Kim, Tae-O;Lee, Sun-Kwon;Joo, Hui-Dong;Kang, Gyu-Hong
Proceedings of the KIEE Conference
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2011.07a
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pp.1181-1182
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2011
본 논문은 선박에서 발생하는 여러 해양오염원 중에서 선박평형수에서 야기되는 해양생태계의 오염 문제를 해결하기 위하여 사용되는 방법중에서 가장 효율적인 방식인 전기분해 방식에 대한 시스템 설계에 관한 연구로서, IMO의 밸러스트수 관리시스템 승인을 받기 위한 첫 번째 단계인 Basic Approval(랩테스트)을 받기 위한 전기분해 전원장치를 설계하고 시뮬레이션으로 검증하였다.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.22
no.1
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pp.431-438
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2021
To prepare more stringent regulations for USCG Phase II ballast water management, this study investigated the staining efficiency of SYBR Green I(SGI) and SYBR Gold(SG) on the virus-like particle (VLP). A dye with high staining efficiency was applied to the treated water that was passed through the ballast water treatment system (BWTS). VLP staining was observed most clearly under the 100-fold and 200-fold dilution of the stock solution when the volume of filtered samples was 0.5 mL to 2 mL. The staining efficiency of SGI and SG did not show a significant difference. On the other hand, the green fluorescence of viruses in the sample stained with SGI was more pronounced than in the samples stained with SG (expressed yellow fluorescence), making it easier to observe. The abundance of VLP in the test water and control water treatments that did not pass through the two types of BWTS (electrolysis type, UV + electrolysis type) was approximately 109 - 1010 VLP 100 mL-1. In contrast, no stained VLP was observed in the treated water treatments. Moreover, SGI was confirmed to be effectively stained under various salinity conditions, including seawater, brackish water, and freshwater. Further verification tests and development of staining methods under various BWTS are required, but the SGI staining method is believed to be a good alternative to the VLP live/dead determination of the USCG Phase II type approval test.
Park, Dae-Won;Kil, Gyung-Suk;Choi, Yong-Ki;Choi, Chul-Young;Chang, Ji-Ho;Cheon, Sang-Gyu
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].
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.
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.
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.
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.
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.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.9
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pp.245-252
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2016
This study investigated the environmental conditions and planktonic organisms in the ballast waters (BW) of 22 vessels originating from the international ports of Japan for the purpose of negotiating exemptions from the Ballast Water Management Convention (BWM Convention). The shortest duration of the BW was $3.33{\pm}1.87days$ in area "A", which included Kyushu and Suo Nada at Seto Inland. The total suspended solids, dissolved organic carbon, and particulate organic carbon ranged from 4.60 to 60.9 mg L-1, from 0.97 to 2.69 mg L-1, and from 0.24 to 4.51 mg L-1, respectively. A low average concentration of nutrients was measured in the BW from area "A", but that in the BW from area "C" (around central Honshu) was high, which may be related to the ballasting periods. High chlorophyll-a concentrations (>$1{\mu}g\;L-1$) were measured in four vessels, three of which carried the BW in area "A". High abundances of phytoplankton (> 50,000 cells L-1) were measured in four vessels, three of which carried the BW in area "A". The two vessels originating from Tokyuyama Bay in area "A" showed high densities of dinoflagellates, which are known to be harmful algae. Our results suggest that the negotiations for an exemption from the BWM Convention for Japan should proceed with caution.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.41
no.3
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pp.276-280
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2017
In this study, we investigated the effect of sterilization and the neutralization of treated ballast water using seawater electrolysis. The electrolysis apparatus has a cation-selective membrane for passing the cation and a titanium electrode in each cell. We examined the sterilization effect after an incubation period of 24 hr. The oxidation reaction during electrolysis caused, the solution to become strongly acidic due to the generation of a hydroxyl group, and the oxidation reduction potentials(ORP) was increased to 800 - 1200mV. After the reduction reaction, the solution became alkaline(pH 9 - 12), and ORP was decreased to - 900 - - 750 mV. It might be possible to control the pH of ballast water through electrolysis. In addition, we demonstrated the effects of sterilization of ballast water containing generated hypochlorous acid using electrolysis under high ORP condition.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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