KR20140032250A - 수중 스테이션 및 수중 운동체 운용 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수중 스테이션 및 수중 운동체 운용 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 수중 운동체를 운용하는 수중 스테이션 및 이를 포함하는 수중 운동체 운용 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 모선으로부터 수중으로 진수되는 수중 스테이션; 및 상기 수중 스테이션으로부터 발진하여 수중 작업을 수행하는 복수의 수중 운동체;를 포함하되, 상기 수중 스테이션은, 상기 모선과 케이블로 연결되는 상부 프레임 및 상기 상부 프레임의 하부에 설치되고, 상기 복수의 수중 운동체가 수용되는 공간을 제공하는 복수의 케이지를 포함하는 수중 운동체 운용 시스템이 제공될 수 있다.

Description

수중 스테이션 및 수중 운동체 운용 시스템{UNDERWATER STATION AND UNDERWATER VEHICLE UNDERWATER VEHICLE MANAGEMENT SYSTEM}
본 발명은 수중 스테이션 및 수중 운동체 운용 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 수중 운동체를 운용하는 수중 스테이션 및 수중 운동체 운용 시스템에 관한 것이다.
최근 해저 자원의 개발을 비롯하여 해양 산업이 활발히 이루어지면서, 사람이 직접 접근하기 힘든 수중 환경에서 수중 작업을 수행하는 수중 운동체(underwater vehicle)에 대한 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 수중 운동체의 대표적인 예로는 원격 작업 로봇(ROV: Remotely Oprerated Vehicle)이나 자율 무인 잠수정(AUV: Autonomous Unmmanded Vehicle)이 있다.
이러한 수중 운동체를 이용해 수중 작업을 할 때에는 여러 기의 수중 운동체를 동시에 운용하는 경우가 빈번하다. 예를 들어, 해저 지형 탐사 시 여러 기의 수중 운동체가 각 지역을 분담하여 탐색하거나 해저 시설물(subsea equipment)를 설치, 유지/보수 및 조작할 때 하나의 수중 운동체는 해저 시설물을 직접 다루고, 다른 수중 운동체는 그 후방에서 작업 영상을 촬영할 수 있다.
수중 운동체와 모선 사이에는 이들을 이어주는 별도의 구조물이 제공된다. 일 예로 대한민국 공개특허공보 10-2009-0074547호는 복합형 심해무인잠수정 시스템을 개시하고 있다.
위 공보에 개시된 복합형 심해무인잠수정 시스템은 선상 제어 시스템에 연결된 하나의 수중 진수 장치에 하나의 원격제어무인잠수정이 연결된다. 따라서, 수중에서 여러 기의 원격제어무인잠수정이 작업을 하기 위해서는 여러 개의 수중 진수 장치가 필요하게 된다. 수중에 여려 개의 수중 진수 장치가 위치되는 경우, 모선과 수중 진수 장치 사이의 케이블 또는 수중 진수 장치와 원격제어무인잠수정 사이의 케이블이 복잡해 진다. 따라서, 여러 개의 원격제어무인잠수정이 작업 중 케이블이 엉켜 버리는 문제가 발생한다. 또한, 여러 개의 수중 진수 장치를 해저로 내려야 하므로 작업 시간 및 작업 비용이 증가된다.
특허문헌1: 대한민국 공개특허공보 10-2009-0074547호
본 발명의 일 과제는 복수의 수중 운동체를 운용하는 수중 스테이션 및 수중 운동체 운용 방법에 관한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 모선으로부터 수중으로 진수되는 수중 스테이션; 및 상기 수중 스테이션으로부터 발진하여 수중 작업을 수행하는 복수의 수중 운동체;를 포함하되, 상기 수중 스테이션은, 상기 모선과 케이블로 연결되는 상부 프레임 및 상기 상부 프레임의 하부에 설치되고, 상기 복수의 수중 운동체가 수용되는 공간을 제공하는 복수의 케이지를 포함하는 수중 운동체 운용 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 복수의 케이지는, 상기 프레임의 하부에 서로 대칭되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 상부 프레임의 상면에는, 상기 케이블이 연결되는 복수의 케이블 결속 부재가 상기 복수의 케이지에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
또한, 상기 케이블은 상기 모선에서부터 상기 케이블 결속 부재에 연결되는 견인 케이블과, 상기 모선에서부터 상기 수중 운동체에 연결되는 테더 케이블을 포함할 수 있다.
또한, 상기 상부 프레임은, 상부에서 볼 때 환형의 링 형상 또는 다각형 형상으로 제공될 수 있다.
또한, 상기 복수의 수중 운동체는, 원격 작업 로봇(ROV: remotely operated vehicle) 또는 자율 무인 잠수정(AUV: Autonomous Unmmanded Vehicle)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상부에서 볼 때 환형의 링 형상 또는 다각형 형상으로 제공되는 상부 프레임; 상기 상부 프레임의 하면에 서로 대칭으로 설치되고, 복수의 수중 운동체가 수용되는 공간을 제공하는 복수의 케이지; 및 상기 상부 프레임의 상면에 서로 대칭으로 형성되고, 모선으로부터 상기 복수의 수중 운동체로 연결되는 복수의 케이블을 각각 안내하는 복수의 케이블 결속 부재를 포함하는 수중 스테이션이 제공될 수 있다.
본 발명에 의하면, 하나의 수중 스테이션이 복수의 수중 운동체를 수납할 수 있기 때문에, 적은 수의 선박을 동원하여 여러 대의 수중 운동체를 운용할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 운동체 운용 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 수중 스테이션의 사시도이다.
도 3은 도 2의 수중 스테이션의 상면도이다.
도 4는 도 2의 수중 스테이션의 하면도이다.
도 5는 도 2의 케이지의 사시도이다.
도 6은 도 2의 수중 스테이션의 변형예의 사시도이다.
도 7은 도 1의 수중 운동체의 사시도이다.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것이고, 도면에 도시된 형상은 필요에 따라 본 발명의 이해를 돕기 위하여 과장되어 표시된 것이므로, 본 발명이 본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략한다.
이하에서는 본 발명에 따른 수중 운동체 운용 시스템(100)의 일 실시예에 관하여 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 운동체 운용 시스템의 개략도이다.
수중 운동체 운용 시스템은 수중 운동체(140)를 이용하여 수중 작업을 수행하는 시스템이다.
도 1을 참조하면, 수중 운동체 운용 시스템(100)은 수중 스테이션(120, underwater station) 및 수중 운동체(140)를 포함한다.
수중 스테이션(120)은 모선(10)으로부터 수중으로 진수될 수 있다. 모선(10)은 크레인(crane) 등을 이용하여 수중 스테이션(120)을 승강시킬 수 있다. 이에 따라 수중 스테이션(120)이 모선(10)으로부터 수중에 진수되거나 또는 수중으로부터 모선(10)으로 회수될 수 있다.
또 수중 스테이션(120)에는 수중 운동체(140)가 수용될 수 있다. 수중 스테이션(120)에 수용된 수중 운동체(140)는 수중 스테이션(120)이 진수되면 이로부터 발진하여 수중 작업을 수행할 수 있다. 또 수중 작업을 종료한 수중 운동체(140)는 수중 스테이션(120)으로 복귀하여 수중 스테이션(120)으로 회수될 수 있다.
일반적으로 해표면에는 바람의 영향이 직접 작용하기 때문에 조류가 강하다. 따라서, 수중 운동체(140)가 모선(10)으로부터 바로 해표면을 통해 진수되는 경우에는 수중 운동체(140)에 조류에 의한 외란이 작용하여 수중 운동체(140)의 이동이 방해 받거나 수중 운동체(140)의 자세 제어가 불안정해 질 수 있다. 특히, 원격 작업 로봇과 같은 수중 운동체(140)의 경우에는 테더 케이블(11b, tether cable)을 통해 모선(10)과 유선으로 연결되므로, 테더 케이블(11b)에 해표면의 파도 등에 의한 영향이 직접적으로 작용하여 수중 운동체(140)의 운용에 지장을 줄 수 있다.
이에 반해 수중 스테이션(120)이 일정한 깊이까지 진수된 뒤, 수중 운동체(140)가 수중 스테이션(120)으로 발진하게 되면, 수중 스테이션(120)이 그 자중에 따른 앵커(anchor) 역할을 수행함으로써 수중 운동체(140)의 운용이 용이해질 수 있다. 또 테더 케이블(11b)이 앵커 역할을 하는 수중 스테이션(120)을 통해 수중 운동체(140)로 연결되고 수중 운동체(140)의 동선이 짧아진 만큼 테더 케이블(11b)의 가용 범위도 감소하고, 테더 케이블(11b)이 꼬이는 현상이 방지되어 테더 케이블(11b)의 관리가 용이해질 수 있다.
여기서, 수중 운동체(140)는 수중에서 이동하거나 소정의 수중 작업을 수행하는 장치를 포괄하는 개념이다. 수중 운동체(140)는 모선(10)으로부터 원격 조종을 받거나 정해진 프로그램에 의해 소정의 루틴에 따라 작업을 수행하는 장치일 수 있다. 소위 수중 로봇이라 불리우는 원격 작업 로봇(ROV: Remotely Operated Vehicle)이나 자율 무인 잠수정(AUV: Autonomous Unmmanded Vehicle)이 수중 운동체(140)의 대표적인 예이다.
예를 들어, 수중 운동체(140)는 해저 시설물은 설치, 유지/보수 및 조작하는 수중 작업을 수행할 수 있다. 이러한 수중 작업에는 주로 원격 작업 로봇이 이용될 수 있다.
여기서, 해저 시설물이란 해저면에 설치되는 시설물을 포괄적으로 의미한다. 해저 시설물은 해저면에서 수행되는 다양한 산업 분야에 이용될 수 있다. 예를 들어, 해저 시설물은 해저로부터 원유나 천연 가스를 비롯하여 해저에 매장되어 있는 다양한 해저 자원(seabed resource)의 채취에 이용되거나 될 수 있다. 이외에도 해저 시설물은 해저 지형의 탐사나 해저 발전 시설 등의 다양한 분야에 이용될 수도 있다.
해저 원유 채취에 이용되는 해저 시설물의 대표적인 예로는 웰 헤드 트리(13) 또는 매니폴드(14)를 들 수 있다.
웰 헤드 트리(13)는 해저 유정의 정두(wellhead)에 설치된다. 웰 헤드 트리(13)는 해저 유정으로부터 원유를 추출할 수 있다. 또 웰 헤드 트리(13)는 해저 유정으로부터 분출되는 원유의 압력을 제어하여 해저의 원유가 해양으로 유출되는 것을 방지할 수 있다. 유정의 정두가 복수인 경우에는 웰 헤드 트리(13)는 각 정두마다 설치될 수 있다.
매니폴드(14)는 웰 헤드 트리(13)의 주변의 해저면에 설치되며, 플로우 라인(15, flowline)이나 점퍼(16, jumper)를 통해 웰 헤드 트리(13)와 연결된다. 매니폴드(14)는 플로우 라인(15)을 통해 웰 헤드 트리(13)에서 추출된 원유를 수집하여 이를 임시로 저장한다.
또 매니폴드(14)는 파이프 라인(17, pipeline)이나 라이져(17, riser)를 통해 정제 시설(18)과 연결된다. 정제 시설(18)은 해상의 구조물이나 해상의 선박 등에 위치할 수 있다. 매니폴드(14)는 파이프 라인(17)이나 라이져(17)를 통해 정제 시설(18)로 수집한 원유를 송출하고, 정제 시설(18)에서는 원유를 일차적으로 정제한다. 정제된 원유는 송유관을 통해 육지로 송출되거나 또는 선박을 통해 육지로 운송되어 다시 정제 과정을 거쳐 일반에 보급될 수 있다.
일반적으로 상술한 웰 헤드 트리(13)나 매니폴드(14)를 비롯한 다양한 해저 시설물은 수심 수백에서 수천에 이르는 심해의 해저면에 설치되므로 인간이 직접 이를 조작하는 것이 불가능하다. 따라서, 수중 운동체(140)는 인간을 대신하여 해저 시설물에 제공되는 조작 수단을 조작하여 이들의 동작을 제어할 수 있다.
이 밖에도 수중 운동체(140)는 해저 자원이나 해저 지형 등을 탐사할 수도 있다. 이러한 수중 작업에는 주로 자율 무인 잠수정이 이용될 수 있다.
이하에서는 상술한 수중 운동체 운용 시스템(100)의 수중 스테이션(120)에 관하여 도 2 내지 도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 도 1의 수중 스테이션(120)의 사시도이고, 도 3은 도 2의 수중 스테이션(120)의 상면도이고, 도 4는 도 2의 수중 스테이션(120)의 하면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 수중 스테이션(120)은 상부 프레임(121), 케이블 결속 부재(122) 및 케이지(123)를 포함한다.
상부 프레임(121)은 모선(10)에 연결되어 케이지(123)를 지탱하는 역할을 한다. 상부 프레임(121)은 그 상면에 설치되는 케이블 결속 부재(122)에 연결되는 케이블(11)을 통해 모선(10)에 연결되고, 그 하면에 설치되는 케이지(123)를 지탱한다.
상부 프레임(121)은 앵커 역할을 하기에 충분한 자중을 가지도록 제공될 수 있다. 상부 프레임(121)이 너무 가벼우면, 조류 등의 외란을 받아 그 자세가 불안정해지므로 그 하부의 케이지(123)나 케이블(11), 수중 로봇에 대해 앵커 역할을 수행하기 힘들고, 반대로 너무 무거운 경우에는 이를 승강시키는 모선(10)의 크레인에 불필요한 부하가 걸릴 수 있다.
상부 프레임(121)은 상면에서 볼 때 환형의 링 형상 또는 다각형 형상을 가질 수 있다. 이때, 상부 프레임(121)은 상부에서 볼 때 중앙 영역이 비어있는 형태로 제공될 수 있다. 이러한 형태의 상부 프레임(121)은 조류 등의 흐름을 방해하는 정도가 낮으므로 외란을 적게 받을 수 있다.
케이블 결속 부재(122)에는 모선(10)으로부터 케이블(11)이 연결된다.
여기서, 케이블(11)은 견인 케이블(11a)과 테더 케이블(11b)을 포함할 수 있다. 견인 케이블(11a)는 수중 스테이션(120)의 무게를 지탱하거나 수중 스테이션(120)을 승강시키는데 이용될 수 있다. 견인 케이블(11a)은 수중 스테이션(120)의 자중에 따른 장력을 버틸 수 있도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 견인 케이블(11a)은 체인(chain)이나 철제 와이어 등일 수 있다. 테더 케이블(11b)은 모선(10)과 수중 운동체(140)를 연결하여, 모선(10)으로부터 수중 운동체(140)에 전원을 공급하거나 모선(10)과 수중 운동체(140) 간의 통신 통로 기능을 수행할 수 있다.
케이블 결속 부재(122)에는 견인 케이블(11a)이 결속될 수 있다. 견인 케이블(11a)이 케이블 결속 부재(122)에 결속됨에 따라 견인 케이블(11a)이 수중 스테이션(120)의 자중을 지탱할 수 있다. 또 견인 케이블(11a)의 반대측은 모선(10)의 크레인에 연결되며, 이에 따라 크레인이 견인 케이블(11a)은 감거나 풀러 수중 스테이션(120)을 승강시킬 수 있다. 또 테더 케이블(11b)은 케이블 결속 부재(122)를 통해 케이지(123)에 수납되는 수중 스테이션(120)으로 연결될 수 있다.
이러한 케이블 결속 부재(122)는 상부 프레임(121)의 상면에 설치될 수 있다. 케이블 결속 부재(122)는 하나 또는 복수일 수 있다. 복수의 케이블 결속 부재(122) 각각에는 복수의 케이블(11)이 연결될 수 있는데, 이에 따라 수중 스테이션(120)의 자중이 분산되어 케이블(11)에 걸리는 장력이 작아질 수 있다.
또 복수의 케이블 결속 부재(122)는 상부 프레임(121)에 대칭을 이루도록 배치될 수 있다. 이에 따라 수중 스테이션(120)의 하중이 균일하게 분산되므로 수중 스테이션(120)이 보다 안정적인 자세를 유지하기 용이해질 수 있다. 예를 들어, 환형의 링 형상의 상부 프레임(121)에 네 개의 케이블 결속 부재(122)가 서로 직각을 이루도록 배치될 수 있다.
케이지(123)는 수중 운동체(140)가 수납되는 공간을 제공한다. 수중 운동체(140)는 케이지(123)에 수납된 상태에서 수중으로 발진하거나 또는 수중 작업을 종료하고 케이지(123)에 수납되어 수중 스테이션(120)으로 회수될 수 있다.
도 5는 도 2의 케이지(123)의 사시도이다. 도 5를 참조하면, 케이지(123)는 골조 구조를 가질 수 있다. 골조 구조의 케이지(123)는 수중 운동체(140)를 안정적으로 수용함과 동시에 조류 등의 외란의 영향을 덜 받는 장점을 가질 수 있다.
케이지(123)는 상부 프레임(121)의 하면에 설치될 수 있다. 케이지(123)는 하나 또는 복수로 제공될 수 있다. 복수의 케이지(123)는 각각 하나의 수중 운동체(140)를 수납할 수 있다. 이에 따라 하나의 수중 스테이션(120)으로 복수의 수중 운동체(140)를 운용하는 것이 가능해진다.
복수의 케이지(123)는 상부 프레임(121)의 하부에 대칭을 이루도록 배치될 수 있다. 수중 운동체(140)는 모선(10)과 테더 케이블(11b)로 연결되는데, 복수의 수중 운동체(140)를 운용하는 경우에는 테더 케이블(11b)끼리 엉키는 문제가 발생할 수 있다. 이때 수중 운동체(140)를 수납하는 케이지(123)가 대칭을 이루고 서로 이격되어 배치되면 테더 케이블(11b)이 꼬이는 문제가 예방될 수 있다. 예를 들어, 환형의 링 형상의 상부 프레임(121)에 네 개의 케이블 결속 부재(122)가 서로 직각을 이루도록 배치될 수 있다.
한편, 케이지(123)와 케이블 결속 부재(122)는 대응되는 수로 제공될 수 있다. 이에 따라 수중 운동체(140)로 연결되는 테더 케이블(11b)은 각각 어느 하나의 케이블 결속 부재(122)를 통해 그에 대응되는 케이지(123)에 수납된 수중 운동체(140)로 연결될 수 있다. 이에 따라 복수의 테더 케이블(11b)이 각각 개별적으로 케이블 결속 부재(122)의 안내를 받아 수중 운동체(140)로 연결되므로 테더 케이블(11b)을 관리가 용이해 질 수 있다.
또 케이지(123)와 케이블 결속 부재(122)는 서로 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 즉, 상부 프레임(121)의 일 지점의 상면에는 케이블 결속 부재(122)가 설치되고, 그 바로 하면에 케이지(123)가 설치될 수 있다. 테더 케이블(11b)이 케이블 결속 부재(122)를 거쳐 바로 그 하방에 위치하는 케이지(123)에 수납된 수중 운동체(140)로 연결되므로 복수의 테더 케이블(11b)들이 서로 꼬이는 상황이 미연에 방지될 수 있다.
한편, 본 발명에서 수중 스테이션(120)이 상술한 예로 한정되는 것은 아니다. 도 6은 도 2의 수중 스테이션(120)의 변형예의 사시도이다.
도 6을 참조하면, 수중 스테이션(120)의 상부 프레임(121)에는 연결 바(124)가 형성될 수 있다. 연결 바(124)는 상부 프레임(121)의 상면으로부터 상방으로 경사지게 연장된다. 연결 바(124)는 복수일 수 있으며, 복수의 연결 바(124)는 상부 프레임(121)의 서로 다른 지점으로부터 연장되어 상부 프레임(121)의 중심부 상측에서 서로 연결될 수 있다. 이때 복수의 연결 바(124)는 서로 대칭을 이루도록 제공될 수 있다. 이에 따라 수중 스테이션(120)이 안정적으로 균형을 유지할 수 있다. 예를 들어, 상부 프레임(121)에는 네 개의 연결 바(124)가 상부 프레임(121)에서 서로 수직을 이루는 지점으로부터 연장될 수 있다.
또 변형예에서 케이블 결속 부재(122)는 주 케이블 결속 부재(122a)와 보조 케이블 결속 부재(122b)를 포함할 수 있다.
주 케이블 결속 부재(122a)는 연결 바(124)가 서로 연결되는 부위에 형성된다. 주 케이블 결속 부재(122a)에는 견인 케이블(11a)이 결속되고 이에 따라 수중 스테이션(120)의 자중이 지탱될 수 있다.
보조 케이블 결속 부재(122b)는 수중 프레임의 상면에 설치될 수 있다. 보조 케이블 결속 부재(122b)는 케이지(123)의 수와 동일한 수로 제공될 수 있다. 또, 보조 케이블 결속 부재(122b)는 서로 대칭을 이루도록 제공될 수 있다. 또 보조 케이블 결속 부재(122b)는 케이지(123)가 설치된 위치와 대응되는 지점에 형성될 수 있다.
이러한 보조 케이블 결속 부재(122b)는 테더 케이블(11b)을 각각의 케이지(123)에 따른 수중 운동체(140)로 안내하는 역할을 한다. 즉, 테더 케이블(11b)은 주 케이블(11) 결속부재를 통해 각각 개별적으로 보조 케이블 결속 부재(122b)로 연결되고, 보조 케이블 결속 부재(122b)에서 다시 그에 대응되는 케이지(123)에 수납된 수중 운동체(140)로 연결된다. 이처럼 보조 케이블 결속 부재(122b)가 주 케이블 결속 부재(122a)로부터 연장되는 테더 케이블(11b)을 분류함으로써 테더 케이블(11b)이 꼬이거나 엉키는 현상이 예방될 수 있다.
이하에서는 상술한 수중 운동체 운용 시스템(100)의 수중 운동체(140)에 관하여 도 7를 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 수중 운동체(140)에 관하여 원격 작업 로봇을 기준으로 설명한다. 하지만, 이는 설명의 편의를 위한 것에 불과하므로, 본 발명에서 수중 운동체(140)가 원격 작업 로봇으로 한정되는 것은 아니며, 수중 운동체(140)는 이외에도 자율 무인 잠수정을 비롯하여 수중에서 이동하거나 수중 작업을 수행하는 다양한 장치를 포함할 수 있다.
도 7은 도 1의 수중 운동체(140)의 사시도이다. 도 7을 참조하면, 수중 운동체(140)는 보디 프레임(141), 케이블 포트(142), 추진기(143), 부유 부재(144), 로봇 암(145) 및 촬영 유닛(146)을 포함한다.
보디 프레임(141)은 수중 운동체(140)의 몸체를 이룬다. 보디 프레임(141)에는 수중 운동체(140)의 다른 구성 요소들이 설치될 수 있다. 보디 프레임(141)은 내압성(耐壓性)이 높은 재질로 제공된다. 이에 따라 심해의 고압 환경에서 수중 운동체(140)의 변형 및 파손이 방지될 수 있다.
케이블 포트(142)에는 테더 케이블(11b)이 연결된다. 테더 케이블(11b)은 모선(10)으로부터 케이블 결속 부재(122)를 거쳐 수중 운동체(140)의 케이블 포트(142)로 연결될 수 있다. 이에 따라 복수의 수중 운동체(140)가 운용될 때 테더 케이블들(11b)이 서로 꼬이는 현상이 방지될 수 있다 테더 케이블(11b)은 수중 운동체(140)로 전원을 공급하고, 또 수중 운동체(140)과 모선(10)은 테더 케이블(11b)을 통해 통신을 수행할 수 있다.
추진기(143)는 보디 프레임(141)에 설치되고, 추진기(143)는 추진력을 출력한다. 예를 들어, 추진기(143)는 프로펠러 또는 제트 분사기(jet nozzle)일 수 있다. 추진기(143)가 추진력을 출력하면, 수중 운동체(140)가 이동하거나 수중 운동체(140)의 자세가 조정될 수 있다.
수중 운동체(140)에는 복수의 추진기(143)가 제공될 수 있다. 복수의 추진기(143)는 보디 프레임(141)의 서로 다른 측면에 마련될 수 있다. 이에 따라 추진기(143)는 수중 운동체(140)의 자세를 정밀하게 제어하거나 수중 운동체(140)가 다축으로 자유로이 이동하도록 할 수 있다.
부유 부재(144)는 부력을 제공한다. 예를 들어, 부유 부재(144)는 스티로폼이나 폴리우레탄(polyurethane) 등과 같이 밀도가 낮은 재질로 제공되거나 또는 공기나 질소 등의 기체가 담긴 용기로 제공될 수 있다. 이러한 부유 부재(144)는 보디 프레임(141)의 상부에 설치될 수 있다. 부유 부재(144)가 보디 프레임(141)의 상부에 설치되면, 부유 부재(144)의 부력에 의해 보디 프레임(141)이 정자세를 유지하기 용이해질 수 있다.
로봇 암(145)은 보디 프레임(141)에 전방을 향하도록 설치될 수 있다. 로봇 암(145)은 다관절 구동 구조로 제공될 수 있으며, 보디 프레임(141)에는 복수의 로봇 암(145)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 수중 운동체(140)는 5관절 로봇 암(145)과 7관절 로봇 암(145)을 가질 수 있다.
이러한 로봇 암(145)은 수중 작업을 수행할 수 있다. 예를 들어, 로봇 암(145)은 해저 시설물을 설치, 유지, 보수할 수 있다. 다른 예를 들어, 로봇 암(145)은 해저 시설물을 조작할 수 있다. 로봇 암(145)이 복수인 경우에는 각각의 로봇 암(145)에 서로 다른 동작이 할당될 수 있다.
촬영 유닛(146)은 영상을 촬영한다. 촬영 유닛(146)은 카메라(146a) 및 조명 부재(146b)를 포함할 수 있다. 조명 부재(146b)는 광을 출력하고, 카메라(146a)는 영상을 촬영한다. 촬영된 영상은 테더 케이블(11b)을 통해 모선(10)으로 송신될 수 있다. 모선(10)의 조종실에서는 디스플레이를 통해 촬영된 영상을 표시하고, 파일럿이 이를 이용해 수중 운동체(140)를 조종할 수 있다.
수중 로봇과 모선(10)은 테더 케이블(11b)을 통해 연결될 수 있다. 이때 테더 케이블(11b)은 상술한 바와 같이 모선(10)으로부터 수중 스테이션(120)을 거쳐 수중 로봇으로 연결될 수 있다. 테더 케이블(11b)은 모선(10)으로부터 수중 로봇으로 전원을 공급할 수 있다. 또 테더 케이블(11b)은 모선(10)과 수중 로봇 간에 수행되는 통신의 통로 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 테더 케이블(11b)은 모선(10)으로부터 수중 로봇으로 조종 신호를 전송하거나 반대로 수중 로봇으로부터 모선(10)으로 수중 로봇이 수집한 정보를 전송할 수 있다.
또 모선(10)은 수중 로봇을 원격 조종할 수 있다. 모선(10)에는 수중 로봇을 조종하기 위한 사용자 인터페이스가 제공될 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스는 파일럿에게 영상을 출력하는 디스플레이(display)와 파일럿으로부터 조종 신호를 입력받는 조이스틱, 마우스, 키보드 등의 입력 수단으로 구성될 수 있다.
한편, 수중 운동체(140)에는 제어기(미도시)가 더 제공될 수 있다. 제어기(미도시)는 수중 운동체(140)의 각 요소를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기(미도시)에는 수중 운동체(140)가 수행해야 할 소정의 루틴이 프로그램 되어 있고, 이에 따라 수중 운동체(140)의 구성요소를 제어하여 수중 작업을 수행하도록 할 수 있다. 다른 예를 들어, 제어기(미도시)는 케이블 포트(142)를 통하여 모선(10)과 통신하고, 모선(10)의 조종 신호를 수신하여 이에 근거하여 수중 운동체(140)를 제어할 수 있다. 제어기(미도시)는 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다.
하드웨어적으로 제어기(미도시)는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors) 및 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 제어기능을 수행하기 위한 전기적인 장치로 제공될 수 있다.
소프트웨어적으로 제어기(미도시)는 하나 이상의 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 코드(software code) 또는 소프트웨어 어플리케이션(software application)에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리에 저장되고, 제어기(미도시)의 하드웨어적인 구성에 의해 실행될 수 있다. 또 소프트웨어는 테더 케이블(11b)을 통해 모선(10)으로부터 송신되어 수중 운동체(140)의 제어기(미도시)의 하드웨어적 구성에 설치될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 수중 운동체 운용 시스템 10: 모선
120: 수중 스테이션 121: 상부 프레임
122: 케이블 결속 부재 123: 케이지
140: 수중 운동체

Claims (7)

  1. 모선으로부터 수중으로 진수되는 수중 스테이션; 및
    상기 수중 스테이션으로부터 발진하여 수중 작업을 수행하는 복수의 수중 운동체;를 포함하되,
    상기 수중 스테이션은,
    상기 모선과 케이블로 연결되는 상부 프레임 및
    상기 상부 프레임의 하부에 설치되고, 상기 복수의 수중 운동체가 수용되는 공간을 제공하는 복수의 케이지를 포함하는 수중 운동체 운용 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 케이지는, 상기 프레임의 하부에 서로 대칭되게 배치되는 수중 운동체 운용 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상부 프레임의 상면에는, 상기 케이블이 연결되는 복수의 케이블 결속 부재가 상기 복수의 케이지에 대응되는 위치에 형성되는 수중 운동체 운용 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 케이블은 상기 모선에서부터 상기 케이블 결속 부재에 연결되는 견인 케이블과, 상기 모선에서부터 상기 수중 운동체에 연결되는 테더 케이블을 포함하는 수중 운동체 운용 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 프레임은, 상부에서 볼 때 환형의 링 형상 또는 다각형 형상으로 제공되는 수중 운동체 운용 시스템.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 수중 운동체는, 원격 작업 로봇(ROV: remotely operated vehicle) 또는 자율 무인 잠수정(AUV: Autonomous Unmmanded Vehicle)를 포함하는 수중 운동체 운용 시스템.
  7. 상부에서 볼 때 환형의 링 형상 또는 다각형 형상으로 제공되는 상부 프레임;
    상기 상부 프레임의 하면에 서로 대칭으로 설치되고, 복수의 수중 운동체가 수용되는 공간을 제공하는 복수의 케이지; 및
    상기 상부 프레임의 상면에 서로 대칭으로 형성되고, 모선으로부터 상기 복수의 수중 운동체로 연결되는 복수의 케이블을 각각 안내하는 복수의 케이블 결속 부재를 포함하는 수중 스테이션.
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