KR101714680B1 - 구조물의 엔진 냉각 시스템 및 이를 이용한 엔진 냉각 방법 - Google Patents

구조물의 엔진 냉각 시스템 및 이를 이용한 엔진 냉각 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잭업시 밸러스트 탱크를 버퍼 탱크의 기능으로 사용함으로써 잭업시 엔진을 냉각시키는 해수를 효율적으로 제어할 수 있도록 한 구조물의 엔진 냉각 시스템 및 이를 이용한 엔진 냉각 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸러스트 탱크를 구비한 구조물의 엔진 냉각 시스템으로서, 상기 밸러스트 탱크 또는 씨체스트로부터 유입되는 해수를 공급하는 해수펌프; 복수의 엔진별로 구성되어, 엔진 내부의 열을 냉각시키는 청수 냉각기; 상기 씨체스트와 상기 해수 펌프 사이에 설치되어, 상기 씨체스트로부터 유입된 해수의 공급을 단속하는 제 1 밸브; 상기 밸러스트 탱크와 상기 해수 펌프 사이에 설치되어, 상기 밸러스트 탱크에 저장된 해수의 공급을 단속하는 제 2 밸브; 및 상기 구조물의 운전모드가 잭업모드인 경우 상기 제 1 밸브를 닫고 상기 제 2 밸브를 열어 상기 밸러스트 탱크의 해수가 상기 청수 냉각기에 공급되도록 제어하고, 상기 구조물의 운전모드가 플로팅모드인 경우 상기 제 1 밸브를 열고 상기 제 2 밸브를 닫아 상기 씨체스트의 해수가 상기 청수 냉각기에 공급되도록 제어하는 제어반을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 엔진 냉각 시스템이 제공된다.

Description

구조물의 엔진 냉각 시스템 및 이를 이용한 엔진 냉각 방법{ENGINE COOLING SYSTEM OF A MARINE STRUCTURE AND ENGINE COOLING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 구조물의 엔진 냉각 시스템 및 이를 이용한 엔진 냉각 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 잭업시 밸러스트 탱크를 버퍼 탱크의 기능으로 사용함으로써 잭업시 엔진을 냉각시키는 해수를 효율적으로 제어할 수 있도록 한 구조물의 엔진 냉각 시스템 및 이를 이용한 엔진 냉각 방법에 관한 것이다.
WTIV(Wind Turbine Installation Vessel)와 같은 Jack-up Platform(Self-Elevated Platform)의 경우, Platform이 Floating 중에는 씨체스트를 통해 해수(바닷물)를 끌어들이고 이를 이용한 냉각 시스템의 운용이 가능하나, Jack-up 과정, 그리고 Jack-up 후엔 씨체스트를 통해서 해수를 더 이상 끌어올 수 없기 때문에 각종 장비 운전 과정에서 발생되는 열을 제거하기 위하여 어떻게 냉각 시스템을 구성할 것인가 하는 것이 중요하게 고려되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제2013-0062833호(2013.06.13)에는 선체가 잭업 리프링된 상태에서 안정적으로 해수를 흡입하여 선체 내의 냉각 시스템 측으로 효율적으로 공급할 수 있는 풍력 발전기 설치선의 해수 공급 장치를 개시하고 있다.
상기 특허를 포함하는 냉각 시스템은 수면 아래로 잠수 가능한 해수펌프에 의해 선체의 냉각 시스템으로 해수를 공급하는 풍력발전기 설치선의 해수 공급 장치로서, 상기 선체에 상하 이동가능하게 설치된 석션 마스트(Suction Mast)의 하부에 해수 펌프를 고정 설치하여 석션 마스트의 상하이동에 의해 해수 펌프가 상하이동하게 하는 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같이 선체에 상하 이동하게 석션 마스트를 설치하고 그 석션 마스트의 하부에 해수 펌프를 고정 설치하여 석션 마스트를 상하이동에 의해 해수펌프를 통해 해수를 공급받거나, 충분한 용량을 가진 씨워터 리프트 펌프(Sea Water Lift Pump)(도 1의 P1에 해당)를 두고 Jack-up 시 해당 씨워터 리프트 펌프를 운전시켜 해수를 끌어올리고 이를 냉각 시스템을 운용하기 위한 냉각매체로 사용하였다.
상술된 바와 같이 석션 마스트 및 그 하부에 해수 펌프를 설치하여 냉각 시스템을 운용하는 경우, 석션 마스트를 상하이동하기 위한 장비가 필요로 하므로 추가비용이 발생된다.
씨워터 리프트 펌프를 이용하여 냉각 시스템을 운용하는 경우, 씨워터 리프트 펌프의 용량이 전체 냉각 시스템에서 필요로 하는 유량만큼 크게 선정되어야 하므로, 씨워터 리프트 펌프의 용량 및 전기사용량을 증가시키는 요인을 차지한다.
대한민국 공개특허공보 제2013-0062833호(2013.06.13) "풍력발전기 설치선의 해수공급장치"
본 발명의 목적은, 잭업시 밸러스트 탱크를 버퍼 탱크의 기능으로 사용함으로써 잭업시 엔진을 냉각시키는 해수를 효율적으로 제어할 수 있도록 한 구조물의 엔진 냉각 시스템 및 이를 이용한 엔진 냉각 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸러스트 탱크를 구비한 구조물의 엔진 냉각 시스템으로서, 상기 밸러스트 탱크 또는 씨체스트로부터 유입되는 해수를 공급하는 해수펌프; 복수의 엔진별로 구성되어, 엔진 내부의 열을 냉각시키는 청수 냉각기; 상기 씨체스트와 상기 해수 펌프 사이에 설치되어, 상기 씨체스트로부터 유입된 해수의 공급을 단속하는 제 1 밸브; 상기 밸러스트 탱크와 상기 해수 펌프 사이에 설치되어, 상기 밸러스트 탱크에 저장된 해수의 공급을 단속하는 제 2 밸브; 및 상기 구조물의 운전모드가 잭업모드인 경우 상기 제 1 밸브를 닫고 상기 제 2 밸브를 열어 상기 밸러스트 탱크의 해수가 상기 청수 냉각기에 공급되도록 제어하고, 상기 구조물의 운전모드가 플로팅모드인 경우 상기 제 1 밸브를 열고 상기 제 2 밸브를 닫아 상기 씨체스트의 해수가 상기 청수 냉각기에 공급되도록 제어하는 제어반을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 엔진 냉각 시스템이 제공된다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 엔진 냉각 시스템은 상기 청수 냉각기로 청수를 보내어 청수를 순환시키는 청수 펌프를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 엔진 냉각 시스템은 상기 청수 냉각기에 의해 엔진을 냉각시키고 나온 해수의 온도를 전송하는 온도 전송기를 더 포함하고, 상기 제어반은 상기 온도 전송기로부터 수신된 해수의 온도가 미리 설정된 기준온도보다 높은 경우 상기 청수 냉각기에 공급되는 해수의 유량을 조절할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 엔진 냉각 시스템은 상기 청수 냉각기와 연결되고, 외부로 이어진 배출라인에 연결되는 연결라인과, 상기 배출라인에서 분기되어 상기 밸러스트 탱크와 연결되는 복귀라인을 더 포함하고, 상기 제어반은 상기 구조물의 운전모드가 플로팅모드인 경우 상기 배출라인에 설치된 밸브를 열고 상기 복귀라인에 설치된 밸브를 닫아 상기 청수 냉각기에 의해 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수를 외부로 배출하고, 상기 구조물의 운전모드가 잭업모드인 경우 상기 배출라인에 설치된 밸브를 닫고 상기 복귀라인에 설치된 밸브를 열어 상기 밸러스트 탱크로 상기 청수 냉각기에 의해 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수를 복귀시킬 수 있다.
상기 제어반은 상기 엔진의 운전신호를 수신받는 경우 상기 연결라인에 설치된 밸브에 개방신호를 인가할 수 있다.
상기 제어반은 상기 엔진의 정지신호를 수신시 상기 밸러스트 탱크에 해수를 공급하는 해수공급용 펌프의 운전을 정지시킬 수 있다.
상기 청수 냉각기는 복수개로 이루어지고, 상기 제어반은 상기 복수개의 청수 냉각기를 그룹으로 나누어 그룹별로 독립적인 제어를 수행할 수 있다.
상기 제어반은 각 그룹별로 구분된 상기 청수 냉각기를 거친 해수의 온도를 비교하여 높은 온도를 가진 그룹의 해수를 외부로 배출시키고, 낮은 온도를 가진 그룹의 해수를 상기 밸러스트 탱크로 회수시키도록 배출라인 및 복귀라인에 설치된 밸브를 제어할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 엔진 냉각 시스템은 상기 밸러스트 탱크에 설치된 레벨센서를 더 포함하고, 상기 제어반은 상기 레벨센서로부터 측정된 상기 밸러스트 탱크의 수위가 기준수위보다 높은 경우 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수를 외부로 배출시키도록 제어하고, 상기 밸러스트 탱크의 수위가 기준수위보다 낮은 경우 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수를 상기 밸러스트 탱크로 복귀시키도록 제어할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 밸러스트 탱크를 구비한 구조물의 엔진 냉각 시스템을 이용한 엔진 냉각 방법으로서, 구조물의 운전모드를 선택받는 단계; 상기 선택받은 구조물의 운전모드가 플로팅모드인지 또는 잭업모드인지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단하는 단계의 판단결과 구조물의 운전모드가 잭업모드인 경우 엔진 운전 과정에서 발생된 엔진 내부의 열은 상기 밸러스트 탱크에 저장된 해수를 공급받아 청수 냉각기를 냉각시키고, 구조물의 운전모드가 플로팅모드인 경우 씨체스트에서 유입되는 해수를 공급받아 청수 냉각기를 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 엔진 냉각 방법이 제공된다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조물의 엔진 냉각 방법은 상기 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수의 온도를 전송하는 온도 전송기로부터 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 냉각시키는 단계 이후에, 상기 수신된 해수의 온도가 미리 설정된 기준온도보다 높은 경우 상기 청수 냉각기에 공급되는 해수의 유량을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조물의 엔진 냉각 방법은 상기 냉각시키는 단계 이후에, 상기 구조물의 운전모드가 플로팅모드인 경우 상기 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수를 외부로 배출시키고, 상기 구조물의 운전모드가 잭업모드인 경우 상기 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수를 상기 밸러스트 탱크로 복귀시키거나 외부로 배출시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조물의 엔진 냉각 방법은 상기 냉각시키는 단계 이전에, 상기 엔진의 운전신호를 수신하는 단계; 및 상기 청수 냉각기에 연결된 연결라인에 설치된 밸브에 개방신호를 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조물의 엔진 냉각 방법은 상기 냉각시키는 단계 이전에, 상기 엔진의 정지신호를 수신는 단계; 및 상기 엔진의 정지신호 수신시 상기 밸러스트 탱크에 해수를 공급하는 해수공급용 펌프의 운전을 정지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조물의 엔진 냉각 방법은 각 그룹별로 구분된 상기 청수 냉각기를 거친 해수의 온도를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 냉각시키는 단계 이후에, 상기 그룹별 해수의 온도를 비교하여 높은 온도를 가진 그룹의 해수를 외부로 배출시키고, 낮은 온도를 가진 그룹의 해수를 상기 밸러스트 탱크로 회수시키도록 배출라인 및 복귀라인에 설치된 밸브를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조물의 엔진 냉각 방법은 상기 냉각시키는 단계 이후에, 상기 밸러스트 탱크에 설치된 레벨센서로부터 측정된 밸러스트 탱크의 수위를 수신하는 단계; 상기 수신된 밸러스트 탱크의 수위가 기준수위보다 높은지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단하는 단계의 판단결과 밸러스트 탱크의 수위가 기준수위보다 높은 경우 상기 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수를 외부로 배출되도록 제어하고, 밸러스트 탱크의 수위가 기준수위보다 낮은 경우 상기 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수를 상기 밸러스트 탱크로 복귀시키도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 있는 잭업시 밸러스트 탱크를 버퍼 탱크의 기능으로 사용함으로써 잭업시 엔진 내부의 열을 냉각시키는 해수를 효율적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 청수 냉각기에 연결된 엔진의 운전과정에서 발생되는 열을 냉각시키고 나온 해수의 온도를 전송하는 온도 전송기로부터 수신된 해수의 온도가 미리 설정된 기준온도보다 높은 경우 청수 냉각기에 차가운 해수가 공급되도록 해수의 유량을 조절함으로써 청수 냉각기에 사용되는 해수의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 효과도 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따르면 밸러스트 탱크에 설치된 레벨센서를 통해 밸러스트 탱크의 레벨이 기준수위보다 높으면 청수 냉각기에 의해 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수를 외부로 배출시키고, 기준수위보다 낮으면 밸러스트 탱크에 복귀시키도록 하여 밸러스트 탱크에 저장되는 해수의 양을 최소한으로 줄여 구조물의 전체 무게를 경량시킬 수 있고, 잭업 유압장치(Jack-up Hydraulic System)의 용량까지 줄일 수 있어 전체의 초기투자비용(CAPEX)까지 획기적으로 감소시키는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 엔진 냉각 시스템을 설명하기 위한 도면, 그리고
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조물의 엔진 냉각 시스템을 이용한 엔진 냉각 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 엔진 냉각 시스템을 설명하기 위한 도면을 도시하고 있다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 엔진 냉각 시스템은 밸러스트 탱크(WBT)를 구비하고, 구조물의 운전모드가 플로팅모드 또는 잭업모드시에 엔진 운전 과정에서 발생된 엔진 내부의 열을 효율적으로 냉각시킨다.
이러한 구조물의 엔진 냉각 시스템은 해수 공급용 펌프(P1)를 통해 해수를 공급받아 저장하는 밸러스트 탱크(WBT)와, 씨체스트와, 복수의 엔진(D/G1, D/G2, D/G3, D/G4, D/G5)별로 구성되고 엔진 운전과정에서 발생되는 엔진열을 적절히 냉각시키는 청수 냉각기(FWC1, FWC2, FWC3, FWC4, FWC5)와, 밸러스트 탱크(WBT) 또는 씨체스트로부터 유입되는 해수를 복수의 청수 냉각기(FWC1, FWC2, FWC3, FWC4, FWC5)에 공급하는 해수 펌프(P2)와, 씨체스트와 해수 펌프(P2) 사이에 설치되어 씨체스트로부터 유입되는 해수의 공급을 단속하는 제 1 밸브(B1)와, 밸러스트 탱크(WBT)와 해수 펌프(P2) 사이에 설치되어 밸러스트 탱크(WBT)에 저장된 해수의 공급을 단속하는 제 2 밸브(B2)와, 상술된 해수 펌프(P2), 제 1 및 제 2 밸브(B1, B2)를 제어하며, 엔진 냉각 시스템의 동작을 전체적으로 제어하는 제어반(미도시)을 포함하여 구성된다. 여기서 구조물은 풍력발전기 설치선(WTIV: Wind Turbine Installation Vessel)일 수 있다.
또한 구조물의 엔진 냉각 시스템은 구조물의 운전모드를 선택받는 입력부를 더 구비할 수 있다.
제어반은 구조물의 운전모드를 선택받고 선택받은 운전모드가 플로팅(Floating)모드인 경우, 씨체스트에서 유입되는 해수를 공급받아 청수 냉각기에 연결된 엔진을 냉각시키도록 제어하고, 선택받은 모드가 잭업(Jack-up)모드인 경우 밸러스트 탱크(WBT)에 저장된 해수를 공급받아 청수 냉각기에 연결된 엔진을 냉각시키도록 제어한다. 잭업모드는 풍력발전기를 해상에 설치하기 위해 정해진 위치에서 배를 수면위로 들어올린 상태를 말한다.
더 구체적으로 제어반은 먼저 엔진의 운전신호(Running Signal)를 수신하고, 수신된 운전신호에 따라 청수 냉각기별로 인접하게 설치된 해수배출밸브(B3, B4, B5, B6, B7)에 개방신호를 인가하여, 해수배출밸브(B3, B4, B5, B6, B7)를 개방시킨다. 이때 해수배출밸브(B3, B4, B5, B6, B7)는 연결라인(L1)에 설치되고, 연결라인(L1)은 청수 냉각기를 거친 해수를 외부로 배출시키는 배출라인(L2)과 연결된다. 배출라인(L2)에서 분기되어 밸러스트 탱크(WT)와 연결되는 복귀라인(L3)이 설치된다.
상술된 해수배출밸브(B3, B4, B5, B6, B7)의 개방에 따라 각 청수 냉각기를 거친 해수를 배출라인(L2)을 통해 외부로 배출시키거나 또는 복귀라인(L3)을 통해 밸러스트 탱크(WBT)로 복귀시킬 수 있다.
또한 제어반은 구조물의 운전모드가 플로팅모드인 경우 씨체스트로부터 유입되는 해수를 공급받을 수 있도록 씨체스트와 해수 펌프(P2) 사이에 설치된 제 1 밸브(B1)에 개방신호를 인가하고 밸러스트 탱크(WBT)와 해수 펌프(P2) 사이에 설치된 제 2 밸브(B2)에 폐쇄신호를 인가하여 씨체스트의 해수가 해수 펌프(P2)를 거쳐 청수 냉각기(FWC1, FWC2, FWC3, FWC4, FWC5)에 공급되도록 하고, 구조물의 운전모드가 잭업모드인 경우 밸러스트 탱크(WBT)에 저장된 해수를 공급받을 수 있도록 제 2 밸브(B2)에 개방신호를 인가하고 제 1 밸브(B1)에 폐쇄신호를 인가하여 밸러스트 탱크(WBT)의 해수가 해수 펌프(P2)를 거쳐 청수 냉각기(FWC1, FWC2, FWC3, FWC4, FWC5)에 공급되도록 한다.
이와 같이 운전모드가 잭업모드시에도 밸러스트 탱크(WBT)의 해수를 공급받아 엔진 내부의 열을 냉각시킬 수 있음에 따라 엔진 냉각 시스템에 사용되는 해수를 효율적으로 제어할 수 있다. 특히, 밸러스트 탱크 내 버퍼링용 해수의 양 또한 최소한으로 줄여 구조물 전체 무게를 경량화시킬 수 있다.
또한 제어반은 씨체스트 또는 밸러스트 탱크(WBT)의 해수로 청수 냉각기(FWC1, FWC2, FWC3, FWC4, FWC5)를 통해 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수의 온도를 전송하는 온도 전송기(TT)로부터 해수의 온도를 수신하고, 수신된 해수의 온도가 미리 설정된 기준온도보다 높은 경우 해수 펌프(P2)의 회전속도를 제어하여 씨체스트 또는 밸러스트 탱크(WBT)로부터 유입되는 해수의 유량을 조절하고, 수신된 해수의 온도가 미리 설정된 기준온도보다 낮은 경우 엔진을 거친 청수를 순환시키도록 청수 펌프(P3)를 제어한다. 이에 따라 청수 냉각기에 사용되는 해수의 온도를 일정하게 유지할 수 있고, 온도 전송기(TT)를 통해 원거리에서 지속적으로 청수 냉각기를 거친 해수의 온도를 모니터링할 수 있다.
청수 펌프(P3)는 각 청수 냉각기별로 설치되어 있고, 각 청수 냉각기로 청수를 각각 공급하여 청수를 순환시킨다. 이러한 청수 펌프(P3)는 청수 냉각기로 보내어 엔진 냉각 시스템의 전체적인 온도를 일정하게 유지할 수 있게 지속적으로 청수를 청수냉각기로 순환시킨다.
한편, 해수 펌프(P2)는 씨체스트의 해수 또는 밸러스트 탱크(WBT)에 저장된 해수로부터 공급되는 해수공급라인(L4)에서 분기되어 복수개 설치된다. 여기서는 2개의 그룹으로 나누어, 해수공급라인(L4)에서 분기된 해수 펌프(P2)별로 독립적으로 해수가 청수 냉각기로 공급되도록 하고 공급된 청수로 엔진 내부의 열을 냉각시킬 수 있다.
이러한 해수 펌프(P2)는 씨체스트 또는 밸러스트 탱크(WBT)로부터 유입되는 해수를 청수 냉각기로 보내어 적절히 열교환시키고 이를 다른 곳, 외부 또는 밸러스트 탱크(WBT)로 이송시키기 위한 용도로 사용된다.
즉, 도 1에서 보는 바와 같이 제 1 밸브(B1) 또는 제 2 밸브(B2)를 통과하는 해수는 해수공급라인(L4)에서 분기되는 해수 펌프(P2)를 거쳐 제 1 그룹의 청수 냉각기 및 제 2 그룹의 청수 냉각기에 각각 공급된다. 여기서 제 1 그룹의 청수 냉각기는 제 1 내지 제 3 청수 냉각기(FWC1, FWC2, FWC3)를 포함하고, 제 2 그룹의 청수 냉각기는 제 4 및 제 5 냉각기(FWC4, FWC5)를 포함한다. 제 1 그룹과 제 2 그룹은 씨체스트 또는 밸러스트 탱크(WBT)의 해수를 공급받아 각 그룹별로 독립적으로 그룹내의 청수 냉각기에 연결된 엔진 내부의 열을 냉각시킬 수 있다.
제 1 내지 제 3 청수 냉각기(FWC1, FWC2, FWC3)와 연결된 엔진의 내부열을 냉각시키기 위해 제 1 내지 제 3 청수 냉각기(FWC1, FWC2, FWC3)에 공급되는 해수의 유량은 예를 들면 490m3/h이고, 제 4 및 제 5 청수 냉각기(FWC4, FWC5)에 공급되는 해수의 유량은 예를 들면 340m3/h라고 가정할 경우, 종래의 엔진 냉각 시스템은 잭업모드시 씨워터 리프트 펌프를 통해 830m3/h의 유량을 제 1 내지 제 5 청수 냉각기에 공급해야 하므로, 씨워터 리프트 펌프의 용량 및 전기 사용량이 증가하는 요인을 차지하지만, 본 발명의 엔진 냉각 시스템은 잭업모드시에 밸러스트 탱크(WBT)로부터 해수를 공급받는 구조를 가짐에 따라 밸러스트 탱크(WBT)에 해수를 공급하는 해수 공급용 펌프(P1)의 용량이 종래의 씨워터 리프트 펌프(도 1의 P1에 해당)의 용량보다 훨씬 적은 유량, 예를 들면 260m3/h을 공급하는 용량을 가지더라도 구현가능하므로, 해수 공급용 펌프(P1)의 용량 및 해당 해수 공급용 펌프(P1)의 전기부하를 감소시킬 수 있다.
나아가 제어반은 제 1 그룹과 제 2 그룹별로 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수의 온도를 각각 측정하고 측정된 온도를 전송하는 온도 전송기(TT)로부터 수신된 해수의 온도를 근거로 하여 제 1 그룹의 해수의 온도와 제 2 그룹의 해수의 온도를 기준온도에 맞춰질 수 있도록 제 1 그룹 및 제 2 그룹으로 유입되는 유량과 외부로 배출되는 해수를 조절하거나, 또는 제 1 그룹 및 제 2 그룹의 해수의 온도를 비교하여 높은 해수의 온도를 가진 그룹에서 냉각시키고 나온 해수를 외부로 배출시키도록 하고, 낮은 해수의 온도를 가진 그룹에서 냉각시키고 나온 해수를 밸러스트 탱크(WBT)로 회수시키도록 배출라인(L2) 및 복귀라인(L3)에 설치된 밸브들을 제어할 수 있다. 예를 들어 제 1 그룹의 해수의 온도가 제 2 그룹의 해수의 온도보다 높은 경우 제어반은 배출라인(L2)에 설치된 제 8 밸브(B8) 및 제 12 밸브(B12)를 닫고 제 9 밸브(B9)를 열(open)도록 제어하여 제 1 그룹에서 냉각시키고 나온 해수를 외부로 배출시키고, 배출라인(L2)에 설치된 제 11 밸브(B11)를 열고 복귀라인(L3)에 설치된 제 13 밸브(B13)를 열(open)도록 제어하여 제 2 그룹에서 냉각시키고 나온 해수를 밸러스트 탱크(WBT)로 회수시킬 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 구조물의 엔진 냉각 시스템을 이용한 엔진 냉각 방법을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제어반은 청수 냉각기별로 연결되어 있는 엔진의 운전신호를 수신하고 수신된 운전신호에 따라 연결라인(L1)에 설치된 청수배출밸브(B3, B4, B5, B6, B7)에 개방신호를 인가하여 청수배출밸브(B3, B4, B5, B6, B7)를 개방시킨다(S11).
이후 제어반은 구조물의 운전모드가 플로팅모드인지 또는 잭업모드인지 여부를 판단한다(S13). 상술된 S13 단계 이전에 구조물의 엔진 냉각 시스템에 마련된 입력부를 통해 운전모드를 플로팅모드 또는 잭업모드를 선택받는 단계를 거칠 수 있으나, 본 발명이 이에 한정하지 않고 배가 수면 아래에 위치한 경우 플로팅모드로 자동 설정되고 배가 수면 위로 위치한 경우 잭업모드로 자동설정될 수도 있다.
상기 S13 단계의 판단결과 구조물의 운전모드가 플로팅모드인 경우 제어반은 씨체스트로부터 유입되는 해수가 해수 펌프(P2)를 거쳐 청수 냉각기에 공급되도록 하여 청수 냉각기에 연결된 엔진의 내부 열을 냉각시킨 후 외부로 다시 배출하도록 제 1 밸브(B1)에 개방신호를 인가하고, 제 2 밸브(B2)에 폐쇄신호를 인가하고, 배출라인(L2)에 설치된 제 9 및 제 10 밸브(B9, B10)에 개방신호를 인가하며, 복귀라인(L3)에 설치된 제 11, 제 12 및 제 13 밸브(B11, B12, B13)에 폐쇄신호를 인가한다(S15).
상기 S13 단계의 판단결과 구조물의 운전모드가 잭업모드인 경우 제어반은 밸러스트 탱크로부터 유입되는 해수가 해수 펌프(P2)를 거쳐 청수 냉각기에 공급되도록 하여 청수 냉각기에 연결된 엔진의 내부 열을 냉각시킨 후 밸러스트 탱크(WBT)로 다시 복귀시키도록 제 1 밸브(B1)에 폐쇄신호를 인가하고, 제 2 밸브(B2)에 개방신호를 인가하고, 배출라인(L2)에 설치된 제 9 및 제 10 밸브(B9, B10)에 폐쇄신호를 인가하며, 복귀라인(L3)에 설치된 제 11, 제 12 및 제 13 밸브(B11, B12, B13)에 개방신호를 인가한다(S16). 여기서는 밸러스트 탱크(WBT)의 해수를 사용한 후 다시 밸러스트 탱크(WBT)로 복귀시키는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 반드시 한정되는 것은 아니고 청수 냉각기에 의해 엔진의 내부 열을 냉각시키고 나온 해수를 외부로 배출시키도록 구현가능하다. 밸러스트 탱크로 복귀하지 않고 외부로 배출시키는 경우, 제어반은 제 1 밸브(B1)에 폐쇄신호를 인가하고, 제 2 밸브(B2)에 개방신호를 인가하고, 배출라인(L2)에 설치된 제 9 및 제 10 밸브(B9, B10)에 개방신호를 인가하며, 복귀라인(L3)에 설치된 제 11, 제 12 및 제 13 밸브(B11, B12, B13)에 폐쇄신호를 인가한다.
잭업모드시 청수 냉각기를 거친 해수를 다시 밸러스트 탱크(WBT)로 복귀되도록 하거나 또는 외부로 배출시키도록 하는 것은 밸러스트 탱크(WBT)에 설치된 레벨센서(미도시)로부터 밸러스트 탱크(WBT)의 수위를 피드백받아 탱크의 수위에 따라 밸러스트 탱크(WBT)로 복귀시키거나 또는 외부로 배출시키도록 한다. 즉 제어반은 밸러스트 탱크(WBT)의 수위가 기준수위보다 높은 경우 청수 냉각기를 거친 해수를 외부로 배출시키도록 제어하고, 밸러스트 탱크(WBT)의 수위가 기준수위보다 낮은 경우 청수 냉각기를 거친 해수를 다시 밸러스트 탱크(WBT)로 복귀시키도록 제어한다.
이후 제어반은 청수 냉각기를 통해 엔진 내부의 열을 냉각시킨 해수의 온도를 전송하는 온도 전송기(TT)로부터 해수의 온도를 수신한다(S17).
제어반은 수신된 해수의 온도가 미리 설정된 기준온도보다 높은지 여부를 판단한다(S19).
상기 S19 단계의 판단결과 해수의 온도가 미리 설정된 기준온도보다 높은 경우 제어반은 해수 펌프(P2)의 제어를 통해 청수 냉각기에 공급되는 해수의 유량을 조절한다(S21). 해수 펌프(P2)의 회전속도를 제어함에 따라 청수 냉각기에 공급되는 해수의 유량이 조절될 수 있다.
상기 S19 단계의 판단결과 해수의 온도가 미리 설정된 기준온도보다 높지 않은 경우 제어반은 청수 냉각기별로 설치된 청수 펌프(P3)의 구동을 통해 청수 냉각기에 의해 엔진 내부의 열을 냉각시킨 청수를 순환시킨다(S22).
한편, 제어반은 엔진의 정지신호가 수신되었는지 여부를 판단한다(S23).
상기 S23 단계의 판단결과 엔진의 정지신호가 수신된 경우 제어반은 밸러스트 탱크(WBT)에 해수를 공급하는 해수 공급용 펌프(P1)의 운전까지 정지시키도록 정지신호를 인가한다(S25).
상기 S23 단계의 판단결과 엔진의 정지신호가 수신되지 않은 경우 제어반은 상술된 S17 단계로 프로세스를 이동하여 해수의 온도를 수신한다.
이렇게 함으로써 구조물의 운전모드가 플로팅모드인 경우 수면아래에 배가 위치해 있으므로 씨체스트로부터 유입되는 해수를 사용하여 엔진 내부의 열을 냉각시키고, 구조물의 운전모드가 잭업모드인 경우 수면 위에 배가 위치해 있으므로 밸러스트 탱크(WBT)를 버퍼 탱크로 사용하여 엔진 내부의 열을 냉각시킬 수 있어, 종래에 씨워터 리프트 펌프의 용량 및 펌프의 전기분하를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 별도로 버퍼 탱크(Buffer Tank)를 구비하지 않아도 되고 탱크내 버퍼링용 해수의 양을 최소한으로 줄여 구조물 전체 무게를 경량화시킬 수 있고 구조물 전체의 초기투자비용(CAPEX)까지 획기적으로 감소시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
본 실시예에서는 청수 냉각기를 거쳐 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수의 온도를 수신하여 기준온도에 맞춰지도록 유량을 조절하는 것으로 설명하고 있으나, 다른 실시예로, 제 1 내지 제 3 청수 냉각기를 포함하는 제 1 그룹과 제 4 및 제 5 청수 냉각기를 포함하는 제 2 그룹으로 구분하여 각 그룹별로 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수의 온도를 비교, 즉 두 그룹간 해수의 온도를 비교하여 높은 해수의 온도를 가진 그룹의 해수를 외부로 배출시키도록 하고, 낮은 해수의 온도를 가진 그룹의 해수를 밸러스트 탱크로 회수시켜 더 적은 양의 해수 공급용 펌프(P1) 용량으로도 큰 용량을 필요로 했던 종래의 엔진 냉각 시스템과 동일한 냉각효율을 가질 수 있다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
B1, B2 : 제 1 및 제 2 밸브 B3, B4, B5, B6, B7 : 해수배출밸브
B8, B9, B10, B11, B12, B13 : 제 8 밸브 내지 제 13 밸브
D/G1, D/G2, D/G3, D/G4, D/G5 : 제 1 내지 제 5 엔진
FWC1, FWC2, FWC3, FWC4, FWC5 : 제 1 내지 제 5 청수 냉각기
L1 : 연결라인 L2 : 배출라인
L3 : 복귀라인 L4 : 해수공급라인
P1 : 해수 공급용 펌프 P2 : 해수 펌프
P3 : 청수 펌프 WBT : 밸러스트 탱크

Claims (16)

  1. 밸러스트 탱크를 구비한 구조물의 엔진 냉각 시스템으로서,
    상기 밸러스트 탱크 또는 씨체스트로부터 유입되는 해수를 공급하는 해수펌프;
    복수의 엔진별로 구성되어, 엔진 내부의 열을 냉각시키는 청수 냉각기;
    상기 씨체스트와 상기 해수 펌프 사이에 설치되어, 상기 씨체스트로부터 유입된 해수의 공급을 단속하는 제 1 밸브;
    상기 밸러스트 탱크와 상기 해수 펌프 사이에 설치되어, 상기 밸러스트 탱크에 저장된 해수의 공급을 단속하는 제 2 밸브; 및
    상기 구조물의 운전모드가 잭업모드인 경우 상기 제 1 밸브를 닫고 상기 제 2 밸브를 열어 상기 밸러스트 탱크의 해수가 상기 청수 냉각기에 공급되도록 제어하고, 상기 구조물의 운전모드가 플로팅모드인 경우 상기 제 1 밸브를 열고 상기 제 2 밸브를 닫아 상기 씨체스트의 해수가 상기 청수 냉각기에 공급되도록 제어하는 제어반을 포함하고,
    상기 청수 냉각기와 연결되고, 외부로 이어진 배출라인에 연결되는 연결라인과,
    상기 배출라인에서 분기되어 상기 밸러스트 탱크와 연결되는 복귀라인을 더 포함하며,
    상기 제어반은 상기 구조물의 운전모드가 플로팅모드인 경우 상기 배출라인에 설치된 밸브를 열고 상기 복귀라인에 설치된 밸브를 닫아 상기 청수 냉각기에 의해 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수를 외부로 배출하고, 상기 구조물의 운전모드가 잭업모드인 경우 상기 배출라인에 설치된 밸브를 닫고 상기 복귀라인에 설치된 밸브를 열어 상기 밸러스트 탱크로 상기 청수 냉각기에 의해 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수를 복귀시키는 것을 특징으로 하는 구조물의 엔진 냉각 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 청수 냉각기로 청수를 보내어 청수를 순환시키는 청수 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 엔진 냉각 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 청수 냉각기에 의해 엔진을 냉각시키고 나온 해수의 온도를 전송하는 온도 전송기를 더 포함하고,
    상기 제어반은 상기 온도 전송기로부터 수신된 해수의 온도가 미리 설정된 기준온도보다 높은 경우 상기 청수 냉각기에 공급되는 해수의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 구조물의 엔진 냉각 시스템.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어반은 상기 엔진의 운전신호를 수신받는 경우 상기 연결라인에 설치된 밸브에 개방신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 구조물의 엔진 냉각 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어반은 상기 엔진의 정지신호를 수신시 상기 밸러스트 탱크에 해수를 공급하는 해수공급용 펌프의 운전을 정지시키는 것을 특징으로 하는 구조물의 엔진 냉각 시스템.
  7. 삭제
  8. 밸러스트 탱크를 구비한 구조물의 엔진 냉각 시스템으로서,
    상기 밸러스트 탱크 또는 씨체스트로부터 유입되는 해수를 공급하는 해수펌프;
    복수의 엔진별로 구성되어, 엔진 내부의 열을 냉각시키는 청수 냉각기;
    상기 씨체스트와 상기 해수 펌프 사이에 설치되어, 상기 씨체스트로부터 유입된 해수의 공급을 단속하는 제 1 밸브;
    상기 밸러스트 탱크와 상기 해수 펌프 사이에 설치되어, 상기 밸러스트 탱크에 저장된 해수의 공급을 단속하는 제 2 밸브; 및
    상기 구조물의 운전모드가 잭업모드인 경우 상기 제 1 밸브를 닫고 상기 제 2 밸브를 열어 상기 밸러스트 탱크의 해수가 상기 청수 냉각기에 공급되도록 제어하고, 상기 구조물의 운전모드가 플로팅모드인 경우 상기 제 1 밸브를 열고 상기 제 2 밸브를 닫아 상기 씨체스트의 해수가 상기 청수 냉각기에 공급되도록 제어하는 제어반을 포함하되,
    상기 청수 냉각기는 복수개로 이루어지고,
    상기 제어반은 상기 복수개의 청수 냉각기를 그룹으로 나누어 그룹별로 독립적인 제어를 수행하며, 각 그룹별로 구분된 상기 청수 냉각기를 거친 해수의 온도를 비교하여 높은 온도를 가진 그룹의 해수를 외부로 배출시키고, 낮은 온도를 가진 그룹의 해수를 상기 밸러스트 탱크로 회수시키도록 배출라인 및 복귀라인에 설치된 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 구조물의 엔진 냉각 시스템.
  9. 밸러스트 탱크를 구비한 구조물의 엔진 냉각 시스템으로서,
    상기 밸러스트 탱크 또는 씨체스트로부터 유입되는 해수를 공급하는 해수펌프;
    복수의 엔진별로 구성되어, 엔진 내부의 열을 냉각시키는 청수 냉각기;
    상기 씨체스트와 상기 해수 펌프 사이에 설치되어, 상기 씨체스트로부터 유입된 해수의 공급을 단속하는 제 1 밸브;
    상기 밸러스트 탱크와 상기 해수 펌프 사이에 설치되어, 상기 밸러스트 탱크에 저장된 해수의 공급을 단속하는 제 2 밸브; 및
    상기 구조물의 운전모드가 잭업모드인 경우 상기 제 1 밸브를 닫고 상기 제 2 밸브를 열어 상기 밸러스트 탱크의 해수가 상기 청수 냉각기에 공급되도록 제어하고, 상기 구조물의 운전모드가 플로팅모드인 경우 상기 제 1 밸브를 열고 상기 제 2 밸브를 닫아 상기 씨체스트의 해수가 상기 청수 냉각기에 공급되도록 제어하는 제어반을 포함하고,
    상기 밸러스트 탱크에 설치된 레벨센서를 더 포함하고,
    상기 제어반은 상기 레벨센서로부터 측정된 상기 밸러스트 탱크의 수위가 기준수위보다 높은 경우 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수를 외부로 배출시키도록 제어하고, 상기 밸러스트 탱크의 수위가 기준수위보다 낮은 경우 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수를 상기 밸러스트 탱크로 복귀시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 구조물의 엔진 냉각 시스템.
  10. 밸러스트 탱크를 구비한 구조물의 엔진 냉각 시스템을 이용한 엔진 냉각 방법으로서,
    구조물의 운전모드를 선택받는 단계;
    상기 선택받은 구조물의 운전모드가 플로팅모드인지 또는 잭업모드인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단하는 단계의 판단결과 구조물의 운전모드가 잭업모드인 경우 엔진 운전 과정에서 발생된 엔진 내부의 열은 상기 밸러스트 탱크에 저장된 해수를 공급받아 청수 냉각기를 냉각시키고, 구조물의 운전모드가 플로팅모드인 경우 씨체스트에서 유입되는 해수를 공급받아 청수 냉각기를 냉각시키는 단계를 포함하고,
    각 그룹별로 구분된 상기 청수 냉각기를 거친 해수의 온도를 수신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 냉각시키는 단계 이후에,
    상기 그룹별 해수의 온도를 비교하여 높은 온도를 가진 그룹의 해수를 외부로 배출시키고, 낮은 온도를 가진 그룹의 해수를 상기 밸러스트 탱크로 회수시키도록 배출라인 및 복귀라인에 설치된 밸브를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 엔진 냉각 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수의 온도를 전송하는 온도 전송기로부터 수신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 냉각시키는 단계 이후에,
    상기 수신된 해수의 온도가 미리 설정된 기준온도보다 높은 경우 상기 청수 냉각기에 공급되는 해수의 유량을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 엔진 냉각 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 냉각시키는 단계 이후에,
    상기 구조물의 운전모드가 플로팅모드인 경우 상기 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수를 외부로 배출시키고, 상기 구조물의 운전모드가 잭업모드인 경우 상기 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수를 상기 밸러스트 탱크로 복귀시키거나 외부로 배출시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 엔진 냉각 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 냉각시키는 단계 이전에,
    상기 엔진의 운전신호를 수신하는 단계; 및
    상기 청수 냉각기에 연결된 연결라인에 설치된 밸브에 개방신호를 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 엔진 냉각 방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 냉각시키는 단계 이전에,
    상기 엔진의 정지신호를 수신는 단계; 및
    상기 엔진의 정지신호 수신시 상기 밸러스트 탱크에 해수를 공급하는 해수공급용 펌프의 운전을 정지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 엔진 냉각 방법.
  15. 삭제
  16. 밸러스트 탱크를 구비한 구조물의 엔진 냉각 시스템을 이용한 엔진 냉각 방법으로서,
    구조물의 운전모드를 선택받는 단계;
    상기 선택받은 구조물의 운전모드가 플로팅모드인지 또는 잭업모드인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단하는 단계의 판단결과 구조물의 운전모드가 잭업모드인 경우 엔진 운전 과정에서 발생된 엔진 내부의 열은 상기 밸러스트 탱크에 저장된 해수를 공급받아 청수 냉각기를 냉각시키고, 구조물의 운전모드가 플로팅모드인 경우 씨체스트에서 유입되는 해수를 공급받아 청수 냉각기를 냉각시키는 단계를 포함하되,
    상기 냉각시키는 단계 이후에,
    상기 밸러스트 탱크에 설치된 레벨센서로부터 측정된 밸러스트 탱크의 수위를 수신하는 단계;
    상기 수신된 밸러스트 탱크의 수위가 기준수위보다 높은지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단하는 단계의 판단결과 밸러스트 탱크의 수위가 기준수위보다 높은 경우 상기 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수를 외부로 배출되도록 제어하고, 밸러스트 탱크의 수위가 기준수위보다 낮은 경우 상기 엔진 내부의 열을 냉각시키고 나온 해수를 상기 밸러스트 탱크로 복귀시키도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 엔진 냉각 방법.
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