KR102431285B1 - 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템 - Google Patents

해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해수담수화 장치가 설치된 선박 및 자율운항선박을 이용하여 복수의 도서에 담수를 제공함에 있어서, 도서의 담수보유현황, 도서의 위치정보, 항로별 담수필요량 정보 등을 고려하여 최적의 담수공급항로를 설정하고 이를 바탕으로 각 도서에 담수를 공급함으로써 선박의 운항비용을 최소화함과 함께 담수를 필요로 하는 도서에 담수를 안정적으로 제공할 수 있는 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템은 담수를 저장함과 함께 자율운항 담수공급 선박의 예인이 가능한 해수담수화 선박; 및 담수가 필요한 각 도서에 담수를 공급하는 자율운항 담수공급 선박;을 포함하여 이루어지며, 상기 자율운항 담수공급 선박은 자율운항시스템 및 담수공급제어시스템을 구비하며, 상기 자율운항시스템은 자율운항 담수공급 선박이 담수공급제어시스템의 항로설정모듈에 의해 설정된 담수공급항로를 따라 자율운항하도록 가이드하며, 상기 담수공급제어시스템은, 담수 제공 대상인 복수의 도서에 대한 위치정보, 각 도서에 구비된 담수저장탱크의 담수저장용량 정보, 각 도서의 실시간 담수사용량 정보, 해수담수화 선박이 보유하고 있는 담수보유량 정보 그리고 기본항로 정보, 담수공급항로 정보 및 담수공급항로의 담수필요량 정보를 저장하는 DB 블록과, 담수공급 네비게이션 서버의 제어 하에, 각 도서로부터 입력되는 각 도서의 실시간 담수사용량정보 및 해수담수화 선박으로부터 입력되는 선박의 담수보유량정보를 DB 블록의 도서별 실시간 담수사용량 DB 및 선박 담수보유량 DB에 각각 저장하는 담수 사용량-보유량 관리모듈과, 담수공급 네비게이션 서버의 제어 하에, 담수공급항로를 설정함과 함께 담수공급항로의 담수필요량을 산출하고, 담수공급경로 및 산출된 담수공급항로의 담수필요량 정보를 담수공급 네비게이션 서버를 통해 해수담수화 선박의 선박 서버로 전달하는 항로설정모듈과, 각 도서의 통신모듈로부터 입력되는 실시간 담수사용량 정보 및 해수담수화 선박으로부터 입력되는 선박 담수보유량 정보가 담수 사용량-보유량 관리모듈에 의해 DB 블록에 저장되는 것을 제어하는 역할, 항로설정모듈에 의한 담수공급경로 설정 및 담수공급경로의 담수필요량 산출을 제어함과 함께 항로설정모듈에 의해 산출된 담수공급경로의 담수필요량 정보를 해수담수화 선박의 선박 서버에 전달하는 역할을 수행하는 담수공급 네비게이션 서버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템{System for fresh water supply using desalination vessel and autonomous navigation system}
본 발명은 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 해수담수화 장치가 설치된 선박 및 자율운항선박을 이용하여 복수의 도서에 담수를 제공함에 있어서, 도서의 담수보유현황, 도서의 위치정보, 항로별 담수필요량 정보 등을 고려하여 최적의 담수공급항로를 설정하고 이를 바탕으로 각 도서에 담수를 공급함으로써 선박의 운항비용을 최소화함과 함께 담수를 필요로 하는 도서에 담수를 안정적으로 제공할 수 있는 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템에 관한 것이다.
담수가 필요한 작은 도서 지역의 경우, 소규모 해수담수화 장치를 설치, 운용하여 담수를 생산하거나 외부로부터의 생수 공급 등을 통해 담수를 제공받고 있다. 안정적인 담수 확보를 위해서는 해수담수화 장치를 설치하여 운용하는 방법이 가장 바람직하나, 도서 특성상 해수담수화 장치의 관리가 쉽지 않다. 해수담수화 장치의 설치 및 운용에 적지 않은 비용이 소요되는 것을 고려하면 외부의 선박 등으로부터 담수를 제공받는 것이 비용측면에서는 유리하다고 볼 수 있다.
도서 지역에 담수를 제공하는 방법은 선박 등을 통해 생수를 공급하는 방법이 가장 일반적이며, 최근에는 해수담수화 장치가 설치된 선박을 통해 담수를 생산하고 생산된 담수를 각 도서에 공급하는 방식이 고려되고 있다. 각 도서의 필요 또는 요청에 따라 해수담수화 장치가 설치된 선박을 통해 각 도서에 담수를 공급할 수 있다.
해수담수화 장치가 설치된 선박을 통해 각 도서에 담수를 공급함에 있어서, 운용 효율을 고려해야 한다. 선박의 운항에는 연료비, 인력 등의 운항 비용이 소요됨에 따라, 최소 비용으로 담수 제공이 완료될 필요가 있다.
또한, 우리나라 서해안 및 남해안과 같이 작은 도서들이 밀집되어 있고, 해당 도서들에 담수를 제공하고자 한다면 각 도서의 담수 보유현황을 고려하여 담수제공 선박의 경로를 최적화할 필요가 있다.
한편, 최근 자율운항선박 개발에 관련된 연구 및 자율운항선박을 활용한 비지니즈 모델도 다양하게 제시되고 있다.
한국등록특허 제1402482호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 해수담수화 장치가 설치된 선박 및 자율운항선박을 이용하여 복수의 도서에 담수를 제공함에 있어서, 도서의 담수보유현황, 도서의 위치정보, 항로별 담수필요량 정보 등을 고려하여 최적의 담수공급항로를 설정하고 이를 바탕으로 각 도서에 담수를 공급함으로써 선박의 운항비용을 최소화함과 함께 담수를 필요로 하는 도서에 담수를 안정적으로 제공할 수 있는 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템은 담수를 저장함과 함께 자율운항 담수공급 선박의 예인이 가능한 해수담수화 선박; 및 담수가 필요한 각 도서에 담수를 공급하는 자율운항 담수공급 선박;을 포함하여 이루어지며, 상기 자율운항 담수공급 선박은 자율운항시스템 및 담수공급제어시스템을 구비하며, 상기 자율운항시스템은 자율운항 담수공급 선박이 담수공급제어시스템의 항로설정모듈에 의해 설정된 담수공급항로를 따라 자율운항하도록 가이드하며, 상기 담수공급제어시스템은, 담수 제공 대상인 복수의 도서에 대한 위치정보, 각 도서에 구비된 담수저장탱크의 담수저장용량 정보, 각 도서의 실시간 담수사용량 정보, 해수담수화 선박이 보유하고 있는 담수보유량 정보 그리고 기본항로 정보, 담수공급항로 정보 및 담수공급항로의 담수필요량 정보를 저장하는 DB 블록과, 담수공급 네비게이션 서버의 제어 하에, 각 도서로부터 입력되는 각 도서의 실시간 담수사용량정보 및 해수담수화 선박으로부터 입력되는 선박의 담수보유량정보를 DB 블록의 도서별 실시간 담수사용량 DB 및 선박 담수보유량 DB에 각각 저장하는 담수 사용량-보유량 관리모듈과, 담수공급 네비게이션 서버의 제어 하에, 담수공급항로를 설정함과 함께 담수공급항로의 담수필요량을 산출하고, 담수공급경로 및 산출된 담수공급항로의 담수필요량 정보를 담수공급 네비게이션 서버를 통해 해수담수화 선박의 선박 서버로 전달하는 항로설정모듈과, 각 도서의 통신모듈로부터 입력되는 실시간 담수사용량 정보 및 해수담수화 선박으로부터 입력되는 선박 담수보유량 정보가 담수 사용량-보유량 관리모듈에 의해 DB 블록에 저장되는 것을 제어하는 역할, 항로설정모듈에 의한 담수공급경로 설정 및 담수공급경로의 담수필요량 산출을 제어함과 함께 항로설정모듈에 의해 산출된 담수공급경로의 담수필요량 정보를 해수담수화 선박의 선박 서버에 전달하는 역할을 수행하는 담수공급 네비게이션 서버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 DB 블록은, 담수 제공 대상인 복수의 도서에 대한 위치정보를 저장하는 도서 위치정보 DB와, 각 도서에 구비된 담수저장탱크의 담수저장용량 정보를 저장하는 도서별 담수저장용량 DB와, 각 도서의 실시간 담수사용량 정보를 저장하는 도서별 실시간 담수사용량 DB와, 해수담수화 선박이 보유하고 있는 담수보유량 정보를 저장하는 선박 담수보유량 DB와, 기본항로 정보, 담수공급항로 정보 및 담수공급항로 담수필요량 정보를 저장하는 항로정보 DB를 포함하여 구성되며, 상기 기본항로는 담수 제공 대상인 제반 도서를 모두 경유하는 항로이며, 상기 담수공급항로는 기본항로에 포함된 도서에서 담수 공급이 요구되지 않는 도서를 제외한 항로로서, 기본항로 정보 및 각 도서의 실시간 담수사용량 정보를 바탕으로 상기 항로설정모듈에 의해 설정된다.
상기 항로설정모듈은, 도서별 실시간 담수사용량 DB를 통해 기준값 이상의 담수가 사용된 도서를 확인하고, 항로정보 DB에 저장된 기본항로에서 기준값 이상의 담수가 사용된 도서를 추출하여 담수공급항로를 설정하며, 담수공급항로에 기반하여 담수공급항로에 속한 도서들에 필요한 담수필요량을 합산하여 담수공급항로의 담수필요량을 산출한다.
상기 항로설정모듈은 선박 담수보유량 정보와 담수공급항로의 담수필요량 정보를 대비하고 그 차이를 해수담수화 선박의 선박 서버에 전달하거나, 담수공급항로의 담수필요량 정보를 해수담수화 선박의 선박 서버에 전달한다.
각 도서의 클라이언트로부터 요청되는 긴급 담수공급에 대응하여 긴급 담수공급메시지를 해수담수화 선박의 선박 서버로 전달하는 긴급 담수공급 처리모듈이 더 구비되며, 각 도서의 클라이언트는 해당 도서 위치정보 및 긴급 담수필요량 정보를 각 도서의 통신모듈을 통해 담수공급 네비게이션 서버로 전달하며, 해당 도서 위치정보 및 긴급 담수필요량 정보는 상기 긴급 담수공급 처리모듈에 의해 긴급 담수공급메시지 형태로 해수담수화 선박의 선박 서버로 전송된다.
각 도서의 담수저장탱크 일측에 구비된 수위센서가 담수저장탱크의 수위를 감지하고, 수위센서에 의해 감지된 담수저장탱크의 수위 정보는 각 도서의 통신모듈을 통해 담수공급 네비게이션 서버로 전달되며, 담수공급 네비게이션 서버의 제어 하에 담수 사용량-보유량 관리모듈은 담수저장탱크의 수위 정보인 각 도서의 담수사용량 정보를 DB 블록의 도서별 실시간 담수사용량 DB에 저장한다.
상기 담수공급 네비게이션 서버는 도서별 실시간 담수사용량 DB를 통해 기준값 이상의 담수가 사용된 도서를 파악하고, 기준값 이상의 담수가 사용된 도서의 수가 미리 설정된 일정값 이상인 경우에 담수공급항로 설정 과정을 진행한다.
특정 도서에 대한 긴급 담수공급이 진행되는 경우, 해당 도서에 대한 담수공급량 정보는 DB 블록의 도서별 실시간 담수사용량 DB에 반영되며, 항로설정모듈은 긴급 담수공급 여부가 반영된 도서별 실시간 담수사용량 DB를 기반으로 담수공급항로를 설정함과 함께 선박 담수필요량 정보를 산출한다.
상기 선박 서버는 각 자율운항 담수공급 선박의 담수저장용량정보를 저장함과 함께 담수공급경로를 따라 자율운항할 자율운항 담수공급 선박을 지정하여 각각의 자율운항 담수공급 선박에 자율운항 메시지를 전달한다.
또한, 상기 선박 서버는 선박 서버는 설정된 담수공급경로의 담수필요량 정보를 바탕으로 자율운항할 하나 또는 복수의 자율운항 담수공급 선박을 지정함에 있어서, 각 도서의 지형을 고려하여 지정할 수 있다.
상기 해수담수화 선박에 상기 자율운항시스템 및 담수공급제어시스템이 탑재될 수 있다.
본 발명에 따른 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
담수가 필요한 도서들에 대해 실시간 담수사용량 정보를 바탕으로 최적의 이동경로 즉, 담수공급경로를 설정함과 함께 담수공급경로에 소요되는 담수필요량을 산출함으로써 해수담수화 선박의 담수 생산을 효율적으로 관리함과 함께 최적의 항로를 통해 복수의 도서에 담수를 안정적으로 공급할 수 있다.
또한, 자율운항선박을 이용하여 담수를 공급함에 따라 운항비용을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템의 구성도.
도 2는 자율운항시스템 및 담수공급제어시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템의 동작을 설명하기 위한 순서도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템에 의한 담수공급개념을 설명하기 위한 참고도.
본 발명은 해수담수화 선박 및 자율운항 담수공급 선박을 이용하여 복수의 도서에 담수를 효율적으로 제공할 수 있는 기술을 제시한다.
본 명세서에서 '해수담수화 선박'은 해수담수화 장치가 구비되어 담수를 생산하거나 해수담수화 장치에 의해 생산된 담수를 저장하여 운항하는 선박을 의미하며 또한, 본 발명에 따른 해수담수화 선박은 자율운항 담수공급 선박을 예인하는 기능을 갖는다. 본 명세서에서 '자율운항 담수공급 선박'은 복수의 도서에 담수를 공급하는 역할을 하는 자율운항기반 선박을 의미하며, 자율운항 담수공급 선박이 각 도서에 공급하는 담수는 해수담수화 선박으로부터 공급받는다.
본 발명에서 자율운항 담수공급 선박을 통해 복수의 도서에 담수를 제공함은, 자율운항 담수공급 선박이 각각의 도서를 경유하여 해수담수화 선박으로부터 공급받은 담수를 각 도서에 제공함을 의미한다.
자율운항 담수공급 선박을 통해 복수의 도서에 담수를 제공하는 행위를 효율적으로 수행하기 위해서는, 담수가 필요한 도서를 파악함과 함께 최적의 이동경로로 담수가 필요한 도서를 경유하는 것이 필요하다.
보다 구체적으로, 담수 제공 대상인 복수의 도서를 모두 경유하기 위한 기본항로정보가 요구될 것이며, 최적의 이동경로 즉, 최적의 담수공급항로를 설정하기 위해서는 각 도서의 실시간 담수보유량정보가 반영되어야 할 것이다. 달리 표현하면, 기본항로정보에 각 도서의 담수보유량정보를 반영하여 최적의 담수공급항로가 설정되어야 한다. 또한, 최적의 담수공급항로가 설정되었다면 해당 담수공급항로에 요구되는 담수필요량이 산출될 수 있으며, 이러한 담수공급항로의 담수필요량을 자율운한 담수공급 선박이 충족시킬 수 있도록 담수공급항로의 담수필요량 정보를 해수담수화 선박에 제공하여 해수담수화 선박으로 하여금 담수의 생산, 보유를 진행시켜야 한다.
정리하면, 각 도서의 실시간 담수보유량정보를 반영하여 담수가 필요한 복수의 도서에 대한 담수공급항로를 설정하고, 해당 담수공급항로에 소요되는 담수필요량이 해수담수화 선박에 의해 생산될 수 있도록 담수공급항로의 담수필요량 정보가 해수담수화 선박과 공유되며, 이를 바탕으로 자율운항 담수공급 선박이 최적의 담수공급항로를 통해 담수가 필요한 복수의 도서에 담수를 안정적으로 제공하는 것이 본 발명의 기술적사상이라 할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템을 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템은 해수담수화 선박(30) 및 자율운항 담수공급 선박(1)을 구비한다.
해수담수화 선박(30)은 해수담수화 장치를 이용하여 담수를 생산, 저장하거나 해수담수화 장치에 의해 생산된 담수만을 저장할 수 있으며, 해수담수화 선박(30)에 저장된 담수는 자율운항 담수공급 선박(1)에 공급될 수 있다. 또한, 해수담수화 선박(30)은 자율운항 담수공급 선박(1)을 예인하는 기능을 구비한다.
자율운항 담수공급 선박(1)은 해수담수화 선박(30)으로부터 담수를 공급받아 담수가 필요한 도서에 담수를 제공하는 역할을 하며, 해수담수화 선박(30)으로부터의 예인 상태가 해제되면 자율운항기반으로 운항된다. 해수담수화 선박(30)과 자율운항 담수공급 선박(1)은 각각 컴퓨터시스템을 구비하며, 무선통신으로 연결된다. 여기서, 상기 해수담수화 선박(30)은 상기 자율운항 담수공급 선박과 마찬가지로 자율운항기반 무인선박이거나 사람에 의해 운항될 수 있다. 또한, 해수담수화 선박(30)에 예인되어 각 도서에 담수를 공급하는 자율운항 담수공급 선박(1)은 하나 또는 복수개일 수 있다.
해수담수화 선박(30)과 자율운항 담수공급 선박(1)의 기반 하에 각 도서에 담수를 공급하는 것은 자율운항시스템(11) 및 담수공급제어시스템(12)에 의해 가능하게 된다. 담수공급제어시스템(12)은 각 도서의 실시간 담수보유량정보를 반영하여 담수가 필요한 복수의 대한 담수공급항로를 설정함과 함께 해당 담수공급항로에 소요되는 담수필요량이 해수담수화 선박에 의해 생산될 수 있도록 담수공급항로의 담수필요량 정보가 해수담수화 선박(1)과 공유되도록 하며, 자율운항시스템(11)은 담수공급제어시스템(12)에 의해 설정된 최적의 담수공급항로를 따라 자율운항 담수공급 선박(1)이 자율운항하도록 가이드하는 장치이다.
자율운항시스템(11) 및 담수공급제어시스템(12)은 자율운항 담수공급 선박(1)에 탑재되는데, 필요에 따라 해수담수화 선박(30)에도 탑재될 수 있다. 본 명세서에서는 자율운항 담수공급 선박에 자율운항시스템(11) 및 담수공급제어시스템(12)이 탑재되는 것을 기준으로 설명하기로 한다.
자율운항 담수공급 선박(1)에 탑재되는 자율운항시스템은 전자해도(ENC), 관성항법시스템(INS), 라이다(Lidar), 충돌회피경로 탐색시스템의 조합으로 이루어져 선박의 자율운항을 가능한다. 또한, 자율운항시스템(11)은 후술하는 담수공급제어시스템(12)의 항로설정모듈(130)에 의해 설정된 최적의 담수공급항로를 기반으로 운항하여 자율운항 담수공급 선박(1)에 의한 각 도서로의 담수 공급이 가능하게 한다. 여기서, 상기 전자해도(ENC), 관성항법시스템(INS), 라이다(Lidar), 충돌회피경로 탐색시스템 등은 공지의 상용화된 기술을 적용할 수 있다.
담수공급제어시스템(12)의 상세 구성을 설명하기에 앞서 해수담수화 선박(30)의 컴퓨터시스템에 대해 설명하면 다음과 같다.
해수담수화 선박(30)은 선박 서버를 구비한다. 상술한 바와 같이, 필요에 따라 해수담수화 선박(30)에도 자율운항시스템(11) 및 담수공급제어시스템(12)이 구비될 수 있다.
해수담수화 선박(30)의 선박 서버(31)는 담수공급제어시스템(12)의 항로설정모듈(130)에 의해 산출된 담수공급경로의 담수필요량 정보를 바탕으로 해수담수화 장치의 담수 생산을 제어하는 역할을 한다.
또한, 선박 서버(31)는 각 자율운항 담수공급 선박의 담수저장용량정보를 저장함과 함께 담수공급경로를 따라 자율운항할 자율운항 담수공급 선박(1)을 지정하여 각각의 자율운항 담수공급 선박(1)에 자율운항 메시지를 전달하는 역할을 한다. 복수의 자율운항 담수공급 선박(1)이 구비되는 경우, 각 자율운항 담수공급 선박(1)의 담수저장용량정보는 선박 서버(31)에 저장되며, 담수공급제어시스템(12)에 의해 설정된 담수공급경로의 담수필요량 정보를 바탕으로 자율운항할 하나 또는 복수의 자율운항 담수공급 선박(1)을 선박 서버(31)가 지정할 수 있다.
이와 함께, 선박 서버(31)는 설정된 담수공급경로의 담수필요량 정보를 바탕으로 자율운항할 하나 또는 복수의 자율운항 담수공급 선박(1)을 지정함에 있어서, 각 도서의 지형을 고려하여 지정한다. 예를 들어, 섬 주변의 수심이 얕으면 소규모 자율운항 담수공급 선박이 우선적으로 지정되며, 반대로 수심이 깊으면 대규모 자율운항 담수공급 선박이 우선적으로 지정되거나 해수담수화 선박에 의한 직접 담수 공급도 가능하다.
자율운항 담수공급 선박(1)에 탑재되는 담수공급제어시스템(12)은 다음과 같이 구성된다. 여기서, 상술한 바와 같이 담수공급제어시스템(12)은 자율운항 담수공급 선박 이외에 해수담수화 선박(30)에도 탑재될 수 있다.
담수공급제어시스템(12)은 담수공급 네비게이션 서버, 담수 사용량-보유량 관리모듈(120), 항로설정모듈(130), 긴급 담수공급 처리모듈(140), DB 블록(150)을 포함하여 이루어진다.
상기 담수공급 네비게이션 서버(110)는 각 도서의 실시간 담수사용량 정보 및 선박 담수보유량 정보의 저장, 담수공급경로 설정 및 담수공급경로의 담수필요량 산출 등의 역할을 수행하며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
상기 담수 사용량-보유량 관리모듈(120)은 담수공급 네비게이션 서버(110)의 제어 하에 각 도서로부터 입력되는 각 도서의 실시간 담수사용량정보 및 해수담수화 선박(30)으로부터 입력되는 선박의 담수보유량정보를 DB 블록(150)의 도서별 담수사용량 DB(153) 및 선박 담수보유량 DB(154)에 선택적으로 저장하는 역할을 한다.
상기 항로설정모듈(130)에 대한 설명에 앞서, DB 블록(150)에 대해 먼저 설명하면 다음과 같다. 상기 DB 블록(150)은 담수가 필요한 복수의 도서를 경유하기 위한 최적의 담수공급항로를 설정함과 함께 해당 담수공급항로에 요구되는 선박의 담수필요량정보를 산출하기 위한 제반 정보를 저장한다.
구체적으로, 상기 DB 블록은 담수 제공 대상인 복수의 도서에 대한 위치정보, 각 도서에 구비된 담수저장탱크의 담수저장용량, 각 도서의 실시간 담수사용량정보, 해수담수화 선박(30)의 담수보유량정보, 각 도서를 경유하는 항로정보, 항로별 담수필요량정보를 저장하는 역할을 한다.
상기 DB 블록(150)은 세부적으로, 도서 위치정보 DB(151), 도서별 담수저장용량 DB(152), 도서별 실시간 담수사용량 DB(153), 선박 담수보유량 DB(154) 및 항로정보 DB(155)를 포함하여 구성된다.
상기 도서 위치정보 DB(151)는 담수 제공 대상인 복수의 도서에 대한 위치정보를 저장하는 것으로서, 각 도서의 GPS 정보가 저장될 수 있다. 상기 도서별 담수저장용량 DB(152)는 각 도서에 구비된 담수저장탱크의 담수저장용량 정보를 저장하며, 상기 도서별 실시간 담수사용량 DB(153)는 각 도서의 실시간 담수사용량 정보를 저장한다. 각 도서의 담수저장탱크의 일측에는 수위센서(23)가 구비되고, 수위센서(23)에 의해 감지되는 담수저장탱크의 담수사용량 정보는 각 도서에 구비된 통신모듈(21)을 통해 담수공급 네비게이션 서버(110)로 전달되어 상기 도서별 실시간 담수사용량 DB(153)에 저장될 수 있다. 상기 선박 담수보유량 DB(154)는 해수담수화 선박(30)이 보유하고 있는 담수보유량 정보를 저장하는 것으로서, 해수담수화 선박(30)에 구비된 선박 서버(31)와 담수공급 네비게이션 서버(110) 간의 통신을 통해 해수담수화 선박(30)이 현재 보유하고 있는 담수보유량 정보가 상기 선박 담수보유량 DB(154)에 저장될 수 있다.
상기 항로정보 DB(155)는 기본항로 정보, 담수공급항로 정보 및 담수공급항로 담수필요량 정보를 저장한다. 기본항로라 함은 담수 제공 대상인 제반 도서를 모두 경유하는 항로를 의미한다. 이 때, 담수 제공 대상인 제반 도서를 하나의 기본항로를 통해 경유할 수 있도록 항로가 설정되거나, 복수의 기본항로를 통해 담수 제공 대상인 제반 도서를 경유하도록 할 수 있다. 복수의 기본항로로 설정하는 경우, 예를 들어 담수 제공 대상이 10개 도서이면 제 1 기본항로는 1번∼3번 도서를 경유하고, 제 2 기본항로는 4번∼6번 도서를 경유하며, 제 3 기본항로는 7번∼10번 도서를 경유하도록 설정할 수 있다. 하나의 기본항로로 설정하는 경우에는 하나의 기본항로를 통해 1번∼10번 도서를 모두 경유한다. 상기 기본항로는 클라이언트(10)에 의해 임의로 설정, 변경 가능하다. 여기서, 상기 클라이언트(10)는 담수공급 네비게이션 서버(110)에 연결되어 상술한 바와 같이 기본항로의 설정, 변경에 대한 이벤트를 발생시키는 것 이외에 도서 위치정보 저장, 도서별 담수저장용량 저장 등 담수공급 관리에 필요한 이벤트를 발생시킬 수 있다.
상기 항로정보 DB(155)에 저장되는 담수공급항로 정보는 기본항로 정보, 각 도서의 실시간 담수사용량 정보를 바탕으로 후술하는 항로설정모듈(130)에 의해 설정되는 것으로서, 기본항로에 포함된 도서에서 담수 공급이 요구되지 않는 도서를 제외한 항로를 의미한다.
또한, 담수공급항로 담수필요량 정보는 담수공급항로에 포함된 도서의 담수필요량 정보를 의미하는 것으로서, 담수공급항로에 포함된 도서의 실시간 담수사용량 정보를 바탕으로 산출할 수 있다.
이상, DB 블록(150)에 대해 설명하였다. 상기 담수 사용량-보유량 관리모듈(120)에 대한 설명에 이어, 상기 항로설정모듈(130)은 다음과 같은 역할을 한다.
상기 항로설정모듈(130)은 상기 담수공급 네비게이션 서버(110)의 제어 하에 담수공급항로를 설정함과 함께 담수공급항로의 담수필요량을 산출하고 담수공급경로 및 산출된 담수공급항로의 담수필요량 정보를 담수공급 네비게이션 서버(110)를 통해 해수담수화 선박(30)의 선박 서버(31)로 전달하는 역할을 한다. 자율운항 담수공급 선박(1)의 자율운항시스템(11)은 상기 항로설정모듈(130)에 의해 생성된 담수공급항로를 기반으로 각 도서를 항해 자율운항한다.
담수공급항로는 다음과 같이 설정된다. 상기 항로설정모듈(130)은 도서별 실시간 담수사용량 DB(153)를 통해 기준값 이상의 담수가 사용된 도서를 확인한다. 예를 들어, 담수저장용량 대비 70% 이상의 담수가 사용된 경우 이를 기준값 이상의 담수가 사용된 도서로 간주할 수 있다. 이어, 항로설정모듈(130)은 항로정보 DB(155)에 저장된 기본항로에서 기준값 이상의 담수가 사용된 도서를 추출하여 담수공급항로를 설정한다. 달리 표현하면, 담수공급항로는 기본항로에서 담수공급이 요구되지 않는 도서를 제외한 항로라 할 수 있다.
담수공급항로가 설정된 상태에서, 상기 항로설정모듈(130)은 담수공급항로에 기반하여 담수공급항로에 속한 도서들에 필요한 담수필요량을 합산하여 산출한다. 각 도서의 담수필요량은 각 도서의 담수저장용량 정보에서 각 도서의 실시간 담수사용량 정보를 차감하여 계산할 수 있다.
상기 항로설정모듈(130)에 의해 산출된 담수공급항로의 담수필요량 정보는 상술한 바와 같이 담수공급 네비게이션 서버(110)를 통해 해수담수화 선박(30)의 선박 서버(31)로 전달되는데, 보다 구체적인 실시예로 선박 담수보유량 정보와 담수공급항로의 담수필요량 정보를 대비하고 그 차이를 선박 서버(31)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 선박 담수보유량이 80L이고 담수공급항로의 담수필요량이 100L인 경우, 항로설정모듈(130)은 20L의 담수가 추가 생산되어야 함을 알리는 정보를 선박 서버(31)에 전달할 수 있다. 이러한 실시예 이외에, 담수공급항로의 담수필요량 정보를 해수담수화 선박(30)의 선박 서버(31)에 전달하고, 선박 서버(31)가 선박 담수보유량 정보와 담수공급항로의 담수필요량 정보를 대비하고 추가 담수생산여부 및 담수생산량을 자체 판단하도록 할 수도 있다.
다음으로, 상기 긴급 담수공급 처리모듈(140)은 각 도서의 클라이언트(22)로부터 요청되는 긴급 담수공급에 대응하여 긴급 담수공급메시지를 선박 서버(31)로 전달하는 역할을 한다. 각 도서의 클라이언트(22)는 해당 도서 위치정보 및 긴급 담수필요량 정보를 각 도서의 통신모듈(21)을 통해 담수공급 네비게이션 서버(110)로 전달할 수 있으며, 해당 도서 위치정보 및 긴급 담수필요량 정보는 상기 긴급 담수공급 처리모듈(140)에 의해 긴급 담수공급메시지 형태로 해수담수화 선박(30)의 선박 서버(31)로 전송되어 자율운항 담수공급 선박(1)에 의해 해당 도서에 담수가 긴급 공급되도록 할 수 있다. 이 때, 특정 도서에 대한 긴급 담수공급이 진행되는 경우, 해당 도서에 대한 담수공급량 정보는 DB 블록(150)의 도서별 실시간 담수사용량 DB에 반영되며, 항로설정모듈(130)은 긴급 담수공급 여부가 반영된 도서별 실시간 담수사용량 DB(153)를 기반으로 담수공급항로를 설정함과 함께 선박 담수필요량 정보를 산출한다.
상기 담수공급 네비게이션 서버(110)는 각 도서의 통신모듈(21)로부터 입력되는 실시간 담수사용량 정보 및 해수담수화 선박(30)으로부터 입력되는 선박 담수보유량 정보가 담수 사용량-보유량 관리모듈(120)에 의해 DB 블록(150)에 저장되는 것을 제어하는 역할, 항로설정모듈(130)에 의한 담수공급경로 설정 및 담수공급경로의 담수필요량 산출을 제어함과 함께 항로설정모듈(130)에 의해 산출된 담수공급경로의 담수필요량(또는 선박 담수보유량과 담수공급항로의 담수필요량 간의 차이) 정보를 해수담수화 선박(30)의 선박 서버(31)에 전달하는 역할, 각 도서의 클라이언트(22)로부터 요청된 긴급 담수공급메시지를 선박 서버(31)에 전달하는 역할을 한다. 이와 함께, 담수공급 네비게이션 서버(110)는 DB 블록(150)에 저장되는 제반 정보를 관리하는 역할을 한다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템에 대해 설명하였다. 이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템의 동작에 대해 설명하기로 한다.
먼저, DB 블록(150)에 클라이언트(10)를 통해 담수 제공 대상인 제반 도서의 위치정보, 각 도서의 담수저장용량 정보 및 제반 도서의 경유 항로인 기본항로 정보가 저장된다(S201).
이와 같은 상태에서, 각 도서의 담수저장탱크 일측에 구비된 수위센서(23)는 담수저장탱크의 수위를 감지하고, 수위센서(23)에 의해 감지된 담수저장탱크의 수위 정보는 각 도서의 통신모듈(21)을 통해 담수공급 네비게이션 서버(110)로 전달된다. 담수공급 네비게이션 서버(110)의 제어 하에 담수 사용량-보유량 관리모듈(120)은 입력된 담수저장탱크의 수위 정보 즉, 각 도서의 담수사용량 정보를 DB 블록(150)의 도서별 실시간 담수사용량 DB(153)에 저장한다(S202).
이와 함께, 해수담수화 선박(30)이 보유하고 있는 담수보유량 정보는 해수담수화 선박(30)의 선박 서버(31)에 의해 담수공급 네비게이션 서버(110)로 전달되며, 담수공급 네비게이션 서버(110)의 제어 하에 담수 사용량-보유량 관리모듈(120)은 입력된 선박 담수보유량 정보를 DB 블록(150)의 선박 담수보유량 DB(154)에 저장한다(S202).
이어, 담수공급 네비게이션 서버(110)는 도서별 실시간 담수사용량 DB(153)를 통해 기준값 이상의 담수가 사용된 도서를 파악하고, 기준값 이상의 담수가 사용된 도서의 수가 미리 설정된 일정값 이상인 경우에 담수공급항로 설정 과정을 진행한다(S203). 일 실시예로, 담수 제공 대상 도서 10개 중 5개 이상이 기준값 이상의 담수가 사용된 도서인 경우 담수공급항로 설정 과정이 진행되도록 할 수 있다.
구체적으로, 상기 항로설정모듈(130)은 도서별 실시간 담수사용량 DB(153)를 통해 기준값 이상의 담수가 사용된 도서를 확인하고, 항로정보 DB(155)에 저장된 기본항로에서 기준값 이상의 담수가 사용된 도서를 추출하여 담수공급항로를 설정한다(S204). 이어, 설정된 담수공급항로에 기반하여 담수공급항로에 속한 도서들에 필요한 담수필요량 즉, 담수공급항로의 담수필요량을 합산하여 산출한다(S205). 각 도서의 담수필요량은 각 도서의 담수저장용량 정보에서 각 도서의 실시간 담수사용량 정보를 차감하여 계산할 수 있다.
담수공급항로가 설정됨과 함께 담수공급항로의 담수필요량이 산출된 상태에서, 담수공급항로 정보 및 담수공급항로의 담수필요량은 담수공급 네비게이션 서버(110)를 통해 해수담수화 선박(30)의 선박 서버(31)로 전달된다(S206).
해수담수화 선박(30)의 선박 서버(31)는 담수공급항로의 담수필요량과 해수담수화 선박(30)의 담수보유량을 대비하여 담수의 추가생산여부 및 생산량을 결정함으로써 담수공급항로의 담수필요량을 충족시킨다(S207). 이어, 최종적으로 자율운항 담수공급 선박(1)은 담수공급항로를 따라 항해하면서 담수가 필요한 도서를 경유하면(도 4a 및 도 4b 참조) 본 발명의 일 실시예에 따른 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급방법은 완료된다(S208).
이 때, 복수의 자율운항 담수공급 선박(1)이 구비되는 경우, 각 자율운항 담수공급 선박(1)의 담수저장용량정보는 선박 서버에 저장되며, 담수공급제어시스템(12)에 의해 설정된 담수공급경로의 담수필요량 정보를 바탕으로 자율운항할 하나 또는 복수의 자율운항 담수공급 선박(1)을 선박 서버(31)가 지정할 수 있다. 또한, 선박 서버는 설정된 담수공급경로의 담수필요량 정보를 바탕으로 자율운항할 하나 또는 복수의 자율운항 담수공급 선박을 지정함에 있어서, 각 도서의 지형을 고려하여 지정할 수 있다. 예를 들어, 섬 주변의 수심이 얕으면 소규모 자율운항 담수공급 선박이 우선적으로 지정되며, 반대로 수심이 깊으면 대규모 자율운항 담수공급 선박이 우선적으로 지정되거나 해수담수화 선박에 의한 직접 담수 공급도 가능하다.
한편, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급방법은 각 도서로부터 입력되는 도서별 실시간 담수사용량 정보에 기반하여 최적의 항로 즉, 담수공급항로를 설정함과 함께 담수필요량 정보를 산출하고, 이에 근거하여 해수담수화 선박으로 하여금 담수를 생산하도록 함과 함께 자율운항 담수공급 선박이 해당 담수공급항로를 통해 각 도서에 담수를 공급하는 방법인데, 특정 도서의 비상상황으로 인해 긴급하게 필요한 경우가 발생될 수도 있다. 이 경우에 대응하여, 도 2의 순서도에 기재하지 않았지만, 각 도서의 클라이언트(22)는 해당 도서 위치정보 및 긴급 담수필요량 정보가 포함된 긴급 담수공급메시지 이벤트를 발생시킬 수 있고, 해당 긴급 담수공급메시지는 선박 서버(31)로 전달되어 자율운항 담수공급 선박(1)을 통해 해당 도서에 담수가 긴급 공급될 수 있다.
이 때, 특정 도서에 대한 긴급 담수공급이 진행되는 경우, 해당 도서에 대한 담수공급량 정보는 DB 블록(150)의 도서별 실시간 담수사용량 DB에 반영되며, 항로설정모듈(130)은 긴급 담수공급 여부가 반영된 도서별 실시간 담수사용량 DB(153)를 기반으로 담수공급항로를 설정함과 함께 선박 담수필요량 정보를 산출한다.
참고로, 상기 해수담수화 선박(30)과 자율운항 담수공급 선박(1)은 전기 또는 디젤연료 기반으로 운항될 수 있다.
1 : 자율운항 담수공급 선박
11 : 자율운항시스템
12 : 담수공급제어시스템
21 : 통신모듈
22 : 각 도서의 클라이언트
23 : 수위센서
30 : 해수담수화 선박
31 : 선박 서버
110 : 담수공급 네비게이션 서버
120 : 담수 사용량-보유량 관리모듈
130 : 항로설정모듈
140 : 긴급 담수공급 처리모듈
150 : DB 블록
151 : 도서 위치정보 DB
152 : 도서별 담수저장용량 DB
153 : 도서별 실시간 담수사용량 DB
154 : 선박 담수보유량 DB
155 : 항로정보 DB

Claims (11)

  1. 담수를 저장하는 해수담수화 선박; 및 해수담수화 선박으로부터 담수를 공급받아 담수가 필요한 각 도서에 담수를 공급하는 자율운항 담수공급 선박;을 포함하여 이루어지며,
    상기 자율운항 담수공급 선박은 자율운항시스템 및 담수공급제어시스템을 구비하며,
    상기 자율운항시스템은 자율운항 담수공급 선박이 담수공급제어시스템의 항로설정모듈에 의해 설정된 담수공급항로를 따라 자율운항하도록 가이드하며,
    상기 담수공급제어시스템은,
    담수 제공 대상인 복수의 도서에 대한 위치정보, 각 도서에 구비된 담수저장탱크의 담수저장용량 정보, 각 도서의 실시간 담수사용량 정보, 해수담수화 선박이 보유하고 있는 담수보유량 정보 그리고 기본항로 정보, 담수공급항로 정보 및 담수공급항로의 담수필요량 정보를 저장하는 DB 블록과,
    담수공급 네비게이션 서버의 제어 하에, 각 도서로부터 입력되는 각 도서의 실시간 담수사용량정보 및 해수담수화 선박으로부터 입력되는 선박의 담수보유량정보를 DB 블록의 도서별 실시간 담수사용량 DB 및 선박 담수보유량 DB에 각각 저장하는 담수 사용량-보유량 관리모듈과,
    담수공급 네비게이션 서버의 제어 하에, 담수공급항로를 설정함과 함께 담수공급항로의 담수필요량을 산출하고, 담수공급경로 및 산출된 담수공급항로의 담수필요량 정보를 담수공급 네비게이션 서버를 통해 해수담수화 선박의 선박 서버로 전달하는 항로설정모듈과,
    각 도서의 통신모듈로부터 입력되는 실시간 담수사용량 정보 및 해수담수화 선박으로부터 입력되는 선박 담수보유량 정보가 담수 사용량-보유량 관리모듈에 의해 DB 블록에 저장되는 것을 제어하는 역할, 항로설정모듈에 의한 담수공급경로 설정 및 담수공급경로의 담수필요량 산출을 제어함과 함께 항로설정모듈에 의해 산출된 담수공급경로의 담수필요량 정보를 해수담수화 선박의 선박 서버에 전달하는 역할을 수행하는 담수공급 네비게이션 서버를 포함하여 구성되며,
    상기 DB 블록은,
    담수 제공 대상인 복수의 도서에 대한 위치정보를 저장하는 도서 위치정보 DB와, 각 도서에 구비된 담수저장탱크의 담수저장용량 정보를 저장하는 도서별 담수저장용량 DB와, 각 도서의 실시간 담수사용량 정보를 저장하는 도서별 실시간 담수사용량 DB와, 해수담수화 선박이 보유하고 있는 담수보유량 정보를 저장하는 선박 담수보유량 DB와, 기본항로 정보, 담수공급항로 정보 및 담수공급항로 담수필요량 정보를 저장하는 항로정보 DB를 포함하여 구성되며,
    상기 기본항로는 담수 제공 대상인 제반 도서를 모두 경유하는 항로이며,
    상기 담수공급항로는 기본항로에 포함된 도서에서 담수 공급이 요구되지 않는 도서를 제외한 항로로서, 기본항로 정보 및 각 도서의 실시간 담수사용량 정보를 바탕으로 상기 항로설정모듈에 의해 설정되며,
    상기 항로설정모듈은,
    도서별 실시간 담수사용량 DB를 통해 기준값 이상의 담수가 사용된 도서를 확인하고, 항로정보 DB에 저장된 기본항로에서 기준값 이상의 담수가 사용된 도서를 추출하여 담수공급항로를 설정하며,
    담수공급항로에 기반하여 담수공급항로에 속한 도서들에 필요한 담수필요량을 합산하여 담수공급항로의 담수필요량 정보를 산출하며,
    각 도서의 담수저장탱크 일측에 구비된 수위센서가 담수저장탱크의 수위를 감지하고, 수위센서에 의해 감지된 담수저장탱크의 수위 정보는 각 도서의 통신모듈을 통해 담수공급 네비게이션 서버로 전달되며,
    담수공급 네비게이션 서버의 제어 하에 담수 사용량-보유량 관리모듈은 담수저장탱크의 수위 정보인 각 도서의 담수사용량 정보를 DB 블록의 도서별 실시간 담수사용량 DB에 저장하는 것을 특징으로 하는 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 항로설정모듈은 선박 담수보유량 정보와 담수공급항로의 담수필요량 정보를 대비하고 그 차이를 해수담수화 선박의 선박 서버에 전달하거나, 담수공급항로의 담수필요량 정보를 해수담수화 선박의 선박 서버에 전달하는 것을 특징으로 하는 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 각 도서의 클라이언트로부터 요청되는 긴급 담수공급에 대응하여 긴급 담수공급메시지를 해수담수화 선박의 선박 서버로 전달하는 긴급 담수공급 처리모듈이 더 구비되며,
    각 도서의 클라이언트는 해당 도서 위치정보 및 긴급 담수필요량 정보를 각 도서의 통신모듈을 통해 담수공급 네비게이션 서버로 전달하며, 해당 도서 위치정보 및 긴급 담수필요량 정보는 상기 긴급 담수공급 처리모듈에 의해 긴급 담수공급메시지 형태로 해수담수화 선박의 선박 서버로 전송되는 것을 특징으로 하는 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 담수공급 네비게이션 서버는 도서별 실시간 담수사용량 DB를 통해 기준값 이상의 담수가 사용된 도서를 파악하고, 기준값 이상의 담수가 사용된 도서의 수가 미리 설정된 일정값 이상인 경우에 담수공급항로 설정 과정을 진행하는 것을 특징으로 하는 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템.
  8. 제 5 항에 있어서, 특정 도서에 대한 긴급 담수공급이 진행되는 경우, 해당 도서에 대한 담수공급량 정보는 DB 블록의 도서별 실시간 담수사용량 DB에 반영되며, 항로설정모듈은 긴급 담수공급 여부가 반영된 도서별 실시간 담수사용량 DB를 기반으로 담수공급항로를 설정함과 함께 선박 담수필요량 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 선박 서버는 각 자율운항 담수공급 선박의 담수저장용량정보를 저장함과 함께 담수공급경로를 따라 자율운항할 자율운항 담수공급 선박을 지정하여 각각의 자율운항 담수공급 선박에 자율운항 메시지를 전달하는 것을 특징으로 하는 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 선박 서버는 선박 서버는 설정된 담수공급경로의 담수필요량 정보를 바탕으로 자율운항할 하나 또는 복수의 자율운항 담수공급 선박을 지정함에 있어서, 각 도서의 지형을 고려하여 지정하는 것을 특징으로 하는 해수담수화 선박 및 자율운항선박을 이용한 담수공급시스템.
  11. 삭제
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