KR102503165B1 - 조명 제어 시스템 및 이를 구비하는 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선체에 설치되고 액화 가스를 저장하는 저장 탱크, 상기 액화 가스를 재기화하는 재기화 장비, 상기 선체의 데크 상에 설치되는 벤트 마스트, 상기 데크 상에 설치되는 복수의 조명 장비 및 상기 저장 탱크 또는 상기 재기화 장비에서 발생하는 배출 가스가 상기 벤트 마스트를 통하여 외부로 배출될 때, 상기 조명 장비 중 적어도 하나에 대한 전력 공급을 차단하는 전원 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 시스템 및 이를 구비하는 선박에 관한 것이다.

Description

조명 제어 시스템 및 이를 구비하는 선박{Lighting control system and Ship having the same}

본 발명은 조명 제어 시스템 및 이를 구비하는 선박에 관한 것이다.

액화 천연 가스(Liquefied Natural Gas; LNG)나 액화 석유 가스(Liquefied Petroleum Gas; LPG) 등의 액화 가스는 천연 가스 혹은 석유 가스를 극저온(액화 천연 가스의 경우 대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로, 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭적으로 감소되므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

LNG 운반선, FLNG, FSRU 등의 액화 가스 운반선은, 액화 가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 수요처에 이 액화가스를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, 액화가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장 탱크를 포함한다. 액화 가스 운반선이 아닌 일반 선박의 경우에도, 엔진에 연료로 공급하기 위한 액화 가스 등의 액체 화물을 저장하는 저장탱크를 포함할 수 있다.

액화 상태로 저장 탱크에 저장된 액화 가스는 재기화 장비(Regasification unit)에 의해 재기화된다. 재기화 장비는 해수 등의 열원을 이용하여 액화 가스를 가열함으로써, 재기화를 구현한다.

저장 탱크는 단열 처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 액화가스 등의 액체 화물에 지속적으로 전달되고, 액화 천연 가스와 같은 액체 화물은 상압에서 극저온인 액화 온도보다 온도가 약간만 높아져도 증발되므로, 선박에 의해 액체 화물을 수송하는 도중에 액체 화물이 저장 탱크 내에서 지속적으로 자연 기화되어 증발 가스(Boil-Off Gas; BOG)가 발생할 수 있다.

발생된 증발 가스는 저장 탱크 내의 압력을 증가시키며 선박의 요동에 따라 액체 화물의 유동을 가속시켜 구조적인 문제를 야기시킬 수 있다. 따라서, 가스 운반선은 증발 가스의 발생을 억제하고, 이미 발생된 증발 가스를 처리하기 위하여, 비상시 증발 가스를 대기 중으로 배출시키는 벤트 마스트(Vent Mast)를 구비할 수 있다.

또한, 벤트 마스트는 비상 시(화재 및 기타 위급 상황) 재기화 장비 내에서 기화되고 있는 가스를 외부의 대기 중으로 배출시키기 위한 용도로도 사용될 수 있다.

일반적으로 벤트 마스트는 선박의 선수 데크 상에 노출되도록 설치되는데, 증발 및 재기화 가스 배출 과정에서, 풍향, 풍속, 안정도, 기온 등 외부 대기 조건에 따라 배출된 증발 및 재기화 가스가 데크 상에 설치된 조명 장비와 접촉할 가능성이 있다. 배출 가스가 조명 장비와 접촉하는 경우, 조명 장비의 폭발 사고로 이어질 수 있다.

이러한 문제에 대하여 종래에는 발생할 가능성이 낮다는 이유로 별도의 추가 설계를 반영하지 않거나, 조명 장비에 추가 방폭 설계를 적용함으로써 해결하고자 하였다.

그러나 최근 환경 규제가 강화됨에 따라 액화 가스, 특히 액화 천연 가스(Liquefied Natural Gas)를 사용하는 선박이 증가하여 증발 가스에 의한 조명 장비의 폭발 사고 가능성에 대한 우려가 높아지고 있어, 이를 해결하기 위한 설계에 대한 요구도 증대되고 있다. 또한, 조명 장비에의 추가 방폭 설계는 선박 설계의 비용을 증가시키므로, 적은 비용을 이용하여 효율적으로 기화 가스에 의한 조명 장비의 폭발 방지 설계가 요구되는 실정이다.

본 발명은 종래의 기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 벤트 마스트에서 가스의 배출이 감지되면, 데크 상에 설치된 조명 장비 중 적어도 일부의 전원을 차단하는 조명 제어 시스템 및 이를 구비하는 선박을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 조명 제어 시스템은, 선체에 설치되고 액화 가스를 저장하는 저장 탱크, 상기 액화 가스를 재기화하는 재기화 장비, 상기 선체의 데크 상에 설치되는 벤트 마스트, 상기 데크 상에 설치되는 복수의 조명 장비 및 상기 저장 탱크 또는 상기 재기화 장비에서 발생하는 배출 가스가 상기 벤트 마스트를 통하여 외부로 배출될 때, 상기 조명 장비 중 적어도 하나에 대한 전력 공급을 차단하는 전원 제어부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 조명 장비는, 상기 데크 상에서 기설정된 높이의 방폭 구역 보다 높게 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 조명 장비는, 비방폭 설계인 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 조명 장비 중 적어도 하나는, 상기 벤트 마스트로부터 기설정된 거리 이내에 인접하게 설치된 적어도 하나의 조명 장비를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 조명 장비 중 적어도 하나는, 외부 대기 조건에 대응하여 상기 배출 가스의 확산 해석을 기초로 기지정된 적어도 하나의 조명 장비를 포함되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박은 상술한 조명 제어 시스템을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 조명 제어 시스템 및 이를 구비하는 선박은, 기화 가스의 배출 시에 데크 상에 설치된 조명 장비가 발화원으로 동작하는 폭발 사고를 방지할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 조명 제어 시스템 및 이를 구비하는 선박은, 조명 장비의 방폭 설계 시에 발생하는 추가 비용을 감소시키고 선주와의 불협의 등에 의한 설계 지연을 방지할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 조명 제어 시스템 및 이를 구비하는 선박은, 적은 비용으로 조명 장비의 폭발 사고를 방지하여 안전한 운항을 가능하게 하는 설계를 가능하게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명 제어 시스템을 갖는 선박의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명 제어 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예로부터 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.

이하에서 액화 가스는 LPG, LNG, 에탄 등일 수 있으며, 예시적으로 LNG(Liquefied Natural Gas)를 의미할 수 있고, 재기화 가스는 재기화 장비에 의해 강제 기화된 액화 가스를 의미할 수 있으며, 증발 가스는 자연 기화된 LNG 등인 BOG(Boil Off Gas)를 의미할 수 있다. 또한, 벤트 마스트를 통하여 배출되는 재기화 가스 및 증발 가스는 배출 가스로 통합하여 지칭될 수 있다.

또한, 이하에서 액화 가스는 액체 상태 또는 자연 기화되거나 강제 기화된 기체 상태의 연료를 모두 포괄하는 용어로 사용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 조명 제어 시스템 및 이를 가지는 선박을 포함하는 것이며, 이때 선박은 상선 외에도 FLNG, FSRU 등과 같은 선박 및 해양 플랜트를 포괄하는 표현임을 알려둔다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명 제어 시스템을 갖는 선박의 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명 제어 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 선박(1)은 액상의 액화 가스를 저장하는 저장 탱크(10)를 포함한다. 저장 탱크(10)는 약 1bar 내외의 압력으로 액화 가스를 저장할 수 있다. 액화 가스 등의 액체 화물은 극저온 상태로 보관되고 충격에 노출 시 폭발의 위험성이 있으므로, 이를 보관하는 저장 탱크(10)는 내충격성 및 액밀성이 견고하게 유지되는 구조를 이룬다.

저장 탱크(10)에 저장된 액화 가스는 펌프 등에 의해 배출되어 연료 공급 라인(21)을 통해 연료 공급 모듈(20) 및/또는 재기화 모듈(30)로 전달된다.

연료 공급 모듈(20)은 저장 탱크(10)로부터 전달된 액화 가스를 연료 공급 라인(21)에 연결된 엔진(70)에 공급하여 연료로 사용할 수 있다.

재기화 모듈(30)은 저장 탱크(10)로부터 전달된 액화 가스를 가열하여 재기화한 후 선박(1) 내외부의 각 수요처로 공급할 수 있다. 수요처는 선박(1)의 운영(운항, 가동 등)을 위하여 동력 및/또는 전력을 소모하는 다양한 장비일 수 있다. 또는 수요처는 선체의 외부에 마련되는 플랜트나 도시가스 등의 육상 수요처일 수도 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 연료 공급 모듈(20) 및/또는 재기화 모듈(30)은 선박(1) 내부에서 이상 고온, 화재, 가스 누출 등 위험 상황이 감지되는 경우에 재기화 모듈(30)의 프로세스를 비상 정지하는 비상 정지 및 블로우다운 시스템(Emergency Shut Down (ESD) And blowdown system) 및/또는 저장 탱크(10) 내부에 과압력이 감지될 때 증발 가스를 빼내어 설비를 안전하게 유지하기 위한 감압 시스템을 포함하여 구성될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 연료 공급 모듈(20)과 재기화 모듈(30)의 별개의 구성 요소로 도시되어 있으나, 다른 실시 예에서, 연료 공급 모듈(20)과 재기화 모듈(30)은 하나의 구성 요소로 구현되어 액화 가스를 액화 및 가열시키는 작업 등을 수행하도록 구성될 수 있다.

또한, 도시된 실시 예에서, 연료 공급 모듈(20)과 재기화 모듈(30)은 선박(1)의 선미부 상에 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 설계하기에 따라 연료 공급 모듈(20)과 재기화 모듈(30)은 선수부에 설치될 수 있으며, 선박(1)의 선체 내부에 설치될 수도 있다.

저장 탱크(10) 내부에 생성되는 증발 가스 중 일부는 재액화되지 못하거나 수요처에 연료로 공급되지 못하고 남아있게 되는데, 남은 증발 가스가 계속 축적되면 저장 탱크(10) 내부의 압력이 높아져 폭발의 위험이 증가되고, 액체 화물의 유동을 가속시켜 구조적인 문제를 야기시킬 수 있다. 또는, 엔진(70)의 구동이 갑자기 멈추거나(Shut Down) 연료 공급 라인(21) 내부의 압력이 비정상적으로 증가되는(Over Pressure) 비상 상황이 발생하는 경우에, 연료 공급 라인(21) 내부의 액화 가스를 외부로 배출시킬 필요가 있다.

이러한 비상 상황이 감지되는 경우, 저장 탱크(10)에 남아있는 증발 가스를 배출하기 위해 벤트 마스트(40)가 설치된다.

벤트 마스트(40)는 선박(1)의 데크 상에 설치된다. 대체로 벤트 마스트(40)는 선수부에 설치되지만, 이에 한정되는 것은 아니며 데크 상의 임의의 위치에 벤트 마스트(40)가 설치될 수 있다. 또한, 도시된 실시 예에서는 벤트 마스트(40)가 하나만 마련되는 것으로 도시되었으나, 다양한 실시 예에서, 벤트 마스트(40)는 복수 개가 마련될 수 있다.

벤트 마스트(40)는 벤트 라인(41)을 통해 연료 공급 라인(21)과 연결될 수 있고, 전술한 비상 상황 발생 시에 연료 공급 라인(21) 내부의 액화 가스를 외부로 배출할 수 있다. 또한, 벤트 마스트(40)는 배출 라인(42)을 통해 저장 탱크(10)와 연결될 수 있고, 전술한 비상 상황 발생 시에 저장 탱크(10) 내부의 증발 가스를 외부로 배출할 수 있다. 또한, 벤트 마스트(40)는 비상 상황 발생 시에 재기화 모듈(30)에서 발생하는 재기화 가스를 외부로 배출할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에서, 선박(1)의 데크 상에는 복수 개의 조명 장비(60)가 설치될 수 있다. 조명 장비(60)는 전원 제어부(50)를 통해 발전기(미도시) 등에서 생산되는 전력을 공급받을 수 있다. 일반적으로 선박(1)의 데크 상에서 높이 3m 이내의 구간은 방폭 구역으로 설정되며, 방폭 구역에 설치되는 장비들에는 방폭 설계가 적용된다. 그러나, 조명 장비(60)의 다수는 데크 상에서 3m 이상의 높이에 설치될 수 있으며, 이러한 조명 장비(60)에 대하여는 방폭 설계가 적용되지 않는다. 벤트 마스트(40)는 일반적으로 데크 상에서 약 19m 높이에 설치되고, 벤트 마스트(40)의 배출 가스는 대기 중에 분산된다. 이때, 벤트 마스트(40)의 배출 가스는 저온 상태에서 처리된 것이어서 온도가 낮으며, 기온이나 압력 등과 같은 대기 조건에 따라 배출 가스의 적어도 일부가 데크 상으로 하강할 수 있다. 이 경우, 방폭 설계가 되지 않은 조명 장비(60)가 배출 가스와 접촉하여, 발화원으로 작용할 수 있다. 특히 이러한 폭발 문제는, 벤트 마스트(40)에 인접하게 설치되는 조명 장비(60)에서 발생 가능성이 높다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 방폭 구역보다 높게 설치되는 조명 장비(60)에 추가 방폭 설계를 적용하면 선박의 제조 비용을 상승하고, 선박의 설계 및 제조를 지연시키므로 효율적이지 못하다.

본 발명은 벤트 마스트(40) 배출 가스에 의한 조명 장비(60)의 폭발 방지를 위해, 벤트 마스트(40)를 통한 액화 가스의 배출이 감지될 때(배출 가스가 감지될 때), 전원 제어부(50)가 조명 장비(60)의 적어도 일부에 대해 전력 공급을 차단한다.

전원 제어부(50)는 발전기(미도시) 등에서 생산되는 전력을 조명 장비(60)로 전달하도록 구성된다. 도시된 실시 예에서, 전원 제어부(50)는 선박(1)의 선체 내에 설치되는 것으로 도시되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 실시 예에서, 전원 제어부(50)는 선실 등에 설치될 수 있다.

전원 제어부(50)는 벤트 마스트(40)를 통한 액화 가스의 배출이 감지되면, 조명 장비(60)의 적어도 일부에 대한 전력 공급을 차단한다.

일 실시 예에서, 전원 제어부(50)는 선박(1) 내에 마련되는 다양한 센서, 모듈 또는 시스템을 통해 위험 상황 발생 여부, 또는 위험 상황 발생에 의한 벤트 마스트(40)의 액화 가스 배출 여부를 감지할 수 있다. 또는 일 실시 예에서, 전원 제어부(50)는 벤트 마스트(40) 내에 설치되는 별도의 센서(예를 들어, 가스 센서 등)를 통해 벤트 마스트(40)에 의한 액화 가스 배출 여부를 감지할 수 있다.

본 발명에서, 벤트 마스트(40)에 의한 액화 가스 배출 여부는 재기화 모듈(30)의 비상 정지(ESD) 및 블로우다운(Blowdown) 공정 등 액화 가스가 배출되리라고 예상되는 공정의 시작을 통해 감지될 수 있다.

벤트 마스트(40)에 의한 액화 가스 배출이 감지되면, 전원 제어부(50)는 조명 장비(60)의 적어도 일부에 대한 전원 공급 라인의 스위칭을 제어하여 전력 공급을 차단한다. 이때, 적어도 하나의 조명 장비(60)는 데크 상의 방폭 구역 보다 높게 설치되는 조명 장비일 수 있고, 예를 들어, 데크 상에서 3m 이상의 높이로 설치되는 조명 장비일 수 있다. 또한, 적어도 하나의 조명 장비(60)는 방폭 설계가 적용되지 않은 조명 장비일 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에서, 전원 제어부(50)는 데크 상에 설치된 조명 장비(30)들 중 기설정된 조건에 따라 지정된 적어도 일부의 조명 장비(60)에 대하여 전력 공급을 차단할 수 있다. 일 예로, 전원 제어부(50)는 벤트 마스트(40)에 인접하게 설치된 일부 조명 장비(60)에 대하여 전력 공급을 차단할 수 있다. 전력 공급을 차단할 조명 장비(60)의 지정은 확산 해석(Dispersion study), 선주와의 협의, 방폭 설계 적용 여부 등을 기초로 수행될 수 있다.

확산 해석에 의해 전력 공급을 차단할 조명 장비(60)를 지정하는 경우, 측정된 풍향 및 풍속에 따라 배출된 액화 가스(배출 가스)에 접촉되는 조명 장비(60)를 실험적으로 또는 모델링 연산에 의해 결정함으로써, 외부 대기 조건에 대응하여 전력 공급을 차단할 조명 장비(60)를 지정할 수 있다.

일 예로, 측정된 풍속이 0.5m/s 이하(또는 미만)인 경우, 데크 상에 설치된 모든 조명 장비(60)가 전력 공급을 차단할 조명 장비(60)로 지정될 수 있다. 또는, 일 예로 측정된 풍속이 0.5m/s 초과(또는 이상)인 경우, 측정된 풍속의 반대 방향에 설치된 데크 상의 조명 장비(60)가 전력 공급을 차단할 조명 장비(60)로 지정될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에서, 전원 제어부(50)에 의해 조명 장비(60) 중 적어도 일부에 대하여 전력 공급을 차단하는 경우에, 위험 상황 감지에 대응하는 동작이 더 수행될 수 있다. 예를 들어, 위험 상황 감지에 대응하는 동작으로써 액화 가스의 배출과 관련된 정보를 알리기 위한 알림 시스템을 구동하거나, 기설정된 시간 동안 비상 탈출로(Escape way)에 설치된 조명을 온으로 제어하거나, 인광(phosphorescence, 물체에 빛을 쬔 후 빛을 제거하여도 장시간 빛을 내는 현상 또는 그 빛) 물질을 활용하여 비상 탈출로의 위치와 방향을 알리도록 하는 동작이 수행될 수 있다.

이러한 동작은 전원 제어부(50)를 포함하여, 선박(1) 내의 각 구성 요소들에 대한 제어를 수행하기 위해 선박(1)에 구비되는 제어 장비들에 의하여 수행될 수 있다.

상술한 본 발명의 동작에 의하여, 본 발명에 따른 조명 장비(60)는 방폭 구역보다 높게 설치되는 조명 장비일 수 있으며, 비방폭 제원으로 마련되어도 좋다. 따라서, 본 발명은 선박의 제조 비용을 낮출 수 있고, 설계 지연을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명은 선박 설계 및 생산이 이미 진행되거나 완료되어 폭파 방지를 위한 설계 변경이나 설비 변경이 불가능한 시점에서도, 회로 제어를 통해 손쉽게 방폭 구현이 가능하게 한다.

이상 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1: 선박
10: 저장 탱크
20: 연료 공급 모듈
21: 연료 공급 라인
30: 재기화 모듈
40: 벤트 마스트
41: 벤트 라인
42: 배출 라인
50: 전원 제어부
60: 조명 장비
70: 엔진

Claims (6)

1. 선체에 설치되고 액화 가스를 저장하는 저장 탱크;
   상기 액화 가스를 재기화하는 재기화 장비;
   상기 선체의 데크 상에 설치되는 벤트 마스트;
   상기 데크 상에 설치되는 복수의 조명 장비;
   상기 저장 탱크 또는 상기 재기화 장비에서 발생하는 배출 가스가 상기 벤트 마스트를 통하여 외부로 배출될 때, 상기 조명 장비 중 적어도 하나에 대한 전력 공급을 차단하는 전원 제어부; 및
   적어도 상기 벤트 마스트 내에 마련되는 센서;를 포함하고,
   상기 센서 또는 상기 재기화 장비에서의 공정을 통해 상기 벤트 마스트에서 배출되는 상기 배출 가스의 배출여부 및 배출시점을 감지하는,
   조명 제어 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 조명 장비는,
   상기 데크 상에서 기설정된 높이의 방폭 구역 보다 높게 설치되는 것을 특징으로 하는 조명 제어 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 조명 장비는,
   비방폭 설계인 것을 특징으로 하는 조명 제어 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 조명 장비 중 적어도 하나는,
   상기 벤트 마스트로부터 기설정된 거리 이내에 인접하게 설치된 적어도 하나의 조명 장비를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 제어 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 조명 장비 중 적어도 하나는,
   외부 대기 조건에 대응하여 상기 배출 가스의 확산 해석을 기초로 기지정된 적어도 하나의 조명 장비를 포함되는 것을 특징으로 하는 조명 제어 시스템.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 상기 조명 제어 시스템을 갖는 것을 특징으로 하는 선박.

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