KR102387154B1

KR102387154B1 - 오염 방지장치

Info

Publication number: KR102387154B1
Application number: KR1020200135278A
Authority: KR
Inventors: 박석원; 김성태; 권경안; 김대원
Original assignee: 주식회사 테크로스
Priority date: 2020-10-19
Filing date: 2020-10-19
Publication date: 2022-05-17
Also published as: KR20220051643A

Abstract

본 발명은 오염 방지장치에 관한 것으로, 해양생물을 처리하는 해양생물처리부; 선박의 일측에 설치되며 해양생물처리부를 선박의 제1부품으로 이동시키는 구동부; 해양생물처리부와 제1부품 사이의 거리를 측정하는 센서부; 및 센서부에서 측정된 거리를 근거로 해양생물처리부 또는 구동부를 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

오염 방지장치{Apparatus for antifouling}

본 발명은 오염 방지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박의 주요부에 부착된 해양생물을 제거할 수 있도록 하는 오염 방지장치에 관한 것이다.

선박에는 운항을 위한 추력을 발생시키는 프로펠러와, 방향을 조절하는 러더(rudder), 선박이 부두에 접안 또는 이안할 때 측면 방향으로 추력을 발생시키는 선수 추진기(bow thruster) 등이 구비된다.

선박이 운항되지 않고 정박된 상태에서는, 이와 같은 프로펠러, 러더, 선수 추진기 등의 부품에 따개비와 같은 해양생물이 부착될 수 있다.

따개비와 같은 해양생물이 프로펠러, 러더, 선수 추진기 등에 부착된 상태를 방치하게 되면, 선박의 유동 특성 및 내구성을 크게 저하되는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위한 종래 기술로는 따개비 부착 방지를 위한 페인트(seal coat)가 있는데, 이것은 조금씩 해수에 녹아 해양생물과 함께 표면에서 이탈되는 원리를 이용한다.

그러나 이러한 방식은 해양 생태계에 부정적인 영향을 미치며, 지속적으로 해수에 페인트가 녹기 때문에 방오 지속시간이 짧은 문제점이 있다.

또한, 바닷속에서 페인트를 칠하는 것이 어렵기 때문에 정박시 해양생물의 부착을 방지하기에는 한계가 있다.

한국공개특허 제2011-0062248호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 선박의 주요부에 부착된 따개비와 같은 해양생물을 제거할 수 있는 오염 방지장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 일실시예에 따른 오염 방지장치는, 해양생물을 처리하는 해양생물처리부; 선박의 일측에 설치되며 해양생물처리부를 선박의 제1부품으로 이동시키는 구동부; 해양생물처리부와 제1부품 사이의 거리를 측정하는 센서부; 및 센서부에서 측정된 거리를 근거로 해양생물처리부 또는 구동부를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

또한, 오염 방지장치는, 제1부품에 해양생물이 부착된 상태를 확인할 수 있는 모니터링부를 더 포함하고, 제어부는, 모니터링부에서 획득한 부착 해양생물의 상태를 근거로 해양생물처리부의 동작강도를 제어할 수 있다.

또한, 해양생물처리부는, 자외선 처리부 및 초음파 처리부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 해양생물처리부는, 자외선 처리부 및 초음파 처리부를 모두 포함하고, 제어부는, 센서부에서 측정된 거리를 근거로 자외선 처리부 또는 초음파 처리부를 선택하여 동작시킬 수 있다.

또한, 구동부는, 상하방향으로 이동되는 상하 구동부와, 상하 구동부의 끝단에서 회전이동되는 회전 구동부를 포함할 수 있다.

또한, 제어부는, 센서부에서 측정된 거리를 근거로 구동부를 제어하여 선박의 제1부품과 해양생물처리부의 간격을 일정하게 제어할 수 있다.

또한, 제어부는, 센서부에서 측정된 거리를 근거로 해양생물처리부의 동작강도를 제어할 수 있다.

또한, 제어부는, 제1부품의 기저장된 형상정보를 근거로 해양생물처리부와 제1부품이 일정 간격을 유지하도록 구동부를 이동시킬 수 있다.

또한, 구동부는, 제1부품을 중심으로 선박의 좌우측에 각각 대칭되게 한쌍이 설치되며, 한쌍의 구동부에는 각각 해양생물처리부가 연결 설치될 수 있다.

또한, 구동부는, 해양생물처리부를 제2부품에 근접시킬 수 있도록 선박의 둘레를 따라 가로방향으로 이동가능하게 구성될 수 있다.

본 발명에 의하면 프로펠러, 러더 등 선박의 주요부를 모니터링하여 해양생물이 부착된 상태에 따라 해양생물처리부의 동작 강도를 제어함으로써 전력 소비효율을 최적화하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 처리방식이 다른 적어도 2개의 해양생물처리부를 구비하고, 선박의 주요부와 해양생물처리부와의 이격거리를 센서부로 측정함으로써 이격거리에 따른 최적의 해양생물처리부를 선택하여 보다 효과적으로 해양생물을 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 오염 방지장치의 구성도이고,
도 2는 선박의 비운항조건에서 본 발명의 일실시예에 따른 오염 방지장치가 작동중인 상태를 도시한 사시도이고,
도 3은 도 1의 정면도이고,
도 4는 선박의 운항조건에서 본 발명의 일실시예에 따른 오염 방지장치가 회수된 상태를 도시한 정면도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 오염 방지장치가 선박에 설치된 상태를 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"와 "기", "모듈"과 "부", "유닛"과 "부", "장치"와 "시스템"등은 명세서 작성의 용이함 만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 오염 방지장치의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 오염 방지장치(100)는, 해양생물을 처리하여 선박의 주요부에 부착된 해양생물을 제거하는 해양생물처리부(110)와, 해양생물처리부(110)를 선박의 주요부로 이동시키는 구동부(130)와, 해양생물처리부(110)와 선박의 주요부 사이의 거리를 측정하는 센서부(140)와, 선박의 주요부에 해양생물이 부착된 상태를 확인하는 모니터링부(150)와, 센서부(140) 및/또는 모니터링부(150)에서 측정된 값을 근거로 해양생물처리부(110) 및/또는 구동부(130)를 제어하는 제어부(120)를 포함한다.

해양생물처리부(110)는 선박의 특정부분에 부착된 해양생물을 처리하여 제거하기 위한 장치로서, 일례로 산화제를 생성하는 전기분해장치, 자외선을 생성하는 자외선 처리부(111), 초음파를 생성하는 초음파 처리부(113) 등으로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명의 해양생물처리부(110)는 선박 외부의 바닷물로 바로 노출되는 것이기 때문에 전기분해장치와 같이 추가적인 중화처리가 필요한 장치보다는, 자외선 처리부(111)나 초음파 처리부(113)와 같이 산화제를 생성하지 않는 장치를 적용하는 것이 바람직하다.

여기서, 자외선 처리부(111)는, 방출되는 자외선의 에너지를 통해 해양생물의 DNA와 RNA를 파괴함으로써 해양생물로 하여금 영원히 신진대사 또는 증식할 수 없도록 불활성화시키는 장치로서, 주로 200nm에서 280nm 사이의 파장영역을 사용한다. 자외선 처리부(111)를 구성하는 자외선 램프는 253.7nm의 단일 파장의 자외선을 방출하는 저압 자외선 램프나, 265nm의 파장을 중심으로 광범위한 파장대의 높은 자외선을 방출하는 중압 자외선 램프가 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 자외선 처리부(111)는, 해양생물을 효과적으로 살균하기 위해 254nm의 파장을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 자외선 처리부(111)는, 해양생물이 부착된 선박의 특정부품 사이의 이격거리에 따라 해양생물의 제거 효율이 달라지게 된다. 본 발명의 발명자들은 최적화된 이격거리를 알아내기 위해 일정 파장(일례로, 254nm)을 사용하여 자외선(UV)광원과 해양생물이 부착된 시편과의 거리별 시험을 최대 5시간/일 진행하였다. 그 결과, 이격거리가 50cm를 초과하면 해양생물이 잘 제거되지 않는다는 사실을 발견하였다. 이에 따라, 본 발명의 자외선 처리부(111)는 처리될 해양생물이 부착된 선박의 특정부품 사이의 이격거리가 50cm 이내가 되도록 조절되도록 위치를 제어하는 것이 바람직하다. 상기 이격거리는 대략 5cm 이내가 되도록 조절할 경우 해양생물의 제거 효율이 보다 더 향상되기 때문에 특히 바람직하다.

한편, 초음파 처리부(113)는, 초음파를 생성하여 선박의 선박의 특정부분에 부착된 해양생물을 제거하는 장치로서, 본 발명의 발명자들은 해양생물의 제거에 최적화된 주파수를 찾기 위해 다양한 주파수 범위(일례로, 20kHz, 40kHz, 70(68)kHz, 130kHz, 200kHz, 0.5MHz, 1MHz)로 최대 5시간/일 실험을 실시하여, 대략 20kHz 내지 1MHz 사이의 주파수를 사용할 경우, 효과적으로 해양생물을 제거할 수 있다는 사실을 발견하였다.

또한, 초음파 처리부(113)에 대해서도 해양생물이 부착된 선박의 특정부품 사이의 이격거리에 따른 해양생물의 제거 효율을 확인하여 최적 이격거리를 알아내기 위해 자외선 처리부(111)와 유사한 방식으로 실험을 수행하였고, 그 결과 이격거리가 1m를 초과하면 해양생물이 잘 제거되지 않는다는 사실을 발견하였다. 이에 따라, 본 발명의 초음파 처리부(113)는 처리될 해양생물이 부착된 선박의 특정부품 사이의 이격거리가 1m 이내가 되도록 조절되도록 위치를 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에서는, 일례로 자외선 처리부(111) 및 초음파 처리부(113) 중 하나를 선택하여 설치할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 해양생물처리부(110)을 구성하기 위해 처리방식이 다른 적어도 2개의 장치, 일례로 자외선 처리부(111) 및 초음파 처리부(113)를 모두 포함하도록 구성할 수도 있다. 이 경우에는, 자외선 처리부(111) 및 초음파 처리부(113)를 동시에 작동시킬 수 있으며, 필요에 따라(일례로, 해양생물이 부착된 선박의 특정부품 사이의 이격거리에 따라) 자외선 처리부(111) 및 초음파 처리부(113) 중 하나를 선택하여 작동시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 해양생물처리부(110)를 선박의 원하는 위치(일례로, 해양생물이 부착될 때 선박 운항에 큰 영향을 미치는 부품들, 특히 프로펠러(propeller), 러더(rudder), 선수 추진기(bow thruster) 등으로 이동시킬 수 있도록 구동부(130)를 포함한다.

구동부(130)는, 유압 또는 공압 액츄에이터와 기어, 모터 등을 포함하는 공지의 기술을 이용하여 구성될 수 있으며 해양생물처리부(110)를 상하방향으로 및/또는 가로방향으로 및/또는 회전 이동시키도록 구성될 수 있다. 일례로, 구동부(130)는 2축 로봇으로 구성될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 구동부(130)의 구체적인 구성에 대해서는 후술한다.

센서부(140)는, 해양생물처리부(110)가 구동부(130)에 의해 전술한 선박의 주요 부품들 중 하나의 주위로 이동된 이후, 해양생물처리부(110)와 부품 사이의 이격거리를 측정하는 기능을 수행한다. 일례로, 센서부(140)는 근접 감지센서, 형상 감지센서 등으로 구성되고 해양생물처리부(110) 부근에 설치됨으로써 주요 부품과 해양생물처리부(110) 사이의 이격거리를 측정할 수 있도록 구성될 수 있다.

모니터링부(150)는, 해양생물처리부(110)가 구동부(130)에 의해 전술한 선박의 주요 부품들 중 하나의 주위로 이동된 이후, 선박의 부품에 해양생물이 부착된 정도를 확인하는 기능을 수행한다. 일례로, 모니터링부(150)는 촬영 영상을 획득하는 촬상장치로 구성될 수 있다. 다른 실시예로, 발광부 및 수광부를 포함하는 파울링(fouling) 감지센서로 구성되어 모니터링할 선박 부품 부근의 샘플수를 수집한 후 샘플수에 빛을 통과시킴으로써 해양생물의 부착정도를 확인할 수도 있다.

본 발명의 실시예에서 제어부(120)는, 센서부(140)에서 측정된 이격거리 및/또는 모니터링부(150)에서 확인된 해양생물이 부착된 선박 부품의 오염정도를 기초로 하여 해양생물처리부(110)의 처리 강도를 조절할 수 있으며, 구동부(130)를 제어하여 해양생물처리부(110)과 선박 부품 사이의 이격 거리를 제거 효율이 높은 거리 범위를 유지할 수 있도록 구성될 수도 있다.

도 2는 선박의 비운항조건에서 본 발명의 일실시예에 따른 오염 방지장치가 작동중인 상태를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 1의 정면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 오염 방지장치(100)은, 선박(10)의 후미에 설치된 주요 부품인 프로펠러(11)와, 러더(13)에 부착된 해양생물을 제거할 수 있도록 제어부(120)에서 구동부(130)를 제어하여 해양생물처리부(110)를 프로펠러(11)와 러더(13) 부근에 위치하도록 한다.

여기서, 해양생물처리부(110)는 도 1에서 설명된 바와 같이, 자외선 처리부(111) 및/또는 초음파 처리부(113)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에서 따른 구동부(130)는 상하방향으로 이동되는 제1 구동부(131)와, 제1 구동부(131)의 끝단에서 상하방향 및 회전이동되는 제2 구동부(133)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구동부(130)가 구성됨으로써 하부로 갈수록 좁아져 대략 삼각형의 단면을 갖는 선박(10)의 하부에 위치한 프로펠러(11) 및/또는 러더(13)에 보다 신속하게 접근할 수 있게 된다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 구동부(131) 및 제2 구동부(133)에서 모두 하방으로 이동되어 대략 프로펠러(11) 및/또는 러더(13)가 위치한 깊이 부근까지 하강된다.

이후, 도 3에 도시된 바와 같이,제2 구동부(133)가 소정 각도로 회전되며 해양생물처리부(110)를 프로펠러(11) 및/또는 러버(13)에 해양생물 처리가 가능한 거리까지 인접시켜 본 발명의 오염 방지장치(100)을 동작시키게 된다.

이와 같이 도 2 및 도 3에 도시된 실시예는, 선박(10)이 운항되지 않고 정지되어 있어 선박(10)의 주요 부품, 일례로 프로펠러(11), 러더(13) 등이 동작되지 않고 정지된 상태이기 때문에 해양생물이 부착될 가능성이 높다. 제어부(120)는 이와 같은 비운항 조건에서 본 발명의 오염 방지장치(100)를 동작시키게 된다.

한편, 도 4는 선박의 운항조건에서 본 발명의 일실시예에 따른 오염 방지장치가 회수된 상태를 도시한 정면도로서, 선박이 이동될 때에는 오염 방지장치(100)가 수중으로부터 상승하여 원래의 장착 위치로 복귀됨으로써 선박 운항에 방해되지 않도록 한다. 이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 오염 방지장치(100)은 선박의 운항조건에 따라 동작되거나 복귀됨으로써 해양생물이 부착될 수 있는 조건에서만 선택적으로 작동할 수 있게 된다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에서 구동부(130)는, 프로펠러(11), 러더(13)를 중심으로 선박(10)의 좌우측에 각각 대칭되게 한쌍이 설치되고, 한쌍의 구동부(130)에는 각각 해양생물처리부(110)를 구비함으로써 보다 신속하게 해양생물을 제거할 수 있다. 특히, 러더(13)와 같이 평판형 부품의 경우, 좌우측에서 평판형으로 배치된 해양생물처리부(110)에 의해 상당히 빠른 속도로 해양생물을 처리할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 오염 방지장치가 선박에 설치된 상태를 도시한 사시도이다. 일실시예와 동일한 도면부호를 가지는 구성은 동일한 기능을 하는 동일한 구성으로, 그 설명을 생략하고 차별되는 구성을 중심으로 설명한다.

도 5를 참조하면, 구동부(130)는 해양생물처리부(110)를 제2부품(일례로, 선박의 측면에 위치한 선수 추진기(bow thruster) 등)에 근접시킬 수 있도록 선박의 둘레를 따라 가로방향으로 이동가능하게 구성될 수 있다.

일례로, 제1 구동부(131)가 상하방향 뿐만 아니라 가로방향으로도 이동가능하게 구성되고, 선박(10)의 둘레를 따라 안내레일(17)이 설치됨으로써, 보다 넓은 범위로 해양생물처리부(110)를 선박(10)에서 원하는 위치로 이동시킬 수 있게 된다.

한편, 전술된 본 발명의 실시예에서 제어부(120)는 센서부(140)에서 측정된 거리를 근거로 구동부(130)를 제어하여 선박(10)의 소정 부품과 해양생물처리부(110)의 간격을 일정하게 제어할 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 일례로, 제어부(120)는 센서부(140)를 사용하지 않고 소정 부품의 기저장된 형상정보를 근거로 해양생물처리부(110)와 소정 부품이 일정 간격을 유지하도록 구동부(130)를 이동시키도록 구성할 수도 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 오염 방지장치
110: 해양생물처리부
111: 자외선 처리부
113: 초음파 처리부
120: 제어부
130: 구동부
140: 센서부
150: 모니터링부

Claims

해양생물을 처리하는 해양생물처리부;
선박의 일측에 설치되며 해양생물처리부를 선박의 제1부품으로 이동시키는 구동부;
해양생물처리부와 제1부품 사이의 거리를 측정하는 센서부; 및
센서부에서 측정된 거리를 근거로 해양생물처리부 또는 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하되,
해양생물처리부는,
자외선 처리부 및 초음파 처리부를 모두 포함하고,
제어부는,
센서부에서 측정된 거리를 근거로 자외선 처리부 또는 초음파 처리부를 선택하여 동작시키는, 오염 방지장치.
청구항 1에 있어서,
오염 방지장치는,
제1부품에 해양생물이 부착된 상태를 확인할 수 있는 모니터링부를 더 포함하고,
제어부는,
모니터링부에서 획득한 부착 해양생물의 상태를 근거로 해양생물처리부의 동작강도를 제어하는, 오염 방지장치.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
구동부는,
상하방향으로 이동되는 상하 구동부와,
상하 구동부의 끝단에서 회전이동되는 회전 구동부를 포함하는, 오염 방지장치.
청구항 1에 있어서,
제어부는,
센서부에서 측정된 거리를 근거로 구동부를 제어하여 선박의 제1부품과 해양생물처리부의 간격을 일정하게 제어하는, 오염 방지장치.
청구항 1에 있어서,
제어부는,
센서부에서 측정된 거리를 근거로 해양생물처리부의 동작강도를 제어하는, 오염 방지장치.
청구항 1에 있어서,
제어부는,
제1부품의 기저장된 형상정보를 근거로 해양생물처리부와 제1부품이 일정 간격을 유지하도록 구동부를 이동시키는, 오염 방지장치.
청구항 1에 있어서,
구동부는,
제1부품을 중심으로 선박의 좌우측에 각각 대칭되게 한쌍이 설치되며,
한쌍의 구동부에는 각각 해양생물처리부가 연결 설치되는, 오염 방지장치.
청구항 5에 있어서,
구동부는,
해양생물처리부를 제2부품에 근접시킬 수 있도록 선박의 둘레를 따라 가로방향으로 이동가능하게 구성되는, 오염 방지장치.