KR20240080491A - 극지용 해양구조물 방한 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 극지용 해양구조물의 방한 시스템에 관한 것으로, 그 구성은, 극지용 해양구조물이 위치한 지역의 날씨 정보, 위치 정보를 수집하는 정보 제공부와, 상기 시설물의 위치별로 설치되는 히트 트레이싱 케이블로 구성되며, 열을 발생시키는 히트 트레이싱부와, 상기 해양구조물 상의 각 부분에 분포하는 온도센서부와, 상기 해양구조물 상의 각 부분의 표면에 분포하는 풍속센서부와, 상기 온도센서부와, 상기 풍속센서부의 정보들 수신받아 상기 히트트레이싱부를 구동시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

극지용 해양구조물 방한 시스템{A Winterization System of Marine Structure}

본 발명은 극지용 해양구조물 방한 시스템에 관한 것으로, 극저온의 공간에서 사용되는 해양구조물에 극한 환경 특성에 적절하게 대응가능하여 방한 동작이 이루어지는 극지용 해양구조물 방한 시스템에 관한 것이다.

최근 북극해역은 세계 석유 매장량의 13%, 천연가스 매장량의 30% 등 대규모 자원 매장지역으로 밝혀짐과 동시에 지구온난화로 인해 북극해 항로가 열리면서 열악한 기후 및 빙상환경 등으로 접근이 어려웠던 극지 자원 개발 및 북극해 항로를 통한 물류 운송에 관심을 갖게 되면서 자원의 탐사와 채굴을 위한 각종 해양플랜트 및 보급, 수송을 위한 쇄빙선 등 빙해선박의 건조가 증가하는 추세이다.

하지만 극지해역에서 활동할 수 있는 빙해선박이라 할지라도 극지해역의 위험요소(Risk)로 인해 빙해선박의 극지해역 운항 시 주의를 요하고 있다. 한편, 극지해역의 위험요소로는 저온(Low Temperatures), 착빙(Icing), 암흑(Darkness), 원거리(Remoteness), 안개(Fog), 눈(Snow), 강풍(Wind) 등 여러 가지를 들 수 있다.

이러한 위험요소 중 착빙(Icing)은 극지해역 항해에 있어서 수분(Snow, Rain, Fog, Sea Water Spray 등)과 환경조건(Wind, Low Temperature, Open Sea 등)의 상관관계로 인해 발생하게 된다. 착빙은 선박의 안정성(Stability)에 영향을 주어 흘수(Draft), 트림(Trim), 저항성능 등에 변화를 주고 항해장비(Antenna, Radar, Window 등) 및 노출갑판 기자재(Life Boat, Anchor, Valves, Gangway, Railing 등)에 영향을 주어 선원의 안전과 선박 항해에 문제가 된다.

따라서 이러한 문제는 빙해선박에 있어서 극지해역 운항 시 중요한 문제로 인식 되고 있으며 이를 해결하기 위한 방한기술(Winterization)이 선박에 적용되고 있다.

방한기술은 극지해역에서의 착빙 등 위험요소를 줄여주는 역할로 선원의 건강과 안전을 지키고 장비의 정상 작동이 가능하도록 해주는 것으로, 선박의 건조과정에서 다루어지는 문제로서 강제규정은 아니지만 선박의 안전운항 및 저온 환경에서 기자재 및 긴급 구난 장비 등의 성능과 밀접한 관련이 있는 사항이다. 그러므로 극지환경에서 상부 구조물의 착빙에 따른 빙해선박의 안전성 확보 대책과 함께 빙해선박에 탑재되는 의장품들은 극지환경의 저온상태에서 결빙이 발생하더라도 사용이 가능하도록 설계가 되어야 한다.

방한기술은 크게 2가지로 나누어지는데, 첫째는 Anti-Icing으로 이는 레이더(Radar)나 앵커(Anchor), 구명보트(Life Boat) 등에 항상 착빙이 발생하지 않도록 사전에 방지하는 것을 의미하고, 둘째는 De-Icing으로 이는 갑판통로(Gangway), 조명(Lighting) 등에 착빙이 발생한 경우 이를 어느 일정시간 안에 다시 사용할 수 있도록 조치하는 것을 의미한다.

그러나, 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

극지를 이동하는 선박 등의 해양구조물에서 단순한 온도 등의 차이만을 고려하여 방한시설을 가동하게 되면, 기온이 떨어진 후 후속적인 대처만 가능하게 되어, 온도가 급격하게 변화하는 경우와 온도센서가 설치되지 않은 부분에서 신속하게 대응할 수 없어 방한시스템의 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

등록특허 제 10-1917396호

상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 온도가 떨어지기 전에 미리 예열동작이 이루어질 수 있도록 하여 방한시스템의 효율이 높은 극지용 해양구조물의 방한 시스템을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 것으로, 본 발명인 극지용 해양구조물의 방한 시스템의 구성은, 극지용 해양구조물이 위치한 지역의 날씨 정보, 위치 정보를 수집하는 정보 제공부와, 상기 시설물의 위치별로 설치되는 히트 트레이싱 케이블로 구성되며, 열을 발생시키는 히트 트레이싱부와, 상기 해양구조물 상의 각 부분에 분포하는 온도센서부와, 상기 해양구조물 상의 각 부분의 표면에 분포하는 풍속센서부와, 상기 온도센서부와, 상기 풍속센서부의 정보들 수신받아 상기 히트트레이싱부를 구동시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 풍속센서부에서 수신되는 신호를 전달받아 변화율이 큰 부분을 미리 예열하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 극지용 해양구조물의 방한 시스템에서는 다음과 같은 효과가 있다.

해양구조물 상에 온도센서와 풍속센서를 구비시켜, 풍속의 변화에 따라 온도가 변화할 것을 미리 예측하여 기온의 하강이 의심되는 부분이 미리 예열되도록 하여 전체적인 방한시스템의 효율이 높아지는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 극지용 해양구조물의 방한 시스템의 구성을 보인 블럭도.
도 2는 본 발명에 의한 극지용 해양구조물의 방한 시스템이 장착된 선박의 구성을 보인 도면.

이하 본 발명에 의한 극지용 해양구조물의 방한 시스템의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

본 발명인 극지용 해양구조물의 방한 시스템은, 정보 제공부(100), 서버(200), 전력 공급원(300), 히트 트레이싱 제어 시스템(400), 제1 내지 제5 히트 트레이싱 케이블(500-1 내지 500-5)을 포함한다. 여기서, 극지용 해양구조물(1)은, 극지 유전 개발을 위해 사용되고 있는 예를 들어, 드릴십, 부유식 원유생산 저장 하역설비(FPSO), 반잠수식 해양구조물(semi-submersible), 고정식 플랫폼, 선박 등일 수 있다.

정보 제공부(100)는, 극지용 해양구조물(1)이 위치한 지역의 날씨 정보, 위치 정보 및 극지용 해양구조물(1)에 설치되는 시설물의 위치별 태양광 센싱 정보를 수집하여 후술할 서버(200)에 제공할 수 있으며, 기상위성(110), 태양광 센서부(120), 위치 제어부(130) 각각 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 여기서, 기후는 일정한 지역에서 장기간에 걸쳐 나타나는 대기현상의 평균적인 상태이고, 기상은 해당 지역에서 시시각각 변화하는 순간적인 대기 상태를 의미한다.

기상위성(110)은, 적도상공 35800km 고도에서 지구의 자전속도와 같은 각속도로 지구주위를 공전하며 지구상의정해진 일정 지역의 기상정보를 연속적으로 관측하는 정지궤도 기상위성일 수 있으며, 기상기후 환경 정보뿐만 아니라, 연중 평균 기후 정보나 예측 정보 등 극지용 해양구조물(1)에 영향을 미치는 위성 정보를 수집하여 후술할 서버(200)에 송신할 수 있다. 본 실시예에서, 위성 정보는 날씨가 맑은지, 흐린지 등을 예보하는 날씨 정보일 수 있다.

위치 제어부(130)는, 극지용 해양구조물(1)의 항해 시 또는 정박시 선수측이 어느 방향으로 위치해 있는지를 실시간으로 체크하고, 극지용 해양구조물(1)의 위치 정보를 후술할 서버(200)에 유무선으로 송신할 수 있다.

서버(200)는, 극지용 해양구조물(1)이 위치한 지역에서 정보 제공부(100)로부터 수신되고, 아래에서 설명될 온도센서부와 풍속센서부의 정보를 저장할 수 있다.

전력 공급원(300)은, 극지용 해양구조물(1)의 엔진룸에 장착되는 발전기(generator)일 수 있으며, 발전기에서 생산된 전력을 스위치보드(switchboard; 도시하지 않음)를 통해 후술할 히트 트레이싱 제어 시스템(400)에 공급할 수 있다.

이러한 전력 공급원(300)은, 극지용 해양구조물(1)이 드릴십일 경우, 본 실시예의 방한 시스템(10)을 비롯하여, 드릴링 시스템, 동적 위치유지 시스템, 펌프 및 각종 기계류, 냉난방공조 시스템 등에 전력을 공급한다.

그런데 전력 공급원(300)인 발전기에서 생산되는 전력량은 한정되어 있고, 전력량을 늘리기 위한 발전기 용량추가는 발전기 운용 비용 증가, 설치 공간 확보 등 초기 건조 비용 증가로 인하여 현실적인 대안이 될 수 없어, 통상적으로 전력 부족시를 대비하여 설비의 전력 운용 매뉴얼에 의해 우선 순위가 낮은 설비로부터 높은 설비 순으로 전력 공급을 차단하고 있다.

이와 같이, 전력량이 부족하여 전력 공급 차단 매뉴얼에 따라 전력 공급을 차단할 경우, 작업자의 안전 문제 및 장비의 손상이 발생할 수 있는데, 이러한 문제를 해결하기 위하여, 히트 트레이싱 용량 축소, 히트 트레이싱 적용 구역 축소를 통해 전력량 마진을 확보할 수 있으나, 방한 성능이 반감할 뿐만 아니라, 히트 트레이싱 설치에 대한 선급 규정을 따라야 하기 때문에 전력량 마진 확보에 한계가 있다.

이에, 본 실시예는, 전력 공급원(300)에서 생산되는 전체 전력량 중에서 방한 시스템(10)에 공급되는 전력량을 효율적으로 운용할 수 있게 함으로써, 극지용 해양구조물(1)의 전력량 마진을 확보할 수 있게 한다.

히트 트레이싱 제어 시스템(400)은, 날씨 정보, 온도센서부, 풍속센서부, 위치 정보를 바탕으로 서버(200)에서 산출된 음지구간과 양지구간의 실시간 변화 값을 제공받아 전력 공급원(300)으로부터 공급되는 전력량을 조정하고, 조정된 전력을 극지용 해양구조물(1)의 제1 내지 제n 시설물(2-1, 2-2, … , 2-n) 각각의 상방부(2a), 전방부(2b), 후방부(2c), 좌방부(2d), 우방부(2e) 각각에 배치된 후술할 제1 내지 제5 히트 트레이싱 케이블(500-1 내지 500-5) 각각에 공급할 수 있다.

히트 트레이싱 제어 시스템(400)은, 음지구간에 해당되는 히트 트레이싱 [0063] 케이블에는 정상적으로 전력이 공급되도록 하고, 급변화하는 구간에는 전력을 공급하고, 변화가 없는 구간에 해당되는 히트 트레이싱 케이블에는 상대적으로 낮은 전력이 공급되도록 조정할 수 있다.

본 실시예에서, 극지용 해양구조물(1)에 설치되는 히트 트레이싱 케이블은 선급 규정에 따라 설치되는 것은 물론이지만, 설명의 편의를 위해 제1 내지 제n 시설물(2-1, 2-2, … , 2-n) 각각의 상방부(2a), 전방부(2b), 후방부(2c), 좌방부(2d), 우방부(2e) 각각에 설치되는 제1 내지 제5 히트 트레이싱 케이블(500-1 내지 500-5)로 구분한다.

이러한 제1 내지 제5 히트 트레이싱 케이블(500-1 내지 500-5) 각각은 히트 트레이싱 제어 시스템(400)을 통해 조정된 전력을 개별적으로 공급받아 열을 발생시킬 수 있다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 극지용 해양구조물 10: 방한 시스템

Claims (2)

1. 극지용 해양구조물이 위치한 지역의 날씨 정보, 위치 정보를 수집하는 정보 제공부;
   상기 시설물의 위치별로 설치되는 히트 트레이싱 케이블로 구성되며, 열을 발생시키는 히트 트레이싱부;
   상기 해양구조물 상의 각 부분에 분포하는 온도센서부;
   상기 해양구조물 상의 각 부분의 표면에 분포하는 풍속센서부; 및
   상기 온도센서부와, 상기 풍속센서부의 정보들 수신받아 상기 히트트레이싱부를 구동시키는 제어부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 극지용 해양구조물의 방한 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 풍속센서부에서 수신되는 신호를 전달받아 변화율이 큰 부분을 미리 예열하는 것을 특징으로 하는 극지용 해양구조물의 방한 시스템.