KR102516608B1 - 선박의 가스 관리시스템 - Google Patents

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삼성중공업 주식회사
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Abstract

선박의 가스 관리시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템은 액화가스 및 이로부터 발생하는 증발가스를 수용하는 저장탱크, 저장탱크의 액화가스를 가압하는 부스팅펌프가 마련되고, 부스팅펌프에 의해 가압된 액화가스를 엔진에 연료가스로 공급하는 연료가스 공급라인, 엔진에서 소비되지 않은 잉여가스를 순환시키는 연료가스 복귀라인 및 연료가스 공급라인과 연료가스 복귀라인은 엔진을 매개로 서로 연결되되, 엔진의 정지 시 연료가스 공급라인과 연료가스 복귀라인 및 엔진 중 적어도 어느 하나에 잔존하는 잔류가스를 회수하는 연료가스 회수라인을 포함하고, 연료가스 회수라인의 입구는 연료가스 공급라인 상 부스팅펌프의 후단 또는 연료가스 복귀라인에 연결되며, 연료가스 회수라인의 입구 측 단부에는 연료가스 공급라인 또는 연료가스 복귀라인으로부터 하방으로 연장되는 회수유도라인이 제공될 수 있다.

Description

선박의 가스 관리시스템{GAS MANAGEMENT SYSTEM IN SHIPS}
본 발명은 선박의 가스 관리시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 설비 운용의 안정성을 도모함과 동시에, 액화가스 및 이로부터 발생하는 증발가스의 효율적인 관리를 수행할 수 있는 선박의 가스 관리시스템 및 작동방법에 관한 것이다.
온실가스 및 각종 대기오염 물질의 배출에 대한 환경규제가 강화됨에 따라 기존 연료인 중유, 디젤유의 이용을 대신하여, 세계 각국은 친환경 및 저탄소 연료가스 사용 선박의 개발에 주력하고 있다.
기존의 화석연료를 대체할 에너지원으로서 천연가스(Natural Gas)를 사용하는 방법이 가장 유력하게 고려되어 왔다. 다만, 천연가스는 취급의 효율성을 위해 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)로 상 변화하여 관리 및 운용을 수행하게 되는데, 그 액화점이 약 -163℃로 매우 낮아 냉각에 어려움이 있고, 액화천연가스를 급유하는 항구 또는 벙커링 선박 등의 관련 인프라를 구축하는데 많은 비용이 들어간다는 단점이 있다.
이에 최근에는 차세대 친환경 에너지원으로서 암모니아(NH3)가 각광을 받고 있다. 일 예로, 암모니아를 이용하여 선박의 엔진이나 각종 발전설비의 동력원으로 활용하거나, 암모니아를 통해 전기를 생산하는 기술이 다양하게 개발되고 있다.
한편, 선박의 엔진을 정지하거나 선박의 운용 중에 긴급한 상황에 직면하여 엔진을 비상 정지시키는 등 엔진 출력이 급격히 감소하는 경우, 엔진으로 공급되는 암모니아 등의 연료가스 중 일부가 소비되지 못한 채 배관 등 각종 공급설비에 잔존할 수 있다. 일반적으로 연료가스는 가압된 상태로 엔진에 공급되는 바, 고압 및 고온의 연료가스에 의해 각종 설비에 부하를 가할 우려가 있다. 뿐만 아니라, 이를 외부로 배출시킬 경우 환경오염의 문제점이 있으며, 에너지 효율 측면에서도 바람직하지 못하다.
따라서, 암모니아 등의 연료가스를 이용하여 선박을 운용함에 있어서 엔진 정지 시 소비되지 못한 연료가스를 효율적으로 관리 및 이용할 수 있는 방안이 요구된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0035223호(2010. 04. 05. 공개)
본 실시 예는 설비 운용의 안정성을 도모할 수 있는 선박의 가스 관리시스템을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 엔진에 연료가스를 안정적으로 공급하고, 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 선박의 가스 관리시스템을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 단순한 구조로서 설비의 구조 안정성을 도모할 수 있는 선박의 가스 관리시스템을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 각종 설비에 잔존하는 잔류가스를 안정적으로 회수 및 관리할 수 있는 선박의 가스 관리시스템을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 선체의 공간 활용도 및 설계 자유도를 도모할 수 있는 선박의 가스 관리시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 액화가스 및 이로부터 발생하는 증발가스를 수용하는 저장탱크; 상기 저장탱크의 액화가스를 가압하는 부스팅펌프가 마련되고, 상기 부스팅펌프에 의해 가압된 액화가스를 엔진에 연료가스로 공급하는 연료가스 공급라인; 상기 엔진에서 소비되지 않은 잉여가스를 순환시키는 연료가스 복귀라인; 및 상기 연료가스 공급라인과 상기 연료가스 복귀라인은 상기 엔진을 매개로 서로 연결되되, 상기 엔진의 정지 시 상기 연료가스 공급라인과 상기 연료가스 복귀라인 및 상기 엔진 중 적어도 어느 하나에 잔존하는 잔류가스를 회수하는 연료가스 회수라인을 포함하고, 상기 연료가스 회수라인의 입구는 상기 연료가스 공급라인 상 상기 부스팅펌프의 후단 또는 상기 연료가스 복귀라인에 연결되며, 상기 연료가스 회수라인의 입구 측 단부에는 상기 연료가스 공급라인 또는 상기 연료가스 복귀라인으로부터 하방으로 연장되는 회수유도라인이 제공될 수 있다.
상기 연료가스 회수라인은 상기 엔진의 저면 보다 상측에 배치될 수 있다.
상기 연료가스 공급라인 또는 상기 연료가스 복귀라인은 상기 회수유도라인이 연결되는 지점의 전단 및 후단에 하방으로 굴곡지게 형성되는 유입안내라인을 포함하여 제공될 수 있다.
상기 연료가스 공급라인 또는 상기 연료가스 복귀라인은 상기 회수유도라인이 연결되는 지점을 향할수록 하방으로 경사지게 형성되는 유입안내부를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 연료가스 회수라인의 내경은 상기 연료가스 공급라인의 내경 및 상기 연료가스 복귀라인의 내경 보다 작게 마련될 수 있다.
상기 회수유도라인에 마련되는 제1 흐름제어밸브; 상기 연료가스 공급라인 상 상기 부스팅펌프의 후단에 마련되는 제2 흐름제어밸브; 및 상기 연료가스 복귀라인에 마련되는 제3 흐름제어밸브를 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 연료가스 회수라인에 의해 회수된 상기 잔류가스를 일시적으로 수용하고 액체성분을 분리하되, 상압으로 마련되는 제1 서브탱크를 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 제1 서브탱크에서 분리된 액체성분을 자중에 의해 공급받도록 상기 제1 서브탱크 보다 하측에 배치되고, 액체성분을 분리하는 제2 서브탱크; 및 상기 제2 서브탱크의 내부 압력을 조절하도록 불활성가스를 상기 제2 서브탱크로 주입시키는 제1 가압라인을 더 포함하고, 상기 연료가스 공급라인은 상기 제2 서브탱크에서 분리된 액체성분을 자중에 의해 공급받도록 적어도 일부가 상기 제2 서브탱크 보다 하측에 배치될 수 있다.
상기 연료가스 회수라인의 출구는 상기 제1 서브탱크에 연결되는 제1 분기라인 및 상기 제2 서브탱크에 연결되는 제2 분기라인으로 분기되어 마련될 수 있다.
상기 제1 분기라인에 마련되는 제4 흐름제어밸브; 및 상기 제2 분기라인에 마련되는 제5 흐름제어밸브를 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 연료가스 공급라인은 상기 부스팅펌프의 전단에 마련되되 액체성분을 분리하는 흡입탱크를 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 연료가스 복귀라인은 출구가 상기 흡입탱크에 연결되어 상기 잉여가스를 상기 흡입탱크로 순환시킬 수 있다.
상기 연료가스 공급라인의 내부 압력을 조절하도록 불활성가스를 상기 연료가스 공급라인 상 상기 부스팅펌프의 후단 측에 주입시키는 제2 가압라인; 및 상기 연료가스 복귀라인의 내부 압력을 조절하도록 불활성가스를 상기 연료가스 복귀라인으로 주입시키는 제3 가압라인을 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 연료가스 공급라인 및 상기 연료가스 복귀라인에 존재하는 상기 잔류가스 또는 상기 불활성가스를 상기 제1 서브탱크로 회수하도록 입구가 상기 연료가스 공급라인 및 상기 연료가스 복귀라인 중 적어도 어느 하나에 연결되고, 출구가 상기 제1 서브탱크에 연결되는 치환라인을 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 치환라인에 마련되는 제6 흐름제어밸브를 더 포함하여 제공될 수 있다.
입구가 상기 제1 서브탱크의 저면 측에 연결되고, 출구가 상기 제2 서브탱크에 연결되는 제1 순환라인; 및 입구가 상기 제2 서브탱크의 저면 측에 연결되고, 출구가 상기 흡입탱크에 연결되는 제2 순환라인을 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 연료가스 회수라인은 상기 회수유도라인에 마련되어 수위 또는 내부 온도를 검출하는 감지부를 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 연료가스 공급라인과 상기 연료가스 복귀라인 및 상기 연료가스 회수라인은 적어도 일부가 이중배관으로 마련되고, 상기 이중배관의 내측으로 공기 또는 불활성가스가 주입되도록 마련될 수 있다.
상기 회수유도라인 및 상기 제1 흐름제어밸브를 감싸고 내측으로 공기 또는 불활성가스가 주입되는 이중격리장치를 더 포함하고, 상기 이중격리장치는 작업자 또는 유지보수장치의 출입이 가능하도록 개방 및 폐쇄되는 도어를 포함하여 제공될 수 있다.
본 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템은 설비 운용의 안정성을 도모할 수 있다.
본 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템은 엔진에 연료가스를 안정적으로 공급하고, 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템은 단순한 구조로서 설비의 구조 안정성을 도모할 수 있다.
본 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템은 각종 설비에 잔존하는 잔류가스를 안정적으로 회수 및 관리할 수 있다.
본 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템은 선체의 공간 활용도 및 설계 자유도를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템의 작동방법을 순차적으로 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템을 나타내는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템을 나타내는 개념도이다.
이하에서는 본 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
통상적으로 선박에는 선체의 추진력을 발생시키기 위한 엔진과, 엔진에 연료가스를 공급하기 위한 연료가스 공급설비가 구비된다. 선박의 추진 또는 발전 등을 위해 엔진에서 소비되는 연료가스로는 액화천연가스(LNG), 액화에탄가스(LEG), 액화프로판가스(LPG) 등이 있으며, 최근에는 친환경 및 탄소 저감을 위해 암모니아(NH3)가 차세대 에너지원으로 부상하고 있다. 이러한 연료가스는 엔진의 요구 압력조건에 연료가스 공급설비에서 가압된 후, 엔진으로 전달되어 출력을 발생시키게 된다.
선박의 운항 조건에 따라 엔진의 출력 변화가 발생할 수 있으며, 이에 따라 연료가스 공급설비로부터 가압 및 전달되었으나 엔진에서 소비되지 않은 잉여의 연료가스가 존재할 수 있다. 종래에는 선체 상 엔진 보다 하측에 드레인 탱크 및 배관 등을 설치하여, 엔진에서 소비되지 못한 잉여의 연료가스 등을 제거 및 저장하는 방안 등이 이용되었다. 그러나 선체의 구조 안정성 및 무게 균형을 도모하기 위해서는 고중량의 엔진을 선체 상 최하측에 배치하는 것이 유리한 바, 종래의 드레인 탱크 및 배관 등을 선체 상 엔진보다 낮은 위치에 설계 및 배치하는 것이 난해하다는 문제점이 있다. 나아가, 이러한 설계 상 문제점을 회피하기 위해 엔진을 선체 상 상측으로 이동하여 배치할 경우에는 선박의 거동 안정성이 저하되어 풍랑에 의한 전복 위험이 높아진다는 문제점이 발생한다.
아울러, 선박의 운항 종료 등에 의한 엔진의 시동 정지 또는 긴급 상황에서 엔진의 비상 정지 등 엔진의 출력 감소가 급격하게 이루어지는 경우, 연료가스 공급설비에 의해 가압되었으나 엔진에서 소비되지 못한 잔류가스가 배관 등 각종 설비에 상당량 잔존하게 된다. 이러한 잔류가스는 가압된 상태이므로 각종 설비의 구조 안정성을 저해할 뿐만 아니라, 폭발이나 화재 등의 안전사고의 위험이 존재하므로 이를 제거 및 처리할 필요성이 있다.
본 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템(100, 200, 300)은 선체의 무게 균형과 거동 안정성을 도모함과 동시에, 엔진의 시동 정지 또는 비상 정지에도 불구하고 각종 설비에 잔존하는 잉여가스 및 잔류가스를 안정적이고 효과적으로 회수 및 처리하도록 마련된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템(100)을 나타내는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템(100)은 저장탱크(110), 저장탱크(110)의 액화가스를 엔진(10)에 연료가스로 공급하는 연료가스 공급라인(120), 엔진(10)에서 소비되지 않은 잉여의 연료가스(이하, '잉여가스'라고 함.)를 재공급하도록 순환시키는 연료가스 복귀라인(130), 엔진(10) 정지 시 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130) 및 엔진(10) 중 적어도 어느 하나에 잔존하는 잔류가스를 회수하는 연료가스 회수라인(140), 연료가스 회수라인(140)에 의해 회수된 잔류가스를 일시적으로 수용하는 제1 서브탱크(150), 제1 서브탱크(150)에서 분리된 액체성분을 공급받아 저장하되 선체 상 제1 서브탱크(150)의 하측에 배치되는 제2 서브탱크(160), 잔류가스가 압력 차에 의해 연료가스 회수라인(140) 측으로 이송되도록 불활성가스를 주입하는 가압라인(171, 172, 173), 잔류가스 또는 불활성가스를 제1 서브탱크(150)로 회수하는 치환라인(180)을 포함하여 마련될 수 있다.
이하 실시 예에서는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 일 예로서, 암모니아(NH3)를 적용하여 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니며 액화에탄가스, 액화프로판가스(LPG) 등 다양한 액화가스 및 이로부터 발생하는 증발가스가 적용되는 경우에도 동일한 기술적 사상으로 동일하게 이해되어야 한다.
저장탱크(110)는 액상 암모니아 등의 액화가스 및 이로부터 발생하는 증발가스를 수용 또는 저장하도록 마련된다. 저장탱크(110)는 외부의 열 침입에 의한 액상 암모니아의 기화를 최소화할 수 있도록 단열 처리된 화물창으로 마련될 수 있다. 저장탱크(110)는 암모니아의 생산지 등으로부터 액상 암모니아를 공급받아 수용 또는 저장하며, 목적지에 이르러 하역하기까지 액화가스 및 증발가스를 안정적으로 보관하거나, 후술하는 바와 같이 선박의 추진용 또는 발전용 엔진(10)의 연료가스로 이용되도록 보관할 수 있다.
저장탱크(110)는 일반적으로 단열 처리되어 설치되나, 외부의 열 침입을 완전히 차단하는 것은 실질적으로 어려우므로, 저장탱크(110) 내부에는 액상 암모니아가 자연적으로 기화하여 발생하는 증발가스가 존재하게 된다. 이러한 증발가스는 저장탱크(110)의 내부압력을 상승시켜 저장탱크(110)의 변형 및 폭발 등의 위험을 잠재하고 있으므로 증발가스를 저장탱크(110)로부터 제거 또는 처리할 필요성이 있다. 이에 따라 도면에는 도시하지 않았으나 저장탱크(110)에 수용된 암모니아 증발가스를 가압하여 엔진(10)의 연료가스로 소비하거나, 재액화설비(미도시)에 의해 암모니아 증발가스를 액화시킨 후 저장탱크(110)에 재공급할 수 있다.
엔진(10)은 저장탱크(110)에 수용된 액화가스를 연료가스로 공급받아 선박의 추진력을 발생시키거나 선박의 내부 설비 등의 발전용 전원을 발생시킬 수 있다. 도 1에서는 하나의 엔진(10)이 마련된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상대적으로 고압의 연료가스를 공급받아 선체의 추진력을 발생시키는 고압 엔진과, 상대적으로 저압의 연료가스를 공급받아 선박의 발전용 전원을 발생시키는 저압 엔진 등 복수개로 이루어질 수 있다.
연료가스 공급라인(120)은 저장탱크(110)에 수용된 액상 암모니아를 엔진(10)에 연료가스로 공급하도록 마련된다.
연료가스 공급라인(120)은 입구 측 단부가 저장탱크(110)의 내부에 연결되어 마련되되, 중단부에 후술하는 연료가스 복귀라인(130)의 출구 측 단부가 합류할 수 있으며, 연료가스 공급라인(120)의 출구 측 단부는 엔진(10)을 매개로 후술하는 연료가스 복귀라인(130)의 입구 측 단부에 연결될 수 있다.
연료가스 공급라인(120)의 입구 측 단부에는 저장탱크(110)에 수용된 액상 암모니아를 엔진(10) 측으로 송출하기 위한 이송펌프(125)가 마련될 수 있다. 또한, 연료가스 공급라인(120)은 이송펌프(125)에 의해 송출된 액상 암모니아를 엔진(10)이 요구하는 연료가스 압력조건에 상응하게 가압하는 부스팅펌프(121)가 마련될 수 있다. 부스팅펌프(121)의 전단에는 후술하는 연료가스 복귀라인(130)에 의해 순환되는 잉여가스와, 후술하는 제2 순환라인(192)을 거쳐 공급되는 액체성분을 공급받아 수용하는 흡입탱크(122)가 마련될 수 있다. 흡입탱크(122)는 내부로 유입된 가스?v의 압력에도 불구하고 안정적으로 이를 수용할 수 있도록 가압식 탱크로 마련될 수 있으며, 유입된 기액 혼합상태의 암모니아 성분 중 액체성분을 분리 및 선별하여 부스팅펌프(121)로 공급할 수 있다.
부스팅펌프(121)의 후단에는 연료가스 공급라인(120)을 따라 이송되는 가압된 액화가스, 다시 말해 연료가스의 유량을 조절하는 제2 흐름제어밸브(120a)가 마련될 수 있다. 또한 연료가스 공급라인(120) 상 부스팅펌프(121)의 후단에는 연료가스 공급라인(120) 측으로 불활성가스를 주입하는 제2 가압라인(172)이 합류할 수 있다. 제2 흐름제어밸브(120a)는 평상 시 개방된 상태를 유지하여 부스팅펌프(121)로부터 제공되는 가압된 액화가스를 엔진(10)으로 공급하되, 엔진(10)의 정지 시 폐쇄상태로 전환되어 엔진(10)으로의 연료가스 공급을 중단시킬 수 있다. 아울러, 제2 흐름제어밸브(120a)는 엔진(10) 정지 시 폐쇄되어 연료가스 공급라인(120)의 내부 압력이 누설되는 것을 방지함으로써 후술하는 연료가스 회수라인(140)을 통한 잔류가스의 이송을 발생시킬 수 있으며, 후술하는 제2 가압라인(172)을 통해 주입되는 질소(N2) 등의 불활성가스가 부스팅펌프(121) 또는 저장탱크(110) 측으로 역류하는 것을 방지할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
연료가스 공급라인(120)은 후술하는 제1 서브탱크(150) 및 제2 서브탱크(160) 보다 선체 상 하측에 배치될 수 있다. 구체적으로, 연료가스 공급라인(120)에 마련되는 흡입탱크(122)는 후술하는 제1 서브탱크(150) 및 제2 서브탱크(160) 보다 선체 상 하측에 배치됨으로써, 제1 서브탱크(150) 및 제2 서브탱크(160)로 회수되어 분리된 액체성분을 자중에 의해 공급받을 수 있다. 이를 통해, 이송펌프 등 별도의 장비 없이도 연료가스의 공급 및 전달이 가능해지므로 설비 구축 및 운용 비용을 절감할 수 있으며, 설비의 구조와 공정이 단순해져 효율적인 설비 운용을 도모할 수 있다.
연료가스 복귀라인(130)은 엔진(10)의 출력 변화에 따라 엔진(10)에서 소비되지 못한 잉여의 연료가스를 재공급하도록 마련된다.
연료가스 복귀라인(130)의 입구 측 단부는 엔진(10)을 매개로 연료가스 공급라인(120)에 연결되고, 출구 측 단부는 흡입탱크(122)에 연결됨으로써, 엔진(10) 소비되지 못한 잉여가스가 흡입탱크(122)로 순환 및 재공급될 수 있다. 연료가스 복귀라인(130)에는 후술하는 치환라인(180)이 분기될 수 있으며, 치환라인(180)이 분기되는 지점과 흡입탱크(122)에 연결되는 지점 사이에는 연료가스 복귀라인(130) 측으로 불활성가스를 주입하는 제3 가압라인(173)이 합류할 수 있다.
또한, 제3 가압라인(173)이 합류하는 지점과 흡입탱크(122)에 연결되는 지점 사이에는 이를 따라 이송되는 잉여가스의 유량 또는 제3 가압라인(173)으로 유입되는 불활성가스의 흡입탱크(122) 측 흐름을 차단하는 제3 흐름제어밸브(130a)가 마련될 수 있다. 제3 흐름제어밸브(130a)는 평상 시 잉여가스의 유량에 따라 개방 또는 폐쇄되어 엔진(10)에서 소비되지 못한 잉여가스를 흡입탱크(122) 측으로 순환시키되, 엔진(10)의 정지 시 폐쇄상태로 전환되어 연료가스 복귀라인(130)의 내부 압력이 누설되는 것을 방지함으로써 후술하는 연료가스 회수라인(140)을 통한 잉여가스의 이송을 발생시킬 수 있다. 이와 동시에, 제3 흐름제어밸브(130a)가 폐쇄됨으로써 후술하는 제3 가압라인(173)을 통해 주입되는 질소(N2) 등의 불활성가스가 흡입탱크(122) 측으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
연료가스 회수라인(140)은 엔진(10)의 정지 시, 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130) 및 엔진(10) 중 적어도 어느 하나에 잔존하는 가압된 잔류가스를 회수하도록 마련된다.
연료가스 회수라인(140)의 입구 측 단부는 연료가스 공급라인(120) 상 부스팅펌프(121)의 후단 또는 연료가스 복귀라인(130)으로부터 분기되어 연결되고, 출구 측 단부는 후술하는 제1 서브탱크(150) 및 제2 서브탱크(160)에 각각 연결될 수 있다. 도 1과 이하 실시 예에서는 연료가스 회수라인(140)의 입구 측 단부가 연료가스 복귀라인(130)에 연결되는 것으로 도시 및 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니며 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130)이 엔진(10)을 매개로 서로 연결되는 구조를 고려하여, 연료가스 공급라인(120)에 연결되는 경우에도 동일하게 이해될 수 있다.
연료가스 회수라인(140)의 입구 측 단부에는 연료가스 복귀라인(130)으로부터 하방으로 연장되는 회수유도라인(141)이 마련될 수 있다. 회수유도라인(141)은 하측 방향으로 연장 형성됨으로써, 엔진(10)의 정지 시 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130)에 잔존하는 가압된 잔류가스가 자중에 의해 연료가스 회수라인(140)으로 원활하게 유입될 수 있다. 또한, 연료가스 복귀라인(130) 상 회수유도라인(141)이 연결되는 지점의 전단 및 후단에는 잔류가스가 회수유도라인(141)으로 신속하고 용이하게 공급될 수 있도록 하방으로 굴곡지게 형성되는 유입안내라인(131)이 마련될 수 있다.
한편, 앞서 언급한 바와 같이 연료가스 회수라인(140)의 입구 측 단부가 연료가스 공급라인(120)에 연결되는 경우, 회수유도라인(141)은 연료가스 공급라인(120)으로부터 하방으로 연장될 수 있으며, 하방으로 굴곡지게 형성되는 유입안내라인 역시 연료가스 공급라인(120) 상에 형성될 수 있다.
회수유도라인(141)에는 연료가스 공급라인(120) 또는 연료가스 복귀라인(130)으로부터 연료가스 회수라인(140)으로 유입되는 잔류가스의 흐름을 허용 및 차단하는 제1 흐름제어밸브(141a)가 마련될 수 있다. 제1 흐름제어밸브(141a)는 선박의 정상 운항 등 평상 시에는 폐쇄되어 엔진(10)에서 소비되지 못한 잉여가스가 연료가스 복귀라인(130) 측으로 유입되어 순환 및 재이용되도록 하되, 엔진(10)의 정지에 따라 잔류가스 발생 시 개방상태로 전환되어 가압된 잔류가스가 연료가스 회수라인(140)으로 유입되도록 허용할 수 있다.
회수유도라인(141)에는 이로 유입되는 잔류가스의 수위 또는 온도를 검출하는 감지부(149)가 마련될 수 있다. 감지부(149)는 잔류가스의 수위 또는 온도를 명확하게 감지 및 검출할 수 있도록 회수유도라인(141) 상 제1 흐름제어밸브(141a)에 전단 측에 설치될 수 있으며, 선박의 제어부(미도시)는 감지부(149)가 감지한 잔류가스의 수위정보 또는 온도정보에 따라 제1 흐름제어밸브(141a)를 비롯한 각종 흐름제어밸브(120a, 130a 등)의 개방 및 폐쇄 작동을 제어할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 2 내지 도 4를 참조하여 후술하도록 한다.
회수유도라인(141)을 포함한 연료가스 회수라인(140)은 엔진(10)의 저면 보다 상측에 배치될 수 있다. 다시 말해, 연료가스 회수라인(140)의 최하측 지점의 선체 상 높이는 엔진(10)의 저면 위치 보다 높게 배치될 수 있다. 이는 후술하는 바와 같이, 잔류가스의 회수 시 잔류가스의 자체 압력과 후술하는 제1 서브탱크(150) 간 압력 차에 의해 잔류가스를 자발적으로 회수하거나, 가압라인(172, 173)을 통한 압력 조절을 통해 잔류가스를 회수하는 바, 엔진(10) 보다 낮은 위치로 배치하지 않더라도 잔류가스의 회수를 용이하게 수행할 수 있기 때문이다. 이를 통해, 고중량의 엔진(10)을 선체 상에서 가장 낮은 위치에 배치 및 운용할 수 있게 되므로, 선체의 거동 안정성과 무게 균형이 향상될 수 있다.
회수유도라인(141)을 포함한 연료가스 회수라인(140)의 내경 또는 단면적은 연료가스 공급라인(120) 및 연료가스 복귀라인(130)의 내경 또는 단면적 보다 작게 마련될 수 있다. 연료가스 회수라인(140)의 내경이나 단면적이 연료가스 공급라인(120) 및 연료가스 복귀라인(130)의 내경 또는 단면적 보다 클 경우, 가압된 잔류가스가 연료가스 회수라인(140)으로 유입되면서 체적이 증가하여 감압이 발생할 수 있다. 이에 따라 잔류가스의 자체 압력과 제1 서브탱크(150)의 내부 압력 차이가 감소하여 연료가스 회수라인(140)을 통한 잔류가스의 자발적인 회수 및 전달이 원활하지 않을 우려가 있다. 이에 연료가스 회수라인(140)의 내경이나 단면적이 연료가스 공급라인(120) 및 연료가스 복귀라인(130)의 내경 또는 단면적 보다 작도록 형성함으로써, 별도의 이송장치 없이도 가압된 잔류가스의 압력과 제1 서브탱크(150)의 내부 압력 차에 의해 잔류가스가 연료가스 회수라인(140)을 거쳐 제1 또는 제2 서브탱크(150, 160)로 안정적으로 회수될 수 있다.
연료가스 회수라인(140)은 회수되는 잔류가스를 제1 서브탱크(150) 및 제2 서브탱크(160) 중 적어도 어느 하나로 선택적으로 공급할 수 있도록 출구 측 단부가 분기되어 제1 서브탱크(150) 및 제2 서브탱크(160)에 각각 연결될 수 있다. 구체적으로, 연료가스 회수라인(140)의 출구 측 단부는 제1 서브탱크(150)에 연결되는 제1 분기라인(145)과, 제2 서브탱크(160)에 연결되는 제2 분기라인(146)으로 분기되어 마련될 수 있다. 제1 분기라인(145)에는 이를 따라 이송되어 제1 서브탱크(150)로 공급되는 잔류가스의 유량을 조절하는 제4 흐름제어밸브(145a)가 마련될 수 있으며, 제2 분기라인(146)에는 이를 따라 이송되어 제2 서브탱크(160)로 공급되는 잔류가스의 유량을 조절하는 제5 흐름제어밸브(146a)가 마련될 수 있다.
제1 및 제2 분기라인(145, 146)과 이에 각각 마련되는 제4 및 제5 흐름제어밸브(145a, 146a)에 의해 제1 서브탱크(150)와 제2 서브탱크(160)로 회수 및 전달되는 잔류가스의 유량을 선택적으로 조절 및 제어할 수 있다. 일 예로, 일반적인 엔진(10)의 시동 정지 시에는 제4 흐름제어밸브(145a)는 폐쇄되되, 제5 흐름제어밸브(146a)는 개방됨으로써, 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130) 및 엔진(10)에 잔존하는 잔류가스가 제1 서브탱크(150)를 거치지 않고 제2 서브탱크(160)로 곧바로 회수 및 공급할 수 있다. 이와는 달리, 긴급 상황 등에서 엔진(10)의 비상 정지의 경우에는 제5 흐름제어밸브(146a)는 폐쇄되되, 제4 흐름제어밸브(145a)는 개방됨으로써, 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130) 및 엔진(10)에 잔존하는 가압된 잔류가스는 상압으로 운용되되 벤트라인(151)을 구비하는 제1 서브탱크(150)로 회수 및 공급될 수 있다. 한편, 후술하는 바와 같이, 잔류가스 중 일부의 기체성분 또는 불활성가스를 회수 및 제거하는 경우에는 제4 흐름제어밸브(145a) 및 제5 흐름제어밸브(146a)가 모두 폐쇄되어 잔류가스의 기체성분 및 불활성가스가 후술하는 치환라인(180)으로 유입될 수 있다.
제1 서브탱크(150) 및 제2 서브탱크(160)는 연료가스 회수라인(140)을 통해 회수 및 전달되는 잔류가스를 공급받아 일시적으로 저장하고, 액체성분을 분리하도록 마련된다.
제1 서브탱크(150)는 제1 분기라인(145)의 출구 측 단부에 연결되어, 연료가스 회수라인(140)의 제1 분기라인(145)을 통해 전달되는 잔류가스를 전달받아 수용할 수 있으며, 제1 서브탱크(150)의 내부 압력은 상압에 상응하게 운용될 수 있다. 제1 서브탱크(150)로 유입된 잔류가스는 연료가스 회수라인(140)을 경유하면서 온도가 상승하거나 가압된 잔류가스가 일부 감압되면서 플래쉬 가스 등의 기체성분이 발생할 수 있다. 이에 제1 서브탱크(150)는 내부로 유입된 잔류가스를 액체성분과 기체성분으로 분리하여 용이한 취급을 도모할 수 있으며, 분리된 액체성분은 제1 순환라인(191)을 통해 제2 서브탱크(160)로 공급하고, 기체성분은 과다한 경우 벤트라인(151)을 통해 외부로 배출할 수 있다. 제1 서브탱크(150)는 유입되는 잔류가스의 압력에도 불구하고 안정적으로 잔류가스를 수용할 수 있도록 가압식 탱크로 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 서브탱크(150)에서 분리된 액체성분은 제1 순환라인(191)을 통해 제2 서브탱크(160)로 공급 및 순환될 수 있다. 제1 순환라인(191)은 액체성분의 자중에 의해 제1 서브탱크(150)로부터 제2 서브탱크(160)로 분리된 액체성분을 공급할 수 있으며, 이를 위해 제2 서브탱크(160)는 제1 서브탱크(150) 보다 선체 상 하측에 배치되고, 제1 순환라인(191)의 입구 측 단부는 제1 서브탱크(150)의 저면 측에 연결되며 출구 측 단부는 제2 서브탱크(160)에 연결될 수 있다. 이를 통해 이송펌프 등 별도의 장비 없이도 잔류가스의 전달 및 순환이 가능해져 설비 운용의 효율성이 향상될 수 있다. 제1 순환라인(191)에는 흐름제어밸브(191a)가 마련되어 제1 순환라인(191)을 통한 액체성분의 흐름을 허용 및 차단할 수 있으며, 흐름제어밸브(191a)는 제1 서브탱크(150)의 수위 정보에 근거하여 개방 및 폐쇄 작동이 제어될 수 있다.
제2 서브탱크(160)는 제2 분기라인(146)의 출구 측 단부에 연결되어, 연료가스 회수라인(140)의 제2 분기라인(146)을 통해 전달되는 잔류가스를 전달받아 수용할 수 있으며, 또한 제2 서브탱크(160)는 제1 순환라인(191)을 통해 제1 서브탱크(150)에서 분리된 액체성분을 함께 공급받아 수용할 수 있다.
제2 서브탱크(160)로 유입된 잔류가스 및 액체성분은 연료가스 회수라인(140)을 경유하면서 온도가 상승하거나 가압된 잔류가스가 일부 감압되면서 플래쉬 가스 등의 기체성분이 발생할 수 있다. 이에 제2 서브탱크(160)는 제1 서브탱크(150)와 같이, 내부로 유입된 잔류가스를 액체성분과 기체성분으로 분리하여 용이한 취급을 도모할 수 있으며, 분리된 액체성분은 제2 순환라인(192)을 통해 흡입탱크(122)로 공급하여 잔류가스의 재이용을 도모할 수 있다. 제2 서브탱크(160)는 안정적으로 잔류가스를 수용할 수 있도록 가압식 탱크로 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 서브탱크(160)에서 분리된 액체성분은 제2 순환라인(192)을 통해 흡입탱크(122)로 공급 및 순환될 수 있다. 제2 순환라인(192)은 액체성분의 자중에 의해 제2 서브탱크(160)로부터 흡입탱크(122)로 분리된 액체성분을 공급할 수 있으며, 이를 위해 제2 서브탱크(160)는 흡입드럼(122) 보다 선체 상 상측에 배치되고, 제2 순환라인(192)의 입구 측 단부는 제2 서브탱크(160)의 저면 측에 연결되며 출구 측 단부는 흡입탱크(122)에 연결될 수 있다. 이를 통해 이송펌프 등 별도의 장비 없이도 잔류가스의 전달 및 순환이 가능해져 설비 운용의 효율성이 향상될 수 있다. 제2 순환라인(192)에는 흐름제어밸브(192a)가 마련되어 제2 순환라인(192)을 통한 액체성분의 흐름을 허용 및 차단할 수 있으며, 흐름제어밸브(192a)는 제2 서브탱크(160)의 수위 정보에 근거하여 개방 및 폐쇄 작동이 제어될 수 있다.
연료가스 공급라인(120) 상에 마련되는 흡입탱크(122)는 이송펌프(125)에 의해 송출되면서 일부 가압된 액화가스와, 연료가스 복귀라인(130)을 통해 공급되는 가압된 잉여가스가 수용되므로 내부 압력이 상압 보다 높을 수 있다. 반면 제2 서브탱크(160)는 상압에 상응하게 운용되는 제1 서브탱크(150)로부터 액체성분을 자중에 의해 전달받는 바, 제2 서브탱크(160)의 내부 압력은 흡입탱크(122)의 내부 압력 보다 낮을 수 있는데, 이 경우 제2 서브탱크(160)와 흡입탱크(122) 간 압력 차이에 의해 제2 순환라인(192)을 통한 액체성분의 흐름이 원활하지 않을 수 있다.
이에 제2 서브탱크(160)에 수용 및 분리된 액체성분이 제2 순환라인(192)을 통해 흡입탱크(122)로 원활히 전달될 수 있도록 제2 서브탱크(160)의 내부 압력을 조절하는 제1 가압라인(171)이 마련될 수 있다. 제1 가압라인(171)은 입구 측 단부가 불활성가스 공급설비(미도시)에 연결되고, 출구 측 단부가 제2 서브탱크(160)에 연결됨으로써, 질소(N2) 등의 불활성가스를 제2 서브탱크(160)의 내부로 주입할 수 있다. 제1 가압라인(171)을 통해 불활성가스가 제2 서브탱크(160)의 내부로 공급됨에 따라 제2 서브탱크(160)의 내부 압력이 증가할 수 있으며, 이로써 제2 서브탱크(160)에 수용 및 분리된 액체성분이 제2 순환라인(192)을 따라 흡입탱크(122)로 원활하게 전달될 수 있다. 제1 가압라인(171)에는 흐름제어밸브(171a)가 마련되어 제2 서브탱크(160)로 전달되는 불활성가스의 흐름을 허용 및 차단할 수 있다.
한편, 연료가스 회수라인(140)의 작동에 의해 잔류가스 회수 시, 초기에는 잔류가스의 압력과 상압으로 운용되는 제1 서브탱크(150) 간 압력 차가 클 뿐만 아니라, 회수유도라인(141)으로 진입한 액상의 잔류가스의 자중에 의해 자발적인 회수 공정이 원활하게 이루어질 수 있다. 그러나 회수 공정이 진행될수록 잔류가스의 압력이 점차적으로 낮아짐으로써 제1 서브탱크(150) 간 압력 차가 작아져 잔류가스의 회수 속도가 감소하고 원활한 회수 공정이 어려울 수 있다.
이에 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130)에 잔존하는 잔류가스를 보다 효과적이고 신속하게 회수할 수 있도록 연료가스 공급라인(120)의 내부 압력을 조절하는 제2 가압라인(172) 및 연료가스 복귀라인(130)의 내부 압력을 조절하는 제3 가압라인(173)이 마련될 수 있다.
제2 가압라인(172)은 입구 측 단부가 불활성가스 공급설비(미도시)에 연결되고, 출구 측 단부가 연료가스 공급라인(120) 상 부스팅펌프(121)와 제1 흐름제어밸브(120a)의 후단에 연결됨으로써, 질소(N2) 등의 불활성가스를 연료가스 공급라인(120)의 내측으로 주입할 수 있다. 제2 가압라인(172)을 통해 불활성가스가 연료가스 공급라인(120)의 내부로 공급됨에 따라 연료가스 공급라인(120)의 내부 압력이 증가함과 동시에, 제1 서브탱크(150)의 내부 압력과의 압력 차가 증가할 수 있으며 이로써 연료가스 공급라인(120)의 내부에 잔존하는 잔류가스가 연료가스 회수라인(140) 측으로 원활하게 유입되어 회수될 수 있다. 제2 가압라인(172)에는 흐름제어밸브(172a)가 마련되어 연료가스 공급라인(120)으로 주입되는 불활성가스의 흐름을 허용 및 차단할 수 있다.
제3 가압라인(173)은 입구 측 단부가 불활성가스 공급설비(미도시)에 연결되고, 출구 측 단부가 연료가스 복귀라인(130) 상 흡입탱크(122)에 연결되는 지점과 후술하는 치환라인(180)이 연결되는 지점 사이에 연결됨으로써, 질소(N2) 등의 불활성가스를 연료가스 복귀라인(130)의 내측으로 주입할 수 있다. 제3 가압라인(173)을 통해 불활성가스가 연료가스 복귀라인(130)의 내부로 공급됨에 따라 연료가스 복귀라인(130)의 내부 압력이 증가함과 동시에, 제1 서브탱크(150)의 내부 압력과의 압력 차가 증가할 수 있으며, 이로써 연료가스 복귀라인(130)의 내부에 잔존하는 잔류가스가 연료가스 회수라인(140) 측으로 원활하게 유입되어 회수될 수 있다. 제3 가압라인(173)에는 흐름제어밸브(173a)가 마련되어 연료가스 복귀라인(120)으로 주입되는 불활성가스의 흐름을 허용 및 차단할 수 있다.
연료가스 회수라인(140)에 의해 잔류가스 회수 시, 회수 공정이 진행될수록 잔류가스의 온도가 상승하거나 일부 감압에 따라 연료가스 공급라인(120), 연료가스 복귀라인(130) 또는 엔진(10) 측에 기화된 잔류가스가 발생 및 존재할 수 있다. 또한, 제2 가압라인(172) 및 제3 가압라인(173)에 의해 주입된 불활성가스를 포집하기 위한 방안이 요구된다.
치환라인(180)은 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130)에 잔존하는 기상의 잔류가스와 더불어, 제2 및 제3 가압라인(172, 173)에 의해 주입된 불활성가스를 제1 서브탱크(150)로 공급하여 회수 및 처리하도록 마련된다.
이를 위해, 치환라인(180)은 입구 측 단부가 연료가스 공급라인(120) 및 연료가스 복귀라인(130) 중 적어도 어느 하나에 연결되고, 출구 측 단부가 제1 서브탱크(150)에 연결될 수 있다. 도 1에서는 치환라인(180)의 입구 측 단부가 연료가스 복귀라인(130)으로부터 분기되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130)에 잔존하는 기상의 잔류가스 외에도 불활성가스를 제1 서브탱크(150)로 회수 및 처리할 수 있다면, 입구 측 단부는 연료가스 공급라인(120) 및 연료가스 복귀라인(130) 중 어느 하나에 연결되거나, 양 측에 각각 연결될 수도 있다.
치환라인(180)에는 이를 따라 이송되는 기상의 잔류가스 또는 불활성가스의 유량 또는 흐름을 조절하는 제6 흐름제어밸브(180a)가 마련될 수 있다. 제6 흐름제어밸브(180a)는 제2 및 제3 가압라인(172, 173)에 의한 불활성가스의 주입 이후 개방상태로 전환되어, 잔존하는 기상의 잔류가스와 불황성가스를 제1 서브탱크(150)로 공급하여 처리할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템(100)의 작동방법에 대해 설명한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템(100)의 작동방법을 순차적으로 나타내는 개념도이다.
도 2를 참조하면, 긴급 상황 등에 의해 엔진(10)의 시동을 정지한 후, 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130)에 잔존하는 잔류가스를 연료가스 회수라인(140) 측으로 유입시켜 회수 및 처리하도록 연료가스 공급라인(120)에 마련되는 제2 흐름제어밸브(120a)와 연료가스 복귀라인(130)에 마련되는 제3 흐름제어밸브(130a)는 폐쇄 상태로 전환된다. 이와 동시에, 연료가스 회수라인(140)의 회수유도라인(141)에 마련되는 제1 흐름제어밸브(141a)를 개방하여 잔류가스의 유입을 허용하고, 상압의 제1 서브탱크(150)에 연결되는 연료가스 회수라인(140)의 제1 분기라인(145)을 개방하도록 이에 마련되는 제4 흐름제어밸브(145a)를 개방한다.
연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130) 상에 잔존하는 잔류가스는 부스팅펌프(121)에 의해 가압된 상태인 반면, 제1 서브탱크(150)는 내부 압력이 상압에 상응하므로 압력 차에 의해 액상의 잔존가스가 연료가스 회수라인(140)을 따라 자발적으로 제1 서브탱크(150)로 이송될 수 있다. 뿐만 아니라 연료가스 복귀라인(140)의 내경 또는 단면적이 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130)의 내경 또는 단면적 보다 작게 마련되므로, 압력 차가 안정적으로 유지되어 잔류가스의 자발적인 이송이 원활하게 이루어질 수 있다.
아울러, 연료가스 회수라인(140)의 입구 측에 마련되는 회수유도라인(141)이 하방으로 연장 형성되고, 회수유도라인(141)이 연결되는 지점의 전단 및 후단에 유입안내라인(131)이 하방으로 굴곡지게 형성됨에 따라 액상의 잔존가스는 자중에 의해 원활하고 신속하게 연료가스 회수라인(140)으로 유입 및 처리될 수 있다.
이 때, 액상의 잔존가스가 제1 서브탱크(150)로 신속하게 이송될 수 있도록 제2 분기라인(146)에 마련되는 제5 흐름제어밸브(146a)를 비롯한 기타 흐름제어밸브(172a, 173a, 180a, 191a)들은 폐쇄 상태로 전환될 수 있다.
회수 공정이 진행될수록 잔류가스의 압력이 점차적으로 낮아짐에 따라 제1 서브탱크(150) 간 압력 차가 감소하여 잔류가스의 회수 속도가 감소한다. 이 때, 제2 가압라인(172)과 제3 가압라인(173)을 작동시켜 질소 등의 불활성가스를 연료가스 공급라인(120) 및 연료가스 복귀라인(130)으로 주입하여 잔류가스의 회수 공정을 지속적으로 수행할 수 있다.
구체적으로, 도 3을 참조하면 제2 가압라인(172)에 마련되는 흐름제어밸브(172a)와 제3 가압라인(173)에 마련되는 흐름제어밸브(173a)를 개방하여 불활성가스 공급설비(미도시)로부터 제공되는 불활성가스를 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130)으로 주입한다. 주입된 불활성가스에 의해 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130)의 내부 압력이 상승할 수 있으며, 이를 통해 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130)의 내부 압력과 제1 서브탱크(150)의 내부 압력 간 압력 차가 유지되어, 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130) 및 엔진(10)에 잔존하는 잔류가스가 연료가스 회수라인(140)으로 지속적으로 유입 및 회수될 수 있다.
이 때, 불활성가스에 의한 압력 조절이 안정적으로 진행될 수 있도록 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130)에 각각 마련되는 제2 흐름제어밸브(120a) 및 제3 흐름제어밸브(130a)는 폐쇄 상태를 유지할 수 있으며, 그 외의 흐름제어밸브(146a, 180a)들 역시 폐쇄 상태를 유지할 수 있다.
제2 주입라인(172) 및 제3 주입라인(173)의 개입에 의한 잔류가스의 회수 공정 이후, 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130) 및 엔진(10)에는 기상의 잔류가스가 일부 남아있을 수 있으며, 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130)에 주입된 불활성가스도 존재하는 바, 이를 회수 및 처리할 필요가 있다.
도 4를 참조하면, 제2 주입라인(172) 및 제3 주입라인(173)을 통한 불활성가스의 주입을 정지하도록 제2 가압라인(172)에 마련되는 흐름제어밸브(172a)와 제3 가압라인(173)에 마련되는 흐름제어밸브(173a)를 폐쇄 상태로 전환한다. 이와 동시에, 치환라인(180)에 마련되는 제6 흐름제어밸브(180a)를 개방하여 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130) 및 엔진(10) 등에 남아있는 기상의 잔류가스와 불활성가스를 치환라인(180)을 거쳐 제1 서브탱크(150)로 회수 및 처리할 수 있다.
이 때, 기상의 잔류가스와 불활성가스가 치환라인(180)을 통해 안정적으로 회수 및 처리될 수 있도록 회수유도라인(141)에 마련되는 제1 흐름제어밸브(141a)와, 제1 분기라인(145)에 마련되는 제4 흐름제어밸브(145a)를 비롯한 기타 흐름제어밸브(120a, 130a, 146a, 191a)들은 폐쇄 상태로 전환 또는 유지될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템(200)에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템(200)을 나타내는 개념도로서, 도 5를 참조하면, 연료가스 복귀라인(130)에는 회수유도라인(141)이 연결되는 지점을 향해 하방으로 경사지게 형성되는 유입안내부(231)가 마련될 수 있다.
이하에서 설명하는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템(200)에 대한 설명 중 별도의 도면부호를 들어 추가적으로 설명하는 경우 외에는 앞서 설명한 본 발명의 제1 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템(100)에 대한 설명과 동일한 것으로서 내용의 중복을 방지하기 위해 설명을 생략한다.
유입안내부(231)는 연료가스 복귀라인(130) 상 회수유도라인(141)이 연결되는 지점의 전단 및 후단 중 적어도 어느 하나에 마련될 수 있으며, 회수유도라인(141)이 연결되는 지점을 향할수록 하방으로 경사지게 형성됨으로써, 잔류가스가 회수유도라인(141)으로 신속하고 용이하게 공급 및 유입될 수 있다. 한편, 연료가스 회수라인(140)의 입구 측 단부가 연료가스 공급라인(120)에 연결되는 경우에는 유입안내부(231) 역시 연료가스 공급라인(120) 상에 형성될 수 있다.
연료가스 회수라인(140)의 입구 측에 마련되는 회수유도라인(141)이 하방으로 연장 형성됨과 동시에, 회수유도라인(141)이 연결되는 지점을 향할수록 유입안내부(231)가 하방으로 경사지게 형성됨에 따라 액상의 잔존가스는 자체의 자중에 의해 원활하고 신속하게 연료가스 회수라인(140)으로 유입 및 처리될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템(300)에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템(300)을 나타내는 개념도로서, 도 6을 참조하면, 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130) 및 연료가스 회수라인(140)은 적어도 일부가 이중배관(320, 330, 340)으로 마련될 수 있으며, 회수유도라인(141) 및 제1 흐름제어밸브(141a)의 주변에는 이중격리장치(341)가 마련될 수 있다.
이하에서 설명하는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템(300)에 대한 설명 중 별도의 도면부호를 들어 추가적으로 설명하는 경우 외에는 앞서 설명한 본 발명의 제1 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템(100)에 대한 설명과 동일한 것으로서 내용의 중복을 방지하기 위해 설명을 생략한다.
이중배관(320, 330, 340)은 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130) 및 연료가스 회수라인(140)의 적어도 일부에 마련될 수 있으며, 이중배관(320, 330, 340)의 내측과 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130) 및 연료가스 회수라인(140)의 외측 사이에는 공기 또는 불활성가스가 주입됨으로써 설비의 운용 안정성을 도모할 수 있다. 일 예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 이중배관(320, 33, 340)은 엔진(10)에 근접한 연료가스 공급라인(120)과 연료가스 복귀라인(130) 및 연료가스 회수라인(140) 측에 마련됨으로써, 가압된 연료가스가 이송되는 과정에서 발생할 수 있는 연료가스의 누설에 의한 화재를 방지할 수 있다. 그러나 이중배관(320, 330, 340)은 도 6에 도시된 배치구간에 한정되는 것은 아니며, 각종 배관을 포함한 설비의 안정성을 도모하기 위해 공기주입설비(미도시) 또는 불활성가스 공급설비(미도시)로부터 공기 또는 불활성가스를 공급받아 주입할 필요가 있는 다양한 구역 및 구간에 설치될 수 있음은 물론이다.
이중격리장치(341)는 연료가스 복귀라인(130)과 연료가스 회수라인(140)이 연결되기 위해 복수의 배관이 서로 합류하거나, 굴곡지게 형성되는 회수유도라인(141) 및 제1 흐름제어밸브(141a) 측을 감싸도록 마련될 수 있다. 이중격리장치(341)의 내측과 회수유도라인(141)의 외측 사이에는 공기 또는 불활성가스가 주입됨으로써 설비 운용의 안정성을 도모할 수 있다. 이중격리장치(341)에는 회수유도라인(141)의 합류 지점 또는 제1 흐름제어밸브(141a) 등의 유지보수를 위해 작업자 또는 유지보구장치의 출입이 용이하도록 개방 및 폐쇄되는 도어(342)가 마련될 수 있으며, 이로써 설비의 운용 안정성이 향상됨과 동시에, 유지보수 작업의 효율성을 도모할 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 실시 예에 의한 선박의 가스 관리시스템(100, 200, 300)은 엔진(10)의 정지 시 각종 배관이라 설비 등에 잔존하는 잔류가스를 잔류가스의 압력과 서브탱크(150)의 압력 차와 잔류가스의 자중을 활용하여 자발적으로 회수하여 처리할 수 있으므로 설비 운용의 효율성이 향상될 수 있다.
나아가, 잔류가스의 자발적인 회수 및 순환을 구현함에도 불구하고, 잔류가스의 압력과 서브탱크(150)의 압력 차를 이용하므로 선체 상에서 배관 또는 설비 등을 엔진(10) 보다 낮게 배치할 필요가 없어져, 선체의 구조 안전성 및 거동 안정성이 향상될 수 있다.
100, 200, 300: 가스 관리시스템 110: 저장탱크
120: 연료가스 공급라인 121: 부스팅펌프
122: 흡입탱크 130: 연료가스 복귀라인
131: 유입안내라인 140: 연료가스 회수라인
141: 회수유도라인 150: 제1 서브탱크
160: 제2 서브탱크 180: 치환라인

Claims (19)

  1. 액화가스 및 이로부터 발생하는 증발가스를 수용하는 저장탱크;
    상기 저장탱크의 액화가스를 가압하는 부스팅펌프가 마련되고, 상기 부스팅펌프에 의해 가압된 액화가스를 엔진에 연료가스로 공급하는 연료가스 공급라인;
    상기 엔진에서 소비되지 않은 잉여가스를 순환시키는 연료가스 복귀라인; 및
    상기 연료가스 공급라인과 상기 연료가스 복귀라인은 상기 엔진을 매개로 서로 연결되되, 상기 엔진의 정지 시 상기 연료가스 공급라인과 상기 연료가스 복귀라인 및 상기 엔진 중 적어도 어느 하나에 잔존하는 잔류가스를 회수하는 연료가스 회수라인을 포함하고,
    상기 연료가스 회수라인의 입구는 상기 연료가스 공급라인 상 상기 부스팅펌프의 후단 또는 상기 연료가스 복귀라인에 연결되며,
    상기 연료가스 회수라인의 입구 측 단부에는
    상기 연료가스 공급라인 또는 상기 연료가스 복귀라인으로부터 하방으로 연장되는 회수유도라인이 마련되는 선박의 가스 관리시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연료가스 회수라인은
    상기 엔진의 저면 보다 상측에 배치되는 선박의 가스 관리시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연료가스 공급라인 또는 상기 연료가스 복귀라인은
    상기 회수유도라인이 연결되는 지점의 전단 및 후단에 하방으로 굴곡지게 형성되는 유입안내라인을 포함하는 선박의 가스 관리시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 연료가스 공급라인 또는 상기 연료가스 복귀라인은
    상기 회수유도라인이 연결되는 지점을 향할수록 하방으로 경사지게 형성되는 유입안내부를 포함하는 선박의 가스 관리시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연료가스 회수라인의 내경은
    상기 연료가스 공급라인의 내경 및 상기 연료가스 복귀라인의 내경 보다 작게 마련되는 선박의 가스 관리시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 회수유도라인에 마련되는 제1 흐름제어밸브;
    상기 연료가스 공급라인 상 상기 부스팅펌프의 후단에 마련되는 제2 흐름제어밸브; 및
    상기 연료가스 복귀라인에 마련되는 제3 흐름제어밸브를 더 포함하는 선박의 가스 관리시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 연료가스 회수라인에 의해 회수된 상기 잔류가스를 일시적으로 수용하고 액체성분을 분리하되, 상압으로 마련되는 제1 서브탱크를 더 포함하는 선박의 가스 관리시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 서브탱크에서 분리된 액체성분을 자중에 의해 공급받도록 상기 제1 서브탱크 보다 하측에 배치되고, 액체성분을 분리하는 제2 서브탱크; 및
    상기 제2 서브탱크의 내부 압력을 조절하도록 불활성가스를 상기 제2 서브탱크로 주입시키는 제1 가압라인을 더 포함하고,
    상기 연료가스 공급라인은
    상기 제2 서브탱크에서 분리된 액체성분을 자중에 의해 공급받도록 적어도 일부가 상기 제2 서브탱크 보다 하측에 배치되는 선박의 가스 관리시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연료가스 회수라인의 출구는
    상기 제1 서브탱크에 연결되는 제1 분기라인 및 상기 제2 서브탱크에 연결되는 제2 분기라인으로 분기되어 마련되는 선박의 가스 관리시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 분기라인에 마련되는 제4 흐름제어밸브; 및
    상기 제2 분기라인에 마련되는 제5 흐름제어밸브를 더 포함하는 선박의 가스 관리시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 연료가스 공급라인은
    상기 부스팅펌프의 전단에 마련되되 액체성분을 분리하는 흡입탱크를 더 포함하는 선박의 가스 관리시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 연료가스 복귀라인은
    출구가 상기 흡입탱크에 연결되어 상기 잉여가스를 상기 흡입탱크로 순환시키는 선박의 가스 관리시스템.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 연료가스 공급라인의 내부 압력을 조절하도록 불활성가스를 상기 연료가스 공급라인 상 상기 부스팅펌프의 후단 측에 주입시키는 제2 가압라인; 및
    상기 연료가스 복귀라인의 내부 압력을 조절하도록 불활성가스를 상기 연료가스 복귀라인으로 주입시키는 제3 가압라인을 더 포함하는 선박의 가스 관리시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 연료가스 공급라인 및 상기 연료가스 복귀라인에 존재하는 상기 잔류가스 또는 상기 불활성가스를 상기 제1 서브탱크로 회수하도록 입구가 상기 연료가스 공급라인 및 상기 연료가스 복귀라인 중 적어도 어느 하나에 연결되고, 출구가 상기 제1 서브탱크에 연결되는 치환라인을 더 포함하는 선박의 가스 관리시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 치환라인에 마련되는 제6 흐름제어밸브를 더 포함하는 선박의 가스 관리시스템.
  16. 제12항에 있어서,
    입구가 상기 제1 서브탱크의 저면 측에 연결되고, 출구가 상기 제2 서브탱크에 연결되는 제1 순환라인; 및
    입구가 상기 제2 서브탱크의 저면 측에 연결되고, 출구가 상기 흡입탱크에 연결되는 제2 순환라인을 더 포함하는 선박의 가스 관리시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 연료가스 회수라인은
    상기 회수유도라인에 마련되어 수위 또는 내부 온도를 검출하는 감지부를 더 포함하는 선박의 가스 관리시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 연료가스 공급라인과 상기 연료가스 복귀라인 및 상기 연료가스 회수라인은 적어도 일부가 이중배관으로 마련되고,
    상기 이중배관의 내측으로 공기 또는 불활성가스가 주입되도록 마련되는 선박의 가스 관리시스템.
  19. 제6항에 있어서,
    상기 회수유도라인 및 상기 제1 흐름제어밸브를 감싸고 내측으로 공기 또는 불활성가스가 주입되는 이중격리장치를 더 포함하고,
    상기 이중격리장치는
    작업자 또는 유지보수장치의 출입이 가능하도록 개방 및 폐쇄되는 도어를 포함하는 선박의 가스 관리시스템.
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