KR20150010446A - 선박의 전력공급시스템 - Google Patents

Abstract

선박의 전력공급시스템이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 선각(船殼) 구조를 이루는 구조부재에 설치되며, 선내 발전설비와 연결되어 전력을 운송하고, 절연체에 의해 상기 구조부재와 절연되는 부스바(bus bar); 및 부스바에 설치되어 운송된 전력을 인접한 각 수요처로 분배하는 피더모듈;을 포함하는 선박의 전력공급시스템이 개시된다.

Description

선박의 전력공급시스템 {POWER SUPPLY SYSTEM OF SHIP}

본 발명의 선박의 전력공급시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 발전설비로부터 선내 각 수요처로 전력을 공급하기 위한 선박의 전력공급시스템에 관한 것이다.

선박, 해양 구조물 등에는 발전설비를 통해 생산된 전력을 각 필요 부하에 공급되는 전력 체계를 갖추고 있다. 이러한 전력 체계에는 발전설비에서 생산된 전력을 배전하여 각 필요처에 공급하기 위한 배전반, 분전반 등이 필요하며, 송전을 위한 다수의 전력 케이블이 요구되게 된다. 예컨대, 공개실용신안공보 제20-2012-0000209호에서는 전력 케이블을 통해 발전기와 선내 배전반 등이 연결되는 선내 전력공급시스템의 일 예를 개시하고 있다.

따라서 일반적으로, 선박이나 해양 구조물의 건조시에는 필요처에 전력을 공급하기 위한 전력 케이블을 포설하여야 하는데, 전력 케이블 포설시 선박이나 해양 구조물 내 각종 구조물, 배관 라인 등과의 간섭을 피해 포설 루트(route)를 잡기가 복잡하고, 선박의 설계 단계에서 결정된 포설 루트대로 전력 케이블을 포설하고 설치하는데 있어서도 많은 자재비와 시간이 소요되게 된다.

또한, 선박이나 해양 구조물의 각종 설비의 증가로 인해 전류 용량이 대형화되고 있는데 전력 케이블을 사용하는 경우 전압 강하 등이 발생하여 효율적인 분배전이 이루어지지 못하고 있다.

공개실용신안공보 제20-2012-0000209호 (2012년 01월 05일 공개)

본 발명의 실시예들은, 선내 전력 케이블의 포설을 최소화하고 송전 선로를 간소화할 수 있는 선박의 전력공급시스템을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예들은, 전력 손실이 적고, 전력의 분배 및 공급이 간편한 선박의 전력공급시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 선각(船殼) 구조를 이루는 구조부재에 설치되며, 선내 발전설비와 연결되어 전력을 운송하고, 절연체에 의해 상기 구조부재와 절연되는 부스바(bus bar); 및 상기 부스바에 설치되어 운송된 전력을 인접한 각 수요처로 분배하는 피더모듈;을 포함하는 선박의 전력공급시스템이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 선박의 전력공급시스템은, 선각 구조 자체에 내설된 부스바와, 부스바의 각 지점에 설치된 피더모듈을 통해 선내 각 수요처로 필요한 전력을 공급하게 된다. 따라서 발전설비로부터 선내 각 수요처로 전력을 공급하기 위한 전력 케이블의 포설을 최소화할 수 있으며, 선내에 송전 선로의 구성을 간소화시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 전력공급시스템은, 일반 전력 케이블이 아닌 부스바를 통해 전력을 공급하게 되므로, 상대적으로 전력 손실을 줄일 수 있으며, 전기적 안정성 또한 우수한 시스템을 구성할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 전력공급시스텝은, 선체의 길이방향, 폭방향 등으로 넓게 분포된 구조부재를 이용하여 부스바를 설치하게 되는 바, 전력 공습을 위한 각 수요처로의 접근성 또한 매우 우수하며, 필요한 각 지점에 피더모듈을 설치하여 전력을 분배하는 방식을 사용함으로써, 전력 분배를 위한 선로 구성을 간소화하고, 자재비 절감이나 케이블 포설 작업이 용이해지는 효과 등도 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전력 공급 시스템을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전력공급시스템을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부스바의 설치구조를 보여주는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 부스바의 설치구조를 보여주는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 피더모듈을 보여주는 개략도이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 다만, 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아님을 알려둔다. 또한, 이하의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 불필요하게 본 발명의 기술적 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 구성에 대해서는 상세한 기술을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전력공급시스템을 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 선박의 전력공급시스템(이하, '전력공급시스템(S)'으로 지칭함)은 선내의 발전설비(G)와 연결되어 전력을 운송하기 위한 부스바(bus bar, 20)와, 부스바(20)에 설치되어 운송된 전력을 각 수요처(L)로 분배하기 위한 피더모듈(30)을 포함할 수 있다.

전체적으로, 본 실시예에 따른 전력공급시스템(S)은 선내의 발전설비(G)에서 생산된 전력이 부스바(20)를 통해 운송되게 되며, 부스바(20)의 각 지점에 설치된 피더모듈(30)을 통해 선내 전력이 필요한 각 수요처(L)로 전력이 분배 또는 공급되게 된다. 특히, 이하에서 설명할 바와 같이, 본 실시예에 따른 전력공급시스템(S)은 전력의 운송을 위한 부스바(20)가 선각(船殼) 구조를 이루는 구조부재(10, 도 2 참고) 내에 일체화 또는 내장된 형태로 설치되어, 선내 전력 케이블의 포설을 최소화하게 되며, 전력의 운송이나 공급을 위한 시스템 구성을 간소화할 수 있게 된다.

이하, 본 실시예에 따른 전력공급시스템(S)의 각 구성에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전력공급시스템을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 A-A선을 따라 취한 단면을 개략적으로 도시한 것임을 알려둔다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 부스바(20)는 선각 구조를 형성하는 구조부재(10)에 설치될 수 있다. 통상적으로, 선박은 외판, 갑판, 격벽, 늑골 등으로 선체의 외골격을 형성하고, 이에 각종 전계장설비를 탑재하여 제작되게 된다. 선각 구조는 상기와 같은 각종 전계장설비를 제외한 선체의 외골격을 지칭하는 것으로, 강재 플레이트, 각종 형강재 등으로 이루어져 선박의 기본 외형을 형성하게 된다. 선각 구조는 소조립, 중조립, 대조립 과정을 거쳐 블록(block) 단위로 제작 및 조립될 수 있다.

구조부재(10)는 상기와 같은 선각 구조를 이루는 각종 형강재를 포함할 수 있다. 예컨대, 구조부재(10)는 선체의 종방향(길이방향) 또는 횡방향(폭방향)으로 설치되는 스티프너(stiffener)를 포함할 수 있다. 통상적으로, 선박은 파랑 등에 의한 하중을 지지하기 위해 다수의 스티프너가 마련되며, 이와 같은 스티프너는 선체의 길이방향(종방향) 또는 폭방향(횡방향)을 따라 연장 형성되게 된다. 따라서 이러한 스티프너의 이용은 선내 각 수요처(L)로 접근을 용이하게 한다.

본 실시예의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 부스바(20)가 설치되는 구조부재(10)로 종방향 스티프너(이하, '론지(longi, 10)'로 지칭함)가 이용된 경우를 예시하였으며, 도 1에 도시된 바와 같이, 부스바(20)가 론지(10)를 따라 선체의 길이방향으로 설치된 경우를 예시하였다. 다만, 전술한 바와 같이, 부스바(20)가 설치되는 구조부재(10)는 선각 구조를 이루는 각종 형강재를 포함할 수 있으며, 상기 예시된 론지(10) 등에 한정되는 것은 아니다.

부스바(20)는 선내 발전설비(G)와 연결되어 전력을 운송하며, 선각 구조를 이루는 구조부재(10) 내에 설치되게 된다. 본 실시예의 경우, 도 1 및 도 2에서 구조부재(10)의 일 예로 론지(10)를 예시하였는 바, 이하에서는 이를 중심으로 설명하도록 한다. 부스바(20)는 론지(10)를 따라 설치되어 선내 각 수요처(L)로 전력을 공급할 수 있다. 이러한 부스바(20)의 설치 구조는, 선각 구조 자체를 일종의 배전반으로 이용하게 되는 바, 선내 전력 케이블의 포설을 최소화할 수 있게 된다. 나아가, 이는 전력 케이블 포설에 요구되는 케이블 트레이(cable tray), 트레이 서포트(tray support), 케이블 타이(cable tie) 등의 부품을 생략할 수 있도록 하여, 자재비를 절감할 수 있도록 하며, 선내 구조를 간소화시킬 수 있게 한다.

또한, 론지(10)는 통상 선수미부에 이르도록 길이방향으로 연장 형성되는 바, 도 1에 도시된 바와 같이, 선미부에 배치된 발전설비(G)로부터 선수부의 각 수요처(L)까지도 접근이 용이하게 된다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 통상 종방향(길이방향)의 론지(10)는 복수개가 선체의 폭방향으로 이격 설치되는 바, 폭방향으로 이격된 각 론지(10)에 부스바(20)를 설치함으로써, 전력량에 따른 부스바(20)의 확장이나 구분이 간편하며, 각 수요처(L)로의 보다 용이한 접근성을 확보할 수도 있게 된다.

한편, 알려진 바와 같이, 부스바(20)는 그 자체가 구리 등의 전도체로 이루어져 상대적으로 큰 단면적을 가지게 되며, 일반적인 전력 케이블에 비해 고 전류의 통전이 가능하게 된다. 따라서, 상기와 같은 부스바(20)의 사용은, 송전시 전력 손실을 줄이고, 보다 대용량의 전력 운송이 가능하게 되며, 후술할 피더모듈(30) 등을 통해 선내 각 수요처(L)로의 분지 또한 간편하다는 기술적 이점이 있게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부스바의 설치구조를 보여주는 개략도이다.

도 3을 참고하면, 부스바(20)가 설치되는 론지(10)는, 웨브(web, 11)와 플랜지(flange, 12)를 구비하는 'T'자형의 형강재로 구성될 수 있다. 다만, 론지(10)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니며, 'ㄱ'자형의 형강재 등 다양한 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다.

부스바(20)는 상기와 같은 웨브(11)와 플랜지(12)가 형성하는 공간에 배치될 수 있으며, 절연체(21)에 의해 지지 및 절연될 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 필요에 따라 부스바(20)는 하나의 론지(10)에 다수개가 설치될 수도 있다.

절연체(21)는 부스바(20)와 론지(10) 간을 절연시키게 된다. 통상적으로, 선박의 선각 구조나 론지(10) 등은 강재(steel)로 이루어지기 때문이다. 또한, 절연체(21)는 론지(10)에 부스바(20)가 설치 또는 지지될 수 있도록 한다. 절연체(21)는 부스바(20)를 공간 상에 배치시킨 후, 부스바(20) 주위에 절연물질을 충전하여 형성될 수 있다. 또한, 부스바(20)는 절연체(21) 내부에 함침된 상태로 론지(10)에 설치될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 부스바의 설치구조를 보여주는 개략도이다.

도 4를 참고하면, 부스바(20)는 상기 도 3을 참고하여 전술한 바 이외에도 다양한 형태로 론지(10)에 설치될 수 있다. 도 4의 (a)는 론지(10)에 하나의 부스바(20)만이 설치되어 절연체(21)로 절연 및 지지된 모습을 예시하였으며, 도 3에서 예시된 바와 달리 부스바(20)의 설치 방향(가로, 세로)이 변경될 수 있음을 보여준다.

도 4의 (b)는 절연체(21) 대신에 덕트(22) 및 절연블록(23)을 사용하여 부스바(20)를 설치한 모습을 예시하였다. 도시된 바와 같이, 충전된 절연체(21) 대신에 부스바(20)의 절연 및 지지를 위해, 덕트(22) 및 절연블록(23)이 사용될 수 있으며, 이와 같은 덕트(22), 절연블록(23), 부스바(20)를 하나의 모듈화된 형태로 제공되어, 론지(10)에 마련되는 웨브(11)와 플랜지(12) 사이 공간에 설치될 수 있다. 이때, 절연블록(23)은 절연물질을 재질로 하여 정형화된 틀이나 프레임 형태로 형성될 수 있으며, 내부에 부스바(20)가 배치되어 부스바(20)의 양단을 고정 지지하게 된다.

한편, 다시 도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 전력공급시스템(S)은 부스바(20)의 각 지점에 설치되어, 인접 지역의 수요처(L)로 전력을 분배하기 위한 피더모듈(30)을 포함할 수 있다. 이와 같은 피더모듈(30)은 부스바(20)의 길이방향을 따라 하나 이상이 설치될 수 있으며, 부스바(20)에 전기적 연결되어 케이블(C)을 통해 인근의 수요처(L)로 전력을 공급하게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 피더모듈을 보여주는 개략도이다. 도 5는 도 2에 도시된 바와 같은 부스바(20)에 피더모듈(30)이 설치된 모습을 예시한 것으로, 설명의 편의를 위해, 부스바(20)가 설치되는 론지(10) 등은 생략하고 도시한 것임을 알려둔다.

도 5를 참고하면, 피더모듈(30)은 부스바(20)에 연결되는 부스바커넥터(31)를 구비할 수 있다. 부스바커넥터(31)는 절연체(21) 내에 함침된 부스바(20)와 전기적 연결되며, 부스바(20)의 개수에 대응하여 복수개가 구비될 수 있다. 또한, 부스바커넥터(31)는 부스바(20)로의 결합이나 해제가 용이하도록 클램핑(clamping) 타입의 커넥터로 구성될 수 있다.

한편, 절연체(21)에는 부스바커넥터(31)의 접근을 위한 접근로(미표시)가 마련될 수 있으며, 이와 같은 접근로는 부스바(20)의 길이방향을 따라 복수개의 지점에 마련될 수 있다. 이는 필요에 따라 각 접근로에 피더모듈(30)을 설치함으로써, 인근 지역의 수요처(L)로 간편하게 전력 공급이 이뤄질 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 각각의 부스바커넥터(31)는 기계적 또는 전기적 방식으로 피더모듈(30)의 주선로(32)에 연결 또는 단락될 수 있다. 다시 말하면, 각 부스바커넥터(31)는 사용자의 조작에 따라 개별적으로 주선로(32)에 연결되거나 단락되도록 형성될 수 있다. 이는 복수개의 부스바(20) 중 일부 부스바(20)로만 전력을 공급하거나, 일부 부스바(20)에 결함이 생기는 경우 등, 다양한 사용조건에 유연하게 대처할 수 있도록 하기 위함이다.

한편, 피더모듈(30)은, 부스바커넥터(31)에 연결되어 송전경로를 제공하는 주선로(32)와, 주선로(32) 상에 배치되는 회로차단기(circuit breakers, 33)를 구비할 수 있다. 회로차단기(33)는 주선로(32)에 과전류가 흐르는 것을 방지하는 한편, 전력의 공급 여부를 조절하는 스위치로서 기능할 수 있다.

또한, 피더모듈(30)은, 회로차단기(33)를 거쳐 공급되는 전력의 전압 조절을 위한 변압기(voltage transformer, 34)나, 전류 조정을 위한 변류기(current transformer, 36)를 구비할 수 있다. 이와 같은 변압기(34) 및 변류기(36)는 주선로(32) 등에 마련되어 부스바(20)를 통해 공급되는 고압 고전류의 전력을 각 수요처(L)에서 요구하는 정격 전압 및 전류로 변환하여 공급하게 된다. 또한, 필요에 따라, 각 구성품의 분리나 유지점검 등이 용이하도록 주선로(32) 등은 부싱(bushing, 35)을 이용한 연결 구조가 채용될 수 있다.

또한, 피더모듈(30)은 각 수요처(L)로의 전력 공급을 위한 케이블(C)이 연결되는 케이블커넥터(37)를 구비할 수 있다. 케이블커넥터(37)는 각각 케이블(C)이 연결되는 복수개의 케이블소켓(미표시)을 구비하고, 주선로(32) 등에 연결될 수 있으며, 변압기(34)나 변류기(36)에 의해 정격 변환된 전력을 케이블(C)을 통해 각 수요처(L)로 공급하게 된다.

한편, 피더모듈(30)은 상기와 같은 부스바커넥터(31), 주선로(32), 회로차단기(33), 변압기(34), 부싱(35), 변류기(36), 케이블커넥터(37) 등이 바디(38) 내에 일체화되어 하나의 모듈화된 부품으로 제공될 수 있다. 따라서 사용자는 필요에 따라 부스바(20)의 각 지점에 모듈화된 피더모듈(30)을 장착하여 각 수요처(L)로 전력을 공급할 수 있게 된다. 부연하면, 본 실시예에 따른 전력공급시스템(S)의 경우, 전술한 접근로를 부스바(20)의 길이방향을 따라 일정간격 복수개 지점에 마련해두고, 전력 공급이 필요한 지역에 인접한 접근로에 피더모듈(30)을 설치하여 각 수요처(L)로의 전력 공급이 이뤄지게 된다.

이상에서 설명한 바, 본 실시예에 따른 전력공급시스템(S)은, 선각 구조 자체에 내설된 부스바(20)와, 부스바(20)의 각 지점에 설치된 피더모듈(30)을 통해 선내 각 수요처(L)로 필요한 전력을 공급하게 된다. 따라서 발전설비(G)로부터 선내 각 수요처(L)로 전력을 공급하기 위한 전력 케이블의 포설을 최소화할 수 있으며, 선내에 송전 선로의 구성을 간소화시킬 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에 따른 전력공급시스템(S)은, 일반 전력 케이블이 아닌 부스바(20)를 통해 전력을 공급하게 되므로, 상대적으로 전력 손실을 줄일 수 있으며, 전기적 안정성 또한 우수한 시스템을 구성할 수 있게 된다.

덧붙여, 선각 구조를 이루는 론지(10) 등의 구조부재(10)의 경우, 선체의 길이방향, 폭방향 등의 넓게 분포하게 되는 바, 각 수요처(L)로의 접근성 또한 매우 우수하다고 할 것이다. 나아가, 본 실시예에 따른 전력공급시스템(S)은, 필요한 각 지점에 피더모듈(30)을 설치하여 전력을 분배하는 방식인 바, 전력 분배를 위한 선로 구성 또한 매우 간편하게 되며, 수요처(L)와 부스바(20)의 연결을 위한 케이블(C) 길이 등도 줄어들게 되는 바, 자재비 절감이나 케이블 포설 작업이 용이해지는 효과 등도 기대할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

S: 전력공급시스템 10: 구조부재
20: 부스바 30: 피더모듈

Claims (6)

1. 선박의 선각(船殼) 구조를 이루는 구조부재에 설치되며, 선내 발전설비와 연결되어 전력을 운송하고, 절연체에 의해 상기 구조부재와 절연되는 부스바(bus bar); 및
   상기 부스바에 설치되어 운송된 전력을 인접한 각 수요처로 분배하는 피더모듈;을 포함하는 선박의 전력공급시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 절연체는,
   상기 구조부재에 배치된 부스바 주위에 절연물질을 충전하여, 상기 부스바가 내부에 함침되도록 형성되는 선박의 전력공급시스템.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 피더모듈은,
   상기 부스바에 연결되는 클램핑(clamping) 타입의 부스바커넥터;
   상기 부스바커넥터와 연결되어 과전류를 차단하는 회로차단기;
   상기 회로차단기와 연결되어 수요처로 공급되는 전력의 전압을 조절하는 변압기;
   상기 회로차단기와 연결되어 수요처로 공급되는 전력의 전류를 조절하는 변류기; 및
   각각 케이블이 연결되는 복수개의 케이블소켓을 구비하고, 상기 변압기 및 상기 변류기에 의해 정격 변환된 전력을 각 수요처로 전달하는 케이블커넥터;를 구비하는 선박의 전력공급시스템.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 피더모듈은,
   상기 부스바커넥터, 상기 회로차단기, 상기 변압기, 상기 변류기 및 상기 케이블커넥터가, 바디 내에 일체화되어 하나의 모듈화된 부품으로 제공되는 선박의 전력공급시스템.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 구조부재는, 선체에 횡방향 또는 길이방향으로 배치된 스티프너(stiffner)를 포함하며,
   상기 부스바는, 상기 횡방향 또는 길이방향의 스티프너를 따라 설치되는 선박의 전력공급시스템.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 스티프너는, 웨브(web) 및 플랜지(flange)를 구비하는 'T'자형 또는 'ㄱ'자형의 형강재를 포함하며,
   상기 부스바는, 상기 웨브 및 상기 플랜지 사이의 공간 상에 설치되는 선박의 전력공급시스템.

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