KR102150168B1 - Ship applied with low-voltage distribution - Google Patents

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Abstract

실시예들은, 실시예들은, 이중 선체(double hull) 구조를 갖는 선체; 선박 내 부하에 전력을 공급하기 위한 발전기; 상기 발전기의 전력을 부하로 전달하는 배전반과 발전기를 제어하는 ECR(Engine control room)가 배치되는 ECR-배전반 룸; 및 오일 탱크를 포함하는 선박에 관련된다.Examples, examples, the hull having a double hull (double hull) structure; A generator for supplying power to a load in the ship; An ECR-switch room in which a switchboard for transmitting power from the generator to a load and an engine control room (ECR) for controlling the generator are disposed; And a ship including an oil tank.

Figure R1020180127646
Figure R1020180127646

Description

저압 배전이 적용된 선박{SHIP APPLIED WITH LOW-VOLTAGE DISTRIBUTION}Vessels with low voltage distribution applied {SHIP APPLIED WITH LOW-VOLTAGE DISTRIBUTION}

본 발명은 선박용 전력 공급 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부하 유형에 따라 연속부하와 가변부하가 상이한 전력 계통 내에 분리되어 (예컨대, 440V와 같은) 저압 배전이 가능한 전력 공급 시스템이 적용됨으로써, 공간 활용도가 개선된 선박에 관련된다. The present invention relates to a power supply technology for ships, and more particularly, by applying a power supply system capable of low-voltage distribution (e.g., 440V) by separating a continuous load and a variable load into different power systems according to the load type, space It relates to ships with improved utilization.

선박 내 전력 부하는 운항과 연관된 필수부하(예, Essential & Important Load - Fuel oil supply pump, Fuel valve cooling pump등)와 운항과 연관되지 않는 서비스부하(예, Service Load - Reefer container load)를 포함할 수 있다. 선박 내 필수부하의 대표적인 예는 쓰러스터 모터(Thruster Motor)이다. 쓰러스터 모터는 대형선박의 이/접안을 위하여 사용되는 (대략 2MW 급인) 대용량 부하로서, 통상의 컨테이너선의 경우 선수부에 2개의 쓰러스터 모터가 설치된다.The ship's power load includes essential loads related to operation (e.g., Essential & Important Load-Fuel oil supply pump, fuel valve cooling pump, etc.) and service loads not related to operation (e.g. Service Load-Reefer container load). I can. A typical example of an essential load in a ship is a thruster motor. The thruster motor is a large-capacity load (approximately 2MW class) used for berthing/berthing of large ships, and in the case of a normal container ship, two thruster motors are installed on the bow.

또한, 이러한 선박의 필수부하와 서비스부하는 운전 시 일정한 전력을 소모하는 연속부하와 VFD(Variable Frequency Drive) 부하, 냉동 컨테이너 부하와 같이 운전 특성에 따라 전력 소모량이 변화하는 가변부하를 포함할 수 있다. 통상적으로 선박은 교류 계통의 전력 공급 시스템이 적용되어 있으며 연속부하와 가변부하가 혼재되어 단일 전력 계통에 연계되어 있다. In addition, the essential load and service load of the ship may include a continuous load that consumes constant power during operation, a variable frequency drive (VFD) load, and a variable load whose power consumption varies according to operation characteristics, such as a reefer container load. . Typically, a ship is connected to a single power system by using an AC power supply system and a mixture of continuous and variable loads.

통상적으로 대형 선박의 경우 단일 전력계통 용량이 10MW 이상으로 매우 크다. 단일 계통 내 대형 선박의 모든 부하에 전력을 공급하게 되면 전력 공급 케이블 물량이 급증하게 된다. 또한, 선박의 주요 부하는 정격전압이 690V 이하의 저압이므로, 690V 이하의 저압으로 전력이 공급되도록 전력 계통을 설계하게 되면 계통 용량 대비 배전 전압이 낮아 배전반에 매우 높은 전류가 흐르게 된다. 따라서, 계통 내 높은 전류로 인하여 계통 사고를 보호하기 위하여 고가 차단 설비가 필요하게 된다. 정격정류가 4000~5000A 이상인 경우 상용 차단 설비가 있지 않으므로 단일 전력 계통은 용량의 한계로 인해 저압 기반의 전력 공급에 있어 한계가 발생하게 된다. Typically, large ships have a very large single power system capacity of 10MW or more. If power is supplied to all loads of large ships in a single system, the quantity of power supply cables will increase rapidly. In addition, since the main load of the ship is a low voltage of 690V or less, if the power system is designed to supply power at a low voltage of 690V or less, the distribution voltage is low compared to the system capacity, so very high current flows through the switchboard. Therefore, in order to protect a system accident due to the high current in the system, an expensive cut-off facility is required. If the rated rectification is 4000~5000A or more, there is no commercial shut-off facility, so a single power system has a limitation in supplying low-voltage-based power due to its capacity limitation.

따라서, 특정 규모 이상의 전력계통이 적용되는 선박의 경우 저압 계통의 고전류로 인한 케이블 물량, 계통 용량 한계를 해소하기 위하여 부득이 고압으로 전력을 생성하여 이를 저압으로 변압하여 부하에 전력을 공급하는 전력 공급 시스템을 가진다.Therefore, in the case of a ship to which a power system of a certain size or higher is applied, a power supply system that inevitably generates high-voltage power and transforms it into low-voltage to supply power to the load in order to solve the cable quantity and system capacity limitations due to the high current of the low-voltage system. Have.

도 1은, 종래의 일 실시예에 따른, 단일 전력 계통 내 연속부하, 가변부하가 혼재되어 있어 대용량 변압기를 이용하는 선박용 전력 공급 시스템을 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating a ship power supply system using a large-capacity transformer since continuous load and variable load are mixed in a single power system according to a conventional embodiment.

도 1을 참조하면, 단일 전력 계통 내에 연속부하, 가변부하가 혼재되어 있는 선박용 전력 공급 시스템은 고압 발전부(10); 고압 배전반(20); 저압 배전반(30); 고압 배전반(20)의 전압을 감압하는 하나 이상의 변압기(40); 연속부하, 가변부하가 혼재되어 있는 부하부(50); 및 비상 배전반(60)을 포함한다. Referring to FIG. 1, a power supply system for a ship in which a continuous load and a variable load are mixed in a single power system includes a high-voltage power generation unit 10; A high-voltage switchgear 20; Low voltage switchgear 30; One or more transformers 40 for reducing the voltage of the high-voltage switchgear 20; A load unit 50 in which a continuous load and a variable load are mixed; And an emergency switchboard 60.

도 1과 같이, 단일 계통 선박용 전력 공급 시스템을 대형 선박에 적용 시 계통 규모가 일정 크기 이상일 경우, 부하의 정격전압이 저압일지라도 주 배전은 고압 배전을 적용하고 부하가 연계되어 있는 하위 계통으로 분기될 때 고압/저압 변압기(40)를 통하여 고압을 저압으로 변압하여 전력을 공급한다. As shown in Fig. 1, when the power supply system for a single system ship is applied to a large ship, when the system size is more than a certain size, the main distribution applies high-voltage distribution and branches to the sub-system to which the load is connected, even if the rated voltage of the load is low. In this case, power is supplied by transforming the high voltage into a low voltage through the high/low voltage transformer 40.

예를 들어, 도 1의 메인 버스에는 6.6kV 고압이 적용되어 있으면, 부하까지 전력 공급 과정은 다음과 같다. 6.6kV 발전기 -> 6.6kV 고압 주배전반(high voltage main switchboard) -> 6.6kV/440V 변압기 -> 440V 저압 하위배전반(low voltage sub-switchboard).For example, if a 6.6kV high voltage is applied to the main bus of FIG. 1, the process of supplying power to the load is as follows. 6.6kV generator -> 6.6kV high voltage main switchboard -> 6.6kV/440V transformer -> 440V low voltage sub-switchboard.

도 2는, 도 1의 선박용 전력 공급 시스템을 갖는 종래의 선박의 내부 구조를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 2 is a view for explaining an internal structure of a conventional ship having the ship power supply system of FIG. 1.

도 2를 참조하면, 선박(1000)은 엔진 룸(1030)을 포함한다. 엔진 룸(1030) 내부는 발전기 등과 같은 다양한 엔진 설비, 및 엔진 설비에 연결된 기타 설비들을 포함하며, 엔진을 제어하는 ECR(Engine control Room) 및/또는 배전반이 배치되는 공간인 ECR-배전반 룸(1005), 그리고 고압/저압 변압기(40)가 배치되는 공간인 변압기 실(1007)을 포함한다. Referring to FIG. 2, the ship 1000 includes an engine room 1030. The inside of the engine room 1030 includes various engine equipment such as a generator, and other equipment connected to the engine equipment, and an ECR (Engine Control Room) that controls the engine and/or the ECR-Switch Room 1005, which is a space in which the switchboard is placed. ), and a transformer room 1007, which is a space in which the high/low voltage transformer 40 is disposed.

전술한 바와 같이, 고압 배전이 일부 적용된 도 1의 전력 계통은 부하에 전력을 공급하기 위하여 대용량 고압/저압 변압기(40)가 요구된다. 대용량 부하를 갖는 선박에서 고압 배전이 수행되기 때문에, 고압/저압 변압기(40)가 배치되는 변압기 실(1007)의 크기는 상당하다.As described above, the power system of FIG. 1 to which high-voltage distribution is partially applied requires a large-capacity high-voltage/low-voltage transformer 40 to supply power to a load. Since high-voltage distribution is performed in a ship having a large load, the size of the transformer chamber 1007 in which the high-voltage/low-voltage transformer 40 is disposed is considerable.

예를 들어, 도 1의 경우, 고압/저압 변압기(408)가 6600/440 VAC, 3400kVA, 3ph 사양으로서, 각 변압기의 크기는 가로(2.6m) x 세로(2.65m) x 높이(1.6m) 인 8 개의 고압/저압 변압기(40)가 선박 내에 설치되는 경우, 상당한 공간이 변압기 실로 활용된다. 예를 들어, 가로(13~15m) Х 세로(6~8m) Х 높이(6~8m) (예를 들어, 13.25m Х6.06m Х 6.62m) 크기를 갖는 선내(엔진룸) 공간 두 곳이 두 개의 변압기 실로 활용된다. 결국, 해당 변압기 실에 대응하는 규모만큼 선내의 활용 가능한 공간이 줄어들게 된다.For example, in the case of FIG. 1, the high/low voltage transformer 408 is a 6600/440 VAC, 3400kVA, 3ph specification, and the size of each transformer is horizontal (2.6m) x length (2.65m) x height (1.6m) When eight high and low voltage transformers 40 are installed in the ship, a considerable space is utilized as a transformer room. For example, there are two spaces on board (engine room) with dimensions of width (13~15m), length (6~8m), height (6~8m) (for example, 13.25m Х6.06m Х 6.62m). It is used as two transformer rooms. Eventually, the usable space on the ship is reduced by the size corresponding to the corresponding transformer room.

또한, 종래의 도 1과 같은 단일 계통 전력 공급 시스템은 발전 효율 측면에서도 낮은 성능을 가진다. 교류 계통의 경우 부하율이 70~80%에 달하여야 발전 효율이 최적이게 되므로, 부하율의 70~80%에 맞추어 발전하는 고정 RPM 발전기를 이용한다. 도 1의 발전부(10)의 발전 용량은 연속부하, 가변부하의 최대부하전력을 기반으로 산정된다. 가변부하와 같이 운전 특성에 소요 전력이 최대부하전력 대비 낮아 지게 되는 경우가 생기면, 발전기의 부하율이 낮아져 발전효율이 저하되게 된다. In addition, the conventional single system power supply system as shown in FIG. 1 has low performance in terms of power generation efficiency. In the case of an AC system, the power generation efficiency is optimal when the load ratio reaches 70-80%, so use a fixed RPM generator that generates power according to 70-80% of the load ratio. The power generation capacity of the power generation unit 10 of FIG. 1 is calculated based on the maximum load power of a continuous load and a variable load. When there is a case in which the required power is lowered compared to the maximum load power in the operation characteristics such as a variable load, the load ratio of the generator is lowered, resulting in a decrease in power generation efficiency.

예를 들어, 컨테이너 선에 도 1의 전력 공급 시스템이 적용되는 경우, 컨테이너 선은 대표적인 가변 부하인 냉동 컨테이너(Reefer Container)를 포함할 수 있다. 대형 컨테이너 선의 경우 대략 대략 1000FEU 냉동 컨테이너를 운송하며, 이러한 냉동 컨테이너의 최대소요전력은 4.5 ~ 5MW 정도이다. 냉동 컨테이너의 전력소모는 외기온도와 선적물의 종류에 따라 변동하게 되며 냉동 컨테이너의 부하율은 평균적으로 최대소요전력의 30~40% 내외이다. 이와 같이 냉동컨테이너의 낮은 평균 부하율은 단일 전력계통에서는 계통 전체 부하율 저하로 이어져 단일 전력 계통 전체의 발전효율이 저하된다. 즉, 도 1의 시스템에서는 전체 부하에서 가변 부하의 비율이 클수록 발전효율의 상당한 저하가 발생한다.For example, when the power supply system of FIG. 1 is applied to a container ship, the container ship may include a reefer container that is a representative variable load. Large container ships transport approximately 1000 FEU reefer containers, and the maximum power consumption of these reefer containers is about 4.5 to 5 MW. The power consumption of a refrigerated container varies depending on the outside temperature and the type of shipment, and the load ratio of the refrigerated container is, on average, around 30-40% of the maximum power consumption. As such, the low average load factor of the refrigerated container leads to a decrease in the overall system load factor in a single power system, resulting in a decrease in power generation efficiency of the entire single power system. That is, in the system of FIG. 1, as the ratio of the variable load to the total load increases, the generation efficiency is significantly lowered.

공개특허공보 제10-2017-0118285호Unexamined Patent Publication No. 10-2017-0118285

본 발명의 일 측면에 따르면 부하 유형에 따라 연속부하와 가변부하가 상이한 전력 계통 내에 분리되어 (예컨대, 440V와 같은) 저압 배전이 가능한 전력 공급 시스템이 적용됨으로써, 공간 활용도가 개선된 선박이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, a power supply system capable of low-voltage distribution (e.g., 440V) is applied by separating continuous load and variable load in different power systems according to the load type, thereby providing a ship with improved space utilization. I can.

본 발명의 일 측면에 따른 선박은 이중 선체(double hull) 구조를 갖는 선체; 선박 내 부하에 전력을 공급하기 위한 발전기; 상기 발전기의 전력을 부하로 전달하는 배전반과 발전기를 제어하는 ECR(Engine control room)가 배치되는 ECR-배전반 룸; 및 오일 탱크를 포함할 수 있다.A ship according to an aspect of the present invention includes a hull having a double hull structure; A generator for supplying power to a load in the ship; An ECR-switch room in which a switchboard for transmitting power from the generator to a load and an engine control room (ECR) for controlling the generator are disposed; And an oil tank.

일 실시예에서, 상기 오일 탱크는 이중 선체의 내판 안에 배치될 수 있다. In one embodiment, the oil tank may be disposed within the inner plate of the double hull.

일 실시예에서, 상기 오일 탱크는 엔진 룸 내부에 배치될 수 있다.In one embodiment, the oil tank may be disposed inside an engine room.

일 실시예에서, 상기 ECR-배전반 룸은 제2 데크와 제3 데크 사이에 위치할 수 있다.In one embodiment, the ECR-distribution board room may be located between the second deck and the third deck.

일 실시예에서, 상기 제1 배전반 및 제2 배전반은 수직 배치 구조를 가질 수 있다.In one embodiment, the first switchboard and the second switchboard may have a vertical arrangement structure.

일 실시예에서, 상기 선박은 저압 배전반 만을 포함할 수 있다.In one embodiment, the ship may include only a low voltage switchboard.

상술한 실시예들에 따른 선박에는 선박용 전력 공급 시스템이 적용되고, 상기 선박용 전력 공급 시스템은 필수부하에 연관된 제1 전력 계통, 및 서비스부하에 연관된 전력 계통을 포함할 수 있다. A ship power supply system is applied to a ship according to the above-described embodiments, and the ship power supply system may include a first power system related to an essential load and a power system related to a service load.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에 적용된 선박용 전력 공급 시스템은 부하 유형에 따라 분리된 필수부하 전력 계통, 그리고 서비스부하 전력 계통을 포함한다. 이로 인해 각 전력 계통에 포함된 부하 용량이 단일 계통 대비 줄어 들어 발전 용량이 줄어들게 되고, 각 배전반은, 단일 계통에서의 발전 전압(예컨대, 6.6kV) 보다 낮은 전압 (예컨대, 440~450V)으로 발전하고 전력을 공급할 수 있다. 그 결과, 고압 배전을 저압 배전으로 변압하는 대용량의 변압기를 필요로 하지 않는다.According to an aspect of the present invention, a ship power supply system applied to a ship includes an essential load power system separated according to a load type, and a service load power system. As a result, the load capacity included in each power system is reduced compared to a single system, reducing power generation capacity, and each switchboard generates a voltage lower than the power generation voltage (eg, 6.6kV) in a single system (eg, 440~450V). And can supply power. As a result, it does not require a large-capacity transformer that transforms high-voltage distribution into low-voltage distribution.

따라서, 규모가 큰 대형 변압기를 다수 개 사용할 필요가 없어, 기존에 대형 변압기를 위해 제공되었던 공간(즉, 엔진 룸 내 배치되는 변압기 실)을 다양한 다른 목적으로 활용할 수 있어, 변압기 실의 공간 활용도가 개선된다. Therefore, it is not necessary to use a large number of large-scale transformers, and the space previously provided for large-sized transformers (i.e., the transformer room disposed in the engine room) can be utilized for various other purposes. Improves.

또한, 선박용 전력 공급 시스템은 저압 배전 기반이므로, 배전반의 위치를 고압 배전 기반 대비 자유롭게 설계할 수 있다. 예를 들어, 필수부하 전력 계통의 배전반과 서비스부하 전력 계통의 배전반을 수직으로도 배치할 수 있다. In addition, since the power supply system for ships is based on low voltage distribution, the position of the switchboard can be freely designed compared to the high voltage distribution system. For example, the switchboard of the essential load power system and the switchboard of the service load power system can be arranged vertically.

이와 같이 수직 구조를 가짐으로써 배전반이 차지하는 수평 면적을 더욱 줄일 수 있고, 백업 공간을 더 확보할 수 있다.By having a vertical structure in this way, it is possible to further reduce the horizontal area occupied by the switchboard and to secure more backup space.

이와 같이 확보된 다수의 백업 공간은 다양하게 활용될 수 있다.The plurality of backup spaces thus secured can be used in various ways.

일 실시예에서, 기존의 변압기 실은 물건의 적재를 위해 활용될 수 있다. 일 예에서, 물건은 선박 운행을 위한 예비 부품(spare part) 등을 포함할 수 있다.In one embodiment, an existing transformer room may be utilized for loading objects. In one example, the object may include a spare part or the like for ship operation.

일 실시예에서, 기존의 변압기 실은 컨테이너의 선적을 위해 더 활용될 수 있다. 일 예에서, 컨테이너가 기존의 변압기 실 위치에 추가로 선적될 수 있다. 이 경우 당 공간은 엔진룸이 아닌 컨테이너 선적 공간으로 분류된다. 또는 기존의 변압기의 존재로 인해 다른 공간에 배치된 예비 부품이 상기 변압기 실로 이동하여 적재된 경우, 컨테이너는 기존에 예비 부품이 적재되었던 공간에 추가로 선적될 수도 있다. 그 결과, 본 발명에 의한 선박은 최소 20개, 최대 120개의 TEU 컨테이너를 추가로 선적할 수 있다.In one embodiment, an existing transformer room may be further utilized for shipping containers. In one example, the container may be additionally shipped to an existing transformer room location. In this case, this space is classified as container shipping space, not engine room. Alternatively, when spare parts arranged in another space due to the existence of an existing transformer are moved to the transformer room and loaded, the container may be additionally shipped to the space in which the spare parts were previously loaded. As a result, the ship according to the present invention can additionally ship a minimum of 20 and a maximum of 120 TEU containers.

일 실시예에서, 기존의 변압기 실은 선박 내에 LNG 연료를 이용하여 전기를 발전하는 LNG 발전기가 포함된 경우, LNG 연료 공급용 배관 및 장치(가스공급장치 및 그 부속 장치)의 설치를 위해 활용될 수 있다. In one embodiment, the existing transformer room may be utilized for installation of LNG fuel supply pipes and devices (gas supply devices and accessories thereof) when an LNG generator that generates electricity using LNG fuel is included in the ship. have.

일 실시예에서, 기존의 변압기 실은 선박 내에 배기가스를 처리하는 습식 탈황설비(wet scrubber)가 포함된 경우, 탈황설비에 의한 오염수를 배출하는 드레인 배관(drain pipe) 및 관련 수처리를 위한 장치(반응/잔류조, Water treatment system, NaOH solution 공급탱크 등)의 설치를 위해 활용될 수 있다. In one embodiment, when the existing transformer room includes a wet scrubber for treating exhaust gas in the ship, a drain pipe for discharging contaminated water by the desulfurization facility and a device for related water treatment ( It can be used for installation of reaction/residue tank, water treatment system, NaOH solution supply tank, etc.).

또한, 선박용 전력 공급 시스템은 저압 배전 기반이므로, 고압 배전반이 요구되지 않는다. 따라서, 고압 배전반을 관리하기 위한 별도의 여분 공간을 준비하여야 할 필요가 없으므로, 배전반이 차지하는 공간을 더욱 줄일 수 있고, 이로 인해 추가 형성된 백업 공간을 다른 용도로 더 활용할 수 있다. In addition, since the power supply system for ships is based on low-voltage distribution, a high-voltage switchboard is not required. Accordingly, since there is no need to prepare a separate extra space for managing the high voltage switchboard, the space occupied by the switchboard can be further reduced, and thus the additionally formed backup space can be further utilized for other purposes.

나아가, 종래의 이중 선체(double hull) 구조 내부에 배치되었던 오일 탱크를 보다 안전한 선체 내부로 이동시킬 수 있다.Furthermore, it is possible to move the oil tank disposed inside the conventional double hull structure to a safer interior of the hull.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

본 발명 또는 종래 기술의 실시예의 기술적 해결책을 보다 명확하게 설명하기 위해, 실시예에 대한 설명에서 필요한 도면이 아래에서 간단히 소개된다. 아래의 도면들은 본 명세서의 실시예를 설명하기 목적일 뿐 한정의 목적이 아니라는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 설명의 명료성을 위해 아래의 도면들에서 과장, 생략 등 다양한 변형이 적용된 일부 요소들이 도시될 수 있다.
도 1은, 종래의 일 실시예에 따른, 단일 계통에 연속부하, 가변부하가 혼재된 단일 계통의 선박용 전력 공급 시스템을 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는, 종래의 일 실시예에 따른, 도 1의 대형 변압기가 배치되는 변압기 실을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 분리된 전력 계통을 포함하는 선박용 전력 공급 시스템의 개략적인 시스템 구조도이다.
도 4는 전력 계통 내 부하단의 부하율과 상기 부하단에 전력을 발전기의 연료 소모량 간의 관계를 도시한 도면이다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시예에 따른, 도 3의 전력 공급 시스템을 갖는 선박의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은, 본 발명의 제2 실시예에 따른, 도 3의 전력 공급 시스템을 갖는 선박의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은, 본 발명의 제3 실시예에 따른, 도 3의 전력 공급 시스템을 갖는 선박의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은, 도 1의 전력 공급 시스템을 갖는 선박의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는, 본 발명의 제4 실시예에 따른, 도 3의 전력 공급 시스템을 갖는 선박 구조를 설명하기 위한 도면이다.
In order to more clearly describe the technical solutions of the embodiments of the present invention or prior art, the drawings necessary in the description of the embodiments are briefly introduced below. It is to be understood that the following drawings are for the purpose of describing the embodiments of the present specification and not for the purpose of limitation. In addition, some elements to which various modifications such as exaggeration and omission are applied may be shown in the drawings below for clarity of description.
1 is a view showing a ship power supply system of a single system in which a continuous load and a variable load are mixed in a single system according to a conventional embodiment.
2A and 2B are diagrams for explaining a transformer room in which the large transformer of FIG. 1 is disposed according to a conventional embodiment.
3 is a schematic system structure diagram of a power supply system for a ship including a separate power system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a load ratio of a load end in a power system and a fuel consumption amount of a generator that supplies power to the load end.
5 is a view for explaining the structure of a ship having the power supply system of FIG. 3 according to the first embodiment of the present invention.
6 is a diagram for explaining the structure of a ship having the power supply system of FIG. 3 according to a second embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining the structure of a ship having the power supply system of FIG. 3 according to a third embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining the structure of a ship having the power supply system of FIG. 1.
9 is a view for explaining a ship structure having the power supply system of FIG. 3 according to a fourth embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 기재된 특징, 영역, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 및/또는 성분을 구체화하는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 영역, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 및/또는 성분의 존재 또는 부가를 제외시키는 것이 아니다.The terms used in this specification are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to specify the described features, regions, numbers, steps, actions, components, and/or components, and one or more other features, regions, numbers, It does not exclude the presence or addition of steps, actions, components, and/or components.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present specification. .

본 명세서에 기술된 실시예는 전적으로 하드웨어이거나, 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어이거나, 또는 전적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 본 명세서에서 "부(unit)","모듈(module)", "장치" 또는 "시스템" 등은 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 또는 소프트웨어 등 컴퓨터 관련 엔티티(entity)를 지칭한다. 예를 들어, 본 명세서에서 부, 모듈, 장치 또는 시스템 등은 실행중인 프로세스, 프로세서, 객체(object), 실행 파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program), 및/또는 컴퓨터(computer)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨터에서 실행중인 애플리케이션(application) 및 컴퓨터의 양쪽이 모두 본 명세서의 부, 모듈, 장치 또는 시스템 등에 해당할 수 있다. The embodiments described herein may have an aspect that is entirely hardware, partially hardware and partially software, or entirely software. In the present specification, "unit", "module", "device" or "system" refers to a computer-related entity such as hardware, a combination of hardware and software, or software. For example, in the present specification, the unit, module, device, or system is a running process, processor, object, executable file, thread of execution, program, and/or computer. It may be (computer), but is not limited thereto. For example, both an application running on a computer and a computer may correspond to a unit, module, device, or system of the present specification.

본 명세서에서 선박은 선박의 운행에 필수적인 필수부하와 운행 외의 기능을 위해 사용되는 서비스부하(예컨대, 선적물 보관용 부하, 사용자 편의용 부하 등)를 포함하는 선박으로서, 컨테이너 운반선, 연료 운반선, 여객선 등과 같은 다양한 선박을 지칭한다. 이하, 설명의 명료성을 위해, 선박(1000)은 컨테이너 운반선으로 서술되나, 이에 제한되진 않는다.In this specification, a ship is a ship including an essential load essential for the operation of the ship and a service load used for functions other than operation (eg, a load for storing shipments, a load for user convenience, etc.), and includes a container carrier, a fuel carrier, a passenger ship, etc. The same refers to various ships. Hereinafter, for clarity of description, the ship 1000 is described as a container carrier, but is not limited thereto.

본 명세서에서, 부하 계통이 필수부하 계통과 서비스부하 계통으로 분리되었다는 것은 필수부하와 서비스부하가 동일 계통에 혼재되지 않고, 상이한 계통에 각각 포함되어 상이한 주배전반에 의해 전력을 공급받도록 구성된 것을 지칭한다. 부하 계통의 분리는 영구적인 것이 아니며, 상이한 부하 계통은 전력 공급 구성요소 사이를 전기적으로 연결 가능한 임의의 구성요소(예컨대, SPDT 스위치, 또는 버스 연결 차단기(Bus-tie breaker) 등)에 의해 연결될 수 있다. In this specification, the fact that the load system is divided into an essential load system and a service load system refers to that the essential load and the service load are not mixed in the same system, but are included in different systems and are configured to receive power by different main switchboards. . The separation of the load grid is not permanent, and the different load grids may be connected by any component (e.g., SPDT switch, or bus-tie breaker) that can be electrically connected between the power supply components. have.

본 명세서에서, 실시예들은 선박의 전력 시스템에 관한 것이다. 선박의 경우 저압의 범위는 국제 규정에 1500V 이하로 규정되고 있으므로, 특별한 한정이 없으면, 본 명세서에서 용어 "저압"은 1500V 이하에 해당되는 전압을 지칭한다. In this specification, embodiments relate to a power system of a ship. In the case of ships, since the range of low voltage is prescribed as 1500V or less in international regulations, the term "low voltage" in the present specification refers to a voltage corresponding to 1500V or less unless there is any particular limitation.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 분리된 전력 계통을 포함하는 선박용 전력 공급 시스템의 개략적인 시스템 구조도이다.3 is a schematic system structure diagram of a power supply system for a ship including a separate power system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 선박용 전력 공급 시스템(1)은 하나 이상의 전력 계통(100, 200 등)을 포함한다. 전력 계통(100)은 발전부(110), 주배전반을 포함한 배전반(130) 및 필수부하를 포함한 필수부하부(150)를 포함한다. 전력 계통(200)은 발전부(210), 주배전반을 포함한 배전반(230) 및 서비스부하를 포함한 서비스부하부(250)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the marine power supply system 1 includes one or more power systems 100, 200, etc. The power system 100 includes a power generation unit 110, a switchboard 130 including a main switchboard, and an essential load unit 150 including an essential load. The power system 200 includes a power generation unit 210, a switchboard 230 including a main switchboard, and a service load unit 250 including a service load.

또한, 상기 선박용 전력 공급 시스템(1)은 전력 계통의 상태를 모니터링하고 전력 공급을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는 전력관리시스템(PMS; Power Management System), 에너지관리시스템(EMS: Energy Management System), 에너지 전력 관리 시스템(EPMS: Energy Power Management System) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In addition, the marine power supply system 1 may further include a control unit (not shown) that monitors the state of the power system and controls power supply. The control unit may include one or more of a power management system (PMS), an energy management system (EMS), and an energy power management system (EPMS).

이하, 설명의 명료성을 위해 선박용 전력 공급 시스템(1)은 2개의 전력 계통(100, 200)을 포함하는 것으로 서술되나, 이에 제한되는 것으로 해석되진 않는다. 또한, 경우에 따라 2개의 구성요소에 대한 상세한 설명은 1개의 구성요소에 대한 상세한 설명으로 대표하여 서술된다.Hereinafter, for clarity of description, the marine power supply system 1 is described as including two power systems 100 and 200, but is not construed as being limited thereto. In addition, in some cases, a detailed description of two components is represented by a detailed description of one component.

도 3에 도시된 바와 같이, 선박용 전력 공급 시스템(1)은 필수부하와 서비스부하 별로 전력 계통이 각각 분리된 상태로 구성된다.As shown in Fig. 3, the power supply system 1 for ships is configured in a state in which the power system is separated for each essential load and service load.

발전부(110)는 배전반(130)를 통해 필수부하부(150)로 전력을 공급하여 필수부하부(150)의 부하가 전력을 소모하고 구동하게 한다. The power generation unit 110 supplies power to the essential load unit 150 through the switchboard 130 so that the load of the essential load unit 150 consumes power and drives it.

발전부(110)는 교류 전기 신호를 출력하며, 복수의 발전기(예컨대, 도 3의 발전기(111, 112)를 포함한다. 발전기(111, 112)의 속성 및 발전 용량은 부하에 의존한다. 예를 들어, 선박의 운용을 위한 모터 부하가 정출력 부하인 경우, 교류 발전기가 사용될 수 있다. 또한, 발전기의 수용율이 85%이고, 부하 용량이 1MW인 경우, 발전기의 발전 용량은 약 1.2MW일 수 있다. The power generation unit 110 outputs an alternating current electric signal and includes a plurality of generators (eg, generators 111 and 112 in Fig. 3. The properties and power generation capacity of the generators 111 and 112 depend on the load. For example, when the motor load for the operation of the ship is a constant output load, an alternator can be used In addition, when the capacity of the generator is 85% and the load capacity is 1MW, the power generation capacity of the generator is about 1.2MW Can be

발전기(111, 112)는 디젤발전기, 복합연료발전기, 가스연료발전기, 가스터빈 등이 포함할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. The generators 111 and 112 may include a diesel generator, a combined fuel generator, a gas fuel generator, and a gas turbine, but are not limited thereto.

또한, 발전부(110)는 상황에 따른 전력 공급 제어를 위해 하나 이상의 스위치, 및/또는 단로기를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 선박용 전력 공급 시스템(1)은 두 개의 발전기(111, 112)를 포함한 경우, 두 개의 스위치(113A, 113B)를 더 포함할 수 있다. In addition, the power generation unit 110 may further include one or more switches and/or disconnectors to control power supply according to the situation. For example, as shown in FIG. 3, when the power supply system 1 for a ship includes two generators 111 and 112, it may further include two switches 113A and 113B.

배전반(130)에서는 교류로 전력 공급이 실시된다. 일 실시예에서, 배전반(130)은 전력 계통(100)의 주배전반을 포함할 수 있다. 상기 주배전반은 버스 케이블로 구성되며, 이 경우 버스 케이블은 메인 버스로 지칭될 수 있다. In the switchboard 130, power is supplied by AC. In one embodiment, the switchboard 130 may include a main switchboard of the power system 100. The main switchboard is composed of a bus cable, and in this case, the bus cable may be referred to as a main bus.

또한, 일부 실시예에서, 배전반(130)은 복수의 버스케이블을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 배전반(130)은 발전기(111)에 전기적으로 연결된 메인버스(131), 발전기(112)에 전기적으로 연결된 메인버스(132)와 같이, 복수의 버스 케이블을 포함할 수 있다. 이 경우, 배전반(130)은 복수의 메인버스(131, 132)를 평소에는 전기적으로 연결하나, 비상 및/또는 사고 시 전기적 연결이 차단되는 버스 연결 차단기(bus tie breaker)(133)를 더 포함할 수 있다. Further, in some embodiments, the switchboard 130 may include a plurality of bus cables. For example, the switchboard 130 may include a plurality of bus cables, such as a main bus 131 electrically connected to the generator 111 and a main bus 132 electrically connected to the generator 112. In this case, the switchboard 130 further includes a bus tie breaker 133 that connects the plurality of main buses 131 and 132 electrically, but the electrical connection is cut off in case of an emergency and/or accident. can do.

배전반(130)에는 저압이 적용될 수 있어, 전력 계통(100)은 저압 배전이 가능하다. 예를 들어, 도 3의 메인버스(131) 및 메인버스(132)에 440V의 교류 전압이 적용되어 전력을 부하로 공급할 수 있다.Low voltage can be applied to the switchboard 130, so that the power system 100 can perform low voltage distribution. For example, an AC voltage of 440V is applied to the main bus 131 and the main bus 132 of FIG. 3 to supply power to the load.

전력 계통(100)의 구성요소는 상호작용하도록 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 선박용 전력 공급 시스템(1)은 발전부(110)로부터 배전반(130)를 통해 필수부하부(150)까지를 전기적으로 연결하는 전력 공급선을 사용하여 필수부하에 전력을 공급할 수 있다. Components of power system 100 may be electrically connected to interact. For example, the power supply system 1 for a ship may supply power to the essential load using a power supply line electrically connecting the power generation unit 110 to the essential load unit 150 through the switchboard 130.

전력 계통(100)의 필수부하부(150)는 도 3에 도시된 바와 같이, 선박의 운용을 위해 사용되는 필수 부하(예컨대, 쓰러스터 모터, 윤활유 펌프, 엔진 연료공급 펌프, 냉각펌프 등)를 포함할 수 있다. 필수부하부(150)에 포함된 필수부하의 대부분은 부하율이 변하지 않는 연속부하에 해당된다.The essential load unit 150 of the power system 100 includes essential loads (eg, thruster motors, lubricating oil pumps, engine fuel supply pumps, cooling pumps, etc.) used for operation of the ship, as shown in FIG. 3. Can include. Most of the essential loads included in the essential load unit 150 correspond to a continuous load whose load factor does not change.

일부 실시예에서, 필수부하부(150)는 가변주파수제어(VFD, Variable Frequency Drive) 기반 부하를 더 포함할 수도 있다. 가변주파수제어 기반 부하는 냉각 시스템((Central Cooling System)과 같이, 운항 특성에 맞게 부하단의 전력소모를 최적화하는 필수부하이다. 예를 들어, VFD 부하는 냉각수의 온도를 제어 가능하도록 구성된 냉각 펌프 등과 같은 온도, 압력 등을 제어하도록 구성된 필수부하를 포함한다. In some embodiments, the essential load unit 150 may further include a variable frequency control (VFD, Variable Frequency Drive) based load. A load based on variable frequency control is an essential load that optimizes the power consumption of the load stage according to operational characteristics, such as a cooling system (Central Cooling System), for example, a VFD load is a cooling pump configured to control the temperature of the cooling water. Includes essential loads configured to control temperature, pressure, etc.

전술한 바와 같이, 배전반(130)은 저압 배전이 실시되도록 구성된다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 적어도 일부 필수부하는 별도의 변압기가 필요 없이 전기적으로 직접 연결되어 전력을 공급받을 수 있다.As described above, the switchboard 130 is configured to perform low-voltage distribution. Accordingly, as shown in FIG. 3, at least some essential loads may be electrically connected directly without the need for a separate transformer to receive power.

상기 쓰러스터 모터(152)는 선박의 이/접안에 사용되는 모터이다. 쓰러스터 모터(152)는 다른 연속부하들과 비교하여 대용량의 전력을 소모하는 대형 부하이다. 예를 들어, 도 3의 쓰러스터 모터(152A, 152B)는 2MW 정도의 부하 용량을 가진다. 이로 인해, 440V와 같은 저압이 적용된 저압 배전반(130)에 의한 전력 공급 시, 단면적이 150SQMM인 케이블(270A)을 8~10가닥 포설해야 하며, 선박(1000) 내 전력 공급선의 포설이 용이하지 않을 수 있다. The thruster motor 152 is a motor used in the berth/berth of a ship. The thruster motor 152 is a large load that consumes a large amount of power compared to other continuous loads. For example, the thruster motors 152A and 152B of FIG. 3 have a load capacity of about 2MW. For this reason, when power is supplied by the low-voltage switchboard 130 to which a low voltage such as 440V is applied, 8-10 cables of 270A with a cross-sectional area of 150SQMM must be laid, and the installation of the power supply line in the ship 1000 is not easy. I can.

일 실시예에서, 필수부하부(150)는 배전반(130)으로부터 쓰러스터 모터(152)를 전기적으로 연결하는 전력 공급선(미도시), 그리고 전력을 보다 효율적으로 쓰러스터 모터(152)에 공급할 수 있는 승압 변압기(153)를 더 포함할 수도 있다.In one embodiment, the essential load unit 150 may supply a power supply line (not shown) electrically connecting the thruster motor 152 from the switchboard 130, and power to the thruster motor 152 more efficiently. It may further include a step-up transformer 153.

전력 공급선은 배전반(130)으로부터 쓰러스터 모터(152)까지를 전기적으로 연결하는 구성요소로서, 일 예에서, 전력 공급선은 케이블일 수 있다.The power supply line is a component that electrically connects the switchboard 130 to the thruster motor 152, and in one example, the power supply line may be a cable.

승압 변압기(153)는 배전반(130)에서 공급되는 저압을 승압하는 변압기로서, 상기 승압 변압기(153)의 출력 전압은 쓰러스터 모터(152)의 구동 전압에 대응하도록 구성된다. 상기 승압 변압기(153)는 도 1의 고압/저압 변압기(40)와 상이한 변압기로서, 승압 변압기(153)의 출력 전압은 배전반(130)의 전압 보다 높은 전압을 가지지만, 여전히 1500V 이하의 저압을 출력하도록 구성된다.The booster transformer 153 is a transformer that boosts the low voltage supplied from the switchboard 130, and the output voltage of the booster transformer 153 is configured to correspond to the driving voltage of the thruster motor 152. The boosting transformer 153 is a transformer different from the high/low voltage transformer 40 of FIG. 1, and the output voltage of the boosting transformer 153 has a voltage higher than that of the switchboard 130, but still has a low voltage of 1500V or less. Is configured to output.

승압 변압기(153)에 의해 전압이 저압에서 고압으로 증가하여 승압 변압기(153)에 의해 해당 전력 공급선 내 전류 크기는 감소한다. 그 결과, 전압 강하가 개선되어 케이블의 단면적 및/또는 가닥의 수가 감소한다. 일 실시예에서, 케이블의 단면적은 50SQMM 일 수도 있고, 다른 일 실시예에서, 케이블의 단면적은 50SQMM 내지 75SQMM일 수도 있다. 또한, 선박용 전력 공급 시스템(1)은 한 가닥의 케이블을 이용하여 쓰러스터 모터(152)에 전력을 공급할 수 있다. The voltage is increased from low to high voltage by the boosting transformer 153, and the magnitude of the current in the power supply line is reduced by the boosting transformer 153. As a result, the voltage drop is improved and the cross-sectional area of the cable and/or the number of strands is reduced. In one embodiment, the cross-sectional area of the cable may be 50SQMM, and in another embodiment, the cross-sectional area of the cable may be 50SQMM to 75SQMM. In addition, the marine power supply system 1 may supply power to the thruster motor 152 using a single cable.

그 결과, 도 3에서 승압 변압기(153)를 포함하지 않은 경우에는 단면적이 150SQMM인 케이블을 8~10 가닥이 요구되지만, 도 3에 도시된 바와 같이 승압 변압기(153)를 이용하는 경우 50SQMM의 케이블 한 가닥으로도 부하 용량이 2MW 쓰러스터 모터(152)에 전력 공급이 가능하다.As a result, if the step-up transformer 153 is not included in FIG. 3, 8 to 10 cables with a cross-sectional area of 150SQMM are required, but when the step-up transformer 153 is used as shown in FIG. 3, a cable of 50SQMM Even a strand can supply power to the 2MW thruster motor 152 with a load capacity.

또한, 일부 실시예에서, 필수부하부(150)는 배전반(130)의 전압 보다 낮은 전압(예컨대, 220V)으로 전력을 공급하는 한 개 이상의 하위 배전반(154)(도 3의 154A, 154B)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 필수부하부(150)는 배전반(130)과 하위 배전반(154) 사이에 배치되어 전압을 감압하는 변압기(155)(도 3의 155A, 155B)를 더 포함할 수 있다. 상기 변압기(155)는, 용량이 작은 소형변압기이다. In addition, in some embodiments, the essential load unit 150 includes one or more lower switchboards 154 (154A, 154B in FIG. 3) that supply power at a voltage lower than the voltage of the switchboard 130 (eg, 220V). It may contain more. In this case, the essential load unit 150 may further include a transformer 155 (155A, 155B in FIG. 3) disposed between the switchboard 130 and the lower switchboard 154 to reduce voltage. The transformer 155 is a small transformer having a small capacity.

또한, 전력 계통(100)은 블랙 아웃과 같은 비상 상황시 전력을 공급하는 비상 발전기 및, 이 때 동작하는 부하를 포함한 비상 배전반(160)을 더 포함할 수도 있다. 상기 비상 배전반(160)은 쇼어 파워(shore power), 비상용 부하 등을 포함할 수 있다. In addition, the power system 100 may further include an emergency generator that supplies power in an emergency situation such as blackout, and an emergency switchboard 160 including a load operating at this time. The emergency switchboard 160 may include shore power and an emergency load.

전력 계통(200)의 구성요소 및 동작은 전력 계통(100)의 구성요소 및 동작과 상당부분 유사하므로, 차이점을 위주로 설명한다. Since the components and operations of the power system 200 are substantially similar to those of the power system 100, the differences will be mainly described.

반면, 전력 계통(200)의 서비스부하부(250)는 선박의 운항 이외에 부가적으로 사용되는 서비스 부하를 포함한다. 서비스부하는 선적물을 보관하는데 사용되는 선적물 보관용 부하, 선박의 탑승자의 편의를 위해 사용되는 사용자 편의용 부하 등을 포함한다. 선박이 컨테이너 선인 경우, 서비스부하부(250)는 선박 화물이 저장되고 시간에 따라 저장 온도가 변하는. 냉동 컨테이너를 포함할 수 있다. 서비스부하의 대부분은 부하율이 변동하는 가변부하에 해당된다.On the other hand, the service load unit 250 of the power system 200 includes a service load additionally used in addition to the operation of the ship. The service load includes a load for storage of shipments used to store shipments, a load for user convenience used for the convenience of occupants of a ship, and the like. When the ship is a container ship, the service load unit 250 stores the ship cargo and the storage temperature changes with time. It may include a refrigerated container. Most of the service loads correspond to variable loads with varying load rates.

또한, 가변부하부(250)는 배전반(230) 보다 낮은 전압으로 전력을 공급하는 한 개 이상의 하위 배전반(미도시)을 더 포함할 수도 있다.In addition, the variable load unit 250 may further include one or more lower switchboards (not shown) that supply power at a lower voltage than the switchboard 230.

선박용 전력 공급 시스템(1)은 필수부하와 서비스부하에 따라 전력 계통이 분리되어 구성되므로, 각 전력 계통(100, 200)은 주로 포함된 부하 유형에 최적화된 유형의 발전기를 구성 및 운영함으로써 효율적으로 전력을 공급할 수 있다Since the power system for ships (1) is configured by separating the power system according to the required load and the service load, each power system (100, 200) is efficient by configuring and operating a type of generator optimized for the mainly included load type. Can supply power

일 실시예에서, 필수부하 전력 계통(100)은 고정 RPM 발전기를 포함하고, 서비스부하 전력 계통(200)은 가변속 RPM 발전기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3에서 필수부하 전력 계통의 발전기(111, 112)는 고정 RPM 발전기, 서비스부하 전력 계통(200)의 발전기(211, 212)는 가변속 RPM 발전기일 수 있다. In one embodiment, the essential load power system 100 may include a fixed RPM generator, and the service load power system 200 may include a variable speed RPM generator. For example, in FIG. 3, the generators 111 and 112 of the essential load power system may be a fixed RPM generator, and the generators 211 and 212 of the service load power system 200 may be a variable speed RPM generator.

연속부하의 경우 정출력 특성으로 인하여 부하변동이 없으므로, 부하율의 변화가 거의 없는 반면, 가변부하는 부하율이 변하는 것이 특징이다. In the case of a continuous load, there is no change in the load due to the constant output characteristic, so there is little change in the load factor, whereas the variable load has a characteristic that the load factor changes.

필수부하 전력 계통(100)의 부하 대부분은 부하율이 변하지 않는 연속부하에 해당하므로, 최적 효율구간에서 동작하도록 고정 RPM 발전기를 운전한다. 반면, 서비스부하 전력 계통(200)의 부하 대부분은 부하율이 변하는 가변부하이므로, 부하율 변동에 맞추어 가변속 운전이 가능한 가변속 RPM 발전기를 운전한다. Essential load Since most of the load of the power system 100 corresponds to a continuous load in which the load factor does not change, a fixed RPM generator is operated to operate in an optimum efficiency section. On the other hand, most of the loads of the service load power system 200 are variable loads in which the load ratio changes, and thus a variable speed RPM generator capable of variable speed operation according to the load ratio change is operated.

이와 같이 서비스부하 전력 계통(200)의 가변속 RPM 발전기를 통해 부하 구간별 최적의 발전 효율을 가지는 RPM으로 발전기 회전 속도를 제어할 경우, 단일 계통 내에 연속부하, 가변부하가 혼재된 경우에 비해, 가변 부하에 전력을 공급하는 발전기의 연료 효율을 향상시킬 수 있다. In this way, when the rotational speed of the generator is controlled by RPM having the optimum power generation efficiency for each load section through the variable speed RPM generator of the service load power system 200, it is variable compared to the case where continuous load and variable load are mixed in a single system. The fuel efficiency of the generator that supplies power to the load can be improved.

도 4는 전력 계통 내 부하단의 부하율과 상기 부하단에 전력을 발전기의 연료 소모량 간의 관계를 도시한 도면이다. FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a load ratio of a load end in a power system and a fuel consumption amount of a generator that supplies power to the load end.

전술한 바와 같이 종래의 단일 전력 계통에서는 고정 RPM 발전기를 이용하여 가변 부하(예컨대, 냉동 컨테이너)에 전력을 공급하였다. 냉동 컨테이너 전체의 부하율은 평균적으로 최대소요전력의 30~40%을 가진다. 이러한 냉동 컨테이너 전체에 종래와 같이 고정 RPM 발전기를 이용하여 전력을 공급할 경우, 35% 부하율을 기준으로 대략 216g/kwh의 연료를 소모한다(도 4의 지점(PF)). 반면, 본 발명의 일 실시예에 따르면 가변속 RPM 발전기를 이용하여 가변 부하에 전력을 공급할 수 있다. 본 발명의 일 실시예와 같이 가변속 RPM 발전기를 이용하여 전력을 공급할 경우, 동일한 35% 부하율을 기준으로 대략 190g/kwh의 연료를 소모한다(도 4의 지점(PV)). As described above, in the conventional single power system, power is supplied to a variable load (eg, a refrigeration container) using a fixed RPM generator. The load ratio of the entire refrigerated container has an average of 30-40% of the maximum power consumption. When power is supplied to the entire refrigeration container using a fixed RPM generator as in the prior art, approximately 216 g/kwh of fuel is consumed based on a 35% load rate (point (P F ) in FIG. 4 ). On the other hand, according to an embodiment of the present invention, power may be supplied to a variable load using a variable speed RPM generator. When power is supplied by using a variable speed RPM generator as in an embodiment of the present invention, approximately 190 g/kwh of fuel is consumed based on the same 35% load rate (point (P V ) in FIG. 4 ).

결국, 도 3의 전력 공급 시스템(1)은 동일 전력을 발전하는데 있어 연료 소모율이 대략 13% 개선되는 효과를 가진다. Consequently, the power supply system 1 of FIG. 3 has an effect of improving the fuel consumption rate by approximately 13% in generating the same power.

이로 인해, $640/ton의 MGO(Marin Gas Oil)을 연료로 이용하는 컨테이너 선에 대하여 연료 소모의 개선을 10%로 단순화하여 계산할 경우, OPEX USD 2,4000/년(=USD 9,636/일 × 개선 효율(10%) × 운항 일수(통상 250일))의 연료 비용 절감 효과를 얻을 수 있다. For this reason, if the improvement in fuel consumption is simplified to 10% for a container ship using MGO (Marin Gas Oil) of $640/ton as fuel, OPEX USD 2,4000/year (=USD 9,636/day × improvement efficiency) (10%) × number of operating days (typically 250 days)) fuel cost savings can be obtained.

나아가, 서비스부하가 시간 대 별로 부하율이 변동하는 부하 구간을 갖도록 구성되는 경우, 부하 구간별 최적의 발전 효율을 가지는 RPM으로 발전기 회전 속도를 제어함으로써 발전 효율을 더 개선할 수 있다. Furthermore, when the service load is configured to have a load section in which the load rate varies by time slot, power generation efficiency can be further improved by controlling the rotational speed of the generator with RPM having an optimum power generation efficiency for each load section.

선박 부하에 있어서, 저부하 구간(L1)은 부하율이 10~40%인 구간으로서 대략 285~210g/kwh의 연료 소모량을 가진다. 중부하 구간(L2)은 부하율이 40~60%인 구간으로서, 대략 210~194g/kwh의 연료 소모량을 가진다. 고부하 구간(L3)은 부하율이 80~100%인 구간을 나타으로서, 대략 185~190g/kwh의 연료 소모량을 가진다. 도 3의 전력 공급 시스템(1)은 고부하 구간(L3)에서 연료 소모가 도 1의 전력 공급 시스템과 거의 유사하다. 그러나, 저부하 구간(L1)에서는 도 1 대비 kwh 당 연료 소모율이 대략 6~10% 개선되고, 중부하 구간(L2)에서는 도 1 대비 kwh 당 연료 소모율이 대략 10~35% 개선된다. In the ship load, the low load section L1 is a section in which the load factor is 10 to 40% and has a fuel consumption of approximately 285 to 210 g/kwh. The heavy load section (L2) is a section in which the load factor is 40 to 60%, and has a fuel consumption of approximately 210 to 194 g/kwh. The high load section L3 represents a section in which the load factor is 80-100%, and has a fuel consumption of approximately 185-190g/kwh. The power supply system 1 of FIG. 3 has substantially the same fuel consumption as the power supply system of FIG. 1 in the high load section L3. However, in the low-load section (L1), the fuel consumption rate per kwh is improved by approximately 6-10% compared to FIG. 1, and in the heavy-load section (L2), the fuel consumption rate per kwh is improved by approximately 10-35% compared to FIG.

이와 같이, 도 3의 서비스 전력 계통(200)의 가변속 RPM 발전기는 각 부하 구간의 부하율에 기초하여 RPM을 제어함으로써, 발전부(210)의 발전 효율을 개선할 수 있다. In this way, the variable speed RPM generator of the service power system 200 of FIG. 3 controls the RPM based on the load ratio of each load section, thereby improving power generation efficiency of the power generation unit 210.

도 4를 참조하여 서술된 연료 개선 효과는 서비스부하 전력 계통(200)에 대해서 서술되었으나, 이에 제한되지 않는다. The fuel improvement effect described with reference to FIG. 4 has been described for the service load power system 200, but is not limited thereto.

전술한 바와 같이, 필수부하부(150)는 선박의 운항과 관련하여 온도, 압력, 냉각수 등을 제어하는 가변주파수제어(VFD, Variable Frequency Drive) 기반 부하를 포함할 수도 있다. 상기 온도, 압력 냉각수 등의 제어를 위해 가변주파수제어 기반 부하의 부하율이 변화할 수 있다. 이로 인해, 가변주파수제어 기반 부하는 선박의 운항 특성에 따라 다양한 부하 구간을 가진다. As described above, the essential load unit 150 may include a variable frequency control (VFD, Variable Frequency Drive) based load that controls temperature, pressure, coolant, etc. in relation to the operation of the ship. In order to control the temperature and pressure of the coolant, the load ratio of the load based on the variable frequency control may be changed. For this reason, the variable frequency control-based load has various load sections according to the operating characteristics of the ship.

다른 일 실시예에서, 선박이 컨테이너 선박 이외인 경우 (예컨대, LNG 선박인 경우), 가변속 RPM 발전기는 필수부하 전력 계통(100)에도 포함될 수도 있다. 선박용 전력 공급 시스템(1)이 적용되는 선박이 컨테이너 선박이 아닌 경우, 서비스부하 내 가변부하의 비중이 상대적으로 줄어들 수 있다. 또한, 이러한 선박 내에 가변주파수제어 기반 부하가 다수 설치되는 경우, 상대적인 관계에 의해 필수부하 전력 계통(100)이 가변부하 전력 계통으로 취급될 수 있다. In another embodiment, when the vessel is other than a container vessel (eg, an LNG vessel), a variable speed RPM generator may also be included in the essential load power system 100. When the ship to which the ship's power supply system 1 is applied is not a container ship, the proportion of the variable load in the service load may be relatively reduced. In addition, when a plurality of loads based on variable frequency control are installed in such a ship, the essential load power system 100 may be treated as a variable load power system due to a relative relationship.

필수부하 전력 계통(100)에서 가변속 RPM 발전기에 의해 전력 공급이 수행되는 경우, 상기 가변속 RPM 발전기는 필수부하부(150)의 가변주파수제어(VFD, Variable Frequency Drive) 기반 부하와 연계된다.When power is supplied by a variable speed RPM generator in the essential load power system 100, the variable speed RPM generator is linked to a variable frequency control (VFD, Variable Frequency Drive) based load of the essential load unit 150.

이와 같이 필수부하 전력 계통(100)의 가변속 RPM 발전기를 통해 부하 구간별 최적의 발전 효율을 가지는 RPM으로 발전기 회전 속도를 제어할 경우, 단일 계통 내에 연속부하, 가변부하가 혼재된 경우에 비해, 가변 부하에 전력을 공급하는 발전기의 연료 효율을 향상시킬 수 있다. 이에 대해서는 전술한 서비스부하 전력 계통(200)의 실시예와 유사하므로, 자세한 설명은 생략한다.In this way, when the rotational speed of the generator is controlled at RPM having the optimum power generation efficiency for each load section through the variable speed RPM generator of the essential load power system 100, compared to the case where continuous load and variable load are mixed in a single system, it is variable. The fuel efficiency of the generator that supplies power to the load can be improved. This is similar to the embodiment of the service load power system 200 described above, and a detailed description thereof will be omitted.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 선박용 전력 공급 시스템(1)은 전술한 바와 같이, 선박 전력 부하의 특성에 따라 필수부하용 전력계통과 서비스부하용 전력계통으로 전력 계통이 분리된다. In addition, as described above, the power supply system for ships 1 according to embodiments of the present invention is divided into a power system for an essential load and a power system for a service load according to the characteristics of the ship power load.

그 결과, 각 계통의 안정성도 높아지게 된다. 기존의 경우 서비스부하단에 계통사고가 발생하게 되면 단일 계통으로 구성되어 있어 필수부하에도 영향을 미치게 된다. 계통을 분리 구성하게 되는 경우 서비스부하 단의 사고 발생 시 해당 계통 사고는 서비스부하용 전력계통 내에서만 확산되므로 필수부하용 전력계통에는 영향을 미치지 않게 된다. 마찬가지로 계통 분리 시 필수부하 단의 사고 시에도 해당 사고가 서비스부하단으로 확산되지 않는다.As a result, the stability of each system is also increased. In the existing case, when a system accident occurs at the service load stage, it is composed of a single system, which affects the essential load. In the case of separating the system, when an accident occurs at the service load stage, the system accident does not affect the power system for the essential load because it spreads only within the power system for the service load. Likewise, in case of an accident at the essential load stage when the system is separated, the accident does not spread to the service load stage.

또한, 개별 전력 계통의 규모가 단일 전력 계통 대비 축소된다. 예를 들어, 14MW의 전력 용량을 갖는 단일 전력 계통을 필수부하 전력 계통(100)은 9MW, 서비스부하 전력 계통(200)은 5MW 규모로 도 3와 같이 분리된 경우, 개별 전력 계통의 규모는 14MW에서 9MW로, 14MW에서 5MW로 각각 축소된다. In addition, the scale of individual power systems is reduced compared to a single power system. For example, if a single power system with a power capacity of 14 MW is separated as shown in FIG. 3 in a scale of 9 MW for the essential load power system 100 and 5 MW for the service load power system 200, the size of the individual power system is 14 MW. To 9MW and from 14MW to 5MW respectively.

그리고, 6.6kV 이상의 고압 대신 저압(예컨대, 440V)이 적용된 주배전반을 통해 전력 공급이 가능하다. 이로 인해, 도 1의 대용량의 고압/저압 변압기(40)를 더 이상 요구하지 않는다. 따라서, CAPEX(Capital expenditures) 측면에서 대략 2.5억/척의 원가 절감 효과를 얻을 수 있다.And, it is possible to supply power through a main switchboard to which a low voltage (eg, 440V) is applied instead of a high voltage of 6.6kV or higher. For this reason, the large-capacity high-voltage/low-voltage transformer 40 of FIG. 1 is no longer required. Accordingly, in terms of capital expenditures (CAPEX), a cost reduction effect of approximately 250 million/ship can be obtained.

나아가, 6.6kV 이상의 고압 보다 훨씬 낮은 전압(예컨대, 440V)으로 전력 공급이 가능하다. 이로 인해, 도 1의 대용량의 고압/저압 변압기(40)를 더 이상 요구하지 않으며, 도 2에 도시된 고압/저압 변압기(40)가 차지했던 공간(7)을 보다 효율적으로 활용할 수 있다. 이하, 도 5 내지 도 9를 참조하여 공간(7)의 활용에 대한 실시예들에 대해 자세히 서술한다.Furthermore, it is possible to supply power at a much lower voltage (eg, 440V) than a high voltage of 6.6kV or more. For this reason, the large-capacity high-voltage/low-voltage transformer 40 of FIG. 1 is no longer required, and the space 7 occupied by the high-voltage/low-voltage transformer 40 illustrated in FIG. 2 can be more efficiently utilized. Hereinafter, embodiments of the use of the space 7 will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 9.

<제1 실시예><First Example>

도 5는, 본 발명의 제1 실시예에 따른, 도 3의 선박용 전력 공급 시스템을 갖는 선박의 구조를 설명하기 위한 도면으로서, 도 5a는 선박의 단면도이고, 도 5b는 도 5a의 E 부분의 확대 평면도이다. 5 is a view for explaining the structure of a ship having the power supply system for the ship of FIG. 3 according to the first embodiment of the present invention, FIG. 5A is a cross-sectional view of the ship, and FIG. 5B is a portion E of FIG. 5A. It is an enlarged plan view.

도 5a를 참조하면, 선박(1000)은 상갑판 하측의 선체(10) 내부에, 등과 같은 발전기를 수용하는 엔진 룸(1030)을 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 엔진 룸(1030)은 상갑판인 제1 데크(1011)로부터 아래에 위치하며, 제2 데크(1012), 제3 데크(1013), 및 선저 내판인 제4 데크(1014) 순서로 수평 데크가 설치된다.Referring to FIG. 5A, the ship 1000 includes an engine room 1030 that accommodates a generator such as an inside of the hull 10 below the upper deck. As shown in FIG. 5, the engine room 1030 is located below the first deck 1011, which is an upper deck, and is a second deck 1012, a third deck 1013, and a fourth deck ( 1014) Horizontal decks are installed in this order.

또한, 기타 설비들을 포함할 수 있다. 기타 설비들은 예를 들어, 복수의 컨테이너를 수용하는 카고홀드, 발전기에 공급될 연료를 저장하는 연료 저장탱크 등을 포함한다. It may also include other facilities. Other facilities include, for example, a cargo hold for accommodating a plurality of containers, a fuel storage tank for storing fuel to be supplied to a generator, and the like.

엔진 룸(1030)은 선체(10)에 동력을 제공하는 추진 엔진(미도시), 상기 추진 엔진과 선체(1010)에 구비된 다양한 전자기기에 공급할 전력을 생성하는 복수의 발전기(미도시)를 포함할 수 있다. 엔진 룸(1030)은 예를 들어 4개의 수평 갑판(제1 내지 제4 데크(1011, 1012, 1013, 1014))에 의해 구역이 구획될 수 있다. The engine room 1030 includes a propulsion engine (not shown) that provides power to the hull 10, and a plurality of generators (not shown) that generate power to be supplied to the propulsion engine and various electronic devices provided in the hull 1010. Can include. The engine room 1030 may be zoned, for example, by four horizontal decks (first to fourth decks 1011, 1012, 1013, 1014).

일 실시예에서, 선박(1000)은 물건이 적재될 수 있는 백업 공간(1070)을 포함할 수 있다. 상기 백업 공간(1070)은 종래에는 고압/저압 변압기가 배치되는 변압기 실(즉, 도 2의 7)으로 활용된 공간이다. 백업 공간(1070)은 제1 데크(1011)와 제2 데크(1012) 사이에 위치한다. In one embodiment, the ship 1000 may include a backup space 1070 in which objects may be loaded. The backup space 1070 is a space used as a transformer room (that is, 7 of FIG. 2) in which a high-voltage/low-voltage transformer is conventionally arranged. The backup space 1070 is located between the first deck 1011 and the second deck 1012.

백업 공간(1070)은 선박(1000) 내 두 곳에 위치할 수 있으며, 변압기 실로 활용된 백업 공간(1070) 한 곳의 크기는 가로(13~15m) Х 세로(6~8m) Х 높이(6~8m) (예를 들어, 13.25m Х6.06m Х 6.62m)일 수 있다.The backup space 1070 can be located in two places within the ship 1000, and the size of one backup space 1070 used as a transformer room is horizontal (13-15m) Х vertical (6-8m) Х height (6~ 8m) (for example, 13.25m Х6.06m Х 6.62m).

규모가 큰 고압/저압 변압기(40)가 요구되지 않으므로, 상기 상당한 면적을 갖는 백업 공간(1070)을 다양한 다른 목적으로 활용할 수 있어, 선박(1000)의 공간 활용도가 개선된다. 백업 공간(1070)의 활용 실시예는 선박의 종류, 설계자의 의도 등에 따라 다양하게 결정될 수 있다. Since the large-scale high-voltage/low-voltage transformer 40 is not required, the backup space 1070 having a significant area can be used for various other purposes, thereby improving space utilization of the ship 1000. The use embodiment of the backup space 1070 may be variously determined according to the type of ship and the intention of the designer.

일 실시예에서, 백업 공간(1070)은 물건의 적재를 위해 활용될 수 있다. 일 예에서, 물건은 선박 운행을 위한 예비 부품(spare part) 등을 포함할 수 있다.In one embodiment, the backup space 1070 may be utilized for loading items. In one example, the object may include a spare part or the like for ship operation.

일 실시예에서, 도 3의 선박용 전력 시스템(1)이 적용된 선박(1000)이 컨테이너 선인 경우, 백업 공간(1070)은 컨테이너의 선적을 위해 더 활용될 수 있다. In one embodiment, when the ship 1000 to which the ship power system 1 of FIG. 3 is applied is a container ship, the backup space 1070 may be further utilized for container shipment.

일반적으로 사용되는 컨테이너 기준은 6.058m ×2.591m × 2.438m 크기를 갖는 TEU 컨테이너이다. 상기 TEU 컨테이너를 기준으로 사용하여 13.25m ×6.06m × 6.62m 크기의 변압기 실 2개의 공간에 선적될 수 있는 컨테이너의 수를 산출하면, 백업 공간(1070)에는 TEU 컨테이너가 최대 26(=13×2)개가 선적 가능하다. 즉, 즉, 도 3의 선박용 전력 공급 시스템(1)을 갖는 선박은 도 1의 선박용 전력 공급 시스템을 갖는 종래의 컨테이너 선 대비 최대 26개의 TEU 컨테이너를 더 선적할 수 있다. 일부 실시예에서, 컨테이너를 선적, 하적하는 작업을 고려하여 공간을 보다 여유롭게 확보해야 하는 점을 고려하더라도 대략 20(=10×2)개의 컨테이너를 추가로 선적할 수 있다.A commonly used container standard is a TEU container with dimensions of 6.058m × 2.591m × 2.438m. When the number of containers that can be shipped in the two spaces of the transformer rooms of 13.25m × 6.06m × 6.62m using the TEU container as a reference, the backup space 1070 contains a maximum of 26 TEU containers (=13 × 2) Dogs can be shipped. That is, the ship having the power supply system 1 for the ship of FIG. 3 can further load up to 26 TEU containers compared to the conventional container ship having the power supply system for the ship of FIG. 1. In some embodiments, approximately 20 (= 10×2) containers may be additionally shipped, even when taking into account the need to secure space more leisurely in consideration of the operation of loading and unloading containers.

또한, 고압/저압 변압기를 사용하지 않으면, 종래의 고압/저압 변압기의 활용과 연관된 공간에 컨테이너를 더 선적할 수도 있다. 예를 들어, 종래의 백업 공간(1070)으로부터 수직에 위치한 갑판 표면에 대형 변압기의 존재로 인해 소정의 구조물이 설치되었을 수도 있다. 그러나, 변압기 실이 필요치 않아 소정의 구조물 또한 필요하지 않을 수도 있어, 갑판 표면에 추가 컨테이너를 수직으로 더 선적할 수도 있다. 이 경우, 갑판 표면 상에 수평으로 5개, 수직으로 10개의 컨테이너를 더 선적하는 경우 100개의 컨테이너를 더 선적할 수 있다. In addition, if the high-voltage/low-voltage transformer is not used, the container may be further shipped in a space associated with the utilization of the conventional high-voltage/low-voltage transformer. For example, a predetermined structure may have been installed due to the presence of a large transformer on the deck surface vertically from the conventional backup space 1070. However, since a transformer room is not required and a predetermined structure may not be required, additional containers may be further loaded vertically on the deck surface. In this case, if 5 more containers are loaded horizontally and 10 more vertically on the deck surface, 100 more containers can be loaded.

따라서, 고압/저압 변압기(40)가 사용되지 않아, 선박(1000)에 최대 약 120개의 컨테이너를 더 선적할 수 있다. 상기 추가적으로 기존의 변압기 실로 활용된 백업 공간에 선적되는 컨테이너의 개수는 단지 예시적인 것으로서, 컨테이너의 형태, 변압기, 변압기 실의 크기 등에 따라 120개 이상의 컨테이너가 더 선적될 수도 있다. Therefore, the high/low voltage transformer 40 is not used, and up to about 120 containers can be further loaded on the ship 1000. The number of containers additionally loaded into the backup space used as the existing transformer room is merely exemplary, and 120 or more containers may be further loaded depending on the shape of the container, the transformer, and the size of the transformer room.

추가적으로, 도 3의 선박용 전력 공급 시스템(1)의 적용으로 인해, 백업 공간(1070) 이외의 공간에 미리 배치된 물건을 백업 공간(1070)으로 이동시킬 수 있다. 이 경우, 미리 배치된 물건의 이동으로 인해 원래 위치하던 공간은 빈 공간이 된다. 컨테이너는 백업 공간(1070)에 직접 선적되는 대신에 백업 공간(1070)으로 인해 추가적으로 발생한 빈 공간에 추가로 배치될 수도 있다. Additionally, due to the application of the power supply system 1 for ships of FIG. 3, an object previously arranged in a space other than the backup space 1070 can be moved to the backup space 1070. In this case, the space originally located becomes an empty space due to the movement of the pre-arranged object. Instead of being directly shipped to the backup space 1070, the container may be additionally disposed in an empty space additionally generated by the backup space 1070.

일 실시예에서, 백업 공간(1070)은 선박 내에 LNG 연료를 이용하여 전기를 발전하는 LNG 발전기가 포함된 경우, LNG 연료 공급용 배관 및 장치(가스공급장치 및 그 부속 장치)의 설치를 위해 활용될 수 있다. In one embodiment, the backup space 1070 is utilized for installation of LNG fuel supply pipes and devices (gas supply devices and accessories thereof) when an LNG generator that generates electricity using LNG fuel is included in the ship. Can be.

일 실시예에서, 백업 공간(1070)은 선박 내에 배기가스를 처리하는 습식 탈황설비(wet scrubber)가 포함된 경우, 탈황설비에 의한 오염수를 배출하는 드레인 배관(drain pipe) 및 관련 수처리를 위한 장치(반응/잔류조, Water treatment system, NaOH solution 공급탱크 등)의 설치를 위해 활용될 수 있다. In one embodiment, the backup space 1070 is a drain pipe for discharging contaminated water by the desulfurization facility and related water treatment when a wet scrubber for treating exhaust gas is included in the ship. It can be used for installation of equipment (reaction/residue tank, water treatment system, NaOH solution supply tank, etc.).

이와 같이, 도 2의 고압/저압 변압기(40)가 차지했던 공간(즉, 기존의 변압기 실)(7)을 보다 효율적으로 활용할 수 있다. In this way, the space occupied by the high/low voltage transformer 40 of FIG. 2 (that is, the existing transformer chamber) 7 can be more efficiently utilized.

<제2 실시예><Second Example>

도 6은, 본 발명의 일 실시예에서, 백업 공간의 활용성을 설명하기 위한 도면이다. 6 is a diagram for explaining the usability of a backup space according to an embodiment of the present invention.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 선박에 6.6kV가 적용된 고압 배전반과 440V가 적용된 저압 배전반을 포함하는 경우 배전반 유지보수를 위해 고압 배전반과 저압 배전반 사이에 여분 공간이 요구된다. 그 결과, 도 2에 도시된 바와 같이, ECR과 배전반은 선박의 상갑판 하부의 제2 데크의 공간(1005)에 위치하게 된다. 따라서, 제2 데크 상의 ECR 및 배전반이 차지하는 공간(1005)만큼 컨테이너와 같은 물건의 적재가 제한되는 문제가 있다. Referring again to FIGS. 1 and 2, when the ship includes a high-voltage switchboard with 6.6kV applied and a low-voltage switchboard with 440V applied, an extra space is required between the high-voltage switchboard and the low-voltage switchboard for maintenance of the switchboard. As a result, as shown in FIG. 2, the ECR and the switchboard are located in the space 1005 of the second deck under the upper deck of the ship. Accordingly, there is a problem that the loading of items such as containers is limited by the space 1005 occupied by the ECR and the switchboard on the second deck.

도 6을 참조하면, 선박(1000)은 발전기를 제어하는 엔진 컨트롤 룸(ECR; Engine Control Room) 및 발전기의 전력을 부하로 전달하는 배전반을 수용하는 배전반 룸을 포함한 ECR-배전반 룸(1031) 및 백업 공간(1050)을 포함할 수 있다. 여기서 백업 공간(1050)은 도 2의 ECR-배전반 실(1005)의 공간에 대응하며, 상기 백업 공간(1050)은 제1 데크(11)와 제2 데크(12) 사이에 위치한다. 6, the ship 1000 includes an engine control room (ECR) that controls a generator and a switchboard room that accommodates a switchboard that transfers power from the generator to a load. A backup space 1050 may be included. Here, the backup space 1050 corresponds to the space of the ECR-distribution panel room 1005 of FIG. 2, and the backup space 1050 is located between the first deck 11 and the second deck 12.

ECR-배전반 룸(1031)은 발전기를 제어하는 설비들(예컨대, ECC(ENGINE CONTROL CONSOLE))이 위치하는 ECR과 배전반 관련 설비들(예컨대, MSBD(MAIN SWITCH BOARD))이 위치하는 배전반 룸으로 이루어진다. The ECR-switchboard room 1031 consists of a switchboard room in which ECR and switchboard-related facilities (eg, MSBD (MAIN SWITCH BOARD)) are located in which facilities that control generators (eg, ENGINE CONTROL CONSOLE (ECC)) are located. .

일 실시예에서, ECR-배전반 룸(1031)은 제2 데크(12)와 제3 데크(13) 사이에 위치할 수 있다. In one embodiment, the ECR-distribution board room 1031 may be located between the second deck 12 and the third deck 13.

전술한 바와 같이, 저압 배전 가능한 선박용 전력 공급 시스템(1)을 갖는 선박(1000)은 고압 배전반이 요구되지 않으므로, 배전반 유지보수를 위해 고압 배전반과 저압 배전반 사이에 여분 공간이 요구되지 않는다. 그 결과, ECR 및/또는 배전반의 규모를 줄일 수 있어 종래에는 위치가 불가능하였던 공간, 즉 도 6의 공간(1031)에 위치할 수 있다. As described above, since the ship 1000 having the power supply system 1 for a ship capable of low-voltage distribution does not require a high-voltage switchboard, no extra space is required between the high-voltage switchboard and the low-voltage switchboard for maintenance of the switchboard. As a result, it is possible to reduce the size of the ECR and/or the switchboard, so that it can be located in a space that has not been previously possible, that is, in the space 1031 of FIG. 6.

또한, 종래에는 공간(1005)에 위치하였던 ECR-배전반 룸이 공간(1031)으로 이동함에 따라, 도 6의 백업 공간(1050)을 ECR, 배전반 이외의 다른 용도로 활용할 수 있다. In addition, as the conventional ECR-distribution board room located in the space 1005 moves to the space 1031, the backup space 1050 of FIG. 6 can be used for other purposes other than the ECR and the switchboard.

일 예에서, 백업 공간(1050)에는 컨테이너가 선적될 수 있다. 다른 일 예에서, 백업 공간(1050)에는 다양한 물건, 예를 들어, 선박의 항해를 위한 물품, 또는 기타 물품이 적재될 수도 있다. 백업 공간(1050)의 활용예시는 전술한 백업 공간(1070)의 활용 예시와 유사하므로, 자세한 설명은 생략한다. In one example, a container may be shipped to the backup space 1050. In another example, the backup space 1050 may be loaded with various items, for example, items for navigation of a ship, or other items. An example of using the backup space 1050 is similar to the example of using the backup space 1070 described above, and a detailed description thereof will be omitted.

<제3 실시예><Third Example>

도 7은, 본 발명의 제3 실시예에 따른, 도 3의 전력 공급 시스템을 갖는 선박의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 7 is a view for explaining the structure of a ship having the power supply system of FIG. 3 according to a third embodiment of the present invention.

도 3의 전력 공급 시스템(1)에서는 배전반(130, 230)에 저압 배전이 적용되므로, 각 배전반(130, 230) 간의 배치 구조에 따라 전력 계통의 안정성이 크게 저해되지 않는다. 따라서, 수평 면적이 제한되는 선박 내에서 연속부하 배전반(130)과 가변부하 배전반(230)은 수직 구조와 같은 효율적인 구조로 배치될 수 있다. In the power supply system 1 of FIG. 3, since low voltage distribution is applied to the switchboards 130 and 230, the stability of the power system is not significantly impaired according to the arrangement structure between the switchboards 130 and 230. Accordingly, the continuous load switchboard 130 and the variable load switchboard 230 can be arranged in an efficient structure such as a vertical structure in a ship where the horizontal area is limited.

일 실시예에서, ECR-배전반 룸(1031)은 필수부하 배전반(130)이 배치되는 필수부하 배전반 룸(1311) 및 서비스부하 배전반(230)이 배치되는 서비스부하 배전반 룸(1313)을 포함한다. 상기 서비스부하 배전반 룸(1313)과 필수부하 배전반 룸(1311)은 서로 수직 구조를 가진다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 필수부하 배전반 룸(1311)은 상기 제3 데크 상에 위치하고, 서비스부하 배전반 룸(1313)은 필수부하 배전반 룸(1311) 상부에 위치하는 배치 구조를 가질 수 있다. In one embodiment, the ECR-distribution board room 1031 includes an essential load switchboard room 1311 in which the essential load switchboard 130 is disposed, and a service load switchboard room 1313 in which the service load switchboard 230 is disposed. The service load switchboard room 1313 and the essential load switchboard room 1311 have a vertical structure with each other. For example, as shown in FIG. 7, the essential load switchboard room 1311 is located on the third deck, and the service load switchboard room 1313 has an arrangement structure located above the essential load switchboard room 1311. Can have.

ECR은 엔진과 같은 필수부하를 제어하는 것과 관련이 있어 필수부하 배전반 룸(1311)에 위치할 수 있다. 따라서, ECR 및 필수부하 배전반이 위치하는 공간(1311)은 ECR-필수부하 배전반 룸(1311)으로 지칭될 수 있다. The ECR is related to controlling essential loads such as an engine and may be located in the essential load switchboard room 1311. Accordingly, the space 1311 in which the ECR and the essential load switchboard are located may be referred to as the ECR-essential load switchboard room 1311.

이러한 수직 구조를 가짐으로써, 종래의 ECR-배전반 룸(1005)에서 배전반 및 ECR이 차지하는 공간과 비교하여 각 배전반 룸(1311, 1313)이 차지하는 공간은 더욱 줄어들 수 있다. By having such a vertical structure, space occupied by each switchboard room 1311 and 1313 can be further reduced compared to the space occupied by the switchboard and the ECR in the conventional ECR-distribution room 1005.

일 실시예에서, 도 7의 공간들(1311, 1313)은 도 6의 공간(1031)과 비교하여 높이가 증가하지 않으면서, 단면적이 두 배 줄어들 수 있다. 예를 들어, 도 2b의 공간(1005)에서 길이는 그대로이면서, 너비가 반으로 줄어들 수 있다. In one embodiment, the spaces 1311 and 1313 of FIG. 7 do not increase in height compared to the space 1031 of FIG. 6, and the cross-sectional area may be doubled. For example, in the space 1005 of FIG. 2B, while the length is the same, the width may be reduced in half.

그 결과, 도 7의 선박(1000)은 도 2b의 선박(1000)과 비교하여 공간(1005)의 절반이 되는 공간을 더 확보할 수 있다. As a result, the ship 1000 of FIG. 7 can further secure a space that is half of the space 1005 compared to the ship 1000 of FIG. 2B.

<제4 실시예><Fourth Example>

도 8은, 도 1의 전력 공급 시스템을 갖는 선박의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 8 is a view for explaining the structure of a ship having the power supply system of FIG. 1.

도 8을 참조하면, 이중 선체(double hull) 구조가 요구되지 않은 윤활유 탱크 등과 같은 선체 탱크(hull tank)는 선체 외벽에 기본적으로 배치된다. 도 1의 전력 공급 시스템이 적용된 선박의 경우, 고압 배전반(20), 고압/저압 변압기(40) 등이 설치되어 있어 내부가 매우 복잡하다. 따라서, 이중 선체 구조 내부의 빈 공간(1008)를 선체 탱크 배치를 위해 활용한다. Referring to FIG. 8, a hull tank such as a lubricant oil tank that does not require a double hull structure is basically disposed on an outer wall of the hull. In the case of a ship to which the power supply system of FIG. 1 is applied, a high-voltage switchboard 20, a high-voltage/low-voltage transformer 40, and the like are installed, so the interior is very complicated. Therefore, the empty space 1008 inside the double hull structure is utilized for the arrangement of the hull tank.

윤활유 탱크 등도 연료 탱크(oil tank)에 해당하므로, 선체 외벽에 윤활유 탱크가 배치될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이 선체 외벽에 윤활유 탱크가 배치된 경우, 선체에 사고 발생 시 누유의 위험 가능성이 높다. 따라서, 보다 안전한 선채 내부(예컨대, 엔진 룸 내부)에 배치를 요구하는 선박 발주자의 요청이 빈번하다. Since the lubricant tank and the like also correspond to the fuel tank (oil tank), the lubricant tank can be disposed on the outer wall of the hull. As shown in FIG. 8, if the lubricant tank is disposed on the outer wall of the hull, there is a high possibility of leakage of oil when an accident occurs in the hull. Therefore, there are frequent requests from ship owners who require more secure arrangement inside the ship (eg, inside the engine room).

그러나, 윤활유 탱크를 엔진 룸과 같은 선체 내부로 이동시키고자 하는 경우, 도 1의 전력 공급 시스템으로 인해 내부 구조가 복잡하여 윤활유 탱크를 내부 배치하는 것에 어려움이 있다. However, when it is desired to move the lubricating oil tank into a hull such as an engine room, it is difficult to arrange the lubricating oil tank inside because the internal structure is complicated due to the power supply system of FIG.

도 9는, 본 발명의 제4 실시예에 따른, 도 3의 전력 공급 시스템을 갖는 선박 구조를 설명하기 위한 도면이다. 9 is a view for explaining a ship structure having the power supply system of FIG. 3 according to a fourth embodiment of the present invention.

전술한 제1 내지 제3 실시예를 참조하면, 저압 배전이 가능한 도 3의 선박용 전력 공급 시스템(1)이 선박(1000)에 적용된 결과, 백업 공간(1050, 1070)이 확보되고, 해당 백업 공간(1050,1070)을 전력 공급 이외의 다른 용도로 활용할 수 있다. Referring to the first to third embodiments described above, as a result of applying the ship power supply system 1 of FIG. 3 capable of low-voltage distribution to the ship 1000, the backup spaces 1050 and 1070 are secured, and the corresponding backup space (1050,1070) can be used for purposes other than power supply.

특히, 도 9에 도시된 바와 같이, ECR 및 배전반이 차지하는 공간(1031)이 도 1의 ECR-배전반 룸(1005)과 비교하여 거의 절반으로 줄어들게 되고, 여분의 공간(S)를 더 확보할 수 있다. In particular, as shown in Fig. 9, the space 1031 occupied by the ECR and the switchboard is reduced by almost half compared to the ECR-distribution board room 1005 of Fig. 1, and an extra space (S) can be further secured. have.

그 결과, 추가적으로 형성된 공간에 윤활유 탱크와 같은 오일 탱크(1080)를 배치할 수 있다. 오일 탱크(1080)가 배치되는 공간은 상기 공간(S) 또는 상기 공간(S)로 인해 추가로 형성된 다른 공간일 수 있다. 상기 추가적으로 형성된 공간은 이중 선체의 내벽 내부에 위치한 엔진 룸(1030) 내부에 위치하며, 선벽 외벽에 위치한 종래의 오일 탱크(1080)의 배치 위치(1008) 보다 안전하다. As a result, an oil tank 1080 such as a lubricating oil tank can be disposed in an additionally formed space. The space in which the oil tank 1080 is disposed may be the space S or another space additionally formed due to the space S. The additionally formed space is located inside the engine room 1030 located inside the inner wall of the double hull, and is safer than the arrangement position 1008 of the conventional oil tank 1080 located on the outer wall of the ship wall.

또한, 추가적으로 형성된 공간은 원래 컨테이너가 배치되어 있던 컨테이너 카고 홀드의 공간과 상이하다. 상기 추가적으로 형성된 공간은 도 4의 전력 공급 시스템(1000)의 적용으로 인해 형성된 것이며, 컨테이너와 같은 내부 적재물의 자리 재배치로 인해 형성된 것이 아니기 때문이다. In addition, the additionally formed space is different from the space of the container cargo hold in which the container was originally arranged. This is because the additionally formed space is formed due to the application of the power supply system 1000 of FIG. 4 and is not formed due to repositioning of internal loads such as containers.

따라서, 오일 탱크를 엔진 룸(30) 내부에 배치하여도, 카고 홀드에 수용되는 컨테이너 수량이 감소하지 않는다. Therefore, even if the oil tank is disposed inside the engine room 30, the number of containers accommodated in the cargo hold does not decrease.

결국, 컨테이너의 적재 수량은 유지하면서, 선체 사고 시 누유의 위험성이 줄어든다. Eventually, while maintaining the loading quantity of containers, the risk of oil leakage in case of a hull accident is reduced.

본 명세서에서, 도 3을 참조한 선박용 전력 공급 시스템(1)의 구조는 선박에 포함된 부하 용량과 같은 선박 환경에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 전력 계통(100)에 포함된 발전기는 3개일 수 있다. 또한, 3개의 발전기의 발전 용량은 동일하거나, 또는 모두 동일하지 않을 수도 있다.In this specification, the structure of the power supply system 1 for a ship with reference to FIG. 3 may be different depending on the ship environment such as the load capacity included in the ship. For example, the number of generators included in the power system 100 may be three. In addition, the power generation capacity of the three generators may be the same, or not all may be the same.

또한, 도 3의 배전반(130)에 적용된 440V은 단지 도 1의 6.6kV에 비해 낮은 전압을 나타내는 예시적인 전압으로서, 배전반(130, 230)은 경우에 따라 상이한 전압으로 전력을 공급할 수도 있다. 예를 들어, 상이한 부하의 정격 전압에 따라 450V가 배전반(130)에 적용될 수도, 또는 교류(AC)/직류(DC) 인버터에 의해 690V가 배전반(230)에 적용될 수도 있다. In addition, 440V applied to the switchboard 130 of FIG. 3 is only an exemplary voltage indicating a lower voltage than the 6.6kV of FIG. 1, and the switchboards 130 and 230 may supply power at different voltages depending on the case. For example, 450V may be applied to the switchboard 130 according to the rated voltage of different loads, or 690V may be applied to the switchboard 230 by an alternating current (AC)/direct current (DC) inverter.

추가적으로, 전력 공급 시스템(1)은 시간대(또는 운전 모드)에 따라 발전기의 운전을 제어하고, 부하부에 공급되는 전력 공급량을 조절할 수 있다. 예를 들어, 전력 계통(100)의 연속부하부(150)가 두 개의 발전기(111, 112)의 발전 용량을 필요로 하지 않는 경우, 선박용 전력 공급 시스템(1)은 적어도 하나의 발전기(예컨대, 발전기(111))를 대기 발전기로 설정하여 운전을 중지하고, 필요한 경우에 대기 발전기를 이용하여 연속부하부(150)로의 전력 공급 및 그외 목적으로 사용할 수 있다.Additionally, the power supply system 1 may control the operation of the generator according to the time period (or operation mode), and adjust the amount of power supplied to the load. For example, when the continuous load unit 150 of the power system 100 does not require the power generation capacity of the two generators 111 and 112, the marine power supply system 1 may have at least one generator (for example, The generator 111 is set as a standby generator to stop the operation, and if necessary, the standby generator can be used to supply power to the continuous load unit 150 and use it for other purposes.

이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.The present invention described above has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and variations of the embodiments are possible therefrom. However, such modifications should be considered to be within the technical protection scope of the present invention. Therefore, the true technical scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (7)

선박용 전력 공급 시스템을 포함하는 선박에 있어서,
이중 선체(double hull) 구조를 갖는 선체;
상기 선박 내 부하에 전력을 공급하기 위한 복수의 발전기;
상기 발전기의 전력을 부하로 전달하는 배전반과 상기 발전기를 제어하는 ECR(Engine control room)가 배치되는 ECR-배전반 룸;
엔진 룸에 포함되며, 제1 데크와 제2 데크 사이에 위치한 백업 공간 - 상기 백업 공간은 갑판 표면의 상부 구조물의 하부에 배치됨; 및
상기 엔진 룸 내부에 배치되는 오일 탱크를 포함하고,
상기 선박용 전력 공급 시스템은:
발전기를 포함한 제1 발전부, 상기 제1 발전부의 전력을 필수부하에 전달하는 주배전반을 포함한 제1 배전반, 및 선박의 운항에 요구되는 필수부하를 포함한 제1 부하부를 포함하는 제1 전력 계통; 및
발전기를 포함한 제2 발전부, 상기 제2 발전부의 전력을 서비스부하에 전달하는 주배전반을 포함한 제2 배전반, 및 상기 필수부하와 상이한 서비스부하를 포함한 제2 부하부를 포함하는 제2 전력 계통을 포함하되,
상기 제1 부하부가 연속부하로서 쓰러스터 모터, 엔진 연료공급 펌프, 윤활유 펌프 및 냉각펌프 중 하나 이상을 포함하고 상기 제2 부하부는 가변부하로서 냉동 컨테이너를 포함하고, 상기 제2 전력 계통과 제1 전력 계통이 서로 분리되며,
상기 제1 및 제2 전력 계통의 발전부와 연결된 상기 주배전반 각각은 저압 배전반으로서, 상기 저압 배전반은, 교류 배전의 경우, 1000V 이하의 전압이 적용되는 것을 특징으로 하는 선박.
In a ship comprising a ship power supply system,
A hull having a double hull structure;
A plurality of generators for supplying power to the load in the ship;
An ECR-switch room in which a switchboard for transmitting power from the generator to a load and an engine control room (ECR) for controlling the generator are disposed;
A backup space included in the engine room and located between the first deck and the second deck, the backup space being disposed below the upper structure of the deck surface; And
Including an oil tank disposed inside the engine room,
The marine power supply system is:
A first power system including a first power generation unit including a generator, a first switchboard including a main switchboard for transferring power from the first power generation unit to an essential load, and a first load unit including an essential load required for operation of the ship; And
Including a second power system including a second power generation unit including a generator, a second switchboard including a main switchboard for transferring the power of the second power generation unit to a service load, and a second load unit including a service load different from the essential load But,
The first load unit includes at least one of a thruster motor, an engine fuel supply pump, a lubricant pump, and a cooling pump as a continuous load, and the second load unit includes a refrigeration container as a variable load, and the second power system and the first Power systems are separated from each other,
Each of the main switchboards connected to the power generation units of the first and second power systems is a low-voltage switchboard, and the low-voltage switchboard is a vessel, wherein a voltage of 1000V or less is applied in the case of AC distribution.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 ECR-배전반 룸은 제2 데크와 제3 데크 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 선박.
The method of claim 1,
The ECR-distribution board room is a ship, characterized in that located between the second deck and the third deck.
제1항에 있어서,
상기 제1 배전반 및 제2 배전반은 수직 배치 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 선박.
The method of claim 1,
The first switchboard and the second switchboard, characterized in that the ship having a vertical arrangement structure.
제1항에 있어서,
상기 배전반은 저압 배전반 만을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
The method of claim 1,
Said switchboard is a vessel, characterized in that it includes only a low-voltage switchboard.
삭제delete
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