KR101913505B1 - 해양 관측용 부이 - Google Patents

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KR101913505B1
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Abstract

해양 수면 위를 부유하면서 해양 환경을 측정 및 전송하는 메인 부이, 메인 부이에 고정력을 제공하는 앵커, 메인 부이에 연결되어 센서부가 목표한 수심에서 수중 정보를 수집하도록 하고 센서부를 해양 생물로부터 보호하는 보호 부재를 포함하는 하부 봉으로 구성된 해양 관측용 부이가 개시된다.

Description

해양 관측용 부이{OCEAN OBSERVING BUOY}
본 발명은 해양 관측용 부이에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자체적으로 에너지 공급이 가능한 태양전지판, 센서들을 해양 생물들로부터 보호하고 해수를 살균하는 보호 부재 및 해양 환경을 장기간 안정적으로 측정하기 위한 와이어를 포함하는 해양 관측용 부이에 관한 것이다.
일기 예보나 해양 환경 연구 등에서는 일정 시간 주기로 해양 환경을 측정해야 할 필요성이 존재한다. 선박, 비행기, 인공 위성 등을 이용한 해양 환경 측정법이 있으나 선박, 비행기, 인공 위성 등의 대규모 장치를 일정 시간 주기로 반복하여 측정하는 것은 경제적으로 비용이 많이 소모되고, 인공 위성이나 비행기의 경우에는 적외선을 이용한 간접 측정법이라는 점에서 정확성을 담보하기 어렵다는 문제점이 존재하였다.
또한, 이러한 해양 환경의 측정을 위해서, 수중 정보를 수집하는 해양 관측용 부이는 예전부터 사용되어 왔지만 축전지를 사용하여 일정 장소에 계속 부유시키면서 측정하기는 어려웠고, 사용자가 원하는 수심별로 해양 환경을 측정할 수 있는 기능을 구현하기 위해서는 제작 비용과 설치 비용이 과도하게 요구되는 문제점이 있었다.
또한, 해양 생물들이 센서나 로프 등에 부착되면 해양 관측용 부이가 오동작을 일으키게 되어 원하는 수중 정보를 지속적으로 수집하기 어려운 문제점이 흔하게 발생하였다. 이에 따라, 센서에 부착된 해양 생물을 제거하기 위해서 주기적으로 해양 관측용 부이를 수거하고 다시 설치해야 하는 번거로움이 있어서, 원하는 해양 환경 관측을 장기간 지속하는 것이 매우 어려운 문제점이 있었다.
특허문헌 0001: 한국공개특허 제10-2010-0122538호 "해양관측장치" (2010.11.23. 공개) 특허문헌 0002: 한국등록특허 제10-1645240호 "간접계류식 해양관측용 부이장치" (2016.08.03. 공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 자체적으로 에너지 공급이 가능한 태양전지판, 센서들을 해양 생물들로부터 보호하고 해수를 살균하는 보호 부재 및 해양 환경을 장기간 안정적으로 측정하기 위한 와이어를 포함하는 해양 관측용 부이를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 해양 관측용 부이는, 해양 수면 위를 부유하면서 실시간으로 해양 환경을 측정하여 전송하는 메인 부이, 메인 부이가 해양 수면 위의 일정 범위내에서 부유하도록 메인 부이에 고정력을 제공하는 앵커, 및 메인 부이와 연결되어 목표한 수심에서 해양 환경을 측정하기 위한 수중 정보를 수집하는 하부 봉을 포함하고, 하부 봉은, 수중 정보를 수집하기 위한 센서부, 및 센서부를 둘러싸고 해수를 살균하여 해양 생물들로부터 센서부를 보호하는 보호 부재를 포함하고, 하부 봉은 메인 부이와 연결 부재를 통해 연결되며, 메인 부이는, 센서부에 의해서 측정된 센서값들을 외부 기관으로 전송하기 위한 통신부, 통신부를 통하여 센서값들을 전자기파로 전송하기 위한 안테나, 메인 부이를 작동시키기 위한 전기 에너지를 생산하기 위해서, 태양으로부터 전기 에너지를 생성하기 위한 태양전지판, 및 태양전지판에 의해서 생성된 전기 에너지를 저장하기 위한 배터리를 포함하고, 보호 부재는 배터리로부터 지속적으로 전류를 공급받아 보호 부재의 내측에 마련된 센서부를 보호한다.
일 실시 예에 의하면, 보호 부재는 원기둥 형태를 가지며 일측 일부 영역에 복수의 홀이 마련되어 센서부 부근에 해수가 도달할 수 있도록 하는 구조일 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 연결 부재는 둘 이상의 와이어를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 센서부는, 목표한 위치의 수온, 염도, 용존산소, 조도, 압력 및 파고 중 적어도 하나를 측정할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 센서부는, 목표한 위치에서의 측정값의 신뢰성, 안정성을 확보하기 위해서, 동일한 센서를 각각 2개씩 포함하여 측정하고, 제어부는, 각각의 센서에서 측정된 원본(raw) 데이터를 각각 별도로 수집하여 외부로 전송하거나 별도로 수집한 원본(raw) 데이터의 평균값을 계산하여 외부로 전송할 수 있다.
통신부는, LoRa(Long Range, 대규모 저전력 장거리 무선통신) 통신 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해양 관측용 부이에 따르면, 태양전지판 및 재충전이 가능한 배터리를 포함함으로써 해양 환경 측정에 필요한 에너지들을 태양광으로부터 공급받아 반영구적으로 해수면 위를 부유하면서 해양 환경을 안정적이고 지속적으로 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해양 관측용 부이에 따르면, 수중 정보를 수집하는 센서부의 위치를 조절함으로써 목표 수심 깊이를 원하는 대로 설정하여 해양 환경을 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해양 관측용 부이에 따르면, 센서부를 둘러싸는 보호 부재에 지속적으로 전류를 공급함으로써 해양 생물에 의한 센서부의 오염을 방지하여 해양 관측용 부이가 장기간 정상적으로 작동하며 수중 정보를 수집할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해양 관측용 부이에 따르면, 메인 부이와 하부 봉을 와이어로 연결함으로써 센서부를 일정 수심 깊이에 수직으로 안정적으로 고정시켜 해양 환경 측정의 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 관측용 부이의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 관측용 부이를 나타낸 도면으로, 도 2(a) 및 도 2(b)는 해양 관측용 부이의 메인 부이를 구체적으로 도시한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 관측용 부이를 도시하는 도면으로, 도 3(a) 및 도 3(b)는 해양 관측용 부이의 하부 봉을 구체적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 관측용 부이가 해양 환경을 측정하며 수중 정보를 수집하는 과정을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 관측용 부이가 해양 환경의 변화에 따라서 해양 환경을 측정하는 모습을 나타낸 도면이다. 도 5는 풍랑이 강할 때 해양 관측용 부이가 동작하는 과정을 도시하는 도면이다.
도 6 내지 도 9는 상술한 해양 관측용 부이를 구현한 예시를 도시하는 도면들이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 소자를 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 관측용 부이(1000)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 해양 관측용 부이(1000)는 해양 수면 위를 부유하면서 실시간으로 해양 환경을 측정하여 전송하는 메인 부이(100), 메인 부이(100)에 연결되어 원하는 위치에서 수중 정보를 수집하는 하부 봉(200), 메인 부이(100)에 연결되어 메인 부이(100)와 하부 봉(200)을 수면의 일정 범위 내에 부유하도록 고정시키는 앵커(300)를 포함할 수 있다. 또한, 메인 부이(100)와 하부 봉(200)은 연결 부재(160)로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 메인 부이(100)는 해양 수면 위를 부유하면서 측정한 해양 환경에 대한 정보(또는, 수중 정보)와 데이터를 외부 기관으로 전송하기 위해서, 안테나(110), 태양전지판(120), 제어부(130), 통신부(140) 및 배터리(150)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나(110)는 통신부(140)를 통하여 센서부(210)가 측정한 해양 환경에 관한 센서값들(수온, 염도, 용존산소(DO), 조도, 압력, 파고)을 전자기파의 형태로 외부(예컨대, 게이트웨이)로 전송할 수 있다. 게이트웨이는 해양 관측 부이를 설치한 사용자에 의해 설치되어 네트워크 망을 구성할 수 있으며, 수면 위에 부유하는 해양 관측용 부이(1000)로부터 해양 환경에 대한 정보(예를 들어, 센서값)를 수집한다. 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)를 참조하면, 안테나(110)는 해양 관측용 부이(1000)의 중앙으로부터 수직한 방향으로 돌출되도록 1개가 설치되나 이러한 구조에 한정되는 것은 아니며, 안테나의 설치 장소 및 개수는 필요, 목적에 따라 변화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지판(120)은 해양 관측용 부이(1000)를 작동시키기 위한 전기 에너지를 생산하기 위해서, 태양 에너지를 전기 에너지로 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 태양전지판(120)은 태양으로부터 방출되는 빛을 이용하여 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생성하고, 해양 관측용 부이(1000)의 각 구성 요소들에게 생성된 전기 에너지를 공급할 수 있다. 즉, 태양전지판(120)은 센서부(210)가 일정 깊이에서 해양 환경값을 측정할 수 있도록 필요한 전기 에너지를 공급할 수 있으며, 통신부(140) 및 안테나(110)의 동작에 필요한 전기 에너지를 공급할 수 있다. 또한, 태양전지판(120)은 후술할 보호 부재(220)가 그 목적에 따라 기능할 수 있도록 보호 부재(220)로 지속적인 전류를 제공할 수도 있다. 메인 부이(100)에는 태양전지판(120)이 복수 개 마련될 수도 있다.
또한, 태양전지판(120)에 의해 생산된 전기 에너지가 해양 관측용 부이(1000)의 작동에 필요한 에너지보다 많으면 예비 에너지로 배터리(150)에 저장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통신부(140)는 센서부(210)에 의해서 측정된 데이터나 센서값들을 외부 기관 또는 외부 게이트웨이로 전송할 수 있다. 즉, 통신부(140)는 해양 관측용 부이(1000)를 외부 기관의 다른 네트워크 장치와 무선 연결을 하기 위해서, 제어 신호 또는 데이터 신호와 같은 신호를 송수신하기 위해 필요한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는 장치일 수 있다. 예를 들어, 통신부(140)는, 근거리 통신 모듈 또는 이동 통신 모듈, LoRa(Long Range, 대규모 저전력 장거리 무선통신) 통신 모듈 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 근거리 통신 모듈(short-range wireless communication unit)은 블루투스(Bluetooth) 통신 모듈, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈(Near Field Communication unit), 와이파이(Wi-Fi) 통신 모듈, 지그비(Zigbee) 통신 모듈, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신 모듈, WFD(Wi-Fi Direct) 통신 모듈, UWB(ultra wideband) 통신 모듈, Ant+ 통신 모듈 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 이동 통신 모듈은, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말(예컨대, 외부 전자장치), 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신할 수 있는 통신 모듈로서, LTE(long-term evolution) 통신 모듈, LTE-A(LTE Advance) 통신 모듈, CDMA(code division multiple access) 통신 모듈, WCDMA(wideband CDMA) 통신 모듈, UMTS(universal mobile telecommunications system) 통신 모듈, WiBro(Wireless Broadband) 통신 모듈, 또는 GSM(global system for mobile communications) 통신 모듈 등 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기에서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리(150)는 태양전지판(120)에 의해서 생성된 전기 에너지를 저장할 수 있다. 즉, 배터리(150)는 태양전지판(120)에 의해서 변환된 전기 에너지 또는 해양 관측용 부이(1000)가 동작하고 남은 전기 에너지를 저장할 수 있다.
또한, 배터리(150)는 야간이나 구름이 많아서 태양광 효율이 낮은 경우에는 저장된 전기 에너지를 해양 관측용 부이(1000)의 구성 요소들에 공급함으로써 태양전지판(120)을 보조할 수도 있다. 배터리(150)는 태양전지판(120)에 의해 생성된 전기 에너지의 재충전이 가능하며, 니켈 수소, 리튬 이온, 리튬 철, 리튬 폴리머 중의 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(130)는 해양 관측용 부이(1000)의 구성 요소들을 전반적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 해양 환경을 실시간으로 측정하고, 측정된 센서값들을 외부 기관으로 전송하기 위해서 센서부(210), 태양전지판(120), 안테나(110), 통신부(140), 배터리(150)를 제어할 수 있다.
즉, 제어부(130)는 센서부(210)의 여러 가지 센서들을 제어하여 해양 환경을 측정하기 위한 다양한 수중 정보(예컨대, 수온, 염도, 용존 산소, 조도, 풍량, 압력, 파고 등)를 실시간으로 획득할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 통신부(140) 및 안테나(110)를 제어함으로써 수집된 수중 정보를 데이터로 생성하여 외부 기관 또는 외부 게이트 웨이로 전송할 수 있으며, 태양전지판(120) 및 배터리(150)를 제어함으로써 해양 관측용 부이(1000)의 작동에 필요한 전기 에너지를 생성하고 저장할 수 있다.
메인 부이(100)에 대한 설명에 이어서 하부 봉(200)과 앵커(300)에 대해 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 봉(200)은 메인 부이(100)와 연결되어 원하는 위치와 수심에서 수중 정보를 수집하며, 앵커(300)는 메인 부이(100)와 하부 봉(200)을 수면의 일정 범위 내에 부유하도록 고정시킨다. 하부 봉(200)은 메인 부이(100)와 연결 부재(160)로 연결될 수 있으며, 수중 정보를 수집하는 센서부(210), 센서부(210)를 해양 생물과 오염으로부터 보호하는 보호 부재(220), 하부 봉(200)을 조류의 영향으로부터 보호하는 추(230)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센서부(210)는 하나 이상의 센서를 이용하여 해양 환경의 여러 가지 정보, 예컨대, 수온, 염도, 용존산소, 조도, 풍량, 압력, 파고 등의 수중 정보를 나타내는 파라미터를 실시간으로 측정할 수 있다. 즉, 센서부(210)는 하부 봉(200)에 연결되는 보호 부재(220) 내부에 마련되어, 해수면 아래의 목표한 수심에서의 수중 정보를 측정할 수 있다. 또한, 하부 봉(200)은 센서부(210)의 목표 위치 또는 수심의 변화에 따른 해양 환경 센서값들을 측정할 수 있도록, 센서부(210)의 수심(즉, 해수면으로부터의 거리)를 변화시킬 수 있도록 제작될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 목적과 용도에 따라 하부 봉(200)의 길이가 다르게 제작될 수 있으며, 일 실시 예에 의하면 하부 봉(200)은 여러 개의 모듈로 연결되어 모듈 간의 조작에 따라 신축 가능한 구조로 제작될 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부(210)는 측정값의 신뢰성, 안정성을 확보하기 위해서 동일한 파라미터를 측정하기 위한 센서를 각각 2개씩 포함하여 측정할 수 있다. 예를 들어, 목표 위치에서의 수온 측정값의 신뢰성, 안정성을 획득하기 위해서, 해양 관측용 부이(1000)는 수온 센서를 2개 포함하여 각각의 센서에서 수온의 원본(raw) 데이터를 측정할 수 있고, 제어부(130)를 이용하여 각각 측정된 수온의 원본(raw) 데이터를 별도로 수집하여 외부 기관으로 전송하거나 별도로 수집한 원본(raw) 데이터의 평균값을 계산하여 외부 기관으로 전송할 수 있다. 이와 같이 하나의 파라미터를 측정하기 위한 센서를 2개 이상으로 구비하여 데이터를 전송하는 경우, 데이터의 안정성과 신뢰성을 담보할 수 있을 뿐 아니라, 어느 하나의 센서에 예기치 못한 이유로 고장이 발생하여 오작동하는 경우를 쉽게 파악할 수 있으며, 오작동이 발생하더라도 다른 하나의 센서를 통해서 원하는 측정 결과를 안정적으로 얻을 수 있다는 장점이 있다.
또한, 센서부(210)는 해양 관측용 부이(1000)의 위치를 확인하기 위한 GPS 센서를 더 포함할 수 있다. 수온, 염도 등의 해양 환경을 측정하는 센서들은 해수면 아래에서 직접적으로 해수의 특성을 측정해야 하지만, GPS 센서는 인공 위성의 신호를 감지해야 하므로, 해수면 아래인 하부 봉(200) 부분이 아니라 메인 부이(100) 부분에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보호 부재(220)는 센서부(210)를 둘러싸는 구조로 제작되어, 내부 공간에 마련된 센서부(210)가 동작하는 과정에서 해양 생물의 부착과 오염으로부터 센서부(210)를 보호할 수 있다. 예를 들어, 보호 부재(220)는 도 3에 도시되는 바와 같이 내부가 빈 원기둥 형태로 제작될 수 있으며, 원기둥 형태의 보호 부재(220) 일측 단부에는 여러 개의 홀(hole)들이 마련되어 해수가 센서부(210)로 도달하는 것을 보조할 수 있다.
또한, 보호 부재(220)는 상술한 제어부(130)로부터 지속적으로 전류를 공급받는다. 보호 부재(220)가 구리로 제작되고 제어부(130)로부터 전류를 공급받는 경우, 구리 소재의 화학 반응으로 인해 주변 해수가 오염되는 것을 방지할 수 있을뿐더러 해양 생물이 보호 부재(220)에 부착되는 것을 방지할 수도 있다. 즉, 센서부(210)가 원하는 수중 정보를 장기간 지속적으로 수집하기 위해서는 오염이나 해양 생물의 부착을 막는 것이 가장 중요한 요소 중 하나인데, 센서부(210)를 둘러싼 보호 부재(220)로 전류를 공급함으로써 이를 달성하는 것이 가능하게 된다.
추(230)는 보호 부재(220)의 하부에 연결되어 하부 봉(200)에 수직 아래 방향으로 중력을 제공하며, 추(230)의 무게로 인해 보호 부재(220)는 조류와 같은 외부 힘에도 안정적으로 자세를 유지할 수 있다. 이에 따라, 센서부(210)가 원하는 위치에서 고정적으로 수중 정보를 수집하는 것이 가능하게 된다.
앵커(300)는 구조적으로 메인 부이(100)에 연결됨으로써 메인 부이(100)에 고정력을 제공하고, 메인 부이(100)는 앵커(300)가 제공하는 고정력으로 인하여 해수면 위의 일정 범위 내에서 부유할 수 있다.
이하에서는 도 2 및 도 3을 통해 해양 관측용 부이의 구체적인 외형을 도시한다. 도 2(a) 및 도 2(b)는 해양 관측용 부이의 메인 부이를 구체적으로 도시하며, 도 3(a) 및 도 3(b)는 해양 관측용 부이의 하부 봉을 구체적으로 도시한다.
먼저, 도 2(a)에서 메인 부이(100)는 원뿔 형태의 상단, 하단 및 원기둥 형태의 중단이 결합된 외형을 가진다. 메인 부이(100)의 상단에는 복수의 태양전지판(120)이 겉면을 따라 배치되어 전기 에너지를 생성한다. 메인 부이(100)의 상단 중앙에는 수직 위쪽 방향으로 안테나(110)가 돌출되어 있을 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 메인 부이(100)는 하부 봉(200)과 연결 부재(160)로 연결되며, 연결 부재(160)는 둘 이상의 와이어로 구성될 수 있다. 연결 부재(160)는 메인 부이(100) 하단의 저면과 하부 봉(200)의 상부 면을 연결하여, 수면에 부유하는 메인 부이(100)가 파도에 따라 흔들리더라도 그러한 움직임이 하부 봉(200)에 전달되는 것을 방지한다.
도 2(b)는 메인 부이(100)의 내부 구조를 도시하는 도면이다. 메인 부이(100)의 내부에는 제어부(130), 통신부(140) 및 배터리(150)가 안착되며, 제어부(130)는 통신 모듈, 센서 모듈, 태양전지 모듈 등 해양 관측용 부이가 동작하기 위한 프로세서를 포함한다. 외부 충격에 의한 제어부(130), 통신부(140) 및 배터리(150)의 이탈을 방지하기 위한 고정 부재(180)가 상술한 구성들을 둘러싸면, 덮개(170)가 상술한 구성을 덮도록 나사 결합되어 구성들이 외부의 수분에 노출되는 것을 방지한다. 또한, 센서부와 보호 부재에 전기 에너지를 공급하기 위한 전선이 배터리(150)와 하부 봉을 연결하도록 마련되며, 이러한 전선은 메인 부이(100)의 하단 저면을 관통하여 하부 봉의 상부 면으로 삽입된다. 메인 부이(100)의 하단 저면에는 상술한 앵커(300)도 연결될 수 있으며, 메인 부이(100)의 하단 저면은 도 2(b)와 같이 연결 부재(160)를 연결하기 위한 2개의 홀과 앵커(300)를 연결하기 위한 또 다른 2개의 홀이 서로 배향하는 형태로 마련될 수 있다.
도 3(a)에는 하부 봉(200)의 내부 구조가 도시된다. 하부 봉(200)은 연결 부재(160)를 통해 메인 부이(100)와 연결되며, 하부 봉(200)은 수중 정보를 수집하기 위한 수심에 센서부(210)를 도달시키는 역할을 한다. 또한, 하부 봉(200)은 센서부(210)와 보호 부재(220)에 지속적으로 전류를 공급하기 위한 전선이 이동하는 통로로 이용되어, 전선을 해수로부터 보호한다.
도 3(b)에는 센서부(210)와 보호 부재(220)가 구체적으로 도시된다. 보호 부재(220)는 내부가 빈 원기둥 형태로 구현되고, 보호 부재(220)의 아래측 일부 영역에는 여러 개의 홀이 마련되어 센서부(210)가 수중 정보를 정확하게 수집할 수 있도록 해수의 원활한 흐름을 보조한다. 구리 재질의 보호 부재(220)에는 지속적으로 미세한 전류(예를 들어, 0.3mA)가 흘러 센서부(210)와 보호 부재(220) 표면에 해양 생물이 부착되는 것을 방지하고 센서부(210)와 보호 부재(220)의 오염을 방지한다.
보호 부재(220)의 저면에는 추(230)가 연결되어 하부 봉(200)과 보호 부재(220)의 수직 아래 방향으로 고정력을 제공하며, 이러한 고정력으로 인해 센서부(210)는 조류에도 불구하고 고정된 위치 부근에서 신뢰도 있는 수중 정보를 수집할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 관측용 부이가 해양 환경을 측정하며 수중 정보를 수집하는 과정을 도시하는 도면이다. 도 4에서, 메인 부이(100)는 조수 간만의 차가 발생하더라도 일정 범위 내에서 해수면 위를 부유할 수 있도록 유선형의 부력체로 구성될 수 있다. 또한, 앵커(300)는 해저면에 고정되어 메인 부이(100)에 고정력을 제공하며, 메인 부이(100)와 하부 봉(200)은 연결 부재(160)를 통해 연결된다. 하부 봉(200)의 하단에는 내부에 센서부를 안착하고 있는 보호 부재(220)가 연결되어, 하부 봉(200)에 따라 결정된 수심 위치에서 원하는 수중 정보를 수집한다. 수집된 수중 정보는 데이터로 처리되어 안테나(110)를 통해 외부로 전송된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 관측용 부이가 해양 환경의 변화에 따라서 해양 환경을 측정하는 모습을 나타낸 도면이다. 도 5는 풍랑이 강할 때 해양 관측용 부이가 동작하는 과정을 도시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 연결 부재(160)는 메인 부이(100)와 하부 봉(200)을 연결하며, 메인 부이(100)가 풍랑의 변화에 따라서 해수면 위를 급격하게 이동하더라도 해수면 아래의 하부 봉(200)은 수직 방향으로 고정되도록 메인 부이(100)이 움직임이 하부 봉(200)에 전달되는 것을 방지할수 있다. 즉, 연결 부재(160)는 안정적으로 해양 환경 측정과 수중 정보 수집이 가능하도록 메인 부이(100)의 하부 부분인 하부 봉(200) 아래 부분이 수직 방향으로 고정되도록 지지할 수 있다. 연결 부재(160)가 하부 봉(200) 아래 부분을 수직 방향으로 고정시킴으로써, 센서부(210) 및 보호 부재(220)가 목표 위치에 고정되어 해양 환경을 안정적으로 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 앵커(300)는 메인 부이(100)가 해양 수면 위의 일정 범위내에서 부유하도록 메인 부이(100)에 고정력을 제공할 수 있다. 즉, 앵커(300)는 해저면에 고정되어 해양 관측용 부이(1000)가 일정 범위 내에서 해수면 위를 부유하도록 하는 고정력을 제공할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 앵커(300)는 구조적으로 메인 부이(100)의 저면에 연결됨으로써 메인 부이(100)에 고정력을 제공하고 메인 부이(100)는 고정력으로 인하여 해수면 위의 일정 범위 내에서 부유할 수 있다.
도 6 내지 도 9는 상술한 해양 관측용 부이를 구현한 예시를 도시하는 도면들이다. 상술한 해양 관측용 부이는 여러 가지 외형으로 구현될 수 있으며, 이하의 도면들은 구현의 일 예일 뿐이다. 특히, 제안하는 해양 관측용 부이의 내부 구조 또한 단순한 예시에 불과하여, 얼마든지 다른 형태와 구조로 구성될 수 있음은 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 쉽게 알 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 메인 부이 110: 안테나
120: 태양전지판 130: 제어부
140: 통신부 150: 배터리
160: 연결 부재 200: 하부 봉
210: 센서부 220: 보호 부재
230: 추
300: 앵커
1000: 해양 관측용 부이

Claims (6)

  1. 해양 관측용 부이에 있어서,
    해양 수면 위를 부유하면서 실시간으로 해양 환경을 측정하여 전송하는 메인 부이;
    상기 메인 부이가 해양 수면 위의 일정 범위내에서 부유하도록 상기 메인 부이에 고정력을 제공하는 앵커; 및
    상기 메인 부이와 연결되어 목표한 수심에서 해양 환경을 측정하기 위한 수중 정보를 수집하는 하부 봉을 포함하고,
    상기 하부 봉은,
    수중 정보를 수집하기 위한 센서부; 및
    상기 센서부를 둘러싸고, 상기 센서부의 오염을 방지하며 해양 생물들로부터 상기 센서부를 보호하는 보호 부재를 포함하고,
    상기 하부 봉은 상기 메인 부이와 연결 부재를 통해 연결되며,
    상기 메인 부이는,
    상기 센서부에 의해서 측정된 센서값들을 외부 기관으로 전송하기 위한 통신부;
    상기 통신부를 통하여 상기 센서값들을 전자기파로 전송하기 위한 안테나;
    상기 메인 부이를 작동시키기 위한 전기 에너지를 생산하기 위해서, 태양으로부터 전기 에너지를 생성하기 위한 태양전지판;
    상기 태양전지판에 의해서 생성된 전기 에너지를 저장하기 위한 배터리; 및
    상기 센서부, 통신부, 안테나, 태양전지판 및 배터리를 제어하기 위한 제어부를 포함하고,
    상기 하부 봉은 수심 변화에 따른 수중 정보의 측정을 위해 측정하고자 하는 위치에서의 수심과 상응하도록 미리 결정된 길이를 가지며,
    상기 보호 부재는 원기둥 형태를 가지며 일측 일부 영역에 복수의 홀이 마련되어 상기 센서부 부근에 해수가 도달할 수 있도록 하는 구조이고,
    상기 보호 부재는 상기 배터리로부터 지속적으로 전류를 공급받아 상기 센서부가 오염되는 것을 방지하며, 상기 해양 생물들로부터 상기 보호 부재의 내측에 마련된 상기 센서부를 보호하는 것인, 해양 관측용 부이.


  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결 부재는 둘 이상의 와이어를 포함하는 것인, 해양 관측용 부이.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서부는,
    목표한 위치의 수온, 염도, 용존산소, 조도, 압력 및 파고 중 적어도 하나를 측정하는 것인, 해양 관측용 부이.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 목표한 위치에서의 측정값의 신뢰성, 안정성을 확보하기 위해서, 동일한 센서를 각각 2개씩 포함하여 측정하고,
    상기 제어부는,
    상기 각각의 센서에서 측정된 원본(raw) 데이터를 각각 별도로 수집하여 외부로 전송하거나 상기 별도로 수집한 원본(raw) 데이터의 평균값을 계산하여 외부로 전송하는, 해양 관측용 부이.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신부는,
    LoRa(Long Range, 대규모 저전력 장거리 무선통신) 통신 모듈을 포함하는, 해양 관측용 부이.

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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110498017A (zh) * 2019-09-25 2019-11-26 国家海洋环境监测中心 一种海洋信息综合在线监测浮标系统
KR20200051237A (ko) 2018-11-05 2020-05-13 동강엠텍(주) 따개비의 부착을 방지하는 해상 기상 관측용 부이
KR20200051246A (ko) 2018-11-05 2020-05-13 광주과학기술원 케이블 꼬임 및 따개비의 부착을 방지하는 해상 기상 관측용 부이
KR102122604B1 (ko) * 2019-04-19 2020-06-12 주식회사 하이드로봇테크앤리서치 공간 부유사 관측을 위한 관측 부이를 구비하는 실시간 데이터 수집 시스템
KR20200072133A (ko) 2018-12-12 2020-06-22 강원대학교산학협력단 태양전지를 가진 무선통신 가능한 센서장치
KR102143649B1 (ko) * 2019-04-26 2020-08-11 주식회사 하이드로봇테크앤리서치 오탁 방지막의 부유토사의 농도 관측 부이를 구비하는 실시간 효율 산정 시스템
KR102193216B1 (ko) 2019-10-11 2020-12-18 동강엠텍(주) 해상 기상 관측용 부이의 파손 방지 및 진단 장치
CN113296134A (zh) * 2021-04-15 2021-08-24 中国地质大学（武汉） 一种水库滑坡阵列式水下变形监测装置及监测方法
CN113432656A (zh) * 2021-08-04 2021-09-24 海南省海洋地质调查研究院 一种珊瑚礁生态环境监测系统
KR102311085B1 (ko) * 2021-05-03 2021-10-07 호서대학교 산학협력단 응급 ap 스마트 부이
CN115056918A (zh) * 2022-06-30 2022-09-16 中国人民解放军国防科技大学 基于微型浮标快速布放和集群组网的海洋环境探测方法与系统
CN117262167A (zh) * 2023-11-17 2023-12-22 中国科学院海洋研究所 一种海洋科学试验用海洋剖面主动观测装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100597254B1 (ko) * 2005-09-14 2006-07-06 한국해양연구원 선박용 밸러스트수의 전해 소독장치
KR101603530B1 (ko) * 2015-07-23 2016-03-15 동문이엔티(주) 수질 환경 측정을 위한 폰툰-부체

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100597254B1 (ko) * 2005-09-14 2006-07-06 한국해양연구원 선박용 밸러스트수의 전해 소독장치
KR101603530B1 (ko) * 2015-07-23 2016-03-15 동문이엔티(주) 수질 환경 측정을 위한 폰툰-부체

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200051237A (ko) 2018-11-05 2020-05-13 동강엠텍(주) 따개비의 부착을 방지하는 해상 기상 관측용 부이
KR20200051246A (ko) 2018-11-05 2020-05-13 광주과학기술원 케이블 꼬임 및 따개비의 부착을 방지하는 해상 기상 관측용 부이
KR20200072133A (ko) 2018-12-12 2020-06-22 강원대학교산학협력단 태양전지를 가진 무선통신 가능한 센서장치
KR102122604B1 (ko) * 2019-04-19 2020-06-12 주식회사 하이드로봇테크앤리서치 공간 부유사 관측을 위한 관측 부이를 구비하는 실시간 데이터 수집 시스템
KR102143649B1 (ko) * 2019-04-26 2020-08-11 주식회사 하이드로봇테크앤리서치 오탁 방지막의 부유토사의 농도 관측 부이를 구비하는 실시간 효율 산정 시스템
CN110498017A (zh) * 2019-09-25 2019-11-26 国家海洋环境监测中心 一种海洋信息综合在线监测浮标系统
KR102193216B1 (ko) 2019-10-11 2020-12-18 동강엠텍(주) 해상 기상 관측용 부이의 파손 방지 및 진단 장치
CN113296134A (zh) * 2021-04-15 2021-08-24 中国地质大学（武汉） 一种水库滑坡阵列式水下变形监测装置及监测方法
CN113296134B (zh) * 2021-04-15 2023-08-29 中国地质大学（武汉） 一种水库滑坡阵列式水下变形监测装置及监测方法
KR102311085B1 (ko) * 2021-05-03 2021-10-07 호서대학교 산학협력단 응급 ap 스마트 부이
CN113432656A (zh) * 2021-08-04 2021-09-24 海南省海洋地质调查研究院 一种珊瑚礁生态环境监测系统
CN115056918A (zh) * 2022-06-30 2022-09-16 中国人民解放军国防科技大学 基于微型浮标快速布放和集群组网的海洋环境探测方法与系统
CN115056918B (zh) * 2022-06-30 2024-05-07 中国人民解放军国防科技大学 基于微型浮标快速布放和集群组网的海洋环境探测方法与系统
CN117262167A (zh) * 2023-11-17 2023-12-22 中国科学院海洋研究所 一种海洋科学试验用海洋剖面主动观测装置
CN117262167B (zh) * 2023-11-17 2024-02-23 中国科学院海洋研究所 一种海洋科学试验用海洋剖面主动观测装置

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