트로겐 주입기(Venturi nitrogen injector: 1013)를 통해 추가 펌프(1012)에 의해 펌핑된다. 질소화된 스트림들 및 질소화되지 않은 스트림들은 수로(1011)에서 재결합되고, 약 130 % 질소 포화로 밸러스트 탱크(102)에 들어간다. 질소의 버블링 오프(bubbling off)는 일반적으로 탱크 헤드스페이스(1016)를 질소로 채울 것이다. 밸러스트 탱크(102)에는 모니터(1019)에 부착된 질소 센서(1017 및 1018)가 제공된다. 또한, 헤드스페이스에는 헤드스페이스의 ＜60 mm H2O의 과도압력 또는 과소압력에 대해 반응하여 개방되는 밸브(1027)(밸브들의 2 개의 상이한 구성이 도 8 및 도 9에 도시됨)가 제공된다. 대안적으로, 밸브(1027)는 헤드스페이스에서 과도압력을 배출할 수 있으며, 여분의 선택적인 라인(1020)은 헤드스페이스 내에 질소가 부족하고, 및/또는 비어있는 탱크가 소정의 요구 레벨 아래로 떨어지는 경우에 질소를 주입할 수 있다.
도 2는 탱커 또는 본 발명의 밸러스트 워터 처리 시스템이 구비된 다른 종류의 선박일 수 있는 종래의 이중 스킨 선박(double skin vessel)을 나타낸다. 선박은 스킨들 사이에 밸러스트 탱크(3)가 설치된 이중 스킨의 선체를 포함한다. 선박은 추진 장치(4)에 의해 구동된다. 펌프(5)는 밸러스트 워터 처리 유닛(7)을 통해 주위 바다로부터 물을 펌핑한다. 멤브레인 기술 또는 공기로부터 산소와 질소를 분리하는 유사한 기술을 이용하여, 호흡(respiration) 또는 제어된 대기 통기 유닛(9)으로부터 밸러스트 워터 처리 유닛에 질소가 공급된다. 또한, 밸러스트 워터 처리 유닛에는 (예를 들어, 배기 가스로부터) 여하한의 초과 열 또는 보일러(8)로부터 발생된 증기가 공급된다. 증기 발생기들은 통상적으로 대부분의 선박에 이미 설치되어 있다. 증기는 무거운 연료를 가열하는데 사용된다. 밸러스트 워터로부터 방출된 산소는 밸러스트 워터 시스템 및 탱크로부터 동시에 제거되며, 개별적인 탱크들 또는 탱크들의 세트들에 연결된 통기 장치(9)를 통해, 또는 가스 제어 유닛(9)을 거쳐 파이프(11 또는 12)를 통하여 통합된 탱크 통기 시스템을 통해 대기로 배출된다. 파이프(10)를 통해 물이 밸러스트 탱크로 펌핑된다. 파이프(11, 12)는 탱크들의 가스 용량을 제어하기 위해 가스 제어 유닛(9)에 밸러스트 탱크들의 최상부를 연결시킨다. 이 구성이 실현가능하지 않은 선박에 대해서, 통상 직접적으로 갑판 위로 통기가 보장되지만, 각각의 탱크들로 공기가 흡수되지 않을 것을 보장하는 과도한 압력 밸브에 의해 관리될 것이다. 또한, 도 2에 나타낸 시스템은 밸러스트 워터 처리 유닛(7)에 선행하는 선택적인 필터링 유닛을 포함할 수 있다.
밸러스트 워터 처리 유닛(7)은 도 3에 도시되어 있다. 이는 유입 밸러스트 워터 파이프(6)와 통합된 원통형 취수 챔버(cylindrical intake chamber: 21)로 구성된다. 원통형 취수 챔버(21) 다음에 원뿔형 부분(22)이 있고 그 다음에 좁은 원통형 튜브(23)가 있다. 원통형 튜브(23)는 더 넓은 부분 또는 캐비테이션 챔버(cavitation chamber:24)로서 동작하는 챔버에 연결된다. 원뿔형 부분(22) 및/또는 좁은 원통형 튜브(23)은 나선형 에지 또는 베인(vane: 32)을 포함할 수 있다. 베인(32)은 유체 흐름에 대한 모멘텀(momentum)을 끊임없이 일으켜 회전 움직임을 유도할 것이다.
1 이상의 주입 튜브(25)들은 취수 챔버(21)에 삽입되거나 통합된다. 이/이들 주입 튜브/튜브들(25)은 외부 유닛(8 및 9)으로부터 증기 및 질소 가스를 수용하며, 취수 챔버(21)로 가스들을 전달한다. 가스들은 주입 튜브(25)에 들어가기 전에(예시되지 않음) 혼합 챔버 내에서 바로 혼합되거나, 워터 유입 파이프(6) 주위의 환형 매니폴드(annular manifold: 26) 내에서 혼합될 수 있다. 가스 혼합은 취수 챔버(21) 내에서 물과 혼합된다. 취수 챔버(21)의 주변부에서 다수의 가스 주입 튜브(25)를 사용하는 것이 바람직하다.
1 이상의 작은 가스 유출 튜브(27)의 유사한 구성이, 방출된 산소를 제거할 목적으로 통기 장치로서 동작하는 챔버의 외면에서의 통로들을 갖는 캐비테이션 챔버(24)에 삽입되거나 통합될 수 있다. 튜브들은 환형 가스 유출 매니폴드(28)으로 이어지고 있다. 매니폴드(28)는 통기 파이프(29)에 의해 가스 제어 유닛(9)에 연결된다. 단일 가스 유출 튜브(27)만을 사용하는 것이 가능하지만, 캐비테이션 챔버(24)의 주변부의 다수의 가스 유출 튜브를 사용하는 것이 바람직하다.
작동시, 밸러스트 워터 펌프(5)에 의해, 원형 취수 챔버(21)로 해수가 공급되며, 또한 원뿔형 부분(22)에서 원형관(23)으로 통과하여 캐비테이션 챔버(24)로 공급된다. 발생할 캐비테이션에 대한 물리적 조건, 또는 캐비테이션에 근접한 조건들은, 밸러스트 워터 콘시스턴스(consistence) 및 그에 따른 기화점(vapour-point) 의 조작에 의해, 또한 내부 유체 압력을 낮춤으로써 달성된다. 원형관과 캐비테이션 챔버 사이의 에지(20)에서, 캐비테이션이 시작된다. 원형관에서 유체의 속도가 증가했을 것이며, 유체 정역학 압력(hydrostatic pressure)은 수정된 밸러스트 워터(유체)의 기화점으로, 또는 그 가까이로 감소되어, 버블의 형성을 유도할 것이다. 나선형 에지 또는 베인(32)은, 원형관(23)과 캐비테이션 챔버(24) 사이의 에지(20) 위의 극적인 압력 변화와 조합하여, 이러한 버블들의 붕괴를 일으킬 것이다. 이 동작들은 내파(implode)하고 그에 따라 압력 임펄스들의 형태로 에너지를 방출하는 버블들을 유도하고 온도를 최대한으로 올려서(peak) 유체 역학적 힘을 일으킬 것이다.
워터 속도는 가스 공급관(들)(25)로부터 물에 들어오는 질소와 증기의 혼합으로부터의 분출 동작(jet action)에 의해 추진(boost)된다. 부스터 효과(booster effect)를 생성하기 위해 매우 제한된 양만이 요구되기 때문에, 증기는 물 안의 온도에 대한 대수롭지 않은 효과만을 가질 것이다. 또한, 질소의 농도에서의 직접적인 변화로 인해 질소의 부피가 증가하기 때문에, 이 부스터 효과가 촉진된다. 버블들은 전체적인 농도 및 점도와 같은 물의 유동학적인(rheological) 특성을 변화시킬 것이다. 질소는 주위의 물에 의해 냉각됨에 따라, 부분적으로 버블들을 형성하고, 물에 의해 부분적으로 서서히 분해될 것이다. 이 공정은 산소의 방출을 일으킬 것이다.
원통형 튜브(23)를 통과하고 삽입된 에지(20)의 동작에 노출된 이후에, 형성된 버블들은 캐비테이션 챔버(24)로 들어가서 후속하여 붕괴할 것이다. 버블들의 내파는 물 안에 있는 조직(tissue) 및 유기 셀 멤브레인(organic cell membrane)을 파괴할 것이다. 극적인 압력 변화를 생성하는 캐비테이션 챔버의 특정 디자인으로 인해, 밸러스트 워터 내에서 안정되고 제어되는 캐비테이팅 동작이 일어날 것이다.
캐비테이팅 동작의 효과는, 물 안에 있는 산소의 상당한 부분이 방출될 것이라는 것이다. 이 산소는 캐비테이션 챔버 주위의 가스 유출 튜브(27)에 의해, 또는 선박의 탱크 통기 시스템(12)을 통해 제거될 수 있다. 유체로 이미 포화되지 않는 잉여 질소는 캐비테이션으로 인해 방출된 산소를 교체하고, 공정시 또한 물이 밸러스트 탱크(3)로 들어간 이후에, 어떠한 점에서 물에 의해 다시 흡수되고 분해되는 것을 방지할 것이다.
원통형 취수 챔버(21), 원뿔형 부분(22) 및 원통형 튜브(23)를 포함하여, 밸러스트 워터 처리 유닛이 설명되었다. 이는 본 발명의 일반적으로 바람직한 실시예이다. 하지만, 최적으로는 이 요소들이 도 4에 예시된 단일 테이퍼 부분(tapered section:33)으로 교체될 수 있다. 또한, 즉 다수 스테이지 주입으로서, 테이퍼 부분(33)의 종방향으로, 또한 원주를 따라 위치된 수개의 관상 통로들(34)로부터 가스들이 주입될 수 있다. 이러한 일 실시예에서, 환형 가스 매니폴드는 테이퍼 부분(33)의 외부 상에, 또한 상기 테이퍼 부분의 전체 길이를 따라 챔버 또는 박스(35)로서 설계될 수 있다.
캐비테이션 챔버로부터, 전형적으로 2 ㎎/㎖로 산소 용량이 낮고, 살아있는 생물이 적은 밸러스트 워터는 밸러스트 탱크들로 공급된다. 낮은 산소 용량은 제거 또는 죽이는 동작, 및 잠재적인 재성장을 방지하는 동작을 촉진할 것이다. 산소의 존재에 의해, 또는 그에 따라 야기된 부식의 발생 및 코팅의 악화는 상당히 감소될 것이다.
밸러스트 탱크들을 언로딩하는 경우, 가스 제어 유닛(9)은 산소 또는 공기가 들어가는 것을 방지하고, 탱크가 물에 대해 비어 있는 경우에도 산소가 낮게 대기를 유지하도록 제어함으로써 탱크에 질소를 공급할 것이다. 이 가스는 파이프(11)를 통해 공급된다. 종래 분야의 시스템들에서는, 탱크들의 물이 비워진 경우에 통기 튜브들이 탱크들로 외부 공기를 공급한다. 하지만, 본 발명은 밸러스트 탱크 내에서 비부식성 대기(non-corrosive atmosphere)를 보장하는 폐쇄 가스 제어 시스템을 포함한다. 주입을 위해 무엇인가 탱크로 들어가려는 경우, 가스 제어 유닛(9)은 파이프(12)를 통해 질소 대기를 통상적인 호흡가능한 공기로 교체할 것이다.
통기 파이프(11 및 12)가 포함되지 않는 경우에는, 통기 장치(도시되지 않음)를 통해 공기가 들어가게 함으로써 통기가 보장된다.
도 5는 밸러스트 워터 처리를 위한 독창적인 구성의 개략적인 다이어그램이다. 화살표는, 선박이 밸러스트 워터를 로딩하고 있는 경우의 흐름 방향을 나타낸다. 물은 파이프(36)에 의해 주위 바다로부터 선박으로 들어간다. 제 1의 3-방식 제어 밸브(three-way controlled valve: 40)에 의해, 물이 펌프(5)로 지향된다. 펌프(5)는 파이프(6)를 통해 워터 취급 유닛(7)으로 공급한다. 증기 및 질소 가스는 파이프(30 및 31)에 의해 워터 취급 유닛(7)으로 공급되는 한편, 방출된 산소는 파이프(29) 및 가스 제어 유닛(9)을 통해 제거된다. 최종적으로, 산소는 파이프(39)에 의해 대기로 통기되어 나간다. 취급 이후에, 파이프(10) 및 제 2의 3-방식 밸브 (41)를 통해 밸러스트 탱크(3)로 물이 퍼 올려진다. 물은 밸러스트 탱크(3) 내에서 가스를 교체하며, 가스는 파이프(12)를 통해 제거된다.
상술된 시스템을 통해 물이 다시 펌핑되고 다시 처리되는 방식으로 배출물(discharge)이 배치된다. 이 때, 물은 주입 파이프(31)를 통해 질소보다는 산소나 공기에 노출될 수 있다. 이러한 목적은, 배출물의 영역이나 포트(port)가 산소 레벨에서 이미 부족한 경우에, 산소가 낮은 물이 배출되지 않을 것을 보장하기 위한 것이다. 이는 도 6에 예시되어 있다. 밸러스트 워터는 파이프(37), 제 1 3-방식 밸브(40), 펌프(5), 워터 취급 유닛(7), 제 2 3-방식 밸브(41)에 의해 탱크(3)로부터 내려지며, 파이프(38)에 의해 주위 바다로 배출된다. 이 경우에, 파이프(30)에 의해 증기가 공급되며, 파이프(31)에 의해 공기 또는 산소가 공급된다. 따라서, 바다로 배출된 물은 회복된 산소 용량을 가질 것이다. 탱크에 산소-고갈된 대기를 유지하기 위하여, 파이프(11)를 통해 가스 제어 유닛(9)으로부터 공급된 질소 가스로 탱크(3)로부터 제거된 물이 교체된다.
본 발명은 선박들에서의 밸러스트 워터의 취급 방법 및 시스템으로 설명되었지만, 다른 적용예들도 알아낼 수 있다. 이러한 적용예는 폐수(waste water), 예컨대 하수의 취급에 대한 것이다. 서머타임(summertime) 동안 여분의 에너지가 산업 공장, 예를 들어 폐수 소각로들로부터 이용가능할 수 있다. 소각로들은 산소 스트리핑 가스(oxygen stripping gas)뿐만 아니라, 케비테이션 유닛을 구동하기 위해 에너지를 공급할 수 있다. 산소 스트리핑 가스로서 이산화탄소가 사용될 수 있는데, 이는 이 가스의 부식 동작이 이 조건들 아래서 중요하지 않기 때문이다. 다른 적용예들은 세균 레벨을 제어하는 음식 및 음료 처리 산업, 또는 큰 공기 컨디셔닝 공장들에서이다. 이러한 다른 적용예들은 본 발명의 일부분을 형성하며, 첨부된 청구항들에서 정의된 바와 같이, 단지 밸러스트 워터와 대조적인 하수 등에 적용하기 위해서 변경될 수 있다.
도 7은 선박이, 밸러스트 탱크가 비워진 때와 장소를 나타내는 데이터를 해안 당국에 제공하는 구성을 나타낸다.
선박(701)에는 밸러스트 탱크(702) 및 배출 펌프(703)가 제공된다. 배출 펌프는 선박의 제어 시스템(도시되지 않음)에 의해 제어되며, 제어 라인(704) 상의 신호를 밸러스트 워터 제어 유닛(705)에 제공하도록 배치된다. 또한, 밸러스트 워터 제어 유닛(705)은 해안 당국(708)과 데이터를 통신하기 위해, 위성 전송기/수신기(707)에 연결된다.
작동시, 제어 유닛은 해안 당국으로부터 밸러스트 워터를 배출하는데 대한 요청, 즉 해안으로부터의 거리를 나타내는 데이터를 수신한다. 이 데이터는 제어 유닛에 저장된다. 제어 유닛은 GPS 수신기로부터 선박의 좌표를 수신하고 이 데이터를 저장한다. 배출 펌프가 작동되는 경우, 펌프가 작동되었던 시간과 위치를 기록(log)하는 제어 유닛(705)에 의해 제어 신호가 수신된다. 그 때 이 데이터는, 선박이 관련법에 따르는 것을 나타내어 해안 당국(708)에 자동으로 전송될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 제어 유닛은 선박 선원에게 그들이 밸러스트 탱크들을 배출하는 법적 제한에 접근하고 있다는 것을 나타내도록 배치될 수 있다.
도 8은 밸러스트 탱크 압력 밸브를 제 1 구성으로 나타낸다.
밸브(801)는 U-부분의 중간부(803)에 연결된 제 1 부분(802)으로 형성된다. U-부분(803)은 부분(804)에 연결된다. 제 1 및 제 2 부분(802 및 804)은 저부에서 밸러스트 탱크(도시되지 않음) 및 최상부에서 대기에 연결된 선박 수로(805)에 연결된다. 언로딩 및 로딩 동안 탱크 안과 밖으로 공기를 허용하기 위해 수로(805)에 밸브(806)가 위치된다.
작동시, 탱크는 밸브(806)가 열리면서 로딩된다. 일단, 밸러스트 탱크가 가득 차면, 밸브(806)는 닫힌다. 그 때, 압력을 증가시켜 헤드스페이스 내의 공기를 변위시키는 질소가 헤드스페이스로 도입된다. 압력은 U-부분(803) 내의 액체(807)를 통해 공기 버블들을 증가시킨다. 액체의 레벨은 공기가 버블할 압력을 정의한다.
일단, 공기가 변위되었으면, 밸브는 제 1 및 제 2 부분 간의 압력차가 변화함에 따라 가스가 탱크들의 안과 밖으로 이동하게 한다.
도 9는 밸러스트 탱크 압력 밸브를 제 2 구성으로 나타낸다.
밸브(901)는 밀봉된 관(sealed tube) 또는 '드럼(drum)'으로 형성된 제 2 부분(903)으로 연장되는 제 1 부분(902)을 형성한다. 제 1 및 제 2 부분들은, 제 2 부분(903) 내에 캐버티(cavtiy: 905)를 형성하기 위해 연결(904)에 의해 밀봉된다. 캐버티(905)는 수로(906)를 통해 밸러스트 탱크(도시되지 않음)와 통한다.
이 구성에서, 밸러스트 탱크 내의 압력이 상승함에 따라, 캐버티(905) 내의 압력은 증가된다. 제 2 부분(903)은 제 1 및 제 2 부분 사이의 에어 로크(air lock)로서 동작하는 액체(907)로 부분적으로 채워져 있다. 제 1 밸브 구성에 대해 상술된 바와 동일한 방식으로, 압력이 증가함에 따라 가스가 액체를 통해 버블하고 제 1 부분(902)을 통해 대기로 나갈 수 있다. 이와 유사하게, 탱크 내의 여하한의 초과 압력은 밸브에 의해 자동으로 경감될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 타입의 밸러스트 워터 압력 밸브를 달성하기 위해, 수로들 및 액체 레벨의 다른 구성의 범위가 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims (44)

  1. 다음을 포함하는 밸러스트 워터 처리 방법:
    수원(水源)으로부터 필터를 통해 수상-진행 선박(water-going vessel)의 밸러스트 탱크 내로 물을 펌핑하는 단계;
    상기 밸러스트 탱크로 펌핑된 물 내로 질소를 도입시키는 질소 도입기를 사용하여 상기 물에 용해된 질소 함유량을 그것의 질소 포화 함유량 이상의 레벨로 상승시켜, 펌핑이 완료되었을 때 상기 밸러스트 탱크 내의 물이 그것의 질소 포화 함유량 이상 그리고 그것의 산소 포화 함유량 이하가 되도록 하는 단계;
    물이 상기 탱크 내에 채워지면 상기 탱크로부터 과도압력의 가스들을 통기해 내고, 상기 밸러스트 워터가 상기 탱크로부터 방출되면 공기, 질소 또는 산소-경감 가스를 상기 탱크에 공급하도록 정렬된 가스 제어 유닛을 사용하여 상기 밸러스트 탱크의 헤드스페이스 내에서 대기 중의 질소 함유 몰 %량보다 큰 함유량을 갖는 대기를 유지하는 단계;
    상기 밸러스트 탱크로부터의 물을 상기 선박을 둘러싸는 물 내로 펌핑하는 단계; 및
    상기 밸러스트 탱크로부터 펌핑된 물이 상기 선박을 둘러싸는 상기 물 내로 방출되기 이전에 전기쇼크, 방사선, 오존, 열 및 압력 변화로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 처리에 물을 노출시키는 것을 포함하는 미생물-제거 작업을 거치게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 방법.
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  4. 제 1항에 있어서,
    상기 밸러스트 탱크 내로 펌핑되는 물이 전기쇼크, 방사선, 오존, 열 및 압력 변화로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 처리에 물을 노출시키는 것을 포함하는 추가적 미생물-제거 작업을 거치게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 미생물-제거 작업 및 상기 추가적 미생물-제거 작업은 단일의 미생물-제거 유닛에 의하여 적용되는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 선박으로부터 밸러스트 워터를 방출하기 이전에 상기 밸러스트 워터가 산소 처리되는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 방법.
  7. 삭제
  8. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    미생물-제거 작업으로서 캐비테이션 발생기를 사용하여 상기 물 내에 캐비테이션 작용을 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 캐비테이션 작용 도입 이전에 스팀을 물에 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 방법.
  10. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 미생물-제거 작업 및 상기 추가적 미생물-제거 작업은 서로 상이한 처리를 포함함을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 방법.
  11. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 미생물-제거 작업 및 상기 추가적 미생물-제거 작업은 서로 동일한 처리임을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 방법.
  12. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    밸러스트 탱크 내로 유입되는 물의 10%만이 질소화되는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 방법.
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  33. 다음을 포함하는 수상-진행 선박용 밸러스트 워터 처리 장치:
    필터를 통해 밸러스트 탱크 내로 물을 펌핑하도록 배열된 제 1 펌프;
    상기 필터를 통해 상기 제 1 펌프로부터 상기 밸러스트 탱크로 물을 운반하는 제 1 수로(conduit);
    상기 제 1 펌프로부터 상기 밸러스트 탱크로 펌핑된 물 내로 질소를 도입시키는 질소 도입기;
    제 2 수로를 통해 상기 밸러스트 탱크로부터 그리고 상기 선박을 통해 나오도록 물을 펌핑하는 제 2 펌프; 및
    상기 밸러스트 탱크로부터 펌핑되는 그리고 상기 선박을 통해 나오는 물 내의 미생물들을 죽이도록 배열되어 있는 전기쇼크, 방사선, 오존, 열 및 압력 변화로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 처리에 물을 노출시키는 장치를 포함하는 미생물 제거 유닛.
  34. 제 33 항에 있어서,
    제 1 펌프 및 제 2 펌프 둘 다로 작용하는 단일의 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 장치.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 밸러스트 탱크 내로 펌핑되는 물 내의 미생물들을 죽이도록 배열되어 있는 전기쇼크, 방사선, 오존, 열 및 압력 변화로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 처리에 물을 노출시키는 장치를 포함하는 추가적 미생물 제거 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 장치.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 미생물 제거 유닛 및 상기 추가적 미생물 제거 유닛 중 하나 또는 모두는 캐비테이션 발생기를 포함함을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 장치.
  37. 제 36 항에 있어서,
    캐비테이션 작용 도입 이전에 물에 스팀을 가하는 수단을 더 포함함을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 장치.
  38. 제 35 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸러스트 탱크로부터 펌핑되는 그리고 상기 선박을 통해 나오는 물 내의 미생물들을 죽이도록 배열되어 있는 미생물 제거 유닛 및 상기 밸러스트 탱크 내로 펌핑되는 물 내의 미생물들을 죽이도록 배열되어 있는 추가적 미생물 제거 유닛은 서로 상이한 타입의 장치임을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 장치.
  39. 제 35 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸러스트 탱크로부터 펌핑되는 그리고 상기 선박을 통해 나오는 물 내의 미생물들을 죽이도록 되어 있는 미생물 제거 유닛 및 상기 밸러스트 탱크 내로 펌핑되는 물 내의 미생물들을 죽이도록 되어 있는 추가적 미생물 제거 유닛은 서로 동일한 타입의 장치임을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 장치.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 밸러스트 탱크로부터 펌핑되는 그리고 상기 선박을 통해 나오는 물 내의 미생물들을 죽이도록 되어 있는 미생물 제거 유닛 및 상기 밸러스트 탱크 내로 펌핑되는 물 내의 미생물들을 죽이도록 되어 있는 추가적 미생물 제거 유닛 둘 다로 작용하는 단일의 미생물 제거 유닛을 포함함을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 장치.
  41. 제 33 항에 있어서,
    밸러스트 탱크 내로 유입되는 물의 10%만이 질소화되는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 장치.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 필터를 통해 상기 제 1 펌프로부터 상기 밸러스트 탱크로 물을 운반하는 제 1 수로는 물 유동의 일부를 질소 도입기를 통하여 유도하는 수로 및 나머지 물 유동을 상기 밸러스트 탱크로 유도하는 수로를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 장치.
  43. 제 33항, 제 41 항 및 제 42항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선박으로부터 밸러스트 워터를 방출하기 이전에 상기 밸러스트 워터를 산소 처리하도록 배열된 산소 도입기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 장치.
  44. 제 33항 또는 제34항에 있어서,
    상기 질소 도입기에 부착되거나 부착가능한 선택적 질소 소스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 밸러스트 워터 처리 장치.
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