KR101499026B1 - Ｌｎｇ 운반선의 운전 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, LNG 운반선의 운전 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, LNG 운반선의 LNG 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스를 처리하면서 LNG 운반선을 운전하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
LNG 저장탱크 내의 증발가스(BOG)로 추진력을 얻는 LNG 운반선에 있어서, 상기 운반선의 추진속도가 자동으로 조절되는 자동운전모드와 상기 운반선의 추진속도가 상기 운반선의 운전자에 의해 수동으로 조절되는 수동운전모드를 상기 운반선의 운전자가 선택할 수 있는 모드선택단계;를 포함하며, 상기 자동운전모드가 선택되는 경우에는 상기 운반선의 LNG 저장탱크의 설정압력과 현재압력을 비교하여 차압을 계산하는 압력비교단계와 상기 차압에 따라 상기 운반선의 추진속도를 결정하는 속도결정단계;로 이루어지며, 상기 수동운전모드가 선택되는 경우에는 상기 운반선의 운전자에 의해 상기 운반선의 추진속도가 결정되는 속도결정단계로 이루어지는 것;을 특징으로 하는 LNG 운반선의 운전 방법을 제공한다.

Description

ＬＮＧ 운반선의 운전 방법 및 장치{Method and Apparatus for Operating LNG Carrier}

본 발명은, LNG 운반선의 운전 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, LNG 운반선의 LNG 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스를 처리하면서 LNG 운반선을 운전하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 천연가스는 생산지에서 극저온으로 액화된 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 LNG라 함)의 상태로 만들어진 후 LNG 운반선에 의해 목적지까지 원거리에 걸쳐 수송된다.

천연가스의 액화온도는 상압 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압 -163℃ 보다 약간만 높아도 증발된다. LNG 운반선의 LNG 저장탱크의 경우 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG에 지속적으로 전달되므로, LNG 운반선에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 자연 기화되어 LNG 저장 탱크 내에 증발가스(Boil-Off Gas)가 발생한다.

LNG 운반선에서는, LNG 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 LNG 저장탱크 내의 압력이 과도하게 상승하므로, LNG 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스를 처리해야 한다.

LNG 운반선의 추진 시스템에서 메인 추진 장치로서 이중 연료 연소(Dual Fuel, DF) 엔진을 적용하는 경우, LNG 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스를 DF 엔진의 연료로서 사용하여 증발가스를 처리하는데, LNG 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스의 양이 DF 엔진에서 선박의 추진에 사용되는 연료의 양을 초과하는 경우에, LNG 저장탱크를 보호하기 위해 증발가스를 가스 연소기로 보내어서 소각해야만 했다.

이렇게 선박의 추진에 사용되는 연료의 양을 초과하는 잉여의 증발가스를 연료로서 사용하지 못하고 소각하게 되면,환경 오염을 유발할 뿐만 아니라 에너지가 낭비되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은, 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, LNG 운반선을 운전함에 있어서, LNG 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스의 양이 LNG 선박의 엔진에서 선박의 추진에 사용되는 연료의 양을 초과하는 경우에, 이러한 잉여의 증발가스를 가스 연소기에서 소각하지 않으면서 LNG 운반선을 운전하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, LNG 저장탱크 내의 증발가스(BOG)로 추진력을 얻는 LNG 운반선의 운전 방법에 있어서, 상기 운반선의 추진속도가 자동으로 조절되는 자동운전모드와 상기 운반선의 추진속도가 상기 운반선의 운전자에 의해 수동으로 조절되는 수동운전모드를 상기 운반선의 운전자가 선택할 수 있는 모드선택단계;를 포함하며, 상기 자동운전모드가 선택되는 경우에는 상기 운반선의 LNG 저장탱크의 설정압력과 현재압력을 비교하여 차압을 계산하는 압력비교단계와 상기 차압에 따라 상기 운반선의 추진속도를 결정하는 속도결정단계;로 이루어지며, 상기 수동운전모드가 선택되는 경우에는 상기 운반선의 운전자에 의해 상기 운반선의 추진속도가 결정되는 속도결정단계로 이루어지는 것;을 특징으로 하는 LNG 운반선의 운전 방법을 제공한다.

상기 자동운전모드의 속도결정단계는 상기 차압에 해당하는 증발가스의 양을 상기 운반선의 추진연료로 사용할 때의 전력량으로 환산한 후 상기 환산된 전력량 값에 따라 상기 운반선의 추진속도를 결정하는 것;을 특징으로 한다.

상기 자동운전모드는 상기 환산된 전력량 값이 현재 추진을 위해 사용되는 전력량의 10%를 미만 또는 초과하는 경우 수동운전모드로 변환되는 것;을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, LNG 저장탱크 내의 증발가스(BOG)로 추진력을 얻는 LNG 운반선의 운전 장치에 있어서, 증발가스 공급라인을 통해 상기 증발가스를 공급받아 구동되는 엔진;상기 엔진에 의한 추진력으로 구동되는 추진체;및 상기 운반선의 운전자에 의해 상기 운반선의 추진속도를 자동으로 조절하는 자동운전모드가 선택된 경우에 작동되며, 상기 LNG 저장탱크의 설정압력과 현재압력을 비교하여 계산된 차압에 따라 상기 운반선의 추진속도를 제어하는 압력제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 운전 장치를 제공한다.

상기 엔진에 의한 추진력을 받아 전기를 생산하는 제너레이터; 및 상기 제너레이터에 의해 생산된 전기로 구동되는 모터;로 구성되고, 상기 추진체는 상기 모터와 연결되며; 상기 모터는 상기 차압에 해당하는 증발가스의 양을 상기 운반선의 추진연료로 사용할 때의 전력량으로 환산한 후 상기 환산된 전력량 값에 따라 상기 운반선의 추진속도를 결정하는 상기 압력제어기에 의해 제어되는 것;을 특징으로 한다.

상기 환산된 전력량 값이 현재 추진을 위해 사용되는 전력량의 10%를 미만 또는 초과하는 경우 상기 운반선의 운전자에 의해 상기 운반선의 추진속도가 결정되는 수동운전모드로 변환되는 것;을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르며, LNG 저장탱크 내의 증발가스(BOG)로 추진력을 얻는 LNG 운반선의 운전 방법에 있어서, 상기 운반선의 LNG 저장탱크의 설정압력에 비해 현재압력이 클수록 상기 운반선의 추진속도를 증가시키며;상기 운반선의 LNG 저장탱크의 설정압력에 비해 현재압력이 작을 수록 상기 운반선의 추진속도를 감소시키는 것;을 특징으로 하는 LNG 운반선의 운전 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, LNG 운반선의 저장 탱크 내에 발생하는 잉여의 증발가스 양의 압력에 따라 엔진의 부하를 자동으로 제어하여 선박의 속도를 조절할 수 있으므로, 잉여의 증발가스를 소각하지 않아도 되어 증발가스의 배출 또는 소각을 최소화하여 환경오염을 줄일 수 있고, 또한 LNG 운반선의 연료 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LNG 운반선의 운전방법을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LNG 운반선의 운전장치를 개략적으로 도시한 도면.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LNG 운반선의 운전방법을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LNG 운반선의 운전장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 본 발명의 일실시예는 모드선택단게(S1)와 속도결정단계(S4, S6)로 이루어진다.

모드선택단계(S1)는 자동운전모드(S2)와 수동운전모드(S5)를 선택할 수 있으며, 자동운전모드(S2)는 LNG 운반선의 추진속도가 자동으로 조절되며, 수동운전모드(S5)는 LNG 운반선의 속도가 운반선의 운전자에 의해 수동으로 조절되는 운전방법이다.

자동운전모드(S2)가 선택되는 경우에는 압력비교단계(S3)와 속도결정단계(S4)가 자동으로 진행되며, 수동운전모드(S5)가 선택되는 경우에는 LNG 운반선의 운전자에 의해 추진속도가 결정되는 속도결정단계(S6)가 진행된다.

LNG 운반선의 운전자는 항해조건을 판단하여 운반선의 추진속도가 자동으로 조절되도록하는 자동운전모드(S2)를 선택한다면, 자동운전모드(S2)의 압력비교단계(S3)의 과정에서 LNG 운반선의 LNG 저장탱크(1)의 설정압력과 현재 LNG 저장탱크의 압력을 비교하여 차압을 계산하게 된다.

LNG 저장탱크(1) 내에서 발생하는 증발가스의 양이 증가한다면 LNG 저장탱크(1)의 설정압력과 현재압력의 차는 증가하게 되고, LNG 저장탱크를 보호하기 위해 자동운전모드(S2)의 속도결정단계(S4)에서 운반선의 속도를 서서히 증가시켜 증발가스의 소모를 늘려 LNG 저장탱크 내의 현재 압력이 낮아지도록 한다.

LNG 저장탱크(1) 내에서 발생하는 증발가스의 양이 감소하여도 LNG 저장탱크(1)의 설정압력과 현재압력의 차는 증가하게 되고, 이 때는 자동운전모드(S2)의 속도결정단계(S4)에서 운반선의 속도를 서서히 감소시켜 증발가스의 소모를 줄여 LNG 저장탱크 내의 현재 압력이 증가될 수 있도록 한다.

또한, 자동운전모드(S2)의 속도결정단계(S4)에서는 LNG 저장탱크(1)의 설정압력과 현재압력의 차에 해당하는 증발가스의 양을 LNG 운반선의 추진연료로 사용할 때의 전력량으로 환산하여 환산된 전력량 값에 따라 LNG 운반선의 속도를 조절할 수도 있다.

이 때, 상기 차압의 값이나 환산된 전력량 값이 현재 추진을 위해 사용되는 증발가스의 양이나 전력량 값에 크게 못미치거나, 크게 초과하는 경우(바람직하게는 차압이나 환산된 전력량 값이 현재 추진을 위해 사용되는 증발가스의 양이나 전력량 값의 10%를 미만 또는 초과하는 경우)가 발생한다면, 운반선의 엔진(10)으로 공급되는 증발가스의 양이 급격하게 변하게 되어 운반선의 엔진(10)에 무리가 갈 수 있고, LNG 저장탱크(1)도 급격한 압력변동으로 손상이 발생할 수 있다.

따라서, 이런 경우에는 수동운전모드(S5)로 자동으로 변환되어 운전자가 운반선의 속도를 조절하면서, 저장탱크를 보호하기 위한 조치를 취하도록 할 수 있다.

도 2 도시된 본 발명의 일실시예는 엔진(10), 추진체(40), 탱크압력제어기(6)로 이루어진다.

엔진(10)은 증발가스 공급라인(5)을 통해 LNG 저장탱크(1)로 부터 공급되는 증발가스로 구동되는 엔진을 의미하므로, DF(dual fuel) 엔진, 또는 ME-GI 엔진 등이 해당될 수 있다.

추진체(40)는 엔진(10)에 의한 발생되는 추진력을 이용하여 수중에서 운반선을 전ㆍ후진시키는 장치로서, 바람직하게는 프로펠러를 사용할 수 있다.

탱크압력제어기(6)는 자동운전모드(S2)일 경우에 작동되며, LNG 저장탱크(1) 내의 압력을 측정하는 탱크 압력 센서(5)로 부터 압력값을 전송받고, 설정값과 비교하여 차압에 의해 엔진(10)의 부하를 조절한다.

상기 차압은 상기의 운반선의 운전방법에서 설명한 바와 같이, 추진을 위한 전력량으로 환산하여 탱크압력제어기(6)에 의해 엔진(10)의 부하가 조절될 수도 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 엔진(10)의 추진력이 바로 추진체(40)로 전달될 수 없는 경우에는 엔진(10)과 추진체(40) 사이에는 제너레이터(20)과 모터(30)를 추가구성하여 엔진(10)의 추진력이 추진체(40)로 전달되도록 할 수 있다.

이 경우 엔진(10)의 후단에 제너레이터(20)를 설치하여 엔진에서 발생하는 동력으로 전기를 발생시키고, 제너레이터(20) 후단에 모터(30)를 설치하여 발생된 전기로 모터를 회전시킨다. 그 결과 모터에 연결된 추진체가 회전력을 전달받아 운반선을 전ㆍ후진시키게 된다.

도 2 도시된 LNG 운반선의 운전 장치도 상기의 LNG 운반선의 운전방법에서 설명한 바와 같은 방식으로 운전이 이루어진다.

우선, 자동운전모드(1)가 선택된 후, LNG 저장탱크(1) 내에서 발생하는 증발가스의 양이 증가한다면 LNG 저장탱크(1)의 탱크압력센서(5)에서 전송되어오는 현재압력과 설정압력의 차는 증가하게 되고, LNG 저장탱크를 보호하기 위해 탱크압력제어기(6)는 운반선의 속도를 서서히 증가시켜 증발가스의 소모를 늘려 LNG 저장탱크 내의 현재 압력이 낮아지도록 하기 위해 엔진(10)의 부하를 서서히 증가시킨다.

LNG 저장탱크(1) 내에서 발생하는 증발가스의 양이 감소하여도 LNG 저장탱크(1)의 탱크압력센서(5)에서 전송되어오는 현재압력과 설정압력의 차는 증가하게 되고, 이 때는 탱크압력제어기(6)가 운반선의 속도를 서서히 감소시켜 증발가스의 소모를 줄여 LNG 저장탱크 내의 현재 압력이 증가될 수 있도록 엔진(10)의 부하를 서서히 감소시킨다.

또한, 탱크압력제어기(6)는 LNG 저장탱크(1)의 설정압력과 현재압력의 차에 해당하는 증발가스의 양을 LNG 운반선의 추진연료로 사용할 때의 전력량으로 환산하여 환산된 전력량 값에 따라 LNG 운반선의 속도를 조절할 수도 있다.

이 때, 상기 차압의 값이나 환산된 전력량 값이 현재 추진을 위해 사용되는 증발가스의 양이나 전력량 값에 크게 못미치거나, 크게 초과하는 경우(바람직하게는 차압이나 환산된 전력량 값이 현재 추진을 위해 사용되는 증발가스의 양이나 전력량 값의 10%를 미만 또는 초과하는 경우)가 발생한다면, 운반선의 엔진(10)으로 공급되는 증발가스의 양이 급격하게 변하게 되어 운반선의 엔진(10)에 무리가 갈 수 있고, LNG 저장탱크(1)도 급격한 압력변동으로 손상이 발생할 수 있다.

따라서, 이런 경우에는 수동운전모드(S5)로 자동으로 변환되어 운전자가 운반선의 속도를 조절하면서, 저장탱크를 보호하기 위한 조치를 취하도록 할 수 있다.

따라서, 이런 경우에는 수동운전모드(S5)로 자동으로 변환되어 운전자가 운반선의 속도를 직접 조절하면서, 저장탱크를 보호하기 위한 조치를 취하거나, 운반선의 저속운전으로 인한 해양오염물질의 배출을 줄이기 위한 조치 등을 강구할 수 있도록 한다.

상기의 운전 방법 및 운전 장치는 원양에서의 정상 항해시(Normal Sea Going)시에 사용되며, 긴급상황 또는 엔진의 출력을 최소ㆍ최대범위로 사용해야 하는 등의 비정상상태에서는 사용이 제한된다.

이상에서는 본 발명이 특정 실시예를 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.

S1 : 모드선택단계 S1 : 자동운전모드
S3 : 압력비교단계 S4 : 속도결정단계
S5 : 수동운전모드 S6 : 속도결정단계
1 : LNG 저장탱크 5 : 탱크압력센서
6 : 탱크압력제어기 10 : 엔진
20 : 제너레이터 30 : 모터
40 : 추진체 L1 : 증발가스 공급라인

Claims (7)

1. LNG 저장탱크 내의 증발가스(BOG)로 추진력을 얻는 LNG 운반선의 운전 방법에 있어서,
   상기 운반선의 추진속도가 자동으로 조절되는 자동운전모드;와 상기 운반선의 추진속도가 상기 운반선의 운전자에 의해 수동으로 조절되는 수동운전모드;를 상기 운반선의 운전자가 선택할 수 있는 모드선택단계를 포함하며,
   상기 자동운전모드가 선택되는 경우에는 상기 운반선의 LNG 저장탱크의 설정압력과 현재압력을 비교하여 차압을 계산하는 압력비교단계;와 상기 차압에 따라 상기 운반선의 추진속도를 결정하는 속도결정단계;로 이루어지며,
   상기 수동운전모드가 선택되는 경우에는 상기 운반선의 운전자에 의해 상기 운반선의 추진속도가 결정되는 속도결정단계;로 이루어지고,
   상기 자동운전모드의 속도결정단계는 상기 차압에 해당하는 증발가스의 양을 상기 운반선의 추진연료로 사용할 때의 전력량으로 환산한 후 상기 환산된 전력량 값에 따라 상기 운반선의 추진속도를 결정하는, LNG 운반선의 운전 방법.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 자동운전모드는 상기 환산된 전력량 값이 현재 추진을 위해 사용되는 전력량의 10%를 미만 또는 초과하는 경우 수동운전모드로 변환되는, LNG 운반선의 운전 방법.
4. LNG 저장탱크 내의 증발가스(BOG)로 추진력을 얻는 LNG 운반선의 운전 장치에 있어서,
   증발가스 공급라인을 통해 상기 증발가스를 공급받아 구동되는 엔진;
   상기 엔진에 의한 추진력으로 구동되는 추진체;
   상기 운반선의 운전자에 의해 상기 운반선의 추진속도를 자동으로 조절하는 자동운전모드가 선택된 경우에 작동되며, 상기 LNG 저장탱크의 설정압력과 현재압력을 비교하여 계산된 차압에 따라 상기 운반선의 추진속도를 제어하는 압력제어기;
   상기 엔진에 의한 추진력을 받아 전기를 생산하는 제너레이터; 및
   상기 제너레이터에 의해 생산된 전기로 구동되는 모터;를 포함하고,
   상기 추진체는 상기 모터와 연결되며;
   상기 모터는 상기 차압에 해당하는 증발가스의 양을 상기 운반선의 추진연료로 사용할 때의 전력량으로 환산한 후 상기 환산된 전력량 값에 따라 상기 운반선의 추진속도를 결정하는 상기 압력제어기에 의해 제어되는, LNG 운반선의 운전 장치.
5. 삭제
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 환산된 전력량 값이 현재 추진을 위해 사용되는 전력량의 10%를 미만 또는 초과하는 경우 상기 운반선의 운전자에 의해 상기 운반선의 추진속도가 결정되는 수동운전모드로 변환되는, LNG 운반선의 운전 장치.
7. 삭제

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