KR20110075452A - Ｌｎｇ 선박용 재기화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 LNG 선박용 재기화 장치는, 외벽을 형성하는 하우징과, 하우징 내에서 최상부에 형성되며, LNG 선박 주변의 대기를 흡입하는 대기 흡입 팬(fan)과, 대기 흡입 팬의 하방에 형성되며, 흡입된 대기와 열교환하는 매개 유체를 순환시키는 매개 유체 순환관과, 매개 유체 순환관의 하방에 상하 방향으로 형성되며, 하단에서 LNG를 흡입한 후, 흡입된 대기 또는 매개 유체와 열교환하여 기화된 천연 가스를 상단에서 배출하는 LNG 기화관과, LNG 기화관의 상단과 하단의 사이에 형성되며, LNG 기화관에 결로하는 수분을 수집(收集)하여 배출하는 드레인 팬(drain pan)을 포함한다.

본 발명은, LNG 선박용 재기화 장치에 대한 환경 규제 기준을 만족할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 LNG 선박용 재기화 장치의 재기화 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

LNG, 선박, 재기화, 대기, 매개 유체

Description

ＬＮＧ 선박용 재기화 장치{regasification apparatus for LNG ship}

본 발명은 LNG 선박용 재기화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 환경 규제 기준을 만족하는 LNG 선박용 재기화 장치에 관한 것이다.

천연 가스는 석탄 또는 석유에 비하여 휠씬 적은 오염물질을 배출하는 청정 화석연료로서, 최근 천연 가스의 사용량이 빠른 속도로 증가하는 추세이다. 천연 가스를 액화시킬 경우, 액화 천연 가스(liquefied natural gas; 이하, 'LNG'라 함)는 동일한 질량의 기체 상태 천연 가스에 비교하여 그 부피가 약 1/600 정도이므로, 천연 가스는 액체 상태의 LNG로 변환 시킨 다음, 일 지점에서 다른 지점으로 수송한다. LNG의 수송은 일반적으로 LNG 수송선에 의해 이루어진다. LNG는 LNG 수송선 선상의 극저온 저장 탱크에 저장되며, 저장 탱크는 대기압 또는 대기압보다 약간 높은 압력에서 작동한다.

LNG 수송선에 의해 수송된 LNG는 사용자의 배달조건에 맞는 온도 및 압력으로 파이프 라인 또는 다른 분배 네트워크를 통하여 분배되기 전에 천연 가스로 재기화된다. 종래에는 LNG 수입 국가의 수입 터미널이 위치하는 해안의 육상에 재기화 시설을 갖추고, LNG 수송선에 의해 수송된 LNG를 재기화하였으나, 안전 문제, 환경 오염, 테러 등에 대한 위험과, 부동산 가격 상승 등에 의한 건설 비용 증가로 인하여 육상 재기화 시설을 건설하는데 많은 어려움을 겪고 있다.

이에 따라, 최근에는 재기화 장치가 구비된 LNG 선박을 건조하여, 해상에서 직접 LNG를 재기화하고, 기화된 천연 가스를 수입 터미널에 공급하여 사용자에게 분배하고 있다. LNG의 재기화는 정해진 압력에서 LNG의 온도를 끓는점 이상으로 상승시키는 것으로, 종래의 LNG 선박에서는 해수, 글리콜 등을 열공급 매체로 이용하는 재기화 장치로 LNG를 재기화하였다.

하지만, 해수를 이용하는 경우에는 사용후 냉각된 해수를 바다로 귀환시키기 때문에 해안 환경에 영향을 끼치는 문제점이 있다. 글리콜 등의 매개 유체를 이용하는 경우에는 매개 유체를 가열하기 위하여 연료를 연소하기 때문에 오염 물질을 대기 중으로 배출하는 문제점이 있다. 이에 따라, 최근 미국 및 유럽에서는 그 사용을 제한하고 있으며, 특히 미국 캘리포니아에서는 대기 배출 환경 규제 기준(NOx min. 4ton/year)을 정하고 있지만, 종래의 LNG 선박용 재기화 장치로는 이와 같은 환경 규제 기준을 만족하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로, 본 발명은 환경 규제 기준을 만족할 수 있는 LNG 선박용 재기화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 재기화 효율을 향상시킬 수 있는 LNG 선박용 재기화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

하우징 내에서 최상부에 형성되며, LNG 선박 주변의 대기를 흡입하는 대기 흡입 팬(fan)과, 대기 흡입 팬의 하방에 형성되며, 흡입된 대기와 열교환하는 매개 유체를 순환시키는 매개 유체 순환관과, 매개 유체 순환관의 하방에 상하 방향으로 형성되며, 하단에서 LNG를 흡입한 후, 흡입된 대기 또는 매개 유체와 열교환하여 기화된 천연 가스를 상단에서 배출하는 LNG 기화관과, LNG 기화관의 상단과 하단의 사이에 형성되며, LNG 기화관에 결로하는 수분을 수집(收集)하여 배출하는 드레인 팬(drain pan)을 포함한다.

본 발명의 매개 유체는 글리콜 또는 프로판 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 매개 유체 순환관은 하우징의 내부와 외부를 순환하는 폐루프를 이루며, 매개 유체는 LNG 선박의 엔진 스팀, 엔진 배기 가스 또는 엔진 냉각수 중 적어도 어느 하나와 열교환하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 LNG 기화관의 외주면(外周面)에 직각 방향으로 돌출되는 복수의 LNG 기화판이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 LNG 기화관은 상하 방향에 대해, 직선 형상 또는 굴곡 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 드레인 팬은 수분을 수집하는 제1 드레인 팬과, 수집되는 수분을 모아서 배출하는 제2 드레인 팬을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제 해결 수단에 의해 본 발명은, LNG 선박용 재기화 장치에 대한 환경 규제 기준을 만족할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 LNG 선박용 재기화 장치의 재기화 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 LNG 선박용 재기화 장치의 생산 비용 및 운용 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 LNG 선박용 재기화 장치의 설치 면적을 줄여 공간이 제한되는 선박에서 재기화 장치의 설치 공간을 충분히 확보할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 LNG 선박용 재기화 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 LNG 선박용 재기화 장치(100)는 하우징(110), 대기 흡입 팬(fan)(120), 매개 유체 순환관(130), LNG 기화관(140) 및 드레인 팬(drain pan, 150)을 포함한다.

하우징(110)은 LNG 선박용 재기화 장치(100)의 외벽을 형성한다. 하우징(110)은 LNG 선박용 재기화 장치(100)의 틀을 이룸과 아울러, 하우징(110) 내에 설치되는 대기 흡입 팬(120), 매개 유체 순환관(130), LNG 기화관(140) 및 드레인 팬(drain pan, 150)을 일정 위치에 고정시키고, 외부의 충격 등으로부터 보호한다.

대기 흡입 팬(120)은 하우징(110) 내에서 최상부에 형성된다. 대기 흡입 팬(120)은 LNG 선박 주변의 대기를 강제로 흡입한다. 본 발명의 일실시예에서는 대기가 가지고 있는 상온의 열을 이용하여 -163℃ 정도의 LNG를 재기화함으로써, 해안 수중 환경 영향을 주지 않으며, 재기화 중 환경 오염 물질을 배출하지 않는다.

매개 유체 순환관(130)은 대기 흡입 팬(120)의 하방(下方)에 형성된다. 매개 유체 순환관(130)은 대기 흡입 팬(120)의 하방에 위치함으로써, 대기 흡입 팬(120)을 통해 흡입된 대기가 매개 유체 순환관(130)에 접촉하고, 이때 대기가 가지고 있는 상온의 열이, 매개 유체 순환관(130) 내에서 순환하는 매개 유체에 전도되어 열교환이 이루어진다. 도 1에서는, 매개 유체 순환관(130)의 위치적 특징을 설명하기 위해 양단(兩端)을 가지는 직선의 관으로 표현하였지만, 매개 유체 순환관(130)은 실질적으로 하우징(110) 내부에서 또는 내외부에서 폐루프를 이루며 형성되는 순환관으로서, 내부에 채워지는 매개 유체를 순환시킨다.

매개 유체는 일종의 부동액으로서, 대기와 열교환으로 흡열한 열을 일정하게 유지하고 보관하는 한편, 다음의 LNG 기화관(140)으로 열을 전달하는 역할을 한다. LNG 기화관(140)의 LNG와 열교환 후 냉각된 매개 유체는 순환하며, 대기 흡입 팬(120)을 통해 흡입되는 대기와 다시 열교환하여 상온으로 데워진다. 바람직하게는 매개 유체로 글리콜(glycol) 또는 프로판(propane) 중 어느 하나를 사용함으로써, 열을 잘 유지 보관할 수 있으며, 다음의 LNG 기화관(140)으로 열을 잘 전달할 수 있다.

LNG 기화관(140)은 매개 유체 순환관(130)의 하방에 형성되며, 하우징(110)의 상하 방향으로 연장되어 형성된다. 구체적으로, LNG 기화관(140)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 하단에서 LNG를 흡입하는 LNG 흡입관(141)과, 하우징(110)의 상하 방향으로 연장되며, 흡입된 LNG를 열교환을 통해 기화시키는 상하 연장관(142)과, 상단에서 기화된 천연 가스를 배츨하는 천연 가스 배출관(143)으로 구성된다. 도 1에서 상하 연장관(142)이 2개 설치되어 있는 것과 같이, 상하 연장관(142)은 기화 효율과 설치 비용 등을 감안하여 그 개수를 결정하여 설치하도록 한다.

LNG 기화관(140)은 매개 유체관(130)의 하방에 위치함으로써, 매개 유체가 유지 보관하는 열이, LNG 기화관(140) 내의 LNG에 전도되어 열교환이 이루어진다. 또한, 대기 흡입 팬(120)을 통해 강제 흡입된 대기가 LNG 기화관(140)까지 전달되어 LNG 기화관(140)에 접촉하고, 이때 대기가 가지고 있는 상온의 열이, LNG 기화 관(140) 내의 LNG에 전도되어 열교환이 이루어진다. 매개 유체 및 대기와의 열교환을 통하여 흡열된 열에 의해, -163℃ 정도의 LNG는 끓는점 이상으로 온도가 상승하여 천연 가스로 기화한다. 기화된 천연 가스는 LNG 기화관(140) 상단의 배출관(143)을 통해 배출된다. 또한, 열교환 후 냉각된 매개 유체는 대기로부터 다시 열을 흡열하기 위해 대기 흡입 팬(120) 방향으로 순환하고, 열교환 후 냉각된 대기는 하우징(110)의 최하단으로 배출된다.

한편, 본 발명의 일실시예에서는, 도 1과 같이, LNG 기화관(140)의 외주면(外周面)에 직각 방향으로 돌출되는 복수의 LNG 기화판(144)을 더 형성하는 것이 가능하다. 복수의 LNG 기화판(144)을 형성함으로써, 매개 유체 및 대기와의 열교환 면적을 넓힐 수 있어, 재기화 효율을 더 향상시킬 수 있다.

드레인 팬(150)은 LNG 기화관(140)의 상단과 하단의 사이에 형성된다. 선박 주변의 대기는 해상의 공기이므로 습도가 매우 높다. 이에 따라, 매개 유체 및 대기와 LNG와의 열교환 시 LNG 기화관(140)에는 수분이 쉽게 맺히게 되고, 이를 방치해두면 여러 가지 문제를 야기할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 드레인 팬(150)을 구비하여, 매개 유체 및 대기와 LNG와의 열교환으로 인하여 LNG 기화관(140)에 결로하는 수분을 수집(收集)하여 배출한다. 바람직하게는, 도 1에 도시된 바와 같이, 매개 유체 및 대기와, LNG와의 열교환이 주로 이루어져 는 부분, 즉 상단과 하단의 중간에서 약간 위쪽에 형성함으로써, LNG 기화관(140)에 결로하는 수분을 잘 수집하여 배출할 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에서는, 도 1과 같이, 드레인 팬(150)을 수분을 수 집하는 제1 드레인 팬(151)과, 수집되는 수분을 모아서 배출하는 제2 드레인 팬(152)으로 구성하는 것이 가능하다. 일차적으로 제1 드레인 팬(151)을 통해 LNG 기화관(140)로부터 낙하하는 수분을 받아 수집하고, 이차적으로 제2 드레인 팬(152)을 통해 수집되는 수분을 모아 배출함으로써, 하우징(110) 바닥까지 낙하하는 수분 없이, 효과적으로 수분을 수집하여 배출할 수 있다. 수분은 하우징(110)의 외부로 연장되는 수분 배출관(153)을 통해 외부로 배출된다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 LNG 선박용 재기화 장치는, LNG 선박 주변의 대기를 이용하여 LNG를 재기화함으로써, 오염 물질을 발생시키지 않으며 해안의 수중 온도를 변화시키지 않기 때문에, 환경 규제 기준을 충분히 만족시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 LNG 선박용 재기화 장치는, 대기와 매개 유체를 함께 사용하여 LNG와 열교환을 하므로, 재기화 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 LNG 선박용 재기화 장치는, 매개 유체를 가열하기 위한 별도의 가열 장치를 구비하지 않으며 구조가 간단하므로, 생산 비용을 절감할 수 있으며, 매개 유체를 가열하기 위한 별도의 연료 없이 대기의 상온 열만을 이용하므로, 운용 비용을 절감할 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 LNG 선박용 재기화 장치는, LNG를 재기화하기 위한 구성 요소를 하우징 내에 모두 설치하여 재기화 장치의 설치 면적을 줄이므로, 공간의 제한을 받는 선박에서 재기화 장치의 설치 공간을 충분히 확보할 수 있다.

<다른 실시예>

(A) 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LNG 선박용 재기화 장치를 설명하 기 위한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 매개 유체 순환관(230)은 하우징(210)의 내부와 외부를 순환하는 폐루프를 이룬다. 구체적으로, 매개 유체 순환관(230)은 하우징(210)의 내부와, 하우징(210)의 외부, 즉 LNG 선박의 기관실(260)의 내부를 순환하는 폐루프를 이룬다. 이때, 매개 유체는 기관실(260)의 내부를 순환를 순환하며, LNG 선박의 기관실(260)에 위치하는 엔진을 동작시킬 때 발생되는 열의 열원, 즉 엔진 스팀, 엔진 배기 가스 또는 엔진 냉각수 중 적어도 어느 하나와 열교환하도록 한다. 이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 LNG 선박용 재기화 장치(200)는, 별도의 연료를 연소하여 매개 유체를 가열하는 일 없이, 엔진의 동작으로 발생되는 열을 LNG를 재기화하는데 이용함으로써, 환경 규제 기준을 충분히 만족시킬 수 있으며, 재기화 효율을 향상시킬 수 있다.

(B) 도 1과 같이, 본 발명의 일실시예에서는 LNG 기화관이 상하 방향에 대해 직선 형상으로 형성되어 있는 경우를 일례로 들었지만, 다른 예로서 LNG 기화관이 상하 방향에 대해 좌우로 굴곡을 이루는 굴곡 형상으로 형성하여도 무방하다. 굴곡을 이룸으로써, 열교환 면적을 증가시켜 재기화 효율을 보다 더 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리 고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 LNG 선박용 재기화 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LNG 선박용 재기화 장치를 설명하기 위한 도면이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

100, 200 : LNG 선박용 재기화 장치

110, 210 : 하우징

120 : 대기 흡입 팬

130, 230 : 매개 유체 순환관

140 : LNG 기화관

141 : LNG 흡입관

142 : 상하 연장관

143 : 천연 가스 배출관

144 : 기화판

150 : 드레인 팬

151 : 제1 드레인 팬

152 : 제2 드레인 팬

153 : 배출관

260 : 기관실

Claims (6)

1. 외벽을 형성하는 하우징;

   상기 하우징 내에서 최상부에 형성되며, LNG 선박 주변의 대기를 흡입하는 대기 흡입 팬(fan);

   상기 대기 흡입 팬의 하방에 형성되며, 상기 흡입된 대기와 열교환하는 매개 유체를 순환시키는 매개 유체 순환관;

   상기 매개 유체 순환관의 하방에 상하 방향으로 형성되며, 하단에서 LNG를 흡입한 후, 상기 흡입된 대기 또는 상기 매개 유체와 열교환하여 기화된 천연 가스를 상단에서 배출하는 LNG 기화관; 및

   상기 LNG 기화관의 상단과 하단의 사이에 형성되며, 상기 LNG 기화관에 결로하는 수분을 수집(收集)하여 배출하는 드레인 팬(drain pan);

   을 포함하는 LNG 선박용 재기화 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 매개 유체는 글리콜 또는 프로판 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 LNG 선박용 재기화 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 매개 유체 순환관은 상기 하우징의 내부와 외부를 순환하는 폐루프를 이루며, 상기 매개 유체는 LNG 선박의 엔진 스팀, 엔진 배기 가스 또는 엔진 냉각수 중 적어도 어느 하나와 열교환하는 것을 특징으로 하는 LNG 선박용 재기화 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 LNG 기화관의 외주면(外周面)에 직각 방향으로 돌출되는 복수의 LNG 기화판이 형성되는 것을 특징으로 하는 LNG 선박용 재기화 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 LNG 기화관은 상하 방향에 대해, 직선 형상 또는 굴곡 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 LNG 선박용 재기화 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 드레인 팬은 상기 수분을 수집하는 제1 드레인 팬과, 상기 수집되는 수분을 모아서 배출하는 제2 드레인 팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 선박용 재기화 장치.

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