KR20150086640A - 선박 또는 해양구조물 - Google Patents

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KR20150086640A
KR20150086640A KR1020140006547A KR20140006547A KR20150086640A KR 20150086640 A KR20150086640 A KR 20150086640A KR 1020140006547 A KR1020140006547 A KR 1020140006547A KR 20140006547 A KR20140006547 A KR 20140006547A KR 20150086640 A KR20150086640 A KR 20150086640A
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윤상득
박봉운
신성호
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대우조선해양 주식회사
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Abstract

본 발명의 선박 또는 해양구조물은, LNG를 저장하고 재기화하는 선박 또는 해양구조물로서, 선박 또는 해양구조물에 마련되어 선박 또는 해양구조물에서 발생하는 폐열을 공급받아 LNG를 천연가스로 재기화시키는 재기화부; 재기화부에서 재기화된 천연가스를 육상으로 공급하는 가스 공급부; 및 선박 또는 해양구조물에 마련되며 가스 공급부로부터 천연가스를 공급받아 전력을 생산하는 전력 생산부를 포함하여, 천연가스 및 전력을 육상으로 공급할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

선박 또는 해양구조물{Ship Or Offshore Platform}
본 발명은 선박 또는 해양구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박 또는 해양구조물에서 발생하는 폐열을 공급받아 LNG를 천연가스로 재기화시키면서, 재기화된 천연가스의 일부로 선박 또는 해양구조물에서 전력을 생산함으로써, 천연가스 및 전력을 육상으로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박 또는 해양구조물이 관한 것이다.
친환경 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 천연가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는, 액화된 액화천연가스의 상태로 LNG 캐리어(특히, LNG 수송선)에 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.
LNG 수송선은, 액화천연가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 액화천연가스를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 LNG 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다. 통상, 이러한 LNG 수송선은 LNG 저장탱크 내의 액화천연가스를 액화된 상태 그대로 육상에 하역하며, 하역된 LNG는 육상에 설치된 LNG 재기화 설비에 의해 재기화된 후 천연가스의 소비처로 가스배관을 통해 운반된다.
이러한 육상의 LNG 재기화 설비는 천연가스 시장이 잘 형성되어 있어 안정적으로 천연가스의 수요가 있는 곳에 설치하는 경우에는 경제적으로 유리한 것으로 알려져 있다. 그러나, 천연가스의 수요가 계절적, 단기적 또는 주기적으로 있는 천연가스 소요처의 경우에는, 높은 설치비와 관리비로 인해, 육상에 LNG 재기화 설비를 설치하는 것이 경제적으로 매우 불리하다.
특히, 자연재해 등에 의해 육상의 LNG 재기화 설비가 파괴될 경우, LNG 수송선이 소요처에 LNG를 싣고 도달한다 하더라도, 그 LNG를 재기화할 수 없다는 점에서 기존 LNG 수송선을 이용한 천연가스 운반은 한계성을 안고 있다.
이에 따라, 예를 들면, LNG 수송선에 LNG 재기화 설비를 마련하여, 해상에서 액화천연가스를 재기화하고, 그 재기화를 통해 얻어진 천연가스를 육상으로 공급하는 해상 LNG 재기화 시스템이 개발되었다. 그리고, 이러한 해상 LNG 재기화 시스템과 관련된 선행기술로는 한국 특허 제 0569621 호(엑손모빌 오일 코포레이션, 수송선 상에서 액화천연가스를 가스화하는 방법 및 시스템), 미국 특허 제 6,546,739 호(Exmar Offshore Company, Method and apparatus for offshore LNG regasification), 미국 특허 제 6,578,366 호(Moss Maritime AS, Device for evaporation of liquefied natural gas), 미국 특허 제 6,688,114 호(El Paso Corporation LNG CARRIER, 미국 특허 제 6,598,408 호(El Paso Corporation, Method and apparatus for transporting LNG), 한국 특허 제0467963 호(강도욱, 앨앤지 알브이의 가스화 장치 운전 방법), 미국 특허 제 6,945,049 호(Hamworthy KSE a.s., Regasification system and method), 한국 특허 제 0504237 호(대우조선해양 주식회사, 선저 개구부를 막을 수 있는 차폐수단이 구비된 선박), 한국 특허 제 0474522 호(대우조선해양 주식회사, 해수 가열 시스템), 한국 특허공개 제 2003 -0090686 호(라이프 호에그 운트 코. 에이에스에이, 선박 및 하역 시스템), 미국 특허공개 제 2005-0061002A 호(Shipboard regasification for LNG carriers with alternate propulsion plants), 한국 특허공개 제 2004-0105801 호(엑셀레이트 에너지 리미티드 파트너쉽, 개량된 LNG 운반선), 한국 실용등록 제0410836 호(삼성중공업 주식회사, 액화 천연가스선의 액화천연가스 재기화 시스템) 등이 있다.
이러한 종래의 LNG 재기화 선박은, LNG 저장탱크에 저장된 액화천연가스의 재기화를 위해 기화기 등의 설비를 선박에 구비하며, 또한, 재기화된 천연가스를 육상 소요처로 공급하기 위해, 시스템 내 배관과 육상 소요처의 가스배관을 연결시키는 연결장치, 그리고, 천연가스의 하역이 이루어지는 동안 선박의 위치를 유지시키는 선박위치 유지장치 등을 구비한다.
미국 특허 제 6,578,366 호
본 발명은 재기화된 LNG와 전기를 육상으로 공급할 수 있는 선박 또는 해양구조물을 제공하고자 한다.
육상에 재기화 및 발전 설비를 구축할 때의 부지확보의 문제와 건설 비용의 문제를 해결하여, 해상으로부터 가스와 전력을 공급할 수 있으며, 해상에 마련됨으로써 안전사고가 발생하였을 때에도 사고피해 범위를 한정시키고 직접적인 인명피해를 최소화시킬 수 있도록 하며, 이동시킬 수 있는 가스 및 전력 공급 설비를 제공하고자 한다. 또한 발전과정에서의 폐열을 이용하여 LNG를 재기화시킴으로써 에너지 효율을 높일 수 있는 구조물을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, LNG를 저장하고 재기화하는 선박 또는 해양구조물에 있어서,
상기 선박 또는 해양구조물에 마련되어 상기 선박 또는 해양구조물에서 발생하는 폐열을 공급받아 상기 LNG를 천연가스로 재기화시키는 재기화부;
상기 재기화부에서 재기화된 상기 천연가스를 육상으로 공급하는 가스 공급부; 및
상기 선박 또는 해양구조물에 마련되며 상기 가스 공급부로부터 상기 천연가스를 공급받아 전력을 생산하는 전력 생산부를 포함하여,
상기 천연가스 및 전력을 육상으로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박 또는 해양구조물이 제공된다.
바람직하게는, 상기 전력 생산부에서 냉각수로 공급된 후 배출되는 온수의 폐열을 상기 재기화부로 전달하는 폐열 회수부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 온수는 상기 재기화부로 폐열을 전달하고 냉각되어 상기 전력 생산부에 냉각수로 재공급될 수 있다.
바람직하게는, 상기 선박 또는 해양구조물에 마련되며 LNG 운반선으로부터 공급받은 LNG가 저장되는 LNG 저장부를 더 포함하되, 상기 LNG 저장부에서 발생하는 증발가스(Boil Off Gas)는 상기 전력 생산부 또는 가스 공급부에 공급될 수 있다.
바람직하게는, 상기 LNG 저장부에서 발생하는 상기 증발가스는 상기 재기화부에서의 LNG 재기화에 앞서 콜드 스타트용 연료로 상기 전력 생산부에 공급될 수 있다.
바람직하게는 상기 전력 생산부는, 상기 천연가스를 연소시킨 고온의 연소가스로 구동되는 가스 터빈과, 상기 가스 터빈을 구동시키고 배출되는 상기 연소가스로 생성시킨 증기로 구동되는 증기 터빈을 포함하여, 상기 가스 터빈 및 증기 터빈으로 발전할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, LNG를 저장하고 재기화하는 선박 또는 해양구조물에 있어서,
상기 선박 또는 해양구조물에서 발생하는 폐열을 공급받아 상기 LNG를 천연가스로 재기화시키고 육상으로 공급하면서, 재기화된 상기 천연가스의 일부로 상기 선박 또는 해양구조물에서 전력을 생산함으로써,
상기 천연가스 및 전력을 육상으로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박 또는 해양구조물이 제공된다.
본 발명의 선박 또는 해양구조물은, LNG 저장탱크로부터 공급된 LNG를 재기화하여 선박 또는 해양구조물의 외부로 재기화된 천연가스를 공급하고, LNG 저장탱크에서 발생하는 BOG 또는 재기화된 천연가스를 연료로 발전하여 선박 또는 해양구조물의 외부로 전기를 공급함으로써, 천연가스와 전력을 육상에 공급할 수 있다.
본 발명을 통해 육상에서의 부지확보의 문제와 건설 비용의 문제를 해결하여, 해상으로부터 가스와 전력을 공급할 수 있고, 수요가 있는 장소로 해상을 통해 이동하여 신속하게 재기화된 LNG와 전력을 공급할 수 있다. 청정연료인 LNG를 이용함으로써 발전으로 인한 환경영향을 최소화하며, 설비의 사고 발생시에도 방사능 유출 등의 추가 피해가 발생하지 않으며, 피해발생 규모를 한정시킬 수 있고, 인명피해를 줄일 수 있다.
또한 고정적인 육상 설비와는 달리, 전력 수요의 급격한 증감에도 설비 규모의 확장 및 축소를 용이하게 하고, 장치 운용을 유연하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 또는 부유식 해상 구조물이 운용되는 개념을 개략적으로 도시한다.
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 실시예에 따른 선박 또는 해양구조물(100)이 운용되는 개념을 개략적으로 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 선박 또는 해양구조물(100)은, LNG를 저장하고 재기화하는 선박 또는 해양구조물(100)에 있어서, 선박 또는 해양구조물(100)에 마련되어 선박 또는 해양구조물(100)에서 발생하는 폐열을 공급받아 LNG를 천연가스로 재기화시키는 재기화부(110)와, 재기화부(110)에서 재기화된 천연가스를 육상으로 공급하는 가스 공급부(120)와, 선박 또는 해양구조물(100)에 마련되며 가스 공급부(120)로부터 천연가스를 공급받아 전력을 생산하는 전력 생산부(130)를 포함하여, 천연가스 및 전력을 육상으로 공급할 수 있다.
본 실시예에서 선박 또는 해양구조물(100)이라 함은, 자체 추진장치를 갖추거나 이를 갖추지 않고 운반선으로 이동시키는 선박과 특수 선박을 모두 포함하는 의미이다.
종래에 해상에서 LNG를 재기화시켜 천연가스를 육상으로 공급하는 RV(Regasification Vessel)나 FSRU(Floating Storage Regasification Unit)가 알려져 있으나, 본 실시예는 RV나 FSRU의 천연가스 공급 기능과 함께, 천연가스로 발전하여 전력 공급 기능까지 수행하는 구조물을 제안한다. 이러한 구조물은 해상에서 전력과 천연가스를 공급할 수 있으므로 FENU(Floating Electric power and NG supply Unit)으로 명명할 수 있을 것이다.
재기화부(110)는 LNG를 고압의 천연가스로 재기화시키고, 가스 공급부(120)는 이러한 고압의 천연가스를 공급받아 필요한 압력으로 감압시킬 수 있고, 육상의 천연가스 소비처로 공급하거나 전력 생산부(130)에 발전 연료로 공급한다.
선박 또는 해양구조물(100)에는, 전력 생산부(130)에서 냉각수로 공급된 후 배출되는 온수의 폐열을 상기 재기화부(110)로 전달하는 폐열 회수부(140)가 마련되고, 폐열 회수부(140)로부터 재기화부(110)로 전달된 온수는 재기화부(110)로 폐열을 전달하면서 냉각되어 전력 생산부(130)에 냉각수로 재공급될 수 있다.
상술한 전력 생산부(130)는, 천연가스를 연소시킨 고온의 연소가스로 구동되는 가스 터빈(미도시)과, 가스 터빈을 구동시키고 배출되는 연소가스로 생성시킨 증기로 구동되는 증기 터빈(미도시)을 포함하여, 가스 터빈 및 증기 터빈으로 발전하는, 복합화력발전설비(combined cycle power plant)가 구비될 수 있다.
이와 같이 복합화력발전설비는, 화석연료를 연소시켜 생성한 고온의 연소가스로 가스 터빈을 구동시켜 일차적으로 전력을 생산한 후, 가스터빈에서 배출되는 고온의 배기를 열원으로 증기를 생산하여, 그 증기로 증기 터빈을 구동시켜 이차적으로 전력을 생산하는 발전 설비이다.
복합화력발전설비에서는 증기를 발생시킨 후의 배기, 증기 터빈을 구동시키고 배출되는 증기를 복수한 냉각수, 가스 터빈과 증기 터빈의 구동에 의한 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하는 발전기(generator)에 공급되는 냉각수 등을 통해 폐열이 발생하는데, 본 실시예의 폐열 회수부(140)에서는 그 중 냉각수로 공급된 후 배출되는 온수의 폐열을 재기화부(110)로 전달하여 LNG 재기화를 위한 열원으로 활용하여 에너지 효율을 높인다.
폐열 회수부(140)는 전력 생산부(130)에서 발생하는 폐열을 저장하였다가 열 에너지가 필요한 설비로 공급하도록 마련되는 에너지 저장 설비(142)와, 에너지 저장 설비로부터 공급받은 열 에너지를 재기화부(110)로 전달하는 에너지 공급 설비(141)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 에너지 저장 설비와 에너지 공급 설비는 전력 생산부(130)에서의 폐열을 흡수한 온수를 통해 열 에너지를 재기화부(110)로 전달하지만, 배기 등에 포함된 폐열도 활용할 수 있다.
한편, 선박 또는 해양구조물(100)에는 LNG 운반선(C)으로부터 공급받은 LNG가 저장되는 복수의 LNG 저장탱크를 포함하는 LNG 저장부(150)가 더 마련되며, LNG 저장부(150)에서 발생하는 증발가스(Boil Off Gas)는 전력 생산부(130)에 연료로 공급되거나 가스 공급부(120)로 공급될 수 있다.
LNG 저장부(150)는 LNG 운반선(C)과 같은 LNG 공급설비로부터 LNG를 공급받아 저장하며, 데크 하부에 마련되는 복수의 LNG 저장탱크(미도시)를 포함할 수 있다.
이와 같은 LNG 저장부(150)의 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 전력 생산부(130)에 콜드 스타트용 연료로 공급하여 전력 생산부(130)를 구동시킬 수 있다.
즉, 전력 생산부(130)의 초기 가동시 폐열 회수부(140)를 통해 저장할 수 있는 폐열이 없으므로 폐열 회수부로부터 재기화부(110)에서의 LNG 재기화를 위한 열 에너지 공급이 어렵다. 따라서 LNG 저장부(150)에서 발생한 증발가스를 먼저 전력 생산부(130)에 콜드 스타트(cold start)용 연료로 공급하여 전력 생산부를 구동시키고, 전력 생산부(130)의 구동에 따라 폐열이 발생하면 이를 폐열 회수부(140)에서 회수하여 재기화부(110)로 열 에너지를 전달하여 LNG를 재기화시킨다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, LNG를 저장하고 재기화하는 선박 또는 해양구조물(100)에 있어서,
선박 또는 해양구조물(100)에서 발생하는 폐열을 공급받아 LNG를 천연가스로 재기화시키고 육상으로 공급하면서, 재기화된 천연가스의 일부로 선박 또는 해양구조물(100)에서 전력을 생산함으로써, 천연가스 및 전력을 육상으로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박 또는 해양구조물(100)이 제공된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 선박 또는 해양구조물(100)은, LNG 저장탱크로부터 공급된 LNG를 재기화하여 선박 또는 해양구조물(100)의 외부로 천연가스를 공급하고, LNG 저장탱크에서 발생하는 BOG 또는 재기화시킨 천연가스를 연료로 발전하여 전기도 공급할 수 있다. 전력 생산부(130)에서 냉각수로 공급된 후 배출되는 온수의 폐열을 이용하여 LNG를 재기화함으로써 선박 또는 해양구조물(100)의 에너지 효율도 높일 수 있다.
본 발명은 해상에서 운용되는 선박 또는 해양구조물(100)을 통해 육상의 부지확보의 문제와 건설 비용의 문제를 해결하면서 가스와 전력을 공급할 수 있고, 천연가스 또는 전력 수요가 있는 장소로 해상을 통해 이동하여 신속하게 재기화된 LNG와 전력을 공급할 수 있다. 특히 청정연료인 LNG를 이용하여 발전함으로써 발전시 환경영향을 최소화하고, 설비의 사고 발생시에도 방사능 유출 등의 추가 피해가 발생하지 않으며, 사고 시 피해지역을 해양으로 한정시키므로 인명 거주지역 피해를 막아 인명사고발생 규모를 줄일 수 있다.
또한 고정적인 육상 설비와는 달리, 전력 수요의 급격한 증감에도 설비 규모의 확장 및 축소를 용이하게 하여 신속하게 대처할 수 있고, 장치 운용을 유연하게 할 수 있다.
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.
C: LNG 운반선
100: 선박 또는 해양구조물
110: 재기화부
120: 가스 공급부
130: 전력 생산부
140: 폐열 회수부
150: LNG 저장부

Claims (7)

  1. LNG를 저장하고 재기화하는 선박 또는 해양구조물에 있어서,
    상기 선박 또는 해양구조물에 마련되어 상기 선박 또는 해양구조물에서 발생하는 폐열을 공급받아 상기 LNG를 천연가스로 재기화시키는 재기화부;
    상기 재기화부에서 재기화된 상기 천연가스를 육상으로 공급하는 가스 공급부; 및
    상기 선박 또는 해양구조물에 마련되며 상기 가스 공급부로부터 상기 천연가스를 공급받아 전력을 생산하는 전력 생산부를 포함하여,
    상기 천연가스 및 전력을 육상으로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박 또는 해양구조물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전력 생산부에서 냉각수로 공급된 후 배출되는 온수의 폐열을 상기 재기화부로 전달하는 폐열 회수부를 더 포함하는 선박 또는 해양구조물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 온수는 상기 재기화부로 폐열을 전달하고 냉각되어 상기 전력 생산부에 냉각수로 재공급되는 것을 특징으로 하는 선박 또는 해양구조물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 선박 또는 해양구조물에 마련되며 LNG 운반선으로부터 공급받은 LNG가 저장되는 LNG 저장부를 더 포함하고,
    상기 LNG 저장부에서 발생하는 증발가스(Boil Off Gas)는 상기 전력 생산부 또는 가스 공급부에 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 선박 또는 해양구조물.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 LNG 저장부에서 발생하는 상기 증발가스는 상기 재기화부에서의 LNG 재기화에 앞서 콜드 스타트(cold start)용 연료로 상기 전력 생산부에 공급되는 것을 특징으로 하는 선박 또는 해양구조물.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 전력 생산부는
    상기 천연가스를 연소시킨 고온의 연소가스로 구동되는 가스 터빈; 및
    상기 가스 터빈을 구동시키고 배출되는 상기 연소가스로 생성시킨 증기로 구동되는 증기 터빈을 포함하여,
    상기 가스 터빈 및 증기 터빈으로 발전하는 것을 특징으로 하는 선박 또는 해양구조물.
  7. LNG를 저장하고 재기화하는 선박 또는 해양구조물에 있어서,
    상기 선박 또는 해양구조물에서 발생하는 폐열을 공급받아 상기 LNG를 천연가스로 재기화시키고 육상으로 공급하면서, 재기화된 상기 천연가스의 일부로 상기 선박 또는 해양구조물에서 전력을 생산함으로써,
    상기 천연가스 및 전력을 육상으로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박 또는 해양구조물.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109322738A (zh) * 2017-07-31 2019-02-12 中集海洋工程有限公司 将退役平台改造为lng发电平台的方法及该lng发电平台

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