KR102221989B1 - 액화된 가스를 가스 하이드레이트 형태로 저장하는 방법 및 장치 - Google Patents

액화된 가스를 가스 하이드레이트 형태로 저장하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

가스 하이드레이트를 생성하는 가스 하이드레이트 생성부 및 액화된 가스가 저장된 탱크로부터 배출되는 가스를 가스 하이드레이트 생성부로 공급하는 배관을 포함하며, 탱크의 한계 압력 이하인 탱크로부터 배출되는 가스의 압력에 의해 상기 배출된 가스가 포집된 가스 하이드레이트를 생성하는 가스 하이드레이트 생성 장치가 제공된다.

Description

액화된 가스를 가스 하이드레이트 형태로 저장하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR STORING LIQUEFIED GAS AS GAS HYDRATE}
실시예들은 액화된 가스를 가스 하이드레이트 형태로 저장하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히, 액화 수소 또는 LNG와 같은 액화된 가스가 저장된 탱크로부터 배출되는 증발 가스를 가스 하이드레이트 형태로 생성 및 저장하는 방법 및 장치와 관련된다.
가스 하이드레이트는 천연 가스와 같은 가스가 낮은 온도 및 압력에 의해 얼음 형태로 고체화된 물질이다. 가스 하이드레이트는 수소 결합에 의한 물 분자로 구성된 구조(격자) 내에 가스의 분자가 들어간 것으로 포접수화물(clathrate hydrate)에 해당한다.
가스 하이드레이트는 얼음이나 드라이아이스와 유사한 형태로 결정화된 물 기반의 고체이며, 물, 가스, 저온, 고압의 4가지 조건이 모두 만족될 경우 생성된다. 특히, 수소와 같은 가스를 하이드레이트 격자 내에 포집하기 위해서는 대략 1000bar의 고압이 요구되며, 열화학적 촉진제를 사용하는 경우에도 100bar의 고압이 요구된다.
최근, 상대적으로 낮은 압력에서 수소와 같은 가스를 하이드레이트 격자 내에서 포집할 수 있도록 하기 위한 연구가 진행되고 있다. 특히, 가스 하이드레이트의 준안정성(Metastability)의 특성을 응용하여 가스 하이드레이트의 자기 보존 효과를 정밀하게 조절하는 것을 통해 5 내지 10bar의 상대적으로 낮은 압력에서 수소(또는 질소)와 같은 가스를 하이드레이트 격자 내에서 포집할 수 있게 되었다.
선박 등을 통해 액화된 가스(액화 수소 또는 LNG)를 운송함에 있어서는, 액화된 가스가 저장된 탱크에 대한 외부 열 등의 요인에 의해 액화된 가스가 기화되어 버리므로, 기화된 가스를 탱크 외부로 배출하거나 다시 재액화시키는 작업의 수행이 요구된다. 이는 가스의 운송의 효율성을 매우 떨어뜨린다.
따라서, 가스가 포집된 가스 하이드레이트와 같은 물질을 사용하여 액화 수소나 LNG와 같은 가스에 대한 운송의 효율성을 높일 수 있도록 하는 장치 및 방법이 요구된다.
등록특허공보 제10-1790290호(등록일 2017년 10월 19일)는 불소 가스와 이종 가스가 혼합된 가스를 물과 반응시켜, 불소 가스가 선택적으로 포집된 가스 하이드레이트를 형성함으로써, 불소 가스를 회수하는 방법을 개시하고 있다. 구체적으로, 반도체 공정, 냉각 공정 등의 산업 공정에서 발생하는 불소 함유 가스를 가스 하이드레이트로 전환하여, 불소 가스를 선택적으로 회수하도록 하는 방법을 개시하고 있다.
상기에서 설명된 정보는 단지 이해를 돕기 위한 것이며, 종래 기술의 일부를 형성하지 않는 내용을 포함할 수 있으며, 종래 기술이 통상의 기술자에게 제시할 수 있는 것을 포함하지 않을 수 있다.
일 실시예는, 액화된 가스를 저장하는 탱크의 한계 압력 이하이거나 상대적으로 낮은 압력인 5bar 내지 10bar의 압력에 의해 탱크로부터 배출된 가스가 포집된 가스 하이드레이트를 생성할 수 있는 가스 하이드레이트 생성 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예는, 탱크로부터 배출되는 가스를 동력으로서 사용하기 위한 장치나 탱크로부터 배출되는 가스를 재액화시키기 위한 재액화 장치를 구비할 필요 없이, 액화된 가스를 운송하기 위한 선박이나 액화된 가스를 저장하기 위한 시설 내에 배치될 수 있는 가스 하이드레이트 생성 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예는, 연료전지의 반응 생성물에 해당하는 물을 가스 하이드레이트를 생성함에 있어서 사용되는 담수로 사용할 수 있는 가스 하이드레이트 생성 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에 있어서, 가스 하이드레이트 생성 장치에 있어서, 가스 하이드레이트를 생성하는 가스 하이드레이트 생성부 및 액화된 가스가 저장된 탱크로부터 배출되는 가스를 상기 가스 하이드레이트 생성부로 공급하는 배관을 포함하고, 상기 탱크로부터 배출되는 가스의 압력은 상기 탱크의 한계 압력 이하이고, 상기 가스 하이드레이트 생성부는 상기 가스의 압력에 의해 상기 가스가 포집된 가스 하이드레이트를 생성하는, 가스 하이드레이트 생성 장치가 제공된다.
상기 탱크에 저장된 액화된 가스는 액화 수소 또는 LNG일 수 있다.
상기 탱크의 한계 압력은 5bar 내지 10bar일 수 있다.
상기 탱크 및 상기 가스 하이드레이트 생성 장치는, 상기 탱크로부터 배출되는 가스를 동력으로서 사용하기 위한 장치 및 상기 탱크로부터 배출되는 가스를 재액화시키기 위한 재액화 장치를 갖지 않는, 상기 액화된 가스를 운송하기 위한 선박 또는 상기 액화된 가스를 저장하기 위한 시설 내에 배치되도록 구성될 수 있다.
상기 배관은 상기 탱크로부터 배출되는 가스의 상기 가스 하이드레이트 생성부로의 공급을 조절하기 위한 밸브를 포함하고, 상기 밸브는 상기 탱크의 압력이 소정의 값을 초과할 때 개방되어 상기 탱크로부터 배출되는 가스를 상기 가스 하이드레이트 생성부로 공급할 수 있다.
상기 배관은 상기 탱크로부터 배출되는 가스의 압력을 증가시키기 위한 컴프레서를 포함하고, 상기 컴프레서는 상기 탱크로부터 배출되는 가스의 압력을 5bar 내지 10bar의 값으로 증가시킴으로써, 상기 가스 하이드레이트 생성부에서의 가스 하이드레이트 생성 반응을 촉진시키거나 생성되는 가스 하이드레이트의 생성량을 증가시킬 수 있다.
상기 가스 하이드레이트 생성부로 가스 하이드레이트의 생성을 위한 담수를 공급하는 담수 공급부를 더 포함하고, 상기 담수 공급부는 연료전지의 반응 생성물에 해당하는 물을 상기 담수로서 상기 가스 하이드레이트 생성부로 공급할 수 있다.
다른 일 측면에 있어서, 상기 가스 하이드레이트 생성 장치 및 상기 액화된 가스가 저장된 탱크를 포함하는 상기 액화된 가스를 운송하기 위한 선박이고, 상기 탱크로부터 배출되는 가스를 동력으로서 사용하기 위한 장치 및 상기 탱크로부터 배출되는 가스를 재액화시키기 위한 재액화 장치를 갖지 않는, 선박이 제공된다.
상기 선박은, 상기 선박의 구동을 위해 사용되는 연료전지를 더 포함하고, 상기 가스 하이드레이트 생성 장치는, 상기 가스 하이드레이트 생성부로 가스 하이드레이트의 생성을 위한 담수를 공급하는 담수 공급부를 더 포함하고, 상기 담수 공급부는 상기 연료전지의 반응 생성물에 해당하는 물을 상기 담수로서 상기 가스 하이드레이트 생성부로 공급할 수 있다.
또 다른 일 측면에 있어서, 액화된 가스가 저장된 탱크로부터 배출되는 가스를 배관을 통해 공급 받는 단계 - 상기 탱크로부터 배출되는 가스의 압력은 상기 탱크의 한계 압력 이하임 -, 상기 가스의 압력에 의해 상기 가스가 포집된 가스 하이드레이트를 생성하는 단계 및 상기 생성된 가스 하이드레이트를 저장하는 단계를 포함하는, 가스 하이드레이트 저장 방법이 제공된다.
액화된 가스를 저장하는 탱크의 한계 압력 이하이거나 상대적으로 낮은 압력인, 5bar 내지 10bar의 압력에 의해 탱크로부터 배출된 가스를 포집하는 가스 하이드레이트를 생성하고, 생성된 가스 하이드레이트를 저장함으로써, 액화된 가스를 저장하는 탱크의 압력 한계로 인해 탱크로부터 배출되는 증발 가스를 손실 없이 보다 효율적으로 저장할 수 있다.
즉, 액화된 가스를 저장하는 탱크의 압력 한계로 인해 탱크로부터 배출되는 증발 가스를 재액화하기 위한 재액화 장치나 해당 가스를 동력으로서 사용하기 위한 별도의 장치를 구비할 필요 없이, 해당 가스를 가스 하이드레이트로 효율적으로 저장할 수 있다. 특히, 액화 수소 또는 LNG와 같은 액화된 가스를 운송하는 선박에 있어서, 해당 선박의 액화된 가스에 대한 운송 효율을 높일 수 있다.
연료전지의 반응 생성물에 해당하는 물을 가스 하이드레이트를 생성함에 있어서 사용되는 담수로 사용함으로써, 외부로부터의 담수 공급 없이 가스 하이드레이트를 생성할 수 있다. 특히, (적어도 부분적으로라도) 연료전지를 사용하여 구동(또는 추진)되는 선박(또는 기타 시설)에 있어서 외부로부터의 담수 공급 없이 가스 하이드레이트를 생성할 수 있다.
도 1은 일 예에 따른, 액화된 가스를 운송하는 방법을 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른, 가스 하이드레이트 생성 장치와 가스 하이드레이트 생성 장치를 포함하는 선박을 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른, 가스 하이드레이트 생성 장치를 사용하여 가스가 포집된 가스 하이드레이트를 생성 및 저장하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 일 예에 따른 가스 하이드레이트의 생성 방법을 나타낸다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일 예에 따른, 액화된 가스를 운송하는 방법을 나타낸다.
도 1은 선박(100)을 통해 출발지로부터 목적지까지 액화된 가스를 운송하는 방법을 개략적으로 나타낸다. 액화된 가스는 선박(100) 내의 탱크(110)에 저장되어 운송될 수 있다. 액화된 가스는 예컨대, LNG 또는 액화 수소를 포함할 수 있다.
출발지로부터 목적지까지로의 운송에는 장시간이 소요될 수 있는 바, 이러한 운송 시간 동안 탱크(110) 내에 저장된 액화된 가스에는 손실이 발생할 수 있다. 특히, 운송 시간 동안 외부에서 가해지는 열에 의해 탱크(110) 내부에서는 저장된 액화된 가스의 일부가 증발할 수 있고, 이러한 증발 가스는 탱크(110) 내의 압력을 증가시킬 수 있다. 증발 가스에 의해 증가된 탱크(110) 내부의 압력이 탱크(110)의 한계 압력을 초과하지 않도록 하기 위해, 이러한 증발 가스는 탱크(110)의 외부로 배출되어야 할 수 있다.
탱크(110)로부터 배출되는 증발 가스는 일례로, 선박(100)을 위한 동력으로서 사용될 수 있다. 예컨대, 탱크(110)로부터 배출되는 증발 가스는 선박(100)의 추진을 위한 장치(엔진 등)나, 선박(100) 내의 설비를 구동시키기 위한 발전기의 연료로서 사용될 수 있다. 그러나, 탱크(110)로부터 배출되는 증발 가스의 양이 많은 경우에는 선박(100)을 위한 동력으로서의 사용만으로는 충분하지 않을 수 있다. 따라서, 선박(100)은 이러한 증발 가스를 처리하기 위해 증발 가스를 재액화하기 위한 재액화 장치를 더 포함할 수 있다. 재액화 장치는 열교환기를 포함하는 것일 수 있다. 재액화된 증발 가스는 탱크(110) 내에 다시 저장될 수 있다. 증발 가스의 재액화에는 많은 에너지가 소요된다는 점에서 이는 액화된 가스의 운송 효율을 떨어뜨릴 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여 후술될 실시예들에서는, 이러한 재액화 장치를 구비할 필요 없이(또한, 탱크(110)로부터 배출되는 증발 가스를 동력으로서 사용하기 위한 장치를 구비할 필요 없이), 가스 하이드레이트를 사용하여 증발 가스를 저장함으로써 액화된 가스의 운송 효율을 높일 수 있는 방법에 대해 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른, 가스 하이드레이트 생성 장치와 가스 하이드레이트 생성 장치를 포함하는 선박을 나타낸다.
도 2에서는, 탱크(210)로부터 배출되는 증발 가스를 포집하는 가스 하이드레이트를 생성하는 가스 하이드레이트 생성 장치와, 이러한 가스 하이드레이트 생성 장치를 포함하도록 구성된 선박(200)이 도시되었다. 탱크(210)는 도 1을 참조하여 전술된 탱크(110)에 대응할 수 있다.
후술될 가스 하이드레이트 생성 장치는 가스 하이드레이트를 생성하는 가스 하이드레이트 생성부(즉, 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)) 만을 의미할 수 있고, 가스 하이드레이트 생성/저장부(220) 외에 도시된 구성들(230 내지 260)의 전부 또는 일부를 더 포함하는 장치를 의미할 수도 있다.
탱크(210)는 액화된 가스를 저장하기 위한 장치일 수 있다. 탱크(210)에 저장된 액화된 가스는 액화 수소 또는 LNG일 수 있다. 뿐만아니라, 탱크(210)는 액화 질소를 비롯하여 여하한 종류의 액화된 가스를 저장 가능하도록 구성될 수 있다. 탱크(210)는 소정의 한계 압력을 가질 수 있다. 탱크(210)의 한계 압력은 예컨대, 5bar 내지 10bar일 수 있다. 탱크(210)의 외부에서 가해지는 열에 의해 탱크(210) 내부에서는 저장된 액화된 가스의 일부가 증발할 수 있고, 이러한 증발 가스는 탱크(210) 내의 압력을 증가시킬 수 있다. 증발 가스에 의해 증가된 탱크(210) 내부의 압력이 탱크(210)의 한계 압력을 초과하지 않도록 이러한 증발 가스는 탱크(210)의 외부로 배출되어야 할 수 있다. 탱크(210)로부터 배출되는 가스(즉, 증발 가스)의 압력은 탱크(210)의 한계 압력 이하일 수 있다.
가스 하이드레이트 생성/저장부(220)는 물(담수)과 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)로 공급되는 가스를 사용하여 가스가 포집된 가스 하이드레이트를 생성할 수 있다. 또한, 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)는 생성된 가스 하이드레이트를 저장하기 위한 구성일 수 있다. 예컨대, 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)는 생성된 가스 하이드레이트를 저장하기 위한 챔버(또는 탱크)이거나 상기 챔버(또는 탱크)와 접속되도록 구성될 수 있다.
배관(230)은 액화된 가스가 저장된 탱크(210)로부터 배출되는 가스(즉, 상기 증발 가스)를 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)로 공급하기 위한 구성일 수 있다. 배관(230)은 도시된 바와 같이 탱크(210)와 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)를 연결하는 배관 전체를 의미할 수 있고, 또는, 도시된 것과는 달리 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)에 접속되는 배관의 일부(예컨대, 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)와의 접속부)만을 의미하는 것일 수도 있다.
가스 하이드레이트 생성/저장부(220)는, 배관(230)을 통해 공급되는 가스에 기반하여, 공급되는 가스의 압력에 의해 해당 가스가 포집된 가스 하이드레이트를 생성할 수 있다. 예컨대, 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)는 탱크(210)의 한계 압력에 해당하는 상대적으로 낮은 압력인 5bar 내지 10bar의 압력에 의해 상기 가스가 포집된 가스 하이드레이트를 생성할 수 있다.
이와 같이, 실시예의 가스 하이드레이트 생성 장치를 사용함으로써, 증발 가스에 대한 별도의 재액화 처리를 수행할 필요 없이, 탱크(210)로부터 배출되는 증발 가스가 가스 하이드레이트의 형태로 저장될 수 있다. 또한, 탱크(210)의 한계 압력과 유사한 압력인 상대적으로 낮은 압력(예컨대, 5bar 내지 10bar)으로 가스 하이드레이트를 생성할 수 있음으로써, 가스 하이드레이트를 생성하기 위한 별도의 가압 처리(즉, 100bar 또는 1000bar로의 가압 처리)가 요구되지 않을 수 있다.
가스 하이드레이트 생성/저장부(220)는 (예컨대, 5bar 내지 10bar와 같은) 상대적으로 낮은 압력에서 가스 하이드레이트를 생성할 수 있도록 구성될 수 있다.
아래에서, 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)가 예컨대, 5bar 내지 10bar와 같은 상대적으로 낮은 압력에서, 가스 하이드레이트를 생성하는 구체적인 방법에 대해 더 자세하게 설명한다.
실시예의 가스 하이드레이트는 예컨대, 도 4에서 설명되는 방법에 따라 생성될 수 있다.
도 4는 일 예에 따른 가스 하이드레이트의 생성 방법을 나타낸다.
가스 하이드레이트 생성/저장부(220)는 헥사플루오라이드 (SF6)를 포함하고 있을 수 있다. 이러한 SF6는 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)의 외부로부터 공급되거나 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)에 미리 존재하는 것일 수 있다.
가스 하이드레이트 생성/저장부(220)는 bar 내지 10bar와 같은 상대적으로 낮은 압력에서 SF6 하이드레이트를 생성할 수 있다(도 4의 첫 번째 그림 참조). SF6 하이드레이트는 준안정 상태(metastable state)에 있을 수 있고(도 4의 두 번째 그림 참조), 이러한 SF6 하이드레이트의 남는 공간에 탱크(210)로부터 배출되는 가스(예컨대, 수소 또는 LNG)가 저장될 수 있다(도 4의 세 번째 그림 참조).
수소나 LNG 만을 이용하여 하이드레이트를 형성하기 위해서는 100 내지 1000bar의 고압과 저온(예컨대, 274K)의 조건이 요구되지만, SF6 하이드레이트의 생성 조건은 상대적으로 낮은 압력(대기압 내지 10bar)과 273.75K 이하의 온도일 수 있다. 따라서, SF6 하이드레이트의 남는 공간에 수소 또는 LNG와 같은 가스를 포집시킴으로써 상대적으로 낮은 압력(대기압 내지 10bar)에서 수소 또는 LNG와 같은 가스가 포집된 가스 하이드레이트가 생성될 수 있다.
도 2에서 도시되지는 않았으나, 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)는 SF 6를 미리 저장해 두기 위한 SF6 저장부(270)를 더 포함할 수 있다. 또는, SF6 저장부(270)는 별도의 배관(280)(및 밸브(282))를 통해 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)와 접속될 수 있다.
일례로, 탱크(210)로부터의 가스가 포집된 가스 하이드레이트는 다음과 같은 과정을 통해 생성될 수 있다.
탱크(210) 내에서 증발 가스가 포화되면(예컨대, 센서 등을 통해 한계 압력에의 도달이 감지되면), 탱크(210)로부터 배관(230)을 통해 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)로 (예컨대, 5bar 내지 10bar의 압력의) 가스가 공급될 수 있다.
가스 하이드레이트 생성/저장부(220)에는 배관(230)을 통해 가스가 공급되기 전에 이미 SF6와 담수를 사용하여 SF6 하이드레이트가 생성되어 있을 수 있다. 또는, 배관(230)을 통한 가스의 공급과 동시에(혹은 탱크(210) 내에서의 증발 가스가 포화가 감지된 때) 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)로 담수와 SF6가 공급되어 가스 하이드레이트 생성/저장부(220) 내에서 SF6 하이드레이트가 생성될 수 있다.
배관(230)을 통해 공급된 가스는 5bar 내지 10bar의 압력에 의해 SF6 하이드레이트의 남은 공간에 저장될 수 있고, 따라서, 배관(230)을 통해 공급된 가스가 포집된 가스 하이드레이트가 가스 하이드레이트 생성/저장부(220) 내에서 생성될 수 있다.
가스 하이드레이트 생성/저장부(220)는 가스 하이드레이트를 생성하기 위한 반응을 촉진시기기 위해 교반 장치를 내부에 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 실시예의 가스 하이드레이트 생성 장치를 통해서는 탱크(210)로부터의 (증발) 가스에 대한 재액화 처리 없이, 가스를 가스 하이드레이트로서 효율적으로 저장할 수 있다. 따라서, 선박(200)이나 액화된 가스를 저장하기 위한 시설은 탱크(210)로부터 배출되는 가스를 재액화시키기 위한 재액화 장치를 포함하지 않을 수 있다. 또한, 선박(200)이나 액화된 가스를 저장하기 위한 상기 시설은 탱크(210)로부터 배출되는 가스를 동력으로서 사용하기 위한 장치 역시도 포함하지 않을 수 있다.
다만, 필요에 따라 선박(200) 또는 상기 시설은 탱크(210)로부터 배출되는 가스를 동력으로서 사용하기 위한 장치를 포함할 수는 있을 것이다.
배관(230)은 탱크(210)로부터 배출되는 (증발) 가스의 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)로의 공급을 조절하기 위한 밸브(232)를 포함할 수 있다. 밸브(232)는 탱크(210) 내부의 압력에 따라 자동 또는 수동으로 개폐될 수 있다. 예컨대, 밸브(232)는 탱크(210) 내부의 압력의 모니터링 결과 탱크(210)의 압력이 소정의 값을 초과할 때 개방될 수 있고, 따라서, 배관(230)을 통해 탱크(210)로부터 배출되는 (증발) 가스가 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)로 공급되도록 할 수 있다. 상기 소정의 값은 탱크(210)의 한계 압력 값 이하의 값일 수 있다.
배관(230)은 탱크(210)로부터 배출되는 (증발) 가스의 압력을 증가시키기 위한 컴프레서(234)를 포함할 수 있다. 예컨대, 컴프레서(234)는 탱크(210)로부터 배출되는 가스의 압력을 5bar 내지 10bar의 값으로 증가시킬 수 있다. 탱크(210)로부터 배출되는 (증발) 가스의 압력인 5bar 내지 10bar의 압력은 탱크(230)가 버틸 수 있는 최대 압력(즉, 탱크(210)의 압력의 상한값)에 해당할 수 있다.
컴프레서(234)를 통해 탱크(210)로부터 배출되는 가스의 압력을 증가시킴으로써 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)에서의 가스 하이드레이트 생성 반응이 촉진될 수 있다. 또는/추가적으로, 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)에서 생성되는 가스 하이드레이트의 생성량이 증가될 수 있다. 예컨대, 컴프레서(234)는 탱크(210)로부터 배출되는 가스의 압력이 하이드레이트 생성 반응을 위해 요구되는 압력 미만인 경우 상기 가스의 압력을 높이거나, 더 많은 가스 하이드레이트를 생성하기 위해 경우 상기 가스의 압력을 높일 수 있다.
말하자면, 컴프레서(234)를 통해 탱크(210)로부터 배출되는 가스의 압력을 증가시키는 것에 의해 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)는 더 많은 양의 가스를 가스 하이드레이트의 형태로 저장할 수 있게 된다.
가스 하이드레이트 생성 장치는 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)로 가스 하이드레이트의 생성을 위한 담수를 공급하는 담수 공급부(250)를 포함할 수 있다.
담수 공급부(250)는 연료전지(240)의 반응 생성물에 해당하는 물을 가스 하이드레이트의 생성을 위한 담수로서 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)로 공급할 수 있다.
담수 공급부(250)는 연료전지(240)와 가스 하이드레이트 생성/저장부(220) 사이에서 접속되는 배관을 포함할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 담수 공급부(250)는 연료전지(240)로부터 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)로부터의 담수의 공급을 조절하기 위한 밸브를 포함할 수 있다.
연료전지(240)는 선박(200)의 구동을 위해 사용되는 것일 수 있다. 선박(200)은 이러한 연료전지에 의해 추진되는 선박(예컨대, 수소연료 선박)일 수 있다. 또는, 연료전지(240)는 선박(200) 내의 설비를 구동시키기 위한 연료전지일 수 있다. 일례로, 연료전지(240)는 수소 연료전지일 수 있다. 연료전지(240)가 수소 연료전지이고, 탱크(210)에 저장된 액화된 가스가 액화 수소인 경우, 탱크(210)로부터 배출되는 증발 가스 중 일부는 연료전지(240)를 위한 연료로서 사용될 수 있다. 말하자면, 수소 연료전지인 연료전지(240)가 전술된 탱크(210)로부터 배출되는 가스를 동력으로서 사용하기 위한 장치로서 사용될 수 있다. 상기 증발 가스 중 나머지는 가스 하이드레이트를 생성하기 위해 사용될 수 있다.
제어부(260)는 가스 하이드레이트를 생성하기 위해 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)의 온도를 제어 및/또는 모니터링하기 위한 구성일 수 있다. 일례로, 가스 하이드레이트를 생성하기 위해 적합한 온도는 상온일 수 있다. 또는/추가적으로, 제어부(260)는 탱크(210)의 압력을 모니터링하여 밸브(232)를 제어할 수 있다. 또는/추가적으로, 제어부(260)는 담수 공급부(250)를 통한 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)로의 담수 공급을 제어할 수 있다. 제어부(260)는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컴퓨터 시스템 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
실시예의 가스 하이드레이트 생성 장치는 상기와 같이 연료전지(240)로부터 담수를 획득하는 담수 공급부(250)를 포함함으로써, 선박(200)의 외부로부터 담수를 공급 받지 않고도 가스 하이드레이트를 생성할 수 있다. 또한, 선박(200) 외부의 해수를 담수화하여 가스 하이드레이트를 생성하기 위한 장치(또는 설비)가 선박(200) 내에 마련되지 않을 수 있다.
설명한 바와 같이, 실시예의 가스 하이드레이트 생성 장치는 도시된 것처럼 (액화된 가스를 운송하기 위한) 선박(200) 내에 배치될 수 있다. 즉, 가스 하이드레이트 생성 장치는 탱크(210)를 포함하는 선박(200)의 일부일 수 있다. 또는, 실시예의 가스 하이드레이트 생성 장치는 탱크(210)를 포함하는 액화된 가스를 저장하기 위한 시설 내에 배치될 수도 있다.
또는, 실시예의 가스 하이드레이트 생성 장치는 선박(200)뿐만 아니라 액화된 가스를 운송/저장하기 위한 기차, 트럭, 항공기 등의 내부에 배치될 수도 있다. 말하자면, 도시된 선박(200)은 기차, 트럭, 항공기 등의 운송 수단이나 기타 시설로 대체될 수 있다.
이상, 도 1을 참조하여 전술된 기술적 특징에 대한 설명은, 도 2에 대해서도 그대로 적용될 수 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 3은 일 실시예에 따른, 가스 하이드레이트 생성 장치를 사용하여 가스가 포집된 가스 하이드레이트를 생성 및 저장하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
단계(310)에서, 액화된 가스가 저장된 탱크(210)로부터 (증발) 가스가 배출될 수 있다. 예컨대, 탱크(210) 내부의 압력이 증가함에 따라 밸브(232)가 개방되는 것을 통해 탱크(210) 내부의 가스는 배관(230)을 통해 배출될 수 있다. 탱크(210)로부터 배출되는 가스의 압력은 탱크(210)의 한계 압력 이하일 수 있다.
단계(320)에서, 배출된 가스는 압력이 조절될 수 있다. 예컨대, 배출된 가스의 압력은 컴프레서(234)를 통해 증가될 수 있다. 배출된 가스의 조절된 압력은 예컨대, 5bar 내지 10bar일 수 있다. 단계(310)에서 배출된 가스의 압력이 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)에서의 가스 하이드레이트의 생성에 적합한 경우에는 단계(320)의 압력 조절 단계는 생략될 수 있다.
단계(330)에서, 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)는 탱크(210)로부터 배출되는 가스를 배관(230)을 통해 공급 받을 수 있다.
단계(340)에서, 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)는 탱크(210)로부터 배출되는 가스의 압력에 의해 해당 가스가 포집된 가스 하이드레이트를 생성할 수 있다. 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)는 예컨대, 소정의 하이드레이트 선도에 따른 조건 하에서 가스 하이드레이트를 생성할 수 있다. 가스 하이드레이트를 생성하기 위해 사용되는 담수는 연료전지(240)의 반응 생성물에 해당하는 물일 수 있다.
가스 하이드레이트 생성/저장부(220)는 bar 내지 10bar와 같은 상대적으로 낮은 압력에서 SF6 하이드레이트를 먼저 생성할 수 있다(도 4의 첫 번째 그림 참조). SF6 하이드레이트는 준안정 상태(metastable state)에 있을 수 있고(도 4의 두 번째 그림 참조), 이러한 SF6 하이드레이트의 남는 공간에 탱크(210)로부터 배출되는 가스(예컨대, 수소 또는 LNG)가 저장됨으로써 실시예의 가스가 포집된 가스 하이드레이트가 생성될 수 있다(도 4의 세 번째 그림 참조).
가스 하이드레이트 생성/저장부(220)에는 배관(230)을 통해 가스가 공급되기 전에 이미 SF6와 담수를 사용하여 SF6 하이드레이트가 생성되어 있을 수 있다. 또는, 배관(230)을 통한 가스의 공급과 동시에(혹은 탱크(210) 내에서의 증발 가스가 포화가 감지된 때) 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)로 담수와 SF6가 공급되어 가스 하이드레이트 생성/저장부(220) 내에서 SF6 하이드레이트가 생성될 수 있다. 배관(230)을 통해 공급된 가스는 5bar 내지 10bar의 압력에 의해 SF6 하이드레이트의 남은 공간에 저장될 수 있고, 따라서, 배관(230)을 통해 공급된 가스가 포집된 가스 하이드레이트가 가스 하이드레이트 생성/저장부(220) 내에서 생성될 수 있다.
단계(350)에서, 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)는 생성된 가스 하이드레이트를 저장할 수 있다. 예컨대, 가스 하이드레이트 생성/저장부(220)는 생성된 가스 하이드레이트를 저장하기 위한 챔버(또는 탱크)이거나 상기 챔버(또는 탱크)와 접속되도록 구성될 수 있다.
이상, 도 1 및 도 2를 참조하여 전술된 기술적 특징에 대한 설명은, 도 3에 대해서도 그대로 적용될 수 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 가스 하이드레이트 생성 장치에 있어서,
    가스 하이드레이트를 생성하는 가스 하이드레이트 생성부; 및
    액화된 가스가 저장된 탱크로부터 배출되는 가스를 상기 가스 하이드레이트 생성부로 공급하는 배관
    을 포함하고,
    상기 탱크로부터 배출되는 가스의 압력은 상기 탱크의 한계 압력 이하이고,
    상기 가스 하이드레이트 생성부는 상기 가스의 압력에 의해 상기 가스가 포집된 가스 하이드레이트를 생성하고, ,
    상기 가스 하이드레이트 생성부로 가스 하이드레이트의 생성을 위한 담수를 공급하는 담수 공급부
    를 더 포함하고,
    상기 담수 공급부는 연료전지의 반응 생성물에 해당하는 물을 상기 담수로서 상기 가스 하이드레이트 생성부로 공급하는, 가스 하이드레이트 생성 장치.
  8. 삭제
  9. 가스 하이드레이트 생성 장치; 및
    액화된 가스가 저장된 탱크
    를 포함하는 상기 액화된 가스를 운송하기 위한 선박이고,
    상기 가스 하이드레이트 생성 장치는, 가스 하이드레이트를 생성하는 가스 하이드레이트 생성부 및 상기 액화된 가스가 저장된 탱크로부터 배출되는 가스를 상기 가스 하이드레이트 생성부로 공급하는 배관을 포함하고,
    상기 탱크로부터 배출되는 가스의 압력은 상기 탱크의 한계 압력 이하이고,
    상기 가스 하이드레이트 생성부는 상기 가스의 압력에 의해 상기 가스가 포집된 가스 하이드레이트를 생성하고,
    상기 선박은, 상기 탱크로부터 배출되는 가스를 동력으로서 사용하기 위한 장치 및 상기 탱크로부터 배출되는 가스를 재액화시키기 위한 재액화 장치를 갖지 않고, 상기 선박의 구동을 위해 사용되는 연료전지를 더 포함하고,
    상기 가스 하이드레이트 생성 장치는, 상기 가스 하이드레이트 생성부로 가스 하이드레이트의 생성을 위한 담수를 공급하는 담수 공급부를 더 포함하고,
    상기 담수 공급부는 상기 연료전지의 반응 생성물에 해당하는 물을 상기 담수로서 상기 가스 하이드레이트 생성부로 공급하는, 선박.
  10. 삭제
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