KR102449289B1 - 축전지를 이용한 발라스트수 프리 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 축전지를 이용한 발라스트수 프리 선박을 제공할 수 있되, 선체의 내부 공간을 기준으로 좌현 선측 공간과 우현 선측 공간 및 선미 공간을 서로 연결하고 있는 복수개의 배터리 저장부; 상기 선체의 무게중심을 변경시키거나 배터리 가감을 통해서 흘수 조건을 변경하기 위하여, 상기 선체의 높이 방향과 선폭 방향으로 배터리를 운반할 수 있도록, 상기 배터리 저장부의 내부 공간의 연장 방향을 따라서 상기 배터리 저장부의 내부에 설치되어 있는 배터리 운반장치; 상기 배터리의 규격에 대응한 거리만큼 이격 배치되어서 상기 배터리 저장부에 복수개로 설치되고, 상기 배터리 운반장치에 의해 운반된 배터리를 상기 배터리 저장부를 기반으로 고정시키거나 분리시키는 접이식 배터리 고정장치; 및 상기 배터리 운반장치에 의해 운반된 배터리를 상기 선체의 선폭 방향으로 왕복시키도록 상기 배터리 저장부의 내부 공간 중 선저 공간에 설치되는 왕복이송장치를 포함할 수 있다.

Description

축전지를 이용한 발라스트수 프리 선박{VESSEL FOR BALLAST WATER FREE USING BATTERY}
본 발명은 축전지를 이용한 발라스트수 프리 선박에 관한 것이다.
일반적으로 상선, 컨테이너선, 화물선, 선박, 해양구조물, 부유식구조물의 선수 트림(trim) 또는 선미 트림을 조정하거나, 선수미 흘수 평형을 맞추기 위해서 발라스트수가 사용되고 있다.
발라스트수는 선체의 선측 및 선저에 마련된 발라스팅 블록의 내부 공간 또는 발라스트탱크에 채워지고, 조절펌프에 의해 발라스트수가 공급 또는 배출될 수 있다.
예컨대, 선체는 무거운 화물을 싣는 만재흘수와, 화물이 없는 경하흘수 등과 같이, 흘수 조건에 따라 선미 프로펠러가 충분히 수면 아래로 잠길 수 있도록, 발라스트수의 수위 조절이 필요하고, 이때 조절펌프의 작동으로 발라스트수를 공급 받거나 또는 배출시키게 된다.
발라스트탱크로 유입되는 해수의 양은 배의 크기, 즉 배수량을 기준으로 설정되는데 대형 선박의 경우 1만톤 이상의 해수를 유입하는 경우도 빈번하게 나타난다.
이 과정에서 유입되는 해수에는 미세 해양생물이 포함되는데 선박이 접안한 국가 및 지역의 해수를 유입한 후 타 국가 및 지역으로 이동하여 해수를 방출하는 경우, 해수 유입과정에서 혼입된 미세 해양생물이 타 지역으로 전파되는 문제점을 지니고 있다.
이러한 해상생물의 이동은 자연계에서는 거의 발생하지 않는 현상으로 대표 생물종의 변동, 적조발생 등의 생태계 교란현상이 발생하게 되므로 매우 심각한 문제를 야기시킨다.
이에 따라 국제해사기구(International Maritime Organization: IMO)에서는 2004년 선박 내 발라스트수 관리협약을 채택해, 배출되는 발라스트수의 수질 기준을 마련했고 2011년부터 협약을 순차적으로 적용키로 결정했다.
특히, 외래해양생물로 인해 자국의 해양환경에 막대한 피해를 입었다고 주장하는 미국, 호주, 캐나다 등의 적극적인 요청 및 여러 차례에 걸친 관련 국제회의를 통해 국제해사기구(IMO)에서는 2004년 2월 선박 발라스트수와 침전물 관리 국제협약을 채택했다.
이에 대응하기 위한 다양한 방식의 발라스트수 처리장치 개발 및 사업화 선점을 위한 노력이 세계 각국에서 진행되고 있음에도 불구하고, 발라스트수를 위해 해수를 사용함에 따라 발생되는 해양환경의 피해는 줄어들지 않고 있는 실정이다.
또한, 발라스트수는 해수를 사용하기 때문에, 해수를 발라스트수 탱크에 채워 넣거나 배출하는데 많은 시간이 소모되는 단점이 있다.
한편, 종래 기술에서는 발라스트수에 대한 해양환경 피해 저감 방법으로 필터링법, 자외선 소독법, 고온 가열법 등 물리, 화학, 전기적인 처리방법과 장치를 개발을 시도한 바 있으나, 이러한 발라스트수 처리장치는 별도 설치로 인하여 선박의 무게를 증가시키고, 발라스트수를 처리하는데 많은 시간이 소요되는 문제가 발생되고 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 수단이 시급히 요구되고 있는 상황이다.
본 발명에서는 발라스트수에 대응하는 중량물인 복수개의 축전지를 이용하여 선박의 동력원으로 사용하거나, 선박에서 축전지를 선체 내부 또는 외부로 양하역시키거나, 축전지의 수평 또는 수직 위치를 변경시킴으로써, 발라스트수를 사용하지 않으면서도 선수미 흘수 평형을 맞추거나, 선수 트림 또는 선미 트림을 조절할 수 있고, 해양환경 피해를 방지할 수 있는 축전지를 이용한 발라스트수 프리 선박을 제공하고자 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 선체의 내부 공간을 기준으로 좌현 선측 공간과 우현 선측 공간 및 선미 공간을 서로 연결하고 있는 복수개의 배터리 저장부; 상기 선체의 무게중심을 변경시키거나 배터리 가감을 통해서 흘수 조건을 변경하기 위하여, 상기 선체의 높이 방향과 선폭 방향으로 배터리를 운반할 수 있도록, 상기 배터리 저장부의 내부 공간의 연장 방향을 따라서 상기 배터리 저장부의 내부에 설치되어 있는 배터리 운반장치; 상기 배터리의 규격에 대응한 거리만큼 이격 배치되어서 상기 배터리 저장부에 복수개로 설치되고, 상기 배터리 운반장치에 의해 운반된 배터리를 상기 배터리 저장부를 기반으로 고정시키거나 분리시키는 접이식 배터리 고정장치; 및 상기 배터리 운반장치에 의해 운반된 배터리를 상기 선체의 선폭 방향으로 왕복시키도록 상기 배터리 저장부의 내부 공간 중 선저 공간에 설치되는 왕복이송장치를 포함하는 축전지를 이용한 발라스트수 프리 선박을 제공할 수 있다.
또한, 상기 배터리는, 복수개의 배터리용 셀을 내장한 배터리케이싱; 상기 배터리케이싱의 양측면에 형성된 운반용 홈부; 상기 배터리케이싱의 저면에 형성된 복수개의 다리부; 상기 배터리케이싱의 상면 모서리에 형성된 복수개의 접이식 리프팅 아이; 상기 배터리케이싱의 정면 및 배면 각각의 양측 코너 위치에 형성되어 있는 고정용 홈부; 및 상기 배터리케이싱의 정면 중앙 위치에 형성되어 있는 이송용 홈부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리 운반장치는, 상기 배터리에 형성된 운반용 홈부를 향하여 이동하여 록킹되거나, 상기 운반용 홈부로부터 멀어지도록 복귀하여 릴리싱되는 작동암; 상기 운반용 홈부에 대한 록킹 또는 릴리싱을 위하여 상기 작동암을 왕복 운동시키는 직선이동모듈; 상기 직선이동모듈의 케이싱에 결합되어서 상기 직선이동모듈을 회전시키는 배터리 회전모듈; 상기 배터리 회전모듈의 하우징에 결합되어서 상기 배터리 회전모듈을 상기 작동암의 연장 방향에 대하여 수직한 방향으로 왕복 이동시켜서 상기 배터리를 상기 왕복이송장치 쪽으로 로딩 또는 언로딩시키는 배터리 탑재모듈; 상기 배터리 탑재모듈을 운반하는 배터리 무빙모듈; 및 상기 배터리 무빙모듈의 이동을 가이드하도록 상기 배터리 저장부의 좌현 선측 공간으로부터 선미 공간을 경유하여 우현 선측 공간까지 연장된 운반레일을 포함할 수 있다.
또한, 상기 접이식 배터리 고정장치는, 상기 배터리의 고정 위치별로 상기 배터리 저장부에 이격 배치된 브래킷에 설치된 기어박스; 상기 기어박스의 일측에 연결된 구동모터; 상기 기어박스의 타측에서 상기 구동모터와 평행하게 배치되어서, 상기 기어박스의 복수개의 기어에 의해 정회전 또는 역회전되는 회전샤프트; 상기 기어박스로부터 연장된 상기 회전샤프트의 끝단부를 회전 가능하게 지지하도록 상기 배터리 저장부의 프레임에 배치된 베어링 블록; 상기 회전샤프트에 연결된 캔틸레버 구조의 스윙암; 및 상기 스윙암에 마련되고 상기 배터리의 고정 위치 또는 정지 위치에서 상기 회전샤프트의 회전에 의해서 상기 배터리에 형성된 고정용 홈부를 향하여 삽입되는 록킹 단자 돌기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 왕복이송장치는, 상기 선체의 선저 프레임에 설치되고 상기 선체의 선폭 방향으로 연장된 이송레일; 상기 이송레일에서 이동 가능하게 결합된 이동대차; 상기 이송레일을 기반으로 상기 이동대차를 롤러 및 모터 구동력으로 구동시키는 구동모듈; 및 상기 이동대차의 상면에 형성되어서, 상기 배터리에 형성된 이송용 홈부에 끼워져 체결되는 수직 단자 돌기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 축전지를 이용한 발라스트수 프리 선박에 의하면, 발라스트수를 사용하지 않기 때문에 해양환경 피해를 방지할 수 있고, 기존에 발라스트수를 채워 넣고 빼내는 작업 시간을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 축전지를 이용하여 구동하는 선박에 적용시 축전지 자체가 선박의 동력원으로 사용될 수 있으면서 선체의 균형 또는 흘수 조절 수단으로 사용될 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 선체의 선측 및 선미에 상호 연결된 배터리 저장부가 선체의 선수 영역과 선미 영역에 각각 배치되어 있고, 각각의 배터리 저장부를 따라 설치된 해당 배터리 운반장치와 항구의 크레인장치에 의해 배터리를 선체 내부로 인입 또는 선체 외부로 인출시킬 수 있음에 따라서, 화물 적재에 따른 만재흘수 조건 또는 화물이 없는 경하흘수 조건을 신속하게 조절할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 의하면, 선저의 배터리 저장부에 각각 마련된 왕복이송장치로 배터리를 선폭 방향으로 이동 또는 정지시킴으로써, 선체의 선수미 방향(예: 선체의 종축 또는 X축 방향)을 중심으로 회전하는 횡동요 운동을 저감 또는 감쇄시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 의하면, 선체의 선수 쪽 및 선미 방향으로 설치된 배터리 저장부에서 배터리 운반장치로 배터리의 변위를 선체 높이 방향(예: Z축 방향)으로 이동 또는 정지시킴으로써, 선체의 선폭 방향(예: 선체의 횡축 또는 Y축 방향)을 중심으로 회전하는 종동요 운동을 저감 또는 감쇄시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 축전지를 이용한 발라스트수 프리 선박의 내부를 보인 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 원 A의 확대도이다.
도 3은 도 2에 도시된 사각형 B의 확대도이다.
도 4는 도 2에 도시된 사각형 C의 확대도이다.
도 5는 도 1에 도시된 선박이 항구에 접안된 상태의 선박의 내부를 보인 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 원 D의 확대도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략할 수 있고, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용할 수 있다.
도면에서, 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 축전지를 이용한 발라스트수 프리 선박의 내부를 보인 측면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 원 A의 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 축전지를 이용한 발라스트수 프리 선박(10)은 배터리 저장부(100, 101), 배터리 운반장치(200), 접이식 배터리 고정장치(300), 왕복이송장치(400)를 포함할 수 있다.
축전지를 이용한 발라스트수 프리 선박(10)은 배터리 저장부(100, 101)에 의해 구획될 수 있는 선체(1)의 중심 공간을 화물창으로 사용할 수 있다.
이러한 축전지를 이용한 발라스트수 프리 선박(10)에 대한 설명에 앞서서, 수직 방향은 선체(1)의 높이 방향 혹은 도 1의 Z축 방향을 의미할 수 있고, X축 방향은 선체(1)의 선수미 방향 또는 종방향을 의미할 수 있고, Y축 방향은 선체(1)의 선폭 방향 또는 횡방향을 의미할 수 있다.
또한, 선체 운동, 즉 6자유도 운동은 크게 직선 운동(예: 병진)과 회전 운동을 의미할 수 있다.
예컨대, 직선 운동에는 선체(1)의 진행방향(선수미 방향 또는 종방향)의 전후로 움직이는 X축 직선 운동(surge)과, 선체(1)의 횡방향으로 움직이는 Y축 직선 운동(sway)과, 선체(1)의 상하방향으로 움직이는 Z축 직선 운동(heave)이 있다.
회전 운동에는 선체(1)의 종축(예: X축)을 중심으로 회전하는 횡동요(ro)와, 선체의 횡축(예: Y축)을 중심으로 회전하는 종동요(pi)와, 선체의 수직축(예: Z축)을 중심으로 회전하는 선수동요(ya)가 있다.
축전지를 이용한 발라스트수 프리 선박(10)이 적용될 선체(1)는 배터리(20, 21)를 이용하여 구동하는 전기동력장치(예: 모터)를 탑재하고, 전기동력장치에 의해 선미 프로펠러(30)를 회전시켜서, 선체(1)의 추진력을 발생시키는 부유체이거나, 각종 상선, 컨테이너선, 화물선, 선박, 해양구조물, 부유식구조물 중 어느 하나에 적합한 선체 구조물을 가지고 있을 수 있다.
즉, 축전지를 이용한 발라스트수 프리 선박(10)은 배터리(20, 21)를 이용하여 선체 내부에 탑재된 각종 장치를 작동시키는 선박이거나, 배터리(20, 21)를 이용하는 추진력을 발생시키는 전기 추진 선박일 수 있다.
배터리(20, 21)는 항구에 마련된 충전된 배터리(미 도시)로 교체될 수 있다.
이때, 축전지를 이용한 발라스트수 프리 선박(10)은 배터리(20, 21)를 보관 또는 이송시키는데 사용되는 복수개의 배터리 저장부(100, 101)를 포함할 수 있다.
여기서, 배터리 저장부(100, 101)는 선체(1)의 만재흘수 조절을 위하여 선체(1)의 선수쪽 내부에 배치된 제 1 배터리 저장부(100)와, 이러한 제 1 배터리 저장부(100)로부터 선미 방향으로 이격되어 있고, 선체(1)의 경하흘수 조절을 위하여 선체(1)의 선미쪽 내부에 배치된 제 2 배터리 저장부(101)를 지칭할 수 있다.
이러한 배터리 저장부(100, 101)는 기존의 선박(10)에 적용될 경우, 선박(10)의 선체(1)에서 기존의 발라스트 탱크 위치를 기준으로 만들어진 공간 구조물을 지칭할 수도 있다.
각각의 배터리 저장부(100, 101)는 새로 건조할 선박(10)에 적용될 경우, 선체(1)의 내부 공간을 기준으로 좌현 선측 공간과 우현 선측 공간 및 선미 공간을 서로 연결하고 있을 수 있다.
즉, 각각의 배터리 저장부(100, 101)는 배터리 운반장치(200)와 접이식 배터리 고정장치(300) 및 왕복이송장치(400)를 배터리 저장부(100, 101)의 내부에 설치한 상태에서 상기 배터리(20, 21)를 이동시킬 수 있는 크기의 공간을 갖는 U자형 통로 구조물일 수 있다.
즉, 배터리 저장부(100, 101)는 터널 또는 튜브 형태의 메인 프레임과 그 메인 프레임을 따라 이격 배치된 보강재들로 이루어질 수 있다.
배터리 운반장치(200)는 배터리(20, 21)의 개수 가감 또는 배터리(20, 21)의 상하 위치 변경을 통해서, 선체(1)의 무게중심 또는 횡메타센터높이를 변경시키거나 흘수 조건을 변경시킬 수 있다.
횡메타센터높이는 선박(10)의 무게중심인 CoG(Center of Gravity)와 모멘트의 중심인 M(Metacenter) 사이의 거리를 의미하는 것으로서, 선박(10)의 복원력의 정도와 관련이 있다.
횡메타센터높이는 선박(10)에 적재할 화물의 하중 및 적재 위치 혹은 배터리(20, 21)에 대한 위치 정보를 통해서 선박(10)의 운항정보부의 하중계산컴퓨터에 의해 산출 가능할 수 있다.
즉, 배터리 운반장치(200)는 선체(1)의 높이 방향(예: Z축 방향)과 선폭 방향(예: Y축 방향)으로 배터리(20, 21)를 운반할 수 있도록, 각각의 배터리 저장부(100, 101)의 내부 공간의 연장 방향을 따라서 배터리 저장부(100, 101)의 내부에 복수개로 설치되어 있을 수 있다.
접이식 배터리 고정장치(300)는 배터리(20, 21)의 규격에 대응한 거리(예: 배터리 높이에 유지 간격을 더한 크기의 거리)만큼 이격 배치되어서 배터리 저장부(100, 101)에 복수개로 설치되어 있을 수 있다.
이러한 접이식 배터리 고정장치(300)는 배터리 운반장치(200)에 의해 운반된 배터리(20, 21)를 배터리 저장부(100, 101)를 기반으로 고정시키거나 분리시키는 역할을 담당할 수 있다.
즉, 접이식 배터리 고정장치(300)는 배터리(20, 21) 1개당 복수개(예: 4개)를 세트로 하는 동력을 이용한 접이식 클램핑 수단일 수 있다.
왕복이송장치(400)는 배터리 운반장치(300)에 의해 운반된 배터리(20, 21)를 이동대차(410)에 탑재한 상태로 선체(1)의 선폭 방향을 기준으로 배터리(20, 21) 및 이동대차(410)를 왕복 이송시키거나 정지시키도록, 각각의 배터리 저장부(100, 101)의 내부 공간 중 선저 공간에 설치되어 있을 수 있다.
또한 선체(1)에는 배터리(20, 21)의 작동시 발생되는 열을 냉각시키거나 상기 배터리 저장부(100, 101)의 내부 온도를 조절하기 위하여 선체(1) 내부의 냉각수를 활용한 배터리 냉각 장치(500)가 더 설치되어 있을 수 있다.
여기서, 배터리 냉각 장치(500)는 선체(1)의 내부 또는 외부에 설치되어 있을 수 있다.
또한, 배터리 냉각 장치(500)과 배터리 저장부(100, 101)의 사이에는 냉각수 공급 유로(510)가 설치되며, 배터리 저장부(100, 101)의 내벽면에는 냉각수 공급 유로(510)에 배관된 냉각 유로 및 피드백 온도 제어용 센서 장치(미 도시)가 더 배치되어 있을 수 있다.
또한, 선체(1)에는 착탈형 배터리 충전장치(600)가 더 마련되어 있을 수 있다.
착탈형 배터리 충전장치(600)는 항구에 기 마련되어 있는 크레인장치(40)(도 5 참조)에 의해 선체(1)로부터 항구로 이동되거나, 다시 선체(1)로 운반되어 선체(1)에 탑재될 수 있다.
착탈형 배터리 충전장치(600)는 항구에 접안한 상태에서 항구로부터 공급되는 전원으로 배터리(20, 21)를 충전할 수 있는 충전 회로, 충전 케이블 및 소켓을 포함할 수 있다.
또한, 선체(1)의 갑판(2)에는 각각의 배터리 저장부(100, 101)의 내부 공간으로의 배터리 양하역을 위한 배터리 출입구(3)가 형성되어 있고, 그 배터리 출입구(3)에는 개폐식 또는 힌지식 수밀형 해치커버(700)가 마련되어 있을 수 있다.
수밀형 해치커버(700)는 배터리 출입구(3) 주변으로 설치된 별도의 해치 개폐 장치(미 도시)에 의해 개방 또는 폐쇄될 수 있거나, 선체(1) 또는 항구에 마련된 인양장치 또는 크레인장치(40)에 의해 개방 또는 폐쇄될 수 있도록 구성되어 있을 수 있다.
아울러, 배터리 저장부(100, 101), 배터리(20, 21), 접이식 배터리 고정장치(300)의 개수, 규격, 중량 등은 해당 선체(1)에 대응하게 정해질 수 있으므로, 특정 수치나 위치로 한정되지 않을 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 사각형 B의 확대도이고, 도 4는 도 2에 도시된 사각형 C의 확대도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 각 배터리(20, 21)는 전기 추진 선박의 전원이면서, 흘수 조정, 종동요 및 횡동요를 저감시키는데 사용되는 질량체일 수 있다.
예컨대, 각 배터리(20, 21)는 복수개의 배터리용 셀을 내장한 배터리케이싱(22)과, 배터리케이싱(22)의 양측면에 형성된 운반용 홈부(23)와, 배터리케이싱(22)의 저면에 형성된 복수개(예: 4개)의 다리부(24)와, 배터리케이싱(22)의 상면 모서리에 형성된 복수개(예: 4개)의 접이식 리프팅 아이(25)와, 배터리케이싱(22)의 정면 또는 배면에 형성된 배터리 단자 접촉 및 배터리의 고정을 위한 고정용 홈부(26) 및 배터리의 이송을 위한 이송용 홈부(27)를 가지고 있을 수 있다.
배터리케이싱(22)은 고중량의 배터리용 셀을 보호하는 역할을 담당하고, 컨테이터 용기 등과 같이 철제로 제작되어 있을 수 있다.
배터리케이싱(22)에는 미 도시된 어스 단자, 배터리 단자, 내부 전선, 과충전 보호 회로 등이 더 장착되어 있을 수 있다.
고정용 홈부(23)는 배터리(20, 21)의 양측에 마련된 각각의 배터리 운반장치(200)의 작동암(210)을 안착시키는 체결 부위를 의미할 수 있다.
다리부(24)는 배터리(20, 21)를 지면 등으로부터 이격되게 지지하는 역할을 담당할 수 있다.
접이식 리프팅 아이(25)는 선체 또는 항구에 마련된 크레인장치(40)의 후크에 연결되어 배터리(20, 21)의 인입 또는 인출에 사용될 수 있다.
접이식 리프팅 아이(25)는 배터리케이싱(22)의 상면에 용접 및 고정된 고정단부와 고정되지 않은 자유단부를 힌지(25a)로 회동 가능하게 결합하고 있고, 그 자유단부에 리프팅 홀(25b)을 구비하여, 크레인장치(40)의 후크에 취부될 수 있고, 그 결과 배터리(20, 21)를 인양시키는 인양력을 배터리케이싱(22)에 전달하는 역할을 할 수 있다.
여기서, 힌지(25a)는 스프링 액션이 가능한 반자동 접이식 힌지 수단일 수 있다.
즉, 힌지(25a)는 평상시 스프링 토션에 의해 접이식 리프팅 아이(25)를 접은 상태로 유지하거나, 스프링 토션을 이길 수 있는 크기의 외력(예: 후크를 걸어 잡아 당기는 힘 등)의 외력이 자유단부에 작용할 때 접이식 리프팅 아이(25)를 펼친 상태로 만들 수 있다.
접이식 리프팅 아이(25)에서 리프팅 홀(25b)이 마련된 자유단부는 고정단부쪽으로 접혀 있다가, 크레인장치(40)의 후크에 연결될 때 펼쳐질 수 있다.
복수개의 고정용 홈부(26) 및 이송용 홈부(27)는 배터리 단자 접촉 및 배터리 고정용 혹은 이송용으로 사용될 수 있다.
여기서, 고정용 홈부(26)는 배터리케이싱(22)의 정면 및 배면 각각의 양측 코너 위치에 형성되어 있을 수 있다.
이런 고정용 홈부(26)는 접이식 배터리 고정장치(300)의 스윙암(310)의 록킹 단자 돌기(311)에 대응하여 착탈 가능하게 끼워지도록 형성되어 있다.
또한, 이송용 홈부(27)는 배터리케이싱(22)의 정면 중앙 위치에 형성되어 있을 수 있다.
이런 이송용 홈부(27)는 배터리 운반장치(200)에 의해서 배터리 저장부(100)의 코너 위치에서 배터리(20, 21)가 회전된 후 배터리 저장부(100)의 선저 공간에 도달하였을 때, 왕복이송장치(400)의 이동대차(410)의 수직 단자 돌기(411)에 대응하여 착탈 가능하게 끼워지도록 형성되어 있다.
이들 고정용 홈부(26) 및 이송용 홈부(27)들은 물리적으로 배터리(20, 21)를 고정하는 수단일 수 있고, 아울러, 전기적으로도 배터리(20, 21)에 통전을 시킬 수 있는 단자의 역할을 담당할 수 있다.
이를 위해서, 고정용 홈부(26) 및 이송용 홈부(27)의 표면은 금속 재질로서 전선 케이블을 배터리(20, 21) 내부의 셀에 전기적으로 접속되어 있을 수 있다.
또한, 고정용 홈부(26) 및 이송용 홈부(27) 각각의 주변은 배터리케이싱(22)을 기반으로 보강된 절연체 재질의 보강판으로 보강되어 있을 수 있다.
복수개의 배터리 운반장치(200)는 배터리(20, 21)를 기준으로 배터리(20, 21)의 길이 방향 양측에 해당하는 배터리 저장부(100)의 프레임을 기반으로 설치되어 있을 수 있는 유압식 또는 전기식 다축 로봇이나 다축 이동 및 회전 작동이 가능한 자동화 설비일 수 있다.
예컨대, 복수개의 배터리 운반장치(200)는 도 5에 도시된 크레인장치(40)용 부양 위치(예: 인입 또는 인출 위치)로부터 배터리 저장부(100)의 좌현 선측 공간과, 우현 선측 공간 및 선미 공간으로 배터리(20, 21)를 운반시키는 장치일 수 있다.
이를 위해서, 각 배터리 운반장치(200)는 배터리(20, 21)의 운반용 홈부(23)를 향하여 이동하여 록킹되거나, 운반용 홈부(23)로부터 멀어지도록 복귀하여 릴리싱되는 작동암(210)을 포함할 수 있다.
여기서, 운반용 홈부(23) 또는 작동암(210)은 서로 형상간 결합, 즉 형합될 수 있는 사각형 또는 팔각형 혹은 다각형 단면 형상을 가지고 있을 수 있다.
각 배터리 운반장치(200)는 배터리(20, 21)의 운반용 홈부(23)에 대한 록킹 또는 릴리싱을 위하여 작동암(210)을 왕복 운동시키는 직선이동모듈(220)을 포함할 수 있다.
각 배터리 운반장치(200)는 직선이동모듈(220)의 케이싱에 결합되어서 직선이동모듈(220)을 회전시키는 배터리 회전모듈(230)과, 배터리 회전모듈(230)의 하우징에 결합되어서 배터리 회전모듈(230)을 상기 작동암(210)의 연장 방향에 대하여 수직한 방향으로 왕복 이동시켜서 배터리(20, 21)를 왕복이송장치(400) 쪽으로 로딩 또는 언로딩시키는 배터리 탑재모듈(240)을 포함할 수 있다.
각 배터리 운반장치(200)는 배터리 탑재모듈(240)을 운반하는 배터리 무빙모듈(250)과, 배터리 무빙모듈(250)의 이동을 가이드하도록 배터리 저장부(100)의 좌현 선측 공간으로부터 선미 공간을 경유하여 우현 선측 공간까지 연장된 운반레일(260)을 포함할 수 있다.
운반레일(260)은 배터리 무빙모듈(250)의 이동시 접이식 배터리 고정장치(300) 또는 왕복이송장치(400)의 작동과 간섭이 일어나지 않도록 설계되어 있을 수 있다.
각 접이식 배터리 고정장치(300)는 배터리 저장부(100)에서 배터리(20, 21)의 고정 위치별로 이격 배치된 브래킷(102)에 설치된 기어박스(301)와, 그 기어박스(301)의 일측에 연결된 구동모터(302)를 포함할 수 있다.
각 접이식 배터리 고정장치(300)는 기어박스(301)의 타측에서 구동모터(302)와 평행하게 배치되어서, 기어박스(301)의 복수개의 기어에 의해 정회전 또는 역회전되는 회전샤프트(303)와, 기어박스(301)로부터 연장된 회전샤프트(303)의 끝단부를 회전 가능하게 지지하도록 배터리 저장부(100)의 프레임에 배치된 베어링 블록(304)을 포함할 수 있다.
각 접이식 배터리 고정장치(300)는 회전샤프트(303)에 연결된 캔틸레버 구조의 스윙암(310)과, 스윙암(310)에 마련되고 배터리(20, 21)의 고정 위치 또는 정지 위치에서 상기 회전샤프트(303)의 회전에 의해서 배터리(20, 21)의 코너 위치에 형성된 고정용 홈부(26)를 향하여 삽입될 수 있는 록킹 단자 돌기(311)를 포함할 수 있다.
록킹 단자 돌기(311)에는 선박에 기 마련되어 있는 배터리 전원 공급 시스템(미 도시)의 전선이 연결되어 있을 수 있다.
또한, 배터리 전원 공급 시스템은 배터리 운반장치(200), 접이식 배터리 고정장치(300), 왕복이송장치(400)를 제어하기 위한 제어부를 갖는 배터리 이동 제어 시스템(미 도시)에 전기적으로 상호 접속되어 있을 수 있다.
예컨대, 제어부는 선박(10)의 운항할 항로상의 기상정보와, 선박(10)에 화물(예: 컨테이너)을 적재한 후, 선박(10)에 기 설치된 운항정보부의 하중계산컴퓨터에서 산출한 횡메타센터높이와, 운항정보부로부터 입력받은 흘수 및 선속과, 자이로콤파스에서 입력받은 선수각과, 횡동요센서에서 입력받은 횡동요각을 이용하여, 횡동요(ro)를 감쇠시키도록 왕복이송장치(400)의 운용 또는 불용을 결정하고, 그 결과에 따라 횡동요(ro)를 저감시키도록 배터리(20, 21)의 이동 또는 정지를 제어함으로써, 선박(10)을 위태롭게 할 수 있는 횡동요(ro)에서도 선박(10)의 운항안정성을 더욱 향상시킬 수 있다
이를 위해서, 도 4를 참조하면, 왕복이송장치(400)는 선체(1)의 선저 프레임에 설치되고 선체(1)의 선폭 방향(예: Y축 방향)으로 연장된 이송레일(401)과, 이송레일(401)에서 이동 가능하게 결합된 이동대차(410)와, 이송레일(401)을 기반으로 이동대차(410)를 롤러 및 모터 구동력으로 구동시키는 구동모듈(420)을 포함할 수 있다.
이송레일(401)의 양쪽 끝단 또는 운반레일(260)의 양쪽 끝단에는 로봇 등과 같이 독립 구동식 장치에서 사용될 수 있는 충격감쇄부(미 도시) 또는 댐퍼 장치가 더 마련되어 있을 수 있다.
이동대차(410)의 상면에는 수직 단자 돌기(411)가 형성되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 배터리 저장부(100)의 선측 공간에서 세워져 있던 배터리(20, 21)는 도 3에 도시된 배터리 운반장치(200)의 배터리 회전모듈(230)에 의해 회전될 수 있다.
그 결과 배터리(20, 21)는 배터리 운반장치(200)에 의해서 도 6에 도시된 바와 같이 배터리 저장부(100)의 선저 공간에서 눕혀진 상태로 운반레일(260)을 따라 이동대차(410)까지 운반될 수 있다.
이후, 배터리 운반장치(200)의 배터리 탑재모듈(240)로 배터리(20, 21)를 이동대차(410) 쪽으로 안착시키는 바와 같은 배터리(20, 21)의 로딩을 수행할 수 있다.
이렇게 배터리(20, 21)의 로딩이 이루어질 때, 이동대차(410)의 상면의 수직 단자 돌기(411)는 배터리(20, 21)의 이송용 홈부(27)에 끼워져 체결될 수 있다.
여기서, 수직 단자 돌기(411)에는 선박에 기 마련되어 있는 배터리 전원 공급 시스템의 전선이 연결되어 있을 수 있다.
또한, 수직 단자 돌기(411)와 이동대차(410)의 상면 사이의 지지부위에는 절연체 재질의 보강판이 보강되어 있을 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 선박이 항구에 접안된 상태의 선박의 내부를 보인 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 원 D의 확대도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 선박(10)은 항구에 정박 또는 계류되어 있을 수 있다.
수밀형 해치커버(700)는 항구의 크레인장치(40) 또는 선박(10)에 마련된 해치 개폐 장치의 도움으로 배터리 저장부(100)의 출입구를 개방시킨다.
또한, 항구의 크레인장치(40)는 배터리(20, 21)를 배터리 운반장치(200)에 전달하는 과정을 수행할 수 있다.
즉, 크레인장치(40)가 배터리(20, 21)를 배터리 저장부(100)의 출입구 내측 공간에 해당하는 인입 위치 또는 인출 위치까지 이송한다.
이때, 배터리(20, 21)의 양측에 대기하고 있던 2대의 배터리 운반장치(200)는 각각 작동암(210)을 배터리(20, 21) 쪽으로 전진시킨다.
이런 경우, 도 3에 도시된 바와 같은 작동암(210)의 끝단은 운반용 홈부(23)에 체결되고, 그 결과 배터리(20, 21)는 배터리 운반장치(200)에 의해 이동될 수 있는 상태가 될 수 있다.
이렇게 배터리 운반장치(200)는 일종의 배터리(20, 21)를 픽업 및 운반할 수 있고, 경우에 따라 접이식 배터리 고정장치(300) 또는 왕복이송장치(400) 쪽으로 배터리(20, 21)를 로딩 또는 언로딩하는 역할을 수행할 수 있다.
이때, 배터리(20, 21)의 개수 가감 또는 배터리(20, 21)당 각각의 중량은 만재흘수 조건 또는 경하흘수 조건에 의해 정해질 수 있다.
예컨대, 배터리 운반장치(200)는 앞서 언급한 바와 같이 크레인장치(40)로부터 배터리(20, 21)를 전달받은 후, 선체(1)의 선수쪽 내부의 배터리 저장부(100, 101)의 접이식 배터리 고정장치(300)까지 운반하는 역할을 담당할 수 있다.
선미쪽 또는 선수쪽 내부의 배터리 저장부(100, 101)에 마련된 접이식 배터리 고정장치(300)는 해당 배터리(20, 21)를 각각 고정시킬 수 있도록 복수개로 또는 세트로 마련될 수 있다.
또한, 배터리 운반장치(200)는 배터리 저장부(100, 101)의 내부에서 왕복이송장치(400)의 이동대차(410)가 대기하고 있는 위치까지 운반하는 역할을 담당할 수 있다.
왕복이송장치(400)는 이동대차(410)의 움직임을 제한하기 위한 별도의 자체 브레이크 장치를 더 가지고 있을 수 있다.
그리고, 선수쪽의 배터리(20)의 개수 가감 또는 중량 변경(예: 대용량 또는 소용량 무게) 혹은 배터리(20)의 수직 방향 변위에 따라서 선박(10)의 만재흘수에서 평형을 맞추거나, 선수 트림을 조절하게 된다.
같은 방식으로 배터리 운반장치(200)는 크레인장치(40)로부터 선미쪽의 배터리(21)를 전달받은 후, 선체(1)의 선미쪽 내부의 제 2 배터리 저장부(101)에 인입시킨다.
선미쪽 내부의 제 2 배터리 저장부(101)에 마련된 접이식 배터리 고정장치(300)도 역시 해당 배터리(21)를 고정시킬 수 있다.
이렇게, 배터리(21)의 개수 가감 또는 중량(예: 대용량 또는 소용량 무게) 가감 혹은 배터리(20, 21)의 수직 방향 변위에 따라 선박(10)의 경하흘수에서 평형을 맞추거나, 선미 트림을 조절하게 된다.
이런 경우, 선미 프로펠러(30)가 경하흘수에서 충분히 수면 아래로 잠길 수 있게 된다.
또한, 배터리 운반장치(200)는 배터리 저장부(100, 101)의 배터리(20, 21)를 선박(1)의 종동요(pi) 방향과 반대 방향으로 상승시키거나 하강시키는 움직임을 구현함으로써, 선박(10)의 종동요(pi)를 저감 또는 감쇄시킬 수 있다.
배터리 운반장치(200)는 배터리(20, 21)를 접이식 배터리 고정장치(300)가 위치한 배터리 고정 위치까지 운반하거나, 왕복이송장치(400)의 이동대차(410) 쪽으로 운반하는 역할을 담당할 수 있다.
배터리 운반장치(200), 접이식 배터리 고정장치(300) 및 왕복이송장치(400)는 미 도시된 제어부에 접속되어 있을 수 있다.
제어부는 배터리 운반장치(200), 접이식 배터리 고정장치(300) 및 왕복이송장치(400)에 각각 설치된 각종 장치 식별자를 인식하거나 이들 장치의 작동 변위를 검출할 수 있는 센서를 이용한 센서 네트워크를 가지고 있을 수 있다.
이런 제어부는 센서 네트워크를 통해서 장치 작동에 필요한 위치 또는 작동 상태를 파악할 수 있다.
즉, 배터리(20, 21)의 이동과 정지는 일반적인 자동화 설비의 방식과 유사하거나 동일하게 제어될 수 있다.
또한, 제어부는 선체(1)의 파고, 파주기에 대응하여 횡동요(ro)와 종동요(pi)를 감지할 수 있는 별도의 감지부(미 도시)를 선체(1)에 탑재하고 있을 수 있다.
왕복이송장치(400)는 배터리 운반장치(200)로부터 배터리(20, 21)를 전달 받을 수 있다.
즉, 도 6에 보이듯이, 배터리 운반장치(200)는 배터리 저장부(100)의 선저 공간에 위치한 왕복이송장치(400)의 이동대차(410)에 배터리(20, 21)를 안착시키고, 이후 배터리 저장부(100)의 선측 공간 쪽으로 되돌아 간다.
이후 배터리(20, 21)는 배터리 운반장치(200)에 간섭을 받지 않고 왕복이송장치(400)에 의해 이동될 수 있는 상태가 될 수 있다.
왕복이송장치(400)의 작동은 선박(10)에 기 설치된 오토 파일럿 시스템 또는 동요 저감 시스템의 제어 신호에 따라 제어된다.
그 결과, 왕복이송장치(400)는 횡동요(ro)를 저감시키는 방향으로 배터리(20, 21) 및 이동대차(410)를 이동시키거나 정지시키는 작동을 수행할 수 있다.
또한, 왕복이송장치(400)는 이동대차(410) 위의 질량체인 배터리(20, 21)를 파고, 파주기에 대응하여 상대적으로 빠르게 또는 느리게 이동시키거나, 배터리(20, 21)의 이동 타이밍에 따라 이동대차(410)를 횡동요(ro)의 방향과 반대 방향으로 배터리(20, 21)를 이동시킴으로써, 결과적으로 선박(10)의 횡동요(ro)를 저감 또는 감쇄시킬 수 있다.
이처럼, 본 실시 예에 따른 축전지를 이용한 발라스트수 프리 선박은 배터리를 이용하여 전기 추진하는 선박에서 배터리를 전원 공급 수단으로 사용하면서, 흘수 조정을 용이하게 수행할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 실시 예에 따른 축전지를 이용한 발라스트수 프리 선박은 배터리의 고정 위치 변경, 개수 가감, 이동을 통해서 선박의 종동요 및 횡동요를 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 실시 예에 따른 축전지를 이용한 발라스트수 프리 선박은 발라스트수를 사용하지 않으므로 미세 해양생물이 타 지역으로 전파되는 문제점을 해결하고, 발라스트수의 사용에 따른 생태계 교란현상을 없애서 해양환경 피해를 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 선체 20, 21 : 배터리
100, 101 : 배터리 저장부 200 : 배터리 운반장치
300 : 접이식 배터리 고정장치 400 : 왕복이송장치
500 : 배터리 냉각 장치 510 : 냉각수 공급 유로
600 : 착탈형 배터리 충전장치 700 : 수밀형 해치커버

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 선체의 내부 공간을 기준으로 선측 공간과 선저 공간이 연결되어 형성된 배터리 저장부;
    상기 선체의 높이 방향 또는 선폭 방향으로 배터리를 운반할 수 있도록, 상기 배터리 저장부의 내부에 구비되는 배터리 운반장치;
    상기 배터리 운반장치에 의해 운반된 배터리를 상기 배터리 저장부의 특정 위치에 고정시키는 접이식 배터리 고정장치; 및
    상기 배터리 운반장치에 의해 운반된 배터리를 상기 선체의 선폭 방향으로 운반시키도록 상기 배터리 저장부의 선저 공간에 구비되는 왕복이송장치를 포함하고,
    상기 배터리는,
    복수개의 배터리용 셀을 내장한 배터리케이싱;
    상기 배터리케이싱의 양측면에 형성된 운반용 홈부;
    상기 배터리케이싱의 정면 및 배면 각각의 양측 코너 위치에 형성되어 있는 고정용 홈부; 및
    상기 배터리케이싱의 정면 중앙 위치에 형성되어 있는 이송용 홈부를 포함하는 축전지를 이용한 발라스트수 프리 선박.
  3. 선체의 내부 공간을 기준으로 선측 공간과 선저 공간이 연결되어 형성된 배터리 저장부;
    상기 선체의 높이 방향 또는 선폭 방향으로 배터리를 운반할 수 있도록, 상기 배터리 저장부의 내부에 구비되는 배터리 운반장치;
    상기 배터리 운반장치에 의해 운반된 배터리를 상기 배터리 저장부의 특정 위치에 고정시키는 접이식 배터리 고정장치; 및
    상기 배터리 운반장치에 의해 운반된 배터리를 상기 선체의 선폭 방향으로 운반시키도록 상기 배터리 저장부의 선저 공간에 구비되는 왕복이송장치를 포함하고,
    상기 배터리 운반장치는,
    상기 배터리에 형성된 운반용 홈부를 향하여 이동하여 록킹되거나, 상기 운반용 홈부로부터 멀어지도록 복귀하여 릴리싱되는 작동암;
    상기 운반용 홈부에 대한 록킹 또는 릴리싱을 위하여 상기 작동암을 왕복 운동시키는 직선이동모듈;
    상기 직선이동모듈의 케이싱에 결합되어서 상기 직선이동모듈을 회전시키는 배터리 회전모듈; 및
    상기 배터리 회전모듈의 하우징에 결합되어서 상기 배터리 회전모듈을 상기 작동암의 연장 방향에 대하여 수직한 방향으로 왕복 이동시켜서 상기 배터리를 상기 왕복이송장치 쪽으로 로딩 또는 언로딩시키는 배터리 탑재모듈을 포함하는 축전지를 이용한 발라스트수 프리 선박.
  4. 선체의 내부 공간을 기준으로 선측 공간과 선저 공간이 연결되어 형성된 배터리 저장부;
    상기 선체의 높이 방향 또는 선폭 방향으로 배터리를 운반할 수 있도록, 상기 배터리 저장부의 내부에 구비되는 배터리 운반장치;
    상기 배터리 운반장치에 의해 운반된 배터리를 상기 배터리 저장부의 특정 위치에 고정시키는 접이식 배터리 고정장치; 및
    상기 배터리 운반장치에 의해 운반된 배터리를 상기 선체의 선폭 방향으로 운반시키도록 상기 배터리 저장부의 선저 공간에 구비되는 왕복이송장치를 포함하고,
    상기 접이식 배터리 고정장치는,
    상기 배터리의 고정 위치별로 상기 배터리 저장부에 이격 배치된 브래킷에 설치된 기어박스;
    상기 기어박스의 일측에 배치되어, 상기 기어박스에 의해 정회전 또는 역회전되는 회전샤프트; 및
    상기 회전샤프트에 마련되고 상기 배터리의 고정 위치 또는 정지 위치에서 상기 회전샤프트의 회전에 의해서 상기 배터리에 형성된 고정용 홈부를 향하여 삽입되는 록킹 단자 돌기를 포함하는 축전지를 이용한 발라스트수 프리 선박.
  5. 선체의 내부 공간을 기준으로 선측 공간과 선저 공간이 연결되어 형성된 배터리 저장부;
    상기 선체의 높이 방향 또는 선폭 방향으로 배터리를 운반할 수 있도록, 상기 배터리 저장부의 내부에 구비되는 배터리 운반장치;
    상기 배터리 운반장치에 의해 운반된 배터리를 상기 배터리 저장부의 특정 위치에 고정시키는 접이식 배터리 고정장치; 및
    상기 배터리 운반장치에 의해 운반된 배터리를 상기 선체의 선폭 방향으로 운반시키도록 상기 배터리 저장부의 선저 공간에 구비되는 왕복이송장치를 포함하고,
    상기 왕복이송장치는,
    이동대차; 및
    상기 이동대차의 상면에 형성되어서, 상기 배터리에 형성된 이송용 홈부에 끼워져 체결되는 수직 단자 돌기를 포함하는 축전지를 이용한 발라스트수 프리 선박.
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