KR101323794B1

KR101323794B1 - 선박

Info

Publication number: KR101323794B1
Application number: KR1020110116165A
Authority: KR
Inventors: 김희정; 박경령; 김현철
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2011-11-09
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2013-10-31
Also published as: KR20130051045A

Abstract

선박이 개시된다. 본 발명의 선박은, 선체 내에 마련되며, 해수가 유출입되는 개구부를 구비하는 해수 통과터널; 및 해수 통과터널과 부분적으로 연결되며, 해수 통과터널 내로 유동되는 해수의 유동 방향의 반대 방향으로 전자기력을 발생시켜 해수의 유속을 감소시킴으로써 해수로 인한 저항을 감소시키는 해수저항 감소장치를 포함한다.

Description

선박{A ship}

본 발명은, 선박에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 밸러스트 수(ballast water)를 필요로 하지 않는 선박에 관한 것이다.

일반적으로 LNG 운반선, LPG 운반선, 컨테이너선, 화물선, 탱커선 등의 선박은 화물을 적재하여 이동하므로 화물이 적재된 상태를 감안하여 선박의 설계가 이루어진다. 따라서 선박에서 화물을 하역한 이후에는 선박의 무게중심이 상승되어 선박의 안정성에 문제가 발생할 수 있다.

즉, 선박에서 화물을 하역함으로써 흘수가 얕아진 경우에는, 항해 중에서의 호깅(hogging, 선박의 양끝부분에 화물을 집중하여 실으면 선박의 양끝부분이 부력보다 더 무거워 밑으로 처지면서 선박의 중앙부가 위로 솟아올라 선박이 위로 볼록하게 휘는 현상)의 정도가 커지고, 선체에 부가되는 전단력 및 세로 굽힘 모멘트가 커진다.

또한 항해 중에 뱃바닥이 파도에 부딪혀 충격을 받는 슬래밍(Slamming) 현상이 생기고, 프로펠러가 모두 잠기지 않고 수면 상으로 노출되어 추진성능이 저하되거나 프로펠러 및 주요 기관의 부하변동이 증대되는 프로펠러 레이싱이 발생하며, 키가 충분히 수몰될 수 없어 조종성능이 악화되는 문제가 발생한다.

따라서 이러한 문제점을 고려하여 LNG 운반선, LPG 운반선, 컨테이너선, 화물선, 탱커선 등의 선박의 경우, 선박의 안정성 및 복원성을 향상시키기 위하여 선박의 내부에 해수(海水)를 유입하여 저장하는 복수의 밸러스트 탱크(ballast tank)를 설치한다. 여기서, 밸러스트 탱크 내에 적재되는 물을 밸러스트 수(ballast water)라 한다.

밸러스트 수(ballast water)는 선적되는 화물의 양에 따라 선박의 흘수와 트림(trim, 배의 앞뒤 경사를 말함)을 안정적으로 조정하는 역할을 한다.

전술한 바와 같이 화물이 모두 하역된 상태에서 밸러스트 수를 적재하지 않는다면 선박 자체의 중량만으로는 충분한 흘수를 유지할 수 없기 때문에 선수가 수면위로 심하게 들리거나 선박의 추진장치가 물속에 충분히 잠기지 않아 선수 슬래밍, 추진성능저하, 조정성능저하 등의 문제를 초래하게 되므로 선박의 경우 밸러스트 수의 사용이 필수적으로 요구된다.

그러나 선박에 밸러스트 탱크 및 이에 저장되는 밸러스트 수를 구비하는 경우에도 몇 가지 문제점이 있다.

첫째는, 선박 내에 마련되는 밸러스트 탱크 및 이에 저장되는 밸러스트 수(ballast water)의 중량에 의하여 선체 중량이 늘어나고 이에 따라 선박의 화물 적재용량이 감소된다. 이는 선박의 운송비용을 증가시켜 화물의 운송 수단으로서 선박의 경쟁력이 약화되는 결과를 초래한다.

둘째는, 밸러스트 탱크 내로 밸러스트 수(ballast water)를 유입 및 배출시키는 과정에서 미생물이나 해양 생물에 의한 해양오염이 발생할 수 있다. 즉 제1 국에서 유입된 밸러스트 수가 전혀 다른 환경의 제2 국 해양에 배출되는 경우, 제1 국의 각종 이물질, 미생물, 세균 그 밖의 유기물질 등이 제2 국의 해양 생태계를 교란시킬 위험이 발생하게 된다.

이러한 위험을 고려하여, 밸러스트 수에 포함된 유해균의 전파를 막기 위하여 2009년부터는 99%이상 살균하여 배수하도록 밸러스트 수 처리 침전물 국제규정이 강화되었다. 이와 같이 밸러스트 수 처리 침전물 국제규정이 강화됨에 따라 밸러스트 수 처리에 어려움이 가중되고 있는 것이다.

이에 따라서 선박의 운항 안정성을 유지시키면서도 밸러스트 수를 필요로 하지 않는 새로운 구조의 선박이 소개되고 있다. 그 중 선형의 형상을 변경하지 않는 방법으로 밸러스트 수를 두게 되는 밸러스트 탱크의 선수와 선미에 해수가 유입, 배출될 수 있도록 개구부를 두는 선형이 있다. 이러한 선형은 개구부로 인해 해수가 유입되는 공간만큼 선체의 흘수가 내려가서 밸러스트 수가 필요 없게 되고 화물이 적재된 상태에서는 개구부를 닫아서 밸러스트 탱크를 빈 공간으로 두게 된다.

그러나 밸러스트 탱크에 해수가 흐르게 되면 해수와 선체와의 마찰 저항이 증가하게 되어 결국 그만큼 선박의 추진 효율이 감소하게 되는 문제점이 있다.

일본공개특허공보 제2011-088616호, 2009. 10. 20.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 밸러스트 수 프리(ballast water free) 선박이면서도 선박의 추진 효율을 향상시킬 수 있는 선박을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체 내에 마련되며, 해수가 유출입되는 개구부를 구비하는 해수 통과터널; 및 상기 해수 통과터널과 부분적으로 연결되며, 상기 해수 통과터널 내로 유동되는 해수의 유동 방향의 반대 방향으로 전자기력을 발생시켜 상기 해수의 유속을 감소시킴으로써 상기 해수로 인한 저항을 감소시키는 해수저항 감소장치를 포함하는 선박이 제공된다.

상기 해수저항 감소장치는, 상기 해수 통과터널의 외벽에 마련되어 상기 해수 통과터널 내부에 자기장을 형성시키는 자력 발생유닛; 및 상기 해수 통과터널 내로 유동되는 해수에 전류를 공급하는 전류 공급유닛을 포함할 수 있다.

상기 자력 발생유닛은, 상기 해수 통과터널의 상부 외벽에 마련되며, N 극성과 S 극성 중 어느 하나의 극성을 갖는 제1 영구자석; 및 상기 해수 통과터널의 하부 외벽에 마련되며, 상기 제1 영구자석의 극성과 반대되는 극성을 갖는 제2 영구자석을 포함할 수 있다.

상기 전류 공급유닛은, 상기 해수의 진행 방향에 교차되는 방향으로 상기 선체에 결합되며, 상기 자력 발생유닛에 의해 형성된 자기장 속에 전류가 흐르도록 상기 해수 통과터널을 흐르는 해수에 전류를 인가하는 전극부; 및 상기 전극부에 연결되어 상기 전극부에 전류를 인가하는 전류인가부를 포함할 수 있다.

상기 전극부는, 상기 해수 통과터널의 좌우 측벽에 각각 접촉 결합되는 한 쌍의 전극판(electrode)을 포함할 수 있다.

상기 해수 통과터널은, 상기 개구부를 통해 상기 해수를 유출입시켜 상기 선체의 흘수를 조절할 수 있도록 상기 선체의 자중 흘수의 하부에 위치하되 상기 선체의 선수부에서부터 선미부까지 연결될 수 있다.

상기 개구부는, 상기 해수 통과터널의 전방부에 형성되어 해수를 상기 해수 통과터널 내부로 유입시키는 적어도 하나의 해수 유입개구부; 및 상기 해수 통과터널의 후방부에 형성되어 해수를 상기 해수 통과터널 외부로 배출시키는 적어도 하나의 해수 배출개구부를 포함할 수 있다.

상기 해수 유입개구부와 상기 해수 배출개구부에 각각 마련되는 격자상의 그리드를 더 포함할 수 있다.

상기 해수 유입개구부와 상기 해수 배출개구부에 각각 마련되어 상기 해수 유입개구부와 상기 해수 배출개구부를 개폐하는 도어를 더 포함할 수 있다.

상기 해수저항 감소장치는, 상기 해수 통과터널의 미리 결정된 위치에 고정되는 고정형이거나 상기 해수 통과터널의 길이 방향을 따라 이동되는 이동형일 수 있다.

상기 해수 통과터널의 내부에는 상기 해수 통과터널의 길이 방향을 따라 배치되어 상기 해수 통과터널의 내부 공간을 적어도 2개로 구획하는 격벽이 마련될 수 있으며, 상기 격벽에 의해 상기 해수 통과터널의 내부는 복수의 해수 통로관을 형성하되 상기 복수의 해수 통로관들에 상기 해수저항 감소장치가 각각 배치되어 개별 제어될 수 있다.

상기 복수의 해수 통로관의 입구에 마련되어 해수의 유입을 조절하는 해수 유입밸브; 및 상기 복수의 해수 통로관의 출구에 마련되어 해수의 배출을 조절하는 해수 배출밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 선체에 마련되는 압축공기 생성부; 상기 압축공기 생성부와 상기 해수 통과터널을 연결하는 압축공기 배관; 및 상기 개구부가 닫힌 상태로 상기 선체가 운항될 때, 상기 압축공기 생성부에서 생성된 압축공기가 상기 압축공기 배관을 통해 상기 해수 통과터널 내로 주입되도록 상기 압축공기 생성부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 밸러스트 수 프리(ballast water free) 선박이면서도 선박의 안정성 및 추진 효율을 향상시킬 수 있는 선박을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 개략적인 측면 구조도이다.
도 2는 도 1의 개략적인 횡단면 구조도이다.
도 3은 해수 통과터널과 해수저항 감소장치의 개략적인 파단 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 해수저항 감소장치 영역의 부분 단면 구조도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 개략적인 측면 구조도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박의 개략적인 횡단면 구조도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 개략적인 측면 구조도이고, 도 2는 도 1의 개략적인 횡단면 구조도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 선박은, 선체(1) 내에 마련되며, 해수가 유출입되는 개구부(111,112)를 구비하는 해수 통과터널(100)과, 해수 통과터널(100)과 부분적으로 연결되며, 해수 통과터널(100) 내로 유동되는 해수의 유동 방향의 반대 방향으로 전자기력을 발생시켜 해수의 유속을 감소시킴으로써 해수로 인한 저항을 감소시키는 해수저항 감소장치(200)를 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 선박은 자항능력을 가지며 사람이나 화물을 이송시키는 선박뿐만 아니라, 액화천연가스-부유식 생산저장설비(LNG-FPSO : Liquefied Natural Gas-Floating Production Storage Offloading), 부유식 원유 저장 설비(FSU : Floating Storage Unit) 등 화물을 저장 및 하역하는 부유식 해상 구조물을 포함할 수 있다.

선체(1)의 선미부(1b) 영역에는 선박의 진행 방향을 조정하는 러더(2)가 마련된다. 러더(2)는 혼(horn) 타 또는 풀 스페이드 러더(full spade rudder) 등일 수 있다. 러더(2)의 주변에는 선박에 추진력을 발생시키는 프로펠러(3)가 마련된다. 프로펠러(3)의 동작 시 선박이 추진될 수 있다.

한편, 해수 통과터널(100)은 선체(1)의 자중 흘수(LD, 선체가 자중에 의해 해수면에 잠기는 면) 하부에 위치되어 해수를 선수부(1a)에서부터 선미부(1b)까지 안내하는 부분이다. 즉 해상에서 해수 통과터널(100)로 지속적으로 해수를 유입시켜 선체(1)의 흘수와 트림(trim, 배의 앞뒤 경사)을 안정적으로 조정하는 역할을 한다.

부연 설명하면, 화물의 만재 시에는 화물의 중량으로 인해 선체(1)의 흘수가 내려가게 되므로 개구부(111,112)가 닫힌 상태로 운항된다. 이때 선체(1)의 흘수가 지나치게 낮아지면 선체(1)에 표면 마찰력에 의한 저항이 증가하므로 선체(1)의 부양력을 높이기 위해 빈 공간인 해수 통과터널(100) 내부에 압축공기를 분사해 넣을 수도 있다.

이를 위해, 도시하지 않았지만 본 실시예의 선박은, 선체(1)에 마련되는 압축공기 생성부(미도시)와, 압축공기 생성부와 해수 통과터널(100)을 연결하는 압축공기 배관(미도시)과, 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이때, 제어부는 개구부(111,112)가 닫힌 상태로 선체(1)가 운항될 때, 압축공기 생성부에서 생성된 압축공기가 압축공기 배관을 통해 해수 통과터널(100) 내로 주입되도록 압축공기 생성부를 제어할 수 있다. 이와 같은 제어를 통해 전술한 것처럼 화물의 만재 시 개구부(111,112)가 닫힌 상태로 운항되더라도 선체(1)의 흘수가 내려가는 현상을 저지하여 선박 주행에 무리가 없도록 할 수 있다.

그리고 화물이 적재되지 않거나 화물의 적재량이 적은 경우에는 선체(1)의 흘수가 올라가는 것을 저지하기 위해 개구부(111,112)를 완전 개방하거나 부분 개방하여 해수 통과터널(100) 내로 해수가 흐르도록 할 수 있다.

이처럼 본 실시예에 따른 선박은 해수 통과터널(100)을 흐르는 해수가 차지하는 공간(종래 밸러스트 탱크 공간)만큼 선체(1)의 흘수를 내려가게 함으로써 밸러스트 수(ballast water)가 필요 없게 된다. 따라서 밸러스트 수 처리 침전물 국제규정이 강화됨에 따라 밸러스트 수 처리에 어려움이 가중되는 문제를 해소할 수 있다.

선체(1)에 마련되는 개구부(111,112)는 해양으로부터 해수를 해수 통과터널(100)로 유출입시키는 부분이다. 개구부(111,112)는 해수 통과터널(100)의 전방부에 형성되어 해수 통과터널(100) 내부로 해수를 유입시키는 해수 유입개구부(111)와, 해수 통과터널(100)의 후방부에 형성되어 해수 통과터널(100) 외부로 해수를 배출시키는 해수 배출개구부(112)를 포함한다. 도 2에 개략적으로 도시된 것처럼 선체(1) 내에서 개구부(111,112)는 각각의 해수유로(P1,P2)에 의해 해수 통과터널(100)과 연통될 수 있다.

해수 유입개구부(111) 및 해수 배출개구부(112)에는 해상의 동식물 등이 해수 통과터널(100) 내로 유입되는 것을 저지시키는 격자상의 그리드(111a,112a)가 마련될 수 있다.

그리고 도시하지는 않았으나 그리드(111a,112a)에는 해수 유입개구부(111) 및 해수 배출개구부(112)를 개폐하는 도어(미도시)가 설치될 수 있다. 도어에 실린더(cylinder)나 모터(motor) 등의 동력장치를 연결하여 도어가 해수 유입개구부(111) 및 해수 배출개구부(112)를 개폐하면서 해수의 유출입을 조절할 수 있는 등 도어의 개폐구조는 다양할 수 있으므로 자세한 도시 및 설명은 생략한다.

해수 유입개구부(111) 및 해수 배출개구부(112)는 선체(1)의 자중 흘수(LD) 하부에 위치될 수 있다.

그리고 도 2에 도시된 것처럼 해수 유입개구부(111) 및 해수 배출개구부(112)는 선수부(1a) 및 선미부(1b)에서 선체(1)의 좌우 대칭으로 마련될 수 있다. 이는 선체(1)의 어느 일 방향에서만 해수가 출입되는 경우 선체(1)의 무게중심이 선체(1)의 좌현 또는 우현으로 이동되는 현상을 방지하기 위함이다. 한편, 본 실시예처럼 해수 유입개구부(111) 및 해수 배출개구부(112)가 선체(1)에 좌우 대칭형으로 마련되고 이에 더하여 해수 유입개구부(111) 및 해수 배출개구부(112)를 개별적으로 개폐시킬 수 있도록 한다면 선박의 균형 조절에 유리할 수도 있다.

한편, 앞서도 기술한 바와 같이, 선박이 운항될 때, 해수 통과터널(100) 내로 유입되어 배출되는 해수의 유속이 크면 저항이 커지기 때문에 선박의 추진 효율이 감소될 수 있다.

따라서 해수 통과터널(100) 내로 유입되어 배출되는 해수의 유속을 줄일 수만 있다면 그만큼의 저항 감소 효과를 제공할 수 있어 선박의 추진 효율 향상을 기대할 수 있다. 이를 위해 본 실시예의 선박에는 해수저항 감소장치(200)가 마련된다. 해수저항 감소장치(200)의 구체적인 구조에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.

도 3은 해수 통과터널과 해수저항 감소장치의 개략적인 파단 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 해수저항 감소장치 영역의 부분 단면 구조도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예의 선박에 마련되는 해수저항 감소장치(200)는 해수 통과터널(100)과 부분적으로 연결되며, 해수 통과터널(100) 내로 유동되는 해수의 유동 방향의 반대 방향으로 전자기력을 발생시켜 해수의 유속을 감소시킴으로써 해수로 인한 저항을 감소시키는 역할을 한다.

특히, 본 실시예의 경우, 전자기력을 사용하여 해수 통과터널(100) 내로 유동되는 해수의 유속을 감소시키는 구조를 채택함으로써 구조는 간단한 반면 높은 효율을 기대할 수 있다. 본 실시예의 선박에 적용되는 해수저항 감소장치(200)는 해수 통과터널(100)의 어느 일측에 고정되는 고정형으로 마련되고 있다.

이에 대해 좀 더 부연하면, 해수 통과터널(100) 내부로 유입되어 배출되면서 유동되는 해수는 유속에 비례하여 선체(1)에 마찰 저항을 증가시키기 때문에 프로펠러(3)의 추진 효율을 감소시키는 원인이 될 수 있다.

이를 해결하기 위해, 본 실시예에 따른 선박에서 해수저항 감소장치(200)는 해수 통과터널(100)을 흐르는 해수의 유속, 즉 속도가 감속되도록 해수의 유동 방향의 반대 방향으로 전자기력을 부가한다.

여기서 전자기력은 자기장과 자기장 내를 흐르는 전류에 의해 발생되는 로렌츠의 힘(lorentz's force)을 의미한다. 로렌츠의 힘은 전하가 자기장 속에서 운동할 때 전하가 받는 힘으로 그 속력에 비례하며, 힘의 방향은 전류 방향과 자기장이 정하는 면에 수직이다.

전술한 바와 같이, 운항 중인 선박이 그 무게중심을 조절할 때, 해수는 해수 통과터널(100)을 통해 지속적으로 선수부(1a)에서 선미부(1b) 쪽으로 흐른다. 따라서 이러한 해수의 유속을 감속시키기 위해서는 해수의 유동 방향의 반대 방향으로 힘을 작용시켜야 할 것이므로 해수저항 감소장치(200)는 해수의 유동 방향의 반대 방향 즉 선박의 진행 방향과 일치되도록 전자기력(로렌츠의 힘)의 방향이 결정되도록 하여야 한다. 이러한 전자기력의 방향은 플레밍의 왼손 법칙(자기장 속에서 전류가 받는 힘의 방향을 나타내는 법칙)을 참고하여 쉽게 구해낼 수 있다.

해수저항 감소장치(200)는 해수 통과터널(100)의 상부 외벽(130) 및 하부 외벽(140)에 마련되어 해수 통과터널(100) 내부에 자기장(magnetic field)을 형성시키는 자력 발생유닛(210)과, 해수 통과터널(100)을 흐르는 해수에 전류를 공급하는 전류 공급유닛(220)을 포함할 수 있다.

자력 발생유닛(210)은 해수 통과터널(100) 내부의 자력의 방향이 상 방향 및 하 방향 중 어느 한 방향을 향하도록 자기장을 형성시키는 부분이다. 이러한 자력 발생유닛(210)은 해수 통과터널(100)의 상부 외벽(130)에 마련되되 N 극성 및 S 극성 중 어느 하나의 극성을 갖는 제1 영구자석(211)과, 해수 통과터널(100)의 하부 외벽(140)에 마련되되 제1 영구자석(211)과 반대되는 극성을 갖는 제2 영구자석(212)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 제1 영구자석(211)은 해수 통과터널(100)의 상부 외벽(130)에 마련되고, 제2 영구자석(212)은 해수 통과터널(100)의 하부 외벽(140)에 마련되고 있다.

제1 영구자석(211) 및 제2 영구자석(212)은 서로 반대되는 자성(磁性)을 지닌 자성체이므로 해수 통과터널(100) 상부 외벽(130) 및 하부 외벽(140)에 탈착 가능하게 결합시켜 마련될 수 있다.

도시되어 있지는 않으나, 제1 영구자석(211) 및 제2 영구자석(212)은 운항 중인 선박의 흔들림이나 횡요동 중에도 움직이지 않고 정해진 위치에 고정될 수 있어야 그 역할을 수행할 수 있으므로 제1 영구자석(211) 및 제2 영구자석(212)이 탈착 결합되는 해수 통과터널(100) 외벽 부위는 제1 영구자석(211) 및 제2 영구자석(212)의 형상에 대응해 오목하게 형성되어 제1 영구자석(211) 및 제2 영구자석(212)을 수용하는 오목부(미도시)가 더 마련될 수도 있다.

본 실시예에서, 제1 영구자석(211)은 S 극성을 갖고 제2 영구자석(212)은 N 극성을 갖는다. 따라서 제1 영구자석(211)과 제2 영구자석(212) 사이에는 서로 인력이 작용하고 자력의 방향(B)이 상 방향(제2 영구자석(212)에서 제1 영구자석(211) 쪽으로 향하는 방향)인 자기장이 해수 통과터널(100) 내부에 형성된다.

그러나 본 실시예와 달리 제1 영구자석(211)의 극성이 N 극성이고 제2 영구자석(212)의 극성이 S 극성을 갖도록 구성하여 자력의 방향이 하 방향(제1 영구자석(211)에서 제2 영구자석(212) 쪽으로 향하는 방향)으로 된 자기장이 해수 통과터널(100) 내부에 형성되도록 할 수도 있다. 다만, 이때에는 자력의 방향이 하 방향인 것에 맞추어 전자기력이 해수의 유동 방향의 반대로 작용하기 위해서는 전류의 흐름이 해수의 유동 방향에 대해 도 3을 기준으로 우측에서 좌측으로 흐르게 하여야 할 것이다.

전류 공급유닛(220)은 해수 통과터널(100)을 형성하는 선체(1)에 해수의 유동 방향의 가로로 배치되어 선체(1)에 결합되며, 자력 발생유닛(210)에 의해 형성된 자기장 속에 전류가 흐르도록 해수 통과터널(100)을 흐르는 해수에 전류를 인가하는 전극부(221)와, 전극부(221)에 전류를 인가하는 전류인가부(222)를 포함한다.

본 실시예에 따른 전류 공급유닛(220)에서 전극부(221)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 해수 통과터널(100)의 내부에 적어도 일면이 노출되도록 해수 통과터널(100)의 좌우 측벽에 각각 결합된다.

전극부(221)는 전극(電極)이 되는 플레이트(plate) 형상의 도체판으로 해수 통과터널(100)의 좌우 측벽에 접촉 결합되어 해수 통과터널(100)을 흐르는 해수에 전류를 인가시킬 수 있는 극성이 서로 다른 한 쌍의 전극판(221a,221b, electrode)일 수 있다.

한 쌍의 전극판(221a,221b)은, 해수 통과터널(100)을 흐르는 해수의 흐름 방향에 대해 좌 측벽(150)에 위치하되 양극(anode) 및 음극(cathode) 중 어느 하나의 전극을 갖는 제1 전극판(221a)과 해수 통과터널(100)을 흐르는 해수의 흐름 방향에 대해 우 측벽(160)에 위치하되 제1 전극판(221a)에 반대되는 전극을 갖는 제2 전극판(221b)을 포함할 수 있다.

본 실시예에서 제1 전극판(221a)은 양극성(+)을 가지고 제2 전극판(221b)은 음극성(-)을 갖는다. 제1 전극판(221a)에서 흘러나온 양전하는 해수를, 예컨대 전극판(221a,221b)들 사이를 연결하는 마치 전선과 같은 매개체로 하여 제2 전극판(221b)으로 향한다.

따라서 본 실시예에서, 도 3에 도시된 것처럼 자력 발생유닛(210)에 의해 해수 통과터널(100)의 내부에는 자력의 방향(B)이 상 방향으로 자기장이 형성되고 전류의 방향(I)은 도 3을 기준으로 해수의 유동 방향(S)에 대해 좌측에서 우측이 되므로 이러한 해수 통과터널(100)의 자기장 영역 내에서 운동하는 양전하는 해수의 유동 방향(S)의 반대 방향으로 전자기력(F, 로렌츠의 힘)을 받게 된다.

이러한 전자기력(F, 로렌츠의 힘)은 해수가 유동되는 방향에 반대 방향이 되므로 결과적으로 해수 통과터널(100) 내부에 발생한 이러한 전자기력(F)이 해수의 유속을 감속시켜 해수의 유동으로 인한 선체(1)가 받는 저항을 줄일 수 있게 되는 것이다. 도 3에서 해수의 유속이 감소되는 것을 화살표의 크기로 도시하였다.

만약, 도 3 및 도 4와 달리, 제1 전극판(221a)이 음극성(-)을, 제2 전극판(221b)이 양극성(+)을 갖도록 설치할 경우에는 전류의 방향이 본 실시예의 반대가 되므로 자력의 방향이 하 방향을 향하도록 제1 영구자석(211)은 N 극성을 가지고 제2 영구자석(212)은 S 극성이 되도록 설치하여 해수의 진행방향의 반대 방향으로 전자기력을 발생시켜 해수의 유속을 감소시킴으로써 선체(1)가 받는 저항을 줄일 수도 있을 것이며, 이러한 사항 역시 본 발명의 권리범위에 속한다 하여야 할 것이다.

전류인가부(222)는 전극부(221)에 전류를 공급하는 장치로써 선체의 일측에 마련되어 한 쌍의 전극판(221a,221b)에 전선(222a)으로 연결된다. 이때 전선(222a)에서 열손실을 최소화하는 최소 손실 전선이 사용될 수 있다.

이상 설명한 것처럼 선수부(1a, 도 1 참조)에서 유입되어 선미부(1b, 도 1 참조)로 배출되는 해수의 초기 유속이 감속되면 해수 통과터널(100)을 흐르는 해수의 전체 유속이 느려져 해수로 인한 선체(1)의 마찰 저항은 충분히 줄어들 수 있다.

따라서 해수저항 감소장치(200)가 앞서 기술한 것처럼 해수 통과터널(100)의 어느 일측에만 고정형으로 마련되면 그것으로 충분하다. 하지만, 해수 통과터널(100)의 길이 방향을 따라 해수저항 감소장치(200)를 군데군데 다수 개 마련할 수도 있고, 아니면 해수 통과터널(100)의 거의 전 영역에 걸쳐 해수저항 감소장치(200)가 배치되도록 구현할 수도 있을 것이다.

이와 같이, 본 실시예의 선박에 따르면, 밸러스트 수 프리(ballast water free) 선박이면서도 선박의 추진 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 개략적인 측면 구조도이다.

본 실시예의 경우, 전술한 실시예와 달리 해수저항 감소장치(200a)가 해수 통과터널(100)의 길이 방향을 따라 이동될 수 있는 이동형으로 마련되는 경우를 제시하고 있다.

전술한 실시예에서 설명한 것처럼 해수저항 감소장치(200a)는 자력 발생유닛(210)과 전류 공급유닛(220)을 구비하는 하나의 모듈(module) 단위로 제작될 수 있기 때문에, 이러한 모듈 단위의 해수저항 감소장치(200a)를 해수 통과터널(100)의 길이 방향을 따라 이동시키는 것은 그리 복잡하지 않다.

예컨대, 모듈 단위의 해수저항 감소장치(200a)에 실린더(cylinder) 등을 결합시켜 해수저항 감소장치(200a)를 해수 통과터널(100)의 길이 방향을 따라 이동시킬 수도 있고, 실린더 대신에 리니어 모터(linear motor)나 액추에이터(actuator) 등을 사용할 수도 있다. 따라서 도면에는 편의상 이동수단을 생략했다.

이와 같이, 해수저항 감소장치(200a)를 이동형으로 마련하는 경우, 특히 저항이 심하게 걸리는 영역으로 해수저항 감소장치(200a)를 옮겨 배치할 수 있기 때문에 선체가 받는 저항을 효율적으로 감소시킬 수 있는 이점이 있을 것이다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박의 개략적인 횡단면 구조도이다.

본 실시예에 따른 선박에서 해수 통과터널(300)의 내부에는 선수부(1a)에서부터 선미부(1b)를 잇는 길이 방향을 따라 해수 통과터널(300) 내부에 다수의 격벽(310)이 마련된다. 도시된 것과 달리 격벽(310)은 한 개 마련될 수도 있다. 이러한 격벽(310)에 의해 해수 통과터널(300)의 내부는 상호간 격리되는 다수의 해수 통로관(320)을 형성할 수 있다.

이러한 구조에서 제1 실시예에서 설명한 해수저항 감소장치(200)를 해수 통로관(320)들에 각각 마련하고, 해수저항 감소장치(200)들을 개별 제어할 경우, 해수 통로관(320)들을 따라 유동되는 해수의 유속을 개별적으로 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

그리고 도 6에 도시된 것처럼, 해수 통로관(320)들의 입구와 출구에 해수의 유입과 배출을 조절하는 해수 유입밸브(321) 및 해수 배출밸브(322)를 마련할 수도 있는데, 해수 유입밸브(321) 및 해수 배출밸브(322) 역시 개별 제어됨으로써 선체(1)의 밸러스트 기능을 향상시키는 데에 기여할 수 있다.

즉 해수 유입밸브(321)들 및 해수 배출밸브(322)들 중 적어도 어느 하나만을 개방시켜 그에 대응되는 해수 통로관(320)들을 통해서만 해수가 유동되되 해수저항 감소장치(200)에 의해 해수의 유속이 감소되도록 하는 방법을 구현할 수 있는데, 이러한 경우 배출되는 해수의 양이 조절될 수 있을 뿐만 아니라 해수 통과터널(300)의 전체 공간을 선택해서 사용할 수 있기 때문에 결과적으로 선체(1)의 밸러스트 기능을 향상시키는 데에 기여할 수 있다.

이와 같이 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 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 : 해수 통과터널 111 : 해수 유입개구부
112 : 해수 배출개구부 200 : 해수저항 감소장치
210 : 자력 발생유닛 211 : 제1 영구자석
212 : 제2 영구자석 220 : 전류 공급유닛
221 : 전극부 222 : 전류인가부
222a : 전선 310 : 격벽
320 : 해수 통로관 321 : 해수 유입밸브
322 : 해수 배출밸브 LD : 자중흘수

Claims

선체 내에 마련되며, 해수가 유출입되는 개구부를 구비하는 해수 통과터널; 및
상기 해수 통과터널과 부분적으로 연결되며, 상기 해수 통과터널 내로 유동되는 해수의 유동 방향의 반대 방향으로 전자기력을 발생시켜 상기 해수의 유속을 감소시킴으로써 상기 해수로 인한 저항을 감소시키는 해수저항 감소장치를 포함하며,
상기 해수저항 감소장치는,
상기 해수 통과터널의 외벽에 마련되어 상기 해수 통과터널 내부에 자기장을 형성시키는 자력 발생유닛; 및
상기 해수 통과터널 내로 유동되는 해수에 전류를 공급하는 전류 공급유닛을 포함하며,
상기 해수저항 감소장치는 상기 해수 통과터널의 길이 방향을 따라 이동되는 이동형인 선박.
삭제
제1항에 있어서,
상기 자력 발생유닛은,
상기 해수 통과터널의 상부 외벽에 마련되며, N 극성과 S 극성 중 어느 하나의 극성을 갖는 제1 영구자석; 및
상기 해수 통과터널의 하부 외벽에 마련되며, 상기 제1 영구자석의 극성과 반대되는 극성을 갖는 제2 영구자석을 포함하는 선박.
제1항에 있어서,
상기 전류 공급유닛은,
상기 해수의 진행 방향에 교차되는 방향으로 상기 선체에 결합되며, 상기 자력 발생유닛에 의해 형성된 자기장 속에 전류가 흐르도록 상기 해수 통과터널을 흐르는 해수에 전류를 인가하는 전극부; 및
상기 전극부에 연결되어 상기 전극부에 전류를 인가하는 전류인가부를 포함하는 선박.
제4항에 있어서,
상기 전극부는, 상기 해수 통과터널의 좌우 측벽에 각각 접촉 결합되는 한 쌍의 전극판(electrode)을 포함하는 선박.
제1항에 있어서,
상기 해수 통과터널은,
상기 개구부를 통해 상기 해수를 유출입시켜 상기 선체의 흘수를 조절할 수 있도록 상기 선체의 자중 흘수의 하부에 위치하되 상기 선체의 선수부에서부터 선미부까지 연결되는 것을 특징으로 하는 선박.
제1항에 있어서,
상기 개구부는,
상기 해수 통과터널의 전방부에 형성되어 해수를 상기 해수 통과터널 내부로 유입시키는 적어도 하나의 해수 유입개구부; 및
상기 해수 통과터널의 후방부에 형성되어 해수를 상기 해수 통과터널 외부로 배출시키는 적어도 하나의 해수 배출개구부를 포함하는 선박.
제7항에 있어서,
상기 해수 유입개구부와 상기 해수 배출개구부에 각각 마련되는 격자상의 그리드를 더 포함하는 선박.
제7항에 있어서,
상기 해수 유입개구부와 상기 해수 배출개구부에 각각 마련되어 상기 해수 유입개구부와 상기 해수 배출개구부를 개폐하는 도어를 더 포함하는 선박.
삭제
제1항에 있어서,
상기 해수 통과터널의 내부에는 상기 해수 통과터널의 길이 방향을 따라 배치되어 상기 해수 통과터널의 내부 공간을 적어도 2개로 구획하는 격벽이 마련되며,
상기 격벽에 의해 상기 해수 통과터널의 내부는 복수의 해수 통로관을 형성하되 상기 복수의 해수 통로관들에 상기 해수저항 감소장치가 각각 배치되어 개별 제어되는 선박.
제11항에 있어서,
상기 복수의 해수 통로관의 입구에 마련되어 해수의 유입을 조절하는 해수 유입밸브; 및
상기 복수의 해수 통로관의 출구에 마련되어 해수의 배출을 조절하는 해수 배출밸브를 더 포함하는 선박.
제1항에 있어서,
상기 선체에 마련되는 압축공기 생성부;
상기 압축공기 생성부와 상기 해수 통과터널을 연결하는 압축공기 배관; 및
상기 개구부가 닫힌 상태로 상기 선체가 운항될 때, 상기 압축공기 생성부에서 생성된 압축공기가 상기 압축공기 배관을 통해 상기 해수 통과터널 내로 주입되도록 상기 압축공기 생성부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 선박.