KR102365702B1 - 해상장치 및 그 장치의 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해상장치 및 그 장치의 구동방법에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 해상장치는, 해상의 교량 혹은 시설물로 접근하는 선박의 상태 및 교량과 해수면과의 상태를 측정하는 신호를 송신하고 송신한 신호를 수신하는 신호 송수신부, 선박의 관계자에게 경고를 통지하는 경고 알림부, 및 신호 송수신부의 수신 신호를 분석하여 선박의 상태 및 교량과 해수면과의 상태를 각각 판단하며, 판단 결과를 근거로 경고가 통지되도록 경고 알림부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

해상장치 및 그 장치의 구동방법{Marine Apparatus and Diving Method Thereof}

본 발명은 해상장치 및 그 장치의 구동방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 가령 교량이나 해상 대형 구조물 등에 접근하는 선박의 이동 상태, 그리고 교량 등과 해수와의 상태를 각각 판단하여 선박의 충돌을 미연에 방지할 수 있는 해상장치 및 그 장치의 구동방법에 관한 것이다.

전국에는 약 98개의 해상 교량이 있으며, 전남은 43개로 가장 많고, 경기·인천, 경남, 부산 등의 순으로 교량을 보유 중이다. 2019년 2월 28일 부산에서 러시아 화물선 '씨크랜드 호'가 '광안대교'와 충돌하는 사고가 발생했다. 다리가 무너지거나 배가 침몰하는 등의 대형 사고가 일어나지는 않았지만 상당히 위험한 사고임은 분명하다. 이에 따라 부산지방해양수산청과 부산항만공사는 용호부두 운영 중단, 부산항 예선 제도의 실효성 강화, 선박 입출항 신고·보고 절차 강화, 부산항 예선 사용기준 상향 조정 추진 등의 정책적 대책을 발표한 바 있다.

그런데, 현재 해상교량의 접근 경고는 주간표지 및 등명기로만 설치되어 운영 중이다. 러시아 화물선이 교량과 부딪힌 것은 여러 가지 요인이 있지만, 표지를 인지하지 못하고 이에 따른 경고 발생이 없는 점도 중요한 요인으로 지적되었다.

한국등록특허공보 제10-1051802호(2011.07.19) 한국등록특허공보 제10-1693981호(2017.01.02) 한국공개특허공보 제10-2015-0019472호(2015.02.25) 한국공개특허공보 제10-2015-0111092호(2015.10.05)

본 발명의 실시예는 가령 교량이나 해상 대형 구조물 등에 접근하는 선박의 이동 상태, 그리고 교량 등과 해수와의 상태를 각각 판단하여 선박의 충돌을 미연에 방지할 수 있는 해상장치 및 그 장치의 구동방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 해상장치는, 해상의 교량 혹은 시설물로 접근하는 선박의 상태 및 상기 교량과 해수면과의 상태를 측정하는 신호를 송신하고 상기 송신한 신호를 수신하는 신호 송수신부, 상기 선박의 관계자에게 경고를 통지하는 경고 알림부, 및 상기 신호 송수신부의 수신 신호를 분석하여 상기 선박의 상태 및 상기 교량과 해수면과의 상태를 각각 판단하며, 판단 결과를 근거로 상기 경고가 통지되도록 상기 경고 알림부를 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 신호 송수신부는, 상기 선박으로 발사한 레이더의 반향파를 수신하는 레이더부, 및 상기 교량에서 상기 해수면으로 발사한 레이저의 반향파를 수신하는 레이저부를 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 선박의 상태로서 상기 선박과 상기 교량과의 거리를 판단하며, 상기 교량과 해수면과의 상태로서 상기 교량과 수면의 높이 및 상기 수면과 상기 해저면의 높이를 각각 판단할 수 있다.

상기 레이더부는, 전파(radio wave) 또는 마이크로파(micro wave)를 사용할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 선박 또는 상기 관계자에 대한 국적을 판단하여 판단한 국적에 관계되는 언어를 선택하여 상기 경고를 통지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 해상장치의 구동방법은, 신호 송수신부가, 해상의 교량 혹은 시설물로 접근하는 선박의 상태 및 상기 교량과 해수면과의 상태를 측정하는 신호를 송신하고 상기 송신한 신호를 수신하는 단계, 경고 알림부가, 상기 선박의 관계자에게 경고를 통지하는 단계, 및 제어부가, 상기 신호 송수신부의 수신 신호를 분석하여 상기 선박의 상태 및 상기 교량과 해수면과의 상태를 각각 판단하며, 판단 결과를 근거로 상기 경고가 통지되도록 상기 경고 알림부를 제어하는 단계를 포함한다.

상기 수신하는 단계는, 레이더부가, 상기 선박으로 발사한 레이더의 반향파를 수신하는 단계, 및 레이저부가, 상기 교량에서 상기 해수면으로 발사한 레이저의 반향파를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제어하는 단계는, 상기 선박의 상태로서 상기 선박과 상기 교량과의 거리를 판단하는 단계, 및 상기 교량과 해수면과의 상태로서 상기 교량과 수면의 높이 및 상기 수면과 상기 해저면의 높이를 각각 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 레이더부는, 전파 또는 마이크로파를 사용할 수 있다.

상기 제어하는 단계는, 상기 선박 또는 상기 관계자에 대한 국적을 판단하여 판단한 국적에 관계되는 언어를 선택하여 상기 경고를 통지하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 정책적 대책 이외에 가령 LED 전광판으로 인한 표시 명확화, 혼(horn)을 이용한 소리 알림을 융·복합함으로써 교량 등의 충돌 위험을 줄일 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 국내 설치를 통해 신뢰성을 높이고, 미국 MIROS사 제품 대비 50% 가격인 1500만원으로 가격을 정하여 해상의 대형 항로표지시설, 해상 풍력 발전시설, 원유 생산 설비, 해양플랜트 설비 등에 적용하도록 추가적으로 설계하고 중국, 동남아, 중동, 유럽, 미국 등 해외에 수출함으로써 기업성장 및 지역발전에 기여할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 해상 장치를 나타내는 도면,
도 2는 도 1의 레이저장치 및 레이더장치의 구조 및 동작 원리를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 해상 장치를 나타내는 도면,
도 4는 도 3의 해상장치의 세부 구조를 예시한 블록다이어그램, 그리고
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 해상장치의 구동 과정을 나타내는 흐름도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 해상 장치를 나타내는 도면이며, 도 2는 도 1의 레이저장치 및 레이더장치의 구조 및 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 해상 장치(90)는 레이저장치(100), 레이더장치(110), 음향출력장치(120) 및 표시장치(130)의 일부 또는 전부를 포함하며, 카메라나 제어장치 등을 더 포함할 수 있다.

여기서, "일부 또는 전부를 포함한다"는 것은 음향출력장치(120)나 표시장치(130)와 같은 일부 구성요소가 생략되어 해상 장치(90)가 구성되거나, 레이저장치(100)와 같은 일부 구성요소가 레이더장치(110)와 같은 다른 구성요소에 통합되어 구성될 수 있는 것 등을 의미하는 것으로서, 발명의 충분한 이해를 돕기 위하여 전부 포함하는 것으로 설명한다.

레이저장치(100)는 가령 교량(97)으로부터 해수면(혹은 해저면)에 대하여 레이저를 수직으로 발사하여 해수면과 해저면의 높이 측정, 교량과 (해)수면의 높이를 측정하기 위해 사용된다. 이를 위하여 레이저장치(100)는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 데이터 획득 및 처리부, 레이저 송신부 및 레이저 수신부, 그리고 렌즈부를 더 포함할 수 있다. 데이터 획득 및 처리부는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 등의 동작을 수행하거나, CPU나 MPU의 역할을 수행할 수 있으며, 또는 CPU나 MPU의 제어하에 동작할 수도 있다. 레이저장치(100)는 가령 주기적으로(예: 5초) 해수면과 해저면의 높이, 교량과 수면의 높이를 측정하여 측정 결과를 저장한 후 저장한 측정 결과가 표시장치(130)에 표시되도록 할 수 있지만, 가령 제어부의 제어하에 선박(99)이 교량(97)으로 진입하는 것으로 판단될 때 그에 즈음하여 측정을 수행한 후 이를 근거로 표시장치(130)를 통해 적절한 시각적 정보가 출력되도록 할 수 있다.

레이저는 단일 파장의 빛을 발생하는 단색성, 빛의 퍼짐 정도가 매우 작은 직진성, 밝기가 아주 높은 고휘도, 렌즈를 이용하여 매우 작은 크기로 집속이 가능한 집속도, 매우 높은 에너지 강도를 얻을 수 있는 고에너지 강도성을 띄고 있다. 레이저는 고유한 특성 때문에 과학 및 산업 분야에서 다양하게 응용되고 있으며, 초고속 인터넷, DVD 저장매체, 바코드, 레이저 수술, 국방분야, 거리 측정과 표적지시기 목적으로 널리 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 레이저장치(100)는 수위 관측 장치로서 동작하며 이를 위하여 주파수 변조 연속파(Frequency Modulated Continuous Wave: FMCW) 레이더의 스윕(Sweep) 선형성을 개선하는 기술을 적용하여 정확도를 향상시킨다. 또한 DSP(Digital Signal Processor)를 이용한 신호처리를 수행하여 최근 상용화된 FMCW 레이더 장치를 통해 주요 요소를 복합한 칩(chip)을 이용하여 장치 하드웨어(H/W) 및 소프트웨어(S/W)를 단순화할 수 있다. 이에 근거해 볼 때, 레이저장치(100)는 신호처리모듈 및 운용모듈 등을 포함할 수 있다.

또한 레이더장치(110)는 레이더를 해수면에 대하여 수평으로 발사하여 교량(97) 혹은 시설(물)에 접근하는 선박(99)의 거리를 측정하여 일정 거리 이상 접근할 경우 경고를 알리도록 한다. 이를 위하여 레이더장치(110)는 도 2의 (b)에서와 같이 송신기, 수신기, 송수전환기 등을 포함하며, 안테나를 더 포함할 수 있다. 레이더는 강력한 전자기파를 발사하여 그 전자기파가 대상 물체에서 반사되어 돌아오는 반향파를 수신하여 물체를 식별하거나 물체의 위치, 움직이는 속도 등을 탐지하는 장치이며, 주로 비행기, 배, 자동차, 구름 등을 탐지하는 데 쓰인다. 레이더에 파장이 긴 저주파 전자기파를 사용하면 감쇠가 적어서 탐지 거리가 길어지지만 파장보다 작은 물체를 식별하기 어려워 해상도가 떨어진다. 반대로 파장이 짧은 고주파를 이용하면 해상도는 높아지나 공기 중의 수분, 구름, 공기 분자(산소 분자는 특정 주파수에 민감하다) 등에 의해 흡수되거나 산란되어 감쇠가 심하게 나타난다. 그러므로 레이더는 그 용도에 따라 사용하는 파장이 다르다. 본 발명의 실시예에 따라 레이더는 전파(radio wave)나 마이크로파(micro wave)를 사용한다.

음향출력장치(120)는 가령 혼 스피커를 포함하며, 선박(99)에 대한 경고 알림을 수행한다. 더 정확하게는 선박(99)의 관계자에게 경고한다. CPU나 MPU 등의 제어부는 레이저장치(100)나 레이더장치(110)의 측정 결과를 근거로 교량(97)의 접근시 위험이 발생할 수 있음을 음성으로 통지한다고 볼 수 있다.

이의 과정에서 가령, 제어부는 교량(97)으로 진입하는 선박(99)의 국적이나 관계자(예: 선장이나 항해사 등)의 국적을 판단할 수 있고, 이를 근거로 안내방송 즉 경고방송이 송출되도록 할 수도 있다. 이를 위하여 카메라의 촬영영상을 이용하여 선박(99)의 모양이나 특정 언어를 확인할 수 있지만, 정확도를 높이기 위하여 지방해양항만청 및 영사관 등에 등록되어 있는 선박 정보를 근거로 경고방송을 송출할 수 있다. 물론, 선박(99)의 국적정보를 취득하기 위한 다양한 방법이 있을 수 있다. 예를 들어, 모든 선박은 선박국적증서를 비치해야 한다. 따라서, 선박국적증서의 발급시 탑재되는 통신모듈의 통신 신호가 감지되는 경우 이를 이용할 수 있다. 또는 특정 선박의 위치 추적 정보를 제공하는 시스템이 있는 경우, 이를 통해서도 진입 선박(99)의 국적을 취득하여, 더 정확하게는 선장이나 항해사(혹은 조타수)의 국적을 파악하여 이를 근거로 방송을 송출할 수 있다. 이의 경우, 드론을 해당 선박(99)으로 보내 국적을 파악하도록 할 수도 있다. 가령 드론을 통해 촬영이 이루어지도록 하고, 촬영영상을 수신하여 이를 분석해 국적을 판단할 수도 있다.

표시장치(130)는 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이 접근금지, STOP 경고표시, 수위, 교량(97)과 해수면의 거리 표시를 수행할 수 있으며, 5초 간격으로 표시할 수 있다. 물론 표시장치(130)의 표시정보 또한 제어부의 제어하에 제어될 수 있다. 이러한 표시장치(130)를 통한 표시정보는 야간에 유용할 수 있으며, 야간의 경우에는 음향출력장치(120)와 병행하여 사용될 수도 있다. 물론 CPU 등의 제어부는 표시장치(130)의 경우에도 선박(99)이나 관계자의 국적을 근거로 해당 국적의 언어로 출력할 수 있다. 예를 들어, 영어를 기본으로 제공할 수 있지만, 러시아나 인도 선박인 경우에는 해당 국가의 언어로 정보가 제공되도록 할 수도 있다.

제어장치는 도 1에 별도로 도시하지는 않았지만, 개별 장치의 형태로 구성될 수 있지만, 특정 장치, 가령 레이저장치(100) 등에 탑재되어 사용될 수도 있다. 이를 통해 주변 장치들과 연동하여 전반적인 제어 동작을 수행한다. 제어장치는 대표적으로 레이저장치(100)를 통해 수신되는 데이터를 분석하여 수위, 교량(97)과 해수면의 거리를 측정할 수 있다. 측정 결과를 메모리와 같은 저장부에 저장할 수 있으며, 레이더장치(110)를 통해 교량(97)으로 접근하는 선박(99)과의 접근 거리를 측정할 수도 있다. 제어장치는 정확성을 높이기 위하여 대표적으로 선박(99)의 종류에 따라 선별적으로 경고알림이나 경고문구를 출력할 수 있다. 예를 들어, 진입하는 선박(99)의 무게를 판단할 수 있거나, 또는 선박의 높이나 크기를 판단할 수 있는 경우, 이를 근거로 선별적으로 경고알림 등이 제공되도록 할 수 있다. 레이더장치(110)를 통해 진입하는 선박에 대한 크기, 더 정확하게는 높이를 측정할 수도 있으므로 이의 결과를 근거로 교량(97)의 통과 여부를 판단하여 그에 적절한 안내방송이나 경고문구를 제공할 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 해상장치, 다시 말해 도 1의 레이저장치(100) 등의 다양한 장치들은 함체의 내부에 구비되며, 함체는 방수 설계가 필수적으로 이루어진다. 또한 센서 즉 레이저, 레이더 센서의 거치대나 렌즈 마운트 설계가 이루어진다. 나아가, 함체는 내염수성 등을 고려하여 설계된다. 내염수성을 고려한 표면처리가 함체의 내부 및/또는 외부(면)에 코팅 등의 방식으로 이루어질 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 해상 장치를 나타내는 도면이며, 도 4는 도 1 또는 도 3의 해상장치의 세부 구조를 예시한 블록다이어그램이다.

도 3 및 도 4 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 3의 해상장치(190)는 도 1의 교량(97)뿐 아니라 해상풍력 발전 시설물(도 2의 (a) 참조), 그리고 해상 대형 구조물(도 2의 (b) 참조)에 설치되어 사용될 수 있으며, 신호 송수신부(400, 410), 제어부(420), 선박 및 수위 관측부(430) 및 경고 알림부(440, 450)의 일부 또는 전부를 포함하며, 저장부 등을 더 포함할 수 있다.

여기서, "일부 또는 전부를 포함한다"는 것은 저장부와 같은 일부 구성요소가 생략되어 구성되거나 선박 및 수위 관측부(430)와 같은 일부 구성요소가 제어부(420)와 같은 다른 구성요소에 통합되어 구성될 수 있는 것 등을 의미하는 것으로서, 발명의 충분한 이해를 돕기 위하여 전부 포함하는 것으로 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 도 4의 레이저부(400), 레이더부(410), 제어부(420), 선박 및 수위 관측부(430), 표시부(440) 및 음향출력부(450)는 하드웨어모듈, 소프트웨어모듈 또는 그 조합에 의해 구성될 수 있다.

서남해 해상풍력 실증단지와 관련해, 정부는 서해 북방한계선(NLL) 새만금 호내 해상풍력 발전단지 조성(99.2MW, 28기) 및 산단 2공구내 풍력기자재 공장 건립을 추진하고 있다. 서남해 해상풍력 실증단지 터빈 및 기초구조물 EPC 현장은 전라북도 부안군 위도와 전라남도 영광군 중간 해상에 위치해 있다. 구시포항에서 10km, 가장 가까운 위에서도 바다로 약 9km 나와야 한다. 공사의 총 계약 금액은 2,343억원으로 2017년부터 추진하여 2019년 11월 30일 준공 예정이었다. 이러한 해상풍력 발전 시설은 해상에 위치하여 항행하는 선박의 접근에 취약하다. 항로표지 시설물을 설치하여 접근을 막고 있으나 항로표지 시설물의 작동 오류, 선박의 주의태만 등으로 해상풍력 발전 시설물에 충돌할 경우 큰 피해가 예상되었다. 이러한 해상 구조물에도 적용하여 피해를 예방할 수 있을 것이다.

또한, 해상의 대형 구조물은 Lange Automatic navigational Bouy”의 약어로 랜비(LANBY) 또는 유도등부표는 표제 직경이 10m 이상으로 고광도 광원과 각종 항해안전지원시설을 병설한 수면 위 10m 이상의 높이를 가진 대형등부표다. 위험한 여울목, 사주, 암초 등을 표시하고 육지초인 위치 또는 통항분리대의 진입로를 표시하여 우리나라에는 부산항 진입로, 감천항 진입로 등에 설치되어 중요한 역할을 수행하고 있다. 각 지방해양수산청마다 1~2개 정도 보유하고 있어 그 수가 많지 않으나 동작이 중지될 경우 항행하는 선박의 위험이 크게 증가하는 중요한 구조물이므로 본 발명의 실시예에 따른 제품을 적용한다면 선박 충돌에 의한 기능정지를 줄일 수 있을 것으로 예상된다.

신호 송수신부(400, 410)를 구성하는 레이저부(400) 및 레이더부(410)는 센서모듈의 형태로 구성될 수 있다. 다시 말해, 레이저나 레이더는 반도체 칩의 형태로 구성되어 레이저 송신 및 수신, 그리고 레이더부(410)는 레이더의 송수신을 수행할 수 있다. 물론 레이저부(400)는 반도체 칩상에 렌즈를 포함할 수 있으며, 레이더부는 안테나를 포함할 수 있다. 레이저부(400) 및 레이더부(410)는 각각의 신호처리모듈과 운용모듈 등을 포함할 수 있다. 레이저부(400) 및 레이더부(410)에서 처리되는 신호는 가령 아날로그나 디지털 신호는 제어부(420)로 제공된다.

본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위해 레이저부(400) 및 레이더부(410)로 설명하지만, 이는 선박상태 측정부나 해수상태 측정부가 될 수 있다. 예를 들어, 카메라를 통해 선박의 진입을 측정하는 경우에도 영상분석을 통해 충분히 거리를 측정하는 것이 가능하다. 화소(pixel)당 거리값이 지정되어 있는 경우, 화소의 개수에서 지정된 거리값을 곱하여 교량과 선박과의 거리를 측정할 수 있다. 또한, 거리를 미분 연산하면 속도가 되고, 속도를 적분 연산하면 거리가 되므로 이러한 방식으로 거리나 속도를 계산할 수도 있다. 또한, 영상분석을 통해 선박의 높이도 함께 측정이 될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 레이저나 레이더에 특별히 한정하지는 않을 것이다. 물론 카메라는 상시 동작한다기보다는 RF 통신 등을 통해 선박의 진입이 감지될 때만 동작하도록 하여 전원 절약을 수행할 수 있다.

제어부(420)는 도 4의 해상장치(190)를 구성하는 레이저부(400), 레이더부(410), 선박 및 수위 관측부(430), 표시부(440) 및 음향출력부(450)의 전반적인 제어 동작을 담당한다. 레이저부(400) 및 레이더부(410)에서 제공되는 데이터 신호, 혹은 신호 데이터를 선박 및 수위 관측부(430)로 제공한다. 또한, 제어부(420)는 선박 및 수위 관측부(430)에서 제공되는 계산 결과를 근거로 표시부(440) 및 음향출력부(450)를 각각 제어한다. 표시부(440)에는 기저장된 경고문구 등이 표시되도록 하며, 음향출력부(450)로는 기저장된 경고방송이 송출되도록 할 수 있다.

또한, 제어부(420)는 진입하는 선박에 대하여 국적이 판단되면 이를 근거로 적절한 언어를 선택하여 경고문구나 경고방송이 송출되도록 할 수 있다. 단순하게는 기저장된 언어를 선택하여 송출하지만, 특정 언어(예: 영어)를 기본으로 하여 언어 변환을 수행하여 동작이 이루어지도록 할 수도 있다. 이와 같이 제어부(420)는 선박의 진입 상태, 가령 선박과의 거리, 교량과 수면의 높이, 해수면과 해저면의 높이 등을 근거로 그에 부합하여 적절한 대응 조치가 내려지도록 동작할 수 있다. 가령, 카메라가 설치되는 경우, 사고 발생시에 카메라를 작동시키거나 선박의 진입 상황부터 촬영하여 사고의 사후 대처에 대비할 수도 있을 것이다. 물론 드론을 이용한 촬영이 가능할 수 있지만, 해상장치(190)를 드론에 탑재하여 본 발명의 실시예에 따른 동작을 수행하는 것도 얼마든지 가능하므로 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 형태에 특별히 한정하지는 않을 것이다. 이의 경우 전원 관리 측면에서는 매우 유리할 수 있다. 가령, 배터리 전원의 잔량을 측정하여 기준값에 미치면 전원 충전을 위해 기지, 가령 관할 지방해양수산청으로 복귀시키는 것이다.

물론 해상장치(190)의 초기 세팅 동작은, 다시 말해 기설정된 조건에 따라 이루어지는 동작은 교량에 설치되느냐 구조물에 설치되느냐, 또 어느 지역의 교량이나 구조물에 설치되느냐 등에 따라 제공되는 경고정보는 다소 상이할 수 있다. 대표적으로 판단의 기준값은 다소 차이가 있을 수 있다. 이러한 점을 제외하면 본 발명의 실시예에 따른 해상장치(190)는 전반적으로 동작이 유사하다고 볼 수 있다.

선박 및 수위 관측부(430)는 레이저를 해수면으로 수직 발사하여 수신되는 데이터 신호를 근거로 가령 교량과 수면의 높이, 그리고 해저면과 해수면의 높이를 각각 측정할 수 있다. 선박 및 수위 관측부(430)는 교량과 수면의 높이를 측정함으로써 진입하는 선박이 무사 통과할 수 있는지를 판단할 수 있다. 따라서, 단순히 진입을 금지시키는 경우가 아니라면 진입하는 선박의 거리뿐 아니라 높이를 측정하는 것도 얼마든지 가능할 수 있다.

다시 말해, 선박 및 수위 관측부(430)는 진입하는 선박이 무게가 상당하다고 판단되는 경우 해저면과 해수면의 높이가 낮다고 판단할 수 있다. 또한, 레이더를 발사하여 수신되는 반향파에 대한 데이터 신호를 근거로 선박과의 거리를 측정하거나 측정 거리를 통해 속도를 측정할 수도 있다. 레이더를 발사한 시간(t1)과 수신한 시간(t2)을 각각 측정하여 레이더의 초당 전송거리를 근거로 속도를 측정하고 이를 통해 거리를 측정할 수 있다. 속도를 줄이거나 진입을 금지하도록 명령하기 위해 거리 측정이 이루어질 수 있다. 다만, 교량의 통과가 필요한 경우에는 카메라 등을 통해, 또는 레이더를 통해 선박의 크기, 가령 수면에서 노출되는 선박의 높이를 측정하여 이를 근거로 교량과 수면의 높이 측정 결과와 비교하여 통과 여부를 결정할 수도 있을 것이다.

나아가, 선박 및 수위 관측부(430)는 외국 국적의 선박을 고려하여 선박의 국적을 판단하기 위한 동작을 추가로 수행할 수도 있다. 촬영영상의 분석을 통해 알 수 있지만, 앞서 언급한 대로 선박과의 통신을 통해 선박의 식별정보를 수신하고, 수신한 식별정보를 근거로 지방해양항만청 등에 자동으로 문의하여 국적 판단이 이루어지도록 할 수 있다. 선박 및 수위 관측부(430)는 예를 들어, 레이저나 레이더를 지정 시간(t1)에 송신한 후 물체로부터 반사 또는 반향되는 반향파를 수신한 시간(t2)을 측정하여 속도를 측정하고, 속도의 측정값을 적분 연산하여 거리를 계산할 수 있다. 이러한 연산 등을 통해 거리나 높이를 측정할 수 있다. 예를 들어, 교량에서 수면의 높이(h1)를 알고, 교량에서 해저면의 높이(h2)를 알면 수면에서 해수면의 높이(h3)를 알 수 있게 된다. 즉 h3 = h2 - h1으로 계산된다.

경고 알림부(440, 450)를 구성하는 가령 표시부(440) 및 음향출력부(450)는 경고문구나 경고방송을 선박을 향해 노출한다. 더 정확하게는 선박의 관계자가 경고방송을 청취하거나 경고문구를 보고 적절한 대응조치가 이루어지도록 한다. 이를 통해 선박이 교량이나 해상 구조물과의 충돌을 미연에 방지할 수 있다.

이외에도 도 4의 해상장치(190)는 전원부나 태양광셀을 포함할 수도 있다. 실질적으로 전원부는 절전모드로 동작할 수 있다. 또한, 태양광셀을 통해 주기적으로 충전이 이루어지도록 할 수도 있다. 물론 조합하여 사용될 수도 있다. 이러한 전원 관리를 위해 해상장치(190)가 드론에 탑재되어 구현될 수도 있다. 가령, 전국의 약 98개의 해상 교량을 모니터링하기 위한 시스템이 구성되는 경우에는 해상장치(190)의 전원을 관제센터에서 일괄적으로 함께 모니터링함으로써 해상 안전을 더욱 도모할 수도 있을 것이다.

상기한 내용 이외에 기타 도 4의 레이저부(400), 레이더부(410), 제어부(420), 선박 및 수위 관측부(430), 표시부(440) 및 음향출력부(450)와 관련해서는 도 1의 해상장치(90)와 크게 다르지 않으므로 그 내용들로 대신하고자 한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 도 4의 제어부(420)는 CPU와 메모리를 포함하며, CPU와 메모리는 원칩화하여 구성될 수 있다. 제어부(420)는 제어회로, 연산부(ALU), 명령어해석부, 레지스트리 등을 포함할 수 있으며, 메모리는 램(RAM)을 포함할 수 있다. 제어회로는 제어 동작을, 연산부는 2진 비트정보의 연산처리를, 그리고 명령어해석부는 입력된 2진 비트정보가 어떠한 동작의 수행에 관련되는지를 해석할 수 있다. 여기서, 해석은 룩업테이블(LUT)상의 좌측과 우측에 데이터를 매칭한 후 제어회로가 좌측 데이터를 근거로 우측의 데이터를 찾아 동작을 수행하는 것일 수 있다. 레지스트리는 소프트웨어적인 데이터 저장에 관여한다. 상기의 구성에 따라 CPU는 해상장치(190)의 초기 구동시 선박 및 수위관측부(430)의 프로그램을 복사하여 메모리에 로딩한 후 이를 실행시켜 데이터 처리 속도를 빠르게 증가시킬 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 해상장치의 구동 과정을 나타내는 흐름도이다.

설명의 편의상 도 5를 도 1과 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 해상장치(90)는 해상의 교량 혹은 시설(물)로 접근하는 선박의 상태 및 교량과 해수면과의 상태를 측정하는 신호를 송신하고 송신한 신호를 수신한다(S500). 여기서, 송신 신호는 레이더와 레이저가 각각 사용될 수 있으며, 수신 신호는 선박, 해수나 해저면에서 각각 반사되는 반향파 등이 될 수 있다.

또한, 해상장치(90)는 선박의 관계자에게 경고를 선택적으로 통지한다(S510). "선택적으로 통지한다"는 것은 기설정된 조건을 만족할 때 경고음이나 경고문구를 출력하는 것을 의미할 수 있다.

나아가, 해상장치(90)는 신호 송수신부의 수신 신호를 분석하여 선박의 상태 및 교량과 해수면과의 상태를 각각 판단하여 판단 결과를 근거로 경고가 통지되도록 경고 알림부를 제어한다(S520). 해상장치(90)는 선박의 상태로서 선박과 교량과의 거리를 측정하여 판단할 수 있으며, 교량과 해수면과의 상태로서 교량과 수면, 그리고 수면과 해저면의 높이를 각각 측정해 판단할 수 있다. 판단 결과를 근거로 해상장치(90)는 적정한 경고를 통지할 수 있다.

이의 과정에서 해상장치(90)는 선박이나 관계자의 국적을 판단하는 등 다양한 동작을 더 수행할 수 있으며, 카메라 등을 구비하는 경우에는 이벤트가 발생할 때 다시 말해 선박이 지정 거리에 진입할 때부터 촬영을 시작하여 사건이 종료될 때까지 촬영하여 촬영영상을 확보할 수도 있다. 사후 대비를 위해서이다.

상기한 내용 이외에도 본 발명의 실시예에 따른 해상장치(90)는 다양한 동작을 수행할 수 있으며, 기타 자세한 내용은 앞서 충분히 설명하였으므로 그 내용들로 대신하고자 한다.

한편, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 비일시적 저장매체(non-transitory computer readable media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시 예를 구현할 수 있다.

여기서 비일시적 판독 가능 기록매체란, 레지스터, 캐시(cache), 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라, 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로, 상술한 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리 카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독가능 기록매체에 저장되어 제공될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

100: 레이저장치 110: 레이더장치
120: 음향출력장치 130: 표시장치
400: 레이저부 410: 레이더부
420: 제어부 430: 선박 및 수위 관측부
440: 표시부 450: 음향출력부

Claims (10)

1. 해상의 교량 혹은 시설물로 접근하는 선박의 상태 및 상기 교량과 해수면과의 상태를 측정하는 신호를 송신하고 상기 송신한 신호를 수신하는 신호 송수신부;
   상기 선박의 관계자에게 경고를 통지하는 경고 알림부; 및
   상기 신호 송수신부의 수신 신호를 분석하여 상기 선박의 상태 및 상기 교량과 해수면과의 상태를 각각 판단하며, 판단 결과를 근거로 상기 경고가 통지되도록 상기 경고 알림부를 제어하는 제어부;를 포함하되,
   상기 신호 송수신부는,
   상기 선박으로 발사한 레이더의 반향파를 수신하는 레이더부; 및
   상기 교량에서 상기 해수면으로 발사한 레이저의 반향파를 수신하는 레이저부;를 포함하고,
   상기 레이더부는, 전파(radio wave) 또는 마이크로파(micro wave)를 사용하며,
   상기 제어부는, 상기 선박의 상태로서 상기 선박과 상기 교량과의 거리를 판단하고, 상기 교량과 해수면과의 상태로서 상기 교량과 상기 해수면의 높이 및 상기 해수면과 해저면의 높이를 판단하며,
   상기 제어부는, 상기 레이더부의 레이더를 통해 선박의 크기에 상응하여 해수면에서 노출되는 선박의 높이를 측정해 측정 결과를 근거로 교량과 해수면의 높이 측정 결과와 비교하여 상기 교량의 통과 여부를 결정하되, 상기 제어부는 상기 선박의 크기에 상응하는 무게를 판단하여 상기 무게가 무거울 때 상기 교량을 통과할 수 있는 해저면과 해수면의 높이보다 상기 레이저에 의해 판단한 해저면과 상기 해수면의 높이가 낮다고 판단해 상기 선박으로 경고알림이나 경고문구를 제공하는 해상장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 선박 또는 상기 관계자에 대한 국적을 판단하여 판단한 국적에 관계되는 언어를 선택하여 상기 경고를 통지하는 해상장치.
6. 신호 송수신부가, 해상의 교량 혹은 시설물로 접근하는 선박의 상태 및 상기 교량과 해수면과의 상태를 측정하는 신호를 송신하고 상기 송신한 신호를 수신하는 단계;
   경고 알림부가, 상기 선박의 관계자에게 경고를 통지하는 단계; 및
   제어부가, 상기 신호 송수신부의 수신 신호를 분석하여 상기 선박의 상태 및 상기 교량과 해수면과의 상태를 각각 판단하며, 판단 결과를 근거로 상기 경고가 통지되도록 상기 경고 알림부를 제어하는 단계;를 포함하되,
   상기 수신하는 단계는,
   레이더부가, 상기 선박으로 발사한 레이더의 반향파를 수신하는 단계; 및
   레이저부가, 상기 교량에서 상기 해수면으로 발사한 레이저의 반향파를 수신하는 단계;를 포함하고,
   상기 레이더부는, 전파 또는 마이크로파를 사용하며,
   상기 제어하는 단계는,
   상기 제어부가, 상기 선박의 상태로서 상기 선박과 상기 교량과의 거리를 판단하는 단계;
   상기 제어부가, 상기 교량과 해수면과의 상태로서 상기 교량과 상기 해수면의 높이 및 상기 해수면과 해저면의 높이를 각각 판단하는 단계; 및
   상기 제어부가, 상기 레이더부의 레이더를 통해 선박의 크기에 상응하여 상기 해수면에서 노출되는 선박의 높이를 측정해 측정 결과를 근거로 교량과 해수면의 높이 측정 결과와 비교하여 상기 교량의 통과 여부를 결정하되, 상기 제어부가 상기 선박의 크기에 상응하는 무게를 판단하여 상기 무게가 무거울 때 상기 교량을 통과할 수 있는 해저면과 해수면의 높이보다 상기 레이저에 의해 판단한 해저면과 상기 해수면의 높이가 낮다고 판단해 상기 선박으로 경고알림이나 경고문구를 제공하는 단계;를
   포함하는 해상장치의 구동방법.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 제6항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 선박 또는 상기 관계자에 대한 국적을 판단하여 판단한 국적에 관계되는 언어를 선택하여 상기 경고를 통지하는 단계를 포함하는 해상장치의 구동방법.

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