KR20080033854A - Ｃｏ₂-결합 장치를 구비한 잠수함 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 잠수함 내부의 공기 속에 포함된 CO2를 결합시키기 위한 CO2-결합 장치를 구비한 잠수함에 관한 것으로서, 상기 CO2-결합 장치는 수증기를 이용하여 재생될 수 있는 CO2-결합제 그리고 산소와 수소를 연소하기 위해서 형성된, 수증기를 발생시키기 위한 증기 발생기를 포함한다.
잠수함, ＣＯ₂, 재생

Description

ＣＯ₂-결합 장치를 구비한 잠수함{SUBMARINE BOAT WITH A CARBON DIOXIDE-BINDING DEVICE}
본 발명은 잠수함 내부의 공기 속에 포함된 CO2를 결합시키기 위한 CO2-결합 장치를 구비한 잠수함에 관한 것이다.
잠수함의 경우에는, 잠수 상태에서 실내 공기 또는 호흡 공기 속에 포함된 CO2를 상기 실내 공기 또는 호흡 공기로부터 외부로 결합시킬 필요가 있다. CO2는 특히 승무원들이 내쉬는 공기 중에서 생성된다. 오늘날 상기 결합은 대부분 호흡 석회 또는 수산화리튬에 의해서 이루어진다. 호흡 석회의 단점은, 비교적 장기간의 임무 수행 중에도 CO2-결합을 보장할 수 있기 위해서는 다량의 호흡 석회가 잠수함 내부에서 함께 이송되어야만 한다는 것이다. 수산화리튬은 호흡 석회와 동일한 CO2-결합 특성에서 상대적으로 적은 부피를 차지하지만, 비용이 훨씬 더 비싸다는 단점을 갖는다. 또한, 결합된 CO2가 열 에너지의 공급에 의해서 재차 분해될 수 있는 가역 CO2-결합 장치도 공지되어 있다. 필요한 열 에너지는 대부분의 경우 잠수함의 잠 수 상태에서 제공되어야만 하는 전기 에너지의 변환에 의해서 얻어진다. 잠수함이 비 핵에너지에 의해서 구동되는 경우에 상기 방법은 조건적으로 단점이 되는데, 그 이유는 전기 에너지가 배터리에 의해서 제공될 수밖에 없거나 또는 외부 공기와 무관한 구동 설비, 즉 연료 전지 설비 또는 만약에 존재한다면 상기 연료 전지 설비와 유사한 설비에 의해서 제공될 수밖에 없기 때문이다. 다시 말해, 상기 방법에서는 CO2-결합 장치의 재생을 위한 추가의 배터리 용량이 필요하거나 - 이와 같은 필요성은 상응하는 공간을 차지하는 크기가 더 큰 배터리 장치를 요구하게 된다 - 또는 추가의 연료- 및 산소 저장기를 필요로 하게 된다 - 이와 같은 필요성은 상응하는 저장기- 또는 탱크-용량을 확대시킨다.
상기 선행 기술과 연관된 본 발명의 과제는, 잠수함 내에서 저렴한 CO2-결합을 가능케 하고, 더 나아가서는 보다 적은 필요 공간을 요구하는, 개선된 재생성 CO2-결합 장치를 구비한 잠수함을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 1에 기재된 특징들을 갖는 잠수함에 의해서 해결된다. 바람직한 실시예들은 종속항들에서 제시된다.
본 발명에 따른 잠수함의 경우, 상기 재생성 CO2-결합 장치는 바람직하게, 흡수 성능이 동일하다는 전제 하에서는 추가의 에너지를 제공하기 위해 제공된 배터리의 부피, 저장기의 부피 및/또는 탱크의 부피가 수산화리튬을 저장하기 위해서 필요한 부피보다 더 적도록, 그리고 작동 비용도 호흡 석회를 사용하는 설비의 작동 비용보다 더 적도록 형성되었다. 따라서, 상기와 같은 설비는 공간 수요 측면에서뿐만 아니라 작동 비용 측면에서도 최적이다.
본 발명에 따라, 공기 중에 있는, 특히 잠수함 내부의 호흡 공기 중에 포함된 CO2를 결합시키기 위한 CO2-결합 장치가 제공되었다. 상기 CO2-결합 장치는 재생 가능한 CO2-결합제를 포함한다. 다시 말해, 재생성 CO2-결합 장치가 사용된다. 이 경우 상기 CO2-결합제의 재생은 수증기 공급에 의해서 이루어지며, 이때 수증기에 의해서는 상기 CO2-결합제로부터 CO2가 분해되어 CO2-결합 장치로부터 배출된 후에 잠수함으로부터 외부로 방출될 수 있다. 이와 같은 유형의 CO2-결합제는 시장에서 구입 가능하다. 상기 재생성 CO2-결합 장치의 장점은, 예를 들어 호흡 석회 또는 수산화리튬의 경우에 필요한 것보다 훨씬 더 적은 양의 CO2-결합제가 함께 이송되어야만 한다는 것이다. 이 설비는, CO2-결합제가 일정한 포화 상태에 도달하자마자 상기 CO2-결합제가 재차 재생된 다음에 이어서 재차 새롭게 CO2를 흡수할 수 있도록 형성되었다. 다시 말해, CO2-결합제가 여러 번 이용된다. 바람직하게는 잠수함 내부에 하나 이상의 CO2-결합 장치가 제공됨으로써, 결과적으로 하나의 CO2-결합 장치가 재 생 단계에 있는 동안에는 CO2를 호흡 공기로부터 외부로 제거하기 위하여 적어도 하나의 제 2 CO2-결합 장치가 작동될 수 있다.
본 발명에 따르면, CO2-결합제의 재생은 수증기 공급에 의해서 이루어진다. 이 목적을 위하여 잠수함 내부에 증기 발생기가 제공되고, 상기 증기 발생기가 필요한 수증기를 발생시켜 CO2-결합 장치에 공급함으로써, CO2-결합제는 수증기에 의해서 완전하게 세척될 수 있다. 증기 발생기는 본 발명에 따라, 필요한 열 에너지를 제공하기 위하여, 상기 증기 발생기 내에서 수소가 산소와 직접 연소 되도록 형성되었다. 상기 연소는 촉매 반응 방식으로 이루어질 수 있거나 또는 개방된 버너 내에서 이루어질 수 있다. 수소와 산소의 직접적인 연소의 장점은, 사전에 제네레이터에 의해서 발생하여 배터리에 임시 저장된 전기 에너지를 이용하여 가열하는 경우보다 더 큰 매우 높은 효율에 도달할 수 있다는 것이다. 수소 및 산소를 전기 에너지로 변환하는 연료 전지에 의해서 잠수함의 에너지 수요가 충족되는 경우에는, 특히 산소와 수소의 직접적인 연소가 효율 측면에서 이득을 야기하게 된다. 이 경우 직접 연소 방식에서는 전기 에너지를 이용한 증기 발생 방식에 비해, 연료 전지의 효율 측면에서 뚜렷하게 나타나는 손실이 피해진다. 상기 증기 발생기 및 CO2-결합 장치는 바람직하게, 산소와 수소의 연소시에 형성되는 수증기가 산소 및 수소의 재생을 위하여 CO2-결합 장치에 제공될 수 있도록 형성되었다. 상기 장치들은 수소와 산소의 연소가 갖는 추가의 장점을 이용하는데, 다시 말하자면 CO2-결합제의 재생을 위해서 필요한 수증기가 수소와 산소의 연소시에 직접 생성된다는 장점을 이용한다. 이와 같은 장점은 상기 설비의 매우 간단한 구조를 가능케 하고, 더 나아가서는 높은 에너지 효율을 가능케 한다.
특히 바람직하게 잠수함에는 연료 전지 설비가 장착되어 있다. 전술된 증기 발생기를 구비한 전술한 CO2-결합 장치는 특히 상기와 같은 방식의 잠수함에 사용하기에 적합하다. 연료 전지 설비를 구비한 잠수함에서는 두 가지 반응 물질인 산소와 수소가 어떤 경우에도 연료 전지의 작동을 위하여 이용됨으로써, 결과적으로 이 경우에 증기 발생기의 작동을 위해서는 추가의 소자들이 전혀 필요치 않고, 오히려 다만 수소 및 산소를 저장하기 위한 장치를 약간만 확장시키면 되는데, 그 이유는 상기 물질들은 어떠한 경우에도 잠수함에 존재하기 때문이다. 잠수함의 전기 계통을 개량함으로써 화석 에너지 운반체(carrier)로부터 수소를 얻는 것도 가능하다.
더욱 바람직하게는 증기 발생기 내부에 증발기 장치가 제공되며, 상기 증발기 장치 내에서는 수소와 산소의 연소에 의해서 발생하는 열을 이용하여 물이 증발된다. 이 목적을 위하여 바람직하게는 가습기 장치가 제공되는데, 상기 가습기 장치를 통해서는 규정된 양의 물이 공급된 다음에 연소시 생성되는 열에 의해서 증발된다. 상기 증발기 장치는 CO2-결합제의 재생을 위해서 필요한 전체 수증기를 제공할 수 있거나 또는 수소와 산소의 연소시에 생성되는 수증기에 추가의 수증기를 제공할 수 있다.
바람직한 CO2-결합제는 고체 아민 또는 고형의 아민이다. CO2를 흡수하기 위 한 이와 같은 형태의 고체 아민(solid amine)은 우주 비행 분야에서 공지되어 있다. 상기와 같은 고체 아민의 경우에 아민은 단단한 기판에, 예컨대 공중합체 기판에 결합되어 있다. CO2-결합을 위해서는 예를 들어 모노-에탄올 아민과 트리-에탄올 아민 사이의 영역으로부터 유래하는 다양한 아민들이 사용될 수 있다. 고체 아민은 높은 CO2-결합 특성들을 가지며, 이와 같은 결합 특성으로 인하여 잠수함이 잠수하는 경우에 호흡 공기 중에 있는 CO2-함량은 원하는 목표값으로 떨어질 수 있다. 또한 고체 아민은, 상기 도체 아민으로부터 CO2를 분해하여 방출시키는 수증기를 공급함으로써 재생될 수 있다.
수증기에 의하여 CO2-결합제로부터 분해된 CO2는 다양한 방식으로 저장될 수 있거나 또는 잠수함으로부터 외부로 배출될 수 있다. 예를 들어 CO2는 압축되어 압력 저장기에 저장된 다음에 수상 항해시에 재차 외부로 배출될 수 있다. 또한, 물 속에 용해된 CO2를 주변 바닷물로 배출하는 방식도 가능하다.
CO2를 결합시킬 수 있는 물질들은 산을 형성하는 다른 기체들을 결합시키는 데에도 적합하다. 다시 말해 재생성 CO2-결합 장치에 대해서는, 산을 형성하는 다른 기체들이 전체적으로 또는 부분적으로 CO2를 대신할 수 있다는 내용이 적용된다. 한 바람직한 실시예에서는, 산을 형성하는 기체 그룹에 속하지 않는 예정된 기체 상태의 유해 물질들이 추가로 결합되어 배출될 수 있도록, CO2-결합제가 상기 목적에 부 합하는 혼합 과정에 의하여 변형될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 예로 설명된다.
도 1은 작동 단계에 있는 잠수함 CO2-결합 장치를 보여주고, 도 2는 재생 단계에 있는 잠수함 CO2-결합 장치를 보여준다. 상기 CO2-결합 장치는 필터(2)를 구비하며, 상기 필터는 CO2-결합제, 예컨대 고체 아민을 포함한다. 도 1에 도시된 흡수 단계에서는, 지나치게 높은 CO2를 함유하는 가중된 공기 흐름(4)이 필터(2)에 제공된다. CO2는 필터(2) 내부에 흡수되어 고체 아민에 결합된다. 그 다음에, 잠수함의 환기 시스템에 재차 제공되어 상황에 따라 산소로 농축될 수 있는 정화된 공기 흐름(6)이 필터(2)로부터 방출된다. 상기 정화된 공기 흐름 내에서는 CO2-함량이 소정의 한계값 아래로 떨어졌다.
도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 흡수 과정은 필터(2)의 규정된 포화율에 도달할 때까지 이루어진다. 그 다음에 도 2에 도시된 바와 같은 재생- 또는 탈착-단계가 이어진다. 상기 단계에서는 증기 발생기(8)에 의해서 수증기(10)가 발생되고, 상기 수증기는 필터(2) 내부에 제공되거나 또는 필터(2)를 통과한다. 상기 수증기가 필터(2) 내부에 결합된 CO2를 분해함으로써, 결과적으로 탈착 단계에서는 상기 필터로부터 CO2-흐름(12)이 배출되고, 상기 CO2-흐름은 예를 들어 수집 시스템 또는 그와 유사한 시스템에 제공되고/제공되거나 잠수함으로부터 방출될 수 있다.
도 3을 참조해서는 증기 발생기(8)의 원리적인 구조 및 원리적인 기능 방식 이 설명된다. 전술된 바와 같이, 본 발명의 중심이 되는 생각은, 수증기를 형성하기 위해서 필요한 열 에너지를 수소와 산소의 직접적인 연소에 의하여 제공하려는 것이다. 이 목적을 위하여 증기 발생기(8)는 연소실 또는 버너(14)를 구비하며, 상기 연소실 또는 버너 내부에서 수소가 산소와 연소된다. 상기 연소시에 발생하는 수증기(10)는 그 다음에 증기 발생기(8)로부터 방출되고, 필터(2)를 재생하기 위하여 상기 필터에 제공된다.
상기 버너(14)에는 수소 저장기로부터 배출된 수소가 수소 라인(16) 및 수소 조절 밸브(18)를 거쳐 제공된다. 이에 상응하게 산소는 산소 탱크로부터 산소 라인(20) 및 산소 조절 밸브(22)를 거쳐 상기 버너에 제공된다. 이때 버너(14) 앞에는 안전 장치(24)가 접속되어 있으며, 상기 안전 장치를 통하여 산소 및 수소가 버너(14)에 제공된다.
더 나아가 상기 버너(14) 뒤에는 가습 장치(26)가 접속 배치되어 있으며, 상기 가습 장치를 통하여 추가의 물이 상기 버너(14)에 의해서 형성된 열에 의하여 증발되어 수증기 흐름(10)에 제공될 수 있다. 상기 가습 장치(26)에는 선택적으로 배치된 펌프(28)를 통하여 물이 제공된다. 이때 펌프(28)는 물 밸브(30)를 통하여 물공급을 위한 물 라인(32)에 연결되어 있다. 해당 소자들을 구비한 가습 장치(26)는 선택적으로 제공되었다.
전체 증기 발생 프로세스는 하나의 제어 장치(34)에 의해서 제어 또는 조절된다. 이 목적을 위하여 상기 제어 장치(34)는 센서 라인(36)을 통해 수증기 흐름(10) 내부에 배치된 센서(38)에 연결되어 있으며, 상기 센서를 통하여 증기량 및 /또는 온도가 검출된다. 또한 상기 제어 장치(34)는 제어 라인(40)을 통해 밸브(18, 22, 30) 그리고 펌프(28)에 연결되어 있으며, 상기 밸브 및 펌프를 통하여 물공급, 산소 공급 및/또는 수소 공급이 제어 또는 조절된다. 더 나아가 상기 제어 장치(34)는 버너를 점화시키기 위한 점화 장치(42)에 연결되어 있다.
상기 제어 장치(34)를 통하여 재생 프로세스 및 증기 발생이 개시된다. 이 목적을 위하여 수증기 밸브(18) 및 산소 밸브(22)가 개방됨으로써 필요한 양의 수소 및 산소가 버너(14)에 제공되며, 상기 버너는 점화 장치(42)를 통하여 점화된다. 그 다음에 수증기 발생 프로세스가 상기 센서(38)의 신호에 따라 밸브 작동에 의해서 조절된다. 안전 장치(24)는 버너(14)가 소화된 경우에는 수소 공급 및 산소 공급이 중단되도록 보장해준다. 예를 들어 원하는 시점에 CO2-결합 장치의 재생 프로세스를 개시할 수 있기 위하여, 제어 장치(34)는 적합한 인터페이스를 통하여 잠수함의 추가의 제어 설비 혹은 조절 설비 또는 자동화 설비에 연결될 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 CO2-결합 장치의 원리적인 기능을 도시한 블록 회로도며,
도 3은 본 발명에 따른 CO2-결합 장치를 위한 증기 발생기의 블록 회로도다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
2: 필터 4: 가중된 공기 흐름
6: 정화된 공기 흐름 8: 증기 발생기
10: 수증기 12: CO2-흐름
14: 버너 16: 수소 라인
18: 수소 조절 밸브 20: 산소 라인
22: 산소 조절 밸브 24: 안전 장치
26: 가습 장치 28: 펌프
30: 물 밸브 32: 물 라인
34: 제어 장치 36: 센서 라인
38: 센서 40: 제어 라인
42: 점화 장치

Claims (6)

  1. 잠수함 내부의 공기 중에 포함된 CO2를 결합시키기 위한 CO2-결합 장치(2)를 구비한 잠수함으로서,
    상기 CO2-결합 장치가 수증기에 의하여 재생될 수 있는 CO2-결합제를 포함하며,
    상기 CO2-결합 장치가 산소와 수소를 연소시키기 위하여 형성되는 수증기를 형성하기 위한 증기 발생기(8)를 구비하는, CO2-결합 장치를 구비한 잠수함.
  2. 제 1 항에 있어서,
    산소와 수소의 연소시에 형성되는 수증기가 상기 수증기의 재생을 목적으로 CO2-결합 장치에 제공될 수 있도록, 상기 증기 발생기(8) 및 CO2-결합 장치가 형성된, CO2-결합 장치를 구비한 잠수함.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    연료 전지 설비가 장착된, CO2-결합 장치를 구비한 잠수함.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증기 발생기(8) 내부에 증발기 장치(26)가 제공되어 있으며, 상기 증발기 장치 내부에서는 수소와 산소의 연소에 의해서 형성되는 열에 의하여 물이 증발되는, CO2-결합 장치를 구비한 잠수함.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 CO2-결합제가 고체 아민인, CO2-결합 장치를 구비한 잠수함.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합제가 CO2 이외에 실내 공기로부터 발생하는 기체 상태의 추가의 유해 물질이 결합되는 성질을 갖는, CO2-결합 장치를 구비한 잠수함.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008015150B4 (de) * 2008-03-20 2012-03-15 Howaldtswerke-Deutsche Werft Gmbh Unterseeboot
US8157892B2 (en) 2010-05-17 2012-04-17 Enverid Systems, Inc. Method and system for improved-efficiency air-conditioning
EP2397212B1 (de) 2010-06-15 2014-05-21 Astrium GmbH Verfahren zur Regeneration eines Adsorbers oder Absorbers
DE102011086441A1 (de) 2011-11-16 2013-05-16 Thyssenkrupp Marine Systems Gmbh Verfahren zum Verdichten eines gasförmigen oder aus gasförmigen und flüssigen Bestandteilen bestehenden Fluids und Vorrichtung zum Verdichten eines gasförmigen oder aus gasförmigen und flüssigen Bestandteilen bestehenden Fluids
CN108096991A (zh) 2012-05-22 2018-06-01 恩沃德系统公司 对室内空气的洗涤的吸附剂的高效利用
US9950290B2 (en) 2012-07-18 2018-04-24 Enverid Systems, Inc. Systems and methods for regenerating adsorbents for indoor air scrubbing
WO2014047632A1 (en) 2012-09-24 2014-03-27 Enverid Systems, Inc. Air handling system with integrated air treatment
US9987584B2 (en) 2012-11-15 2018-06-05 Enverid Systems, Inc. Method and system for reduction of unwanted gases in indoor air
EP3001831A4 (en) * 2013-04-23 2016-10-05 Enverid Systems Inc REGENERABLE SORBENT CO2 CLEANER FOR SUBMARINE BUILDINGS
CN105745004B (zh) 2013-09-17 2018-05-29 恩弗里德系统公司 用于有效加热室内空气洗涤器中的吸着剂的系统和方法
DE102013223342A1 (de) 2013-11-15 2015-05-21 Thyssenkrupp Marine Systems Gmbh Unterseeboot mit einer CO2-Bindeeinrichtung
US20180147526A1 (en) 2015-05-11 2018-05-31 Enverid Systems, Inc. Method and system for reduction of unwanted gases in indoor air
WO2017035254A1 (en) 2015-08-24 2017-03-02 Enverid Systems, Inc. Scrubber for hvac system
WO2017184780A1 (en) 2016-04-19 2017-10-26 Enverid Systems, Inc. Systems and methods for closed-loop heating and regeneration of sorbents
CN109952140A (zh) 2016-11-10 2019-06-28 恩弗里德系统公司 低噪声、天花板安装的室内空气洗涤器
DE102020215687A1 (de) * 2020-12-11 2022-06-15 Thyssenkrupp Ag CO2-Absorber

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE316891C (ko) *
SE320600B (ko) * 1965-06-23 1970-02-09 Asea Ab
US4452676A (en) * 1982-04-30 1984-06-05 United Technologies Corporation Carbon dioxide conversion system for oxygen recovery
DE19830470C1 (de) * 1998-07-08 1999-11-25 Dornier Gmbh Regeneratives Verfahren zur CO¶2¶-Adsorption
JP3979057B2 (ja) * 2001-10-16 2007-09-19 日産自動車株式会社 燃料電池システムの制御装置

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