KR20120067072A

KR20120067072A - 해저광물 채취방법

Info

Publication number: KR20120067072A
Application number: KR1020100128492A
Authority: KR
Inventors: 강대훈; 강효동; 이광민; 오영태
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2012-06-25

Abstract

본 발명은 해저광물을 채취하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 채굴된 해저광물을 수면까지 양광시키지 않고 수중에서 저장컨테이너에 일시적으로 저장한 후 처리하므로 수송바지로의 이송시간을 절약함에 따라 외부의 영향을 최소화시킬 수 있도록 된 해저광물 채취방법에 관한 것이다.
본 발명은 해상에서 해저광물을 채굴하는 단계와; 채굴한 해저광물을 양광수단을 통해 저장컨테이너로 양광하는 단계와; 상기 저장컨테이너에 해저광물이 충만하면 채광선의 크레인으로 인양하는 단계와; 상기 크레인으로 인양한 저장컨테이너를 수송바지에 적재하는 단계;를 포함하는 해저광물 채취방법을 제공한다.

Description

해저광물 채취방법{Method for mining of ocean mineral}

본 발명은 해저광물을 채취하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 채굴된 해저광물을 수면까지 양광시키지 않고 수중에서 저장컨테이너에 일시적으로 저장한 후 처리하므로 수송바지로의 이송시간을 절약함에 따라 외부의 영향을 최소화시킬 수 있도록 된 해저광물 채취방법에 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, 수중에 저장컨테이너를 설치하여 일차적으로 해저광물을 수용하고, 이 저장컨테이너가 충만하면 부상하여 수송바지에 적재함으로 해저광물을 신속하게 외부로 반출할 수 있도록 된 해저광물 채취방법을 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은 상기와 같이 신속하게 해저광물을 수중바지에 적재할 수 있도록 하여 외부조건과 관계없이 용이하게 해저광물을 채취할 수 있도록 된 해저광물 채취방법을 제공하는 데 목적이 있다.

아울러 본 발명은 공(空) 저장컨테이너를 대기시켜 신속하게 새로운 저장컨테이너로 교체할 수 있도록 함으로서 생산중지시간을 최소화할 수 있도록 된 해저광물 채취방법을 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은 밸러스트 탱크의 부력을 이용하여 저장컨테이너를 부침시키므로 적은 부하로도 저장컨테이너의 설치깊이를 조절할 수 있도록 된 해저광물 채취방법을 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은 저장컨테이너에 유입된 해저광물의 중량이 증가함에 따라 상기 밸러스트 탱크에서 배출되는 밸러스트 워터의 양이 증가하도록 연동 제어하므로 저장컨테이너의 설치깊이를 용이하게 조절할 수 있도록 된 해저광물 채취방법을 제공하는 데 목적이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 해상에서 해저광물을 채굴하는 단계와; 채굴한 해저광물을 양광수단을 통해 저장컨테이너로 양광하는 단계와; 상기 저장컨테이너에 해저광물이 충만하면 채광선의 크레인으로 인양하는 단계와; 상기 크레인으로 인양한 저장컨테이너를 수송바지에 적재하는 단계;를 포함하는 해저광물 채취방법을 제공한다.

또한 상기 해저광물로 충만한 저장컨테이너를 크레인의 인양시 다른 크레인을 통하여 공 저장컨테이너를 양광수단과 바로 연결할 수 있도록 구비하는 것이 바람직하다.

아울러 상기 저장컨테이너는 밸러스트 탱크의 부력을 이용하여 부침되는 것이 바람직하다.

더불어 상기 저장컨테이너는 유입된 해저광물의 중량이 증가함에 따라 상기 밸러스트 탱크에서 배출되는 밸러스트 워터의 양이 증가하도록 연동 제어되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 본 발명에 따른 해저광물 채취방법은 수중에 저장컨테이너를 설치하여 일차적으로 해저광물을 수용하고, 이 저장컨테이너가 충만하면 부상하여 수송바지에 적재함으로 해저광물을 신속하게 외부로 반출할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 해저광물 채취방법은 상기와 같이 신속하게 해저광물을 수중바지에 적재할 수 있으므로 외부조건과 관계없이 해저광물을 용이하게 채취할 수 있다.

아울러 본 발명에 따른 해저광물 채취방법은 공 저장컨테이너를 대기시켜 신속하게 새로운 저장컨테이너로 교체할 수 있도록 함으로서 생산중지시간을 최소화할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 해저광물 채취방법은 밸러스트 탱크의 부력을 이용하여 저장컨테이너를 부침시키므로 적은 부하로도 저장컨테이너의 설치깊이를 조절할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 해저광물 채취방법은 저장컨테이너에 유입된 해저광물의 중량이 증가함에 따라 상기 밸러스트 탱크에서 배출되는 밸러스트 워터의 양이 증가하도록 연동 제어하므로 용이하게 저장컨테이너의 설치깊이를 조절할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 채취방법에 의해 해저광물을 채취하고 있는 상태를 나타내고 있는 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 채취방법에 의해 저장컨테이너를 수송바지에 적재하고 있는 상태를 나타내는 상태도이다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 해저광물 채취방법을 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일실시예에 따른 해저광물 채취방법은 해상에서 해저광물을 채굴하는 단계와, 채굴한 해저광물을 양광수단을 통해 저장컨테이너로 양광하는 단계와, 상기 저장컨테이너에 해저광물이 충만하면 채광선의 크레인으로 저장컨테이너를 인양하여 수송바지에 적재하는 단계를 포함한다.

먼저 해저광물을 채굴하는 단계는 해저에서 채광기(10; miner)를 이용하여 광물을 생산하는 단계이다. 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 저장컨테이너로 양광하는 단계는 채광기(10)에서 채광한 광물을 양광수단(30)을 통하여 저장컨테이너(40)에 양광하는 단계이다. 상기 채광기(10)와 상기 저장컨테이너(40) 사이에 설치되어 해저광물을 저장컨테이너(40)로 이송하는 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 저장컨테이너(40) 사이에 연통설치된 강관(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 저장컨테이너(40) 사이에는 해수와 함께 해저광물을 이송하기 위해 복수의 서브머지드 펌프(38)가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 저장컨테이너(40)는 해저광물이 유입되어 중량이 증가하여도 높이를 유지하기 위하여 상기 저장컨테이너(40)에 해저광물이 유입되어 증가하는 중량에 비례하여 밸러스팅 워터를 저장컨테이너(40)의 밖으로 배출한다. 그러면 상기 저장컨테이너(40)는 해저광물이 유입되어 중량이 증가하더라도 일정한 깊이를 유지할 수 있다.

다음으로 채광선(20)의 크레인(22)으로 저장컨테이너(40)를 인양하여 수송바지에 적재하는 단계로서 해저광물이 저장컨테이너(40)에 충만하게 되면 저장컨테이너(40)를 양광수단(30)과 분리하여 크레인(22)으로 인양하는 단계이다. 상기 양광수단(30)을 통하여 저장컨테이너(40)에 해저광물이 지속적으로 유입되면 저장컨테이너(40)의 내부는 점점 해저광물로 채워진다. 이와 같이 저장컨테이너(40)에 해저광물이 유입되어 저장컨테이너(40)의 내부에 충만하게 되면 양광수단(30)을 저장컨테이너(40)와 분리한 후 하부에 형성된 해저광물유입구(42)를 무인수중 탐사기(미도시; Remote Operated Vehicle)를 이용하여 폐쇄한다. 이 때 상기 해저광물이 충만한 저장컨테이너(40)의 일측에 공저장컨테이너(미도시)를 구비하여 신속하게 공저장컨테이너를 양광수단(30)에 바로 연결하므로 저장컨테이너(40)의 교체시간을 혁신적으로 단축할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 양광수단(30)이 저장컨테이너(40)에서 분리되면 상기 저장컨테이너(40)의 밸러스트 워터를 외부로 급격히 방출하여 저장컨테이너(40)가 부력에 의해 수면으로 부상하도록 한다. 다음으로 상기 저장컨테이너(40)가 부상하여 수면에 도달하면 채광선(20) 크레인(22)에 상기 저장컨테이너(40)에 걸어서 상부로 인양한다. 상기 크레인(20)에 의해 인양된 저장컨테이너(40)는 수송바지(50)에 적재된다.

10 : 채광기 20 : 채광선
22 : 크레인 30 : 양광수단
32 : 가요성 파이프 34 : 버퍼
36 : 강관 38 : 서브머지드 펌프
40 : 저장컨테이너 42 : 해저광물유입구
50 : 수송바지

Claims

해상에서 해저광물을 채굴하는 단계와;
채굴한 해저광물을 양광수단을 통해 저장컨테이너로 양광하는 단계와;
상기 저장컨테이너에 해저광물이 충만하면 저장컨테이너를 채광선의 크레인으로 인양하여 수송바지에 적재하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 해저광물 채취방법.
청구항 1에 있어서,
상기 해저광물로 충만한 저장컨테이너를 크레인의 인양시 다른 크레인을 통하여 공저장컨테이너를 양광수단과 바로 연결할 수 있도록 구비하는 것을 특징으로 하는 해저광물 채취방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서
상기 저장컨테이너는 밸러스트 탱크의 부력을 이용하여 부침되는 것을 특징으로 하는 해저광물 채취방법.
청구항 3에 있어서,
상기 저장컨테이너는 유입된 해저광물의 중량이 증가함에 따라 상기 밸러스트 탱크에서 배출되는 밸러스트 워터의 양이 증가하도록 연동 제어되는 것을 특징으로 하는 해저광물 채취방법.