KR20140060596A - 선박의 경제적 운항을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

선박의 경제적 운항을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

선박의 경제적 운항을 위한 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 선박의 경제적 운항을 위한 장치는 다중 연료 엔진을 가진 선박의 경제적 운항을 위한 장치에 있어서, 제1 연료유가 저장된 제1 연료저장탱크와, 제2 연료유가 저장된 제2 연료저장탱크와, 상기 다중 연료 엔진에, 제1 연료저장탱크에 저장된 제1 연료유 또는 제2 연료저장탱크에 저장된 제2 연료유를 선택적으로 공급하는 연료공급장치와, 선박이 배기가스 규제지역 진입과 진출할 때 다중 연료 엔진에 서로 다른 연료유가 공급되게 연료유가 전환되도록 연료공급장치를 제어하는 장치제어기를 포함한다.

Description

선박의 경제적 운항을 위한 장치 및 방법{Apparatus of operating the economic navigation of a ship and control method of thereof}
본 발명은 선박의 경제적 운항을 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 배기가스 규제지역(Emission Control Area ; 이하 ECA 칭함)을 경제적으로 운항할 수 있는 선박의 경제적 운항을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
산업의 발달과 함께 발생되는 환경문제의 해결을 위해 많은 환경규제들이 대두되고 있으며 선박에 있어서도 여러 규제들이 강화되는 추세이다.
국제 해사 기구(International Maritime Organization ; IMO)는 선박엔진의 배기가스 중 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)의 배출을 규제하고 있다. 그 규제 기준이 점차 강화되고 있는 추세이다.
ECA의 경우, 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)의 배출을 모두 규제하고 있다. 따라서, 선박이 이 ECA를 통과할 때에는 ECA에서의 배출기준을 충족시키기 위하여 SCR 등의 후처리 장치의 사용은 물론 고가의 저황유 사용은 필수적이다. 예를 들면, ECA 외의 해역을 운항하는 경우에는 선박 연료로서, 중질 연료유(Heavy Fuel Oils ; HPO)(중유)를 사용하고, ECA를 운항하는 경우에는 배기가스 규제에 따라 선박 연료를, 중유에서 저황유로 변경한다.
따라서, 선박이 ECA를 운항하는 시간이 길어질수록 비교적 고가인 저황유 사용량이 그 만큼 늘어나 선박의 운항비용이 증가하는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 선박의 운항경로 상에 ECA가 포함된 경우 ECA의 운항 시간을 최소화하여 가장 경제적인 운항경로를 제공할 수 있는 선박의 경제적 운항을 위한 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 선박의 운항경로 상에 ECA가 포함된 경우 ECA의 운항 시간을 최소화하여 가장 경제적인 운항경로를 제공함과 함께 선박의 ECA 진입과 ECA 진출시 사용 연료를 자동으로 변경하여 ECA 규제 요건을 만족하면서 운항비용을 절감할 수 있는 선박의 경제적 운항을 위한 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 다중 연료 엔진을 가진 선박의 경제적 운항을 위한 장치에 있어서, 제1 연료유가 저장된 제1 연료저장탱크; 제2 연료유가 저장된 제2 연료저장탱크; 상기 다중 연료 엔진에, 상기 제1 연료저장탱크에 저장된 제1 연료유 또는 상기 제2 연료저장탱크에 저장된 제2 연료유를 선택적으로 공급하는 연료공급장치; 상기 선박이 배기가스 규제지역 진입과 진출할 때 상기 다중 연료 엔진에 서로 다른 연료유가 공급되게 연료유가 전환되도록 상기 연료공급장치를 제어하는 장치제어기;를 포함하는 선박의 경제적 운항을 위한 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 연료유는 중유(HFO)이고, 상기 제2 연료유는 저황유(MDO)인 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 연료공급장치는, 상기 제1 연료저장탱크와 체결된 제1 연결관; 상기 제2 연료저장탱크와 체결된 제2 연결관; 상기 다중 연료 엔진과 체결된 제3 연결관; 상기 제1 연결관, 제2 연결관 및 제3 연결관이 만나는 지점에 설치되고 상기 제1 연료저장탱크에 저장된 제1 연료유 또는 제2 연료저장탱크에 저장된 제2 연료유를 상기 다중 연료 엔진에 선택적으로 공급시키도록 상기 제1 연결관 또는 상기 제2 연결관 중 어느 하나를 개방시킬 때 다른 하나를 폐쇄시키는 댐퍼;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 장치 제어기는, 상기 선박이 상기 배기가스 규제지역을 진입할 때 상기 다중 연료 엔진에 상기 저황유(MDO)가 공급되고, 상기 배기가스 규제지역을 진출할 때 상기 다중 연료 엔진에 상기 중유(HFO)가 공급되도록 상기 연료공급장치를 제어하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 장치 제어기는, GPS 신호를 수신하는 GPS 수신부; 상기 선박이 출발지에서 목적지로 운항하는 복수의 운항경로 중 상기 선박의 유류비와 운항기간 중 적어도 하나를 고려하여 상기 선박이 상기 배기가스 규제지역을 운항하는 시간을 최소화한 경제운항경로를 생성하는 경제운항경로생성부; 상기 GPS 신호로 전자해도의 지도 데이터 상에서 선박의 위치를 식별하고, 상기 경제운항경로 정보를 이용하여 상기 배기가스 규제지역을 파악하는 위치파악부; 상기 식별된 선박의 위치와 상기 파악된 배기가스 규제지역 및 선속을 이용하여 상기 선박이 상기 배기가스 규제지역까지 진입하기 위한 예상 시간 또는 상기 선박이 상기 배기가스 규제지역을 진출하기 위한 예상 시간을 산출하는 진출입시간산출부; 상기 산출된 진출입시간에서 미리 설정된 댐퍼개방소요시간을 뺀 시간 타이밍에 연료유 변경 신호를 상기 댐퍼에 출력하는 댐퍼구동부; 상기 각 구성요소들에 대한 전반적인 제어를 수행하는 제어부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 경제운항경로생성부는, 상기 배기가스 규제지역 내에서 도착지로부터 상기 배기가스 규제지역 경계선까지 직선으로 잇는 복수의 제1 운항경로를 생성하고, 상기 배기가스 규제지역 경계선의 접점들로부터 출발지까지의 거리가 최소인 복수의 제2 운항경로를 생성하고, 각 항로에 대한 운항시간 및 엔진 부하를 이용하여 제1 운항경로와 제2 운항경로를 합친 운항경로 별로 운항비용들을 산출하고, 산출된 운항비용이 가장 낮은 운항경로를 경제운항경로로 생성하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박의 경제적 운항을 위한 방법은 다중 연료 엔진을 가진 선박의 경제적 운항을 위한 방법에 있어서, 상기 선박이 배기가스 규제지역 진입 또는 진출인지를 판단하고, 상기 선박이 배기가스 규제지역 진입 또는 진출인 경우, 상기 다중 연료 엔진에 서로 다른 연료유가 공급되도록 연료유를 전환시키는 선박의 경제적 운항을 위한 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예는 배기가스 배출 규제가 요구되는 ECA를 운항하는 선박의 전체 운항경로 있어서 ECA의 운항 시간을 최소화할 수 있는 가장 경제적인 운항 경로를 제공함으로써 고가의 저황유 사용 기간을 최대한 줄일 수 있어 선박의 운항비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 선박의 ECA 진입시 사용 연료를 중유에서 저황유로 자동 변경하고, 선박의 ECA 진출시 사용 연료를 저황유에서 중유로 자동 변경함으로써 ECA를 운항하는 경우에는 ECA 규제 요건을 만족하면서 운항할 수 있고 ECA를 벗어나는 경우에는 운항비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 경제적 운항을 위한 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 경제적 운항을 위한 장치에서 경제운항경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 경제적 운항을 위한 장치에서 경제운항경로를 생성하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 경제적 운항을 위한 장치에서 선박의 ECA 진입시 벙커 체인지를 수행하는 것을 설명하기 위한 제어흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 경제적 운항을 위한 장치에서 선박의 ECA 진출시 벙커 체인지를 수행하는 것을 설명하기 위한 제어흐름도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 경제적 운항을 위한 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 장치는 엔진룸의 내부 또는 외부 혹은 별도로 엔진룸 주변의 기계실을 이용하여 선박에 탑재되어 사용될 수 있다.
본 실시예는 상선, 운반선, 여객선, 화물선, 해양구조물 등을 포함한 다양한 형태의 선박에 적용될 수 있으므로, 특정 선박 또는 해양구조물로 한정되지 않을 수 있다. 여기서, "선박"이라는 용어는 수상을 항해하는 구조물을 의미하는 것으로 한정되지 않으며, 수상을 항해하는 구조물뿐만 아니라, 수상에서 부유하며 작업을 수행하는 부유식 액화천연가스(Floating liquefied natural gas ; FLNG) 시설과 같은 해양구조물을 포함하는 것으로 사용될 수 있다.
본 실시예의 장치는 연료소모장치(10)와 장치제어기(20)를 포함할 수 있다.
연료소모장치(10)는 연료저장탱크(11), 다중연료엔진(12) 및 연료공급장치(13)를 포함할 수 있다.
연료저장탱크(11)는 저유황 연료유 혹은 저황유(Marine Diesel Oil ; MDO) 및 중유(Heavy Fuel Oil ; HFO)를 구분하여 저장한다. 예를 들면, 연료저장탱크(11)는 저황유(MD0)가 저장되는 제1 연료저장탱크(11a)와 중유(HF0)가 저장되는 제2 연료저장탱크(11b)를 포함한다.
연료저장탱크(11)는 서로 구획되도록 형성될 수 있다. 또한, 연료저장탱크(11)는 서로 별개로 형성될 수 있다.
연료저장탱크(11)는 상기한 구성에 의해 서로 다른 복수의 연료유를 구분하여 저장할 수 있다.
다중연료엔진(12)는 선박의 발전기용 엔진 또는 선박 추진력을 발생시키는 메인 엔진을 포함한 내연기관을 의미할 수 있다.
다중연료엔진(12)은 저유황 연료유 또는 저황유(MD0) 및 일반유인 중유(HFO)를 모두 사용 가능하다.
다중연료엔진(12)은 선종에 관계없이 기본적으로 중유(HF0)를 사용하다가 ECA와 같이 특정규제를 받는 해역을 통과할 때만 저황유(MD0)나 저유황 연료유로 전환하여 사용할 수 있다.
연료공급장치(13)는 제1 연결관(13a) 내지 제3 연결관(13c) 및 댐퍼(13d)를 포함한다.
제1 연결관(13a)은 일측이 제1 연료저장탱크(11a)의 출구측과 체결되고 타측이 댐퍼(13d)의 제1 입구측과 체결된다.
제2 연결관(13b)는 일측이 제2 연료저장탱크(11b)의 출구측과 체결되고 타측이 댐퍼(13d)의 제2 입구측과 체결된다.
제3 연결관(13c)는 일측이 다중 연료 엔진(12)의 입구측과 연결되고 타측이 댐퍼(13d)의 출구측과 체결된다.
댐퍼(13d)는 다중 연료 엔진(12)에 제1 연료저장탱크(11a) 또는 제2 연료저장탱크(11b)의 연료유를 선택적으로 공급할 수 있도록 유로 방향을 전환할 수 있는 밸브를 포함할 수 있다.
즉, 댐퍼(13d)는 제1 연료저장탱크(11a)에 체결된 제1 연결관(13a)와 제2 연료저장탱크(11b)와 체결된 제2 연결관(13b)가 만나는 지점에 설치되고, 제1 연료저장탱크(11a)에 저장된 중유(HF0) 또는 제2 연료저장탱크(11b)에 저장된 저황유(MDO)를 다중 연료 엔진(12)에 선택적으로 공급시키도록, 제1 연결관(13a) 또는 제2 연결관(13b) 중 어느 하나를 개방시킬 때 다른 하나를 폐쇄시키는 역할을 담당할 수 있다.
이를 위해, 댐퍼(13d)는 제1 연결관(13a)과 제2 연결관(13b)에 각각 연결되는 두 개의 입구와 제3 연결관(13c)와 연결되는 1개의 출구를 갖는 덕트형 몸체와, 제1 연결관(13a) 또는 제2 연결관(13b) 쪽 일측 입구를 개방할 때 타측 출구를 폐쇄하는 스위칭 작동을 수행하도록 입구에 설치된 도어와, 이 도어의 스위칭 작동을 구현하는 링크절과 덕트형 몸체의 사이에 설치된 구동실린더와, 이 구동실린더에 공급될 작동력을 제어하도록 장치제어기(20)에 접속된 구동기를 포함할 수 있다.
연료공급장치(13)는 상기한 구성에 의해 장치제어기(20)로부터 전송받은 연료유 전환 신호에 따라 유로 방향을 선택적으로 전환할 수 있어 다중 연료 엔진(12)에, 제1 연료저장탱크(11a)에 저장된 중유(HFO) 또는 제2 연료 저장탱크(11b)에 저장된 저황유(MDO)가 선택적으로 공급되게 할 수 있다.
장치제어기(20)는 ECA를 항해하는 시간을 최소화할 수 있는 경제운항경로를 생성하고, 선박을 생성된 경제운항경로로 운항시키고, 선박이 경제운항경로를 운항하는 중에 ECA 진입과 진출시 선박이 ECA 규제요건을 만족하면서 연료유 비용절감을 할 수 있도록 연료공급장치(13)를 제어하여 연료유를 전환하는 벙커 체인지(Bunker change)를 수행한다.
이를 위해 장치제어기(20)는 입력부(21), 제어부(22), GPS 수신부(23), 경제운항경로생성부(24), 위치파악부(25), 진출입시간산출부(26), 저장부(27) 및 댐퍼구동부(28)를 포함할 수 있다.
입력부(21)는 사용자로부터 정보를 입력 받는다. 예를 들면, 입력부(21)는 사용자로부터 출발지, 목적지 등의 정보를 입력 받는다.
GPS 수신부(23)는 GPS 신호를 수신한다.
경제운항경로생성부(24)는 선박이 운항하는 ECA를 포함하는 전체 항로에 있어서 유류비, 운항기간 등을 고려하여 ECA를 최단거리로 운항하면서도 그외 운항경로가 최소거리인 경제운항경로를 생성한다.
위치파악부(25)는 GPS 신호로 전자해도의 지도 데이터 상에서 선박의 위치를 식별하고, 선박의 운항경로 정보를 이용하여 배기가스 규제지역을 파악한다. 위치파악부(25)는 통상의 위치인식기술로 GPS신호, 운항경로 정보, 전자해도 등을 통해 선박의 위치, 선박의 운항할 경로 상에 포함될 배기가스 규제지역을 검출 및 파악할 수 있다.
진출입시간산출부(26)는 식별된 선박의 위치와 파악된 배기가스 규제지역 및 선속을 이용하여 선박이 배기가스 규제지역까지 진입하기 위한 예상 시간, 또는 선박이 배기가스 규제지역을 진출하기 위한 예상 시간을 산출한다.
저장부(27)는 제어부(22)의 전반적인 제어를 위한 각종 정보가 저장되어 있다. 예를 들면, 연료공급장치(13)의 댐퍼(13d)의 작동에 관련된 세부 정보가 저장되어 있다. 댐퍼(13d)의 작동에 관한 세부 정보는 실험을 통해 미리 기록 저장 및 관리하고 있는 댐퍼개방소요시간에 해당하는 작동 관련 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 댐퍼개방소요시간이란 댐퍼(12013d)가, 제1 연결관(13a)에서 제3 연결관(13c)으로 완전 개방되도록 스위칭 되기 까지 시간을 의미할 수 있고, 혹은 제2 연결관(13b)에서 제3 연결관(13c)로 완전 개방되도록 스위칭 되기 까지 걸리는 시간을 의미할 수 있다. 이 댐퍼개방소요시간은 미리 실험을 통해 저장부(27)에 저장된 정보일 수 있다.
댐퍼구동부(28)는 댐퍼(13d)의 작동을 제어한다.
제어부(22)는 각 구성요소들에 대한 전반적인 제어를 수행한다. 즉, 제어부(22)는 경제운항경로생성부(24)를 통해 ECA를 항해하는 시간을 최소화할 수 있는 경제운항경로를 생성한다.
또한, 제어부(22)는 GPS 수신부(23)를 통해 GPS 신호로 수신하고, 위치파악부(24)를 통해 전자해도의 지도 데이터 상에서 선박의 위치를 식별하고 선박의 경제운항경로 정보를 이용하여 ECA을 파악하며, 식별된 선박의 위치와 파악된 ECA 및 선속을 이용하여 선박이 ECA까지 진입하기 위한 예상 시간, 또는 선박이 ECA을 진출하기 위한 예상 시간을 산출한다.
또한, 제어부(2220)는 선박의 ECA 진입과 진출시 제1 연료저장탱크(13a) 또는 제2 연료저장탱크(11b)에 저장된 연료유를 다중연료엔진(12)에 선택적으로 공급하기 위하여, 선박이 GPS신호에 의해 식별되는 ECA에 진입하거나 진출하는 시간 타이밍에 대응하게 댐퍼(13d)의 유로를 선택적으로 변경함으로써 제1 연료저장탱크(11a)에 저장된 연료유가 다중 연료 엔진(12)에 공급되게 할 수 있거나 제2 연료저장탱크(11b)에 저장된 연료유가 다중 연료 엔진(12)에 공급되게 할 수 있다. 이를 위해서, 장치제어기(16020)는 댐퍼구동부(28)를 통해 댐퍼(13d)의 작동을 제어한다. 즉, 제어부(20)는 진출입시간산출부(26)로부터 산출된 예상 시간에서 댐퍼개방소요시간을 뺀 시간 타이밍에 맞춰 연료유 변경 신호를 댐퍼구동부(28)에 출력하여 댐퍼(13d)의 작동을 제어한다.
이하에서는 장치제어기(20)가 ECA를 항해하는 시간을 최소화할 수 있는 경제운항경로를 생성하는 것을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 경제적 운항을 위한 장치에서 경제운항경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 예를 들면, 미국 연안의 ECA의 경우 황산화물(Sox)과 질산화물(NOx)을 모두 규제하고 있다. 따라서 이 지역을 운항 할 경우 고가의 저황유 사용이 필수적이다.
미 동서부 연안의 항구 입항을 위한 경로는 전체경로에 대한 최단경로와 ECA 최단 경로를 포함하는 경로, 또는 화물의 운송 시간을 고려한 최적경로 등으로 나뉠 수 있다. 해당선박이 ECA를 포함하지 않는 운항경로를 가지고 있다면 일반적으로 최단 경로의 운전이 가장 경제적이라고 말 할 수 있다.
하지만, 최단 운항경로 상에 고가의 저황유(MDO)의 사용이 필수적인 ECA가 존재한다면, 최단경로의 운항이 가장 경제적이라고 단정지을 수는 없다.
도 2에 도시된 바와 같이, 선박이 출발지(Pd)에서 도착지(Pa)로 운항할 경우, 최단거리(route 1)로 운항하면, 상당기간의 저황유(MDO)사용이 필수적인 ECA 운항이 필요하기 때문에 상당히 많은 양의 저황유(MDO)의 사용이 요구된다.
하지만 선박이 ECA 운항기간을 최소화한 경제운항경로(route 2)를 통해 동일한 항구에 입항하게 된다면 ECA 운항기간 감소로 인해 약 6%~9%의 유류비 감소가 예상되며 이 경우 약 1.8%의 운항기간 증가가 예상된다.
따라서, ECA을 포함하는 선박의 경제성을 고려한 경제운항경로는 ECA의 운항기간, 유가의 차이(일반유와 저황유), 입항요구일자 등이 복합적으로 고려되어야 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 경제적 운항을 위한 장치에서 경제운항경로를 생성하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 경제운항경로는 운항비용을 우선하거나, 운항시간을 우선하거나, 혹은 운항비용 및 운항시간을 모두 고려하여 생성된다.
먼저, 운항비용을 우선하여 경제운항경로를 생성할 경우, 장치제어기(20)는 유류비용 및 엔진 부하(Engine load)에 대한 연료소비율(Specific Fuel Oil Consumption ; SFOC)를 고려하여 최저 운항비용의 항로에 대한 운항시간 및 엔진 부하(Engine load)를 산출한다.
일반적으로 ECA 을 포함하는 항로에 있어 최소의 운영비용을 산출하기 위해서는 고가의 저황유 사용이 요구되는 ECA 지역의 운항거리를 최소화하는 것이 일반적이다. 따라서 우선적으로 ECA 내에서 도착지(Pa)로부터 ECA 경계선까지 직선으로 잇는 복수의 제1 운항경로를 생성하고, 그 ECA 경계선의 접점들로부터 출발지(Pd)까지(출발지도 ECA를 포함하고 있다면 출발지로부터 ECA 경계선까지 최단거리 접점까지)의 거리가 최소인 복수의 제2 운항경로를 생성하고, 각 항로에 대한 운항시간 및 엔진 부하(Engine load)을 이용하여 제1 운항경로와 제2 운항경로를 합친 운항경로 별로 운항비용들을 산출하고, 산출된 운항비용이 가장 낮은 운항경로를 경제운항경로로 생성한다.
예를 들면, 제1 운항경로와 제2 운항경로를 합친 4개의 운항경로(Route 1 내지 Route 4) 중에서 가장 운항비용이 낮은 운항경로를 경제운항경로로 생성한다.
둘째로, 운항기간을 우선하여 경제운항경로를 생성할 경우, 장치제어기(20)는 최단 경로를 통한 최단 운항시간을 산출하고, 이때의 유류비용 및 엔진 부하를 산출한 후 각 운항경로 별 전체 운항 비용을 산출하고, 산출된 운항비용이 가장 낮은 운항경로를 경제운항경로로 생성한다. 이러한 경우, 예를 들면, 화주의 특별한 요구에 따라 운송시간을 단축해야 할 경우 화주에게 추가로 요구하는 운송비용의 산출 기준으로 활용 가능하다.
마지막으로, 운항시간 및 운항 비용을 모두 고려하여 경제운항경로를 생성할 경우, 장치제어기(20)는 화물의 입항시간이 정해진 경우 입항시간을 넘지 않는 운항시간을 고려하여 최저 운항비용의 항로에 대한 운항시간 및 엔진 부하를 산출한 후 각 운항경로 별 전체 운항 비용을 산출하고, 산출된 운항비용이 가장 낮은 운항경로를 경제운항경로 생성한다. 이 경우, 운항비용을 우선하여 경제운항경로를 생성할 때와 비교하여 같거나 많은 운항비용이 소모되게 될 것이다. 이를 통해 화주의 운송요구일 변경에 따른 경제성을 산출하고 이를 화물 운임비용산출에 활용 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 경제적 운항을 위한 장치에서 선박의 ECA 진입시 벙커 체인지를 수행하는 것을 설명하기 위한 제어흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저, 장치제어기(20)는 출발지와 목적지를 입력 받는다(100).
출발지와 목적지를 입력받은 후 장치제어기(20)는 입력받은 출발지와 목적지를 기초로 기본운항경로 및 운항기간을 산출한다(110).
그런 후 장치제어기(20)는 연료단가, 연료소비율, 입항요구일자를 입력 받는다(120).
입력된 정보들과 ECA 운항시간을 고려하여 가장 경제적인 운항경로인 경제운항경로를 생성함과 함께 입항요구일자를 넘지 않는 운항기간을 산출한다(130). 이때, 경제운항경로는 상술한 바와 같이, 운항비용 우선, 운항시간 우선, 또는 운항비용 및 운항시간을 모두 고려하여 각 운항경로 별 운항 비용을 산출하고, 운항비용이 가장 낮은 운항경로를 경제운항경로 생성한다.
경제운항경로를 생성함과 함께 운항기간을 산출한 후 장치제어기(20)는 생성된 경제운항경로와 산출된 운항기간을 고려하여 선박을 출발지에서 목적지로 운항한다(140).
그리고, 장치제어기(20)는 선박의 운항시 기상정보수집을 통해 선박의 항로제어를 수행한다(150).
선박의 항로제어를 수행하는 동안 장치제어기(20)는 선박의 위치, ECA 위치 및 선속을 이용하여 선박이 ECA까지 진입하기 위한 예상 시간인 ECA 진입시간을 산출한다(160).
중유(HFO)에서 저황유(MDO)로 연료유를 변경하는 벙커 체인지를 수행하는 데 걸리는 시간을 고려하여 ECA 진입전 중유(HFO)에서 저황유(MDO)로 연료유를 전환하는 벙커 체인지를 수행한다(170).
즉, 장치제어기(20)는 연료공급장치(13)의 댐퍼(13d)를 제어하여, 다중 연료 엔진(12)에 제1 연료저장탱크(11a)에 저장된 중유(HFO)를 공급하던 것에서 제2 연료 저장탱크(11b)에 저장된 저황유(MDO)를 공급하는 것으로 연료유를 전환하는 벙커 체인지를 수행한다.
이때, 장치제어기(20)는 선박이 ECA에 진입하는 시간 타이밍에 대응하게 댐퍼(13d)의 유로를 선택적으로 변경함으로써 다중 연료 엔진(12)에 제1 연료저장탱크(11a)에 저장된 중유(HFO) 대신에 제2 연료저장탱크(11b)에 저장된 저황유(MDO)가 공급되게 한다. 이를 위해서, 장치제어기(160)는 ECA 진입시간에서 댐퍼개방소요시간을 뺀 시간 타이밍에 맞춰 댐퍼(13d)의 작동을 제어한다. 이에 따라, 선박이 중유(HFO)에서 저황유(MDO)로 연료유 전환이 완료된 후 ECA에 진입하게 함으로서 ECA 규제요건을 충족시킨다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 경제적 운항을 위한 장치에서 선박의 ECA 진출시 벙커 체인지를 수행하는 것을 설명하기 위한 제어흐름도이다.
도 5를 참조하면, 먼저, 장치제어기(20)는 출발지와 목적지를 입력 받는다(200).
출발지와 목적지를 입력 받은 후 장치제어기(20)는 입력 받은 출발지와 목적지를 기초로 기본운항경로 및 운항기간을 산출한다(210).
그런 후 장치제어기(20)는 연료단가, 연료소비율, 입항요구일자를 입력 받는다(220).
입력된 정보들과 ECA 운항시간을 고려하여 가장 경제적인 운항경로인 경제운항경로를 생성함과 함께 입항요구일자를 넘지 않는 운항기간을 산출한다(230). 이때, 경제운항경로는 상술한 바와 같이, 운항비용 우선, 운항시간 우선, 또는 운항비용 및 운항시간을 모두 고려하여 각 운항경로 별 운항 비용을 산출하고, 운항비용이 가장 낮은 운항경로를 경제운항경로 생성한다.
경제운항경로 생성 및 운항기간을 산출한 후 장치제어기(20)는 선박의 위치, ECA 위치 및 선속을 이용하여 선박이 ECA까지 진출하기 위한 예상 시간인 ECA 진출시간을 산출한다(240).
그런 후 저황유(MDO)에서 중유(HFO)로 연료유를 변경하는 벙커 체인지를 수행하는 데 걸리는 시간을 고려하여 ECA 진출전 저황유(MDO)에서 중유(HFO)로 연료유를 전환하는 벙커 체인지를 수행한다(250).
즉, 장치제어기(20)는 연료공급장치(13)의 댐퍼(13d)를 제어하여, 다중 연료 엔진(12)에 제2 연료저장탱크(11b)에 저장된 저황유(MDO)를 공급하던 것에서 제1 연료 저장탱크(11a)에 저장된 중유(HFO)를 공급하는 것으로 연료유를 전환하는 벙커 체인지를 수행한다.
이때, 장치제어기(20)는 선박이 ECA로부터 진출하는 시간 타이밍에 대응하게 댐퍼(13d)의 유로를 선택적으로 변경함으로써 다중 연료 엔진(12)에 제2 연료저장탱크(11b)에 저장된 저황유(MDO) 대신에 제1 연료저장탱크(11a)에 저장된 중유(HFO)가 공급되게 한다. 이를 위해서, 장치제어기(160)는 ECA 진출시간에서 댐퍼개방소요시간을 뺀 시간 타이밍에 맞춰 댐퍼(13d)의 작동을 제어한다. 이에 따라, 선박이 ECA로부터 진출하는 시점에서 저황유(MDO)에서 중유(HFO)로 연료유 전환이 이루어지도록 함으로써 ECA 규제요건을 충족하면서도 유류비를 절감할 수 있다.
그리고, 장치제어기(20)는 생성된 경제운항경로와 산출된 운항기간을 고려하여 선박을 출발지에서 목적지로 운항한다(260).
이와 함께 장치제어기(20)는 선박의 운항시 기상정보수집을 통해 선박의 항로제어를 수행한다(270).
10 : 연료소모장치 11 : 연료저장탱크
11a : 제1 연료저장탱크 11b : 제2 연료저장탱크
12 : 다중연료엔진 13 : 연료공급장치
13a : 제1 연결관 13b : 제2 연결관
13c : 제3 연결관 13d : 댐퍼
20 : 장치제어기 21 : 입력부
22 : 제어부 23 : GPS 수신부
24 : 경제운항경로생성부 25 : 위치파악부
26 : 진출입시간산출부 27 : 저장부
28 : 댐퍼구동부

Claims (7)

  1. 다중 연료 엔진을 가진 선박의 경제적 운항을 위한 장치에 있어서,
    제1 연료유가 저장된 제1 연료저장탱크;
    제2 연료유가 저장된 제2 연료저장탱크;
    상기 다중 연료 엔진에, 상기 제1 연료저장탱크에 저장된 제1 연료유 또는 상기 제2 연료저장탱크에 저장된 제2 연료유를 선택적으로 공급하는 연료공급장치;
    상기 선박이 배기가스 규제지역 진입과 진출할 때 상기 다중 연료 엔진에 서로 다른 연료유가 공급되게 연료유가 전환되도록 상기 연료공급장치를 제어하는 장치제어기;를 포함하는 선박의 경제적 운항을 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연료유는 중유(HFO)이고, 상기 제2 연료유는 저황유(MDO)인 선박의 경제적 운항을 위한 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연료공급장치는,
    상기 제1 연료저장탱크와 체결된 제1 연결관;
    상기 제2 연료저장탱크와 체결된 제2 연결관;
    상기 다중 연료 엔진과 체결된 제3 연결관;
    상기 제1 연결관, 제2 연결관 및 제3 연결관이 만나는 지점에 설치되고 상기 제1 연료저장탱크에 저장된 제1 연료유 또는 제2 연료저장탱크에 저장된 제2 연료유를 상기 다중 연료 엔진에 선택적으로 공급시키도록 상기 제1 연결관 또는 상기 제2 연결관 중 어느 하나를 개방시킬 때 다른 하나를 폐쇄시키는 댐퍼;를 포함하는 선박의 경제적 운항을 위한 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 장치 제어기는, 상기 선박이 상기 배기가스 규제지역을 진입할 때 상기 다중 연료 엔진에 저황유(MDO)가 공급되고, 상기 배기가스 규제지역을 진출할 때 상기 다중 연료 엔진에 중유(HFO)가 공급되도록 상기 연료공급장치를 제어하는 선박의 경제적 운항을 위한 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 장치 제어기는,
    GPS 신호를 수신하는 GPS 수신부;
    상기 선박이 출발지에서 목적지로 운항하는 복수의 운항경로 중 상기 선박의 유류비와 운항기간 중 적어도 하나를 고려하여 상기 선박이 상기 배기가스 규제지역을 운항하는 시간을 최소화한 경제운항경로를 생성하는 경제운항경로생성부;
    상기 GPS 신호로 전자해도의 지도 데이터 상에서 선박의 위치를 식별하고, 상기 경제운항경로 정보를 이용하여 상기 배기가스 규제지역을 파악하는 위치파악부;
    상기 식별된 선박의 위치와 상기 파악된 배기가스 규제지역 및 선속을 이용하여 상기 선박이 상기 배기가스 규제지역까지 진입하기 위한 예상 시간 또는 상기 선박이 상기 배기가스 규제지역을 진출하기 위한 예상 시간을 산출하는 진출입시간산출부;
    상기 산출된 진출입시간에서 미리 설정된 댐퍼개방소요시간을 뺀 시간 타이밍에 연료유 변경 신호를 상기 댐퍼에 출력하는 댐퍼구동부;
    상기 각 구성요소들에 대한 전반적인 제어를 수행하는 제어부;를 포함하는 선박의 경제적 운항을 위한 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 경제운항경로생성부는, 상기 배기가스 규제지역 내에서 도착지로부터 상기 배기가스 규제지역 경계선까지 직선으로 잇는 복수의 제1 운항경로를 생성하고, 상기 배기가스 규제지역 경계선의 접점들로부터 출발지까지의 거리가 최소인 복수의 제2 운항경로를 생성하고, 각 항로에 대한 운항시간 및 엔진 부하를 이용하여 제1 운항경로와 제2 운항경로를 합친 운항경로 별로 운항비용들을 산출하고, 산출된 운항비용이 가장 낮은 운항경로를 경제운항경로로 생성하는 선박의 경제적 운항을 위한 장치.
  7. 다중 연료 엔진을 가진 선박의 경제적 운항을 위한 방법에 있어서,
    상기 선박이 배기가스 규제지역 진입 또는 진출인지를 판단하고,
    상기 선박이 배기가스 규제지역 진입 또는 진출인 경우, 상기 다중 연료 엔진에 서로 다른 연료유가 공급되도록 연료유를 전환시키는 선박의 경제적 운항을 위한 방법.
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