• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제33권6호
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• pp.959-964
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• 2009

This paper dealt with the disinfection performance by Ultra-Violet Light Emitting Diode (UV LED) for a phytoplankton as a basic study for the development of a low-energy consumption ballast water treatment system. UV LEDs having peak wavelength of 255nm, 265nm and 280nm were used in the experiment. UV LED modules with driving circuit were fabricated, and optical and electrical characteristics of them were analyzed. The disinfection performance for phytoplankton depending on the UV wavelength was evaluated by comparing the number of phytoplankton before and after the UV treatments. The experimental result showed that the highest disinfection wavelength for the phytoplankton was 265nm.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권7호
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• pp.821-828
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• 2016

본 연구는 우리나라 주요 국제항에 출입하는 중국기원 선박의 선박평형수내 환경 및 부유생물의 특성을 파악하여 선박평형수 처리장치(BWTS)와 관련된 면제 협상을 위한 기초자료를 확보하고자 하였다. 조사된 37척의 선박 중 평형수의 보관 기간은 발해만을 포함하는 북부지역(지역 "A")에서 평균 $3.91{\pm}4.61days$로 가장 짧았다. 총부유물질의 농도는 $1.80{\sim}266mg\;L^{-1}$의 범위를 보였고, 용존성 및 입자성 유기물질은 각각 $1.09{\sim}5.79mg\;L^{-1}$, $0.17{\sim}3.65mg\;L^{-1}$의 범위를 나타내었다. 영양염 농도는 양자강 유역을 포함한 지역 "B"에서 높았고, 홍콩을 포함하는 지역 "C"에서 낮은 평균값을 보였다. 엽록소-a 평균 농도는 $0.67{\pm}1.15{\mu}g\;L^{-1}$로 나타났고, $1{\mu}g\;L^{-1}$ 이상의 높은 값은 지리적으로 우리나라와 가까운 지역 "A"에서 7척 중 3척이 집중되었다. 식물플랑크톤의 개체수가 > $10,000cells\;L^{-1}$의 선박평형수는 37척 중 6척으로 나타났고, 이 중 3척이 지역 "A" 기원으로 파악되었다. 특히, 홍콩항에서는 유해미세조류로 잘 알려진 와편모그룹의 종이 높은 밀도로 관찰되었다. 본 연구 결과, 중국과의 BWTS 면제권 협상은 신중하게 접근할 필요성이 있다고 판단된다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.139-147
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• 2014

선박 평형수는 해양 유기체와 함께 타 지역의 바다에 배출되며, 이는 해양 생태계 교란을 야기했다. 이 환경적 위험 요인을 제거하기 위하여 IMO에서는 모든 선박에 선박 평형수 처리 시스템(BWTS)의 장착을 의무화 하였다. 모니터링 시스템은 여러 해양에 흩어져 있는 선박으로부터 수집된 BWTS의 센서 정보를 분석함으로써 BWTS의 고장을 진단하고 예측한다. 본 논문은 위성 통신 비용을 고려한 BWTS 원격 모니터링 시스템의 통신 프레임웍에 대한 설계 및 구현을 제시한다. 본 연구에서는 랩뷰 프로그램에 의하여 안전하고 비용 절감을 위한 통신 모듈을 구현하였는데, 수집된 센서 정보는 RIO에서 수행되는 랩뷰 모듈을 통하여 암호화되고 압축되어 육지 통신 서버로 전송되며, 모니터링 가능하도록 복호화를 한다. 결과를 검증하기 위하여 수집된 센서 데이터를 모니터링 서버가 사용하기까지의 과정을 모니터링 하는 실험 모듈을 제작하였고, 모든 경위의 데이터 형식에 대하여 20번의 실험을 수행한 결과 기능성과 신뢰성에서 우수함을 증명하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제52권5호
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• pp.395-406
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• 2015

The Ballast Water Treatment System was developed to prevent the unintended transport of unwanted organisms from one region to another as demanded by the IMO (International Maritime Organization). Although various types of BWTS in the world have been developed until now and applied to various ships, there has been no systematic basis for its selection and installation. Currently, the system selection and installation are as per ship owner’s suggestion or by easy installation point of view by the shipyard. In order to organize, systemize and solve problems related to the selection and installation of BWTS, a definitive study has been performed to come up with the best alternative to derive value and criteria which were to be met for vessels which are to be equipped with BWTS. Multiple criteria were compared alongside each other during the course of this study. Accordingly an AHP (Analytic Hierarchy Process) analysis method for A, B and C companies were done for container ships with size 10,000 TEU and above. Equipment type for “A” company is “Filter, UV & TiO2” combined type. For “B” company it is “Filter & UV” combined type. Finally for “C” company it is “Electrolysis” type. Henceforth, the results of this study aims to come up with the optimum way to select the best and the most suitable BWTS for a certain vessel.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.136-143
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• 2016

본 연구에서는 USCG Phase-II 형식승인을 대비하여 ${\geq}10{\mu}m$ 와 ${\leq}5{\mu}m$ 크기 식물플랑크톤의 생물군에 관해서 네트를 이용한 생물농축 방법 및 농축효율을 비교하고자 하였다. 생물 농축 효율의 비교는 네트 망목 사이즈($5{\mu}m$, $7{\mu}m$)의 차이, 펌프 이용를 이용한 연속적인 시료 공급 방법과 핸드비이커 이용한 불연속적인 시료공급의 차이, 자연해수의 용량에 따른 차이 등을 종합적으로 검토하였다. 각 실험군 간의 차이를 t-test로 검증한 결과, $5{\mu}m$와 $7{\mu}m$망목에 의한 차이는 유의하게 나타나지 않았고(p>0.05), 자연해수 용량에 따른 생물농축효율의 차이도 명확하지 않았다(p>0.05). 하지만 펌프에 의한 연속적인 시료 공급은 핸드비이커의 불연속적인 시료보다 통계적으로 유의하게 생물 농축효율이 높게 나타났다(t-test: t:-4.058, p<0.05). 특히 네트 농축 실험 시 출현한 식물플랑크톤의 군집조성은 규조류 17종, 와편모조류 15종, 유글레나조류 1종, 착편모조류 2종과 함께 미동정 편모조류로 총 36종이였고, 우점종으로는 Pseudo-nitzschia spp.로 관찰되었다. 여기서, 모든 실험군에서 생물 농축 효율이 20-25% 전후로 균일하게 낮게 나타난 것이 특이적 이였고, 그 이유로는 우점종인 Pseudo-nitzschia spp.의 한 편의 사이즈가 $3-8{\mu}m$로 네트 망목을 통과하여 손실된 결과로 판단되었다. 결과적으로 네트의 농축은 자연 식물플랑크톤 군집에서 출현한 종의 사이즈에 의존한다는 것을 확인할 수 있었고, 이는 USCG Phase-II 의 형식 승인 선박평형수 처리 장치(BWTS: Ballast Water Treatment System) 통과 후 생물농축과정에서 종 특이적인 사이즈의 분포 양상을 충분하게 검토하여 농축 용량을 조절할 필요가 있을 것으로 생각된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제16권2호
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• pp.88-101
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• 2013

외래종의 유입을 막기 위해 '선박평형수와 침전물의 제어와 관리를 위한 국제협약'이 2004년에 체결되었고 이에 따라 다양한 선박평형수 관리장치가 개발되고 있다. 본 연구에서는 전기분해를 이용하여 선박평형수 내 해양생물 제거를 위한 장치로 개발된 AquaStar$^{TM}$ BWMS가 해양생태계에 미치는 영향을 파악하기 위하여 1차 생산자로서 규조류 Skeletonema costatum, 1차 소비자로서 윤충류 Brachionus plicatilis 및 포식자로서 어류(넙치) Paralichtys olivaceus를 이용하여 AquaStar$^{TM}$ BWMS의 배출수독성시험과 생성된 화학물질에 대한 환경위해성 평가를 수행하였다. 배출수독성시험결과 가장 민감한 생물은 S. costatum이었고 염분 20 psu 배출수에 노출되었을 때 NOEC 25.00%, LOEC 50.00% 및 72hr-$EC_{50}$이 69.97%였다. B. plicatilis와 P. olivaceus는 염분 20 psu 배출수에 노출되었을 때 NOEC 및 LOEC가 각각 50.00 및 100.00%였다. AquaStarTM BWMS에서 생성된 물질은 총 18개로, bromate, 7개의 volatile halogenated organic compounds, 7개의 halogenated acetic acids, 3개의 halogenated acetonitriles 및 chloropicrin이었다. 생성된 물질들의 지속성과 생물축적성을 보이는 화학물질은 없었으나, 물질의 생태독성을 평가하기에는 불확실성이 높았다. 그러나 MAMPEC 모델을 이용하여 생성된 18개 물질의 PEC는 $4.58{\times}10^{-4}{\sim}4.87{\mu}g\;L^{-1}$였고, PNEC는 $0.016{\sim}320.00{\mu}g\;L^{-1}$였으며, 18개 화확물질의 PEC/PNEC 비율은 1을 초과하지 않았다. 따라서 환경위해성평가결과는 AquaStar$^{TM}$ BWMS에 의하여 처리된 해수가 해양생태계에 수용 불가한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 또한 전기분해를 이용하는 BWMS의 배출수에 대한 S. costatum의 $EC_{50}$은 초기 TRO농도, HAAs의 농도 및 종류수와 양의 상관관계가 있었다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.1
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• pp.387-392
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• 2006

There have been several problems in treating shipboard sewage due to special environmental conditions of ship, such as limited space, rolling and pitching, change of temperature and so on. It was suggested that Sequence Batch Reactor (SBR) might be suitable process for overcome these problems in terms of small size, high capacity of treating wastewater and full automation. In this study a SBR process was employed for biological treatment of organic wastes in the shipboard sewage. This process was able to remove nitrogen and phosphorus as well as organic matter efficiently. More than 95% of chemical oxygen demand(COD) were removed. In addition, about 97% of total nitrogen (T-N) was reduced. The total phosphorus(T-P) reduction averaged 93%. A disturbance operation caused by the treatment of Methylene Blue Active Substances(MBAS) was not observed.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.121-129
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• 2022

With the recent increase in international trade volume the trade volume through ships is also continuously increasing. The treatment of ballast water goes through the following five steps, samples are taken and analyzed at each step, and samples are obtained using a suction pump. These suction pumps have low efficiency and thus need to be improved. In this study, it is to optimize the form of the impeller which affects directly improvements of performance to determine the capacity of suction pump and to fulfill the purpose of this research. To do it, we have carried out parametric design as an input variable, geometric form for the impeller. By conducting the flow analysis for the optimum form, it has confirmed the value of improved results and achieved the purpose to study in this paper. It has selected the necessary parameter for optimizing the form of the pump impeller and analyzed the property using experiment design. And it can reduce the factor of parameter for local optimization from findings to analyze the property of form parameter. To perform MOGA(Multi-Objective Genetic Algorithm) it has generated response surface using parameters for local optimization and conducts the optimization using multi-objective genetic algorithm. with created experiment cases, it has performed the computational fluid dynamics with model applying the optimized impeller form and checked that the capacity of the pump was improved. It could verify the validity concerning the improvement of pump efficiency, via optimization of pump impeller form which is suggested in this study.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권2호
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• pp.203-214
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• 2018

이염화이소시아뉼산나트륨(NaDCC) 주입 선박평형수처리설비(BWMS, ballast water treatment system)에 의해 처리된 배출수 내에는 브롬 및 염소계열의 활성물질과 소독부산물질(DBPs, disinfection by-products)들이 포함되어 있다. 본 연구에서는 NaDCC로 처리된 선박평형수가 해양환경에 미치는 생태위해성을 파악하기 위하여 생태독성시험(WET test, whole effluent toxicity test)과 생태위해성평가(ERA, ecological risk assessment)를 수행하였다. 배출수독성 시험종은 규조류(Skeletonema costatum, Navicula pelliculosa), 녹조류(Dunaliella tertiolecta, Pseudokirchneriella subcapitata), 로티퍼(Brachionus plicatilis, Brachionus calyciflorus) 및 어류(Cyprinodon variegatus, Pimephales promelas)로 8개의 해양 및 담수종을 이용하였다. 생태독성시험결과, 규조류 및 녹조류를 이용한 성장저해시험에서만 명확한 독성영향이 나타났으며 해수의 시험 조건에서 무영향농도(NOEC, no observed effect concentration), 최저영향농도(LOEC, lowest observable effect concentration) 및 반수영향농도(EC50, effect concentration of 50 %)는 각각 25.0 %, 50.0 % 및 > 100.0 %로 가장 민감한 영향을 나타냈다. 하지만 로티퍼 및 어류를 이용한 독성시험의 경우 모든 염분 구간에서 독성영향이 나타나지 않았다. 한편, 배출수에 대한 화학물질분석결과, bromate, isocyanuric acid, formaldehyde, chloropicrin과 trihalomethanes (THMs), halogenated acetonitriles (HANs), halogenated acetic acid (HAAs) 등 총 25개의 소독부산물질들이 검출되었다. ERA결과, 25개의 소독부산물질들 중, 지속성(P), 생물축척성(B) 및 생물독성(T)의 특성을 모두 보이는 물질은 없었다. 예측환경농도(PEC, predicted environmental concentration) / 예측무영향농도(PNEC, predicted no effect concentration) 비율은 일반적인 항구 환경에서는 모든 물질이 1.0을 초과하지 않았지만 선박 최 인접지역의 경우 Isocyanuric acid, Tribromomethane, Chloropicrin 및 Monochloroacetic acid가 1.0을 초과하여 위해성이 있을 것으로 나타났다. 하지만 실제 배출수를 이용한 생태독성시험결과의 NOEC (25.0 %)를 적용한 결과 NaDCC로 처리된 선박평형수가 해양에 배출되었을 때 선박 최 인접지역을 포함한 일반적인 항구 환경에 수용 불가한 생태위해성을 가지지 않는 것으로 판단된다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2011년도 후기공동학술대회 논문집
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• pp.70-70
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• 2011

본 논문에서는 에너지 절감형 선박평형수 처리장치를 개발하기 위하여 $TiO_2$ 광촉매와 자외선 램프를 적용한 선박평형수 처리장치에 대하여 기술하였다. 제작된 처리장치의 정격 출력과 처리용량은 각각 2.16 kW 및 $100m^3/h$이다. 처리장치의 살균효율은 플랑크톤을 사용하여 IMO 규정에 따라 평가하였다. 실험결과로부터 시제작 선박평형수 처리장치의 살균효율은 동물성 플랑크톤에서 99.7 %, 식물성 플랑크톤에서 98.84 %로 나타났다.