KR101210919B1 - 잠금부를 구비한 부유식 구조물의 위치유지 시스템 및 방법 - Google Patents

잠금부를 구비한 부유식 구조물의 위치유지 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잠금부를 구비한 부유식 구조물의 위치유지 시스템 및 방법에 관한 것으로, 부유식 구조물의 위치유지시스템의 제어부에 잠금부를 구비하는 위치유지 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 부유식 구조물의 위치 유지 시스템으로서, 상기 부유식 구조물의 위치 유지 동작을 실행하기 위한 작업 명령을 발생시키는 조종부, 상기 부유식 구조물의 위치 변경 또는 유지를 위한 추력을 발생시키는 추력부, 상기 부유식 구조물의 위치유지에 관련된 하나 이상의 계측 정보를 생성하는 계측부, 상기 작업 명령에 따라 상기 추력부에 대한 제어를 수행하고, 상기 추력부의 동작 상태 정보 및 상기 계측부의 계측 정보에 기반하여 상기 작업 명령의 실행이 선택적으로 가능하도록, 상기 작업 명령에 대한 잠금 기능을 설정하는 잠금부를 구비하는 제어부를 포함하는 부유식 구조물의 위치 유지 시스템이 제공된다.

Description

잠금부를 구비한 부유식 구조물의 위치유지 시스템 및 방법 {Position Holding System and Method for floating Structure with Lock Part}
본 발명은 잠금부를 구비한 부유식 구조물의 위치유지 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부유식 구조물의 위치유지시스템의 제어부에 잠금부를 구비하는 위치유지 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 들어 국제적으로 급격한 산업화 현상 및 공업 발전 추이에 따라 한정된 지구 자원은 점차 바닥을 들어내고 있으며, 이에 따른 원유의 안정적인 생산 및 공급은 대단히 중요한 사안이 되고 있다.
따라서, 최근에는 해저에 있는 석유 채굴기술의 발달과 더불어 대형 석유회사들은 지금까지 경제성을 상실했던 군소 한계유전(marginal field)이나 심해 유전의 개발에 적합한 시추설비를 구비한 시추선의 필요성을 절실히 느끼고 있고, 이에 대한 개발을 적극 모색하고 있는 현실이다.
이러한 해양의 지하에 존재하는 석유나 가스 등을 정제 및 저장할 수 있는 FPSO, 드릴쉽등이 점진적으로 늘어나고 있다. 이러한 부유식 구조물은 특성상 일정 위치에서 오랜 작업을 수행하기 때문에 조류 및 풍향, 풍속, 파고에 의하여 흔들림이나, 위치변화가 적을수록 보다 안전한 유전 개발을 이룰 수 있고, 시추작업이 완료된 어느 한 장소에서 다른 장소로 이동하는데 소요되는 시간 및 조작성은 가능한 짧고 간단할수록 좋다.
이때, 조류 및 풍향, 풍속, 파고에 의하여 선체가 흔들려 위치가 변하는 현상은 부유식 구조물의 위치유지시스템(Dynamic Positioning System)에 의하여 해소될 수 있다.
종래의 위치유지시스템은 자동화 모드로 설정되어 있기 때문에, 항해 중에 계측부의 오류로 인하여 작동하거나, 사용자가 원하지 않는 상황에서 작동하여 사고로 이어질 수 있는 가능성이 존재하였다.
부유식 구조물의 위치유지시스템은 오작동이 발생하면, 석유 시추 장비가 파괴되면서 해양으로 원유가 유출되는 사고가 발생할 수 있다. 또한, 부유식 구조물 출동 사고, 침몰 사고등의 원인이 되기도 한다. 이러한 사고는 생태계 파괴 및 심각한 인명사고로 이어질 수 있고, 천문학적인 액수의 피해를 가져다 줄 수 있다. 따라서, 위치유지시스템을 안정적으로 운영할 수 있는 방법이 필요하다.
이러한 필요성에 따라 본 발명은, 부유식 구조물의 위치유지시스템의 작동을 제어하기 위한 잠금기능을 구비하여, 부유식 구조물의 위치유지시스템의 오작동을 막을 수 있도록 하는 부유식 구조물의 위치유지시스템 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명에 따르면, 부유식 구조물의 위치 유지 시스템으로서, 상기 부유식 구조물의 위치 유지 동작을 실행하기 위한 작업 명령을 발생시키는 조종부, 상기 부유식 구조물의 위치 변경 또는 유지를 위한 추력을 발생시키는 추력부, 상기 부유식 구조물의 위치유지에 관련된 하나 이상의 계측 정보를 생성하는 계측부, 상기 작업 명령에 따라 상기 추력부에 대한 제어를 수행하되, 상기 추력부의 동작 상태 정보 및 상기 계측부의 계측 정보에 기반하여 상기 작업 명령의 실행이 선택적으로 가능하도록, 상기 작업 명령에 대한 잠금 기능을 설정하는 잠금부를 구비하는 제어부를 포함하는 부유식 구조물의 위치 유지 시스템이 제공된다.
상기 추력부 또는 상기 계측부는 상기 작업 명령의 실행이 선택적으로 가능하도록, 상기 작업 명령에 대한 잠금 기능을 설정하는 잠금부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 추력부의 상기 잠금부는, 상기 추력부의 동작 상태를 모니터링하는 모니터링센서부, 상기 제어부와 상기 동작 상태 및 제어 신호를 송수신하는 신호 송수신부, 및 상기 모니터링된 상기 동작 상태에 따라 동작 상태 정보를 생성하여 상기 제어부에 전달하는, 상기 동작 상태 정보에 따라 상기 작업 명령에 대한 잠금 기능을 설정하는 논리부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 추력부는 프로펠라, 쓰러스터 및 러더중 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 계측부는 풍향계, 위치계측기(GPS), 차동위치계측기(Differencial GPS), 자이로스코프(GYRO Scope), 운동계측기(Motion Reference Unit) 및 음향위치센서중 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 있어서, 부유식 구조물의 위치 변경 또는 유지를 위한 추력을 발생시키는 추력부, 상기 부유식 구조물의 위치유지에 관련된 하나 이상의 계측 정보를 생성하는 계측부, 및 제어부를 포함하는 부유식 구조물의 위치유지시스템의 위치유지방법으로서, 상기 제어부가 상기 부유식 구조물의 위치 유지 동작을 실행하기 위한 작업 명령을 입력받는 단계, 및 상기 제어부가 상기 작업 명령에 따라 상기 추력단계에 대한 제어를 수행하는 단계를 포함하되, 상기 추력부의 동작 상태 정보 및 상기 계측부의 계측 정보에 기반하여 상기 작업 명령의 실행이 선택적으로 가능하도록, 상기 작업 명령에 대한 잠금 기능을 설정하는 잠금단계를 더 포함하는 부유식 구조물의 위치 유지 방법을 제공한다.
상기 부유식 구조물의 위치 유지 방법은, 상기 추력부 또는 상기 계측부가 상기 작업 명령의 실행이 선택적으로 가능하도록, 상기 작업 명령에 대한 잠금 기능을 설정하는 잠금단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 추력부의 상기 잠금단계는, 상기 추력부의 동작 상태를 모니터링하는 단계, 상기 모니터링된 상기 동작 상태에 따라 동작 상태 정보를 생성하고, 상기 동작 상태 정보에 따라 상기 작업 명령에 대한 잠금 기능을 설정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 추력부의 상기 잠금단계는, 상기 생성된 동작 상태 정보를 상기 제어부에 전달하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 추력부는 프로펠라, 쓰러스터 및 러더중 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 계측부는 풍향계, 위치계측기(GPS), 차동위치계측기(Differencial GPS), 자이로스코프(GYRO Scope), 운동계측기(Motion Reference Unit) 및 음향위치센서중 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 부유식 구조물의 오작동을 최소화하여, 안전한 위치유지시스템 운용이 가능하다. 또한 본 발명은 위치유지시스템의 오작동으로 인하여 잠재적으로 있을 수 있는 부유식 구조물의 충돌이나 원유 유출 등으로 인한 심각한 피해를 차단하는 효과가 있다. 시추 관련 기술이 고도화되고, 부유식 구조물이 거대화 되면서, 해난 사고의 피해 규모가 천문학적으로 커지고 있는 현실을 감안하면 본 발명의 경제적 효과가 크다고 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잠금부를 구비한 부유식 구조물의 위치유지시스템의 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치유지시스템의 추력부에 구비된 잠금부와 이에 연결된 구동부의 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잠금부를 해제하여 부유식 구조물의 위치유지시스템을 가동하는 방법의 흐름도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 추력부 또는 계측부의 잠금부의 해제여부를 확인하는 방법의 흐름도.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하도록 한다. 첨부된 도면들 및 이하의 설명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 본 발명을 설명하기 위한 의도로 예시된 것에 불과하므로, 첨부된 도면들 및 설명이 본 발명의 권리범위를 제한하려는 의도로 해석되어서는 아니될 것이다.
본 명세서에서 부유식 구조물이란, 평상시에는 해상의 일 지점에 계류된 채 사용되는 오일 FPSO 등의 해상 플랜트를 비롯하여, 벌크화물선, 컨테이너선, 여객선 등과 같은 각종 선박 등을 모두 포함하는 개념이다.
본 명세서에서 사용자란, 위치유지시스템에 등록된 자로서, 부유식 구조물의 유지 보수관리에 관하여 책임이 있는 자를 말한다.
본 명세서에서 잠금부는, 위치유지 시스템에 대한 사용자의 작업 명령을 제어부에 전달하지 못하도록 하여 위치유지시스템이 작동하지 못하도록 막는 부분을 말하고, 잠금부는 제어부에 있는 메인(Main) 잠금부와 추력부 및 계측부에 있는 서브(Sub) 잠금부로 구분될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잠금부를 구비한 부유식 구조물의 위치유지시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 위치유지시스템(100)은 조종부(160), 제어부(120), 추력부(140), 계측부(180)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 제어부(120)에는 메인 잠금부(121)가 구비될 수 있고, 추력부(140) 및 계측부(180)에는 서브 잠금부(141,181)가 구비될 수 있다.
조종부(160)는 사용자의 조작을 통해 부유식 구조물의 위치 유지 동작을 실행하기 위한 작업 명령을 발생시킨다. 즉, 조종부(160)는 사용자와 시스템의 인터페이스 역할을 한다.
추력부(140)는 부유식 구조물의 위치 변경 또는 유지를 위한 추력을 발생시켜서, 부유식 구조물을 움직이는 역할을 한다. 추력부(140)는 프로펠라(Propeller), 쓰러스터(Thruster), 러더(Rudder)등을 포함할 수 있다. 이때, 서브 잠금부(141)는 프로펠라, 쓰러스터, 러더 각각에 있는 것이 바람직하고, 이들은 독립적으로 작동될 수 있다. 예를들어, 프로펠라에 독립적으로 서브 잠금부가 구비될 수 있고, 이런 서브 잠금부는 프로펠라의 작동상황을 파악하여, 위치유지시스템이 가동이 가능한 상황인지 여부를 판단하여, 가동 가능한지 제어부(120)에 전송할 수 있다. 위치유지시스템이 작동가능한 상황인지는 프로펠러, 쓰러스터, 러더에 따라 각각 다를 수 있다. 일반적으로 부유식 구조물이 정박되어 있는 상황이어야 하고, 사용자의 제어가 가능한 상황이어야 한다. 예를들어, 전기추진부유식 구조물에 구비된 프로펠라의 경우와 쓰러스트의 경우는 엔진이 구동되어, 전기적인 에너지가 모터를 통하여 프로펠라, 또는 쓰러스트에서 기계적인 에너지로 전달될 수 있는 상황이어야 한다. 또한, 부유식 구조물이 특정 목적지를 향하여 항해하고 있지 않은 상황이어야 한다.
계측부(180)는 부유식 구조물의 위치유지에 관련된 하나 이상의 계측 정보들을 생성한다. 계측부(180)에는 풍향계, 차동위치계측기(DGPS, Differencial GPS) 또는 위치계측기(GPS), 자이로스코프(GYRO Scope), 운동계측기(MRU, Motion Reference Unit), 음향위치센서등이 포함될 수 있다. 이때, 서브 잠금부는 풍향계, 차동위치계측기(DGPS, Differencial GPS) 또는 위치계측기(GPS), 자이로스코프(GYRO Scope), 운동계측기(MRU, Motion Reference Unit), 음향위치센서 각각에 있는 것이 바람직하고, 이들은 역시 독립적으로 작동될 수 있다. 예를들어, DGPS에 독립적으로 서브 잠금부가 구비될 수 있고, 이런 서브 잠금부는 DGPS의 작동상황을 파악하여, 위치유지시스템이 가동이 가능한 상황인지 여부를 판단하여, 가동가능한지 제어부(120)에 전송할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치유지시스템의 추력부에 구비된 잠금부와 이에 연결된 구동부의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 서브 잠금부(141)는 논리부(145), 신호송수신부(147), 모니터링센서부(149)를 포함할 수 있다. 서브 잠금부(141)는 구동부(143)와 연결된다. 예를들어, 프로펠라의 잠금부는 프로펠라의 동작상태를 모니터링하는 모니터링센서부, 프로펠라의 동작상태를 전달하는 신호 및 제어부(120)에서 전달하는 신호를 송수신하는 신호송수신부, 모니터링센서부와 신호송수신부를 제어하는 논리부를 포함할 수 있다. 우선 모니터링 센서부(149)가 추력부(140)의 동작상태를 파악한다. 파악된 동작상태를 전달받은 논리부(145)는 추력부(140)가 위치유지시스템을 사용하기에 가능한 조건인지 여부를 판단하고, 사용하기에 가능한 조건이라면, 신호송수신부(147)가 제어부(120)로 이러한 상황을 전달한다. 예를들어 프로펠라의 경우, 부유식 구조물이 이동중에 있어서, 프로펠라가 작동하고 있다면, 논리부(145)는 추력부(140)의 동작상태가 위치유지시스템을 사용하기에 부적당하다고 판단한다. 반면에, 부유식 구조물이 정박중에 있고, 엔진이 구동되어 전기적인 에너지가 모터를 통하여 프로펠라에 기계적인 에너지로 전달될 수 있는 상황이라면, 위치유지시스템이 사용가능하다고 판단한다. 이 경우에, 신호송수신부(147)는 논리부(145)의 판단을 통하여, 제어부(120)로 이러한 상황을 전달한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잠금부를 해제하여 부유식 구조물의 위치유지시스템이 가동하는 방법의 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 우선적으로, 제어부(120)가 추력부(140) 또는 계측부(180)의 서브 잠금부(141,181)가 해제되었는지 여부를 확인하여(S301), 추력부(140)와 계측부(180)의 모든 서브 잠금부(141,181)가 해제되었는지 판단한다(S302). 해제되었다면, 제어부(120)는 사용자에게 이를 알린다(S303). 다만, 이는 본 발명에 따른 일 실시예이고, 다른 실시예에서 제어부(120)가 어느 하나의 서브 잠금부(141,181)가 해제되었다고 하여도 사용자에게 이를 알릴 수 있다. 사용자가 조정부(160)를 통하여 메인 잠금부(121)를 해제하였는지 여부를 판단하여(S304), 추력부(140)와 계측부(180)의 서브 잠금부(141,181)가 모두 해제된 경우, 부유식 구조물의 위치유지시스템을 가동한다(S305). 이때, 사용자는 미리 설정에 의하여, 추력부(140)와 계측부(180)의 서브 잠금부(141,181)가 모두 해제되면, 메인 잠금부(121)가 자동으로 해제되도록 할 수 있다. 추력부(140)의 서브 잠금부(141)가 해제되었는지를 확인하는 과정은 도 4에서 자세하게 설명된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 추력부의 잠금부의 해제여부를 확인하는 방법의 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 모니터링센서부(149)가 추력부(140)의 동작상태를 확인한다(S401). 이때, 논리부(145)는 모니터링센서부(149)에 의해 확인된 추력부(140)의 동작상태가 위치유지시스템을 가동하기에 적합한지 여부를 판단한다(S402). 예를들어, DGPS의 경우에는 부유식 구조물의 위치신호의 수신상태의 품질, 적절한 신호가 수신되는지 여부, 신호가 고르게 들어오는지 여부등을 판단한다. 이때, 위치유지시스템을 사용하는 것이 가능한 조건인 경우, 신호 송수신부(147)가 제어부(120)로 사용가능한 사실을 전달한다(S403).
따라서 본 발명에서 제공되는 잠금부를 구비한 위치유지시스템은, 메인 잠금부만을 가질 수도 있고, 서브 잠금부를 구비할 수도 있다. 만약, 서브 잠금부가 구비되어 있을 경우, 모든 서브 잠금부가 해제되었을때, 메인 잠금부가 해제될 수 있는 것이다. 이와 같은 과정을 통하여, 위치유지시스템의 가동에 신중을 기할 수 있는 것이다. 따라서, 부유식 구조물의 위치유지시스템으로 인한 사고를 미연에 방지하고, FPSO의 경우에는 보다 효율적인 원유 수급이 가능한 것이다.
이상에서 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 하기에 기재된 특허청구범위 내에 있게 된다.
100 : 위치유지시스템
120 : 제어부
121 : 제어부의 메인 잠금부
140 : 추력부
141 : 추력부의 서브 잠금부
160 : 조종부
180 : 계측부
181 : 계측부의 서브 잠금부

Claims (12)

  1. 부유식 구조물의 위치 유지 시스템으로서,
    상기 부유식 구조물의 위치 유지 동작을 실행하기 위한 작업 명령을 발생시키는 조종부;
    상기 부유식 구조물의 위치 변경 또는 유지를 위한 추력을 발생시키는 추력부;
    상기 부유식 구조물의 위치유지에 관련된 하나 이상의 계측 정보를 생성하는 계측부;
    상기 작업 명령에 따라 상기 추력부에 대한 제어를 수행하되, 상기 추력부의 동작 상태 정보 및 상기 계측부의 계측 정보에 기반하여 상기 작업 명령의 실행이 선택적으로 가능하도록, 상기 작업 명령에 대한 잠금 기능을 설정하는 잠금부를 구비하는 제어부를 포함하는 부유식 구조물의 위치 유지 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 추력부 또는 상기 계측부는 상기 작업 명령의 실행이 선택적으로 가능하도록, 상기 작업 명령에 대한 잠금 기능을 설정하는 잠금부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 위치 유지 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 추력부의 상기 잠금부는,
    상기 추력부의 동작 상태를 모니터링하는 모니터링센서부;
    상기 제어부와 상기 동작 상태 및 제어 신호를 송수신하는 신호 송수신부; 및
    상기 모니터링된 상기 동작 상태에 따라 동작 상태 정보를 생성하여 상기 제어부에 전달하는, 상기 동작 상태 정보에 따라 상기 작업 명령에 대한 잠금 기능을 설정하는 논리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 위치유지시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 추력부는 프로펠라, 쓰러스터 및 러더중 어느 하나 이상을 포함하는 부유식 구조물의 위치 유지시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 계측부는 풍향계, 위치계측기(GPS), 차동위치계측기(Differencial GPS), 자이로스코프(GYRO Scope), 운동계측기(Motion Reference Unit) 및 음향위치센서 중 어느 하나 이상을 포함하는 부유식 구조물의 위치 유지시스템.
  6. 부유식 구조물의 위치 변경 또는 유지를 위한 추력을 발생시키는 추력부; 상기 부유식 구조물의 위치유지에 관련된 하나 이상의 계측 정보를 생성하는 계측부; 및 제어부를 포함하는 부유식 구조물의 위치유지시스템의 위치유지방법으로서,
    상기 제어부가 상기 부유식 구조물의 위치 유지 동작을 실행하기 위한 작업 명령을 입력받는 단계;
    상기 제어부가 상기 작업 명령에 따라 상기 추력부에 대한 제어를 수행하는 단계; 및
    상기 추력부의 동작 상태 정보 및 상기 계측부의 계측 정보에 기반하여 상기 작업 명령의 실행이 선택적으로 가능하도록, 상기 작업 명령에 대한 잠금 기능을 설정하는 잠금단계를 포함하는
    부유식 구조물의 위치 유지 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 추력부 또는 상기 계측부가 상기 작업 명령의 실행이 선택적으로 가능하도록, 상기 작업 명령에 대한 잠금 기능을 설정하는 잠금단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 위치 유지 방법.
  8. 청구항 7 있어서,
    상기 추력부의 잠금 기능을 설정하는 단계는,
    상기 추력부의 동작 상태를 모니터링하는 단계;
    상기 모니터링된 상기 동작 상태에 따라 동작 상태 정보를 생성하고, 상기 동작 상태 정보에 따라 상기 작업 명령에 대한 잠금 기능을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 위치 유지 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 추력부의 잠금 기능을 설정하는 단계는 상기 생성된 동작 상태 정보를 상기 제어부에 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 위치 유지 방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 추력부는 프로펠라, 쓰러스터 및 러더중 어느 하나 이상을 포함하는 부유식 구조물의 위치 유지 방법.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 계측부는 풍향계, 위치계측기(GPS), 차동위치계측기(Differencial GPS), 자이로스코프(GYRO Scope), 운동계측기(Motion Reference Unit) 및 음향위치센서중 어느 하나 이상을 포함하는 부유식 구조물의 위치 유지 방법.
  12. 부유식 구조물의 위치 유지 시스템으로서,
    위치유지 시스템에 대한 사용자의 작업 명령을 제어부에 전달하지 못하도록 하는, 잠금부를 포함하는 부유식 구조물의 위치 유지 시스템.
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