KR20160052125A - 운항중인 선박 및 신조선박에 평형 수 처리 시스템과 같은 대 전력 부하에 전력을 공급하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

운항중인 선박 및 신조선박에 평형 수 처리 시스템과 같은 대 전력 부하에 전력을 공급하기 위한 장치는 제1 발전기로부터 제1 전력을 공급받는 제1 전력 패널, 제2 발전기로부터 제2 전력을 공급받는 제2 전력 패널, 상기 제1 발전기 및 상기 제2 발전기의 운전을 제어하는 싱크로 패널, 상기 제1 전력 패널로부터 상기 제1 전력을 공급받아 부하로 상기 제1 전력을 공급하는 전력 공급 패널 및 항해 운전 모드와 평형 수 처리 모드에 따라 상기 제2 전력 패널로부터 공급되는 상기 제2 전력의 공급을 제어하는 버스 타이 패널을 포함할 수 있다.

Description

운항중인 선박 및 신조선박에 평형 수 처리 시스템과 같은 대 전력 부하에 전력을 공급하기 위한 장치{APPARATUS FOR SUPPLYING POWER TO BIG ELECTRIC CONSUMERS LIKE BALLAST WATER TREATMENT SYSTEM TO VESSELS NEW AND/OR IN SERVICE}

선박의 발전/배전 용량에 비해 대 전력 부하로 간주될 수 있는 평형 수 처리 시스템에 전력을 공급하기 위한 장치에 연관되며, 구체적으로는 발전기 및 배전 시스템을 이용하여 평형 수 처리 시스템에 전력을 공급하는 장치에 관한 것이다.

선박 평형 수는 선박의 무게 중심을 유지하기 위해 선박의 하부나 좌우에 설치된 탱크에 채워 넣는 바닷물로써, 한 국가의 연안에서 채운 평형 수를 다른 국가의 연안에서 배출 시 외래 해양 생물체가 연안에 배출되어 연안 해안 생태계가 파괴되는 문제를 일으키고 있다. 따라서 해양 생태계의 혼란을 막고 보호하고자, 국제항해에 종사하는 선박에 평형 수 처리 장치(Ballast Water Treatment System, 이하 BWTS)를 설치하도록 법적으로 강제화하기 위한 목적으로 규정이 제정되었고 현재 발효 전 단계 상태에 있다.

선박 평형 수 처리장치는 현재 여러 방식이 존재하며, 대표적으로 UV FILTER TYPE, 전기분해 방식, OZONE 방식 등이 있다. 이들 장비들은 선박의 종류와 크기에 비례하는 처리 용량을 가진 BWTS가 사용되며 이 용량에 비례한 구동 전력을 필요로 한다. 특히, 원유운반선, 벌크선, 다목적 운반선들은 평형 수 탱크 용량이 크므로 이에 따라 BWTS 용량 또한 비례하여 크다. 따라서, 평형 수 처리 장치에 전력을 공급하는 장치가 필요하다.

본 발명의 목적은 평형 수 처리 장치의 용량에 비례한 전력을 공급 및 제어할 수 있는 운항중인 선박 및 신조선박에 평형 수 처리 시스템과 같은 대 전력 부하에 전력을 공급하기 위한 장치를 제공하는 것에 있다.

운항중인 선박 및 신조선박에 평형 수 처리 시스템과 같은 대 전력 부하에 전력을 공급하기 위한 장치는 제1 발전기로부터 제1 전력을 공급받는 제1 전력 패널, 제2 발전기로부터 제2 전력을 공급받는 제2 전력 패널, 제1 발전기 및 제2 발전기의 운전을 제어하는 싱크로 패널, 제1 전력 패널로부터 제1 전력을 공급받아 부하로 제1 전력을 공급하는 전력 공급 패널 및 항해 운전 모드와 평형 수 처리 모드에 따라 제2 전력 패널로부터 공급되는 제2 전력의 공급을 제어하는 버스 타이 패널을 포함할 수 있다. 여기에서의 버스 타이 패널은, 항해 운전 모드의 경우, 제2 전력 패널로부터 부하로 제2 전력을 공급하도록 제어하고, 평형 수 처리 모드의 경우, 제2전력 패널로부터 평형 수 처리 시스템으로 제2 전력을 공급하도록 제어하도록 구성이 가능하다.

버스 타이 패널은, 항해 운전 모드와 평형 수 처리 모드에 따라 메인 스위치 보드로부터 연결 또는 차단하는 차단기를 포함할 수 있으며, 차단기는, 항해 운전 모드인 경우, 제1 전력 및 제2 전력이 부하로 공급되도록, 메인 스위치 보드로부터 제2 전력 패널을 전기적으로 연결하도록 구성가능하며, 평형 수 처리 모드인 경우, 제2 전력이 평형 수 처리 시스템에 공급되도록, 메인 스위치보드로부터 제2 전력 패널을 전기적으로 차단하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 평형 수 처리 장치의 용량에 비례한 전력을 공급 및 제어할 수 있어 전력 낭비를 줄여줄 수 있는 장점이 있다.

도 1은 일실시예에 따른 메인 스위치보드의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 일실시예에 따른 메인 스위치보드의 구성도를 나타낸 예시 도면이다.
도 3은 다른 일실시예에 따른 메인 스위치보드의 구성도를 나타낸 예시 도면이다.
도 4는 또 다른 일실시예에 따른 메인 스위치보드의 구성도를 나타낸 예시 도면이다.
도 5는 또 다른 일실시예에 따른 메인 스위치보드의 구성도를 나타낸 예시 도면이다.

이하에서, 일부 실시예들을, 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

아래 설명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다.

또한 특정한 경우는 이해를 돕거나 및/또는 설명의 편의를 위해 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.

도 1은 일실시예에 따른 메인 스위치보드의 구성을 나타낸 블록도이다.

메인 스위치보드(100)는 발전기 패널(110), 싱크로 패널(120), 전력 공급 패널(130) 및 버스 타이 패널(140)을 포함할 수 있다.

일실시예에 따르면, 발전기 패널(110)은 제1 발전기로부터 제1 전력을 공급받을 수 있다. 싱크로 패널(120)은 제1 발전기의 운전을 제어할 수 있다. 전력 공급 패널(130)은 발전기 패널(110)로부터 제1 전력을 공급 받아 부하로 제1 전력을 공급할 수 있다.

또한, 발전기 패널(110)은 제2 발전기로부터 제2 전력을 공급받을 수 있다. 싱크로 패널(120)은 제2 발전기의 운전 역시 제어할 수 있다.

이와 같이 발전기 패널(110)은 제1 발전기 및 제2 발전기로부터 각각 제1 전력 및 제2 전력을 공급받을 수 있으며, 발전기 패널(110)은 제1 발전기로부터 제1 전력을 공급받는 제1 전력 패널 및 제2 발전기로부터 제2 전력을 공급받는 제2 전력 패널을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이 발전기 패널(110)은 하나의 패널을 통해 제1 전력 및 제2 전력을 제1 발전기 및 제2 발전기로부터 각각 공급받을 수도 있고, 제1 전력 패널 및 제2 전력 패널과 같이 2 개의 패널을 통해 각각 공급받을 수도 있다.

또한, 상기 제1 전력 패널 및 제1 발전기와 상기 제2 전력 패널 및 제2 발전기는 싱크로 패널(120)을 중심으로 양측에 각각 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 전력 패널 및 제1 발전기는 싱크로 패널(120)을 기준으로 좌측에 배치될 수 있고, 제2 전력 패널 및 제2 발전기는 싱크로 패널(120)을 기준으로 우측에 배치될 수 있다. 이와 같이, 제1 전력 패널 및 제1 발전기와 제2 전력 패널 및 제2 발전기를 싱크로 패널을 중심으로 양측에 각각 배치함으로써, 메인 스위치보드(100)가 항해 운전 모드인지 또는 평형수 처리 모드인지에 따라 상기 제1 전력 및 제2 전력의 공급을 버스 타이 패널(140)이 효율적으로 제어할 수 있다.

버스 타이 패널(140)은 항해 운전 모드와 평형 수 처리 모드에 따라 상기 발전기 패널(110) 또는 제2 전력 패널로부터 공급되는 제2 전력의 공급을 제어할 수 있다. 제2 발전기는 제1 발전기와 물리적으로 서로 상이한 발전기이다. 제2 발전기는 평형 수 처리 모드에서 제2 전력을 평형 수 처리 시스템으로 공급할 수 있다.

구체적으로, 버스 타이 패널(140)은 항해 운전 모드인 경우, 제2 전력 패널로부터 부하로 제2 전력을 공급하도록 제어하고, 평형수 처리 모드인 경우, 제2 전력 패널로부터 평형수 처리 시스템으로 제2 전력을 공급하도록 제어할 수 있다.

다른 일실시예에 따르면, 메인 스위치보드(100)는 차단기를 더 포함할 수 있다. 차단기는 제2 발전기가 제1 발전기와 병렬 운전하도록 제어할 수 있다. 메인 스위치보드(100)가 항해 운전 모드인 경우, 차단기는 제2 발전기가 제1 발전기와 병렬 운전 하도록 제어할 수 있다. 메인 스위치보드(100)가 평형 수 처리 모드인 경우, 차단기는 제2 발전기가 평형 수 처리 시스템에 제2 전력을 공급하도록 제어할 수 있다.

차단기는 항해 운전 모드와 평형수 처리 모드에 따라 메인 스위치 보드로부터 제2 전력 패널을 전기적으로 연결 또는 차단할 수 있다. 구체적으로, 항해 운전 모드인 경우, 차단기는 제1 전력 및 제2 전력이 부하로 공급되도록, 메인 스위치보드(100)로부터 제2 전력 패널을 전기적으로 연결할 수 있다.

또한, 차단기는, 평형수 처리 모드인 경우, 제2 전력이 평형수 처리 시스템에 공급되도록 메인 스위치보드(100)로부터 제2 전력 패널을 전기적으로 차단할 수 있다.

일실시예에 따르면, 메인 스위치보드(100)는 일반적인 배전 시스템의 구성에서 탈피하여 선내 설치된 복수 개의 발전기 중 한대를 배전시스템 외측에 배치하여 평상시엔 일반 발전기와 동일한 목적으로 사용하고, BWTS 운전 시에는 BWTS 전용 발전기로도 이용할 수 있도록 구현할 수 있다.

이하에서는, 메인 스위치보드가 수행하는 다양한 동작이나 응용들이 설명되는데, 상기 발전기 패널, 싱크로 패널, 전력 공급 패널 및 버스 타이 패널 중 어느 구성을 특정하지 않더라도 본 발명의 기술분야에 대한 통상의 기술자가 명확하게 이해하고 예상할 수 있는 정도의 내용은 통상의 구현으로 이해될 수 있으며, 본 발명의 권리범위가 특정한 구성의 명칭이나 물리적/논리적 구조에 의해 제한되는 것은 아니다.

도 2는 일실시예에 따른 메인 스위치보드의 구성도를 나타낸 예시 도면이다.

일실시예에 따르면, 도 2는 신조 선박의 배전반 구성 형태(200)이다. 이 배전반 구성 형태는 전 세계 조선소에서 동일한 구성으로 제작되고 있는 형태이다. 국내 조선소에서 건조되는 선박 또한 도 2의 형태와 동일하게 제작 및 설치되고 있다.

AC220V 피드 패널(FEED PANEL)은 AC220V 전력 부하에 전원을 공급하기 위해 마련 된 전력 공급 패널이다. NO.1(2) AC440V 피드 패널은 NO.1 & NO.2 이중화로 구성된 AC440V 전력 부하에 전원을 공급하기 위해 마련된 공급 패널이다. NO.1 GSP는 배전반 좌우측에 NO.1 & NO.2 이중화로 구성된 기관실(E/R) PUMP 구동용 조작 패널이다.

NO.1,2,3 젠 패널(GEN PANEL)은 각각의 발전기를 연결/차단하고 전력을 공급받기 위한 패널이다. 싱크로 패널(SYNCHRO. PANEL)은 발전기의 병렬 운전 및 단독 운전 등을 조작하기 위한 조작 패널이다. ? 버스 타이 패널(BUS-TIE PANEL)은 배전 시스템의 이중 구성 목적 상 비상 상황 시 배전반 좌,우측을 분리하기 위해 차단기 연결/차단을 조작하기 위한 패널이다.

또한, 평형 수 처리장치는 AC440V 전원으로 구동되므로 배전반 용량이 수용할 수 있다면 배전반 좌,우측에 위치한 AC440V FEED PANEL에 연결될 수 있다.

일실시예에 따르면, BWTS를 기존 배전반에 연결, 운전 시에는 BWTS 전력 확보를 위해 선내 일부 다른 부하를 차단 하는 Preferential trip-1 (PT1)또는 trip-2(PT2)를 작동 시킨 후 BWTS를 운전할 수 있다. 여기서, 프리퍼렌셜 트립(PREFERENTIAL TRIP)은 발전기 과부하로 인한 발전기 셧 다운(SHUT DOWN)을 막기 위해 전력을 공급 받고 있는 부하 중에서 우선 순위가 낮은 전력 부하부터 선택적으로 차단하는 기능이 있다.

도 3은 다른 일실시예에 따른 메인 스위치보드의 구성도를 나타낸 예시 도면이다.

일실시예에 따르면, 도 3은 신조 선박의 배전반 구성 형태(300)이다. AC220V 피드 패널(FEED PANEL)은 AC220V 전력 부하에 전원을 공급하기 위해 마련 된 전력 공급 패널이다. NO.1(2) AC440V 피드 패널은 NO.1 & NO.2 이중화로 구성된 AC440V 전력 부하에 전원을 공급하기 위해 마련된 공급 패널이다. NO.1 GSP는 배전반 좌우측에 NO.1 & NO.2 이중화로 구성된 기관실(E/R) PUMP 구동용 조작 패널이다.

NO.1,2,3 젠 패널(GEN PANEL)은 각각의 발전기를 연결/차단하고 전력을 공급받기 위한 패널이다. 싱크로 패널(SYNCHRO. PANEL)은 발전기의 병렬 운전 및 단독 운전 등을 조작하기 위한 조작 패널이다.

버스 타이 패널 1(BUS-TIE PANEL-1)은 배전 시스템의 이중 구성 목적 상 비상 상황 시 배전반 좌, 우측을 분리하기 위해 차단기 연결/차단을 조작하기 위한 패널이다.

버스 타이 패널 2(BUS-TIE PANEL-2)는 항해 운전 시 차단기를 폐쇄(CLOSE)하여 타 발전기와 함께 병렬 운전으로 사용할 수 있도록 하고, BWTS 운전 시 차단기를 개방(OPEN)하여 BWTS 전용 발전기로 운영하기 위한 조작 패널이다.

최근에 건조 인도 된 선박들은 연료 절감을 위해 최적화된 구조로 설계 제작되었다. 따라서, 기존 선박 내에 BWTS 장비를 설치하기 위한 여유 공간이 충분하지는 않다. 더욱이 발전기 엔진 한 대와 관련 기계류를 추가로 설치하는 것은 현실적으로 불가능하므로 본 발명의 배전 시스템 구성이 대안이 될 수 있다.

신조 선박에 BWTS 적용 시에도 위의 방법을 적용 하여 배전반 제작 비용 및 외형적 크기가 크게 증가하지 않으므로 기계 공간(MACHINERY SPACE)의 공간 이용 효율을 높이고 배전반 용량을 증대할 필요가 없으므로 배전반 제작 단가를 낮출 수 있다.

다른 일실시예에 따르면, NO.3 발전기 고장 시에는 BUS-TIE 2를 투입하고 PT를 동작시켜 BWTS에 전력을 공급할 수 있다.

일실시예에 따르면, 본선에 설치된 발전기 중에서 적어도 발전기 한 대의 PANEL은 배전반 한쪽의 제일 외측에 설치될 수 있다. 또한, 추가로 설치되는 BUS-TIE PANEL을 거쳐 AC440V FEED PANEL과 GSP PANEL에 전기적으로 연결될 수 있다.

다른 일실시예에 따르면, BUS TIE-2 PANEL로 분리되는 발전기의 MSBD상 물리적 위치는 각종 주요 PUMP를 제어하는 GROUP STARTER PANEL NO.1 과 NO. 2사이에 위치하지 않는다. 또한, NO.1 & NO.2 AC440V FEED PANEL 사이에도 위치하지 않아야 한다.

또한, MSBD에 기 설치되어 있는 BUS TIE PANEL외에 추가적으로 BUS-TIE PANEL이 설치될 수 있다. 추가적으로 설치된 BUS-TIE PANEL-2과 BWTS용 발전기는 MSBD가 설치되어 있지 않는 다른 장소에 설치되어 전력 케이블로 MSBD와 연결되는 구조이다.

또 다른 일실시예에 따르면, 추가적으로 설치되는 BWTS 전력 공급용 BREAKER는 MSBD 외측에 설치된 발전기 PANEL 또는 이와 인접한 BUS-TIE2 PANEL에 물리적으로 위치하며, 기존 MSBD에 설치된 AC440V FEED PANEL에 물리적으로 위치하지 않는다.

도 4는 또 다른 일실시예에 따른 메인 스위치보드의 구성도를 나타낸 예시 도면이다.

도 4는 NO.1 GEN. 쪽을 BUS TIE-2로 분리하여 BWTS를 연결하는 구조(400)를 도시한다.

일실시예에 따르면, 메인 스위치보드에 설치된 발전기 중에서 발전기 한대와 버스 타이 패널 추가만으로 BWTS에 전력 공급이 가능하다. BWTS 운전 시 BUS-TIE 2번을 OPEN하여 NO.3 발전기로 BWTS에 단독으로 전력 공급이 가능하며, NO.2, NO.3 발전기로 선내 부하에 전력 공급이 가능하므로 BWTS 전력 공급을 위해 기타 부하를 차단할 필요가 없다.

도 5는 또 다른 일실시예에 따른 메인 스위치보드의 구성도를 나타낸 예시 도면이다.

도 5는 분리하고자 하는 발전기와 BUS-TIE PANEL-2를 다른 곳에 설치하여 MSBD와 전선으로 연결되는 구조(500)를 도시한다.

예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 스위치보드 110: 발전기 패널
120: 싱크로 패널 130: 전력공급 패널
140: 버스타이 패널

Claims (5)

1. 제1 발전기로부터 제1 전력을 공급받는 제1 전력 패널;
   제2 발전기로부터 제2 전력을 공급받는 제2 전력 패널;
   상기 제1 발전기 및 상기 제2 발전기의 운전을 제어하는 싱크로 패널;
   상기 제1 전력 패널로부터 상기 제1 전력을 공급받아 부하로 상기 제1 전력을 공급하는 전력 공급 패널; 및
   항해 운전을 하는 항해 운전 모드와 평형수를 처리하고자 의도하는 평형수 처리 모드시에는 상기 제2 전력 패널로부터 공급되는 상기 제2 전력의 공급을 제어하는 버스 타이 패널;
   로 구성된 스위치보드를 포함하는 대 전력 부하에 전력을 공급하기 위한 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 버스 타이 패널은,
   상기 항해 운전 모드의 경우, 상기 제2 전력 패널로부터 상기 부하로 상기 제2 전력을 공급하도록 제어하고, 상기 평형 수 처리 모드의 경우, 상기 제2 전력 패널로부터 상기 평형 수 처리 시스템으로 상기 제2 전력을 공급하도록 제어하는 대 전력 부하에 전력을 공급하기 위한 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 버스 타이 패널은, 상기 항해 운전 모드와 상기 평형 수 처리 모드에 따라 메인 스위치 보드로부터 연결 또는 차단하는 차단기를 포함하는 대 전력 부하에 전력을 공급하기 위한 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 차단기는,
   상기 항해 운전 모드인 경우, 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력이 상기 부하로 공급되도록, 상기 메인 스위치 보드로부터 상기 제2 전력 패널을 전기적으로 연결하는 대 전력 부하에 전력을 공급하기 위한 장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 차단기는,
   상기 평형 수 처리 모드인 경우, 상기 제2 전력이 상기 평형 수 처리 시스템에 공급되도록, 상기 메인 스위치보드로부터 상기 제2 전력 패널을 전기적으로 차단하는 대 전력 부하에 전력을 공급하기 위한 장치.

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