KR102321675B1 - 해무제거장치를 이용한 선박운행시스템 및 선박운행 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 해무제거장치는 비행체에 면 형상의 레이저 빔을 발생하는 해무 제거모듈을 장착하여 본 선박의 선박 운항경로에 해당하는 범위를 비행체로 하여금 해무를 제거하는 것으로서, 선박과, 상기 선박에 탑재되어 필요시 비행하며 해무를 제거하는 해무제거장치와, 상기 선박에 형성되어 상기 해무제거장치 유무를 판단하여 해무제거장치를 격납하고 충전하는 스테이션과, 선박의 방향 및 속도를 제어하는 선박제어부와, 상기 선박과 상기 해무제거장치를 연동하기 위한 제1무선통신부를 포함하며 상기 해무제거장치는 공중 비행이 가능한 비행체와, 상기 비행체에 설치되어 해무를 제거하는 제거모듈과, 상기 제1무선통신부와 데이터를 송수신하는 제2무선통신부와, 상기 선박제어부와 연동되어 비행체의 비행을 제어하는 구동제어부와, 상기 제거모듈을 제어하는 모듈제어부를 포함하여 구성된다.

Description

해무제거장치를 이용한 선박운행시스템 및 선박운행 방법{SHIP OPERATING SYSTEM AND METHOD USING SEA FOG REMOVAL DEVICE}

본 발명은 해무제거장치를 이용한 선박운행시스템 및 선박운행 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비행체에 면 형상의 레이저 빔을 발생하는 해무 제거모듈을 장착하여 선박 운항시 원거리까지 정찰할 수 있는 해무제거장치를 이용한 선박운행시스템 및 선박운행 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 안개는 대기 중의 수증기가 차가운 수면이나 지면과 맞닿아 응결현상이 일어나는 것으로, 대기 중에 수증기가 다량 함유되어 있거나 공기가 이슬점 온도 이하로 냉각되거나 또는 대기 중에 미세한 물방울의 생성을 촉진시키는 응결핵이 많이 존재하는 경우 등과 같은 조건에 주로 발생된다.

특히, 해무가 발생하면 항로 방향으로 시야가 확보되지 않아 선박 간 충돌사고가 자주 발생한다. 해무는 새벽과 일출 전/후의 시간대에 집중되어 연안에 안개가 발생하고 있어, 이 시간대에 연안 인근을 항해하는 선박들의 운항에 큰 영향을 미치고 있다. 즉, 연안 해역의 경우 산재된 섬과 인근 항만 출입항 선박으로 인한 교차지점이 많아 해상교통이 매우 혼잡하고, 최근 기상 이변 등의 영향으로 잦은 안개가 발생하여 운항 선박들의 항해위험도가 증가하고 있다.

더욱이, 온난화 현상으로 계절에 관계없이 빈번한 짙은 농무현상으로 선박 충돌, 좌초 등의 안전사고가 우려되고 있다.

또한, 연안에서 가장 빈번하게 일어나고 있는 해난사고는 근접거리 물체에 대한 레이더의 검출 불능에 따른 충돌사고로 운항자의 조선실수가 충돌 원인의 비중이 크다.　 그 중에 어선의 불법어로와 통신장비가 미 탑재된 선박으로 인한 사고의 위험이 높은 것으로 보고되고 있다.

따라서 해무에 의해 시계가 저하된 경우 항행 중인 선박의 안전항해를 위해서는 당직사관의 전방 시각정보가 매우 중요하다

안개로 인한 위험은 연안지역뿐만 아니라 도로의 자동차 운행, 비행기의 이착륙 상황에도 위험을 초래하게 된다.

기존의 안개제거방식으로는 화학약품을 이용하는 방식, 구조물을 설치하는 방식, 열풍기로 안개를 확산시키는 방식 등이 제안되어 왔다.

그러나 화학약품을 이용하여 안개를 제거하는 방식의 경우는, 화학약품 비용 및 인체유해가능성 측면에서 단점이 있다.

또한, 열풍기를 이용하여 도로 상의 안개를 제거하는 방식의 경우는, 도로 전체의 안개를 열풍기로 날려 버려야 하므로 담당하여야 할 면적이 매우 크고, 투입되는 에너지가 상대적으로 크며, 도로 상을 운행하는 차량 등의 운전자가 고온의 열풍 공기로 인해 불편함을 느낄 수 있다는 단점이 있다.

또한, 도로가에 안개 차단막을 설치하여 안개를 제거하는 방식의 경우는, 강풍 등의 영향으로 차단막 전개 및 회수 등의 동적인 이동장치를 필수적으로 수반하여야 한다는 단점이 있다. 그리고 차단막 구조 자체가 복잡하고 하중의 증가 등 다수의 문제점을 수반하고 있다.

이러한 기존의 안개제거방식으로는 넓은 해상에서 해무를 제거하여 안전한 항해를 하게하는 기술로 사용하기에는 현재까지 큰 문제점이 있는 상태이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0139831호 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0088177호

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 비행체에 면 형상의 레이저 빔을 발생하는 해무 제거모듈을 장착하여 본 선박의 선박 운항경로에 해당하는 범위를 비행체로 하여금 해무를 제거하게 하고, 해무가 제거된 해상의 상황을 카메라로 촬영하여 운항 경로 상의 충돌위험이 있는 선박이나 물체가 존재하는지를 촬영하고, 그 촬영된 영상자료를 모선에 전송함으로써 안전하게 선박을 운행할 수 있도록 하는 해무제거장치를 이용한 선박운행시스템 및 선박운행 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 해무제거장치를 이용한 선박운행시스템은 선박과, 상기 선박에 탑재되어 필요시 비행하며 해무를 제거하는 해무제거장치와, 상기 선박에 형성되어 상기 해무제거장치 유무를 판단하여 해무제거장치를 격납하고 충전하는 스테이션과, 선박의 방향 및 속도를 제어하는 선박제어부와, 상기 선박과 상기 해무제거장치를 연동하기 위한 제1무선통신부를 포함하며 상기 해무제거장치는 공중 비행이 가능한 비행체와, 상기 비행체에 설치되어 해무를 제거하는 제거모듈과, 상기 제1무선통신부와 데이터를 송수신하는 제2무선통신부와, 상기 선박제어부와 연동되어 비행체의 비행을 제어하는 구동제어부와, 상기 제거모듈을 제어하는 모듈제어부를 포함할 수 있다.

상기 해무제거장치는 비행경로 상의 영상을 수집하도록 카메라로 구성된 영상촬영부를 더 포함할 수 있다.

상기 영상촬영부로부터 실시간으로 수집하여 시야를 확보하고 장애물의 존재 여부를 확인할 수 있는 모니터링부를 더 포함할 수 있다.

상기 제거모듈은 비행체에 설치되어 내부에 소정의 수용공간이 마련되고 일측에 레이저 빔을 전달 받는 홀과 레이저 빔이 외부로 방출될 수 있도록 하는 슬릿이 형성된 하우징과, 상기 홀을 통해 하우징 내부로 레이저 빔을 조사하는 레이저발생기와, 상기 레이저발생기에서 조사된 레이저 빔을 분리하는 선 분리기와, 상기 하우징의 내부 일측에 구비되고 레이저발생기에서 조사된 레이저 빔을 반사하고 진행방향을 변경하는 반사부를 포함할 수 있다.

상기 레이저발생기는 1.8um 또는 3um의 파장을 가진 근적외선 레이저를 발생할 수 있다.

상기 반사부는 상기 하우징의 내부 일측에 구비되고 레이저발생기에서 조사된 레이저 빔을 그리드부 측으로 반사하는 반사경과, 상기 하우징의 내부 일측에 구비되고 하우징의 길이 방향을 따라 배치되며 반사경에서 반사되는 레이저 빔의 진행방향을 변경하여 반사시키는 그리드부와, 상기 슬릿에 그리드부에 의해 반사되는 레이저 빔의 폭을 조절하기 위한 렌즈를 포함할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 해무제거장치를 이용한 선박운행 방법은 스테이션에 격납된 해무제거장치가 동작하는 단계와, 상기 해무제거장치가 제 위치로 이동하는 단계와, 모듈제어부로부터 제거모듈이 동작하여 해무를 제거하는 단계와, 상기 제거모듈이 제거한 영역을 영상촬영부로 촬영하는 단계와, 촬영한 영상을 실시간으로 모니터링부로 송신하는 단계와, 수신한 데이터에 따라 선박제어부가 선박을 제어하는 단계와, 선박이 변경된 방향에 따라 해무제거장치가 제어되는 단계를 포함할 수 있다.

상기 모듈제어부로부터 제거모듈이 동작하여 해무를 제거하는 단계는 해무제거장치를 소정의 각도로 움직이는 단계를 더 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 해무제거장치를 이용한 선박운행시스템 및 선박운행 방법에 의하면, 비행체에 면 형상의 레이저 빔을 발생하는 해무 제거모듈을 장착하여 선박 운항경로에 해당하는 범위의 해무를 제거하고 모니터링하여 안전하게 운행할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 해무제거장치의 운행시스템을 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 해무제거장치의 운행시스템을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스테이션을 도시한 단면도이다.
도 4는 선회시험 결과에 따른 전진거리를 도시한 모식도이다.
도 5는 본 발명에 따른 제거모듈을 도시한 모식도이다.
도 6은 본 발명에 따른 제거모듈의 그리드반사체를 도시한 모식도이다.
도 7은 본 발명에 따른 제거모듈의 반사경과 그리드반사체를 도시한 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 렌즈 적층구조를 도시한 모식도이다.
도 9는 본 발명에 따른 해무제거장치의 선박운행 방법을 도시한 순서도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도면들에 있어서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 본 명세서에서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.

본 명세서에서 '및/또는'이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, '연결되는/결합되는'이란 표현은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 '포함한다' 또는 '포함하는'으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및 소자의 존재 또는 추가를 의미한다.

실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 측(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 해무제거장치의 운행시스템을 도시한 모식도이고, 도 2는 본 발명에 따른 해무제거장치의 운행시스템을 도시한 블록도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스테이션을 도시한 단면도이고, 도 4는 선회시험 결과에 따른 전진거리를 도시한 모식도이며, 도 5는 본 발명에 따른 제거모듈을 도시한 모식도이고, 도 6은 본 발명에 따른 제거모듈의 그리드반사체를 도시한 모식도이며, 도 7은 본 발명에 따른 제거모듈의 반사경과 그리드반사체를 도시한 모식도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 렌즈 적층구조를 도시한 모식도이고, 도 9는 본 발명에 따른 해무제거장치의 선박운행 방법을 도시한 순서도이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해무제거장치를 이용한 선박운행시스템(10)은 선박(1000)과, 해무제거장치(2000)와, 스테이션(1100)과, 선박제어부(1200)와, 제1무선통신부(1300)를 포함한다.

상기 선박(1000)은 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 수천 개 이상의 컨테이너 등의 화물을 화물창(cargo hold)에 싣고 대양을 항해하는 유조선, LNG운반선, LPG운반선, 컨테이너운반선, 자동차운반선, 벌크선, 광물운반선 등의 대형　선박 또는 연안 인근을 항해하는 소형선박일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 다양한 형태의 모든　선박　및 해양 구조물을 포함할 수 있음은 물론이다.

상기 해무제거장치(2000)는 비행체(2100)에 해무를 제거하는 제거모듈(2200)을 부착한 것으로 이와 관련한 자세한 설명은 도 3 내지 도 7을 참조하여 후술하기로 한다.

상기 스테이션(1100)은 상기 해무제거장치(2000)를 격납하고 충전하는 것으로, 해무제거장치(2000) 유무를 판단하여 해무제거장치(2000)를 스테이션(1100)에 격납하고 스테이션(1100)에 도킹시 무선으로 충전시킬 수 있다.

상기 스테이션(1100)는 하나의 예로서 도 3과 같이, 상기 해무제거장치(2000)의 높이와 너비보다 큰 홈이 형성되어 부딪힘 없이 안착될 수 있는 안착홈(1110)과, 내부에 상기 제거모듈(2200)이 수납될 수 있는 수용홈(1120)이 마련될 수 있다.

이때, 상기 안착홈(1110) 하부에는 해무제거장치(2000)를 무선 충전할 수 있는 충전부(1130)가 구비되어 있어 상기 해무제거장치(2000)는 수용홈(1120)에 삽입되고 안착홈(1110) 에 밀착되면서 격납되어 충전될 수 있다.

또한, 상기 스테이션(1100)은 상기 해무제거장치(2000)를 격납시 흔들림을 방지하기 위한 고정장치(1140)를 더 포함할 수 있다.

상기 고정장치(1140)는 다수개 형성될 수 있으며 공압 피스톤을 이용하여 상기 해무제거장치(2000)를 중심으로 밀어줌으로써 고정될 수 있다.

상기 선박제어부(1200)는 선박의 운항 방향 및 속도를 제어한다. 이는 상기 해무제거장치(2000)가 선박의 운항 경로를 미리 정찰할 수 있도록 해무제거장치(2000)의 구동과 연동될 수 있다.

상기 제1무선통신부(1300)는 선박(1000)에서 상기 선박(1000)과 해무제거장치(2000) 사이의 데이터를 송수신하는 것으로서, 선박제어부(1200)에 데이터를 송신하는 역할을 수행하게 된다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 해무제거장치(2000)는 비행체(2100)와, 제거모듈(2200)과, 제2무선통신부(2300)와, 구동제어부(2400)와, 모듈제어부(2500)를 포함한다.

상기 비행체(2100)는 공중 비행이 가능하며 구동제어부가 설치되어 사람이 탑승하지 않고 무선신호의 유도에 의해 비행하는 무인 항공기로서 통상의 '드론(drone)'을 의미한다. 상기 비행체(2100)는 통상적으로 널리 사용되고 있는 드론의 형태와 동일 또는 유사한 형태를 가지므로 자세한 설명은 생략한다.

상기 제거모듈(2200)은 비행체(2100)에 탑재되어 해무를 제거하는 것으로 이와 관련한 자세한 설명은 도 5 내지 도 8을 참조하여 후술하기로 한다.

상기 제2무선통신부(2300)는 해무제거장치(2000)에서 상기 선박(1000)과 해무제거장치(2000) 사이의 데이터를 송수신하는 것으로서, 상기 선박제어부(1200)의 데이터를 수신하여 상기 구동제어부(2400)를 동작시키는 역할을 수행하게 된다.

상기 구동제어부(2400)는 상기 제2무선통신부(2300)로부터 수신한 데이터를 통해 상기 선박제어부(1200)와 연동되어 비행체(2100)의 비행을 제어한다.

이때, 상기 비행체(2100)는 선박의 항로를 따라서 선박(1000)으로부터 소정의 범위만큼 앞서 비행하는 것이 바람직하다.

구체적으로, 도 4를 참조하면, 선박이 항로상의 장해물을 발견하게 되는 경우 선박은 속도를 줄이거나 또는 타를 최대 각으로 하여 급회전을 하게 된다. 선박 사이에 또는 선박과 장해물 사이의 충돌을 회피하기 위하여 상기 비행체는 선박의 항로 상에 선박의 길이의 최소 5배 이상 앞서 비행하는 것이 바람직하다. 이는 선박이 장해물이나 접급해오는 타 선박의 충돌을 방지하기 위하여 타를 최대각으로 하여 90도 방향으로 선박이 회전하는 거리인 선회종거(Advance)보다 비행체(2100)가 앞서 비행하면서 장해물 존재 여부를 선박(1000)에 전송해야 하기 때문이다.

예를 들어, 347m의 길이를 가지는 6600TEU의 대형 컨테이너 선박(Sovereign Mearsk)에서 상기 비행체(2100)는 선박(1000)으로부터 최소 1735m 앞서 비행하는 것이 바람직하고, 253m의 길이를 가지며 약 3000명을 수용하는 크루즈선에서 상기 비행체(2100)는 선박(1000)으로부터 최소 1265m 앞서 비행하는 것이 바람직하다.

따라서, 해무 제거후 판단 가능한 정보에 따라 선박(1000)은 미리 방향을 조정하거나 속도를 조절할 수 있으므로 해상사고를 방지할 수 있게 된다.

상기 모듈제어부(2500)는 제거모듈(2200)을 제어하는 것으로서, 제거모듈(2200)의 동작 유무를 결정할 수 있다.

또한, 상기 모듈제어부(2500)는 제거모듈(2200)의 각도를 조절할 수 있으며 해무를 직접 감지하기 위한 센서를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 해무제거장치(2000)는 비행체(2100)의 비행경로 상의 영상을 촬영하는 영상촬영부(2600)를 더 포함할 수 있다.

상기 영상촬영부(2600)는 상기 비행체(2100)가 비행경로 상의 영상을 수집하도록 카메라로 구성된다. 이때, 카메라는 비행체(2100)에 탑재되어 주변을 촬영하도록 구성되며, 바람직하게는 비행체(2100)가 비행하는 방향의 해수면을 바라보게 설치되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 영상촬영부(2600)는 선박(1000)의 운행경로 주위의 장애물을 감지하여 방향 조정에 도움이 될 수 있다.

여기서, 카메라는 광학　카메라, 열화상　카메라　및 적외선 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.　

또한, 상기 해무제거장치(2000)를 이용한 선박운행시스템(10)은 상기 영상촬영부(2600)로부터 수집한 데이터를 제2무선통신부(2300)를 통해 제 1무선통신부(1300)에 송신하여 실시간으로 수집한 데이터를 나타내는 모니터링부(1400)를 더 포함할 수 있다.

상기 모니터링부(1400)는 상기 제1무선통신부(1300)에서 수신한 상기 비행체(2100)의 영상촬영부(2600)로부터 실시간으로 수집한 데이터를 나타낸다. 또한, 상기 모니터링부(1400)에 장애물을 감지할 수 있는 분석부를 더 포함할 수 있다.

즉, 상기 제거모듈(2200)은 상기 영상촬영부(2600)가 촬영하는 영역의 해무를 제거하게 된다. 그러므로, 상기 제거모듈(2200)의 설치 위치는 상기 영상촬영부(2600)의 위치에 따라 변화될 수 있고 이를 고정하기 위한 지지대(2250)를 더 포함할 수 있다.

이하, 제거모듈(2200)에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 5를 참조하면, 상기 제거모듈(2200)은 비행체(2100)에 탑재되어 해무를 제거하는 것으로, 하우징(2210)과, 레이저발생기(2220)와, 선 분리기(2230)와, 반사부(2240)를 포함한다.

상기 하우징(2210)은 비행체(2100)에 설치되어 내부에 소정의 수용공간이 마련되고 일측에 레이저 빔을 전달 받는 홀(2211)과 레이저 빔이 외부로 방출될 수 있도록 하는 슬릿(2212)이 형성되게 된다.

이때, 상기 홀(2211)을 통해 하우징(2210) 내부로 레이저 빔을 조사하는 레이저발생기(2220)가 하우징 측면에 구비된다.

상기 레이저발생기(2220)는 물에 대해서 높은 흡수율을 가지는 근적외선을 출력하는 것이 바람직하다.

구체적으로, 상기 레이저발생(2220)기에서 방사하는 근적외선의 파장은 주로 사람이 육안으로 시인할 수 없는 1.8um 또는 3um인 전자파로서 일반적인 빛과 달리 광을 조사해 물체를 밝게 비추는 능력을 가지고 있지 않다.

또한, 이러한 레이저 빔을 반사시켜 안개에 닿았을 때 물방울에 해당되는 적외선의 에너지는 분산되지만, 사람에게는 안전하다.

이때, 물에 흡수되는 파장을 유지하여 물방울 제거에 효과적이므로 비교적 단시간에 소정의 범위에서 시야를 좋게 할 수 있다.

상기의 범위에 해당하는 파장은 물에 대한 흡수율이 가장 높은 파장인 3um의 근적외선에 비해 물에 대한 흡수율이 낮다. 그러나 파장이 1.8um의 근적외선은 닿은 물방울을 증발시키면서 그 물방울을 투과해 물방울의 원방에 있는 물방울에 도달이 가능하므로 전력대비 충분한 효과를 가져올 수 있다.

상기 선 분리기(2230)는 상기 홀(2211)에 탈부착 가능하도록 장착될 수 있으며, 입사되는 단일 레이저 빔을 복수의 빔으로 분리생성시켜 출력되도록 하는 장치이다.

구체적으로, 상기 레이저발생기(2220)로부터 발생한 단일의 레이저 빔이 홀에 장착된 선 분리기(2230)를 거치게 되면, 복수의 레이저 빔으로 분리된 상태로 조사되게 된다.

이러한 선 분리기(2230)를 장착함으로써, 반사부(2240)에 반사되어 슬릿(2212)을 통해 방출되는 레이저 빔이 면 형상의 레이저(surface laser) 빔(S)으로 형성될 수 있다.

상기 반사부(2240)는 상기 하우징(2210)의 내부에 구비되고 레이저발생기(2220)에서 조사된 레이저 빔을 반사하고 진행방향을 변경하는 것으로서, 반사경(2241)과, 그리드부(2242)와, 렌즈(2243)를 포함한다.

상기 반사경(2241)은 상기 하우징(2210)의 내부 일측에 구비되고 상기 레이저발생기(2220)에서 조사된 레이저 빔을 그리드부(2242) 측으로 반사한다.

또한, 상기 반사경(2241)은 디스크 형상일 수 있고 광 손실률을 최소화하기 위해 다수개 구비할 수 있으며, 각도를 조절할 수 있는 장치를 더 포함할 수 있다.

여기서, 반사경(2241)에 코팅되는 광 반사물질은 레이저 빔의 강한 에너지를 견딜 수 있는 범위에서 그 재질을 선택할 수 있다.

상기 그리드부(2242)는 상기 하우징(2210)의 내부 일측에 상기 슬릿(2212)과 마주보게 구비되고 하우징(2210)의 길이 방향을 따라 배치되며 반사경(2241)에서 반사되는 레이저 빔의 진행방향을 변경하여 반사시킬 수 있다.

또한, 상기 그리드부(2242)는 레이저 빔의 진행방향을 변경하여 상기 슬릿(2212)으로 보내는 역할을 한다.

상기 그리드부(2242)는 투명박막의 그리드반사체(2242-1)를 더 구비하되, 그리드반사체(2242-1)가 그리드부(2242)의 상면에 부착되게 된다. 즉, 레이저 빔이 입사되는 면에 형성되게 된다.

상기 그리드반사체(2242-1)는 레이저 빔이 입사되는 면에 선형으로 형성되고 단면이 이등변 삼각형을 이루어 그리드부(2242)에 일정 간격 복수로 배치된다.

상기 그리드반사체(2242-1)를 그리드부(2242)의 상부 표면에 형성시킴으로써, 표면이 평탄화되어 광의 입사각을 일정하게 할 수 있다.

이때, 상기 그리드반사체(2242-1)에서 굴절되는 레이저 빔의 입사각은 균일한 특성을 가진다. 따라서, 상기 그리드반사체(2242-1)로 입사되어 반사되는 레이저 빔도 균일하게 되고, 결국 그리드반사체(2242-1)는 에너지와 광도의 분포가 중심부에서 가장자리까지 균일한 레이저 빔을 형성하는데 현저한 효과가 있다.

바람직하게, 도 6에 도시된 바와 같이, 단면상 삼각형 구조의 그리드반사체(2242-1)는 일정한 피치와 경사각으로 형성될 수 있다.

상기 그리드반사체(2242-1)의 피치는 0.1㎜ 내지 0.2㎜로 형성될 수 있으며, 그리드반사체(2242-1)의 경사각은 10도 내지 40도로 형성될 수 있다.

보다 바람직하게는, 상기 그리드반사체(2242-1)의 피치는 0.1㎜로 형성될 수 있으며, 그리드반사체(2242-1)의 경사각은 35도 내지 37도로 형성될 수 있다.

또한, 상기 그리드반사체(2242-1)의 높이는 0.03㎜로 형성될 수 있으며, 두께는 0.20㎜로 형성될 수 있다.

이 경우, 그리드반사체(2242-1)의 평면상 구조를 직교하는 구조로 형성함으로써, 2차원의 일정한 패턴 형성에 활용할 수 있다.

또한, 상기 그리드반사체(2242-1)는 그 표면에 광 반사물질이 코팅되고 그 광 반사물질은 금속재질 즉, 스테인레스, 알루미늄, 크롬 및 은 등에서 어느 하나의 재질로 사용하는 것이 바람직하며 또한 그 위에 보호막으로 규소 산화막(SiO2)을 형성할 수 있다.

한편, 도 7와 같이, 상기 그리드부(2242)는 반사경(2241)에서 반사되는 레이저 빔의 진행방향을 변경하여 격자 패턴(a) 또는 라인 빔 형태(b)로 반사시켜 형성하고 상기 슬릿(2212)을 관통하여 상기 하우징(2210) 외부로 방출된다.

즉, 상기 그리드부(2242)는, 평평한 판상형 구조 및 내측으로 오목한 반구형 구조가 변경될 수 있는 구조일 수 있다.

이러한 구조는, 반사경(2241)에 의해 반사된 레이저 빔이 그리드부(2242)에 형성된 그리드반사체(2242-1)에 입사한 후 반사될 때, 그리드부(2242)의 중앙부위는 수직방향으로 레이저 빔이 반사되는데, 양 사이드 부분에서는 레이저 빔이 일부 퍼지는 현상이 발생하여 이를 보완하기 위함이다.

즉, 레이저 빔의 입사각을 균일하게 하여 에너지와 광도의 분포가 중심부에서 가장자리까지 균일한 레이저 빔을 형성하는 데 있다.

상기 슬릿(2212)은 투명한 재질로 형성되고, 반사부(2240)로부터 반사되는 레이저 빔이 하우징(2210)을 통과하는 부분이며, 반사부(2240)로부터 반사되는 레이저 빔을 굴절시켜 레이저 빔의 폭을 조절하는 역할을 한다.

상기 렌즈(2243)는 상기 슬릿(2212)에 그리드부(2242)에 의해 반사되는 레이저 빔의 폭을 조절하기 위한 것으로서, 그 형상에 따라 레이저 빔을 원하는 각도만큼 굴절시켜 상기 레이저 빔의 폭을 용이하게 조절하는 역할을 한다.

또한, 상기 렌즈(2243)는 슬릿(2212)과 일체로 형성되는 것이 바람직하고, 레이저 빔의 폭을 용이하게 조절할 수 있도록 그 형상, 배치모양을 구성하는 것은 통상의 기술자에게 자명할 것이다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 슬릿(2212)에는 레이저 빔의 폭을 조절하기 위한 렌즈(2243)가 장착될 수 있으며, 경우에 따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 다수의 렌즈(2243-1, 2243-2, 2243-3)가 소정 거리만큼 이격되어 적층 배열될 수 있다.

레이저발생기(2220)는 레이저 빔을 조사하고, 레이저 빔이 최초로 접하는 렌즈(2243-1)는 레이저발생기(2220)에서 상에 배치되어 레이저발생기(2220)에서 조사된 레이저 빔이 투과하며, 이때, 렌즈(2243-1)에는 단면상 삼각형 구조의 그리드구조가 형성된다. 이때, 레이저발생기(2220)에서 조사되는 레이저 빔이 투과되어 균일한 1차원 패턴 빔이 형성될 수 있다.

또한, 두 번째 배치되는 렌즈(2243-2)에는 첫 번째 렌즈(2243-1)의 우측에 소정 거리만큼 이격되어 배치되며, 두 번째 렌즈(2243-2)는 상기 첫 번째 렌즈(2243-1)에 마찬가지로 단면상 삼각형 구조의 그리드구조가 형성되어 있다. 이때, 첫 번째 렌즈(2243-1)의 그리드구조와 두 번째 렌즈(2243-2)의 그리드구조의 라인 방향은 상호 직교하도록 배치된다.

그에 따라, 첫 번째 렌즈(2243-1)를 통과한 레이저 빔은 1차원 패턴 빔을 형성할 수 있으며, 상기 1차원 패턴 빔은 다시 두 번째 렌즈(2243-2)를 통과하여 2차원 패턴 빔을 형성할 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해무제거장치(2000)의 선박운행 방법은 아래와 같다.

운항시 해무에 가려져 원거리의 상황 판단이 어려울 경우, 스테이션에 격납된 해무제거장치가 동작하게 된다.(S10)

상기 해무제거장치가 지정된 위치로 이동하고(S20) 지정된 위치에서 모듈제어부로부터 제거모듈이 동작하여 해무를 제거하게 된다.(S30)

이때, 상기 위치는 선박의 선수에서부터 선박 길이의 5배 이상 앞선 거리이고, 해무제거장치를 소정의 각도로 움직여 넓은 면적에 해당하는 해무를 제거할 수 있도록 한다.

상기 제거모듈이 제거한 영역을 영상촬영부로 촬영하여(S40) 촬영한 영상을 제1,2무선통신부를 통해 실시간으로 모니터링부에 송신하게 된다.(S50)

수신한 데이터에 따라 선박제어부가 선박의 운항방향 및 속도를 제어하게 되고(S60) 선박의 변경된 운항방향에 따라 해무제거장치가 연동되어 제어되게 된다.(S70)

이후, 같은 동작을 반복하여 운항경로의 해무를 제거하여 안전하게 운항할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

10 : 해무제거장치를 이용한 선박운행시스템
1000 : 선박 1100 : 스테이션
1110 : 안착홈 1120 : 수용홈
1130 : 충전부 1140 : 고정장치
1200 : 선박제어부 1300 : 제1무선통신부
1400 : 모니터링부 2000 : 해무제거장치
2100 : 비행체 2200 : 제거모듈
2300 : 제2무선통신부 2400 : 구동제어부
2500 : 모듈제어부 2600 : 영상촬영부
2210 : 하우징 2211 : 홀
2212 : 슬릿 2220 : 레이저발생기
2230 : 선 분리기 2240 : 반사부
2241 : 반사경 2242 : 그리드부
2242-1 : 그리드반사체 2243 : 렌즈
2250 : 지지대 S : 면 형상의 레이저 빔
D : 전진거리

Claims (8)

1. 선박 운항경로에 해당하는 범위의 해무를 제거하여 안전하게 선박을 운행하기 위한 해무제거장치를 이용한 선박운행시스템에 있어서,
   선박;
   상기 선박에 탑재되어 필요시 비행하며 해무를 제거하는 해무제거장치;
   상기 선박에 형성되어 상기 해무제거장치 유무를 판단하여 해무제거장치를 격납하고 충전하는 스테이션;
   선박의 방향 및 속도를 제어하는 선박제어부; 및
   상기 선박과 상기 해무제거장치를 연동하기 위한 제1무선통신부;을 포함하며 선박운행시스템이 구성되되,
   상기 해무제거장치는
   공중 비행이 가능한 비행체;
   상기 비행체에 설치되어 해무를 제거하는 제거모듈;
   상기 제1무선통신부와 데이터를 송수신하는 제2무선통신부;
   상기 선박제어부와 연동되어 비행체의 비행을 제어하는 구동제어부; 및
   상기 제거모듈을 제어하는 모듈제어부;를 포함하여 구성되고,
   상기 제거모듈은,
   비행체에 설치되어 내부에 소정의 수용공간이 마련되고 일측에 레이저 빔을 전달 받는 홀과 레이저 빔이 외부로 방출될 수 있도록 하는 슬릿이 형성된 하우징;
   상기 홀을 통해 하우징 내부로 레이저 빔을 조사하는 레이저발생기;
   상기 레이저발생기에서 조사된 레이저 빔을 분리하는 선 분리기; 및
   상기 하우징의 내부 일측에 구비되고 레이저발생기에서 조사된 레이저 빔을 반사하고 진행방향을 변경하는 반사부;를 포함하여 구성되는
   해무제거장치를 이용한 선박운행시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 해무제거장치는,
   비행경로 상의 영상을 수집하도록 카메라로 구성된 영상촬영부를 더 포함하는 해무제거장치를 이용한 선박운행시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 영상촬영부로부터 실시간으로 수집하여 시야를 확보하고 장애물의 존재 여부를 확인할 수 있는 모니터링부를 더 포함하는 해무제거장치를 이용한 선박운행시스템.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 레이저발생기는
   1.8um 또는 3um의 파장을 가진 근적외선 레이저를 발생하는 해무제거장치를 이용한 선박운행시스템.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 반사부는,
   상기 하우징의 내부 일측에 구비되고 레이저발생기에서 조사된 레이저 빔을 그리드부 측으로 반사하는 반사경;
   상기 하우징의 내부 일측에 구비되고 하우징의 길이 방향을 따라 배치되며 반사경에서 반사되는 레이저 빔의 진행방향을 변경하여 반사시키는 그리드부; 및
   상기 슬릿에 그리드부에 의해 반사되는 레이저 빔의 폭을 조절하기 위한 렌즈;를 포함하는 해무제거장치를 이용한 선박운행시스템.
   
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