KR20120058974A - 해저광물 일시저장용 챔버 - Google Patents

해저광물 일시저장용 챔버 Download PDF

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KR20120058974A
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강대훈
강효동
이광민
오영태
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Abstract

본 발명은 해저광물 일시저장용 챔버에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해저광물을 채굴한 후 해저광물을 일시적으로 저장하고 해저광물의 충만시 크레인으로 일시에 수송바지에 적재할 수 있도록 된 해저광물 일시저장용 챔버에 관한 것이다.
본 발명은 해저광물 일시저장용 챔버에 있어서, 상기 챔버는 내부에 공간이 형성된 본체와, 상기 본체에 설치되어 내부 공간의 해수를 배출하기 위한 배수펌프를 포함하는 해저광물 일시저장용 챔버를 제공한다.

Description

해저광물 일시저장용 챔버{Chamber for instant storing of ocean mineral}
본 발명은 해저광물 일시저장용 챔버에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해저광물을 채굴한 후 해저광물을 일시적으로 저장하고 해저광물의 충만시 크레인으로 일시에 수송바지에 적재할 수 있도록 된 해저광물 일시저장용 챔버에 관한 것이다.
최근 세계 각국은 천연자원 특히 광물자원을 확보하기 위하여 수 많은 인력과 자본을 투자하고 있다.
특히 지상의 광물자원이 고갈됨에 따라 해상으로 눈을 돌리고 있으며 심지어는 이로 인해 영토분쟁까지 벌이고 있는 실정이다.
이러한 해상의 광물자원 중 대표적인 것이 열수광상과 망간단괴이며 이들은 수심이 1,000m 이상의 심해에 주로 분포하고 있다. 여기서 망간단괴는 태평양의 Clarion-Clipperton 해역의 수심 5,000m 지역에 집중적으로 분포하고 있다.
따라서 심해에서 망간단괴를 채취하기 위해서는 채굴(Mining), 양광(Nodule Lifting) 등의 다양한 분야에서 연구가 진행되고 있다.
종래 망간단괴의 채취방법으로는 광물을 채굴한 후 채광선에 있는 포크레인을 사용하여 광물을 수송바지에 옮겨 이송하였다.
하지만 이와 같은 방법으로는 광물을 이송하는데 시간이 너무 많이 소요된다. 또한 수심이 깊은 해양에서 망간단괴를 채광하고, 앞에 언급한 방법으로 광물을 수송바지로 하역(unloading)할 경우 해상환경(조류, 파도 및 바람)의 악영향으로 채광선과 수송 바지의 운동이 커져 하역 작업을 수행 할 수 없는 경우가 빈번하게 발생할 확률이 높다.
또한 포크레인 이외에 이송효율을 높이기 위해 컨베이어벨트가 이용되고 있지만 이 또한 상기와 같이 기후, 조류 또는 파도의 영향에 의해 채광선과 수송 바지의 운동으로 작업이 어려워지는 문제점을 해결할 수 없다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 내부에 공간이 형성되어 해저광물을 저장할 수 있고 배수펌프를 설치하여 해저광물과 함께 유입된 해수를 배출함에 따라 내부에 해저광물만 저장되도록 하여 내부에 수용할 수 있는 해저광물의 양이 늘어나도록 된 해저광물 일시저장용 챔버를 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 상기 본체의 일측에 가이드부재를 설치하여 챔버의 이동시 저항을 줄일 수 있도록 된 해저광물 일시저장용 챔버를 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 본체의 테두리에 밸러스트 탱크를 형성하고 밸러스트 탱크에는 해수를 배출하도록 밸러스트수 배출펌프를 설치하여 용이하게 챔버를 부침시킬 수 있도록 구비된 해저광물 일시저장용 챔버를 제공하는데 목적이 있다.
아울러 본 발명은 본체에 웨이트를 설치하므로 챔버가 비었을 때 부력에 의해 챔버가 부상하는 것을 방지하도록 된 해저광물 일시저장용 챔버를 제공하는데 목적이 있다.
여기서 상기 웨이트는 밸러스트 탱크의 내부에 수용되어 웨이트를 설치하기 위한 별도의 공간을 필요로 하지 않으므로 챔버가 콤팩트하게 구비되도록 된 해저광물 일시저장용 챔버를 제공하는데 목적이 있다.
또한 상기 본체의 하부에 균형 웨이트를 설치하므로 챔버가 조류에 의해 전복되는 것을 미연에 방지할 수 있도록 된 해저광물 일시저장용 챔버를 제공하는데 목적이 있다.
아울러 상기 본체에 진공펌프를 설치하여 본체의 내부에 부압이 형성되도록 함으로서 해저광물이 더욱 용이하게 챔버에 유입되도록 된 해저광물 일시저장용 챔버를 제공하는데 목적이 있다.
또한 본 발명은 상기와 같은 해저광물을 챔버에 일시저장한 후 부상시켜 수송바지로 옮겨 실을 수 있으므로 신속하게 해저광물을 신속하게 외부로 반출할 수 있도록 된 해저광물 일시저장용 챔버를 제공하는데 목적이 있다.
더불어 본발명은 상기와 같이 신속하게 해저광물을 수중바지에 적재할 수 있으므로 외부조건과 관계없이 해저광물을 용이하게 채취할 수 있도록 된 해저광물 일시저장용 챔버를 제공하는데 목적이 있다.
따라서 본 발명은 해저광물 일시저장용 챔버에 있어서, 상기 챔버는 내부에 공간이 형성된 본체와, 상기 본체에 설치되어 내부 공간의 해수를 배출하기 위한 배수펌프를 포함하는 해저광물 일시저장용 챔버를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 본체의 일측에 상기 챔버의 이동시 저항을 줄이기 위하여 설치된 가이드부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서 상기 본체의 테두리에 밸러스트 탱크가 형성되고, 상기 밸러스트 탱크에는 해수를 배출하도록 밸러스트수 배출펌프가 설치되는 것이 바람직하다.
또한 상기 본체는 챔버가 수중에 잠길 수 있도록 웨이트가 설치되는 것이 바람직하다.
여기서 상기 웨이트는 상기 밸러스트 탱크의 내부에 수용되는 것이 더욱 바람직하다.
아울러 상기 본체의 하부에 균형 웨이트가 더 설치되는 것이 바람직하다.
또한 상기 본체의 내부에 부압이 형성되도록 상기 본체에 설치된 진공펌프를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 본 발명에 따른 해저광물 일시저장용 챔버는 내부에 공간이 형성되어 해저광물을 저장할 수 있고 배수펌프를 설치하여 해저광물과 함께 유입된 해수를 배출함에 따라 내부에 해저광물만 저장되도록 하여 내부에 수용할 수 있는 해저광물의 양이 늘어난다.
또한 본 발명에 따른 해저광물 일시저장용 챔버는 상기 본체의 일측에 가이드부재를 설치하여 챔버의 이동시 저항을 줄일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 해저광물 일시저장용 챔버는 본체의 테두리에 밸러스트 탱크를 형성하고 밸러스트 탱크에는 해수를 배출하도록 밸러스트수 배출펌프를 설치하여 용이하게 챔버를 부침시킬 수 있다.
아울러 본 발명에 따른 해저광물 일시저장용 챔버는 본체에 웨이트를 설치하므로 챔버가 비었을 때 부력에 의해 챔버가 부상하는 것을 방지할 수 있다.
여기서 상기 웨이트는 밸러스트 탱크의 내부에 수용되어 웨이트를 설치하기 위한 별도의 공간을 필요로 하지 않으므로 챔버를 콤팩트하게 구비할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 해저광물 일시저장용 챔버는 상기 본체의 하부에 균형 웨이트를 설치하므로 챔버가 조류에 의해 전복되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
아울러 본 발명에 따른 해저광물 일시저장용 챔버는 본체에 진공펌프를 설치하여 본체의 내부에 부압이 형성되도록 함으로서 해저광물이 더욱 용이하게 챔버에 유입된다.
또한 본 발명에 따른 해저광물 일시저장용 챔버는 상기와 같은 해저광물을 챔버에 일시저장한 후 부상시켜 수송바지로 옮겨 실을 수 있으므로 신속하게 해저광물을 신속하게 외부로 반출할 수 있다.
더불어 본 발명에 따른 해저광물 일시저장용 챔버는 상기와 같이 신속하게 해저광물을 수중바지에 적재할 수 있으므로 외부조건과 관계없이 해저광물을 용이하게 채취할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 해저광물 일시저장용 챔버를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 해저광물 일시저장용 챔버를 수송바지에 선적하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 3는 본 발명에 따른 해저광물 일시저장용 챔버를 인양선을 이용하여 직접 운송하는 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 해저광물 일시저장용 챔버를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일실시예에 따른 해저광물 일시저장용 챔버는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 공간이 형성된 본체(40a)와, 본체(40a)의 외벽에 이중격벽으로 형성된 밸러서트 탱크(40b)로 이루어진다.
상기 본체(40a)는 내부에 공간이 형성되며 이 공간으로 해저광물과 해수가 함께 유입된다. 따라서 본체(40a)의 일측에는 양광관(36)과 연통되는 유입배관(40c)이 형성된다. 여기서 상기 양광관(36)과 상기 유입배관(40c) 사이에 양광관(36)이 연결되는 해저광물유입구(42)가 형성된다. 또한 상기 본체(40a)의 상단에는 채광선(20)과 챔버(40)를 연결하여 챔버(40)를 이동시키거나 비상회수할 때 사용되는 가이드 라인(60)이 연결된다. 아울러 상기 본체(40a)의 상단 중심에는 챔버(40)의 상태를 감지하고 제어하기 위한 컨트롤 라인(62)이 연결 설치된다. 또한 본체(40a)에는 상기 유입배관(40c)을 통하여 내부로 유입된 해수를 외부로 배출하기 위한 배수펌프(44)가 설치된다. 따라서 본체(40a)의 내부에는 해수가 배출되어 양광된 해저광물만 저장된다. 아울러 상기 본체(40a)에는 내부에 부압이 형성되도록 하기 위하여 진공펌프(46)가 설치된다. 상기 진공펌프(46)가 작동하므로 양광관(36)에 설치되어 있는 서브머지드 펌프(38)의 부하를 획기적으로 줄일 수 있다. 또한 상기 본체(40a)의 하부에는 밀도가 높은 콘크리트 또는 철광석 또는 자갈로 이루어진 균형 웨이트(48a)가 부착 설치되어 챔버(40)가 부상하지 않을 뿐더러 조류 등에 의해 전복되지 않고 설치상태를 유지할 수 있도록 한다. 아울러 상기 본체(40a)의 일측에는 상기 챔버의 이동시 저항을 줄일수 있도록 가이드부재(70)가 설치되는 것이 바람직하다. 여기서 상기 가이드부재(70)는 필요시에만 사용할 수 있도록 본체(40a)의 일측에 힌지결합되는 것이 바람직하다.
상기 밸러스트 탱크(40b)는 본체(40a)의 외벽에 이중격벽으로 형성된다. 상기 밸러스트 탱크(40b)는 내부에 해수가 채워져 있으므로 이 해수의 양에 따라 챔버(40)가 부침하게 된다. 또한 상기 밸러스트 탱크(40b)의 내부에는 챔버(40)가 수면 아래에 잠길 수 있도록 웨이트(48b)가 수용된다. 상기 웨이트(48b)는 물보다 비중이 크고 구하기 쉬운 콘크리트 혹은 자갈인 것이 바람직하다. 또한 상기 밸러스트 탱크(40b)에는 해수를 배출할 수 있도록 밸러스트수 배출펌프(49)가 설치된다.
이하 본 발명의 일실시예에 따른 해저광물 일시저장용 챔버를 이용한 해저광물 채취방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저 해저에서 채광기(10; miner)를 이용하여 광물을 생산한다. 여기서 상기 채광기(10)는 한번 지나가면 해저의 표면에 깔려있는 진흙에 의해 골이 파이기 때문에 일방향으로 전진할 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다. 상기 채광기(10)는 채광선(20)과 통신하면서 미리 설정해 놓은 구역을 벗어나지 않도록 작동되는 것이 바람직하다. 여기서 상기 채광선(20)은 동적 위치유지 시스템(dynamic positioning system)에 의해 해상에서 위치를 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 채광선(20)에는 필요한 물건을 옮겨 실을 수 있도록 크레인(22)이 설치되는 것이 바람직하다. 또한 상기 채광기(10)는 채광선(20)의 움직임에 영향을 받기 때문에 채광선(20)의 방향과 속도에 따라 연동되어 움직이도록 구비하는 것이 바람직하다.
다음으로 채굴한 해저광물을 양광수단(30)을 이용하여 챔버(40)로 양광한다. 여기서 양광수단(30)은 채광기(10)와 연통되도록 설치된 가요성 파이프(32)와, 상기 가요성 파이프(32)와 연통되도록 설치된 버퍼(34)와, 상기 버퍼(34)와 상기 챔버(40) 사이에 연통설치된 양광관(36)으로 이루어진다. 따라서 상기 채광기(10)가 이동하더라도 가요성 파이프(32)에 의해 길이를 보상받기 때문에 채광기(10)와 버퍼(34) 사이가 분리되지는 않는다. 상기 채광기(10) 또는 상기 버퍼(34)에는 해저광물을 같은 크기로 분쇄하는 크러셔(미도시)가 설치되는 것이 바람직하다. 여기서 상기 채광기(10)와 버퍼(34) 사이 또는 상기 버퍼(34)와 챔버(40) 사이에는 해수와 함께 해저광물을 이송하기 위해 복수의 서브머지드 펌프(38)가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 챔버(40)는 해저광물이 유입되어 중량이 증가하여도 높이를 유지하기 위하여 상기 챔버(40)에 해저광물이 유입되어 증가하는 중량에 비례하여 해수를 배수펌프를 통하여 챔버(40)의 외부로 배출한다. 그러면 상기 챔버(40)는 해저광물이 유입되어 중량이 증가하더라도 일정한 깊이를 유지할 수 있다.
다음으로 해저광물이 챔버(40)에 충만하게 되면 챔버(40)를 양광수단(30)과 분리하여 크레인(22)으로 인양한다. 상기 양광수단(30)을 통하여 챔버(40)에 해저광물이 지속적으로 유입되면 챔버(40)의 내부는 점점 해저광물로 채워진다. 이와 같이 챔버(40)에 해저광물이 유입되어 챔버(40)의 내부에 충만하게 되면 양광수단(30)을 챔버(40)와 분리한 후 하부에 형성된 해저광물유입구(42)를 무인수중 탐사기(미도시; Remote Operated Vehicle)를 이용하여 폐쇄한다. 상기 양광수단(30)이 챔버(40)에서 분리되면 챔버(40)의 밸러스트 탱크(40b)에 수용되어 있는 해수 밸러스트수 배출펌프(49)를 이용하여 외부로 신속하게 방출하여 챔버(40)가 부력에 의해 수면으로 부상하도록 한다. 다음으로 상기 챔버(40)가 부상하여 수면에 도달하면 채광선(20) 크레인(22)에 상기 챔버(40)에 걸어서 상부로 인양한다. 상기 크레인(20)에 의해 인양된 챔버(40)는 수송바지(50)에 적재된다. 여기서 챔버(40)를 수송바지(50)에 적재하여 운송하였지만 필요에 따라 챔버를 직접 인양선(80)을 이용하여 직접 수송할 수 있음은 물론이다.
10 : 채광기 20 : 채광선
22 : 크레인 30 : 양광수단
32 : 가요성 파이프 34 : 버퍼
36 : 양광관 38 : 서브머지드 펌프
40 : 챔버 40a : 본체
40b : 밸러스트 탱크 40c: 유입배관
42 : 해저광물유입구 44 : 해수배수펌프
46 : 진공펌프 48a : 균형웨이트
48b : 웨이트 49 : 밸러스트수 배출펌프
50 : 수송바지 60 : 가이드 라인
62 : 컨트롤 라인 70 : 가이드부재
80 : 인양선

Claims (7)

  1. 해저광물 일시저장용 챔버에 있어서,
    상기 챔버는 내부에 공간이 형성된 본체와, 상기 본체에 설치되어 내부 공간의 해수를 배출하기 위한 배수펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 해저광물 일시저장용 챔버.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체의 일측에 상기 챔버의 이동시 저항을 줄이기 위하여 설치된 가이드부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해저광물 일시저장용 챔버.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 본체의 테두리에 밸러스트 탱크가 형성되고, 상기 밸러스트 탱크에 해수를 배출하도록 밸러스트수 배출펌프가 설치되는 것을 특징으로 하는 해저광물 일시저장용 챔버.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 본체는 챔버가 수중에 잠길 수 있도록 웨이트가 설치되는 것을 특징으로 하는 해저광물 일시저장용 챔버.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 웨이트는 상기 밸러스트 탱크의 내부에 수용되는 것을 특징으로 하는 해저광물 일시저장용 챔버.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 본체의 하부에 균형 웨이트가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 해저광물 일시저장용 챔버.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 본체의 내부에 부압이 형성되도록 상기 본체에 설치된 진공펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해저광물 일시저장용 챔버.
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