KR100725031B1 - 수중 탐사 및 개발을 위한 전원, 전기 및 통신시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중 탐사 및 개발을 위한 전원, 전기 및 통신시스템에 관한 것으로서, 모선 또는 지상시스템은, 고압의 전원을 공급하는 수상전원부와, 수중시스템과 통신을 처리하는 수상통신부와, 통신에 의하여 수집된 데이터를 처리하고, 사람의 명령을 전송하는 수상관리부를 포함하며, 수중시스템은, 모선 또는 지상시스템의 수상전원부로부터 고압의 전원을 케이블을 통해 공급받아 그대로 사용하거나, 감압 또는 정류시켜 사용할 수 있도록 하는 수중전원부와, 수중시스템의 수중전원부의 전원을 분배하고 전원의 공급을 단속하는 수중전기부와, 모선 또는 지상시스템과 케이블을 통해 통신을 처리하는 수중통신부와, 수중에서의 탐색 및 검색 작업을 수행하는 수중구동부와, 시스템을 운영하고 탐사하는 수중센서부와, 수중용 카메라와 수중용 라이트를 포함하는 수중영상부를 포함하여 구성되므로, 심해를 포함하는 수중 탐사 및 개발 장치에 적용되는 전원, 전기 및 통신 시스템의 계통을 독자기술로 확보하여 우리나라의 해양 기술을 한단계 업그레이드시킨 효과가 있다.

Description

수중 탐사 및 개발을 위한 전원, 전기 및 통신시스템{Power, Electrical and Communication Systems for underwater exploration and developments}

도 1은 일반적인 수중 탐사 및 개발을 위한 전원, 전기 및 통신시스템의 개략적인 구성을 나타낸 블록 구성도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수중 탐사 및 개발을 위한 전원, 전기 및 통신시스템 중 수상전원부 및 수중전원부의 연결 구성을 나타낸 블록 구성도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수중 탐사 및 개발을 위한 전원, 전기 및 통신시스템 중 전기시스템의 연결 구성을 나타낸 블록 구성도.

도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 심해 탐사 및 개발 시스템을 위한 통신시스템의 연결 구성을 나타낸 블록 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1 : 모선 2 : 케이블

3 : 수중시스템 12 : 수상전원부

14 : 수상통신부 16 : 수상관리부

32 : 수중전원부 34 : 수중전기부

34-1 : 메인보드 36 : 수중통신부

38 : 수중구동부 40 : 수중센서부

42 : 수중영상부 120 : 모선의 전원 공급 단자

122 : 주전원 스위치 124 : 퓨즈

126 : 주파수 변환부 128 : 프로텍터

130 : 승압기 132 : 커플링

134 : 전원 이상 확인 장치 140 : 수상광통신모뎀

142 : 수상비디오신호 변환기 144 : 수상RS232신호 변환기

146 : 수상RS422/RS485 신호변환기 148 : 모니터

150 : 컴퓨터 320 : 감압 변압기

321 : 접지 이상/확인 검출장치 322 : 정류기

324 : 직류변환장치 340 : 주전원

342 : 다용도 인터페이스부 344 : 저전압 스위치부

346 : 팬틸트 제어부 348 : TTL 신호발생부

350, 352 : 고전압 직류 전원 단속부 351, 353, 355 : 릴레이

354 : 고전압 교류 전원 단속부 360 : 수중광통신모뎀

362 : 수중비디오신호 변환기 364 : 수중RS232신호 변환기

366 : 수중RS422/RS485신호 변환기 380 : 수중용 추진기

382 : 수중용 유압 모터 펌프 420 : 수중용 카메라

422 : 수중용 라이트

본 발명은 수중 탐사 및 개발을 위한 시스템의 전원, 전기 및 통신시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수중에서 탐사를 수행하는 수중시스템과 이를 지원하는 모선 또는 지상시스템, 그리고 수중 탐사 및 개발 장치와 모선 또는 지상시스템에 설치되는 수중 탐사 및 개발을 위한 전원, 전기 및 통신시스템에 관한 것이다.

최근 인류가 가지고 있는 여러 가지 식량, 자원, 에너지 문제 등의 해법을 바다에서 찾으려는 시도가 이루어지고 있다. 지구 표면의 약 71%를 차지하는 바다는 인간에 매우 친숙한 환경이지만 실제 심해는 거의 탐사되지 않은 지역이다.

수중, 특히 심해 탐사에 대한 연구가 꾸준하게 지속되어 온 해외 선진국에 비해 우리나라는 3면이 바다인 여건에도 불구하고 그동안 심해를 포함하는 수중 탐사는 초기 단계에 머물러 왔다. 최근 심해저 망간단괴, 열수광상, 심해생물, 해저 메탄수화물 등의 존재가 알려지면서 새로운 학문적인 연구 분야의 개척의 필요성이 대두 되었으며, 이에 따라 구체적으로 활용한 가능한 자원 확보, 환경 보존 문제에 관련하여 해저 탐사가 가속화될 전망이다.

심해를 포함하는 수중 탐사와 개발을 위해서는 다양한 첨단 탐사 장비와 지원 장비가 요구된다. 지금까지의 탐사장비는 이동 가능하거나 또는 수상에 고정된 모선 또는 지상시스템에서 케이블에 연결된 탐사 장비를 수중에서 투입하여 고정 또는 견인하는 방식과 유/무인 잠수정을 이용한 직접 탐사 방식이 있다. 수중 견인방식은 유/무인 잠수정에 비해 탐사 범위가 넓다는 장점이 있지만, 관찰 지점으로부터 떨어진 곳에서 관측을 하기 때문에 탐사의 정밀도를 향상시키기 어려운 문제점이 있다. 따라서 최근 탐사 지역에 직접 투입이 되는 탐사 장비의 요구가 증대되고 있다. 그중 가장 기본적이며 필수적인 역할을 하는 것은 무인잠수정이다.

또한, 심해를 포함하는 수중을 탐사하는 무인잠수정, 즉 수중 탐사 시스템은 기본적으로 모선 또는 지상시스템에서 전원을 공급받고, 제어되는 구조를 갖는다. 이는 수중의 탐사 또는 개발 지역까지 접근하기 위해서는 많은 에너지가 필요하고 단순 정보 수집 차원의 탐사가 아닌 특별한 장비를 이용한 근접 탐사 또는 개발에 충분한 에너지의 공급이 필요하기 때문이다. 또한 복잡하고 상세한 작업을 수중 탐사 시스템이 독자적으로 판단 및 수행하기 위한 지능 시스템의 기술이 현존하지 않기 때문에 실시간으로 탐사/개발 지역의 상태를 관찰하고, 사람의 명령을 전달하는 제어 체계가 반드시 필요하다.

그리고 수중 탐사 시스템은 보통 범용적인 탐사가 가능하도록 설계되어 지며, 특수한 센서 시스템을 추가 탑재할 수 있다. 또한 탐사에 이은 개발을 위하여, 수중에서 사용할 수 있는 채광장비나, 운송장비 등의 개발 장비가 필요하다. 한편 장기적인 관찰을 위한 수중 기지의 운영도 고려되고 있다. 이와 같이 현재 외국에서 운영 중인 수중 탐사 및 개발 장치는 형태와 필요 기술의 예측이 가능한 장비이나, 심해를 포함하는 수중에 대한 연구가 진행됨에 따라 필요한 장비는 탐사 및 개발 임무에 종속된 것으로 특정 형태를 갖는다고 예측하기 어렵다.

이로부터 얻을 수 있는 결론은 독자적인 수중 탐사 장비 개발 기술의 보유가 곧 수중 탐사의 성과와 직결된다는 것이다. 즉, 세계적인 수중 탐사의 경쟁에서 앞서가기 위해서는 심해를 포함하는 수중 탐사 및 개발 장치의 독자적인 개발 기술의 보유는 필수적이다.

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하고, 상기한 필요성을 충족시키기 위하여 제안된 것으로서 그 목적은 심해를 포함하는 수중 탐사 및 개발 장치에 있어서, 모선 또는 지상시스템 시스템과 수중 탐사 및 개발 장치에 설치되는 수중 탐사 및 개발을 위한 시스템의 전원, 전기 및 통신시스템을 최적화하여 설계하여 수중 자원을 탐색하고 효율적으로 개발하기 위한 수중 탐사 및 개발을 위한 전원, 전기 및 통신시스템을 제공하는 데에 있는 것이다.

본 발명은 수중 탐사 및 개발을 위한 전원, 전기 및 통신시스템에 관한 것으로서, 모선은, 고압의 전원을 공급하는 수상전원부와, 수중시스템과 통신을 처리하는 수상통신부와, 통신에 의하여 수집된 데이터를 처리하고, 사람의 명령을 전송하는 수상관리부를 포함하며, 수중시스템은 모선의 수상전원부로부터 고압의 전원을 공급받아 케이블을 통해 공급받은 전원을 그대로 사용하거나, 감압 또는 정류시켜 사용할 수 있도록 하는 수중전원부와, 수중시스템 수중전원부의 전원을 분배하고 전원의 공급을 단속하는 수중전기부와, 모선 또는 지상시스템과 케이블을 통해 통신을 처리하는 수중통신부와, 수중에서의 탐색 및 검색 작업을 수행하는 수중구동부와, 시스템을 운영하고 탐사하는 수중센서부와, 수중용 카메라와 수중용 라이트를 포함하는 수중영상부를 포함하여 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대하여 보다 상세하게 개시하기로 한다.

도 1은 일반적인 수중 탐사 및 개발 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 블록 구성도이다.

도 1을 참조하여 보면, 일반적인 수중 탐사 및 개발 시스템은 크게 모선(1), 케이블(2) 및 수중시스템(3)으로 구성된다.

모선(1)은 전원을 공급하는 수상전원부(12), 수중시스템(3)과 통신을 처리하는 수상통신부(14), 통신에 의하여 수집된 데이터를 처리하고, 사람의 명령을 전송하는 수상관리부(16)로 구성된다.

수중시스템(3)은 모선(1)의 수상전원부(12)로부터 케이블(2)을 통해 공급받은 전원을 적절한 처리를 거쳐 사용할 수 있도록 하는 수중전원부(32), 수중시스템(3)의 수중전원부(32)의 전원을 분배하고 전원의 공급을 단속하는 수중전기부(34), 모선(1)과 케이블(2)을 통해 통신을 처리하는 수중통신부(36), 작업을 위한 수중구동부(38), 시스템의 운영이나 탐사를 위한 수중센서부(40), 카메라와 라이트를 포함하는 수중영상부(42)로 구성된다.

모선(1)과 수중시스템(3) 간의 모든 전원 및 통신 선로는 케이블(2)을 통하 여 연결되며, 케이블(2)은 수중시스템(3)의 투입, 회수, 견인 등의 역할을 할 수 있는 강도를 가지고 있어야 한다.

이러한 시스템의 구성에서 보는 것처럼 여러 세부 시스템이 긴밀하게 연결되어 동작하고, 특정 시스템의 성능이 주변 시스템의 성능에 직접 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있다. 따라서 시스템의 설계는 이러한 상황을 종합적으로 고려하여 이루어져야 하며, 설계의 반복을 통하여 최적화시켜야 할 필요성이 있다.

도 2는 본 발명에 따른 수중 탐사 및 개발 시스템을 위한 수상전원부 및 수중전원부의 연결 구성을 나타낸 블록 구성도이다.

도 2를 참조하여 보면, 전원시스템의 설계는 2단계로, 첫 번째는 전원을 공급하는 방식의 설계이고, 두 번째는 전원의 용량을 결정하는 것이다.

전원 공급 방식에서는 시스템의 사용 목적에 따라 차이가 있으나, 승압, 감압, 주파수 변환, 정류, 안전장치 등을 포함할 수 있다. 수중 탐사 및 개발 시스템은 수상으로부터 모든 전원을 케이블을 통하여 공급받아 동작한다. 일실시예로서 현재 개발 중인 심해용 무인잠수정의 경우 6000m로 최대 동작 수심이 정해짐에 따라 약 케이블(2)의 길이는 약 8500m로 설정하였다.

따라서 모선(1)에서 수중시스템(3)으로 전원 공급시에 전력 손실을 최소화하기 위하여 지상에서의 고압 송전 개념과 같은 방법으로 고전압으로 승압하여 송전한다.

또한, 수중시스템(3)에서는 송전된 고전압 전원을 사용할 수 있도록 감압하여야 하고, 일반적인 직류 전원용 장비에서 사용할 수 있도록 정류하여야 한다. 따 라서 수중에 감압 변압기(320)와 정류기(322)가 탑재되어야 한다. 이러한 장비의 무게와 부피를 최소화하기 위하여 400Hz 전원을 사용한다. 400Hz 전원은 60Hz의 전원을 사용하는 것에 비하여 약 1/4의 부피(질량) 수준에서 감압 변압기를 구성할 수 있다. 이를 위하여 모선(1)에 승압기(130), 주파수 변환부(126)가 설치되고, 수중시스템(3)에 감압 변압기(320)와 정류기(322)가 설치된다.

또한, 수중시스템(3)에는 수중이라는 환경에서 전원 장치의 이상으로 인하여 발생할 수 있는 문제를 감지하는 접지 이상/확인 검출장치(321)가 장착되어야 한다. 접지 이상/확인 검출장치(321)는 별도로 장착된 차단기능을 하는 모선(1) 내의 프로텍터(128)가 동작하기 전에 작은 문제까지 검출하여 필요한 준비를 할 수 있는 시간적인 여유를 제공하게 된다. 접지 이상/확인 검출장치(321)는 승압기(130) 및 감압 변압기(320)를 경계로 각 세부 시스템에 장착된다.

공급 전원의 용량의 설계는 관련된 다른 시스템의 사양 및 용량을 고려하여야하고 상호 종속적인 관계에 있기 때문에 설계를 반복하여 설계의 결과가 최적화되도록 하여야 하는 과정이 필요하다.

또한 설계과정에서 계산에 특정 장치의 오차를 포함하였다 하더라도 이것이 다른 장치에서 다른 영향으로 나타날 수 있다는 사실을 염두에 두어야 하며, 계산된 결과에 정확하게 부합하는 장치들을 제작하거나 또는 구매하여 설치하도록 한다.

먼저 탐사 및 개발 장치의 성능을 결정하고, 이를 이용하여 작업하는 가상의 임무를 결정하여야 한다. 이는 전적으로 전체 시스템의 관점에서 그리고 수행 작업 측면에서 보는 것으로 각각 다른 성능이 평가될 수 있다.

이를 위해 부하분석, 소요 전력 추정, 수중 공급 전력 추정, 모선 또는 지상시스템(1)에 소요되는 공급 전력 추정 등의 추정과정을 거치게 되며, 각각의 추적과정을 다음과 같다.

부하 분석은 전체 시스템의 성능과 수행 작업의 완성을 위한 각각 시스템의 사양을 결정하는 것이다. 이는 각 세부 시스템의 설계에서 얻은 결과를 그대로 이용할 수 있으나 그 세부 시스템의 설계에 전원 용량이 큰 조건으로 작용할 수 있기 때문에 세부 시스템의 설계 결과와 설계 변동에 대하여 시스템 개발이 완료할 때까지 추적이 필요하다. 특히, 구동기에 관련된 부분은 최종 성능, 구동기 성능, 전원 용량, 구동기 및 전체 시스템 무게와 모두 밀접한 관련이 있기 때문에 전체적인 설계과정의 반복과 추적에 의하여 적절한 사양을 도출하여야 한다.

소요 전력 추정은 앞의 설계에 의해 구성된 장치들에 의해 사용되는 전력의 합으로 첫 번째 단계의 임무와 요구 성능 규격이 전력이라는 통일된 단위로 표현된다.

수중 공급 전력 추정은 수중에서 변환 장치의 용량, 크기, 변환 효율을 감안하여 요구하는 전력량을 공급할 수 있는가를 판단한다. 이 설계 결과 역시 전체 시스템에 성능에 관련이 있다.

모선(1)에 소요되는 공급 전력 추정은 모선(1)으로부터 공급받는 전력량과 케이블에서의 손실을 감안하여 계산된다. 특히 전력 손실은 수중에서의 전원 사용량과 관계가 있고, 케이블의 송전 용량의 한계가 있기 때문에 설계에 제약 조건으 로 작용한다.

공급된 최종 전원의 형태는 감압 변압기(320)를 거치기 전의 고전압, 감압 변압기(320)을 거친 후의 저전압 및 정류과정을 거친 저전압이다. 감압 변압기(320)와 정류기(322)는 유적식 용기에 담겨 수중의 압력에 그대로 노출되는 형태로 탑재된다.

수중전원부(32)에 의하여 수중시스템(3)의 각각의 장치에 공급된 전원은 통제용 신호에 의해 제어된다. 이때 실제 전원을 분배 및 단속하고, 상태를 감시하고, 취득한 상태 정보를 모선(1)으로 반송하기 위한 작업은 수중전기부(34)가 담당하게 된다.

일반적으로, 수중통신부(36) 및 수상통신부(14)는 각각 신호의 내용을 해석하는 부분인 수중비디오신호 변환기(362), 수중RS232신호 변환기(364) 및 수중RS422/RS485신호 변환기(366)와 수상비디오신호 변환기(142), 수상RS232신호 변환기(144) 및 수상RS422/RS485 신호변환기(146)로 구성된다. 그리고 수중통신부(36) 및 수상통신부(14)는 각각 수집된 신호를 다시 직렬 신호로 바꾸고 반대로 전송될 신호를 광 신호로 변환하는 부분인 각각의 수중광통신모뎀(360)과 수상광통신모뎀(140)이 있다. 그리고 마지막으로 해석된 내용을 수신 받아 동작하는 부분인 다수의 장치들로 구성된다. 이 다수의 장치는 실험 및 탐사 용도에 따라 변경될 수 있으며, 그 장치들은 다양하다. 예를 들면, CCD(Charge Coupled Device) 카메라, SIT 카메라(silicon intensifier target camera), 컬러 카메라, 흑백 카메라, 스틸카메라, 고도계(Altimeter), DVL, CTD, USBL, IMU, 나침반, 팬틸트 제어부(346), 카메 라 조도 제어부, 스틸카메라, 머니퓰레이터(Manipulator), 프로파일링 소나(Profiling Sonar), 마이크로폰(Microphone), 멀티빔 소나(Multibeam Sonar), 밸브팩(Valve Pack)과 수중전기부(34) 등일 수 있다.

한편, 수중전기부(34)는 낮은 DC 전압으로 변환하는 작업과 전원 및 신호선의 분배 및 접속에 관한 장치를 포함한다. 수중전기부(34) 내의 모든 전자 장치들은 내압용기 안에 설치되며, 배선과 접속 및 분배 선은 수중용을 사용하며, 유적 용기에 탑재된다.

수중전기부(34) 내에서 수중전원부(32)의 전원을 단속하는 릴레이(351, 353, 355)들은 신호를 해석하는 부분에 있어서는 수중통신부(36)를 통해 명령을 수신하며, 전원의 종류에 물리적으로 다른 스위치에 연결되기 때문에 별도로 구성된다. 일반적으로 수중구동부(38)에 공급되는 3상의 고전압 또는 저전압은 3개의 릴레이로 구성된다. 저전력 DC는 수중용 라이트(422)에 공급되며, 다시 DC-DC 변환기를 거쳐 수중통신부(36)에 인가된다. 변환된 약 48-24V의 전원은 수중 센서부(40) 및 수중용 카메라(420)에 공급된다.

수상전원부(12), 수중전원부(32) 및 수중전기부(34)의 작은 이상이 전체 수중시스템(3)을 기능 정지시키는 상태를 초래할 수 있기 때문에 모든 시스템은 충분한 안전 및 상호 보완 기능을 확보하여야 한다.

수중시스템(3) 내의 수중전원부(32)에서 감압 변압기(320)를 거친 후부터 정류기(322)를 거치기 직전까지 AC 전원을 사용하는 시스템은 별도의 접지 이상/확인 검출장치(321)를 사용하여 접지 이상 및 누전 등의 상태를 감시하여야 하며, AC 전 원 단속 장치에서 사용되는 전압과 전류도 검출되어 모선(1)에 전달된다. 정류된 전원도 같은 방법으로 전원 단속 장치에서 전원의 입출력의 전압 및 전류를 주기적으로 검출되어 모선(1)으로 전달하며, 그 이하의 전원 사용은 2개 이상의 DC-DC 변환기를 이용하여 안전성을 확보한다.

모든 장치에 독립적인 DC-DC 변환기를 사용하고 이를 통해 각각의 장치를 제어하는 방법으로부터 하나의 DC-DC 변환기로 모든 장치를 단속하는 방법 중에 장치들의 성격과 중요도를 감안하여 적절한 수준에서 장치들을 분산하여 배치한다. 많은 수의 DC-DC 변환기들은 공간의 제약을 받으며, 각각의 용량과 수를 감안하여 발열을 최소화하도록 구성한다.

모선(1)에서 전달되는 통제 신호가 수중시스템(3)으로 전달되는 경로를 추적하면, 그 경로는 다음과 같다.

1. 하드웨어 또는 소프트웨어에 의하여 발생하는 신호 발생,

2. 모선(1)의 컴퓨터 직렬 통신 장치

3. 모선(1)과 수중시스템(3)을 잇는 광통신 시스템

4. 수중시스템(3)의 직렬 통신

5. 신호 해석 과정

이러한 과정은 불가피하게 시간 지연을 발생시킨다. 시간 지연의 발생 원인은 직렬 통신의 소프트웨어적인 처리와 RS422, RS485와 같은 다중 분기 방식에 오는 대기 시간이 원인이 된다.

일반적인 수중 탐사 및 개발 시스템에서 요구되는 통신 성능에서 약간(약 100-200 msec)의 시간 지연은 수용할 수 있다. 그러나 특별한 경우 시간 지연이 센서의 정밀도와 관계가 있을 수 있고 특히, 시간 지연의 변동이 정밀도에 영향을 미칠 수 있으므로, 지연의 변동을 최소화하기 위해서 별도의 독립적인 직렬 신호선을 할당하고, 이 처리를 소프트웨어가 아닌 TTL 신호발생부(384)를 이용하여 하드웨어적으로 처리함으로서 약 수 msec 이내의 시간 지연과 일정한 성능의 신호 전달 체계를 구축할 수 있다.

수중전기부(34)는 내압용기 내에 탑재되기 때문에 내부의 발열 억제 및 발산 구조는 시스템의 신뢰성 확보의 중요한 영향을 미친다. 수중 특히 심해의 경우 외부 수온이 약 4도로 내압 용기를 통한 열의 발산이 쉬울 것으로 생각할 수 있으나, 내압 용기의 재질에 따라 열 전달률이 다르기 때문에 내압 용기 내의 강제 공기 순환 방식 등을 고려하여야 한다. 특히, 티타늄 재질의 내압 용기는 열 발산에 취약하므로 발열량을 최소화하여야 한다.

수중전기부(34)의 설계는 효율적인 신호 및 전원 분배 장치의 구성으로 배선을 간결하게 하고, 장비의 추가나 변경이 발생하여도 유연하게 시스템을 확장, 변경할 수 있도록 하였다. 전기적인 배분은 전원 및 신호 정합장치를 외부에서 쉽게 접근할 수 있도록 설계한다. 이를 위해서 내압 용기에 탑재되는 전자 장치들은 슬라이딩 랙 방식의 내부 구조물에 설치되며, 외부와의 전기적인 연결은 슬라이딩 랙의 끝단의 자동 커넥터 체결 방식에 의해 이루어진다. 이때 모든 여유분을 포함한 신호선은 결선되어 정합 장치로 연결되고 이 정합 장치에서 여유분을 확보하는 방식으로 구성한다.

도 3은 본 발명의 수중 탐사 및 개발 시스템을 위한 전기시스템 및 그 연결 구성을 나타낸 블록 구성도이다.

도 3을 참조하여 보면, 수중시스템(3) 중의 수중전기부(34)는 모선(1)으로부터 전송된 신호를 해석하여 실행한다. 특히 전원을 분배 및 단속하고, 상태를 감시하고, 취득한 정보를 모선(1)으로 반송하는 역할이 주요한 기능이 된다.

수중통신부(36)의 수중전기부(34) 중 메인보드(34-1)는 공통적인 동일한 형태의 보드로 제작되며 동일한 입출력을 가지고 있다. 따라서 사용자의 기능 추가에 따라 보드의 추가/제거가 용이하고 보드에 문제가 발생할 때 바로 (전원을 끄지 않고) 교체할 수 있다. 각각의 보드는 공통적으로 직렬 통신의 명령을 해석하는 부분과 이를 받아 동작하는 부분, 수집된 신호를 다시 직렬 신호로 바꾸어 전송하는 부분으로 구성된다.

수중전기부(34)는 내압용기 내에 탑재되기 때문에 내부의 발열 억제 및 발산 구조는 시스템의 신뢰성 확보의 중요한 영향을 미친다. 따라서 고전압을 단속하기 위한 각각의 릴레이(351, 353, 355)는 발열을 최소화하기 위해 메인보드(34-1)와는 별도의 보드로 제작되어 장착된다. 또한, 직류변환장치(324)들도 발열을 최소화하기 위하여 개별적인 다수의 보드로 장착된다.

메인보드(34-1)는 메인전원(340), 다용도 인터페이스부(342), 저전압 스위치부(344), 팬틸트 제어부(346), TTL 신호발생부(348), 제1 및 제2 고전압 직류 전원 단속부(350, 352), 고전압 교류 전원 단속부(354) 등으로 구성된다.

수중전기부(34) 내의 메인전원(340)은 수중전원부(32) 내의 직류변환장치 (324)로부터 24V의 직류 전원을 인가받아 이를 12V, 5V로 변환하여 수중시스템(3) 내의 모든 보드에 전원을 공급한다.

다용도 인터페이스부(342)는 추가 장착되는 소형의 전자 모듈의 장착을 위해 AD(Analog to Digital), DA(Digital to Analog), 디지털 IO(Input/Output)를 장착하고 있으며, 메인보드(34-1)에 장착되는 장치들과의 입출력을 제어한다.

저전압 스위치부(344)는 수중전원부(32) 내의 직류변환장치(324)와 연결되어 직류변환장치(324)들을 단속하는 기능을 한다. 즉, 직류변환장치(324)에 장착되는 대부분의 장치들은 별도의 전원 스위치가 없으므로 직류변환장치(324)에 장착되는 장치들의 전원을 단속한다.

팬틸트 제어부(346)는 별도로 장착된 카메라의 팬틸트 장치들을 구동하여 카메라의 상하좌우 움직임을 제어한다.

TTL 신호발생부(348)는 수중센서부(40)의 동기화를 위해 모선(1)으로부터 케이블(2)을 통해 수신된 직렬신호들을 TTL로 변환하여 신호의 시간지연을 최소화하여 처리한다.

제1 및 제2 고전압 직류 전원 단속부(350, 352)는 수중용 라이트(422)에 사용되는 전원을 단속하며 단속을 위해 각각 제1 및 제2 직류 릴레이(351, 353)와 연결되어 있다. 직류 릴레이(351, 353)의 열 발생이 보드에 영향을 미치는 것을 최소화하기 위해 직류 릴레이(351, 353)는 별도의 2개의 보드로 구성한다. 제1 및 제2 고전압 직류 전원 단속부(350, 352)에서 검출된 전원의 상태는 모선(1)으로 전송된다.

전압 모니터부(356)는 교류릴레이(355)와 연결되어 3상 교류 전원의 상태를 검출한다. 역시 발열의 영향을 최소화시키기 위해 별도의 교류릴레이(355)를 보드 형태로 장착하고 있으며, 단속되는 전원의 상태를 전압모니터부(356)를 통해 검출하여 모선(1)으로 전송한다. 교류릴레이(355)는 고전압 교류 전원 단속부(354)와 연결되어 그 단속을 제어 받으며, 교류릴레이(355)의 단속에 따라 타단부에 연결된 수중용 추진기(380)와 수중용 유압모터펌프(382)에 공급되는 전원의 단속을 제어하게 된다.

제1 및 제2 직류릴레이(351, 353)는 각각의 제1 및 제2 고전압 교류 전원 단속부(350, 352)와 연결되어 수중센서부(40) 및 수중용 카메라(420)에 공급되는 전원의 단속을 제어한다.

도 4는 본 발명의 수중 탐사 및 개발 시스템을 위한 통신시스템의 연결 구성을 나타낸 블록 구성도이다.

도 4를 참조하여 보면, 수중 탐사 및 개발을 위한 전원, 전기 및 통신시스템은 모선(1)과 수중시스템(3) 및 이를 연결하는 케이블(2)로 구분된다.

모선(1) 내의 수상통신부(14)는 수중시스템(3)에 공급되는 전원을 단속하기 위해서는 통제 신호를 수중시스템(3) 내의 수중통신부(36)까지 전송하여야 하며, 이로부터 다양한 결과 신호를 받게 된다. 전송 신호는 주로 직렬 통신에 의한 명령이며 수신신호는 직렬 통신에 의한 명령의 응답과 음향 신호 그리고 아날로그 영상 신호이다.

중계기 없이 장거리 신호 전송과 매우 큰 대역폭의 요구를 충족할 수 있는 광통신 시스템을 이용하여 신호를 전송한다. 광통신 시스템은 RS232, RS422, RS485와 같은 직렬통신과 연계하여 구성되며 영상신호를 1.5Gpbs의 대역폭으로 전송하며 10km이상 증폭기 없이 전송이 가능하다.

따라서 수중시스템(3)에서 사용하는 각종 장비 센서의 직렬통신 신호와 다수의 수중 카메라에서 전송되는 영상을 실시간으로 전송한다. 이러한 방법에 의하여 수상에서 수중 영상을 보면서 수중시스템을 실시간으로 제어하는 것이 가능하다.

한편, 통신시스템은 모선(1)에 구성된 수상통신부(14)와 수중 탐사 및 개발 장치에 구성된 수중통신부(36)로 구성되며, 수상통신부(14)는 수상광통신모뎀(140), 수상비디오신호 변환기(142), 수상RS232신호 변환기(144) 및 수상RS422/RS485신호 변환기(146), 컴퓨터(150) 및 모니터(148)로 구성된다.

수중통신부(36)는 수중광통신모뎀(360), 수중비디오신호 변환기(362), 수중RS232신호 변환기(364) 및 수중RS422/RS485신호 변환기(366)로 구성된다.

수상통신부(14) 중 수상광통신모뎀(140)은 수상비디오신호 변환기(142), 수상RS232신호 변환기(144) 및 수상RS422/RS485신호 변환기(146)에서 수신한 광신호를 각각 구분하여 수중통신부(36)의 수중광통신모뎀(360)으로 전송하고 수중비디오신호 변환기(362), 수중RS232신호 변환기(364) 및 수중RS422/RS485신호 변환기(366)에서 수신한 광신호를 각각 구분하여 각각의 비디오 광신호, RS232 광신호 및 RS422/485 광신호로 추출하여 각각의 수상비디오신호 변환기(142), 수상RS232신호 변환기(144) 및 수상RS422/RS485신호 변환기(146)로 전송한다.

수상비디오신호 변환기(142)는 수중비디오신호 변환기(362)로부터 수중광통 신모뎀(360) 및 수상광통신모뎀(140)을 통해 수신한 비디오 광신호를 영상신호로 변환하고 이를 모니터(148)에 디스플레이시킨다.

수상RS232신호 변환기(144)는 수중RS232신호 변환기(364)로부터 수중광통신모뎀(360) 및 수상광통신모뎀(140)을 통해 수신한 RS232 광신호를 RS232 신호로 변환하고 컴퓨터(150)의 직렬 통신 포트에 제공한다. 또한 컴퓨터(150)에서 생성된 RS232의 직렬형태의 제어 명령 신호를 광신호로 변환하여 수상광통신모뎀(140)으로 전송한다.

수상RS422/485신호 변환기(146)는 전송받은 RS422/RS485 광신호로부터 RS422/RS485 신호로 변환하여 컴퓨터(150)의 직렬 통신 포트에 제공한다. 또한 컴퓨터(150)에서 생성된 직렬(RS422/485) 형태의 제어 명령 신호를 광신호로 변환한다.

수중통신부(36) 중 수중광통신모뎀(360)은 수중비디오신호 변환기(362), 수중RS232신호 변환기(364) 및 수중RS422/RS485신호 변환기(366)에서 수신한 광신호를 수상통신부(14)의 수상광통신모뎀(140)으로 각각 구분하여 전송하고 수상비디오신호 변환기(142), 수상RS232신호 변환기(144) 및 수상RS422/RS485신호 변환기(146)에서 수신한 광신호를 각각의 비디오 광신호, RS232 광신호 및 RS422/485 광신호로 추출하여 각각의 수중비디오신호 변환기(362), 수중RS232 신호변환기(364) 및 수중RS422/RS485신호 변환기(366)로 전송한다.

수중통신부(36)는 모선 또는 지상시스템(1)에 의해 제어되며, 보다 상세하게는 케이블(2)을 통해 모선 또는 지상시스템(1)으로부터 제어신호를 받아 제어된다. 제어신호는 다시 직렬통신신호로 변환되어 메인보드(34-1)에 공급되며, 메인보드(34-1) 내에 있는 메인전원(340), 다용도 인터페이스부(342), 저전압 스위치부(344), 팬틸트 제어부(346), TTL 신호발생부(348), 제1 및 제2 고전압 직류 전원 단속부(350, 352), 고전압 교류 전원 단속부(354) 등에 전송된다. 메인보드(34-1) 내의 전술한 구성 요소들은 하나의 직렬 통신 회선을 RS-422 방식을 이용하여 공유한다.

수중비디오신호 변환기(362)는 CCD(Charge Coupled Device) 카메라, SIT 카메라(silicon intensifier target camera), 컬러 카메라, 흑백 카메라, 스틸카메라 등의 수중에 설치된 카메라부터 수신한 영상신호를 광신호로 변환하여 수중광통신모뎀(360)으로 전송한다.

수중RS232신호 변환기(364)는 고도계(Altimeter), DVL(Doppler Velocity Log), CTD(Conductivity: 전기전도도, Temperature: 수온, Depth: 수심) 센서, USBL(Ultra Short Base line) Responder , IMU(Inertial Measurement Unit), 나침반 등과 같은 장치로부터 수신한 RS232 직렬신호를 광신호로 변환하여 수중광통신모뎀(360)으로 전송한다. 또한, 수중RS232신호 변환기(364)는 수상통신부(14)로부터 받은 RS232 광신호에서 RS232 직렬통신 제어신호를 추출하여 고도계, DVL, CTD, USBL, IMU, 나침반 등으로 전송하여 이 제어신호에 의해 제어될 수 있도록 한다.

수중RS422/485신호 변환기(366)는 수상통신부(14)로부터 전송받은 RS422/485광신호로부터 RS422/485 직렬신호 형태의 제어 명령으로 변환하여 팬틸트 제어부(346), 조도 제어부, 스틸카메라, 저전압 스위치 보드, 다용도 인터페이스 보드, 고전압 스위치 보드, 추진기 제어, 전방 감시 소나(Forward Looking Sonar ; FLS), 프로파일링 소나(Profiling Sonar), 마이크로폰(Microphone), 멀티빔 소나(Multibeam Sonar), 밸브팩(Valve Pack) 등으로 전송한다. 또한, 제어명령을 받은 앞에서 언급한 장치에서 생성하는 센서 데이터와 제어 명령 처리 결과를 모선 또는 지상시스템(1)으로 공급하기 위해 광신호로 변환한다.

이상에서 살펴본 수중용 탐사 및 개발 시스템의 설계 조건을 적용한 일실시예로서 6000m급 심해 무인잠수정의 설계 결과를 보이고자 한다.

수상전원부(12)는 주파수 변환, 승압, 시스템 보호가 주된 기능이며 각 장치들의 용량 설정이 설계의 중요한 요소이다. 수상전원부(12)는 모선(1)에 위치하게 되며, 모선(1)의 전원 공급 단자(120), 주전원 스위치(122), 퓨즈(124), 주파수 변환부(126), 프로텍터(128), 승압기(130), 커플링(132), 전원 이상 확인 장치(134)로 구성된다.

커플링(132)은 모선(1)에서 발생한 전원 이상을 검출하고 이를 확인하는 장치로서, 커플링(132)에 구성된 컴퍼레이터를 이용하여 전원이상이 발생하였는 지의 여부를 비교하고 이 결과를 전원 이상 확인 장치(134)로 전송한다.

모선(1)의 전원 공급 단자(120)는 모선(1)에 전원을 공급한다. 모선(1)에 사용되는 전원은 440V 3상 60Hz 전원이 공급되며, 모선(1)의 발전기에 의하여 전원이 공급되므로 모선의 전원 공급 단자(120)는 440V 3상 60Hz로 변압된다. 또한, 전원의 품질은 일정하게 유지시킬 수 있도록 설계되며, 전원 공급 용량도 충분히 공급될 수 있도록 설계된다.

주전원 스위치(122)는 전원 공급 단자(120)에 연결되며, 모선 또는 지상시스템(1)의 전원을 퓨즈(124), 주파수 변환기(126), 프로텍터(128), 승압기(130), 커플링(132), 접지 이상 확인 장치(134) 등에 공급하는 스위치이며, 비상사태에 최후에 전원을 차단할 수 있는 스위치이다.

퓨즈(124)는 전원 공급 단자(120)에 연결되며 전원의 공급 용량을 초과하거나 모선(1) 및 수중시스템(3)에 문제가 발생하여 과전류가 흐를 경우 모선(1)의 시스템을 보호하기 위한 장치이다.

주파수 변환부(126)는 퓨즈(124)의 타단에 연결되어 있으며, 모선(1)의 전원 공급 단자(120)로부터 주전원 스위치(122)와 퓨즈(124)를 통해 입력된 400V 60Hz의 전원을 200V 400Hz의 전원으로 변환한다. 400Hz의 고주파수의 전원은 수중의 시스템에서 감압하거나 정류할 때 사용되는 시스템의 크기와 무게를 줄일 수 있다. 또한, 주파수 변환부(126)는 전원 상태를 표시할 수 있고, 이상 발생 때 자체 전원을 단속할 수 있는 스위치를 내장하고 있다.

프로텍터(128)는 주파수 변환부(126)의 타단에 연결되며, 일종의 차단기로서 다음 장치인 승압기(130)에서부터 수중용 케이블(2)까지의 경로에서 이상이 발생할 경우 수중시스템(3)으로 전송되는 전원을 프로텍터(128) 자체에서 차단하는 역할을 한다.

승압기(130)는 프로텍터(124)에 연결되어 있으며, 원거리 전원 전송을 위하여 200V 400Hz 3상 전원을 2800V 400Hz 3상 전원으로 승압한다. 승압 전원의 전압은 케이블의 전송 용량과 수중시스템의 전원 사용량, 케이블 전압 강하량과 관계있 는 설계 요소로 그 케이블의 길이, 수중 탐사 및 개발 장치의 용량 및 작업량 등에 따라 변경될 수 있는 요소이다.

커플링(132)은 승압기(130)에 연결되어 있으며, 승압기(130)의 출력으로부터 8000m 이상의 수중 케이블에 전원이 전송되는 동안 발생할 수 있는 이상을 확인하는 장치의 일부분이다. 검출 장치로서 고전압의 전원으로부터 직접 접속하여 검출할 수 없기 때문에 비접촉 방식으로 전원 계통의 임피던스 값을 측정하고 이를 비교하여 전원의 이상유무를 판단한다.

전원 이상 확인 장치(134)는 커플링(132)에 연결되어 있고 타단은 주파수 변환부(126)에 연결되어 있으며, 커플링(132)에서 검출한 정보를 계산하여 케이블(2)을 포함한 전원 계통에 발생할 수 있는 미세한 이상을 감지한다. 따라서 피로와 같이 점진적으로 발생하는 전원 계통의 문제를 미리 감지하여 경고를 발생시킴으로써, 전원을 차단하기 전에 사전조치를 취할 수 있는 시간을 제공한다. 외력에 의한 케이블(2) 절단과 같이 순간적으로 발생하는 사고에 대해서는 전원 이상 확인 장치의 경고와 동시에 프로텍터(128)에 의하여 전원이 차단된다.

수중시스템(3) 중 수중전원부(32)에 관련된 구성에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

감압 변압기(320)는 수중전원부(32)에 구성되어 있으며, 케이블(2)을 통해 모선(1)의 승압기(130)에서 인가된 2800V 400Hz 3상 전원을 260V와 200V의 400Hz 3상 전원으로 각각 낮춘다.

수중전원부(32) 중 수중용 추진기(380), 수중용 유압 모터 펌프(382) 등과 같이 전원을 많이 사용하는 장비를 400Hz 3상 전원을 바로 사용할 수 있도록 선정한 경우 260V의 400Hz 3상 전원을 수중용 추진기(380) 및 수중용 유압 모터 펌프(382)로 직접 공급한다. 한편, 200V 400Hz 3상 전원은 정류하기 위하여 정류기(322)로 공급된다.

정류기(322)는 감압변압기(320)에 연결되며, 감압변압기(320)에서 수신한 400Hz 3상 전원을 직류로 변환한다. 여기서 전원의 품질을 높이기 위한 전원안정화장치도 장착이 된다. 정류기(322)는 유적 용기에 장착이 되며, 안정화 장치는 내압 용기에 장착이 된다. 안정화 장치는 SMPS(Switchin Mode Power Supply) 또는 리니어 전원 공급 장치일 수 있지만, 부피 발열 등을 고려하여 SMPS를 사용하는 것이 바람직하다. 장착된 정류기(322)는 240V 직류를 공급한다.

직류변환장치(324)는 240V의 직류를 수중시스템(3)에 직접 공급할 수 있도록 24V와 48V로 감압 변압한다. 전체 시스템의 안정성과 회로에 직접 사용할 수 있는 24V와 48V이외에도 12V, 5V를 공급할 수 있는 전원을 만들기 위하여 시스템의 특성과 종류에 따라 직류 변환기를 다수 개 구성한다. 또한, 직류변환장치(324)는 수중시스템 내의 메인보드(34-1)에 전원을 공급하게 되며, 이 24V의 전원은 메인보드(34-1)에서 5V 또는 12V로 변압되어 사용된다. 직류변환장치(324)는 또한, 수중시스템(3) 내의 수중센서부(40)와 수중용 카메라(420) 등에 전원을 공급하며, 수중센서부(40) 및 수중용 카메라(420) 등에 공급되는 전원의 단속은 수중시스템(3) 내의 수중전기부(34) 내의 메인보드(34-1) 내의 저전압 스위치부(344)에 의해 제어된다.

접지 이상 확인/검출 장치(321)는 수중시스템(3) 내부의 접지 이상을 검출 및 확인하는 장비이며, 감압 변압기(320)와 정류기(322)에 연결되어 전원 계통의 접지 이상을 검출 및 확인한다.

수중용 추진기(380) 및 수중용 유압 모터 펌프(382)는 감압 변압기(320)에 연결되어 감압 변압기(320)에서 제공하는 260V, 400Hz의 3상 전원을 그대로 사용한다.

수중용 라이트(422)는 수중에서 전원을 사용하는 장비 중 고전압 직류를 사용하는 장비로써, 정류기(322)에 연결되어 정류기(322)에서 제공하는 240V의 직류를 사용한다.

수중센서부(40)는 수중에서 전원을 사용하는 장비 중 직류 24V, 48V, 12V 및 5V를 사용하는 장비로서 대부분의 센서, 전자 장비들이 이에 속한다.

수중용 카메라(420)는 직류변환장치(324)에 연결되어 직류변환장치(324)에 공급하는 48V 또는 24V의 전원을 인가받아 사용하며, CCD(Charge Coupled Device)카메라, SIT 카메라(silicon intensifier target camera), 컬러 카메라, 흑백 카메라, 스틸카메라 등으로 구성되며, 수중에서 촬상하여 영상신호를 생성한다.

수중 탐사 및 개발 시스템의 구동기 구성에 따라 수중전원부(32) 내의 감압 변압기(320)와 수상전원부(12)내의 주파수 변환부(126)를 사용하지 않고 높은 전압을 직접 사용하는 구동 시스템을 탑재할 수도 있다.

수중 케이블(2)은 고전압, 고전류의 전원을 전달하는 특수 제작된 수중용의 케이블이다. 최고 케이블 용량과 인장력 등이 케이블의 설계 요건이 된다.

본 발명은 다양한 수중 탐사 및 개발 장치에 적용되는 전원, 전기 및 통신 시스템의 설계기술을 독자기술로 확보하였으며, 일실시예로서 심해용 무인잠수정을 개발하여 우리나라의 해양 기술을 한 단계 업그레이드시킨 효과가 있다.

또한, 본 발명은 일반적인 수중 탐사에 사용되는 전원, 전기 및 통신 시스템의 내구성, 발열 및 케이블 길이에 의한 지연 및 기타 문제 등을 해결하여 해저 탐사에 있어서 경쟁국에 비교 우위를 확보할 수 있는 효과가 있다.

Claims (13)

1. 모선 또는 지상시스템과 수중시스템 및 상기 모선 또는 지상시스템과 상기 수중시스템을 물리적으로 연결하고 전력 및 신호를 전송하는 케이블로 구성되는 수중 탐사 및 개발을 위한 전원, 전기 및 통신시스템에 있어서,

   상기 모선 또는 지상시스템(1)은,

   단상 또는 3상의 고압 전원을 공급하는 수상전원부(12)와;

   상기 수중시스템(3)과 통신을 처리하는 수상통신부(14)와;

   통신에 의하여 수집된 데이터를 처리하고, 사람의 명령을 전송하는 수상관리부(16)를 포함하며,

   상기 수중시스템(3)은,

   상기 모선(1)의 수상전원부(12)로부터 단상 또는 3상의 전원을 공급받아 케이블(2)을 통해 공급받은 전원을 그대로 사용하거나, 감압 또는 정류시켜 사용할 수 있도록 하는 수중전원부(32)와;

   상기 수중 시스템(3)의 상기 수중전원부(32)의 전원을 분배하고 전원의 공급을 단속하는 수중전기부(34)와;

   상기 모선(1)과 상기 케이블(2)을 통해 통신을 처리하는 수중통신부(36)와;

   수중에서의 탐색 및 검색 작업을 수행하는 수중구동부(38)와;

   시스템을 운영하고 탐사하는 수중센서부(40)와; ,

   수중용 카메라(420)와 수중용 라이트(422)를 포함하는 수중영상부(42)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 탐사 및 개발을 위한 전원, 전기 및 통신시스템.
2. 제1항에 있어서,

   수상전원부(12)는,

   수상에 전원을 공급하는 전원 공급 단자(120)와;

   상기 전원 공급 단자(120)와 연결되어 모선에 인가되는 전원을 단속하는 주전원 스위치(122)와;

   상기 주전원 스위치(122)에 연결되며, 전원의 공급 용량을 초과하거나 상기 모선(1) 또는 상기 수중 시스템(3)에 과전류가 흐르면 이를 보호하기 위한 퓨즈(124)와;

   상기 퓨즈(124)와 프로텍터(128) 사이에 연결되며, 상기 전원 공급 단자(120)로부터 상기 주전원 스위치(122)와 상기 퓨즈(124)를 통해 입력된 전원을 높은 주파수로 변환하고 이상 발생시 자체 전원을 단속할 수 있는 스위치를 내장하고 있는 주파수 변환부(126)와;

   상기 주파수 변환부(126)에 연결되고 승압기(130)에서부터 수중용 케이블(2)까지의 경로에서 이상이 발생할 경우 상기 수중시스템(3)으로 공급되는 전원을 차단하는 상기 프로텍터(128)와;

   상기 승압기(130)의 출력으로부터 상기 수중시스템(3)으로 전원이 인가되는 동안 발생할 수 있는 이상을 확인하기 위해 상기 승압기(130)와 비접촉식 방식으로 연결되어 전원 계통의 임피던스 값을 측정하고 이를 비교하여 전원의 이상유무를 판단하는 커플링(132)과;

   상기 커플링(132)과 연결되며 상기 커플링(132)에서 검출한 정보를 계산하여 케이블(2)을 포함한 상기 수중시스템(3) 및 상기 모선(1)의 전원 계통에 발생할 수 있는 미세한 이상을 감지하여 경고를 발생시키는 전원 이상 확인 장치(134)로 구성되는 것을 특징으로 하는 수중 탐사 및 개발을 위한 전원, 전기 및 통신시스템.
3. 제3항에 있어서,

   상기 주파수 변환부(126)는,

   상기 전원 공급 단자(120)로부터 입력된 400V 60Hz의 전원을 입력받아 200V 400Hz의 전원으로 변환하여 수중시스템에 장착될 감압 변압기 및 정류 장치의 크기와 무게를 줄일 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수중 탐사 및 개발을 위한 전원, 전기 및 통신시스템.
4. 제1항에 있어서,

   상기 수중전원부(32)는,

   상기 케이블(2)을 통해 모선(1)의 승압기(130)에 연결되며, 상기 승압기(130)에서 수신한 전압을 직류로 변환하는 정류기(322)와;

   상기 정류기(322)에 연결되며, 상기 정류기(322)에 인가된 직류를 수중시스템(3)에 직접 공급할 수 있도록 24V와 48V로 감압 변압하는 직류변환장치(324)와;

   상기 수중시스템(3) 내부의 접지 이상을 검출 및 확인하며, 상기 정류기(322)에 연결되어 전원 계통의 접지 이상을 검출하는 접지 이상 확인/검출 장치(321)와;

   상기 정류기(322)의 전단에 연결되며, 상기 케이블(2)을 통해 모선(1)의 승압기(130)에서 인가된 전압을 감압시키는, 다수의 출력을 갖는 감압 변압기(320)로 구성되는 것을 특징으로 하는 수중 탐사 및 개발을 위한 전원, 전기 및 통신시스템.
5. 제4항에 있어서,

   상기 수중구동부(38)는,

   수중용 추진기(380) 및 수중용 유압 모터 펌프(382)로 구성되며, 각각 감압 변압기(320)에 연결되어 감압 변압기(320)에서 제공하는 전압을 사용하는 것을 특징으로 하는 수중 탐사 및 개발을 위한 전원, 전기 및 통신시스템.
6. 제4항에 있어서,

   상기 수중센서부(40)는,

   상기 직류변환장치(324)와 연결되어 수중에서 전원을 사용하는 장비 중 상기 직류 변환 장치(324)에서 공급하는 48V 또는 24V를 인가받아 12V 및 5V로 변환하여 사용하는 것을 특징으로 하는 수중 탐사 및 개발을 위한 전원, 전기 및 통신시스 템.
7. 제4항에 있어서,

   수중용 카메라(420)는 상기 직류변환장치(324)에 연결되어 구성되며 상기 직류변환장치(324)에 공급하는 48V 또는 24V의 전원을 인가받아 사용하며, CCD(Charge Coupled Device)카메라, SIT 카메라(silicon intensifier target camera), 컬러 카메라, 흑백 카메라 또는 스틸카메라로 구성되며, 수중에서 촬상하여 영상신호를 생성하고, 수중용 라이트(422)는 상기 정류기(322)에 연결되어 정류기(322)에서 제공하는 고전압 직류를 사용하는 것을 특징으로 하는 수중 탐사 및 개발을 위한 전원, 전기 및 통신시스템.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,

   상기 수중전기부(34)는

   공통적인 동일한 형태의 보드로 제작되며 동일한 입출력을 가지도록 구성되며, 공통적으로 직렬 통신의 명령을 해석하는 부분과 이를 받아 동작하는 부분, 수 집된 신호를 다시 직렬 신호로 바꾸어 전송하는 부분으로 구성되는 메인보드(34-1)와;

   발열을 최소화하기 위해 상기 메인보드(34-1)와는 별도의 보드로 제작되어 장착되는 릴레이(351, 353, 355)와;

   상기 릴레이(355)와 연결되어 전원의 상태를 검출하는 전압 모니터부(356)로 구성되는 것을 특징으로 하는 수중 탐사 및 개발을 위한 전원, 전기 및 통신시스템.
10. 제9항에 있어서,

    상기 메인보드(34-1)는,

    수중전원부(32) 내의 직류변환장치(324)로부터 48V 또는 24V의 직류 전원을 인가받아 이를 12V, 5V로 변환하여 수중시스템(3)에 전원을 공급하는 메인전원(340)과;

    상기 메인보드(34-1)에 장착되는 장치들과의 입출력을 제어하는 다용도 인터페이스부(342)와;

    상기 직류변환장치(324)와 연결되어 상기 직류변환장치(324)를 단속하는 저전압 스위치부(344)와;

    각각의 카메라에 연결된 팬틸트들의 움직임을 제어하여 각각의 카메라의 상하좌우 움직임을 제어하고 팬틸트를 구동하는 팬틸트 제어부(346)와;

    상기 수중센서부(40)의 동기화를 위해 상기 모선(1)으로부터 상기 케이블(2) 을 통해 수신된 직렬신호들을 TTL로 변환하여 신호의 시간지연을 최소화하여 처리하는 TTL 신호발생부(348)와;

    수중용 라이트(422)에 공급되는 전원의 상태를 검출하는 제1 및 제2 고전압 직류 전원 단속부(350, 352)와;

    수중용 추진기(380)와 수중용 유압 모터 펌프(382)의 구동용 모터 전원을 제어하는 고전압 교류 전원 단속부(354)로 구성되는 것을 특징으로 하는 수중 탐사 및 개발을 위한 전원, 전기 및 통신시스템.
11. 삭제
12. 제1항에 있어서,

    상기 수상통신부(14)는,

    모선(1)에서 수중시스템(3)으로 전송되는 각각의 광신호를 각각 구분하여 전송하고 수중시스템(3)으로부터 모선(1)으로 수신되는 광신호는 각각의 광신호로 분리하는 수상광통신모뎀(140)과;

    수중시스템(3)에서 수신된 상기 직렬신호 중 영상신호를 모니터(148)에 디스 플레이시키는 수상비디오신호 변환기(142)와;

    수중시스템(3)으로부터 수신한 광신호를 직렬신호로 변환하여 컴퓨터(150)의 직렬 통신 포트에 제공하고, 상기 컴퓨터(150)에서 생성된 제어 명령 신호를 광신호로 변환하여 수상광통신모뎀(140)으로 전송하는 수상RS232신호 변환기(144) 및 수상RS422/485신호 변환기(146)로 구성되며,

    수중통신부(36)는,

    수중시스템(3)에서 모선(1)으로 전송되는 각각의 광신호를 각각 구분하여 전송하고 모선(1)으로부터 수중시스템(3)으로 수신되는 광신호는 각각의 광신호로 분리하는 수중광통신모뎀(360)과;

    상기 수중영상부(42)에서 수신한 영상신호를 광신호로 변환하여 상기 수중광통신모뎀(360)으로 전송하는 수중비디오신호 변환기(362)와;

    모선(1)으로부터 수신한 광신호를 직렬신호로 변환하여 상기 수중센서부(40)에 제공하고, 상기 수중센서부(40)에서 수신한 직렬신호를 광신호로 변환하여 상기 수중광통신모뎀(36)으로 전송하는 수중RS232신호 변환기(364) 및 수중RS422/485신호 변환기(366)로 구성되는 것을 특징으로 하는 수중 탐사 및 개발을 위한 전원, 전기 및 통신시스템.
13. 제3항에 있어서,

    상기 모선(1)에서 수중 시스템(3)으로 전원 공급시에 전력 손실을 최소화하기 위하여 상기 모선(1)의 승압기(130)에서 2800V 400Hz의 고전압으로 승압하여 송 전하는 것을 특징으로 하는 수중 탐사 및 개발을 위한 전원, 전기 및 통신시스템.

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