KR20180066750A - 원격 제어 잠수정 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원격 제어 잠수정에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 제어 잠수정은 함체, 상기 함체를 수중에서 움직이게 하는 추진력을 발생시키는 추진부, 외부로부터 수신되는 원격 제어 명령에 따라 상기 추진부를 제어하여 상기 함체를 수중에서 이동시키는 제어부, 그리고 평상시 압축되어 있다가 상기 제어부의 제어에 따라 팽창하거나 그리퍼를 통해 목표 위치로 투입되는 튜브를 포함한다. 본 발명에 의하면, 수중에서 잠항 후 인명구조 지원용으로 이용할 수 있는 원격 제어 잠수정을 제공할 수 있다.

Description

원격 제어 잠수정{Remotely Operated Vehicle}
본 발명은 원격 제어 잠수정에 관한 것이다.
일반적으로 수중에서 작업을 수행하는 원격제어 무인잠수정(ROV:Remotely Operated Vehicle)은 지상과 유선으로 연결되어 원격조종 및 제어가 가능하다. 이러한 ROV는 통상적으로 6개의 클래스(class)로 다음과 같이 분류한다.
1.Micro ROV
3Kg 이내의 가장 작은 ROV로 잠수부가 물리적으로 접근하기 어려운 좁은 틈, 배수관, 파이프 내부에서 사용된다.
2. Mini ROV
15Kg 내외의 ROV로써 역시 잠수부 대용으로 사용한다.
3. General ROV
5마력 이내의 ROV로 1000m 이내로 잠수한다.
4. Light Workclass ROV
50마력 이내의 ROV로 2000m 이내로 잠수한다.
5. Heavy Workclass ROV
220마력 이내의 ROV로 3500m 이내로 잠수한다.
6. Trenching&Burial ROV
200마력 이상의 ROV로 주로 500마력 이하 6000m 이상 잠수한다.
국내외에서 인명구조에 ROV의 사용이 크게 늘고 있는 추세지만 실제 잠수해서 침몰한 선박에서 사람을 구하는 임무는 잠수사에게 의존한다. 그 이유로 물리력이 약해 통로를 만들거나 사람을 구해내는 것이 매우 제한적이며, 크기가 대체로 작아 조류에 매우 취약하고 가성비가 안 좋다는 점 등이 있다. 이러한 이유로 수중구명용 ROV는 크게 연구개발진행이 되고 있지 않다. 하지만 어느 정도만 잠수해도 파도의 영향을 적게 받아 비교적 고속으로 운행할 수 있다는 점, 제한된 인력을 비교적 값싼 기기로 대체할 수 있다는 점, 구조인력의 안전에 기여할 수 있다는 점에 인명구조용 ROV는 비록 직접적인 수중 구명활동에 활용하지 못한다고 해도 제한적인 지원에 사용될 수 있다.
한국공개특허 제2006-0074472호
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 수중에서 잠항 후 인명구조 지원용으로 이용할 수 있는 원격 제어 잠수정을 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 제어 잠수정은 함체, 상기 함체를 수중에서 움직이게 하는 추진력을 발생시키는 추진부, 외부로부터 수신되는 원격 제어 명령에 따라 상기 추진부를 제어하여 상기 함체를 수중에서 이동시키는 제어부, 그리고 평상시 압축되어 있다가 상기 제어부의 제어에 따라 팽창하는 튜브를 포함한다.
상기 튜브는, 상기 함체 내에 수용되어 있다가 팽창되면서 상기 함체 밖으로 배출되거나, 상기 원격 제어 잠수정에 구비되는 그립퍼를 통해 목표 위치로 투입될 수도 있다.
상기 원격 제어 잠수정은, 외부 장치와 통신을 지원하는 통신부, 수중 영상을 촬영하는 카메라부, 그리고 수온 또는 원격 제어 잠수정 내부 온도를 측정하는 온도 센서부를 더 포함할 수 있다.
상기 통신부는, 상기 카메라부에서 촬영된 수중 영상과 수온 정보를 외부 장치로 전송할 수 있다.
상기 원격 제어 잠수정은, GPS 신호를 수신하는 GPS 수신부, 수중 해류 속도 및 방향을 측정하는 해류 측정부, 그리고 상기 함체의 움직임을 측정하는 관성 센서부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 함체가 잠수하기 전에 측정된 GPS 신호를 기준으로 하는 기준 위치로부터 이동 위치를 상기 해류 측정부에서 측정된 해류 속도 및 방향과 상기 관성 센서부에서 측정된 상기 함체의 움직임을 반영하여 계산할 수 있다.
상기 제어부는 상기 이동 위치를 상기 카메라부에서 촬영된 수중 영상과 수온 정보와 함께 외부 장치로 전송되게 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 수중에서 잠항 후 인명구조 지원용으로 이용할 수 있는 원격 제어 잠수정을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 제어 잠수정 제어 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 제어 잠수정의 구성을 나타낸 블록도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 제어 잠수정 제어 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 원격 제어 잠수정 제어 시스템은 원격 제어 잠수정(100)과 외부 장치(200)를 포함할 수 있다.
사용자는 외부 장치(200)를 이용하여 원격 제어 잠수정(100)을 제어하고, 원격 제어 잠수정(100)으로부터 전송되는 수중 환경 정보를 확인할 수 있다.
원격 제어 잠수정(100)과 외부 장치(200)는 케이블(1)로 연결되어 각종 정보 및 데이터를 교환할 수 있다. 다만 실시예에 따라서 원격 제어 잠수정(100)이 수중에 있는 경우, 초음파 통신 등과 같은 수중 무선 통신을 통해 각종 정보 및 데이터를 교환하도록 구현하는 것도 가능하다. 또한 원격 제어 잠수정(100)이 수면 위로 부상했을 경우, 원격 제어 잠수정(100)과 외부 장치(200)는 3G(generation), 4G(generation) 이동통신망, 와이파이(Wi-Fi), WIBRO(Wireless Broadband Internet), LTE(Long Term Evolution), 블루투스(bluetooth), 지그비(Zigbee) 등을 통해 각종 정보 및 데이터를 교환하게 할 수도 있다.
외부 장치(200)는 원격 제어 잠수정(100)을 제어하기 위한 전용 단말로 구현되는 것 외에, 스마트폰 등과 같은 상용 휴대 단말이 이용될 수도 있다. 외부 장치(200)가 스마트폰으로 구현된 경우, 원격 제어 잠수정(100)을 제어하거나 원격 제어 잠수정(100)으로부터 정보를 수신하여 화면에 표시하기 위한 어플리케이션이 스마트폰에 설치될 수 있으며, 스마트폰과 원격 제어 잠수정(100) 사이에 데이터 및 제어 명령을 교환시키는 중계 모듈(도시하지 않음)이 더 구비될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 제어 잠수정의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 원격 제어 잠수정(100)은 잠수부 등이 물리적으로 접근하기 어려운 수중의 좁은 틈, 배수관, 파이프 내부 등의 수중 환경을 사용자의 제어에 따라 이동하면서 모니터링하는 기능을 수행할 수 있다.
이를 위해 본 발명에 따른 원격 제어 잠수정(100)은 함체(110), 추진부(120), 제어부(130), 튜브(140), 통신부(150), 카메라부(161), 온도센서부(163), GPS 수신부(165), 해류측정부(169), 관성센서부(167), 수압 센서(171) 및 스피커(173)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라 일부 구성 요소는 선택적으로 포함하거나 제외할 수도 있다.
함체(110)는 원격 제어 잠수정(100)의 다른 구성 요소를 수용하고, 수중에서 보호하는 기능을 수행한다.
추진부(120)는 함체(110)를 수중에서 움직이게 하는 추진력을 발생시키는 기능을 수행한다. 추진부(120)는 전기모터식 추진장치와 이를 구동시키기 위한 배터리를 포함할 수 있다. 함체(110)의 복수 위치에 전기모터식 추진장치를 장착하고, 각 추진장치의 출력을 조절함으로써, 원격 제어 잠수정(100)이 수중에서 상하 또는 전후좌우 방향의 자세 제어가 가능하게 할 수 있다. 물론 여기서 설명한 것 외에도 다양한 방법으로 추진부(120)를 구성하는 것이 가능하다.
한편 실시예에 따라서 추진부(120)는 부력 조절 장치(도시하지 않음)를 추가로 포함할 수도 있다. 부력 조절 장치를 통해 원격 제어 잠수정(100)을 수중에서 아래로 하강시키거나 위로 상승시키도록 할 수도 있다.
제어부(130)는 원격 제어 잠수정(100)의 전체적인 동작을 제어한다. 특히 제어부(130)는 외부로부터 수신되는 원격 제어 명령에 따라 추진부(120)를 제어하여 함체(110)를 수중에서 목표 지점으로 이동시킬 수 있다. 그 외에도 외부로부터 수신되는 원격 제어 명령에 따라, 제어부(130)는 튜브 팽창, 수중 촬영, 수중 온도, 해류 속도 측정 등의 동작을 원격 제어 잠수정(100)이 하도록 제어할 수 있다.
튜브(140)는 평상시 압축되어 함체(110) 내에 수용되어 있다가 제어부(130)의 제어에 따라 팽창하면서 함체(110) 밖으로 배출되는 구조를 가지도록 구현할 수 있다. 이를 위해 원격 제어 잠수정(100)은 압축 가스 저장부(도시하지 않음)를 함체(110) 내에 구비할 수 있다. 그리고 제어부(130)의 제어에 따라 튜브(140)를 함체(110) 밖으로 배출하면서, 압축 가스를 튜브(140)로 유입시켜, 튜브(140)가 팽창하도록 할 수 있다.
앞서 설명한 것과 같이 잠수부 등이 물리적으로 접근하기 어려운 수중의 좁은 틈 등을 원격 제어 잠수정(100)이 통과한 후, 필요한 상황이 되면 튜브(140)를 팽창시킴으로써, 인명 구조에 활용될 수 있다.
물론 실시예에 따라서 튜브(140)는 팽창된 상태로 함체(110)의 밖에서 함체(110)와 연결될 수도 있다. 이 경우 원격 제어 잠수정(100)의 함체(110)는 수중으로 이동하면서, 튜브(140)는 수면 위에 떠있을 수도 있다.
또한 튜브(140)는 원격 제어 잠수정(100)에 그립퍼(도시하지 않음)가 구비된 경우 그립퍼에 의해 목표 위치에 투입될 수도 있다.
통신부(150)는 원격 제어 잠수정(100)이 외부 장치(200)와 통신을 통해 각종 정보 및 데이터를 교환할 수 있게 한다. 통신부(150)는 원격 제어 잠수정(100)과 외부 장치(200)를 연결하는 케이블(1)을 통한 유선 통신을 지원할 수 있다.
그러나 실시예에 따라서, 통신부(150)는 원격 제어 잠수정(100)이 수면 위로 부상했을 때는 3G(generation), 4G(generation) 이동통신망, 와이파이(Wi-Fi), WIBRO(Wireless Broadband Internet), LTE(Long Term Evolution), 블루투스(bluetooth), 지그비(Zigbee) 등을 통해 외부 장치(200)와 무선 통신을 할 수 있게 하는 통신 모듈을 구비할 수도 있다. 그리고 통신부(150)는 원격 제어 잠수정(100)이 수중에 있을 때는 초음파 통신 등을 통해 수중 무선 통신을 지원하는 모듈을 더 포함할 수도 있다.
카메라부(161)는 함체(110)에 장착되어 원격 제어 잠수정(100)의 주변 환경, 즉 수중 영상을 촬영하는 기능을 수행한다. 카메라부(161)는 웹 캡 등과 같은 RGB 디지털 카메라로 구현할 수 있으나, 근적외선, 열적외선, 초음파 카메라 등으로 구현하는 것도 가능하다. 카메라부(161)의 수중 촬영을 위해 원격 제어 잠수정(100)는 LED 조명 등을 구비할 수 있다.
온도센서부(163)는 수중의 수온을 측정하거나, 원격 제어 잠수정(100) 내부의 온도를 측정할 수도 있다.
GPS 수신부(165)는 GPS 신호를 수신하는 기능을 수행한다.
제어부(130)는 GPS 신호를 이용하여 원격 제어 잠수정(100)의 현재 위치를 확인하고, 외부 장치(200)에 전송할 수 있다. 기본적으로 GPS 신호로 위치 수신할 때에는 원격 제어 잠수정(100)이 수면으로 부상한 뒤 수신할 수 있다.
한편 수중에서는 GPS 신호를 수신할 수 없으므로 다음과 같은 방법으로 원격 제어 잠수정(100)의 현재 위치를 추정하도록 구현하는 것도 가능하다. 예컨대 함체(110)가 잠수하기 직전에 측정된 GPS 신호를 기준으로 하는 기준 위치를 구할 수 있다. 그리고 해류 속도 및 해류 방향과 함체(110)의 움직임을 반영하여 기준 위치로부터 원격 제어 잠수정(100)이 얼마나 이동했는지를 상대적으로 계산함으로써 이동 위치를 계산할 수 있다.
해류측정부(169)는 해류의 속도 및 해류의 방향을 측정하는 기능을 수행한다.
관성센서부(167)는 자이로스코프 센서(Gyroscope Sensor) 및/또는 가속도 센서(Accelerometer Sensor)를 포함할 수 있으며, 원격 제어 잠수정(100)의 수중에서의 속도, 이동 방향 및 자세 등 움직임과 관련된 정보를 측정할 수 있다.
수압 센서(171)는 원격 제어 잠수정(100)가 잠항을 할 때 현재 위치에서의 수압을 측정하는 기능을 수행한다. 수압을 기초로 원격 제어 잠수정(100)의 잠수 깊이를 측정하는 것이 가능하다.
스피커(173)는 원격 제어 잠수정(100)이 구조 대상자나 기타 원격 제어 잠수정(100)의 주변에 있는 사람에게 행동 강령이나 심리적 안정감을 주기 위해 안내 방송을 출력하는 기능을 수행한다.
제어부(130)는 관성센서부(167)에서 측정된 원격 제어 잠수정(100)의 움직임에서 해류측정부(169)에서 측정된 해류의 속도 및 방향 등을 기초로 해류에 의한 영향을 상쇄시킴으로써, 기준 위치로부터 원격 제어 잠수정(100)이 얼마나 깊게 그리고 멀리 이동했는지 계산할 수 있다. 앞서 설명한 것과 같이 제어부(130)는 수압 센서(171)를 통해 측정된 수압을 이용하여 원격 제어 잠수정(100)의 잠수 깊이를 측정하는 것도 가능하다.
제어부(130)는 사전에 녹음된 안내 방송 문구를 저장하고, 외부로부터 제어 명령에 따라 스피커(173)를 통해 출력시킬 수 있다.
제어부(130)는 통신부(150)를 통해 카메라부(161)에서 촬영된 수중 영상과 수온 정보를 외부 장치(200)로 실시간으로 전송할 수 있다. 또한 제어부(130)는 원격 제어 잠수정(100)의 이동 위치를 카메라부(161)에서 촬영된 수중 영상과 수온 정보와 함께 외부 장치(200)로 전송되게 할 수 있다.
이에 의해 외부에서 원격 제어 잠수정(100)을 제어하는 사용자는 원격 제어 잠수정(100)의 현재 위치를 파악할 수 있고, 원격 제어 잠수정(100)으로부터 전송된 수중 영상과 수온 정보를 포함하는 수중 환경 정보를 원격 제어 잠수정(100)의 현재 위치와 관련시켜 파악할 수 있다.
한편 실시예에 따라 원격 제어 잠수정(100)은 레이저 거리계(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다. 이에 의해 원격 제어 잠수정(100)이 수중에서 측정 대상과의 거리를 계산할 수 있다.
본 발명의 실시예는 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체를 포함한다. 이 매체는 앞서 설명한 원격 제어 잠수정을 제어하는 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한다. 이 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 이러한 매체의 예에는 하드디스크, 플로피디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 자기-광 매체, 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 구성된 하드웨어 장치 등이 있다. 또는 이러한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 케이블
100: 원격 제어 잠수정
110: 함체 120: 추진부
130: 제어부 140: 튜브
150: 통신부 161: 카메라부
163: 온도센서부 165: GPS 수신부
167: 관성센서부 169: 해류측정부
171: 수압 센서 173: 스피커
200: 외부 장치

Claims (5)

  1. 함체,
    상기 함체를 수중에서 움직이게 하는 추진력을 발생시키는 추진부,
    외부로부터 수신되는 원격 제어 명령에 따라 상기 추진부를 제어하여 상기 함체를 수중에서 이동시키는 제어부, 그리고
    평상시 압축되어 있다가 상기 제어부의 제어에 따라 팽창하는 튜브
    를 포함하는 원격 제어 잠수정.
  2. 제 1 항에서,
    상기 튜브는,
    상기 함체 내에 수용되어 있다가 팽창되면서 상기 함체 밖으로 배출되거나, 상기 원격 제어 잠수정에 구비되는 그립퍼를 통해 목표 위치로 투입되는 원격 제어 잠수정.
  3. 제 1 항에서,
    외부 장치와 통신을 지원하는 통신부,
    수중 영상을 촬영하는 카메라부, 그리고
    수온 또는 원격 제어 잠수정 내부 온도를 측정하는 온도 센서부
    를 더 포함하고,
    상기 통신부는,
    상기 카메라부에서 촬영된 수중 영상과 수온 정보를 외부 장치로 전송하는 원격 제어 잠수정.
  4. 제 3 항에서,
    GPS 신호를 수신하는 GPS 수신부,
    수중 해류 속도 및 방향을 측정하는 해류 측정부, 그리고
    상기 함체의 움직임을 측정하는 관성 센서부
    를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 함체가 잠수하기 전에 측정된 GPS 신호를 기준으로 하는 기준 위치로부터 이동 위치를 상기 해류 측정부에서 측정된 해류 속도 및 방향과 상기 관성 센서부에서 측정된 상기 함체의 움직임을 반영하여 계산하는 원격 제어 잠수정.
  5. 제 4 항에서,
    상기 제어부는 상기 이동 위치를 상기 카메라부에서 촬영된 수중 영상과 수온 정보와 함께 외부 장치로 전송되게 하는 원격 제어 잠수정.
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