KR20120058973A - 스마트 원자로를 갖는 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스마트원자로를 갖는 선박에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스마트원자로에서 발생한 에너지를 이용하여 선박을 추진하고 동시에 스마트원자로에서 생성된 증기를 이용하여 담수를 해수화하고 담수화된 물로 선박을 밸러스팅하는 스마트원자로를 갖는 선박에 관한 것이다.
본 발명은 스마트원자로와; 상기 스마트원자로에서 발생한 에너지를 이용하여 선박을 추진하는 추진장치와; 상기 스마트원자로에서 발생하는 증기를 이용하여 해수를 담수화하는 해수담수화 설비와; 상기 해수담수화 설비에 의해서 담수화된 물을 사용하여 선박을 밸러스팅하는 밸러스트 시스템;을 포함하는 선박을 제공한다.

Description

스마트 원자로를 갖는 선박{A ship with SMART}
본 발명은 스마트 원자로를 갖는 선박에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스마트 원자로에서 발생한 에너지를 이용하여 선박을 추진하고, 해수를 담수화하여 그 담수로 선박을 밸러스팅하는 스마트 원자로를 갖는 선박에 관한 것이다.
원자로에 의한 상업 발전은 1954년 구 소련의 Obninsk에서 최초로 도입된 이래 꾸준히 증가하고 있는 추세이다. 이러한 상업 발전을 위한 원자로는 경제성을 감안해서 출력이 1,000 MWe 이상의 대용량 원자로가 주류를 이루고 있고, 개발 및 기술개선도 대용량 원자로 중심으로 이루어져 왔다.
하지만 1980년대 중반 이후 미국을 비롯한 서방 세계의 원전 기피 현상으로 인해 대한민국을 비롯한 소수의 국가들을 제외하면 원자력 발전은 침체기에 들어갔다.
그러나 화석 연료 가격의 폭등이나 기후 변화 협약의 까다로운 조건 때문에 원자력 에너지에 대한 관심이 다시 증대되고 있고, 특히 열병합 발전, 해수 담수화 열원 공급 및 지역 난방 등에 사용할 수 있는 소형 원자로의 개발 노력이 증가하고 있다.
이에 대한민국의 한국원자력연구원은 소규모 전력 생산과 함께 해수 담수화를 위한 에너지 공급원으로서 에너지를 공급할 수 있으며 안전성이 획기적으로 개선된 스마트 원자로(SMART; System-integrated Modular Advanced Reactor)를 개발하였다.
한국원자력연구원에서 개발한 스마트 원자로는 330MWt급의 가압경수로로서 일체형으로 설계됨에 따라 컴팩트한 구성을 갖는다. 또한 상대적으로 많은 냉각 수량으로 인해 원자로 이상 상태의 자체 흡수가 용이하여 원자로 고유의 안전성이 증대되는 장점을 가지고 있다. 그리고 계통의 단순화 및 기기, 플랜트의 모듈화를 통하여 대량 생산이 가능하게 되었다.
한편, 선박에는 일반적으로 안정성 및 복원성을 확보하기 위하여 밸러스트 시스템이 설치된다. 그리고 이 밸러스트 시스템은 통상 해수를 사용하므로 밸러스트 시스템의 부식 방지를 위해 특수 도장을 해야 한다. 이러한 특수 도장으로 인하여 선가가 상승하고 특수 도장을 하여도 어느 정도의 부식은 피할 수 없는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 스마트 원자로에서 생성된 증기를 이용하여 해수를 담수화하고, 담수화된 물을 선박의 밸러스트 시스템에 사용함으로써 해수로 밸러스팅함에 따라 발생하는 제반 문제점들을 해결할 수 있는 스마트 원자로를 갖는 선박을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 염분이 높은 해수를 사용하지 않고 담수화된 물을 사용하여 선박을 밸러스팅함에 따라 밸러스트 시스템 즉, 밸러스트 탱크, 밸러스트 파이프 및 관련 장비들의 부식을 억제하므로 사용 수명을 연장시킬 수 있는 선박을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 염분이 높은 해수를 사용하지 않고 담수화된 물을 사용하여 선박을 밸러스팅함에 따라 밸러스트 시스템의 특수 도장 비용을 절약할 수 있으므로 선가를 획기적으로 낮출 수 있도록 된 선박을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 밸러스트 탱크에 저장된 물이 증류에 의해 생산된 깨끗한 청수이므로 화물을 선적하기 위하여 도착한 항만이 물부족국가일 경우 밸러스트 탱크의 청수를 공급하여 판매하여 새로운 이익을 창출할 수 있도록 된 선박을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 탱크에 저장된 물이 증류에 의해 생산된, 생명체가 없는 깨끗한 청수이므로 별도의 밸러스트 워터 처리 장치 없이 밸러스트 탱크에 저장된 물을 바다에 방류할 수 있는 선박을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 스마트 원자로를 이용하여 추진함에 따라 선박에 연료 저장 공간이 필요 없으므로 공간의 활용성을 향상시킬 수 있도록 된 선박을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 스마트 원자로를 이용하여 추진함에 따라 이산화탄소의 발생량을 최소화하므로 환경 오염을 방지할 수 있는 선박을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 스마트 원자로에 의해 운용되는 선박이므로 벙커링(Bunkering)을 위하여 항구에 입항할 필요가 없으므로 대양에서 장기간 운항할 수 있도록 된 선박을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 스마트 원자로에서 생성된 증기를 터빈에서 회전력으로 변환시켜 바로 프로펠러를 회전시킬 수 있는 에너지 효율이 우수한 선박을 제공하는 데 목적이 있다.
아울러 본 발명은 발전기와 전동기를 이용하여 프로펠러를 회전시키는 안정적으로 추진력을 얻을 수 있도록 된 선박을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 발생한 전기를 충전할 수 있도록 축전기가 구비되므로 스마트 원자로의 비상 시 임시 전원을 축전지에서 인가하여 쓸 수 있으므로 비상시 기동이 가능한 선박을 제공하는 데 목적이 있다.
아울러 본 발명은 아지무스 프로펠러를 구비하므로 추진뿐만 아니라 조향이 가능하므로 제자리에서 선회 및 후진이 가능한 선박을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 스마트원자로와; 상기 스마트원자로에서 발생한 에너지를 이용하여 선박을 추진하는 추진장치와; 상기 스마트원자로에서 발생하는 증기를 이용하여 해수를 담수화하는 해수담수화 설비와; 상기 해수담수화 설비에 의해서 담수화된 물을 사용하여 선박을 밸러스팅하는 밸러스트 시스템;을 포함하는 선박을 제공한다.
여기서 상기 추진장치는 스마트원자로에서 생성된 증기에 의해 회전하는 터빈과, 상기 터빈과 연결 설치된 축계와, 상기 축계와 연결 설치되어 선박을 추진하는 프로펠러로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 상기 추진장치는 상기 스마트원자로에서 발생한 증기에 의해 회전하는 터빈과, 상기 터빈의 회전력을 이용하여 발전하는 발전기와, 상기 발전기와 전기적으로 연결되어 회전하는 전동기와, 상기 전동기가 회전함에 따라 연동되어 회전하는 프로펠러로 이루어지는 것이 바람직하다.
여기서 상기 프로펠러는 아지무스 프로펠러인 것이 더욱 바람직하다.
또한 상기 발전기에서 발생한 전기를 충전할 수 있도록 구비된 축전기가 더 설치되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 본 발명에 따른 선박은 스마트원자로에서 생성된 증기를 이용하여 해수를 담수화하고, 담수화된 물을 선박의 밸러스트 시스템에 사용하므로 해수로 밸러스팅함에 따라 발생하는 제반 문제점들을 해결할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 선박은 염분이 높은 해수를 사용하지 않고 담수화된 물을 사용하여 선박을 밸러스팅함에 따라 밸러스팅 관련 장비들의 부식을 억제하므로 사용수명을 연장시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 선박은 염분이 높은 해수를 사용하지 않고 담수화된 물을 사용하여 선박을 밸러스팅함에 따라 밸러스팅 관련 장비의 특수도장 비용을 절약할 수 있으므로 선가를 획기적으로 낮출 수 있다.
또한 본 발명에 따른 선박은 밸러스트 탱크에 저장된 물이 증류에 의해 생산된 깨끗한 청수이므로 화물을 선적하기 위하여 도착한 항만이 물부족국가일 경우 밸러스트 탱크의 청수를 공급하여 판매하므로 새로운 이익을 창출할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 선박은 탱크에 저장된 물이 증류에 의해 생산된, 생명체가 없는 깨끗한 청수이므로 별도의 밸러스트 워터 처리 장치 없이 밸러스트 탱크에 저장된 물을 바다에 방류할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 선박은 스마트원자로를 이용하여 추진함에 따라 선박에 연료 저장 공간이 필요 없으므로 공간의 활용성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 선박은 스마트원자로를 이용하여 추진함에 따라 이산화탄소의 발생량을 최소화하므로 환경오염을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 선박은 스마트원자로에 의해 운용되는 선박임에 따라 벙커링(Bunkering)을 위하여 항구에 입항할 필요가 없으므로 대양에서 장기간 운항할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 선박은 스마트원자로에서 생성된 증기를 터빈에서 회전력으로 변환시켜 바로 프로펠러를 회전시키므로 에너지 효율이 우수하다.
아울러 본 발명에 따른 선박은 발전기와 전동기를 이용하여 프로펠러를 회전시키므로 안정적으로 추진력을 얻을 수 있다.
또한 본 발명에 따른 선박은 발생한 전기를 충전할 수 있도록 축전기가 구비되므로 스마트원자로의 비상시 임시전원을 축전지에서 인가하여 쓸 수 있으므로 비상시 기동이 가능하다.
아울러 본 발명에 따른 선박은 아지무스 프로펠러를 구비하므로 추진 뿐만 아니라 조향이 가능하므로 제자리에서 선회 및 후진이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 스마트원자로를 갖는 선박을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 스마트원자로를 갖는 선박을 나타내는 개념도이다.
이하, 본 발명에 따른 스마트원자로를 갖는 선박의 실시예들을 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
[제1실시예]
본 발명의 제1실시예에 따른 선박은 도 1에 도시된 바와 같이 스마트원자로(10)와, 이 스마트원자로(10)에서 발생하는 에너지에 의해서 추진하는 추진장치(20)와, 스마트원자로(10)에서 발생하는 증기를 이용하여 해수를 담수화하는 해수담수화 설비(30)와, 상기 해수담수화 설비(30)에 의해서 담수화된 물을 사용하여 밸러스팅하는 밸러스트 시스템(40)이 포함된다.
상기 스마트원자로(10)는 주기기를 하나의 압력용기에 배치하므로 배관을 최소할 수 있어 콤팩트하게 구성된다. 또한 계통의 단순화 및 기기와 플랜트의 모듈화를 통하여 대량생산이 용이하다. 따라서 선박(100)에도 스마트원자로(10)를 설치할 수 있게 되었다. 이러한 스마트원자로(10)를 선박에 설치할 경우 원자력을 이용하여 선박(100)을 추진할 수 있다. 이 때 원자력은 에너지 밀도가 높기 때문에 선박에 비축해야 하는 원료의 양이 줄어들어 공간의 활용성을 극대화할 수 있고, 지구온난화의 주범인 이산화탄소의 발생량이 다른 화석연료에 비하여 현저히 적으므로 환경오염을 방지할 수 있으며, 원료의 재충전 기간이 적어도 3년 이상이므로 운항기간이 길어진다.
상기 추진장치(20)는 스마트원자로(10)에서 생성된 증기에 의해 회전하는 터빈(22)과, 상기 터빈과 연결된 축계(24)와, 상기 축계(24)와 연결 설치되어 선박을 추진하는 프로펠러(26)로 이루어진다. 여기서 터빈(22)은 증기를 분사하여 회전력을 얻는 에너지변환수단이다. 이 터빈(22)에서 변환된 회전력은 축계(24)에 전달되고, 축계(24)에 전달된 회전력은 프로펠러(26)를 회전시켜 선박(100)이 추진할 수 있도록 추진력을 제공한다. 본 실시예에서 추진장치(20)는 발생한 동력을 최소한의 단계를 통하여 전달하므로 에너지효율을 높일 수 있다.
상기 해수담수화 설비(30)는 스마트원자로(10)에서 발생하는 증기를 이용하여 해수를 담수화시키는 설비로서 해수를 증류하여 물과 염분을 분리시키므로 염분이 제거된 담수를 얻을 수 있다. 이 해수담수화 설비(30)에서 생산된 물은 증류에 의해서 염분이 제거된 물로서 음용이 가능할 정도로 깨끗한 청수이다.
상기 밸러스트 시스템(40)은 선박(100)의 안정성 및 복원성을 확보하기 위하여 좌우현과 선저에 밸러스트 탱크(42)를 설치하여 필요에 따라 물을 유입 또는 배출하므로 선박(100)의 균형 및 홀수를 유지하게 된다. 본 발명에서 밸러스트 탱크(42)에 유입되는 물은 해수담수화 설비에 의해서 담수화 된 물이다. 따라서 밸러스트 탱크(42)에 담수가 채워지므로 밸러스트 탱크 뿐만 아니라 밸러스트 배관, 밸러스트 펌프와 같은 밸러스팅 관련 장비들의 부식을 방지하여 선박의 사용수명을 연장시킬 수 있고, 밸러스팅 관련 장비들을 특수도장할 필요가 없어 선가를 획기적으로 낮출 수 있다. 또한 밸러스트 탱크에 담수를 수용하므로 원유 등의 화물을 선적하기 위하여 물부족 국가인 중동의 국가들에게 입항할 경우 밸러스트 탱크(42)에 수용된 물을 공급 또는 판매할 수 있다.
또한 밸러스트 탱크에 저장된 물이 증류에 의해 생산된, 생명체가 없는 깨끗한 청수이므로 별도의 밸러스트 워터 처리 장치 없이 밸러스트 탱크에 저장된 물을 바다에 방류할 수 있다.
[제2실시예]
본 발명의 제2실시예에 따른 선박은 도 2에 도시된 바와 같이 스마트원자로(10)와, 이 스마트원자로(10)에서 발생하는 에너지에 의해서 추진하는 추진장치(50)와, 스마트원자로(10)에서 발생하는 증기를 이용하여 해수를 담수화하는 해수담수화 설비(30)와, 상기 해수담수화 설비(30)에 의해서 담수화된 물을 사용하여 밸러스팅하는 밸러스트 시스템(40)이 포함된다.
상기 스마트원자로(10)는 주기기를 하나의 압력용기에 배치하므로 배관을 최소할 수 있어 콤팩트하게 구성된다. 또한 계통의 단순화 및 기기와 플랜트의 모듈화를 통하여 대량생산이 용이하다. 따라서 선박(100)에도 스마트원자로를 설치할 수 있게 되었다. 이러한 스마트원자로(10)를 선박(100)에 설치할 경우 원자력을 이용하여 선박(100)을 추진할 수 있다. 이 때 원자력은 에너지 밀도가 높기 때문에 선박에 비축해야 하는 원료의 양이 줄어들어 공간의 활용성을 극대화할 수 있고, 지구온난화의 주범인 이산화탄소의 발생량이 다른 화석연료에 비하여 현저히 적으므로 환경오염을 방지할 수 있으며, 원료의 재충전 기간이 적어도 3년 이상이므로 운항기간이 길어진다.
상기 추진장치(50)는 스마트원자로(10)에서 생성된 증기에 의해 회전하는 터빈(52)과, 상기 터빈(52)의 회전력을 이용하여 발전하는 발전기(51)와, 상기 발전기(51)와 전기적으로 연결되어 회전하는 전동기(53)와, 상기 전동기(53)가 회전함에 따라 연동되어 회전하는 프로펠러(56)로 이루어진다. 여기서 터빈(52)은 증기를 분사하여 회전력을 얻는 에너지변환수단이다. 이 터빈(52)에서 변환된 회전력은 발전기(51)에 전달되어 전기를 생산하게 된다. 이 발전기(51)에서 생산된 전기는 전동기(53)에 전달되고, 전동기(53)에 전달된 전기는 회전력을 발생시켜 프로펠러(56)를 회전시켜 선박(100)이 추진할 수 있도록 추진력을 제공한다. 본 실시예에서 전동기(53)에 전원은 안정적으로 공급하기 위하여 발전기(51)에서 생산한 전기를 충전하기 위한 축전기(55)가 구비되는 것이 바람직하다. 아울러 본 실시예에서 프로펠러(56)는 추진방향을 조절할 수 있는 아지무스프로펠러로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 해수담수화 설비(30)는 스마트원자로(10)에서 발생하는 증기를 이용하여 해수를 담수화시키는 설비로서 해수를 증류하여 물과 염분을 분리시키므로 염분이 제거된 담수를 얻을 수 있다. 이 해수담수화 설비(30)에서 생산된 물은 증류에 의해서 염분이 제거된 물로서 음용이 가능할 정도로 깨끗한 청수이다.
상기 밸러스트 시스템(40)은 선박(100)의 안정성 및 복원성을 확보하기 위하여 좌우현과 선저에 밸러스트 탱크(42)를 설치하여 필요에 따라 물을 유입 또는 배출하므로 선박(100)의 균형 및 홀수를 유지하게 된다. 본 발명에서 밸러스트 탱크(42)에 유입되는 물은 해수담수화 설비(30)에 의해서 담수화 된 물이다. 따라서 밸러스트 탱크(42)에 담수가 채워지므로 밸러스트 탱크(42) 뿐만 아니라 밸러스트 배관, 밸러스트 펌프와 같은 밸러스팅 관련 장비들의 부식을 방지하여 선박의 사용수명을 연장시킬 수 있고, 밸러스팅 관련 장비들을 특수도장할 필요가 없어 선가를 획기적으로 낮출 수 있다. 또한 밸러스트 탱크(42)에 담수를 수용하므로 원유 등의 화물을 선적하기 위하여 물부족국가인 중동의 국가들에게 입항할 경우 밸러스트 탱크(42)에 수용된 물을 공급 또는 판매할 수 있다.
또한 밸러스트 탱크에 저장된 물이 증류에 의해 생산된, 생명체가 없는 깨끗한 청수이므로 별도의 밸러스트 워터 처리 장치 없이 밸러스트 탱크에 저장된 물을 바다에 방류할 수 있다.
10 : 스마트원자로 20, 50 : 추진장치
22, 52 : 터빈 24 : 축계
26, 56 : 프로펠러 30 : 해수담수화 설비
40 : 밸러스트 시스템 42 : 밸러스트 탱크
51: 발전기 53 : 전동기
55 : 축전기 100 : 선박

Claims (5)

  1. 스마트원자로와;
    상기 스마트원자로에서 발생한 에너지를 이용하여 선박을 추진하는 추진장치와;
    상기 스마트원자로에서 발생하는 증기를 이용하여 해수를 담수화하는 해수담수화 설비와,
    상기 해수담수화 설비에 의해서 담수화된 물을 사용하여 선박을 밸러스팅하는 밸러스트 시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 추진장치는 스마트원자로에서 생성된 증기에 의해 회전하는 터빈과, 상기 터빈과 연결 설치된 축계와, 상기 축계와 연결 설치되어 선박을 추진하는 프로펠러로 이루어진 것을 특징으로 하는 선박.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 추진장치는 상기 스마트원자로에서 발생한 증기에 의해 회전하는 터빈과, 상기 터빈의 회전력을 이용하여 발전하는 발전기와, 상기 발전기와 전기적으로 연결되어 회전하는 전동기와, 상기 전동기가 회전함에 따라 연동되어 회전하는 프로펠러로 이루어진 것을 특징으로 하는 선박.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 프로펠러는 아지무스 프로펠러인 것을 특징으로 하는 선박.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 발전기에서 발생한 전기를 충전할 수 있도록 구비된 축전기가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 선박.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230032572A (ko) * 2021-08-31 2023-03-07 한국원자력연구원 원전이 구비된 선박
KR20230036202A (ko) 2021-09-07 2023-03-14 대우조선해양 주식회사 Smr 추진시스템 및 동 시스템을 포함하는 선박
KR20230088581A (ko) * 2021-12-10 2023-06-20 창원대학교 산학협력단 드론 전원공급 및 원격 이착륙용 고내항성 무인보트

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230032572A (ko) * 2021-08-31 2023-03-07 한국원자력연구원 원전이 구비된 선박
KR20230036202A (ko) 2021-09-07 2023-03-14 대우조선해양 주식회사 Smr 추진시스템 및 동 시스템을 포함하는 선박
KR20230088581A (ko) * 2021-12-10 2023-06-20 창원대학교 산학협력단 드론 전원공급 및 원격 이착륙용 고내항성 무인보트

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