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채광/설비

HOME > 관련연구사업 > 분과별사업현황 > 채광/설비

채광/설비

·1960년대 John Mero에 의해 해양광물자원 대한 자료가 공포된 이래로 선진국에서는 장래에 육상광물의 
고갈에 대비하여 해저광물자원의 개발을 적극적으로 추천해 오고 있다. 

·국제 컨소시엄들은 망간단괴 등의 심해저광물자원 개발을 위한 탐사 및 기술개발을 수행하여 왔다. 
1970년대 말에 OMI(Ocean Management Incorporated) 등 두 개의 콘소시엄이 수 백톤의 망간단괴를 채광하는데 성공하였으며, 최초로 OMI에 의해 망간단괴를 연속적으로 끌어올리는 채광시스템 테스트가 수행되었다. 

·채광시스템에 관해서는 여러 가지 방법들이 제시되어 있다. 
OMI에 의해서 망간단괴 채광시험에 성공한 Hydraulic lifting system으로 여러 가지 펌프장치에 의해 작동되는 시스템이다.

점선 라인이미지

·채광기지 역할 및 특수장비 운반에 사용되는 채광선 및 운반선 
·집광기와 연결하는 파이프 및 연결부위에 부착되는 Flexible Transfer Connection 
·채집된 망간단괴를 파이프를 통해 채광선으로 운반하는 장비 (양광시스템) 
·망간단괴 집광장치 (Collecting Device) 
·이상의 장치를 모니터하고 조정하는 시스템

점선 라인이미지

·채광분야에는 크게 집광장치와 양광장치로 구분되어 있다. 
먼저 집광장치는 양광 이전에 해저면에서 단괴를 채광하는 기계와 집광장치에서 양광장치로 수송하기 전에 단괴입자를 일정한 크기로 분쇄하거나 퇴적물을 선별할 수 있는 분광기로 다시 구분될 수 있으며 현재 독일, 일본, 중국 등과 같은 국가에서 개발된 집광기들은 아직 초보적인 수준이거나 시험생산수준에 머물고 있는 실정이다.

채광 이미지

집광시스템

집광시스템이란

집광장치는 해저면을 이동하면서 망간단괴를 수집, 채취하여 이를 운송하는 시스템인 양광시스템
(lifting system)으로 보내는 장치로서 채광시스템 중 가장 중요한 부분이다. 현재까지 경제적이고 실용성있는 다양한 모델이 제안되었는데, ·집광기는 집광방식과 운행방식에 따라 구분될 수 있고 먼저 집광방식에서는 진공청소기와 같은 흡입식, 기계식, 이 두가지를 혼합한 병용식이 있고,
·다음으로 운행방식에서는 집광기를 채광선이 견인하는 예항식과 집광기 자체에 구동모터를 장착하여 운행하는 자주식으로 구분된다.

흡입식 집광기
흡입식 집광기는 망간단괴를 해저면에서 수송관을 통해 흡입하는데 수평방향의 고속으로 흐르는 물 흐름을 이용하게 된다. 
물, 망간단괴, 퇴적물이 섞인 혼합물은 체를 통해 걸러져 망간단괴를 분리하게 되고 이렇게 운반되어진 망간단괴를 광석을 세척하는 통(trough)을 통과한 후 파이프라인으로 들어가게 된다. 기계식 집광기
기계식 집광기는 해저면 바닥을 깎는 뾰족한 날(cutter blade)과 물질들을 이동시켜 집적시킬 수 있는 깔때기 모양의 상자(hopper) 등으로 구성되어 있다. 
퇴적물은 고속으로 흐르는 물의 흐름(water jet)에 의해 경사면에 뚫려 있는 구멍을 통과함으로써 분리된다.

집광기의원리

·집광기는 flexible boom에 의해 파이프라인과 연결되어 있다.  
·중국에서 개발한 집광기의 구조와 작동원리가 비교적 간단하다.
2개의 분사구로부터 뿜어 나오는 제트분사는 바닥에 있는 단괴를 위로 이동시키고 앞면에 부착된 분사기는 바닥에 정지한 단괴를 움직이게 하며 뒷면에 부착된 분사기는 단괴를 위로 이동하게 한다.  
·단괴들이 어떤 높이에 도달하면 분사기가 단괴를 유송통로 상부로 유송시킨다. 이때 단괴, 침전물, 해수는 분리되고 분리된 단괴를 파쇄기를 통해 버퍼로 보낸다.  
·이와 같은 시스템에 대한 실험실 시험가동은 성공적으로 보고 되었으며 모든 운전은 원격제어로 수행되었다.

양광시스템

양광시스템이란

심해저 망간단괴 개발은 탐사, 채광, 수송, 제련의 4 단계로 이루어지며 이 중 심해저 망간단괴를 개발하기 위한 채광시스템은 해저에서 단괴를 모으는 집광시스템, 집광된 단괴를 해저에서 해상까지 권상시키기 위한 양광시스템, 채광선의 세 부분으로 대분할 수 있으며 이 중에서 상업 채광시 채광의 성패를 결정하는 것은 집광 및 양광시스템이다. 
이같은 양광시스템은 다음과 같다.  
양광시스템은 망간단괴를 해저면의 채광선상으로 운반하는 기능을 담당하는 시스템으로서 펌핑시스템(수력펌핑양광시스템과 공기양광시스템) , 버퍼시스템 및 유연관시스템 의 3개분야로 구성된다.

펌핑시스템    
·수력펌핑양광시스템 : 채광선에서 고양정수중펌프가 달린 양광관을 내려 망간단괴를 해수와 함께 끌어 올리는 기술. 
·공기양광시스템 : 망간단괴를 끌어올리는 양광관중간에 압축공기유송관을 관입하고 망간단괴를 공기의 부력을 이용하여 해수와 함께 끌어 올리는 기술 버퍼시스템    
양광관의 하단에 설치되어 추 역할을 함으로써 양광관 거동의 안정을 높이면서, 유연관시스템에 의해 유송된 망간단괴를 양광관 내부로 정량적으로 공급 조절하는 기능을 가짐 유연관시스템    
집광기와 버퍼시스템 사이에 설치되는 구조적으로 유연한 파이프로서 망간단괴와 해수를 유송하는 시스템이며 집광기의 자유로운 주행을 보장하는 기능을 가짐

양광시스템 이미지

양광방식

집광시스템과 함께 채광토탈시스템의 성패를 좌우하는 양광시스템은 심해저 광업에 있어 중요한 시스템으로서, 이를 해면으로의 양광방식에 따라 분류하면    
·유체드렛지 방식 - 수력펌핑양광시스템과 공기양광시스템   
·기계적인 방식 - 연속버켓시스템과 모쥴시스템    
등이 있다.    
      
이 중 유체드렛지방식은 미국 드에서, 연속버켓시스템은 일본에서 심도있게 연구가 진행되었으며, 미래의 기술로서 모듈방식이 제안되고 있다.

양광시스템 4가지 방식

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