KR102371908B1 - 선박 발전 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 샤프트 클러치(shaft clutch)를 적용하여 프로펠러를 작동시키지 않고 선박이 정박된 구간에서 기존 디젤 발전기를 사용하지 않으며, 메인 엔진 구동을 통한 엔진 마운티드 발전기로 전력 생성이 가능한 선박 발전 시스템을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 발전 시스템은 선박의 메인 엔진 동작에 따라 전력을 생성하는 축 발전기, 상기 메인 엔진에 연결된 샤프트와 상기 선박의 프로펠러에 연결된 샤프트 사이에 형성되어, 제어에 따라 상기 메인 엔진측 샤프트와 상기 프로펠러 측 샤프트 사이를 선택적으로 연결하거나 분리하는 샤프트 클러치, 사전에 설정된 하버(harbor) 모드시에 상기 샤프트 클러치의 연결을 분리시키는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

선박 발전 시스템{SYSTEM FOR GENERATING POWER OF SHIP}
본 발명은 선박 발전 시스템에 관한 것이다.
최근 IMO 환경규제에 따라 선박 제조 연비 지수(EEDI) 개선을 위한 다양한 방법들이 끊임없이 회자되고 있다. 이를 개선하기 위한 방안 중 축 발전기(shaft generator)를 통하여 선박 제조 연비 지수를 저감하는 방안이 일반적이다.
선박에는 선박의 운항 과정에, 선박에 탑재된 각종 장비나 의장품 등에 필요한 전력을 생산하여 제공하기 위한 발전기가 설치된다.
일반적으로 선박에 설치되는 발전기는 연료를 연소하여 전력을 생산한다. 이때, 발전기가 소비하는 연료는 디젤유와 같은 화석연료일 수 있다.
그러나, 최근 선박이 대형화되는 추세로 인하여, 선박의 운항 과정에 필요한 전력은 증가하고 있고, 전력의 생산 과정에 소비되는 연료도 증가하고 있다. 이 경우, 선박의 운항에 따른 유류비 등의 운영비용이 증가하는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-2067405호
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 샤프트 클러치(shaft clutch)를 적용하여 프로펠러를 작동시키지 않고 선박이 정박된 구간에서 기존 디젤 발전기를 사용하지 않으며, 메인 엔진 구동을 통한 엔진 마운티드 발전기로 전력 생성이 가능한 선박 발전 시스템을 제공된다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 발전 시스템은 선박의 메인 엔진 동작에 따라 전력을 생성하는 축 발전기, 상기 메인 엔진에 연결된 샤프트와 상기 선박의 프로펠러에 연결된 샤프트 사이에 형성되어, 제어에 따라 상기 메인 엔진측 샤프트와 상기 프로펠러 측 샤프트 사이를 선택적으로 연결하거나 분리하는 샤프트 클러치, 상기 축 발전기 및 상기 선박의 발전기 엔진에서 생성된 전력을 변환하여 부하에 전달하는 전력 공급부, 사전에 설정된 하버(harbor) 모드시에 상기 샤프트 클러치의 연결을 분리시키는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 메인 엔진이 구동하더라고 메인 엔진의 추진력이 프로펠러로 전달되지 않고 엔진 마운티드 발전기(EMG)를 통해 전력을 생성할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 발전 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 발전 시스템의 전력 흐름을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 발전 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 발전 시스템(100)은 메인 엔진(Maing Engine; M/E)(110), 축 발전기(Shaft Grnerator; SG)(120), 제어부(140) 및 샤프트 클러치(shaft clutch)(150)를 포함할 수 있다.
메인 엔진(110)은 축에 연결된 프로펠러를 회전시켜 선박을 추진시킬 수 있다.
축 발전기(120)는 선박의 메인 엔진(110)의 동작에 따라 전력을 생성할 수 있으며, 외부에서 전력을 공급받는 경우 전동기로 동작하여 선박을 추진시킬 수도 있다.
축 발전기(120)는 메인 엔진(110)의 프리 엔드(free-end)(크랭크 축(crank shaft) 바로 앞)에 설치하는 방식의 엔진 장착(Engine Mounted) 방식의 엔진 마운티드 발전기(Engine Mounted shaft Generator; EMG)일 수 있다. 엔진 마운티드 발전기는 메인 엔진(110)의 크랭크 축에 연결되어, 메인 엔진(110)과 프로펠러 사이의 중간축에 설치하는 방식의 인-라인 타입 축 발전기(in-line type shaft generator)에 대비하여 엔진 룸의 부피를 더 저감시킬 수도 있다.
제어부(140)는 필요에 따라 샤프트 클러치(150)의 연결을 분리시킬 수 있다. 예를 들어, 하버 모드(harbor mode)와 같이 프로펠러는 돌지 않는 상황에서 선내 필요 전력을 공급해야 할 상황에서 샤프트 클러치(150)의 연결을 분리시킬 수 있다.
샤프트 클러치(150)는 메인 엔진(110)에 연결된 샤프트(S1)와 선박의 프로펠러(P)에 연결된 샤프트(S2) 사이에 형성되어, 제어에 따라 메인 엔진측 샤프트(S1)와 프로펠러 측 샤프트(S2) 사이를 선택적으로 연결하거나 분리할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박 발전 시스템은 축 발전기(120) 및 선박의 발전기 엔진에서 생성된 전력을 변환하여 부하에 전달하는 전력 공급부(130)를 더 포함할 수 있다.
전력 공급부(130)는 축 발전기(120) 또는 발전기 엔진(Generator Engine; G/E)로부터의 전력을 적절히 변환하여 부하에 공급할 수 있다.
전력 공급부(130)는 가변 주파수 드라이브(Variable Frequency Drive; VFD)(131), 메인 스위치 보드(Main Switch board; MSBD)(132), 에너지 저장 시스템(Energy Saving System; ESS)(133)을 포함할 수 있다.
가변 주파수 드라이브(131)는 축 발전기(120)로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 메인 스위치 보드(132) 또는 에너지 저장 시스템(133)에 전달할 수 있다.
메인 스위치 보드(132)는 가변 주파수 드라이브(131)로부터의 직류 전력을 부하에 공급하거나, 발전기 엔진(G/E)으로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 부하에 공급할 수 있다.
에너지 저장 시스템(133)은 가변 주파수 드라이브(131)로부터의 직류 전력을 저장하고, 제어에 따라 저장된 전력을 방전하여 가변 주파수 드라이브(131) 및 메인 스위치 보드(132)를 통해 부하에 공급할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 발전 시스템의 전력 흐름을 나타내는 도면이다.
도 1과 함께, 도 2를 참조하면, 본 발명의 선박 발전 시스템은 LNGC/FSRU와 같은 선박에 엔진 마운티드 발전기(120)를 적용할 경우, 프로펠러는 돌지 않는 상황에서 선내 필요 전력을 공급해야 할 상황에서, 선박의 프로펠러(P)와 메인 엔진(110) 사이에 샤프트 클러치(150)를 배치하여, 제어부(140)의 제어에 따라 엔진 마운티드 발전기(120)를 통해 생성된 전력이 선내 발전기 엔진(G/E)에서 발생된 전력과 함께 병렬 운전되어 전력을 공급할 수 있다.
즉, 메인 엔진이 구동하더라도 메인 엔진의 추진력이 프로펠러로 전달되지 않고 엔진 마운티드 발전기(EMG)를 통해 전력을 생성할 수 있다.
본 발명의 선박 발전 시스템은 예를 들면 하버 모드에서 엔진 마운티드 발전기를 적용한 LPG Carrier/Crude Oil Tanker/Product Carrier/Very Large Crude oil Carrier/Very Large Ethane Carrier 선종에 바람직하게 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 메인 엔진이 구동하더라도 메인 엔진의 추진력이 프로펠러로 전달되지 않고 엔진 마운티드 발전기(EMG)를 통해 전력을 생성할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100: 선박 발전 시스템
110: 메인 엔진
120: 축 발전기
130: 전력 공급부
131: 가변 주파수 드라이브
132: 메인 스위치 보드
133: 에너지 저장 시스템
140: 제어부
150: 샤프트 클러치

Claims (5)

  1. 선박의 메인 엔진 동작에 따라 전력을 생성하는 축 발전기;
    상기 메인 엔진에 연결된 샤프트와 상기 선박의 프로펠러에 연결된 샤프트 사이에 형성되어, 제어에 따라 상기 메인 엔진 측의 샤프트와 상기 프로펠러 측의 샤프트 사이를 선택적으로 연결하거나 분리하는 샤프트 클러치;
    사전에 설정된 하버(harbor) 모드시에 상기 샤프트 클러치의 연결을 분리시키는 제어부; 및
    상기 축 발전기 및 선박의 발전기 엔진에서 생성된 전력을 변환하여 부하에 전달하는 전력 공급부를 포함하고,
    상기 축 발전기는 상기 메인 엔진의 크랭크 축(crank shaft) 바로 앞인 프리 엔드(free-end)에 설치하는 방식인 엔진 장착(Engine Mounted) 방식의 엔진 마운티드 발전기이며,
    상기 전력 공급부는
    상기 축 발전기로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 가변 주파수 드라이브;
    상기 가변 주파수 드라이브로부터의 직류 전력을 부하에 공급하거나, 선박의 발전기 엔진으로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 부하에 공급하는 메인 스위치 보드; 및
    상기 가변 주파수 드라이브로부터의 직류 전력을 저장하고, 제어에 따라 저장된 전력을 방전하여 부하에 전력을 공급하는 에너지 저장 시스템을 포함하며,
    상기 제어부는 프로펠러는 돌지 않는 상황에서 선내 필요 전력을 공급해야 할 상황에서, 상기 선박의 발전기 엔진에서 발생된 전력과 함께 상기 엔진 마운티드 발전기를 병렬 운전시켜 전력을 공급하는 선박 발전 시스템.
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