KR101340433B1

KR101340433B1 - 해저 바닥면의 고저 변화 관측을 통한 해양지형정보 보정시스템

Info

Publication number: KR101340433B1
Application number: KR1020130113885A
Authority: KR
Inventors: 김진호
Original assignee: (주)미래해양
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2013-12-12

Abstract

본 발명은 해저 바닥면의 고저 변화 관측을 통한 해양지형정보 보정시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해저면의 지형적/지리적 변동사항을 정밀하게 확인해서 해저정보를 실시간으로 보완 및 갱신할 수 있는 해저 바닥면의 고저 변화 관측을 통한 해양지형정보 보정시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 해저면으로부터 직접 발사되는 음파를 근거로 해저면의 지형적/지리적 정보를 수집할 수 있으므로, 음파의 간섭 및 소멸에 대한 가능성을 획기적으로 감소시킬 수 있고, 음파 발사가 종료된 감지장치는 수면으로 부양해 회수할 수 있으므로, 장비의 재활용을 통한 해저면의 관측비용 절감과 해양오염 가능성을 최소화하는 효과가 있다.

Description

해저 바닥면의 고저 변화 관측을 통한 해양지형정보 보정시스템{SYSTEM FOR CORRECTING INFORMATION OF OCEAN TOPOGRAPHY BY OBSERVATION OF HEIGHT CHANGE IN THE SEA FLOOR}

본 발명은 해저 바닥면의 고저 변화 관측을 통한 해양지형정보 보정시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해저면의 지형적/지리적 변동사항을 정밀하게 확인해서 해저정보를 실시간으로 보완 및 갱신할 수 있는 해저 바닥면의 고저 변화 관측을 통한 해양지형정보 보정시스템에 관한 것이다.

해양은 풍부한 자원의 보고이나, 대부분의 지역은 미개척된 상태이다. 이는 깊은 수심에서 수압을 이겨낼 수 있는 장비의 기술수준이 충분치 못하고, 해양수로를 포함하는 해저면에 대한 지형적/지리적 정보가 부족한데 기인한다.

특히, 잠수함과 같은 해양장비의 경우엔 해저면의 지형정보를 근거로 운행되므로, 해저면 정보가 전무한 지역에서는 인간의 접근이 사실상 불가능하다.

또한, 인간의 접근이 가능한 해저면에서 지형적/지리적 정보를 수집하더라도, 지속적으로 흐르는 해수에 의한 해저면의 침식 및 퇴적 등이 지상에 비해 비교적 신속히 이루어지면서, 해저면 정보에 대한 주기적인 갱신이 요구되었다.

종래에는 해저면의 지형적/지리적 정보를 수집하기 위해 소나와 같은 음파탐지기를 이용했다. 소나는 수중에서 해저면을 향해 음파를 발사해 반사되는 음파를 수신한 후 이를 분석해 해저면의 정보를 확인하는 것이다.

하지만, 해저면은 흡음성이 높은 토사가 퇴적돼 이루어지고, 그 표면에는 각종 해조 등이 식생하면서 소나에서 발사된 음파는 쉽게 소실되었다.

또한, 몸집이 큰 각종 어패류 또한 발사된 상기 음파를 반사시키면서 소나가 어패류를 지형물로 감지되도록 할 수도 있어서, 해저면의 정보를 정확히 수집하는데 한계가 있었다.

이를 개선하기 위한 종래기술로 대한민국 특허 등록 제10-0950979호(2010.03.26.) "해저면의 지형 및 지형변화 측정을 위한 소나 탑재형 관측시스템"이 개시된 바 있다.

그러나 종래기술에 의한 상기의 등록특허 경우, 과도한 부력을 받을 때 전자력이 약해지며서 그립퍼가 앵커로부터 분리 부상되는 단점이 있어 이에 대한 보완이 요구되었다.

대한민국 특허 등록 제10-0950979호(2010.03.26.) "해저면의 지형 및 지형변화 측정을 위한 소나 탑재형 관측시스템"

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 음파를 이용한 해저면의 지형적/지리적 정보수집방법을 통해 얻은 해저면 정보에 대한 신뢰도를 높일 수 있고, 해저면 정보 수집작업시 요구되는 경제적 비용을 최소화하면서 해양오염 또한 최소화할 수 있는 해저 바닥면의 고저 변화 관측을 통한 해양지형정보 보정시스템을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 음파를 발사하는 발신모듈(210)과, 발신모듈(210)에서 발사한 음파를 수신하는 수신모듈(220)로 이루어진 음파탐지기(200): 및 음파탐지기(200)가 수신한 발신모듈(210)의 음파 정보를 확인하고, 탐사선(S)의 GPS 위치를 기준으로 연산해서 해저면에 대한 위치정보인 수치데이터를 확인하는 정보처리모듈(310); 정보처리모듈(310)에서 확인된 수치데이터를 저장하는 위치정보DB(320); 수치데이터에 따라 해저면을 이미지로 도시하는 도화모듈(330); 해저면 지형에 대한 도화 이미지 정보 데이터를 저장하는 지형정보DB(350); 도화된 이미지에 GPS 정보를 링크시켜서 지형정보를 완성하고 지형정보DB(350)에 저장된 기존 지형정보를 갱신 저장하는 갱신모듈(340)로 이루어진 관리장치(300):를 포함하는 해저면의 지형 및 지형변화 측정을 위한 소나 탑재형 관측시스템에 있어서, 상기 해저면과의 결속을 위해 돌출된 다수의 걸림부(113)가 저면에 형성되고, 고정돌기(112)가 상면에 형성되는 다공성 콘크리트 재질의 앵커(110); 힌지(122)를 매개로 회동가능하게 결속되어 집게기능을 하도록 절첩되면서 고정돌기(112)와 탈부착 가능하게 맞물리는 한 쌍의 구속대(121)와, 한 쌍의 구속대(121) 중 하나에 탑재되는 전자석(123)과, 한 쌍의 구속대(121) 중 다른 하나에 탑재되어 전자석(123)의 자력에 대응하는 자화체(124)와, 고정돌기(112)와 접하는 구속대(121)의 일면에 구비되어 고정돌기(112)와 구속대(121) 간의 결속력을 높이는 탄성체(125)를 구비한 그립퍼(120); 기밀처리된 부력탱크(131)를 중공에 형성하는 원통 형상을 이루고, 평평한 면을 이루는 덮개(133)로 부력탱크(131)를 폐구하면서 상면을 이루며, 힌지(122)를 매개로 그립퍼(120)와 회동가능하게 연결되되, 둘레면을 따라 레일형상의 가이드(134)가 형성된 하우징(130); 일정 주파수로 진동하면서 음파를 발사하고, 덮개(133)의 상면에 배치되는 음파생성수단(140); 음파생성수단(140)의 구동을 제어하며, 하우징(130)의 부력탱크(131)에 탑재되는 컨트롤러(150); 그립퍼(120),음파생성수단(140),컨트롤러(150)의 구동에 필요한 전력을 충전해 공급하며, 하우징(130)의 부력탱크(131)에 탑재되는 배터리(160); 가이드(134)를 따라 이동가능하게 맞물려 고정되고, 해류의 유속을 감지하는 유속감지기(170); 유속감지기(170)에서 감지한 유속정보를 기록해 저장하며, 하우징(130)의 부력탱크(131)에 탑재되는 메모리(180)로 이루어진 감지장치(100)를 더 포함하고:

상기 발신모듈(210)은 음파생성수단(140)으로부터 발사되는 음파와 다른 대역의 주파수를 갖는 음파를 발사하며: 상기 수신모듈(220)은 발신모듈(210)에서 발사한 음파와 더불어 감지장치(100)에서 발사한 음파를 수신하고: 상기 정보처리모듈(310)은 음파탐지기(200)의 수신모듈(220)이 수신한 발신모듈(210)과 더불어 감지장치(100)의 각 음파 정보를 확인하며: 상기 구속대(121)의 내부 일측에는 제어박스(COX)가 설치되고, 상기 제어박스(COX)의 내부에는 제어모터(MO)가 설치되며, 상기 제어모터(MO)의 회전축에는 피니언(PI)이 고정되어 상기 제어모터(MO)의 회전방향에 따라 정방향 혹은 역방향으로 회전할 수 있도록 구성되고, 상기 제어박스(COX) 내부에는 일단을 통해 출몰되는 작동로드(RD)가 설치되되 상기 작동로드(RD)의 일측는 일직선으로 이루어진 상태에서 래크(LA)가 형성되어 상기 피니언(PI)과 치결합되고 타측은 경사면(INC)을 형성하며, 상기 고정돌기(112)가 삽입되는 탄성체(125)의 일측에는 내부에 형성된 고정돌기삽입홈(GG)과 연통되게 설치공(GH)이 측방으로 관통형성되고, 상기 설치공(GH)과 상기 고정돌기삽입홈(GG)의 경계면에는 턱(JA)이 돌출되며, 상기 설치공(GH)에는 고정로드(RR)가 삽입되는데 상기 고정로드(RR)의 선단은 상기 설치공(GH)을 관통하여 상기 고정돌기삽입홈(GG) 속으로 출몰 가능하게 구성되고 후단은 상기 경사면(INC)과 대응되는 로드경사면(SL)이 형성되며 길이 일부에는 둘레를 따라 플랜지(FR)가 돌출되고, 상기 고정로드(RR)에는 스프링(SP)이 끼워지되 상기 스프링(SP)의 일단은 상기 턱(JA)에 걸림되며 타단은 상기 플랜지(FR)에 걸림되어 상기 고정로드(RR)가 탄성 동작되도록 구성되고, 상기 고정돌기(112)의 외주면 일부에는 상기 설치공(GH)을 통해 출몰되는 고정로드(RR)에 의해 걸림될 수 있는 돌기고정홈(TO)이 요입 형성된 것을 특징으로 하는 해저 바닥면의 고저 변화 관측을 통한 해양지형정보 보정시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, 해저면으로부터 직접 발사되는 음파를 근거로 해저면의 지형적/지리적 정보를 수집할 수 있으므로, 음파의 간섭 및 소멸에 대한 가능성을 획기적으로 감소시킬 수 있고, 음파 발사가 종료된 감지장치는 수면으로 부양해 회수할 수 있으므로, 장비의 재활용을 통한 해저면의 관측비용 절감과 해양오염 가능성을 최소화하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 관측시스템을 통한 해저면 관측모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 관측시스템을 도시한 블록도이고,
도 3은 본 발명에 따른 관측시스템을 통해 확보한 해저면의 모습을 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 관측시스템의 감지장치를 도시한 단면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 음파생성수단의 동작모습을 도시한 단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 유속감지기의 동작모습을 도시한 평면도이고,
도 7 내지 도 10은 상기 감지장치의 동작모습을 순차 도시한 도면이고,
도 11은 본 발명에 따른 추가 실시예를 보인 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 후술되는 선등록특허 제0950979호를 그대로 이용한다. 때문에, 이하 설명되는 장치 구성상 특징들은 모두 등록특허 제0950979호에 기재된 사항들이다.

다만, 본 발명은 상기 등록특허 제0950979호에 개시된 구성들 중 그립퍼가 앵커를 고정하는 구조를 개선한 부분이 가장 핵심적인 구성상 특징을 이룬다.

따라서, 이하 설명되는 장치 구성과 특징 및 작동관계는 상기 등록특허 제0950979호의 내용을 그대로 인용하기로 하며, 후단부에서 본 발명의 주된 특징과 관련된 구성에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 해저면에 분산 배치되는 다수의 감지장치(100, 100', 100"; 이하 '100'으로 통칭)와, 자체적으로 발사한 음파와 감지장치(100)로부터 발사된 음파를 수신해서 해저면의 지형정보 확인을 위한 정보를 수집하는 음파탐지기(200)와, 음파탐지기(200)로부터 전송된 정보를 분석 및 처리하고 탐사선(S)에 설치되는 관리장치(300)를 포함한다.

상기 감지장치(100)는 도시한 바와 같이 다수 개가 탐사선(S)으로부터 투출된 후 잠수해 해저면에 무작위로 분산 배치되는 것으로, 자체적으로 음파발사 기능을 갖추고 있어서 음파탐지기(200)가 수신할 수 있는 일정 주파수의 음파를 지속적으로 발사하게 된다.

감지장치(100)의 보다 구체적인 구조는 아래에서 상세히 설명한다.

상기 음파탐지기(200)는 공지,공용기구인 '소나'가 적용될 수 있으므로, 음파를 생성 및 발사하는 발신모듈(210)과, 음파를 수신하는 수신모듈(220)을 포함한다. 이때, 발신모듈(210)로부터 발신되는 음파의 주파수와 감지장치(100)로부터 발신되는 음파의 주파수는 그 식별을 위해 서로 다른 주파수 대역으로 이루어져야 할 것이다. 물론, 감지장치(100)는 다른 감지장치들과의 식별을 위해 감지장치(100) 별로 고유한 주파수대의 음파를 발사할 것이다.

음파탐지기(200)의 상세한 구조는 전술한 바와 같이 주지,관용기술이므로, 여기서는 음파탐지기(200)의 설계 및 구조에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

상기 관리장치(300)는 탐사선(S)에 설치되어서, 음파탐지기(200)로부터 전송된 정보를 확인해 처리하는 것으로, 상기 정보처리를 위한 정보처리모듈(310)과, 처리된 위치정보를 데이터로 저장하는 위치정보DB(320)와, 정보처리모듈(310)에서 처리된 위치정보를 기반으로 해저면의 지형을 도화 처리하는 도화모듈(330)과, 도화 처리된 해저면 정보에 수치정보를 합성해서 기존 해저면 지형정보를 갱신하는 갱신모듈(340)과, 갱신된 해저면 지형정보를 저장하는 지형정보DB(350)를 포함한다.

정보처리모듈(310)은 감지장치(100)로부터 발사된 음파의 세기를 확인해서 음파탐지기(200)로부터 감지장치(100)까지의 거리를 연산한다. 이때, 감지장치(100)로부터 발사된 음파는 해저면에 대한 반사파가 아닌 감지장치(100)로부터 직접 발사된 것이므로, 음파탐지기(200)가 감지하는 반사파의 정확성은 매우 높다. 따라서, 정보처리모듈(310)은 도 3에 도시한 바와 같이 감지장치(100)의 위치를 정확히 확인할 수 있다. 또한, 정보처리모듈(310)은 탐사선(S)의 위치를 GPS를 통해 확인하므로, 이를 기준으로 감지장치(100)의 위치를 높은 신뢰도로 추정할 수 있다.

한편, 음파탐지기(200)는 발신모듈(210)로부터 발사된 음파에 대한 반사파를 수신모듈(220)에서 수신하고, 그 수집정보를 정보처리모듈(310)로 전송한다. 물론, 정보처리모듈(310)은 당해 수집정보를 확인해서 감지장치(100)가 분산배치된 해저면의 표면정보를 연산한다.

음파탐지기(200)에서 자체적으로 발사된 음파에 의한 수집정보는 감지장치(100)에 의한 수집정보에 보조정보로 활용된다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이 감지장치(100)에 의한 수집정보는 매끄러운 해저면의 모습이 아닌 절곡된 지형모습으로 표현되기 때문에 이를 보정하기 위한 보조정보가 필요한 것이다.

위치정보DB(320)는 정보처리모듈(310)에서 처리된 최종 위치정보를 저장한다. 상기 위치정보는 감지장치(100)에 의한 수집정보와 음파탐지기(200) 자체에 의한 수집정보가 정보처리모듈(310)에서 연산처리된 수치데이터로, GPS 정보와 링크되어 위치정보DB(320)에 기록될 수 있다.

도화모듈(330)은 정보처리모듈(310)에서 처리된 위치정보를 기반으로 해저면의 지형적/지리적 형상을 도화하는 것으로, 3차원 도화처리를 통해 해저면의 입체적인 모습이 출력될 수 있도록 한다.

갱신모듈(340)은 도화된 해저면의 지형이미지에 GPS 정보를 적용해서 해저면의 지형정보를 완성하는 것으로, 해당 해저면에 대한 기존 지형정보가 존재할 경우엔 새롭게 완성된 지형정보로 갱신할 수 있다.

지형정보DB(350)는 갱신모듈(340)에서 완성 및 갱신된 지형정보를 저장하는 것으로, 지형정보DB(350)에 기록된 지형정보는 잠수함 등과 같은 이동식 해양장비를 이용해서 해저탐사를 진행할 수 있도록 하고, 각종 해양시추 및 광물채취 등의 위치확인 용도로 활용될 수도 있을 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 관측시스템의 감지장치를 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 음파생성수단의 동작모습을 도시한 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 유속감지기의 동작모습을 도시한 평면도인바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 감지장치(100)는 앵커(110)와, 그립퍼(120)와, 그립퍼(120)를 매개로 앵커(110)에 연결되는 하우징(130)과, 하우징(130)의 상면에 배치되는 음파생성수단(140)과, 음파생성수단(140)의 구동을 제어하는 컨트롤러(150)와, 음파생성수단(140) 및 컨트롤러(150)의 구동에 필요한 전력을 공급하는 배터리(160)와, 유속감지기(170)와, 메모리(180)를 포함한다.

앵커(110)는 감지장치(100)가 수중으로 잠수할 수 있도록 하는 충분한 밀도와 하중을 갖는 부재로, 콘크리트로 제작될 수 있을 것이다.

앵커(110)는 탐사선(S)으로부터 투출된 후 수중으로 잠수할 때 해수의 영향을 최소로 하면서 신속한 이동이 가능한 형상인 것이 바람직하다. 따라서, 잠수방향으로 유선형을 이루는 것이 좋을 것이다. 또한, 경사진 해수면에 도착할 시에 미끄러짐 없이 현 위치를 고수할 수 있도록 저면에는 돌기와 같은 걸림부(113)가 형성되어야 할 것이다.

한편, 앵커(110)는 감지장치(100)의 부상시 해저면에 잔존하므로, 각종 어패류 등의 서식에 용이한 구조를 이루는 것이 바람직하며, 이를 고려해 다공성 콘크리트와 같이 내측에 다양한 공간이 형성된 형상으로 제작될 수 있다.

계속해서, 앵커(110)는 하우징(130)과의 결속을 위해, 고정대(111)와 고정돌기(112)를 더 포함한다. 여기서, 고정대(111)는 앵커(110) 본체를 감싸 고정하는 벨트이고, 고정돌기(112)는 고정대(111)에 연결되어서 그립퍼(120)와 맞물리는 돌기이다. 참고로, 고정돌기(112)는 배터리(160)의 방전으로 그립퍼(120)의 기능이 정지될 때, 그립퍼(120)와 쉽게 분리될 수 있는 형상인 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에 따른 실시예에서는 고정돌기(112)의 형상이 하협 상광한 형상으로 측면이 테이퍼지도록 되어서, 그립퍼(120)의 상방 이동시 고정돌기(112)의 측면 안내에 따라 한 쌍의 구속대(121)가 자연스럽게 상호 벌어질 수 있도록 한다.

그립퍼(120)는 한 쌍의 구속대(121)가 힌지(122)를 매개로 회동가능하게 연결되어 집게 기능을 하도록 절첩되는 것으로, 한 쌍의 구속대(121)가 고정돌기(112)를 감싸 고정하면서 그립퍼(120)와 고정돌기(112)는 상호 긴밀히 연결된다.

한편, 고정돌기(112)와의 긴밀한 연결에 필요한 그립퍼(120)의 악력은 자력으로부터 발생한다. 이를 좀 더 상세히 설명하면, 한 쌍의 구속대(121) 중 하나에는 전자석(123)이 내설되고, 다른 하나에는 전자석(123)에 상응하는 자화체(124)가 내설된다. 물론, 구속대(121)의 재질은 방수기능이 있으면서 자력이 통과할 수 있는 재질로 되고, 전자석(123)은 구속대(121)에 내설되므로 해수와의 접촉없이 전력을 공급받아 전자석의 기능을 수행하도록 된다. 참고로, 구속대(121)는 합성수지재질로 이루어지는 것이 바람직할 것이다.

한편, 자화체(124)는 전자석(123)의 자력에 호응해 인력을 받아 반응하는 것으로, 자화성이 우수한 금속, 특히 철재가 적용될 것이다.

결국, 한 쌍의 구속대(121)에 각각 내설되는 전자석(123)과 자화체(124)는 상호 간 인력에 의해 서로 접합하고, 이러한 접합력은 고정돌기(112)에 악력으로 활용되어서, 그립퍼(120)와 고정돌기(112) 간의 긴밀한 결속을 도모할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 그립퍼(120)는 고정돌기(112)와 집적 접하거나 접촉하는 일면에 마찰계수 및 탄성계수가 높은 재질의 탄성체(125)가 구비될 수 있다. 탄성체(125)는 고정돌기(112)와 그립퍼(120) 간의 결속력을 더욱 향상시켜서 앵커(110)와 하우징(130) 간의 연결을 견고히 할 수 있다. 참고로, 탄성체(125)는 고무재질이 적용될 수 있을 것이다.

하우징(130)은 기밀처리된 중공인 부력탱크(131)를 갖는 함체로, 부력탱크(131)에는 공기의 충진은 물론 음파생성수단(140), 컨트롤러(150) 및 배터리(160) 등이 내설된다. 물론, 부력탱크(131)는 기밀 및 방수처리가 이루어지므로, 상기 전자장비는 침수로 인한 파손을 방지할 수 있을 것이다.

한편, 하우징(130)은 감지장치(100)의 잠수시 저항을 최소화하기 위해 고깔 형상을 하는 것이 바람직할 것이다.

하지만, 하우징(130)의 형상은 고깔 형상에 한정하는 것은 아니다.

전술한 바와 같이, 부력탱크(131)는 공기가 채워지면서 감지장치(100)의 부상을 위한 충분한 부력을 갖는다.

하지만, 감지장치(100)의 부상은 앵커(110)와의 분리 후 이루어지므로, 부력탱크(131)가 갖는 부력은 앵커(110)의 부상을 위해서는 충분치 않으나, 앵커(110)가 분리될 시에는 수상으로 부상할 수 있는 충분한 부력을 갖추어야 할 것이다.

하우징(130)은 그 상면에 음파의 발사를 위한 음파생성수단(140)이 배치되므로, 평평한 면을 이루어야 하고, 부력탱크(131) 내에 탑재된 컨트롤러(150) 및 배터리(160) 등의 관리를 위해 개폐가능한 구조를 이루어야 할 것이다. 이를 위해 하우징(130)은 개폐가능한 평판형상의 덮개(133)가 하우징(130)의 상면을 이루도록 하였다. 여기서 덮개(133)의 개폐구조는 스크류방식 또는 압입방식 등과 같이 방수기능을 전제할 수 있는 구조라면 이하의 청구범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형실시될 수 있을 것이다.

계속해서, 하우징(130)의 둘레부에는 레일 형상의 가이드(134)가 형성된다. 이는 유속감지기(170)의 이동을 안내하기 위한 것으로, 해류의 방향에 따라 유속감지기(170)가 이동할 수 있도록 한다. 따라서, 하우징(130)의 일측 절단면은 원형을 이루는 것이 바람직할 것이다.

미인출번호 "132"는 부력탱크(131)에 배치되는 "패널"로, 컨트롤러(150) 등의 장비를 고정 지지할 수 있는 선반의 기능을 한다.

음파생성수단(140)은 음파를 발생시켜서 음파탐지기(200)가 고유한 주파수대의 음파를 수신할 수 있도록 하는 것으로, 진동판을 강제로 진동시키는 방식이 실질적으로 응용될 수 있을 것이다.

한편, 음파생성수단(140)은 수중으로의 투출 전, 그 구동을 위해 스위치를 ON 시켜야 한다. 즉, 음파생성수단(140)은 감지장치(100)가 해저면에 도착하기 전부터 이미 일정한 주파수의 음파를 발사하게 되는 것이다. 이는 음파생성수단(140)이 해저면에서 실질적으로 음파를 발사하기 위한 전력을 이전에 소비하는 것이므로, 충분한 해저면 관측에 제한이 있고, 특히 이러한 제한을 고려해 수심이 깊은 지역에 대한 해저면 관측시에는 충전량이 큰 배터리(160)를 이용해야 하는 불리함이 있었다.

따라서, 본 발명에 따른 음파생성수단(140)은 수압을 받아 이동하면서 하우징(130)의 상면인 덮개(133)에 이동가능하게 고정되는 승강대(141)를 더 포함하고, 배터리(160)와의 통전을 위한 통전단자(142)는 탄발체(143)에 의해 탄발되도록 고정된다. 아울러, 배터리(160)는 통전단자(142)와 탈착되기 위한 통전대(161)가 돌출 형성될 수 있다.

결국, 탐사선(S)에서 투출된 감지장치(100)는 수중으로 잠수하면서 증가하는 수압을 받고, 이러한 수압은 하우징(130)의 상면인 승강대(141)에 압을 가하면서 승강대(141)를 하방으로 이동시킨다. 물론, 승강대(141)에 연결되어 음파생성수단(140)으로의 전력공급을 매개하는 통전단자(142)도, 하방으로 이동하면서 배터리(160)의 통전대(161)와 접한다. 따라서, 음파생성수단(140)은 구동을 위해 필요한 전력원인 배터리(160)와의 통전이 해저면 도착시 이루어지고, 이를 통해 효율적인 전력소비를 도모할 수 있다.

참고로, 탄발체(143)는 통전대(161)와 통전단자(142)가 일정간격 이내로 위치하면, 승강대(141)의 상하 이동에 상관없이 안정한 통전 상태를 유지할 수 있도록 한다.

컨트롤러(150)는 음파생성수단(140)의 구동을 제어하면서 특정 주파수대의 음파가 발생되도록 전력공급 등을 제어하는 것으로, 작업자는 감지장치(100)가 위치할 지점의 예상수심 또는 해수의 온도 등과 같은 다양한 관측환경 및 조건에 따라 음파생성수단(140)이 발사하는 음파의 주파수를 컨트롤러(150)를 통해 조정할 수 있을 것이다.

배터리(160)는 그립퍼(120), 음파생성수단(140) 및 컨트롤러(150)의 구동에 필요한 전력을 공급하는 것으로, 일반 배터리와 충전식 배터리 등 일정한 전력을 지속적으로 공급할 수 있는 것이라면 그 구분없이 다양한 실시예의 적용이 가능할 것이다.

유속감지기(170)는 해수의 유속을 확인하는 장치로, 해수의 유력에 의해 회전하는 팬 구조를 이룬다. 즉, 유력에 의한 팬의 회전속도를 확인해서 이를 데이터화하는 것이다.

한편, 해수의 유속측정을 효과적으로 진행하기 위해 유속감지기(170)는 하우징(130)의 외면에 형성된 가이드(134)와 맞물려서 이동가능하게 고정된다. 즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 감지장치(100)가 안착된 해류의 방향이 유속감지기(170)의 위치와 나란하지 못할 경우, 유속감지기(170)는 가이드(134)를 따라 이동해서 해류의 방향과 나란하게 되는 것이다.

참고로, 유속감지기(170)는 해수의 유력으로 회전하는 팬의 구동 RPM을 확인해서 해수의 유속을 측정한다.

메모리(180)는 유속감지기(170)가 측정한 해수의 유속을 기록하는 것으로, 작업자는 수면으로 부상한 하우징(130)을 회수한 후 메모리(180)에 기록된 정보를 확인할 수 있다.

따라서, 작업자는 해저면의 특정 위치에서의 해류방향을 확인할 수 있고, 이를 기초로 해저면의 세밀한 지형모습을 구체적으로 도화할 수 있다.

도 7 내지 도 10은 상기 감지장치의 동작모습을 순차 도시한 도면인 바, 이를 참조해 설명한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 탐사선(S)으로부터 투출된 감지장치(100)는 앵커(110)의 하중에 의해 수중으로 잠수하여 해저면까지 이동한다.

이렇게 잠수한 감지장치(100)는 도 8에 도시한 바와 같이, 해저면에 안착 배치된다. 이때, 해저면에 안착된 앵커(110)는 현 위치를 고수하기 위해 저면에 돌출 형성된 걸림부(113)와 하중을 매개로 해저면에 결속된다.

한편, 힌지(122)를 매개로 그립퍼(120)와 연결된 하우징(130)은 앵커(110)의 배치 위치에 상관없이 수평상태를 유지한다. 이는 하우징(130)의 부력탱크(131)에 충진된 공기에 의한 것으로, 하우징(130)은 전술한 바와 같이 수상으로 부상하려는 힘을 지속적으로 받게 된다.

계속해서, 컨트롤러(150)는 음파생성수단(140)이 지속적으로 구동하도록 제어해서, 음파탐지기(200)가 수신할 수 있는 음파를 지속적으로 발사토록 한다. 물론, 음파생성수단(140)의 지속적인 구동은 배터리(160)에 충전된 전력을 소모할 것이다. 아울러, 앵커(110)와 하우징(130)을 물리적으로 연결하는 그립퍼(120)도 배터리(160)로부터 전력을 받아 지속적으로 구동하므로, 배터리(160)에 충전된 전력은 그립퍼(120)에 의해서도 계속 소모될 것이다.

도 9에 도시한 바와 같이, 배터리(160)의 충전 전력이 모두 소진하면, 그립퍼(120)와 음파생성수단(140)은 구동이 정지된다. 즉, 그립퍼(120)는 앵커(110)와 하우징(130) 간의 물리적인 결속에 필요한 악력이 소멸하고, 음파생성수단(140)은 더 이상의 음파를 발사하지 않는 것이다.

한편, 그립퍼(120)의 악력이 소멸하면, 전자석(123)의 자력으로 맞물린 한 쌍의 구속대(121)는 서로 분리돼 이격되어서 고정돌기(112)로부터 이탈한다.

도 10에 도시한 바와 같이, 그립퍼(120)와 고정돌기(112)가 서로 분리되면, 하우징(130)은 부력에 의해 부상하고, 결국에는 수면으로 떠오르게 된다. 물론, 이렇게 떠오른 하우징(130)은 탐사선(S)에 의해 수거되고, 해수면에 그대로 잔존하는 앵커(110)는 각종 어패류 및 수생식물 등의 서식공간으로서 활용된다.

본 발명에 따른 추가 실시예는 상술한 구성을 그대로 포함하면서 도 11과 같이, 그립퍼(120)가 앵커(110)의 고정돌기(112)를 기계적 구조로 견고히 고정할 수 있도록 구성된다.

보다 구체적으로, 도 11에서와 같이, 구속대(121)의 내부 일측에는 제어박스(COX)가 설치된다.

상기 제어박스(COX)는 내부가 빈 사각박스로서, 내부에는 제어모터(MO)가 설치되고, 상기 제어모터(MO)의 회전축에는 피니언(PI)이 고정되어, 제어모터(MO)의 회전방향에 따라 정방향 혹은 역방향으로 회전할 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 제어박스(COX)의 일단에는 구멍이 형성되고, 상기 구멍에는 작동로드(RD)가 인출입 가능하게 설치되는데, 상기 작동로드(RD)의 일측는 일직선으로 이루어진 상태에서 래크(LA)가 형성되어 상기 피니언(PI)과 치결합되고, 타측은 경사면(INC)을 이룬다.

그리고, 고정돌기(112)가 삽입되는 탄성체(125)의 일측에는 내부에 형성된 고정돌기삽입홈(GG)과 연통되게 설치공(GH)이 측방으로 관통형성되고, 상기 설치공(GH)과 상기 고정돌기삽입홈(GG)의 경계면에는 턱(JA)이 돌출된다.

뿐만 아니라, 상기 설치공(GH)에는 고정로드(RR)가 삽입되는데, 상기 고정로드(RR)의 선단은 상기 설치공(GH)을 관통하여 상기 고정돌기삽입홈(GG) 속으로 출몰 가능하게 구성되며, 후단은 상기 경사면(INC)과 대응되는 로드경사면(SL)이 형성되고, 길이 일부에는 둘레를 따라 플랜지(FR)가 돌출된다.

이때, 상기 플랜지(FR)는 상기 턱(JA)에 걸려 고정로드(RR)의 이동을 제한하는 역할을 한다.

아울러, 상기 고정로드(RR)에는 스프링(SP)이 끼워지되, 상기 스프링(SP)의 일단은 상기 턱(JA)에 걸림되고, 타단은 상기 플랜지(FR)에 걸림되어 상기 고정로드(RR)가 탄성 동작되도록 구성된다.

또한, 상기 제어모터(MO)는 상기 전자석(123)으로 전원을 인가하는 전원선으로부터 분기된 리드선(L)을 통해 전원을 인가받도록 구성된다.

덧붙여, 상기 고정돌기(112)의 외주면 일부에는 상기 설치공(GH)을 통해 출몰되는 고정로드(RR)에 의해 걸림될 수 있는 돌기고정홈(TO)이 요입 형성된다.

이에 따라, 고정돌기(112)가 고정돌기삽입홈(GG)에 삽입되면 제어모터(MO)가 구동된다.

그러면, 피니언(PI)이 회전하면서 래크(LA)를 이동시키고, 이에 따라 작동로드(RD)가 하강한다.

상기 작동로드(RD)의 하강에 의해 경사면(INC)과 면접되어 있던 돌기경사면(SL)이 밀리면서 고정로드(RR)가 설치공(GH) 내에서 턱(JA) 쪽으로 전진하게 된다.

결국, 상기 고정로드(RR)의 선단은 상기 고정돌기삽입홈(GG) 내부로 돌출되고, 이때 고정돌기(112)의 일측면에 형성된 돌기고정홈(TO)과 일치된 상태이므로 상기 고정로드(RR)의 선단은 상기 돌기고정홈(TO) 속으로 들어가면서 상기 고정로드(RR)는 상기 고정돌기(112)를 기계적으로 견고히 고정하게 된다.

이후, 해제가 필요하면 상술한 반대 동작을 통해 고정돌기(112)가 빠져 나가면서 기계적 고정구조가 해제되어 분리 가능한 상태를 유지하게 되며, 동시에 전자석(123)과 자화체(124)의 자력도 해제되면서 상술한 바와 같이 그리퍼(120)를 고정돌기(112)로부터 분리될 수 있게 된다.

100, 100', 100"; 감지장치 110; 앵커
120; 그립퍼 130; 하우징
140; 음파생성수단 150; 컨트롤러
160; 배터리

Claims

음파를 발사하는 발신모듈(210)과, 발신모듈(210)에서 발사한 음파를 수신하는 수신모듈(220)로 이루어진 음파탐지기(200): 및 음파탐지기(200)가 수신한 발신모듈(210)의 음파 정보를 확인하고, 탐사선(S)의 GPS 위치를 기준으로 연산해서 해저면에 대한 위치정보인 수치데이터를 확인하는 정보처리모듈(310); 정보처리모듈(310)에서 확인된 수치데이터를 저장하는 위치정보DB(320); 수치데이터에 따라 해저면을 이미지로 도시하는 도화모듈(330); 해저면 지형에 대한 도화 이미지 정보 데이터를 저장하는 지형정보DB(350); 도화된 이미지에 GPS 정보를 링크시켜서 지형정보를 완성하고 지형정보DB(350)에 저장된 기존 지형정보를 갱신 저장하는 갱신모듈(340)로 이루어진 관리장치(300):를 포함하는 해저면의 지형 및 지형변화 측정을 위한 소나 탑재형 관측시스템에 있어서,
상기 해저면과의 결속을 위해 돌출된 다수의 걸림부(113)가 저면에 형성되고, 고정돌기(112)가 상면에 형성되는 다공성 콘크리트 재질의 앵커(110); 힌지(122)를 매개로 회동가능하게 결속되어 집게기능을 하도록 절첩되면서 고정돌기(112)와 탈부착 가능하게 맞물리는 한 쌍의 구속대(121)와, 한 쌍의 구속대(121) 중 하나에 탑재되는 전자석(123)과, 한 쌍의 구속대(121) 중 다른 하나에 탑재되어 전자석(123)의 자력에 대응하는 자화체(124)와, 고정돌기(112)와 접하는 구속대(121)의 일면에 구비되어 고정돌기(112)와 구속대(121) 간의 결속력을 높이는 탄성체(125)를 구비한 그립퍼(120); 기밀처리된 부력탱크(131)를 중공에 형성하는 원통 형상을 이루고, 평평한 면을 이루는 덮개(133)로 부력탱크(131)를 폐구하면서 상면을 이루며, 힌지(122)를 매개로 그립퍼(120)와 회동가능하게 연결되되, 둘레면을 따라 레일형상의 가이드(134)가 형성된 하우징(130); 일정 주파수로 진동하면서 음파를 발사하고, 덮개(133)의 상면에 배치되는 음파생성수단(140); 음파생성수단(140)의 구동을 제어하며, 하우징(130)의 부력탱크(131)에 탑재되는 컨트롤러(150); 그립퍼(120),음파생성수단(140),컨트롤러(150)의 구동에 필요한 전력을 충전해 공급하며, 하우징(130)의 부력탱크(131)에 탑재되는 배터리(160); 가이드(134)를 따라 이동가능하게 맞물려 고정되고, 해류의 유속을 감지하는 유속감지기(170); 유속감지기(170)에서 감지한 유속정보를 기록해 저장하며, 하우징(130)의 부력탱크(131)에 탑재되는 메모리(180)로 이루어진 감지장치(100)를 더 포함하고:
상기 발신모듈(210)은 음파생성수단(140)으로부터 발사되는 음파와 다른 대역의 주파수를 갖는 음파를 발사하며: 상기 수신모듈(220)은 발신모듈(210)에서 발사한 음파와 더불어 감지장치(100)에서 발사한 음파를 수신하고: 상기 정보처리모듈(310)은 음파탐지기(200)의 수신모듈(220)이 수신한 발신모듈(210)과 더불어 감지장치(100)의 각 음파 정보를 확인하며:
상기 구속대(121)의 내부 일측에는 제어박스(COX)가 설치되고, 상기 제어박스(COX)의 내부에는 제어모터(MO)가 설치되며, 상기 제어모터(MO)의 회전축에는 피니언(PI)이 고정되어 상기 제어모터(MO)의 회전방향에 따라 정방향 혹은 역방향으로 회전할 수 있도록 구성되고, 상기 제어박스(COX) 내부에는 일단을 통해 출몰되는 작동로드(RD)가 설치되되 상기 작동로드(RD)의 일측는 일직선으로 이루어진 상태에서 래크(LA)가 형성되어 상기 피니언(PI)과 치결합되고 타측은 경사면(INC)을 형성하며, 상기 고정돌기(112)가 삽입되는 탄성체(125)의 일측에는 내부에 형성된 고정돌기삽입홈(GG)과 연통되게 설치공(GH)이 측방으로 관통형성되고, 상기 설치공(GH)과 상기 고정돌기삽입홈(GG)의 경계면에는 턱(JA)이 돌출되며, 상기 설치공(GH)에는 고정로드(RR)가 삽입되는데 상기 고정로드(RR)의 선단은 상기 설치공(GH)을 관통하여 상기 고정돌기삽입홈(GG) 속으로 출몰 가능하게 구성되고 후단은 상기 경사면(INC)과 대응되는 로드경사면(SL)이 형성되며 길이 일부에는 둘레를 따라 플랜지(FR)가 돌출되고, 상기 고정로드(RR)에는 스프링(SP)이 끼워지되 상기 스프링(SP)의 일단은 상기 턱(JA)에 걸림되며 타단은 상기 플랜지(FR)에 걸림되어 상기 고정로드(RR)가 탄성 동작되도록 구성되고, 상기 고정돌기(112)의 외주면 일부에는 상기 설치공(GH)을 통해 출몰되는 고정로드(RR)에 의해 걸림될 수 있는 돌기고정홈(TO)이 요입 형성된 것을 특징으로 하는 해저 바닥면의 고저 변화 관측을 통한 해양지형정보 보정시스템.