KR101223505B1

KR101223505B1 - 충격파 발생 장치 및 그 방법과 그를 이용한 수중 미생물 처리 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR101223505B1
Application number: KR1020100049749A
Authority: KR
Inventors: 류한성; 김동은; 박재문
Original assignee: 삼건세기(주)
Priority date: 2009-05-28
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2013-01-18
Anticipated expiration: 2030-05-27
Also published as: KR20100129209A

Abstract

본 발명은 충격파 발생 장치 및 그 방법과 그를 이용한 수중 미생물 처리 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 펄스드파워를 이용하여 충격파 발생부에서 충격파를 발생시키고, 발생된 충격파를 이용하여 선박의 밸러스트 워터 내에 존재하는 수중 미생물을 사멸시킴으로써 경제적이고 효율적으로 밸러스트 워터를 국제기준(IMO)에 맞추기 위한, 충격파 발생 장치 및 그 방법과 그를 이용한 수중 미생물 처리 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은, 충격파 발생 장치에 있어서, 펄스드파워가 인가됨에 따라 순간적으로 전류가 흐르도록 하기 위한 충격파 발생 전극; 상기 충격파 발생 전극 간에 순간적으로 전류가 흐름에 따라 충격파를 발생시키기 위한 충격파 발생부; 상기 충격파 발생부의 내부에 주입되어 충격파 발생을 촉진하기 위한 충격파 발생 촉진 수단; 및 상기 충격파 발생부에서 발생된 충격파를 시료수로 전달하기 위한 충격파 전달 수단을 포함한다.

Description

충격파 발생 장치 및 그 방법과 그를 이용한 수중 미생물 처리 시스템 및 그 방법{Apparatus and method for generating shock wave, and system and method for microorganism treatment using that}

본 발명은 충격파 발생 장치 및 그 방법과 그를 이용한 수중 미생물 처리 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 펄스드파워(Pulsed Power)를 이용하여 리액터(Reactor)에서 충격파를 발생시키고, 발생된 충격파를 이용하여 선박의 밸러스트 워터 내에 존재하는 수중 미생물을 사멸시키기 위한, 충격파 발생 장치 및 그 방법과 그를 이용한 수중 미생물 처리 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

1988년도 캐나다의 오대호에 외래 해양생물종의 침입을 최초로 보고한 이후, 여러 나라에서 외래 해양생물종에 의한 피해가 발생하였다. 외래 해양생물종의 이동수단 및 유입요인으로는 주로 선박을 통해 유입된 것으로 나타나고 있으며, 특히 선박의 밸러스트 워터에 의한 유입이 갈수록 심각해지고 있는 실정이다.

선박의 밸러스트 워터는 선박의 흘수와 트림을 조정하기 위하여 적재하는 중량이고, 선박의 균형 유지와 안정성을 높이는 기능과 동시에 화물을 충분히 적재하지 않은 경우에 추진기와 방향타가 물속에서 효과적으로 작동되게 하는 보조 기능도 수행한다.

1840년대 중반 런던(London)과 타인(Tyne) 사이를 운항한 석탄 운반선이 최초로 밸러스트 워터를 이용한 선박이라고 알려져 있다. 그 당시에는 바위, 모래, 금속과 같은 드라이 밸러스트(Dry Ballast)를 사용하였고, 적재 및 하역하는데 쓰이는 노동 비용을 절감하기 위하여 밸러스트 워터를 사용하기 시작하였다.

오늘날에는 구하기 쉽고 상대적으로 비용 절감에 유리한 이유로 해수나 담수를 밸러스트 워터로 사용하는 것이 보편화되어 있다. 그러나 특히 해수를 넣을 때 함께 들어왔던 해양생물종이 선적항에서 배출됨으로써 다른 지역으로 유입되는데, 국제해사기구(IMO : International Maritime Organization)에 따르면 선박에 의해 연간 100억 톤의 바닷물이 옮겨지고, 7천여 종 이상의 생물이 밸러스트 워터를 따라 이동한 것으로 나타났으며, 전문가들은 이 밸러스트 워터를 통해 하루에만 3,000종 이상의 해양생물종이 이동되고 있는 것으로 추정하고 있다.

즉, 외국에서 온 화물선이나 유조선이 수입 광물이나 석유 등을 내려놓으면 수면 근처에 있던 배의 무게중심이 위로 올라간다. 이때, 프로펠러 일부가 수면으로 나오면 공기 중에서 헛돌게 돼 배가 앞으로 잘 나아가지 않는다. 그리고 가벼워진 탓에 전복될 위험도 커진다. 이에 출발 전 빈 배의 바닥 안쪽에 바닷물을 채워 약간 가라앉힌다. 이렇게 선박의 균형을 맞추기 위해 채워지는 물이 '밸러스트 워터'이다. 보통 20만t급 유조선에는 5만~7만t, 12만t급 화물선에는 3만~4만t 정도의 밸러스트 워터를 채운다. 이때, 탱크안을 채우는 바닷물과 함께 해양생물도 함께 유입되는데, 문제는 배가 도착지의 바다에 밸러스트 워터를 방출한다는 것이다. 밸러스트 워터에 실려 간 자국의 해양생물은 이렇게 타국으로 이동되고, 수출 화물선은 반대로 타국의 해양생물을 밸러스트 워터에 실어 자국의 바다로 가져온다.

따라서 밸러스트 워터를 통해 유입된 외래종들로 바다가 황폐화되어 가고 있다.

일 예로, 외래종 '따개비'는 '고랑따개비'와 같은 재래종과 사는 곳도 먹이(플랑크톤)도 같다. 그러나 외래종이 더 번식력이 강하고, 오염된 환경에서도 잘 살아남아 경쟁에 훨씬 유리하다. 따라서 결국에는 국내에 정착한 외래종 따개비가 재래종을 몰아낼지도 모른다. 또한, 토종 '홍합'은 지중해 '담치'에게 식탁을 내준지 오래다. 요즘 먹는 홍합은 국산이 아니라 유럽산이란 이야기다. 또한, 국내에는 없던 '유령멍게'와 '주름미더덕'도 점점 서식지를 넓혀 가고 있다. 이는 외래종이 밸러스트 워터에 실려 왔을 것으로 추측된다.

반대로, 한국 생물도 밸러스트 워터에 실려 외국으로 많이 옮겨졌다. 10여 년 전 독일과 미국으로 건너간 '참게'는 논을 마구 파헤쳐 쌀농사에 큰 피해를 줬다. 미국으로 이동한 계화도 '조개'는 급속도로 번식하면서 식물 플랑크톤을 마구 먹어 치워 다른 생물들이 굶어 죽을 지경이다.

밸러스트 워터에 실려 이동한 생물이 새로운 환경에 적응할 확률은 대략 3%로 매우 낮다. 그러나 염분이나 온도 변화에 잘 견디거나 해수와 담수에서 모두 서식하는 등 환경 변화에 덜 민감한 생물이 주로 살아남으며, 이렇게 살아남은 외래종은 토종 포식자에게 낯선 먹이이기 때문에 잘 잡아먹히지 않아 걷잡을 수 없이 번식하게 된다.

이와 같이, 밸러스트 워터를 통해 유입된 외래종들의 침입으로 서서히 황폐화되어가는 바다를 지키기 위한 대책이 절실하다.

최근 건조된 선박은 갈수록 대형화/고속화되는 추세에 따라 더 많은 생물체가 밸러스트 워터를 통해 빠른 시간 안에 다른 해양 환경으로 배출된다.

이러한 이유로 인해, 다양한 방법을 이용한 선박 밸러스트 워터 처리 시스템이 개발되어 지고 있다.

그 일 예로, 밸러스트 워터를 채운 배는 외래종 이동의 피해를 줄이기 위해 항해하는 동안 밸러스트 워터에 화학약품을 뿌리거나 자외선을 쪼여 생물을 죽인다. 그러나 화학약품이 섞인 밸러스트 워터는 방출할 때 도착지의 바다가 오염되고, 자외선은 생물 사멸 속도가 느린 단점이 있다.

그 외에도 종래의 수중 미생물 처리장치로는 전기분해를 이용한 장치(대한민국공개특허 10-2004-0001029호, 하수처리장의 방류수 전해소독설비) 및 플라즈마 리액터를 이용한 수처리 장치(대한민국공개특허 10-1999-0009569호, 플라즈마 리액터와 이를 이용한 수처리 방법 및 장치) 등과 같은 여러 가지 방법이 도출되었다.

상기 전기분해를 이용한 장치는 장치의 크기가 작아 적용이 쉽고, 시료수를 직접 전기분해하기 때문에 높은 미생물 처리 효율을 가지고 있어 하수처리장 등에 사용되고 있으나, 전기적인 반응에 의해 독성물질이 생성될 수 있는 문제점이 있었다. 그러므로 독성물질을 처리하기 위한 장치가 추가적으로 필요한 문제점이 있다.

그리고 상기 플라즈마 리액터를 이용한 수처리 장치는 폐수 처리 시 잘 분해되지 않는 난분해성 물질을 분해시킬 수 있으나, 30~50kV의 고전압을 이용하여 플라즈마 리액터를 동작시키고, 40시간의 처리 시간이 필요하다. 따라서 선박에 장착하여 사용하기에는 전압 분배 문제, 처리된 밸러스트 워터의 저장 문제 등이 있어 실제 선박에 적용하기 어려운 문제점이 있다.

전술한 바와 같이, 상기와 같은 종래 기술은 밸러스트 워터 처리 후 독성물질이 발생하는 문제점과 그에 따라 추가적인 독성물질 처리 장치가 요구되는 문제점이 있거나, 30~50kV의 고전압 사용과 40시간의 처리 시간으로 인하여 실제 선박에 적용하기 힘든 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.

따라서 본 발명은 선박의 밸러스트 워터를 처리하는데 있어 전기적인 반응 또는 화학적인 반응에 의해 생성되는 독성물질의 발생을 배제하고, 저전압을 이용한 충격파 발생 장치를 이용하여 실시간적으로 밸러스트 워터를 처리할 수 있는, 충격파 발생 장치 및 그 방법과 그를 이용한 수중 미생물 처리 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

즉, 본 발명은, 펄스드파워를 이용하여 충격파 발생부에서 충격파를 발생시키고, 발생된 충격파를 이용하여 선박의 밸러스트 워터 내에 존재하는 수중 미생물을 사멸시킴으로써 경제적이고 효율적으로 밸러스트 워터를 국제기준(IMO)에 맞추기 위한, 충격파 발생 장치 및 그 방법과 그를 이용한 수중 미생물 처리 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 수중 미생물 처리 시스템에 있어서, 입수구를 통해 유입되는 시료수를 저장하고, 충격파의 외부 유출을 방지하기 위한 리액터(Reactor) 실드; 상기 리액터(Reactor) 실드에 설치되어 상기 리액터 실드 내의 온도를 센싱하기 위한 온도 센서; 상기 리액터(Reactor) 실드에 설치되어 상기 리액터 실드 내의 압력을 센싱하기 위한 압력 센서; 상기 온도 센서 및 상기 압력 센서에서 센싱된 정보를 분석하여 충격파 발생 수단이 작동되도록 제어하기 위한 제어 수단; 및 상기 제어 수단의 제어에 따라 펄스드파워가 인가됨에 따라 충격파를 발생시켜 상기 리액터(Reactor) 실드 내의 시료수 내에 존재하는 수중 미생물을 사멸시키기 위한 상기 충격파 발생 수단을 포함하되, 상기 충격파 발생 수단은, 상기 제어 수단의 제어에 따라 펄스드파워가 인가됨에 따라 순간적으로 전류가 흐르도록 하기 위한 충격파 발생 전극; 상기 충격파 발생 전극 간에 순간적으로 전류가 흐름에 따라 충격파를 발생시키기 위한 충격파 발생부; 상기 충격파 발생부의 내부에 주입되어 충격파 발생을 촉진하기 위한 충격파 발생 촉진 수단; 및 상기 충격파 발생부에서 발생된 충격파를 상기 리액터(Reactor) 실드 내의 시료수로 전달하기 위한 충격파 전달 수단을 포함한다.

또한, 상기 본 발명의 장치는, 상기 입수구에 설치되어, 상기 충격파 발생 수단에서 충격파 발생 시 상기 유입되는 시료수의 역류를 방지하기 위한 역류 방지 수단을 더 포함한다.

또한, 상기 본 발명의 장치는, 상기 충격파 발생 수단이 상기 리액터(Reactor) 실드의 중앙에 위치하도록 상기 충격파 발생 수단을 지지하기 위한 지지 수단을 더 포함한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 장치는, 충격파 발생 장치에 있어서, 펄스드파워가 인가됨에 따라 순간적으로 전류가 흐르도록 하기 위한 충격파 발생 전극; 상기 충격파 발생 전극 간에 순간적으로 전류가 흐름에 따라 충격파를 발생시키기 위한 충격파 발생부; 상기 충격파 발생부의 내부에 주입되어 충격파 발생을 촉진하기 위한 충격파 발생 촉진 수단; 및 상기 충격파 발생부에서 발생된 충격파를 시료수로 전달하기 위한 충격파 전달 수단을 포함한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 수중 미생물 처리 방법에 있어서, 입수구를 통해 유입되는 시료수를 리액터(Reactor) 실드 내에 저장하는 단계; 온도 센서 및 압력 센서가 상기 리액터 실드 내의 온도 및 압력을 센싱하는 단계; 제어부가 상기 온도 센서 및 압력 센서에서 센싱된 온도 및 압력 정보를 분석하여 충격파 발생 장치가 작동되도록 제어하는 단계; 상기 제어부의 제어에 따라 펄스드파워가 상기 충격파 발생 장치의 충격파 발생 전극에 인가됨에 따라 순간적으로 전류가 흐르고, 상기 충격파 발생 전극 간에 순간적으로 전류가 흐르면 충격파 발생부가 충격파 발생 촉진 기체에 의한 충격파 발생 촉진에 따라 충격파를 발생시키며, 충격파 리액터(Reactor)가 상기 충격파 발생부에서 발생된 충격파를 리액터 실드 내의 시료수로 전달하여 상기 리액터 실드 내의 시료수 내에 존재하는 수중 미생물을 사멸시키고, 상기 리액터(Reactor) 실드가 상기 충격파 발생부에서 발생된 충격파의 외부 유출을 방지하는 단계; 및 상기 수중 미생물을 사멸시킨 시료수가 배출 기준을 만족함에 따라 배수구를 통해 배출하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 방법은, 시료수 조절 밸브가 상기 충격파 발생부에서 충격파 발생 시 상기 유입되는 시료수의 역류를 방지하는 단계를 더 포함한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은, 충격파 발생 방법에 있어서, 펄스드파워가 충격파 발생 전극에 인가됨에 따라 순간적으로 전류가 흐르는 단계; 상기 충격파 발생 전극 간에 순간적으로 전류가 흐르면 충격파 발생부가 충격파 발생 촉진 기체에 의한 충격파 발생 촉진에 따라 충격파를 발생시키는 단계; 및 충격파 리액터(Reactor)가 상기 충격파 발생부에서 발생된 충격파를 리액터 실드 내의 시료수로 전달하는 단계를 포함한다.

상기와 같은 본 발명은, 선박의 밸러스트 워터를 처리하는데 있어 전기적인 반응 또는 화학적인 반응에 의해 생성되는 독성물질의 발생을 배제하고, 저전압을 이용한 충격파 발생 장치를 이용하여 실시간적으로 밸러스트 워터를 처리할 수 있는 효과가 있다.

즉, 본 발명은, 시료수가 어떠한 전기적 반응 또는 화학적 반응을 야기하지 않기 때문에 추가로 필요한 장치가 없으며, 실시간적으로 밸러스트 워터를 처리할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 각 장치의 모듈화 및 자동화가 가능하므로 유지보수가 간편하여 설치비와 유지보수비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 펄스드파워를 이용하여 충격파 발생부에서 충격파를 발생시키고, 발생된 충격파를 이용하여 선박의 밸러스트 워터 내에 존재하는 수중 미생물을 사멸시킴으로써, 경제적이고 효율적으로 밸러스트 워터를 국제기준(IMO)에 맞출 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 충격파 발생 장치와 그를 이용한 수중 미생물 처리 시스템을 설명하기 위한 일실시예 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 수중 미생물 처리 시스템의 일실시예 상세 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 충격파 발생 장치의 일실시예 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 충격파 발생 장치의 다른 실시예 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 수중 미생물 처리 방법에 대한 일실시예 흐름도,
도 6은 본 발명에 따른 충격파 발생 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명에 따른 충격파 발생 장치와 그를 이용한 수중 미생물 처리 시스템을 설명하기 위한 일실시예 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수중 미생물 처리 시스템에서는, 예를 들어 선박의 440V 전원 소스에서 펄스드파워 제너레이터(101)로 440V 전원을 인가하면, 펄스드파워 제너레이터(101)가 저전압(440V)을 펄스드파워 고전압(10~30kV, 100~10,000 펄스/s)으로 승압하여 펄스드파워를 발생시키며, 승압된 펄스드파워는 커페시터(102)에 1차적으로 충전되고, 전자 스위치(103)의 온(ON)에 의해 리액터 실드(104) 내의 충격파 발생 장치(도 2의 202, 도 3 및 도 4 참조)에 펄스드파워 고전압이 전달되어 충격파가 발생되며, 발생된 충격파를 이용하여 수중 미생물을 사멸시키게 된다.

이때, 일예로 수중 미생물의 사멸조건은 20kV 이상 전압조건에서 250 펄스/s 이상 인가 시 사멸됨을 보여주는 연구가 진행된바 있다(Destruciton of Living Cells by Pulsed High-Voltage Applocation).

도 2는 본 발명에 따른 수중 미생물 처리 시스템의 일실시예 상세 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수중 미생물 처리 시스템은, 선박 내의 모터에 의해 이송되어 입수구를 통해 유입되는 시료수(밸러스트 워터)를 저장하고, 충격파의 외부 유출을 방지하기 위한 리액터(Reactor) 실드(201), 상기 리액터(Reactor) 실드(201)에 설치되어 리액터 실드 내의 온도 및 압력 등의 내부 상태를 센싱하기 위한 온도 센서 및 압력 센서(204, 205), 상기 온도 센서 및 압력 센서(204, 205)에서 센싱된 정보를 분석하여 상기 리액터(Reactor) 실드(201)의 내부 상태가 1~2기압 상태가 되었을 때 충격파 발생 장치(202)가 작동되도록 제어하기 위한 제어부(도면에 도시되지 않음), 및 상기 제어부의 제어에 따라 펄스드파워가 인가됨에 따라 충격파(206)를 예를 들어 10kV 내지 30kV 전압에서 1,000 펄스/s 내지 10,000 펄스/s로 발생시켜 상기 리액터 실드(201) 내의 시료수(밸러스트 워터) 내에 존재하는 수중 미생물을 사멸시키기 위한 충격파 발생 장치(202)를 포함한다.

또한, 상기 본 발명에 따른 수중 미생물 처리 시스템은, 입수구(208)에 설치되어, 상기 충격파 발생 장치(202)에서 충격파 발생 시 시료수의 역류를 방지하기 위한 시료수 조절 밸브(207)를 더 포함한다.

또한, 상기 본 발명에 따른 수중 미생물 처리 시스템은, 상기 충격파 발생 장치(202)가 상기 리액터 실드(201)의 중앙에 위치하도록 상기 충격파 발생 장치(202)를 지지하기 위한 지지대(203)를 더 포함한다. 이때, 일예로 상기 지지대(203)의 내부를 통하여 전원선을 상기 충격파 발생 장치(202)의 전극에 연결할 수 있다.

다음으로, 상기 각 구성 요소에 대하여 좀 더 상세히 살펴보면 다음과 같다.

일반적으로, 선박 내의 모터펌프 동작을 통해 입수 배관을 거쳐 공급된 밸러스트 워터는 밸러스트 워터 저장 탱크에 저장된다. 그리고 상기 밸러스트 워터 장 탱크에 저장된 밸러스트 워터는 선박 내의 모터에 의해 이송되어 상기 시료수 조절 밸브(207)와 입수구(208)를 통해 상기 리액터 실드(201)로 유입된다.

그리고 리액터(Reactor) 실드(201)는 충격파 발생 장치(202)에서 발생되는 충격파 및 진동 등의 에너지가 외부로 유출되지 않도록 방폭 및 방진 설계를 적용하여, 선박에 탑재되어 있는 파이프나 발전기 등의 장비에 충격파나 진동 등이 전달되어 고장을 일으키는 것을 방지할 수 있게 구현된다.

그리고 전술한 바와 같이, 입수구(208)를 통하여 밸러스트 워터 저장 탱크의 시료수가 상기 리액터 실드(201)로 유입되면, 압력 센서(205) 및 온도 센서(204) 등의 센서에서 센싱된 정보(리액터 실드 내의 온도 및 압력 등의 내부 상태 정보)를 제어부(도면에 도시되지 않음)에서 분석하여 상기 리액터(Reactor) 실드(201)의 내부 상태가 1~2기압 상태가 되었을 때 충격파 발생 장치(202)를 작동시켜 충격파(206)를 예를 들어 10kV 내지 30kV 전압에서 1,000 펄스/s 내지 10,000 펄스/s로 발생시킨다. 이러한 충격파 발생 조건은 실시예에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 이때, 제어부는 도 1의 펄스드파워 제너레이터(101)에서 펄스드파워를 발생하도록 하고, 전자 스위치(103)를 온(ON)시켜 상기 발생된 펄스드파워가 충격파 발생 장치(202)로 인가되어 충격파가 발생되도록 한다.

그리고 시료수 조절 밸브(207)는 입수구(208)에 설치되어, 상기 충격파 발생 장치(202)에서 충격파 발생 시 시료수의 역류를 방지하는 역할을 하게 된다. 그리고 리액터(Reactor) 실드(201)의 크기는 시료수의 처리 용량과 충격파의 유효 거리에 따라 달라지며, 처리 용량은 국제기준(IMO)인 80 리터/s에 준한다. 처리된 시료수는 배출 기준(IMO D2)을 만족할 때까지 반복적으로 처리된다.

도 3은 본 발명에 따른 충격파 발생 장치의 일실시예 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 충격파 발생 장치의 다른 실시예 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 충격파 발생 장치는, 외부 제어부의 제어에 따라 펄스드파워가 인가됨에 따라 순간적으로 전류(1~3kA)가 흐르도록 하기 위한 충격파 발생 전극(303), 상기 충격파 발생 전극(303, 403) 사이에 위치하여, 상기 충격파 발생 전극(303) 간에 순간적으로 전류가 흐름에 따라 충격파를 예를 들어 10kV 내지 30kV 전압에서 1,000 펄스/s 내지 10,000 펄스/s로 발생시키기 위한 충격파 발생부(302), 상기 충격파 발생부(302)의 내부에 주입되어 충격파 발생을 촉진하기 위한 충격파 발생 촉진 기체(304), 및 상기 충격파 발생부(302)에서 발생된 충격파를 리액터 실드(201) 내의 시료수(밸러스트 워터)로 손실 없이 전달하여 상기 리액터 실드(201) 내의 시료수(밸러스트 워터) 내에 존재하는 수중 미생물이 사멸되도록 하기 위한 충격파 리액터(Reactor)(301)를 포함한다.

여기서, 도 3에 도시된 충격파 발생 장치에서는 충격파 발생 전극(303)이 구형의 충격파 리액터(Reactor)(301) 내에 포함되도록 충격파 발생부(302)보다 약간 작도록 구현한다. 그리고 도 4에 도시된 충격파 발생 장치는 충격파 발생 전극(403)이 충격파 발생부(402)의 중앙 부분에 위치하도록 아주 작게(예 : 지지대의 폭) 구현된 것 외에는 도 3의 충격파 발생 장치의 구성 및 동작과 동일하므로 여기서는 별도로 설명하지 않기로 한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 외부 제어부의 제어에 따라 전원선(305, 405)을 통하여 전압(10kV, 1k 펄스/s 이상)이 인가되면 충격파 발생 전극(303, 403)을 통하여 순간적으로 전류(1~3kA)가 흐르게 되고, 충격파 발생부(302, 402)에서 충격파를 발생시킨다. 그리고 충격파 발생부(302, 402)의 내부에는 0₂, CO₂ 등과 같은 충격파 발생 촉진 기체(304, 404)를 주입하여 충격파 발생을 용이하게 한다. 여기서, 전원선(305, 405)을 통해 상부의 충격파 발생 전극으로 전압이 인가되고, 하부의 충격파 발생 전극은 접지선(306, 406)과 연결되어 있다.

그리고 충격파 리액터(Reactor)(301, 401)는 충격파 발생부(302, 402)에서 발생된 충격파를 상기 리액터 실드(201) 내의 시료수(밸러스트 워터)로 손실 없이 전달하고, 전기적 반응 또는 화학적 반응이 일어나지 않게 절연물질(테프론 등)로 구현하여 에너지 효율을 극대화한다.

도 5는 본 발명에 따른 수중 미생물 처리 방법에 대한 일실시예 흐름도로서, 그 구체적인 실시예는 전술한 바와 같으므로 여기서는 그 동작 요지만을 간략하게 설명하기로 한다.

먼저, 선박 내의 모터에 의해 이송되어 입수구를 통해 유입되는 시료수(밸러스트 워터)를 리액터(Reactor) 실드(201) 내에 저장한다(501).

그리고 리액터(Reactor) 실드(201)에 설치된 온도 센서 및 압력 센서(204, 205)가 리액터 실드 내의 온도 및 압력 등의 내부 상태를 센싱한다(502).

그리고 제어부(도면에 도시되지 않음)가 온도 센서 및 압력 센서(204, 205)에서 센싱된 정보를 분석하여 상기 리액터(Reactor) 실드(201)의 내부 상태가 1~2기압 상태가 되었을 때 충격파 발생 장치(202)가 작동되도록 제어한다(503).

그리고 충격파 발생 장치(202)가 상기 제어부의 제어에 따라 펄스드파워가 인가됨에 따라 충격파(206)를 예를 들어 10kV 내지 30kV 전압에서 1,000 펄스/s 내지 10,000 펄스/s로 발생시켜 상기 리액터 실드(201) 내의 시료수(밸러스트 워터) 내에 존재하는 수중 미생물을 사멸시키고, 리액터(Reactor) 실드(201)가 충격파 발생 장치(202)에서 발생된 충격파의 외부 유출을 방지한다(504).

그리고 상기 수중 미생물을 사멸시킨 시료수가 배출 기준(IMO D2)을 만족하는지를 확인하여(505) 만족하지 못하면 상기 "504" 과정으로 진행하여 배출 기준(IMO D2)을 만족할 때까지 반복 수행하고, 만족하면 상기 수중 미생물을 사멸시킨 시료수를 배수구(209)를 통해 배출한다(506).

또한, 상기 본 발명에 따른 수중 미생물 처리 방법은, 시료수 조절 밸브(207)가 상기 충격파 발생 장치(202)에서 충격파 발생 시 시료수의 역류를 방지하는 역할을 한다.

도 6은 본 발명에 따른 충격파 발생 방법에 대한 일실시예 흐름도, 그 구체적인 실시예는 전술한 바와 같으므로 여기서는 그 동작 요지만을 간략하게 설명하기로 한다.

먼저, 외부 제어부의 제어에 따라 펄스드파워가 충격파 발생 전극(303)에 인가됨에 따라 순간적으로 전류(1~3kA)가 흐르게 된다(601).

그리고 상기 충격파 발생 전극(303) 간에 순간적으로 전류가 흐르면 충격파 발생부(302)가 충격파 발생 촉진 기체(304)에 의한 충격파 발생 촉진에 따라 충격파를 예를 들어 10kV 내지 30kV 전압에서 1,000 펄스/s 내지 10,000 펄스/s로 발생시킨다(602).

그리고 충격파 리액터(Reactor)(301)가 상기 충격파 발생부(302)에서 발생된 충격파를 상기 리액터 실드(201) 내의 시료수(밸러스트 워터)로 손실 없이 전달하여 상기 리액터 실드(201) 내의 시료수(밸러스트 워터) 내에 존재하는 수중 미생물이 사멸되도록 한다(603).

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명은 선박 내 밸러스트 워터 처리 시스템 등에 이용될 수 있다.

101 : 펄스드파워 제너레이터 102 : 커페시터
103 : 전자 스위치 104, 201 : 리액터(Reactor) 실드
105 : 접지 202, 301, 401 : 충격파 리액터(Reactor)
203 : 지지대 및 전원선 204 : 온도 센서
205 : 압력 센서 206 : 충격파
207 : 시료수 조절 밸브 208 : 입수구
209 : 배수구 302, 402 : 충격파 발생부
303, 403 : 충격파 발생 전극 304, 404 : 충격파 발생 촉진 기체
305, 405 : 전원선 306, 406 : 접지선

Claims

수중 미생물 처리 시스템에 있어서,
입수구를 통해 유입되는 시료수를 저장하고, 충격파의 외부 유출을 방지하기 위한 리액터(Reactor) 실드;
상기 리액터(Reactor) 실드에 설치되어 상기 리액터 실드 내의 온도를 센싱하기 위한 온도 센서;
상기 리액터(Reactor) 실드에 설치되어 상기 리액터 실드 내의 압력을 센싱하기 위한 압력 센서;
상기 온도 센서 및 상기 압력 센서에서 센싱된 정보를 분석하여 충격파 발생 수단이 작동되도록 제어하기 위한 제어 수단; 및
상기 제어 수단의 제어에 따라 펄스드파워가 인가됨에 따라 충격파를 발생시켜 상기 리액터(Reactor) 실드 내의 시료수 내에 존재하는 수중 미생물을 사멸시키기 위한 상기 충격파 발생 수단을 포함하되,
상기 충격파 발생 수단은,
상기 제어 수단의 제어에 따라 펄스드파워가 인가됨에 따라 순간적으로 전류가 흐르도록 하기 위한 충격파 발생 전극;
상기 충격파 발생 전극 간에 순간적으로 전류가 흐름에 따라 충격파를 발생시키기 위한 충격파 발생부;
상기 충격파 발생부의 내부에 주입되어 충격파 발생을 촉진하기 위한 충격파 발생 촉진 수단; 및
상기 충격파 발생부에서 발생된 충격파를 상기 리액터(Reactor) 실드 내의 시료수로 전달하기 위한 충격파 전달 수단
을 포함하는 수중 미생물 처리 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 입수구에 설치되어, 상기 충격파 발생 수단에서 충격파 발생 시 상기 유입되는 시료수의 역류를 방지하기 위한 역류 방지 수단
을 더 포함하는 수중 미생물 처리 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 충격파 발생 수단이 상기 리액터(Reactor) 실드의 중앙에 위치하도록 상기 충격파 발생 수단을 지지하기 위한 지지 수단
을 더 포함하는 수중 미생물 처리 시스템.
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수중 미생물 처리 방법에 있어서,
입수구를 통해 유입되는 시료수를 리액터(Reactor) 실드 내에 저장하는 단계;
온도 센서 및 압력 센서가 상기 리액터 실드 내의 온도 및 압력을 센싱하는 단계;
제어부가 상기 온도 센서 및 압력 센서에서 센싱된 온도 및 압력 정보를 분석하여 충격파 발생 장치가 작동되도록 제어하는 단계;
상기 제어부의 제어에 따라 펄스드파워가 상기 충격파 발생 장치의 충격파 발생 전극에 인가됨에 따라 순간적으로 전류가 흐르고, 상기 충격파 발생 전극 간에 순간적으로 전류가 흐르면 충격파 발생부가 충격파 발생 촉진 기체에 의한 충격파 발생 촉진에 따라 충격파를 발생시키며, 충격파 리액터(Reactor)가 상기 충격파 발생부에서 발생된 충격파를 리액터 실드 내의 시료수로 전달하여 상기 리액터 실드 내의 시료수 내에 존재하는 수중 미생물을 사멸시키고, 상기 리액터(Reactor) 실드가 상기 충격파 발생부에서 발생된 충격파의 외부 유출을 방지하는 단계; 및
상기 수중 미생물을 사멸시킨 시료수가 배출 기준을 만족함에 따라 배수구를 통해 배출하는 단계
를 포함하는 수중 미생물 처리 방법.
제 9 항에 있어서,
시료수 조절 밸브가 상기 충격파 발생부에서 충격파 발생 시 상기 유입되는 시료수의 역류를 방지하는 단계
를 더 포함하는 수중 미생물 처리 방법.
충격파 발생 장치에 있어서,
펄스드파워가 인가됨에 따라 순간적으로 전류가 흐르도록 하기 위한 충격파 발생 전극;
상기 충격파 발생 전극 간에 순간적으로 전류가 흐름에 따라 충격파를 발생시키기 위한 충격파 발생부;
상기 충격파 발생부의 내부에 주입되어 충격파 발생을 촉진하기 위한 충격파 발생 촉진 수단; 및
상기 충격파 발생부에서 발생된 충격파를 시료수로 전달하기 위한 충격파 전달 수단
을 포함하는 충격파 발생 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 충격파 전달 수단은, 충격파 리액터(Reactor)로서,
전기적 반응 또는 화학적 반응이 일어나지 않도록 절연물질로 구현한 것을 특징으로 하는 충격파 발생 장치
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 충격파 발생 촉진 수단은, 충격파 발생 촉진 기체로서,
0₂또는 CO₂ 중 어느 하나의 기체인 것을 특징으로 하는 충격파 발생 장치
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 충격파 발생부는,
상기 충격파 발생 전극 사이에 위치하여, 상기 충격파 발생 전극 간에 순간적으로 전류가 흐름에 따라 충격파를 10kV 내지 30kV 전압에서 1,000 펄스/s 내지 10,000 펄스/s로 발생시키는 충격파 발생 장치
충격파 발생 방법에 있어서,
펄스드파워가 충격파 발생 전극에 인가됨에 따라 순간적으로 전류가 흐르는 단계;
상기 충격파 발생 전극 간에 순간적으로 전류가 흐르면 충격파 발생부가 충격파 발생 촉진 기체에 의한 충격파 발생 촉진에 따라 충격파를 발생시키는 단계; 및
충격파 리액터(Reactor)가 상기 충격파 발생부에서 발생된 충격파를 리액터 실드 내의 시료수로 전달하는 단계
를 포함하는 충격파 발생 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 충격파 리액터(Reactor)는,
전기적 반응 또는 화학적 반응이 일어나지 않도록 절연물질로 구현한 것을 특징으로 하는 충격파 발생 방법.