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선박평형수 처리용 자외선 램프 및 안정기 개발
Development of an Ultra-Violet Lamp and a Ballast for Ship's Ballast Water Treatment 원문보기

한국마린엔지니어링학회지 = Journal of the Korean Society of Marine Engineering, v.35 no.5, 2011년, pp.675 - 681  

천상규 ((주)파나시아 기술연구소) ,  박대원 (한국해양대학교 전기전자공학부) ,  길경석 (한국해양대학교 전기전자공학부)

초록
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본 논문에서는 선박평형수 처리시스템의 핵심부품인 중압 자외선 램프와 자기식 안정기의 설계 및 제작에 대하여 기술하였다. 자외선 램프의 최적 방전조건을 확보하기 위하여 봉입되는 아르곤 가스와 수은량 변화에 따른 전기 광학적 특성변화를 분석하였다. 시제작 램프의 전압은 490 [V], 전류는 8.6 [A], 전력은 4.0 [kW]이며, 자외선 세기는 현재 사용되고 동등한 제품과 비교해 15 [%] 이상 향상되었다. 자기식 안정기는 이론적 해석과 시뮬레이션을 통해 UI 코어를 사용한 단상 내철형으로 설계하였으며, 무부하 전압은 920 [V]이고 정격출력은 8.5 [kVA]이다. 시제작 자외선 램프 및 안정기를 적용한 350 [$m^3/h$]급 선박평형수 처리시스템에서 해수에 포함된 플랑크톤 사멸률을 평가한 결과 99.99 [%] 이상으로 IMO에서 정한 규정을 만족하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we dealt with the design and fabrication of a medium pressure ultra-violet (UV) lamp and a magnetic ballast which are main components for ballast water treatment systems (BWTS). To acquire an optimal discharge condition of UV lamp, electrical and optical characteristics depending on t...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 IMO의 선박평형수 배출과 관련한 처리 기준에 대응할 수 있는 자외선 방식 선박평형수 처리시스템의 핵심 부품으로 중압 자외선 램프 및 안정기를 개발하였다. 350 [m3/h]급 선박평형수 처리시스템에 적용하고, IMO 규정에 따라 살균능력을 평가한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다.
  • 본 논문에서는 자외선 방식 선박평형수 처리시스템의 핵심부품으로 전량 수입에 의존하고 있는 중압 자외선 램프와 안정기 개발에 대하여 연구하였다. 이론적·실험적 분석으로부터 자외선 램프와 안정기를 시제작하고, 램프의 관전압-관전류, 광스펙트럼, 왜형률 및 역률 등 전기 · 광학적 특성을 분석하고 이를 적용한 350 [m3/h]급 실규모 선박평형수 처리시스템에서 살균능력을 평가하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
폐쇄형 자외선 반응기는 무엇으로 구성되는가? 폐쇄형 자외선 반응기는 중압 자외선 램프, 석영관, 자외선 강도 측정장치, 세척장치 등으로 구성된다[8]. 중압 자외선 램프는 반응기내에서 석영관 중앙에 방사상 모양으로 설치되고, 반응기를 통과하는 해수와 직접적인 접촉이 일어나지 않도록 해야 하며, 석영관과 살균장치 사이에 가스패킹을 이용하여 완벽한 방수처리가 되도록 하여야 한다.
선박평형수에 의해 운반되는 해양생물의 예로는 무엇이 있는가? 이 과정에서 배출되는 생물은 박테리아, 병원균, 소형 무척추동물과 다양한 종류의 난과 포자, 유생 등이 있으며, 저서생물의 경우는 유생 상태로 유입되어 새로운 환경에 정착하게 된다. 전 세계적으로 선박평형수에 의해 운반되는 해양생물은 하루에 최소 3,000 종이 넘을 것으로 추정된다[4].
선박평형수 처리시스템은 무엇을 처리하기 위한 것인가? 선박평형수 처리시스템은 해수에 포함된 세균, 플랑크톤과 같은 미생물들을 처리하기 위한 것이다. 처리시스템에 사용되는 자외선 반응기는 일반적으로 폐쇄형과 개방형으로 분류되는데, 선박에서는 Figure 2와 같은 폐쇄형 자외선 반응기를 사용하고 있다.
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참고문헌 (14)

  1. Culver. S. L. and A. Kuris, "The apparent eradication of a locally established introduced marine pest", Biological Invasions. vol. 2, pp.245-253, 1998. 

  2. Bax N., Williamson A. et al., "Marine invasive alien species:A threat to global biodiversity", marine policy, vol. 27, pp.313-323, 2003. 

  3. National Research Council (NRC), Stemming the Tide: Controlling Introductions of Nonindigenous Species by Ships' Ballast Water, National Academy Press., Washington D.C., USA, 1996. 

  4. Waite T. D., Kazumi J., et al., "Removal of Natural Populations of Marine Plankton by a Large-scale Ballast Water Treatment System", Marine Ecology Progress Series, Vol. 258,pp.51-63, 2003. 

  5. IMO, "International Convention for the Control and Management of Ship's Ballast water and Sediments, 2004", BWT/CON/36, 2004. 

  6. 표태성, 길경석, 천상규 외, "자외선램프를 이용한 선박평형수 처리시스템의 설계 및 제작", 한국마린엔지니어링학회지, 제33권 제6호, pp. 952-958, 2009. 

  7. 윤상국, 박병근, "선박 밸러스트 탱크 유입수 필 터링 시스템 설계 및 구조해석", 한국마린엔지 니어링학회지, 제33권, 제2호, pp. 282-287, 2009. 

  8. 천상규, 길경석, 박대원 외, "에너지 절감형 평형수 처리장치 개발에 관한 연구(I)", 한국 마린엔지니어링학회지, 제34권, 제6호, pp.880-886, 2010. 

  9. NWRI & AWWA, UV Disinfection Guidelines for Drinking Water and Wastewater Reclamation, National Water Research Institute and American Water Works Association Research Foundation, 2000. 

  10. Jagger, J., Introduction to Research in Ultraviolet Photobiology, Englewood Cliffs, NJ:Prentice Hall, Inc, 1967. 

  11. Snowball, M. R. and Hornsey I. S., "Purification of water supplies using ultraviolet light" Developments in Food Microbiology, Edited by Robinson R.K., NY : Elsevier Applied Science, pp. 171-191, 1988. 

  12. John F. W., Electric Discharge Lamps, The M.I.T Press, pp. 307-335, 1971. 

  13. Colonel Wm. T. McLyman, Magnetic Core Selection for Transformers and Inductors: A User's Guide to Practice and Specification, 2nd Edition, Marcel Dekker, Inc., pp. 9-385, 1997. 

  14. Chung H. S. -H., Ngai-Man Ho, et al., "Comparison of Dimmable Electromagnetic and Electronic Ballast Systems - An Assessment on Energy Efficiency and Lifetime", IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 54, no. 6, pp.3145-3154, 2007. 

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