KR101477819B1 - 자율주행 캐리지를 이용한 선박 방오 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박 방오 시스템에 관한 것이며, 그 목적은 선박 외벽에 부착된 이물질의 제거시키고, 나아가 선박 외벽에 이물질이 부착, 증식하기 위한 환경조건을 원천적으로 억제하는 선박 외벽의 방오장치를 제공함에 있다.

본 발명은 선박의 흘수선 아래쪽 표면에 대하여 일정 간격을 유지하며 설치되는 선형의 유도라인과; 이 유도라인의 위치를 인식하는 라인감지부와, 이 라인감지부에서 인식된 유도라인을 따라 선박의 표면을 이동하는 자율주행캐리지; 및 상기 자율주행캐리지에 설치되어, 선박의 표면을 향해 자외선을 조사하는 자외선 빔조사(照射)장치를 포함하여 구성한 선박 방오장치에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

방오(防汚, anti-fouling), 방식(防蝕, anti-corrosive), 자외선, 자율주행

Description

자율주행 캐리지를 이용한 선박 방오 장치{Ship's Anti-Fouling equipment with self propelled carriage}

본 발명은 항상 수중 환경에 머무르는 선박 표면의 오염 현상을 예방, 정화시킬 수 있는 선박의 방오(防汚, anti-fouling) 장치에 관한 것이다.

해상에서 운항하는 선박에서 수중 환경과 접하게 되는 선체표면은 박테리아, 원생동물, 해조류 및 무척추 동물 등의 부착에 의해 추진저항이 증가하는 등의 선박 운항에 많은 악영향을 받게 된다. 이하 다양한 종류의 표면 부착물들을 모두 '이물질'로 지칭한다.

특히, 선박의 경우에는 그 외벽에 부착된 이물질은 선박의 추진항력, 중량 및 부식을 증가하고, 캐비테이션 문제를 유발할 수 있으며, 이에 따른 선박 외벽의 이물질 제거 및 수리 작업과 관련된 유지비를 증가시키게 된다.

또한, 선박 외벽에 부착된 이물질은 선박의 항해와 함께 지역과 지역을 이동하는 것으로 환경오염 및 생태계 파괴 등의 지역적인 이동에 의한 큰 환경문제로 작용하고 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위해 일반적으로 선박의 외벽에 방오(防汚, anti-fouling)용 도료를 피복시키도록 하고 있으나, 흔히 주석계, 트리부틸틴이나 트리페닐틴 등의 성분이 포함된 화합물은 해양 생태계를 오염시키는 문제점이 있다. 최근 이러한 환경적인 오염의 부작용을 줄일 목적으로 선박 외벽의 방오(防汚, anti-fouling), 방식(防蝕, anti-corrosive)만을 위한 도료 개발이 활발히 이루어지고 있다.

하지만, 이러한 선박 외벽에 피복되는 도료의 개발에도 불구하고, 특히 선박의 흘수선(참고로, 항해 안전 상 허용된 최대의 흘수선을 만재흘수선) 아래쪽에 위치하는 선박 외벽은 항상 수중 환경에 노출된 상태를 취하게 되므로, 이러한 수중 환경 하에서의 선박 외벽에는 방오용 도료가 피복된다 하더라도 이물질의 부착현상을 근본적으로 예방하기가 어려웠다.

결국 이로 인해 정박 중인 선박에 대해서는 작업자(잠수부)가 일일이 선박 표면에 부착된 이물질의 제거작업을 수행했어야 하고, 더불어 마모에 의해 도막이 훼손된 경우에는 방오용 도료를 재차 피복하여 주는 유지 보수 작업을 선박이 드라이 도크(dry dock)에 접안된 상태에서 정기적으로 수행해 주어야 하는 문제점이 있었다.

상기와 같이, 작업자가 일일이 선박 표면에 부착된 이물질을 제거하는 작업은 화물의 운송을 위해 여러 지역을 이동하는 선박에 대하여 선박이 지정된 장소에 정박하여야만 가능하였으며, 상기 방오용 도료로는 이물질의 부착을 원천적으로 예 방할 수 없었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 수중 환경 하에 머무르는 선박의 선체외벽에 자외선을 조사하여, 선박 외벽에 부착된 초기 정착단계의 이물질을 제거시키고, 나아가 선박 외벽에 이물질이 부착, 증식하기 위한 환경조건을 원천적으로 봉쇄하는 선박 외벽의 방오장치를 제공함에 있다.

또한, 적재된 화물을 이재시키거나 적재시키기 위해 임시 정박 중인 선박에 대해 짧은 시간에 효율적으로 선박 표면에 부착된 이물질을 살균하고, 부가적으로 제거할 수 있어, 선박과 함께 지역과 지역을 이동하는 이물질에 의한 생태학적 환경오염 및 생태계 교란을 방지할 수 있는 방오장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 과제를 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 본 발명은 선박의 흘수선 아래쪽 표면에 대하여 일정 간격을 유지하며 설치되는 선형의 유도라인과; 이 유도라인의 위치를 인식하는 라인감지부와, 이 라인감지부에서 인식된 유도라인을 따라 선박의 표면을 이동하는 자율주행캐리지; 및 상기 자율주행캐리지에 설치되어, 선박의 표면을 향해 자외선을 조사하는 자외선 빔조사장치를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 수단으로부터 본 발명은 선박에 일체로 설치되어, 선박의 흘수선 하단 영역의 선체외벽(표면)에 대한 방오작업을 시간과 장소에 구애받지 않고 수행할 수 있어, 선박 외벽의 지속적인 청결상태를 유지할 수 있으며, 결국 이로 인해 선박 외벽에 부착된 이물질 제거를 위한 유지 보수작업을 없앨 수 있어, 종래 수행되었던 이물질 제거작업, 재 도장 작업 등에 의한 선박의 유지비를 크게 절감할 수 있는 것이다.

또한, 선박의 외벽에 부착되어 지역과 지역을 넘어드는 부착물의 지역적 이동 량을 크게 줄일 수 있어, 선박 이동과 연계된 부착 생물의 지역적 이동에 의한 생태학적인 환경파괴 및 생태계 교란 문제를 방지 할 수 있는 장점을 가진다.

또한, 본 발명에 따른 자외선 조사장치를 이용한 주기적인 선박 방오작업으로 인해, 최초 선박 건조단계에서 수행되는 방오용 도료의 사용량을 절감할 수 있는 장점을 가진다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 방오장치가 설치된 선박의 예시도를, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 방오장치가 설치된 선박의 배면 예시도를, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 방오장치의 작업상태 요부도를, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 자율주행캐리지의 측면 예시도를 보이는 것이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 방오장치는, 크게 선박의 흘수선(WL) 아래쪽 선체표면(1)에 대하여 일정 간격(W)을 유지하며 설치되는 선형의 유도라인(21)과; 이 유도라인(21)의 위치를 인식하는 라인감지부(51)에서 인식된 유도라인(21)을 따라 선박의 선체표면(1)을 이동하는 자율주행캐리지(50); 및 이 자율주행캐리지(50)에 설치되어, 선박의 표면(1)을 향해 자외선을 조사하는 자외선 빔조사장치(60)를 포함한다.

이러한 본 발명의 방오장치는 선박의 선체표면(1)을 따라 자체 동력으로 자율 주행하는 무인 캐리지(로봇)를 이용하여, 선체표면(1)을 향해 자외선 빔을 조사하는 것으로, 바람직하게는 정박 중인 선박에 대하여 많은 인력 및 유지보수 장비를 필요로 하지 않고 선체표면(1)에 대한 방오작업을 보다 쉽고 효율적으로 수행하게 된다.

이때 흘수선(WL) 아래쪽 선체표면(1)인 수중영역을 작업영역으로 하는 자율주행캐리지(50)에는 자율주행캐리지(50)의 이동 및 자외선 빔조사장치(60)의 자외 선 조사 작업을 제어할 목적으로, 선박 혹은 육상에 설치되는 원격 제어부(작동부)로부터 구동신호를 수신하는 수신부(55)를 더 포함하게 된다.

보다 구체적으로, 상기 유도라인(21)은, 시점과 종점을 각기 선체표면(1)의 각기 다른 지점에 위치시킬 수 있으며, 혹은 도시된 바와 같이 시점과 종점이 일치하는 폐구간을 이루는 선형일 수 있다.

이때 이러한 유도라인(21)의 시점과 종점은 도시된 바와 같이 선박의 갑판 등과 같이 자율주행캐리지(50)의 투입 및 철수 작업이 용이한 장소까지 연장 설치되도록 함이 바람직하다.

본 발명에 따른 자외선 빔조사장치(60)가 설치되는 자율주행캐리지(50)는 주행라인에 해당하는 유도라인(21)을 추적하기 위한 라인감지부(51)뿐만 아니라, 흘수선(WL) 아래쪽 선체표면(1)구조인 측벽, 혹은 선체 바닥면을 주행대상물로 하는 것으로, 주행수단뿐만 아니라 이러한 주행수단의 구동을 위한 일정 접지력과 자체 하중을 부담하기 위한 접지력이 모두 수반되어야 하는 것이다. 아울러 각종 장비에 대한 방수기능까지 수반되어야 함은 당연하다.

예를 들어, 본 발명에 따른 자율주행캐리지(50)는, 자외선 빔조사장치(60) 및 일련의 장비가 설치되는 캐리지 본체(501)와; 상기 캐리지 본체(501)에 설치되어, 라인감지부(51)를 따라 캐리지 본체(501)를 이동시키는 주행수단으로서의 다수개의 주행 휠(502)과; 선박의 선체표면(1)에 대해 상기 다수개의 주행휠(502)에 접지력을 제공하는 접지수단(503)이 구성된다.

상기 주행 휠(502)에는 라인감지부(51)를 따라 캐리지 본체(501)의 자유로운 방향전환을 구현하기 위해 하나 이상의 조향 휠을 포함하게 된다.

상기 라인감지부(51)는 비젼센서, 근접센서 등 선체표면(1)에 설치된 유도라인(21)의 특성에 상응하게 다양한 수단으로 이루어질 수 있다.

예컨대, 상기 유도라인(21)은 선박에 구비된 전원의 통전에 의해 일정영역대의 진동 주파수를 발생시키는 압전 박막(Piezoelectric film)이나 압전 와이어(Piezoelectric wire)로 선체 외벽에 부착하여 구성되는 경우, 라인감지부(51)는 상기 압전 박막, 혹은 압전 와이어로부터 해당 진동 주파수를 감지하는 진동센서로 구현될 수 있다.

이상과 같이 해당 일정영역대의 진동 주파수를 발생시키는 유도라인(21)의 경우, 바람직하게는 유체와 직접적으로 접하는 선체 외벽의 표면에 설치되기보다는 선체 외벽의 안쪽 면(the inner surface of the ship's hull)에 설치하여 선체표면을 향해 해당 진동 주파수를 출력하는 형태로서 설치 구성이 가능하여, 진동 발생에 따른 유도라인(21)이 선체표면으로부터 분리 이탈되는 염려를 해소하고, 선박표면에 설치될 시 선박의 추진효율에 저항요소로 작용할 수 있는 유도라인(21)의 설치구조와 설치형태에 대한 고려사항을 무마시킬 수 있다.

상기 접지수단(503)은, 캐리지 본체(501)의 저면에 설치되어, 일정 간격을 유지하고 대향하는 선체표면(1)을 향해 자력을 발생시키는 자성체로 이루어진다.

상기 자외선 빔조사장치(60)는 예컨대, 발광다이오드(LED), 레이저다이오드(LD : laser diode) 등으로 구현될 수 있으며, 이때, 기체는 물론 액체 분위기에서 뛰어난 살균작용을 구현할 수 있는 250 ~ 260 nm 파장대의 자외선을 조사하도록 함이 바람직하며, 특히 가장 강한 살균효과를 발휘하는 245.7 nm 파장대를 권장한다. 이와 같이, 이미 주지, 관용으로 사용되고 있는 자외선 빔조사장치(60)에 대한 상세한 내부구성의 설명은 생략한다.

이때, 자외선 빔조사장치(60)의 자외선 조사영역은 이웃하는 유도라인(21) 간의 이격거리(W)에 해당하는 폭을 만족하도록 하여, 유도라인(21)의 시점에서부터 종점까지의 적어도 1회 주행을 통해 선박의 흘수선(WL) 아래 선체표면(1)에 대한 방오작업이 완료될 수 있도록 한다.

이러한 자외선 빔조사장치(60)는 특히 선체표면(1)에 대한 초기 정착단계의 포자(seed)나 증식단계의 각종 이물질의 살균 및 제거 작업에 보다 큰 효과를 구현하게 된다.

이상과 같은 구성의 방오장치는, 선박이 운항 중이거나 방오작업을 필요로 하지 않을 시에는 유도라인(21)의 시점 혹은 종점 위치 즉, 갑판 등의 지정된 위치에 보관 및 유지 관리된다.

한편, 선박이 정박 중이거나 방오작업을 필요로 할 시, 원격 제어부(작동부)로부터 수신된 작동신호를 수신부(55)로부터 인지한 자율주행캐리지(50)는 유도라인(21)을 따라 이동하며, 이동과 동시 자외선 빔조사장치(60)를 통해 선체표면(1)을 향해 지정된 출력의 자외선을 조사하게 된다.

이때, 상기 시점과 종점을 갖는 유도라인(21)은 하나 혹은 수개가 선체표면(1)에 설치될 수 있으며, 이러한 유도라인(21)을 따르는 자율주행캐리지(50) 또한 하나 혹은 수개의 자율주행캐리지(50)들이 동시 주행하며 빔 조사(방오)작업을 수행할 수 있다.

일반적으로 선박표면에 대한 이물질, 즉 해양 수생 생물의 오염은 비교적 햇빛이 들지 않는 선저부분에 비하여 스플래시 존(splash zone: 해수면에서 수심 1m 까지)에서 활발히 일어나는 바, 본 발명에 따른 자율주행 캐리지(50)의 주행영역 및 이에 따른 자외선 조사영역을 상기와 같은 스플래시 존에 국한하여 사용될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 방오장치가 설치된 선박의 예시도

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 방오장치가 설치된 선박의 배면 예시도

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 방오장치의 작업상태를 보이는 요부도

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 자율주행캐리지의 측면 예시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(WL) : 흘수선

(1) : 선체표면

(21) : 유도라인

(50) : 자율주행캐리지

(51) : 라인감지부

(55) : 수신부

(501) : 캐리지 본체

(502) : 주행휠

(503) : 접지수단

(60) : 빔조사장치

Claims (5)

1. 선박의 흘수선(WL) 아래쪽 선체 내벽에 대하여 일정 간격을 유지하게 설치되며, 통전으로 일정영역대의 진동 주파수를 발생시키는 압전 박막(Piezoelectric film) 또는 압전 와이어(Piezoelectric wire)로 구성되는 선형의 유도라인(21);

   특정 진동 주파수를 감지하는 진동센서를 통해 상기 유도라인(21)의 위치를 인식하는 라인감지부(51)와, 이 라인감지부(51)에서 인식된 유도라인(21)을 따라 선체표면(1)을 이동하는 자율주행캐리지(50); 및

   상기 자율주행캐리지(50)에 설치되어, 선체표면(1)을 향해 자외선을 조사하는 자외선 빔조사장치(60)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 선박 방오장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 자율주행캐리지(50)에는,

   자율주행캐리지(50)의 이동 및 자외선 빔조사장치(60)의 조사 구동을 관할하게 선박 혹은 육상에 설치된 원격 제어부로부터 구동신호를 수신하는 수신부(55)를 더 포함함을 특징으로 하는 선박 방오장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자율주행캐리지(50)는,

   캐리지 본체(501)와;

   상기 캐리지 본체(501)에 설치되어, 라인감지부(51)를 따라 캐리지 본체(501)가 방향전환하게 하나 이상의 조향 휠을 포함하며, 선체표면(1)으로부터 캐리지 본체(501)를 지지하며 구름 동작하는 다수개의 주행 휠(502)과;

   선체표면(1)에 대해 상기 다수개의 주행휠(502)의 접지력을 제공하는 접지수 단(503)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 선박 방오장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 접지수단(503)은,

   상기 캐리지 본체(501)의 저면에 설치되어, 일정 간격을 유지하고 대향하는 선체표면(1)을 향해 자력을 발생시키는 자성체인 것을 특징으로 하는 선박 방오장치.
5. 삭제

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