KR101950805B1 - 부유식 해상시설물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부유식 해상시설물을 제공할 수 있되, 계선양묘설비, 전기설비, 소방설비, 거주설비, 구명설비 중 하나 이상을 갖추고 있고, 벽과 지붕형태를 가지고 있는 상부구조물; 상기 상부구조물을 지지하는 갑판; 및 상기 갑판의 아래에 배치된 하부구조물을 포함하고, 상기 하부구조물이 수상에 부유하도록 철판을 용접하여 수밀을 유지하는 복수개의 선체 구조부와, 상기 선체 구조부 사이에 일체형으로 연결된 미로 구조부를 포함할 수 있다.

Description

부유식 해상시설물{FLOATING MARINE FACILITIES}

본 발명은 부유식 해상시설물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선체 운동의 영향을 최소화시킬 수 있는 해상 콘도, 해산물 작업장, 해상 낚시터, 가두리 양식장 등에 적용될 수 있는 부유식 해상시설물에 관한 것이다.

일반적으로 바닷가, 해안, 섬 등과 같이 바다 생활 영역에서는 해상 낚시터, 해상 콘도, 부유식 수상 호텔 등과 같은 해상시설물이 설치되고 있다.

해상시설물에는 고정식 해상시설물과 부유식 해상시설물이 있다.

종래의 고정식 해상시설물은 해수 아래의 연약 지반에 항타 설치된 복수개의 파일 또는 서포트 구조물을 기초로 설치된 해상시설물로서, 제작 및 설치가 복잡하고, 공사 비용이 상대적으로 높으면서, 태풍, 해일 등과 같은 자연재해 발생시, 해상에 고정되어 있으므로, 자연재해로부터 해상시설물 자체를 보호할 수단이 부재되어 있다.

또한, 종래의 부유식 해상시설물에는 육지와 연결되어 있고 수면 위에 설치된 구조물로써 벽과 지붕형태의 상부구조물이 있는 수상방갈로, 호텔, 콘도, 해상물 작업장과, 벽과 지붕형태의 상부구조물이 없는 가두리 양식장, 수상좌대 등의 해상 낚시터 등이 있다.

이런 부유식 해상시설물은 벽과 지붕형태의 상부구조물을 해수면 위에 부유시키기 위해서, 상부구조물의 바닥을 형성하는 갑판과, 그 갑판 아래쪽의 부력체에 해당하는 하부구조물을 가지고 있다.

종래 기술에 따른 부유식 해상시설물의 하부구조물은 스티로폼을 이용한 부력체, 드럼통을 이용한 부력체, 폴리에틸렌 재질의 파이프를 이용한 부력체 등이 있다.

여기서, 스티로폼을 이용한 부력체는 스티로폼이 떨어져서 수질 오염을 일으킬 수 있고 부력을 감소시켜서 부유식 해상시설물의 선체 안정성을 위협할 수 있는 단점을 갖는다.

또한, 드럼통, 파이프 등을 이용한 부력체는 철사 등으로 설치되어 부식에 의해 부유식 해상시설물로부터 부분적으로 이탈되어 수질 오염을 일으킬 수 있고, 드럼통 사이 또는 파이프 사이에 각종 해양 쓰레기가 끼어들어가 부패되어 악취 발생 등의 주범이 되고 있고, 파손 위험에 따라 부력 손실이 발생될 수 있는 실정이다.

또한, 종래 기술에 따른 부유식 해상시설물의 하부구조물에는 부선(艀船)형태의 부력체로서 강화플라스틱(FRP)제 부력체가 있다.

그러나, 강화플라스틱제 부력체는 내부 보강재를 사용하지 않고서는 부유식 해상시설물로서의 수압을 유지하기 어려울 수 있고, 상부구조물 중량 등을 충분히 지지할 수 없는 단점이 있으며, 강화플라스틱 재질 자체의 변형 및 균열 등으로 인하여 유지 보수 비용이 많이 발생되는 단점이 있다.

또한, 종래 기술에 따른 부유식 해상시설물의 하부구조물로서 콘크리트 재질의 부력체는 콘크리트 자체의 노출, 균열 및 균열로 인한 누수 문제를 가지고 있고, 태풍, 해일 발생시 신속히 안전한 해안가 또는 안벽으로 피항 할 수 없는 단점을 가지고 있다.

종래 기술에 따른 부유식 해상시설물의 하부구조물로서 선체 형태의 강철 부력체도 역시 자체 피항 수단이 부재되어 있고, 이러한 부유식 해상시설물이 수십개 또는 수백개로 설치된 경우, 일일이 외부 선박의 도움을 받아야 피항이 가능하기 때문에, 이런 경우는 태풍, 해일 등의 자연재해시 신속한 피항이 거의 불가능한 단점을 갖는다.

또한, 종래 기술에 따른 부유식 해상시설물용 강철 부력체는 수압 및 상부구조물 중량 등을 충분히 지지할 수 있는 강성을 가질 수 있지만, 선체 운동, 즉 직선 운동(예: 병진)과 회전 운동을 포함한 6자유도 운동에 큰 영향을 받을 수 있으므로, 해상 낚시터, 해상 콘도, 부유식 수상 호텔, 해산물 작업장, 가두리 양식장용 상부구조물에 적용하기 비교적 어려운 상황이다.

예컨대, 종래 기술에 따른 부유식 해상시설물의 하부구조물은 상부구조물의 중량에 대응한 부력만을 발생시킬 수 있는 부선 형태로만 제작되어 있으므로, 급격한 해수면 상승 또는 요동에 따라 매우 흔들리는 단점이 있고, 파도가 심한 경우 해수가 하부구조물의 표면을 따라 타고 넘어 상부구조물 쪽으로 유입되는 문제점을 가지고 있다.

또한, 종래 기술에 따른 부유식 해상시설물의 하부구조물은 해수에 접하여 전달되는 진동 소음을 차단할 수 있는 부재가 미비하여, 진동 소음이 하부구조물로부터 상부구조물까지 전달됨으로써, 거주 목적의 상부구조물에서 발생되는 소음 문제에 자유롭지 못하는 단점을 가지고 있다.

종래 기술의 강철 부력체로 이루어진 하부구조물은 고정식 해상시설물의 하부구조물에 비해 해상에서 부유된 상태에서 안정성을 제공할 수 있는 구조물로 제작되기 어렵고, 특히, 고정식 해상시설물보다 수면 파동에 의한 안정성을 유지하기 어렵고, 물 위에 떠 있는 상태이므로, 안정성 유지 성능 및 제작 비용면에서 경제성 있는 구조물을 제작하기 어려운 기술적인 문제를 가지고 있다.

따라서, 강철 부력체로 이루어진 하부구조물 위에 해상 낚시터, 해상 콘도, 부유식 수상 호텔, 해산물 작업장, 가두리 양식장용 상부구조물을 안전하게 구현할 수 있는 기술의 개발이 시급히 요구되고 있는 상황이다.

본 발명에서는 자연재해 발생시 피항 성능이 뛰어나면서도, 선체 운동에 비교적 안정된 부유 자세를 취할 수 있고, 파도 형태로 밀려오는 해수가 하부구조물의 표면을 타고 유입되지 않게 할 수 있으면서, 하부구조물을 통해 전달되는 진동 소음을 최소화시킬 수 있는 부유식 해상시설물을 제공하고자 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 계선양묘설비, 전기설비, 소방설비, 거주설비, 구명설비 중 하나 이상을 갖추고 있고, 벽과 지붕형태를 가지고 있는 상부구조물; 상기 상부구조물을 지지하는 갑판; 및 상기 갑판의 아래에 배치된 하부구조물을 포함하고, 상기 하부구조물이 수상에 부유하도록 철판을 용접하여 수밀을 유지하는 복수개의 선체 구조부와, 상기 선체 구조부 사이에 일체형으로 연결된 미로 구조부를 포함하는 부유식 해상시설물을 제공할 수 있다.

또한, 상기 상부구조물은, 부유식 수상 호텔, 해상 콘도, 해산물 작업장, 해상 낚시터, 중 어느 하나의 형태로 제작되어 있을 수 있다.

또한, 상기 하부구조물은, 상기 갑판에 마련된 윈치 및 계선주를 통해 연결된 계류 와이어에 의해 서로 연결되어 있고, 상기 하부구조물의 중심에서 상기 하부구조물의 수직 방향을 관통하는 가두리 양식장용 중공부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 하부구조물은, 상기 하부구조물의 끝단에서 곡면을 갖도록 말아지게 형성되고 상기 하부구조물의 테두리를 따라 연장된 컬링부; 상기 컬링부로부터 경사지게 연장된 상기 선체 구조부의 측벽부; 상기 측벽부의 하부에서 절곡되게 형성된 상기 선체 구조부의 외측 만곡부; 상기 외측 만곡부로부터 수평한 방향으로 연장된 상기 선체 구조부의 선저부; 상기 선저부 사이에서 일체형으로 상기 하부구조물의 높이 방향으로 봉우리 형상을 갖도록 팽출된 미로 구조부를 포함하고, 상기 컬링부가 상기 갑판의 위쪽으로 돌출되어 있을 수 있다.

또한, 상기 하부구조물의 상기 미로 구조부는, 상기 선저부로부터 일체형으로 연결된 한 쌍의 내측 만곡부; 상기 내측 만곡부에서 각각 상기 봉우리 형상을 형성하도록 연장된 한 쌍의 경사벽부; 상기 경사벽부의 상단을 서로 연결하는 돔 형상의 캡부를 포함하고, 상기 캡부가 상기 하부구조물의 만재흘수선 위쪽에 배치되어 있을 수 있다.

또한, 상기 하부구조물은, 상기 하부구조물의 길이 방향 전체 길이 비율을 10이라 할 때, 상기 하부구조물의 길이 방향을 따라 일측 선체 구조부, 제 1 미로 구조부 및 타측 선체 구조부의 길이가 4.5 : 1 : 4.5의 비율을 갖도록 형성되어 있을 수 있다.

또한, 상기 하부구조물은, 상기 하부구조물의 폭 방향 전체 길이 비율을 10이라 할 때, 상기 하부구조물의 폭 방향을 따라 제 1 외측 선체 구조부, 제 2 미로 구조부, 내측 선체 구조부, 제 3 미로 구조부; 제 2 외측 선체 구조부의 길이가 3.5 : 1 : 1 : 1 : 3.5의 비율을 갖도록 형성되어 있을 수 있다.

또한, 상기 하부구조물은, 상기 선체 구조부의 선저부의 아래쪽으로 돌출되지 않도록, 상기 제 1 미로 구조부, 상기 제 2 미로 구조부 및 상기 제 3 미로 구조부의 내측 공간에 설치된 스러스터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 하부구조물은, 상기 스러스터의 동력원으로 사용되도록 상기 하부구조물의 내부 공간에 적층된 복수개의 배터리와, 상기 상부구조물에 설치된 태양광패널의 작동 제어를 위한 제어장치를 포함하고, 상기 제어장치가, 상기 태양광패널에 접속되고 상기 배터리를 충전하기 위한 회로로 구성된 충전부; 상기 스러스터에 접속된 스러스터 구동부; 및 상기 부유식 해상시설물의 위치를 파악하거나 기상 정보를 수신하도록, 외부와 통신 가능한 통신부와 네비게이션 및 위치식별부를 통해서, 기상 정보에 대응하게 상기 스러스터 구동부로 상기 스러스터를 구동시켜서 상기 부유식 해상시설물을 피항처로 이동시키는 피항부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 부유식 해상시설물에 의하면, 태양광 발전을 통해 전력을 배터리에 저장하여 복수개의 스러스터(thruster)의 전원으로 사용함으로써, 부상 위치 조정 또는 계류 상태 유지를 용이하게 할 수 있고, 유사시 안전한 항구 또는 안벽과 같은 피항처로 부유식 해상시설물이 스스로 안전하게 피항할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 부유식 해상시설물은 갑판에 액세스도어를 구비하고, 액세스도어를 통해 부유식 해상시설물의 하부구조물의 내부로 반입 또는 반출 가능하고 상호 적층 가능한 복수개의 배터리를 부유식 해상시설물을 안정화시키기 위한 중량물로 사용하여 발라스트수 프리 구조의 하부구조물을 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 부유식 해상시설물은 복수개의 선체 구조부 사이에 일체형으로 구비된 미로 구조부를 갖는 하부구조물을 제공하되, 이때 각각의 미로 구조부가 스러스터의 설치 공간으로 사용될 수 있어서, 해저 바닥면과 스러스터 간의 접촉을 미연에 방지시킬 수 있어서, 스러스터를 안전하게 보호할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 부유식 해상시설물의 미로 구조부는 해수면보다 높게 형성되어 있어서, 미로 구조부의 안쪽의 해수면과 미로 구조부의 캡부 사이에 폐쇄 공기층을 형성함으로써, 부유식 해상시설물이 급격한 해수면 변화에도 상대적으로 요동치지 않게 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예 또는 응용 예에 따른 부유식 해상시설물은 진동 또는 소음을 감쇄시킬 수 있는 방진층 또는 인슐레이션패널이 하부구조물의 내표면에 더 마련되어 있어서, 해수에 접하여 전달되는 진동 소음을 차단할 수 있고, 진동 소음이 하부구조물의 갑판을 통해 상부구조물까지 전달되는 것을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 부유식 해상시설물의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 부유식 해상시설물의 길이 방향의 단면을 보인 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 부유식 해상시설물의 폭 방향의 단면을 보인 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 부유식 해상시설물의 저면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 부유식 해상시설물의 제어장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6 내지 도 8은 도 1에 도시된 부유식 해상시설물용 상부구조물을 설명하기 위한 사시도들이다.
도 9는 본 발명의 응용 예에 따른 부유식 해상시설물로서 가두리 양식장을 설명하기 위한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 응용 예에 따른 부유식 해상시설물의 하부구조물의 확대 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.

도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략할 수 있고, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용할 수 있다.

도면에서, 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 부유식 해상시설물의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 부유식 해상시설물의 길이 방향의 단면을 보인 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 부유식 해상시설물의 폭 방향의 단면을 보인 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 부유식 해상시설물(10)은 상부구조물(100), 갑판(200) 및 하부구조물(300)을 포함할 수 있다.

상부구조물(100)은 태양광패널(110)을 비롯하여, 미 도시되어 있지만, 국토해양부고시인 '부유식 해상구조물의 구조 및 설비 등에 관한 기준'을 만족할 수 있는 각종 계선양묘설비, 전기설비, 소방설비, 거주설비, 변소 등의 위생설비, 구명설비 중 하나 이상을 갖추고 있을 수 있다.

즉, 상부구조물(100)은 예시적으로 후술되는 각종 설비 중 어느 하나와 같이 구성되거나, 벽과 지붕형태를 가지고 있는 경우로서, 해상에 부상시킬 수 있는 것이라면, 특정 구조물, 건축물 혹은 시설물로 한정되지 않을 수 있다.

또한, 계선양묘설비는 닻 및 닻쇠사슬 등의 스톡앵커(stock anchor) 또는 스톡(stock)을 제외한 스톡리스앵커(Stockless anchor)와, 닻줄을 감는 양묘장치를 비롯하여, 부유식 해상시설물(10)의 계류를 위한 장비 혹은 예항 설비를 지칭할 수 있다.

또한, 전기설비는 동력발전기에 의한 주전원 또는 비상전원(예: 비상용 배터리) 혹은 태양광 발전 전원에 관련된 배선, 스위치, 조명, 엘리베이터, 전력공급제어기, 통화장치, 선내방송장치, 정박등 등을 의미할 수 있다.

소방설비는 연결송수송관, 전자변, 밸브, 자동스프링쿨러, 소화장치 등을 의미할 수 있다.

거주설비는 침대, 좌석, 직원실, 거주실, 객석설비, 대합실, 상수 또는 중수 처리장치 등을 의미할 수 있다.

변소 등의 위생설비는 승선 정원을 기초로 산정된 변소, 하수 처리장치, 저수조 등을 의미할 수 있다.

여기서, 후술되는 각종 설비로서 상부구조물(100)은 부유식 수상 호텔 또는 해상 콘도(도 6 참조), 해산물 작업장(도 7 참조), 수상방갈로를 포함한 해상 낚시터(도 8 참조), 가두리 양식장(도 9 참조)에 적합한 형태로 제작되어 있을 수 있다.

상부구조물(100)은 철재, 플라스틱재, 콘크리트재 등으로 제작되어 있을 수 있다.

갑판(200)은 철재 또는 강판으로 제작되어 있을 수 있다.

갑판(200)은 상부구조물(100)을 지지하는 역할과 하부구조물(300)의 상부를 덮어 보호하는 역할을 담당할 수 있다.

갑판(200)은 후술되는 하부구조물(300)에 마련된 지지브래킷(301) 또는 내부 수밀용 격벽(302)에 연결되어서, 결과적으로 하부구조물(200)에 의해 지지될 수 있다.

하부구조물(300)은 갑판(200)의 아래에 배치되고, 수상에 부유하도록 철판을 용접하여 수밀을 유지하도록 만든 복수개의 선체 구조부(L1, L3, W1, W3, W5) 사이에 일체형으로 연결된 미로 구조부(L2, W2, W4)를 구비하고 있을 수 있다.

여기서, 선체 구조부(L1, L3, W1, W3, W5) 및 미로 구조부(L2, W2, W4)는 선박 블록 공법 또는 선체 제작 방법에 의해 제작될 수 있다.

선체 구조부(L1, L3, W1, W3, W5) 및 미로 구조부(L2, W2, W4)는 일체형 구조로서 주름진 구조물과 같이 평면 구조물에 구조적 강성이 크고, 부력 작용 면적이 넓어서 안정된 부유 자세를 취할 수 있는 장점이 있다.

또한, 하부구조물(300)의 내부에는 격벽(302)으로 구획된 복수개의 내부 공간이 만들어져 있을 수 있다.

격벽(302)은 갑판(200) 및 상부구조물(100)을 지지하는 역할도 담당할 수 있다.

하부구조물(300)의 내부 공간은 후술되는 배터리(410)를 적치시키는 공간 또는 부유식 해상시설물(10)에서 사용되는 각종 기자재 및 설비(미 도시)를 보관하는 창고 역할을 수행할 수 있다.

이를 위해서, 갑판(200)에는 해치 등과 같이 하부구조물(300)의 내부 공간 쪽으로의 접근을 위한 액세스도어(210)가 마련되어 있을 수 있다.

따라서, 각종 기자재 또는 배터리(410)는 액세스도어(210)를 통해 하부구조물(300)의 내부 공간으로 반입 또는 반출될 수 있다.

이때, 배터리(410)는 모듈화된 요철 형상의 케이스를 구비하여, 상호 적층될 수 있도록 구성되어 있을 수 있다.

이런 배터리(410)는 기존의 발라스트수 대신에 부유식 해상시설물(10)을 안정화시키기 위한 중량물 또는 무게추로 사용될 수 있다.

즉, 배터리(410)는 미 도시된 안벽의 크레인 또는 해상크레인 등이 접근하기 쉬운 수직 개폐식 액세스도어(210)를 통해서 배터리(410)의 개수를 가감할 수 있으므로, 부유식 해상시설물(10)의 무게 중심 변경, 트림 조정, 흘수 조정 또는 자세 안정화 역할을 담당하는 장점을 발휘할 수 있다.

이를 위해서, 각 배터리(410)는 중량 변화를 위하여 단위별 중량을 갖는 배터리 본체와, 그 배터리 본체를 감싸 보호하는 케이싱과, 케이싱의 상면에 형성된 철부와 케이싱의 하면에 형성된 요부를 가지고 있으므로, 서로 대면하는 배터리 본체간 철부와 요부간 상호 형합을 통해 좌우 흔들림 또는 이탈 없이 적층될 수 있다.

또한, 하부구조물(300)의 내표면에는 배터리(410)의 케이싱 요부에 상호 형합 가능한 배터리 안착 돌기가 더 형성되어 있을 수 있다.

또한, 갑판(200)에는 도 9에 보이듯이 복수개의 부유식 해상시설물(10)간 연결 또는 탠덤 계류를 수행하거나, 해상에 기 설치된 앵커링 장비(미 도시)에 부유식 해상시설물을 고정시키기 위한 용도로 사용되는 복수개의 윈치(220) 및 계선주(230)가 더 마련되어 있을 수 있다.

윈치(220) 및 계선주(230) 혹은 계선홀 등의 형상, 개수 및 치수는 부유식 해상시설물(10)의 규모, 용도 등에 따라 정해질 수 있으므로, 특정 제품 또는 규격으로 한정되지 않을 수 있다.

한편, 도 2에 보이듯이, 하부구조물(300)은 하부구조물(300)의 끝단에서 형성되고 상기 하부구조물(300)의 테두리를 따라 연장된 컬링부(310)를 포함한다.

컬링부(310)는 그의 끝단이 해수면을 바라보게 벤딩되어 있거나 곡면을 형성하도록 말아지게 형성되어 있고, 컬링부(310)의 표면이 자연스럽게 선체 구조부(L1, L3)의 측벽부(320) 쪽으로 연결되어 있을 수 있다.

이때, 컬링부(310)의 높이는 갑판(200)의 레벨보다 상대적으로 높게 형성되어 있을 수 있다.

즉, 컬링부(310)는 갑판(200)의 위쪽으로 돌출되어 있을 수 있다.

따라서, 해수가 풍랑, 파도, 과도한 너울 등에 의해 요동을 쳐서 하부구조물(300)의 외표면, 예컨대 측벽부(320)의 외표면을 따라 상향으로 올라오더라도, 컬링부(310)에 의해 가로 막히거나 다시 해수면 쪽으로 낙하되기 때문에 갑판(200) 위쪽으로 유입되는 것을 효율적으로 막을 수 있는 장점이 있다.

또한, 컬링부(310)는 부유식 해상시설물의 가이드 벽, 안전벽 등의 역할과, 낚시대 등의 거치대 역할도 겸용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 하부구조물(300)은 컬링부(310)로부터 해수면쪽으로 경사지게 연장된 선체 구조부(L1, L3)의 측벽부(320)와, 그 측벽부(320)의 하부에서 절곡되게 형성된 선체 구조부(L1, L3)의 외측 만곡부(330)를 포함한다.

외측 만곡부(330) 또는 측벽부(320)에는 미 도시되어 있지만, 하부구조물(300)의 부유 자세 안정화를 위한 핀 안정기(fin stabilizer), 부식 방지용 희생양극, 초음파 트랜스듀서를 이용한 초음파 방오장치가 더 마련되어 있을 수 있다.

따라서, 해수에 잠겨 있는 외측 만곡부(330) 또는 측벽부(320)의 부식 방지에 따른 유지 보수 비용을 절감시킬 수 있고, 구조적 안전성을 확보할 수 있는 장점이 있다.

또한, 하부구조물(300)은 외측 만곡부(330)로부터 수평한 방향으로 연장된 선체 구조부(L1, L3)의 선저부(340)와, 선저부(340) 사이에서 일체형으로 하부구조물(300)의 높이 방향으로 봉우리 형상을 갖도록 팽출된 미로 구조부(L2)를 포함할 수 있다.

하부구조물(300)의 격벽(302)은 병렬 구조 또는 격자 구조로서 선체 구조부(L1, L3) 및 미로 구조부(L2)에 연결됨으로써, 갑판(200) 위의 상부구조물(100)을 안정되게 지지할 수 있는 역할을 담당할 수 있다.

또한, 미로 구조부(L2)는 일반적인 선체에 비하여 해수와 접촉하는 표면적이 상대적으로 넓기 때문에, 부유식 해상시설물(10) 자체의 부유 안정성이 극대화될 수 있다.

이를 위하여, 부유식 해상시설물(10)의 하부구조물(300)의 미로 구조부(L2)는 선체 구조부(L1, L3)의 선저부(340)로부터 일체형으로 연결된 한 쌍의 내측 만곡부(350)와, 그 내측 만곡부(350)에서 각각 봉우리 형상을 형성하도록, 상호 가까워지는 방향으로 연장된 한 쌍의 경사벽부(360), 및 그 경사벽부(360)의 상단을 서로 연결하는 돔 형상의 캡부(370)를 포함할 수 있다.

여기서, 내측 만곡부(350), 경사벽부(360) 및 캡부(370)는 선체 구조부(L1, L3)의 선저부(340)를 제작하는데 사용되는 선박용 강철 또는 구조재를 이용하여 용접에 의해 제작되어 있을 수 있다.

또한, 미로 구조부(L2)는 좌우 대칭으로 이격 배치된 한 쌍의 경사벽부(360)를 그의 상부에서 캡부(370)로 연결시켜 중공 콘 형상의 단면을 가지고 있으므로, 정역학적으로나 동역학적으로 구조적 안정성과 유체 역학적 효율이 매우 뛰어난 장점을 가지고 있다.

또한, 선체 구조부(L1, L3) 및 미로 구조부(L2)의 모든 외표면 또는 내표면은 해수, 해풍에 의한 습기 등에 의해서 부식 발생이 최소화될 수 있는 선박용 도료 또는 방오용 콤파운드 등으로 코팅되어 있을 수 있다.

또한, 미로 구조부(L2)의 캡부(370)는 미로 구조부(L2)의 안쪽에 채워지는 해수의 해수면의 위쪽, 즉 하부구조물(300)의 만재흘수선 위쪽에 배치되어 있을 수 있다.

예컨대, 미로 구조부(L2)는 하부구조물(300)의 전체 높이에 비해 상대적으로 낮은 높이를 갖지만, 모든 시설물 또는 구성품을 구비한 부유식 해상시설물(10)이 해상에 설치되었을 때, 미로 구조부(L2)의 캡부(370)가 해수면보다 높은 위치에 위치하도록 설계 및 제작되어 있다.

그 결과, 캡부(370)의 아래쪽 위치를 기준으로 미로 구조부(L2)의 안쪽의 해수면과 미로 구조부(L2)의 캡부(370) 사이에 폐쇄 공기층(Z)을 형성하고 있다.

하부구조물(300)의 바깥쪽의 해수면은 풍랑, 파도, 너울에 의해 순간적으로 변화, 평균 해수면에 비해 즉 상대적으로 높거나 낮게 변화될 수 있지만, 폐쇄 공기층(Z)의 내부 압력 등에 의해서, 미로 구조부(L2)의 안쪽 공간의 해수면이 그대로 유지되려는 현상이 발생된다.

이에 따라서, 미로 구조부(L2)의 안쪽 공간의 해수는 하부구조물(300)을 잡아주는 또는 상대적으로 안정된 유체 기둥과 같은 지지 역할을 담당하여, 결과적으로 하부구조물(300)의 자세 안정성을 극대화시킬 수 있고, 이와 함께 부유식 해상시설물(10)이 급격한 해수면 변화에도 상대적으로 요동치지 않게 할 수 장점을 발휘할 수 있다.

출원 전 이러한 장점을 극대화하기 위한 시뮬레이션 실험과 모형선 실험을 수차례 수행한 결과 임계적 수치의 설계값이 정해졌고, 하기의 수치의 설계값 이하 또는 초과에서는 안정화 성능이 크게 저하되기 때문에, 그 내용은 비율을 통해 한정된 수치는 임계적 의미를 가질 수 있다.

예컨대, 도 2를 참조하면, 하부구조물(300)은 그의 길이 방향 전체 길이 비율(L)을 10이라 할 때, 하부구조물(300)의 길이 방향을 따라 일측 선체 구조부(L1), 제 1 미로 구조부(L2) 및 타측 선체 구조부(L3)의 길이가 4.5 : 1 : 4.5의 비율을 갖도록 형성되어 있을 수 있다.

또한, 도 3을 참조하면, 하부구조물(300)은 그의 폭 방향 전체 길이 비율(W)을 10이라 할 때, 하부구조물(300)의 폭 방향을 따라 제 1 외측 선체 구조부(W1), 제 2 미로 구조부(W2), 내측 선체 구조부(W3), 제 3 미로 구조부(W4); 제 2 외측 선체 구조부(W5)의 길이가 3.5 : 1 : 1 : 1 : 3.5의 비율을 갖도록 형성되어 있을 수 있다.

부유식 해상시설물(10)은 자연재해에 의한 피항, 수리 또는 기상악화 등에서 기존 해상 설치위치로부터 피항처까지 이동 또는 설치 위치에서의 자세 제어를 수행하기 위해 복수개의 스러스터(400)를 사용할 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 부유식 해상시설물의 저면도이다.

도 4를 참조하면, 부유식 해상시설물(10)의 하부구조물(300)은 선체 구조부의 선저부(340)의 아래쪽으로 돌출되지 않도록, 제 1 미로 구조부(L2), 제 2 미로 구조부(W2) 및 제 3 미로 구조부(W4)의 내측 공간에 설치된 스러스터(400)를 포함할 수 있다.

또한, 스러스터(400)의 제어를 위해서 제어장치(500)는 본 실시 예에 따른 부유식 해상시설물(10)의 하부구조물(300)에 포함될 수 있다.

스러스터(400)가 각각 설치된 제 1 미로 구조부(L2), 제 2 미로 구조부(W2) 및 제 3 미로 구조부(W4)의 연장 방향은 하부구조물(300)의 길이 방향 또는 폭 방향에 해당하고, 스러스터(400)로부터 분사되는 유체 흐름의 가이드 통로도 수행할 수 있다.

방향 제어를 위한 스러스터(400)의 선택적 작동 제어로 인해, 하부구조물(300)을 포함한 부유식 해상시설물(10)은 자체 동력으로 이동 또는 피항이 가능할 수 있다.

도 5는 도 1에 도시된 부유식 해상시설물의 제어장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 5를 참조하면, 하부구조물은 스러스터(400)의 동력원으로 사용되도록 앞서 설명한 하부구조물의 내부 공간에 적층된 복수개의 배터리(410)와, 앞서 설명한 상부구조물에 설치된 태양광패널(110)의 작동 제어를 위한 제어장치(500)를 포함할 수 있다.

예컨대, 제어장치(500)는 태양광패널(110)에 전기적으로 접속되고 태양광패널(110)에서 발전된 전원으로 배터리(410)를 충전하기 위한 회로로 구성된 충전부(510)를 포함할 수 있다.

또한, 제어장치(500)는 배터리(410) 또는 예비 전원(501)에 접속되어 제어장치(500)에 필요한 회로 전원 또는 스러스터(400)에 필요한 모터 전원을 관리하는 전원공급부(520)와, 선박 기술에서 널리 알려진 형태의 회로로 구성된 것으로서, 스러스터(400)에 접속되어서, 스러스터(400)의 구동모터를 작동 또는 정지시키는 스러스터 구동부(530)를 포함할 수 있다.

또한, 제어장치(500)는 장기간의 기상 악화 등으로 태양광 발전이 불가능한 경우, 엔진식 발전기 등으로부터 생산 가능한 예비 전원(501)을 이용 가능하게 회로적으로 구성되어 있을 수 있다.

또한, 제어장치(500)는 양묘 또는 계류에 필요한 로프 또는 각종 와이어를 감거나 푸는 윈치(220)의 구동 제어를 위한 윈치 구동부(540)를 포함할 수 있다.

또한, 제어장치(500)는 외부와 통신 가능한 통신부와 네비게이션 및 위치식별부(AIS, Automatic Identification System)를 통해 상기 부유식 해상시설물의 위치를 파악하거나, 기상 정보를 수신하고, 기상 정보에 대응하여 스러스터 구동부(530)를 통해 스러스터(400)를 구동시켜서 부유식 해상시설물을 피항처로 이동시키는 피항부(550)를 가지고 있을 수 있다.

이하에서는 본 실시 예 또는 응용 예에 따른 부유식 해상시설물의 종류와 자세 안정화 효율을 증대시키기 위한 세부 기술에 대하여 설명하고자 한다.

도 6 내지 도 8은 도 1에 도시된 부유식 해상시설물용 상부구조물을 설명하기 위한 사시도들이고, 도 9는 본 발명의 응용 예에 따른 부유식 해상시설물로서 가두리 양식장을 설명하기 위한 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 앞서 언급한 상부구조물(100)은 하부구조물(300)의 갑판(200) 위에 설치된 부유식 수상 호텔 또는 해상 콘도(101)이거나, 그 주변에 부설되는 각종 건축물, 휴식처, 혹은 별관의 형태로 구성되어 있을 수 있다.

이때, 하부구조물(300)은 부유식 수상 호텔 또는 해상 콘도(101) 및 주변 시설물을 포함한 만재하중 상태의 중량을 감당할 수 있는 부력을 발생시킬 수 있으면서, 앞서 설명한 미로 구조부(L2, W2, W4)에 의해 안정된 부유 상태를 유지할 수 있으므로, 시설을 이용하는 이용객에게 호텔 또는 콘도 이용 품질을 극대화시킬 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 앞서 언급한 상부구조물(100)은 하부구조물(300)의 갑판(200) 위에 설치되고, 굴, 멍게, 소라 또는 다양한 해산물 등을 생산, 보관하기 위한 해산물 작업장(102)이거나, 그 주변에 부설되는 각종 생산 설비, 크레인, 창고 건물, 쓰레기 처리장, 냉동고, 세척장, 폐수처리장, 선박 접안 설비를 가지고 있을 수 있다.

이때에도, 하부구조물(300)은 해산물의 생산, 저장 등에 필요한 중량 하중물을 해상에서 지탱하면서, 미로 구조부(L2, W2, W4)에 의해 안정된 부상력을 제공할 수 있으므로, 지상과 거의 유사한 환경으로 해산물을 양산할 수 있고, 선박으로부터 곧바로 해산물을 전달 받아 신선한 해산물을 제조할 수 있는 장점을 발휘할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 앞서 언급한 상부구조물(100)은 하부구조물(300)의 갑판(200) 위에 설치된 해상 낚시터(103)용 방갈로, 쉘터, 식당, 냉장 설비, 자재 보관소 등으로 구성되어 있을 수 있다.

또한, 하부구조물(300)은 부선 형태로 자체 부력을 가지고 있으므로, 스티로폼 부력체 등의 사용에 따른 해양 수질 오염 문제를 해결할 수 있고, 미로 구조부(L2, W2, W4)에 의해 흔들림이 최소화된 상태에서 안정된 낚시를 수행할 수 있다.

또한, 컬링부(310)는 하부구조물(300)의 상측 테두리를 따라 연장되고, 갑판(200)보다 상대적으로 높은 위치에 형성되어 있으므로, 안전 펜스 역할, 거치대 역할을 수행함으로써, 쾌적한 낚시 환경을 낚시인에게 제공할 수 있고, 낚시인의 실수에 의한 추락, 낙상 등의 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 갑판(200)에는 해수면 쪽으로 우수, 파도에 의해 유입된 해수 등을 배출시키기 위한 드레이 배수관(미 도시)이 형성되어 있을 수 있다.

도 9를 참조하면, 응용 예에 따른 부유식 해상시설물(10)은 가두리 양식장을 위해서 복수개로 구성될 수 있다.

이때, 응용 예에 따른 각 하부구조물(300)은 갑판(200)에 마련된 윈치(220) 및 계선주(230)를 통해 연결된 계류 와이어(240)에 의해 서로 연결되어 있고, 하부구조물(300)의 중심에서 하부구조물(300)의 수직 방향을 관통하는 가두리 양식장용 중공부(250)를 포함할 수 있다.

가두리 양식장용 중공부(250)를 갖는 하부구조물(300)은 일반적인 종전의 가두리 양식장 수상구조물에 비하여 매우 견고하고, 유지보수가 거의 필요 없기 때문에, 오랜 시간 수중 어족을 안전하게 관리할 수 있는 장점이 있다.

또한, 가두리 양식장용 중공부(250)를 갖는 하부구조물(300)은 앞서 설명한 바와 같이, 해일, 태풍 등의 자연재해의 기상 정보에 따라 미리 스러스터를 이용하여 피항할 수 있기 때문에, 어족 자원을 안전하게 보호할 수 있는 장점이 있다.

또한, 가두리 양식장용 하부구조물(300)의 갑판(200)에도 미도시 되어 있지만 앞서 언급한 계선양묘설비, 전기설비, 구명설비, 선박 정박을 위한 설비 등이 더 마련되어 있을 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 응용 예에 따른 부유식 해상시설물의 하부구조물의 확대 단면도이다.

도 10을 참조하면, 다른 응용 예에 따른 부유식 해상시설물의 하부구조물(300)은 미로 구조부(W2, W4)의 캡부(370)의 외표면과 선체 구조부(W1, W3, W5)의 선저부(340)의 외측 저면에 친수코팅층(380, 381, 382, 383, 384)이 더 형성되어 있을 수 있다.

친수코팅층(380, 381, 382, 383, 384)은 해수에 대하여 매우 강하게 반발하는 초발수성 표면을 미로 구조부(W2, W4)의 캡부(370)의 외표면과 선체 구조부(W1, W3, W5)의 선저부(340)의 외측 저면 위에 형성한 것으로서, 해수와 상기 외표면 또는 외측 저면 사이의 각종 화학반응의 진행이나 화학결합 형성을 억제할 수 있어서, 방오, 방청, 착설 방지 기능을 극대화할 수 있다.

또한, 선체 구조부(W1, W3, W5)의 선저부(340)의 외측 저면 아래의 해수는 해당 친수코팅층(380, 382, 384)에 의해 미로 구조부(W2, W4) 쪽으로 이동하려는 경향을 갖게 되다.

여기서, 폐쇄 공기층(Z)은 미로 구조부(W2, W4)의 내측 상부 공간에 위치하고, 폐쇄 공기층(Z)과 경계를 이루는 해수면 아래의 해수는 미로 구조부(W2, W4)의 내측 하부 공간에 위치할 수 있다.

또한, 해수는 미로 구조부(W2, W4)의 캡부(370)의 외표면의 친수코팅층(381, 383)에 의해 폐쇄 공기층(Z)으로부터 멀어지려는 경향을 갖게 된다.

그 결과, 해수는, 미로 구조부(W2, W4)의 내측 하부 공간 쪽에 상대적으로 더 머물러 있으며서, 미로 구조부(W2, W4)의 내측 하부 공간에서 갇혀있는 와류 유동을 나타낼 수 있고, 결과적으로 하부구조물(300)이 상대적으로 해수에 의해 지지되어 하부구조물(300)의 자세 안전성이 상대적으로 증대될 수 있게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 응용 예에 따른 하부구조물(300)은 그의 내표면에 적층된 방진층 혹은 인슐레이션패널(390)을 더 가지고 있어서, 해수에 접하여 전달되는 진동 소음을 차단할 수 있고, 진동 소음이 하부구조물(300)의 갑판을 통해 상부구조물까지 전달되는 것을 미연에 방지할 수 있는 장점을 갖는다.

본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 상부구조물 200 : 갑판
300 : 하부구조물 310 : 컬링부
320 : 측벽부 330 : 외측 만곡부
340 : 선저부 350 : 내측 만곡부
360 : 경사벽부 370 : 캡부
380, 381, 382, 383, 384 : 친수코팅층 390 : 인슐레이션패널
L1, L3, W1, W3, W5 : 선체 구조부 L2, W2, W4 : 미로 구조부

Claims (9)

1. 계선양묘설비, 전기설비, 소방설비, 거주설비, 구명설비 중 하나 이상을 갖추고 있고, 벽과 지붕형태를 가지고 있는 상부구조물;
   상기 상부구조물을 지지하는 갑판; 및
   상기 갑판의 아래에 배치되고, 수상에 부유하도록 철판을 용접하여 수밀을 유지하는 복수개의 선체 구조부와, 상기 선체 구조부 사이에 일체형으로 연결된 미로 구조부를 포함하는 하부구조물을 포함하고,
   상기 하부구조물은,
   상기 하부구조물의 끝단에서 곡면을 갖도록 말아지게 형성되고 상기 하부구조물의 테두리를 따라 연장되어 상기 갑판의 위쪽으로 돌출되어 있는 컬링부;
   상기 컬링부로부터 경사지게 연장된 측벽부, 상기 측벽부의 하부에서 절곡되게 형성된 외측 만곡부 및 상기 외측 만곡부로부터 수평한 방향으로 연장된 선저부를 포함하는 선체 구조부;
   상기 선저부로부터 일체형으로 연결된 한 쌍의 내측 만곡부, 상기 내측 만곡부에서 각각 봉우리 형상을 형성하도록 연장된 한 쌍의 경사벽부 및 상기 경사벽부의 상단을 서로 연결하는 돔 형상으로 형성되며 상기 하부구조물의 만재흘수선 위쪽에 배치되는 캡부를 포함하여, 상기 선저부 사이에서 일체형으로 상기 하부구조물의 높이 방향으로 봉우리 형상을 갖도록 팽출된 미로구조부; 및
   상기 외측 만곡부 또는 상기 측벽부에 구비되어, 상기 하부구조물의 부유 자세를 안정화하는 핀 안정기 또는 초음파 튜랜스듀서를 포함하는 초음파 방오장치를 포함하여,
   상기 하부구조물이 해상에 부유되는 경우, 상기 캡부가 만재흘수선 위쪽에 배치되어 상기 미로구조부의 상부에 폐쇄 공기층이 형성되고, 상기 캡부의 외표면과 상기 선저부의 외측 저면에는 해수에 대해 반발하는 초발수성 표면을 갖는 친수코팅층이 형성되어,
   상기 캡부의 외표면에 형성된 친수코팅층에 의해 해수가 상기 폐쇄 공기층으로부터 멀어지려는 경향을 갖게 됨으로써, 상기 미로 구조부의 내측 하부 공간에 해수를 가둘 수 있는 동시에, 해수의 와류 유동을 유도하여, 해수에 지지되는 하부구조물의 자세 안정성이 증대될 수 있는 부유식 해상시설물.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부구조물은,
   부유식 수상 호텔, 해상 콘도, 해산물 작업장, 해상 낚시터, 중 어느 하나의 형태로 제작되어 있는 부유식 해상시설물.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 하부구조물은,
   상기 갑판에 마련된 윈치 및 계선주를 통해 연결된 계류 와이어에 의해 서로 연결되어 있고, 상기 하부구조물의 중심에서 상기 하부구조물의 수직 방향을 관통하는 가두리 양식장용 중공부를 포함하는 부유식 해상시설물.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 하부구조물은,
   상기 선체 구조부의 선저부의 아래쪽으로 돌출되지 않도록 상기 미로 구조부 내측 공간에 설치되는 스러스터, 상기 스러스터의 동력원으로 사용되도록 상기 하부구조물의 내부 공간에 적층된 복수개의 배터리, 상기 상부구조물에 설치된 태양광패널의 작동 제어를 위한 제어장치를 포함하고,
   상기 제어장치는,
   상기 태양광패널에 접속되고 상기 배터리를 충전하기 위한 회로로 구성된 충전부, 상기 스러스터에 접속된 스러스터 구동부 및 상기 부유식 해상시설물의 위치를 파악하거나 기상 정보를 수신하도록, 외부와 통신 가능한 통신부와 네비게이션 및 위치식별부를 통해서, 기상 정보에 대응하게 상기 스러스터 구동부로 상기 스러스터를 구동시켜서 상기 부유식 해상시설물을 피항처로 이동시키는 피항부를 포함하며,
   상기 갑판에는 엑세스도어가 구비되어, 상기 엑세스도어를 통해 상기 배터리가 상기 하부구조물의 내부 공간으로 반입 또는 반출되고, 상기 배터리의 개수를 가감하여 무게추로 활용함으로써, 상기 부유식 해상시설물의 무게 중심 변형, 트림 조정, 흘수 조정 및 자세 안정화 중 어느 하나를 수행할 수 있으며,
   상기 배터리는 단위별 중량을 갖는 배터리 본체 및 상기 배터리 본체를 감싸 보호하는 케이싱을 포함하되, 상기 케이싱의 상면에는 철부가 형성되고, 상기 케이싱의 하면에는 요부가 형성되어, 서로 대면하는 상기 배터리 본체 간의 상기 철부와 상기 요부가 상호 형합되어 적층되고,
   상기 하부구조물의 내표면에는 상기 배터리의 케이싱에 형성된 요부에 상호 형합 가능한 배터리 안착 돌기가 더 형성되어 있는 부유식 해상시설물.

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