KR102473953B1 - 선박의 해수 공급 시스템 - Google Patents

Abstract

선박의 해수 공급 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 선박의 해수 공급 시스템은, 선박에 마련되며 LNG를 재기화시키는 재기화부; 상기 재기화부에 열에너지를 공급하기 위한 해수를 공급하는 해수 펌프; 상기 선박에 마련되며 선내의 밸러스트탱크(ballast tank)로 해수를 공급하는 밸러스트 펌프; 및 상기 밸러스트 펌프로부터 상기 재기화부로 해수를 공급하는 해수공급라인;을 포함한다. 본 발명은 선박에 기설치된 밸러스트 시스템을 활용하여 재기화부로 해수를 추가적으로 공급함으로써, 재기화부로 해수를 공급하기 위해 설치되는 대형 펌프의 대수 및 용량을 절감한다.

Description

선박의 해수 공급 시스템 {SEAWATER PROVISION SYSTEM FOR SHIP}

본 발명은 선박의 해수 공급 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박의 밸러스트탱크에 공급되는 해수를 취수하기 위해 설치되는 밸러스트 펌프를 활용하여, 재기화 설비로 추가적인 해수를 공급하는 선박의 해수 공급 시스템에 관한 것이다.

액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들게 되므로 해상을 통한 원거리 운반에 적합하고, 최근 가격 안정세가 이어져 연료로서의 가치가 높다.

또한, LNG는 액화 공정에 앞서, 유정 또는 가스정 등에서 시추된 천연가스에 포함된 산성가스나 황 산화물 등을 제거하는 공정을 포함하는 전처리 공정을 거쳐 생산되므로 연료로서 연소시 대기오염 물질의 배출이 다른 화석연료에 비해 낮다.

IMO와 각국의 배기가스 배출기준이 강화되고, 친환경 에너지에 대한 관심이 높아지면서, LNG의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있으며, 추진용 연료로서 LNG를 사용하는 선박의 운항도 늘어나고 있다.

최근에는 이러한 LNG를 연료로 활용하기 위하여, LNGC(Liquefied Natural Gas Carrier)나 LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 선박을 넘어, LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit), LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Off-loading)와 같은 해상 구조물의 개발도 활발히 이루어지고 있다.

LNG를 연료로 사용하거나 기화시켜 지상으로 공급하는 등의 목적으로 LNG를 재기화시키는 경우, LNG에 직접 가열하는 기화 방식은 급격한 온도 변화 등으로 안정성이 떨어질 수 있다. 따라서 LNG 기화를 위해서 글리콜 워터와 같은 열 매체를 통해 LNG를 간접적으로 가열시키는 방법이 보다 안정적이다.

이러한 글리콜 워터의 가열을 위해서는 열원이 필요하고, 해상에서 쉽게 취수할 수 있는 해수를 열원으로 이용할 수 있다. 이러한 해수 공급을 위해서는 선박 또는 해상 구조물에 대형 펌프가 설치되어야 하는데, 대형 펌프는 매우 고가의 장비이며 전력소모가 큰 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 선박의 밸러스트탱크에 공급되는 해수를 취수하기 위해 설치되는 밸러스트 펌프를 활용하여, 재기화 설비로 해수를 추가적으로 공급할 수 있도록 구성함으로써, LNG의 재기화를 위해 설치되는 대형 펌프의 설치 대수를 줄여 비용을 절감하고, 전력 소모를 줄일 수 있는 시스템을 제안하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 선박에 마련되며 LNG를 재기화시키는 재기화부; 상기 재기화부에 열에너지를 공급하기 위한 해수를 공급하는 해수 펌프; 상기 선박에 마련되며 선내의 밸러스트탱크(ballast tank)로 해수를 공급하는 밸러스트 펌프; 및 상기 밸러스트 펌프로부터 상기 재기화부로 해수를 공급하는 해수공급라인;을 포함하는, 선박의 해수 공급 시스템을 제공한다.

상기 해수공급라인은 상기 밸러스트 펌프로부터 상기 밸러스트탱크로 해수를 이송하는 밸러스트라인으로부터 분기되며, 상기 밸러스트라인과는 별도의 라인으로 마련될 수 있다.

또는, 상기 해수공급라인은 상기 밸러스트 펌프로부터 상기 밸러스트탱크로 해수를 이송하는 밸러스트라인으로부터 연장되어, 상기 재기화부로 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 선박의 좌현측에 배치되는 밸러스트 탱크와 상기 선박의 우현측에 배치되는 밸러스트라인을 연결하는 배관; 및 상기 선박의 우현측에 배치되는 밸러스트 탱크와 상기 선박의 좌현측에 배치되는 밸러스트라인;을 연결하는 배관이 각각 대칭되게 설치될 수 있다.

본 발명에 따른 선박의 해수 공급 시스템은, 상기 밸러스트라인으로부터 분기되어 상기 밸러스트 펌프의 상류측으로 연결되는 분기라인;을 더 포함하고, 상기 밸러스트탱크로부터 디밸러스트(deballast)되는 해수는 상기 분기라인으로 이송된 후, 상기 밸러스트 펌프에 의해 상기 해수공급라인을 통해 상기 재기화부로 공급될 수 있다.

본 발명에 따른 선박의 해수 공급 시스템은, 상기 밸러스트 펌프의 하류에서 상기 밸러스트라인으로부터 분기되어 해수를 선외로 배출하는 배출라인;을 더 포함하고, 상기 밸러스트라인으로부터 상기 배출라인이 분기되는 분기점에 삼방밸브가 설치될 수 있다.

본 발명에 따른 선박의 해수 공급 시스템은, 선박에 마련되는 LNG 재기화 설비에 해수를 공급함에 있어서, 상기 LNG 재기화 설비는, 상기 LNG 재기화 설비에 해수를 공급하기 위해 설치된 해수펌프로부터 해수를 공급받음과 더불어, 상기 선박의 밸러스트탱크로 해수를 공급하는 밸러스트 펌프로부터 해수를 추가로 공급받는 것을 특징으로 한다.

상기 선박이 LNG 재기화 운전시에는, 상기 밸러스트 펌프는 선외로부터 해수를 취수하여, 상기 LNG 재기화 설비로 해수를 공급할 수 있다.

한편, 상기 선박이 디밸러스트(deballst) 운전시에는, 상기 밸러스트탱크로부터 배출되는 해수를 선외로 배출하지 않고 상기 LNG 재기화 설비로 공급할 수 있다.

본 발명에 따른 해수 공급 시스템은, 선내에 기설치된 밸러스트 펌프를 활용하여 재기화 설비로 추가적인 해수를 공급할 수 있도록 시스템을 구성함으로써, 재기화 설비에 해수를 공급하기 위해 설치되는 대형 펌프의 설치 대수 또는 용량을 줄여 펌프 구매 비용을 절감하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 효율적인 펌프의 운용을 통하여 추가적인 공간 확보가 가능하고, 추가 확보된 공간을 활용하여 재기화 설비에 포함되는 열교환기의 위치를 기존 설비보다 낮게 설치할 수 있으므로, 해수펌프의 전력소비량을 낮추고 이에 따라 경제성을 높일 수 있는 효과가 있다.

아울러 본 발명은 선박의 디밸러스트(deballast) 운전시, 밸러스트탱크로부터 배출되는 해수를 선외로 배출하지 않고 재기화 설비로 공급하여, LNG를 재기화시킬 수 있도록 함으로써 선내에 취수된 해수를 효율적으로 활용할 수 있게 한다.

도 1은 본 발명에 따른 선박의 해수 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 선박의 해수 공급 시스템의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 선박의 해수 공급 시스템의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

후술하는 실시예에서의 선박은 LNG를 재기화하는 재기화 설비가 마련되는 선박, 특수 선박 및 해상 구조물일 수 있다.

이러한 선박 또는 해상 구조물로, 예를 들어 본 실시예의 선박 또는 해상 구조물은 FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 및 RV(Regasification Vessel)일 수 있다. LNG RV는 자력 항해 및 부유가 가능한 액화가스 운반선에 LNG 재기화 설비를 설치한 것이고, LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 액화 천연가스를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 액화 천연가스를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 해상 구조물이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기로 한다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 선박의 해수 공급 시스템을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 선박의 해수 공급 시스템은, 기설치된 선박의 밸러스트 시스템에 재기화부로 열원을 공급하기 위한 해수공급라인 및 기능을 추가한 것임을 알 수 있다.

본 발명에 따른 선박의 해수 공급 시스템은, 선박에 마련되어 LNG를 재기화시키는 재기화부(100); 재기화부(100)에 열에너지를 공급하기 위한 해수를 공급하는 해수펌프(200); 및 선박에 마련되어 선내의 밸러스트탱크(ballast tank, BT)로 해수를 공급하는 밸러스트펌프(300);를 포함한다.

재기화부(100)는, LNG와 열매체(예를 들어, 글리콜 워터)가 열교환되는 제1 열교환기(110)와, 제1 열교환기(110)에서 LNG와의 열교환으로 냉각된 열매체가 해수와 열교환으로 열에너지를 공급받는 제2 열교환기(120)를 포함할 수 있다.

이때, 재기화부(100)의 제2 열교환기(120)는 냉각된 열매체의 가열을 위한 열원으로 해수를 공급받을 수 있으며, 이러한 해수의 공급은 해수펌프(200)에 의해 이루어진다.

그러나 전술하였듯이 재기화부(100)로 해수를 공급하기 위한 해수펌프(200)는 대형 펌프이기 때문에 많은 비용이 소모되는 문제가 있으며, 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여, 선박에 기설치된 밸러스트 시스템으로부터 재기화부(100)로 해수를 공급하는 해수공급라인(L1)을 더 포함한다.

해수공급라인(L1)은, 도 1에서 L1으로 표시된 라인과 같이 밸러스트펌프(300)로부터 밸러스트탱크(BT)로 해수를 공급하는 밸러스트라인(BL)과 별도의 라인으로 구성될 수도 있고, 또는 도 1에서 L1'로 표시된 라인과 같이 밸러스트라인(BL)으로부터 연장되는 방식으로 형성될 수도 있다. 각각의 예는 추후에 도 2와 도 3을 참조하여 자세히 설명하도록 한다.

즉, 본 발명에 따른 선박의 해수 공급 시스템은, 재기화부(100)에서 LNG의 재기화를 위해 필요한 해수를, 해수펌프(200)로부터 공급받을 수 있을 뿐만 아니라, 밸러스트펌프(300)에 의해 추가적으로 공급받을 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 선박의 해수 공급 시스템은, 밸러스트탱크(BT)로부터 디밸러스트(deballast)되는 해수를 선외로 배출하지 않고 재기화부(100) 측으로 공급되도록 구성될 수 있다.

이를 위해, 본 발명은 밸러스트탱크(BT)로부터 배출되는 해수를 이송하는 분기라인(L2)을 더 포함할 수 있으며, 분기라인(L2)은 밸러스트라인(BL)으로부터 분기되어 밸러스트펌프(300)의 상류측으로 연결된다.

또한, 밸러프트펌프(300)의 하류에서 밸러스트탱크(BT)로 연결된 밸러스트라인(BL)과 해수를 선외 배출하는 배출라인(DL)이 분기되는 지점에는 삼방밸브가 설치되어, 밸러스트탱크(BT)로부터 배출되는 해수를 선외 또는 재기화부(100)로 선택적으로 이송되도록 할 수 있다.

보다 구체적으로 선박의 운전모드에 따라 재기화부(100)에 해수가 공급되는 동작을 살펴보면 다음과 같다.

선박이 'LNG 재기화 운전모드'로 운항시, 재기화부(100)는 해수펌프(200)에 의한 해수의 공급과 더불어, 밸러스트펌프(300)에 의하여 추가적인 해수를 공급받을 수 있다.

이때, 밸러스트펌프(300)에 의해 선외로부터 취수된 해수는 밸러스트라인(BL)으로부터 분기된 해수공급라인(L1) 또는 밸러스트라인(BL)으로부터 연장된 해수공급라인(L1')을 따라 재기화부(100)의 제2 열교환기(120)로 공급될 수 있다.

선박이 '디밸러스트(deballst) 운전모드'로 운항시, 재기화부(100)는 해수펌프(200)에 의한 해수의 공급과 더불어, 밸러스트탱크(BT)로부터 배출되는 해수를 추가적으로 공급받을 수 있다.

이때, 밸러스트탱크(BT)로부터 배출되는 해수는 밸러스트라인(BL)으로부터 분기된 분기라인(L2)을 따라 밸러스트펌프(300)의 상류측으로 이송된 후, 밸러스트펌프(300)에 의해 해수공급라인(L1 또는 L1')을 따라 재기화부(100)의 제2 열교환기(120)로 공급될 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 선박의 해수 공급 시스템은, 밸러스트펌프(300)에 의하여 재기화부(100)로 추가적인 해수를 공급할 수 있도록 구성함으로써, 대형 펌프로 구성되는 해수펌프(200)의 대수를 줄이거나 용량을 줄일 수 있으며, 이에 따라 대형 펌프의 구매 비용을 절감할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 본 발명에 따라 해수펌프(200)의 대수가 줄어들면, 추가적인 공간 확보가 가능하여 재기화부(100)의 열교환기(120)의 위치를 기존 설비보다 낮게 설치할 수 있으며, 이에 따라 해수펌프(200)의 전력소비량을 절감할 수 있으므로 경제성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 재기화부(100)에 열원으로써 해수를 공급하므로, 해수펌프(200)의 전력소비량 감소에 기여하는 기능과 아울러, 재기화부(100)에서 배출되는 해수의 온도가 낮은 경우, 배출 해수의 온도를 높이는 기능을 수행할 수도 있다.

도 2는 본 발명에 따른 선박의 해수 공급 시스템의 일 실시예를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 선박의 해수 공급 시스템의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 해수공급라인(L1)이 밸러스트라인(BL)으로부터 분기되어 별도의 추가적인 라인으로 마련된 것이고, 도 3에 도시된 본 발명의 다른 실시예는, 해수공급라인(L1')이 밸러스트라인(BL)으로부터 연장되어 마련된 것이다.

도 2의 실시예에서 재기화부(100)는 밸러스트라인(BL)과는 별도로 마련되는 해수공급라인(L1)을 통해 추가적인 해수를 공급받으며, 따라서 밸러스트펌프(300)로부터 재기화부(100)로의 해수의 공급은, 밸러스트라인(BL)을 통한 밸러스트탱크(BT)로의 해수의 공급 또는 배출에 영향을 받지 않는다. 즉, 밸러스트/디밸러스트 운전과 재기화부(100)로의 해수 공급이 독립적으로 이루어질 수 있다.

한편, 도 3의 실시예에서 밸러스트펌프(300)로부터 재기화부(100)로의 해수의 공급은 밸러스트/디밸러스트 운전에 영향을 받을 수 있다. 즉, 밸러스트라인(BL)과 동일한 라인 상으로 해수를 공급받는 재기화부(100)는, 밸러스트탱크(BT)의 상태에 따라 밸러스트펌프(300)로부터 공급되는 해수의 양또는 속도에 영향을 받을 수 있다.

그러나 도 3의 실시예는 해수공급라인(L1')이 밸러스트라인(BL)으로부터 연장되는 것이어서 구성이 간편하다는 장점이 있다.

본 발명에 따른 선박의 해수 공급 시스템은, 시스템의 규모나 필요에 따라 도 2에 따른 해수공급라인(L1)과 도 3에 따른 해수공급라인(L1')을 선택적으로 갖출 수 있으며, 또는 이 둘을 모두 포함하도록 구성하는 것도 가능하다.

한편, 도 3에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 좌/우현의 밸러스트라인(BL)를 각각 우/좌현의 밸러스트탱크(BT)에 연결하는 배관(L3)이 대칭되게 설치될 수 있다. 이는 밸러스트라인(BL)을 통한 해수의 공급 또는 배출시, 밸러스트라인(BL)과 밸러스트탱크(BT)가 좌/우현의 위치에 종속되지 않고, 어떠한 조합으로도 해수의 이송이 가능하도록 하기 위함이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 선박의 LNG 재기화 운전시, 선내에 기설치된 밸러스트 시스템을 활용하여 LNG 재기화 설비로 추가적인 해수를 공급받을 수 있도록 하며, 또한 선박의 디밸러스트(deballst) 운전시에는, 밸러스트탱크로부터 배출되는 해수를 선외로 배출하지 않고 LNG 재기화부로 공급하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따르면, LNG의 재기화에 필요한 열원으로써 해수를 공급하기 위해 선박에 설치되는 대형 펌프의 수를 줄여 비용을 절감할 수 있다.

또한, 효율적인 펌프의 운용을 통하여 추가적인 공간 확보가 가능하며, 이러한 공간을 효율적으로 활용하여 해수펌프의 전력소비량을 낮춰 운전 비용을 절감할 수 있으며, 선내에 취수된 해수를 효율적으로 활용할 수 있는 효과가 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 : 재기화부 110 : 제1 열교환기
120 : 제2 열교환기 200 : 해수펌프
300 : 밸러스트펌프
L1 : 해수공급라인 L2 : 분기라인
BT : 밸러스트탱크 BL : 밸러스트라인
DL : 배출라인

Claims (9)

1. 선박에 마련되며 LNG를 재기화시키기 위한 열교환기를 포함하는 재기화부;
   상기 선박에 마련되어 해수를 취수하는 해수펌프;
   상기 해수펌프에 의해 취수된 해수를 상기 열교환기의 열매체로 공급하는 제1 해수공급라인;
   상기 선박에 마련되며 선내 밸러스트탱크(ballast tank)로 해수를 공급하는 밸러스트펌프;
   상기 밸러스트펌프로부터 상기 밸러스트탱크로 해수를 이송하는 밸러스트라인;
   상기 밸러스트라인으로부터 분기 또는 연장되며, 상기 밸러스트펌프에 의해 공급되는 해수를 상기 열교환기의 열매체로 공급하는 제2 해수공급라인; 및
   상기 밸러스트라인으로부터 분기되어 상기 밸러스트펌프의 상류측으로 연결되며, 상기 밸러스트탱크로부터 배출되는 해수를 이송하는 분기라인;을 포함하고,
   상기 제2 해수공급라인은 상기 제1 해수공급라인과 합류되어 상기 열교환기로 바로 연결되며,
   상기 밸러스트탱크로부터 디밸러스트(deballast)되는 해수는 상기 분기라인으로 이송된 후 상기 밸러스트펌프에 의해 상기 제2 해수공급라인을 통해 상기 열교환기로 공급되는 것을 특징으로 하는,
   선박의 해수 공급 시스템.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 밸러스트펌프의 하류에서 상기 밸러스트라인으로부터 분기되어 해수를 선외로 배출하는 배출라인;을 더 포함하고,
   상기 밸러스트라인으로부터 상기 배출라인이 분기되는 분기점에 삼방밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는,
   선박의 해수 공급 시스템.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 선박의 좌현측에 배치되는 밸러스트탱크와 상기 선박의 우현측에 배치되는 밸러스트라인을 연결하는 배관; 및 상기 선박의 우현측에 배치되는 밸러스트탱크와 상기 선박의 좌현측에 배치되는 밸러스트라인;을 연결하는 배관이 각각 대칭되게 설치되는 것을 특징으로 하는,
   선박의 해수 공급 시스템.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 재기화부는 상기 열교환기의 열매체로서 상기 해수펌프로부터 해수를 공급받음과 더불어 상기 밸러스트펌프로부터 해수를 추가로 공급받는 것을 특징으로 하는,
   선박의 해수 공급 시스템.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 선박이 LNG 재기화 운전시에는, 상기 밸러스트펌프는 선외로부터 해수를 취수하여 상기 열교환기로 해수를 공급하는 것을 특징으로 하는,
   선박의 해수 공급 시스템.
   
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 선박이 디밸러스트(deballst) 운전시에는, 상기 밸러스트탱크로부터 배출되는 해수를 선외로 배출하지 않고 상기 열교환기로 공급하는 것을 특징으로 하는,
   선박의 해수 공급 시스템.

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