KR102305887B1 - 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것으로서, 액화가스를 연료로 사용하여 추진하는 선박에 마련되는 가스 처리 시스템으로서, 액화가스를 저장하는 연료탱크; 상기 연료탱크의 액화가스를 상기 선박을 추진하는 추진엔진에 공급하는 액화가스 공급부; 상기 연료탱크에서 발생한 증발가스를 발전엔진에 공급하는 증발가스 공급부를 포함하며, 상기 증발가스 공급부는, 상기 연료탱크의 증발가스를 압축해 상기 발전엔진에 공급하는 압축기를 포함하고, 상기 압축기는, 최대 토출압력이 상기 발전엔진의 설계압력보다 낮도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박{Gas treatment system and ship having the same}

본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.

선박은 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 몇천 개 이상의 컨테이너 등을 싣고 대양을 항해하는 운송수단으로서, 강철로 이루어져 있고 부력에 의해 수선면에 부유한 상태에서 프로펠러의 회전을 통해 발생되는 추력을 통해 이동한다.

이러한 선박은 엔진이나 가스 터빈 등을 구동함으로써 추력을 발생시키는데, 이때 엔진은 가솔린 또는 디젤 등의 오일 연료를 사용하여 피스톤을 움직여서 피스톤의 왕복운동에 의해 크랭크 축이 회전되도록 하고, 크랭크 축에 연결된 샤프트가 회전되어 프로펠러가 구동되도록 하며, 반면 가스 터빈은 압축 공기와 함께 연료를 연소시키고, 연소 공기의 온도/압력을 통해 터빈 날개를 회전시킴으로써 발전하여 프로펠러에 동력을 전달하는 방식을 사용한다.

그러나 최근에는, 액화가스의 일종인 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)를 운반하는 LNG 운반선에서 LNG를 연료로 사용하여 엔진이나 터빈 등의 수요처를 구동하는 LNG 연료공급 방식이 사용되고 있으며, LNG는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부하기 때문에, 수요처의 연료로 LNG를 사용하는 방식은 LNG 운반선 외의 다른 선박에도 적용되고 있다.

그러나 아직까지는 디젤과 같은 오일 연료를 이용하는 종래의 경우와 대비할 때, 가스 연료인 LNG를 이용하는 경우에서 해결해야 하는 문제들이 다수 존재하는 상황이어서, 청정연료인 LNG를 이용하여 선박 내의 수요처에 공급하는 기술에 대해 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 발전엔진의 설계압력 이하의 토출압력을 갖는 압축기로 증발가스 처리는 물론이고 발전엔진의 안정적 가동이 가능하도록 한 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 가스 처리 시스템은, 액화가스를 연료로 사용하여 추진하는 선박에 마련되는 가스 처리 시스템으로서, 액화가스를 저장하는 연료탱크; 상기 연료탱크의 액화가스를 상기 선박을 추진하는 추진엔진에 공급하는 액화가스 공급부; 상기 연료탱크에서 발생한 증발가스를 발전엔진에 공급하는 증발가스 공급부를 포함하며, 상기 증발가스 공급부는, 상기 연료탱크의 증발가스를 압축해 상기 발전엔진에 공급하는 압축기를 포함하고, 상기 압축기는, 최대 토출압력이 상기 발전엔진의 설계압력보다 낮도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 발전엔진은, 부하가 낮아지면 요구되는 연료의 압력이 낮아지는 특성을 가질 수 있다.

구체적으로, 상기 발전엔진은, 기설정 부하 이내에서는 상기 압축기에 의해 공급되는 증발가스에 의해 가동하고, 상기 기설정 부하 이상에서는 상기 액화가스 공급부에 의해 공급되는 액화가스에 의해 가동할 수 있다.

구체적으로, 상기 기설정 부하는, 상기 압축기의 최대 토출압력에 대응되는 상기 발전엔진의 부하보다 기설정값 낮은 부하일 수 있다.

구체적으로, 상기 발전엔진의 부하에 따라 연료 공급을 제어하는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 발전엔진의 부하별 필요 압력 데이터를 토대로, 상기 발전엔진의 현재 부하에 따른 필요 압력을 산출한 뒤 상기 압축기의 최대 토출압력과 대비해 상기 증발가스 공급부 또는 상기 액화가스 공급부에 의하여 연료 공급이 이루어지도록 제어할 수 있다.

구체적으로, 상기 발전엔진의 부하에 따라 연료 공급을 제어하는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 발전엔진의 부하별 필요 압력 데이터를 토대로, 상기 압축기의 최대 토출압력에 대응되는 기설정 부하를 산출한 뒤 상기 발전엔진의 현재 부하와 대비해 상기 증발가스 공급부 또는 상기 액화가스 공급부에 의하여 연료 공급이 이루어지도록 제어할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 선박은, 상기 가스 처리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 연료탱크에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위해 발전엔진에 공급하되, 압축기 토출압력을 발전엔진 설계압력 이하로 설정하여 압축기 제원을 낮출 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템에서 발전엔진의 부하별 연료 요구압력을 나타내는 그래프이다.
도 4는 발전엔진의 부하별 운전 빈도수를 나타내는 그래프이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 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. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 참고로 본 명세서에서 액화가스는 LNG일 수 있지만 이로 한정하는 것은 아니며, 비등점이 상온보다 낮아 저장을 위해 강제로 액화되며 발열량을 갖는 모든 물질을 포괄할 수 있다.

또한 본 명세서에서 액화가스/증발가스는 연료탱크(10) 내부에서의 상태를 기준으로 구분되는 것이고, 명칭으로 인하여 액상 또는 기상으로 반드시 한정되는 것은 아님을 알려둔다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템에서 발전엔진(GE)의 부하별 연료 요구압력을 나타내는 그래프이다. 또한 도 4는 발전엔진(GE)의 부하별 운전 빈도수를 나타내는 그래프이다.

도 1을 먼저 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1)은, 액화가스를 연료로 사용하여 추진하는 선박(1)이다. 이때 선박(1)은 연료로 사용하는 액화가스 외의 화물이나 승객을 운송하는 선박(1)일 수 있으며, 액화천연가스 운반선 외의 선종일 수 있다.

즉 본 발명의 선박(1)은, 연료인 액화가스를 화물로 운송하는 선박(1)이 아니기 때문에, 액화가스를 저장하는 연료탱크(10)가 추가된 구조를 가질 수 있으며, 이때 연료탱크(10)는 화물의 적재량이 줄어들지 않도록 하거나 최소한으로 줄어들도록 하는 위치에 배치될 수 있다.

일례로 선박(1)에서 연료탱크(10)는 상갑판 상에 배치될 수 있으며, 다만 선박(1)이 컨테이너선일 경우 연료탱크(10)는 선실 하부, 엔진룸 전방, 선수, 선미 등의 제한되지 않는 위치에 마련될 수 있다.

선박(1)은, 추진엔진(ME)과 복수 개의 발전엔진(GE)을 갖는다. 추진엔진(ME)은 액화가스 또는 오일을 사용하여 프로펠러의 회전을 구현함으로써 선박(1)을 추진시키는 엔진으로서, ME-GI, X-DF 등의 액화가스용 이종연료엔진일 수 있다.

발전엔진(GE)은, 추진엔진(ME)과 함께 엔진룸 내에 마련될 수 있으며, 액화가스 또는 오일을 사용하여 발전기를 가동해 전력을 생산한다. 발전엔진(GE)에서 생산된 전력은 선박(1) 내부의 다양한 전력 수요처에 의해 소비될 수 있다.

발전엔진(GE)은 액화가스 외에 연료탱크(10) 내에서 발생한 증발가스를 소비할 수 있도록 마련되며, 이에 대해서는 이하에서 자세히 설명한다. 또한 발전엔진(GE)은 부하가 낮아지면 요구되는 연료의 압력이 낮아지는 특성을 갖는데, 이에 대해서도 이하 후술한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템(2)은, 위와 같은 선박(1)에 마련되는 시스템으로서, 연료탱크(10), 액화가스 공급부(20), 증발가스 공급부(30), 제어부(도시하지 않음)를 포함한다.

연료탱크(10)는, 액화가스를 저장한다. 이때 연료탱크(10)는 액화가스를 고압으로 저장하는 고압형의 탱크로, 독립형인 Type B 혹은 Type C일 수 있고 탱크 설계 압력을 높이면 활용에 유연성을 키울 수 있으나 가격이 상승하기 때문에, 통상 설계 압력을 5 내지 10 bar로 설정하고 있다.

다만 IGF 요구사항(비상상황 발생 시 15일 동안 압력 축적) 만족 및 탱크 보호를 위해 연료탱크(10)의 실 사용 압력은 더 낮게 유지할 수 있다. 이러한 연료탱크(10)는 선내 또는 선외에 배치될 수 있으며, 적어도 하나 이상 마련될 수 있다.

물론 연료탱크(10)는 Type C 외에도 대기압으로 액화가스를 저장하는 Type B 이거나, 대기압으로 액화가스를 저장하는 멤브레인형 등으로 마련될 수 있다. 다만 이하에서는 편의상 연료탱크(10)가 Type C인 것을 가정하여 설명한다.

연료탱크(10)는 액화가스를 저장하는데, 저장된 액화가스는 외부 열침투로 인하여 증발하여 적어도 일부가 증발가스로 변화할 수 있다. 증발가스의 발생은 연료탱크(10) 내부의 압력을 높이는 요인이 되나, 본 발명의 연료탱크(10)는 고압형 타입일 수 있으므로 증발가스가 발생된 것을 바로바로 배출하지 않고 가둬둘 수 있다.

다만 그럼에도 불구하고 지속적으로 증발가스가 발생하게 되면, 연료탱크(10)는 내압을 적정 수준으로 유지하기 위해 증발가스를 배출하여야 한다. 이때 배출되는 증발가스는 대기로 방출될 수 없고 별도의 처리설비를 이용하여 처리되어야 한다.

종래의 경우 연료탱크(10)에서 증발가스가 배출되면, 증발가스는 GCU에 의해 소각되거나 이종연료 보일러(DF 보일러)를 이용하여 증기 생성에 사용되었다. 또한 증발가스를 발전엔진(GE)에 사용하기 위해서는 발전엔진(GE) 가스 요구압력을 맞추기 위하여 발전엔진(GE)의 설계압력을 커버할 수 있는 제원의 증발가스 압축기(BOG compressor)를 두어야 했다.

그러나 본 발명은, 압축기(31)의 최대 토출압력을 발전엔진(GE)의 설계압력보다 낮게 설정하면서도, 액화가스의 공급을 활용하여 발전엔진(GE)의 가동을 보장함으로써, 압축기(31)의 제원을 크게 낮출 수 있다.

특히 실제 발전엔진(GE)의 가동이 도 4에 나타난 것과 같이 주로 40% 내지 60%에 위치한다는 점을 고려하면, 본 발명은 압축기(31)의 최대 토출압력을 발전엔진(GE)의 주 가동범위인 60% 이하일 때 요구되는 압력에 대응되도록 낮추면서 압축기(31)의 제원을 절감하면서도, 실질적으로 운항에 있어서 지장이 거의 없도록 할 수 있다.

액화가스 공급부(20)는, 연료탱크(10)의 액화가스를 선박(1)을 추진하는 추진엔진(ME)에 공급한다. 이를 위해 액화가스 공급부(20)는, 액화가스를 연료탱크(10)에서 배출시키는 이송펌프(21), 액화가스를 가열하여 기화시키는 기화기(22), 추진엔진(ME)의 상류에 마련되어 액화가스를 추진엔진(ME)의 요구온도에 맞추는 가스히터(23)를 포함할 수 있다. 추가로 액화가스 공급부(20)는 연료탱크(10)의 내압 등의 조건에 따라, 배출된 액화가스를 추진엔진(ME)의 요구압력까지 가압하는 고압펌프(도시하지 않음)를 더 포함할 수도 있다.

연료탱크(10)에서 추진엔진(ME)까지는 액화가스 공급라인(L10)이 마련되며, 액화가스 공급라인(L10)에는 이송펌프(21), 기화기(22), 가스히터(23)가 직렬로 나란히 배치될 수 있다.

또한 액화가스 공급부(20)는 액화가스를 발전엔진(GE)에도 공급할 수 있으며, 이 경우 액화가스는 이송펌프(21) 하류에서 액화가스 공급라인(L10)으로부터 분기되어 발전엔진(GE)까지 연결되는 보조 액화가스 공급라인(L11)을 따라 발전엔진(GE)으로 유입될 수 있다.

보조 액화가스 공급라인(L11)에는 액화가스 공급라인(L10)을 따라 유동하며 추진엔진(ME)의 요구 제원에 맞는 온도/압력을 갖는 액화가스를, 발전엔진(GE)의 요구 제원에 맞도록 변화시키는 구성(온도조절수단이나 감압수단 등)이 마련될 수 있을 것이다.

연료탱크(10) 내에 마련되는 이송펌프(21)의 배출압력은, 발전엔진(GE)의 요구압력에 맞춰질 수 있다. 이 경우 보조 액화가스 공급라인(L11)은 펌프에 의한 가압 없이도 액화가스를 발전엔진(GE)으로 전달할 수 있지만, 액화가스 공급라인(L10)에는 추진엔진(ME)의 요구 압력을 맞추기 위한 가압수단이 구비될 수 있다.

반면 이송펌프(21)의 배출압력이 추진엔진(ME)의 요구압력에 맞춰질 수도 있다. 이 경우 액화가스 공급라인(L10)에는 고압펌프가 생략될 수 있으며, 반면 보조 액화가스 공급라인(L11)에는 이송펌프(21)에서 배출된 액화가스를 발전엔진(GE)의 요구압력에 맞추기 위한 감압수단(밸브 등)이 마련될 수 있다.

물론 추진엔진(ME)과 발전엔진(GE)의 요구 압력이 서로 대응되는 경우라고 한다면, 이송펌프(21)의 토출압력이 추진엔진(ME) 및 발전엔진(GE)의 요구 압력을 충족시킬 수 있게 되므로, 이송펌프(21)와 추진엔진(ME) 사이 및 보조 액화가스 공급라인(L11) 상에 별도의 압력조절수단을 마련하지 않을 수 있다.

증발가스 공급부(30)는, 연료탱크(10)에서 발생한 증발가스를 복수 개의 발전엔진(GE)에 공급한다. 연료탱크(10)는 고압형일 경우 증발가스를 일부 저장해둘 수 있지만, 증발가스가 지속적으로 발생하면 고압형의 연료탱크(10)의 설계압력을 넘어서게 될 수 있어서, 연료탱크(10) 내 증발가스는 외부로 배출된 후 증발가스 공급부(30)에 의해 처리될 수 있다.

증발가스 공급부(30)는, 연료탱크(10)에서 배출된 증발가스를 발전엔진(GE)까지 공급하기 위해 증발가스 공급라인(L20)을 구비할 수 있고, 증발가스 공급라인(L20)에는 압축기(31)가 마련되며 압축기(31)의 전후로 프리히터(32)와 쿨러(33)가 마련될 수 있다.

압축기(31)는, 증발가스를 다단 압축한다. 압축기(31)는 연료탱크(10)에서 배출되는 증발가스를 발전엔진(GE)의 요구압력에 맞게 압축할 수 있다. 이때 압축기(31)는 다단으로 마련될 수 있고 또한 증발가스 공급라인(L20) 상에서 병렬로 마련되어 백업 가능하게 구비될 수 있다.

압축기(31)는, 최대 토출압력이 발전엔진(GE)의 설계압력보다 낮도록 마련될 수 있다. 일례로 발전엔진(GE)의 설계압력이 6bar일 경우, 압축기(31)의 최대 토출압력은 4bar 등일 수 있다.

이와 같이 본 실시예는 압축기(31)의 최대 토출압력을 낮춰서 압축기(31)의 설치 비용이나 운영 비용 등을 크게 절감할 수 있다. 특히 이하에서 다시 설명하겠으나, 기존의 운항 사례들을 검토하여 볼 때 발전엔진(GE)은 실질적으로 60% 이상으로 가동되는 경우가 드물기 때문에, 이와 같이 압축기(31)의 최대 토출압력을 제한하더라도 실제 운항에 큰 문제는 없을 것이다.

더욱이 본 실시예는, 발전엔진(GE)이 압축기(31)의 최대 토출압력 이상의 연료를 요구하는 상황이 발생한다 하더라도, 액화가스를 발전엔진(GE)에 공급함으로써 발전엔진(GE)의 안정적 가동을 보장할 수 있다.

프리히터(32)는, 연료탱크(10)에서 배출되는 증발가스를 가열해 압축기(31)로 전달한다. 프리히터(32)가 없는 경우 압축기(31)는 연료탱크(10)에서 배출되는 극저온의 증발가스를 압축해야 하므로 극저온 타입으로 마련되어야 하나, 본 실시예는 프리히터(32)를 둠으로써 압축기(31)가 견뎌야 하는 온도 조건을 완화할 수 있다.

즉 압축기(31)는, 프리히터(32)에 의해 가열된 증발가스를 압축하도록 마련되어, 상온 압축기(31)로 구비될 수 있다. 다만 프리히터(32)에 의해 가열 시 증발가스의 부피가 증가하여 압축기(31)의 효율이 저하될 수 있는데, 이를 대비하고자 연료탱크(10)에서 배출되는 증발가스의 온도에 따라 증발가스가 프리히터(32)를 우회하도록 증발가스 우회라인(도시하지 않음)이 마련될 수 있다.

쿨러(33)는, 압축기(31) 하류에 마련되며 압축기(31)에서 가열된 증발가스를 냉각한다. 증발가스는 압축기(31)에 의해 가열되면서 압축열에 의해 자연스럽게 가열되는데, 압축기(31)에서 토출되는 증발가스의 온도가 발전엔진(GE)의 요구온도 이상일 수 있다.

따라서 쿨러(33)는 다양한 냉매를 활용하여, 압축기(31)에서 토출된 증발가스의 온도를 발전엔진(GE)의 온도에 맞춰줄 수 있다. 물론 압축기(31)에서 토출되는 증발가스의 온도에 따라, 쿨러(33)는 생략 가능하며 히터로 대체될 수도 있다.

제어부는, 발전엔진(GE)의 부하에 따라 연료 공급을 제어한다. 제어부는 IAS 등을 지칭하는 개념일 수 있으며, 또한 제어부는 증발가스 공급부(30)/액화가스 공급부(20)의 제어 외에 발전엔진(GE)과 추진엔진(ME)의 제어도 가능하다.

도 3을 참조하면, 발전엔진(GE)은 연료의 발열량(LCV)이 특정되어 있을 때, 부하(Load)가 증가할수록 inlet pressure가 증가하게 되며, 반대로 부하가 감소하면 inlet pressure가 감소한다.

그런데 도 4를 참조하면, 약 1년여 동안의 운항 사례들을 살펴볼 때, 발전엔진(GE)은 40% 내지 60%로 가동되는 경우가 대부분을 차지하며, 60% 이상으로 가동되는 경우가 통계적으로 매우 드물다.

이는 곧 발전엔진(GE)이 설계압력보다 낮은 압력으로 압축/가압된 연료를 공급받아 가동하는 상황이 주를 이루고 있었음을 의미한다. 이러한 기존 사례들을 고려하여, 본 실시예는 증발가스 공급부(30)의 압축기(31)를, 발전엔진(GE)의 설계압력보다 낮은 최대 토출압력을 갖는 것으로 구비할 수 있다.

일례로 발전엔진(GE)의 설계압력이 6bar 내외일 때, 압축기(31)의 최대 토출압력은 4bar 내외로 마련될 수 있다. 이러한 압축기(31) 제원 완화를 통해, 본 실시예는 CAPEX 및 OPEX의 혁신적 개선이 가능하다.

사례를 들어 설명하면, 14K TEU 컨테이너선이나 300K 이상의 VLCC 선종을 기준으로, 6bar 압축기(31)용 모터는 85kW인데, 4bar 압축기(31)용 모터는 약 55kW이어도 충분하다.

이 경우 적어도, CAPEX는 약 $6000/set 절감할 수 있고, OPEX는 3%(기존 발전엔진(GE) 연료소모량 대비) 절감 효과를 기대할 수 있다.

이와 같이 발전엔진(GE)의 설계압력보다 낮은 최대 토출압력을 갖는 압축기(31)를 구비할 때 발전엔진(GE)의 제어는 다음과 같다.

발전엔진(GE)은, 기설정 부하 이내에서는 압축기(31)에 의해 공급되는 증발가스에 의해 가동한다. 이때 기설정 부하라 함은 압축기(31)의 최대 토출압력에 대응되는 발전엔진(GE)의 부하일 수 있고, 이는 도 3의 그래프에서 압축기(31)의 최대 토출압력과 매칭되는 부하를 의미할 수 있다.

다만 본 실시예는 발전엔진(GE)이 기설정 부하를 넘어서면 증발가스에서 액화가스로 연료 공급을 전환할 수 있는데, 이때 전환 과정에서 연료 공급이 중단되는 것을 방지하고자, 기설정 부하는 압축기(31)의 최대 토출압력에 대응되는 발전엔진(GE)의 부하보다 기설정값(약 5%) 낮은 부하일 수 있다.

따라서 발전엔진(GE)의 부하가, 압축기(31)의 최대 토출압력에 근접한 요구압력을 나타낼 경우, 본 실시예의 제어부는 발전엔진(GE)으로의 연료 공급을 증발가스에서 액화가스로 변경할 수 있다.

발전엔진(GE)은, 기설정 부하 이상에서는 액화가스 공급부(20)에 의해 공급되는 액화가스에 의해 가동할 수 있다. 발전엔진(GE)의 부하가 일반적인 운항 사례에서 드물게 나타나는 기설정 부하 이상인 경우, 압축기(31)는 발전엔진(GE)의 부하를 감당하기 위한 연료 압력을 맞춰주지 못할 수 있으므로, 본 실시예는 증발가스가 아닌 액화가스를 이송펌프(21) 등을 통해 발전엔진(GE)에 공급할 수 있다.

이를 통해 본 실시예는, 발전엔진(GE)이 주로 운항하는 기설정 부하 이내(요구압력이 압축기(31)의 최대 토출압력 이하)가 아닌 기설정 부하 이상인 경우도 원활하게 작동하도록 보장할 수 있다. 다만 이때 연료탱크(10)의 증발가스는, 증발가스 공급라인(L20) 등을 따라 발전엔진(GE) 외의 기타 수요처(보일러, GCU 등)로 공급될 수 있다.

구체적으로 제어부는, 발전엔진(GE)의 부하별 필요 압력 데이터를 토대로, 발전엔진(GE)의 현재 부하에 따른 필요 압력을 산출할 수 있다. 이후 제어부는 산출된 필요 압력을 압축기(31)의 최대 토출압력과 대비하여, 증발가스 공급부(30) 또는 액화가스 공급부(20)에 의하여 연료 공급이 이루어지도록 제어할 수 있다.

위와 같은 제어는 발전엔진(GE)의 부하에 따라 필요 압력을 산출한 뒤 대비하는 것인데, 위와 다른 관점에서 제어부는 발전엔진(GE)의 부하별 필요 압력 데이터를 토대로 압축기(31)의 최대 토출압력에 대응되는 기설정 부하를 미리 산출할 수도 있으며, 이후 제어부는 산출된 기설정 부하를 발전엔진(GE)의 현재 부하와 대비해 증발가스 공급부(30) 또는 액화가스 공급부(20)에 의하여 연료 공급이 이루어지도록 할 수 있다.

즉 본 실시예는, 압축기(31)의 최대 토출압력을, 발전엔진(GE)의 부하에 대응되는 발전엔진(GE)의 요구압력과 위의 예시와 같은 다양한 직간접적 방식으로 실시간 대비하여, 압축기(31)로는 발전엔진(GE)이 요구하는 연료의 제원을 맞춰줄 수 없는 경우 액화가스의 공급이 이루어지도록 전환할 수 있다.

따라서 본 실시예는, 발전엔진(GE)의 실제 가동 사례를 토대로 압축기(31)의 제원 자체를 발전엔진(GE)의 요구 대비 낮춰 구비하되, 발전엔진(GE)의 고부하 가동이 필요한 경우를 대비해 액화가스의 공급을 준비할 수 있다.

위와 같은 증발가스/액화가스의 전환은, 액화가스 공급라인(L10) 및 증발가스 공급라인(L20)에 마련되는 공급밸브(부호 도시하지 않음)의 개폐 제어를 통해 구현될 수 있지만, 이 외에도 제어부가 연료 공급을 전환하는 것에는 제한되지 않는 공지된 다양한 방식을 적용할 수 있음은 물론이다.

이와 같이 본 실시예는, 발전엔진(GE)의 설계압력보다 낮은 최대 토출압력을 갖도록 압축기(31)의 제원을 다운 시켜서, 압축기(31)에 대한 CAPEX, OPEX 등을 크게 절감할 수 있고, 대신 발전엔진(GE)의 요구 압력이 압축기(31)의 최대 토출압력 이상이 되는 경우 액화가스의 공급을 토대로 발전엔진(GE)의 안정적 가동을 보장할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1: 선박 2: 가스 처리 시스템
ME: 추진엔진 GE: 발전엔진
10: 연료탱크 20: 액화가스 공급부
21: 이송펌프 22: 기화기
23: 가스히터 30: 증발가스 공급부
31: 압축기 32: 프리히터
33: 쿨러 L10: 액화가스 공급라인
L11: 보조 액화가스 공급라인 L20: 증발가스 공급라인

Claims (7)

1. 액화가스를 연료로 사용하여 추진하는 선박에 마련되는 가스 처리 시스템으로서,
   액화가스를 저장하는 연료탱크;
   상기 연료탱크의 액화가스를 상기 선박을 추진하는 추진엔진에 공급하는 액화가스 공급부;
   상기 연료탱크에서 발생한 증발가스를 발전엔진에 공급하는 증발가스 공급부를 포함하며,
   상기 증발가스 공급부는,
   상기 연료탱크의 증발가스를 압축해 상기 발전엔진에 공급하는 압축기를 포함하고,
   상기 압축기는,
   최대 토출압력이 상기 발전엔진의 설계압력보다 낮도록 마련되는 것이며,
   상기 발전엔진은,
   부하가 낮아지면 요구되는 연료의 압력이 낮아지는 특성을 가지며, 기설정 부하 이내에서는 상기 압축기에 의해 공급되는 증발가스에 의해 가동하고, 상기 기설정 부하 이상에서는 상기 액화가스 공급부에 의해 공급되는 액화가스에 의해 가동하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 기설정 부하는,
   상기 압축기의 최대 토출압력에 대응되는 상기 발전엔진의 부하보다 기설정값 낮은 부하인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 발전엔진의 부하에 따라 연료 공급을 제어하는 제어부를 더 포함하며,
   상기 제어부는,
   상기 발전엔진의 부하별 필요 압력 데이터를 토대로, 상기 발전엔진의 현재 부하에 따른 필요 압력을 산출한 뒤 상기 압축기의 최대 토출압력과 대비해 상기 증발가스 공급부 또는 상기 액화가스 공급부에 의하여 연료 공급이 이루어지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 발전엔진의 부하에 따라 연료 공급을 제어하는 제어부를 더 포함하며,
   상기 제어부는,
   상기 발전엔진의 부하별 필요 압력 데이터를 토대로, 상기 압축기의 최대 토출압력에 대응되는 기설정 부하를 산출한 뒤 상기 발전엔진의 현재 부하와 대비해 상기 증발가스 공급부 또는 상기 액화가스 공급부에 의하여 연료 공급이 이루어지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
7. 제 1 항 및 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 상기 가스 처리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.

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