KR20100019031A

KR20100019031A - 해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛

Info

Publication number: KR20100019031A
Application number: KR1020080077852A
Authority: KR
Inventors: 김명석; 김지훈
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2008-08-08
Publication date: 2010-02-18
Also published as: KR101002984B1

Abstract

본 발명의 가장 큰 특징은, 해상 원유유출 사고 발생시 지능 로봇기술을 이용한 원격조종 혹은 자동조종에 의해 다수의 군집로봇 유닛들을 모함(母艦) 또는 헬기를 통해서 입체적으로 현장에 투입시켜 인력으로 수행하기 힘든 오일 펜스 설치 작업을 대신 함으로써 유출된 원유의 확산을 초기에 신속하게 방지한다는 것이다. 본 발명의 해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛은 오일펜스를 수납하고. 다수의 추진 스크류를 이용해 해상에서 자유로운 이동이 가능한 것을 특징으로 한다.

해상, 원유 유출, 방재, 로봇 유닛, 오일펜스, 릴 형태

Description

해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛 {Unit of swarm robot for marine oil spill protection}

본 발명은 해상 원유 유출 방재 기술에 관한 것으로서, 특히 해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛에 관한 것이다.

기존에 유조선이나 기타 해상 시설물에서 원유 유출 사고가 발생할 경우, 인력이 직접 선박에 탑승하여 오일펜스를 설치하거나 흡착포 또는 유화제를 살포하는 방식으로 방재가 이루어져 왔다. 그러나, 이러한 방식은 해상의 파고가 높거나 기상조건이 불안정할 경우, 인명사고의 위험으로 인해 사고 현장에 접근이 어려웠기 때문에 신속한 대처와 방재가 불가능하였다.

즉, 기존의 원유유출 사고 대처는 작업인력이 직접 배에 탑승하여 반 수동으로 오일펜스를 전개해 나가는 방식을 사용하였는데, 파고가 높은 경우에도 기름의 확산을 안정적으로 막아주는 다양한 오일펜스의 발명예들은 존재하지만 펜스의 설치 작업 자체는 기상의 영향을 많이 받는다. 그러므로 사고의 특성상 조기에 신속 한 대처가 중요하기 때문에 사고현장의 기상상태와 무관하게 신속한 방재를 행할 수 있는 안정적인 장치가 필요하다.

이러한 목적을 위해, 한국특허 제2003-91130호에서는, 사고지역에서 오일붐 및 오일펜스를 전장하고, 사고지역의 영상신호를 취득하고, 수중의 장애물정보를 취득하고, 유류샘플을 분석하는 원격조종 무인 방재보트를 개시하였다. 이 원격조종 무인 방재보트는 사고 지역에 오일붐 및 오일펜스를 전장하는 점에서 기상상태와 무관하게 방재를 행한다는 점에서는 장점을 가지지만, 단독적으로 임무를 수행하는 방식으로 만들어졌기 때문에 매우 길이가 긴 오일붐이나 오일펜스를 장착해야 사고지역을 둘러싸게 설치할 수 있다는 문제점이 있다. 이러한 원격조종 무인 방재보트를 복수 개 사용한다고 하여도, 그 각각이 협업적 관계로 완벽하게 막혀진 오일펜스를 설치하는 것이 아니기 때문에 각각의 원격조종 무인 방재보트가 설치한 오일붐이나 오일펜스 사이의 틈이 존재하여, 오일이 그 틈 사이로 새어나가는 문제점이 있다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 인간을 대신하여 해상에서 발생된 원유유출의 확산을 신속하고 안정적으로 저지하는 해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 과제는 비교적 짧은 길이의 오일펜스를 그 각각이 사용하여 도 사고영역을 손쉽게 둘러쌀 수 있는 해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛을 제공하는 것이다.

상기 과제들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛은, 오일펜스를 수납하고, 다수의 추진 스크류를 이용해 해상에서 자유로운 이동이 가능한 것임을 특징으로 한다.

상기 달성하기 위한 본 발명에 따른 해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛은, 보다 구체적으로, 해상원유 유출을 방재하기 위하여 군집적으로 제어되는 것으로서,

오일펜스를 릴의 형태로 수납하도록 상기 로봇 유닛의 내부에 마련된 수납구조와; 상기 로봇 유닛과 다른 로봇 유닛 간의 오일펜스를 연결하기 위한 오일펜스 연결부와; 상기 오일펜스를 연결할 때 상기 로봇 유닛 간의 접합을 유도하기 위한 센서 모듈과; 2차원적인 해상에서 상기 로봇 유닛의 움직임을 자유롭게 제어하기 위한 추진체와; 상기 로봇 유닛에 포함된 센서 모듈, 추진체 등의 전자기기 및 동력기기를 구동시키기 위한 전원과; 상기 로봇 유닛들 간에, 그리고 원격 조종자와의 통신을 위한 무선 통신모듈과; 상기 로봇 유닛에 포함된 센서 모듈, 추진체 등의 전자기기 및 동력기기들을 제어하는 군집 로봇 제어용 중앙처리장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 오일펜스는 평소에 상기 수납구조에 릴의 형태로 말려 수납되 어 있다가 사고 현장 투입 시에 전개되는 것이 바람직하며, 상기 오일펜스가 상기 릴에서 서로 반대방향으로 전개되도록 2개가 상기 릴에 감겨 있는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 전원이 충전지인 것이 바람직한데, 이 경우, 본 발명의 로봇 유닛이, 해상원유유출 사고지역에서의 작업 시간 지연에 따른 상기 로봇 유닛의 다운 현상을 방지하기 위한 자가 충전용 태양광전지를 더 구비하고, 상기 태양광전지를 통해 전환된 전기 에너지를 상기 충전지가 축적하는 것이 바람직하다.

상기 추진체는 특별히 한정되지는 않지만, 추진 스크류를 사용할 수 있다.

상기 오일펜스 연결부는 전자석 방식의 접합 구조로 이루어진 것이 바람직하다.

또한, 상기 로봇 유닛이 납작한 정육각기둥의 형태를 가지는 것이 바람직하며, 이 경우, 상기 자가 충전용 태양광전지가 상기 정육각기둥의 상면 및 저면에 각각 설치되는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 따르면, 무인 군집 로봇 제어 기술을 활용할 수 있기 때문에, 파고의 높이나 기상 상태에 구애받지 않는 신속한 대응이 가능하다. 또한, 여러 로봇 유닛에서 나온 오일펜스가 서로 결합해서 유출된 오일을 완전히 둘러쌀 수 있기 때문에 짧은 길이의 오일 펜스를 로봇 유닛이 포함하고 있어도 빈틈없이 효과적인 오일 방재가 가능하다.

본 발명의 장치를 원유 운반 선박이나 부속선박 또는 해양 정찰용 헬기에 탑재하한다면, 사고에 대한 대처는 물론 평상시에도 신뢰도 높은 해상 작업 및 해양 환경 감시를 이행할 수 있다. 본 발명의 장치에 대한 필요성은 석유를 산업의 주요 자원으로 사용하며 바다를 끼고 무역을 하는 모든 국가들이 공감할 수 있을 것이다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛의 개략적 구성을 나타낸 블럭도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛의 외관을 나타내는 도면이다. 더 구체적으로는 도 2의 (a)는 상기 로봇 유닛의 평면도, (b)는 상기 로봇 유닛의 사시도, (c)는 상기 로봇 유닛의 정면도, (d)는 상기 로봇 유닛의 측면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 로봇 유닛(100)은 오일펜스 수납 릴(150)과 오일펜스 연결부(160a, 160b), 2 세트의 센서 모듈(170a, 170b), 4개의 추진 스크류(180a, 180b, 180c, 180d), 2방향의 태양광전지판(110a, 110b), 충전지(120), 무선통신 모듈(130) 및 중앙처리 장치(140)를 포함하며, 전체적으로 납작한 정육각기둥의 외관을 지니고 있음을 알 수 있다. 오일펜스 연결부(160a, 160b)가 2개인 이유는 로봇 유닛(100)의 양쪽으로 오일펜스(155)를 전개하여 로봇 유닛(100)의 군집의 연결이 단일 폐곡선을 이루는 것이 바람직하기 때문이다. 오일펜스 연결부(160a, 160b)가 2개이기 때문에 로봇 유닛(100)들 간의 연결을 돕기 위해 센서 모듈(170a, 170b)는 오일펜스 수납구(156a, 156b) 주위에 2세트로 설치되는데, 센서 종류는 적외선 센서 또는 초음파 센서인 것이 바람직하다. 추진 스크류(180a, 180b, 180c, 180d)는 방사형으로 4개가 설치되어 로봇 유닛(100)이 2차원적으로 안정적이고 신속하게 움직일 수 있도록 해준다. 또한, 태양광전지판(110a, 110b)은 해수면을 기준으로 상하 대칭적으로 2개를 구비하여 로봇 유닛(100)이 전복되어도 동일한 기능을 수행할 수 있도록 한다. 무선통신 모듈(130)은 각각의 로봇 유닛(100)을 조종자와 연결시켜주는 동시에 로봇 유닛(100) 간의 위치 파악을 가능하게 해줄 뿐 아니라 효율적인 오일펜스 작업을 할 수 있게 해준다. 로봇 유닛(100)의 모든 전자기기나 구동기기들은 중앙처리장치(140)에 의해 작동 및 구동된다. 또한, 작동이나 구동에 필요한 전원은 충전지(120)에 의해 제공되는데, 정육각기둥의 상면과 하면에 각각 설치된 태양광 전지판(110a, 110b)을 통해 전환된 전기 에너지가 충전지(120)에 축적되기 때문에 해상원유유출 사고지역에서의 작업 시간 지연에 따른 로봇 유닛(100)의 다운 현상을 방지할 수 있다. 오일펜스(155)는 로봇 유닛(100) 내부의 릴에 감겨서 수납되어 있다가 사고 현장 투입 시에 전개되는데, 하나의 릴(150)에 2개의 오일펜스(155)가 릴(150)에서 서로 반대방향으로 전개되도록 감겨 있다. 하나의 릴(150)에 서로 반 대방향으로 감기거나 풀리도록 되어있는 오일펜스(155)의 수납구조는 현재 상용화되어 판매되는 랜 케이블에도 마찬가지의 구조가 있으므로 그에 대한 설명은 생략한다. 한편, 오일펜스(155)의 단부에는 오일펜스 연결부(160a, 160b)가 마련되어 있어서 인접한 로봇 유닛(100)에서 풀려나오는 오일펜스(155)가 오일펜스 연결부(160a, 160b)에 의해 서로 결합될 수 있다. 이러한 결합은 오일펜스 연결부(160a, 160b)가 전자석 방식의 접합 구조로 이루어져 있기 때문에 가능하다. 전자석의 구동에는 충전지(120)가 관여한다.

로봇 유닛(100)의 구체적 구조를 보면, 그 외관이 납작한 정육각기둥의의 형태를 취하고 있기 때문에 해수면의 2차원적 배열에서의 공간효율을 극대화할 수 있다. 또한 비사용시 수납에 있어서도 효율적인 보관 및 안정적인 적층이 가능하다. 오일펜스 연결부(160a, 160b)는 서로 180도의 각도를 이루어 정육각기둥의 2면을 차지하고 나머지 4면에 추진 스크류(180a, 180b, 180c, 180d)를 배치하여 해상에서 로봇 유닛(100)의 전복이나 방향에 구애받지 않고 효율적인 작업 수행을 할 수 있다. 본 실시예에서는 로봇 유닛이 육각형인 경우만을 예로 들어 설명하였으나, 그 외의 다양한 형태도 가능함은 물론이다. 상기한 구조를 가지는 로봇 유닛(100)들은 그 내부에 설치된 수납 릴(150)에 오일펜스(155)를 수납하고 있다가 사고현장에 도착하면 이웃 로봇 유닛(100)들과 같이 협력하여 환형으로 포위망을 형성한 후 내부에 수납되어 있던 오일펜스(155)를 전개하면서 현장을 봉쇄하여 유출된 원유의 추가적인 확산을 방지한다. 오일펜스(155)의 전개에 앞서 이웃 로봇 유닛(100)들 사이에서 오일펜스 연결부(160a, 160b)끼리 서로 도킹하여 결합되는 것이 선행되어야 함은 물론이다.

도 3의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛(100)들이 오일펜스를 전개하는 방법을 나타낸 것이고, 도 3의 (b)는 유출된 오일(200)을 군집 제어 로봇 유닛(100)들이 오일펜스로 포위하여 봉쇄한 상태를 나타낸 도면이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛의 개략적 구성을 나타낸 블럭도;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛의 외관을 나타내는 도면; 및

도 3의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛들이 오일펜스를 전개하는 방법을 나타낸 것이고, 도 3의 (b)는 유출된 오일을 군집 제어 로봇 유닛들이 오일펜스로 포위하여 봉쇄한 상태를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 참조번호의 설명>

100: 로봇 유닛

110a, 110b: 태양광전지판

120: 충전지

130: 무선통신 모듈

140: 중앙처리장치

150: 오일펜스 수납 릴

155: 오일펜스

156a, 156b: 오일펜스 수납구

160a, 160b: 오일펜스 연결부

170a, 170b: 센서 모듈

180a, 180b, 180c, 180d: 추진 스크류

200: 유출된 오일

Claims

오일펜스를 수납하고;

다수의 추진 스크류를 이용해 해상에서 자유로운 이동이 가능한;

해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛.
해상원유 유출을 방재하기 위하여 군집적으로 제어되는 로봇 유닛에 있어서,

오일펜스를 릴의 형태로 수납하도록 상기 로봇 유닛의 내부에 마련된 수납구조와;

상기 로봇 유닛과 다른 로봇 유닛 간의 오일펜스를 연결하기 위한 오일펜스 연결부와;

상기 오일펜스를 연결할 때 상기 로봇 유닛 간의 접합을 유도하기 위한 센서 모듈과;

2차원적인 해상에서 상기 로봇 유닛의 움직임을 자유롭게 제어하기 위한 추진체와;

상기 로봇 유닛에 포함된 센서 모듈, 추진체 등의 전자기기 및 동력기기를 구동시키기 위한 전원과;

상기 로봇 유닛들 간에, 그리고 원격 조종자와의 통신을 위한 무선 통신모듈과;

상기 로봇 유닛에 포함된 센서 모듈, 추진체 등의 전자기기 및 동력기기들을 제어하는 군집 로봇 제어용 중앙처리장치;

를 구비하는 것을 특징으로 하는 해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛.
제2항에 있어서, 상기 오일펜스는 평소에 상기 수납구조에 릴의 형태로 말려 수납되어 있다가 사고 현장 투입 시에 전개되는 것을 특징으로 하는 해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛.
제3항에 있어서, 상기 오일펜스가 상기 릴에서 서로 반대방향으로 전개되도록 2개가 상기 릴에 감겨 있는 것을 특징으로 하는 해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛.
제2항에 있어서, 상기 전원이 충전지인 것을 특징으로 하는 해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛.
제5항에 있어서, 해상원유유출 사고지역에서의 작업 시간 지연에 따른 상기 로봇 유닛의 다운 현상을 방지하기 위한 자가 충전용 태양광전지를 더 구비하며, 상기 태양광전지를 통해 전환된 전기 에너지를 상기 충전지가 축적하는 것을 특징으로 하는 해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛.
제2항에 있어서, 상기 추진체가 추진 스크류인 것을 특징으로 하는 해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛.
제2항에 있어서, 상기 오일펜스 연결부가 전자석 방식의 접합 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛.
제6항에 있어서, 상기 로봇 유닛이 납작한 정육각기둥의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛.
제9항에 있어서, 상기 자가 충전용 태양광전지가 상기 정육각기둥의 상면 및 저면에 각각 설치된 것을 특징으로 하는 해상 원유 유출 방재용 군집 제어 로봇 유닛.