KR102248532B1

KR102248532B1 - Lng 냉열을 이용한 냉동 공조 시스템

Info

Publication number: KR102248532B1
Application number: KR1020200037457A
Authority: KR
Inventors: 김종열
Original assignee: 동명대학교산학협력단
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2021-05-06

Abstract

본 개시의 실시예에 따른 LNG 냉열을 이용한 냉동 공조 시스템은,
액화천연가스가 저장되는 LNG 저장부(100); 상기 LNG 저장부(100)의 액화천연가스를 기화시켜 엔진에 공급하는 LNG 연료공급부(200); 상기 LNG 저장부(100)에서 자연 발생되는 BOG를 수집하여 저장하는 BOG 저장부(300); 상기 BOG 저장부(300)의 BOG 일부를 엔진연료로 제공하기 위한 BOG 연료공급부(400); 상기 BOG 저장부(300)의 BOG 일부를 재액화하는 BOG 재액화부(500); 냉열을 수집하고 상기 수집된 냉열을 상기 BOG 재액화부(500)에 분배하는 냉열제어부(600); 및 상기 냉열제어부(600)에 저장된 냉열을 전달받아 냉동 공조에 이용하는 냉동공조부(700); 를 포함하고,
상기 BOG 저장부(300)는 BOG가 저장되는 저장탱크모듈(310), 상기 저장탱크모듈(310)에 저장된 BOG의 온도를 조절하기 위한 냉각모듈(340) 및 분배모듈(320)을 포함하되,
상기 분배모듈(320)은 저장된 BOG의 온도를 바탕으로 상기 BOG 연료공급부(400)와 상기 BOG 재액화부(500)에 BOG를 분배하는 것을 특징으로 하여 구성될수 있다.

Description

LNG 냉열을 이용한 냉동 공조 시스템 {Refrigeration and air conditioning System for LNG Fuelled Vessel}

본 명세서에 개시된 내용은 LNG 냉열을 이용한 냉동 공조 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액화천연가스(LNG)의 기화 시 발생되는 냉열을 냉동 공조에 이용하는 냉동 공조 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 액화천연가스 즉, LNG(Liquiefied Natural Gas)는 메탄을 주성분으로 하는 천연가스를 -163℃의 초저온 상태로 냉각하여 그 부피를 대략 1/600 정도로 감소시킨 것이다.

이러한 LNG가 에너지 자원으로 등장함에 따라 이 가스를 에너지로 이용하기 위해 생산기지로부터 수요지의 인수지까지 대량으로 수송할 수 있는 효율적인 운반을 위한 LNG 운반선과 하역시설이 검토되었다. LNG 운반선과 하역시설에는 선원 또는 거주자를 위한 냉방시설이 필수적이며, 냉방시설을 위한 냉방기와 제습기 등의 설치가 필요하여 이를 가동하는 동력이 필요하게 된다.

한편, 상기 천연가스의 액화온도는 극저온 상태이므로, LNG를 단열하여도 외부의 열이 LNG에 전달되므로 그에 따라 LNG는 지속적으로 기화하여 증발가스 즉, BOG(Boil Off Gas)가 발생되고, 이러한 BOG가 발생하면 액체가 기체로 변하면서 부피가 늘어나고 이에 의해 저장탱크 내 압력이 증가하여 폭발 위험이 있으므로, BOG를 처리하는 것이 중요하다.

종래 상기 LNG 운반선의 냉방시설에 LNG 저장탱크에서 공급되는 LNG를 이용하여 냉방하는 기술로서, 한국공개특허 제10-2003-0080163호가 개시되어 있다.

상기 한국공개특허 제10-2003-0080163호는 도1 에 도시한 바와 같이, LNG 저장탱크에서 LNG 공급 파이프(10)를 통해 공급되는 LNG에 의해 순수가 냉각되도록 하는 제1열교환실(20)과, 상기 제1열교환실(20)에서 냉각된 순수에 의해 외부에서 공급되는 공기를 냉각시키는 제2열교환실(30)과, 상기 제1열교환실(20)과 제2열교환실(30)에 순수가 순환될 수 있도록 연결되는 순수 순환파이프(40)와, 상기 제2열교환실(30) 내부를 지나도록 설치되어 제2열교환실(30)에서 냉각된 공기를 외부로 유동케 하는 공기 공급 파이프(50)로 구성되어, 운반선의 주거공간에 공급되는 공기를 냉각하는 시스템이다.

또한, 한국등록특허 제10-2059128호에는 액화천연가스의 냉열을 이용한 냉동운반선의 냉동시스템이 개시되어 있다.

상기 한국등록특허 제10-2059128호는 도2 에 도시한 바와 같이, 액화천연가스가 저장된 저장탱크(10)와 상기 저장탱크(10)로부터 제1공급라인(P1)을 통해 유입된 액화천연가스가 제1순환라인(f1)을 통해 공급된 단상냉매와 단상 열교환되는 제1열교환기(20), 상기 제1열교환기(20)에서 단상 열교환되어 냉각된 상기 단상냉매가 상기 제1순환라인(f1)을 통해 유동됨에 따라 냉각되는 냉동창고부(30), 상기 제1열교환기(20)로부터 토출되어 제2공급라인(P2)을 통해 유입된 천연가스가 제2순환라인(f2)을 통해 공급된 이상냉매와 이상 열교환되는 제2열교환기(40), 및 상기 제2열교환기(40)에서 열교환된 상기 이상냉매의 냉동사이클을 통하여 전력을 생산하는 저온발전부로 구성되는 냉동시스템이다.

그런데, 상기한 바와 같은 종래의 냉동, 냉방시스템은 연료로 사용되는 액화천연가스와의 열교환을 통해 냉방에 이용하는 것으로 냉동, 냉방효율이 떨어지는 문제점이 있으며, 또한 자연발생되는 BOG를 처리하지 못한다는 문제점이 있다.

KR

1020030080163

A

KR

101917508

B1

본 개시의 실시예에 의한 LNG 냉열을 이용한 냉동 공조 시스템은 상기한 바와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, LNG(액화천연가스)의 기화 시 발생되는 냉열을 BOG 재액화에 이용함과 동시에 객실 및 냉동창고 등의 공조에 이용하는 LNG 냉열을 이용한 냉동 공조 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 개시의 실시예에 의한 LNG 냉열을 이용한 냉동 공조 시스템은,

액화천연가스가 저장되는 LNG 저장부(100); 상기 LNG 저장부(100)의 액화천연가스를 기화시켜 엔진에 공급하는 LNG 연료공급부(200); 상기 LNG 저장부(100)에서 자연 발생되는 BOG를 수집하여 저장하는 BOG 저장부(300); 상기 BOG 저장부(300)의 BOG 일부를 엔진연료로 제공하기 위한 BOG 연료공급부(400); 상기 BOG 저장부(300)의 BOG 일부를 재액화하는 BOG 재액화부(500); 냉열을 수집하고 상기 수집된 냉열을 상기 BOG 재액화부(500)에 분배하는 냉열제어부(600); 및 상기 냉열제어부(600)에 저장된 냉열을 전달받아 냉동 공조에 이용하는 냉동공조부(700); 를 포함하고,
상기 BOG 저장부(300)는 BOG가 저장되는 저장탱크모듈(310), 상기 저장탱크모듈(310)에 저장된 BOG의 온도를 조절하기 위한 냉각모듈(340) 및 분배모듈(320)을 포함하되,
상기 분배모듈(320)은 저장된 BOG의 온도를 바탕으로 상기 BOG 연료공급부(400)와 상기 BOG 재액화부(500)에 BOG를 분배하는 것을 특징으로 하여 구성될수 있다.

또한, 상기 LNG 저장부(100)는 액화천연가스가 저장되는 저장탱크모듈(110)과 냉각모듈(160)을 포함하되, 상기 냉각모듈(160)은 BOG 발생을 억제하기 위해 상기 저장탱크모듈(110)의 외측면을 냉각시키는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 냉열제어부(600)는 상기 LNG 연료공급부(200)에서 액체상태의 LNG를 기화시킬때 발생되는 냉열을 수집하는 제1 냉열수집모듈(611)을 포함하는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 냉열제어부(600)는 상기 BOG 연료공급부(400)에 제공되는 저온의 BOG로부터 냉열을 수집하는 제2 냉열수집모듈(612)을 포함하는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.

이에 따라, 본 개시의 실시예에 따른 LNG 냉열을 이용한 냉동 공조 시스템은,

LNG 기화 시 발생되는 냉열을 냉동 공조에 이용하여 에너지 효율을 높일 수 있다는 이점이 있다.

LNG 기화 시 발생되는 냉열을 BOG 재액화에 이용하고, 상기 냉열을 LNG 저장부에 이용하여 자연발생되는 BOG의 양을 줄일 수 있다는 이점이 있다.

또한, BOG를 엔진의 연료로 사용하여 에너지 효율을 높일 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 LNG 연료선박의 냉동 공조시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 종래기술에 따른 액화천연가스의 냉열을 이용한 냉동운반선의 냉동시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 LNG 냉열을 이용한 냉동 공조 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 LNG 저장부와 LNG 연료공급부의 구성을 간략히 나타낸 블록구성도,
도 5는 본 개시의 실시예에 따른 BOG 저장부와 BOG 연료공급부의 구성을 간략히 나타낸 블록구성도,
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 BOG 재액화부와 냉열제어부의 구성을 간략히 나타낸 블록구성도,
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 냉열제어부의 냉열수집모듈과 분배모듈의 구성을 간략히 나타낸 블록구성도,
도 8은 본 개시의 실시예에 따른 냉동공조부의 구성을 간략히 나타낸 블록구성도이다.

이하에서는, 본 발명의 기술적 사상을 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

<본 개시의 실시예에 따른 LNG 냉열을 이용한 냉동 공조 시스템>

도 3을 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 LNG 냉열을 이용한 BOG 재액화 시스템은 LNG 저장부(100), LNG 연료공급부(200), BOG 저장부(300), BOG 연료공급부(400), BOG 재액화부(500), 냉열제어부(600) 및 냉동공조부(700)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 LNG 저장부(100)는 선박에 구비되어 엔진의 연료로 공급되는 액화연료를 저장하는 것으로, 상기 액화연료는 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG)를 의미할 수 있고, 이러한 LNG는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄을 영하 163도로 냉각시킨 후 이를 600배로 압축하여 액화시킨 상태의 액화연료로 구성될 수 있다.

상기 LNG 저장부(100)는 단열이 되는 이중 탱크의 멤브레인 방식으로 구성됨이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며 모스 방식으로 구성될 수 있음은 물론이다.

도 4의 (a)를 참조하면, 상기 LNG 저장부(100)는 LNG가 저장되는 저장탱크모듈(110), 상기 저장탱크모듈(110)의 압력과 온도를 감지하는 센서모듈(120), 액체상태의 LNG를 펌핑하는 제1 펌프모듈(130)을 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 상기 LNG 저장부(100)의 100% 단열은 실질적으로 불가능하고 지속적인 외부의 열 유입으로 인하여 내부의 온도가 상승하게 되면서 자연적으로 LNG가 증발되어 BOG(Boil Off Gas)가 발생하게 되는데, 상기 LNG 저장부(100)는 이러한 기체상태의 BOG를 펌핑하는 제2 펌프모듈(140)과 액체상태의 LNG와 기체상태의 BOG를 각각 다른 방향으로 분배되도록 기능하는 분배모듈(150)을 더 포함할 수 있다.

또한, BOG 발생을 최소화하고자 상기 저장탱크모듈(110)의 외측면을 냉각시키는 냉각모듈(160)을 더 포함할 수 있으며, 이러한 냉각모듈(160)은 후술될 냉열제어부(600)로부터 저온의 냉매를 공급받아 작동되도록 구성될 수 있다.

상기 LNG 연료공급부(200)는 상기 LNG 저장부(100), 엔진과 배관으로 연결되며, 상기 LNG 저장부(100)에 저장된 액체상태의 LNG를 기화시켜 엔진에 공급하도록 구성될 수 있으며, 상기 엔진은 ME-GI 엔진일 수 있으며, 이러한 ME-GI 엔진은 LNG를 가압 및 기화하여 연료로 사용하도록 구성될 수 있다.

도 4의 (b)를 참조하면, 상기 LNG 연료공급부(200)는 상기 LNG 저장부(100)로부터 액체상태의 LNG를 제공받아 상기 액체상태의 LNG를 기체상태의 엔진연료로 기화시키기 위한 기화모듈(210), 상기 기화모듈(210)의 온도와 압력을 감지하는 센서모듈(220), 상기 기체상태의 엔진연료를 엔진에 공급하기 위한 펌프모듈(230) 및 냉각모듈(240)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 냉각모듈(240)은 상기 기화모듈(210)을 냉각시키기 위한 것으로, 후술될 냉열제어부(600)로부터 저온의 냉매를 공급받아 작동되도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 LNG 연료공급부(200)가 상기 엔진에 LNG를 연료로 공급하기 위해 액체상태의 LNG를 기화시킬때 냉열이 발생하게 되고, 이러한 냉열은 후술될 냉열제어부(600)의 제1 냉열수집모듈(611)에서 냉매와 열교환되도록 구성될 수 있다.

상기 LNG 저장부(100)에서 발생되는 BOG는 상기 LNG 저장부(100)의 내압을 상승시키고 적정의 압력 유지를 위해 지속적으로 배출되어야 하므로, 상기 BOG 저장부(300)에 상기 LNG 저장부(100)에서 배출된 BOG가 저장되도록 구성될 수 있다.

도 3 및 도 5의 (a)를 참조하면, 상기 BOG 저장부(300)는 상기 LNG 저장부(100)와 후술될 BOG 연료공급부(400), 후술될 BOG 재액화부(500)와 배관으로 연결되며, BOG를 저장하기 위한 저장탱크모듈(310), BOG를 상기 BOG 연료공급부(400)와 상기 BOG 재액화부(500)에 분배하기 위한 분배모듈(320)을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 BOG 저장부(300)는 상기 저장탱크모듈(310)의 압력과 상기 저장탱크모듈(310)에 저장된 BOG의 온도를 감지하는 센서모듈(330)을 더 포함할 수 있으며, 상기 분배모듈(320)은 상기 BOG의 온도를 바탕으로 상기 BOG 연료공급부(400)와 상기 BOG 재액화부(500)에 BOG를 분배하도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 분배모듈(320)은 상기 BOG의 온도에 따라 상기 BOG를 연료로 사용할 때 필요한 에너지와 상기 BOG를 재액화할때 필요한 에너지에 대한 딥러닝된 데이터를 구비한 딥러닝유닛(미도시)을 포함할 수 있으며, 상기 데이터를 바탕으로 더 적은 에너지가 필요한 방향으로 BOG가 분배되도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 BOG 저장부(300)는 상기 저장탱크모듈(310)에 저장된 BOG의 온도를 조절하기 위한 냉각모듈(340)을 더 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 냉각모듈(340)은 후술될 냉열제어부(600)로부터 저온의 냉매를 공급받아 작동되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 BOG 저장부(300)는 상기 센서모듈(330)의 데이터를 바탕으로 소정의 압력에 도달한 경우 저장된 BOG의 일부를 대기중으로 방출하기 위한 방출모듈(350)을 더 포함할 수 있으며, 이에 의해 상기 BOG 저장부(300)는 적정의 압력이 유지되도록 구성될 수 있다.

도 3 및 도 5의 (b)를 참조하면, 상기 BOG 연료공급부(400)는 상기 BOG 저장부(300), 엔진과 배관으로 연결되며, 상기 BOG 저장부(300)로부터 BOG를 제공받아 상기 BOG를 엔진연료로 공급하기 위한 압축모듈(410), 상기 압축모듈(410)의 온도와 압력을 감지하는 센서모듈(420), 상기 엔진연료를 엔진에 공급하기 위한 펌프모듈(430)을 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 상기 BOG 연료공급부(400)는 상기 압축모듈(410)을 냉각시키는 냉각모듈(440)을 더 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 냉각모듈(440)은 후술될 냉열제어부(600)로부터 저온의 냉매를 공급받아 작동되도록 구성될 수 있다.

도 3 및 도 6의 (a)를 참조하면, 상기 BOG 재액화부(500)는 상기 LNG 저장부(100), 상기 BOG 저장부(300)와 연결되어 상기 BOG 저장부(300)의 BOG 일부를 재액화하는 것으로, 압축모듈(510), 응축모듈(520), 팽창모듈(530)을 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로 상기 압축모듈(510)은 상기 LNG 저장부(100)로부터 BOG를 공급받아 압축하고, 상기 압축된 BOG를 상기 응축모듈(520)에서 열교환시킨 후 상기 팽창모듈(530)을 통해 감압시켜 다시 상기 LNG 저장부(100)에 저장되도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 BOG 재액화부(500)는 상기 압축모듈(510)을 냉각시키는 냉각모듈(540)을 더 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 냉각모듈(540)은 후술될 냉열제어부(600)로부터 저온의 냉매를 공급받아 작동되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 BOG 재액화부(500)는 재액화과정에서 생성되는 액체상태의 LNG와 기체상태의 BOG를 분리하는 기액분리모듈(550)을 더 포함할 수 있으며, 상기 기액분리모듈(550)을 통해 액체로 분리된 것은 상기 LNG 저장부(100)로 이동되어 저장되고, 기체로 분리된 것은 상기 BOG 저장부(300)로 이동되어 저장되도록 구성될 수 있다. 이에 의해 기체로 분리된 경우에는 다시 재액화 과정을 거치도록 하여 BOG 재액화율을 높일 수 있다는 이점이 있다.

도 3 및 도 6의 (b)를 참조하면, 상기 냉열제어부(600)는 냉열을 수집하는 냉열수집모듈(610)과, 상기 냉열수집모듈(610)에 제공되는 냉매를 이동시키는 냉매전송모듈(620), 상기 냉열수집모듈(610)에서 열교환된 냉매가 저장되는 냉매저장모듈(630), 상기 냉매저장모듈(630)에 저장된 냉매를 분배하기 위한 분배모듈(640)을 포함하여 구성될 수 있다.

도 7의 (a)에 도시된 것과 같이, 상기 냉열수집모듈(610)은 적어도 하나 이상일 수 있는데, 예를 들면 상기 LNG 연료공급부(200)와의 관계에서 냉열을 수집하는 제1 냉열수집모듈(611), 상기 BOG 저장부(300)와의 관계에서 냉열을 수집하는 제2 냉열수집모듈(612)이 이에 해당될 수 있다.

상기 제1 냉열수집모듈(611)은 상기 LNG 연료공급부(200)와 연결되며, 상기 LNG 연료공급부(200)에서 액체상태의 LNG를 기화시킬때 발생되는 냉열을 수집하도록 구성될 수 있다.

구체적으로 상기 제1 냉열수집모듈(611)은 적어도 하나 이상의 냉매열교환용 열교환기유닛(미도시)이 구비되며, 상기 냉매전송모듈(620)에 의해 냉매를 제공받아 상기 냉매열교환용 열교환기에서 열교환시킨 후 상기 냉매저장모듈(630)에 상기 냉매가 저장되도록 구성될 수 있다.

상기 제2 냉열수집모듈(612)은 상기 BOG 연료공급부(400)에 제공되는 저온의 BOG로부터 냉열을 수집하도록 구성될 수 있다.

구체적으로 상기 제2 냉열수집모듈(612)은 적어도 하나 이상의 냉매열교환용 열교환기유닛(미도시)이 구비될 수 있으며, 상기 냉매전송모듈(620)에 의해 냉매를 제공받아 상기 냉매열교환용 열교환기에서 열교환시킨 후 상기 냉매저장모듈(630)에 상기 냉매가 저장되도록 구성될 수 있다. 이러한 제2 냉열수집모듈(612)의 열교환기유닛은 상기 BOG 저장부(300)와 상기 BOG 연료공급부(400)를 연결하는 배관에 설치될 수 있다.

한편, 상기 냉열제어부(600)는 상기 LNG 저장부(300)와의 관계에서 냉열을 수집하는 제3 냉열수집모듈(613)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제3 냉열수집모듈(613)은 상기 LNG 연료공급부(200)에 제공되는 저온의 BOG로부터 냉열을 수집하도록 구성될 수 있다.

구체적으로 상기 제3 냉열수집모듈(613)은 적어도 하나 이상의 냉매열교환용 열교환기유닛(미도시)이 구비될 수 있으며, 상기 냉매전송모듈(620)에 의해 냉매를 제공받아 상기 냉매열교환용 열교환기에서 열교환시킨 후 상기 냉매저장모듈(630)에 상기 냉매가 저장되도록 구성될 수 있다. 이러한 제3 냉열수집모듈(613)의 열교환기유닛은 상기 LNG 저장부(100)와 상기 LNG 연료공급부(200)를 연결하는 배관에 설치될 수 있다.

도 7의 (b)에 도시된 것과 같이, 상기 분배모듈(640)은 순환배관유닛(641), 펌프유닛(642), 유량제어유닛(643)을 포함하여 구성될 수 있고, 상기 순환배관유닛(641)과 상기 펌프유닛(642)과 상기 유량제어유닛(643)은 적어도 하나 이상일 수 있으며 이하 이를 설명해본다.

상기 분배모듈(640)을 상기 LNG 저장부(100)와 연계하여 구체적으로 설명해본다.

상기 분배모듈(640)은 상기 냉매저장모듈(630)과 상기 LNG 저장부(100)의 냉각모듈(160)과 연결되어 냉매가 순환이동되는 제1 순환배관유닛(641a), 상기 제1 순환배관유닛(641a)을 통해 냉매를 이동시키는 제1 펌프유닛(642a), 상기 LNG 저장부(100)의 냉각모듈(160)로 공급되는 냉매의 유량을 조절하는 제1 유량제어유닛(643a)을 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 분배모듈(640)을 통해 상기 LNG 저장부(100)의 냉각모듈(160)에 소정 유량의 냉매가 제공된 후 상기 LNG 저장부(100)의 냉각모듈(160)에서 열교환된 냉매가 다시 냉매저장모듈(630)로 이동되도록 구성될 수 있다.

상기 분배모듈(640)을 상기 LNG 연료공급부(200)와 연계하여 구체적으로 설명해본다.

상기 분배모듈(640)은 상기 냉매저장모듈(630)과 상기 LNG 연료공급부(200)의 냉각모듈(240)과 연결되어 냉매가 순환이동되는 제2 순환배관유닛(641b), 상기 제2 순환배관유닛(641b)을 통해 냉매를 이동시키는 제2 펌프유닛(642b), 상기 LNG 연료공급부(200)의 냉각모듈(240)로 공급되는 냉매의 유량을 조절하는 제2 유량제어유닛(643b)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 분배모듈(640)을 통해 상기 LNG 연료공급부(200)의 냉각모듈(240)에 소정 유량의 냉매가 제공된 후 상기 LNG 연료공급부(200)의 냉각 모듈(240)에서 열교환된 냉매가 다시 냉매저장모듈(630)로 이동되도록 구성될 수 있다.

상기 분배모듈(640)을 상기 BOG 저장부(300)와 연계하여 구체적으로 설명해본다.

상기 분배모듈(640)은 상기 냉매저장모듈(630)과 상기 BOG 저장부(300)의 냉각모듈(340)과 연결되어 냉매가 순환이동되는 제3 순환배관유닛(641c), 상기 제3 순환배관유닛(641c)을 통해 냉매를 이동시키는 제3 펌프유닛(642c), 상기 BOG 저장부(300)의 냉각모듈(340)로 공급되는 냉매의 유량을 조절하는 제3 유량제어유닛(643c)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 분배모듈(640)을 통해 상기 BOG 저장부(300)의 냉각모듈(340)에 소정 유량의 냉매가 제공된 후 상기 BOG 저장부(300)의 냉각모듈(340)에서 열교환된 냉매가 다시 냉매저장모듈(630)로 이동되도록 구성될 수 있다.

상기 분배모듈(640)을 상기 BOG 연료공급부(400)와 연계하여 구체적으로 설명해본다.

상기 분배모듈(640)은 상기 냉매저장모듈(630)과 상기 BOG 연료공급부(400)의 냉각모듈(440)과 연결되어 냉매가 순환이동되는 제4 순환배관유닛(641d), 상기 제4 순환배관유닛(641d)을 통해 냉매를 이동시키는 제4 펌프유닛(642d), 상기 BOG 연료공급부(400)의 냉각모듈(440)로 공급되는 냉매의 유량을 조절하는 제4 유량제어유닛(643d)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 분배모듈(640)을 통해 상기 BOG 연료공급부(400)의 냉각모듈(440)에 소정 유량의 냉매가 제공된 후 상기 BOG 연료공급부(400)의 냉각모듈(440)에서 열교환된 냉매가 다시 냉매저장모듈(630)로 이동되도록 구성될 수 있다.

상기 분배모듈(640)을 상기 BOG 재액화부(500)와 연계하여 구체적으로 설명해본다.

상기 분배모듈(640)은 상기 냉매저장모듈(630)과 상기 BOG 재액화부(500)의 냉각모듈(540)과 연결되어 냉매가 순환이동되는 제5 순환배관유닛(641e), 상기 제5 순환배관유닛(641e)을 통해 냉매를 이동시키는 제5 펌프유닛(642e), 상기 BOG 재액화부(500)의 냉각모듈(540)로 공급되는 냉매의 유량을 조절하는 제5 유량제어유닛(643e)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 분배모듈(640)을 통해 상기 BOG 재액화부(500)의 냉각모듈(540)에 소정 유량의 냉매가 제공된 후 상기 BOG 재액화부(500)의 냉각모듈(540)에서 열교환된 냉매가 다시 냉매저장모듈(630)로 이동되도록 구성될 수 있다.

상기 분배모듈(640)을 상기 엔진과 연계하여 구체적으로 설명해본다.

상기 엔진은 상기 엔진을 냉각시키는 냉각모듈(미도시)이 구비될 수 있고, 상기 분배모듈(640)은 상기 냉매저장모듈(630)과 상기 엔진의 냉각모듈과 연결되어 냉매가 순환이동되는 제6 순환배관유닛(641f), 상기 제6 순환배관유닛(641f)을 통해 냉매를 이동시키는 제6 펌프유닛(642f), 상기 엔진의 냉각모듈로 공급되는 냉매의 유량을 조절하는 제6 유량제어유닛(643f)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 분배모듈(640)을 통해 상기 엔진의 냉각모듈에 소정 유량의 냉매가 제공된 후 상기 엔진의 냉각모듈에서 열교환된 냉매가 다시 냉매저장모듈(630)로 이동되도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 분배모듈(640)은 전술한 순환배관유닛(641a, 641b, 641c, 641d, 641e, 641f), 전술한 펌프유닛(642a, 642b, 642c, 642d, 642e, 642f), 전술한 유량제어유닛(643a, 643b ,643c, 643d, 643e, 643f)에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 가감될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 분배모듈(640)은 냉매의 온도를 감지하고, 상기 냉매의 온도를 바탕으로 냉매를 분배하도록 구성될 수 있다.

도 3 및 도 8을 참조하면 상기 냉동공조부(700)는 상기 냉열제어부(600)와 연결되어 상기 냉열제어부(600)로부터 냉매를 공급받아 냉동 공조에 이용하기 위한 것으로, 냉기생성모듈(710), 에어펌프모듈(720), 냉기배관모듈(730), 에어밸브모듈(740)을 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로 상기 냉동공조부(700)는 제1 냉동창고에 필요한 냉기를 공급하기 위해 상기 냉열제어부(600)로부터 공급받은 냉매와 공기를 열교환시켜 소정 온도의 냉기를 생성하는 제1 냉기생성모듈(711), 상기 생성된 냉기를 상기 제1 냉동창고로 이동시키는 제1 에어펌프모듈(721), 상기 냉기의 이동통로가 되는 제1 냉기배관모듈(731), 상기 제1 냉동창고로 공급되는 냉기의 유량을 조절하는 제1 에어밸브모듈(741)을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 냉동공조부(700)는 제2 냉동창고에 필요한 냉기를 공급하기 위해 상기 냉열제어부(600)로부터 공급받은 냉매와 공기를 열교환시켜 소정 온도의 냉기를 생성하는 제2 냉기생성모듈(712), 상기 생성된 냉기를 상기 제2 냉동창고로 이동시키는 제2 에어펌프모듈(722), 상기 냉기의 이동통로가 되는 제2 냉기배관모듈(732), 상기 제2 냉동창고로 공급되는 냉기의 유량을 조절하는 제2 에어밸브모듈(742)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 냉동공조부(700)는 제3 냉동창고에 필요한 냉기를 공급하기 위해 상기 냉열제어부(600)로부터 공급받은 냉매와 공기를 열교환시켜 소정 온도의 냉기를 생성하는 제3 냉기생성모듈(713), 상기 생성된 냉기를 상기 제3 냉동창고로 이동시키는 제3 에어펌프모듈(723), 상기 냉기의 이동통로가 되는 제3 냉기배관모듈(733), 상기 제1 냉동창고로 공급되는 냉기의 유량을 조절하는 제3 에어밸브모듈(743)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 냉동공조부(700)는 제4 냉동창고에 필요한 냉기를 공급하기 위해 상기 냉열제어부(600)로부터 공급받은 냉매와 공기를 열교환시켜 소정 온도의 냉기를 생성하는 제4 냉기생성모듈(714), 상기 생성된 냉기를 상기 제4 냉동창고로 이동시키는 제4 에어펌프모듈(724), 상기 냉기의 이동통로가 되는 제4 냉기배관모듈(734), 상기 제1 냉동창고로 공급되는 냉기의 유량을 조절하는 제4 에어밸브모듈(744)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 전술한 냉동공조부(900)는 냉동창고에 연결되어 냉동공조하는 것으로 설명되었으나 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 공조가 필요한 시설(예를 들면 객실 등)이 가감될 수 있음은 물론이다.

이에 따라, 본 개시의 실시예에 따른 LNG 냉열을 이용한 냉동 공조 시스템은, LNG 기화 시 발생되는 냉열을 냉동 공조에 이용하고, BOG를 엔진의 연료로 사용하여 에너지 효율을 높일 수 있다는 이점이 있다.

또한, LNG 기화 시 발생되는 냉열을 BOG 재액화에 이용하고, 상기 냉열을 이용하여 자연발생되는 BOG의 양을 줄일 수 있다는 이점이 있다.

상기에서는 본 개시의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1000 : 본 개시의 실시예에 따른 LNG 냉열을 이용한 냉동 공조 시스템
100 : LNG 저장부 110 : 저장탱크모듈
120 : 센서모듈 130 : 제1 펌프모듈
140 : 제2 펌프모듈 150 : 분배모듈
160 : 냉각모듈 200 : LNG 연료공급부
210 : 기화모듈 220 : 센서모듈
230 : 펌프모듈 240 : 냉각모듈
300 : BOG 저장부 310 : 저장탱크모듈
320 : 분배모듈 330 : 센서모듈
340 : 냉각모듈 350 : 방출모듈
400 : BOG 연료공급부 410 : 압축모듈
420 : 센서모듈 430 : 펌프모듈
440 : 냉각모듈 500 : BOG 재액화부
510 : 압축모듈 520 : 응축모듈
530 : 팽창모듈 540 : 냉각모듈
550 : 기액분리모듈 600 : 냉열제어부
610 : 냉열수집모듈 611 : 제1 냉열수집모듈
612 : 제2 냉열수집모듈 613 : 제3 냉열수집모듈
620 : 냉매전송모듈 630 : 냉매저장모듈
640 : 분배모듈 641 : 순환배관유닛
642 : 펌프유닛 643 : 유량제어유닛
700 : 냉동공조부 710 : 냉기생성모듈
720 : 에어펌프모듈 730 : 냉기배관모듈
740 : 에어밸브모듈

Claims

액화천연가스가 저장되는 LNG 저장부(100);
상기 LNG 저장부(100)의 액화천연가스를 기화시켜 엔진에 공급하는 LNG 연료공급부(200);
상기 LNG 저장부(100)에서 자연 발생되는 BOG를 수집하여 저장하는 BOG 저장부(300);
상기 BOG 저장부(300)의 BOG 일부를 엔진연료로 제공하기 위한 BOG 연료공급부(400);
상기 BOG 저장부(300)의 BOG 일부를 재액화하는 BOG 재액화부(500);
냉열을 수집하고 상기 수집된 냉열을 상기 BOG 재액화부(500)에 분배하는 냉열제어부(600); 및
상기 냉열제어부(600)에 저장된 냉열을 전달받아 냉동 공조에 이용하는 냉동공조부(700); 를 포함하고,
상기 BOG 저장부(300)는 BOG가 저장되는 저장탱크모듈(310), 상기 저장탱크모듈(310)에 저장된 BOG의 온도를 조절하기 위한 냉각모듈(340) 및 분배모듈(320)을 포함하되,
상기 분배모듈(320)은 저장된 BOG의 온도를 바탕으로 상기 BOG 연료공급부(400)와 상기 BOG 재액화부(500)에 BOG를 분배하는 것을 특징으로 하는 LNG 냉열을 이용한 냉동 공조 시스템.
제1항에 있어서,
상기 LNG 저장부(100)는 액화천연가스가 저장되는 저장탱크모듈(110)과 냉각모듈(160)을 포함하되,
상기 냉각모듈(160)은 BOG 발생을 억제하기 위해 상기 저장탱크모듈(110)의 외측면을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 LNG 냉열을 이용한 냉동 공조 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 냉열제어부(600)는 상기 LNG 연료공급부(200)에서 액체상태의 LNG를 기화시킬때 발생되는 냉열을 수집하는 제1 냉열수집모듈(611)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 냉열을 이용한 냉동 공조 시스템.
제1항에 있어서,
상기 냉열제어부(600)는 상기 BOG 연료공급부(400)에 제공되는 저온의 BOG로부터 냉열을 수집하는 제2 냉열수집모듈(612)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 냉열을 이용한 냉동 공조 시스템.