KR20120133660A - Hybrid system and ship having the same - Google Patents

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도현선
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이중남
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A hybrid system and a ship with the same are provided to improve engine efficiency since hydrogen contained in reformate gas is mixed with fuel by supplying a constant amount of the reformate gas to an engine. CONSTITUTION: A hybrid system comprises an engine system(50) and a fuel cell system(20). The fuel cell system comprises a fuel cell stack and a fuel processing part. The fuel processing part supplies reformate gas to the fuel cell stack. The reformate gas generated in the fuel processing part is supplied to at least one of the engine system and the fuel cell system.

Description

하이브리드 시스템 및 이를 구비하는 선박{HYBRID SYSTEM AND SHIP HAVING THE SAME}HYBRID SYSTEM AND SHIP HAVING THE SAME

본 발명은 하이브리드 시스템 및 이를 구비하는 선박에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료전지시스템 및 엔진시스템을 가지는 선박에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid system and a ship having the same, and more particularly to a ship having a fuel cell system and an engine system.

일반적으로 화석 에너지 고갈의 문제를 해결할 수 있는 대체 에너지로서 수소 에너지가 각광 받고 있으며 수소 에너지의 이용 매체인 연료전지에 대한 연구 및 개발이 활발하게 이루어지고 있다.In general, hydrogen energy has been spotlighted as an alternative energy that can solve the problem of fossil energy depletion, and research and development on fuel cells, which is a medium for using hydrogen energy, are being actively conducted.

연료전지는 수소와 산소가 가진 화학적 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 전기화학적 장치이다. 이러한 연료전지는 동작 온도와 주 연료의 형태에 따라 알카리형 연료전지(AFC), 인산염형 연료전지(PAGC), 용융 탄산염형 연료전지(MCFC), 고체 전해질형 연료전지(SOFC), 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC) 등으로 구분된다.Fuel cells are electrochemical devices that convert the chemical energy of hydrogen and oxygen into electrical energy. These fuel cells are alkaline fuel cells (AFCs), phosphate fuel cells (PAGCs), molten carbonate fuel cells (MCFCs), solid electrolyte fuel cells (SOFCs), and polymer electrolytes, depending on the operating temperature and type of main fuel. Fuel cell (PEMFC).

예컨대, 용융 탄산염형 연료전지와 고체 전해질형 연료전지는 고온형 연료전지로서, 일반적으로 약 600도 ~ 1000도의 고온에서 가동하게 된다. 이러한 고온형 연료전지가 선박에서 가동되기 위해서는 고온상태의 온도를 유지해야 한다.For example, the molten carbonate fuel cell and the solid electrolyte fuel cell are high temperature fuel cells, and generally operate at a high temperature of about 600 to 1000 degrees. In order to operate such a high temperature fuel cell in a ship, it must maintain a high temperature.

한편, 연료전지가 선박에 탑재될 경우, 선박으로부터 공급될 수 있는 잉여 에너지를 통하여 선박에 탑재된 연료전지 시스템의 효율을 증대시킬 수 있다. 통상적으로 연료전지 시스템은 MBOP(Mechanical Balance of Plant), 연료전지 스택 및 EBOP(Electrical Balance of Plant)를 포함한다.On the other hand, when the fuel cell is mounted on the vessel, it is possible to increase the efficiency of the fuel cell system mounted on the vessel through the surplus energy that can be supplied from the vessel. Fuel cell systems typically include a mechanical balance of plant (MBOP), a fuel cell stack, and an electrical balance of plant (EBOP).

여기서, MBOP는 연료에서 황성분을 제거하는 탈황기, 연료와 수증기를 반응시켜 일정량 또는 전량이 수소인 개질 가스를 생성하는 개질기를 포함하며, 생성된 개질 가스는 연료전지 스택(stack)에 공급된다. 그리고, 연료전지 스택은 연료극(anode)의 유입구를 통해 개질 가스를 공급받고, 공기극의 유입구를 통해 공기를 공급받아 전기를 생산한다.Here, MBOP includes a desulfurizer for removing sulfur components from the fuel, and a reformer for reacting the fuel with steam to generate a reformed gas having a predetermined amount or a total amount of hydrogen, and the generated reformed gas is supplied to a fuel cell stack. In addition, the fuel cell stack receives the reformed gas through an inlet of the anode, and generates electricity by receiving air through an inlet of the cathode.

한편, 선박의 디젤 엔진은 주로 HFO(Heavy Fuel Oil), MDO(Marine Diesel Oil) 등의 선박유를 사용한다. 최근에는 청정 연료인 천연가스, 석유가스 등을 주 연료로 사용하는 디젤 엔진 및 디젤과 연료가스를 모두 사용할 수 있는 이중연료 엔진에 대해 개발이 활발하게 이루어지고 있다. Meanwhile, ship's diesel engine mainly uses ship oil such as heavy fuel oil (HFO) and marine diesel oil (MDO). Recently, development has been actively conducted on diesel engines using natural gas and petroleum gas, which are clean fuels, and dual fuel engines that can use both diesel and fuel gas.

예컨대 LNG(Liquefied Natural Gas) 운반선은 이중연료 엔진을 이용하여 전력 생산 및 선박의 추진력을 얻는다. 이때, LNG 운반선은 LNG 저장 탱크 내의 압력을 일정한 수준으로 유지하기 위해 증발가스(BOG, Boil-Off Gas)인 천연가스를 이중연료 엔진의 연료가스로서 사용한다.Liquefied Natural Gas (LNG) carriers, for example, use dual fuel engines to generate power and propel the ship. In this case, the LNG carrier uses boil-off gas (BOG) as a fuel gas of a dual fuel engine to maintain a constant pressure in the LNG storage tank.

또한, 예컨대 CNG(Compressed Natural Gas)를 주 연료로 사용하는 CNG 엔진의 경우, 연료에 수소를 혼합한 HCNG 연소기술을 사용하고 있다. 그러나, 선박에서는 압축 가스가 아닌 액화 가스를 사용하기 때문에 연료 저장 단계에서 수소와 CNG 연료를 혼합하는 데에 어려움이 있다.
In addition, for example, a CNG engine using compressed natural gas (CNG) as a main fuel uses HCNG combustion technology in which hydrogen is mixed with fuel. However, since ships use liquefied gas rather than compressed gas, it is difficult to mix hydrogen and CNG fuel in the fuel storage step.

일 측은, 연료전지시스템의 개질 가스를 이용하여 엔진시스템을 동작시키는 선박에 대하여 개시한다.One side discloses a ship operating an engine system using reformed gas of a fuel cell system.

일 기술적 사상에 따른 하이브리드 시스템은 엔진시스템과 연료전지시스템을 가지는 하이브리드 시스템에 있어서, 상기 연료전지시스템은, 연료전지스택;과, 상기 연료전지스택에 개질가스를 공급하는 연료처리부;를 포함하고, 상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스가 상기 엔진시스템과 상기 연료전지스택 중 어느 하나 이상에 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment, a hybrid system includes an engine system and a fuel cell system, wherein the fuel cell system includes a fuel cell stack and a fuel processor supplying reformed gas to the fuel cell stack. The reformed gas generated by the fuel processor may be supplied to at least one of the engine system and the fuel cell stack.

또한, 상기 엔진시스템은, 연료와 공기를 공급받는 엔진;과, 상기 엔진에서 배출되는 배기가스를 처리하는 배기가스 처리장치;를 포함하고, 상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스 중 적어도 일부는 상기 엔진과 상기 배기가스 처리장치 중 적어도 어느 하나에 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.The engine system may include an engine supplied with fuel and air, and an exhaust gas treatment device configured to process exhaust gas discharged from the engine, wherein at least a part of the reformed gas generated by the fuel processor is the engine. And at least one of the exhaust gas treating apparatus.

또한, 상기 연료전지스택에 공급되는 개질가스의 량과 상기 엔진시스템에 공급되는 개질가스의 량을 제어하는 제1밸브유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The apparatus may further include a first valve unit configured to control an amount of the reformed gas supplied to the fuel cell stack and an amount of the reformed gas supplied to the engine system.

또한, 상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스 중 적어도 일부는 상기 엔진에 공급되는 연료와 공기 중 적어도 어느 하나와 혼소되어 상기 엔진에 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, at least some of the reformed gas generated in the fuel processor may be mixed with at least one of the fuel and the air supplied to the engine and supplied to the engine.

또한, 상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스 중 적어도 일부는 상기 엔진의 실린더 내부로 직접 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, at least some of the reformed gas generated in the fuel processor may be directly supplied into the cylinder of the engine.

또한, 상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스 중 적어도 일부는 상기 배기가스 처리장치에 공급되는 배기가스를 정화하는 환원제로 사용되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, at least some of the reformed gas generated in the fuel processing unit may be used as a reducing agent for purifying the exhaust gas supplied to the exhaust gas processing apparatus.

또한, 상기 배기가스 처리장치는 질소산화물을 감소시키는 탈질 장치를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the exhaust gas treatment device may be characterized in that it comprises a denitrification device for reducing nitrogen oxides.

또한, 상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스를 저장하는 저장유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the fuel processing unit may further comprise a storage unit for storing the reformed gas generated.

또한,상기 저장유닛은, 상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스를 압축하는 압축기;와, 상기 압축기에서 압축된 개질가스를 저장하는 개질가스 저장탱크;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The storage unit may further include a compressor configured to compress the reformed gas generated by the fuel processor, and a reformed gas storage tank configured to store the reformed gas compressed by the compressor.

또한, 상기 연료전지스택에 공급되는 개질가스의 량과 상기 엔진시스템에 공급되는 개질가스의 량을 제어하는 제1밸브유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The apparatus may further include a first valve unit configured to control an amount of the reformed gas supplied to the fuel cell stack and an amount of the reformed gas supplied to the engine system.

또한, 상기 저장유닛에 공급되는 개질가스의 량과 상기 연료전지스택에 공급되는 개질가스의 량을 제어하는 제2밸브유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The apparatus may further include a second valve unit configured to control the amount of reformed gas supplied to the storage unit and the amount of reformed gas supplied to the fuel cell stack.

한편, 다른 기술적 사상에 따른 선박은 상술한 하이브리드 시스템을 포함할 수 있다.Meanwhile, a ship according to another technical idea may include the hybrid system described above.

일 실시예에 따른 하이브리드 시스템 및 이를 구비하는 선박은 연료전지 스택에 공급되는 개질 가스의 일정량을 엔진에 공급하여 개질 가스에 포함된 수소와 연료를 혼소시켜 엔진 효율성을 향상시킬 수 있다.The hybrid system and the ship having the same according to an embodiment may improve engine efficiency by supplying a predetermined amount of the reformed gas supplied to the fuel cell stack to the engine to mix hydrogen and fuel included in the reformed gas.

또한, 연료전지에 사용되는 개질 가스의 일정량을 엔진의 배기 가스를 정화시키는 정화 장치에 공급하여 배기 가스의 유해 물질을 감소시킬 수 있다.In addition, a certain amount of the reformed gas used in the fuel cell can be supplied to a purification apparatus for purifying exhaust gas of the engine to reduce harmful substances in the exhaust gas.

또한, 개질 가스를 저장하는 저장 장치를 구비하여 수소를 함유한 개질 가스를 엔진에 안정적으로 공급할 수 있다.In addition, a storage device for storing the reformed gas may be provided to stably supply the reformed gas containing hydrogen to the engine.

또한, 개질 가스 공급부를 지속적으로 가동시켜 연료전지 시스템의 가동이 중단된 경우에도 수소를 함유한 개질 가스를 엔진에 안정적으로 공급할 수 있다.In addition, by continuously operating the reformed gas supply unit, even when the fuel cell system is stopped, the reformed gas containing hydrogen can be stably supplied to the engine.

또한, 연료전지시스템이 구동되지 않더라도 개질기를 지속적으로 동작시킬 수 있으므로 개질기의 작동 중단에 따른 온도감소 및 촉매성능 저하를 막을 수 있다.In addition, since the reformer can be continuously operated even when the fuel cell system is not driven, it is possible to prevent the temperature decrease and the catalyst performance deterioration caused by the operation of the reformer.

도 1은 일 실시예에 따른 하이브리드 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 하이브리드 시스템을 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 하이브리드 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 시스템을 구비하는 선박을 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing a hybrid system according to an embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating the hybrid system of FIG. 1 in detail.
3 illustrates a hybrid system according to another embodiment.
4 illustrates a hybrid system according to another embodiment.
5 is a view showing a vessel having a hybrid system according to another embodiment.

이하에서는 일 실시예에 따른 에 대하여 첨부 도면을 참조하여 자세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings with respect to an embodiment will be described in detail.

도 1은 일 실시예에 따른 하이브리드 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 하이브리드 시스템을 구체적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing a hybrid system according to an embodiment, and FIG. 2 is a view showing the hybrid system of FIG. 1 in detail.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하이브리드 시스템(10)은 연료전지시스템(20)과 엔진시스템(50)을 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the hybrid system 10 may include a fuel cell system 20 and an engine system 50.

연료전지시스템(20)은 연료처리부(30)와 연료전지스택(40)을 포함하여 구성될 수 있다.The fuel cell system 20 may include a fuel processor 30 and a fuel cell stack 40.

연료처리부(30)는 탄화수소계 연료의 개질을 통하여 연료전지스택(40)에 연료를 공급한다. 즉, 연료의 황을 제거하고(탈황), 연료의 분해 반응을 통하여 수소를 생성한 후(개질), 개질가스에 포함된 일산화탄소를 제거하거나(WGS, PROX), 수소만을 추출하여 연료전지스택(40)에 공급한다. 이처럼 연료처리부(30)는 연료를 공급받아 수소를 생성하는 개질기(31)를 포함하여 구성되는데, 이러한 개질기(31)는 수증기 개질(Stream Reforming), 부분산화(POX, Partial Oxidation) 또는 자열 개질(ATR, Auto-Thermal Reforming) 등의 방법이 사용될 수 있다.The fuel processor 30 supplies fuel to the fuel cell stack 40 through reforming of the hydrocarbon-based fuel. That is, sulfur of the fuel is removed (desulfurization), hydrogen is produced through the decomposition reaction of the fuel (reformation), carbon monoxide contained in the reformed gas is removed (WGS, PROX), or only hydrogen is extracted to extract the fuel cell stack ( 40). As such, the fuel processor 30 includes a reformer 31 that receives hydrogen and generates hydrogen, and the reformer 31 includes steam reforming, partial oxidation (POX), or autothermal reforming ( ATR, Auto-Thermal Reforming (ATR), or the like can be used.

한편, 연료전지가 고온형 연료전지(MCFC, SOFC)인 경우에는 일산화탄소 제거나 수소 분리를 수행하지 않고, 개질가스를 직접 연료전지스택(40)에 공급할 수 있다. 물론 이런 경우에도 연료처리부(30)는 연료를 분해하여 수소 농도가 높은 가스를 생성한다.On the other hand, when the fuel cell is a high-temperature fuel cell (MCFC, SOFC), the reformed gas can be directly supplied to the fuel cell stack 40 without removing carbon monoxide or hydrogen separation. Of course, even in this case, the fuel processor 30 decomposes the fuel to generate a gas having a high hydrogen concentration.

또한, 연료처리부(30)에 공급되는 연료는 LNG, NG를 포함한다.In addition, the fuel supplied to the fuel processor 30 includes LNG and NG.

연료전지스택(40)은 연료처리부(30)에서 생성된 개질가스를 공급받고 공기공급부(미도시)로부터 산소를 공급받아 수소와 산소를 반응시켜 전류를 생산한다.The fuel cell stack 40 receives a reformed gas generated by the fuel processor 30, receives oxygen from an air supply unit (not shown), and reacts hydrogen with oxygen to produce a current.

이때 연료전지스택(40)은 연료극(41)과 공기극(42), 그 사이에 적층되는 연료전지 셀(cell)을 포함하여 구성되는데, 연료전지 스택(40)의 연료극(41)의 유입구를 통해 연료 가스를 공급받고, 공기극(42)의 유입구를 통해 공기를 공급받는다. 그리고, 연료극(41)의 배출구과 공기극(42)의 배출구를 통해 배기 가스를 배출한다.In this case, the fuel cell stack 40 includes a fuel cell 41, an air electrode 42, and a fuel cell cell stacked therebetween, through an inlet of the fuel electrode 41 of the fuel cell stack 40. The fuel gas is supplied and air is supplied through the inlet of the cathode 42. Then, the exhaust gas is discharged through the discharge port of the fuel electrode 41 and the discharge port of the air electrode 42.

한편, 연료전지 셀은 저온형/고온형 연료전지(PEMFC, DMFC, MCFC, SOFC)를 포함할 수 있다.On the other hand, the fuel cell may include a low temperature / high temperature fuel cell (PEMFC, DMFC, MCFC, SOFC).

엔진시스템(50)은 엔진(60)과, 엔진(60)에서 배출되는 배기가스를 처리하는 배기가스 처리장치(70)를 포함하여 구성될 수 있다.The engine system 50 may include an engine 60 and an exhaust gas treating apparatus 70 for treating the exhaust gas discharged from the engine 60.

엔진(60)은 연료와 공기를 공급받아 연료를 연소시킴으로써 동작된다. 엔진(60)은 메인엔진(M/E; Main Engine)과 발전엔진(G/E; Generator Engine)을 포함할 수 있다. 또한, 엔진(60)은 디젤 엔진을 포함할 수 있는데, 디젤 엔진은 액체 연료 또는 기체 연료를 연료로 사용할 수 있다. 예컨대 액체 연료는 HFO, MDO 등을 포함할 수 있고, 기체 연료는 LNG, CNG 등을 포함할 수 있다.The engine 60 is operated by receiving fuel and air to burn fuel. The engine 60 may include a main engine (M / E) and a generator engine (G / E). In addition, the engine 60 may include a diesel engine, which may use liquid fuel or gaseous fuel as fuel. For example, the liquid fuel may include HFO, MDO, and the like, and the gaseous fuel may include LNG, CNG, and the like.

또한, 엔진(60)은 LNG를 이용하는 디젤 엔진을 포함할 수 있다. 예컨대, 가스 분사식 엔진(ME-GI, Main Engine Gas Injection)과 이중 연료 엔진(Dual Fuel Engine)을 포함한다. 여기서, 기존 천연가스 추진 시스템이 중소형의 가스엔진을 이용해 발전기를 가동시켜, 발생한 전기로 추진력을 얻는 간접 방식인 반면, 가스 분사식 엔진은 고출력, 고효율의 직접 추진 방식을 사용한다.In addition, the engine 60 may include a diesel engine using LNG. For example, the engine includes a main engine gas injection (ME-GI) and a dual fuel engine. Here, while the existing natural gas propulsion system is an indirect method of obtaining a propulsion power generated by operating a generator using a small and medium-sized gas engine, the gas injection engine uses a high power, high efficiency direct propulsion method.

배기가스 처리장치(70)는 엔진(60)에서 배출되는 배기가스를 정화시킨다. 배기가스 처리장치(70)는 탈질장치를 포함하여 구성될 수 있는데, 탈질장치는 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거 또는 감소시킨다. 이때 탈질장치는 선택적 촉매 환원 장치를 사용하는 시스템으로 구성될 수 있다.The exhaust gas treating apparatus 70 purifies the exhaust gas discharged from the engine 60. The exhaust gas treating apparatus 70 may include a denitrification apparatus, which removes or reduces nitrogen oxide contained in the exhaust gas. At this time, the denitrification apparatus may be configured as a system using a selective catalytic reduction apparatus.

또한, 하이브리드 시스템(10)은 밸브유닛(81, 82)과 개질가스 저장유닛(90)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 밸브유닛(81, 82)과 개질가스 저장유닛(90)은 엔진시스템(50)과 연료전지시스템(20)이 연계되어 동작되도록 한다.In addition, the hybrid system 10 may further include a valve unit (81, 82) and the reformed gas storage unit 90. The valve units 81 and 82 and the reformed gas storage unit 90 allow the engine system 50 and the fuel cell system 20 to operate in conjunction with each other.

제2밸브유닛(81)은 연료처리부(30)에서 생성된 개질가스 중 적어도 일부를 연료전지스택(40)의 연료극(41)에 공급하고, 나머지는 저장유닛(90)으로 공급할 수 있다. 이때 제2밸브유닛(81)은 연료전지스택(40)에 공급되는 개질가스의 량과 저장유닛(90)으로 공급되는 개질가스의 량을 제어한다.The second valve unit 81 may supply at least a portion of the reformed gas generated by the fuel processor 30 to the anode 41 of the fuel cell stack 40, and supply the rest to the storage unit 90. At this time, the second valve unit 81 controls the amount of reformed gas supplied to the fuel cell stack 40 and the amount of reformed gas supplied to the storage unit 90.

또한, 제1밸브유닛(82)은 엔진시스템(50)에 공급되는 개질가스 중 적어도 일부는 엔진시스템(50)에 공급하고, 나머지 일부는 연료전지스택(40)의 연료극(41)에 공급할 수 있다. 특히, 엔진시스템(50)에 공급되는 개질가스 중 일부는 엔진(60)으로 공급되고, 나머지 일부는 배기가스 처리장치(70)으로 공급된다. 이때 제1밸브유닛(82)은 엔진(60)에 공급되는 개질가스의 량과 배기가스 처리장치(70)에 공급되는 개질가스의 량을 제어하고, 연료전지스택(40)으로 공급되는 개질가스의 량을 제어한다.In addition, the first valve unit 82 may supply at least a part of the reformed gas supplied to the engine system 50 to the engine system 50, and a part of the reformed gas to the fuel electrode 41 of the fuel cell stack 40. have. In particular, some of the reformed gas supplied to the engine system 50 is supplied to the engine 60, and the other part is supplied to the exhaust gas treatment device 70. At this time, the first valve unit 82 controls the amount of reformed gas supplied to the engine 60 and the reformed gas supplied to the exhaust gas treatment device 70, and the reformed gas supplied to the fuel cell stack 40. To control the amount.

한편, 연료전지시스템(20)의 연료처리부(30)의 용량은 연료전지스택(40)의 출력에 요구되는 용량보다 높게 구성하여, 연료처리부(30)에서 생성된 개질가스가 엔진시스템(50)에 안정적으로 공급되도록 한다.On the other hand, the capacity of the fuel processing unit 30 of the fuel cell system 20 is configured to be higher than the capacity required for the output of the fuel cell stack 40, the reformed gas generated by the fuel processing unit 30 is the engine system 50 Ensure a stable supply

개질가스 저장유닛(90)은 연료처리부(30)에서 생성된 개질가스 중 엔진시스템(50)으로 공급되는 개질가스를 압축하여 저장한다. 이때 개질가스 저장유닛(90)은 압축기(91)와 저장탱크(92)를 포함하여 구성될 수 있는데, 압축기(91)는 개질가스를 압축하고, 저장탱크(92)는 압축된 개질가스를 저장한다. 이처럼 저장된 개질가스는 엔진시스템(50)에 안정적으로 공급될 수 있다.The reformed gas storage unit 90 compresses and stores the reformed gas supplied to the engine system 50 from the reformed gas generated by the fuel processor 30. At this time, the reformed gas storage unit 90 may include a compressor 91 and a storage tank 92. The compressor 91 compresses the reformed gas and the storage tank 92 stores the compressed reformed gas. do. The stored reformed gas may be stably supplied to the engine system 50.

이하, 일 실시예에 따른 하이브리드 시스템의 동작에 대하여 자세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the hybrid system according to an embodiment will be described in detail.

연료처리부(30)는 연료(및 스팀, 공기)를 공급받아 개질가스를 생성한다. The fuel processor 30 receives fuel (and steam and air) to generate reformed gas.

이후 제2밸브유닛(81)은 연료처리부(30)에서 생성된 개질가스 중 적어도 일부를 연료전지스택(40)의 연료극(41)에 공급하고, 나머지는 저장유닛(90)으로 공급할 수 있다. 이때 제2밸브유닛(81)은 연료전지스택(40)에 공급되는 개질가스의 량과 저장유닛(90)으로 공급되는 개질가스의 량을 제어한다.Thereafter, the second valve unit 81 may supply at least a portion of the reformed gas generated by the fuel processor 30 to the fuel electrode 41 of the fuel cell stack 40, and supply the rest to the storage unit 90. At this time, the second valve unit 81 controls the amount of reformed gas supplied to the fuel cell stack 40 and the amount of reformed gas supplied to the storage unit 90.

이후 엔진지스템(50)으로 공급되는 개질가스는 개질가스 저장유닛(90)에서 압축 저장된다. 이때 압축기(91)는 개질가스를 압축하고, 저장탱크(92)는 압축된 개질가스를 저장하여 개질가스가 안정적으로 공급되도록 한다.Afterwards, the reformed gas supplied to the engine system 50 is compressed and stored in the reformed gas storage unit 90. At this time, the compressor 91 compresses the reformed gas, and the storage tank 92 stores the compressed reformed gas so that the reformed gas is stably supplied.

이후 제1밸브유닛(82)은 엔진시스템(50)에 공급되는 개질가스 중 적어도 일부는 엔진시스템(50)에 공급하고, 나머지 일부는 연료전지스택(40)의 연료극(41)에 공급할 수 있다. 특히, 엔진시스템(50)에 공급되는 개질가스 중 일부는 엔진(60)으로 공급되고, 나머지 일부는 배기가스 처리장치(70)으로 공급된다. 이때 제1밸브유닛(82)은 엔진(60)에 공급되는 개질가스의 량과 배기가스 처리장치(70)에 공급되는 개질가스의 량을 제어하고, 연료전지스택(40)으로 공급되는 개질가스의 량을 제어한다.Thereafter, the first valve unit 82 may supply at least a part of the reformed gas supplied to the engine system 50 to the engine system 50, and a part of the reformed gas to the fuel electrode 41 of the fuel cell stack 40. . In particular, some of the reformed gas supplied to the engine system 50 is supplied to the engine 60, and the other part is supplied to the exhaust gas treatment device 70. At this time, the first valve unit 82 controls the amount of reformed gas supplied to the engine 60 and the reformed gas supplied to the exhaust gas treatment device 70, and the reformed gas supplied to the fuel cell stack 40. To control the amount.

이후 엔진(60)으로 공급되는 개질가스는 엔진(60)으로 공급되는 연료와 혼소되어 엔진(60)의 실린더(61) 내부로 공급된다. 이때 엔진(60)의 실린더(61)에서 개질가스와 연료가 혼소되어 가연범위가 넓어지고 연소속도가 빨라져 희박 조건에서도 안정적인 연소가 가능하게 된다. 또한, 저온 희박 연소가 가능하게 되어 질소산화물과 같은 유해 물질의 농도를 줄일 수 있다.Then, the reformed gas supplied to the engine 60 is mixed with the fuel supplied to the engine 60 and supplied into the cylinder 61 of the engine 60. At this time, the reformed gas and fuel are mixed in the cylinder 61 of the engine 60 to increase the flammability range and to increase the combustion speed, thereby enabling stable combustion even in lean conditions. In addition, low-temperature lean combustion can be made possible, thereby reducing the concentration of harmful substances such as nitrogen oxides.

또한, 배기가스 처리장치(70)로 공급되는 개질가스는 선택적 촉매 환원 시스템(SCR, Selective Catalytic Reduction)에 의해서 환원제로 이용되어 질소산화물을 질소분자로 환원시켜 배기 가스에 포함된 질소산화물의 농도를 감소시킬 수 있다.In addition, the reformed gas supplied to the exhaust gas treatment device 70 is used as a reducing agent by a selective catalytic reduction system (SCR) to reduce nitrogen oxides to nitrogen molecules to reduce the concentration of nitrogen oxides contained in the exhaust gas. Can be reduced.

이처럼 엔진시스템(50)이 연료전지시스템(20)의 연료처리부(30)에서 생성된 개질가스를 이용함으로써 희박 연소가 가능하게 되어 에너지 효율을 높일 수 있고, 질소산화물을 농도를 낮출 수 있어서 배출가스의 규제조건을 맞출 수 있다. 뿐만 아니라 연료전지시스템(20)을 이용함으로써 별도의 개질가스 생성장치(또는 수소 생성장치)를 설치할 필요도 없다.As such, the engine system 50 uses lean gas generated by the fuel processing unit 30 of the fuel cell system 20 to enable lean combustion, thereby improving energy efficiency, and reducing nitrogen oxide concentration. To meet the regulatory requirements. In addition, it is not necessary to install a separate reforming gas generating device (or hydrogen generating device) by using the fuel cell system 20.

도 3은 다른 실시예에 따른 하이브리드 시스템을 나타낸 도면이다.3 illustrates a hybrid system according to another embodiment.

도 2에 도시된 하이브리드 시스템(10)은 엔진(60)에 공급되는 개질가스가 엔진(60)에 공급되는 연료와 혼소되어 엔진(60)의 실린더(61)로 공급되는 시스템이고, 도 3에 도시된 하이브리드 시스템(10)은 엔진(60)에 공급되는 개질가스가 엔진(60)에 공급되는 공기와 혼소되어 엔진(60)의 실린더(61)로 공급되는 시스템이다.The hybrid system 10 shown in FIG. 2 is a system in which reformed gas supplied to the engine 60 is mixed with fuel supplied to the engine 60 and supplied to the cylinder 61 of the engine 60. The illustrated hybrid system 10 is a system in which the reformed gas supplied to the engine 60 is mixed with air supplied to the engine 60 and supplied to the cylinder 61 of the engine 60.

이 경우 엔진(60)의 실린더(61)에서 개질가스와 연료가 혼소되어 가연범위가 넓어지고 연소속도가 빨라져 희박 조건에서도 안정적인 연소가 가능하게 된다. 또한, 저온 희박 연소가 가능하게 되어 질소산화물과 같은 유해 물질의 농도를 줄일 수 있다.In this case, the reformed gas and fuel are mixed in the cylinder 61 of the engine 60 to increase the flammability range and to increase the combustion speed, thereby enabling stable combustion even in lean conditions. In addition, low-temperature lean combustion can be made possible, thereby reducing the concentration of harmful substances such as nitrogen oxides.

한편, 개질가스 저장유닛(90)은 연료처리부(30)에서 생성된 개질가스를 압축하여 저장한다. 이때 개질가스 저장유닛(90)은 압축기(91)와 저장탱크(92)를 포함하여 구성될 수 있는데, 압축기(91)는 개질가스를 압축하고, 저장탱크(92)는 압축된 개질가스를 저장한다. 이처럼 저장된 개질가스는 엔진시스템(50) 또는 연료전지스택(40)에 안정적으로 공급될 수 있다.Meanwhile, the reformed gas storage unit 90 compresses and stores the reformed gas generated by the fuel processor 30. At this time, the reformed gas storage unit 90 may include a compressor 91 and a storage tank 92. The compressor 91 compresses the reformed gas and the storage tank 92 stores the compressed reformed gas. do. The reformed gas thus stored may be stably supplied to the engine system 50 or the fuel cell stack 40.

이하, 다른 실시예에 따른 하이브리드 시스템의 동작에 대하여 자세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the hybrid system according to another embodiment will be described in detail.

연료처리부(30)는 연료(및 스팀, 공기)를 공급받아 개질가스를 생성한다. The fuel processor 30 receives fuel (and steam and air) to generate reformed gas.

이후 엔진지스템(50)으로 공급되는 개질가스는 개질가스 저장유닛(90)에서 압축 저장된다. 이때 압축기(91)는 개질가스를 압축하고, 저장탱크(92)는 압축된 개질가스를 저장하여 개질가스가 안정적으로 공급되도록 한다.Afterwards, the reformed gas supplied to the engine system 50 is compressed and stored in the reformed gas storage unit 90. At this time, the compressor 91 compresses the reformed gas, and the storage tank 92 stores the compressed reformed gas so that the reformed gas is stably supplied.

이후 제2밸브유닛(81)은 연료처리부(30)에서 생성된 개질가스 중 적어도 일부를 연료전지스택(40)의 연료극(41)에 공급하고, 나머지는 저장유닛(90)으로 공급할 수 있다. 이때 제2밸브유닛(81)은 연료전지스택(40)에 공급되는 개질가스의 량과 저장유닛(90)으로 공급되는 개질가스의 량을 제어한다.Thereafter, the second valve unit 81 may supply at least a portion of the reformed gas generated by the fuel processor 30 to the fuel electrode 41 of the fuel cell stack 40, and supply the rest to the storage unit 90. At this time, the second valve unit 81 controls the amount of reformed gas supplied to the fuel cell stack 40 and the amount of reformed gas supplied to the storage unit 90.

또한, 제1밸브유닛(82)은 엔진시스템(50)에 공급되는 개질가스 중 적어도 일부는 엔진시스템(50)에 공급하고, 나머지 일부는 연료전지스택(40)의 연료극(41)에 공급할 수 있다. 특히, 엔진시스템(50)에 공급되는 개질가스 중 일부는 엔진(60)으로 공급되고, 나머지 일부는 배기가스 처리장치(70)으로 공급된다. 이때 제1밸브유닛(82)은 엔진(60)에 공급되는 개질가스의 량과 배기가스 처리장치(70)에 공급되는 개질가스의 량을 제어하고, 연료전지스택(40)으로 공급되는 개질가스의 량을 제어한다.In addition, the first valve unit 82 may supply at least a part of the reformed gas supplied to the engine system 50 to the engine system 50, and a part of the reformed gas to the fuel electrode 41 of the fuel cell stack 40. have. In particular, some of the reformed gas supplied to the engine system 50 is supplied to the engine 60, and the other part is supplied to the exhaust gas treatment device 70. At this time, the first valve unit 82 controls the amount of reformed gas supplied to the engine 60 and the reformed gas supplied to the exhaust gas treatment device 70, and the reformed gas supplied to the fuel cell stack 40. To control the amount.

이후 엔진(60)으로 공급되는 개질가스는 엔진(60)으로 공급되는 연료와 혼소되어 엔진(60)의 실린더(61) 내부로 공급된다. 이때 엔진(60)의 실린더(61)에서 개질가스와 연료가 혼소되어 가연범위가 넓어지고 연소속도가 빨라져 희박 조건에서도 안정적인 연소가 가능하게 된다. 또한, 저온 희박 연소가 가능하게 되어 질소산화물과 같은 유해 물질의 농도를 줄일 수 있다.Then, the reformed gas supplied to the engine 60 is mixed with the fuel supplied to the engine 60 and supplied into the cylinder 61 of the engine 60. At this time, the reformed gas and fuel are mixed in the cylinder 61 of the engine 60 to increase the flammability range and to increase the combustion speed, thereby enabling stable combustion even in lean conditions. In addition, low-temperature lean combustion can be made possible, thereby reducing the concentration of harmful substances such as nitrogen oxides.

또한, 배기가스 처리장치(70)로 공급되는 개질가스는 선택적 촉매 환원 시스템(SCR, Selective Catalytic Reduction)에 의해서 환원제로 이용되어 질소산화물을 질소분자로 환원시켜 배기 가스에 포함된 질소산화물의 농도를 감소시킬 수 있다.In addition, the reformed gas supplied to the exhaust gas treatment device 70 is used as a reducing agent by a selective catalytic reduction system (SCR) to reduce nitrogen oxides to nitrogen molecules to reduce the concentration of nitrogen oxides contained in the exhaust gas. Can be reduced.

이처럼 엔진시스템(50)이 연료전지시스템(20)의 연료처리부(30)에서 생성된 개질가스를 이용함으로써 희박 연소가 가능하게 되어 에너지 효율을 높일 수 있고, 질소산화물을 농도를 낮출 수 있어서 배출가스의 규제조건을 맞출 수 있다. 뿐만 아니라 연료전지시스템(20)을 이용함으로써 별도의 개질가스 생성장치(또는 수소 생성장치)를 설치할 필요도 없다.As such, the engine system 50 uses lean gas generated by the fuel processing unit 30 of the fuel cell system 20 to enable lean combustion, thereby improving energy efficiency, and reducing nitrogen oxide concentration. To meet the regulatory requirements. In addition, it is not necessary to install a separate reforming gas generating device (or hydrogen generating device) by using the fuel cell system 20.

도 4는 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 시스템을 나타낸 도면이다.4 illustrates a hybrid system according to another embodiment.

도 2 및 도 3 도시된 하이브리드 시스템(10)은 개질가스가 엔진(60)에 공급되기 전에 연료 또는 공기와 혼소되어 엔진(60)의 실린더(61)로 공급되는 시스템이고, 도 4에 도시된 하이브리드 시스템(10)은 개질가스가 엔진(60)에 공급되기 전에 연료 또는 공기와 혼소되지 않고 직접 엔진(60)의 실린더(61)로 공급된다. 이후 엔진(60)의 실린더(61) 내부에서 연료와 공기, 개질가스의 혼소가 이루어진다.The hybrid system 10 shown in FIGS. 2 and 3 is a system in which reformed gas is mixed with fuel or air and supplied to the cylinder 61 of the engine 60 before being supplied to the engine 60, as shown in FIG. 4. The hybrid system 10 is supplied directly to the cylinder 61 of the engine 60 without being mixed with fuel or air before the reformed gas is supplied to the engine 60. Thereafter, a mixture of fuel, air, and reformed gas is made in the cylinder 61 of the engine 60.

이 경우 엔진(60)의 실린더(61)에서 개질가스와 연료가 혼소되어 가연범위가 넓어지고 연소속도가 빨라져 희박 조건에서도 안정적인 연소가 가능하게 된다. 또한, 저온 희박 연소가 가능하게 되어 질소산화물과 같은 유해 물질의 농도를 줄일 수 있다.In this case, the reformed gas and fuel are mixed in the cylinder 61 of the engine 60 to increase the flammability range and to increase the combustion speed, thereby enabling stable combustion even in lean conditions. In addition, low-temperature lean combustion can be made possible, thereby reducing the concentration of harmful substances such as nitrogen oxides.

이외에 다른 구성요소의 동작은 앞에서 설명한 바와 같으므로, 이하에서는 생략하도록 한다.Since the operation of the other components are as described above, it will be omitted below.

한편, 하이브리드 시스템(10)에서 연료전지시스템(20)이 동작하지 않더라도 엔진시스템(50)은 동작할 수 있다. 이 경우 연료전지시스템(20)에서는 전기를 생산하지 않기 때문에 개질가스가 공급될 필요가 없으나 엔진시스템(50)은 동작 중이기 때문에 개질가스가 공급될 필요가 있다. 이에 연료전지시스템(20)의 연료처리부(30)는 연료를 공급받아 개질가스를 생성한다. 이때 생성된 개질가스는 엔진시스템(50)으로 공급되지만, 연료전지스택(40)으로는 공급되지 않는다.Meanwhile, even if the fuel cell system 20 does not operate in the hybrid system 10, the engine system 50 may operate. In this case, since the fuel cell system 20 does not produce electricity, the reformed gas does not need to be supplied, but the reformed gas needs to be supplied because the engine system 50 is in operation. The fuel processor 30 of the fuel cell system 20 receives fuel to generate reformed gas. The generated reformed gas is supplied to the engine system 50, but not to the fuel cell stack 40.

이를 위해 제2밸브유닛(81)은 연료처리부(30)에서 생성된 개질가스를 저장유닛(90)으로 공급하고, 연료전지스택(40)의 연료극(41)에 공급하지 않는다. 이때 제2밸브유닛(81)은 저장유닛(90)으로 공급되는 개질가스의 량을 제어한다.To this end, the second valve unit 81 supplies the reformed gas generated in the fuel processor 30 to the storage unit 90 and does not supply the fuel electrode 41 of the fuel cell stack 40. At this time, the second valve unit 81 controls the amount of reformed gas supplied to the storage unit 90.

또한, 제1밸브유닛(82)은 엔진시스템(50)에 공급되는 개질가스 중 적어도 일부는 엔진(60)에 공급하고, 나머지 일부는 배기가스 처리장치(70)에 공급한다. 그러나 연료전지스택(40)의 연료극(41)에는 개질가스가 공급되지 않는다. 이때 제1밸브유닛(82)은 엔진(60)에 공급되는 개질가스의 량과 배기가스 처리장치(70)에 공급되는 개질가스의 량을 제어한다.In addition, the first valve unit 82 supplies at least a part of the reformed gas supplied to the engine system 50 to the engine 60, and supplies the remaining part to the exhaust gas treatment device 70. However, the reformed gas is not supplied to the fuel electrode 41 of the fuel cell stack 40. At this time, the first valve unit 82 controls the amount of reformed gas supplied to the engine 60 and the amount of reformed gas supplied to the exhaust gas treatment device 70.

이후 엔진(60)으로 공급되는 개질가스는 연료 또는 공기와 혼소되어 가연범위가 넓어지고 연소속도가 빨라져 희박 조건에서도 안정적인 연소가 가능하게 된다. 또한, 저온 희박 연소가 가능하게 되어 질소산화물과 같은 유해 물질의 농도를 줄일 수 있다.Since the reformed gas supplied to the engine 60 is mixed with fuel or air, the flammable range is widened and the combustion speed is increased, so that stable combustion is possible even in lean conditions. In addition, low-temperature lean combustion can be made possible, thereby reducing the concentration of harmful substances such as nitrogen oxides.

또한, 배기가스 처리장치(70)로 공급되는 개질가스는 환원제로 이용되어 질소산화물을 질소분자로 환원시켜 배기 가스에 포함된 질소산화물의 농도를 감소시킬 수 있다.In addition, the reformed gas supplied to the exhaust gas treatment device 70 may be used as a reducing agent to reduce nitrogen oxides to nitrogen molecules to reduce the concentration of nitrogen oxides contained in the exhaust gas.

한편, 연료전지시스템(20)에서 전기를 생산하지 않는 경우에도 연료처리부(30)는 엔진시스템(50)에 지속적으로 개질가스를 공급할 수 있기 때문에 연료처리부(30)는 동작이 중단될 필요가 없다. 이로써 연료처리부(30) 내부의 개질기(31)를 중단시키기 않고 연속적으로 작동시켜 개질기(31)의 중단에 따른 온도감소 및 촉매 성능 저하를 막을 수 있다.On the other hand, even when the fuel cell system 20 does not produce electricity, the fuel processor 30 may continuously supply reformed gas to the engine system 50, so that the fuel processor 30 does not need to be stopped. . As a result, by continuously operating the reformer 31 in the fuel processor 30 without interruption, it is possible to prevent the temperature decrease and the catalyst performance degradation caused by the interruption of the reformer 31.

도 5는 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 시스템을 구비하는 선박을 나타낸 도면이다.5 is a view showing a vessel having a hybrid system according to another embodiment.

도 5에 도시된 바와 같이, 선박(100)은 LNG저장부(110)와 연료전지시스템(20), 엔진시스템(50)을 포함하여 구성될 수 있다. 연료전지시스템(20)과 엔진시스템(50)은 하이브리드 시스템(10)을 구성한다.As shown in FIG. 5, the vessel 100 may include an LNG storage unit 110, a fuel cell system 20, and an engine system 50. The fuel cell system 20 and the engine system 50 constitute a hybrid system 10.

LNG 저장부(110)는 연료전지시스템(20)에 LNG를 공급할 수 있고, 엔진시스템(50)에 LNG를 쉽게 공급할 수 있다.The LNG storage unit 110 may supply LNG to the fuel cell system 20, and may easily supply LNG to the engine system 50.

또한, 연료전지시스템(20)에서 생성되는 개질가스는 엔진시스템(50)에 공급되어 엔진시스템(50)의 효율을 높일 수 있다. In addition, the reformed gas generated in the fuel cell system 20 may be supplied to the engine system 50 to increase the efficiency of the engine system 50.

한편, 연료전지시스템(20)의 개질기(31)는 중단되지 않고 사용됨으로써 중단됨에 따른 문제점을 미연에 방지할 수 있다.On the other hand, the reformer 31 of the fuel cell system 20 is used without being interrupted, it is possible to prevent the problem caused by the interruption in advance.

한편, LNG 연료외에 다른 연료가 사용될 경우에는 그에 따른 저장 장치가 선박(100)에 구비될 수 있음은 당연하다.On the other hand, when other fuel is used in addition to the LNG fuel, it is natural that the storage device may be provided in the ship 100.

10: 하이브리드 시스템 20: 연료전지시스템
50: 엔진시스템 82, 81: 제1,2밸브유닛
90: 개질가스 저장유닛10: hybrid system 20: fuel cell system
50: engine system 82, 81: first and second valve unit
90: reformed gas storage unit

Claims (12)

엔진시스템과 연료전지시스템을 가지는 하이브리드 시스템에 있어서,
상기 연료전지시스템은, 연료전지스택;과, 상기 연료전지스택에 개질가스를 공급하는 연료처리부;를 포함하고,
상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스가 상기 엔진시스템과 상기 연료전지스택 중 어느 하나 이상에 공급되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.In a hybrid system having an engine system and a fuel cell system,
The fuel cell system includes a fuel cell stack; and a fuel processor configured to supply reformed gas to the fuel cell stack.
And a reformed gas generated by the fuel processor is supplied to at least one of the engine system and the fuel cell stack. 제1항에 있어서,
상기 엔진시스템은, 연료와 공기를 공급받는 엔진;과, 상기 엔진에서 배출되는 배기가스를 처리하는 배기가스 처리장치;를 포함하고,
상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스 중 적어도 일부는 상기 엔진과 상기 배기가스 처리장치 중 적어도 어느 하나에 공급되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.The method of claim 1,
The engine system includes an engine supplied with fuel and air, and an exhaust gas treating apparatus for treating exhaust gas discharged from the engine.
At least a portion of the reformed gas generated by the fuel processor is supplied to at least one of the engine and the exhaust gas treatment device. 제2항에 있어서,
상기 연료전지스택에 공급되는 개질가스의 량과 상기 엔진시스템에 공급되는 개질가스의 량을 제어하는 제1밸브유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.The method of claim 2,
And a first valve unit for controlling the amount of reformed gas supplied to the fuel cell stack and the amount of reformed gas supplied to the engine system. 제2항에 있어서,
상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스 중 적어도 일부는 상기 엔진에 공급되는 연료와 공기 중 적어도 어느 하나와 혼소되어 상기 엔진에 공급되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.The method of claim 2,
At least a portion of the reformed gas generated in the fuel processor is mixed with at least one of the fuel and air supplied to the engine is supplied to the engine. 제2항에 있어서,
상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스 중 적어도 일부는 상기 엔진의 실린더 내부로 직접 공급되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.The method of claim 2,
At least a portion of the reformed gas generated by the fuel processor is supplied directly into the cylinder of the engine. 제2항에 있어서,
상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스 중 적어도 일부는 상기 배기가스 처리장치에 공급되는 배기가스를 정화하는 환원제로 사용되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.The method of claim 2,
At least a portion of the reformed gas produced by the fuel processing unit is used as a reducing agent for purifying the exhaust gas supplied to the exhaust gas processing device. 제6항에 있어서,
상기 배기가스 처리장치는 질소산화물을 감소시키는 탈질 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.The method according to claim 6,
The exhaust gas treatment device includes a denitrification device for reducing nitrogen oxides. 제1항에 있어서,
상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스를 저장하는 저장유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.The method of claim 1,
And a storage unit for storing the reformed gas generated by the fuel processor. 제8항에 있어서,
상기 저장유닛은,
상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스를 압축하는 압축기;와, 상기 압축기에서 압축된 개질가스를 저장하는 개질가스 저장탱크;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.9. The method of claim 8,
The storage unit,
And a reformer configured to compress the reformed gas generated by the fuel processor, and a reformed gas storage tank configured to store the reformed gas compressed by the compressor. 제8항에 있어서,
상기 연료전지스택에 공급되는 개질가스의 량과 상기 엔진시스템에 공급되는 개질가스의 량을 제어하는 제1밸브유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.9. The method of claim 8,
And a first valve unit for controlling the amount of reformed gas supplied to the fuel cell stack and the amount of reformed gas supplied to the engine system. 제10항에 있어서,
상기 저장유닛에 공급되는 개질가스의 량과 상기 연료전지스택에 공급되는 개질가스의 량을 제어하는 제2밸브유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템The method of claim 10,
And a second valve unit for controlling the amount of reformed gas supplied to the storage unit and the amount of reformed gas supplied to the fuel cell stack. 상기 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 하이브리드 시스템을 포함하는 선박.Ship comprising a hybrid system according to any one of the preceding claims.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170129328A (en) * 2016-05-16 2017-11-27 현대중공업 주식회사 treatment system of boil-off gas and ship having the same
KR20180051910A (en) * 2016-11-09 2018-05-17 현대중공업 주식회사 Ship
KR20190015039A (en) * 2017-08-03 2019-02-13 현대중공업 주식회사 Ship
KR102298854B1 (en) * 2021-01-27 2021-09-09 주식회사 트랜스가스솔루션 Fuel Gas Supply System for a Ship
KR102399817B1 (en) * 2021-02-04 2022-05-20 (주)키나바 Hydrogen production method and apparatus using compressed natural gas engine

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170129328A (en) * 2016-05-16 2017-11-27 현대중공업 주식회사 treatment system of boil-off gas and ship having the same
KR20180051910A (en) * 2016-11-09 2018-05-17 현대중공업 주식회사 Ship
KR20190015039A (en) * 2017-08-03 2019-02-13 현대중공업 주식회사 Ship
KR20190015040A (en) * 2017-08-03 2019-02-13 현대중공업 주식회사 Ship
KR20190015051A (en) * 2017-08-03 2019-02-13 현대중공업 주식회사 Ship
KR20190015055A (en) * 2017-08-03 2019-02-13 현대중공업 주식회사 Ship
KR20190015043A (en) * 2017-08-03 2019-02-13 현대중공업 주식회사 Ship
KR20190015054A (en) * 2017-08-03 2019-02-13 현대중공업 주식회사 Ship
KR20190015044A (en) * 2017-08-03 2019-02-13 현대중공업 주식회사 Ship
KR20190015046A (en) * 2017-08-03 2019-02-13 현대중공업 주식회사 Ship
KR20190015053A (en) * 2017-08-03 2019-02-13 현대중공업 주식회사 Ship
KR20190015050A (en) * 2017-08-03 2019-02-13 현대중공업 주식회사 Ship
KR20190015042A (en) * 2017-08-03 2019-02-13 현대중공업 주식회사 Ship
KR102298854B1 (en) * 2021-01-27 2021-09-09 주식회사 트랜스가스솔루션 Fuel Gas Supply System for a Ship
KR102399817B1 (en) * 2021-02-04 2022-05-20 (주)키나바 Hydrogen production method and apparatus using compressed natural gas engine

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