KR101938915B1

KR101938915B1 - 엔진의 연료공급 시스템 및 이를 이용한 연료공급 방법

Info

Publication number: KR101938915B1
Application number: KR1020140134272A
Authority: KR
Inventors: 백은성
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2014-10-06
Filing date: 2014-10-06
Publication date: 2019-01-16
Also published as: KR20160041127A

Abstract

본 발명은 엔진의 연료공급 시스템 및 이를 이용한 연료공급 방법에 관한 것으로서, 엔진의 연료공급 시스템은, LNG 저장탱크로부터 엔진부까지 연결되는 연료가스 공급라인부; 상기 연료가스 공급라인부의 BOG 라인 상에 설치되는 BOG 압축냉각부; 상기 연료가스 공급라인부의 LNG 라인 상에 설치되는 LNG 가압가열부; 상기 BOG 라인과 상기 LNG 라인이 합류되는 지점에 연결되는 상기 연료가스 공급라인부의 BOG+LNG 공통라인 상에 설치되는 BOG+LNG 유량계; 및 상기 BOG+LNG 공통라인 상에 설치되는 BOG+LNG 가스 분석기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 엔진의 연료공급 시스템 및 이를 이용한 연료공급 방법은, BOG 압축냉각부 및 LNG 가압가열부 각각과 엔진부 사이의 BOG+LNG 공통라인에 하나의 BOG+LNG 가스 분석기와 하나의 BOG+LNG 유량계를 설치하여 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 및 유량을 각각 측정하도록 구성함으로써, 가스 분석기의 구성을 단순화하고 유량계의 설치 대수를 축소할 수 있어 설치 공수를 절감할 수 있고, 엔진부에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 용이하게 산출할 수 있어, 엔진부의 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있다.

Description

엔진의 연료공급 시스템 및 이를 이용한 연료공급 방법{Fuel Supply System for Engine and Method of Sypplying Fuel using the same}

본 발명은 엔진의 연료공급 시스템 및 이를 이용한 연료공급 방법에 관한 것이다.

선박은 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 몇천 개 이상의 컨테이너 등을 싣고 대양을 항해하는 운송수단으로서, 강철로 이루어져 있고 부력에 의해 수선면에 부유한 상태에서 프로펠러의 회전을 통해 발생되는 추력을 통해 이동한다.

이러한 선박은 엔진을 가동함으로써 추력을 발생시키는데, 이때 엔진은 가솔린 또는 디젤을 사용하여 피스톤을 움직여서 피스톤의 왕복운동에 의해 크랭크 축이 회전되도록 함으로써, 크랭크 축에 연결된 샤프트가 회전되어 프로펠러가 가동되도록 하는 것이 일반적이었다.

그러나 최근에는, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 LNG라 칭함)를 운반하는 LNG 운반선에서 LNG를 연료로 사용하여 엔진을 가동하는 LNG 연료공급 방식이 사용되고 있으며, 이와 같이 엔진의 연료로 LNG를 사용하는 방식은 LNG 운반선 외의 다른 선박에도 적용되고 있다.

일반적으로, LNG는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부하다고 알려져 있고, 채광과 이송기술이 발달함에 따라 그 사용량이 급격히 증가하고 있다. 이러한 LNG는 주성분인 메탄을 1기압 하에서 -162℃도 이하로 온도를 내려서 액체 상태로 보관하는 것이 일반적인데, 액화된 메탄의 부피는 표준상태인 기체상태의 메탄 부피의 600분의 1 정도이고, 비중은 0.42로 원유비중의 약 2분의 1이 된다.

그러나 엔진이 가동되기 위해 필요한 온도 및 압력 등은, 탱크에 저장되어 있는 LNG의 상태와는 다를 수 있다. 따라서 최근에는 액체 상태로 저장되는 LNG의 온도 및 압력 등을 제어하여 엔진에 공급하는 기술에 대하여, 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다.

또한, LNG를 액상으로 보관할 때 탱크로 열침투가 발생함에 따라 일부 LNG가 기화되어 증발가스(Boil off Gas, 이하 BOG라 칭함)가 생성되는데, 기존에는 탱크 압력을 낮춰 탱크의 파손 위험을 제거하기 위하여 BOG를 단순히 외부로 배출 처리하였다. 그러나 최근에는 탱크에서 생성된 BOG를 재액화시켜 엔진에 공급하는 등의 활용 방안에 대해서도 개발의 필요성이 점차 증대되고 있다.

이와 같이, BOG 및 LNG를 선박용 엔진의 연료로 사용할 경우, 선박의 레이든 컨디션(Laden condition)과 밸러스트 컨디션(Ballast condition)으로 운항할 때뿐만 아니라, 공급받은 LNG의 산지, 연료가스의 공급진행 등의 다양한 요소에 따라 연료가스의 구성성분이 지속적으로 변화할 수 있는데, 엔진은 메탄가가 높은 연료가스를 공급받을수록 고출력을 나타낼 수 있으므로, 연료가스의 구성성분을 분석하여 저위 발열량(Lower Calorific Value; LCV)을 측정하는 가스 분석기를 이용하여 엔진에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 산출하고 있다.

그런데 가스 분석기는, 가스 샘플링을 하기 위한 압력 및 온도 조건이 엄격하기 때문에, 고압 엔진 측에 장착되는 가스 분석기의 경우, 감압장치 및 부가설비 등의 설치가 필요하며, 또한 유량계 역시 복수 개로 설치해야 하므로, 설치 공수 과다 소요, 가격 상승, 반응성 및 응답시간 지연 등의 문제가 있어, 이를 해결하기 위한 방안이 여러모로 모색되고 있다.

국내 공개특허공보 제10-2014-0052885호 (공개일: 2014년 05월 07일)

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 엔진에 공급되는 연료가스의 구성성분을 분석하여 저위 발열량을 측정하는 가스 분석기의 구성을 단순화하거나, 가스 분석기에 필요한 감압장치 및 부가설비를 생략하거나, 또는 연료가스의 유량을 측정하는 유량계의 설치 대수를 축소하더라도, 적어도 하나 이상의 엔진에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 산출할 수 있게 하는 엔진의 연료공급 시스템 및 이를 이용한 연료공급 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 엔진의 연료공급 시스템은, LNG 저장탱크로부터 엔진부까지 연결되는 연료가스 공급라인부; 상기 연료가스 공급라인부의 BOG 라인 상에 설치되는 BOG 압축냉각부; 상기 연료가스 공급라인부의 LNG 라인 상에 설치되는 LNG 가압가열부; 상기 BOG 라인과 상기 LNG 라인이 합류되는 지점에 연결되는 상기 연료가스 공급라인부의 BOG+LNG 공통라인 상에 설치되는 BOG+LNG 유량계; 및 상기 BOG+LNG 공통라인 상에 설치되는 BOG+LNG 가스 분석기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 BOG+LNG 가스 분석기는, 상기 BOG 압축냉각부 및 상기 LNG 가압가열부 각각과 상기 엔진부 사이 또는 상기 BOG+LNG 유량계와 상기 엔진부 사이의 상기 BOG+LNG 공통라인 상에 설치되며, 상기 BOG+LNG 공통라인을 통해 상기 엔진부로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 저위 발열량을 측정할 수 있다.

구체적으로, 상기 엔진부는, 상기 BOG+LNG 공통라인으로부터 분지되는 제1 BOG+LNG 분지라인에 연결되는 제1 엔진; 및 상기 BOG+LNG 공통라인으로부터 분지되는 제2 BOG+LNG 분지라인에 연결되는 제2 엔진을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 엔진은, 주 엔진으로서의 고압 엔진 또는 저압 엔진이며, 상기 제2 엔진은, 부 엔진으로서의 저압 엔진일 수 있다.

구체적으로, 상기 고압 엔진은, ME-GI 엔진이며, 상기 저압 엔진은 이중연료(DF) 엔진일 수 있다.

구체적으로, 상기 BOG 압축냉각부는, 상기 LNG 저장탱크의 내부에서 발생되는 BOG를 압축 및 냉각시켜 상기 엔진부로 공급하도록, BOG 압축기 및 상기 BOG 압축기의 하류에 마련되는 BOG 냉각기를 포함하되, 상기 BOG+LNG 가스 분석기에서 가스 샘플링을 하기 위한 압력 조건에 부합되도록 상기 BOG 압축기 및 상기 BOG 냉각기의 설치 대수를 조절하여, 저압용으로 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 LNG 가압가열부는, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출되는 LNG를 가압 및 가열시켜 상기 엔진부로 공급하도록, LNG 펌프 및 상기 LNG 펌프의 하류에 마련되는 LNG 열교환기를 포함하되, 상기 BOG+LNG 가스 분석기에서 가스 샘플링을 하기 위한 압력 조건에 부합되도록 상기 LNG 펌프를 저압용으로 설치하여, 저압용으로 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 엔진이 상기 고압 엔진이고, 상기 BOG 압축냉각부 및 상기 LNG 가압가열부가 저압용일 때, 상기 제1 BOG+LNG 분지라인 상에 설치되는 가압기를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 LNG 저장탱크와 상기 BOG 압축냉각부 사이의 상기 BOG 라인 상에 설치되며, 상기 엔진부에 연료로서 공급되는 BOG의 유량을 제어하는 BOG 유량 제어밸브; 및 상기 LNG 저장탱크와 상기 LNG 가압가열부 사이의 상기 LNG 라인 상에 설치되며, 상기 엔진부에 연료로서 공급되는 LNG의 유량을 제어하는 LNG 유량 제어밸브를 더 포함하며, 상기 BOG 유량 제어밸브와 상기 LNG 유량 제어밸브는, 상기 BOG+LNG 가스 분석기를 통해 BOG 및 LNG의 혼합가스에 대한 성분을 분석한 결과, 상기 엔진부에 공급되는 BOG 및 LNG 혼합 연료가스의 메탄가가 낮을 경우, 상기 엔진부가 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있도록 BOG의 유량을 줄이고 LNG의 유량을 증대시키도록 개도 조절될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 엔진의 연료공급 시스템을 이용한 연료공급 방법은, 제어부가, BOG+LNG 유량계로부터 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값을 제공받는 단계; 상기 제어부가, BOG+LNG 가스 분석기로부터 BOG 압축냉각부에서 압축된 BOG와 LNG 가압가열부에서 가압된 LNG의 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 제공받는 단계; 상기 제어부가, 총 엔진공급 열량 값을 산출하고, 엔진부에서 요구하는 열량 값과 비교하는 단계; 및 상기 제어부가, 상기 엔진부에서 요구하는 엔진 출력을 얻을 수 있도록 연료공급 시스템을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 제어부가, BOG+LNG 유량계로부터 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값을 제공받는 단계에서, 상기 BOG+LNG 유량계는, 상기 BOG 압축냉각부 및 상기 LNG 가압가열부 각각과 상기 엔진부 사이에서 BOG 라인과 LNG 라인이 합류되는 지점에 연결되는 BOG+LNG 공통라인 상에 설치되어, 상기 BOG+LNG 공통라인을 통해 상기 엔진부로 공급되는 상기 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값을 측정하여 상기 제어부에 제공할 수 있다.

구체적으로, 상기 제어부가, BOG+LNG 가스 분석기로부터 BOG 압축냉각부에서 압축된 BOG와 LNG 가압가열부에서 가압된 LNG의 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 제공받는 단계에서, 상기 BOG+LNG 가스 분석기는, 상기 BOG+LNG 공통라인 상에 설치되어, 상기 BOG 압축냉각부 또는 상기 LNG 가압가열부에서 BOG 또는 LNG를 압축 또는 가압한 후에 상기 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 측정하여 상기 제어부에 제공할 수 있다.

구체적으로, 상기 제어부가, 총 엔진공급 열량 값을 산출하고, 엔진부에서 요구하는 열량 값과 비교하는 단계에서, 상기 총 엔진공급 열량 값은, 다음의 공식에 의하여 산출할 수 있다.

TFBL × TLBL ＝ TGE ................(공식)

(여기서, 'TFBL'은 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값이고, 'TLBL'은 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값이고, 'TGE'는 총 엔진공급 열량 값이다.)

구체적으로, 상기 제어부가, 총 엔진공급 열량 값을 산출하고, 엔진부에서 요구하는 열량 값과 비교하는 단계에서, 상기 엔진부에서 요구하는 열량 값은, 상기 엔진부의 부하 상태와 엔진 열량 테이블에 마련된 데이터를 통해 알 수 있다.

구체적으로, 상기 제어부가, 상기 엔진부에서 요구하는 엔진 출력을 얻을 수 있도록 연료공급 시스템을 제어하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 BOG 압축냉각부 및 상기 LNG 가압가열부 중에서 어느 하나를 선택 또는 동시에 가동되도록 하고, 상기 LNG 저장탱크와 상기 BOG 압축냉각부 사이의 상기 BOG 라인 상에 설치되는 BOG 유량 제어밸브 및 상기 LNG 저장탱크와 상기 LNG 가압가열부 사이의 상기 LNG 라인 상에 설치되는 LNG 유량 제어밸브의 개도를 조절할 수 있다.

구체적으로, 상기 제어부가, 상기 엔진부에서 요구하는 엔진 출력을 얻을 수 있도록 연료공급 시스템을 제어하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 LNG 저장탱크의 내부에서 발생되는 BOG 발생량이 상기 엔진부의 연료로서 사용하기에 충분할 경우, 상기 BOG 압축냉각부만 가동되도록 제어하면서, 상기 엔진부의 안정된 엔진 출력을 유지할 수 있도록 상기 BOG 유량 제어밸브의 개도를 실시간으로 제어할 수 있다.

구체적으로, 상기 BOG 압축냉각부만을 가동하여 상기 엔진부의 연료로서 BOG를 공급하는 과정에서, 상기 제어부는, 상기 BOG+LNG 가스 분석기를 통해 상기 BOG에 대한 성분을 분석한 결과 BOG의 메탄가가 낮을 경우, 상기 엔진부의 안정된 엔진 출력을 위해, 상기 LNG 가압가열부를 추가로 가동되도록 제어하면서, 상기 BOG 유량 제어밸브와 함께 상기 LNG 유량 제어밸브의 개도도 실시간으로 제어할 수 있다.

구체적으로, 상기 제어부가, 상기 엔진부에서 요구하는 엔진 출력을 얻을 수 있도록 연료공급 시스템을 제어하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 LNG 저장탱크 내의 압력이 정해진 압력 미만인 경우, 상기 LNG 가압가열부만 가동되도록 제어하면서, 상기 엔진부의 안정된 엔진 출력을 유지할 수 있도록 상기 LNG 유량 제어밸브의 개도를 실시간으로 제어할 수 있다.

구체적으로, 상기 제어부가, 상기 엔진부에서 요구하는 엔진 출력을 얻을 수 있도록 연료공급 시스템을 제어하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 LNG 저장탱크 내의 압력이 정해진 압력 이상이고, BOG 발생량이 충분하지 않을 경우, 상기 BOG 압축냉각부 및 상기 LNG 가압가열부를 동시에 가동되도록 제어하면서, 상기 엔진부의 안정된 엔진 출력을 유지할 수 있도록 상호 보완적으로 상기 BOG 유량 제어밸브 및 상기 LNG 유량 제어밸브의 개도를 실시간으로 제어할 수 있다.

구체적으로, 상기 BOG 압축냉각부 및 상기 LNG 가압가열부를 동시에 가동하여 상기 엔진부의 연료로서 BOG와 LNG 혼합가스를 공급하는 과정에서, 상기 제어부는, 상기 BOG+LNG 가스 분석기를 통해 BOG 및 LNG의 혼합가스에 대한 성분을 분석한 결과 BOG와 LNG 혼합가스의 메탄가가 낮을 경우, 상기 엔진부의 안정된 엔진 출력을 위해, BOG의 유량을 감소시키고 LNG의 유량을 증가시킬 수 있도록 상기 BOG 유량 제어밸브 및 상기 LNG 유량 제어밸브의 개도를 강제적으로 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 엔진의 연료공급 시스템 및 이를 이용한 연료공급 방법은, LNG 저장탱크의 내부, 또는 BOG 압축냉각부 및 LNG 가압가열부 각각과 LNG 저장탱크 사이의 BOG 라인 및 LNG 라인에 BOG 및 LNG 가스 분석기를 설치하여 BOG 및 LNG 각각의 저위 발열량을 측정하도록 구성함으로써, BOG 또는 LNG의 압력이 BOG 및 LNG 가스 분석기에서 가스 샘플링을 하기 위한 압력 조건에 부합되어 별도의 감압장치 및 부가설비를 설치하지 않아도 되어 설치 공수를 절감할 수 있고, 엔진부에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 용이하게 산출할 수 있어, 엔진부의 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 엔진의 연료공급 시스템 및 이를 이용한 연료공급 방법은, BOG 압축냉각부 및 LNG 가압가열부 각각과 엔진부 사이의 BOG+LNG 공통라인에 하나의 BOG+LNG 가스 분석기를 설치하여 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량을 측정하도록 구성함으로써, 가스 분석기의 구성을 단순화할 수 있어 설치 공수를 절감할 수 있고, 엔진부에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 용이하게 산출할 수 있어, 엔진부의 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 엔진의 연료공급 시스템 및 이를 이용한 연료공급 방법은, BOG 압축냉각부 및 LNG 가압가열부 각각과 엔진부 사이의 BOG+LNG 공통라인에 하나의 BOG+LNG 가스 분석기와 하나의 BOG+LNG 유량계를 설치하여 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 및 유량을 각각 측정하도록 구성함으로써, 가스 분석기의 구성을 단순화하고 유량계의 설치 대수를 축소할 수 있어 설치 공수를 절감할 수 있고, 엔진부에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 용이하게 산출할 수 있어, 엔진부의 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 엔진의 연료공급 시스템 및 이를 이용한 연료공급 방법은, LNG 저장탱크의 내부, 또는 BOG 압축냉각부 및 LNG 가압가열부 각각과 LNG 저장탱크 사이의 BOG 라인 및 LNG 라인에 BOG 및 LNG 가스 분석기를 설치하여 BOG 및 LNG 각각의 저위 발열량을 측정하고, BOG 압축냉각부 및 LNG 가압가열부 각각과 엔진부 사이의 BOG+LNG 공통라인에 하나의 BOG+LNG 가스 분석기와 하나의 BOG+LNG 유량계를 설치하여 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 및 유량을 각각 측정하도록 구성함으로써, BOG 및 LNG 각각의 저위 발열량과 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량을 통해 BOG와 LNG의 혼합 비율을 파악할 수 있고, BOG+LNG 유량계에서 측정한 유량을 이용하면 하나의 유량계로도 BOG 및 LNG 각각의 유량을 산출할 수 있고, 엔진부에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 용이하게 산출할 수 있어, 엔진부의 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 엔진의 연료공급 시스템 및 이를 이용한 연료공급 방법은, BOG 압축냉각부 및 LNG 가압가열부 각각과 고압용 제1 엔진 사이의 제1 BOG+LNG 분지라인에 하나의 BOG+LNG 유량계를 설치하여 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량을 측정하고, BOG 압축냉각부 및 LNG 가압가열부 각각과 저압용 제2 엔진 사이의 제2 BOG+LNG 분지라인에 마련되는 감압기의 후단에 하나의 BOG+LNG 가스 분석기를 설치하여 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량을 측정하도록 구성함으로써, 가스 분석기의 구성을 단순화하고 유량계의 설치 대수를 축소할 수 있어 설치 공수를 절감할 수 있고, 엔진부에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 용이하게 산출할 수 있어, 엔진부의 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 엔진의 연료공급 시스템 및 이를 이용한 연료공급 방법은, BOG 및 LNG 가스 분석기 또는 BOG+LNG 가스 분석기를 통해 BOG 및 LNG 또는 이들의 혼합가스에 대한 성분을 분석하고, 엔진부에 공급되는 BOG 및 LNG 혼합 연료가스의 메탄가가 낮을 경우, 상대적으로 낮은 메탄가를 갖는 BOG의 유량을 감소시키고 상대적으로 높은 메탄가를 갖는 LNG의 유량을 증대시켜 엔진부의 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 엔진의 연료공급 시스템 및 이를 이용한 연료공급 방법은, LNG 저장탱크에서 발생되는 BOG를 엔진부의 연료가스로 사용하되, BOG 발생량이 엔진부에 공급하기에 부족한 경우에, LNG 유량 제어밸브의 개도를 조절하여 엔진부에 필요한 연료를 안정적으로 공급할 수 있어, 별도의 냉매 시스템을 이용한 BOG 재액화가 필요하지 않아 BOG 처리 비용을 절감할 수 있고, BOG의 불필요한 낭비를 줄여 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템을 이용한 연료공급 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템을 이용한 연료공급 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템을 이용한 연료공급 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템을 이용한 연료공급 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 10는 본 발명의 제5 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템을 이용한 연료공급 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11은 BOG 압축냉각부의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 12는 BOG 압축냉각부의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템(1000)은, 연료가스 공급라인부(1100), LNG 저장탱크(1110), 엔진부(1120), BOG 유량 제어밸브(1130), BOG 압축냉각부(1140), BOG 유량계(1150), LNG 유량 제어밸브(1160), LNG 가압가열부(1170), LNG 유량계(1180), 가압기(1190), 감압기(1200), BOG 및 LNG 가스 분석기(1210), 제어부(1220)를 포함한다.

이하 본 명세서에서, LNG는 편의상 액체 상태인 NG(Natural Gas) 뿐만 아니라 초임계 상태 등인 NG를 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, BOG는 기체 상태의 BOG뿐만 아니라 액화된 BOG를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

연료가스 공급라인부(1100)는, 후술할 LNG 저장탱크(1110)로부터 BOG 및 LNG를 후술할 엔진부(1120)로 이송시키기 위한 경로를 제공할 수 있으며, BOG 라인(1101), LNG 라인(1102), BOG+LNG 공통라인(1103), 제1 BOG+LNG 분지라인(1104), 제2 BOG+LNG 분지라인(1105)을 포함하여 구성될 수 있다.

BOG 라인(1101)은, 후술할 LNG 저장탱크(1110)의 내부에서 자연적으로 발생되는 BOG를 연료로서 후술할 엔진부(1120)로 이송시키기 위한 경로를 제공할 수 있으며, 후술할 LNG 라인(1102)과 합류될 수 있다. 이러한 BOG 라인(1101) 상에는, 후술할 BOG 유량 제어밸브(1130), 후술할 BOG 및 LNG 가스 분석기(1210), 후술할 BOG 압축냉각부(1140) 및 후술할 BOG 유량계(1150)가 설치될 수 있다.

LNG 라인(1102)은, 후술할 LNG 저장탱크(1110)로부터 이송 펌프(1111)의 가동에 의해 공급되는 LNG를 연료로서 후술할 엔진부(1120)로 이송시키기 위한 경로를 제공할 수 있으며, BOG 라인(1101)과 합류될 수 있다. 이러한 LNG 라인(1102) 상에는, 후술할 LNG 유량 제어밸브(1160), 후술할 BOG 및 LNG 가스 분석기(1210), 후술할 LNG 가압가열부(1170) 및 후술할 LNG 유량계(1180)가 설치될 수 있다.

BOG+LNG 공통라인(1103)은, LNG 유량계(1180) 및 BOG 유량계(1150)의 후단에서 LNG 라인(1102)과 BOG 라인(1101)이 합류되는 지점에 연결될 수 있으며, 혼합된 BOG 및 LNG를 연료로서 후술할 엔진부(1120)로 이송시키기 위한 경로를 제공할 수 있다.

제1 BOG+LNG 분지라인(1104)은, BOG+LNG 공통라인(1103)으로부터 분지되어, 혼합된 BOG 및 LNG를 연료로서 후술할 엔진부(1120)의 제1 엔진(1121)으로 이송시키기 위한 경로를 제공할 수 있다. 이러한 제1 BOG+LNG 분지라인(1104) 상에는, 후술할 LNG 가압가열부(1170)와 후술할 BOG 압축냉각부(1140)의 고압용 또는 저압용 사양에 따라 후술할 가압기(1190)가 선택적으로 설치될 수 있다.

제2 BOG+LNG 분지라인(1105)은, BOG+LNG 공통라인(1103)으로부터 분지되어, 혼합된 BOG 및 LNG를 연료로서 후술할 엔진부(1120)의 제2 엔진(1122)으로 이송시키기 위한 경로를 제공할 수 있다. 이러한 제2 BOG+LNG 분지라인(1105) 상에는, 후술할 LNG 가압가열부(1170)와 후술할 BOG 압축냉각부(1140)의 고압용 또는 저압용 사양에 따라 후술할 감압기(1200)가 선택적으로 설치될 수 있다.

LNG 저장탱크(1110)는, LNG를 저장하며, 저장된 LNG 또는 자연적으로 발생되는 BOG를 LNG 라인(1102) 또는 BOG 라인(1101)을 통해 후술할 엔진부(1120)로 공급할 수 있게 한다.

LNG 저장탱크(1110)는, LNG 운반선, LNG RV 등과 같은 선박에 구비되어, LNG를 생산지로부터 소비지로 수송하기 위해 사용되므로, 생산지에서 소비지로 운항할 때에는 LNG를 가득 적재한 레이든 컨디션(Laden condition)으로 운항하고, LNG를 하역한 후 다시 생산지로 돌아갈 때에는 거의 비어있는 밸러스트 컨디션(Ballast condition)으로 운항한다. 레이든 컨디션에서는 LNG의 양이 많아 상대적으로 BOG 발생량도 많고, 밸러스트 컨디션에서는 LNG의 양이 적어 상대적으로 BOG 발생량도 적다.

LNG 저장탱크(1110)는 용량, 외부 온도 등의 조건에 따라 다소 차이가 있으나, 예를 들어 150,000㎥의 저장용량을 갖는 LNG 운반선의 경우에, 레이든 컨디션에서 BOG 발생량은 3 내지 4ton/h이고, 밸러스트 컨디션에서 BOG 발생량은 0.3 내지 0.4ton/h 이다. 또한, ME-GI 엔진에서는 부하에 따라 연료가스를 1 내지 4ton/h 사용할 수 있는 것으로 알려져 있다. 한편, 최근에는 LNG 저장탱크(1110)의 단열성능이 향상됨에 따라 BOR(Boil Off Rate)이 점차 낮아지고 있는 추세이므로, BOG의 발생량도 감소하는 추세이다. 또한, BOG 및 LNG 각각의 저위 발열량은 다를 수 있는데, 예를 들어 LNG의 저위 발열량은 49,188kJ/kg일 수 있고, BOG의 저위 발열량은 40,855kJ/kg일 수 있다. BOG의 저위 발열량이 LNG의 저위 발열량보다 낮은 것은 BOG에 질소와 같은 연료용 이외의 다른 성분이 더 많이 포함되어 있어 메탄가가 낮기 때문이다.

이에 따라, 본 실시예는, BOG의 발생량이 많은 레이든 컨디션으로 운항할 때, BOG를 후술할 엔진부(1120)의 주 연료가스로 사용할 수 있게 후술할 BOG 압축냉각부(1140)를 통해 공급하고, 이때 BOG의 발생량이 충분하므로 후술할 LNG 가압가열부(1170)를 가동시키지 않아도 되지만, 후술할 BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)를 통해 BOG 및 LNG에 대한 성분을 분석한 결과, 후술할 엔진부(1120)에 공급되는 BOG 및 LNG 혼합 연료가스의 메탄가가 낮을 경우, 엔진부(1120)의 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있도록 후술할 LNG 가압가열부(1170)를 선택적으로 가동시키고, 후술할 LNG 유량 제어밸브(1160)의 개도를 조절하여 LNG 유량을 증대시킬 수 있다. 이 경우, LNG 유량의 증대되는 양만큼 후술할 BOG 유량 제어밸브(1130)의 개도를 조절하여 BOG 유량을 감소시킴은 물론이다.

또한, 본 실시예는, BOG의 발생량이 적은 밸러스트 컨디션으로 운항할 때, LNG를 후술할 엔진부(1120)의 주 연료가스로 사용할 수 있게 LNG 가압가열부(1170)를 통해 공급하고, BOG를 후술할 엔진부(1120)의 부 연료가스로 사용할 수 있게 BOG 압축냉각부(1140)를 통해 공급하고, 이때 후술할 BOG 유량 제어밸브(1130)의 개도는 완전 개방 상태일 수 있고, 후술할 LNG 유량 제어밸브(1160)의 개도는 후술할 엔진부(1120)에서 요구하는 연료가스의 유량을 고려하여 일부 개방될 수 있다.

이를 통해 본 실시예는, LNG 저장탱크(1110)의 내부에서 자연적으로 발생되는 BOG의 대부분을 연료로서 후술할 엔진부(1120)에 공급할 수 있어, 별도의 냉매 시스템을 이용한 BOG 재액화가 필요하지 않아 BOG 처리 비용을 절감할 수 있고, BOG의 불필요한 낭비를 줄여 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.

엔진부(1120)는, 연료가스 공급라인부(1100)를 통해 LNG 저장탱크(1110)에 저장된 LNG, LNG 저장탱크(1110) 내부에서 자연적으로 발생되는 BOG, 또는 BOG와 LNG 혼합가스를 공급받아, 이를 연료로 가동되어 동력을 발생시킬 수 있으며, 제1 엔진(1121)과 제2 엔진(1122)을 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 엔진부(1120)는, 선박의 프로펠러를 가동하기 위한 제1 엔진(1121)과 제2 엔진(1122)일 수 있으나, 발전을 위한 엔진 또는 기타 동력을 발생시키기 위한 엔진을 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예는 엔진부(1120)의 엔진 종류를 특별히 한정하지 않는다. 다만 엔진부(1120)은 BOG, LNG, 또는 이들의 혼합가스의 연소에 의해 가동력을 발생시키는 내연기관일 수 있다.

제1 엔진(1121)은, 선박용 엔진 중에서 주 엔진으로서의 고압 엔진 또는 저압 엔진일 수 있는데, 고압 엔진으로서 ME-GI 엔진일 수 있고, 저압 엔진으로서 DFDE(Dual Fuel Diesel Generator)와 같은 이중연료(DF) 엔진일 수 있다.

이러한 제1 엔진(1121)은, 초임계 상태의 LNG를 후술할 LNG 가압가열부(1170)로부터 공급받아 가동력을 발생시키거나, 후술할 BOG 압축냉각부(1140)를 거치면서 가압된 초임계 상태의 BOG를 공급받아 가동력을 발생시키거나, 상기한 BOG와 LNG 혼합가스를 공급받아 가동력을 발생시킬 수 있다.

여기서, 제1 엔진(1121)이 고압 엔진으로서 ME-GI 엔진인 경우, 제1 엔진(1121)이 공급받는 초임계 상태의 BOG, LNG, 또는 BOG와 LNG 혼합가스는, 고압용 ME-GI 엔진에서 요구하는 온도 및 압력, 예를 들어 온도가 30℃ 내지 60℃이고 압력이 200bar 내지 400bar일 수 있다.

또한, 제1 엔진(1121)이 저압 엔진으로 DF 엔진인 경우, 제1 엔진(1121)이 공급받는 초임계 상태의 BOG, LNG, 또는 BOG와 LNG 혼합가스는, 저압용 DF 엔진에서 요구하는 온도 및 압력, 예를 들어 온도가 30℃ 내지 60℃이고 압력이 3bar 내지 10bar일 수 있다.

상기에서, 제1 엔진(1121)에서 요구하는 연료가스의 압력과 온도에 대한 수치는 본 실시예의 설명의 편의를 위해 하나의 예로써 제공하였을 뿐, 엔진의 종류 또는 성능에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. 예를 들어, DF 엔진의 경우 요구하는 압력 3bar 내지 50bar 범위인 것도 있으며, 요구하는 온도도 30℃ 내지 70℃ 또는 40℃ 내지 50℃ 범위인 것도 있다.

제2 엔진(1122)은, 선박용 엔진 중에서 부 엔진으로서의 저압 엔진일 수 있는데, 저압 엔진으로 DFDE(Dual Fuel Diesel Generator)와 같은 이중연료(DF) 엔진일 수 있다.

이러한 제2 엔진(1122)은, 초임계 상태의 LNG를 후술할 LNG 가압가열부(1170)로부터 공급받아 가동력을 발생시키거나, 후술할 BOG 압축냉각부(1140)를 거치면서 가압된 초임계 상태의 BOG를 공급받아 가동력을 발생시키거나, 상기한 BOG와 LNG 혼합가스를 공급받아 가동력을 발생시킬 수 있다.

여기서, 제2 엔진(1122)이 저압 엔진으로 DF 엔진인 경우, 제2 엔진(1122)이 공급받는 초임계 상태의 BOG, LNG, 또는 BOG와 LNG 혼합가스는, 저압용 DF 엔진에서 요구하는 온도 및 압력, 예를 들어 온도가 30℃ 내지 60℃이고 압력이 3bar 내지 10bar일 수 있다.

상기에서, 제2 엔진(1122)에서 요구하는 연료가스의 압력과 온도에 대한 수치는 본 실시예의 설명의 편의를 위해 하나의 예로써 제공하였을 뿐, 엔진의 종류 또는 성능에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. 예를 들어, DF 엔진의 경우 요구하는 압력 3bar 내지 50bar 범위인 것도 있으며, 요구하는 온도도 30℃ 내지 70℃ 또는 40℃ 내지 50℃ 범위인 것도 있다.

BOG 유량 제어밸브(1130)는, LNG 저장탱크(1110)와 후술할 BOG 압축냉각부(1140) 사이의 BOG 라인(1101) 상에 설치될 수 있으며, 엔진부(1120)에 연료로서 공급되는 BOG의 유량을 제어할 수 있다.

구체적으로, BOG 유량 제어밸브(1130)는, LNG 저장탱크(1110)의 내부에서 발생하는 BOG가 불필요하게 낭비되지 않고 모두 엔진부(1120)의 연료로서 사용될 수 있도록 개방 상태를 유지하는 것이 바람직하다.

그런데 후술할 BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)를 통해 BOG 및 LNG에 대한 성분을 분석한 결과, 엔진부(1120)에 공급되는 BOG 및 LNG 혼합 연료가스의 메탄가가 낮을 경우, 엔진부(1120)가 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있도록 BOG의 유량을 줄이고 LNG의 유량을 증대시킬 필요가 있는데, 이때 BOG 유량 제어밸브(1130)는 BOG의 유량을 감소시킬 수 있도록 후술할 제어부(1220)에 의해 개도가 조절될 수 있으며, 감소된 BOG 유량을 보상할 수 있도록 후술할 LNG 유량 제어밸브(1160) 역시 후술할 제어부(1220)에 의해 개도가 조절될 수 있다.

BOG 압축냉각부(1140)는, LNG 저장탱크(1110)와 엔진부(1120) 사이의 BOG 라인(1101), 구체적으로 BOG 유량 제어밸브(1130)와 후술할 BOG 유량계(1150) 사이의 BOG 라인(1101) 상에 설치될 수 있으며, LNG 저장탱크(1110)의 내부에서 자연적으로 발생되는 BGG를 압축 및 냉각시켜 연료로서 엔진부(1120)에 공급할 수 있다. BOG 압축냉각부(1140)는 BOG 압축기(1141), BOG 냉각기(1142)를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, BOG 압축냉각부(1140)는, 후술할 LNG 가압가열부(1170)와 함께 가동 여부가 제어부(1220)에 의해 제어될 수 있다.

BOG 압축냉각부(1140)가 가동되는 경우는, LNG 저장탱크(1110)의 내부에서 자연적으로 발생되는 BOG의 발생량이 연료로서 사용하기에 충분할 때이거나, LNG 저장탱크(1110)의 내부에서 자연적으로 발생되는 BOG의 발생량이 연료로서 사용하기에 적합하나 BOG 만으로는 엔진부(1120)에서 요구하는 열량을 만족시킬 수 없을 때일 수 있다.

BOG 압축냉각부(1140)가 가동되지 않는 경우는, LNG 저장탱크(1110) 내의 압력이 정해진 압력 미만이거나 BOG 발생량이 연료로서 사용하기에 부족할 때일 수 있다.

이러한 BOG 압축냉각부(1140)는, 엔진부(1120)에서 요구하는 압력, 예를 들어 BOG를 200bar 내지 400bar의 압력으로 가압하는 고압용이거나, BOG를 3bar 내지 10bar(또는, 3bar 내지 50bar)의 압력으로 가압하는 저압용일 수 있으며, 엔진부(1120)에서 요구하는 온도, 예를 들어 가압에 의해 온도가 상승된 BOG를 30℃ 내지 60℃로 냉각할 수 있다.

BOG 압축냉각부(1140)에서 BOG 압축기(1141)에 의해 가압되는 BOG는 압력이 상승되는데, 가압하는 단계가 많을수록 압력의 상승 정도는 높아져 결국 엔진부(1120)에서 요구하는 압력을 얻을 수 있다.

따라서, BOG 압축냉각부(1140)를 고압용으로 구성하고자 할 경우, BOG 압축기(1141)의 설치 대수를 많게 하여 엔진부(1120)에서 요구하는 고압을 얻을 수 있는데, 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, BOG 압축기(1141)를 5단으로 구성할 수 있다.

또한, BOG 압축냉각부(1140)를 저압용으로 구성하고자 할 경우, 고압용일 때 보다는 BOG 압축기(1141)의 설치 대수를 적게 하여 엔진부(1120)에서 요구하는 저압을 얻을 수 있는데, 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, BOG 압축기(1141)를 3단으로 구성할 수 있다.

BOG 압축냉각부(1140)는, BOG 압축기(1141)의 설치 대수에 따라 고압용 또는 저압용으로 구성할 수 있는데, 본 실시예에서 고압용으로 BOG 압축기(1141)를 5단으로 구성하고 저압용으로 BOG 압축기(1141)를 3단으로 구성하였지만, 압축기의 종류 또는 성능에 따라 압축기의 대수를 다양하게 구성할 수 있음은 물론이다.

이러한 BOG 압축기(1141)는, LNG 저장탱크(1110)로부터 배출되는 BOG를 가압하여 엔진부(1120)에 공급할 수 있는데, BOG 압축기(1141)로 BOG를 가압하는 것은, BOG의 액화 효율을 높이기 위함이다. BOG는 압력이 상승할 경우 끓는점이 상승하게 되며, 이는 곧 상대적으로 높은 온도에서도 액화될 수 있음을 의미하며, BOG 압축기(1141)로 BOG의 압력을 높임으로써, BOG가 쉽게 액화되도록 할 수 있다.

또한, BOG 압축기(1141)는, 도 11 또는 도 12에 도시된 바와 같이, BOG 라인(1101) 상에 복수 개로 구비되어 BOG를 다단 가압시킬 수 있고, BOG 압축기(1141)에 의하여 BOG가 가압되면 압력 상승에 따라 온도 역시 상승될 수 있기 때문에, 복수 개의 BOG 압축기(1141) 사이에는 BOG 냉각기(1142)가 구비될 수 있다.

BOG 냉각기(1142)는, BOG 압축기(1141)와 동일한 수로 설치될 수 있는데, 각 BOG 냉각기(1142)는 각 BOG 압축기(1141)의 하류에 마련되어, 상류의 BOG 압축기(1141)에 의해 상승된 BOG의 온도를 낮추어 하류의 BOG 압축기(1141)의 작동을 용이하게 할 수 있게 하고, 최종 BOG 냉각기(1142)로부터 배출되는 BOG의 온도는 엔진부(1120)에서 요구하는 온도가 되도록 구성하는 것이 바람직하다.

BOG 유량계(1150)는, BOG 압축냉각부(1140)와 엔진부(1120) 사이의 BOG 라인(1101) 상에 설치될 수 있으며, BOG 라인(1101)을 통해 엔진부(1120)로 공급되는 BOG의 유량을 측정하고, 측정된 BOG의 유량 값을 실시간으로 후술할 제어부(1220)에 제공하여, 엔진부(1120)에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 산출할 수 있게 한다.

LNG 유량 제어밸브(1160)는, LNG 저장탱크(1110)와 후술할 LNG 가압가열부(1170) 사이의 LNG 라인(1102) 상에 설치될 수 있으며, 엔진부(1120)에 연료로서 공급되는 LNG의 유량을 제어할 수 있다.

구체적으로, LNG 유량 제어밸브(1160)는, BOG 유량 제어밸브(1130)와 함께 후술할 제어부(1220)에 의해 개도가 조절될 수 있는데, BOG의 발생량이 엔진부(1120)의 연료로서 부족할 경우, 엔진부(1120)에서 요구하는 연료가스의 량을 만족시킬 수 있도록 개도가 조절되어 LNG 유량을 증대시킬 수 있게 한다.

또한, LNG 유량 제어밸브(1160)는, 후술할 BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)를 통해 BOG 및 LNG에 대한 성분을 분석한 결과, 엔진부(1120)에 공급되는 BOG 및 LNG 혼합 연료가스의 메탄가가 낮을 경우, 엔진부(1120)가 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있도록 후술할 제어부(1220)에 의해 개도가 조절되어 상대적으로 메탄가가 높은 LNG의 유량을 증대시킬 수 있게 한다. 이때, BOG 유량 제어밸브(1130)는 후술할 제어부(1220)에 의해 개도가 조절되어 BOG의 유량을 감소시킴은 물론이다.

LNG 가압가열부(1170)는, LNG 저장탱크(1110)와 엔진부(1120) 사이의 LNG 라인(1102), 구체적으로 LNG 유량 제어밸브(1160)와 후술할 LNG 유량계(1180) 사이의 LNG 라인(1102) 상에 설치될 수 있으며, LNG 저장탱크(1110)로부터 배출되는 LNG를 가압 및 가열시켜 엔진부(1120)로 공급할 수 있다.

이러한 LNG 가압가열부(1170)는, 엔진부(1120)에서 요구하는 압력, 예를 들어 LNG를 200bar 내지 400bar의 압력으로 가압하는 고압용이거나, LNG를 3bar 내지 10bar(또는, 3bar 내지 50bar)의 압력으로 가압하는 저압용일 수 있으며, 엔진부(1120)에서 요구하는 온도, 예를 들어 LNG를 30℃ 내지 60℃로 가열할 수 있다.

또한, LNG 가압가열부(1170)는, BOG 압축냉각부(1140)와 함께 가동 여부가 제어부(1220)에 의해 제어될 수 있다.

LNG 가압가열부(1170)가 가동되는 경우는, LNG 저장탱크(1110) 내의 압력이 정해진 압력 미만이거나 BOG 발생량이 연료로서 사용하기에 부족할 때이거나, LNG 저장탱크(1110)의 내부에서 자연적으로 발생되는 BOG의 발생량이 연료로서 사용하기에 적합하나 BOG 만으로는 엔진부(1120)에서 요구하는 열량을 만족시킬 수 없을 때일 수 있다.

LNG 가압가열부(1170)가 가동되지 않는 경우는, LNG 저장탱크(1110)의 내부에서 자연적으로 발생되는 BOG의 발생량이 연료로서 사용하기에 충분할 때일 수 있다. 이 경우에도 LNG 가압가열부(1170)가 선택적으로 가동될 수 있는데, 후술할 BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)를 통해 BOG 및 LNG의 혼합가스에 대한 성분을 분석한 결과 엔진부(1120)에 공급되는 BOG 및 LNG 혼합 연료가스의 메탄가가 낮을 경우 엔진부(1120)의 안정된 엔진 출력을 위해 가동될 수 있다.

이를 위해, LNG 가압가열부(1170)는 LNG 펌프(1171), LNG 열교환기(1172)를 포함하여 구성될 수 있다.

LNG 펌프(1171)는, LNG 유량 제어밸브(1160)와 후술할 LNG 열교환기(1172) 사이의 LNG 라인(1102) 상에 설치될 수 있으며, LNG 저장탱크(1110)로부터 배출되는 LNG를 가압하여 후술할 LNG 열교환기(1172)로 공급할 수 있도록 한다.

이러한 LNG 펌프(1171)는, 엔진부(1120)에서 요구하는 압력, 예를 들어 LNG를 200bar 내지 400bar의 압력으로 가압하는 고압용이거나, LNG를 3bar 내지 10bar(또는 3bar 내지 50bar)의 압력으로 가압하는 저압용일 수 있다.

LNG 열교환기(1172)는, LNG 펌프(1171)와 후술할 LNG 유량계(1180) 사이의 LNG 라인(1102) 상에 설치될 수 있으며, LNG 펌프(1171)로부터 토출되는 LNG를 고압 또는 저압 상태를 유지하면서 엔진부(1120)에서 요구하는 온도, 예를 들어 LNG를 30℃ 내지 60℃로 가열하여 엔진부(1120)에 연료로서 공급할 수 있도록 한다.

이러한 LNG 열교환기(1172)는, 보일러(도시하지 않음)를 통해 공급되는 스팀이나 글리콜 히터(도시하지 않음)로부터 공급되는 글리콜 워터를 이용하여 LNG를 가열하거나, 전기에너지를 이용하여 LNG를 가열할 수 있고, 또는 선박에 구비되어 있는 발전기나 기타 설비 등으로부터 발생되는 폐열을 이용하여 LNG를 가열할 수 있다.

LNG 유량계(1180)는, LNG 가압가열부(1170)의 LNG 열교환기(1172)와 엔진부(1120) 사이의 LNG 라인(1102) 상에 설치될 수 있으며, LNG 라인(1102)을 통해 엔진부(1120)로 공급되는 LNG의 유량을 측정하고, 측정된 LNG의 유량 값을 실시간으로 후술할 제어부(1220)에 제공하여, 엔진부(1120)에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 산출할 수 있게 한다.

가압기(1190)는, BOG 유량계(1150) 또는 LNG 유량계(1180)와 제1 엔진(1121) 사이의 제1 BOG+LNG 분지라인(1104) 상에 설치될 수 있다.

이러한 가압기(1190)는, 제1 엔진(1121)이 고압용으로서 ME-GI 엔진이고, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 모두가 저압용일 때 설치하는 것이 바람직하다. 즉, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170)가 저압용일 경우, 제1 BOG+LNG 분지라인(1104)을 통해 제1 엔진(1121)으로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 압력은 예를 들어, 3bar 내지 10bar(또는, 3bar 내지 50bar)의 낮은 압력으로서, ME-GI 엔진에서 요구하는 200bar 내지 400bar의 압력에 부적합하기 때문에, 압력을 상승시키기 위해 설치할 필요가 있다.

그 이외의 경우, 즉 BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 중에서 적어도 어느 하나가 고압용일 경우에는 제1 BOG+LNG 분지라인(1104)을 통해 제1 엔진(1121)으로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 압력은 ME-GI 엔진에서 요구하는 압력으로 공급될 수 있으므로, 설치 공수의 절감을 위해 가압기(1190)를 설치하지 않는 것이 바람직하다.

감압기(1200)는, BOG 유량계(1150) 또는 LNG 유량계(1180)와 제2 엔진(1122) 사이의 제2 BOG+LNG 분지라인(1105) 상에 설치될 수 있다.

이러한 감압기(1200)는, 제2 엔진(1122)이 저압용으로서 DF 엔진이고, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 중에서 적어도 어느 하나가 고압용일 때 설치하는 것이 바람직하다. 즉, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 중에서 적어도 어느 하나가 고압용일 경우, 제2 BOG+LNG 분지라인(1105)을 통해 제2 엔진(1122)으로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 압력은 예를 들어, 200bar 내지 400bar의 높은 압력으로서, DF 엔진에서 요구하는 3bar 내지 10bar(또는, 3bar 내지 50bar)의 압력에 부적합하기 때문에, 압력을 하강시키기 위해 설치할 필요가 있다.

그 이외의 경우, 즉 BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 모두가 저압용일 경우에는 제2 BOG+LNG 분지라인(1105)을 통해 제2 엔진(1122)으로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 압력은 DF 엔진에서 요구하는 압력으로 공급될 수 있으므로, 설치 공수의 절감을 위해 감압기(1200)를 설치하지 않는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 가압기(1190)와 감압기(1200)는, 서로 다른 경우일 때 설치될 수 있으므로, 가압기(1190)가 설치될 경우에 감압기(1200)의 설치는 생략할 수 있고, 반대로 감압기(1200)가 설치될 경우에 가압기(1190)의 설치는 생략할 수 있다. 물론 가압기(1190)와 감압기(1200)는, 함께 구비될 수도 있다.

BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)는, LNG 저장탱크(1110)의 내부, 또는 BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 각각과 LNG 저장탱크(1110) 사이의 BOG 라인(1101) 및 LNG 라인(1102) 상에 설치할 수 있으며, BOG 라인(1101) 및 LNG 라인(1102)을 통해 엔진부(1120)로 공급되는 BOG 및 LNG 각각의 저위 발열량을 측정하도록 구성될 수 있다.

일반적으로, 가스 분석기는, 가스 샘플링을 하기 위한 압력 및 온도 조건이 엄격하기 때문에, 고압 엔진 측에 장착되는 가스 분석기의 경우, 감압장치 및 부가설비 등의 설치가 필요한데, 본 실시예의 BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)는 LNG 저장탱크(1110)로부터 직접 배출되는 비교적 저압의 BOG 또는 LNG가 유동하는 부분에 설치되기 때문에 별도의 감압장치 및 부가설비 등의 설치가 필요 없지만, BOG 또는 LNG 자체의 온도가 가스 분석기의 온도 조건보다 낮을 수 있다. 이를 위해, 본 실시예의 BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)는 BOG 또는 LNG를 가열할 수 있는 히터(도시하지 않음)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)는, 측정한 BOG 및 LNG 각각의 저위 발열량 값을 후술할 제어부(1220)에 제공하여, 엔진부(1120)에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 산출할 수 있게 한다.

이를 통해 본 실시예는, BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)가 BOG 및 LNG를 가압 또는 압축시키는 BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170)의 상류측에 설치됨으로써, BOG 또는 LNG의 압력이 BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)에서 가스 샘플링을 하기 위한 압력 조건에 부합되어 별도의 감압장치 및 부가설비를 설치하지 않아도 되어 설치 공수를 절감할 수 있다.

제어부(1220)는, BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)에서 측정한 BOG 및 LNG 각각의 저위 발열량 값과, BOG 유량계(1150) 및 LNG 유량계(1180) 각각에서 측정한 BOG 및 LNG 각각의 유량 값을 실시간으로 제공받아 엔진부(1120)로 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량 값을 산출하고, 산출된 총 엔진공급 열량 값을 바탕으로, BOG 유량 제어밸브(1130), BOG 압축냉각부(1140), LNG 유량 제어밸브(1160), LNG 가압가열부(1170)를 제어하여, 엔진부(1120)가 안정된 엔진 출력을 유지할 수 있도록 할 수 있다.

본 실시예에서, 총 엔진공급 열량 값은 BOG의 총 열량 값과 LNG의 총 열량 값을 합하여 얻을 수 있는데, 공식으로 나타내면 다음과 같다.

(LB × FB) ＋ (LL × FL) ＝ TGE

여기서, 'LB'는 BOG의 저위 발열량 값이고, 'FB'는 BOG의 유량 값이고, 'LL'은 LNG의 저위 발열량 값이고, 'FL'은 LNG의 유량 값이고, 'LB × FB'는 BOG의 총 열량 값이고, 'LL × FL'은 LNG의 총 열량 값이고, 'TGE'는 총 엔진공급 열량 값이다.

상기에서, BOG의 저위 발열량 값과 LNG의 저위 발열량 값은 BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)로 측정하여 얻을 수 있고, BOG의 유량 값은 BOG 유량계(1150)로 측정하여 얻을 수 있고, LNG의 유량 값은 LNG 유량계(1180)로 측정하여 얻을 수 있다. 이와 같이 얻어진 저위 발열량 값 및 유량 값을 상기 공식에 의거하여 BOG의 총 열량 값 및 LNG의 총 열량 값을 산출할 수 있고, 산출된 BOG의 총 열량 값 및 LNG의 총 열량 값을 합함으로써, 엔진부(1120)에 공급되는 총 엔진공급 열량 값을 산출할 수 있게 된다.

제어부(1220)는, 산출된 총 엔진공급 열량 값이 엔진부(1120)에서 요구하는 열량에 해당하는지를 현재 엔진부(1120)의 부하 상태와 엔진 열량 테이블에 마련된 데이터를 바탕으로 판단하여, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 중에서 어느 하나를 선택하여 가동되도록 하거나, 아니면 동시에 가동되도록 할 수 있고, 또한 BOG 유량 제어밸브(1130) 및 LNG 유량 제어밸브(1160)의 개도를 조절할 수 있는데, 이하에서 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 제어부(1220)가 BOG 압축냉각부(1140)만 가동되도록 제어하는 경우는, LNG 저장탱크(1110)의 내부에서 자연적으로 발생되는 BOG의 발생량이 연료로서 사용하기에 충분할 때, BOG 압축냉각부(1140)를 가동시켜 BOG를 연료로서 엔진부(1120)에 공급되게 할 수 있다. 이때, BOG의 총 열량 값은 총 엔진공급 열량 값과 같게 될 것이다.

상기와 같이 BOG 압축냉각부(1140)만 가동되는 경우, BOG 유량 제어밸브(1130)는 엔진부(1120)의 안정된 엔진 출력을 유지할 수 있도록 제어부(1220)에 의해 실시간으로 개도가 조절될 수 있고, LNG 유량 제어밸브(1160)는 폐쇄 상태를 유지한다.

그런데 제어부(1220)는, BOG 압축냉각부(1140)만 가동해도 될 상황일지라도 엔진부(1120)의 출력을 높일 필요가 있을 때, 예를 들어 BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)를 통해 BOG에 대한 성분을 분석한 결과 엔진부(1120)에 공급되는 BOG의 메탄가가 낮을 경우 엔진부(1120)의 안정된 엔진 출력을 위해, LNG 가압가열부(1170)를 가동될 수 있게 제어할 수 있다.

제어부(1220)가 LNG 가압가열부(1170)만 가동되도록 제어하는 경우는, LNG 저장탱크(1110) 내의 압력이 정해진 압력 미만이어서, BOG를 엔진부(1120)의 연료로 사용할 수 없을 때, LNG 가압가열부(1170)를 가동시켜 LNG를 연료로서 엔진부(1120)에 공급되게 할 수 있다. 이때, LNG의 총 열량 값과 총 엔진공급 열량 값은 같게 될 것이다.

상기와 같이 LNG 가압가열부(1170)만 가동되는 경우, LNG 유량 제어밸브(1160)는 엔진부(1120)의 안정된 엔진 출력을 유지할 수 있도록 제어부(1220)에 의해 실시간으로 개도가 조절될 수 있고, BOG 유량 제어밸브(1130)는 폐쇄 상태를 유지한다.

제어부(1220)가 BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170)를 동시에 가동되도록 제어하는 경우는, LNG 저장탱크(1110) 내의 압력이 정해진 압력 이상이어서, BOG를 엔진부(1120)의 연료로 사용할 수 있으나, BOG 발생량이 충분하지 않을 때, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170)를 동시에 가동시켜 BOG와 LNG 혼합가스를 연료로서 엔진부(1120)에 공급되게 할 수 있다. 이때, BOG의 총 열량 값 및 LNG의 총 열량 값을 합한 값이 총 엔진공급 열량 값이 될 것이다.

상기와 같이 BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170)를 동시에 가동되는 경우, BOG 유량 제어밸브(1130) 및 LNG 유량 제어밸브(1160)는 엔진부(1120)의 안정된 엔진 출력을 유지할 수 있도록 상호 보완적으로 제어부(1220)에 의해 실시간으로 개도가 조절될 수 있다. 이때, BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)를 통해 BOG 및 LNG의 혼합가스에 대한 성분을 분석한 결과 엔진부(1120)에 공급되는 BOG 및 LNG 혼합 연료가스의 메탄가가 낮을 경우 엔진부(1120)의 안정된 엔진 출력을 유지할 수 있도록, BOG의 유량을 감소시키고 LNG의 유량을 증가시킬 필요가 있는데, 이를 위해 제어부(1220)는 BOG 유량 제어밸브(1130) 및 LNG 유량 제어밸브(1160)의 개도를 강제적으로 조절할 수 있다.

본 실시예는, 상술할 구성을 포함하는 엔진 연료공급 시스템(1000)을 다양하게 운용할 수 있으며, 엔진부(1120)의 주 연료가스로 BOG가 사용될 수 있고, LNG가 사용될 수도 있음은 물론이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템을 이용한 연료공급 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템(1000)을 이용한 연료공급 방법은, 제어부(1220)가, BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)로부터 BOG 압축냉각부(1140)에 의한 압축 전의 BOG 및 LNG 가압가열부(1170)에 의한 가압 전의 LNG 각각의 저위 발열량 값을 제공받는 단계(S110); 제어부(1220)가, BOG 유량계(1150) 및 LNG 유량계(1180)로부터 BOG 및 LNG 각각의 유량 값을 제공받는 단계(S120); 제어부(1220)가, BOG 및 LNG 각각의 총 열량 값을 산출하는 단계(S130); 제어부(1220)가, 총 엔진공급 열량 값을 산출하고, 엔진부(1120)에서 요구하는 열량 값과 비교하는 단계(S140); 및 제어부(1220)가, 엔진부(1120)에서 요구하는 엔진 출력을 얻을 수 있도록 연료공급 시스템(1000)을 제어하는 단계(S150)를 포함할 수 있다.

단계 S110에서는, 제어부(1220)가, BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)로부터 BOG 압축냉각부(1140)에 의한 압축 전의 BOG 및 LNG 가압가열부(1170)에 의한 가압 전의 LNG 각각의 저위 발열량 값을 제공받는다.

BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)는, LNG 저장탱크(1110)의 내부, 또는 BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 각각과 LNG 저장탱크(1110) 사이의 BOG 라인(1101) 및 LNG 라인(1102) 상에 설치되어, BOG 압축냉각부(1140) 또는 LNG 가압가열부(1170)에서 BOG 또는 LNG를 압축 또는 가압하기 전에 측정한 BOG 및 LNG 각각의 저위 발열량 값을 제어부(1220)에 제공할 수 있다.

단계 S120에서는, 제어부(1220)가, BOG 유량계(1150) 및 LNG 유량계(1180)로부터 BOG 및 LNG 각각의 유량 값을 제공받는다.

BOG 유량계(1150)는, BOG 압축냉각부(1140)와 엔진부(1120) 사이의 BOG 라인(1101) 상에 설치되어, BOG 압축냉각부(1140)에서 압축한 후에 측정한 BOG의 유량 값을 제어부(1220)에 제공할 수 있고, LNG 유량계(1180)는, LNG 가압가열부(1170)와 엔진부(1120) 사이의 LNG 라인(1102) 상에 설치되어, LNG 가압가열부(1170)에서 가압한 후에 측정한 LNG의 유량 값을 제어부(1220)에 제공할 수 있다.

단계 S130에서는, 제어부(1220)가, BOG 및 LNG 각각의 총 열량 값을 산출한다.

BOG의 총 열량 값은 단계 S110에서 BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)에서 측정한 BOG의 저위 발열량 값과, 단계 S120에서 BOG 유량계(1150)에서 측정한 BOG의 유량 값을 곱하여 산출할 수 있고, LNG의 총 열량 값은 단계 S110에서 BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)에서 측정한 LNG의 저위 발열량 값과, 단계 S120에서 LNG 유량계(1180)에서 측정한 LNG의 유량 값을 곱하여 산출할 수 있다.

단계 S140에서는, 제어부(1220)가, 총 엔진공급 열량 값을 산출하고, 엔진부(1120)에서 요구하는 열량 값과 비교한다.

총 엔진공급 열량 값은, 단계 S130에서 산출한 BOG 및 LNG 각각의 총 열량 값을 합하여 산출할 수 있는데, 전술한 '(LB × FB) ＋ (LL × FL) ＝ TGE' 공식으로부터 산출할 수 있다.

엔진부(1120)에서 요구하는 열량 값은, 엔진부(1120)의 부하 상태와 엔진 열량 테이블에 마련된 데이터를 통해 알 수 있다.

상기에서, 엔진부(1120)는, LNG, BOG, 또는 BOG와 LNG 혼합가스를 연료로 가동되어 동력을 발생시킬 수 있으며, 제1 엔진(1121)과 제2 엔진(1122)을 포함하여 구성될 수 있다.

단계 S150에서는, 제어부(1220)가, 엔진부(1120)에서 요구하는 엔진 출력을 얻을 수 있도록 연료공급 시스템(1000)을 제어한다.

제어부(1220)는, 단계 S140에서 산출된 총 엔진공급 열량 값이 엔진부(1120)에서 요구하는 열량에 해당하는지를 현재 엔진부(1120)의 부하 상태와 엔진 열량 테이블에 마련된 데이터를 바탕으로 판단하여, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 중에서 어느 하나를 선택하여 가동되도록 하거나, 아니면 동시에 가동되도록 할 수 있고, 또한 BOG 유량 제어밸브(1130) 및 LNG 유량 제어밸브(1160)의 개도를 조절할 수 있다.

구체적으로, 제어부(1220)가, LNG 저장탱크(1110)의 내부에서 발생되는 BOG 발생량이 엔진부(1120)의 연료로서 사용하기에 충분할 경우, BOG 압축냉각부(1140)만 가동되도록 제어하면서, 엔진부(1120)의 안정된 엔진 출력을 유지할 수 있도록 BOG 유량 제어밸브(1130)의 개도를 실시간으로 제어할 수 있다. 이때, 단계 S130에서 산출한 BOG의 총 열량 값은 단계 S140에서 산출한 총 엔진공급 열량 값과 같게되고, LNG의 총 열량 값은 '0'가 될 것이다.

또한, 제어부(1220)가, BOG 압축냉각부(1140)만을 가동하여 엔진부(1120)의 연료로서 BOG를 공급하는 과정에서, BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)를 통해 BOG에 대한 성분을 분석한 결과 BOG의 메탄가가 낮을 경우, 엔진부(1120)의 안정된 엔진 출력을 위해, LNG 가압가열부(1170)를 추가로 가동되도록 제어하면서, BOG 유량 제어밸브(1130)와 함께 LNG 유량 제어밸브(1160)의 개도도 실시간으로 제어할 수 있다.

또한, 제어부(1220)가, LNG 저장탱크(1110) 내의 압력이 정해진 압력 미만인 경우, LNG 가압가열부(1170)만 가동되도록 제어하면서, 엔진부(1120)의 안정된 엔진 출력을 유지할 수 있도록 LNG 유량 제어밸브(1160)의 개도를 실시간으로 제어할 수 있다. 이때, 단계 S130에서 측정한 LNG의 총 열량 값은 단계 S140에서 측정한 총 엔진공급 열량 값과 같게되고, BOG의 총 열량 값은 '0'가 될 것이다.

또한, 제어부(1220)가, LNG 저장탱크(1110) 내의 압력이 정해진 압력 이상이어서, BOG를 엔진부(1120)의 연료로 사용할 수 있으나, BOG 발생량이 충분하지 않을 경우, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170)를 동시에 가동되도록 제어하면서, 엔진부(1120)의 안정된 엔진 출력을 유지할 수 있도록 상호 보완적으로 BOG 유량 제어밸브(1130) 및 LNG 유량 제어밸브(1160)의 개도를 실시간으로 제어할 수 있다. 이때, 단계 S130에서 산출한 BOG의 총 열량 값 및 LNG의 총 열량 값을 합한 값이 단계 S140에서 산출한 총 엔진공급 열량 값이 될 것이다.

또한, 제어부(1220)가, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170)를 동시에 가동하여 엔진부(1120)의 연료로서 BOG와 LNG 혼합가스를 공급하는 과정에서, BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)를 통해 BOG 및 LNG의 혼합가스에 대한 성분을 분석한 결과 BOG와 LNG 혼합가스의 메탄가가 낮을 경우, 엔진부(1120)의 안정된 엔진 출력을 위해, BOG의 유량을 감소시키고 LNG의 유량을 증가시킬 수 있도록 BOG 유량 제어밸브(1130) 및 LNG 유량 제어밸브(1160)의 개도를 강제적으로 조절할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템(2000)은, 연료가스 공급라인부(1100), LNG 저장탱크(1110), 엔진부(1120), BOG 유량 제어밸브(1130), BOG 압축냉각부(1140), BOG 유량계(1150), LNG 유량 제어밸브(1160), LNG 가압가열부(1170), LNG 유량계(1180), 가압기(1190), BOG+LNG 가스 분석기(2210), 제어부(1220)를 포함한다.

본 발명의 제2 실시예에서, BOG+LNG 가스 분석기(2210)를 제외한 연료가스 공급라인부(1100), LNG 저장탱크(1110), 엔진부(1120), BOG 유량 제어밸브(1130), BOG 압축냉각부(1140), BOG 유량계(1150), LNG 유량 제어밸브(1160), LNG 가압가열부(1170), LNG 유량계(1180), 가압기(1190), 제어부(1220) 각각은 전술한 본 발명의 제1 실시예에서의 구성과 동일 또는 유사하여 동일한 도면부호를 사용하였고, 이에 따라 여기서는 본 발명의 제1 실시예와 다른 구성 요소인 BOG+LNG 가스 분석기(2210)와 이로 인하여 달라지는 부분에 대해서만 구체적으로 설명하기로 하고, 설명의 중복을 피하기 위하여 구성 요소 각각의 동일한 부분에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다. 한편, 본 실시예의 BOG+LNG 가스 분석기(2210)는 고압의 가스를 분석할 때 장착되는 별도의 감압장치 및 부가설비 등의 설치가 필요없는 경우로 특정되어 질 수 있다.

연료가스 공급라인부(1100)는, 후술할 LNG 저장탱크(1110)로부터 BOG 및 LNG를 후술할 엔진부(1120)로 이송시키기 위한 경로를 제공할 수 있으며, BOG 라인(1101), LNG 라인(1102), BOG+LNG 공통라인(1103), 제1 BOG+LNG 분지라인(1104), 제2 BOG+LNG 분지라인(1105)을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 연료가스 공급라인부(1100)는, 본 발명의 제1 실시예와 다른 구성 요소인 BOG+LNG 가스 분석기(2210)로 인하여 달라지는 부분이 존재하는데, 제1 실시예와 대비하여 달라지는 부분은 하기와 같다.

BOG 라인(1101) 상에는, BOG 유량 제어밸브(1130), BOG 압축냉각부(1140) 및 BOG 유량계(1150)가 설치될 수 있다.

LNG 라인(1102) 상에는, LNG 유량 제어밸브(1160), LNG 가압가열부(1170) 및 LNG 유량계(1180)가 설치될 수 있다.

BOG+LNG 공통라인(1103) 상에는, 본 실시예의 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(2210)가 설치될 수 있다.

제1 BOG+LNG 분지라인(1104) 상에는, 본 실시예의 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(2210)를 사용할 수 있도록, BOG 압축냉각부(1140)와 LNG 가압가열부(1170)가 저압용 사양으로 구성되어야 함으로써, 제1 엔진(1121)이 고압 엔진일 경우를 대비하여 가압기(1190)가 설치될 수 있다.

제2 BOG+LNG 분지라인(1105) 상에는, 본 실시예의 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(2210)를 사용할 수 있도록, BOG 압축냉각부(1140)와 LNG 가압가열부(1170)가 저압용 사양으로 구성되어야 함으로써, 저압 엔진인 제2 엔진(1122)에서 요구하는 압력으로 BOG 또는 LNG를 공급할 수 있어, 제1 실시예와는 달리 감압기(1200)의 설치를 생략할 수 있다. 물론 제2 BOG+LNG 분지라인(1105) 상에는, 감압기(1200)가 구비될 수도 있다.

LNG 저장탱크(1110) 및 엔진부(1120) 각각은, 전술한 제1 실시예와 동일할 수 있으므로, 여기서는 설명을 생략하기로 한다.

BOG 유량 제어밸브(1130)는, 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(2210)를 통해 BOG 및 LNG의 혼합가스에 대한 성분을 분석한 결과, 엔진부(1120)에 공급되는 BOG 및 LNG 혼합 연료가스의 메탄가가 낮을 경우, 엔진부(1120)가 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있도록 BOG의 유량을 줄이고 LNG의 유량을 증대시킬 필요가 있는데, 이때 BOG 유량 제어밸브(1130)는 BOG의 유량을 감소시킬 수 있도록 제어부(1220)에 의해 개도가 조절될 수 있으며, 감소된 BOG 유량을 보상할 수 있도록 후술할 LNG 유량 제어밸브(1160) 역시 제어부(1220)에 의해 개도가 조절될 수 있다.

BOG 압축냉각부(1140)는, BOG 압축기(1141), BOG 냉각기(1142)를 포함하여 구성될 수 있으며, 엔진부(1120)에서 요구하는 압력, 예를 들어 BOG를 200bar 내지 400bar의 압력으로 가압하는 고압용이거나, BOG를 3bar 내지 10bar(또는, 3bar 내지 50bar)의 압력으로 가압하는 저압용으로 구성해야 하지만, 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(2210)가 별도의 감압장치 및 부가설비 등의 설치가 필요없는 경우로 특정됨으로써, 저압용으로 구성, 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, BOG 압축기(1141)가 BOG를 3단으로 압축하는 저압용으로 구성할 수 있다.

BOG 유량계(1150)는, 전술한 제1 실시예와 동일할 수 있으므로, 여기서는 설명을 생략하기로 한다.

LNG 유량 제어밸브(1160)는, 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(2210)를 통해 BOG 및 LNG에 대한 성분을 분석한 결과, 엔진부(1120)에 공급되는 BOG 및 LNG 혼합 연료가스의 메탄가가 낮을 경우, 엔진부(1120)가 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있도록 후술할 제어부(1220)에 의해 개도가 조절되어 상대적으로 메탄가가 높은 LNG의 유량을 증대시킬 수 있게 한다. 이때, BOG 유량 제어밸브(1130)는 제어부(1220)에 의해 개도가 조절되어 BOG의 유량을 감소시킴은 물론이다.

LNG 가압가열부(1170)는, LNG 펌프(1171), LNG 열교환기(1172)를 포함하여 구성될 수 있으며, 엔진부(1120)에서 요구하는 압력, 예를 들어 LNG를 200bar 내지 400bar의 압력으로 가압하는 고압용이거나, LNG를 3bar 내지 10bar(또는, 3bar 내지 50bar)의 압력으로 가압하는 저압용으로 구성해야 하지만, 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(2210)가 별도의 감압장치 및 부가설비 등의 설치가 필요없는 경우로 특정됨으로써, 저압용으로 구성, 예를 들어, LNG 펌프(1171)가 LNG를 3bar 내지 10bar(또는 3bar 내지 50bar)의 압력으로 가압하는 저압용으로 구성할 수 있다.

LNG 유량계(1180)는, 전술한 제1 실시예와 동일할 수 있으므로, 여기서는 설명을 생략하기로 한다.

가압기(1190)는, BOG 유량계(1150) 또는 LNG 유량계(1180)와 제1 엔진(1121) 사이의 제1 BOG+LNG 분지라인(1104) 상에 설치될 수 있는데, 제1 엔진(1121)이 고압용으로서 ME-GI 엔진일 때, 설치될 수 있다.

구체적으로, 가압기(1190)는, 본 실시예의 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(2210)를 사용할 수 있도록, BOG 압축냉각부(1140)와 LNG 가압가열부(1170)가 저압용 사양으로 구성되어야 함으로써, 제1 BOG+LNG 분지라인(1104)을 통해 고압용 제1 엔진(1121)으로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 압력은 예를 들어, ME-GI 엔진에서 요구하는 200bar 내지 400bar의 압력으로 상승시키기 위해 설치할 필요가 있다. 물론, 제1 엔진(1121)이 저압용일 경우 설치 공수의 절감을 위해 가압기(1190)를 설치하지 않는 것이 바람직하다.

BOG+LNG 가스 분석기(2210)는, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 각각과 엔진부(1120) 사이의 BOG+LNG 공통라인(1103) 상에 설치할 수 있으며, BOG+LNG 공통라인(1103)을 통해 엔진부(1120)로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 저위 발열량을 측정하도록 구성될 수 있다.

일반적으로, 가스 분석기는, 가스 샘플링을 하기 위한 압력 및 온도 조건이 엄격하기 때문에, 고압 엔진 측에 장착되는 가스 분석기의 경우, 감압장치 및 부가설비 등의 설치가 필요한데, 본 실시예의 BOG+LNG 가스 분석기(2210)는 BOG 압축냉각부(1140)와 LNG 가압가열부(1170)가 저압용 사양으로 구성됨으로써, BOG 압축냉각부(1140)와 LNG 가압가열부(1170)로부터 배출되는 비교적 저압의 BOG, LNG, 또는 BOG와 LNG 혼합가스가 유동하는 부분에 설치되기 때문에 별도의 감압장치 및 부가설비 등의 설치가 필요 없다.

이러한 BOG+LNG 가스 분석기(2210)는, 측정한 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 제어부(1220)에 제공하여, 엔진부(1120)에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 산출할 수 있게 한다.

이를 통해 본 실시예는, 저압용 사양으로 구성되는 BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 하류측의 BOG+LNG 공통라인(1103) 상에 하나의 BOG+LNG 가스 분석기(2210)를 설치함으로써, 구성의 단순화와 함께, BOG 또는 LNG의 압력이 BOG+LNG 가스 분석기(2210)에서 가스 샘플링을 하기 위한 압력 조건에 부합되어 별도의 감압장치 및 부가설비를 설치하지 않아도 되어 설치 공수를 절감할 수 있다.

제어부(1220)는, BOG+LNG 가스 분석기(2210)에서 측정한 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값과, BOG 유량계(1150) 및 LNG 유량계(1180) 각각에서 측정한 BOG 및 LNG 각각의 유량 값을 실시간으로 제공받아 엔진부(1120)로 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 산출하고, 산출된 총 엔진공급 열량 값을 바탕으로, BOG 유량 제어밸브(1130), BOG 압축냉각부(1140), LNG 유량 제어밸브(1160), LNG 가압가열부(1170)를 제어하여, 엔진부(1120)가 안정된 엔진 출력을 유지할 수 있도록 할 수 있다.

본 실시예에서, 총 엔진공급 열량 값은 BOG의 유량 값과 LNG의 유량 값을 합하여 얻어지는 총 유량 값에 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 곱하여 얻을 수 있는데, 공식으로 나타내면 다음과 같다.

(FB ＋ FL) × TLBL ＝ TGE

여기서, 'FB'는 BOG의 유량 값이고, 'FL'은 LNG의 유량 값이고, 'FB ＋ FL'은 총 유량 값이고, 'TLBL'은 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값이고, 'TGE'는 총 엔진공급 열량 값이다.

상기에서, BOG의 유량 값은 BOG 유량계(1150)로 측정하여 얻을 수 있고, LNG의 유량 값은 LNG 유량계(1180)로 측정하여 얻을 수 있고, BOG와 LNG에 대한 총 유량 값은 BOG의 유량 값과 LNG의 유량 값으로부터 산출할 수 있고, BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값은 BOG+LNG 가스 분석기(2210)로 측정하여 얻을 수 있다. 이와 같이 얻어진 총 유량 값 및 총 저위 발열량 값을 상기 공식에 의거하여 엔진부(1120)에 공급되는 총 엔진공급 열량 값을 산출할 수 있게 된다.

제어부(1220)는, 산출된 총 엔진공급 열량 값이 엔진부(1120)에서 요구하는 열량에 해당하는지를 현재 엔진부(1120)의 부하 상태와 엔진 열량 테이블에 마련된 데이터를 바탕으로 판단하여, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 중에서 어느 하나를 선택하여 가동되도록 하거나, 아니면 동시에 가동되도록 할 수 있고, 또한 BOG 유량 제어밸브(1130) 및 LNG 유량 제어밸브(1160)의 개도를 조절할 수 있는데, 각각의 경우에 대한 구체적으로 설명은 전술한 제1 실시예와 동일할 수 있으므로, 여기서는 설명을 생략하기로 하고, 단지 BOG+LNG 가스 분석기(2210)를 통해 BOG 및 LNG의 혼합가스에 대한 성분을 분석하여 엔진부(1120)에 공급되는 BOG 및 LNG 혼합 연료가스의 메탄가가 낮은지 높은지를 판단하는 것이 제1 실시예와 다를 수 있다.

본 실시예는, 상술할 구성을 포함하는 엔진 연료공급 시스템(2000)을 다양하게 운용할 수 있으며, 엔진부(1120)의 주 연료가스로 BOG가 사용될 수 있고, LNG가 사용될 수도 있음은 물론이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템을 이용한 연료공급 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템(2000)을 이용한 연료공급 방법은, 제어부(1220)가, BOG 유량계(1150) 및 LNG 유량계(1180)로부터 BOG 및 LNG 각각의 유량 값을 제공받는 단계(S210); 제어부(1220)가, BOG+LNG 가스 분석기(2210)로부터 BOG 압축냉각부(1140)에서 압축된 BOG와 LNG 가압가열부(1170)에서 가압된 LNG의 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 제공받는 단계(S220); 제어부(1220)가, BOG와 LNG에 대한 총 유량 값을 산출하는 단계(S230); 제어부(1220)가, 총 엔진공급 열량 값을 산출하고, 엔진부(1120)에서 요구하는 열량 값과 비교하는 단계(S240); 및 제어부(1220)가, 엔진부(1120)에서 요구하는 엔진 출력을 얻을 수 있도록 연료공급 시스템(2000)을 제어하는 단계(S250)를 포함할 수 있다.

단계 S210에서는, 제어부(1220)가, BOG 유량계(1150) 및 LNG 유량계(1180)로부터 BOG 및 LNG 각각의 유량 값을 제공받는다.

단계 S220에서는, 제어부(1220)가, BOG+LNG 가스 분석기(2210)로부터 BOG 압축냉각부(1140)에서 압축된 BOG와 LNG 가압가열부(1170)에서 가압된 LNG의 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 제공받는다.

BOG+LNG 가스 분석기(2210)는, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 각각과 엔진부(1120) 사이의 BOG+LNG 공통라인(1103) 상에 설치되어, BOG 압축냉각부(1140) 또는 LNG 가압가열부(1170)에서 BOG 또는 LNG를 압축 또는 가압한 후에 측정한 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 제어부(1220)에 제공할 수 있다. 이때, BOG 압축냉각부(1140)와 LNG 가압가열부(1170)는 저압용 사양으로 구성, 예를 들어 BOG 또는 LNG를 3bar 내지 10bar(또는, 3bar 내지 50bar)의 압력으로 압축 또는 가압하도록 구성하여, BOG+LNG 가스 분석기(2210)에 별도의 감압장치 및 부가설비 등의 설치가 필요 없도록 할 수 있다.

단계 S230에서는, 제어부(1220)가, BOG와 LNG에 대한 총 유량 값을 산출한다.

BOG와 LNG에 대한 총 유량 값은, 단계 S210에서 BOG 유량계(1150)에서 측정한 BOG의 유량 값과, LNG 유량계(1180)에서 측정한 LNG의 유량 값을 합하여 산출할 수 있다.

단계 S240에서는, 제어부(1220)가, 총 엔진공급 열량 값을 산출하고, 엔진부(1120)에서 요구하는 열량 값과 비교한다.

총 엔진공급 열량 값은, 단계 S230에서 산출한 BOG와 LNG에 대한 총 유량 값과, 단계 S220의 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 곱하여 산출할 수 있는데, 전술한 '(FB ＋ FL) × TLBL ＝ TGE' 공식으로부터 산출할 수 있다.

단계 S250에서는, 제어부(1220)가, 엔진부(1120)에서 요구하는 엔진 출력을 얻을 수 있도록 연료공급 시스템(2000)을 제어한다.

제어부(1220)는, 단계 S240에서 산출된 총 엔진공급 열량 값이 엔진부(1120)에서 요구하는 열량에 해당하는지를 현재 엔진부(1120)의 부하 상태와 엔진 열량 테이블에 마련된 데이터를 바탕으로 판단하여, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 중에서 어느 하나를 선택하여 가동되도록 하거나, 아니면 동시에 가동되도록 할 수 있고, 또한 BOG 유량 제어밸브(1130) 및 LNG 유량 제어밸브(1160)의 개도를 조절할 수 있는데, 각각의 경우에 대한 구체적으로 설명은 전술한 제1 실시예와 동일할 수 있으므로, 여기서는 설명을 생략하기로 하고, 단지 BOG+LNG 가스 분석기(2210)를 통해 BOG 및 LNG의 혼합가스에 대한 성분을 분석하여 엔진부(1120)에 공급되는 BOG 및 LNG 혼합 연료가스의 메탄가가 낮은지 높은지를 판단하는 것이 제1 실시예와 다를 수 있다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템(3000)은, 연료가스 공급라인부(1100), LNG 저장탱크(1110), 엔진부(1120), BOG 유량 제어밸브(1130), BOG 압축냉각부(1140), LNG 유량 제어밸브(1160), LNG 가압가열부(1170), BOG+LNG 유량계(3180), 가압기(1190), BOG+LNG 가스 분석기(3210), 제어부(1220)를 포함한다.

본 발명의 제3 실시예에서, BOG+LNG 유량계(3180) 및 BOG+LNG 가스 분석기(3210)를 제외한 연료가스 공급라인부(1100), LNG 저장탱크(1110), 엔진부(1120), BOG 유량 제어밸브(1130), BOG 압축냉각부(1140), LNG 유량 제어밸브(1160), LNG 가압가열부(1170), 가압기(1190), 제어부(1220) 각각은 전술한 본 발명의 제1 실시예에서의 구성과 동일 또는 유사하여 동일한 도면부호를 사용하였고, 이에 따라 여기서는 본 발명의 제1 실시예와 다른 구성 요소인 BOG+LNG 유량계(3180) 및 BOG+LNG 가스 분석기(3210)와 이로 인하여 달라지는 부분에 대해서만 구체적으로 설명하기로 하고, 설명의 중복을 피하기 위하여 구성 요소 각각의 동일한 부분에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다. 한편, 본 실시예의 BOG+LNG 가스 분석기(3210)는 고압의 가스를 분석할 때 장착되는 별도의 감압장치 및 부가설비 등의 설치가 필요없는 경우로 특정되어 질 수 있다.

연료가스 공급라인부(1100)는, 후술할 LNG 저장탱크(1110)로부터 BOG 및 LNG를 후술할 엔진부(1120)로 이송시키기 위한 경로를 제공할 수 있으며, BOG 라인(1101), LNG 라인(1102), BOG+LNG 공통라인(1103), 제1 BOG+LNG 분지라인(1104), 제2 BOG+LNG 분지라인(1105)을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 연료가스 공급라인부(1100)는, 본 발명의 제1 실시예와 다른 구성 요소인 BOG+LNG 유량계(3180) 및 BOG+LNG 가스 분석기(3210)로 인하여 달라지는 부분이 존재하는데, 제1 실시예와 대비하여 달라지는 부분은 하기와 같다.

BOG 라인(1101) 상에는, BOG 유량 제어밸브(1130) 및 BOG 압축냉각부(1140)가 설치될 수 있다.

LNG 라인(1102) 상에는, LNG 유량 제어밸브(1160) 및 LNG 가압가열부(1170)가 설치될 수 있다.

BOG+LNG 공통라인(1103) 상에는, 본 실시예의 후술할 BOG+LNG 유량계(3180) 및 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(3210)가 설치될 수 있다.

제1 BOG+LNG 분지라인(1104) 상에는, 본 실시예의 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(3210)를 사용할 수 있도록, BOG 압축냉각부(1140)와 LNG 가압가열부(1170)가 저압용 사양으로 구성되어야 함으로써, 제1 엔진(1121)이 고압 엔진일 경우를 대비하여 가압기(1190)가 설치될 수 있다.

제2 BOG+LNG 분지라인(1105) 상에는, 본 실시예의 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(3210)를 사용할 수 있도록, BOG 압축냉각부(1140)와 LNG 가압가열부(1170)가 저압용 사양으로 구성되어야 함으로써, 저압 엔진인 제2 엔진(1122)에서 요구하는 압력으로 BOG 또는 LNG를 공급할 수 있어, 제1 실시예와는 달리 감압기(1200)의 설치를 생략할 수 있다.

BOG 유량 제어밸브(1130)는, 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(3210)를 통해 BOG 및 LNG의 혼합가스에 대한 성분을 분석한 결과, 엔진부(1120)에 공급되는 BOG 및 LNG 혼합 연료가스의 메탄가가 낮을 경우, 엔진부(1120)가 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있도록 BOG의 유량을 줄이고 LNG의 유량을 증대시킬 필요가 있는데, 이때 BOG 유량 제어밸브(1130)는 BOG의 유량을 감소시킬 수 있도록 제어부(1220)에 의해 개도가 조절될 수 있으며, 감소된 BOG 유량을 보상할 수 있도록 후술할 LNG 유량 제어밸브(1160) 역시 제어부(1220)에 의해 개도가 조절될 수 있다.

BOG 압축냉각부(1140)는, BOG 압축기(1141), BOG 냉각기(1142)를 포함하여 구성될 수 있으며, 엔진부(1120)에서 요구하는 압력, 예를 들어 BOG를 200bar 내지 400bar의 압력으로 가압하는 고압용이거나, BOG를 3bar 내지 10bar(또는, 3bar 내지 50bar)의 압력으로 가압하는 저압용으로 구성해야 하지만, 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(3210)가 별도의 감압장치 및 부가설비 등의 설치가 필요없는 경우로 특정됨으로써, 저압용으로 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, BOG 압축기(1141)가 BOG를 3단으로 압축하는 저압용으로 구성할 수 있다.

LNG 유량 제어밸브(1160)는, 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(3210)를 통해 BOG 및 LNG에 대한 성분을 분석한 결과, 엔진부(1120)에 공급되는 BOG 및 LNG 혼합 연료가스의 메탄가가 낮을 경우, 엔진부(1120)가 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있도록 후술할 제어부(1220)에 의해 개도가 조절되어 상대적으로 메탄가가 높은 LNG의 유량을 증대시킬 수 있게 한다. 이때, BOG 유량 제어밸브(1130)는 제어부(1220)에 의해 개도가 조절되어 BOG의 유량을 감소시킴은 물론이다.

LNG 가압가열부(1170)는, LNG 펌프(1171), LNG 열교환기(1172)를 포함하여 구성될 수 있으며, 엔진부(1120)에서 요구하는 압력, 예를 들어 LNG를 200bar 내지 400bar의 압력으로 가압하는 고압용이거나, LNG를 3bar 내지 10bar(또는, 3bar 내지 50bar)의 압력으로 가압하는 저압용으로 구성해야 하지만, 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(3210)가 별도의 감압장치 및 부가설비 등의 설치가 필요없는 경우로 특정됨으로써, 저압용으로 구성, 예를 들어, LNG 펌프(1171)가 LNG를 3bar 내지 10bar(또는 3bar 내지 50bar)의 압력으로 가압하는 저압용으로 구성할 수 있다.

BOG+LNG 유량계(3180)는, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 각각과 엔진부(1120) 사이의 BOG+LNG 공통라인(1103) 상에 설치할 수 있으며, BOG+LNG 공통라인(1103)을 통해 엔진부(1120)로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량을 측정하고, 측정된 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값을 실시간으로 제어부(1220)에 제공하여, 엔진부(1120)에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 산출할 수 있게 한다.

이를 통해 본 실시예는, BOG+LNG 공통라인(1103)에 하나의 BOG+LNG 유량계(3180)를 설치함으로써, 유량계의 설치 대수를 축소할 수 있어 설치 공수를 절감할 수 있다.

가압기(1190)는, BOG+LNG 유량계(3180)와 제1 엔진(1121) 사이의 제1 BOG+LNG 분지라인(1104) 상에 설치될 수 있는데, 제1 엔진(1121)이 고압용으로서 ME-GI 엔진일 때, 설치될 수 있다.

구체적으로, 가압기(1190)는, 본 실시예의 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(3210)를 사용할 수 있도록, BOG 압축냉각부(1140)와 LNG 가압가열부(1170)가 저압용 사양으로 구성되어야 함으로써, 제1 BOG+LNG 분지라인(1104)을 통해 고압용 제1 엔진(1121)으로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 압력은 예를 들어, ME-GI 엔진에서 요구하는 200bar 내지 400bar의 압력으로 상승시키기 위해 설치할 필요가 있다. 물론, 제1 엔진(1121)이 저압용일 경우 설치 공수의 절감을 위해 가압기(1190)를 설치하지 않는 것이 바람직하다.

BOG+LNG 가스 분석기(3210)는, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 각각과 엔진부(1120) 사이의 BOG+LNG 공통라인(1103) 상에 설치, 구체적으로 BOG+LNG 유량계(3180)와 엔진부(1120) 사이의 BOG+LNG 공통라인(1103) 상에 설치할 수 있으며, BOG+LNG 공통라인(1103)을 통해 엔진부(1120)로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 저위 발열량을 측정하도록 구성될 수 있다.

일반적으로, 가스 분석기는, 가스 샘플링을 하기 위한 압력 및 온도 조건이 엄격하기 때문에, 고압 엔진 측에 장착되는 가스 분석기의 경우, 감압장치 및 부가설비 등의 설치가 필요한데, 본 실시예의 BOG+LNG 가스 분석기(3210)는 BOG 압축냉각부(1140)와 LNG 가압가열부(1170)가 저압용 사양으로 구성됨으로써, BOG 압축냉각부(1140)와 LNG 가압가열부(1170)로부터 배출되는 비교적 저압의 BOG, LNG, 또는 BOG와 LNG 혼합가스가 유동하는 부분에 설치되기 때문에 별도의 감압장치 및 부가설비 등의 설치가 필요 없다.

이러한 BOG+LNG 가스 분석기(3210)는, 측정한 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 제어부(1220)에 제공하여, 엔진부(1120)에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 산출할 수 있게 한다.

이를 통해 본 실시예는, 저압용 사양으로 구성되는 BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 하류측의 BOG+LNG 공통라인(1103) 상에 하나의 BOG+LNG 가스 분석기(3210)를 설치함으로써, 구성의 단순화와 함께, BOG 또는 LNG의 압력이 BOG+LNG 가스 분석기(3210)에서 가스 샘플링을 하기 위한 압력 조건에 부합되어 별도의 감압장치 및 부가설비를 설치하지 않아도 되어 설치 공수를 절감할 수 있다.

제어부(1220)는, BOG+LNG 가스 분석기(3210)에서 측정한 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값과, BOG+LNG 유량계(3180)에서 측정한 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값을 실시간으로 제공받아 엔진부(1120)로 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 산출하고, 산출된 총 엔진공급 열량 값을 바탕으로, BOG 유량 제어밸브(1130), BOG 압축냉각부(1140), LNG 유량 제어밸브(1160), LNG 가압가열부(1170)를 제어하여, 엔진부(1120)가 안정된 엔진 출력을 유지할 수 있도록 할 수 있다.

본 실시예에서, 총 엔진공급 열량 값은 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값에 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 곱하여 얻을 수 있는데, 공식으로 나타내면 다음과 같다.

TFBL × TLBL ＝ TGE

여기서, 'TFBL'은 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값이고, 'TLBL'은 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값이고, 'TGE'는 총 엔진공급 열량 값이다.

상기에서, BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값은 BOG+LNG 유량계(3180)로 측정하여 얻을 수 있고, BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값은 BOG+LNG 가스 분석기(3210)로 측정하여 얻을 수 있다. 이와 같이 얻어진 유량 값 및 저위 발열량 값을 상기 공식에 의거하여 엔진부(1120)에 공급되는 총 엔진공급 열량 값을 산출할 수 있게 된다.

제어부(1220)는, 산출된 총 엔진공급 열량 값이 엔진부(1120)에서 요구하는 열량에 해당하는지를 현재 엔진부(1120)의 부하 상태와 엔진 열량 테이블에 마련된 데이터를 바탕으로 판단하여, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 중에서 어느 하나를 선택하여 가동되도록 하거나, 아니면 동시에 가동되도록 할 수 있고, 또한 BOG 유량 제어밸브(1130) 및 LNG 유량 제어밸브(1160)의 개도를 조절할 수 있는데, 각각의 경우에 대한 구체적으로 설명은 전술한 제1 실시예와 동일할 수 있으므로, 여기서는 설명을 생략하기로 하고, 단지 BOG+LNG 가스 분석기(3210)를 통해 BOG 및 LNG의 혼합가스에 대한 성분을 분석하여 엔진부(1120)에 공급되는 BOG 및 LNG 혼합 연료가스의 메탄가가 낮은지 높은지를 판단하는 것이 제1 실시예와 다를 수 있다.

본 실시예는, 상술할 구성을 포함하는 엔진 연료공급 시스템(3000)을 다양하게 운용할 수 있으며, 엔진부(1120)의 주 연료가스로 BOG가 사용될 수 있고, LNG가 사용될 수도 있음은 물론이다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템을 이용한 연료공급 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템(3000)을 이용한 연료공급 방법은, 제어부(1220)가, BOG+LNG 유량계(3180)로부터 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값을 제공받는 단계(S310); 제어부(1220)가, BOG+LNG 가스 분석기(3210)로부터 BOG 압축냉각부(1140)에서 압축된 BOG와 LNG 가압가열부(1170)에서 가압된 LNG의 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 제공받는 단계(S320); 제어부(1220)가, 총 엔진공급 열량 값을 산출하고, 엔진부(1120)에서 요구하는 열량 값과 비교하는 단계(S330); 및 제어부(1220)가, 엔진부(1120)에서 요구하는 엔진 출력을 얻을 수 있도록 연료공급 시스템(3000)을 제어하는 단계(S340)를 포함할 수 있다.

단계 S310에서는, 제어부(1220)가, BOG+LNG 유량계(3180)로부터 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값을 제공받는다.

BOG+LNG 유량계(3180)는, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 각각과 엔진부(1120) 사이의 BOG+LNG 공통라인(1103) 상에 설치되어, BOG+LNG 공통라인(1103)을 통해 엔진부(1120)로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량을 측정하고, 측정된 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값을 실시간으로 제어부(1220)에 제공할 수 있다.

단계 S320에서는, 제어부(1220)가, BOG+LNG 가스 분석기(3210)로부터 BOG 압축냉각부(1140)에서 압축된 BOG와 LNG 가압가열부(1170)에서 가압된 LNG의 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 제공받는다.

BOG+LNG 가스 분석기(3210)는, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 각각과 엔진부(1120) 사이의 BOG+LNG 공통라인(1103) 상에 설치, 구체적으로 BOG+LNG 유량계(3180)와 엔진부(1120) 사이의 BOG+LNG 공통라인(1103) 상에 설치되어, BOG 압축냉각부(1140) 또는 LNG 가압가열부(1170)에서 BOG 또는 LNG를 압축 또는 가압한 후에 측정한 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 제어부(1220)에 제공할 수 있다. 이때, BOG 압축냉각부(1140)와 LNG 가압가열부(1170)는 저압용 사양으로 구성, 예를 들어 BOG 또는 LNG를 3bar 내지 10bar(또는, 3bar 내지 50bar)의 압력으로 압축 또는 가압하도록 구성하여, BOG+LNG 가스 분석기(3210)에 별도의 감압장치 및 부가설비 등의 설치가 필요 없도록 할 수 있다.

단계 S330에서는, 제어부(1220)가, 총 엔진공급 열량 값을 산출하고, 엔진부(1120)에서 요구하는 열량 값과 비교한다.

총 엔진공급 열량 값은, 단계 S310의 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값과, 단계 S320의 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 곱하여 산출할 수 있는데, 전술한 'TFBL × TLBL ＝ TGE' 공식으로부터 산출할 수 있다.

단계 S340에서는, 제어부(1220)가, 엔진부(1120)에서 요구하는 엔진 출력을 얻을 수 있도록 연료공급 시스템(2000)을 제어한다.

제어부(1220)는, 단계 S330에서 산출된 총 엔진공급 열량 값이 엔진부(1120)에서 요구하는 열량에 해당하는지를 현재 엔진부(1120)의 부하 상태와 엔진 열량 테이블에 마련된 데이터를 바탕으로 판단하여, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 중에서 어느 하나를 선택하여 가동되도록 하거나, 아니면 동시에 가동되도록 할 수 있고, 또한 BOG 유량 제어밸브(1130) 및 LNG 유량 제어밸브(1160)의 개도를 조절할 수 있는데, 각각의 경우에 대한 구체적으로 설명은 전술한 제1 실시예와 동일할 수 있으므로, 여기서는 설명을 생략하기로 하고, 단지 BOG+LNG 가스 분석기(3210)를 통해 BOG 및 LNG의 혼합가스에 대한 성분을 분석하여 엔진부(1120)에 공급되는 BOG 및 LNG 혼합 연료가스의 메탄가가 낮은지 높은지를 판단하는 것이 제1 실시예와 다를 수 있다.

도 7는 본 발명의 제4 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템(4000)은, 연료가스 공급라인부(1100), LNG 저장탱크(1110), 엔진부(1120), BOG 유량 제어밸브(1130), BOG 압축냉각부(1140), LNG 유량 제어밸브(1160), LNG 가압가열부(1170), BOG+LNG 유량계(4180), 가압기(1190), BOG 및 LNG 가스 분석기(1210), BOG+LNG 가스 분석기(4210), 제어부(1220)를 포함한다.

본 발명의 제4 실시예에서, BOG+LNG 유량계(4180) 및 BOG+LNG 가스 분석기(4210)를 제외한 연료가스 공급라인부(1100), LNG 저장탱크(1110), 엔진부(1120), BOG 유량 제어밸브(1130), BOG 압축냉각부(1140), LNG 유량 제어밸브(1160), LNG 가압가열부(1170), 가압기(1190), BOG 및 LNG 가스 분석기(1210), 제어부(1220) 각각은 전술한 본 발명의 제1 실시예에서의 구성과 동일 또는 유사하여 동일한 도면부호를 사용하였고, 이에 따라 여기서는 본 발명의 제1 실시예와 다른 구성 요소인 BOG+LNG 유량계(4180) 및 BOG+LNG 가스 분석기(4210)와 이로 인하여 달라지는 부분에 대해서만 구체적으로 설명하기로 하고, 설명의 중복을 피하기 위하여 구성 요소 각각의 동일한 부분에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다. 한편, 본 실시예의 BOG+LNG 가스 분석기(4210)는 고압의 가스를 분석할 때 장착되는 별도의 감압장치 및 부가설비 등의 설치가 필요없는 경우로 특정되어 질 수 있다.

연료가스 공급라인부(1100)는, 후술할 LNG 저장탱크(1110)로부터 BOG 및 LNG를 후술할 엔진부(1120)로 이송시키기 위한 경로를 제공할 수 있으며, BOG 라인(1101), LNG 라인(1102), BOG+LNG 공통라인(1103), 제1 BOG+LNG 분지라인(1104), 제2 BOG+LNG 분지라인(1105)을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 연료가스 공급라인부(1100)는, 본 발명의 제1 실시예와 다른 구성 요소인 BOG+LNG 유량계(4180) 및 BOG+LNG 가스 분석기(4210)로 인하여 달라지는 부분이 존재하는데, 제1 실시예와 대비하여 달라지는 부분은 하기와 같다.

BOG 라인(1101) 상에는, BOG 유량 제어밸브(1130), BOG 및 LNG 가스 분석기(1210), 및 BOG 압축냉각부(1140)가 설치될 수 있다.

LNG 라인(1102) 상에는, LNG 유량 제어밸브(1160), BOG 및 LNG 가스 분석기(1210), 및 LNG 가압가열부(1170)가 설치될 수 있다.

BOG+LNG 공통라인(1103) 상에는, 본 실시예의 후술할 BOG+LNG 유량계(4180) 및 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(4210)가 설치될 수 있다.

제1 BOG+LNG 분지라인(1104) 상에는, 본 실시예의 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(4210)를 사용할 수 있도록, BOG 압축냉각부(1140)와 LNG 가압가열부(1170)가 저압용 사양으로 구성되어야 함으로써, 제1 엔진(1121)이 고압 엔진일 경우를 대비하여 가압기(1190)가 설치될 수 있다.

제2 BOG+LNG 분지라인(1105) 상에는, 본 실시예의 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(4210)를 사용할 수 있도록, BOG 압축냉각부(1140)와 LNG 가압가열부(1170)가 저압용 사양으로 구성되어야 함으로써, 저압 엔진인 제2 엔진(1122)에서 요구하는 압력으로 BOG 또는 LNG를 공급할 수 있어, 제1 실시예와는 달리 감압기(1200)의 설치를 생략할 수 있다.

BOG 유량 제어밸브(1130)는, BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)를 통해 BOG 및 LNG에 대한 성분을 분석한 결과, 또는 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(4210)를 통해 BOG 및 LNG의 혼합가스에 대한 성분을 분석한 결과, 엔진부(1120)에 공급되는 BOG 및 LNG 혼합 연료가스의 메탄가가 낮을 경우, 엔진부(1120)가 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있도록 BOG의 유량을 줄이고 LNG의 유량을 증대시킬 필요가 있는데, 이때 BOG 유량 제어밸브(1130)는 BOG의 유량을 감소시킬 수 있도록 제어부(1220)에 의해 개도가 조절될 수 있으며, 감소된 BOG 유량을 보상할 수 있도록 후술할 LNG 유량 제어밸브(1160) 역시 제어부(1220)에 의해 개도가 조절될 수 있다.

BOG 압축냉각부(1140)는, BOG 압축기(1141), BOG 냉각기(1142)를 포함하여 구성될 수 있으며, 엔진부(1120)에서 요구하는 압력, 예를 들어 BOG를 200bar 내지 400bar의 압력으로 가압하는 고압용이거나, BOG를 3bar 내지 10bar(또는, 3bar 내지 50bar)의 압력으로 가압하는 저압용으로 구성해야 하지만, 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(4210)가 별도의 감압장치 및 부가설비 등의 설치가 필요없는 경우로 특정됨으로써, 저압용으로 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, BOG 압축기(1141)가 BOG를 3단으로 압축하는 저압용으로 구성할 수 있다.

LNG 유량 제어밸브(1160)는, BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)를 통해 BOG 및 LNG에 대한 성분을 분석한 결과, 또는 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(4210)를 통해 BOG 및 LNG에 대한 성분을 분석한 결과, 엔진부(1120)에 공급되는 BOG 및 LNG 혼합 연료가스의 메탄가가 낮을 경우, 엔진부(1120)가 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있도록 후술할 제어부(1220)에 의해 개도가 조절되어 상대적으로 메탄가가 높은 LNG의 유량을 증대시킬 수 있게 한다. 이때, BOG 유량 제어밸브(1130)는 제어부(1220)에 의해 개도가 조절되어 BOG의 유량을 감소시킴은 물론이다.

LNG 가압가열부(1170)는, LNG 펌프(1171), LNG 열교환기(1172)를 포함하여 구성될 수 있으며, 엔진부(1120)에서 요구하는 압력, 예를 들어 LNG를 200bar 내지 400bar의 압력으로 가압하는 고압용이거나, LNG를 3bar 내지 10bar(또는, 3bar 내지 50bar)의 압력으로 가압하는 저압용으로 구성해야 하지만, 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(4210)가 별도의 감압장치 및 부가설비 등의 설치가 필요없는 경우로 특정됨으로써, 저압용으로 구성, 예를 들어, LNG 펌프(1171)가 LNG를 3bar 내지 10bar(또는 3bar 내지 50bar)의 압력으로 가압하는 저압용으로 구성할 수 있다.

BOG+LNG 유량계(4180)는, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 각각과 엔진부(1120) 사이의 BOG+LNG 공통라인(1103) 상에 설치할 수 있으며, BOG+LNG 공통라인(1103)을 통해 엔진부(1120)로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량을 측정하고, 측정된 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값을 실시간으로 제어부(1220)에 제공하여, 엔진부(1120)에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 산출할 수 있게 한다.

한편, BOG+LNG 유량계(4180)는, BOG+LNG 공통라인(1103)에 하나가 설치되기 때문에 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량만 측정 가능하고, 이로써 BOG 및 LNG 각각의 유량은 알 수 없게 되어, BOG 유량 및 LNG 유량을 활용하는 LNG 저장탱크(1110)의 압력 변동 계산을 할 수 없다. 이에 따라 본 실시예는 BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)를 이용하여 BOG 및 LNG 각각의 저위 발열량을 측정하고, 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(4210)를 이용하여 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량을 측정함으로써, BOG 및 LNG 각각의 유량을 산출할 수 있어, 산출된 BOG 및 LNG 각각의 유량을 LNG 저장탱크(1110)의 압력 변동 계산에 활용될 수 있게 한다. 이에 대한 구체적은 설명은 후술될 것이다.

가압기(1190)는, BOG+LNG 유량계(4180)와 제1 엔진(1121) 사이의 제1 BOG+LNG 분지라인(1104) 상에 설치될 수 있는데, 제1 엔진(1121)이 고압용으로서 ME-GI 엔진일 때, 설치될 수 있다.

구체적으로, 가압기(1190)는, 본 실시예의 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(4210)를 사용할 수 있도록, BOG 압축냉각부(1140)와 LNG 가압가열부(1170)가 저압용 사양으로 구성되어야 함으로써, 제1 BOG+LNG 분지라인(1104)을 통해 고압용 제1 엔진(1121)으로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 압력은 예를 들어, ME-GI 엔진에서 요구하는 200bar 내지 400bar의 압력으로 상승시키기 위해 설치할 필요가 있다. 물론, 제1 엔진(1121)이 저압용일 경우 설치 공수의 절감을 위해 가압기(1190)를 설치하지 않는 것이 바람직하다.

BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)는, 전술한 제1 실시예와 동일할 수 있으므로, 여기서는 설명을 생략하기로 한다. 다만, BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)는, BOG+LNG 유량계(4180)로부터 알 수 없었던 BOG 및 LNG 각각의 유량을 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(4210)와 공조하여 산출할 수 있게 한다.

BOG+LNG 가스 분석기(4210)는, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 각각과 엔진부(1120) 사이의 BOG+LNG 공통라인(1103) 상에 설치, 구체적으로 BOG+LNG 유량계(4180)와 엔진부(1120) 사이의 BOG+LNG 공통라인(1103) 상에 설치할 수 있으며, BOG+LNG 공통라인(1103)을 통해 엔진부(1120)로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 저위 발열량을 측정하도록 구성될 수 있다.

이러한 BOG+LNG 가스 분석기(4210)는, 측정한 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 제어부(1220)에 제공하여, 엔진부(1120)에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 산출할 수 있게 한다.

또한, BOG+LNG 가스 분석기(4210)는, 측정한 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 제어부(1220)에 제공하여, BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)로부터 제어부(1220)에 제공된 BOG 및 LNG 각각의 저위 발열량 값을 통해 BOG+LNG 유량계(4180)로 알 수 없었던 BOG 및 LNG 각각의 유량을 산출할 수 있게 한다.

이를 통해 본 실시예는, 저압용 사양으로 구성되는 BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 하류측의 BOG+LNG 공통라인(1103) 상에 하나의 BOG+LNG 가스 분석기(4210)를 설치함으로써, 구성의 단순화와 함께, BOG 또는 LNG의 압력이 BOG+LNG 가스 분석기(4210)에서 가스 샘플링을 하기 위한 압력 조건에 부합되어 별도의 감압장치 및 부가설비를 설치하지 않아도 되어 설치 공수를 절감할 수 있고,다.

제어부(1220)는, BOG 및 LNG 가스 분석기(1210) 또는 BOG+LNG 가스 분석기(4210)와 BOG+LNG 유량계(4180)를 이용하여 2가지 방법으로 총 엔진공급 열량 값을 산출할 수 있다.

먼저, 제어부(1220)는, BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)에서 측정한 BOG 및 LNG 각각의 저위 발열량 값과, BOG+LNG 유량계(4180)에서 측정한 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값을 실시간으로 제공받아 엔진부(1120)로 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 산출하고, 산출된 총 엔진공급 열량 값을 바탕으로, BOG 유량 제어밸브(1130), BOG 압축냉각부(1140), LNG 유량 제어밸브(1160), LNG 가압가열부(1170)를 제어하여, 엔진부(1120)가 안정된 엔진 출력을 유지할 수 있도록 할 수 있다.

본 실시예에서, 총 엔진공급 열량 값은 BOG 및 LNG 각각의 저위 발열량 값과 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값을 곱하여 얻을 수 있는데, 공식으로 나타내면 다음과 같다.

(LB ＋ LL) × TFBL ＝ TGE

여기서, 'LB'는 BOG의 저위 발열량 값이고, 'LL'은 LNG의 저위 발열량 값이고, 'TFBL'은 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값이고, 'TGE'는 총 엔진공급 열량 값이다.

상기에서, BOG의 저위 발열량 값 및 LNG의 저위 발열량 값은 BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)로 측정하여 얻을 수 있고, BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값은 BOG+LNG 유량계(4180)로 측정하여 얻을 수 있다. 이와 같이 얻어진 저위 발열량 값 및 유량 값을 상기 공식에 의거하여 엔진부(1120)에 공급되는 총 엔진공급 열량 값을 산출할 수 있게 된다.

또한, 제어부(1220)는, BOG+LNG 가스 분석기(4210)에서 측정한 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값과, BOG+LNG 유량계(4180)에서 측정한 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값을 실시간으로 제공받아 엔진부(1120)로 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 산출하고, 산출된 총 엔진공급 열량 값을 바탕으로, BOG 유량 제어밸브(1130), BOG 압축냉각부(1140), LNG 유량 제어밸브(1160), LNG 가압가열부(1170)를 제어하여, 엔진부(1120)가 안정된 엔진 출력을 유지할 수 있도록 할 수 있다.

TFBL × TLBL ＝ TGE

상기에서, BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값은 BOG+LNG 유량계(4180)로 측정하여 얻을 수 있고, BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값은 BOG+LNG 가스 분석기(4210)로 측정하여 얻을 수 있다. 이와 같이 얻어진 유량 값 및 저위 발열량 값을 상기 공식에 의거하여 엔진부(1120)에 공급되는 총 엔진공급 열량 값을 산출할 수 있게 된다.

제어부(1220)는, BOG 및 LNG 가스 분석기(1210) 또는 BOG+LNG 가스 분석기(4210)와 BOG+LNG 유량계(4180)를 이용하여 산출된 총 엔진공급 열량 값이 엔진부(1120)에서 요구하는 열량에 해당하는지를 현재 엔진부(1120)의 부하 상태와 엔진 열량 테이블에 마련된 데이터를 바탕으로 판단하여, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 중에서 어느 하나를 선택하여 가동되도록 하거나, 아니면 동시에 가동되도록 할 수 있고, 또한 BOG 유량 제어밸브(1130) 및 LNG 유량 제어밸브(1160)의 개도를 조절할 수 있는데, 각각의 경우에 대한 구체적으로 설명은 전술한 제1 실시예와 동일할 수 있으므로, 여기서는 설명을 생략하기로 하고, 단지 BOG+LNG 가스 분석기(4210)를 통해 BOG 및 LNG의 혼합가스에 대한 성분을 분석하여 엔진부(1120)에 공급되는 BOG 및 LNG 혼합 연료가스의 메탄가가 낮은지 높은지를 판단하는 것이 제1 실시예와 다를 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 본 실시예의 BOG+LNG 유량계(4180)는, BOG+LNG 공통라인(1103)에 하나가 설치되기 때문에 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량만 측정 가능하고, 이로써 BOG 및 LNG 각각의 유량은 알 수 없게 되어, BOG 유량 및 LNG 유량을 활용하는 LNG 저장탱크(1110)의 압력 변동 계산을 할 수 없는데, 제어부(1220)가, BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)에서 측정한 BOG 및 LNG 각각의 저위 발열량 값과, BOG+LNG 가스 분석기(4210)에서 측정한 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 이용하여 BOG 및 LNG 각각의 유량을 산출함으로써, 산출된 BOG 및 LNG 각각의 유량을 통해 LNG 저장탱크(1110)의 압력 변동 계산에 활용될 수 있게 한다.

구체적으로, 제어부(1220)는, BOG+LNG 유량계(4180)에서 측정한 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값과, BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)에서 측정한 BOG 및 LNG 각각의 저위 발열량 값과, BOG+LNG 가스 분석기(4210)에서 측정한 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 실시간으로 제공받아, 유량 계산식인 공식 1 및 열량 계산 식인 공식 2에 의거하여 BOG 및 LNG 각각의 유량 값을 산출할 수 있다.

(공식 1)

FB ＋ FL ＝ TFBL

(공식 2)

(LB × FB) ＋ (LL × FL) ＝ TFBL × TLBL

여기서, 'FB'는 BOG의 유량 값이고, 'FL'은 LNG의 유량 값이고, 'TFBL'은 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값이고, 'LB'는 BOG의 저위 발열량 값이고, 'LL'은 LNG의 저위 발열량 값이고, 'TLBL'은 BOG와 LNG 혼합가스의 총 발열량 값이다.

상기에서, BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값은 BOG+LNG 유량계(4180)로 측정하여 얻을 수 있고, BOG의 저위 발열량 값 및 LNG의 저위 발열량 값은 BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)로 측정하여 얻을 수 있고, BOG와 LNG 혼합가스의 총 발열량 값은 BOG+LNG 가스 분석기(4210)로 측정하여 얻을 수 있는데, BOG의 유량 값 및 LNG의 유량 값은 알 수가 없다. 상기한 공식 1 및 공식 2를 이용하여 BOG의 유량 값 및 LNG의 유량 값을 구하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

FB ＝ TFBL ― FL

(LB × FB) ＋ (LL × FL) ＝ TFBL × TLBL

{LB × (TFBL ― FL)} ＋ (LL × FL) ＝ TFBL × TLBL

(LB × TFBL) ― (LB × FL) ＋ (LL × FL) ＝ TFBL × TLBL

(LL ― LB) × FL ＝ (TFBL × TLBL) ― (LB × TFBL)

FL ＝ {(TLBL ― LB) × TFBL} ÷ (LL ― LB)

상기한 과정을 통해, LNG의 유량 값인 'FL'이 산출될 수 있다.

FL ＝ TFBL ― FB

(LB × FB) ＋ (LL × FL) ＝ TFBL × TLBL

(LB × FB) ＋ {LL × (TFBL ― FB)} ＝ TFBL × TLBL

(LB × FB) ＋ (LL × TFBL) ― (LL × FB) ＝ TFBL × TLBL

(LB ― LL) × FB ＝ (TFBL × TLBL) ― (LL × TFBL)

FB ＝ {(TLBL ― LL) × TFBL} ÷ (LB ― LL)

상기한 과정을 통해, BOG의 유량 값인 'FB'가 산출될 수 있다.

이를 통해 본 실시예는, 제어부(1220)가 BOG 및 LNG 각각의 유량을 산출할 수 있어, 산출된 BOG 및 LNG 각각의 유량을 LNG 저장탱크(1110)의 압력 변동 계산에 활용될 수 있게 한다.

본 실시예는, 상술할 구성을 포함하는 엔진 연료공급 시스템(4000)을 다양하게 운용할 수 있으며, 엔진부(1120)의 주 연료가스로 BOG가 사용될 수 있고, LNG가 사용될 수도 있음은 물론이다.

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템을 이용한 연료공급 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템(4000)을 이용한 연료공급 방법은, 제어부(1220)가, BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)로부터 BOG 압축냉각부(1140)에 의한 가압 전의 BOG 및 LNG 압축냉각부(1170)에 의한 압축 전의 LNG 각각의 저위 발열량 값을 제공받는 단계(S410); 제어부(1220)가, BOG+LNG 유량계(4180)로부터 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값을 제공받는 단계(S420); 제어부(1220)가, BOG+LNG 가스 분석기(4210)로부터 BOG 압축냉각부(1140)에서 압축된 BOG와 LNG 가압가열부(1170)에서 가압된 LNG의 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 제공받는 단계(S430); 제어부(1220)가, BOG의 유량 값 및 LNG의 유량 값을 산출하는 단계(S440); 및 제어부(1220)가, 산출된 BOG의 유량 값 및 LNG의 유량 값을 엔진부(1120)에서 요구하는 BOG의 유량 값 및 LNG의 유량 값을 LNG 저장탱크(1110)의 압력 변동 계산에 활용하는 단계(S450)를 포함할 수 있다.

단계 S410에서는, 제어부(1220)가, BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)로부터 BOG 압축냉각부(1140)에 의한 가압 전의 BOG 및 LNG 압축냉각부(1170)에 의한 압축 전의 LNG 각각의 저위 발열량 값을 제공받는다.

단계 S420에서는, 제어부(1220)가, BOG+LNG 유량계(4180)로부터 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값을 제공받는다.

BOG+LNG 유량계(4180)는, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 각각과 엔진부(1120) 사이의 BOG+LNG 공통라인(1103) 상에 설치되어, BOG+LNG 공통라인(1103)을 통해 엔진부(1120)로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량을 측정하고, 측정된 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값을 실시간으로 제어부(1220)에 제공할 수 있다. 이때, BOG+LNG 유량계(4180)는, BOG+LNG 공통라인(1103)에 하나가 설치되기 때문에 BOG 및 LNG 각각의 유량은 알 수 없게 되어, BOG 유량 및 LNG 유량을 활용하는 LNG 저장탱크(1110)의 압력 변동 계산을 할 수 없다.

단계 S430에서는, 제어부(1220)가, BOG+LNG 가스 분석기(4210)로부터 BOG 압축냉각부(1140)에서 압축된 BOG와 LNG 가압가열부(1170)에서 가압된 LNG의 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 제공받는다.

BOG+LNG 가스 분석기(4210)는, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 각각과 엔진부(1120) 사이의 BOG+LNG 공통라인(1103) 상에 설치, 구체적으로 BOG+LNG 유량계(4180)와 엔진부(1120) 사이의 BOG+LNG 공통라인(1103) 상에 설치되어, BOG 압축냉각부(1140) 또는 LNG 가압가열부(1170)에서 BOG 또는 LNG를 압축 또는 가압한 후에 측정한 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 제어부(1220)에 제공할 수 있다. 이때, BOG 압축냉각부(1140)와 LNG 가압가열부(1170)는 저압용 사양으로 구성, 예를 들어 BOG 또는 LNG를 3bar 내지 10bar(또는, 3bar 내지 50bar)의 압력으로 압축 또는 가압하도록 구성하여, BOG+LNG 가스 분석기(4210)에 별도의 감압장치 및 부가설비 등의 설치가 필요 없도록 할 수 있다.

단계 S440에서는, 제어부(1220)가, BOG의 유량 값 및 LNG의 유량 값을 산출한다.

BOG의 유량 값은 다음의 식에 의해 산출될 수 있다.

FL ＝ TFBL ― FB

(LB × FB) ＋ (LL × FL) ＝ TFBL × TLBL

(LB × FB) ＋ {LL × (TFBL ― FB)} ＝ TFBL × TLBL

(LB × FB) ＋ (LL × TFBL) ― (LL × FB) ＝ TFBL × TLBL

(LB ― LL) × FB ＝ (TFBL × TLBL) ― (LL × TFBL)

FB ＝ {(TLBL ― LL) × TFBL} ÷ (LB ― LL)

LNG의 유량 값은 다음의 식에 의해 산출될 수 있다.

FB ＝ TFBL ― FL

(LB × FB) ＋ (LL × FL) ＝ TFBL × TLBL

{LB × (TFBL ― FL)} ＋ (LL × FL) ＝ TFBL × TLBL

(LB × TFBL) ― (LB × FL) ＋ (LL × FL) ＝ TFBL × TLBL

(LL ― LB) × FL ＝ (TFBL × TLBL) ― (LB × TFBL)

FL ＝ {(TLBL ― LB) × TFBL} ÷ (LL ― LB)

단계 S450에서는, 제어부(1220)가, 산출된 BOG의 유량 값 및 LNG의 유량 값을 엔진부(1120)에서 요구하는 BOG의 유량 값 및 LNG의 유량 값을 LNG 저장탱크(1110)의 압력 변동 계산에 활용한다.

도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템(5000)은, 연료가스 공급라인부(1100), LNG 저장탱크(1110), 엔진부(1120), BOG 유량 제어밸브(1130), BOG 압축냉각부(1140), LNG 유량 제어밸브(1160), LNG 가압가열부(1170), BOG+LNG 유량계(5180), 감압기(1200), BOG+LNG 가스 분석기(5210), 제어부(1220)를 포함한다.

본 발명의 제5 실시예에서, BOG+LNG 유량계(5180) 및 BOG+LNG 가스 분석기(5210)를 제외한 연료가스 공급라인부(1100), LNG 저장탱크(1110), 엔진부(1120), BOG 유량 제어밸브(1130), BOG 압축냉각부(1140), LNG 유량 제어밸브(1160), LNG 가압가열부(1170), 감압기(1200), 제어부(1220) 각각은 전술한 본 발명의 제1 실시예에서의 구성과 동일 또는 유사하여 동일한 도면부호를 사용하였고, 이에 따라 여기서는 본 발명의 제1 실시예와 다른 구성 요소인 BOG+LNG 유량계(5180) 및 BOG+LNG 가스 분석기(5210)와 이로 인하여 달라지는 부분에 대해서만 구체적으로 설명하기로 하고, 설명의 중복을 피하기 위하여 구성 요소 각각의 동일한 부분에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다. 한편, 본 실시예의 BOG+LNG 가스 분석기(5210)는 후술하겠지만 감압기(1200) 하류측에 설치되므로, 고압의 가스를 분석할 때 장착되는 별도의 감압장치 및 부가설비 등의 설치가 필요없는 경우로 특정되어 질 수 있다.

연료가스 공급라인부(1100)는, 후술할 LNG 저장탱크(1110)로부터 BOG 및 LNG를 후술할 엔진부(1120)로 이송시키기 위한 경로를 제공할 수 있으며, BOG 라인(1101), LNG 라인(1102), BOG+LNG 공통라인(1103), 제1 BOG+LNG 분지라인(1104), 제2 BOG+LNG 분지라인(1105)을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 연료가스 공급라인부(1100)는, 본 발명의 제1 실시예와 다른 구성 요소인 BOG+LNG 유량계(5180) 및 BOG+LNG 가스 분석기(5210)로 인하여 달라지는 부분이 존재하는데, 제1 실시예와 대비하여 달라지는 부분은 하기와 같다.

BOG+LNG 공통라인(1103) 상에는, 제1 실시예와 마찬가지로 특정 구성 요소가 설치되지 않는다.

제1 BOG+LNG 분지라인(1104) 상에는, BOG+LNG 유량계(5180)가 설치될 수 있다. 본 실시예는 BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 중에서 적어도 어느 하나가 고압용 사양으로 구성되어야 하고, 제1 엔진(1121)이 고압 엔진일 경우에 대한 것이므로, 제1 실시예에서 언급되는 가압기(1190)를 제1 BOG+LNG 분지라인(1104) 상에 설치하지 않아도 된다.

제2 BOG+LNG 분지라인(1105) 상에는, 본 실시예의 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(5210)를 사용할 수 있도록, 감압기(1200)가 설치될 수 있다.

LNG 저장탱크(1110)는, 전술한 제1 실시예와 동일할 수 있으므로, 여기서는 설명을 생략하기로 한다.

엔진부(1120)는, 제1 실시예와 마찬가지로 연료가스 공급라인부(1100)를 통해 LNG 저장탱크(1110)에 저장된 LNG, LNG 저장탱크(1110) 내부에서 자연적으로 발생되는 BOG, 또는 BOG와 LNG 혼합가스를 공급받아, 이를 연료로 가동되어 동력을 발생시킬 수 있으며, 제1 엔진(1121)과 제2 엔진(1122)을 포함하여 구성될 수 있다.

제1 엔진(1121)은, 선박용 엔진 중에서 주 엔진으로서의 고압 엔진일 수 있는데, 예를 들어, 고압 엔진으로서 ME-GI 엔진일 수 있다.

제2 엔진(1122)은, 선박용 엔진 중에서 부 엔진으로서의 저압 엔진일 수 있는데, 예를 들어, 저압 엔진으로서 DFDE(Dual Fuel Diesel Generator)와 같은 이중연료(DF) 엔진일 수 있다.

BOG 압축냉각부(1140)는, BOG 압축기(1141), BOG 냉각기(1142)를 포함하여 구성될 수 있으며, 엔진부(1120)에서 요구하는 압력, 예를 들어 BOG를 200bar 내지 400bar의 압력으로 가압하는 고압용으로 도 11에 도시된 바와 같이 구성하거나, BOG를 3bar 내지 10bar(또는, 3bar 내지 50bar)의 압력으로 가압하는 저압용으로 도 12에 도시된 바와 같이 구성할 수 있다. 다만, BOG 압축냉각부(1140)는, 제1 엔진(1121)이 고압용이고, 이로 인하여 BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 중에서 적어도 어느 하나가 고압용으로 구성되어야 하는 것을 고려하여 선택적으로 설치될 수 있다.

LNG 유량 제어밸브(1160)는, 후술할 BOG+LNG 가스 분석기(5210)를 통해 BOG 및 LNG에 대한 성분을 분석한 결과, 엔진부(1120)에 공급되는 BOG 및 LNG 혼합 연료가스의 메탄가가 낮을 경우, 엔진부(1120)가 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있도록 후술할 제어부(1220)에 의해 개도가 조절되어 상대적으로 메탄가가 높은 LNG의 유량을 증대시킬 수 있게 한다. 이때, BOG 유량 제어밸브(1130)는 제어부(1220)에 의해 개도가 조절되어 BOG의 유량을 감소시킴은 물론이다.

LNG 가압가열부(1170)는, LNG 펌프(1171), LNG 열교환기(1172)를 포함하여 구성될 수 있으며, 엔진부(1120)에서 요구하는 압력, 예를 들어 LNG를 200bar 내지 400bar의 압력으로 가압하는 고압용으로 구성하거나, LNG를 3bar 내지 10bar(또는, 3bar 내지 50bar)의 압력으로 가압하는 저압용으로 구성할 수 있다. 다만, LNG 가압가열부(1170)는, 제1 엔진(1121)이 고압용이고, 이로 인하여 BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 중에서 적어도 어느 하나가 고압용으로 구성되어야 하는 것을 고려하여 선택적으로 설치될 수 있다.

BOG+LNG 유량계(5180)는, BOG+LNG 공통라인(1103)으로부터 분지되어, 혼합된 BOG 및 LNG를 연료로서 엔진부(1120)의 제1 엔진(1121)으로 이송시키기 위한 경로를 제공하는 제1 BOG+LNG 분지라인(1104) 상에 설치할 수 있으며, 제1 BOG+LNG 분지라인(1104)을 통해 제1 엔진(1121)로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량을 측정하고, 측정된 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값을 실시간으로 제어부(1220)에 제공하여, 제1 엔진(1121)에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 산출할 수 있게 한다.

이를 통해 본 실시예는, BOG+LNG 공통라인(1103)에 하나의 BOG+LNG 유량계(3180)를 설치함으로써, 유량계의 설치 대수를 축소할 수 있어 설치 공수를 절감할 수 있고, 선박용 엔진 중에서 주 엔진으로 사용되는 제1 엔진(1121)에 공급되는 열량을 관리할 수 있어, 선박의 운항 효율을 향상시킬 수 있다.

감압기(1200)는, 제1 실시예와 마찬가지로 BOG 유량계(1150) 또는 LNG 유량계(1180)와 제2 엔진(1122) 사이의 제2 BOG+LNG 분지라인(1105) 상에 설치될 수 있다.

이러한 감압기(1200)는, 제1 엔진(1121)이 고압용으로서 ME-GI 엔진이고, 제2 엔진(1122)이 저압용으로서 DF 엔진이고, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 중에서 적어도 어느 하나가 고압용이므로, 제2 BOG+LNG 분지라인(1105) 상에 설치하는 것이 바람직하다. 즉, 본 실시예는 BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 중에서 적어도 어느 하나가 고압용이므로, 제2 BOG+LNG 분지라인(1105)을 통해 제2 엔진(1122)으로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 압력은 예를 들어, 200bar 내지 400bar의 높은 압력으로서, DF 엔진에서 요구하는 3bar 내지 10bar(또는, 3bar 내지 50bar)의 압력에 부적합하기 때문에, 압력을 하강시키기 위해 설치할 필요가 있다.

BOG+LNG 가스 분석기(5210)는, 제2 BOG+LNG 분지라인(1105) 상에 설치된 감압기(1200) 하류측에 설치될 수 있으며, 제2 BOG+LNG 분지라인(1105)을 통해 제2 엔진(1122)로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 저위 발열량을 측정하도록 구성될 수 있다.

일반적으로, 가스 분석기는, 가스 샘플링을 하기 위한 압력 및 온도 조건이 엄격하기 때문에, 고압 엔진 측에 장착되는 가스 분석기의 경우, 감압장치 및 부가설비 등의 설치가 필요한데, 본 실시예의 BOG+LNG 가스 분석기(5210)는 감압기(1200) 하류에 설치됨으로써, 별도의 감압장치 및 부가설비 등의 설치가 필요 없다.

이러한 BOG+LNG 가스 분석기(5210)는, 측정한 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 제어부(1220)에 제공하여, 제1 엔진(1121)에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 산출할 수 있게 한다.

구체적으로, BOG와 LNG 혼합가스는 BOG+LNG 공통라인(1103)을 통해 제1 및 제2 BOG+LNG 분지라인(1104, 1105)으로 나누어져 제1 및 제2 엔진(1121, 1122)로 공급되기 때문에, 제2 BOG+LNG 분지라인(1105)에서 BOG+LNG 가스 분석기(5210)가 측정한 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값은 제1 BOG+LNG 분지라인(1104)의 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값일 수 있다. 따라서, BOG+LNG 가스 분석기(5210)에서 측정한 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값으로 제1 엔진(1121)에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 산출할 수 있는 것이다.

이를 통해 본 실시예는, 감압기(1200) 하류측의 제2 BOG+LNG 분지라인(1105) 상에 하나의 BOG+LNG 가스 분석기(5210)를 설치함으로써, 구성의 단순화와 함께, BOG 또는 LNG의 압력이 BOG+LNG 가스 분석기(5210)에서 가스 샘플링을 하기 위한 압력 조건에 부합되어 별도의 감압장치 및 부가설비를 설치하지 않아도 되어 설치 공수를 절감할 수 있다.

제어부(1220)는, 제2 BOG+LNG 분지라인(1105)에 설치된 BOG+LNG 가스 분석기(5210)에서 측정한 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값과, 제1 BOG+LNG 분지라인(1104)에 설치된 BOG+LNG 유량계(5180)에서 측정한 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값을 실시간으로 제공받아 제1 엔진(1121)으로 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 산출하고, 산출된 총 엔진공급 열량 값을 바탕으로, BOG 유량 제어밸브(1130), BOG 압축냉각부(1140), LNG 유량 제어밸브(1160), LNG 가압가열부(1170)를 제어하여, 제1 엔진(1121)이 안정된 엔진 출력을 유지할 수 있도록 할 수 있다.

본 실시예에서, 제1 엔진(1121)으로 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량 값은 제1 엔진(1121)으로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값에 제2 엔진(1122)으로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 곱하여 얻을 수 있는데, 공식으로 나타내면 다음과 같다.

TFBL × TLBL ＝ TGE

여기서, 'TFBL'은 제1 엔진(1121)으로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값이고, 'TLBL'은 제2 엔진(1122)으로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값이고, 'TGE'는 제1 엔진(1121)으로 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량 값이다.

상기에서, 제1 엔진(1121)으로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값은 BOG+LNG 유량계(5180)로 측정하여 얻을 수 있고, 제2 엔진(1122)으로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값은 BOG+LNG 가스 분석기(5210)로 측정하여 얻을 수 있다. 이와 같이 얻어진 유량 값 및 저위 발열량 값을 상기 공식에 의거하여 제1 엔진(1121)에 공급되는 총 엔진공급 열량 값을 산출할 수 있게 된다.

제어부(1220)는, 산출된 총 엔진공급 열량 값이 제1 엔진(1121)에서 요구하는 열량에 해당하는지를 현재 제1 엔진(1121)의 부하 상태와 엔진 열량 테이블에 마련된 데이터를 바탕으로 판단하여, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 중에서 어느 하나를 선택하여 가동되도록 하거나, 아니면 동시에 가동되도록 할 수 있고, 또한 BOG 유량 제어밸브(1130) 및 LNG 유량 제어밸브(1160)의 개도를 조절할 수 있는데, 각각의 경우에 대한 구체적으로 설명은 전술한 제1 실시예와 동일할 수 있으므로, 여기서는 설명을 생략하기로 하고, 단지 BOG+LNG 가스 분석기(5210)를 통해 BOG 및 LNG의 혼합가스에 대한 성분을 분석하여 제1 엔진(1121)에 공급되는 BOG 및 LNG 혼합 연료가스의 메탄가가 낮은지 높은지를 판단하는 것이 제1 실시예와 다를 수 있다.

본 실시예는, 상술할 구성을 포함하는 엔진 연료공급 시스템(5000)을 다양하게 운용할 수 있으며, 엔진부(1120)의 주 연료가스로 BOG가 사용될 수 있고, LNG가 사용될 수도 있음은 물론이다.

도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템을 이용한 연료공급 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 엔진의 연료공급 시스템(5000)을 이용한 연료공급 방법은, 제어부(1220)가, BOG+LNG 유량계(5180)로부터 제1 엔진(1121)으로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값을 제공받는 단계(S510); 제어부(1220)가, BOG+LNG 가스 분석기(5210)로부터 제2 엔진(1122)으로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 제공받는 단계(S520); 제어부(1220)가, 제1 엔진(1121)으로 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량 값을 산출하고, 제1 엔진(1121)에서 요구하는 열량 값과 비교하는 단계(S530); 및 제어부(1220)가, 제1 엔진(1121)에서 요구하는 엔진 출력을 얻을 수 있도록 연료공급 시스템(5000)을 제어하는 단계(S540)를 포함할 수 있다.

단계 S510에서는, 제어부(1220)가, BOG+LNG 유량계(5180)로부터 제1 엔진(1121)으로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값을 제공받는다.

BOG+LNG 유량계(5180)는, 제1 엔진(1121)으로 BOG와 LNG 혼합가스를 이송시키기 위한 경로를 제공하는 제1 BOG+LNG 분지라인(1104) 상에 설치되어, 제1 BOG+LNG 분지라인(1104)을 통해 제1 엔진(1121)로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량을 측정하고, 측정된 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값을 실시간으로 제어부(1220)에 제공할 수 있다.

단계 S520에서는, 제어부(1220)가, BOG+LNG 가스 분석기(5210)로부터 제2 엔진(1122)으로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 제공받는다.

BOG+LNG 가스 분석기(5210)는, 제2 BOG+LNG 분지라인(1105) 상에 설치된 감압기(1200) 하류측에 설치되어, 제2 BOG+LNG 분지라인(1105)을 통해 제2 엔진(1122)로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 저위 발열량을 측정하고, 측정된 BOG와 LNG 혼합가스의 저위 발열량 값을 실시간으로 제어부(1220)에 제공할 수 있다.

단계 S530에서는, 제어부(1220)가, 제1 엔진(1121)으로 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량 값을 산출하고, 제1 엔진(1121)에서 요구하는 열량 값과 비교한다.

제1 엔진(1121)으로 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량 값은, 단계 S510의 제1 엔진(1121)으로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량 값과, 단계 S520의 제2 엔진(1122)으로 공급되는 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 값을 곱하여 산출할 수 있는데, 전술한 'TFBL × TLBL ＝ TGE' 공식으로부터 산출할 수 있다.

제1 엔진(1121)에서 요구하는 열량 값은, 제1 엔진(1121)의 부하 상태와 엔진 열량 테이블에 마련된 데이터를 통해 알 수 있다.

상기에서, 제1 엔진(1121)은, LNG, BOG, 또는 BOG와 LNG 혼합가스를 연료로 가동되어 동력을 발생시킬 수 있다.

단계 S540에서는, 제어부(1220)가, 제1 엔진(1121)에서 요구하는 엔진 출력을 얻을 수 있도록 연료공급 시스템(5000)을 제어한다.

제어부(1220)는, 단계 S530에서 산출된 제1 엔진(1121)으로 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량 값이 제1 엔진(1121)에서 요구하는 열량에 해당하는지를 현재 제1 엔진(1121)의 부하 상태와 엔진 열량 테이블에 마련된 데이터를 바탕으로 판단하여, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 중에서 어느 하나를 선택하여 가동되도록 하거나, 아니면 동시에 가동되도록 할 수 있고, 또한 BOG 유량 제어밸브(1130) 및 LNG 유량 제어밸브(1160)의 개도를 조절할 수 있는데, 각각의 경우에 대한 구체적으로 설명은 전술한 제1 실시예와 동일할 수 있으므로, 여기서는 설명을 생략하기로 하고, 단지 BOG+LNG 가스 분석기(5210)를 통해 BOG 및 LNG의 혼합가스에 대한 성분을 분석하여 제1 엔진(1121)에 공급되는 BOG 및 LNG 혼합 연료가스의 메탄가가 낮은지 높은지를 판단하는 것이 제1 실시예와 다를 수 있다.

이와 같이 본 실시예는, LNG 저장탱크(1110)의 내부, 또는 BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 각각과 LNG 저장탱크(1110) 사이의 BOG 라인(1101) 및 LNG 라인(1102)에 BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)를 설치하여 BOG 및 LNG 각각의 저위 발열량을 측정하도록 구성함으로써, BOG 또는 LNG의 압력이 BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)에서 가스 샘플링을 하기 위한 압력 조건에 부합되어 별도의 감압장치 및 부가설비를 설치하지 않아도 되어 설치 공수를 절감할 수 있고, 엔진부(1120)에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 용이하게 산출할 수 있어, 엔진부(1120)의 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예는, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 각각과 엔진부(1120) 사이의 BOG+LNG 공통라인(1103)에 하나의 BOG+LNG 가스 분석기(2210)를 설치하여 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량을 측정하도록 구성함으로써, 가스 분석기의 구성을 단순화할 수 있어 설치 공수를 절감할 수 있고, 엔진부(1120)에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 용이하게 산출할 수 있어, 엔진부(1120)의 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예는, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 각각과 엔진부(1120) 사이의 BOG+LNG 공통라인(1103)에 하나의 BOG+LNG 가스 분석기(3210)와 하나의 BOG+LNG 유량계(3180)를 설치하여 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 및 유량을 각각 측정하도록 구성함으로써, 가스 분석기의 구성을 단순화하고 유량계의 설치 대수를 축소할 수 있어 설치 공수를 절감할 수 있고, 엔진부(1120)에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 용이하게 산출할 수 있어, 엔진부(1120)의 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예는, LNG 저장탱크(1110)의 내부, 또는 BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 각각과 LNG 저장탱크(1110) 사이의 BOG 라인(1101) 및 LNG 라인(1102)에 BOG 및 LNG 가스 분석기(1210)를 설치하여 BOG 및 LNG 각각의 저위 발열량을 측정하고, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 각각과 엔진부(1120) 사이의 BOG+LNG 공통라인(1103)에 하나의 BOG+LNG 가스 분석기(4210)와 하나의 BOG+LNG 유량계(4180)를 설치하여 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량 및 유량을 각각 측정하도록 구성함으로써, BOG 및 LNG 각각의 저위 발열량과 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량을 통해 BOG와 LNG의 혼합 비율을 파악할 수 있고, BOG+LNG 유량계(4180)에서 측정한 유량을 이용하면 하나의 유량계로도 BOG 및 LNG 각각의 유량을 산출할 수 있고, 엔진부(1120)에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 용이하게 산출할 수 있어, 엔진부(1120)의 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예는, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 각각과 고압용 제1 엔진(1121) 사이의 제1 BOG+LNG 분지라인(1104)에 하나의 BOG+LNG 유량계(5180)를 설치하여 BOG와 LNG 혼합가스의 총 유량을 측정하고, BOG 압축냉각부(1140) 및 LNG 가압가열부(1170) 각각과 저압용 제2 엔진(1122) 사이의 제2 BOG+LNG 분지라인(1105)에 마련되는 감압기(1200)의 후단에 하나의 BOG+LNG 가스 분석기(5210)를 설치하여 BOG와 LNG 혼합가스의 총 저위 발열량을 측정하도록 구성함으로써, 가스 분석기의 구성을 단순화하고 유량계의 설치 대수를 축소할 수 있어 설치 공수를 절감할 수 있고, 엔진부(1120)에 공급되는 연료가스의 총 엔진공급 열량을 용이하게 산출할 수 있어, 엔진부(1120)의 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예는, BOG 및 LNG 가스 분석기(1210) 또는 BOG+LNG 가스 분석기(2210, 3210, 4210, 5210)를 통해 BOG 및 LNG 또는 이들의 혼합가스에 대한 성분을 분석하고, 엔진부(1120)에 공급되는 BOG 및 LNG 혼합 연료가스의 메탄가가 낮을 경우, 상대적으로 낮은 메탄가를 갖는 BOG의 유량을 감소시키고 상대적으로 높은 메탄가를 갖는 LNG의 유량을 증대시켜 엔진부(1120)의 안정된 엔진 출력을 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예는, LNG 저장탱크(1110)에서 발생되는 BOG를 엔진부(1120)의 연료가스로 사용하되, BOG 발생량이 엔진부(1120)에 공급하기에 부족한 경우에, LNG 유량 제어밸브(1160)의 개도를 조절하여 엔진부(1120)에 필요한 연료를 안정적으로 공급할 수 있어, 별도의 냉매 시스템을 이용한 BOG 재액화가 필요하지 않아 BOG 처리 비용을 절감할 수 있고, BOG의 불필요한 낭비를 줄여 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1000, 2000, 3000, 4000, 5000: 엔진의 연료공급 시스템
1100: 연료가스 공급라인부 1101: BOG 라인
1102: LNG 라인 1103: BOG+LNG 공통라인
1104: 제1 BOG+LNG 분지라인 1105: 제2 BOG+LNG 분지라인
1110: LNG 저장탱크 1111: 이송 펌프
1120: 엔진부 1121: 제1 엔진
1122: 제2 엔진 1130: BOG 유량 제어밸브
1140: BOG 압축냉각부 1141: 압축기
1142: 냉각기 1150: BOG 유량계
1160: LNG 유량 제어밸브 1170: LNG 가압가열부
1171: LNG 펌프 1172: LNG 열교환기
1180: LNG 유량계 1190: 가압기
1200: 감압기 1210: BOG 및 LNG 가스 분석기
1220: 제어부
2210, 3210, 4210, 5210: BOG+LNG 가스 분석기
3180, 4180, 5180: BOG+LNG 유량계

Claims

LNG 저장탱크에 연결되는 BOG 라인과 LNG 라인, 상기 BOG 라인과 상기 LNG 라인이 합류된 공통라인, 상기 공통라인에서 고압 엔진으로 분지된 제1 분지라인, 상기 공통라인에서 저압 엔진으로 분지된 제2 분지라인을 포함하는 연료가스 공급라인부;
상기 BOG 라인 상에 설치되는 BOG 압축냉각부;
상기 LNG 라인 상에 설치되는 LNG 가압가열부;
상기 공통라인 상에 설치되는 유량계;
상기 공통라인 상에 설치되어 상기 연료가스의 저위 발열량을 측정하는 가스 분석기; 및
상기 연료가스의 총 열량을 산출하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는, 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진으로 공급되는 상기 연료가스의 총 열량을 산출하는 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 가스 분석기는,
상기 BOG 압축냉각부 및 상기 LNG 가압가열부 각각과 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진 사이 또는 상기 유량계와 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진 사이의 상기 공통라인 상에 설치되며, 상기 공통라인을 통해 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진으로 공급되는 상기 연료가스의 저위 발열량을 측정하는 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급 시스템.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 고압 엔진은, ME-GI 엔진이며,
상기 저압 엔진은 이중연료(DF) 엔진인 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 BOG 압축냉각부는,
상기 LNG 저장탱크의 내부에서 발생되는 BOG를 압축 및 냉각시켜 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진으로 공급하도록, BOG 압축기 및 상기 BOG 압축기의 하류에 마련되는 BOG 냉각기를 포함하되, 상기 가스 분석기에서 가스 샘플링을 하기 위한 압력 조건에 부합되도록 상기 BOG 압축기 및 상기 BOG 냉각기의 설치 대수를 조절하여, 저압용으로 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 LNG 가압가열부는,
상기 LNG 저장탱크로부터 배출되는 LNG를 가압 및 가열시켜 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진으로 공급하도록, LNG 펌프 및 상기 LNG 펌프의 하류에 마련되는 LNG 열교환기를 포함하되, 상기 가스 분석기에서 가스 샘플링을 하기 위한 압력 조건에 부합되도록 상기 LNG 펌프를 저압용으로 설치하여, 저압용으로 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 BOG 압축냉각부 및 상기 LNG 가압가열부가 저압용일 때, 상기 제1 분지라인 상에 설치되는 가압기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 LNG 저장탱크와 상기 BOG 압축냉각부 사이의 상기 BOG 라인 상에 설치되며, 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진에 연료로서 공급되는 BOG의 유량을 제어하는 BOG 유량 제어밸브; 및
상기 LNG 저장탱크와 상기 LNG 가압가열부 사이의 상기 LNG 라인 상에 설치되며, 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진에 연료로서 공급되는 LNG의 유량을 제어하는 LNG 유량 제어밸브를 더 포함하며,
상기 BOG 유량 제어밸브와 상기 LNG 유량 제어밸브는, 상기 가스 분석기를 통해 측정된 상기 연료가스의 저위 발열량에 따라 BOG의 유량 또는 LNG의 유량을 변화시키도록 개도 조절되는 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급 시스템.
LNG 저장탱크에 연결되는 BOG 라인과 LNG 라인, 상기 BOG 라인과 상기 LNG 라인이 합류된 공통라인, 상기 공통라인에서 고압 엔진으로 분지된 제1 분지라인, 상기 공통라인에서 저압 엔진으로 분지된 제2 분지라인을 포함하는 연료공급 시스템을 이용하는 연료공급 방법으로서,
제어부가, BOG 압축냉각부 및 LNG 가압가열부 하류의 상기 공통라인 상에 설치되는 유량계로부터 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진으로 공급되는 연료가스의 유량을 제공받는 단계;
상기 제어부가, 상기 BOG 압축냉각부 및 상기 LNG 가압가열부 하류의 상기 공통라인 상에 설치되는 가스 분석기로부터 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진으로 공급되는 상기 연료가스의 저위 발열량을 제공받는 단계; 및
상기 제어부가, 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진으로 공급되는 상기 연료가스의 총 열량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급 시스템을 이용한 연료공급 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 제어부가, BOG 압축냉각부 및 LNG 가압가열부 하류의 상기 공통라인 상에 설치되는 유량계로부터 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진으로 공급되는 연료가스의 유량을 제공받는 단계에서,
상기 유량계는, 상기 BOG 압축냉각부 및 상기 LNG 가압가열부 각각과 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진 사이에서 상기 BOG 라인과 상기 LNG 라인이 합류되는 지점에 연결되는 상기 공통라인 상에 설치되어, 상기 공통라인을 통해 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진으로 공급되는 상기 연료가스의 유량을 측정하여 상기 제어부에 제공하는 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급 시스템을 이용한 연료공급 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 제어부가, 상기 BOG 압축냉각부 및 상기 LNG 가압가열부 하류의 상기 공통라인 상에 설치되는 가스 분석기로부터 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진으로 공급되는 상기 연료가스의 저위 발열량을 제공받는 단계에서,
상기 가스 분석기는, 상기 BOG 압축냉각부 또는 상기 LNG 가압가열부에서 BOG 또는 LNG를 압축 또는 가압한 후에 상기 연료가스의 저위 발열량을 측정하여 상기 제어부에 제공하는 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급 시스템을 이용한 연료공급 방법.
제 12 항에 있어서, 상기 제어부가, 상기 연료가스의 총 열량을 산출하는 단계에서,
상기 연료가스의 총 열량은, 다음의 공식에 의하여 산출하는 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급 시스템을 이용한 연료공급 방법.
TFBL × TLBL ＝ TGE ................(공식)
(여기서, 'TFBL'은 고압 엔진 또는 저압 엔진으로 공급되는 연료가스의 유량이고, 'TLBL'은 고압 엔진 또는 저압 엔진으로 공급되는 연료가스의 저위 발열량이고, 'TGE'는 고압 엔진 또는 저압 엔진으로 공급되는 연료가스의 총 열량이다.)
제 12 항에 있어서, 상기 제어부가, 상기 연료가스의 총 열량을 산출하는 단계에서,
상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진에서 요구하는 열량은, 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진의 부하 상태와 엔진 열량 테이블에 마련된 데이터를 통해 알 수 있는 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급 시스템을 이용한 연료공급 방법.
제 13 항에 있어서, 상기 제어부가, 상기 연료가스의 총 열량을 산출하는 단계에서,
상기 제어부는, 상기 BOG 압축냉각부 및 상기 LNG 가압가열부 중에서 어느 하나를 선택 또는 동시에 가동되도록 하고, LNG 저장탱크와 상기 BOG 압축냉각부 사이의 상기 BOG 라인 상에 설치되는 BOG 유량 제어밸브 및 상기 LNG 저장탱크와 상기 LNG 가압가열부 사이의 상기 LNG 라인 상에 설치되는 LNG 유량 제어밸브의 개도를 조절하는 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급 시스템을 이용한 연료공급 방법.
제 15 항에 있어서, 상기 제어부가, 상기 연료가스의 총 열량을 산출하는 단계에서,
상기 제어부는, 상기 LNG 저장탱크의 내부에서 발생되는 BOG 발생량이 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진의 연료로서 사용하기에 충분할 경우, 상기 BOG 압축냉각부만 가동되도록 제어하면서, 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진의 안정된 엔진 출력을 유지할 수 있도록 상기 BOG 유량 제어밸브의 개도를 실시간으로 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급 시스템을 이용한 연료공급 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 BOG 압축냉각부만을 가동하여 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진의 연료로서 BOG를 공급하는 과정에서,
상기 제어부는, 상기 가스 분석기를 통해 상기 BOG에 대한 성분을 분석한 결과 BOG의 메탄가가 낮을 경우, 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진의 안정된 엔진 출력을 위해, 상기 LNG 가압가열부를 추가로 가동되도록 제어하면서, 상기 BOG 유량 제어밸브와 함께 상기 LNG 유량 제어밸브의 개도도 실시간으로 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급 시스템을 이용한 연료공급 방법.
제 15 항에 있어서, 상기 제어부가, 상기 연료가스의 총 열량을 산출하는 단계에서,
상기 제어부는, 상기 LNG 저장탱크 내의 압력이 정해진 압력 미만인 경우, 상기 LNG 가압가열부만 가동되도록 제어하면서, 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진의 안정된 엔진 출력을 유지할 수 있도록 상기 LNG 유량 제어밸브의 개도를 실시간으로 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급 시스템을 이용한 연료공급 방법.
제 15 항에 있어서, 상기 제어부가, 상기 연료가스의 총 열량을 산출하는 단계에서,
상기 제어부는, 상기 LNG 저장탱크 내의 압력이 정해진 압력 이상이고, BOG 발생량이 충분하지 않을 경우, 상기 BOG 압축냉각부 및 상기 LNG 가압가열부를 동시에 가동되도록 제어하면서, 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진의 안정된 엔진 출력을 유지할 수 있도록 상호 보완적으로 상기 BOG 유량 제어밸브 및 상기 LNG 유량 제어밸브의 개도를 실시간으로 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급 시스템을 이용한 연료공급 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 BOG 압축냉각부 및 상기 LNG 가압가열부를 동시에 가동하여 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진의 연료로서 상기 연료가스를 공급하는 과정에서,
상기 제어부는, 상기 가스 분석기를 통해 상기 연료가스에 대한 성분을 분석한 결과 상기 연료가스의 메탄가가 낮을 경우, 상기 고압 엔진 또는 상기 저압 엔진의 안정된 엔진 출력을 위해, BOG의 유량을 감소시키고 LNG의 유량을 증가시킬 수 있도록 상기 BOG 유량 제어밸브 및 상기 LNG 유량 제어밸브의 개도를 강제적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급 시스템을 이용한 연료공급 방법.