KR101850246B1 - 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 빙해역을 운항하는 극지운항선박의 외부 갑판에 마련되는 각종 기자재(통행로, 난간, 계단 등)에 결빙이 발생한 경우, 극지운항선박의 선수부에 부딪히는 얼음과의 충격을 통해 전기를 생산하고 생산된 전기를 이용하여 해당 기자재에 설치되는 자기변형재료들의 자왜 진동을 발생시켜 결빙된 얼음을 자동으로 제빙할 수 있는 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템 및 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 빙해역을 운항하는 극지운항선박의 외부 갑판에 마련되는 각종 기자재(통행로, 난간, 계단 등)에 결빙이 발생한 경우, 극지운항선박의 선수부에 부딪히는 얼음과의 충격을 통해 전기를 생산하고 생산된 전기를 이용하여 해당 기자재에 설치되는 자기변형재료들의 자왜 진동을 발생시켜 결빙된 얼음을 자동으로 제빙할 수 있는 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 극지를 운항하는 선박은 차가운 대기환경에서 강우, 강설, 그린워터 등에 의해 통행로(WALKWAY), 난간(HANDRAIL), 계단(STEP) 등에 결빙이 일어나게 된다.
종래에는 이러한 결빙을 제거하기 위하여, 고용량의 열선에서 발산되는 열기를 이용하여 얼음을 녹이거나 또는 뜨거운 물을 부음으로써 얼음을 녹이거나 또는 해머 등을 이용하여 얼음을 깨어서 떨어뜨리는 등의 작업을 작업자가 일일이 수작업으로 행해왔다.
이러한 재래의 작업자에 의한 수동 제거 방식은 대부분 매우 미끄러운 갑판 위에서 이루어진다는 점에서 작업자들의 안전사고를 유발할 우려가 있었으며, 추운 환경에서 진행되기에 작업속도가 느리고 능률이 저하된다는 문제점을 가지고 있었다.
이에 본 발명자는 이러한 종래의 결빙 제거 방식이 가지는 문제점을 해결하기 위하여, 빙해역을 운항하는 극지운항선박의 외부 갑판에 마련되는 각종 기자재(통행로, 난간, 계단 등)에 결빙이 발생한 경우, 극지운항선박의 선수부에 부딪히는 얼음과의 충격을 통해 전기를 생산하고 생산된 전기를 이용하여 해당 기자재에 설치되는 자기변형재료들의 자왜 진동을 발생시켜 결빙된 얼음을 자동으로 제빙할 수 있는 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템 및 방법을 발명하기에 이르렀다.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 빙해역을 운항하는 극지운항선박의 외부 갑판에 마련되는 각종 기자재(통행로, 난간, 계단 등)에 결빙이 발생한 경우, 극지운항선박의 선수부에 부딪히는 얼음과의 충격을 통해 전기를 생산하고 생산된 전기를 이용하여 해당 기자재에 설치되는 자기변형재료들의 자왜 진동을 발생시켜 결빙된 얼음을 자동으로 제빙할 수 있는 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템은 극지운항선박의 선수부 외측에 마련되며, 상기 극지운항선박의 진행방향과 역방향으로 부딪히는 얼음과의 충돌동작을 통해 전압을 발생시키는 압전발전부, 상기 극지운항선박의 하나 이상의 영역에 마련되며, 상기 압전발전부로부터 전압을 인가받아 자왜(MAGNETROSTRICTION)하여 진동을 발생시키는 자왜 진동부, 상기 하나 이상의 영역에 결빙된 얼음의 결빙량을 센싱할 수 있는 센싱부 및 상기 센싱부로부터 획득되는 센싱 결과를 토대로, 상기 자왜 진동부의 진동동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 압전발전부는 상기 극지운항선박의 선수부 외측면 중 일부 영역에 설치되어, 상기 극지운항선박의 진행방향과 역방향으로 충돌하는 얼음과 접하는 압전패널을 포함하며, 상기 압전발전부는 상기 압전패널과 상기 얼음 간의 충돌현상에 의해 발생되는 기계적 응력을 토대로 전압을 발생시켜 상기 자왜 진동부에 인가할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 자왜 진동부는 상기 극지운항선박의 갑판(DECK), 통행로(WALKWAY), 난간(HANDRAIL), 계단(STEP), 바닥(FLOOR), 외부에 노출된 하나 이상의 기자재 중 어느 하나 이상의 영역에 마련되며, 진동을 발생시킴으로써 상기 하나 이상의 영역 외측에 결빙된 얼음을 제빙(DE-ICING)시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 센싱부는 상기 하나 이상의 영역 별 결빙량을 개별적으로 센싱한 후 센싱 결과를 상기 제어부로 제공하며, 상기 제어부는 상기 센싱 결과를 토대로, 상기 하나 이상의 영역 별로 마련된 자왜 진동부 각각에 인가되는 전압의 인가량을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 센싱부는 상기 하나 이상의 영역 별 결빙량을 개별적으로 센싱한 후 센싱 결과를 상기 제어부로 제공하며, 상기 제어부는 상기 센싱 결과를 토대로, 상기 하나 이상의 영역 별로 마련된 자왜 진동부 각각의 진동 강도를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 센싱부로부터 상기 하나 이상의 영역 별 결빙 여부, 상기 하나 이상의 영역 별 결빙량, 상기 진동에 따른 결빙된 얼음의 제빙량 중 어느 하나 이상을 센싱 결과를 획득하며, 획득된 상기 센싱 결과를 토대로, 상기 하나 이상의 영역 별로 마련된 자왜 진동부 각각에 인가되는 전압의 인가량 및 각각의 진동 강도를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 상기 하나 이상의 영역 별 결빙 여부 및 제빙여부, 상기 하나 이상의 영역 별 결빙량 및 상기 진동에 따른 결빙된 얼음의 제빙량 중 어느 하나 이상을 알림메시지로 출력하여 사용자에게 인지시키는 출력부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 방법은 극지운항선박의 선수부 외측에 마련되는 압전발전부를 통해, 극지운항선박의 진행방향과 역방향으로 부딪히는 얼음과의 충돌동작을 통해 전압을 발생시키는 단계, 센싱부를 통해, 상기 극지운항선박의 하나 이상의 영역에 결빙된 얼음의 결빙량을 센싱하는 단계 및 제어부에서 상기 센싱부로부터 획득되는 센싱 결과를 토대로, 상기 극지운항선박의 하나 이상의 영역에 마련되는 자왜 진동부의 진동동작을 제어하는 단계를 포함하며, 상기 자왜 진동부는 상기 압전발전부로부터 전압을 인가받아 자왜(MAGNETROSTRICTION)하여 진동을 발생시킬 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 출력부를 통해, 상기 하나 이상의 영역 별 결빙 여부 및 제빙여부, 상기 하나 이상의 영역 별 결빙량 및 상기 진동에 따른 결빙된 얼음의 제빙량 중 어느 하나 이상을 알림메시지로 출력하여 사용자에게 인지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 빙해역을 운항하는 극지운항선박의 외부 갑판에 마련되는 각종 기자재(통행로, 난간, 계단 등)에 결빙이 발생한 경우, 극지운항선박의 선수부에 부딪히는 얼음과의 충격을 통해 전기를 생산하고 생산된 전기를 이용하여 해당 기자재에 설치되는 자기변형재료들의 자왜 진동을 발생시켜 결빙된 얼음을 자동으로 제빙할 수 있는 이점을 가진다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 극지운항선박의 추진에 따라 자동으로 생산되는 전기를 이용하기 때문에 자왜 진동부를 위한 별도의 전원 공급 장치가 배제될 수 있고, 자왜 진동부가 설치된 영역 별로 결빙 여부, 결빙량, 제빙량 등을 모니터링하여 기계적으로 대처할 수 있기 때문에 얼음작업에 대한 작업자의 안전사고발생률이 현저히 줄어드는 이점을 가진다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 작업자가 일일이 수작업으로 행해야 하는 종래의 고용량의 열선을 이용한 얼음 제거 방법, 폐열관에서 발열되는 열기를 이용한 얼음 제거 방법 혹은 해머 등을 이용한 강제 얼음 파쇄 방법 등이 배제되기 때문에 작업자의 피로도가 현저히 감소될 수 있는 이점을 가진다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 별도의 화석연료를 이용한 발전 시스템이 불필요하며 얼음과의 충돌 시 발생되는 친환경적 전기에너지를 이용함으로써 최근 탄소배출가스 규제에 따른 극지운항선박의 그린쉽 기술을 적용할 수 있으며, 추가적으로는 압전발전부를 통해 실시간으로 생성되는 자기장 및 전기 생산량을 통해 선체에 작용하는 실시간 빙하중을 측정하여 극지운항정보를 계측할 수 있는 정보로써 활용할 수 있는 이점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템(100)의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 압전발전부(110)에서 전압을 발생시키고 자왜 진동부(120)에서 진동을 발생시키는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템(100)을 통해 기자재의 얼음을 제거하는 일련의 과정을 순서대로 도시한 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 압전발전부(110)에서 전압을 발생시키고 자왜 진동부(120)에서 진동을 발생시키는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템(100)을 통해 기자재의 얼음을 제거하는 일련의 과정을 순서대로 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템(100)의 개략적인 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 압전발전부(110)에서 전압을 발생시키고 자왜 진동부(120)에서 진동을 발생시키는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템(100)은 크게 압전발전부(110), 자왜 진동부(120), 센싱부(130) 및 제어부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 압전발전부(110)는 극지를 운항하는 극지운항선박(1)의 선수부 외측에 마련되어 극지운항선박(1)의 진행방향과 역방향으로 부딪히는 얼음과의 충돌동작을 통해 전압을 발생시키는 역할을 할 수 있다.
여기에서, 극지운항선박(1)은 추진력을 이용하여 일측방향으로 진행하게 되며 이때 해빙과 같은 얼음 덩어리들이 선수부 외측에 부딪히게 되는데, 부딪히는 영역에 압전발전부(110)를 설치할 수 있다.
이때 얼음은 깨지지 않은 큰 덩어리의 얼음판에 해당할 수 있고 얼음판이 아니더라도 일정한 질량, 부피를 가진 얼음덩어리가 될 수 있다. 따라서 이러한 얼음덩어리가 압전발전부(110)에 부딪히는 경우 압전발전부(110) 내에서 전기가 생성되어 전압이 발생하게 되고, 발생된 전압은 후술되는 자왜 진동부(120)에 전달(혹은 인가)될 수 있다.
여기에서, 압전발전부(110)는 극지운항선박(1)의 선수부 외측면 중 일부 영역에 설치되어 극지운항선박(1)의 진행방향과 역방향으로 충돌하는 얼음과 직접적으로 접하는 압전패널(110a)을 포함할 수 있으며, 압전발전부(110)는 압전패널(110a)과 얼음 간의 충돌현상에 의해 발생되는 기계적 응력을 토대로 전압을 발생시킬 수 있다.
또한, 본 명세서에서 압전발전부(110)는 압전효과를 이용하여 전압을 발생시킬 수 있는데, 압전효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
압전효과는 결정구조를 가진 압전재질 내에서 기계적-전기적 상태 사이의 상호작용을 나타내는 현상으로써, 압전재질의 기계적 변화(압축 혹은 인장)을 주는 경우 전기적 신호가 발생하게 되고, 반대로 전기적 신호를 인가하게 되면 기계적 변화가 발생하게 된다. 본 발명에서의 압전발전부(110)는 이러한 기계적 변화를 통해 전기적 신호가 발생되는 현상을 이용하게 되며, 후술되는 자왜 진동부(120)에서는 전기적 신호를 통해 기계적 변화(예컨데, 미소 진동 등)가 발생되는 현상을 이용하게 된다.
따라서, 압전발전부(110)의 압전패널(110a)은 철, 니켈과 같이 기계적 응력이 인가될 경우 자기장이 발생되는 강자성체, 혹은 티탄산 지르콘산 연(PZT)와 같이 압전성이 뛰어난 압전소자가 적용될 수 있다.
또한, 압전패널(110a)의 외측면은 부피가 큰 얼음판 혹은 얼음덩어리가 실질적으로 부딪히는 영역이기 때문에, 충격에 의해 훼손되거나 떨어져 나가지 않는 내구성이 우수한 금속소재가 적용될 수 있으며 이는 제한되는 것이 아님을 유의한다.
일 실시예에서, 압전패널(110a)의 내측에는 부피가 큰 얼음판 혹은 얼음덩어리와의 충격흡수를 위하여 충격흡수용 보강재(미도시)가 설치될 수 있으며, 이때 충격흡수용 보강재는 압전패널(110a)이 얼음판 혹은 얼음덩어리와의 충격에 의해 파손되거나 압전발전부(110)가 파손되는 것을 방지하는 역할을 하되, 압전패널(110a)의 자왜 현상을 방해하지는 않도록 설치됨을 유의한다.
한편, 본 명세서에서는 압전발전부(110)가 압전패널(110a)을 포함하여 구성되는 것으로 기재하였지만, 압전발전부(110)에서 압전소자를 이용하여 전기를 생성시키는 구성 및 일련의 과정에 대한 상세한 설명은 종래의 공지된 기술을 이용하기에 생략하기로 하며, 상기의 압전소재 외에도 극지운항선박(1)의 선수부 외측의 얼음과 부딪히는 충격을 이용하여 전기를 생성시킬 수 있는 어떠한 압전발전 구조는 모두 적용될 수 있음을 유의한다.
다음으로, 자왜 진동부(120)는 극지운항선박(1)의 하나 이상의 영역에 마련되어 압전발전부(110)로부터 전압을 인가받아 자왜(MAGNETROSTRICTION)하여 진동을 발생시키는 역할을 할 수 있다.
보다 구체적으로, 자왜 진동부(120)는 극지운항선박(1)의 갑판(DECK), 통행로(WALKWAY), 난간(HANDRAIL), 계단(STEP), 바닥(FLOOR) 등과 같이 외부에 노출되어 결빙이 발생하는 모든 영역은 물론 선체 내부에서도 한기에 의해 결빙이 발생하는 모든 영역에 설치될 수 있는데, 자왜 진동부(120) 또한 상술한 압전발전부(110)와 같이 압전효과를 통해 전기적 신호를 기계적 변화로 변환시켜 진동하게 된다.
여기에서, 자왜(자기변형)라 함은 자성체에 전압을 인가함에 따라 자화되어 자성체가 변형하는 현상을 의미할 수 있는데, 자성체에 탄성적 변형이 발생할 수 있다. 자왜로 인한 교번 자계의 주기가 높은 주파수의 교번자계는 자성체 내에 반복되는 진동현상을 유발하게 되고, 이러한 진동의 주파수가 자성체의 고유 주파수와 일치하는 경우 큰 값의 진폭이 일어나게 된다. 따라서, 자왜 진동부(120)는 상기 자성체의 자왜에 의해 일어나는 진동을 이용하여 결빙된 영역의 얼음을 떨어뜨리게 된다.
이때, 자왜 진동부(120)는 극지운항선박(1)의 갑판, 통행로, 난간, 계단, 바닥 등의 외측에 직접적으로 부착되거나 설치될 수도 있고, 내측에 부착되거나 설치될 수도 있다. 즉, 자왜 진동부(120)가 극지운항선박(1)의 갑판, 통행로, 난간, 계단, 바닥 등에 설치되는 위치는 제한되지 않음을 유의한다.
한편, 자왜 진동부(120)의 자왜 현상에 대해서는 종래의 공지된 기술을 이용하기에 상세한 설명은 생략하기로 하며, 다만 자왜 진동부(120)가 동작되기 위한 전기적 에너지는 상술한 압전발전부(110)로부터 인가받을 수 있고 후술되는 제어부(140)의 제어를 받을 수 있는데 이는 후술되는 제어부(140)에서 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
다음으로, 센싱부(130)는 자왜 진동부(120)가 설치되는 하나 이상의 영역 별 결빙 여부 혹은 결빙량을 센싱한 후 센싱 결과를 제어부(140)로 제공할 수 있다.
여기에서, 하나 이상의 영역 별 결빙 여부라 함은 자왜 진동부(120)가 설치된 영역에 결빙이 발생하였는지 여부를 의미하는 것으로서, 센싱부(130)로부터 결빙 여부에 따른 센싱 결과 시그널이 제어부(140)로 제공됨에 따라, 제어부(140)에서는 자왜 진동부(120)의 동작을 온 또는 오프시키게 된다. 이때, 결빙 여부는 각각의 자왜 진동부(120)가 설치된 영역의 무게변화 혹은 자왜 진동부(120)가 설치된 영역에 대하여 초음파를 이용한 두께측정 등의 기술이 적용될 수 있으며, 결빙 여부를 판단하는 기술은 종래의 공지된 기술이 이용될 수 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한 하나 이상의 영역 별 결빙량이라 함은 자왜 진동부(120)가 설치된 영역에 발생된 결빙이 얼마만큼 진행되었는지 여부를 의미하는 것으로서, 센싱부(130)로부터 결빙량에 따른 센싱 결과 시그널이 제어부(140)로 제공됨에 따라, 제어부(140)에서는 자왜 진동부(120)의 진동 강도를 제어할 수 있다. 마찬가지로, 결빙량 또한 각각의 자왜 진동부(120)가 설치된 영역의 무게변화 혹은 자왜 진동부(120)가 설치된 영역에 대하여 초음파를 이용한 두께측정 등의 기술이 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 센싱부(130)로부터 결빙량에 따른 센싱 결과 시그널이 제어부(140)로 제공됨에 따라, 제어부(140)에서는 자왜 진동부(120)로 인가되는 전압의 인가량을 제어함으로써 상기 진동 강도를 제어할 수도 있다.
또한, 다른 일 실시예에서는, 센싱부(130)는 자왜 진동부(120)가 설치되는 하나 이상의 영역 별 제빙량을 센싱한 후 센싱 결과를 제어부(140)로 제공할 수 있으며, 센싱부(130)로부터 하나 이상의 영역 별 결빙 여부, 하나 이상의 영역 별 결빙량 및 하나 이상의 영역 별 제빙량 중 어느 하나 이상에 대한 센싱 결과 시그널이 제어부(140)로 제공됨에 따라, 제어부(140)에서는 자왜 진동부(120)로 인가되는 전압의 인가량, 진동 강도를 모두 제어할 수도 있다.
한편, 제어부(140)에서 센싱부(130)의 센싱 결과 시그널을 토대로 자왜 진동부(120)로 인가되는 전압의 인가량을 제어하거나, 진동 강도를 제어하는 것은 각 영역 별로 결빙량이 많은 영역 및 적은 영역이 서로 다를 수 있기 때문이며, 제어부(140)에서 자왜 진동부(120)로 인가되는 전압의 인가량을 제어하거나, 진동 강도를 제어함에 따라 압전발전부(110)를 통해 생성되는 전기를 보다 효율적으로 이용할 수 있게 된다.
예를 들어, 특정 영역(갑판의 바닥부분)의 결빙량이 많은 경우, 센싱부(130)에서는 해당 영역의 결빙량이 높다는 센싱 결과 시그널을 제어부(140)로 제공할 수 있고, 제어부(140)에서는 센싱 결과 시그널을 토대로 해당 영역에 마련된 자왜 진동부(120)로 인가되는 전압의 인가량을 늘리거나 또는 진동 강도를 높임으로써 높은 결빙량에 대처할 수 있다.
다른 예를 들어, 다른 영역에 비해 결빙량이 상대적으로 적은 영역의 경우, 센싱부(130)에서는 해당 영역의 결빙량이 타 영역보다 낮다는 센싱 결과 시그널을 제어부(140)로 제공할 수 있고, 제어부(140)에서는 센싱 결과 시그널을 토대로 해당 영역에 마련된 자왜 진동부(120)로 인가되는 전압의 인가량을 줄이거나 또는 진동 강도를 낮춤으로써 낮은 결빙량에 대처할 수 있다.
또 다른 예를 들어, 제1 영역에는 결빙이 발생되었고 제2 영역에는 결빙이 발생되지 않는 경우, 센싱부(130)에서는 제1 영역에서만 결빙이 발생하였다는 센싱 결과 시그널을 제어부(140)로 제공할 수 있고, 제어부(140)에서는 센싱 결과 시그널을 토대로 제1 영역에 마련된 자왜 진동부(120)에만 전압이 인가되도록 제어할 수 있다.
도 2를 살펴보면, 도 2(a)는 압전발전부(110)와 얼음이 충돌하여 전압이 발생되는 상태를 나타내고 있고, 도 2(b)는 센싱부(130)에서 센싱 결과를 제어부(140)로 제공하는 상태를 나타내고 있으며, 도 2(c)는 제어부(140)에서 센싱 결과를 토대로 자왜 진동부(120)의 제어를 개시하기 위하여 자왜 진동부(120)에 진동 발생 시그널을 인가하는 상태를 나타내고 있고, 도 2(d)는 자외 진동부(120)가 제어부(140)로부터 인가되는 진동 발생 시그널을 통해 자왜하여 진동함으로써 결빙된 얼음을 제거하는 상태를 나타내고 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 센싱부(130)로부터 제어부(140)로 제공되는 센싱 결과 시그널에 대응하여, 하나 이상의 영역 별 결빙 여부, 제빙 여부, 결빙량 및 제빙량 중 어느 하나 이상을 알림메시지로 출력하여 사용자에게 인지시키는 출력부(150)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 출력부(150)는 소리를 통해 결빙 여부 알람, 제빙 여부 알람, 제빙 진행 상태 알람 등을 출력하는 스피커, 광원을 통해 결빙 여부 알람, 제빙 여부 알람, 제빙 진행 상태 알람 등을 출력하는 조명기구, 결빙 여부 알람, 제빙 여부 알람, 제빙 진행 상태 알람을 화면을 통해 출력하는 모니터 등이 적용될 수 있으며, 이러한 스피커, 조명기구, 모니터 외에도 작업자(사용자)에게 결빙 여부 알람, 제빙 여부 알람, 제빙 진행 상태 알람 등을 인지시킬 수 있는 출력소자는 모두 적용될 수 있다.
다음으로는, 도 3을 통해 상술한 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템(100)을 통해 기자재의 얼음을 제거하는 일련의 과정을 살펴보기로 한다.
도 3은 도 1에 도시된 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템(100)을 통해 기자재의 얼음을 제거하는 일련의 과정을 순서대로 도시한 순서도이다.
도 3을 살펴보면, 먼저 극지운항선박(1)이 추진력을 통해 진행함에 따라 진행방향과 역방향으로 얼음이 압전발전부(110)에 부딪히게 되고(S301), 이때 압전발전부(110)에서는 전기를 생성하여 전압을 발생시킨다(S302).
그 다음, 센싱부(130)에서는 극지운항선박(1)의 각 영역에 설치된 자왜 진동부(120)에 대한 결빙 여부, 결빙량, 제빙 여부, 제빙량 중 어느 하나 이상을 센싱하고(S303), 센싱 결과 시그널을 제어부(140)로 제공한다(S304).
그 다음, 제어부(140)에서는 센싱 결과 시그널을 토대로 자왜가 필요한 자왜 진동부(120)를 선택한 후, 해당 선택된 자왜 진동부(120)에 진동 발생 시그널을 인가하게 되고(S305), 자왜 진동부(120)에서는 상기 진동 발생 시그널이 인가됨에 따라 진동이 개시되며(S306) 해당 영역에 결빙된 얼음이 제거된다(S307).
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 극지운항선박
100: 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템
110: 압전발전부
110a: 압전패널
120: 자왜 진동부
130: 센싱부
140: 제어부
150: 출력부
100: 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템
110: 압전발전부
110a: 압전패널
120: 자왜 진동부
130: 센싱부
140: 제어부
150: 출력부
Claims (14)
- 극지운항선박의 선수부 외측에 마련되며, 상기 극지운항선박의 진행방향과 역방향으로 부딪히는 얼음과의 충돌동작을 통해 전압을 발생시키는 압전발전부;
상기 극지운항선박의 하나 이상의 영역에 마련되며, 상기 압전발전부로부터 전압을 인가받아 자왜(MAGNETROSTRICTION)하여 진동을 발생시키는 자왜 진동부;
상기 하나 이상의 영역에 결빙된 얼음의 결빙량을 센싱할 수 있는 센싱부; 및
상기 센싱부로부터 획득되는 센싱 결과를 토대로, 상기 자왜 진동부의 진동동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 압전발전부는,
상기 극지운항선박의 선수부 외측면 중 일부 영역에 설치되어, 상기 극지운항선박의 진행방향과 역방향으로 충돌하는 얼음과 접하는 압전패널;을 포함하며,
상기 압전발전부는 상기 압전패널과 상기 얼음 간의 충돌현상에 의해 발생되는 기계적 응력을 토대로 전압을 발생시켜 상기 자왜 진동부에 인가하는 것을 특징으로 하는, 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 자왜 진동부는,
상기 극지운항선박의 갑판(DECK), 통행로(WALKWAY), 난간(HANDRAIL), 계단(STEP), 바닥(FLOOR), 외부에 노출된 하나 이상의 기자재 중 어느 하나 이상의 영역에 마련되며, 진동을 발생시킴으로써 상기 하나 이상의 영역 외측에 결빙된 얼음을 제빙(DE-ICING)시키는 것을 특징으로 하는, 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 센싱부는 상기 하나 이상의 영역 별 결빙량을 개별적으로 센싱한 후 센싱 결과를 상기 제어부로 제공하며,
상기 제어부는 상기 센싱 결과를 토대로, 상기 하나 이상의 영역 별로 마련된 자왜 진동부 각각에 인가되는 전압의 인가량을 제어하는 것을 특징으로 하는, 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 센싱부는 상기 하나 이상의 영역 별 결빙량을 개별적으로 센싱한 후 센싱 결과를 상기 제어부로 제공하며,
상기 제어부는 상기 센싱 결과를 토대로, 상기 하나 이상의 영역 별로 마련된 자왜 진동부 각각의 진동 강도를 제어하는 것을 특징으로 하는, 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 센싱부로부터 상기 하나 이상의 영역 별 결빙 여부, 상기 하나 이상의 영역 별 결빙량, 상기 진동에 따른 결빙된 얼음의 제빙량 중 어느 하나 이상을 센싱 결과를 획득하며,
획득된 상기 센싱 결과를 토대로, 상기 하나 이상의 영역 별로 마련된 자왜 진동부 각각에 인가되는 전압의 인가량 및 각각의 진동 강도를 제어하는 것을 특징으로 하는, 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 하나 이상의 영역 별 결빙 여부 및 제빙여부, 상기 하나 이상의 영역 별 결빙량 및 상기 진동에 따른 결빙된 얼음의 제빙량 중 어느 하나 이상을 알림메시지로 출력하여 사용자에게 인지시키는 출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템.
- 극지운항선박의 선수부 외측에 마련되는 압전발전부를 통해, 극지운항선박의 진행방향과 역방향으로 부딪히는 얼음과의 충돌동작을 통해 전압을 발생시키는 단계;
센싱부를 통해, 상기 극지운항선박의 하나 이상의 영역에 결빙된 얼음의 결빙량을 센싱하는 단계; 및
제어부에서 상기 센싱부로부터 획득되는 센싱 결과를 토대로, 상기 극지운항선박의 하나 이상의 영역에 마련되는 자왜 진동부의 진동동작을 제어하는 단계;를 포함하며,
상기 자왜 진동부는 상기 압전발전부로부터 전압을 인가받아 자왜(MAGNETROSTRICTION)하여 진동을 발생시키는 것을 특징으로 하는, 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 압전발전부는,
상기 극지운항선박의 선수부 외측면 중 일부 영역에 설치되어, 상기 극지운항선박의 진행방향과 역방향으로 충돌하는 얼음과 접하는 압전패널;을 포함하며,
상기 압전발전부는 상기 압전패널과 상기 얼음 간의 충돌현상에 의해 발생되는 기계적 응력을 토대로 전압을 발생시켜 상기 자왜 진동부에 인가하는 것을 특징으로 하는, 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 자왜 진동부는,
상기 극지운항선박의 갑판(DECK), 통행로(WALKWAY), 난간(HANDRAIL), 계단(STEP), 바닥(FLOOR), 외부에 노출된 하나 이상의 기자재 중 어느 하나 이상의 영역에 마련되며, 진동을 발생시킴으로써 상기 하나 이상의 영역 외측에 결빙된 얼음을 제빙(DE-ICING)시키는 것을 특징으로 하는, 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 센싱부는 상기 하나 이상의 영역 별 결빙량을 개별적으로 센싱한 후 센싱 결과를 상기 제어부로 제공하며,
상기 제어부는 상기 센싱 결과를 토대로, 상기 하나 이상의 영역 별로 마련된 자왜 진동부 각각에 인가되는 전압의 인가량을 제어하는 것을 특징으로 하는, 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 센싱부는 상기 하나 이상의 영역 별 결빙량을 개별적으로 센싱한 후 센싱 결과를 상기 제어부로 제공하며,
상기 제어부는 상기 센싱 결과를 토대로, 상기 하나 이상의 영역 별로 마련된 자왜 진동부 각각의 진동 강도를 제어하는 것을 특징으로 하는, 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 센싱부로부터 상기 하나 이상의 영역 별 결빙 여부, 상기 하나 이상의 영역 별 결빙량, 상기 진동에 따른 결빙된 얼음의 제빙량 중 어느 하나 이상을 센싱 결과를 획득하며,
획득된 상기 센싱 결과를 토대로, 상기 하나 이상의 영역 별로 마련된 자왜 진동부 각각에 인가되는 전압의 인가량 및 각각의 진동 강도를 제어하는 것을 특징으로 하는, 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 방법.
- 제13항에 있어서,
출력부를 통해, 상기 하나 이상의 영역 별 결빙 여부 및 제빙여부, 상기 하나 이상의 영역 별 결빙량 및 상기 진동에 따른 결빙된 얼음의 제빙량 중 어느 하나 이상을 알림메시지로 출력하여 사용자에게 인지시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170048133A KR101850246B1 (ko) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템 및 방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170048133A KR101850246B1 (ko) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템 및 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101850246B1 true KR101850246B1 (ko) | 2018-04-19 |
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ID=62087800
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|---|---|---|---|
| KR1020170048133A KR101850246B1 (ko) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | 자기변형재료를 이용한 극지 기자재 제빙 시스템 및 방법 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101850246B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114351674A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-15 | 江苏科技大学 | 一种桩腿式海洋结构物的抗冰除冰装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5380694A (en) * | 1976-12-24 | 1978-07-17 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Ice crushing auxiliary device by ultrasonic |
| KR20120036448A (ko) * | 2010-10-08 | 2012-04-18 | 현대중공업 주식회사 | 압전 초음파 쇄빙수단을 구비한 선박 |
| KR20130085716A (ko) * | 2012-01-20 | 2013-07-30 | 삼성중공업 주식회사 | 선박 |
| KR20150005810A (ko) * | 2013-07-05 | 2015-01-15 | 삼성중공업 주식회사 | 선박 및 그 제어방법 |
-
2017
- 2017-04-13 KR KR1020170048133A patent/KR101850246B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
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| KR20150005810A (ko) * | 2013-07-05 | 2015-01-15 | 삼성중공업 주식회사 | 선박 및 그 제어방법 |
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| CN114351674A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-15 | 江苏科技大学 | 一种桩腿式海洋结构物的抗冰除冰装置 |
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