KR20110046947A

KR20110046947A - 액화연료가스 추진 컨테이너 운반선

Info

Publication number: KR20110046947A
Application number: KR1020090103672A
Authority: KR
Inventors: 안재완; 문영식; 최동규
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2011-05-06
Also published as: KR101681703B1

Abstract

본 발명은 액화연료가스 추진 컨테이너 운반선에 관한 것이다. 상기 컨테이너 운반선은, 상기 컨테이너 운반선을 추진하기 위해 액화연료가스를 연료로 사용하는 액화연료가스 추진 엔진; 액화연료가스를 저장하는 액화연료가스 연료 탱크; 상기 액화연료가스 연료 탱크의 상부와 연결되어, 상부갑판 하부의 선체 측부를 따라 형성된 통로를 지나, 선수 측으로 이어지는 가스 배출 통로; 상기 가스 배출 통로와 연결되어 상기 액화연료가스 연료 탱크 내에서 기화되어 발생되는 증발가스를 상부갑판 위로 배출하기 위한 가스 배출구; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 따르면, 컨테이너 운반선이 추진 엔진으로서 액화연료가스를 연료로 사용하는 추진 엔진을 구비하고, 액화연료가스 연료 탱크 내의 액화연료가스가 기화되어 발생되는 증발가스를 처리하기 위한 증발가스 배출구를 구비함으로써, 연료비를 절감하면서도 오염물질의 배출이 적고, 또한 증발가스를 안전하게 처리할 수 있다.

컨테이너 운반선, 액화연료가스 추진 엔진, 액화연료가스, 가스 배출 통로, 가스 배출구

Description

액화연료가스 추진 컨테이너 운반선 {Container carrier propelled with liquified fuel gas}

본 발명은 액화연료가스 추진 컨테이너 운반선에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 액화연료가스 연료 탱크 내의 액화연료가스가 기화하여 발생되는 증발가스를 배출하기 위한 증발가스 배출구를 갖는 액화연료가스 추진 컨테이너 운반선에 관한 것이다.

지금까지 컨테이너선과 같은 상선에는 벙커 C유 등의 중유(HFO)(또는 MDO)를 연료로 사용하는 추진 엔진이 사용되었으나, 최근 유가 상승 등의 영향으로 중유보다 값이 훨씬 싸면서도 청정한 에너지원인 액화연료가스, 예를 들어 LNG(또는 LPG, CNG, DME)에 대한 관심이 증대되고 있다. 또한, LNG는 여름철의 가격이 겨울철에 비해 50% 정도로 저렴하므로, 값이 싼 여름철에 LNG를 사서 저장할 수도 있어, 가격적인 면에서 매우 유리한 에너지원이 된다.

액화연료가스를 연료로 사용하여 추진 동력을 얻을 수 있는 선박용 엔진으로는 예를 들어, ME-GI(Man B&W 사의 Gas Injection 엔진)와 같은 고압가스 분사엔진이 있다.

이러한 액화연료가스 추진 엔진은 현재까지는 액화연료가스 운반선에서 사용되었고, 컨테이너 운반선에서는 액화연료가스 추진 엔진이 사용되지 않고 있다.

그러나, 컨테이너 운반선에 액화연료가스 추진 엔진을 장착하고 액화연료가스를 연료로 사용할 경우, 연료비를 상당히 절감할 수 있으면서도 오염물질의 배출이 적어 친환경적인 이점이 있다.

컨테이너 운반선에 액화연료가스 추진 엔진을 장착할 경우, 선체 하부에 액화연료가스 연료 탱크가 위치하게 된다. 예컨대, 액화연료가스 중 LNG의 액화온도는 상압 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압 -163℃ 보다 약간만 높아도 증발된다. LNG가 저장되는 LNG 연료 탱크의 경우 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG 연료 탱크 내의 LNG에 지속적으로 전달되므로, 탱크 내에서는 증발가스(Boil-Off Gas; BOG)가 계속 발생된다. 증발가스가 지속적으로 발생되면 LNG 연료 탱크의 압력이 과도하게 상승하므로, 발생되는 증발가스의 처리가 문제된다.

따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 컨테이너 운반선의 추진 엔진으로서 액화연료가스를 연료로 사용하는 추진 엔진을 구비하고, 액화연료가스 연료 탱크 내의 액화연료가스가 기화되어 발생되는 증발가스를 처리하기 위한 수단을 갖는 컨테이너 운반선을 제공하고자 함에 목적이 있다.

본 발명의 컨테이너 운반선은, 상기 컨테이너 운반선을 추진하기 위해 액화연료가스를 연료로 사용하는 액화연료가스 추진 엔진; 액화연료가스를 저장하는 액화연료가스 연료 탱크; 상기 액화연료가스 연료 탱크의 상부와 연결되어, 상부갑판 하부의 선체 측부를 따라 형성된 통로를 지나, 선수 측으로 이어지는 가스 배출 통로; 상기 가스 배출 통로와 연결되어 상기 액화연료가스 연료 탱크 내에서 기화되어 발생되는 증발가스를 상부갑판 위로 배출하기 위한 가스 배출구; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가스 배출 통로가 안전지역을 통과할 때는 이중관으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가스 배출 통로는 선체의 양 측부를 따라 형성된 통로를 지나 선수 측에 설치된 하나의 가스 배출구와 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 증발가스는 질소 또는 불활성가스와 혼합되어 가스 배출구를 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 컨테이너 운반선이 추진 엔진으로서 액화연료가스를 연료로 사용하는 추진 엔진을 구비하고, 액화연료가스 연료 탱크 내의 액화연료가스가 기화되어 발생되는 증발가스를 처리하기 위한 증발가스 배출구를 구비함으로써, 연료비를 절감하면서도 오염물질의 배출이 적고, 또한 증발가스를 안전하게 처리할 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 가스 배출 통로와 가스 배출구를 갖는 컨테이너 운반선의 선수 측 단면을 도시하는 도면이다. 도 2는 본 발명에 따른 가스 배출 통로와 가스 배출구를 갖는 컨테이너 운반선의 측면을 도시하는 개략적인 단면도이다.

본 발명의 컨테이너 운반선은 액화연료가스를 연료로 사용하여 추진 동력을 얻을 수 있도록 구성된 액화연료가스 추진 엔진을 구비하고 있다. 이러한 액화연료가스 추진 엔진으로는 예를 들어, ME-GI 엔진이 있다. 또한, 액화연료가스 추진 발전 엔진으로는 예를 들어, DFDE(Dual Fuel Diesel Electric) 엔진 또는 가스터빈이 있다.

여기서, 액화연료가스는 LNG, LPG, CNG, DME 등 액화되어 저장되는 연료가스를 말한다.

LNG, 즉 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)는 가스전에서 채취한 천연가스를 액화시킨 것으로 메탄을 주성분으로 한다. LNG는 온도를 낮추거나 압력을 가해 액화시키면 부피가 대략 1/600로 줄어들어 공간효율상 유리하지만, 비점이 대략 영하 162도로 낮아 운송, 저장시에는 특수하게 단열된 탱크나 용기에 충전하여 온도를 비점 이하로 유지시켜 주어야 한다.

LPG, 즉 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas)는 유전에서 원유를 채취하거나 원유 정제시 나오는 중탄화수소(탄소원자가 2개 이상) 성분, 혹은 천연가스 채취시 함께 채취되는 중탄화수소 성분을 비교적 낮은 압력(6 ~ 7 kg/㎠)을 가하여 냉각, 액화시킨 것이다. 액화시 부피가 대략 1/250로 줄어들어 저장과 운송에 편리하며, 주성분은 프로판과 부탄이고, 소량의 에탄, 프로필렌, 부틸렌 등이 포함될 수 있다.

CNG, 즉 압축천연가스(Compressed Natural Gas)는 천연가스를 연료로 사용하기 위해 대략 200기압 정도로 압축한 것이다.

DME, 즉 디메틸에테르(Dimethyl Ether)는 에테르의 일종으로 LPG보다 인화성이 낮고 무독성이며, 산소 함유율이 높기 때문에 연소시 매연 발생이 적어 환경 부하가 적은 특징이 있다.

컨테이너 운반선에서 중유에 비해 값이 싸고 청정한 에너지원인 액화연료가스를 연료로 사용할 경우, 연료비를 절약할 수 있고 환경오염 물질을 적게 배출할 수 있다. 하나의 컨테이너 운반선에서 중유 대신 액화연료가스를 연료로 수년간 사용할 경우, 연료비의 절감효과는 수백 억원에 달한다.

이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하여 액화연료가스 중 LNG를 연료로 사용하는 LNG 추진 엔진을 갖는 컨테이너 운반선을 예로 들어 설명하기로 한다.

컨테이너 운반선에 LNG 추진 엔진이 구비될 경우, 상부갑판(4)의 하부에 LNG를 저장하기 위한 LNG 연료 탱크(1)가 설치된다. 이러한 LNG 연료 탱크(1)는 다수 개 설치될 수도 있다.

상기 LNG 연료 탱크(1)는 예를 들어, 선체의 중간에 위치하고, LNG 연료 탱크(1) 상부의 상부갑판(4) 위에는 선실(5)이 위치된다. 상부갑판(4)의 다른 부분에는 컨테이너가 최대한 많이 효율적으로 적재된다.

컨테이너 운반선에 LNG 추진 엔진이 구비될 경우, LNG 연료 탱크(1)에서 지속적으로 증발가스가 발생된다는 문제점이 있다.

LNG 연료 탱크(1) 내에 저장된 LNG의 액화온도는 상압 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압 -163℃ 보다 약간만 높아도 증발된다. LNG가 저장되는 LNG 연료 탱크(1)의 경우 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG 연료 탱크(1) 내의 LNG에 지속적으로 전달되므로, 탱크 내에서는 증발가스(Boil-Off Gas; BOG)가 계속 발생된다.

LNG 연료 탱크(1)에서 증발가스가 발생되어 LNG 연료 탱크(1)의 압력이 상승하는 문제점을 해결하기 위해, LNG 연료 탱크(1)의 상부에는 가스 배출 통로(2)가 연결된다. 상기 가스 배출 통로(2)는 상부갑판(4) 하부의 선체 측부를 따라 형성된 통로(passage way; 6)를 지나, 선수 측으로 이어진다. 상기 가스 배출 통로(2)는 상부갑판 위에 형성된 가스 배출구(3)와 연결되어, 증발가스는 가스 배출구(3)를 통해 공기 중으로 배출된다.

컨테이너 운반선의 경우 상부갑판(4) 위에는 컨테이너가 적재되어 있어서 가스 배출 통로(2)와 같은 배관의 이동경로를 확보하기가 용이하지 않다. 또한, 인화성 물질인 LNG가 지나가는 가스 배출 통로(2)가 상부갑판(4) 위에 설치될 경우, 화재나 폭발의 위험이 높아지게 된다. 또한, 컨테이너가 낙하되어 가스 배출 통로(2)가 파손되는 경우도 가정할 수 있다. 따라서, 상기 가스 배출 통로(2)는 상부갑판(4) 하부의 선체 측부를 따라 형성된 통로(6)를 따라 선수 측으로 이어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가스 배출 통로(2)가 안전지역(safety area), 예를 들어, 통로(passage way; 6)를 통과할 때는 안전을 위해 이중관으로 형성되어야 한다.

여기서, 안전지역(safety area)은 선박 건조 규칙에 따라 선박 내 화재 발생, 가스 누출 등으로부터 인명을 보호하기 위해 고압가스 등 위험물질을 다루는 곳으로부터 격리하고, 각종 대피시설, 소화시설 등을 갖춘 지역을 말한다.

여기서, 이중관은 가스 또는 액체의 누출을 방지하기 위해 안쪽 관과 바깥쪽 관으로 이중으로 관을 구성한 것이다. 안쪽 관과 바깥쪽 관 사이의 공간 안에는 예컨대, 질소와 같은 불활성 기체를 주입하고, 누출을 감지할 수 있는 시설을 갖춘 배관을 의미한다.

여기서, 통로는 선체에서 사람이 이동할 수 있도록 만들어진 이동로를 말한다.

상기 가스 배출구(3)는 선수 측에 설치되는 것이 바람직하다. 이는 컨테이너 운반선에서 증발가스를 화재나 폭발의 위험없이 안전하게 배출할 수 있는 적절한 위치가 된다.

상기 가스 배출 통로(2)는 LNG 연료 탱크(1)의 상부에서 선체의 양쪽 측부를 따라 형성된 통로를 지나 선수 측에 설치된 가스 배출구(3)에 연결된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 가스 배출구(3)는 선수 측에 하나가 설치되어, 선체의 양쪽 측부를 따라 선수 측으로 이어진 가스 배출 통로(2)와 연결될 수 있다. 다르게는, 상기 가스 배출구(3)는 선수 측에 2개 이상 설치되어, 선체의 양쪽 측부를 따라 선수 측으로 이어진 2개 이상의 가스 배출 통로(2)와 각각 연결될 수 있다. 또는, 하나의 가스 배출 통로(2)가 2개 이상의 가스 배출구(3)와 연결될 수도 있다. 가스 배출 통로(2)와 가스 배출구(3)가 연결되어 증발가스를 공기 중으로 배출할 수 있는 한, 상기 가스 배출 통로(2)와 가스 배출구(3)의 배치를 다르게 변경할 수 있음은 당업자에게 자명하다. 이와 같이, 가스 배출 통로(2) 또는 가스 배출구(3)를 복수 개로 구성함으로써, 액화연료가스 연료 탱크 내에서 기화되어 발생되는 증발가스를 더욱 신속하게 배출할 수 있다.

한편, 증발가스는 폭발의 위험이 있는 인화성 물질이므로, 증발가스가 가스 배출구(3)를 통해 배출될 때는, 질소(N₂) 또는 불활성가스와 혼합되어 배출되는 것이 안전을 위해 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 컨테이너 운반선은 추진 엔진으로서 액화연료가스를 연료로 사용하는 추진 엔진을 구비하고, 액화연료가스 연료 탱크 내의 액화연료가스가 기화되어 발생되는 증발가스를 처리하기 위한 가스 배출구(3)를 구비함으로써, 연료비를 절감하면서도 오염물질의 배출이 적고, 또한 증발가스를 안전하게 처리할 수 있게 된다.

또한, 액화연료가스 연료 탱크 내에서 발생하는 증발가스를 연료의 일부로 이용하거나, 별도의 처리장치, 예컨대, 가스연소장치, 재액화장치 등을 갖춘 선박이라 할지라도, 만약의 경우 증발가스를 상기 수단을 이용하여 전량 처리하지 못할 경우에는 상기 가스 배출구(3)를 통해 증발가스를 안전하게 처리할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 가스 배출 통로와 가스 배출구를 갖는 컨테이너 운반선의 선수 측 단면을 도시하는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 가스 배출 통로와 가스 배출구를 갖는 컨테이너 운반선의 측면을 도시하는 개략적인 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 액화연료가스 연료 탱크

2 : 가스 배출 통로

3 : 가스 배출구

4 : 상부갑판

5 : 선실

6 : 통로

10 : 컨테이너 운반선

Claims

컨테이너 운반선에 있어서,

상기 컨테이너 운반선을 추진하기 위해 액화연료가스를 연료로 사용하는 액화연료가스 추진 엔진;

액화연료가스를 저장하는 액화연료가스 연료 탱크;

상기 액화연료가스 연료 탱크의 상부와 연결되어, 상부갑판 하부의 선체 측부를 따라 형성된 통로를 지나, 선수 측으로 이어지는 가스 배출 통로;

상기 가스 배출 통로와 연결되어 상기 액화연료가스 연료 탱크 내에서 기화되어 발생되는 증발가스를 상부갑판 위로 배출하기 위한 가스 배출구;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너 운반선.
청구항 1에 있어서, 상기 가스 배출 통로가 안전지역을 통과할 때는 이중관으로 형성되는 것을 특징으로 하는 컨테이너 운반선.
청구항 1에 있어서, 상기 가스 배출 통로는 선체의 양측에 설치되는 것을 특징으로 하는 컨테이너 운반선.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 배출구는 선수 측에 설치되는 것을 특징으로 하는 컨테이너 운반선.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증발가스는 질소 또는 불활성가스와 혼합되어 상기 가스 배출구를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 컨테이너 운반선.