KR20170030884A - 선체표면의 수중생물 부착방지를 위한 물살생성 장치 - Google Patents

선체표면의 수중생물 부착방지를 위한 물살생성 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대상체(10)에 설치되어 선체표면에서 수중생물의 부착을 방지하는 장치에 있어서: 상기 대상체(10)에 대한 일시적 결합이 가능한 구조의 프레임(20); 상기 프레임(20) 상에 하우징(31)과 블레이드(32)를 구비하고, 선체표면에 대응하여 물살을 발생하는 물살수단(30); 및 상기 물살수단(30)에 의한 물살의 세기와 방향을 설정된 알고리즘으로 변동하는 제어수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 극대화된 방오성능은 해조류 및 따개비와 같은 수중생물의 선체 표면 부착을 방지하여 수중생물의 제거비용을 절감하고, 마찰력 감소로 인한 선속 증대 및 연료 효율 향상을 가져올 수 있다.

Description

선체표면의 수중생물 부착방지를 위한 물살생성 장치{Water flow generating apparatus for preventing attachment of aquatic organisms to vessel surface}
본 발명은 선체표면의 수중생물 부착방지에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 선박의 건조 또는 정박 시 불가피하게 발생하는 장기간 안벽계류에 의한 수중생물의 선체표면 부착 방지를 도모하는 물살생성 장치에 관한 것이다.
통상 수중생물의 부착을 방지하기 위하여 선박의 침수부위에는 방오도료가 시공된다. 그러나 선박이 장기간 정박하는 경우 방오도료의 성능이 발휘되지 못하여 수중생물이 부착된다. 수중생물의 부착은 선속의 저하, 연료사용량의 증가 및 선체 구조물의 훼손을 야기하므로 선박의 운항 전 제거가 반드시 필요하다.
선체에 부착 된 수중생물의 제거는 대부분 물리적 방법을 이용하고 있으며, 제거를 위해 많은 비용이 소요되고 있다. 수중생물의 제거방법은 크게 잠수부가 직접 수중에서 물리적으로 제거하는 방법과 선박을 리도킹 시켜 지상에서 물리적으로 제거하는 방법이 있다. 잠수부가 제거하는 경우 스크레퍼, 브러쉬, 글라인딩, 파워툴, 수중 로봇 등을 이용하고 있으며, 이에 따른 비용 발생과 수중 작업인 만큼 환경적인 위험도 존재하고 있다.
선박을 리도킹 후 제거하는 경우, 리도킹 비용과 해양생물 제거 비용이 발생하고 신조 조선소의 경우 공정지연을 초래한다.
하기의 선행문헌 1은 다수개의 쌍으로 이루어진 전극봉과; 상기 전극봉에 연결된 전원선을 선택적으로 접속토록 하는 스위칭부와; 상기 스위칭부를 통해 상기 각 전극봉에 전원을 인가하는 배터리와; 상기 배터리와 연결되어 전력을 생산하는 발전기 등으로 구성된다. 이에 선체 부위에 전기적 쇼크 또는 이온화 분위기를 조성하여 해양생물의 부착과 서식을 방지한다.
하기의 선행문헌 2는 압전소자를 이용하여 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하여 진동을 발생시키는 진동발생부; 상기 진동발생부에 진동 발생을 위한 전원을 공급하는 전원공급부; 및 상기 진동발생부를 선박에서 해수와 접하는 표면에 부착시키는 부착부를 포함하여, 원하는 시간동안 수중생물 부착을 지속적으로 방지하는 효과를 기대한다.
상기 선행문헌 1의 전극봉과 배터리 방식은 선체의 형태나 크기에 따라 고비용을 초래하므로 활용성에 한계를 드러내고, 상기 선행문헌 1은 실효성을 유지하기 위한 전력소모가 크고 선박의 진동을 증폭시킬 우려가 있다.
1. 한국 공개특허공보 제2002-0050494호 "방오시스템 및 그 운영방법" (공개일자 : 2002.06.27.) 2. 한국 공개특허공보 제2015-0025337호 "압전소자를 이용한 선박용 방오 장치" (공개일자 : 2015.03.10.)
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 선체 또는 안벽에 수중 블레이드가 포함된 물살 생성 장치를 설치하여 강제 물살을 발생시키고, 발생된 강제물살이 선박의 침수부위 표면에 접촉함으로써 해당 구역에 시공되어 있는 자가마모형 방오도료의 마모효율을 높여 방오성능을 극대화하는 선체표면의 수중생물 부착방지를 위한 물살생성 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 대상체에 설치되어 선체표면에서 수중생물의 부착을 방지하는 장치에 있어서: 상기 대상체에 대한 일시적 결합이 가능한 구조의 프레임; 상기 프레임 상에 하우징과 블레이드를 구비하고, 선체표면에 대응하여 물살을 발생하는 물살수단; 및 상기 물살수단에 의한 물살의 세기와 방향을 설정된 알고리즘으로 변동하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 프레임은 러그 또는 매그스위치 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 물살수단은 하우징을 축방향으로 회동시키는 선회구동기 또는 하우징을 반경방향으로 회동시키는 틸팅구동기 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 물살수단의 선회구동기 또는 틸팅구동기 중 적어도 하나는 웜기어를 개재하여 구동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단은 조류의 세기와 방향을 측정하는 조류측정모듈, 선체표면과 주변의 영상을 획득하는 카메라모듈, 제어 알고리즘을 탑재하고 처리하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 극대화된 방오성능은 해조류 및 따개비와 같은 수중생물의 선체 표면 부착을 방지하여 수중생물의 제거비용을 절감하고, 마찰력 감소로 인한 선속 증대 및 연료 효율 향상을 가져올 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치를 전체적으로 나타내는 구성도
도 2는 본 발명에 따른 장치의 주요부를 확대하여 나타내는 구성도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 대상체(10)에 설치되어 선체표면에서 수중생물의 부착을 방지하는 장치에 관하여 제안한다. 대상체(10)는 주로 금속재인 선체 또는 콘크리트재인 안벽으로 설정된다. 본 발명에 의하면 방오도료가 선박의 운항 시 물과 접촉하여 가수분해 되고 수중생물과 함께 떨어져 나가는 원리를 이용한 것으로, 정지상태의 선체표면에 인위적인 물살의 흐름을 만들어 운항 시와 같은 방오도료의 마모효과를 유발함을 요지로 한다.
본 발명에 따르면 프레임(20)이 상기 대상체(10)에 대한 일시적 결합이 가능한 구조를 지닌다. 프레임(20)은 대상체(10)에 밀착되어 수중생물의 부착공간을 배제하는 것이 좋다. 다만 대상체(10)가 선체인 경우 곡면부를 지니고 안벽인 경우 요철부를 지니므로 차수를 위한 접착시트 등을 부가할 수도 있다. 어느 경우에나 프레임(20)은 대상체(10)에 대한 탈부착이 가능하게 구성한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 프레임(20)은 러그(22) 또는 매그스위치(25) 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 한다. 대상체(10)가 안벽인 경우 러그(22)를 사용하여 와이어 등을 결속하고, 대상체(10)가 선체인 경우 자력의 온오프가 용이한 매그스위치(25)를 사용한다. 물론 안벽에도 프레임(20)의 러그(22)에 대응하는 또 다른 러그(22)가 설치된다.
또, 본 발명에 따르면 물살수단(30)이 상기 프레임(20) 상에 하우징(31)과 블레이드(32)를 구비하고, 선체표면에 대응하여 물살을 발생하는 구조를 지닌다. 하우징(31)은 전후가 개방된 실린더 형태로서 내부에 블레이드(32)를 회전 가능하게 수용한다. 블레이드(32)는 하우징(31)의 일측으로 결합된 구동모터(33)와 구동축으로 연결된다. 이에 따라 물살수단(30)은 전방위 추진기(Azimuth Thruster)와 유사한 구조를 지니면서 선체표면으로 물살을 유동시켜 수중생물의 열악한 번식환경을 조성하고 유지한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 물살수단(30)은 하우징(31)을 축방향으로 회동시키는 선회구동기(35) 또는 하우징(31)을 반경방향으로 회동시키는 틸팅구동기(36) 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 1을 기준으로 할 때 선회구동기(35)는 프레임(20)에 직교하는 축을 중심으로 회전하고 틸팅구동기(36)는 프레임(20)과 동일한 방향의 축을 중심으로 회동한다. 선회구동기(35)와 틸팅구동기(36)를 동시에 2축으로 구동하면 선체표면에 대한 물살의 방향을 다양하게 변동할 수 있다.
이때, 상기 물살수단(30)의 선회구동기(35) 또는 틸팅구동기(36) 중 적어도 하나는 웜기어(38)를 개재하여 구동하는 것을 특징으로 한다. 도 2에서 선회구동기(35)에 웜기어(38)를 개재한 상태를 예시하지만 틸팅구동기(36)에도 웜기어(38)를 적용할 수 있다. 웜기어(38)가 적용되면 역전방지 기능으로 물살의 반작용을 지탱하므로 구동모터(33)의 부담을 경감할 수 있다. 선회구동기(35)와 틸팅구동기(36)가 매우 간헐적으로 가동되는 경우 웜기어(38)의 필요성이 증대된다.
또, 본 발명에 따르면 제어수단(40)이 상기 물살수단(30)에 의한 물살의 세기와 방향을 설정된 알고리즘으로 변동하는 구조를 지닌다. 제어수단(40)은 선체표면 주변의 조류 상태, 선체표면의 수중생물 번식 상태 등을 고려하여 물살수단(30)에 의한 물살의 세기와 방향을 변동한다. 제어수단(40)의 알고리즘은 선체표면에 고르게 물살을 유동시키는 방향제어와, 주변의 조류에 대응하여 물살의 세기를 변동하는 세기제어를 요지로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단(40)은 조류의 세기와 방향을 측정하는 조류측정모듈(42), 선체표면과 주변의 영상을 획득하는 카메라모듈(44), 제어 알고리즘을 탑재하고 처리하는 제어기(46)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 조류측정모듈(42)은 선체표면의 주변으로 유동하는 조류의 세기와 방향을 주기적으로 측정한다. 카메라모듈(44)은 선체표면의 해양생물 서식상태와 주변의 물살상태를 모니터링하기 위한 영상을 촬영한다. 제어기(46)는 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 기본적으로 탑재한다. 제어기(46)의 메모리는 제어 알고리즘을 저장하고, 입출력인터페이스는 구동모터(33), 선회구동기(35), 틸팅구동기(36), 조류측정모듈(42), 카메라모듈(44)와 연결된다. 이외에 제어기(46)는 지상과 정보를 교신하기 위한 통신모듈도 구비한다.
작동의 일예로서, 장치의 프레임(20)을 선체나 안벽에 고정하고 블레이드(32)를 작동시켜 물살을 생성하며, 카메라모듈(44)로 수중생물의 서식상태를 모니터링하고, 선회구동기(35)와 틸팅구동기(36)를 가동하여 물살의 방향을 조절하고, 조류상태를 감안하여 물살의 세기를 조절한다. 이에, 생성된 물살은 도포된 방오도료의 가수분해를 촉진시키며, 수중생물의 부착을 방지한다.
만일 수중생물이 다른 곳에서 번식한다면 선회구동기(35)와 틸팅구동기(36)로 물살의 방향을 변동한다. 주변의 조류 유동이 심한 경우 일시적으로 물살수단(30)을 정지할 수도 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 대상체 20: 프레임
22: 러그 25: 매그스위치
30: 물살수단 31: 하우징
32: 블레이드 33: 구동모터
35: 선회구동기 36: 틸팅구동기
38: 웜기어 40: 제어수단
42: 조류측정모듈 44: 카메라모듈
46: 제어기

Claims (5)

  1. 대상체(10)에 설치되어 선체표면에서 수중생물의 부착을 방지하는 장치에 있어서:
    상기 대상체(10)에 대한 일시적 결합이 가능한 구조의 프레임(20);
    상기 프레임(20) 상에 하우징(31)과 블레이드(32)를 구비하고, 선체표면에 대응하여 물살을 발생하는 물살수단(30); 및
    상기 물살수단(30)에 의한 물살의 세기와 방향을 설정된 알고리즘으로 변동하는 제어수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선체표면의 수중생물 부착방지를 위한 물살생성 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 프레임(20)은 러그(22) 또는 매그스위치(25) 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 선체표면의 수중생물 부착방지를 위한 물살생성 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 물살수단(30)은 하우징(31)을 축방향으로 회동시키는 선회구동기(35) 또는 하우징(31)을 반경방향으로 회동시키는 틸팅구동기(36) 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 선체표면의 수중생물 부착방지를 위한 물살생성 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 물살수단(30)의 선회구동기(35) 또는 틸팅구동기(36) 중 적어도 하나는 웜기어(38)를 개재하여 구동하는 것을 특징으로 하는 선체표면의 수중생물 부착방지를 위한 물살생성 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어수단(40)은 조류의 세기와 방향을 측정하는 조류측정모듈(42), 선체표면과 주변의 영상을 획득하는 카메라모듈(44), 제어 알고리즘을 탑재하고 처리하는 제어기(46)를 구비하는 것을 특징으로 하는 선체표면의 수중생물 부착방지를 위한 물살생성 장치.
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