솔리드웍스를 통한 설계-해석-제조 솔루션 소개 (11)

선박 평형수 처리 시스템에서 유량이 분배될 때, 각 장비의 용량에 적합한 해수가 공급되어야 한다. 이번 호에서는 솔리드웍스 플로 시뮬레이션(SOLIDWORKS Flow Simulation)의 강점인 3D 데이터와의 호환성과 파라메트릭 스터디를 활용하여, 선박 평형수 처리 시스템에 적용되는 오리피스(orifice)의 최적 사이즈를 유동 해석 기반으로 어떻게 결정하는지에 대하여 살펴본다.

 ◼︎ 정명철 | 노드데이타 기술부의 과정으로 솔리드웍스 제품군 컨설팅을 맡고 있다.
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1. 배경
선박 평형수(ballaster water)란 선박 운항 시 필요한 흘수를 유지하기 위해 선박의 하부 또는 좌우에 설치된 탱크에 채워넣는 바닷물을 말한다. 화물을 선적하면 싣고 있던 해수를 배출하고, 화물을 내리면 다시 해수를 주입하여 흘수를 유지한다. 이를 통해 선박의 물 속에 잠기는 깊이 즉 흘수 유지가 가능하다. 여기서 환경 문제가 대두된다. 선박 평형수는 각종 생태계 교란과 수질 환경오염을 일으키는 주요 원인이 된다. 일반적으로 출항하는 항구에서 바닷물을 넣고 목적지에 도달해 화물을 실으면 평형수를 목적지의 해역에 버리게 되고, 물 속에 있던 조류들과 먼 거리를 이동하기 힘든 패류 등이 새로운 환경에 놓이게 된다. 여기서 대부분의 종이 적응에 실패해 죽게 되지만, 약 3%의 종은 새로운 환경에서 대량으로 증식하여 해양 생태계에 많은 영향을 준다.

그림 1. 선박 평형수 유입 배출 모식도(출처: IMO)

이렇게 생태계를 교란하는 환경오염 문제는 결국 사람에게도 해를 끼친다.  따라서 선박의 평형수 이동에 따른 해양 생태계 파괴와 교란을 방지하기 위해, 선박 평형수에 포함된 유해 수상생물과 병원균을 제거 또는 무해화 하는 장치나 설비를 보완한 것이 BWMS(Ballaster Water Management System)이다. 그리고 국제해사기구(IMO: International Maritme Organization)에서 2004년 선박 평형수관리협약을 채택하여 BWMS의 장착을 의무화하였다. IMO의 규정에 따라 국제항에 나서는 모든 선박들은 2024년까지 관련 설비를 설치하여야 한다.

그림 2. 선박 평형수의 살균 처리과정(출처: 한국경제신문)