KR101534238B1 - Liquefied natural gas offloading system and offloading method - Google Patents

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Abstract

액화가스 운반선의 LNG 하역시스템이 개시된다. 상기 LNG 하역시스템은 LNG 저장탱크 및 상기 LNG 저장탱크 내부에 배치되는 LNG 하역용 초전도 모터를 포함하고, 상기 LNG 하역용 초전도 모터는 상기 LNG 저장탱크 내부에 저장된 LNG에 의해 임계온도 이하로 냉각되는 초전도성 재료로 구성되며, 이러한 LNG 하역시스템을 구비한 선박 또는 해상 구조물에 관한 것이다.An LNG unloading system for a liquefied gas carrier is disclosed. Wherein the LNG unloading system includes an LNG storage tank and a superconducting motor for unloading the LNG disposed in the LNG storage tank, wherein the superconducting motor for unloading the LNG is a superconducting motor that is cooled to a critical temperature or lower by the LNG stored in the LNG storage tank, And a ship or an offshore structure having such an LNG unloading system.

Description

LNG 하역시스템 및 하역방법{LIQUEFIED NATURAL GAS OFFLOADING SYSTEM AND OFFLOADING METHOD}[0001] LIQUEFIED NATURAL GAS OFFLOADING SYSTEM AND OFFLOADING METHOD [0002]

본 발명은 LNG 하역시스템에 관한 것으로, 액화가스 운반선 또는 해양 구조물에서 초전도 모터를 사용하여 LNG를 하역하기 위해 LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 냉각제로 사용하는 LNG 하역시스템 및 하역방법에 관한 것이다.The present invention relates to an LNG unloading system, and more particularly, to an LNG unloading system and an unloading method using LNG stored in an LNG storage tank as a coolant for unloading LNG using a superconducting motor in a liquefied gas carrier or an offshore structure.

화석 연료에 대한 세계의 수요가 증가함에 따라, 에너지 회사들은 세계의 더 멀리 이격된 영역에 위치된 탄화수소 자원을 추적하고 있다. 이러한 추적은 육상 및 해상의 모두에서 발생한다. 일 유형의 화석 연료는 천연 가스이다. 구문 "천연 가스"는 일반적으로 메탄을 칭한다. 천연 가스는 또한 에탄, 프로판 및 헬륨, 질소, CO2 및 H2S의 미량 원소를 포함할 수 있다. 상업적으로 입수 가능한 양의 천연 가스는 종종 현존하는 천연 가스 시장으로부터 멀리 이격된 위치에서 발견된다. 따라서, 천연 가스를 상당한 거리로 운송할 필요가 있다. 이러한 것은 종종 거대 해역을 가로지르는 탱커에 의해 행해진다. 운송되는 기체 상품에 대한 탱크의 체적 용량을 증가시키기 위해, 천연 가스를 액화하는 것이 알려져 있다. 액화는 기체 상태 제품을 냉각하여 이를 액체 상태로 응축함으로써 행해진다. 이는 이어서 멀리 있는 시장으로의 경제적인 운송을 위해 그 체적을 감소시킨다. 응축된 천연 가스 제품은 통상적으로 액화 천연 가스 또는 "LNG"라 칭한다. LNG(Liquefied Natural Gas)는 기체 상태의 천연 가스의 체적의 약 1/600을 차지한다. LNG는 일반적으로, 무취, 무색, 비독성 및 비부식성이다. 특정화된 LNG 선박이 LNG를 운송하도록 설계되어 왔다. 게다가, 하역된 LNG를 수용하고 이를 재차 그 천연 가스 상태로 기화하는 LNG 터미널이 건립되어 있다. 몇몇 경우에, 하역된 LNG는 해안 또는 해안 부근의 탱크 내에 또는 지하 저장조 내에 저장된다. 다른 경우에, 하역된 LNG는 현존하는 천연 가스 시장을 위한 천연 가스 공급망(transmission grid) 내로 배출된다. 원래 제조의 영역에서, 액화 프로세스가 LNG 설비에서 수행되는데, 이는 매우 자본 집약적일 수 있다. 대형 냉동 유닛이 액체 상태로의 상 변화를 위해 필요한 온도로 천연 가스를 냉각하는데 요구된다. 메탄의 경우에, 응축점은 대략 -162℃(-260℃)이다. LNG 설비에서, 하나 이상의 냉매 스트림이 제조시에 천연 가스와 열교환하여 배치된다. 냉매는 통상적으로 메탄, 에탄, 에틸렌, 프로판, 부탄, 펜탄 또는 이들 성분의 혼합물과 같은 순수 성분 탄화수소이다. 질소가 블렌드(blend)로 또한 사용될 수 있다.As global demand for fossil fuels grows, energy companies are tracking hydrocarbon resources located in farther distant areas of the world. This tracking occurs both on land and at sea. One type of fossil fuel is natural gas. The phrase "natural gas" generally refers to methane. Natural gas may also include trace elements of ethane, propane and helium, nitrogen, CO 2 and H 2 S. Commercially available amounts of natural gas are often found in locations remote from the existing natural gas market. Therefore, it is necessary to transport the natural gas at a considerable distance. This is often done by tankers across large waters. It is known to liquefy natural gas in order to increase the volume capacity of the tank for the gas product being transported. Liquefaction is achieved by cooling the gaseous product and condensing it into a liquid state. This in turn reduces its volume for economic transport to distant markets. Condensed natural gas products are commonly referred to as liquefied natural gas or "LNG ". Liquefied natural gas (LNG) accounts for approximately 1/600 of the volume of natural gas in the gaseous state. LNG is generally odorless, colorless, nontoxic and noncorrosive. Specified LNG carriers have been designed to transport LNG. In addition, an LNG terminal has been constructed to house the unloaded LNG and to vaporize it again in its natural gas state. In some cases, the unloaded LNG is stored in a tank near the coast or coast, or in an underground reservoir. In other cases, the unloaded LNG is discharged into the natural gas transmission grid for the existing natural gas market. In the area of original manufacture, a liquefaction process is performed in the LNG plant, which can be very capital intensive. The large refrigeration unit is required to cool the natural gas to the required temperature for the phase change to the liquid state. In the case of methane, the condensation point is approximately -162 ° C (-260 ° C). In an LNG plant, one or more refrigerant streams are placed in heat exchange with the natural gas at the time of manufacture. The refrigerant is typically a pure constituent hydrocarbon such as methane, ethane, ethylene, propane, butane, pentane or mixtures of these components. Nitrogen can also be used as a blend.

현재, LNG(액화 천연 가스)를 수송하는 LNG선에 있어서는 적하(Cargo)로서의 LNG의 보일 오프 가스를 디젤 발전기의 연료로서 이용하고, 그 발전된 전력으로 전동 모터를 구동하여 추진하도록 한 가스 연소 전기 추진선이 운항되고 있지만, 보다 고효율의 전기 추진 시스템의 실현을 도모하기 위해 초전도 모터를 채용한 가스 연소 초전도 전기 추진선의 개발이 검토되고 있다. 최근 들어서 초전도 모터는 헬륨을 냉매로 하는 히트 펌프에 의해 -196℃ 부근까지 냉각되도록 되어 있으며, 더 나아가서, 미스무스 스트론튬 칼슘 구리 산화물(BSCCO)는 약 96K~107K(약 -178 ~ -166 ℃)에서 초전도 상태를 유지할 수 있도록 설계된다.At present, LNG carriers that transport LNG (liquefied natural gas) use boil-off gas of LNG as a cargo as fuel for diesel generators, and propel electric propulsion motors to drive propelled electric power. However, in order to realize a more efficient electric propulsion system, development of a gas-fired superconducting electric propulsion ship employing a superconducting motor is under consideration. Recently, the superconducting motor has been cooled to about -196 DEG C by a heat pump using helium as a refrigerant. Further, the MISMOS strontium calcium copper oxide (BSCCO) is cooled to about 96K to 107K (about -178 to -166 DEG C) To maintain the superconducting state.

일반적으로 초전도 케이블, 초전도 한류기, 초전도 발전기, 초전도 모터 등 초전도 특성을 이용한 장치의 경우에는 초전도 시스템을 임계온도까지 온도를 낮추기 위해서 별도의 냉각시스템을 구비해야된다. 소형의 초전도 기기에서는 크라이오스태트에 소형의 극저온 냉동기의 부착만으로도 액체 질소를 과냉할 수 있지만, 대용량의 초전도 전력기기를 운전하기 위한 것으로서 초전도 발전기 및 모터와 같은 대형의 시스템에서는 과냉의 액체질소를 생성 및 순환시키기 위한 별도의 냉각시스템이 필요하다. 이러한 냉각시스템은 초전도 전력기기용 크라이오스태트(cryostat)에 연결되어 초전도 시스템에 과냉 액체질소를 일정한 온도와 압력으로 원활하게 공급, 순환시켜 주어야 하며, 66~80K의 과냉 액체 질소를 공급할 수 있어야 한다.Generally, in the case of a device using superconducting characteristics such as a superconducting cable, a superconducting fault current limiter, a superconducting generator, and a superconducting motor, the superconducting system must have a separate cooling system in order to lower the temperature to the critical temperature. In a small-sized superconducting machine, liquid nitrogen can be sub-cooled only by attaching a small cryocooler to a cryostat. However, in a large-sized system such as a superconducting generator and a motor, And a separate cooling system for circulation is needed. Such a cooling system should be connected to a cryostat for superconducting power devices so that supercooled liquid nitrogen can be smoothly supplied and circulated at a constant temperature and pressure to the superconducting system and it should be able to supply subcooled liquid nitrogen of 66 to 80K .

종래의 냉각시스템은 순수한 액체질소만을 공급하기 위한 기액분리기와, 공급된 액체질소의 압력을 조절하는 액체질소 압력탱크, 냉동기용 냉각박스, 감압식 냉각박스, 냉각기 등과 각각의 장비를 연결시켜주는 배관 등으로 구성되어 있다. 이와 같이 종래의 초전도 전력기기용 냉각시스템은 각각의 기능을 하는 냉각기 및 냉각박스 및 탱크 등이 모두 분리되어 있어 배치 및 구성이 복잡하여, 특히 대형 초전도 시스템의 경우에는 설치공간을 상당히 많이 차지하면서 장비의 운용 및 유지, 관리가 어려운 문제점이 있었다.The conventional cooling system includes a gas-liquid separator for supplying only pure liquid nitrogen, a liquid nitrogen pressure tank for regulating the pressure of the supplied liquid nitrogen, a cooling box for a refrigerator, a pressure-cooled cooling box, a cooler, . As described above, in the conventional cooling system for a superconducting power device, the cooler, the cooling box, and the tank that function as the respective functions are separated, and the arrangement and the configuration are complicated. Especially, in the case of the large superconducting system, There is a problem in that it is difficult to operate, maintain and manage.

선행기술 1 : 대한민국 특허공개 10-2010-0101270(2010.09.17 공개)Prior Art 1: Korean Patent Publication 10-2010-0101270 (published on September 17, 2010) 선행기술 2 : 대한민국 특허공개 10-2011-0060636(2011.06.08 공개)Prior Art 2: Korean Patent Application Publication No. 10-2011-0060636 (published on June 6, 2011)

이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, LNG 저장탱크의 LNG가 초전도 모터를 순환하는 냉매의 냉각제로 공급되여, 상기와 같은 초전도 시스템의 냉각장비를 대체함으로써 냉각시스템의 유지 및 관리의 비용절감에 목적이 있다.In order to solve such conventional problems, the present invention provides LNG of the LNG storage tank as a coolant for refrigerant circulating in the superconducting motor, thereby replacing the cooling equipment of the superconducting system as described above, There is purpose in.

또한, LNG 하역시스템에서 고효율의 전력 소모가 상대적으로 적은 초전도 모터를 이용함으로써, LNG 하역시간 단축 및 효율 향상에 목적이 있다.Further, the use of a superconducting motor having a relatively low power consumption in the LNG unloading system is intended to shorten the LNG unloading time and improve the efficiency.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, LNG 하역시스템에 있어서, LNG 저장탱크; 및 상기 LNG 저장탱크 내부에 배치되는 LNG 하역용 초전도 모터를 포함하고, 상기 LNG 하역용 초전도 모터는 상기 LNG 저장탱크 내부에 저장된 LNG에 의해 임계온도 이하로 냉각되는 초전도성 재료로 구성되는 LNG 하역시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an LNG storage system comprising: an LNG storage tank; And an LNG unloading system disposed in the LNG storage tank, wherein the superconducting motor for unloading the LNG is an LNG unloading system composed of a superconducting material cooled to a critical temperature or lower by the LNG stored in the LNG storage tank / RTI >

일 실시예에 따라, 상기 LNG 하역용 초전도 모터는 초전도 계자코일이 권선된 회전자와 전기자코일이 권선된 고정자로 구성되고, 상기 초전도 계자코일을 냉각시키기 위해서 상기 LNG가 순환되는 냉각 유로를 상기 고정자 내부에 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the superconducting motor for unloading the LNG includes a rotor in which a superconducting field coil is wound and a stator in which an armature coil is wound, and a cooling flow path through which the LNG is circulated for cooling the superconducting field coil, It can be further included therein.

일 실시예에 따라, LNG 하역용 극저온 모터를 더 포함하는 LNG 하역시스템.An LNG cargo system, further comprising a cryogenic motor for unloading the LNG, according to one embodiment.

일 실시예에 따라, 임계온도 이하 상태에서는 LNG 하역용 초전도 모터를 구동하여 상기 LNG를 하역하고, 임계온도 초과 상태에서는 상기 LNG 하역용 극저온 모터를 구동하여 상기 LNG를 하역하도록 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is further provided a control unit for controlling the LNG to be unloaded by driving the superconducting motor for unloading the LNG under the critical temperature or lowering the LNG, and driving the cryogenic motor for unloading the LNG when the critical temperature is exceeded can do.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기한 LNG 하역시스템을 구비한 선박 또는 해상 구조물이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, a vessel or a maritime structure having the above-described LNG unloading system can be provided.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, LNG 저장탱크에 저장된 LNG에 의해 상기 LNG 저장탱크 내부에 배치된 LNG 하역용 초전도 모터가 냉각되고; 제어부에 의해 상기 LNG 하역용 초전도 모터의 초전도성을 확인하며; 및 상기 LNG 하역용 초전도 모터가 임계온도 이하인 경우에 상기 LNG 하역용 초전도 모터로 상기 LNG를 하역하고, 상기 LNG 하역용 초전도 모터가 초전도 모터가 임계온도를 초과한 경우에 상기 LNG 저장탱크 내부에 배치된 LNG 하역용 극저온 모터로 상기 LNG를 하역하는 LNG 하역방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, a superconducting motor for unloading an LNG placed inside the LNG storage tank is cooled by an LNG stored in an LNG storage tank; Checking the superconductivity of the LNG unloading superconducting motor by the controller; And when the superconducting motor for unloading the LNG is below the critical temperature, the LNG is unloaded by the superconducting motor for unloading the LNG, and when the superconducting motor for unloading the LNG exceeds the critical temperature, A LNG unloading method for unloading the LNG with a cryogenic motor for unloading the LNG can be provided.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 초전도 모터를 냉각시키기 위해서 순환되는 냉매의 냉각제로 LNG를 이용함으로써 별도의 냉각장치를 구비할 필요없고, 이로써 선박 내 공간적 이득을 얻을 수 있으며, 초전도 모터의 냉각시스템의 관리 및 유지비용의 절감효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, it is not necessary to provide a separate cooling device by using LNG as a coolant for the refrigerant circulated for cooling the superconducting motor, thereby obtaining a spatial gain in the ship, The cost of management and maintenance can be reduced.

또한 LNG 하역상황에 따라 LNG 하역용 모터를 선택적으로 운영하여 LNG의 하역속도를 용이하게 조절할 수 있다.Also, depending on the LNG unloading situation, the unloading speed of the LNG can be easily controlled by selectively operating the LNG unloading motor.

도 1은 본 발명에 따른 LNG 하역시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 하역용 초전도 모터의 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LNG 하역용 초전도 모터의 횡단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 LNG 하역시스템의 흐름도이다.1 is a block diagram of an LNG cargo system in accordance with the present invention.
2 is a cross-sectional view of a superconducting motor for unloading LNG according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a superconducting motor for unloading LNG according to another embodiment of the present invention.
4 is a flow chart of the LNG handling system according to the present invention.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 이하의 설명에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, when a component is referred to as "comprising ", it means that it may include other components as well, without excluding other components unless specifically stated otherwise. In addition, the following embodiments are provided as examples for allowing a person skilled in the art to sufficiently convey the idea of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms.

도 1은 본 발명에 따른 LNG 하역시스템의 블록도이다. 도 1을 참조하면, LNG 하역시스템(100)은 LNG 저장탱크(110) 내부에 배치된 LNG 하역용 초전도 모터(120), LNG 하역용 극저온 모터(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.1 is a block diagram of an LNG cargo system in accordance with the present invention. 1, the LNG unloading system 100 may include a superconducting motor 120 for unloading an LNG, a cryogenic motor 130 for unloading an LNG, and a controller 140 disposed inside the LNG storage tank 110 .

액화가스 운송선박은 천연가스를 액화하여 LNG 저장탱크(110)에 저장해서 운송하는 선박이다. 예를 들어, LNG 가스 수송선, LPG 가스 수송선, FPSO(Floating Production Storage Offloading), FSRU(Floating Storage and Regasification Unit), RV(Regasification Vessel) 등, LNG 저장탱크(110)를 포함하는 선박 및 해상 구조물을 포함할 수 있다.The liquefied gas transportation vessel is a vessel for liquefying natural gas, storing it in the LNG storage tank 110, and transporting it. For example, ships and marine structures including LNG storage tanks 110, such as LNG gas transportation lines, LPG gas transportation lines, Floating Production Storage Offloading (FPSO), Floating Storage and Regasification Unit (FSRU) .

LNG 저장탱크(110)는 천연가스를 액화하여 저온의 LNG로 저장한다. LNG 저장탱크(110)를 구비한 선박 등은 선박 또는 육지의 수요처에 LNG(112)를 하역을 하게 될 때, 모터를 이용한 펌프로 상기 LNG(112)를 송출하게 된다. LNG(112)는 약 -162℃의 극저온 상태이기 때문에, 상기 모터는 이러한 환경에서 동작할 수 있어야된다. The LNG storage tank 110 liquefies natural gas and stores it as low-temperature LNG. When a ship or the like having the LNG storage tank 110 loads the LNG 112 to a customer or a customer of the land, the LNG 112 is delivered by a pump using a motor. Since the LNG 112 is in a cryogenic condition of about-162 占 폚, the motor must be capable of operating in this environment.

LNG 하역용 초전도 모터(120)는 초전도체를 포함한다. 상기 초전도체는 온도가 감소함에 따라 전기 저항이 감소하고, 자기 반발효과가 증가하는 물질을 포함할 수 있다. 초전도체는 임계온도 이하로 내려가면 저항이 0이 되어 전류가 무제한으로 흐를 수 있다. 이러한 초전도체는 저온 초전도체(LTS), 고온 초전도체(HTS)를 포함하고, 재료의 특성에 따라서 금속 초전도체, 산화물 초전도체, 유기물 초전도체 등을 포함할 수 있다. 상기 LNG 하역용 초전도 모터(120)의 상세 설명은 후술한다.The LNG unloading superconducting motor 120 includes a superconductor. The superconductor may include a material whose electrical resistance decreases as the temperature decreases and whose magnetic repulsion effect increases. When the superconductor falls below the critical temperature, the resistance becomes zero and the current can flow unlimitedly. Such a superconductor includes a low-temperature superconductor (LTS) and a high-temperature superconductor (HTS), and may include a metal superconductor, an oxide superconductor, an organic superconductor, and the like depending on the characteristics of the material. The details of the LNG unloading superconducting motor 120 will be described later.

LNG 하역용 극저온 모터(130)는 극저온 환경에서 동작될 수 있도록 설계된 모터이다. 예를 들어, LNG 하역용 극저온 모터(130)는 극저온 펌프(Cryogenic Pump, 크라이오제닉펌프)일 수 있다. 극저온펌프의 펌핑유체는 LNG, LPG와 같은 액화기체이다. 상기 극저온 펌프는 -162℃ 이하의 온도에서 펌프을 기동하도록 설계가 되어 있고, 펌프의 회전자와 고정자간의 틈새가 있어야 하는데, 이 틈새 유지가 어렵기 때문에 상기 극저온 펌프의 구조는 일종의 수중펌프 혹은 캔드타입(Canned type) 펌프와 흡사하다. Motor가 기동을 시작하게 되면, 도선에 저항이 걸리면서 열이 발생하게 되는데, 이러한 열로 액체가 기화되지 않도록 상부 또는 하부에 밸런스디스크를 이용하여 액체의 팽창압력을 조절할 수 있다. 이러한 과정에 의해 LNG(112)의 하역 과정에서 발생되는 BOG(Boil Off Gas)를 최소한으로 줄일 수 있다.The LNG unloading cryogenic motor 130 is a motor designed to operate in a cryogenic environment. For example, the LNG cryogenic motor 130 may be a cryogenic pump. The pumping fluid of the cryogenic pump is a liquefied gas such as LNG or LPG. Since the cryogenic pump is designed to start the pump at a temperature of -162 ° C or less and there is a clearance between the rotor and the stator of the pump, the structure of the cryogenic pump is a kind of underwater pump or a candle type (Canned type) pump. When the motor starts to operate, the resistance is applied to the wire and heat is generated. In order to prevent the liquid from vaporizing by this heat, the balance pressure disk can be used to adjust the inflation pressure of the liquid. The BOG (Boil Off Gas) generated in the process of unloading the LNG 112 can be minimized by this process.

제어부(140)는 LNG 하역용 초전도 모터(120) 또는 LNG 하역용 극저온 모터(130)의 동작을 제어하는 장치이다. 제어부(140)는 LNG 저장탱크(110) 내에 설치될 수 있지만, LNG 저장탱크(110) 외부에 설치되어 LNG 하역용 초전도 모터(120)의 초전도 상태를 측정할 수 있다. The control unit 140 is a device for controlling the operation of the LNG unloading superconducting motor 120 or the LNG unloading cryogenic motor 130. The control unit 140 may be installed in the LNG storage tank 110 but may be installed outside the LNG storage tank 110 to measure the superconducting state of the LNG unloading superconducting motor 120.

우선적으로 제어부(140)는 LNG 하역용 초전도 모터(120)를 이용하여 LNG의 하역을 시작하는데, 초전도체가 임계온도 이하로 냉각되었는지 냉각상태를 측정한다. 예를 들어, LNG 하역용 초전도 모터(120)에는 온도 감지 센서(미도시)가 부착될 수 있고, 감지된 온도정보는 제어부(140)로 전송된다. 제어부(140)는 LNG 하역용 초전도 모터(120)가 임계온도 이하인 상태를 확인하면, 상기 LNG 하역용 초전도 모터(120)로 LNG(112)의 하역을 시작한다. 이때, LNG 하역용 극저온 모터(130)는 동작을 하지 않는다. First, the control unit 140 starts unloading the LNG using the superconducting motor 120 for unloading the LNG. The controller 140 measures whether the superconductor is cooled below the critical temperature or not. For example, a temperature sensing sensor (not shown) may be attached to the LNG unloading superconducting motor 120, and the sensed temperature information is transmitted to the controller 140. When the controller 140 confirms that the superconducting motor 120 for unloading the LNG is below the critical temperature, the controller 140 starts unloading the LNG 112 with the superconducting motor 120 for unloading the LNG. At this time, the cryogenic motor 130 for unloading the LNG does not operate.

LNG 하역용 초전도 모터(120)가 임계온도를 초과한 경우에는 제어부(140)에 의해서 상기 LNG 하역용 초전도 모터(120)의 동작을 중지하고, LNG 하역용 극저온 모터(130)를 구동하여 LNG의 하역을 하게 된다. 제어부(140)는 LNG 하역용 초전도 모터(120)와 LNG 하역용 극저온 모터(130)의 동작을 실시간으로 제어할 수 있다.When the LNG unloading super-conducting motor 120 exceeds the critical temperature, the control unit 140 stops the operation of the LNG unloading super-conducting motor 120, drives the LNG unloading cryogenic motor 130, Unloading. The control unit 140 can control the operations of the LNG unloading super-conducting motor 120 and the LNG unloading cryogenic motor 130 in real time.

또한 LNG(112)의 하역속도가 느리거나 빠른 하역이 필요한 때, 제어부(140)는 LNG 하역용 초전도 모터(120)와 LNG 하역용 극저온 모터(130)를 동시에 구동하여 LNG(112)를 하역할 수 있다.The control unit 140 simultaneously drives the superconducting motor 120 for unloading the LNG and the cryogenic motor 130 for unloading the LNG to unload the LNG 112 when the unloading speed of the LNG 112 is slow or fast. .

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 하역용 초전도 모터(120)의 횡단면도이다. 도 2를 참조하면, 초전도 모터는 회전자(123)와 고정자(121)로 구성된다. 회전자(123)는 직류전원을 여자시켜서 자기장을 생성하는 계자코일을 포함하고, 상기 계자코일은 초전도 재료로 구성된다. 초전도 재료는 임계온도 이하에서는 저항이 사라지기 때문에 상기 계자코일에 작은 크기의 전류를 흘려도 강한 세기의 자기장을 생성할 수 있고, 전류가 무한대로 흐를 수 있으므로 별도의 전원장치를 구비하지 않아도 된다.2 is a cross-sectional view of a superconducting motor 120 for unloading an LNG according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the superconducting motor includes a rotor 123 and a stator 121. The rotor 123 includes a field coil that excites a DC power source to generate a magnetic field, and the field coil is composed of a superconducting material. Since the resistance of the superconducting material is lower than the critical temperature, a strong magnetic field can be generated even if a small current is passed through the field coil, and a current can flow infinitely.

고정자(121)는 전기자코일이 권선되고, 상기 전기자코일에는 교류전류가 인가되어 회전자계를 발생시킨다. 즉, 전기자코일에 직류전원을 인가하여 계자코일에 자기장을 유도한 후, 상기 전기자코일의 직류전원을 차단하여 자기장이 쇄교되는 방향으로 상기 계자코일에 유도자기장 및 전류가 발생되도록 한다. 그 후, 전기자코일에 교류전원을 인가하여 회전자계를 발생시켜 LNG 하역용 초전도 모터(120)를 운전하게 된다. An armature coil is wound on the stator 121, and an alternating current is applied to the armature coil to generate a rotating magnetic field. That is, after a direct current power is applied to the armature coil to induce a magnetic field in the field coil, the induction magnetic field and current are generated in the field coil in a direction in which the magnetic field is interlinked by cutting off the direct current power of the armature coil. Thereafter, AC power is applied to the armature coil to generate a rotating system, and the LNG unloading superconducting motor 120 is operated.

유도자(124)는 코일로 감겨 구성되며, 회전자(123)와 함께 샤프트(125)에 동축결합된다. 샤프트(125)는 상기 고정자(121)에 권선된 전기자코일이 생성한 회전자계에 의해 회전을 하고, 댐퍼(미도시)는 내부를 진공으로 유지시켜서 전기자코일에서 발생된 교류자속과 열 침입을 방지시킨다. The inductor 124 is coiled and coaxially coupled to the shaft 125 along with the rotor 123. The shaft 125 rotates by a rotating system generated by an armature coil wound on the stator 121 and a damper (not shown) holds the inside of the shaft in a vacuum to prevent AC magnetic flux and heat intrusion generated in the armature coil .

냉각 유로(122)는 LNG 하역용 초전도 모터(120)를 냉각시키기 위해서 LNG가 순환되는 통로이다. 상기 냉각 유로(122)는 회전자(123)와 고정자(121) 사이에 층을 이루며 구성되고, 회전자(123)의 계자코일에 냉열을 공급한다. 냉열을 공급한 LNG는 외부로 토출되고 다시 LNG 저장탱크(110)로 되돌아 간다. 상기 LNG 하역용 초전도 모터(120)는 극저온 환경에서 구동될 수 있도록 설계되어 있으며, 내부에 온도센서(미도시)가 설치되어 있어서 계자코일의 초전도 상태를 체크할 수 있다. 즉, 계자코일이 임계온도 이하로 냉각되었는지 여부를 제어부(140)로 온도정보를 전송되도록 설계될 수 있다. 이로써 계자코일은 냉각 유로(122)의 LNG에 의해 공급받은 냉열로 임계온도 이하로 냉각되면, 앞서 설명한 바와 같이 유도자기장과 전류를 발생시킬 수 있다.The cooling passage 122 is a passage through which the LNG is circulated to cool the superconducting motor 120 for unloading the LNG. The cooling passage 122 is formed by layering between the rotor 123 and the stator 121 and supplies cool heat to the field coil of the rotor 123. The LNG supplied with cold heat is discharged to the outside and returned to the LNG storage tank 110 again. The superconducting motor 120 for unloading the LNG is designed to be driven in a cryogenic environment, and a temperature sensor (not shown) is installed therein to check the superconducting state of the field coil. That is, it may be designed to transmit the temperature information to the controller 140 whether the field coil is cooled below the critical temperature. When the field coil is cooled to below the critical temperature by the cold heat supplied by the LNG of the cooling channel 122, the field coil can generate the induced magnetic field and current as described above.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LNG 하역용 초전도 모터(120)의 횡단면도이다. 도 3은 도 2의 LNG 하역용 초전도 모터(120)와 대체로 유사하나, 냉각 유로(122)의 배설 위치에 차이가 있다. 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하고, 이하 차이점에 대해서 상세하게 설명한다.3 is a cross-sectional view of a superconducting motor 120 for unloading LNG according to another embodiment of the present invention. 3 is substantially similar to the superconducting motor 120 for unloading the LNG of FIG. 2, but there is a difference in the position of the cooling passage 122 to be disposed. The description of the same configuration will be omitted, and the differences will be described in detail below.

도 3의 LNG 하역용 초전도 모터(120)의 냉각 유로(122)는 회전자계에 의해 회전되는 샤프트(125)의 내부에 배설된다. 샤프트(125)는 회전자(123)와 동축결합되어 있기 때문에 LNG의 냉열을 회전자(123)의 계자코일로 전달하기 용이하다. 또한, 상기 LNG 하역용 초전도 모터(120)의 내부에 별도로 냉각 유로(122) 층을 형성하지 않을 수 있으므로 공간적 효율을 도모할 수 있다.The cooling channel 122 of the superconducting motor 120 for unloading the LNG of Fig. 3 is disposed inside the shaft 125 rotated by a rotating system. Since the shaft 125 is coaxially coupled to the rotor 123, it is easy to transfer the cold heat of the LNG to the field coil of the rotor 123. In addition, since the cooling passage 122 is not formed in the LNG unloading super-conducting motor 120, spatial efficiency can be improved.

도 4는 본 발명에 따른 LNG 하역시스템의 흐름도이다. LNG 하역시스템을 포함한 선박 또는 해상 구조물에서 LNG 저장탱크에 저장된 LNG의 하역을 시작하게 되면(S410), LNG를 이용하여 LNG 하역용 초전도 모터를 냉각시키고(S420), 상기 LNG 하역용 초전도 모터가 임계온도 이하로 냉각되면(S430), 상기 LNG 하역용 초전도 모터를 구동해서 상기 LNG를 하역시키고(S440), 상기 LNG 하역용 초전도 모터가 임계온도를 초과하면(S430), LNG 하역용 극저온 모터를 구동하여 상기 LNG를 하역하게 된다(S450).4 is a flow chart of the LNG handling system according to the present invention. When the unloading of the LNG stored in the LNG storage tank is started in a ship or a marine structure including the LNG unloading system at step S410, the superconducting motor for unloading the LNG is cooled using the LNG at step S420, When the temperature of the superconducting motor for unloading the LNG exceeds the critical temperature (S430), the Cryogenic motor for unloading the LNG is driven (S430) And the LNG is unloaded (S450).

100 : LNG 하역시스템 110 : LNG 저장탱크
112 : LNG 120 : LNG 하역용 초전도 모터
121 : 고정자 122 : 냉각 유로
123 : 회전자 124 : 유도자
125 : 샤프트 130 : LNG 하역용 극저온 모터
140 : 제어부100: LNG unloading system 110: LNG storage tank
112: LNG 120: Superconducting motor for LNG unloading
121: stator 122: cooling channel
123: rotor 124: inductor
125: Shaft 130: Cryogenic motor for unloading LNG
140:

Claims (6)

LNG 저장탱크; 및
상기 LNG 저장탱크 내부에 배치되는 LNG 하역용 초전도 모터를 포함하고,
상기 LNG 하역용 초전도 모터는 상기 LNG 저장탱크 내부에 저장된 LNG에 의해 임계온도 이하로 냉각되는 초전도성 재료로 구성되며,
LNG 하역용 극저온 모터를 더 포함하되,
임계온도 이하 상태에서는 LNG 하역용 초전도 모터를 구동하여 상기 LNG를 하역하고,
임계온도 초과 상태에서는 상기 LNG 하역용 극저온 모터를 구동하여 상기 LNG를 하역하도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 LNG 하역시스템.LNG storage tank; And
And an LNG unloading superconducting motor disposed inside the LNG storage tank,
The superconducting motor for unloading the LNG is composed of a superconducting material cooled to a critical temperature or lower by the LNG stored in the LNG storage tank,
Further comprising a cryogenic motor for unloading LNG,
The superconducting motor for unloading the LNG is driven to unload the LNG,
Further comprising a control unit for controlling the LNG to be unloaded by driving the cryogenic motor for unloading the LNG when the critical temperature is exceeded. 청구항 1에 있어서,
상기 LNG 하역용 초전도 모터는 초전도 계자코일이 권선된 회전자와 전기자코일이 권선된 고정자로 구성되고,
상기 초전도 계자코일을 냉각시키기 위해서 상기 LNG가 순환되는 냉각 유로를 상기 고정자 내부에 더 포함하는 LNG 하역시스템.The method according to claim 1,
Wherein the LNG unloading superconducting motor comprises a rotor in which a superconducting field coil is wound and a stator in which an armature coil is wound,
Further comprising a cooling passage through which the LNG is circulated in the stator for cooling the superconducting field coil. 삭제delete 삭제delete 청구항 1 내지 2 중 어느 한 항에 따른 LNG 하역시스템을 구비한 선박 또는 해상 구조물.A ship or marine structure having an LNG handling system according to any one of claims 1 to 2. LNG 저장탱크에 저장된 LNG에 의해 상기 LNG 저장탱크 내부에 배치된 LNG 하역용 초전도 모터가 냉각되고;
제어부에 의해 상기 LNG 하역용 초전도 모터의 초전도성을 확인하며; 및
상기 LNG 하역용 초전도 모터가 임계온도 이하인 경우에 상기 LNG 하역용 초전도 모터로 상기 LNG를 하역하고,
상기 LNG 하역용 초전도 모터가 초전도 모터가 임계온도를 초과한 경우에 상기 LNG 저장탱크 내부에 배치된 LNG 하역용 극저온 모터로 상기 LNG를 하역하는 LNG 하역방법.The superconducting motor for LNG unloading arranged in the LNG storage tank is cooled by the LNG stored in the LNG storage tank;
Checking the superconductivity of the LNG unloading superconducting motor by the controller; And
And the LNG is unloaded by the superconducting motor for unloading the LNG when the superconducting motor for unloading the LNG is below the critical temperature,
Wherein the LNG unloading superconducting motor unloads the LNG with a cryogenic motor for unloading the LNG disposed inside the LNG storage tank when the superconducting motor exceeds a critical temperature.
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