• The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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• v.17 no.1
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• pp.145-151
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• 2017

In this paper, we propose the design and implementation of the system that is predicting the failure of ballast water treatment system by analysing its sensor datum and is reserving the most effective service center for sellecting the repair location on the way to the destination port. These data are collected in real time during draining or filling up the sea water from/to the ship, and it is essential to preliminarily repair the equipment showing unstable characteristics by analyzing the normal and abnormal data characteristics. We proposed a software platform for predicting and repairing faults by selecting the most efficient repair center based on this e-Navigation while the vessel is navigating to the next destination port. This system, as announced by the IMO Convention for the Prevention of Marine Pollution in 2017, provides a stable economic impact from stable cargo operation and stable out/in from/to port and marine ecosystem.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.16 no.6
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• pp.4328-4334
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• 2015

We determined a method to determine marine planktonic organism viability using Evan's blue, Aniline blue, and 5-choromethyfluorescein diacetate (CMFDA). The Evan's blue and Aniline blue methods produced bright blue light for dead phytoplankton and zooplankton and were the best dyes to detect dead cells. The staining efficiency of Evan's blue and Aniline blue were ${\geq}90%$ of the original field sample. However, it was difficult to test the efficiency of a ship's ballast water treatment system because detection of living cells. In contrast, the CMFDA method, which is based on measuring cell esterase activity using a fluorimetric stain, was the best dye to detect live cells of almost all phytoplankton species, and staining efficiency was 70%. The CMFDA method is similar to the fluorescein diacetate (FDA) staining method. Therefore, we estimated viability of phytoplankton species using a double-staining method by combining CMFDA and FDA to determine optimum staining efficiency. As a result, the frequency of dying cells based on the double-staining method was 95%, which was significantly higher than that of single CMDFA staining. Our results suggest that a CMDFA + FDA assay is more effective to determine survival of marine plankton and that this method was applicable to investigate the efficacy of a ship's ballast water treatment system.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.34 no.6
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• pp.880-886
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• 2010

In this paper, we studied the application of low pressure ultra-violet (UV) lamps for the development of an energy saving ship's ballast water treat (BWT) device. We proposed the optimal arrangement of UV lamps by analyzing the energy radiated from medium- and low-pressure UV lamps. Based on the experimental results, we manufactured a disinfection chamber which is composed of low-pressure UV lamps. The rated power and the treatment capacity of the chamber are 216 [W] and 10 [$m^3$/h], respectively. This can replace a disinfection chamber treated by two 2 [kW] medium pressure lamps. The disinfection performance, however the power consumption is about one-eighteen compare to the medium pressure UV lamp, is over 94 [%] for bacteria, 93 [%] for zooplankton, and 94 [%] for phytoplankton. Therefore, it would be possible to develop an energy saving BWT device in a low capacity below 100 [$m^3$/h].

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.19-19
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• 2011

수중방전은 다양한 라디칼을 직접 물 속에서 발생시키기 때문에 수처리 공정에 다양한 응용이 가능하다. 특히, 최근에 선박평형수 등의 살균이 국제적인 이슈가 되고 있고, 2017년까지는 모든 선박에 살균을 위한 수처리 설비가 의무화된다. 본 연구에서는 염분이 있는 수체에서의 방전공정을 연구하고 이를 수처리공정에 적용할 수 있는 방법에 대해 연구하였다. 해수의 경우 전도도가 53mS로 자유로운 전하의 이동이 가능하기 때문에 일반적인 민물방전의 전원과 전극 등으로는 방전을 할 수 없다. 이에 세라믹과 금속의 이중구조로 되어 있는 모세관전극을 개발하여 전도성이 있는 수체에서의 방전을 이루었다. 전원장치로는 60 Hz, 380 V를 1차측에 인가하여 2차측에서 약 3 kV, 10 kW의 파워가 발생하는 12위상차 교류전원장치를 개발하여 사용하였다. 모세관 내부에 전압이 인가되면 전류가 발생하여 joule heating에 의하여 모세관 내부에 기포가 형성된다. 이 때, 전류의 단락이 이루어지면서 고전압쪽에 전하가 축적되며 기포내부의 E-field가 상승한다. 이후 기포 내에서 방전이 개시되며 각종 라디칼을 생성한다. 방전에 의해 생성되는 산화제로는 오존, OH라디칼, 과산화수소 등이 있으며, 해수에서는 Cl-의 결합에 의하여 Cl2 가스가 발생한다. 약 30,000 J/L의 체적에너지에 대하여 생성되는 총염소의 농도는 2.5 mg/L이다. 수중방전의 적용대상으로 선박평형수, 멤브레인과의 결합, 용존기포부상법을 선정하여 적용가능성을 연구하였다. 먼저 선박평형수 살균처리를 위해 해수의 처리유량을 20 lpm으로 유지하고 대장균, 바실러스, 조류(테트라셀미스) 등을 투입하여 전극 12개가 삽입된 12위상차 플라즈마 반응기를 통과시켰더니, 약 30,000 J/L의 체적에너지에 대하여 1일 후의 살균력이 각각 99.99, 99.99, 99.9%의 살균력을 나타내었다. 이는 국제해사기구에서 권장하는 살균수준인 99.9%를 초과하는 수치이다. 플라즈마를 이용한 해수살균공정의 안정적 운전을 위해 후단에 UF멤브레인을 추가하여 잔류생존 미생물을 제거할 수 있다. 이를 위해 플라즈마가 후단의 멤브레인 운전에 미치는 영향을 평가하였다. 카올린과 탄산칼슘을 오염원으로 각각 투입하여 멤브레인으로 처리를 하였을 때, 방전 직후 멤브레인에 걸리는 막간압력차가 약 30% 감소하였는데, 이는 막에 형성된 파울링이 방전에 의해 제거된 것으로 평가할 수 있다. 수중방전은 다양한 산화제를 생성함과 동시에 미세기포를 발생시키는데 이는 수중유기물의 부상분리에 적용될 수 있다. 방전모세관전극의 내부직경을 1 mm로 유지하고, 60 Hz, 교류전원으로 방전한 결과 평균입경 44 um의 기포를 발생시켰고, 이는 일반적으로 용존공기부상법에 사용되는 기포의 크기와 일치한다.

• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.22 no.5
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• pp.14-24
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• 2019

전 세계적인 기후변화로 인하여 선박 내 이용되는 물과 관련된 배출 규제도 매년 강화되고 있는 추세이다. 심해지는 규제를 만족하기 위하여 다양한 선박용 수처리 기술이 개발되고 있으며, 고도화 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 선박 내에서 이루어지는 수처리 공정인 선박 평형수(ballast water)처리, 조수기(fresh water generator)를 통한 선박 내 용수 공급, 대기오염 저감을 위한 스크러버(wet scrubber) 폐세정수 처리 공정과 관련된 국제해사기구(international maritime organication, IMO)와 같은 국제적인 규제 및 특정지역과 연안에 위치한 주정부 기관의 규제 현황에 대해 문헌조사를 통해 정리하였다. 이를 바탕으로 다양한 선박 내 수자원 활용과 규제에 부합하기 위해 적용되고 있는 관련 수처리 기술을 용도별로 정리하였으며, 현재 기존기술의 효율 개선 및 신기술 도입과 관련된 연구 현황을 정리하였다. 이러한 선박 내 수처리 현황 및 향후 적용될 기술개발연구를 바탕으로 지속가능한 해양환경 조성 및 기후변화 대응이 가능할 것으로 기대된다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.21 no.12
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• pp.426-433
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• 2020

This study aimed to compare the pretreatment methods of phytoplankton for type approval of the Ballast Water Treatment System (BWMS). The International Maritime Organization (IMO) and the United States Maritime Police (USCG) use two different test methods for this purpose. To compare the two methods, a test for concentration and non-concentration was performed with cultured and natural phytoplankton, and samples from the land-based BWMS test. The extent of damages caused by the process of concentration varied between cultured and natural species, indicating differences depending on the physiological and morphological characteristics of the species. In the land-based test, in the control water with a high biological population, the number of non-concentrated samples was about twice as high as that of the concentrated samples. There was no distinct difference between the two methods in the treated water with a low biological population. Thus, although there is a difference between concentration and non-concentration for phytoplankton sampling, the concentration method can be applied as a method of evaluating BWMS performance. However, a method for evaluating whether live species in treated water may be lost or damaged during the concentration process of sampling should be developed and validated.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2022.06a
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• pp.396-398
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• 2022

이 연구는 초대형선 도입으로 대형선 수리 수요가 증가하고 있으며, 해상 오염물질 규제강화로 스크러버와 선박평형수처리장치를 부착하는 선박개조 시장이 확대되고 있는 상황에서 우리나라 대형 수리조선소의 건립 필요성을 고찰하고, 수리조선소 경쟁력 결정요인들을 도출하여 경쟁력을 평가하였으며, 수리조선소 건립 운영의 경제적 타당성을 검증하였다.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.22 no.7
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• pp.821-828
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• 2016

The water quality and phytoplankton presence in the ballast water (BW) of 37 vessels originating from the international ports of China were investigated to facilitate negotiations for exemptions to the Ballast Water Management Convention (BWM Convention). The shortest duration given BW spent in a vessel was $3.91{\pm}4.61days$ in area "A", which included the Bohai Sea. Total suspended solids, dissolved organic carbon, and particulate organic carbon ranged from 1.80 to $266mg\;L^{-1}$, from 1.09 to $5.79mg\;L^{-1}$, and from 0.17 to $3.65mg\;L^{-1}$, respectively. A low average concentration of nutrients was measured in BW from area "C", but the concentration of nutrients in BW from area "B" (around the Changjiang estuary) was high, which may be related to the relevant supply of freshwater. A high chlorophyll-a concentration (> $1{\mu}g\;L^{-1}$) was measured in six vessels, three of which carried BW in the area "A". High abundance of phytoplankton (> $10,000cells\;L^{-1}$) was measured in four vessels, two of which carried BW in the area "C". Vessel No. 37, originating from Hong Kong Bay in area "C", showed a high density of dinoflagellates. The results suggest that BWM Convention exemption negotiations with China should be performed cautiously.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.54 no.5
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• pp.630-635
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• 2016

In the prior work, we studied a ballast water treatment apparatus, which is secondary pollution free by using physical treatment of shear stress. The principle of this apparatus is smashing various microorganisms by shear stress generated between stationary outer cylinder and revolving inner cylinder. Because of various magnitude of shear stress according to the inner cylinder surface type and revolution speed, an appropriate surface type and optimum revolution speed should be studied by consecutive experiment to determine the reference data for commercial apparatus. Through a comparative study of disk type and cylinder type of ballast water treatment apparatus, cylinder type is turned out to be superb to disk type. In this study, we studied to determine the superior collaboration of cylinder type, groove type and knurling type of inner cylinder to non patterned outer cylinder, and to optimize the revolution speed and flow rate according to the gap between inner cylinder and outer cylinder. As a result, we could get perfect sterilization effect at groove type under the conditions of 250 mL/min of flow rate at 8,000 rpm and 500 mL/min of flow rate at 10,000 rpm respectively.

• Journal of Korea Ship Safrty Technology Authority
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• s.37
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• pp.35-44
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• 2014

해상 및 육상용 살균방식으로 UV를 사용하는 시스템이 주종을 이루고 있으며, 의료, 생활, 산업용 시스템에 널리 적용되고 있으며, 근래에는 평형수 처리 방식으로 UV를 적용하는 사례가 등장하고 있다. UV 광원으로는 다양한 램프가 있으며 그 중 제논플레시 램프는 강한 섬광형 방전과 함께 다량의 UV를 방출하는 특성이 있어 매우 효과적이다. 다만, 타 광원에 비하여 높은 방전전압으로 인하여 기존의 전원장치 설계 방식으로는 장치의 크기가 크고 복잡한 문제가 있었으며, 이를 개량하기 위한 본 연구에서는 트랜스포머의 자가 공진(self-resonance)을 이용한 설계 기법을 제안하며, 트랜스포머의 특정주파수에서 고유임피던스 성분을 이용하여 출력전압을 필터링하면 제논방전관이 자가 발진방식으로 동작하므로 종래의 회로구성보다 간단하고 경제적인 아크방전 파워 스테이지의 구성이 가능하다.