KR102604930B1 - 냉각 시스템 및 이를 포함하는 컨테이너 운반선 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템은 복수개의 냉동 컨테이너가 적재되는 화물창에 냉각 공기를 공급하는 기화기, 상기 기화기의 결빙을 방지하는 결빙 방지 시스템을 포함하고, 상기 결빙 방지 시스템은 상기 화물창 내부의 가열 공기를 상기 기화기로 공급하는 열 공급 배관을 포함한다.

Description

냉각 시스템 및 이를 포함하는 컨테이너 운반선{COOLING SYSTEM AND CONTAINER CARRIER INCLUDING THE SAME}
본 발명은 냉각 시스템 및 컨테이너 운반선에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각 시스템 및 냉동 컨테이너를 적재하는 컨테이너 운반선에 관한 것이다.
일반적으로 컨테이너 운반선과 같은 대형 선박은 벙커C유 등의 중유(Heavy Fuel Oil, HFO)를 연료로 하여 추진되는데, 최근의 유가 상승, 선박의 침몰 사고로 인한 연료의 유출사고, 및 유해가스 배출 규제 문제 등으로 인해 선박의 추진 연료를 친환경 연료로 대체하기 위한 필요성이 증대되고 있다. 그에 따라, 최근에는 친환경 연료인 액화 천연 가스(Liquefied Natural Gas, LNG)가 각광받고 있으며, 액화 천연 가스를 추진 연료로 사용하는 선박이 개발되고 있다.
액화 천연 가스의 경우, 상온에서 기체 상태이기 때문에 유출에 따른 사고의 위험이 적으며 연소 시 발생되는 이산화탄소의 양도 석유 연료에 비하여 훨씬 경감될 수 있다. 또한 석유에 비하여 아직 매장량이 풍부한 것으로 알려져 있기 때문에, 고갈의 위험 역시 적다. 액화 천연 가스를 선박의 연료로 사용하기 위해서는, 선박 내에 액화 천연 가스를 저장하는 연료 탱크가 필요하다.
일반적으로 선박은 중앙 냉방식 냉각 시스템을 가지며, 냉각 플랜트에서 냉각 사이클에 의해 순환되는 냉매와 열교환되어 차가워진 공기가 각각의 냉동 컨테이너로 공급되어 컨테이너 내부에서 발생된 열를 냉각시키고, 더워진 공기는 다시 냉각 플랜트로 공급되어 공기의 순환이 이루어진다.
이와 같이, 컨테이너 선박에서는 냉각 플랜트에서 냉동 사이클을 통해 냉매가 순환되는 과정에서 많은 양의 에너지가 필요하게 된다.
본 발명의 일 실시예에서는 최소의 에너지로 선박을 냉각시킬 수 있는 냉각시스템 및 이를 포함하는 컨테이너 운반선을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템은 복수개의 냉각 컨테이너가 적재되는 화물창에 냉각 공기를 공급하는 기화기, 상기 기화기의 결빙을 방지하는 결빙 방지 시스템을 포함하고, 상기 결빙 방지 시스템은 상기 화물창 내부의 가열 공기를 상기 기화기로 공급하는 열 공급 배관을 포함한다.
상기 결빙 방지 시스템은 상기 화물창에 설치되어 상기 화물창의 온도를 측정하는 제1 센서, 상기 기화기에 설치되어 상기 기화기의 온도를 측정하는 제2 센서, 그리고 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서에 연결되어 상기 기화기로 공급하는 상기 가열 공기의 양을 조절하는 조절기를 포함할 수 있다.
상기 조절기는 상기 열 공급 배관에 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 컨테이너 운반선은 냉방이 유지되며 복수개의 냉동 컨테이너가 적재되는 화물창; 상기 화물창에 냉각 공기를 공급하는 기화기, 상기 기화기의 결빙을 방지하는 결빙 방지 시스템을 포함하는 냉각 시스템;을 포함하고, 상기 결빙 방지 시스템은 상기 화물창 내부의 가열 공기를 상기 기화기로 공급하는 열 공급 배관을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기화기에서 발생한 냉각 공기를 이용하여 선박을 냉각시킴으로써, 냉각에 필요한 에너지를 최소화할 수 있다.
또한, 화물창 내부의 가열 공기를 이용하여 기화기의 결빙을 방지함으로써, 냉각 시스템에 필요한 에너지를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템을 포함하는 컨테이너 선박의 개략적인 일부 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템을 포함하는 컨테이너 선박의 개략적인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템을 포함하는 컨테이너 선박의 개략적인 정면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템을 포함하는 컨테이너 선박의 개략적인 일부 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템을 포함하는 컨테이너 선박의 개략적인 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템을 포함하는 컨테이너 선박의 개략적인 정면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 컨테이너 운반선(100)은 선체(110), 화물창(120), 연료 탱크(130), 선원들이 거주하는 거주구(Living Quarters, LQ)(140), 그리고 냉각 시스템(150)을 포함한다.
선체(110)는 화물창(120) 및 연료 탱크(130)가 배치될 수 있는 설치 공간을 가진다. 이러한 설치 공간은 상갑판 하부에 위치할 수 있다.
화물창(120)은 선체(110)에 설치되어 복수개의 컨테이너(10)가 적재되는 공간이다.
연료 탱크(130)는 액체 연료가 저장되는 탱크로서, 액체 연료는 액화 천연 가스(Liquefied Natural Gas, LNG), LPG, DME(Dimethylether), 액화탄화수소 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 이하에서는 설명의 편의상 액체 연료는 액화 천연 가스라 가정하고 설명한다.
냉각 시스템(150)은 화물창(120)의 냉방을 유지하기 위한 것으로서, 이하에서 도 2를 참조하여 상세히 설명한다. 여기서 화물창(120)은 구체적으로 냉동 컨테이너일 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 냉각 시스템(150)은 기화기(200) 및 결빙 방지 시스템(300)을 포함할 수 있다.
기화기(200)는 화물창(120) 위에 설치될 수 있다. 구체적으로 기화기(120)는 액화 천연 가스를 저장하는 연료 탱크(130) 위에 설치될 수 있다. 기화기(200)는 연료 탱크(130)의 액화 천연 가스와 연료 탱크(130)에서 발생하는 증발 가스(Boil Off Gas, BOG)를 받아서 더운 외부 공기(1)와 열 교환 공정을 통해 이들을 기화시킨다. 그리고 기화된 액화 천연 가스는 메인 엔진 또는 발전기로 보내져서 컨테이너 운반선에 추진력을 제공하거나 전기를 발생시킨다.
이 때, 기화기(200)에서는 부수적으로 냉각 공기(2)가 발생하게 된다. 이러한 냉각 공기(2)를 공기 순환 덕트 등을 통해 화물창(120)에 공급하게 된다. 따라서, 별도의 냉각 장치 없이도 냉동 컨테이너들을 포함하는 화물창(120)을 냉각시킬 수 있다. 따라서, 컨테이너 운반선의 연비를 절감시킬 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 기화기(200)는 거주구(140)를 사이에 두고 위치하는 제1 기화기(210) 및 제2 기화기(220)를 포함할 수 있다. 이와 같이, 많은 양의 액화 천연 가스를 기화시키기 위해 기화기(200) 내부의 열 교환기의 부피가 커지는 경우에도, 본 발명의 일 실시예와 같이, 기화기(200)를 서로 이격된 제1 기화기(210) 및 제2 기화기(220)로 복수개 형성함으로써, 많은 양의 액화 천연 가스를 충분히 기화시킬 수 있다.
또한, 제1 기화기(210) 및 제2 기화기(220)를 통해 화물창(120) 내의 모든 영역에 균일하게 냉각 공기(2)를 전달할 수 있다.
한편, 결빙 방지 시스템(300)은 기화기(200)의 결빙을 방지하기 위한 것으로서, 열 공급 배관(310), 제1 센서(320), 제2 센서(330), 그리고 조절기(340)를 포함할 수 있다.
많은 양의 액화 천연 가스를 기화하는 경우, 기화기(200) 내부의 열교환기의 냉각핀의 온도가 과도하게 낮아져 결빙이 발생하기 쉽다. 따라서, 기화기(200)의 결빙을 방지하기 위해 결빙 방지 시스템(300)이 사용된다.
열 공급 배관(310)은 화물창(120)과 기화기(200)를 연결하며, 화물창(120) 내부의 가열 공기(3)를 기화기(200)로 공급할 수 있다.
제1 센서(320)는 화물창(120)에 설치되어 화물창(120)의 온도를 측정할 수 있으며, 제2 센서(330)는 기화기(200)의 표면에 설치되어 기화기(200)의 온도를 측정할 수 있다.
조절기(340)는 열 공급 배관(310)에 설치되며, 제1 센서(320) 및 제2 센서(330)에 연결되어 기화기(200)로 공급하는 가열 공기(3)의 양을 조절할 수 있다.
즉, 약 35℃ 정도의 외부 공기(1)를 기화기(200)는 열 교환 공정을 통해 15℃ 내지 25℃의 냉각 공기(2)로 만든다. 그리고, 이러한 냉각 공기(2)는 화물창(120)을 냉각시키게 된다. 그리고, 제2 센서(330)는 기화기(200)의 온도를 측정하여 결빙이 발생하는 온도에 접근하는 경우, 컨테이너 냉동기 등의 발열에 의해 화물창(120)의 온도가 증가하여 발생하는 가열 공기(3)를 열 공급 배관(310)을 통해 다시 기화기(200)로 전달하여 기화기(200)의 결빙을 방지할 수 있다.
또한, 기화기(200)에 히터(도시하지 않음)를 설치할 수 있다. 이러한 히터는 연료인 액화 천연 가스의 기화 또는 기화기(200)의 결빙을 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템의 결빙 방지 시스템(300)은 화물창(120) 내부에서 발생하는 가열 공기(3)를 이용함으로써, 결빙 방지에 소요되는 추가적인 에너지를 최소화할 수 있다. 즉, 종래의 결빙 방지 시스템은 외부 공기를 직접 가열하거나 기화기(200) 내부에 직접 열을 공급하였으나, 이 경우, 결빙 방지에 투입되는 열은 화물창(120) 또는 기관실의 온도를 상승 시키는 부작용을 가지고 있었다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템의 결빙 방지 시스템(300)은 기화기(200)의 표면에서 결빙이 발생하지 않도록 화물창(120) 내부에서 발생하는 가열 공기(3)를 이용하고, 별도의 히팅 장치를 요구하지 않으므로, 결빙 방지에 소요되는 추가적인 에너지를 최소화할 수 있다.
이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
110: 선체 120: 화물창
130: 연료 탱크 140: 거주구
150: 냉각 시스템 200: 기화기
300: 결빙 방지 시스템 310: 열 공급 배관
320: 제1 센서 330: 제2 센서
340: 조절기

Claims (4)

  1. 복수개의 냉동 컨테이너가 적재되는 화물창에 냉각 공기를 공급하는 기화기,
    상기 기화기의 결빙을 방지하는 결빙 방지 시스템
    을 포함하고,
    상기 결빙 방지 시스템은
    상기 화물창 내부의 가열 공기를 상기 기화기로 공급하는 열 공급 배관
    을 포함하고,
    상기 기화기는 상기 화물창 위에 설치되며, 거주구를 사이에 두고 서로 이격되어 위치하는 제1 기화기 및 제2 기화기를 포함하는 냉각 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결빙 방지 시스템은
    상기 화물창에 설치되어 상기 화물창의 온도를 측정하는 제1 센서,
    상기 기화기에 설치되어 상기 기화기의 온도를 측정하는 제2 센서, 그리고
    상기 제1 센서 및 상기 제2 센서에 연결되어 상기 기화기로 공급하는 상기 가열 공기의 양을 조절하는 조절기
    를 포함하는 냉각 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 조절기는 상기 열 공급 배관에 설치되는 냉각 시스템.
  4. 냉방이 유지되며 복수개의 냉동 컨테이너가 적재되는 화물창;
    상기 화물창에 냉각 공기를 공급하는 기화기, 상기 기화기의 결빙을 방지하는 결빙 방지 시스템을 포함하는 냉각 시스템;
    을 포함하고,
    상기 결빙 방지 시스템은
    상기 화물창 내부의 가열 공기를 상기 기화기로 공급하는 열 공급 배관을 포함하고,
    상기 기화기는 상기 화물창 위에 설치되며, 거주구를 사이에 두고 서로 이격되어 위치하는 제1 기화기 및 제2 기화기를 포함하는 컨테이너 운반선.
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