KR20200023112A - 비행체를 이용한 수위 조절 시스템 및 그를 이용한 선박의 수위 조절 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 비행체를 이용한 수위 조절 시스템은 밸러스트 탱크가 마련되는 선박; 상기 선박에 마련된 흘수마크를 영상촬영하는 비행체; 상기 밸러스트 탱크에 저장되는 유체량을 조절하고, 유체량에 따라 흘수 예상값을 산출하는 중앙제어부; 및 상기 비행체에서 촬영한 영상을 분석하여 흘수 현재값을 도출하는 영상처리부;를 포함하고, 상기 중앙제어부는 상기 예상값과 상기 영상처리부에서 전달된 현재값을 대조한 비교값으로 상기 밸러스트 탱크에 저장되는 유체량을 제어하는 비행체를 이용할 수 있다.

Description

비행체를 이용한 수위 조절 시스템 및 그를 이용한 선박의 수위 조절 방법{WATER LEVEL CONTROL SYSTEM USING FLIGHT VEHICLE AND WATER LEVEL CONTROL METHOD FOR SHIP USING THE SAME}
본 발명은 선박의 수위를 비행체를 이용하여 계측하고, 선박의 흘수를 조절하는 비행체를 이용한 수위 조절 시스템 및 그를 이용한 선박의 수위 조절 방법에 관한 것이다.
선박의 운항시 선박에 화물이 충분히 적재되지 않은 경우에 추진기와 방향타가 물 속에서 효과적으로 작동하지 못하고 물 밖에서 작동할 수 있다. 따라서, 선박이 운항할 때 선박의 평형을 유지하고 최적의 속도와 효율을 내기 위해 선박 내 밸러스트 탱크에 해수를 채워 적정 흘수를 유지한다.
이때 밸러스트 탱크에 채워지는 해수를 밸러스트 수라고 하며, 해양 선박에서 중량 분배를 조절하는 데 사용된다. 중량 분배를 조절하여 선박의 균형유지와 안정성을 높이는 것이다.
일반적으로 밸러스트 수는 하역항을 출항하기 전에 선내에 넣고, 적재항에 입항하기 전 혹은 적하를 적재할 때에 배 외부로 배출된다. 이러한 밸러스트 수는 펌프 등에 의해 급수되어 선박 내부의 밀폐된 구획에 수용된다. 따라서, 밸러스트 수는 선박에 화물을 적재하고 양륙하는 과정에서 지속적으로 주입 또는 배출되며, 선박이 이동하면 밸러스트 수도 함께 이동하게 된다.
한편, 밸러스트 수가 채워지는 선박은 호선 내 수위(Draft)를 확인하기 위하여 바지선을 이용하여 선박 외벽의 마킹을 육안으로 점검하는 과정을 수반한다. 배는 선수, 선미, 좌현, 우현 모두 수위를 조정할 수 있는데, 배의 수위를 맞추기 위하여 밸러스트에 저장되는 유체량을 조정 후 매번 확인해야 하기 때문이다.
바지선을 이용한 육안점검은 점검을 위한 배를 필요로 하나, 필요할 때마다 적재적소에서 배를 구하는 것은 어려움이 있다. 만약 배를 구하지 못한 경우에는 안벽에 접안된 방향만 확인하여 측정의 정확성이 떨어졌다. 특히 기상이 좋지 않은 경우 수위 확인이 필수적인데, 좋지 않은 기상환경에서 사람이 직접 선체 외부에서 배의 수위를 확인 해야하는 위험이 있었다. 뿐만 아니라, 종래 선박의 인도 전 경사시험 등의 각종 시험에서는 작업자가 일일이 선체 각 부분의 수위를 수작업으로 계측 및 관리하였다. 이 경우 그 계측값의 신뢰도가 떨어졌다.
한국 공개특허공보 10-2010-0097727호(2010.09.03.)
본 발명은 비행체를 이용하여 선체의 수위를 확인하고 선체의 흘수를 조정하는 비행체를 이용한 수위 조절 시스템 및 그를 이용한 선박의 수위 조절 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 밸러스트 탱크가 마련되는 선박; 상기 선박에 마련된 흘수마크를 영상촬영하는 비행체; 상기 밸러스트 탱크에 저장되는 유체량을 조절하고, 유체량에 따라 흘수 예상값을 산출하는 중앙제어부; 및 상기 비행체에서 촬영한 영상을 분석하여 흘수 현재값을 도출하는 영상처리부;를 포함하고, 상기 중앙제어부는 상기 예상값과 상기 영상처리부에서 전달된 현재값을 대조한 비교값으로 상기 밸러스트 탱크에 저장되는 유체량을 제어하는 비행체를 이용한 수위 조절 시스템을 포함한다.
상기 비교값은 상기 중앙제어부에서 상기 예상값을 상기 영상처리부에 전송하고 상기 영상처리부에서 상기 예상값과 상기 현재값을 대조하여 산출되고, 산출된 상기 비교값은 상기 영상처리부에서 상기 중앙제어부로 전달될 수 있다.
상기 중앙제어부는 상기 예상값과 상기 현재값이 일치하지 않는 경우 이를 관리자가 확인할 수 있도록 음향 경보신호를 발생시키는 경보신호부를 더 포함한다.
상기 영상처리부에서 상기 예상값과 상기 현재값을 대조하는 과정을 관리자가 실시간으로 확인할 수 있는 모니터링부를 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 비행체가 선박에 마련된 흘수마크를 영상촬영하는 촬영단계; 영상처리부에서 상기 비행체에서 촬영한 영상을 분석하여 흘수 현재값을 도출하는 단계; 상기 선박에 마련된 밸러스트 탱크에 저장되는 유체량을 조절하는 중앙제어부에서 흘수 예상값을 산출하는 단계; 및 상기 예상값과 상기 영상처리부에서 전달된 현재값을 대조한 비교값으로 상기 중앙제어부에서 상기 밸러스트 탱크에 저장되는 유체량을 제어하는 선박의 수위 조절 방법을 포함할 수 있다.
본 명에 따른 비행체를 이용한 수위 조절 시스템 및 그를 이용한 선박의 수위 조절 방법은, 비행체를 이용하여 선박의 흘수 현재값을 실시간으로 계측하고, 밸러스트 탱크에 저장되는 유체량에 대한 흘수 예측값을 산출하고, 중앙제어부에서 흘수 현재값과 예상값을 대조하여 선박의 밸러스트 탱크에 저장되는 유체량을 반복하여 재조정함으로써 선박의 수위를 손쉽게 조정할 수 있다. 나아가, 비행체를 이용한 실시간 감시 시스템을 통하여 결과값을 실시간으로 피드백(feed back)할 수 있으므로, 선박 인도 전 안전확보에 도움이 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비행체를 이용한 수위 조절 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비행체를 이용한 수위 조절 시스템의 각 부분별 상호관계를 도시한다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비행체를 이용한 수위 조절 시스템을 도시하고, 도 2는 수위 조절 시스템의 각 부분별 상호관계를 도시한다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 수위 조절 시스템은 밸러스트 탱크가 마련되는 선박(110), 선박(110)에 마련된 흘수마크를 영상촬영하는 비행체(140), 밸러스트 탱크에 저장되는 유체량을 조절하고, 유체량에 따라 흘수 예상값을 산출하는 중앙제어부(120), 및 비행체(140)에서 촬영한 영상을 분석하여 흘수 현재값을 도출하는 영상처리부(130)를 포함하고, 중앙제어부(120)는 예상값과 영상처리부(130)에서 전달된 현재값을 대조한 비교값으로 밸러스트 탱크에 저장되는 유체량을 제어할 수 있다.
선박(110)은 해상 구조물로써, LNG와 같은 액체화물을 해상에서 수송하거나 보관하는 LNG 수송선, LNG RV 등의 선박 또는 LNG FPSO, LNG FSRU 등의 해상 플랜트 등일 수 있다. 또한, 선박(110)은 외판(outer hull)과 내판(inner hull)의 이중 헐(double hull)로 구성될 수 있다.
선박(110)의 운동은 보통 도 1에 도시된 바와 같이 6 자유도 운동이 발생한다. 6 자유도 운동은 선박(110)의 길이방향 무게중심을 기준으로 전진 방향을 X방향, 수직 방향을 Z방향, 측면 방향을 Y방향이라고 할 때, 전진방향인 X방향 축을 중심으로 하여 흔들림(회전)인 롤(roll)(1a), X방향에 대해 전후로 밀리는 서지(surge)(1b), 선박(110)의 측면방향인 Y방향 축을 중심으로 하여 흔들림인 피치(pitch)(1c), Y방향에 대해 전후(즉, 선박(110)의 측면)로 밀리는 스웨이(sway)(1d), 선박(110)의 수직방향인 Z방향 축을 중심으로 하여 흔들림인 요(yaw)(1e), Z방향에 대해 상하로 밀리는 헤비(heave)(1f) 운동을 포함한다.
한편, 선박(110)의 운항시 선박(110)에 화물이 충분히 적재되지 않은 경우에 추진기와 방향타가 물 속에서 효과적으로 작동하지 못하고 물 밖에서 작동할 수 있다. 따라서, 선박(110)이 운항할 때 선박(110)의 상술한 6 자유도 운동의 평형을 유지하고 최적의 속도와 효율을 내기 위해 선박(110) 내 밸러스트 탱크(미도시)에 해수를 채워 적정 흘수를 유지한다.
이러한 밸러스트 탱크는 선박(110) 내부에 위치하며, 밸러스트 탱크에 채워지는 해수를 밸러스트 수라고 하며, 해양 선박(110)에서 중량 분배를 조절하는 데 사용된다. 중량 분배를 조절하여 선박(110)의 균형유지와 안정성을 높이는 것이다. 이때, 선박(110)은 밸러스트 수의 유체량을 이용하여 선수, 선미, 좌현, 우현의 수위가 조정될 수 있는데, 수위조절을 수작업으로 수행하는 경우 밸러스트 수의 유체량에 따른 수위 예상값과 선박(110)의 실제 수위 현재값을 매번 확인해야 하는 번거로움이 있었으나, 본 발명에서는 비행체(140)를 이용하여 선박(110)의 실제 수위 현재값을 계측함으로써 상술한 번거로움을 해소한다.
비행체(140)는 영상촬영장치를 구비하여 원격 조정 또는 자율비행되는 촬영수단으로써, 상술한 밸러스트 수가 채워지는 선박의 호선 내 수위(Draft)를 실시간으로 확인할 수 있다. 이러한 비행체(140)는 조종사 없이 무선전파의 유도에 의해서 비행 및 조종이 가능한 비행기나 헬리콥터 모양의 군사용 무인항공기인 드론(drone)일 수 있다. 이때, 드론을 조종하기 위한 별도의 리모트 컨트롤러가 구비되고, 작업자에 의해 조작될 수 있다.
중앙제어부(120)는 로딩 컴퓨터로써, 화물의 적재 및 배출을 처리하기 위하여 마련될 수 있다. 이러한 중앙제어부(120)는 운항 중에 밸러스트 수의 유체량을 제어 할 수 있는 장치로써, 밸러스트 수를 포함한 각종 화물의 적재, 선박 안정성, 강도 및 시뮬레이션의 계산 및 제어를 위해 신뢰성 있는 시스템을 구현한다.
한편, 중앙제어부(120)에는 경보신호부(150)가 부설될 수 있는데, 경보신호부(150)는 중앙제어부(120)로 전달되는 비교값을 확인하고 음향 경보신호를 발생시킨다. 즉, 경보신호부(150) 선박(110) 흘수 예상값과 현재값이 일치하지 않는 경우 이를 관리자가 확인할 수 있도록 음향 경보신호를 발생시킬 수 있다.
이처럼, 중앙제어부(120)는 밸러스트 탱크에 저장되는 유체량을 제어하는 프로세스를 수행하고, 영상처리부(130)는 비행체(140)를 컨트롤하며 영상분석을 통해 산출된 현재값을 예상값과 대조하는 프로세스를 수행하는데, 이로써 시스템 전체 프로세스를 최적화할 수 있다.
영상처리부(130)는 비행체(140)로부터 전달되는 실시간 영상정보를 분석하고, 그를 통해 선박(110)의 흘수 현재값을 확인할 수 있다. 영상처리부(130)에는 모니터링부(160)가 부설될 수 있는데, 모니터링부(160)를 통해 관리자는 영상처리부(130)에서 예상값과 현재값을 대조하는 과정을 실시간으로 확인할 수 있다.
한편, 중앙제어부(120)는 밸러스트 수의 유체량에 따른 선박(110) 흘수 예상값과 영상처리부(130)에서 전달된 선박(110) 흘수 현재값을 대조한 비교값으로 밸러스트 탱크에 저장되는 유체량을 제어할 수 있다. 이때, 비교값은 중앙제어부(120)에서 예상값을 영상처리부(130)에 전송하고, 영상처리부(130)에서 산출되고, 산출된 비교값은 다시 중앙제어부(120)로 전달하는 방식으로 시스템이 구현될 수 있다.
이하에서는 도 2를 참조하여 수위 조절 시스템을 선박(110) 수위 조절 방법에 대하여 설명하기로 한다. 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 수위 조절 방법은, 비행체(140)가 선박(110)에 마련된 흘수마크를 영상촬영하는 촬영단계, 영상처리부(130)에서 비행체(140)에서 촬영한 영상을 분석하여 흘수 현재값을 도출하는 단계, 선박(110)에 마련된 밸러스트 탱크에 저장되는 유체량을 조절하는 중앙제어부(120)에서 흘수 예상값을 산출하는 단계, 및 예상값과 영상처리부(130)에서 전달된 현재값을 대조한 비교값으로 중앙제어부(120)에서 밸러스트 탱크에 저장되는 유체량을 제어하는 프로세스를 포함한다. 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 비행체(140)인 드론을 이용하여 실시간 수위 계측정보(draft gauge)를 확보한다. 그리고 영상처리부(130)에서는 비행체(140)에서 확보한 영상을 분석하고, 선박(110)의 흘수 현재값을 도출한다.
중앙제어부(120)(load computer)는 선박(110)의 밸러스트 탱크에 저장되는 유체량을 조절 가능한데, 유체량에 따른 선박(110)의 흘수 예상값을 영상처리부(130)로 전달한다.
영상처리부(130)에서는 흘수 예상값과 현재값을 대조하고 그 비교값을 산출하여 다시 중앙제어부(120)로 전달한다. 이때, 관리자는 모니터링부(160)에서 예상값과 현재값을 비교하는 과정을 실시간으로 모니터링할 수 있다. 이로써 밸러스트 시스템 오류로 발생할 수 있는 전복 사고 등을 미연에 방지하고 밸러스트 시스템의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
중앙제어부(120)에서는 영상처리부(130)에서 산출된 비교값을 통해 선박(110)의 밸러스트 탱크에 저장되는 유체량을 반복하여 재조정할 수 있다. 따라서, 비행체(140)를 이용한 실시간 감시 시스템을 통하여 결과값을 실시간으로 피드백(feed back)할 수 있다. 이는 선박 인도 전 안전확보에 큰 도움이 된다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
110: 선박 120: 중앙제어부
130: 영상처리부 140: 비행체
150: 경보신호부 160: 모니터링부

Claims (5)

  1. 밸러스트 탱크가 마련되는 선박;
    상기 선박에 마련된 흘수마크를 영상촬영하는 비행체;
    상기 밸러스트 탱크에 저장되는 유체량을 조절하고, 유체량에 따라 흘수 예상값을 산출하는 중앙제어부; 및
    상기 비행체에서 촬영한 영상을 분석하여 흘수 현재값을 도출하는 영상처리부;를 포함하고,
    상기 중앙제어부는 상기 예상값과 상기 영상처리부에서 전달된 현재값을 대조한 비교값으로 상기 밸러스트 탱크에 저장되는 유체량을 제어하는 비행체를 이용한 수위 조절 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비교값은 상기 중앙제어부에서 상기 예상값을 상기 영상처리부에 전송하고 상기 영상처리부에서 상기 예상값과 상기 현재값을 대조하여 산출되고, 산출된 상기 비교값은 상기 영상처리부에서 상기 중앙제어부로 전달되는 비행체를 이용한 수위 조절 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중앙제어부는 상기 예상값과 상기 현재값이 일치하지 않는 경우 이를 관리자가 확인할 수 있도록 음향 경보신호를 발생시키는 경보신호부를 더 포함하는 비행체를 이용한 수위 조절 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 영상처리부에서 상기 예상값과 상기 현재값을 대조하는 과정을 관리자가 실시간으로 확인할 수 있는 모니터링부를 더 포함하는 비행체를 이용한 수위 조절 시스템.
  5. 비행체가 선박에 마련된 흘수마크를 영상촬영하는 촬영단계;
    영상처리부에서 상기 비행체에서 촬영한 영상을 분석하여 흘수 현재값을 도출하는 단계;
    상기 선박에 마련된 밸러스트 탱크에 저장되는 유체량을 조절하는 중앙제어부에서 흘수 예상값을 산출하는 단계; 및
    상기 예상값과 상기 영상처리부에서 전달된 현재값을 대조한 비교값으로 상기 중앙제어부에서 상기 밸러스트 탱크에 저장되는 유체량을 제어하는 선박의 수위 조절 방법.
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Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20180824

PG1501 Laying open of application
PC1203 Withdrawal of no request for examination
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