KR102676429B1 - 자원 수집 시스템 - Google Patents

Abstract

자원 수집 시스템의 자원 수집 장치(20)는, 자원 수집관과 보호관(22)과 코일드 튜빙 장치(60)를 가진다. 보호관(22)은, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호한다. 코일드 튜빙 장치(60)는, 해면 상 또는 보호관(22)의 내부에 배치된 권취용의 릴(62)로부터 조출 장치(64)에 의해서 풀어내어지고, 보호관(22)의 측벽(22a)을 관통해서 내측으로부터 외측으로 신장한다. 자원 수집 시스템은, 코일드 튜빙 장치(60)를 통해서, 해저 지층(18) 속으로 발포재의 원액, 연료 가스, 및 산소를 포함하는 공기를 공급하고, 발포재의 원액을 서로 혼합해서 연료 가스(66a) 및 공기(66b)를 포함하는 분위기 속에서 발포시키고, 발포재(66c)의 공동 내에 모인 연료 가스(66a)를 폭발적으로 연소시키는 것에 의해서, 해저 지층(18)을 파쇄한다. 자원 수집 시스템은, 보다 효율적으로 해저 지층으로부터 자원을 수집할 수가 있다.

Description

자원 수집 시스템

본 발명은, 자원 수집 시스템, 특히, 프레셔 유폭(誘爆) 열충격파 전도체를 이용한 자원 수집 시스템에 관한 것으로서, 자세하게는, 프레셔 유폭 열충격파 전도체를 이용하여 해저 아래에 층모양(層狀)으로 되어 존재하는 가스 하이드레이트층으로부터 메탄가스 등의 가연성 가스 및 오일을 수집하는 자원 수집 시스템에 관한 것이다.

비재래형의 천연가스 중, 가장 자원량이 많다고 여겨지고 있는 가스 하이드레이트가 차세대의 에너지원으로서 다대한 주목을 끌고 있다. 가스 하이드레이트는, 저온 고압의 조건 하에서 존재하고, 온도를 상승시키거나 또는 압력을 저하시키는 것에 의해서 가스와 물로 분해한다. 이 때문에, 해저의 가스 하이드레이트층으로부터 가스를 효율적으로 수집하는 여러가지 방법이 제안되고 있다.

특허문헌 1에는, 가스 하이드레이트 지층에 치환 충전재의 고속 분류(噴流)를 분사해서 가스 하이드레이트 지층을 절삭 파괴하는 것, 및 가스 하이드레이트의 회수된 지층 공극을, 시멘트계 고화재(固化材) 등의 치환재로 충전 또는 치환시킬 수 있기 때문에, 채굴 후의 지층·지반을 안정시킬 수 있다는 것이 기재되어 있다. 특허문헌 2에는, 메탄 하이드레이트층을 가열하고, 가열된 메탄 하이드레이트층 전체로부터 발생하는 가스를 회수하는 것, 및 분해 촉진제를 가압 주입하고, 메탄 하이드레이트층 전체로부터 발생하는 가스를 회수하는 것이 기재되어 있다. 특허문헌 3에는, 해수를 온도 약 60℃로 승온시키고, 그 온수를 굴착구멍 내에 삽입된 온수관에 공급하고, 분사구멍으로부터 온수를 굴착구멍 내에 분사하는 것에 의해서, 메탄 하이드레이트를 분해 온도 이상으로까지 승온시키는 것이 기재되어 있다.

일본특허공보 특허 제3479699호 일본특허공보 특허 제4581719호 일본특허공보 특허 제5923330호

그렇지만, 특허문헌 1에는, 고속 분류체가 직접 닿는 부분밖에 파괴할 수 없다고 하는 문제, 및 해수중에 고속 분사해도 분류가 급격하게 약해지므로 파괴할 수 없다고 하는 문제가 있었다. 또, 특허문헌 2에는, 온수를 주입하면, 메탄 하이드레이트를 분해시킬 수 있지만, 구멍굴착(구멍을 뚫은) 후의 구멍 내에 온수를 순환시켜도 구멍 표면의 메탄 하이드레이트의 분해가 동결된 메탄 하이드레이트층의 안쪽 깊숙한 부분(奧方)까지 진행하는데 시간이 걸린다고 하는 문제, 및 메탄올 등의 분해 촉진제를 주입하면, 메탄 하이드레이트층의 압력·온도를 바꾸는 일 없이, 메탄 하이드레이트를 분해시킬 수 있지만, 구멍굴착 후의 구멍 내에 분해 촉진제를 가압 주입해도 구멍 표면의 메탄 하이드레이트의 분해가 동결된 메탄 하이드레이트층의 안쪽 깊숙한 부분까지 진행하는데 시간이 걸린다고 하는 문제가 있었다. 또한, 특허문헌 3에도 마찬가지로, 동결된 메탄 하이드레이트층의 안쪽 깊숙한 부분까지 메탄 하이드레이트를 분해시키는데 시간이 걸린다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 종래의 이와 같은 문제점을 감안해서 이루어진 것이고, 본 발명의 목적은, 보다 효율적으로 해저 지층으로부터 자원을 수집하는 것이 가능한 자원 수집 시스템을 제공하는 것에 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 상기 목적에 더하여, 종래와 동등 이상으로 장시간 연속해서 안정적으로 가동할 수 있고, 필요한 에너지를 보다 효율적으로 공급할 수 있고, 소형으로 하는 것이 가능한 자원 수집 시스템을 제공하는 것에 있다.

본 발명자는, 상기 목적을 달성하기 위해서, 예의(銳意) 연구를 거듭한 결과, 우선, 해저 지층 속으로 신장하는 코일드 튜빙(coiled tubing) 장치를 통해서, 해저 지층 속으로 발포재의 원액, 연료 가스, 및 산소를 포함하는 공기를 공급하고, 발포재의 원액을 서로 혼합해서 연료 가스 및 공기를 포함하는 분위기 속에서 발포시키고, 발포재의 공동(空洞) 내에 모인 연료 가스를 폭발적으로 연소시켜, 해저 지층을 파쇄하는 것에 의해서, 보다 효율적으로 해저 지층으로부터 자원을 수집할 수 있다는 것을 찾아냈다.

또, 본 발명자는, 코일드 튜빙 장치의 튜브 외벽에 개구를 마련하고, 개구의 내측에 혼합실을 마련하고, 혼합실에서 발포재의 원액을 서로 혼합한 후에, 연료 가스 및 공기와 함께 개구를 통해서 해저 지층과 튜브 외벽 사이에 공급하는 것에 의해서, 보다 효율적으로 해저 지층으로부터 자원을 수집할 수 있다는 것을 찾아내고, 본 발명에 이른 것이다.

즉, 본 발명의 제1의 실시양태는, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호하는 보호관과, 해면 상 또는 보호관의 내부에 배치된 권취(卷取, winding)용의 릴로부터 풀어내어지고(조출되고), 보호관의 측벽을 관통해서 내측으로부터 외측으로 신장하는 코일드 튜빙 장치를 가지고, 코일드 튜빙 장치를 통해서, 해저 지층 속으로 발포재의 원액, 연료 가스, 및 산소를 포함하는 공기를 공급하고, 발포재의 원액을 서로 혼합해서 연료 가스 및 공기를 포함하는 분위기 속에서 발포시키고, 발포재의 공동 내에 모인 연료 가스를 폭발적으로 연소시키는 것에 의해서, 해저 지층을 파쇄하는 자원 수집 시스템을 제공하는 것이다.

여기서, 상기 제1의 실시양태에 있어서는, 코일드 튜빙 장치는, 관모양(管狀)의 튜브 외벽과, 튜브 외벽에 마련된 개구와, 개구의 내측에 마련된 혼합실을 구비하고, 발포재의 원액을 혼합실에서 서로 혼합한 후에, 그 혼합물을, 연료 가스 및 공기와 함께 개구를 통해서 해저 지층과 튜브 외벽 사이에 공급하는 것이 바람직하다.

발포재의 원액을 서로 혼합해서 형성된 발포재는, 도전체 금속 또는 카본나노튜브를 포함하고, 도전성을 가지는 발포재와 튜브 외벽 또는 혼합실에 노출되고 또한 전기적으로 절연된 점화 배선 사이에 고전압을 인가하는 것에 의해서, 발포재의 공동 내에 모인 연료 가스에 점화하는 것이 바람직하다.

튜브 외벽 또는 혼합실에 마련된 점화 플러그에 고전압을 인가하는 것에 의해서, 발포재의 공동 내에 모인 연료 가스에 점화하는 것이 바람직하다.

고압수 및 고압 공기의 적어도 한쪽을 사용해서 혼합실을 세정하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 제2의 실시양태는, 해저 지층으로부터 자원을 수집하기 위해서 해저 지층 속으로 고압수를 공급하는 고압수 공급관과, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관을 가지고, 고압수 공급관 속의 고압수에 파쇄 입자를 혼입하고, 파쇄 입자를 혼입한 고압수에 의해서, 해저 지층을 파쇄하는 자원 수집 시스템으로서, 파쇄 입자는, 시멘트 입자의 외측에, 지효성(遲效性) 발열체, 팽창체, 속효성(速效性) 발열체가 순서대로(차례로) 코팅된 것이고, 지효성 발열체는, 고압수의 수분을 흡수해서 발열하는 재료를 마이크로파로 소성한 것이고, 팽창체는, 고압수의 수분을 흡수해서 팽창하는 재료로 형성된 것이고, 속효성 발열체는, 지효성 발열체와 동일한 재료를 지효성 발열체보다도 단시간 마이크로파로 소성한 것, 또는 마이크로파로 소성하고 있지 않은 것인 자원 수집 시스템을 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 제3의 실시양태는, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과, 자원 수집관 둘레에 마련된 측벽 및 측벽을 관통하는 복수의 측벽구멍을 구비하고, 자원 수집관을 보호하는 보호관과, 보호관의 내부에 배치되고, 해저 지층으로부터의 토사를 제거하는 필터와, 복수의 측벽구멍을 개폐하기 위해서 보호관의 외측 및 보호관과 필터 사이의 적어도 한쪽에 배치된 게이트관을 가지고, 해저 지층으로부터 자원을 수집할 때에 복수의 측벽구멍을 열고, 그 이외일 때에 복수의 측벽구멍을 닫는 자원 수집 시스템을 제공하는 것이다.

여기서, 상기 제3의 실시양태에 있어서는, 보호관의 내측의 압력을 보호관의 외측의 해저 지층과 동일한 압력까지 상승시킨 후에, 복수의 측벽구멍을 여는 것이 바람직하다.

보호관의 측벽의 축방향의 관통구멍 또는 나선모양의 관통구멍, 및 게이트관의 측벽의 축방향의 관통구멍 또는 나선모양의 관통구멍의 적어도 한쪽 속에 고압 열수(熱水) 또는 고압 증기를 흘리는 것에 의해서, 보호관과 게이트관 사이 및 복수의 측벽구멍 속에서의 해수의 동결을 방지하는 것이 바람직하다.

고압수에 코팅제를 혼입하고, 복수의 측벽구멍을 닫은 상태에서, 코팅제를 혼입한 고압수를, 자원을 수집할 때에 자원이 필터 속을 흐르는 방향과 동일한 방향으로 흘리는 것에 의해서, 필터를 코팅하는 것이 바람직하다.

복수의 측벽구멍을 닫은 상태에서, 고압수를, 자원을 수집할 때에 자원이 필터 속을 흐르는 방향과 역방향으로 흘리는 것에 의해서, 필터의 내부를 세정하는 것이 바람직하다.

또한, 복수의 측벽구멍을 닫은 상태에서, 고압 열수 또는 고압 증기를 필터의 표면에 흘리는 것에 의해서, 필터의 표면을 세정하는 것이 바람직하다.

또한, 필터의 내측에 배치된 이차 측벽 및 이차 측벽을 관통하는 복수의 이차 측벽구멍을 구비하는 이차 보호관과, 이차 보호관의 내부에 배치되고, 해저 지층으로부터의 토사를 제거하는 이차 필터와, 복수의 이차 측벽구멍을 개폐하기 위해서 필터와 이차 보호관 사이 및 이차 보호관과 이차 필터 사이의 적어도 한쪽에 배치된 이차 게이트관을 가지는 것이 바람직하다.

보호관은, 측벽의 일단으로부터 신장하는 반구모양의 저벽(底壁) 및 저벽을 관통하는 복수의 저벽구멍을 구비하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 제4의 실시양태는, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호하는 보호관과, 해면 상 또는 보호관의 내부에 배치된 권취용의 릴로부터 풀어내어지고, 보호관의 측벽을 관통해서 내측으로부터 외측으로 신장하는 코일드 튜빙 장치를 가지고, 코일드 튜빙 장치는, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원관까지 보내는 서브 자원 수집관과, 서브 자원 수집관 둘레에 마련된 서브 측벽 및 서브 측벽을 관통하는 복수의 서브 측벽구멍을 구비하고, 서브 자원 수집관을 보호하는 서브 보호관과, 서브 보호관의 내부에 배치되고, 해저 지층으로부터의 토사를 제거하는 서브 필터와, 복수의 서브 측벽구멍을 개폐하기 위해서 서브 보호관의 외측 및 서브 보호관과 서브 필터 사이의 적어도 한쪽에 배치된 서브 게이트관을 가지는 자원 수집 시스템을 제공하는 것이다.

여기서, 상기 제4의 실시양태에 있어서는, 코일드 튜빙 장치는, 보호관의 축방향에 대해서 적어도 1개의 위치에, 각 위치의 둘레방향에 소정의 간격으로 복수 배치되는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 제5의 실시양태는, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호하는 보호관과, 보호관의 내부에 배치되고, 해저 지층으로부터의 토사를 제거하는 필터를 가지고, 고압 펌프를 사용해서, 필터가 제거한 토사를 보호관의 측벽의 개구로부터 해저 지층을 향해 밀어내는 자원 수집 시스템을 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 제6의 실시양태는, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호하는 보호관과, 보호관의 내부에 배치되고, 해저 지층으로부터의 토사를 제거하는 필터를 가지고, 보호관은, 축방향을 해면에 대해서 상하로 향하게 해서 배치되고, 자원 수집관은, 필터의 위쪽에 마련된 가스 저류실(貯留室)에 접속된 가스 수집관과, 필터의 아래쪽에 마련된 오일 저류실에 접속된 오일 수집관을 포함하고, 필터는, 긴쪽(길이) 방향으로 관통하는 자원 수집구멍을 구비하고, 필터를 외측으로부터 내측을 향해 통과해서 자원 수집구멍에 도달한 자원 중, 가스를 가스 저류실까지 상승시키고, 오일을 오일 저류실까지 하강시키는 자원 수집 시스템을 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 제7의 실시양태는, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호하는 보호관과, 보호관의 내부에 배치되고, 해저 지층으로부터의 토사를 제거하는 필터를 가지고, 필터는, 원기둥모양(圓柱狀)의 복수의 엘리먼트를 포함하고, 각 엘리먼트는, 긴쪽 방향에 대해서 적어도 1개의 위치에, 각 위치의 둘레방향에 소정의 간격으로 배치되는 자원 수집 시스템을 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 제8의 실시양태는, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호하는 보호관과, 보호관의 내부에 배치되고, 해저 지층으로부터의 토사를 제거하는 필터를 가지고, 필터의 긴쪽 방향의 관통구멍 속에 고압 열수 또는 고압 증기를 흘리는 것에 의해서, 필터의 표면 및 내부에서의 해수의 동결을 방지하는 자원 수집 시스템을 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 제9의 실시양태는, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호하는 보호관과, 보호관의 내부에 배치되고, 해저 지층으로부터의 토사를 제거하는 필터를 가지고, 필터는, 엘리먼트의 내부에 자성체 분말이 붙은(묻은) 규조토를 보존유지하도록 배치된 영구자석과, 영구자석에 의한 자성체 분말이 붙은 규조토의 보존유지력을 약하게 하는 감자(減磁) 수단을 구비하고, 감자 수단을 작동시키는 것에 의해서, 영구자석이 보존유지하는 자성체 분말이 붙은 규조토의 양을 줄이는 자원 수집 시스템을 제공하는 것이다.

여기서, 상기 제9의 실시양태에 있어서는, 감자 수단은, 영구자석과 반대의 극이 각각 인접하도록 영구자석의 내측 또는 외측에 배치된 전자석 코일이고, 전자석 코일에 통전하는 것에 의해서, 영구자석이 보존유지하는 자성체 분말이 붙은 규조토의 양을 줄이는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 제10의 실시양태는, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호하는 보호관과, 보호관의 내부에 배치되고, 해저 지층으로부터의 토사를 제거하는 필터를 가지고, 필터는, 엘리먼트의 내부에 자성체 분말이 붙은 규조토를 보존유지하도록 배치된 전자석 코일을 구비하고, 전자석 코일에 통전하는 것에 의해서, 전자석 코일에 의한 자성체 분말이 붙은 규조토의 보존유지력을 발생시키는 자원 수집 시스템을 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 제11의 실시양태는, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호하는 보호관과, 보호관의 내부에 배치되고, 해저 지층으로부터의 토사를 제거하는 필터를 가지고, 필터는, 나선모양 금속 와이어와, 나선모양 금속 와이어의 직선 축방향으로 신장하고 또한 나선모양 금속 와이어에 고정된 지주를 구비하고, 지주의 긴쪽 방향의 관통구멍 또는 나선모양 금속 와이어의 나선모양의 관통구멍 속에 고압 열수 또는 고압 증기를 흘리는 것에 의해서, 나선모양 금속 와이어의 표면에서의 해수의 동결을 방지하는 자원 수집 시스템을 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 제12의 실시양태는, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호하는 보호관과, 보호관의 내부에 U자 모양으로 마련되고, 해저 지층과 보호관 사이에 순환류를 발생시키는 순환류 발생관과, 순환류 발생관의 도중에 배치된 고주파 히터에 전력을 공급하는 전력 공급 장치를 가지고, 전력 공급 장치는, 제트 터빈을 구비하고, 제트 터빈은, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 연소실에서 연소시켜서 발생한 연소 가스로 구동되고, 순환류 발생관에 고압 열수 또는 고압 증기를 공급하는 자원 수집 시스템을 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 제13의 실시양태는, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호하는 보호관과, 보호관의 내부에 U자 모양으로 마련되고, 해저 지층과 보호관 사이에 순환류를 발생시키는 순환류 발생관과, 순환류 발생관의 도중에 배치된 고주파 히터에 전력을 공급하는 전력 공급 장치를 가지고, 전력 공급 장치는, 터빈을 구비하고, 터빈은, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수중 버너로 연소시켜서 발생한 연소 가스 및 증기로 구동되고, 순환류 발생관에 고압 열수 또는 고압 증기를 공급하는 자원 수집 시스템을 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 제14의 실시양태는, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호하는 보호관과, 보호관의 내부에 U자 모양으로 마련되고, 해저 지층과 보호관 사이에 순환류를 발생시키는 순환류 발생관과, 순환류 발생관의 도중에 배치된 고주파 히터에 전력을 공급하는 전력 공급 장치를 가지고, 전력 공급 장치는, 해저 지층으로부터 수집한 자원과 고온의 증기를 반응시켜서 얻어진 수소를 사용해서 전력을 공급하는 연료 전지인 자원 수집 시스템을 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 제15의 실시양태는, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호하는 보호관과, 보호관의 내부에 U자 모양으로 마련되고, 해저 지층과 보호관 사이에 순환류를 발생시키는 순환류 발생관과, 순환류 발생관의 도중에 배치된 고주파 히터에 전력을 공급하는 전력 공급 장치를 가지고, 해저 지층으로부터 수집되는 자원의 양이 감소했을 때에, 순환류 발생관의 양단에 마련된 가동관의 각도를 바꾸는 것에 의해서, 순환류의 유로를 단축시킴과 동시에, 가동관으로부터 해저 지층을 향해 고압 열수 또는 고압 증기를 분사시키는 자원 수집 시스템을 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 제16의 실시양태는, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호하는 보호관과, 보호관의 내부에 U자 모양으로 마련되고, 해저 지층과 보호관 사이에 순환류를 발생시키는 순환류 발생관과, 순환류 발생관의 도중에 배치된 고주파 히터에 전력을 공급하는 전력 공급 장치를 가지고, 순환류의 유량이 감소했을 때에, 나선모양 회전날개를 회전시키는 것에 의해서, 순환류 발생관 속의 토사를 순환류의 방향으로 이동시키는 자원 수집 시스템을 제공하는 것이다.

여기서, 상기 제16의 실시양태에 있어서는, 해저 지층에 대해서 보호관을 축방향으로 이동시키기 전에, 순환류 발생관의 2개의 개구 위치의 해저 지층 속으로 시멘트 입자를 공급하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 제17의 실시양태는, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호하는 보호관과, 해면 상 또는 보호관의 내부에 배치된 권취용의 릴로부터 풀어내어지고, 보호관의 측벽을 관통해서 내측으로부터 외측으로 신장하는 코일드 튜빙 장치를 가지고, 코일드 튜빙 장치를 통해서, 해저 지층 속으로 발포재의 원액, 연료 가스 발생재, 고압수, 및 산소를 포함하는 공기를 공급하고, 연료 가스 발생재와 고압수와의 화학반응에 의해서 연료 가스를 발생시키고, 발포재의 원액을 서로 혼합해서 연료 가스 및 공기를 포함하는 분위기 속에서 발포시키고, 발포재의 공동 내에 모인 연료 가스를 폭발적으로 연소시키는 것에 의해서, 해저 지층을 파쇄하는 자원 수집 시스템을 제공하는 것이다.

여기서, 상기 제17의 실시양태에 있어서는, 연료 가스 발생재는, 카바이드 입자이고, 연료 가스는, 아세틸렌 가스인 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 제18의 실시양태는, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호하는 보호관과, 해면 상 또는 보호관의 내부에 배치된 권취용의 릴로부터 풀어내어지고, 보호관의 측벽을 관통해서 내측으로부터 외측으로 신장하는 코일드 튜빙 장치를 가지고, 코일드 튜빙 장치를 통해서, 해저 지층 속으로 발포재의 원액, 연료 가스 발생재, 고압수, 및 산소를 포함하는 공기를 공급하고, 연료 가스 발생재에 의한 해저 지층의 분해 촉진에 의해서 연료 가스를 발생시키고, 발포재의 원액을 서로 혼합해서 연료 가스 및 공기를 포함하는 분위기 속에서 발포시키고, 발포재의 공동 내에 모인 연료 가스를 폭발적으로 연소시키는 것에 의해서, 해저 지층을 파쇄하는 자원 수집 시스템을 제공하는 것이다.

여기서, 상기 제18의 실시양태에 있어서는, 연료 가스 발생재는, 메탄올이고, 해저 지층은, 메탄 하이드레이트층이고, 연료 가스는, 메탄가스인 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 제19의 실시양태는, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호하는 보호관과, 보호관의 내부에 배치되고, 해저 지층으로부터의 토사를 제거하는 필터를 가지고, 필터의 표면에 고압 열수 또는 고압 증기를 쐬게 하는(맞히는) 것에 의해서, 필터의 표면 및 내부에서의 해수의 동결을 방지하는 자원 수집 시스템을 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 제20의 실시양태는, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호하는 보호관과, 보호관의 내부에 배치되고, 해저 지층으로부터의 토사를 제거하는 필터를 가지고, 필터의 긴쪽 방향의 양단의 전열 수단을 통해서 필터에 고압 열수 또는 고압 증기의 열을 전하는 것에 의해서, 필터의 표면 및 내부에서의 해수의 동결을 방지하는 자원 수집 시스템을 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 제21의 실시양태는, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호하는 보호관과, 보호관의 내부에 U자 모양으로 마련되고, 해저 지층과 보호관 사이에 순환류를 발생시키는 순환류 발생관과, 순환류 발생관의 도중에 배치된 고주파 히터에 전력을 공급하는 전력 공급 장치를 가지고, 전력 공급 장치는, 해저 지층 속의 열수광상(熱水鑛床)의 열을 전력으로 변환해서 공급하는 열전 변환 장치인 자원 수집 시스템을 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 제22의 실시양태는, 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호하는 보호관과, 보호관의 내부에 배치되고, 해저 지층으로부터의 토사를 제거하는 필터를 가지고, 필터는, 솜모양(綿狀)으로 서로 얽힌 섬유모양(纖維狀) 금속을 적층해서 압축한 것을 구비하고, 필터의 긴쪽 방향의 관통구멍 속에 고압 열수 또는 고압 증기를 흘리는 것에 의해서, 필터의 표면 및 내부에서의 해수의 동결을 방지하는 자원 수집 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 보다 효율적으로 해저 지층으로부터 자원을 수집할 수가 있다.

또, 본 발명에 의하면, 상기 효과에 더하여 종래와 동등 이상으로 장시간 연속해서 안정적으로 가동할 수 있고, 필요한 에너지를 보다 효율적으로 공급할 수 있고, 소형으로 할 수가 있다.

도 1은 본 발명의 제1의 실시형태의 자원 수집 시스템을 포함하는 전체 구성을 모식적으로 도시하는 블록도이다.
도 2는 도 1의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치의 기능을 모식적으로 도시하는 종단면도이다.
도 3은 도 2의 자원 수집 장치를 구성하는 필터 및 그 주변의 기능을 모식적으로 도시하는 부분 종단면도이다.
도 4는 도 2의 자원 수집 장치의 선 AA에 있어서의 횡단면도이다.
도 5는 도 2의 자원 수집 장치의 선 BB에 있어서의 횡단면도이다.
도 6은 도 2의 자원 수집 장치의 선 CC에 있어서의 횡단면도이다.
도 7은 도 2의 자원 수집 장치의 선 DD에 있어서의 횡단면도이다.
도 8은 도 2의 자원 수집 장치의 선 EE에 있어서의 횡단면도이다.
도 9는 해저 지층 속으로 공급된 발포재, 연료 가스, 및 공기의 이미지도이다.
도 10은 도 2의 자원 수집 장치를 구성하는 코일드 튜빙 장치의 1예의 기능을 모식적으로 도시하는 부분 종단면도이다.
도 11은 파쇄 입자의 이미지도이다.
도 12의 (a)는, 도 2의 자원 수집 장치를 구성하는 필터의 1예를 모식적으로 도시하는 종단면도이고, 도 12의 (b)는, 그의 횡단면도이고, 도 12의 (c)는, 필터의 변형예 1을 모식적으로 도시하는 종단면도이고, 도 12의 (d)는, 필터의 변형예 2를 모식적으로 도시하는 종단면도이다.
도 13의 (a) 및 (b)는, 영구자석의 움직임을 모식적으로 도시하는 종단면도이다.
도 14의 (a)는, 필터의 변형예 3을 모식적으로 도시하는 종단면도이고, 도 14의 (b)는, 그의 횡단면도이고, 도 14의 (c)는, 필터의 변형예 4를 모식적으로 도시하는 종단면도이고, 도 14의 (d)는, 그의 횡단면도이다.
도 15의 (a)는, 도 2의 자원 수집 장치를 구성하는 순환류 발생관의 기능을 모식적으로 도시하는 부분 종단면도이고, 도 15의 (b) 및 (c)는, 순환류 발생관의 움직임을 모식적으로 도시하는 부분 종단면도이다.
도 16의 (a)는, 도 2의 자원 수집 장치를 구성하는 전력 공급 장치의 1예를 모식적으로 도시하는 종단면도이고, 도 16의 (b)는, 전력 공급 장치의 일부의 변형예 1을 모식적으로 도시하는 종단면도이고, 도 16의 (c)는, 전력 공급 장치의 변형예 2를 모식적으로 도시하는 종단면도이다.
도 17은 본 발명의 제2의 실시형태의 자원 수집 시스템을 포함하는 전체 구성을 모식적으로 도시하는 블록도이다.
도 18의 (a)는, 도 17의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치의 기능을 모식적으로 도시하는 종단면도이고, 도 18의 (b)는, 도 18의 (a)의 자원 수집 장치를 구성하는 보호관의 저벽 및 그 주변의 기능을 모식적으로 도시하는 부분 종단면도이다.

이하에, 본 발명을 첨부 도면에 도시하는 호적(好適)한 실시형태에 기초하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 자원 수집 시스템은, 해수의 프레셔(pressure)가 가해진(걸린) 장소에서, 유폭에 의해서 광범위하게 발생한 폭발적인 연소의 열 및 충격파를 전하는 전도체, 이른바 프레셔 유폭 열충격파 전도체를 이용한 것을 포함한다. 본 명세서에 있어서, 토사는, 흙 및 모래 뿐만 아니라, 진흙(泥) 및 해수를 포함하고, 동결 방지 및 해저 지층 가열에 사용되는 고압 열수 또는 고압 증기는, 어느것인가 한쪽 뿐만 아니라, 고압 증기가 섞인 고압 열수를 포함한다. 본 명세서에 있어서, 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 경우에는 그 설명을 생략한다. 또, 본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치의 각 기능은, 서로 조합해서 사용할 수 있고, 1개의 자원 수집 시스템 중에서 복수의 코일드 튜빙 장치, 복수의 필터, 복수의 전력 공급 장치를 사용하는 경우에는, 각각의 1예 및 그 변형예 중의 서로 다른 것을 다른 위치에 배치하고, 조합해서 사용할 수가 있다. 또한, 본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치의 모든 구동 부분(회전, 수직 방향의 움직임, 수평 방향의 움직임, 곡선 방향의 움직임)은, 유압 모터를 포함하는 액압(液壓) 모터 또는 에어 모터로 구동된다.

우선, 본 발명의 제1의 실시형태의 자원 수집 시스템을 포함하는 전체 구성에 대해서 설명한다. 도 1은, 본 발명의 제1의 실시형태의 자원 수집 시스템을 포함하는 전체 구성을 모식적으로 도시하는 블록도이다.

전체 구성(10)은, 해면 상에 배치된 구조물(12)과, 구조물(12)로부터 아래쪽으로 신장하는 접속관(14)과, 접속관(14)의 하단에 구비된 굴착 장치(16)와, 접속관(14)과 굴착 장치(16) 사이에 구비된 자원 수집 장치(20)를 가진다. 자원 수집 장치(20)는, 가스 하이드레이트층 등을 포함하는 해저 지층(18)을 파쇄해서 다수의 갈라진 틈(금)(18a)을 넣는 것에 의해서 자원을 수집한다. 구조물(12)은, 수집 자원 저장 탱크(12a), 물 공급 장치(12b), 연료 가스 공급 장치(12c), 공기 공급 장치(12d), 발포재 원액 공급 장치(12e), 도전 입자 공급 장치(12f), 파쇄 입자 공급 장치(12g), 및 시멘트 입자 공급 장치(12h)를 구비한다.

다음에, 본 발명의 제1의 실시형태의 자원 수집 시스템에 대해서, 그것을 구성하는 자원 수집 장치를 참조해서 설명한다. 도 2는, 도 1의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치의 기능을 모식적으로 도시하는 종단면도이고, 도 3은, 도 2의 자원 수집 장치를 구성하는 필터 및 그 주변의 기능을 모식적으로 도시하는 부분 종단면도이고, 도 4∼도 8은, 도 2의 자원 수집 장치의 선 AA∼EE에 있어서의 횡단면도이다.

＜자원 수집＞

본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치(20)는, 자원 수집관과 보호관(22)과 필터(24)를 가진다. 자원 수집관은, 해저 지층(18)으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크(12a)까지 보낸다. 보호관(22)은, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호한다. 필터(24)는, 보호관(22)의 내부에 배치되고, 해저 지층(18)으로부터의 토사를 제거한다. 보호관(22)은, 축방향을 해면에 대해서 상하로 향하게 해서 배치된다. 자원 수집관은, 가스 수집관(26)과 오일 수집관(28)을 포함하고, 가스 수집관(26)은, 필터(24)의 위쪽에 마련된 가스 저류실(30)에 접속되고, 오일 수집관(28)은, 필터(24)의 아래쪽에 마련된 오일 저류실(32)에 접속된다. 필터(24)는, 긴쪽(길이) 방향으로 관통하는 자원 수집구멍(24b)을 구비한다. 본 발명의 자원 수집 시스템은, 필터(24)를 외측으로부터 내측을 향해 통과해서 자원 수집구멍(24b)에 도달한 자원 중, 가스를 가스 저류실(30)까지 상승시키고, 오일을 오일 저류실(32)까지 하강시킨다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 가스와 오일을 동시에 수집할 수 있으므로, 보다 효율적으로 해저 지층으로부터 자원을 수집할 수가 있다.

파쇄된 해저 지층(18)은, 예를 들면, 자원 수집관 둘레에 마련된 보호관(22)의 측벽(22a)을 관통하는 적어도 1개의 측벽구멍(22b)을 통해서 필터(24)까지 이동한다. 가스 수집관(26)은, 부탄과 같은 상대적으로 비중이 큰 가스를 수집하는 가스 수집관(26a)과, 메탄과 같은 상대적으로 비중이 작은 가스를 수집하는 가스 수집관(26b)을 포함한다. 오일 수집관(28)은, 상대적으로 비중이 큰 오일을 수집하는 오일 수집관(28a)과, 상대적으로 비중이 작은 오일을 수집하는 오일 수집관(28b)을 포함한다. 필터(24), 자원 수집구멍(24b)의 형상, 크기 및 수는, 특별히 제한적이지는 않지만, 가장 효율적으로 자원을 수집할 수 있도록 최적화되는 것이 바람직하다.

＜필터 배치＞

본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치(20)는, 자원 수집관과 보호관(22)과 필터(24)를 가진다. 자원 수집관은, 해저 지층(18)으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크(12a)까지 보낸다. 보호관(22)은, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호한다. 필터(24)는, 보호관(22)의 내부에 배치되고, 해저 지층(18)으로부터의 토사를 제거한다. 필터(24)는, 원기둥모양의 복수의 엘리먼트(24a)를 포함하고, 각 엘리먼트(24a)는, 긴쪽 방향에 대해서 적어도 1개의 위치에, 각 위치의 둘레방향에 소정의 간격으로 배치된다. 본 발명의 자원 수집관은, 가스 수집관(26)과 오일 수집관(28)을 포함한다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 동시에는 고장나기 어려우므로(고장이 잘 나지 않으므로), 장시간 연속해서 안정적으로 가동할 수가 있다.

필터(24)의 크기 및 수는, 특별히 제한적이지는 않지만, 가장 효율적으로 자원을 수집할 수 있도록 최적화되는 것이 바람직하다. 필터(24)의 긴쪽 방향의 단수(段數)는, 특별히 제한적이지는 않다. 엘리먼트(24a)의 재료는, 특별히 제한적이지는 않지만, 세라믹인 것이 바람직하다.

＜필터 동결 방지＞

본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치(20)는, 자원 수집관과 보호관(22)과 필터(24)를 가진다. 자원 수집관은, 해저 지층(18)으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크(12a)까지 보낸다. 보호관(22)은, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호한다. 필터(24)는, 보호관(22)의 내부에 배치되고, 해저 지층(18)으로부터의 토사를 제거한다. 본 발명의 자원 수집 시스템은, 필터(24)의 긴쪽 방향의 관통구멍(24c) 속에 고압 열수 또는 고압 증기를 흘리는 것에 의해서, 필터(24)의 표면 및 내부에서의 해수의 동결을 방지한다. 본 발명의 자원 수집관은, 가스 수집관(26)과 오일 수집관(28)을 포함한다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 고장나기 어려우므로, 장시간 연속해서 안정적으로 가동할 수가 있다.

자원 수집시에는, 상측 배관(38d)으로부터 관통구멍(24c)을 통해서 하측 배관(40d)에, 또는 그 역방향으로 동결 방지용의 고압 열수 또는 고압 증기를 흘린다. 고압 열수 또는 고압 증기는, 히터 및 고압 펌프를 거쳐서 물 공급 장치(12b)로부터 공급되는 것이고, 초임계수(超臨界水)라도 좋다. 필터(24)의 형상, 크기 및 수는, 특별히 제한적이지는 않지만, 가장 효율적으로 자원을 수집할 수 있도록 최적화되는 것이 바람직하다. 관통구멍(24c)의 형상, 크기 및 수는, 특별히 제한적이지는 않지만, 가장 효율적으로 가열할 수 있도록 최적화되는 것이 바람직하다. 필터(24)의 긴쪽 방향의 관통구멍(24c) 속에 고압 열수 또는 고압 증기를 흘리는 대신에, 필터(24)의 표면에 고압 열수 또는 고압 증기를 쐬게 하는(맞히는) 것에 의해서, 필터(24)의 표면 및 내부에서의 해수의 동결을 방지해도 좋다. 또, 필터(24)의 긴쪽 방향의 관통구멍(24c) 속에 고압 열수 또는 고압 증기를 흘리는 대신에, 필터(24)의 긴쪽 방향의 양단의 전열 수단을 통해서 필터(24)에 고압 열수 또는 고압 증기의 열을 전하는 것에 의해서, 필터(24)의 표면 및 내부에서의 해수의 동결을 방지해도 좋다.

본 발명의 전열 수단은, 필터 고정판(58a)과 중앙 안내판(58b)과 외측 안내판(58c)과 내측 안내판(58d)을 포함한다. 필터 고정판(58a)은, 필터(24)의 긴쪽 방향의 양단을 양측으로부터 고정하는 판이다. 중앙 안내판(58b)은, 측벽구멍(22b)을 통과한 해저 지층(18)의 소편(小片)을 필터(24)에 안내하는 판이고, 필터 고정판(58a)과 열적으로 접촉한다. 외측 안내판(58c)은, 소편을 마찬가지로 안내하는 중앙 안내판(58b)의 외측의 판이고, 보호관(22) 및 중앙 안내판(58b)과 열적으로 접촉한다. 내측 안내판(58d)은, 소편을 마찬가지로 안내하는 중앙 안내판(58b)의 내측의 판이고, 중앙 안내판(58b)과 열적으로 접촉한다. 필터(24)의 긴쪽 방향의 일단의 전열 수단과 타단의 전열 수단은, 고압 열수 또는 고압 증기를 쐬게 하는 것에 의해서 직접 가열되어도 좋고, 또, 고압 열수 또는 고압 증기로 가열된 보호관(22)으로부터의 열전도에 의해서 간접적으로 가열되어도 좋다.

＜측벽구멍이 형성된(딸린) 보호관＞

본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치(20)는, 자원 수집관과 보호관(22)과 필터(24)와 게이트관(34)을 가진다. 자원 수집관은, 해저 지층(18)으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크(12a)까지 보낸다. 보호관(22)은, 자원 수집관 둘레에 마련된 측벽(22a) 및 측벽(22a)을 관통하는 복수의 측벽구멍(22b)을 구비하고, 자원 수집관을 보호한다. 필터(24)는, 보호관(22)의 내부에 배치되고, 해저 지층(18)으로부터의 토사를 제거한다. 게이트관(34)은, 복수의 측벽구멍(22b)을 개폐하기 위해서 보호관(22)의 외측 및 보호관(22)과 필터(24) 사이의 적어도 한쪽에 배치된다. 본 발명의 자원 수집 시스템은, 해저 지층(18)으로부터 자원을 수집할 때에 복수의 측벽구멍(22b)을 열고, 그 이외일 때에 복수의 측벽구멍(22b)을 닫는다. 본 발명의 자원 수집관은, 가스 수집관(26)과 오일 수집관(28)을 포함한다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 고장나기 어려우므로, 장시간 연속해서 안정적으로 가동할 수가 있다.

게이트관(34) 중, 보호관(22)의 외측에 배치된 것은, 외측 게이트관(34a)이고, 보호관(22)과 필터(24) 사이에 배치된 것은, 내측 게이트관(34b)이고, 각각이 측벽(34c), 측벽(34c)을 관통하는 복수의 측벽구멍(34d), 및 측벽(34c)의 축방향의 관통구멍(34e)을 구비한다. 측벽구멍(34d)의 크기가, 보호관(22)의 측벽구멍(22b)과 거의 동일하고, 게이트관(34)의 원주 방향의 측벽구멍(34d)의 길이가, 원주 방향의 피치의 절반 미만인 경우에는, 유압 모터 또는 에어 모터를 사용해서 게이트관(34)을 측벽구멍(34d)의 길이만큼(길이분) 회전시키는 것에 의해서, 보호관(22)의 측벽구멍(22b)을 막을 수가 있다. 마찬가지로, 게이트관(34)의 축방향의 측벽구멍(34d)의 길이가, 축방향의 피치의 절반 미만인 경우에는, 유압 모터 또는 에어 모터를 사용해서 게이트관(34)을 측벽구멍(34d)의 길이만큼 축방향으로 이동시키는 것에 의해서, 보호관(22)의 측벽구멍(22b)을 막을 수가 있다. 측벽구멍(22b), 측벽구멍(34d)의 형상, 크기 및 수는, 특별히 제한적이지는 않지만, 가장 효율적으로 자원을 수집할 수 있도록 최적화되는 것이 바람직하다. 보호관(22), 게이트관(34)의 재료는, 특별히 제한적이지는 않지만, 철 또는 스테인리스강인 것이 바람직하다.

＜개구 조건＞

본 발명의 자원 수집 시스템은, 보호관(22)의 내측의 압력을 보호관(22)의 외측의 해저 지층(18)과 동일한 압력까지 상승시킨 후에, 복수의 측벽구멍(22b)을 열어도 좋다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 고장나기 어려우므로, 장시간 연속해서 안정적으로 가동할 수가 있다.

＜보호관 동결 방지＞

본 발명의 자원 수집 시스템은, 보호관(22)의 측벽(22a)의 축방향의 관통구멍(22c) 또는 나선모양의 관통구멍 속에 고압 열수 또는 고압 증기를 흘리는 것에 의해서, 보호관(22)과 게이트관(34) 사이 및 복수의 측벽구멍(22b) 속에서의 해수의 동결을 방지해도 좋다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 고장나기 어려우므로, 장시간 연속해서 안정적으로 가동할 수가 있다.

자원 수집시에는, 상측 배관(38a)으로부터 관통구멍(22c)을 통해서 하측 배관(40a)에, 또는 그 역방향으로 동결 방지용의 고압 열수 또는 고압 증기를 흘린다. 고압 열수 또는 고압 증기는, 히터 및 고압 펌프를 거쳐서 물 공급 장치(12b)로부터 공급되는 것이고, 초임계수라도 좋다. 나선모양의 관통구멍은, 복수의 세관(細管)에 밀랍(蠟)을 가득 채우고, 양단을 닫고 주위에 폭약을 채워넣어(담아서) 점화하고, 폭발의 충격으로 서로 융착시키는 방법으로 구성할 수가 있다. 관통구멍(22c)의 형상, 크기 및 수는, 특별히 제한적이지는 않지만, 가장 효율적으로 가열할 수 있도록 최적화되는 것이 바람직하다.

＜게이트관 동결 방지＞

본 발명의 자원 수집 시스템은, 게이트관(34)의 측벽(34c)의 축방향의 관통구멍(34e) 또는 나선모양의 관통구멍 속에 고압 열수 또는 고압 증기를 흘리는 것에 의해서, 보호관(22)과 게이트관(34) 사이 및 복수의 측벽구멍(34d) 속에서의 해수의 동결을 방지해도 좋다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 고장나기 어려우므로, 장시간 연속해서 안정적으로 가동할 수가 있다.

자원 수집시에는, 상측 배관(38a)으로부터 관통구멍(34e)을 통해서 하측 배관(40a)으로, 또는 그 역방향으로 동결 방지용의 고압 열수 또는 고압 증기를 흘린다. 고압 열수 또는 고압 증기는, 히터 및 고압 펌프를 거쳐서 물 공급 장치(12b)로부터 공급되는 것이고, 초임계수라도 좋다. 관통구멍(34e)의 형상, 크기 및 수는, 특별히 제한적이지는 않지만, 가장 효율적으로 가열할 수 있도록 최적화되는 것이 바람직하다.

＜프리코팅＞

본 발명의 자원 수집 시스템은, 고압수에 코팅제를 혼입하고, 복수의 측벽구멍(22b)을 닫은 상태에서, 코팅제를 혼입한 고압수를, 자원을 수집할 때에 자원이 필터(24) 속을 흐르는 방향과 동일한 방향으로 흘리는 것에 의해서, 필터(24)를 코팅해도 좋다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 고장나기 어려우므로, 장시간 연속해서 안정적으로 가동할 수가 있다.

자원 수집 전의 프리코팅(precoating)시에는, 상측 배관(38b)으로부터 하측 배관(40d)으로, 또는 하측 배관(40b)으로부터 상측 배관(38d)으로 코팅제를 혼입한 고압수를 흘린다. 고압수는, 고압 펌프를 거쳐서 물 공급 장치(12b)로부터 공급된다. 코팅제는, 저장 탱크(36)로부터 공급된다. 코팅제의 재료는, 규조토 또는 자성체 분말이 붙은(묻은) 규조토이다.

＜역세정＞

본 발명의 자원 수집 시스템은, 복수의 측벽구멍(22b)을 닫은 상태에서, 고압수를, 자원을 수집할 때에 자원이 필터(24) 속을 흐르는 방향과는 역방향으로 흘리는 것에 의해서, 필터(24)의 내부를 세정해도 좋다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 고장나기 어려우므로, 장시간 연속해서 안정적으로 가동할 수가 있다.

자원 수집 후의 역(逆)세정시에는, 상측 배관(38d)으로부터 하측 배관(40b)으로, 또는 하측 배관(40d)으로부터 상측 배관(38b)으로 고압수를 흘린다. 고압수는, 고압 펌프를 거쳐서 물 공급 장치(12b)로부터 공급된다.

＜샤워링＞

본 발명의 자원 수집 시스템은, 또, 복수의 측벽구멍(22b)을 닫은 상태에서, 고압 열수 또는 고압 증기를 필터(24)의 표면에 흘리는 것에 의해서, 필터(24)의 표면을 세정해도 좋다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 고장나기 어려우므로, 장시간 연속해서 안정적으로 가동할 수가 있다.

자원 수집 후의 역세정시에는, 또, 상측 배관(38c)으로부터 하측 배관(40b)으로, 또는 하측 배관(40c)으로부터 상측 배관(38b)으로 샤워링용의 고압 열수 또는 고압 증기를 흘린다. 고압 열수 또는 고압 증기는, 히터 및 고압 펌프를 거쳐서 물 공급 장치(12b)로부터 공급되는 것이고, 초임계수라도 좋다. 여기서, 초임계수란, 온도와 압력이 각각 임계 온도 374℃, 임계 압력 22.1MPa를 웃도는(상회하는) 상태에 있는 물을 의미한다.

자원 수집 장치(20)는, 또, 중앙에 배치된 중앙 배관(42)을 구비하고, 중앙 배관(42)은, 굴착 장치(16)의 냉각용의 냉각수 공급관(42a), 냉각수 회수관(42b), 자원 수집 장치(20)의 내부에의 공기 공급관(42c), 자원 수집 장치(20)의 내부로부터의 배기 가스 회수관(42d), 자원 수집 장치(20)에 필요한 기체, 액체, 고체용의 배관을 수납하는 배관류 수납관(42e), 및 자원 수집 장치(20)에 필요한 전기 배선을 수납하는 배선류 수납관(42f)을 포함한다. 중앙 배관(42)은, 6중 관의 구성에 한정되지 않고, 1개의 관의 내부에 5개의 독립관을 수납한 구성이라도 좋다. 자원 수집 장치(20)의 저장 탱크(36)는, 또, 물, 연료 가스, 발포재의 원액, 도전 입자, 파쇄 입자, 및 시멘트 입자를 각각 일시적으로 저장하는 영역을 구비해도 좋다.

＜이차 보호관＞

본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치(20)는, 또, 이차 보호관(44)과 이차 필터(46)와 이차 게이트관(48)을 가져도 좋다. 이차 보호관(44)은, 필터(24)의 내측에 배치된 이차 측벽(44a) 및 이차 측벽(44a)을 관통하는 복수의 이차 측벽구멍(44b)을 구비한다. 이차 필터(46)는, 이차 보호관(44)의 내부에 배치되고, 해저 지층(18)으로부터의 토사를 제거한다. 이차 게이트관(48)은, 복수의 이차 측벽구멍(44b)을 개폐하기 위해서 필터(24)와 이차 보호관(44) 사이 및 이차 보호관(4)과 이차 필터(46) 사이의 적어도 한쪽에 배치된다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 동시에는 고장나기 어려우므로, 장시간 연속해서 안정적으로 가동할 수가 있다.

본 발명의 자원 수집 시스템은, 해저 지층(18)으로부터 자원을 수집할 때에 복수의 이차 측벽구멍(44b)를 열고, 그 이외일 때에 복수의 이차 측벽구멍(44b)을 닫는다. 이차 게이트관(48) 중, 필터(24)와 이차 보호관(44) 사이에 배치된 것은, 이차 외측 게이트관(48a)이고, 이차 보호관(44)과 이차 필터(46) 사이에 배치된 것은, 이차 내측 게이트관(48b)이고, 각각이 이차 측벽(48c), 이차 측벽(48c)을 관통하는 복수의 이차 측벽구멍(48d), 및 이차 측벽(48c)의 축방향의 이차 관통구멍(48e)을 구비한다. 이차 측벽구멍(48d)의 크기가, 이차 보호관(44)의 이차 측벽구멍(44b)과 거의 동일하고, 이차 게이트관(48)의 원주 방향의 이차 측벽구멍(48d)의 길이가, 원주 방향의 피치의 절반 미만인 경우에는, 유압 모터 또는 에어 모터를 사용해서 이차 게이트관(48)을 이차 측벽구멍(48d)의 길이만큼 회전시키는 것에 의해서, 이차 보호관(44)의 이차 측벽구멍(44b)을 막을 수가 있다. 마찬가지로, 이차 게이트관(48)의 축방향의 이차 측벽구멍(48d)의 길이가, 축방향의 피치의 절반 미만인 경우에는, 유압 모터 또는 에어 모터를 사용해서 이차 게이트관(48)을 이차 측벽구멍(48d)의 길이만큼 축방향으로 이동시키는 것에 의해서, 이차 보호관(44)의 이차 측벽구멍(44b)을 막을 수가 있다. 이차 측벽구멍(44b), 이차 측벽구멍(48d)의 형상, 크기 및 수는, 특별히 제한적이지는 않지만, 가장 효율적으로 자원을 수집할 수 있도록 최적화되는 것이 바람직하다. 이차 보호관(44), 이차 게이트관(48)의 재료는, 특별히 제한적이지는 않지만, 철 또는 스테인리스강인 것이 바람직하다.

본 발명의 자원 수집 시스템은, 이차 보호관(44)의 이차 측벽(44a)의 축방향의 이차 관통구멍(44c) 또는 나선모양의 관통구멍 속에 고압 열수 또는 고압 증기를 흘리는 것에 의해서, 이차 보호관(44)과 이차 게이트관(48) 사이 및 복수의 이차 측벽구멍(44b) 속에서의 해수의 동결을 방지해도 좋다. 자원 수집시에는, 상측 배관(38a)으로부터 이차 관통구멍(44c)을 통해서 하측 배관(40a)으로, 또는 그 역방향으로 동결 방지용의 고압 열수 또는 고압 증기를 흘린다. 고압 열수 또는 고압 증기는, 히터 및 고압 펌프를 거쳐서 물 공급 장치(12b)로부터 공급되는 것이고, 초임계수라도 좋다. 이차 관통구멍(44c)의 형상, 크기 및 수는, 특별히 제한적이지는 않지만, 가장 효율적으로 가열할 수 있도록 최적화되는 것이 바람직하다.

본 발명의 자원 수집 시스템은, 이차 게이트관(48)의 이차 측벽(48c)의 축방향의 이차 관통구멍(48e) 또는 나선모양의 관통구멍 속에 고압 열수 또는 고압 증기를 흘리는 것에 의해서, 이차 보호관(44)과 이차 게이트관(48) 사이 및 복수의 이차 측벽구멍(48d) 속에서의 해수의 동결을 방지해도 좋다. 자원 수집시에는, 상측 배관(38a)으로부터 이차 관통구멍(48e)을 통해서 하측 배관(40a)으로, 또는 그 역방향으로 동결 방지용의 고압 열수 또는 고압 증기를 흘린다. 고압 열수 또는 고압 증기는, 히터 및 고압 펌프를 거쳐서 물 공급 장치(12b)로부터 공급되는 것이고, 초임계수라도 좋다. 이차 관통구멍(48e)의 형상, 크기 및 수는, 특별히 제한적이지는 않지만, 가장 효율적으로 가열할 수 있도록 최적화되는 것이 바람직하다.

이차 보호관(44)은, 축방향을 해면에 대해서 상하로 향하게 해서 배치된다. 자원 수집관은, 이차 가스 수집관(50)과 이차 오일 수집관(52)을 포함하고, 이차 가스 수집관(50)은, 이차 필터(46)의 위쪽에 마련된 이차 가스 저류실(54)에 접속되고, 이차 오일 수집관(52)은, 이차 필터(46)의 아래쪽에 마련된 이차 오일 저류실(56)에 접속된다. 이차 필터(46)는, 긴쪽 방향으로 관통하는 이차 자원 수집구멍(46b)을 구비한다. 본 발명의 자원 수집 시스템은, 이차 필터(46)를 외측으로부터 내측을 향해 통과해서 이차 자원 수집구멍(46b)에 도달한 자원 중, 가스를 이차 가스 저류실(54)까지 상승시키고, 오일을 이차 오일 저류실(56)까지 하강시킨다.

이차 가스 수집관(50)은, 메탄과 같은 상대적으로 비중이 큰 가스를 수집하는 이차 가스 수집관(50a)과, 뷰테인과 같은 상대적으로 비중이 작은 가스를 수집하는 이차 가스 수집관(50b)을 포함한다. 이차 오일 수집관(52)은, 상대적으로 비중이 큰 오일을 수집하는 이차 오일 수집관(52a)과, 상대적으로 비중이 작은 오일을 수집하는 이차 오일 수집관(52b)을 포함한다. 이차 필터(46), 이차 자원 수집구멍(46b)의 형상, 크기 및 수는, 특별히 제한적이지는 않지만, 가장 효율적으로 자원을 수집할 수 있도록 최적화되는 것이 바람직하다.

이차 필터(46)는, 원기둥모양의 복수의 이차 엘리먼트(46a)를 포함하고, 각 이차 엘리먼트(46a)는, 긴쪽 방향에 대해서 적어도 1개의 위치에, 각 위치의 둘레방향에 소정의 간격으로 배치된다. 이차 필터(46)의 크기 및 수는, 특별히 제한적이지는 않지만, 가장 효율적으로 자원을 수집할 수 있도록 최적화되는 것이 바람직하다. 이차 필터(46)의 긴쪽 방향의 단수는, 특별히 제한적이지는 않다. 이차 엘리먼트(46a)의 재료는, 특별히 제한적이지는 않지만, 세라믹인 것이 바람직하다.

본 발명의 자원 수집 시스템은, 이차 필터(46)의 긴쪽 방향의 이차 관통구멍(46c) 속에 고압 열수 또는 고압 증기를 흘리는 것에 의해서, 이차 필터(46)의 표면 및 내부에서의 해수의 동결을 방지한다. 자원 수집시에는, 상측 배관(38d)으로부터 이차 관통구멍(46c)을 통해서 하측 배관(40d)으로, 또는 그 역방향으로 동결 방지용의 고압 열수 또는 고압 증기를 흘린다. 고압 열수 또는 고압 증기는, 히터 및 고압 펌프를 거쳐서 물 공급 장치(12b)로부터 공급되는 것이고, 초임계수라도 좋다. 이차 관통구멍(46c)의 형상, 크기 및 수는, 특별히 제한적이지는 않지만, 가장 효율적으로 가열할 수 있도록 최적화되는 것이 바람직하다.

다음에, 자원 수집 장치를 구성하는 코일드 튜빙 장치의 1예 및 발포재에 대해서 설명한다. 도 9는, 해저 지층 속에 공급된 발포재, 연료 가스, 및 공기의 이미지도이고, 도 10은, 도 2의 자원 수집 장치를 구성하는 코일드 튜빙 장치의 1예의 기능을 모식적으로 도시하는 부분 종단면도이다.

＜코일드 튜빙 장치, 발포재 및 연료 가스＞

본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치(20)는, 자원 수집관과 보호관(22)과 코일드 튜빙 장치(60)를 가진다. 자원 수집관은, 해저 지층(18)으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크(12a)까지 보낸다. 보호관(22)은, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호한다. 코일드 튜빙 장치(60)는, 해면 상 또는 보호관(22)의 내부에 배치된 권취용의 릴(62)로부터 조출(繰出, feeding) 장치(64)에 의해서 풀어내어지고(조출되고), 보호관(22)의 측벽(22a)을 관통해서 내측으로부터 외측으로 신장한다. 본 발명의 자원 수집 시스템은, 코일드 튜빙 장치(60)를 통해서, 해저 지층(18) 속에 발포재의 원액, 연료 가스, 및 산소를 포함하는 공기를 공급하고, 발포재의 원액을 서로 혼합해서 연료 가스(66a) 및 공기(66b)를 포함하는 분위기 속에서 발포시키고, 발포재(66c)의 공동 내에 모인 연료 가스(66a)를 폭발적으로 연소시키는 것에 의해서, 해저 지층(18)을 파쇄한다. 본 발명의 자원 수집관은, 가스 수집관(26)과 오일 수집관(28)을 포함한다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 광범위한 해저 지층을 단시간에 가열할 수 있으므로, 보다 효율적으로 해저 지층으로부터 자원을 수집할 수가 있다.

발포재(66c)의 공동 내에 모인 연료 가스(66a)를 폭발적으로 연소시키는 것에 의해서, 해저 지층(18) 속에, 보다 효율적으로 해저 지층(18)으로부터 자원을 수집하기 위한 갈라진 틈(금)(18a)을 넣을 수가 있다. 코일드 튜빙 장치(60)는, 코일드 튜빙 장치의 1예이고, 소형의 굴착 장치를 선단(先端)에 구비한다. 코일드 튜빙 장치(60)는, 갈라진 틈(18a)으로부터 분출한 자원을 수집하는 자원 수집관을 내부에 구비해도 좋다. 코일드 튜빙 장치(60)의 수는, 자원 수집 장치(20)의 내부에 수납할 수 있으면, 특별히 제한적이지는 않다. 발포재의 원액은, 저장 탱크(36)의 내부에 일시적으로 저장하는 영역을 설치해서 저장해도 좋다. 발포재는, 특별히 제한적이지는 않지만, 발포 우레탄을 사용하는 경우에는, 폴리아이소시아네이트 및 폴리올의 2액을 원액으로 하는 것이 바람직하다. 또, 발포 실리콘을 사용하는 경우에는, 2성분형 액상 실리콘의 2액을 원액으로 하고, 그 2액을 혼합 후 교반해서 발포시키는 것이 바람직하다. 또, 다른 발포 폴리머를 사용해도 좋다. 연료 가스(66a)의 재료는, 특별히 제한적이지는 않지만, 메탄, 에탄, 프로판, 뷰테인과 같은 가스인 것이 바람직하다. 연료 가스(66a)는, 해저 지층(18)으로부터 수집한 가스를 사용해도 좋다. 또한, 도 9의 연료 가스(66a) 및 공기(66b)는, 별개의 구체(球體)로서 모식적으로 도시되어 있지만, 발포재(66c)의 공동 내에는 혼합 가스로서 공급되므로, 연료 가스(66a) 및 공기(66b)가 분리되어 있는 것은 아니다. 수증기나 온수 등의 온도가 높은 유체를 메탄 하이드레이트층에 주입해서 메탄 하이드레이트를 분해시키는 방법을 「가열법」또는 「열 자극법」이라고 한다.

연료 가스(66a)를 공급하는 대신에, 연료 가스를 발생시키는 것으로 해서. 예를 들면, 카바이드(탄화 칼슘) 입자 및 고압수를 공급하고, 서로의 화학반응에 의해서 연료 가스의 아세틸렌 가스를 발생시키고, 발포재(66c)의 공동 내에 모인 아세틸렌 가스를 폭발적으로 연소시키는 것에 의해서, 해저 지층(18)을 파쇄해도 좋다. 칼륨, 칼슘, 나트륨과 냉수와의 반응, 마그네슘과 열수와의 반응, 알루미늄, 아연, 철과 고온의 수증기와의 반응 등에 의해서 연료 가스의 수소를 발생시켜도 좋다. 또, 연료 가스(66a)를 공급하는 대신에, 연료 가스를 발생시키는 것으로 해서, 예를 들면, 메탄올 및 고압수를 공급하고, 메탄올에 의한 해저 지층, 즉, 메탄 하이드레이트층의 분해 촉진에 의해서 연료 가스인 메탄가스를 발생시키고, 발포재(66c)의 공동 내에 모인 메탄가스를 폭발적으로 연소시키는 것에 의해서, 해저 지층(18)을 파쇄해도 좋다. 메탄 하이드레이트의 분해를 촉진하는, 메탄올이나 염분 등의 인히비터(억제제)를 물과 혼합해서 메탄 하이드레이트층에 주입하는 방법을 「인히비터법」또는 「인히비터 주입법」이라고 한다.

＜혼합실＞

코일드 튜빙 장치(60)는, 관모양의 튜브 외벽(70)과 개구(72)와 혼합실(74)을 구비해도 좋다. 개구(72)는, 튜브 외벽(70)에 마련되고, 혼합실(74)은, 개구(72)의 내측에 마련된다. 본 발명의 자원 수집 시스템은, 발포재의 원액을 혼합실(74)에서 서로 혼합한 후에, 그 혼합물을, 연료 가스(66a) 및 공기(66b)와 함께 개구(72)를 통해서 해저 지층(18)과 튜브 외벽(70) 사이에 공급한다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 광범위한 해저 지층을 단시간에 가열할 수 있으므로, 보다 효율적으로 해저 지층으로부터 자원을 수집할 수가 있다.

코일드 튜빙 장치(60)의 튜브 외벽(70)은, 용접 강관이고, 띠모양(帶狀)의 강판을 연속 압연에 의해서 통모양(筒狀)으로 둥글게 하면서 관의 긴쪽 방향에 생기는 이음매를 용접해서 제조한다. 길이가 부족한 경우에는, 강판의 단주변을 비스듬하게 재단해서 용접하는 바이어스 용접에 의해서 이어 보탠다(이어 늘인다). 연료 가스(66a)는, 연료 가스 공급 장치(12c)로부터 연료 가스 공급관(68a)을 통해서, 공기(66b)는, 공기 공급 장치(12d)로부터 공기 공급관(42c), 공기 공급관(68b)을 통해서, 발포재의 원액은, 발포재 원액 공급 장치(12e)로부터 발포재 원액 공급관(68c)을 통해서, 혼합실(74)에 공급된다. 연료 가스(66a)를 공급하는 대신에, 카바이드(탄화 칼슘) 입자 및 고압수를 공급하는 경우에는, 카바이드 입자는, 연료 가스 공급 장치(12c)로부터 연료 가스 공급관(68a)을 통해서, 고압수는, 물 공급 장치(12b)로부터 고압수 공급관(68e) 및 고압 펌프를 통해서, 혼합실(74)에 공급된다. 또, 연료 가스(66a)를 공급하는 대신에, 메탄올 및 고압수를 공급하는 경우에는, 메탄올은, 연료 가스 공급 장치(12c)로부터 연료 가스 공급관(68a)을 통해서, 고압수는, 물 공급 장치(12b)로부터 고압수 공급관(68e) 및 고압 펌프를 통해서, 혼합실(74)에 공급된다. 개구(72)의 형상은, 혼합 후의 발포재의 원액이 통과할 수 있으면, 특별히 제한적이지는 않고, 크기 및 수는, 튜브 외벽(70)의 강도가 부족하지 않으면, 특별히 제한적이지는 않다. 혼합실(74)의 형상은, 발포재의 원액을 서로 혼합할 수 있으면, 특별히 제한적이지는 않고, 크기 및 수는, 코일드 튜빙 장치(60)의 강도가 부족하지 않으면, 특별히 제한적이지는 않다.

＜점화 배선＞

발포재의 원액을 서로 혼합해서 형성된 발포재(66c)는, 도전체 금속 또는 카본나노튜브와 같은 도전 입자(66d)를 포함해도 좋다. 본 발명의 자원 수집 시스템은, 도전성을 가지는 발포재(66c)와 튜브 외벽(70) 또는 혼합실(74)에 노출되고 또한 전기적으로 절연된 점화 배선(68g) 사이에 고전압을 인가하는 것에 의해서, 발포재(66c)의 공동 내에 모인 연료 가스(66a) 또는 그 대신에 발생시킨 연료 가스에 점화해도 좋다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 광범위한 해저 지층을 단시간에 가열할 수 있으므로, 보다 효율적으로 해저 지층으로부터 자원을 수집할 수가 있다.

도전 입자(66d)는, 도전 입자 공급 장치(12f)로부터 도전 입자 공급관(68d)을 통해서 혼합실(74)에 공급된다. 도전 입자(66d)는, 저장 탱크(36)의 내부에 일시적으로 저장하는 영역을 설치해서 저장해도 좋다.

＜점화 플러그＞

본 발명의 자원 수집 시스템은, 튜브 외벽(70) 또는 혼합실(74)에 마련된 점화 플러그(도시하지 않음)에 고전압을 인가하는 것에 의해서, 발포재(66c)의 공동 내에 모인 연료 가스(66a) 또는 그 대신에 발생시킨 연료 가스에 점화해도 좋다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 광범위한 해저 지층을 단시간에 가열할 수 있으므로, 보다 효율적으로 해저 지층으로부터 자원을 수집할 수가 있다.

＜혼합실 세정＞

본 발명의 자원 수집 시스템은, 고압수 및 고압 공기의 적어도 한쪽을 사용해서 혼합실(74)을 세정해도 좋다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 광범위한 해저 지층을 단시간에 가열할 수 있으므로, 보다 효율적으로 해저 지층으로부터 자원을 수집할 수가 있다.

고압수는, 물 공급 장치(12b)로부터 고압수 공급관(68e) 및 고압 펌프를 통해서, 고압 공기는, 공기 공급 장치(12d)로부터 고압 공기 공급관(68f) 및 고압 펌프를 통해서, 혼합실(74)에 공급된다.

다음에, 자원 수집 장치를 구성하는 코일드 튜빙 장치의 변형예에 대해서 설명한다.

＜코일드 튜빙 장치의 측벽구멍이 형성된 보호관＞

본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치(20)는, 자원 수집관과 보호관(22)과 코일드 튜빙 장치를 가진다. 자원 수집관은, 해저 지층(18)으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크(12a)까지 보낸다. 보호관(22)은, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호한다. 코일드 튜빙 장치는, 해면 상 또는 보호관(22)의 내부에 배치된 권취용의 릴(62)로부터 조출 장치(64)에 의해서 풀어내어지고, 보호관(22)의 측벽(22a)을 관통해서 내측으로부터 외측으로 신장하고,서브 자원 수집관과 서브 보호관과 서브 필터와 서브 게이트관을 가진다. 서브 자원 수집관은, 해저 지층(18)으로부터 수집한 자원을 수집 자원관까지 보낸다. 서브 보호관은, 서브 자원 수집관 둘레에 마련된 서브 측벽 및 서브 측벽을 관통하는 복수의 서브 측벽구멍을 구비하고, 서브 자원 수집관을 보호한다. 서브 필터는, 서브 보호관의 내부에 배치되고, 해저 지층(18)으로부터의 토사를 제거한다. 서브 게이트관은, 복수의 서브 측벽구멍을 개폐하기 위해서 서브 보호관의 외측 및 서브 보호관과 서브 필터 사이의 적어도 한쪽에 배치된다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 광범위한 해저 지층으로부터 자원을 수집할 수 있으므로, 보다 효율적으로 해저 지층으로부터 자원을 수집할 수가 있다.

본 발명의 자원 수집 시스템은, 해저 지층(18)으로부터 자원을 수집할 때에 복수의 서브 측벽구멍을 열고, 그 이외일 때에 복수의 서브 측벽구멍을 닫는다. 본 발명의 자원 수집관은, 가스 수집관(26)과 오일 수집관(28)을 포함한다. 서브 자원 수집관과 서브 보호관과 서브 게이트관은, 튜브 외벽(70)과 마찬가지로 용접 강관이다.

＜코일드 튜빙 장치 배치＞

본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치(20)의 코일드 튜빙 장치는, 보호관(22)의 축방향에 대해서 적어도 1개의 위치에, 각 위치의 둘레방향에 소정의 간격으로 복수 배치되어도 좋다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 광범위한 해저 지층으로부터 자원을 수집할 수 있으므로, 보다 효율적으로 해저 지층으로부터 자원을 수집할 수가 있다.

코일드 튜빙 장치(60)의 수는, 자원 수집 장치(20)의 내부에 수납할 수 있으면, 특별히 제한적이지는 않다.

다음에, 본 발명의 제1의 실시형태의 자원 수집 시스템을 구성하는 파쇄 입자에 대해서 설명한다. 도 11은, 파쇄 입자의 이미지도이다.

＜파쇄 입자＞

본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치(20)는, 고압수 공급관과 자원 수집관을 가진다. 고압수 공급관은, 해저 지층(18)으로부터 자원을 수집하기 위해서 해저 지층(18) 속에 고압수를 공급한다. 자원 수집관은, 해저 지층(18)으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크(12a)까지 보낸다. 본 발명의 자원 수집 시스템은, 고압수 공급관 속의 고압수에 파쇄 입자(80)를 혼입하고, 파쇄 입자(80)를 혼입한 고압수에 의해서, 해저 지층(18)을 파쇄한다. 파쇄 입자(80)는, 시멘트 입자(82)의 외측에, 지효성 발열체(84), 팽창체(86), 속효성 발열체(88)가 순서대로(차례로) 코팅된 것이고, 지효성 발열체(84)는, 고압수의 수분을 흡수해서 발열하는 재료를 마이크로파로 소성한 것이고, 팽창체(86)는, 고압수의 수분을 흡수해서 팽창하는 재료로 형성된 것이고, 속효성 발열체(88)는, 지효성 발열체(84)와 동일한 재료를 지효성 발열체(84)보다도 단시간 마이크로파로 소성한 것, 또는 마이크로파로 소성하고 있지 않은 것이다. 본 발명의 자원 수집관은, 가스 수집관(26)과 오일 수집관(28)을 포함한다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 광범위한 해저 지층을 단시간에 가열할 수 있으므로, 보다 효율적으로 해저 지층으로부터 자원을 수집할 수가 있다.

본 발명의 고압수 공급관은, 고압 펌프를 거쳐서 물 공급 장치(12b)에 접속된다. 파쇄 입자(80)는, 파쇄 입자 공급 장치(12g)로부터 공급된다. 속효성 발열체(88) 및 지효성 발열체(84)를 사용해서 생긴 해저 지층(18)의 작은 구덩이(窪)를 팽창체(86)를 사용해서 억지로 넓히는 것에 의해서, 해저 지층(18) 속에, 보다 효율적으로 해저 지층(18)으로부터 자원을 수집하기 위한 갈라진 틈(18a)을 넣을 수가 있다. 속효성 발열체(88)는, 수분∼수시간 정도로 발열해서 해수의 얼음을 녹이기 위한 것이고, 지효성 발열체(84)는, 수일∼수주간 정도로 발열해서 가스 하이드레이트층과 같은 고체 자원을 녹이기 위한 것이다. 파쇄 입자(80)는, 저장 탱크(36)의 내부에 일시적으로 저장하는 영역을 설치해서 저장해도 좋다. 파쇄 입자(80)는, 코일드 튜빙 장치(60)를 사용해서 해저 지층 속에 공급해도 좋다. 그 경우, 고압수 공급관(68e) 속의 고압수에 파쇄 입자(80)를 혼입해도 좋다. 지효성 발열체(84), 속효성 발열체(88)는, 특별히 제한적이지는 않지만, 철분이 공기에 접촉해서 산화할 때에 화학반응을 일으켜서 발열하는 것, 또는 산화칼슘과 물을 반응시켜서 수산화 칼슘을 생성하고, 그 때에 발생하는 열에너지와 알칼리 수용액을 개시제로 해서 알루미늄과 수산화 칼슘을 반응시키는 것인 것이 바람직하다. 팽창체(86)는, 특별히 제한적이지는 않지만, 석회·석고·보크사이트를 주성분으로 하는 소성 화합물을 적당한 입도(粒度) 분포로 되도록 분쇄한 것, 또는 산화칼슘과 물이 반응해서 수산화 칼슘이 될 때에 수산화 칼슘의 입자가 팽창하는 것인 것이 바람직하다.

다음에, 자원 수집 장치를 구성하는 토사 배출 장치에 대해서 설명한다.

＜토사 배출＞

본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치(20)는, 자원 수집관과 보호관(22)과 필터(24)를 가진다. 자원 수집관은, 해저 지층(18)으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크(12a)까지 보낸다. 보호관(22)은, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호한다. 필터(24)는, 보호관(22)의 내부에 배치되고, 해저 지층(18)으로부터의 토사를 제거한다. 본 발명의 자원 수집 시스템은, 고압 펌프를 사용해서, 필터(24)가 제거한 토사를 보호관(22)의 측벽(22a)의 개구로부터 해저 지층(18)을 향해 밀어낸다. 본 발명의 자원 수집관은, 가스 수집관(26)과 오일 수집관(28)을 포함한다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 토사를 모아두지 않으므로, 소형으로 할 수가 있다.

자원 수집 장치(20)는, 토사 배출 장치(90)를 가지고, 토사 배출 장치(90)는, 나선모양 회전날개를 회전시키는 것에 의해서, 필터(24)가 제거한 토사를 보호관(22)의 측벽(22a) 방향으로 이동시키는 축류(軸流) 펌프와, 그 토사를 보호관(22)의 측벽(22a)의 개구로부터 해저 지층(18)을 향해 밀어내는 고압 펌프를 구비한다. 나선모양 회전날개는, 유압 모터 또는 에어 모터로 구동된다. 토사 배출 장치(90)는, 토사와 함께 잉여 코팅제를 배출해도 좋다. 본 발명의 자원 수집 시스템은, 토사를 배출하기 전에, 토사 속에 시멘트 입자를 혼입하는 것이 바람직하다. 고압 펌프의 종류는, 특별히 한정적이지는 않지만, 토사를 밀어내는 압력의 점에서 플런저 펌프가 바람직하다. 토사 배출 장치(90)의 수는, 자원 수집 장치(20)의 내부에 수납할 수 있으면, 특별히 제한적이지는 않다.

다음에, 자원 수집 장치를 구성하는 필터에 대해서 설명한다. 도 12의 (a)는, 도 2의 자원 수집 장치를 구성하는 필터의 1예를 모식적으로 도시하는 종단면도이고, 도 12의 (b)는, 그의 횡단면도이고, 도 12의 (c)는, 필터의 변형예 1을 모식적으로 도시하는 종단면도이고, 도 12의 (d)는, 필터의 변형예 2를 모식적으로 도시하는 종단면도이고, 도 13의 (a) 및 도 13의 (b)는, 영구자석의 움직임을 모식적으로 도시하는 종단면도이고, 도 14의 (a)는, 필터의 변형예 3을 모식적으로 도시하는 종단면도이고, 도 14의 (b)는, 그의 횡단면도이고, 도 14의 (c)는, 필터의 변형예 4를 모식적으로 도시하는 종단면도이고, 도 14의 (d)는, 그의 횡단면도이다. 필터의 1예인 필터(100)는, 필터(24), 이차 필터(46)와 동일하고, 엘리먼트(24a)와 자원 수집구멍(24b)과 관통구멍(24c)을 가진다.

＜전자석＞

본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치(20)는, 자원 수집관과 보호관(22)과 필터(110)를 가진다. 자원 수집관은, 해저 지층(18)으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크(12a)까지 보낸다. 보호관(22)은, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호한다. 필터(110)은, 보호관(22)의 내부에 배치되고, 해저 지층(18)으로부터의 토사를 제거한다. 필터(110)는, 엘리먼트(24a)의 내부에 자성체 분말이 붙은 규조토를 보존유지하도록 배치된 전자석 코일(112)을 구비한다. 본 발명의 자원 수집 시스템은, 전자석 코일(112)에 통전하는 것에 의해서, 전자석 코일(112)에 의한 자성체 분말이 붙은 규조토의 보존유지력을 발생시킨다. 본 발명의 자원 수집관은, 가스 수집관(26)과 오일 수집관(28)을 포함한다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 고장나기 어려우므로, 장시간 연속해서 안정적으로 가동할 수가 있다.

필터(110)는, 필터의 변형예 1이고, 또한, 자원 수집구멍(24b)과 관통구멍(24c)을 가진다. 전자석 코일(112)의 길이 및 수는, 사이의 엘리먼트(24a)의 표면으로부터 자원을 수집할 수 있으면, 특별히 제한적이지는 않다.

＜영구자석＞

본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치(20)는, 자원 수집관과 보호관(22)과 필터(120)를 가진다. 자원 수집관은, 해저 지층(18)으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크(12a)까지 보낸다. 보호관(22)은, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호한다. 필터(120)는, 보호관(22)의 내부에 배치되고, 해저 지층(18)으로부터의 토사를 제거한다. 필터(120)는, 영구자석(122)과 감자 수단을 구비하고, 영구자석(122)은, 엘리먼트(24a)의 내부에 자성체 분말이 붙은 규조토를 보존유지하도록 배치되고, 감자 수단은, 영구자석(122)에 의한 자성체 분말이 붙은 규조토의 보존유지력을 약하게 한다. 본 발명의 자원 수집 시스템은, 감자 수단을 작동시키는 것에 의해서, 영구자석(122)이 보존유지하는 자성체 분말이 붙은 규조토의 양을 줄인다. 본 발명의 자원 수집관은, 가스 수집관(26)과 오일 수집관(28)을 포함한다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 고장나기 어려우므로, 장시간 연속해서 안정적으로 가동할 수가 있다.

필터(120)는, 필터의 변형예 2이고, 또, 자원 수집구멍(24b)과 관통구멍(24c)을 가진다. 영구자석(122)의 길이 및 수는, 사이의 엘리먼트(24a)의 표면으로부터 자원을 수집할 수 있으면, 특별히 제한적이지는 않다. 영구자석(122)의 종류는, 특별히 제한적이지는 않지만, 네오디뮴 자석인 것이 바람직하다.

＜영구자석 및 전자석＞

본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치(20)의 감자 수단은, 영구자석(122)과 반대의 극이 각각 인접하도록 영구자석(122)의 내측 또는 외측에 배치된 전자석 코일(124)이더라도 좋다. 본 발명의 자원 수집 시스템은, 전자석 코일(124)에 통전하는 것에 의해서, 영구자석(122)이 보존유지하는 자성체 분말이 붙은 규조토의 양을 줄이더라도 좋다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 고장나기 어려우므로, 장시간 연속해서 안정적으로 가동할 수가 있다.

전자석 코일(124)의 길이 및 수는, 사이의 엘리먼트(24a)의 표면으로부터 자원을 수집할 수 있으면, 특별히 제한적이지는 않다.

감자 수단(130)은, 조작부(132)와 본체(134)와 영구자석(136)을 가진다. 조작부(132)를 본체(134)에 밀어넣고 나서 본체(134)를 대상물(138) 위에 놓으면, 본체(134)의 내부의 영구자석(136)과 대상물(138) 사이에 흡인력이 작용하고, 본체(134)를 들어올리는 것에 의해서 대상물(138)을 들어올릴 수가 있다. 그렇지만, 이 상태에서 조작부(132)를 들어올리면, 조작부(132)가 본체(134)로부터 떼어놓아짐과 동시에 영구자석(136)이 대상물(138)로부터 떼어놓아지므로, 대상물(138)을 본체(134)로부터 뗄(분리할) 수가 있다. 이 방법을 감자 수단으로서 사용하고, 영구자석(122)의 위치를 이동시키는 것에 의해서, 영구자석(122)이 보존유지하는 자성체 분말이 붙은 규조토의 양을 줄여도 좋다.

＜금속 와이어 필터, 섬유모양 금속 필터＞

본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치(20)는, 자원 수집관과 보호관(22)과 필터(140)를 가진다. 자원 수집관은, 해저 지층(18)으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크(12a)까지 보낸다. 보호관(22)은, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호한다. 필터(140)는, 보호관(22)의 내부에 배치되고, 해저 지층(18)으로부터의 토사를 제거한다. 필터(140)는, 나선모양 금속 와이어(142)와 지주(144)를 구비하고, 지주(144)는, 나선모양 금속 와이어(142)의 직선 축방향으로 신장하고 또한 나선모양 금속 와이어(142)에 고정된다. 본 발명의 자원 수집 시스템은, 지주(144)의 긴쪽 방향의 관통구멍(144a) 속에 고압 열수 또는 고압 증기를 흘리는 것에 의해서, 나선모양 금속 와이어(142)의 표면에서의 해수의 동결을 방지한다. 본 발명의 자원 수집관은, 가스 수집관(26)과 오일 수집관(28)을 포함한다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 고장나기 어려우므로, 장시간 연속해서 안정적으로 가동할 수가 있다.

관통구멍(144a)은, 기능상 관통구멍(24c)에 대응한다. 필터(140)는, 필터의 변형예 3이고, 또, 기능상 자원 수집구멍(24b)에 대응하는 자원 수집구멍(146)을 가진다. 나선모양의 관통구멍은, 복수의 세관에 밀랍을 가득 채우고, 양단을 닫고 주위에 폭약을 채워넣어 점화하고, 폭발의 충격으로 서로 융착시키는 방법으로 구성할 수가 있다. 지주(144)의 형상은, 나선모양 금속 와이어(142)를 고정할 수 있으면, 특별히 제한적이지는 않고, 크기 및 수는, 필터(140)의 성능에 영향을 미치지 않으면, 특별히 제한적이지는 않다. 자원 수집구멍(146)의 형상, 크기 및 수는, 특별히 제한적이지는 않지만, 가장 효율적으로 자원을 수집할 수 있도록 최적화되는 것이 바람직하다. 관통구멍(144a)의 형상, 크기 및 수는, 특별히 제한적이지는 않지만, 가장 효율적으로 가열할 수 있도록 최적화되는 것이 바람직하다. 나선모양 금속 와이어(142), 지주(144)의 재료는, 특별히 제한적이지는 않지만, 철 또는 스테인리스강인 것이 바람직하다.

본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치(20)는, 자원 수집관과 보호관(22)과 필터(150)를 가진다. 자원 수집관은, 해저 지층(18)으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크(12a)까지 보낸다. 보호관(22)은, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호한다. 필터(150)는, 보호관(22)의 내부에 배치되고, 해저 지층(18)으로부터의 토사를 제거한다. 필터(150)는, 나선모양 금속 와이어(152)와 지주(154)를 구비하고, 지주(154)는, 나선모양 금속 와이어(152)의 직선 축방향으로 신장하고 또한 나선모양 금속 와이어(152)에 고정된다. 본 발명의 자원 수집 시스템은, 나선모양 금속 와이어(152)의 나선모양의 관통구멍(152a) 속에 고압 열수 또는 고압 증기를 흘리는 것에 의해서, 나선모양 금속 와이어(152)의 표면에서의 해수의 동결을 방지한다. 본 발명의 자원 수집관은, 가스 수집관(26)과 오일 수집관(28)을 포함한다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 고장나기 어려우므로, 장시간 연속해서 안정적으로 가동할 수가 있다.

관통구멍(152a)은, 기능상 관통구멍(24c)에 대응한다. 필터(150)는, 필터의 변형예 4이고, 또, 기능상 자원 수집구멍(24b)에 대응하는 자원 수집구멍(156)을 가진다. 나선모양의 관통구멍은, 복수의 세관에 밀랍을 가득 채우고, 양단을 닫고 주위에 폭약을 채워넣어 점화하고, 폭발의 충격으로 서로 융착시키는 방법으로 구성할 수가 있다. 지주(154)의 형상은, 나선모양 금속 와이어(152)를 고정할 수 있으면, 특별히 제한적이지는 않고, 크기 및 수는, 필터(150)의 성능에 영향을 미치지 않으면, 특별히 제한적이지는 않다. 자원 수집구멍(156)의 형상, 크기 및 수는, 특별히 제한적이지는 않지만, 가장 효율적으로 자원을 수집할 수 있도록 최적화되는 것이 바람직하다. 관통구멍(152a)의 형상, 크기 및 수는, 특별히 제한적이지는 않지만, 가장 효율적으로 가열할 수 있도록 최적화되는 것이 바람직하다. 나선모양 금속 와이어(152), 지주(154)의 재료는, 특별히 제한적이지는 않지만, 철 또는 스테인리스강인 것이 바람직하다.

필터(150)는, 나선모양 금속 와이어(152)와 지주(154) 대신에, 솜모양으로 서로 얽힌 섬유모양 금속을 적층해서 압축한 것을 구비해도 좋다. 본 발명의 자원 수집 시스템은, 필터의 긴쪽 방향의 관통구멍(24c) 속에 고압 열수 또는 고압 증기를 흘리는 것에 의해서, 필터의 표면 및 내부에서의 해수의 동결을 방지한다. 섬유모양 금속 필터는, 또, 자원 수집구멍(24b)을 가진다. 섬유모양 금속은, 스틸울(철모) 또는 스테인리스울인 것이 바람직하다. 자원 수집구멍(24b) 및 관통구멍(24c)은, 섬유모양 금속을 적층할 때에 필터의 긴쪽 방향으로 봉재(棒材)를 삽입하고, 전체를 압축 후에 봉재를 뽑아내는 방법으로 구성할 수가 있다.

다음에, 자원 수집 장치를 구성하는 순환류 발생 장치에 대해서 설명한다. 도 15의 (a)는, 도 2의 자원 수집 장치를 구성하는 순환류 발생관의 기능을 모식적으로 도시하는 부분 종단면도이고, 도 15의 (b) 및 도 15의 (c)는, 순환류 발생관의 움직임을 모식적으로 도시하는 부분 종단면도이다.

＜순환류 가동관＞

본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치(20)는, 자원 수집관과 보호관(22)과 순환류 발생관(162)과 전력 공급 장치를 가진다. 자원 수집관은, 해저 지층(18)으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크(12a)까지 보낸다. 보호관(22)은, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호한다. 순환류 발생관(162)은, 보호관(22)의 내부에 U자 모양으로 마련되고, 해저 지층(18)과 보호관(22) 사이에 순환류를 발생시킨다. 전력 공급 장치는, 순환류 발생관(162)의 도중에 배치된 고주파 히터(164)에 전력을 공급한다. 본 발명의 자원 수집 시스템은, 해저 지층(18)으로부터 수집되는 자원의 양이 감소했을 때에, 순환류 발생관(162)의 양단에 마련된 가동관(166, 168)의 각도를 바꾸는 것에 의해서, 순환류의 유로를 단축시킴과 동시에, 가동관(166, 168)으로부터 해저 지층(18)을 향해 고압 열수 또는 고압 증기를 분사시킨다. 본 발명의 자원 수집관은, 가스 수집관(26)과 오일 수집관(28)을 포함한다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 주변의 해저 지층을 단시간에 가열할 수 있으므로, 보다 효율적으로 해저 지층으로부터 자원을 수집할 수가 있다.

순환류 발생관(162) 및 전력 공급 장치는, 순환류 발생 장치(160)를 구성한다. 고압 열수 또는 고압 증기는, 전력 공급 장치 및 고압 펌프를 거쳐서 물 공급 장치(12b)로부터 공급되는 것이고, 초임계수라도 좋다. 해저 지층(18)으로부터 수집되는 자원의 양이 통상시의 가동관(166)의 위치는, 상향의 위치 a이고, 가동관(168)의 위치는, 하향의 위치 b이고, 해저 지층(18)으로부터 수집되는 자원의 양이 감소했을 때의 가동관(166)의 위치는, 하향의 위치 c이고, 가동관(168)의 위치는, 상향의 위치 d이다. 순환류 발생 장치(160)의 수는, 자원 수집 장치(20)의 내부에 수납할 수 있으면, 특별히 제한적이지는 않다. 가동관(166, 168)의 형상은, 순환류의 방향을 변경할 수 있으면, 특별히 제한적이지는 않다.

해저 지층(18)과 보호관(22) 사이에 순환류를 발생시키기 위해서, 순환류 발생관(162)의 도중에 배치된 증기 분사부(170)의 하향의 증기 분사구멍(170a) 또는 상향의 증기 분사구멍(170b)을 통해서 순환류 발생관(162) 속에 증기를 분사하고, 그 증기를 고주파 히터(164)가 또 가열해서, 과열 증기를 생성한다. 또한, 여기서 이용하는 고주파 전자파는, 주파수가 수백 메가헤르츠부터 수십 테라헤르트까지인 것이 호적하다. 특히, 가스 하이드레이트의 분해에 이용하는 수백∼수천 메가헤르츠 주파수의 전자파와, 가스 하이드레이트의 내부에 안쪽 깊숙이까지 침투하고, 가스 하이드레이트의 분해 촉진 작용이 있는 수십 테라헤르트 주파수의 전자파를 적당히 조합해서 이용해도 좋다.

＜강제 순환＞

본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치(20)는, 자원 수집관과 보호관(22)과 순환류 발생관(162)과 전력 공급 장치를 가진다. 자원 수집관은, 해저 지층(18)으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크(12a)까지 보낸다. 보호관(22)은, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호한다. 순환류 발생관(162)은, 보호관(22)의 내부에 U자 모양으로 마련되고, 해저 지층(18)과 보호관(22) 사이에 순환류를 발생시킨다. 전력 공급 장치는, 순환류 발생관(162)의 도중에 배치된 고주파 히터(164)에 전력을 공급한다. 본 발명의 자원 수집 시스템은, 순환류의 유량이 감소했을 때에, 나선모양 회전날개(172, 174)를 회전시키는 것에 의해서, 순환류 발생관(162) 속의 토사를 순환류의 방향으로 이동시킨다. 본 발명의 자원 수집관은, 가스 수집관(26)과 오일 수집관(28)을 포함한다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 주변의 해저 지층을 단시간에 가열할 수 있으므로, 보다 효율적으로 해저 지층으로부터 자원을 수집할 수가 있다.

순환류의 유량이 통상일 때의 축류 펌프의 나선모양 회전날개(172)의 위치는, 순환류 발생관(162)의 외부의 위치 g이고, 나선모양 회전날개(174)의 위치는, 순환류 발생관(162)의 외부의 위치 h이고, 순환류의 유량이 감소했을 때의 가동관(166)의 위치는, 수평의 위치 e이고, 가동관(168)의 위치는, 수평의 위치 f이고, 순환류의 유량이 감소했을 때의 축류 펌프의 나선모양 회전날개(172)의 위치는, 순환류 발생관(162)의 내부의 위치 i이고, 나선모양 회전날개(174)의 위치는, 순환류 발생관(162)의 내부의 위치 j이다. 나선모양 회전날개(172, 174)는, 유압 모터 또는 에어 모터로 구동된다.

＜시멘트 입자＞

본 발명의 자원 수집 시스템은, 해저 지층(18)에 대해서 보호관(22)을 축방향으로 이동시키기 전에, 순환류 발생관(162)의 2개의 개구 위치의 해저 지층(18) 속에 시멘트 입자를 공급해도 좋다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 고장나기 어려우므로, 장시간 연속해서 안정적으로 가동할 수가 있다.

시멘트 입자는, 시멘트 입자 공급 장치(12h)로부터 공급된다.

다음에, 자원 수집 장치를 구성하는 전력 공급 장치에 대해서 설명한다. 도 16의 (a)는, 도 2의 자원 수집 장치를 구성하는 전력 공급 장치의 1예를 모식적으로 도시하는 종단면도이고, 도 16의 (b)는, 전력 공급 장치의 일부의 변형예 1을 모식적으로 도시하는 종단면도이고, 도 16의 (c)는, 전력 공급 장치의 변형예 2를 모식적으로 도시하는 종단면도이다.

＜제트 터빈＞

제트 터빈(180)은, 전력 공급 장치의 1예이고, 압축부(182)와 연소실(184)과 터빈(186)과 발전 수단(188)을 가진다. 압축부(182)는, 거둬들인(취입한) 공기를 압축하고, 연소실(184)은, 연소중인 연료 가스와 압축 공기와의 혼합 가스를 수용하고, 터빈(186)은, 연소에 의해서 팽창한 가스가 흐르는 힘을 블레이드가 받아서 회전하고, 발전 수단(188)은, 터빈(186)의 회전에 의해서 발전(發電)한다.

본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치(20)는, 자원 수집관과 보호관(22)과 순환류 발생관(162)과 전력 공급 장치를 가진다. 자원 수집관은, 해저 지층(18)으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크(12a)까지 보낸다. 보호관(22)은, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호한다. 순환류 발생관(162)은, 보호관(22)의 내부에 U자 모양으로 마련되고, 해저 지층(18)과 보호관(22) 사이에 순환류를 발생시킨다. 전력 공급 장치는, 순환류 발생관(162)의 도중에 배치된 고주파 히터(164)에 전력을 공급한다. 전력 공급 장치는, 제트 터빈(180)을 구비하고, 제트 터빈(180)은, 해저 지층(18)으로부터 수집한 자원을 연소실(184)에서 연소시켜서 발생한 연소 가스로 구동되고, 순환류 발생관(162)에 고압 열수 또는 고압 증기를 공급한다. 본 발명의 자원 수집관은, 가스 수집관(26)과 오일 수집관(28)을 포함한다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 설치 장소가 해면 상보다도 압도적으로 가까우므로, 필요한 에너지를 보다 효율적으로 공급할 수가 있다.

고압 열수 또는 고압 증기는, 초임계수라도 좋다. 연료 가스는, 가스 수집관(26) 또는 오일 수집관(28)을 통해서 연소실(184)에 공급되고, 공기는, 공기 공급 장치(12d)로부터 공기 공급관(42c)을 통해서 압축부(182)에 공급되고, 연소 후의 가스는, 배기 가스 회수관(42d)을 통해서 해면 상의 대기에 배출된다. 전력 공급 장치의 수는, 자원 수집 장치(20)의 내부에 수납할 수 있으면, 특별히 제한적이지는 않다.

＜수중 버너＞

수중 버너(190)는, 전력 공급 장치의 일부의 변형예 1이고, 노즐(192)과 연소실(194)과 연소 안정기(196)와 점화 장치(198)를 가진다. 노즐(192)은, 연료 가스 및 가압 공기를 연소실(194)에 접선 방향으로 불어넣고, 연소실(194)은, 연소중인 연료 가스와 가압 공기와의 혼합 가스를 수용하고, 연소 안정기(196)는, 연소실(194)에의 액(液)의 역류에 의한 연소의 불안정화를 방지하고, 점화 장치(198)는, 연료 가스와 가압 공기와의 혼합 가스에 점화한다. 혼합 가스의 연소에 의해서 팽창한 가스가 흐르는 힘을 블레이드가 받아서 터빈이 회전하고, 터빈의 회전에 의해서 발전 수단이 발전한다.

본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치(20)는, 자원 수집관과 보호관(22)과 순환류 발생관(162)과 전력 공급 장치를 가진다. 자원 수집관은, 해저 지층(18)으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크(12a)까지 보낸다. 보호관(22)은, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호한다. 순환류 발생관(162)은, 보호관(22)의 내부에 U자 모양으로 마련되고, 해저 지층(18)과 보호관(22) 사이에 순환류를 발생시킨다. 전력 공급 장치는, 순환류 발생관(162)의 도중에 배치된 고주파 히터(164)에 전력을 공급한다. 전력 공급 장치는, 터빈을 구비하고, 터빈은, 해저 지층(18)으로부터 수집한 자원을 수중 버너(190)로 연소시켜서 발생한 연소 가스 및 증기로 구동되고, 순환류 발생관(162)에 고압 열수 또는 고압 증기를 공급한다. 본 발명의 자원 수집관은, 가스 수집관(26)과 오일 수집관(28)을 포함한다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 설치 장소가 해면 상보다도 압도적으로 가까우므로, 필요한 에너지를 보다 효율적으로 공급할 수가 있다.

고압 열수 또는 고압 증기는, 초임계수라도 좋다. 연료 가스는, 가스 수집관(26) 또는 오일 수집관(28)을 통해서 연소실(194)에 공급되고, 공기는, 공기 공급 장치(12d)로부터 공기 공급관(42c)을 통해서 연소실(194)에 공급되고, 연소 후의 가스는, 배기 가스 회수관(42d)을 통해서 해면 상의 대기에 배출된다.

＜연료 전지, 열전 변환 장치＞

연료 전지(200)은, 전력 공급 장치의 변형예 2이고, 연료극(202)과 전해질층(204)과 공기극(206)을 가진다. 연료극(202)에 공급된 수소는, 전해질층(204)과 접하는 면까지 들어가서, 전자를 유리(遊離)하여 수소이온이 되고, 전자는 외부로 나가고, 전해질층(204) 속을 이동한 수소이온은, 공기극(206)에 공급된 산소와 외부에서 되돌아온 전자와 반응해서 물이 된다.

본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치(20)는, 자원 수집관과 보호관(22)과 순환류 발생관(162)과 전력 공급 장치를 가진다. 자원 수집관은, 해저 지층(18)으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크(12a)까지 보낸다. 보호관(22)은, 자원 수집관 둘레에 마련되고, 자원 수집관을 보호한다. 순환류 발생관(162)은, 보호관(22)의 내부에 U자 모양으로 마련되고, 해저 지층(18)과 보호관(22) 사이에 순환류를 발생시킨다. 전력 공급 장치는, 순환류 발생관(162)의 도중에 배치된 고주파 히터(164)에 전력을 공급한다. 전력 공급 장치는, 해저 지층(18)으로부터 수집한 자원과 고온의 증기를 반응시켜서 얻어진 수소를 사용해서 전력을 공급하는 연료 전지(200)이다. 본 발명의 자원 수집관은, 가스 수집관(26)과 오일 수집관(28)을 포함한다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 설치 장소가 해면 상보다도 압도적으로 가까우므로, 필요한 에너지를 보다 효율적으로 공급할 수가 있다.

수소를 얻는 반응에 필요한 자원은, 가스 수집관(26) 또는 오일 수집관(28)을 통해서 공급되고, 고온의 증기는, 히터를 거쳐서 물 공급 장치(12b)로부터 공급되고, 전력 공급 반응 후에 생기는 공기 및 물은, 자원 수집 장치(20) 중에서 재이용된다. 전력 공급 장치는, 연료 전지(200) 대신에, 해저 지층(18) 속의 열수광상의 열을 전력으로 변환해서 공급하는 열전 변환 장치이더라도 좋다. 열전 변환 장치는, 제벡(Seebeck) 효과를 이용하고, 접합점의 한쪽을 고열원, 다른쪽을 저열원에 접촉시켜서 전위차를 발생시켜서 열에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치이다. 열전 변환 장치는, 선단에 구비된 소형의 굴착 장치를 사용해서 열수광상 근처(가까이)까지 해저 지층(18)을 굴착해서 신장한 코일드 튜빙 장치(60)의 선단 부근에 구비되어도 좋다. 그 경우에는, 고열원은, 해저 지층(18) 속의 열수광상으로 하고, 저열원은, 열수광상으로부터 충분히 떨어진 해저 지층(18)으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1의 실시형태의 자원 수집 시스템은, 기본적으로 이상과 같이 구성된다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 보다 효율적으로 해저 지층으로부터 자원을 수집할 수 있고, 또, 종래와 동등 이상으로 장시간 연속해서 안정적으로 가동할 수 있고, 필요한 에너지를 보다 효율적으로 공급할 수 있고, 소형으로 할 수가 있다.

다음에, 본 발명의 제2의 실시형태의 자원 수집 시스템을 포함하는 전체 구성에 대해서 설명한다. 도 17은, 본 발명의 제2의 실시형태의 자원 수집 시스템을 포함하는 전체 구성을 모식적으로 도시하는 블록도이다.

전체 구성(210)은, 해면 상에 배치된 구조물(12)과, 구조물(12)로부터 아래쪽으로 신장하는 접속관(14)과, 접속관(14)의 하단에 구비된 굴착 장치(16)와, 접속관(14)과 굴착 장치(16) 사이에 구비된 자원 수집 장치(220)를 가진다. 자원 수집 장치(220)는, 가스 하이드레이트층 등을 포함하는 해저 지층(212)을 파쇄했을 때의 갈라진 틈(212a)을 사용해서 자원을 수집한다.

다음에, 본 발명의 제2의 실시형태의 자원 수집 시스템에 대해서, 그것을 구성하는 자원 수집 장치를 참조해서 설명한다. 도 18의 (a)는, 도 17의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치의 기능을 모식적으로 도시하는 종단면도이고, 도 18의 (b)는, 도 18의 (a)의 자원 수집 장치를 구성하는 보호관의 저벽 및 그 주변의 기능을 모식적으로 도시하는 부분 종단면도이다.

본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치(220)는, 자원 수집관과 보호관(222)과 필터(24)와 게이트관(224)과 이차 보호관(226)과 이차 필터(46)와 이차 게이트관(228)과 순환류 발생관(230)과 전력 공급 장치를 가진다. 본 발명의 자원 수집관은, 가스 수집관(26)과 오일 수집관(28)을 포함한다. 자원 수집 장치(220)는, 자원 수집 장치(20) 등의 보호관(22), 게이트관(34)에 대한 보호관(222), 게이트관(224)의 형상이 다른 점, 필터(24) 및 이차 필터(46)의 긴쪽 방향의 단수가 다른 점, 및 자원 수집 장치(20) 등의 이차 보호관(44), 이차 게이트관(48), 순환류 발생관(162)에 대한 이차 보호관(226), 이차 게이트관(228), 순환류 발생관(230)의 축방향의 길이가 다른 점 이외는 동일한 구성을 가지는 것이므로, 동일한 구성요소 및 단수 또는 길이만이 다른 구성요소의 설명을 생략한다.

＜반구모양 저벽＞

본 발명의 자원 수집 시스템을 구성하는 자원 수집 장치(220)의 보호관(222)은, 측벽의 일단으로부터 신장하는 반구모양의 저벽(222a) 및 저벽(222a)을 관통하는 복수의 저벽구멍(222b)을 구비해도 좋다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 보다 근처의 해저 지층으로부터 자원을 수집할 수 있으므로, 보다 효율적으로 해저 지층으로부터 자원을 수집할 수가 있다.

본 발명의 자원 수집 시스템은, 해저 지층(18)으로부터 자원을 수집할 때에 복수의 저벽구멍(222b)을 열고, 그 이외일 때에 복수의 저벽구멍(222b)을 닫는다. 보호관(222)의 측벽은, 축방향의 길이만이 측벽(22a)과 다르다. 보호관(222)은, 또, 복수의 측벽구멍(22b)과 보호관(222)의 측벽의 축방향의 관통구멍을 구비한다. 보호관(222)의 복수의 측벽구멍(22b)은, 축방향의 단수만이 보호관(22)과 다르고 또한 보호관(222)의 측벽을 관통한다. 보호관(222)의 관통구멍은, 축방향의 길이만이 관통구멍(22c)과 다르고 또한 저벽(222a)의 관통구멍(222c)에 접속된다. 관통구멍(222c)의 형상, 크기 및 수는, 특별히 제한적이지는 않지만, 가장 효율적으로 가열할 수 있도록 최적화되는 것이 바람직하다.

자원 수집 장치(220)의 게이트관(224)은, 측벽의 일단으로부터 신장하는 반구모양의 저벽(224c) 및 저벽(224c)을 관통하는 복수의 저벽구멍(224d)을 구비한다. 본 발명의 자원 수집 시스템은, 해저 지층(18)으로부터 자원을 수집할 때에 복수의 저벽구멍(224d)을 열고, 그 이외일 때에 복수의 저벽구멍(224d)을 닫는다. 게이트관(224)의 측벽은, 축방향의 길이만이 측벽(34c)과 다르다. 게이트관(224)은, 또, 복수의 측벽구멍(34d)과 게이트관(224)의 측벽의 축방향의 관통구멍을 구비한다. 게이트관(224)의 복수의 측벽구멍(34d)은, 축방향의 단수만이 게이트관(34)과 다르고 또한 게이트관(224)의 측벽을 관통한다. 게이트관(224)의 관통구멍은, 축방향의 길이만이 관통구멍(34e)과 다르고 또한 저벽(224c)의 관통구멍(224e)에 접속된다. 관통구멍(224e)의 형상, 크기 및 수는, 특별히 제한적이지는 않지만, 가장 효율적으로 가열할 수 있도록 최적화되는 것이 바람직하다.

게이트관(224) 중, 보호관(222)의 외측에 배치된 것은, 외측 게이트관(224a)이고, 보호관(222)과 필터(24) 사이에 배치된 것은, 내측 게이트관(224b)이고, 각각이 저벽(224c), 저벽(224c)을 관통하는 복수의 저벽구멍(224d), 및 저벽(224c)의 축방향의 관통구멍(224e)을 구비한다. 저벽구멍(224d)의 크기가, 보호관(222)의 저벽구멍(222b)과 거의 동일하고, 게이트관(224)의 원주 방향의 저벽구멍(224d)의 길이가, 원주 방향의 피치의 절반 미만인 경우에는, 유압 모터 또는 에어 모터를 사용해서 게이트관(224)을 저벽구멍(224d)의 길이만큼 회전시키는 것에 의해서, 보호관(222)의 저벽구멍(222b)을 막을 수가 있다. 저벽구멍(222b), 저벽구멍(224d)의 형상, 크기 및 수는, 특별히 제한적이지는 않지만, 가장 효율적으로 자원을 수집할 수 있도록 최적화되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제2의 실시형태의 자원 수집 시스템은, 기본적으로 이상과 같이 구성된다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 본 발명의 자원 수집 시스템은, 보다 효율적으로 해저 지층으로부터 자원을 수집할 수 있고, 또, 종래와 동등 이상으로 장시간 연속해서 안정적으로 가동할 수 있고, 필요한 에너지를 보다 효율적으로 공급할 수 있고, 소형으로 할 수가 있다.

이상, 본 발명의 자원 수집 시스템에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상기 기재에 한정되지 않고, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 갖가지 개량이나 변경을 해도 좋은 것은 물론이다.

산업상의 이용가능성

본 발명의 자원 수집 시스템은, 보다 효율적으로 해저 지층으로부터 자원을 수집할 수 있다고 하는 효과에 더하여, 종래와 동등 이상으로 장시간 연속해서 안정적으로 가동할 수 있고, 필요한 에너지를 보다 효율적으로 공급할 수 있고, 소형으로 할 수 있다고 하는 효과도 있으므로, 산업상 유용하다.

10, 210: 전체 구성
12: 구조물
12a: 수집 자원 저장 탱크
12b: 물 공급 장치
12c: 연료 가스 공급 장치
12d: 공기 공급 장치
12e: 발포재 원액 공급 장치
12f: 도전 입자 공급 장치
12g: 파쇄 입자 공급 장치
12h: 시멘트 입자 공급 장치
14: 접속관
16: 굴착 장치
18, 212: 해저 지층
18a, 212a: 갈라진 틈(금)
20, 220: 자원 수집 장치
22, 222: 보호관
22a, 34c: 측벽
22b, 34d: 측벽구멍
22c, 24c, 34e, 144a, 152a, 222c, 224e: 관통구멍
24, 100, 110, 120, 140, 150: 필터
24a: 엘리먼트
24b, 146, 156: 자원 수집구멍
26, 26a, 26b: 가스 수집관
28, 28a, 28b: 오일 수집관
30: 가스 저류실
32: 오일 저류실
34, 224: 게이트관
34a, 224a: 외측 게이트관
34b, 224b: 내측 게이트관
36: 저장 탱크
38a, 38b, 38c, 38d: 상측 배관
40a, 40b, 40c, 40d: 하측 배관
42: 중앙 배관
42a: 냉각수 공급관
42b: 냉각수 회수관
42c: 공기 공급관
42d: 배기 가스 회수관
42e: 배관류 수납관
42f: 배선류 수납관
44, 226: 이차 보호관
44a, 48c: 이차 측벽
44b, 48d: 이차 측벽구멍
44c, 46c, 48e: 이차 관통구멍
46: 이차 필터
46a: 이차 엘리먼트
46b: 이차 자원 수집구멍
48, 228: 이차 게이트관
48a: 이차 외측 게이트관
48b: 이차 내측 게이트관
50, 50a, 50b: 이차 가스 수집관
52, 52a, 52b: 이차 오일 수집관
54: 이차 가스 저류실
56: 이차 오일 저류실
58a: 필터 고정판
58b: 중앙 안내판
58c: 외측 안내판
58d: 내측 안내판
60: 코일드 튜빙 장치
62: 릴
64: 조출(繰出) 장치
66a: 연료 가스
66b: 공기
66c: 발포재
66d: 도전 입자
68a: 연료 가스 공급관
68b: 공기 공급관
68c: 발포재 원액 공급관
68d: 도전 입자 공급관
68e: 고압수 공급관
68f: 고압 공기 공급관
68g: 점화 배선
70: 튜브 외벽
72: 개구
74: 혼합실
80: 파쇄 입자
82: 시멘트 입자
84: 지효성(遲效性) 발열체
86: 팽창체
88: 속효성(速效性) 발열체
90: 토사 배출 장치
112, 124: 전자석 코일
122: 영구자석
130: 감자(減磁) 수단
132: 조작부
134: 본체
136: 영구자석
138: 대상물
142, 152: 나선모양 금속 와이어
144, 154: 지주
160: 순환류 발생 장치
162, 230: 순환류 발생관
164:　고주파 히터
166, 168: 가동관
170: 증기 분사부
170a, 170b: 증기 분사구멍
172, 174: 나선모양 회전날개
180: 제트 터빈
182: 압축부
184, 194: 연소실
186: 터빈
188: 발전 수단
190: 수중 버너
192: 노즐
196: 연소 안정기
198: 점화 장치
200: 연료 전지
202: 연료극
204: 전해질층
206: 공기극
222a, 224c: 저벽
222b, 224d: 저벽구멍

Claims (38)

1. 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과,
   상기 자원 수집관 둘레에 마련되고, 상기 자원 수집관을 보호하는 보호관과,
   해면 상 또는 상기 보호관의 내부에 배치된 권취용의 릴로부터 풀어내어지고, 상기 보호관의 측벽을 관통해서 내측으로부터 외측으로 신장하는 코일드 튜빙 장치를 가지고,
   상기 코일드 튜빙 장치를 통해서, 상기 해저 지층 속으로,
   발포재의 원액, 연료 가스 및 산소를 포함하는 공기를 공급하거나, 또는 상기 발포재의 원액, 연료 가스 발생재, 고압수 및 상기 산소를 포함하는 공기를 공급해서 상기 연료 가스 발생재와 상기 고압수와의 화학반응에 의해서, 혹은 상기 연료 가스 발생재에 의한 상기 해저 지층의 분해 촉진에 의해서, 상기 연료 가스를 발생시키고,
   상기 발포재의 원액을 서로 혼합해서 상기 연료 가스 및 상기 산소를 포함하는 공기를 포함하는 분위기 속에서 발포시키고,
   발포재의 공동 내에 모인 상기 연료 가스를 폭발적으로 연소시키는 것에 의해서,
   상기 해저 지층을 파쇄하는, 자원 수집 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 코일드 튜빙 장치는, 관모양의 튜브 외벽과, 상기 튜브 외벽에 마련된 개구와, 상기 개구의 내측에 마련된 혼합실을 구비하고,
   상기 발포재의 원액을 상기 혼합실에서 서로 혼합한 후에, 그 혼합물을, 상기 연료 가스 및 상기 산소를 포함하는 공기와 함께 상기 개구를 통해서 상기 해저 지층과 상기 튜브 외벽 사이에 공급하는, 자원 수집 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 발포재의 원액을 서로 혼합해서 형성된 발포재는, 도전체 금속 또는 카본나노튜브를 포함하고,
   도전성을 가지는 상기 발포재와 상기 튜브 외벽 또는 상기 혼합실에 노출되고 또한 전기적으로 절연된 점화 배선 사이에 고전압을 인가하는 것에 의해서, 상기 발포재의 공동 내에 모인 연료 가스에 점화하는, 자원 수집 시스템.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 튜브 외벽 또는 상기 혼합실에 마련된 점화 플러그에 고전압을 인가하는 것에 의해서, 상기 발포재의 공동 내에 모인 연료 가스에 점화하는, 자원 수집 시스템.
5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   고압수 및 고압 공기의 적어도 한쪽을 사용해서 상기 혼합실을 세정하는, 자원 수집 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 연료 가스 발생재는 카바이드 입자이고, 상기 연료 가스는 아세틸렌 가스이고, 상기 카바이드 입자와 상기 고압수의 화학반응에 의해서 상기 아세틸렌 가스를 발생시키는, 자원 수집 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 연료 가스 발생재는 메탄올이고, 상기 해저 지층은 메탄 하이드레이트층이고, 상기 연료 가스는 메탄가스이고, 상기 메탄올에 의한 상기 메탄 하이드레이트층의 분해 촉진에 의해서 상기 메탄가스를 발생시키는, 자원 수집 시스템.
8. 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과,
   상기 자원 수집관 둘레에 마련되고, 상기 자원 수집관을 보호하는 보호관과,
   해면 상 또는 상기 보호관의 내부에 배치된 권취용의 릴로부터 풀어내어지고, 상기 보호관의 측벽을 관통해서 내측으로부터 외측으로 신장하는 코일드 튜빙 장치를 가지고,
   상기 코일드 튜빙 장치는,
   상기 해저 지층으로부터 수집한 자원을 상기 자원 수집관까지 보내는 서브 자원 수집관과,
   상기 서브 자원 수집관 둘레에 마련된 서브 측벽 및 상기 서브 측벽을 관통하는 복수의 서브 측벽구멍을 구비하고, 상기 서브 자원 수집관을 보호하는 서브 보호관과,
   상기 서브 보호관의 내부에 배치되고, 상기 해저 지층으로부터의 토사를 제거하는 서브 필터와,
   상기 복수의 서브 측벽구멍을 개폐하기 위해서 상기 서브 보호관의 외측 및 상기 서브 보호관과 상기 서브 필터 사이의 적어도 한쪽에 배치된 서브 게이트관을 가지는, 자원 수집 시스템.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 코일드 튜빙 장치는, 상기 보호관의 축방향에 대해서 적어도 1개의 위치에, 각 위치의 둘레방향에 소정의 간격으로 복수 배치되는, 자원 수집 시스템.
10. 해저 지층으로부터 자원을 수집하기 위해서 상기 해저 지층 속으로 고압수를 공급하는 고압수 공급관과,
    상기 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관을 가지고,
    상기 고압수 공급관 속의 고압수에 파쇄 입자를 혼입하고, 상기 파쇄 입자를 혼입한 고압수에 의해서, 상기 해저 지층을 파쇄하는 자원 수집 시스템으로서,
    상기 파쇄 입자는, 시멘트 입자의 외측에, 지효성 발열체, 팽창체, 속효성 발열체가 순서대로 코팅된 것이고,
    상기 지효성 발열체는, 상기 고압수의 수분을 흡수해서 발열하는 재료를 마이크로파로 소성한 것이고,
    상기 팽창체는, 상기 고압수의 수분을 흡수해서 팽창하는 재료로 형성된 것이고,
    상기 속효성 발열체는, 상기 지효성 발열체와 동일한 재료를 상기 지효성 발열체보다도 단시간 마이크로파로 소성한 것, 또는 마이크로파로 소성하고 있지 않은 것인, 자원 수집 시스템.
11. 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과,
    상기 자원 수집관 둘레에 마련된 측벽 및 상기 측벽을 관통하는 복수의 측벽구멍을 구비하고, 상기 자원 수집관을 보호하는 보호관과,
    상기 보호관의 내부에 배치되고, 상기 해저 지층으로부터의 토사를 제거하는 필터와,
    상기 복수의 측벽구멍을 개폐하기 위해서 상기 보호관의 외측 및 상기 보호관과 상기 필터 사이의 적어도 한쪽에 배치된 게이트관을 가지고,
    상기 해저 지층으로부터 자원을 수집할 때에 상기 복수의 측벽구멍을 열고, 그 이외일 때에 상기 복수의 측벽구멍을 닫는, 자원 수집 시스템.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 보호관의 내측의 압력을 상기 보호관의 외측의 해저 지층과 동일한 압력까지 상승시킨 후에, 상기 복수의 측벽구멍을 여는, 자원 수집 시스템.
13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 보호관의 측벽의 축방향의 관통구멍 또는 나선모양의 관통구멍, 및 상기 게이트관의 측벽의 축방향의 관통구멍 또는 나선모양의 관통구멍의 적어도 한쪽 속에 고압 열수 또는 고압 증기를 흘리는 것에 의해서, 상기 보호관과 상기 게이트관 사이 및 상기 복수의 측벽구멍 속에서의 해수의 동결을 방지하는, 자원 수집 시스템.
14. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    고압수에 코팅제를 혼입하고, 상기 복수의 측벽구멍을 닫은 상태에서, 상기 코팅제를 혼입한 고압수를, 상기 자원을 수집할 때에 상기 자원이 상기 필터 속을 흐르는 방향과 동일한 방향으로 흘리는 것에 의해서, 상기 필터를 코팅하는, 자원 수집 시스템.
15. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 측벽구멍을 닫은 상태에서, 고압수를, 상기 자원을 수집할 때에 상기 자원이 상기 필터 속을 흐르는 방향과 역방향으로 흘리는 것에 의해서, 상기 필터의 내부를 세정하는, 자원 수집 시스템.
16. 제 15 항에 있어서,
    또, 상기 복수의 측벽구멍을 닫은 상태에서, 고압 열수 또는 고압 증기를 상기 필터의 표면에 흘리는 것에 의해서, 상기 필터의 표면을 세정하는, 자원 수집 시스템.
17. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    또, 상기 필터의 내측에 배치된 이차 측벽 및 상기 이차 측벽을 관통하는 복수의 이차 측벽구멍을 구비하는 이차 보호관과,
    상기 이차 보호관의 내부에 배치되고, 상기 해저 지층으로부터의 토사를 제거하는 이차 필터와,
    상기 복수의 이차 측벽구멍을 개폐하기 위해서 상기 필터와 상기 이차 보호관 사이 및 상기 이차 보호관과 상기 이차 필터 사이의 적어도 한쪽에 배치된 이차 게이트관을 가지는, 자원 수집 시스템.
18. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 보호관은, 상기 측벽의 일단으로부터 신장하는 반구모양의 저벽 및 상기 저벽을 관통하는 복수의 저벽구멍을 구비하는, 자원 수집 시스템.
19. 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과,
    상기 자원 수집관 둘레에 마련되고, 상기 자원 수집관을 보호하는 보호관과,
    상기 보호관의 내부에 배치되고, 상기 해저 지층으로부터의 토사를 제거하는 필터를 가지고,
    또한, 이하의 구성 (1) 내지 (10)의 적어도 1개를 구비하는 자원 수집 시스템.
    (1) 고압 펌프를 사용해서, 상기 필터가 제거한 토사를 상기 보호관의 측벽의 개구로부터 상기 해저 지층을 향해 밀어내는 것,
    (2) 상기 보호관은, 축방향을 해면에 대해서 상하로 향하게 해서 배치되고,
    상기 자원 수집관은, 상기 필터의 위쪽에 마련된 가스 저류실에 접속된 가스 수집관과, 상기 필터의 아래쪽에 마련된 오일 저류실에 접속된 오일 수집관을 포함하고,
    상기 필터는, 긴쪽 방향으로 관통하는 자원 수집구멍을 구비하고,
    상기 필터를 외측으로부터 내측을 향해 통과해서 상기 자원 수집구멍에 도달한 자원 중, 가스를 상기 가스 저류실까지 상승시키고, 오일을 상기 오일 저류실까지 하강시키는 것,
    (3) 상기 필터는, 원기둥모양의 복수의 엘리먼트를 포함하고,
    각 엘리먼트는, 긴쪽 방향에 대해서 적어도 1개의 위치에, 각 위치의 둘레방향에 소정의 간격으로 배치되는 것,
    (4) 상기 필터의 긴쪽 방향의 관통구멍 속에 고압 열수 또는 고압 증기를 흘리는 것에 의해서, 상기 필터의 표면 및 내부에서의 해수의 동결을 방지하는 것,
    (5) 상기 필터는, 엘리먼트의 내부에 자성체 분말이 붙은 규조토를 보존유지하도록 배치된 영구자석과, 상기 영구자석에 의한 상기 자성체 분말이 붙은 규조토의 보존유지력을 약하게 하는 감자 수단을 구비하고,
    상기 감자 수단을 작동시키는 것에 의해서, 상기 영구자석이 보존유지하는 상기 자성체 분말이 붙은 규조토의 양을 줄이는 것,
    (6) 상기 필터는, 엘리먼트의 내부에 자성체 분말이 붙은 규조토를 보존유지하도록 배치된 전자석 코일을 구비하고,
    상기 전자석 코일에 통전하는 것에 의해서, 상기 전자석 코일에 의한 상기 자성체 분말이 붙은 규조토의 보존유지력을 발생시키는 것,
    (7) 상기 필터는, 나선모양 금속 와이어와, 상기 나선모양 금속 와이어의 직선 축방향으로 신장하고 또한 상기 나선모양 금속 와이어에 고정된 지주를 구비하고,
    상기 지주의 긴쪽 방향의 관통 구멍 또는 상기 나선모양 금속 와이어의 나선모양의 관통구멍 속에 고압 열수 또는 고압 증기를 흘리는 것에 의해서, 상기 나선모양 금속 와이어의 표면에서의 해수의 동결을 방지하는 것,
    (8) 상기 필터의 표면에 고압 열수 또는 고압 증기를 쐬게 하는 것에 의해서, 상기 필터의 표면 및 내부에서의 해수의 동결을 방지하는 것,
    (9) 상기 필터의 긴쪽 방향의 양단의 전열 수단을 통해서 상기 필터에 고압 열수 또는 고압 증기의 열을 전하는 것에 의해서, 상기 필터의 표면 및 내부에서의 해수의 동결을 방지하는 것,
    (10) 상기 필터는, 솜모양으로 서로 얽힌 섬유모양 금속을 적층해서 압축한 것을 구비하고,
    상기 필터의 긴쪽 방향의 관통구멍 속에 고압 열수 또는 고압 증기를 흘리는 것에 의해서, 상기 필터의 표면 및 내부에서의 해수의 동결을 방지하는 것.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 감자 수단은, 상기 영구자석과 반대의 극이 각각 인접하도록 상기 영구자석의 내측 또는 외측에 배치된 전자석 코일이고,
    상기 전자석 코일에 통전하는 것에 의해서, 상기 영구자석이 보존유지하는 상기 자성체 분말이 붙은 규조토의 양을 줄이는, 자원 수집 시스템.
21. 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수집 자원 저장 탱크까지 보내는 자원 수집관과,
    상기 자원 수집관 둘레에 마련되고, 상기 자원 수집관을 보호하는 보호관과,
    상기 보호관의 내부에 U자 모양으로 마련되고, 상기 해저 지층과 상기 보호관 사이에 순환류를 발생시키는 순환류 발생관과,
    상기 순환류 발생관의 도중에 배치된 고주파 히터에 전력을 공급하는 전력 공급 장치를 가지고,
    또한, 이하의 구성 (1) 내지 (6) 중 적어도 1개를 구비하는 자원 수집 시스템.
    (1) 상기 전력 공급 장치는, 제트 터빈을 구비하고, 상기 제트 터빈은, 상기 해저 지층으로부터 수집한 자원을 연소실에서 연소시켜서 발생한 연소 가스로 구동되고, 상기 순환류 발생관에 고압 열수 또는 고압 증기를 공급하는 것,
    (2) 상기 전력 공급 장치는, 터빈을 구비하고, 상기 터빈은, 상기 해저 지층으로부터 수집한 자원을 수중 버너로 연소시켜서 발생한 연소 가스 및 증기로 구동되고, 상기 순환류 발생관에 고압 열수 또는 고압 증기를 공급하는 것,
    (3) 상기 전력 공급 장치는, 상기 해저 지층으로부터 수집한 자원과 고온의 증기를 반응시켜서 얻어진 수소를 사용해서 전력을 공급하는 연료 전지인 것,
    (4) 상기 해저 지층으로부터 수집되는 자원의 양이 감소했을 때에, 상기 순환류 발생관의 양단(兩端)에 마련된 가동관의 각도를 바꾸는 것에 의해서, 상기 순환류의 유로를 단축시킴과 동시에, 상기 가동관으로부터 상기 해저 지층을 향해 고압 열수 또는 고압 증기를 분사시키는 것,
    (5) 상기 순환류의 유량이 감소했을 때에, 나선모양 회전날개를 회전시키는 것에 의해서, 상기 순환류 발생관 속의 토사를 상기 순환류의 방향으로 이동시키는 것,
    (6) 상기 전력 공급 장치는, 상기 해저 지층 속의 열수광상의 열을 전력으로 변환해서 공급하는 열전 변환 장치인 것.
22. 제 21 항에 있어서,
    상기 구성 (4), 또는 (5)에 있어서, 상기 해저 지층에 대해서 상기 보호관을 축방향으로 이동시키기 전에, 상기 순환류 발생관의 2개의 개구 위치의 해저 지층 속으로 시멘트 입자를 공급하는, 자원 수집 시스템.
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