KR102538935B1 - 선박의 전력 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고장모드영향분석(FMEA; Failure Mode and Effect Analysis)을 수행해야하는 액화가스 선적 선박에 발전엔진을 3대만 구비하더라도, 안전기준을 충족하면서 전력을 제어할 수 있는 선박의 전력 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 선박의 전력 제어 시스템은, 선박에서 필요로 하는 전력을 생산하는 제1 발전엔진; 제2 발전엔진; 및 제3 발전엔진; 상기 제1 발전엔진과 연결되어 제1 발전엔진에서 생산된 전력을 분배하고 제어하는 제1 스위치보드; 상기 제2 발전엔진과 연결되어 제2 발전엔진에서 생산된 전력을 분배하고 제어하는 제2 스위치보드; 비상상황에서 선내 필수 장비만 가동시키도록 전력을 생산하는 비상용 발전엔진; 및 상기 비상용 발전엔진과 연결되어 비상용 발전엔진에서 생산된 전력을 선내 필수 장비로 분배 공급하고 제어하는 비상용 스위치보드;를 포함하고, 상기 제3 발전엔진은 상기 제1 스위치보드 및 제2 스위치보드와 선택적으로 연결되고, 상기 제1 스위치보드 및 제2 스위치보드는 상기 비상용 스위치보드와 연결되며, 상기 비상용 스위치보드는 상기 제1 스위치보드 및 제2 스위치보드의 전력을 분배할 수 있는 기능이 탑재될 수 있다.

Description

선박의 전력 제어 시스템 및 방법 {Dual Fuel Engine Power Control Operation System and Method for Ship}

본 발명은 고장모드영향분석(FMEA; Failure Mode and Effect Analysis)을 수행해야하는 액화가스 선적 선박에 발전엔진을 3대만 구비하더라도, 안전기준을 충족하면서 전력을 제어할 수 있는 선박의 전력 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas) 카고를 운반하는 LNG 운반선(LNGC; LNG Carrier)의 경우, LNG 카고 핸들링(cargo handling)을 위하여 반드시 고장모드영향분석(FMEA; Failure Mode and Effect Analysis)을 수행해야 한다. 고장모드영향분석이란 LNG의 선적, 하역 및 운반 등 LNG를 핸들링하는 과정에서 발생하는 공정 중단 등의 문제점들에 대해 미리 예측하고 효과적으로 대응할 수 있도록, 경험적으로 설계 및 운전 방법을 개선하여, 최적의 신뢰성을 달성하도록 하는 것이다.

LNG 운반선의 고장모드영향분석 중 가장 중요한 것은, LNG를 저장하는 카고탱크의 압력이 상승하였을 때 이를 처리하는 방법이다. LNG는 1기압 하에서 약 -163℃의 액화점을 가지는 극저온의 액화가스이므로, 핸들링 중에 쉽게 기화되어 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생한다. 특히 LNG 카고를 저장하는 카고탱크에 증발가스 생성량이 많아지면 카고탱크의 내압이 상승하여 탱크 파손의 위험이 있으므로, 적시에 적절히 처리해야만 한다.

LNG 운반선에는 카고탱크의 압력이 안전압력 이상으로 상승하였을 때 가스 상태의 LNG를 긴급으로 처리할 수 있는 가장 일반적인 수단으로서, 가스를 연소시켜 처리하는 GCU(Gas Combustion Unit)이 필수로 구비된다.

이와 같이 LNG 운반선에서 GCU의 역할은 매우 중요하므로, 항시 정상적으로 가동되도록 관리되어야 한다. 이러한 이유로 GCU를 가동하는 시스템은, 어느 하나의 가동 시스템이 작동불능일 때 대체 시스템을 이용하여 GCU를 가동할 수 있도록 이중(redundancy)으로 구성되어야 한다.

일례로, GCU 가동 시스템에는, 가스를 GCU의 운전압력까지 압축하여 GCU로 이송하는 가스 컴프레서(gas compressor)가 포함되고, 가스 컴프레서는 디젤 발전기(diesel generator)가 생산하는 전력에 의해 작동된다. 이때 가스 컴프레서가 어떠한 상황에서도 정상적으로 작동될 수 있도록, 2대의 디젤 발전기가 구비되며, 2대 이상의 디젤 발전기가 항시 가동된다.

통상적으로 LNG 운반선에서 FMEA를 만족하기 위해서는, 4대의 디젤 발전기가 구비되며, 4대의 디젤 발전기를 2대씩 묶어 두 그룹의 디젤 발전기로 나누어 각 그룹별로 생산전력 분배와 연관 장치 제어를 나누어 실시한다.

즉, 종래의 LNG 운반선에는 2대씩 두 그룹으로 나누어지는 총 4대의 디젤 발전기와, 각 그룹의 디젤 발전기에서 생산되는 전력을 각 수요처에 분배 및 공급하는 2개의 스위치보드가 마련된다.

이와 같이 4대의 디젤 발전기가 구비되는 것은 리던던시를 목적으로 한 그룹에서 적어도 하나의 디젤 발전기는 실제 가동될 필요가 없음에도 불구하고 항시 준비(ready) 상태로서 가동 중에 있어야 하고, 실제 활용 빈도가 낮음에도 반드시 설치해야 하므로 설치 및 운영 비용, 설치 공간 및 부가 설비들의 연결 등 선박의 운영 상 부담이 컸다.

본 발명은 상술한 문제점들을 개선하고자, 액화가스 운반선에서 3대의 발전기만으로도 FMEA를 만족시킬 수 있는 선박의 전력 제어 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 선박에서 필요로 하는 전력을 생산하는 제1 발전엔진; 제2 발전엔진; 및 제3 발전엔진; 상기 제1 발전엔진과 연결되어 제1 발전엔진에서 생산된 전력을 분배하고 제어하는 제1 스위치보드; 상기 제2 발전엔진과 연결되어 제2 발전엔진에서 생산된 전력을 분배하고 제어하는 제2 스위치보드; 비상상황에서 선내 필수 장비만 가동시키도록 전력을 생산하는 비상용 발전엔진; 및 상기 비상용 발전엔진과 연결되어 비상용 발전엔진에서 생산된 전력을 선내 필수 장비로 분배 공급하고 제어하는 비상용 스위치보드;를 포함하고, 상기 제3 발전엔진은 상기 제1 스위치보드 및 제2 스위치보드와 선택적으로 연결되고, 상기 제1 스위치보드 및 제2 스위치보드는 상기 비상용 스위치보드와 연결되며, 상기 비상용 스위치보드는 상기 제1 스위치보드 및 제2 스위치보드의 전력을 분배할 수 있는 기능이 탑재되는, 선박의 전력 제어 시스템이 제공된다.

바람직하게는, 상기 제1 발전엔진을 가동시키기 위해 운전되어야 하는 제1 발전엔진용 보조장치; 상기 제2 발전엔진을 가동시키기 위해 운전되어야 하는 제2 발전엔진용 보조장치; 상기 제3 발전엔진을 가동시키기 위해 운전되어야 하는 제3 발전엔진용 보조장치; 상기 제1 스위치보드를 통해 상기 제1 발전엔진용 보조장치에 전력을 공급하는 제1 발전엔진용 보조 캐비넷; 상기 제2 스위치보드를 통해 상기 제2 발전엔진용 보조장치에 전력을 공급하는 제2 발전엔진용 보조 캐비넷; 및 상기 발전용 스위치보드를 통해 제3 발전엔진용 보조장치에 전력을 공급하는 제3 발전엔진용 보조 캐비넷;을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 무정전 전원장치로서, 상기 선내 전원 공급 중단 시 상기 제1 발전엔진용 보조 캐비넷에 전력을 공급하는 제1 발전엔진용 UPS; 무정전 전원장치로서, 상기 선내 전원 공급 중단 시 상기 제2 발전엔진용 보조 캐비넷에 전력을 공급하는 제2 발전엔진용 UPS; 및 무정전 전원장치로서, 상기 선내 전원 공급 중단 시 일시적으로 가동되어 상기 제3 발전엔진용 보조 캐비넷에 전력을 공급하는 제3 발전엔진용 UPS;를 포함하고, 상기 제1 발전엔진용 UPS는 상기 제1 스위치보드 및 비상용 스위치보드로부터 전력 및 신호를 공급받고, 상기 제2 발전엔진용 UPS는 상기 제2 스위치보드 및 비상용 스위치보드로부터 전력 및 신호를 공급받으며, 상기 제3 발전엔진용 UPS는 상기 제1 스위치보드 및 비상용 스위치보드로부터 전력 및 신호를 공급받을 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 스위치보드로부터 제어신호를 받아 상기 제1 발전엔진 및 제1 발전엔진용 보조장치를 제어하는 제1 발전엔진용 인터페이스 캐비넷; 상기 제2 스위치보드로부터 제어신호를 받아 상기 제2 발전엔진 및 제2 발전엔진용 보조장치를 제어하는 제2 발전엔진용 인터페이스 캐비넷; 상기 제1 스위치보드 및 제2 스위치보드로부터 제어신호를 받는 인터페이스 박스; 및 상기 인터페이스 박스로부터 제어신호를 받아 상기 제3 발전엔진 및 제3 발전엔진용 보조장치를 제어하는 제3 발전엔진용 인터페이스 캐비넷;을 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 무정전 전원장치로서, 상기 선내 전원 공급 중단 시 일시적으로 가동되어 상기 제3 발전엔진용 보조 캐비넷에 전력을 공급하는 제3 발전엔진용 UPS;를 더 포함하고, 상기 인터페이스 박스는 상기 제3 발전엔진용 UPS로부터 전력을 공급받아 가동될 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 선박에서 필요로 하는 전력을 생산하는 제1 발전엔진; 제2 발전엔진; 및 제3 발전엔진; 상기 제1 발전엔진과 연결되어 제1 발전엔진에서 생산된 전력을 분배하고 제어하는 제1 스위치보드; 상기 제2 발전엔진과 연결되어 제2 발전엔진에서 생산된 전력을 분배하고 제어하는 제2 스위치보드; 비상상황에서 선내 필수 장비만 가동시키도록 전력을 생산하는 비상용 발전엔진; 및 상기 비상용 발전엔진과 연결되어 비상용 발전엔진에서 생산된 전력을 선내 필수 장비로 분배 공급하고 제어하는 비상용 스위치보드;를 포함하고, 상기 제1 스위치보드 및 제2 스위치보드는 상기 비상용 스위치보드와 연결되며, 상기 제3 발전엔진은 상기 비상용 스위치보드로부터 전력을 공급받아 가동되는, 선박의 전력 제어 시스템이 제공된다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 의하면, 전력을 생산하는 제1 발전엔진, 제2 발전엔진 및 제3 발전엔진을 포함하는 선박의 전력 제어 방법에 있어서, 상기 제1 발전엔진을 가동시키기 위하여, 상기 제1 발전엔진과 연결된 제1 스위치보드로부터 상기 제1 발전엔진용 보조장치에 전력을 공급하고, 상기 제2 발전엔진을 가동시키기 위하여 상기 제2 발전엔진과 연결된 제2 스위치보드로부터 상기 제2 발전엔진용 보조장치에 전력을 공급하며, 상기 제3 발전엔진을 가동시키기 위하여, 상기 선박의 비상용 발전엔진으로부터의 전력을 분배하고 제어신호를 보내기 위해 구비되는 비상용 스위치보드로부터 상기 제1 스위치보드 및 제2 스위치보드 중 어느 하나로부터 전력을 공급받아 상기 제3 발전엔진용 보조장치에 전력을 공급하는, 선박의 전력 제어 방법이 제공된다.

바람직하게는, 상기 제1 스위치보드로부터 상기 제1 발전엔진 및 상기 제1 발전엔진용 보조장치에 제어신호를 보내 제어하고, 상기 제2 스위치보드로부터 상기 제2 발전엔진 및 상기 제2 발전엔진용 보조장치에 제어신호를 보내 제어하며, 상기 제1 스위치보드 및 제2 스위치보드 중 어느 하나로부터 인터페이스 박스로 제어신호를 보내고, 상기 인터페이스 박스로부터 상기 제3 발전엔진 및 상기 제3 발전엔진용 보조장치에 제어신호를 보내 제어할 수 있다.

바람직하게는, 선내 전원 공급이 중단되어도 상기 제3 발전엔진에 전원 공급이 가능하도록 구비되는 제3 발전엔진용 UPS와 상기 제1 스위치보드 및 비상용 스위치보드를 연결하고, 상기 인터페이스 박스를 가동하기 위하여 상기 제3 발전엔진용 UPS로부터 상기 제1 스위치보드 및 비상용 스위치보드를 통해 전력을 공급할 수 있다.

본 발명에 따른 선박의 전력 제어 시스템 및 방법은, 발전엔진을 3대만 구비하여 운영하더라도, 카고 핸들링을 위한 고장모드영향분석(FMEA)에 따른 안전기준을 충족시킬 수 있어, 선박의 운영비용(OPEX) 및 설치비용(CAPEX)을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전력 제어 시스템의 장치 간 전기적 연결 관계를 간략하게 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전력 제어 시스템의 장치 간 전기적 연결 관계를 간략하게 도시한 것이다.

본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

후술하는 본 발명의 실시예들에서 액화가스는, 가스를 저온으로 액화시켜 수송할 수 있고, 저장된 상태에서 증발가스가 발생하며 엔진 등의 연료로 사용될 수 있는 모든 종류의 액화가스를 포함할 수 있다. 이러한 액화가스는 예를 들어 LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같은 액화석유화학가스일 수 있다. 다만, 후술하는 실시예에서는 대표적인 액화가스 중 하나인 LNG가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

또한, 후술하는 본 발명의 실시예들에서 선박은, 액화가스를 저장하는 저장탱크가 마련되는 모든 종류의 선박일 수 있다. 대표적으로 LNG 운반선(LNG Carrier), 액체수소 운반선, LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit)와 같이 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물도 포함될 수 있으며, 본 발명을 설명하는데 있어서 선박은 LNG 운반선인 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

또한, 후술하는 본 발명의 실시예들에서 발전엔진은, 선내 전력을 생산하는 여러 발전기가 적용될 수 있으나, 후술하는 실시예에서 발전엔진은 가스연료와 연료유를 선택적으로 또는 혼합하여 연료로서 사용하는 이중연료엔진으로서, DFGE(Dual Fuel Gas Engine)가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

DFGE는, 4-행정(4-stroke) 사이클을 채택하는 이중연료엔진으로서, 발전용으로 주로 사용되며, 약 6.5 bar 정도의 저압 천연가스를 연소용 공기 입구에 주입하여, 피스톤이 올라가면서 압축시키는 오토 사이클을 기준으로 작동한다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전력 제어 시스템 및 방법을 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전력 제어 시스템은, 제1 발전엔진(100), 제2 발전엔진(200) 및 제3 발전엔진(300)과, 제1 발전엔진(100)에서 생성된 전력을 공급받아 선내 전력 수요처로 분배 공급하고 제어하는 제1 스위치보드(110) 및 제2 발전엔진(200)에서 생성된 전력을 공급받아 선내 전력 수요처로 분배 공급하고 제어하는 제2 스위치보드(210)를 포함한다.

즉, 본 실시예에 따른 선박의 전력 제어 시스템은, 4대의 발전엔진과 2개의 스위치보드를 포함하는 선박의 전력 제어 시스템과는 달리, 선박의 크기와 요구되는 전력 생산 용량 등 기존 선박과 동일한 조건 하에서, 최초로 3대의 발전엔진(100, 200, 300)과 2개의 스위치보드(110, 210)를 포함하더라도 선내 발전엔진 및 전력 제어와 관련된 FMEA에 따른 기준을 충족시킬 수 있는 선박의 전력 제어 시스템 및 방법을 제공한다.

본 실시예에서 제1 스위치보드(110)와 제2 스위치보드(210)는 AC 6.6KV의 고전압을 440V의 저전압으로 변압하여 전력 수요처로 공급할 수 있다. 또한, 본 실시예에서 제1 발전엔진(100)과 제2 발전엔진(200)의 출력은 각각 3920kW이고, 제3 발전엔진(300)의 출력은 이들보다 높은 4400kW인 것을 예로 들어 설명한다.

선박의 발전엔진(100, 200, 300)은 전력을 생산하는 전력 공급처이지만, 가동을 위해서는 전력을 사용하기도 하므로 전력 수요처이기도 하다. 또한, 발전엔진(100, 200, 300)과 관련된 시스템을 제어하기 위한 전기적 신호를 전송하는데에도 전력이 소모된다.

따라서, 선박에는 발전엔진(100, 200, 300)을 작동하기 위하여 운전되어야 하는 보조장치들에 전력을 공급해주기 위한 발전엔진용 보조 캐비넷(auxiliary cabinet)(150, 250, 350)이 각 발전엔진(100, 200, 300) 당 구비된다.

발전엔진(100, 200, 300)을 작동하기 위해 전력이 필수로 공급되어야 하는 보조장치로는, 파일럿 오일 펌프(120, 220, 320)와, 크랭크 케이스 벤트 팬(crank case vent fan)(130, 230, 330)과, 배기가스 벤트 팬(exhaust gas vent fan)(140, 240, 340) 등이 있다. 이 보조장치는 각각 440V의 전력을 필요로 한다.

파일럿 오일 펌프(120, 220, 320)는, 발전엔진(100, 200, 300)이 연료유를 연료로 사용하는 연료유 운전모드로 운전되는 경우와 가스를 연료로 사용하는 가스 운전모드로 운전되는 경우에 모두, 연료의 연소를 돕기 위한 파일럿 오일(pilot oil)을 발전엔진(100, 200, 300)으로 공급해주는 역할을 한다.

크랭크 케이스 벤트 팬(130, 230, 330)은, 발전엔진(100, 200, 300)의 크랭크 케이스를 환기(ventilation)시킬 수 있도록 구비되는 장치이다.

배기가스 벤트 팬(140, 240, 340)은, 발전엔진(100, 200, 300)의 배기가스를 배출시키는 것을 돕는 장치이다.

파일럿 오일 펌프(120, 220, 320)와, 크랭크 케이스 벤트 팬(crank case vent fan)(130, 230, 330)과, 배기가스 벤트 팬(exhaust gas vent fan)(140, 240, 340)은 각 발전엔진(100, 200, 300) 당 각각 구비된다.

본 실시예의 제1 발전엔진(100)은 제1 스위치보드(110)와 연결되며, 제1 발전엔진(100)에 의해 생성된 전력은 제1 스위치보드(110)에 의해 제어되고, 제1 발전엔진(100)을 운전하기 위하여 가동되어야 하는 보조장치, 즉, 제1 발전엔진용 파일럿 오일 펌프(120), 제1 발전엔진용 크랭크 케이스 벤트 팬(130) 및 제1 발전엔진용 배기가스 벤트 팬(140)으로는 제1 발전엔진용 보조 캐비넷(150)으로부터 전력을 공급한다.

제1 발전엔진용 보조 캐비넷(150)으로부터 전력은 제1 발전엔진용 파일럿 오일 펌프(120)로 공급되고, 또한, 제1 스위치보드(110)를 거쳐 제1 발전엔진용 크랭크 케이스 벤트 팬(130) 및 제1 발전엔진용 배기가스 벤트 팬(140)으로도 공급된다.

본 실시예의 제2 발전엔진(200)은 제2 스위치보드(210)와 연결되며, 제2 발전엔진(200)에 의해 생성된 전력은 제2 스위치보드(210)에 의해 제어되고, 제2 발전엔진(200)을 운전하기 위하여 가동되어야 하는 보조장치, 즉, 제2 발전엔진용 파일럿 오일 펌프(220), 제2 발전엔진용 크랭크 케이스 벤트 팬(230) 및 제2 발전엔진용 배기가스 벤트 팬(240)으로는 제2 발전엔진용 보조 캐비넷(250)으로부터 전력을 공급한다.

제2 발전엔진용 보조 캐비넷(250)으로부터 전력은 제2 발전엔진용 파일럿 오일 펌프(220)로 공급되고, 또한, 제2 스위치보드(210)를 거쳐 제2 발전엔진용 크랭크 케이스 벤트 팬(230) 및 제2 발전엔진용 배기가스 벤트 팬(240)으로도 공급된다.

본 실시예의 제3 발전엔진(300)은 제1 스위치보드(110) 및 제2 스위치보드(210)와 선택적으로 연결되고, 제3 발전엔진(300)에 의해 생성된 전력은 제1 스위치보드(110) 및 제2 스위치보드(210) 중 어느 하나에 의해 제어된다.

예를 들어, 제3 발전엔진(300)에서 생성된 전력을 제1 스위치보드(110)에서 분배 및 제어하고, 제3 발전엔진(300) 및 제3 발전엔진(300)을 운전하기 위해 가동되어야 하며 가동을 위해 전력을 필요로 하는 장치들(320, 330, 340)은 제1 스위치보드(110)로부터 전력을 공급받다가, 제1 스위치보드(110)가 작동 불가능한 상태가 되면 제2 스위치보드(210)로 연결 상태를 전환(swing)하여 제3 발전엔진(300)에서 생성된 전력을 제2 스위치보드(210)에서 분배 및 제어하고, 제3 발전엔진(300) 및 제3 발전엔진(300)을 운전하기 위해 가동되어야 하며 가동을 위해 전력을 필요로 하는 장치들(320, 330, 340)은 제2 스위치보드(210)로부터 전력을 공급받는다.

제3 발전엔진(300)이 제1 스위치보드(110)와 제2 스위치보드(210) 중 어느 한 쪽에만 고정으로 연결되어 어느 한 쪽의 스위치보드로부터만 전력을 공급받거나, 어느 한 쪽의 스위치보드에 의해 생산된 전력이 제어된다면, 어느 한 쪽의 스위치보드가 파손되는 등 작동 불가 상태일 때 제3 발전엔진(300)도 가동이 불가하게 되어 선내 전력 수요를 충족시킬 수 없고, 리던던시 구비 조건을 만족할 수도 없다.

따라서, 제1 스위치보드(110) 및 제2 스위치보드(210)는 각각의 스위치보드 룸에 설치되며, 둘 중 어느 하나가 파손 등의 문제로 작동할 수 없게되더라도 나머지 하나의 스위치보드로 선박의 운용이 가능하도록 구비되어야 한다.

한편, 선박에는 비상용 발전엔진(400)과 화재 등 비상 상황 시에 비상용 발전엔진(400)에서 생성된 전력을 공급받아, 선내 필수 장비만 가동시키고 소화(fire fighting) 장비 또는 발전엔진(100, 200, 300)의 시동을 돕는 역할을 하는 비상용 스위치보드(410)가 필수로 구비된다.

본 실시예에 따르면, 제1 스위치보드(110) 및 제2 스위치보드(210)를 비상용 스위치보드(410)와 전력 및 제어신호가 연결되도록 하고, 비상용 스위치보드(410)에 의해 제1 스위치보드(110) 및 제2 스위치보드(210)의 전력을 분배할 수 있는 기능을 적용한다.

즉, 본 실시예에 따른 전력 제어 시스템은, 비상용 발전엔진(400)과 제1 스위치보드(110) 및 제2 스위치보드(210)가 비상용 스위치보드(410)에 의해 연결된 상태에 있도록 한다.

본 실시예에서 제3 발전엔진(300)을 운전하기 위하여 가동되어야 하는 보조장치, 즉 제3 발전엔진용 파일럿 오일 펌프(320), 제3 발전엔진용 크랭크 케이스 벤트 팬(330) 및 제3 발전엔진용 배기가스 벤트 팬(340)으로는 제3 발전엔진용 보조 캐비넷(350)으로부터 전력을 공급한다.

또한, 제3 발전엔진용 보조 캐비넷(350)으로부터의 전력은 제3 발전엔진용 파일럿 오일 펌프(320)로 공급되며, 본 실시예에 따르면, 제3 발전엔진용 크랭크 케이스 벤트 팬(330) 및 제3 발전엔진용 배기가스 벤트 팬(340)으로 공급되는 전력은, 제3 발전엔진용 보조 캐비넷(350)으로부터 비상용 스위치보드(410)를 거쳐 공급되도록 구성된다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 선박에 발전엔진(100, 200, 300)이 3대만 구비되더라도, 제3 발전엔진(300)이 제1 스위치보드(110)와 제2 스위치보드(210)에 연결 전환이 가능하도록 구비됨으로써, 어느 한쪽의 스위치보드(110, 210)가 작동 불가 상태이더라도, 제3 발전엔진(300)을 정상적으로 가동할 수 있고, 리던던시 구비 조건을 충족할 수 있다.

한편, 선박에는 무정전 전원장치로서, 정전 등 갑작스럽게 전원 공급이 중단될 때에도 일시적으로 가동되어 전원을 공급하는 무정전 전원 공급장치(UPS; Uninterruptible Power System)가 각 발전엔진(100, 200, 300)별로 구비된다. 갑작스럽게 전원 공급이 중단되는 비상 상황이 발생하면, 각 발전엔진용 UPS(160, 260, 360)는 220V와 24V의 전력 중 필요한 전력을 각 발전엔진용 보조 캐비넷(150, 250, 350)으로 공급한다.

제1 발전엔진용 UPS(160)는 제1 스위치보드(110) 및 비상용 스위치보드(410)와 연결되고, 제2 발전엔진용 UPS(260)는 제2 스위치보드(210) 및 비상용 스위치보드(410)와 연결되며, 제3 발전엔진용 UPS(360)는 제1 스위치보드(110) 및 비상용 스위치보드(410)와 연결된다.

즉, 비상 시에 UPS(160, 260, 360)로부터의 전력은, 발전엔진용 보조 캐비넷(150, 250, 350)으로 송전하고, 발전엔진용 보조 캐비넷(150, 250, 350)으로부터 각 스위치보드(110, 210, 410)로 송전함으로써, 발전엔진(100, 200, 300)을 시동하거나 또는 발전엔진(100, 200, 300)을 운전하기 위해 가동되어야 하는 보조장치들로 전력이 공급되어 정상 작동되도록 한다.

발전엔진(100, 200, 300) 및 발전엔진(100, 200, 300)을 가동시키기 위한 보조장치들의 제어는, 제어 패널인 인터페이스 캐비넷(170, 270, 370)으로부터 제어 신호를 받아 제어되는데, 인터페이스 캐비넷(170, 270, 370)은 각 발전엔진(100, 200, 300) 별로 구비된다.

제1 발전엔진용 인터페이스 캐비넷(170)은 제1 스위치보드(110)와 연결되어 제1 스위치보드(110)로부터 제어신호를 받아 제1 발전엔진(100) 및 그의 보조장치들을 제어하도록 하고, 제2 발전엔진용 인터페이스 캐비넷(270)은 제2 스위치보드(210)와 연결되어 제2 스위치보드(210)로부터 제어신호를 받아 제2 발전엔진(200) 및 그의 보조장치들을 제어하도록 한다.

본 실시예에 따르면, 제3 발전엔진(300) 및 그의 보조장치들을 제어하기 위하여, 제3 발전엔진용 UPS(360)로부터 전력을 공급받아 가동되는 인터페이스 박스(380)를 더 포함한다. 인터페이스 박스(380)는 24V의 전력을 필요로 한다.

인터페이스 박스(380)는 제1 스위치보드(110) 및 제2 스위치보드(210)와 연결되어, 제1 스위치보드(110) 및 제2 스위치보드(210) 중 현재 사용 가능한 스위치보드(110, 210)로부터 제어신호를 전송받아 제3 발전엔진용 인터페이스 캐비넷(370)에 전송하고, 제3 발전엔진용 인터페이스 캐비넷(370)은 그 제어신호를 받아 제3 발전엔진(300) 및 그의 보조장치들을 제어하도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전력 제어 시스템 및 방법은, 발전엔진(100, 200, 300)을 3대만 적용함으로써 선박의 운영비용을 줄일 수 있고, FEMA를 만족을 위한 전력 공급 및 제어를 실시할 수 있다.

또한, 발전엔진(100, 200, 300)은 3대 구비하되 전력의 분배와 제어를 담당하는 스위치보드(210, 220)는 2개만 구비하고, 3대의 발전엔진(100, 200, 300) 중에서 제1 발전엔진(100)과 제2 발전엔진(200)은 각각 전담 스위치보드(110, 210)와 연결하며, 비상용 발전엔진(400)의 전담 스위치보드인 비상용 스위치보드(410)에 제1 스위치보드(110)와 제2 스위치보드(210)의 전력을 분배할 수 있는 기능을 적용하여, 제3 발전엔진(300)과 제1 스위치보드(110) 및 제2 스위치보드(210)와의 연결관계가 전환(swing)가능한 로직(logic)을 구성하였다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발전엔진(100, 200, 300)을 가동하는데 필요한 보조장치 등에 공급할 전력을 비상용 스위치보드(410)에서 분배하도록 함으로써, 3대의 발전엔진으로도 LNG 운반선의 FMEA를 만족하는 최소한의 전력 제어 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

100, 200, 300 : 발전엔진
110, 210 : 스위치보드
400 : 비상용 발전엔진
410 : 비상용 스위치보드
120, 220, 320 : 파일럿 오일 펌프
130, 230, 330 : 크랭크 케이스 벤트 팬
140, 240, 340 : 배기가스 벤트 팬
150, 250, 350 : 보조 캐비넷
160, 260, 360 : 무정전 전원 공급장치(UPS)
170, 270, 370 : 인터페이스 캐비넷
380 : 인터페이스 박스

Claims (9)

1. 선박에서 필요로 하는 전력을 생산하는 제1 발전엔진 및 제2 발전엔진;
   상기 제1 발전엔진과 연결되어 제1 발전엔진에서 생산된 전력을 분배하고 제어하는 제1 스위치보드;
   상기 제2 발전엔진과 연결되어 제2 발전엔진에서 생산된 전력을 분배하고 제어하는 제2 스위치보드;
   비상상황에서 선내 필수 장비만 가동시키도록 전력을 생산하는 비상용 발전엔진;
   상기 비상용 발전엔진, 제1 스위치보드 및 제2 스위치보드와 연결되어 비상용 발전엔진에서 생산된 전력, 제1 스위치보드 및 제2 스위치보드의 전력을 분배 공급하고 제어하는 비상용 스위치보드;
   상기 제1 발전엔진 및 제2 발전엔진보다 높은 출력을 가지며, 상기 제1 스위치보드 및 제2 스위치보드와 선택적으로 연결되는 제3 발전엔진;
   상기 제1 발전엔진을 가동시키기 위해 운전되어야 하는 제1 발전엔진용 보조장치;
   상기 제2 발전엔진을 가동시키기 위해 운전되어야 하는 제2 발전엔진용 보조장치; 및
   상기 제3 발전엔진을 가동시키기 위해 운전되어야 하는 제3 발전엔진용 보조장치;
   상기 제1 스위치보드를 통해 상기 제1 발전엔진용 보조장치에 전력을 공급하는 제1 발전엔진용 보조 캐비넷;
   상기 제2 스위치보드를 통해 상기 제2 발전엔진용 보조장치에 전력을 공급하는 제2 발전엔진용 보조 캐비넷; 및
   상기 비상용 스위치보드를 통해 제3 발전엔진용 보조장치에 전력을 공급하는 제3 발전엔진용 보조 캐비넷;을 포함하는, 선박의 전력 제어 시스템.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   무정전 전원장치로서, 선내 전원 공급 중단 시 상기 제1 발전엔진용 보조 캐비넷에 전력을 공급하는 제1 발전엔진용 UPS;
   무정전 전원장치로서, 선내 전원 공급 중단 시 상기 제2 발전엔진용 보조 캐비넷에 전력을 공급하는 제2 발전엔진용 UPS; 및
   무정전 전원장치로서, 선내 전원 공급 중단 시 일시적으로 가동되어 상기 제3 발전엔진용 보조 캐비넷에 전력을 공급하는 제3 발전엔진용 UPS;를 포함하고,
   상기 제1 발전엔진용 UPS는 상기 제1 스위치보드 및 비상용 스위치보드로부터 전력 및 신호를 공급받고,
   상기 제2 발전엔진용 UPS는 상기 제2 스위치보드 및 비상용 스위치보드로부터 전력 및 신호를 공급받으며,
   상기 제3 발전엔진용 UPS는 상기 제1 스위치보드 및 비상용 스위치보드로부터 전력 및 신호를 공급받는, 선박의 전력 제어 시스템.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 스위치보드로부터 제어신호를 받아 상기 제1 발전엔진 및 제1 발전엔진용 보조장치를 제어하는 제1 발전엔진용 인터페이스 캐비넷;
   상기 제2 스위치보드로부터 제어신호를 받아 상기 제2 발전엔진 및 제2 발전엔진용 보조장치를 제어하는 제2 발전엔진용 인터페이스 캐비넷;
   상기 제1 스위치보드 및 제2 스위치보드로부터 제어신호를 받는 인터페이스 박스; 및
   상기 인터페이스 박스로부터 제어신호를 받아 상기 제3 발전엔진 및 제3 발전엔진용 보조장치를 제어하는 제3 발전엔진용 인터페이스 캐비넷;을 더 포함하는, 선박의 전력 제어 시스템.
5. 청구항 4에 있어서,
   무정전 전원장치로서, 선내 전원 공급 중단 시 일시적으로 가동되어 상기 제3 발전엔진용 보조 캐비넷에 전력을 공급하는 제3 발전엔진용 UPS;를 더 포함하고,
   상기 인터페이스 박스는 상기 제3 발전엔진용 UPS로부터 전력을 공급받아 가동되는, 선박의 전력 제어 시스템.
6. 삭제
7. 청구항 1, 청구항 3 내지 5 중 어느 한 항에 따른 선박의 전력 제어 시스템을 포함하는 선박의 전력 제어 방법에 있어서,
   상기 제1 발전엔진을 가동시키기 위하여, 상기 제1 발전엔진과 연결된 제1 스위치보드로부터 상기 제1 발전엔진용 보조장치에 전력을 공급하고,
   상기 제2 발전엔진을 가동시키기 위하여 상기 제2 발전엔진과 연결된 제2 스위치보드로부터 상기 제2 발전엔진용 보조장치에 전력을 공급하며,
   상기 제3 발전엔진을 가동시키기 위하여, 상기 선박의 비상용 발전엔진으로부터의 전력을 분배하고 제어신호를 보내기 위해 구비되는 비상용 스위치보드로부터 상기 제1 스위치보드 및 제2 스위치보드 중 어느 하나로부터 전력을 공급받아 상기 제3 발전엔진용 보조장치에 전력을 공급하는, 선박의 전력 제어 방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 제1 스위치보드로부터 상기 제1 발전엔진 및 상기 제1 발전엔진용 보조장치에 제어신호를 보내 제어하고,
   상기 제2 스위치보드로부터 상기 제2 발전엔진 및 상기 제2 발전엔진용 보조장치에 제어신호를 보내 제어하며,
   상기 제1 스위치보드 및 제2 스위치보드 중 어느 하나로부터 인터페이스 박스로 제어신호를 보내고, 상기 인터페이스 박스로부터 상기 제3 발전엔진 및 상기 제3 발전엔진용 보조장치에 제어신호를 보내 제어하는, 선박의 전력 제어 방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   선내 전원 공급이 중단되어도 상기 제3 발전엔진에 전원 공급이 가능하도록 구비되는 제3 발전엔진용 UPS와 상기 제1 스위치보드 및 비상용 스위치보드를 연결하고,
   상기 인터페이스 박스를 가동하기 위하여 상기 제3 발전엔진용 UPS로부터 상기 제1 스위치보드 및 비상용 스위치보드를 통해 전력을 공급하는, 선박의 전력 제어 방법.

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