KR20150111007A

KR20150111007A - 연료 공급 시스템 및 이를 포함하는 선박 및 연료 공급 방법

Info

Publication number: KR20150111007A
Application number: KR1020140034138A
Authority: KR
Inventors: 장해기; 이호영; 이재무; 박주태; 이성준; 도현선; 진종운; 이원두
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2015-10-05
Also published as: KR101590800B1

Abstract

연료공급시스템, 이를 포함하는 선박 및 연료 공급 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 연료공급시스템은 연료공급시스템은 액화 천연 가스가 설정된 압력으로 가압되어 저장되는 저장 탱크와, 저장 탱크와 연결되어 상기 액화 천연 가스를 상기 저장 탱크 외부로 펌핑하는 부스터 펌프와, 부스터 펌프와 연결되어 펌핑된 상기 액화 천연 가스를 저장하는 석션 드럼과, 석션 드럼과 연결되어 상기 액화 천연 가스를 압축하는 고압 펌프와, 고압 펌프와 연결되어 상기 액화 천연 가스를 기화시키는 제1 기화기와, 제1 기화기로부터 기화된 액화 천연가스를 연료로 공급받는 제1 엔진과, 부스터 펌프와 연결되는 복수의 소 기화기를 포함하는 제2 기화기, 및 제2 기화기와 연결되고, 상기 제1 엔진으로 공급되는 연료보다 낮은 압력의 연료를 공급받아 구동되는 제2 엔진을 포함할 수 있다.

Description

연료 공급 시스템 및 이를 포함하는 선박 및 연료 공급 방법{FUEL SUPPLY SYSTEM AND SHIP INCLUDING THE SAME AND FUEL SUPPLY METHOD}

본 발명은 연료 공급 시스템 및 이를 포함하는 선박 및 연료 공급 방법에 관한 것이다.

선박은 액화 천연 가스(Liquefied Natural Gas)를 연료로 사용하여 추진될 수 있다. 이를 위하여 선박에는 연료용 액화 천연 가스를 저장하기 위한 액화 천연 가스 저장 탱크가 설치될 수 있다.

이러한 선박의 추진 엔진은 저압, 예를 들어 5bar 내지 10bar의 가스를 연료로 사용하는 엔진(이하, "저압가스 분사엔진"이라 칭함)과 고압, 예를 들어 250bar 이상으로 압축된 가스를 연료로 사용하는 엔진(이하, "고압가스 분사엔진"이라 칭함)일 수 있다.

그리고 고압의 연료가스를 사용하는 고압가스 분사 엔진 중 ME-GI엔진(NAN B&W diesel사의 제품)이 사용되는 경우, 저장 탱크에 저장된 저압의 액화 천연 가스를 고압으로 압축하고 기화시켜, 고압가스 분사 엔진으로 연료를 공급한다.

또한, 저압의 연료가스를 사용하는 저압가스 분사엔진이 사용되는 경우, 저장 탱크에 저장된 액화 천연 가스를 기화시켜 저압가스 분사 엔진으로 연료를 공급하는데, 이 경우 저압가스 분사 엔진의 요구압력에 따라 저장 탱크에 저장된 액화 천연가스를 추가적으로 압축하거나 압축하지 아니할 수 있다.

여기서, 액화 천연 가스는 기화기를 통해서 기화되는데 기화 용량이 증가할수록 비용이 증가하여 고용량의 기화기를 사용할 경우, 고장 등의 이유로 교체 시에도 많은 비용을 필요로 하는 문제점이 있다.

본 발명의 일 실시예는 고압가스 분사 엔진 및 저압가스 분사 엔진이 함께 설치된 선박 또는 부유물에서 각각의 엔진으로 연료를 안정적으로 공급하면서도 시스템을 간소화할 수 있는 연료 공급 시스템, 선박 및 연료 공급 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 저용량의 기화기를 사용하면서도 원하는 온도로 용이하게 도달시켜 엔진에 안정적으로 연료를 공급할 수 있고, 기화기의 교체 및 설치 비용을 감소시킬 수 있는 연료 공급 시스템, 선박 및 연료 공급 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 연료공급시스템은 액화 천연 가스가 설정된 압력으로 가압되어 저장되는 저장 탱크와, 저장 탱크와 연결되어 상기 액화 천연 가스를 상기 저장 탱크 외부로 펌핑하는 부스터 펌프와, 부스터 펌프와 연결되어 펌핑된 상기 액화 천연 가스를 저장하는 석션 드럼과, 석션 드럼과 연결되어 상기 액화 천연 가스를 압축하는 고압 펌프와, 고압 펌프와 연결되어 상기 액화 천연 가스를 기화시키는 제1 기화기와, 제1 기화기로부터 기화된 액화 천연가스를 연료로 공급받는 제1 엔진과, 부스터 펌프와 연결되는 복수의 소 기화기를 포함하는 제2 기화기, 및 제2 기화기와 연결되고, 상기 제1 엔진으로 공급되는 연료보다 낮은 압력의 연료를 공급받아 구동되는 제2 엔진을 포함할 수 있다.

또한, 상기 소 기화기는 제1 연결 배관에 의해서 직렬로 연결되며, 상기 제1 연결 배관과 상기 저장 탱크 사이를 연결하는 제1 압력 조절용 배관을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 연결 배관에 연결된 복수개의 소 기화기 중, 상기 제1 압력 조절용 배관이 연결된 지점 하류측에 위치한 소 기화기는, 상기 부스터 펌프에서 펌핑된 액화 천연 가스 및 상기 제1 압력 조절용 배관을 통하여 상기 저장탱크에서 배출된 기화 가스 중 하나 이상을 상기 제2 엔진의 요구 온도로 가열할 수 있다.

또한, 상기 저장 탱크 하부와 각각 연결된 제 2 연결 배관을 더 포함하고,

또한, 상기 부스터 펌프는 상기 저장 탱크의 외부에 설치되며, 상기 제2 연결 배관에 연결될 수 있다.

또한, 상기 저장 탱크 하부와 각각 연결된 상기 제2 연결 배관을 연결하는 제3 연결 배관을 더 포함하고, 제1 저장 탱크에 저장된 액화 천연 가스를 상기 제2 연결 배관을 통하여 외부로 펌핑하는 제1 부스터 펌프가 동작하지 아니하는 경우, 상기 제3 연결 배관에 연결된 제 2 부스터 펌프에 의해 상기 제1 저장 탱크에 저장된 액화 천연가스가 상기 제1 저장 탱크 외부로 펌핑될 수 있다.

또한, 상기 제2 연결 배관과 상기 제2 기화기를 연결하여, 상기 부스터 펌프를 우회하는 제1 우회 배관을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 부스터 펌프와 상기 석션 드럼 사이의 제4 연결 배관과 상기 저장 탱크를 연결하는 제2 압력 조절용 배관을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 석션 드럼은 상기 부스터 펌프에서 펌핑된 액화 천연 가스 중에서 상기 제2 기화기의 요구 유량에 상응하는 유량이 상기 제2 기화기로 송출될 수 있도록, 상기 제2 기화기의 요구 유량보다 상대적으로 많은 상기 고압펌프의 요구 유량을 완충할 수 있다.

또한, 상기 석션 드럼과 상기 저장 탱크 사이를 연결하는 제 3 압력 조절용 배관을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 석션 드럼과 상기 제 2 기화기를 연결하는 제 2 우회 배관을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 상술한 연료 공급 시스템을 포함하는 선박이 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 선박의 고압가스 분사엔진과 저압가스 분사엔진에 연료를 공급하는 방법에 있어서, (a) 상기 선박의 저장탱크에 설정된 압력으로 가압되어 저장된 액화천연가스 중 적어도 하나의 저장탱크로부터 상기 액화 천연 가스를 펌핑하는 단계와, (b) 상기 펌핑된 액화천연가스 중 일부를 상기 선박에 구비된 석션 드럼에 저장한 후, 상기 고압가스 분사엔진의 요구 유량에 상응하는 양을 상기 고압가스 분사엔진의 요구압력에 상응하도록 승압하고 기화시켜 상기 고압가스 분사엔진에 공급하는 단계; (c) 상기 펌핑된 액화천연가스 중 나머지를 기화시켜 상기 저압가스 분사엔진에 공급하는 단계를 포함하되, 상기 (c)단계에서, 상기 액화천연가스는 복수의 소 기화기에 의해서 다단으로 기화되어 상기 저압가스 분사엔진이 공급될 수 있다.

또한, 상기 저장탱크 중 적어도 하나의 내부압력이 설정된 압력보다 높은 경우, 상기 저장 탱크 내부에서 발생된 기화 가스를 상기 소 기화기 사이를 연결하는 연결 배관으로 배출시켜 감압하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 (d) 단계 이후, 상기 저장 탱크 내부에서 배출된 기화 가스를 상기 소 기화기에서 가열하여 상기 저압가스 분사엔진에 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 저장탱크 중 적어도 하나의 내부압력이 설정된 압력보다 높은 경우, 상기 (a) 단계에서 펌핑된 액화천연가스 일부를 상기 저장탱크 상부에 분사하여, 상기 저장탱크 상부측의 기화된 액화천연가스를 재액화시켜 상기 저장탱크의 내부 압력을 감압하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 저장탱크 중 적어도 하나의 내부 압력이 설정된 압력보다 낮은 경우, 상기 (c)단계에서 기화된 액화천연가스 중 일부를 상기 저장탱크에 공급하여 상기 저장탱크의 내부 압력을 승압시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 저장탱크 중 적어도 하나의 내부 압력이 설정된 압력보다 낮은 경우, 상기 석션 드럼 내부의 기화된 액화천연가스를 상기 저장탱크에 공급하여 상기 저장탱크의 내부 압력을 승압시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 고압가스 분사엔진을 구동하지 아니하는 경우, 상기 (a)단계, 상기 (b) 단계는 수행되지 아니하며, 상기 (c)단계는 상기 저장탱크의 내부 압력으로 송출되어지는 액화천연가스를 이용할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템은 고압 가스를 연료로 사용하는 엔진과 저압 가스를 연료로 사용하는 엔진에 안정적으로 연료 가스를 공급할 수 있다

또한, 복수의 저장 탱크 내부의 압력을 동시에 용이하게 일정 압력을 유지할 수 있도록 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 본 발명의 실시예를 도 1및 도 2를 참조하여 설명하면서, 각 배관에 밸브가 구비될 수 있고, 각 밸브를 제어하여 해당 배관에서 액화 천연 가스 또는 기화된 액화 천연 가스의 유량 및 압력을 제어할 수 있음은 당업자에게 자명하므로, 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 연료 공급 시스템에 관한 것으로, 선박에 설치되어 엔진에 연료를 공급할 수 있는 연료 공급 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 연료 공급 시스템은 액화 천연 가스를 운반하기 위한 액화천연 가스 저장 탱크를 가지는 액화 천연 가스 운반선, 액화 천연 가스를 연료로 사용하는 엔진을 포함하는 컨테이너선, 상선, 탱크선과 같은 선박뿐 아니라, 예를 들어, SRV(Shipboard Regasification Vessel), SRU(Sulfur Recovery Unit), FSRU(floating storage regasification unit)와 같은 해상 부유 구조물에 설치되어 연료를 공급할 있다.

따라서, 본 발명의 연료 공급 시스템은 선박 또는 해상 구조물의 명칭 및 용도에 한정되지 아니하고, 연료로 사용할 수 있는 액화 천연 가스를 저장하는 탱크와, 액화 천연 가스를 연료로 사용하는 엔진을 구비할 수 있는 선박 및 해상 구조물이면, 모두 적용될 수 있을 것이다.

이하에서는, 설명의 편의상 선박으로 명칭하여 설명하나, 본 발명의 실시예에 따른 연료 공급 시스템이 적용되는 대상은, 상술한 바와 같이 협의의 "선박" 에 한정되지 아니한다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템에 대해서 도 1 및 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템을 개략적으로 도시한 구성도로, 도 1에는 연료의 흐름이 도시되어 있고, 도 2에는 내부 압력 제어를 위한 유체의 흐름이 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템(1000)은 선박에 설치되어, 선박의 엔진(500, 600)에 연료가스를 공급하는 연료 공급 시스템(1000)으로써, 복수의 저장 탱크(100, 110), 저장 탱크(100, 110)와 각각 연결되어 있는 부스터 펌프(200, 210), 부스터 펌프(200, 210)와 연결되어 있는 석션 드럼(250), 석션 드럼(250)과 연결되어 있는 고압 펌프(270), 고압 펌프(270)와 제1 엔진(500)을 연결하는 제1 기화기(290), 부스터 펌프(200)와 제2 엔진(600) 사이에 연결되어 있는 복수의 제2 기화기(351, 353)를 포함한다.

이하에서는 설명을 용이하게 하기 위해서 도 1에 도시한 2개의 저장 탱크를 각각 제1 저장 탱크(100) 및 제2 저장 탱크(110)로 설명한다.

부스터 펌프(200, 210)는 저장 탱크의 개수와 동일하게 설치되어 제1 저장 탱크(100) 및 제2 저장 탱크(110)와 각각 연결될 수 있다. 따라서 이하에서는 제1 저장 탱크(100)와 연결되는 부스터 펌프는 제1 부스터 펌프(200)라 하고, 제2 저장 탱크(110)와 연결되는 부스터 펌프는 제2 부스터 펌프(210)라 한다.

각각의 저장 탱크(100, 110)에는 액화 천연 가스가 저장될 수 있으며, 액화 천연 가스 운반선에서 액화 천연 가스를 저장하는 저장 탱크이거나, 엔진에 사용하기 위한 연료인 액화 천연 가스 저장 탱크 일 수 있다. 저장 탱크(100, 110)는 천연 가스를 액화시켜 저장하기 위해서 대략 -163℃의 온도를 유지한다.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 저장 탱크(100, 110)는 가압 탱크로서 대기압 보다 높은 압력으로 유지되면서 액화 천연 가스를 내부에 저장할 수 있다. 복수의 저장 탱크(100, 110)는 병렬로 연결될 수 있다.

여기서, 병렬은 엔진(500, 600)으로 연료를 공급하는 연료공급라인에 대해서 저장 탱크(100, 110)가 병렬인 것을 의미하며, 더 나아가 저장 탱크(100, 110)뿐 만 아니라 연료 공급라인의 일부 구성과 함께 특정 모듈로서, 나머지 연료공급라인에 대해 병렬일 수 있다.

예를 들어, 도 1을 참조하면, 제1 저장탱크(100) 및 제1 부스터 펌프(200)로 구성되는 제1 모듈은 제2 저장탱크(110) 및 제2 부스터 펌프(210)로 구성되는 제 2 모듈에 대해서 병렬을 구성하며, 제1 모듈 및 제2모듈은 나머지 연료 공급라인을 구성하는 석션 드럼(250) 상류측에 병렬로 연결될 수 있다.

도 1에서는 2개의 저장 탱크(100, 110)가 병렬로 연결되었으나 저장 탱크의 용량 및 설치되는 곳의 크기 등을 고려해서 그 이상 개수의 저장탱크가 설치되어 병렬로 연결될 수 있다.

부스터 펌프(200, 210)는 저장 탱크(100, 110)의 외부에 위치하며, 저장 탱크(100, 110) 내부의 액화 천연 가스를 외부로 펌핑한다.

또한, 부스터 펌프(200, 210)는 저장 탱크보다 적은 개수로 설치되어 복수의 저장 탱크(100, 110)와 연결될 수 있다.

예를 들어, 도 1에서는 2개의 저장탱크(100, 110)가 부스터 펌프(200, 210)에 각각 연결 된 후, 후단의 연료공급라인에 병렬로 연결되는 것으로 예시되었으나, 추가 설치되는 저장탱크는 추가적인 부스터 펌프 없이, 도1에 도시된 부스터 펌프(200, 210)의 어느 하나 이상에 연결되어 설치될 수 있다.

예를 들어, 3개 이상의 저장 탱크가 설치되는 경우에는 1개의 저장 탱크에 1개의 부스터 펌프가 연결되고, 나머지 2개의 저장 탱크에 1개의 부스터 펌프가 설치될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 부스터 펌프(200, 210)는 저장 탱크(100, 110)의 하부, 예를 들어 저장 탱크(100, 110) 내의 액화 천연 가스 액면(液面) 아래 또는 저장 탱크의 바닥면에 설치된 제1 연결 배관(L11)과 각각 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르며, 제1 저장 탱크(100) 및 제2 저장 탱크(110)의 하부에는 제1 연결 배관(L11)이 각각 설치되어 제1저장 탱크(100) 및 제2 저장 탱크(110) 외부에 위치하는 제1 부스터 펌프(200) 및 제2 부스터 펌프(210)와 각각 연결됨으로써, 제1 저장 탱크(100) 및 제2 저장 탱크(110) 내의 액화 천연 가스가 바로 제1 부스터 펌프(200) 및 제2 부스터 펌프(210)로 유입되므로, 제1 부스터 펌프(200) 및 제2 부스터 펌프(210)의 펌핑 효율이 증가될 수 있다.

즉, 종래에는 액화 천연 가스를 저장 탱크의 외부로 펌핑하기 위하여 저장 탱크 내부에 부스터 펌프가 위치되었는데, 이와 같은 경우 부스터 펌프는 저장 탱크 내부에서 액화 천연 가스에 잠긴 상태로 위치되어 액화 천연 가스를 저장 탱크의 상부 방향으로 펌핑하고, 펌핑된 액화 천연 가스는 저장 탱크 상부를 지나 저장 탱크의 외부로 배출된 후 이송되었다.

그런데, 이와 같이 저장 탱크 내에서 액화 천연 가스가 배관을 통하여 저장 탱크의 상부로 이동하는 동안 액화 천연 가스는 기화 가스가 충진된 저장 탱크의 상부측을 지나게 되므로, 액화 천연 가스보다 상대적으로 높은 온도의 기화 가스와 열교환하여 배관을 지나는 액화 천연 가스의 일부가 배관 내에서 기화될 수 있다.

이처럼 액화 천연 가스가 지나는 배관 내에서 액화 천연 가스가 기화되면 기화된 가스만큼 펌핑 효율이 떨어지게 되어 펌핑을 위해서 더 많은 전력을 소모하게 될 수 있다.

이와 비교할 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템은 저장 탱크(100, 110) 하부에 연결된 제1 연결 배관(L11)을 통하여 배출된 액화 천연 가스가 기화 가스와 열교환 없이 바로 부스터 펌프(200, 210)를 통하여 펌핑되므로 부스터 펌프(200, 210)의 펌핑 효율이 증가될 수 있다. 이에 따라, 액화 천연 가스를 펌핑하기 위한 전력 소모를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따라서 복수의 저장 탱크(100, 110)와 복수의 부스팅 펌프(200, 210)가 설치되는 경우, 이웃하는 제1 연결 배관(L11)은 제2 연결 배관(L12)으로 연결될 수 있다. 따라서 복수의 부스팅 펌프(200, 210) 중 어느 하나가 작동하지 않더라도 나머지 부스팅 펌프(200, 210)를 이용하여 저장 탱크(100, 110) 내의 액화 천연 가스를 펌핑할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 부스팅 펌프(200, 210)는 제1 엔진 또는 제2 엔진에 공급하는 액화 천연 가스의 유량, 부스터 펌프의 고장 및 유지 복수, 또는 전력 감소와 같은 필요에 의해서 작동하지 않을 수 있다. 이 점에 대해서는, 추후 상세히 설명한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 부스터 펌프(200, 210)는 대략 5bar 내지 10bar로 연료 가스를 펌핑할 수 있다. 이 때, 본 명세서에서는 부스터 펌프(200, 210)가 대략 5 bar 내지 10 bar 로 밀어내는 것을 가정하여 설명하나, 이는 본 발명의 이해와 설명의 편의를 도모하기 위한 것에 불과하며, 부스터 펌프의 부스팅 압력은 설계 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

저장 탱크(100, 110) 내부의 액화 천연 가스는 부스터 펌프(200, 210)에 의하여 펌핑되어 제3 연결 배관(L13)을 통해서 석션 드럼(250)으로 공급될 수 있다.

이때, 제1 저장 탱크(100) 및 제2 저장 탱크(110) 내의 액화 천연 가스는 제1 부스터 펌프(200) 및 제2 부스터 펌프(210)에 의해서 각각 펌핑되어 제3 연결 배관(L13)을 통해서 하나로 합쳐져 석션 드럼(250)으로 공급될 수 있다.

여기서, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수개의 저장탱크(100, 110) 중 설정된 어느 하나의 저장탱크(예를 들어, 제1 저장탱크(100)) 내의 액화 천연 가스가 부스터 펌프(예를 들어, 제1 부스터 펌프(200))에 의해서 펌핑되어 석션 드럼(250)으로 이송된 후, 나머지 저장탱크(예를 들어, 제2 저장탱크(200))내의 액화 천연 가스가 부스터 펌프(예를 들어, 제2 부스터 펌프(210))에 의해 펌핑되어 석션 드럼(250)으로 이송될 수 도 있다.

석션 드럼(250)은 부스터 펌프(200, 210)로부터 펌핑된 액화 천연 가스를 전달 받아 액화 천연 가스를 일시적으로 저장한다. 석션 드럼(250)은 액화 천연 가스를 일정량 저장하여 석션 드럼(250)과 연결된 고압 펌프(270)에 안정적으로 액화 천연 가스를 공급하기 위한 버퍼 탱크의 기능을 수행할 수 있다.

석션 드럼(250)의 내부는 대기압 이상의 압력으로 가압될 수 있으며, 예를 들어, 부스터 펌프(200, 210)의 송출 압력과 유사하게 5bar 내지 10bar의 압력으로 가압될 수 있다.

보다 상세하게는, 석션 드럼(250) 내의 압력은 부스터 펌프(200, 210)의 송출 압력, 석션 드럼(250)과 연결된 고압 펌프(270)의 요구 유량, 석션 드럼(250) 내의 기화 가스량 제어 등을 고려하여 다양한 설정 압력으로 제어될 수 있다.

고압 펌프(270)는 석션 드럼(250)으로부터 전달되는 액화 천연 가스의 압력을 고압으로 승압시키기 위한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면 250bar 내지 300bar의 고압으로 액화 천연 가스를 승압시킨다. 여기서, 고압 펌프(270)는 본 발명이 적용되는 환경에 따라 다양하게 구성될 수 있다.

예를 들어, 고압 펌프(270)는 복수 개의 펌프가 다단으로 연결되어 액화 천연 가스를 순차적으로 압축하여 제1 엔진(500)의 요구 압력으로 송출할 수 있다.

예를 들어, 고압 펌프는 하나의 펌프로 구성되어, 액화 천연 가스를 고압으로 압축하여, 제1 엔진(500)의 요구압력으로 송출할 수 있다.

예를 들어, 고압 펌프(270)는 2개의 펌프가 병렬로 연결되어 구성될 수 있다. 이와 같이 2개의 펌프가 병렬로 연결된 상태에서 하나의 펌프는 주 펌프로서, 일반적으로 액화 천연 가스를 고압 압축하는 경우에 사용될 수 있으며, 나머지 하나의 펌프는 예비적인 경우 즉, 주 펌프의 고장 또는 유지 보수시에 사용될 수 있다.

제1 기화기(290)는 고압 기화기로서 고압 펌프(270)로부터 전달되는 고압의 액화 천연 가스를 열매체와 열교환시킴으로써 액화 천연 가스를 기화시켜 제1 엔진(500)으로 전달할 수 있다. 제1 기화기(290)는 공지된 다양한 구성일 수 있다.

예를 들어, 제1 기화기(290)는 히터일 수 있다.

예를 들어, 제1 기화기(290)는 해수, 청수, 또는 글리콜워터 등을 열매개수단으로 사용할 수 있다.

제1 엔진(500)은 예를 들어, 250bar이상의 고압의 연료에 의해 동작되는 고압 가스 분사 엔진(예를 들어, ME-GI엔진)일 수 있으며, 제1 기화기로(290)부터 승압된 고압의 천연 가스를 연료로 사용한다.

한편, 액화 천연 가스는 부스터 펌프(200, 210)에 의하여 제3 연결 배관(L13)을 지나는 동안 제3 연결 배관(L13)으로부터 분기된 제4 연결 배관(L14)을 통하여 제2 기화기(351, 353)로 공급된다. 이때, 제4 연결 배관(L14)은 제2 기화기(351, 353)로 공급되는 공급량을 조절하기 위하여 제4 연결 배관(L14)에는 밸브가 설치될 수 있다.

한편, 제2 기화기(351, 353)는 복수의 소 기화기를 포함하며, 소 기화기들은 직렬 연결될 수 있다. 설명의 편의상, 제4 연결 배관과 직접 연결되는 소 기화기부터 순서대로 제1 소 기화기(351), 제2 소 기화기(353)라 한다. 물론, 제4 연결 배관과 제2 엔진 사이에 더 많은 수의 소 기화기가 연결되더라도 제4 연결 배관과 직접 연결되는 소 기화기부터 순서대로 제1 소화기, 제2 소화기라 한다.

소 기화기 사이는 제5 연결 배관(L15)를 통해서 직렬 연결될 수 있다.

예를 들어, 도 1에서와 같이 두 개의 제2 기화기(351, 353)가 설치될 경우, 제1 소 기화기(351)와 제2 소 기화기(353)는 제5 연결 배관(L15)으로 연결된다. 제2 기화기(351, 353)는 저압 기화기로서 부스터 펌프(200, 210)로부터 전달되는 액화 천연 가스를 기화시킨다. 제2 기화기(351, 353)는 열매체와 열교환시킴으로써 액화 천연 가스를 기화시켜 제2 엔진(600)으로 전달할 수 있다.

여기서, 제2 기화기(351, 353)는 상술한 제1 기화기(290)와 유사하게 히터이거나, 기타 공지된 바와 같이 해수, 청수 또는 글리콜워터를 열매개수단으로 사용할 수 있다.

이때, 제1 소 기화기(351) 및 제2 소 기화기(353)는 제1 기화기(290)보다 용량이 작은 소형 기화기 일 수 있다. 즉, 제1 기화기(290)가 -150℃의 액화 천연 가스를 제1 엔진의 요구 온도로 한 번에 가열 기화 시킬 수 있데 비해서, 제1 소 기화기(351) 및 제2 소 기화기(353)는 -150℃의 액화 천연 가스를 -100℃와 같이 제2 엔진(600)에 공급되는 천연 가스의 온도 보다 낮은 온도로 가열시킬 수 있다.

따라서, 제1 소 기화기(351) 및 제2 소 기화기(353)가 소형 기화기일 경우, 제1 소 기화기(351) 및 제2 소 기화기(353)는 제5 연결 배관(L15)에 의해서 직렬로 연결되어, 다단으로 액화 천연 가스를 가열 기화시켜 제2 엔진(600)에 공급시킬 수 있다.

예를 들어, 제1 소 기화기(351)와 제2 소 기화기(353)가 직렬로 연결되고, 제1 소 기화기(351)가 -150℃의 액화 천연 가스를 -100℃로 가열 기화시키면, 제2 소 기화기(353)는 -100℃ 기화된 천연 가스를 제2 엔진의 요구 온도로 가열 시킨다.

물론, 소 기화기는 다양한 용량을 가질 수 있으며, 도 1에 도시한 개수보다 추가로 더 설치될 수 있다.

예를 들어 -150℃의 액화 천연 가스를 20℃까지 가열 기화시킬 때, 60℃ 상승 가능한 소 기화기를 사용할 경우 3개의 소 기화기를 직렬 연결한 후 다단으로 가열 기화시킬 수 있으며, 60℃만큼 상승 가능한 소 기화기 2개와 30℃만큼 상승 가능한 소 기화기 2개를 직렬로 연결한 후 다단으로 가열 기화시킬 수 있다.

도 1에서는 제2 기화기가 제1 소 기화기(351) 및 제2 소 기화기(353)를 포함하는 것을 예로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 설치되는 곳의 크기 및 소 기화기의 용량을 고려해서 더 많은 개수의 소 기화기가 설치되어 제5 연결 배관(L15)으로 직렬로 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서와 같이, 소 기화기를 직렬로 연결해서 다단으로 가열 기화시키면 고가의 고용량 기화기를 사용하는 것보다 상대적으로 저렴한 작은 용량의 소형 기화기를 사용할 수 있으므로, 하나의 기화기를 사용하는 것보다 비용을 절감할 수 있다.

또한, 다단으로 소 기화기를 설치할 경우 어느 하나의 소 기화기가 고장 나더라도 고장난 소 기화기만 교체할 수 있어, 용이하게 교체시킬 수 있고 교체로 인한 비용을 감소시킬 수 있다.

또한, 저장 탱크 내의 압력도 용이하게 제어할 수 있다. 이에 대해서는 이하 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다.

다시, 도 1을 참조하면, 제2 엔진(600)은 저압, 예를 들어 5bar 내지 10bar의 연료가 공급되어 구동될 수 있는 저압가스 분사 엔진일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 제2 엔진(600)은 중유 또는 가스를 이용하여 구동될 수 있는 이중 연료 엔진(dual fuel engine, DF 엔진)일 수 있다.

또한, 제2 엔진(600)은 선박에 필요한 전기를 공급하기 위한 발전용 엔진일 수 있으며, 필요에 따라서 추진 엔진으로도 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 저장 탱크(100, 110) 내의 압력 조절을 위하여, 상술한 구성과 저장 탱크(100, 110)는 다양하게 연결될 수 있다.

예를 들어, 부스터 펌프(200, 210)와 석션 드럼(250) 사이의 제3 연결 배관(L13)은 저장 탱크(100)와 제1 압력 조절용 배관(L21)으로 연결될 수 있다.

예를 들어, 제2 기화기(350)와 제2 엔진(600) 사이의 제5연결 배관(L15)은 저장 탱크(100, 110)와 제2 압력 조절용 배관(L22)으로 연결될 수 있다.

예를 들어, 저장 탱크(100, 110)와 석션 드럼(250)은 제3 압력 조절용 배관(L23)으로 연결될 수 있다.

예를 들어, 제1 압력 조절용 배관(L21)은 제4 압력 조절용 배관(L24)으로 연결될 수 있고, 제2 압력 조절용 배관(L22)은 제5 압력 조절용 배관(L25)으로 연결될 수 있다.

이 때, 각각의 제1 내지 제5 압력 조절용 배관(L21, L22, L23, L24, L25)은 밸브에 의해서 유량이 제어될 수 있으며, 여기서 유량 제어는 작업자에 의해 수동으로 제어되거나, 기타 공지된 제어 수단에 의해서 자동으로 제어될 수 있다.

상술한 제1 내지 제5 압력 조절용 배관(L21, L22, L23, L24, L25)에 대해서는 이후, 도2를 참조하여 상세히 후술한다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 연료 공급 시스템의 연료 공급 방법에 대해서 상세히 설명한다.

도 1의 실시예에서는 2 개의 저장 탱크 및 2개의 부스터 펌프를 가지는 연료 공급 시스템을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상술한 바와 같이, 저장탱크와 부스터 펌프는 추가적으로 더 구비될 수 있으며, 이 때, 부스터 펌프의 수는 저장탱크의 수 보다 적을 수 있다. 또한 제2 기화기는 2개의 소 기화기를 포함하는 연료 공급 시스템을 도시하였으나, 추가로 더 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 연료 공급 시스템의 연료 공급 방법에 의하면, 저장 탱크(100, 110) 내에 저장된 액화 천연 가스를 부스터 펌프(200, 210)로 부스팅하여 석션 드럼(250)에 1차적으로 저장(점선 A 참고)하고, 고압 펌프(270)에서 고압으로 승압시킨 후 제1 기화기(290)에서 기화시켜 제1 엔진(500)으로 공급할 수 있다.

또한, 저장 탱크(100, 110)에 저장된 액화 천연 가스를 부스터 펌프(200, 210)로 부스팅하여 제2 기화기(350)로 전달(점선 B참조)하여 제2 기화기(350)에서 기화시켜 제2 엔진(600)으로 공급할 수 있다.

각각의 부스터 펌프(200, 210)는 동일한 펌핑 압력과 유량으로 동시에 저장 탱크(100, 110)로부터 액화 천연 가스를 펌핑하거나, 복수개의 저장탱크(100, 110) 중 어느 하나의 탱크(예를 들어, 100)로부터 액화 천연 가스를 먼저 펌핑하고, 순차적으로 나머지 저장 탱크(예를 들어, 110)로부터 액화 천연 가스를 펌핑할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수개의 부스터 펌프(200, 210) 중 일부(예를 들어, 200)를 작동시키고, 나머지(예를 들어, 210)는 작동하지 않을 수 있다.

보다 상세하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 저장 탱크(100, 110)와 부스터 펌프(200, 210)를 연결하는 각각의 제1 연결 배관(L11)은 제2 연결 배관(L12)으로 연결되어 있다. 따라서, 필요에 의해, 복수의 부스터 펌프 중 어느 하나의 부스터 펌프를 이용하여 하나의 저장 탱크 내의 액화 천연 가스만을 펌핑하여 석션 드럼(250)에 저장할 수 있으며, 나머지 부스터 펌프를 필요에 따라서 구동하지 아니하여 소비되는 전력을 절감할 수 있다.

또한, 복수개의 부스터 펌프(200, 210) 중 일부의 부스터 펌프(예를 들어, 210)가 고장나거나 유지보수가 필요한 경우, 상술한 바와 같이 정상 작동하는 부스터 펌프(예를 들어, 200)를 이용하여 펌핑하고, 유지보수가 필요한 부스터 펌프(예를 들어, 210)는 작동하지 아니할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 석션 드럼(250)은 일종의 버퍼 탱크 역할을 수행할 수 있다.

보다 상세하게는, 석션 드럼(250)은 부스터 펌프(200, 210)에서 펌핑된 액화 천연 가스 중에서 제2 기화기(351, 353)의 요구 유량에 상응하는 유량이 제2 기화기(351, 353)로 송출될 수 있도록, 제2 기화기(351, 353)의 요구 유량보다 상대적으로 많은 고압펌프(270)의 요구 유량을 완충하는 버퍼 탱크의 기능을 수행할 수 있다

만일, 본 발명의 실시예에 따른 석션드럼(250)이 없다면, 고압 펌프(270)에서 요구하는 유량이 제2 기화기(351, 353)에서 요구하는 유량보다 상대적으로 많으므로, 부스터 펌프(200, 210)에서 펌핑되어 송출되는 액화 천연 가스는 고압 펌프(270)로만 유입될 수 있다. 이 경우, 제2 기화기(351, 353)에 유입되는 액화 천연 가스는 상대적으로 극히 적거나 없어서, 제2 엔진(600)을 구동할 수 없게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 석션 드럼(250)은 부스터 펌프(200, 210)에서 펌핑된 액화 천연 가스의 일정 유량을 저장하는 버퍼 탱크로서, 고압 펌프(270)의 요구 유량에 상응하는 일정 유량을 고압 펌프(270)로 안정적으로 공급한다.

또한, 석션 드럼(250)은 제2 기화기(351, 353)의 요구 유량보다 상대적으로 많은 고압 펌프(270)의 요구 유량을 완충할 수 있고, 따라서 부스터 펌프(200, 210)에서 펌핑된 액화 천연 가스 중 제2 기화기(351, 353)의 요구 유량에 상응하는 일정 유량이 제2 기화기(351, 353)로 송출될 수 있다.

여기서, 석션 드럼(250) 내부의 압력은 부스터 펌프(200, 210)의 송출 압력, 고압 펌프(270)의 요구 유량 및 내부 기화 가스량 제어 등을 고려하여 다양하게 설정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 석션 드럼(250)의 내부 압력은 고압 펌프(270) 후단의 압력에 비해서 상대적으로 작으므로 용이하게 관리될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 엔진(500)을 구동하지 않고 제2 엔진(600)을 구동하는 경우가 있을 수 있다.

예를 들어, 선박이 안벽 또는 특정 장소에 정박하여 추진 엔진을 필요로 하지 않아 제1 엔진을 구동하지 않는 경우, 또는 제1 엔진(500)이 고장이 나거나 유지 보수 등의 이유로 제1 엔진(500)을 구동하지 않는 경우가 있을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템은 부스터 펌프(200, 210)를 우회하여 저장 탱크(100, 110)와 제2 기화기(351, 353)를 연결하는 제1 우회 배관(L31)을 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 저장 탱크(100, 110)는 설정된 압력으로 가압하여 액화 천연 가스를 저장하는 가압 탱크 일 수 있다.

따라서, 제1 엔진(500)을 구동하지 아니하고 제2 엔진(600)만 구동하는 경우, 부스터 펌프(200, 210)를 구동하지 아니할 수 있고, 상술한 제1 우회 배관(L31)을 이용하여 저장 탱크(100, 110)의 내부 압력으로 액화 천연 가스를 제2 기화기(351, 353)로 송출(점선 C 참조)할 수 있다. 이 경우, 모든 부스터 펌프(200, 210)를 구동하지 아니하므로, 이에 따른 소비 전력을 절감할 수 있다는 장점이 있다.

여기서, 저장 탱크(100, 110) 내부 압력이 부스터 펌프(200, 210)의 송출 압력 또는 제2 엔진(600)의 요구 압력과 유사하도록 제어할 수 있음은, 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명할 것이다.

만일, 저장 탱크(100, 110) 내부 압력을 부스터 펌프(200, 210)의 송출 압력 또는 제2 엔진(600)의 요구 압력보다 낮게 제어하는 경우에는 부스터 펌프(200, 210)에서 액화 천연 가스를 부스팅하여 제2 기화기(351, 353)로 송출할 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 연료 공급 시스템은 석션 드럼(250)과 제4 연결 배관(L14)을 연결하는 제2 우회 배관(L32)을 더 포함할 수 있고, 이 경우, 석션 드럼(250)으로부터 제2 기화기(350)에 바로 액화 천연 가스를 공급할 수 있다.

앞서 상술한 바와 같이, 석션 드럼(250)의 내부 압력은 앞서 설명한 바와 같이, 부스터 펌프(200, 210)의 송출 압력, 고압 펌프(270)의 요구 유량 및 석션 드럼(250)의 내부 기화 가스량 제어 등에 따라서 다양하게 설정될 수 있으며, 여기서, 제2 엔진의 요구압력을 더 고려할 수 있다.

여기서, 석션 드럼(250)의 내부 압력이 제2 엔진(600)의 요구 압력보다 높은 경우 석션 드럼으로부터 바로 제2 기화기(351, 353)에 액화 천연 가스를 공급하여 액화 천연 가스를 기화시킨 후 제2 엔진(600)으로 연료를 공급하는 것도 가능하다. 이때, 제2 우회 배관(L32)에 밸브가 구비되어 제2 기화기(351, 353)에 공급되는 유량 및 압력을 제어할 수 있음은 당업자에게 자명한 사실이므로 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 일 실시예에서는 제2 우회 배관(L32)이 제1 소 기화기(353)와 연결된 제4 연결 배관(L14)과 연결된 것을 도시하였으나, 제2 우회 배관(L32)은 분기(미도시)되어 소 기화기를 연결하는 제5 연결 배관(L15)과 연결될 수 있다.

한편, 저장 탱크(100, 110)의 내부는 일정한 압력을 유지해야 하나, 외부 환경의 변화 및 기화 가스(boil off gas, BOG)로 인해서 내부 압력이 변화될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템은 이처럼 내부 압력이 변화된 경우 저장 탱크의 내부 압력을 일정하게 유지 하기 위해서 압력 조절이 가능하다.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템에서 복수의 저장 탱크 내부의 압력을 조절하는 방법을 구체적으로 설명한다.

도 2를 참조하면, 저장 탱크(100, 110) 내부에 기화 가스가 증가하여 내부 압력이 설정된 내부 압력보다 상승하면 부스터 펌프(200, 210)로 펌핑된 액화 천연 가스를 제1 압력 조절용 배관(L21)을 통해서 다시 저장 탱크(100, 110)로 주입(점선 D참조)하여 내부 압력을 설정된 내부 압력으로 낮출 수 있다.

즉, 펌핑된 액화 천연 가스가 제1 압력 조절용 배관(L21)을 통해서 저장 탱크(100, 110) 상부에서 내부에 스프레이 분사되면, 분사되는 액화 천연 가스의 낮은 온도로 인해서 저장 탱크 내부의 기화 가스가 재 액화되어 기화 가스의 부피가 감소하고, 이로 인해서 저장 탱크(100, 110) 내부의 압력이 낮아질 수 있다.

또한, 저장 탱크(100, 110) 내부의 기화 가스는 제2 압력 조절용 배관(L22)을 통해서 제2 기화기(351, 353)로 배출(점선 E 참조)시켜 제2 엔진(600)의 연료로 사용할 수 있다.

예를 들어, 저장 탱크(100, 110)의 내부 압력이 바로 제어된다고 가정하자. 이 경우, 저장 탱크(100, 110) 상단의 기화 가스의 압력은 대략 9바이고, 온도는 액체 천연 가스보다 상대적으로 높아 대략 -130 ℃일 수 있다. 이 경우, 저장 탱크(100, 110) 내부의 압력을 감압시키기 위하여, 저장 탱크(100, 110) 상단의 기화 가스가 제2 압력 조절용 배관(L22)을 통하여 배출하면, 배출된 기화 가스는 제2 소기화기(353)로 이송하는 과정에서, 압력은 대략 5바 내지 9바 사이로 감압되고, 온도는 상대적으로 상승하여 대략 -100℃일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 제1 소 기화기(351)는 액화 천연 가스(대략 `163℃)를 대략 -100℃까지 1차 가열할 수 있다. 따라서, 저장 탱크(100, 110)에서 저장되었다가 제1 소 기화기에서 1차 가열되어 기화된 액화 천연가스와, 저장 탱크(100, 110)에서 배출되어 제2 압력 조절 배관으로 이송되면서 감압 및 온도가 상승한 기화 가스가 유사하므로, 제2 소 기화기(353)는 이를 혼합하건, 어느 하나를 제2 엔진(600)의 요구 온도로 가열할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 저장 탱크(100, 110)의 내부 압력이 설정된 값보다 상승하여 감압이 필요한 경우, 저장 탱크(100, 100)의 상부에 저장된 기화 가스를 배출하되, 배출된 기화 가스를 제2 소 기화기(353)에서 제2 엔진(600)의 요구 온도로 가열하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 제2 기화기(350)를 상대적으로 저가인 저용량의 소 기화기(351, 353)를 복수개로 구비하면서, 비용적인 측면에서 장점이 있다.

이상은 저장 탱크로부터 배출되는 기화 가스 및 복수의 소 기화기로부터 배출되는 천연 가스의 온도를 정해진 값으로 설정한 것을 예로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 기화 가스의 배출 온도 및 소 기화기의 용량에 따라서 배출되는 천연 가스의 온도를 다르게 설정할 수 있다.

이상에서와 같이, 제2 압력 조절용 배관(L22)을 이용하여 저장 탱크 내부의 압력을 감압시키는 것은, 기화 가스 자체를 배출시키는 것이므로, 기 설명한 제1 압력 조절용 배관(L21)을 이용하여 기화 가스를 재 액화시켜 감압시키는 것보다 빠른 속도로 진행될 수 있다.

반대로, 저장 탱크(100, 110)의 내부 압력이 설정된 내부 압력보다 감소하면, 제3 압력 조절용 배관(L23)을 통해서 석션 드럼(250) 내의 기화 가스를 저장 탱크(100, 110)로 주입(점선 F 참조)하거나 제2 기화기(351, 353)로부터 배출되는 천연 가스를 제2 압력 조절용 배관(L22)을 통해서 저장 탱크(100, 110)로 주입(점선 G 참조)하여 내부 압력을 설정된 내부 압력으로 상승시킬 수 있다.

이때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 석션 드럼(250)의 설정된 내부 압력을 저장 탱크(100, 110)와 유사하거나, 설정된 압력만큼 상대적으로 높도록 제어할 수 있고, 이 경우, 별도의 압력 변화 없이 기화 가스를 저장 탱크(100, 110)로 바로 주입하여 저장 탱크(100, 110)의 내부 압력을 설정된 내부 압력으로 상승시킬 수 있다.

또한, 제2 기화기(351, 353)로 배출되는 천연 가스의 압력이 저장 탱크(100, 110)의 설정된 내부 압력과 유사한 경우, 별도의 압력 변화 없이 저장 탱크(100, 110)로 바로 주입하여 저장 탱크(100, 110)의 내부 압력을 상승시킬 수 있다.

물론, 제2 기화기(350)에서 배출되는 천연 가스의 압력이 저장 탱크(100, 110)의 설정된 내부 압력보다 상대적으로 높은 경우, 제1 압력 조절용 배관(L21)에 구비되는 밸브(미도시)를 제어하여, 저장탱크(100, 110) 내의 내부 압력을 설정된 압력으로 승압시킬 수 있다.

제2 압력 조절용 배관(L22)은 기 설명한 바와 같이 저장 탱크의 내부 압력을 줄일 경우뿐 아니라, 저장 탱크의 내부 압력을 증가시킬 경우 모두 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 저장 탱크(100, 110)의 내부 압력 조절은 각각의 저장 탱크와 연결된 압력 조절용 배관을 통해서 동시에 실시되어 제1 저장 탱크(100) 및 제2 저장 탱크(110)의 내부 압력이 함께 동일하게 조절될 수 있다.

또한, 제1 저장 탱크(100)와 제2 저장 탱크(110)의 내부 압력이 동일한 경우뿐 아니라, 서로 다른 내부 압력을 가지는 경우에도 앞서 설명한 바와 같은 방법으로 내부 압력을 조절하면 함께 동일한 압력으로 조절될 수 있다.

예를 들어, 부스터 펌프(200, 210)와 제1 압력 조절용 배관(L21)간의 연결은 밸브를 이용하여 차폐하되, 복수개의 저장탱크(100, 110)의 상부를 제2 압력 조절용 배관(L22) 및 제5 압력 조절용 배관(L25)를 이용하여 연통시키는 경우, 복수개의 저장탱크(100, 110)간의 상이한 내부 압력이 분산되어 평형을 이룰 수 있다.

예를 들어, 제2 기화기(351, 353)와 제2 압력 조절용 배관(L22)간의 연결은 밸브를 이용하여 차폐하되, 복수개의 저장탱크(100, 110)의 상부를 제1 압력 조절용 배관(L21) 및 제4 압력 조절용 배관(L24)를 이용하여 연통시킨 경우, 마찬가지로 복수개의 저장탱크(100, 110)간의 상이한 내부 압력이 분산되어 평형을 이룰 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수개의 저장탱크(100, 110)의 상부 공간을 연통시켜, 상이한 내부 압력을 분산시켜 평형을 이룸으로써, 손 쉽게 압력을 조절할 수 있다.

도 2에 도시한 2개의 저장 탱크에 대해서 내부 압력 조절을 실시하는 것을 설명하였으나, 그 이상의 저장 탱크를 가지는 연료 공급 시스템에서도 동일한 방법으로 내부 압력을 조절할 수 있으며 병렬로 연결된 모든 저장 탱크의 내부 압력이 동일한 압력으로 재 설정될 수 있다.

이상에서, 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 방법을 이용하면 복수의 저장 탱크의 내부 압력을 일정하게 유지시킬 수 있으므로, 안정적으로 액화 천연 가스를 제1 엔진 또는 제2 엔진으로 공급할 수 있다.

이상에서 본 발명의 여러 실시예에 대하여 설명하였으나, 지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100, 110: 저장 탱크 200, 210: 부스터 펌프
250: 석션 드럼 270: 고압 펌프
290: 제1 기화기 351: 제1 소 기화기
353: 제2 소 기화기
500: 제1 엔진 600: 제2 엔진
1000: 연료 공급 시스템
L11, L12, L13, L14, L15: 연결 배관
L21, L22, L23, L24, L25: 압력 조절용 배관
L31, L32: 우회 배관

Claims

액화 천연 가스가 설정된 압력으로 가압되어 저장되는 저장 탱크와,
상기 저장 탱크와 연결되어 상기 액화 천연 가스를 상기 저장 탱크 외부로 펌핑하는 부스터 펌프와,
상기 부스터 펌프와 연결되어 펌핑된 상기 액화 천연 가스를 저장하는 석션 드럼과,
상기 석션 드럼과 연결되어 상기 액화 천연 가스를 압축하는 고압 펌프와,
상기 고압 펌프와 연결되어 상기 액화 천연 가스를 기화시키는 제1 기화기와,
상기 제1 기화기로부터 기화된 액화 천연가스를 연료로 공급받는 제1 엔진과,
상기 부스터 펌프와 연결되는 복수의 소 기화기를 포함하는 제2 기화기, 및
상기 제2 기화기와 연결되고, 상기 제1 엔진으로 공급되는 연료보다 낮은 압력의 연료를 공급받아 구동되는 제2 엔진
을 포함하는 연료 공급 시스템.
제1항에 있어서,
상기 소 기화기는 제1 연결 배관에 의해서 직렬로 연결되며, 상기 제1 연결 배관과 상기 저장 탱크 사이를 연결하는 제1 압력 조절용 배관을 더 포함하는 연료 공급 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제1 연결 배관에 연결된 복수개의 소 기화기 중, 상기 제1 압력 조절용 배관이 연결된 지점 하류측에 위치한 소 기화기는, 상기 부스터 펌프에서 펌핑된 액화 천연 가스 및 상기 제1 압력 조절용 배관을 통하여 상기 저장탱크에서 배출된 기화 가스 중 하나 이상을 상기 제2 엔진의 요구 온도로 가열하는 연료 공급 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 저장 탱크 하부와 각각 연결된 제 2 연결 배관을 더 포함하고,
상기 부스터 펌프는 상기 저장 탱크의 외부에 설치되며, 상기 제2 연결 배관에 연결되는 연료 공급 시스템.
제4항에 있어서,
상기 저장 탱크 하부와 각각 연결된 상기 제2 연결 배관을 연결하는 제3 연결 배관을 더 포함하고,
제1 저장 탱크에 저장된 액화 천연 가스를 상기 제2 연결 배관을 통하여 외부로 펌핑하는 제1 부스터 펌프가 동작하지 아니하는 경우,
상기 제3 연결 배관에 연결된 제 2 부스터 펌프에 의해 상기 제1 저장 탱크에 저장된 액화 천연가스가 상기 제1 저장 탱크 외부로 펌핑되는 연료 공급 시스템.
제 4항에 있어서,
상기 제2 연결 배관과 상기 제2 기화기를 연결하여, 상기 부스터 펌프를 우회하는 제1 우회 배관을 더 포함하는 연료 공급 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 부스터 펌프와 상기 석션 드럼 사이의 제4 연결 배관과 상기 저장 탱크를 연결하는 제2 압력 조절용 배관을 더 포함하는 연료 공급 시스템.
제7항에 있어서,
상기 석션 드럼은 상기 부스터 펌프에서 펌핑된 액화 천연 가스 중에서 상기 제2 기화기의 요구 유량에 상응하는 유량이 상기 제2 기화기로 송출될 수 있도록, 상기 제2 기화기의 요구 유량보다 상대적으로 많은 상기 고압펌프의 요구 유량을 완충하는 연료 공급 시스템.
제 1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 석션 드럼과 상기 저장 탱크 사이를 연결하는 제 3 압력 조절용 배관을 더 포함하는 연료 공급 시스템.
제 1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 석션 드럼과 상기 제 2 기화기를 연결하는 제 2 우회 배관을 더 포함하는 연료 공급 시스템.
제1 항 내지 제3 항 중 어느 하나의 항에 따른 연료공급 시스템이 구비된 선박.
선박의 고압가스 분사엔진과 저압가스 분사엔진에 연료를 공급하는 방법에 있어서,
(a) 상기 선박의 저장탱크에 설정된 압력으로 가압되어 저장된 액화천연가스 중 적어도 하나의 저장탱크로부터 상기 액화 천연 가스를 펌핑하는 단계와,
(b) 상기 펌핑된 액화천연가스 중 일부를 상기 선박에 구비된 석션 드럼에 저장한 후, 상기 고압가스 분사엔진의 요구 유량에 상응하는 양을 상기 고압가스 분사엔진의 요구압력에 상응하도록 승압하고 기화시켜 상기 고압가스 분사엔진에 공급하는 단계;
(c) 상기 펌핑된 액화천연가스 중 나머지를 기화시켜 상기 저압가스 분사엔진에 공급하는 단계를 포함하되,
상기 (c)단계에서,
상기 액화천연가스는 복수의 소 기화기에 의해서 다단으로 기화되어 상기 저압가스 분사엔진에 공급되는 연료공급방법.
제12항에 있어서,
(d) 상기 저장탱크 중 적어도 하나의 내부압력이 설정된 압력보다 높은 경우, 상기 저장 탱크 내부에서 발생된 기화 가스를 상기 소 기화기 사이를 연결하는 연결 배관으로 배출시켜 감압하는 단계를 더 포함하는 연료공급방법.
제13항에 있어서,
상기 (d) 단계 이후, 상기 저장 탱크 내부에서 배출된 기화 가스를 상기 소 기화기에서 가열하여 상기 저압가스 분사엔진에 공급하는 단계를 더 포함하는 연료 공급 방법.
제12항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 저장탱크 중 적어도 하나의 내부압력이 설정된 압력보다 높은 경우, 상기 (a) 단계에서 펌핑된 액화천연가스 일부를 상기 저장탱크 상부에 분사하여, 상기 저장탱크 상부측의 기화된 액화천연가스를 재액화시켜 상기 저장탱크의 내부 압력을 감압하는 단계를 더 포함하는 연료공급방법.
제12항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 저장탱크 중 적어도 하나의 내부 압력이 설정된 압력보다 낮은 경우, 상기 (c)단계에서 기화된 액화천연가스 중 일부를 상기 저장탱크에 공급하여 상기 저장탱크의 내부 압력을 승압시키는 단계를 더 포함하는 연료공급방법.
제12항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 저장탱크 중 적어도 하나의 내부 압력이 설정된 압력보다 낮은 경우, 상기 석션 드럼 내부의 기화된 액화천연가스를 상기 저장탱크에 공급하여 상기 저장탱크의 내부 압력을 승압시키는 단계를 더 포함하는 연료공급방법.
제12항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 고압가스 분사엔진을 구동하지 아니하는 경우, 상기 (a)단계, 상기 (b) 단계는 수행되지 아니하며,
상기 (c)단계는 상기 저장탱크의 내부 압력으로 송출되어지는 액화천연가스를 이용하는 연료공급방법.