KR102407832B1 - 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템 - Google Patents

금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템 Download PDF

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김학선
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Abstract

금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템이 개시된다. 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템은, 선박 내부에 형성된 복수의 격실 중에서 제1 격실에 설치되는 제1 액세스포인트(Access Point) 및 복수의 격실 중에서 제2 격실에 설치되는 제2 액세스포인트를 포함하되, 제1 액세스포인트 및 제2 액세스포인트는, 서로 표면파 통신을 수행하여, 선박 내부에 통신 네트워크를 형성하고, 복수의 격실의 바닥, 천장 및 격벽을 통해 표면파를 송수신하기 위한 표면파 발생기를 포함한다.

Description

금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템{Ship IoT wireless communication system using metal surface wave}
본 발명은 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템에 관한 것이다.
조선 산업은 국가 기간 산업으로서, 사업 경쟁력을 유지하기 위해서 선박을 작은 비용으로 짧은 시간에 건조하는 등의 선박 건조의 효율성을 향상시키는 것이 매우 중요하다. 건조 중인 선박에서는 선박의 건조 단계에 따라서 각 부분의 조립 순서가 결정되며, 한쪽 부분의 진척 상황, 사고 상황은 다른 부분에서도 실시간으로 공유되어야 한다. 따라서, 건조 중인 선박에서는 통신이 절실히 필요하다.
예를 들어, 건조 중인 선박의 일부에 대한 설계가 변경된 경우, 설계가 변경된 부분을 작업하는 현장에서도 변경된 설계도를 신속하게 수신하여야 함은 물론, 다른 부분에서도 변경된 설계를 반영하여 선박 건조 순서를 변경해야만 할 수 있다. 또는, 다른 부분의 설계, 시공도 변경해야만 할 수 있다.
그러나, 선박의 내부는 두꺼운 두께를 갖는 격벽을 통해 복수개의 공간으로 구분되어 있기 때문에, 전파의 차폐가 매우 심하여 무선 통신에 열악한 환경으로 기존의 전파를 이용한 무선 통신 기술이 적용되기 어렵다. 그리고, 비용, 시간, 선박 건조 작업에 따른 내부 환경의 지속적인 변화 등의 문제로 인하여 선박 건조 작업 중 유선 통신 시설의 설치도 어렵다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 초음파를 이용한 통신 시스템이 제안된 바 있으나, 초음파의 특성상, 57mm 이상의 두께를 갖는 선박 격벽을 투과할 수는 없으므로, 격벽의 두께가 57mm 이상으로 두꺼워지면 적용될 수 없는 한계가 있다.
대한민국등록특허공보 제10-2293048호(2021.08.18)
본 발명은 선박 내에서 격벽의 두께와 상관없이 격실 간에 통신이 가능하게 하는 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템이 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템은, 선박 내부에 형성된 복수의 격실 중에서 제1 격실에 설치되는 제1 액세스포인트(Access Point) 및 상기 복수의 격실 중에서 제2 격실에 설치되는 제2 액세스포인트를 포함하되, 상기 제1 액세스포인트 및 상기 제2 액세스포인트는, 서로 표면파 통신을 수행하여, 상기 선박 내부에 통신 네트워크를 형성하고, 상기 복수의 격실의 바닥, 천장 및 격벽을 통해 표면파를 송수신하기 위한 표면파 발생기를 포함한다.
상기 제1 액세스포인트 및 상기 제2 액세스포인트는, 상기 복수의 격실의 바닥, 천장 및 격벽 중 적어도 하나에 형성된 개구부를 통하여, 상기 표면파를 송수신한다.
상기 개구부는 상기 제1 격실과 상기 제2 격실 사이의 금속 표면이 끊김없이(seamless) 연결되게 한다.
상기 개구부는 0.4mm 이상의 슬릿 형태로 형성된다.
상기 제1 액세스포인트 및 상기 제2 액세스포인트의 설치 위치는 통신하고자 하는 격실의 구조 및 금속체 설치 환경을 고려하되, 미리 설정된 우선순위에 따라 격실 내에서 우선적으로 통신하고자 하는 격실에 가장 근접한 개구부의 위치로 결정된다.
상기 표면파 발생기는, 금속의 표면을 통해 표면 전자기파를 송신하는 송신부 및 상기 금속의 표면을 통해 송신된 표면 전자기파를 수신하는 수신부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템은, 선박 내에서 격벽의 두께와 상관없이 격실 간 통신이 가능하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템이 적용된 선박의 구성을 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면.
도 3은 도 2의 본 발명의 실시예에 따른 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템의 구성의 단면을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예로 격벽의 수밀 형성 조건에 따라 개구부 형성이 어려운 경우에도 적용 가능한 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템이 적용된 선박의 구성을 예시하여 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템(100)은, 선박(10) 내의 복수의 격실(12)에 각각 설치됨으로써, 선박(10)에 적용된다.
일반적으로, 선박(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 복수개의 격벽(11)을 통해 복수의 격실(12)로 구분되고, 선박 IoT 무선통신 시스템(100)을 구성하는 복수의 액세스포인트(Access Point)(110, 120, 130)는 격벽(11)을 사이에 두고 각 격실(12)에 위치한다. 예를 들어, 각 액세스포인트(110, 120, 130)는 격실(12) 내에 위치하되, 설치하기에 따라 격실(12)의 바닥, 천장, 격벽(11) 등에 설치될 수 있다.
도 1에는, 3개의 격실(12)에 설치된 3개의 액세스포인트(110, 120, 130)가 도시되어 있으나, 이는 예시에 불과하며, 구현하기에 따라 선박(10) 내에서 원활한 통신이 이루어지도록 모든 격실(12)마다 액세스포인트(110, 120, 130)가 설치될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 격실(12)의 바닥에 설치되는 제1 액세스포인트(110), 제2 격실(12)의 바닥에 설치되는 제2 액세스포인트(120) 및 제3 격실(12)의 바닥에 설치되는 제3 액세스포인트(130)를 포함할 수 있다. 여기서, 각 격실(12)의 바닥 및 천장은 격벽(11)과 위치 상으로 차이가 있을 뿐 그 기능 및 구조는 동일할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템(100)에 대해서는 이후 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 후술하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 본 발명의 실시예에 따른 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템의 구성의 단면을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템(100)은, 제1 격실(15)에 설치되는 제1 액세스포인트(110) 및 제2 격실(16)에 설치되는 제2 액세스포인트(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 액세스포인트(110, 120)는 다른 액세스포인트와 표면파 통신을 수행하여, 선박 내부에 통신 네트워크를 형성하는 장치로서, 격실(15, 16) 내에 설치된 각종 단말기가 연결될 수 있다. 예를 들어, 단말기는 스마트폰, 노트북, 무전기, 서버, IoT 센서 등을 포함할 수 있다.
그리고, 각 액세스포인트(110, 120)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각 격실(15, 16)의 바닥에 설치될 수 있으며, 격실(15, 16)의 바닥, 천장 및 격벽(11)을 통해 표면파를 송수신하기 위한 표면파 발생기(111, 121)를 포함할 수 있다. 여기서, 표면파 발생기(111, 121)도 금속 재질의 바닥, 천장 및 격벽(11)을 통해 표면파를 송수신하기 위하여, 각 격실(15, 16)의 바닥에 밀착되어 설치될 수 있다.
예를 들어, 표면파 발생기(111, 121)는 액세스포인트(110, 120)에서 발생된 데이터를 전송하기 위한 표면 전자기파를 발생시킬 수 있는 구조를 가질 수 있다. 즉, 표면파 발생기(111, 121)는 송신부 및 수신부로 구성될 수 있다. 그래서, 제1 표면파 발생기(111)의 송신부가 금속의 표면을 통해 표면 전자기파를 송신하고, 제2 표면파 발생기(121)의 수신부는 금속의 표면을 통해 송신된 표면 전자기파를 수신할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 각 격실(15, 16)의 바닥, 천장 및 격벽(11) 중 적어도 하나에 형성된 개구부(21, 22)를 통하여, 각 격실(15, 16)의 액세스포인트(110, 120)가 전송한 표면파가 원활하게 송수신될 수 있다. 여기서, 개구부(12, 22)는 선박(10) 건조 시 설계 또는 필요에 따라 기 생성된 것일 수 있다.
즉, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 격실(15)의 격벽(11)에 제1 개구부(21)가 형성되고, 제1 격실(15)의 천장에 제2 개구부(22)가 형성될 수 있다. 그래서, 제1 개구부(21)는 제1 격실(15)의 제1 액세스포인트(110)와 제2 격실(16)의 제2 액세스포인트(120) 간의 표면파 송수신이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다. 그리고, 제2 개구부(22)는 제1 격실(15)의 천장과 이웃하는 제3 격실(미도시)의 제3 액세스포인트(미도시)와 제1 격실(15)의 제1 액세스포인트(110) 간의 표면파 송수신이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 격실(15)의 격벽(11) 및 천장에 형성된 개구부(21, 22)로 인하여, 제1 격실(15)과 제2 격실(16) 사이의 금속 표면 및 제1 격실(15) 과 제3 격실 사이의 금속 표면이 끊김없이(seamless) 연결될 수 있다.
그래서, 도 3을 참조하면, 제1 표면파 발생기(111)와 제2 표면파 발생기(121)가 송수신하는 표면파는 제1 표면파 이동경로(20)를 따라 제1 격실(15)에서 제2 격실(16)로 전달될 수 있다. 그리고, 제1 표면파 발생기(111)가 송신한 표면파는 제2 표면파 이동경로(30)를 따라 제1 격실(15)에서 제3 격실로 전달될 수 있다.
이와 같이, 제1 표면파 이동경로(20) 및 제2 표면파 이동경로(30)는 개구부(21, 22)를 통해 제1 격실(15)과 제2 격실(16) 간 및 제1 격실(15)과 제3 격실 간에 금속 표면이 연결되어 형성될 수 있다.
한편, 격실(15, 16) 내에서 액세스포인트(110, 120)의 설치 위치는 통신하고자 하는 격실(15, 16)의 미리 설정된 우선순위에 따라 결정될 수 있다. 즉, 격실(15, 16) 내에서 우선적으로 통신하고자 하는 격실(15, 16)에 근접한 위치에 액세스포인트(110, 120)가 설치될 수 있다.
예를 들어, 도 2 및 도 3에서, 제1 격실(15)이 우선적으로 통신하고자 하는 격실이 제2 격실(16)이라고 가정하면, 제1 격실(15)에서 제1 개구부(21)와 제2 개구부(22) 사이의 거리의 절반 이하만큼 제1 개구부(21)에 근접한 위치에 제1 액세스포인트(110)가 설치될 수 있다. 이는, 제1 격실(15)이 우선적으로 표면파를 전달하고자 하는 제2 격실(16)로의 제1 개구부(21)에 표면파가 먼저 도달하도록 할 수 있으므로, 다중경로에 의한 전파 간섭 효과를 감소시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예로 격벽의 수밀 형성 조건에 따라 개구부 형성이 어려운 경우에도 적용 가능한 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템(100)은, 제1 격실(15)에 설치되는 제1 액세스포인트(110) 및 제2 격실(16)에 설치되는 제2 액세스포인트(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 제1 격실(15)의 격벽(11)에 제3 개구부(23)가 형성되고, 제1 격실(15)의 천장에 제2 개구부(22)가 형성될 수 있다. 여기서, 제3 개구부(23)는 슬릿 형태로 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템의 구성은, 도 2 및 도 3에서 전술한 본 발명의 실시예에 따른 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템(100)의 구성과 동일하며, 다만, 격벽(11)에 제2 개구부(22) 대신에, 슬릿 형태의 제3 개구부(23)가 형성된 점이 차이가 있다. 따라서, 이하에서는, 발명의 이해와 설명의 편의를 위하여, 도 2 및 도 3에서 전술한 내용과 동일한 설명은 생략하기로 한다.
즉, 도 4는 선박(10) 건조 시 설계 또는 운항 중 수밀 형성 필요에 따라 격벽(11)에 기 생성된 개구부가 없는 경우, 인위적으로 격벽(11)에 개구부를 형성한 것을 나타낸다.
격벽(11)에 개구부가 형성되어 있지 않아, 제1 격실(15)과 제2 격실(16) 사이에 연결된 금속 표면 경로가 형성되지 않은 밀폐 환경이 조성된 경우, 부득이하게 제1 격실(15)과 제2 격실(16) 사이에 금속 표면을 연결하기 위하여 개구부를 인위적으로 형성해야 한다.
그래서, 제1 격실(15)과 제2 격실(16) 사이의 격벽(11)의 본질적인 구조적 및 기능적 목적이 훼손되지 않는 범위에서, 격벽(11)에 슬릿 형태의 제3 개구부(23)가 형성될 수 있다.
슬릿 형태의 제3 개구부(23)는 금속 격벽의 구조 강도 측면의 기능 유지를 위하여 작을수록 좋으나, 최소 0.4mm 이상이 되도록 형성되어야 한다. 또한, 제3 개구부(23)는 수밀 구조를 유지하기 위하여, 고무 패킹과 같은 도전성이 없는 절연체로 밀폐될 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10: 선박
11: 격벽
12: 격실
15: 제1 격실
16: 제2 격실
20: 제1 표면파 이동경로(제1 격실과 제2 격실 간)
21: 제1 개구부
22: 제2 개구부
30: 제2 표면파 이동경로(제1 격실과 제3 격실 간)
100: 선박 IoT 무선통신 시스템
110: 제1 액세스포인트(Access Point)
111: 제1 표면파 발생기
120: 제2 액세스포인트
121: 제2 표면파 발생기
130: 제3 액세스포인트

Claims (6)

  1. 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템에 있어서,
    선박 내부에 형성된 복수의 격실 중에서 제1 격실에 설치되는 제1 액세스포인트(Access Point); 및
    상기 복수의 격실 중에서 제2 격실에 설치되는 제2 액세스포인트를 포함하되,
    상기 제1 액세스포인트 및 상기 제2 액세스포인트는,
    서로 표면파 통신을 수행하여, 상기 선박 내부에 통신 네트워크를 형성하고,
    상기 복수의 격실의 바닥, 천장 및 격벽을 통해 표면파를 송수신하기 위한 표면파 발생기를 포함하고,
    상기 복수의 격실의 바닥, 천장 및 격벽 중 적어도 하나에 형성된 개구부를 통하여, 상기 표면파를 송수신하는 것을 특징으로 하는 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 제1 격실과 상기 제2 격실 사이의 금속 표면이 끊김없이(seamless) 연결되게 하는 것을 특징으로 하는 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 개구부는 0.4mm 이상의 슬릿 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액세스포인트 및 상기 제2 액세스포인트의 설치 위치는 통신하고자 하는 격실의 미리 설정된 우선순위에 따라 격실 내에서 우선적으로 통신하고자 하는 격실로 연결되는 개구부에 근접한 위치로 결정되는 것을 특징으로 하는 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 표면파 발생기는,
    금속의 표면을 통해 표면 전자기파를 송신하는 송신부; 및
    상기 금속의 표면을 통해 송신된 표면 전자기파를 수신하는 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 표면파를 이용한 선박 IoT 무선통신 시스템.
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Citations (5)

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