KR20170114017A - 발전시스템을 구비한 부유식 해상구조물 - Google Patents

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Abstract

부유식 해상구조물이 개시된다. 본 발명에 따른 부유식 해상구조물은, 재기화부에서 기화되어 배출되는 LNG의 온도를 측정하고, 측정된 LNG의 온도에 따라 재기화부로 공급되는 열량을 조절할 수 있다. 즉, 측정된 LNG의 온도에 따라 재기화부로 공급되는 열의 온도를 조절할 수 있다. 그러므로, LNG를 최적의 상태로 기화시킬 수 있는 효과가 있을 수 있다.

Description

발전시스템을 구비한 부유식 해상구조물 {FLOATING MARINE STRUCTURE WITH ELECTRIC POWER GENERATOR}
본 발명은 발전부에서 배출되는 증기를 이용하여 재기화부의 LNG를 기화시키는 발전시스템을 구비한 부유식 해상구조물에 관한 것이다.
오늘날, 환경에 대한 관심의 일환으로, 친환경적인 발전시스템에 대한 관심이 증대되고 있으며, 친환경적인 발전시스템의 일종으로 LNG(Liquefied Natural Gas) 등과 같은 천연가스를 발전연료로 사용하는 발전시스템이 있다.
그런데, 육상에 천연가스를 발전연료로 사용하는 발전시스템을 구축하기 위해서는 가스저장탱크 및 가스공급장치 등과 같은 기반시설이 필요하므로, 기반시설이 갖춰지지 않은 도서 지역 등에 천연가스를 발전연료로 사용하는 발전시스템을 구축하기가 어렵다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 가스를 저장 및 기화(Gasification)하는 장치가 구비된 선체에 발전시스템을 설치하고, 선체에서 발전을 한 다음 자체의 사용처 및 육상의 사용처로 송전하는 부유식 해상구조물이 개발되어 사용되고 있다.
저온의 가스를 기화하기 위해서는 열이 필요하다.
그런데, 종래의 부유식 해상구조물은 가스를 기화시키는 재기화부로 공급되는 열의 온도를 조절할 수 없으므로, 재기화부에서 기화된 가스를 최적의 상태로 기화시키기 어려운 단점이 있다.
부유식 해상구조물과 관련한 선행기술은 한국공개특허공보 제10-2012-0038063호(2012년 04월 23일) 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 모든 문제점들을 해결할 수 있는 부유식 해상구조물을 제공하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 LNG를 기화시키는 재기화부로 공급되는 열의 온도를 조절할 수 있도록 구성하여, LNG를 최적의 상태로 기화시킬 수 있는 부유식 해상구조물을 제공하는 것일 수 있다.
본 실시예에 따른 부유식 해상구조물은, 선체; 상기 선체에 설치되며 LNG(Liquefied Natural Gas)를 저장하는 저장탱크; 상기 선체에 설치되며 상기 저장탱크로부터 LNG를 공급받아 기화시키는 재기화부; 상기 선체에 설치되어 상기 재기화부에서 기화된 LNG를 발전연료로 사용하여 발전하며, 발전시 발생된 증기에 의하여 구동하는 증기터빈을 가지는 발전부를 포함하며, 상기 재기화부에서 LNG를 기화시키기 위한 열원은 상기 증기터빈에서 배출되는 증기를 포함하고, 상기 재기화부로 공급되는 상기 열원의 열량은 조절 가능하게 구성될 수 있다.
본 실시예에 따른 부유식 해상구조물은, 재기화부에서 기화되어 배출되는 LNG의 온도를 측정하고, 측정된 LNG의 온도에 따라 재기화부로 공급되는 열량을 조절할 수 있다. 즉, 측정된 LNG의 온도에 따라 재기화부로 공급되는 열의 온도를 조절할 수 있다. 그러므로, LNG를 최적의 상태로 기화시킬 수 있는 효과가 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 부유식 해상구조물의 구성을 보인 도.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 부유식 해상구조물의 구성을 보인 도.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 부유식 해상구조물의 구성을 보인 도.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
"및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및/또는 제3항목"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 또는 제3항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결된다 또는 설치된다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 설치될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결된다 또는 설치된다"라고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 이웃하는"과 "∼에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예들에 따른 부유식 해상구조물에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1실시예
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 부유식 해상구조물의 구성을 보인 도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 부유식 해상구조물은 선체(110), 저장탱크(120), 재기화부(130), 발전부(140) 및 추진부(180)를 포함할 수 있다.
선체(110)는 부력에 의하여 수면에 뜰 수 있고, 저장탱크(120)는 선체(110)에 설치되어 LNG(Liquefied Natural Gas)를 저장할 수 있다. 저장탱크(120)는 선체(110)의 하측 부위에 설치되는 것이 바람직하고, 저장탱크(120)에 저장되는 LNG는 대략 -160℃ 이하의 액체 상태이다.
재기화부(130)는 저장탱크(120)로부터 LNG를 공급받아 액체 상태의 LNG를 기체 상태로 기화시킬 수 있다. 재기화부(130)는 LNG가 저장되는 탱크, 상기 탱크의 LNG를 배출시키는 펌프, 상기 탱크에서 배출된 LNG를 기화시키는 기화기 등을 포함할 수 있다. 그리고, 재기화부(130)는 액체 상태의 LNG를 기화시키기 위하여 상대적으로 고온의 열원과 열교환할 수 있다.
발전부(140)는 선체(110)에 설치될 수 있으며, 저장탱크(120)에 저장된 LNG를 발전연료로 사용하여 발전할 수 있다. 즉, 발전부(140)는 재기화부(130)에서 기화된 LNG를 발전연료로 사용하여 발전할 수 있다.
발전부(140)에 대하여 설명한다.
발전부(140)는 가스터빈(151), 폐열회수보일러(153), 증기터빈(155) 및 복수기(157)를 포함할 수 있다.
가스터빈(151)은 재기화부(130)에서 공급된 기화된 LNG가 연소될 때 발생하는 연소가스에 의하여 구동할 수 있고, 가스터빈(151)에 의하여 발전기(151a)가 구동하면서 발전한다. 가스터빈(151)을 구동시킨 연소가스는 가스터빈(151)의 외부로 배출되며, 가스터빈(151)에서 배출된 배기가스는 폐열회수보일러(153)로 유입될 수 있다.
폐열회수보일러(153)는 가스터빈(151)에서 배출되는 배기가스를 이용하여 증기를 생성하고, 증기터빈(155)은 폐열회수보일러(153)에서 배출된 증기에 의하여 구동한다. 그러면, 증기터빈(155)에 의하여 발전기(155a)가 구동하면서 발전기(155a)가 발전한다.
증기터빈(155)을 구동시킨 증기는 배출되어 복수기(157)에서 응축되어 배출되며, 복수기(157)에서 배출된 응축수는 폐열회수보일러(153)로 재유입될 수 있다.
본 실시예에 따른 부유식 해상구조물은 기화된 LNG를 연소시키고, LNG의 연소시 발생하는 연소가스를 이용하여 가스터빈(151)을 구동시키며, 가스터빈(151)에 의하여 발전기(151a)가 구동하면서 1차로 발전한다. 그리고, 가스터빈(151)에서 배출되는 배기가스를 이용하여 폐열회수보일러(153)는 증기를 생성하고, 폐열회수보일러(153)에서 생성된 증기에 의하여 증기터빈(155)이 구동하며, 증기터빈(155)에 의하여 발전기(155a)가 2차로 발전한다. 그러므로, 발전효율이 향상될 수 있다.
전술한 바와 같이, 재기화부(130)는 액체 상태의 LNG를 기화시키기 위하여 상대적으로 고온의 열원과 열교환할 수 있다. 그리고, 본 발명의 제1실시예에 따른 부유식 해상구조물은 재기화부(130)에서 LNG를 기화시키기 위한 열원으로 증기터빈(155)에서 배출되는 증기를 사용할 수 있다.
재기화부(130)로 증기터빈(155)에서 배출되는 증기의 열을 전달하기 위하여, 증기터빈(155)에서 배출되는 증기와 열교환하는 제1열교환기(161)가 설치될 수 있다. 그리고, 제1열교환기(161)와 재기화부(130) 사이에는 내부에 열교환매체가 유입되어 순환하며 일측은 제1열교환기(161)와 열교환하고 타측은 재기화부(130)와 열교환하는 열교환매체 순환관로(163)가 설치될 수 있다. 그러면, 열교환매체 순환관로(163)를 순환하는 열교환매체에 의하여 증기터빈(155)에서 배출되는 증기의 열이 재기화부(130)로 전달되므로, 재기화부(130)는 증기터빈(155)에서 배출되는 증기를 열원으로 하여 LNG를 기화시킬 수 있다.
제1열교환기(161)는 증기와 열교환함과 동시에 열교환매체 순환관로(163)의 일측과 열교환하므로, 제1열교환기(161)에서 증기와 열교환매체가 열교환한다고 볼 수도 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 부유식 해상구조물은 재기화부(130)로 공급되는 열의 온도를 조절할 수 있다.
상세히 설명하면, 재기화부(130)에서 발전부(140)로 배출되는 기화된 LNG의 온도를 감지하는 제1온도센서(165a)가 설치될 수 있고, 열교환매체 순환관로(163)에는 제1온도센서(165a)에서 감지한 온도에 따라 열교환매체 순환관로(163)의 개폐 정도(程度)를 조절하는 제1밸브(165b)가 설치될 수 있다.
그리하여, 제1온도센서(165a)에서 감지한 온도에 따라 제1밸브(165b)를 이용하여 열교환매체 순환관로(163)의 개폐 정도(程度)를 조절하면, 재기화부(130)로 공급되는 열교환매체의 양을 조절할 수 있다. 그러면, 재기화부(130)로 공급되는 열교환매체의 양에 따라, 재기화부(130)로 공급되는 열량이 조절되므로, 재기화부(130)로 공급되는 열의 온도가 조절되는 것이다.
도 1의 미설명 부호 180은 선체(110)를 추진시키기 위한 추진부이며, 추진부(180)는 프로펠라를 회전시키기 위한 동력장치와 상기 동력장치에서 발생하는 폐열을 회수하여 발전하기 위한 폐열회수보일러, 증기터빈 및 복수기 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 부유식 해상구조물은 재기화부(130)에서 기화되어 배출되는 LNG의 온도를 측정하고, 측정된 LNG의 온도에 따라 재기화부(130)로 공급되는 열교환매체의 양을 조절할 수 있다. 즉, 측정된 LNG의 온도에 따라 재기화부(130)로 공급되는 열의 온도를 조절할 수 있다. 그러므로, LNG를 최적의 상태로 기화시킬 수 있다.
제2실시예
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 부유식 해상구조물의 구성을 보인 도로서, 제1실시예와의 차이점만을 설명한다.
도시된 바와 같이, 발전부(240)의 복수기(257)의 증기를 응축시키기 위해서는 많은 양의 냉각수가 필요하므로, 냉각수로 해수를 사용할 수 있다.
이때, 복수기(257)의 증기를 응축시킨 후, 복수기(257)에서 배출되는 해수의 온도가 해양의 해수의 온도에 비하여 너무 높으면, 환경이 오염될 수 있다. 그러므로, 복수기(257)에서 배출되는 해수가 온도가 해양의 해수의 온도와 설정치 이내의 편차를 가지도록 조절하여야 한다.
복수기(257)에서 배출되는 해수의 온도는 열교환매체 순환관로(263)의 일측과 열교환하여 조절될 수 있다.
상세히 설명하면, 해수가 복수기(257)를 통과하도록 안내하는 해수관로(271)가 마련될 수 있고, 복수기(257)를 기준으로 해수가 배출되는 해수관로(271)의 부위와 열교환하는 제2열교환기(273)가 마련될 수 있다.
그리고, 열교환매체의 순환 방향을 기준으로, 재기화부(230)에서 제1열교환기(261)를 향하는 열교환매체 순환관로(263)의 부위 중, 재기화부(230)측 열교환매체 순환관로(263)에는 열교환매체 분기관로(263a)의 일측이 분기되고, 열교환매체 분기관로(263a)의 타측은 제1열교환기(261)측 열교환매체 순환관로(263)와 연통될 수 있다. 그리하여, 열교환매체 분기관로(263a)는 제2열교환기(273)와 열교환할 수 있다.
제2열교환기(273)는 해수관로(271)와 열교환매체 분기관로(263a)와 열교환하므로, 제2열교환기(273)에서 해수와 열교환매체가 열교한한다고 볼 수도 있다.
그리고, 해수관로(271)에는 제2열교환기(273)와 열교환한 해수의 온도를 감지하는 제2온도센서(275a)가 마련될 수 있고, 열교환매체 분기관로(263a)에는 제2온도센서(275a)에서 감지한 온도에 따라 열교환매체 분기관로(263a)의 개폐 정도(程度)를 조절하는 제2밸브(275b)가 설치될 수 있다. 이때, 제1밸브(265b)는 열교환매체 분기관로(263a)의 일측과 타측 사이의 열교환매체 순환관로(263)의 부위에 설치될 수 있다.
그러면, 제2온도센서(275a)에서 감지한 온도에 따라 제2밸브(275b)를 이용하여 열교환매체 분기관로(273a)의 개폐 정도(程度)를 조절하면, 열교환매체 분기관로(273a)로 유입되는 냉각된 열교환매체의 양을 조절할 수 있다. 그러면, 복수기(257)에서 배출되어 해양으로 유입되는 해수의 온도를 조절할 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 부유식 해상구조물은 복수기(257)의 증기를 응축시킨 후, 복수기(257)에서 배출되는 해수의 온도를 조절하여 해양의 해수의 온도와 설정치 이내의 편차를 가지도록 조절할 수 있으므로, 환경 오염을 방지할 수 있다.
제3실시예
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 부유식 해상구조물의 구성을 보인 도로서, 제1실시예와의 차이점만을 설명한다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 부유식 해상구조물은 발전부(340)의 증기터빈(355)에서 배출되는 증기와 열교환하는 제1열교환기(361), 복수기(357)의 증기를 응축시키기 위한 해수를 복수기(357)로 공급하는 해수관로(371), 복수기(357)를 기준으로 해수가 배출되는 해수관로(371)의 부위와 열교환하는 제2열교환기(373) 및 열교환매체가 유입되어 순환하며 제1열교환기(361)와 재기화기(330)와 제2열교환기(373)와 열교환하는 열교환매체 순환관로(363)가 마련될 수 있다.
그리고, 재기화부(330)에서 발전부(340)로 배출되는 기화된 LNG의 온도를 감지하는 제1온도센서(365a), 제1온도센서(365a)에서 감지한 온도에 따라 열교환매체 순환관로(363)의 개폐 정도(程度)를 조절하는 제1밸브(365b), 제2열교환기(373)와 열교환한 해수의 온도를 감지하는 제2온도센서(375a) 및 제2온도센서(375a)에서 감지한 온도에 따라 열교환매체 순환관로(363)의 개폐 정도를 조절하는 제2밸브(375b)가 설치될 수 있다.
이때, 제1밸브(365b) 및 제2밸브(375b)는 열교환매체 순환관로(363)에 설치됨은 당연하다. 열교환매체 순화관로(363)의 열교환매체가 제1열교환기(361) → 재기화기(330) → 제2열교환기(373) → 제1열교환기(361)의 순서로 순환한다고 가정할 때, 제1밸브(365b)는 열교환매체 순환관로(363)의 모든 부위에 설치되어도 무방하나, 제2밸브(375b)는 재기화기(330)와 제2열교환기(373) 사이의 열교환매체 순환관로(363)에 설치되는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 선체
120: 저장탱크
130: 재기화부
140: 발전부

Claims (8)

  1. 선체;
    상기 선체에 설치되며 LNG(Liquefied Natural Gas)를 저장하는 저장탱크;
    상기 선체에 설치되며 상기 저장탱크로부터 LNG를 공급받아 기화시키는 재기화부;
    상기 선체에 설치되어 상기 재기화부에서 기화된 LNG를 발전연료로 사용하여 발전하며, 발전시 발생된 증기에 의하여 구동하는 증기터빈을 가지는 발전부를 포함하며,
    상기 재기화부에서 LNG를 기화시키기 위한 열원은 상기 증기터빈에서 배출되는 증기를 포함하고,
    상기 재기화부로 공급되는 상기 열원의 열량은 조절 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증기터빈에서 배출된 증기와 열교환매체가 열교환하는 제1열교환기가 설치되고,
    상기 제1열교환기에서 증기와 열교환한 열교환매체를 상기 재기화부에 공급하고, 상기 재기화부에서 LNG와 열교환한 열교환매체를 상기 제1열교환기에 공급하는 열교환매체 순환관로가 설치되며,
    상기 재기화부에서 상기 발전부로 배출되는 기화된 가스의 온도를 감지하는 제1온도센서가 설치되고,
    상기 열교환매체 순환관로에는 상기 제1온도센서에서 감지한 온도에 따라 상기 열교환매체 순환관로의 개폐 정도(程度)를 조절하는 제1밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1열교환기에서 배출된 증기가 해수와 열교환하는 복수기;
    상기 복수기에서 증기와 열교환한 후 배출된 해수가 상기 재기화부에서 LNG와 열교환한 후 배출된 열교환매체와 열교환하는 제2열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수기와 상기 제2열교환기에 각각 연결되고, 상기 복수기에서 증기와 열교환한 후 배출된 해수를 상기 제2열교환기에 공급하는 해수관로;
    상기 열교환매체 순환관로에서 일측이 분기되고, 상기 재기화부에서 LNG와 열교환한 후 배출된 열교환매체를 상기 제2열교환기에 공급하는 열교환매체 분기관로;
    상기 제2열교환기에서 상기 열교환매체와 열교환한 후 배출된 해수의 온도를 감지하는 제2온도센서;
    상기 열교환매체 분기관로에 설치되고, 상기 제2온도센서에서 감지한 온도에 따라 상기 열교환매체 분기관로의 개폐 정도(程度)를 조절하는 제2밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열교환매체 분기관로의 타측은, 상기 열교환매체 분기관로의 일측과 상기 제1열교환기 사이의 상기 열교환매체 순환관로에 연결되고,
    상기 제1밸브는 상기 열교환매체 분기관로의 일측과 타측 사이의 상기 열교환매체 순환관로의 부위에 설치된 것을 특징으로 하는 하는 부유식 해상구조물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 증기터빈에서 배출된 증기가 열교환매체와 열교환하는 제1열교환기;
    상기 제1열교환기에서 열교환매체와 열교환한 후 배출된 증기가 해수와 열교환하는 복수기;
    상기 제1열교환기에서 증기와 열교환한 열교환매체를 상기 재기화부에 공급하고, 상기 재기화부에서 LNG와 열교환한 열교환매체를 상기 제2열교환기에 공급하고, 상기 제2열교환기에서 해수와 열교환한 열교환매체를 상기 제1열교환기에 공급하는 열교환매체 순환관로가 더 마련되고,
    상기 재기화부에서 상기 발전부로 배출되는 기화된 가스의 온도를 감지하는 제1온도센서가 설치되고,
    상기 열교환매체 순환관로에는 상기 제1온도센서에서 감지한 온도에 따라 상기 열교환매체 순환관로의 개폐 정도(程度)를 조절하는 제1밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2열교환기에서 상기 열교환매체와 열교환한 후 배출된 해수의 온도를 감지하는 제2온도센서가 설치되고,
    상기 열교환매체 순환관로에는 상기 제2온도센서에서 감지한 온도에 따라 상기 열교환매체 순환관로의 개폐 정도(程度)를 조절하는 제2밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1밸브는 상기 제2열교환기와 상기 제1열교환기 사이의 상기 열교환매체 순환관로에 설치되고,
    상기 제2밸브는 상기 재기화부와 상기 제2열교환기 사이의 상기 열교환매체 순환관로에 설치된 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
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