KR102648692B1 - 계류형 해양 환경 모니터링 장치 - Google Patents

계류형 해양 환경 모니터링 장치 Download PDF

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KR102648692B1
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이진영
손현철
박성은
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주식회사 선진해양
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Abstract

본 발명은 계류형 해양 환경 모니터링 장치에 관한 것으로서, 부유체와, 해저 바닥면에 설치되는 고정 구조물과, 부유체와 고정 구조물 사이에 연결되며 전기신호선이 장착된 연결 케이블과, 연결 케이블에 상호 이격되게 설치된 수중 센서하우징과, 수중 센서하우징 내에 설치되며 수온, 염도, 용존산소, 산도(PH) 중 적어도 하나 이상의 환경정보를 검출하는 수중 센서부와, 고정 구조물에 설치되어 해저 환경정보를 검출하는 해저 환경 검출부를 구비한다. 이러한 계류형 해양 환경 모니터링 장치에 의하면, 수중에서부터 해저까지 해양 생태환경 정보를 효율적으로 수집할 수 있도록 지원하는 장점을 제공한다.

Description

계류형 해양 환경 모니터링 장치{mooring type monitoring apparatus for marine environment}
본 발명은 계류형 해양 환경 모니터링 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 표층에서부터 해저까지 해양환경 정보를 수집하여 제공할 수 있도록 구축된 계류형 해양 환경 모니터링 장치에 관한 것이다.
일반적으로 해양환경 관측은 선박을 이용하는 방식, 부이(buoy)를 이용하는 방식이 널리 이용되고 있다.
계류형 부이를 이용한 관측 방식은 바다의 한 지점에서 시간에 따라 연속적으로 해양자료를 수집할 수 있고, 수집된 시계열 자료(time-series data)는 해양환경 영향 예측을 포함한 다양한 환경분석에 이용된다.
특히, 우리나라 연안 해역에서의 수온, 염도, 용존산소와 같은 해양 생태 환경의 변화는 양식장에 막대한 영향을 끼치고 있어 효과적으로 수집할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
계류형 부이를 이용한 해양환경 관측 방식은 국내 등록특허 제10-1531321호 등 다양하게 제안되어 있다.
그런데, 대부분의 계류형 부이를 이용한 해양환경 관측장비는 수중의 생태 환경정보의 수집에 국한되어 있고, 해저의 바닥면에서 생장하는 잘피를 포함한 해초의 생장에 대한 생태환경까지 모니터링 할 수 있도록 구축되어 있지 않아 수집환경 정보가 제한되는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 수중에서부터 해저까지 해양 생태환경 정보를 효율적으로 수집할 수 있도록 지원하는 계류형 해양 환경 모니터링 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 계류형 해양 환경 모니터링 장치는 부유체와; 해저 바닥면에 설치되는 고정 구조물과; 상기 부유체와 상기 고정 구조물 사이에 연결되며 전기신호선이 장착된 연결 케이블과; 상기 연결 케이블에 상호 이격되게 설치된 수중 센서하우징과; 상기 수중 센서하우징 내에 설치되며 수온, 염도, 용존산소, 산도(PH) 중 적어도 하나 이상의 환경정보를 검출하는 수중 센서부와; 상기 고정 구조물에 설치되어 해저 환경정보를 검출하는 해저 환경 검출부;를 구비한다.
바람직하게는 상기 해저 환경 검출부는 해저에 서식되는 생물의 생육환경을 촬상하여 제공하는 카메라;를 포함한다.
또한, 상기 수중 센서 하우징은 상기 연결 케이블의 고리에 결합되어 하방으로 연장되는 지지바와; 상기 지지바의 하부에 외경이 확장되게 형성되어 하방으로 연장되며 저면에 상기 수중 센서부가 장착되는 센싱 지지바디와; 상기 센싱 지지바디를 에워싸며 하방으로 연장되며 상기 센싱 지지바디이 저부와 연통되는 내부공간을 갖으며 외주면에 상기 내부공간과 연통되는 통수홀이 외주면을 따라 다수 형성된 보호통수바디와; 상기 보호 통수바디의 저면에서 하방으로 연장되며 외주면에 나사선이 형성된 추결합바와; 상기 추결합바에 나사결합된 중량추;를 구비한다.
또한, 상기 고정 구조물은 해저 지면에 안착되어 지지되도록 사각틀 형상으로 형성된 바닥지지틀과; 상기 바닥지지틀 보다 상부에 배치되며 상기 바닥지지틀보다 크기가 작게 사각틀 형상으로 형성된 상부지지틀과; 상기 바닥지지틀의 각 꼭지점 부분에서 상기 상부지지틀의 꼭지점 부분으로 경사지게 연장된 경사지지바들과; 상기 상부지지틀의 중앙을 가로질러 상기 상부지지틀에 결합된 중간바와; 상기 상부지지틀의 꼭지점 부분의 내측에서 각각 접합되며 원통형 결합공간을 제공하는 통형부분과, 상기 통형부분의 양단에서 각각 판형상으로 연장되어 상기 통형부분을 폐쇄 또는 개방되게 분리하도록 지원하는 제1 및 제2밀착판부분과, 상기 제1 및 제2밀착판부분에 형성된 관통홀을 통해 결합되는 볼트 및 너트를 구비하는 센싱지지바디;를 구비하고, 상기 센싱지지바디에 상기 해저 환경 검출부에 적용되는 센싱요소가 장착된 것이 적용될 수 있다.
또한, 상기 바닥지지틀의 꼭지점 부근의 외측에서 접합되게 설치되며 수직상으로 하강하여 해저 지면 하부로 삽입되는 해저 고정심이 내장된 고정유니트와; 상기 연결 케이블의 상기 수중센서 하우징이 설치된 위치보다 하방에서 상기 연결 케이블에 결합되어 상기 수중센서 하우징의 수중 배치 위치를 안정적으로 유지되게 하는 수중 부유력을 제공하는 수중 부유체;를 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 고정유니트는 상기 바닥지지틀에 결합된 가이드통 내에 승하강 가능하게 설치되되 일측면에 랙기어가 형성되어 있는 해저 고정심과, 상기 랙기어에 치합되어 회전되는 피니언를 회전구동하는 모터를 구비하고, 상기 고정 구조물에 장착되어 수중으로 낙하시 자세정보를 제공하는 자세센싱부와; 조작부로부터 초기 설치모드로 설정된 신호가 수신되면, 상기 연결케이블에 장착된 상기 고정 구조물의 수중 낙하에 대응되어 상기 자세센싱부로부터 검출된 자세정보를 표시부를 통해 표시되게 처리하고, 상기 카메라를 통해 촬상된 정보를 상기 표시부에 제공하여 해저 지면에 안착되었는지를 확인할 수 있도록 처리하며, 상기 조작부로부터 고정모드 수행키 조작신호가 수신되면 모터구동부를 통해 상기 모터가 가동되게 처리하는 제어부;를 더 구비하도록 구축될 수 있다.
본 발명에 따른 계류형 해양 환경 모니터링 장치에 의하면, 수중에서부터 해저까지 해양 생태환경 정보를 효율적으로 수집할 수 있도록 지원하는 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 계류형 해양 환경 모니터링 장치를 나타내 보인 도면이고,
도 2는 도 1의 수중 센서하우징을 발췌하여 확대 도시한 도면이고,
도 3은 도 1의 고정 구조물에 해저환경검출부의 요소가 장착되기 이전의 초기 상태를 발췌하여 확대 도시한 사시도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고정유니트를 나타내 보인 단면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 계류형 해양 환경 모니터링 장치의 제어계통을 나타내 보인 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 계류형 해양 환경 모니터링 장치를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 계류형 해양 환경 모니터링 장치를 나타내 보인 도면이고, 도 2는 도 1의 수중 센서하우징을 발췌하여 확대 도시한 도면이고, 도 3은 도 1의 고정 구조물에 해저환경검출부의 요소가 장착되기 이전의 초기 상태를 발췌하여 확대 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 계류형 해양 환경 모니터링 장치(100)는 부유체(110), 연결 케이블(120), 수중 센서하우징(130), 수중 센서부(140)와, 고정 구조물(160) 및 해저 환경 검출부(190)를 구비한다.
부유체(110)는 해상에서 부유할 수 있는 부유력을 갖게 형성되어 있고, 저부에 연결 케이블(120)이 결합되어 있다.
부유체(110)에는 센서부(140) 및 해저 환경검출부(190)에서 연결케이블(120)을 통해 전송된 정보를 저장하고, 저장된 환경수집정보를 통신망을 통해 관리서버(도 5참조)로 전송하는 제어유니트가 내장되어 있다.
연결 케이블(120)은 부유체(110)와 고정 구조물(160) 사이에 연결되며 전기신호선이 내장되어 있다.
연결 케이블(120)에는 후술되는 수중 센서 하우징(130) 및 수중부유체(150)을 설치할 수 있는 고정부재로서 고리(122)가 상호 이격되게 설치되어 있고, 고리 대신 클램프 등 공지된 다양한 고정용 부재가 적용될 수 있다.
수중 센서하우징(130)은 연결 케이블(120)에 상호 이격되게 설치되어 있다.
수중 센서하우징(130)은 표층, 중층, 심층 등 측정하고자 하는 수중의 깊이에 따라 적절하게 설치되면 된다.
수중 센서 하우징(130)은 지지바(132), 센싱 지지바디(134), 보호통수바디(136), 추결합바(137), 중량추(138)을 구비한다.
지지바(132)는 연결 케이블(120)의 고리(122)에 결합되어 하방으로 연장된 부분이며, 고리(122)와는 와이어 또는 그 밖의 진퇴에 의해 개방 또는 폐쇄되는 고리구조의 걸이구에 의해 고리(122)와 결합될 수 있다.
센싱 지지바디(134)는 지지바(132)의 하부에 외경이 확장되게 형성되어 하방으로 연장되며 저면에 수중 센서부(140)가 장착되는 부분이다.
보호통수바디(136)는 센싱 지지바디(134)에 장착되는 수중 센서부(140)를 보호함과 아울러 해수와의 접촉을 지원한다.
보호통수바디(136)는 센싱 지지바디(134)를 에워싸게 결합되어 하방으로 연장되며 센싱 지지바디(134)의 저부와 연통되는 내부공간을 갖으며 외주면에 내부공간과 연통되는 통수홀이 외주면을 따라 다수 형성된 구조로 되어 있다.
추결합바(137)는 보호 통수바디(136)의 저면에서 하방으로 연장되며 외주면에 나사선이 형성되어 있다.
중량추(138)는 추결합바(137)에 나사결합되어 장착되어 있고, 수중 센서 하우징(130)의 유동을 억제하면서 연결 케이블(120)의 하방으로의 연장력을 유지하기 위해 적용된 것이다.
이러한 구조에 의하면 수중 깊이에 따라 요구되는 중량의 중량추를 추결합바(137)에 용이하게 교체하여 적용할 수 있다.
수중 센서부(140)는 센서하우징(130)의 센싱 지지바디(134)의 저면에 설치되며 수온을 검출하는 수온센서(T)(141), 염분 농도를 검출하는 염도센서(S)(142), 용존산소의 농도를 검출하는 용존산소센서(DO)(143) 및 산도(PH)를 검출하는 산도(PH)센서(P)(144) 및 유속을 검출하는 유속센서(V)(145)가 설치되어 있다.
수중 센서부(140)는 검출된 수온, 염도, 용존산소 농도 및 산도를 앞서 설명된 제어유니트에 전송한다.
수중 부유체(150)는 연결 케이블(120)의 대응되는 수중센서 하우징(130)이 설치된 위치보다 하방에서 고리(122)를 통해 연결 케이블(120)에 결합되어 수중센서 하우징(130)의 수중 배치 위치를 안정적으로 유지되게 하는 수중 부유력을 제공한다.
수중 부유체(150)는 적용되는 수중센서 하우징(130)에 각각 대응되게 설치되는 있고, 수중 설치 깊이에 맞게 수중에서 위치를 위치를 유지하는데 요구되는 수중 부력을 갖는 것을 적용하면된다.
고정 구조물(160)은 앵커로서 기능하며 해저 바닥면에 설치된다.
고정 구조물(160)은 후술되는 해저환경 검출부에 적용되는 센서 또는 장비의 설치를 지원함과 아울러 안착영역에서 식생하는 해초를 포함한 해양생물의 모니터링도 지원하도록 구축되어 있다.
고정 구조물은 바닥지지틀(162), 상부지지틀(164), 경사지지바(165), 중간바(166), 센싱지지바디(170) 및 고정유니트(180)를 구비한다.
바닥지지틀(162)는 해저 지면에 안착되어 지지되도록 사각틀 형상으로 형성된 부분이다.
상부지지틀(164)는 바닥지지틀(162) 보다 상부에 배치되며 바닥지지틀(162)보다 크기가 작은 폭을 갖게 사각틀 형상으로 형성된 부분이다. 상부 지지틀(164)에는 연결 케이블(120)을 결속하기 위한 고리가 형성되어 있다.
경사지지바(165)들은 바닥지지틀(162)의 각 꼭지점 부분에서 상부지지틀(164)의 꼭지점 부분으로 경사지게 연장되어 상부 지지틀(164)을 부상상태로 바닥지지틀(162)에 지지시킨다.
중간바(166)는 상부지지틀(164)의 중앙을 가로질러 상부지지틀(164)에 결합된 판형 바이다.
센싱지지바디(170)는 상부지지틀(164)의 꼭지점 부분의 내측에서 각각 접합되며 원통형 결합공간을 제공하는 통형부분(171)과, 통형부분(171)의 양단에서 각각 판형상으로 연장되어 통형부분을 원형으로 폐쇄 또는 개방되게 분리하도록 지원하는 제1 및 제2밀착판부분(172)(173)과, 제1 및 제2밀착판부분(172)(173)에 형성된 관통홀을 통해 결합되는 볼트(174) 및 너트(175)로 구축되어 있다.
센싱지지바디(170)는 중간바(166)의 중앙 일측에도 접합되게 설치되어 있다.
이러한 센싱지지바디(170)에 해저 환경 검출부(190)에 적용되는 센싱요소가 장착되어 있다.
고정유니트(180)는 바닥지지틀(162)의 꼭지점 부근의 외측에서 접합되게 설치되며 수직상으로 하강하여 해저 지면 하부로 삽입되는 해저 고정심(182)이 내장되어 있다.
고정유니트(180)는 바닥지지틀(162)에 고정되며 상하가 개방된 원통형 가이드통(181)과, 가이드통(181) 내에 삽입되어 하강에 의해 해저 지면에 진입되는 해저 고정심(182)으로 구축되어 해저 고정심(182)의 상부를 타격에 의해 해저 지면에 진입시킬 수 있도록 되어 있다.
이와는 다르게 고정유니트(180)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 바닥지지틀(162)에 결합된 가이드통(281) 내에 승하강 가능하게 설치되되 일측면에 랙기어(282a)가 형성되어 있는 해저 고정심(282)과, 랙기어(282a)에 치합되어 회전되는 피니언(284)를 회전구동하는 모터(285)로 구축될 수 있다. 이 경우 모터(285)의 구동에 의해 해저 고정심(282)을 해저 지면 하부로 진입되게 하강시킬 수 있다.
해저 환경 검출부(190)는 고정 구조물(160)에 설치되어 해저 환경정보를 검출한다.
해저 환경 검출부(190)는 해저에 서식되는 생물 예를 들면 잘피의 생육환경을 촬상하여 제공하는 카메라(191)와, 온도센서(T), 염도센서(S), 용존산소센서(DO), 산도센서(P) 및 유속센서(V)가 적용될 수 있다.
카메라(191)는 해저면을 향하여 촬상할 수 있도록 센싱지지바디(170)를 통해 설치되면 된다.
한편, 도 4와 같이 모터가 적용된 고정유니트를 갖는 계류형 해양 환경 모니터링 장치의 제어계통을 도 5를 참조하여 설명한다.
조작부(210)는 지원되는 기능을 설정할 수 있도록 되어 있다.
표시부(220)는 제어부(270)에 제어되어 표시정보를 표시한다.
기억부(230)는 제어부(270)에 제어되어 기록대상 정보를 기록한다.
통신부(240)는 제어부(270)에 제어되어 송출대상 수집정보를 통신망(300)을 통해 관리서버(400)로 송출한다.
모터구동부(250)는 고정유니트(180)에 장착된 모터(285)의 작동을 제어한다.
자세센싱부(260)는 고정 구조물(160)에 장착되어 수중으로 낙하시 자세정보를 제공하며 복수의 위치에 3축가속도센서 및 자이로센서가 각각 설치되게 구축될 수 있다.
제어부(270)는 설치 완료상태에서 수중센서부(140) 및 해저환경 검출부(190)에서 수집된 환경정보를 통신부(240)를 통해 관리서버(400)로 전송되게 처리한다.
또한, 제어부(270)는 잠수부를 동원하지 않고 선박에서 설치작업의 진행을 지원하도록 구축될 수 있다.
이 경우 제어부(270)는 조작부(210)로부터 초기 설치모드로 설정된 신호가 수신되면, 연결케이블(120)에 장착된 고정 구조물(160)의 수중 낙하에 대응되어 자세센싱부(260)로부터 검출된 자세정보를 표시부(220)를 통해 표시되게 제공한다. 따라서, 초기 설치 작업자는 표시부(220)를 통해 제공되는 자세정보를 이용하여 연결 케이블(120)이 낙하 작업을 제어하면서 고정 구조물(160)이 역전되지 않으면서 정상 낙하방향으로 낙하작업이 이루어지게 처리하면된다.
또한, 제어부(270)는 카메라(191)를 통해 촬상된 정보를 표시부(220)에 제공하여 해저 지면에 안착되었는지를 확인할 수 있도록 처리한다.
이 경우, 작업자는 표시부(220)를 통해 고정 구조물(160)이 해저 바닥면에 정상적으로 안착된 것을 확인한 후 조작부(210)에서 제공하는 고정모드 수행키를 조작하고, 제어부(270)는 조작부(210)로부터 고정모드 수행키 조작신호가 수신되면 모터구동부(250)를 통해 모터(285)가 가동되게 처리한다. 이러한 과정을 통해 해저 고정심(282)을 해저 지면 하부로 진입되게 하강시키면 초기 설치작업이 완료된다.
여기서, 조작부(210), 표시부(220), 기억부(230), 통신부(240), 모터구동부(250)는 초기 설치과정 이후에 부유체(110)에 설치되는 제어유니트에 해당한다.
이상에서 설명된 계류형 해양 환경 모니터링 장치에 의하면, 수중에서부터 해저까지 해양 생태환경 정보를 효율적으로 수집할 수 있도록 지원하는 장점을 제공한다.
110: 부유체
120: 연결 케이블
130: 수중 센서하우징
140: 수중 센서부
160: 고정 구조물
190: 해저 환경 검출부

Claims (6)

  1. 부유체와;
    해저 바닥면에 설치되는 고정 구조물과;
    상기 부유체와 상기 고정 구조물 사이에 연결되며 전기신호선이 장착된 연결 케이블과;
    상기 연결 케이블에 상호 이격되게 설치된 수중 센서하우징과;
    상기 수중 센서하우징 내에 설치되며 수온, 염도, 용존산소, 산도(PH) 중 적어도 하나 이상의 환경정보를 검출하는 수중 센서부와;
    상기 고정 구조물에 설치되어 해저 환경정보를 검출하는 해저 환경 검출부;를 구비하고,
    상기 해저 환경 검출부는
    해저에 서식되는 생물의 생육환경을 촬상하여 제공하는 카메라;를 포함하며,
    상기 고정 구조물은
    해저 지면에 안착되어 지지되도록 사각틀 형상으로 형성된 바닥지지틀과;
    상기 바닥지지틀 보다 상부에 배치되며 상기 바닥지지틀보다 크기가 작게 사각틀 형상으로 형성된 상부지지틀과;
    상기 바닥지지틀의 각 꼭지점 부분에서 상기 상부지지틀의 꼭지점 부분으로 경사지게 연장된 경사지지바들과;
    상기 상부지지틀의 중앙을 가로질러 상기 상부지지틀에 결합된 중간바와;
    상기 상부지지틀의 꼭지점 부분의 내측에서 각각 접합되며 원통형 결합공간을 제공하는 통형부분과, 상기 통형부분의 양단에서 각각 판형상으로 연장되어 상기 통형부분을 폐쇄 또는 개방되게 분리하도록 지원하는 제1 및 제2밀착판부분과, 상기 제1 및 제2밀착판부분에 형성된 관통홀을 통해 결합되는 볼트 및 너트를 구비하는 센싱지지바디;를 구비하고,
    상기 센싱지지바디에 상기 해저 환경 검출부에 적용되는 센싱요소가 장착되고,
    상기 바닥지지틀의 꼭지점 부근의 외측에서 접합되게 설치되며 수직상으로 하강하여 해저 지면 하부로 삽입되는 해저 고정심이 내장된 고정유니트와;
    상기 연결 케이블의 상기 수중센서 하우징이 설치된 위치보다 하방에서 상기 연결 케이블에 결합되어 상기 수중센서 하우징의 수중 배치 위치를 유지되게 하는 수중 부유력을 제공하는 수중 부유체;를 구비하고,
    상기 고정유니트는
    상기 바닥지지틀에 결합된 가이드통 내에 승하강 가능하게 설치되되 일측면에 랙기어가 형성되어 있는 해저 고정심과, 상기 랙기어에 치합되어 회전되는 피니언를 회전구동하는 모터를 구비하고,
    상기 고정 구조물에 장착되어 수중으로 낙하시 자세정보를 제공하는 자세센싱부와;
    조작부로부터 초기 설치모드로 설정된 신호가 수신되면, 상기 연결케이블에 장착된 상기 고정 구조물의 수중 낙하에 대응되어 상기 자세센싱부로부터 검출된 자세정보를 표시부를 통해 표시되게 처리하고, 상기 카메라를 통해 촬상된 정보를 상기 표시부에 제공하여 해저 지면에 안착되었는지를 확인할 수 있도록 처리하며, 상기 조작부로부터 고정모드 수행키 조작신호가 수신되면 모터구동부를 통해 상기 모터가 가동되게 처리하는 제어부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 계류형 해양 환경 모니터링 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 수중 센서 하우징은
    상기 연결 케이블의 고리에 결합되어 하방으로 연장되는 지지바와;
    상기 지지바의 하부에 외경이 확장되게 형성되어 하방으로 연장되며 저면에 상기 수중 센서부가 장착되는 센싱 지지바디와;
    상기 센싱 지지바디를 에워싸며 하방으로 연장되며 상기 센싱 지지바디의 저부와 연통되는 내부공간을 가지며 외주면에 상기 내부공간과 연통되는 통수홀이 외주면을 따라 다수 형성된 보호통수바디와;
    상기 보호 통수바디의 저면에서 하방으로 연장되며 외주면에 나사선이 형성된 추결합바와;
    상기 추결합바에 나사결합된 중량추;를 구비하는 것을 특징으로 하는 계류형 해양 환경 모니터링 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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