KR102629109B1 - 선박 및 상기 선박의 에너지 관리 시스템 - Google Patents

선박 및 상기 선박의 에너지 관리 시스템 Download PDF

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Abstract

선박 및 상기 선박의 에너지 관리 시스템을 제공한다. 선박은 선체와, 상기 선체에 구비된 전력망과, 상기 전력망에 연결된 선내 부하 및 발전기의 동작 상태를 모니터링하고 제어하는 전력 관리부와, 상기 전력망에 연결되어 전력을 저장하거나 상기 전력망으로 전력을 공급하는 에너지 저장부와, 상기 선내 부하의 동작 상태를 참조하여 상기 전력 관리부 및 상기 에너지 저장부를 제어하는 에너지 관리부, 및 화물 하역 중에 발생 예측되는 전력이 상기 선체의 운항 중에 확보되도록 상기 에너지 관리부를 제어하는 예측 전력 제어부를 포함한다.

Description

선박 및 상기 선박의 에너지 관리 시스템{Ship and system for managing energy of the same}
본 발명은 선박 및 상기 선박의 에너지를 관리하는 에너지 관리 시스템에 관한 것이다.
발전기에 의하여 생산된 전력 중 소비되지 않은 잉여 전력을 저장하고, 부하에 의한 부족 전력을 보충하는 장치를 에너지 저장 시스템(ESS; Energy Storage System)이라 한다. 잉여 전력 저장 및 부족 전력 보충을 위하여 에너지 저장 시스템은 에너지 송수신 수단 및 에너지 저장 수단을 구비할 수 있다.
에너지 저장 시스템은 부하의 이용 현황에 따라 전력을 저장하거나 방출할 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2014-0092111호 (2014.07.23)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 선박을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배터리를 구비한 선박의 에너지를 관리하는 에너지 관리 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 위하여, 본 발명의 선박의 일 면(aspect)은 선체와, 상기 선체에 구비된 전력망과, 상기 전력망에 연결된 선내 부하 및 발전기의 동작 상태를 모니터링하고 제어하는 전력 관리부와, 상기 전력망에 연결되어 전력을 저장하거나 상기 전력망으로 전력을 공급하는 에너지 저장부와, 상기 선내 부하의 동작 상태를 참조하여 상기 전력 관리부 및 상기 에너지 저장부를 제어하는 에너지 관리부, 및 화물 하역 중에 발생 예측되는 전력이 상기 선체의 운항 중에 확보되도록 상기 에너지 관리부를 제어하는 예측 전력 제어부를 포함한다.
상기 예측 전력 제어부는 상기 선체의 이동 예상 거리, 도착 예정 시간 및 하역 소요 시간을 참조하여 상기 에너지 저장부의 충전 제어 시점 및 충전 확보량을 판단한다.
상기 선박은 상기 저장 탱크로부터 증발 가스를 공급받고, 상기 증발 가스를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 증발 가스를 연료로서 공급받는 제1 엔진과, 상기 압축기에 의해 압축된 증발 가스 중 상기 저장 탱크로 회수되는 회수 유체의 일부를 연료로서 공급받는 제2 엔진, 및 상기 회수 유체의 다른 일부를 재액화시켜 상기 저장 탱크로 공급하는 재액화기를 더 포함한다.
상기 예측 전력 제어부는 상기 선체의 운항 중 상기 재액화기의 동작이 제한됨으로써 확보된 전력으로 상기 에너지 저장부가 충전되도록 상기 에너지 관리부를 제어한다.
상기 예측 전력 제어부는 상기 선체의 속도를 제어함으로써 상기 재액화기의 동작을 제한한다.
본 발명의 에너지 관리 시스템의 일 면(aspect)은 선박에 설치되어 전력 저장 및 관리를 수행하는 에너지 관리 시스템에 있어서, 전력망과, 상기 전력망에 연결되어 선내 부하 및 발전기의 동작 상태를 모니터링하고 제어하는 전력 관리부와, 상기 전력망에 연결되어 전력을 저장하거나 상기 전력망으로 전력을 공급하는 에너지 저장부와, 상기 선내 부하의 동작 상태를 참조하여 상기 전력 관리부 및 상기 에너지 저장부를 제어하는 에너지 관리부, 및 화물 하역 중에 발생 예측되는 전력이 상기 선체의 운항 중에 확보되도록 상기 에너지 관리부를 제어하는 예측 전력 제어부를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 4는 도 1에 도시된 선박의 동작을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 에너지 관리 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 예측 전력 제어부의 동작을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 예측 전력 제어부가 동작하지 않은 경우의 전력 소비 패턴을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 5에 도시된 예측 전력 제어부가 동작한 경우의 전력 소비 패턴을 나타낸 도면이다.
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 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 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 구성요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 선박(1)은 선체(10), 저장 탱크(20), 엔진(31, 32), 추진기(T), 압축기(40), 히터(51, 52), 분배부(60), 재액화기(70) 및 에너지 관리 시스템(80)을 포함하여 구성된다.
저장 탱크(20)는 액화 가스를 저장할 수 있다. 저장 탱크(20)에 저장되는 액화 가스는 예를 들어 LNG(Liquefied Natural Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), DME(Dimethyl ether) 및 에탄(Ethane) 중 어느 하나일 수 있다.
엔진(31, 32)은 제1 엔진(31) 및 제2 엔진(32)을 포함할 수 있다. 제1 엔진(31)은 추진을 위한 회전력을 발생시킬 수 있다. 제1 엔진(31)의 회전력으로 인하여 추진기(T)가 선박(1)의 추진을 위한 추진력을 발생시킬 수 있다. 제1 엔진(31)은 압축기(40)에서 압축된 증발 가스를 연료로서 공급받을 수 있다. 예를 들어, 제1 엔진(31)은 ME-GI(Main engine Electronic control Gas Injection) 엔진과 같은 고압의 분사 엔진일 수 있다.
제2 엔진(32)은 발전을 위한 회전력을 발생시킬 수 있다. 제2 엔진(32)의 회전력으로 인하여 에너지 관리 시스템(80)의 발전기(210, 220)(도 5 참조)가 전력을 생산할 수 있다. 예를 들어, 제2 엔진(32)은 DFDE(Dual Fuel Diesel Electric) 엔진과 같은 저압의 분사 엔진일 수 있다. 제2 엔진(32)은 분배부(60)에서 분배된 회수 유체를 연료로서 공급받을 수 있다.
압축기(40)는 제1 엔진(31)으로 공급되는 연료를 압축하는 역할을 수행한다. 저장 탱크(20)에 저장된 액화 가스는 자연 기화하면서 증발 가스를 발생시킬 수 있다. 압축기(40)는 저장 탱크(20)로부터 증발 가스를 공급받고, 증발 가스를 압축할 수 있다. 압축된 증발 가스(이하, 압축 가스라 한다)는 제1 엔진(31)으로 공급될 수 있다. 제1 엔진(31)은 압축기(40)로부터 공급된 압축 가스를 이용하여 회전력을 발생시킬 수 있다.
압축기(40)에서 배출된 압축 가스 중 일부는 제1 엔진(31)으로 공급되고, 나머지 일부는 저장 탱크(20)로 회수될 수 있다. 이하, 저장 탱크(20)로 회수되는 가스를 회수 유체라 한다.
히터(51, 52)는 제1 히터(51) 및 제2 히터(52)를 포함할 수 있다. 제1 히터(51)는 제1 엔진(31)으로 공급되는 증발 가스를 가열하고, 제2 히터(52)는 제2 엔진(32)으로 공급되는 회수 유체를 가열할 수 있다. 제1 히터(51)에 의해 가열된 증발 가스는 압축기(40)에서 압축된 이후에 제1 엔진(31)으로 공급될 수 있다.
분배부(60)는 압축기(40)로부터 전달된 회수 유체를 제2 엔진(32) 및 저장 탱크(20)로 분배하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 분배부(60)는 회수 유체를 제2 엔진(32) 및 저장 탱크(20) 중 하나로 공급되도록 하거나, 제2 엔진(32) 및 저장 탱크(20) 모두로 공급되도록 할 수 있다. 회수 유체가 제2 엔진(32) 및 저장 탱크(20) 모두로 공급되는 경우 분배부(60)는 분배되는 양을 조절할 수 있다.
재액화기(70)는 분배부(60)로부터 공급된 회수 유체를 액화시키는 역할을 수행한다. 액화된 회수 유체는 저장 탱크(20)로 주입될 수 있다. 한편, 액화되지 않은 회수 유체는 저장 탱크(20)에서 배출되는 증발 가스에 혼합되어 압축기(40)로 공급될 수 있다.
에너지 관리 시스템(80)은 선박(10)에 설치되어 전력 저장 및 관리를 수행할 수 있다. 에너지 관리 시스템(80)에 대한 자세한 설명은 도 5를 통하여 후술하기로 한다.
도 2 내지 도 4는 도 1에 도시된 선박의 동작을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 저장 탱크(20)에서 배출된 증발 가스(BG)는 제1 엔진(31)으로 공급될 수 있다.
저장 탱크(20)에서 발생된 증발 가스(BG)는 제1 히터(51)로 공급되어 가열될 수 있다. 그리고, 제1 히터(51)에서 가열된 증발 가스(BG1)는 압축기(40)로 공급될 수 있다. 압축기(40)로 공급된 증발 가스(BG1)는 압축되고, 압축기(40)에서 배출된 압축 가스(BG2)는 제1 엔진(31)으로 공급될 수 있다. 제1 엔진(31)은 압축 가스(BG2)를 연료로 이용하여 동작하고, 제1 엔진(31)의 구동력으로 인해 추진기(T)는 추진력을 발생시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 압축기(40)에 의해 압축된 압축 가스 중 일부는 회수 유체(CG)로서 분배부(60)로 전달되고, 분배부(60)는 전달된 회수 유체(CG) 중 일부(CG1)를 제2 엔진(32)으로 분배할 수 있다.
분배부(60)에서 분배된 회수 유체(CG1)는 제2 히터(52)로 공급되어 가열될 수 있다. 그리고, 제2 히터(52)에서 가열된 회수 유체(CG2)는 제2 엔진(32)으로 공급될 수 있다. 제2 엔진(32)은 회수 유체(CG2)를 연료로 이용하여 동작하고, 제2 엔진(32)의 구동력으로 에너지 관리 시스템(80)의 발전기(210, 220)가 전력을 생산할 수 있다.
도 4를 참조하면, 압축기(40)에 의해 압축된 압축 가스 중 일부는 회수 유체(CG)로서 분배부(60)로 전달되고, 분배부(60)는 전달된 회수 유체(CG) 중 일부를 저장 탱크(20)로 분배할 수 있다.
분배부(60)에서 분배된 회수 유체(CG3)는 재액화기(70)로 공급될 수 있다. 재액화기(70)는 공급된 회수 유체(CG3)를 액화시킬 수 있다. 액화된 회수 유체(RG1)는 저장 탱크(20)로 주입될 수 있다. 한편, 액화되지 않은 회수 유체(RG2)는 증발 가스(BG)와 함께 제1 히터(51)로 공급될 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 에너지 관리 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 에너지 관리 시스템(80)은 전력망(100), 발전기(210, 220), 선내 부하(310, 320), 에너지 저장부(410, 420), 전력 관리부(500), 에너지 관리부(600) 및 예측 전력 제어부(800)를 포함하여 구성된다.
전력망(100)은 선체(10)에 구비되고, 제1 모선(110) 및 제2 모선(120)을 포함할 수 있다. 전력망(100)은 선내에 구비된 각종 전력 설비에 연결되어 전력 설비간 전력 교환을 수행할 수 있다. 제1 모선(110) 및 제2 모선(120)별로 각종 전력 설비에 연결될 수 있다.
제1 모선(110) 및 제2 모선(120)은 선박(1)의 이중화 운용을 위하여 구비된 것일 수 있다. 예를 들어, 평상 시에는 제1 모선(110)의 전력 설비만이 동작하고, 제1 모선(110)의 전력 설비의 동작이 중단된 경우 제2 모선(120)의 전력 설비가 동작을 개시할 수 있다. 또는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따르면 제1 모선(110) 및 제2 모선(120)의 전력 설비가 동시에 동작할 수도 있다.
제1 모선(110) 및 제2 모선(120)의 사이에는 버스 타이(bus tie)(130)가 구비될 수 있다. 버스 타이(130)는 제1 모선(110)과 제2 모선(120) 간의 선로를 연결하거나 차단할 수 있다. 버스 타이(130)가 선로를 연결한 경우 제1 모선(110)의 전력이 제2 모선(120)으로 전달되거나 제2 모선(120)의 전력이 제1 모선(110)으로 전달될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 전력망(100)은 교류 전력망일 수 있다. 이에, 발전기(210, 220)에서 생산된 전력은 직접적으로 전력망(100)으로 공급되고, 전력망(100)의 교류 전력은 AC/DC 컨버터 및 DC/AC 인버터와 같은 전력 변환기(710, 720)에 의해 변환되어 전력 설비로 분배될 수 있다. 그러나, 본 발명의 전력망(100)은 교류 전력망에 한정되지 않고 직류 전력망일 수도 있다. 이러한 경우 전력 변환기(710, 720)가 적절히 배치될 수 있다. 이하, 전력망(100)이 교류 전력망인 것을 위주로 설명하기로 한다.
발전기(210, 220)는 전력을 생산할 수 있다. 예를 들어, 발전기(210, 220)는 2000kW 이상의 대용량 전력을 생산하는 디젤 발전기일 수 있다. 복수의 발전기(210, 220)가 전력망(100)에 병렬로 연결되어 생산된 전력을 전력망(100)에 공급할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 선박(1)은 3개의 발전기를 구비할 수 있다. 3개의 발전기의 최대 발전량은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 발전기의 동작을 위한 연료 소비를 최소화하기 위하여 2개의 발전기만이 동작하고, 나머지 1개의 발전기는 예비 상태로 운영될 수 있다. 한편, 2개의 발전기에 의한 발전량만으로 선내 부하(310, 320)의 전력 소비량을 만족시키지 못하는 경우 나머지 1개의 발전기가 동작하여 전력을 생산할 수 있다.
선내 부하(310, 320)는 전력망(100)으로부터 공급된 전력을 이용하여 동작할 수 있다. 예를 들어, 선내 부하(310, 320)는 추진력을 발생시키는 추진기(T), 크레인, 화물 탱크의 온도를 조절하는 온도 조절기, 증발 가스를 압축시키는 압축기(40) 또는 압축된 증발 가스를 액화시키는 재액화기(70)일 수 있다. 또는, 연료공급용 펌프, 블로워, 비상용 제어 장비, 비상용 전등, 배수설비용 펌프, GPS 수신기, 레이더 장치, 무선설비, 선박 위치발신장치 등이 선내 부하(310, 320)에 포함될 수 있으며, 후술하는 전력 관리부(500) 및 에너지 관리부(600)가 선내 부하(310, 320)에 포함될 수도 있다.
에너지 저장부(410, 420)는 전력망(100)에 연결되어 전력을 저장하거나 전력망(100)으로 전력을 공급할 수 있다. 구체적으로, 에너지 저장부(410, 420)는 발전기(210, 220)에 의하여 생산된 전력을 저장하거나, 저장된 전력을 전력망(100)을 통해 선내 부하(310, 320)에 공급할 수 있다.
기본적으로, 제1 모선(110)에 구비된 에너지 저장부(410)는 제1 모선(110)의 발전기(210)로부터 전력을 공급받고, 제1 모선(110)에 연결된 선내 부하(310)에 전력을 공급할 수 있다. 이와 마찬가지로, 제2 모선(120)에 구비된 에너지 저장부(420)는 제2 모선(120)의 발전기(220)로부터 전력을 공급받고, 제2 모선(120)에 연결된 선내 부하(320)에 전력을 공급할 수 있다. 그러나, 버스 타이(130)가 제1 모선(110) 및 제2 모선(120)을 연결하는 경우 제1 모선(110)의 에너지 저장부(410)는 제2 모선(120)의 발전기(220)로부터 전력을 공급받고, 제2 모선(120)의 선내 부하(320)에 전력을 공급할 수 있다. 이와 마찬가지로, 버스 타이(130)가 제1 모선(110) 및 제2 모선(120)을 연결하는 경우 제2 모선(120)의 에너지 저장부(420)는 제1 모선(110)의 발전기(210)로부터 전력을 공급받고, 제1 모선(110)의 선내 부하(310)에 전력을 공급할 수 있다.
에너지 저장부(410, 420)는 배터리(411, 421) 및 컨버터(412, 422)를 포함할 수 있다. 배터리(411, 421)는 전력을 충전하거나 방전하고, 컨버터(412, 422)는 배터리(411, 421)의 전력을 변환할 수 있다. 이하, 에너지 저장부(410, 420)에 구비된 컨버터(412, 422)를 전력 컨버터라 한다.
배터리(411, 421)는 직류 전력을 충전하거나 방전할 수 있다. 전력 컨버터(412, 422)는 전력망(100)으로부터 수신된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 배터리(411, 421)로 전달하거나, 배터리(411, 421)로부터 수신된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전력망(100)으로 공급할 수 있다.
본 발명의 에너지 저장부(410, 420)는 에너지 저장 시스템(ESS; Energy Storage System)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
전력 관리부(500)는 전력망(100)에 연결된 선내 부하(310, 320) 및 발전기(210, 220)의 동작 상태를 모니터링하고 제어하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 전력 관리부(500)는 선내 부하(310, 320)의 전력 소비 상태를 확인하고, 그 결과에 따라 발전기(210, 220)로 하여금 전력을 생산하도록 하거나 전력 생산을 중단하도록 할 수 있다.
전력망(100)에는 복수의 발전기(210, 220)가 연결될 수 있다. 전력 관리부(500)는 일부 발전기만이 동작하도록 하고 나머지 발전기는 동작하지 않도록 할 수 있다. 또한, 전력 관리부(500)는 발전기(210, 220)별로 부하율을 제어할 수도 있다. 예를 들어, 전력 관리부(500)는 특정 발전기로 하여금 20%의 부하율로 발전하도록 하고, 다른 발전기로 하여금 80%의 부하율로 발전하도록 할 수 있다. 여기서, 부하율은 발전기의 최대 발전량 중 현재 생산되고 있는 발전량의 비율을 나타낸다.
전력 관리부(500)는 각 발전기(210, 220)의 발전량을 제어함에 있어서 다른 발전기의 발전량을 참조할 수도 있다.
에너지 관리부(600)는 전력 관리부(500) 및 에너지 저장부(410, 420)를 제어하는 역할을 수행한다. 특히, 에너지 관리부(600)는 예측 전력 제어부(800)의 제어 명령에 따라 전력 관리부(500) 및 에너지 저장부(410, 420)를 제어할 수 있다.
예측 전력 제어부(800)는 소비가 발생될 것으로 예측되는 전력(이하, 예측 전력이라 한다)의 양을 판단하고, 해당 전력이 확보되도록 에너지 관리부(600)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 예측 전력 제어부(800)는 화물 하역 중에 발생 예측되는 전력이 확보되도록 에너지 관리부(600)를 제어할 수 있다. 에너지 관리부(600)는 예측 전력을 사전에 확보하도록 에너지 저장부(410, 420)를 제어할 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 예측 전력 제어부의 동작을 나타낸 도면이고, 도 7은 도 5에 도시된 예측 전력 제어부가 동작하지 않은 경우의 전력 소비 패턴을 나타낸 도면이다.
예측 전력 제어부(800)는 전력 소비를 예측하여 충분한 전력의 확보가 수행되도록 전력망(100)을 제어할 수 있다. 구체적으로, 예측 전력 제어부(800)는 화물 하역 중에 발생 예측되는 전력이 선체(10)의 운항 중에 확보되도록 에너지 관리부(600)를 제어할 수 있다.
본 발명의 선박(1)은 화물을 운반하는 화물선일 수 있다. 예를 들어, 선박(1)은 액화 가스 또는 컨테이너와 같은 화물을 운반할 수 있다. 화물을 운반하는 선박(1)은 화물 하역 시에 많은 전력을 소비할 수 있다.
도 7은 시간의 흐름에 따른 선박(1)의 전력 소비량을 도시하고 있다. 도 7을 참조하면, 선박(1)은 화물 하역이 수행되지 않는 다른 구간에서는 발전기(210, 220)의 최적 부하율에 따른 발전량(OG)의 이내의 전력만을 소비하지만, 화물 하역이 수행되는 구간에서는 최적 부하율에 따른 발전량(OG)을 초과하는 전력을 소비할 수 있다. 여기서, 최적 부하율은 발전기(210, 220)의 최대 발전량 중 상대적으로 적은 양의 연료만을 소비하여 생산되고 있는 발전량의 비율을 나타낸다. 예를 들어, 최적 부하율은 80%일 수 있다. 최적 부하율에 따른 발전량(OG)(이하, 최적 발전량이라 한다)은 발전기(210, 220)가 최적 부하율로 동작하면서 생산되는 발전량을 나타낸다.
선박(1)은 화물 하역이 수행되지 않는 다른 구간에서는 2개의 발전기에서 생산된 전력만으로 선박(1)의 전력 소비를 만족시킬 수 있지만, 화물 하역이 수행되는 구간에서는 2개의 발전기에서 생산된 전력만으로는 선박(1)의 전력 소비를 만족시킬 수 없고, 추가적으로 발전기를 구동시켜야 하는 것이다.
참고로, 도 7에서 a구간은 선박(1)이 입항하는 구간을 나타내고, b구간은 선박(1)에 화물이 적재되는 구간을 나타내고, c구간은 선박(1)이 출항하여 고속으로 운항하는 구간을 나타내고, d구간은 저속으로 운항하는 구간을 나타내고, e구간은 선박(1)이 입항하여 화물을 하역하는 구간을 나타내고, f구간은 선박(1)이 별도의 동작 없이 정박하는 구간을 나타내며, g구간은 선박(1)이 출항하는 구간을 나타낸다.
다시 도 6을 설명하면, 예측 전력 제어부(800)는 선박(1)의 현재 위치, 선체 속도 및 화물량을 참조하여 이동 예상 거리, 도착 예정 시간 및 하역 소요 시간을 판단할 수 있다. 선박(1)의 현재 위치는 GPS(Global Positioning System) 수신기(미도시)와 같은 위치 감지 수단에 의해 확인될 수 있고, 선체 속도는 속도계(미도시)에 의해 확인될 수 있으며, 화물량은 화물 계측 장치(미도시)에 의해 확인될 수 있다.
현재 위치 및 선체 속도를 참조하여 예측 전력 제어부(800)는 이동 예상 거리 및 도착 예정 시간을 산출할 수 있다. 그리고, 예측 전력 제어부(800)는 화물량을 참조하여 하역 소요 시간을 판단하고, 하역에 소비될 것으로 예측되는 전력량을 판단할 수 있다.
그리고, 예측 전력 제어부(800)는 이동 예상 거리, 도착 예정 시간 및 하역 소요 시간을 참조하여 에너지 저장부(410, 420)의 충전 제어 시점 및 충전 확보량을 판단할 수 있다. 여기서, 충전 제어 시점을 에너지 저장부(410, 420)가 예측 전력의 확보를 위하여 충전을 개시하여야 하는 시점을 나타내고, 충전 확보량은 선박(1)이 입항하기 이전까지 확보하여야 하는 전력량을 나타낸다.
선박(1)의 운항 중에 재액화기(70)에 의한 전력 소비량은 상대적으로 크게 형성될 수 있다. 재액화기(70)는 선박(1)이 저속 운항하는 경우에 보다 활발하게 동작할 수 있다. 선박(1)이 고속으로 운항하는 경우 제1 엔진(31)이 저장 탱크(20)의 증발 가스를 충분히 소비하기 때문에 저장 탱크(20)로 회수되는 회수 유체의 양은 적거나 없을 수 있다. 따라서, 선박(1)이 고속으로 운항하는 경우 재액화기(70)의 동작은 한정적일 수 있다. 이에 반하여, 선박(1)이 저속으로 운항하는 경우 제1 엔진(31)이 저장 탱크(20)의 증발 가스를 충분히 소비하지 못하기 때문에 저장 탱크(20)로 회수되는 회수 유체의 양이 클 수 있다. 따라서, 선박(1)이 저속으로 운항하는 경우 재액화기(70)는 회수 유체를 재액화시키기 위한 동작을 수행할 수 있다.
예측 전력 제어부(800)는 선체(10)의 운항 중 재액화기(70)의 동작이 제한됨으로써 확보된 전력으로 에너지 저장부(410, 420)가 충전되도록 에너지 관리부(600)를 제어할 수 있다. 예측 전력 제어부(800)는 선체(10)의 속도를 제어함으로써 재액화기(70)의 동작을 제한할 수 있다.
예측 전력이 충분히 확보되지 않은 것으로 판단되는 경우 예측 전력 제어부(800)는 예측 전력의 확보를 위하여 고속으로 운항하도록 선체(10)를 제어할 수 있다. 또는, 예측 전력 제어부(800)는 예측 전력의 확보를 위하여 고속으로 운항하도록 사용자에게 통지할 수 있다. 예측 전력 제어부(800)의 제어에 의해 선체(10)가 자동으로 고속 운항하거나 사용자가 선체(10)를 고속 운항시킬 수 있다.
예측 전력 제어부(800)는 충전 제어 시점 및 충전 확보량을 산출하고, 이를 기초로 에너지 저장부(410, 420)가 전력을 충전하도록 에너지 관리부(600)를 제어할 수 있다. 선박(1)의 운항 도중에 예측 전력 제어부(800)는 지속적으로 충전 제어 시점 및 충전 확보량을 갱신할 수 있다. 충전 제어 시점은 선내 부하(310, 320)의 전력 소비량에 따라 달라질 수 있다. 또한, 운반하는 화물이 저장 탱크(20)에 저장된 액화 가스인 경우 운항하는 도중에 감소될 수 있고, 이에 따라 하역 소요 시간 및 충전 확보량이 달라질 수 있다.
도 8은 도 5에 도시된 예측 전력 제어부가 동작한 경우의 전력 소비 패턴을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 예측 전력 제어부(800)는 고속 운항 구간인 c구간을 확장하고, 저속 운항 구간인 d구간을 축소할 수 있다. 이에 따라, 재액화기(70)의 전력 소비가 감소되고 예측 전력이 확보될 수 있다.
에너지 저장부(410, 420)가 충분한 전력을 저장하고 있기 때문에 발전기(210, 220)의 최적 부하율에 따른 최적 발전량(OG)만으로도 하역 작업이 수행될 수 있다. 예를 들어, 2개의 발전기만이 동작하고, 1개의 발전기는 예비 상태를 유지할 수 있다.
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.
1: 선박 10: 선체
20: 저장 탱크 31, 32: 엔진
40: 압축기 51, 52: 히터
60: 분배부 70: 재액화기
80: 에너지 관리 시스템 100: 전력망
110: 제1 모선 120: 제2 모선
130: 버스 타이 210, 220: 발전기
310, 320: 선내 부하 410, 420: 에너지 저장부
411, 421: 배터리 412, 422: 전력 컨버터
500: 전력 관리부 600: 에너지 관리부
710, 720: 전력 변환기 800: 예측 전력 제어부

Claims (6)

  1. 선체;
    상기 선체에 구비된 전력망;
    상기 전력망에 연결된 선내 부하 및 발전기의 동작 상태를 모니터링하고 제어하는 전력 관리부;
    상기 전력망에 연결되어 전력을 저장하거나 상기 전력망으로 전력을 공급하는 에너지 저장부;
    상기 선내 부하의 동작 상태를 참조하여 상기 전력 관리부 및 상기 에너지 저장부를 제어하는 에너지 관리부;
    화물 하역 중에 발생 예측되는 전력이 상기 선체의 운항 중에 확보되도록 상기 에너지 관리부를 제어하는 예측 전력 제어부;
    저장 탱크로부터 증발 가스를 공급받고, 상기 증발 가스를 압축하는 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 증발 가스를 연료로서 공급받는 제1 엔진;
    상기 압축기에 의해 압축된 증발 가스 중 상기 저장 탱크로 회수되는 회수 유체의 일부를 연료로서 공급받는 제2 엔진; 및
    상기 회수 유체의 다른 일부를 재액화시켜 상기 저장 탱크로 공급하는 재액화기를 포함하되,
    상기 예측 전력 제어부는,
    상기 선체의 운항 중 상기 재액화기의 동작이 제한됨으로써 확보된 전력으로 상기 에너지 저장부가 충전되도록 상기 에너지 관리부를 제어하고,
    상기 선체의 속도를 제어함으로써 상기 재액화기의 동작을 제한하는 선박.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 예측 전력 제어부는 상기 선체의 이동 예상 거리, 도착 예정 시간 및 하역 소요 시간을 참조하여 상기 에너지 저장부의 충전 제어 시점 및 충전 확보량을 판단하는 선박.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 선박에 설치되어 전력 저장 및 관리를 수행하는 에너지 관리 시스템에 있어서,
    전력망;
    상기 전력망에 연결되어 선내 부하 및 발전기의 동작 상태를 모니터링하고 제어하는 전력 관리부;
    상기 전력망에 연결되어 전력을 저장하거나 상기 전력망으로 전력을 공급하는 에너지 저장부;
    상기 선내 부하의 동작 상태를 참조하여 상기 전력 관리부 및 상기 에너지 저장부를 제어하는 에너지 관리부;
    화물 하역 중에 발생 예측되는 전력이 선체의 운항 중에 확보되도록 상기 에너지 관리부를 제어하는 예측 전력 제어부;
    저장 탱크로부터 증발 가스를 공급받고, 상기 증발 가스를 압축하는 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 증발 가스를 연료로서 공급받는 제1 엔진;
    상기 압축기에 의해 압축된 증발 가스 중 상기 저장 탱크로 회수되는 회수 유체의 일부를 연료로서 공급받는 제2 엔진; 및
    상기 회수 유체의 다른 일부를 재액화시켜 상기 저장 탱크로 공급하는 재액화기를 포함하되,
    상기 예측 전력 제어부는,
    상기 선체의 운항 중 상기 재액화기의 동작이 제한됨으로써 확보된 전력으로 상기 에너지 저장부가 충전되도록 상기 에너지 관리부를 제어하고,
    상기 선체의 속도를 제어함으로써 상기 재액화기의 동작을 제한하는 에너지 관리 시스템.
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