KR20110021335A - 배기가스를 이용한 해빙촉진수단이 구비된 쇄빙선 - Google Patents

Abstract

본 발명은 결빙해역에서의 쇄빙작업을 보다 효율적으로 수행하기 위한 배기가스를 이용한 해빙촉진수단이 구비된 쇄빙선에 관한 것으로서, 결빙해역에 물리적으로 충돌하여 얼음을 깨뜨리는 충돌부와; 엔진에서 연소된 고온의 배기가스를 상기 충돌부 방향으로 이동시키는 배기관; 및 상기 충돌부의 일측에 형성되어 상기 배기관을 통해 배기가스를 결빙해역으로 배출시키는 배출구;를 포함하여 이루어져, 충돌되기 직전의 얼음을 배기가스로 해빙시켜 결빙해역에서의 쇄빙작업을 보다 원활히 할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 배기가스를 이용한 해빙촉진수단이 구비된 쇄빙선은, 엔진의 연소시 발생하는 고온의 배기가스를 이용하여 결빙해역의 얼음을 해빙시키면서 쇄빙작업을 실시하므로 낮은 추진력으로 효율적인 쇄빙작업이 가능한 장점이 있다.

따라서 낮은 추진력으로도 효율적인 쇄빙작업이 가능하므로 엔진의 에너지 소모량을 크게 줄여 상기 엔진에 사용되는 연료비를 대폭 절감할 수 있음과 동시에 쇄빙작업 시간을 단축할 수 있다.

쇄빙선, 배기가스, 해빙, 결빙해역

Description

배기가스를 이용한 해빙촉진수단이 구비된 쇄빙선{ICE BREAKER HAVING FACILITATION DEVICE FOR ICE THAWING USING EXHAUST GAS}

본 발명은 배기가스를 이용한 해빙촉진수단이 구비된 쇄빙선에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 결빙된 해역의 얼음을 해빙시키는 해빙촉진수단이 구비되어 결빙해역에서의 쇄빙작업을 보다 원활히 할 수 있도록 하는 배기가스를 이용한 해빙촉진수단이 구비된 쇄빙선에 관한 것이다.

극지역(남극, 북극)은 지구의 마지막 남은 미개척 원시 대륙으로서 막대한 양의 생물 자원과 광물자원을 보유하고 있는 것으로 평가됨에 따라, 세계 각국은 극지역 개발을 위해 경쟁적으로 힘을 쏟고 있다.

극지역 개발을 증대시키기 위해서는 우선 이를 지원하기 위한 충분한 인프라를 확보하는 것이 무엇보다 중요한데, 특히 극지역의 생태와 자원을 확보하기 위한 연구기지 건설 등의 인프라 구축이 필요한 실정이다.

이러한 인프라 구축을 위해 극지역의 얼음을 뚫고 각종 물자와 장비를 수송할 수 있는 선박이 필요하게 되었으며, 얼음을 뚫고 극지역을 운항할 수 있는 쇄빙선의 수요가 증가하게 되었다.

일반적으로 쇄빙선(Ice breaker)은 얼음이 덮여 있는 결빙해역(結氷海域)에서 수역(수면의 일정한 구역)의 얼음을 부수어 항로를 만들기 위해 사용되는 선박을 말하며, 상기 쇄빙선에는 결빙해역의 얼음을 깨뜨리기 위한 강력한 추진 기관이 장착되어 있다.

이러한 쇄빙선은 쇄빙 능력을 보유하고 있어 남극대륙 주변이나 북극해처럼 얼어있는 바다에서도 독자적인 항해가 가능하기 때문에 극지를 포함한 어느 곳에서라도 자력으로 항해할 수 있다.

뿐만 아니라 일반 선박이 항해할 수 없는 결빙된 해역에서 항로를 개척해 줌으로써 화물선 선단을 이끌어 화물수송이 가능하도록 돕거나 운항하던 선박이 얼음에 갇힐 경우 이를 구조하는 역할을 수행하기도 한다.

상기와 같은 쇄빙선은 수역에 따라 내해형과 대양(大洋)형이 있으며, 선형에 따라 미국형과 유럽형이 있다.

대양형은 대형 선박으로 러시아의 원자력 쇄빙선과 같은 1만 6000t의 초대형선이 이에 속한다. 미국형은 선수에도 추진기가 있어서 빙면 하부의 물을 배제해서 쇄빙을 용이하게 하고, 유럽형은 빙면상에 올려서 쇄빙하는 것과 선수를 빙면에 충돌시켜 쇄빙하는 두 양식이 있는데, 추진기는 선미에만 있다.

쇄빙선은 결빙수에서 활동하므로 얼음에 봉쇄되어도 이탈이 가능하고 선체가 손상되지 않도록 둥근 형의 특수 선형을 이루고 있으며, 외판은 평활하고 용골도 붙어 있지 않다. 선체 구조도 쇄빙시·유빙수면 항해시는 선체에 걸리는 큰 외력에 견디도록 수면선 부근의 외판을 두껍게 하고 늑골(frame)도 튼튼하게 간격을 협 소하게 하는 등 특수한 설계로 되어 있다. 쇄빙시 및 결빙 이탈시를 위해서 선체를 전후로 경사지게 할 수 있도록 강력한 펌프와 물탱크를 갖추고 있다.

바다 얼음을 깨며 나아가는 쇄빙선은 일반선박에 비해 매우 무겁고 엔진출력이 크며 얼음을 깨기 쉬운 뱃머리 구조를 갖추고 있다.

얼음을 깰 때엔 배와 얼음 사이의 마찰 저항을 최소화해야 하는데, 최근 개발된 쇄빙선은 뱃머리의 폭이 평균 선폭보다 더 넓고 배꼬리의 폭은 더 좁으며 뱃머리가 완만한 곡선을 이뤄‘수저’모양을 하고 있다. 이러한 모양은 쇄빙선의 뱃머리가 얼음 위로 쉽게 올라타도록 하고, 큰 뱃머리로 얼음을 깨며 나아가면 뒷부분(선미)은 쉽게 빠져나오게 한 설계이다.

쇄빙선은 두께 1m 가량의 얼음을 잇따라 깨야 하기 때문에 저속에서도 매우 큰 추진력이 필요하며, 배가 얼음에 갇혔을 때 스스로 빠져나오는 추진력은 쇄빙선의 필수 요소라 할 수 있다. 최근에 건조된 핀란드의 쇄빙선은 제자리에서 맴도는 프로펠러를 갖춰 전방위 쇄빙을 하는 기술을 갖추기도 했다.

이와 같이 쇄빙선의 큰 추진력을 이용하여 얼음을 깨는 방식은 뱃머리가 얼음 위를 올라타 배의 무게로 얼음을 깨부수는 방식인데, 이때 배를 일부러 좌우로 흔들어 더 빨리 얼음을 깨기도 한다.

그러나 이와 같은 단순한 방식은 쇄빙선의 큰 추진력을 위한 엔진의 에너지 소모량이 크기 때문에 쇄빙을 위한 연료비가 상당히 많이 드는 문제점이 있었으며, 단순히 중력과 같은 물리적인 방법에만 의존하기 때문에 쇄빙작업이 장시간 동안 소모되어 그 효율성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 결빙해역에서의 쇄빙작업을 보다 효율적으로 수행하여 연료비를 절감하고, 쇄빙작업 시간을 단축할 수 있는 쇄빙선을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배기가스를 이용한 해빙촉진수단이 구비된 쇄빙선은, 결빙해역에 물리적으로 충돌하여 얼음을 깨뜨리는 충돌부와; 엔진에서 연소된 고온의 배기가스를 상기 충돌부 방향으로 이동시키는 배기관; 및 상기 충돌부의 일측에 형성되어 상기 배기관을 통해 배기가스를 결빙해역으로 배출시키는 배출구;를 포함하여 이루어져, 충돌되기 직전의 얼음을 배기가스로 해빙시켜 결빙해역에서의 쇄빙작업을 보다 원활히 할 수 있는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시 예에 따르면, 상기 배기관의 일측에는 배기가스를 압축분사하는 공기압축기가 구비되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시 예에 따르면, 상기 배기관의 일측에는 배기가스를 가열하는 발열장치가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 배기가스를 이용한 해빙촉진수단이 구비된 쇄빙선은, 엔진의 연소시 발생하는 고온의 배기가스를 이용하여 결빙해역의 얼음을 해빙시키면서 쇄빙작업을 실시하므로 낮은 추진력으로 효율적인 쇄 빙작업이 가능한 장점이 있다.

따라서 낮은 추진력으로도 효율적인 쇄빙작업이 가능하므로 엔진의 에너지 소모량을 크게 줄여 상기 엔진에 사용되는 연료비를 대폭 절감할 수 있음과 동시에 쇄빙작업 시간을 단축할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부된 도면에 의거한 다음의 바람직한 실시 예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

또한, 하기 설명에서 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들 없이도, 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.

본 발명이 적용될 수 있는 일반적인 쇄빙선은 상술된 [배경기술]란을 통해 간단히 설명하였고, 전체적인 구성은 이미 공지된 내용이므로 상세한 설명은 생략하도록 하며, 하기에서는 본 발명의 특징인 해빙촉진수단에 관하여 상세히 설명하 도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배기가스를 이용한 해빙촉진수단이 구비된 쇄빙선을 도시하는 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 쇄빙선(1)은 얼음이 덮여있는 결빙해역에서 엔진의 강력한 추진력을 바탕으로 충돌부(10)를 물리적으로 충돌시켜 결빙된 구역의 얼음을 부수어 항로를 만드는 것을 알 수 있다.

여기서 상기 쇄빙선에는 배기가스를 이용한 해빙촉진수단이 형성되는데, 도 2를 참조하여 상기 해빙촉진수단에 대해 하기에서 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배기가스를 이용한 해빙촉진수단이 구비된 쇄빙선을 도시하는 내부 측면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배기가스를 이용한 해빙촉진수단이 구비된 쇄빙선은, 결빙해역에 물리적으로 충돌하여 얼음을 깨뜨리는 충돌부(10)와, 엔진(21)에서 연소된 고온의 배기가스를 상기 충돌부(10) 방향으로 이동시키는 배기관(23), 및 상기 충돌부(10)의 일측에 형성되어 상기 배기관(23)을 통해 배기가스를 결빙해역으로 배출시키는 배출구(29)를 포함하여 이루어져, 충돌되기 직전의 얼음을 배기가스로 해빙시켜 결빙해역에서의 쇄빙작업을 보다 원활히 할 수 있는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 배출구(29)는 충돌부(10)와 충돌되는 결빙해역의 얼음을 향해 하향으로 기울어지도록 형성되어 충돌되기 직전의 얼음을 해빙시켜 결빙해역에서의 쇄빙작업을 보다 원활히 할 수 있도록 한다. 그리고 상기 배출구(29)는 다수개가 줄 단위로 형성되어 충돌부(10)와 근접한 최대한 넓은 범위의 얼음을 동시에 해빙시켜야 함이 바람직하다 할 것이다.

본 발명의 바람직한 일실시 예로, 상기 배기관(23)의 일측에는 배기가스를 압축분사하는 공기압축기(27)가 구비되는 것이 바람직한데, 상기 공기압축기(27)는 상기 배기가스의 운동에너지를 증폭시켜 고온의 배기가스를 최소한의 열손실로 결빙해역의 얼음까지 도달하도록 한다.

본 발명의 바람직한 다른 실시 예로, 상기 배기관(23)의 일측에는 배기가스를 가열하는 발열장치(25)가 구비되는 것이 바람직한데, 상기 발열장치(25)는 상기 배기가스의 온도를 상승시켜 해빙 효율을 더욱 높일 수 있도록 한다.

그리고 상기 공기압축기(27)와 발열장치(25)는 각각 당업자의 선택에 의해 따로 구비되거나 동시에 구비될 수 있으며, 동시에 구비될 경우에는 발열장치(25)에서 배기가스의 온도를 상승시킨 후 공기압축기(27)에서 공기를 압축시켜 해빙 효율을 더욱 높일 수 있을 것이다.

또한 상기 공기압축기(27)와 발열장치(25)는 결빙해역에서만 작동하도록 사용자에 의한 조작이 가능해야 하며, 결빙해역이 아닌 통상적인 항해에서 상기 배기관(23) 및 배출구(29)는 배기가스를 외부로 배출하는 일반적인 역할을 하는 구성으로 사용되어야 할 것이다. 하지만 배기가스가 뱃머리 쪽에서 발생하게 되면 시야 확보 등의 어려움이 있을 수 있으므로 별도의 배기관이 쇄빙선의 상부로 연결되도록 당업자에 의해 적절히 그 구성이 선택될 수 있을 것이다.

전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 상술한 본 발명의 개념과 특정 실시 예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 형상의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 해당 기술분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.

또한, 상기에서 기술된 실시 예는 본 발명에 따른 하나의 실시예일 뿐이며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 수정 및 변경이 가능할 것이다. 이러한 다양한 수정 및 변경 또한 본 발명의 기술적 사상의 범위 내라면 하기에서 기술되는 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배기가스를 이용한 해빙촉진수단이 구비된 쇄빙선을 도시하는 사시도.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배기가스를 이용한 해빙촉진수단이 구비된 쇄빙선을 도시하는 내부 측면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 쇄빙선 10: 충돌부

21: 엔진 23: 배기관

25: 발열장치 27: 공기압축기

29: 배출구

Claims (3)

1. 얼음이 덮여있는 결빙해역에서 엔진의 강력한 추진력으로 결빙된 구역의 얼음을 부수어 항로를 만드는 쇄빙선에 있어서,

   상기 결빙해역에 물리적으로 충돌하여 얼음을 깨뜨리는 충돌부;

   상기 엔진에서 연소된 고온의 배기가스를 상기 충돌부 방향으로 이동시키는 배기관; 및

   상기 충돌부의 일측에 형성되어 상기 배기관을 통해 배기가스를 결빙해역으로 배출시키는 배출구;를 포함하여 이루어져,

   충돌되기 직전의 얼음을 배기가스로 해빙시켜 결빙해역에서의 쇄빙작업을 보다 원활히 할 수 있는 것을 특징으로 하는 배기가스를 이용한 해빙촉진수단이 구비된 쇄빙선.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 배기관의 일측에는 배기가스를 압축분사하는 공기압축기가 구비되는 것을 특징으로 하는 배기가스를 이용한 해빙촉진수단이 구비된 쇄빙선.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 배기관의 일측에는 배기가스를 가열하는 발열장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 배기가스를 이용한 해빙촉진수단이 구비된 쇄빙선.

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