KR101865403B1 - 스마트 스키머 - Google Patents

Abstract

스마트 스키머가 개시된다. 본 발명의 스마트 스키머는, 한 쌍의 선체가 쌍동선 형태로 결합된 플로터; 플로터에 추력을 제공하는 스러스터; 한 쌍의 선체 사이로 유입된 부유물 및 고점도유를 수면 위쪽으로 상승시키는 컨베이어; 컨베이어에 의해 상승된 부유물 및 고점도유가 포집되는 호퍼; 및 한 쌍의 선체 사이에서 부유물 및 고점도유를 컨베이어 쪽으로 미는 스위퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 외부 선박과 전원 케이블만 연결하면 작동되고, 고점도유 및 부유물의 동시수거가 가능하며, 벨트의 구동축과 벨트 간 슬립현상이 방지되고, 고점도유 및 부유물이 벨트에 잘 올라오도록 이루어지는 스마트 스키머를 제공할 수 있게 된다.

Description

스마트 스키머{SMART SKIMMER}

본 발명은 스마트 스키머에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 해상에 유출된 고점도유 및 부유물을 신속하면서도 높은 효율로 회수하도록 이루어지는 부유물 및 고점도유 회수장치에 관한 것이다.

방제장비는 기름 유출 시 기름을 회수할 수 있는 유처리제, 유흡착제, 유겔화제, 오일펜스, 회수장치 등의 기계 및 장비를 가리키며, 일정 규모 이상의 유조선 및 기름저장시설은 기름유출사고에 대비하여 방제장비를 구비해야 한다.

종래 회수장치는 외부에 별도의 유압을 만드는 파워 팩(power pack), 해상에서 기름을 회수하는 유회수부(skimmer head), 파워 팩과 유회수부를 연결하는 유압 호스, 유회수부를 이용하여 회수된 기름을 저장 탱크로 이송하는 펌프(펌프는 유회수부에 고정 설치되어 기름을 밀어주는 형태로 작동되는 장비도 있으며, 별도로 외부에서 흡입식으로 사용하는 펌프도 있음), 펌프와 연결된 기름 이송용 배출 호스로 구성된다.

또한, 종래 회수장치에는 효율적으로 해상에서 유회수부를 유출된 기름 방향으로 이동시키기 위한 자항장치인 프로펠러(통상 2식 부착)를 부착하기 위하여 4가닥의 유압호스가 추가되어야 한다. 대부분의 유회수기의 경우 유회수부가 자항장치에 의해 이동할 수 있는 반경이 30m이므로 8가닥의 유압호스를 각각 30m 연결하여야 작동된다.

따라서 유출된 기름을 회수하기 위해서는 장비의 운반, 유압호스 체결, 방제선 갑판의 작업공간이 협소하므로 운용상 어려움이 있으며, 방제작업 종료 후 세척 시 번거로움 등으로 작업자로 하여금 상당한 피로감을 주는 단점이 있다.

그리고 종래 회수장치는 액상의 기름만을 회수하도록 개발되어 있어 고형화된 고점도유의 회수가 어렵다. 또한, 해상의 다양한 부유물 및 유흡착재(유출된 기름을 흡수/흡착하도록 만들어진 패드)가 유출된 기름과 섞여 있다면, 작동부에 끼임 현상이 발생하여 작업이 중단되는 경우가 자주 있으며, 부유물들이 유회수부의 기름 유입구를 막아 유회수 효율이 저하되는 현상이 발생하게 된다.

기름과 부유물이 혼합될 때 선박에 고정 설치된 컨베이어 벨트식 유회수기(청항선; 평상시에는 항내 부유 쓰레기를 제거하고, 방제작업 시에는 기존 컨베이어 벨트에 다양한 패드를 덧씌워 기름을 회수함)를 사용하고 있으나, 청항선은 협소한 장소에서 사용할 수 없는 문제가 있다. 청항선 이외의 방제선은 고점도유 및 부유물을 회수할 방법이 없어 갈퀴, 뜰채, 바가지 등 다양한 도구를 이용한 수작업으로 회수하고 있는 실정이다.

그리고 종래 회수장치에서 컨베이어의 벨트는 체인에 의한 강제구동 형태가 아니라 벨트 양끝단의 구동축의 회전력으로 벨트를 구동시키고 있어, 다량의 회수물이 벨트에 올라왔을 때 벨트와 구동축 간 미끄러짐(슬립) 현상이 발생되어 회수물을 올리지 못하는 문제가 있다.

또한, 기존 선박에 탑재된 컨베이어는 해수면에 기름 및 부유물을 선박 갑판으로 올리는 목적으로 설치되어있지만, 컨베이어의 경사도가 높아 해수면의 기름 및 부유물이 컨베이어 벨트에 잘 올라오지 않는 문제가 발생하고 있다. 이는 해수면과 컨베이어 벨트의 각도에 대한 연구가 수행되지 않아 효율적으로 해수면의 기름 및 부유물을 회수할 수 있는 각도가 불명확한 데에서 기인한다.

기존 선박에 설치된 컨베이어 시스템의 경우, 컨베이어 전면부의 기름 및 부유물이 컨베이어 벨트에 잘 올라타지 않아 벨트 후면에 인덕션 펌프를 사용하고 있으나, 인덕션 펌프 임펠러나 샤프트에 로프나 비닐 등이 감겨 작동이 되지 않는 경우가 자주 발생하는 문제가 있다. 그리고 인덕션 펌프의 운용만으로는 수면의 기름 및 부유물을 컨베이어 벨트에 접근시키는 힘이 부족하므로 작업자가 갈퀴 등으로 컨베이어 벨트에 접근시키고 있다.

본 발명의 목적은, 외부 선박과 전원 케이블만 연결하면 작동되고, 고점도유 및 부유물의 동시수거가 가능하며, 벨트의 구동축과 벨트 간 슬립현상이 방지되고, 고점도유 및 부유물이 벨트에 잘 올라오도록 이루어지는 스마트 스키머를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 한 쌍의 선체가 쌍동선 형태로 결합된 플로터; 상기 플로터에 추력을 제공하는 스러스터; 상기 한 쌍의 선체 사이로 유입된 부유물 및 고점도유를 수면 위쪽으로 상승시키는 컨베이어; 상기 컨베이어에 의해 상승된 부유물 및 고점도유가 포집되는 호퍼; 및 상기 한 쌍의 선체 사이에서 부유물 및 고점도유를 상기 컨베이어 쪽으로 미는 스위퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스키머에 의하여 달성된다.

상기 스위퍼는, 구동유닛에 의해 회전하는 스프로킷; 상기 스프로킷에 맞물려 운동하는 체인; 및 상기 체인과 함께 운동하면서 부유물 및 고점도유를 상기 컨베이어 쪽으로 미는 스윕부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스키머.

상기 스윕부재는 상기 체인에 회전 가능하게 결합되고, 물의 저항력에 의한 상기 스윕부재의 회전이 방지되도록, 상기 체인의 운동구간 하부에는 상기 체인의 운동방향과 나란한 레일부재가 형성되고, 상기 스윕부재에는 상기 레일부재를 따라 미끄러지는 슬라이더가 고정되는 것을 특징으로 하는 스마트 스키머.

상기 컨베이어는, 구동유닛에 의해 회전하는 스프로킷; 상기 스프로킷에 맞물려 운동하는 체인; 및 상기 체인과 함께 운동하면서 부유물 및 고점도유를 흡착하는 친유성 메쉬벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스키머.

상기 친유성 메쉬벨트는, 수면 아래 잠겨 부유물 및 고점도유와 접촉면을 형성하는 제1 경사로와, 상기 제1 경사로보다 가파른 경사를 형성하고 부유물 및 고점도유를 상기 호퍼의 위쪽으로 이동시키는 제2 경사로를 형성하는 것을 특징으로 하는 스마트 스키머.

상기 한 쌍의 선체에는, 상기 호퍼의 유동을 선택적으로 구속하도록 구동유닛에 의해 회전하는 호퍼암이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 스마트 스키머.

상기 호퍼는, 부유물 및 고점도유를 수용하는 저장백; 상기 저장백의 형태를 유지시키는 프레임; 및 상기 프레임에 결합되어 부력을 형성하는 부력체를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스키머.

상기 구동유닛은, 상기 선체에 설치되는 전기모터; 상기 전기모터의 기계적 에너지를 작동유의 압력 에너지로 변환시키는 유압펌프; 상기 작동유의 흐름 양 및 흐름 방향을 제어하는 솔레노이드밸브; 및 상기 유압펌프에서 생성된 유압 에너지를 기계적 에너지로 변화시키는 유압모터 또는 유압실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스키머.

본 발명에 의하면, 구동유닛을 선체에 탑재함으로써, 외부 선박과 전원 케이블만 연결하면 작동되도록 이루어지는 스마트 스키머를 제공할 수 있게 된다.

또한, 스위퍼 및 컨베이어로 고점도유 및 부유물을 회수함으로써, 고점도유 및 부유물의 동시수거가 가능하도록 이루어지는 스마트 스키머를 제공할 수 있게 된다.

또한, 체인이 스프로킷에 맞물려 운동하며 메쉬벨트를 이동시킴으로써, 벨트의 구동축과 벨트 간 슬립현상이 방지되도록 이루어지는 스마트 스키머를 제공할 수 있게 된다.

아울러, 스위퍼 및 다단형 컨베이어를 설치함으로써, 고점도유 및 부유물이 벨트에 잘 올라오도록 이루어지는 스마트 스키머를 제공할 수 있게 된다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 스마트 스키머의 사시도.
도 3은 도 1의 스마트 스키머의 스위퍼 및 컨베이어의 단면도.
도 4는 도 1의 스마트 스키머의 구동유닛을 개략적으로 나타내는 도면.
도 5는 컨베이어 및 호퍼암을 구동시키는 구동유닛의 유압계통도.
도 6은 스러스터 및 스위퍼를 구동시키는 구동유닛의 유압계통도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 스마트 스키머의 사시도, 도 3은 도 1의 스마트 스키머의 스위퍼 및 컨베이어의 단면도, 도 4는 도 1의 스마트 스키머의 구동유닛을 개략적으로 나타내는 도면, 도 5는 컨베이어 및 호퍼암을 구동시키는 구동유닛의 유압계통도, 도 6은 스러스터 및 스위퍼를 구동시키는 구동유닛의 유압계통도.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스마트 스키머(10)의 일실시예로는 해상에 유출된 고점도유 및 부유물을 신속하면서도 높은 효율로 회수하도록 이루어질 수 있으며, 플로터(100), 스러스터(200), 컨베이어(300), 스위퍼(400), 호퍼(500) 및 구동유닛(600)을 포함하여 구성될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 플로터(100)는 스마트 스키머(10)를 수면에 띄우기 위한 구성으로서, 한 쌍의 선체(110)가 쌍동선 형태로 결합된 구조로 이루어질 수 있다. 한 쌍의 선체(110)는 서로 평행하게 이격되어 수면에 부유한 부유물 및 고점도유가 유입되는 공간(이하 '유입공간')을 형성할 수 있다.

선체(110)의 외벽은 스테인레스로 제작될 수 있으며, 선체(110)의 내부에는 구동유닛(600)이 설치될 수 있다. 한 쌍의 선체(110)는 복수의 파이프(140) 및 유압유탱크(130)에 의해 연결될 수 있다. 복수의 파이프(140)에는 외부 전원선(150)이 연결되거나, 구동유닛(600)의 전선 및 유압유 라인이 지나는 경로를 형성할 수 있다. 참고로, 도 1의 선수부에 구비된 파이프(140)는 구조적 안정성을 위하여 구비된 것으로서, 전선이나 유압유 라인이 통과하지 않을 수 있다.

또한, 복수의 파이프(140) 및 유압유탱크(130)는 스테인레스 재질로 이루어져 그 자체로 견고한 강도를 형성할 수 있으며, 선체(110)의 길이방향을 따라 서로 이격된 상태에서 한 쌍의 선체(110)를 각각 연결함으로써, 한 쌍의 선체(110)를 구조적으로 결합하는 수단 그 자체로서 사용될 수 있다. 따라서 한 쌍의 선체(110)를 파이프나 형강 등을 사용하여 결합하지 않더라도, 한 쌍의 선체(110)는 복수의 파이프(140) 및 유압유탱크(130)에 의해 구조적 안정성이 보장될 수 있다.

도 4를 참조하면, 유압유탱크(130)는 구동유닛(600)의 유압유가 저장되는 구성으로서, 스마트 스키머(10)가 해상에 투입된 상태에서 수면 아래에 잠길 수 있다. 구동유닛(600)의 작동시 상승한 유압유의 열은 물속으로 신속하게 방출될 수 있다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 구동유닛(600)은 스마트 스키머(10)의 구동력을 발생시키는 구성으로서, 전기모터(610), 유압펌프(620), 압력게이지(630), 릴리프밸브(640), 솔레노이드밸브(650), 유압모터(660), 유압실린더(670) 및 제어부(680)를 포함하여 구성될 수 있다.

전기모터(610)는 선체(110)에 각각 설치될 수 있다. 유압펌프(620)는 전기모터(610)의 회전에너지를 유압유의 압력 에너지로 변환시킨다. 솔레노이드밸브(650)는 유압펌프(620)에서 가해진 유압을 유압모터(660) 또는 유압실린더(670)의 시동, 정지, 운동 속도, 운동 방향 등을 변환하는 목적으로 유압의 흐름을 제어할 수 있다. 유압펌프(620)와 솔레노이브밸브 사이에서 유압유 배관에는 압력게이지(630) 및 릴리프밸브(640)가 설치될 수 있다. 솔레노이드밸브(650)는 멀티 스로틀 밸브(multi throttle valve)로 대체되거나 혼용되어 사용될 수도 있음은 물론이다.

도 4에서 왼쪽 선체(110)에 설치된 구동유닛(600)은 복수의 솔레노이드밸브(650)를 통하여 컨베이어(300) 및 호퍼암(160)을 구동시키는 것일 수 있다. 컨베이어(300)의 경우 두 개의 솔레노이드밸브(650)에 의하여 회전 속도를 조정 가능하며, 호퍼암(160)의 경우 하나의 솔레노이드밸브(650)에 의하여 동작 될 수 있다. 오른쪽 선체(110)에 설치된 구동유닛(600)은 복수의 솔레노이드밸브(650)를 통하여 스러스터(200) 및 스위퍼(400)를 구동시키는 것일 수 있다. 본 발명의 일실시예의 스러스터(200)의 경우 총 4개의 솔레노이드밸브(650)를 통하여 구동될 수 있으며, 두 개의 솔레노이드밸브(650)는 왼쪽 선체에 설치된 스러스터(200)를 구동시키는 유압모터(660)에 연결되고, 나머지 두 개의 솔레노이드밸브(650)는 오른쪽 선체에 설치된 스러스터(200)를 구동시키는 유압모터(660)에 연결되는 것일 수 있다. 스러스터(200)의 경우 개별 독립 구동이 가능함에 의해 각각의 스러스터(200)의 속도를 상호 다르게 조정할 수 있으며, 이에 의하여 회전 또는 이동방향에 있어 자유롭게 운용이 가능하다. 또한 스위퍼(400)의 경우 두 개의 솔레노이드밸브(650)에 의하여 속도를 조정 가능하다(열리는 솔레노이드밸브의 개수에 따라 유압량이 조절되는 방식).

도 5는 컨베이어(300) 및 호퍼암(160)을 구동시키는 구동유닛(600)의 유압계통도를 의미하고, 도 6은 스러스터(200) 및 스위퍼(400)를 구동시키는 구동유닛(600)의 유압계통도를 의미한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 유압모터(660)는 스러스터(200), 컨베이어(300) 및 스위퍼(400)의 작동축에 각각 결합될 수 있다. 자세하게 도시되지는 않았으나, 유압실린더(670)는 선체(110)의 내부에 설치되어 피스톤의 왕복이동을 통해 호퍼암(160)을 고정축 기준으로 회동 가능하게 한다.

도 4를 참조하면, 제어부(680)는 구동유닛(600)의 작동신호를 송출하는 구성으로서, 선체(110)에 각각 구비될 수 있다. 제어부(680)는 무선통신을 통해 외부 리모트 컨트롤러(미도시)와 통신할 수 있다. 사용자는 리모트 컨트롤러의 조작을 통해 양쪽 구동유닛(600)에 구비된 개별 구성의 작동을 통제할 수 있다.

이하에서 선체(110)의 앞쪽은 스위퍼(400)가 설치된 쪽을 가리키고, 선체(110)의 뒤쪽은 호퍼(500)가 위치한 쪽을 가리키는 것으로 이해되어야 한다. 그리고 아래에서는 용이한 이해를 위해 도면에 도시된 상태에서 상하 및 좌우를 구분하여 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 선체(110)의 앞쪽에는 입구부재(120)가 각각 결합될 수 있다. 입구부재(120)는 유입공간으로 유입되는 부유물 및 고점도유의 밀집도(한정된 공간 내에 유입된 고점도유의 총량을 의미)를 높이기 위한 구성으로서, 유입공간 전방에서 깔때기 형태를 형성할 수 있다.

선체(110)의 뒤쪽에는 호퍼암(160)이 회동 가능하게 형성될 수 있다. 호퍼암(160)은 호퍼(500)의 유동을 선택적으로 구속하는 구성으로서, 선체(110)의 후방에 각각 설치되어 구동유닛(600)의 작동에 의해 회동할 수 있다.

도 2는 호퍼(500)의 이탈이 방지되도록 한 쌍의 호퍼암(160)이 호퍼(500)를 감싸는 상태를 나타낸다. 도시되지는 않았으나, 한 쌍의 호퍼암(160)이 호퍼(500)를 감싸는 방향의 반대 방향으로 회동되면, 호퍼(500)에 대한 호퍼암(160)의 구속이 해제되어 호퍼(500)의 인양, 교체 등을 진행할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 호퍼(500)는 컨베이어(300)에 의해 상승된 부유물 및 고점도유가 포집되는 구성으로서, 저장백(510), 프레임(520) 및 부력체(530)를 포함하여 구성될 수 있다.

저장백(510)은 컨베이어(300)의 상단부에서 낙하한 부유물 및 고점도유를 저장하는 구성으로서, 합성수지 재질의 백(bag)으로 제작될 수 있다. 저장백(510)은 개구부가 위를 향하는 방향으로 프레임(520)에 결합될 수 있다.

프레임(520)은 저장백(510)의 형태를 유지시키는 구성으로서, 상단 및 하단의 고리형 프레임과 고리형 프레임을 연결하는 수직형 프레임으로 구성될 수 있다. 저장백(510)은 개구부의 테두리가 상단 고리형 프레임에 결합될 수 있다.

부력체(530)는 호퍼(500)에 부력을 형성하는 구성으로서 프레임(520)에 결합 될 수 있다. 부력체(530)의 외벽은 알루미늄으로 제작될 수 있으며, 기본적으로 내부 공기에 의해 부력을 형성할 수 있다. 물론, 부력체(530)의 내부에는 발포 플라스틱, 스티로폼 등이 충전될 수도 있다. 저장백(510)은 부력체(530)의 부력에 의해 개구부가 수면 위에 위치한 상태로 부유할 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 스러스터(200)는 플로터(100)에 추력을 제공하는 구성으로서, 선체(110)의 하부에 각각 설치될 수 있다. 스러스터(thruster)의 명칭은 원래 선박의 접안이나 이안시 선박의 조종 성능을 향상시키기 위하여 측면에 장비하는 보조 추력발생장치를 의미하지만, 본 발명의 스마트 스키머(10)에서는 주 추력발생장치로 사용될 수 있다. 스러스터(200)는 구동유닛(600)에 의해 작동될 수 있다.

컨베이어(300)는 유입공간으로 유입된 부유물 및 고점도유를 호퍼(500) 위쪽으로 상승시키는 구성으로서, 스프로킷(310), 체인(320) 및 메쉬벨트(330)를 포함하여 구성될 수 있다.

스프로킷(310)은 구동유닛(600)에 의해 회전력을 전달받으며, 체인(320)은 스프로킷(310)에 맞물려 무한궤도를 형성할 수 있다. 체인(320)은 한 쌍으로 구비되어 서로 나란하게 이격되며, 스프로킷(310)은 체인(320)마다 각각 2개씩 설치될 수 있다. 스프로킷(310)의 위치는 위치 고정용 브래킷(311)에 의해 고정될 수 있다. 위치 고정용 브래킷(311)을 선체(110)에 연결하는 부속품에 대한 도시는 도 1 및 도 2에서 생략되었다.

메쉬벨트(330)는 체인(320)과 함께 운동하면서 부유물 및 고점도유를 흡착하는 구성으로서, 한 쌍의 체인(320)을 서로 연결하는 형태로 설치될 수 있다. 메쉬벨트(330)는 친유성을 가진 케블라를 원재료로 한 메쉬형태로 제조될 수 있다.

일반적으로 메쉬벨트(330)는 스프링에 의해 체인(320)에 연결되어 사용되고 있으나, 케블라를 원재료로 한 메쉬벨트(330)는 재질로서의 견고함은 뛰어나지만, 체인(320)과 메쉬벨트(330) 사이를 스프링으로 연결한 경우 스프링이 이탈되거나 늘어지는 현상이 관찰되었다.

이에, 출원인은 메쉬벨트(330)를 비교적 짧은 길이로 다수 개 제작한 다음 환봉(미도시)에 의해 서로 연결하는 기술을 개발하였다. 메쉬벨트(330)는 길이방향 (이 때, `길이방향`이란 부유물 및 고점도유 이송방향의 직각방향으로 이해되어야 한다) 양단부에 케블라 원사에 의한 동그란 매듭이 각각 형성될 수 있으며, 매듭에 삽입되는 환봉을 이용하여 길이방향을 따라 서로 연결될 수 있다. 환봉의 양단부는 한 쌍의 체인(320)에 결합될 수 있으며, 한 쌍의 체인(320) 사이에서 메쉬벨트를 견고하게 지지할 수 있다. 출원인의 시험 결과 메쉬벨트(330)가 서로 연결된 매듭 부분에 유출유가 더욱 잘 부착되는 것이 확인되었다.

도 3을 참조하면, 메쉬벨트(330)는, 수면 아래 잠겨 부유물 및 고점도유와 접촉면을 형성하는 제1 경사로(P1)와, 제1 경사로(P1)보다 가파른 경사를 형성하고 부유물 및 고점도유를 호퍼(500)의 위쪽으로 이동시키는 제2 경사로(P2)를 형성할 수 있다.

도 3은 컨베이어(300) 및 스위퍼(400)의 용이한 이해를 위한 것으로, 도 3에서 컨베이어(300) 및 스위퍼(400) 이외 구성의 도시는 생략하였다. 도 3에는 메쉬벨트(330)가 도시되지 않았으나, 한 쌍의 체인(320) 사이에 구비된 것으로 이해되어야 한다.

제1 경사로(P1)는 대략 하단 스프로킷(310)과 가이드(340) 사이에 형성될 수 있고, 제2 경사로(P2)는 가이드(340)와 상단 스프로킷(310) 사이에 형성될 수 있다. 도 3에는 상단 스프로킷(310)이 도시되지 않았다. 상단 스프로킷(310)은 도 1 및 도 2에서 유압모터(660)에 직결된 스프로킷(310)으로 이해될 수 있다.

가이드(340)는 제1 경사로(P1)와 제2 경사로(P2) 사이에서 체인(320)을 누르는 구성으로서, 제1 경사로(P1)와 제2 경사로(P2)의 각도로 절곡된 형태를 형성할 수 있다. 가이드(340)는 브래킷(311)에 결합될 수 있으며, 하단 스프로킷(310)과 상단 스프로킷(310) 사이에서 체인(320)의 각도를 전환 시킬 수 있다. 상기 가이드(340)는 제2 경사로(P2)의 체인(320)만을 눌러 체인(320)의 각도를 전환 시키는 구성일 수도 있음은 물론이다.

제1 경사로(P1)는 수면과 15도 이하의 사잇각을 이루고, 제2 경사로(P2)는 30도의 사잇각을 이룰 수 있다. 제1 경사로(P1) 및 제2 경사로(P2)가 수면과 형성하는 사잇각은 본 출원인의 실험데이터에 의존하여 도출된 값이다.

제1 경사로(P1)가 수면과 15도 이하의 사잇각을 이룰 때 수면에 부유한 부유물 및 고점도유는 제1 경사로(P1)를 이동하는 메쉬벨트(330)에 높은 밀도로 흡착되었다. 출원인은 제1 경사로(P1)가 수면과 15도를 초과한 사잇각을 가질 때 오히려 유출유를 밀어내는 현상을 육안 관측에 의해 확인하였다.

그리고 제2 경사로(P2)가 수면과 30도 이하의 사잇각을 이룰 때 (30도를 초과한 사잇각 대비) 제1 경사로(P1)에 위치한 부유물 및 고점도유의 탈락율이 낮게 측정되었다.

제1 경사로(P1)의 뒷면 측(이 때, 제1 경사로(P1)의 `앞면 측`은 부유물 및 고점도유를 호퍼(500) 위쪽으로 상승시키는 컨베이어(300) 측면을 의미하고, `뒷면 측`은 상기 앞면 측의 반대 측으로 이해되어야 한다)에는 방지판(미도시)이 설치될 수 있다. 방지판은 제1 경사로(P1)의 뒷면 측에 위치하여, 컨베이어(300)의 구동에 의하여 발생하는 해수로 인한 제1 경사로(P1)로 유입되는 해수를 밀어내는 흐름을 방지하기 위한 구성으로서, 제1 경사로(P1)의 뒷면 측에 방지판이 설치되면, 제1 경사로(P1) 뒷면 측으로부터의 유체 흐름으로 인해 제1 경사로(P1) 앞쪽의 유출유가 밀려나는 것이 방지되며, 제1 경사로(P1)의 앞에서 유출유가 메쉬벨트(330)로 원활하게 유입되는 이점이 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제2 경사로(P2)의 아래에는 메쉬벨트(330)를 통과하여 낙하하는 고점도유를 받는 회수판(350)이 설치될 수 있다. 메쉬벨트(330)를 통과하여 회수판(350)의 상면으로 낙하한 고점도유는 회수판(350)의 상면 상에서 상술한 환봉에 의해 호퍼(500) 쪽으로 밀려올라간 후 저장백(510)에 떨어지게 된다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 스위퍼(400)는 부유물 및 고점도유를 컨베이어(300) 쪽으로 미는 구성으로서, 스프로킷(410), 체인(420), 스윕부재(430), 연결바(440), 슬라이더(450), 레일부재(460) 및 커버(470)를 포함하여 구성될 수 있다.

스프로킷(410)은 구동유닛(600)에 의해 회전력을 전달받으며, 체인(420)은 스프로킷(410)에 맞물려 무한궤도를 형성할 수 있다. 체인(420)은 한 쌍으로 구비되어 서로 나란하게 이격되며, 스프로킷(410)은 체인(420)마다 2개씩 설치될 수 있다.

스프로킷(410)의 위치는 위치 고정용 브래킷(411)에 의해 고정될 수 있다. 위치 고정용 브래킷(411)을 선체(110)에 연결하는 부속품에 대한 도시는 도 1 및 도 2에서 생략되었다.

스윕부재(430)는 체인(420)과 함께 운동하면서 부유물 및 고점도유를 상기 컨베이어(300) 쪽으로 미는 구성으로서, 연결바(440)를 통해 체인(420)에 고정될 수도 있고, 회전 가능하게 결합될 수도 있다.

본 발명의 출원인은 스위퍼(400)를 구체화하기 전에 스윕부재(430)를 컨베이어(300)에 직접 결합하는 방안도 수회에 걸쳐 실험에 봤으나, 이 경우 컨베이어(300)에 장착된 스윕부재(430)가 메쉬벨트(330)에 유입되는 기름을 오히려 밀어내는 현상을 관찰할 수 있었다.

연결바(440)는 양쪽 체인(420)을 연결하는 바(bar)로서, 도 1 및 도 2는 스윕부재(430)가 연결바(440)를 통해 체인(420)에 고정설치된 타입을 나타내고, 도 3은 스윕부재(430)가 연결바(440)를 통해 체인(420)에 회전 가능하게 결합된 타입을 나타낸다.

도 3에 도시된 바와 같이, 스윕부재(430)는 복수 개로 구비될 수 있다. 도 3에는 스윕부재(430)가 3개 구비된 것으로 도시되었다. 스윕부재(430)는 체인(420)의 길이를 따라 서로 동일한 간격으로 떨어져서 설치될 수 있다. 스윕부재(430)는 브러쉬 형태로 이루어질 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 스윕부재(430)가 연결바(440)를 통해 체인(420)에 고정설치된 경우, 스윕부재(430)는 체인(420)의 이동방향과 직각방향으로 돌출된 상태를 유지한다.

즉, 스윕부재(430)는 (스프로킷(410)의 아래쪽에서) 물의 저항력에 의한 체인(420)과의 상대회전이 구속된 상태에서 수면에 부유한 부유물 및 고점도유를 제1 경로 위로 원활히 밀 수 있으나, 체인(420)이 오른쪽 스프로킷(410)을 지나며 스프로킷(410)의 위쪽으로 이동하는 과정에서 스윕부재(430)에 묻은 고점도유가 원심력에 의해 비산하여 다시 해상으로 유출되는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 출원인은 아래와 같이 스윕부재(430)를 체인(420)에 회전 가능하게 결합된 타입으로 제작함으로써, 상술한 바와 같은 고점도유의 비산 문제를 해결하고 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 스윕부재(430)가 연결바(440)를 통해 체인(420)에 회전 가능하게 결합된 타입에서 스윕부재(430) 또는 연결바(440)에는 슬라이더(450)가 고정될 수 있다.

슬라이더(450)는 레일부재(460)의 간섭에 의해 회전이 구속되는 구성으로서, 레일부재(460)를 따라 미끄러지는 한 쌍의 바퀴로 이루어질 수 있다. 한 쌍의 바퀴는 스윕부재(430)의 회전축을 기준으로 서로 반대쪽에 구비될 수 있다.

레일부재(460)는 슬라이더(450)의 회전을 구속하기 위한 구성으로서, 체인(420)의 운동방향과 나란한 면을 가진 평판 또는 디귿자 형태로 구비되어 체인(420)의 운동구간 하부에 설치될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 양쪽 체인(420)이 구동유닛(600)의 구동력에 의해 동시에 회전하면, (연결바(440)에 회전가능하게 결합된) 스윕부재(430)는 스프로킷(410)의 위쪽에서 자중에 의해 누워진 상태로 체인(420)을 따라 이동할 수 있다.

한편, 스윕부재(430)가 왼쪽 스프로킷(410)을 지날 때 슬라이더(450)는 레일부재(460)의 간섭에 의해 회전하여 레일부재(460)의 아래쪽에 위치하게 된다. 이후 슬라이더(450)는 스프로킷(410)의 아래쪽에서 레일부재(460)의 밑면에 의해 회전이 구속된 상태가 유지되며, 스윕부재(430)는 스프로킷(410)의 아래쪽에서 체인(420)의 이동방향과 대략 수직한 각도를 유지하며 이동하게 된다.

따라서, 스윕부재(430)는 물의 저항력에 의한 회전이 구속된 상태에서 수면에 부유한 부유물 및 고점도유를 제1 경로 위로 원활히 밀 수 있으며, 오른쪽 스프로킷(410)에 다다르면 슬라이더(450)에 대한 레일부재(460)의 간섭이 해제되어 스프로킷(410)의 위쪽에서는 다시 자중에 의해 누워진 상태로 체인(420)을 따라 이동하게 된다.

상술한 바와 같이, 체인(420)이 오른쪽 스프로킷(410)을 지나며 이동방향이 전환될 때 스윕부재(430)가 자중에 의해 누워진 상태로 전환되면, 스윕부재(430)에 발생하는 원심력이 최소화됨으로써 고점도유의 비산이 최소한으로 억제되는 이점이 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 커버(470)는 스윕부재(430)에 묻은 고점도유의 튐을 차단하는 구성으로서, 슬라이더(450)가 레일부재(460)에 의해 간섭받지 않는 구간의 바깥쪽을 감싸는 형태로 이루어질 수 있다.

체인(420)이 오른쪽 스프로킷(410)을 지나며 이동방향이 전환될 때 스윕부재(430)가 자중에 의해 누워진 상태로 전환됨에 따라, 커버(470)와 체인(420) 간 이격간격을 작게 할 수 있으므로 커버(470)의 콤팩트화가 가능하다.

본 발명에 의하면, 구동유닛을 선체에 탑재함으로써, 외부 선박과 전원 케이블만 연결하면 작동되도록 이루어지는 스마트 스키머를 제공할 수 있게 된다.

또한, 스위퍼 및 컨베이어로 고점도유 및 부유물을 회수함으로써, 고점도유 및 부유물의 동시수거가 가능하도록 이루어지는 스마트 스키머를 제공할 수 있게 된다.

또한, 체인이 스프로킷에 맞물려 운동하며 메쉬벨트를 이동시킴으로써, 벨트의 구동축과 벨트 간 슬립현상이 방지되도록 이루어지는 스마트 스키머를 제공할 수 있게 된다.

아울러, 스위퍼 및 다단형 컨베이어를 설치함으로써, 고점도유 및 부유물이 벨트에 잘 올라오도록 이루어지는 스마트 스키머를 제공할 수 있게 된다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10 : 스마트 스키머
100 : 플로터 200 : 스러스터
110 : 선체 300 : 컨베이어
120 : 입구부재 310 : 스프로킷
130 : 유압유탱크 311 : 브래킷
140 : 파이프 320 : 체인
150 : 전원선 330 : 메쉬벨트
160 : 호퍼암 340 : 가이드
400 : 스위퍼 350 : 회수판
410 : 스프로킷 P1 : 제1 경사로
411 : 브래킷 P2 : 제2 경사로
420 : 체인 600 : 구동유닛
430 : 스윕부재 610 : 전기모터
440 : 연결바 620 : 유압펌프
450 : 슬라이더 630 : 압력게이지
460 : 레일부재 640 : 릴리프밸브
470 : 커버 650 : 솔레노이드밸브
500 : 호퍼 660 : 유압모터
510 : 저장백 670 : 유압실린더
520 : 프레임 680 : 제어부
530 : 부력체

Claims (8)

1. 한 쌍의 선체가 쌍동선 형태로 결합된 플로터;
   상기 플로터에 추력을 제공하는 스러스터;
   상기 한 쌍의 선체 사이로 유입된 부유물 및 고점도유를 수면 위쪽으로 상승시키는 컨베이어;
   상기 컨베이어에 의해 상승된 부유물 및 고점도유가 포집되는 호퍼; 및
   상기 한 쌍의 선체 사이에서 부유물 및 고점도유를 상기 컨베이어 쪽으로 미는 스위퍼를 포함하고,
   상기 스러스터는 상기 한 쌍의 선체에 각각 설치되고,
   상기 선체에 각각 설치되어 상기 스러스터를 각각 구동하는 구동유닛을 포함하며,
   상기 스러스터의 개별 독립 구동이 가능함에 의해 상기 스러스터의 속도를 상호 다르게 조정할 수 있고,
   상기 컨베이어는,
   구동유닛에 의해 회전하는 스프로킷;
   상기 스프로킷에 맞물려 운동하는 체인; 및
   상기 체인과 함께 운동하면서 부유물 및 고점도유를 흡착하는 친유성 메쉬벨트를 포함하며,
   상기 친유성 메쉬벨트는, 수면 아래 잠겨 부유물 및 고점도유와 접촉면을 형성하는 제1 경사로와, 상기 제1 경사로보다 가파른 경사를 형성하고 부유물 및 고점도유를 상기 호퍼의 위쪽으로 이동시키는 제2 경사로를 형성하고,
   상기 제1 경사로를 이동하는 상기 메쉬벨트에서 부유물 및 고점도유의 흡착율이 향상되도록, 상기 제1 경사로는 수면과 15도 이하의 사잇각을 이루고,
   상기 제2 경사로에 위치한 부유물 및 고점도유의 탈락율이 감소하도록, 상기 제2 경사로는 수면과 30도의 사잇각을 이루는 것을 특징으로 하는 스마트 스키머.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스위퍼는,
   구동유닛에 의해 회전하는 스프로킷;
   상기 스프로킷에 맞물려 운동하는 체인; 및
   상기 체인과 함께 운동하면서 부유물 및 고점도유를 상기 컨베이어 쪽으로 미는 스윕부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스키머.
3. 제2항에 있어서,
   상기 스윕부재는 상기 체인에 회전 가능하게 결합되고,
   물의 저항력에 의한 상기 스윕부재의 회전이 방지되도록, 상기 체인의 운동구간 하부에는 상기 체인의 운동방향과 나란한 레일부재가 형성되고, 상기 스윕부재에는 상기 레일부재를 따라 미끄러지는 슬라이더가 고정되는 것을 특징으로 하는 스마트 스키머.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 선체에는, 상기 호퍼의 유동을 선택적으로 구속하도록 구동유닛에 의해 회전하는 호퍼암이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 스마트 스키머.
7. 제1항에 있어서,
   상기 호퍼는,
   부유물 및 고점도유를 수용하는 저장백;
   상기 저장백의 형태를 유지시키는 프레임; 및
   상기 프레임에 결합되어 부력을 형성하는 부력체를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스키머.
8. 제2항 또는 제6항에 있어서,
   상기 구동유닛은,
   상기 선체에 설치되는 전기모터;
   상기 전기모터의 기계적 에너지를 작동유의 압력 에너지로 변환시키는 유압펌프;
   상기 작동유의 흐름 양 및 흐름 방향을 제어하는 솔레노이드밸브; 및
   상기 유압펌프에서 생성된 유압 에너지를 기계적 에너지로 변화시키는 유압모터 또는 유압실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스키머.

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