KR20150052616A - 원격 조종 무인 잠수정 - Google Patents

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KR20150052616A
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천지후
김병욱
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    • F03B13/264—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy using the horizontal flow of water resulting from tide movement

Abstract

본 발명은 원격 조종 무인 잠수정에 관한 것으로, 해저에서 발생하는 조류를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 조류 발전 유닛을 구비하고, 조류 발전 유닛을 통해 생산된 전기 에너지를 메인 전원에 대한 보조 전원으로 사용하도록 함으로써, 전원 케이블을 통한 전원 공급이 불가능한 경우에도 조류 발전 유닛에 의해 생산된 전기 에너지를 공급할 수 있어 더욱 안정적으로 수중 항해가 가능한 원격 조종 무인 잠수정을 제공한다.

Description

원격 조종 무인 잠수정{Remotely Operated Vehicle}
본 발명은 원격 조종 무인 잠수정에 관한 것이다. 보다 상세하게는 해저에서 발생하는 조류를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 조류 발전 유닛을 구비하고, 조류 발전 유닛을 통해 생산된 전기 에너지를 메인 전원에 대한 보조 전원으로 사용하도록 함으로써, 전원 케이블을 통한 전원 공급이 불가능한 경우에도 조류 발전 유닛에 의해 생산된 전기 에너지를 공급할 수 있어 더욱 안정적으로 수중 항해가 가능한 원격 조종 무인 잠수정에 관한 것이다.
일반적으로, 지구의 75 %를 차지하고 있는 대양은 엄청난 자원의 보고이고, 지구과학의 많은 난제를 해결하기 위한 해답을 얻기 위해 끊임없이 심해로의 도전이 진행되어 왔으며, 최근 심해저 망간단괴와 열수광상, 심해생물, 해저 메탄 수화물 등의 존재가 알려지면서 심해탐사와 개발에 대한 관심이 더욱 고조되고 있다.
현재의 많은 나라에서는 해저에 대한 새로운 인식이 있는 실정으로 수중 작업의 증가에 발맞추어 최근 유전지역이나 해양 플랜트가 설치되는 지역이 차츰 심해화되어 잠수부가 직접 작업을 할 수 있는 한계를 초과하는 경우가 많이 발생되었다.
또한, 전세계를 하나로 묶는 인터넷의 증가로 인한 해저 광케이블의 공사가 진행되고, 특히 해저 광케이블의 경우는 대륙을 횡단하는 경우가 대부분으로 국내,외 해저 광케이블의 유지보수 작업 등으로 인하여 보유 장비가 풀가동을 하고 있는 실정이라 할 수 있다.
제2차 세계대전 이후 미국을 선두로 하여 선진국들이 경쟁적으로 더 깊은 바닷속에 내려가 해저를 관찰하고 조사하고자 했던 60년대 중반까지의 기간에 개발된 유인 잠수정을 제1세대 잠수정이라 하고, 그 후, 70년대 초부터 현재에 이르기까지 주로 해양 석유산업의 수요에 의해 발전해 온 유인 잠수정과 원격 조종 무인 잠수정(ROV: Remotely Operated Vehicle)을 제2세대 잠수정이라고 한다.
상술한 바와 같이 넓은 구역의 해저 탐사에 주로 사용되는 예인방식의 잠수체(Towed Vehicle)인 원격 조종 무인 잠수정은 전원 케이블을 이용하여 지원선으로부터 송전되는 전력을 동력원으로 사용하고, 통신 케이블을 이용하여 지원선과 통신을 수행하는 잠수정으로서, 탐사작업과 동시에 영상을 볼 수 있는 장점이 있어 최근 매우 넓은 분야에서 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 일반적인 원격 조종 무인 잠수정의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
일반적인 원격 조종 무인 잠수정(30)은 잠수정의 몸체를 이루는 메인 바디(100)가 별도의 전원 케이블(20)을 통해 지원선(10)과 연결되며, 메인 바디(100)에는 전원 케이블(20)을 통해 공급되는 전원을 메인 바디(100)에 장착된 각 구성요소에 전달하기 위한 전원 공급부(130)가 구비된다.
또한, 메인 바디(100)에는 잠수정의 수중 항해를 위한 추진 장치(110)가 장착되어 있으며, 일측에는 해저 작업에 필요한 원격 조종 작업 공구(ROT: Remotely Operated Tool)(120)가 장착될 수 있다.
이와 같이 구성된 원격 조종 무인 잠수정(30)은 수중 항해시 전원 케이블(20)의 유체 저항으로 인해 조류가 센 지역이나 수중에 복잡한 구조물이 있는 지역 등에서는 전원 케이블(20)의 이용이 곤란할 뿐만 아니라 상황에 따라서는 전원 케이블(20)이 손상되어 전원 공급부(130)에 원활한 전원 공급이 어려워지거나 불가능해질 수 있으며, 이로 인해 더이상 원격 조종이 불가능한 상태가 될 수 있다는 문제가 있었다.
국내공개특허 제10-2013-0073503호
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 해저에서 발생하는 조류를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 조류 발전 유닛을 구비하고, 조류 발전 유닛을 통해 생산된 전기 에너지를 메인 전원에 대한 보조 전원으로 사용하도록 함으로써, 전원 케이블을 통한 전원 공급이 불가능한 경우에도 조류 발전 유닛에 의해 생산된 전기 에너지를 공급할 수 있어 더욱 안정적으로 수중 항해가 가능한 원격 조종 무인 잠수정을 제공하는 것이다.
본 발명은, 해상의 지원선으로부터 전원을 공급받도록 전원 케이블을 통해 연결되며, 해저에 투입되어 원격 조종 방식으로 작동되는 원격 조종 무인 잠수정에 있어서, 메인 바디; 및 해저 작업 중 해저에서 발생하는 조류를 이용하여 전기 에너지를 생산하도록 상기 메인 바디에 장착되는 조류 발전 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 조종 무인 잠수정을 제공한다.
이때, 상기 조류 발전 유닛에 의해 생산된 전기 에너지는 보조 전원으로 사용될 수 있다.
또한, 상기 조류 발전 유닛은 해저에서 발생하는 조류에 노출되도록 장착되어 조류에 의해 회전하는 임펠러; 상기 임펠러의 회전력을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 발전기; 및 상기 발전기에 의해 생산되는 전기 에너지를 저장하는 축전기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 임펠러는 상기 메인 바디에 외부 노출되도록 장착될 수 있다.
또한, 상기 임펠러는 상기 임펠러의 회전축이 상기 메인 바디의 추진 방향에 대해 평행한 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 임펠러는 상기 임펠러의 회전축에 대한 배치 각도를 조절할 수 있다.
또한, 상기 메인 바디에는 상기 임펠러의 회전축에 대한 각도를 조절할 수 있는 액츄에이터가 장착될 수 있다.
또한, 상기 임펠러의 외곽 둘레에는 해저에서 발생하는 조류의 흐름이 상기 임펠러를 향해 유도되도록 조류 가이드가 장착될 수 있다.
또한, 상기 조류 가이드는 상기 임펠러를 향해 유도되는 조류의 유속이 상기 임펠러에 근접함에 따라 증가하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 조류 발전 유닛에 의해 생산된 전기 에너지는 상기 전원 케이블을 통한 전원 공급이 불가능한 경우에 사용되도록 동작 제어될 수 있다.
본 발명에 의하면, 해저에서 발생하는 조류를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 조류 발전 유닛을 구비하고, 조류 발전 유닛을 통해 생산된 전기 에너지를 메인 전원에 대한 보조 전원으로 사용하도록 함으로써, 전원 케이블을 통한 전원 공급이 불가능한 경우에도 조류 발전 유닛에 의해 생산된 전기 에너지를 공급할 수 있어 더욱 안정적으로 수중 항해가 가능한 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 일반적인 원격 조종 무인 잠수정의 구성을 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 조종 무인 잠수정의 구성을 개략적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 조종 무인 잠수정의 내부 상세 구조를 개념적으로 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 조종 무인 잠수정의 조류 가이드의 형상을 개념적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 조종 무인 잠수정의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 조종 무인 잠수정의 내부 상세 구조를 개념적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 조종 무인 잠수정의 조류 가이드의 형상을 개념적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원격 조종 무인 잠수정(30)은 해상의 지원선(10)으로부터 전원을 공급받도록 전원 케이블(20)을 통해 연결되며, 해저에 투입되어 원격 조종 방식으로 작동하는 장치로서, 잠수정의 본체를 이루는 메인 바디(100)와, 해저 작업 중 해저에서 발생하는 조류를 이용하여 전기 에너지를 생산하도록 메인 바디(100)에 장착되는 조류 발전 유닛(200)을 포함하여 구성된다.
메인 바디(100)는 잠수정의 이용 목적이나 환경 등을 고려하여 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 일반적으로 수중 항해시 유체 저항이 감소되도록 유선형으로 형성될 수 있다. 메인 바디(100)에는 전원 공급부(130)가 구비되어 전원 케이블(20)을 통해 지원선(10)과 연결되며, 전원 케이블(20)을 통해 공급된 전원은 전원 공급부(130)에 의해 각종 구성 요소로 공급된다.
이러한 메인 바디(100)에는 수중 항해를 위해 추진 장치(110)가 구비되며, 일측에는 해저 작업에 필요한 원격 조종 작업 공구(120)가 장착될 수 있다.
조류 발전 유닛(200)은 메인 바디(100)에 장착되며, 해저에서 발생하는 조류를 이용하여 전기 에너지를 생산할 수 있도록 구성된다. 이러한 조류 발전 유닛(200)에 의해 생산된 전기 에너지는 잠수정의 보조 전원으로 사용되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 전원 케이블(20)의 손상 등으로 인해 전원 케이블(20)을 통한 전원 공급이 불가능한 경우에 예비적으로 사용되도록 구성될 수도 있고, 특별한 사정에 따라 높은 전력이 요구되는 경우 전원 케이블(20)에 의한 전원 공급에 더하여 추가적인 전력 공급의 용도로 사용될 수도 있다.
이와 같은 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 조종 무인 잠수정(30)은 전원 케이블(20)을 통한 전원 공급이 불가능한 경우에도 조류 발전 유닛(200)에 의한 비상 전원을 공급할 수가 있어 더욱 안정적인 상태로 수중 항해가 가능하다.
한편, 조류 발전 유닛(200)은 해저에서 발생하는 조류에 노출되도록 장착되어 조류에 의해 회전하는 임펠러(210)와, 임펠러(210)의 회전력을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 발전기(220)와, 발전기(220)에 의해 생산되는 전기 에너지를 저장하는 축전기(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 임펠러(210)는 도 3에 도시된 바와 같이 메인 바디(100)의 외부에 노출되도록 장착될 수 있으며, 이를 통해 해저에서 발생하는 조류에 의해 회전하게 된다. 특히, 해저에서 발생하는 조류 이외에도 메인 바디(100)의 수중 이동시에도 조류와 마찬가지의 효과가 발생하므로, 메인 바디(100)의 이동 과정에서도 임펠러(210)의 회전을 통한 발전이 가능하다.
이와 같이 메인 바디(100)의 이동 과정에서도 임펠러(210)의 회전을 통한 발전이 가능하기 때문에, 이를 좀더 효율적으로 활용하기 위해서 임펠러(210)는 임펠러(210)의 회전축이 메인 바디(100)의 추진 방향에 대해 평행한 방향으로 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 이에 더하여 임펠러(210)는 임펠러(210)의 회전축에 대한 배치 각도를 조절할 수 있도록 장착될 수 있으며, 메인 바디(100)에는 임펠러(210)의 회전축에 대한 각도를 조절할 수 있는 액츄에이터(213)가 장착될 수 있다. 즉, 임펠러(210)는 회전 가능하게 결합된 별도의 연결바(212)를 통해 메인 바디(100)에 연결 장착될 수 있으며, 액츄에이터(213)는 이러한 연결바(212)를 회전 구동하는 방식으로 임펠러(210)의 배치 각도를 조절할 수 있다.
이러한 구조에 따라 액츄에이터(213)를 통해 임펠러(210)의 배치 각도를 변경함으로써, 임펠러(210)의 회전축이 항상 메인 바디(100)의 추진 방향에 대해 평행한 방향이 되도록 유지시킬 수 있으며, 이에 따라 더욱 효과적인 전기 에너지 생산이 가능하다.
한편, 임펠러(210)의 외곽 둘레에는 해저에서 발생하는 조류의 흐름이 임펠러(210)를 향해 유도되도록 조류 가이드(211)가 장착될 수 있으며, 이러한 조류 가이드(211)는 임펠러(210)를 향해 유도되는 조류의 유속이 임펠러(210)에 근접함에 따라 증가하도록 형성될 수 있다. 즉, 조류 가이드(211)는 임펠러(210) 블레이드의 회전 반경 외곽 둘레를 감싸는 중공 원통 형태로 형성될 수 있으며, 길이 방향 양측단부는 끝단부로 갈수록 내경이 확장되도록 경사면(211a)이 형성되는 형태로 형성될 수 있다.
이에 따라 조류 가이드(211)를 통해 임펠러(210) 측으로 유도되는 조류는 조류 가이드(211)를 통과하는 과정에서 조류 가이드(211)의 내경이 임펠러(210) 측으로 갈수록 작아지기 때문에, 그 유속이 증가하게 되어 임펠러(210)의 회전력을 증가시킬 수 있고, 이에 따라 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
발전기(220)는 이와 같이 구성된 임펠러(210)의 회전력을 이용하여 전기 에너지를 생산하도록 구성되며, 발전기(220)에 의해 생산된 전기 에너지는 별도의 축전기(230)에 저장되어 사용자의 필요에 따라 특정 상황에 사용될 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 전술한 바와 같이 전원 케이블(20)을 통한 전원 공급이 불가능한 경우 축전기(230)에 저장된 전원을 비상 전원으로 사용하도록 구성될 수 있으며, 이를 통해 더욱 안정적인 수중 항해를 가능하게 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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.
10: 지원선 20: 전원 케이블
30: 원격 조종 무인 잠수정 100: 메인 바디
200: 조류 발전 유닛 210: 임펠러
211: 조류 가이드 213: 액츄에이터
220: 발전기 230: 축전기

Claims (10)

  1. 해상의 지원선으로부터 전원을 공급받도록 전원 케이블을 통해 연결되며, 해저에 투입되어 원격 조종 방식으로 작동되는 원격 조종 무인 잠수정에 있어서,
    메인 바디; 및
    해저 작업 중 해저에서 발생하는 조류를 이용하여 전기 에너지를 생산하도록 상기 메인 바디에 장착되는 조류 발전 유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 조종 무인 잠수정.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조류 발전 유닛에 의해 생산된 전기 에너지는 보조 전원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 원격 조종 무인 잠수정.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 조류 발전 유닛은
    해저에서 발생하는 조류에 노출되도록 장착되어 조류에 의해 회전하는 임펠러;
    상기 임펠러의 회전력을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 발전기; 및
    상기 발전기에 의해 생산되는 전기 에너지를 저장하는 축전기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 조종 무인 잠수정.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 임펠러는 상기 메인 바디에 외부 노출되도록 장착되는 것을 특징으로 하는 원격 조종 무인 잠수정.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 임펠러는 상기 임펠러의 회전축이 상기 메인 바디의 추진 방향에 대해 평행한 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 원격 조종 무인 잠수정.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 임펠러는 상기 임펠러의 회전축에 대한 배치 각도를 조절할 수 있도록 장착되는 것을 특징으로 하는 원격 조종 무인 잠수정.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 메인 바디에는 상기 임펠러의 회전축에 대한 각도를 조절할 수 있는 액츄에이터가 장착되는 것을 특징으로 하는 원격 조종 무인 잠수정.
  8. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 임펠러의 외곽 둘레에는 해저에서 발생하는 조류의 흐름이 상기 임펠러를 향해 유도되도록 조류 가이드가 장착되는 것을 특징으로 하는 원격 조종 무인 잠수정.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 조류 가이드는
    상기 임펠러를 향해 유도되는 조류의 유속이 상기 임펠러에 근접함에 따라 증가하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 원격 조종 무인 잠수정.
  10. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조류 발전 유닛에 의해 생산된 전기 에너지는 상기 전원 케이블을 통한 전원 공급이 불가능한 경우에 사용되도록 동작 제어되는 것을 특징으로 하는 원격 조종 무인 잠수정.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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