KR101334147B1 - 무선 데이터 교환방식의 부유식 구조물의 위치유지 시스템 - Google Patents

무선 데이터 교환방식의 부유식 구조물의 위치유지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부유식 구조물의 위치유지시스템의 데이터 교환방식을 무선으로 하는 위치유지 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 부유식 구조물의 위치유지시스템에 있어서, 상기 위치유지시스템을 사용자가 조종하는 조종부, 상기 부유식 구조물을 움직이는 추력부, 상기 부유식 구조물의 주변여건을 판단하는 계측부, 및 상기 조종부, 상기 추력부, 상기 계측부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 조종부, 상기 추력부, 상기 계측부, 상기 제어부 간의 데이터 교환방식은 무선 데이터 교환방식을 적용하는 것을 특징으로하는 부유식 구조물의 위치유지시스템이 제공된다.

Description

무선 데이터 교환방식의 부유식 구조물의 위치유지 시스템 {Position Holding System for floating Structure Using Wireless Data Exchange Method}
본 발명은 무선 데이터 교환방식의 부유식 구조물의 위치유지 시스템에 관한 것이고, 보다 상세하게는 부유식 구조물의 위치유지시스템의 데이터 교환방식을 무선으로하는 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(Floating Production Storage Offloading), 드릴쉽등의 부유식 구조물이 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.
도 3은 종래의 부유식 구조물의 위치유지시스템의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 종래의 위치유지시스템(300)은, 조종부(360),제어부(320),추력부(340),계측부(380)로 구성되었다. 일반적으로 부유식 구조물의 위치유지시스템은, 계측부(380)가 위치를 변경하게 만드는 요소를 관측하여, 제어부(320)를 통하여, 추력부(340)에게 위치유지를 위한 데이터를 보내게 된다. 데이터는 전류와 전압의 형태로 전달되며, 전달을 위하여 케이블을 사용한다. 다만, 이러한 선박 건조 작업 중, 케이블 결선 작업은 많은 시간을 투자하여야 하고, 길이 300미터(m), 높이 50미터(m) 정도 되는 대형선박의 경우에는 케이블의 길이는 수 킬로미터(km)가 넘는다. 또한 매설되는 케이블의 길이에 비례하여 작업 시간과 비용 또한 증가된다. 또한 케이블로 결선이 되면 공간상의 제약이 있어, 조종부(360)의 위치가 고정되게 된다.
이러한 필요성에 따라 본 발명은, 무선 데이터 교환방식을 사용하는 부유식 구조물의 위치유지 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명에 따르면, 부유식 구조물의 위치유지시스템에 있어서, 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 위치 유지에 관련된 적어도 하나 이상의 계측 정보를 생성하는 계측부, 및 상기 조종부, 상기 추력부, 상기 계측부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 조종부, 상기 추력부, 상기 계측부, 상기 제어부 간의 데이터 교환방식은 무선 데이터 교환방식을 적용하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 위치유지시스템을 제공한다.
상기 조종부는 휴대용 무선 단말기인 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 위치유지시스템인 것이 바람직하다.
상기 무선 데이터 교환 방식은 IEEE 802.11, 블루투스(BLUETOOTH), AMPS(ADVANCED MOBILE PHONE SERVICES), 디지털 AMPS, GSM(GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION), CDMA(CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS), LMDS(LOCAL MULTI-POINT DISTRIBUTION SYSTEM), MMDS(MULTI-CHANNEL-MULTI-POINT DISTRIBUTION SYSTEMS)중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 위치유지시스템인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 부유식 구조물의 생산에 있어서, 케이블과 케이블의 결선작업을 줄여서 시스템을 설치하는데 소비되는 비용을 경감할 수 있다. 또한 무선 데이터 교환 방식으로 부유식 구조물의 어디서든 위치유지시스템의 조종이 가능하다. 또한, 조종부를 다수의 사용자에 연결하여, 다수의 사람이 모니터링하는 것이 가능하여, 안정적인 시스템의 운용이 가능하다. 모니터링하고, 조종하는 것이 가능하여 선원들이 시간적이나, 공간적인 제약 없이 시스템에 접근하여 위급 상황시에 안정적인 시스템 운용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 데이터 교환방식의 부유식 구조물의 위치유지 시스템의 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조종부가 휴대용 무선 단말기인 무선 데이터 교환방식의 부유식 구조물의 위치유지 시스템의 블록도 블록도.
도 3은 종래의 부유식 구조물의 위치유지시스템의 블록도.
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 선박등을 모두 포함하는 개념이다.
본 명세서에서 사용자란, 위치유지시스템에 등록된 자로서, 부유식 구조물의 유지 보수관리에 관하여 책임이 있는 자를 말한다.
본 명세서에서 구성부분이란, 부유식 구조물를 구성하는 일부분으로서, 위치유지시스템이 기능하는데 필요한 것을 말하는 것으로, 예를들어, 추력부의 구성부분에는 프로펠라(Propeller), 쓰러스터(Thruster), 러더(Rudder)등이 있고, 계측부의 구성부분에는 풍향계, 차동위치계측기(DGPS, Differencial GPS) 또는 위치계측기(GPS), 자이로스코프(GYRO Scope), 운동계측기(MRU, Motion Reference Unit), 음향위치센서등이 있다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시의 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 가지는 구성요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용함으로써 중복 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 데이터 교환방식의 부유식 구조물의 위치유지 시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 위치유지시스템(100)은 조종부(160), 제어부(120), 추력부(140), 계측부(180)로 구성될 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.
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.
조종부(160), 제어부(120), 추력부(140), 계측부(180) 각각은 무선랜 통신을 위한 무선 송수신 모듈을 구비할 수 있다. 각각의 무선 송수신 모듈은 AP(Access Point)와 무선으로 연결될 수 있고, IP(Internet Protocol)를 할당 받을 수 있다.
도 1에서는 무선랜(Wireless LAN) 통신을 사용하는 것으로 도시되었는데, 무선랜 통신뿐만 아니라, 블루투스(Blue Tooth)등 무선 데이터 교환방식을 사용하는 방식이면, 어느 경우든 포함될 수 있다. 또한, 무선데이터교환방식은 통신 표준 규약들을 준수하여 설계되고 운용된다. 예를 들면, 무선 통신은 IEEE 802.11, 블루투스(BLUETOOTH), AMPS(ADVANCED MOBILE PHONE SERVICES), 디지털 AMPS, GSM(GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION), CDMA(CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS), LMDS(LOCAL MULTI-POINT DISTRIBUTION SYSTEM), MMDS(MULTI-CHANNEL-MULTI-POINT DISTRIBUTION SYSTEMS)등이 있으며 각 표준 규약에 준수하여 서로의 간섭없이 사용하게 된다. 최근 몇몇 무선 통신 시스템 중 블루투스 모듈이 장착된 시스템은 무선 랜 모듈(WLAN: WIRELESS LOCAL AREA NETWORK)과 플랫폼을 공유할 수 있다. 이때, 블루투스 모듈과 무선 랜 모듈이 동시에 신호를 송신해야 할 경우가 발생되는데, 블루투스 모듈과 무선 랜 모듈은 거리가 매운 근접해 있고 두 모듈이 동일한 주파수 대역인 2.4GHz에서 동작하기 때문에 어느 하나의 모듈이 다른 모듈로부터 이루어지는 송신에 간섭할 수 있다.
이와 같이 구성된, 부유식 구조물의 위치유지시스템은, 계측부(180)가 위치를 변경하게 만드는 요소를 관측하여, 무선 데이터 교환방식을 통하여, 제어부(120)를 통하여, 추력부(140)에게 위치유지를 위한 데이터를 보내게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조종부가 휴대용 무선 단말기인 무선 데이터 교환방식의 부유식 구조물의 위치유지 시스템의 블록도이다. 휴대용 무선 단말기는 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터, 기타 무선으로 정보의 송수신이 가능한 단말기를 의미한다. 다른 작동내용은 도 1에서 설명한 것과 같다.
즉, 종래기술의 경우 이러한 연결은 각각 유선 데이터 교환 방식을 사용하였는데, 본 발명의 경우에는 무선 데이터 교환 방식을 사용한다. 따라서, 본 발명에서 제공되는 무선 데이터 교환방식의 부유식 구조물의 위치유지 시스템은 유선 데이터 교환방식과 비교하여, 공간을 효율적으로 활용할 수 있게 되고, 선박 건조 작업을 절약할 수 있는 장점이 있다.
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
140 : 추력부
160 : 조종부
180 : 계측부

Claims (3)

  1. 해상의 일 지점에 계류된 채 사용되는 부유식 구조물의 위치유지시스템에 있어서,
    상기 부유식 구조물의 위치 유지 동작을 실행하기 위한 작업 명령을 발생시키는 조종부;
    상기 작업 명령에 따라 상기 부유식 구조물의 위치 변경 또는 유지를 위한 추력을 발생시키는 추력부;
    상기 부유식 구조물의 위치 유지에 관련된 적어도 하나 이상의 계측 정보를 생성하는 계측부; 및
    상기 조종부, 상기 추력부 및 상기 계측부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 조종부, 상기 추력부, 상기 계측부 및 상기 제어부는 무선 데이터 교환 방식을 사용하는 무선 송수신모듈을 각각 구비하고,
    상기 조종부는 다수의 사용자와 상기 위치유지시스템간을 인터페이스하는 휴대용 무선 단말기이며,
    상기 휴대용 무선 단말기는 상기 부유식 구조물내에서 상기 제어부와의 통신을 통해 상기 계측부로부터 생성된 계측정보에 기반하여 상기 부유식 구조물의 위치 유지에 필요한 작업명령을 생성하여 상기 부유식 구조물내의 상기 제어부에 상기 무선 데이터 교환 방식을 통해 전송하고, 상기 전송된 작업명령에 따라 동작된 상기 부유식 구조물의 위치를 상기 제어부로부터 상기 무선 데이터 교환 방식을 통해 전송받아 모니터링하고 모니터링된 상기 부유식 구조물의 위치에 근거하여 조종이 필요한 경우 상기 부유식 구조물의 위치 유지에 필요한 작업명령을 생성하여 상기 제어부에 상기 무선 데이터 교환 방식을 통해 전송하고,
    상기 계측부는 풍향계, 차동위치계측기(DGPS, Differencial GPS) 또는 위치계측기(GPS), 자이로스코프(GYRO Scope), 운동계측기(MRU, Motion Reference Unit) 및 음향위치센서 중 적어도 2개를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 위치유지시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 무선 데이터 교환 방식은 IEEE 802.11, 블루투스(BLUETOOTH), AMPS(ADVANCED MOBILE PHONE SERVICES), 디지털 AMPS, GSM(GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION), CDMA(CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS), LMDS(LOCAL MULTI-POINT DISTRIBUTION SYSTEM), MMDS(MULTI-CHANNEL-MULTI-POINT DISTRIBUTION SYSTEMS)중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 위치유지시스템.
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