KR102583861B1 - 선박의 연료제어 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

선박 연료제어 시스템 및 방법을 제공한다. 선박 연료제어 시스템은 선박에 구비되는 연료탱크; 제1투입값으로 투입물이 투입되며, 상기 투입물에 기반하여 제1생성값의 생성물을 생성하는 제1 내지 제n 개로 구비되는 연료전지모듈을 포함하는 연료전지부; 상기 연료전지모듈에서 상기 생성물의 상기 제1생성값이 기설정된 제1목표생성값을 충족 또는 미충족 하는지 여부를 판정하는 목표값판정부; 및 상기 연료탱크와 연동되며, 상기 생성물의 상기 제1생성값이 상기 제1목표생성값을 미충족하는 미충족생성값인 것으로 판정되면, 잔여분의 상기 투입물을 회수하는 공급회수모듈을 포함하며, 상기 공급회수모듈은 상기 제1목표생성값과 상기 제1생성값의 차이값에 대응하는 제1회수값으로 상기 투입물을 회수한다.

Description

선박의 연료제어 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING THE FUEL OF A SHIP}
본 발명은 선박의 연료제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
선박에 탑재되는 연료전지 시스템은 작은 용량의 연료전지 모듈들이 여러 개가 합쳐져서 큰 용량을 만드는 형태로 적용된다. 이러한 연료전지 모듈은 이상이 발생되는 경우 연결된 전체 모듈들의 운영을 정지시키고 나서 점검을 해야 한다. 즉, 연료전지 모듈 각각의 개별 동작 상태 이상을 감지하여 개별 모듈을 제어하는 것이 용이하지 못한 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2021-0106629호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 선박의 연료전지 시스템을 탑재하고 운용함에 있어, 연료전지 시스템 각 모듈별 상태를 입력 받아서 연료 전지의 동작 상태를 점검하고 이에 따른 이상이 감지되면, 전체적인 동작의 정지가 아닌 개별적인 동작의 정지하에서 관련된 시스템들을 이상 없이 동작 시킬 수 있는 선박의 연료제어 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 면(aspect)에 따른 선박의 연료제어 시스템은 선박에 구비되는 연료탱크; 제1투입값으로 투입물이 투입되며, 상기 투입물에 기반하여 제1생성값의 생성물을 생성하는 제1 내지 제n 개로 구비되는 연료전지모듈을 포함하는 연료전지부; 상기 연료전지모듈에서 상기 생성물의 상기 제1생성값이 기설정된 제1목표생성값을 충족 또는 미충족 하는지 여부를 판정하는 목표값판정부; 및 상기 연료탱크와 연동되며, 상기 생성물의 상기 제1생성값이 상기 제1목표생성값을 미충족하는 미충족생성값인 것으로 판정되면, 잔여분의 상기 투입물을 회수하는 공급회수모듈을 포함하며, 상기 공급회수모듈은 상기 제1목표생성값과 상기 제1생성값의 차이값에 대응하는 제1회수값으로 상기 투입물을 회수한다.
또한, 상기 연료전지모듈을 제어관리하는 제어모듈을 더 포함하되, 상기 제어모듈은 상기 제1투입값과 상기 제1생성값에 기반하는 제1요인을 통해 상기 연료전지모듈의 이상여부를 판단하며, 상기 공급회수모듈은 상기 연료전지모듈 중 상기 제어모듈에 의하여 이상발생으로 판단된 이상발생 연료전지모듈에 대한 연료공급을 제어하되, 상기 제어모듈은, 상기 공급회수모듈을 매개로 상기 각 연료전지모듈에 대응하는 밸브를 제어하여, 상기 이상발생 연료전지모듈에 대한 연료공급이 차단 혹은 감소되도록 한다.
또한, 상기 제어모듈은, 상기 공급회수모듈의 상기 투입물 회수에 기반하는 제2요인을 통해 상기 각 연료전지모듈의 이상여부를 판단하되, 상기 제1요인과 상기 제2요인 중 어느 하나를 이용한 단일방식과, 상기 제1요인과 상기 제2요인을 복합적으로 이용한 복합방식 중 어느 하나의 방식으로 상기 각 연료전지모듈의 이상여부를 판단한다.
또한, 상기 제어모듈은 상기 연료전지모듈 중 상기 이상발생 연료전지모듈을 제외한 정상동작 연료전지모듈에 대한 부하량을 증가시켜, 상기 연료전지모듈에 기반하는 전력시스템이 상기 제1목표생성값을 대응하여 정상동작 되도록 한다.
또한, 상기 제어모듈은, 상기 연료전지모듈 중 상기 이상발생 연료전지모듈이 담당하는 부하값을 상기 정상동작 연료전지모듈이 부담하도록하여, 상기 연료전지모듈의 상기 제1생성값이 상기 제1목표생성값을 충족하도록 한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 면(aspect)에 따른 선박의 연료제어 방법은 복수의 연료전지모듈이 준비되는 단계; 상기 연료전지모듈에 투입물이 투입되는 단계; 상기 연료전지모듈이 투입된 상기 투입물에 기반하여 제1생성값의 생성물을 생성하도록 동작하는 단계; 목표값판정부가 상기 연료전지모듈의 상기 제1생성값이 기설정된 제1목표생성값을 충족 또는 미충족 하는지 여부를 판정하는 단계; 및 상기 생성물의 상기 생성값이 상기 제1목표생성값을 미충족하는 미충족생성값인 것으로 판정되면, 공급회수모듈에 의하여 상기 투입물이 회수되는 단계를 포함하되, 상기 공급회수모듈은, 상기 제1목표생성값과 상기 미충족생성값의 차이값에 대응하는 제1회수값으로 상기 투입물을 회수한다.
상기와 같은 본 발명의 선박의 연료제어 시스템 및 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
본 발명은 선박의 연료전지 시스템을 탑재하고 운용함에 있어, 연료전지 시스템 각 모듈별 상태를 입력 받아서 연료 전지의 동작 상태를 점검하고 이에 따른 이상이 감지되면, 전체적인 동작의 정지가 아닌 개별적인 동작의 정지하에서 관련된 시스템들을 이상 없이 동작 시킬 수 있는 선박의 연료제어 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료제어 시스템의 구성들을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1에 따른 구성들 중 일부를 도시한 구성도이다.
도 3은 도 1에 따른 구성들 중 일부의 변형예를 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료제어 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 대상물 또는 구성 요소들과 다른 대상물 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 대상물의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 대상물을 뒤집을 경우, 다른 대상물의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 대상물은 다른 대상물의 "위(above)"에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 대상물은 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 대상물, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 대상물, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 대상물, 구성요소 또는 섹션들을 다른 대상물, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 대상물, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 대상물, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 대상물은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 대상물의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 선박의 연료제어 시스템(100)은 연료탱크(110), 연료전지부(120), 목표값판정부(130), 공급회수모듈(140) 및 제어모듈(150)을 포함한다.
여기서 상기 연료탱크(110)는 선박에 구비된다. 이러한 상기 연료탱크(110)는 상기 선박의 타입에 따라 다양한 연료가 수용된다. 상기 연료전지부(120)는 투입물(예: 상기 연료탱크(150)에서 공급되는 공급연료, 공기, 산소 등)을 제1투입값(예: 상기 투입물의 투입되는 양 등)으로 투입받는다.
여기서 상기 투입물은 상기 연료탱크(150)에서 공급되는 공급연료, 공기, 산소 등을 포함한다.
이러한 상기 연료전지부(120)는 상기 투입물에 기반하여 제1생성값의 생성물을 생성하는 제1 내지 제n 개로 구비되는 연료전지모듈(121~n)을 포함한다.
상기 목표값판정부(130)는 상기 연료전지모듈(121~n)에서 상기 생성물(예: 전기 등)의 상기 제1생성값(예: 생성된 전기의 양 등)이 기설정된 제1목표생성값(예: 생성 목표인 전기의 양 등)을 충족 또는 미충족 하는지 여부를 판정한다.
아울러 상기 공급회수모듈(140)은 상기 연료탱크(110)와 연동된다. 상기 공급회수모듈(140)은 상기 생성물의 상기 제1생성값이 상기 제1목표생성값을 미충족하는 미충족생성값인 것으로 판정되면, 잔여분의 상기 투입물을 회수한다.
한편 상기 공급회수모듈(140)은 상기 제1목표생성값과 상기 제1생성값의 차이값에 대응하는 제1회수값으로 상기 투입물을 회수한다.
상기 제어모듈(150)은 상기 연료전지모듈(121~n)을 제어관리한다. 이러한 상기 제어모듈(150)은 상기 제1투입값과 상기 제1생성값에 기반하는 제1요인을 통해 상기 연료전지모듈(121~n)의 이상여부를 판단한다.
여기서 상기 공급회수모듈(140)은 상기 연료전지모듈(121~n) 중 상기 제어모듈(150)에 의하여 이상발생으로 판단된 이상발생 연료전지모듈에 대한 연료공급을 제어한다.
상기 제어모듈(150)은 상기 각 연료전지모듈(121~n)에 대응하는 밸브(V1~Vn)를 제어한다. 이를 통해 상기 제어모듈(150)은 상기 공급회수모듈(140)로부터 상기 이상발생 연료전지모듈에 대한 연료공급이 차단 혹은 감소되도록 한다.
아울러 상기 제어모듈(150)은 상기 공급회수모듈(140)의 상기 투입물 회수에 기반하는 제2요인을 통해 상기 각 연료전지모듈(121~n)의 이상여부를 판단한다.
상기 제어모듈(150)은 상기 제1요인과 상기 제2요인 중 어느 하나를 이용한 단일방식과, 상기 제1요인과 상기 제2요인을 복합적으로 이용한 복합방식 중 어느 하나의 방식으로 상기 각 연료전지모듈(121~n)의 이상여부를 판단한다.
이러한 상기 제어모듈(150)은 상기 연료전지모듈(121~n) 중 상기 이상발생 연료전지모듈을 제외한 정상동작 연료전지모듈에 대한 부하량을 증가시킨다.
이를 통하여 상기 제어모듈(150)은 상기 연료전지모듈(121~n)에 기반하는 전력시스템이 상기 제1목표생성값을 대응하여 정상동작 되도록 하는 것이 가능하다.
아울러 상기 제어모듈(150)은 상기 연료전지모듈(121~n) 중 상기 이상발생 연료전지모듈이 담당하는 부하값을 상기 정상동작 연료전지모듈이 부담하도록한다.
이를 통하여 상기 제어모듈(150)은 상기 연료전지모듈(121~n) 중 상기 상기 연료전지모듈(121~n)의 상기 제1생성값이 상기 제1목표생성값을 충족하도록 하는 것이 가능하다.
도 3을 참조하면 상기 연료전지모듈(121~n)의 각각의 연료전지모듈 중 적어도 일부는 패키지로 구비된다. 즉, 상기 연료전지모듈(121~n) 중 제1연료전지모듈(121)이 적어도 한 쌍의 연료전지모듈(1211, 1212)로 구비된다.
마찬가지로 상기 제2연료전지모듈(122)이 적어도 한 쌍을 이루는 다수의 연료전지모듈(1221, 1222)로 구비된다. 여기서 전술한 상기 밸브(V1~Vn) 중 제1밸브(V1)와 제2밸브(V2)도 각각 상기 제1연료전지모듈(121)의 연료전지모듈(1211, 1212)과 상기 제2연료전지모듈(122)의 연료전지모듈(1221, 1222)에 대응하여 분기되는 형태로 구비된다. 이를 통하여 상기 연료전지모듈(121~n)의 수가 늘어날 수록 그에 대비되는 1:1 방식에 의한 밸브의 수량증가와, 이로인한 연료공급제어 상의 효율성 저하 등을 해소할 수 있다. 즉, 다수 혹은 대량의 연료전지모듈에 대한 취급관리를 효율적이고 수월하게 수행할 수 있다.
도 4를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 연료제어 방법(S100)은 준비되는 단계(S110), 투입되는 단계(S120), 동작하는 단계(S130), 판정하는 단계(S140) 및 회수되는 단계(S150)를 포함한다.
먼저 상기 S110은 복수의 연료전지모듈(121~n)이 준비된다. 상기 S120은 상기 연료전지모듈(121~n)에 투입물이 투입된다. 상기 S130은 상기 연료전지모듈(121~n)이 투입된 상기 투입물에 기반하여 제1생성값의 생성물을 생성하도록 동작한다.
상기 S140은 목표값판정부(130)가 상기 연료전지모듈(121~n)의 상기 제1생성값이 기설정된 제1목표생성값을 충족 또는 미충족 하는지 여부를 판정한다.
상기 S150은 상기 생성물의 상기 생성값이 상기 제1목표생성값을 미충족하는 미충족생성값인 것으로 판정되면, 공급회수모듈(140)에 의하여 상기 투입물이 회수된다.
여기서 상기 공급회수모듈(140)은 상기 제1목표생성값과 상기 미충족생성값의 차이값에 대응하는 제1회수값으로 상기 투입물을 회수하는 것이 가능하다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110: 연료탱크
120: 연료전지부
130: 목표값판정부
140: 공급회수모듈
150: 제어모듈

Claims (6)

  1. 선박에 구비되는 연료탱크;
    제1투입값으로 투입물이 투입되며, 상기 투입물에 기반하여 제1생성값의 생성물을 생성하는 제1 내지 제n 개로 구비되는 연료전지모듈을 포함하는 연료전지부;
    상기 연료전지모듈에서 상기 생성물의 상기 제1생성값이 기설정된 제1목표생성값을 충족 또는 미충족 하는지 여부를 판정하는 목표값판정부;
    상기 연료탱크와 연동되며, 상기 생성물의 상기 제1생성값이 상기 제1목표생성값을 미충족하는 미충족생성값인 것으로 판정되면, 잔여분의 상기 투입물을 회수하는 공급회수모듈; 및,
    상기 연료전지모듈을 제어관리하는 제어모듈을 포함하되,
    상기 제어모듈은 상기 제1투입값과 상기 제1생성값에 기반하는 제1요인을 통해 상기 연료전지모듈의 이상여부를 판단하며,
    상기 공급회수모듈은
    상기 제1목표생성값과 상기 제1생성값의 차이값에 대응하는 제1회수값으로 상기 투입물을 회수하거나,
    상기 연료전지모듈 중 상기 제어모듈에 의하여 이상발생으로 판단된 이상발생 연료전지모듈에 대한 연료공급 또는 연료공급중단을 수행하되,
    상기 제어모듈은
    상기 연료전지모듈 중 상기 이상발생 연료전지모듈을 제외한 정상동작 연료전지모듈에 대한 부하량을 증가시켜,
    상기 연료전지모듈에 기반하는 전력시스템이 상기 제1목표생성값을 대응하여 정상동작 되도록 하거나,
    상기 연료전지모듈 중 상기 이상발생 연료전지모듈이 담당하는 부하값을 상기 정상동작 연료전지모듈이 부담하도록하여,
    상기 연료전지모듈의 상기 제1생성값이 상기 제1목표생성값을 충족하도록 하는, 선박 연료제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어모듈은,
    상기 각 연료전지모듈에 대응하는 밸브를 제어하여, 상기 공급회수모듈로부터 상기 이상발생 연료전지모듈에 대한 연료공급이 차단 혹은 감소되도록 하는, 선박 연료제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어모듈은,
    상기 공급회수모듈의 상기 투입물 회수에 기반하는 제2요인을 통해 상기 각 연료전지모듈의 이상여부를 판단하되,
    상기 제1요인과 상기 제2요인 중 어느 하나를 이용한 단일방식과, 상기 제1요인과 상기 제2요인을 복합적으로 이용한 복합방식 중 어느 하나의 방식으로 상기 각 연료전지모듈의 이상여부를 판단하는, 선박 연료제어 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 복수의 연료전지모듈이 준비되는 단계;
    상기 연료전지모듈에 제1투입값의 투입물이 투입되는 단계;
    상기 연료전지모듈이 투입된 상기 투입물에 기반하여 제1생성값의 생성물을 생성하도록 동작하는 단계;
    목표값판정부가 상기 연료전지모듈의 상기 제1생성값이 기설정된 제1목표생성값을 충족 또는 미충족 하는지 여부를 판정하는 단계; 및
    상기 생성물의 상기 제1생성값이 상기 제1목표생성값을 미충족하는 미충족생성값인 것으로 판정되면, 공급회수모듈에 의하여 상기 투입물이 회수되는 단계를 포함하되,
    상기 연료전지모듈을 제어관리하는 제어모듈에 의하여, 상기 제1투입값과 상기 제1생성값에 기반하는 제1요인을 통해 상기 연료전지모듈의 이상여부를 판단하며,
    상기 공급회수모듈은,
    상기 제1목표생성값과 상기 제1생성값의 차이값에 대응하는 제1회수값으로 상기 투입물을 회수하거나, 상기 연료전지모듈 중 상기 제어모듈에 의하여 이상발생으로 판단된 이상발생 연료전지모듈에 대한 연료공급 또는 연료공급중단을 수행하되,
    상기 제어모듈은 상기 연료전지모듈 중 상기 이상발생 연료전지모듈을 제외한 정상동작 연료전지모듈에 대한 부하량을 증가시켜,
    상기 연료전지모듈에 기반하는 전력시스템이 상기 제1목표생성값을 대응하여 정상동작 되도록 하거나, 상기 연료전지모듈 중 상기 이상발생 연료전지모듈이 담당하는 부하값을 상기 정상동작 연료전지모듈이 부담하도록하여,
    상기 연료전지모듈의 상기 제1생성값이 상기 제1목표생성값을 충족하도록 하는, 선박 연료제어 방법.
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