KR101480236B1 - 해안발전시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 관리가 용이하고 경제적이며 친환경적으로 구조가 개선된 해안발전시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 해안발전시스템은 해상에 떠 있는 선박 본체와, 상기 선박 본체에 설치되며, 내부에 액화된 LPG가 저장되는 저장탱크와, 상기 선박 본체에 설치되며, 상기 저장탱크로부터 액화 상태의 LPG를 공급받아 기화하는 기화기와, 육상에 설치되며, 상기 기화기로부터 기화된 LPG를 공급받으며, 상기 LPG를 연소시켜 회전동력을 발생시키는 터빈과, 상기 터빈에서 발생된 회전동력에 의해 전기를 생산하는 발전기를 가지는 전기생산부와, 일단부는 상기 기화기에 연결되고 타단부는 상기 전기생산부에 연결되며, 상기 기화기로부터 상기 전기생산부로 기화된 LPG가 유동되는 연결관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

해안발전시스템{A seaside power plant system}

본 발명은 해안발전시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해안가 주변에서 전기를 생산할 수 있는 해안발전시스템에 관한 것이다.

발전소의 경우, 고온의 온도를 냉각하기 위하여 다량의 냉각수가 필요하고, 또한 해상으로 운반되는 대규모 원료 공급의 편의성을 위하여, 발전소 자체를 해안가나 해상에 설치하려는 시도가 증가하고 있다.

이러한 해상 또는 해안 발전소와 관련하여, 공개번호 10-2006-0114555호 등이 공개된 바 있다. 하지만, 종래의 발전소는 주로 LNG나 일반연료유(중유 또는 경유)를 사용하도록 제안되었다.

하지만, LNG는 액화점이 너무 낮아서 관리하기가 어려운 단점이 있고, 일반연료유는 상대적으로 비경제적일 뿐 아니라 대기오염을 유발하는 물질을 포함하고 있다.

따라서, 새로운 형태의 해안발전시스템의 개발이 요구된다.

대한민국 공개특허 10-2006-0114555호(발명의 명칭 : 해상화력발전소)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 관리가 용이하고 경제적이며 친환경적으로 구조가 개선된 해안발전시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 해안발전시스템은 해상에 떠 있는 선박 본체와, 상기 선박 본체에 설치되며, 내부에 액화된 LPG가 저장되는 저장탱크와, 상기 선박 본체에 설치되며, 상기 저장탱크로부터 액화 상태의 LPG를 공급받아 기화하는 기화기와, 육상에 설치되며, 상기 기화기로부터 기화된 LPG를 공급받으며, 상기 LPG를 연소시켜 회전동력을 발생시키는 터빈과, 상기 터빈에서 발생된 회전동력에 의해 전기를 생산하는 발전기를 가지는 전기생산부와, 일단부는 상기 기화기에 연결되고 타단부는 상기 전기생산부에 연결되며, 상기 기화기로부터 상기 전기생산부로 기화된 LPG가 유동되는 연결관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 저장탱크에 연결되며, 상기 저장탱크 내부의 증기 압력이 기준압력 이상으로 상승하면, 상기 저장탱크 내의 LPG 가스를 액화하는 액화 장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 기화기에는 해수가 유동하는 해수유동관이 설치되어 있으며, 상기 해수유동관을 유동하는 해수와의 열교환에 의해 상기 LPG가 기화되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 해수유동관에는 해수펌프가 설치되어 있어서 상기 해수유동관으로 유입되는 해수의 양을 조절하되, 상기 해수유동관으로 유입되는 해수의 온도와, 상기 해수유동관에서 유출되는 해수의 온도 차이가 기준온도 이하로 유지되도록 유입되는 해수의 양을 조절하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 해안발전시스템은 LPG 가스를 이용하여 전기를 생산한다. 따라서, 기존에 중유 또는 경유와 같은 일반연료유를 사용하여 전기를 생산할 때보다 더 경제적일 뿐 아니라, 친환경적(즉, 대기오염 방지)으로 전기를 생산할 수 있다. 또한, 기존에 LNG 가스를 이용하여 전기를 생산하는 경우에는 LNG의 액화점이 과도하게 낮아 관리하는데 위험요소가 있을 뿐 아니라, 많은 비용이 발생하였던 반면, 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 해안발전시스템은 이미 시장에서 판매되는 중고 LPG 선박을 활용하여 LPG를 저장할 수 있다. 따라서, 지상에 별도의 연료저장소를 건설할 필요성이 없으며, 이미 중고 LPG 선박 자체가 LPG 연료 관련 규정을 준수하여 제조된 것이므로, LPG 저장탱크가 지상에 건설됨에 따라 인근 주민들이 민원을 제기하는 등의 문제를 방지할 수 있다.

또한, 기존의 LPG 선박을 활용할 수 있으므로, 발전소의 건설기간이 획기적으로 단축되고 건설비용도 현저하게 감소된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해안발전시스템의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해안발전시스템의 개략적인 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해안발전시스템에 관하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해안발전시스템의 개략적인 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해안발전시스템의 개략적인 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 해안발전시스템(1000)은 선박 본체(100)와, 저장 탱크(10)와, 기화기(20)와, 전기생산부(40)를 포함한다.

선박 본체(100)는 해상에 떠 있을 수 있는 구조로 설계되는데, 특히 본 실시예의 경우에는 바지선의 구조로 형성된다. 다만, 선박 본체는 바지선 구조로 한정되는 것이 아니라, 자가 동력을 이용하여 해상에서 이동할 수 있는 선박 구조로 형성될 수 있다.

저장탱크(10)는 선박 본체(100)에 설치되며, 내부에는 LPG가 액화 상태로 저장된다. 이때, LPG는 원유 정제 과정에서 생산되는 것으로, 액체 연료(중유 등)와 유사한 연소성을 가진다. 그리고, LPG의 액화점은 영하 90도 정도로, 액화점이 영하 160인 LNG에 비하여 훨씬 더 쉽게 액화된다. 또한, LPG는 인화점이 LNG 보다 높아서 LNG 보다 상대적으로 더 안정적으로 관리가 가능하다. 한편, 저장탱크(10)는 LPG를 액화 상태로 유지할 수 있도록, 단열성이 우수하고 고압 상태를 유지할 수 있는 구조로 이루어지는데, 이러한 LPG 저장탱크는 이미 개발되어 있는 LPG 선박의 저장 탱크에서 품질이 검증된 바 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 저장탱크(10)에는 액화 장치(11)와 압력측정기(도면 미도시)가 설치될 수 있다. 압력측정기는 저장탱크(10) 내의 LPG 증기압을 측정한다. 그리고, 저장탱크 내의 LPG 증기압이 기준압력 이상으로 증가하면, 액화 장치(11)가 가동하여 저장탱크 내의 LPG 증기(가스)를 액화시킴으로써, 저장 탱크(10) 내의 압력을 기준압력 이하로 유지한다.

기화기(20)는 선박 본체(100) 내부에 설치되며, 제1유동관(51)을 통해 저장탱크와 연결되어 저장탱크(10)에 저장된 액상의 LPG를 공급받는다. 기화기(20)는 공급받은 액상의 LPG를 기화시켜 LPG 가스로 상변화시킨다. 그리고, 이와 같은 기화과정을 위해 기화기(20)에는 해수유동관(21)이 설치되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 해수유동관(21)은 기화기(20)를 감싸도록 설치되며, 해수유동관(21)의 내부로는 해수가 유입되고, 유입된 해수는 해수유동관(21)을 따라 유동한 후 다시 배출된다. 그리고, 이와 같이 해수가 해수유동관을 유동하는 과정에서, 기화기 내의 LPG와 해수 사이에 열교환이 발생하게 되고, 이에 따라 LPG가 기화된다. 참고로, LPG의 액화점이 영하 90도이므로, 영상 20도 전후의 해수만으로도 LPG를 충분히 기화할 수 있다.

한편, 해수유동관(21)에는 해수를 펌핑하기 위한 해수펌프(도면 미도시)가 설치되어 있으며, 이 해수펌프는 해수유동관(21)으로 유입되는 해수의 양을 조절한다. 이때, 공급되는 해수의 유량과 관련하여, 해수유동관(21)으로 유입된 해수는 해수유동관(21)을 유동하는 과정에서 LPG와의 열교환에 의해 냉각되게 되고, 따라서 해수유동관(21)에서 배출될 때에는 해수의 온도가 낮아지게 된다. 이때, 기화기(20) 내에서 기화되는 LPG의 양이 동일하다는 가정하에, 해수유동관(21)으로 유입되는 해수의 양이 많으면 상대적으로 해수의 온도(평균온도)가 덜 낮아지게 되고, 해수의 양이 적으면 해수의 온도가 더 낮아지게 된다. 따라서, 해수펌프는 기화기(20) 내에서 기화되는 LPG의 양(보다 구체적으로, LPG가 기화될 때 이루어지는 열교환량)을 고려하여, 해수유동관(21)으로 유입되기 전의 해수 온도(즉, 보통의 해수 온도)와, 해수유동관(21)으로부터 배출될 때의 해수 온도의 편차가 기준온도 이상으로 발생하지 않도록 해수의 유입량을 제어한다. 참고로, 일반적인 환경 기준으로 해수 온도의 편차를 4℃ 이상으로 발생시키는 것을 금지하고 있으므로, 해수유동관으로의 유입되기 전후의 온도차이가 4℃ 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.

전기생산부(40)는 상술한 선박 본체가 정박할 수 있도록 해안가의 육상에 설치된다. 이때, 도 1에는 잘 도시되지 않았으나, 해안에는 선박 본체가 정박할 수 있도록 부두가 형성되는 것이 바람직하다.

전기생산부(40)는 LPG 가스를 이용하여 전기를 생산하기 위한 것으로, 터빈과 발전기를 포함하며, 전기생산부(40)에는 연료분사기(30)가 설치되는 것이 바람직하다.

연료분사기(30)는 연결관(52)을 통해 기화기(20)와 연결되며, 기화기(20)로부터 LPG 가스(즉, 기화된 LPG)를 공급받는다.

터빈(도면 미도시)은 연결관(53)을 통해 연료분사기(30)와 연결되며, 연료분사기(30)로부터 LPG 가스를 공급받아 연소시키며, 연소시 발생되는 에너지를 이용하여 회전동력을 발생시킨다. 그리고, 발전기(도면 미도시)는 터빈에서 발생된 회전동력을 이용하여 전기를 생산한다. 그리고, 이와 같은 전기생산부(40)의 구성은 기존 화력발전(디젤 발전)의 구성과 유사하다.

한편, 전기생산부(40)는 전력선의 연결을 위한 연결 커넥터 및 연결장치를 구비할 수 있으며, 생산된 전력의 송전을 위한 송전탑을 구비할 수 있다. 또한, 복수의 발전기를 복수로 연결하여 전력의 추가 공급 및 제어를 위한 제어부와, 변압기 등을 추가로 구비하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면 LPG를 활용하여 전기를 생산할 수 있다. 따라서, 종래에 중유 또는 경유와 같은 일반연료유를 사용하여 전기를 생산할 때보다 더 경제적일 뿐 아니라, 친환경적(즉, 대기오염 방지)으로 전기를 생산할 수 있다. 또한, 기존에 LNG 가스를 이용하여 전기를 생산하는 경우에는 LNG의 액화점이 과도하게 낮아 관리하는데 위험요소가 있을 뿐 아니라, 많은 비용이 발생하였던 반면, 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 해안발전시스템은 이미 시장에서 판매되는 중고 LPG 선박을 활용하여 LPG를 저장할 수 있다. 따라서, 지상에 별도의 연료저장소를 건설할 필요성이 없으며, 이미 중고 LPG 선박 자체가 LPG 연료 관련 규정을 준수하여 제조된 것이므로, LPG 저장탱크가 지상에 건설됨에 따라 인근 주민들이 민원을 제기하는 등의 문제를 방지할 수 있다.

또한, 기존의 LPG 선박을 활용할 수 있으므로, 발전소의 건설기간이 획기적으로 단축되고 건설비용도 현저하게 감소된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

1000...해안발전시스템 100...선박 본체
10...저장 탱크 11...액화 장치
20...기화기 21...해수유동관
30...연료분사기 40...전기생산부

Claims (4)

1. 해상에 떠 있는 선박 본체;
   상기 선박 본체에 설치되며, 내부에 액화된 LPG가 저장되는 저장탱크;
   상기 선박 본체에 설치되며, 상기 저장탱크로부터 액화 상태의 LPG를 공급받아 기화하는 기화기;
   육상에 설치되며, 상기 기화기로부터 기화된 LPG를 공급받으며, 상기 LPG를 연소시켜 회전동력을 발생시키는 터빈과, 상기 터빈에서 발생된 회전동력에 의해 전기를 생산하는 발전기를 가지는 전기생산부;
   일단부는 상기 기화기에 연결되고 타단부는 상기 전기생산부에 연결되며, 상기 기화기로부터 상기 전기생산부로 기화된 LPG가 유동되는 연결관; 및
   상기 저장탱크에 연결되며, 상기 저장탱크 내부의 증기 압력이 기준압력 이상으로 상승하면, 상기 저장탱크 내의 LPG 가스를 액화하는 액화 장치;를 포함하며,
   상기 기화기에는 해수가 유동하는 해수유동관이 설치되어 있으며, 상기 해수유동관을 유동하는 해수와의 열교환에 의해 상기 LPG가 기화되며,
   상기 해수유동관에는 해수펌프가 설치되어 있어서 상기 해수유동관으로 유입되는 해수의 양을 조절하되, 상기 해수유동관으로 유입되는 해수의 온도와, 상기 해수유동관에서 유출되는 해수의 온도 차이가 기준온도 이하로 유지되도록 유입되는 해수의 양을 조절하는 것을 특징으로 하는 해안발전시스템.
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