KR102427347B1 - Lpg 연료 선박의 연료 공급 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LPG 연료 선박에서 LPG 연료 엔진으로 LPG 연료를 효과적으로 공급할 수 있는 연료 공급 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템은, LPG 저장 탱크에 보관된 액체 상태의 LPG를 메인 엔진으로 이송시키는 경로를 제공하는 제 1 연료 공급 라인; 상기 메인 엔진에서 리턴되는 액체 상태의 LPG를 상기 LPG 저장 탱크로 이송시키는 경로를 제공하는 제 1 연료 리턴 라인; 상기 LPG 저장 탱크에서 생성된 기체 상태의 LPG를 선박 내 필요 전력 생산을 위한 연료전지 시스템으로 이송시키는 경로를 제공하는 증발 가스 공급 라인; 상기 제 1 연료 리턴 라인으로부터 바이패스 되어 상기 메인 엔진에서 리턴되는 액체 상태의 LPG를 상기 LPG 저장 탱크로 이송시키는 경로를 제공하는 제 2 연료 리턴 라인; 상기 제 1 연료 공급 라인과 상기 제 1 연료 리턴 라인과 상기 제 2 연료 리턴 라인 중 어느 하나 이상의 액체 상태의 LPG를 상기 LPG 저장 탱크로 이송시키는 경로를 제공하는 제1 LPG 배출 라인; 및 상기 LPG 저장 탱크와 상기 증발 가스 공급 라인 중 어느 하나 이상의 기체 상태의 LPG를 벤트 마스트로 이송시키는 경로를 제공하는 제2 LPG 배출 라인을 포함한다.

Description

LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템 및 방법{SHIP FUEL SUPPLY SYSTEM AND METHOD PERFORMING THEREOF}
본 발명은 LPG 연료 선박에서 LPG 연료 엔진으로 LPG 연료를 효과적으로 공급할 수 있는 연료 공급 시스템 및 방법에 관한 것이다.
국제해사기구(IMO; International Maritime Organization)의 대기오염 규제 협약에 의하면, 지난 2015년 01월부터 북해, 발트해 등 배출규제해역(ECA; Emission Control Area)을 운항하는 선박의 배기가스 유황분 상한(Global Sulphur Cap)을 0.1%로 규제하고 있다. 선박의 황산화물 규제의 강화로 인하여, 벙커C유(황 함유량 3.5%) 대비 약 2배 가격 수준의 저유황 연료의 사용을 권장하고 있으며, 예를 들어, ECA를 운항하는 선박은 MGO(Marine Gas Oil)와 같이 0.1% 미만의 유황을 포함하는 연료유의 사용만을 허용하고 있다.
한편, ECA 해역을 제외한 세계 일부 해역에서도 2020년 이후에는 그 규제가 강화될 예정이며, ECA 해역을 제외한 일반 해역에서는 연료 유황분의 규제치가 2012년 1월에 3.5%가 되었고, 2020년에는 0.5%로 강화되었다.
강화되는 황산화물(SOX) 배출규제를 충족하기 위한 대응 방법으로는, 저렴하지만 황 함유량이 높은 고유황 연료유인 중유(residual fuel oil)를 연료로 사용하되, 황산화물 제거장치를 설치하여 제한치까지 정화시켜 배출시키거나, 비싸지만 황 함유량이 0.5% 미만의 저유황 연료유인 증류유(distillate fuel oil)를 연료로 사용하거나, 천연가스(natural gas)나 연료전지를 활용하는 등 황이 아예 발생하지 않도록 하는 방법이 있다.
이와 같이 대기환경오염을 방지하기 위한 국제적인 규제가 강화되면서, 선박용 연료의 변화를 불러오고 있으며, 황을 포함하지 않는 청정연료에 대한 수요가 늘어나고 있다. 이 중 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스가 대표적인 선박의 미래 연료로서 적용되고 있는 가운데, 액화석유가스(LPG; Liquefied Petroleum Gas) 역시 효과적인 선박용 추진 연료로 부상하고 있다.
또한, LPG는 석유 정제 및 천연가스의 액화과정에서 가장 먼저, 그리고 가장 많이 생산되는 부산물로서, LPG의 해상 물동량이 증가하고 있으며, 세계적으로 LPG 인프라가 성장함에 따라 LPG 운반선 및 LPG 추진선의 수요는 더 많아질 것으로 기대된다.
본 발명은 LPG를 선박의 연료로 사용함으로써 대기환경오염을 방지하기 위한 국제적인 규제에 대응할 수 있도록 하는 LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 메인 엔진으로 공급되는 액체 상태의 LPG 또는 선박 내 필요 전력 생산을 위한 연료전지 시스템으로 공급되는 기체 상태의 LPG를 메인 엔진에서 리턴되는 액체 상태의 LPG의 열원을 이용하여 선택적으로 가열함으로써 시스템의 열효율을 높일 수 있는 LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템은, LPG 저장 탱크에 보관된 액체 상태의 LPG를 메인 엔진으로 이송시키는 경로를 제공하는 제 1 연료 공급 라인; 상기 메인 엔진에서 리턴되는 액체 상태의 LPG를 상기 LPG 저장 탱크로 이송시키는 경로를 제공하는 제 1 연료 리턴 라인; 상기 LPG 저장 탱크에서 생성된 기체 상태의 LPG를 선박 내 필요 전력 생산을 위한 연료전지 시스템으로 이송시키는 경로를 제공하는 증발 가스 공급 라인; 상기 제 1 연료 리턴 라인으로부터 바이패스 되어 상기 메인 엔진에서 리턴되는 액체 상태의 LPG를 상기 LPG 저장 탱크로 이송시키는 경로를 제공하는 제 2 연료 리턴 라인; 상기 제 1 연료 공급 라인과 상기 제 1 연료 리턴 라인과 상기 제 2 연료 리턴 라인 중 어느 하나 이상의 액체 상태의 LPG를 상기 LPG 저장 탱크로 이송시키는 경로를 제공하는 제1 LPG 배출 라인; 및 상기 LPG 저장 탱크와 상기 증발 가스 공급 라인 중 어느 하나 이상의 기체 상태의 LPG를 벤트 마스트로 이송시키는 경로를 제공하는 제2 LPG 배출 라인을 포함한다.
또한 이러한 목적을 달성하기 위한 LPG 연료 선박의 연료 공급 방법은, LPG 저장 탱크에 보관된 액체 상태의 LPG가 제 1 연료 공급 라인을 통해 메인 엔진으로 이송되는 단계; 상기 메인 엔진에서 리턴되는 액체 상태의 LPG가 제 1 연료 리턴 라인을 통해 상기 LPG 저장 탱크로 이송되는 단계; 상기 LPG 저장 탱크에서 생성된 기체 상태의 LPG가 증발 가스 공급 라인을 통해 선박 내 필요 전력 생산을 위한 연료전지 시스템으로 이송되는 단계; 상기 메인 엔진에서 리턴되는 액체 상태의 LPG가 상기 제 1 연료 리턴 라인으로부터 바이패스 되는 제 2 연료 리턴 라인을 통해 상기 LPG 저장 탱크로 이송되는 단계; 상기 제 1 연료 공급 라인과 상기 제 1 연료 리턴 라인과 상기 제 2 연료 리턴 라인 중 어느 하나 이상의 액체 상태의 LPG가 제1 LPG 배출 라인을 통해 상기 LPG 저장 탱크로 이송되는 단계; 및 상기 LPG 저장 탱크와 상기 증발 가스 공급 라인 중 어느 하나 이상의 기체 상태의 LPG가 제2 LPG 배출 라인을 통해 벤트 마스트로 이송되는 단계를 포함한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 선박의 추진 연료로서 LPG를 사용함으로써 대기환경오염을 방지하기 위한 국제적인 규제에 대응할 수 있는 친환경 선박을 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 메인 엔진으로 공급되는 액체 상태의 LPG 또는 선박 내 필요 전력 생산을 위한 연료전지 시스템으로 공급되는 기체 상태의 LPG를 메인 엔진에서 리턴되는 액체 상태의 LPG의 열원을 이용하여 선택적으로 가열함으로써 연료 공급 시스템의 열효율을 높일 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 1을 참조하면, LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템은 공급 펌프(100_1, 100_2), LPG 저장 탱크(105), 제1 열교환기(110), 고압 펌프(115_1, 115_2), 히팅 장치(120), 메인 엔진(125), 필터(130), 제3 열교환기(180), 제1 줄톰슨 밸브(135), 캐치 탱크(140), 제2 열교환기(145), 승압 장치(200), 쿨러(205), 제1압력조절밸브(210), 유량조절밸브(215), 기화기(220), 제2압력조절밸브(225), 연료전지 시스템(150), 선박 내 전력 수요처(160), 제2 줄톰슨 밸브(170), 벤트 마스트(185)를 포함한다.
LPG 저장 탱크(105)는 선박에 하나 이상 마련될 수 있다. 도면상에서 하나의 LPG 저장 탱크(105)가 마련되었지만 이에 한정되는 것은 아니고, 선박의 종류나 크기 등에 따라 적합한 타입의 저장 탱크가 특정 개수로 마련될 수 있다.
LPG 저장 탱크(105)에는 -55℃ 내지 -45℃로 액화된 LPG가 저장된다.
LPG 저장 탱크(105)는 액체 상태의 LPG를 보관할 수 있도록 밀봉 및 단열 방벽을 갖추고 있지만, 외부로부터 전달되는 열을 완벽하게 차단할 수는 없다.
이에 따라, LPG 저장 탱크(105) 내에서는 기체 상태의 LPG(즉, BOG: Boil Off Gas)가 발생하게 되며 기체 상태의 LPG의 압력을 적정한 수준으로 유지하기 위해 LPG 저장 탱크(105) 내부의 기체 상태의 LPG를 배출시킨다.
LPG 저장 탱크(105)는 제1 연료 공급 라인(L1)을 통해 메인 엔진(125)과 연결되며, 제1 연료 공급 라인(L1)은 공급 펌프(100_1, 100_2)를 통해 펌핑된 액체 상태의 LPG를 메인 엔진(125)에 공급한다.
즉, 제1 연료 공급 라인(L1)은 LPG 저장 탱크(105)로부터 공급 펌프(100_1, 100_2)의 구동에 의해 공급되는 액체 상태의 LPG를 메인 엔진(125)으로 이송시키는 경로를 제공한다.
상기의 제1 연료 공급 라인(L1)에는 액체 상태의 LPG의 온도를 상승시키는 제1 열교환기(110), 액체 상태의 LPG의 압력을 높이는 고압 펌프(115_1, 115_2) 및 압력이 높아진 액체 상태의 LPG의 온도를 상승시키는 히팅 장치(120)가 형성되어 있다.
따라서, LPG 저장 탱크(105)에 보관된 액체 상태의 LPG는 제1 열교환기(110)를 통과하면서 온도가 상승되며, 고압 펌프(115_1, 115_2)를 통과하면서 메인 엔진(125)에서 요구하는 압력까지 가압되며, 히팅 장치(120)를 통과면서 온도가 상승하여 메인 엔진(125)에 공급된다.
한편, 메인 엔진(125)에 공급되고 남거나 메인 엔진(125)에서 리턴된 일부 LPG는 제 1 연료 리턴 라인(L2)을 따라 제1 열교환기(110)를 거쳐 냉각되어 다시 LPG 저장 탱크(105)에 보관된다.
이하에서는, 제1 연료 공급 라인(L1)에 형성되어 있는 공급 펌프(100_1, 100_2), 제1 열교환기(110), 고압 펌프(115_1, 115_2) 및 히팅 장치(120)에 대해 설명하기로 한다.
공급 펌프(100_1, 100_2)는 제1 연료 공급 라인(L1)에 액체 상태의 LPG의 이송에 필요한 펌핑력을 제공하도록 설치된다.
제1 열교환기(110)는 LPG 저장 탱크(105)의 공급 펌프(100_1, 100_2)에 의해 펌핑된 후 제1 연료 공급 라인(L1)을 따라 메인 엔진(125)을 향해 유동하는 액체 상태의 LPG의 온도를 상승시킨다.
이때, 제1 열교환기(110)는 LPG 저장 탱크(105)의 공급 펌프(100_1, 100_2)에 의해 펌핑된 후 제1 연료 공급 라인(L1)을 따라 메인 엔진(125)을 향해 유동하는 액체 상태의 LPG가 통과되는 제1 파이프 및 메인 엔진(125)에 공급되고 남거나 메인 엔진(125)에서 리턴되어 제 1 연료 리턴 라인(L2)을 따라 LPG 저장 탱크(105)를 향해 유동하는 액체 상태의 LPG가 통과되는 제2 파이프를 포함한다.
상기의 제1 파이프 및 제2 파이프 각각을 통과하는 액체 상태의 LPG의 온도가 상이하기 때문에 제1 파이프 및 제2 파이프 사이의 열교환을 통해 제1 파이프 및 제2 파이프를 각각 통과하는 액체 상태의 LPG의 온도가 변화하게 된다.
즉, 제1 파이프를 통과하는 액체 상태의 LPG는 LPG 저장 탱크(105)로부터 공급된 것이기 때문에 온도가 낮고, 제2 파이프를 통과하는 액체 상태의 LPG는 메인 엔진(125)으로부터 공급된 것이기 때문에 상대적으로 온도가 높다.
따라서, 제1 파이프의 내부의 LPG는 열교환을 통해 온도가 높아지고 제2 파이프의 내부의 LPG는 열교환을 통해 온도가 낮아진다.
상기와 같이, 제1 열교환기(110)를 통해 제1 연료 공급 라인(L1)을 따라 메인 엔진(125)을 향해 유동하는 액체 상태의 LPG의 온도를 높임으로써 후술하는 히팅 장치(120)의 열부하를 줄일 수 있다.
고압 펌프(115_1, 115_2)는 제1 열교환기(110)의 후단에 형성되어 있어 제1 열교환기(110)에서 공급되는 액체 상태의 LPG의 압력을 메인 엔진(125)에서 요구하는 압력까지 가압한다.
고압 펌프(115_1, 115_2)의 후단에 형성된 히팅 장치(120)는 고압 펌프(115_1, 115_2)에 의해 가압된 액체 상태의 LPG의 온도를 상승시킨다.
일 실시예에서, 히팅 장치(120)는 열매유의 열교환을 통해 액체 상태의 LPG의 온도를 상승시킬 수 있다.
다른 일 실시예에서, 히팅 장치(120)는 히팅 수단(예를 들어, 히터)을 통해 액체 상태의 LPG의 온도를 상승시킬 수 있다.
한편, LPG 저장 탱크(105)는 제 1 연료 리턴 라인(L2)을 통해 메인 엔진(125)과 연결되며, 제 1 연료 리턴 라인(L2)은 메인 엔진(125)에 공급되고 남거나 메인 엔진(125)에서 리턴되는 액체 상태의 LPG를 LPG 저장 탱크(105)에 이송시키는 경로를 제공한다.
이러한 제 1 연료 리턴 라인(L2)에는 메인 엔진(125)으로부터 리턴되는 액체 상태의 LPG 내의 이물질을 제거하는 필터(130), 액체 상태의 LPG의 온도를 냉각시키는 제1 열교환기(110), 액체 상태의 LPG의 압력을 강하시키는 제1 줄톰슨 밸브(135)가 형성되어 있다.
따라서, 메인 엔진(125)으로부터 리턴되는 액체 상태의 LPG는 필터(130)를 통과하면서 이물질이 제거되고, 제1 열교환기(110)를 통과하면서 온도가 낮아진 후에 제1 줄톰슨 밸브(135)를 통해 압력이 강하된 후 LPG 저장 탱크(105)에 저장된다.
한편, 도 1의 실시예에서 보는 바와 같이, 필터(130)와 제1 열교환기(110) 사이에는 제3 열교환기(180)가 추가로 설치될 수 있다. 이 경우 메인 엔진(125)으로부터 리턴되는 액체 상태의 LPG는 제3 열교환기(180) 및 제1 열교환기(110)를 순차적으로 통과하면서 온도가 낮아지게 된다. 이처럼 제3 열교환기(180)를 통해 액체 상태의 LPG의 온도를 미리 낮춤(예냉)으로써 제1 열교환기(110)의 열부하를 줄일 수 있다.
이하에서는, 제 1 연료 리턴 라인(L2)에 형성되어 있는 필터(130), 제3 열교환기(180), 제1 열교환기(110) 및 제1 줄톰슨 밸브(135)에 대해 설명하기로 한다.
필터(130)는 메인 엔진(125)으로부터 배출되는 액체 상태의 LPG 내의 이물질을 제거하여 제1 열교환기(110)에 제공한다.
필터(130)는 10미크론 이상이 되어야 한다. 그리고 필터(130)는 이중으로 설치되는 것이 바람직하다. 이 경우 필터(130)는 차압계(미도시)의 압력이 설정 값 이상이 되면 자동으로 체인지 되도록 제어된다.
제3 열교환기(180)는 메인 엔진(125)에서 리턴되어 제 1 연료 리턴 라인(L2)을 따라 LPG 저장 탱크(105)를 향해 유동하는 액체 상태의 LPG, 보다 명확하게는 필터(130)를 통과한 액체 상태의 LPG의 온도를 냉각시킨다.
제3 열교환기(180)는 제 1 연료 리턴 라인(L2)을 따라 유입된 액체 상태의 LPG가 통과되는 제1 파이프 및 해수가 통과되는 제2 파이프를 포함한다.
상기의 제1 파이프 및 제2 파이프 각각을 통과하는 액체 상태의 LPG와 해수의 온도가 상이하기 때문에 제1 파이프 및 제2 파이프 사이의 열교환을 통해 제1 파이프 및 제2 파이프를 각각 통과하는 액체 상태의 LPG 및 해수의 온도가 변화하게 된다.
즉, 제1 파이프를 통과하는 액체 상태의 LPG는 메인 엔진(125)으로부터 공급된 것이기 때문에 온도가 높고, 제2 파이프를 통과하는 해수는 온도가 상대적으로 낮다.
따라서, 제1 파이프의 내부의 액체 상태의 LPG는 열교환을 통해 온도가 낮아지고 제2 파이프의 내부의 해수는 열교환을 통해 온도가 높아진다.
제1 열교환기(110)는 메인 엔진(125)에서 리턴되어 제 1 연료 리턴 라인(L2)을 따라 LPG 저장 탱크(105)를 향해 유동하는 액체 상태의 LPG, 보다 명확하게는 제3 열교환기(180)를 통과한 액체 상태의 LPG의 온도를 추가로 냉각시킨다. 이러한 제1 열교환기(110)의 작동 원리는 상술한 바와 같다.
제1 줄톰슨 밸브(135)는 제1 열교환기(110)를 통과하면서 온도가 하강된 액체 상태의 LPG의 압력을 강하시켜 LPG 저장 탱크(105)에 저장되도록 한다.
한편, LPG 저장 탱크(105)는 증발 가스 공급 라인(L3)을 통해 연료전지 시스템(150)과 연결된다. 증발 가스 공급 라인(L3)은 LPG 저장 탱크(105)로부터 자연적으로 발생되는 기체 상태의 LPG(즉, BOG: Boil Off Gas)를 선박 내 필요 전력 생산을 위한 연료전지 시스템(150)으로 이송시키는 경로를 제공한다.
상기의 증발 가스 공급 라인(L3)에는 기체 상태의 LPG 내 이물질 및 LPG 액적(DROPLET)을 제거하는 캐치 탱크(140), 캐치 탱크(140)에서 공급된 기체 상태의 LPG의 온도를 상승시키는 제2 열교환기(145), 제2 열교환기(145)를 통과한 기체 상태의 LPG를 이용하여 선박 내 필요 전력을 생산하는 연료전지 시스템(150)이 형성되어 있으며, 연료전지의 종류와 사양에 따라 온도조건 및 압력조건이 다르기 때문에 필요에 따라 승압 장치(200), 쿨러(205), 제1압력조절밸브(210)를 추가적으로 구성할 수 있다.
따라서, LPG 저장 탱크(105)에서 공급되는 기체 상태의 LPG는 캐치 탱크(140)를 통과하면서 내부의 이물질 및 LPG 액적(DROPLET)이 제거되며, 제2 열교환기(145)를 통과하면서 온도가 상승된 후 연료전지 시스템(150)에 공급되며, 연료전지 시스템(150)에서 생산된 전력은 선박 내 전력 수요처(160)에 공급된다.
이하에서는, 증발 가스 공급 라인(L3)에 형성되어 있는 캐치 탱크(140), 제 2 열교환기(145), 승압 장치(200), 쿨러(205), 제 1 압력조절밸브(210) 및 연료전지 시스템(150)에 대해 설명하기로 한다.
캐치 탱크(140)는 LPG 저장 탱크(105)에서 공급되는 기체 상태의 LPG 내부의 이물질 및 LPG 액적(DROPLET)을 제거하며, 이를 위해 내부에 필터가 형성되어 있을 수 있다.
상기의 캐치 탱크(140)를 통과한 기체 상태의 LPG는 증발 가스 공급 라인(L3)을 통해 제2 열교환기(145)에 공급되고, 캐치 탱크(140)에 축적된 액체 상태의 LPG는 다시 LPG 저장 탱크(105)에 공급된다.
제2 열교환기(145)는 캐치 탱크(140)를 통과하여 증발 가스 공급 라인(L3)을 따라 연료전지 시스템(150)을 향해 유동하는 기체 상태의 LPG의 온도를 상승시킨다.
이때, 제2 열교환기(145)는 증발 가스 공급 라인(L3)을 따라 연료전지 시스템(150)을 향해 유동하는 기체 상태의 LPG가 통과되는 제1 파이프 및 메인 엔진(125)에서 리턴되어 제 2 연료 리턴 라인(L4)을 따라 LPG 저장 탱크(105)를 향해 유동하는 액체 상태의 LPG가 통과되는 제2 파이프를 포함한다.
상기의 제1 파이프 및 제2 파이프 각각을 통과하는 LPG의 온도가 상이하기 때문에 제1 파이프 및 제2 파이프 사이의 열교환을 통해 제1 파이프 및 제2 파이프를 각각 통과하는 LPG의 온도가 변화하게 된다.
즉, 제1 파이프를 통과하는 기체 상태의 LPG는 LPG 저장 탱크(105)로부터 공급된 것이기 때문에 온도가 낮고, 제2 파이프를 통과하는 액체 상태의 LPG는 메인 엔진(125)으로부터 공급된 것이기 때문에 온도가 높다.
따라서, 제1 파이프의 내부의 LPG는 열교환을 통해 온도가 높아지고, 제2 파이프의 내부의 LPG는 열교환을 통해 온도가 낮아진다.
승압 장치(200)는 제 2 열교환기(145)를 통과한 기체 상태의 LPG의 압력을 상승시킨다. 이러한 승압 장치(200)는 압축기나 다른 여타의 승압용 장비로 구성할 수 있다.
쿨러(205)는 승압 장치(200)를 통과하면서 온도가 상승된 기체 상태의 LPG의 온도를 하강시켜 연료전지 시스템(150)에 공급되도록 한다.
제 1 압력조절밸브(210)는 제 2 열교환기(145)를 통과한 기체 상태의 LPG의 압력을 강하시켜 연료전지 시스템(150)에 공급되도록 한다.
상술한 승압 장치(200), 쿨러(205) 및 제 1 압력조절밸브(210)의 구성에 의하면, 연료전지 시스템(150)이 요구하는 압력이 제 2 열교환기(145)를 통과한 기체 상태의 LPG보다 높은 경우 승압 장치(200)와 쿨러(205)를 통해 연료전지 시스템(150)에 적정한 압력과 온도의 기체 LPG를 공급할 수 있으며, 연료전지 시스템이 요구하는 압력이 제 2 열교환기(145)를 통과한 기체 상태의 LPG보다 낮은 경우 제 1 압력조절밸브(210)를 통한 압력 강하로 적정한 압력의 기체 LPG를 연료전지 시스템(150)에 공급할 수 있다. 만약 연료전지 시스템(150)이 요구하는 압력이 제 2 열교환기(145)를 통과한 기체 상태의 LPG와 같은 경우에는 승압 장치(200), 쿨러(205) 및 제 1 압력조절밸브(210)를 작동시킬 필요가 없다.
한편, LPG 저장탱크(105)는 제 2 연료 공급 라인(L8)을 통해서도 연료전지 시스템(150)과 연결된다. 제 2 연료 공급 라인(L8)은 LPG 저장탱크(105)에 보관된 액체 상태의 LPG를 선박 내 필요 전력 생산을 위한 연료전지 시스템(150)으로 이송시키는 경로를 제공하며, 궁극적으로는 증발 가스 공급 라인(L3)을 통해 연료전지 시스템(150)에 공급되는 기체 상태의 LPG가 연료전지 시스템(150)의 요구량에 비해 부족할 경우 적정량의 기체 상태의 LPG를 증발 가스 공급 라인(L3)에 추가로 공급하는 역할을 한다.
일 실시예에서, 상기의 제 2 연료 공급 라인(L8)은, 그 시작이 제 1 연료 공급 라인(L1)의 제 1 열교환기(110)의 후단에서 제 1 연료 공급 라인(L1)으로부터 바이패스 되며, 그 끝이 증발 가스 공급 라인(L3)의 연료전지 시스템(150)의 전단에 합류하도록 구성될 수 있다.
이러한 제 2 연료 공급 라인(L8)은 연료전지 시스템(150)의 구동에 필요한 액체 상태의 LPG의 양을 조절하는 유량조절밸브(215), 액체 상태의 LPG를 기체 상태의 LPG로 상변화시키는 기화기(220), 기화기(220)를 통과한 기체 상태의 LPG의 압력을 강하시키는 제 2 압력조절밸브(225)로 구성될 수 있다.
따라서, 제 1 연료 공급 라인(L1)으로부터 바이패스 되어 제 2 연료 공급 라인(L8)을 따라 흘러가는 액체 상태의 LPG는 유량조절밸브(215)를 거쳐 유량이 조절된 후 기화기(220)를 통해 기체 상태의 LPG로 상변화되어 연료전지시스템(150)으로 공급된다.
이하에서는, 제 2 연료 공급 라인(L8)에 형성되어 있는 유량조절밸브(215), 기화기(220), 제 2 압력조절밸브(225)에 대해 설명하기로 한다.
유량조절밸브(215)는 증발 가스 공급 라인(L3)을 통해 연료전지 시스템(150)에 공급되는 기체 상태의 LPG가 연료전지 시스템(150)의 요구량에 비해 부족할 경우, 증발 가스 공급 라인(L3)에 적정량의 기체 상태의 LPG가 추가로 공급될 수 있도록 제 2 연료 공급 라인(L8)을 흐르는 액체 상태의 LPG의 양을 조절한다.
기화기(220)는 액체 상태의 LPG를 기체 상태의 LPG로 상변화시키고 온도를 상승시켜 연료전지 시스템(150)으로 공급되도록 한다.
일 실시예에서, 기화기(220)는 열매유의 열교환을 통해 액체 상태의 LPG를 기체 상태의 LPG로 상변화시킬 수 있다.
다른 일 실시예에서, 기화기(220)는 히팅 수단(예를 들어, 히터)을 통해 액체 상태의 LPG를 기체 상태의 LPG로 상변화시킬 수 있다.
제 2 압력조절밸브(225)는 기화기(220)를 통과하면서 온도가 상승된 기체 상태의 LPG의 압력을 연료전지가 요구하는 적정 압력으로 강하시켜 연료 전지 시스템(150)에 공급되도록 한다.
따라서 본 발명에 의하면, 증발 가스 공급 라인(L3)을 따라 연료전지 시스템(150)에 공급되는 기체 상태의 LPG가 선박 내 필요 전력 생산을 위한 연료의 양으로 부족할 경우, 제2연료 공급라인(L8)을 통해 적정량의 기체 상태의 LPG를 연료전지 시스템(150)에 추가 공급함으로써 전체적인 시스템의 안정성을 기할 수 있다.
연료전지 시스템(150)은 증발 가스 공급 라인(L3)을 통과한 기체 상태의 LPG를 이용하여 선박 내 필요 전력을 생산한다. 상술한 바와 같이, 연료전지 시스템(150)은 증발 가스 공급 라인(L3)을 따라 공급되는 기체 상태의 LPG의 양이 부족할 경우 제2연료 공급라인(L8)을 통해 적정량의 기체 상태의 LPG를 추가로 공급받을 수 있다.
연료전지 시스템(150)은 LPG로부터 수소를 발생시키는 개질기(Reformer)와 연료극, 전해질, 공기극 및 분리판으로 이루어진 셀(Cell)을 적층하여 수소와 산소의 전기화학 반응으로 전기를 발생시키는 스택(Stack), 스택에서 발생된 직류전기를 교류전기로 변환해서 선박 내 전력 수요처(160)에 공급하는 전력제어부, 연료전지의 초기 시동 및 부하에 따른 안정적인 전력을 공급하기 위해 스택에서 생산된 전기를 저장하는 에너지 저장부(배터리 또는 커패시터), 연료, 공기, 물, 열회수 등을 위한 펌프, 블로워(Blower), 센서 등의 주변보조기기(BOP)로 이루어진다. 연료전지 시스템(150)의 연료전지는 고체산화물　연료전지(SOFC) 또는 고분자전해질　연료전지(PEMFC)나 다른 여타의 연료전지로 구성될 수 있다.
한편, LPG 저장 탱크(105)는 제 2 연료 리턴 라인(L4)을 통해 메인 엔진(125)과 연결되며, 제 2 연료 리턴 라인(L4)은 메인 엔진(125)에 공급되고 남거나 메인 엔진(125)에서 리턴되는 액체 상태의 LPG를 LPG 저장 탱크(105)에 이송시키는 경로를 제공한다.
제 2 연료 리턴 라인(L4)은 제 1 연료 리턴 라인(L2)의 필터(130)를 지난 지점에서 제 1 연료 리턴 라인(L2)으로부터 바이패스 되는 구성이며, 바이패스 지점에서 제 1 연료 리턴 라인(L2)에는 제 1 제어밸브(175)가, 제 2 연료 리턴 라인(L4)에는 제 2 제어밸브(176)가 설치된다.
제 1 제어밸브(175)와 제 2 제어밸브(176)는 선택적으로 개폐될 수 있다. 즉, 제 1 제어밸브(175)만 열리고 제 2 제어밸브(176)는 닫히거나, 또는 제 2 제어밸브(176)만 열리고 제 1 제어밸브(175)는 닫히거나, 또는 제 1 제어밸브(175)와 제 2 제어밸브(176)가 모두 열릴 수 있다.
제 1 제어밸브(175)만 열리는 경우에는 메인 엔진(125)에서 리턴되는 액체 상태의 LPG는 제 1 연료 리턴 라인(L2)을 통해서만 이동하게 되고, 제 2 제어밸브(176)만 열리는 경우에는 메인 엔진(125)에서 리턴되는 액체 상태의 LPG는 제 2 연료 리턴 라인(L4)을 통해서만 이동하게 되고, 제 1 제어밸브(175)와 제 2 제어밸브(176)가 모두 열리는 경우에는 메인 엔진(125)에서 리턴되는 액체 상태의 LPG는 제 1 연료 리턴 라인(L2)과 제 2 연료 리턴 라인(L4) 양쪽을 통해서 이동하게 된다.
이러한 제 2 연료 리턴 라인(L4)에는 필터(130)를 통과한 액체 상태의 LPG의 온도를 냉각시키는 제2 열교환기(145) 및 액체 상태의 LPG의 압력을 강하시키는 제2 줄톰슨 밸브(170)가 형성되어 있다.
따라서, 메인 엔진(125)으로부터 리턴되는 액체 상태의 LPG는 제2 열교환기(145)를 통과하면서 온도가 하강된 후 제2 줄톰슨 밸브(170)를 통해 압력이 강하되어 LPG 저장 탱크(105)에 저장된다.
이하에서는, 제 2 연료 리턴 라인(L4)에 형성되어 있는 제2 열교환기(145) 및 제2 줄톰슨 밸브(170)에 대해 설명하기로 한다.
제2 열교환기(145)는 필터(130)를 통과한 액체 상태의 LPG를 냉각시킨다. 이러한 제2 열교환기(145)의 작동 원리는 상술한 바와 같다.
제2 줄톰슨 밸브(170)는 제2 열교환기(145)를 통과하면서 온도가 하강된 액체 상태의 LPG의 압력을 강하시켜 LPG 저장 탱크(105)에 저장되도록 한다.
상술한 제 1 제어밸브(175)와 제 2 제어밸브(176)의 작동과 관련하여, 제 1 제어밸브(175)만 열리는 경우에는 메인 엔진(125)에서 리턴되는 액체 상태의 LPG는 제 1 연료 리턴 라인(L2)을 따라 제1 열교환기(110)를 통과하게 되고, 제 2 제어밸브(176)만 열리는 경우에는 메인 엔진(125)에서 리턴되는 액체 상태의 LPG는 제 2 연료 리턴 라인(L4)을 따라 제2 열교환기(145)를 통과하게 되고, 제 1 제어밸브(175)와 제 2 제어밸브(176)가 모두 열리는 경우에는 메인 엔진(125)에서 리턴되는 액체 상태의 LPG는 제 1 연료 리턴 라인(L2)과 제 2 연료 리턴 라인(L4) 양쪽을 따라 제1 열교환기(110)와 제2 열교환기(145)를 모두 통과하게 된다.
따라서 본 발명에 의하면, 제 1 연료 공급 라인(L1)을 따라 메인 엔진(125)으로 공급되는 액체 상태의 LPG 또는 증발 가스 공급 라인(L3)을 따라 연료전지 시스템(150)으로 공급되는 기체 상태의 LPG를 메인 엔진(125)에서 리턴되는 액체 상태의 LPG의 열원을 이용하여 선택적으로 가열할 수 있게 되어, 결과적으로 연료 공급 시스템의 열효율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
즉, 메인 엔진(125)과 연료전지 시스템(150)의 작동 유무나 연료 소비량 등에 따라, 제1 열교환기(110)와 제2 열교환기(145)에 걸리는 열부하가 변동하게 되면, 이에 맞추어 제 1 제어밸브(175)와 제 2 제어밸브(176)가 선택적으로 개폐되어, 제1 열교환기(110)와 제2 열교환기(145)에 작용하는 열매(熱媒)로서의 LPG, 즉 메인 엔진(125)에서 리턴되는 액체 상태의 LPG의 공급 유무나 공급량이 조절될 수 있다. 이를 통해 제1 열교환기(110)와 제2 열교환기(145)에 작용하는 열매의 양이 부족하거나 과도해지는 것을 피할 수 있으며, 그 결과 연료 공급 시스템의 열효율이 향상될 수 있다.
한편, 제 1 연료 공급 라인(L1)과 제 2 연료 공급 라인(L8)과 제 1 연료 리턴 라인(L2)과 제 2 연료 리턴 라인(L4) 중 어느 하나 이상은 제1 LPG 배출 라인(L6)을 통해 LPG 저장 탱크(105)에 연결되며, 제1 LPG 배출 라인(L6)은 제 1 연료 공급 라인(L1)과 제 2 연료 공급 라인(L8)과 제 1 연료 리턴 라인(L2)과 제 2 연료 리턴 라인(L4)의 액체 상태의 LPG를 LPG 저장 탱크(105)로 이송시키는 경로를 제공한다.
또한, LPG 저장 탱크(105)와 증발 가스 공급 라인(L3) 중 어느 하나 이상은 제2 LPG 배출 라인(L7)을 통해 벤트 마스트(Vent Mast)(185)에 연결되며, 제2 LPG 배출 라인(L7)은 LPG 저장 탱크(105)와 증발 가스 공급 라인(L3)의 기체 상태의 LPG를 벤트 마스트(185)로 이송시키는 경로를 제공한다. 그리고 벤트 마스트(185)는 필요 시 기체 상태의 LPG를 대기 중으로 방출한다.
상기와 같이 제1 LPG 배출라인(L6)과 제2 LPG 배출 라인(L7)을 둔 이유는 다음과 같다. 예를 들어, 예상치 못한 상황으로 인해 제 1 연료 공급 라인(L1), 제 2 연료 공급 라인(L8), 제 1 연료 리턴 라인(L2), 제 2 연료 리턴 라인(L4), 증발 가스 공급 라인(L3) 등의 내부의 압력이 급격히 증가하거나 LPG 저장 탱크(105) 내부의 기체 상태의 LPG의 양이 과도해져 LPG 저장 탱크(105) 내부의 압력이 급격히 증가하는 일이 생길 수 있다. 그런데, 이처럼 여러 라인들(L1, L2, L3, L4, L8 등) 또는 LPG 저장 탱크(105)의 압력이 과도하게 높아지면, LPG가 누출되거나 폭발할 위험이 생긴다.
따라서, 이 경우 안전 밸브(195)를 열어 제 1 연료 공급 라인(L1)과 제 2 연료 공급 라인(L8)과 제 1 연료 리턴 라인(L2)과 제 2 연료 리턴 라인(L4)의 액체 상태의 LPG나 LPG 저장 탱크(105)와 증발 가스 공급 라인(L3)의 기체 상태의 LPG를 일부 추출하여 제1 LPG 배출 라인(L6) 또는 제2 LPG 배출 라인(L7)을 통해 LPG 저장 탱크(105) 또는 벤트 마스트(185)에 공급함으로써 압력의 과도한 증가를 방지할 수 있다.
추가적으로, 캐치 탱크(140)에 축적된 액체 상태의 LPG는 제1 LPG 배출 라인(L6)을 통해 LPG 저장 탱크(105)에 공급될 수 있다.
이하에서는, 제1 LPG 배출라인(L6)과 제2 LPG 배출 라인(L7)에 형성되어 있는 안전 밸브(195)에 대해 설명하기로 한다.
예를 들어, 안전 밸브(195)는 제 1 연료 공급 라인(L1), 제 2 연료 공급 라인(L8), 제 1 연료 리턴 라인(L2), 제 2 연료 리턴 라인(L4) 등의 압력이 설정 값 이하이면 닫힘 상태를 유지하게 되고, 설정 값 이상이면 열림 상태를 유지하게 된다. 만약, 제 1 연료 공급 라인(L1), 제 2 연료 공급 라인(L8), 제 1 연료 리턴 라인(L2), 제 2 연료 리턴 라인(L4) 등의 압력이 설정 값 이하이어서 안전 밸브(195)가 닫힘 상태를 유지하게 되면 액체 상태의 LPG는 제1 LPG 배출 라인(L6)에 유입되지 않게 된다. 반대로, 제 1 연료 공급 라인(L1), 제 2 연료 공급 라인(L8), 제 1 연료 리턴 라인(L2), 제 2 연료 리턴 라인(L4) 등의 압력이 설정 값 이상이어서 안전 밸브(195)가 열림 상태를 유지하게 되면 액체 상태의 LPG는 제1 LPG 배출 라인(L6)에 유입되어 LPG 저장 탱크(105)로 이동하게 된다.
또한, 안전 밸브(195)는 LPG 저장 탱크(105), 증발 가스 공급 라인(L3) 등의 압력이 설정 값 이하이면 닫힘 상태를 유지하게 되고, 설정 값 이상이면 열림 상태를 유지하게 된다. 만약, LPG 저장 탱크(105), 증발 가스 공급 라인(L3) 등의 압력이 설정 값 이하이어서 안전 밸브(195)가 닫힘 상태를 유지하게 되면 기체 상태의 LPG는 제2 LPG 배출 라인(L7)에 유입되지 않게 된다. 반대로, LPG 저장 탱크(105), 증발 가스 공급 라인(L3) 등의 압력이 설정 값 이상이어서 안전 밸브(195)가 열림 상태를 유지하게 되면 기체 상태의 LPG는 제2 LPG 배출 라인(L7)에 유입되어 벤트 마스트(185)로 이동하게 된다.
따라서 연료 공급 시스템에 과도한 압력 증가가 발생하더라도 액체 또는 기체 상태의 LPG를 추출하여 압력 증가를 막을 수 있으며, 추출된 LPG는 LPG 저장 탱크(105) 또는 벤트 마스트(185)로 배출됨으로써 폭발 등의 위험을 사전에 차단할 수 있다. 즉, 제1 LPG 배출라인(L6)과 제2 LPG 배출 라인(L7)은 연료 공급 시스템이 LPG의 누출로 인해 폭발할 위험성을 저감시키는 완충 수단으로서의 역할을 하는 것이다.
한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100_1, 100_2: 공급 펌프,
105: LPG 저장 탱크,
110: 제1 열교환기,
115_1, 115_2: 고압 펌프,
120: 히팅 장치,
125: 메인 엔진,
130: 필터,
180: 제3 열교환기,
135: 제1 줄톰슨 밸브,
140: 캐치 탱크,
145: 제2 열교환기,
150: 연료전지 시스템,
160: 선박 내 전력 수요처,
170: 제2 줄톰슨 밸브,
175: 제 1 제어밸브,
176: 제 2 제어밸브,
185: 벤트 마스트,
195: 안전 밸브,
200: 승압 장치,
205: 쿨러,
210: 제1 압력조절밸브,
215: 유량조절밸브,
220: 기화기,
225: 제2 압력조절밸브,
L1: 제1 연료 공급 라인,
L8: 제2 연료 공급 라인,
L2: 제 1 연료 리턴 라인,
L3: 증발 가스 공급 라인,
L4: 제 2 연료 리턴 라인,
L6: 제1 LPG 배출 라인
L7: 제2 LPG 배출 라인

Claims (46)

  1. LPG 저장 탱크에 보관된 액체 상태의 LPG를 메인 엔진으로 이송시키는 경로를 제공하는 제 1 연료 공급 라인;
    상기 메인 엔진에서 리턴되는 액체 상태의 LPG를 상기 LPG 저장 탱크로 이송시키는 경로를 제공하며, 상기 메인 엔진에서 리턴되는 액체 상태의 LPG 내의 이물질을 제거하며, 10미크론 이상으로 형성되고 이중으로 설치되며 차압계의 압력값이 설정값 이상이 되는 경우 자동으로 체인지 되도록 마련되는 필터를 포함하는 제 1 연료 리턴 라인;
    상기 LPG 저장 탱크에서 생성된 기체 상태의 LPG를 선박 내 필요 전력 생산을 위한 연료전지 시스템으로 이송시키는 경로를 제공하는 증발 가스 공급 라인;
    상기 제 1 연료 리턴 라인으로부터 바이패스 되어 상기 메인 엔진에서 리턴되는 액체 상태의 LPG를 상기 LPG 저장 탱크로 이송시키는 경로를 제공하는 제 2 연료 리턴 라인;
    상기 제 1 연료 공급 라인과 상기 제 1 연료 리턴 라인과 상기 제 2 연료 리턴 라인 중 어느 하나 이상의 액체 상태의 LPG를 상기 LPG 저장 탱크로 이송시키는 경로를 제공하는 제1 LPG 배출 라인; 및
    상기 LPG 저장 탱크와 상기 증발 가스 공급 라인 중 어느 하나 이상의 기체 상태의 LPG를 벤트 마스트로 이송시키는 경로를 제공하는 제2 LPG 배출 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 연료 공급 라인 및 상기 제 1 연료 리턴 라인은
    상기 LPG 저장 탱크에서 펌핑되어 상기 메인 엔진을 향해 유동하는 액체 상태의 LPG와 상기 메인 엔진에서 리턴되어 상기 LPG 저장 탱크를 향해 유동하는 액체 상태의 LPG를 열교환시키는 제 1 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 증발 가스 공급 라인 및 상기 제 2 연료 리턴 라인은
    상기 LPG 저장 탱크에서 생성되어 상기 연료전지 시스템을 향해 유동하는 기체 상태의 LPG와 상기 메인 엔진에서 리턴되어 상기 LPG 저장 탱크를 향해 유동하는 액체 상태의 LPG를 열교환시키는 제 2 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 연료 리턴 라인은 상기 제 1 연료 리턴 라인의 상기 필터를 지난 지점에서 상기 제 1 연료 리턴 라인으로부터 바이패스 되는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 바이패스 지점에서 상기 제 1 연료 리턴 라인에는 제 1 제어밸브가, 상기 제 2 연료 리턴 라인에는 제 2 제어밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제 1 제어밸브와 상기 제 2 제어밸브는 선택적으로 개폐되는바,
    상기 제 1 제어밸브만 열리는 경우에는 상기 메인 엔진에서 리턴되는 액체 상태의 LPG는 상기 제 1 연료 리턴 라인을 따라 제1 열교환기를 통과하게 되고, 상기 제 2 제어밸브만 열리는 경우에는 상기 메인 엔진에서 리턴되는 액체 상태의 LPG는 상기 제 2 연료 리턴 라인을 따라 제2 열교환기를 통과하게 되고, 상기 제 1 제어밸브와 상기 제 2 제어밸브가 모두 열리는 경우에는 상기 메인 엔진에서 리턴되는 액체 상태의 LPG는 상기 제 1 연료 리턴 라인과 상기 제 2 연료 리턴 라인 양쪽을 따라 상기 제1 열교환기와 상기 제2 열교환기를 모두 통과하게 되는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 필터와 상기 제1 열교환기 사이에는 제3 열교환기가 추가로 설치되어, 상기 메인 엔진으로부터 리턴되는 액체 상태의 LPG가 상기 제3 열교환기 및 상기 제1 열교환기를 순차적으로 통과하면서 온도가 낮아지게 되는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제 3 열교환기는
    해수의 냉열을 이용하여 상기 액체 상태의 LPG를 냉각시키는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 증발 가스 공급 라인은
    상기 LPG 저장 탱크에서 공급되는 기체 상태의 LPG 내의 이물질 및 LPG 액적(DROPLET)을 제거하는 캐치 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 증발 가스 공급 라인은
    상기 제 2 열교환기를 통과한 기체 상태의 LPG의 압력을 상승시키는 승압 장치; 및
    상기 승압 장치를 통과하면서 온도가 상승된 기체 상태의 LPG의 온도를 하강시켜 상기 연료전지 시스템에 공급되도록 하는 쿨러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 증발 가스 공급 라인은
    상기 제 2 열교환기를 통과한 기체 상태의 LPG의 압력을 강하시켜 상기 연료전지 시스템에 공급되도록 하는 제 1 압력조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 LPG 저장탱크에 보관된 액체 상태의 LPG를 상기 연료전지 시스템으로 이송시키는 경로를 제공하되, 상기 증발 가스 공급 라인을 통해 상기 연료전지 시스템에 공급되는 기체 상태의 LPG가 상기 연료전지 시스템의 요구량에 비해 부족할 경우 기체 상태의 LPG를 상기 증발 가스 공급 라인에 추가로 공급하는 제 2 연료 공급 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제 2 연료 공급 라인은
    일 끝단이 상기 제 1 연료 공급 라인으로부터 바이패스 되고 타 끝단이 상기 증발 가스 공급 라인의 상기 연료전지 시스템의 전단에 합류하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제 2 연료 공급 라인은
    상기 연료전지 시스템의 구동에 필요한 액체 상태의 LPG의 양을 조절하는 유량조절밸브; 및
    상기 유량조절밸브를 통과한 액체 상태의 LPG를 기체 상태의 LPG로 상변화시키고 온도를 상승시키는 기화기를 포함하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제 2 연료 공급 라인은
    상기 기화기를 통과한 기체 상태의 LPG의 압력을 연료전지가 요구하는 압력으로 강하시켜 상기 연료 전지 시스템에 공급되도록 하는 제 2 압력조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 LPG 배출 라인은
    상기 제 1 연료 공급 라인과 상기 제 1 연료 리턴 라인과 상기 제 2 연료 리턴 라인 중 어느 하나 이상의 압력에 따라 열림 상태 또는 닫힘 상태가 되는 안전 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 안전 밸브는
    상기 제 1 연료 공급 라인과 상기 제 1 연료 리턴 라인과 상기 제 2 연료 리턴 라인 중 어느 하나 이상의 압력이 설정 값 이상이 되면, 열림 상태가 되어, 액체 상태의 LPG가 상기 제1 LPG 배출 라인에 유입되어 상기 LPG 저장 탱크로 이동하도록 하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 안전 밸브는
    상기 제 1 연료 공급 라인과 상기 제 1 연료 리턴 라인과 상기 제 2 연료 리턴 라인의 압력이 설정 값 이하가 되면, 닫힘 상태가 되어, 액체 상태의 LPG가 상기 제1 LPG 배출 라인에 유입되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 제2 LPG 배출 라인은
    상기 LPG 저장 탱크와 상기 증발 가스 공급 라인 중 어느 하나 이상의 압력에 따라 열림 상태 또는 닫힘 상태가 되는 안전 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 안전 밸브는
    상기 LPG 저장 탱크와 상기 증발 가스 공급 라인 중 어느 하나 이상의 압력이 설정 값 이상이 되면, 열림 상태가 되어, 기체 상태의 LPG가 상기 제2 LPG 배출 라인에 유입되어 상기 벤트 마스트로 이동하도록 하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 안전 밸브는
    상기 LPG 저장 탱크와 상기 증발 가스 공급 라인의 압력이 설정 값 이하가 되면, 닫힘 상태가 되어, 기체 상태의 LPG가 상기 제2 LPG 배출 라인에 유입되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템.
  23. 제10항에 있어서,
    상기 캐치 탱크에 축적된 액체 상태의 LPG는 상기 제1 LPG 배출 라인을 통해 상기 LPG 저장 탱크에 공급되는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 시스템.
  24. LPG 저장 탱크에 보관된 액체 상태의 LPG가 제 1 연료 공급 라인을 통해 메인 엔진으로 이송되는 단계;
    10미크론 이상으로 형성되고 이중으로 설치되며 차압계의 압력값이 설정값 이상이 되는 경우 자동으로 체인지 되도록 마련되는 필터를 통해 상기 메인 엔진에서 리턴되는 액체 상태의 LPG 내의 이물질이 제거되며, 상기 메인 엔진에서 리턴되는 액체 상태의 LPG가 제 1 연료 리턴 라인을 통해 상기 LPG 저장 탱크로 이송되는 단계;
    상기 LPG 저장 탱크에서 생성된 기체 상태의 LPG가 증발 가스 공급 라인을 통해 선박 내 필요 전력 생산을 위한 연료전지 시스템으로 이송되는 단계;
    상기 메인 엔진에서 리턴되는 액체 상태의 LPG가 상기 제 1 연료 리턴 라인으로부터 바이패스 되는 제 2 연료 리턴 라인을 통해 상기 LPG 저장 탱크로 이송되는 단계;
    상기 제 1 연료 공급 라인과 상기 제 1 연료 리턴 라인과 상기 제 2 연료 리턴 라인 중 어느 하나 이상의 액체 상태의 LPG가 제1 LPG 배출 라인을 통해 상기 LPG 저장 탱크로 이송되는 단계; 및
    상기 LPG 저장 탱크와 상기 증발 가스 공급 라인 중 어느 하나 이상의 기체 상태의 LPG가 제2 LPG 배출 라인을 통해 벤트 마스트로 이송되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 LPG 저장 탱크에 보관된 액체 상태의 LPG가 제 1 연료 공급 라인을 통해 메인 엔진으로 이송되는 단계 및 상기 메인 엔진에서 리턴되는 액체 상태의 LPG가 제 1 연료 리턴 라인을 통해 상기 LPG 저장 탱크로 이송되는 단계는
    제 1 열교환기가 상기 LPG 저장 탱크에서 펌핑되어 상기 메인 엔진을 향해 유동하는 액체 상태의 LPG와 상기 메인 엔진에서 리턴되어 상기 LPG 저장 탱크를 향해 유동하는 액체 상태의 LPG를 열교환시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 LPG 저장 탱크에서 생성된 기체 상태의 LPG가 증발 가스 공급 라인을 통해 서브 엔진 구동용의 연료전지 시스템으로 이송되는 단계 및 상기 메인 엔진에서 리턴되는 액체 상태의 LPG가 상기 제 1 연료 리턴 라인으로부터 바이패스 되는 제 2 연료 리턴 라인을 통해 상기 LPG 저장 탱크로 이송되는 단계는
    제 2 열교환기가 상기 LPG 저장 탱크에서 생성되어 상기 연료전지 시스템을 향해 유동하는 기체 상태의 LPG와 상기 메인 엔진에서 리턴되어 상기 LPG 저장 탱크를 향해 유동하는 액체 상태의 LPG를 열교환시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 방법.
  27. 삭제
  28. 제24항에 있어서,
    상기 제 2 연료 리턴 라인은 상기 제 1 연료 리턴 라인의 상기 필터를 지난 지점에서 상기 제 1 연료 리턴 라인으로부터 바이패스 되는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 바이패스 지점에서 상기 제 1 연료 리턴 라인에는 제 1 제어밸브가, 상기 제 2 연료 리턴 라인에는 제 2 제어밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 제 1 제어밸브와 상기 제 2 제어밸브는 선택적으로 개폐되는바,
    상기 제 1 제어밸브만 열리는 경우에는 상기 메인 엔진에서 리턴되는 액체 상태의 LPG는 상기 제 1 연료 리턴 라인을 따라 제1 열교환기를 통과하게 되고, 상기 제 2 제어밸브만 열리는 경우에는 상기 메인 엔진에서 리턴되는 액체 상태의 LPG는 상기 제 2 연료 리턴 라인을 따라 제2 열교환기를 통과하게 되고, 상기 제 1 제어밸브와 상기 제 2 제어밸브가 모두 열리는 경우에는 상기 메인 엔진에서 리턴되는 액체 상태의 LPG는 상기 제 1 연료 리턴 라인과 상기 제 2 연료 리턴 라인 양쪽을 따라 상기 제1 열교환기와 상기 제2 열교환기를 모두 통과하게 되는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 필터와 상기 제1 열교환기 사이에는 제3 열교환기가 추가로 설치되어, 상기 메인 엔진으로부터 리턴되는 액체 상태의 LPG가 상기 제3 열교환기 및 상기 제1 열교환기를 순차적으로 통과하면서 온도가 낮아지게 되는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 제 3 열교환기는
    해수의 냉열을 이용하여 상기 액체 상태의 LPG를 냉각시키는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 방법.
  33. 제24항에 있어서,
    상기 LPG 저장 탱크에서 생성된 기체 상태의 LPG가 증발 가스 공급 라인을 통해 서브 엔진 구동용의 연료전지 시스템으로 이송되는 단계는
    캐치 탱크가 상기 LPG 저장 탱크에서 공급되는 기체 상태의 LPG 내의 이물질 및 LPG 액적(DROPLET)을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 방법.
  34. 제26항에 있어서,
    상기 LPG 저장 탱크에서 생성된 기체 상태의 LPG가 증발 가스 공급 라인을 통해 선박 내 필요 전력 생산을 위한 연료전지 시스템으로 이송되는 단계는
    승압 장치가 상기 제 2 열교환기를 통과한 기체 상태의 LPG의 압력을 상승시키는 단계; 및
    쿨러가 상기 승압 장치를 통과하면서 온도가 상승된 기체 상태의 LPG의 온도를 하강시켜 상기 연료전지 시스템에 공급되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 방법.
  35. 제26항에 있어서,
    상기 LPG 저장 탱크에서 생성된 기체 상태의 LPG가 증발 가스 공급 라인을 통해 선박 내 필요 전력 생산을 위한 연료전지 시스템으로 이송되는 단계는
    제 1 압력조절밸브가 상기 제 2 열교환기를 통과한 기체 상태의 LPG의 압력을 강하시켜 상기 연료전지 시스템에 공급되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 방법.
  36. 제24항에 있어서,
    상기 LPG 저장탱크에 보관된 액체 상태의 LPG가 제 2 연료 공급 라인을 통해 상기 연료전지 시스템으로 이송되되, 상기 증발 가스 공급 라인을 통해 상기 연료전지 시스템에 공급되는 기체 상태의 LPG가 상기 연료전지 시스템의 요구량에 비해 부족할 경우 상기 제 2 연료 공급 라인을 통해 기체 상태의 LPG가 상기 증발 가스 공급 라인에 추가로 공급되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 방법.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 제 2 연료 공급 라인은
    일 끝단이 상기 제 1 연료 공급 라인으로부터 바이패스 되고 타 끝단이 상기 증발 가스 공급 라인의 상기 연료전지 시스템의 전단에 합류하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 방법.
  38. 제36항에 있어서,
    상기 LPG 저장탱크에 보관된 액체 상태의 LPG가 제 2 연료 공급 라인을 통해 상기 연료전지 시스템으로 이송되는 단계는
    유량조절밸브가 상기 연료전지 시스템의 구동에 필요한 액체 상태의 LPG의 양을 조절하는 단계; 및
    기화기가 상기 유량조절밸브를 통과한 액체 상태의 LPG를 기체 상태의 LPG로 상변화시키고 온도를 상승시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 방법.
  39. 제38항에 있어서,
    제 2 압력조절밸브가 상기 기화기를 통과한 기체 상태의 LPG의 압력을 연료전지가 요구하는 압력으로 강하시켜 상기 연료 전지 시스템에 공급되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 방법.
  40. 제24항에 있어서,
    상기 제 1 연료 공급 라인과 상기 제 1 연료 리턴 라인과 상기 제 2 연료 리턴 라인 중 어느 하나 이상의 액체 상태의 LPG가 제1 LPG 배출 라인을 통해 상기 LPG 저장 탱크로 이송되는 단계는
    안전 밸브가 상기 제 1 연료 공급 라인과 상기 제 1 연료 리턴 라인과 상기 제 2 연료 리턴 라인 중 어느 하나 이상의 압력에 따라 열림 상태 또는 닫힘 상태가 되어 액체 상태의 LPG가 상기 제1 LPG 배출 라인에 유입되는 것을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 방법.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 안전 밸브는
    상기 제 1 연료 공급 라인과 상기 제 1 연료 리턴 라인과 상기 제 2 연료 리턴 라인 중 어느 하나 이상의 압력이 설정 값 이상이 되면, 열림 상태가 되어, 액체 상태의 LPG가 상기 제1 LPG 배출 라인에 유입되어 상기 LPG 저장 탱크로 이동하도록 하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 방법.
  42. 제40항에 있어서,
    상기 안전 밸브는
    상기 제 1 연료 공급 라인과 상기 제 1 연료 리턴 라인과 상기 제 2 연료 리턴 라인의 압력이 설정 값 이하가 되면, 닫힘 상태가 되어, 액체 상태의 LPG가 상기 제1 LPG 배출 라인에 유입되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 방법.
  43. 제24항에 있어서,
    상기 LPG 저장 탱크와 상기 증발 가스 공급 라인 중 어느 하나 이상의 기체 상태의 LPG가 제2 LPG 배출 라인을 통해 벤트 마스트로 이송되는 단계는
    안전 밸브가 상기 LPG 저장 탱크와 상기 증발 가스 공급 라인 중 어느 하나 이상의 압력에 따라 열림 상태 또는 닫힘 상태가 되어 기체 상태의 LPG가 상기 제2 LPG 배출 라인에 유입되는 것을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 방법.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 안전 밸브는
    상기 LPG 저장 탱크와 상기 증발 가스 공급 라인 중 어느 하나 이상의 압력이 설정 값 이상이 되면, 열림 상태가 되어, 기체 상태의 LPG가 상기 제2 LPG 배출 라인에 유입되어 상기 벤트 마스트로 이동하도록 하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 방법.
  45. 제43항에 있어서,
    상기 안전 밸브는
    상기 LPG 저장 탱크와 상기 증발 가스 공급 라인의 압력이 설정 값 이하가 되면, 닫힘 상태가 되어, 기체 상태의 LPG가 상기 제2 LPG 배출 라인에 유입되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 방법.
  46. 제33항에 있어서,
    상기 캐치 탱크에 축적된 액체 상태의 LPG는 상기 제1 LPG 배출 라인을 통해 상기 LPG 저장 탱크에 공급되는 것을 특징으로 하는
    LPG 연료 선박의 연료 공급 방법.
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