KR102328305B1 - 무인 비행체를 이용한 화물창 검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무인의 비행체(20)를 이용하여 화물창을 검사하는 방법에 있어서: (a) 비행체(20)의 조정을 위한 부양조절기(30)와 제어수단을 화물창에 대기시키는 단계; (b) 상기 부양조절기(30)를 비행체(20)에 연결하고, 비행체(20)를 화물창의 내부로 투입하는 단계; (c) 상기 제어수단을 이용하여 비행체(20)의 이동과 촬영을 수행하는 단계; 및 (d) 상기 비행체(20)를 화물창에서 인출하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 화물창을 비롯한 다양한 장소에서 검사를 수행하는 과정에서 비계(scaffold)의 설치 및 해체비용이 발생하지 않으면서 인명사고의 우려 없이 단시간 내에 소정의 작업을 완료할 수 있는 효과가 있다.

Description

무인 비행체를 이용한 화물창 검사방법{Apparatus for inspecting LNGC cargo tank using unmaned aerial vehicle}

본 발명은 화물창 검사방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 대형화물창(LNG)의 검사를 용이하게 실시할 수 있도록 하는 무인 비행체를 이용한 화물창 검사방법에 관한 것이다.

쉐일가스 개발로 인한 가스운반선, FLNG의 요구가 증가하고 있다. LNGC, FLNG의 핵심은 가스를 보관하는 단열시스템(CCS)에 있으며, 그만큼 정기적인 검사 및 유지관리가 중요하다. 다만 종래에 CCS안에 비계를 설치하여 사람이 육안으로 확인하는 방식은 비용과 시간이 매우 많이 소요되어 실용적이지 못하다. 이에 카메라를 탑재한 비행로봇을 이용하려는 노력이 이어지고 있다.

이와 관련되어 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 하기의 한국 등록특허공보 제0537780호는 렌즈의 방향변환이 가능한 디지털 카메라가 설치되며 공중부양이 가능한 촬영로봇; 및 촬영로봇의 공중부양을 원격제어하기 위한 공중부양 제어장치와, 카메라 렌즈의 방향 및 줌을 조절할 수 있는 렌즈조절장치와, 카메라의 뷰파인더와, 카메라의 셔터버튼이 설치되는 리모콘;을 구비한다. 이에, 위험한 곳의 사진을 원격적으로 찍는 등 산업용으로 활용을 기대한다.

선행기술문헌의 다른 예로서 한국 등록실용신안공보 제0452737호는 헬륨이 채워지는 기낭의 후미에 상하수직날개와 좌우수평날개를 지니고, 기낭의 선두 하방에는 무선카메라가 장착되며, 일측의 수직 날개의 표면에 형성되는 구멍에 방향을 전환시키는 프로펠러와, 상기 프로펠러를 구동하는 후방모터가 장착된다. 이에, 안정성과 선회능력을 갖춘 비행선으로 촬영하는 효과를 기대한다.

그러나, 상기 선행문헌 1에 의하면 LNGC 등의 CCS 검사를 수행함에 비행시간을 길게 유지하기 곤란하고 추락시 화물창에 큰 충격을 작용하게 되며, 상기한 선행문헌 2는 선행문헌 1의 단점을 어느 정도 해소하지만 수직ㆍ수평날개 등의 구조에 의하여 근본적으로 화물창에 적용하기 부적합하다.

1. 한국 등록특허공보 제0537780호 "디지털 비행촬영장치" (공개일자 : 2005.07.12.) 2. 한국 등록실용신안공보 제0452737호 "무선 조종 무인비행선" (공개일자 : 2010.04.27.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, LNGC 등의 대형화물창에서 CCS 검사를 수행함에 장시간 안정적인 비행을 유지하면서 검사 시간을 단축하는 무인 비행체를 이용한 화물창 검사방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 무인의 비행체를 이용하여 화물창을 검사하는 방법에 있어서: (a) 비행체의 조정을 위한 부양조절기와 제어수단을 화물창에 대기시키는 단계; (b) 상기 부양조절기를 비행체에 연결하고, 비행체를 화물창의 내부로 투입하는 단계; (c) 상기 제어수단을 이용하여 비행체의 이동과 촬영을 수행하는 단계; 및 (d) 상기 비행체를 화물창에서 인출하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (a)에서 제어수단은 운영자가 수동으로 조작하는 제어기, 화물창의 맨홀에 설치되는 중계기, 화물창에서 이격되어 조작 정보를 제공하는 제어서버를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (c)에서 다수의 비행체를 화물창의 할당된 영역으로 동시에 이동시키는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 비행체의 할당된 이동 영역은 화물창의 측면, 경사면, 천장면으로 구분하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 비행체가 화물창의 맨홀 부근에서 대기하는 상태에서 부양조절기의 호스에 대한 연결을 단속하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 화물창을 비롯한 다양한 장소에서 검사를 수행하는 과정에서 비계(scaffold)의 설치 및 해체비용이 발생하지 않으면서 인명사고의 우려 없이 단시간 내에 소정의 작업을 완료할 수 있는 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 방법의 구현을 위한 하드웨어 구성도
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 비행체의 투입 과정을 나타내는 구성도
도 5는 본 발명에 따른 비행체의 검사 수행 과정을 나타내는 구성도
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 비행체의 인출 과정을 나타내는 구성도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 무인의 비행체(20)를 이용하여 화물창을 검사하는 방법에 관하여 제안한다. 도 1에서 4개의 화물창(10)이 인접하게 연결되고, 각각의 상면에 맨홀(15)을 구비하는 상태를 예시한다. LNGC, FLNG 등의 화물창(10)에 설치되는 단열시스템(CCS)을 검사하는 것을 도시하지만 반드시 이러한 용도에 국한되는 것이 아니고 다양한 분야에 적용할 수 있다. 비행체(20)는 부양체(21), 프로펠러(25) 외에 독립된 동력원을 탑재하여 무선으로 이동하면서 검사를 수행한다. 비행체(20)의 부양체(21)는 헬륨 가스 등을 충진한 구조로 비행시간을 증가시키는 동시에 비상착륙시 단열시스템의 손상을 최소화한다.

한편, 비행체(20)는 검사 대상물을 촬영하기 위한 카메라(43)를 탑재하며, 카메라(43)는 상하좌우로 촬영 자세의 변동이 가능한 구조를 적용한다.

본 발명에 따른 단계 (a)는 비행체(20)의 조정을 위한 부양조절기(30)와 제어수단을 화물창에 대기시키는 과정으로 개시된다. 부양조절기(30)는 부양체(21)에 헬륨 가스를 주입하거나 회수하기 위한 구성을 지닌다. 제어수단은 원격에서 무선으로 비행체(20)의 이동과 임무수행을 제어하는 구성을 지닌다. 부양조절기(30)와 제어수단을 화물창의 상면에서 맨홀(15)의 주위에 배치한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (a)에서 제어수단은 운영자가 수동으로 조작하는 제어기(41), 화물창의 맨홀(15)에 설치되는 중계기(45), 화물창에서 이격되어 조작 정보를 제공하는 제어서버(47)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 제어기(41)는 화물창에 인접한 위치에서 비행체(20)에 지령을 보내거나 정보를 수집한다. 중계기(45)는 제어기(41)와 비행체(20) 사이에서 송수신 신호를 무선으로 전달한다. 제어서버(47)는 화물창(10)과 비행체(20)에 대한 정보를 저장하여 자동적인 임무수행을 도모한다. 제어서버(47)를 활용하더라도 제어기(41)에 의한 인터럽트는 우선적으로 처리된다.

본 발명에 따른 단계 (b)는 상기 부양조절기(30)를 비행체(20)에 연결하고, 비행체(20)를 화물창의 내부로 투입하는 과정으로 진행된다. 초기의 비행체(20)는 크기가 작은 상태로서 운반하거나 맨홀(15)로 투입하기 용이하다. 다만 비행체(20)의 부력이 작으므로 부양조절기(30)에 설치된 호스(35)를 이용하여 지지한다. 이후 비행체(20)의 프로펠러(25)를 가동하여 호버링 상태에서 부양체(21)에 헬륨을 주입한 다음 호스(35)를 분리한다.

이때, 상기 비행체(20)가 화물창의 맨홀(15) 부근에서 대기하는 상태에서 부양조절기(30)의 호스(35)에 대한 연결을 단속하는 것이 좋다. 호스(35)를 단속하는 수작업을 위한 비계나 사다리의 크기를 최소화할 수 있다. 물론 호스(35)의 단속을 자동으로 수행하는 구성을 배제하는 것은 아니다.

본 발명에 따른 단계 (c)는 상기 제어수단을 이용하여 비행체(20)의 이동과 촬영을 수행하는 과정으로 진행된다. 운영자가 제어기(41)를 들고 비행체(20)의 이동과 촬영을 수행하거나, 제어서버(47)와 연계하여 설정된 경로로 자동적으로 이동하면서 촬영을 수행한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (c)에서 다수의 비행체(20)를 화물창의 할당된 영역으로 동시에 이동시키는 것을 특징으로 한다. 도시에서 3개의 비행체(20)를 투입하는 상태를 예시한다. 각각의 비행체(20)는 순차적으로 헬륨을 주입시키고 호버링 상태로 대기한다. 이어서 도 4와 같이 각각의 비행체(20)를 할당된 영역으로 이동시켜 촬영을 개시한다.

이때, 상기 비행체(20)의 할당된 이동 영역은 화물창의 측면, 경사면, 천장면으로 구분하는 것을 특징으로 한다. 도 1에 나타내는 카메라(43)는 단지 예시에 불과하며 구조적으로나 설치위치 상으로 차등화할 수 있다. 이에 화물창의 측면, 경사면, 천장면에 따라 카메라(43)의 적절한 자세를 유지하며 최상의 영상을 획득한다. 이와 같이 영역을 할당하여 이동ㆍ촬영 경로를 운용하면 비행체(20) 간의 충돌 사고를 방지하는데 유리하다.

본 발명에 따른 단계 (d)는 상기 비행체(20)를 화물창에서 인출하는 과정으로 마무리된다. 비행체(20)의 인출에 앞서 맨홀(15)에 설치된 중계기(45)를 분리하고 비행체(20)에 호스(35)를 연결하여 헬륨을 회수한다. 비행체(20)의 크기가 축소된 다음에 맨홀(15)을 통하여 순차적으로 인출한다.

이때, 상기 비행체(20)가 화물창의 맨홀(15) 부근에서 대기하는 상태에서 부양조절기(30)의 호스(35)에 대한 연결을 단속하는 것이 좋다. 이는 전술한 단계 (b)에서 호스(35)를 분리하는 작업과 단계 (d)에서 호스(35)를 연결하는 작업은 동일한 방식으로 진행된다. 다만, 호스(35)를 연결함에 있어서 비행체(20)의 자세를 기울여 부양체(21)의 공기주입구를 상측으로 유지한 상태에서 호스(35)와 도킹을 실시한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 화물창 15: 맨홀
20: 비행체 21: 부양체
25: 프로펠러 30: 부양조절기
35 호스 41: 제어기
43: 카메라 45: 중계기
47: 제어서버

Claims (5)

1. 부양체(21)를 갖춘 무인의 비행체(20)를 이용하여 LNG 저장용 화물창을 검사하는 방법에 있어서:
   (a) 비행체(20)의 조정을 위한 부양조절기(30)와 제어수단을 화물창에 대기시키는 단계;
   (b) 상기 부양조절기(30)를 비행체(20)에 연결하고, 비행체(20)를 화물창의 내부로 투입하는 단계;
   (c) 상기 제어수단을 이용하여 비행체(20)의 이동과 촬영을 수행하는 단계; 및
   (d) 상기 비행체(20)를 화물창에서 인출하는 단계;를 포함하되,
   상기 단계 (a)에서 제어수단은 운영자가 수동으로 조작하는 제어기(41), 화물창의 맨홀(15)에 설치되는 중계기(45), 화물창에서 이격되어 조작 정보를 제공하는 제어서버(47)를 구비하고,
   상기 단계 (c)에서 다수의 비행체(20)를 화물창의 할당된 영역으로 동시에 이동시키며,
   상기 비행체(20)가 화물창의 맨홀(15) 부근에서 대기하는 상태에서 부양조절기(30)의 호스(35)에 대한 연결을 단속하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체를 이용한 화물창 검사방법.
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4. 청구항 1에 있어서,
   상기 비행체(20)의 할당된 이동 영역은 화물창의 측면, 경사면, 천장면으로 구분하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체를 이용한 화물창 검사방법.
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