KR102305603B1

KR102305603B1 - 선박의 연료 가스 공급 시스템 및 이를 이용한 선박의 연료 가스 공급 방법

Info

Publication number: KR102305603B1
Application number: KR1020210102595A
Authority: KR
Inventors: 최재웅
Original assignee: 선보공업주식회사
Priority date: 2021-08-04
Filing date: 2021-08-04
Publication date: 2021-09-27

Abstract

본 발명은 액화 연료에서 발생되는 증발가스(BOG)를 통합형 열 교환기를 통해 재액화시켜 효과적으로 재활용되도록 함은 물론, 선박의 메인 엔진 및 보조 엔진(혹은 증발가스 사용처)의 구동 상태에 따라 증발가스 운용과 관련된 각종 제어 밸브의 제어 상태를 조절할 수 있도록 하는 선박의 연료 가스 공급 시스템 및 이를 이용한 선박의 연료 가스 공급 방법에 관한 것이다.

Description

선박의 연료 가스 공급 시스템 및 이를 이용한 선박의 연료 가스 공급 방법{FUEL GAS SUPPLY SYSTEM AND METHOD FOR A SHIP}

본 발명은 선박의 연료 가스 공급 시스템 및 이를 이용한 선박의 연료 가스 공급 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 액화 연료에서 발생되는 증발가스(BOG)를 통합형 열 교환기를 통해 재액화시켜 효과적으로 재활용되도록 함은 물론, 선박의 메인 엔진 및 보조 엔진(혹은 증발가스 사용처)의 구동 상태에 따라 증발가스 운용과 관련된 각종 제어 밸브의 제어 상태를 조절할 수 있도록 하는 선박의 연료 가스 공급 시스템 및 이를 이용한 선박의 연료 가스 공급 방법에 관한 것이다.

일반적으로, LNG는 기존의 화석연료 대비 SOx, NOx 및 이산화탄소 등의 유해물질 및 온실가스를 저감시킬 수 있는 청정연료로 부상하고 있으며 육상뿐만 아니라 해양, 즉 조선 및 선박 분야에서도 활용처가 매우 넓어지고 있는 추세이다.

LNG는 일반적으로 상압 및 섭씨 -162도 근처에서 액체상태로 존재하며, 단열시스템을 갖는 저장 탱크에 저장된 후에 개별 수요처에 공급된다. 참고로 선박에서의 주요 수요처는 보일러, 발전기 엔진, 저압(예, Wartsila사의 X-DF 엔진) 및 고압(예, MAN solution사의 MEGI 엔진 등) 엔진 등이며, 이들 수요처에 5 내지 300바의 범위로 공급되며, 육상에서는 주요 수요처로 연결되는 천연가스의 주배관 공급망의 압력이 나라마다 다르나 통상 70 내지 120 bar 범위에서 운영되고 있다.

저장탱크 내부에 저장된 LNG는 단열재 사용을 통해 열유입이 억제되어 있으나 대기온도와 탱크 내부의 온도차이로 인해 불가피하게 열유입이 될 수밖에 없으며, 최근 단열기술의 발달로 선박에 사용되는 멤브레인 탱크의 경우 일일 기준 저장된 LNG의 0.15 vol%가 전후의 증발량을 갖도록 설계할 수 있다. 증발된 증발가스는 BOG 압축기에 의해 압축되며, 탱크에 저장된 LNG는 저압펌프 및 고압펌프를 통해 주배관 공급망의 압력으로 승압된 후, 기화되어 송출된다.

한편, 증발가스 재액화장치에 의해 일정량의 BOG가 액화된다. 종래의 경우, 이러한 증발가스 재액화장치를 LNG 운반선 적용함에 있어서, 증발가스를 재액화시켜 재활용하는 대부분의 프로세스는 LNG 운반선의 메인 엔진이나 발전기 혹은 보일러를 구동시키기 위한 보조 엔진 중 어느 하나 이상이 가동되는 상황에서만 증발가스의 재액화가 이루어진다는 점에서, 선박의 메인 엔진이 가동되지 않는 상황(예를 들어, 선박이 정박중인 상황)에서 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 지속적으로 처리할 수 없다는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 종래의 증발가스 재액화장치에 혼합기(mixer)가 적용되는 경우, 혼합기 내에서 액화 연료와 증발가스가 서로 혼합되는 과정에서 메탄 성분은 연료로 사용되고 중탄화수소 성분은 누적됨에 따라 메탄 넘버가 감소하는 현상이 발생한다. 이 경우, 디젤 사이클로 운전되는 300바 이상의 MEGI 엔진과 같은 고압 엔진은 메탄 넘버가 감소하여도 크게 영향을 받지 않지만, XDF 및 DF 엔진과 같은 저압 엔진의 경우 메탄 넘버가 감소된 액화 연료 사용으로 인해 노킹이 발생될 수 있다.

이에 본 발명자는, 선박의 메인 엔진 및 보조 엔진(혹은 증발가스 사용처)의 구동 상태에 따라 증발가스 운용과 관련된 각종 제어 밸브의 제어 상태를 조절하여 지속적으로 생성되는 증발가스를 효과적으로 활용할 수 있도록 함은 물론, 중탄화수소 발생에 따른 엔진의 노킹 발생 문제를 해결하기 위하여 본 발명을 개발하기에 이르렀다.

한국공개특허 제10-2018-0093405호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액화 연료에서 발생되는 증발가스(BOG)를 통합형 열 교환기를 통해 재액화시켜 효과적으로 재활용되도록 함은 물론, 선박의 메인 엔진 및 보조 엔진(혹은 증발가스 사용처)의 구동 상태에 따라 증발가스 운용과 관련된 각종 제어 밸브의 제어 상태를 조절할 수 있도록 하는 선박의 연료 가스 공급 시스템 및 이를 이용한 선박의 연료 가스 공급 방법을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 액화 연료와 증발가스를 혼합하는 혼합기를 적용함에 있어서, 선박 엔진에서 요구되는 메탄 넘버를 맞출 수 있도록 중탄화수소를 낮추어 엔진에 공급할 수 있도록 하는 선박의 연료 가스 공급 시스템 및 이를 이용한 선박의 연료 가스 공급 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료 가스 공급 시스템(100)은, 액화 연료 탱크(101); 상기 액화 연료 탱크(101)와 연결되며, 상기 액화 연료 탱크(101) 내 마련된 인 탱크 펌프(101a)를 통해 공급되는 액화 연료와 일측을 통해 공급되는 증발가스(BOG)를 서로 혼합하는 혼합기(102); 상기 혼합기(102)를 통해 배출되는 액화 연료를 가압하여 선박 내 메인 엔진(1) 방향으로 공급하는 부스터 펌프(103); 상기 부스터 펌프(103)와 상기 메인 엔진(1) 사이에 마련되며, 상기 부스터 펌프(103)를 통해 공급되는 액화 연료를 가온하여 기화시키는 베이퍼라이저(104); 상기 액화 연료 탱크(101)와 연결되며, 상기 액화 연료 탱크(101) 내 증발가스(BOG)를 압축하여 선박 내 보조 엔진(2) 방향으로 공급하는 증발가스 압축기(105); 상기 증발가스 압축기(105)를 통해 배출되는 증발가스를 상기 보조 엔진(2)이 요구하는 온도로 냉각하는 쿨러(106); 상기 액화 연료 탱크(101)를 통해 배출되는 증발가스와 상기 쿨러(106)를 통해 배출되는 증발가스를 서로 열 교환시킴으로써 상기 액화 연료 탱크(101)를 통해 배출되는 증발가스의 냉열을 회수함과 동시에, 상기 부스터 펌프(103)를 통해 배출되는 액화 연료와 상기 쿨러(106)를 통해 배출되는 증발가스를 서로 열 교환시킴으로써 상기 부스터 펌프(103)를 통해 배출되는 액화 연료의 냉열을 추가 회수하는 통합형 열 교환기(107); 상기 혼합기(102) 내의 증발가스가 상기 제1 열 교환기(107)로 공급되도록 하는 제1 공급 라인(109); 상기 혼합기(102) 내의 증발가스가 상기 보조 엔진(2)으로 공급되도록 하는 제2 공급 라인(110); 상기 혼합기(102) 내의 액화 연료가 상기 부스터 펌프(103)로 공급되도록 하는 제3 공급 라인(111); 상기 혼합기(102) 내 액화 연료가 상기 액화 연료 탱크(101)로 회수되도록 하는 제4 공급 라인(112); 상기 통합형 열 교환기(107)와 상기 혼합기(102)를 서로 연결하여, 상기 통합형 열 교환기(107)를 통해 배출되는 증발가스가 상기 혼합기(102)로 공급되도록 하는 제5 공급 라인(119); 상기 제1 공급 라인(109)에 마련되는 제1 유량 제어 밸브(113); 상기 제2 공급 라인(110)에 마련되는 제2 유량 제어 밸브(114); 상기 제3 공급 라인(111)에 마련되는 제3 유량 제어 밸브(115); 상기 제4 공급 라인(112)에 마련되는 제4 유량 제어 밸브(116); 상기 제5 공급 라인(119)에 마련되는 제5 유량 제어 밸브(121); 및 상기 제1 내지 제5 유량 제어 밸브(113, 114, 115, 116, 121)의 개폐 상태를 제어하는 밸브 제어부(117);를 포함하며, 상기 밸브 제어부(117)는, 상기 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 증발가스 필요량이 증발가스 공급량보다 적은 경우에는 상기 제5 유량 제어 밸브(121)와 상기 제1 유량 제어 밸브(113)를 개방(open)하고 상기 제2 유량 제어 밸브(114)를 차단(close)하며, 상기 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 증발가스 필요량이 증발가스 공급량보다 많은 경우에는 상기 제5 유량 제어 밸브(121)와 상기 제1 유량 제어 밸브(113)를 차단(close)하고 상기 제2 유량 제어 밸브(114)를 개방(open)하여 상기 제2 공급 라인(110)을 통해 증발가스가 상기 보조 엔진(2)으로 직접 공급되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에서, 본 발명은, 상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소(Heavy hydrocarbon) 함량을 측정하는 중탄화수소 함량 측정부(118);를 더 포함하며, 상기 중탄화수소 함량 측정부(118)는, 상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량 측정 결과를 상기 밸브 제어부(117)로 전달하고, 상기 밸브 제어부(117)는, 상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량이 설정값 이하, 즉 메탄 넘버가 상기 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하는 경우에는 상기 제3 유량 제어 밸브(115)를 개방(open)하여 상기 메인 엔진(1)에 필요한 액화 연료를 공급하고 상기 제4 유량 제어 밸브(116)는 일부 개방(open)하여 상기 혼합기(102) 내 액화 연료 중 일부가 상기 제4 공급 라인(112)을 통해 상기 액화 연료 탱크(101)로 일부 회수되도록 하여 상기 혼합기(102) 내 액화 연료가 일정한 액위(liquid level)를 유지하도록 하고, 상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량이 설정값 이상, 즉 메탄 넘버가 상기 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하지 못하는 경우에는 상기 제3 유량 제어 밸브(115)의 개방 상태를 유지하여 상기 메인 엔진(1)에 필요한 액화 연료를 공급하고 상기 제4 유량 제어 밸브(116)를 전체 개방(open)하여 상기 제4 공급 라인(112)을 통해 상기 액화 연료 탱크(101)로 회수되는 액화 연료 회수량을 늘림과 동시에 상기 인 탱크 펌프(101a)를 통한 액화 연료 공급량을 늘림으로써 상기 혼합기(102) 내 액화 연료가 일정한 액위(liquid level)를 유지하도록 하는 한편, 상기 혼합기(102) 내 액화 연료를 상기 액화 연료 탱크(101)의 액화 연료로 희석하여 상기 혼합기(102) 내 액화 연료의 메탄 넘버가 상기 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하도록 하고, 상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량이 설정값 이하로 조정된 경우에는 다시 상기 제4 유량 제어 밸브(116)를 일부 개방(open)하여 상기 제4 공급 라인(112)을 통한 액화 연료 회수량을 줄임과 동시에 상기 인 탱크 펌프(101a)를 통한 액화 연료 공급량도 함께 줄이는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 메인 엔진 및 보조 엔진(혹은 증발가스 사용처)의 구동 상태에 따라 증발가스 운용과 관련된 각종 제어 밸브의 제어 상태를 조절할 수 있어 효율적으로 증발가스 이용이 가능한 이점을 가진다.

또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박 엔진에서 요구되는 메탄 넘버 조건을 맞출 수 있도록 중탄화수소를 낮추어 엔진에 공급할 수 있으며 액화 연료 탱크 내 중탄화수소가 적체되는 문제를 해결할 수 있는 이점을 가진다.

또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 자연적으로 발생되는 증발가스를 이용하는 중소형 액화 연료 추진 선박에서도 운항조건에 구애받지 않고 효과적으로 증발가스를 재액화하여 연료로써 재활용할 수 있도록 하며, 이를 통해 선박의 운항비용 및 벙커링 비용이 절감되도록 하는 이점을 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료 가스 공급 시스템(100)의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 증발가스 및 액화 연료를 냉매로 활용한 재액화 처리 과정 및 보조 엔진(2)의 증발가스 필요량에 따라 제1 및 제2 유량 제어 밸브(113, 114)가 제어되는 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 액화 연료 내 중탄화수소 함량에 따라 제3 및 제4 유량 제어 밸브(115, 116)가 제어되는 상태를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료 가스 공급 시스템(100)의 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료 가스 공급 시스템(100)은 크게 액화 연료 탱크(101), 혼합기(102), 부스터 펌프(103), 베이퍼라이저(104), 증발가스 압축기(105), 쿨러(106), 통합형 열 교환기(107), 혼합기(102) 내 증발가스가 통합형 열 교환기(107)로 공급되도록 하는 제1 공급 라인(109), 혼합기(102) 내 증발가스가 보조 엔진(2)으로 공급되도록 하는 제2 공급 라인(110), 혼합기(102) 내 액화 연료가 부스터 펌프(103)로 공급되도록 하는 제3 공급 라인(111), 혼합기(102) 내 액화 연료가 액화 연료 탱크(101)로 다시 회수되도록 하는 제4 공급 라인(112), 제1 내지 제4 공급 라인(109, 110, 111, 112) 각각에 마련되는 제1 내지 제4 유량 제어 밸브(113, 114, 115, 116) 및 제1 내지 제4 유량 제어 밸브(113, 114, 115, 116)의 개폐 상태를 제어하는 밸브 제어부(117)를 포함하여 구성될 수 있다.

또한 추가적인 실시예에서, 본 발명은 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소(Heavy hydrocarbon) 함량을 측정하기 위한 중탄화수소 함량 측정부(118), 통합형 열 교환기(107)와 혼합기(102)를 서로 연결하며 통합형 열 교환기(107)를 통해 배출되는 증발가스가 혼합기(102)로 공급되도록 하는 제5 공급 라인(119), 제5 공급 라인(119)에 마련되는 제5 유량 제어 밸브(121), 쿨러(106)와 보조 엔진(2)을 서로 연결하는 제6 공급 라인(123) 및 제6 공급 라인(123)에 마련되는 제6 유량 제어 밸브(124)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 제5 및 제6 유량 제어 밸브(121, 124)는 모두 밸브 제어부(117)의 제어 동작에 의해 개폐 동작이 제어될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 선박의 연료 가스 공급 시스템(100)은, 크게 하기와 같은 상황에 따라 제1 내지 제6 유량 제어 밸브(113, 114, 115, 116, 121, 124)의 개폐 상태가 다르게 제어될 수 있다.

1) 증발가스(BOG) 및 액화 연료를 냉매로 활용한 재액화 처리 과정 및 보조 엔진에서 필요로 하는 증발가스 필요량에 따른 밸브 제어 상황,

2) 중탄화수소 증감에 따른 밸브 제어 상황

따라서, 하기에서는 먼저 본 발명에 따른 선박의 연료 가스 공급 시스템(100)의 각 구성을 살펴본 후, 상기 상황에 따른 실시예를 살펴보기로 한다.

도 1을 살펴보면, 액화 연료 탱크(101)는 선박의 추진 동력원인 메인 엔진(1) 및 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 액화 연료를 저장하는 저장 공간을 의미한다. 이때, 액화 연료라 함은 LNG, LPG, Methanol, Ammonia, 액화 수소와 같이 액화 상태의 모든 연료를 포괄하는 의미로 해석될 수 있다. 다만, 설명의 편의상 본 발명의 실시예는 액화 연료가 LNG인 경우를 기준으로 한다.

액화 연료 탱크(101) 내에는 액화 연료가 저장되어 있으며, 이때 액화 연료 탱크(101)의 내측 하부에는 액화 연료를 혼합기(102) 방향으로 가압 공급하기 위한 인 탱크 펌프(In tank pump)(101a)가 마련된다. 따라서, 인 탱크 펌프(101a)를 통해 끌어 올려진 액화 연료는 혼합기(102)와 연결된 공급 라인을 통해 혼합기(102) 방향으로 공급되며, 혼합기(102) 내부에서 증발가스(BOG)와 혼합되도록 토출된다. 한편, 인 탱크 펌프(101a)의 가압력은 5bar 내지 20bar가 적용될 수 있다.

액화 연료 탱크(101) 내 액화 연료는 액화 연료 탱크(101) 내에서 증발가스(BOG) 형태로 기화되면서 액화 연료 탱크(101) 내 압력을 높이게 된다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 증발가스를 후술되는 증발가스 압축기(105) 방향으로 공급하게 된다.

혼합기(102)는 인 탱크 펌프(101a)를 통해 끌어 올려지는 액화 연료와 후술되는 통합형 열 교환기(107)를 통해 공급되는 증발가스를 서로 혼합하여, 액화 연료는 부스터 펌프(103) 방향으로 공급하고, 혼합기(102) 내 증발가스는 통합형 열 교환기(107) 혹은 보조 엔진(2) 방향으로 공급하게 된다.

일반적으로 증발가스(BOG)의 재액화 설비에는 감압밸브 및 기액분리기가 적용된다. 만약 감압밸브가 본 발명에 적용되는 경우, 통합형 열 교환기(107)를 통해 냉각된 고압의 증발가스를 1 내지 10bar의 압력으로 감압하여 압력을 급감시키게 되고, 이 경우 온도가 함께 하강되면서 증발가스가 액화되는 것이다. 이때, 감압밸브는 줄-톰슨 효과를 이용한 줄-톰슨(Joule-Thomson) 밸브가 적용될 수도 있고 일 실시예에서는 팽창기가 적용될 수도 있다. 이때, 감압밸브의 특성 상 증발가스 전체를 재액화시키는 것이 아닌 부분적으로 재액화시킨다는 점에서 기체 상태의 증발가스와 액체 상태의 연료가 혼재한 상태가 된다. 따라서, 감압밸브의 후단에는 기액분리기를 설치하여 감압에 의해 부분적으로 액화된 증발가스를 기체 및 액체로 분리하고, 각 상태에 따른 분기 라인을 형성하여 액체 형태의 연료만을 액화 연료 탱크(101)로 회수해야만 한다.

이러한 설비는 반드시 감압밸브(혹은 팽창기)와 기액분리기를 설치하여야 한다는 점에서 본 발명의 혼합기(102) 대비 공간 제약이 따르고 설비가 단순화되지 못하는 문제를 가지게 된다.

특히, 감압밸브의 경우 주입되는 증발가스의 압력이 고압 상태일수록 급격한 압력 감압에 따른 액화 성능이 극대화될 수 있다. 따라서, 이를 위해서는 전단의 증발가스를 가압하기 위한 증발가스 압축기(105)를 통한 압축력이 감압밸브에 도달할 때까지 유지될 수 있도록 증발가스 압축기(105)의 높은 가압 성능이 요구된다.

즉, 감압밸브 및 기액분리기 구성은 증발가스 재액화 시스템을 갖추기에 충분한 설비 공간을 가지는 대형 선박의 경우 적용에 무리가 없지만, 설비 공간이 비교적 협소한 중소형 선박의 경우에는 감압밸브 및 기액분리기 구성 대신 본 발명과 같이 혼합기(102)를 적용하는 것이 훨씬 유리하게 작용할 수 있다.

다시 혼합기(102)의 설명으로 돌아와서, 혼합기(102)는 부스터 펌프(103)를 통해 메인 엔진(1) 요구 압력으로 가압된 과냉상태(subcooled condition)의 액화 연료와 증발가스를 서로 혼합하여 액화 연료의 온도가 현열상태(saturated condition)로 상승되더라도 액화 연료 자체의 액체 상태를 유지할 수 있다. 이는 증발가스를 냉각시켜 액화되도록 하는 별도의 냉매 없이도 과냉상태의 액화 연료 자체가 냉매가 되도록 하는 방법을 이용한 것이다.

혼합기(102)의 일측에는 혼합기(102) 내 증발가스가 통합형 열 교환기(107)로 공급되도록 하는 제1 공급 라인(109)과, 혼합기(102) 내 증발가스가 보조 엔진(2) 방향으로 공급되도록 하는 제2 공급 라인(110)과, 혼합기(102) 내에서 증발가스와 함께 혼합된 액화 연료가 부스터 펌프(103)로 공급되도록 하는 제3 공급 라인(111)과, 혼합기(102) 내에서 증발가스와 함께 혼합된 액화 연료가 액화 연료 탱크(101)로 다시 회수되도록 하는 제4 공급 라인(112)이 연결된다.

또한, 제1 내지 제4 공급 라인(109, 110, 111, 112) 각각에는 제1 내지 제4 유량 제어 밸브(113, 114, 115, 116)가 마련된다. 이때 제1 내지 제4 유량 제어 밸브(113, 114, 115, 116)는 밸브 제어부(117)의 제어 동작에 따라 개폐 동작이 제어되고, 그에 따라 제1 내지 제4 공급 라인(109, 110, 111, 112)을 통해 공급되는 증발가스 혹은 액화 연료의 유량이 제어된다. 이에 관해서는 도 2를 통해 후술하기로 한다.

부스터 펌프(103)는 혼합기(102)와 연결된 제3 공급 라인(111)을 통해 액화 연료를 공급받은 후 액화 연료를 가압하여 선박 내 메인 엔진(1) 방향으로 공급하는 역할을 하며, 이때 부스터 펌프(103)의 가압력은 5bar 내지 600bar가 될 수 있다. 부스터 펌프(103)를 통해 가압 후 배출되는 액화 연료는 통합형 열 교환기(107)를 거쳐 베이퍼라이저(104)로 공급된다.

베이퍼라이저(104)는 부스터 펌프(103)와 메인 엔진(1) 사이에 마련되며, 부스터 펌프(103)를 통해 공급되는 액화 연료를 가온하여 기화시킴으로써 메인 엔진(1)에서 이용 가능한 형태로 변형시키는 역할을 한다.

이때, 부스터 펌프(103)와 베이퍼라이저(104) 사이에 위치하는 통합형 열 교환기(107)는 부스터 펌프(103)를 통해 가압된 액화 연료와 증발가스 압축기(105)를 통해 공급되는 증발가스 간의 열 교환이 진행되도록 함으로써, 부스터 펌프(103)를 통해 가압된 액화 연료의 냉열을 회수하는 역할을 한다.

증발가스 압축기(105)는 액화 연료 탱크(101)와 공급 라인을 통해 연결되며, 액화 연료 탱크(101) 내 증발가스를 압축하여 보조 엔진(2) 방향으로 공급하는 역할을 한다. 증발가스 압축기(105)의 가압력은 일반적으로 5bar 내지 10bar가 적용된다. 이러한 증발가스 압축기(105)는 일 실시예에서 다단으로 구성될 수 있고, 각 단 사이에는 인터쿨러(inter cooler)가 적용될 수 있다.

한편, 액화 연료 탱크(101)와 증발가스 압축기(150) 사이에는 통합형 열 교환기(107)가 위치하는데, 증발가스 압축기(105)를 통해 가압되는 증발가스는 가압되기 전 섭씨 -110도 전후의 온도(냉열)를 갖게 된다. 따라서, 통합형 열 교환기(107)를 통해 가압 전 증발가스와 가압 후 증발가스(약 섭씨 20도에서 45도 사이)를 서로 열 교환시키게 되고, 이를 통해 가압 전 증발가스 내 냉열을 회수하게 된다.

증발가스 압축기(105)의 후단에는 쿨러(106)가 마련된다. 쿨러(106)는 증발가스 압축기(105)를 통해 가압된 증발가스를 냉각시켜 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 연료 온도(약 섭씨 20도에서 45도 사이)를 맞추는 역할을 한다. 이때, 쿨러(106)는 수냉식 쿨러 및 공냉식 쿨러 중 어느 하나 이상이 적용될 수 있다.

쿨러(106)를 통해 냉각되어 배출되는 증발가스는 분기된 공급 라인을 통해 보조 엔진(2) 또는 통합형 열 교환기(107) 방향으로 공급될 수 있다.

증발가스가 보조 엔진(2) 방향으로 공급될 경우에는 보조 엔진(2) 전단에 마련되는 트림 히터(Trim heater)를 통해 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 연료 온도로 가온될 수 있다. 여기에서, 보조 엔진(2)이라 함은 발전 엔진(Generator Engine) 또는 보일러(Boiler)를 구동하기 위한 엔진 등을 의미할 수 있다.

통합형 열 교환기(107)는 증발가스 압축기(105)에 의한 가압 전 증발가스와 가압 후 증발가스 간의 열 교환을 통해 가압 전 증발가스 내 냉열을 회수하는 역할을 한다.

이와 동시에, 통합형 열 교환기(107)는 부스터 펌프(103)를 통해 가압된 액화 연료 내 냉열을 추가로 회수하는 역할을 한다.

즉, 증발가스 압축기(105)에 의한 가압 후 증발가스는, 가압 전 증발가스와 부스터 펌프(103)를 통해 가압된 액화 연료에 의해 이중으로 냉각된 후 혼합기(102)로 공급되며, 혼합기(102) 내에서 액화 연료와 혼합되면서 재액화가 이루어지는 것이다.

통합형 열 교환기(107)에서의 이중 냉각에 의해, 혼합기(102)로 공급되는 증발가스의 온도강하 폭이 커지게 됨으로써 혼합기(102) 내 재액화 효율이 높아지게 된다. 또한, 통합형 열 교환기(107)는 가압된 증발가스의 현열을 메인 엔진(1) 방향으로 공급되는 액화 연료에 전달함으로써 베이퍼라이저(104)를 통한 가온 상황 전에 미리 액화 연료를 예열할 수 있게 된다.

1) 증발가스(BOG) 및 액화 연료를 냉매로 활용한 재액화 처리 과정 및 보조 엔진에서 필요로 하는 증발가스 필요량에 따른 밸브 제어 상황

도 2는 증발가스 및 액화 연료를 냉매로 활용한 재액화 처리 과정 및 보조 엔진(2)의 증발가스 필요량에 따라 제1 및 제2 유량 제어 밸브(113, 114)가 제어되는 상태를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 함께 살펴보면, 혼합기(102)에는 제1 내지 제4 공급 라인(109, 110, 111, 112)이 마련된다.

제1 공급 라인(109)은 액화 연료 탱크(101)와 통합형 열 교환기(107)를 서로 연결하는 공급 라인에 연결되며, 제1 공급 라인(109)에는 제1 유량 제어 밸브(113)가 마련됨에 따라 제1 유량 제어 밸브(113)의 개폐 여부에 따라 제1 공급 라인(109)을 통한 증발가스의 공급 유량(flow rate)이 제어된다.

제2 공급 라인(110)은 쿨러(106)와 보조 엔진(2)을 서로 연결하는 공급 라인에 연결되며, 제2 공급 라인(110)에는 제2 유량 제어 밸브(114)가 마련됨에 따라 제2 유량 제어 밸브(114)의 개폐 여부에 따라 제2 공급 라인(1110)을 통한 증발가스의 공급 유량이 제어된다.

이때, 제1 및 제2 유량 제어 밸브(113, 114)는 밸브 제어부(117)의 제어 동작에 의해 개폐 동작이 제어된다. 또한 본 발명의 경우 메인 엔진(1)과 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 액화 연료의 필요 유량을 측정하기 위한 유량 측정 수단(200)을 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 유량 측정 수단(200)의 필요 유량 측정 결과, 보조 엔진(2)의 연료 소모량이 증발가스 공급량보다 적을 경우(도 2(a) 참조), 밸브 제어부(117)는 제5 유량 제어 밸브(121)와 제1 유량 제어 밸브(113)를 개방(open)(바람직하게는, 제1 유량 제어 밸브(113)는 혼합기(102) 내 증발가스 해소를 위해 일부만 개방)하고 제2 유량 제어 밸브(114)를 차단(close)함으로써, 혼합기(102) 내 증발가스가 제1 공급 라인(109)을 통해 통합형 열 교환기(107)로 공급되도록 하여 앞서 살펴본 증발가스 재액화 과정이 진행되도록 한다. 이 경우, 쿨러(106)를 통해 배출되는 증발가스는 보조 엔진(2) 방향과 통합형 열 교환기(107) 방향으로 분기되어 공급되기 때문에 보조 엔진(2)에서는 이 중 일부를 연료로 소모하게 된다.

만약, 유량 측정 수단(200)의 필요 유량 측정 결과, 보조 엔진(2)의 연료 소모량이 증발가스 공급량보다 많을 경우(도 2(b) 참조), 밸브 제어부(117)는 제5 유량 제어 밸브(121)와 제1 유량 제어 밸브(113)를 차단(close)하고 제2 유량 제어 밸브(114)를 개방(open)함으로써, 혼합기(102) 내 증발가스 전체가 제2 공급 라인(110)을 통해 보조 엔진(2)으로 공급되도록 한다. 이 경우, 쿨러(106)를 통해서도 지속적으로 증발가스가 공급되고 혼합기(102)를 통해서도 증발가스가 공급되기 때문에 보조 엔진(2)에서는 다량의 증발가스를 연료로 소모하게 된다.

즉, 밸브 제어부(117)는 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 증발가스의 소모량에 상응하도록 제1 및 제2 유량 제어 밸브(113, 114)의 개폐 상태를 제어함으로써 제2 공급 라인(110)의 증발가스 공급 유량을 효과적으로 조절할 수 있다.

2) 중탄화수소 증감에 따른 밸브 제어 상황

도 3은 액화 연료 내 중탄화수소 함량에 따라 제3 및 제4 유량 제어 밸브(115, 116)가 제어되는 상태를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 함께 살펴보면, 혼합기(102) 내에서 증발가스와 혼합된 액화 연료는 혼합기(102)에 마련된 제3 공급 라인(111)을 통해 부스터 펌프(103) 방향으로 공급되고, 제4 공급 라인(112)을 통해서도 액화 연료 탱크(101)로 회수된다.

이때, 제3 및 제4 공급 라인(111, 112)에는 각각 제3 및 제4 유량 제어 밸브(115, 116)가 마련되며, 제3 및 제4 유량 제어 밸브(115, 116)는 밸브 제어부(117)의 제어 동작에 따라 개폐 동작이 제어된다.

한편, 본 발명은 혼합기(102) 내 액화 연료의 중탄화수소(Heavy hydrocarbon) 함량을 측정하고, 측정 결과를 밸브 제어부(117)로 전달하는 중탄화수소 함량 측정부(118)를 포함할 수 있다.

혼합기(102) 내에서는 액화 연료와 증발가스가 지속적으로 공급 및 혼합되는 과정에서, 하부에 쌓이는 액화 연료는 다량의 중탄화수소를 포함할 수 있다. 이처럼 중탄화수소의 양이 많아질 경우 수소/탄소의 비가 감소하여 연료의 옥탄가가 감소하고 이에 따라 메탄 넘버가 감소하게 되는데, 제3 공급 라인(111)과 연결된 메인 엔진(1)이 MEGI 엔진과 같이 고압 엔진일 경우에는 크게 영향이 없지만, XDF나 DF 엔진과 같이 저압 엔진일 경우에는 노킹이 발생할 우려가 있다.

따라서, 본 발명의 밸브 제어부(117)는 중탄화수소 함량 측정부(118)를 통해 혼합기(102) 내 액화 연료의 중탄화수소 함량을 측정한 결과, 중탄화수소 함량이 기 설정된 설정값 이하일 경우(도 3(a) 참조), 즉 메탄 넘버가 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하는 경우, 제3 유량 제어 밸브(115)를 개방(open)하여 메인 엔진(1)에 필요한 액화 연료를 공급하고 제4 유량 제어 밸브(116)는 일부 개방(open)하여 혼합기(102) 내 액화 연료 중 일부가 제4 공급 라인(112)을 통해 액화 연료 탱크(101)로 일부 회수되도록 하여 혼합기(102) 내 액화 연료가 일정한 액위(liquid level)를 유지하도록 한다.

하지만, 만약 중탄화수소 함량이 기 설정된 설정값 이상일 경우(도 3(b) 참조), 즉 메탄 넘버가 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하지 못하는 경우, 제3 유량 제어 밸브(115)의 개방 상태를 유지하여 메인 엔진(1)에 필요한 액화 연료를 공급하고 제4 유량 제어 밸브(116)를 전체 개방(open)하여 제4 공급 라인(112)을 통해 액화 연료 탱크(101)로 회수되는 액화 연료 회수량을 늘림과 동시에 인 탱크 펌프(101a)를 통한 액화 연료 공급량을 늘림으로써 혼합기(102) 내 액화 연료가 일정한 액위(liquid level)를 유지하도록 하는 한편, 혼합기(102) 내 액화 연료를 액화 연료 탱크(101)의 액화 연료로 희석하여 혼합기(102) 내 액화 연료의 메탄 넘버가 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하도록 한다. 이러한 점은, 메인 엔진(1)은 항시 가동되어야 한다는 조건 하에서 메인 엔진(1)에 액화 연료의 공급이 중단되지 않도록 하기 위함이다.

또한 이 경우, 액화 연료 탱크(101)로 회수된 액화 연료는 액화 연료 탱크(101) 내에 다량 저장된 액화 연료과 함께 섞이면서 중탄화수소가 희석되어 중탄화수소 함량이 낮아지게 된다. 그리고 인 탱크 펌프(101a)를 통해 액화 연료가 혼합기(102) 방향으로 가압 공급될 때, 만약 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량이 설정값 이하로 조정이 되면 다시 상기 제4 유량 제어 밸브(116)를 일부 개방(open)하여 상기 제4 공급 라인(112)을 통한 액화 연료 회수량을 줄임과 동시에 상기 인 탱크 펌프(101a)를 통한 액화 연료 공급량도 함께 줄이게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 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.

1: 메인 엔진
2: 보조 엔진
100: 선박의 연료 가스 공급 시스템
101: 액화 연료 탱크
101a: 인 탱크 펌프
102: 혼합기
103: 부스터 펌프
104: 베이퍼라이저
105: 증발가스 압축기
106: 쿨러
107: 통합형 열 교환기
109, 110, 111, 112: 제1 내지 제4 공급 라인
113, 114, 115, 116: 제1 내지 제4 유량 제어 밸브
117: 밸브 제어부
118: 중탄화수소 함량 측정부
119: 제5 공급 라인
121: 제5 유량 제어 밸브
123: 제6 공급 라인
124: 제6 유량 제어 밸브
200: 유량 측정 수단

Claims

액화 연료 탱크(101);
상기 액화 연료 탱크(101)와 연결되며, 상기 액화 연료 탱크(101) 내 마련된 인 탱크 펌프(101a)를 통해 공급되는 액화 연료와 일측을 통해 공급되는 증발가스(BOG)를 서로 혼합하는 혼합기(102);
상기 혼합기(102)를 통해 배출되는 액화 연료를 가압하여 선박 내 메인 엔진(1) 방향으로 공급하는 부스터 펌프(103);
상기 부스터 펌프(103)와 상기 메인 엔진(1) 사이에 마련되며, 상기 부스터 펌프(103)를 통해 공급되는 액화 연료를 가온하여 기화시키는 베이퍼라이저(104);
상기 액화 연료 탱크(101)와 연결되며, 상기 액화 연료 탱크(101) 내 증발가스(BOG)를 압축하여 선박 내 보조 엔진(2) 방향으로 공급하는 증발가스 압축기(105);
상기 증발가스 압축기(105)를 통해 배출되는 증발가스를 상기 보조 엔진(2)이 요구하는 온도로 냉각하는 쿨러(106);
상기 액화 연료 탱크(101)를 통해 배출되는 증발가스와 상기 쿨러(106)를 통해 배출되는 증발가스를 서로 열 교환시킴으로써 상기 액화 연료 탱크(101)를 통해 배출되는 증발가스의 냉열을 회수함과 동시에, 상기 부스터 펌프(103)를 통해 배출되는 액화 연료와 상기 쿨러(106)를 통해 배출되는 증발가스를 서로 열 교환시킴으로써 상기 부스터 펌프(103)를 통해 배출되는 액화 연료의 냉열을 추가 회수하는 통합형 열 교환기(107);
상기 혼합기(102) 내의 증발가스가 상기 통합형 열 교환기(107)로 공급되도록 하는 제1 공급 라인(109);
상기 혼합기(102) 내의 증발가스가 상기 보조 엔진(2)으로 공급되도록 하는 제2 공급 라인(110);
상기 혼합기(102) 내의 액화 연료가 상기 부스터 펌프(103)로 공급되도록 하는 제3 공급 라인(111);
상기 혼합기(102) 내 액화 연료가 상기 액화 연료 탱크(101)로 회수되도록 하는 제4 공급 라인(112);
상기 통합형 열 교환기(107)와 상기 혼합기(102)를 서로 연결하여, 상기 통합형 열 교환기(107)를 통해 배출되는 증발가스가 상기 혼합기(102)로 공급되도록 하는 제5 공급 라인(119);
상기 제1 공급 라인(109)에 마련되는 제1 유량 제어 밸브(113);
상기 제2 공급 라인(110)에 마련되는 제2 유량 제어 밸브(114);
상기 제3 공급 라인(111)에 마련되는 제3 유량 제어 밸브(115);
상기 제4 공급 라인(112)에 마련되는 제4 유량 제어 밸브(116);
상기 제5 공급 라인(119)에 마련되는 제5 유량 제어 밸브(121); 및
상기 제1 내지 제5 유량 제어 밸브(113, 114, 115, 116, 121)의 개폐 상태를 제어하는 밸브 제어부(117);를 포함하며,
상기 밸브 제어부(117)는,
상기 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 증발가스 필요량이 증발가스 공급량보다 적은 경우에는 상기 제5 유량 제어 밸브(121)와 상기 제1 유량 제어 밸브(113)를 개방(open)하고 상기 제2 유량 제어 밸브(114)를 차단(close)하며,
상기 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 증발가스 필요량이 증발가스 공급량보다 많은 경우에는 상기 제5 유량 제어 밸브(121)와 상기 제1 유량 제어 밸브(113)를 차단(close)하고 상기 제2 유량 제어 밸브(114)를 개방(open)하여 상기 제2 공급 라인(110)을 통해 증발가스가 상기 보조 엔진(2)으로 직접 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는, 선박의 연료 가스 공급 시스템.
제1항에 있어서,
상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소(Heavy hydrocarbon) 함량을 측정하는 중탄화수소 함량 측정부(118);를 더 포함하며,
상기 중탄화수소 함량 측정부(118)는,
상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량 측정 결과를 상기 밸브 제어부(117)로 전달하고,
상기 밸브 제어부(117)는,
상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량이 설정값 이하, 즉 메탄 넘버가 상기 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하는 경우에는 상기 제3 유량 제어 밸브(115)를 개방(open)하여 상기 메인 엔진(1)에 필요한 액화 연료를 공급하고 상기 제4 유량 제어 밸브(116)는 일부 개방(open)하여 상기 혼합기(102) 내 액화 연료 중 일부가 상기 제4 공급 라인(112)을 통해 상기 액화 연료 탱크(101)로 일부 회수되도록 하여 상기 혼합기(102) 내 액화 연료가 일정한 액위(liquid level)를 유지하도록 하고,
상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량이 설정값 이상, 즉 메탄 넘버가 상기 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하지 못하는 경우에는 상기 제3 유량 제어 밸브(115)의 개방 상태를 유지하여 상기 메인 엔진(1)에 필요한 액화 연료를 공급하고 상기 제4 유량 제어 밸브(116)를 전체 개방(open)하여 상기 제4 공급 라인(112)을 통해 상기 액화 연료 탱크(101)로 회수되는 액화 연료 회수량을 늘림과 동시에 상기 인 탱크 펌프(101a)를 통한 액화 연료 공급량을 늘림으로써 상기 혼합기(102) 내 액화 연료가 일정한 액위(liquid level)를 유지하도록 하는 한편, 상기 혼합기(102) 내 액화 연료를 상기 액화 연료 탱크(101)의 액화 연료로 희석하여 상기 혼합기(102) 내 액화 연료의 메탄 넘버가 상기 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하도록 하고,
상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량이 설정값 이하로 조정된 경우에는 다시 상기 제4 유량 제어 밸브(116)를 일부 개방(open)하여 상기 제4 공급 라인(112)을 통한 액화 연료 회수량을 줄임과 동시에 상기 인 탱크 펌프(101a)를 통한 액화 연료 공급량도 함께 줄이는 것을 특징으로 하는, 선박의 연료 가스 공급 시스템.
액화 연료 탱크(101), 상기 액화 연료 탱크(101)와 연결되며, 상기 액화 연료 탱크(101) 내 마련된 인 탱크 펌프(101a)를 통해 공급되는 액화 연료와 일측을 통해 공급되는 증발가스(BOG)를 서로 혼합하는 혼합기(102), 상기 혼합기(102)를 통해 배출되는 액화 연료를 가압하여 선박 내 메인 엔진(1) 방향으로 공급하는 부스터 펌프(103), 상기 부스터 펌프(103)와 상기 메인 엔진(1) 사이에 마련되며, 상기 부스터 펌프(103)를 통해 공급되는 액화 연료를 가온하여 기화시키는 베이퍼라이저(104), 상기 액화 연료 탱크(101)와 연결되며, 상기 액화 연료 탱크(101) 내 증발가스(BOG)를 압축하여 선박 내 보조 엔진(2) 방향으로 공급하는 증발가스 압축기(105), 상기 증발가스 압축기(105)를 통해 배출되는 증발가스를 상기 보조 엔진(2)이 요구하는 온도로 냉각하는 쿨러(106), 상기 액화 연료 탱크(101)를 통해 배출되는 증발가스와 상기 쿨러(106)를 통해 배출되는 증발가스를 서로 열 교환시킴으로써 상기 액화 연료 탱크(101)를 통해 배출되는 증발가스의 냉열을 회수함과 동시에, 상기 부스터 펌프(103)를 통해 배출되는 액화 연료와 상기 쿨러(106)를 통해 배출되는 증발가스를 서로 열 교환시킴으로써 상기 부스터 펌프(103)를 통해 배출되는 액화 연료의 냉열을 추가 회수하는 통합형 열 교환기(107), 상기 혼합기(102) 내의 증발가스가 상기 통합형 열 교환기(107)로 공급되도록 하는 제1 공급 라인(109), 상기 혼합기(102) 내의 증발가스가 상기 보조 엔진(2)으로 공급되도록 하는 제2 공급 라인(110), 상기 혼합기(102) 내의 액화 연료가 상기 부스터 펌프(103)로 공급되도록 하는 제3 공급 라인(111), 상기 혼합기(102) 내 액화 연료가 상기 액화 연료 탱크(101)로 회수되도록 하는 제4 공급 라인(112), 상기 통합형 열 교환기(107)와 상기 혼합기(102)를 서로 연결하여, 상기 통합형 열 교환기(107)를 통해 배출되는 증발가스가 상기 혼합기(102)로 공급되도록 하는 제5 공급 라인(119), 상기 제1 공급 라인(109)에 마련되는 제1 유량 제어 밸브(113), 상기 제2 공급 라인(110)에 마련되는 제2 유량 제어 밸브(114), 상기 제3 공급 라인(111)에 마련되는 제3 유량 제어 밸브(115), 상기 제4 공급 라인(112)에 마련되는 제4 유량 제어 밸브(116), 상기 제5 공급 라인(119)에 마련되는 제5 유량 제어 밸브(121) 및 상기 제1 내지 제5 유량 제어 밸브(113, 114, 115, 116, 121)의 개폐 상태를 제어하는 밸브 제어부(117)를 포함하는 선박의 연료 가스 공급 시스템(100)을 이용하는 선박의 연료 가스 공급 방법에 있어서,
유량 측정 수단(200)을 통해 상기 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 증발가스 필요량을 측정하는 단계;
상기 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 증발가스 필요량이 증발가스 공급량보다 적은 경우, 상기 제5 유량 제어 밸브(121)와 상기 제1 유량 제어 밸브(113)를 개방(open)하고 상기 제2 유량 제어 밸브(114)를 차단(close)하는 단계; 및
상기 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 증발가스 필요량이 증발가스 공급량보다 많은 경우, 상기 제5 유량 제어 밸브(121)와 상기 제1 유량 제어 밸브(113)를 차단(close)하고 상기 제2 유량 제어 밸브(114)를 개방(open)하여 상기 제2 공급 라인(110)을 통해 증발가스가 상기 보조 엔진(2)으로 직접 공급되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박의 연료 가스 공급 방법.
액화 연료 탱크(101), 상기 액화 연료 탱크(101)와 연결되며, 상기 액화 연료 탱크(101) 내 마련된 인 탱크 펌프(101a)를 통해 공급되는 액화 연료와 일측을 통해 공급되는 증발가스(BOG)를 서로 혼합하는 혼합기(102), 상기 혼합기(102)를 통해 배출되는 액화 연료를 가압하여 선박 내 메인 엔진(1) 방향으로 공급하는 부스터 펌프(103), 상기 부스터 펌프(103)와 상기 메인 엔진(1) 사이에 마련되며, 상기 부스터 펌프(103)를 통해 공급되는 액화 연료를 가온하여 기화시키는 베이퍼라이저(104), 상기 액화 연료 탱크(101)와 연결되며, 상기 액화 연료 탱크(101) 내 증발가스(BOG)를 압축하여 선박 내 보조 엔진(2) 방향으로 공급하는 증발가스 압축기(105), 상기 증발가스 압축기(105)를 통해 배출되는 증발가스를 상기 보조 엔진(2)이 요구하는 온도로 냉각하는 쿨러(106), 상기 액화 연료 탱크(101)를 통해 배출되는 증발가스와 상기 쿨러(106)를 통해 배출되는 증발가스를 서로 열 교환시킴으로써 상기 액화 연료 탱크(101)를 통해 배출되는 증발가스의 냉열을 회수함과 동시에, 상기 부스터 펌프(103)를 통해 배출되는 액화 연료와 상기 쿨러(106)를 통해 배출되는 증발가스를 서로 열 교환시킴으로써 상기 부스터 펌프(103)를 통해 배출되는 액화 연료의 냉열을 추가 회수하는 통합형 열 교환기(107), 상기 혼합기(102) 내의 증발가스가 상기 통합형 열 교환기(107)로 공급되도록 하는 제1 공급 라인(109), 상기 혼합기(102) 내의 증발가스가 상기 보조 엔진(2)으로 공급되도록 하는 제2 공급 라인(110), 상기 혼합기(102) 내의 액화 연료가 상기 부스터 펌프(103)로 공급되도록 하는 제3 공급 라인(111), 상기 혼합기(102) 내 액화 연료가 상기 액화 연료 탱크(101)로 회수되도록 하는 제4 공급 라인(112), 상기 통합형 열 교환기(107)와 상기 혼합기(102)를 서로 연결하여, 상기 통합형 열 교환기(107)를 통해 배출되는 증발가스가 상기 혼합기(102)로 공급되도록 하는 제5 공급 라인(119), 상기 제1 공급 라인(109)에 마련되는 제1 유량 제어 밸브(113), 상기 제2 공급 라인(110)에 마련되는 제2 유량 제어 밸브(114), 상기 제3 공급 라인(111)에 마련되는 제3 유량 제어 밸브(115), 상기 제4 공급 라인(112)에 마련되는 제4 유량 제어 밸브(116), 상기 제5 공급 라인(119)에 마련되는 제5 유량 제어 밸브(121), 상기 제1 내지 제5 유량 제어 밸브(113, 114, 115, 116, 121)의 개폐 상태를 제어하는 밸브 제어부(117) 및 상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소(Heavy hydrocarbon) 함량을 측정하는 중탄화수소 함량 측정부(118)를 포함하는 선박의 연료 가스 공급 시스템(100)을 이용하는 선박의 연료 가스 공급 방법에 있어서,
상기 중탄화수소 함량 측정부(118)를 통해 상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량을 측정하고 측정 결과를 상기 밸브 제어부(117)로 전달하는 단계;
상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량이 설정값 이하, 즉 메탄 넘버가 상기 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하는 경우, 상기 밸브 제어부(117)는 상기 제3 유량 제어 밸브(115)를 개방(open)하여 상기 메인 엔진(1)에 필요한 액화 연료를 공급하고 상기 제4 유량 제어 밸브(116)는 일부 개방(open)하여 상기 혼합기(102) 내 액화 연료 중 일부가 상기 제4 공급 라인(112)을 통해 상기 액화 연료 탱크(101)로 일부 회수되도록 하여 상기 혼합기(102) 내 액화 연료가 일정한 액위(liquid level)를 유지하도록 단계;
상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량이 설정값 이상, 즉 메탄 넘버가 상기 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하지 못하는 경우, 상기 밸브 제어부(117)는 상기 제3 유량 제어 밸브(115)의 개방 상태를 유지하여 상기 메인 엔진(1)에 필요한 액화 연료를 공급하고 상기 제4 유량 제어 밸브(116)를 전체 개방(open)하여 상기 제4 공급 라인(112)을 통해 상기 액화 연료 탱크(101)로 회수되는 액화 연료 회수량을 늘림과 동시에 상기 인 탱크 펌프(101a)를 통한 액화 연료 공급량을 늘림으로써 상기 혼합기(102) 내 액화 연료가 일정한 액위(liquid level)를 유지하도록 하는 한편, 상기 혼합기(102) 내 액화 연료를 상기 액화 연료 탱크(101)의 액화 연료로 희석하여 상기 혼합기(102) 내 액화 연료의 메탄 넘버가 상기 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하도록 하는 단계; 및
상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량이 설정값 이하로 조정된 경우, 상기 밸브 제어부(117)에서 다시 상기 제4 유량 제어 밸브(116)를 일부 개방(open)하여 상기 제4 공급 라인(112)을 통한 액화 연료 회수량을 줄임과 동시에 상기 인 탱크 펌프(101a)를 통한 액화 연료 공급량도 함께 줄이는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박의 연료 가스 공급 방법.