KR101277986B1 - Lng 연료 공급 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LNG 연료 공급 시스템에 관한 것으로서, LNG 저장탱크로부터 엔진까지 연결된 연료 공급 라인; 및 상기 연료 공급 라인 상에 마련되며, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 LNG를 고압으로 가압하는 펌프; 및 상기 엔진과 상기 펌프 사이의 상기 연료 공급 라인 상에 마련되며, 상기 펌프로부터 공급되는 상기 LNG를 가압한 뒤 상기 엔진에 공급하는 부스터 인젝션 밸브를 포함하되, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 상기 LNG가 별도의 열원에 의한 강제 가열 없이 상기 엔진에 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 LNG 연료 공급 시스템은, 부스팅 펌프와 고압 펌프를 통해 LNG 저장탱크로부터 배출되는 LNG를 고압으로 가압하여 엔진에 공급하되, 히터 등의 열교환기를 생략하더라도 엔진 내에서 연료 연소에 의해 LNG가 자동 가열되도록 함으로써 경제성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 LNG 연료 공급 시스템은, 고압 펌프의 후단에 압력 센서를 구비하여, LNG가 펌프에서 엔진으로 공급되는 과정에서 압력 저하가 발생되는 것이 감지될 경우, 부스터 인젝션 밸브를 통해 LNG를 가압한 후 엔진에 공급함으로써, 원활하게 엔진을 구동할 수 있다.

Description

LNG 연료 공급 시스템{A Fuel Gas Supply System of Liquefied Natural Gas}

본 발명은 LNG 연료 공급 시스템에 관한 것이다.

선박은 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 몇천 개 이상의 컨테이너 등을 싣고 대양을 항해하는 운송수단으로서, 강철로 이루어져 있고 부력에 의해 수선면에 부유한 상태에서 프로펠러의 회전을 통해 발생되는 추력을 통해 이동한다.

이러한 선박은 엔진을 구동함으로써 추력을 발생시키는데, 이때 엔진은 가솔린 또는 디젤을 사용하여 피스톤을 움직여서 피스톤의 왕복운동에 의해 크랭크 축이 회전되도록 함으로써, 크랭크 축에 연결된 샤프트가 회전되어 프로펠러가 구동되도록 하는 것이 일반적이었다.

그러나 최근에는, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)를 운반하는 LNG 운반선에서 LNG를 연료로 사용하여 엔진을 구동하는 LNG 연료공급 방식이 사용되고 있으며, 이와 같이 엔진의 연료로 LNG를 사용하는 방식은 LNG 운반선 외의 다른 선박에도 적용되고 있다.

일반적으로, LNG는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부하다고 알려져 있고, 채광과 이송기술이 발달함에 따라 그 사용량이 급격히 증가하고 있다. 이러한 LNG는 주성분인 메탄을 1기압 하에서 -162℃도 이하로 온도를 내려서 액체 상태로 보관하는 것이 일반적인데, 액화된 메탄의 부피는 표준상태인 기체상태의 메탄 부피의 600분의 1 정도이고, 비중은 0.42로 원유비중의 약 2분의 1이 된다.

그러나 엔진이 구동되기 위해 필요한 온도 및 압력 등은, 탱크에 저장되어 있는 LNG의 상태와는 다를 수 있다. 따라서 최근에는 액체 상태로 저장되는 LNG의 온도 및 압력 등을 제어하여 엔진에 공급하는 기술에 대하여, 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 펌프가 LNG를 고압으로 가압하고 엔진에 전달하되, 별도의 가열 과정 없이 LNG를 엔진에 공급함으로써 경제성을 높일 수 있는 LNG 연료 공급 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 엔진에 구비되는 부스터 인젝션 밸브를 통해 펌프로부터 토출된 LNG가 엔진에서 요구하는 압력으로 가압된 후 엔진에 공급되도록 하며, 펌프와 엔진 사이의 라인을 진공 단열하여, 시스템을 단순화하면서도 원활한 엔진 구동이 가능하도록 하는 LNG 연료 공급 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 LNG 연료 공급 시스템은, LNG 저장탱크로부터 엔진까지 연결된 연료 공급 라인; 및 상기 연료 공급 라인 상에 마련되며, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 LNG를 고압으로 가압하는 펌프; 및 상기 엔진과 상기 펌프 사이의 상기 연료 공급 라인 상에 마련되며, 상기 펌프로부터 공급되는 상기 LNG를 가압한 뒤 상기 엔진에 공급하는 부스터 인젝션 밸브를 포함하되, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 상기 LNG가 별도의 열원에 의한 강제 가열 없이 상기 엔진에 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 엔진과 상기 펌프 사이의 상기 연료 공급 라인 상에 마련되며, 상기 펌프로부터 공급되는 상기 LNG를 가압한 뒤 상기 엔진에 공급하는 부스터 인젝션 밸브를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 펌프는, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 상기 LNG를 과냉액체 상태 또는 초임계 상태로 상변화시킬 수 있다.

구체적으로, 상기 펌프는, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 상기 LNG를 가압하는 부스팅 펌프; 및 상기 부스팅 펌프로부터 배출된 상기 LNG를 200bar 내지 400bar로 가압하는 고압 펌프를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 부스팅 펌프는, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 상기 LNG를 1bar 내지 25bar로 가압할 수 있다.

구체적으로, 상기 부스터 인젝션 밸브는, 상기 LNG를 과냉액체 상태 또는 -20도 이하의 초임계 상태로 상기 엔진에 공급하여, 상기 LNG가 상기 엔진에서 30도 이상으로 가열되도록 할 수 있다.

구체적으로, 상기 연료 공급 라인 상에서 상기 부스터 인젝션 밸브의 상류에 마련되며 상기 펌프로부터 상기 부스터 인젝션 밸브로 전달되는 LNG의 압력을 측정하는 압력 센서를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 부스터 인젝션 밸브는, 상기 압력 센서에 의해 감지된 상기 LNG의 압력이 상기 엔진의 요구 압력보다 낮을 경우, 상기 LNG를 상기 엔진의 요구 압력까지 가압하여 상기 엔진에 공급할 수 있다.

구체적으로, 상기 펌프로부터 상기 엔진까지 연결되는 상기 연료 공급 라인은, 진공 단열될 수 있다.

본 발명에 따른 LNG 연료 공급 시스템은, 부스팅 펌프와 고압 펌프를 통해 LNG 저장탱크로부터 배출되는 LNG를 고압으로 가압하여 엔진에 공급하되, 히터 등의 열교환기를 생략하더라도 엔진 내에서 연료 연소에 의해 LNG가 자동 가열되도록 함으로써 경제성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 LNG 연료 공급 시스템은, 고압 펌프의 후단에 압력 센서를 구비하여, LNG가 펌프에서 엔진으로 공급되는 과정에서 압력 저하가 발생되는 것이 감지될 경우, 부스터 인젝션 밸브를 통해 LNG를 가압한 후 엔진에 공급함으로써, 원활하게 엔진을 구동할 수 있다.

도 1은 종래의 LNG 연료 공급 시스템의 개념도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템에서 LNG 저장탱크의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템에서 연료 공급 라인을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 LNG 연료 공급 시스템의 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 LNG 연료 공급 시스템(1)은, LNG 저장탱크(10), 엔진(20), 펌프(30), 열교환기(50)를 포함한다. 이하 본 명세서에서, LNG는 편의상 액체 상태인 NG(Natural Gas) 뿐만 아니라 초임계 상태 등인 NG를 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있다.

종래의 LNG 연료 공급 시스템(1)은, 펌프(30)가 LNG 저장탱크(10)로부터 배출되는 LNG를 가압하여 열교환기(50)에 전달하고, 열교환기(50)는 펌프(30)로부터 공급받은 LNG의 온도를 높인 뒤 초임계 상태의 LNG가 엔진(20)에 공급되도록 할 수 있다. 이때 엔진(20)에 공급되는 LNG는 200 내지 400bar의 압력을 가지며 30 내지 60도의 온도를 갖는 초임계 상태일 수 있다.

이 경우 초임계 상태의 LNG는 엔진(20)의 실린더 내부로 유입된 뒤 연료와 함께 연소되어 폭발함으로써 출력을 발생시키는데, 이와 같이 펌프(30) 후단에서의 LNG를 가열하기 위한 열교환기(50)는, 전자히터나 스팀 열교환기 또는 글리콜 워터 열교환기를 사용할 수 있다.

그러나 열교환기(50)는 전자히터를 사용할 경우 상당한 전기에너지를 소모하게 되며, 스팀 또는 글리콜 워터를 사용하여 LNG를 가열시킬 경우 열에너지를 스팀이나 글리콜 워터에 공급하여야 하므로, 열원 전달 시스템을 별도로 구축하여야 한다는 문제점이 있다.

즉 종래의 LNG 연료 공급 시스템(1)은, 고압으로 가압된 LNG를 가열하여 엔진(20)에 공급하여야 하기 때문에, 가압 및 가열하는 전체 시스템이 매우 복잡하고, 소요동력 및 별도의 추가 열원이 필요하므로 제조 단가가 상승하고 에너지 효율이 현저히 떨어질 수 있다는 문제점이 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템의 개념도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템에서 LNG 저장탱크의 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템에서 연료 공급 라인을 나타내는 도면이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템(2)은, LNG 저장탱크(10), 엔진(20), 펌프(30), 부스터 인젝션 밸브(40)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 LNG 저장탱크(10), 엔진(20), 펌프(30) 등은 종래의 LNG 연료 공급 시스템(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.

LNG 저장탱크(10)는, 엔진(20)에 공급될 LNG를 저장한다. LNG 저장탱크(10)는 LNG를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때 LNG 저장탱크(10)는 압력 탱크 형태를 가질 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, LNG 저장탱크(10)는, 외조 탱크(11), 내조 탱크(12), 단열부(13)를 포함한다. 외조 탱크(11)는 LNG 저장탱크(10)의 외벽을 이루는 구조로서, 스틸로 형성될 수 있으며, 단면이 다각형 형태일 수 있다.

내조 탱크(12)는, 외조 탱크(11)의 내부에 구비되며, 서포트(Support; 14)에 의해 외조 탱크(11)의 내부에 지지 설치될 수 있다. 이때 서포트(14)는 내조 탱크(12)의 하단에 구비될 수 있고, 물론 내조 탱크(12)의 좌우 유동을 억제하기 위해 내조 탱크(12)의 측면에도 구비될 수 있다.

내조 탱크(12)는 스테인레스 재질로 형성될 수 있으며, 5bar 내지 10bar(일례로 6bar)의 압력을 견딜 수 있도록 설계될 수 있다. 내조 탱크(12)를 이와 같이 일정 압력에 견딜 수 있도록 설계하는 것은, 내조 탱크(12)의 내부에 구비된 LNG가 증발되어 증발가스가 생성됨에 따라 내조 탱크(12)의 내압이 상승될 수 있기 때문이다.

내조 탱크(12)의 내부에는 배플(Baffle; 15)이 구비될 수 있다. 배플(15)은 격자 형태의 플레이트를 의미하며, 배플(15)이 설치됨에 따라 내조 탱크(12) 내부의 압력은 고르게 분포되어 내조 탱크(12)가 일부분에 집중 압력을 받는 것을 방지할 수 있다.

단열부(13)는, 내조 탱크(12)와 외조 탱크(11)의 사이에 구비되며 외부 열에너지가 내조 탱크(12)로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 이때 단열부(13)는 진공상태일 수 있다. 단열부(13)를 진공으로 형성함에 따라, LNG 저장탱크(10)는 일반적인 탱크와 비교할 때 높은 압력에 더욱 효율적으로 견뎌낼 수 있다. 일례로 LNG 저장탱크(10)는 진공의 단열부(13)를 통해 5bar 내지 20bar의 압력을 버텨낼 수 있다.

이와 같이 본 실시예는 진공 형태의 단열부(13)를 외조 탱크(11)와 내조 탱크(12) 사이에 구비하는 압력 탱크형 LNG 저장탱크(10)를 사용함으로써, 증발가스의 발생을 최소화할 수 있고, 내압이 상승하더라도 LNG 저장탱크(10)가 파손되는 등의 문제가 일어나는 것을 미연에 방지할 수 있다.

엔진(20)은, LNG 저장탱크(10)로부터 공급되는 LNG를 통해 구동되어 추력을 발생시킨다. 이때 엔진(20)은 MEGI 엔진일 수 있고, 이중연료 엔진일 수도 있다.

엔진(20)이 이중연료 엔진일 경우, LNG와 오일이 혼합되어 공급되지 않고 LNG 또는 오일이 선택적으로 공급될 수 있다. 이는 연소 온도가 상이한 두 물질이 혼합 공급되는 것을 차단하여, 엔진(20)의 효율이 떨어지는 것을 방지하기 위함이다.

엔진(20)은 LNG의 연소에 의해 실린더(도시하지 않음) 내부의 피스톤(도시하지 않음)이 왕복운동 함에 따라, 피스톤에 연결된 크랭크 축(도시하지 않음)이 회전되고, 크랭크 축에 연결되는 샤프트(도시하지 않음)가 회전될 수 있다. 따라서 엔진(20) 구동 시 최종적으로 샤프트에 연결된 프로펠러(도시하지 않음)가 회전함에 따라, 선체가 전진 또는 후진하게 된다.

물론 본 실시예에서 엔진(20)은 프로펠러를 구동하기 위한 엔진(20)일 수 있으나, 발전을 위한 엔진(20) 또는 기타 동력을 발생시키기 위한 엔진(20)일 수 있다. 즉 본 실시예는 엔진(20)의 종류를 특별히 한정하지 않는다. 다만 엔진(20)은 LNG의 연소에 의해 구동력을 발생시키는 내연기관일 수 있다.

본 실시예의 엔진(20)은, 과냉액체 상태(-60도 이하, 80bar 이상)의 LNG 또는 초임계 상태(-20도 이하, 80bar 이상)의 LNG를 펌프(30)로부터 공급받은 후, 연료(이때 연료는 LNG의 연소를 위해 실린더에 주입하는 Pilot Fuel을 의미하며, 실린더 내에서 1000℃ 이상으로 가열됨에 따라 LNG의 연소를 촉발시킨다.)와 함께 연소시켜서 LNG가 30도 이상으로 가열되면서 폭발하도록 할 수 있다.

즉 기존의 엔진(20)은 30도 이상으로 가열된 LNG를 공급받아 출력을 발생시키나, 본 실시예는 사전 가열 없이 엔진(20) 내부에서 연료 연소에 의해 자동으로 LNG가 가열될 수 있도록 하여, 구성을 단순화시킬 수 있다. 다만 펌프(30)에서 엔진(20)으로 저온의 LNG가 공급되는 과정에서 압력 저하가 우려될 수 있으므로, 엔진(20)의 상류에는 부스터 인젝션 밸브(40)가 구비될 수 있다. 이에 대해서는 후술하도록 한다.

LNG 저장탱크(10)와 엔진(20) 사이에는 LNG를 전달하는 연료 공급 라인(21)이 설치될 수 있고, 연료 공급 라인(21)에는 펌프(30), 부스터 인젝션 밸브(40) 등이 구비되어 LNG가 엔진(20)에 공급되도록 할 수 있다.

이때 연료 공급 라인(21)에는 연료 공급 밸브(부호 도시하지 않음)가 설치되어, 연료 공급 밸브의 개도 조절에 따라 LNG의 공급량이 조절될 수 있다.

또한 펌프(30)로부터 엔진(20)까지 연결되는 연료 공급 라인(21)은, 진공 단열될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이 연료 공급 라인(21)의 적어도 일부분은 이중관 구조를 가질 수 있으며, 제1 파이프(211)와 제2 파이프(212)로 이루어져 있을 수 있다. 이때 제1 파이프(211)는 제2 파이프(212)보다 상대적으로 작은 직경을 가지며 제2 파이프(212)의 내측에 구비될 수 있고, 제1 파이프(211)와 제2 파이프(212)는 동심원 형태로 배치될 수 있다.

이때 제1 파이프(211)와 제2 파이프(212) 사이의 밀폐공간(213)은, 진공상태이거나 또는 단열재가 충전된 상태일 수 있으며, 단열재로는 펄라이트(Pearlite) 계열의 단열재를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이 연료 공급 라인(21)의 일부를 단열 처리하는 것은, 펌프(30)로부터 엔진(20)까지 LNG가 전달되는 과정에서, 외부로부터의 열침투를 방지하여 LNG의 기화를 차단함으로써 LNG의 전송 효율을 높이기 위함이다.

펌프(30)는, 연료 공급 라인(21) 상에 마련되며, LNG 저장탱크(10)로부터 배출된 LNG를 고압으로 가압한다. 펌프(30)는 부스팅 펌프(Boosting Pump; 31)와 고압 펌프(High Pressure Pump; 32)를 포함하여 구성된다.

부스팅 펌프(31)는, LNG 저장탱크(10)와 고압 펌프(32) 사이의 연료 공급 라인(21) 상에, 또는 LNG 저장탱크(10) 내에 구비될 수 있으며, 고압 펌프(32)에 충분한 양의 LNG가 공급되도록 하여 고압 펌프(32)의 공동현상(cavitation)을 방지한다. 또한 부스팅 펌프(31)는 LNG 저장탱크(10)로부터 LNG를 빼내어서 LNG를 수 내지 수십 bar 이내로 가압할 수 있으며, 부스팅 펌프(31)를 거친 LNG는 1bar 내지 25bar로 가압될 수 있다.

LNG 저장탱크(10)에 저장된 LNG는 액체 상태에 놓여있다. 이때 부스팅 펌프(31)는 LNG 저장탱크(10)로부터 배출되는 LNG를 가압하여 압력 및 온도를 다소 높일 수 있으며, 부스팅 펌프(31)에 의해 가압된 LNG는 여전히 액체 상태일 수 있다.

고압 펌프(32)는, LNG 저장탱크(10)로부터 배출된 LNG를 고압으로 가압하여, 엔진(20)에 LNG가 공급되도록 한다. LNG는 LNG 저장탱크(10)로부터 약 10bar 정도의 압력으로 배출된 후 부스팅 펌프(31)에 의해 1차로 가압되는데, 고압 펌프(32)는 부스팅 펌프(31)에 의해 가압된 액체상태의 LNG를 2차로 가압하여, 후술할 부스터 인젝션 밸브(40)에 공급한다.

이때 고압 펌프(32)는 LNG를 엔진(20)에서 요구하는 압력, 예를 들어 200bar 내지 400bar까지 가압하여 엔진(20)에 공급함으로써, 엔진(20)이 LNG를 통해 추력을 생산하도록 할 수 있다.

고압 펌프(32)는, 부스팅 펌프(31)로부터 배출되는 액체상태의 LNG를 고압으로 가압하되, LNG가 초임계점(Critical Point)보다 높은 온도 및 높은 압력을 갖는 초임계 상태가 되도록 상변화시킬 수 있다. 이때 초임계 상태인 LNG의 온도는 임계온도보다 상대적으로 높은 -20℃ 이하일 수 있다.

또는 고압 펌프(32)는, 액체 상태의 LNG를 고압으로 가압하여 과냉액체 상태로 변화시킬 수 있다. 여기서 과냉액체 상태의 LNG란 LNG의 압력이 임계압력보다 높고, 온도가 임계온도보다 낮은 상태이다.

구체적으로 고압 펌프(32)는, 부스팅 펌프(31)로부터 배출되는 액체상태의 LNG를 200bar 내지 400bar까지 고압으로 가압하되, LNG의 온도가 임계온도보다 낮은 온도가 되도록 하여, LNG를 과냉액체 상태로 상변화시킬 수 있다. 여기서, 과냉액체 상태인 LNG의 온도는, 임계온도보다 상대적으로 낮은 -140℃ 내지 -60℃일 수 있다.

펌프(30)의 후단에 연결되는 연료 공급 라인(21)에는, LNG를 LNG 저장탱크(10)로 복귀시키는 리턴 라인(33)이 구비될 수 있다. 리턴 라인(33)은 200bar 내지 400bar로 가압된 LNG의 일부를 LNG 저장탱크(10)로 복귀시켜서 LNG 저장탱크(10)의 내압을 상승시킴으로써, LNG 저장탱크(10)에 저장된 LNG가 원활하게 배출되도록 할 수 있다. 본 실시예에서의 리턴 라인(33)은 고압 펌프(32)의 후단에 연결되거나, 또는 부스팅 펌프(31)와 고압 펌프(32)의 사이에 연결될 수 있다.

부스터 인젝션 밸브(40)는, 엔진(20)과 펌프(30) 사이의 연료 공급 라인(21) 상에 마련되며, 펌프(30)로부터 공급되는 LNG를 가압한 뒤 엔진(20)에 공급한다. 부스터 인젝션 밸브(40)는 도 2에 도시된 바와 같이 엔진(20)의 상류에 엔진(20)과 별도로 위치하도록 구비될 수 있거나, 또는 도 3에 도시된 바와 같이 엔진(20)의 내부에 엔진(20)의 부속으로 구비될 수 있다.

부스터 인젝션 밸브(40)는 고압펌프(32)에서 엔진(20)으로 LNG가 공급될 때, LNG의 압력 저하가 발생될 경우 엔진(20) 요구 압력으로 LNG를 원활히 공급해주지 못하는 것을 미연에 방지하는 동시에, LNG가 엔진(20)에 원활히 공급될 수 있도록 한다. 즉 부스터 인젝션 밸브(40)는, LNG를 수 bar 내지 수십 bar의 범위 내에서 가압하여 엔진(20)에 공급할 수 있다.

부스터 인젝션 밸브(40)는, LNG를 과냉액체 상태 또는 -20도 이하의 초임계 상태로 엔진(20)에 공급하여, LNG가 엔진(20)에서 30도 이상으로 가열되도록 할 수 있다. 즉 본 실시예는, LNG 저장탱크(10)로부터 배출된 상기 LNG가 별도의 열원에 의한 강제 가열 없이(외부 열침투에 의한 가열은 제외) 상기 엔진(20)에 공급되도록 하며, 가열되지 않은 LNG가 엔진(20)에서 연료 연소에 의해 가열되도록 할 수 있다. 물론 LNG는 LNG 저장탱크(10)에서 엔진(20)으로 공급되는 과정에서 펌프(30)에 의해 가압됨에 따라 일정 온도만큼 가열될 수 있으나, 본 실시예는 가압에 따른 온도 상승 과정이 아닌, 히터나 화학물질 등과 같은 별도의 열원을 사용하는 LNG 가열 과정은 생략할 수 있다.

이를 통해 본 실시예는, 가열하는 시스템을 구축할 필요가 없기 때문에, 가열 시스템에 필요한 소요동력이나 별도의 추가 열원이 불필요하여, 시스템 구축 비용을 대폭 절감할 수 있으며, 시스템을 단순화시킴에 따라 유지 보수의 용이성을 높일 수 있다.

본 실시예는, 연료 공급 라인(21) 상에서 부스터 인젝션 밸브(40)의 상류에 마련되며 펌프(30)로부터 부스터 인젝션 밸브(40)로 전달되는 LNG의 압력을 측정하는 압력 센서(41)를 더 포함할 수 있다.

압력 센서(41)는, LNG가 펌프(30)로부터 엔진(20)에 공급되는 과정에서 외부 요인에 의해 압력이 저하될 경우, 부스터 인젝션 밸브(40)가 LNG를 가압하도록 할 수 있다. 즉 부스터 인젝션 밸브(40)는, 압력 센서(41)에 의해 감지된 LNG의 압력이 엔진(20)의 요구 압력보다 낮을 경우, LNG를 엔진(20)의 요구 압력까지 가압하여 엔진(20)에 공급할 수 있다.

이와 같이 본 실시예는, 별도의 가열 절차없이 LNG를 가압한 뒤 엔진(20)에 공급하고, 엔진(20)에서 연료 연소에 의해 LNG가 자동적으로 가열될 수 있도록 하여, 가열 시스템을 생략하여 시스템을 단순화할 수 있다.

또한 본 실시예는, 가열 시스템 구축을 생략함으로써, 시스템 구축 비용을 대폭 절감할 수 있고, 가열에 필요한 동력이나 열원 등이 필요하지 않아 시스템 구동 비용을 절약할 수 있다.

1: 종래의 LNG 연료 공급 시스템 2: 본 발명의 LNG 연료 공급 시스템
10: LNG 저장탱크 11: 외조 탱크
12: 내조 탱크 13: 단열부
14: 서포트 15: 배플
20: 엔진 21: 연료 공급 라인
211: 제1 파이프 212: 제2 파이프
213: 밀폐공간 30: 펌프
31: 부스팅 펌프 32: 고압 펌프
33: 리턴 라인 40: 부스터 인젝션 밸브
41: 압력 센서 50: 열교환기

Claims (9)

1. LNG 저장탱크로부터 엔진까지 연결된 연료 공급 라인; 및
   상기 연료 공급 라인 상에 마련되며, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 LNG를 200bar 내지 400bar로 가압하여 -140도 내지 -60도의 과냉액체 상태 또는 -20도 내지 임계온도의 초임계 상태로 변화시키는 펌프; 및
   상기 엔진과 상기 펌프 사이의 상기 연료 공급 라인 상에 마련되며, 상기 펌프로부터 공급되는 상기 LNG를 가압한 뒤 -60도 이하의 과냉액체 상태 또는 -20도 이하의 초임계 상태로 상기 엔진에 공급하는 부스터 인젝션 밸브를 포함하되,
   상기 LNG를 가열하는 열교환기를 생략하여, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 상기 LNG가 별도의 열원에 의한 강제 가열 없이 상기 엔진에 공급되어 상기 엔진의 실린더에 주입된 연료의 연소에 의해 30도 이상으로 가열되면서 폭발되도록 하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 엔진과 상기 펌프 사이의 상기 연료 공급 라인 상에 마련되며, 상기 펌프로부터 공급되는 상기 LNG를 가압한 뒤 상기 엔진에 공급하는 부스터 인젝션 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 펌프는,
   상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 상기 LNG를 과냉액체 상태 또는 초임계 상태로 상변화시키는 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 펌프는,
   상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 상기 LNG를 가압하는 부스팅 펌프; 및
   상기 부스팅 펌프로부터 배출된 상기 LNG를 200bar 내지 400bar로 가압하는 고압 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 부스팅 펌프는,
   상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 상기 LNG를 1bar 내지 25bar로 가압하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.
6. 삭제
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 연료 공급 라인 상에서 상기 부스터 인젝션 밸브의 상류에 마련되며 상기 펌프로부터 상기 부스터 인젝션 밸브로 전달되는 LNG의 압력을 측정하는 압력 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 부스터 인젝션 밸브는,
   상기 압력 센서에 의해 감지된 상기 LNG의 압력이 상기 엔진의 요구 압력보다 낮을 경우, 상기 LNG를 상기 엔진의 요구 압력까지 가압하여 상기 엔진에 공급하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 펌프로부터 상기 엔진까지 연결되는 상기 연료 공급 라인은, 진공 단열되는 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.

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