KR20120080836A - 복합형 해상 부유식 구조물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부유식 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액화천연가스를 저장 및 기화하는 부유식 구조물에 발전플랜트 및 담수화플랜트를 통합형으로 구성함으로써 사용성 및 경제성을 향상시킨 복합형 해상 부유식 구조물에 관한 것이다.
본 발명에 의한 복합형 해상 부유식 구조물은 선체 측에 설치되어 액화천연가스를 저장하는 하나 이상의 액화천연가스 저장탱크(11);상기 액화천연가스 저장탱크의 액화천연가스를 기화시키는 기화장치(12);상기 선체의 일측에 설치되고, 상기 기화장치에서 생성된 기화가스를 이용하여 전력을 생산하는 발전플랜트(13); 및 상기 선체의 타측에 설치되고, 상기 발전플랜트에서 배출되는 폐열을 이용하여 해수를 담수화하는 담수화플랜트(14);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

복합형 해상 부유식 구조물{COMBINED FLOATING MARINE STRUCTURE}
본 발명은 부유식 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액화천연가스를 저장 및 기화시킬 수 있는 부유식 구조물에 발전플랜트 및 담수화플랜트를 통합형으로 구성함으로써 사용성 및 경제성을 향상시킨 복합형 해상 부유식 구조물에 관한 것이다.
천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 액화된 액화천연가스(LNG) 또는 액화석유가스(LPG)의 상태로 LNG 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
이러한 LNG의 이송을 위한 선박에는 LNG 수송선(LNG CARRIER), LNG RV(Regasification Vessel), LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit), F(Floating)-LNG 플랜트 등이 있다.
LNG 수송선은 LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하고, LNG RV는 LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 도착한 후 저장된 LNG를 재기화하여 천연가스 상태로 하역한다.
LNG FPSO(Liquefied Natural Gas-Floating Production Storage Offloading)는 해상에서 액화천연가스(LNG)의 저장 및 기화 기능을 겸비한 대형 특수선박으로, LNG FPSO는 채굴된 천연가스를 해상에서 정제한 후 액화플랜트에 의해 직접 액화시켜 저장하고, 필요시 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 부유식 해상 구조물이다.
또한, LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 LNG를 카고탱크에 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처(해수담수화플랜트, 발전플랜트, 공장 등)에 공급함으로써 육상의 저장 및 생산설비를 생략할 수 있게 하는 부유식 해상 구조물이다.
하지만, 이러한 LNG FRSU와 같은 부유식 해상 구조물은 그 규모가 상대적으로 크지만, 저장 및 기화 설비 등만을 갖추고 있으므로 LNG FRSU 내에서의 공간활용도가 극히 낮은 단점이 있었다.
한편, 이러한 LNG FRSU 등에 의해 운반되는 액화천연가스와 관련된 육상 수요처에는 천연가스관련 인프라(액화천연가스 인수터미널, 액화천연가스저장탱크, 기화장치 등), 해수담수화 플랜트, 발전플랜트 등이 건설되고 있지만, 섬이나 개발도상국의 현지 육상에서 해수담수화 플랜트나 발전플랜트 등의 건설 시에 경험 및 기술이 있는 인력 고용 문제 및 기자재 조달 및 확보 문제 등이 발생한다. 또한, 기존의 육상 해수담수화 플랜트나 발전 플랜트의 건설로 인한 환경파괴 및 시설주변 오염 등의 환경문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 액화천연가스 저장탱크 및 기화장치를 가진 부유식 구조물에 해수담수화 플랜트 및/또는 발전플랜트를 통합하여 구성함으로써 육상에 해수담수화플랜트 내지 발전플랜트를 건설할 필요가 없으므로 인력 고용문제, 기자재 조달 및 확보 문제, 주변의 환경오염 등을 효과적으로 해결할 수 있는 복합형 해상 부유식 구조물을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선체 측에 설치되어 액화천연가스를 저장하는 하나 이상의 액화천연가스 저장탱크(11);상기 액화천연가스 저장탱크의 액화천연가스를 기화시키는 기화장치(12);상기 선체의 일측에 설치되고, 상기 기화장치에서 생성된 기화가스를 이용하여 전력을 생산하는 발전플랜트(13); 및 상기 선체의 타측에 설치되고, 상기 발전플랜트에서 배출되는 폐열을 이용하여 해수를 담수화하는 담수화플랜트(14);를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 해상 부유식 구조물을 제공한다.
상기 액화천연가스 저장탱크와 기화장치 사이에는 액화천연가스 공급라인(15)이 연결되고, 상기 액화천연가스 공급라인을 통해 액화천연가스가 기화장치로 이송되며, 상기 기화장치와 발전플랜트 사이에는 기화가스 공급라인(16)이 연결되고, 상기 기화가스 공급라인을 통해 상기 발전플랜트로 기화가스가 공급되며, 상기 발전플랜트와 담수화플랜트 사이에는 에너지 공급라인(18) 및 담수 공급라인(17)이 연결되고, 상기 에너지 공급라인을 통해 상기 발전플랜트에서 생성되는 에너지가 상기 담수화플랜트측으로 공급되며, 상기 담수공급라인을 통해 상기 담수화플랜트에서 생성되는 담수의 일부가 상기 발전플랜트로 공급되는 것을 특징으로 한다.
상기 액화천연가스 저장탱크에 연결되어, 상기 액화천연가스 저장탱크 내에서 발생되는 증발가스를 재액화하여 상기 액화천연가스 저장탱크로 공급하는 액화플랜트(19);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 담수화플랜트는 역삼투압식 구조이며, 상기 역삼투압식 구조는 해수 취입구(1411)로부터 해수를 취입하는 해수 펌프(1412), 취입된 해수 내의 이물질을 여과하는 전처리 필터(1413a), 이물질이 여과된 해수를 필터(1413b)를 거쳐 고압펌프(1415)에 의해 가압하여 역삼투압막을 통과시켜 담수화시키는 하나 이상의 역삼투압식 담수화유닛(1414)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 담수화플랜트는 저압증발식 구조 또는 역삼투압식과 저압증발식이 혼합된 혼합식 구조이며, 상기 저압증발식 구조는 해수 취입구(1421)로부터 해수를 취입하는 해수 펌프(1422), 취입된 해수 내의 이물질을 여과하는 전처리 필터(1423), 이물질이 여과된 해수를 상기 발전플랜트에서 공급되는 폐열에 의해 담수화시키는 저압증발식 담수화유닛(1424)으로 구성되며, 상기 역삼투압식 구조는 해수 취입구(1411)로부터 해수를 취입하는 해수 펌프(1412), 취입된 해수 내의 이물질을 여과하는 전처리 필터(1413a), 이물질이 여과된 해수를 필터(1413b)를 거쳐 고압펌프(1415)에 의해 가압하여 역삼투압막을 통과시켜 담수화시키는 하나 이상의 역삼투압식 담수화유닛(1414)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 저압증발식 담수화유닛에는 열순환시스템(1425)이 연결되고, 상기 열순환시스템과 저압증발식 담수화유닛 사이에는 순환수가 순환하는 순환라인(1427)이 연결되며, 상기 순환수는 상기 발전플랜트에서 공급되는 수증기 또는 폐열에 의해 가열된 후에 상기 저압증발식 담수화유닛으로 순환하도록 구성되어 상기 폐열을 상기 해수에 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 저압증발식 담수화유닛에는 보조열원장치(1426)가 연결되고, 상기 보조열원장치에 의해 보조열이 상기 저압증발식 담수화유닛 측으로 공급되며, 상기 보조열원장치는 상기 발전플랜트의 전기에너지에 의해 구동하는 것을 특징으로 한다.
상기 발전플랜트에는 육상의 수요처로 전기를 공급하는 전기 공급라인(23)이 연결되고, 상기 담수화플랜트에는 육상의 수요처로 담수를 공급하는 담수화 공급라인(24)이 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 발전플랜트에서 배출되는 배출가스 내의 이산화탄소를 분리하는 이산화탄소 분리기(41); 상기 분리된 이산화탄소를 압축하는 압축기; 및 상기 배출가스로부터 분리되어 압축된 이산화탄소를 상기 액화플랜트로부터 공급받은 열원에 의해 액화시켜 저장하는 액화이산화탄소 저장탱크(43);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 압축기는 5.14 bar 이상의 압력으로 가압할 수 있으며, 상기 액화이산화탄소는 -163℃ ~ 55℃의 온도 및 5.14 bar 이상 ~ 상기 압축기가 허용하는 최대 압력 이하의 조건으로 가압?액화되는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 액화천연가스 저장탱크 및 기화장치 등을 가진 LNG-FSRU 등과 같은 기존의 해상 부유식 구조물에 발전플랜트 및 담수화플랜트를 통합하여 구성함으로써 담수 및 전기가 부족하면서도 담수화플랜트 및 발전플랜트를 설치하기 어려운 좁은 해안을 가진 섬지역이나 개발도상국에 대해 담수 및 전기를 매우 효과적으로 공급할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 상대적으로 규모가 큰 LNG-FSRU 등의 경우 발전플랜트 및 담수화플랜트를 선체 측에 통합형으로 구성함에 따라 공간활용도를 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명은 역삼투압식 담수화플랜트를 적용하여 고효율, 대용량의 담수생산을 가능케 할 수 있으며, 또한 저압증발식 담수화플랜트를 적용하여 진동발생의 억제, 유지관리의 간소화 등을 효과적으로 구현하고 발전플랜트에서 배출되는 폐열을 적극적으로 이용하여 에너지효율을 대폭 향상시킬 수도 있다.
한편, 기존에는 육상에 담수화플랜트 및 발전플랜트의 건설함에 따라 주변의 환경파괴 내지 환경오염의 환경문제를 일으키지만, 본 발명은 선체 측에 담수화플랜트 및 발전플랜트를 구성함에 따라 육상에 담수화플랜트 및 발전플랜트를 건설하지 않아 환경문제를 초래하지 않는 장점이 있다.
또한, 섬지역이나 개발도상국의 경우 담수 뿐만 아니라 전기 또한 부족하지만, 현지 여건 상에 해수담수화플랜트 내지 발전플랜트의 건설 시에 인력 고용문제, 기자재 조달 및 확보 문제 등이 심각하게 발생하지만, 본 발명은 하나의 부유식 구조물에 담수화플랜트 및 발전플랜트를 미리 구성함에 따라 인력 고용문제, 기자재 조달 및 확보 문제가 발생하지 않는 장점이 있다.
그리고, 본 발명은 발전플랜트에서 배출되는 배출가스 내의 이산화탄소를 분리 및 저장함으로써 환경오염의 문제를 미연에 차단할 수 있고, 분리된 순도 높은 이산화탄소를 손쉽게 운반할 수 있어 고갈된 가스전의 석유생산성 향상을 위해 이산화탄소를 가스전으로 주입하는 EOR(Enhanced Oil Recovery) 방법 등에 손쉽게 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합형 부유식 구조물을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 1 실시예에 따른 복합형 부유식 구조물의 역삼투압식 담수화플랜트를 도시한 구성도이다.
도 3는 본 발명의 2 실시예에 따른 복합형 부유식 구조물의 저압증발식 담수화플랜트를 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 3 실시예에 따른 복합형 부유식 구조물의 혼합식 담수화플랜트를 도시한 구성도이다.
도 5은 본 발명의 1 실시예에 따른 복합형 부유식 구조물의 역삼투압식 담수화플랜트의 구체적인 실시형태를 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 2 실시예에 따른 복합형 부유식 구조물의 저압증발식 담수화플랜트의 구체적인 실시형태를 도시한 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합형 부유식 구조물을 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 1 실시예에 따른 복합형 부유식 구조물의 역삼투압식 담수화플랜트를 도시한 구성도이고, 도 3는 본 발명의 2 실시예에 따른 복합형 부유식 구조물의 저압증발식 담수화플랜트를 도시한 구성도이고, 도 4는 본 발명의 3 실시예에 따른 복합형 부유식 구조물의 혼합식 담수화플랜트를 도시한 구성도이고, 도 5은 본 발명의 1 실시예에 따른 복합형 부유식 구조물의 역삼투압식 담수화플랜트의 구체적인 실시형태를 도시한 구성도이고, 도 6은 본 발명의 2 실시예에 따른 복합형 부유식 구조물의 저압증발식 담수화플랜트의 구체적인 실시형태를 도시한 구성도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 복합형 해상 부유식 구조물은 선체(10), 선체(10)에 설치된 하나 이상의 액화천연가스 저장탱크(11), 액화천연가스 저장탱크(11) 내의 액화천연가스를 기화시키는 기화장치(12), 기화장치(12)에 의해 생성된 기화가스를 이용하여 전력을 생산하는 발전플랜트(13), 발전플랜트(13)에서 생산되는 에너지를 이용하여 해수를 담수화하는 담수화플랜트(14)를 포함한다.
선체(10)는 해상에 부유식으로 계류되고, 또한 필요 시에는 추진기관 등을 통해 해상에서 항해가능하도록 구성된다.
하나 이상의 액화천연가스 저장탱크(11)는 선체(10) 측에 설치되고, 특히 액화천연가스 저장탱크(11)는 공간활용도를 높이도록 선체(10)의 갑판(10a) 하부에 배치됨이 바람직하다. 액화천연가스 저장탱크(11)에는 액화천연가스 운반선(1)의 공급라인(2)이 연결되고, 이 공급라인(2)을 통해 액화천연가스를 공급받아 저장할 수 있다.
그리고, 액화천연가스 저장탱크(11)에는 액화플랜트(19)를 연결할 수 있고, 액화플랜트(19)는 액화천연가스 저장탱크(11)내의 자연 증발된 기화가스를 -163°까지 재액화시키도록 구성된 일반적인 구조를 적용할 수 있다.
액화플랜트(19)와 액화천연가스 저장탱크(11) 사이에는 액화가스 공급라인(19a) 및 기화가스 공급라인(19b)이 연결된다. 이에, 액화천연가스 저장탱크(11)에서 발생된 기화가스가 액화플랜트(19)로 이송되고, 액화플랜트(19)는 이러한 기화가스를 액화가스로 액화시킨 후에 액화가스 공급라인(19a)을 통해 액화천연가스 저장탱크(11)로 공급하도록 구성된다.
기화장치(12)는 액화천연가스 저장탱크(11)의 액화천연가스를 기화시키도록 구성되고, 선체(10)의 갑판(10a) 상부 또는 하부에 설치될 수 있다. 액화천연가스 저장탱크(11)와 기화장치(12) 사이에는 액화천연가스 공급라인(15)이 연결되고, 이러한 액화천연가스 공급라인(15)을 통해 액화천연가스가 액화천연가스 저장탱크(11)로부터 기화장치(12)로 이송된다.
발전플랜트(13)는 액화천연가스 저장탱크(11), 기화장치(12) 등과의 배치관계를 고려함과 더불어 공간활용도를 높이기 위하여 선체(10)의 갑판(10a) 상부에 설치됨이 바람직하고, 기화장치(12)에서 생성된 기화가스를 이용하여 전력을 생산하도록 구성된다. 기화장치(12)와 발전플랜트(13) 사이에는 기화가스 공급라인(16)이 연결되고, 이 기화가스 공급라인(16)을 통해 기화가스가 발전플랜트(13)측으로 공급된다.
발전플랜트(13)는 기화장치(12)에서 생성된 기화가스를 연료로 하여 이 기화가스를 연소시켜 전력을 생산하는데, 예컨대 기화가스를 연소시켜 발생한 열로 고온?고압의 수증기를 발생시키고, 상기 수증기에 의해 터빈을 구동시켜 전기에너지를 발생시키도록 구성할 수 있다.
담수화플랜트(14)는 액화천연가스 저장탱크(11), 기화장치(12), 발전플랜트(13) 등과의 배치관계를 고려함과 더불어 공간활용도를 높이기 위하여 선체(10)의 갑판(10a) 상부에 설치됨이 바람직하고, 발전플랜트(13)에서 발생된 고온?고압의 수증기, 전기에너지, 폐열 등과 같은 에너지를 이용하여 해수를 담수화하도록 구성된다.
예컨대, 도 2와 같은 역삼투압식 담수화플랜트에서는 발전플랜트에서 생산된 전기를 이용하여 해수를 담수화하며, 도 3과 같은 저압증발식 담수화플랜트에서는 발전 도중에 발생하는 수증기, 폐열 등과 같은 에너지를 열원으로 이용하여 해수를 담수화하며, 도 4와 같은 혼합식(역삼투압식 + 저압증발식) 담수화플랜트에서는 발전플랜트에서 생산된 전기 또는 수증기?폐열 등을 이용하여 해수를 담수화할 수 있다.
특히, 발전플랜트(13)와 담수화플랜트(14) 사이에는 에너지 공급라인(18)이 연결되고, 발전플랜트(13)에서 발생되는 전기(역삼투압식 담수화플랜트 경우, 도 2 참조), 수증기?폐열(저압증발식 담수화플랜트 경우, 도 3 참조), 전기 및 수증기?폐열(혼합식 담수화플랜트 경우, 도 4 참조)이 에너지 공급라인(18)을 통해 담수화플랜트(14)로 공급되어 담수를 생산하는데 이용될 수 있다.
그리고, 발전플랜트(13)와 담수화플랜트(14) 사이에는 담수 공급라인(17)이 연결되고, 담수화플랜트(14)에서 생성된 담수의 일부가 담수 공급라인(17)을 통해 발전플랜트(13)의 용수로서 공급되도록 구성된다.
발전플랜트(13)에는 육상의 전기필요지역(33)으로 전기를 공급하는 전기 공급라인(23)이 연결되고, 담수화플랜트(14)에는 육상의 담수필요지역(34)으로 담수를 공급하는 담수화 공급라인(24)이 연결된다.
이와 같은 본 발명은 섬지역이나 개발도상국 등과 같이 담수 및 전기 등이 부족한 지역에 매우 유용하게 활용될 수 있다. 즉, 발전플랜트(13)에서 생산된 전기에너지를 전기 공급라인(23)을 통해 육상의 수요처로 공급할 수 있고, 담수화플랜트(14)에서 생산된 담수를 담수화 공급라인(24)을 통해 육상의 수요처로 공급할 수 있다.
특히, 대상지역이 담수가 부족한 곳이라면 담수화플랜트(14)의 생산용량을 증대하여 구성할 수 있으며, 대상지역이 전기가 부족한 곳이라면 발전플랜트(13)의 생산용량을 증대하여 구성할 수 있고, 또한 대상지역이 담수 및 전기 모두가 부족한 곳이라면 담수화플랜트(14) 및 발전플랜트(13)의 생산용량을 모두 증대하여 구성할 수 있다.
한편, 도 2와 같은 본 발명의 1 실시예에 따르면, 역삼투압식 담수화플랜트(14a)는 물은 통과하지만 염분은 통과하지 않는 역삼투압막에 해수를 하나 이상의 고압펌프(1415 : 도 5에 도시)에 의해 가압함으로써 해수를 담수화하는 역삼투압식으로 구성되고, 에너지 공급라인(18)은 발전플랜트(13)에서 생성된 전기에너지를 담수화플랜트(14a)로 공급하여 담수화플랜트(14a)가 구동되도록 구성된다.
도 3과 같은 본 발명의 2 실시예에 따르면, 저압증발식 담수화플랜트(14b)는 해수를 증발시켜 담수화하는 저압증발식으로 구성되고, 에너지 공급라인(18)은 발전플랜트(13)에서 생성된 수증기 또는 폐열을 담수화플랜트(14b)로 공급하여 상기 수증기 또는 폐열은 해수를 증발시키는 열원으로 이용된다.
도 4와 같은 본 발명의 3 실시예에 따르면, 혼합식 담수화플랜트(14c)는 역삼투압식 및 저압증발식이 혼합된 혼합식으로 구성되고, 에너지 공급라인(18)은 발전플랜트(13)에서 생성된 전기에너지 또는 수증기?폐열을 담수화플랜트(14c)로 공급하여 전기에너지에 의해 역삼투압식의 담수화가 진행될 수 있고, 수증기 또는 폐열에 의해 저압증발식의 담수화가 진행될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 1 실시예에 따른 복합형 부유식 구조물의 역삼투압식 담수화플랜트(14a)는 해수 취입구(1411)로부터 해수를 취입하는 해수 펌프(1412), 취입된 해수 내의 이물질을 여과하는 전처리 필터(1413a), 이물질이 여과된 해수를 필터(1413b)를 거쳐 고압펌프에 의해 가압하여 역삼투압막을 통과시켜 담수화시키는 하나 이상의 역삼투압식 담수화유닛(1414)으로 구성된다.
이러한 역삼투압식의 담수화플랜트(14a)는 해수담수화 효율이 높고, 대용량의 담수를 생산할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 2 실시예에 따른 복합형 부유식 구조물의 저압증발식 담수화플랜트(14b)는 해수 취입구(1421)로부터 해수를 취입하는 해수 펌프(1422), 취입된 해수 내의 이물질을 여과하는 전처리 필터(1423), 이물질이 여과된 해수를 상기 발전플랜트(13)에서 공급되는 수증기 또는 폐열에 의해 담수화시키는 저압증발식 담수화유닛(1424)으로 구성된다.
그리고, 저압증발식 담수화유닛(1424)에는 열순환시스템(1425)이 연결되고, 열순환시스템(1425)과 저압증발식 담수화유닛(1424) 사이에는 순환수가 순환하는 순환라인(1427)이 연결되며, 순환수는 발전플랜트(13)에서 공급되는 폐열에 의해 열순환시스템(1425) 내에서 가열된 후에 저압증발식 담수화유닛(1424)으로 공급되어 수증기 또는 폐열의 에너지를 해수로 전달하여 해수를 증발시킨 후에 다시 열순환시스템(1425) 내로 회수되도록 구성된다.
한편, 저압증발식 담수화유닛(1424)에는 보조보일러 또는 전기히터 등과 같은 보조열원장치(1426)가 연결될 수 있다. 이러한 보조열원장치(1426)는 발전플랜트(13)에서 공급되는 수증기 또는 폐열이 순환수를 가열하는 열원으로 충분하지 못할 경우에 보조적으로 구동하여 저압증발식 담수화유닛(1424)으로 보조열을 공급하도록 구성된다. 이러한 보조열원장치(1426)에 의해 생성된 보조열이 보조열 공급라인(1428)을 통해 저압증발식 담수화유닛(1424) 측으로 공급됨으로써 저압증발식 담수화유닛(1424)의 작동을 보조할 수 있다.
그리고, 보조열원장치(1426)는 발전플랜트(13)에 연결된 전기에너지 공급라인(13a)을 통해 전기에너지를 공급받아 구동될 수 있고, 이에 에너지효율이 대폭 향상될 수 있는 장점이 있다.
이러한 저압증발식의 담수화플랜트(14b)는 발전플랜트(13)의 전기에너지 내지 폐열을 적극적으로 활용할 수 있고, 진동 발생이 적으며, 유지 내지 보수관리가 간편한 장점이 있다.
본 발명의 3 실시예에 따른 복합형 부유식 구조물의 혼합식 담수화플랜트는 상기 역삼투압식 담수화플랜트와 저압증발식 담수화플랜트를 혼합시킨 것이므로 설명을 생략한다.
한편, 발전플랜트(13)에서 배출되는 배출가스 내에는 다량의 이산화탄소가 포함되어 있고, 이러한 이산화탄소는 환경오염의 원인이 될 수 있다. 이에, 본 발명은 발전플랜트(13)에서 배출되는 배출가스 내의 이산화탄소를 분리 및 저장하는 이산화탄소 분리기(41) 및 액화이산화탄소 저장탱크(43)를 더 구비할 수도 있다.
이를 구체적으로 살펴보면, 발전플랜트(13)에는 이산화탄소 분리기(41)가 연결되고, 이산화탄소 분리기(41)는 발전플랜트(13)에서 배출되는 배출가스 내의 이산화탄소를 흡수분리법, 흡착분리법, 막분리법, 극저온분리법 등과 같은 다양한 방식으로 분리하도록 구성될 수 있다.
발전플랜트(13)와 이산화탄소 분리기(41) 사이에는 배출가스 공급라인(41a)이 연결되고, 이 배출가스 공급라인(41a)을 통해 배출가스가 이산화탄소 분리기(41)로 공급된다.
분리된 이산화탄소는 압축기(미도시) 및 액화플랜트(19)를 이용하여 가압?액화시켜 액화이산화탄소 저장탱크에 저장한다. 액화플랜트(19)는 천연가스를 -163°까지 액화시키도록 구성되어 있으므로, 분리된 이산화탄소는 액화플랜트(19)의 냉매 및 압축기를 이용하여 -163℃ ~ 55℃ 및 5.14 bar ~ 압축기가 허용하는 최대의 압력 조건으로 이산화탄소를 가압?액화시킬 수 있다.
한편, 가압?액화된 이산화탄소의 생산 및 유지비용을 고려하여 -55℃ 이하 및 5.14bar 이상의 조건을 만족시키도록 가압?액화하는 것이 바람직하며, 이로써 가압?액화된 이산화탄소의 생산 및 유지비용을 보다 저렴하게 관리할 수 있는 장점이 있다.
액화이산화탄소 저장탱크(43)는 가압?액화된 이산화탄소를 저장할 수 있는 조건에 맞도록 제작되어야 하며, 비용측면을 고려하여 -55℃, 5.14bar의 온도 및 압력조건의 액화이산화탄소가 생산되었다면, 상기의 온도 및 압력의 액화이산화탄소를 저장할 수 있도록 구성되어야 한다. 액화이산화탄소 저장탱크(43)에는 액화이산화탄소 운반선(3)의 액화이산화탄소 이송라인(4)이 연결되고, 이 이송라인(4)을 통해 액화이산화탄소가 액화이산화탄소 운반선(3)으로 이송될 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.
1: 액화천연가스 운반선 2: 공급라인
10: 선체 10a: 갑판
11: 액화천연가스 저장탱크 12: 기화장치
13: 발전플랜트 13a: 전기에너지 공급라인
14: 담수화플랜트 14a: 역삼투압식 담수화플랜트
14b: 저압증발식 담수화플랜트
14c: 혼합식 담수화플랜트 1411,1421: 해수취입구
1412,1422: 펌프 1413a,1423: 전처리필터
1413b: 필터 1414: 역삼투압식 담수화유닛
1415: 고압펌프 1424: 저압증발식 담수화유닛
1425: 열순환시스템 1426: 보조열원장치
1427: 순환라인 1428: 보조열 공급라인
15: 액화천연가스 공급라인 16: 기화가스 공급라인
17: 담수 공급라인 18: 에너지 공급라인
19: 액화플랜트 19a: 액화가스 공급라인
19b: 기화가스 공급라인 23: 전기 공급라인
24:담수화 공급라인 33:전기필요지역
34:담수필요지역 41: 이산화탄소 분리기
41a:배출가스 공급라인 43: 액화이산화탄소 저장탱크

Claims (10)

  1. 선체 측에 설치되어 액화천연가스를 저장하는 하나 이상의 액화천연가스 저장탱크(11);
    상기 액화천연가스 저장탱크의 액화천연가스를 기화시키는 기화장치(12);
    상기 선체의 일측에 설치되고, 상기 기화장치에서 생성된 기화가스를 이용하여 전력을 생산하는 발전플랜트(13); 및
    상기 선체의 타측에 설치되고, 상기 발전플랜트에서 배출되는 폐열을 이용하여 해수를 담수화하는 담수화플랜트(14);를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 해상 부유식 구조물.
  2. 청구항 1항에 있어서,
    상기 액화천연가스 저장탱크와 기화장치 사이에는 액화천연가스 공급라인(15)이 연결되고, 상기 액화천연가스 공급라인을 통해 액화천연가스가 기화장치로 이송되며,
    상기 기화장치와 발전플랜트 사이에는 기화가스 공급라인(16)이 연결되고, 상기 기화가스 공급라인을 통해 상기 발전플랜트로 기화가스가 공급되며,
    상기 발전플랜트와 담수화플랜트 사이에는 에너지 공급라인(18) 및 담수 공급라인(17)이 연결되고, 상기 에너지 공급라인을 통해 상기 발전플랜트에서 생성되는 에너지가 상기 담수화플랜트측으로 공급되며, 상기 담수공급라인을 통해 상기 담수화플랜트에서 생성되는 담수의 일부가 상기 발전플랜트로 공급되는 것을 특징으로 하는 복합형 해상 부유식 구조물.
  3. 청구항 2항에 있어서,
    상기 액화천연가스 저장탱크에 연결되어, 상기 액화천연가스 저장탱크 내에서 발생되는 증발가스를 재액화하여 상기 액화천연가스 저장탱크로 공급하는 액화플랜트(19);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 해상 부유식 구조물.
  4. 청구항 3항에 있어서,
    상기 담수화플랜트는 역삼투압식 구조이며,
    상기 역삼투압식 구조는 해수 취입구(1411)로부터 해수를 취입하는 해수 펌프(1412), 취입된 해수 내의 이물질을 여과하는 전처리 필터(1413a), 이물질이 여과된 해수를 필터(1413b)를 거쳐 고압펌프(1415)에 의해 가압하여 역삼투압막을 통과시켜 담수화시키는 하나 이상의 역삼투압식 담수화유닛(1414)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합형 해상 부유식 구조물.
  5. 청구항 3항에 있어서,
    상기 담수화플랜트는 저압증발식 구조 또는 역삼투압식과 저압증발식이 혼합된 혼합식 구조이며,
    상기 저압증발식 구조는 해수 취입구(1421)로부터 해수를 취입하는 해수 펌프(1422), 취입된 해수 내의 이물질을 여과하는 전처리 필터(1423), 이물질이 여과된 해수를 상기 발전플랜트에서 공급되는 폐열에 의해 담수화시키는 저압증발식 담수화유닛(1424)으로 구성되며,
    상기 역삼투압식 구조는 해수 취입구(1411)로부터 해수를 취입하는 해수 펌프(1412), 취입된 해수 내의 이물질을 여과하는 전처리 필터(1413a), 이물질이 여과된 해수를 필터(1413b)를 거쳐 고압펌프(1415)에 의해 가압하여 역삼투압막을 통과시켜 담수화시키는 하나 이상의 역삼투압식 담수화유닛(1414)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합형 해상 부유식 구조물.
  6. 청구항 5항에 있어서,
    상기 저압증발식 담수화유닛에는 열순환시스템(1425)이 연결되고, 상기 열순환시스템과 저압증발식 담수화유닛 사이에는 순환수가 순환하는 순환라인(1427)이 연결되며, 상기 순환수는 상기 발전플랜트에서 공급되는 수증기 또는 폐열에 의해 가열된 후에 상기 저압증발식 담수화유닛으로 순환하도록 구성되어 상기 폐열을 상기 해수에 공급하는 것을 특징으로 하는 복합형 해상 부유식 구조물.
  7. 청구항 6항에 있어서,
    상기 저압증발식 담수화유닛에는 보조열원장치(1426)가 연결되고, 상기 보조열원장치에 의해 보조열이 상기 저압증발식 담수화유닛 측으로 공급되며, 상기 보조열원장치는 상기 발전플랜트의 전기에너지에 의해 구동하는 것을 특징으로 하는 복합형 해상 부유식 구조물.
  8. 청구항 1항 내지 청구항 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발전플랜트에는 육상의 수요처로 전기를 공급하는 전기 공급라인(23)이 연결되고, 상기 담수화플랜트에는 육상의 수요처로 담수를 공급하는 담수화 공급라인(24)이 연결되는 것을 특징으로 하는 복합형 해상 부유식 구조물.
  9. 청구항 8항에 있어서,
    상기 발전플랜트에서 배출되는 배출가스 내의 이산화탄소를 분리하는 이산화탄소 분리기(41);
    상기 분리된 이산화탄소를 압축하는 압축기; 및
    상기 배출가스로부터 분리되어 압축된 이산화탄소를 상기 액화플랜트로부터 공급받은 열원에 의해 액화시켜 저장하는 액화이산화탄소 저장탱크(43);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 해상 부유식 구조물.
  10. 청구항 9항에 있어서,
    상기 압축기는 5.14 bar 이상의 압력으로 가압할 수 있으며,
    상기 액화이산화탄소는 -163℃ ~ -55℃의 온도 및 5.14 bar 이상 ~ 상기 압축기가 허용하는 최대 압력 이하의 조건으로 가압?액화되는 것을 특징으로 하는 복합형 해상 부유식 구조물.
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