KR102192744B1

KR102192744B1 - 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템

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Publication number: KR102192744B1
Application number: KR1020190024984A
Authority: KR
Inventors: 금병철; 신동혁; 이정한; 모태준; 장석; 이승용; 조진형; 이신제; 고성협; 현종우; 이승훈; 이철구; 임동길; 정섬규; 유이선; 장남도; 고지은
Original assignee: 한국해양과학기술원
Priority date: 2019-03-05
Filing date: 2019-03-05
Publication date: 2020-12-17
Also published as: KR20200106598A

Abstract

본 발명은 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게, 쌍동선 선체와 상기 쌍동선 선체에 고정되어 설치되는 추진부로 구성되어 무인으로 항해하는 수상선과 상기 수상선이 탐사하고자 하는 해저지형탐사 지역으로 이동하도록 제어하는 구동부와 상기 수상선의 일측에 설치되는 해저지형탐사부를 포함하고, 상기 해저지형탐사부는, 수중에서 음파의 속도를 이용하여 수심을 측정하는 다중빔음향측심기와 상기 다중빔음향측심기가 주변 장애물과 충돌하는 것을 방지할 수 있도록 상기 다중빔음향측심기를 승강시키는 자동승강유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템{Submarine topography exploration unmanned surface vessel including multi-beam echo sounder}

본 발명은 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중형 또는 대형의 관측선이 접근할 수 없는 수심 1m 내외 연안에서 해저지형을 측량하기 위해 선체의 홀수가 낮고 파도에 의한 요동이 최소화되는 쌍동선타입의 수상선에 다중빔음향측심기를 장착하고, 상기 다중빔음향측심기가 수중암반 등 수중장애물로부터 충돌하지 않도록 수중카메라가 장착된 상기 다중빔음향측심기를 해수면으로부터 일정거리 이격시켜 수심 1m 내외의 연안에서 해저지형을 정밀하게 측량할 수 있도록 하는 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 해저지형을 조사하기 위하여 다양한 장비가 개발되어 왔다. 이러한 해양의 수심을 측정하는 장비로는 주로 음향 측심기가 사용되어 왔다.

음향 측심기는 선박에 장착하여 수중에서 음파의 속도를 이용하여 수심을 측정하는 기기이다. 통상적으로 음파를 바다 또는 강 바닥으로 쏘아 보낸 뒤 음파가 반사되어 돌아오기까지의 시간으로 바다 또는 강의 기이를 측정하게 된다.

기존에는 장비 직하부의 해저지형자료를 획득하는 단빔 음향측심기를 사용하였으나, 최근에는 다중빔 음향측심기가 개발되어, 음파의 송수신 범위 안에서 바다 밑 횡단면 전체를 동시에 측정할 수 있다.

선박에 고정된 음향 측심기는, 파도 등에 의하여 선박과 함께 유동하게 된다. 따라서, 음향 측심기의 경우 측정되는 측심량과 선박의 자세정보를 동시에 획득하고, 선박의 자세정보를 보정하여 최종 수심을 계산하게 된다.

이러한 음향 측심 장비의 종래 기술을 살펴보면, 대한민국등록특허 제10-1033111호(2011.05.13.)에 멀티빔 음향측심기를 장착한 해양 지형 조사선에 있어서, 상기 조사선 선체 저면 일측에 개구부가 설치되어 있고, 기둥 형상의 멀티빔 음향측심기가 내부 일측의 음향측심기 수용공간에 고정 장착되는 내부가 관통된 기둥형상이며, 단부 둘레를 따라 돌출된 제1장착부재플랜지가 형성된 제1장착부재와 상기 제1장착부재를 내부로 수용하면서, 상기 플랜지홀과 일치되는 플랜지홀이 형성된 제2장착부재플랜지가 구비된, 내부가 관통된 기둥형상의 제2장착부재가 결합된 상태로, 조사선 선저 개구부에 장착되어 상기 선저의 개구부에 밀착 고정되되, 상기 제1,2장착부재 및 멀티빔 음향측심기가 결합되어 장착된 부위의 선체 저면 형상은, 선저 밑면이 원형으로부터 점차 반경이 줄어들면서 돌출된 형태(역 나팔형상)인 것을 특징으로 하는, 멀티빔 음향측심기 구조물을 장착한 해양지형 조사선이 개시되어 있다.

그러나, 종래의 기술에서는 수심 5m 이하인 천해로는 다중빔 음향 측심기나 기타 측정기가 장착된 일반적인 선박의 접근이 곤란하여 천해의 해저지형 조사가 용이하지 않다는 문제점이 있다.

대한민국등록특허 제10-1033111호(2011.05.13)

본 발명은 상술한 바와 같은 선행 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 사용자가 수심 1m 내외 연안의 측량지역상에 수상선을 DGPS를 통해 정밀하게 이동시켜 해저지형측량을 할 수 있는 수상선 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 수중암반 등 수중장애물로부터 충돌없이 수중카메라가 장착된 다중빔음향측심기를 거치할 수 있어, 수심 1m 내외 연안에서 정밀하게 해저지형을 측량하여 수심 측량에 대한 정확성을 더 높일 수 있는 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템에 있어서, 쌍동선 선체와 상기 쌍동선 선체에 고정되어 설치되는 추진부로 구성되어 무인으로 항해하는 수상선과 상기 수상선이 탐사하고자 하는 해저지형탐사 지역으로 이동하도록 제어하는 구동부와 상기 수상선의 일측에 설치되는 해저지형탐사부를 포함하고, 상기 해저지형탐사부는, 수중에서 음파의 속도를 이용하여 수심을 측정하는 다중빔음향측심기와 상기 다중빔음향측심기가 주변 장애물과 충돌하는 것을 방지할 수 있도록 상기 다중빔음향측심기를 승강시키는 자동승강유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템에 있어서, 본 발명은 상기 해저지형탐사부에서 측정한 해저지형 데이터를 분석하고, 측량결과를 출력하는 육상관제부와 상기 육상관제부와 무선으로 데이터를 송수신할 수 있도록 마련되는 통신부와 상기 통신부로부터 수신된 데이터를 통해 상기 수상선을 탐사하고자 하는 지역으로 이동시키는 수상선조종부를 더 포함하고, 탐사 시, 상기 수상선을 탐사지점으로 자동으로 이동시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템에 있어서, 상기 구동부는, 상기 수상선이 탐사하고자 하는 지역에 위치될 때, 주변 장애물로 인한 충돌을 방지할 수 있도록 상기 수상선의 주변을 모니터링하는 카메라부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템에 있어서, 상기 자동승강유닛은, 상기 수상선의 하부에 고정되는 고정바와 상기 고정바의 일측에 구비되어 상기 다중빔음향측심기를 승강시킬 수 있는 구동력을 발생시키는 구동모터와 상기 고정바의 일측에 구비되어 선택적으로 상기 고정바를 고정시키는 락킹부재를 포함하고, 상기 수상선의 탐사 시, 상기 자동승강유닛이 상기 다중빔음향측심기를 승강시킴으로서, 천해에서 해저지형을 보다 더 근접하게 탐사하여 정밀한 탐사가 이루어 질 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템에 있어서, 상기 추진부는, 상기 추진부와 쌍동선 선체를 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 연결부는, 상기 추진부와 쌍동선 선체가 개별적으로 승강될 수 있도록 연결되어, 파도에 의해 상기 쌍동선 선체가 승강되더라도 상기 추진부가 승강되는 것을 최소화하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명의 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템에 있어서, 자동승강유닛은 다중빔음향측심기를 해수면의 기포에 영향을 최소화 하는 지점에 위치시킴으로서, 해저지형을 보다 정밀하게 탐사할 수 있도록 하는데 그 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템은, 자동승강유닛은 다중빔음향측심기를 해수면으로부터 일정거리 이격시킬 수 있도록 하여, 자동승강유닛이 장애물에 충돌하는 것을 방지하는데 그 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템은, 수상카메라, 수중카메라 및 카메라부의 모니터링을 통해 수상선이 수중 암반 등과 같은 장애물과의 충돌하는 것을 방지하는데 그 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템은, 쌍동선 선체가 파도에 영향을 받아 상기 파도를 따라 상하로 움직이더라도, 추진부는 쌍동선 선체를 따라 상하로 움직이지 않도록 하여 안정적인 추진이 가능하도록 하는데 그 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템은, 탐사 시, 파도에 의한 쌍동선 선체의 요동을 최소화하여, 쌍동선 선체의 요잉, 롤링, 피칭 등의 영향으로 인해 다중빔음향측심기의 데이터가 부정확해지는 문제를 감소시키는데 그 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템의 평면도이다.
도 2은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템을 이용하여 수중암반과의 충돌없이 안전하게 해저지형탐사 실험을 진행하고 있는 모습이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 천해 해저지형 관측용 수상선 시스템을 이용한 해저지형탐사 실험에서 수행한 정밀 수심측량 구역 조사 결과를 나타낸다.
도 5의 (a)는 기존의 수상선을 나타낸 도면이다.
도 5의 (b)는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 파도에 의한 쌍동선 선체의 승강에도 추진부의 위치가 고정될 수 있는 원리를 나타낸 도면이다.

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. 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.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시 예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템(100)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 쌍동선 선체(111)와 상기 쌍동선 선체(111)에 고정되어 설치되는 추진부(112)로 구성되어 무인으로 항해하는 수상선(110)과 상기 수상선(110)이 탐사하고자 하는 해저지형탐사 지역으로 이동하도록 제어하는 구동부(200)와 상기 수상선(110)의 일측에 설치되는 해저지형탐사부(140)를 포함한다. 또한, 상기 해저지형탐사부(140)는, 수중에서 음파의 속도를 이용하여 수심을 측정하는 다중빔음향측심기(141)와 상기 다중빔음향측심기(141)가 주변 장애물과 충돌하는 것을 방지할 수 있도록 상기 다중빔음향측심기(141)를 승강시키는 자동승강유닛(142)을 포함한다.

그리고, 본 발명에 따른 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템(100)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 해저지형탐사부(140)에서 측정한 해저지형 데이터를 분석하고, 측량결과를 출력하는 육상관제부(160)와 상기 육상관제부(160)와 무선으로 데이터를 송수신할 수 있도록 마련되는 통신부(150)와 상기 통신부(150)로부터 수신된 데이터를 통해 상기 수상선(110)을 탐사하고자 하는 지역으로 이동시키는 수상선조종부(2001)를 더 포함하고, 탐사 시, 상기 수상선(110)을 탐사지점으로 자동으로 이동시킬 수 있도록 한다.

상기 수상선(110)은 원하는 지역의 위치로 자동으로 조종하는 구동부(200)에 의해 제어되는데, 구체적으로는 상기 구동부(200)에 의해 회전모터(1122)가 제어되는 것이다.
보다 상세하게, 상기 수상선(110)은 서로 이격된 한 쌍의 상기 쌍동선 선체(111), 상기 쌍동선 선체(111) 각각에 고정되어 설치되는 상기 추진부(112), 상기 쌍동선 선체(111) 사이에 위치되어 상기 쌍동선 선체(111)를 연결하는 프레임(1111) 및 상기 쌍동선 선체(111)와 상기 프레임(1111) 사이에 위치되고, 상기 쌍동선 선체(111)의 요동을 최소화하는 서스펜션(1112)으로 구성되어 무인으로 항해할 수 있게 마련된다.

다음으로, 상기 구동부(200)는 상기 프레임(1111)에 설치되어 상기 수상선(110)을 조종하기 위한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 수상선(110)의 현재 위치좌표를 인식하는 위치확인부(1501), 후술할 육상관제부(160)와 무선으로 데이터를 송수신하도록 마련되는 통신부(150) 및 상기 수상선(110)의 현재 위치좌표와 상기 육상관제부(160)로부터 수신한 데이터를 통해 상기 수상선(110)을 원하는 지역, 즉 본 발명에서는 탐사하고자 하는 해저지형탐사 지역으로 자동으로 이동하게 하는 상기 수상선조종부(2001)를 포함한다.

본 발명에 따른 해저지형탐사용 수상선 시스템(100)은 상기 해저지형탐사용 수상선 장치에, 해저지형탐사부(140)에서 측정한 해저지형 데이터를 분석하여 탐사된 정밀 해저지형 측량결과를 출력하는 육상관제부(160)를 포함한다. 이를 통해, 본 발명의 수상선 시스템(100)은 상기 수상선(110)의 항해위치를 계속적으로 모니터링하여 자동항해유지, 장애물충돌방지 후술할 다중빔음향측심기의 자동승강을 행할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 육상관제부(160)는 사용자로부터 탐사하고자 하는 해저지형탐사 지역의 위치좌표를 입력할 수 있는데, 상기 육상관제부(160)를 통해 입력된 위치좌표를 상기 통신부(150)에서 수신하고, 이동하고자 하는 위치좌표와 상기 위치확인부(1501)에 의해 확인된 현재 수상선의 위치좌표를 비교한 후 상기 수상선(110), 구체적으로는 상기 회전모터(1122)를 제어하여 상기 수상선(110)을 이동하고자 하는 위치인 수심측량지역으로 이동시키는 것이다. 또한, 상기 무인선조종부(2001)는 이동하고자 하는 위치좌표에 도달하면 해저지형탐사 실시를 위해 특정 속도의 항해 및 호버링(수상정지항해)이 되도록, 상기 추진부(112) 각각의 회전모터(1122)의 구동을 제어한다.

또한, 상기 구동부(200)는, 상기 수상선(110)이 탐사하고자 하는 지역에 위치될 때, 주변 장애물로 인한 충돌을 방지할 수 있도록 상기 수상선(110)의 주변을 모니터링하는 카메라부(210)를 포함한다. 즉, 상기 구동부(200)는, 상기 수상선(110)이 탐사하고자 하는 해저지형탐사 지역에 이동한 후, 주변 선박 등 수상 장애물과 충돌없이 항해를 안전하게 유지할 수 있도록 상기 수상선(110)의 주변을 확인하여 영상모니터링하는 카메라부(210)를 더 포함할 수 있다. 상기 수상선(110)이 해저지형탐사를 위해 항해할 때 영상모니터링을 하여 그 결과를 상기 무인선조종부(2001)에 전달함으로써, 상기 수상선(110)의 항해속도를 5노트로 유지하며 1~2노트 오차로 유지할 수 있도록 구성된다.

다음으로, 상기 해저지형탐사부(140)는 우선적으로 상기 해저지형탐사 지역에 대한 해저지형탐사를 실시하는 다중빔음향측심기(141)를 포함한다. 상기 다중빔음향측심기(141)는 해저지형탐사를 위해 탐사지역의 각 위치에 따른 수심을 측정하고, 이를 분석하기 위해 측정된 해저지형데이터는 상기 육상관제부(160)로 보내진다. 이때, 상기 다중빔음향측심기(141)는 통신모듈(1502)을 포함하여, 직접적으로 상기 육상관제부(160)로 신호를 송신하거나, 상기 구동부(200)의 상기 통신부(150)에 전달하여 최종적으로 상기 육상관제부(160)에서 상기 측정된 해저지형 데이터를 분석할 수 있도록 형성된다.

상기 해저지형탐사부(140)는, 상기 다중빔음향측심기(141)가 수중암반 등 수중장애물로부터 충돌 하지 않고 수심 1m 내외의 연안에서 정밀 해저지형을 탐사할 수 있도록 수중카메라(143)가 장착된 상기 다중빔음향측심기(141)를 해수면으로부터 일정거리 이격시켜는 자동승강유닛(142)을 더 포함할 수 있다.

구체적으로 설명하면, 일반적인 중·대형 선박으로는 간출암, 저수심(극천해), 위험구역(해상사격장, 특정해역) 등 접근이 제한된 해역에서는 선박 및 탐사장비의 충돌위험으로 인해 해저지형탐사가 불가능하다. 이를 극복하기 위해 본 발명에서는 상기 다중빔음향측심기(141)를 해수면으로부터 상기 수상선(110)의 하부로 이격시켜 해저지형 탐사를 가능하게 한 것이다. 즉, 상기 수상선(110)에 부착된 상기 다중빔음향측심기(141)를 사용하여 수심 1m 내에서 해저지형 탐사 시, 수중암반 등 수중장애물과의 충돌로 인해 수중탐사가 불가능하므로, 상기 자동승강유닛(142)을 사용하여, 해수면으로부터 이격되도록 자동으로 상기 다중빔음향측심기(141) 이격시킨다. 단, 상기 자동승강유닛(142)의 구동모터(1421)는 상기 수상선(110)의 하부에 설치한다.

또한, 상기 자동승강유닛(142)은, 상기 수상선(110)의 하부에 고정되는 고정바(1423)와 상기 고정바(1423)의 일측에 구비되어 상기 다중빔음향측심기(141)를 승강시킬 수 있는 구동력을 발생시키는 구동모터(1421)와 상기 고정바(1423)의 일측에 구비되어 선택적으로 상기 고정바(1423)를 고정시키는 락킹부재(1422)를 포함하고, 상기 수상선(110)의 탐사 시, 상기 자동승강유닛(142)이 상기 다중빔음향측심기(141)를 승강시킴으로서, 천해에서 해저지형을 보다 더 근접하게 탐사하여 정밀한 탐사가 이루어 질 수 있도록 한다. 즉, 상기 자동승강유닛(142)은, 상기 수상선(110)의 하부에 고정되는 고정바(1423), 일단에 상기 다중빔음향측심기(141)가 설치되어 상기 다중빔음향측심기(141)를 승강시키도록 상하로 이동하는 구동모터 (1421), 상기 다중빔음향측심기(141)가 수중장애물과의 충돌을 막을 수 있는 높이에 도달하면 상기 고정바(1423)를 고정시키는 락킹부재(1422)를 포함하여, 상기 다중빔음향측심기(141)를 해수면으로부터 상기 수상선(110)의 하부로 이격시킬 수 있는 구조로 형성된다. 여기서, 상기 자동승강유닛(142)은 수중암반 등 수중장애물과 상기 다중빔음향측심기(141)의 충돌을 방지 할 수 있도록 상기 해수면으로부터 이격되도록 상기 다중빔음향측심기(141)를 위치시켜야 함은 물론이다.

구체적으로 설명하면, 상기 수상선(110)은 항해중에 항상 수상과 수중의 장애물로부터 충돌위험이 있으므로, 해저지형 탐사가 불가능하다. 이때 상기 수상선(110)에 부착된 상기 카메라부(210)와 다중빔음향측심기(141)에 부착된 수중카메라(143)를 통해 수상 및 수중에 있는 장애물로부터 상기 수상선(110) 및 다중빔음향측심기(141)가 외부 장애물과의 충돌없이 안정적인 상태를 유지하게 되어 해저지형 탐사가 가능하게 되는 것이다.

본 발명에 따른 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템에 있어서, 상기 자동승강유닛(142)은, 상기 구동부(200)에서 카메라부(210) 및 수중카메라(143)의 수상 및 수중 영상을 모니터링하면서, 외부 장애물과의 충돌없이 상기 수상선(110)이 안전하게 항해하는 자동운항모듈 및 장애물충돌을 방지하며 상기 다중빔음향측심기(141)를 자동으로 승강시키는 제어부(도면 미도시)를 더 포함할 수 있다. 이는 수상선의 항해속도와 해저지형 탐사구역의 지형 차이에 따라 수상 및 수중 충돌을 막기위해 탐사자가 수동으로 조정해야 하는 번거로움을 해소할 수 있어, 다중빔음향측심기를 이용한 해저지형 탐사를 보다 용이하게 수행할 수 있다.

상기 쌍동선 선체(111)는 천해 해저지형 탐사를 위해 파도에 의한 선체의 요동을 최소화하여 안정적인 항해가 가능한 최적화된 선박이다. 보다 상세하게, 상기 쌍동선 선체(111)는 폴리우레탄 섬유를 포함하는 튜브형태로 제작되어, 흘수가 20 내지 30cm로 매우 낮아 수심 1m 이내의 천해 해저지형 탐사에 적합하다. 또한, 상기 쌍동선 선체(111)와 프레임(1111) 사이에는 파도에 의한 상기 쌍동선 선체(111)의 요동을 최소화 할 수 있도록 하는 상기 서스펜션(1112)이 마련된다. 상기 서스펜션(1112)은 탐사 시, 파도에 의한 상기 쌍동선 선체(111)의 요동을 최소화하여, 상기 쌍동선 선체(111)의 요잉, 롤링, 피칭 등의 영향으로 인해 상기 다중빔음향측심기(141)의 데이터가 부정확해지는 문제를 감소시킬 수 있다.

다음으로, 상기 추진부(112)는, 상기 추진부(112)와 쌍동선 선체(111)를 연결하는 연결부(1123)를 포함하고, 상기 연결부(1123)는 상기 추진부(112)와 쌍동선 선체(111)가 개별적으로 승강될 수 있도록 연결되어, 파도에 의해 상기 쌍동선 선체(111)가 승강되더라도 상기 추진부(112)가 승강되는 것을 최소화한다. 보다 상세하게, 도 5를 참조하면, 상기 연결부(1123)는 상기 추진부(112)와 쌍동선 선체(111)를 간접적으로 연결시킨다. 따라서, 상기 쌍동선 선체(111)가 파도에 영향을 받아 상기 파도를 따라 상하로 움직이더라도, 상기 추진부(112)는 상기 쌍동선 선체(111)를 따라 상하로 움직이지 않는 것이다. 이를 통하여, 상기 추진부(112)가 파도의 영향에서 벗어나 수중에서 안정적인 추진을 할 수 있도록 한다.

다음으로, 상기 수상선(110)의 운용 방법에 대해 설명한다.

먼저, 상기 수상선(110)은 크게 무인이며 자동으로 운항하는 자동운항모드와 조종자가 원격으로 조종하는 수동운항모드로 운용 가능하다. 즉, RF 및 LTE 무선통신을 통해 상기 수상선(110)과 실시간으로 원격 관제 및 해저지형 탐사 데이터 모니터링을 수행할 수 있다. 또한, 상기 수상선(110)의 안전을 위해 상기 수상카메라(1201), 수중카메라(143) 및 카메라부(210)의 모니터링을 통해 수중 암반 등과 같은 장애물과의 충돌을 방지할 수 있다.

다음으로, 상기 자동승강유닛(142)은 상기 다중빔음향측심기(141)를 해수면으로부터 일정거리 이격시킬 수 있도록 하여, 상기 자동승강유닛(142)이 장애물에 충돌하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 자동승강유닛(142)은 상기 다중빔음향측심기(141)를 해수면의 기포에 영향을 최소화 하는 지점에 위치시킴으로서, 해저지형을 보다 정밀하게 탐사할 수 있도록 한다.

다음으로, 상기 자동승강유닛(142)의 승강절차에 대해 설명한다. 먼저, 상기 수상선(110)이 육지에서 바다로 진수 전, 수중 및 수상장애물과의 충돌을 막기 위해 상기 구동모터(1421)는 상기 고정바(1423)를 상기 수상선(110)의 선미쪽으로 90도 상승시켜 상기 락킹부재(1422)로 상기 고정부(1423)를 상기 수상선(110)의 선미방향에 고정시킨다. 이후, 상기 수상선(110)이 진수완료 되면, 해저지형 탐사를 시작하기 전에 원격신호를 받아 상기 구동모터(1421)는 상기 고정바(1423)를 상기 해저지형탐사부(140)의 중앙부분으로 90도 하강시켜 상기 락킹부재(1422)로 상기 고정바(1423)를 상기 해저지형탐사부(140) 중앙부분에 고정 시킨다. 또한, 상기 다중빔음향측심기(141)에는 수압센서가 장착되어있어, 상기 다중빔음향측심기가(141) 설치된 수중위치의 수압을 측정하여 기포의 영향을 받지 않는 해수면과의 최소이격거리를 자동 측정한다. 즉, 상기 다중빔음향측심기가(141) 해수면으로부터 이격되는 거리는 상기 수압센서의 측정값을 통해 설정되는 것이다. 이때, 최소이격거리는 약 30cm이다. 다음으로, 해저지형 탐사가 종료되면, 원격신호를 받아 상기 구동모터(1421)는 진수 전과 같은 위치로 상기 고정바(1423)를 상기 수상선(110) 선미부분에 고정시킨다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 해저지형탐사용 수상선 시스템
110 : 수상선
111 : 쌍동선 선체
1111 : 프레임
112 : 추진부
1121 : 스크류
1122 : 회전모터
1201 : 수상카메라
130 : 전원공급부
140 : 해저지형탐사부
141 : 다중빔음향측심기
1411 : 다중빔음향측심기 자료저장장치
142 : 자동승강유닛
1421 : 구동모터
1422 : 락킹부재
143 : 수중카메라
150 : 통신부
1501 : 위치확인부
1502 : 통신모듈
160 : 육상관제부
200 : 구동부
210 : 카메라부
2001 : 수상선조종부

Claims

쌍동선 선체;와 쌍동선 선체에 고정되어 설치되는 추진부;로 구성되어 무인으로 항해하는 수상선;
상기 수상선이 탐사하고자 하는 해저지형탐사 지역으로 이동하도록 제어하는 구동부; 및
상기 수상선의 일측에 설치되는 해저지형탐사부;를 포함하고,
상기 쌍동선 선체는, 폴리우레탄 섬유를 포함하는 튜브형태로 제작되며,
상기 쌍동선 선체는, 상기 쌍동선 선체의 상부에 구비되어 상기 쌍동선 선체의 요동을 최소화하는 서스펜션;을 포함하고,
상기 해저지형탐사부는,
수중에서 음파의 속도를 이용하여 수심을 측정하는 다중빔음향측심기; 및
상기 다중빔음향측심기가 주변 장애물과 충돌하는 것을 방지할 수 있도록 상기 다중빔음향측심기를 승강시키는 자동승강유닛;을 포함하며,
상기 다중빔음향측심기는, 수압을 측정하는 수압센서;를 포함하고,
상기 수압센서는,
상기 다중빔음향측심기가 수중의 기포에 영향을 받지 않는 수면과의 최소이격거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 해저지형탐사부에서 측정한 해저지형 데이터를 분석하고, 측량결과를 출력하는 육상관제부;
상기 육상관제부와 무선으로 데이터를 송수신할 수 있도록 마련되는 통신부; 및
상기 통신부로부터 수신된 데이터를 통해 상기 수상선을 탐사하고자 하는 지역으로 이동시키는 수상선조종부;를 더 포함하고,
탐사 시, 상기 수상선을 탐사지점으로 자동으로 이동시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 수상선이 탐사하고자 하는 지역에 위치될 때, 주변 장애물로 인한 충돌을 방지할 수 있도록 상기 수상선의 주변을 모니터링하는 카메라부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 자동승강유닛은,
상기 수상선의 하부에 고정되는 고정바;
상기 고정바의 일측에 구비되어 상기 다중빔음향측심기를 승강시킬 수 있는 구동력을 발생시키는 구동모터; 및
상기 고정바의 일측에 구비되어 선택적으로 상기 고정바를 고정시키는 락킹부재;를 포함하고,
상기 수상선의 탐사 시, 상기 자동승강유닛이 상기 다중빔음향측심기를 승강시킴으로서, 천해에서 해저지형을 보다 더 근접하게 탐사하여 정밀한 탐사가 이루어 질 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템.
서로 이격된 한 쌍의 쌍동선 선체, 상기 쌍동선 선체 각각에 고정되어 설치되는 추진부, 상기 쌍동선 선체 사이에 위치되어 상기 쌍동선 선체를 연결하는 프레임 및 상기 쌍동선 선체와 상기 프레임 사이에 위치되고, 상기 쌍동선 선체의 요동을 최소화하는 서스펜션으로 구성되어 무인으로 항해하는 수상선;
상기 프레임에 설치되고, 상기 수상선이 탐사하고자 하는 해저지형탐사 지역으로 이동하도록 제어하는 구동부; 및
상기 수상선의 일측에 설치되는 해저지형탐사부;를 포함하고,
상기 해저지형탐사부는,
수중에서 음파의 속도를 이용하여 수심을 측정하는 다중빔음향측심기; 및
상기 다중빔음향측심기가 주변 장애물과 충돌하는 것을 방지할 수 있도록 상기 다중빔음향측심기를 승강시키는 자동승강유닛;을 포함하고,
상기 다중빔음향측심기는, 상기 다중빔음향측심기가 설치된 수중위치의 수압을 측정하여 기포의 영향을 받지 않는 수면과의 최소이격거리를 측정하는 수압센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 천해 해저지형 탐사용 수상선 시스템.