KR20150030940A - 해저광물 분리 장치 - Google Patents

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삼성중공업 주식회사
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Abstract

해저광물 분리 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 해저광물 분리 장치는, 기설정된 직경을 갖는 투과구멍을 이용하여, 해저에서 양광된 광물에서 기설정된 직경보다 입자가 작은 광물과 해수는 아래로 통과시키며 기설정된 직경보다 입자가 크거나 같은 광물은 분리하는 제1 분리기, 및 제1 분리기를 통과한 작은 광물과 해수를 각각 분리하는 제2 분리기를 포함한다.

Description

해저광물 분리 장치{APPARATUS FOR SEPARATION OF SEABED MINERALS}
본 발명은 해저광물 분리 장치에 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 위해서 채굴(Mining), 양광(Nodule Lifting) 등의 다양한 분야에서 연구가 진행되고 있다.
특히 이러한 해저광물은 주로 고체상으로 존재하는데 이를 해저에서 채취하여 육상으로 운반하기 위한 새로운 연구가 진행되고 있다.
한국 공개특허공보 제2000-0053269호(2000.08.25. 공개)
본 발명의 실시예들은, 해수와 함께 양광된 해저광물을 입자의 크기 별로 분리함과 동시에 해수를 분리할 수 있는 해저광물 분리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기설정된 직경을 갖는 투과구멍을 이용하여, 해저에서 양광된 광물에서 상기 기설정된 직경보다 입자가 작은 광물과 해수는 아래로 통과시키며 상기 기설정된 직경보다 입자가 크거나 같은 광물은 분리하는 제1 분리기; 및 상기 제1 분리기를 통과한 상기 작은 광물과 상기 해수를 각각 분리하는 제2 분리기를 포함하는 해저광물 분리 장치가 제공된다.
상기 제1 분리기는 판형부재를 포함할 수 있으며, 상기 투과구멍은 상기 판형부재에 복수개가 형성될 수 있다.
해저광물 분리 장치는, 상기 투과구멍의 기설정된 직경을 조절하기 위한 직경 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 투과구멍의 단차에 상응하여 상기 직경 조절부의 외주면에는 단차가 형성될 수 있다.
상기 투과구멍의 경사면에 상응하여 상기 직경 조절부의 외주면에는 경사면이 형성될 수 있다.
해저광물 분리 장치는, 상기 판형부재를 진동시키는 진동부를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 분리기는, 컨베이어 벨트와; 상기 컨베이어 벨트를 구동시키는 구동부와; 상기 컨베이어 벨트의 길이방향을 따라 배열되는 복수의 버킷부를 포함할 수 있다.
상기 버킷부는, 상기 해수를 투과시키는 투과부를 포함할 수 있다.
상기 제1 분리기를 통과한 상기 작은 광물과 상기 해수 중에서, 상기 작은 광물은 상기 투과부에 의해 상기 해수와 분리될 수 있으며, 상기 해수는 상기 투과부를 투과하여 아래로 흘려갈 수 있다.
상기 버킷부는 삼각기둥 형상을 포함할 수 있다.
상기 버킷부는 탄성재질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 해수와 함께 양광된 해저광물을 입자의 크기 별로 분리함과 동시에 해수를 분리할 수 있는 해저광물 분리 장치를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해저광물 분리 장치의 작동원리를 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해저광물 분리 장치의 제1 분리기를 개략적으로 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해저광물 분리 장치의 직경 조절부를 개략적으로 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해저광물 분리 장치의 직경 조절부의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해저광물 분리 장치의 제2 분리기를 개략적으로 도시한 부분사시도.
본 발명에 따른 해저광물 분리 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해저광물 분리 장치의 작동원리를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 해저광물 분리 장치(1000)는 제1 분리기(100)와 제2 분리기(200)를 포함한다.
제1 분리기(100)는 기설정된 직경(d1, d2)을 갖는 투과구멍(120)을 포함한다.
이러한 투과구멍(120)을 이용하여 해저에서 양광된 해저광물에서 상기 기설정된 직경(d1, d2)보다 입자가 작은 해저광물들과 해수는 제1 분리기(100)의 아래로 통과시킬 수 있다. 또한, 상기 기설정된 직경(d1, d2)보다 입자가 크거나 같은 광물들은 도 1에 도시된 바와 같이 이러한 투과구멍(120)을 통과하지 못하므로 따로 분리될 수 있다.
제2 분리기(200)는 제1 분리기(100)의 투과구멍(120)을 통과한 작은 입자의 해저광물들과 해수를 각각 따로 분리할 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따르면, 해수와 함께 양광된 복수의 입자크기를 갖는 해저광물들을 입자의 크기 별로 분리함과 동시에 해수를 분리할 수 있는 해저광물 분리 장치(1000)를 구현할 수 있다.
참고로, 여기서의 해저광물은 예를 들어 열수광상이나 망간단괴와 같은 고체상의 해저광물을 포함할 수 있다.
이러한 해저광물은 해저광물 채굴선(미도시)의 채굴장비(예를 들어, 마이너와 라이저 등)을 이용하여 해상으로 끌어올려지며(양광되며), 해저광물 채굴선에 적재되거나 육상으로 운송하기 위해서 별도의 운반선(미도시)이나 육상으로 하역될 수 있다.
그러나, 열수광상이나 망간단괴와 같은 해저광물은 천연가스나 원유와 같은 기체 또는 유체상의 물질과 달리 다양한 입자를 갖는 고체상의 단단한 물질로 이루어지며, 이를 입자별로 분류할 필요가 있다. 또한, 망간단괴와 같은 해저광물과 같이 양광되는 해수는 별도로 분리하여 배출할 필요가 있다.
따라서 본 실시예에 따르면, 해수와 함께 양광된 해저광물들을 입자의 크기 별로 분리함과 동시에 해수를 분리함으로써, 종래에 비해 해저광물의 채굴작업의 시간과 비용을 크게 절감할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 실시예에 따른 해저광물 분리 장치(1000)의 구체적 구성에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 실시예에 따른 해저광물 분리 장치(1000)의 제1 분리기(100)를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 5는 본 실시예에 따른 해저광물 분리 장치(1000)의 제2 분리기(200)를 개략적으로 도시한 부분사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 분리기(100)는 판형부재(110)를 포함할 수 있다.
이러한 판형부재(110)는 길이방향으로 연장되는 직사각형 모양을 가질 수 있으며, 판형부재(11)의 바닥면에는 도 2에 도시된 바와 같이 앞서도 설명한 기설정된 직경(d1, d2)을 갖는 복수의 투과구멍(120)이 형성될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 투과구멍(120)의 기설정된 직경(d1, d2)은 채굴되는 해저광물의 크기에 따라 조절될 수 있다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 해저광물 분리 장치(1000)는 투과구멍(120)의 기설정된 직경(d1, d2)을 조절할 수 있는 직경 조절부(140)를 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 해저광물 분리 장치(1000)의 직경 조절부(140)를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 직경 조절부(140)는 d1 직경을 갖는 투과구멍(120)의 형상에 상응하여 상기 d1보다 직경이 작은 d2 직경의 투과구멍(120)을 포함하는 부재일 수 있다.
이러한 직경 조절부(140)는 d1 직경을 갖는 투과구멍(120)의 내측 형상에 상응하여 예를 들어 원형의 접시 형태로 이루어질 수 있다. 그리고, 직경 조절부(140)의 가운데 부분에는 도 3에 도시된 바와 같이 d2 직경을 갖는 또 다른 투과구멍(120)이 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, d2 직경의 투과구멍(120)을 갖는 직경 조절부(140)가 d1 직경의 투과구멍(120)을 갖는 판형부재(110)에 포개지게 결합되는 것을 알 수 있다.
이 경우, 직경 조절부(140)가 d1 직경을 갖는 투과구멍(120)에서 이탈되지 않도록 직경 조절부(140)의 외주면에 단차(step)가 형성될 수 있다.
이와 같이, 판형부재(110)의 투과구멍(120)에 분리 가능하게 결합되는 직경 조절부(140)를 d1 직경을 갖는 투과구멍(120)에 포개어 결합함으로써, 채굴되는 해저광물의 크기에 따라 투과구멍(120)의 기설정된 직경(d1, d2)을 용이하게 조절할 수 있다.
도 4는 본 실시예에 따른 해저광물 분리 장치(1000)의 직경 조절부(140)의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, d1 직경을 갖는 투과구멍(120)의 내측에 경사면이 형성될 수 있으며, 이러한 경사면을 갖는 투과구멍(120)에 상응하여 그 내측에 결합되는 직경 조절부(140)의 외주면에도 경사면이 형성될 수 있다.
따라서, d2 직경의 투과구멍(120)을 갖는 직경 조절부(140)가 d1 직경의 투과구멍(120)에서 이탈되어 아래로 빠지는 것을 방지할 수 있다.
한편, 비록 도시되지는 않았으나, 이러한 직경 조절부(140)는 복수개로 구성될 수 있으며, 복수의 직경 조절부(140)를 상호 포개어 결합시키는 정도에 따라 투과구멍(120)의 기설정된 직경(d1, d2)을 용이하게 조절할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 이러한 투과구멍(120)을 이용하여 해저에서 양광된 해저광물에서 상기 기설정된 직경(d1, d2)보다 작은 해저광물과 해수는 제1 분리기(100)의 아래로 통과시킬 수 있다. 또한, 상기 기설정된 직경(d1, d2)보다 입자가 크거나 또는 입자가 같은 광물은 도 1에 도시된 바와 같이 이러한 투과구멍(120)을 통과하지 못하므로 따로 분리될 수 있다.
이 경우, 투과구멍(120)을 통과하지 못한 해저광물들은 컨베이어벨트와 같은 이송장치(미도시)를 통해 다른 장소로 이송되거나 도 1에 도시된 바와 같이 제1 분리기(100)의 하단부 아래에 위치한 제1 컨테이너(130)에 적재되어 이송될 수 있다.
본 실시예에서는 도 1에 도시된 제1 분리기(100)가 상측이 개방된 박스 형상인 경우를 도시하고 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되지 않으며, 필요에 따라 제1 분리기(100)의 형태는 변형될 수 있다. 예를 들어, 제1 분리기(100)의 바닥면은 곡면을 이룰 수 있다.
또한, 제1 분리기(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 경사지게 설치될 수 있다.
따라서, 제1 분리기(100)의 상단부 상측에서 공급되는 해저광물이 자연스럽게 제1 분리기(100)의 하단부 측으로 이동할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 해저광물 분리 장치(1000)는 도 1에 도시된 바와 같이 판형부재(110)를 진동시키는 진동부(300)를 더 포함할 수 있다.
참고로, 해저광물이 투과구멍(120)의 기설정된 직경(d1, d2)과 동일한 입자크기를 갖는 경우 해저광물이 투과구멍(120)을 통과하지 못하여 투과구멍(120)에 끼일 수가 있다.
본 실시예에 따르면, 해저광물이 투과구멍(120)에 끼이는 것을 최소화할 수 있도록, 진동부(300)가 판형부재(110)를 진동시킬 수 있다. 이와 같이 진동부(300)에 의해 제1 분리기(100)가 진동함으로써 해저광물이 투과구멍(120)에 끼이는 것을 방지할 수 있다.
이러한 진동부(300)로는 예를 들어 제1 분리기(100)와 연결되어 제1 분리기(100)를 길이방향으로 직선왕복이동시키는 공압 또는 유압식 액츄에이터가 사용될 수 있다. 그러나, 제1 분리기(100)에 진동력을 제공할 수 있다면, 진동부(300)의 구체적 구성은 다양하게 변형될 수 있다.
제2 분리기(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 제1 분리기(100)의 투과구멍(120)을 통과한 작은 입자의 해저광물들과 해수를 각각 따로 분리할 수 있다.
구체적으로 제2 분리기(200)는, 컨베이어 벨트(210)와, 컨베이어 벨트(210)를 구동시키는 구동부(220)와, 구동부(220)에 의해 회전하는 컨베이어 벨트(210)의 길이방향을 따라 배열되는 복수의 버킷부(230)를 포함할 수 있다.
컨베이어 벨트(210)는 구동부(220)에 의해 회전하는 부재로서, 무한궤도의 형상을 가질 수 있다.
구동부(220)는 이러한 컨베이어 벨트(210)가 권취되는 복수의 롤러와 이들 롤러를 회전시키는 모터를 포함할 수 있다.
버킷부(230)는 제1 분리기(100)의 투과구멍(120)을 통과한 작은 입자의 해저광물들과 해수를 각각 따로 분리할 수 있다.
구체적으로 버킷부(230)는 도 5에 도시된 바와 같이, 몸체(232)와, 해수가 투과되도록 몸체(232)에 형성되는 투과부(234)를 포함할 수 있다.
몸체(232)는 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이 삼각기둥 형상일 수 있다.
본 실시예의 경우, 삼각기둥 몸체(232)가 갖는 3개의 사각형 면들 중에서 하나의 면은 도 5에 도시된 바와 같이 상측이 개방된 형상일 수 있다. 이 경우, 나머지 두 면들 중 적어도 하나에는 해수가 투과할 수 있도록 투과부(234)가 형성될 수 있다.
비록 본 실시예에서는 삼각기둥 형상의 버킷부(230)를 도시하고 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것이 아니며, 버킷부(230)의 형상은 예를 들어 박스 형상을 포함할 수 있다.
투과부(234)는 제1 분리기(100)의 투과구멍(120)을 통과한 해수를 투과시킴으로써 제1 분리기(100)의 투과구멍(120)을 통과한 작은 입자의 해저광물들을 해수로부터 분리할 수 있다.
즉, 제1 분리기(100)를 통과한 작은 해저광물과 해수 중에서, 입자가 기설정된 직경(d1, d2)보다 작은 해저광물은 투과부(234)에 의해 해수와 분리될 수 있으며, 해수는 투과부(234)를 투과하여 제2 분리기(200)의 아래로 흘려갈 수 있다.
이 경우, 제2 분리기(200)의 투과부(234)에 의해 투과되지 못하고 걸려진 작은 입자의 해저광물들은 컨베이어 벨트(210)에 의해 제2 컨테이너(240)로 이송되어 적재될 수 있다.
또한, 제2 분리기(200)의 투과부(234)를 투과한 해수는 제2 분리기(200)의 하측으로 흘려갈 수 있다. 이 경우, 해수는 제2 분리기(200)의 하단부 하측에 위치한 제2 컨테이너(250)로 흘려갈 수 있다.
제2 분리기(200)는 제1 분리기(100)와 마찬가지로 경사지게 설치될 수 있다.
따라서, 제2 분리기(200)의 상단부 상측에서 공급되는 해수가 자연스럽게 제2 분리기(200)의 하단부 측으로 이동할 수 있다.
본 실시예에서는 투과부(234)가 예를 들어 그물망(메쉬)일 수 있다.
이외에도, 투과부(234)는 몸체(232)의 측벽에 형성되는 복수의 관통홀일 수 있다.
한편, 몸체(232)는 탄성재질로 이루어질 수 있다.
몸체(232)가 탄성재질로 이루어짐으로써, 도 1에 도시된 바와 같이 컨베이어 벨트(210)가 구동부(220)의 롤러를 따라 회전할 때 몸체(232)에 응력이 작용하여 몸체(232)가 변형되는 것을 최소화할 수 있다.
즉, 컨베이어 벨트(210)가 구동하면서 휘어지더라도 탄성재질의 몸체(232)가 컨베이어 벨트(210)로부터 전달되는 응력을 수용함으로써 버킷부(230)가 변형되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 해수와 함께 양광된 해저광물들을 입자의 크기 별로 분리할 수 있으며 이와 동시에 해수를 분리함으로써, 종래에 비해 해저광물의 채굴작업의 시간과 비용을 크게 절감할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허등록청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
1000: 해저광물 분리 장치
100: 제1 분리기 110: 판형부재
120: 투과구멍 130: 제1 컨테이너
140: 직경 조절부 200: 제2 분리기
210: 컨베이어 벨트 220: 구동부
230: 버킷부 232: 몸체
234: 투과부 240: 제2 컨테이너
250: 제3 컨테이너 300: 진동부

Claims (11)

  1. 기설정된 직경을 갖는 투과구멍을 이용하여, 해저에서 양광된 광물에서 상기 기설정된 직경보다 입자가 작은 광물과 해수는 아래로 통과시키며 상기 기설정된 직경보다 입자가 크거나 같은 광물은 분리하는 제1 분리기; 및
    상기 제1 분리기를 통과한 상기 작은 광물과 상기 해수를 각각 분리하는 제2 분리기를 포함하는, 해저광물 분리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 분리기는 판형부재를 포함하며,
    상기 투과구멍은 상기 판형부재에 복수개가 형성되는, 해저광물 분리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 투과구멍의 기설정된 직경을 조절하기 위한 직경 조절부를 더 포함하는, 해저광물 분리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 투과구멍의 단차에 상응하여 상기 직경 조절부의 외주면에는 단차가 형성되는, 해저광물 분리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 투과구멍의 경사면에 상응하여 상기 직경 조절부의 외주면에는 경사면이 형성되는, 해저광물 분리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 판형부재를 진동시키는 진동부를 더 포함하는, 해저광물 분리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 분리기는,
    컨베이어 벨트와;
    상기 컨베이어 벨트를 구동시키는 구동부와;
    상기 컨베이어 벨트의 길이방향을 따라 배열되는 복수의 버킷부를 포함하는, 해저광물 분리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 버킷부는 상기 해수를 투과시키는 투과부를 포함하는, 해저광물 분리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 분리기를 통과한 상기 작은 광물과 상기 해수 중에서,
    상기 작은 광물은 상기 투과부에 의해 상기 해수와 분리되며,
    상기 해수는 상기 투과부를 투과하여 아래로 흘려가는, 해저광물 분리 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 버킷부는 삼각기둥 형상을 포함하는, 해저광물 분리 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 버킷부는 탄성재질로 이루어지는, 해저광물 분리 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111299136A (zh) * 2020-04-03 2020-06-19 郭晓勇 一种多级筛分装置及筛分方法

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