KR101695890B1 - 극지용 선박의 공조 시스템 - Google Patents

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KR101695890B1 KR1020140193752A KR20140193752A KR101695890B1 KR 101695890 B1 KR101695890 B1 KR 101695890B1 KR 1020140193752 A KR1020140193752 A KR 1020140193752A KR 20140193752 A KR20140193752 A KR 20140193752A KR 101695890 B1 KR101695890 B1 KR 101695890B1
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Abstract

본 발명은 극지용 선박의 공조 시스템에 관한 것으로, 비상발전 엔진 미 가동시에, 비상발전기실 공기 배출 댐퍼를 구동하여 비상발전기실 외부로 공기를 배출하고, 비상발전기실 공기 공급 댐퍼를 구동하여 비상발전기실 내부로 공기를 공급하며, 비상발전 엔진 가동시 겨울철에는, 써멀 오일 덕트 히터를 구동하여 비상발전기실 공기 공급 댐퍼로부터 공급되는 외부 공기를 가열함으로써, 극저온의 외기가 비상발전기실 안으로 직접 공급되지 않도록 하여 비상발전기의 파손을 효율적으로 방지하고, 공기 순환 쳄버의 고온 공기를 비상발전기실 외부로 배출하지 않고 공기 리턴 댐퍼를 구동하여 공기 순환 쳄버의 공기와 비상발전기실 내부 공기와의 열교환을 실시하여 비상발전 엔진의 작동 가능 온도를 유지함으로써, 히터의 용량을 줄이고, 비상발전 엔진의 작동을 극대화하여 에너지 효율을 높일 수 있다.

Description

극지용 선박의 공조 시스템{AIR CONDITIONING SYSTEM}
본 발명은 극지용 선박의 공조 시스템에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 비상발전기실 내부로 공기를 공급하고 비상발전기실 외부로 배기함에 있어서 극저온의 외부 공기가 저온상태로 비상발전 엔진으로 직접 공급되지 않고 적당한 온도로 가열된 후에 공급되도록 함으로써, 비상발전기의 손상을 방지하고, 비상발전기의 작동을 원활하게 할 수 있는 극지용 선박의 공조 시스템에 관한 것이다.
지구 온난화의 영향으로 북극해 해빙이 유실됨에 따라 러시아 부근의 북동항로와 캐나다 부근의 북서 항로에 대한 관심이 증가하고 있다.
북극해 지역은 많은 자원이 있으며, 새로 부각되는 관광지로서도 알려지고 있어 극지 유전의 개발에 따른 수송, 보급 및 관광 목적으로 극지 항로 개발에 관한 연구가 활발해지고 있다.
세계 지하자원의 약 25%가 매장되어 있고, 기존항로에 비해 시간과 거리가 30% 이상 단축되는 북극해 항로 개발을 위해 북극해 인접국들인 미국, 캐나다, 러시아, 덴마크, 및 노르웨이 등은 관련 연구들을 주도적으로 수행하고 있다.
미국과 캐나다 연구진이 발표한 자료에 따르면, 현재 북극해 항로의 통행량은 2030년까지 전 세계 선박 통행량의 2%에 달하며, 2050년까지 5%에 이를 것으로 예상되나, 최근 지구 온난화의 영향으로 북극해 항로의 개방 시기가 점차 앞당겨질 가능성이 매우 높다.
극지 해역은 일반 해역과는 달리 빙상 환경이라는 특수성이 있기에 부품소재 측면의 연구 개발과는 별도로 환경 위험도(environmental risk)를 고려하여 접근이 필요한 상황이다. 특히, 북극해를 운항하는 선박은 일반해역 운항 시보다 잠재적 위험요소가 많기 때문에 안전 운항이라는 측면에서 접근이 필요하다.
극지의 환경조건은 평균 대기 온도가 약 -52℃에 이르고, 극심한 태양 방사선 해역에 떠 있는 빙산들로 인해서 개발에 상당한 어려움이 있다.
극지방과 같이 외부 기온이 낮은 지역의 항해 시에는 극저온 외기에 노출된 구조물들이 얼지 않도록 하고, 엔진 룸의 엔진에 외기의 신선한 공기(fresh air)를 공급함은 물론 흡입 공기를 적당한 온도로 가열하여 순환시켜야 한다.
종래 비상발전기실의 공조 시스템은 비상발전기를 가동할 경우 외기를 직접 비상발전기실로 공급하여 비상발전기의 연소공기로 사용하였다. 하지만, 극지용 선박의 경우 극저온의 외기가 직접 비상발전기실로 공급될 경우, 외기 온도가 비상발전기 작동 가능한 최소 온도인 -20도보다 낮기 때문에 비상발전기가 제대로 작동하지 않는 문제점이 발생한다.
없음
전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 비상발전 엔진 미가동시에, 비상발전기실 공기 배출 댐퍼를 구동하여 비상발전기실 외부로 공기를 배출하고, 비상발전기실 공기 공급 댐퍼를 구동하여 비상발전기실 내부로 공기를 공급하며, 비상발전 엔진 가동시 겨울철에는 써멀 오일 덕트 히터를 구동하여 비상발전기실 공기 공급 댐퍼로부터 공급되는 외부 공기를 가열함으로써, 극저온의 외부 공기가 비상발전 엔진으로 직접 공급되지 않고 적당한 온도로 가열된 후에 공급되도록 하여 비상발전 엔진의 작동을 원활하게 하고 극저온 외기에 의한 비상발전 엔진의 손상(damage)을 효율적으로 방지할 수 있는 극지용 선박의 공조 시스템 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부에 비상발전 엔진(비상발전기)이 설치되는 비상발전기실; 상기 비상발전기실 안으로 외부 공기를 공급하기 위하여 상기 비상발전기실에 설치되는 비상발전기실 공기 공급 댐퍼; 상기 비상발전기실의 내부 공기를 외부로 배출하기 위하여 상기 비상발전기실에 설치되는 비상발전기실 공기 배출 댐퍼; 상기 비상발전 엔진의 흡입용 공기를 유입하기 위하여 상기 비상발전기실에 설치되는 비상발전 엔진 공기 흡입용 댐퍼; 상기 비상발전 엔진을 냉각한 후의 고온의 공기를 가이드 하는 공기 순환 쳄버; 상기 공기 순환 쳄버의 고온 공기를 상기 비상발전기실 외부로 배출하기 위한 배기 댐퍼; 상기 공기 순환 쳄버의 공기와 상기 비상발전기실 내부 공기의 열교환을 위해서 선택적으로 개폐되도록 설치되는 공기 리턴 댐퍼; 및 상기 비상발전기실 내부 온도를 유지하기 위한 히터;를 포함하는 극지용 선박의 공조 시스템을 제공한다.
상기 비상발전기실에는 공기 유입 덕트가 설치되고, 상기 공기 유입 덕트의 중간에는 상기 비상발전기실 공기 공급 댐퍼가 설치되며, 상기 비상발전기실 공기 공급 댐퍼와 인접하는 위치에는 상기 공기 공급 댐퍼로부터 공급되는 외부 공기를 가열하는 써멀 오일 덕트 히터가 설치될 수 있다.
상기 비상발전기실에는 공기 배출 덕트가 설치되고, 상기 공기 배출 덕트의 중간에는 상기 비상발전기실 공기 배출 댐퍼가 설치되며, 상기 비상발전기실 공기 배출 댐퍼와 인접하는 위치에는 상기 비상발전기실 안의 공기를 배출하기 위하여 공기 배출용 팬이 설치될 수 있다.
한편, 본 발명은 선체 내부에 설치되며 내부에 엔진이 설치되는 엔진 룸; 상기 엔진에 외기의 신선한 공기를 공급하기 위하여 상기 엔진 룸과 연결되어 상기 엔진 룸의 상부 일측에 배치되는 엔진용 공기 흡입 덕트; 상기 엔진에서 배출되는 배기가스를 열 교환하여 배출하도록 상기 엔진 룸의 상부 타측에 배치되는 배기 덕트; 상기 엔진용 공기 흡입 덕트와 상기 배기 덕트 사이에 설치되며, 상기 엔진 룸과 연결되는 팬 룸; 상기 팬 룸의 상부에 설치되며, 외부 극저온의 공기를 흡입하여 일정온도로 가열하는 공기 히팅 룸; 상기 팬 룸 안에 설치되며, 상기 공기 히팅 룸에서 가열된 공기를 상기 엔진 룸에 공급하는 가열 공기 공급 팬; 선실 안에 설치된 공기조화장치; 외기를 상기 선실 안으로 유입하기 위하여 상기 선실의 외측에 설치되는 외기 유입유닛; 상기 외기 유입유닛을 구동하여 유입된 외기를 상기 공기조화장치로 가이드 하기 위하여 상기 외기 유입유닛과 상기 공기조화장치를 연결하는 연결 덕트; 상기 외기 유입유닛을 구동하여 유입된 외기를 일정 온도로 가열하기 위하여 상기 연결 덕트 안에 설치되는 히팅 장치; 내부에 비상발전 엔진이 설치되는 비상발전기실; 상기 비상발전기실 안으로 외부 공기를 공급하기 위하여 상기 비상발전기실에 설치되는 비상발전기실 공기 공급 댐퍼; 상기 비상발전기실의 내부 공기를 배출하기 위하여 상기 비상발전기실에 설치되는 비상발전기실 공기 배출 댐퍼; 상기 비상발전 엔진의 흡입용 공기를 흡입하기 위하여 상기 비상발전기실에 설치되는 비상발전 엔진 공기 흡입용 댐퍼; 상기 비상발전 엔진을 냉각한 후의 고온의 공기를 가이드 하는 공기 순환 쳄버; 상기 공기 순환 쳄버의 고온의 공기를 상기 비상발전기실 외부로 배출하기 위한 배기 댐퍼; 상기 공기 순환 쳄버의 공기와 상기 비상발전기실 내부 공기의 열교환을 위해서 선택적으로 개폐되도록 설치되는 공기 리턴 댐퍼; 상기 비상발전기실 내부 온도를 유지하기 위한 히터;를 포함하는 극지용 선박의 공조 시스템을 제공한다.
상기 공기 히팅 룸은 입구 측에 공기 흡입 부, 루버, 흡입 공기 히터, 댐퍼가 구비되고, 상기 배기 덕트 측에는 댐퍼가 설치될 수 있다.
상기 공기 히팅 룸의 입구 측에는 이물질 유입을 방지하기 위한 필터 등이 설치되며, 세미 폐쇄형 구조부가 형성될 수 있다.
상기 가열 공기 공급 팬은 포드 룸으로 공기를 공급하는 포드 룸용 공기 공급 팬과, 머시인너리 룸으로 공기를 공급하는 머시인너리 룸 공기 공급 팬으로 구성될 수 있다.
상기 엔진 룸, 상기 포드 룸, 상기 머시인너리 룸 안에는 스팀 히터가 설치될 수 있다.
상기 엔진용 공기 흡입 덕트에는 상기 포드 룸의 공기를 배기하기 위한 포드 룸 배기 팬이 설치될 수 있다.
상기 공기 히팅 룸에 유입된 극저온의 공기는 상기 배기 덕트를 통과하는 고온의 배기와 열 교환하도록 구성될 수 있다.
상기 엔진 룸은 써멀 보온재(thermal insulation)로 보온되고, 상기 팬 룸은 락울(rock wool)로 보온되는 구조일 수 있다.
상기 공기 히팅 룸의 입구 측에는 이물질 유입을 방지하기 위한 필터등이 설치되며, 세미 폐쇄형 구조부가 형성될 수 있다.
상기 연결 덕트의 입구 측에는 루버와 댐퍼가 설치될 수 있다.
상기 연결 덕트의 내부에는 흡입된 외기 안에 포함된 이물질을 여과하는 필터가 설치될 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 비상발전 엔진 미 가동시에는, 상기 비상발전기실 공기 배출 댐퍼를 구동하여 상기 비상발전기실 외부로 공기를 배출하고, 상기 비상발전기실 공기 공급 댐퍼를 구동하여 상기 비상발전기실 내부로 공기를 공급하며, 겨울철에는 상기 써멀 오일 덕트 히터를 구동하여 상기 비상발전기실 공기 공급 댐퍼로부터 공급되는 외부 공기를 가열하는 극지용 선박의 공조 방법을 제공한다.
겨울철에는 상기 써멀 오일 덕트 히터를 이용하여 상기 비상발전기실 내부 온도를 4-6℃, 바람직하게는 5℃로 유지하도록 한다.
상기 비상발전기실 공기 배출 댐퍼를 구동하여 상기 비상발전기실 외부로 공기를 배출하면 상기 비상발전기실 내부에 음압이 발생하고, 그 음압에 의해서 상기 비상발전기실 공기 공급 댐퍼를 구동하여 상기 비상발전기실 안으로 공기를 공급한다.
상기 비상발전 엔진가동시, 여름철에는 초기 가동 시 초기 연소 공기로 극저온의 외기가 아닌 상기 비상발전기실 내부의 공기를 이용하고, 상기 비상발전기실 내부의 공기가 상기 비상발전 엔진의 연소 공기로 부족할 경우에만 상기 비상발전 엔진 공기 흡입용 댐퍼를 구동하여 외부 공기를 상기 비상발전기실 내부로 공급한다.
비상발전 엔진가동시, 겨울철에는 극저온 외기의 공급으로 인해 낮아진 상기 비상발전기실의 내부 온도를 높이기 위하여, 상기 공기 가이드 룸의 고온 공기를 상기 비상발전기실 외부로 배출하지 않고 상기 공기 리턴 댐퍼를 구동하여 공기 순환 쳄버의 공기와 비상발전기실 내부 공기와의 열교환을 실시하여 비상발전 엔진의 작동 가능온도를 유지한다.
상기 비상발전기실의 내부 온도가 전장설비를 보호하기 위한 기설정 온도보다 높게 감지되는 경우, 상기 공기 리턴 댐퍼를 폐쇄하고, 상기 배기 댐퍼를 개방하여 상기 공기 순환 쳄버의 고온의 공기를 상기 비상발전기실 외부로 배출한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 비상발전 엔진 미 가동시에, 비상발전기실 공기 배출 댐퍼를 구동하여 비상발전기실 외부로 공기를 배출하고, 비상발전기실 공기 공급 댐퍼를 구동하여 비상발전기실 안으로 공기를 공급하며, 비상발전 엔진 가동시 겨울철에는 써멀 오일 덕트 히터를 구동하여 비상발전기실 공기 공급 댐퍼로부터 공급되는 외부 공기를 가열함으로써, 극저온의 외기가 비상발전 엔진 안으로 직접 공급되지 않고 적당한 온도로 가열된 후에 공급되도록 하여 비상발전기의 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 비상발전 엔진 가동시 여름철에는, 초기 연소 공기로 극저온의 외기가 아닌 비상발전기실 내부의 공기를 이용하고, 비상발전기실 내부의 공기가 비상발전 엔진의 연소 공기로 부족할 경우에만 비상발전 엔진 공기 흡입용 댐퍼를 구동하여 외기를 비상발전기실 안으로 공급한다.
또한, 비상발전 엔진 가동시 겨울철에는, 극저온 외기의 공급으로 인해 낮아진 비상발전기실의 내부 온도를 높이기 위하여, 공기 순환 쳄버의 고온 공기를 비상발전기실 외부로 배출하지 않고 공기 리턴 댐퍼를 구동하여 공기 순환 쳄버의 공기와 비상발전기실 내부 공기와의 열교환을 실시하여 비상발전 엔진의 작동 가능 온도를 유지함으로써, 히터의 용량을 줄이고, 비상발전 엔진의 작동을 극대화하여 에너지 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 극지용 선박의 공조 시스템을 보인 측면도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 극지용 선박의 공조 시스템을 좀더 구체적으로 보인 구성도
도 3은 본 발명의 비상발전기실을 보인 평면도
도 4는 본 발명의 비상발전기실 내부를 보인 구성도
도 5는 본 발명의 비상발전 엔진 미가동시 공조 방법을 설명하는 도면
도 6a는 본 발명의 비상발전 엔진 가동시 공조 방법(여름철)을 설명하는 도면
도 6b는 본 발명의 비상발전 엔진 가동시 공조 방법(겨울철)을 설명하는 도면
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 극지용 선박의 공조 시스템 및 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 극지용 선박의 공조 시스템을 보인 측면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 극지용 선박의 공조 시스템을 좀더 구체적으로 보인 구성도이며, 도 3은 본 발명의 비상발전기실을 보인 평면도이고, 도 4는 본 발명의 비상발전기실 내부를 보인 구성도이며, 도 5는 본 발명의 비상발전 엔진 미가동시 공조 방법을 설명하는 도면이고, 도 6a는 본 발명의 비상발전 엔진 가동시 공조 방법(여름철)을 설명하는 도면이며, 도 6b는 본 발명의 비상발전 엔진 가동시 공조 방법(겨울철)을 설명하는 도면이다.
위 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 극지용 선박(1)은 LNG를 운송하기 위하여 북극해와 같은 극지방을 항해하는 선박으로, 극지방의 외기(-52℃)를 적절한 온도로 선박의 각 룸에 공급하고 순환시키는 공조 시스템을 구비한다.
본 발명의 공조 시스템은 이물질을 제거한 극저온의 공기를 흡입하고 엔진 룸(10)의 엔진(11)으로부터 배출되는 배기와 열 교환하여 일정온도의 가열 공기로 변환한 후에 상기 엔진 룸(10)에 공급하도록 구성된다.
열 교환한 공기는 3 ℃ - 7℃ 내에서 유지되도록 한다. 바람직하게 열 교환한 공기는 5℃로 유지하는 것이 좋다.
본 발명에 따른 극지용 선박의 공조 시스템은 내부에 엔진(11)이 설치되는 엔진 룸(10)과, 상기 엔진(11)에 외기 신선한 공기를 공급하기 위한 엔진용 공기 흡입 덕트(20)와, 상기 엔진(11)에서 배출되는 배기가스를 열 교환하여 배출하기 위한 배기 덕트(30)와, 상기 엔진 룸(10)과 연결되는 팬 룸(40)과, 외부 극저온의 공기를 흡입하여 일정온도로 가열하는 공기 히팅 룸(50)과, 상기 공기 히팅 룸(50)에서 가열된 공기를 상기 엔진 룸(10)에 공급하는 가열 공기 공급 팬(60)을 포함한다.
상기 엔진용 공기 흡입 덕트(20)는 극저온의 외기를 별도의 히팅 장치 없이 연소용 공기로 사용할 수 있도록 전용으로 직접 공기 흡입 통로 역할을 한다.
상기 엔진 룸(10)은 써멀 보온재(thermal insulation)로 보온되는 구조일 수 있다.
상기 엔진 룸(10)은 선체 내부에 설치되며 내부에는 다수의 엔진(11)이 설치된다. 상기 엔진 룸(10)의 일측에는 포드 룸(12)이 형성되고, 상기 엔진 룸(10)의 타측에는 머시인너리 룸(13)이 형성된다. 상기 엔진 룸(10)과 상기 머시인너리 룸(13) 사이에는 댐퍼(13a)가 설치된다.
상기 엔진 룸(10), 상기 포드 룸(12), 상기 머시인너리 룸(13) 안에는 스팀 히터(14)가 설치될 수 있다.
상기 엔진용 공기 흡입 덕트(20)는 상기 엔진(11)에 외기의 신선한 공기를 공급하기 위하여 상기 엔진 룸(10)과 연결되어 상기 엔진 룸(10)의 상부 일측에 배치된다.
상기 엔진용 공기 흡입 덕트(20) 내부 입구 측에는 루버(21)와 댐퍼(22)가 설치될 수 있다.
상기 엔진용 공기 흡입 덕트(20) 내부에는 상기 엔진용 공기 흡입 덕트(20)에 상기 포드 룸(12)의 공기를 배기하기 위한 포드 룸 배기 팬(23)이 설치될 수 있다.
상기 배기 덕트(30)는 상기 엔진(11)에서 배출되는 배기가스를 배출하며, 배기가스를 열 교환하여 배출하도록 상기 엔진 룸(10)의 상부 타측에 배치된다.
상기 엔진 룸(10)과 상기 배기 덕트(30) 사이에는 송풍 팬(F)이 설치될 수 있다.
상기 팬 룸(40)은 상기 엔진용 공기 흡입 덕트(20)와 상기 배기 덕트(30) 사이에 설치되며, 상기 엔진 룸(10)과 연결되도록 구성된다. 상기 팬 룸(40)은 락울(rock wool)로 보온되는 구조일 수 있다.
상기 공기 히팅 룸(50)에 유입된 극저온의 공기는 상기 배기 덕트(30)를 통과하는 고온의 배기와 열 교환하도록 구성된다.
상기 공기 히팅 룸(50)은 상기 팬 룸(40)의 상부에 설치되며, 외부 극저온의 공기를 흡입하여 일정온도로 가열하도록 한다.
상기 공기 히팅 룸(50)은 입구 측에 공기 흡입 부(51), 루버(52), 흡입 공기 히터(53), 댐퍼(54)가 구비되고, 상기 배기 덕트(30) 측에는 댐퍼(31)가 설치될 수 있다. 상기 배기 덕트(30)의 출구 측에는 루버(32)와 댐퍼(33)가 설치된다.
상기 공기 히팅 룸(50)의 입구 측에는 이물질 유입을 방지하기 위하여 필터등이 설치되고 세미 폐쇄형 구조부가 형성될 수 있다.
상기 가열 공기 공급 팬(60)은 상기 팬 룸(40) 안에 설치되며, 상기 공기 히팅 룸(50)에서 가열된 공기를 상기 엔진 룸(10)에 공급하도록 한다.
상기 가열 공기 공급 팬(60)은 포드 룸(12)으로 공기를 공급하는 포드 룸용 공기 공급 팬(61)과, 머시인너리 룸(13)으로 공기를 공급하는 머시인너리 룸 공기 공급 팬(62)으로 구성될 수 있다.
상기 가열 공기 공급 팬(60)은 VFD(variable frequency drive)를 적용하여 적절한 공기가 유입될 수 있도록 유동율(flow rate) 혹은 유량 속도를 조절하는 것이 바람직하다.
상기 가열 공기 공급 팬(60)은 예비적 차원(redundancy)에서 좌현과 우현에 각각 설치되는 것이 바람직하다.
상기 가열 공기 공급 팬(60)은 상기 공기 히팅 룸(50)에서 열 교환하여 가열된 3 ℃ - 7℃의 공기를 상기 엔진 룸(10)에 공급하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 극지용 선박의 공조 시스템은 선실(110) 안에 설치되는 공기조화장치(120)와, 외기(外氣)를 상기 선실(110) 안으로 유입하기 위하여 상기 선실(110)의 외측에 설치되는 외기 유입유닛(130)과, 상기 외기 유입유닛(130)을 구동하여 유입된 외기를 상기 공기조화장치(120)로 가이드 하기 위하여 상기 외기 유입유닛(130)과 상기 공기조화장치(120)를 연결하는 연결 덕트(140)와, 상기 외기 유입유닛(130)을 구동하여 유입된 외기를 일정 온도로 가열하기 위하여 상기 연결 덕트(140) 안에 설치되는 히팅 장치(150)를 포함한다.
상기 연결 덕트(140)의 입구 측에는 루버(141)와 댐퍼(142)가 설치되며, 상기 연결 덕트(140)의 내부에는 흡입된 외기 안에 포함된 유해가스 혹은 이물질을 여과하는 필터(143), 예를 들어 활성 카본 필터가 설치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 극지용 선박의 공조 시스템은 내부에 비상발전 엔진(201)이 설치되는 비상발전기실(200)을 포함한다.
상기 비상발전기실(200) 안으로 외부 공기를 공급하기 위하여 상기 비상발전기실(200)에는 비상발전기실 공기 공급 댐퍼(D 1)가 설치된다.
상기 비상발전기실(200)의 내부 공기를 외부로 배출하기 위하여 상기 비상발전기실(200)에 비상발전기실 공기 배출 댐퍼(D 2)가 설치된다.
상기 비상발전 엔진(201)의 흡입용 공기를 유입하기 위하여 상기 비상발전기실(200)에 비상발전 엔진 공기 흡입용 댐퍼(D 3)가 설치된다. 상기 비상발전 엔진(201)을 냉각한 후의 고온의 공기를 가이드 하는 공기 순환 쳄버(210)가 상기 비상발전기실(200)에 구비된다.
상기 공기 순환 쳄버(210)의 고온 공기를 상기 비상발전기실(200) 외부로 배출하기 위하여 상기 비상발전기실(200)에 배기 댐퍼(D 4)가 설치된다.
상기 공기 순환 쳄버(210)의 공기와 상기 비상발전기실(200) 내부 공기의 열교환을 위해서 선택적으로 개폐되도록 상기 공기 순환 쳄버(210)에 공기 리턴 댐퍼(D 5)가 설치된다.
상기 비상발전기실(200) 내부에는 실내 온도를 일정하게 유지하기 위한 히터(220)가 설치된다.
상기 비상발전기실(200)에는 공기 유입 덕트(203)가 설치되고, 상기 공기 유입 덕트(203)의 중간에는 상기 비상발전기실 공기 공급 댐퍼(D 1)가 설치되며, 상기 비상발전기실 공기 공급 댐퍼(D 1)와 인접하는 위치에는 상기 공기 공급 댐퍼(D 1)로부터 공급되는 외부 공기를 가열하는 써멀 오일 덕트 히터(230)가 설치될 수 있다.
상기 비상발전기실(200)에는 공기 배출 덕트(205)가 설치되고, 상기 공기 배출 덕트(205)의 중간에는 상기 비상발전기실 공기 배출 댐퍼(D 2)가 설치되며, 상기 비상발전기실 공기 배출 댐퍼(D 2)와 인접하는 위치에는 상기 비상발전기실(200) 안의 공기를 배출하기 위하여 공기 배출용 팬(F)이 설치될 수 있다.
한편, 본 발명은 극지용 선박의 공조 방법으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 비상발전 엔진 미 가동시에는, 비상발전기실 공기 배출 댐퍼(D 2)를 구동하여 상기 비상발전기실(200) 외부로 공기를 배출하고, 비상발전기실 공기 공급 댐퍼(D 1)를 구동하여 상기 비상발전기실(200) 안으로 공기를 공급하며, 비상발전 엔진 가동시 겨울철에는 써멀 오일 덕트 히터(230)를 구동하여 비상발전기실 공기 공급 댐퍼(D 1)로부터 공급되는 외부 공기를 가열한다.
겨울철에는 히터(220)를 이용하여 상기 비상발전기실(200) 내부 온도를 항상 4-6℃, 바람직하게는 5℃로 유지하도록 한다.
상기 비상발전기실 공기 배출 댐퍼(D 2)를 구동하여 상기 비상발전기실(200) 외부로 공기를 배출하면, 상기 비상발전기실(200) 내부에 음압이 발생하고, 그 음압에 의해서 상기 비상발전기실 공기 공급 댐퍼(D 1)를 구동하여 자연순환 방식으로 상기 비상발전기실(200) 안으로 공기를 공급한다.
한편, 도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 비상발전 엔진(201) 가동시 여름철에는 초기에 초기 연소 공기로 극저온의 외기가 아닌 상기 비상발전기실(200) 내부의 공기를 이용하고, 상기 비상발전기실(200) 내부의 공기가 상기 비상발전 엔진(201)의 연소 공기로 부족할 경우에만 상기 비상발전 엔진 공기 흡입용 댐퍼(D 3)를 구동하여 외기를 상기 비상발전기실(200) 안으로 공급한다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 비상발전 엔진(201) 가동시, 겨울철에는 극저온 외기의 공급으로 인해 낮아진 상기 비상발전기실(200)의 내부 온도를 높이기 위하여, 상기 공기 순환 쳄버(210)의 고온 공기를 상기 비상발전기실(200) 외부로 배출하지 않고 상기 공기 리턴 댐퍼(D 5)를 구동하여 상기 공기 순환 쳄버(210)의 공기와 상기 비상발전기실(200) 내부 공기와의 열교환을 실시하여, 상기 비상발전 엔진(201)의 작동 가능 온도(약 5℃)를 유지한다.
상기 비상발전기실(200)의 내부 온도가 전장설비(비상발전기실 내에 설치된 전기장비)를 보호하기 위한 기설정 온도보다 높게 감지되는 경우(오버 히팅되는 경우), 상기 공기 리턴 댐퍼(D 5)를 폐쇄하고, 상기 배기 댐퍼(D 4)를 개방하여 상기 공기 순환 쳄버(210)의 고온의 공기를 상기 비상발전기실(200) 외부로 배출한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 비상발전 엔진 미 가동시에, 비상발전기실 공기 배출 댐퍼를 구동하여 비상발전기실 외부로 공기를 배출하고, 비상발전기실 공기 공급 댐퍼를 구동하여 비상발전기실 안으로 공기를 공급하며, 비상발전 엔진 가동시 겨울철에는 써멀 오일 덕트 히터를 구동하여 비상발전기실 공기 공급 댐퍼로부터 공급되는 외부 공기를 가열함으로써, 극저온의 외기가 비상발전 엔진 안으로 직접 공급되지 않고 적당한 온도로 가열된 후에 공급되도록 하여 비상발전기의 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 비상발전 엔진 가동시 여름철에는, 초기 연소 공기로 극저온의 외기가 아닌 비상발전기실 내부의 공기를 이용하고, 비상발전기실 내부의 공기가 비상발전 엔진의 연소 공기로 부족할 경우에만 비상발전 엔진 공기 흡입용 댐퍼를 구동하여 외기를 비상발전기실 안으로 공급한다.
또한, 비상발전 엔진 가동시 겨울철에는, 극저온 외기의 공급으로 인해 낮아진 비상발전기실의 내부 온도를 높이기 위하여, 공기 순환 쳄버의 고온 공기를 비상발전기실 외부로 배출하지 않고 공기 리턴 댐퍼를 구동하여 공기 순환 쳄버의 공기와 비상발전기실 내부 공기와의 열교환을 실시하여 비상발전 엔진의 작동 가능 온도를 유지함으로써, 히터의 용량을 줄이고, 비상발전 엔진의 작동을 극대화하여 에너지 효율을 높일 수 있다.
그리고, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
10: 엔진 룸
200: 비상발전기실
201: 비상발전 엔진
203: 공기 유입 덕트
205: 공기 배출 덕트
210: 공기 순환 쳄버
220: 히터
230: 써멀 오일 덕트 히터
D1: 공기 공급 댐퍼
D2: 비상발전기실 공기 배출 댐퍼
D3: 비상발전 엔진 공기 흡입용 댐퍼
D4: 배기 댐퍼
D5: 공기 리턴 댐퍼
F: 공기 배출용 팬

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  5. 선체 내부에 설치되며 내부에 엔진이 설치되는 엔진 룸; 상기 엔진에 외기의 신선한 공기를 공급하기 위하여 상기 엔진 룸과 연결되어 상기 엔진 룸의 상부 일측에 배치되는 엔진용 공기 흡입 덕트; 상기 엔진에서 배출되는 배기가스를 열 교환하여 배출하도록 상기 엔진 룸의 상부 타측에 배치되는 배기 덕트; 상기 엔진용 공기 흡입 덕트와 상기 배기 덕트 사이에 설치되며, 상기 엔진 룸과 연결되는 팬 룸; 상기 팬 룸의 상부에 설치되며, 외부 극저온의 공기를 흡입하여 일정온도로 가열하는 공기 히팅 룸; 상기 팬 룸 안에 설치되며, 상기 공기 히팅 룸에서 가열된 공기를 상기 엔진 룸에 공급하는 가열 공기 공급 팬; 선실 안에 설치된 공기조화장치; 외기를 상기 선실 안으로 유입하기 위하여 상기 선실의 외측에 설치되는 외기 유입유닛; 상기 외기 유입유닛을 구동하여 유입된 외기를 상기 공기조화장치로 가이드 하기 위하여 상기 외기 유입유닛과 상기 공기조화장치를 연결하는 연결 덕트; 상기 외기 유입유닛을 구동하여 유입된 외기를 일정 온도로 가열하기 위하여 상기 연결 덕트 안에 설치되는 히팅 장치; 내부에 비상발전 엔진이 설치되는 비상발전기실; 상기 비상발전기실 안으로 외부 공기를 공급하기 위하여 상기 비상발전기실에 설치되는 비상발전기실 공기 공급 댐퍼; 상기 비상발전기실의 내부 공기를 배출하기 위하여 상기 비상발전기실에 설치되는 비상발전기실 공기 배출 댐퍼; 상기 비상발전 엔진의 흡입용 공기를 흡입하기 위하여 상기 비상발전기실에 설치되는 비상발전 엔진 공기 흡입용 댐퍼; 상기 비상발전 엔진을 냉각한 후의 고온의 공기를 가이드 하는 공기 순환 쳄버; 상기 공기 순환 쳄버의 고온의 공기를 상기 비상발전기실 외부로 배출하기 위한 배기 댐퍼; 상기 공기 순환 쳄버의 공기와 상기 비상발전기실 내부 공기의 열교환을 위해서 선택적으로 개폐되도록 설치되는 공기 리턴 댐퍼; 상기 비상발전기실 내부 온도를 유지하기 위한 히터;를 포함하는 극지용 선박의 공조 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 비상발전기실 공기 공급 댐퍼와 인접하는 위치에는 상기 공기 공급 댐퍼로부터 공급되는 외부 공기를 가열하는 써멀 오일 덕트 히터가 구비되는 것을 특징으로 하는 극지용 선박의 공조 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 비상발전기실 공기 배출 댐퍼와 인접하는 위치에는 상기 비상발전기실 안의 공기를 배출하기 위하여 공기 배출용 팬이 설치되는 것을 특징으로 하는 극지용 선박의 공조 시스템.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 공기 히팅 룸은 입구 측에 공기 흡입 부, 루버, 흡입 공기 히터, 및 댐퍼가 구비되고, 상기 배기 덕트 측에는 댐퍼가 설치되는 것을 특징으로 하는 극지용 선박의 공조 시스템.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 공기 히팅 룸의 입구 측에는 이물질 유입을 방지하기 위하여 필터가 설치되고, 세미 폐쇄형 구조부가 형성되는 것을 특징으로 하는 극지용 선박의 공조 시스템.
  10. 청구항 5에 있어서
    상기 가열 공기 공급 팬은 포드 룸으로 공기를 공급하는 포드 룸용 공기 공급 팬과, 머시인너리 룸으로 공기를 공급하는 머시인너리 룸 공기 공급 팬으로 구성되는 것을 특징으로 하는 극지용 선박의 공조 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 엔진 룸, 상기 포드 룸, 및 상기 머시인너리 룸 안에는 스팀 히터가 설치되는 것을 특징으로 하는 극지용 선박의 공조 시스템.
  12. 청구항 10에 있어서,
    엔진용 공기 흡입 덕트에는 상기 포드 룸의 공기를 배기하기 위한 포드 룸 배기 팬이 설치되는 것을 특징으로 하는 극지용 선박의 공조 시스템.
  13. 청구항 5에 있어서,
    상기 공기 히팅 룸에 유입된 극저온의 공기는 상기 배기 덕트를 통과하는 고온의 배기와 열 교환하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 극지용 선박의 공조 시스템.
  14. 청구항 5에 있어서,
    상기 엔진 룸은 써멀 보온재로 절연되고, 상기 팬 룸은 락울(rock wool)로 보온되는 구조인 것을 특징으로 하는 극지용 선박의 공조 시스템.
  15. 청구항 5에 있어서,
    상기 공기 히팅 룸의 입구 측에는 이물질 유입을 방지하기 위하여 세미 폐쇄형 구조부가 형성되는 것을 특징으로 하는 극지용 선박의 공조 시스템.
  16. 청구항 5에 있어서,
    상기 연결 덕트의 입구 측에는 루버와 댐퍼가 설치되고, 상기 연결 덕트의 내부에는 흡입된 외기 안에 포함된 이물질을 여과하는 필터가 설치되는 것을 특징으로 하는 극지용 선박의 공조 시스템.
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