KR20120024252A - 다중 구성요소를 구비한 부유식 구조물의 위치유지 시스템 - Google Patents

다중 구성요소를 구비한 부유식 구조물의 위치유지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 구성요소를 구비한 부유식 구조물의 위치유지 시스템에 관한 것이고, 부유식 구조물의 위치유지시스템의 구성요소를 다수 구비하여 제1 구성요소의 오작동시 제2 구성요소가 이를 대신하는 위치유지 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 부유식 구조물의 위치유지시스템에 있어서, 상기 위치유지시스템을 사용자가 조종하는 조종부, 상기 부유식 구조물을 움직이는 추력부, 상기 부유식 구조물의 주변여건을 판단하는 계측부, 및 상기 조종부, 상기 추력부, 상기 계측부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 조종부, 제어부, 계측부중 적어도 하나의 구성요소가 두 개 이상인 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 위치유지시스템이 제공된다.

Description

다중 구성요소를 구비한 부유식 구조물의 위치유지 시스템 {Position Holding System for floating Structure with Multiple Element}
본 발명은 다중 구성요소를 구비한 부유식 구조물의 위치유지 시스템에 관한 것이고, 보다 상세하게는 부유식 구조물의 위치유지시스템의 구성요소를 다수 구비하여 제1 구성요소의 오작동시 제2 구성요소가 이를 대신하는 위치유지 시스템에 관한 것이다.
최근 들어 국제적으로 급격한 산업화 현상 및 공업 발전 추이에 따라 한정된 지구 자원은 점차 바닥을 들어내고 있으면, 이에 따른 원유의 안정적인 생산 및 공급은 대단히 중요한 사안이 되고 있다.
따라서, 최근에는 해저에 있는 석유 채굴기술의 발달과 더불어 대형 석유회사들은 지금까지 경제성을 상실했던 군소 한계유전(marginal field)이나 심해 유전의 개발에 적합한 시추설비를 구비한 시추선의 필요성을 절실히 느끼고 있고, 이에 대한 개발을 적극 모색하고 있는 현실이다.
이러한 해양의 지하에 존재하는 석유나 가스 등을 정제 및 저장할 수 있는 FPSO, 드릴쉽등이 점진적으로 늘어나고 있다. 이러한 부유식 구조물은 특성상 일정 위치에서 오랜 작업을 수행하기 때문에 조류 및 풍향, 풍속, 파고에 의하여 흔들림이나, 위치변화가 적을수록 보다 안전한 유전 개발을 이룰 수 있고, 시추작업이 완료된 어느 한 장소에서 다른 장소로 이동하는데 소요되는 시간 및 조작성은 가능한 짧고 간단할수록 좋다.
이때, 조류 및 풍향, 풍속, 파고에 의하여 선체가 흔들려 위치가 변하는 현상은 부유식 구조물의 위치유지시스템(Dynamic Positioning System)에 의하여 해소될 수 있다.
다만, 종래기술의 경우, 부유식 구조물의 위치유지시스템의 오작동이 발생하면, 석유 시추 장비가 파괴되면서 해양으로 원유가 유출되는 사고가 발생할 수 있다. 또한, 부유식 구조물 출동 사고, 침몰 사고등의 원인이 되기도 한다. 이러한 사고는 생태계 파괴 및 심각한 인명사고로 이어질 수 있고, 천문학적인 액수의 피해를 가져다 줄 수 있다. 따라서, 위치유지시스템을 안정적으로 운영할 수 있는 기술이 필요하다.
이러한 필요성에 따라 본 발명은, 부유식 구조물의 위치유지시스템의 구성요소를 이중화하여, 부유식 구조물의 위치유지시스템의 제1 구성요소의 오작동시에도 제2 구성요소가 이를 대신할 수 있도록 하여, 위치유지시스템의 안정적인 운용을 할 수 있도록 하는 부유식 구조물의 위치유지시스템을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명에 따르면, 부유식 구조물의 위치유지시스템에 있어서, 상기 부유식 구조물의 위치 유지 동작을 실행하기 위한 작업 명령을 발생시키는 조종부, 상기 부유식 구조물의 위치 변경 또는 유지를 위한 추력을 발생시키는 추력부, 상기 부유식 구조물의 위치 유지에 관련된 적어도 하나 이상의 계측 정보를 생성하는 계측부, 및 상기 작업 명령에 따라 상기 추력부에 대한 제어를 수행하는 제어부를 포함하고, 상기 조종부, 제어부, 계측부중 적어도 하나는 두 개 이상인 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 위치유지시스템을 제공한다.
상기 조종부가 두 개 이상인 경우, 제1 조종부가 오작동시, 제2 조종부가 이를 대신하여 동작하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 위치유지시스템인 것이 바람직하다.
상기 제어부가 두 개 이상인 경우, 제1 제어부가 오작동시, 제2 제어부가 이를 대신하여 동작하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 위치유지시스템인 것이 바람직하다.
상기 계측부가 두 개 이상인 경우, 제1 계측부가 오작동시, 제2 계측부가 이를 대신하여 동작하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 위치유지시스템인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 부유식 구조물의 오작동을 최소화하여, 안정적인 위치유지시스템 운용이 가능하다. 또한 본 발명은 잠재적으로 있을 수 있는 부유식 구조물의 충돌이나 원유 유출 등으로 인한 심각한 피해를 차단하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 제어부를 구비한 부유식 구조물의 위치유지시스템의 블록도.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 계측부를 구비한 부유식 구조물의 위치유지시스템의 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 조종부를 구비한 부유식 구조물의 위치유지시스템의 블록도.
도 4는 종래의 부유식 구조물의 위치유지시스템의 블록도.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하도록 한다. 첨부된 도면들 및 이하의 설명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 본 발명을 설명하기 위한 의도로 예시된 것에 불과하므로, 첨부된 도면들 및 설명이 본 발명의 권리범위를 제한하려는 의도로 해석되어서는 아니될 것이다.
본 명세서에서 부유식 구조물이란, 평상시에는 해상의 일 지점에 계류된 채 사용되는 오일 FPSO 등의 해상 플랜트를 비롯하여, 벌크화물선, 컨테이너선, 여객선 등과 같은 각종 선박등을 모두 포함하는 개념이다.
본 명세서에서 사용자란, 위치유지시스템에 등록된 자로서, 부유식 구조물의 유지 보수관리에 관하여 책임이 있는 자를 말한다.
본 명세서에서 구성요소는 부유식 구조물의 위치유지시스템에 포함되는 부분을 말하는 것으로, 조종부, 제어부, 추력부, 계측부중 어느 하나를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 제어부를 구비한 부유식 구조물의 위치유지시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 위치유지시스템(100)은 조종부(160), 제1 제어부(120), 제2 제어부(125), 추력부(140), 계측부(180)를 포함할 수 있다.
조종부(160)는 사용자의 조작을 통해 부유식 구조물의 위치 유지 동작을 실행하기 위한 작업 명령을 발생시킨다. 즉, 조종부(160)는 사용자와 시스템의 인터페이스 역할을 한다.
추력부(140)는 부유식 구조물의 위치 변경 또는 유지를 위한 추력을 발생시켜서, 부유식 구조물을 움직이는 역할을 한다. 추력부(140)는 프로펠라(Propeller), 쓰러스터(Thruster), 러더(Rudder)등을 포함할 수 있다.
계측부(180)는 부유식 구조물의 위치유지에 관련된 하나 이상의 계측 정보들을 생성한다. 계측부(180)에는 풍향계, 차동위치계측기(DGPS, Differencial GPS) 또는 위치계측기(GPS), 자이로스코프(GYRO Scope), 운동계측기(MRU, Motion Reference Unit), 음향위치센서등이 포함될 수 있다.
제어부(120,125)는 조종부(160), 추력부(140), 계측부(180)를 제어하는 역할을 한다. 본 발명에 일 실시예에 따라서, 제어부를 두 개 이상 구비하는 위치유지시스템의 경우, 평상시에는 제1 제어부(120)를 통하여 조종부(160), 추력부(140), 계측부(180)를 제어한다. 만약, 제1 제어부(120)가 내장 프로그램의 오류발생, 네크워킹을 통한 해킹, 외부에서의 물리적인 충격등에 의하여, 오작동을 일으키는 경우, 부유식 구조물의 위치유지시스템은 전면적으로 작동을 중지하게되고, 이와 같은 중지는 부유식 구조물의 치명적인 사고로 이어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 제2 제어부(125)를 구비하고 있어, 제1 제어부(120)가 오작동을 일으키는 경우, 이를 대체하여 작동할 수 있다. 비록, 도 1에서는 제어부를 두 개로 구성하였으나, 제3 제어부(미도시)도 포함될 수 있고, 제3 제어부는 제1 제어부(120)와 제2 제어부(125)가 동시에 오작동을 일으키는 경우, 이를 대체하여 작동할 수 있는 것이다. 그 이상의 제어부를 구비하는 것도 가능한다.
제어부가 오작동하는 경우, 조종부(160), 추력부(140), 계측부(180)에서 외부적으로 이를 판단할 수 있고, 오작동으로 판단되면, 제1 제어부(120)와 조종부(160), 제1 제어부(120)와 추력부(140), 제1 제어부(120)와 계측부(180)의 연결이 끊어지게 된다. 이와 동시에, 제2 제어부(125)와 조종부(160), 제2 제어부(125)와 추력부(140), 제2 제어부(125)와 계측부(180)가 연결이 된다. 따라서, 이러한 오작동이 있으면, 제1 제어부(120)가 수리 또는 교체되기까지, 기타 사용자의 별도의 선택이 있을 때까지, 제2 제어부(125)가 조종부(160), 추력부(140), 계측부(180)를 제어하게 된다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 계측부를 구비한 부유식 구조물의 위치유지시스템의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 위치유지시스템(100)은, 조종부(160), 추력부(140), 제어부(120), 제1 계측부(180), 제2 계측부(185)를 포함할 수 있다.
조종부(160)는 사용자의 조작을 통해 부유식 구조물의 위치 유지 동작을 실행하기 위한 작업 명령을 발생시킨다. 즉, 조종부(160)는 사용자와 시스템의 인터페이스 역할을 한다.
추력부(140)는 부유식 구조물의 위치 변경 또는 유지를 위한 추력을 발생시켜서, 부유식 구조물을 움직이는 역할을 한다. 추력부(140)는 프로펠라(Propeller), 쓰러스터(Thruster), 러더(Rudder)등을 포함할 수 있다.
제어부(120)는 조종부(160), 추력부(140), 제1 계측부(180), 제2 계측부(185)를 제어하는 역할을 한다.
계측부(180)는 부유식 구조물의 위치유지에 관련된 하나 이상의 계측 정보들을 생성한다. 계측부(180)에는 풍향계, 차동위치계측기(DGPS, Differencial GPS) 또는 위치계측기(GPS), 자이로스코프(GYRO Scope), 운동계측기(MRU, Motion Reference Unit), 음향위치센서등이 포함될 수 있다.
계측부가 이중이라는 것은, 예를들어, 풍향계, 차동위치계측기(DGPS, Differencial GPS) 또는 위치계측기(GPS), 자이로스코프(GYRO Scope), 운동계측기(MRU, Motion Reference Unit), 음향위치센서중 하나 이상이 이중이라는 의미이다.
예를들어, 풍향계가 두 개를 구비될 수 있고, 운동계측기가 두 개를 구비될 수 있고, 풍향계와 운동계측기가 각각 두 개씩 구비될 수도 있다. 예를들어, 풍향계를 두 개 구비한 계측부의 경우, 제1 풍향계가 외부의 물리적인 충격, 제1 풍향계의 내부적인 결함등으로 인하여 오작동을 일으키게 되면, 제어부(120)의 판단으로, 제2 풍향계를 가동 시킬 수 있다. 이때, 제1 풍향계의 측정 값은 제어부(120)에 전달되지 않고, 제2 풍향계의 측정값만을 제어부(120)에 전달한다. 비슷한 원리로, 풍향계를 세 개 구비한 계측부의 경우, 제1 풍향계와 제2 풍향계가 오작동을 일으키게되면, 제어부의 판단으로 제3 풍향계를 가동 시킬 수 있다. 이때, 제1 풍향계와 제2 풍향계의 측정값은 제어부(120)에 전달되지 않고, 제3 풍향계의 측정값만을 제어부(120)에 전달할 수 있다.
다만, 본 발명의 바람직한 실시예는, 계측부는 제1 풍향계와 제2 풍향계, 제1 DGPS와 제2 DGPS, 제1 운동계측기와 제2 운동계측기, 제1 음향위치센서와 제2 음향위치센서, 기타 제1 계측부분과 제2 계측부분을 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 연속적인 오작동에도 불구하고 부유식 구조물의 위치유지시스템이 안정적으로 가동되도록 하는 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 조종부를 구비한 부유식 구조물의 위치유지시스템의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 제어부(120), 추력부(140), 제1 조종부(160), 제2 조종부(165), 계측부(180)을 포함할 수 있다.
추력부(140)는 부유식 구조물의 위치 변경 또는 유지를 위한 추력을 발생시켜서, 부유식 구조물을 움직이는 역할을 한다. 추력부(140)는 프로펠라(Propeller), 쓰러스터(Thruster), 러더(Rudder)등을 포함할 수 있다.
제어부(120)는 제1 조종부(160), 제2 조종부(165), 추력부(140), 계측부(180)를 제어하는 역할을 한다.
계측부(180)는 부유식 구조물의 위치유지에 관련된 하나 이상의 계측 정보들을 생성한다. 계측부(180)에는 풍향계, 차동위치계측기(DGPS, Differencial GPS) 또는 위치계측기(GPS), 자이로스코프(GYRO Scope), 운동계측기(MRU, Motion Reference Unit), 음향위치센서등이 포함될 수 있다.
조종부는 사용자의 조작을 통해 부유식 구조물의 위치 유지 동작을 실행하기 위한 작업 명령을 발생시킨다. 즉, 조종부는 사용자와 시스템의 인터페이스 역할을 한다.
조종부는 크게 입력부와 출력부로 구분될 수 있다. 위에서 설명한 계측부(180)가 다중인 경우와 같이, 조종부가 다중화 되어있다는 것은, 입력부 또는 출력부가 다중화 되어있는 것을 말한다. 예를들어, 출력부의 디스플레이부가 이중화되었다면, 제1 디스플레이부가 오작동을 일으키면, 제어부(120)의 판단으로, 제2 디스플레이부가 이를 대체하여 사용자와 위치유지시스템이 인터페이스하도록 할 수 있다. 이러한 경우, 제어부(120)의 신호는 제1 디스플레이부에 전달되지 않고, 제2 디스플레이부에 전달된다. 본 발명의 바람직한 실시예는, 모든 조종부가 다중화 되는 것이다.
따라서 본 발명에서 제공되는 다중 구성요소를 구비한 위치유지시스템은, 제1 구성요소가 결함이 생기는 경우에도, 제2 구성요소로 이를 대체하여서, 작은 사고가 큰 사고로 이어지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 부유식 구조물의 위치유지시스템으로 인한 사고를 미연에 방지하고, FPSO의 경우에는 보다 효율적인 원유 수급이 가능한 것이다.
이상에서 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 하기에 기재된 특허청구범위 내에 있게 된다.
100 : 위치유지시스템
120 : 제어부
125 : 제2 제어부
140 : 추력부
145 : 제2 추력부
160 : 조종부
165 : 제2 조종부
180 : 계측부
185 : 제2 계측부

Claims (3)

  1. 부유식 구조물의 위치유지시스템에 있어서,
    상기 부유식 구조물의 위치 변경 또는 유지를 위한 추력을 발생시키는 추력부;
    상기 부유식 구조물의 위치 유지 동작을 실행하기 위한 작업 명령을 발생시키는 조종부 및 하나 이상의 보조 조종부;
    상기 부유식 구조물의 위치 유지에 관련된 적어도 하나 이상의 계측 정보를 생성하는 계측부 및 하나 이상의 보조 계측부;
    상기 작업 명령에 따라 상기 추력부에 대한 제어를 수행하는 제어부 및 하나 이상의 보조 제어부; 및
    상기 조종부, 제어부 및 계측부와 접속되어 오작동을 감지하는 오작동 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 위치유지시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,상기 오작동 감지부는, 상기 조종부, 제어부 및 계측부 중 어느 하나가 오작동할 경우 상기 오작동되는 장치의 보조 장치를 작동하도록 제어하는 보조 장치 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 위치유지 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 오작동 감지부는 상기 조종부, 제어부 및 계측부가 오작동인 경우 알람 또는 경고등을 통해 사용자에게 알려주는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 위치유지시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220132916A (ko) * 2021-03-24 2022-10-04 김대인 부품 교체시기 예측을 통한 선박 유지관리 시스템
KR20220132913A (ko) * 2021-03-24 2022-10-04 김대인 이중화 라인을 이용한 선박 유지관리 시스템

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