KR101707506B1 - 시추선의 장비 시뮬레이션 및 장비 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 육상이 아닌 시추작업을 위한 장비가 설치된 선박내 선실에서 장비의 시뮬레이션을 통해 장비운용방법을 훈련받은 후 시추작업현장에 투입될 수 있는 시추선의 장비 시뮬레이션 및 장비 제어 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 시추 작업을 위한 장비를 시뮬레이션하거나 상기 장비를 제어 및 시추 성능을 평가하기 위한 장치에 있어서, 시추작업에 사용되는 장비의 조작신호를 입력하기 위한 조작 단말과, 시추작업에 사용되는 장비운용방법을 트레이닝(training)하기 위한 시추 시뮬레이션모드와, 상기 장비를 원격에서 제어하고 제어되는 장비의 성능을 포함하는 시추 성능을 평가하는 장비 제어 및 평가모드를 제공하고, 상기 제공된 모드 중에서 선택된 하나의 모드를 수행하는 제어 유닛을 포함하되, 상기 조작 단말 및 제어 유닛은 상기 시추작업을 위한 장비를 구비한 선박의 선실에 설치되는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.

Description

시추선의 장비 시뮬레이션 및 장비 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING AND SIMULATING DRILLING EQUIPMENT OF DRILL SHIP}

본 발명은 시추선의 장비 시뮬레이션 및 장비 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 육상이 아닌 시추작업을 위한 장비가 설치된 선박내 선실에서 장비의 시뮬레이션을 통해 장비운용방법을 훈련받은 후 시추작업현장에 투입될 수 있는 시추선의 장비 시뮬레이션 및 장비 제어 장치에 관한 것이다.

근래에 접어들어 국제적으로 급격한 산업화 현상 및 공업발전 추이에 따라 한정된 지구 자원은 점차 바닥을 내보이고 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.

시추선은 해양에서 원유나 가스 등의 해양 지하자원을 탐사하여 시추하는 장비이다. 시추선은 해상 플랫폼의 설치가 불가능한 심해 지역이나 파도가 심한 해상에서 원유나 가스 등의 채취 작업이 가능하도록 하고, 구조에 따라 반잠수식 시추장비(semisubmersible drilling rig)와 드릴쉽(drill ship)이 있으며, 해상에서의 작업을 수행하기 위하여 고도의 제작 기술이 요구된다.

시추 시뮬레이터는 대한민국 공개특허 제2013-125250호(공개일 : 2013.11.18, 발명의 명칭 : 시추 시뮬레이터 및 그의 시뮬레이션 방법) 등 다수가 출원되어 있는 상태이다.

상기 특허를 포함하는 종래의 시추 시뮬레이터는 육상의 트레이닝 센터에서 교육하여 해상의 시추작업현장에 투입하는 실정이다. 따라서, 해상에서 시추작업에 사용되는 장비에 대한 트레이닝을 수행한 후 바로 시추작업현장에 투입될 수 있는 환경이 요구된다.

대한민국 공개특허공보 제2013-125250호(공개일 : 2013.11.18) "시추 시뮬레이터 및 그의 시뮬레이션 방법"

본 발명의 목적은, 육상이 아닌 시추작업을 위한 장비가 설치된 선박내 선실에서 장비의 시뮬레이션을 통해 장비운용방법을 훈련받은 후 시추작업현장에 투입될 수 있는 시추선의 장비 시뮬레이션 및 장비 제어 장치를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 시추작업현장에서 장비의 원격 제어를 가능하게 할 뿐만 아니라, 제어되는 장비에 의해 장비의 성능을 포함하는 시추 성능을 평가할 수 있도록 한 시추선의 장비 시뮬레이션 및 장비 제어 장치를 제공함에도 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 시추 작업을 위한 장비를 시뮬레이션하거나 상기 장비를 제어 및 시추 성능을 평가하기 위한 장치에 있어서, 시추작업에 사용되는 장비의 조작신호를 입력하기 위한 조작 단말과, 시추작업에 사용되는 장비운용방법을 트레이닝(training)하기 위한 시추 시뮬레이션모드와, 상기 장비를 원격에서 제어하고 제어되는 장비의 성능을 포함하는 시추 성능을 평가하는 장비 제어 및 평가모드를 제공하고, 상기 제공된 모드 중에서 선택된 하나의 모드를 수행하는 제어 유닛을 포함하되, 상기 조작 단말 및 제어 유닛은 상기 시추작업을 위한 장비를 구비한 선박의 선실에 설치되는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.

상기 제어 유닛은 상기 조작 단말로부터 수신된 장비의 조작신호에 맞춰 해당 장비를 동작시키는 시뮬레이션을 수행하는 시뮬레이션부; 및 상기 조작 단말로부터 수신된 장비의 조작신호에 따라 해당 장비를 원격 제어하고 제어되는 장비의 성능을 포함하는 시추 성능을 평가하는 장비 제어 및 평가부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 시뮬레이션부는 상기 조작 단말로부터 수신된 장비의 조작신호에 따라 시뮬레이션되는 장비를 제어하는 PLC 서버와 연결되어, 해당 장비를 시뮬레이션하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는 상기 시뮬레이션부에 의해 상기 시뮬레이션되는 장비의 위치값 및 자세값에 기반하여 생성된 영상신호를 표시하는 디스플레이기기를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 장비 제어 및 평가부는 상기 시추작업 중에 작업지시가 필요한 장비를 제어하는 장비제어신호를 생성하여 해당 장비를 원격 제어하는 것이 바람직하다.

상기 장비 제어 및 평가부는 시추선 또는 시추작업에 필요한 장비에 설치된 센서부로부터 센싱정보와 상기 장비로부터 운용정보를 수집하여 시추성능 및 위험도를 예측하는 것이 바람직하다.

상기 제어 유닛은 상기 시추 시뮬레이션모드 또는 상기 장비 제어 및 평가모드를 선택하기 위한 모드선택화면을 제공하고 제공된 화면 중에서 선택된 모드를 동작모드로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 디스플레이기기는 상기 시추조종실과 동일한 형상의 외벽을 가지도록 디스플레이가 배치되는 것이 바람직하다.

상기 조작 단말은 상기 디스플레이기기에 표시된 장비의 선택 및 해당 장비를 동작시키기 위한 동작신호를 상기 시뮬레이션부 또는 상기 장비 제어 및 평가부에 전송하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 시추작업에 사용되는 장비의 조작신호를 입력하기 위한 조작 단말; 상기 조작 단말로부터 수신된 장비의 조작신호에 따라 시뮬레이션되는 장비를 제어하는 PLC 서버; 상기 PLC 서버와 연결되어, 상기 조작 단말로부터 수신된 장비의 조작신호에 맞춰 해당 장비를 동작시키는 시뮬레이션을 수행하는 시뮬레이션부; 및 상기 시뮬레이션부에 의해 시뮬레이션되는 장비의 위치값 및 자세값에 기반하여 생성된 영상신호를 표시하는 디스플레이기기를 포함하고, 상기 조작 단말, 상기 PLC서버, 상기 시뮬레이션부 및 상기 디스플레이기기는 상기 시추작업을 위한 장비를 구비한 선박의 선실에 설치되는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 시추작업에 사용되는 장비의 조작신호를 입력하기 위한 조작 단말; 시추선 또는 상기 시추작업에 필요한 장비에 설치되는 센서부; 및 상기 조작 단말로부터 수신된 장비의 조작신호에 따라 해당 장비를 원격 제어하고 상기 센서부로부터 센싱된 장비의 센싱정보와 상기 제어되는 장비의 운용정보를 수집하여 시추성능을 평가하는 장비 제어 및 평가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 시추 작업을 위한 장비를 시뮬레이션하거나 상기 장비를 제어 및 시추 성능을 평가하기 위한 방법으로서, 상기 시추작업을 위한 장비를 구비한 선박의 선실에 설치된 조작 단말을 통해 동작모드를 시추작업에 사용되는 장비운용방법을 트레이닝(training)하기 위한 시추 시뮬레이션모드와, 상기 장비를 원격에서 제어하고 장비의 성능을 평가하는 장비 제어 및 평가모드 중에서 하나의 모드를 선택받는 단계; 상기 동작모드가 시추 시뮬레이션모드로 선택되면 상기 조작 단말로부터 수신된 장비의 조작신호에 맞춰 해당 장비를 동작시키는 시뮬레이션을 수행하는 단계; 및 상기 동작모드가 장비 제어 및 평가모드가 선택되면 상기 조작 단말로부터 수신된 장비의 조작신호에 따라 해당 장비를 원격 제어하고 제어되는 장비의 성능을 평가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.

상기 선택받는 단계는 상기 시추 시뮬레이션모드와 상기 장비 제어 및 평가모드를 선택하기 위한 모드선택화면을 제공하는 단계; 및 상기 제공된 모드선택화면 중에서 상기 시추 시뮬레이션모드 또는 상기 장비 제어 및 평가모드를 선택받는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방법은 상기 시뮬레이션을 수행하는 단계 이후에, 상기 시뮬레이션되는 장비의 위치값 및 자세값에 기반하여 생성된 영상신호를 디스플레이기기에 표시하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 시추작업을 위한 장비를 구비한 선박의 선실에 설치된 조작 단말로부터 장비의 조작신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 장비의 조작신호에 따라 시뮬레이션되는 장비를 제어하는 단계; 상기 수신된 장비의 조작신호에 맞춰 해당 장비를 동작시키는 시뮬레이션을 수행하는 단계; 및 상기 시뮬레이션되는 장비의 위치값 및 자세값에 기반하여 생성된 영상신호를 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 시추작업을 위한 장비를 구비한 선박의 선실에 설치된 조작 단말로부터 장비의 조작신호를 수신하는 단계; 시추선 또는 상기 시추작업에 필요한 장비에 설치된 센서부로부터 센싱정보를 수신하는 단계; 및 상기 조작 단말로부터 수신된 장비의 조작신호에 따라 해당 장비를 원격 제어하고 상기 센서부로부터 센싱된 장비의 센싱정보와 상기 제어되는 장비의 운용정보를 수집하여 시추성능을 평가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.

본 발명의 실시예에 따르면 육상이 아닌 시추작업을 위한 장비가 설치된 선박내 선실에서 장비의 시뮬레이션을 통해 훈련을 받은 후 시추작업현장에 투입될 수 있는 효과가 있다. 이에 따라 시추작업현장에서의 인력 수급이 유리한 장점이 있고, 특히 선실에서 트레이닝받을 수 있는 환경임에 따라 업무 숙련도를 높일 수 있고, 선실에서 트레이닝을 받는 오퍼레이터 또는 작업자는 시추작업현장의 현장상황을 느낄 수 있는 기회를 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면 선실에 설치된 조작 단말을 통하여 시추작업시에 조작되어야 하는 장비에 장비제어신호를 원격에서 장비 유닛에 전송함으로써 시추조정실에 화재 또는 시추조정실에 관리자의 부재시 신속하게 선실에서 장비를 제어할 수 있는 효과도 있다. 또한 시추조정실에 가지 않고도 선실에 설치된 조작 단말, 시뮬레이션부, 그리고 장비 제어 및 평가부를 포함하는 장치를 통하여 현장 감독자들이 쉽게 현장 상황을 모니터링할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면 장비제어신호에 따라 동작되는 장비의 상태정보를 수신하여 표시함으로써 장비의 정상동작 여부를 시추조종실에 가지 않고도 선실에서 즉각적으로 확인할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시추선의 장비 시뮬레이션 및 장비 제어 장치를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 시추선의 장비 시뮬레이션 장치를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시추선의 장비 제어 장치를 설명하기 위한 도면,
도 4는 도 1에 도시된 시추선의 장비 시뮬레이션 및 장비 제어 장치를 이용한 장비 시뮬레이션 및 장비 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도,
도 5는 도 2에 도시된 시추선의 장비 시뮬레이션 장치를 이용한 장비 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도,
도 6은 도 3에 도시된 시추선의 장비 제어 장치를 이용한 장비 제어 및 평가방법을 설명하기 위한 동작 흐름도, 그리고
도 7은 선실에 설치된 디스플레이기기를 설명하기 위한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시추선의 장비 시뮬레이션 및 장비 제어 장치를 설명하기 위한 도면을 도시하고 있다.

도 1을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 시추선의 장비 시뮬레이션 및 장비 제어 장치는 시추작업을 위한 장비를 구비하는 선박, 예를 들면 시추선의 선실에 설치된다. 이와 같이 선실에서 시추작업에 사용되는 장비운용방법의 트레이닝을 위한 시뮬레이션을 수행할 수 있음에 따라 트레이닝 후 바로 시추작업현장에 투입될 수 있다. 이에 따라 시추작업을 위한 장비를 다루는 인력의 수급이 유리하다.

전술된 시추선의 장비 시뮬레이션 및 장비 제어 장치는 크게 조작 단말(10), 제어 유닛(30) 및 디스플레이기기(40) 등을 포함한다. 제어 유닛(30)은 시뮬레이션부(31) 및 장비 제어 및 평가부(32)를 포함한다.

조작 단말(10)은 디스플레이기기(40)에 표시될 장비의 선택 및 해당 장비의 움직임을 동작시키기 위한 조작신호를 입력하는 입력수단으로, 시추작업에 필요한 장비의 선택을 위한 복수의 터치패널(미도시)과, 장비의 움직임을 조절하기 위한 조이스틱(미도시) 등을 포함한다.

조작 단말(10)을 통해 조작되는 장비는, 드로워크스(drawworks), 마우스홀(Mousehole), 로터리테이블(Rotary Table with power slip), 하이드로릭 캣헤드(Hydraulic cathead), 브리지 크레인(Bridge Crane), 로어가이딩 암(Lower Guiding Arm), 스탠드빌딩 암(Standbuilding Arm), 하이드로릭 러프넥(Hydraulic Roughneck), 파이프공급장치(Pipe Tubular Feeding Machine) 및 드릴플로워 매니퓨레이팅 암(Drillfloor Manipulating Arm) 등을 포함한다. 상술된 장비는 터치 패널을 통하여 선택된 후 조이스틱에 의해 조작된 방향으로 이동될 수 있다.

예를 들면, 탑드라이브는 오른쪽 조이스틱의 이동시 모터를 회전시키고, 드로워크스는 오른쪽 조이스틱 상하 이동 시 탑드라이브를 위, 아래로 이동시키고, 하이드로릭 러프넥(Hydraulic Roughneck)은 오른쪽 조이스틱을 좌측으로 이동 시 파킹영역(Parking Area)에서 웰 센터(Well Center)쪽으로 이동시키고, 파이프공급장치(Pipe Tubular Feeding Machine)는 왼쪽 조이스틱을 좌우로 이동 시 파이프공급장치의 스케이트(skate)를 좌우로 이동시키며, 머드 버켓(Mud bucket)은 터치 패널의 'Extend' 메뉴를 선택하면 머드 바켓이 웰 센터(well center)쪽으로 늘어나도록 한다.

조작 단말(10), 여기서는 터치 패널을 통해 드로워크스(drawworks)가 선택된 후 조이스틱로부터 조작신호가 입력되면 제어 유닛(30)은 PLC(Programmable Logic Controller) 서버(20)를 거쳐 시뮬레이션되는 장비의 제어신호를 수신하거나, 또는 조작 단말(10)을 통해 입력된 조작신호를 수신한다.

제어 유닛(30)은 시추작업에 사용되는 장비운용방법을 트레이닝하기 위한 시추 시뮬레이션모드와 시추작업에 사용되는 장비를 원격 제어하고 평가하기 위한 장비 제어 및 평가모드 중 어느 하나의 모드를 선택할 수 있도록 모드선택화면정보를 제공한다. 제어 유닛(30)은 모드선택화면정보를 통하여 시추 시뮬레이션모드 또는 장비 제어 및 평가모드 중 어느 하나의 모드를 선택받거나 또는 시추 시뮬레이션모드를 동작모드로 미리 설정되고 필요에 따라 장비 제어 및 평가모드로 전환시킬 수 있다.

동작 모드가 시추 시뮬레이션모드인 경우 시뮬레이션부(31)는 장비를 조작한 조작신호를 수신하여 조작신호에 따라 장비의 움직임을 시뮬레이션하고 동작모드가 장비 제어 및 평가모드인 경우 장비 제어 및 평가부(32)는 조작 단말(10)을 통해 입력받은 장비의 장비지시신호를 수신하여 장비를 제어하기 위한 제어신호를 장비유닛(60)에 제공함으로써, 시추작업현장에서 시추작업을 위한 시뮬레이션을 하면서도 필요에 따라 시추장비를 시추 조종실이 아닌 선실에서 원격으로 제어할 수 있다.

특히 위급 상황시 CMC(Crown Mounted Compensator)의 장비 운용을 중단해야 하지만 화재 등으로 시추조종실에 접근할 수 없는 경우 장비 제어 및 평가부(32)에 의해 선실에서 해당 장비를 제어할 수 있다.

도 1에서 장비유닛(60)과 제어 유닛(30)간에 유선으로 연결되는 것으로 도시하고 있지만 무선 통신 방식으로 연결될 수 있다. 센서부(50)도 마찬가지로 유선 또는 무선 통신 방식에 의해 제어 유닛(30)에 연결될 수 있다.

이하에서는 제어 유닛(30)의 동작모드가 시추 시뮬레이션모드로 설정되거나 조작 단말(10)을 통하여 시추 시뮬레이션모드로 선택된 경우에 대하여 설명한다.

도 2를 참조하면 조작 단말(10)은 시추작업에 사용되는 장비운용방법을 트레이닝하기 위한 장비조작신호를 입력받는다.

이와 같이 입력받은 장비조작신호는 PLC 서버(20)에 제공된다. PLC 서버(20)는 조작 단말(10)로부터 수신된 장비조작신호에 따라 가상 장비의 동작을 제어한다.

여기서 PLC 서버(20)는 조작 단말(10)의 각종 입력값을 받아 미리 프로그래밍된 제어 로직을 통해 가공된 결과값을 시뮬레이션부(31)에 전송한다.

PLC 서버(20)는 시뮬레이션용으로 개발된 제어기로, 가상의 장비의 동작을 제어하는 제어신호를 시뮬레이션부(31)에 전송한다.

시뮬레이션부(31)는 PLC 서버(20)로부터 수신된 제어신호에 맞춰 해당 장비를 동작시키는 시뮬레이션을 수행한다. 시뮬레이션부(31)는 제어신호에 따라 동작된 장비의 위치값 및 자세값을 반영한 영상신호를 생성하여 디스플레이기기(40)에 출력한다. 이에 따라 장비운용방법을 트레이닝받는 오퍼레이터는 조작 단말(10)을 통해 장비를 조작하는 방법을 익할 수 있다.

예를 들어, 시뮬레이션부(31)는 PLC 서버(20)로부터 제어신호(예를 들면, 탑드라이브를 내렸다는 신호, 탑드라이브의 속도)를 받고, 그 제어신호를 입력값으로 가상의 시추 장비(기구학적 자유도를 가진 3차원 CAD 모델)의 위치값, 자세값 또는 위치값 및 자세값을 변경한 영상신호를 디스플레이기기(40)에 출력하여 조작신호에 따라 동작하는 장비의 움직임을 가시화할 수 있다.

디스플레이기기(40)는 시추조종실의 외벽 형상과 동일한 형상을 가지도록 디스플레이가 배치된다. 이와 같이 시추 조종실(Driller's cabin)과 동일한 외벽 형상을 갖는 디스플레이 기기(40)에 시추 장비의 움직임을 표시함으로써 시추작업에 사용되는 장비운용방법을 트레이닝하는 오퍼레이터는 좌우 측면과 정면, 상면에 있는 모든 시추 장비의 움직임을 볼 수 있다.

디스플레이기기(40)의 디스플레이 개수만큼 화면분할하고 분할된 각각의 디스플레이별 고유번호를 가지고 있어 각각의 디스플레이별로 가상의 카메라와 3D창(sprite)를 생성하고 생성된 3D창을 디스플레이기기(40)의 디스플레이별 위치에 맞춰 배치하여 해당 카메라를 통하여 보이는 영상신호를, 즉 장비의 위치값 및 자세값이 반영된 영상신호를 디스플레이기기(40)에 출력되도록 한다. 이에 따라 장비의 조작신호에 맞춰 움직이는 시추선의 작업환경을 실제와 같은 영상으로 보여줄 수 있다.

상술된 디스플레이기기(40)는 도 7에 도시된 바와 같이 평면의 전면 디스플레이부(41)와, 전면 디스플레이부(41)를 기준으로 좌우측에 각각 구비되고 전면 디스플레이부(41)를 각각 향하도록 경사진 좌측 디스플레이부(42) 및 우측 디스플레이부(43)와, 전면 디스플레이부(41)의 상부로 연장되고 전면 디스플레이부(41)를 향하도록 경사진 전면 상부 디스플레이부(44)와, 그리고 상기 우측 디스플레이부의 상부로 연장되고 상기 전면 디스플레이부(41)를 향하도록 경사진 우측 상부 디스플레이부(45)를 구비한다.

이때 전면 디스플레이부(41)를 향하도록 경사진 좌측 디스플레이부(42), 우측 디스플레이부(43), 전면 상부 디스플레이부(44) 및 우측 상부 디스플레이부(45)는 각각 대응되게 배치된 경사진 3D창을 통해 보여진 영상신호를 생성한다. 이와 같이 생성된 영상신호는 해당 디스플레이부에 표현되어 조작자에게 시추장비의 몰입감을 높일 수 있다.

본 실시예에서는 전면 디스플레이부(41)는 제 1 내지 제 9 전면 디스플레이(411, 412, 413, 414, 415, 416, 417, 418, 419)를 구비하고, 좌측 디스플이부(42)는 제 1 및 제 3 좌측 디스플레이(421, 422, 423)를 구비하고, 우측 디스플레이부(43)는 제 1 내지 제 6 우측 디스플레이(431, 432, 433, 434, 435, 436)를 구비하고, 전면 상부 디스플레이부(44)는 제 1 및 제 3 전면 상부 디스플레이(441, 442, 443)을 구비하며, 우측 상부 디스플레이부(45)는 하나의 우측 상부 디스플레이를 구비한 것으로 도시하고 있지만, 시추 조종실의 형상이 변경되는 경우 그에 준하여 디스플레이의 개수 및 배치도 변경될 수 있음은 물론이다.

시뮬레이션부(31)를 통하여 시추의 장비에 대한 시뮬레이션 중에 시추 조종실이 아닌 선실에 설치된 조작 단말을 통하여 장비를 원격에서 제어할 수 있다.

장비를 원격에서 제어하는 장치는 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3을 참조하면 조작 단말(10)은 표시유닛(15)을 포함한다. 조작 단말(10)은 시추조정실이 아닌 선실에서 장비를 원격 제어하기 위한 장비지시신호를 입력받는다. 특히 시추 조종실에 화재가 발생한 경우 또는 시추 조종실에 설치된 장비의 수리 또는 교체중인 경우 또는 시추 조종실에 관리자의 부재인 경우 선실에 있는 관리자에 의해 장비를 원격으로 제어함에 따라 신속하게 안정적인 시추작업환경을 만들 수 있다.

장비 제어 및 평가부(32)는 시추초종실에 구비된 메인컨트롤러의 리던던시 컨트롤러이다. 따라서 장비 제어 및 평가부(32)는 시추작업 중에 지시가 필요한 장비의 장비지시신호를 조작 단말(10)을 통해 입력받고 입력받은 장비의 장비지시신호에 따라 해당 장비를 제어하는 제어신호를 생성하여 해당 장비유닛(60)에 전송한다. 이때 장비 제어 및 평가부(32)는 시추작업을 위해 사용되는 장비를 제어하는 장비유닛(60)과 선내에 구축된 통신망(미도시)에 의해 통신가능함은 물론이다.

특히 장비 제어 및 평가부(32)는 장비의 상태정보 또는 제어정보를 수신하여 모니터링할 수 있다. 또한 장비 제어 및 평가부(32)는 복수의 센서부(50)로부터 센싱된 센싱정보에 기반하여 시추작업상황을 분석할 수 있다.

이러한 장비 제어 및 평가부(32)는 시추선 또는 각종 장비에 설치된 센서부(50) 및 장비유닛(60)로부터 센싱정보 및 장비운용정보를 수집하여 장비의 성능을 포함하는 시추 성능을 평가할 수 있다. 예를 들어 시추 장비 운용시 소모되는 전력량과 그밖의 다른 장비에서 소모되는 전력량을 모두 계측/수집하여 발전량 대비 효율을 계산할 수 있고, 지층 로깅(logging) 정보를 종합적으로 분석하여 킥(kick)이 발생할 확률을 계산할 수 있음에 따라 위험도를 예측할 수 있다.

이와 같은 구성을 갖는 시추선의 장비 시뮬레이션 및 장비 제어 방법을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 도 1의 도시된 시추선의 장비 시뮬레이션 및 장비 제어 장치를 이용한 장비 시뮬레이션 및 장비 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 도시하고 있다.

도 4를 참조하면 제어 유닛(30)은 시추작업에 사용되는 장비운용방법을 트레이닝하기 위한 시추 시뮬레이션모드 및 시추작업에 사용되는 장비를 제어하고 평가하기 위한 장비 제어 및 평가모드 중 어느 하나의 모드를 선택할 수 있도록 미리 설정된 모드선택화면정보를 제공한다(S11). 여기서 모드선택화면정보는 시추 시뮬레이션모드와 장비 제어 및 평가모드 중에서 어느 하나의 모드를 선택받을 수 있는 선택창을 더 포함할 수 있다.

본 실시예에서는 장비 제어 및 평가모드를 하나의 모드로 통합되어 있는 것으로 설명하고 있으나, 장비 제어모드와 평가모드로 각각 구분지어 구현할 수도 있다. 즉, 동작모드가 장비 제어모드로 설정된 경우, 장비 제어 및 평가부(32)는 조작 단말(10)을 통하여 수신된 장비의 장비지시신호에 근거하여 생성된 장비제어신호를 장비유닛(60)에 전송하여 원격 제어할 수 있고, 동작모드가 평가모드로 설정된 경우 장비 제어 및 평가부(32)는 장비의 운용정보 및 센싱정보를 수집하여 장비의 성능을 포함하는 시추 성능을 평가할 수 있다. 여기서는 원격 제어를 수행한 후에 제어되는 장비의 운용정보 및 장비의 센싱정보를 수집하여 장비의 성능을 포함하는 시추 성능을 평가하는 것으로 설명하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니라, 조작 단말(10)을 조작하는 오퍼레이터 또는 작업자의 요청에 따라 평가모드를 장비 제어모드의 동작과 무관하게 먼저 수행될 수 있다.

제어 유닛(30)은 동작모드가 시추 시뮬레이션모드와 장비 제어 및 평가모드 중 어느 모드가 선택되었는지 여부를 판단한다(S13). 여기서도 제어유닛(30)은 동작모드가 시추 시뮬레이션모드, 장비 제어모드 또는 평가모드 중 어느 하나의 모드가 선택되었는지 여부를 판단할 수도 있다.

상기 S13 단계의 판단결과, 동작 모드가 시추 시뮬레이션모드로 선택된 경우 제어 유닛(30)은 시추작업을 위한 장비가 설치된 선박의 선실에 설치된 디스플레이기기(40)에 시추작업환경용 화면정보를 표시한다(S15). 이때 시추 작업환경용 화면정보는 예를 들면 3D 스튜디오 맥스(3D Studio Max)에 의해 제작된 3차원 컴퓨터 그래픽정보이다.

디스플레이기기(40)에 시추작업환경용 화면정보가 표시된 상태에서 제어 유닛(30)은 조작 단말(10)을 통해 입력받은 시추장비의 식별정보를 수신한다(S17). 이때 조작 단말(10)의 모니터상에 표시된 메뉴들은 직접 누름으로써 해당 장비를 제어할 수 있는 터치패널로 이루어져, 시추 작업에 필요한 복수의 장비 중 어느 하나의 장비를 용이하게 선택할 수 있다.

제어 유닛(30)은 장비의 선택에 이어 조작 단말(10)에 포함된 조이스틱을 조작하여 조작된 장비의 조작신호를 수신한다(S19). 이와 같이 조작 단말(10)을 통해 조작된 조작신호, 즉 장비의 위치값 및 자세값은 PLC 서버(20)를 거쳐 제어 유닛(30)에 전송된다.

제어 유닛(30)은 해당 장비의 위치값 및 자세값을 반영한 영상신호를 생성한다(S21).

제어 유닛(30)은 영상신호를 디스플레이기기(40)에 표시되도록 한다(S23). 이와 같이 장비의 선택과 선택된 장비의 조작정도에 따른 시뮬레이션을 통하여 현장투입전에 장비운용방법을 선실에서 직접 교육받을 수 있다. 특히 제어 유닛(30)은 디스플레이기기(40)에 각각 구비된 디스플레이의 형상 및 위치에 맞게 배치된 3D창을 통하여 보여지는 영상신호, 즉 조작된 장비의 위치값 및 자세값이 반영된 영상신호를 디스플레이 기기(40)에 표현할 수 있다. 이에 따라 화면의 꺽임부분을 최소화할 수 있으면서 시추작업에 사용되는 장비를 트레이닝하는 조작자에게 현장감 및 높은 몰입감을 제공할 수 있다.

상기 S13 단계의 판단결과, 동작 모드가 장비 제어 및 평가모드로 선택된 경우 제어 유닛(30)은 조작 단말(10)을 통하여 선택된 장비의 장비지시신호를 수신한다(S14).

제어 유닛(30)은 수신된 장비지시신호를 이용하여 장비를 제어하기 위한 장비제어신호를 생성한다(S16).

제어 유닛(30)은 생성된 장비제어신호를 해당 장비를 제어하는 장비유닛기(60)에 통신망(미도시)를 통해 전송하여 장비제어신호에 따라 장비를 원격제어한다(S18).

이 후 제어 유닛(30)은 장비제어신호에 따라 동작되는 장비의 운용정보를 장비유닛(60)으로부터 수집하고, 장비에 설치된 센서부(50)로부터 센싱정보를 수집한다(S20). 이때 제어 유닛(30)은 수집되는 장비의 운용정보 및 센싱정보를 표시유닛(15), 디스플레이기기(40), 또는 표시유닛(15) 및 디스플레이기기(40)에 표시하여 장비를 조작한 후에 장비의 상태를 곧바로 모니터링할 수 있다.

제어 유닛(30)은 수집된 장비의 운용정보 및 센싱정보를 이용하여 장비의 성능을 포함하는 시추 성능을 평가한다(S22).

상술된 S14 단계 내지 S18 단계는 동작모드가 장비 제어모드인 경우에 수행되는 프로세스이고, 상술된 S20 및 S22는 동작모드가 평가모드인 경우에 수행되는 프로세스로, 도 4에서는 상술된 S13 단계에서 동작모드가 장비 제어 및 평가모드로 선택된 경우 장비를 제어한 후에 제어되는 장비 및 시추선에 설치된 장비의 운용정보를 수집하고 수집된 정보들을 이용하여 장비의 성능을 포함하는 시추성능을 평가하는 수순으로 설명하고 있다. 본 발명의 다른 실시예로 동작모드가 장비 제어모드인 경우 상술된 S14 내지 S18 단계를 수행하고 동작모드가 평가모드인 경우 상술된 S20 및 S21 단계를 수행할 수 있도록 구현할 수 있다. 이에 따라 시추선의 선실에서 조작 단말(10)을 통하여 동작모드를 평가모드로 지정하여 장비의 성능을 포함하는 시추 성능을 신속하게 파악할 수 있다.

여기서는 시추작업을 위한 장비가 설치된 시추선의 선실에서 시추 시뮬레이션모드 또는 장비 제어 및 평가모드의 선택을 통하여 동작모드가 정해지는 것으로 설명되고 있으나, 미리 설정된 동작모드, 즉 시추 시뮬레이션모드로 동작 중에 장비의 제어가 필요하면 장비 제어 및 평가모드로의 모드전환이 가능하고 반대로 장비 제어 및 평가모드로 동작 중에 장비운용방법의 트레이닝이 필요하면 시추 시뮬레이션모드로의 모드 전환이 가능하다. 따라서 시추 시뮬레이션모드로 동작 중에 위급상황이 발생한 경우 장비 제어 및 평가모드로 동작모드를 전환한 후에 원하는 장비에 장비제어신호를 원격에서 제공할 수 있음에 따라 시추작업을 안정적으로 수행할 수 있다. 또한 장비운용방법을 트레이닝을 받은 오퍼레이터 입장에서는 장비운용방법의 트레이닝을 마친후에 현장에 곧바로 투입될 수 있다.

도 5는 도 2에 도시된 시추선의 장비 시뮬레이션 장치를 이용한 장비 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 도면을 도시하고 있다.

조작 단말(10)은 시추작업에 사용되는 장비운용방법을 트레이닝하기 위한 장비를 조작한 장비조작신호를 입력받는다(S51). 여기서 조작 단말(10), PLC 서버(20), 시뮬레이션부(31) 및 디스플레이기기(40)는 시추작업을 위한 장비를 구비한 선박의 선실에 설치된다.

조작 단말(10)에 연결된 PLC 서버(20)는 입력받은 장비조작신호에 따라 시뮬레이션되는 가상의 장비를 제어한다(S53). PLC 서버(20)는 제어되는 장비의 제어신호를 시뮬레이션부(31)에 제공한다.

시뮬레이션부(31)는 조작신호에 맞춰 장비를 동작시키는 시뮬레이션을 수행한다(S55)

디스플레이기기(40)는 시뮬레이션되는 장비의 위치값 및 자세값을 반영한 영상신호를 표시한다(S57).

이렇게 함으로써 시추 조정실이 아닌 선박의 선실에서 시추작업에 사용되는 장비운용방법을 트레이닝받은 후에 시추작업현장에 투입될 수 있다.

도 6은 도 3에 도시된 시추선의 장비 제어 장치를 이용한 장비 제어 및 평가 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 도시하고 있다.

도 6을 참조하면 조작 단말(10)은 시추작업중에 원격 제어가 필요한 장비의 장비지시신호를 입력받는다(S71).

상술된 S71 단계 이전에 조작 단말(10)을 통하여 동작모드를 장비 제어모드 및 평가 모드 중 어느 하나로 선택하는 단계를 거칠 수 있다. 이와 같은 단계를 거치게 되는 경우 장비 제어 및 평가부(32)는 상술된 S71 및 후술하는 S73은 동작모드가 장비 제어모드인 경우에 수행되고, 후술하는 S75 및 S77은 동작모드가 평가모드인 경우에 수행된다.

이하에서는 장비를 원격제어한 후 제어되는 장비의 성능, 시추선에 설치된 장비에 미치는 영향등을 분석하기 위하여 장비 제어 과정을 거치난 후 장비의 성능을 포함하는 시추성능을 평가하는 순서로 설명하기로 한다.

장비 제어 및 평가부(32)는 조작 단말(10)로부터 입력받은 장비지시신호에 따라 해당 장비를 제어하기 위한 장비제어신호를 생성하여 생성된 장비제어신호를 장비 유닛(60)에 제공하여 원격 제어를 수행한다(S73).

장비 제어 및 평가부(32)는 원격 제어되는 장비의 운용정보 뿐만 아니라 시추선에 구비된 장비의 운용정보와 장비에 설치된 센서부로부터 센싱된 센싱정보를 수집한다(S75).

이 후 장비 제어 및 평가부(32)는 수집된 장비의 운용정보와 센싱정보를 이용하여 장비의 성능 및 시추성능을 평가한다(S77).

이렇게 함으로써 시추 조정실이 아닌 선실에서 장비를 원격 제어할 수 있을 뿐만 아니라 원격 제어되는 장비의 운용정보를 모니터링할 수 있으며 장비의 성능을 포함하는 시추 성능을 평가할 수 있다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

10 : 조작 단말 20 : PLC 서버
30 : 제어 유닛 31 : 시뮬레이션부
32 : 장비 제어 및 평가부 40 : 디스플레이기기
50 : 센서부 60 : 장비유닛

Claims (16)

1. 시추 작업을 위한 장비를 시뮬레이션하거나 상기 장비를 제어 및 시추 성능을 평가하기 위한 장치에 있어서,
   시추작업에 사용되는 장비의 조작신호를 입력하기 위한 조작 단말과,
   시추작업에 사용되는 장비운용방법을 트레이닝(training)하기 위한 시추 시뮬레이션모드와, 상기 장비를 원격에서 제어하고 제어되는 장비의 성능을 포함하는 시추 성능을 평가하는 장비 제어 및 평가모드를 제공하고, 상기 제공된 모드 중에서 선택된 하나의 모드를 수행하는 제어 유닛을 포함하되,
   상기 조작 단말 및 제어 유닛은 상기 시추작업을 위한 장비를 구비한 선박의 선실에 설치되고,
   상기 제어유닛은
   상기 조작 단말로부터 수신된 장비의 조작신호에 맞춰 해당 장비를 동작시키는 시뮬레이션을 수행하는 시뮬레이션부; 및
   상기 조작 단말로부터 수신된 장비의 조작신호에 따라 해당 장비를 원격 제어하고 제어되는 장비의 성능을 포함하는 시추 성능을 평가하는 장비 제어 및 평가부를 포함하되,
   상기 장비제어 및 평가부는 시추조종실에 구비된 메인컨트롤러의 리던던시 컨트롤러인, 것을 특징으로 하는 장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 시뮬레이션부는 상기 조작 단말로부터 수신된 장비의 조작신호에 따라 시뮬레이션되는 장비를 제어하는 PLC 서버와 연결되어, 해당 장비를 시뮬레이션하는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 시뮬레이션부에 의해 상기 시뮬레이션되는 장비의 위치값 및 자세값에 기반하여 생성된 영상신호를 표시하는 디스플레이기기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 장비 제어 및 평가부는 상기 시추작업 중에 작업지시가 필요한 장비를 제어하는 장비제어신호를 생성하여 해당 장비를 원격 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 장비 제어 및 평가부는 시추선 또는 시추작업에 필요한 장비에 설치된 센서부로부터 센싱정보와 상기 장비로부터 운용정보를 수집하여 시추성능 및 위험도를 예측하는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어 유닛은 상기 시추 시뮬레이션모드 또는 상기 장비 제어 및 평가모드를 선택하기 위한 모드선택화면을 제공하고 제공된 화면 중에서 선택된 모드를 동작모드로 설정하는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 청구항 4에 있어서,
   상기 디스플레이기기는 상기 시추조종실과 동일한 형상의 외벽을 가지도록 디스플레이가 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 청구항 4에 있어서,
   상기 조작 단말은 상기 디스플레이기기에 표시된 장비의 선택 및 해당 장비를 동작시키기 위한 동작신호를 상기 시뮬레이션부 또는 상기 장비 제어 및 평가부에 전송하는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
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14. 삭제
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