초록 ▼

1. 개발목표
선박 밸러스트수와 침전물 관리 국제협약 채택으로 동 협약의 이행을 위해 2009년부터 신조선 적용을 시작으로 단계적으로 2017년 이후에는 모든 선박에서 밸러스트수 처리장치를 장착해야 한다. 본 연구에서는 선박의 밸러스트수 처리를 위한 제품 개발의 최종 목표로 1차 전처리 여과공정과 2차 살균공정을 결합한 선박 밸러스트수 처리 시스템의 시제품을 개발하는 것에 있으며, 전체 장치에 대한 운전의 편리성과 효율성 증대를 위해 모든 제어방식을 자동화할 수 있는 모니터링 시스템이 추가되어, 여과 및 살균처리 장치, 모니터

1. 개발목표
선박 밸러스트수와 침전물 관리 국제협약 채택으로 동 협약의 이행을 위해 2009년부터 신조선 적용을 시작으로 단계적으로 2017년 이후에는 모든 선박에서 밸러스트수 처리장치를 장착해야 한다. 본 연구에서는 선박의 밸러스트수 처리를 위한 제품 개발의 최종 목표로 1차 전처리 여과공정과 2차 살균공정을 결합한 선박 밸러스트수 처리 시스템의 시제품을 개발하는 것에 있으며, 전체 장치에 대한 운전의 편리성과 효율성 증대를 위해 모든 제어방식을 자동화할 수 있는 모니터링 시스템이 추가되어, 여과 및 살균처리 장치, 모니터링 시스템 등이 하나의 시제품으로서 IMO 활성물질 승인 및 형식승인을 받고, 이를 통하여 경쟁력이 있는 세계적인 상품으로서 상업화하는데 최종 기술개발의 목표로 둔다.
최종 개발된 시제품의 기술적 성능 목표는 국제해사기구(이하 IMO) 선박 밸러스트수와 침전물 관리 국제협약의 밸러스트수 성능기준을 만족하는 것으로 하고 있다. 밸러스트수 중에 포함된 살아있는 생물에 대해서는 최소길이 50㎛ 이상일 경우 생존 가능 생물 10개/㎥ 미만 그리고 최소길이 10㎛ 초과 50㎛ 미만에 대해선 생존 가능 생물 10개/㎖ 미만을 만족하며, 인간건강에 관련된 지표로서 독성 비브리오 콜레라는 1 cfu/100㎖ 미만(1 cfu/습중량 1g 미만)이며, 대장균은 250 cfu/100㎖ 미만 그리고 분변성 대장균은 100 cfu/100㎖ 미만을 만족하여야 된다.
2. 개발내용 및 결과
밸러스트수 처리장치 개발과 관련한 부품소재기술개발사업에 따라 수행된 연구결과로서, 시제품 제작 및 상업화를 위한 시스템 승인 등을 최종 기술개발목표로 볼 수 있으며, 시제품 제작은 처리용량 250m3/hr 에 대해 오존 및 UV 장치를 제작 완료하였고, 여과장치는 당초 계획을 초과하여 250m3/hr에 해당하는 장치를 제작하여 연구수행을 완료하였다.
밸러스트수 처리시스템의 승인을 위해서는 IMO 활성물질 승인을 득한 후 정부의 최종승인을 받기 위해, 1차년도 2차년도의 성과에서 최적화 과정을 통해 우선적으로 선정 된 오존 시스템에 대해서, 총 사업기간 중 2차년도에 IMO 활성물질 기본승인을 이미 득한 바 있고, 최종 3차년도에는 IMO 최종승인을 받기 위해 필요한 제반시험 (장비의 환경시험, 장비의 적합성시험, 독성시험, 육상시험, 선상시험 등)을 완료하여, 국제적으로 공인된 독성시험기관 및 국토해양부의 선박평형수 형식승인시험 기관으로 지정 된 공인 기관에서 수행한 시험 성적서 수령하여, 국토 해양부의 승인을 득한 후 국제해사기구인 IMO에 승인 신청 완료하였다.
UV를 이용한 밸러스트수 처리시스템의 개발은 현재 활성물질에 관련된 기본승인을 IMO MEPC 57차에서 받은 상태이며, 활성물질 최종승인을 받기위한 육상시험과 독성시험 그리고 환경시험 등을 수행 완료하였다. 따라서 UV 시스템을 이용한 IMO 활성물질 최종승인을 받기위한 전반적인 시험 수행이 완료된 상태이며, 이 후 IMO에 관련 문서를 제출하여 최종승인을 받기위한 작업을 진행 중에 있다.
따라서 부품소재 기술개발에 따른 시제품 제작 완료와 더불어 상용화를 위한 승인과 관련된 연구개발은 당초 계획에 의거하여 성공적으로 완료한 것으로 판단되며, IMO의 최종 승인은 소정의 절차를 거쳐 추 후 확인 될 수 있다.
3. 기대효과 (기술적 및 경제적 효과)
□ 요소기술의 국산화로 국내 부품소재 기술의 증진
□ 부품소재기술의 발전으로 국가 경쟁력 강화
□ 밸러스트수 처리장치 관련 사업에 주도적 역할 수행
□ 핵심기술의 응용으로 육상 환경사업 분야 적용
4. 적용분야
□ 선박 : 밸러스트수 처리장치로 적용 (살균장치)
□ 육상 : 정수장, 하수처리장, 폐수처리장 등의 수 처리 장치로 적용

목차 Contents

• 최종보고서제출서 ...1
• 표지 ...2
• 제출문 ...3
• 초록 ...4
• 시험성적서 ...6
• 목차 ...7
• 제1장 서론 ...11
• 제1절 기술개발대상 부품ㆍ소재 ...12
• 1. 부품ㆍ소재의 형상 및 명칭 ...12
• 2. 부품ㆍ소재의 기능 ...20
• 3. 부품ㆍ소재의 핵심기술 및 요소기술 ...22
• 4. 국내ㆍ외 제품ㆍ기술 및 시장 현황 ...23
• 제2절 기술개발 목표 ...29
• 제3절 기술개발 내용 ...31
• 제2장 본론 ...36
• 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ...36
• 1. 기술개발의 목표 달성여부 ...36
• 2. 기술개발의 내용 수행실적 ...38
• 3. 기술적 해결방법 수행실적 ...39
• 3.1 장치개발 ...39
• 3.1.1 여과장치 개발 ...39
• 가. 여과장치 수처리 용량 10m3/hr ...39
• 나. 여과장치 수처리 용량 50m3/hr ...45
• 다. 여과장치 수처리 용량 250m3/hr ...55
• 3.1.2 오존발생장치 개발 ...64
• 가. 오존발생기 수처리 용량 10m3/hr ...64
• 나. 오존발생기 수처리 용량 50m3/hr ...66
• 다. 오존발생기 수처리 용량 250m3/hr ...69
• 3.1.3 오존용해장치 개발 ...81
• 가. 오존용해장치 개발을 위한 모델링 ...81
• 나. 시작품 제작 및 성능평가 ...138
• 3.1.4 UV장치 개발 ...153
• 가. Lab 및 Pilot 시제품 평가 ...153
• 나. 밸러스트 수 처리용량 250m3/hr에 대한 UV장치 개발 ...159
• 3.2 밸러스트 수 처리시스템 및 선내배치, 운용을 위한 핵심기술개발 ...167
• 3.2.1 오존시스템 개발 ...167
• 가. 최적 살균조건 산정시험 ...167
• 나. 오존 복합시스템의 처리효율 ...169
• 3.2.2 UV 시스템 개발 ...171
• 3.2.3 전기분해 시스템 개발 ...176
• 가. 밸러스트 수 용량 10m3/hr에 대한 처리특성 ...176
• 나. 밸러스트 수 용량 50m3/hr에 대한 처리특성 ...184
• 3.2.4 모니터링 시스템 개발 ...189
• 가. Lab scale 모니터링 시스템(처리용량 10m3/hr) ...189
• 나. Pilot scale 모니터링 시스템(처리용량 50m3/hr) ...198
• 다. Full scale 모니터링 시스템(처리용량 250m3/hr) ...214
• 라. 오존시스템의 모니터링 시스템 개발 ...238
• 3.2.5 밸러스트 수 처리시스템 선내 배치 및 운용 핵심기술개발 ...250
• 가. 밸러스트 시스템의 선내배치 최적화 연구 ...250
• 나. 밸러스트 수 처리시스템의 경제성 평가 ...313
• 다. 밸러스트 시스템과 처리 시스템의 구조와 진동해석 ...353
• 라. 오존(O3)을 이용한 밸러스트 수 처리기술 ...380
• 3.3 IMO 활성물질 승인 시험 ...390
• 3.3.1 생물체 제거효율 검사기법 개발 ...390
• 가. 플랑크톤의 종분류와 계수 ...390
• 나. 동ㆍ식물 플랑크톤 생사판별법 확립 ...396
• 3.3.2 육상(바지선) 및 선상시험 ...423
• 가. 육상(바지선) 예비시험 ...423
• 나. 육상(바지선) 시험(IMO 제출) ...438
• 다. 선상시험(IMO 제출) ...469
• 3.3.3 독성시험 ...479
• 가. 수계독성 시험(밸러스트 처리수 기준) ...479
• 나. Mammalian 독성시험 수행(밸러스트 처리수 기준) ...479
• 다. 독성시험 성적서(대행기관) ...479
• 3.3.4 오존 시스템에 대한 환경시험 ...479
• 가. 진동시험 ...480
• 나. 온도시험 ...482
• 다. 습도시험 ...484
• 라. 경사시험 ...486
• 마. 전원 변동율 시험 ...488
• 3.3.5 육상.선상시험설비 및 운영방안, 시험결과, 규정 적합성 검토 ...490
• 가. 적합성 및 승인시험방안 검토 ...490
• 나. 제품사양/도면 및 Test program(육상/선상시험) 검토 ...495
• 다. 시험결과(육상/선상시험) 검토 ...511
• 라. 선상설치 방안에 대한 규정 적합성 검토 ...523
• 3.4 IMO 활성물질 승인관련 현황 ...525
• 3.4.1 IMO 활성물질 초기승인 ...525
• 가. 오존시스템 ...525
• 나. UV 시스템(여과 + UV) ...532
• 3.4.2 IMO 활성물질 최종승인 ...556
• 가. 오존 시스템 ...556
• 나. UV 시스템 ...589
• 3.5 밸러스트수 처리시스템의 특성비교 ...589
• 3.6 시제품 운전에 따른 유지, 관리부 평가 ...592
• 3.7 부품조달 및 A/S 계획 수립 ...592
• 4. 기술개발의 내용에 대한 보호대책 수행실적 ...593
• 5. 수요기업과의 협력방안 수행실적 ...593
• 6. 정량적 목표에 대한 공인시험기관의 공인시험 결과 ...597
• 7. 산업재산권 출원ㆍ등록 및 논문 게재?발표 ...600
• 제2절 수행주체별 담당내용 및 협력 ...604
• 1. 수행주체별 담당내용 수행실적 ...604
• 2. 수행주체별 협력 수행실적 ...607
• 3. 수행주체별 인력 및 연구기자재시설의 투입 실적 ...608
• 제3절 기술개발 추진일정 준수여부 ...620
• 제3장 결론 ...624
• Reference ...631
• 부록 ...652