KR20170089716A - 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템은 구조물 본체, 상기 구조물 본체의 연직 내지 수평방향으로의 위치를 측정하는 센싱부, 상기 구조물 본체의 연직 내지 수평방향으로의 위치를 변경시키는 추진부 및 상기 센싱부에서 측정한 값과 기 설정된 값을 비교하거나 사용자의 선택에 의해 상기 추진부를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 추진부는 수면 아래에 위치하며 상기 구조물 본체의 저면 및 측면에 하나 이상으로 마련됨으로써 상기 구조물 본체를 수평방향 내지 연직방향으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.

Description

부유식 구조물의 동적위치제어 시스템 및 방법{System and method for dynamic positioning of vessel}
본 발명은 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템 및 방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 부유식 구조물을 기 설정된 위치에 계류시키며 조석 간만 및 파랑 에너지의 변화에도 수평 및 수직위치를 제어하고 이동이 용이한 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
해상의 구조물에는 방파제, 바지선, 양식시설 등이 있다. 방파제는 항만시설이나 선박을 외해의 파랑으로부터 보호하기 위한 시설로서 일반적으로 해저에 고정되는 중력식 구조물로 마련된다. 이러한 중력식 방파제는 해저면에서 해수표면 위까지 일체로 구축되는 구조물이기 때문에 그 구조물이 안정적이라는 장점이 있으나 해수의 차단으로 인해 항 내의 해수 순환이 원활하게 이루어지지 않아 수질이 오염되고 하부 구조물을 해저면에 견고하게 지지하기 위하여 준설 및 시설재료의 증가를 초래하며 수중공사의 난이도가 높은 단점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 해수면에 부유식 구조물을 띄우고 이를 체인이나 케이블과 같은 고정장치로 해저면에 고정하는 부유식 방파제가 개발되었으며, 이러한 부유식 방파제는 저렴한 비용으로 단기간에 설치할 수 있는 장점이 있다.
그런데, 이러한 부유식 방파제는 수평 및 수직 이동이 곤란하고 고정장치인 케이블(체인)과 이동 물체와의 걸림 사고가 발생하며 케이블에 부착하는 어패류 내지 이물질을 주기적으로 제거해야 하는 불편함이 발생한다. 또한, 파랑 에너지 및 조석 간만의 변화에 따라 해수면 밑으로 잠기는 정도가 달라지는 문제점이 있으며, 조류의 흐름에 따라 부유식 구조물의 수평 위치가 변동되는 문제점이 있다.
또한, 바지선은 화물을 운반하거나 해상 작업용 공사장비를 탑재하고 해상작업을 하는 무동력 선박을 일컫는 것으로, 대량의 공사재료 및 공사장비를 해상으로 운반하거나 해상에서의 작업공간을 제공하기 위해 선체 상부에 넓은 공간을 확보한 형태로 제조된 배를 가리킨다. 일반적으로 바지선은 바다에 떠서 흔들림이나 이동을 최소화하여 균형을 잡기 위해 앵커가 구비된 지지 케이블을 선체 네 모퉁이에서 해저면까지 내리거나, 원형 또는 각형의 스퍼드를 해저면까지 수직으로 내려 바지선을 해상에 계류시키는 방법을 사용한다.
그런데, 지지 케이블을 이용한 종래의 바지선의 경우, 수평 및 수직 이동이 곤란하고, 그 사용처가 소형의 바지선에 국한되었으며, 파랑 등에 따라 선체가 과도하게 움직이기 때문에 정밀한 해상작업이 불가능하고, 선체 고정도가 약해 해상 날씨의 영향을 많이 받는다는 문제점이 있다. 또한, 바지선의 균형을 유지하기 위해 고가의 스퍼드를 적어도 4개 이상 설치해야 하기 때문에 장비 제작과 투입 및 설치가 복잡하여 운영비가 높으며, 단거리 이동작업이 불가하여 장거리뿐만 아니라 단거리 이송 시에도 항상 예인선의 도움을 받아야 하는 문제점이 있다.
또한, 양식 시설은 수면위로 부유되어 있는 상부 구조물과 수산물이 양식되는 하부 구조물로 마련되고 일반적으로 조류의 흐름에 따라 이동하지 않도록 와이어 내지 케이블과 같은 고정장치에 의해 해저면과 고정되어 있다.
그런데, 해저면에 고정되어 있으므로 수평 및 수직 이동이 곤란하고 해저면에 양식시설을 고정하기 위한 고정장치와 이동물체 간의 충돌이나 꼬임 등에 의한 사고가 발생하고 연결부에 증착된 조류나 어패류 등을 제거하기 위한 주기적인 관리가 필요하다는 문제점이 있다.
특허공개공보 제10-2011-0069407호 (공개일자: 2011. 06. 23)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 부유식 구조물을 기 설정된 위치의 해상에 계류시키며 조석 간만의 변화 및 파랑 에너지의 변화에도 안정적으로 수평 및 수직 위치를 제어하고 필요에 따라 용이하게 이동시킬 수 있는 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템은 구조물 본체, 상기 구조물 본체의 연직 내지 수평방향으로의 위치를 측정하는 센싱부, 상기 구조물 본체의 연직 내지 수평방향으로의 위치를 변경시키는 추진부 및 상기 센싱부에서 측정한 값과 기 설정된 값을 비교하거나 사용자의 선택에 의해 상기 추진부를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 추진부는 수면 아래에 위치하며 상기 구조물 본체의 저면 및 측면에 하나 이상으로 마련됨으로써 상기 구조물 본체를 수평방향 내지 연직방향으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 추진부는 전원부 및 구동부로 마련되며, 상기 구동부는 구동모터 및 상기 구동모터에 연결된 프로펠러로 마련되거나, 펌프 임펠러 내지 블레이드로 마련되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전원부는 풍력, 태양열, 파력 내지 조력발전 중 어느 하나 이상으로부터 전원을 마련하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센싱부는 위치계측기(GPS), 차동위치계측기(DGPS), 운동계측기(MRU), 레이저 반사장치, 마이크로파 반사장치 내지 자이로스코프 중 어느 하나 이상으로 마련되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구조물 본체는 부유식 방파제, 바지선 내지 양식시설 중 어느 하나 이상으로 마련되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센싱부에서 측정한 값 내지 추진부의 상태 정보를 알려주는 디스플레이부를 더 포함하며, 상기 디스플레이부는 터치스크린 내지 태블릿으로 마련되어 사용자가 상기 센싱부에서 측정한 값을 참고하여 상기 추진부를 직접 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센싱부, 추진부 내지 제어부 사이의 데이터를 송수신하거나 저장하는 서버를 더 포함하며 상기 서버에 송수신된 데이터는 누적되어 사용자에게 알람되거나 상기 구조물 본체가 설치되는 지역의 환경, 상황에 대한 정보를 상기 제어부에 전송하는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 부유식 구조물의 동적위치제어 방법은 구조물 본체의 연직 내지 수평방향으로의 위치를 측정하는 센싱단계, 상기 센싱단계에서 측정한 값과 기 설정된 값을 비교하거나 사용자의 선택에 의해 상기 구조물 본체의 위치를 제어하는 제어단계 및 상기 제어단계에 의해 상기 구조물 본체의 연직 내지 수평방향으로의 위치를 변경시키는 추진단계를 포함하며, 상기 추진단계는 수면 아래에 위치한 추진부가 상기 구조물 본체의 저면 및 측면에 하나 이상으로 마련됨으로써 상기 구조물 본체를 수평방향 내지 연직방향으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템은 부유식 구조물의 동적 위치변화를 측정할 수 있는 센싱부와 수평방향 및 수직방향으로의 제어가 가능한 추진부를 복수로 마련함으로써 부유식 구조물을 수평 내지 수직방향으로 용이하게 이동시킬 수 있으며 별도의 고정 장치 없이도 해상에 안정적으로 계류시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템이 적용된 일 례를 보여주는 사시도,
도 2는 도 1에 따른 부유식 구조물의 내부 사시도 및 부분 확대도,
도 3은 도 1에 따른 부유식 구조물의 내부 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템이 적용된 다른 예를 보여주는 설명도,
도 5는 본 발명에 따른 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템이 적용된 또 다른 예를 보여주는 설명도,
도 6은 본 발명에 따른 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템의 블록 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 부유식 구조물의 동적위치제어 방법의 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템 및 방법에 관하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시 할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않으며, 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.
본 발명에 따른 부유식 구조물은 수면 위에 설치되는 것으로서 부유식 방파제, 바지선, 양식 시설을 포함한 대부분의 선박, 시설을 포함하며, 바다 내지 내수면의 부유식 구조물에는 모두 적용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 부유식 구조물의 동적위치제어시스템 및 방법은 다양한 해상 구조물, 수중시설 등에도 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템이 바지선 내지 선박에 적용된 일 례를 보여주는 사시도이다. 도시된 바와 같이 육면체의 몸체는 구조물 본체(100)를 나타내며 수면 아래에 위치하는 상기 구조물 본체(100) 내부에 상기 구조물 본체(100)의 수평위치 내지 수직위치를 제어하거나 요구하는 방향으로 이동시킬 수 있는 추진부(400)가 복수로 마련된다.
또한, 상기 구조물 본체(100)의 수직 내지 수평방향으로의 위치를 측정하는 센싱부(200), 상기 센싱부(200)에서 측정한 값과 기 설정된 값을 비교하거나 사용자의 선택에 의해 상기 추진부(400)를 제어하도록 제어부(300)를 포함한다.
상기 추진부(400)는 수면 아래에 위치하며 상기 구조물 본체(100)의 저면 및 측면에 하나 이상으로 마련됨으로써 상기 구조물 본체(100)를 수평방향, 연직방향 내지 회전방향과 같이 다양한 방향으로 위치 이동시키는 것이다.
본 발명에 따른 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템은 프로펠러 형상의 구동부가 마련된 추진부(400)를 구조물본체의 측면에도 설치함으로써 수직방향으로의 깊이 이동뿐만 아니라 수평방향 및 회전반향으로의 안정적인 이동을 가능케 한다. 즉, 본 발명에 따른 부유식 구조물은 수평방향으로의 위치 제어가 가능 함과 동시에 사용자의 제어 또는 기타 제어부의 지령에 따라 부유식 구조물을 이동할 수 있으며, 상기 추진부(400)의 개수, 설치 위치 등을 다양하게 변경할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 부유식 구조물인 바지선의 내부 사시도이다. 도시된 바와 같이 구조물 본체(100)의 내부에는 하나 이상의 추진부(400)가 마련되고, 상기 구조물 본체(100)의 수직위치, 수평위치 등의 상태 정보를 측정하는 센싱부(200)가 마련된다.
상기 센싱부(200)는 도시된 바와 같이 구조물 본체(100)의 내부에 마련되거나 구조물 본체(100) 외부에 설치될 수도 있으며, 필요에 따라 내부 및 외부에 하나 이상 설치될 수 있다. 상기 센싱부(200)는 위치계측기(GPS), 차동위치계측기(DGPS, Differencial GPS), 운동계측기(MRU, Motion reference unit), 레이저 반사장치, 마이크로파 반사장치, 깊이 측정수단 내지 자이로스코프(Gyroscope) 중 어느 하나 이상으로 마련될 수 있다.
상기 자이로스코프는 부유식 구조물의 헤딩 각도를 측정하여 이에 대응하는 전기적신호를 상기 제어부(300)에 전송할 수 있으며 상기 구조물 본체(100)의 이동 시 관성을 이용하여 자세를 제어할 수 있다. 자이로스코프의 원리 및 동작방법을 설명하면 다음과 같다.
자이로스코프란 지주가 기울어지더라도 수평을 유지할 수 있도록 마련된 짐벌(gimbal)과 짐벌 안에 매분 1,000회에서 24,000회 정도 회전하고 있는 원판이 그 회전축을 유지하면서 항상 같은 방향으로 회전하려는 원리를 말한다. 여기에 가속도계를 연결하여 서로 직교하는 세 축을 상기 짐벌 내에 배치하면 상하, 좌우 및 전후에서 발생하는 가속도를 측정할 수 있으며 이를 적분하면 이동체의 속도와 위치를 계산할 수 있는 것이다. 이처럼 항상 일정 방향을 유지하려는 자이로스코프의 특성을 이용하여 선박 내지 부유식 구조물에서는 양측 수중에 핀을 내놓고 해수의 흐름에 대한 각도를 검출하여 제어함으로써 좌우 요동(롤링)을 방지하는데 이용할 수 있는 것이다.
또한, 상기 위치계측기는 부유식 구조물에 대한 상대적인 위치를 측정하여 이에 대응하는 전기적 신호를 상기 제어부(300)에 전송하는 팬빔, Cyscan(레이저 반사), Artemis 혹은 Radascan(마이크로파 반사) Acoustic sensor(수중 음파) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 운동계측기는 부유식 구조물의 자세 즉, 피치, 롤링, 히브를 측정하여 이에 대응하는 전기적 신호를 상기 제어부(300)에 전송한다.
경우에 따라서 상기 센싱부(200)에는 풍량계가 더 포함될 수 있으며 상기 풍량계는 풍향 및 풍속을 측정하여 이에 대응하는 전기적 신호를 상기 제어부(300)에 전송한다. 따라서 부유식 구조물이 바람에 영향을 받아 수직 내지 수평방향으로의 이동하는 정도를 측정하고 상기 추진부(400)의 추진력 내지 추진방향을 함께 제어할 수 있다. 이에 따라 해류의 흐름뿐만 아니라 바람의 영향을 함께 고려함으로써 안정적으로 상기 부유식 구조물의 동적위치를 제어할 수 있다.
또한, 상기 센싱부(200)에는 다양한 깊이 측정수단이 사용될 수 있으며 상기 깊이 측정수단은 해수면에 대하여 부유식 구조물의 잠긴 깊이를 측정한다. 이때, 상기 깊이 측정수단은 부유식 구조물(100)의 외 측면에 길이방향으로 설치될 수 있으며, 해수면에 잠기는 길이 또는 공기 중에 노출되는 길이를 감지하여 부유식 구조물(100)의 잠긴 깊이를 측정할 수 있다.
이와 같은 측정 장치는 부유식 구조물의 위치를 측정하여 이에 대응하는 전기적 신호를 상기 제어부(300)에 전송하며, 상기 제어부(300)는 수신된 부유식 구조물의 위치 정보와 같은 다양한 데이터를 기 설정된 데이터 또는 요구되는 값과 비교하여 상기 추진부(400)를 제어하는 것이다.
상기 추진부(400)는 도시된 바와 같이 프로펠러(433), 상기 프로펠러(433)를 회전시키는 구동모터(431) 및 구동축(435)으로 구성되는 구동부(430)와 상기 구동부(430)에 전원을 공급하는 전원부(410)로 마련된다.
상기 구동부(430)는 프로펠러 이외에, 펌프(미도시)에 의해 회전하는 임펠러 내지 블레이드로 마련될 수도 있으며, 기타 유체 내의 이동이 가능한 추진력을 발생시키는 다양한 수단으로 대체될 수 있다. 경우에 따라서 상기 추진부(400)의 프로펠러(433)가 수면 위에 마련됨으로써 풍력을 이용하여 상기 부유식 구조물의 동적위치를 제어할 수도 있다.
상기 전원부(410)는 전기장치 예컨대, 배터리나 소형 발전설비 등을 이용하거나 경우에 따라서 자연환경을 이용하는 풍력, 태양열, 파력 내지 조력발전 중 어느 하나 이상으로부터 제공될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 부유식 구조물이 해상에 설치되는 것이므로 환경오염을 방지하기 위해 친환경 에너지를 이용할 수 있는 것이다.
상기 전원부(410)는 상기 구동부(430)의 전원을 공급하기 위해 상기 구조물 본체(100) 내부에 마련되거나 경우에 따라서는 무선 전력송신장치에 의해 전원을 공급할 수도 있다. 또한, 상기 전원부(410)는 상기 구동부(430)와 일체형으로 제작되어 상기 구조물 본체(100)의 추진부(400)에 각각 마련될 수도 있다.
도 3은 본 발명에 따른 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템이 마련된 구조물 본체(100)의 평면도이다. 도시된 바와 같이 구조물 본체(100)의 내부에 하나 이상의 센싱부(200)가 마련되고 상기 센싱부(200)에 의해 측정된 값을 상기 제어부(300)에서 비교 및 분석하여 상기 추진부(400)를 제어한다.
상기 추진부(400)는 상기 구조물 본체(100)의 저면 및 측면에 하나 이상 마련되는데 바람직하게는 저면의 각 모서리에 추진부(400)가 각각 배치되고, 측면에 한 쌍 이상이 배치될 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이 저면에 4개가 마련되고 전, 후 방향의 측면에 한 개씩 마련되는데, 구조물 본체(100)가 위치하는 환경, 기상상태, 작업의 형태에 따라 그 개수 및 위치는 다양하게 변경 실시 가능하다.
또한, 저면에 배치되는 상기 추진부(400)는 상기 구조물 본체(100)의 연직방향의 이동 즉 깊이에 대한 측정 값에 따라 제어되는 것이며, 측면에 배치되는 상기 추진부(400)는 상기 구조물 본체(100)의 수평방향의 이동 즉 위치에 대한 측정 값에 따라 제어된다. 또한, 저면 및 측면에 배치된 상기 추진부(400)는 동시에 구동될 수 도 있으며 경우에 따라서는 각각 단독으로 구동될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템이 부유식 방파제에 적용된 다른 예를 보여준다. 즉, 부유식방파제의 하부에 구조물본체(100)를 마련하여 상기 부유식 방파제의 연직방향 및 수평방향 위치를 제어하고 필요에 따라 수평이동을 가능하게 한다. 또한, 앞서 설명한 동적위치제어 시스템이 구축된 바지선을 부유식 방파제에 결합하여 본 발명에 따른 목적을 구현 할 수도 있다.
부유식 방파제는 중력식 방파제와 달리 해수면에 유동 가능한 상태로 해상에 계류하며 케이블과 같은 고정장치를 통해 위치를 제어하는데 본 발명에 따른 부유식 방파제는 앞서 설명한 동적위치제어 시스템을 이용하여 고정장치 없이 연직방향 및 수평방향의 위치를 제어한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 방파제는 해상에 부유하며 파랑에너지를 상쇄시켜 내해 측으로 전달되는 파랑에너지를 최소화한다. 상기 부유식 방파제는 소파블럭(120), 부력유지부(130), 센싱부(200), 제어부(300) 및 구조물 본체(100)를 포함하며 상기 구조물 본체(100)에는 하나 이상의 추진부(400)가 마련된다.
상기 센싱부(200)는 상기 구조물 본체(100), 소파블록(120) 내지 부력유지부(130) 중 어느 한 곳 이상에 설치될 수 있으며, 상기 센싱부(200)에서 측정한 값을 비교 및 분석하는 상기 제어부(300)는 상기 부유식 방파제에 마련되거나 사용자가 제어할 수 있는 별도의 장소에 설치될 수도 있다.
또한, 상기 부유식 방파제는 상하방향 추진체, 전후방향 추진체를 더 포함할 수도 있다. 상기 부력유지부(130)는 내부에 부유공간이 형성되어 부유식 방파제의 부력을 유지한다. 이때, 상기 부력유지부(130)는 철, 콘크리트 등의 재질로 이루어질 수 있으며, 내부에 공기가 포함되도록 단부를 막아 부유식 방파제가 해상에 뜰 수 있도록 한다.
상기 부력유지부(130)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상면이 소파블록(120)에연결되어 상기 소파븍럭(120)의 하면에 접합되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 소파블럭(120) 및 부력유지부(130)의 형상은 도시된 형태에 한정되지 않으며, 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 동적위치제어 시스템이 마련된 구조물 본체(100)는 상기 부력유지부(130)의 하단에 설치되며, 상기 부유식 방파제의 무게중심을 수직 하방으로 유지시킴과 동시에 상기 부유식 방파제의 연직방향 및 수평방향의 위치를 제어하고 요구하는 위치로의 이동을 가능케 한다. 경우에 따라서 상기 구조물 본체(100)가 부력유지부의 기능을 하는 경우 상기 소파블럭(120)의 하면에 상기 구조물 본체(100)가 직접 연결될 수도 있다. 이 경우 상기 부력유지부(130)가 생략될 수 있다.
상기 소파블록(120)은 부력유지부(130) 내지 구조물 본체(100)의 상단에 설치되며, 진입되는 파도의 에너지를 감소시킨다. 이때, 상기 소파블록(120)은 상판, 하판 및 기둥의 단위블록의 형태로 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 그 외의 공개된 다양한 형태의 소파블록으로 이루어질 수도 있다.
상기 센싱부(200)은 도시된 바와 같이 상기 구조물 본체(100)의 내부에 마련되거나 경우에 따라서 상기 소파블럭(120) 또는 부력유지부(130)에 마련될 수도 있다.
상기 센싱부(200) 중 일 례인 깊이 측정수단은 해수면에 대하여 부유식 방파제의 잠긴 깊이를 측정한다. 이때, 상기 깊이 측정수단은 부유식 방파제의 외 측면에 상기 소파블록(120)으로부터 상기 구조물 본체(100)에 이르기까지 길이방향으로 설치될 수 있으며, 해수면에 잠기는 길이 또는 공기 중에 노출되는 길이를 감지하여 부유식 방파제의 잠긴 깊이를 측정할 수 있다.
상기 구조물 본체(100)에 마련된 추진부(400)는 앞서 설명한 바와 같이 전원부(410) 및 구동부(430)으로 마련되고 상기 구동부(430)는 구동모터(431), 구동축(435) 및 프로펠러(433)로 이루어진다. 따라서, 상기 프로펠러(433)의 회전에 의한 추진력으로 상기 구조물 본체(100)와 연결된 소파블럭(120)이 연직방향 내지 수평방향으로 이동하면서 동적위치를 제어한다.
이때 상기 센싱부(200)에서 측정한 값에 따라 상기 추진부(400)를 제어하기 위해서는 상기 센싱부(200)의 측정값을 수신하고 비교 및 분석을 통해 상기 추진부(400)로 명령신호를 보내는 제어부(300)가 마련되는데 상기 제어부(300)는 기준상태에서 부유식 방파제가 해수면에 잠긴 깊이를 기준 깊이로 설정하고, 상기 센싱부(200) 예컨대, 깊이 측정수단에 의해 측정되는 깊이를 기준 깊이와 비교하여 그 결과에 따라 추진력의 방향 및 추진력의 세기를 제어할 수 있다.
예컨대, 상기 깊이 측정수단에 의해 부유식 방파제가 기준 깊이보다 해수면에 더 깊거나 얕게 잠긴 것으로 측정되면, 상기 제어부(300)는 연직방향의 위치를 제어하는 구동부(430)의 추진력이 발생되도록 추진력의 방향 및 추진력의 세기를 제어할 수 있는 것이다.
상기 센싱부(200)는 부유식 방파제의 연직 방향 위치 즉, 깊이를 측정하거나 수평방향의 위치 즉, 위치를 측정하는 것 이외에 기 설정된 기준방향에 대하여 부유식 방파제의 기울어진 방향 및 각도를 측정할 수도 있다. 예컨대, 부유식 방파제가 정립된 상태에서 육상의 특정 지점을 향하는 경우를 기준방향으로 설정할 수 있으며, 부유식 방파제가 해상에서 부유할 때에 기준방향에 대해 기울어진 방향 및 각도를 측정할 수 있다.
이때, 상기 센싱부(200)는 기준방향에 대하여 부유식 방파제의 정면이 향하는 방향이 좌우 얼마만큼의 각도로 벗어났는지를 측정하며, 정립된 상태에서 부유식 방파제가 상하 얼마만큼의 각도로 기울어졌는지를 측정할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(300)는 상기 센싱부(200)에 의해 측정되는 방향 및 각도에 기초하여 추진력의 세기 및 추진력의 방향을 개별적으로 제어함으로써 부유식 방파제를 해상에서 정립된 상태로 부유시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템은 기준위치저장부(미도시) 및 현재위치측정부를 더 포함할 수 있으며 GPS(Global Positioning System) 신호에 기초하여 해상에서의 부유식 방파제가 계류하기로 설정된 특정위치의 좌표를 기준위치로 저장하거나 상기 부유식 방파제의 현재위치를 측정할 수 있다.
이때, 상기 제어부(300)는 상기 현재위치측정부에 의해 측정되는 현재위치를 상기 기준위치저장부에 저장된 기준위치와 비교하며, 비교된 결과에 기초하여 상기 추진부(4000)의 추진력 방향 및 세기를 제어한다. 이때, 복수로 마련된 상기 추진부(400)에 의해 각각의 추진력의 세기 및 추진력의 방향을 개별적으로 제어함으로써 부유식 방파제를 회전시킬 수도 있다.
도 5는 본 발명에 따른 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템이 양식시설에 적용된 또 다른 예를 보여준다. 예컨대, 가두리양식시설의 경우에는 작업자가 이동할 수 있는 상부 프레임과 상기 상부 프레임을 부유하도록 부력유지부(100)가 마련된다. 이때 상기 부력유지부(100)를 본 발명에 따른 구조물 본체(100)로 이용함으로써 수직방향 및 수평방향으로의 제어를 통해 상기 양식시설의 동적위치를 제어하는 것이다.
상기 구조물 본체(100)의 내부에는 하나 이상의 추진부(400)를 마련하고, 상기 추진부(400)를 제어하는 제어부(300) 및 상기 양식 시설의 연직방향 및 수평방향의 위치 등을 측정하는 센싱부(200)를 마련함으로써 상기 양식시설의 동적위치를 제어할 수 있는 것이다.
특히, 양식 시설의 경우 조류의 흐름, 해저면의 상태 등에 따라 이동을 해야 하는 경우가 많으므로 본 발명에 따른 동적위치제어 시스템을 이용하여 수직방향의 깊이를 조정함과 동시에 수평방향으로의 이동을 용이하게 할 수있다.
또한, 양식 시설의 경우 동적위치제어 시스템이 적용된 구조물 본체(100)가 도 5에 도시된 바와 같이 부력유지부로 사용될 수 있으며, 필요에 따라 앞서 설명한 바와 같이 기존의 부력유지부에 추가로 연결되어 상기 양식 시설의 동적위치를 제어할 수도 있을 것이다.
본 발명에 따른 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템은 하나 이상의 서버(500)를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 상기 센싱부(200), 제어부(300), 추진부(400)의 제어신호 내지 상태정보를 송신 및 수신함으로써 시스템을 관리하고 각 상황에서 발생한 정보를 사용자에게 전송하거나 데이터베이스로 구축할 수 도 있는 것이다.
또한, 상기 서버(500)는 클라우드 서버로 마련될 수 도 있으며, 사용자의 단말로 상태정보 및 데이터를 전송할 수도 있다. 따라서, 본 발명에 따른 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템은 하나 이상의 디스플레이부(600)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 서버(500)를 마련함으로써 사용자가 거주하는 곳과 멀리 떨어져있는 해상 부유식 구조물의 상태를 체크하고 제어할 수 있으며, 동시에 여러 개의 부유식 구조물의 동적 위치 제어가 가능하다.
또한, 상기 서버(500)를 통한 상기 센싱부(200), 제어부(300), 추진부(400)의 제어 및 현재 상태를 사용자가 인지하고 사용자에게 알람 할 수 있도록 디스플레이부(600)가 마련되며 상기 디스플레이부(600)는 컴퓨터, 휴대용 단말기 및 다양한 장치로 마련된다.
상기 디스플레이부(600)는 터치스크린 내지 태블릿으로 마련되어 사용자가 상기 서버(500)로부터 수신한 정보를 확인 후 상기 제어부(300)에 제어신호를 직접 송신하거나, 상기 센싱부(200)에서 측정한 값을 참고하여 상기 제어부(300) 내지 상기 추진부(400)을 제어할 수 있다.
또한, 상기 서버(500)에 송수신된 데이터는 누적되어 사용자에게 알람되거나 상기 구조물 본체(100)가 설치되는 지역의 환경, 상황에 대한 정보를 상기 제어부(300)에 전송할 수도 있다.
상기 서버(500)와 센싱부(200), 제어부(300), 추진부(400) 및 디스플레이부(600)의 통신은 무선통신 예컨대, FBMC/QAM-SFBC 시스템을 이용할 수 있으며 경우에 따라서 근거리 통신인 비콘, 적외선통신, 블루투스, 지그비 등을 통해서 수행할 수도 있다.
이와 같이 해상의 부유식 구조물의 동적 위치를 측정하고, 비교 및 분석하며, 추진부를 제어하여 상기 부유식 구조물의 수평방향 내지 수직방향의 위치를 이동시킴과 동시에 진행되고 있는 상황을 서버 및 디스플레이부를 통해 사용자가 인지할 수 있도록 함으로써 기존의 제어방법에 비해 보다 안정적이고 수월하게 부유식 구조물의 동적위치를 제어 할 수 있다.
도 6은 앞서 설명한 바와 같이 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템의 구현을 위한 센싱부(200), 제어부(300), 추진부(400), 서버(500) 및 디스플레이부(600)의 관계를 도시한 블록 구성도이다. 즉, 본 발명에 따른 시스템은 상기 센싱부(200), 제어부(300) 및 추진부(400)로 구성되는 제1 구조(10) 또는 상기 서버(500) 및 디스플레이부(600)가 보완된 제2 구조(30)로 구현될 수 있는 것이다.
상기 제1 구조(10)만으로도 본 발명에 따른 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템을 구현할 수도 있으며, 사용자의 요구 내지 작업의 환경 등 다양한 배경 요소에 따라 보완된 제2 구조(30)로 구현될 수도 있는 것이다. 예컨대, 부유식 구조물의 규모가 작고 동적 위치의 변화가 크지 않은 곳에는 상기 제1 구조(10)만을 적용해도 되며, 부유식 구조물의 규모가 크고 해상의 변화 및 다양한 변수가 존재하는 경우에는 상기 제2 구조(30)를 적용하면 될 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 부유식 구조물의 동적위치제어 방법에 관한 절차 흐름도이다. 도시된 바와 같이 부유식 구조물의 동적위치제어 방법은 구조물 본체(100)의 연직 내지 수평방향으로의 위치를 측정하는 센싱단계(S20), 상기 센싱단계(S20)에서 측정한 값과 기 설정된 값을 비교하거나 사용자의 선택에 의해 상기 구조물 본체의 위치를 제어하는 제어단계(S30, S31) 및 상기 제어단계(S30, S31)에 의해 상기 구조물 본체(100)의 연직 내지 수평방향으로의 위치를 변경시키는 추진단계(S50)를 포함한다.
상기 추진단계(S50)는 수면 아래에 위치한 상기 추진부(400)가 상기 구조물 본체(100)의 저면 및 측면에 하나 이상으로 마련됨으로써 상기 구조물 본체(100)를 수평방향 내지 연직방향으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.
상기 추진부(400)는 도시된 바와 같이 프로펠러(433), 상기 프로펠러(433)를 회전시키는 구동모터(431) 및 구동축(435)으로 구성되는 구동부(430)와 상기 구동부(430)에 전원을 공급하는 전원부(410)로 마련된다.
상기 구동부(430)는 프로펠러 이외에, 펌프(미도시)에 의해 회전하는 임펠러 내지 블레이드로 마련될 수도 있으며, 기타 유체 내의 이동이 가능한 추진력을 발생시키는 다양한 수단으로 대체될 수 있다.
상기 전원부(410)는 전기장치 예컨대, 배터리나 소형 발전설비 등을 이용하거나 자연환경을 이용하는 풍력, 태양열, 파력 내지 조력발전 중 어느 하나 이상으로부터 제공될 수 있다. 상기 전원부(410)는 상기 구동부(430)의 전원을 공급하기 위해 상기 구조물 본체(100) 내부에 마련되거나 경우에 따라서는 무선 전력송신장치에 의해 전원을 공급할 수도 있다.
상기 센싱단계(S20)는 위치계측기(GPS), 차동위치계측기(DGPS), 운동계측기(MRU), 레이저 반사장치, 마이크로파 반사장치 내지 자이로스코프 중 어느 하나 이상을 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 부유식 구조물의 동적위치제어 방법은 상기 센싱단계(S20)에서 측정한 값 내지 추진단계(S50)에 따른 상기 추진부(400)의 상태 정보를 알려주는 디스플레이단계(S60)를 더 포함하며, 상기 디스플레이단계(S60)는 터치스크린 내지 태블릿을 이용함으로써 사용자가 직접 상기 추진부(400)를 제어할 수도 있다.
또한, 상기 센싱단계(S20) 이전에 기 설정된 부유식 구조물의 동적위치정보를 저장하는 단계(S10)를 더 포함할 수 있으며, 저장된 상기 부유식 구조물의 동적위치정보는 상기 센싱단계(S20)에서 측정된 값과 비교하여 상기 추진부(400)를 제어할 수 있다.
상기 센싱단계(S20), 추진단계(S50) 내지 제어단계(S30,31)의 제어신호 및 데이터를 송수신하거나 저장하는 서버단계(S61)를 더 포함할 수 있다. 상기 서버단계(S61)에서 송수신된 데이터는 누적되어 사용자에게 알람 되거나 상기 구조물 본체(100)가 설치되는 지역의 환경, 상황에 대한 정보를 전송할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서의 단순 치환, 변형 및 변경은 당 분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.
본 발명에 따른 부유식구조물의 동적위치제어 시스템 및 방법은 센싱부, 제어부 및 추진부를 마련하여 구조물의 수직방향, 수평방향의 위치제어 및 이동을 용이하게 하고 서버 및 디스플레이부를 마련함으로써 사용자의 제어 및 활용을 용이하게 할 수 있는 부유식구조물의 동적위치제어 시스템 및 방법에 이용될 수 있다.
100: 구조물 본체 120: 소파블럭
130: 부력 유지부 140: 양식시설
200: 센싱부 300: 제어부
400: 추진부 410: 전원부
430: 구동부 431: 구동모터
433: 프로펠러 435: 구동축
500: 서버 600: 디스플레이부

Claims (14)

  1. 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템에 있어서,
    구조물 본체;
    상기 구조물 본체의 연직 내지 수평방향으로의 위치를 측정하는 센싱부;
    상기 구조물 본체의 연직 내지 수평방향으로의 위치를 변경시키는 추진부; 및
    상기 센싱부에서 측정한 값과 기 설정된 값을 비교하거나 사용자의 선택에 의해 상기 추진부를 제어하는 제어부; 를 포함하며,
    상기 추진부는 수면 아래에 위치하며 상기 구조물 본체의 저면 및 측면에 하나 이상으로 마련됨으로써 상기 구조물 본체를 수평방향 내지 연직방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 추진부는 전원부 및 구동부로 마련되며, 상기 구동부는 구동모터 및 상기 구동모터에 연결된 프로펠러로 마련되거나, 펌프 임펠러 내지 블레이드로 마련되는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전원부는 풍력, 태양열, 파력 내지 조력발전 중 어느 하나 이상으로부터 전원을 마련하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 센싱부는 위치계측기(GPS), 차동위치계측기(DGPS), 운동계측기(MRU), 레이저 반사장치, 마이크로파 반사장치 내지 자이로스코프 중 어느 하나 이상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 구조물 본체는 부유식 방파제, 바지선 내지 양식시설 중 어느 하나 이상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 센싱부에서 측정한 값 내지 추진부의 상태 정보를 알려주는 디스플레이부; 를 더 포함하며,
    상기 디스플레이부는 터치스크린 내지 태블릿으로 마련되어 사용자가 상기 센싱부에서 측정한 값을 참고하여 상기 추진부를 직접 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 센싱부, 추진부 내지 제어부 사이의 데이터를 송수신하거나 저장하는 서버; 를 더 포함하며
    상기 서버에 송수신된 데이터는 누적되어 사용자에게 알람되거나 상기 구조물 본체가 설치되는 지역의 환경, 상황에 대한 정보를 상기 제어부에 전송하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 동적위치제어 시스템.
  8. 부유식 구조물의 동적위치제어 방법에 있어서,
    구조물 본체의 연직 내지 수평방향으로의 위치를 측정하는 센싱단계;
    상기 센싱단계에서 측정한 값과 기 설정된 값을 비교하거나 사용자의 선택에 의해 상기 구조물 본체의 위치를 제어하는 제어단계; 및
    상기 제어단계에 의해 상기 구조물 본체의 연직 내지 수평방향으로의 위치를 변경시키는 추진단계; 를 포함하며,
    상기 추진단계는 수면 아래에 위치한 추진부가 상기 구조물 본체의 저면 및 측면에 하나 이상으로 마련됨으로써 상기 구조물 본체를 수평방향 내지 연직방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 동적위치제어 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 추진부는 전원부 및 구동부로 마련되며, 상기 구동부는 구동모터 및 상기 구동모터에 연결된 프로펠러로 마련되거나, 펌프 임펠러 내지 블레이드로 마련되는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 동적위치제어 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 전원부는 풍력, 태양열, 파력 내지 조력발전 중 어느 하나 이상으로부터 전원을 마련하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물이 동적위치제어 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 센싱단계는 위치계측기(GPS), 차동위치계측기(DGPS), 운동계측기(MRU), 레이저 반사장치, 마이크로파 반사장치 내지 자이로스코프 중 어느 하나 이상을 이용하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 동적위치제어 방법.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 구조물 본체는 부유식 방파제, 바지선 내지 양식시설 중 어느 하나 이상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 동적위치제어 방법.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 센싱단계에서 측정한 값 내지 추진단계에 따른 상기 추진부의 상태 정보를 알려주는 디스플레이단계; 를 더 포함하며,
    상기 디스플레이 단계는 터치스크린 내지 태블릿을 이용하여 사용자가 직접 상기 추진부를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 동적위치제어 방법.
  14. 제 8항에 있어서,
    상기 센싱단계, 추진단계 내지 제어단계의 제어신호 및 데이터를 송수신하거나 저장하는 서버단계; 를 더 포함하며
    상기 서버단계에서 송수신된 데이터는 누적되어 사용자에게 알람되거나 상기 구조물 본체가 설치되는 지역의 환경, 상황에 대한 정보를 상기 제어단계로 전송하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 동적위치제어 방법.
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