KR200432027Y1 - 육상전기를 이용한 선박용 냉각장치 - Google Patents

육상전기를 이용한 선박용 냉각장치 Download PDF

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KR200432027Y1 KR2020060025222U KR20060025222U KR200432027Y1 KR 200432027 Y1 KR200432027 Y1 KR 200432027Y1 KR 2020060025222 U KR2020060025222 U KR 2020060025222U KR 20060025222 U KR20060025222 U KR 20060025222U KR 200432027 Y1 KR200432027 Y1 KR 200432027Y1
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Abstract

본 고안은 선박의 정박 시 상용되는 선박전기장치에 육상전기를 공급하고, 선박전기장치에서 발생되는 손실열도 육상전기를 공급받아 작동되는 보조냉각청수펌프 및 보조해수펌프로 냉각할 수 있는 육상전기를 이용한 선박용 냉각장치에 관한 것이다.
본 고안에 따른 육상전기를 이용한 선박용 냉각장치는 선박의 추력을 담당하는 주엔진과 전기를 생성하는 발전기엔진 및 상용되는 선박전기장치의 냉각에 필요한 청수를 폐루프 순환시키는 중앙냉각청수펌프와, 주변해역으로부터 해수를 유입하여 청수를 냉각시키고 다시 주변해역으로 해수를 배출시키는 주해수펌프와, 해수와의 열교환을 통해 청수를 냉각시키는 열교환기를 포함하는 육상전기를 이용한 선박용 냉각장치에 있어서, 육상전기를 공급받아 작동되며, 상기 중앙냉각청수펌프와 병렬로 장착되어 선택적으로 작동 가능한 보조냉각청수펌프; 및 육상전기를 공급받아 작동되며, 상기 주해수펌프와 병렬로 장착되어 선택적으로 작동 가능한 보조해수펌프를 포함하여, 선박의 정박 시 상기 주엔진과 상기 발전기엔진의 가동을 정지시키며, 상기 주엔진과 상기 발전기엔진의 냉각을 위한 상기 중앙냉각청수펌프와 상기 주해수펌프의 작동을 정지시키고, 육상전기를 공급받아 가동되는 상기 선박전기장치를 상기 보조냉각청수펌프와 상기 보조해수펌프를 작동시켜 냉각시키는 것을 특징으로 한다.
선박 냉각 시스템, 육상전기, 보조냉각청수펌프, 보조해수펌프

Description

육상전기를 이용한 선박용 냉각장치{Ship cooling apparatus using electricity from shore}
도 1은 종래기술에 따른 선박 냉각 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 고안에 따른 육상전기를 이용한 선박용 냉각장치의 일실시예를 도시한 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 주변해역 3 : 씨체스트(Sea Chest)
5 : 주해수펌프 7 : 제 1 해수밸브
9 : 중앙냉각청수펌프 11 : 제 1 청수밸브
13 : 주엔진 15 : 발전기엔진
17 : 선박전기장치 19 : 주엔진청수밸브
21 : 발전기엔진청수밸브 30 : 열교환기
100 : 보조해수펌프 105 : 제 2 해수밸브
110 : 보조냉각청수펌프 115 : 제 2 청수밸브
180 : 해수공급선택밸브 190 : 순환펌프
200 : 발라스트탱크 210 : 순환라인
300 : 육상
본 고안은 육상전기를 이용한 선박용 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박의 정박 시 상용되는 선박전기장치에 육상전기를 공급하고, 상기 선박전기장치에서 발생되는 손실열도 육상전기를 공급받아 작동되는 보조냉각청수펌프 및 보조해수펌프로 냉각할 수 있는 육상전기를 이용한 선박용 냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로 모든 동력장치가 그렇듯이 선박의 추력을 담당하는 주엔진이나 선박에서 필요한 전기를 생성시키는 발전기엔진이나 선박의 거주부 및 각종 냉난방장치들로 구성된 선박전기장치에서도 다량의 손실열이 생기게 마련이다. 이러한 손실열의 일부는 폐열 회수장치에 의해서 재이용되기도 하지만, 대부분이 냉각장치를 통해 최종적으로 냉각된 후 주변해역으로 방출된다.
도 1은 종래기술에 따른 선박 냉각 시스템을 도시한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 선박 냉각 시스템은 선박의 추력을 담당하는 주엔진(13, Main Engine)과 선박에 필요한 전기를 생성하는 발전기엔진(15, Generator Engine) 및 선박에 구비된 각종 선박전기장치(17)에서 발생되는 손실열을 냉각시키기 위해 청수(淸水)를 폐루프 순환시키는 중앙냉각청수펌프(9, Central Cooling Fresh Water Pump)와, 이러한 청수를 냉각시키기 위하여 씨체스 트(3, Sea Chest)를 통해 해수(海水)를 유입하고 배출시키는 주해수펌프(5, Main Cooling Sea Water Pump)와, 해수와의 열교환을 통하여 청수를 냉각시키는 열교환기(30, Heat Exchanger)를 포함한다.
이때, 상기 중앙냉각청수펌프(9)와 상기 주해수펌프(5)와 상기 주엔진(13)과 상기 발전기엔진(15)으로 유입되는 배관 상에는 각각의 장치별로 유입되는 청수 및 해수의 개폐를 조절하도록, 상기 제 1 해수밸브(7)와 상기 제 1 청수밸브(11)와 상기 주엔진청수밸브(19)와 상기 발전기엔진청수밸브(21)가 장착된다.
이때, 상기 중앙냉각청수펌프(9)와 상기 주해수펌프(5) 및 상기 선박전기장치(17)와 같이 전기를 필요하는 장치들은 상기 발전기엔진(15)로부터 전기를 공급받도록 되어 있다.
선박이 항해 중인 경우에는 상기 주엔진(13)과 상기 발전기엔진(15) 및 상기 선박전기장치(17)가 모두 가동되는데, 이때 많은 손실열이 발생되므로 상기 중앙냉각청수펌프(9) 및 상기 주해수펌프(5)를 작동하여 많은 양의 청수를 순환시키고, 많은 양의 해수를 유입 및 배출시킨다.
그러나 이와 같은 종래의 선박 냉각 시스템은 선박이 정박 중인 경우, 즉 상기 주엔진(13)으로부터 추력을 발생시키지 않아도 되는 경우에도 상기 선박전기장치(17)와 상기 중앙냉각청수펌프(9) 및 상기 주해수펌프(5)에 전기를 공급하기 위해서 상기 발전기엔진(15)을 가동시켜야 했으며, 이로 인하여 불필요한 많은 전력이 소모되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 중앙냉각청수펌프(9) 및 상기 주해수펌프(5)는 상기 주엔진(13) 과 상기 발전기엔진(15)의 크기를 고려하여 설계되어지므로 대부분 고유량의 펌프를 사용한다. 그런데 선박의 정박 시에는 일반적으로 상기 선박전기장치(17)만이 가동되므로, 이러한 선박전기장치(17)의 냉각을 위하여 많은 해수가 유입 후 배출함으로써, 각종 환경문제를 유발하였다.
최근 세계적으로 생태계 보존에 대한 관심이 대두되고 환경규제가 강화됨에 따라 일부 국가들에서는 선박이 정박하거나 화물을 하역하는 곳, 즉 육상 인근해역에서는 주변해역의 해수보다 높은 온도의 해수를 배출하는 것을 전면적으로 금지하고 있으며, 또한 유입하는 해수의 양도 소량으로 규제하고 있다. 이러한 세계적인 추세에 따라 상기 선박전기장치(17)에서 필요한 최소한의 전기를 생성시키기 위해서 또는 상기 선박전기장치(17)의 냉각에 필요한 최소한의 전기를 생성시키기 위해서 상기 발전기엔진(15)과 고유량의 상기 중앙냉각청수펌프(9) 및 상기 주해수펌프(5)를 이용하는 것은 분명 불합리하기 때문에 이러한 문제점을 해결할 수 있는 선박 냉각 장치의 필요성이 대두되고 있다.
따라서, 본 고안에서는 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 극복하기 위하여, 선박의 정박 시 필요한 선박전기장치의 가동을 위하여 육상에서 전기를 공급할 수 있도록 하고, 상기 선박전기장치의 냉각을 위해 청수 및 해수를 유동시키는 전용 펌프를 장착함으로써 유입 및 배출시키는 해수의 양을 최소화할 수 있는 육상전기를 이용한 선박용 냉각장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼는다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 고안은 선박의 추력을 담당하는 주엔진과 전기를 생성하는 발전기엔진 및 상용되는 선박전기장치의 냉각에 필요한 청수를 폐루프 순환시키는 중앙냉각청수펌프와, 주변해역으로부터 해수를 유입하여 청수를 냉각시키고 다시 주변해역으로 해수를 배출시키는 주해수펌프와, 해수와의 열교환을 통해 청수를 냉각시키는 열교환기를 포함하는 육상전기를 이용한 선박용 냉각장치에 있어서, 육상전기를 공급받아 작동되며, 상기 중앙냉각청수펌프와 병렬로 장착되어 선택적으로 작동 가능한 보조냉각청수펌프; 및 육상전기를 공급받아 작동되며, 상기 주해수펌프와 병렬로 장착되어 선택적으로 작동 가능한 보조해수펌프를 포함하여, 선박의 정박 시 상기 주엔진과 상기 발전기엔진의 기동을 정지시키며, 상기 주엔진과 상기 발전기엔진의 냉각을 위한 상기 중앙냉각청수펌프와 상기 주해수펌프의 작동을 정지시키고, 육상전기를 공급받아 가동되는 상기 선박전기장치를 상기 보조냉각청수펌프와 상기 보조해수펌프를 작동시켜 냉각시키는 것을 특징으로 하는 육상전기를 이용한 선박용 냉각장치를 제공한다.
이때, 상기 보조해수펌프에 의해 주변해역으로부터 유입된 해수는 청수를 냉각시킨 후 선박 내에 구비된 발라스트탱크(Ballast Tank)에 저장되는 것이 바람직하다. 이는 상기 선박전기장치의 청수를 냉각시키기 위해 상기 보조해수펌프에 의해 유입되는 해수의 양이 상기 발라스트탱크의 용적에 비해 매우 적기 때문에 가능한 것이다. 이로 인하여, 선박의 정박 시에는 냉각에 사용된 해수가 주변해역으로 배출되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이하, 본 고안에 따른 육상전기를 이용한 선박용 냉각장치의 바람직한 실시예에 대하여 설명하고자 한다.
도면에서, 도 2는 본 고안에 따른 육상전기를 이용한 선박용 냉각장치의 일실시예를 도시한 구성도이다.
도 2를 참조하여 육상전기를 이용한 선박용 냉각장치를 설명하면, 육상(300)의 전기공급원[이하, '육상(300)'이라 칭함]의 전기를 공급받아서 종래 선박 냉각 시스템의 중앙냉각청수펌프(9)와 선택적으로 작동 가능하도록 병렬로 장착된 보조냉각청수펌프(110)와, 육상(300)의 전기를 공급받아서 선박 냉각 시스템의 주해수펌프(5)와 선택적으로 작동 가능하도록 병렬로 장착된 보조해수펌프(100)를 포함한다.
선박이 정상 운항 시에는 선박에 필요한 대부분의 전기를 발전기엔진(15)으로부터 공급받는다. 그런데, 이러한 발전기엔진(15)은 선박의 추력을 담당하는 주엔진(13)과 더불어 많은 양의 냉각용 청수 및 해수를 요구하며, 이로 인하여 고유량의 상기 중앙냉각청수펌프(9)와 상기 주해수펌프(5)를 작동시켜야 한다.
그러나 선박이 부두에 정박 시에는 선박의 추력을 담당하는 주엔진(13)의 가동이 불필요하며, 선원들의 거주생활을 위해 필요한 냉난방장치 또는 화물의 하역에 필요한 작업장비들을 포함하는 선박전기장치(17)만이 가동된다.
이때, 상기 선박전기장치(17)는 상기 주엔진(13)이나 상기 발전기엔진(15)에 비해 매우 적은 손실열을 발생시키므로, 상기 주엔진(13)이나 상기 발전기엔진(15)의 많은 손실열을 고려하여 설계 및 장착된 상기 중앙냉각청수펌프(9)와 상기 주해수펌프(5)를 작동시키는 것은 바람직하지 못하다.
따라서 본 실시예에서는 선박이 정상 운항 중인 경우와 선박이 부두에 정박 중인 경우를 달리 구분하여, 선박이 정상 운항하는 경우에는 도 1에서 설명하였던 종래기술에 따른 선박 냉각 시스템의 작동과 동일하게 작동되도록 하며, 선박이 부두에 정박된 경우에는 상기 선박전기장치(17)에 필요한 전기를 육상(300)으로부터 공급받도록 되어 있다.
육상(300)으로부터 전기를 공급받아 상기 선박전기장치(17)가 작동되므로, 굳이 상기 발전기엔진(15)을 가동시켜 전기를 생성시킬 필요가 없게 된다. 이로 인하여, 상기 주엔진(13) 뿐만 아니라 상기 발전기엔진(15)의 가동도 정지시킬 수 있다.
한편, 이러한 상기 주엔진(13)과 상기 발전기엔진(15)의 가동 정지에 따라 상기 주엔진(13) 및 상기 발전기엔진(15)의 냉각 기능을 수행하는 상기 중앙냉각청수펌프(9) 및 상기 주해수펌프(5)의 작동을 정지시키고, 상기 선박전기장치(17)로부터 발생하는 손실열을 냉각시키기 위한 상기 보조냉각청수펌프(110) 및 상기 보조해수펌프(100)를 작동시킨다.
상기 보조냉각청수펌프(110)는 상기 중앙냉각청수펌프(9)와 병렬로 장착되어 선택적으로 작동 가능한 청수용 펌프로서, 상기 중앙냉각청수펌프(9)에 비해 저유량의 펌프를 사용하여, 상기 선박전기장치(17)의 냉각에만 사용될 청수를 폐루프 순환시킨다. 이때, 상기 주엔진(13)으로 향하는 배관 상에 장착된 주엔진청수밸브(19)와 상기 발전기엔진(15)으로 향하는 배관 상에 장착된 발전기엔진청수밸브(21) 및 상기 중앙냉각청수펌프(9)로 향하는 배관 상에 장착된 제 1 청수밸브(11)는 모두 폐쇄시키고, 상기 보조냉각청수펌프(110)로 향하는 배관 상에 장착된 제 2 청수밸브(115) 만을 개방하여, 상기 보조냉각청수펌프(110)에 의해 폐루프 순환되는 소량의 청수가 상기 선박전기장치(17)만을 냉각시킬 수 있도록 한다.
또한, 상기 보조해수펌프(100)는 상기 주해수펌프(5)와 병렬로 장착되어 선택적으로 작동 가능한 해수용 펌프로서, 상기 주해수펌프(5)에 비해 저유량의 펌프를 사용하여, 상기 선박전기장치(17)의 냉각에 사용될 청수를 가열시킬 만큼의 해수를 유입하고 배출시킨다. 이때, 상기 주해수펌프(5)로 향하는 배관 상에 장착된 제 1 해수밸브(7)는 폐쇄시키고, 상기 보조해수펌프(100)로 향하는 배관 상에 장착된 제 제 2 해수밸브(105)만을 개방하여, 상기 보조해수펌프(100)에 의해 해수가 유입되고 배출될 수 있다.
그리고 상기 보조냉각청수펌프(110)와 상기 보조해수펌프(100)는 가동 정지된 상기 발전기엔진(15)과 무관하게 육상(300)으로부터 전기를 공급받아 작동된다.
또한, 상기 보조해수펌프(100)는 상기 주해수펌프(5)에 비해 유입하는 해수의 양이 매우 적다. 따라서, 상기 보조해수펌프(100)에 의해 유입된 해수는 청수와의 열교환을 마친 후 주변해역으로 배출되지 않고, 선박에 구비된 발라스트탱크(200) 내에 보관될 수 있다. 이는 선박이 정박 중에 육상에 인접된 주변해역에 상대적으로 고온의 해수를 배출시키는 것을 방지할 수 있는 방식으로 환경적인 면 에서 매우 바람직하다.
한편, 본 실시예에서는 발라스트탱크(200)에 저장된 해수를 냉각수로서 재사용할 수 있도록, 상기 발라스트탱크(200)와 열교환기(30) 사이를 해수가 순환할 수 있게 한 순환라인(210)이 더 포함된다.
이때, 순환라인(210) 상에는 순환펌프(190)가 장착된다. 또한 순환라인(210) 상에서 상기 열교환기(30)의 입수측 배관에는 씨체스트(3)로부터 공급되는 해수와 상기 발라스트탱크(200)로부터 공급되는 해수를 상기 열교환기(30)에 선택적으로 공급하기 위한 해수공급선택밸브(180)가 더 장착된다.
해수공급선택밸브(180)는 주지의 복수 관로를 갖는 밸브로서, 통상의 전자적 제어기술에 의해, 씨체스트(3)로부터 공급되고 해수공급선택밸브(180) 내부의 일측에 형성된 해수의 관로, 또는 상기 발라스트탱크(200)로부터 공급되고 해수공급선택밸브(180) 내부의 타측에 형성된 다른 해수의 관로 중 어느 하나 또는 모두를 상기 열교환기(30)의 입수측 배관에 대해 관통하게 개방 또는 폐쇄시키는 역할을 담당한다.
다음으로, 본 발명에 따른 육상전기를 이용한 선박용 냉각장치의 바람직한 실시예의 작동관계를 살펴보면, 선박 정박 시 선박의 추진과 관련된 상기 주엔진(13)과 전기생성과 관련된 상기 발전기엔진(15)의 가동을 정지시키는데, 상기 주엔진(13)과 상기 발전기엔진(15)의 냉각과 관련된 상기 중앙냉각청수펌프(9) 및 상기 주해수펌프(5)의 작동도 정지된다.
이때, 상기 선박전기장치(17)는 육상(300)의 전기를 공급받아 계속적으로 작 동되는데, 이러한 선박전기장치(17)로부터 발생되는 손실열은 상기 보조냉각청수펌프(110)에 의해 폐루프 순환하는 청수에 의해 냉각된다. 또한, 이러한 청수는 상기 보조해수펌프(100)에 의해 유입된 주변해역의 해수에 의해서 다시 냉각된다.
즉, 상기 주해수펌프(5) 측 배관 상에 장착된 상기 제 1 해수밸브(7)와 상기 중앙냉각청수펌프(9) 측 배관 상에 장착된 상기 제 1 청수밸브(11)와 상기 주엔진(13) 측 배관 상에 장착된 상기 주엔진청수밸브(19) 및 상기 발전기엔진(15) 측 배관 상에 장착된 상기 발전기엔진청수밸브(21)는 모두 폐쇄되고, 상기 보조해수펌프(100) 측 배관 상에 장착된 상기 제 2 해수밸브(105)와 상기 보조냉각청수펌프(110) 측 배관 상에 장착된 상기 제 2 청수밸브(115) 만이 개방되어, 일정한 온도의 청수를 계속적으로 상기 선박전기장치(17)에 공급할 수 있게 된다.
이때, 상기 보조해수펌프(110)에 의해 유입되고 사용된 해수는 즉시 주변해역으로 배출되는 것이 아니라, 선박에 존재하는 대형 발라스트탱크(200)에 저장되어진다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 고안에 따른 육상전기를 이용한 선박용 냉각장치에 의하면, 선박 정박 시 육상전기를 이용하여 선박전기장치를 가동시키고, 상기 선박전기장치의 냉각을 위해 전용의 소용량 펌프를 이용할 수 있게 되어, 최근 강화된 해상 환경규제에 적합한 선박을 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한, 본 고안에 따른 육상전기를 이용한 선박용 냉각장치에 의하면, 청수를 냉각시킨 고온의 해수를 선박에 구비된 발라스트탱크 내부에 저장할 수 있게 됨으로써, 주변해역으로의 해수방출을 방지하여 해양 생태계를 보호할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 선박의 추력을 담당하는 주엔진과 전기를 생성하는 발전기엔진 및 상용되는 선박전기장치의 냉각에 필요한 청수를 폐루프 순환시키는 중앙냉각청수펌프와, 주변해역으로부터 해수를 유입하여 청수를 냉각시키고 다시 주변해역으로 해수를 배출시키는 주해수펌프와, 해수와의 열교환을 통해 청수를 냉각시키는 열교환기를 포함하는 선박용 냉각장치에 있어서,
    상기 중앙냉각청수펌프와 병렬로 장착되어 선택적으로 작동 가능한 보조냉각청수펌프; 및
    상기 주해수펌프와 병렬로 장착되어 선택적으로 작동 가능한 보조해수펌프를 포함하여,
    정상 운항하는 경우에는 상기 주엔진과 상기 발전기엔진, 상기 중앙냉각청수펌프, 상기 주해수펌프를 작동시켜 냉각하고,
    부두에 정박한 경우에는 육상에서 전기를 공급 받아 상기 선박전기장치 및 상기 보조냉각청수펌프와 상기 보조해수펌프를 작동시켜 냉각시키는 것을 특징으로 하는 육상전기를 이용한 선박용 냉각장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조해수펌프에 의해 주변해역으로부터 유입된 해수는 청수를 냉각시킨 후 선박 내에 구비된 발라스트탱크(Ballast Tank)에 저장되는 것을 특징으로 하는 육상전기를 이용한 선박용 냉각장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 발라스트탱크에 저장된 해수를 냉각수로서 재사용할 수 있도록,
    상기 발라스트탱크와 상기 열교환기 사이를 상기 해수가 순환할 수 있게 한 순환라인;
    상기 순환라인 상에 장착된 순환펌프;
    씨체스트로부터 공급되는 해수와 상기 발라스트탱크로부터 공급되는 해수를 상기 열교환기에 선택적으로 공급하기 위한 해수공급선택밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 육상전기를 이용한 선박용 냉각장치.
KR2020060025222U 2006-09-19 2006-09-19 육상전기를 이용한 선박용 냉각장치 KR200432027Y1 (ko)

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