KR102460504B1 - liquefied gas tank, fuel gas supply system, and ship having the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액화가스 저장탱크, 가스연료 공급 시스템 및 선박에 관한 것으로서, 액화가스를 화물로서 운송하는 액화가스 운반선에 마련되는 가스연료 공급 시스템으로서, 내부에 액화가스를 저장하며 액화가스가 증발한 증발가스가 공존하는 복수 개의 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스 저장탱크의 내부에 저장된 액화가스 또는 증발가스를 유동하여 액화가스와 증발가스의 경계면인 액면에서의 액화가스 온도를 상기 액화가스 저장탱크의 내부 바닥에서의 액화가스 온도에 가까워지는 방향으로 떨어뜨리는 성층화 억제부; 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스를 수요처로 공급하는 액화가스 공급부; 및 상기 액화가스 저장탱크의 증발가스를 전달받아 처리하는 증발가스 처리부를 포함하며, 상기 증발가스 처리부는, 상기 성층화 억제부가 성층화 현상을 억제하여 상기 액화가스 저장탱크의 압력 상승을 지연시킴에 따라, 운항 중 증발가스를 상기 수요처에 공급하지 않는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a liquefied gas storage tank, a gas fuel supply system and a ship, and as a gas fuel supply system provided in a liquefied gas carrier that transports liquefied gas as cargo, stores liquefied gas therein and evaporates the liquefied gas a plurality of liquefied gas storage tanks in which gas coexists; By flowing the liquefied gas or boil-off gas stored in the liquefied gas storage tank, the temperature of the liquefied gas at the liquid level, which is the interface between the liquefied gas and the boil-off gas, approaches the temperature of the liquefied gas at the inner bottom of the liquefied gas storage tank. Dropping stratification inhibitor; a liquefied gas supply unit for supplying the liquefied gas of the liquefied gas storage tank to a consumer; and a boil-off gas processing unit for receiving and processing boil-off gas of the liquefied gas storage tank, wherein the boil-off gas processing unit suppresses the stratification phenomenon by the stratification suppressing unit to delay the pressure rise of the liquefied gas storage tank, It is characterized in that the boil-off gas is not supplied to the consumers during operation.

Description

액화가스 저장탱크, 가스연료 공급 시스템 및 선박{liquefied gas tank, fuel gas supply system, and ship having the same}Liquefied gas storage tank, gas fuel supply system, and ship {liquefied gas tank, fuel gas supply system, and ship having the same}

본 발명은 액화가스 저장탱크, 가스연료 공급 시스템 및 선박에 관한 것이다.The present invention relates to a liquefied gas storage tank, a gas fuel supply system and a ship.

최근 환경 규제 등이 강화됨에 따라, 각종 연료 중에서 친환경 연료에 가까운 천연가스(Natural Gas)의 사용이 증대되고 있다. 천연가스는 내륙 또는 해양의 지층에 위치한 가스정(well)으로부터 기체 상태로 추출될 수 있으며, 추출된 천연가스는 수은 제거나 건조, NGL 제거 등과 같은 전처리를 거친 뒤, 보관 및 운송을 위하여 액화 공정을 통해 액화될 수 있다.Recently, as environmental regulations are strengthened, the use of natural gas, which is close to an eco-friendly fuel, among various fuels is increasing. Natural gas can be extracted in a gaseous state from a gas well located inland or offshore, and the extracted natural gas undergoes pretreatment such as mercury removal, drying, and NGL removal, and then undergoes a liquefaction process for storage and transportation. can be liquefied through

천연가스는 냉매와 열교환하면서 비등점(일례로 1기압 하에서 -162℃도) 이하로 냉각되어 액체 상태로 변화할 수 있으며, 액체 상태가 될 경우 기체 상태 대비 부피가 600분의 1로 축소되므로 저장 및 운반 효율이 증대될 수 있다.Natural gas can be changed to a liquid state by cooling below its boiling point (for example, -162°C under 1 atm) while exchanging heat with a refrigerant. Transport efficiency can be increased.

이와 같이 액화된 천연가스는 독립형, 멤브레인형, 가압형 등의 타입으로 이루어지며 단열 구조를 구비한 저장탱크에 액상으로 저장되며, 저장탱크를 탑재한 가스 운반선에 의하여 운송된다.The liquefied natural gas is made of stand-alone, membrane, pressurized, and the like, and is stored as a liquid in a storage tank having a thermal insulation structure, and is transported by a gas carrier equipped with a storage tank.

그러나 저장탱크에 구비된 단열 구조는 외부 열침투를 완벽하게 차단할 수 없으므로, 액상의 천연가스로 외부 열이 전달됨에 따라, 일부의 천연가스는 자연 기화하여 증발가스로 변화한다.However, since the insulation structure provided in the storage tank cannot completely block external heat penetration, as external heat is transferred to the liquid natural gas, some of the natural gas is naturally vaporized and changed into boil-off gas.

따라서 저장탱크 내에는 액상의 천연가스와 기상의 증발가스가 공존하게 된다. 그런데 저장탱크에 침투되는 열용량은 저장탱크 내부에서 골고루 분산되지 못하며, 또한 천연가스와 증발가스는 열용량이 다르므로(열이 가해질 때 온도 상승의 폭이 다르게 나타나므로), 액면을 기준으로 높이별 천연가스의 온도와 증발가스의 온도는 상이하게 이루어진다.Therefore, liquid natural gas and gaseous boil-off gas coexist in the storage tank. However, the heat capacity that penetrates into the storage tank is not evenly distributed inside the storage tank, and since natural gas and boil-off gas have different heat capacities (the width of temperature rise is different when heat is applied), The temperature of the gas and the temperature of the boil-off gas are different.

일례로 천연가스는 저장탱크 내부의 바닥부터 액면까지의 온도가 비교적 일정하게 나타나는 반면, 증발가스는 액면으로부터 저장탱크 내부의 상단까지의 온도가 점차 상승하는 상태가 된다.For example, in natural gas, the temperature from the bottom inside the storage tank to the liquid level appears relatively constant, whereas in the boil-off gas, the temperature from the liquid level to the top inside the storage tank gradually rises.

이러한 상태가 일정 시간 지속되면, 액면으로부터 하방으로 일정 깊이까지의 액화가스가 액면에 가까워질수록 온도가 올라가는 구간을 형성하게 되며, 이러한 구간의 발생을 성층화 현상(stratification)이라 한다. 성층화 현상이 발생하면, 액화가스와 증발가스가 만나는 액면에서의 온도가 상승하게 되는데, 액면에서의 온도 상승은 증발가스의 발생을 촉진하게 되므로 저장탱크 내압 상승으로 이어진다.If this state continues for a certain period of time, the liquefied gas from the liquid level down to a certain depth forms a section in which the temperature rises as it approaches the liquid level, and the occurrence of this section is called stratification. When the stratification phenomenon occurs, the temperature at the liquid level where the liquefied gas and the boil-off gas meet rises.

특히 가스 운반선의 경우 저장탱크 내부에 화물인 천연가스를 약 98%로 가득 채우고 일정 기간동안 운항하게 되므로, 운항 도중 화물량을 유지함에 따라 증발가스 발생에 의한 내압 상승이 지속적으로 이루어져 문제될 수 있다.In particular, in the case of a gas carrier, since the storage tank is filled with natural gas, which is cargo, to about 98% and operated for a certain period of time, the internal pressure rises continuously due to the generation of boil-off gas as the cargo volume is maintained during operation, which may cause a problem.

따라서 종래의 저장탱크는, 가스 운반선의 운항 기간 동안 외부 열침투로 인해 발생할 기본 증발가스량에 더하여, 성층화 현상에 의해 추가로 기화하여 발생할 추가 증발가스량을 고려하여 단열 구조를 구축해야 하므로, 과도한 설계가 이루어져 비용 낭비 등이 야기되어 왔다.Therefore, in the conventional storage tank, in addition to the basic amount of BOG generated due to external heat penetration during the operation period of the gas carrier, an insulation structure must be constructed in consideration of the amount of BOG that will be additionally vaporized by the stratification phenomenon. This has resulted in costly waste.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 액면에서의 온도를 낮춰 성층화 현상을 억제함으로써, 저장탱크의 내압 상승을 지연시킴으로써 액화가스의 운송 안정성을 보장할 수 있는 액화가스 저장탱크, 가스연료 공급 시스템 및 선박을 제공하기 위한 것이다.The present invention was created to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to suppress the stratification phenomenon by lowering the temperature at the liquid level, thereby delaying the rise of the internal pressure of the storage tank to ensure the transportation stability of the liquefied gas It is to provide a liquefied gas storage tank, a gas fuel supply system, and a ship that can

본 발명의 일 측면에 따른 가스연료 공급 시스템은, 액화가스를 화물로서 운송하는 액화가스 운반선에 마련되는 가스연료 공급 시스템으로서, 내부에 액화가스를 저장하며 액화가스가 증발한 증발가스가 공존하는 복수 개의 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스 저장탱크의 내부에 저장된 액화가스 또는 증발가스를 유동하여 액화가스와 증발가스의 경계면인 액면에서의 액화가스 온도를 상기 액화가스 저장탱크의 내부 바닥에서의 액화가스 온도에 가까워지는 방향으로 떨어뜨리는 성층화 억제부; 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스를 수요처로 공급하는 액화가스 공급부; 및 상기 액화가스 저장탱크의 증발가스를 전달받아 처리하는 증발가스 처리부를 포함하며, 상기 증발가스 처리부는, 상기 성층화 억제부가 성층화 현상을 억제하여 상기 액화가스 저장탱크의 압력 상승을 지연시킴에 따라, 운항 중 증발가스를 상기 수요처에 공급하지 않는 것을 특징으로 한다.A gas fuel supply system according to an aspect of the present invention is a gas fuel supply system provided in a liquefied gas carrier that transports liquefied gas as cargo, and stores liquefied gas therein, and a plurality of boil-off gas from which liquefied gas has evaporated coexist. liquefied gas storage tanks; By flowing the liquefied gas or boil-off gas stored in the liquefied gas storage tank, the temperature of the liquefied gas at the liquid level, which is the interface between the liquefied gas and the boil-off gas, approaches the temperature of the liquefied gas at the inner bottom of the liquefied gas storage tank. Dropping stratification inhibitor; a liquefied gas supply unit for supplying the liquefied gas of the liquefied gas storage tank to a consumer; and a boil-off gas processing unit for receiving and processing boil-off gas of the liquefied gas storage tank, wherein the boil-off gas processing unit suppresses the stratification phenomenon by the stratification suppressing unit to delay the pressure rise of the liquefied gas storage tank, It is characterized in that the boil-off gas is not supplied to the consumers during operation.

구체적으로, 상기 성층화 억제부는, 성층화 현상을 억제하여 상기 액화가스 저장탱크의 내압이 기설정값으로 도달하는 기간을 지연시키며, 상기 기설정값은, 상기 액화가스 저장탱크에서 증발가스의 배출이 필요한 압력일 수 있다.Specifically, the stratification suppression unit delays the period in which the internal pressure of the liquefied gas storage tank reaches a preset value by suppressing the stratification phenomenon, and the preset value is, the liquefied gas storage tank requires the discharge of BOG It can be pressure.

구체적으로, 상기 수요처는, 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스만을 소비하여 가동할 수 있다.Specifically, the consumer may operate by consuming only the liquefied gas of the liquefied gas storage tank.

구체적으로, 상기 증발가스 처리부는, 상기 액화가스 저장탱크의 증발가스를 상기 수요처로 공급하기 위한 압축기를 생략할 수 있다.Specifically, the boil-off gas processing unit may omit a compressor for supplying the boil-off gas of the liquefied gas storage tank to the consumer.

구체적으로, 상기 증발가스 처리부는, 상기 액화가스 저장탱크로의 벙커링 시 발생하는 증발가스를 주유원으로 리턴시키기 위해 압축하는 HD(High-Duty) 압축기 및 상기 액화가스 저장탱크의 증발가스를 상기 수요처로 공급하기 위해 압축하는 LD(Low-Duty) 압축기 중, 상기 HD 압축기만을 구비할 수 있다.Specifically, the boil-off gas processing unit includes a high-duty (HD) compressor that compresses the boil-off gas generated during bunkering to the liquefied gas storage tank to return to the gas source, and the boil-off gas of the liquefied gas storage tank to the demand destination. Among the LD (Low-Duty) compressors that are compressed for supply, only the HD compressor may be provided.

구체적으로, 상기 증발가스 처리부는, 상기 액화가스 저장탱크의 증발가스를 재액화하는 장치를 생략할 수 있다.Specifically, the boil-off gas processing unit may omit a device for re-liquefying the boil-off gas of the liquefied gas storage tank.

본 발명의 일 측면에 따른 액화가스 운반선은, 상기 가스연료 공급 시스템을 갖는 것을 특징으로 한다.Liquefied gas carrier according to an aspect of the present invention, characterized in that it has the gas fuel supply system.

본 발명에 따른 액화가스 저장탱크, 가스연료 공급 시스템 및 선박은, 다양한 구성을 활용하여 액화가스와 증발가스의 경계면의 온도를 떨어뜨려서, 저장탱크의 내압이 상승하는 기간을 늦춤으로써, 증발가스 처리 구성의 최소화/생략이 가능하고, 저장탱크를 탑재한 선박에 대해 안정적인 운항을 가능케 한다.The liquefied gas storage tank, gas fuel supply system and ship according to the present invention reduce the temperature of the interface between liquefied gas and boil-off gas by using various configurations to delay the period during which the internal pressure of the storage tank rises, thereby treating boil-off gas It is possible to minimize/omit the configuration and enable stable operation of ships equipped with storage tanks.

도 1은 본 발명에 따른 선박의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스연료 공급 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스연료 공급 시스템의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스연료 공급 시스템의 개념도이다.
도 5는 액화가스 저장탱크에서 성층화 현상이 발생하는 것을 나타내는 도면이다.
도 6은 액화가스 저장탱크에서 성층화 현상에 의한 내압 상승을 나타내는 도면이다.
도 7은 액화가스와 증발가스의 온도 차이로 인한 액면에서의 온도 변화를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 성층화 파악부가 마련된 액화가스 저장탱크의 개념도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 성층화 억제부가 마련된 액화가스 저장탱크의 개념도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 성층화 억제를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 성층화 억제부가 마련된 액화가스 저장탱크의 개념도이다.
도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 성층화 억제를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 성층화 억제부가 마련된 액화가스 저장탱크의 개념도이다.
도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 성층화 억제를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 제7 실시예에 따른 성층화 억제부가 마련된 액화가스 저장탱크의 개념도이다.
도 16은 본 발명의 제7 실시예에 따른 성층화 억제를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명에 따른 멤브레인형/독립형의 액화가스 저장탱크에서 성층화 억제로 인한 내압 상승 지연을 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명에 따른 가압형의 액화가스 저장탱크에서 성층화 억제로 인한 내압 상승 지연을 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명에 따른 가압형의 액화가스 저장탱크에서 성층화 억제로 인한 내압 변화를 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명에 따른 가압형의 액화가스 저장탱크에서 시간에 따른 온도 변화를 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명에 따른 가압형의 액화가스 저장탱크에서 시간에 따른 압력 변화를 나타내는 도면이다.
도 22는 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크에서 시간에 따른 온도/압력 변화를 나타내는 도면이다.
1 is a side view of a ship according to the present invention;
2 is a conceptual diagram of a gas fuel supply system according to a first embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram of a gas fuel supply system according to a second embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram of a gas fuel supply system according to a third embodiment of the present invention.
5 is a view showing that the stratification phenomenon occurs in the liquefied gas storage tank.
6 is a view showing an increase in internal pressure due to a stratification phenomenon in a liquefied gas storage tank.
7 is a diagram illustrating a temperature change at the liquid level due to a temperature difference between liquefied gas and boil-off gas.
8 is a conceptual diagram of a liquefied gas storage tank provided with a stratification detection unit according to the present invention.
9 is a conceptual diagram of a liquefied gas storage tank provided with a stratification suppression unit according to a fourth embodiment of the present invention.
10 is a view showing the suppression of stratification according to the fourth embodiment of the present invention.
11 is a conceptual diagram of a liquefied gas storage tank provided with a stratification suppression unit according to a fifth embodiment of the present invention.
12 is a view showing the suppression of stratification according to the fifth embodiment of the present invention.
13 is a conceptual diagram of a liquefied gas storage tank provided with a stratification suppression unit according to a sixth embodiment of the present invention.
14 is a view showing the suppression of stratification according to the sixth embodiment of the present invention.
15 is a conceptual diagram of a liquefied gas storage tank provided with a stratification suppression unit according to a seventh embodiment of the present invention.
16 is a view showing the suppression of stratification according to the seventh embodiment of the present invention.
17 is a view showing a delay in internal pressure rise due to suppression of stratification in a membrane type/independent type liquefied gas storage tank according to the present invention.
18 is a view showing the internal pressure increase delay due to the suppression of stratification in the pressurized liquefied gas storage tank according to the present invention.
19 is a view showing a change in internal pressure due to suppression of stratification in a pressurized liquefied gas storage tank according to the present invention.
20 is a view showing a change in temperature over time in a pressurized liquefied gas storage tank according to the present invention.
21 is a view showing a change in pressure over time in a pressurized liquefied gas storage tank according to the present invention.
22 is a view showing the temperature/pressure change with time in the liquefied gas storage tank according to the present invention.

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.The objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. In the present specification, in adding reference numbers to the components of each drawing, it should be noted that only the same components are given the same number as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하에서 가스는 LPG, LNG, 에탄 등의 탄화수소로서 비등점이 상온보다 낮은 물질을 의미할 수 있으며, 다만 편의상 본 발명은 LNG(메탄)를 최종적으로 생산 및 저장하는 것으로 한정하여 설명한다. 또한 본 명세서에서 가스는, 용어 표현에도 불구하고 그 상태가 기상으로 한정되지 않는다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, the gas may mean a substance with a boiling point lower than room temperature as hydrocarbons such as LPG, LNG, ethane, etc. However, for convenience, the present invention is limited to the final production and storage of LNG (methane). In addition, in this specification, gas is not limited to a gaseous state, despite the terminology.

이하에서 고압(HP: High pressure), 저압(LP: Low pressure), 고온, 저온은 상대적인 것으로서, 절대적인 수치를 나타내는 것은 아님을 알려둔다.Hereinafter, it should be noted that high pressure (HP: High pressure), low pressure (LP: low pressure), high temperature, and low temperature are relative and do not represent absolute values.

도 1은 본 발명에 따른 선박의 측면도이다.1 is a side view of a ship according to the present invention;

도 1을 참조하면, 본 발명은 액화가스를 운반하는 액화가스 운반선일 수 있다. 액화가스 운반선은 액화가스를 화물로서 운송하는 선박(1)이며, 이때 선내에는 멤브레인형 또는 독립형의 액화가스 저장탱크(10)(카고탱크)가 복수 개 탑재될 수 있다.Referring to Figure 1, the present invention may be a liquefied gas carrier for transporting liquefied gas. A liquefied gas carrier is a ship 1 that transports liquefied gas as cargo, and at this time, a plurality of membrane or independent liquefied gas storage tanks 10 (cargo tanks) may be mounted in the ship.

액화가스 운반선의 경우 각 액화가스 저장탱크(10)에 최대한의 액화가스가 채워진 상태(만재상태, 일례로 98.5% filling)로 운항하거나, 액화가스 저장탱크(10)가 비어있는 상태(경하상태)로 운항할 수 있다. In the case of a liquefied gas carrier, each liquefied gas storage tank 10 is operated in a state in which the maximum amount of liquefied gas is filled (full state, for example, 98.5% filling), or the liquefied gas storage tank 10 is empty (light state) can fly with

또는 본 발명에 따른 선박(1)은, 액화가스 외의 화물을 운반하는 액화가스 운반선 외의 선박(1)일 수 있으며, 일례로 선박(1)은 컨테이너선, 벌크선 등일 수 있다. 이 경우 선박(1)은 액화가스를 추진용 연료로서 적재하는 액화가스 추진선일 수 있다.Alternatively, the vessel 1 according to the present invention may be a vessel 1 other than a liquefied gas carrier for transporting cargo other than liquefied gas, and for example, the vessel 1 may be a container ship, a bulk carrier, or the like. In this case, the ship 1 may be a liquefied gas propulsion ship loaded with liquefied gas as a fuel for propulsion.

액화가스 운반선 외의 선박(1)의 경우, 연료인 액화가스를 적재하기 위해 멤브레인형, 독립형 또는 가압형의 액화가스 저장탱크(10)(연료탱크)가 선내/선외에 탑재될 수 있으며, 액화가스 저장탱크(10)는 화물 적재공간과 간섭되지 않는 다양한 위치에 설치될 수 있다.In the case of a ship (1) other than a liquefied gas carrier, a membrane type, independent type or pressurized type liquefied gas storage tank 10 (fuel tank) may be mounted onboard/offboard to load liquefied gas as fuel, and liquefied gas The storage tank 10 may be installed in various positions that do not interfere with the cargo loading space.

물론 이외에도 본 발명에 따른 선박(1)은, 일반상선이 아닌 벙커링 선박(1), FSRU, FPSO와 같은 해양 구조물 등을 모두 포괄하는 의미로 해석될 수 있음은 물론이다.Of course, in addition, the ship 1 according to the present invention can be interpreted to encompass all marine structures such as the bunkering ship 1, the FSRU, and the FPSO, which are not general commercial ships.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스연료 공급 시스템의 개념도이다.2 is a conceptual diagram of a gas fuel supply system according to a first embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스연료 공급 시스템(2)은, 앞서 설명한 선박(1)에 설치되며, 액화가스 저장탱크(10), 액화가스 공급부(20), 증발가스 공급부(30), 증발가스 액화부(40)를 포함한다.Referring to FIG. 2 , the gas fuel supply system 2 according to the first embodiment of the present invention is installed on the ship 1 described above, and includes a liquefied gas storage tank 10 , a liquefied gas supply unit 20 , and evaporation. It includes a gas supply unit 30 and a boil-off gas liquefaction unit 40 .

액화가스 저장탱크(10)는, 내부에 액화가스를 저장한다. 이때 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스는 외부 열침투로 인하여 자연 기화할 수 있는바, 액화가스 저장탱크(10) 내에는 액화가스 및 증발가스가 함께 존재할 수 있다.The liquefied gas storage tank 10 stores liquefied gas therein. At this time, the liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank 10 may be naturally vaporized due to external heat penetration, and liquefied gas and boil-off gas may exist together in the liquefied gas storage tank 10 .

액화가스 저장탱크(10)는, 액화가스 운반선에 카고탱크로서 탑재될 경우 멤브레인형 또는 독립형일 수 있고, 액화가스 운반선 외의 선박(1)에 연료탱크로서 탑재될 경우 멤브레인형, 독립형 또는 가압형일 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.The liquefied gas storage tank 10 may be of a membranous type or an independent type when mounted as a cargo tank on a liquefied gas carrier, and a membrane type, independent type or pressurized type when mounted as a fuel tank on a vessel 1 other than a liquefied gas carrier. is as described above.

액화가스 공급부(20)는, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 수요처(50)로 공급한다. 이때 수요처(50)는 선박(1)을 추진시키기 위한 추진용 엔진일 수 있지만, 이로 한정하는 것은 아니며 발전기, 육상 소비처 등일 수도 있다.The liquefied gas supply unit 20 supplies the liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank 10 to the consumer 50 . At this time, the consumer 50 may be a propulsion engine for propelling the vessel 1, but is not limited thereto, and may be a generator, a land consumer, or the like.

액화가스 공급부(20)는 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 외부로 이송하는 이송 펌프(21), 액화가스를 수요처(50)의 요구압력으로 가압하는 고압 펌프(22), 그리고 저온의 액화가스를 수요처(50)의 요구온도로 가열하는 기화기(23) 등을 포함할 수 있으며, 액화가스 저장탱크(10)에서 수요처(50)까지는 액화가스 공급라인(L20)이 마련될 수 있다.The liquefied gas supply unit 20 includes a transfer pump 21 for transferring the liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank 10 to the outside, a high-pressure pump 22 for pressurizing the liquefied gas to the required pressure of the customer 50, and a low temperature may include a vaporizer 23 and the like for heating the liquefied gas of the customer 50 to the required temperature, and a liquefied gas supply line L20 may be provided from the liquefied gas storage tank 10 to the demand 50. .

또한 액화가스 공급라인(L20)에는 이송 펌프(21)로부터 배출된 액화가스 중 잉여분의 액화가스를 액화가스 저장탱크(10)로 리턴시키는 액화가스 리턴라인(L21)이 마련되며, 액화가스 리턴라인(L21)은 액화가스 공급라인(L20)에서 액화가스 저장탱크(10)의 외부로부터 분기되어 액화가스 저장탱크(10)의 내부로 연장된다. 물론 액화가스 리턴라인(L21)이 액화가스 저장탱크(10) 내부에서 액화가스 공급라인(L20)으로부터 분기되어 하방으로 연장되는 것도 가능하다.In addition, the liquefied gas return line L21 for returning an excess of liquefied gas among the liquefied gas discharged from the transfer pump 21 to the liquefied gas storage tank 10 is provided in the liquefied gas supply line L20, and the liquefied gas return line (L21) is branched from the outside of the liquefied gas storage tank (10) in the liquefied gas supply line (L20) extends to the inside of the liquefied gas storage tank (10). Of course, it is also possible that the liquefied gas return line (L21) is branched from the liquefied gas supply line (L20) in the liquefied gas storage tank 10 and extends downward.

증발가스 공급부(30)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생한 증발가스를 수요처(50)로 공급할 수 있다. 다만 증발가스 공급부(30)는 증발가스를 수요처(50) 외에도 가스연소장치(도시하지 않음) 등으로 전달할 수 있다.The boil-off gas supply unit 30 may supply the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank 10 to the consumer 50 . However, the boil-off gas supply unit 30 may deliver the boil-off gas to a gas combustion device (not shown) in addition to the consumer 50 .

증발가스 공급부(30)는 액화가스 저장탱크(10)에서 배출된 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기(31)와, 압축에 의해 가열된 증발가스의 온도를 수요처(50)의 요구온도에 맞게 조절하는 쿨러(32)를 포함할 수 있으며, 쿨러(32)를 대신하여 히터가 마련될 수도 있음은 물론이다. 또한 증발가스 공급부(30)는 액화가스 저장탱크(10)에서 수요처(50)로 연결되는 증발가스 공급라인(L30)을 구비한다.The boil-off gas supply unit 30 adjusts the boil-off gas compressor 31 for compressing the boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank 10 and the temperature of the boil-off gas heated by the compression to the temperature required by the consumer 50 . It may include a cooler 32 that is, of course, a heater may be provided instead of the cooler 32 . In addition, the boil-off gas supply unit 30 includes a boil-off gas supply line L30 connected from the liquefied gas storage tank 10 to the consumer 50 .

다만 증발가스 공급부(30)의 압축기(31)는, 액화가스 저장탱크(10)로의 벙커링 시 발생하는 증발가스를 주유원으로 리턴시키기 위해 압축하는 HD(High-Duty) 압축기가 아니라, 액화가스 저장탱크(10)의 증발가스를 수요처(50)로 공급하기 위해 압축하는 LD(Low-Duty) 압축기를 의미한다.However, the compressor 31 of the boil-off gas supply unit 30 is not an HD (High-Duty) compressor that compresses the boil-off gas generated during bunkering to the liquefied gas storage tank 10 to return to the fueling source, but a liquefied gas storage tank. It means an LD (Low-Duty) compressor that compresses the boil-off gas of (10) in order to supply it to the consumer (50).

증발가스 액화부(40)는, 증발가스 공급라인(L30)을 통해 유동하는 증발가스 중에서 수요처(50)가 소비하지 못하는 잉여 증발가스를 액화하여 액화가스 저장탱크(10)로 되돌린다. The boil-off gas liquefaction unit 40 liquefies excess boil-off gas that cannot be consumed by the consumer 50 among the boil-off gas flowing through the boil-off gas supply line L30 and returns it to the liquefied gas storage tank 10 .

증발가스 액화부(40)는 냉매를 이용해 증발가스를 냉각하여 액화시키는 액화기(41)를 구비할 수 있으며, 액화부에는 냉매 펌프(411)와 냉매 팽창기(412) 등이 배치되는 냉매 순환라인(L41)이 연결될 수 있다.The boil-off gas liquefaction unit 40 may include a liquefier 41 for cooling and liquefying the boil-off gas using a refrigerant, and a refrigerant circulation line in which a refrigerant pump 411 and a refrigerant expander 412 are disposed in the liquefaction unit. (L41) may be connected.

증발가스 액화부(40)는 증발가스 공급라인(L30)으로부터 분기되어 액화가스 저장탱크(10)로 연결되는 증발가스 액화라인(L40)이 마련될 수 있고, 증발가스 액화라인(L40)에는 액화기(41)의 하류에 기액분리기(42)가 구비된다. The BOG liquefaction unit 40 may be provided with a BOG liquefaction line L40 branched from the BOG supply line L30 and connected to the liquefied gas storage tank 10, and the BOG liquefaction line L40 is liquefied. A gas-liquid separator 42 is provided downstream of the group 41 .

기액분리기(42)는 증발가스를 액화기(41)에서 냉매와 열교환하였음에도 기체 상태로 잔류하는 가스(플래시가스, 질소가 주성분)를 플래시가스 배출라인(L42)으로 배출하여, 액화가스 저장탱크(10)에는 액상의 액화된 증발가스만 리턴되도록 할 수 있다.The gas-liquid separator 42 discharges the gas (flash gas, nitrogen as the main component) remaining in a gaseous state even though the boil-off gas is heat-exchanged with the refrigerant in the liquefier 41 to the flash gas discharge line L42, and the liquefied gas storage tank ( In 10), only liquid liquefied BOG can be returned.

참고로 이하 본 명세서에서 액화가스/증발가스를 처리하는 구성(액화가스 공급부(20), 증발가스 공급부(30), 증발가스 액화부(40))은 가스연료 처리부로 포괄 지칭될 수 있고, 액화가스 저장탱크(10)에서 증발가스를 배출해 처리하는 구성(증발가스 공급부(30), 증발가스 액화부(40) 등)은 증발가스 처리부로 포괄 지칭될 수 있음을 알려둔다.For reference, in the present specification, components for processing liquefied gas/evaporated gas (liquefied gas supply unit 20, boil-off gas supply unit 30, boil-off gas liquefaction unit 40) may be collectively referred to as a gas fuel processing unit, and liquefied It should be noted that the configuration for discharging and processing boil-off gas from the gas storage tank 10 (such as the boil-off gas supply unit 30, the boil-off gas liquefaction unit 40, etc.) may be collectively referred to as a boil-off gas processing unit.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스연료 공급 시스템의 개념도이다.3 is a conceptual diagram of a gas fuel supply system according to a second embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스연료 공급 시스템(2)은, 증발가스 처리부가 증발가스 액화부(40)를 생략할 수 있다. 이는 증발가스의 배출량이 잉여 증발가스를 발생시키지 않을 정도이기 때문인데, 이에 대해서는 후술하겠지만 액화가스 저장탱크(10)에서의 성층화가 억제됨에 따라 가능한 것이다.Referring to FIG. 3 , in the gas fuel supply system 2 according to the second embodiment of the present invention, the BOG processing unit may omit the BOG liquefaction unit 40 . This is because the discharge of BOG is not to generate excess BOG, which will be described later, but this is possible because stratification in the liquefied gas storage tank 10 is suppressed.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스연료 공급 시스템의 개념도이다.4 is a conceptual diagram of a gas fuel supply system according to a third embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스연료 공급 시스템(2)은, 도 3에서의 제2 실시예와 대비할 때 증발가스 공급부(30)도 생략 가능하다. Referring to FIG. 4 , in the gas fuel supply system 2 according to the third embodiment of the present invention, the boil-off gas supply unit 30 may also be omitted when compared with the second embodiment in FIG. 3 .

즉 본 실시예는 가스연료 처리부가 액화가스 저장탱크(10)의 액화가스만을 수요처(50)에 공급하며, 운항 중에서 증발가스는 액화가스 저장탱크(10)로부터 배출되지 않을 수 있다. 이러한 구성은 제2 실시예와 마찬가지로 액화가스 저장탱크(10)에서의 성층화 억제가 이루어짐에 따라 가능하다.That is, in this embodiment, the gas fuel processing unit supplies only the liquefied gas of the liquefied gas storage tank 10 to the consumer 50 , and BOG may not be discharged from the liquefied gas storage tank 10 during operation. This configuration is possible according to the suppression of stratification in the liquefied gas storage tank 10 as in the second embodiment.

이하에서는 본 발명의 가스연료 공급 시스템(2)이, 도 3 및 도 4 등과 같이 증발가스의 처리 구성을 축소/생략할 수 있는 이유에 대해 자세히 설명한다.Hereinafter, the reason why the gas fuel supply system 2 of the present invention can reduce/omit the processing configuration of BOG as shown in FIGS. 3 and 4 will be described in detail.

도 5는 액화가스 저장탱크에서 성층화 현상이 발생하는 것을 나타내는 도면이고, 도 6은 액화가스 저장탱크에서 성층화 현상에 의한 내압 상승을 나타내는 도면이다. 또한 도 7은 액화가스와 증발가스의 온도 차이로 인한 액면에서의 온도 변화를 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a view showing that the stratification phenomenon occurs in the liquefied gas storage tank, and FIG. 6 is a view showing the increase in internal pressure due to the stratification phenomenon in the liquefied gas storage tank. In addition, FIG. 7 is a view showing the temperature change at the liquid level due to the temperature difference between the liquefied gas and the boil-off gas.

도 1을 참고하여 설명한 선박(1)에 마련되는 액화가스 저장탱크(10)는, 내부에 액화가스를 저장하며 액화가스가 증발한 증발가스가 공존할 수 있다. 액화가스 저장탱크(10) 내부의 증발가스는, 액화가스 저장탱크(10)에 액화가스가 로딩될 때 발생한 것이거나, 또는 액화가스가 외부 열침투로 인해 자연 증발하여 발생한 것일 수 있다.The liquefied gas storage tank 10 provided in the ship 1 described with reference to FIG. 1 stores liquefied gas therein, and boil-off gas from which the liquefied gas has evaporated may coexist. BOG in the liquefied gas storage tank 10 may be generated when the liquefied gas is loaded into the liquefied gas storage tank 10 or may be generated by natural evaporation of the liquefied gas due to external heat penetration.

액화가스와 증발가스가 공존하는 액화가스 저장탱크(10)에 있어서, 액화가스와 증발가스의 온도가 동일한 초기 조건에서, 도 5의 좌측 상단과 같은 온도 그래프가 나타날 수 있다.In the liquefied gas storage tank 10 in which the liquefied gas and the boil-off gas coexist, in the initial condition in which the temperatures of the liquefied gas and the boil-off gas are the same, a temperature graph such as the upper left of FIG.

다만 액화가스 저장탱크(10)에는 지속적으로 외부로부터 열침투가 이루어지므로, 도 5의 우측 상단과 같이 액화가스와 증발가스의 온도는 균일하게 상승할 수 있다.However, since the liquefied gas storage tank 10 is continuously heat penetrated from the outside, the temperature of the liquefied gas and the boil-off gas can be uniformly increased as shown in the upper right of FIG. 5 .

위와 같은 경우는 액화가스와 증발가스의 성질이 동일한 경우(homogeneous model)에서만 가능한데, 실제로는 액화가스와 증발가스의 열용량 등이 다르기 때문에, 액화가스 저장탱크(10) 내부의 온도 그래프는 도 5의 상측과 달리 도 5의 하측과 같이 나타난다.The above case is possible only when the properties of the liquefied gas and the boil-off gas are the same (homogeneous model). In fact, since the heat capacity of the liquefied gas and the boil-off gas are different, the temperature graph inside the liquefied gas storage tank 10 is shown in FIG. Unlike the upper side, it appears as shown in the lower side of FIG. 5 .

구체적으로 액화가스 저장탱크(10) 내부에 저장된 증발가스는 액화가스보다 열용량이 작고(Lower heat capacity), 액화가스 저장탱크(10)의 설치 위치를 고려할 때 하측보다 상측을 통한 열침투가 활발하다.Specifically, the boil-off gas stored in the liquefied gas storage tank 10 has a lower heat capacity than that of the liquefied gas, and heat penetration is active through the upper side rather than the lower side when the installation location of the liquefied gas storage tank 10 is considered. .

따라서 외부 열침투로 인해 증발가스가 액화가스보다 더 가열되며, 이로 인해 액화가스와 증발가스의 경계면인 액면을 기준으로 액화가스 저장탱크(10)의 내부 상단으로 갈수록 증발가스의 온도가 증가하게 된다.Therefore, the boil-off gas is heated more than the liquefied gas due to external heat penetration, so the temperature of the boil-off gas increases toward the inner upper end of the liquefied gas storage tank 10 based on the liquid level, which is the interface between the liquefied gas and the boil-off gas. .

더 나아가, 증발가스가 액화가스 대비 더욱 쉽게 가열됨으로 인해, 액면에서의 증발가스는 액면에서의 액화가스보다 온도가 높아질 수 있다. 이 경우 열평형을 위해, 액면에서의 액화가스 온도가 증발가스에 의해 영향을 받아 상승하게 된다.Furthermore, since the boil-off gas is heated more easily compared to the liquefied gas, the boil-off gas at the liquid level may have a higher temperature than the liquefied gas at the liquid level. In this case, for thermal equilibrium, the temperature of the liquefied gas at the liquid level is affected by the boil-off gas and rises.

결국 액면을 기준으로 하방으로 일정 지점까지의 구간에서, 액화가스의 온도가 액면으로 갈수록 상승하여 액면에서의 액화가스 온도가 액화가스 저장탱크(10)의 내부 바닥에서의 액화가스 온도보다 높게 나타난다. 이러한 현상을 성층화 현상이라고 하며, 액화가스에서 온도가 점차 상승하는 구간을 성층화 구간이라 한다.As a result, in the section from the liquid level downward to a certain point, the temperature of the liquefied gas rises toward the liquid level so that the temperature of the liquefied gas at the liquid level is higher than the temperature of the liquefied gas at the inner bottom of the liquefied gas storage tank 10 . This phenomenon is called stratification, and the section in which the temperature of the liquefied gas gradually increases is called the stratification section.

성층화 현상이 발생하게 되면, 액화가스의 기화가 촉진되어 증발가스 발생이 증대되고, 액화가스 저장탱크(10)의 내압 상승이 빨라진다. 도 6에 나타난 바와 같이 동일한 Liquid level을 가지는 액화가스 저장탱크(10)에 있어서, 성층화 현상이 발생하는 경우는 성층화 현상이 발생하지 않는 경우 대비, 시간이 흐를수록 내압이 빠르게 상승함을 알 수 있다.When the stratification phenomenon occurs, the vaporization of the liquefied gas is accelerated, the generation of boil-off gas is increased, and the internal pressure of the liquefied gas storage tank 10 is increased. As shown in FIG. 6 , in the liquefied gas storage tank 10 having the same liquid level, when the stratification phenomenon occurs, it can be seen that the internal pressure rises faster as time passes compared to the case where the stratification phenomenon does not occur. .

다만 액화가스와 증발가스의 성질이 동일하다고 가정한 경우(homogeneous model)와, 성층화 현상이 발생하는 경우(thermal stratification model)는 liquid level에 따라 압력 상승에 있어서 반대의 경향성을 보여주고 있다.However, the case where it is assumed that the properties of liquefied gas and boil-off gas are the same (homogeneous model) and the case where stratification occurs (thermal stratification model) show the opposite tendency in pressure increase according to the liquid level.

이러한 성층화 현상은 액화가스와 증발가스의 가열이 서로 다르게 나타나기 때문에 발생하는 것인데, 이와 관련하여 액화가스와 증발가스의 가열 온도에 따른 액면에서의 응축, 기화, 압력에 대해 도 7을 참고하여 설명한다.This stratification phenomenon occurs because the heating of the liquefied gas and the boil-off gas is different from each other. .

도 7의 (A)의 경우(증발가스 온도 > 액화가스 온도), 액면에 인접한 증발가스가 저온의 액화가스에 의하여 응축될 수 있고, 증발가스의 온도와 압력이 하락하게 된다. 이 경우 액면의 액화가스 온도가 상승하지만, 열 전달 및 확산 속도를 고려할 때 액화가스 전체의 온도가 상승하지 않고, 일정 구간에서 액화가스 온도의 점진적 상승이 나타난다. 따라서 도 7의 (A)는 성층화가 발생하고 액면에서 국부적인 평형에 도달한다.In the case of (A) of FIG. 7 (evaporation gas temperature > liquefied gas temperature), the boil-off gas adjacent to the liquid level may be condensed by the low-temperature liquefied gas, and the temperature and pressure of the boil-off gas are decreased. In this case, the temperature of the liquefied gas at the liquid level rises, but the temperature of the entire liquefied gas does not rise when considering the heat transfer and diffusion rate, and a gradual rise in the temperature of the liquefied gas appears in a certain section. Therefore, in Fig. 7(A), stratification occurs and a local equilibrium is reached at the liquid level.

반면 도 7의 (B)의 경우(증발가스 온도 < 액화가스 온도), 액면에서의 액화가스가 자연 증발하게 되어 증발가스의 온도와 압력이 상승하고, 액화가스의 온도와 압력은 하락한다. 따라서 액화가스 저장탱크(10) 전체의 온도는 균일한 값으로 평형을 이룬다. On the other hand, in the case of (B) of FIG. 7 (evaporation gas temperature < liquefied gas temperature), the liquefied gas at the liquid level naturally evaporates, so that the temperature and pressure of the boil-off gas rise, and the temperature and pressure of the liquefied gas fall. Therefore, the temperature of the entire liquefied gas storage tank 10 is balanced to a uniform value.

그런데 액화가스의 열용량 대비 증발가스의 열용량이 작기 때문에, 도 7의 (B)의 경우는 현실적으로 발생할 가능성이 없고, 도 7의 (A)의 경우만 발생하게 된다.However, since the heat capacity of the boil-off gas is small compared to the heat capacity of the liquefied gas, there is no realistic possibility of occurrence in the case of FIG. 7B, and only the case of FIG.

즉 액화가스 저장탱크(10)에서 액화가스와 증발가스가 공존하는 한, 성층화 현상이 발생할 수밖에 없고, 이 경우 액면에서의 액화가스 온도 상승으로 인해, 액화가스의 기화가 촉진되어 내압 상승이 빠르게 이루어진다.That is, as long as liquefied gas and boil-off gas coexist in the liquefied gas storage tank 10, a stratification phenomenon inevitably occurs. .

액화가스 저장탱크(10)의 내압 상승은 증발가스의 배출 및 처리(연료 공급, 재액화, 연소) 등의 작업을 필요로 하게 되므로 문제될 수 있다. 따라서 성층화 현상의 발생을 측정할 필요가 있으며, 이하에서는 도 8을 참고하여 본 발명의 액화가스 저장탱크(10)에 설치되는 성층화 파악부(11)를 설명한다.An increase in the internal pressure of the liquefied gas storage tank 10 may be a problem because it requires work such as discharge and treatment of boil-off gas (fuel supply, re-liquefaction, combustion). Therefore, it is necessary to measure the occurrence of the stratification phenomenon. Hereinafter, the stratification detection unit 11 installed in the liquefied gas storage tank 10 of the present invention will be described with reference to FIG. 8 .

도 8은 본 발명에 따른 성층화 파악부가 마련된 액화가스 저장탱크의 개념도이다.8 is a conceptual diagram of a liquefied gas storage tank provided with a stratification detection unit according to the present invention.

도 8을 참조하면 성층화 파악부(11)는, 액화가스와 증발가스의 경계면인 액면의 온도를 측정 또는 추정하여, 외부 열침투로 인하여 액화가스와 증발가스의 온도가 상이하게 가열됨에 따라 액면으로부터 하방으로 일정 지점까지의 구간에서 액화가스의 온도가 액면으로 갈수록 상승하여 액면에서의 액화가스 온도가 내부 바닥에서의 액화가스 온도보다 높게 나타나는 성층화 현상의 발생 여부를 판단한다.Referring to FIG. 8 , the stratification grasping unit 11 measures or estimates the temperature of the liquid level, which is the interface between the liquefied gas and the BOG. In the section up to a certain point in the downward direction, the temperature of the liquefied gas rises toward the liquid level to determine whether a stratification phenomenon occurs in which the temperature of the liquefied gas at the liquid level is higher than the temperature of the liquefied gas at the bottom of the interior.

이를 위해 성층화 파악부(11)는, 액화가스 저장탱크(10)의 내부에서 하단의 온도를 측정하는 하단 온도센서(111b)와, 액화가스 저장탱크(10)의 내부 압력을 측정하는 압력센서(112)를 포함할 수 있다.To this end, the stratification detection unit 11 includes a lower temperature sensor 111b for measuring the temperature of the lower end inside the liquefied gas storage tank 10, and a pressure sensor for measuring the internal pressure of the liquefied gas storage tank 10 ( 112) may be included.

도 8의 좌측에 나타난 바와 같이 액화가스 저장탱크(10)가 액화가스 운반선에 탑재되는 카고탱크인 경우, 성층화 파악부(11)는 액면 온도센서(111c)를 더 포함한다. 액화가스 저장탱크(10)가 카고탱크라면, 앞서 설명한 바와 같이 액화가스 저장탱크(10)는 만재 상태 또는 비어있는 상태에 놓이게 되므로, 액화가스 저장탱크(10)에서의 액면 높이는 비교적 고정된 위치가 된다.As shown on the left side of FIG. 8 , when the liquefied gas storage tank 10 is a cargo tank mounted on a liquefied gas carrier, the stratification detection unit 11 further includes a liquid level temperature sensor 111c. If the liquefied gas storage tank 10 is a cargo tank, as described above, the liquefied gas storage tank 10 is placed in a full or empty state, so the liquid level in the liquefied gas storage tank 10 is a relatively fixed position. do.

따라서 성층화 파악부(11)는, 액화가스 저장탱크(10)의 내부에서 액화가스 저장탱크(10)의 만재 시의 액면 높이에 인버 설치되어 액면의 온도를 직접 측정하는 액면 온도센서(111c)를 구비할 수 있다.Therefore, the stratification detection unit 11 is installed in the inverter at the liquid level when the liquefied gas storage tank 10 is full inside the liquefied gas storage tank 10 and directly measures the liquid level temperature sensor 111c. can be provided

이때 액면 온도센서(111c)는 기설정된 비율(98~99%, 일례로 98.5%)로 액화가스 저장탱크(10)에 액화가스가 채워지는 만재 시의 액면 높이에 고정 설치될 수 있다.At this time, the liquid level temperature sensor 111c may be fixedly installed at the liquid level when the liquefied gas storage tank 10 is filled with liquefied gas at a preset ratio (98 to 99%, for example, 98.5%).

액면 온도센서(111c)를 구비하는 성층화 파악부(11)는, 액면 온도센서(111c)의 측정값이 하단 온도센서(111b)의 측정값 대비 기설정값 이상으로 높을 경우, 성층화 현상이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 이 경우 성층화 파악부(11)는 압력센서(112)를 통해 액화가스 저장탱크(10)의 내압 상승을 모니터링할 수 있다.The stratification detection unit 11 having the liquid level temperature sensor 111c is determined that the stratification phenomenon has occurred when the measured value of the liquid level temperature sensor 111c is higher than the preset value compared to the measured value of the lower temperature sensor 111b. can judge In this case, the stratification detection unit 11 may monitor an increase in the internal pressure of the liquefied gas storage tank 10 through the pressure sensor 112 .

반면 도 8의 우측에 나타난 바와 같이 액화가스 저장탱크(10)가 액화가스 추진선에 탑재되는 연료탱크 또는 벙커링 선박(1)에 탑재되는 벙커링용 탱크일 경우, 액화가스 운반선에서와 달리 액면이 일정하지 않을 수 있다.On the other hand, as shown on the right side of FIG. 8 , when the liquefied gas storage tank 10 is a fuel tank mounted on a liquefied gas propulsion ship or a bunkering tank mounted on a bunkering vessel 1, unlike in a liquefied gas carrier, the liquid level is constant. may not

따라서 성층화 파악부(11)는, 액면에서의 온도가 하단 온도센서(111b)의 측정값과 동일하다고 가정하고 액화가스 저장탱크(10)의 내압을 추정하며, 압력센서(112)의 측정값이 추정된 내압 대비 기설정값 이상으로 높을 경우, 성층화 현상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.Therefore, the stratification determination unit 11 estimates the internal pressure of the liquefied gas storage tank 10 assuming that the temperature at the liquid level is the same as the measured value of the lower temperature sensor 111b, and the measured value of the pressure sensor 112 is When it is higher than the preset value compared to the estimated withstand pressure, it may be determined that the stratification phenomenon has occurred.

내압의 추정과 관련하여 성층화 파악부(11)는, 액면에서의 온도에 대응되는 액화가스 저장탱크(10)의 내압 정보가 저장된 테이블데이터를 이용하여 액화가스 저장탱크(10)의 내압을 추정할 수 있다. In relation to the estimation of the internal pressure, the stratification grasping unit 11 estimates the internal pressure of the liquefied gas storage tank 10 using table data in which internal pressure information of the liquefied gas storage tank 10 corresponding to the temperature at the liquid level is stored. can

이때 테이블데이터는 액면에서의 온도 및 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스량에 따른 액화가스 저장탱크(10)의 내압 정보가 저장된 것일 수 있고, 액화가스량은 액화가스 저장탱크(10)에 일반적으로 구비되는 액위계(도시하지 않음)를 통해 측정되어 사용될 수 있다.At this time, the table data may be stored information on the internal pressure of the liquefied gas storage tank 10 according to the temperature at the liquid level and the amount of liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank 10, and the amount of liquefied gas is generally in the liquefied gas storage tank 10 It can be measured and used through a level gauge (not shown) provided with the .

또한 성층화 파악부(11)는, 액화가스 저장탱크(10)의 내부에서 상단의 온도를 측정하는 상단 온도센서(111a)를 더 포함하고, 하단 온도센서(111b)의 측정값, 상단 온도센서(111a)의 측정값, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스량을 토대로 액화가스 저장탱크(10)의 내압을 계산하여 추정하는 것도 물론 가능하다.In addition, the stratification detection unit 11 further includes an upper temperature sensor 111a for measuring the temperature of the upper end inside the liquefied gas storage tank 10, the measured value of the lower temperature sensor 111b, the upper temperature sensor ( It is of course also possible to calculate and estimate the internal pressure of the liquefied gas storage tank 10 based on the measured value of 111a) and the amount of liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank 10 .

이와 같이 추정된 내압이 압력센서(112)에 의한 측정값보다 큰 차이로 높다면, 액면에서의 온도가 하단 온도센서(111b)의 측정값과 동일하다는 가정이 잘못된 것임을 의미하며, 액면에서의 온도가 하단 온도센서(111b)의 측정값보다 높은 상황이므로, 성층화 파악부(11)는 성층화가 발생하였다고 판단할 수 있다.If the estimated internal pressure is higher by a large difference than the measured value by the pressure sensor 112, it means that the assumption that the temperature at the liquid level is the same as the measured value of the lower temperature sensor 111b is incorrect, and the temperature at the liquid level is incorrect. Since is higher than the measured value of the lower temperature sensor 111b, the stratification detection unit 11 may determine that stratification has occurred.

이러한 성층화 파악부(11)는, 기설정 시간마다 반복적으로 성층화 현상의 발생 여부를 판단할 수 있으며, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스량이 기설정값 이상으로 변화할 때마다 성층화 현상의 발생 여부를 판단할 수 있다.The stratification detection unit 11 can determine whether or not the stratification phenomenon occurs repeatedly at every preset time, and whenever the amount of liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank 10 changes to more than a preset value, the stratification phenomenon occurrence can be determined.

본 발명은 성층화 파악부(11)에 의하여 액화가스 저장탱크(10) 내부에서의 성층화 발생이 파악되면, 후술할 성층화 억제부(60)를 이용해 성층화 현상을 억제해 내압 상승을 지연시킬 수 있다. In the present invention, when the occurrence of stratification in the liquefied gas storage tank 10 is detected by the stratification detection unit 11, the stratification suppression unit 60 to be described later is used to suppress the stratification phenomenon, thereby delaying the internal pressure increase.

성층화 억제부(60)는 성층화 현상 발생 시 액화가스 저장탱크(10)의 내부에 저장된 액화가스 또는 증발가스를 유동하여 액면에서의 액화가스 온도를 내부 바닥에서의 액화가스 온도에 가까워지는 방향으로 떨어뜨리는 구성으로서, 이하에서 도 9 등을 참고하여 상세히 서술한다.The stratification suppression unit 60 flows the liquefied gas or boil-off gas stored in the liquefied gas storage tank 10 when the stratification phenomenon occurs to lower the liquefied gas temperature at the liquid level in a direction closer to the liquefied gas temperature at the inner bottom. As a configuration to drop, it will be described in detail below with reference to FIG. 9 and the like.

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 성층화 억제부가 마련된 액화가스 저장탱크의 개념도이고, 도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 성층화 억제를 나타내는 도면이다.9 is a conceptual diagram of a liquefied gas storage tank provided with a stratification suppression unit according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a view showing stratification suppression according to a fourth embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 성층화 억제부(60)는 도 9의 (A)에서와 같이 액화가스 저장탱크(10)의 내부에 상하 방향으로 마련되는 액화가스 공급라인(L20) 또는 액화가스 리턴라인(L21) 중 적어도 어느 하나에 마련되는 액면 노즐(61a)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9 , the stratification suppression unit 60 according to the fourth embodiment of the present invention is a liquefied gas supply line provided in the vertical direction inside the liquefied gas storage tank 10 as shown in FIG. 9A . It may include a liquid level nozzle 61a provided in at least one of the (L20) and the liquefied gas return line (L21).

다만 액면 노즐(61a)은 액화가스 공급라인(L20) 등에 고정적으로 설치될 것이므로, 액면 노즐(61a)이 구비되는 경우는 성층화 억제부(60)가 마련되는 액화가스 저장탱크(10)가 액화가스 운반선에 탑재되는 것이어서 액면이 비교적 일정한 높이에 위치하는 경우일 수 있다.However, since the liquid level nozzle 61a will be fixedly installed on the liquefied gas supply line L20, etc., when the liquid level nozzle 61a is provided, the liquefied gas storage tank 10 in which the stratification suppression unit 60 is provided is liquefied gas Since it is mounted on a carrier, it may be a case where the liquid level is located at a relatively constant height.

액면 노즐(61a)은, 이송 펌프(21)에 의하여 전달되는 액화가스 저장탱크(10)의 내부 하단의 액화가스를, 액면에 직접 공급한다. 이 경우 액면의 액화가스는, 내부 하단의 저온 액화가스가 혼합되면서 온도가 하강하게 된다.The liquid level nozzle 61a directly supplies the liquefied gas at the inner lower end of the liquefied gas storage tank 10 delivered by the transfer pump 21 to the liquid level. In this case, the temperature of the liquefied gas at the liquid level is lowered while the low-temperature liquefied gas at the bottom of the inside is mixed.

이와 달리 성층화 억제부(60)는, 도 9의 (B)에서와 같이 교반기(62)를 포함할 수 있다. 교반기(62)는 모터 등의 동력원을 이용하여 임펠러를 회전시켜서, 액화가스 저장탱크(10)의 내부 하단 액화가스와 액면에서의 액화가스가 혼합되도록 할 수 있으며, 교반기(62)의 형태가 배치, 개수 등은 특별히 한정되지 않는다.Alternatively, the stratification suppression unit 60 may include a stirrer 62 as shown in FIG. 9B . The agitator 62 rotates the impeller using a power source such as a motor, so that the liquefied gas at the inner bottom of the liquefied gas storage tank 10 and the liquefied gas at the liquid level are mixed, and the shape of the agitator 62 is arranged , the number, etc. are not particularly limited.

또는 성층화 억제부(60)는, 도 9의 (C)에서와 같이 이송 펌프(21)에 의해 이송되는 액화가스를 내부 바닥에서 액면을 향해 상방으로 분사하는 하부 노즐(61b)을 포함할 수 있다. Alternatively, the stratification suppression unit 60 may include a lower nozzle 61b for spraying the liquefied gas transferred by the transfer pump 21 upwardly from the bottom to the liquid level as in FIG. 9C . .

도 9의 (A), (B), (C)로 나타난 성층화 억제부(60)를 가동함에 따라, 액화가스 저장탱크(10)의 온도 분포는 도 10에서와 같이 변화할 수 있다.As the stratification suppression unit 60 shown in (A), (B) and (C) of FIG. 9 is operated, the temperature distribution of the liquefied gas storage tank 10 may be changed as shown in FIG. 10 .

도 10을 참조하면, 초기(t0) 조건에서 B0 - A0 - D0를 연결하는 온도 구배가 형성된다. 액화가스의 온도는 상하에 관계없이 일정하지만(B0 = A0), 증발가스의 온도는 상부로 올라갈수록 높아지며(D0 > A0), 액화가스 저장탱크(10)의 압력은 액면 온도에서의 포화압력으로 결정된다(P = Psat(A0)).Referring to FIG. 10 , a temperature gradient connecting B0 - A0 - D0 is formed in the initial (t0) condition. The temperature of the liquefied gas is constant regardless of the top and bottom (B0 = A0), but the temperature of the boil-off gas increases as it goes up (D0 > A0), and the pressure of the liquefied gas storage tank 10 is the saturation pressure at the liquid level. is determined (P = Psat(A0)).

외부로부터 열 유입이 생기면서 일정 시간(t) 후에는, B - C - A - D를 연결하는 온도 구배가 형성된다. 열용량의 차이로 인하여 증발가스의 온도가 액화가스의 온도보다 빠르게 상승하며, 온도가 높아진 증발가스의 열이 액화가스로 전달되고, 액면에서 하방으로 일정 구간까지 액화가스의 온도가 상승하게 된다.After a certain period of time (t) as heat is introduced from the outside, a temperature gradient connecting B - C - A - D is formed. Due to the difference in heat capacity, the temperature of the boil-off gas rises faster than the temperature of the liquefied gas, and the heat of the boil-off gas with the increased temperature is transferred to the liquefied gas, and the temperature of the liquefied gas rises from the liquid level downward to a certain section.

따라서 액화가스 저장탱크(10)에서의 온도 구배에 따라, 액화가스 저장탱크(10)의 내부는 액화가스 구간(내부 바닥에서 일정 지점까지 액화가스의 온도가 일정한 구간, B = C), 성층화 구간(일정 지점에서 액면까지 액화가스의 온도가 점차 상승하는 구간, A > C), 증발가스 구간(액면에서 내부 상단까지 증발가스의 온도가 점차 상승하는 구간, D > A)으로 나뉠 수 있고, 액화가스 저장탱크(10)의 압력은 액면 온도에서의 포화압력으로 결정된다(P = Psat(A)).Therefore, according to the temperature gradient in the liquefied gas storage tank 10, the inside of the liquefied gas storage tank 10 is a liquefied gas section (a section in which the temperature of the liquefied gas from the inner bottom to a certain point is constant, B = C), a stratified section It can be divided into (section where the temperature of liquefied gas gradually rises from a certain point to the liquid level, A > C), and boil-off gas section (section where the temperature of boil-off gas gradually rises from the liquid level to the top of the inside, D > A), The pressure of the gas storage tank 10 is determined by the saturation pressure at the liquid level (P = Psat(A)).

이와 같이 성층화가 일어난 상태에서, 도 9의 성층화 억제부(60)는, 액화가스 구간의 액화가스를 성층화 구간에 전달하여, 성층화 구간에서의 온도 분포를 액화가스 구간에서의 온도 분포와 나란하게 유도하여 액면에서의 액화가스 온도를 떨어뜨릴 수 있다. 다만 액화가스의 전달은 내부 상단에서의 증발가스에는 영향을 미치지 않으므로, 성층화 억제부(60)는 증발가스 구간에서의 높이에 따른 온도 변화폭을 증가시키게 된다.In this stratification state, the stratification suppression unit 60 of FIG. 9 delivers the liquefied gas in the liquefied gas section to the stratification section, and induces the temperature distribution in the stratification section to be parallel to the temperature distribution in the liquefied gas section Thus, the temperature of the liquefied gas at the liquid level can be lowered. However, since the delivery of the liquefied gas does not affect the boil-off gas at the upper end of the interior, the stratification suppressor 60 increases the range of temperature change according to the height in the boil-off gas section.

이 경우 온도 구배는, B - C - A1 - D로 변화하게 된다. 이때 액화가스 저장탱크(10)의 압력은, 액면 온도에서의 포화압력(P = Psat(A1))으로 결정되는데, A1의 온도가 A 대비 현저히 낮아짐에 따라, 액화가스 저장탱크(10)의 압력 역시 낮아질 수 있다.In this case, the temperature gradient changes to B - C - A1 - D. At this time, the pressure of the liquefied gas storage tank 10 is determined by the saturation pressure (P = Psat(A1)) at the liquid level. As the temperature of A1 is significantly lower than that of A, the pressure of the liquefied gas storage tank 10 It can also be lowered.

즉 도 9의 성층화 억제부(60)는, 성층화 구간에 마련되며 액화가스 공급라인(L20) 등에서 유동하는 액화가스를 성층화 구간 내로 분사하는 액면 노즐(61a), 액화가스 구간의 액화가스와 성층화 구간의 액화가스가 섞이도록 하는 교반기(62), 및/또는 액화가스 구간에 마련되며 액화가스 리턴라인(L21)에서 유동하는 액화가스를 성층화 구간을 향해 상방 분사하는 하부 노즐(61b)을 구비함에 따라, 액면에서의 액화가스 온도를 A에서 A1으로 대폭 떨어뜨릴 수 있다. 이로 인해 액화가스 저장탱크(10)는, 압력이 낮아지게 되어 증발가스 배출의 필요성이 제거되거나 축소될 수 있다.That is, the stratification suppression unit 60 of FIG. 9 is provided in the stratification section and sprays the liquefied gas flowing from the liquefied gas supply line L20, etc. into the stratification section, the liquid level nozzle 61a, and the liquefied gas and stratification section of the liquefied gas section The agitator 62 for mixing the liquefied gas of , the liquefied gas temperature at the liquid level can be drastically reduced from A to A1. As a result, the pressure of the liquefied gas storage tank 10 is lowered, so that the necessity of discharging BOG can be eliminated or reduced.

도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 성층화 억제부가 마련된 액화가스 저장탱크의 개념도이고, 도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 성층화 억제를 나타내는 도면이다. 11 is a conceptual diagram of a liquefied gas storage tank provided with a stratification suppression unit according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a view showing stratification suppression according to a fifth embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 성층화 억제부(60)는, 도 11의 (D)에 나타난 바와 같이 액화가스 공급라인(L20)이나 액화가스 리턴라인(L21)에서 분기되는 성층화 억제라인(L60)을 갖고, 성층화 억제라인(L60)에는 상부 노즐(61c)이 마련된다.Referring to FIG. 11 , the stratification suppression unit 60 according to the fifth embodiment of the present invention branches from the liquefied gas supply line L20 or the liquefied gas return line L21 as shown in FIG. 11D . It has a stratification suppression line L60, and an upper nozzle 61c is provided on the stratification suppression line L60.

상부 노즐(61c)은, 증발가스 구간에 마련되며 성층화 억제라인(L60)에서 유동하는 액화가스를 증발가스 구간 내에서 액면을 향해 하방 분사할 수 있다.The upper nozzle 61c is provided in the boil-off gas section and can spray the liquefied gas flowing in the stratification suppression line L60 downward toward the liquid level in the boil-off gas section.

또는 도 11의 (E)에 나타난 바와 같이, 성층화 억제부(60)는 액화가스 공급라인(L20)에서 분기되어 쿨러(63)를 경유해 상부 노즐(61c)로 연결되는 성층화 억제라인(L60)을 구비할 수도 있다.Alternatively, as shown in (E) of FIG. 11, the stratification suppression unit 60 is branched from the liquefied gas supply line L20 and is connected to the upper nozzle 61c via the cooler 63. The stratification suppression line L60. may be provided.

도 11의 (D), (E)에 나타난 성층화 억제부(60)는, 액화가스 구간의 액화가스를 증발가스 구간에 전달하여, 증발가스 구간에서의 높이에 따른 온도 변화폭을 감소시키고 증발가스 구간에서의 온도를 떨어뜨리면서, 성층화 구간 중 적어도 상측 일부분에서의 온도 변화폭을 감소시켜, 액면에서의 액화가스 온도를 떨어뜨릴 수 있다.The stratification suppression unit 60 shown in (D) and (E) of FIG. 11 transmits the liquefied gas of the liquefied gas section to the boil-off gas section, reduces the temperature change according to the height in the boil-off gas section, and reduces the temperature change in the boil-off gas section. While lowering the temperature in the stratification section, the temperature change width in at least an upper part of the stratified section can be reduced, thereby lowering the temperature of the liquefied gas at the liquid level.

즉 도 11의 성층화 억제부(60)에 의해, 도 12에 나타난 바와 같이 B - C - A - D의 온도 구배는 B - C - A - D2를 거쳐 B - C - E - A2 - D2'로 변화하게 된다. 따라서 본 실시예는, 증발가스 구간 및 성층화 구간 중 적어도 상측 일부분에서의 온도 분포를 나란하게 유도하면서 액면의 온도를 A에서 A2로 떨어뜨려 성층화를 억제할 수 있다.That is, by the stratification suppression unit 60 of FIG. 11, as shown in FIG. 12, the temperature gradient of B-C-A-D goes through B-C-A-D2 to B-C-E-A2-D2'. will change Therefore, in the present embodiment, it is possible to suppress stratification by dropping the temperature of the liquid level from A to A2 while guiding the temperature distribution in at least an upper part of the boil-off gas section and the stratification section in parallel.

도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 성층화 억제부가 마련된 액화가스 저장탱크의 개념도이고, 도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 성층화 억제를 나타내는 도면이다.13 is a conceptual diagram of a liquefied gas storage tank provided with a stratification suppression unit according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a view showing stratification suppression according to a sixth embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 성층화 억제부(60)는, 액화가스를 활용하는 앞선 제4 실시예 및 제5 실시예와 달리, 증발가스를 활용할 수 있다.Referring to FIG. 13 , the stratification suppression unit 60 according to the sixth embodiment of the present invention may utilize boil-off gas, unlike the previous fourth and fifth embodiments in which liquefied gas is used.

도 13의 (F)에 나타난 바와 같이 성층화 억제부(60)는, 증발가스 공급라인(L30)으로부터 분기되어 내부 바닥으로 연장되는 성층화 억제라인(L60)과, 하부 노즐(61b)을 구비할 수 있다.As shown in (F) of FIG. 13 , the stratification suppression unit 60 may include a stratification suppression line L60 branched from the boil-off gas supply line L30 and extending to the inner floor, and a lower nozzle 61b. have.

이때 하부 노즐(61b)은, 액화가스 구간에 마련되며, 성층화 억제라인(L60)에서 유동하는 증발가스를 액화가스 구간 내에서 액면을 향해 상방 분사할 수 있다.At this time, the lower nozzle 61b may be provided in the liquefied gas section, and may upwardly inject the boil-off gas flowing in the stratification suppression line L60 toward the liquid level within the liquefied gas section.

이를 통해 성층화 억제부(60)는, 증발가스 구간의 증발가스를 액화가스 구간에 전달하여, 증발가스 구간에서의 온도는 떨어뜨리고 액화가스 구간에서의 온도는 높이면서, 성층화 구간에서의 온도 변화폭을 감소시켜, 액면에서의 액화가스 온도를 떨어뜨릴 수 있다.Through this, the stratification suppression unit 60 delivers the BOG in the BOG section to the liquefied gas section, thereby lowering the temperature in the BOG section and increasing the temperature in the liquefied gas section, while increasing the temperature change in the stratification section. By reducing it, it is possible to lower the temperature of the liquefied gas at the liquid level.

즉 도 14에 나타난 바와 같이 B - C - A - D인 온도 구배가 B3 - C3 - A3 - D3으로 변화하여 액면의 온도가 A에서 A3으로 떨어지므로, 성층화가 억제될 수 있다.That is, as the temperature gradient of B - C - A - D changes to B3 - C3 - A3 - D3 as shown in FIG. 14 , and the liquid level drops from A to A3, stratification can be suppressed.

도 15는 본 발명의 제7 실시예에 따른 성층화 억제부가 마련된 액화가스 저장탱크의 개념도이고, 도 16은 본 발명의 제7 실시예에 따른 성층화 억제를 나타내는 도면이다.15 is a conceptual diagram of a liquefied gas storage tank provided with a stratification suppression unit according to a seventh embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a view showing stratification suppression according to a seventh embodiment of the present invention.

도 15의 (G)를 참조하면, 본 발명의 제7 실시예에 따른 성층화 억제부(60)는, 앞선 도 11에서의 (E)와 다르게, 액화가스 구간에서의 액화가스를 가열해 기포로 만든 후, 내부 바닥으로 연장되어 있는 성층화 억제라인(L60)을 따라 유동시켜서, 내부 바닥의 하부 노즐(61b)을 통해 액면으로 전달한다.Referring to (G) of Figure 15, the stratification suppression unit 60 according to the seventh embodiment of the present invention, different from (E) in Figure 11 above, by heating the liquefied gas in the liquefied gas section into bubbles After making, it flows along the stratification suppression line L60 extending to the inner floor, and transfers to the liquid level through the lower nozzle 61b of the inner floor.

이때 도 16에서와 같이 온도 구배는 B - C - A - D에서 B4 - C4 - A4 - D로 변화하게 되며, 액면에서의 온도는 A에서 A4로 낮아지면서 성층화가 억제될 수 있다.At this time, as shown in FIG. 16 , the temperature gradient is changed from B-C-A-D to B4-C4-A4-D, and the temperature at the liquid level is lowered from A to A4, so that stratification can be suppressed.

이와 같은 성층화 억제부(60)를 가동함에 따라 나타나는 효과를, 이하 도 17 등을 참고해 설명한다.The effect of operating the stratification suppression unit 60 will be described below with reference to FIG. 17 and the like.

도 17은 본 발명에 따른 멤브레인형/독립형의 액화가스 저장탱크에서 성층화 억제로 인한 내압 상승 지연을 나타내는 도면이고, 도 18은 본 발명에 따른 가압형의 액화가스 저장탱크에서 성층화 억제로 인한 내압 상승 지연을 나타내는 도면이다.17 is a view showing a delay in internal pressure rise due to stratification suppression in a membrane type/independent type liquefied gas storage tank according to the present invention, and FIG. It is a diagram showing the delay.

도 17을 참조하면, 증발가스의 배출이 필요한 압력이 약 0.6barg라고 할 경우, 성층화 억제부(60)를 구비하지 않는 경우 증발가스의 배출은 약 14일 경과 시 발생한다.Referring to FIG. 17 , when the pressure required to discharge BOG is about 0.6 barg, when the stratification suppressor 60 is not provided, BOG discharge occurs when about 14 days have elapsed.

반면 성층화 억제부(60)를 성층화 파악부(11)에 따라 가동하는 경우 증발가스의 배출은 약 22일 경과 시로 지연될 수 있으며, 성층화 억제부(60)를 연속 운전하는 경우 증발가스의 배출은 약 29일 경과 시까지 지연될 수 있다.On the other hand, when the stratification suppression unit 60 is operated according to the stratification detection unit 11, the emission of BOG may be delayed to about 22 days elapse, and when the stratification suppression unit 60 is continuously operated, the emission of BOG is It may be delayed until about 29 days have elapsed.

또한 도 18을 참조하면, 증발가스의 배출이 필요한 압력이 약 5.5barg일 때, 성층화 억제부(60)를 구비하지 않는 경우(12일 경과 시 증발가스 배출) 대비, 성층화 억제부(60)를 성층화 파악부(11)에 따라 가동하는 경우(24일 경과 시 증발가스 배출)와 성층화 억제부(60)를 연속 가동하는 경우(26일 경과 시 증발가스 배출)는, 증발가스 배출이 상당히 지연될 수 있다.Also, referring to FIG. 18 , when the pressure required to discharge the BOG is about 5.5 barg, the stratification suppression unit 60 is provided in comparison with the case where the stratification suppression unit 60 is not provided (BOG emission when 12 days have elapsed). In the case of operating according to the stratification detection unit 11 (BOG emission after 24 days) and in the case of continuously operating the stratification suppression unit 60 (BOG emission after 26 days), the emission of BOG will be significantly delayed. can

즉 본 발명은 성층화 억제부(60)를 이용해 성층화 현상을 억제하여, 액화가스 저장탱크(10)의 내압이 기설정값(액화가스 저장탱크(10)에서 증발가스의 배출이 필요한 압력)으로 도달하는 기간을 지연시킬 수 있다.That is, the present invention suppresses the stratification phenomenon by using the stratification suppression unit 60, and the internal pressure of the liquefied gas storage tank 10 reaches a preset value (the pressure required to discharge the boil-off gas from the liquefied gas storage tank 10). period may be delayed.

따라서 본 발명은, 성층화 현상을 억제하여 액화가스 저장탱크(10)의 압력 상승을 지연시킴에 따라, 액화가스 저장탱크(10)에서 증발가스가 배출되어야 하는 기간을 단축할 수 있고, 성층화 억제부(60)가 없는 경우 대비, 운항 중 증발가스 처리부의 가동 횟수, 가동 시간, 또는 부하를 낮출 수 있다.Therefore, in the present invention, as the pressure rise of the liquefied gas storage tank 10 is delayed by suppressing the stratification phenomenon, the period during which the boil-off gas must be discharged from the liquefied gas storage tank 10 can be shortened, and the stratification suppression unit In contrast to the case without (60), the number of operation, operation time, or load of the boil-off gas processing unit during operation can be reduced.

이러한 점을 고려할 때, 앞서 설명한 제1 실시예에 성층화 억제부(60)가 적용되면 증발가스 액화부(40)의 부하나 가동 횟수가 절감될 수 있을 것이며, 제2 실시예에서의 가스연료 공급 시스템(2)과 같이 증발가스를 재액화하는 장치인 증발가스 액화부(40)의 생략도 가능하다.In consideration of this, if the stratification suppression unit 60 is applied to the first embodiment described above, the load or the number of operation of the boil-off gas liquefaction unit 40 may be reduced, and gas fuel supply in the second embodiment It is also possible to omit the boil-off gas liquefaction unit 40, which is a device for re-liquefying boil-off gas, such as the system (2).

이 경우 증발가스 처리부는 증발가스 액화부(40)와 증발가스 공급부(30) 중 증발가스 공급부(30)만을 구비할 수 있으며, 다만 성층화 억제로 인해 운항 중 압축기(31)(HD 압축기)의 가동 시작 시점이 지연되거나, 운항 중 압축기(31)의 가동이 생략될 수 있다.In this case, the BOG processing unit may include only the BOG supply unit 30 among the BOG liquefaction unit 40 and the BOG supply unit 30, but the compressor 31 (HD compressor) is operated during operation due to stratification suppression. The start time may be delayed or the operation of the compressor 31 may be omitted during operation.

또한 가스연료 처리부 관점에서 보면, 가스연료 처리부는 액화가스를 수요처(50)의 메인연료로 공급하거나 운항 중 증발가스를 수요처(50)에 공급하지 않을 수 있고, 운항 기간에 따라서는 증발가스를 재액화하지 않고 액화가스 저장탱크(10)에 저장해두는 것도 가능하다.Also, from the perspective of the gas fuel processing unit, the gas fuel processing unit may not supply liquefied gas as the main fuel of the customer 50 or may not supply BOG to the customer 50 during operation, and may regenerate the BOG depending on the operation period. It is also possible to store it in the liquefied gas storage tank 10 without being liquefied.

선박(1)이 1회 운항하는 기간이 15일 내지 20일 정도라고 한다면, 본 발명에 따른 선박(1)은 성층화 억제부(60)를 사용함에 따라 운항 중 증발가스의 배출을 전혀 하지 않고 저장하더라도, 액화가스 저장탱크(10)의 내압이 안전한 범위 내로 유지되도록 할 수 있다.If the period during which the vessel 1 operates one time is about 15 to 20 days, the vessel 1 according to the present invention uses the stratification suppressor 60, so that the BOG is stored without any emission during operation. Even so, the internal pressure of the liquefied gas storage tank 10 can be maintained within a safe range.

따라서 제2 실시예에서 더 나아가, 제3 실시예에서의 가스연료 공급 시스템(2)과 같이 증발가스 공급부(30)가 생략될 수 있다. 즉 증발가스 처리부는 증발가스를 압축하는 압축기(31)(LD 압축기)가 생략됨에 따라(벙커링을 위한 HD 압축기는 구비 가능) 운항 중 증발가스를 수요처(50)에 공급하지 않을 수 있고, 수요처(50)는 액화가스만을 소비하여 가동할 수 있다.Therefore, further in the second embodiment, like the gas fuel supply system 2 in the third embodiment, the boil-off gas supply unit 30 may be omitted. That is, the BOG processing unit may not supply BOG to the consumer 50 during operation as the compressor 31 (LD compressor) for compressing BOG is omitted (an HD compressor for bunkering may be provided), and the BOG may not be supplied to the consumer ( 50) can be operated by consuming only liquefied gas.

이와 달리 본 발명은, 증발가스 처리부가 증발가스를 재액화하는 장치인 증발가스 액화부(40)를 구비하는 대신 증발가스 공급부(30)를 생략하는 것도 가능하며, 이때 증발가스 액화부(40)는 HD 압축기에 의해 압축된 증발가스를 액화시킬 수 있다.Alternatively, in the present invention, the BOG processing unit may omit the BOG supply unit 30 instead of the BOG liquefaction unit 40, which is a device for re-liquefying BOG, and in this case, the BOG liquefaction unit 40 can liquefy the boil-off gas compressed by the HD compressor.

이하에서는 도 19 내지 도 22를 참조하여, 액화가스 운반선 외의 선박(1)으로 가압형의 액화가스 저장탱크(10)를 갖는 경우에서, 성층화 억제부(60)의 가동 방식에 대해 설명한다.Hereinafter, in the case of having a pressurized liquefied gas storage tank 10 as a vessel 1 other than a liquefied gas carrier with reference to FIGS. 19 to 22 , the operation method of the stratification suppression unit 60 will be described.

도 19는 본 발명에 따른 가압형의 액화가스 저장탱크에서 성층화 억제로 인한 내압 변화를 나타내는 도면이고, 도 20은 본 발명에 따른 가압형의 액화가스 저장탱크에서 시간에 따른 온도 변화를 나타내는 도면이고, 도 21은 본 발명에 따른 가압형의 액화가스 저장탱크에서 시간에 따른 압력 변화를 나타내는 도면이며, 도 22는 본 발명에 따른 액화가스 저장탱크에서 시간에 따른 온도/압력 변화를 나타내는 도면이다.19 is a view showing a change in internal pressure due to stratification suppression in a pressurized liquefied gas storage tank according to the present invention, and FIG. 20 is a view showing a change in temperature over time in a pressurized liquefied gas storage tank according to the present invention. , Figure 21 is a view showing the pressure change over time in the pressurized liquefied gas storage tank according to the present invention, Figure 22 is a view showing the temperature / pressure change over time in the liquefied gas storage tank according to the present invention.

도 19를 참고하면, 성층화 현상이 발생하면 내압이 점차 상승하게 되지만, 성층화 억제부(60)의 가동에 의해 액면의 액화가스 온도가 저하되면 내압이 단시간 내에 하강하게 된다. 그러나 지속적으로 이루어지는 외부 열침투로 인해, 다시 성층화 현상이 발생하면서 내압의 상승이 야기된다.Referring to FIG. 19 , when the stratification phenomenon occurs, the internal pressure gradually increases, but when the liquefied gas temperature at the liquid level is lowered by the operation of the stratification suppression unit 60, the internal pressure decreases within a short time. However, due to the continuous external heat penetration, stratification occurs again and the internal pressure rises.

따라서 본 발명은, 성층화 억제부(60)의 가동을 주기적으로/연속적으로 구현할 수 있으며, 다만 전력 등을 고려할 때 성층화 억제부(60)는 비연속적으로 반복 가동되어 액화가스 저장탱크(10)의 압력 상승을 지연시킬 수 있다.Therefore, in the present invention, the operation of the stratification suppression unit 60 can be implemented periodically/continuously, but when considering power, etc., the stratification suppression unit 60 is discontinuously and repeatedly operated to prevent the liquefied gas storage tank 10 from being operated. It can delay the pressure rise.

즉 도 20을 참조하면, 성층화 억제부(60)는 액면에서의 액화가스 온도와 내부 바닥에서의 액화가스 온도 간의 차이가 제1 기설정값 이상이 될 때마다 반복 가동하여, 액면에서의 액화가스 온도와 내부 바닥에서의 액화가스 온도 간의 차이가 제2 기설정값 이하가 되도록 할 수 있으며, 이때 제2 기설정값은 제1 기설정값보다 작은 값이거나 0일 수 있다.That is, referring to FIG. 20 , the stratification suppression unit 60 is repeatedly operated whenever the difference between the temperature of the liquefied gas at the liquid level and the temperature of the liquefied gas at the inner bottom becomes greater than or equal to the first preset value, and the liquefied gas at the liquid level The difference between the temperature and the temperature of the liquefied gas in the inner floor may be set to be less than or equal to a second preset value, in which case the second preset value may be a value smaller than the first preset value or zero.

다만 시간에 따른 온도의 변화는 비례적으로 발생하지 않을 수 있는 바, 제1 기설정값은 운항 중 내부 바닥에서의 액화가스 온도가 증가함에 따라 감소하는 값일 수 있다.However, since the change in temperature over time may not occur proportionally, the first preset value may be a value that decreases as the temperature of the liquefied gas at the inner floor increases during operation.

반면 도 21을 참조하면, 기설정값의 변화 없이 성층화 억제부(60)의 가동이 가능하다. 즉 성층화 억제부(60)는, 시간에 따른 압력의 변화는 비례적으로 발생할 수 있음을 고려하여, 액화가스 저장탱크(10)의 내압과 내부 바닥에서의 액화가스 온도로부터 도출되는 내부 바닥에서의 포화압력 간의 차이가 제1 기설정값 이상이 될 때마다 반복 가동하여, 액화가스 저장탱크(10)의 내압과 내부 바닥에서의 포화압력 간의 차이가 제2 기설정값 이하가 되도록 할 수 있으며, 이때 제2 기설정값은 제1 기설정값보다 작은 값이거나 0일 수 있다.On the other hand, referring to FIG. 21 , it is possible to operate the stratification suppression unit 60 without changing the preset value. That is, the stratification suppression unit 60 considers that the change in pressure over time may occur proportionally, and in It is repeatedly operated whenever the difference between the saturation pressures is equal to or greater than the first preset value, so that the difference between the internal pressure of the liquefied gas storage tank 10 and the saturation pressure at the inner bottom is less than or equal to the second preset value, In this case, the second preset value may be a value smaller than the first preset value or 0.

물론 액면에서의 액화가스 온도와 내부 바닥에서의 액화가스 온도 간의 차이가 제1 기설정값 이상인지 여부나, 액화가스 저장탱크(10)의 내압과 내부 바닥에서의 액화가스 온도로부터 도출되는 내부 바닥에서의 포화압력 간의 차이가 제1 기설정값 이상인지 여부는, 성층화 파악부(11)에 의하여 연속적 또는 주기적으로 체크될 수 있고, 성층화 파악부(11)에 의해 성층화 억제부(60)의 가동이 제어될 수 있다.Of course, whether the difference between the temperature of the liquefied gas at the liquid level and the temperature of the liquefied gas at the inner floor is equal to or greater than the first preset value, or the inner floor derived from the internal pressure of the liquefied gas storage tank 10 and the temperature of the liquefied gas at the inner floor Whether or not the difference between the saturation pressures in the . This can be controlled.

도 22는 도 20의 온도 변화와 도 21의 압력 변화를 함께 도시한 것인데, 도 22에 나타난 바와 같이 성층화 억제부(60)가 가동되면, 성층화 억제부(60)가 가동하는 일정 시간 동안 온도와 압력이 모두 하강하게 됨을 알 수 있다. 다만 성층화 억제부(60)에 의해 내부 바닥의 액화가스가 유동함에 따라, 내부 바닥의 액화가스 온도가 다소 상승할 수는 있다.22 is a view showing the temperature change of FIG. 20 and the pressure change of FIG. 21 together. As shown in FIG. 22, when the stratification inhibitor 60 is operated, the temperature and It can be seen that all the pressures drop. However, as the liquefied gas of the inner floor flows by the stratification suppression unit 60, the temperature of the liquefied gas of the inner floor may slightly increase.

이와 같이 본 실시예는, 액화가스와 증발가스가 공존하는 액화가스 저장탱크(10)에 있어서, 성층화 현상이 발생함에 따라 내압이 빠르게 상승하는 문제를 해결함으로써, 증발가스 처리 구성을 간소화하거나 생략해 시스템 전체 효율을 대폭 개선할 수 있다.As such, in this embodiment, in the liquefied gas storage tank 10 in which liquefied gas and boil-off gas coexist, the internal pressure rapidly rises as the stratification phenomenon occurs, thereby simplifying or omitting the boil-off gas treatment configuration. The overall efficiency of the system can be greatly improved.

본 발명은 상기에서 설명한 실시예로 한정되지 않으며, 상기 실시예들의 조합 또는 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 수 있음은 물론이다.It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and a combination of the embodiments or a combination of at least one of the embodiments and a known technology may be included as another embodiment.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In the above, the present invention has been described focusing on the embodiments of the present invention, but this is only an example and does not limit the present invention. It will be appreciated that various combinations or modifications and applications not illustrated in the embodiments are possible within the scope. Accordingly, descriptions related to variations and applications that can be easily derived from the embodiments of the present invention should be interpreted as being included in the present invention.

1: 선박 2: 가스연료 공급 시스템
10: 액화가스 저장탱크 11: 성층화 파악부
111a: 상단 온도센서 111b: 하단 온도센서
111c: 액면 온도센서 112: 압력센서
20: 액화가스 공급부 21: 이송 펌프
22: 고압 펌프 23: 기화기
L20: 액화가스 공급라인 L21: 액화가스 리턴라인
30: 증발가스 공급부 31: 압축기
32: 쿨러 L30: 증발가스 공급라인
40: 증발가스 액화부 41: 액화기
411: 냉매 펌프 412: 냉매 팽창기
42: 기액분리기 L40: 증발가스 액화라인
L41: 냉매 순환라인 L42: 플래시가스 배출라인
50: 수요처 60: 성층화 억제부
61a: 액면 노즐 61b: 하부 노즐
61c: 상부 노즐 62: 교반기
63: 쿨러 L60: 성층화 억제라인
1: Ship 2: Gas fuel supply system
10: liquefied gas storage tank 11: stratification identification unit
111a: upper temperature sensor 111b: lower temperature sensor
111c: liquid level temperature sensor 112: pressure sensor
20: liquefied gas supply unit 21: transfer pump
22: high pressure pump 23: carburetor
L20: Liquefied gas supply line L21: Liquefied gas return line
30: boil-off gas supply unit 31: compressor
32: cooler L30: boil-off gas supply line
40: boil-off gas liquefaction unit 41: liquefier
411: refrigerant pump 412: refrigerant expander
42: gas-liquid separator L40: boil-off gas liquefaction line
L41: Refrigerant circulation line L42: Flash gas discharge line
50: consumer 60: stratification suppression unit
61a: liquid level nozzle 61b: lower nozzle
61c: upper nozzle 62: agitator
63: cooler L60: stratification suppression line

Claims (7)

액화가스를 화물로서 운송하는 액화가스 운반선에 마련되는 가스연료 공급 시스템으로서,
내부에 액화가스를 저장하며 액화가스가 증발한 증발가스가 공존하는 복수 개의 액화가스 저장탱크;
상기 액화가스 저장탱크의 내부에 저장된 액화가스 또는 증발가스를 유동하여 액화가스와 증발가스의 경계면인 액면에서의 액화가스 온도를 상기 액화가스 저장탱크의 내부 바닥에서의 액화가스 온도에 가까워지는 방향으로 떨어뜨리는 성층화 억제부;
상기 액화가스 저장탱크의 액화가스를 수요처로 공급하는 액화가스 공급부; 및
상기 액화가스 저장탱크의 증발가스를 전달받아 처리하는 증발가스 처리부를 포함하며,
상기 증발가스 처리부는, 상기 성층화 억제부가 성층화 현상을 억제하여 상기 액화가스 저장탱크의 압력 상승을 지연시킴에 따라, 운항 중 증발가스를 상기 수요처에 공급하지 않으며,
상기 성층화 억제부는,
상기 액화가스 저장탱크의 내압과 상기 내부 바닥에서의 액화가스 온도로부터 도출되는 상기 내부 바닥에서의 포화압력 간의 차이가 제1 기설정값 이상이 될 때마다 반복 가동하여, 상기 액화가스 저장탱크의 내압과 상기 내부 바닥에서의 포화압력 간의 차이가 제2 기설정값 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 가스연료 공급 시스템.
As a gas fuel supply system provided in a liquefied gas carrier that transports liquefied gas as cargo,
a plurality of liquefied gas storage tanks in which liquefied gas is stored and the boil-off gas from which the liquefied gas is evaporated coexists;
By flowing the liquefied gas or boil-off gas stored in the liquefied gas storage tank, the temperature of the liquefied gas at the liquid level, which is the interface between the liquefied gas and the boil-off gas, approaches the temperature of the liquefied gas at the inner bottom of the liquefied gas storage tank. Dropping stratification inhibitor;
a liquefied gas supply unit for supplying the liquefied gas of the liquefied gas storage tank to a consumer; and
and a boil-off gas processing unit for receiving and processing the boil-off gas of the liquefied gas storage tank,
The BOG processing unit, as the stratification suppression unit suppresses the stratification phenomenon and delays the pressure rise of the liquefied gas storage tank, does not supply BOG to the consumer during operation,
The stratification suppression unit,
Each time the difference between the internal pressure of the liquefied gas storage tank and the saturation pressure in the internal bottom derived from the liquefied gas temperature in the internal bottom becomes more than a first preset value, the internal pressure of the liquefied gas storage tank is repeatedly operated Gas fuel supply system, characterized in that the difference between the saturation pressure at the bottom and the second preset value or less.
제 1 항에 있어서, 상기 성층화 억제부는,
성층화 현상을 억제하여 상기 액화가스 저장탱크의 내압이 기설정값으로 도달하는 기간을 지연시키며,
상기 기설정값은, 상기 액화가스 저장탱크에서 증발가스의 배출이 필요한 압력인 것을 특징으로 하는 가스연료 공급 시스템.
According to claim 1, wherein the stratification suppression unit,
By suppressing the stratification phenomenon, the period for which the internal pressure of the liquefied gas storage tank reaches a preset value is delayed,
The preset value is a gas fuel supply system, characterized in that the pressure required to discharge the boil-off gas from the liquefied gas storage tank.
제 1 항에 있어서, 상기 수요처는,
상기 액화가스 저장탱크의 액화가스만을 소비하여 가동하는 것을 특징으로 하는 가스연료 공급 시스템.
According to claim 1, wherein the demand,
Gas fuel supply system, characterized in that it consumes only the liquefied gas of the liquefied gas storage tank and operates.
제 1 항에 있어서, 상기 증발가스 처리부는,
상기 액화가스 저장탱크의 증발가스를 상기 수요처로 공급하기 위한 압축기를 생략한 것을 특징으로 하는 가스연료 공급 시스템.
According to claim 1, wherein the boil-off gas processing unit,
Gas fuel supply system, characterized in that the compressor for supplying the boil-off gas of the liquefied gas storage tank to the customer is omitted.
제 4 항에 있어서, 상기 증발가스 처리부는,
상기 액화가스 저장탱크로의 벙커링 시 발생하는 증발가스를 주유원으로 리턴시키기 위해 압축하는 HD(High-Duty) 압축기 및 상기 액화가스 저장탱크의 증발가스를 상기 수요처로 공급하기 위해 압축하는 LD(Low-Duty) 압축기 중, 상기 HD 압축기만을 구비한 것을 특징으로 하는 가스연료 공급 시스템.
According to claim 4, wherein the boil-off gas processing unit,
A high-duty (HD) compressor that compresses the boil-off gas generated during bunkering to the liquefied gas storage tank to return it to the gas source, and a low-duty (LD) compressor that compresses the boil-off gas of the liquefied gas storage tank to supply the boil-off gas to the customer. Duty) of the compressors, the gas fuel supply system, characterized in that only the HD compressor is provided.
제 1 항에 있어서, 상기 증발가스 처리부는,
상기 액화가스 저장탱크의 증발가스를 재액화하는 장치를 생략한 것을 특징으로 하는 가스연료 공급 시스템.
According to claim 1, wherein the boil-off gas processing unit,
Gas fuel supply system, characterized in that the device for re-liquefying the boil-off gas of the liquefied gas storage tank is omitted.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 상기 가스연료 공급 시스템을 갖는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선.A liquefied gas carrier having the gas fuel supply system according to any one of claims 1 to 6.
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JPH1137393A (en) * 1997-07-23 1999-02-12 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Stratification preventing device in low temperature liquefied gas tank
GB0320474D0 (en) * 2003-09-01 2003-10-01 Cryostar France Sa Controlled storage of liquefied gases
KR101026180B1 (en) * 2008-10-07 2011-03-31 삼성중공업 주식회사 Boil off gas control apparatus of lng carriers
KR20110012919A (en) * 2009-07-31 2011-02-09 삼성중공업 주식회사 Apparatus for supplying fuel gas of a ship having liquefied natural gas tank
KR101122548B1 (en) * 2009-08-19 2012-03-16 삼성중공업 주식회사 Liquefied natural gas reliquefaction apparatus
KR101205972B1 (en) * 2009-12-24 2012-11-28 삼성중공업 주식회사 Lng supplying system
KR101798020B1 (en) * 2014-03-05 2017-11-15 주식회사 싸이트로닉 Collision control system for gas or fluid dynamics linked with environment external-monitoring and control method using the same
KR20160144875A (en) * 2015-06-09 2016-12-19 현대중공업 주식회사 Gas Treatment System
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