KR101431533B1 - 저온복합 환경구현장치 - Google Patents

저온복합 환경구현장치 Download PDF

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KR101431533B1
KR101431533B1 KR1020130036640A KR20130036640A KR101431533B1 KR 101431533 B1 KR101431533 B1 KR 101431533B1 KR 1020130036640 A KR1020130036640 A KR 1020130036640A KR 20130036640 A KR20130036640 A KR 20130036640A KR 101431533 B1 KR101431533 B1 KR 101431533B1
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최준웅
김남훈
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재단법인 중소조선연구원
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Abstract

저온 및 진동을 포함한 극지환경을 효율적으로 구성하여 경제성과 효율성이 향상되도록 내부에 물이 저수되며, 일측에 조파를 발생시키는 조파부가 구비된 조파수조; 상기 조파수조 내에 저수된 물의 상면에 부유하도록 배치되며 내부에 빙해선박용 기계식 검사대상물이 선택적으로 설치되는 부유식 저온챔버; 및 상기 부유식 저온챔버 내부를 저온상태로 유지하도록 연결되는 냉동장치를 포함하는 저온복합 환경구현장치를 제공한다.

Description

저온복합 환경구현장치{apparatus for complex low-temperature evironment emboid system}
본 발명은 저온복합 환경구현장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저온 및 진동을 포함한 극지환경을 효율적으로 구성하여 경제성과 효율성이 향상된 저온복합 환경구현장치에 관한 것이다.
오늘날에는, 남극이나 북극과 같은 극지환경에 보존된 방대한 천연자원과 생태계에 대한 관심이 고조되어 전지역에 걸친 과학적 조사가 활발하게 진행되고 있다. 이러한 상황에서 남극 또는 북극에 조성된 빙해를 운항하는 쇄빙선과 환경 관측이나 데이터 수집을 위해 설치되는 해양구조물의 면밀한 성능평가는 극저온 환경에서 생존을 보장하여 연구원들이 안전하게 극지환경을 조사하고, 효율적인 관측과 지속적인 데이터 수집을 보장하기 위해 필수적인 사항이다.
특히, 극지의 빙해에서는 극저온의 환경요소로 인해 일반적인 대양에서는 예상할 수 없는 내부 부품의 내구성 저하로 기계장비나 구조물의 오작동이나 파손이 발생될 수 있다. 이때, 상기 쇄빙선과 상기 해양구조물이 파손되어 항행할 수 없거나 구조물이 작동되지 않는 경우에는 극저온 환경으로 인해 탑승인원이나 거주인원이 위험한 상황에 빠질 수 있다.
따라서, 상기와 같은 극저온 환경에서 기계장비나 구조물을 구성하는 내부 기자재가 지속적으로 작동되고 유지될 수 있는지를 평가하기 위해서는 극저온 환경을 구현하여, 극저온 상태에서 내한성 및 내구성을 미리 검증해보는 과정이 필요하다.
이에, 종래에는 복수개의 냉각장치를 이용하여 콜드룸이라 불리는 검사시설 내부를 저온환경으로 조성하여, 상기 기계장비나 구조물의 내부기자재에 대한 내한성 및 내구성을 검사하였다. 이때, 상기 콜드룸은 대형 기계물이 들어갈 수 있는 공간을 가진 건축물의 내부 공간 전체를 냉동하여 극지의 저온 환경을 구현하는 것이 일반적인 형태였다.
하지만, 종래의 콜드룸은 대형 건축물 내부 전체를 냉동하여 극저온 환경을 구현하므로 극심한 에너지가 소모되고, 이로 인해 극지의 저온환경조건을 지속적으로 유지할 수 없는 문제점이 있었다.
더욱이, 극지의 빙해를 항행하는 쇄빙선과 같은 극지 선박의 경우에는 저온 환경에서의 내한성 검사뿐만 아니라, 조파와 같은 해수의 작용에 의해 발생되는 선체의 진동 충격에 대한 검사도 필요하다.
이때, 상기 쇄빙선에 가해지는 진동은 일반적인 단방향의 진동이 아니라, 선체의 각 부분에 다양한 방향으로 가해지는 조파에 의한 극저온 상태에서의 진동이기 때문에 이를 고려하여 실험대상물의 주변에 조파진동을 부여함과 동시에 극저온 상태를 제공할 수 있는 실험장치를 구현하는 것은 실질적으로 불가능하였다. 이에, 극지환경의 빙해에서 상기 쇄빙선과 상기 해양구조물, 그리고 이에 설치되는 기계설비 등의 내한성과 내진성을 정밀하고 효율적으로 검사할 수 있는 저온 환경구현장치의 개발이 시급하게 요구되고 있다.
한국 공개특허 제10-1999-0086933호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 저온 및 진동을 포함한 극지환경을 효율적으로 구성하여 경제성과 효율성이 향상된 저온복합 환경구현장치를 제공한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 내부에 물이 저수되며, 일측에 조파를 발생시키는 조파부가 구비된 조파수조; 상기 조파수조 내에 저수된 물의 상면에 부유하도록 배치되며 내부에 빙해선박용 기계식 검사대상물이 선택적으로 설치되는 부유식 저온챔버; 및 상기 부유식 저온챔버 내부를 저온상태로 유지하도록 연결되는 냉동장치를 포함하는 저온복합 환경구현장치를 제공한다.
여기서, 상기 냉동장치는 상기 부유식 저온챔버 내부공간을 -5 ~ -50 ℃의 온도범위로 냉동하도록 제어부에 의해 제어되고, 상기 부유식 저온챔버의 일측에는 내부에 설치된 빙해선박용 기계식 검사대상물로 가상의 해풍을 송출하는 송풍장치가 더 구비됨이 바람직하다.
이때, 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물은 상기 제어부에 의해 기계적으로 구동되도록 제어되되, 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물의 작동상태는 상기 제어부와 연결된 센싱부에 의해 센싱됨이 바람직하다.
또한, 상기 부유식 저온챔버에는 상기 조파로 발생되는 6자유도 운동에 따른 진동을 감지하는 진동감지부와, 내부 온도를 측정하도록 구비되는 온도감지부와, 풍속을 감지하는 풍속측정부와, 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물의 열전달 상태를 측정하는 열화상카메라가 더 포함되며, 상기 제어부는 상기 진동감지부, 상기 온도감지부, 상기 풍속측정부, 그리고 상기 열화상카메라에서 측정된 각각의 상태값을 검출하여 외부에 구비된 모니터부로 출력함이 바람직하다.
그리고, 상기 부유식 저온챔버는 상기 조파에 따라 상하 방향으로 요동되도록 연결되는 상하요동 지지부에 연결되되, 상기 상하요동 지지부는 전후 이송수단과 연결되어 선택적으로 전후 이동되는 지지프레임에 연결됨이 바람직하다.
상기의 해결 수단을 통해서, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 상기 부유식 저온챔버는 조파 생성이 가능한 상기 조파수조 내에 부유되되, 상기 내부공간을 냉각하는 냉동장치를 구비하여, 상기 내부공간을 극지환경의 빙해조건에 부합하는 저온과 조파를 통한 6자유도 운동에 따른 진동 충격을 동시에 구현하여 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물의 내구성 및 내한성 검사에 있어 효율성과 신뢰성이 향상될 수 있다.
둘째, 상기 부유식 저온챔버는 건축물의 내부 전체를 냉각시키는 것이 아니라, 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물이 수용되는 일정한 내부 공간만 냉각시키는 획기적인 방식이므로 저온환경과 흡사한 온도를 구현하는데 필요한 시간이 현저하게 감소되며, 냉각에 소모되는 에너지가 현격히 절감되므로 극지환경을 지속적으로 유지할 수 있어 더욱 신뢰성 있는 검사결과를 획득할 수 있다.
셋째, 상기 부유식 저온챔버는 상기 내부 공간에 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물을 설치하고, 기존의 조파수조에 부유시키는 것만으로 극지환경의 극저온과 함께 조파에 따른 진동 충격을 구현할 수 있어, 기존 검사시설에 호환하여 설치할 수 있으므로 경제적인 비용으로 검사시설을 구성할 수 있다.
도 1는 본 발명의 일실시예에 따른 저온복합 환경구현장치를 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저온복합 환경구현장치를 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저온복합 환경구현장치의 변형예를 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 저온복합 환경구현장치의 작동을 나타낸 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저온복합 환경구현장치를 상세히 설명한다.
도 1는 본 발명의 일실시예에 따른 저온복합 환경구현장치를 나타낸 예시도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저온복합 환경구현장치를 나타낸 블록도이다.
도 1 내지 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 저온복합 환경구현장치(100)는 조파수조(80), 상하요동 지지부(16), 부유식 저온챔버(10), 그리고 냉동장치(14)를 포함한다.
여기서, 상기 저온복합 환경구현장치(100)는 빙해선박과 해양구조물, 그리고 이에 설치되는 기계설비 등이 극지 저온환경에서 정상적으로 운용될 수 있는지 여부를 평가하기 위해 남극이나 북극의 극지 저온 환경을 구현할 뿐만 아니라, 빙해 환경에서 해상파에 의해 기자재 등에 전달되는 진동충격을 구현할 수 있다.
한편, 상기 조파수조(80)는 내부에 물이 저수되며, 일측에 조파(a)를 발생시키는 조파부(80a)가 구비된다. 여기서, 조파수조(80)는 정박된 선박이나 해상에 정박된 상태로 기능을 수행하는 시추선과 같은 부유체가 파랑과 같은 해수의 작용에 의해 운동하는 것을 시험하는 일반적인 수조를 사용할 수 있다.
이때, 실해역과 유사한 효과를 나타낼 수 있도록 상기 조파수조(80)의 길이 및 폭, 깊이 등이 설정되며, 일측에 인위적인 조파(a)를 형성할 수 있는 조파부(80a)가 구비된다. 그리고, 상기 조파(a)에 의해 정박된 선박이 보이는 운동은, 선체의 길이 방향의 수평축에 연한 전후동요(surge: 서징), 선체의 길이 방향의 수평축에 대한 회전동요(roll: 롤링), 선체의 횡방향 수평축을 따라 움직이는 좌우동요(sway: 스웨잉), 선체의 횡방향 수평축에 대한 회전운동(pitch: 피칭), 선체의 연직축 방향으로의 상하동요(heave: 히빙), 및 선체의 연직축 방향으로 한 회전동요(yaw: 요잉)의 6방향 운동, 즉 6자유도 운동으로 나타난다.
한편, 상기 부유식 저온챔버(10)는 상기 조파수조(80) 내에 저수된 물의 상면에 부유하도록 배치된다. 여기서, 상기 부유식 저온챔버(10)는 상기 조파수조(80) 내에 부유된 상태에서 상기 조파부(80a)에서 발생되는 조파(a)에 의해 서징, 롤링, 스웨잉, 피칭, 히빙, 요잉의 6자유도 운동을 하게 된다.
또한, 상기 부유식 저온챔버(10) 내부에는 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)이 선택적으로 설치된다. 여기서, 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)은 루버, 워크웨이, 윈도우, 앵커 등 극저온 상태에서 해수에 노출되어 결빙될 수 있는 기계장비를 포함한다.
이때, 상기 루버와 상기 워크웨이 같은 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)은 좌우회전 혹은 상하회전의 중심이 되는 회전구동부를 포함하므로, 회전구동부가 해수에 노출되어 결빙될 때 파손되지 않고 구동이 유지되는지 여부를 검사하게 된다.
물론, 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)은 상기 기계장비 외에도 상기 빙해선박을 구성하는 기자재와 갑판장비, 항해장비, 통신장비 등의 모든 부자재가 될 수 있다.
상세히, 상기 부유식 저온챔버(10)의 내부에는 내부공간(10a)이 형성되되, 일측에 개폐구가 형성된다. 또한, 상기 내부공간(10a)에는 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)이 선택적으로 고정될 수 있는 지그(19)가 구비됨이 바람직하다.
예를 들어, 상기 개폐구를 개방하고 상기 루버를 상기 지그(19)에 고정시키고, 상기 개폐구를 폐쇄한 후 상기 내부공간(10a)을 극지 환경으로 구현하여 내한성 및 내구성을 검사하며, 검사가 끝나면 다시 개폐구를 개방하여 상기 지그(19)에 고정된 루버를 분리하고, 윈도우를 설치하여 검사할 수 있다.
이처럼, 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)은 상기 내부공간(10a)에 하나씩 교대로 설치되어 개별로 구동되어 검사될 수 있다. 물론, 상기 지그(19)는 복수개 구비될 수 있으며, 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)을 복수개 설치하여 상호 연계동작이 유지되는 검사될 수 있다.
또한, 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)은 제어부(18)에 의해 기계적으로 구동되도록 제어되되, 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)의 작동상태는 상기 제어부(18)와 연결된 센싱부에 의해 센싱된다.
예를 들면, 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)은 상기 내부공간(10a)의 일측에 구비된 배선으로 연결될 수 있다. 그리고, 상기 배선을 통해 상기 제어부(18)에서 전기신호를 전달받아 기계적인 동작이 구동됨이 바람직하다.
물론, 상기 내부공간(10a)에는 로봇암 등을 배치하여 자체적인 구동모터가 없는 검사대상물의 동작을 시현함으로써, 기계적인 구동이 유지가 되는지 여부를 분석할 수 있다.
또한, 상기 센싱부는 동작센서 혹은 구조분석기 등으로 형성될 수 있으며, 상기 동작센서는 상기 검사대상물(1)이 상기 제어부(18)의 명령과 일치하는 동작을 수행하는지, 극지상황에서 목적에 맞는 시간만큼 구동이 유지되는지 여부를 측정할 수 있다. 그리고, 상기 구조분석기는 상기 로봇암이나 전기신호로 구동되는 검사대상물의 구성 부품 내부를 분석하여, 진동 혹은 기계적인 동작으로 인한 압력과 저온으로 인해 내부 결합 구조에 균열 등의 문제점이 발생되는지를 판단할 수 있다.
한편, 상기 냉동장치(14)는 상기 부유식 저온챔버(10) 내부를 저온상태로 유지하도록 연결된다. 여기서, 상기 냉동장치(14)는 상기 부유식 저온챔버(10)의 내부공간을 -5 ~ -50 ℃의 온도범위로 냉동하도록 제어부(18)에 의해 제어된다.
또한, 상기 부유식 저온챔버(10)의 일측에는 송풍장치(15)가 구비된다. 여기서, 상기 송풍장치(15)는 실해 상에서 상기 검사대상물(1)에 손상을 줄 수 있는 해풍을 구현하여 송출한다. 이때, 상기 해풍에는 염용액이 포함되는 것이 바람직하다.
이처럼, 상기 부유식 저온챔버(10)는 조파 생성이 가능한 상기 조파수조(80) 내에 부유되되, 상기 내부공간을 냉각하는 냉동장치(14)를 구비하여, 상기 내부공간을 극지환경의 빙해조건과 유사한 저온과 진동 충격 상태를 동시에 구현하여 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)의 내구성 및 내한성 검사에 효율성과 신뢰성이 향상될 수 있다.
이로 인해, 일반적인 대양에서는 예상할 수 없는 극지의 빙해에서는 극저온의 환경요소로 인한 내부 부품의 내구성 저하를 미리 예측할 수 있을 뿐만 아니라, 예측된 결과를 토대로 극저온의 빙해에서 내한성과 내구성이 유지될 수 있는 기계장비를 설계할 수 있다.
더욱이, 상기 부유식 저온챔버(10)는 건축물의 내부 전체를 냉각시키는 것이 아니라, 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)이 설치되는 일정한 내부 공간에 해풍을 송출하고, 저온 조건을 형성하여 저온 상태를 유지하는데 필요한 에너지가 현격히 절감되므로 극지환경을 지속적으로 유지할 수 있어 더욱 신뢰성 있는 검사결과를 획득할 수 있다.
또한, 저온환경과 흡사한 온도를 구현하는데 필요한 시간이 현저히 감소되어 온도변화에 따른 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)의 내한성 및 내구성 검사를 효율적으로 실시할 수 있다.
또한, 기존의 조파수조에 상기 부유식 저온챔버(10)를 부유시키는 것만으로 극지의 빙해에서의 저온 및 진동 충격 상황을 구현할 수 있어 연구시설을 구성하는 데 호환성이 향상되므로 경제성이 현저히 향상될 수 있다.
한편, 상기 상하요동 지지부(16)는 전후 이송수단(21)과 연결되어 선택적으로 전후 이동되는 지지프레임(20)에 연결된다. 그리고, 상기 부유식 저온챔버(10)는 상기 상하요동 지지부(16)에 연결되어 상기 조파(a)에 따라 상하 방향으로 요동되도록 연결된다.
예를 들면, 상기 상하요동 지지부(16)는 상기 조파수조(80)의 상측에 배치되는 지지프레임(20)에 상하 방향으로 요동되도록 연결된다. 여기서, 상기 지지프레임(20)은 상기 조파수조(80)의 테두리 외곽에 복수개 배치되는 수직방향의 지지대와 연결되어 상기 조파수조(80)의 상측에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 전후 이송수단(21)은 전동모터 등으로 구비되어 외부 제어에 따라 구동되고, 상기 지지프레임(20)을 전후로 이동시키게 된다. 이에 따라, 상기 상하요동 지지부(16)는 전후로 이동되어 상기 부유식 저온챔버(10)를 전후로 이동시키게 된다.
즉, 상기 상하요동 지지부(16)는 상기 부유식 저온챔버(10)가 전후로 이동되도록 힘을 전달하지만, 상기 조파(a)로 인한 상하 요동에는 영향을 미치지 않도록 여유길이를 가진 케이블로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 부유식 저온챔버(10)가 부유된 높이가 높을 때는 상기 지지프레임(20)에 느슨하게 연결되고, 상기 전후 이송수단(21)으로 상기 지지프레임(20)이 이동되면 상기 상하요동 지지부(16)는 상기 부유식 저온챔버(10)와 팽팽하게 연결되어 힘을 전달하게 된다.
이로 인해, 상기 부유식 저온챔버(10)는 실해역에서 빙해선박 등이 조파를 가로질러 이동할 때의 운동 상황을 재현하여, 이 같은 운동 상황에서 상기 내부공간(10a)에 설치된 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)에 가해지는 진동 충격을 측정할 수 있다.
물론, 상기 상하요동 지지부(16)는 상기 부유식 저온챔버(10)의 하측에 연결될 수 있다. 이때, 상기 지지프레임(20)은 상기 조파수조(80)의 바닥에 구비됨이 바람직하다.
상세히, 상기 상하요동 지지부(16)는 상기 조파수조(80)의 바닥면에 구비된 상기 지지프레임(20)에 연결되고, 상기 지지프레임(20)은 상기 전후 이송수단(21)으로 전후로 이동될 수 있다.
그리고, 상기 상하요동 지지부(16)는 상기 부유식 저온챔버(10)의 하측을 상기 지지프레임(20)와 연결하되, 상기 조파(a)에 따른 상하요동을 구속하지 않도록 여유길이를 가진 케이블로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 전후 이송수단(21)으로 상기 지지프레임(20)이 이동되면 상기 부유식 저온챔버(10)와 상기 전후 이송수단(21)은 팽팽하게 연결되어 힘을 전달하게 된다.
한편, 도 2를 참조하면, 상기 부유식 저온챔버(10)에는 진동감지부(13), 온도감지부(11), 풍속측정부(17), 열화상카메라(12)가 더 포함된다. 여기서, 상기 진동감지부(13)는 상기 조파(a)의 의해 발생되는 상기 부유식 저온챔버(10)의 6자유도 운동에 따른 진동을 감지한다.
그리고, 상기 온도감지부(11)는 상기 내부공간의 온도와 온도변화량을 측정하며, 상기 풍속측정부(17)는 상기 송풍장치(15)에서 상기 검사대상물(1)로 송출되는 바람의 속도와 세기를 측정한다.
또한, 상기 열화상카메라(12)는 상기 내부공간의 온도와 온도변화가 상기 검사대상물(1)에 주는 영향을 분석하도록 열전달 상태를 측정하여 내한성 및 내구성 검증을 위한 자료를 제공한다.
더욱이, 상기 제어부(18)는 상기 진동감지부(13), 상기 온도감지부(11), 상기 풍속측정부(17), 그리고 상기 열화상카메라(12)에서 측정된 각각의 상태값을 검출하여 외부에 구비된 모니터부(30)로 출력한다.
상세히, 상기 제어부(10)는 진동충격량, 상기 내부공간의 온도 및 온도변화량, 풍속, 그리고 상기 검사대상물의 열전달 상태값을 상기 모니터부(30)로 출력한다. 이로 인해, 사용자는 상태값을 인식하여 상기 검사대상물(1)의 내구성 및 내한성이 극지환경 조건에 부합하는지를 판단할 수 있으며, 검사 목적에 맞게 내부공간의 온도, 풍속, 진동충격량 등을 변화시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저온복합 환경구현장치의 변형예를 나타낸 예시도이다.
도 3에서 보는 바와 같이, 본 변형예(200)에서는 조파수조의 조파부를 제외한 기본적인 구성은 상술한 일실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
여기서, 상기 부유식 저온챔버(210)는 실해(R)를 항해하는 선박(S)에 설치될 수 있다. 이때, 상기 부유식 저온챔버(210)의 내부공간(210a)은 송풍장치(215)와 냉동장치(214)를 통해 저온환경과 해풍이 구현된다.
그리고, 상기 선박(S)은 실해(R)를 운행하여 조파에 따라 상하로 요동되므로 상기 부유식 저온챔버(210)로 상하 요동에 따른 진동 충격을 전달한다. 이에 따라, 상기 부유식 저온챔버(210)의 내부공간(210a)은 진동 충격과 함께 저온과 해풍을 구현하여 극지환경 조건과 유사한 환경을 조성할 수 있으며, 상기 내부공간(210a)에 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)을 선택적으로 설치하여 극지환경에서의 내한성 및 내구성 검사를 실시할 수 있다.
이처럼, 상기 부유식 저온챔버(210)는 일반적인 대양을 항행하는 상기 선박(S)에 설치되어 극지의 빙해 상의 환경조건을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 일반적인 조파수조에 부유시키는 것만으로 극지환경의 극저온과 함께 조파에 따른 진동 충격을 구현할 수 있어, 기존 검사시설에 호환하여 설치할 수 있으므로 경제적인 비용으로 검사시설을 구성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 저온복합 환경구현장치의 작동을 나타낸 흐름도이다.
도 4에서 보는 바와 같이, 상기 저온복합 환경구현장치를 이용하여 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)의 내구성 및 내한성을 검사할 때, 먼저 상기 부유식 저온챔버(10) 내에 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)을 세팅하게 된다(s10).
이때, 상기 부유식 저온챔버(10) 내의 지그(19)에 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)을 설치한다. 그리고, 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)은 상기 내부공간(10a)의 일측에 구비된 배선에 연결되어 상기 제어부(18)에서 전기신호를 전달받아 기계적인 동작이 구동됨이 바람직하다.
물론, 상기 내부공간(10a)에는 로봇암 등을 배치하여 자체적인 구동모터가 없는 검사대상물의 동작을 시현하여 기계적인 구동이 유지가 되는지 여부를 분석할 수 있다.
한편, 상기 부유식 저온챔버(10) 내에 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)이 세팅되면(s10), 상기 부유식 저온챔버(10)는 극지환경조건을 구현하고 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)을 구동시키며 각종 상태값을 센싱하게 된다(s20). 이때, 상기 내부공간(10a)은 -5℃에서 -50℃로 순차적으로 온도조절되고, 상기 조파부(80a)에서 조파(a)를 발생시켜 상기 부유식 저온챔버(10)를 상하 요동시킨다.
또한, 상기 로봇암 혹은 상기 제어부(18)를 통해 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)을 작동시키고, 각종 상태값을 센싱하게 된다.
상세히, 상기 냉동장치(14)를 가동하여, MIL-STD와 IEC 등에서 제시한 온도를 적용하여 단계별로 저온 조건을 형성한다(s20). 이때, 단계별 저온조건은 -10℃에서 3℃내외, -20℃에서 3℃내외, -30℃에서 3℃내외, -40℃에서 3℃내외, -50℃에서 3℃내외 등으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 냉동장치(14)를 통해 단계별 저온조건을 형성할 때, 온도변화는 MIL-STD 규정과 RMRS에서 제시된 내용을 적용하되, 단위 분당 온도 변화에 따른 충격을 방지하도록 분당 3℃ 이내로 변화되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 조파부(80a)를 통해 조파(a)를 발생시켜(s20) 상기 부유식 저온챔버(10)에 진동 충격을 발생시킨다. 이때, 상기 조파부(80a)는 진동시험 규격(ISO 혹은 KS)를 만족하도록 6자유도 조파 발생장치를 적용하는 것이 바람직하다.
더욱이, 상기 송풍장치(15)는 가상의 해풍을 송출하되, 일반용풍속계(KS P 8202)를 만족하는 규격이어야 하며, 염수분무시험(IEC 60068 -2-25) 규격을 준용하는 염용액을 함께 분무하도록 구비된다. 이때, 분무량은 MIL-STD규격에 제시하는 조건을 만족하도록 상기 검사대상물에 75mm이상 결빙이 형성될 수 있는 충분한 양으로 공급되어야 한다.
그리고, 저온과 진동, 해풍 등의 상기 극지환경이 구현되면, 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)의 결빙 및 진동 내구성을 측정하게 된다. 이때, 상기 극지환경은 2~6시간 이상으로 유지된 상태에서 검사가 이루어짐이 바람직하다.
한편, 상기 극지환경 조건에서 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)의 각종 상태 값이 센싱되면(s20), 센싱된 상기 상태 값을 분석하게 된다(s30).
상세히, 상기 제어부(18)는 상기 진동감지부(13), 상기 온도감지부(11), 상기 풍속측정부(17), 그리고 상기 열화상카메라(12)에서 측정된 각각의 상태값을 검출하여 외부에 구비된 모니터부(30)로 출력한다.
그리고, 사용자가 상태값을 인식하여 상기 검사대상물(1)의 내구성 및 내한성이 극지환경 조건에 부합하는지를 판단하고, 검사 목적에 맞게 상태값을 제어하도록 구동된다.
또한, 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물(1)의 구동은 동작센서 혹은 구조분석기 등을 통해 더 분석될 수 있다. 이를 통해, 상기 검사대상물(1)이 상기 제어부(18)의 명령과 일치하는 동작을 수행하는지, 극지상황에서 목적에 맞는 시간만큼 구동이 유지되는지, 상기 검사대상물(1)의 부품에 소재 상의 결함이 발생되는지 여부를 분석할 수 있다.
이로 인해, 극지의 빙해에서 극저온의 환경요소로 인한 내부 부품의 내구성 저하를 미리 예측할 수 있을 뿐만 아니라, 예측된 결과를 토대로 극저온의 빙해에서 내한성과 내구성이 유지될 수 있는 기계장비를 설계하여 극지환경에서 과학적 조사를 수행하는 연구원 등의 안전을 보장하고 더욱 효율적인 탐사를 실시할 수 있는 기반 기술을 제공할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.
100,200 : 저온복합 환경구현장치 10,210 : 부유식 저온챔버
1 : 빙해선박용 기계식 검사대상물 a : 조파
10a,210a : 내부공간 11: 온도감지부
12: 열화상카메라 13: 진동감지부
14,214: 냉동장치 15,215: 송풍장치
16: 상하요동 지지부 17: 풍속측정부
18: 제어부 19: 지그
20: 지지프레임 21: 전후 이송수단
30: 모니터부 80: 조파수조
80a: 조파부

Claims (5)

  1. 내부에 물이 저수되며, 일측에 조파를 발생시키는 조파부가 구비된 조파수조;
    상기 조파수조 내에 저수된 물의 상면에 부유하도록 배치되며 내부에 빙해선박용 기계식 검사대상물이 선택적으로 설치되는 부유식 저온챔버; 및
    상기 부유식 저온챔버 내부를 저온상태로 유지하도록 연결되는 냉동장치를 포함하는 저온복합 환경구현장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉동장치는 상기 부유식 저온챔버 내부공간을 -5 ~ -50 ℃의 온도범위로 냉동하도록 제어부에 의해 제어되고,
    상기 부유식 저온챔버의 일측에는 내부에 설치된 빙해선박용 기계식 검사대상물로 가상의 해풍을 송출하는 송풍장치가 더 구비됨을 특징으로 하는 저온복합 환경구현장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 빙해선박용 기계식 검사대상물은 상기 제어부에 의해 기계적으로 구동되도록 제어되되, 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물의 작동상태는 상기 제어부와 연결된 센싱부에 의해 센싱됨을 특징으로 하는 저온복합 환경구현장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 부유식 저온챔버에는 상기 조파로 발생되는 6자유도 운동에 따른 진동을 감지하는 진동감지부와, 내부 온도를 측정하도록 구비되는 온도감지부와, 풍속을 감지하는 풍속측정부와, 상기 빙해선박용 기계식 검사대상물의 열전달 상태를 측정하는 열화상카메라가 더 포함되며,
    상기 제어부는 상기 진동감지부, 상기 온도감지부, 상기 풍속측정부, 그리고 상기 열화상카메라에서 측정된 각각의 상태값을 검출하여 외부에 구비된 모니터부로 출력함을 특징으로 하는 저온복합 환경구현장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 부유식 저온챔버는 상기 조파에 따라 상하 방향으로 요동되도록 연결되는 상하요동 지지부에 연결되되,
    상기 상하요동 지지부는 전후 이송수단과 연결되어 선택적으로 전후 이동되는 지지프레임에 연결됨을 특징으로 하는 저온복합 환경구현장치.
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