KR101281200B1 - 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물 - Google Patents
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Abstract
해양 및 기상관측을 위한 해양구조물이 개시된다. 본 발명의 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물은, 해양에 고정 설치되며 수면 위로 노출되는 해상영역을 데크에 의해 연직방향으로 구획되는 다층으로 형성하여 다양한 시설을 기능별로 설치할 수 있도록 마련되는 메인 프레임; 상기 메인 프레임의 최상층에 배치되어 헬기를 이·착륙시킬 수 있도록 마련되는 헬기 이·착륙시설; 상기 헬기 이·착륙시설의 하층에 배치되며 기상 및 해양상태를 관측하여 육상과 통신하고 전력을 발생하여 상기 메인 프레임에 마련되어 있는 시설에 공급할 수 있도록 마련되는 관측시설; 상기 관측시설의 하층에 배치되어 상기 메인 프레임에 마련되어 있는 시설을 제어할 수 있도록 마련되는 제어시설; 상기 제어시설의 하층에 배치되며 상기 제어시설에 용수를 공급할 수 있도록 마련되는 공급시설; 상기 공급시설의 하층에 배치되어 수중의 해양을 관측할 수 있도록 마련되는 수중 관측시설: 및 상기 수중관측시설의 하층에 배치되어 선박의 접안 공간을 제공할 수 있도록 마련되는 선박 접안시설을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 육상에서 멀리 떨어진 외해에서 기상 및 해상상태에 관계없이 안정적으로 관측 수행이 가능할 수 있는 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물에 관한 것이다.
일반적으로 해양에서의 현장 관측은 주로 부이를 활용하여 수행되었다.
하지만, 이러한 종래의 부이는 기상 및 해상상태, 어로활동 및 선박통항으로 인한 피해 등으로 파손과 유실이 자주 발생하여 관측자료의 연속성 및 정밀도 확보에 어려움이 있었다.
이에 해양에서 기상, 해상상태, 어로활동, 선박통항으로 인한 피해 없이 안정적으로 관측자료를 획득할 수 있는 해양시설물의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 기술적 과제는, 해양에서 기상 및 해상상태를 안정적으로 관측하면서도 관측자료의 연속성 확보 및 정밀도를 높일 수 있는 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제는, 본 발명에 따라, 해양에 고정 설치되며 수면 위로 노출되는 해상영역을 데크에 의해 연직방향으로 구획되는 다층으로 형성하여 다양한 시설을 기능별로 설치할 수 있도록 마련되는 메인 프레임; 상기 메인 프레임의 최상층에 배치되어 헬기를 이·착륙시킬 수 있도록 마련되는 헬기 이·착륙시설; 상기 헬기 이·착륙시설의 하층에 배치되며 기상 및 해양상태를 관측하여 육상과 통신하고 전력을 발생하여 상기 메인 프레임에 마련되어 있는 시설에 공급할 수 있도록 마련되는 관측시설; 상기 관측시설의 하층에 배치되어 상기 메인 프레임에 마련되어 있는 시설을 제어할 수 있도록 마련되는 제어시설; 상기 제어시설의 하층에 배치되어 상기 메인 프레임에 마련되어 있는 시설에 용수와 비상전력을 공급할 수 있도록 마련되는 공급시설; 상기 공급시설의 하층에 배치되어 수중의 해양을 관측할 수 있도록 마련되는 수중 관측시설: 및 상기 수중관측시설의 하층에 배치되어 선박의 접안 공간을 제공할 수 있도록 마련되는 선박 접안시설을 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물에 의하여 달성된다.
상기 헬기 이·착륙시설은, 상기 헬기의 이·착륙 공간을 제공할 수 있도록 마련되며 헬기 유도등을 갖는 헬기 이·착륙장을 포함할 수 있다.
상기 관측시설은, 기상 및 해양상태를 관측할 수 있도록 관측장비가 마련되는 관측부: 상기 관측부에 의해 측정된 정보를 수집할 수 있도록 마련되는 정보수집부; 상기 정보수집부에 의해 수집된 정보를 저장하여 육상센터로 전송하고 육상센터로부터 전송되는 신호에 따라 상기 메인 프레임에 설치되는 시설을 제어할 수 있도록 마련되는 무선원격제어부; 상기 무선원격제어부와 상기 육상센터를 위성통신으로 상호 연결할 수 있도록 마련되는 통신부; 및 상기 정보수집부에 수집된 정보를 가공하여 저장한 뒤 설정된 시간에 따라 출력하여 상기 무선원격제어부를 통해 상기 육상센터로 전송할 수 있도록 마련되는 정보활용부를 포함할 수 있다.
상기 통신부는, 상기 무선원격제어부와 상기 육상센터의 위성통신이 가능할 수 있도록 마련되는 위성안테나를 포함할 수 있다.
상기 관측시설은, 상기 메인 프레임에 마련되어 있는 시설에 전력을 공급할 수 있도록 마련되는 전력공급부를 포함하며, 상기 전력공급부는, 태양광에 의해 전력을 생산할 수 있도록 마련되는 태양광발전장치; 풍력에 의해 전력을 생산할 수 있도록 마련되는 풍력발전장치; 및 상기 태양광발전장치와 상기 풍력발전장치에 의해 생산한 전력을 시설에 공급할 수 있도록 제어하는 전력조절기를 포함할 수 있다.
상기 전력공급부는, 상기 태양광발전장치와 상기 풍력발전장치에 의해 생산한 전력부족 시 비상전력을 생산하여 공급할 수 있도록 마련되는 디젤발전장치를 포함할 수 있다.
상기 제어시설은, 상기 관측시설, 공급시설, 수중관측시설을 제어할 수 있도록 마련되는 제어실; 상기 제어실에 대해 전력을 공급 및 차단할 수 있도록 마련되는 개폐기실; 상기 관측시설에서 생산되는 전력을 충전할 수 있도록 마련되는 축전지실; 상기 관측시설에서 관측한 정보를 실험할 수 있도록 마련되는 실험실; 및 관리자가 임시로 거주할 수 있도록 마련되는 거주시설을 포함할 수 있다.
상기 공급시설은, 상기 실험실 및 상기 거주시설에 용수를 공급할 수 있도록 마련되는 담수화시설; 우수를 정수할 수 있도록 마련되는 정수시설; 및 상기 실험실 및 상기 거주시설에서 발생하는 오폐수를 정화할 수 있도록 마련되는 오폐수처리시설을 포함할 수 있다.
상기 공급시설은, 거주인원의 해상활동을 수행할 수 있도록 마련되는 소형 선박을 포함하며, 상기 헬기 이·착륙시설은, 상기 소형 선박을 해상으로 진수하거나 인양할 수 있도록 하부에 마련되는 크레인을 포함할 수 있다.
상기 수중 관측시설은, 수중으로 입수되어 해수의 연직구조를 관측할 수 있도록 마련되는 제1 관측기; 상기 제1 관측기와 와이어를 매개로 연결되며 상기 제1 관측기를 수중에 입수시킬 수 있도록 마련되는 윈치; 상기 윈치의 와이어를 안내할 수 있도록 상기 제어시설의 하부에 배치되는 안내로울러; 및 상기 메인 프레임의 해수면 아래에 설치되어 해양을 관측하는 제2 관측기를 포함할 수 있다.
상기 관측시설은, 외부 침입을 감시할 수 있도록 마련되는 감시시설을 포함하며, 상기 감시시설은, 상기 헬기 이·착륙시설과 상기 선박 접안시설에 배치되어 선박 또는 침입자를 침입을 감지할 수 있도록 마련되는 다수의 동작감지기; 상기 동작감지기의 감지에 따라 시설 주위의 영상을 촬영할 수 있도록 마련되는 웹 카메라; 상기 웹 카메라에 의해 촬영된 영상을 출력하여 상기 무선원격제어부로 전송할 수 있도록 마련되는 영상 모듈; 및 상기 무선원격제어부의 제어에 따라 음성경고를 발생시키는 음성경고장치를 포함할 수 있다.
상기 헬기 이·착륙시설과 상기 선박 접안시설은, 상기 육상센터로부터 전송되는 신호에 의한 상기 무선원격제어부의 제어에 따라 상기 제어시설 방향으로 전개되는 전동사다리를 포함할 수 있다.
상기 위성안테나는, 외부 환경의 변화에 영향을 받지 않도록 레이돔으로 감싸질 수 있다.
상기 메인 프레임에 마련되는 상기 헬기 이·착륙시설, 상기 관측시설, 상기 제어시설, 상기 공급시설, 상기 수중 관측시설, 상기 선박 접안시설의 구성은 상호 유기적으로 결합되어 시스템화될 수 있다.
본 발명은, 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에 해양 및 기상상태를 관측하도록 설치되는 해양구조물에 의하여, 기상 및 해상상태, 어로활동, 선박통행으로 인한 피해 없이 해양에서 발생하는 해양 및 기상현상들을 안정적으로 관측할 수 있다.
또한, 기상, 해양, 환경, 구조물 등을 관측하는 다양한 관측장비로부터 수집되는 정보를 원격 관측/제어 시스템을 통하여 육상센터로 실시간 전송함으로써 관측자료의 연속성 확보 및 정밀도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물의 구성도이다.
도 2는 도 1의 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물에 마련된 관측시설의 구성도이다.
도 3은 도 2의 관측시설에 마련된 전력공급부의 구성도이다.
도 4는 도 2의 관측시설에 마련된 감시시설의 구성도이다.
도 5는 도 1의 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물에 마련된 제어시설의 구성도이다.
도 6은 도 1의 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물에 마련된 공급시설의 구성도이다.
도 7은 도 1의 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물에 마련된 수중 관측시설의 구성도이다.
도 2는 도 1의 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물에 마련된 관측시설의 구성도이다.
도 3은 도 2의 관측시설에 마련된 전력공급부의 구성도이다.
도 4는 도 2의 관측시설에 마련된 감시시설의 구성도이다.
도 5는 도 1의 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물에 마련된 제어시설의 구성도이다.
도 6은 도 1의 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물에 마련된 공급시설의 구성도이다.
도 7은 도 1의 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물에 마련된 수중 관측시설의 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물의 구성도이며, 도 2는 도 1의 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물에 마련된 관측시설의 구성도이고, 도 3은 도 2의 관측시설에 마련된 전력공급부의 구성도이며, 도 4는 도 2의 관측시설에 마련된 감시시설의 구성도이고, 도 5는 도 1의 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물에 마련된 제어시설의 구성도이며, 도 6은 도 1의 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물에 마련된 공급시설의 구성도이고, 도 7은 도 1의 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물에 마련된 수중 관측시설의 구성도이다.
본 발명에 따른 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 메인 프레임(110)과, 헬기 이·착륙시설(120)과, 관측시설(130)과, 제어시설(160)과, 공급시설(170)과, 수중 관측시설(180) 및 선박 접안시설(190)을 포함한다.
여기서 본 발명의 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물(100)의 구축을 위한 입지선정은, 해역의 대표성, 건설의 경제성, 구조물의 안정성 및 접근성을 기준으로 판단하는 것이 타당하다.
즉, 해역의 대표성은 해양구조물(100)이 해양 및 기상관측을 수행함에 있어서 그 관측자료에 왜곡을 줄 수 있는 외부적인 요인이 없이, 해양구조물(100)의 관측이 그 주변 해역의 해양 및 기상상황을 대표할 수 있어야 한다.
건설의 경제성 및 구조물의 안정성은 해양구조물(100)이 건설되는 해역의 수심과 관계된다. 해양구조물(100)은 설치 수심이 깊어질수록 건설비가 많이 소요되어 경제성 및 안정성이 떨어지게 된다. 따라서 건설의 경제성과 구조물의 안정성을 확보하기 위해서는 수심 약 50m 이내의 지점에 설치하는 것이 타당하다. 하지만 외해에는 50m 이내의 수심을 갖는 지점이 드물기 때문에 암초 상의 적절한 지점을 선정하는 것도 합리적이라 할 수 있다. 이 경우에도 수심에 의해 해역의 대표성에 문제가 발생하지 않도록 입지선정에 있어 환경조건을 면밀히 검토해야한다.
접근성은 해양구조물(100)의 관리 및 연구를 위해 기지에 접근할 때 그 용이함을 말한다. 접근성은 육지와 해양구조물(100) 간의 거리가 가장 큰 영향을 주는 요소이며 가까울수록 접근성은 양호하다.
따라서 해양구조물(100)의 입지선정은 해양의 여러 후보해역에 대해서 해역의 대표성, 건설의 경제성, 구조물의 안정성 및 접근성을 기준으로 하여 각 항목이 다른 항목에 대해 상대적으로 가지는 중요한 요인을 고려하여 점수를 산정하는 것이 타당하다. 그리고 후보해역이 갖는 특수성(예, 천연보호구역 근처, 해양보호구역(Marine Protect Area) 부근 해역 등)이 있는 경우에는, 특수성 항목을 위해 네 항목을 포함한 후 위와 동일한 방법으로 입지조건을 해석하는 것이 타당하다.
또한, 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물(100)의 안정성 확보를 위한 건설공법은, 구조물의 안정성을 확보하고 구조물로 인해 주변 해양에 미치는 영향을 최소화하는 공법을 채택해야 한다. 이런 측면에서 해양구조물(100)의 건설공법은 쟈켓식 또는 단일항형으로 하는 것이 타당하다. 위의 공법들은 해양구조물(100)이 건설되어도 주변 해양의 해류, 수질 등에 미치는 영향이 작다.
쟈켓식 또는 단일항형 공법은 쟈켓 또는 항(말뚝)의 삽입을 위해 해양구조물(100)의 건설 해역의 해저에 대해 일부분만 훼손이 되고, 구조물의 용도폐기시에도 해저 부분을 절단하는 방식으로 구조물의 회수가 가능하므로 환경적으로도 매우 바람직한 공법이라고 할 수 있다.
메인 프레임(110)은, 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물(100)의 골조를 형성하여 육지와 접근성이 양호한 해양에 고정 설치되도록 마련되는 구성이며, 수면 아래 및 위에는 기상 및 해양관측을 위한 다양한 시설이 기능별로 배치되어 있다.
즉, 메인 프레임(110)의 해상영역은 데크에 의해 연직방향으로 구획되는 다층구조로 형성되며 각 층에는 기상 및 해양관측을 수행할 수 있는 다양한 시설이 기능별로 배치되도록 설치된다.
이러한 메인 프레임(110)은 해양에 설치되는 특성에 따라 구조물의 구조적 안정성을 확보하기 위해서 수심 약 50m이내의 지점에 설치되며, 수심이 깊은 외해에서는 암초 위에 설치될 수도 있다.
헬기 이·착륙시설(120)은, 육지로부터 멀리 떨어진 해상에 설치되는 해양구조물에 헬기를 이용하여 인원을 출입시킬 수 있도록 마련되는 구성으로, 해양구조물의 최상층에 배치되는 헬기 이·착륙장(122)을 포함한다.
헬기 이·착륙장(122)은, 헬기의 이·착륙공간을 제공하도록 마련되는 구성이며, 헬기의 접근성이 용이한 해양구조물(100)의 최상층에 배치되도록 형성되어 있다. 헬기 이·착륙장(122)에는 야간의 경우에도 헬기의 이·착륙을 위한 식별이 용이하도록 헬기 유도등(도면에 미도시)이 설치된다.
헬기 이·착륙장(122)은, 외부 침입자가 헬기를 이용하여 헬기 이·착륙시설(120)로 침입한 뒤 제어시설(160)로 쉽게 침입할 수 없도록 후술할 관측시설(130)에 마련된 무선원격제어부(135)의 제어에 따라 작동되는 전동사다리(도면에 미도시)가 마련되어 있다.
이러한 전동사다리는, 무선원격제어부(135)의 제어에 의해서만 제어시설(160) 방향으로 승강되어 전개되는 구성이다. 이에 제어시설(160)에 대한 외부 침입자의 침입을 방지할 수 있게 된다.
즉, 전동사다리는 육상센터(200)로부터 전송되는 신호에 의한 무선원격제어부(135)의 제어에 따라 출입이 허가된 인원이 제어시설(160)로 출입할 수 있도록 전개되며, 출입이 허가되지 않은 외부 침입에 대해서는 제어시설(160) 방향으로 전개되지 않게 된다.
여기서 육상센터(200)는 무선원격제어부와 위공위성을 통해 실시간 통신할 수 있도록 마련되는 육상센서서버로 형성된다.
이와 같은 헬기 이·착륙시설(120)은 헬기의 이·착륙공간을 제공하여 육지로부터 멀리 떨어진 해양구조물(100)에 대한 주기적인 관리 및 연구활동을 위하여 연구원 및 유지보수 요원을 용이하게 출입시킬 수 있으며, 외부 침입에 대해서는 무선원격제어부(135)의 제어에 따라 작동되는 전동사다리에 의해 제어시설(160)의 침입을 방지할 수 있게 되는 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 관측시설(130)은, 기상 및 해양상태를 관측하도록 헬기 이·착륙시설(120)의 하층에 마련되는 구성으로, 관측부(132)와, 정보수집부(134)와, 무선원격제어부(135)와, 통신부(136)와, 정보활용부(138) 및 전력공급부(140)를 포함한다.
관측부(132)는, 기상 및 해양상태를 관측할 수 있도록 기상관측장비, 파랑관측장비 및 인공위성 검보정 장비 등과 같은 다양한 각종 관측장비(133)가 마련되는 구성이다.
여기서 관측장비(133)는 1∼5V 또는 4∼20㎃의 출력을 내보내는 아날로그 방식과, 시리얼 통신을 사용하여 관측된 데이터를 전송하는 디지털 방식으로 구분할 수 있으며, 관측장비(133)로 관측요소를 측정하는 경우 초음파, 레이더, 저항 등 물리적 또는 기계적인 장치 등을 사용하여 측정하도록 한다.
아날로그 또는 디지털 신호로 변화되어 전송되는 기상, 해양, 환경, 구조물 등의 관측요소를 원격 관측/제어 시스템에서 사용할 수 있도록 모든 입력을 동일한 디지털 프로토콜로 전환한다. 전환된 데이터를 사용하여 원격 관측/제어 시스템 구축시 관측장비(133)의 다양한 출력을 모두 수용할 수 있는 시스템을 구성할 수 있다. 그러나 일부 장비 중 파향과 파고를 측정하는 파랑레이더, 유속측정계와 같이 전용 프로그램을 사용하지 않고서는 데이터 분석 및 수집에 어려움이 있는 장비는 해양구조물(100) 또는 육상센터(200)에서 전용 프로그램을 사용하여 관측 가능하도록 한다.
정보수집부(134)는, 관측부(132)의 관측장비(133)로부터 측정되는 정보를 수집할 수 있도록 마련되는 구성이다. 이때, 정보수집부(134)는 기상, 해양, 환경, 구조물 등의 관측장비(133)로부터 수집되는 정보를 원격 관측/제어 시스템의 구축에 따라 통합하여 하나의 시스템에서 운영할 수 있도록 아날로그 또는 펄스 신호를 시그널선을 통하여 정보를 받는 방법, 관측장비(133)와 직접 시리얼 통신을 통하여 정보를 받는 방법, 관측장비 전용 프로그램을 사용하여 로우 정보를 무선원격제어부(135)로 전송하는 방법, 관측장비 전용 프로그램을 사용하여 변환된 정보를 시리얼 통신을 통하여 받는 방법, 관측장비 전용 프로그램의 기록된 정보를 무선원격제어부(135)로 전송하는 방법 등을 사용하도록 한다.
여기서 정보수집부(134)로 수집된 정보는 기록장치(도면에 미도시)에 1차로 저장되어 시스템 오류로 인한 정보의 수집 중단을 막을 수 있도록 하며, 기록장치는 독립된 배터리로 동작하여 전원 설비의 이상 시에도 정보를 수집할 수 있도록 한다.
무선원격제어부(135)는, 정보수집부(134)에 수집된 정보를 저장하고 육상센터(200)로 동기화시킬 수 있도록 마련되는 구성이다.
무선원격제어부(135)는, 해양구조물(100)에 대한 외부 침입을 감지하는 경우 경고 방송, 침입 주변의 화상 저장 및 육상센터(200)로 전송하는 역할을 수행하는데, 이에 관한 설명은 후술하기로 한다.
이러한 무선원격제어부(135)는 안정적으로 정보를 전송하기 위하여 이중화 기능을 적용하는 무선원격제어서버로 형성된다.
통신부(136)는, 무선원격제어부(135)와 육상센터(200)를 위성통신을 통하여 상호 연결할 수 있도록 마련되는 구성이다. 즉, 통신부(136)는 위성안테나(137)를 매개로 무선원격제어부(135)와 육상센터(200)를 위성통신을 통하여 상호 연결될 수 있게 된다.
위성안테나(137)는, 무선원격제어부(135)와 연결되도록 관측시설(130)에 마련되며, 해양의 외부 환경의 변화에 영향을 받지 않도록 레이돔으로 감싸지도록 형성된다.
이러한 통신부(136)는 주 통신수단과 보조 통신수단을 이용하여 해양구조물(100)의 상태 감지, 제어 및 정보 수집을 한다. 주 통신수단은 송수신국(VAST)을 사용하며, 보조 통신수단은 해양구조물(100)의 위치와 기능의 특성에 따라 오브컴(Orbcomm), 인마셋(Inmarset), 코드분할다중접속(CDMA) 등을 선택적으로 사용하도록 한다.
여기서 보조 통신수단은 주 통신수단을 이용할 수 없는 상태일 때 자동으로 동작하여 정보를 육상센터(200)로 전송하도록 한다. 전송은 시스템에 따라 전술한 방식을 선택적으로 적용한다.
정보활용부(138)는, 정보수집부(134)에 수집된 정보를 가공 및 저장한 뒤 설정된 시간에 따라 출력할 수 있도록 마련되는 구성이다.
즉, 정보활용부(138)는 정보수집부(134)의 관측장비(133)에 의해 측정된 정보를 최종적으로 가공하여 저장한 뒤 설정된 시간(매 10분)에 따라 출력하여 무선원격제어부(135)를 통해 육상센터(200)로 전송한다.
여기서 정보활용부(138)는 육상센터(200)의 관계형 데어터베이스(RDBMS)와 연결되어 정보를 저장하게 되며, 육상센터(200)에 저장된 정보는 웹 프로그램을 통해 유관 기관 및 연구자나 일반사용자들이 이용할 수 있게 된다.
미설명 부호 ‘139’기상타워를 나타낸 것이다. 이러한 기상타워(139)는 비, 눈, 바람, 안개, 구름, 기온 등 대기 가운데서 일어나는 모든 물리적 현상을 관측하기 위해 마련되는 것이며, 본 발명의 출원 전에 이미 기상 관측분야에서 널리 실시되고 있는 것이므로 이에 관한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전력공급부(140)는, 메인 프레임(110)에 마련되어 있는 각종 시설에 전력을 공급할 수 있도록 마련되는 구성으로, 태양광발전장치(142)와, 풍력발전장치(144)와, 태양광발전장치(142)와 풍력발전장치(144)의 전력을 시설에 공급하도록 마련되는 전력조절기(146)와, 태양광발전장치(142)와 풍력발전장치(144)에 의해 생산한 전력부족 시 비상전력을 생산하여 공급할 수 있도록 마련되는 디젤발전장치(148)를 포함한다.
태양광발전장치(142)는, 태양광에 의해 전력을 생산할 수 있도록 마련되는 구성이며, 풍력발전장치(144)는 바람을 이용하여 전력을 생산할 수 있도록 마련되는 구성이다.
전력조절기(146)는, 태양광발전장치(142)와 풍력발전장치(144)에 의해 생산한 전력을 제어하여 축전지(147)에 충전하며 관측장비(133)에 공급할 수 있도록 마련되는 구성이다.
즉, 전력조절기(146)는 태양광발전장치(142)와 풍력발전장치(144)에 의해 생산한 전력을 축전지(147)에 충전하며 DC/AC 인버터와 DC/DC 컨버터를 통해 메인 프레임에 마련되어 있는 헬기 이·착륙시설(120), 관측시설(130), 제어시설(160), 공급시설(170), 수중 관측시설(180) 및 선반 접안시설(190)에 전력을 공급하도록 한다.
디젤발전장치(148)는, 태양광발전장치(142)와 풍력발전장치(144)에 의해 생산한 전력부족 시 비상전력을 생산하여 공급할 수 있도록 마련되는 구성이다.
즉, 디젤발전장치(148)는 연구 및 견학 목적으로 해양구조물에 연구원이나 방문자가 제어시설에 임시 거주하거나, 태양 및 풍력에 의한 공급으로 부하의 전력을 분담할 수 없을 경우에 전력을 생산하여 대용량 부하를 분담할 수 있도록 한다.
이러한 디젤발전장치(148)는 태양광이나 풍력에 의해 생산된 전력 부족 시 전력을 생산하여 충전기(149)의 제어에 따라 축전지(147)에 충전하며, 메인 프레임에 마련되어 있는 헬기 이·착륙시설(120), 관측시설(130), 제어시설(160), 공급시설(170), 수중 관측시설(180) 및 선반 접안시설(190)에 전력을 공급하도록 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 관측시설(130)은, 해양구조물(100)에 대한 보안성을 높일 수 있도록 마련되는 감시시설(150)을 포함한다.
감시시설(150)은, 해양구조물(100)에 대한 외부 침입을 감시할 수 있도록 마련되는 구성으로, 동작감지기(152)와, 웹 카메라(154)와, 영상 모듈(156)과, 음성경고장치(158)를 포함한다.
동작감지기(152)는, 헬기 또는 선박을 이용하여 해양구조물(100)로 침입하는 침입자를 감지할 수 있도록 마련되는 구성이며, 일정범위 내로 접근하는 침입자에 의해 동작하여 감지신호를 발생시키는 감지센서로 형성된다. 이러한 동작감지기(152)는 헬기 이·착륙시설(120)과 선박 접안시설(190)의 주위에 다수가 배치되도록 한다.
웹 카메라(154)는, 동작감지기(152)의 감지에 따라 헬기 이·착륙시설(120)과 선박 접안시설(190) 주위의 영상을 촬영할 수 있도록 마련되는 구성이다.
영상 모듈(156)은, 웹 카메라(154)에 의해 촬영된 영상을 출력할 수 있도록 마련되는 구성이다. 이러한 영상 모듈(156)은 웹 카메라(154)로 촬영한 영상을 출력하여 무선원격제어부(135)로 전송한다.
여기서 무선원격제어부(135)는 웹 카메라(154)의 영상과 함께 외부 침입에 대한 경보신호를 발생시켜 육상센터(200)로 전송하게 된다.
육상센터(200)는 무선원격제어부(135)로부터 전송되는 영상 및 경보신호를 전달받아 미리 설정된 값과 비교하고 SMS시스템을 통해 운영자에게 전달할 메시지를 생성한 뒤 내장되어 있는 무선모뎀으로 전달한다. 무선모뎀은 통신영역 내의 기지국에 메시지를 전달하여 이동망 교환국을 통해 육상센터(200)의 운영자가 위치한 기지국으로 전달한다. 육상센터(200)의 운영자는 SMS시스템에 의해 생성된 메시지를 이동전화로 수신하여 해상구조물에 대한 외부 침입을 실시간으로 확인할 수 있게 된다.
음성경고장치(158)는, 무선원격제어부(135)의 제어에 따라 음성경고를 발생시킬 수 있도록 마련되는 구성이다. 이러한 음성경고장치(158)는 증폭기로 형성된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제어시설(160)은, 메인 프레임에 배치되어 있는 각종 시설을 제어할 수 있도록 관측시설의 하층에 마련되는 구성으로, 제어실(162)과, 개폐기실(163)과, 축전지실(164)과, 실험실(166)과, 거주시설(168)을 포함한다.
제어실(162)은, 해양구조물(100)의 핵심부로써 헬기 이·착륙시설(120)과, 관측시설(130)과, 공급시설(170)과, 수중 관측시설(180) 및 선박 접안시설(190)을 제어할 수 있도록 마련되는 구성이며, 개폐기실(163)은 제어실(162)에 전력을 공급 및 차단할 수 있도록 마련되는 구성이다.
여기서 제어실(162)과 개폐기실(163)은 상호 신호케이블 및 전원 연결이 필요하므로 인접하게 배치되도록 한다.
축전지실(164)은, 전력공급부(140)에 마련된 축전지(147)를 수용할 수 있도록 마련되는 구성이며, 실험실(166)은 관측시설(130)에 의해 측정된 정보를 토대로 실험을 할 수 있도록 마련되는 구성이다.
거주시설(168)은, 인원이 임시거주할 수 있도록 마련되는 구성이며, 침실, 화장실, 부엌, 회의실 등과 같이 인원이 실질적으로 거주할 수 있는 공간을 말한다.
여기서 제어시설(160)에는 해양구조물(100)의 목적에 따라 임시거주 인원이 늘어나는 경우 별도의 숙박시설이 따로 마련될 수도 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 공급시설(170)은, 제어시설(160)에 용수를 공급할 수 있도록 제어시설(160)의 하층에 마련되는 구성으로, 담수화시설(172)과, 정수시설(174)과, 오폐수처리시설(176)을 포함한다.
담수화시설(172)은, 실험실(166)과 거주시설(168)에 용수를 공급할 수 있도록 마련되는 구성이다. 담수화시설(172)은 바닷물로부터 염분을 포함한 용해물질을 제거하여 순도 높은 음용수, 생활용수 및 공업용수 등을 얻어내는 일련의 수처리 과정을 말하며, 해수를 담수로 생산하는데 사용되는 해수담수화 설비 또는 해수담수화 플랜트가 마련될 수 있다.
이밖에 담수화시설(172)은, 우수를 저장할 수 있는 우수탱크(도면에 미도시)가 마련될 수 있다.
정수시설(174)은, 우수를 정수할 수 있도록 마련되는 구성이다. 이러한 정수시설(174)은 우수탱크에 저장된 우수를 정수하여 실험실(166)과 거주시설(168)에서 음용수, 생활용수 및 공업용수 등으로 사용할 수 있도록 한다.
여기서 담수화시설(172)과 정수시설(174)은 해양구조물(100) 내의 연구원, 유지보수요원 등의 거주인원과 거주기간을 고려하여 설비 용량 및 기계설비를 선정하도록 한다.
오폐수처리시설(176)은, 실험실(166) 및 상기 거주시설(168)에서 발생하는 오폐수를 정화할 수 있도록 마련되는 구성이며, 오폐수의 정화를 통해 재사용할 수 있도록 한다.
이밖에 담수화시설(172)은, 전력공급부(140)에 마련된 디젤발전장치(148)에 연료를 공급할 수 있도록 연료탱크(도면에 미도시)가 마련되며, 연료탱크는 유지보수요원에 의한 연료의 보충주기를 반영하여 탱크용량을 결정한다.
담수화시설(172)은, 거주인원의 해상활동을 수행할 수 있도록 소형 선박(도면에 미도시)이 마련되며, 소형 선박은 헬기 이·착륙시설(120)의 하부에 마련되는 크레인(124)에 의해 해상으로 진수되거나 해상으로부터 인양되도록 한다.
이러한 소형 선박은 해양구조물(100)의 기능 및 주변 해역의 특성에 따라 적합한 크기로 형성되며 비사용 기간에는 공급시설(170) 내의 일정 영역에 보관하도록 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 수중 관측시설(180)은, 수중의 해양을 관측할 수 있도록 공급시설(170)의 하층에 마련되는 구성으로, 제1 관측기(182)와, 윈치(184)와, 안내로울러(186) 및 제2 관측기(188)를 포함한다.
제1 관측기(182)는, 해수의 연직구조를 관측할 수 있도록 마련되는 구성이며, 윈치(184)에 의해 수중으로 입수된다.
윈치(184)는, 제1 관측기(182)를 수중으로 입수시킬 수 있도록 마련되는 구성이며, 제1 관측기(182)와 연결되는 와이어(185)가 마련되어 수중 관측시설(180)에 배치된다. 이러한 윈치(184)는 관측시설(130)에 마련된 무선원격제어부(135)의 제어에 따라 동작하여 제1 관측기(182)를 수중으로 입수시키게 된다.
안내로울러(186)는, 윈치(184)의 와이어(185)를 안내할 수 있도록 마련되는 구성으로, 제어시설(160)의 하부에 회전 가능하게 설치된다. 즉, 안내로울러(186)는 윈치(184)의 작동시 와이어(185)를 안내하여 제1 관측기(182)를 수중으로 입수시킬 수 있게 된다.
제2 관측기(188)는, 해양의 주요 관측요소인 수온, 염분, CO2, pH, 엽록소, 탁도 등을 관측하도록 마련되는 구성이며, 이를 위해서 메인 프레임(110)의 해수면 아래에 설치된다.
여기서 제2 관측기(188)는 메인 프레임(110)의 해수면 아래에 설치되어 해양의 물리, 화학, 생물, 지질 요소를 관측하는 다수 및 다종의 관측기로 마련될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 선박 접안시설(190)은, 육지로부터 멀리 떨어진 해상에 설치되는 해양구조물(100)에 선박을 이용하여 인원을 출입시킬 수 있도록 수중 관측시설(180)의 하층에 마련되는 구성이다.
여기서 선박 접안시설(190)은 해양구조물(100)을 설계 및 제작하는 과정에서 수심과 조위를 정확히 관측하여 그 위치를 정해야 한다. 하지만 보다 정확한 설치를 위해서는 육상에서 선박 접안시설(190)을 따로 제작한 뒤 선박으로 이동시켜 메인 프레임(110)에 설치할 수도 있다.
선박 접안시설(190)은, 외부 침입자가 선박을 이용하여 침입한 뒤 제어시설(160)로 쉽게 침입할 수 없도록 관측시설(130)에 마련된 무선원격제어부(135)의 제어에 따라 작동되는 전동사다리(도면에 미도시)가 마련되어 있다.
이러한 전동사다리는 무선원격제어부(135)의 제어에 의해서만 제어시설(160) 방향으로 승강되어 전개되는 구성이다. 이에 선박 접안시설(190)로 침입한 외부 침입자가 해양구조물(100)의 주요 시설인 공급시설(170) 및 제어시설(160)로 침입하는 것을 방지할 수 있다.
즉, 전동사다리는 육상센터(200)로부터 전송되는 신호에 의한 무선원격제어부(135)의 제어에 따라 출입이 허가된 인원이 제어시설(160)로 출입할 수 있도록 전개되며, 출입이 허가되지 않은 외부 침입에 대해서는 무선원격제어부의 제어에 따라 작동되지 않게 되어 제어시설(160)에 대한 외부 침입을 방지할 수 있게 된다.
이와 같은 선박 접안시설(190)은 육상에서 해양구조물(100)로 출입하는 선박의 접안공간을 제공하여 육지로부터 멀리 떨어진 해양구조물(100)에 대한 주기적인 관리 및 연구활동을 위하여 연구원 및 유지보수 요원을 용이하게 출입시킬 수 있으며, 외부 침입에 대해서는 무선원격제어부(135)의 제어에 따라 작동되는 전동사다리에 의해 제어시설(160)에 대한 외부 침입을 방지할 수 있는 것이다.
이와 같이 구성된 본 실시예의 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물(100)은, 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에 고정 설치되어 해양과학기지를 구축하므로 기상 및 해상상태, 어로활동으로 인한 피해 없이 해양에서 발생하는 해양 및 기상현상들을 안정적으로 관측할 수 있는 것이다.
또한, 본 실시예의 해양 및 기상관측을 위한 해양구조물(100)은, 기상, 해양, 환경, 구조물 등을 관측하는 다양한 관측시설(130)로부터 수집되는 정보를 원격 관측/제어 시스템을 통하여 육상센터(200)로 실시간 전송함으로써 관측자료의 연속성 확보 및 정밀도를 높일 수 있는 것이다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
110: 메인 프레임 120: 헬기 이·착륙시설
122: 헬기 이·착륙장 130: 관측시설
132: 관측부 134: 정보수집부
135: 무선원격제어부 136: 통신부
137: 위성안테나 138: 정보활용부
140: 전력공급부 150: 감시시설
152: 동작감지기 154: 웹 카메라
156: 영상 모듈 158: 음성경고장치
160: 제어시설 170: 공급시설
180: 수중 관측시설 190: 선박 접안시설
122: 헬기 이·착륙장 130: 관측시설
132: 관측부 134: 정보수집부
135: 무선원격제어부 136: 통신부
137: 위성안테나 138: 정보활용부
140: 전력공급부 150: 감시시설
152: 동작감지기 154: 웹 카메라
156: 영상 모듈 158: 음성경고장치
160: 제어시설 170: 공급시설
180: 수중 관측시설 190: 선박 접안시설
Claims (14)
- 쟈켓식 또는 단일항형 공법에 의해 하부 골조가 해저에 고정 설치되며 수면 위로 노출되는 해상영역을 데크에 의해 연직방향으로 구획되는 다층으로 형성하여 다양한 시설을 기능별로 설치할 수 있도록 마련되는 메인 프레임; 상기 메인 프레임의 최상층에 배치되어 헬기를 이·착륙시킬 수 있도록 마련되는 헬기 이·착륙시설; 상기 헬기 이·착륙시설의 하층에 배치되며 기상 및 해양상태를 관측하여 육상과 통신하고 전력을 발생하여 상기 메인 프레임에 마련되어 있는 시설에 공급할 수 있도록 마련되는 관측시설; 상기 관측시설의 하층에 배치되어 상기 메인 프레임에 마련되어 있는 시설을 제어할 수 있도록 마련되는 제어시설; 상기 제어시설의 하층에 배치되며 상기 제어시설에 용수를 공급할 수 있도록 마련되는 공급시설; 상기 공급시설의 하층에 배치되어 수중의 해양을 관측할 수 있도록 마련되는 수중 관측시설: 및 상기 수중관측시설의 하층에 배치되어 선박의 접안 공간을 제공할 수 있도록 마련되는 선박 접안시설을 포함하고,
상기 수중 관측시설은,
수중으로 입수되어 해수의 연직구조를 관측할 수 있도록 마련되는 제1 관측기; 상기 제1 관측기와 와이어를 매개로 연결되며 상기 제1 관측기를 수중에 입수시킬 수 있도록 마련되는 윈치; 상기 윈치의 와이어를 안내할 수 있도록 상기 제어시설의 하부에 배치되는 안내로울러; 상기 메인 프레임의 해수면 아래에 설치되어 해양을 관측하는 제2 관측기로 이루어지고,
상기 관측시설은,
기상 및 해양상태를 관측할 수 있도록 관측장비가 마련되는 관측부: 상기 관측부에 의해 측정된 정보를 수집할 수 있도록 마련되는 정보수집부; 상기 정보수집부에 의해 수집된 정보를 저장하여 육상센터로 전송하고 육상센터로부터 전송되는 신호에 따라 상기 메인 프레임에 설치되는 시설을 제어할 수 있도록 마련되는 무선원격제어부; 상기 무선원격제어부와 상기 육상센터를 위성통신으로 상호 연결할 수 있도록 마련되는 통신부; 및 상기 정보수집부에 수집된 정보를 가공하여 저장한 뒤 설정된 시간에 따라 출력하여 상기 무선원격제어부를 통해 상기 육상센터로 전송할 수 있도록 마련되는 정보활용부를 포함하며,
상기 헬기 이·착륙시설과 상기 선박 접안시설은,
상기 육상센터로부터 전송되는 신호에 의한 상기 무선원격제어부의 제어에 따라 상기 제어시설 방향으로 전개되는 전동사다리를 포함하는 것을 특징으로 하는,
해양 및 기상관측을 위한 해양구조물. - 제1항에 있어서,
상기 헬기 이·착륙시설은,
상기 헬기의 이·착륙 공간을 제공할 수 있도록 마련되며 헬기 유도등을 갖는 헬기 이·착륙장을 포함하는 것을 특징으로 하는,
해양 및 기상관측을 위한 해양구조물. - 삭제
- 제1에 있어서,
상기 통신부는,
상기 무선원격제어부와 상기 육상센터의 위성통신이 가능할 수 있도록 마련되는 위성안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
해양 및 기상관측을 위한 해양구조물. - 제1항에 있어서,
상기 관측시설은,
상기 메인 프레임에 마련되어 있는 시설에 전력을 공급할 수 있도록 마련되는 전력공급부를 포함하며,
상기 전력공급부는,
태양광에 의해 전력을 생산할 수 있도록 마련되는 태양광발전장치;
풍력에 의해 전력을 생산할 수 있도록 마련되는 풍력발전장치; 및
상기 태양광발전장치와 상기 풍력발전장치에 의해 생산한 전력을 시설에 공급할 수 있도록 제어하는 전력조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는,
해양 및 기상관측을 위한 해양구조물. - 제5항에 있어서,
상기 전력공급부는,
상기 태양광발전장치와 상기 풍력발전장치에 의해 생산한 전력부족 시 비상전력을 생산하여 공급할 수 있도록 마련되는 디젤발전장치를 포함하는 것을 특징으로 하는,
해양 및 기상관측을 위한 해양구조물. - 제1항에 있어서,
상기 제어시설은,
상기 관측시설, 공급시설, 수중 관측시설을 제어할 수 있도록 마련되는 제어실;
상기 제어실에 대해 전력을 공급 및 차단할 수 있도록 마련되는 개폐기실;
상기 관측시설에서 생산되는 전력을 충전할 수 있도록 마련되는 축전지실;
상기 관측시설에서 관측한 정보를 실험할 수 있도록 마련되는 실험실; 및
관리자가 임시로 거주할 수 있도록 마련되는 거주시설을 포함하는 것을 특징으로 하는,
해양 및 기상관측을 위한 해양구조물. - 제7항에 있어서,
상기 공급시설은,
상기 실험실 및 상기 거주시설에 용수를 공급할 수 있도록 마련되는 담수화시설;
우수를 정수할 수 있도록 마련되는 정수시설; 및
상기 실험실 및 상기 거주시설에서 발생하는 오폐수를 정화할 수 있도록 마련되는 오폐수처리시설을 포함하는 것을 특징으로 하는,
해양 및 기상관측을 위한 해양구조물. - 제1항에 있어서,
상기 공급시설은,
거주인원의 해상활동을 수행할 수 있도록 마련되는 소형 선박을 포함하며,
상기 헬기 이·착륙시설은,
상기 소형 선박을 해상으로 진수하거나 인양할 수 있도록 하부에 마련되는 크레인을 포함하는 것을 특징으로 하는,
해양 및 기상관측을 위한 해양구조물. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 관측시설은,
외부 침입을 감시할 수 있도록 마련되는 감시시설을 포함하며,
상기 감시시설은,
상기 헬기 이·착륙시설과 상기 선박 접안시설에 배치되어 선박 또는 침입자를 침입을 감지할 수 있도록 마련되는 다수의 동작감지기;
상기 동작감지기의 감지에 따라 시설 주위의 영상을 촬영할 수 있도록 마련되는 웹 카메라;
상기 웹 카메라에 의해 촬영된 영상을 출력하여 상기 무선원격제어부로 전송할 수 있도록 마련되는 영상 모듈; 및
상기 무선원격제어부의 제어에 따라 음성경고를 발생시키는 음성경고장치를 포함하는 것을 특징으로 하는,
해양 및 기상관측을 위한 해양구조물. - 삭제
- 제4항에 있어서,
상기 위성안테나는,
외부 환경의 변화에 영향을 받지 않도록 레이돔으로 감싸지는 것을 특징으로 하는,
해양 및 기상관측을 위한 해양구조물. - 제1항, 제2항, 제4항 내지 제9항, 제11항, 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 메인 프레임에 마련되는 상기 헬기 이·착륙시설, 상기 관측시설, 상기 제어시설, 상기 공급시설, 상기 수중 관측시설, 상기 선박 접안시설의 구성은 상호 유기적으로 결합되어 시스템화된 것을 특징으로 하는,
해양 및 기상관측을 위한 해양구조물.
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