KR101577805B1

KR101577805B1 - 선박 및 선박의 배치 방법

Info

Publication number: KR101577805B1
Application number: KR1020140023848A
Authority: KR
Inventors: 허지은; 배재류
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2015-12-15
Also published as: KR20150102232A

Abstract

선박 및 선박의 배치 구조가 개시된다. 본 발명의 선박은 선체 선미부의 데크 하부에 배치되며 선박의 엔진이 마련되는 엔진룸; 및 상기 엔진룸의 선수 방향에 인접하여 배치되며 상기 엔진룸으로 공급되는 LNG를 저장하는 적어도 하나의 LNG 저장탱크를 포함하되, 상기 LNG 저장탱크는 상기 선체에 마련되는 화물창의 이중저(Double bottom) 구조의 상부에 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

선박 및 선박의 배치 방법{Ship And Arrangement Method In Ship}

본 발명은 선박 및 선박의 배치 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선체 선미부의 데크 하부에 선박의 엔진이 마련되는 엔진룸을 배치하고, 엔진룸의 선수 방향에 인접한 화물창의 이중저(Double bottom) 구조의 상부에 엔진룸으로 공급되는 LNG를 저장하는 적어도 하나의 LNG 저장탱크를 배치하는 것을 특징으로 하는 선박 및 선박의 배치 구조에 관한 것이다.

근래 LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다.

특히 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)는 연소시 대기오염 물질 배출이 적은 친환경 연료로서 여러 분야에서 사용이 늘어나고 있다.

액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 갖는다. 따라서, 천연가스 이송 시 LNG로 액화시켜 이송할 경우 매우 효율적으로 이송할 수 있으며, 일 예로 LNG를 해상으로 수송(운반)할 수 있는 LNG 운반선이 사용되고 있다.

선박에 대한 국제기구와 각 국가의 규제 기준도 점차 까다로워지고 있어, 선박의 친환경 고효율의 연료에 대한 관심도 늘고 있는데, 그 중 하나로 LNG에서 자연 기화 또는 강제 기화된 기화가스도 연료로 사용할 수 있는 DFDE 엔진(Dual Fuel Diesel Electric)과 같은 엔진이 개발되어 선박에 적용되고 있다.

이와 같이 LNG를 연료로 사용하는 선박이 LFS(LNG Fueled Ship)인데, 국제적인 선박의 배출 규제 기준 강화와 LNG의 가격 안정 추세 지속 전망과 맞물리면서 LFS의 건조 및 운항이 더욱 활발해질 것으로 기대된다.

본 발명은 LNG를 연료로 사용하는 엔진이 적용되는 선박에서, LNG 연료 공급과 선내 공간 활용을 효과적으로 할 수 있는 선내 배치 구조 및 이러한 구조가 적용된 선박을 제안하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체 선미부의 데크 하부에 배치되며 선박의 엔진이 마련되는 엔진룸; 및

상기 엔진룸의 선수 방향에 인접하여 배치되며 상기 엔진룸으로 공급되는 LNG를 저장하는 적어도 하나의 LNG 저장탱크를 포함하되,

상기 LNG 저장탱크는 상기 선체에 마련되는 화물창의 이중저(Double bottom) 구조의 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 선박이 제공된다.

바람직하게는, 상기 엔진룸의 선수 방향 격벽 외부에 배치되어 상기 LNG 저장탱크로부터 LNG 또는 BOG를 상기 엔진룸으로 공급하는 연료 공급부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 엔진룸에는, 상기 연료 공급부로부터 LNG 또는 BOG를 공급받아 구동되는 적어도 하나의 추진용 엔진과, 상기 연료 공급부로부터 LNG 또는 BOG를 공급받아 구동되는 적어도 하나의 발전용 엔진이 마련될 수 있다.

바람직하게는 상기 엔진룸에는, 상기 연료 공급부로부터 상기 발전용 엔진으로 상기 LNG 또는 BOG의 공급을 제어하는 하우징(housing) 박스 구조의 가스 밸브 유닛이 마련될 수 있다.

바람직하게는, 상기 가스 밸브 유닛으로부터 상기 엔진룸 외측으로 연장되는 벤트 라인과, 상기 연료 공급부로부터 연장되는 벤트 라인이 상기 데크 하부의 보이드(void)에서 통합되어 데크의 상부로 연장될 수 있다.

바람직하게는, 상기 데크 상부에서 상기 보이드에는 배출용 팬(extraction fan)이 마련되어, 상기 보이드 내부를 음압으로 유지할 수 있다.

바람직하게는, 상기 엔진룸 내부에서 상기 발전용 엔진은 선미 방향에, 상기 가스 밸브 유닛은 선수 방향에 배치되고, 상기 보이드는 상기 데크 상부에서 거주구의 선수 측으로 연장될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박의 배치 구조에 있어서,

선체 선미부의 데크 하부에 선박의 엔진이 마련되는 엔진룸을 배치하고, 상기 엔진룸으로 공급되는 LNG를 저장하는 적어도 하나의 LNG 저장탱크를 상기 엔진룸의 선수 방향에 인접하도록 배치하되,

상기 LNG 저장탱크는 상기 선체에 마련되는 화물창의 이중저(Double bottom) 구조의 상부에 배치하는 것을 특징으로 하는 선박의 배치 구조가 제공된다.

바람직하게는 상기 엔진룸의 선수 방향 격벽 외부에는 상기 LNG 저장탱크로부터 LNG 또는 BOG를 상기 엔진룸으로 공급하는 연료 공급부가 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 엔진룸에는 상기 선박의 추진용 엔진 및 발전용 엔진과, 상기 연료 공급부로부터 상기 발전용 엔진으로 상기 LNG 또는 BOG의 공급을 제어하는 하우징(housing) 구조의 가스 밸브 유닛이 배치되고, 상기 가스 밸브 유닛으로부터 상기 엔진룸 외측으로 연장되는 벤트 라인과, 상기 연료 공급부로부터 연장되는 벤트 라인이 상기 데크 하부의 보이드(void)에서 통합되어 데크 상부의 거주구 선수 또는 선미 측으로 연장될 수 있다.

본 발명의 선박은 선체 선미부의 데크 하부에 선박의 엔진이 마련되는 엔진룸을 배치하고, 엔진룸의 선수 방향에 인접한 화물창의 이중저(Double bottom) 구조의 상부에 엔진룸으로 공급되는 LNG를 저장하는 LNG 저장탱크를 배치한다.

이와 같이 추진용 프로펠러의 위치를 고려하여 선미부에 엔진룸을 배치하고, 추진용 엔진과 발전용 엔진을 LNG를 연료로 사용하는 엔진으로 마련하면서 발전용 엔진도 엔진룸에 함께 배치하고, 엔진룸에 인접하도록 LNG 저장탱크와 연료 공급부를 배치함으로써 배관 설치를 최소화하고 연료 공급을 효과적으로 할 수 있으며, 공간 및 장치의 사용을 최적화할 수 있게 된다.

또한, 가스 밸브 유닛을 하우징 박스 구조로 하여 엔진룸 내부에 별도의 룸을 마련하지 않고 설치할 수 있으며, 엔진룸 내에서 발전용 엔진에 인접하도록 배치하므로 효율적인 엔진 제어가 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 개략적인 형상을 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 선박에서 선체 선미부의 배치 구조만을 보다 상세히 도시한다.
도 3은 도 2에서 A의 단면모습을 개략적으로 도시한다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 개략적인 형상을, 도 2에는 그 중 선체(S) 선미부의 배치 구조만을 보다 상세히 도시하였다. 도 3에는 그 중 A의 단면모습을 도시하였다.

도 1에 도시된 선박에서 추진용 프로펠러가 마련된 쪽이 선박의 선미 방향(Stern)이고 반대쪽이 선수 방향(Bow)이다.

도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 본 실시예의 선박은, 선체(S) 선미부의 데크(D) 하부에 선박의 엔진이 마련되는 엔진룸(ER)이 배치되고, 엔진룸(ER)의 선수 방향에 인접하여 엔진룸(ER)으로 공급되는 LNG를 저장하는 적어도 하나의 LNG 저장탱크(T)가 배치되어, 본 실시예의 선박은, LNG를 선박의 추진 연료로 공급받아 추진하는 LFS(Liquefied natural gas Fueled Ship)로서, 예를 들어 컨테이너선일 수 있다.

본 실시예의 선박에서 LNG가 저장되는 LNG 저장탱크(T)는 선체(S)에 마련되는 화물창(H)의 이중저(Double bottom) 구조(DB)의 상부에 배치되는 것을 특징으로 한다. 선체 하부에 해수나 물을 채워 선박의 흘수 조절을 할 수 있도록 하는 밸러스트 탱크(BT)를 마련하고, 선저부를 이중저 구조(DB)로 마련할 수 있는데, 도 3에 도시된 바와 같이 LNG 저장탱크(T)는 이러한 이중저 구조(DB)의 상부에 배치할 수 있다.

이러한 LNG 저장탱크(T)는 선박에 탈착 가능하도록 모듈화함으로써 기존에 운항중인 디젤 추진 방식의 실선을 본 실시예의 LNG 추진 선박으로 개조하는 것도 가능하다. LNG 저장탱크(T)를 모듈화함으로써 설치 및 제거가 용이하여 실선의 개조에 적용하기 수월하며, 벙커링을 위한 LNG 이송 장비가 갖추어지지 않은 항구나 해상에서도 LNG 저장탱크(T)를 추가로 모듈에 적재하는 방식으로 LNG를 공급받을 수 있어 연료 공급성이 우수하다.

LNG 저장탱크(T)로부터 LNG 또는 BOG를 엔진룸(ER)에 배치된 엔진으로 공급하기 위한 연료 공급부(100)를 엔진룸(ER)의 선수 방향 격벽 외부에 배치함으로써, 연료 공급을 위한 선내 배관의 길이를 단축할 수 있다.

이때 엔진룸(ER) 내에는, 연료 공급부(100)로부터 LNG 또는 BOG를 공급받아 구동되는 적어도 하나의 추진용 엔진(ME)과, 연료 공급부(100)로부터 LNG 또는 BOG를 공급받아 구동되는 적어도 하나의 발전용 엔진(GE)이 마련될 수 있다.

일 예를 들어, 선박의 추진용 엔진(ME)으로는 LNG를 연료로 공급받아 구동되는 ME-GI(Man Electric Gas Injection) 엔진이 적용될 수 있고, 발전용 엔진(GE)으로는 DFDG(Dual Fuel Diesel Generator)가 적용될 수 있다.

이와 같이 선박에 추진용 엔진(ME)으로서, 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx) 배출량을 저감하기 위하여 개발된, 가스와 오일을 연료로 사용할 수 있는 2-stroke의 고압 천연가스 분사 엔진인 ME-GI 엔진이 적용되는 경우, 150 내지 400 bar의 압축된 가스를 연료로 공급하게 되므로 LNG를 승압 및 기화시키기 위한 장치와, BOG를 고압으로 압축하기 위한 압축 장치 등이 연료 공급부(100)에 마련될 수 있다. 추진용 엔지(ME)용 밸브 유닛은 연료 공급부(100)에 인접하여 엔진룸(ER)의 외부에 마련할 수 있다. 추진용 엔진(ME)이 ME-GI 엔진과 같은 고압 엔진인 경우 가스압이 150 내지 400 bar의 고압이므로, 밸브 유닛과 엔진 사이의 거리가 멀더라도 엔진에 공급되는 가스를 제어할 수 있기 때문이다.

이와 같은 ME-GI 엔진은 동급출력의 디젤엔진에 비해 오염물질 배출량을 이산화탄소는 23%, 질소화합물은 80%, 황화합물은 95%이상 줄일 수 있으므로, 본 실시예와 같이 LNG를 연료로 하는 추진용 및 발전용 엔진(GE)을 마련하면 대기오염 물질 배출을 줄일 수 있다.

한편 DFDG가 적용되는 경우, DFDG는 3 내지 15 bar의 가스를 연료로 공급받게 되며, 연료 공급부(100)로부터 발전용 엔진(GE)으로 LNG 또는 BOG의 공급을 제어하는 하우징(housing) 박스 구조의 가스 밸브 유닛(200)을 엔진룸(ER)에 마련될 수 있다. 발전용 엔진(GE)은 추진용 엔진(ME)보다 가스압이 낮으므로 발전용 엔진(GE)의 가스 밸브 유닛(200)은 엔진 가까이, 바람직하게는 10m 이내에 마련되어야 연료 공급의 제어가 수월하다. 엔진룸(ER) 내에서 별도의 룸을 마련하지 않고 하우징 박스 구조로 된 가스 밸브 유닛(200)을 발전용 엔진(GE)에 가까이 배치함으로써, 공간 활용도를 높일 수 있고, 효과적인 연료 공급 및 엔진의 제어가 이루어질 수 있다.

음압을 이용하여 발전용 엔진(GE)으로의 가스 공급 압력을 유지할 수 있도록 하는 벤트 라인(VL)이 가스 밸브 유닛(200)으로부터 데크(D)의 상부로 연장되는데, 벤트 라인(VL)은 연료 공급부(100)의 벤트 라인과 데크 하부의 보이드를 통해 하나로 통합되어 데크(D)의 상부로 연장되도록 구성할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 엔진룸(ER) 내부에서 발전용 엔진(GE)은 선미 방향에, 가스 밸브 유닛(200)은 선수 방향에 배치하고, 가스 밸브 유닛(200)으로부터 엔진룸 외측으로 벤트 라인(VL)을 연장하여 보이드를 통해 데크 상부의 거주구 선수 측에 연장되도록 구성할 수 있다. 보이드의 단부는 거주구 선수 측에 배치되는 팬 룸(fan room, 미도시)에 연결되고, 팬 룸에는 배출용 팬(extraction fan)이 마련되어, 보이드 내부를 음압으로 유지할 수 있다.

팬 룸은 특히 가스 밸브 유닛(200)과 연료 공급부(100)의 벤트 라인이 통합되는 보이드의 직 상부에 배치함으로써 통합된 벤트 라인(VL)이 팬 룸(FR)으로 절곡 없이 연장되도록 구성할 수 있다.

벤트 라인(VL)은 이중 관 구조로 이루어질 수 있고, 이중 관 사이에 형성되는 환형(annular) 공간에서 공기를 배출시킬 수 있는데, 보이드 부분에서는 이중 관 구조가 아닌 내부 관으로만 이루어지게 된다. 이때 배출용 팬을 이용하여 보이드 부분을 음압으로 유지하면, 보이드 및 팬 룸을 통해 이중 관 사이의 환형 공간으로부터 공기를 배출시킬 수 있다. 이중 관 사이의 환형 공간은 체적이 작아 이에 맞는 팬(fan)을 적용하기 어려우나, 이와 같은 구성을 통해 팬 룸에 마련된 배출용 팬으로 용이하게 공기를 배출시킬 수 있고, 벤트 라인(VL)을 위한 별도의 팬을 마련할 필요도 없다.

이와는 다른 예로, 엔진룸(ER) 내부에서 발전용 엔진(GE)을 선수 방향에, 가스 밸브 유닛(200)은 선미 방향에 배치하는 경우에는, 벤트 라인(VL)은 가스 밸브 유닛(200)으로부터 데크(D) 상부에서 거주구(SS)의 선미 측으로 연장될 수 있다.

벤트 라인(VL)의 데크(D) 쪽 단부에는 가스 배출 장치(300)가, 거주구(SS)의 선수 또는 선미 방향으로 마련될 수 있다.

한편, 엔진룸(ER)에는 추진용 엔진(ME)의 회전축에 연결되어 전자기 유도를 이용해 전류를 발생시켜 엔진의 회전력을 전기에너지로 전환하는 복수의 제너레이터(generator, 미도시), 예를 들어 얼터네이터(alternator, 미도시)도 마련될 수 있다.

엔진룸(ER)에는 배전반(미도시)과 배전반에서 공급된 전력을 변압하는 추진용 변압기(propulsion transformer, 미도시), 추진용 변압기를 거친 전력의 주파수를 변환하는 추진용 주파수 변환기(frequency converter, 미도시), 변압 및 주파수 변환된 전력으로 구동되는 추진용 전기 모터(propulsion motor, 미도시), 추진용 전기 모터의 회전 속도를 변속하여 추진장치의 회전속도로 낮추는 감속 기어(reduction motor, 미도시) 등이 추가로 마련될 수 있고, 감속 기어를 거쳐 전달된 동력은 고정 피치 타입의 프로펠러(propeller)에서 추력으로 변환되어 선박을 추진시키게 된다.

기존 호선이 전기 추진 방식의 선박인 경우, 기설치된 장치들을 활용하면서 LNG를 연료로 하는 엔진과 연료 공급부(100)를 개조하는 것도 가능하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 실시예의 선박은, 선체(S) 선미부의 데크(D) 하부에 선박의 엔진이 마련되는 엔진룸(ER)을 배치하고, 엔진룸(ER)으로 공급되는 LNG를 저장하는 적어도 하나의 LNG 저장탱크(T)를 엔진룸(ER)의 선수 방향에 인접하도록 배치하되, LNG 저장탱크(T)는 선체(S)에 마련되는 화물창(H)의 이중저(Double bottom) 구조의 상부에 배치하게 된다.

이때 연료 공급을 위한 배관 길이를 단축하고 효과적인 연료 공급이 이루어질 수 있도록, LNG 저장탱크(T)로부터 LNG 또는 BOG를 엔진룸(ER)으로 공급하는 연료 공급부(100)가 엔진룸(ER)의 선수 방향 격벽 외부에 배치될 수 있다.

엔진룸(ER) 내부에는 ME-GI 엔진과 같은 선박의 추진용 엔진(ME)과 DFDG와 같은 발전용 엔진(GE)을 배치하고, 연료 공급부(100)로부터 발전용 엔진(GE)으로 LNG 또는 BOG의 공급을 제어하는 가스 밸브 유닛(200)도 하우징(housing) 구조로 하여 엔진룸(ER) 내에 별도의 공간을 마련하지 않고 배치한다.

연료 공급부(100)로부터 발전용 엔진(GE)으로 공급되는 LNG 또는 BOG의 적어도 일부를 배출하여 발전용 엔진(GE)으로의 공급 압력을 유지할 수 있도록, 가스 밸브 유닛(200)으로부터 데크(D)의 상부에 마련되는 거주구(SS)의 선수 또는 선미 측으로 벤트 라인(VL)을 마련한다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

S: 선체
SS: 거주구
D: 데크
ER: 엔진룸
H: 화물창
DB: 이중저 구조
BT: 밸러스트 탱크
ME: 추진용 엔진
GE: 발전용 엔진
T: LNG 저장탱크
VL: 벤트 라인
100: 연료 공급부
200: 가스 밸브 유닛
300: 가스 배출 장치

Claims

선체 선미부의 데크 하부에 배치되며 선박의 엔진이 마련되는 엔진룸; 및
상기 엔진룸의 선수 방향에 인접하여 배치되며 상기 엔진룸으로 공급되는 LNG를 저장하는 적어도 하나의 LNG 저장탱크를 포함하되,
상기 LNG 저장탱크는 상기 선체에 마련되는 화물창의 이중저(Double bottom) 구조의 상부에 배치되는 것을 특징으로 하고,
상기 엔진룸의 선수 방향 격벽 외부에 배치되어 상기 LNG 저장탱크로부터 LNG 또는 BOG를 상기 엔진룸으로 공급하는 연료 공급부를 더 포함하며,
상기 엔진룸에는, 상기 연료 공급부로부터 LNG 또는 BOG를 공급받아 구동되는 적어도 하나의 추진용 엔진과, 상기 연료 공급부로부터 LNG 또는 BOG를 공급받아 구동되는 적어도 하나의 발전용 엔진이 마련되고,
상기 엔진룸에는, 상기 연료 공급부로부터 상기 발전용 엔진으로 상기 LNG 또는 BOG의 공급을 제어하는 하우징(housing) 박스 구조의 가스 밸브 유닛이 더 마련되며,
상기 가스 밸브 유닛으로부터 상기 엔진룸 외측으로 연장되는 벤트 라인과, 상기 연료 공급부로부터 연장되는 벤트 라인이 상기 데크 하부의 보이드(void)에서 통합되어 데크의 상부로 연장되는 것을 특징으로 하는 선박.
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제 1항에 있어서,
상기 데크 상부에서 상기 보이드에는 배출용 팬(extraction fan)이 마련되어, 상기 보이드 내부를 음압으로 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박.
제 6항에 있어서,
상기 엔진룸 내부에서 상기 발전용 엔진은 선미 방향에, 상기 가스 밸브 유닛은 선수 방향에 배치되고,
상기 보이드는 상기 데크 상부에서 거주구의 선수 측으로 연장되는 것을 특징으로 하는 선박.
선박의 배치 방법에 있어서,
선체 선미부의 데크 하부에 선박의 엔진이 마련되는 엔진룸을 배치하고, 상기 엔진룸으로 공급되는 LNG를 저장하는 적어도 하나의 LNG 저장탱크를 상기 엔진룸의 선수 방향에 인접하도록 배치하되,
상기 LNG 저장탱크는 상기 선체에 마련되는 화물창의 이중저(Double bottom) 구조의 상부에 배치하는 것을 특징으로 하며,
상기 엔진룸의 선수 방향 격벽 외부에는 상기 LNG 저장탱크로부터 LNG 또는 BOG를 상기 엔진룸으로 공급하는 연료 공급부를 배치하고,
상기 엔진룸에는 상기 선박의 추진용 엔진 및 발전용 엔진과, 상기 연료 공급부로부터 상기 발전용 엔진으로 상기 LNG 또는 BOG의 공급을 제어하는 하우징(housing) 구조의 가스 밸브 유닛을 배치하고,
상기 가스 밸브 유닛으로부터 상기 엔진룸 외측으로 연장되는 벤트 라인과, 상기 연료 공급부로부터 연장되는 벤트 라인이 상기 데크 하부의 보이드(void)에서 통합되어 데크 상부의 거주구 선수 또는 선미 측으로 연장되도록 배치하는 것을 특징으로 하는 선박의 배치 방법.
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