KR101079492B1 - 친환경 버킷준설 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 친환경 버킷준설 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 케이블 드럼에 드럼 회전수 감지센서를 장착하여 드럼의 회전수를 감지하고 이를 이용하여 버킷의 정확한 높이를 제어함으로써 정확한 레벨 관리를 가능하게 하고, 멀티빔 소나를 구비하여 버킷의 회전각을 스캐닝함으로써 정확한 각도 관리를 가능하게 하며, 승강 케이블과 보조 케이블로 지지되는 버킷에 벤트를 구비함으로써 버킷의 하강시에는 수압에 의한 저항을 최소화하고 버킷의 상승시에는 버킷 내부를 밀폐시켜 슬러지의 유출에 의한 2차 오염을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 보조 케이블을 이용하여 버킷의 틸팅(tilting)이 가능하므로, 경사면의 경우에도 여굴(over cutting) 발생을 방지하고 평면 커팅이 가능하도록 하는 친환경 버킷준설 시스템 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 해저 상의 퇴적물을 긁어내는 버킷(bucket); 일측 단부가 상기 버킷에 연결되는 케이블; 및 상기 케이블의 타측 단부를 고정시키고, 상기 케이블을 권취하여 상기 버킷의 높이를 조절하는 케이블 드럼을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 버킷준설 시스템을 제공한다.

Description

친환경 버킷준설 시스템 및 방법{System and Method for eco-friendly bucket dredge}

본 발명은 친환경 버킷준설 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 케이블 드럼에 드럼 회전수 감지센서를 장착하여 드럼의 회전수를 감지하고 이를 이용하여 버킷의 정확한 높이를 제어함으로써 정확한 레벨 관리를 가능하게 하고, 멀티빔 소나를 구비하여 버킷의 회전각을 스캐닝함으로써 정확한 각도 관리를 가능하게 하며, 승강 케이블과 보조 케이블로 지지되는 버킷에 벤트를 구비함으로써 버킷의 하강시에는 수압에 의한 저항을 최소화하고 버킷의 상승시에는 버킷 내부를 밀폐시켜 슬러지의 유출에 의한 2차 오염을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 보조 케이블을 이용하여 버킷의 틸팅(tilting)이 가능하므로 경사면의 경우에도 여굴(over cutting) 발생을 방지하고 평면 커팅이 가능하도록 하는 친환경 버킷준설 시스템 및 방법에 관한 것이다.

산업현장과 생활공간에서 발생하는 폐기물의 처리는 환경문제와 관련하여 그 중요성이 점차 강조되고 있다. 특히, 물이 함유된 폐기물인 슬러지는 산업현장에서 발생하는 산업슬러지, 하수종말처리장에서 발생하는 하수슬러지, 정수장에서 발생하는 정수슬러지 등이 있는데, 이러한 각종 슬러지는 대부분 해양투기에 의해 처리되었으나, 2000년대 중반 이후에는 OECD 국가에서 이와 같은 처리방법이 전면 금지되어 있기 때문에 슬러지의 감량화 및 재활용 기술의 확보가 필요한 실정이다.

한편, 바다 및 내수면 등의 하부에 존재하는 다양한 퇴적물을 흡입하기 위해서는 준설선을 이용하여 준설작업을 수행하고 있다.

연근해의 퇴적물을 제거하기 위한 준설방식으로는 준설선을 이용하여 일정 크기의 흡입판이 달린 파이프라인을 해저에 내려 보내 퇴적물을 빨아들이는 흡입호퍼식이나, 퇴적물을 퍼 올리는 그라브식, 및 펌프준설선을 이용하여 흡입하는 방식이 있다.

현재 해양환경관리공단의 규정상 현장에서는 대부분 펌프를 이용한 진공흡입방식의 준설방식을 사용하고 있다. 그러나, 이러한 준설방식은 나무, 찌꺼기 등 바다쓰레기가 흡입구를 막아 작업이 중단되는 등 효율성이 떨어지는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 흡입구 전면에 그릴 형태의 구조물을 고정 설치하여 부피가 비교적 큰 고형물이나 패각류 등이 내부로 유입되지 않도록 하고 있다. 그러나 이 경우에도 고형물이나 패각류 등이 그릴의 구멍을 막아서 흡입이 이루어지지 않아 작업이 중단되는 경우가 자주 발생하는 문제점이 있다.

또한, 진공흡입방식에 의하면 펌프의 정지시간 동안 2차오염이 발생할 수 있고, 지반의 오니와 일반모래 등은 흡입이 가능하나 다져진 모래나 자갈, 돌, 철근 및 나무 등은 흡입이 불가능하여 흡입구를 막게 되며, 흡입구가 막히면 부유토의 발생량이 많아지는 문제점이 있다. 더욱이, 진공흡입방식은 배사관(준설물 이송용 관)이 타 선박의 항해에 장애가 된다는 문제점이 있다.

한편, 버킷(bucket) 등을 이용하여 퇴적물을 퍼 올리는 그라브식은 버킷을 해저로 하강시켜 퇴적물을 긁은 후 해상으로 상승시키는 과정에서 부유물이 주변으로 흩어짐에 따라 2차 오염이 발생하여 준설지역 환경, 양식어장, 항만권 등 주변환경을 또 다시 오염시키는 심각한 문제점이 있다. 또한, 그라브식은 버킷을 상하로 운용할 수 있는 길이에 한계가 있어, 수심이 깊은 대심도에서는 사용이 불가능한 문제점이 있다.

그라브식은 버킷을 상하로 이동시키기 위해 로프를 사용하는데, 이러한 로프를 감거나 풀어서 수심을 조절하고 있다. 이때, 버킷을 해저상의 어디에 위치시킬 지, 즉 버킷의 높이조절이 어려워 소위 레벨관리(Level control)에 많은 문제점을 노출하고 있다.

또한, 그라브식은 일정구역을 준설한 후 버킷을 정밀한 각도로 회전시킨 후 인접구역을 준설하여야 하는데, 이때 정밀한 각도관리(Angle control)가 어려워 이미 준설된 구역을 겹쳐서 준설하거나 구역을 건너뛰어 준설되지 않는 부분이 존재할 수 있는 문제점이 있다.

또한, 일반적인 그라브식에 사용되는 버킷으로 준설할 경우 바닥에 굴곡이 생기는 여굴이 존재하게 되어 해저를 평탄화할 수 없다는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 일반적인 그라브식에 사용되는 버킷으로 경사면을 준설하는 경우 원하는 면보다 더 깊이 바닥을 파내게 되는(Over cutting) 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 정확한 레벨 관리와 각도 관리가 가능하고, 버킷의 상승시 슬러지의 유출에 의한 2차 오염을 방지할 수 있으며, 경사면의 경우에도 여굴(over cutting) 발생을 방지하고 평면 커팅이 가능하도록 하는 친환경 버킷준설 시스템 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 친환경 버킷준설 시스템은 해저 상의 퇴적물을 긁어내는 버킷(bucket); 일측 단부가 상기 버킷에 연결되는 케이블; 및 상기 케이블의 타측 단부를 고정시키고, 상기 케이블을 권취하여 상기 버킷의 높이를 조절하는 케이블 드럼을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 친환경 버킷준설 시스템은 상기 케이블 드럼에 장착되어 상기 케이블 드럼의 회전수를 감지함으로써 상기 버킷의 높이를 인식하는 드럼 회전수 감지센서를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 친환경 버킷준설 시스템은 상기 버킷의 회전각을 스캐닝하는 멀티빔 소나(multi-beam sonar)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 친환경 버킷준설 시스템은 상기 버킷의 하강시에는 개방되고 상기 버킷의 상승시에는 폐쇄되는 벤트(vent)가 상기 버킷에 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 친환경 버킷준설 방법은 (a) 수면으로부터의 버킷 높이와 준설장소의 심도를 확인하는 단계; (b) 케이블 드럼에 권취되어 있는 케이블을 풀어 상기 버킷을 수중으로 하강시키면서 상기 케이블 드럼상에 장착된 드럼 회전수 감지센서가 상기 케이블 드럼의 회전수를 감지하는 단계; (c) 상기 (a)단계에서 확인된 버킷 높이와 심도에 부합하도록 상기 케이블 드럼을 회전시켜 상기 버킷이 바닥에 접촉하는 단계; (d) 상기 버킷을 이용하여 퇴적물을 긁은 후 상기 케이블 드럼을 회전시켜 상기 버킷을 수면 위로 상승시키는 단계; 및 (e) 다음 준설장소로 상기 버킷을 회전시켜 이동시키기 위해 멀티빔 소나가 상기 버킷의 회전각을 스캐닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 케이블 드럼에 드럼 회전수 감지센서를 장착하여 드럼의 회전수를 감지하고 이를 이용하여 버킷의 정확한 높이를 제어함으로써, 정확한 레벨 관리를 가능하게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 멀티빔 소나를 구비하여 버킷의 회전각을 스캐닝함으로써, 정확한 각도 관리를 가능하게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 승강 케이블과 보조 케이블로 지지되는 버킷에 벤트를 구비함으로써, 버킷의 하강시에는 수압에 의한 저항을 최소화하고 버킷의 상승시에는 버킷 내부를 밀폐시켜 슬러지의 유출에 의한 2차 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 보조 케이블을 이용하여 버킷의 틸팅이 가능하므로, 경사면의 경우에도 여굴(over cutting) 발생을 방지하고 평면 커팅이 가능하도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 친환경 버킷준설 시스템의 개념도,
도 2a는 버킷의 각 구성부분을 설명하기 위한 사시도,
도 2b 및 도 2c는 버킷의 클로징 시스템과 평면 컷팅 기능(여굴방지 기능)을 설명하기 위한 개념도,
도 2d는 일반적인 버킷의 오버컷팅 상황을 도시한 개념도,
도 2e는 본 발명에 따른 버킷의 틸팅 기능과 평면 컷팅을 도시한 개념도,
도 3은 도 1 중 케이블 드럼의 일부 사시도,
도 4는 도 1 중 멀티빔 소나의 사시도,
도 5는 멀티빔 소나를 이용하여 해저를 스캔한 화면의 일례를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 친환경 버킷준설 시스템의 개념도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 친환경 버킷준설 시스템은, 도 1을 참조하면, 버킷(100), 케이블(200), 케이블 드럼(300), 및 멀티빔 소나(400)를 포함하여 이루어진다.

버킷(100)은 해저 상의 퇴적물을 긁어내는 부분이다. 버킷(100)은 상승 또는 하강 운동을 수행하며, 긁어낸 퇴적물을 바지선 등에 옮겨담는 역할을 수행한다.

도 2a는 버킷의 각 구성부분을 설명하기 위한 사시도이고, 도 2b 및 도 2c는 버킷의 클로징 시스템과 평면 컷팅 기능(여굴방지 기능)을 설명하기 위한 개념도이다. 도 2d는 일반적인 버킷의 오버컷팅 상황을 도시한 개념도이고, 도 2e는 본 발명에 따른 버킷의 틸팅 기능과 평면 컷팅을 도시한 개념도이다.

버킷(100)은 승강 케이블(110), 보조 케이블(112), 벤트(120), 고무 실링부(130), 오버랩 부(140), 컷팅부(150)를 포함하여 이루어진다.

승강 케이블(110)은 버킷(100)을 상승 또는 하강시키는 부분으로, 도 1의 케이블(200)과 일체형을 이루거나 도 1의 케이블(200)에 연결된다.

보조 케이블(112)은 버킷(100)의 네 모서리에 고정되며, 버킷(100)의 상승과 하강시 버킷(100)을 개폐하는 역할을 수행한다. 또한, 보조 케이블(112)은 도 3e와 같이 버킷(100)을 지면에 대하여 비스듬히 위치시키는 틸팅(tilting)이 가능하도록 하여 경사면도 오버컷팅(overcutting) 없이 거의 평면에 가깝게 준설할 수 있도록 한다.

벤트(120)는 버킷(100)의 측면에 구비되어 버킷(100) 내부의 슬러지는 버킷(100) 내부에 남고 상등수는 버킷(100)을 들어올리는 과정에서 버킷(100) 외부로 배출될 수 있도록 한다. 이를 위해 벤트(120)는 버킷(100)의 상부에 구비되는 것이 바람직하다.

벤트(120)는 버킷(100)의 하강시에는 개방되어 버킷(100)이 수압의 저항없이 용이하게 하강할 수 있도록 하고, 버킷(100)의 상승시에는 폐쇄되어 버킷(100) 내부의 슬러지에 의한 2차 오염을 방지하는 역할을 수행한다. 또한, 버킷(100)을 수면 위로 들어올리고 나면 버킷(100) 내부의 압력이 외부의 압력보다 높으므로 벤트(120)가 개방된다. 이때, 버킷(100) 내부는 하부에 슬러지가 침전되어 있고 상부에 맑아진 상등수가 위치하므로, 수면 위에서는 상등수만 버킷(100) 외부로 배출되고 슬러지는 버킷(100) 내부에 머물러 있게 되어, 바지선에 버킷(100) 내부의 슬러지만 배출하면 된다. 벤트(120)는 고무와 같은 탄성 재질로 형성될 수 있다.

버킷(100)이 하강하는 경우 상부 방향으로 수압이 작용하므로 벤트(120)가 개방된다. 이때, 개방된 벤트(120)는 하강하는 버킷(100)에 대하여 수압을 감소시키고, 해저 바닥에 위치한 슬러지가 버킷(100)의 하강에 의해 주변으로 부유되는 재부유(resuspension) 현상을 최소화하게 된다.

버킷(100)이 상승하는 경우 버킷(100) 내부의 수압과 외부의 수압이 균형을 이루게 되어 벤트(120)는 폐쇄된다. 이때, 폐쇄된 벤트(120)는 버킷(100) 내부의 슬러지가 외부로 유출됨에 의한 2차 오염을 방지시킨다.

이와 같이 중력과 수압에 의해 벤트(120)는 자동으로 개방 모드와 폐쇄 모드로 작동하게 된다. 한편, 이와 달리 벤트를 인위적으로 동작시킬 수도 있다. 예컨대, 버킷 양쪽이 오무려진 상태의 외부 세로 중심선을 기준으로 하여 양쪽으로 스프링 암을 부착하고, 상하 2열의 벤트에 관절 방식으로 스프링 암을 연결하면 버킷의 개폐에 연동하여 벤트도 함께 개폐되도록 할 수 있다. 즉, 버킷이 하강하거나 버킷을 오무리는 중에는 벤트가 완전 개방상태를 유지하고, 버킷이 거의 다 오무려진 때부터 벤트가 폐쇄모드로 작동하게 된다. 이 경우, 벤트는 철판과 같이 금속 재질로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 버킷을 적용하여 진공흡입방식을 충족시킬 수도 있다.

버킷 내부의 상등수와 슬러지의 경계면 위치에 유압펌프를 부착하여 버킷이 수면위로 올라오면 버킷 내부의 상등수/슬러지 혼합물을 바지선으로 흡입하여 펌핑한 다음, 남은 고형물은 버킷을 들어올려 바지선에 쏟아부으면 된다. 버킷 내부에 쓰레기나 장애물이 있어서 유압펌프가 막힌다고 하더라도 버킷을 들어올려 쏟아버리면 쓰레기나 장애물이 제거된다.

고무 실링부(130)는 버킷(100)을 들어올릴 때 내부의 슬러지가 외부로 유출되지 않도록 하기 위해 버킷(100)의 측면에 구비된다. 버킷(100)이 오무려지면 고무 실링부(130)와 버킷(100)의 내측면이 강하게 밀착되어 버킷(100)의 내부가 밀폐된다.

오버랩 부(140)는 버킷(100)을 오무릴 때 겹쳐지는 부분으로, 버킷(100)의 밀폐도를 보다 향상시키기 위해 구비된다. 오버랩 부(140)는 버킷(100) 측면의 단면적을 증가시켜 버킷(100) 내부의 슬러지가 외부로 유출되지 않도록 한다.

컷팅부(150)는 버킷(100)의 하단에 구비되어 해저 바닥의 슬러지를 긁어내는 부분이다. 승강 케이블(110)을 풀어 버킷(100)이 하강하다가 해저 바닥에 닿으면 보조 케이블(112)을 당겨 버킷(100)이 완전히 개방되도록 한다(도 2b 참조).

승강 케이블(110)을 당겨 버킷(100)을 상승시키면서 보조 케이블(112)을 풀면 중력에 의해 버킷(100)은 자동으로 오무려지면서 컷팅부(150)가 해저 바닥의 슬러지를 긁어낸다(도 2c 참조). 이때, 버킷(100)이 상승하고 버킷(100)이 오무려지는 과정에서 해저 바닥의 슬러지가 긁히므로 평면 커팅이 이루어지게 되어, 인위적으로 바닥을 파냄에 따라 발생하는 여굴(over-cutting)이 방지된다. 반면, 도 2d와 같이 인위적으로 바닥을 파내는 일반적인 방식에 의하면 여굴이 발생하게 되어 작업완료 후 해저바닥이 울퉁불퉁하게 된다.

도 2e를 참조하면, 경사면을 준설하는 경우 본 발명에 따른 버킷(100)은 틸팅이 가능하다. 보조 케이블(112)의 좌우 길이만 조절하면 버킷(100) 자체가 기울어지므로 경사각도에 부합되도록 버킷(100)을 틸팅시키면 경사면도 평면 커팅이 되도록 할 수 있다.

케이블(200)은 일측 단부가 버킷(100)에 연결되고 타측 단부는 케이블 드럼(300)에 연결된다. 케이블(200)은 승강 케이블(110)과 보조 케이블(112)을 포함한다. 이하에서 "케이블"은 별도의 언급이 없는 경우 승강 케이블을 의미하는 것으로 사용하기로 한다.

케이블 드럼(300)은 케이블(200)의 타측 단부를 고정시키고, 케이블(200)을 권취하여 버킷(100)의 높이를 조절한다. 즉, 버킷(100)을 하강시키기 위해서는 버킷(100)의 높이를 낮추어야 하므로 케이블 드럼(300)을 케이블(200)이 풀리는 방향으로 회전시킨다. 반면, 버킷(100)을 상승시키기 위해서는 버킷(100)의 높이를 높여야 하므로 케이블 드럼(300)을 케이블(200)이 감기는 방향으로 회전시킨다.

도 3은 도 1 중 케이블 드럼의 일부 사시도이다.

케이블 드럼(300)에는 드럼 회전수 감지센서(310)가 장착된다. 드럼 회전수 감지센서(310)는 케이블 드럼(300)에 장착되어 케이블 드럼(300)의 회전수를 감지함으로써 버킷(100)의 높이를 인식한다.

구체적으로, 드럼 회전수 감지센서(310)는 케이블 드럼(300)의 회전수를 추적하기 위해 한 쌍의 광학 센서로 이루어질 수 있다. 한 쌍의 센서는 드럼 상의 홀을 통해 동시에 빛을 보내고 홀의 중심에서 오프셋(offset)될 수 있다.

한편, 드럼 회전수 감지센서(310)는 하나의 광학 센서로 이루어질 수도 있다. 케이블 드럼(300)이 회전하면서 특정 부분에 홀을 구비하고, 상기 홀에 빛이 통과하는 시점을 기준으로 회전수를 측정할 수 있도록 한다. 홀의 개수를 증가시켜서 빛이 홀을 통과한 개수를 카운팅하면 보다 정밀하게 회전수를 측정할 수 있다. 또한, 드럼 회전수 감지센서는 마그네틱(magnetic) 방식의 비접촉식으로 구현될 수도 있다.

드럼 회전수 감지센서(310)는 조종실의 제어 프로그램과 와이파이 등의 통신으로 연결되어, 실시간으로 회전수와 그에 따른 버킷(100)의 높이를 계산함으로써 조종실에서 케이블 드럼(300)의 회전을 제어할 수 있도록 한다. 예컨대, 수면으로부터의 버킷(100) 높이와 준설 장소의 심도를 확인한 후, 이를 합하면 앞으로 버킷(100)을 하강시켜야 할 거리(ℓ)가 계산된다. 케이블 드럼(300)의 반지름을 r이라 하면 원주는 2πr이 되므로, 케이블 드럼(300)이 1회전하면 버킷은 2πr 만큼 하강하게 된다. 케이블 드럼(300)의 회전수를 a라 하면 다음 식에 의해 a 값이 계산된다.

[수학식 1]

ℓ = 2πra, a = ℓ/2πr

이와 같이 케이블 드럼(300)에 드럼 회전수 감지센서(310)를 구비함으로써, 버킷(100)의 높이를 용이하게 제어할 수 있게 된다(레벨 관리, Level Control). 레벨 관리는 해저 바닥에 버킷을 정확히 위치시키고, 바닥의 슬러지를 2차 오염없이 정교하게 긁어내기 위해 반드시 해결되어야 할 부분이다. 본 발명에 의하면 레벨 관리를 정확하게 할 수 있으므로, 해저 100m 이상의 대심도에서도 오차를 최소화하고 정확하게 준설작업을 수행할 수 있다.

도 4는 도 1 중 멀티빔 소나의 사시도이다. 도 5는 멀티빔 소나를 이용하여 해저를 스캔한 화면의 일례를 도시한 도면이다.

멀티빔 소나(400)는 정밀한 각도관리(Angle Control)를 위해 해저 바닥에 구비된다. 버킷을 이용한 그라브식 준설장치는 일정구역을 준설한 후 버킷을 정밀한 각도로 회전시킨 후 인접구역을 준설하여야 하며, 이때 정밀한 각도관리(Angle control)가 필요하고, 이미 준설된 구역을 겹쳐서 준설하거나 구역을 건너뛰어 준설되지 않는 부분이 발생하지 않도록 하여야 한다.

멀티빔 소나(400)는 준설선 상에서 해저로 하강하여 해저 바닥에 거치대 등을 이용하여 안착된다. 멀티빔 소나(400)는 해저에서 자신의 특정 반경 내에 있는 전 방향(360도)을 스캔하여, 버킷(100)이 어디에 위치해 있는지를 실시간으로 디스플레이한다. 즉, 멀티빔 소나(400)는 현재 해저 상의 버킷(100) 위치를 정확히 탐지하여, 준설 작업이 이루어진 구역과 그렇지 않은 구역을 조종실에서 모니터로 쉽게 파악할 수 있도록 함으로써, 중복없이, 그리고 빠짐없이 준설작업이 이루어질 수 있도록 한다.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 친환경 버킷준설 방법에 관해 설명한다.

먼저, 수면으로부터의 버킷 높이와 준설장소의 심도를 확인한다(제1 단계). 수면으로부터의 버킷 높이를 h라 하고, 준설장소의 심도를 d라 하면, 버킷이 준설위치까지 하강해야 할 길이 ℓ은 다음과 같이 계산된다.

[수학식 2]

ℓ = h + d

다음으로, 케이블 드럼에 권취되어 있는 케이블을 풀어 버킷을 수중으로 하강시키면서, 케이블 드럼 상에 장착된 드럼 회전수 감지센서가 케이블 드럼의 회전수를 감지한다(제2 단계).

다음으로, 제1 단계에서 확인된 버킷 높이와 심도에 부합하도록 케이블 드럼을 회전시켜 버킷이 바닥에 접촉하도록 한다(제3 단계). 케이블 드럼의 반지름을 r이라 하고, 케이블 드럼의 회전수를 a라 하면 상기에서 언급한 수학식 1에 의해 풀어야 할 케이블 드럼의 회전수 a가 산출된다. 그에 따라 정확한 레벨 관리를 수행하여 버킷이 해저 바닥에 정확하게 안착할 수 있도록 한다.

다음으로, 버킷을 이용하여 퇴적물을 긁은 후 케이블 드럼을 회전시켜 버킷을 수면 위로 상승시킨다(제4 단계). 버킷을 들어 올린 후 버킷을 개방시켜 버킷 내부의 슬러지를 바지선 등에 쏟아 붓는다.

마지막으로, 다음 준설장소로 버킷을 회전시켜 이동시키기 위해 멀티빔 소나가 버킷의 회전각을 스캐닝함으로써 각도 관리를 수행(제5 단계)하고, 버킷을 다음 위치로 이동시킨 후 상기 제1 단계 내지 제4단계를 반복한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명은 준설작업, 특히 대심도의 해저 바닥 준설작업 분야에 광범위하게 적용될 수 있다.

100 - 버킷 200 - 케이블
300 - 케이블 드럼 400 - 멀티빔 소나

Claims (5)

1. 해저 상의 퇴적물을 긁어내는 버킷(bucket);
   일측 단부가 상기 버킷에 연결되는 승강 케이블;
   상기 버킷의 네 모서리에 고정되고, 상기 버킷의 상승과 하강시 상기 버킷을 개폐하며, 상대적인 길이 조절을 통해 상기 버킷을 지면에 대하여 비스듬히 위치시키는 틸팅(tilting)이 가능하도록 하는 보조 케이블;
   상기 케이블의 타측 단부를 고정시키고, 상기 케이블을 권취하여 상기 버킷의 높이를 조절하는 케이블 드럼;
   상기 케이블 드럼에 장착되어 상기 케이블 드럼의 회전수를 감지함으로써 상기 버킷의 높이를 인식하되, 복수개의 홀과 상기 홀에 빛을 통과시키는 광학센서를 구비하여 빛이 통과한 상기 홀의 개수를 카운팅함으로써 상기 케이블 드럼의 회전수를 측정하는 드럼 회전수 감지센서; 및
   상기 버킷의 회전각을 스캐닝하는 멀티빔 소나(multi-beam sonar)
   를 포함하며,
   상기 버킷은
   하강시에 개방되고 상승시에 폐쇄되는 벤트(vent)가 형성되며 상부에 위치하는 제1면, 상기 제1면에 대하여 수직으로 절곡되며 하부에 위치하는 제2면, 상기 제1면과 상기 제2면의 경계를 이루는 절곡부, 상기 제1면과 상기 제2면의 측면을 커버하는 한 쌍의 제3면을 구비하는 단위 버킷 2개가 결합되어 형성되고,
   상기 보조 케이블은 상기 절곡부의 양단에 결합되며,
   상기 제3면에는 고무 실링부와, 상기 단위 버킷 2개가 오무려질때 겹쳐지는 오버랩 부가 구비되며,
   상기 제2면의 하단에는 해저 상의 퇴적물을 긁어내는 컷팅부가 구비되는 것을 특징으로 하는 친환경 버킷준설 시스템.
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