KR101940260B1 - 선박 발전장치 - Google Patents

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Abstract

선박 발전장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 선박 발전장치는 회전체를 마련하며, 선박의 재기화 시스템으로부터 배출된 액화가스와 열교환된 해수를 회전체에 낙하시켜 회전체를 회전시키는 해수낙하라인; 및 회전체와 회전축으로 연결되어 해수의 낙하에 따른 회전체의 운동에너지를 전기에너지로 변환시키는 전기생산부;를 포함한다.

Description

선박 발전장치{APPARATUS FOR GENERATING ELETRIC POWER}
본 발명은 선박 발전장치에 관한 것이다.
온실가스 및 각종 대기오염 물질의 배출에 대한 국제해사기구(IMO)의 규제가 강화됨에 따라 조선 및 해운업계에서는 기존 연료인 중유, 디젤유의 이용을 대신하여, 청정 에너지원인 천연가스를 선박의 연료가스로 이용하는 경우가 많아지고 있다.
연료가스 중에서 널리 이용되고 있는 천연가스(Natural Gas)는 메탄(Methane)을 주성분으로 하며, 통상적으로 그 부피를 1/600로 줄인 액화가스(Liquefied Gas) 상태로 변화되어 저장 및 운반되고 있다. 액화가스를 운반하는 선박은 액화가스를 저장할 수 있도록 단열 처리된 저장탱크를 구비한다.
또한, 액화가스 운반 선박은 재기화 시스템을 구비하여, 예컨대 저장탱크에 저장된 LNG(Liquefied Natural Gas)와 같은 액화가스를 기화시켜 수요처의 연료로 공급할 수 있다.
한편, 선박은 상술한 재기화 시스템으로 해수를 공급하여 액화가스를 기화시키기 위한 해수공급설비를 마련하고 있다. 해수공급설비에 의해 재기화 시스템으로 공급된 해수는 액화가스와 열교환된 후 다시 바다로 배출된다.
이때 재기화 용량에 따라 많은 양의 해수가 사용되며, 이를 위해 해수를 공급하는 펌프 등에 의해 상당량의 전기가 소모된다.
종래에는 해수의 온도차를 이용하여 전기를 생산하고 이를 각종 설비에 공급하는 시스템을 개시한 바 있다. 관련된 기술로서 한국공개특허 제10-2016-0139311호(2016.12.07. 공개)를 참조하기 바란다.
한국공개특허 제10-2016-0139311호(2016.12.07. 공개)
본 발명의 실시 예는 선박의 재기화 시스템으로부터 배출된 액화가스와 열교환된 해수를 회전체에 낙하시켜 회전체의 운동에너지를 전기에너지로 변환시킬 수 있는 선박 발전장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 회전체를 마련하며, 선박의 재기화 시스템으로부터 배출된 액화가스와 열교환된 해수를 상기 회전체에 낙하시켜 상기 회전체를 회전시키는 해수낙하라인; 및 상기 회전체와 회전축으로 연결되어 상기 해수의 낙하에 따른 상기 회전체의 운동에너지를 전기에너지로 변환시키는 전기생산부;를 포함하는 선박 발전장치가 제공될 수 있다.
상기 해수낙하라인의 상기 회전체 후단에 마련되며, 상기 회전체를 거친 해수를 공급받아 미리 설정된 온도로 가열하여 바다로 흘려보내는 가열부를 더 포함할 수 있다.
상기 전기생산부에서 생산된 전기에너지를 공급하는 전기공급케이블과, 상기 재기화 시스템으로 해수를 공급하는 해수공급라인과, 상기 해수공급라인에 마련되며, 상기 전기공급케이블을 통해 공급받은 전기에 의해 가동되고, 상기 액화가스와의 열교환을 위한 해수를 상기 해수공급라인을 통해 상기 재기화 시스템으로 공급하는 해수공급펌프를 더 포함할 수 있다.
상기 해수낙하라인의 상기 회전체 전단으로부터 분기되며, 상기 해수낙하라인으로 공급된 해수 중 일부를 공급받는 분기라인과, 상기 분기라인을 통해 공급받은 해수를 이용하여 상기 전기생산부에서 발생하는 열을 쿨링시키는 열교환부와, 상기 열교환부를 거친 해수를 상기 해수낙하라인의 회전체 전단으로 혼합시키는 혼합라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 선박 발전장치는 선박의 재기화 시스템으로부터 배출된 액화가스와 열교환된 해수를 회전체에 낙하시켜 회전체의 운동에너지를 전기에너지로 변환시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박 발전장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박 발전장치의 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박 발전장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 선박 발전장치(100)은 회전체(104)를 마련하며, 선박(10)의 재기화 시스템(102)으로부터 배출된 액화가스와 열교환된 해수를 회전체(104)에 낙하시켜 회전체(104)를 회전시키는 해수낙하라인(110), 및 회전체(104)와 회전축(104a)으로 연결되어 상술한 해수의 낙하에 따른 회전체(104)의 운동에너지를 전기에너지로 변환시키는 전기생산부(120)를 포함한다.
또, 선박 발전장치(100)는 해수낙하라인(110)의 회전체(104) 후단에 마련되며, 회전체(104)를 거친 해수를 공급받아 미리 설정된 온도로 가열하여 바다로 흘려보내는 가열부(160)를 포함할 수 있다.
또, 선박 발전장치(100)는 전기생산부(120)에서 생산된 전기에너지를 공급하는 전기공급케이블(130)과, 재기화 시스템(102)으로 해수를 공급하는 해수공급라인(140)과, 해수공급라인(140)에 마련되며, 전기공급케이블(130)을 통해 공급받은 전기에 의해 가동되고, 액화가스와의 열교환을 위한 해수를 해수공급라인(140)을 통해 재기화 시스템(102)으로 공급하는 해수공급펌프(150)를 포함할 수 있다.
이러한 선박 발전장치(100)는 각종 액화가스 운반선, 액화연료 RV(Regasification Vessel), 컨테이너선, 일반상선, LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Off-loading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등을 포함하는 각종 선박에 적용될 수 있다.
이하, 선박 발전장치(100)의 동작 과정에 대해서 설명한다.
선박(10)에 마련된 재기화 시스템(102)은 해수공급라인(140)에 마련된 해수공급펌프(150)를 통해 공급된 해수를 액화가스와 열교환하여 액화가스를 기화시킨다. 기화된 액화가스는 엔진(미도시) 등의 수요처로 공급될 수 있다.
여기서, 액화가스는 선박(10)의 저장탱크에 저장되며, LNG(Liquefied Natural Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), DME(Dimethylether), 에탄(Ethane) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
재기화 시스템(102)에 의해 액화가스와 열교환된 해수는 재기화 시스템(102)으로부터 배출되어 해수낙하라인(110)을 통해 회전체(104)에 낙하되어 회전체(104)를 회전시킨다.
회전체(104)는 해수낙하라인(110)을 통해 낙하된 해수에 의해 회전되며, 이때 전기생산부(120)는 회전체(104)와 회전축(104a)으로 연결되어 상술한 해수의 낙하에 따른 회전체(104)의 운동에너지를 전기에너지로 변환시킨다. 전기생산부(120)은 각종 발전 설비를 포함할 수 있다.
전기생산부(120)에서 생산된 전기에너지는 전기공급케이블(130)을 통해 공급되어 해수공급라인(140)에 마련된 해수공급펌프(150)를 가동시키는 데에 사용될 수 있다. 그러나 이에 한정하지는 않으며, 다른 예에서 전기생산부(120)에서 생산된 전기에너지는 축전되거나, 재기화 시스템(102)의 각종 설비 등을 가동시키는 데에 활용될 수 있다.
가열부(160)는 해수낙하라인(110)의 회전체(104) 후단에 마련되며, 회전체(104)를 거친 해수를 공급받아 미리 설정된 온도로 가열하여 바다로 흘려보낸다. 재기화 시스템(102)에 의해 액화가스와 열교환된 해수는 매우 차가운 상태에 있으므로, 곧바로 바다로 흘려보낼 경우 온도 차로 인해 바다 생태계를 변화시킬 우려가 있다. 이에 가열부(160)는 예컨대 선박의 폐열 등을 이용하여 회전체(104)를 거친 해수를 미리 설정된 온도에 맞게 가열시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박 발전장치의 단면도이다. 이하에서는 되도록 도 1과 중복된 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에서 선박 발전장치(100)는 해수낙하라인(110)의 회전체(104) 전단으로부터 분기되며, 해수낙하라인(110)으로 공급된 해수 중 일부를 공급받는 분기라인(112)과, 분기라인(112)을 통해 공급받은 해수를 이용하여 전기생산부(120)에서 발생하는 열을 쿨링시키는 열교환부(170)와, 열교환부(170)를 거친 해수를 해수낙하라인(110)의 회전체(104) 전단으로 혼합시키는 혼합라인(113)을 포함할 수 있다.
여기서, 분기라인(112)과 혼합라인(113) 상에는 각각 개폐밸브(V1,V2)가 구비될 수 있으며, 제어부(180)는 전기생산부(120)에서 발생하는 열량이 미리 설정된 값을 초과한 경우, 개폐밸브(V1,V2)를 개방시킬 수 있다.
이를 위해 전기생산부(120)에는 전기생산부(120)에서 발생하는 열량을 측정하는 센서(125)가 마련될 수 있으며, 측정된 값은 제어부(180)로 전달된다.
열교환부(170)는 전기생산부(120)의 외측을 감싸는 파이프라인으로 구성될 수 있으며, 분기라인(112)을 통해 공급받은 해수를 이용하여 전기생산부(120)를 쿨링시킬 수 있다. 다른 예에서, 열교환부(170)는 분기라인(112)을 통해 공급받은 해수가 전기생산부(120)의 내측으로 유입되도록 전기생산부(120) 내측에 구성될 수도 있다.
열교환부(170)에 의해 전기생산부(120)를 쿨링시킨 후 배출된 해수는 혼합라인(113)을 통해 해수낙하라인(110)의 회전체(104) 전단으로 혼합된다.
이와 같이, 재기화 시스템(102)으로부터 배출된 해수는 전기를 생산하거나 전기생산부(120)를 쿨링시키는 데에 활용될 수 있다.
또, 재기화 시스템(102)으로부터 배출된 해수를 가열부(160)로 보내기 이전에 전기생산부(120)를 쿨링시키는 과정에서 온도를 높일 수 있으므로, 가열부(160)를 통해 해수를 미리 설정된 온도에 맞게 가열시키는 데에 필요한 에너지를 절약할 수 있다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
10: 선박 104: 회전체
110: 해수낙하라인 112: 분기라인
113: 혼합라인 120: 전기생산부
130: 전기공급케이블 140: 해수공급라인
150: 해수공급펌프 160: 가열부
170: 열교환부 180: 제어부

Claims (4)

  1. 회전체를 마련하며, 선박의 재기화 시스템으로부터 배출된 액화가스와 열교환된 해수를 상기 회전체에 낙하시켜 상기 회전체를 회전시키는 해수낙하라인;
    상기 회전체와 회전축으로 연결되어 상기 해수의 낙하에 따른 상기 회전체의 운동에너지를 전기에너지로 변환시키는 전기생산부;
    상기 해수낙하라인의 상기 회전체 전단으로부터 분기되며, 상기 해수낙하라인으로 공급된 해수 중 일부를 공급받는 분기라인; 및
    상기 분기라인을 통해 공급받은 해수를 이용하여 상기 전기생산부에서 발생하는 열을 쿨링시키는 열교환부;를 포함하는 선박 발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 해수낙하라인의 상기 회전체 후단에 마련되며, 상기 회전체를 거친 해수를 공급받아 미리 설정된 온도로 가열하여 바다로 흘려보내는 가열부를 더 포함하는 선박 발전장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전기생산부에서 생산된 전기에너지를 공급하는 전기공급케이블과,
    상기 재기화 시스템으로 해수를 공급하는 해수공급라인과,
    상기 해수공급라인에 마련되며, 상기 전기공급케이블을 통해 공급받은 전기에 의해 가동되고, 상기 액화가스와의 열교환을 위한 해수를 상기 해수공급라인을 통해 상기 재기화 시스템으로 공급하는 해수공급펌프를 더 포함하는 선박 발전장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열교환부를 거친 해수를 상기 해수낙하라인의 회전체 전단으로 혼합시키는 혼합라인을 더 포함하는 선박 발전장치.
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