KR20120126999A - 채광용 선박 및 그 운용 방법 - Google Patents

Abstract

해저 지표면의 광물을 채광, 양광, 저장하는 채광용 선박이 개시된다. 이 채광용 선박은, 선박 모체와; 선박 모체 아래의 해저 지표면에서 광물을 채광하는 채광 장치와; 상기 채광된 광물을 선박 모체 측으로 올리기 위한 양광 장치와; 상기 양광 장치로부터 올려진 광물을 저장하는 분리식 화물창과; 상기 분리식 화물창을 선박 모체에 연결 계류시키는 계류 장치를 포함한다.

Description

채광용 선박 및 그 운용 방법{SHIP FOR MINING AND ITS OPERATING METHOD}

본 발명은 채광용 선박에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 망간 단괴 등과 같이 심해저에 분포된 광물을 채광하는 구조의 채광용 선박에 관한 것이다.

심해저에는 망간 단괴와 같은 유용한 광물이 다량 분포되어 있다. 심해저에 부존된 광물을 채광하기 위한 용도의 선박, 즉, 채광용 선박이 종래에 개발된 바 있다.

일반적으로, 채광용 선박은 집광(集鑛) 장치와, 양광(揚鑛) 장치를 포함한다. 집광 장치는 심해저의 뻘밭을 주행하면서 해저 지표층의 광물, 특히 망간 단괴를 채집하도록 구성된다. 양광 장치는 채집된 광물을 선박 위로 올려 보내도록 구성된다.

통상, 집광 장치는 수중 로봇을 포함하며, 이 수중 로봇이 해저면을 주행하면서 광물을 흡입 방식으로 채취한다. 수중 로봇은 선박으로부터 동력을 공급받아 원격 제어된다. 양광 장치는 집광 장치에 의해 채집되어 범퍼(또는, 중간 저장소)에 임시 저장된 광물을 양광관과 고양정 슬러리 펌프를 이용하여 선박의 화물창으로 이송한다. 양광관은 유연성 관으로 이루어지는 것이 일반적이다.

위와 같은 채광용 선박은, 석유 시추선과 대략 유사한 구조로 이루어질 수 있지만, 심해저에서 채취되는 광물이 석유보다 상당히 큰 비중을 갖기 때문에, 광물을 저장하는 화물창의 운용에 있어서 제약을 받을 수밖에 없다. 선박에 설치되는 화물창은 미리 정해진 선박 크기로 인해 그 크기, 즉, 저장 용량을 늘리는데 있어서 큰 제약이 있다. 또한, 채집된 광물의 양이 화물창의 저장 용량을 초과할 수 없기 때문에, 화물창 내 광물 저장량이 일정 이상이 되면, 더 이상의 채광 및/또는 양광 공정을 할 수 없게 되므로, 채광용 선박의 경제성 있는 운용이 어렵다. 또한, 채광용 선박이 채광한 광물을 다른 광물 운송 선박으로 운반하기 위해서는, 별도의 컨베이어 하역 시스템이 요구된다. 게다가, 종래 채광용 선박을 운용함에 있어서, 광물의 양광 또는 하역 시에, 광물로 인해 화물창에 물리적 손상이 발생될 수 있다.

따라서, 본 발명이 해결하려는 과제는, 분리형 화물창을 갖춤으로써, 효율적인 화물창의 운용이 가능하고, 광물의 화물창 저장량과 상관없이, 채광 및/또는 양광 공정을 거의 쉬지 않고 할 수 있는 경제성 있는 채광용 선박을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따라, 해저 지표면의 광물을 채광, 양광 및 저장하는 채광용 선박이 제공된다. 이 채광용 선박은, 선박 모체와; 선박 모체 아래의 해저 지표면에서 광물을 채광하는 채광 장치와; 상기 채광된 광물을 선박 모체 측으로 올리기 위한 양광 장치와; 상기 양광 장치로부터 올려진 광물을 저장하는 분리식 화물창과; 상기 분리식 화물창을 선박 모체에 연결 계류시키는 계류 장치를 포함한다.

일 실시예에 따라, 상기 계류 장치는 상기 선박 모체의 선미 또는 선수에 위치할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 계류 장치는 상기 선박 모체에 상기 분리식 화물창을 결박 고정하는 로프를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 계류 장치는 상기 선박 모체에 형성되어 상기 분리식 화물창을 수용하는 화물창 수용부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 계류 장치는, 상기 선박 모체에 형성되어 상기 분리식 화물창을 수용하는 화물창 수용부와, 상기 화물창 수용부에서 상기 분리식 화물창을 상기 선박 모체에 분리 가능하게 연결하는 연결 수단을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 분리식 화물창은 자체적으로 항해할 수 있는 자항식 화물창일 수 있다. 이때, 상기 자항식 화물창은 유선형을 갖는 것이 바람직하다.

일 실시예에 따라, 상기 채광용 선박은, 상기 분리식 화물창을 계류시키거나 또는 상기 계류를 해제시키기 위한 도킹 또는 언도킹 과정에서 상기 분리식 화물창과 상기 선박 모체 사이의 충돌을 방지하는 충돌 방지 장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따라, 해저 지표면에서 광물을 채광하고; 상기 채광된 광물을 해상으로 양광하고; 상기 양광된 광물을 선박 모체에 계류된 분리식 화물창에 저장하고; 상기 분리식 화물창에 상기 광물이 일정량 이상으로 채워지면, 상기 분리식 화물창을 분리 채광용 선박의 운용 방법이 제공된다.

일 실시예에 따라, 상기 분리된 화물창 대신에 다른 분리식 화물창을 상기 선박 모체에 계류시킬 수 있다.

본 발명에 따른 채광용 선박은 분리형 화물창을 이용함으로써, 그 분리식 화물창 전체를 선박의 모체로부터 분리하여 육상으로 이송함으로써, 기존의 복잡한 하역 시스템 전체 및/또는 적어도 일부를 제거할 수 있도록 해주며, 이에 따라, 시간적, 경제적으로 획기적인 이득을 제공한다.

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 채광용 선박은, 선박 본체의 선미 또는 선수에 분리형 화물창을 배치하고, 선박 모체 측으로 양광되어 올라오는 해저 광물을 선박 모체에 계류식으로 배치된 분리식 화물창 내 저장 공간에 저장할 수 있다. 그리고, 분리식 화물창 내로 광물 화물의 적재가 완료되면, 추가적인 하역 절차 없이 계류 장치의 계류를 해제를 통해, 분리식 화물층을 자력 또는 예인선을 이용해 육상으로 이동시켜 광물을 쉽고 경제성 있게 하역할 수 있다.

본 발명에 따른 채광용 선박은 다수의 분리식 화물창을 운용할 수 있으며, 따라서, 하나의 분리식 화물창을 분리시키자마자, 다른 분리식 화물창으로 대체하여, 양광 작업의 중지시간을 최소화할 수 있고, 이에 의해, 광물 수송 일정을 최대한으로 짧게 단축시킬 수 있다.

본 발명에 따른 채광용 선박의 운용 방법은 간단한 방식으로 하역 절차 전체를 제거함으로써 하역에 필요한 시스템 전체를 제거하여 채광 선박 전체 시스템의 운용 효율을 높인다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 채광용 선박 및 그 운용 방식을 개략적으로 도시한 사시도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 채광용 선박의 운용 방법의 일부를 설명하기 위한 도면들.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타내며, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 채광용 선박을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 채광용 선박은, 심해저에 존재하는 다양한 해저 광물 자원을 채취할 수 있으며, 가장 대표적으로, 망간 단괴를 채취하는데 매우 유리하게 이용될 수 있다.

도 1을 참조하면, 상기 채광용 선박은, 선박 모체(1), 집광 장치(2), 양광 장치(4) 및 분리식 화물창(9)을 포함한다. 이때, 상기 선박 모체(1)의 일 영역, 특히, 선미 또는 선수에는 상기 분리식 화물창(9)을 계류시키기 위한 계류장치(8)가 제공된다. 도시하지는 않았지만, 상기 채광용 선박은 채집된 화물을 처리 및/또는 가공하는 장치 또는 시스템을 포함할 수 있다. 이 장치 또는 시스템은 양광된 광물 화물로부터 각종 이물질 및 해수를 분리시켜주는 역할을 한다.

도시하지는 않았지만, 상기 채광용 선박은 전술한 각종 장치(또는, 시스템) 및/또는 장비를 제어할 수 있는 컨트롤 장치를 포함할 수 있으며, 이 컨트롤 장치는 선박 모체(1)에 제공되는 것이 바람직하다. 상기 채광용 선박은 해상에서 부유되어 있을 수 있는 구조이면 족하며, 자체 추진 기관을 갖는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 채광용 선박은 일반적인 선박 형태를 가질 수 있으며, 석유 시추선과 유사한 구조 및/또는 시스템을 갖출 수 있다.

상기 집광 장치(2)는, 해저 지표면의 광물을 채집하는 것으로서, 예를 들면, 선박 모체(1)의 컨트롤장치에 의해 원격 제어되는 수중 로봇일 수 있다. 이 집광 장치(2)는 해저 지표면을 주행할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 집광 장치(2)는 지표면의 광물, 특히, 망간 단괴를 채집기(21)를 이용해 채집하여 양광 장치(4)에 구비된 중간 저장소(42)로 내보내도록 구성될 수 있다. 이 채집기는 펌프를 이용한 흡입기 형태로 구성될 수 있으며, 그 외에도 집게 형태, 또는 굴삭기 형태 등 다양한 장비로 구성될 수 있다. 또한, 상기 집광 장치(2)는 물 분사 장치 및/또는 이송 장치 등 채광에 필수적으로 그리고 부가적으로 필요한 여러 장치들을 포함하고 있을 수 있다.

상기 양광 장치(4)는, 중간 저장소(또는 범퍼; 42)와, 양광관(44)과, 고양정의 슬러리 펌프(미도시됨)을 포함할 수 있다. 상기 중간 저장소(42)는 집광 장치(2)에 의해 채집되어 이송된 광물, 특히, 망간 단괴를 임시로 저장한다. 상기 중간 저장소(42)는 채집된 광물을 수중에서 임시 저장하는 역할 외에도, 그 광물을 양광하기 쉽도록 잘게 부수어 슬러리 상태로 만들어 주는 설비를 포함할 수 있다.

상기 양광 장치(4)는 상기 중간 저장소(42)로 들어온 광물을 유연성 양광관(44)을 통해 선박 모체(1)에 계류되어 있는 분리식 화물창(9)으로 뿜어 올린다, 이를 위해, 상기 양광 장치(4)는, 상기 슬러리화된 광물을 뿜어 올리는 힘을 발생시키도록, 고양정 슬러리 펌프를 포함한다. 상기 슬러리 펌프는 통상 고체와 액체 둘 모두를 펌핑해야 하므로 다상 펌프가 이용된다. 해저 지표면까지의 깊이가 매우 큰 심해인 경우, 여러 개의 펌프를 이용하는 것이 바람직하다.

앞에서 언급한 바와 같이, 상기 채광용 선박은 선박 모체(1)의 일 측, 본 실시예에서는, 선미부에 분리식 화물창(9)을 계류시키기 위한 계류 장치(8)를 포함한다. 상기 계류 장치(8)는, 집광 장치(2)에 의한 광물의 채집 작업 및 및 양광 장치(4)에 의한 광물의 이송 작업 및 분리식 화물창(9)으로의 광물 화물의 저장 작업이 이루어지는 동안, 양광 장치(4)가 설치된 선박 모체(1)와 근접된 위치 및 거리로 분리식 화물창(9)을 연결, 계류시키는 역할을 한다.

본 실시예에 있어서, 상기 계류 장치(8)는 선박 모체(1)의 선미에 제공되며, 대략 "ㄷ"형 구조를 갖는 화물창 수용부(82)를 포함한다. 상기 화물창 수용부(82)에는 선박 모체(1)와 상기 분리식 화물창(9)를 분리 가능하게 연결하는 연결수단(84)이 제공되며, 이 연결 수단은 예를 들면 로프 등을 포함할 수 있다. 상기 계류 장치(8)는 분리형 화물창(9)과 선박 모체(1) 사이를 로프로 결박하여, 상기 분리형 화물창(9)을 선박 모체(1)에 계류시킨다. 이에 더하여, 상기 채광용 선박은, 상기 분리식 화물창(9)을 상기 선박 모체(1)에 계류시키거나 또는 상기 계류를 해제시키기 위한 도킹 또는 언도킹 과정에서 상기 분리식 화물창(9)과 상기 선박 모체(1) 사이의 충돌을 방지하는 충돌 방지 장치(미도시함)을 더 포함할 수 있다.

본 명세서에서, 용어 '선박'은, 일반적 의미의 선박은 물론이고 바다에 떠 있을 수 있는 다양한 종류의 해상 부유 구조물의 의미를 포함한다. 또한, 본 명세서에서 용어 '선박 모체'는 분리식 화물창을 계류시킬 수 있는 일반적 의미의 선박 또는 해상부유구조물의 본체를 의미하는 것으로서, 분리식 화물창 등 분리 가능한 주요 요소들을 제외한 선박 또는 해상부유구조물의 본체를 의미한다.

상기 분리식 화물창(9)은 바다에 부유할 수 있는 부유식 구조물인 것이 바람직하다. 상기 분리식 화물창(9)은 자체적인 추진 기관을 구비한 자항식일 수 있으며, 비자항식인 경우에는, 예를 들면, 예인선에 의해 바다와 육지 사이에서 이송될 수 있다. 또한 상기 화물창(9)이 자항식인 경우 일반적인 자항식 선박과 마찬가지로 유선형 구조를 갖는 것이 바람직하다.

도 2 및 도 3은 본 실시예에 따른 채광용 선박에서 분리식 화물창을 운용하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 도 2 및 도 3에서, 해치로 표시된 화물창은 해저로부터 채집된 광물이 충분히 채워져서 육지로의 이송이 필요한 화물창을 나타내며, 반대로 해치로 표시되지 않은 화물창은 해저로부터 채집된 광물이 충분하게 채워지지 않은 화물창을 나타낸다.

도 2의 (a)를 참조하면, 채광용 선박의 선박 모체(1)의 선미 계류 장치(8)에 구비된 화물창 수용부(82)에 제1 분리식 화물창(9)가 계류되어 있다. 집광 및 양광 작업에 의해, 제1 분리식 화물창(9)은 도 2의 (b)에 보여지는 바와 같이 광물이 거의 채워진 상태가 된다. 이때, 선박 모체(1)와 인접하게 내부가 비어 있는 제2 분리식 화물창(9')이 대기하고 있다.

다음 3의 (a)에 도시된 바와 같이 광물이 모두 채워진 제1 분리식 화물창(9)이 선박 모체(1)로부터 분리되고, 그 대신에, 광물이 채워지지 않은 제2 분리식 화물창(9')은, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 선박 모체(1)에 계류식으로 연결된다. 이때, 제1 분리식 화물창(9) 육지로 이동된다. 제1 분리식 화물창(9)은 자체 추진 기관을 갖추어 자항식으로 육지까지 이동되거나, 또는, 예인선에 의해 육지까지 이동될 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 채광용 선박 및 그에 속한 분리식 화물창을 운용할 경우, 분리식 화물창(9 또는 9')에 광물이 다 채워진다 하더라도, 다른 분리식 화물창(9 또는 9')을 교체하는 것에 의해, 광물의 채광 및 양광 작업을 계속할 수 있게 된다.

1: 선박 모체 2: 집광 장치
4: 양광 장치 8: 계류 장치
9, 9': 분리식 화물창

Claims (10)

1. 해저 지표면의 광물을 채광, 양광, 저장하는 채광용 선박에 있어서,
   선박 모체;
   선박 모체 아래의 해저 지표면에서 광물을 채광하는 채광 장치;
   상기 채광된 광물을 선박 모체 측으로 올리기 위한 양광 장치;
   상기 양광 장치로부터 올려진 광물을 저장하는 분리식 화물창; 및
   상기 분리식 화물창을 선박 모체에 연결 계류시키는 계류 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 채광용 선박.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 계류 장치는 상기 선박 모체의 선미 또는 선수에 위치하는 것을 특징으로 하는 채광용 선박.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 계류 장치는 상기 선박 모체에 상기 분리식 화물창을 결박 고정하는 로프를 포함하는 것을 특징으로 하는 채광용 선박.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 계류 장치는 상기 선박 모체에 형성되어 상기 분리식 화물창을 수용하는 화물창 수용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 채광용 선박.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 계류 장치는,
   상기 선박 모체에 형성되어 상기 분리식 화물창을 수용하는 화물창 수용부와,
   상기 화물창 수용부에서 상기 분리식 화물창을 상기 선박 모체에 분리 가능하게 연결하는 연결 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 채광용 선박.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리식 화물창은 자체적으로 항해할 수 있는 자항식 화물창일 것을 특징으로 하는 채광용 선박.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 자항식 화물창은 유선형을 갖는 것을 특징으로 하는 채광용 선박
8. 청구항 1에 있어서, 상기 분리식 화물창을 상기 선박 모체에 계류시키거나 또는 상기 계류를 해제시키기 위한 도킹 또는 언도킹 과정에서 상기 분리식 화물창과 상기 선박 모체 사이의 충돌을 방지하는 충돌 방지 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채광용 선박.
9. 해저 지표면에서 광물을 채광하고;
   상기 채광된 광물을 해상으로 양광하고;
   상기 양광된 광물을 선박 모체에 계류된 분리식 화물창에 저장하고;
   상기 분리식 화물창에 상기 광물이 일정량 이상으로 채워지면, 상기 분리식 화물창을 분리하는 것을 특징으로 하는 채광용 선박의 운용 방법.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 분리된 화물창 대신에 다른 분리식 화물창을 상기 선박 모체에 계류시키는 것을 특징으로 하는 채광용 선박의 운용 방법.
    

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