KR101919250B1 - 이동형 항만대체전력 시스템 - Google Patents

Abstract

이동형 항만대체전력(Mobile Alternative Maritime Power, Mobile AMP) 시스템이 개시된다. 항만대체전력 시스템은, 항만에 정박하는 선박에 육상 전력을 공급하기 위한 전력케이블이 감기고 전력케이블의 연장 길이를 조정하는 제1 케이블릴, 전력케이블의 1차측말단이 연결되는 배전반, 및 제1 케이블릴과 배전반을 탑재하고 항만이나 항만의 외부에서 선박에 인접한 부두로 이동가능한 차량을 포함하며, 제1 케이블릴은 인버터 제어방식으로 전력케이블의 장력을 유지한다.

Description

이동형 항만대체전력 시스템{MOBILE ALTERNATIVE MARITIME POWER SYSTEM}

본 발명의 실시예는 이동형 항만대체전력(Mobile Alternative Maritime Power, Mobile AMP) 시스템에 관한 것이다.

세계적으로 무역이 활발해지면서 물동량이 크게 증가하고 있다. 전세계 무역의 물동량 중 약 80% 이상이 바다를 통해 이루어지고 있으며, 이로 인해 항만의 이용이 크게 증가하고 있다. 2014년 해상화물 물동량은 물량기준으로 약 10,326만톤에 달하고 있다(Source: Clarkson, Shipping Review & Outlook, Spring 2014).

이러한 추세에서 항만에서의 선박에 대한 전력 소비가 가파르게 증가하고 있으며, 이에 따라 선박의 전력 공급에 사용되는 디젤, 가스 등의 화석연료 사용량이 급격히 증가하고 있다. 화석연료의 사용량 증가는 비용의 증가뿐만 아니라 환경오염을 증가시키는 문제가 있다.

기존의 항만대체전력(Alternative Maritime Power, AMP) 시스템은 전력공급원(Power Source)에서 고압 케이블을 통해 항만의 분전반까지 전력을 공급한 후, 분전반과 선박의 전원 커넥터를 연결하는 케이블이나 케이블 릴(Cable Reel)을 통해 선박에 전력을 공급하도록 구성된다. 일례로, 10,000 TEU급 이상 초대형 컨테이너선의 기항 시 체류시간은 통상 24시간이므로 물동량이 많은 항만에서는 쉴 틈 없이 선박들에 전력을 공급하게 된다. 하지만, 선박마다 육상전력을 공급받는 인입 위치에 차이가 있어 육상전력시스템의 설치 시 매번 무거운 케이블을 이동시켜 전력 공급 라인을 다시 설치해야 하는 경우가 빈번하고, 이에 따라 비용이 증가하고 작업 시간이 증가하는 단점이 있다.

또한, 항만에서는 조수 간만의 차이 등으로 인해 해수면 높이가 변하므로 항만과 선박 간의 실질적인 케이블 거리가 변하게 된다. 하지만, 정지형 육상전력공급 시스템은 고정된 전력 설비에서 전력케이블의 길이를 조정하기가 쉽지 않은 문제가 있다.

본 발명의 목적은 효율적 유지보수와 운용관리가 가능한 이동형 항만대체전력(Mobile Alternative Maritime Power, Mobile AMP) 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 항만에 접안된 선박의 길이와 접속구의 위치 변화에 따른 선박별, 부두별 유연성을 확보하기 위하여 항만에서 원하는 위치로 이동하여 다양한 선박들에 고전압의 육상 전력을 효과적으로 공급할 수 있는 이동형 항만대체전력 시스템을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 이동형 항만대체전력(Mobile Aoternative Maritime Power, Mobiel AMP) 시스템은, 항만에 정박하는 선박에 육상 전력을 공급하기 위한 전력케이블이 감기고 상기 전력케이블의 연장 길이를 조정하는 제1 케이블릴; 상기 제1 케이블릴의 동작을 제어하는 제어반; 및 상기 제1 케이블릴과 상기 제어반을 탑재하고 상기 항만이나 상기 항만의 외부에서 상기 선박에 인접한 부두로 이동가능한 차량을 포함한다.

일실시예에서, 이동형 항만대체전력 시스템은, 상기 제1 케이블릴을 수납하는 하우징 또는 컨테이너, 혹은 상기 하우징이나 컨테이너가 탑재되는 차량에 결합하는 크레인을 더 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 항만대체전력Alternative Maritime Power, AMP) 시스템은, 항만에 설치되는 레일 상에서 움직이는 대차; 상기 대차에 탑재되고 육상 전력을 상기 항만에 정박하는 선박에 공급하기 위한 전력케이블의 길이를 조정하는 제1 케이블릴; 상기 대차 또는 상기 대차의 이동 방향과 마주하는 면에 설치되어 상기 대차와 상기 면 사이의 거리를 측정하는 센서; 및 상기 센서의 거리 정보나 신호에 따라 상기 면을 구비하는 컨테이너에 탑재된 제2 케이블릴의 동작을 제어하여 육상 전력을 상기 제1 케이블릴에 공급하는 전력케이블의 길이를 조정하는 제어반을 포함한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 이동형 항만대체전력 시스템, 항만에 설치되는 레일 상에서 움직이는 대차; 상기 대차에 탑재되고 육상 전력을 상기 항만에 정박하는 선박에 공급하기 위한 전력케이블의 길이를 조정하는 제1 케이블릴; 상기 대차에 탑재되고 상기 대차의 이동에 따라 육상 전력을 공급하는 전력케이블의 길이를 조정하는 제2 케이블릴; 상기 대차와 상기 대차의 이동 방향과 마주하는 면에 설치되어 상기 대차의 마커와 상기 면 사이의 거리를 측정하는 센서; 및 상기 센서의 측정 신호나 상기 측정 신호에 따른 거리 정보에 기초하여 상기 제2 케이블릴의 동작을 제어하는 제어반을 포함한다.

일실시예에서, 이동형 항만대체전력 시스템은, 상기 제1 케이블릴을 수납하는 하우징 또는 컨테이너, 혹은 상기 하우징이나 컨테이너가 탑재되는 차량에 결합하는 크레인을 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 육상에서 선박으로 연장하는 전력케이블을 이동형 차량이나 대차에 설치함으로써 항만의 여러 부두에 정박하고 서로 다른 위치에 전력인입구를 가지는 선박들에 대하여 자유롭게 위치 이동하고 전력케이블의 길이를 안정적으로 조정 및 유지하면서 항만대체전력을 효율적으로 공급할 수 있다.

또한, 육상에서 선박으로 연장하는 전력케이블을 이동용 차량에 설치함으로써, 항만대체전력을 사용하지 않는 경우, 이동용 차량을 육상의 차고지로 이동시켜 항만대체전력 시스템을 효과적으로 유지관리할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 항만대체전력(Mobile Alternative Maritime Power, Mobile AMP) 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동형 항만대체전력 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 이동형 AMP 시스템에 채용할 수 있는 케이블릴이송장치의 일실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 이동형 AMP 시스템에 채용할 수 있는 케이블릴이송장치의 다른 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 이동형 AMP 시스템에 채용할 수 있는 케이블릴이송장치의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 이동형 AMP 시스템에 채용할 수 있는 케이블릴이송장치의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 이동형 AMP 시스템에 채용할 수 있는 케이블구동장치의 일실시예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 8은 도 7의 케이블구동장치를 다른 각도에서 본 사시도이다.
도 9는 도 7의 케이블구동장치의 내부 구조를 설명하기 위한 종 방향 및 횡 방향에서의 단면도들이다.
도 10은 도 7의 케이블구동장치의 변형예에 대한 배면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동형 AMP 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동형 항만대체전력 시스템에 채용할 수 있는 제어반의 관리자 단말에 대한 블록도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 항만대체전력 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동형 항만대체전력 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 이동형 항만대체전력(Mobile Alternative Maritime Power, Mobile AMP) 시스템은, 항만(500)에서 선박(ship1, ship2)에 육상 전력을 공급하기 위해, 전력수용장치(10), 배전반(30), 케이블구동장치(50), 케이블릴이송장치(70) 및 제어반(90)을 구비할 수 있다. 항만(500)은 별도의 진입로(510)를 구비하고, 레일을 따라 항만에서 이동하는 작업 크레인(520)이 설치될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 전력수용장치(10)와 배전반(30)은 제1 케이블(20)로 연결되고, 배전반(30)과 선박의 전원커넥터(60)는 제2 케이블(40)에 의해 연결될 수 있다. 그리고 제2 케이블(40)은 케이블구동장치(50)에 의해 그 길이가 조절될 수 있다.

케이블구동장치(50)는 착탈식 구조 또는 이동식 구조를 구비하고 케이블릴 이송장치(70)와 결합할 수 있다. 케이블릴이송장치(70)는 프레임, 컨테이너, 레일, 차량 또는 이들의 조합을 구비하고 케이블구동장치(50)를 이송할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 항만대체전력 시스템은, 넓은 의미에서, 선박에 설치되는 전원커넥터(60)를 더 포함할 수 있다. 그 경우, 전원커넥터(60)는 제2 케이블(40)과의 연결 상태, 전원 전압, 전원 전류, 부하 전류 또는 이들의 조합을 감지하고 감지한 신호나 데이터를 제어반(90)에 제공할 수 있다. 전원커넥터(60)는 제2 케이블(40)을 통해 제어반(90)과 통신하거나, 미리 설정된 무선 통신 채널을 통해 통신할 수 있다.

각 구성요소를 좀 더 구체적으로 설명하면, 전력수용장치(10)는 발전소나 변전소로부터 고전압 전력을 공급받을 수 있다. 공급받는 전력의 전압은 22.9kV일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 이보다 높거나 낮은 고압 레벨을 가질 수 있다. 전력수용장치(10)는 발전소나 변전소로부터의 전력(1차측 전력)을 동일한 전압으로 혹은 강압하여 배전반(30)에 공급할 수 있다. 전력수용장치(10)는 변압기, 전력스위치 등을 구비할 수 있다. 전력수용장치(10)는 발전소나 변전소로부터 수백 킬로와트(㎾) 이상의 고전압 전기를 받는 수전반으로 지칭될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 용어 '전력'은 전기 또는 전기 에너지와 혼용될 수 있다.

제1 케이블(20)은 22.9kV 이상의 고압 전기를 전송하는 전력 케이블이거나 통신 겸용 전력 케이블일 수 있다. 제1 케이블(20)은 동심중성선 차수형 전력케이블, 동심중성선 수밀형 전력케이블, 동심중성선 수밀형 난연 전력케이블, 동심중성선 트리억제형 전력케이블, 초전도성 케이블 등에서 선택되는 1종 이상의 케이블일 수 있다.

배전반(30)은 전력수용장치(10)로부터 공급되는 전력을 선박의 전원커넥터(60)에 공급할 수 있다. 배전반(30)은 22.9kV의 1차측 전기를 6.6kV, 3.3kV 등의 2차측 전기로 변환하여 선박측에 공급할 수 있다. 배전반(30)은 개폐기, 변압기 등을 구비할 수 있다. 배전반(30)는 전술한 전력수용장치(10)와 단일 시설이나 집중 구조로 설치될 수 있으며, 그 경우 수배전반으로 통합 지칭될 수 있다.

제2 케이블(40)은 케이블릴에 의해 그 연장 길이가 제어되는 것을 제외하고 제1 케이블(10)과 동일할 수 있다. 다만, 선박으로 공급하는 전력의 전압이 상대적으로 낮으면, 해당 전압에 맞는 전력케이블이 제2 케이블(40)로서 사용될 수 있다. 제2 전력케이블(40)은 육상에서 선박으로 연장 설치된다. 이러한 제2 케이블(40)은 배전반(30)이나 가공전선로의 지지물로부터 선박의 전원커넥터(60)에 이르는 가공선로를 포함할 수 있다. 가공선로는 지상의 인상 부분과 선박의 인하 부분을 포함할 수 있다.

지지물은 부두나 선박에 대하여 일정 거리 이상의 이격거리를 확보할 수 있는 크레인 등을 포함할 수 있다. 이격거리는 0.4 미터(M) 이상일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 지지물은 제2 케이블(40)과 접촉하는 부분에서 제2 케이블(40)과의 사이에 절연기기를 구비할 수 있다.

지지물은 착탈식 및/또는 이동식 구조를 구비할 수 있다. 이러한 지지물은 제2 케이블(40)을 안정적으로 지지하기 위해 지지기둥(이하 '지주')이나 지지선(이하 '지선') 등에 의해 고정될 수 있다. 또한, 고전압 배전에서의 안전사고를 방지하기 위해 지지물에는 피뢰기가 착탈식으로 연결되도록 배치될 수 있다.

전술한 제2 케이블(40)에 있어서 육상의 부두에 정박 중인 선박은, 조수간만의 차, 파도에 의한 선박의 이동, 화물적재나 하역에 따른 부두와 선박의 높이차 등에 의해 제2 케이블(40)에 대해 요구하는 연장 길이가 달라질 수 있다. 또한, 제2 케이블(40)은 바람의 세기, 적설량 등에 의해 그 하중이나 장력에 큰 차이를 가질 수 있다. 이에 본 실시예의 항만대체전력 시스템은 케이블릴을 포함하는 케이블구동장치(50)에 의해 제2 케이블(40)의 연장 길이를 자동 제어할 수 있다.

케이블구동장치(50)는 케이블권취부, 슬립링박스 및 케이블이송부를 포함할 수 있다. 케이블구동장치(50)에 대하여는 도 7 내지 도 10을 참조하여 아래에서 상세히 설명하기로 한다.

케이블릴이송장치(70)는 항만대체전력을 선박에 공급할 때만 부두에 배치될 수 있다. 케이블릴이송장치(70)는 전력케이블의 연장 길이를 조정할 수 있는 케이블릴 등을 탑재하고 차고지 등에서 부두의 특정 위치로 이동하는 차량을 포함할 수 있다. 또한, 케이블릴이송장치(70)는 케이블릴 등을 탑재하고 부두의 일측에서 타측으로 이동하는 대차를 포함할 수 있다. 이러한 차량이나 대차는 케이블릴 등을 컨테이너나 이와 유사한 기능의 하우징에 수납하는 구조를 구비할 수 있다. 또한, 차량이나 대차는 육상에서 선박으로 전력케이블을 연장할 때 사용하는 크레인이나 이와 유사한 기능을 수행하는 지지물이나 가공지지장치를 일체로 구비할 수 있다. 이러한 케이블릴이송장치(70)에 대하여는 도 3 내지 도 6을 참조하여 아래에서 자세히 설명하기로 한다.

제어반(90)은 전력수용장치(10), 제1 케이블(20), 배전반(30), 제2 전력케이블(40), 케이블구동장치(50) 등에 결합되는 센서(110, 120, 130, 140)를 통해 항만대체전력 시스템의 운용 상태를 제어하고 관리할 수 있다. 제어반(90)은 육상에서 선박으로 공급되는 항만대체전력의 전압, 전류, 주파수, 위상 등을 모니터링하고 미리 설정된 조건에 따라 그것들을 제어하며, 전력수용장치(10) 및 배전반(30)에 설치되는 전자개폐기를 통해 전력 공급 및 차단 동작을 수행할 수 있다. 또한, 제어반(90)은 선박의 전원커넥터(60)에 연결되는 제2 케이블(40)의 말단부의 센서(150)로부터 미리 설정된 신호를 수신하고, 그에 따라 제2 케이블(40)과 전원커넥터(60)의 연결 상태, 공급 전압, 공급 전류 등을 감지할 수 있다.

또한, 제어반(90)은, 제1 케이블(20)에 설치되는 센서(120)를 통해 전력공급원과 입력단 사이를 연결하며 고전압이 흐르는 제1 케이블(20)의 온도, 누설 전류, 피복상태, 손상, 열화진단 중 적어도 어느 하나 이상의 물리량 또는 물리적 변화를 측정하거나; 전력수용장치(10)에 설치된 센서(110)를 통해 입력단으로 입력되는 1차측 전력을 1차측 전력의 전압보다 낮은 전압의 2차측 전력으로 변환하는 변압기(transformer)의 상태와, 트랜스포머의 운전 시스템에서의 2차측 전력의 위상, 주파수, 피상전력, 유효전력, 무효전력, 역률, 전압, 운전전류, 운전시간, 송전량, 운전프로세스 상태 중 적어도 어느 하나 이상을 모니터링할 수 있다.

또한, 제어반(90)은 제2 케이블(40)이나 케이블릴(50)이나 제2 케이블의 가공전선 지지물 등에 설치되는 센서를 통해 트랜스포머의 출력단과 항만에 정박한 선박의 전원커넥터 사이를 연결하고 케이블릴에 감기는 제2 케이블(40)의 처짐 깊이, 장력 및 경사각 중 적어도 어느 하나 이상을 감지할 수 있다. 가공전선 지지물 등에 설치되는 센서는 카메라를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 제어반(90)은 위에서 설명한 센서에 의해 감지된 항만대체전력 시스템에서의 전력 공급 상황을 모니터링 화면에 출력할 수 있고, 미리 설정된 제어 알고리즘이나 관리자의 제어 조작에 따라 항만대체전력 시스템에서의 전력 공급 동작이나 상태를 제어할 수 있다.

일례로, 본 실시예에 따른 항만대체전력 시스템의 제어반(90)은, 항만대체전력을 선박에 공급 중일 때, 차량 상부의 디스플레이 전광판(도 4의 95 참조)에서 '전원공급중' 혹은 'AMP 공급중'과 같은 안내멘트를 표시하고 주위에 현재 육상의 고압 전력이 선박에 공급 중임을 알릴 수 있다.

다른 일례로, 본 실시예에 따른 항만대체전력 시스템의 제어반(90)은, 상기의 센서들에 연결되고 관리하는 메인 모니터링 장치(200)인 호스트에서 항만대체전력(AMP) 시스템을 원격 모니터링할 때, 항만에서 선박으로 연장되는 부분을 포함한 전력케이블 대부분의 상태를 관리자 단말의 화면상에 표시하고, 선박과의 거리, 풍속, 케이블 처짐 중 적어도 어느 하나의 파라미터에 따라 케이블 장력 설정을 조절할 수 있는 사용자 인터페이스를 관리자 단말에 제공할 수 있다. 관리자 단말은 모바일 단말을 포함할 수 있고, 원격 모니터링 장치(300)에 대응할 수 있다.

또 다른 일례로, 본 실시예에 따른 항만대체전력 시스템의 제어반(90)은, 상기 센서들을 통해 항만대체전력 시스템을 원격 모니터링하고, 항만에서 선박으로 연장되는 부분을 포함한 제2 케이블(40)이나, 제2 케이블(40)의 길이 및 장력을 제어하는 케이블 릴이나, 제2 케이블(40)에 연결되는 배전반(30)이나, 배전반(30)과 전력수용장치(10) 사이의 제1 케이블(20)에서 부분 방전을 검출하고, 부분 방전 위치를 관리자 단말의 화면상에 표시하거나, 부분 방전으로부터 전력 계통으로의 영향을 차단하기 위한 전력 계통의 부분별 원격 제어용 사용자 인터페이스를 관리자 단말에 제공할 수 있다.

또 다른 일례로, 본 실시예에 따른 항만대체전력 시스템의 제어반(90)은, 상기 센서들을 통해 항만대체전력 시스템을 원격 모니터링하고, 항만에서 선박으로 연장되는 부분을 포함한 제2 케이블(40)이나, 제2 케이블(40)의 길이 및 장력을 제어하는 케이블 릴이나, 제2 케이블(40)에 연결되는 배전반(30)이나, 배전반(30)과 전력수용장치(10) 사이의 제1 케이블(20)에서의 이상을 감지하고, 상기 이상이 감지된 위치나 구간을 관리자 단말의 화면상에 표시하거나, 원격 제어용 사용자 인터페이스를 관리자 단말의 화면상에 제공하거나 메인전원차단에 대한 사용자 입력에 따라 메인전원차단 요청 메시지를 호스트 또는 해당 장치(전력수용장치, 배전반 등)의 제어 모듈로 전송할 수 있다. 그 경우, 제어반(90)은 메인전원차단의 사용자 입력시 관리자 인증 또는 암호화 해제를 위한 다른 사용자 인터페이스를 관리자 단말에 추가로 제공할 수 있다.

도 3은 본 발명의 이동형 AMP 시스템에 채용할 수 있는 케이블릴이송장치의 일실시예를 설명하기 위한 개략도이다. 도 4는 본 발명의 이동형 AMP 시스템에 채용할 수 있는 케이블릴이송장치의 다른 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.

도 1과 함께 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 케이블릴이송장치(70A)는 트럭(71), 컨테이너(72), 케이블릴(73) 및 배전반(74)(이하 '제2 배전반'이라 한다)을 포함한다. 제2 배전반(74)은 개폐기를 구비할 수 있고, 개폐기의 일차측 또는 육상측에는 제2 케이블의 일부(41, 42)의 타측 말단(이하 '제2 케이블의 제1 말단'이라 한다)이 연결되고, 개폐기의 이차측 또는 선박측에는 제2 케이블의 다른 일부(43)의 일측 말단이 연결될 수 있다. 제2 케이블의 일부(41, 42)의 일측 말단은 배전반(30)의 변압기의 이차측에 연결되고, 제2 케이블의 나머지 일부(43)의 타측 말단(이하 '제2 케이블의 제2 말단'이라 한다)은 선박의 전원 커넥터에 연결될 수 있다. 제2 케이블의 나머지 일부(43)는 항만에 설치되는 크레인(75)를 통해 가공선로 형태로 선박의 전원커넥터로 인입될 수 있다.

한편, 전술한 크레인(75)은 항만이나 부두에 설치되는 것으로 한정되지 않고, 구현에 따라 도 4에 도시한 바와 같이 차량(71) 또는 컨테이너(72)에 일체로 설치될 수 있다. 이 경우, 케이블릴이송장치(70B)는 크레인(75)을 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 항만에 정박하는 선박에서 항만대체전력을 공급해야 하는 경우, 차량(71)을 항만으로 운행하여 해당 선박에 항만대체전력을 공급하기에 적합한 위치에 주차한 후, 항만에 설치된 제2 케이블의 제1 말단을 보관함(76)에서 분리하여 제2 배전반(74)의 개폐기나 변압기의 1차측에 연결하고, 제2 배전반(74)의 이차측에 연결되어 있는 제2 케이블의 나머지 일부(43)의 제2 말단을 크레인(75)을 통해 이송하여 선박의 전원커넥터에 연결할 수 있다.

보관함(76)은 배전반(도 2의 30 참조)과 일체로 설치되거나 배전반과 일정 거리 이격되어 별도로 설치될 수 있다. 보관함(76)은 전력케이블 단말 보관함으로 지칭될 수 있다. 여기서 전력케이블 단말은 제2 케이블의 제1 단말에 대응될 수 있다. 이러한 보관함(76)은 항만의 부두에서 통상 선박의 정박 위치나 선박의 전원커넥터의 위치를 고려하여 설치될 수 있다. 보관함(76)은 부두의 환경이나 눈, 비, 수분, 먼지 등의 외부 환경에 의해 내부에 보관 중인 전력케이블이 실질적으로 영향을 받지 않도록 설치될 수 있다.

또한, 보관함(76) 내의 제2 케이블은 일정 길이 연장하게 드럼 등에 감겨 보관될 수 있다. 또한, 구현에 따라 보관함(76)에는 소정의 케이블릴(이하 '제2 케이블릴'이라 한다)이 추가될 수 있으며, 그 경우 보관함(76) 내의 제2 케이블은 제2 케이블릴에 감겨 보관되고, 항만대체전력 공급시 필요에 따라 제2 케이블릴에서 풀려 제2 배전반(74)에 연결될 수 있다.

한편, 차량(71)에 크레인(75)이 설치되어 있는 경우, 선박 측으로 연장되는 제2 케이블(43)의 하중에 따라 차량(71)의 무게 중심이 이동하여 차량(71)이 전복될 위험이 있다. 따라서, 케이블릴이송장치(70B)는, 차량(71)이 정차하는 위치에 미리 설치되는 지주(77)를 통해 차량(71)이나 컨테이너(72) 혹은 크레인(75)을 고정하도록 구현될 수 있다. 그 경우, 케이블릴이송장치(70B)는 지주(77)에 연결되는 고리(78)을 더 구비할 수 있다.

전술한 실시예에서는 차량이나 대차에 하나의 케이블릴을 설치하는 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 그러한 구성으로 한정되지 않는다. 구현에 따라서 대차나 차량에는 두 개의 케이블릴이 설치될 수 있고, 차량의 정차 위치나 대차의 이동 위치에 따라 차량이나 대차를 중심으로 육상측 혹은 배전반 측으로 연장하는 전력케이블과 선박측 혹은 이차측으로 연장하는 전력케이블의 감김과 풀림을 동시에 적용하여 배전반과 선박의 전원커넥터 사이를 제2 케이블로 연장할 수 있다. 이 경우에도, 육상에서 선박으로 인입되는 제2 케이블 부분은 제어반(도 2의 90 참조)의 케이블 길이나 장력의 모니터링에 따라 자동으로 전력케이블을 풀거나 감아 그 길이나 장력이 설정된 범위 내에 존재하도록 제어될 수 있다.

도 5는 본 발명의 이동형 AMP 시스템에 채용할 수 있는 케이블릴이송장치의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 개략도이다. 도 6은 본 발명의 이동형 AMP 시스템에 채용할 수 있는 케이블릴이송장치의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 개략도이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 케이블릴이송장치(70C)는 대차(71a), 케이블릴(73) 및 배전반(74)(이하 '제2 배전반'이라 한다)을 포함한다. 대차(71a)는 부두를 따라 일정 길이로 연장하는 레일(71b)을 따라 이동할 수 있다. 대차(71a)는 전동대차일 수 있고, 컨테이너 형태를 구비할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 실시예에 따른 케이블릴이송장치(70C)는 대차(71a)가 차량 및 컨테이너를 대체하는 것을 제외하고 도 3을 참조하여 앞서 설명한 케이블릴이송장치(70A)와 실질적으로 동일할 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 케이블릴이송장치(70D)는 대차(71a), 케이블릴(73), 제2 배전반(74) 및 크레인(75)을 포함한다.

본 실시예에 따른 케이블릴이송장치(70D)는 대차(71a)가 차량 및 컨테이너를 대체하는 것을 제외하고 도 4를 참조하여 앞서 설명한 케이블릴이송장치(70B)와 실질적으로 동일할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 항만에 정박하는 선박에서 항만대체전력을 공급해야 하는 경우, 부두를 따라 설치되는 레일(71b) 상에서 대차(71a)를 원하는 위치까지 이동시킨 후 선박에 항만대체전력을 공급할 수 있다. 이때, 대차(71a)의 이동에 따라 대차(71a)의 제2 배전반(74)의 일차측에 연결되는 제2 케이블(40)의 일부(42)의 길이를 조정하기 위해 제2 케이블릴(79)을 항만 또는 부두의 특정 위치에 설치할 수 있다.

제2 케이블릴(79)은 대차(71a)의 이동 거리 또는 방향에 따라 연장되거나 감기는 제2 케이블(40)의 일부(42)의 길이를 조정하도록 설치될 수 있다. 이를 위해, 제어반(90)은 제2 케이블릴(79)이나 대차(71a)에 설치되는 거리 측정 센서로부터 신호나 데이터를 받고 이에 응하여 제2 케이블(40)의 일부(42)의 길이를 조정할 수 있다. 제2 케이블릴(79)과 대차(71a) 사이의 제2 케이블(40)의 일부(42)는 레일(71b)을 따라 설치되는 케이블 가이드 내 이송 롤러 상에서 움직이도록 배치될 수 있다.

본 실시예에 의하면, 항만이나 부두에 설치되고 전력케이블용 케이블릴을 탑재한 대차(71a)를 사용하여 항만의 서로 다른 위치의 부두에 정박하는 선박들에 순차적으로 혹은 선택적으로 항만대체전력을 공급할 수 있다.

전술한 실시예들에서 차량(71)이나 대차(71a) 또는 크레인(75)을 통해 선박으로 연장되는 제2 케이블(40)의 일부(43)의 길이는 조수간만의 차, 파도에 의한 선박의 이동, 화물적재나 하역에 따른 부두와 선박의 높이 차이 등에 따라 변한다. 또한, 제2 케이블(40)의 일부(43)의 하중은 길이 변화, 바람의 세기, 적설량 등에 의해 변한다. 따라서, 본 실시예에 따른 케이블릴(73)은, 제2 케이블(40)의 일부(43)의 길이 및 하중에 따라 제2 케이블(40)의 일부(43)의 장력 및 길이를 제어하도록 설치될 수 있다.

도 7은 본 발명의 이동형 AMP 시스템에 채용할 수 있는 케이블구동장치의 일실시예를 설명하기 위한 사시도이다. 도 8은 도 7의 케이블구동장치를 다른 각도에서 본 사시도이다. 도 9의 (a) 및 (b)는 도 7의 케이블구동장치의 내부 구조를 설명하기 위한 종 방향 및 횡 방향에서의 단면도들이다. 도 10은 도 7의 케이블구동장치의 변형예에 대한 배면도이다.

도 7 내지 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 케이블구동장치(50)는, 케이블 권취부(510), 슬립링박스(530) 및 케이블 이송부(550)를 구비할 수 있다.

케이블 권취부(510)는 케이블릴(511), 릴회전축(513) 및 인버터구동모터(515)를 구비한다. 케이블릴(511)에는 전력케이블(43)이 감겨 케이블릴(511)의 회전 방향에 따라 일정 길이만큼 감기거나 풀릴 수 있다. 릴회전축(513)은 케이블릴(511)의 중심부에 배치되고 케이블릴(511)과 슬립링박스(530)를 회전가능하게 연결한다. 릴회전축(513)은 케이블릴(511)과 슬립링박스(530)를 연결하는 회전축의 둘레에 링 형태로 배치된 적어도 1조 이상의 베어링과 이러한 베어링을 그룹별로 감싸는 하나 이상의 베어링 하우징(514)을 구비할 수 있다.

릴회전축(513)의 가장자리는 동종풀리 형태로 인버터구동모터(515)에 연결될 수 있다. 즉, 케이블 권취부(510)는 인버터구동모터(515)의 구동기어(516)와 체인(517)이나 밸트를 통해 결합하고 구동기어(516)의 회전에 따라 회전할 수 있다. 체인은 스프로켓 체인일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 인버터구동모터(515)와 구동기어(516) 사이에는 감속기(518)가 배치될 수 있다.

슬립링박스(530)는 베어링 하우징(514)을 수납하는 박스나 인버터구동모터(515) 또는 감속기를 지지하는 지지프레임(519) 상에 설치될 수 있다. 슬립링박스(530)는 릴회전축(513)의 일단에 결합하는 복수의 슬립링들(531)과, 복수의 슬립링들(531) 사이의 간격을 일정하게 유지하는 간격유지봉들(532)과, 간격유지봉들(532) 사이에 배치되는 브러쉬들(533)을 구비할 수 있다. 또한, 슬립링박스(530)는 컨트롤슬립링(534)을 구비하고, 컨트롤슬립링(534)을 통해 슬립링의 상태를 감지하고 감지 신호를 제어반으로 전달할 수 있다. 제어반(도 2의 90 참조)은 감지 신호를 토대로 슬립링 박스를 제어할 수 있다.

브러쉬들(533)은 제2 배전반과 케이블릴 사이에 설치되는 전력케이블(도 3의 43a 참조)의 제1 말단과 연결될 수 있다. 브러쉬들(533)은 전력케이블(43a)의 3상 과 중성선에 각각 연결되는 4개의 브러쉬들을 구비할 수 있다. 이러한 브러쉬들(533)은 제2 케이블의 일부(43a)의 제1 말단과 제2 케이블의 다른 일부(43)의 일측 말단을 상대적으로 회전하는 구조에서 전기적으로 연결할 수 있다.

본 실시예에서는 도시의 편의상 단일 박스에 복수의 브러쉬들을 설치되는 것으로 설명하나, 본 발명은 그러한 구성으로 한정되지 않고, 고전압 배전의 안정성을 높이기 위해 각 상과 중성선을 별도의 절연 박스에 각각 설치하도록 구현될 수 있다.

또한, 슬립링박스(530)에는 리미트 스위치부(535)와 광섬유회전조인트(536)가 결합될 수 있다. 리미트 스위치부(535)는 케이블릴(511)의 회전이나 속도를 감지하고 케이블릴(511)의 완전 감김이나 완전 풀림을 감지할 수 있다. 광섬유회전조인트(536)는 디지털 광신호의 전송을 가능하게 한다.

케이블 이송부(550)는 가이드프레임(551), 이송레일(553), 가이드롤러(555) 및 도어가압암(557)을 구비할 수 있다.

가이드프레임(551)은 가이드구동부(552)를 포함하고, 가이드구동부(552)는 구동모터를 구비할 수 있다. 가이드구동부(552)와 가이드프레임(551)은 피니언기어와 랙기어의 결합구조를 구비할 수 있다. 가이드구동부(552)는 케이블릴의 전력케이블을 이송하는 방향이나 그 역방향으로 가이드프레임(551)을 이동하기 위한 것으로, 가이드프레임(551)에 평행하게 설치되는 이송레일(533)을 따라 가이드프레임(551)을 이동시키도록 설치되나, 구현에 따라서 생략될 수 있다.

가이드롤러(555)는 한 쌍의 레일 형태의 가이드프레임(551) 사이에 일정 간격을 두고 배치되는 회전봉 형태의 복수의 롤러들(555a)과, 인접한 롤러들의 양단부를 상호 연결하는 롤러지지링크바(555b)와, 이송레일(533)의 양단부에서 전력케이블의 이탈을 방지하는 케이블이탈방지바(555c)를 구비할 수 있다. 복수의 롤러들(555a)은 가이드프레임(551)의 연장 방향을 향하여 각각 회전가능하게 설치될 수 있다.

도어가압암(557)은 케이블구동장치(50)가 동작할 때 케이블이송부(550)의 동작에 따라 가이드프레임(551)이나 이송레일(553)이 움직이면서 케이블릴 하우징(50a)의 일측에 위치하는 도어(50b)를 밀어 도어(50b)가 부분적으로 개방되도록 동작할 수 있다. 도어가압암(557)과 도어(50b)가 맞닿는 부분에는 가압롤러(557a)가 설치될 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동형 AMP 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 이동형 AMP 시스템의 제어부(51)는, 제어반(도 2의 50 참조)에 대응하거나 이에 속하는 구성요소로서, 마이크로프로세서와 메모리를 포함하여 구성될 수 있다. 제어부(51)는 전원공급에 따라 시스템의 각 구성요소들이 안정적으로 정확하게 동작되도록 제어한다. 제어부(51)는 선박이 항만에 정박하고 전력케이블을 선박으로 공급할 때는 작업자의 개입에 의한 수동 방식으로 인버터구동모터(515)가 구동되도록 제어하고, 전력케이블이 선박에 고정되고 육상에서 선박으로 전원이 공급될 때 외부 조건(전력케이블 장력 등)에 의해 자동방식으로 장력을 조정(auto tension)하도록 전력케이블을 연장 길이를 조정하여 육상에서 선박으로 연장하는 전력케이블에 일정한 장력/토크가 유지되도록 한다. 이에 의해 전력케이블은 외부조건에도 안정적으로 보호될 수 있다.

또한, 제어부(51)는 가이드프레임(551)의 양단에 구비되는 위치센서(551a)의 신호에 따라 케이블 권취부, 슬립링박스 및 케이블 이송부 중 적어도 하나 이상의 동작을 제어할 수 있다. 여기서, 위치센서(551a)는 이송레일(320)의 단부가 좌측 또는 우측에 도착했는지를 감지하여 제어부(51)로 전송한다. 이 경우, 제어부(51)는 위치센서(551a)에서 감지된 정보에 따라 인버터구동모터(515)로 전원을 공급할 수 있다. 인버터구동모터(515)는 케이블릴을 구동하는 모터에 대응된다. 그리고, 이송레일(320)의 위치에 따라 가이드구동모터(552)를 제어하여 이송레일(553)의 동작을 제어할 수 있다.

인버터구동모터(515)의 동작을 제어하기 위해, 인버터구동모터(515)에는 모터브레이크(515b)가 결합될 수 있다. 모터브레이크(515b)는 제어부(51)의 제어에 따라 인버터구동모터(515)의 동작을 정지시키거나 동작 속도를 감소시킬 수 있다. 또한, 인버터구동모터(515)의 방열을 위해 인버터구동모터(515)에는 모터팬(515a)이 결합될 수 있다. 모터팬(515a)의 동작은 제어부(51)에 의해 제어되거나 인버터구동모터(515)의 작동과 연동하여 동작하도록 설치될 수 있다.

또한, 제어부(51)는 전력케이블을 감거나 풀기 위한 케이블릴의 동작 중에 전력케이블이 케이블릴 혹은 권취릴로부터 풀려지는 길이에 따라 발생하는 토크를 조정하도록 설치되는 인버터(535a)를 제어할 수 있다. 인버터(535a)는 리미트스위치부(535)에 연결되며, 제어부(51)는 인버터(535a) 제어를 통해 인버터구동모터(515)를 자동으로 정,역 회전하면서, 파도 및 조수간만의 차, 화물적재에 따른 선박과 육지와의 높이 차와 같은 외부환경에 따라 가변되는 전력케이블의 장력(tension)을 일정하게 유지할 수 있다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동형 항만대체전력 시스템에 채용할 수 있는 제어반의 관리자 단말에 대한 블록도이다.

본 실시예에 따른 항만대체전력 시스템의 제어반은, 메인 모니터링 장치 또는 관리자 단말과 연동할 수 있다. 본 실시예에서 관리자 단말은 메인 모니터링 장치에 무선으로 연결되는 것을 제외하고 메인 모니터링 장치와 실질적으로 동일한 기능을 수행하도록 구현될 수 있다.

도 12를 참조하면, 관리자 단말(300)은 프로그램을 저장하는 메모리(320), 메모리(320)에 연결되어 프로그램을 수행하는 프로세서(310), 및 무선 네트워크를 통해 호스트와 데이터를 송수신하는 통신부(330)를 포함한다. 호스트는 메인 모니터링 장치(도 2의 200 참조)에 대응될 수 있다. 호스트는 제어반을 통해 항만대체전력 시스템의 각 구성요소에 설치된 센서들(도 2의 110, 120, 130, 140, 150 참조)에 연결될 수 있다.

또한, 관리자 단말(300)은 구현에 따라서 입출력장치(340)를 더 포함할 수 있다. 입출력장치(340)는 터치스크린을 포함할 수 있다.

전술한 프로세서(310)는 프로그램에 의해 케이블 상태를 검사하고, 대차 이동을 제어하며, 대차 이동에 따라 제2 케이블릴이 자동을 동작하도록 설정하고, 제2 케이블릴에 의해 그 길이가 조정되는 제2 케이블의 장력을 미리 설정하고, 케이블릴에 의해 육상에서 선박으로 연장하는 케이블의 인버터방식의 자동 장력 제어를 위해 케이블릴 자동제어를 설정하고, 전원커넥터에 제2 케이블의 제2 말단이 정상적으로 연결되는지를 표시하고, 항만대체전력 시스템의 전력 계통상에서 누전 등의 이상 발생시 메인전원을 차단하기 위한 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다.

전술한 프로세서(310)의 기능이나 동작은 프로그램 혹은 소프트웨어 모듈(321 내지 327) 형태로 구현되어 메모리(320)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 케이블상태를 검사하기 위한 케이블상태검사 모듈(321), 대차 이동을 제어하기 위한 대차 이동제어 모듈(322), 제2 케이블릴의 자동 제어를 위한 모듈(323), 제2 케이블의 장력을 설정하기 위한 모듈(324), 센서의 신호에 따라 케이블릴의 동작을 자동 제어하기 위한 케이블릴자동제어 모듈(325), 전원커넥터의 연결 상태를 관리하기 위한 전원커넥터 연결표시 모듈(326), 비상 상황 발생 시 메인전원을 차단하기 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 모듈(327) 등을 포함할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 항만대체전력 시스템의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (6)

1. 항만에 정박하는 선박에 육상 전력을 공급하기 위한 제2 케이블(40);
   상기 제2 케이블(40)의 일부(43)가 감기고 상기 제2 케이블(40)의 일부(43)의 연장 길이를 조정하기 위한 케이블릴(73);
   상기 케이블릴(73)과 전력공급을 위한 배전반(74)을 탑재하여 이동시키기 위한 케이블릴이송장치(70D)를 포함하며,
   상기 케이블릴이송장치(70D)는, 항만의 부두를 따라 설치되는 레일(71b)과,
   상기 케이블릴(73)과 배전반(74)를 탑재하고 상기 레일(71b)를 따라 이동하는 대차(71a)와,
   상기 대차(71a)의 이동에 따라 대차(71a)의 배전반(74)측에 연결되는 제2 케이블(40)의 일부(42)의 길이를 조정하기 위해 부두에 설치되는 제2 케이블릴(79)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동형 항만대체전력 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 대차(71a)에 설치한 크레인(75)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 항만대체전력 시스템.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 부두에 설치되며 상기 케이블릴(73)에서 풀리는 제2 케이블(40)의 일부(43)를 지지하는 크레인(75)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 항만대체전력 시스템.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 케이블릴(79)의 동작을 제어하는 제어반(90)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 항만대체전력 시스템.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제어반(90)은, 항만대체전력을 선박에 공급 중일 때, 상기 대차(71a)의 상부에 설치된 디스플레이 전광판에 항만대체전력을 선박에 공급중임을 나타내는 안내멘트가 표시되도록 상기 디스플레이 전광판을 제어하는 것을 특징으로 하는 이동형 항만대체전력 시스템.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 제어반(90)에 연결되는 원격 모니터링 장치를 더 포함하며,
   상기 원격 모니터링 장치는 상기 제2 케이블(40) 및 상기 배전반(74)의 이상 발생 시 상기 제어반(90)에 연결된 메인 모니터링 장치에서 제공하는 사용자 인터페이스를 통해 상기 배전반(74)에 공급되는 전력을 차단하는 것을 특징으로 하는 이동형 항만대체전력 시스템.

Images