KR102392730B1 - Bog를 이용한 선박 추진 시스템, 선박 추진 방법 및 추진선 - Google Patents

Bog를 이용한 선박 추진 시스템, 선박 추진 방법 및 추진선 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료 탱크에 포함된 추진 연료를 이용한 선박의 추진 시스템 및 카고 탱크에 포함된 화물인 액화 가스로부터 발생하는 BOG의 재액화 시스템을 포함하고, 상기 재액화 시스템은, 액화 가스를 내부에 포함하는 카고 탱크; 상기 카고 탱크로부터 재액화부로 연결되며, 상기 카고 탱크에서 발생하는 BOG(Boil Off Gas) 스트림을 이송하는 카고 탱크 배출라인; 및 상기 재액화부로부터 추진 시스템의 가압부로 연결되며, 상기 재액화부에서 배출된 BOG 스트림을, 연료 탱크로부터 상기 가압부로 공급되는 추진 연료 스트림과 합류시키는 재액화부의 제1 배출라인을 포함하며, 상기 액화 가스와 추진 연료는 동일한 물질인, BOG를 이용한 선박 추진 시스템을 제공한다.

Description

BOG를 이용한 선박 추진 시스템, 선박 추진 방법 및 추진선{SHIP PROPULSION SYSTEM, SHIP PROPULSION METHOD AND PROPULSION SHIP USING BOG}
본 발명은 선박 내부의 카고 탱크에서 액화 가스를 운송할 때 발생되는 BOG(Boil Off Gas)를 선박을 추진하기 위한 추진 연료와 혼용하여 사용하기 위한 선박 추진 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 선박에 설치되는 각종 엔진은 연료를 연소하여 동력을 생성하며, 연료의 연소과정에서 발생되는 배기가스는 질소산화물, 황산화물 및 이산화탄소 등을 포함하고 있다.
대기오염이 증가함에 따라 배기가스에 포함된 각종 유해물질에 대한 규제가 엄격해지고 있는 실정이며, 질소산화물과 황산화물뿐만 아니라 이산화탄소도 유엔 산화기관인 국제해사기구(IMO; International Maritime Organization)로부터 배출규제를 받고 있다.
실제, 국제해사기구는 2020년부터 배출통제지역(ECA: Emission Control Area) 뿐만 아니라 글로벌지역(global area)에서도 연료의 황함유량을 0.5%로 제한하고 있으며, 2008년 대비 이산화탄소의 배출량을 2030년까지 40% 줄이고 2050년까지 70% 줄이는 것을 추진 중에 있다. 이에 따라, 저탄소 또는 탈탄소 연료를 이용하여 동력을 생성하는 친환경 선박의 개발이 요구되고 있다.
차세대 친환경 연료 중 하나로서 수소는 연소 시 상기한 오염물질을 전혀 배출하지 않으며 산소와 결합하면 최종적으로 물(H2O)이 생성되는 친환경 에너지이다.
수소 에너지는 액화 수소로 사용 시 지구상에서 중량 대비 에너지 밀도가 가장 높고, 수소 가스 대비 1/770 이하의 부피로 저장 효율성을 확보하여 수소차, 무인 항공기, 로켓 추진체 등에 사용되고 있으며, 현재는 소형 선박에서 실증 단계를 거쳐 향후 대형 선박의 적용성 검토 단계를 밟고 있다.
그러나, 액화 수소는 LNG의 -163.15℃(110 K)보다 더욱 낮은 -253.15℃(20 K)의 극저온 환경을 구축하여야 하며, 수소 가스는 특히나 확산성이 높아 금속과 결합할 시 수소 취화, 수소 침식 등으로 이어져 취급이 어렵고 안정성의 문제가 있다.
한편, 암모니아는 수소에 비하여 저장고 운송이 쉽고 안정성과 경제성이 높은 차세대 연료로 주목 받고 있다. 특히, 암모니아는 수소 등 다른 연료에 비해 접근성이 좋아 구하기 쉬우며, 저장 시설 및 기존의 인프라 활용이 가능한 장점이 있다.
2050 탄소제로 로드맵에 따르면, 2050년 선박 연료 수요의 45%를 암모니아가 차지할 것이며, 암모니아 추진 선박이 더 빠른 시기에 상용화가 가능할 것이라고 밝혔다.
다만, 암모니아 연료의 상용화 시기를 앞당기기 위해서는 경제성을 고려한 선박의 설계 및 공정 설계적인 문제의 해결이 남아 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2021-0085635호 (2021.07.08. 공개)
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 연료 탱크에 포함된 추진 연료를 이용한 선박의 추진 시스템과 카고 탱크에 포함된 화물인 액화 가스로부터 발생하는 BOG의 재액화 시스템을 결합하여 경제적이고, 암모니아 운송/추진선 및 LPG 운송/추진선을 제공할 수 있는 BOG를 이용한 선박 추진 시스템, 선박 추진 방법 및 추진선을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 연료 탱크에 포함된 추진 연료를 이용한 선박의 추진 시스템 및 카고 탱크에 포함된 화물인 액화 가스로부터 발생하는 BOG의 재액화 시스템을 포함하고, 상기 재액화 시스템은, 액화 가스를 내부에 포함하는 카고 탱크; 상기 카고 탱크로부터 재액화부로 연결되며, 상기 카고 탱크에서 발생하는 BOG(Boil Off Gas) 스트림을 이송하는 카고 탱크 배출라인; 및 상기 재액화부로부터 추진 시스템의 가압부로 연결되며, 상기 재액화부에서 배출된 BOG 스트림을, 연료 탱크로부터 상기 가압부로 공급되는 추진 연료 스트림과 합류시키는 재액화부의 제1 배출라인을 포함하며, 상기 액화 가스와 추진 연료는 동일한 물질인 BOG를 이용한 선박 추진 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 BOG를 이용한 선박 추진 시스템에서, 상기 액화 가스 및 추진 연료는 액화 암모니아 가스인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 BOG를 이용한 선박 추진 시스템에서, 상기 액화 가스 및 추진 연료는 액화 석유 가스인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 BOG를 이용한 선박 추진 시스템에서, 상기 재액화부는 상기 카고 탱크에서 발생된 BOG 스트림을 하나 이상의 압축기 및 열교환기를 이용하여 액화시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 BOG를 이용한 선박 추진 시스템에서, 재액화부에서 액화된 BOG 스트림은 상기 재액화부에서 카고 탱크로 연결되는 재액화부의 제2 배출라인을 통해 다시 카고 탱크로 순환되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 BOG를 이용한 선박 추진 시스템에서, 상기 재액화부의 제1 배출라인은, BOG 스트림의 이송방향에 대해서 상기 재액화부의 제2 배출라인의 전단에 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 BOG를 이용한 선박 추진 시스템에서, 상기 추진 시스템은, 추진 연료를 보관하는 연료 탱크; 상기 연료 탱크로부터 공급되는 추진 연료 스트림을 가압하는 가압부; 상기 가압부로부터 가압된 추진 연료 스트림의 온도를 조절하는 열교환부; 및 상기 열교환부에서 온도가 조절된 추진 연료 스트림을 공급받아 연소하는 엔진을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 BOG를 이용한 선박 추진 시스템에서, 상기 가압부는 상기 추진 연료 스트림의 이송방향에 따라 순차적으로 구비된 저압 펌프 및 고압 펌프를 포함하며, 상기 재액화부의 제1 배출라인은 상기 저압 펌프와 고압 펌프 사이의 영역으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 BOG를 이용한 선박 추진 시스템에서, 상기 엔진으로부터 상기 저압 펌프와 고압 펌프 사이의 영역으로 연결되며, 상기 엔진에서 사용되지 않은 여분의 연료 스트림을 환류시키는 환류라인을 더 포함하고, 상기 환류라인에는 밸브가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 BOG를 이용한 선박 추진 시스템에서, 상기 환류라인에 구비된 기액 분리기를 더 포함하고, 상기 기액 분리기는 상기 환류라인에서 이송되는 여분의 연료 스트림의 흐름 방향을 기준으로 상기 밸브의 후단에 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 BOG를 이용한 선박 추진 시스템에서, 상기 기액 분리기와 상기 밸브 사이의 환류라인으로부터 분기되어 상기 기액 분리기의 후단의 환류라인으로 연장되는 분기라인을 더 포함하고, 상기 분기라인에 제1 차단 밸브가 구비되며, 상기 기액 분리기와 상기 밸브 사이의 환류라인에 제2 차단 밸브가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 BOG를 이용한 선박 추진 시스템에서, 상기 엔진을 가동하여 선박을 운항할 때, 상기 제1 차단 밸브는 개방되고, 제2 차단 밸브는 폐쇄되며, 상기 엔진을 중지하여 선박의 운항을 멈출 때, 상기 제1 차단 밸브는 폐쇄되고, 상기 제2 차단 밸브가 개방되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 BOG를 이용한 선박 추진 시스템에서, 상기 기액 분리기는 엔진으로부터 환류되는 여분의 연료 스트림에 포함되어 있는 기상 성분을 제거하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 연료 탱크에 포함된 추진 연료를 이용한 선박의 추진 시스템에서, 액화 가스를 내부에 포함하는 카고 탱크에서 발생하는 BOG(Boil Off Gas) 스트림을 카고 탱크 배출라인을 통해 재액화부로 이송하는 단계; 및 상기 재액화부에서 배출된 BOG 스트림을 재액화부의 제1 배출라인을 통해 추진 시스템의 가압부로 이송하여 연료 탱크로부터 상기 가압부로 공급되는 추진 연료 스트림과 합류시키는 단계를 포함하고, 상기 액화 가스와 추진 연료는 동일한 물질인 BOG를 이용한 선박 추진방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 선체; 운송을 위한 액화 가스를 내부에 포함하는 카고 탱크; 상기 카고 탱크로부터 재액화부로 연결되며, 상기 카고 탱크에서 발생하는 BOG(Boil Off Gas) 스트림을 이송하는 카고 탱크 배출라인; 및 상기 재액화부로부터 추진 시스템의 가압부로 연결되며, 상기 재액화부에서 배출된 BOG 스트림을 연료 탱크로부터 상기 가압부로 공급되는 추진 연료 스트림과 합류시키는 재액화부의 제1 배출라인을 포함하고, 상기 액화 가스와 추진 연료는 동일한 물질인 BOG를 이용한 추진선을 제공한다.
기타 실시예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.
본 발명에 의하면, 암모니아 또는 LPG를 운송함과 동시에, 상기 운반 시 별도의 처리가 필요한 BOG(boil off gas)를 추진 연료로 사용함으로써, 재액화 시스템의 부하를 줄이고, 연료 탱크 로딩(loading) 주기를 단축할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서, 추진 시스템과 재액화 시스템을 포함하는 선박의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서, 추진 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서, 재액화 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서, BOG를 이용한 선박 추진 시스템의 전체 공정의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서, 추진 시스템의 공정 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서, 재액화 시스템의 공정 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서, BOG를 이용한 선박 추진 시스템의 전체 공정 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에서, BOG를 이용한 선박 추진방법을 나타내는 플로우 차트이다.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
본 발명에서 용어 "스트림(stream)"은 공정 내 유체(fluid)의 흐름을 의미하는 것일 수 있고, 또한, 배관 내에서 흐르는 유체 자체를 의미하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 스트림은 각 장치를 연결하는 배관 내에서 흐르는 유체 자체 및 유체의 흐름을 동시에 의미하는 것일 수 있다. 또한, 상기 유체는 기체(gas) 및 액체(liquid) 중 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있으며, 고체(solid)를 포함하는 경우를 배제하는 것은 아니다.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"라고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결하기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대해 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따르면, BOG를 이용한 선박 추진 시스템(100)을 제공한다. 상기 BOG를 이용한 선박 추진 시스템(100)은 연료 탱크(110)에 포함된 추진 연료를 이용한 선박의 추진 시스템(100) 및 카고 탱크(210)에 포함된 화물인 액화 가스로부터 발생하는 BOG의 재액화 시스템(200)을 포함하고, 상기 재액화 시스템(200)은, 액화 가스를 내부에 포함하는 카고 탱크(210); 상기 카고 탱크(210)로부터 재액화부(220)(Re-liquefaction)로 연결되며, 상기 카고 탱크(210)에서 발생하는 BOG(Boil Off Gas) 스트림을 이송하는 카고 탱크 배출라인(211); 및 상기 재액화부(220)로부터 추진 시스템(100)의 가압부(120)로 연결되며, 상기 재액화부(220)에서 배출된 BOG 스트림을 연료 탱크(110)로부터 상기 가압부(120)로 공급되는 추진 연료 스트림과 합류시키는 재액화부의 제1 배출라인(221)을 포함하며, 상기 액화 가스와 추진 연료는 동일한 물질일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 카고 탱크(210)에 포함된 화물인 액화 가스로부터 발생하는 BOG의 재액화 시스템(200)은 다양한 형태로 설계할 수 있으며, 경제성을 고려하여 최대한 에너지 사용량을 절감할 수 있는 형태로 설계할 수 있다.
상기 카고 탱크(210)는 내부에 액화 가스를 포함하고 있는 것으로서, 상기 액화 가스의 종류와 특성에 따라서 상기 카고 탱크(210)의 온도 및 압력 등의 조건을 제어할 수 있다.
상기 카고 탱크(210) 내부에 포함되는 액화 가스는 액화 암모니아 가스 또는 액화 석유 가스일 수 있다.
상기 카고 탱크(210)는 선박 내에 복수 개로 설치될 수 있다. 상기 복수 개로 설치되는 카고 탱크(210)에서 개별적으로 발생하는 BOG는 카고 탱크 배출라인(211)을 통해 재액화부(220)로 이송될 수 있다.
구체적으로, 상기 카고 탱크 배출라인(211)은 카고 탱크(210)로부터 재액화부(220)로 연결될 수 있으며, 상기 카고 탱크(210)가 복수 개인 경우, 별도의 카고 탱크 배출라인(211)을 통해 BOG 스트림을 재액화부(220)로 이송하거나, 임의의 지점에 복수 개의 카고 탱크 배출라인(211)을 합류시켜 하나의 스트림으로 BOG를 이송할 수 있다. 복수 개의 카고 탱크 배출라인(211)을 합류시켜 하나의 스트림으로 BOG를 이송하는 경우 재액화부(220)로 공급되는 유량 제어가 보다 용이할 수 있다.
상기 재액화부(220)에서는 카고 탱크(210)에서 액화 가스를 저장하기 위한 압력 내지 온도 조건을 만족시키기 위하여 하나 이상의 압축기 및 열교환기를 이용하여 BOG를 압축 및 냉각하여 액화할 수 있다. 이 때, 상기 재액화부(220)에서의 압축기 및 열교환기의 개수나, 압축 압력은 액화 가스의 종류와 특성에 따라서 적절히 조절될 수 있다.
상기 재액화부(220)는 배출라인이 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 재액화부(220)에서 추진 시스템(100)의 가압부(120)로 연결되는 제1 배출라인(221)과 카고 탱크(210)로 연결되는 제2 배출라인(222)을 포함할 수 있다.
상기 재액화부(220)에서는 제1 배출라인(221)을 통해 상기 재액화부(220)에서 배출되는 BOG 스트림을 추진 시스템(100)의 가압부(120)로 이송하여, 연료 탱크(110)로부터 상기 가압부(120)로 공급되는 추진 연료 스트림과 합류시켜 엔진을 가동하는 연료로 사용할 수 있다.
또한, 상기 재액화부(220)에서는 제2 배출라인(222)을 통해 상기 재액화부(220)에서 하나 이상의 압축기 및 열교환기를 이용하여 액화된 BOG 스트림을 다시 카고 탱크(210)로 순환시켜 보관 및 운송할 수 있다.
이 때, 상기 하나 이상의 압축기 및 열교환기를 포함하는 재액화부(220)에 있어서, 상기 제1 배출라인(221)은 상기 재액화부(220)의 BOG 스트림의 이송방향에 대해서 상기 제2 배출라인(222)의 전단에 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 BOG를 액화시켜 다시 카고 탱크(210)로 순환시키기 위해서는 상기 액화 가스를 보관하기 위한 온도 및 압력 조건을 만족시켜야 한다. 이를 위해서 상기 재액화부(220)에서 하나 이상의 압축기와 열교환기를 이용하여 BOG를 압력 및 온도 조건을 조절하게 되는데, 이 경우 상기 추진 시스템(100)의 가압부(120)에서의 추진 연료와 합류시키기 위한 조건과 상이하여 상기 제1 배출라인(221)을 상기 제2 배출라인(222)의 전단에 형성함으로써 불필요한 냉각, 감압 및 가압에 따른 장치 비용고 에너지 비용을 줄일 수 있다.
따라서, 상기 제1 배출라인(221)은 상기 재액화부(220)의 BOG 스트림의 이송방향에 대해서 상기 제2 배출라인(222)의 전단에 형성함으로써, 상기 추진 시스템(100)의 가압부(120)에서의 추진 연료와 합류시키기 위한 조건을 만족할 수 있을 정도로만 BOG를 액화시키고, 온도 및 압력을 조절하여 상기 재액화부(220)로부터 배출시킬 수 있고, 이를 통해, 상기 재액화부(220)의 부하를 줄이고, 에너지 사용량을 줄일 수 있다.
예를 들어, 상기 재액화부(220)에서 제1 배출라인(221)을 통해 배출하는 BOG 스트림의 온도 및 압력은 상기 액화 가스와 추진 연료의 종류와 특성 등에 따라서 최적으로 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 액화 가스의 종류에 따라서 액화점이 상이하고, 상기 액화점은 압력의 영향을 받는다. 이에, 상기 BOG의 압력에 따라서 BOG가 냉각되는 온도 조건이 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연료 탱크(110)에 포함된 추진 연료를 이용한 선박의 추진 시스템(100)과 카고 탱크(210)에 포함된 화물인 액화 가스로부터 발생하는 BOG의 재액화 시스템(200)은 재액화부의 제1 배출라인(221)을 통해 결합될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 배출라인(221)은 상기 재액화부(220)로부터 추진 시스템(100)의 가압부(120)로 연결되며, 상기 재액화부(220)에서 압축 및 냉각된 BOG 스트림을 연료 탱크(110)로부터 상기 가압부(120)로 공급되는 추진 연료 스트림과 합류시킬 수 있다.
상기 재액화부의 제1 배출라인(221)은 상기 가압부(120)의 저압 펌프(121)(LP PUMP)와 고압 펌프(122)(LP PUMP) 사이의 영역으로 연결될 수 있다. 후술하는 추진 시스템(100)의 가압부(120)는 저압 펌프(121)와 고압 펌프(122)를 포함할 수 있으며, 구체적으로, 상기 가압부(120)에서는 추진 연료가 이송되는 배관을 포함할 수 있고, 상기 추진 연료를 이송하는 배관에는 저압 펌프(121)와 고압 펌프(122)가 구비될 수 있다. 상기 저압 펌프(121)는 액상의 추진 연료를 저압으로 압축 내지 이송하고, 고압 펌프(122)는 상기 저압 펌프(121)를 통과한 추진 연료를 고압으로 압축 내지 이송할 수 있다. 이 때, 상기 제1 배출라인(221)을 통해 압축 및 냉각된 BOG 스트림을 저압 펌프(121)와 고압 펌프(122) 사이의 영역으로 연결하여 저압 펌프(121)를 통과한 추진 연료 스트림과 합류시켜 엔진을 추진시키기 위한 연료로 사용함으로써 엔진(140)의 요구 연료량을 맞춰주고, 이는 연료 탱크(110)를 채우는 주기(로딩 주기)를 연장할 수 있다. 또한, 상기 제1 배출라인(221)을 통해 압축 및 냉각된 BOG 스트림을 저압 펌프(121)와 고압 펌프(122) 사이의 영역으로 연결시킴으로써 상기 압축 및 냉각된 BOG 스트림의 이송을 위한 전력 소비량을 절감시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 재액화부(220)는, 상기 카고 탱크(210)에서 발생한 BOG 스트림을 액화시키고, 액화된 BOG 스트림을 다시 카고 탱크(210)로 순환시킬 수 있다.
상기 재액화부(220)는 상기 BOG 스트림의 온도를 제어하는 하나 이상의 열교환기와 압축을 위한 하나 이상의 압축기를 포함할 수 있고, 상기 재액화부(220)에서 압축기와 열교환기를 많이 사용할수록 장치, 에너지 및 유틸리티 비용이 증가하게 되는 문제가 있다. 이에, 상기 BOG를 재액화시키기에 충분한 압력과 온도에 도달하기 위하여 최소한의 압축기와 열교환기를 사용할 수 있고, 상기 재액화부(220) 내에서 스트림 간의 열교환이 가능하도록 설계하여 에너지 사용량을 보다 절약할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 재액화부(220)는 2개 이상의 압축기 및 2개 이상의 열교환기를 포함할 수 있고, 상기 2개 이상의 압축기 및 2개 이상의 열교환기는 BOG 스트림의 흐름 방향에 대해서 교대로 반복 설치되어 BOG를 압축하고, 냉각하는 것을 반복할 수 있다. 이 때, 상기 각각의 열교환기 및 압축기에서 도달하는 온도 및 압력 조건은 상기 액화 가스의 종류와 특성에 따라서 적절히 조절될 수 있다.
다른 하나의 예로서, 상기 재액화부(220)에 구비된 2개 이상의 압축기 및 2개 이상의 열교환기 중 최후단의 열교환기를 통과한 BOG 스트림은 해당 액화 가스의 운송을 위한 온도보다 과냉각될 수 있다. 이 때, 과냉각된 BOG 스트림을 카고 탱크(210)로 순환시키기 전에 최후단의 열교환기를 통과한 BOG 스트림은 전단에 설치된 열교환기들을 열교환 매체, 즉, 냉매로서 통과한 후 카고 탱크(210)로 순환될 수 있다. 이 경우, 전단에 설치된 열교환기(231)에서 사용되는 냉매의 사용량을 감소시켜 유틸리티 비용을 절감할 수 있다.
상기 각각의 열교환기(231) 및 압축기(232)에서 도달하는 온도 및 압력 조건은 상기 액화 가스의 종류와 특성에 따라서 적절히 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연료 탱크(110)에 포함된 추진 연료를 이용한 선박의 추진 시스템(100)은 다양한 형태로 설계할 수 있으며, 경제성을 고려하여 최대한 에너지 사용량을 절감할 수 있는 형태로 설계할 수 있다.
상기 추진 시스템(100)은, 추진 연료를 보관하는 연료 탱크(110); 상기 연료 탱크(110)로부터 공급되는 추진 연료 스트림을 가압하는 가압부(120); 상기 가압부(120)로부터 가압된 추진 연료 스트림의 온도를 조절하는 열교환부(130)(Heat exchanger); 및 상기 열교환부(130)에서 온도가 조절된 추진 연료 스트림을 공급받아 연소하는 엔진(140)(engine)을 포함할 수 있다.
상기 연료 탱크(110) 내부에 포함되는 추진 연료는 액화 암모니아 가스 또는 액화 석유 가스일 수 있다.
상기 가압부(120)는 상기 연료 탱크(110)로부터 공급되는 추진 연료 스트림의 이송하고, 엔진(140)의 압력 조건을 만족시키기 위한 것이다.
상기 가압부(120)는 상기 추진 연료 스트림의 이송방향에 따라 순차적으로 구비된 저압 펌프(121) 및 고압 펌프(122)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 연료 탱크(110)로부터 공급되는 추진 연료 스트림은 가압부(120)의 저압 펌프(121)를 통과하면서 1차적으로 가압되고, 고압 펌프(122) 방향으로 이송될 수 있다. 상기 저압 펌프(121)를 통과한 추진 연료 스트림은 저압으로 압축 내지 이송되는 상태로서, 상기 재액화부의 제1 배출라인(221)을 통해 공급되는 압축 및 냉각된 BOG 스트림과 합류시키는데 있어, 상기 압축 및 냉각된 BOG 스트림의 이송을 위한 장치 및 에너지 비용을 절감할 수 있다.
상기 저압 펌프(121)를 통과한 추진 연료 스트림 또는 추진 연료 스트림과 압축 및 냉각된 BOG 스트림의 혼합 스트림은 고압 펌프(122)를 통과하면서 2차적으로 가압되어 최종적으로 엔진(140)에서 요구하는 압력으로 가압될 수 있고, 열교환부(130) 방향으로 이송될 수 있다.
상기 열교환부(130)에서는 엔진(140)에 연료로서 공급되는 고압 펌프(122)를 통과한 추진 연료 스트림 또는 추진 연료 스트림과 압축 및 냉각된 BOG 스트림의 혼합 스트림의 온도를 엔진(140)에서 요구하는 온도 조건으로 제어하기 위하여 가열할 수 있다. 예를 들어, 상기 열교환부(130)에서 사용되는 열원은 스팀, 해수 또는 청수일 수 있고, 스팀, 해수 또는 청수에 의해 가열된 글리콜 워터일 수도 있다.
상기 가압부(120) 및 열교환부(130)를 통해 온도 및 압력이 엔진(140)이 요구하는 범위로 제어된 추진 연료 스트림 또는 추진 연료 스트림과 압축 및 냉각된 BOG 스트림의 혼합 스트림은 엔진(140)으로 공급되어 추진용 연료로 사용될 수 있다.
상기 엔진(140)은 선박의 추진용 엔진(140)일 수 있다. 상기 추진용 엔진(140)에서 얻어진 출력에 의해 선박은 운항할 수 있는 동력을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 엔진(140)으로부터 상기 저압 펌프(121)와 고압 펌프(122) 사이의 영역으로 연결되며, 상기 엔진(140)에서 사용되지 않은 여분의 연료 스트림을 환류시키는 환류라인(150)을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 엔진(140) 내부에는 연소에 사용되지 않은 액상의 연료가 존재할 수 있고, 이를 재사용하기 위하여 상기 환류라인(150)을 통해 엔진(140)으로부터 배출시킨다.
상기 환류라인(150)에 구비된 밸브(151)를 더 포함할 수 있다. 상기 밸브(151)는 상기 엔진(140)으로부터 배출되는 여분의 연료 스트림의 유량을 제어함과 동시에 환류되는 여분의 연료 스트림의 압력을 낮춰줄 수 있다.
구체적으로, 상기 엔진(140)으로부터 배출되는 여분의 연료 스트림은 엔진(140)의 압력 및 온도 조건으로 배출된다. 이 때, 상기 밸브(151)를 통해 상기 여분의 연료 스트림을 감압시킴으로써 상기 가압부(120)의 저압 펌프(121)와 고압 펌프(122) 사이의 영역으로 환류시켜 연료 탱크(110)로부터 배출된 추진 연료 및 제1 배출라인(221)로부터 이송되는 압축 및 냉각된 BOG 스트림과 함께 엔진(140)으로 공급되는 연료로 재사용이 용이할 수 있다.
상기 환류라인(150)에 구비된 기액 분리기(152)를 더 포함할 수 있다. 상기 기액 분리기(152)는 엔진(140)으로부터 환류되는 여분의 연료 스트림에 포함되어 있는 기상 성분을 제거할 수 있다.
상기 기액 분리기(152)는 상기 환류라인(150)에서 이송되는 여분의 연료 스트림의 흐름 방향을 기준으로 상기 밸브(151)의 후단에 구비될 수 있다.
상기 기액 분리기(152)와 상기 밸브(151) 사이의 환류라인(150)으로부터 분기되어 상기 기액 분리기(152)의 후단의 환류라인(150)으로 연장되는 분기라인(153)을 더 포함하고, 상기 분기라인(153)에 제1 차단 밸브가 구비되며, 상기 기액 분리기(152)와 상기 밸브(151) 사이의 환류라인(150)에 제2 차단 밸브가 구비될 수 있다.
상기 엔진(140)을 가동하여 선박을 운항할 때에는, 상기 제1 차단 밸브는 개방(open)되고, 제2 차단 밸브는 폐쇄(closed)될 수 있다. 구체적으로, 상기 엔진(140)을 가동하여 선박을 운항할 때에는 상기 환류라인(150)을 통해 엔진(140)으로부터 배출되는 여분의 연료 스트림이 분기라인(153)을 통해 기액 분리기(152)를 거치지 않고, 환류되어 가압부(120)의 저압 펌프(121)와 고압 펌프(122) 사이의 영역에서 연료 탱크(110)로부터 배출된 추진 연료 및 제1 배출라인(221)로부터 이송되는 압축 및 냉각된 BOG 스트림과 합류되어 엔진(140)으로 공급되는 연료로 재사용될 수 있다.
상기 엔진(140)을 중지하여 선박의 운항을 멈출 때에는, 상기 제1 차단 밸브는 폐쇄되고, 상기 제2 차단 밸브가 개방될 수 있다. 구체적으로, 상기 엔진(140)의 가동을 중지하여 선박의 운항을 멈출 때에는, 상기 환류라인(150)을 통해 상기 엔진(140)에서 연료를 빼내기 위해서 사용되는 불활성 가스 등의 기상 성분을 분리 제거하기 위하여 분기라인(153)을 차단하고, 기액 분리기(152)를 운전할 수 있다. 이 경우, 기상 성분이 재거된 여분의 연료를 이후 운행 재개 시 재사용할 수 있다. 상기 환류라인(150)을 통해 이송되는 여분의 연료 스트림을 재사용하는 경우, 밸브(151)를 통해 감압된 후 가압부(120)의 상기 저압 펌프(121)와 고압 펌프(122) 사이의 영역으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 여분의 연료 스트림을 감압하여 상기 저압 펌프(121)와 고압 펌프(122) 사이의 영역으로 환류시키는 경우 상기 여분의 연료 스트림을 이송하기 위한 장치 및 에너지 비용을 절감할 수 있다.
상기 저압 펌프(121)와 고압 펌프(122) 사이에서는 연료 탱크(110)로부터 배출되는 추진 연료 스트림, 압축/냉각된 BOG 스트림 및 여분의 연료 스트림이 합류하게 된다. 이 때, 상기 세가지 스트림의 온도, 압력 및 성분 조건을 제어하여 저압 펌프(121)와 고압 펌프(122) 사이에서 합류시킴으로써, 압축/냉각된 BOG 스트림 및 여분의 연료 스트림의 이송을 위한 비용을 절감하고, 이를, 엔진(140)의 연료로서 사용함으로써 연료 탱크(110)의 로딩 주기를 연장할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 액화 가스와 추진 연료는 액화 암모니아 가스 또는 액화 석유 가스일 수 있다. 이와 같이, 상기 암모니아 가스 또는 액화 석유 가스를 추진 연료로 사용함으로써, 엔진(140)의 연료로 사용할 때 액상으로 사용할 수 있어, 본 발명에 따른 BOG를 이용한 추진 시스템에 적용하는 것이 보다 용이할 수 있다.
하나의 구체예로서, 상기 액화 가스와 추진 연료는 각각 액화 암모니아 가스일 수 있다. 이와 같이, 선박 내에 위치한 카고 탱크(210)(cargo tank)를 이용하여 운송되는 화물로서 액화 가스와 선박 추진을 위해 연료 탱크(110)(fuel tank)에 채워지는 추진 연료가 액화 암모니아 가스인 경우, 국제해사기구가 규제하는 기준을 충족하면서, 경제적으로 암모니아를 운송하는 암모니아 추진선을 제공할 수 있으며, 암모니아 추진선의 상용화를 앞당기는데 기여할 수 있다.
다른 하나의 구체예로서, 상기 액화 가스와 추진 연료는 각각 액화 석유 가스일 수 있다. 이와 같이, 선박 내에 위치한 카고 탱크(210)를 이용하여 운송되는 화물로서 액화 가스와 선박 추진을 위해 연료 탱크(110)에 채워지는 추진 연료가 액화 석유 가스인 경우, 경제적으로 LPG를 운송하는 LPG 추진선을 제공할 수 있다.
상기 카고 탱크(210)에 액화 가스 화물을 운송하는 경우, 운송하는 과정에서 카고 탱크(210)에서는 액화 가스가 자연 기화되어 BOG(boil off gas)가 생성된다. 구체적으로, 액화 가스의 종류에 따라서 운송을 위한 적정 온도 및 압력이 있는데, 이와 같은 조건을 만족하면서 운송하더라도 운송 도중 유입되는 열에 의해 어느 정도의 BOG가 계속적으로 배출된다.
이에, 종래에는 발생되는 BOG로 인하여 탱크의 압력 상승을 방지하기 위하여 발생된 BOG의 전량을 빼내어 재액화시킨 후 다시 카고 탱크(210)로 환류시켰다. 이 경우, 재액화부(220)에서 사용되는 에너지 증가로 화물의 운송비가 증가하고, 이에 따라서 화물의 가격 경쟁력이 낮아지게 된다.
또한, 상기 BOG 발생량이 증가하는 경우에는 상기 재액화부(220)의 요구되는 크기가 증가하고 부하가 높아지게 된다. 이 경우, 암모니아가 액상으로 저장되는 카고 탱크(210) 의 압력이 상승하고, 이는안전성을 저하시키는 요인이 된다.
이에 대해, 본 발명에 따른 BOG를 이용한 선박 추진 시스템(100)을 사용하는 경우 선박의 엔진(140)을 가동하는 추진 연료의 일부를 상기 카고 탱크(210)에서 발생하는 액화 가스의 BOG의 일부 또는 전부로 대체함으로써 재액화부(230)의 부하를 줄이고, 에너지 사용량을 감소시킴과 동시에 추진 연료의 사용량이 감소되어 연료 탱크(110)의 로딩 주기를 줄일 수 있다. 이 때, 상기 추진 시스템(100)으로 공급하는 카고 탱크(210)의 BOG의 양은 상황에 따라서 유연하게 제어가 가능하다.
본 발명에 따르면, BOG를 이용한 선박 추진방법이 제공된다. 상기 BOG를 이용한 선박 추진방법은, 하기 도 8을 참조하면, 연료 탱크에 포함된 추진 연료를 이용한 선박의 추진 시스템에서, 액화 가스를 내부에 포함하는 카고 탱크(210)에서 발생하는 BOG(Boil Off Gas) 스트림을 카고 탱크 배출라인(211)을 통해 재액화부(220)로 이송하는 단계; 및 상기 재액화부(220)에서 배출된 BOG 스트림을 재액화부의 제1 배출라인(221)을 통해 추진 시스템(100)의 가압부(120)로 이송하여 연료 탱크(110)로부터 상기 가압부(120)로 공급되는 추진 연료 스트림과 합류시키는 단계를 포함하고, 상기 액화 가스와 추진 연료는 동일한 물질일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 BOG를 이용한 선박 추진방법은 상기 BOG를 이용한 선박 추진 시스템(100)을 가동하는 방법일 수 있다.
구체적으로, 상기 선박은 연료 탱크(110)에 포함된 추진 연료를 이용한 선박의 추진 시스템(100) 및 카고 탱크(210)에 포함된 화물인 액화 가스로부터 발생하는 BOG의 재액화 시스템(200)을 포함하고, 상기 추진 연료와 액화 가스는 상술한 바와 같이, 액화 암모니아 가스 또는 액화 석유 가스일 수 있다.
또한, 상기 재액화부(220)에서 상기 BOG 스트림의 이송방향에 대해서 제1 배출라인(221)의 후단에 형성된 제2 배출라인(222)을 통해 액화된 BOG 스트림을 다시 카고 탱크(210)로 순환시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 배출라인(221)으로 BOG 스트림의 일부를 추진 시스템(100)으로 이송하여, 상기 재액화부(220)에서의 처리량 감소로 에너지 비용이 절감되며, 상기 엔진(140)에서 필요한 연료량을 대체를 통한 연료 탱크(110) 로딩 주기를 연장할 수 있다.
반면, 상기 제1 배출라인(221)을 상기 제2 배출라인(222)과 동등한 지점에 형성하는 경우, 추진 시스템(100)으로 이송하기 위한 BOG의 불필요한 감압, 냉각 및 가압으로 인해 에너지가 추가로 사용되어, 에너지 사용량 매우 증가하는 문제가 있을 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 배출라인(221)으로 배출되는 BOG를 제2 배출라인(222)으로 배출되는 BOG 조건으로 형성하기 위해서는 추가적인 냉각 및 감압이 필요하고, 카고 탱크(210)로 순환되는 제2 배출라인(222)의 BOG를 다시 추진 시스템(100)에서 사용하기 위하여 제1 배출라인(221)으로 배출되는 BOG 조건으로 형성하기 위해서는 추가적인 가압이 필요하다. 따라서, 상기 제1 배출라인(221)을 상기 제2 배출라인(222) 전단에 형성함으로써 이와 같은 불필요한 공정으로 인한 불필요한 에너지 사용을 막을 수 있다.
상기 추진 시스템(100)의 운전 방법은, 연료 탱크(110)에 보관되어 있는 추진 연료를 가압부(120)로 공급하여 가압하는 단계; 상기 가압부(120)에서 가압된 추진 연료 스트림을 열교환부(130)로 공급하여 온도를 조절하는 단계; 및 상기 온도가 조절된 추진 연료 스트림을 엔진(140)으로 공급하여 연소시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 가압부(120)는 상기 추진 연료 스트림의 이송방향에 따라 순차적으로 구비된 저압 펌프(121) 및 고압 펌프(122)를 포함하며, 상기 재액화부의 제1 배출라인(221)을 통해 이송되는 BOG 스트림은 상기 저압 펌프(121)와 고압 펌프(122) 사이의 영역에서 상기 추진 연료 스트림과 합류될 수 있다.
상기 엔진(140)에서는 연소 반응을 통해 선박의 추진 동력을 생성할 수 있다. 이 때, 상기 엔진(140)에는 연소되지 않은 액상의 연료가 존재할 수 있으며, 이는 재사용을 위해서 상기 엔진(140)으로부터 배출시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 여분의 연료 스트림을 상기 저압 펌프(121)와 고압 펌프(122) 사이의 영역으로 이송시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 여분의 연료는 상기 엔진(140)으로부터 상기 저압 펌프(121)와 고압 펌프(122) 사이의 영역으로 연결되는 환류라인(150)을 통해 배출될 수 있고, 연료 탱크(110)로부터 배출된 추진 연료와 재액화부의 제1 배출라인(221)을 통해 이송되는 BOG 스트림과 합류될 수 있다.
상기 여분의 연료 스트림을 상기 저압 펌프(121)와 고압 펌프(122) 사이의 영역으로 이송시키는 단계 이전에, 상기 여분의 연료 스트림을 밸브(151)를 이용하여 감압하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이를 통해 여분의 연료의 이송 비용을 절감하고, 재사용이 용이할 수 있다.
상기 밸브(151)를 통과한 여분의 연료 스트림을 기액 분리기(152)를 통과시켜 환류라인(150)으로 환류시키거나, 분기라인(153)을 통과시켜 환류라인(150)으로 환류시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 이를 통해, 선박의 운항 또는 엔진(140) 가동 여부에 따라서, 자유롭게 상기 밸브(151)를 통과한 여분의 연료 스트림을 재사용하기 위한 공정으로 용이하게 전환할 수 있다.
본 발명에 따르면, BOG를 이용한 추진선이 제공된다. 상기 BOG를 이용한 추진선은 선체; 운송을 위한 액화 가스를 내부에 포함하는 카고 탱크(210); 상기 카고 탱크(210)로부터 재액화부(220)로 연결되며, 상기 카고 탱크(210)에서 발생하는 BOG(Boil Off Gas) 스트림을 이송하는 카고 탱크 배출라인(211); 및 상기 재액화부(220)로부터 추진 시스템(100)의 가압부(120)로 연결되며, 상기 재액화부(220)에서 배출된 BOG 스트림을, 연료 탱크(110)로부터 상기 가압부(120)로 공급되는 추진 연료 스트림과 합류시키는 재액화부의 제1 배출라인(221)을 포함하고, 상기 액화 가스와 추진 연료는 동일한 물질일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 BOG를 이용한 추진선은 상기 BOG를 이용한 선박 추진 시스템(100)이 적용된 선박일 수 있다.
하나의 구체예로서, 상기 BOG를 이용한 추진선은 액화 암모니아 가스를 운송함과 동시에 추진 연료로서 이용하는 암모니아 추진선일 수 있다.
구체적으로, 액화 암모니아 가스를 운송함과 동시에 추진 연료로서 이용하는 암모니아 추진선은 선체; 운송을 위한 액화 암모니아 가스를 내부에 포함하는 카고 탱크(210); 상기 카고 탱크(210)로부터 재액화부(220)로 연결되며, 상기 카고 탱크(210)에서 발생하는 BOG(Boil Off Gas) 스트림을 이송하는 카고 탱크 배출라인(211); 및 상기 재액화부(220)로부터 추진 시스템(100)의 가압부(120)로 연결되며, 상기 재액화부(220)에서 배출된 BOG 스트림을, 연료 탱크(110)로부터 상기 가압부(120)로 공급되는 추진을 위한 액화 암모니아 가스 연료 스트림과 합류시키는 재액화부의 제1 배출라인(221)을 포함할 수 있다.
다른 하나의 구체예로서, 상기 BOG를 이용한 추진선은 액화 석유 가스를 운송함과 동시에 추진 연료로서 이용하는 액화 석유 가스(LPG) 추진선일 수 있다.
구체적으로, 액화 석유 가스를 운송함과 동시에 추진 연료로서 이용하는 LPG 추진선은 선체; 운송을 위한 액화 석유 가스를 내부에 포함하는 카고 탱크(210); 상기 카고 탱크(210)로부터 재액화부(220)로 연결되며, 상기 카고 탱크(210)에서 발생하는 BOG(Boil Off Gas) 스트림을 이송하는 카고 탱크 배출라인(211); 및 상기 재액화부(220)로부터 추진 시스템(100)의 가압부(120)로 연결되며, 상기 재액화부(220)에서 배출된 BOG 스트림을, 연료 탱크(110)로부터 상기 가압부(120)로 공급되는 추진을 위한 액화 석유 가스 연료 스트림과 합류시키는 냉각부 배출라인(310)을 포함할 수 있다.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.
100: 추진 시스템
110: 연료 탱크
120: 가압부
121: 저압 펌프
122: 고압 펌프
130: 열교환부
140: 엔진
150: 환류라인
151: 밸브
152: 기액 분리기
153: 분기라인
200: 재액화 시스템
210: 카고 탱크
211: 카고 탱크 배출라인
220: 재액화부
221: 제1 배출라인
222: 제2 배출라인

Claims (15)

  1. 연료 탱크에 포함된 추진 연료를 이용한 선박의 추진 시스템 및 카고 탱크에 포함된 화물인 액화 가스로부터 발생하는 BOG의 재액화 시스템을 포함하고,
    상기 재액화 시스템은,
    액화 가스를 내부에 포함하는 카고 탱크;
    상기 카고 탱크로부터 재액화부로 연결되며, 상기 카고 탱크에서 발생하는 BOG(Boil Off Gas) 스트림을 이송하는 카고 탱크 배출라인; 및
    상기 재액화부로부터 추진 시스템의 가압부로 연결되며, 상기 재액화부에서 배출된 BOG 스트림을, 연료 탱크로부터 상기 가압부로 공급되는 추진 연료 스트림과 합류시키는 재액화부의 제1 배출라인을 포함하며,
    상기 가압부는 추진 연료 스트림의 이송방향에 따라 순차적으로 구비된 저압 펌프 및 고압 펌프를 포함하고,
    상기 추진 시스템의 엔진으로부터 상기 저압 펌프와 고압 펌프 사이의 영역으로 연결되며, 상기 엔진에서 사용되지 않은 여분의 연료 스트림을 환류시키는 환류라인을 더 포함하며,
    상기 환류라인에는 밸브 및 기액 분리기가 구비되어 있으며,
    상기 기액 분리기와 상기 밸브 사이의 환류라인으로부터 분기되어 상기 기액 분리기의 후단의 환류라인으로 연장되는 분기라인을 더 포함하고,
    상기 분기라인에 제1 차단 밸브가 구비되며, 상기 기액 분리기와 상기 밸브 사이의 환류라인에 제2 차단 밸브가 구비되며,
    상기 액화 가스와 추진 연료는 동일한 물질인,
    BOG를 이용한 선박 추진 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액화 가스 및 추진 연료는 액화 암모니아 가스인 것을 특징으로 하는,
    BOG를 이용한 선박 추진 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 액화 가스 및 추진 연료는 액화 석유 가스인 것을 특징으로 하는,
    BOG를 이용한 선박 추진 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 재액화부는, 상기 카고 탱크에서 발생된 BOG 스트림을 하나 이상의 압축기 및 열교환기를 이용하여 액화시키는 것을 특징으로 하는,
    BOG를 이용한 선박 추진 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 재액화부에서 액화된 BOG 스트림은 상기 재액화부에서 카고 탱크로 연결되는 재액화부의 제2 배출라인을 통해 다시 카고 탱크로 순환되는 것을 특징으로 하는,
    BOG를 이용한 선박 추진 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 재액화부의 제1 배출라인은, BOG 스트림의 이송방향에 대해서 상기 재액화부의 제2 배출라인의 전단에 형성된 것을 특징으로 하는,
    BOG를 이용한 선박 추진 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 추진 시스템은,
    추진 연료를 보관하는 연료 탱크;
    상기 연료 탱크로부터 공급되는 추진 연료 스트림을 가압하는 가압부;
    상기 가압부로부터 가압된 추진 연료 스트림의 온도를 조절하는 열교환부; 및
    상기 열교환부에서 온도가 조절된 추진 연료 스트림을 공급받아 연소하는 엔진을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    BOG를 이용한 선박 추진 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 재액화부의 제1 배출라인은 상기 저압 펌프와 고압 펌프 사이의 영역으로 연결되는 것을 특징으로 하는,
    BOG를 이용한 선박 추진 시스템.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기액 분리기는 상기 환류라인에서 이송되는 여분의 연료 스트림의 흐름 방향을 기준으로 상기 밸브의 후단에 구비되는 것을 특징으로 하는,
    BOG를 이용한 선박 추진 시스템.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 엔진을 가동하여 선박을 운항할 때, 상기 제1 차단 밸브는 개방되고, 제2 차단 밸브는 폐쇄되며,
    상기 엔진을 중지하여 선박의 운항을 멈출 때, 상기 제1 차단 밸브는 폐쇄되고, 상기 제2 차단 밸브가 개방되는 것을 특징으로 하는,
    BOG를 이용한 선박 추진 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기액 분리기는 엔진으로부터 환류되는 여분의 연료 스트림에 포함되어 있는 기상 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는,
    BOG를 이용한 선박 추진 시스템.
  14. 연료 탱크에 포함된 추진 연료를 이용한 선박의 추진 시스템에서, 액화 가스를 내부에 포함하는 카고 탱크에서 발생하는 BOG(Boil Off Gas) 스트림을 카고 탱크 배출라인을 통해 재액화부로 이송하는 단계; 및
    상기 재액화부에서 배출된 BOG 스트림을 재액화부의 제1 배출라인을 추진 시스템의 가압부로 이송하여 연료 탱크로부터 상기 가압부로 공급되는 추진 연료 스트림과 합류시키는 단계를 포함하고,
    상기 액화 가스와 추진 연료는 동일한 물질인,
    제1항에 따른 BOG를 이용한 선박 추진 시스템을 이용한 선박 추진방법.
  15. 선체;
    운송을 위한 액화 가스를 내부에 포함하는 카고 탱크;
    상기 카고 탱크로부터 재액화부로 연결되며, 상기 카고 탱크에서 발생하는 BOG(Boil Off Gas) 스트림을 이송하는 카고 탱크 배출라인; 및
    상기 재액화부로부터 추진 시스템의 가압부로 연결되며, 상기 재액화부에서 배출된 BOG 스트림을, 연료 탱크로부터 상기 가압부로 공급되는 추진 연료 스트림과 합류시키는 재액화부의 제1 배출라인을 포함하고,
    상기 액화 가스와 추진 연료는 동일한 물질인,
    제1항에 따른 BOG를 이용한 선박 추진 시스템을 포함하는 추진선.
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