KR20170123807A - 선박의 전력 공급 시스템 및 이를 이용한 선박의 전력 공급 방법 - Google Patents

선박의 전력 공급 시스템 및 이를 이용한 선박의 전력 공급 방법 Download PDF

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Abstract

선박의 전력 공급 시스템 및 이를 이용한 선박의 전력 공급 방법이 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 선박의 전력 공급 시스템은 연료가 저장된 저장 탱크를 포함하고, 상기 저장 탱크 내에서 연료가 증발된 증발 가스를 압축 및 응축하여 액상의 증발 가스와 기상의 증발 가스로 기액 분리하는 연료 공급부, 상기 연료 공급부로부터 상기 액상의 증발 가스를 공급받아 개질하여 수소를 함유하는 개질 가스를 생성하는 제 1 연료 개질부, 상기 연료 공급부로부터 상기 기상의 증발 가스를 공급받아 개질하여 씻어냄 가스를 생성하는 제 2 연료 개질부, 상기 수소를 함유하는 개질 가스를 이용하여 전력을 생성하는 적어도 하나 이상의 연료 전지를 포함하는 전력 생성부 및 상기 전력 생성부에서 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부를 포함한다.

Description

선박의 전력 공급 시스템 및 이를 이용한 선박의 전력 공급 방법{POWER SUPPLY SYSTEM OF SHIP AND METHOD USING THE SAME}
본 발명은 선박의 전력 공급 시스템 및 이를 이용한 선박의 전력 공급 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 적어도 하나 이상의 연료 전지를 포함하는 선박의 전력 공급 시스템 및 이를 이용한 선박의 전력 공급 방법에 관한 것이다.
최근, 수소와 산소를 반응시켜서 전력을 생성하는 연료 전지가 화석 에너지의 고갈 현상에 적극적으로 대처할 수 있는 전력 공급 시스템으로서 부상하고 있다.
일반적으로, 용융탄산염 연료 전지(Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC) 및 고체산화물 연료 전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)와 같은 고온 연료 전지는 탄화수소계 연료를 적용할 수 있으므로, 원유, 액화 천연 가스 등을 운반하는 선박들의 구동을 위한 전력 공급 시스템으로서 활용 가능성이 높다.
그러나, 선박에 연료 전지가 전력 공급 시스템으로서 설치되는 경우, 연료 전지에 별도의 연료를 지속적으로 공급해야 하기 때문에, 연료 전지를 운용하는 비용이 증가되는 문제점이 있다.
국내 공개특허공보 10-2014-0044125호 (2014.04.14. 공개)
본 발명의 실시예들은 저장 탱크에서 발생하는 증발 가스를 기액 분리 후 개질하여, 연료 전지의 에너지원 및 상기 저장 탱크의 폭발 방지 물질로 활용할 수 있는 선박의 전력 공급 시스템 및 이를 이용한 선박의 전력 공급 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 연료가 저장된 저장 탱크를 포함하고, 상기 저장 탱크 내에서 연료가 증발된 증발 가스를 압축 및 응축하여 액상의 증발 가스와 기상의 증발 가스로 기액 분리하는 연료 공급부, 상기 연료 공급부로부터 상기 액상의 증발 가스를 공급받아 개질하여 수소를 함유하는 개질 가스를 생성하는 제 1 연료 개질부, 상기 연료 공급부로부터 상기 기상의 증발 가스를 공급받아 개질하여 씻어냄 가스(purge gas)를 생성하는 제 2 연료 개질부, 상기 수소를 함유하는 개질 가스를 이용하여 전력을 생성하는 적어도 하나 이상의 연료 전지를 포함하는 전력 생성부 및 상기 전력 생성부에서 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부를 포함하는 선박의 전력 공급 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 연료 공급부는, 상기 저장 탱크와 연결되고, 상기 증발 가스를 공급받아서 압축하는 압축 장치, 상기 압축 장치와 연결되고, 상기 압축 장치에서 압축된 증발 가스를 냉각시키는 응축 장치 및 상기 응축 장치와 연결되고, 상기 응축 장치에서 냉각된 증발 가스를 상기 액상의 증발 가스와 상기 기상의 증발 가스로 분리하는 기액 분리 장치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 연료 개질부는, 수증기를 생성하는 수증기 생성 장치, 상기 수증기 생성 장치에서 생성된 수증기 및 상기 연료 공급부로부터 공급된 액상의 증발 가스를 반응시켜서 수소를 함유하는 개질 가스로 개질하는 제 1 개질 장치 및 상기 수증기 생성 장치 및 상기 제 1 개질 장치를 가열하는 제 1 가열 장치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 연료 개질부는, 상기 연료 공급부로부터 공급된 기상의 증발 가스를 씻어냄 가스로 개질하는 제 2 개질 장치, 상기 제 2 개질 장치를 가열하는 제 2 가열 장치 및 상기 제 2 개질 장치에서 개질된 씻어냄 가스를 상기 저장 탱크에 공급하는 송풍 장치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전력 저장부와 연결되고, 생산된 전력을 제어하는 전력 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예들은 저장 탱크에서 발생하는 증발 가스를 기액 분리 후 개질하여, 연료 전지의 에너지원 및 상기 저장 탱크의 폭발 방지 물질로 활용할 수 있기 때문에, 연료 전지를 선박의 전력 공급 시스템으로 탑재하더라도, 운용 비용을 절감하면서도, 안전한 운용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전력 공급 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1의 연료 공급부를 나타내는 구성도이다.
도 3은 도 1의 제 1 연료 개질부를 나타내는 구성도이다.
도 4는 도 1의 제 2 연료 개질부를 나타내는 구성도이다.
도 5는 도 1의 전력 생성부를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전력 공급 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 연료 공급부에서 증발 가스를 기액 분리하는 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 ‘연결되어’ 있다거나 ‘접속되어’ 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전력 공급 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 선박의 전력 공급 시스템(10)은 연료 공급부(100), 제 1 연료 개질부(200), 제 2 연료 개질부(300), 전력 생성부(400), 전력 저장부(500) 및 전력 제어부(600)를 포함할 수 있다.
연료 공급부(100)는 제 1 연료 개질부(200) 및 제 2 연료 개질부(300)와 연결될 수 있으며, 연료 공급부(100) 내에서 기액 분리된 액상의 증발 가스 및 기상의 증발 가스를 제 1 연료 개질부(200) 및 제 2 연료 개질부(300)에 공급할 수 있다.
제 1 연료 개질부(200)는 연료 공급부(100) 내에서 기액 분리된 상기 액상의 증발 가스를 개질하여 수소를 함유하는 개질 가스를 생성할 수 있다.
제 2 연료 개질부(300)는 연료 공급부(100) 내에서 기액 분리된 상기 기상의 증발 가스를 개질하여 씻어냄 가스(purge gas)를 생성할 수 있다.
전력 생성부(400)는 제 1 연료 개질부(200)에서 개질되어 수소를 함유하는 개질 가스를 공급받을 수 있으며, 이를 이용하여 전력을 생성할 수 있다.
전력 저장부(500)는 전력 생성부(400)에서 생성된 전력을 저장할 수 있다.
전력 제어부(600)는 전력 저장부(500)와 연결되어 전력 저장부(500)에 저장된 전력을 선박 내에 전력을 필요로 하는 장치들(예를 들면, 모터, 펌프, 엔진 등)에 적절히 분배할 수 있다.
도 1에 도시하지는 않았으나, 선박의 전력 공급 시스템(10)은 대기 중의 공기를 전력 생성부(400)로 공급하는 공기 공급 장치를 추가적으로 포함할 수 있다.
이하에서는, 도 2 내지 도 5를 참조하여 연료 공급부(100), 제 1 연료 개질부(200), 제 2 연료 개질부(300) 및 전력 생성부(400)의 상세한 구성에 대하여 설명하겠다.
도 2는 도 1의 연료 공급부를 나타내는 구성도이고, 도 3은 도 1의 제 1 연료 개질부를 나타내는 구성도이며, 도 4는 도 1의 제 2 연료 개질부를 나타내는 구성도이고, 도 5는 도 1의 전력 생성부를 나타내는 사시도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 연료 공급부(100)는 저장 탱크(110), 압축 장치(120), 응축 장치(130) 및 기액 분리 장치(140)를 포함할 수 있다.
저장 탱크(110)에는 원유 또는 연료가 저장될 수 있으며, 이러한 원유 또는 연료가 증발되어 증발 가스가 발생될 수 있다. 또한, 저장 탱크(110)의 일측에는 저장 탱크(110)에 원유 또는 연료를 적재시키거나 하역시키는 펌프(115)가 연결될 수 있으며, 펌프(115)는 양방향 펌프일 수 있다. 다만, 본 발명의 사상이 이에 국한되는 것은 아니고, 저장 탱크(110)에는 원유 또는 연료를 적재시키는 라인과, 하역시키는 라인이 별도로 구비되고, 각각의 라인에 적재용 펌프와 하역용 펌프가 구비되도록 구성되는 것도 가능하다.
압축 장치(120)는 저장 탱크(110)와 연결되고, 증발 가스를 공급받아 압축할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 압축 장치(120)는 압축 장치(120)의 구동을 위한 압축 모터(125)와 연결될 수 있다.
응축 장치(130)는 압축 장치(120)와 연결될 수 있으며, 일 예로 열 교환기로 제공될 수 있다. 이와 같이, 응축 장치(130)는 별도로 제공되는 해수, 담수 등과 같은 냉각수를 이용하여 압축 장치(120)에서 압축된 증발 가스를 냉각시킬 수 있으며, 고온의 냉각수를 배출할 수 있다.
도 2에 점선 화살표로 나타낸 바와 같이, 압축 장치(120)에서 압축된 증발 가스를 냉각시키는 과정에서 수득되는 고온의 냉각수는 연료 공급부(100)의 저장 탱크(110)에 적재된 원유 또는 연료의 열 매체(heating medium)로서 활용될 수 있다. 달리 말하면, 상술한 고온의 냉각수는 저장 탱크(110)를 가열하는데 사용될 수 있다.
기액 분리 장치(140)는 응축 장치(130)와 연결되고, 응축 장치(130)에서 냉각된 증발 가스를 액상의 증발 가스와 기상의 증발 가스로 분리할 수 있다.
도 2에 도시되지는 않았으나, 기액 분리 장치(140)에서 분리된 액상의 증발 가스는 일시적으로 임시 저장 탱크에 저장되었다가, 필요 시 상기 임시 저장 탱크로부터 배출되어 제 1 연료 개질부(200)로 공급됨에 따라, 수소를 함유하는 개질 가스로 개질될 수 있다.
기액 분리 장치(140)에서 분리된 기상의 증발 가스는 제 2 연료 개질부(200)에 공급되어 메탄(CH4)과 같은 씻어냄 가스로 개질될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 연료 개질부(200)는 수증기 생성 장치(210), 제 1 개질 장치(220) 및 제 1 가열 장치(230)를 포함할 수 있다.
수증기 생성 장치(210)는 전력 생성부(400)와 연결될 수 있고, 전력 생성부(400)에서 전력을 생성하는 과정에서 발생하는 온수를 전달받아서, 이를 이용하여 수증기를 생성할 수 있다. 다만, 본 발명의 사상이 이에 국한되는 것은 아니고, 물 탱크 등과 같은 별도로 제공되는 물 공급 장치로부터 공급되는 물 또는 해수를 이용하여 수증기를 생성할 수도 있다.
제 1 개질 장치(220)는 수증기 생성 장치(210)에서 생성된 수증기 및 기액 분리 장치(140)에서 분리된 액상의 증발 가스를 공급받을 수 있으며, 수증기 개질 반응을 이용하여 수소를 함유하는 개질 가스를 생성할 수 있다. 이때, 제 1 개질 장치(220)에서 수증기 개질 반응이 일어나기 위해서는, 제 1 개질 장치(220)가 수증기 개질 반응에 적절한 소정의 온도로 가열되어야 한다. 이를 위해, 제 1 가열 장치(230)는 제 1 개질 장치(220)를 개질 반응이 일어나는데 필요한 온도까지 가열시킬 수 있다.
또한, 제 1 가열 장치(230)는 수증기 생성 장치(210)를 수증기가 생성되는데 필요한 온도까지 가열시킬 수 있다. 예를 들면, 제 1 가열 장치(230)는 불꽃 화염을 이용하는 버너 방식 또는 촉매 산화 반응을 이용하는 촉매 산화 방식 중 하나의 방식으로 수증기 생성 장치(210) 및 제 1 개질 장치(220)를 가열할 수 있다.
다만, 제 1 개질 장치(220)에서 일어나는 수증기 개질 반응은 발열 반응이므로, 제 1 개질 장치(220)에서 발생하는 반응 생성열을 이용하여 제 1 개질 장치(220) 내에서 개질 반응을 반복적으로 유발시킬 수도 있다.
또한, 도시하지는 않았으나, 상술한 수증기 개질 반응 과정에서 반응 생성물로 발생되는 불필요한 가스가 발생할 수도 있으므로, 이러한 반응 생성물로 발생되는 불필요한 가스를 배출시킬 수 있는 배출 장치가 추가적으로 제공될 수 있다.
본 실시예에서는, 제 1 개질 장치(220)가 수증기 개질 반응을 이용하여 수소를 함유하는 개질 가스를 생성하는 것으로 설명하였으나, 실시예에 따라, 제 1 개질 장치(220)는 플라즈마 개질 반응을 이용하여 수소를 함유하는 개질 가스를 생성할 수도 있다. 예를 들면, 제 1 개질 장치(220)는 외부 전원을 이용하여 수증기 생성 장치(210)에서 생성된 수증기와 기액 분리 장치(140)에서 분리된 액상의 증발 가스를 플라즈마 반응시켜, 수소를 함유하는 개질 가스를 생성할 수도 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 연료 개질부(300)는 제 2 개질 장치(310), 제 2 가열 장치(320) 및 송풍 장치(330)를 포함할 수 있다.
제 2 개질 장치(310)는 기액 분리 장치(140)로부터 공급되는 기상의 증발 가스를 씻어냄 가스로 개질시킬 수 있다. 구체적으로, 제 2 개질 장치(310)는 에탄(C2H6), 프로판(C3H8) 등을 선택적으로 분해하여 메탄(CH4)으로 개질시킬 수 있으며, 개질된 메탄(CH4)은 씻어냄 가스로서 활용될 수 있다.
한편, 제 2 개질 장치(310)에서 기상의 증발 가스가 씻어냄 가스로 개질되는 반응은 흡열 반응으로서, 제 2 개질 장치(310)를 개질 반응에 필요한 온도로 가열시킬 필요가 있다. 이를 위해. 제 2 가열 장치(320)가 제공되며, 제 2 가열 장치(320)는 제 2 개질 장치(310)를 개질 반응이 일어나기 위해 필요한 온도까지 가열시킬 수 있다.
송풍 장치(330)는 제 2 개질 장치(310)에서 개질된 씻어냄 가스를 저장 탱크(110)에 공급함에 따라, 저장 탱크(110)에 발생할 수 있는 폭발 또는 화재의 위험성을 낮출 수 있다.
본 실시예에서, 제 2 개질 장치(310)가 제 2 가열 장치(320)에서 발생되는 열을 이용하여 개질 반응을 수행하는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니며, 제 2 개질 장치(310)는 제 1 연료 개질부(200)의 제 1 개질 장치(220)에서 발생하는 반응 생성열을 전달받아서, 개질 반응에 필요한 온도까지 가열되도록 구성되는 것도 가능하다.
한편, 전력 생성부(400)는 제 1 연료 개질부(200)에서 개질되어 수소를 함유하는 개질 가스를 공급받을 수 있다. 또한, 제 1 연료 개질부(200)에서 개질되어 수소를 함유하는 개질 가스를 이용하여 전력을 생성할 수 있는 적어도 하나 이상의 연료 전지(410)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 전력 생성부(400)는 적어도 하나 이상의 연료 전지(410)가 연속적으로 적층된 구조를 가질 수 있다.
구체적으로, 연료 전지(410)는 제 1 세퍼레이터(412), 막-전극 어셈블리(414) 및 제 2 세퍼레이터(416)을 포함할 수 있다.
제 1 세퍼레이터(412)는 사각 플레이트 형상을 가지고, 막-전극 어셈블리(414)의 캐소드 전극 측에 배치될 수 있다. 또한, 도 5에 도시하지는 않았으나, 공기 펌프 등과 같은 별도의 공기 공급 장치에 의해 공급된 공기가 제 1 세퍼레이터(412)를 통해 막-전극 어셈블리(414)로 전달될 수 있다.
막-전극 어셈블리(414)는 제 1 세퍼레이터(412)와 제 2 세퍼레이터(416) 사이에 배치되며, 막-전극 어셈블리(414)에서 공기(예를 들면, 산소)와 수소를 함유하는 개질 가스의 전기 화학 반응이 유발될 수 있다. 이러한 전기 화학 반응을 통해 전력이 생산될 수 있다.
제 2 세퍼레이터(416)은 제 1 세퍼레이터(412)와 실질적으로 동일한 형상을 가질 수 있고, 막-전극 어셈블리(414)의 애노드 전극 측에 배치될 수 있다. 또한, 제 1 연료 개질부(200)로부터 제공되는 수소를 함유한 개질 가스가 제 2 세퍼레이터(416)을 통해 전극 어셈블리(414)로 이동될 수 있다.
전력 생성부(400)에서 생성된 전력은 전력 저장부(500)에 저장될 수 있으며, 이러한 전력의 적어도 일부는 전력 생성부(400)의 초기 기동을 위해 활용될 수 있다. 또한, 선박 내에 설치된 보일러 등과 같은 연소 장치에서 발생하는 고온의 스팀의 적어도 일부가 전력 생성부(400)의 초기 기동에 활용될 수도 있다.
따라서, 전력 생성부(400)의 초기 기동을 위한 별도의 발열 장치가 필요하지 않기 때문에, 전력 공급 시스템의 구성이 단순화될 수 있다.
여기서, 초기 기동은 전력 생성부(400)가 처음 시동되는 시점을 의미할 수도 있지만, 전력 생성부(400)가 정상적으로 전력을 생성하다가 전력 생성을 중단한 다음, 다시 전력을 생성하기 위해 예열되어야 하는 시점을 의미할 수도 있다.
한편, 전력 생성부(400)에서 생성되는 전력은 전력 제어부(600)에 의해 제 1 연료 개질부(200) 및 제 2 연료 개질부(300)에 각기 제공될 수 있다. 또한, 상기 전력은 연료 공급부(100)의 압축 장치(120)를 구동시키기 위한 압축 모터(125)에 제공될 수 있고, 연료 공급부(100)의 저장 탱크(110)에 원유 또는 연료를 적재시키거나 하역시키기 위한 펌프(115)에 제공될 수도 있으며, 선박의 엔진에 제공될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 선박에 필요한 전력을 별도의 발전기를 이용하여 생성하는 것이 아니라, 선박 내의 저장 탱크(110)에서 발생하는 증발 가스를 회수, 기액 분리 및 개질하여 개질된 증발 가스의 적어도 일부를 전력 생성부(400)의 에너지원으로 활용하여 전력 생성부(400)로 하여금 전력을 생성하게 함으로써, 경제적인 전력 공급 시스템 운용이 가능하다.
이하에서는, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 실시예에 따른 선박의 전력 공급 시스템(10)의 작용 및 효과에 대하여 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하겠다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전력 공급 방법을 나타내는 순서도이고, 도 7은 연료 공급부에서 증발 가스를 기액 분리하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 연료 공급부의 저장 탱크에서 발생하는 증발 가스를 압축 및 응축하여 액상의 증발 가스와 기상의 증발 가스로 분리한다 (S10). 이때, 상기 증발 가스를 압축 및 응축하는 과정을 구체적으로 살펴보면, 상기 증발 가스를 압축 장치에 공급하여 상기 증발 가스를 압축시킨다 (S11). 이어서, 상기 압축 장치에서 압축된 증발 가스를 응축 장치에 공급하여 냉각시킨다 (S12). 여기서, 상기 응축 장치는 열 교환 반응을 이용하여 상기 압축 장치에서 압축된 증발 가스를 냉각시킨다. 마지막으로, 상기 응축 장치에서 냉각된 증발 가스를 기액 분리 장치에 공급하여 상기 액상의 증발 가스와 상기 기상의 증발 가스로 분리한다 (S13).
상술한 과정들을 통해 기액 분리된 증발 가스 중 액상의 증발 가스를 제 1 연료 개질부(200)에 공급하여 수소를 함유하는 개질 가스로 개질한다 (S20).
구체적으로, 제 1 연료 개질부(200)는 하기의 [화학식 1]과 같은 반응을 통해 수소를 함유하는 개질 가스를 생성한다.
[화학식 1]
CH4+H2O→CO+3H2
또한, 상기 기상의 증발 가스를 제 2 연료 개질부(300)에 공급하여 씻어냄 가스로 개질한다 (S30). 구체적으로, 상기 제 2 연료 개질부에서는 에탄(C2H6), 프로판(C3H8) 등이 선택적으로 분해되어 메탄(CH4)으로 개질된다.
또한, 상기 수소를 함유하는 개질 가스를 전력 생성부에 공급하여 전력을 생성한다 (S40). 이 때, 상기 전력 생성부는 하기의 [화학식 2]와 같은 반응을 통해 전력을 생성한다.
[화학식 2]
H2+1/2O2+CO2→H2O+CO2+Heat
상기 화학식 2에서 알 수 있듯이, 전력 생성부에서 전력이 생성되는 과정은 발열 반응이며, 발열 반응에서 생성되는 열(Heat)은 제 1 연료 개질부(200) 및/또는 제 2 연료 개질부(300)의 구동 열원으로서 활용될 수 있다.
이와 함께, 상기 제 2 연료 개질부에서 개질된 씻어냄 가스를 상기 저장 탱크에 제공한다 (S50).
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 전력 공급 방법은 저장 탱크에서 발생하는 증발 가스를 기액 분리 후 개질하여, 연료 전지의 에너지원 및 상기 저장 탱크의 폭발 방지 물질로 활용할 수 있기 때문에, 연료 전지를 선박의 전력 공급 시스템으로 탑재하더라도, 운용 비용을 절감하면서도, 안전한 운용이 가능하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안 되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
10: 선박의 전력 공급 시스템 100: 연료 공급부
110: 저장 탱크 115: 펌프
120: 압축 장치 125: 압축 모터
130: 응축 장치 140: 기액 분리 장치
200: 제 1 연료 개질부 210: 수증기 생성 장치
220: 제 1 개질 장치 230: 제 1 가열 장치
300: 제 2 연료 개질부 310: 제 2 개질 장치
320: 제 2 가열 장치 330: 송풍 장치
400: 전력 생성부 410: 연료 전지
412: 제 1 세퍼레이터 414: 막-전극 어셈블리
416: 제 2 세퍼레이터 500: 전력 저장부
600: 전력 제어부

Claims (5)

  1. 연료가 저장된 저장 탱크를 포함하고, 상기 저장 탱크 내에서 연료가 증발된 증발 가스를 압축 및 응축하여 액상의 증발 가스와 기상의 증발 가스로 기액 분리하는 연료 공급부;
    상기 연료 공급부로부터 상기 액상의 증발 가스를 공급받아 개질하여 수소를 함유하는 개질 가스를 생성하는 제 1 연료 개질부;
    상기 연료 공급부로부터 상기 기상의 증발 가스를 공급받아 개질하여 씻어냄 가스(purge gas)를 생성하는 제 2 연료 개질부;
    상기 수소를 함유하는 개질 가스를 이용하여 전력을 생성하는 적어도 하나 이상의 연료 전지를 포함하는 전력 생성부; 및
    상기 전력 생성부에서 생성된 전력을 저장하는 전력 저장부를 포함하는 선박의 전력 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 공급부는,
    상기 저장 탱크와 연결되고, 상기 증발 가스를 공급받아서 압축하는 압축 장치;
    상기 압축 장치와 연결되고, 상기 압축 장치에서 압축된 증발 가스를 냉각시키는 응축 장치; 및
    상기 응축 장치와 연결되고, 상기 응축 장치에서 냉각된 증발 가스를 상기 액상의 증발 가스와 상기 기상의 증발 가스로 분리하는 기액 분리 장치를 포함하는 선박의 전력 공급 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 연료 개질부는,
    수증기를 생성하는 수증기 생성 장치;
    상기 수증기 생성 장치에서 생성된 수증기 및 상기 연료 공급부로부터 공급된 액상의 증발 가스를 반응시켜서 수소를 함유하는 개질 가스로 개질하는 제 1 개질 장치; 및
    상기 수증기 생성 장치 및 상기 제 1 개질 장치를 가열하는 제 1 가열 장치를 포함하는 선박의 전력 공급 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 연료 개질부는,
    상기 연료 공급부로부터 공급된 기상의 증발 가스를 씻어냄 가스로 개질하는 제 2 개질 장치;
    상기 제 2 개질 장치를 가열하는 제 2 가열 장치; 및
    상기 제 2 개질 장치에서 개질된 씻어냄 가스를 상기 저장 탱크에 공급하는 송풍 장치를 포함하는 선박의 전력 공급 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 저장부와 연결되고, 생산된 전력을 제어하는 전력 제어부를 더 포함하는 선박의 전력 공급 시스템.
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