KR102238746B1 - 발전시스템을 구비한 부유식 해상구조물 - Google Patents

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Abstract

부유식 해상구조물이 개시된다. 본 발명에 따른 부유식 해상구조물은, 재기화부의 냉열을 이용하여 해수를 냉각시킨 다음, 냉각된 해수를 담수화부로 공급한다. 그러면, 담수화부의 해수가 많은 열량을 흡수할 수 있으므로, 많은 증기가 생성될 수 있다. 따라서, 담수화효율이 향상되는 효과가 있을 수 있다.

Description

발전시스템을 구비한 부유식 해상구조물 {FLOATING MARINE STRUCTURE WITH ELECTRIC POWER GENERATOR}
본 발명은 해수를 냉각시켜 담수화하는 발전시스템을 구비한 부유식 해상구조물에 관한 것이다.
오늘날, 환경에 대한 관심의 일환으로, 친환경적인 발전시스템에 대한 관심이 증대되고 있으며, 친환경적인 발전시스템의 일종으로 천연가스를 발전연료로 사용하는 발전시스템이 있다.
그런데, 천연가스를 발전연료로 사용하는 발전시스템을 육상에 구축하기 위해서는 LNG탱크 및 가스공급장치 등과 같은 기반시설이 필요하므로, 기반시설이 갖춰지지 않은 도서 지역 등과 같은 육상에 천연가스를 발전연료로 사용하는 발전시스템을 구축하기가 어렵다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 가스를 저장 및 재기화하는 장치가 구비된 선체에 발전시스템을 설치하고, 선체에서 발전을 한 다음 자체의 사용처 및 육상의 사용처로 송전하는 부유식 해상구조물이 개발되어 사용되고 있다.
그리고, 부유식 해상구조물에는 해수를 담수화하는 담수화장치가 설치되어 있다. 담수화장치는 해수를 가열하여 증기를 생성하며, 생성된 증기를 응축시켜 담수를 생성한다. 이때, 가열 전의 해수의 온도가 낮으면, 해수가 많은 열량을 흡수하므로 많은 증기가 생성된다.
그런데, 종래의 부유식 해상구조물의 담수화장치는 해수를 그대로 담수화하므로, 효율이 저하되는 단점이 있다.
만약, 해수를 냉각시켜서 담수화하기 위해서는, 해수를 냉각시키기 위한 별도의 냉각장치가 필요하므로, 원가가 상승한다.
선박용 해수 담수화 관련 선행기술은 한국공개특허공보 제10-2013-0131643호(2013년 12월 04일) 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 모든 문제점들을 해결할 수 있는 부유식 해상구조물을 제공하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 재기화부의 냉열을 이용하여 해수를 냉각시킨 다음 담수화하므로, 담수화 효율을 향상시킬 수 있는 부유식 해상구조물을 제공하는 것일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 실시예에 따른 부유식 해상구조물은, 선체; 상기 선체에 설치되며, LNG(Liquefied Natural Gas)가 저장되는 LNG탱크; 상기 선체에 설치되며, 상기 LNG탱크로부터 LNG를 공급받아 기화시키는 재기화부; 상기 선체에 설치되며 상기 재기화부에서 기화된 NG(Natural Gas)를 연료로 발전하는 발전부; 상기 선체에 설치되며 해수를 공급받아 담수화하는 담수화부를 포함하며, 상기 재기화부의 냉열에 의하여 냉각된 해수가 상기 담수화부로 공급될 수 있다.
본 실시예에 따른 부유식 해상구조물은, 재기화부의 냉열을 이용하여 해수를 냉각시킨 다음, 냉각된 해수를 담수화부로 공급한다. 그러면, 담수화부의 해수가 많은 열량을 흡수할 수 있으므로, 많은 증기가 생성될 수 있다. 따라서, 담수화효율이 향상되는 효과가 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 부유식 해상구조물의 구성을 보인 도.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 부유식 해상구조물의 구성을 보인 도.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 부유식 해상구조물의 구성을 보인 도.
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 부유식 해상구조물의 구성을 보인 도.
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.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
"및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및/또는 제3항목"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 또는 제3항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결된다 또는 설치된다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 설치될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결된다 또는 설치된다"라고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 이웃하는"과 "∼에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예들에 따른 부유식 해상구조물에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1실시예
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 부유식 해상구조물의 구성을 보인 도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 부유식 해상구조물은 선체(110), LNG탱크(120), 재기화부(130) 및 발전부(140)를 포함할 수 있다.
선체(110)는 부력에 의하여 수면에 뜰 수 있고, LNG탱크(120)는 선체(110)에 설치되어 LNG(Liquefied Natural Gas)를 저장할 수 있다. LNG탱크(120)는 선체(110)의 하측 부위에 설치되는 것이 바람직하고, LNG탱크(120)에 저장되는 LNG는 대략 -160℃ 이하의 액체 상태이다.
재기화부(130)는 선체(110)에 설치되며, LNG탱크(120)로부터 LNG를 공급받아 액체 상태의 LNG를 기체 상태로 기화시킬 수 있으며, 재기화부(130)에서 기화된 LNG는 대략 상온(常溫)의 온도를 가질 수 있다. 재기화부(130)는 LNG가 저장되는 탱크, 상기 탱크의 LNG를 배출시키는 펌프, 상기 탱크에서 배출된 LNG를 기화시키는 기화기 등을 포함할 수 있다.
발전부(140)는 선체(110)에 설치될 수 있으며, 재기화부(130)에서 기화된 NG(Natural Gas)를 발전연료로 사용하여 발전할 수 있다. 발전부(140)에 대하여 상세히 설명한다.
발전부(140)는 가스터빈(141), 폐열회수보일러(143), 증기터빈(145) 및 복수기(147)를 포함할 수 있다.
가스터빈(141)은 재기화부(130)에서 공급된 기화된 NG가 연소될 때 발생하는 연소가스에 의하여 구동할 수 있고, 가스터빈(141)에 의하여 발전기(141a)가 구동하면서 발전한다. 가스터빈(141)을 구동시킨 연소가스는 가스터빈(141)의 외부로 배출되며, 가스터빈(141)에서 배출된 배기가스는 폐열회수보일러(143)로 유입될 수 있다.
폐열회수보일러(143)는 가스터빈(141)에서 배출되는 배기가스를 이용하여 증기를 생성하고, 증기터빈(145)은 폐열회수보일러(143)에서 배출된 증기에 의하여 구동한다. 그러면, 증기터빈(145)에 의하여 다른 발전기(145a)가 구동하면서 발전한다.
증기터빈(145)을 구동시킨 증기는 배출되어 복수기(147)에서 응축되어 배출되며, 복수기(147)에서 배출된 응축수는 폐열회수보일러(143)로 재유입될 수 있다.
본 실시예에 따른 부유식 해상구조물은 기화된 NG를 연소시키고, 기화된 NG의 연소시 발생하는 연소가스를 이용하여 가스터빈(141)을 구동시키며, 가스터빈(141)에 의하여 발전기(141a)가 구동하면서 1차로 발전한다. 그리고, 가스터빈(141)에서 배출되는 배기가스를 이용하여 폐열회수보일러(143)가 증기를 생성하고, 폐열회수보일러(143)에서 생성된 증기에 의하여 증기터빈(145)이 구동하며, 증기터빈(145)에 의하여 발전기(145a)가 2차로 발전한다. 그러므로, 발전효율이 향상될 수 있다.
발전부(140)에서 발전된 전기의 대부분은 육상의 사용처로 공급되고, 나머지는 부유식 해상구조물 자체에서 사용될 수 있다.
선체(110)에는 선체(110)를 이동시키기 위한 추진부(150)가 설치될 수 있고, 추진부(150)는 프로펠라를 회전시키기 위한 동력장치와 폐열회수보일러 등을 포함할 수 있다. 상기 동력장치는 가스 또는 오일 등과 같은 추진연료의 연소시 발생하는 연소가스에 의하여 구동하면서 상기 프로펠라를 회전시킬 수 있고, 상기 폐열회수보일러는 상기 동력장치의 구동후 배출되는 배기가스를 이용하여 증기를 생성할 수 있다.
선체(110)에는 해수를 담수화하는 담수화부(160)가 설치될 수 있다. 담수화부(160)는 해수를 가열한 후 증기를 생성하고, 생성된 증기를 응축시켜 담수를 생성한다. 이때, 가열 전의 해수의 온도가 낮으면, 해수가 많은 열량을 흡수하므로 많은 증기를 생성할 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 부유식 해상구조물은 재기화부(130)의 냉열을 이용하여 해수를 냉각시킨 다음 담수화부(160)로 공급할 수 있다.
상세히 설명하면, 해수가 통과하는 해수관로(171)가 마련될 수 있다. 이때, 해수관로(171)의 일단부측으로는 해수가 유입되고, 타단부측은 담수화부(160)화 연통되어 해수를 담수화부(160)로 공급할 수 있으며, 중앙부측은 재기화부(130)와 열교환할 수 있다. 그러면, 해수관로(171)를 통하여 담수화부(160)로 공급되는 해수는 냉각된 저온의 해수이므로, 해수가 많은 열량을 흡수할 수 있다. 이로 인해, 많은 증기가 생성될 수 있다.
해수관로(171)와 재기화부(130)가 열교환한다는 의미는 해수관로(171)의 해수와 재기화부(130)의 LNG가 열교환한다는 의미와 동일함은 당연하다.
담수화부(160)는 다중효용법(Multi-Effect Distillation) 또는 다단증발법(Multi-Stage Flash Distillation)으로 증기를 생성할 수 있다.
제2실시예
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 부유식 해상구조물의 구성을 보인 도로서, 제1실시예와의 차이점만을 설명한다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 부유식 해상구조물은 담수화부(160)로 공급되는 해수의 온도를 조절할 수 있다.
상세히 설명하면, 해수관로(171)의 일단부측과 타단부측 사이에는 제1해수분기관로(173)가 형성될 수 있다. 더 구체적으로 설명하면, 제1해수분기관로(173)의 일단부는 해수관로(171)의 일단부와 재기화부(130) 사이의 해수관로(171)와 연통되고, 타단부는 해수관로(171)의 타단부와 재기화부(130) 사이의 해수관로(171)와 연통될 수 있다.
그리고, 해수관로(171)와 제1해수분기관로(173) 중, 적어도 한 곳에는 제1밸브(181)가 설치될 수 있다. 제1밸브(181)는 해수관로(171)의 개폐 정도(程度)를 조절하거나, 제1해수분기관로(173)의 개폐 정도를 조절할 수 있다.
그러면, 해수관로(171)의 제1밸브(181) 또는 제1해수분기관로(173)의 제1밸브(181)를 조절하여, 재기화부(130)측으로 유입되어 재기화부(130)와 열교화하는 해수의 양을 조절할 수 있으므로, 담수화부(160)로 공급되는 해수의 온도를 조절할 수 있다.
제3실시예
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 부유식 해상구조물의 구성을 보인 도로서, 제2실시예와의 차이점만을 설명한다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 부유식 해상구조물은 재기화부(130)에서 냉각된 해수의 일부를 이용하여 발전부(140)의 복수기(147)의 증기를 응축시킬 수 있다.
이를 위하여, 제1해수분기관로(173)와 담수화부(160) 사이의 해수관로(171)에는 재기화부(130)와 열교환한 해수를 복수기(147)로 공급하기 위한 제2해수분기관로(175)가 형성될 수 있고, 제2해수분기관로(175)에는 제2해수분기관로(175)의 개폐 정도를 조절하는 제2밸브(183)가 설치될 수 있다.
그러면, 저온의 해수를 이용하여 복수기(147)의 증기를 응축시킬 수 있으므로, 응축효율이 향상될 수 있다.
제4실시예
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 부유식 해상구조물의 구성을 보인 도로서, 제2실시예와의 차이점만을 설명한다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 부유식 해상구조물은 발전부(140)의 증기터빈(145)에서 배출되는 증기의 일부를 이용하여 담수화부(160)로 공급된 담수화부(160)의 해수를 가열할 수 있다.
이를 위하여, 증기터빈(145)의 증기를 복수기(147)측으로 배출시키기 위한 증기관로(177)에는 증기를 담수화부(160)로 공급하기 위한 증기분기관로(177a)가 형성될 수 있고, 증기분기관로(177a)에는 증기분기관로(177a)의 개폐 정도를 조절하는 제3밸브(185)가 설치될 수 있다.
그러면, 담수화부(160)의 해수를 가열하기 위한 별도의 열원이 필요 없으므로, 에너지가 절약된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 선체
120: LNG탱크
130: 재기화부
140: 발전부
160: 담수화부

Claims (7)

  1. 선체;
    상기 선체에 설치되며, LNG(Liquefied Natural Gas)가 저장되는 LNG탱크;
    상기 선체에 설치되며, 상기 LNG탱크로부터 LNG를 공급받아 기화시키는 재기화부;
    상기 선체에 설치되며 상기 재기화부에서 기화된 NG(Natural Gas)를 연료로 발전하는 발전부;
    상기 선체에 설치되며 해수를 공급받아 담수화하는 담수화부를 포함하며,
    상기 재기화부의 냉열에 의하여 냉각된 해수가 상기 담수화부로 공급되고,
    일단부로 해수가 유입되고, 타단부는 상기 담수화부와 연통되어 상기 담수화부로 해수를 공급하며, 상기 일단부와 상기 타단부 사이에서 상기 재기화부를 경유하여 상기 일단부로 유입된 해수가 상기 재기화부에서 LNG에 의해 냉각된 후 상기 담수화부로 공급되도록 하는 해수관로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발전부는 발전시 생성된 증기를 응축시키는 복수기를 포함하고,
    상기 재기화부에서 냉각된 해수의 일부는 상기 복수기의 증기를 응축시키는 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발전부는 발전시 생성된 증기에 의하여 구동하는 증기터빈을 포함하고,
    상기 증기터빈에서 배출되는 증기의 일부는 상기 담수화부의 해수를 가열하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 담수화부로 공급되는 해수의 온도는 조절 가능한 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 해수관로의 일단부측과 타단부측 사이에는 제1해수분기관로가 형성되며,
    상기 재기화부와 상기 제1해수분기관로 사이의 상기 해수관로와 상기 제1해수분기관로 중, 적어도 한 곳에는 상기 해수관로 및 상기 제1해수분기관로의 개폐 정도(程道)를 조절하는 제1밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 발전부는 발전시 생성된 증기를 응축시키는 복수기를 포함하고,
    상기 제1해수분기관로와 상기 담수화부 사이의 상기 해수관로에는 상기 재기화부와 열교환한 해수를 상기 복수기로 공급하기 위한 제2해수분기관로가 형성되며,
    상기 제2해수분기관로에는 상기 제2해수분기관로의 개폐 정도를 조절하는 제2밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 발전부는 발전시 생성된 증기에 의하여 구동하는 증기터빈을 포함하고,
    상기 증기터빈의 증기를 배출시키는 증기관로에는 증기를 상기 담수화부로 공급하기 위한 증기분기관로가 형성되며,
    상기 증기분기관로에는 상기 증기분기관로의 개폐 정도를 조절하는 제3밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
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