KR102439297B1 - 연료저장탱크의 압력 유지용 장치 및 연료저장탱크의 압력 유지 시스템 - Google Patents

연료저장탱크의 압력 유지용 장치 및 연료저장탱크의 압력 유지 시스템 Download PDF

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Abstract

연료저장탱크의 압력 유지 시스템이 개시된다. 상기 시스템은, 액화가스가 수용되는 연료저장탱크; 상기 연료저장탱크에서 발생하는 증발가스를 배출하는 증발가스 배출 라인; 상기 증발가스 배출 라인에 연결되어 배출되는 증발가스를 압축하는 압축기; 및 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스를 상기 연료저장탱크로 리턴하는 제1 라인;을 포함할 수 있다. 상기 시스템은 상기 연료저장탱크 내의 압력을 실시간으로 측정하는 압력 측정부; 및 상기 제1 라인 상에 배치되어 상기 압력 측정부의 압력 측정량에 따라 개폐가 조절되는 제1 밸브;를 더 포함할 수 있다.

Description

연료저장탱크의 압력 유지용 장치 및 연료저장탱크의 압력 유지 시스템{A DEVICE FOR MAINTAINING PRESSURE OF A FUEL STORAGE TANK AND A SYSTEM FOR MAINTAINING THE PRESSURE OF THE FUEL STORAGE TANK}
본 발명은 연료저장탱크의 압력 유지용 장치 및 연료저장탱크의 압력 유지 시스템에 관한 발명이다. 보다 상세하게는, 연료저장탱크에서 발생하는 증발가스를 이용하여 압력 유지를 수행하는 장치 및 시스템에 관한 발명이다.
액화가스의 연료저장탱크는 다양한 방법을 이용하여 탱크 내의 온도 및 압력을 설계 범위 내로 유지하여야 한다. 상기 다양한 방법은 재액화(Re-liquefaction), 열 산화(Thermal Oxidation), 가압 적분(pressure accumulation)일 수 있다. 특히 연료저장탱크의 압력은 탱크의 압력완화밸브의 설정 값 이하로 최소 15일 동안 유지되어야 한다. 따라서 압력을 유지하는 조건을 만족하기 위해 LNG를 포함하는 Type C 액화가스 연료탱크는 열 산화 및 가압 적분을 이용하여 탱크의 온도 및 압력을 설계범위 내로 유지하나, 특정 상황에서는 열 산화 방법의 이용이 불가하여 가압 적분만을 이용하여 탱크의 온도 및 압력을 설계 범위 내로 유지하여야 한다. 따라서 Type C (LNG) 연료탱크는 가압 적분을 이용하는 방법으로 탱크 내의 온도 및 압력을 설계 범위 내로 유지하기 위해 탱크의 구조 및 단열을 설계하게 된다. 이 때 설계하는 탱크의 구조는 재질, 두께, MARVS(Maximum Allowable Relief Valve Setting) 등이고, 단열은 단열재 선정 및 단열재의 두께 등이다.
하지만, 탱크 내 압력을 최소 15일 유지하는 조건을 만족하기 위해 사용되는 현재의 탱크 단열은 이상적인 계산 조건을 전제로 하고 있는 바, 단순히 가압 적분을 이용하는 방법만으로는 압력 유지시간이 15일을 만족하지 못할 가능성이 있다. 이 때 가압 적분을 이용하는 방법은 Type C 연료탱크의 배출 밸브를 닫은 상태로 탱크 내부에서 발생하는 증발가스를 일체 외부로 배출하지 않는 것을 의미한다. 가압 적분을 이용하는 방법만으로 압력 유지시간이 15일을 만족하지 못할 가능성이 있는 이유는 현재의 압력유지시간 계산 방식에 기인한다. 현 계산방식은 외부에서 유입되는 입열량을 먼저 평가하고, 해당 입열량 만큼 탱크 내 연료가 공간적으로 온도 구배 없이 균일하게 열을 전달 받는다고 가정하고 있다. 하지만 실제 현상은 외부에서 열이 유입되는 탱크 표면 근처의 온도는 높고, 탱크 표면에서 멀어질수록 온도가 낮아져 특정 거리를 넘어서면 외부에서 유입되는 열의 영향을 받지 않고 일정한 온도를 유지하게 되어, 공간적인 온도 구배가 형성되게 된다. 상기 연료탱크 내 온도 구배는 선박의 운행에 따른 연료탱크 거동에 따라 완화 될 수 있다. 따라서 연료탱크 내부에 온도 구배가 큰 조건을 대상으로 가압 적분 방법으로 압력 유지를 하고자 할 때 계산과 달리 압력 유지가 되지 않는 경우, 압력 유지를 위한 시스템의 필요성이 있다.
도 1은 기존의 연료저장탱크 시스템을 나타내는 도면이다.
기존의 연료저장탱크 시스템에 따르면 연료탱크(1)에서 발생하는 증발가스는 증발가스 배출라인을 통해 압축기(2)로 전달되며, 압축된 증발가스는 증발가스 소요처(3, 4)로 인가되어 배출된 증발가스가 처리될 수 있다.
이와 같이 기존의 연료저장탱크 시스템의 경우 연료탱크(1) 내부의 압력을 유지하기 위한 수단으로써 증발가스가 발생하면 이를 압축하여 필요한 증발가스 소요처(3, 4)로 인가하도록 제어함으로써 압력을 유지하였다.
즉, Type C LNG 연료탱크는 탱크 내의 압력을 조절하는 일차 수단으로 설계 허용 범위까지 탱크 압력 상승을 허용하며 탱크 내 압력을 견디는 방법과 이차 수단으로 증발가스 소요처로 증발가스를 배출하여 탱크 내 압력 상승을 해소하는 방법으로 압력을 조절한다. 그러나 증발가스 소요처(3, 4)가 고장이 발생하는 등의 이유로 사용이 불가할 경우, 오롯이 연료탱크(1)가 증기압력의 상승을 견뎌야 하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 이를 해결하기 위한 압력 유지 시스템의 필요성이 요구된다.
본 발명에 따르면 연료탱크 내부에 온도 구배가 큰 조건을 대상으로 가압 적분 방법으로 압력 유지를 하고자 할 때 계산과 달리 압력 유지가 되지 않는 경우에 대한 해결방법을 제시하고자 한다.
본 발명에 따르면 연료탱크에서 배출된 증발 가스를 리턴하여 연료 탱크 내부의 압력을 유지하는 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료저장탱크의 압력 유지용 장치가 개시된다. 상기 장치는 연료저장탱크 내의 압력을 측정하는 압력 측정부; 및 상기 연료저장탱크에서 발생하는 증발 가스를 압축하는 압축기의 후단과, 상기 연료저장탱크 사이를 연결하는 라인 상에 배치되며, 상기 압력 측정부에서 측정된 압력에 따라 개폐가 조절되는 제1 밸브;를 포함할 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 제1 밸브는 상기 연료저장탱크 내의 증기압력이 설정압력에 도달하면 개방하도록 제어되고, 상기 연료저장탱크 내의 증기압력이 설정 압력 이하가 되면 폐쇄되도록 제어될 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 연료저장탱크의 압력 유지 시스템이 개시된다. 상기 시스템은, 액화가스가 수용되는 연료저장탱크; 상기 연료저장탱크에서 발생하는 증발가스를 배출하는 증발가스 배출 라인; 상기 증발가스 배출 라인에 연결되어 배출되는 증발가스를 압축하는 압축기; 및 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스를 상기 연료저장탱크로 리턴하는 제1 라인;을 포함할 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 연료저장탱크 내의 압력을 실시간으로 측정하는 압력 측정부; 및 상기 제1 라인 상에 배치되어 상기 압력 측정부의 압력 측정치에 따라 개폐가 조절되는 제1 밸브;를 더 포함할 수 있다.
일 예시에 따르면, 상기 제1 밸브는 상기 연료저장탱크 내의 증기압력이 설정압력에 도달하면 개방하도록 제어되고, 상기 연료저장탱크 내의 증기압력이 설정 압력 이하가 되면 폐쇄되도록 제어될 수 있다.
본 발명에 따르면 연료탱크 내부에 온도 구배가 큰 조건을 대상으로 가압 적분 방법으로 압력 유지를 하고자 할 때 계산과 달리 압력 유지가 되지 않는 경우, 연료탱크에서 배출된 증발 가스를 리턴하도록 함으로써 연료탱크 내의 압력을 유지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 기존의 연료저장탱크 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료저장탱크의 압력 유지 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 연료저장탱크의 압력 유지 시스템을 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 압력 유지 시스템에서의 압력 유지 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 압력 유지 시스템에서의 밸브 개폐 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 명세서 전체에서 사용되는 '~부' 및 '~모듈' 은 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위로서, 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만 '~부' 및 '~모듈'이 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부' 및 '~모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
일 예로서 '~부' 및 '~모듈'은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소와 '~부' 및 '~모듈'에서 제공하는 기능은 복수의 구성요소 및 '~부' 및 '~모듈'들에 의해 분리되어 수행될 수도 있고, 다른 추가적인 구성요소와 통합될 수도 있다.
Type C 연료저장탱크 내의 압력 유지를 위한 방법으로 기존의 연료탱크 외부로 증발가스를 배출하지 않는 방법과 더불어, 본 발명에 따른 압력 유지 시스템에서는 해당 방법으로 설계 압력 이하로 유지가 불가할 경우에 대한 압력 유지 수단으로 증발가스를 외부로 일시 배출 후 저장탱크 내부의 연료의 액체부로 되돌려 주는 방법을 제시하고자 한다. 보다 상세하게는, 본 발명에서는 연료탱크 내의 압력은 증발가스에 기인(Vapor Pressure)하고, 탱크 내의 LNG는 과냉각(Subcooled) 상태인 점에 착안하여, 탱크 내 압력 상승의 요인인 증발가스를 과냉각 상태인 LNG에 직접 분사하는 방법으로 탱크 압력을 낮추는 방법을 제시하고자 한다. 이를 통해 증발가스와 LNG의 직접적인 열교환을 통해 탱크의 압력을 조절할 수 있다.
이하 본 명세서에서, 연료는 액화가스(LNG)일 수 있고, 편의상 액체 상태인 NG(Natural Gas) 뿐만 아니라 초임계 상태 등인 NG를 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있다. 보다 구체적인 압력 유지 시스템(10)의 구성을 이하의 도면들을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료저장탱크의 압력 유지 시스템(10)을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료저장탱크의 압력 유지 시스템(10)은 LNG 연료저장탱크(100), 압력 측정부(PT), 증발가스 배출라인(L3), 압축기(110), 제1 라인(L1), 제1 밸브(120), 증발가스 소요처(130), 제2 라인(L2) 및 제2 밸브(140)를 포함할 수 있다.
LNG 연료저장탱크(100)에는 액화가스가 저장될 수 있다. LNG 연료저장탱크(100)는 소요처에 공급될 연료를 저장할 수 있다. LNG 연료저장탱크(100)는 연료를 액체상태로 보관하여야 한다. 이 때 연료저장탱크(100)는 압력 탱크 형태를 가질 수 있고, 연료저장탱크(100)에는 압력 측정부(PT)가 구비되어 연료저장탱크(100)의 내압을 측정할 수 있다. 압력 측정부(PT)는 압력 센서 또는 압력계일 수 있다.
연료저장탱크(100)에는, 연료저장탱크(100)에서 발생하는 증발가스를 배출하기 위한 증발가스 배출라인(L3)이 연결될 수 있다. 증발가스 배출라인(L3)을 통해 배출된 증발가스는 증발가스 배출라인(L3)의 끝단부에 연결된 압축기(110)로 인가되어 압축될 수 있다. 일 예시에 따르면, 압축기(110)는 증발가스 배출라인(L3) 상에 마련되어, 연료저장탱크(100)에서 발생된 증발가스를 가압할 수 있다.
일 예시에 따르면, 증발가스 배출라인(L3) 및 압축기(110)는 종래의 증발가스 사용 수단인 증발가스 소요처(130)로 증발가스 공급을 위해 사용하는 기존 배출라인 및 기존 증발가스 압축기일 수 있다. 일 예시에 따르면, 증발가스 소요처(130)는 가스 엔진일 수 있다. 일 예시에 따르면, 증발가스 소요처(130)는 Aux일 수 있다. 일 예시에 따르면, 증발가스 소요처(130)는 보일러(Bolier)일 수 있다.
본 발명의 일 예시에 따르면, 증발가스를 연료탱크(100)로 복귀시키기 위한 제1 라인(L1)이 압축기(110)의 후단에 연결될 수 있다. 본 발명의 일 예시에 따르면, 증발가스를 기존의 증발가스 소요처(130)로 공급하기 위한 제2 라인(L2)이 압축기(110)의 후단에 연결될 수 있다. 제1 라인(L1)과 제2 라인(L2)은 분기점(P)을 기준으로 분기될 수 있다.
제1 라인(L1)은 제1 밸브(120)를 포함할 수 있다. 압축기(110)의 후단의 라인에서 분기한 제1 라인(L1)은 연료탱크(100)의 압력과 연동하여 연료탱크(100) 내의 증기압력이 설정 압력에 도달하면 개방하도록, 설정 압력 이하가 되면 폐쇄되는 운전이 가능하도록, 연료탱크(100) 내의 압력을 모니터링한 결과에 따라 개폐가 결정되는 제1 밸브(120)를 포함할 수 있다. 제1 밸브(120)와, 연료탱크(100) 내의 압력을 모니터링하는 압력 측정부(PT)는 연동될 수 있다. 본 발명에 따르면 증발가스는 일차적으로 연료탱크(100) 외부에 설치된 증발가스 압축기(110)를 통해 압축된 후 연료탱크(100) 내부의 LNG로 리턴될 수 있다.
본 발명의 일 예시에 따르면, 직접적인 열 교환을 위해 증발가스의 리턴은 연료탱크(100)의 액체부(LNG)로 리턴됨이 바람직하다. 일 예시에 따르면, 제1 라인(L1)은 연료탱크(100) 내부의 LNG와 직접적으로 접촉되는 위치까지 연장될 수 있다.
연료탱크(100) 내의 증발가스의 배출량 조절은 연료탱크(100) 내의 압력 수준에 따라 운전 범위 내에서 임의 조절이 가능할 수 있다. 연료탱크(100) 내의 압력을 측정할 수 있는 압력 측정부(PT)를 이용하여 해당 압력계를 통해 계측된 압력이 운전 압력에 다다르면 운전자에 의한 수동 혹은 자동으로 압축기(110)를 운전하여 탱크(100) 내의 증발가스를 연료탱크(100) 외부로 배출할 수 있다. 배출된 증발가스는 압축기(110)를 거쳐 제2 라인(L2)을 통해 증발가스 소요처(130)로 공급되거나 혹은 제1 라인(L1)을 통해 연료탱크(100)로 리턴 될 수 있다. 이 때, 연료탱크(100)로 리턴 혹은 증발가스 소요처(130)로의 선택적 공급을 위해 각각의 라인에는 제어 밸브(120, 140)가 포함될 수 있다.
연료탱크(100) 내부의 압력은 외부로 증발가스를 배출하지 않으면 증가하게 되므로, 발생된 증발가스를 배출하는 정도에 따라서 탱크(100) 내부의 압력이 조절될 수 있다. 압축기(110)의 운전 속도 조절, 혹은 운전 시간 조절을 통해 탱크(100) 내부의 압력을 일정하게 혹은 느리게 상승되도록 조절할 수 있다. 즉 기존의 압력 유지 시스템에서, 현재 계산방법을 바탕으로 평가되는 압력상승률은 설정압력 이하만큼을 유지하기 위한 필요시간이 만족되는 것으로 평가되나, 실제 압력상승률은 설정압력 이하만큼을 유지하기 위한 필요시간을 만족하지 못할 가능성이 있어, 본 발명에서는 만족이 불가할 경우 증발가스를 저장탱크(100)로 되돌려 주는 과정을 지속하여 유지필요시간을 충족시키도록 제어할 수 있다. 유지필요시간 충족을 위한 증발가스 배출량은 증발가스 압축기(110)를 통해 조정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 연료저장탱크(100)의 압력 유지 시스템을 나타내는 도면이다. 도 3의 실시예를 설명함에 있어서, 앞서 설명한 실시예와 동일하거나 상응하는 구성요소에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 3의 실시예에 따른 압력 유지 시스템은 압축기(110)가 다수 개로 제공되고, 증발가스 소요처가 복수이며, 밸브가 추가적으로 제공되는 점에서 앞서 설명한 실시예와 차이가 있다.
도 3의 일 예시에 따르면 압축기(110)는 복수 개로 제공될 수 있다. 압축기(110)는 복수로 구비되어 증발가스를 다단 가압시킬 수 있다. 일 예시로, 압축기(110a, 110b)는 2개가 구비되어 증발가스가 2단 가압되도록 할 수 있고, 압축기(110)에서 2단 가압된 증발가스는 제2 라인(L2)을 통해 증발가스 소요처(130)에 공급되거나, 제1 라인(L1)을 통해 연료저장탱크(100) 내로 리턴될 수 있다.
일 예시에 따르면, 압축기(110)는 연료저장탱크(100)에서 발생되어 10bar 내외의 압력으로 배출되는 증발가스를 2단 가압하여 30bar 내지 60bar(일례로 45bar)로 이루거나, 5단 가압하여 200bar 내지 400bar로 이루어 증발가스 소요처(130)에 공급할 수 있다.
도 3의 일 실시예에 따르면, 증발가스 소요처(130a, 130b)는 복수 개로 제공될 수 있다.
복수 개의 증발가스 소요처(130a, 130b)는 가스 엔진, AUX, 보일러 중 하나일 수 있다. 증발가스 소요처(130a, 130b)는 복수 개로 제공되어, 발생한 증발가스의 양 및 증발가스 소요처(130a, 130b)에서 필요한 양에 따라 증발가스가 개별적으로 공급될 수 있다.
도 3의 일 실시예에 따르면, 밸브가 복수의 라인 상에 복수 개로 구비되어 증발가스를 유동적으로 공급하는 것이 가능할 수 있다.
제1 라인(L1)에는, 연료 탱크(100)와 인접한 라인에 추가적인 밸브(121)가 더 포함될 수 있다. 추가적인 밸브(121)의 개폐를 조절하여 연료탱크(100) 내에 직접적으로 인가되는 증발가스의 양을 조절할 수 있는 효과가 있다. 이는 도 2의 실시 예에도 적용 가능할 수 있다.
제2 라인(L2)에는 제2 밸브(140)에 더하여, 각각의 복수의 증발가스 소요처(130a, 130b)로 연결되는 라인 각각에 밸브(141, 142)가 포함될 수 있다. 해당 밸브들(141, 142)은 복수의 증발가스 소요처(130a, 130b)에서 요구되는 증발가스의 양에 따라 개폐가 제어될 수 있다. 이는 도 2의 실시 예에도 적용 가능할 수 있다.
도 3의 일 예시에 따르면 압력 측정부(PT)와 제1 밸브(120)는 복수의 압축기(110) 사이의 모터와 함께 연동되어 제공하고자 하는 증발가스의 양에 따라 압축기(110)의 운전 속도를 조절하거나 운전 시간을 조절할 수 있다. 이는 도 2의 실시 예에도 적용 가능할 수 있다.
도 3의 일 예시에 따르면 증발가스 배출라인(L3) 상에도 밸브(111)가 배치되어 압축기로 인가되는 증발가스의 양이 밸브(111)의 개폐에 의해 조절될 수 있다. 이는 도 2의 실시 예에도 적용 가능할 수 있다.
도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 압력 유지 시스템에서의 압력 유지 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 연료저장탱크(100) 내의 압력 증가에 따른 LNG의 과냉(Sub-cool) 정도를 도식화 한 것이다. 일반적으로 Type C LNG 연료저장탱크(100)의 설계 압력은 5 내지 7bar 수준으로 설계된다. 그러나 실제 탱크(100) 내의 압력이 설계 범위 내인 6bar라고 가정하면, 해당 LNG의 벌크(bulk) 온도는 6bar의 포화 온도보다 통상 낮은 수준을 유지하게 되고, 경우에 따라서는 포화 온도 보다 5~10℃ 낮은 경우도 있다. 이 때, 증발 가스 온도는 해당 포화 온도보다 항상 높은 상태로 제공된다.
따라서 본 발명에서는 상대적으로 고온을 가지는 증발 가스를 상대적으로 차가운 온도를 가지는 LNG에 직접적으로 분사하여 열 교환을 시켜 줌으로써 탱크(100) 내의 압력을 낮출 수 있는 효과가 존재한다.
이와 같은 방법을 통해 실제 탱크(100)내의 압력 상승률을 도 5와 같이 경감 혹은 둔화시키는 것이 가능하다. 도 5를 참조하면,
Figure 112020083804076-pat00001
의 속도로 증가하는 초기 압력 상승률은 상기 본 발명의 방법을 통해
Figure 112020083804076-pat00002
의 속도로 조절이 가능하다. 또한 증발 가스의 배출량을 조절하게 되면 탱크(100) 내부의 압력을
Figure 112020083804076-pat00003
와 같이 일정하게 유지하는 것도 가능할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 압력 유지 시스템에서의 밸브 개폐 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 6에 따르면, 압력 측정부(PT)를 이용하여 연료저장탱크(100) 내의 압력을 실시간으로 측정할 수 있다. 압력 측정부(PT)는 연료저장탱크(100) 내의 압력이 기설정된 범위를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 기설정된 범위란 도 5에 도시된 탱크 밸브 설정 압력일 수 있다. 압력 측정부(PT)가 측정한 연료저장탱크(100) 내의 압력이 기설정된 범위를 초과하는 경우, 연료저장탱크(100)에서 발생하는 증발 가스를 압축하는 압축기(110)의 후단과, 연료저장탱크(100) 사이를 연결하는 라인 상에 배치된 제1 밸브(120)를 개방할 수 있다. 제1 밸브(120)가 개방되면 압축된 증발 가스가 연료저장탱크(100) 내부로 리턴되고, 이는 연료저장탱크(100) 내의 LNG와 접촉하여 열교환을 함으로써 탱크(100) 내의 압력을 낮출 수 있다. 압력 측정부(PT)가 측정한 연료저장탱크(100) 내의 압력이 기설정된 범위를 초과하지 않는 경우에는 제1 밸브(120)는 폐쇄된 상태일 수 있다. 제1 밸브(120)의 개폐 여부는 연료저장탱크(100) 내의 압력을 실시간으로 측정한 결과에 따라 좌우될 수 있다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
10 : 압력 유지 시스템
100 : 연료저장탱크
110 : 압축기
120 : 제1 밸브
130 : 증발가스 소요처
140 : 제2 밸브
L1 : 제1 라인
L2 : 제2 라인
L3 : 증발가스 배출 라인
PT : 압력 측정부

Claims (5)

  1. 연료저장탱크 내의 압력을 측정하는 압력 측정부; 및
    상기 연료저장탱크에서 발생하는 증발 가스를 압축하는 압축기의 후단과, 상기 연료저장탱크 사이를 연결하는 라인 상에 배치되며, 상기 압력 측정부에서 측정된 압력에 따라 개폐가 조절되는 제1 밸브;를 포함하되;
    상기 제1 밸브는 상기 연료저장탱크 내의 증기압력이 설정압력에 도달하면 개방되어 상기 압축기에서 압축된 증발가스를 상기 연료저장탱크로 리턴시키고,
    상기 연료저장탱크 내의 증기압력이 설정 압력 이하가 되면 폐쇄되어 상기 압축기에서 압축된 증발가스가 상기 연료저장탱크로 리턴되는 것을 차단하는 연료저장탱크의 압력 유지용 장치.
  2. 삭제
  3. 액화가스가 수용되는 연료저장탱크;
    상기 연료저장탱크에서 발생하는 증발가스를 배출하는 증발가스 배출 라인;
    상기 증발가스 배출 라인에 연결되어 배출되는 증발가스를 압축하는 압축기; 및
    상기 압축기에 의해 압축된 증발가스를 상기 연료저장탱크로 리턴하는 제1 라인;
    상기 연료저장탱크 내의 압력을 실시간으로 측정하는 압력 측정부; 및
    상기 제1 라인 상에 배치되어 상기 압력 측정부의 압력 측정치에 따라 개폐가 조절되는 제1 밸브;를 포함하되;
    상기 제1 밸브는 상기 연료저장탱크 내의 증기압력이 설정압력에 도달하면 개방되어 상기 압축기에서 압축된 증발가스를 상기 연료저장탱크로 리턴시키고,
    상기 연료저장탱크 내의 증기압력이 설정 압력 이하가 되면 폐쇄되어 상기 압축기에서 압축된 증발가스가 상기 연료저장탱크로 리턴되는 것을 차단하는 연료저장탱크의 압력 유지 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
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