KR20170075397A - 쇄빙 장치 및 쇄빙 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 쇄빙 장치 및 쇄빙 방법에 관한 것으로서, 해상에서 독립적으로 이동 가능하며, 회전에 의해 파도를 발생시켜 수면상의 유빙을 간접적으로 1차 파쇄함으로써 쇄빙 장비의 내구성을 높이고, 보다 넓은 폭의 아이스 채널(ice channel)을 가지게 하여 대형 상선의 북극 항로 이용이 가능한 쇄빙 장치 및 쇄빙 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 수면상의 유빙을 파쇄하는 쇄빙 장치는 해상에 부유되는 본체; 및 상기 본체에 회전 가능하게 설치되어, 회전에 의해 파도를 발생시켜 유빙을 파쇄하는 쇄빙 유닛;을 포함하는 쇄빙 장치를 제공한다.

Description

쇄빙 장치 및 쇄빙 방법{ICE BREAKING APPARATUS AND METHOD THEREOF}
본 발명은 쇄빙 장치 및 쇄빙 방법에 관한 것으로서, 해상에서 독립적으로 이동 가능하며, 회전에 의해 파도를 발생시켜 수면상의 유빙을 간접적으로 1차 파쇄함으로써 쇄빙 장비의 내구성을 높이고, 보다 넓은 폭의 아이스 채널(ice channel)을 가지게 하여 대형 상선의 북극 항로 이용이 가능한 쇄빙 장치 및 쇄빙 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 쇄빙선은 얼음으로 덮인 결빙해역에서 얼음을 부수어 항로를 만들도록 [0002] 설계된 선박이다. 이러한 선박은 결빙수에서 활동하므로 얼음에 봉쇄되어도 이탈이 가능하고 얼음에 의해 선체가 손상되지 않도록 특수 선형을 가진다.
그러나, 극지해역에 설치되어 특수 작업을 수행하는 해양시추선이나 해양시추정제선(예를 들어, FPSO(Floating Production Storage and Offloading), FSO(Floating Storage and Offloading) 등)과 같은 선박의 경우, 두께 1 내지 2 미터 내외의 판상 해빙(sea ice)이 존재하는 해역에서 운용하기 위해 별도의 쇄빙선을 여러 척 같이 운용하는 것이 일반적이다.
이러한 선박들은 해상에 동적 위치 제어 또는 계류(즉, 거의 정지)된 상태에서 작업을 진행하기 때문에 쇄빙선과 같이 강력한 추진력과 튼튼한 선체를 이용하여 유빙을 파쇄하는 것이 어렵다.
또한, 이러한 선박에 일반쇄빙선의 특수 선형을 도입한다 하더라도, 쇄빙시 발생하는 선체 운동, 즉 선체가 전진하거나 후진함에 따른 흔들림과 유빙이 깨지면서 선체에 전달되는 진동으로 인해 해상에서의 특수 작업(예를 들어, 시추작업, 생산작업)을 어렵게 한다.
이러한 문제들로 인해, 해양시추선이나 해양시추정제선과 같은 선박은 유빙 지역에서 작업시 별도의 쇄빙선을 운용하게 된다.
그러나, 이러한 쇄빙선을 운용하기 위해서는 별도의 운용비용이 과도하게 소모된다. 따라서, 이러한 선박이 유빙 지역에서 작업시 특정 위치를 유지하며 선체를 특수 선형으로 보강하거나 별도의 쇄빙선의 도움 없이도 유빙을 쇄빙하거나 파쇄할 수 있는 새로운 대안이 필요하다.
한국특허공개공보 제10-203-0075111호(2013. 07. 05)
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 해상에서 독립적으로 이동 가능하며, 회전에 의해 파도를 발생시켜 수면상의 유빙을 간접적으로 1차 파쇄함으로써 쇄빙 장비의 내구성을 높이고, 보다 넓은 폭의 아이스 채널(ice channel)을 가지게 하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 수면상의 유빙을 파쇄하는 쇄빙 장치에 있어서, 해상에 부유되는 본체; 및 상기 본체에 회전가능하게 설치되어, 회전에 의해 파도를 발생시켜 유빙을 파쇄하는 쇄빙 유닛;을 포함하는 쇄빙 장치를 제공한다.
상기 쇄빙 유닛은; 회전 구동력을 발생시키는 구동수단; 상기 구동수단에 의해 회전하는 회전체; 및 상기 회전체에 연결되어 회전하는 복수 개의 회전 블레이드;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 본체는, 발라스트 탱크; 및 상기 발라스트 탱크 외측 하부에 설치되어 상기 쇄빙 유닛을 이동가능하게 하는 스러스트;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 회전 블레이드의 횡단면은 꼭지점이 잘린 삼각형상이고, 상기 회전 블레이드의 일단은 회전체에 고정되고, 타단은 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 본체와 상기 쇄빙 유닛을 원격으로 제어되는 원격 제어부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 본체는, 작업자가 거주하는 거주 시설; 및 상기 본체와 상기 쇄빙 유닛을 제어하는 오퍼레이팅 룸;을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 쇄빙 장치에 의해 수면상의 유빙을 파쇄하는 쇄빙 방법에 있어서, 상기 쇄빙 장치를 유빙으로 이동시키는 단계; 및 상기 쇄빙 장치의 회전에 의해 파도를 발생시키는 단계;를 포함하며, 상기 발생된 파도에 의해 유빙에 벤딩(bending)을 발생시켜 파쇄시키는 쇄빙 방법을 제공한다.
발라스트 탱크의 발라스트 수를 채워 유빙 아래로 상기 쇄빙 장치를 이동시키는 단계; 및 상기 발라스트 탱크의 발라스트 수를 비워 상기 쇄빙 장치가 유빙을 상부로 들어올리는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 쇄빙 장치를 유빙으로 이동시키는 단계는, 스러스트에 의해 상기 쇄빙 장치를 유빙으로 이동시키는 것이 바람직하다.
본 발명은 해상에서 독립적으로 이동 가능하며, 회전에 의해 파도를 발생시켜 수면상의 유빙을 간접적으로 1차 파쇄함으로써 쇄빙 장비의 내구성을 높이고, 보다 넓은 폭의 아이스 채널(ice channel)을 가지게 대형 화물선을 이용한 북극 항로 운항이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 쇄빙 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 쇄빙 장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 쇄빙 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 회전 블레이드를 AA'선에 의해 잘라낸 단면도를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 쇄빙 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6는 본 발명의 다른 실시례에 따른 쇄빙 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 쇄빙 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 쇄빙 장치를 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 쇄빙 장치를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3의 회전 블레이드를 AA'선에 의해 잘라낸 단면도를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 수면상의 유빙을 파쇄하는 쇄빙 장치(100)는 해상에 부유되는 본체(110), 및 본체(110)에 회전 가능하게 설치되어, 회전에 의해 파도를 발생시켜 유빙을 간접적으로 1차 파쇄하는 쇄빙 유닛(120)을 포함할 수 있다.
본체(110)는 발라스트 수가 공급되고 배출되는 발라스트 탱크(111)와 발라스트 탱크(111) 외측 하부에 설치되어 쇄빙 유닛(120)을 이동 가능하게 하는 스러스트(112)를 포함할 수 있다. 따라서, 쇄빙 장치(100)는 스러스트(112)에 의해 파쇄하고자 하는 유빙으로 독립적으로 이동이 가능하고, 발라스트 탱크(111)의 발라스트 수를 조절하여 쇄빙 유닛(120)이 유빙을 상부로 들어올려 유빙을 파쇄할 수 있다.
한편, 쇄빙 유닛(120)은 회전 구동력을 발생시키는 구동수단, 구동수단에 의해 회전하는 회전체(121), 및 회전체(121)에 연결되어 회전하는 복수 개의 회전 블레이드(122)를 포함할 수 있다. 구동수단은 모터나 엔진과 같은 내연기관일 수 있으며, 회전체는(121) 구동수단에 의해 발생한 회전 구동력을 전달받아 회전하게 된다.
회전 블레이드(122)의 일단은 회전체(121)에 고정되고, 타단은 하방으로 경사지게 형성될 수 있다. 회전 블레이드(122)의 횡단면은 도 3의 AA'부분을 자른 단면으로 도 4에 도시된 바와 같이, 꼭지점이 잘린 삼각형상일 수 있다. 즉, 회전 블레이드(122)는 기울어진 면을 형성하여 파쇄된 얼음이 회전 블레이드(122)에 충돌되지 않고 수월하게 이동하게 하며, 얼음에 의한 충격 하중을 감소시킬 수 있다.
본체(110)에는 작업자가 거주하는 거주 시설(131), 및 본체(110)와 쇄빙 유닛(120)을 제어하는 오퍼레이팅 룸(132)을 더 포함할 수 있다.
오퍼레이팅 룸(132)에서는 본체에 마련된 발라스트 탱크(111)의 발라스트 수 출입을 조절하거나, 스러스트(112)의 이동방향과 속도를 조절할 수 있으며, 쇄빙 유닛(120)의 회전 블레이드(122)의 회전 속도를 조절하는 기능을 수행하거나, 회전 블레이드(122)가 회전할 시에 본체(110)가 회전 블레이드(122)의 회전 방향으로 회전하지 않도록 스러스트(112)를 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 오퍼레이팅 룸(132)에서의 제어를 작업자가 거주 시설(131)에 거주하면서 수행할 수도 있으며, 쇄빙 장치(100)와 떨어져 있는 선박 시설에서 원격으로 제어할 수도 있다.
스러스트(112)에 의해 유빙으로 이동하면서 회전 블레이드(122)의 회전 관성력에 의해 해상에 파도가 발생하게 되면 유빙에 벤딩(bending)이 발생하여 파쇄되게 된다. 종래의 충격 하중(impact)에 의한 직접적인 유빙 파괴가 아니라 정적 하중에 의한 간접적인 파괴 방법이므로 쇄빙 장치의 손상이 매우 적은 이점이 있다. 또한, 벤딩에 의해 파쇄된 얼음은 회전 블레이드에 의하여 2차 파쇄되면서 아이스 채널(ice channel, 유빙이 파쇄되어 만들어진 이동 가능한 통로) 측면으로 제거되기 때문에 이동할 선박 주위에 얼음이 적층되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 기존 쇄빙 장치에 비하여 넓은 면적의 얼음을 파괴할 수 있고, 스러스트와 같은 이동 가능한 수단이 구비되어 파괴된 얼음 조각을 다른 곳으로 이동시킬 수 있어서, 기존 쇄빙 장치가 만들어 낼 수 있는 아이스 채널의 폭(약 40m) 보다 더 넓은 아이스 채널 폭을 만들어 낼 수 있어서 대형 화물선을 이용한 북극 항로 운항이 가능할 수 있다. 또한 일반 대형 화물선을 사용함으로써 장비 사양을 낮출 수 있고 자재비를 최소 30% 이상 절감할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 쇄빙 방법을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6는 본 발명의 다른 실시례에 따른 쇄빙 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 쇄빙 장치(100)에 의해 수면상의 유빙을 파쇄하는 쇄빙 방법은 쇄빙 장치(100)를 유빙으로 이동시키는 단계(도 5 (a)), 및 쇄빙 장치(100)의 회전에 의해 파도를 발생시키는 단계(도 5 (b));를 포함하며, 발생된 파도에 의해 유빙에 벤딩(bending)을 발생시켜 유빙을 간접적으로 파쇄(도 5 (c))시킬 수 있다. 파쇄된 유빙은 쇄빙 장치(100)의 회전 블레이드(122)에 의해 직접적으로 2차 파쇄(도 5 (d)) 되어 아이스 채널 측면으로 이동될 수 있다.
쇄빙 장치(100)를 유빙으로 이동시키는 단계는 스러스트(112)에 의해 쇄빙 장치(100)를 유빙으로 이동시킬 수 있다.
또한, 다른 실시례로서, 쇄빙 장치(100)에 의해 수면상의 유빙을 파쇄하는 쇄빙 방법은 쇄빙 장치(100)를 유빙으로 이동시키는 단계(도 6 (a)), 및 쇄빙 장치(100)의 회전에 의해 파도를 발생시키는 단계(도 6 (b));를 포함하며, 발라스트 탱크(111)의 발라스트 수를 채워 유빙 아래로 쇄빙 장치를 이동시키는 단계(도 6 (c)), 및 발라스트 탱크(111)의 발라스트 수를 비워 쇄빙 장치(100)의 회전 블레이드가 유빙을 상부로 들어올리는 단계(도 6 (c));를 더 포함하여 유빙을 파쇄할 수 있다. 파쇄된 유빙은 쇄빙 장치(100)의 회전 블레이드(122)에 의해 직접적으로 2차 파쇄(도 6 (d)) 되어 아이스 채널 측면으로 이동될 수 있다.
이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시에 따른 쇄빙 장치 및 쇄빙 방법은 해상에서 독립적으로 이동 가능하며, 회전에 의해 파도를 발생시켜 수면상의 유빙을 간접적으로 1차 파쇄함으로써 쇄빙 장비의 내구성을 높이고, 보다 넓은 폭의 아이스 채널(ice channel)을 가지게 하여 대형 상선의 북극 항로 이용이 가능한 이점이 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
110 : 본체 111 : 발라스트 탱크
112 : 스러스트 120 : 쇄빙 유닛
121 : 회전체 122 : 회전 블레이드

Claims (9)

  1. 수면상의 유빙을 파쇄하는 쇄빙 장치에 있어서,
    해상에 부유되는 본체; 및
    상기 본체에 회전 가능하게 설치되어, 회전에 의해 파도를 발생시켜 유빙을 파쇄하는 쇄빙 유닛;을 포함하는, 쇄빙 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 쇄빙 유닛은;
    회전 구동력을 발생시키는 구동수단;
    상기 구동수단에 의해 회전하는 회전체; 및
    상기 회전체에 연결되어 회전하는 복수 개의 회전 블레이드;를 포함하는, 쇄빙 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체는,
    발라스트 탱크; 및
    상기 발라스트 탱크 외측 하부에 설치되어 상기 쇄빙 유닛을 이동 가능하게 하는 스러스트;를 포함하는, 쇄빙 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 회전 블레이드의 횡단면은 꼭지점이 잘린 삼각형상이고,
    상기 회전 블레이드의 일단은 회전체에 고정되고, 타단은 경사지게 형성되는, 쇄빙 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체와 상기 쇄빙 유닛을 원격으로 제어되는 원격 제어부;를 더 포함하는, 쇄빙 장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 본체는,
    작업자가 거주하는 거주 시설; 및
    상기 본체와 상기 쇄빙 유닛을 제어하는 오퍼레이팅 룸;을 더 포함하는, 쇄빙 장치.
  7. 쇄빙 장치에 의해 수면상의 유빙을 파쇄하는 쇄빙 방법에 있어서,
    상기 쇄빙 장치를 유빙으로 이동시키는 단계; 및
    상기 쇄빙 장치의 회전에 의해 파도를 발생시키는 단계;를 포함하며,
    상기 발생된 파도에 의해 유빙에 벤딩(bending)을 발생시켜 파쇄시키는, 쇄빙 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    발라스트 탱크의 발라스트 수를 채워 유빙 아래로 상기 쇄빙 장치를 이동시키는 단계; 및
    상기 발라스트 탱크의 발라스트 수를 비워 상기 쇄빙 장치가 유빙을 상부로 들어올리는 단계;를 더 포함하는, 쇄빙 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 쇄빙 장치를 유빙으로 이동시키는 단계는, 스러스트에 의해 상기 쇄빙 장치를 유빙으로 이동시키는, 쇄빙 방법.
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