KR102664940B1 - Ｌｆｓ 컨테이너선의 ｌｎｇ 연료 탱크 주변 공기를 이용한 냉동컨테이너 화물 구역의 공조 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선체 내부에 구비된 LNG 연료 탱크 외부의 냉기를 냉동컨테이너가 다단 적층된 화물 구역으로 냉기 이송 유닛이 강제로 이송시키며, 이렇게 화물 구역으로 이송되어 순환 배출되는 에어는 LNG 연료 탱크 내부의 자연기화율을 높이도록 냉동컨테이너의 응축열과 열교환되어 리턴 에어 유닛에 의하여 이송되게 함으로써, LNG 연료 탱크 주변의 공기를 냉동컨테이너 화물 구역의 공조에 이용하여 에너지의 효율적 관리가 가능하도록 한 LFS 컨테이너선의 LNG 연료 탱크 주변 공기를 이용한 냉동컨테이너 화물 구역의 공조 시스템에 관한 것이다.

Description

ＬＦＳ 컨테이너선의 ＬＮＧ 연료 탱크 주변 공기를 이용한 냉동컨테이너 화물 구역의 공조 시스템{HVAC SYSTEM OF REEFER CONTAINER CARGO AREA USING SUUROUNDING AIR OF LNG FUEL TANK IN LFS CONTAINER VESSEL}
본 발명은 LFS 컨테이너선의 LNG 연료 탱크 주변 공기를 이용한 냉동컨테이너 화물 구역의 공조 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LNG 연료 탱크 주변의 공기를 냉동컨테이너 화물 구역의 공조에 이용하여 에너지의 효율적 관리가 가능하도록 한 LFS 컨테이너선의 LNG 연료 탱크 주변 공기를 이용한 냉동컨테이너 화물 구역의 공조 시스템에 관한 것이다.
냉동 컨테이너를 화물창 내부에 적재하는 컨테이너선은 각 냉동 컨테이너가 배출하는 열기를 중화시키고, 공기가 원활하게 순환되도록 하기 위하여 거대한 화물창 전용의 환기 시스템(Ventilation System)를 구축한다.
상기와 같은 관점에서 안출된 것으로, 본 출원인이 기출원한 공개특허 제10-2011-0128079호의 "냉동 컨테이너가 적재되는 컨테이너 운반선"(이하 '선행1')과, 공개특허 제10-2013-0027319호의 "엘엔지 연료 추진선의 액화 및 증발 천연가스를 이용한 냉동 공조 시스템"(이하 '선행2') 등과 같은 것을 들 수 있다.
선행1 및 선행2는 공조 시스템의 냉열원으로써 LNG 연료 탱크의 보일오프 가스(Boil-Off Gas)를 사용하는 것이다.
그러나, 선행1 및 선행2는 모두 보일오프 가스의 우수한 냉각 효율에 비하여 화재 및 가스 누출 대책 마련에 각별히 주의해야 함은 물론, 해당 화재 및 가스 누출 방지를 위한 다양한 부가 장치 및 부품이 마련되어야 하는 번거로움이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, LNG 연료 탱크 주변의 공기를 냉동컨테이너 화물 구역의 공조에 이용하여 에너지의 효율적 관리가 가능하도록 하는 LFS 컨테이너선의 LNG 연료 탱크 주변 공기를 이용한 냉동컨테이너 화물 구역의 공조 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 LFS 컨테이너선의 선체 내부에 구비된 LNG 연료 탱크; LFS 컨테이너선의 선체 내부에 구비되어 복수의 냉동컨테이너(Reefer Container)가 다단 적층되는 공간을 가지는 화물 구역; 상기 LNG 연료 탱크 외부의 냉기를 상기 화물 구역으로 강제 이송시키는 냉기 이송 유닛; 및 상기 LNG 연료 탱크 내부의 자연기화율을 높이도록, 상기 화물 구역에 다단 적층된 복수의 냉동컨테이너로부터 배출되는 응축열을 상기 LNG 연료 탱크 외부측으로 이송시키는 리턴 에어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 LFS 컨테이너선의 LNG 연료 탱크 주변 공기를 이용한 냉동컨테이너 화물 구역의 공조 시스템을 제공할 수 있다.
여기서, 상기 LNG 연료 탱크는 독립형 탱크이며, 상기 선체 내부에 구비된 구획 공간 내부에 배치되고, 상기 냉기 이송 유닛 및 상기 리턴 에어 유닛은 상기 구획 공간을 통하여 연결되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 냉기 이송 유닛은, 상기 LNG 연료 탱크로부터 상기 화물 구역을 상호 연결하는 메인 이송 덕트와, 상기 메인 이송 덕트로부터 복수로 분기되어 상기 선체의 상기 화물 구역에 다단 적층된 상기 냉동컨테이너 각각의 응축열 배출구와 인접하게 배치되는 열교환 덕트를 포함하며, 상기 메인 이송 덕트 및 상기 열교환 덕트 각각의 말단부는 상기 리턴 에어 유닛과 연결되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 메인 이송 덕트 및 상기 선체에 구비된 기존 환기시스템과 연결되고, 상기 메인 이송 덕트로부터 일정량의 냉기를 분기시켜 상기 기존 환기시스템을 구성하는 복수의 환기팬들의 가동 비율을 낮추도록 제어하는 제1 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1 제어부에 의하여 낮춰지는 상기 복수의 환기팬들의 가동 비율은, 상기 기존 환기시스템의 상기 복수의 환기팬들을 전부 가동시키는 비율 대비 30 내지 50%인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 리턴 에어 유닛은, 상기 냉기 이송 유닛의 말단과 연결되어 상기 선체에 구비된 상기 LNG 연료 탱크측과 연결되는 리턴 에어 덕트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 리턴 에어 유닛과 상기 선체에 구비된 기존 기화기와 연결되고, 상기 리턴 에어 덕트로부터 일정량의 리턴 에어를 분기시켜 상기 기존 기화기의 가동 비율을 낮추도록 제어하는 제2 제어부와, 상기 제2 제어부 및 상기 리턴 에어 유닛과 연결되고, 상기 LNG 연료 탱크에서 실시간으로 측정되는 기화가스량의 데이터를 전달받아 상기 리턴 에어 덕트를 통해 이송되는 리턴 에어를 상기 LNG 연료 탱크가 배치되는 구획 공간으로 공급하거나, 대기중으로 방출시키는 것을 선택 가능한 제3 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.
우선, 본 발명은 선체 내부에 구비된 LNG 연료 탱크 외부의 냉기를 냉동컨테이너가 다단 적층된 화물 구역으로 냉기 이송 유닛이 강제로 이송시키며, 이렇게 화물 구역으로 이송되어 순환 배출되는 에어는 LNG 연료 탱크 내부의 자연기화율을 높이도록 냉동컨테이너의 응축열과 열교환되어 리턴 에어 유닛에 의하여 이송되게 함으로써, 거대한 용량의 환기 시스템을 가진 선행기술과 비교할 때, 기존의 환기 시스템의 용량을 줄이는 절약 운전이 가능하게 됨은 물론이다.
특히, 본 발명은 전술한 바와 같은 공조 시스템을 적용함으로써, 화물창의 환기 시스템 운용 에너지를 절감할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명은 선박의 최초 건조시 본 공조 시스템을 적용함으로써 설치해야할 환기 시스템의 용량을 대폭적으로 축소시키는 대신, 그 축소된 분량만큼 많은 적재 공간과 기타 부품 및 설비의 시공 공간을 추가적으로 확보할 수 있으므로, 공간 활용도의 측면에서 우수하다.
그리고, 본 발명은 전술한 바와 같은 공조 시스템의 리턴 에어 유닛을 활용함으로써, 연료가스 공급 시스템(Fuel Gas Supplt System)에서 기화기 가동율을 낮춰서, 기화기 가동 부하를 줄이고, 불필요한 에너지 소모를 줄일 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 기존의 선행기술에 따른 공조 시스템과 달리 공조 시스템의 열원으로 LNG 연료 탱크의 기화가스를 사용하지 않고, LNG 연료 탱크 주변의 냉기를 활용하므로, 화염 및 누출 방지를 위한 각종 부품과 설비를 추가적으로 구비하지 않아도 되므로, 장치 및 시스템의 구축이 비교적 간단하게 이루어질 수 있는 장점도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LFS 컨테이너선의 LNG 연료 탱크 주변 공기를 이용한 냉동컨테이너 화물 구역의 공조 시스템의 전체 구성을 나타낸 개념도
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LFS 컨테이너선의 LNG 연료 탱크 주변 공기를 이용한 냉동컨테이너 화물 구역의 공조 시스템의 전체 구성을 나타낸 개념도
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LFS 컨테이너선의 LNG 연료 탱크 주변 공기를 이용한 냉동컨테이너 화물 구역의 공조 시스템의 전체 구성을 나타낸 개념도이며, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LFS 컨테이너선의 LNG 연료 탱크 주변 공기를 이용한 냉동컨테이너 화물 구역의 공조 시스템의 전체 구성을 나타낸 개념도이다.
본 발명은 도시된 바와 같이, 선체(40) 내부에 구비된 LNG 연료 탱크(10) 외부의 냉기를 냉동컨테이너(21, Reefer Container)가 다단 적층된 화물 구역(20)으로 냉기 이송 유닛(30)이 강제로 이송시키며, 이렇게 화물 구역(20)으로 이송되어 순환 배출되는 에어는 LNG 연료 탱크(10) 내부의 자연기화율을 높이도록 냉동컨테이너(21)의 응축열과 열교환되어 리턴 에어 유닛(50)에 의하여 이송되게 한 것을 알 수 있다.
LNG 연료 탱크(10)는 LFS 컨테이너선의 선체(40) 내부에 구비된 것으로, LFS 컨테이너선, 즉 LNG를 연료로 사용하는 선박인 LFS 컨테이너선의 연료 공급을 위한 LNG가 수용되는 공간을 구비한 것이다.
화물 구역(20)은 LFS 컨테이너선의 선체(40) 내부에 구비되어 복수의 냉동컨테이너(21)가 다단 적층되는 공간을 가지는 것이다.
냉기 이송 유닛(30)은 LNG 연료 탱크(10) 외부의 냉기를 화물 구역(20)으로 강제 이송시키는 것이다.
리턴 에어 유닛(50)은 LNG 연료 탱크(10) 내부의 자연기화율을 높이도록, 화물 구역(20)에 다단 적층된 복수의 냉동컨테이너(21)로부터 배출되는 응축열을 LNG 연료 탱크(10) 외부측으로 이송시키는 것이다.
여기서, LNG 연료 탱크(10)는 독립형 탱크이며, 선체(40) 내부에 구비된 구획 공간(10s) 내부에 배치되고, 냉기 이송 유닛(30) 및 리턴 에어 유닛(50)은 구획 공간(10s)을 통하여 연결되는 것을 알 수 있다.
한편, 냉기 이송 유닛(30)은, LNG 연료 탱크(10)로부터 화물 구역(20)을 상호 연결하는 메인 이송 덕트(31)와, 메인 이송 덕트(31)로부터 복수로 분기되어 선체(40)의 화물 구역(20)에 다단 적층된 냉동컨테이너(21) 각각의 응축열 배출구와 인접하게 배치되는 열교환 덕트(32)를 포함하는 실시예의 적용이 가능하다.
여기서, 메인 이송 덕트(31) 및 열교환 덕트(32) 각각의 말단부는 후술할 리턴 에어 유닛(50)과 연결될 수도 있다.
이때, 리턴 에어 유닛(50)은, 냉기 이송 유닛(30)의 말단과 연결되어 선체(40)에 구비된 LNG 연료 탱크(10)측과 연결되는 리턴 에어 덕트(50)일 수도 있다.
한편, 본 발명은 도 2와 같이 메인 이송 덕트(31) 및 선체(40)에 구비된 기존 환기시스템(60)과 연결되고, 메인 이송 덕트(31)로부터 일정량의 냉기를 분기시켜 기존 환기시스템(60)을 구성하는 복수의 환기팬(61, 62, 63, 54, 65)들의 가동 비율을 낮추도록 제어하는 제1 제어부(81)를 더 구비할 수도 있다.
여기서, 제1 제어부(81)에 의하여 낮춰지는 복수의 환기팬(61, 62, 63, 54, 65)들의 가동 비율은, 도 2에서 점선과 실선으로 각각 도시한 복수의 환기팬(61, 62, 63, 54, 65)들로부터 알 수 있듯이, 기존 환기시스템(60)의 복수의 환기팬(61, 62, 63, 54, 65)들을 전부 가동시키는 비율 대비 30 내지 50%에서 운전 가능하다.
참고로, 복수의 환기팬(61, 62, 63, 64, 65)중 실선으로 표시된 환기팬(62, 64)는 실제 가동되고 있는 것이며, 점선으로 표시된 나머지 환기팬(61, 63, 65)은 가동을 중지한 상태이다.
즉, 제1 제어부(81)에 의한 환기 시스템(60)의 가동 비율을, 바람직하게는 40% 내외로 줄이더라도, 기존 환기 시스템의 풀 가동에 상당하는 환기 능력을 제공할 수 있다는 것이다.
한편, 본 발명은 리턴 에어 유닛(50)과 선체(40)에 구비된 기존 기화기(70)와 연결되고, 리턴 에어 덕트(50)로부터 일정량의 리턴 에어를 분기시켜 기존 기화기(70)의 가동 비율을 낮추도록 제어하는 제2 제어부(82)를 더 포함할 수 있다.
즉, 제2 제어부(82)는 LNG 연료 탱크(10) 주변부의 열교환을 활성화시켜서 자연 기화 가스가 증가되도록 하는데 도움을 줄 수 있으므로, 기존의 기화기(70) 가동 부하를 낮추어 불필요한 에너지 소모를 줄이고, 장치의 내구성 및 안전도를 높일 수 있을 것이다.
또한, 본 발명은 제2 제어부(82) 및 리턴 에어 유닛(50)과 연결되고, LNG 연료 탱크(10)에서 실시간으로 측정되는 기화가스량의 데이터를 전달받아 리턴 에어 덕트(50)를 통해 이송되는 리턴 에어를 LNG 연료 탱크(10)가 배치되는 구획 공간(10s)으로 공급하거나, 대기중으로 방출시키는 것을 선택 가능한 제3 제어부(83)를 더 포함할 수도 있음은 물론이다.
즉, 제3 제어부(83)는 리턴 에어가 구획 공간(10s)이나 대기중으로 이동할 수 있도록 3방 전자 밸브(이하 미도시)와, 구획 공간(10s) 내부의 온도를 실시간으로 측정하는 센서(이하 미도시)를 포함하는 컨트롤러 개념의 것이 제공될 수 있을 것이다.
이상과 같이 본 발명은 LNG 연료 탱크 주변의 공기를 냉동컨테이너 화물 구역의 공조에 이용하여 에너지의 효율적 관리가 가능하도록 하는 LFS 컨테이너선의 LNG 연료 탱크 주변 공기를 이용한 냉동컨테이너 화물 구역의 공조 시스템을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.
그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.
10 : LNG 연료 탱크 10s : 구획 공간
20 : 화물 구역 21 : 냉동컨테이너
30 : 냉기 이송 유닛 31 : 메인 이송 덕트
32 : 열교환 덕트 40 : 선체
50 : 리턴 에어 유닛, 리턴 에어 덕트 60 : 환기시스템
61, 62, 63, 54, 65 : 환기팬 70 : 기화기
81 : 제1 제어부 82 : 제2 제어부
83 : 제3 제어부

Claims (7)

  1. LFS 컨테이너선의 선체 내부에 구비된 LNG 연료 탱크;
    LFS 컨테이너선의 선체 내부에 구비되어 복수의 냉동컨테이너(Reefer Container)가 다단 적층되는 공간을 가지는 화물 구역;
    상기 LNG 연료 탱크 외부의 냉기를 상기 화물 구역으로 강제 이송시키는 냉기 이송 유닛; 및
    상기 LNG 연료 탱크 내부의 자연기화율을 높이도록, 상기 화물 구역에 다단 적층된 복수의 냉동컨테이너로부터 배출되는 응축열을 상기 LNG 연료 탱크 외부측으로 이송시키는 리턴 에어 유닛을 포함하고,
    상기 LNG 연료 탱크 외부의 공기를 열교환 과정 없이 상기 화물 구역으로 이송하여, 상기 LNG 연료 탱크 외부의 공기가 가진 냉열을 상기 화물 구역에 전달하는 것을 특징으로 하는 LFS 컨테이너선의 LNG 연료 탱크 주변 공기를 이용한 냉동컨테이너 화물 구역의 공조 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 LNG 연료 탱크는 독립형 탱크이며, 상기 선체 내부에 구비된 구획 공간 내부에 배치되고, 상기 냉기 이송 유닛 및 상기 리턴 에어 유닛은 상기 구획 공간을 통하여 연결되는 것을 특징으로 하는 LFS 컨테이너선의 LNG 연료 탱크 주변 공기를 이용한 냉동컨테이너 화물 구역의 공조 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉기 이송 유닛은,
    상기 LNG 연료 탱크로부터 상기 화물 구역을 상호 연결하는 메인 이송 덕트와,
    상기 메인 이송 덕트로부터 복수로 분기되어 상기 선체의 상기 화물 구역에 다단 적층된 상기 냉동컨테이너 각각의 응축열 배출구와 인접하게 배치되는 열교환 덕트를 포함하며,
    상기 메인 이송 덕트 및 상기 열교환 덕트 각각의 말단부는 상기 리턴 에어 유닛과 연결되는 것을 특징으로 하는 LFS 컨테이너선의 LNG 연료 탱크 주변 공기를 이용한 냉동컨테이너 화물 구역의 공조 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 메인 이송 덕트 및 상기 선체에 구비된 기존 환기시스템과 연결되고, 상기 메인 이송 덕트로부터 일정량의 냉기를 분기시켜 상기 기존 환기시스템을 구성하는 복수의 환기팬들의 가동 비율을 낮추도록 제어하는 제1 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LFS 컨테이너선의 LNG 연료 탱크 주변 공기를 이용한 냉동컨테이너 화물 구역의 공조 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 제어부에 의하여 낮춰지는 상기 복수의 환기팬들의 가동 비율은, 상기 기존 환기시스템의 상기 복수의 환기팬들을 전부 가동시키는 비율 대비 30 내지 50%인 것을 특징으로 하는 LFS 컨테이너선의 LNG 연료 탱크 주변 공기를 이용한 냉동컨테이너 화물 구역의 공조 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 리턴 에어 유닛은,
    상기 냉기 이송 유닛의 말단과 연결되어 상기 선체에 구비된 상기 LNG 연료 탱크측과 연결되는 리턴 에어 덕트를 포함하는 것을 특징으로 하는 LFS 컨테이너선의 LNG 연료 탱크 주변 공기를 이용한 냉동컨테이너 화물 구역의 공조 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 리턴 에어 유닛과 상기 선체에 구비된 기존 기화기와 연결되고, 상기 리턴 에어 덕트로부터 일정량의 리턴 에어를 분기시켜 상기 기존 기화기의 가동 비율을 낮추도록 제어하는 제2 제어부와,
    상기 제2 제어부 및 상기 리턴 에어 유닛과 연결되고, 상기 LNG 연료 탱크에서 실시간으로 측정되는 기화가스량의 데이터를 전달받아 상기 리턴 에어 덕트를 통해 이송되는 리턴 에어를 상기 LNG 연료 탱크가 배치되는 구획 공간으로 공급하거나, 대기중으로 방출시키는 것을 선택 가능한 제3 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LFS 컨테이너선의 LNG 연료 탱크 주변 공기를 이용한 냉동컨테이너 화물 구역의 공조 시스템.
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