원유나 벙커C유와 같은 지속성 기름이 해상에 유출되면 풍화과정을 거쳐 점도가 높아지고, 부유 쓰레기와 섞이게 되면 이를 수거할 수 있는 장비는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 기존 유회수기의 외부에 위치한 부속장치들을 본체 내부로 배치하고, 컨베이어 벨트와 강제유입장치인 스위퍼 및 부력체를 탑재한 수집조로 구성하여 자항과 리모트컨트롤이 가능한 무인 컨베이어 벨트식 부유쓰레기 및 고점도유 회수장비를 개발하였다. 실해역 테스트에서 30 m의 거리를 1.2 knots의 속도로 자항하며, 전 후, 좌 우에서 안정적인 균형유지와 구동부의 정상작동을 확인하였다. 임시저장조를 이용한 유회수 성능테스트 결과, 최소 $7.8k{\ell}/h$에서 최대 $23.3k{\ell}/h$까지 유출유 회수가 가능하였다. 또한, 페트병 등 부유쓰레기와 유출된 기름이 혼합된 조파수조에서 실시한 회수량 측정 테스트 결과는 $7.7k{\ell}/h$로 나타났다. 본 연구를 통해 개발된 장비가 해상기름오염사고 시 현장에 신속하게 투입된다면 방제능력 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대하며, 현재 운용중인 Portable 유회수기의 성능개선 연구에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
원유나 벙커C유와 같은 지속성 기름이 해상에 유출되면 풍화과정을 거쳐 점도가 높아지고, 부유 쓰레기와 섞이게 되면 이를 수거할 수 있는 장비는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 기존 유회수기의 외부에 위치한 부속장치들을 본체 내부로 배치하고, 컨베이어 벨트와 강제유입장치인 스위퍼 및 부력체를 탑재한 수집조로 구성하여 자항과 리모트컨트롤이 가능한 무인 컨베이어 벨트식 부유쓰레기 및 고점도유 회수장비를 개발하였다. 실해역 테스트에서 30 m의 거리를 1.2 knots의 속도로 자항하며, 전 후, 좌 우에서 안정적인 균형유지와 구동부의 정상작동을 확인하였다. 임시저장조를 이용한 유회수 성능테스트 결과, 최소 $7.8k{\ell}/h$에서 최대 $23.3k{\ell}/h$까지 유출유 회수가 가능하였다. 또한, 페트병 등 부유쓰레기와 유출된 기름이 혼합된 조파수조에서 실시한 회수량 측정 테스트 결과는 $7.7k{\ell}/h$로 나타났다. 본 연구를 통해 개발된 장비가 해상기름오염사고 시 현장에 신속하게 투입된다면 방제능력 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대하며, 현재 운용중인 Portable 유회수기의 성능개선 연구에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
When persistent oil, such as crude oil or Bunker C oil, is spilled at sea, viscosity increases through the weathering process. Equipment that can collect this oil when mixed with floating marine debris is very limited. In this study, devices that can be attached to the outside of existing oil skimme...
When persistent oil, such as crude oil or Bunker C oil, is spilled at sea, viscosity increases through the weathering process. Equipment that can collect this oil when mixed with floating marine debris is very limited. In this study, devices that can be attached to the outside of existing oil skimmers have been applied to the inside of the main body, to develop an unmanned conveyor belt type floating marine debris and high viscosity oil recovery skimmer, which is composed of a conveyor belt, a sweeper with a forced inflow device, and a collection tank equipped with a buoyant body. The resulting skimmer was operated at a speed of 1.2 knots at a distance of 30 m in a sea area test. It was stable when moving laterally in any direction. An oil recovery performance test was conducted using a portable storage tank, and oil was recovered from a minimum of $7.8k{\ell}/h$ to a maximum of $23.3k{\ell}/h$. Moreover, recovery of $7.7k{\ell}/h$ was obtained in a wave water tank test with floating marine debris such as PET bottles and oil mixed. If the equipment developed in this study was used in the field for oil pollution accidents, it could be expected to contribute to improved response capability. We believe our equipment could be used in further studies to improvement the performance of existing portable oil skimmers.
When persistent oil, such as crude oil or Bunker C oil, is spilled at sea, viscosity increases through the weathering process. Equipment that can collect this oil when mixed with floating marine debris is very limited. In this study, devices that can be attached to the outside of existing oil skimmers have been applied to the inside of the main body, to develop an unmanned conveyor belt type floating marine debris and high viscosity oil recovery skimmer, which is composed of a conveyor belt, a sweeper with a forced inflow device, and a collection tank equipped with a buoyant body. The resulting skimmer was operated at a speed of 1.2 knots at a distance of 30 m in a sea area test. It was stable when moving laterally in any direction. An oil recovery performance test was conducted using a portable storage tank, and oil was recovered from a minimum of $7.8k{\ell}/h$ to a maximum of $23.3k{\ell}/h$. Moreover, recovery of $7.7k{\ell}/h$ was obtained in a wave water tank test with floating marine debris such as PET bottles and oil mixed. If the equipment developed in this study was used in the field for oil pollution accidents, it could be expected to contribute to improved response capability. We believe our equipment could be used in further studies to improvement the performance of existing portable oil skimmers.
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문제 정의
따라서 이 연구에서는 해상에 유출된 기름이 풍화과정을 거쳐 고점도화 되거나, 해상부유쓰레기와 섞여있는 환경에서도 효과적으로 방제작업이 가능한 회수장비를 개발하여, 해양환경관리공단 방제선을 이용해 실해역 운용 테스트를 실시하였고, 해양환경교육원의 임시 저장조 및 조파수조에서 회수성능 검증을 수행하였다.
제안 방법
1은 Vessel A 및 Vessel B에서 발생하는 문제점을 개선할 수 있는 컨베이어 벨트 설계도를 나타낸 것이다. 설계된 컨베이어 벨트는 해수면에 위치한 기름, 부유쓰레기 등의 부유물이 컨베이어 벨트가 상향으로 회전하는 경우에 벨트 표면에 부착되어 이송되는 상향이송(Upward pickup) 방식을채택하였고, 벨트가 수거한 부유물은 와이퍼형 스크래퍼(wiper type scraper)에 의해 수집조(hopper)에 모이도록 구성하였다.
11은 조파수조에서 오염물질회수 성능시험을 실시하는 모습을 나타낸 것이다. 성능시험이 해상기름유출 상황과 비슷한 환경에서 진행될 수 있도록, 해양환경교육원이 보유한 조파수조에 고형식 B형 오일펜스로 가두리 수조를 조성하고, 시험유800 리터 및 유흡착재, 페트병 등의 부유쓰레기를 투입하여 실시하였다.
컨베이어 벨트에 의해 회수된 부유쓰레기 및 기름 등 혼합물이 모이는 곳인 수집조는 수거된 폐기물이 최종적으로 처리되기 전까지 보관되는 임시저장소 역할을 수행하며, 수집조에 수거된 폐기물의 양이 늘어날수록 회수장비의 무게를 증가시켜 안정성을 떨어뜨릴 수 있으므로 자체 부력유지는 필수사항이다. 수집조의 자체 부력유지를 위해 부유쓰레기 및기름 혼합물을 600리터 용량으로 인양 시 하중을 견딜 수 있도록, 안전바(차량 안전벨트와 동일한 재질) 2개조를 삽입한 형태로 저장백과 저장백의 형태를 유지시키고, 크레인에 의해 인양이 가능하도록 수집조 프레임 및 프레임에 결합되어 부력을 형성하는 부력체로 구성되도록 설계하였다.
4는 스위퍼(Sweeper)의 개략도 및 실물사진을 나타낸것이다. 앞서 살펴본 컨베이어 인덕션 펌프의 단점인 부유물(로프, 비닐 등)의 흡입을 방지할 수 있도록, 컨베이어 벨트 전면부에서 부유쓰레기 및 기름 등 혼합물의 회수를 용이하게 할 수 있는 강제 유입장치인 스위퍼를 적용하였다. 스위퍼는 탈부착이 가능한 4개의 브러쉬가 체인구동에 의해회전하는데, 스위퍼 상부에서는 수평으로 접혀져 이동하고하부에서는 수직으로 세워져 부유물 및 기름을 수선하부 컨베이어 벨트 위로 강제 이송시킬 수 있도록 가변형으로 설계하였다.
첫째, 개발된 회수장비는 체인구동의 2단 컨베이어 벨트, 부유물을 강제로 이송할 수 있는 스위퍼, 부력체와 인양 장치가 적용된 수집조 및 각종 부속장구들이 내장된 본체로 구성되며, 안정적인 자항이 가능하고 방제선의 갑판 또는천수구역, 잔교부근 및 계류장에서의 작업능률 향상을 위해원격조정이 가능한 무선 리모트컨트롤 시스템을 적용하여 제작되었다.
성능/효과
둘째, 회수장비를 실해역에서 자항 테스트를 실시, 30 m의거리를 최대 1.2 Knots의 속도로 움직일 수 있고, 전후좌우안정적으로 부력을 유지하며 각 구동부도 정상 작동함을 확인하였다. 이를 통해 해상오염발생 현장에 회수장비를 즉시투입할 수 있는 안정성과 효과적인 방제작업 도구를 확보할 수 있게 되었다.
마지막으로, 조파수조에 설치한 가두리 수조에서 유흡착재, 페트병 등 부유쓰레기와 기름이 혼합된 오염물질 회수성능 시험결과 7.7 /h의 오염물질을 회수할 수 있음을 확인하였다.
셋째, 임시저장조에서의 기름회수 성능시험을 통해 점도에 따른 성능차이는 다소 존재하지만, 최소 7.8 /h에서 최대 23.3 /h까지 기름이 회수됨을 확인하였다.
9 ton)을 이용해 회수장비를 해상에 투입하여 본체의 부력 안정성 등을 테스트하는 모습을 나타낸 것이다. 테스트는 자항 안정성 및 원격 조종 성능을 파악하기 위하여 실시하였으며, 시험 결과 리모트 컨트롤러로 자항장치를 원격 조작하여 해상에서 원하는 지점으로 30 m 이상 이동(최대속도 1.2 Knots)이 가능하였고, 전진 및 후진, 좌회전 및 우회전이 모두 안정적으로 균형과 부력이 유지되면서 움직이고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 유흡착재 등을 이용해수거기능을 확인한 결과 스위퍼, 컨베이어 벨트의 작동, 수집조의 분리/체결이 원활히 이루어져 실제 기름오염사고 현장에서의 활용도가 기존 유사 선박보다 클 것으로 판단되며 효율적인 방제작업이 가능할 것으로 기대된다.
후속연구
2 Knots)이 가능하였고, 전진 및 후진, 좌회전 및 우회전이 모두 안정적으로 균형과 부력이 유지되면서 움직이고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 유흡착재 등을 이용해수거기능을 확인한 결과 스위퍼, 컨베이어 벨트의 작동, 수집조의 분리/체결이 원활히 이루어져 실제 기름오염사고 현장에서의 활용도가 기존 유사 선박보다 클 것으로 판단되며 효율적인 방제작업이 가능할 것으로 기대된다.
이와 같은 운용 및 성능시험 결과를 통해 개발된 무인 컨베이어 벨트식 회수장비가 실제 오염사고 현장에 투입될 경우, 해상기름오염사고 방제능력 향상에 크게 기여할 것으로판단되며, 파워팩, 유압호스, 이송펌프 및 회수장치 등 다양한 부속장치로 구성된 기존 portable 유회수기의 성능개선을위한 연구에도 많은 도움이 될 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
지속성 기름이 해상에 유출되었을 때 문제점은?
해상에 기름이 유출되면 휘발유와 같은 비지속성 기름은 유출 초기에 대부분 휘발하는 반면, 원유나 벙커C유 같은 지속성 기름은 대부분이 휘발되지 않고수면에 남는 동시에, 중질유( 重質油)의 일부는 물과 혼합되어 에멀젼(water in oil) 형태의 덩어리를 형성하게 된다. 이는원래의 중질유 보다 훨씬 더 두껍고 끈적거리며, 부피는 최대 5배까지 증가되어 수면에 유막을 형성함으로써 대기와 해양간의 물질순환을 방해하고, 태양광의 투과를 저해하여 해양생물에 간접적인 영향을 미치게 된다(Oh et al., 2008; Rho et al.
해상기름오염사고 중 가장 많은 유종은?
국내에서 발생한 해상기름오염사고는 부주의에 의한 빈도가 가장 높고 선박의 충돌, 좌초 등 해양사고에 의한 유출량이 전체의 87 %를 차지하며, 가장 많은 유종은 벙커C로 알려져 있다(Yun, 2013). 해상에 기름이 유출되면 휘발유와 같은 비지속성 기름은 유출 초기에 대부분 휘발하는 반면, 원유나 벙커C유 같은 지속성 기름은 대부분이 휘발되지 않고수면에 남는 동시에, 중질유( 重質油)의 일부는 물과 혼합되어 에멀젼(water in oil) 형태의 덩어리를 형성하게 된다.
지속성 기름이 해상에 유출되었을 때 비지속성 기름 유출과 차이점은?
국내에서 발생한 해상기름오염사고는 부주의에 의한 빈도가 가장 높고 선박의 충돌, 좌초 등 해양사고에 의한 유출량이 전체의 87 %를 차지하며, 가장 많은 유종은 벙커C로 알려져 있다(Yun, 2013). 해상에 기름이 유출되면 휘발유와 같은 비지속성 기름은 유출 초기에 대부분 휘발하는 반면, 원유나 벙커C유 같은 지속성 기름은 대부분이 휘발되지 않고수면에 남는 동시에, 중질유( 重質油)의 일부는 물과 혼합되어 에멀젼(water in oil) 형태의 덩어리를 형성하게 된다. 이는원래의 중질유 보다 훨씬 더 두껍고 끈적거리며, 부피는 최대 5배까지 증가되어 수면에 유막을 형성함으로써 대기와 해양간의 물질순환을 방해하고, 태양광의 투과를 저해하여 해양생물에 간접적인 영향을 미치게 된다(Oh et al.
참고문헌 (12)
Cristodoulou, M. S. and J. T. Turner(1987), Experimental Study and Improvement of the Rotating Disc Skimmer, Oil Spill Conference, Baltimore, pp. 101-108.
Hong, J. W.(2007), A Study on the Sharing Methods of Marine Debris Management, Gyeongnam Development Institute, p. 3.
Hyun, B. S. and J. W. Kim(1997), A stability analysis of oil film on an adhesion-type oil skimmer, Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety, Vol. 3, No. 2, pp. 85-92.
Hyun, B. S.(1998), Review on the Hydrodynamic Characteristics of Oil Skimmers, Journal of the Korean Society for Marine Environmental Engineering, Vol. 1, No. 1, pp. 66-82.
Jang, D. J., S. C. Na and M. S. Choi(2007), A collect system of marine floating garbages by towing to the surface, Proceedings of the KOSOMES Fall Conference, pp. 91-95.
Jang, D. J., T. H. Kim, K. U. Yang, S. C. Na and K. H. Nam(2008), A Study of Marine Response System for the Tar Type Waste Oil, Proceedings of the KOSOMES Spring Conference, pp. 117-120.
Mackay, D., D. Berger, M. E. Charles and H. Van Ooijen (1993), Rheolo-gical Characterization of Waxy Crude Oil for Environmental Purposes, Sixteenth Artic and Marine Oilspill Program Technical, Vol. 1, pp. 85-87.
Oh, J. W., H. J. Cho, D. H. Kim, E. Y. Na, M. G. Jang, S. H. Hwang and J. G. Shin(2008), Response of Tarball entering the South-Western Sea by HEBEI SPIRIT Oil Spill, Proceedings of the KOSOMES Spring Conference, pp. 121-124.
Rho, J. H., A. J. Park, S. H. Kang, Y. S. Lee, J. H. Kim and B. S. Yoon(2000), Development of Water Wheel Type Oil Skimmer, Proceedings of the KSOE Fall Conference, pp. 123-128.
Song, D. E. and K. H. Yoon(1997a), An Experinmental Study for the Effect of Rotational Direction on the Recovery Rate of Spilled Oil Using a Belt Skimmer, Journal of KSME(B), Vol. 21, No. 5, pp. 679-690.
Song, D. E. and K. H. Yoon(1997b), An Experimental Study on the Recovery of Diesel Oil Using a Belt Type Skimmer, Journal of the Korean Society of Ocean Engineering, Vol. 11, No. 3, pp. 132-143.
Yun, J. H.(2013), The Basics of Marine Spill Response, pp. 16-189.
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