KR102499680B1 - 바이오 파울링 방지 시스템 및 원격 모니터링 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바이오 파울링 방지 시스템 및 원격 모니터링 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 피착면 주변 수중에 전자기파를 방사하여 수중에 미세전류 및 전자기장을 형성함에 따라, 피착면 주변의 환경을 불안정하게 만듦으로써 바이오 파울링의 형성을 방지하고, 이러한 시스템을 원격으로 관제할 수 있는 것을 특징으로 하는, 바이오 파울링 방지 시스템 및 원격 모니터링 시스템에 관한 것이다.

Description

바이오 파울링 방지 시스템 및 원격 모니터링 시스템 {Bio Fouling Prevention System And Remote Monitoring System}

본 발명은 바이오 파울링 방지 시스템 및 원격 모니터링 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 피착면 주변 수중에 전자기파를 방사하여 수중에 미세전류 및 전자기장을 형성함에 따라, 피착면 주변의 수중 환경을 불안정하게 만듦으로써 바이오 파울링의 형성을 방지하고, 이러한 시스템을 원격으로 관제할 수 있는 것을 특징으로 하는, 바이오 파울링 방지 시스템 및 원격 모니터링 시스템에 관한 것이다.

바이오 파울링(Bio Fouling)이란, 수생 환경에 잠긴 선박의 선체, 발전소의 열교환기, 해양 구조물 등의 표면에 생물막(Biofilm)이 형성됨에 따라, 상기 생물막에 다양한 생물종들이 부착되는 현상을 말한다.

선박의 선체에 이러한 바이오 파울링이 생기게 되면, 물살을 가르는 선체 표면에 붙은 생물종들에 의해 선박이 더 큰 저항을 받게 되면서, 선박의 연료 소모량이 증가할 수 있다.

또한, 대륙과 대륙 사이를 운항하는 선박의 선체 표면에 이러한 바이오 파울링이 생성될 경우에는, 특정 대륙 주변의 해양에만 서식하는 생물이 다른 대륙 주변의 해양으로 유입되면서 해양 생태계를 교란시키는 문제를 유발한다. 특히 국가 간의 교역이 늘어나면서 해상 교통량이 크게 증가함에 따라 선박에 의해 운반되는 생물종의 문제는 심각한 수준에 이르고 있다.

이에 국제해사기구(International Maritime Organization, IMO)는 선체 부착생물로 인한 해양 환경 오염 문제를 심각하게 받아들이면서, 이에 관한 규제 논의를 진행 중인 상황이다.

상기 바이오 파울링 문제를 해결하기 위한 방안 중 하나로, 선박의 선체 등에 붙은 생물들을 강제로 제거하는 작업을 진행하게 되는데, 단단하게 엉겨 붙어 있는 생물종들을 피착면으로부터 제거하는 작업이 결코 쉽지 않아 많은 시간, 비용, 노고가 소모되었으며, 이 과정에서 피착면이 손상되는 등의 또 다른 문제도 발생하였다.

도 1은 종래의 선체 수중 생물 부착 방지장치(91)에 관한 것으로, 이는 한국공개특허공보 제10-2015-0015962호(2015.02.11.)에 개시되어 있다.

도 1을 참조하여 설명하면, 상기 선체 수중 생물 부착 방지장치(91)는 선박(S)의 선체 주위에 배치되어, 부력에 의해 물에 뜬 상태로, 모터의 구동력에 의해 프로펠러를 회전시켜 추진됨으로써, 선박(S)의 선체 주위를 떠다니면서 선박(S)의 선체를 향해 UV를 방사해 선체 붙을 수 있는 수중 생물을 제거하는 장치를 말한다.

하지만, 상기 종래 기술(91)에 의하면, UV 방사에 의해 선체 주변 수중 생물을 어느 정도 제거할 수는 있겠으나, 파장이 짧은 강력한 전가기파를 방출하여 해양 생물을 가리지 않고 사멸시키기 때문에, 해양 환경적인 측면에서는 바람직하지 않다고 볼 수 있다. 선체 바닥 부분에 형성되는 바이오 파울링을 방지하기 위한 목적으로, 수중 생물들을 모두 죽이는 것은 환경에 더 큰 악영향을 미칠 수 있기 때문이다.

도 2는 종래의 수중생물 고착방지 및 제거시스템(93)에 관한 것으로, 이는 한국공개특허공보 제10-2004-0073112호(2004.08.19.)에 개시되어 있다. 도 2를 참고하여 설명하면, 상기 종래의 수중생물 고착방지 및 제거시스템(93)은 선박에 펄스발생장치(931)가 형성되고, 상기 펄스발생장치(931)에 애노드단(933)과 캐소드단(935)이 전기적으로 연결되어 수중에 잠기도록 구성된다.

상기 펄스발생장치(931)는 순간전위차(Vs)가 100 볼트 이상이고 1나노초에서 1밀리초 동안 지속되는 직류형 펄스를 발생시키는바, 전자기 충격을 수중생물에 가함으로써, 수중생물의 세포를 파괴해 바이오 파울링이 형성되는 것을 막는다.

하지만, 이러한 종래 기술(93) 역시, 파울링 방지를 위해 수중 생물에 전기 충격을 가해 수중 생물을 무분별하게 제거하는 것이라는 점에서, 환경 친화적이라고 볼 수 없다.

도 3은 종래의 해양생물 퇴치 시스템(95)에 관한 것으로, 이는 한국공개특허공보 제10-2001-0001048호(2001.01.05.)에 개시되어 있다. 도 3을 참조하면, 상기 종래의 해양생물 퇴치 시스템(95)은 부상체(951)와, 상기 부상체(951)와 케이블(953)로 연결되는 신호발생부(955)와, 상기 부상체(951) 주위에 떠 있는 부표(957)와, 상기 부표(957)에 고정되어 바닷속으로 길에 늘어뜨려지는 망(959)으로 구성된다.

이때, 상기 신호발생부(955)는 음파발생기, 거품발생기, 스피커, 조명장치를 포함하도록 구성되기에, 해양생물이 혐오하는 음파를 발생시키거나, 거품을 발생시키거나, 해양 생물에 물리적, 전기적 충격을 가하여 해양생물을 퇴치할 수 있다. 상기 해양생물 퇴치 시스템(95)에 의하면, 음파나 거품으로 물고기와 같은 어류의 접근을 어느 정도 차단할 수 있겠지만, 영향을 미치는 범위가 제한적이어서 수중 생물이 피착면에 붙어 막을 형성하는 것을 방지하는데 한계가 있다.

또한 전자기파를 수중에 방사하여 바이오파울링을 방지하고자 하는 시도가 있으나, 종래 기술에서 수중에 방출되는 전자기파는 시변 주파수를 가져 주파수 변화 또는 시변 주파수 전자기파에 따른 도체 주변 여기현상에 따라 펄스와 유사한 쇄도전류를 발생시켜 해양 미생물을 사멸시켜 수중환경을 훼손하는 결과를 야기한다.

이에 관련 업계에서는, 해수 내에 바이오 파울링을 유발할 수 있는 생물들을 사멸시키는 것이 아니라, 이러한 수중 생물들이 선박 등에 부착되지 않도록 함에 따라, 환경을 보존하면서도, 선박의 선체 등에 바이오 파울링의 형성을 방지할 수 있도록 하는 새로운 방오 기술의 개발을 요구하고 있는 실정이다.

한국공개특허공보 제10-2015-0015962호(2015.02.11.) 한국공개특허공보 제10-2004-0073112호(2004.08.19.) 한국공개특허공보 제10-2001-0001048호(2001.01.05.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로,

본 발명의 목적은, 피착면 주변 수중에 전자기파를 방사하여 수중에 미세전류 및 전자기장을 형성함에 따라, 피착면 주변의 수중 환경을 불안정하게 만듦으로써, 바이오 파울링의 형성을 방지하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 전기적 충격을 가하거나 자외선 조사 등을 통해 수중 생물을 사멸시키는 것이 아니라, 전자기파를 통해 수중 생물이 선박의 선체 등에 부착될 수 없는 수중 환경이 조성되도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 전자기파의 범위를 무선주파수 대역 또는 마이크로파로 제한하여 수중 환경의 불안정성을 유발하면서도 환경 친화적으로 바이오 파울링의 형성을 억제하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 전자기파의 범위를 무선주파수 대역 또는 마이크로파로 제한하여 안티 바이오 파울링의 효과범위를 넓게 작동하도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 전자기파의 무선주파수 대역을 1 kHz 이상 및 100 kHz 이하가 되도록 하여, 안티 바이오 파울링의 효과 범위가 넓게 작용하도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상대적으로 파장이 긴 전자기파를 사용함으로써, 선체, 열교환기, 구조물, 기타 장비 등에 미치는 영향이 없도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 선체, 구조물 등의 피착면 주변 수중에, 복수 개의 방사부를 배치시켜, 수중에 잠긴 피착면 전 영역을 바이오 파울링으로부터 보호하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 방사부의 전자기파방사부를 통해 수중에 전자기파를 방사하면, 방사부의 수신부를 통해 수중에 방사된 전자기파의 실제 주파수를 확인함으로써, 실제 수중에 방사되는 전자기파의 영향이 어느 정도가 되는지 정확하게 파악하고, 입력된 전자기파에 비해 실제 수중에 미치는 영향이 작은 경우라던가, 입력된 전자기파에 비해 실제 수중에 미치는 영향이 클 경우 등을 확인해, 적절한 수준으로 주파수를 제어할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 수중 환경에 따라 바이오 파울링 형성을 방지하기 위한 최적의 주파수 대역이 다를 수 있으므로, 제어부에 주파수결정부를 구성하여, 파울링 방지를 위한 최적의 주파수를 설정할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 출력제어부를 구성해, 손실률이 높으면 전력을 높이도록 제어함으로써, 장비의 효율적인 운영이 가능하도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 본 발명의 또 다른 목적은, 방사부와 연결되어 상기 방사부를 제어하고 각종 데이터를 수집하는 제어부를 구성하며, 이러한 상기 제어부와 통신 연결되는 관제부를 구성하여, 방사부의 원격 제어 및 모니터링이 가능하도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 바이오 파울링 시스템을 포터블 형식으로 구성해, 필요시 정박 중인 선박 등에 용이하게 사용하고, 사용이 완료되었을 때 수중에서 꺼내어 정박 중인 다른 선박이나 열교환기, 시설물 등에도 사용할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 피착면 주변 수중에 위치하는 방사부를 포함하여, 상기 방사부를 통해 상기 피착면에 바이오 파울링이 형성되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 방사부는, 상기 피착면 주변 수중에 전자기파를 방사하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 방사부는, 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 대역의 전자기파를 수중에 방사하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 전자기파는, 주파수의 범위가 1 kHz 이상 및 100 kHz 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 방사부는, 전자기파를 송신하는 전자기파방사부와, 전자기파를 수신하는 수신부를 포함하여, 상기 전자기파방사부를 통해 수중에 전자기파를 방사하면, 상기 수신부를 통해 수중에 방사된 전자기파의 실제 주파수를 확인하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 방사부는, 상기 피착면 주변 수중에 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 피착면 주변 수중에 위치하여 상기 피착면 주변 수중에 전자기파를 방사하는 방사부와, 상기 방사부와 연결되어 상기 방사부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 제어부는, 상기 방사부가 방사하는 전자기파의 주파수를 변화시키는 주파수결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 제어부는, 손실 정도에 따라 전력을 변화시키는 출력제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 제어부는, 각종 데이터를 수집하는 데이터수집부와, 상기 데이터수집부가 수집한 데이터를 외부로 전송하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 피착면 주변 수중에 위치하여 전자기파를 방사하는 방사부와, 상기 방사부와 연결되어 상기 방사부를 제어하고 각종 데이터를 수집하는 제어부와, 상기 제어부와 통신 연결되어 상기 제어부가 수집한 데이터를 수신하는 관제부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은, 피착면 주변 수중에 전자기파를 방사하여 수중에 미세전류 및 전자기장을 형성함에 따라, 피착면 주변의 환경을 불안정하게 만듦으로써, 바이오 파울링의 형성을 방지하는 효과를 가진다.

본 발명은, 전기적 충격을 가하거나 자외선 조사 등을 통해 수중 생물을 사멸시키는 것이 아니라, 전자기파를 통해 수중 생물이 선박의 선체 등에 부착될 수 없는 수중 환경이 조성되도록 하는 효과를 도출한다.

본 발명은, 전자기파의 범위를 무선주파수 대역 또는 마이크로파로 제한하여 수중 환경의 불안정성을 유발하면서도 환경 친화적으로 바이오 파울링의 형성을 억제하는 효과가 있다.

본 발명은, 전자기파의 범위를 무선주파수 대역 또는 마이크로파로 제한하여 안티 바이오 파울링의 효과범위를 넓게 작동하도록 하는 것이다.

본 발명은, 주파수의 대역 범위가 1 kHz 이상 및 100 kHz 이하가 되도록 하여, 안티 바이오 파울링의 효과 범위가 넓게 작용하도록 하는 효과를 가진다.

본 발명은, 상대적으로 파장이 긴 전자기파를 사용함으로써, 선체, 열교환기, 구조물, 기타 장비 등에 미치는 영향이 없도록 하는 효과를 도출한다.

본 발명은, 선체, 구조물 등의 피착면 주변 수중에, 복수 개의 방사부를 배치시켜, 수중에 잠긴 피착면 전 영역을 바이오 파울링으로부터 보호하는 효과가 있다.

본 발명은, 방사부의 전자기파방사부를 통해 수중에 전자기파를 방사하면, 방사부의 수신부를 통해 수중에 방사된 전자기파의 실제 주파수를 확인함으로써, 실제 수중에 방사되는 전자기파의 영향이 어느 정도가 되는지 정확하게 파악하고, 입력된 전자기파에 비해 실제 수중에 미치는 영향이 작은 경우라던가, 입력된 전자기파에 비해 실제 수중에 미치는 영향이 클 경우 등을 확인해, 적절한 수준으로 주파수를 제어할 수 있도록 하는 효과를 가진다.

본 발명은, 수중 환경에 따라 바이오 파울링 형성을 방지하기 위한 최적의 주파수 대역이 다를 수 있으므로, 제어부에 주파수결정부를 구성하여, 파울링 방지를 위한 최적의 주파수를 설정할 수 있도록 하는 효과를 도출한다.

본 발명은, 출력제어부를 구성해, 손실률이 높으면 전력을 높이도록 제어함으로써, 장비의 효율적인 운영이 가능하도록 하는 효과가 있다.

본 발명은, 방사부와 연결되어 상기 방사부를 제어하고 각종 데이터를 수집하는 제어부를 구성하며, 이러한 상기 제어부와 통신 연결되는 관제부를 구성하여, 방사부의 원격 제어 및 모니터링이 가능하도록 하는 효과를 가진다.

본 발명은, 바이오 파울링 시스템을 포터블 형식으로 구성해, 필요시 정박 중인 선박 등에 용이하게 사용하고, 사용이 완료되었을 때 수중에서 꺼내어 정박 중인 다른 선박이나 열교환기, 시설물 등에도 사용할 수 있도록 하는 효과를 도출한다.

도 1은 종래의 선체 수중 생물 부착 방지장치를 도시한 도면.
도 2는 종래의 수중생물 고착방지 및 제거시스템을 도시한 도면.
도 3은 종래의 해양생물 퇴치 시스템을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 파울링 방지 시스템을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 유효 전자기파 영역(E)이 선체 주변에 형성된 것을 도시한 도면.
도 6은 도 4의 방사부를 도시한 도면.
도 7은 도 4의 제어부를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원격 모니터링 시스템을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 사용상태도.

이하에서는 본 발명에 따른 바이오 파울링 방지 시스템의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 공지의 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에서 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에서 사용된 정의에 따른다.

본 발명인 바이오 파울링 방지 시스템(1)은, 피착면 주변 수중에 전자기파를 방사하여 수중에 미세전류 및 전자기장을 형성함에 따라, 피착면 주변의 수중환경을 불안정하게 만듦으로써, 부착생물의 접근을 방지하는 시스템을 말한다. 상기 피착면이란, 바이오 파울링이 형성될 수 있는 면을 가리키며, 수중에 잠기는 선박 선체의 하부면, 발전소의 열교환기, 해양 구조물 등의 표면 등을 의미한다. 상기 바이오 파울링 방지 시스템(1)은 수중에 전기적 충격을 가하거나 자외선 조사 등을 통해 수중 생물을 사멸시키는 것이 아니라, 전자기파를 통해 수중 생물이 선박의 선체 등에 부착될 수 없는 수중 환경이 조성하여 수중 생물이 피착면에 부착되는 것을 사전적으로 예방하는 것이므로, 친환경적으로 선체 등의 피착면에 바이오 파울링이 형성되는 것을 방지하게 된다. 이 처럼, 피착면에 파울링의 형성을 사전적으로 방지한다는 측면에서, 피착면에 이미 부착된 파울링을 제거하는데 방점이 있는 종래 기술과는 차이가 있다.

바이오 파울링은, 수중에 고정된 시설물에 형성되거나, 선박이 정박중에 형성되므로, 선박에 본 발명을 적용한다면, 바이오 파울링을 방지하기 위해서는, 선박이 정박중인 경우에 본 발명의 바이오 파울링 시스템이 사용될 수 있다. 이러한 상기 바이오 파울링 시스템(1)은 포터블(Portable) 형식으로 구성되어, 필요할 때에만 꺼내어 사용될 수 있으며, 바람직하게는 선박이 정박 중일 때, 선박 선체의 하부측으로 후술할 방사부(10)를 내려서 사용하고, 사용이 끝난 뒤에는 선체의 하부측으로 내려진 방사부(10)를 끌어올려 따로 보관하도록 구성될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 파울링 방지 시스템(1)을 도시한 도면으로, 도 2를 참고하면, 이러한 상기 바이오 파울링 방지 시스템(1)은 방사부(10), 제어부(30)를 포함한다.

상기 방사부(10)는, 피착면 주변 수중에 위치하는 구성으로, 상기 피착면에 바이오 파울링이 형성되는 것을 방지하는 구성을 말한다. 이러한 상기 방사부(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 수중(W)에 잠기어 선박(S) 선체 등의 피착면 주변 수중(W)에 전자기파를 방사하는 구성으로 볼 수 있다. 또한 상기 방사부(10)는 상시 수중(W)에 잠겨있는 것이 아니라 후술하는 제어부(30)의 제어에 따라 선박의 정박 시 바이오파울링의 형성을 막기 위해 수중에 잠기도록 제어될 수 있다.

바람직하게는 이러한 상기 방사부(10)는 특정 영역대의 전자기파를 송신 및/또는 수신하기 위한 변환장치가 될 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 방사부(10)는 애노드(Anode), 캐소드(Cathode) 등으로 극이 분리되어 수중에 배치되는 것이 아니라, 후술할 전자기파방사부(11) 및 수신부(13)를 포함하는 단일 형상의 안테나가 수중에 잠기는 것이라고 할 수 있다. 상기 방사부(10)는 연속적인 아날로그 주파수로, 교류형의 주파수 신호를 이용할 수 있으며, 일 예로 최대 전압 차이(Vpp)는 20V가 될 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 수중 생태계에 영향을 최소화하고, 파울링 방지 효과가 넓은 범위에서 일어날 수 있도록 하기 위해서는, 무선주파수, 마이크로파를 방사하는 것이 바람직하다. 파장이 짧은 단파는 그 효과범위가 짧고 수중 생태계를 파괴할 수 있어서 비효과적이다.

상기 방사부(10)는 피착면 주변 수중에 전자기파를 방출하여, 피착면 주변 수중 환경에 미세전류 및/또는 전자기장을 형성하게 되는바, 바이오 파울링이 피착면에 부착되기 어려운 불안정한 수중 환경을 만들어 파울링 형성을 방지하므로, 보다 친환경적이라는 특징이 있다. 이때, 바이오 파울링이 피착면에 부착되기 어려운 불안정한 수중 환경이란 선체 주변 소정 범위의 전기장이 형성되는 것을 뜻함이 바람직하다.

바이오 파울링은, 피착면 표면에 수중에 포함된 미생물이 이동해 부착된 뒤, 부착된 미생물이 성장하면서 고분자 물질을 생성하게 되고, 증식을 통해 바이오 막을 형성하는 과정 등으로 이루어지는데, 본 발명의 방사부(10)는 피착면 주변에 무선주파수, 마이크로파의 전자기파를 발생시켜 수중 환경의 불안정성을 야기하여 미생물이 피착면 표면에 부착되는 것 자체를 어렵게 만드는바, 보다 효과적으로 파울링 형성을 억제할 수 있게 된다. 이때, 상기 방사부(10)는 전자기파를 통해 수중 미생물을 사멸시키는 것이 아니기 때문에, 보다 환경 친화적이라는 장점을 가질 수 있다.

이러한 상기 방사부(10)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 전자기파방사부(11)를 포함한다.

상기 전자기파방사부(11)는, 전자기파를 송신하는 구성으로, 수중에 잠기어 수중에 전자기파를 방사하는 구성으로 볼 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전자기파방사부(11)는 선체, 구조물 등의 피착면 주변 수중에, 복수 개로 구성된다. 상기 전자기파방사부(11)를 복수 개로 구성함으로써, 수중에 잠긴 피착면 전 영역을 바이오 파울링으로부터 보호할 수 있다. 상기 전자기파방사부(11)는 안티 파울링의 효과 범위가 넓어질 수 있도록 상대적으로 파장이 긴 무선 주파수 대역의 전자기파를 방출하는 것으로 볼 수 있다. 즉, 상기 전자기파방사부(11)는 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 대역의 전자기파를 수중에 방사하도록 구성될 수 있으며, 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전자기파방사부(11)에 방사되는 무선 주파수의 범위는 1 kHz 이상 및 100 kHz 이하가 될 수 있다. 이러한 주파수 범위에서는 상대적으로 파장이 긴 전자기파를 사용하는바, 선체, 열교환기, 구조물, 기타 장비 등에 영향을 미치지 않게 된다.

다른 실시예에 의하면, 상기 전자기파방사부(11)는, 라디오파와 적외선 사이의 파장과 주파수를 가지고 있는 전자기파인 마이크로파(Microwave) 대역의 전자기파를 수중에 방사하도록 구성될 수도 있다. 마이크로파는 주파수대역이 300 ~ 3,000MHz인 전자기파이다. 주파수가 커지게 되면 파장이 짧아지게 되면서 전자기파의 직진성이 좋아지나, 회절성이 떨어져 통신거리가 짧아지는 등의 문제가 발생할 수 있으므로, 전자기파의 직진성, 회절성 등을 고려해 다양하게 환경에 맞는 안티 파울링 시스템(Anti Fouling System)의 주파수 대역을 설정할 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수 개의 상기 전자기파방사부(11)에서 동일한 주파수를 가지는 전자기파가 방출되도록 할 수 있는 것뿐만 아니라, 후술할 제어부(30)를 통해 각각의 전자기파방사부(11) 마다 다른 주파수를 가지는 전자기파가 방출되도록 함으로써, 피착면의 상태, 피착면 주변의 수중 환경 등에 맞게 부분별로 다른 전자기파가 방사되도록 할 수도 있다.

특히, 상기 전자기파방사부는 전자기파를 방사할 때 전자기파의 주파수가 변하지 않고 일정하게 유지될 수 있다. 즉 결정된 전자기파의 주파수가 일정하게 유지되고, 전자기파의 주파수가 시간에 따라 고정적인(constant) 전자기파가 방출되는 것이다. 이를 통해 후술하는 바와 같이 전자기파 주파수의 변화에 따른 쇄도전류의 발생을 막을 수 있다.

상기 전자기파방사부(11)는 소정 주파수 영역의 전자기파를 방사하며, 방사된 전자기파는 해수 영역에서 감쇠된다. 전자기파는 주파수가 높아질수록 손실 효과가 빠르게 증가하며, 이는 주파수가 높아질수록 전자기파가 물을 투과하기 어려워지는 특성을 가진다. 전자기파의 매질에 따른 감쇠 특성은 아래 수식 1과 같으며, 감쇠상수 α는 도전율, 투자율, 유전율을 변수로 가진다.

이때, P_T는 송신에너지, P_R은 수신에너지, R은 거리임.

상기 전자기파의 감쇠특성으로 인해 전자기파방사부(11)에서 방사된 전자기파는 선체로부터 수백m까지 전달되는 것이 아니라 선체 주변에서 해양생물의 부착을 방지하기 유효한 전자기장을 형성한다. 상술한 바와 같이, 전극을 통해 해수 내 소정 영역에 직류 전류나 펄스를 유도하는 경우 선체가 부식되거나 해양생물이 사멸되는 문제가 있으므로, 상기 전자기파방사부(11)의 전자기파가 전도성을 가지는 해수 내 일정 영역에 전기장을 형성하게 된다. 전자기파방사부(11)는 바람직하게는 선체 주변 영역에 전기장이 형성되도록 할 수 있으며, 선체 주변 영역에 100마이크로암페어 내외의 일정한 크기의 미세전류가 흐르도록 할 수도 있다.

미생물 표면은 일반적으로 음전하를 띄는 것으로 알려져 있으며, 선체 주변에 전기장이 인가됨에 따라 미생물과 미생물 사이 또는 미생물과 피착면 사이 정전기적 반발력이 증가하여 미생물이 피착면으로부터 탈착되거나 부착이 억제될 수 있다.

도 5를 참고하면, 선체 주변에 복수의 전자기파방사부(11)가 배치될 수 있다. 상술한 전자기파의 감쇠특성으로 인해 방사부에서 방출된 전자기파는 전자기파방사부(11)로부터의 거리가 증가함에 따라 그 세기가 점점 약해지고, 전자기파방사부(11)로부터 소정거리까지만 유효한 전자기파 영역을 형성한다. 선체 하부에 바이오파울링의 발생을 막기 위해서, 본 발명의 일 실시예에서는 유효한 전자기파 영역(E)이 선체의 모든 부분에 걸쳐 형성되도록 복수의 전자기파방사부(11)가 일정 거리 이격되어 배치될 수 있다. 즉 전자기파 영역(E)의 사각지대가 생기지 않도록 선체의 둘레를 따라 복수의 전자기파방사부(11)를 배치할 수 있다. 이때 전자기파방사부(11) 사이의 이격 거리는 10m 내지 50m일 수 있다. 선수 측으로부터 선미 측으로 배치된 상기 전자기파방사부(11)는 선체 주변 영역에 균일하거나 부분별로 다른 전기장을 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전자기파방사부(11)는 전방향안테나 또는 무지향성안테나가 사용될 수 있으나, 상기 전자기파방사부(11)의 적어도 일부는 지향성안테나가 사용될 수도 있다. 선체의 피착면을 따라 그 주변에 일정한 간격으로 복수의 방사부(10)가 배치될 수 있는데, 상기 전자기파방사부(11)가 선체의 외부 측으로 전자기파를 방사하지 않고, 선체 방향으로 전자기파를 방사함으로써 선체로부터 멀리 떨어진 영역에 전기장이 형성되는 것을 최소화하면서, 해수와 면하는 선체 주변 부분에 전기장이 집중적으로 형성되도록 할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 방사부(10)는 도 6에 도시된 바와 같이, 수신부(13)를 추가로 포함할 수 있다.

상기 수신부(13)는, 전자기파를 수신하는 구성으로, 인접한 전자기파방사부(11)를 통해 수중에 전자기파를 방사하면, 상기 수신부(13)를 통해 수중에 방사된 전자기파의 실제 주파수 등의 정보를 확인할 수 있다. 이를 통해 실제 수중에 방사되는 전자기파의 영향이 어느 정도가 되는지 정확하게 파악할 수 있게 되는바, 입력된 전자기파에 비해 실제 수중에 미치는 영향이 작은 경우라던가, 입력된 전자기파에 비해 실제 수중에 미치는 영향이 클 경우 등을 확인해, 적절한 수준으로 주파수를 제어할 수 있다. 또한, 관리자가 수중에 방사하고자 하는 목표 주파수 대역에 미치지 못하는 전자기파가 방출되고 있거나, 원하는 주파수 대역을 넘어서는 전자기파가 방출될 경우, 장비에 이상이 발생했음을 용이하게 발견할 수 있게 되어, 시스템의 유지 및 보수 측면에서 유리할 수 있다. 나아가, 수신되는 전자기파를 분석하여, 배치된 복수 전자기파방사부(11)의 레이아웃을 조정하여 최적의 전자기파방사부 배열을 구성할 수 있다. 전자기파방사부(11)의 배열은 후술하는 제어부(30)에 의해 조정될 수 있으며, 전자기파방사부의 배치에 따라 도 5에 도시된 바와 같이 유효한 전자기파 영역(E)이 선체의 모든 부분에 걸쳐 형성되도록 할 수 있다.

상기 제어부(30)는, 상기 방사부(10)와 연결되어 상기 방사부(10)를 제어하는 구성을 말한다. 상기 제어부(30)를 통해 상기 방사부(10)에서 방출되는 주파수를 다르게 설정할 수 있고, 공급되는 전력을 변화시키거나, 원격 제가 가능할 수 있게 된다. 상기 방사부(10)가 수중에 잠기는 구성이었다면, 상기 제어부(30)는 수중 밖에 위치하도록 구성됨이 바람직할 수 있다.

도 7은 도 4의 제어부(30)를 도시한 도면으로, 도 7을 참고하면, 이러한 상기 제어부(30)는 주파수결정부(31), 출력제어부(33), 데이터수집부(35), 통신부(37)를 포함한다. 또한, 상기 제어부(30)는 방사부(10)를 이동시키도록 구비될 수 있다. 즉 상기 제어부(30)에 의해, 상기 방사부(10)가 선체 내에 위치하다가 선체 바깥으로 나와 수중(W)에 잠긴 후 전자기파를 방사할 수 있다.

상기 주파수결정부(31)는, 상기 방사부(10)가 수중에 방사하는 전자기파의 주파수를 결정하는 구성을 말한다. 수중 환경에 따라, 형성되는 바이오 파울링의 종류 등에 따라, 바이오 파울링 형성을 방지하기 위한 최적의 주파수 대역이 다를 수 있으므로, 상기 제어부(30)에 상기 주파수결정부(31)가 구성되어, 파울링 방지를 위한 최적의 주파수를 설정할 수 있도록 한다.

이러한 상기 주파수결정부(31)는 관리자에 의해 수동으로 동작할 수도 있겠으나. 빅데이터 수집 등에 의해 분석된 데이터를 바탕으로 해양 환경에 따라 자동으로 방사되는 전자기파의 주파수를 변화시킬 수도 있다. 즉, 평소 관리자에 의해 운영된 바이오 파울링 방지 시스템의 운영데이터를 기반으로 적절한 전자기파의 주파수를 시스템 자체에서 자동으로 설정할 수도 있고, 외부로부터 전송된 데이터를 수집하며 수집된 데이터를 분석함으로써 적절한 전자기파의 주파수 대역을 설정할 수도 있는 등 얼마든지 다양하게 실시될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 방사부(10)가 복수 개로 구성되는 경우, 복수 개로 구성되는 각각의 방사부(10)에서 동일한 대역의 주파수를 가지는 전자기파가 방출될 수도 있고, 각기 다른 대역의 주파수를 가지는 서로 다른 전자기파가 방출되도록 구성할 수도 있다.

주파수결정부(31)에 의해 결정된 주파수의 전자기파는 방사부(10), 자세하게는 복수의 전자기파방사부(11)에서 일정한 주파수를 유지하면서 방출될 수 있다. 전자기파의 주파수가 시간에 따라 변하지 않고 일정함에 따라, 주파수 변화에 의해 발생할 수 있는 쇄도전류가 방지되어 선체 주변 해양 미생물 등 유기체의 사멸을 막을 수 있다.

상기 출력제어부(33)는, 손실 정도에 따라 전력을 변화시키는 구성을 말한다. 바람직하게는, 손실률이 높으면 상기 출력제어부(33)에 의해 전력을 높이고, 손실률이 낮으면 상기 출력제어부(33)에 의해 전력을 낮추도록 구성할 수 있다. 일 예로 상기 파울링 방지 시스템(10)은 220V 교류 전원을 받아서 상기 출력제어부(33)를 통해 24~30V의 직류로 변환시켜 전력을 공급할 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 출력제어부(33)는 저항에 의해 손실되는 전력을 줄이기 위하여 전압을 높이는 구성일 수 있다.

상기 데이터수집부(35)는, 각종 데이터를 수집하는 구성으로, 바람직하게는, 바이오 파울링 시스템(1)의 운용데이터, 선박의 운항데이터 등을 수집하는 구성으로 볼 수 있다. 상기 운용데이터는, 파울링 시스템에서 방사된 전자기파와 관련된 일련의 데이타를 의미한다. 예를 들면, 방사부 마다 방사된 전자기파의 주파수 정보, 수신된 주파수 정보를 포함한다. 그리고, 선박의 운항데이터는 본 발명의 시스템의 작동 전과 후에 기록된 연료 효율 정보를 포함한다. 상기 데이터수집부(35)에 의해 수집된 데이터는 후술할 통신부(37)를 통해 관제부(50)로 전송이 되는바, 관리자 등이 선박 등에 탑승하지 않더라도, 원격에서 선박 등과 관련한 각종 데이터를 확인할 수 있게 되며, 바람직하게는, 원격지에서 위성통신망이나, 모바일통신망 등을 사용해, 바이오 파울링 시스템(1)에 관한 실시간 정보를 확인하고, 파울링 시스템에 문제가 생겼을 경우, 즉각적인 대응이 가능할 수 있다. 또한, 바이오파울링이 형성되면,선박의 연료 효율이 떨어지므로, 수집된 데이타를 기반으로 본 발명의 파울링 시스템의 운용을 최적화할 수 있게 된다.

상기 통신부(37)는, 상기 데이터수집부(35)가 수집한 데이터를 외부로 전송하거나, 외부로부터 제어신호를 수신해 상기 방사부(10) 등의 원격제어가 가능하도록 상기 제어부(30)를 외부와 통신 연결시키는 구성을 말한다. 바람직하게는, 상기 통신부(37)는 모바일 통신망, 위성 통신망 등에 연결될 수 있다. 상기 통신부(37)에 의해 상기 제어부(30)가 외부의 관제 센터 등과 통신 연결상태가 되면, 관리자가 직접 선박 등에 탑승하지 않아도 원격에서 상기 방사부(10)를 제어할 수 있게 된다. 또한, 제어부(30)의 동작 데이터, 선박의 운항 데이터 등이 후술할 관제부(50)에 실시간으로 전송이 되는바, 관리자는 현재의 바이오 파울링 방지 시스템(1)의 상태를 확인하고, 문제가 발생했을 때 선박의 위치 등을 확인해 빠른 조치를 취하거나, 문제가 발생하기 이전에 지금까지 수집된 데이터의 분석을 통하여 사전 예방 조치 등을 취할 수 있게 된다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원격 모니터링 시스템을 도시한 도면으로, 상기 바이오 파울링 방지 시스템(1)은 위성 통신 또는 모바일 통신 등에 의해 원격지에 위치한 관제부(50)와 연결되면서 원격 모니터링 시스템을 형성할 수 있다. 이하에서는 추가된 상기 관제부(50)에 대해 설명하도록 하겠다.

상기 관제부(50)는, 상기 통신부(37)로부터 데이터를 수신하는 구성으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 네트워크와 연결이 되어, 네트워크에 접속한 클라이언트가 상기 관제부(50)에 수신된 데이터를 실시간으로 볼 수 있도록 한다. 관리자는 상기 관제부(50)를 통해 정박 중인 복수의 선박(V1, V2, V3, … Vn) 등을 대상으로 바이오 파울링 방지 시스템(1)이 작동하고 있을 때, 그 작동 상태를 실시간 모니터링할 수 있게 된다. 상기 관제부(50)는 네트워크게 접속된 상태를 유지하고 있는바, 관리자가, 컴퓨터, 노트북, 스마트폰 등 네트워크에 접속할 수 있는 단말을 가지고 있다면, 네트워크 접속을 통해 상기 관제부(50)에 수신된 데이터를 어느 장소에서든 확인할 수 있게 되고, 상기 관제부(50)를 통해 제어신호를 보내어 원격으로 상기 방사부(10) 등을 제어할 수도 있게 된다.

도 9는 본 발명의 사용상태도로, 도 9를 참고하여 설명하면, 본 발명인 바이오 파울링 방지 시스템 및 원격 모니러팅 시스템은, 도 3에 도시된 바와 같이, 선박(S) 등 수중(W)에 잠기는 피착면 주변 수중(W)에 방사부(10)가 위치되어, 제어부(30)의 통제 아래, 수중(W)에 전자기파를 방출하도록 구성된다.

선박 등과 같이 상대적으로 넓은 피착면을 가지는 대상물의 경우, 안티 파울링 시스템(Anti Fouling System)이 제대로 작동하기 위하여, 피착면을 따라 그 주변에 일정한 간격으로 복수의 방사부(10)가 배치될 수 있다.

이러한 복수의 방사부(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 제어부(30)에 연결이 되어, 상기 제어부(30)의 통제 아래 무선 주파수를 수중(W)에 방사하게 된다. 본 발명은 상기 제어부(30)에서 전자기파가 생성되고, 생성된 전자기파가 상기 방사부(10)를 통해 수중에 방사되는 것을 의미하지만, 상기 방사부(10)에서 전자기파가 생성되는 것을 배제하는 것은 아니다.

이렇게 수중(W)에 방사된 전자기파에 의해 피착면 주변 수중(W)에는 미세전류가 흐르거나, 전자기장이 형성되거나, 미세전류 및 전자기장이 형성되어 불안정한 환경이 조성되므로, 수중(W) 미생물이 피착면에 붙어 바이오 막을 형성하는 것을 차단할 수 있게 된다.

또한, 이러한 전자기파는 상대적으로 파장이 긴 전파영역에 속하기 때문에, 안티 파울링 효과 범위가 넓고, 선체(S) 등의 표면과 기타 장비에 미치는 영향이 없다는 이점을 가진다.

상기 제어부(30)는 주파수의 변경이 가능한바, 해양 환경에 따라 적절한 주파수 대역의 전자기파가 방출되도록 함으로써, 바이오 파울링 방지 효과를 높일 수 있고, 전력 제어가 가능해, 손실률을 낮춰, 경제적이고 효율적이 장비 운용이 가능해 진다.

게다가 바이오 파울링 방지 시스템(1)은 모바일 통신망, 위성 통신망 등을 통해 상기 관제부(50)에 연결될 수 있도록 구성되는바, 상기 방사부(10)를 제어하는 상기 제어부(30)를 원격에서 제어함으로써, 보다 용이한 바이오 파울링 억제가 가능하고, 이 과정에서 생성된 데이터들이 관제센터 등에 모여 수집이 되므로, 실시간 장비의 운영상태, 선박의 운항상태 등을 실시간으로 모니터링 할 수 있으며, 빅데이터 분석 등을 통해 바이오 파울링 방지 시스템의 자동 운영, 효율 운영 등이 가능해 질 수 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

1: 바이오 파울링 방지 시스템
10: 방사부
11: 전자기파방사부
13: 수신부
30: 제어부
31: 주파수결정부
33: 출력제어부
35: 데이터수집부
37: 통신부
50: 관제부

Claims (11)

1. 피착면 주변 수중에 위치하며 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 또는 마이크로파 대역의 전자기파를 수중에 방사하는 방사부를 포함하고,
   상기 방사부는, 상기 피착면의 둘레를 따라 일정 거리 이격되어 복수개 배치되어 전자기파를 송신하는 전자기파방사부와, 전자기파를 수신하는 수신부를 포함하는 안테나로 구비되며, 상기 전자기파방사부를 통해 수중에 전자기파를 방사하면, 상기 수신부를 통해 수중에 방사된 전자기파의 실제 주파수를 확인하고,
   상기 전자기파방사부는 일정한 주파수의 전자기파를 방사하여, 전자기파 주파수의 변화에 따른 쇄도전류의 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는, 바이오 파울링 방지 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전자기파방사부의 적어도 일부는 지향성안테나로 구비되고,
   상기 피착면의 둘레를 따라 배치된 상기 전자기파방사부가 선체 방향으로 전자기파를 방사하는 것을 특징으로 하는 바이오 파울링 방지 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 무선주파수는, 주파수의 범위가 1 kHz 이상 및 100 kHz 이하인 것을 특징으로 하는, 바이오 파울링 방지 시스템.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 바이오 파울링 방지 시스템은, 상기 방사부와 연결되어 상기 방사부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 바이오 파울링 방지 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 방사부가 방사하는 전자기파의 주파수를 결정하는 주파수결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 바이오 파울링 방지 시스템.
9. 제7항에 있어서,
   상기 제어부는, 손실 정도에 따라 전력을 변화시키는 출력제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 바이오 파울링 방지 시스템.
10. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는, 각종 데이터를 수집하는 데이터수집부와, 상기 데이터수집부가 수집한 데이터를 외부로 전송하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 바이오 파울링 방지 시스템.
11. 제7항의 바이오 파울링 방지 시스템과,
    상기 제어부와 통신 연결되어 상기 제어부가 수집한 데이터를 수신하는 관제부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 원격 모니터링 시스템.

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