KR102226247B1 - 액화연료 추진 어선의 어창 냉각 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 추진 연료로서 극저온의 액화연료를 사용하는 어선의 어창 또는 얼음생성챔버에 액화연료 또는 액화연료의 기화가스(BOG: Boil off Gas)가 경유하도록 하여 어창을 냉각하거나 얼음생성챔버의 물을 동결시켜 얼음을 생성할 수 있도록 함으로써 어선의 공간 활용성 및 연료 효율을 향상시킬 수 있는 액화연료 추진 어선의 어창 냉각 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 액화연료 추진 어선의 어창 냉각 시스템은, 어선의 추진을 위한 액화연료를 저장하는 액화연료저장탱크; 상기 액화연료저장탱크에서 배출되는 액화연료의 기화가스를 저장하는 연료가스저장탱크; 및, 일단이 상기 액화연료저장탱크와 연결되고 다른 일단이 상기 연료가스저장탱크와 연결되며, 어획된 생선을 저장하는 어창을 경유하도록 설치되어, 액화연료저장탱크로부터 연료가스저장탱크로 이송되는 기화가스가 어창 내의 물과 열교환을 일으키도록 하는 가스이송관;을 포함할 수 있다.

Description

액화연료 추진 어선의 어창 냉각 시스템{Chilling System for Fishing Vessel Propelled by Liquefied Fuel}

본 발명은 추진 연료로서 액화연료를 사용하는 어선에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 추진 연료로서 극저온의 액화연료를 사용하는 어선의 생선저장 창고(어창) 또는 얼음생성챔버에 액화연료 또는 액화연료의 기화가스(BOG: Boil off Gas)가 경유하도록 하여 어창을 냉각하거나 얼음생성챔버의 물을 동결시켜 얼음을 생성할 수 있도록 한 액화연료 추진 어선의 어창 냉각 시스템에 관한 것이다.

종래의 해양 구조물은 국제해사기구의 관할 하에서 해양 사고를 방지하기 위한 안전 규제와 친환경 해양이 되기 위해 다양한 제재를 받고 있다. 이 중에서, 청정 해양으로 발전하기 위해서 국제해사기구는 선박연료유에서 발생하는 공기 오염물질, 황산화물(SOx)과 질소산화물(NOx)에 엄격한 규제를 제정한 바 있다. 향후에는 지구온난화를 대비하기 위해서 이산화탄소 규제까지 포함하는 범지구적 규제가 제시될 전망이다. 다만, 현재로는 운하를 통과하고 국가 단위의 물류를 운반하는 대형 선박에게만 직접적인 제재가 적용되고 있으나 최종적으로는 중형 및 소형 선박까지 큰 범위를 아우르는 규제로 발전하게 될 것으로 전망하고 있다.

해안 인근에서 운항하는 소형 선종 중 어선은 어민의 직접적인 생계와 관련이 있기 때문에 정부의 지원 하에서 연료유를 변경하는 것은 불가능하다. 하지만 상기 전술한 대형 선박을 위한 기술들이 보급되어 향후 소형 선종까지 영향을 미칠 경우 연료의 사용량, 경제적 이윤이 복합적으로 맞물리게 된다면 신조선에는 친환경 기술이 탑재될 가능성이 농후하다.

어선은 어업활동에 종사하는 선박을 일컫는다. 어선도 선박의 일종으로 기본적인 설비들을 갖추게 되며, 특별한 목적성을 가진 선박이므로 추가적인 설비들이 탑재된다. 어로작업이나, 어획물의 가공과 저장을 위해 어창을 구비하게 되며, 어업에 관한 시험, 조사, 지도, 단속 및 교습에 종사하기 위한 설비들이 있다. 어선은 포획 대상물에 따라 분류가 다양하게 나뉘는데, 고등어 건착망어선, 멸치 권현망어선, 조기 안강망어선, 명태 트롤어선, 남태평양 다랑어주낙어선 등으로 나뉘며 포획 대상물이 어느 해역에 위치한지에 따라서 해역 인근을 배회하거나 대양까지 운항하게 된다.

분류된 모든 어선은 어획량을 증가시키기 위해서는 반드시 어창의 공간을 효율적으로 개선하는 방안을 물색하고 있다. 다만, 용량이 매우 큰 어창은 포획 대상물에 따라서 적절한 환경을 만들어주는 것이 매우 어렵다. 이는 포획 대상물이 급증할 경우 어창 내 용존산소량이 급감하거나, 활동량 증가로 인하여 온도가 증가하여 폐사하는 경우를 말한다.

해양 환경 규제와 맞물려 어창의 부피효율 개선은 적절한 기술적 요건이 성립할 경우 두 방안을 동시에 해결할 수 있을 것이다.

대한민국 등록특허 제10-1550025호 대한민국 공개특허 제10-2011-0087728호

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 추진 연료로서 극저온의 액화연료를 사용하는 어선의 어창 또는 얼음생성챔버에 액화연료 또는 액화연료의 기화가스(BOG: Boil off Gas)가 경유하도록 하여 어창을 냉각하거나 얼음생성챔버의 물을 동결시켜 얼음을 생성할 수 있도록 함으로써 어선의 공간 활용성 및 연료 효율을 향상시킬 수 있는 액화연료 추진 어선의 어창 냉각 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액화연료 추진 어선의 어창 냉각 시스템은, 어선의 추진을 위한 액화연료를 저장하는 액화연료저장탱크; 상기 액화연료저장탱크에서 배출되는 액화연료의 기화가스를 저장하는 연료가스저장탱크; 및, 일단이 상기 액화연료저장탱크와 연결되고 다른 일단이 상기 연료가스저장탱크와 연결되며, 어획된 생선을 저장하는 어창을 경유하도록 설치되어, 액화연료저장탱크로부터 연료가스저장탱크로 이송되는 기화가스가 어창 내의 물과 열교환을 일으키도록 하는 가스이송관;을 포함할 수 있다.

상기 가스이송관은 어창의 외면을 나선형으로 감도록 설치될 수 있다.

본 발명의 어창 냉각 시스템은, 상기 어창의 외면과 가스이송관의 외면을 동시에 덮어 외부 공기와의 열교환을 차단하는 단열재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 한 형태에 따른 어창 냉각 시스템은, 상기 연료가스저장탱크 내의 가스 압력을 감지하는 압력감지유닛과, 상기 연료가스저장탱크와 액화연료저장탱크 사이에 설치되어 상기 압력감지유닛에 의해 감지된 압력이 일정값 이상이 되면 상기 연료가스저장탱크에 저장된 가스를 압축하여 액화시킨 후 액화연료저장탱크로 공급하는 재액화압축기를 더 포함할 수 있다.

상기 가스이송관에는 기화가스를 압축하여 이송하는 적어도 1개 이상의 가스압축펌프가 설치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 한 형태에 따른 어창 냉각 시스템은, 상기 가스이송관의 하류측과 상기 연료가스저장탱크의 입구측 사이에 설치되어 가스이송관을 통한 기화가스의 이송을 제어하는 이송제어유닛을 더 포함할 수 있다.

이 경우 어창 냉각 시스템은, 상기 가스이송관의 상류측에서 분기되어 상기 이송제어유닛의 상류측에 바로 연결되는 바이패스관과, 상기 어창의 수온 조절 필요에 따라 상기 바이패스관을 통한 기화가스의 유동을 제어하는 유로제어밸브를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 한 형태에 따른 어창 냉각 시스템은, 상기 어창의 수온을 측정하는 온도센서와, 상기 온도센서에 의해 측정된 온도에 따라 상기 액화연료저장탱크와 가스이송관의 연결 부분에 설치되는 유출제어밸브를 개폐시키는 온도제어유닛을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 어선의 추진 연료로 사용하는 액화연료의 기화가스를 이용하여 어창의 물을 냉각시킬 수 있으므로, 어창의 수온 관리를 위한 별도의 냉각시스템을 필요로 하지 않으며, 따라서 어선의 공간을 효율적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 액화연료 추진 어선의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 어창 냉각 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 어창 냉각 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 4는 도 2에 도시한 어창 냉각 시스템의 어창의 구성을 나타낸 단면도이다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 액화연료 추진 어선의 어창 냉각 시스템을 후술된 실시예들에 따라 구체적으로 설명하도록 한다. 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화연료 추진 어선의 어창 냉각 시스템은 어선의 추진을 위한 액화연료(LF)를 저장하는 액화연료저장탱크(10), 상기 액화연료저장탱크(10)에서 배출되는 액화연료(LF)의 기화가스(BOG: Boil off Gas)를 저장하는 연료가스저장탱크(20), 및 액화연료저장탱크(10)로부터 연료가스저장탱크(20)로 이송되는 기화가스가 어창(30) 내의 물과 열교환을 일으키도록 하는 가스이송관(40)을 포함한다.

상기 액화연료저장탱크(10)는 극저온 유체인 액화천연가스(LNG) 또는 액화수소(LH₂)와 같은 액화연료(LF)를 저장한다. 상기 액화연료저장탱크(10)는 일반적인 독립형 타입(국제해사기구가 지정한 실린더 형 C-Type 저장탱크)로 제작할 수 있지만, 이외에도 선형별 배치간격의 유연한 대처를 위하여 저장탱크의 형상을 제약하지는 않는다. 액화연료저장탱크(10)는 진공단열재 및 일반 단열재와 같은 단열구조체에 의해 둘러 쌓이는데, 기화가스(BOG)를 일정하게 발생시킬 수 있도록 그 두께가 설계된다.

상기 액화연료저장탱크(10) 내에서 액화연료(LF)가 기화하여 발생한 기화가스(BOG)는 유출제어밸브(41)를 통해서 가스이송관(40)으로 배출된 후 연료가스저장탱크(20)로 공급되어 저장된다.

상기 연료가스저장탱크(20) 내에 저장되는 기화가스 연료는 어선의 엔진(E)으로 공급되어 프로펠러(P)를 구동시키는데 사용된다. 연료가스저장탱크(20)는 고압을 충분히 견딜 수 있는 형상으로 제작된다. 일례로, 상용차에서 사용하는 섬유강화복합소재로 구성된 실린더 형태의 저장탱크는 이에 적합한 용기로 선정될 수 있다. 상기 어창(30)을 경유하면서 열평형으로 상온에 도달한 기화가스 연료는 부피가 액화수소의 경우 약 840배 정도로 증가하기 때문에 팽창한 기화가스 연료는 이송제어유닛(50)을 통해 엔진(E)이 요구하는 연료 주입 환경에 적합하도록 고압환경 하에서 연료가스저장탱크(20)에 주입된다.

또한 상기 연료가스저장탱크(20) 내의 가스 압력을 감지하기 위하여 압력감지유닛(61)이 설치되고, 상기 연료가스저장탱크(20)와 액화연료저장탱크(10) 사이에는 상기 압력감지유닛(61)에 의해 감지된 압력이 일정값 이상이 되면 상기 연료가스저장탱크(20)에 저장된 가스를 압축하여 액화시킨 후 액화연료저장탱크(10)로 공급하는 재액화압축기(62)가 설치된다.

상기 가스이송관(40)은 일단이 상기 액화연료저장탱크(10)와 연결되고 다른 일단이 상기 연료가스저장탱크(20)와 연결되는 열전도성 금속 재질의 배관으로서, 어창(30)의 외면에 접촉하면서 어창(30)을 경유하도록 설치된다. 따라서 액화연료저장탱크(10)로부터 배출되어 가스이송관(40)을 따라 유동하는 저온의 기화가스는 어창(30)와 접촉한 가스이송관(40)을 통과하면서 어창(30) 내의 물과 열교환하여 어창(30)의 물을 냉각시킨 후 팽창하여 연료가스저장탱크(20)로 공급된다.

가스이송관(40)은 어창(30)의 외면을 나선형으로 감도록 설치될 수 있다. 이 때 상기 어창(30)의 외면과 가스이송관(40)의 외면을 단열재(46)로 동시에 덮어 외부 공기와의 열교환을 차단하는 것이 바람직하다.

또한 가스이송관(40)을 통해 기화가스가 공급될 때 기화가스가 열교환되면서 팽창하게 되는데, 이 때 가스이송관(40)을 통해 유동하는 기화가스의 유속을 확보하기 위하여 가스이송관(40)에 기화가스를 압축하여 이송하는 복수의 가스압축펌프(45)를 일정한 간격으로 설치할 수 있다.

상기 가스이송관(40)의 하류측과 상기 연료가스저장탱크(20)의 입구측 사이에는 가스이송관(40)을 통한 기화가스의 이송을 제어하는 이송제어유닛(50)을 설치할 수 있다. 상기 이송제어유닛(50)은 엔진(E)이 요구하는 연료 주입 환경에 적합하도록 고압환경 하에서 기화기스를 연료가스저장탱크(20)에 주입하도록 된 것으로, 예를 들어 가스압축펌프와 밸브 등을 포함하여 구성될 수 있다.

전술한 것과 같이 가스이송관(40)을 통해 유동하는 기화가스는 어창(30)과 접촉하는 부분을 통해서 유동하면서 어창(30)의 수온을 제어하는데, 어창(30)의 수온 제어가 필요치 않을 경우에는 기화가스를 어창(30)을 경유하지 않고 바로 연료가스저장탱크(20)로 공급하는 것이 바람직하다. 이를 위해 상기 가스이송관(40)의 상류측에서 분기되어 상기 이송제어유닛(50)의 상류측에 바로 연결되는 바이패스관(80)과, 상기 어창(30)의 수온 조절 필요에 따라 상기 바이패스관(80)을 통한 기화가스의 유동을 제어하는 유로제어밸브(81)를 설치할 수 있다.

상기 유로제어밸브(81)는 어창(30)의 수온 조절이 필요할 경우에는 바이패스관(80)을 폐쇄하고, 어창(30)의 수온 조절이 필요없을 경우에는 바이패스관(80)을 개방하고 가스이송관(40) 중 어창(30)과 접촉하는 부분을 폐쇄하여 바이패스관(80)을 통해서 기화가스가 이송되도록 유로를 제어한다.

그리고 어창(30)의 수온 조절을 용이하게 하기 위하여, 상기 어창(30)의 수온을 측정하는 온도센서(71)와, 상기 온도센서(71)에 의해 측정된 온도에 따라 상기 액화연료저장탱크(10)와 가스이송관(40)의 연결 부분에 설치되는 유출제어밸브(41)를 개폐시키는 온도제어유닛(72)을 추가로 설치할 수 있다. 상기 온도제어유닛(72)은 상기 이송제어유닛(50)과 재액화압축기(62), 가스압축펌프(45) 등의 작동을 제어하는 제어장치에 통합되어 구성될 수 있다.

가스이송관(40)의 말단부에는 연료가스저장탱크(20)로의 기화가스 공급을 제어하는 유입제어밸브(42)가 설치된다.

이러한 구성으로 이루어진 어창의 냉각 시스템은 다음과 같이 작동한다.

액화연료저장탱크(10) 내에서 액화연료(LF)가 기화하여 발생한 기화가스는 이송제어유닛(50)의 작동에 의해 유출제어밸브(41)를 통해 가스이송관(40)으로 배출된다. 가스이송관(40)을 따라 유동하는 저온의 기화가스는 어창(30)과 접촉한 부분에서 어창(30) 내의 물과 열교환하여 물을 냉각시켜 얼음을 생성하거나 수온을 일정 온도 이하로 유지시킨다. 어창(30)의 물과 열교환을 하여 상온으로 된 기화가스는 팽창한 후 가스압축펌프(45)에 의해 압축되면서 연료가스저장탱크(20) 쪽으로 이송된 후 유입제어밸브(42)를 통해 연료가스저장탱크(20) 내로 공급되어 저장된다.

상기 연료가스저장탱크(20) 내에 저장된 기화가스 연료는 엔진(E)으로 공급되어 프로펠러(P)를 회전시키는데 사용된다.

상기 연료가스저장탱크(20)의 압력감지유닛(61)은 연료가스저장탱크(20)의 압력을 실시간으로 측정하여, 압력이 미리 설정된 값을 넘게 되면 재액화압축기(62)를 작동시켜 연료가스저장탱크(20) 내의 가스를 압축하여 액화시킨 후 액화연료저장탱크(10)로 공급한다.

또한 어창(30)의 물을 냉각하여 수온을 조절할 필요가 없는 경우에는 상기 유로제어밸브(81)가 어창(30)으로 향하는 가스이송관(40)의 유로를 폐쇄하고 바이패스관(80)을 개방하게 된다. 이 때 이송제어유닛(50)이 작동하여 액화연료저장탱크(10)의 기화가스가 가스이송관(40)-바이패스관(80)-이송제어유닛(50)을 차례로 통과하면서 어창(30)을 거치지 않고 바로 연료가스저장탱크(20)로 공급된다.

이와 같이 본 발명의 어창 냉각 시스템은 어선의 추진 연료로 사용하는 액화연료의 기화가스를 이용하여 어창의 물을 냉각시킬 수 있으므로, 어창의 수온 관리를 위한 별도의 냉각시스템을 필요로 하지 않으며, 따라서 어선의 공간을 효율적으로 사용할 수 있는 이점을 제공한다.

이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

E : 엔진 P : 프로펠러
LF : 액화연료 10 : 액화연료저장탱크
20 : 연료가스저장탱크 30 : 어창
40 : 가스이송관 41 : 유출제어밸브
42 : 유입제어밸브 45 : 가스압축펌프
46 : 단열재 50 : 이송제어유닛
61 : 압력감지유닛 62 : 재액화압축기
71 : 온도센서 72 : 온도제어유닛
80 : 바이패스관 81 : 유로제어밸브

Claims (8)

1. 어선의 추진을 위한 액화연료(LF)를 저장하는 액화연료저장탱크(10);
   상기 액화연료저장탱크(10)에서 배출되는 액화연료(LF)의 기화가스를 저장하고, 저장된 액화연료(LF)의 기화가스를 어선의 엔진으로 공급하는 연료가스저장탱크(200);
   열전도성 금속 재질의 배관으로 되어 일단이 상기 액화연료저장탱크(10)와 연결되고 다른 일단이 상기 연료가스저장탱크(200)와 연결되며, 어획된 생선을 저장하는 어창(30)의 외면을 나선형으로 감도록 설치되어, 액화연료저장탱크(10)로부터 연료가스저장탱크(200)로 이송되는 기화가스가 이송되면서 어창(30) 내의 물과 열교환을 일으키도록 하는 가스이송관(40);
   상기 어창(30)의 외면과 가스이송관(40)의 외면을 동시에 덮어 외부 공기와의 열교환을 차단하는 단열재(46);
   상기 가스이송관(40)의 하류측과 상기 연료가스저장탱크(200)의 입구측 사이에 설치되어 가스이송관(40)을 통한 기화가스의 이송을 제어하는 이송제어유닛(50);
   상기 가스이송관(40)의 상류측에서 분기되어 상기 이송제어유닛(50)의 상류측에 바로 연결되는 바이패스관(80);
   상기 어창(30)의 수온 조절 필요에 따라 상기 바이패스관(80)을 통한 기화가스의 유동을 제어하는 유로제어밸브(81);
   상기 연료가스저장탱크(200) 내의 가스 압력을 감지하는 압력감지유닛(61);
   상기 연료가스저장탱크(200)와 액화연료저장탱크(10) 사이에 설치되어 상기 압력감지유닛(61)에 의해 감지된 압력이 일정값 이상이 되면 상기 연료가스저장탱크(200)에 저장된 가스를 압축하여 액화시킨 후 액화연료저장탱크(10)로 공급하는 재액화압축기(62);
   상기 어창(30)의 수온을 측정하는 온도센서(71); 및,
   상기 온도센서(71)에 의해 측정된 온도에 따라 상기 액화연료저장탱크(10)와 가스이송관(40)의 연결 부분에 설치되는 유출제어밸브를 개폐시키는 온도제어유닛(72);
   을 포함하는 액화연료 추진 어선의 어창 냉각 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 가스이송관(40)에는 기화가스를 압축하여 이송하는 적어도 1개 이상의 가스압축펌프(45)가 설치된 액화연료 추진 어선의 어창 냉각 시스템.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

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