KR20130011212A

KR20130011212A - 액화연료가스 추진 선박

Info

Publication number: KR20130011212A
Application number: KR1020110072201A
Authority: KR
Inventors: 송상준
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2013-01-30
Also published as: KR101302027B1

Abstract

본 발명은 액화연료가스 추진 선박에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 액화연료가스 추진 선박은, 액화연료가스 탱크에 저장된 액화연료가스를 기화시키는 기화기; 기화기에서 기화된 액화연료가스가 공급되는 추진기; 추진기가 작동하는 경우 기화기에서 발생되는 기화열을 흡수하기 위하여 마련되어 기화기를 순환하는 제1 작동유체와 열교환하는 추진용 열교환기; 선박 내의 냉장설비 내에 마련되어, 추진기가 작동하는 경우 기화기에서 발생되는 기화열을 활용하기 위하여 기화기를 순환하는 제1 작동유체를 열교환시키는 팬 쿨러; 팬 쿨러 및 추진용 열교환기와, 기화기를 각각 연결하는 기화기 연결배관; 및 기화기 연결배관에 설치되어 제1 작동유체의 팬 쿨러 및 추진용 열교환기로의 흐름을 선택적으로 허용 및 차단시키는 기화기용 밸브유닛를 포함한다.

Description

액화연료가스 추진 선박{A LIQUIFIED FUEL GAS PROPULSION SHIP}

본 발명은, 액화연료가스 추진 선박에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 액화연료가스를 연료로 사용하는 액화연료가스 추진 선박에 관한 것이다.

크루즈 선(Cruise Ship)은 항해를 통한 유람을 목적으로 사용되는 여객선이다. 이와 같은 크루즈 선을 포함한 여객선, 또는 컨테이너 운반선, 화물선, 탱커선, 부유식 생산저장설비(FPSO : Floating Production Storage Offloading), 부유식 원유 저장 설비(FSU : Floating Storage Unit) 등에는 벙커 C유 등의 중유를 연료로 사용하는 디젤 엔진이 주로 사용되었으나, 최근 유가 상승 등의 영향으로 중유보다 값이 훨씬 싼 액화연료가스를 연료로 사용하는 추진 엔진에 대한 관심이 증대되고 있다.

게다가 디젤 엔진의 경우에는, 배기가스(예를 들어, CO2, NOx, SOx 등) 및 입자장 물질(Particular matter, PM)이 외부로 배출될 수 있는데, 이러한 배기가스 및 입자장 물질 등의 배출물은 지구 온난화 등 환경에 악영향을 끼치기 때문에 이에 대해서 환경 보호를 위한 국제 규제가 가해질 전망이며, 이에 따라, 액화연료가스를 연료로 사용하여 추진하는 선박 개발의 필요성이 점점 높아가고 있는 실정이다.

액화연료가스는 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG), 액화석유가스(LPG), 디메틸에테르(DME0 등 액화되어 저장되는 연료가스를 말한다. 이러한 액화연료가스는 중유에 비해 값이 싸고, 오염물질의 배출이 적은 이점이 있다.

액화천연가스(LNG)는 가스전에서 채취한 천연가스를 액화시킨 것으로 메탄을 주성분으로 한다. 액화천연가스(LNG)는 온도를 낮추거나 압력을 가해 액화시키면 부피가 대략 1/600로 줄어들어 공간 효율 상 유리하지만, 비점이 대략 영하 162도로 낮아 운송, 저장 시에는 특수하게 단열된 탱크나 용기에 충전하여 온도를 비점이하로 유지시켜 주어야 한다. 이러한 액화천연가스(LNG)는 특히 여름철의 가격이 겨울철에 비해 50% 정도로 저렴하므로, 값이 싼 여름철에 액화천연가스(LNG)를 사서 저장할 수도 있어, 가격적인 면에서 매우 유리한 에너지원이 된다. 또한 액화천연가스(LNG)는 NOx, SOx, 입자장 물질 등의 배출이 적어 환경 보호에도 유리하다.

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

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

그런데 이러한 액화연료가스를 연료로 사용하여 추진하는 액화연료가스 추진 선박의 개발에 있어서, 액화연료가스로 추진을 하기 위하여 액화연료가스를 기화시키는 기화기(vaporizer)가 필요한데, 점점 에너지 효율을 강조하는 추세에 따라 이러한 기화기에서 발생하는 기화열을 효율적으로 활용할 수 있는 방안이 필요한 실정이다.

한국특허공개공보 제10-2011-00050239호(대우조선해양 주식회사) 2011.05.13 한국특허공개공보 제10-2011-0019999호(삼성중공업 주식회사) 2011.03.02

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 액화연료가스로 추진을 할 때에 액화연료가스를 기화시키는 기화기(vaporizer)에서 발생되는 기화열을 효율적으로 활용할 수 있는 액화연료가스 추진 선박을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예들의 일 측면에 따르면, 액화연료가스 탱크에 저장된 액화연료가스를 기화시키는 기화기(vaporizer); 상기 기화기에서 기화된 액화연료가스가 공급되는 추진기; 상기 추진기가 작동하는 경우 상기 기화기에서 발생되는 기화열을 흡수하기 위하여 마련되어 상기 기화기를 순환하는 제1 작동유체와 열교환하는 추진용 열교환기; 선박 내의 냉장설비 내에 마련되어, 상기 추진기가 작동하는 경우 상기 기화기에서 발생되는 기화열을 활용하기 위하여 상기 기화기를 순환하는 제1 작동유체를 열교환시키는 팬 쿨러(Fan Cooler); 상기 팬 쿨러 및 상기 추진용 열교환기와, 상기 기화기를 각각 연결하는 기화기 연결배관; 및 상기 기화기 연결배관에 설치되어 상기 제1 작동유체의 상기 팬 쿨러 및 상기 추진용 열교환기로의 흐름을 선택적으로 허용 및 차단시키는 기화기용 밸브유닛을 포함하는 액화연료가스 추진 선박이 제공된다.

상기 기화기 연결배관에 연결되는 팬 쿨러 배관; 상기 팬 쿨러 배관에 연결되어 상기 팬 쿨러에서 열교환되는 제1 작동유체와 열교환하는 팬 쿨러용 열교환기; 및 상기 팬 쿨러 배관에 설치되어 상기 제1 작동유체의 상기 팬 쿨러용 열교환기로의 흐름을 허용 및 차단하는 팬 쿨러용 밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 기화기 연결배관은, 상기 기화기와 연결되는 공용배관; 상기 공용배관과 연결되며 상기 추진용 열교환기와 연결되는 제1 기화기 연결 부분배관; 및 상기 공용배관과 연결되며 상기 팬 쿨러와 연결되는 제2 기화기 연결 부분배관을 포함하며, 상기 기화기용 밸브유닛은, 상기 제1 기화기 연결 부분배관에 설치되는 제1 기화기용 밸브; 및 상기 제2 기화기 연결 부분배관에 설치되는 제2 기화기용 밸브를 포함할 수 있다.

상기 추진기가 작동 시에는 상기 제1 기화기용 밸브 및 상기 팬 쿨러용 밸브를 폐쇄시키고, 상기 제2 기화기용 밸브를 개방시키며, 상기 추진기가 작동하지 않을 시에는 상기 제2 기화기용 밸브를 폐쇄시키고 상기 팬 쿨러용 밸브를 개방시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 팬 쿨러가 고장난 경우에는 상기 제2 기화기용 밸브를 폐쇄시키고 상기 제1 기화기용 밸브를 개방시킬 수 있다.

상기 액화연료가스 탱크에 연결되어 압력을 제공하는 PBU(Pressure Build-up Unit)를 더 포함할 수 있다.

상기 기화기 연결배관과 연결되어 상기 기화기 연결배관에 상기 제1 작동유체를 보충하기 위한 보충 탱크를 더 포함할 수 있다.

상기 추진용 열교환기에는 상기 제1 작동유체와 열교환하기 위하여 선박 내의 주 제너레이터/엔진 고온 냉각 워터 시스템(Main G/E High Temperature Cooling System)을 순환하는 제2 작동유체가 순환할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 액화연료가스로 추진을 할 때에 액화연료가스를 기화시키는 기화기에서 발생되는 기화열을 효율적으로 활용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액화연료가스 추진 선박의 주요부 계통도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액화연료가스 추진 선박의 주요부 계통도로서, 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 액화연료가스 추진 선박은, 중유에 비해 값이 싸고 오염물질의 배출이 적은 액화연료가스를 연료로 사용하여 추진하는 선박이다. 그리고 본 실시 예에서 액화연료가스는 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG)일 수 있으나, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되지 않으며, 액화되어 저장되는 액화연료가스 예를 들어 액화석유가스(LPG, Liquefied Petroleum Gas), 디메틸에테르(DME, Dimethyl Ether) 등이 될 수도 있을 것이다.

또한 본 실시 예에 따른 액화연료가스 추진 선박은, 액화연료가스로 추진을 할 때에 액화연료가스를 기화시키는 기화기(vaporizer)에서 발생되는 기화열을 선박 내에 마련되는 냉장설비에서 효율적으로 활용할 수 있도록 한 것으로서, 따라서 본 실시 예에 따른 액화연료가스 추진 선박은 선박 내에 운반선 등에 비해 상대적으로 대형의 냉장설비를 갖는 크루즈 선일 수 있으나, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되지 않으며, 선박 내에 냉장설비가 마련되는 여객선 또는 컨테이너 운반선 등 일 수도 있다.

이제 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 액화연료가스 추진 선박은, 액화천연가스가 저장되는 액화천연가스 탱크(10)와, 액화천연가스를 기화시키는 기화기(20, vaporizer)와, 기화기(20)에서 기화된 액화연료가스를 사용하여 선박에 추진력을 제공하는 추진기(30)와, 추진기(30)가 작동하는 경우 기화기(20)에서 발생되는 기화열을 흡수하기 위하여 마련되는 것으로서 기화기(20)를 순환하는 제1 작동유체(미도시)와 열교환하는 추진용 열교환기(40)와, 선박 내의 냉장설비 내에 마련되어 추진기(30)가 작동하는 경우 기화기(20)에서 발생되는 기화열을 활용하기 위하여 기화기(20)를 순환하는 제1 작동유체를 열교환시키는 팬 쿨러(50, Fan Cooler)와, 팬 쿨러(50) 및 추진용 열교환기(40)를 기화기(20)에 각각 연결시키는 기화기 연결배관(60)과, 기화기 연결배관(60)에 설치되어 제1 작동유체의 팬 쿨러(50) 및 추진용 열교환기(40)로의 흐름을 선택적으로 허용 및 차단시키는 기화기용 밸브유닛(70)을 포함한다.

즉 본 실시 예에서 기화기용 밸브유닛(70)은 추진기(30)가 작동하는 경우에 있어서, 팬 쿨러(50)가 정상 작동하는 경우에는 제1 작동유체가 팬 쿨러(50) 측으로 순환하는 흐름을 허용하되 제1 작동유체가 추진용 열교환기(40) 측으로 순환하는 흐름은 차단하여 기화기(20)의 기화열을 선박 내의 냉장설비에서 활용할 수 있도록 하고, 반면에 팬 쿨러(50)가 작동하지 않는 경우에는 제1 작동유체가 팬 쿨러(50) 측으로 순환하는 흐름은 차단하되 제1 작동유체가 추진용 열교환기(40) 측으로 순환하는 흐름은 허용하여 어떠한 경우라도 추진기(30)가 정상 작동할 수 있도록 하고 있다. 이에 대해서는 자세히 후술하기로 한다.

먼저 기화기(20, vaporizer)와 PBU(11, Pressure Build-up Unit)에 대하여 설명하면, 기화기(20)와 PBU(11, Pressure Build-up Unit)는 액화천연가스를 추진기(30)에 공급하기 위해 마련된다.

기화기(20)는 액화천연가스(LNG)가 저장되는 액화천연가스 탱크(10)와 연료공급라인(90)을 통해 연결되어 있다. 연료공급라인(90)은 액화천연가스 탱크(10), 기화기(20)와 추진기(30)를 연결하는 라인이다.

그리고 액화천연가스(LNG) 탱크(10)에는 PBU(11, Pressure Build-up Unit)가 연결되어 있는데, PBU(11, Pressure Build-up Unit)는, 액화천연가스(LNG) 탱크(10)에서 액화천연가스(LNG)가 배출되게 되면 액화천연가스(LNG) 탱크(10) 내의 압력이 저하되고 이에 의하여 액화천연가스(LNG)가 기화기(20)로 공급이 되지 않을 수 있는데, 이와 같이 액화천연가스(LNG) 탱크(10) 내의 압력이 저하되어 액화천연가스(LNG)가 기화기(20)로 공급이 되지 않는 것을 방지하기 위하여 액화천연가스(LNG) 탱크(10)에 일정한 압력을 계속적으로 제공하는 역할을 한다.

추진기(30)는 기화기(20)에서 기화된 천연가스(Natural Gas, NG)를 이용하여 추진을 한다. 즉 기화기(20)에서 기화된 천연가스(Natural Gas, NG)는 가스밸브유닛(91)을 통하여 추진기(30)로 유입되며, 추진기(30)는 유입되는 천연가스를 이용하여 추력을 발생시킨다. 이때 추진기(30)로 유입되는 기화된 천연가스(Natural Gas, NG)의 양은 유량계(93)로 측정된다.

이러한 추진기(30)는, 본 실시예에서, 기화된 액화연료가스 즉 본 실시예에서 기화된 천연가스(Natural Gas, NG)를 공급받아 전력을 생산하는 발전기(미도시)와, 발전기로부터 전력을 공급받아 추력을 발생시키는 모터(미도시)를 포함한다. 이러한 구성으로 기화된 천연가스는 발전기로 제공되고 발전기에서는 기화된 천연가스를 이용하여 전기 에너지를 생성하게 되며, 생성된 전기 에너지는 모터에 제공되고 모터는 선박의 추진축(미도시)을 회전시켜 추력을 발생시킨다.

한편 기화된 액화천연가스를 추진기(30)에 공급하기 위해서 기화기(20, vaporizer)가 마련됨은 전술한 바와 같은데, 이러한 기화기(20)에서 발생되는 기화열을 흡수할 수 있는 냉매 순환 시스템이 또한 필요하다. 본 실시 예에서는 추진용 열교환기(40), 그리고 추진용 열교환기(40)와 기화기(20)를 상호 연결하는 기화기 연결배관(60)이 마련되어, 기화기(20), 추진용 열교환기(40) 및 기화기 연결배관(60)이 하나의 냉매 순환 시스템을 구성하게 된다. 본 실시 예에서 냉매는 제1 작동유체로서, 극저온 특성을 갖는 액화천연가스를 고려하여 제1 작동유체는 글리콜 워터(glycol water)일 수 있다.

추진용 열교환기(40)는, 기화기(20)와 연결되어 있는 기화기 연결배관(60)을 순환하는 제1 작동유체와 열교환한다. 즉 추진기(30)가 작동할 때 기화기(20)에서 발생되는 기화열을 지속적으로 흡수할 필요가 있는데, 추진용 열교환기(40)가 기화기 연결배관(60)을 순환하는 제1 작동유체와 열교환한다. 본 실시 예에서 팬 쿨러(50)가 정상 작동하는 경우에는 제1 작동유체를 팬 쿨러(50) 측으로 순환시키는 운영 구조가 일반적일 것이나 추진기(30)는 어떠한 경우에도 정상적으로 작동되어야 하므로 팬 쿨러(50) 등이 작동하지 않는 경우에도 제1 작동유체는 열교환할 수 있도록 추진용 열교환기(40)가 마련된다.

이러한 추진용 열교환기(40)에는, 본 실시예의 경우, 주 제너레이터/엔진 고온 냉각 워터 시스템(Main G/E High Temperature Cooling System)을 순환하거나 스팀 컨디션 시스템(Steam Condition System)을 순환하는 제2 작동유체(미도시)가 유입되며 제2 작동유체에 의하여 제1 작동유체는 추진용 열교환기(40)에서 온도가 승온(昇溫)되어 기화기(20) 측으로 다시 순환된다.

한편 팬 쿨러(50)는 선박 내의 냉장설비 내에 마련되며, 통상 팬 쿨러(50)는 냉장설비 내의 공기를 인입하여 냉매 즉 본 실시 예에서 제1 작동유체와 냉장설비 내의 공기를 열교환시킨 후 필요한 곳으로 공기를 송풍시키기 위한 팬 장치(미도시)를 구비하고 있다.

본 실시 예의 크루즈와 같은 선박의 냉장설비의 별도 사용을 위해서는 냉장설비 내에 마련된 팬 쿨러(50)에 냉매를 공급하는 냉매 순환 시스템이 필요하다. 따라서 본 실시 예에 따른 액화연료가스 추진 선박은, 기화기 연결배관(60)에 연결되는 팬 쿨러 배관(65)과, 팬 쿨러 배관(65)에 연결되어 팬 쿨러(50)에서 열교환되는 제1 작동유체와 열교환하여 제1 작동유체를 냉각시키기 위한 팬 쿨러용 열교환기(80)와, 팬 쿨러 배관(65)에 설치되어 제1 작동유체의 팬 쿨러용 열교환기(80)로의 흐름을 허용 및 차단하는 팬 쿨러용 밸브(75)를 더 포함한다.

이러한 구성으로 팬 쿨러용 밸브(75)가 개방되어 있는 경우에 제1 작동유체는 팬 쿨러용 열교환기(80)에서 냉각되어 팬 쿨러(50) 측으로 유입되어 냉장설비 내의 공기를 냉각시키고 다시 팬 쿨러용 열교환기(80)로 순환되는 구조를 갖는다. 자세히 후술하겠지만 이와 같이 냉장설비의 별도 사용 시 기화기(20)로 순환되는 제1 작동유체의 팬 쿨러(50) 측으로의 흐름은 차단된다.

본 실시 예에서 팬 쿨러용 열교환기(80)는 브라인 컴프레셔 유닛(Brine Compressor Unit)으로서 선박 내의 청수 순환시스템을 순환하는 청수(fresh water)가 유입되어 브라인 컴프레셔 유닛(Brine Compressor Unit) 상의 냉매를 냉각시키고 이 냉매는 다시 제1 작동유체를 냉각시키게 된다.

본 실시 예에서는 액화천연가스의 극저온 특성에 따른 액화천연가스의 기화열을 활용하여 냉장설비의 냉매 순환 시스템의 백업 시스템(back-up system)을 구성하도록 하고 있다. 다시 말해서 본 실시 예에서는 추진기(30)가 작동할 때 기화기(20)에서 기화열을 흡수한 제1 작동유체를 선박의 냉장설비 내에 마련된 팬 쿨러(50) 측으로 순환시켜 기화기(20)의 기화열을 활용하여 냉장설비 내의 공기를 냉각시키고 있다. 따라서 추진기(30)가 작동하는 경우에 팬 쿨러용 밸브(75)는 폐쇄되고 추진기(30)가 작동하지 않는 경우에 팬 쿨러용 밸브(75)는 개방된다. 이때 물론 자세히 후술하겠지만 제1 작동유체의 팬 쿨러(50)로의 흐름을 허용 및 차단하기 위한 기화기용 밸브유닛(70)의 제2 기화기용 밸브(71)는 팬 쿨러용 밸브(75)가 폐쇄될 때 개방되고 팬 쿨러용 밸브(75)가 개방될 때 폐쇄된다.

여기서 냉장설비의 운영 측면에서 요약 정리해보면, 우선 냉장설비의 별도 사용 시에는, 추진기(30)가 작동하지 않는 경우로서 이때에는 팬 쿨러용 밸브(75)가 개방되어 기화기(20)로 순환하지 않는 제1 작동유체가 팬 쿨러용 열교환기(80)에서 냉각되어 팬 쿨러(50) 측으로 유입되어 냉장설비 내의 공기를 냉각시키고 다시 팬 쿨러용 열교환기(80)로 유입되는 순환 구조를 갖는다.

그리고 추진기(30)가 작동하고 팬 쿨러(50)가 정상적으로 작동하는 경우에는 기화기(20)에서 기화열을 흡수한 제1 작동유체를 선박의 냉장설비 내에 마련된 팬 쿨러(50) 측으로 순환시켜 기화기(20)의 기화열을 활용하여 냉장설비 내의 공기를 냉각시키는 순환 구조를 갖는다.

한편 팬 쿨러(50)가 고장나는 경우 등에 있어서도 추진기(30)가 작동되어야 하므로 본 실시 예에서는 팬 쿨러(50)가 고장나는 경우 등에 있어서는 제1 작동유체는 추진용 열교환기(40)와 기화기(20)를 순환하도록 구성되고 추진용 열교환기(40)가 제1 작동유체와 열교환을 하도록 구성된다.

이와 같이 추진기(30)가 작동할 때에 있어서도 팬 쿨러(50)가 정상 작동하거나 팬 쿨러(50)의 고장 등으로 정상 작동하지 않는 경우 등과 같이 다양한 상황에 따라 기화기(20)를 순환하는 제1 작동유체가 팬 쿨러(50)와 추진용 열교환기(40) 중 어느 하나로 순환하도록 설정하여야 하는데, 이러한 역할을 담당하는 것이 기화기용 밸브유닛(70)이다.

즉 기화기용 밸브유닛(70)은 기화기 연결배관(60)에 설치되어 제1 작동유체의 팬 쿨러(50) 및 추진용 열교환기(40)로의 흐름을 선택적으로 허용 및 차단시킨다. 보다 상세하게는 추진기(30)가 작동하고 팬 쿨러(50)가 정상 작동하는 경우에는 제1 작동유체가 팬 쿨러(50) 측으로 순환하도록 하고, 추진기(30)가 작동하고 팬 쿨러(50)가 정상 작동하지 않는 경우에는 제1 작동유체가 추진용 열교환기(40) 측으로 순환하도록 한다.

이러한 기화기용 밸브유닛(70)이 설치되는 기화기 연결배관(60)은, 기화기(20)와 연결되는 공용배관(61)과, 공용배관(61)과 연결되며 추진용 열교환기(40)와 연결되는 제1 기화기 연결 부분배관(62)과, 공용배관(61)과 연결되며 팬 쿨러(50)와 연결되는 제2 기화기 연결 부분배관(63)을 포함한다. 본 실시 예에서 제1 기화기 연결 부분배관(62)과 제2 기화기 연결 부분배관(63)에는 이들 연결배관(62, 63)에 제1 작동유체를 보충하기 위한 보충 탱크(69)가 연결되어 있고, 또한 이들 연결배관(62, 63) 상에는 제1 작동유체를 순환시키기 위한 순환 펌프(67)가 설치된다.

한편 기화기용 밸브유닛(70)은, 제1 기화기 연결 부분배관(62)에 설치되는 제1 기화기용 밸브(71)와, 제2 기화기 연결 부분배관(63)에 설치되는 제2 기화기용 밸브(73)를 포함한다.

이러한 구성으로 추진기(30)가 작동 시에 제1 기화기용 밸브(71)는 폐쇄되고 제2 기화기용 밸브(73)가 개방되면, 기화기(20)에서 기화열을 흡수하여 냉각된 제1 작동유체는 팬 쿨러(50) 측으로 흐르게 되고 팬 쿨러(50)에서 냉장설비 내의 공기를 냉각시키게 되며 냉장설비 내에서 제1 작동유체는 승온(昇溫)되어 다시 기화기(20) 측으로 흐르는 순환구조를 갖는다.

만약 팬 쿨러(50) 등이 작동하지 않는 경우 등에 있어서 제2 기화기용 밸브(73)가 폐쇄되고 제1 기화기용 밸브(71)가 개방되면 기화기(20)에서 기화열을 흡수하여 냉각된 제1 작동유체는 추진용 열교환기(40) 측으로 흐르게 되고 추진용 열교환기(40)에서 제1 작동유체는 승온되어 다시 기화기(20) 측으로 흐르는 순환구조를 갖는다.

이에 따라 본 실시 예에 따른 액화연료가스 추진 선박은, 추진기(30)가 작동 시에는 제1 기화기용 밸브(71)를 폐쇄시키고 제2 기화기용 밸브(73)를 개방시키며, 추진기(30)가 작동하지 않을 시에는 제2 기화기용 밸브(73)를 폐쇄시키고 팬 쿨러용 밸브(75)를 개방시키는 제어부(미도시)를 더 포함한다. 이에 따라 추진기(30)가 작동 시에는 기화기(20)에서 기화열을 흡수한 제1 작동유체를 선박의 냉장설비 내에 마련된 팬 쿨러(50) 측으로 순환시켜 기화기(20)의 기화열을 활용하여 냉장설비 내의 공기를 냉각시키며, 추진기(30)가 작동하지 않을 시에는 기화기(20)로 순환하지 않는 제1 작동유체가 팬 쿨러용 열교환기(80)에서 냉각되어 팬 쿨러(50) 측으로 유입되어 냉장설비 내의 공기를 냉각시키고 있다.

또한 이러한 제어부는 팬 쿨러(50)가 고장난 경우에는 제2 기화기용 밸브(73)를 폐쇄시키고 제1 기화기용 밸브(71)를 개방시킨다. 이에 따라 제1 작동유체는 추진용 열교환기(40)와 기화기(20)를 순환하도록 구성되고 추진용 열교환기(40)에서 제1 작동유체는 열교환을 한다.

이하에서는 본 발명의 일실시 예에 따른 액화연료가스 추진 선박의 작용에 대하여 상세히 설명한다.

우선 추진기(30)가 작동하고 팬 쿨러(50)가 정상적으로 작동하는 경우에 제어부는 제1 기화기용 밸브(71)와 팬 쿨러용 밸브(75)를 폐쇄시키고 제2 기화기용 밸브(73)를 개방시킨다. 이 경우 팬 쿨러(50), 기화기(20), 그리고 팬 쿨러(50)와 기화기(20)를 연결하는 기화기 연결배관(61, 63)은 제1 작동유체 순환 시스템을 형성하게 된다.

이에 따라 액화천연가스 탱크(10)에 저장되어 있던 액화천연가스가 기화기(20)에서 기화되어 추진기(30)로 공급되고 기화기(20)에서 발생된 기화열을 제1 작동유체가 흡수하여 팬 쿨러(50) 측으로 흐르게 된다. 팬 쿨러(50) 측에서 제1 작동유체는 냉장설비 내의 공기와 열교환을 하여 냉장설비 내의 공기는 냉각되고 제1 작동유체는 승온된다. 승온된 제1 작동유체는 다시 기화기(20)로 순환된다. 이때에 PBU(11, Pressure Build-up Unit)는 액화천연가스 탱크(10)에서 액화천연가스가 추진기(30)로 공급됨에 따라 압력이 저하되게 되면 압력을 제공하여 액화천연가스 탱크(10)에 있는 액화천연가스가 추진기(30)로 원활히 공급될 수 있도록 한다.

다음으로 추진기(30)가 작동하지만 팬 쿨러(50)가 고장난 경우 등과 같이 냉장설비의 냉각이 필요하지 않은 경우에는 제어부는 제2 기화기용 밸브(73)를 폐쇄시키고 제1 기화기용 밸브(71)를 개방시킨다. 이 경우 추진용 열교환기(40), 기화기(20), 그리고 추진용 열교환기(40)와 기화기(20)를 연결하는 기화기 연결배관(61, 62)은 제1 작동유체 순환 시스템을 형성하게 된다.

이에 따라 액화천연가스 탱크(10)에 저장되어 있던 액화천연가스가 기화기(20)에서 기화되어 추진기(30)로 공급되고 기화기(20)에서 발생된 기화열을 흡수한 제1 작동유체는 추진용 열교환기(40) 측으로 흐르게 된다. 추진용 열교환기(40)에서 제1 작동유체는 승온되어 다시 기화기(20)로 순환된다. 이때에도 물론 PBU(11, Pressure Build-up Unit)는 액화천연가스 탱크(10)에서 액화천연가스가 추진기(30)로 공급됨에 따라 압력이 저하되게 되면 압력을 제공하여 액화천연가스 탱크(10)에 있는 액화천연가스가 추진기(30)로 원활히 공급될 수 있도록 한다.

마지막으로 추진기(30)가 작동하지 않는 경우에는 제어부는 제2 기화기용 밸브(73)를 폐쇄시키고 팬 쿨러용 밸브(75)를 개방시킨다. 이 경우 팬 쿨러(50), 팬 쿨러용 열교환기(80), 팬 쿨러 배관(65), 그리고 팬 쿨러(50)와 팬 쿨러용 열교환기(80)를 연결하는 기화기 연결배관(63)은 기화기(20)를 순환하지 않는 제1 작동유체가 순환하는 하나의 제1 작동유체 순환 시스템을 형성하게 된다.

이에 따라 제1 작동유체는 팬 쿨러용 열교환기(80)에서 냉각되어 팬 쿨러(50) 측을 지나 다시 팬 쿨러용 열교환기(80)로 흐르는 순환 구조를 갖는다. 팬 쿨러(50) 측에서 제1 작동유체는 냉장설비 내의 공기와 열교환을 하여 승온되고 승온된 제1 작동유체는 다시 팬 쿨러용 열교환기(80)로 유입된다.

이러한 구성에 의하여 액화연료가스로 추진을 할 때에는 액화연료가스를 기화시키는 기화열을 선박의 냉장설비에서 활용할 수 있도록 하되 액화연료가스로 추진을 하지 않을 때에는 냉장설비를 별도로 운영할 수 있도록 함으로써, 액화연료가스로 추진을 할 때에 액화연료가스를 기화시키는 기화기(20)에서 발생되는 기화열을 효율적으로 활용할 수 있게 된다.

전술한 실시 예에서는 추진기(30)가, 기화된 액화연료가스를 공급받아 전력을 생산하는 발전기와, 발전기로부터 전력을 공급받아 추력을 발생시키는 모터를 포함하는 것에 대하여 상술하였으나, 액화연료가스를 연료로 사용하는 추진 엔진이라면 어느 것이라도 적용할 수 있을 것이다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10 : 액화천연가스 탱크 20 : 기화기(vaporizer)
30 : 추진기 40 : 추진용 열교환기
50 : 팬 쿨러 60 : 기화기 연결배관
61 : 공용배관 62 : 제1 기화기 연결 부분배관
63 : 제2 기화기 연결 부분배관 65 : 팬 쿨러 배관
70 : 기화기용 밸브유닛 71 : 제1 기화기용 밸브
73 : 제2 기화기용 밸브 75 : 팬 쿨러용 밸브
80 : 팬 쿨러용 열교환기

Claims

액화연료가스 탱크에 저장된 액화연료가스를 기화시키는 기화기(vaporizer);
상기 기화기에서 기화된 액화연료가스가 공급되는 추진기;
상기 추진기가 작동하는 경우 상기 기화기에서 발생되는 기화열을 흡수하기 위하여 마련되어 상기 기화기를 순환하는 제1 작동유체와 열교환하는 추진용 열교환기;
선박 내의 냉장설비 내에 마련되어, 상기 추진기가 작동하는 경우 상기 기화기에서 발생되는 기화열을 활용하기 위하여 상기 기화기를 순환하는 제1 작동유체를 열교환시키는 팬 쿨러;
상기 팬 쿨러 및 상기 추진용 열교환기와, 상기 기화기를 각각 연결하는 기화기 연결배관; 및
상기 기화기 연결배관에 설치되어 상기 제1 작동유체의 상기 팬 쿨러 및 상기 추진용 열교환기로의 흐름을 선택적으로 허용 및 차단시키는 기화기용 밸브유닛을 포함하는 액화연료가스 추진선박.
제1항에 있어서,
상기 기화기 연결배관에 연결되는 팬 쿨러 배관;
상기 팬 쿨러 배관에 연결되어 상기 팬 쿨러에서 열교환되는 제1 작동유체와 열교환하는 팬 쿨러용 열교환기; 및
상기 팬 쿨러 배관에 설치되어 상기 제1 작동유체의 상기 팬 쿨러용 열교환기로의 흐름을 허용 및 차단하는 팬 쿨러용 밸브를 더 포함하는 액화연료가스 추진 선박.
제2항에 있어서,
상기 기화기 연결배관은,
상기 기화기와 연결되는 공용배관;
상기 공용배관과 연결되며 상기 추진용 열교환기와 연결되는 제1 기화기 연결 부분배관; 및
상기 공용배관과 연결되며 상기 팬 쿨러와 연결되는 제2 기화기 연결 부분배관을 포함하며,
상기 기화기용 밸브유닛은,
상기 제1 기화기 연결 부분배관에 설치되는 제1 기화기용 밸브; 및
상기 제2 기화기 연결 부분배관에 설치되는 제2 기화기용 밸브를 포함하는 액화연료가스 추진 선박.
제3항에 있어서,
상기 추진기가 작동 시에는 상기 제1 기화기용 밸브 및 상기 팬 쿨러용 밸브를 폐쇄시키고, 상기 제2 기화기용 밸브를 개방시키며,
상기 추진기가 작동하지 않을 시에는 상기 제2 기화기용 밸브를 폐쇄시키고 상기 팬 쿨러용 밸브를 개방시키는 제어부를 더 포함하는 액화연료가스 추진 선박.
제4항에 있어서,
상기 제어부는 상기 팬 쿨러가 고장난 경우에는 상기 제2 기화기용 밸브를 폐쇄시키고 상기 제1 기화기용 밸브를 개방시키는 것을 특징으로 하는 액화연료가스 추진 선박.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액화연료가스 탱크에 연결되어 압력을 제공하는 PBU(Pressure Build-up Unit)를 더 포함하는 액화연료가스 추진 선박.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기화기 연결배관과 연결되어 상기 기화기 연결배관에 상기 제1 작동유체를 보충하기 위한 보충 탱크를 더 포함하는 액화연료가스 추진 선박.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 추진용 열교환기에는 상기 제1 작동유체와 열교환하기 위하여 선박 내의 주 제너레이터/엔진 고온 냉각 워터 시스템(Main G/E High Temperature Cooling System)을 순환하는 제2 작동유체가 순환하는 것을 특징으로 하는 액화연료가스 추진 선박.