KR20160095507A - 부유식 발전플랜트 - Google Patents

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KR20160095507A
KR20160095507A KR1020150016850A KR20150016850A KR20160095507A KR 20160095507 A KR20160095507 A KR 20160095507A KR 1020150016850 A KR1020150016850 A KR 1020150016850A KR 20150016850 A KR20150016850 A KR 20150016850A KR 20160095507 A KR20160095507 A KR 20160095507A
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김태헌
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주식회사 디섹
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Abstract

본 발명은 부유식 발전플랜트에 관한 것으로, 발전 엔진의 배기가스 배출라인이 선체의 선수 및 선미 방향으로 배치되고 좌현 쪽으로 치우쳐 배치되며, 송전탑이 선체의 우현 쪽으로 치우쳐 배치됨으로써 유해가스가 해상 쪽으로 배출되어 육상의 오염을 방지하도록 하고 소음이 육상으로 전달되지 않으며, 화재 위험을 방지하고 안정적으로 전력을 송출할 수 있다.

Description

부유식 발전플랜트{FLOATING TYPE POWER PLANT}
본 발명은 부유식 발전플랜트에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 발전 엔진의 배기가스 배출라인이 선체의 선수 및 선미 방향으로 배치되고 좌현 쪽으로 치우쳐 배치되며, 송전탑이 배기가스 배출라인과 멀리 떨어져 선체의 우현 쪽으로 치우쳐 배치됨으로써, 유해가스가 해상 쪽으로 배출되어 육상의 오염을 방지하고 소음이 육상으로 전달되지 않으며, 화재 위험을 효과적으로 방지하고 안정적으로 전력을 송출할 수 있는 부유식 발전플랜트에 관한 것이다.
천연가스(Natural gas)는 메탄(Methane)을 주성분으로 하고, 소량의 에탄(Ethane), 프로판(Propane) 등을 포함하는 화석연료로서, 최근 다양한 기술 분야에서 저공해 에너지원으로서 각광받고 있다.
천연가스는, 가스 상태로 운반되기도 하고, 액화된 액화천연가스(LNG)의 상태로 LNG 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반되기도 한다.
액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163℃이하)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
최근에는 육지에 매립된 에너지의 고갈에 따라, 다양한 해양 자원 개발이 활발해지고 있는데, 해상에서 원유나 천연가스를 채굴하기 위한 유정 및 가스정 확보 및 개발도 각국에서 앞다퉈 이루어지고 있다.
그에 따라 해상에서 LNG를 생산하기 위한 설비로써 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 부유식 해상 구조물도 많이 개발되어 있다.
LNG는 비교적 저렴하며 공해를 덜 유발하므로 발전연료로 적합하다고 할 수 있다.
종래 LNG를 연료로 사용하는 발전플랜트는 주로 육상, 특히 원료 수급이 용이하고 용지확보 비용이 저렴한 해안가에 설치되는 것이 일반적이었다.
발전플랜트를 육상에 고정한 형태에서 벗어나, 플랜트 용지 구입비용과 기초 공사 비용을 절감하면서도, 원료수급이 편리한 곳이나 전력공급이 필요한 곳에 적절하게 배치하여 발전할 수 있는 선박이나 해상 구조물에 발전플랜트를 탑재하는 기술이 요구된다.
그 중 바지선과 같은 부유식 해상 구조물에 발전플랜트를 마련하여, 해상 구조물 자체에서 필요한 전기를 공급하거나 해상에서 많은 전기를 생산하여 육상으로 송전하는 기술에 대한 요구도 커지고 있다.
종래 부유식 발전플랜트는 바지선의 데크 상부에 발전플랜트가 탑재되는 형태이다. 이처럼 바지선에 발전플랜트를 설치할 경우, 발전 및 송전 설비들은 스파크나 누전, 합선 등에 의해 화재의 원인을 제공할 위험성이 있으므로, 바지선에는 발전플랜트 외에도 각종 화재 발생을 막기 위한 안전장치를 필요로 하며, 이로 인해 바지선의 데크 상부에는 발전플랜트의 각종 설비들에, 각종 안전 설비까지 더해지면서 다른 설비들을 설치할 공간이나 작업공간이 없어질 수 있다.
또한, 종래 부유식 발전플랜트는 폭발 및 화재방지를 위한 발전실과 송전시설 등의 발전플랜트와, 추가 설비들이 모두 상부구조(topside)에 탑재됨으로써 부유식 해상 구조물의 자체 하중이 증가하여 바지선의 구조에 문제가 발생할 우려가 크고, 무게중심도 상부구조(topside)에 집중되어 바지선의 복원성 및 균형유지에 어려움이 발생할 수 있다.
이러한 문제들로 인해 바지선에 대형 발전플랜트를 탑재하여 많은 전력을 생산하는 것은 곤란하며, 해상구조물 자체에 필요한 전기를 공급하는 정도의 소규모 발전만 이루어질 수 있는 한계성이 있었다.
국내 특허 등록번호 제10-1260993호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 발전 엔진의 배기가스 배출라인이 선체의 선수 및 선미 방향으로 배치되고 좌현 쪽으로 치우쳐 배치되며, 송전탑이 선체의 우현 쪽으로 치우쳐 배치됨으로써, 유해가스가 해상 쪽으로 배출되어 육상의 오염을 방지하고 소음이 육상으로 전달되지 않으며, 화재 위험을 방지하고 안정적으로 전력을 송출할 수 있는 부유식 발전플랜트를 제공한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 해상에 부유하는 부유 구조물; 부유 구조물의 내부에 복수 개의 층으로 구획되는 발전실; 및 상기 발전실 내부에 설치되며 가스를 연료로 하여 전력을 생산하는 발전 엔진을 포함하는 부유식 발전플랜트를 제공한다.
상기 발전실은 상기 부유 구조물의 중간부에 배치되며, 상기 발전실의 중간에는 벌크 헤드가 형성되어 2개의 발전실로 구획될 수 있다.
상기 발전 엔진은 가스를 연료로 하여 구동하는 엔진과, 상기 엔진의 회전력을 이용하여 전력을 생산하는 발전기를 포함한다.
상기 부유 구조물의 내부에는 최하층의 제1 데크와 상기 제1 데크 상부에 제2 데크가 형성되며, 상기 발전실은 상기 제1 데크와 상기 제2 데크에 형성될 수 있다.
상기 부유 구조물의 양쪽에는 밸러스트 탱크가 배치될 수 있으며, 설치 해양의 수심에 따라 밸러스팅을 조절하도록 구성된다.
상기 부유 구조물의 메인 데크 상부에는 상기 발전 엔진에서 생산한 전력을 배분하는 스위치 보드가 설치된 스위치 보드 룸이 형성된다.
상기 스위치 보드와 상기 발전 엔진을 연결하는 전기 케이블 라인의 길이를 최소화하기 위하여 상기 스위치 보드는 상기 발전 엔진의 상부 쪽으로 배치될 수 있다.
상기 발전 엔진에는 배기가스 배출라인이 연결되며, 상기 배기가스 배출라인은 상기 부유식 구조물의 선수 및 선미 방향으로 배치되고 상기 부유 구조물의 우현 쪽으로 치우쳐 배치될 수 있다.
상기 스위치 보드에는 승압기와 송전탑이 배치되는 데, 상기 스위치 룸과 상기 송전탑은 상기 부유 구조물의 우현 쪽으로 치우쳐 설치될 수 있다.
상기 각 발전실 내부에는 3개의 발전 엔진이 설치될 수 있으며, 상기 발전 엔진은 상기 부유 구조물의 길이방향으로 배치되며, 상기 발전실에 설치된 상기 발전기는 상기 벌크 헤드를 기준으로 서로 마주보게 배치될 수 있다.
상기 엔진은 중속 4-stroke DFDE 엔진을 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 발전 엔진이 설치되는 선체 내부의 발전실을 복층 구조로 배치함으로써 발전 엔진의 설치면적을 최적화하고 선체의 무게중심을 낮추어 안정감과 균형감을 향상시킬 수 있음은 물론 발전 엔진의 설치 개수를 다수 늘려서 대용량의 발전을 육상으로 전송할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 발전 엔진의 배기가스 배출라인이 선체의 선수 및 선미 방향으로 배치되고 좌현 쪽으로 치우쳐 배치됨으로써, 유해가스가 해상 쪽으로 배출되어 육상의 오염을 방지하고 소음이 육상으로 전달되지 않으며, 송전탑이 선체의 우현 쪽으로 치우쳐 설치되어 배기가스 배출라인과 멀리 배치되고 육상 쪽으로 배치됨으로써, 송전설비들에 의한 스파크나 누전, 합선 등에 의해 화재의 발생을 효과적으로 방지하고, 안정적으로 전력을 송출할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 부유식 발전플랜트를 보인 측면도
도 2는 본 발명에 따른 부유식 발전플랜트를 보인 배면도
도 3은 본 발명에 따른 부유식 발전플랜트를 보인 평면도
도 4는 본 발명에 따른 부유식 발전플랜트에서 선체 내부를 보인 평면도
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 부유식 발전플랜트에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 부유식 발전플랜트를 보인 측면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 부유식 발전플랜트를 보인 배면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 부유식 발전플랜트를 보인 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 부유식 발전플랜트에서 선체내부를 보인 평면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 부유식 발전플랜트(100)는 해상에 부유하는 부유 구조물(선체)(110), 상기 부유 구조물(110)의 내부에 복수 개의 층으로 구획되는 발전실(120), 및 상기 발전실(120) 내부에 설치되며 가스를 연료로 하여 전력을 생산하는 발전 엔진(130)을 포함한다.
발전실(120)은 발전 엔진(130)이 배치되는 기관실(Machinery Room)로서 부유 구조물(110)의 중간부에 배치되며, 발전실(120)의 중간에는 벌크 헤드(BH)가 형성되어 복수 개의 발전실, 예를 들어 2개의 발전실로 구획될 수 있다.
발전 엔진(130)은 가스를 연료로 하여 구동하는 엔진(131)과, 엔진(131)의 회전력을 이용하여 전력을 생산하는 발전기(132)를 포함한다.
엔진(131)은 2 Stroke 저속 고압가스분사 엔진(MEGI), 중속 4-stroke DFDE 엔진, 2 Stroke 저속 저압가스분사 엔진 등을 들 수 있으나, 발전효율 측면에서 볼 때 DFDE 엔진이 바람직하다.
각 발전실(120)에는 가스밸브 유닛(GV)이 연결된다. 가스밸브 유닛(GV)은 엔진(131)에 공급되는 연료가스의 압력을 제어하는 역할을 한다. 다시 말해서, 엔진(131)에 공급되는 연료가스는 일정 압력으로 공급되어야 하는바, 가스밸브 유닛(GV)은 엔진(131)에 공급되는 연료가스의 압력을 일정한 압력으로 공급하고 제어하는 역할을 한다.
발전실(120)의 하부에는 엔진의 스파크용의 연료탱크(T)가 설치된다. 발전 엔진(130)은 육상에서 제공하는 연료가스를 이용하여 발전(發電)을 하게 되는데, 스파크용의 연료탱크(T)에 저장된 연료(M.G.O.)는 엔진(131)의 초기 스타트용으로도 사용된다.
부유 구조물(선체)(110)의 내부에는 최하층의 제1 데크(D 1)와 제1 데크(D 1) 상부에 제2 데크(D 2)가 형성되며, 발전실(120)은 제1 데크(D 1)와 제2 데크(D 2)에 형성될 수 있다.
부유 구조물(110)의 양쪽에는 밸러스트 탱크(140)가 배치될 수 있으며, 설치 해양의 수심에 따라 밸러스팅을 조절하도록 구성된다. 즉, 수심이 깊은 장소에서는 부유 구조물(110)을 하강시키고, 수심이 얕은 장소에서는 부유 구조물(110)을 상승시켜서 해양의 수심에 따라 밸러스팅을 적절하게 조절한다.
부유 구조물(110)의 버텀에는 보이드 스페이스(Void Space)가 구비되는데, 선택적으로 보이드 스페이스(VS)는 밸러스트 탱크로 사용될 수 있다.
부유 구조물(110)의 메인 데크(MD) 상부에는 발전 엔진(130)에서 생산한 전력을 배분하는 스위치 보드(Switch Board)(151)가 설치된 스위치 보드 룸(150)이 형성된다.
스위치 보드(151)와 발전 엔진(130)을 연결하는 전기 케이블 라인(C 1)의 길이를 최소화하기 위하여, 스위치 보드(151)는 발전 엔진(130)의 상부 쪽으로 배치될 수 있다. 이와 같이 발전 엔진(130)의 상부 쪽으로 스위치 보드(151)를 배치함으로써 발전 엔진(130)과 스위치 보드(151)를 연결하는 전기 케이블 라인(C 1)의 길이를 단축하여 케이블 물량을 최소화할 수 있다.
또한, 유지보수 스페이스도 선체의 중간 부분을 기준으로 선체의 가운데에 배치하여 작업자의 동선을 최대한 단축시켜서 유지보수를 용이하게 하는 것이 바람직하다.
발전실(120)의 상부 쪽으로 메인 데크(MD) 상부에는, 발전실(120)의 내부 공기를 제어하고 배출하는 공기 배출 팬(160)이 다수 설치된다.
발전 엔진(130)에는 배기가스 배출라인(C 2)이 연결되며, 배기가스 배출라인(C 2)은 부유식 구조물(110)의 선수 및 선미 방향으로 배치되고, 부유 구조물(110)의 좌현 쪽으로 치우쳐 배치될 수 있다. 여기서, 배기가스 배출라인(C 2)이 부유 구조물(선체)(110)의 좌현 쪽으로 치우쳐 배치됨으로써, 유해가스가 해상 쪽으로 배출되어 육상의 오염을 방지하도록 한다. 특히, 배기가스 배출라인(C 2)의 상부 끝단부가 해상 쪽으로 절곡되어 배기가스 배출라인(C 2)에 의한 유해가스 및 소음이 육상 쪽으로 전달되지 않도록 한다.
각 배기가스 배출라인(C 2)의 중간에는 소음기(M)가 설치되어 배기가스 배출시 발생하는 소음을 대폭 줄일 수 있다.
스위치 보드 룸(150)에는 승압기(153)와 송전탑(155)이 배치되는 데, 스위치 보드 룸(150)과 송전탑(155)은 부유 구조물(110)의 우현 쪽으로 치우쳐 설치될 수 있다.
송전탑(155)이 부유 구조물(110)의 우현 쪽으로 치우쳐 설치되어, 배기가스 배출라인(C 2)과 멀리 배치되고 육상 쪽으로 배치됨으로써, 유해가스가 해상 쪽으로 배출되어 육상의 오염을 방지하도록 하고 소음이 육상으로 전달되지 않으며, 송전 설비들에 의한 스파크나 누전, 합선 등에 의해 화재의 발생을 효과적으로 방지하고, 안정적으로 전력을 송출할 수 있다.
상기 메인 데크(MD) 상부에는 좌현 측으로 상기 발전 엔진(130)에 외부의 신선한 공기를 제공하는 공기 공급 부(170)가 설치된다. 상기 공기 공급 부(170)가 부유 구조물(110)의 좌현 쪽으로 치우쳐 설치됨으로써, 송전 설비들에 의한 스파크나 누전, 합선 등에 의해 화재의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 메인 데크(MD) 상부 선수 측으로는 선원들이 거주하는 선실(180)이 구비될 수 있다.
상기 각 발전실(120) 내부에는 복수 개의 발전 엔진(130), 예를 들어 3개의 발전 엔진(130)이 설치될 수 있다. 상기 발전 엔진(130)은 상기 부유 구조물(110)의 길이방향으로 배치되며, 상기 발전실(120)에 설치된 상기 발전기(132)는 상기 벌크 헤드(BH)를 기준으로 서로 마주보게 배치될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 부유식 발전플랜트의 작용 효과에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 부유식 발전플랜트는, 발전 엔진(130)이 설치되는 선체의 발전실(120)을 복층 구조로 배치함으로써, 발전 엔진(130)의 설치면적을 최적화하고 발전효율을 향상시킬 수 있다.
발전 엔진(130)은 육상에서 공급하는 연료가스를 이용하여 전력을 생산한다. 생산한 전력은 전기 케이블 라인(C 1)을 통해서 스위치 보드(51)로 전달된다. 스위치 보드(51)로 전달된 전력은 승압기(153)의 승압과정을 거친 후 송전탑(155)을 통해서 육상으로 전송된다.
송전탑(155)이 부유 구조물(110)의 우현 쪽으로 치우쳐 설치되고, 배기가스 배출라인(C 2)과 멀리 배치됨으로써, 유해가스가 해상 쪽으로 배출되어 육상의 오염을 방지하도록 하고 소음이 육상으로 전달되지 않으며, 송전 설비들에 의한 스파크나 누전, 합선 등에 의해 화재의 발생을 효과적으로 방지하고 안정적으로 전력을 송출할 수 있다.
또한, 부유 구조물(110)의 버텀에는 보이드 스페이스가 구비되는데, 선택적으로 보이드 스페이스(VS)는 밸러스트 탱크로 사용될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 발전 엔진이 설치되는 선체 내부의 발전실을 복층 구조로 배치함으로써 발전 엔진의 설치면적을 최적화하고 선체의 무게중심을 낮추어 안정감과 균형감을 향상시킬 수 있음은 물론 발전 엔진의 설치 개수를 다수 늘려서 대용량의 발전을 육상으로 전송할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 발전 엔진의 배기가스 배출라인이 선체의 선수 및 선미 방향으로 배치되고 좌현 쪽으로 치우쳐 배치됨으로써, 유해가스가 해상 쪽으로 배출되어 육상의 오염을 방지하도록 하고 소음이 육상으로 전달되지 않으며, 송전탑이 선체의 우현 쪽으로 치우쳐 설치되어 배기가스 배출라인과 멀리 배치되고 육상 쪽으로 배치됨으로써, 송전 설비들에 의한 스파크나 누전, 합선 등에 의해 화재의 발생을 효과적으로 방지하고, 안정적으로 전력을 송출할 수 있다.
100: 부유식 발전플랜트
110: 부유 구조물
120: 발전실
130: 발전 엔진
131: 엔진
132: 발전기
140: 밸러스트 탱크
150: 스위치 보드 룸
151: 스위치 보드(Switch Board)
153: 승압기
155: 송전탑
160: 공기 배출 팬
170: 공기 공급 부
180: 선실
BH: 벌크 헤드
C 1: 전기 케이블 라인
C 2: 배기가스 배출라인
D 1: 제1 데크
D 2: 제2 데크
GV: 가스밸브 유닛
MD: 메인 데크
M: 소음기
T: 스파크용의 연료탱크
VS: 보이드 스페이스

Claims (9)

  1. 해상에 부유하는 부유 구조물;
    상기 부유 구조물의 내부에 복수 개의 층으로 구획되는 발전실; 및
    상기 발전실 내부에 설치되며 가스를 연료로 하여 전력을 생산하는 발전 엔진;을 포함하며,
    상기 발전 엔진에는 배기가스 배출라인이 연결되며, 상기 배기가스 배출라인은 상기 부유식 구조물의 선수 및 선미 방향으로 배치되고 상기 부유 구조물의 좌현 쪽으로 치우쳐 배치되며,
    상기 부유 구조물의 메인 데크 상부에는 상기 발전 엔진에서 생산한 전력을 배분하는 스위치 보드가 설치되는 스위치 보드 룸이 형성되고, 상기 스위치 보드 룸의 상부에는 승압기와 송전탑이 배치되며, 상기 스위치 보드 룸과 상기 송전탑은 상기 부유 구조물의 우현 쪽으로 치우쳐 배치되는 것을 특징으로 하는 부유식 발전플랜트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 발전실은 상기 부유 구조물의 중간부에 배치되며, 상기 발전실의 중간에는 벌크 헤드가 형성되어 2개의 발전실로 구획되는 것을 특징으로 하는 부유식 발전플랜트.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 발전 엔진은 가스를 연료로 하여 구동하는 엔진과, 상기 엔진의 회전력을 이용하여 전력을 생산하는 발전기를 포함하는 부유식 발전플랜트.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 부유 구조물의 내부에는 최하층의 제1 데크와 상기 제1 데크 상부에 제2 데크가 형성되며, 상기 발전실은 상기 제1 데크와 상기 제2 데크에 형성되는 것을 특징으로 하는 부유식 발전플랜트.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 부유 구조물의 양쪽에는 밸러스트 탱크가 배치되는 것을 특징으로 하는 부유식 발전플랜트.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 각 발전실 내부에는 3개의 발전 엔진이 설치되는 것을 특징으로 하는 부유식 발전플랜트.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 스위치 보드와 상기 발전 엔진을 연결하는 전기 케이블 라인의 길이를 최소화하기 위하여 상기 스위치 보드는 상기 발전 엔진의 상부 쪽으로 배치되는 것을 특징으로 하는 부유식 발전플랜트.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 발전 엔진은 상기 부유 구조물의 길이방향으로 배치되며, 상기 발전실에 설치된 상기 발전기는 상기 벌크 헤드를 기준으로 서로 마주보게 배치되는 것을 특징으로 하는 부유식 발전플랜트.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 엔진은 중속 4-stroke DFDE 엔진을 포함하는 부유식 발전플랜트.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101260993B1 (ko) 2012-10-29 2013-05-06 주식회사 디섹 발전플랜트가 탑재된 부유식 구조물

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