KR101899293B1 - 해저 관측지형의 입체이미지 자동 출력방식을 갖춘 해양 전용 지형탐사시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특정 해양구간의 수면을 부유하면서 해저 관측지형의 상태 변화 등을 정밀하게 수집하여 제공하는 해저 관측지형의 입체이미지 자동 출력방식을 갖춘 해양 전용 지형탐사시스템에 관한 것으로, 스탠드(146)와, 방수케이스(147)와, GPS(144)와, 자세보정센서(142)와, 음향측심기(143)와, 컨트롤러(145)와, 무선통신모듈(141)로 이루어진 관측유닛(140); 부력체(130); 부유상태 감지유닛(150); 부양체(110); 하우징(121)과, 자성유닛(122)과, 토션스프링(123)과, 롤러(124)와, 도어(125)로 이루어진 링커(120);로 구성된 지형탐사장치(100) 및 해양 관측정보 관리기(200)를 포함하는 것이다.

Description

해저 관측지형의 입체이미지 자동 출력방식을 갖춘 해양 전용 지형탐사시스템{SUBMARINE TOPOGRAPHY EXPLORATION SYSTEM OUTPUTING 3D-IMAGES OF SUBMARINE TOPOGRAPHY}

본 발명은 특정 해양구간의 수면을 부유하면서 해저 관측지형의 상태 변화 등을 정밀하게 수집하여 제공하는 해저 관측지형의 입체이미지 자동 출력방식을 갖춘 해양 전용 지형탐사시스템에 관한 것이다.

일반적으로 해저 지형변화 조사는, 수중탐지기를 탐사선박으로 끌고 가면서 수중탐지기로부터 생성된 해저영상을 매개로 지형변화를 확인하여 이루어진다.

종래 수중탐지기는, 탐사선박에 의해 끌려가면서 해저 관측지형에 따른 해저영상을 생성한다. 하지만 상기와 같은 수중탐지기는, 탐사선박과 연결해주는 와이어가 끊어질 경우, 수중탐지기가 가라앉으면서 분실되기 쉬웠다. 따라서, 고가의 수중탐지기를 찾기 위해 많은 시간과 노동력이 소비되었다.

또한 탐사선박은 해상에 부양하면서 해저 지형을 탐사 및 촬영하므로, 바람과 파도 등에 의해 촬영 초점이 정확히 맞춰지지 않아서 불분명한 촬영 결과를 얻을 수 있었다. 물론 종래에는 이러한 문제를 해소하기 위해 사람이 직접 탐사선박에 탑승해서 풍력과 파고 등의 상태를 직접 확인하고 해저 관측지형을 촬영했다. 하지만, 이러한 종래 정보 수집 방식은 정보 수집을 위한 비용 부담이 컸고, 시간적으로 불리함이 있었다.

이에, 상기 수중탐지기의 분실을 방지하며, 안정적으로 해저 관측지형을 확인할 수 있는 해수로의 지형변화 확인 및 해저 관측지형 정보 갱신시스템이 요구되었고, 이러한 문제를 해결하기 위한 방편으로 대한민국 특허 등록 제10-0936467호의 "음향 탐사를 통한 해수로의 지형변화 확인 및 해저 관측지형 정보 갱신시스템"이 개시되었다.

특허 등록 제10-0936467호는, 수중탐지기의 탐지기바디에 부양장치 및 표식장치를 구비함으로써, 수중탐지기와 탐사선박을 연결하는 와이어의 연결이 끊어지더라도, 수중탐지기를 용이하게 찾을 수 있도록 되어 있다. 즉, 수중탐지기의 장기간 사용 또는 기타 외력에 의해 인양장치의 인양와이어가 끊어지면서 수중탐지기가 가라앉게 되면, 제어유닛이 부양장치밸브를 개방하여 고압의 압축가스로 부력체를 팽창시킴으로써 부력체의 부력에 의해 수중탐지기가 수면으로 부양되도록 한 것이다.

하지만 전술한 수중탐지기를 이용한 해저 관측지형 관측 기술은 관측 일자를 지정해서 그 날짜에만 수중탐지기를 배치해 관측하고, 그 외에는 해저 관측지형을 관측할 수 없었다. 물론 이러한 한계는 해저 관측지형의 변화를 실시간으로 파악할 수 없고, 해저 관측지형 변화에 대한 예측 역시 사실상 불가능하므로, 효율적이고 정확한 해저 관측지형 관측을 수행하는데 한계일 수밖에 없었다.

더욱이 풍력과 파고 등에 의한 해저 관측지형 정보 수집의 불리함은 해소되지 않았으므로, 이 또한 시급히 해결해야 할 과제였다.

선행기술문헌 1. 등록실용신안번호 제20-0415471호(2006.05.03 공고)

선행기술문헌 2. 특허등록번호 제10-0936467호(2010.01.20 공고)

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 발명된 것으로서, 해저 관측지형에 대한 관측을 위해 해상에 상주하면서 지정된 구간에 해저 관측지형 변화를 실시간으로 관측하고, 해저 관측지형의 변화 흐름과 변화 방향은 물론 변화 예측까지도 정확히 파악해 수집할 수 있으며, 해상의 파도와 바람에도 정밀한 해저 관측지형 정보를 수집할 수 있도록 하는 해저 관측지형의 입체이미지 자동 출력방식을 갖춘 해양 전용 지형탐사시스템의 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
해상에서 부유 가능한 재질의 부상유닛(111)을 구비한 부양체(110); 부상유닛(111)에 설치되고, 일측에 자화유닛(131)을 구성하며, 기체를 충전한 주머니 형상의 부력체(130); 원형의 중공을 형성하고 상기 중공을 개구해서 와이어(W)가 입출하는 입구(E1)와 출구(E2)를 형성하고 상기 중공의 바닥부(h1)는 출구(E2)를 향해 하방으로 경사진 형태를 이루며 부상유닛(111)에 설치되는 하우징(121)과, 자화유닛(131)과 자력으로 결착하는 자성유닛(122)과, 일방향으로 탄력을 가해서 회전축(123a)을 회전시키는 토션스프링(123)과, 중심을 관통한 회전축(123a)과 연결되어서 입구(E1)로 인입한 와이어(W)를 감도록 하우징(121)의 중공에서 회전하는 롤러(124)와, 출구(E2)를 개폐하도록 탄성의 힌지(125a)를 중심으로 외향하게 여닫히는 도어(125)로 이루어진 링커(120); 회전축(123a)과 동축에 배치되도록 하우징(121)에 고정되는 링 형상의 베이스(150a)와, 회전축(123a)과 동축에 배치되도록 회전축(123a)의 둘레를 따라 고정되며 베이스(150a)의 내면을 따라 회전 가능하게 고정되는 링 형상의 회전체(150b)와, 회전축(123a)의 회전과 함께 회전하는 회전체(150b)의 회전방향과 회전수를 감지하는 회전변화 감지센서(151)와, 회전체(150b)의 토크를 감지하는 토크감지센서(153)와, 회전변화 감지센서(151)와 토크감지센서(153)로부터 각각 감지신호를 수신해서 회전체(150b)의 회전방향과 회전수에 따라 해수의 수위와 와이어(W)의 인출 길이를 연산하고 회전체(150b)의 토크에 따라 와이어(W)가 받는 장력을 연산하며 상기 연산 결과를 기준치와 비교해서 음향측심기(143)의 구동을 위한 제어신호를 발신하는 연산모듈(152)로 이루어진 부유상태 감지유닛(150); 부상유닛(111)을 관통하여 상단부는 해상의 공기 중에 위치하고 하단부는 수중에 위치하는 막대 형상의 스탠드(146)와, 스탠드(146)의 상단부에 설치되는 방수케이스(147)와, 위치를 확인해서 위치데이터로 생성하며 방수케이스(147)에 수용되는 GPS(144)와, 부상유닛(111)의 요동 방향을 감지해서 요동방향 데이터를 생성하며 스탠드(146)의 상단부에 설치되는 자세보정센서(142)와, 해저 관측지형으로 음파를 발진하고 반사파를 수신해서 음향데이터를 생성하며 스탠드(146)의 하단부에 설치되는 음향측심기(143)와, GPS(144)와 자세보정센서(142)와 음향측심기(143)로부터 상기 위치데이터와 요동방향 데이터와 음향데이터를 각각 수신하면 상기 위치데이터 및 요동방향 데이터를 기준으로 음향데이터의 발진 방향을 연산해서 확인된 관측지점의 해저위치와 수심과 상기 위치데이터와 상기 음향데이터를 관측정보로 생성하고 방수케이스(147)에 수용되며 상기 제어신호에 따라 음향측심기(143)의 구동을 제어하는 컨트롤러(145)와, 상기 관측정보를 컨트롤러(145)로부터 수신해서 무선 발신하며 방수케이스(147)에 수용되는 무선통신모듈(141)로 이루어진 관측유닛(140);으로 구성된 지형탐사장치(100), 및
지형탐사장치(100)로부터 발신된 관측정보를 수신하고 식별하는 무선통신모듈(210)과, 상기 관측정보에 구성된 관측지점의 해저위치와 수심과 상기 위치데이터와 상기 음향데이터를 확인해서 해양지형을 3차원의 입체이미지로 그래픽화하는 정보검출모듈(220)과, 상기 입체이미지를 시간대별로 저장하는 저장모듈(230);로 구성된 해양 관측정보 관리기(200)

를 포함하는 해저 관측지형의 입체이미지 자동 출력방식을 갖춘 해양 전용 지형탐사시스템이다.

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상기의 본 발명은, 해저 관측지형에 대한 관측을 위해 해상에 상주하면서 지정된 구간에 해저 관측지형 변화를 실시간으로 관측하고, 해저 관측지형의 변화 흐름과 변화 방향은 물론 변화 예측까지도 정확히 파악해 수집할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 지형탐사시스템의 설치 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 지형탐사시스템의 구성 모습을 도시한 블록도이고,
도 3은 본 발명에 따른 지형탐사시스템이 생성한 해저 관측지형의 3차원 이미지를 보인 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 지형탐사장치의 일 실시 예를 도시한 도면이고,
도 5는 도 4에 도시한 지형탐사장치의 일부를 분해 도시한 사시도이고,
도 6은 도 5에 도시한 지형탐사장치의 구성요소인 권취기를 분해 도시한 사시도이고,
도 7은 도 5에 도시한 부유상태 감지유닛의 설치 모습을 도시한 사시도이고,
도 8은 본 발명에 따른 지형탐사장치의 구동 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 9는 상기 권취기의 단면 모습을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 10은 본 발명에 따른 지형탐사장치의 동작 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

이하, 본 발명을 구체적인 내용이 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 지형탐사시스템의 설치 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 지형탐사시스템의 구성 모습을 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 지형탐사시스템이 생성한 해저 관측지형의 3차원 이미지를 보인 도면이다.

본 실시의 지형탐사시스템은 해상에 상시 부유하면서 해저 관측지형을 관측하는 지형탐사장치(100, 100', 100"; 이하 '100')와, 지형탐사장치(100)의 관측정보를 무선 수신하여 검출 및 저장하는 해양 관측정보 관리기(200)를 포함한다.

지형탐사장치(100)는 해상 부유를 위한 부양체(110)와, 해저 관측지형을 관측하는 관측유닛(140)을 포함한다. 부양체(110)는 아래에서 다시 설명한다.

관측유닛(140)은 무선통신모듈(141)과, 현재 위치를 확인해서 위치데이터로 생성하는 GPS(144)와, 부양체(110)의 요동 방향을 감지해서 요동방향 데이터를 생성하는 자세보정센서(142)와, 해저 관측지형으로 음파를 발진하고 반사파를 수신해서 음향데이터를 생성하는 음향측심기(143)와, GPS(144)와 자세보정센서(142)와 음향측심기(143)로부터 상기 위치데이터와 요동방향 데이터와 음향데이터를 각각 수신하면 상기 위치데이터 및 요동방향 데이터를 기준으로 음향데이터의 발진 방향을 연산해서 확인된 관측지점의 해저위치와 수심과 상기 위치데이터와 상기 음향데이터를 관측정보로 생성하며 무선통신모듈(141)을 통해 상기 관측정보를 발신하는 컨트롤러(145)로 구성된다.

본 실시의 음향측심기(143)는 직하부의 해저 관측지형 정보를 음향데이터로 획득하는 단빔 음향측심기(Single beam echosounder)를 사용할 수도 있고, 다중빔 음향측심기(Multi beam echosounder)를 사용할 수도 있다. 여기서, 다중빔 음향측심기는 음파의 송신 및 수신 범위 안에서 바다 밑 횡단면 전체를 동시에 측정할 수 있는 것으로, 본 실시의 음향측심기(143)는 다중빔 음향측심기로 구성한다.

계속해서, 해상에 부유하는 지형탐사장치(100)가 파도 등에 의하여 요동하며, 음향측심기(143)의 음파 발진 방향 또는 상기 요동과 함께 변화가 발생한다. 따라서 자세보정센서(143)는 지형탐사장치(100)의 자세정보(pitch, roll)인 요동방향 데이터를 획득하고, 음향측심기(143)는 측심량인 음향데이터를 획득하며, 컨트롤러(145)는 상기 요동방향 데이터를 기준으로 해저 관측지형에 대한 음향데이터를 연산해서 관측지점의 해저위치와 수심을 확인한다.

해양 관측정보 관리기(200)는 지형탐사장치(100, 100', 100")로부터 발신된 관측정보를 수신하고 식별하는 무선통신모듈(210)과, 상기 관측정보에 구성된 관측지점의 해저위치와 수심과 상기 위치데이터와 상기 음향데이터를 확인해서 도 3에서 보인 대로 해저 관측지형을 3차원의 입체이미지로 그래픽화하는 정보검출모듈(220)과, 상기 입체이미지를 시간대별로 저장하는 저장모듈(230)을 포함한다.

관측유닛(140)은 제 위치를 항시 유지하는 지형탐사장치(100)에 설치되어서 지정된 해저 관측지형에 대한 정보를 수집한다. 따라서 이러한 정보 수집을 통해 해저 관측지형의 변화를 실시간으로 관측하고 변화 내용을 동영상 형태로 연출할 수도 있다. 따라서 본 실시의 지형탐사장치(100)는 해저 관측지형의 변화가 빈번한 위치에 상시 배치시켜서 해저 관측지형을 관측하고 지형의 변화를 예측할 수 있다.

계속해서 본 실시의 지형탐사장치(100)는, 수면에서 부유 가능한 재질로 이루어진 부상유닛(111)을 구비한 부양체(110); 와이어(W)가 연결되도록 부상유닛(111)에 설치되는 링커(120; 도 4 참고); 링커(120)의 동작을 감지해서 현재 파고의 상태를 실시간으로 인식하고 음향측심기(143)의 관측 시점을 결정하는 부유상태 감지유닛(150)을 더 포함한다.

부양체(110)와 링커(120)와 부유상태 감지유닛(150)은 아래에서 좀 더 구체적으로 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 지형탐사장치의 일 실시 예를 도시한 도면이다.

전술한 바와 같이 본 실시의 지형탐사장치(100)는, 수면에서 부유 가능한 재질로 이루어진 부상유닛(111)을 구비한 부양체(110); 와이어(W)가 연결되도록 부상유닛(111)에 설치되는 링커(120; 도 4 참고); 링커(120)의 동작을 감지해서 현재 파고의 상태를 실시간으로 인식하고 음향측심기(143)의 관측 시점을 결정하는 부유상태 감지유닛(150)을 더 포함한다.

본 실시의 부상유닛(111)은 평면이 평평한 4각 형상일 수 있으며, 반사도가 높은 재질의 식별유닛(112)이 부상유닛(111)의 평면에 설치될 수 있다. 식별유닛(112)은 지형탐사장치(100)를 공중에서 가시할 수 있도록 부가된 것이며, 별도의 무늬를 포함할 수도 있다.

부상유닛(111)은 평판 형상을 이루며, 해상에서 부유를 위해 밀도가 낮은 재질이고, 장시간 부유를 위해서 흡수성이 낮은 재질인 것이 바람직하다. 그러나 부상유닛(111)은 밀폐된 중공을 갖는 형상일 수도 있으며, 본 실시와 같이 평판 형상 이외에도 해상 부유가 가능한 다양한 형태가 가능하다.

본 실시의 링커(120)는 부상유닛(111)에 설치되며, 해저면에 위치한 앵커(A)와 와이어(W)를 매개로 연결되어서 부양체(110)가 해상에 정박하도록 한다. 본 실시에서 링커(120)는 부상유닛(111)으로부터 입설된 핀이나, 와이어(W)를 연결할 수 있는 고리 등의 다양한 형상일 수 있다.

본 실시의 관측유닛(140)은 무선통신모듈(141)과 자세보정센서(142)와 음향측심기(143)와 GPS(144)와 컨트롤러(145)와 더불어서, 부상유닛(111)을 관통하여 상단부는 해상의 공기 중에 위치하고 하단부는 수중에 위치하는 막대 형상의 스탠드(146)와, 무선통신모듈(141)과 GPS(144)와 컨트롤러(145)를 수용하며 스탠드(146)의 상기 상단부에 설치되는 방수케이스(147)를 더 포함한다. 여기서 방수케이스(147)은 방수가 반드시 요구되는 무선통신모듈(141)과 GPS(144)와 컨트롤러(145)를 감싸 보호하며, 해수면으로부터 가급적 원격에 배치된다.

참고로, 관측유닛(140)의 구성요소에서 음향측심기(143)를 제외한 다른 구성유닛(141, 142, 144, 145)는 스탠드(146)의 상단부에 비치되고, 음향측심기(143)는 해저 관측지형 관측을 위해 스탠드(146)의 하단부에 비치된다.

이외에도 무선통신모듈(141)은 안정된 무선통신을 위해서 충분한 길이의 안테나(141a)가 스탠드(146)의 상단에 설치될 수 있다.

도 5는 도 4에 도시한 지형탐사장치의 일부를 분해 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시한 지형탐사장치의 구성요소인 권취기를 분해 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시한 지형탐사장치의 구성요소인 권취기를 분해 도시한 사시도이고, 도 7은 도 5에 도시한 부유상태 감지유닛의 설치 모습을 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 지형탐사장치의 구동 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.

본 실시의 링커(120)는 부상유닛(111)에 설치되어서, 앵커(A)에 연결된 와이어(W)를 감거나 푸는 권취기능을 갖는 권취기이다. 상기 권취기 기능을 하는 본 실시의 링커(120)를 좀 더 구체적으로 설명하면, 본 실시의 링커(120)는 부상유닛(111)의 코너 부분에 설치되어서 브래킷(B) 등의 체결수단을 매개로 고정되며, 와이어(W)를 항시 인입하도록 권취 기능의 롤러(124)를 구성한다. 따라서 링커(120)는 바다의 수위에 변화에 따라 와이어(W)를 인입출해서, 와이어(W)의 풀림을 방지한다. 참고로 본 실시는 링커(120)의 위치가 부상유닛(111)의 코너부분이라고 했으나, 이외에도 부상유닛(111)은 완전한 사각형상을 유지하며 링커(120)가 별도로 배치되는 구성일 수도 있고, 부상유닛(111)의 중간부 또는 다양한 위치에 배치될 수도 있다.

또한, 본 실시의 지형탐사장치(100)는 링커(120)를 부상유닛(111)의 코너에 배치함으로써 부양체(110)가 편중하는 것을 방지하도록, 링커(120)와 인접하게 설치되는 부력체(130, 130')를 더 포함한다. 본 실시의 부력체(130, 130')는 공기보다 밀도가 낮은 수소 또는 헬륨 등의 가스가 채워진 밀폐된 주머니이며, 이를 통해서 링커(120)에 의한 부양체(110)의 편중을 최소화한다. 참고로, 부력체(130, 130')는 수상으로의 부유에 한하지 않고, 공기 중에서도 지형탐사장치(100)의 부상을 가능하게 하기 위함이므로, 주머니 내에는 전술한 종류의 가스로 충전되어야 한다.

본 실시의 링커(120)와 부력체(130, 130')의 구성과 설치 구조를 좀 더 구체적으로 설명한다.

본 실시의 링커(120)는, 원형의 중공(h)을 형성한 하우징(121)과, 부력체(130, 130')와 하우징(121)을 결착하는 자성유닛(122)과, 일방향으로 탄력을 가해서 회전축(123a)을 회전시키는 토션스프링(123)과, 중심을 관통한 회전축(123a)과 연결되어서 하우징(121)의 중공(h)에서 회전하는 롤러(124)를 포함한다.

한편, 본 실시의 부상유닛(111)은 부력체(130, 130')를 수용하는 공간(S)을 내부에 형성한 형태를 이룬다.

계속해서 부력체(130, 130')는 링커(120)와 연결되어서, 링커(120)의 하중으로 인한 부상유닛(111)의 편중을 보상한다. 결국, 해상에서 부양하는 지형탐사장치(100)가 편중으로 인해 기울어지는 문제를 부양체(110)가 보상해서 항공촬영 중에는 물론 지상측량에서도 정확한 식별이 가능해진다.

이를 위한 본 실시의 부력체(130, 130')는 전술한 바와 같이 공기보다 밀도가 낮은 가스를 채운 주머니이며, 일측에는 부양체(110)의 자성유닛(122)과 자력에 의해 부착하는 자화유닛(131)을 포함한다.

본 실시에서 하우징(121)은 사각기둥 형상을 이루고, 부력체(130, 130')는 하우징(121)과의 결착을 위한 사각기둥 형상을 이루며, 각각의 측면에 배치된 자성유닛(122)과 자화유닛(131)은 자력으로 인해 상호 간에 긴밀히 결착한다. 따라서, 도 5에서 보인 바와 같이 본 실시의 지형탐사장치(100)는 부력체(130, 130')를 각각 자화유닛(131)이 보이도록 부상유닛(111)의 공간(S)에 삽입하고, 자성유닛(122)이 부력체(130, 130')의 자화유닛(131)을 향하도록 링커(120)를 부상유닛(111)에 끼워 맞춘다. 따라서 부상유닛(111)의 공간(S)에 삽입된 부력체(130, 130')는 자성유닛(122)의 자력에 의해서 링커(120)와 그대로 연결된다. 본 실시는 서로 독립된 2개의 부력체(130, 130')가 구성되므로, 하우징(121)의 적어도 4개의 측면에 자성유닛(122)을 구성한다.

한편, 하우징(121)은 사각 기둥 형상을 이루며, 와이어(W)가 인입출하는 입구(E1)를 형성한다. 또한 롤러(124)를 내설하는 중공(h)은 원형 롤러(124)에 상응하는 원형의 홀 형상을 이루는데, 이는 중공(h)의 부피를 최소화해서 입구(E1)를 통해 유입하는 해수가 부상유닛(111)에 가하는 중량을 최소화하기 위함이다.

계속해서, 하우징(121)은 중공(h)의 바닥부를 외부에 개방하는 출구(E2)를 더 형성하며, 링커(120)는 출구(E2)를 개폐하는 도어(125)를 더 포함한다. 이에 대한 설명은 아래에서 다시 한다.

결국, 롤러(124)는 중공(h)에서 토션스프링(123)의 회전축(123a)으로부터 회전력을 받아 회전하면서 와이어(W)를 감거나 푼다. 즉, 고수위가 되면 수위상승에 따라 와이어(W)에 토션스프링(123)의 탄력보다 강한 장력이 미쳐서 와이어(W)는 롤러(124)로부터 풀리게 되고, 저수위가 되면 수위하강에 따라 와이어(W)에 장력보다 강한 토션스프링(123)의 탄력 미쳐서 와이어(W)는 롤러(124)에 감기게 된다.

본 실시의 하우징(121)은 토션스프링(123)의 코일부(미 도시함)가 외부에 노출되지 않도록, 하단에 밀폐부(121c)를 구성해서 회전축(123a)만 상방으로 인출하도록 했다. 따라서 해수에 의해 금속성 코일부가 부식하는 것을 최소화한다.

계속해서 본 실시의 부유상태 감지유닛(150)은, 회전축(123a)과 동축에 배치되도록 하우징(121)에 고정되는 링 형상의 베이스(150a)와, 회전축(123a)과 동축에 배치되도록 회전축(123a)의 둘레를 따라 고정되며 베이스(150a)의 내면을 따라 회전 가능하게 고정되는 링 형상의 회전체(150b)와, 회전축(123a)의 회전과 함께 회전하는 회전체(150b)의 회전방향과 회전수를 감지하는 회전변화 감지센서(151)와, 회전체(150b)의 토크를 감지하는 토크감지센서(153)와, 회전변화 감지센서(151)와 토크감지센서(153)로부터 각각 감지신호를 수신해서 회전체(150b)의 회전방향과 회전수에 따라 해수의 수위와 와이어(W)의 인출 길이를 연산하고 회전체(150b)의 토크에 따라 와이어(W)가 받는 장력을 연산하며 상기 연산 결과를 기준치와 비교해서 음향측심기(143)의 구동을 위한 제어신호를 컨트롤러(145)에 발신하는 연산모듈(152)을 포함한다.

상기 제어신호를 수신한 컨트롤러(145)는 상기 제어신호에 따라 음향측심기(143)의 동작을 컨트롤한다.

종래 기술의 문제로 제시한 바와 같이, 해상에서 바람과 파도는 해저 지형 관측에 방해를 주고 정확한 관측 결과도 기대할 수 없게 하므로, 현재 바람의 상태와 해수면의 상태를 부유상태 감지유닛(150)이 실시간으로 확인하면서 최적의 환경에서만 음향측심기(143)를 구동하며, 이를 통해 정밀하고 안정된 해저 지형의 관측정보를 수집할 수 있다.

상기 기준치는 최적의 관측정보를 수집할 수 있는 해수의 수위와 와이어(W)의 인출 길이와 와이어(W)가 받는 장력에 대한 정보이며, 연산모듈(152)은 상기 기준치의 범위 내에서만 음향측심기(143)가 구동할 수 있도록 제어신호를 컨트롤러(145)에 발신한다. 따라서 도 8의 (a)도면과 같이 파고가 심한 경우에는 부유상태 감지유닛(150)이 이를 감지해서 음향측심기(143)의 촬영을 중지시키고, 도 8의 (b)도면과 같이 상기 기준치의 범위 내로 파고가 안정한 경우에는 부유상태 감지유닛(150)이 이를 감지해서 음향측심기(143)의 촬영을 속행시킨다.

참고로, 와이어(W)의 인출길이를 통해 현재 해수의 수위를 확인할 수 있고, 와이어(W)가 받는 장력을 통해 지형탐사장치(100)가 받는 풍력과 수력을 확인할 수 있다.

도 9는 상기 권취기의 단면 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.

본 실시의 하우징(121)은 일측에 출구(E2)를 형성하고, 중공(h)의 바닥부(h1)는 출구(E2)를 향해 하방으로 경사진 형태를 이룬다. 또한 본 실시의 링커(120)는 출구(E2)를 개폐하도록 탄성의 힌지(125a)를 중심으로 외향하게 여닫히는 도어(125)를 더 포함한다.

여닫이식 도어(125)는 외향으로만 여닫히므로, 도 9의 (b)도면에서 보인 바와 같이 중공(h)의 바닥부(h1)로부터 흘러내리는 중공(h)에 해수가 원활히 배수되게 하고, 평상시에는 도 9의 (a)도면에서 보인 바와 같이 탄성의 힌지(125a)로 인해서 도어(125)가 출구(E2)를 폐구하며, 도 9의 (c)도면에서 보인 바와 같이 해수의 수위가 출구(E2) 높이까지 높아져도 수압은 물론 탄성의 힌지(125a)에 의해 출구(E2)를 폐구한다.

결국, 중공(h)으로 유입된 해수는 출구(E2)를 통해 원활한 배수가 가능한 반면, 외부 해수는 출구(E2)를 통한 중공(h)으로의 유입이 곤란한 구조를 이룬다.

도 10은 본 발명에 따른 지형탐사장치의 동작 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.

이상 설명한 본 실시의 지형탐사장치(100)는 도 10의 (a)도면과 같이 해수의 수위가 높아지면 와이어(W)가 풀리면서 앵커(A)가 위치한 지점에 안정적으로 정지하며 정박하고, 해수의 수위가 낮아지면 와이어(W)를 감아서 조류에 의한 이동을 저지하므로 이 역시 앵커(A)가 위치한 지점에 안정적으로 정지하며 정박할 수 있다.

따라서 수위 변화에 상관없이 지형탐사장치(100)는 제 위치를 유지하면서, 지정된 범위의 해저 관측지형을 정밀하게 관측할 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조해 설명했지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100; 지형탐사장치 110; 부양체 111; 부상유닛
112; 식별유닛 113; 지상표식유닛 120; 링커
121; 하우징 122; 자성유닛 123; 토션스프링
123a; 회전축 124; 롤러
125; 도어 125a; 힌지
130, 130'; 부력체 131; 자화유닛 140; 관측유닛
141; 무선통신모듈 142; 자세보정센서 143; 음향측심기
144; GPS 145; 컨트롤러 146; 스탠드
147; 방수케이스 150; 부유상태 감지유닛
151; 회전변화 감지센서 152; 연산모듈 153; 토크감지센서
A; 앵커
B; 브래킷 E1; 입구 E2; 출구
h; 중공 h1; 바닥부 W; 와이어
M; 측량기게

Claims (1)

1. 해상에서 부유 가능한 재질의 부상유닛(111)을 구비한 부양체(110); 부상유닛(111)에 설치되고, 일측에 자화유닛(131)을 구성하며, 기체를 충전한 주머니 형상의 부력체(130); 원형의 중공을 형성하고 상기 중공을 개구해서 와이어(W)가 입출하는 입구(E1)와 출구(E2)를 형성하고 상기 중공의 바닥부(h1)는 출구(E2)를 향해 하방으로 경사진 형태를 이루며 부상유닛(111)에 설치되는 하우징(121)과, 자화유닛(131)과 자력으로 결착하는 자성유닛(122)과, 일방향으로 탄력을 가해서 회전축(123a)을 회전시키는 토션스프링(123)과, 중심을 관통한 회전축(123a)과 연결되어서 입구(E1)로 인입한 와이어(W)를 감도록 하우징(121)의 중공에서 회전하는 롤러(124)와, 출구(E2)를 개폐하도록 탄성의 힌지(125a)를 중심으로 외향하게 여닫히는 도어(125)로 이루어진 링커(120); 회전축(123a)과 동축에 배치되도록 하우징(121)에 고정되는 링 형상의 베이스(150a)와, 회전축(123a)과 동축에 배치되도록 회전축(123a)의 둘레를 따라 고정되며 베이스(150a)의 내면을 따라 회전 가능하게 고정되는 링 형상의 회전체(150b)와, 회전축(123a)의 회전과 함께 회전하는 회전체(150b)의 회전방향과 회전수를 감지하는 회전변화 감지센서(151)와, 회전체(150b)의 토크를 감지하는 토크감지센서(153)와, 회전변화 감지센서(151)와 토크감지센서(153)로부터 각각 감지신호를 수신해서 회전체(150b)의 회전방향과 회전수에 따라 해수의 수위와 와이어(W)의 인출 길이를 연산하고 회전체(150b)의 토크에 따라 와이어(W)가 받는 장력을 연산하며 상기 연산 결과를 기준치와 비교해서 음향측심기(143)의 구동을 위한 제어신호를 발신하는 연산모듈(152)로 이루어진 부유상태 감지유닛(150); 부상유닛(111)을 관통하여 상단부는 해상의 공기 중에 위치하고 하단부는 수중에 위치하는 막대 형상의 스탠드(146)와, 스탠드(146)의 상단부에 설치되는 방수케이스(147)와, 위치를 확인해서 위치데이터로 생성하며 방수케이스(147)에 수용되는 GPS(144)와, 부상유닛(111)의 요동 방향을 감지해서 요동방향 데이터를 생성하며 스탠드(146)의 상단부에 설치되는 자세보정센서(142)와, 해저 관측지형으로 음파를 발진하고 반사파를 수신해서 음향데이터를 생성하며 스탠드(146)의 하단부에 설치되는 음향측심기(143)와, GPS(144)와 자세보정센서(142)와 음향측심기(143)로부터 상기 위치데이터와 요동방향 데이터와 음향데이터를 각각 수신하면 상기 위치데이터 및 요동방향 데이터를 기준으로 음향데이터의 발진 방향을 연산해서 확인된 관측지점의 해저위치와 수심과 상기 위치데이터와 상기 음향데이터를 관측정보로 생성하고 방수케이스(147)에 수용되며 상기 제어신호에 따라 음향측심기(143)의 구동을 제어하는 컨트롤러(145)와, 상기 관측정보를 컨트롤러(145)로부터 수신해서 무선 발신하며 방수케이스(147)에 수용되는 무선통신모듈(141)로 이루어진 관측유닛(140);으로 구성된 지형탐사장치(100), 및
   지형탐사장치(100)로부터 발신된 관측정보를 수신하고 식별하는 무선통신모듈(210)과, 상기 관측정보에 구성된 관측지점의 해저위치와 수심과 상기 위치데이터와 상기 음향데이터를 확인해서 해양지형을 3차원의 입체이미지로 그래픽화하는 정보검출모듈(220)과, 상기 입체이미지를 시간대별로 저장하는 저장모듈(230);로 구성된 해양 관측정보 관리기(200)
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 관측지형의 입체이미지 자동 출력방식을 갖춘 해양 전용 지형탐사시스템.

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