KR20170079873A

KR20170079873A - 선박용 엔진 운전 방법

Info

Publication number: KR20170079873A
Application number: KR1020150190888A
Authority: KR
Inventors: 남병탁; 송영은
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2015-12-31
Filing date: 2015-12-31
Publication date: 2017-07-10
Also published as: KR102044270B1

Abstract

다수개의 발전용엔진 및 다수개의 주엔진을 포함하는 선박의 엔진 운전 방법이 개시된다.
상기 선박의 엔진 운전 방법은, 1) 상기 선박의 운용 조건에 따라 인자의 값을 가져오는 단계; 2) 상기 발전용엔진이 생산한 전력 중 상기 주엔진의 출력에 추가할 양을 결정하는 단계; 3) 상기 1)단계에서 가져온 인자의 값을 이용하여, 상기 다수개의 발전용엔진 및 상기 다수개의 주엔진에 대하여 각각, 연료 분배 모드 엔진의 댓수, 연료유 모드 엔진의 댓수, 및 가스 모드 엔진의 댓수의 조합에 따라, 연료 비용 지도를 작성하는 단계; 4) 상기 3)단계에서 작성된 다수개의 상기 연료 비용 지도 중, 가장 작은 연료비가 나오는 연료 비용 지도를 상기 다수개의 발전용엔진 및 상기 다수개의 주엔진에 대하여 각각 선택하는 단계; 및 5) 상기 4)단계에서 선택한 상기 연료 비용 지도에 맞추어, 상기 다수개의 발전용엔진 및 상기 다수개의 주엔진에 대하여 각각, 상기 연료 분배 모드 엔진의 댓수, 상기 연료유 모드 엔진의 댓수, 및 상기 가스 모드 엔진의 댓수를 설정하는 단계;를 포함하고, 상기 연료 비용 지도는, 상기 연료 분배 모드 엔진의 부하 및 상기 연료 분배 모드 엔진이 사용하는 연료의 가스 비율(이하, ‘가스 비율’이라고 한다.)에 따른 연료비의 변화를 나타낸다.

Description

선박용 엔진 운전 방법{Operation Method of Engine for a Ship}

본 발명은 천연가스와 연료유를 동시에 연료로 사용할 수 있는 엔진을 포함하는 선박의 엔진 운전 방법에 관한 것이다.

천연가스는 통상 액화되어 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas) 상태로 원거리에 걸쳐 수송된다. 액화천연가스는 천연가스를 대략 상압 -163℃ 근처의 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로, 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭적으로 감소되므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

액화천연가스 저장탱크를 단열하여도 외부의 열을 완벽하게 차단시키는데에는 한계가 있고, 액화천연가스 내부로 전달되는 열에 의해 액화천연가스는 저장탱크 내에서 지속적으로 기화하게 된다. 저장탱크 내부에서 기화된 액화천연가스를 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)라고 한다.

증발가스의 발생으로 인하여 저장탱크의 압력이 설정된 안전압력 이상이 되면, 증발가스는 안전밸브를 통하여 저장탱크의 외부로 배출된다. 저장탱크 외부로 배출된 증발가스는 선박의 연료로 사용되거나 재액화되어 다시 저장탱크로 돌려보내진다.

한편, 천연가스와 연료유를 모두 사용할 수 있는 엔진을 DF(Duel Fuel)엔진이라고 하는데, DF엔진은 크게 2행정 엔진과 4행정 엔진으로 나눌 수 있다.

2행정 DF엔진은 요구되는 연료의 압력에 따라, 고압 2행정 DF엔진과 저압 2행정 DF엔진으로 나눌 수 있고, 일반적으로 고압 2행정 DF엔진은 대략 250 내지 350 bar의 천연가스를 연료로 사용하고, 저압 2행정 DF엔진은 대략 5 내지 20 bar의 천연가스를 연료로 사용한다.

대표적인 고압 2행정 DF엔진으로는 Wartsila 사의 ME-GI엔진이 있으며, ME-GI엔진은 300bar 부근의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cycle)을 채택하고 있다. 저압 2행정 DF엔진은 천연가스를 연소공기 입구에 주입하여, 피스톤이 올라가면서 압축을 시키는 오토 사이클(Otto Cycle)을 채택하고 있다.

대략 6.5bar 정도의 천연가스를 연료로 사용하는 저압 4행정 DF엔진은, 일반적으로 ME-GI엔진과 대비하여 'DF엔진'이라고 하며, 오토 사이클(Otto Cycle)을 채택하고 있다.

종래의 저압 2행정 DF엔진 및 저압 4행정 DF엔진은, 액화천연가스를 강제 기화시킨 천연가스나 저장탱크에서 발생된 증발가스를 연료로 사용하는 가스 모드(Gas Mode), 또는 연료유를 연료로 사용하는 연료유 모드(FO Mode; Fuel Oil Mode)로 구동되었다.

오토 사이클(Otto Cycle)을 따르는 저압 2행정 DF엔진은, 연소공기를 흡입하는 흡입 공정에서 천연가스를 분사하고, 흡입한 연소공기를 압축시키는 압축 공정에서 흡입 공정에서 분사된 천연가스를 연소공기와 함께 압축시킨다.

따라서, 저압 2행정 DF엔진은 천연가스가 압축되면서 압축될 때 수반되는 온도 상승에 의해 조기 착화가 발생할 수 있고, 저압 2행정 DF엔진을 운전할 때에는, 조기 착화가 일어나지 않도록 연소공기의 양을 조절해야 한다.

또한, 저압 2행정 DF엔진에 공급되는 연소공기와 천연가스의 혼합 비율은 연소 과정에 지대한 영향을 미치므로, 연소공기에 분사되는 천연가스의 비율도 일정하게 유지해야 한다.

상술한 저압 2행정 DF엔진에 공급되는 연소공기의 양의 제한 및 분사되는 천연가스의 양의 제한은, 결국 가스 모드로 운전되는 저압 2행정 DF엔진의 최대 출력이 제한되는 결과를 가져온다. 저압 2행정 DF엔진이 연료유 모드로 운전되는 경우에는, 공급되는 연소공기 및 분사되는 연료유의 양이 제한되는 것은 아니지만, 연소공기를 공급하는 터보차저는 가스 모드와 연료유 모드에서 공통적으로 사용되므로, 결국 연료유 모드로 운전되는 저압 2행정 DF엔진의 최대 출력도 제한된다.

터보 차저의 용량을 제한하지 않았을 경우의 연료유 모드로 운전되는 저압 2행정 DF엔진의 최대 출력과 비교하였을 때, 가스 모드로 운전되는 저압 2행정 DF엔진의 최대 출력은 대략 80 내지 95% 내외이며, 제한되는 최대 출력을 보상하고자 대략 29% 더 큰 엔진을 사용하고 있다.

그러나 저압 2행정 DF엔진은, 질소 산화물의 배출량이 적어 IMO 규정을 만족시킬 수 있고, 질소 산화물 처리를 위한 추가적인 설비를 요구하지 않는다는 장점이 있다. 또한, 저압 2행정 DF엔진은, 고가의 고압 압축기 대신, 일반적으로 사용되는 비교적 저압의 압축기를 포함하는 시스템을 적용할 수 있으므로, 장비 가격이 절감되고, 소모 전력도 적게 들어 운항비를 절감할 수 있다.

한편, 최근에 저압 2행정 DF엔진 및 저압 4행정 DF엔진(이하, '저압 DF엔진'이라고 한다.)을 연료 분배 모드(FSM; Fuel Sharing Mode)로 구동시켜, 천연가스와 연료유를 혼합하여 DF엔진의 연료로 사용하는 기술이 개발되었다. 종래의 저압 DF엔진은 가스 모드와 연료유 모드 중 어느 하나로 구동되었으므로, 저장탱크로부터 배출되는 증발가스의 양에 따라 가스 모드 엔진의 댓수와 부하를 맞추고, 부족한 엔진의 출력은 연료유 모드인 엔진이 부담하는 방법으로, 최소의 연료비(연료에 들어가는 비용을 의미한다. 이하, 동일하다.)가 나오도록 다수개의 저압 DF엔진을 운전할 수 있었다.

그러나, 연료 분배 모드로 구동되는 저압 DF엔진을 포함하는 경우에는, 가장 적은 연료비가 나오도록 하기 위해서 다수개의 저압 DF엔진을 각각 어떤 모드로 구동시킬 것인지, 각 엔진의 부하는 어떻게 할 것인지, 연료 분배 모드인 엔진의 가스와 연료유의 비율을 어떻게 맞출 것인지 등을, 선박의 운용 조건에 따라 즉각적으로 판단하는 것은 거의 불가능 하였고 판단 기준도 제시되어 있지 않았다.

본 발명은, 저압 2행정 DF엔진의 장점을 활용하되 단점을 보완할 수 있도록 축 모터(Shaft Motor)를 포함하여, 선박의 운용 조건에 따라 최소의 연료비로 다수개의 엔진을 구동시킬 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 다수개의 발전용엔진 및 다수개의 주엔진을 포함하는 선박의 엔진 운전 방법에 있어서, 1) 상기 선박의 운용 조건에 따라 인자의 값을 가져오는 단계; 2) 상기 발전용엔진이 생산한 전력 중 상기 주엔진의 출력에 추가할 양을 결정하는 단계; 3) 상기 1)단계에서 가져온 인자의 값을 이용하여, 상기 다수개의 발전용엔진 및 상기 다수개의 주엔진에 대하여 각각, 연료 분배 모드 엔진의 댓수, 연료유 모드 엔진의 댓수, 및 가스 모드 엔진의 댓수의 조합에 따라, 연료 비용 지도를 작성하는 단계; 4) 상기 3)단계에서 작성된 다수개의 상기 연료 비용 지도 중, 가장 작은 연료비가 나오는 연료 비용 지도를 상기 다수개의 발전용엔진 및 상기 다수개의 주엔진에 대하여 각각 선택하는 단계; 및 5) 상기 4)단계에서 선택한 상기 연료 비용 지도에 맞추어, 상기 다수개의 발전용엔진 및 상기 다수개의 주엔진에 대하여 각각, 상기 연료 분배 모드 엔진의 댓수, 상기 연료유 모드 엔진의 댓수, 및 상기 가스 모드 엔진의 댓수를 설정하는 단계;를 포함하고, 상기 연료 비용 지도는, 상기 연료 분배 모드 엔진의 부하 및 상기 연료 분배 모드 엔진이 사용하는 연료의 가스 비율(이하, ‘가스 비율’이라고 한다.)에 따른 연료비의 변화를 나타내는, 선박용 엔진 운전 방법이 제공된다.

상기 1)단계에서 가져오는 인자의 값은, 상기 엔진이 연료로 사용할 수 있는 천연가스의 양; 상기 발전용엔진과 상기 주엔진의 현재의 운전 모드; 상기 선박의 추진에 필요한 출력; 상기 주엔진에 의해 생산되는 출력; 상기 발전용엔진에서 생산되는 전력량; 및 상기 선박의 추진 외에 보조 전력으로 요구되는 전력량;중 하나 이상일 수 있다.

상기 2)단계는, 상기 선박의 추진에 필요한 출력에서 상기 주엔진에 의해 생산되는 출력을 제외하여, 추가가 필요한 출력을 계산하는 단계; 및 상기 발전기엔진이 생산하는 전력량에서 상기 보조 전력으로 요구되는 전력량을 제외하여, 상기 발전기엔진이 생산하는 전력량 중 상기 선박 추진에 추가할 수 있는 전력량을 계산하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 연료 비용 지도의 연료비는 선박이 하루 동안 소비하는 총 연료비를 나타내고, ‘(시간당 소비되는 가스의 총 연료비 + 시간당 소비되는 연료유의 총 연료비) X 24’로 계산될 수 있다.

상기 시간당 소비되는 가스의 총 연료비는, ‘(가스 모드 엔진의 가스 소모량 + 연료 분배 모드 엔진의 가스 소모량) X 가스의 가격’으로 계산될 수 있다.

상기 시간당 소비되는 연료유의 총 연료비는, ‘(연료유 모드 엔진의 연료유 소모량 + 연료 분배 모드 엔진의 연료유 소모량) X 연료유의 가격’으로 계산될 수 있다.

상기 가스 모드 엔진의 가스 소모량은, ‘가스 모드 엔진의 전체 출력 X 가스 모드 엔진의 효율 / 가스의 저위발열량’으로 계산될 수 있다.

상기 연료 분배 모드 엔진의 가스 소모량은, ‘연료 분배 모드 엔진의 전체 출력 X 연료 분배 모드 엔진의 효율 X (연료 분배 모드 엔진의 가스 비율(%) / 100) / 가스의 저위발열량’으로 계산될 수 있다.

상기 연료유 모드 엔진의 연료유 소모량은, ‘연료유 모드 엔진의 전체 출력 X 연료유 모드 엔진의 효율 / 연료유의 저위발열량’으로 계산될 수 있다.

상기 연료 분배 모드 엔진의 연료유 소모량은, ‘연료 분배 모드 엔진의 전체 출력 X 연료 분배 모드 엔진의 효율 X (1 - (연료 분배 모드 엔진의 가스 비율(%) / 100)) / 연료유의 저위발열량’으로 계산될 수 있다.

상기 가스 모드 엔진의 전체 출력은, ‘가스 모드 엔진의 한 대 출력 X 가스 모드 엔진 댓수’로 계산될 수 있고, 상기 가스 모드 엔진의 한 대 출력은, ‘DF엔진의 정격 출력(Rated Power) X 가스 모드 엔진의 부하(%) / 100’으로 계산될 수 있다.

상기 연료 분배 모드 엔진의 전체 출력은, ‘연료 분배 모드 엔진의 한 대 출력 X 연료 분배 모드 엔진 댓수’로 계산될 수 있고, 상기 연료 분배 모드 엔진의 한 대 출력은, ‘DF엔진의 정격 출력(Rated Power) X 연료 분배 모드 엔진의 부하(%) / 100’으로 계산될 수 있다.

상기 연료유 모드 엔진의 전체 출력은, ‘연료유 모드 엔진의 한 대 출력 X 연료유 모드 엔진 댓수’로 계산될 수 있고, 상기 연료유 모드 엔진의 한 대 출력은, ‘DF엔진의 정격 출력(Rated Power) X 연료유 모드 엔진의 부하(%) / 100’으로 계산될 수 있다.

상기 연료 분배 모드 엔진의 효율은, 상기 연료 분배 모드 엔진의 부하 및 상기 ‘가스 비율’에 따라 결정될 수 있다.

상기 가스 모드 엔진 또는 상기 연료유 모드 엔진의 부하가 10% 미만이거나 95%를 초과하는 경우를 운전 불가 영역으로 설정할 수 있다.

상기 가스 모드 엔진의 가스 소모량과 상기 연료 분배 모드 엔진의 가스 소모량의 합이, 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스의 양을 기준으로 미리 설정된 값을 초과하면, 운전 불가 영역으로 설정할 수 있다.

상기 선박용 엔진 운전 방법은, 6) 상기 연료 분배 모드 엔진의 부하 및 상기 ‘가스 비율’을, 가장 연료비가 적게 나오도록 설정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 6)단계에서, 상기 연료 비용 지도의 가장 연료비가 적게 나오는 길(route)을 따라 상기 연료 분배 모드 엔진의 부하 및 상기 ‘가스 비율’을 점진적으로 바꿀 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 프로펠러와 축으로 연결되어 상기 프로펠러를 구동시키는 다수개의 주엔진; 상기 프로펠러의 축에 출력을 추가하는 축모터; 및 발전기를 통해 전력을 생산하여 상기 축모터로 전력을 보내는 다수개의 발전용엔진;을 포함하고, 상기 축모터는 상기 발전용엔진이 공급하는 전력을 구동력으로 전환시키고, 상기 다수개의 발전용엔진 및 상기 다수개의 주엔진은 각각, 모든 엔진이 연료유 모드인 디젤 모드; 다수개의 엔진 중 일부는 연료유 모드이고 나머지는 가스 모드인 혼합 모드; 및 모든 엔진이 가스 모드인 가스 단독 모드; 중 어느 하나로 운전되는, 선박이 제공된다.

상기 선박은, 저장탱크에서 생성되는 증발가스의 양과 상기 선박을 추진하기 위해 요구되는 출력을 고려하여, 상기 다수개의 발전용 엔진이 생산하는 전력을 상기 축모터에 의해 구동력으로 전환하여 상기 다수개의 주엔진에 추가할지 여부; 상기 다수개의 발전용 엔진과 상기 다수개의 주엔진을, 상기 디젤 모드, 상기 혼합 모드, 및 상기 가스 단독 모드 중 어느 모드로 운용할지 여부; 및 상기 다수개의 발전용 엔진과 상기 다수개의 주엔진 각각의 부하;를 결정하는, 제어시스템을 더 포함할 수 있다.

상기 제어시스템은, 가장 작은 연료비가 나오는 상기 다수개의 주엔진 및 상기 축모터의 출력을 결정할 수 있다.

상기 발전용엔진은 저압 4행정 DF엔진일 수 있고, 상기 주엔진은 저압 2행정 DF엔진일 수 있다.

상기 선박은, 상기 축모터가 전환시킨 구동력을 상기 프로펠러의 회전수에 적합하도록 변환시키는 감속장치; 및 상기 주엔진에 공급되는 동력을 잠시 차단하거나 이어주는 클러치; 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.

본 발명은, 축 모터를 추가하여 간단하고 경제적인 방법으로 추진에 필요한 출력을 보상할 수 있다.

본 발명의 선박용 엔진 운전 방법에 의하면, 연료 분배 모드 엔진을 포함하는 경우에도 선박의 운용 조건에 맞추어 최소의 연료비로 다수개의 엔진을 구동시킬 수 있으므로, 선박의 운항 비용을 절약할 수 있다.

또한, 연료 분배 모드로도 구동될 수 있는 저압 DF엔진의 개발에 성공하였다 하더라도, 연료 분배 모드로의 운용이 연료비 증가로 이어진다면 선주들은 저압 DF엔진을 연료 분배 모드로 구동하는 것을 기피할 수 있는데, 본 발명의 선박용 엔진 운전 방법에 의하면, 연료 분배 모드 엔진을 포함하는 경우에 연료비가 가장 적게 나오는 운전 방법을 구체적으로 제시함으로써, 저압 DF엔진의 연료 분배 모드가 널리 활용될 수 있는 발판을 마련할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 적용되는 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 적용되는 시스템의 다른 예이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 적용되는 시스템의 또 다른 예이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 선박용 엔진 운전 방법이 적용되는 선박은, 액화천연가스 운반선, 액화천연가스 연료선, 시추선, 해양구조물 등 다양한 용도의 선박일 수 있다. 또한, 본 발명의 선박용 엔진 운전 방법이 적용되는 엔진은 저압 DF엔진인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 연료유와 천연가스를 이중으로 사용할 수 있는 모든 엔진에 응용될 수 있다. 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 가스 모드, 연료유 모드, 및 연료 분배 모드는, 한 대의 저압 DF엔진을 기준으로 어떤 연료를 사용하는지에 따라 나눈 것이며, 가스 모드는 천연가스만이 연료로 사용되는 경우를 의미하고, 연료유 모드는 연료유만이 연료로 사용되는 경우를 의미하며, 연료 분배 모드는 가스와 연료유가 혼합되어 연료로 사용되는 경우를 의미한다.

또한, 수식은 각 인자가 어떤 인자와 비례하는지 또는 반비례하는지를 중점적으로 표현하고, 단위를 맞추기 위해 곱하는 상수는 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 적용되는 시스템의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 적용되는 시스템의 다른 예이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 적용되는 시스템의 또 다른 예이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예가 적용되는 선박은, 발전용엔진(100), 주엔진(200), 축모터(300), 및 제어시스템(400)을 포함한다.

본 실시예의 발전용엔진(100)은, 발전기를 통해 전력을 생산하며, 생산된 전력을 축모터(300)로 보낸다. 본 실시예가 적용되는 선박은 발전용엔진(100)을 다수개 포함할 수 있고, 발전기 엔진(100)은 저압 4행정 DF엔진일 수 있다.

각 발전용엔진(100)은 가스 모드, 연료유 모드, 및 연료 분배 모드 중 어느 하나의 모드로 운전될 수 있고, 다수개의 발전용엔진(100)은, 모든 발전용엔진(100)이 연료유 모드인 디젤 모드; 다수개의 발전용엔진(100) 중 일부는 연료유 모드이고 나머지는 가스 모드인 혼합 모드; 및 모든 발전용엔진(100)이 가스 모드인 가스 단독 모드; 중 어느 하나로 운전될 수 있다.

본 실시예의 주엔진(200)은, 프로펠러(60)와 축으로 연결되어 프로펠러(60)를 구동시키고, 주엔진(200)이 프로펠러(60)를 구동시킴에 따라 생산되는 출력으로 선박이 추진된다. 본 실시예가 적용되는 선박은 주엔진(200)을 다수개 포함할 수 있고, 주엔진(200)은 저압 2행정 DF엔진일 수 있다.

각 주엔진(200)은 가스 모드, 연료유 모드, 및 연료 분배 모드 중 어느 하나의 모드로 운전될 수 있고, 다수개의 주엔진(200)은, 디젤 모드, 혼합 모드, 및 가스 단독 모드 중 어느 하나로 운전될 수 있다.

본 실시예의 발전용엔진(100) 및 주엔진(200)은, 저장탱크(70)로부터 배출되는 증발가스 또는 저장탱크(70) 내부의 액화천연가스를 연료로 사용할 수 있다. 즉, 저장탱크(70) 내부의 증발가스는 압축기(90)에 의해 압축된 후 둘로 분기하여, 한 흐름은 발전용엔진(100)으로 보내지고, 다른 흐름은 주엔진(200)으로 보내지는데, 압축기(90)는 발전용엔진(100) 및 주엔진(200)이 요구하는 압력에 적합하도록 증발가스를 압축시킬 수 있다. 압축기(90)에 의해 압축된 증발가스 중, 발전용엔진(100)으로 보내지는 증발가스는 제1 밸브(91)에 의해 압력이 조절될 수 있고, 주엔진(200)으로 보내지는 증발가스는 제2 밸브(92)에 의해 압력이 조절될 수 있다.

저장탱크(70) 내부의 증발가스의 양이 발전용엔진(100) 및 주엔진(200)의 요구량보다 적은 경우, 저장탱크(70) 내부의 액화천연가스를 기화기(80)에 의해 기화시켜 발전용엔진(100) 및 주엔진(200)의 연료로 사용할 수 있다. 저장탱크(70)로부터 배출되어 기화기(80)에 의해 기화된 천연가스는, 저장탱크(70)로부터 배출되는 증발가스와 합류되어 압축기(90)에 의해 압축된 후 발전용엔진(100) 및 주엔진(200)으로 보내진다.

본 실시예의 축모터(300)는, 발전용엔진(100)이 공급하는 전력을 구동력으로 전환시켜, 프로펠러(60)의 축에 출력을 추가한다. 발전용엔진(100)이 발전기에 의해 생산한 전력은 배전반(10) 및 스위치(20)를 거쳐 변압기(30)로 공급되고, 변압기(30)에서 축모터(300)에 적합한 전압으로 변환된 전력은, 주파수 변환기(40)로 보내져 축모터(300)에 적합한 주파수로 변환된다. 변압기(30) 및 주파수 변환기(40)를 통과한 전력은 축모터(300)로 보내져 구동력으로 전환되고, 축모터(300)에 의해 전환된 구동력은, 감속장치(50)에 의해 프로펠러(60)의 회전수에 적합하도록 변환되어, 프로펠러(60)의 축에 출력을 추가한다.

본 실시예의 제어시스템(400)은, 저장탱크(70)에서 생성되는 증발가스의 양과 선박을 추진하기 위해 요구되는 출력을 고려하여, 다음과 같은 사항을 결정한다.

1) 발전용 엔진(100)이 생산하는 전력을 축모터(300)에 의해 구동력으로 전환하여 주엔진(200)에 추가할지 여부.

2) 발전용 엔진(100)과 주엔진(200) 각각을 가스 모드, 연료유 모드, 및 연료 분배 모드 중 어느 모드로 운용할지 여부.

3) 발전용 엔진(100)과 주엔진(200) 각각의 부하.

도 1에서는 주엔진(200)과 프로펠러(60) 사이의 축에 연결되도록 감속장치(50)가 설치되고, 감속장치(50)에 축모터(300)가 연결되는 경우를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

즉, 도 2의 (a)와 같이, 프로펠러(60)와 감속장치(50) 사이에 주엔진(200)이 설치되고 감속장치(50)에 축모터(300)가 연결될 수도 있고, 도 2의 (b)와 같이, 감속장치(50)를 포함하지 않고 프로펠러(60)와 주엔진(200) 사이에 바로 축모터(300)가 설치될 수도 있으며, 도 2의 (c)와 같이, 감속장치(50)를 포함하지 않고 프로펠러(60)와 축모터(300) 사이에 주엔진(200)이 설치될 수도 있다.

또한, 도 3은 본 실시예가 적용되는 선박이, 엔진에 공급되는 동력을 잠시 차단하거나 이어주는 클러치(70)를 더 포함하는 경우를 도시한 것인데, 도 3의 (a)와 같이, 주엔진(200)과 프로펠러(60) 사이에 감속장치(50)가 설치되고, 감속장치(50)와 주엔진(200) 사이에 클러치(70)가 설치되며, 축모터(300)은 감속장치(50)에 연결될 수 있고, 도 3의 (b)와 같이, 프로펠러(60)와 감속장치(50) 사이에 주엔진(200)이 설치되고 주엔진(200)과 감속장치(50) 사이에 클러치(70)가 설치되며, 축모터(300)은 감속장치(50)에 연결될 수도 있다.

한편, 연료 분배 모드 엔진의 가스 비율을 유지한 채 연료 분배 모드 엔진의 부하를 높이면, 만들어야 할 전체 출력은 정해져 있으므로, 가스 모드 엔진의 부하와 연료유 모드 엔진의 부하는 낮아지게 된다. 부하가 높아진 연료 분배 모드 엔진의 효율은 높아지나, 부하가 낮아진 가스 모드 엔진과 연료유 모드 엔진의 효율은 낮아지므로, 전체적으로 효율이 높아졌는지 낮아졌는지를 판단하기 어렵다. 또한, 각 엔진에서의 가스 및 연료유 소모량이 달라지므로, 전체적인 효율이 높아졌다고 하더라도 연료비가 낮아진다고 일률적으로 말할 수도 없다.

따라서, 선박의 운용 조건과 엔진의 모드, 엔진의 효율 등을 모두 고려하여 가장 적은 연료비로 엔진을 운전할 수 있는 방법을 제시하는 연료 비용 지도(Fuel Cost Map)가 요구되는데, 연료 비용 지도를 적용한 본 실시예의 선박용 엔진 운전 방법은 다음과 같다.

본 실시예의 선박용 엔진 운전 방법은, 1) 연료 비용 지도를 작성하기 위해 선박의 운용 조건에 따른 인자의 값을 가져오는 단계; 2) 발전용엔진(100)이 생산한 전력 중 주엔진(200)의 출력에 추가할 양을 결정하는 단계; 3) 가져온 인자의 값을 이용하여 연료 비용 지도를 작성하는 단계; 4) 선박의 여러 운용 조건에 따라 작성된 다수개의 연료 비용 지도 중, 가장 작은 연료비가 나오는 연료 비용 지도를 선택하는 단계; 5) 선택한 연료 비용 지도에 맞추어 엔진의 구동 조건을 설정하는 단계;를 포함한다.

본 실시예의 제어시스템(400)은, 상기 1) 내지 5)단계를 수행하여, 가장 작은 연료비가 나오는 주엔진(200) 및 축모터(300)의 출력, 발전용 엔진(100) 및 주엔진(200)의 운전 모드, 및 발전용 엔진(100) 및 주엔진(200)의 부하를 계산하고, 계산 결과에 따라 각 장비를 제어한다.

본 실시예의 선박용 엔진 운전 방법의 제1 단계인, 선박의 운용 조건에 따라 연료 비용 지도를 작성하기 위한 인자의 값을 가져오는 단계에는, 연료로 사용할 수 있는 천연가스의 양(A), 발전용엔진(100)과 주엔진(200)의 현재의 운전 모드(B), 선박의 추진에 필요한 출력(C), 주엔진(200)에 의해 생산되는 출력(D), 발전용엔진(100)에서 생산되는 전력량(E), 및 선박의 추진 외에 보조 전력으로 요구되는 전력량(F)을 가져오는 과정이 포함된다.

본 실시예는 천연가스를 저장하는 저장탱크를 포함하는 선박에 적용되는 것이 바람직한데, 저장탱크 내부에서 생성되어 저장탱크 내부 압력이 일정 값 이상이 되면 배출되는 증발가스가, 연료로 사용할 수 있는 천연가스의 양(A)으로 결정될 수 있다. 엔진의 연료로 사용하고 남은 증발가스는, 재액화시켜 저장탱크로 되돌려 보내거나 가스연소장치에 의해 연소시킬 수 있다.

발전용엔진(100)과 주엔진(200)의 현재의 운전 모드(B)는 각각, 모든 엔진이 연료유 모드인 디젤 모드; 다수개의 엔진 중 일부는 연료유 모드이고 나머지는 가스 모드인 혼합 모드; 및 모든 엔진이 가스 모드인 가스 단독 모드; 중 어느 하나이다.

본 실시예의 선박용 엔진 운전 방법의 제2 단계인, 발전용엔진(100)이 생산한 전력 중 주엔진(200)의 출력에 추가할 양을 결정하는 단계는, 선박의 추진에 필요한 출력(C)에서 주엔진(200)에 의해 생산되는 출력(D)을 제외하여, 추가가 필요한 출력을 계산하는 단계; 및 발전용엔진(100)이 생산하는 전력량(E)에서 보조 전력으로 요구되는 전력량(F)을 제외하여, 발전용엔진(100)이 생산하는 전력량(E) 중 선박 추진에 추가할 수 있는 전력량을 계산하는 단계;를 포함한다.

선박의 추진에 필요한 출력(C)에서 주엔진(200)에 의해 생산되는 출력(D)을 제외한 값이 0이거나 음의 값이 나오면, 선박의 추진에 출력을 추가할 필요가 없다고 판단한다.

발전용엔진(100)이 생산하는 전력량(E)에서 보조 전력으로 요구되는 전력량(F)을 제외한 값이 0이거나 음의 값이 나오면, 발전용엔진(100)이 생산한 전력을 주엔진(200)의 출력에 추가할 수 없다고 판단한다.

본 실시예의 선박용 엔진 운전 방법의 제3 단계인, 가져온 인자의 값을 이용하여 연료 비용 지도를 작성하는 단계는 다음과 같은 과정으로 진행된다.

일단, 연료 비용 지도의 가로축은 연료 분배 모드 엔진의 부하(%)일 수 있고, 세로축은 연료 분배 모드 엔진의 가스 비율(%)일 수 있다. 엔진의 부하를 100%를 사용하면 엔진의 수명을 단축시킬 수 있으므로, 연료 분배 모드 엔진의 부하는 대략 85%를 최대값으로 설정할 수 있다. 또한, 가스 비율이 100%이면 연료 분배 모드가 아닌 가스 모드가 되므로, 연료 분배 모드의 가스 비율은 대략 87%를 최대값으로 설정할 수 있다. 가스 모드 엔진의 부하 또는 연료유 모드 엔진의 부하가 10% 미만이거나 95%를 초과하는 경우를 운전 불가 영역으로 설정할 수 있다.

연료 분배 모드 엔진에서 사용되고 남은 증발가스를 가스 모드 엔진에서 사용하고, 선박의 추진에 필요한 출력(C) 중, 연료 분배 모드 엔진과 가스 모드 엔진이 만들어 내는 출력을 제외한 나머지를 연료유 모드 엔진이 부담하면 되므로, 연료로 사용할 수 있는 천연가스의 양(A)과, 선박의 추진에 필요한 출력(C)과, 연료 분배 모드 엔진의 댓수 및 부하와, 각 연료 분배 모드 엔진의 가스 비율이 결정되면, 가스 모드 엔진의 댓수 및 부하와, 연료유 모드 엔진의 댓수 및 부하가 자동적으로 결정된다.

따라서, 본 실시예의 선박용 엔진 운전 방법은, 연료로 사용할 수 있는 천연가스의 양(A)과 선박의 추진에 필요한 출력(C)은 선박의 운용 조건으로부터 가져오고, 가져온 값을 사용하여 선박에 설치된 다수개의 주엔진(200)의 모든 조합에 대해 연료 비용 지도를 작성한다. 선박에 설치된 다수개의 주엔진(200)의 조합이란, 가스 모드 엔진의 댓수, 연료유 모드 엔진의 댓수, 및 연료 분배 모드 엔진의 댓수를 변화시키면서 나올 수 있는 조합을 의미한다.

또한, 다수개의 발전용엔진(100)도 디젤 모드, 혼합 모드, 및 가스 단독 모드 중 어느 하나로 운용될 수 있으므로, 연료로 사용할 수 있는 천연가스의 양(A) 중 일부를 다수개의 발전용엔진(100)에 공급하도록, 다수개의 발전용엔진(100)에 대한 연료 비용 지도를 작성한다.

선박에 설치된 다수개의 주엔진(200) 및 발전용엔진(100)에 대해 작성된 다수개의 연료 비용 지도 중, 가장 적은 연료비를 포함하는 연료 비용 지도를 주엔진(200) 및 발전용엔진(100)에 대해 각각 선택한 후, 선택한 연료 비용 지도에서 가장 적은 연료비가 나올 수 있도록 하는 연료 분배 모드의 부하와 가스 비율을 결정한다. 연료 분배 모드 엔진의 ‘가스 비율’은, 연료 분배 모드 엔진에 사용되는 가스와 연료유가 혼합된 연료 중 가스가 포함되는 비율을 의미한다.

최종적으로 구하고자 하는 값인 ‘선박이 하루 동안 소비하는 총 연료비’는, ‘(시간당 소비되는 가스의 총 연료비 + 시간당 소비되는 연료유의 총 연료비) X 24h’으로 나타낼 수 있다. 또한, 시간당 소비되는 가스의 총 연료비는, ‘(가스 모드 엔진의 가스 소모량 + 연료 분배 모드 엔진의 가스 소모량) X 가스의 가격’으로 나타낼 수 있고, 시간당 소비되는 연료유의 총 연료비는, ‘(연료유 모드 엔진의 연료유 소모량 + 연료 분배 모드 엔진의 연료유 소모량) X 연료유의 가격’으로 나타낼 수 있다.

가스 모드 엔진의 가스 소모량은, ‘가스 모드 엔진의 전체 출력 X 가스 모드 엔진의 효율 / 가스의 저위발열량’으로 나타낼 수 있다. ‘가스 모드 엔진의 전체 출력에 가스 모드 엔진의 효율을 곱한 값’은 ‘가스 모드 엔진이 가스를 연료로 사용하여 생산하는 동력’으로 볼 수 있고, ‘가스 모드 엔진이 가스를 연료로 사용하여 생산하는 동력’은, ‘가스 모드 엔진의 가스 소모량에 가스의 저위발열량을 곱한 값’과 같기 때문이다. 저위발열량이란, 연료 중에 포함되어 있는 수증기를 고려하지 않은 열량으로서, 연료를 연소시켰을 때 유효하게 얻을 수 있는 열량을 의미한다.

가스 모드 엔진의 전체 출력은, ‘가스 모드 엔진의 한 대 출력 X 가스 모드 엔진 댓수’로 나타낼 수 있고, 가스 모드 엔진의 한 대 출력은, ‘DF엔진의 정격 출력(Rated Power) X 가스 모드 엔진의 부하(%) / 100’으로 나타낼 수 있다. 정격 출력은, 제조업자가 기기에 대하여 보증하는 사용 한도를 표시한 출력으로, 규정된 조건 하에서 운전이 보장된 최대의 출력을 의미한다.

연료 분배 모드 엔진의 가스 소모량은, ‘연료 분배 모드 엔진의 전체 출력 X 연료 분배 모드 엔진의 효율 X (연료 분배 모드 엔진의 가스 비율(%) / 100) / 가스의 저위발열량’으로 나타낼 수 있다.

‘연료 분배 모드 엔진의 전체 출력에, 연료 분배 모드 엔진의 효율 및 연료 분배 모드 엔진의 가스 비율을 곱한 값’은 ‘연료 분배 모드 엔진이 가스를 연료로 사용하여 생산하는 동력’으로 볼 수 있고, ‘연료 분배 모드 엔진이 가스를 연료로 사용하여 생산하는 동력’은, ‘연료 분배 모드 엔진의 가스 소모량에 가스의 저위발열량을 곱한 값’과 같기 때문이다.

연료 분배 모드 엔진의 전체 출력은, ‘연료 분배 모드 엔진의 한 대 출력 X 연료 분배 모드 엔진 댓수’로 나타낼 수 있고, 연료 분배 모드 엔진의 한 대 출력은, ‘DF엔진의 정격 출력(Rated Power) X 연료 분배 모드 엔진의 부하(%) / 100’으로 나타낼 수 있다.

연료유 모드 엔진의 연료유 소모량은, ‘연료유 모드 엔진의 전체 출력 X 연료유 모드 엔진의 효율 / 연료유의 저위발열량’으로 나타낼 수 있다. 가스 모드 엔진의 가스 소모량을 계산할 때와 마찬가지로, ‘연료유 모드 엔진의 전체 출력에 연료유 모드 엔진의 효율을 곱한 값’은 ‘연료유 모드 엔진이 연료유를 연료로 사용하여 생산하는 동력’으로 볼 수 있고, ‘연료유 모드 엔진이 연료유를 연료로 사용하여 생산하는 동력’은, ‘연료유 모드 엔진의 연료유 소모량에 연료유의 저위발열량을 곱한 값’과 같기 때문이다.

연료유 모드 엔진의 전체 출력은, ‘연료유 모드 엔진의 한 대 출력 X 연료유 모드 엔진 댓수’로 나타낼 수 있고, 연료유 모드 엔진의 한 대 출력은, ‘DF엔진의 정격 출력(Rated Power) X 연료유 모드 엔진의 부하(%) / 100’으로 나타낼 수 있다.

연료 분배 모드 엔진의 연료유 소모량은, ‘연료 분배 모드 엔진의 전체 출력 X 연료 분배 모드 엔진의 효율 X (1 - (연료 분배 모드 엔진의 가스 비율(%) / 100)) / 연료유의 저위발열량’으로 나타낼 수 있다. 연료 분배 모드 엔진의 연료유 비율(%)은, ‘100% - 연료 분배 모드 엔진의 가스 비율(%)’이고, ‘연료 분배 모드 엔진의 전체 출력에, 연료 분배 모드 엔진의 효율 및 연료 분배 모드 엔진의 연료유 비율을 곱한 값’은 ‘연료 분배 모드 엔진이 연료유를 연료로 사용하여 생산하는 동력’으로 볼 수 있으며, ‘연료 분배 모드 엔진이 연료유를 연료로 사용하여 생산하는 동력’은, ‘연료 분배 모드 엔진의 연료유 소모량에 연료유의 저위발열량을 곱한 값’과 같기 때문이다.

또한, 가스 모드 엔진의 가스 소모량과 연료 분배 모드 엔진의 가스 소모량의 합은, 저장탱크로부터 배출되는 증발가스의 양과 비슷하도록 설정할 수 있다. 가스 모드 엔진의 가스 소모량과 연료 분배 모드 엔진의 가스 소모량의 합이 저장탱크로부터 배출되는 증발가스의 양보다 다소 많더라도, 저장탱크 내부의 액화천연가스를 기화시켜 연료로 사용할 수는 있다. 그러나, 일반적으로 저장탱크 내부의 액화천연가스는 선박이 운송하고자 하는 목적물로, 최대한 보존하는 것이 바람직하다. 따라서, 가스 모드 엔진의 가스 소모량과 연료 분배 모드 엔진의 가스 소모량의 합이 저장탱크로부터 배출되는 증발가스의 양보다 일정량 이상 초과되는 경우를, 운전 불가 영역으로 설정할 수 있다.

본 실시예의 선박용 엔진 운전 방법의 제4 단계인, 선박의 여러 운용 조건에 따라 다수개의 연료 비용 지도 중 가장 작은 연료비가 나오는 연료 비용 지도를 선택하는 단계에서는, 제3 단계에서 다수개의 주엔진(200) 및 다수개의 발전용엔진(200)에 대해 각각 작성된 다수개의 연료 비용 지도 중, 가장 작은 연료비가 나오는 연료 비용 지도를 다수개의 주엔진(200) 및 다수개의 발전용엔진(200)에 대해 각각 선택한다.

본 실시예의 선박용 엔진 운전 방법은, 다수개의 주엔진(200) 중 하나 이상이 연료 분배 모드로 구동되는 경우나, 다수개의 발전용엔진(100) 중 하나 이상이 연료 분배 모드로 구동되는 경우에만 적용되는 것이 아니라, 연료 분배 모드로 구동되는 저압 DF엔진이 없는 경우에도 적용된다. 즉, 연료 분배 모드로 구동되는 저압 DF엔진이 없는 경우까지 포함하여 연료 비용 지도를 작성하고, 만약 가장 작은 연료비가 나오는 연료 비용 지도가 연료 분배 모드 엔진을 포함하지 않는 경우라면, 저압 DF엔진을 가스 모드와 연료유 모드 중 어느 하나로만 운용하였던 종래와 같은 방식으로 엔진을 구동시키면 된다.

본 실시예의 선박용 엔진 운전 방법의 제5 단계인, 선택한 연료 비용 지도에 맞추어 다수개의 엔진의 구동 조건을 설정하는 단계에서는, 제4 단계에서 선택된 가장 작은 연료비가 나오는 연료 비용 지도의 엔진의 조합으로, 선박에 설치된 다수개의 주엔진(200) 및 발전용엔진(100)의 구동 조건을 설정한다.

그런데, 엔진의 부하 및 가스 비율을 한번에 바꿀 수 있는 것이 아니라, 선박의 운항 상황을 고려하며 점진적으로 변화시켜야 하는데, 엔진의 부하 및 가스 비율을 점진적으로 변화시키는 과정에서 가장 적은 연료비가 나오도록 하는 방법을 연료 비용 지도를 통해 알 수 있다. 즉, ‘현재 자신의 위치’와 ‘목적지’를 찾아가는 ‘가장 빠르고 효율적인 길’을 지도를 보고 알 수 있듯이, 현재의 선박 운용 상태에서의 연료비(‘현재 자신의 위치’에 대응); 가장 적은 연료비가 나오는 연료 분배 모드 엔진의 부하 및 가스 비율(‘목적지’에 대응); 및 가장 적은 연료비가 나오는 연료 분배 모드 엔진의 부하 및 가스 비율을 찾아가는 길(route) 중 가장 연료비가 적게 나오는 길(‘가장 빠르고 효율적인 길’에 대응);을 연료 비용 지도를 보고 알 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

10 : 배전반 20 : 스위치
30 : 변압기 40 : 주파수 변환기
50 : 감속장치 60 : 프로펠러
70 : 클러치 100 : 발전용엔진
200 : 주엔진 300 : 축모터

Claims

다수개의 발전용엔진 및 다수개의 주엔진을 포함하는 선박의 엔진 운전 방법에 있어서,
1) 상기 선박의 운용 조건에 따라 인자의 값을 가져오는 단계;
2) 상기 발전용엔진이 생산한 전력 중 상기 주엔진의 출력에 추가할 양을 결정하는 단계;
3) 상기 1)단계에서 가져온 인자의 값을 이용하여, 상기 다수개의 발전용엔진 및 상기 다수개의 주엔진에 대하여 각각, 연료 분배 모드 엔진의 댓수, 연료유 모드 엔진의 댓수, 및 가스 모드 엔진의 댓수의 조합에 따라, 연료 비용 지도를 작성하는 단계;
4) 상기 3)단계에서 작성된 다수개의 상기 연료 비용 지도 중, 가장 작은 연료비가 나오는 연료 비용 지도를 상기 다수개의 발전용엔진 및 상기 다수개의 주엔진에 대하여 각각 선택하는 단계; 및
5) 상기 4)단계에서 선택한 상기 연료 비용 지도에 맞추어, 상기 다수개의 발전용엔진 및 상기 다수개의 주엔진에 대하여 각각, 상기 연료 분배 모드 엔진의 댓수, 상기 연료유 모드 엔진의 댓수, 및 상기 가스 모드 엔진의 댓수를 설정하는 단계;를 포함하고,
상기 연료 비용 지도는, 상기 연료 분배 모드 엔진의 부하 및 상기 연료 분배 모드 엔진이 사용하는 연료의 가스 비율(이하, ‘가스 비율’이라고 한다.)에 따른 연료비의 변화를 나타내는, 선박용 엔진 운전 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 1)단계에서 가져오는 인자의 값은,
상기 엔진이 연료로 사용할 수 있는 천연가스의 양;
상기 발전용엔진과 상기 주엔진의 현재의 운전 모드;
상기 선박의 추진에 필요한 출력;
상기 주엔진에 의해 생산되는 출력;
상기 발전용엔진에서 생산되는 전력량; 및
상기 선박의 추진 외에 보조 전력으로 요구되는 전력량;
중 하나 이상인, 선박용 엔진 운전 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 2)단계는,
상기 선박의 추진에 필요한 출력에서 상기 주엔진에 의해 생산되는 출력을 제외하여, 추가가 필요한 출력을 계산하는 단계; 및
상기 발전기엔진이 생산하는 전력량에서 상기 보조 전력으로 요구되는 전력량을 제외하여, 상기 발전기엔진이 생산하는 전력량 중 상기 선박 추진에 추가할 수 있는 전력량을 계산하는 단계;
를 포함하는, 선박용 엔진 운전 방법.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연료 비용 지도의 연료비는 선박이 하루 동안 소비하는 총 연료비를 나타내고, ‘(시간당 소비되는 가스의 총 연료비 + 시간당 소비되는 연료유의 총 연료비) X 24’로 계산되는, 선박용 엔진 운전 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 시간당 소비되는 가스의 총 연료비는, ‘(가스 모드 엔진의 가스 소모량 + 연료 분배 모드 엔진의 가스 소모량) X 가스의 가격’으로 계산되는, 선박용 엔진 운전 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 시간당 소비되는 연료유의 총 연료비는, ‘(연료유 모드 엔진의 연료유 소모량 + 연료 분배 모드 엔진의 연료유 소모량) X 연료유의 가격’으로 계산되는, 선박용 엔진 운전 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 가스 모드 엔진의 가스 소모량은, ‘가스 모드 엔진의 전체 출력 X 가스 모드 엔진의 효율 / 가스의 저위발열량’으로 계산되는, 선박용 엔진 운전 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 연료 분배 모드 엔진의 가스 소모량은, ‘연료 분배 모드 엔진의 전체 출력 X 연료 분배 모드 엔진의 효율 X (연료 분배 모드 엔진의 가스 비율(%) / 100) / 가스의 저위발열량’으로 계산되는, 선박용 엔진 운전 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 연료유 모드 엔진의 연료유 소모량은, ‘연료유 모드 엔진의 전체 출력 X 연료유 모드 엔진의 효율 / 연료유의 저위발열량’으로 계산되는, 선박용 엔진 운전 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 연료 분배 모드 엔진의 연료유 소모량은, ‘연료 분배 모드 엔진의 전체 출력 X 연료 분배 모드 엔진의 효율 X (1 - (연료 분배 모드 엔진의 가스 비율(%) / 100)) / 연료유의 저위발열량’으로 계산되는, 선박용 엔진 운전 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 가스 모드 엔진의 전체 출력은, ‘가스 모드 엔진의 한 대 출력 X 가스 모드 엔진 댓수’로 계산되고,
상기 가스 모드 엔진의 한 대 출력은, ‘DF엔진의 정격 출력(Rated Power) X 가스 모드 엔진의 부하(%) / 100’으로 계산되는, 선박용 엔진 운전 방법.
청구항 8 또는 청구항 10에 있어서,
상기 연료 분배 모드 엔진의 전체 출력은, ‘연료 분배 모드 엔진의 한 대 출력 X 연료 분배 모드 엔진 댓수’로 계산되고,
상기 연료 분배 모드 엔진의 한 대 출력은, ‘DF엔진의 정격 출력(Rated Power) X 연료 분배 모드 엔진의 부하(%) / 100’으로 계산되는, 선박용 엔진 운전 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 연료유 모드 엔진의 전체 출력은, ‘연료유 모드 엔진의 한 대 출력 X 연료유 모드 엔진 댓수’로 계산되고,
상기 연료유 모드 엔진의 한 대 출력은, ‘DF엔진의 정격 출력(Rated Power) X 연료유 모드 엔진의 부하(%) / 100’으로 계산되는, 선박용 엔진 운전 방법.
청구항 8 또는 청구항 10에 있어서,
상기 연료 분배 모드 엔진의 효율은, 상기 연료 분배 모드 엔진의 부하 및 상기 ‘가스 비율’에 따라 결정되는, 선박용 엔진 운전 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 가스 모드 엔진 또는 상기 연료유 모드 엔진의 부하가 10% 미만이거나 95%를 초과하는 경우를 운전 불가 영역으로 설정하는, 선박용 엔진 운전 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 가스 모드 엔진의 가스 소모량과 상기 연료 분배 모드 엔진의 가스 소모량의 합이, 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스의 양을 기준으로 미리 설정된 값을 초과하면, 운전 불가 영역으로 설정하는, 선박용 엔진 운전 방법.
청구항 1에 있어서,
6) 상기 연료 분배 모드 엔진의 부하 및 상기 ‘가스 비율’을, 가장 연료비가 적게 나오도록 설정하는 단계를 더 포함하고,
상기 6)단계에서, 상기 연료 비용 지도의 가장 연료비가 적게 나오는 길(route)을 따라 상기 연료 분배 모드 엔진의 부하 및 상기 ‘가스 비율’을 점진적으로 바꾸는, 선박용 엔진 운전 방법.
프로펠러와 축으로 연결되어 상기 프로펠러를 구동시키는 다수개의 주엔진;
상기 프로펠러의 축에 출력을 추가하는 축모터; 및
발전기를 통해 전력을 생산하여 상기 축모터로 전력을 보내는 다수개의 발전용엔진;을 포함하고,
상기 축모터는 상기 발전용엔진이 공급하는 전력을 구동력으로 전환시키고,
상기 다수개의 발전용엔진 및 상기 다수개의 주엔진은 각각, 모든 엔진이 연료유 모드인 디젤 모드; 다수개의 엔진 중 일부는 연료유 모드이고 나머지는 가스 모드인 혼합 모드; 및 모든 엔진이 가스 모드인 가스 단독 모드; 중 어느 하나로 운전되는, 선박.
청구항 18에 있어서,
저장탱크에서 생성되는 증발가스의 양과 상기 선박을 추진하기 위해 요구되는 출력을 고려하여, 상기 다수개의 발전용 엔진이 생산하는 전력을 상기 축모터에 의해 구동력으로 전환하여 상기 다수개의 주엔진에 추가할지 여부; 상기 다수개의 발전용 엔진과 상기 다수개의 주엔진을, 상기 디젤 모드, 상기 혼합 모드, 및 상기 가스 단독 모드 중 어느 모드로 운용할지 여부; 및 상기 다수개의 발전용 엔진과 상기 다수개의 주엔진 각각의 부하;를 결정하는, 제어시스템을 더 포함하는, 선박.
청구항 19에 있어서,
상기 제어시스템은, 가장 작은 연료비가 나오는 상기 다수개의 주엔진 및 상기 축모터의 출력을 결정하는, 선박.
청구항 18에 있어서,
상기 발전용엔진은 저압 4행정 DF엔진이고, 상기 주엔진은 저압 2행정 DF엔진인, 선박.
청구항 18에 있어서,
상기 축모터가 전환시킨 구동력을 상기 프로펠러의 회전수에 적합하도록 변환시키는 감속장치; 및
상기 주엔진에 공급되는 동력을 잠시 차단하거나 이어주는 클러치;
중 하나 이상을 더 포함하는, 선박.