KR102200365B1 - 휘발성 유기화합물 처리 시스템 및 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휘발성 유기화합물 처리 시스템 및 선박에 관한 것으로서, 원유를 적재하는 원유 저장탱크; 및 상기 원유 저장탱크로부터 발생하는 휘발성 유기화합물을 선박에 탑재되는 엔진의 연료로 공급하는 연료 공급부를 포함하고, 상기 엔진은, 상기 선박을 추진시키는 추진엔진 또는 상기 선박 내에 전력을 공급하는 발전엔진을 포함하며, 상기 연료 공급부는, 상기 휘발성 유기화합물을 압축하는 압축기; 및 압축된 상기 휘발성 유기화합물을 개질하여 상기 엔진에 공급하는 리포머를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

휘발성 유기화합물 처리 시스템 및 선박{Volatile organic compounds treatment system and ship having the same}
본 발명은 휘발성 유기화합물 처리 시스템 및 선박에 관한 것이다.
일반적으로, 원유 운반선은, 생산지에서 채굴된 원유를 다수의 원유 저장용 카고 탱크 내에 선적하여 소비처까지 해상을 통해 수송하는 선박으로서, 유조선, 유송선, 오일 탱커 등으로 지칭되며, 원유를 저장하는 카고 탱크의 크기에 따라 VLCC, ULCC 등으로도 불린다.
이러한 원유 운반선은, 선체의 전후 방향으로 나란히 배열된 3~5개의 카고 탱크 내에 충분한 양의 원유를 적재한 상태에서 항해를 하게 되는데, 이때 카고 탱크 내에 저장된 원유는 지하에서 천연적으로 생산되는 액체 탄화수소 또는 이를 정제한 것을 통칭한다.
그런데 이러한 원유는 원유 운반선에 적재되는 과정에서 및/또는 원유 운반선의 카고 탱크에 적재된 상태에서, 다량의 휘발성 유기화합물(VOC: Volatile Organic Compounds)을 발생시키게 된다.
이와 같이 발생한 휘발성 유기화합물은 인체에 매우 유해하고, 대기 중으로 방출되는 경우 스모그 등의 원인이 되어 대기오염 및 환경오염을 유발하게 될 뿐 아니라, 발생되는 휘발성 유기화합물의 양만큼 운송하는 원유에 대해 손실이 야기되는 문제가 있다.
따라서 최근에는, 원유 운반선 내에서 발생하는 휘발성 유기화합물을 대기 중으로 방출하지 않고 재활용할 수 있는 방법에 대해 다양한 연구 및 개발이 지속적으로 이루어지고 있으나, 아직 효과적인 방안이 도출되지 못한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 원유에서 발생하는 휘발성 유기화합물을 선체의 추진에 사용함으로써, 환경오염 문제를 해결하고 원유가 낭비되는 것을 방지할 수 있는 휘발성 유기화합물 처리 시스템 및 선박을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템은, 원유를 적재하는 원유 저장탱크; 및 상기 원유 저장탱크로부터 발생하는 휘발성 유기화합물을 선박에 탑재되는 엔진의 연료로 공급하는 연료 공급부를 포함하고, 상기 엔진은, 상기 선박을 추진시키는 추진엔진 또는 상기 선박 내에 전력을 공급하는 발전엔진을 포함하며, 상기 연료 공급부는, 상기 휘발성 유기화합물을 압축하는 압축기; 및 압축된 상기 휘발성 유기화합물을 개질하여 상기 엔진에 공급하는 리포머를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크를 더 포함하고, 상기 연료 공급부는, 상기 휘발성 유기화합물에 상기 액화가스를 혼합하여 상기 엔진에 공급할 수 있다.
구체적으로, 상기 연료 공급부는, 상기 원유 저장탱크로부터 상기 엔진에 상기 휘발성 유기화합물을 전달하는 휘발성 유기화합물 공급라인을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 연료 공급부는, 상기 액화가스 저장탱크로부터 상기 엔진에 상기 액화가스를 전달하는 액화가스 공급라인; 및 상기 액화가스 공급라인에 마련되며 상기 액화가스를 기화시키는 기화기를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 연료 공급부는, 압축된 상기 휘발성 유기화합물에 상기 액화가스를 혼합하는 혼합기를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크를 더 포함하고, 상기 연료 공급부는, 상기 리포머에서 토출된 상기 휘발성 유기화합물을 상기 액화가스와 열교환시키는 열교환기를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 연료 공급부는, 압축된 상기 휘발성 유기화합물 중 적어도 일부를 임시 저장하는 임시 저장탱크를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크를 더 포함하고, 상기 연료 공급부는, 상기 원유 저장탱크로부터 상기 엔진에 상기 휘발성 유기화합물을 전달하는 휘발성 유기화합물 공급라인; 상기 휘발성 유기화합물 공급라인에서 상기 리포머의 상류로부터 분기되어 상기 임시 저장탱크로 연결되는 휘발성 유기화합물 분기라인; 상기 액화가스 저장탱크에서 상기 임시 저장탱크로 연결되는 증발가스 공급라인; 및 상기 임시 저장탱크에서 상기 리포머로 상기 휘발성 유기화합물과 증발가스의 혼합물을 전달하는 휘발성 유기화합물 배출라인을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 원유 저장탱크는, 상기 선박의 내부에 탑재되는 카고 탱크이며, 상기 액화가스 저장탱크는, 상기 선박의 상갑판에 탑재되는 고압 저장용기일 수 있다.
구체적으로, 상기 압축기는, 상기 휘발성 유기화합물을 상기 엔진의 요구 압력으로 압축하고, 상기 액화가스 저장탱크는, 상기 액화가스를 상기 엔진의 요구 압력으로 저장하며, 상기 연료 공급부는, 상기 액화가스 저장탱크에서 배출되는 액화가스를 별도의 압축 없이 상기 압축기에 의해 압축된 상기 휘발성 유기화합물과 함께 상기 엔진에 공급할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 선박은, 상기 휘발성 유기화합물 처리 시스템을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템 및 선박은, 휘발성 유기화합물을 액화가스와 함께 엔진의 연료로 사용하여, 휘발성 유기화합물이 대기로 방출되는 것을 억제하여 환경오염을 효과적으로 방지할 수 있고, 휘발성 유기화합물을 액화시키는 장비를 구비할 필요가 없어 효율적이다.
도 1은 본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템을 갖는 선박의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 개념도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하에서는 본 발명의 휘발성 유기화합물 처리 시스템에 대해 설명하며, 본 발명은 휘발성 유기화합물 처리 시스템과 이를 가지는 선박을 포함하는 것이다.
이때 선박은 휘발성 유기화합물이 발생할 수 있는 원유를 적재하는 원유 운반선 등 외에도 FSRU, FLNG 등의 해양 플랜트를 모두 포괄하는 의미로 사용됨을 알려둔다. 또한 선박은 원유를 적재하거나 소비하기 위하여 공급받는 선박 외에도, 원유를 다른 선박이나 육상 등으로 공급하기 위한 벙커링 선박(bunkering vessel)도 포괄할 수 있다.
또한 이하에서 액화가스는 비등점이 상온보다 낮아 상온에서 기체상태가 되는 물질로서 LPG, LNG, 에탄 등일 수 있으며, 예시적으로 LNG(Liquefied Natural Gas)를 의미할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템을 갖는 선박의 측면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템(2)은, 원유 저장탱크(20), 액화가스 저장탱크(30), 연료 공급부(40)를 포함하며, 이러한 구성들은 선박(1)에 탑재될 수 있다.
휘발성 유기화합물 처리 시스템(2)이 탑재되는 선박(1)은, 선체(10)를 포함하며 선체(10)의 상갑판(11)에서 선미측에서는 선실(12)이나 엔진(50) 케이싱(13) 등이 탑재될 수 있고, 선체(10)의 내부에서 선미측에는 엔진(50)이 마련될 수 있다.
이때 원유 저장탱크(20)는 선박(1)의 내부에 탑재되는 카고 탱크일 수 있으며, 따라서 선박(1)은 원유 운반선일 수 있다. 반면 액화가스 저장탱크(30)는 선박(1)의 상갑판(11)에 탑재되는 고압 저장용기일 수 있으며, 좌현과 우현에 각각 마련될 수 있다.
본 명세서에서 엔진(50)은 휘발성 유기화합물을 소비하는 기관으로서, 선체(10)를 추진시키는 추진엔진(50)이거나, 및/또는 선박(1) 내에 전력을 공급하는 발전엔진(50)일 수 있다. 다만 이하에서 엔진(50)은 휘발성 유기화합물을 소비할 수 있는 모든 기관을 포괄하는 개념일 수 있음을 알려둔다.
원유 저장탱크(20)는, 원유를 적재한다. 원유 저장탱크(20)는 선체(10) 내부에 길이 방향으로 5개 내외가 직렬 배치될 수 있으며, 각 원유 저장탱크(20)의 저장용량은 특별히 한정되지 않는다.
원유 저장탱크(20)의 내부에는 원유로부터 발생한 휘발성 유기화합물이 존재하게 되며, 휘발성 유기화합물은 일례로 프로판, 부탄 등의 성분을 포함하는 물질일 수 있다.
종래의 경우 이러한 폭발성 및 유독성인 휘발성 유기화합물을 단순히 대기로 방출하거나 또는 재액화시켜 저장해 두었다가 육상에 하역하는 방식으로 처리했으나, 본 실시예는 휘발성 유기화합물이 갖는 에너지를 활용하기 위해서, 휘발성 유기화합물을 이용해 엔진(50)을 가동할 수 있다.
이를 위해 원유 저장탱크(20)에서 엔진(50)까지는 휘발성 유기화합물 공급라인(43)이 연결될 수 있으며, 휘발성 유기화합물 공급라인(43)의 유입단은 원유 저장탱크(20)의 내부 상측에 개방된 형태로 놓여 있을 수 있다.
액화가스 저장탱크(30)는, 액화가스를 저장한다. 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 선박(1)이 원유 저장탱크(20)를 카고 탱크로 구비한 원유 운반선일 경우, 액화가스 저장탱크(30)는 Type C 형태로서 상갑판(11) 상에 탑재되어 있을 수 있다.
액화가스 저장탱크(30)에 저장된 액화가스는, 원유 저장탱크(20)에서 발생한 휘발성 유기화합물과 혼합되어 엔진(50)으로 공급될 수 있으며, 이를 위해 액화가스 저장탱크(30)에서 휘발성 유기화합물 공급라인(43)까지는 액화가스 공급라인(31)이 마련될 수 있고, 액화가스 공급라인(31)이 휘발성 유기화합물 공급라인(43)에 연결되는 지점에는 혼합기(44)가 마련될 수 있다.
액화가스 저장탱크(30)는 액화가스를 고압으로 저장할 수 있는데, 이때 고압이라 함은 엔진(50)의 요구 압력을 의미할 수 있다. 따라서 액화가스 저장탱크(30)에서 배출되는 액화가스는 엔진(50)의 요구 압력을 갖는 상태일 수 있으므로, 후술하는 연료 공급부(40)는 액화가스 저장탱크(30)에서 배출되는 액화가스를 별도의 압축 없이(또는 휘발성 유기화합물 대비 적은 비율의 압축을 거쳐) 엔진(50)에 공급할 수 있다.
연료 공급부(40)는, 원유 저장탱크(20)로부터 발생하는 휘발성 유기화합물을 선박(1)에 탑재되는 엔진(50)의 연료로 공급한다. 이를 위해 연료 공급부(40)는, 압축기(41), 리포머(42)를 포함할 수 있다.
압축기(41)는, 휘발성 유기화합물을 압축한다. 압축기(41)는 휘발성 유기화합물을 엔진(50)의 요구 압력으로 압축할 수 있으며, 이때 엔진(50)의 요구 압력은 엔진(50)의 종류에 따라 다양하게 결정될 수 있다. 일례로 압축기(41)는 휘발성 유기화합물을 10 내지 50 bar 내외 또는 100 내지 500 bar 내외 등으로 압축할 수 있다.
압축기(41)는 다단으로 마련될 수 있고, 다단으로 마련되는 압축기(41)들 사이에는 중간냉각기(도시하지 않음)가 마련될 수 있다. 또한 압축기(41)는 병렬로 구비되어 서로 백업이 가능하게 마련될 수 있다.
리포머(42)(reformer)는, 압축된 휘발성 유기화합물을 개질하여 엔진(50)에 공급한다. 리포머(42)는 프로판, 부탄 등을 포함하는 휘발성 유기화합물을 화학적으로 처리하여, 메탄화 시킬 수 있다.
리포머(42)에 의한 화학적 작용은 이미 널리 알려진 바와 같으므로 자세한 설명은 생략하도록 한다. 다만 본 실시예에서 엔진(50)은 LNG에 포함되는 메탄을 주로 소비하는 기관일 수 있으며, 리포머(42)는 다양한 방법을 이용하여 휘발성 유기화합물을 엔진(50)의 연료로 적합한 상태로 변형시킬 수 있다.
연료 공급부(40)는, 휘발성 유기화합물에 액화가스를 혼합하여 엔진(50)에 공급하며, 이 경우 앞서 언급한 혼합기(44)가 사용될 수 있다. 혼합기(44)는 휘발성 유기화합물 공급라인(43) 상에서 리포머(42)의 하류에 마련될 수 있는바, 연료 공급부(40)는 리포머(42)에 의해 개질된 휘발성 유기화합물을 액화가스와 혼합함으로써, 메탄을 소비하는 기관에 액화가스와 휘발성 유기화합물의 혼합물이 공급되더라도 가동에 문제가 없도록 할 수 있다.
압축기(41)와 리포머(42), 혼합기(44)는, 휘발성 유기화합물 공급라인(43) 상에 마련될 수 있으며, 휘발성 유기화합물 공급라인(43)은, 원유 저장탱크(20)로부터 엔진(50)에 휘발성 유기화합물을 전달한다. 물론 원유 저장탱크(20)에서 발생한 휘발성 유기화합물은 개질된 후 엔진(50)으로 공급되므로 엔진(50)은 안정적으로 가동될 수 있다.
휘발성 유기화합물 공급라인(43)에는 액화가스 저장탱크(30)로부터 엔진(50)에 액화가스를 전달하는 액화가스 공급라인(31)이 연결될 수 있는데, 액화가스 공급라인(31) 상에는 기화기(32)가 마련될 수 있다.
기화기(32)는, 다양한 열원을 이용하여 액화가스를 기화시킬 수 있다. 액화가스는 액화가스 저장탱크(30) 내에서 고압으로 저장되면서 액상을 유지할 수 있는데, 액화가스 저장탱크(30)에서 배출되는 액상의 고압 액화가스는, 기화기(32)에서 기화되면서 엔진(50)의 요구 온도 이하로 가열될 수 있다.
다만 리포머(42)에 의해 토출되는 개질된 휘발성 유기화합물은, 개질 과정에서 엔진(50)의 요구 온도보다 높은 온도(일례로 300도 내지 500도)를 가질 수 있으므로, 기화기(32)는 리포머(42)에서 토출되는 휘발성 유기화합물의 온도에 따라, 액화가스의 가열을 조절할 수 있다.
이때 기화기(32)의 제어는, 리포머(42)에서 토출되는 휘발성 유기화합물의 온도 외에도, 엔진(50)으로 전달되는 휘발성 유기화합물의 유량, 액화가스 저장탱크(30)에서 배출된 액화가스의 유량 등을 함께 고려할 수 있으며, 이를 위해 휘발성 유기화합물 공급라인(43) 및/또는 액화가스 공급라인(31)에는 각종 센서(도시하지 않음)가 마련될 수 있음은 물론이다.
압축기(41)는 휘발성 유기화합물을 엔진(50)의 요구 압력으로 압축하고, 액화가스 저장탱크(30)는 액화가스를 엔진(50)의 요구 압력으로 저장하므로, 연료 공급부(40)는, 액화가스 저장탱크(30)에서 배출되는 액화가스를 별도의 압축 없이(또는 압축기(41) 대비 적은 비율의 압축을 거쳐) 압축기(41)에 의해 압축된 휘발성 유기화합물에 혼합하여 엔진(50)에 공급할 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 액화가스에 의해 가동하는 엔진(50)의 연료로써 원유 저장탱크(20)에서 발생하는 휘발성 유기화합물을 활용하여, 휘발성 유기화합물을 효율적으로 소비하여 환경오염을 억제하고, 휘발성 유기화합물을 액화하기 위한 설비를 마련할 필요가 없어 비용을 대폭 절감할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템(2)은, 앞선 제1 실시예와 대비할 때 혼합기(44)를 대신하여 열교환기(45)를 마련할 수 있다.
이하에서는 본 실시예가 앞선 실시예 대비 달라지는 점 위주로 설명하도록 하며, 설명을 생략한 부분은 앞선 내용으로 갈음한다. 이는 이하 다른 실시예에서도 마찬가지임을 알려둔다.
열교환기(45)는, 휘발성 유기화합물이 유동하는 유로와, 액화가스가 유동하는 유로를 갖는 2 stream 구조로 마련될 수 있다. 이때 휘발성 유기화합물이 유동하는 유로는 휘발성 유기화합물 공급라인(43)과 나란하고, 액화가스가 유동하는 유로는 액화가스 공급라인(31)과 나란할 수 있다.
리포머(42)에서 토출된 휘발성 유기화합물은 상당한 고온 상태일 수 있으므로, 본 실시예는 상대적으로 저온인 액화가스를 활용하여 휘발성 유기화합물의 온도를 엔진(50)의 요구 온도로 낮춰줄 수 있다.
즉 열교환기(45)는, 리포머(42)에서 토출된 휘발성 유기화합물을 액화가스와 열교환시키면서 휘발성 유기화합물을 냉각시켜서, 개질된 휘발성 유기화합물이 엔진(50)의 요구 온도에 적합한 상태가 되도록 할 수 있다.
다만 반대로 액화가스는 휘발성 유기화합물과의 열교환으로 인해 온도가 상승하게 될 것이므로, 이를 고려하여 기화기(32)는 엔진(50)의 요구 온도보다 낮은 온도로 액화가스를 가열할 수 있으며, 또는 기화기(32) 자체가 생략될 수도 있다.
기화기(32)가 생략되는 경우, 열교환기(45)는 액화가스가 액상으로 저장되는 공간을 갖고, 액상의 액화가스 내부에 고온의 휘발성 유기화합물이 유동하면서 액화가스를 가열/기화시키는 동시에 휘발성 유기화합물이 냉각되도록 하는 저수조 형태의 구조를 가질 수 있다. 물론 열교환기(45)의 구조는 특별히 한정되지 않는다.
본 실시예는 휘발성 유기화합물 공급라인(43)과 액화가스 공급라인(31)이 병렬로 마련되어 엔진(50)에 각각 연결되는 구조를 가질 수 있다. 즉 휘발성 유기화합물은, 액화가스와 혼합되지 않고 엔진(50)으로 유입되어, 엔진(50) 내부에서 혼합 사용될 수 있다.
물론 본 실시예는 도면과 달리, 제1 실시예와 조합되어 액화가스 공급라인(31)이 열교환기(45)의 하류 및 엔진(50)의 상류에서 휘발성 유기화합물 공급라인(43)에 연결되는 구조를 가질 수도 있다.
즉 본 발명은, 개질 과정에서 엔진(50)의 요구 온도보다 높은 고온을 갖게 되는 휘발성 유기화합물을, 상대적으로 저온인 액화가스를 이용해 엔진(50)의 요구 온도에 적합하도록 냉각시킬 수 있는 모든 변형예를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 개념도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템(2)은, 임시 저장탱크(46)를 더 포함한다.
임시 저장탱크(46)는, 압축된 휘발성 유기화합물 중 적어도 일부를 임시 저장할 수 있다. 원유 저장탱크(20)로부터 엔진(50)까지는 휘발성 유기화합물 공급라인(43)이 마련되는데, 휘발성 유기화합물 공급라인(43) 상에서 압축기(41)에 의해 압축된 후 리포머(42)에 유입되기 전의 휘발성 유기화합물 일부는, 휘발성 유기화합물 분기라인(47)을 따라 임시 저장탱크(46)로 전달되어 임시 저장탱크(46) 내에 저장될 수 있다.
휘발성 유기화합물 중 적어도 일부가 압축기(41)의 하류에서 리포머(42)로 유입되지 않고 임시 저장탱크(46)로 유입되는 것은, 원유 저장탱크(20)에서 발생한 휘발성 유기화합물의 유량이 엔진(50)에서 소비할 수 있는 양을 넘어설 경우에 이루어질 수 있다.
즉 엔진(50)의 로드에 따라, 휘발성 유기화합물 공급라인(43)에서 리포머(42)의 상류로부터 분기되는 휘발성 유기화합물 분기라인(47)을 통해 일정량의 휘발성 유기화합물이 임시 저장탱크(46)로 전달될 수 있다.
이를 위해 휘발성 유기화합물 공급라인(43)에는 휘발성 유기화합물의 유량을 측정하는 유량계(431)가 마련될 수 있으며, 휘발성 유기화합물 공급라인(43) 및/또는 휘발성 유기화합물 분기라인(47)에는, 밸브(부호 도시하지 않음)가 마련되어, 밸브의 개도가 유량계(431) 및 엔진(50)의 로드에 따라 조절될 수 있다.
임시 저장탱크(46)에는, 액화가스 저장탱크(30)에서 발생하는 증발가스가 유입될 수 있다. 이를 위해 액화가스 저장탱크(30)로부터 임시 저장탱크(46)로는 증발가스 공급라인(33)이 연결될 수 있다.
임시 저장탱크(46)는 엔진(50)에서 소비하지 못하는 잉여분의 휘발성 유기화합물과, 액화가스 저장탱크(30)에서 발생하는 증발가스를 저장해둘 수 있으며, 임시 저장탱크(46)는 원유 저장탱크(20)보다 높은 압력으로 휘발성 유기화합물 등을 저장할 수 있다. 특히 임시 저장탱크(46)는 내압이 증발가스의 전달량에 따라 조절될 수 있다.
임시 저장탱크(46)에 저장된 휘발성 유기화합물과 증발가스의 혼합물은, 필요 시 엔진(50)으로 공급되기 위해 리포머(42)로 전달된다. 임시 저장탱크(46)에서 리포머(42)로는 휘발성 유기화합물 배출라인(48)이 마련될 수 있으며, 혼합물은 임시 저장탱크(46)에 저장되었다가, 엔진(50)의 가동 부하, 원유 저장탱크(20)에서 배출되는 휘발성 유기화합물의 유량, 액화가스 저장탱크(30)의 액화가스 잔량 등의 조건에 따라, 리포머(42)로 전달될 수 있다.
리포머(42)로는 휘발성 유기화합물 공급라인(43)과 휘발성 유기화합물 배출라인(48)이 개별적으로 연결될 수 있으며, 휘발성 유기화합물 공급라인(43)으로부터 리포머(42)로 전달되는 휘발성 유기화합물 대비, 휘발성 유기화합물 배출라인(48)으로부터 리포머(42)로 전달되는 혼합물이 메탄 비율이 더 높다. 이때 리포머(42)는 각각 유입되는 휘발성 유기화합물과 혼합물의 성분을 고려하여 개질을 수행할 수 있으며, 자세한 화학적 작용은 공지된 기술을 사용할 수 있다.
또한 리포머(42)로 유입되는 휘발성 유기화합물 대비 혼합물의 압력이 더 높을 수 있는데, 본 실시예는 리포머(42)로 연결되는 휘발성 유기화합물 공급라인(43)과 휘발성 유기화합물 배출라인(48) 각각에 압력계(432, 481)를 두어, 압력차를 고려하여 압축기(41)나 각종 밸브(부호 도시하지 않음) 등을 제어할 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 잉여분의 휘발성 유기화합물이 발생하는 경우 이를 증발가스와 함께 임시 저장탱크(46)에 저장하여 두고, 차후 엔진(50)으로 공급하여 사용함으로써, 시스템 효율성을 높일 수 있다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 개념도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템(2)은, 앞선 제3 실시예와 유사하게 임시 저장탱크(46)를 포함하되, 앞선 실시예들과 달리 액화가스 저장탱크(30)를 포함하지 않을 수 있다.
즉 본 실시예는, 원유 저장탱크(20)에서 발생하는 휘발성 유기화합물을 압축기(41)와 리포머(42)를 거쳐 엔진(50)으로 공급하거나, 또는 적어도 일부의 휘발성 유기화합물을 압축기(41)로 압축한 후 임시 저장탱크(46)에 저장해둘 수 있으며, 이때 임시 저장탱크(46)는, 프로판과 부탄 등으로 이루어진 휘발성 유기화합물을 저장하는 휘발성 유기화합물 저장탱크일 수 있다.
임시 저장탱크(46)에 저장된 휘발성 유기화합물은 필요 시 리포머(42)를 거쳐 엔진(50)으로 공급될 수 있다. 이 경우 임시 저장탱크(46)로부터 리포머(42) 또는 휘발성 유기화합물 공급라인(43)으로 휘발성 유기화합물 배출라인(48)이 연결될 수 있다.
변형된 예시로서, 임시 저장탱크(46)가 원유 저장탱크(20)와 리포머(42) 사이에서 버퍼탱크의 역할을 수행하도록, 휘발성 유기화합물 공급라인(43) 상에 임시 저장탱크(46)가 마련되며, 휘발성 유기화합물 분기라인(47)이나 휘발성 유기화합물 배출라인(48) 등이 마련되지 않을 수 있다.
또한 변형된 예시로, 엔진(50)이 메탄을 소비하는 기관이 아니라 프로판이나 부탄을 소비하는 기관일 경우, 본 실시예에서 리포머(42)는 생략될 수 있다. 다만 휘발성 유기화합물을 엔진(50)의 요구 온도 등에 맞춰주기 위해, 해수 등의 제한되지 않는 열매를 이용하여 휘발성 유기화합물을 가열하는 가열기(도시하지 않음)가 리포머(42)를 대체하여 마련될 수 있다.
이와 같이 본 실시예는 휘발성 유기화합물을 원유 저장탱크(20)로부터 빼내어 저장해두었다가 사용함으로써, 휘발성 유기화합물의 배출량 변동과 상관없이 안정적인 운영이 가능하다.
본 발명은 앞서 설명된 실시예 외에도, 적어도 어느 하나의 실시예와 공지기술의 조합 또는 적어도 둘 이상의 실시예의 조합 등에 의해 발생하는 실시예들을 모두 포괄한다.
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.
1: 선박 2: 휘발성 유기화합물 처리 시스템
10: 선체 11: 상갑판
12: 선실 13: 엔진 케이싱
20: 원유 저장탱크 30: 액화가스 저장탱크
31: 액화가스 공급라인 32: 기화기
33: 증발가스 공급라인 40: 연료 공급부
41: 압축기 42: 리포머
43: 휘발성 유기화합물 공급라인 431: 유량계
432: 압력계 44: 혼합기
45: 열교환기 46: 임시 저장탱크
47: 휘발성 유기화합물 분기라인 48: 휘발성 유기화합물 배출라인
481: 압력계 50: 엔진

Claims (11)

  1. 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크;
    원유를 적재하는 원유 저장탱크; 및
    상기 원유 저장탱크로부터 발생하는 휘발성 유기화합물을 선박에 탑재되는 엔진의 연료로 공급하는 연료 공급부를 포함하고,
    상기 엔진은, 상기 선박을 추진시키는 추진엔진 또는 상기 선박 내에 전력을 공급하는 발전엔진을 포함하며,
    상기 연료 공급부는,
    상기 휘발성 유기화합물을 압축하는 압축기;
    압축된 상기 휘발성 유기화합물을 개질하여 상기 엔진에 공급하는 리포머; 및
    압축된 상기 휘발성 유기화합물 중 적어도 일부를 임시 저장하는 임시 저장탱크를 포함하고,
    상기 원유 저장탱크로부터 상기 엔진에 상기 휘발성 유기화합물을 전달하는 휘발성 유기화합물 공급라인;
    상기 휘발성 유기화합물 공급라인에서 상기 리포머의 상류로부터 분기되어 상기 임시 저장탱크로 연결되는 휘발성 유기화합물 분기라인;
    상기 액화가스 저장탱크에서 상기 임시 저장탱크로 연결되는 증발가스 공급라인; 및
    상기 임시 저장탱크에서 상기 리포머로 상기 휘발성 유기화합물과 증발가스의 혼합물을 전달하는 휘발성 유기화합물 배출라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크를 더 포함하고,
    상기 연료 공급부는, 상기 휘발성 유기화합물에 상기 액화가스를 혼합하여 상기 엔진에 공급하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 처리 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 연료 공급부는,
    상기 원유 저장탱크로부터 상기 엔진에 상기 휘발성 유기화합물을 전달하는 휘발성 유기화합물 공급라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 처리 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 연료 공급부는,
    상기 액화가스 저장탱크로부터 상기 엔진에 상기 액화가스를 전달하는 액화가스 공급라인; 및
    상기 액화가스 공급라인에 마련되며 상기 액화가스를 기화시키는 기화기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 처리 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 연료 공급부는,
    압축된 상기 휘발성 유기화합물에 상기 액화가스를 혼합하는 혼합기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 처리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크를 더 포함하고,
    상기 연료 공급부는, 상기 리포머에서 토출된 상기 휘발성 유기화합물을 상기 액화가스와 열교환시키는 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 처리 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 원유 저장탱크는, 상기 선박의 내부에 탑재되는 카고 탱크이며,
    상기 액화가스 저장탱크는, 상기 선박의 상갑판에 탑재되는 고압 저장용기인 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 처리 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 압축기는, 상기 휘발성 유기화합물을 상기 엔진의 요구 압력으로 압축하고,
    상기 액화가스 저장탱크는, 상기 액화가스를 상기 엔진의 요구 압력으로 저장하며,
    상기 연료 공급부는, 상기 액화가스 저장탱크에서 배출되는 액화가스를 별도의 압축 없이 상기 압축기에 의해 압축된 상기 휘발성 유기화합물과 함께 상기 엔진에 공급하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 처리 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 6 항, 제 9 항 및 제 10 항 중 어느 한 항의 상기 휘발성 유기화합물 처리 시스템을 갖는 것을 특징으로 하는 선박.
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