KR20180017570A - 선박의 하이브리드 발전 및 추진 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20180017570A
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손수정
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Abstract

본 발명은 복수의 추진용 엔진과 발전기 사이에 설치된 기어박스를 통해 복수의 추진용 엔진 중 어느 하나의 엔진을 유지보수하는 동안 다른 하나의 추진용 엔진의 동력을 기어박스를 통해 발전기에 전달할 수 있는 하이브리드 발전 및 추진 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박 내에 설치된 전력수요처에서 필요로 하는 전력량을 충족시키는 동시에 선박의 추진체를 구동시켜 선박을 추진하기 위한 선박의 하이브리드 발전 및 추진 시스템으로서, 상기 추진체는 복수개이고, 천연가스를 연료로서 사용하며, 상기 추진체를 구동시키는 복수의 추진용 엔진; 상기 복수개의 추진체 모두에 연결되고, 상기 복수의 추진용 엔진과 상기 복수개의 추진체 사이에서 동력을 전달하는 기어박스; 및 상기 복수의 추진용 엔진 중 적어도 하나의 추진용 엔진의 동력을 상기 기어박스를 통해 전달받는 제 1 발전기를 포함하는, 하이브리드 발전 및 추진 시스템이 제공된다.

Description

선박의 하이브리드 발전 및 추진 시스템 및 방법{HYBRID GENERATION AND PROPULSION SYSTEM AND METHOD FOR A VESSEL}
본 발명은 선박 내에서의 발전 및 추진을 위해 선체 내에 설치되는 추진용 엔진을 포함하는, 선박의 하이브리드 발전 및 추진 시스템 및 방법에 관한 것이다.
지금까지 컨테이너 운반선과 같은 상선, 또는 여객선에는 석유를 연료로 사용하는 추진 엔진이 주로 사용되었으나, 환경오염 규제나 유가상승 등의 영향으로 석유보다 값이 훨씬 싸면서도 청정한 에너지원인 액화연료가스, 예를 들어 LNG(또는 LPG, DME 등)를 연료로 사용하는 추진 엔진을 장착한 선박이 증가되는 추세에 있다. 또한, LNG는 여름철의 가격이 겨울철에 비해 50% 정도로 저렴하므로, 값이 싼 여름철에 LNG를 사서 저장할 수도 있어, 가격적인 면에서 매우 유리한 에너지원이 된다.
일반적으로, 선박에서 배출되는 폐기가스 중 국제 해사 기구(International Maritime Organization)의 규제를 받고 있는 것은 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)이며, 최근에는 이산화탄소(CO2)의 배출도 규제하려 하고 있다. 특히, 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)의 경우, 1997년 해상오염 방지협약(MARPOL; The Prevention of Marine Pollution from Ships) 의정서를 통하여 제기되고, 2005년 5월에 발효요건을 만족하여 현재 강제규정으로 이행되고 있다.
LNG(또는 LPG, DME 등)를 연료로 사용하여 추진 또는 발전 동력을 얻을 수 있는 선박용 엔진으로는 MEGI 엔진 또는 DF 엔진(DFDE(Dual Fuel Diesel Electric) 시스템에서 사용) 등이 있다. MEGI 엔진 또는 DF 엔진은 LNG(또는 LPG, DME 등)를 압축한 후, 분사하여 연소시키는 것으로서 가스분사엔진으로 불려진다. 특히, MEGI 엔진은 연료를 고압(150 ~ 400 bar)으로 압축한 후, 분사하여 연소시키는 것으로서 고압가스 분사엔진으로 불려진다.
MEGI 엔진은 LNG를 극저온에 견디는 저장탱크에 저장하여 운반하도록 하는 LNG 운반선 등과 같은 선박(본 명세서에서 선박이란, LNG 운반선을 비롯하여, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 해상 플랜트까지도 모두 포함하는 개념이다.)에 설치될 수 있다. MEGI 엔진은 천연가스 등의 연료가스를 MDO, HFO 등의 연료유와 함께 연료로서 사용하게 되며, 그 부하에 따라 엔진에 대하여 대략 150 ~ 400 bara(절대압력) 정도의 고압의 연료 공급압력이 요구된다.
주로 추진용 엔진으로서 사용되고 있는 MEGI 엔진은, 추진을 위해 프로펠러에 직결되어 사용될 수 있으며, 이를 위해 MEGI 엔진은 저속으로 회전하는 2행정 엔진으로 이루어진다. 즉, MEGI 엔진은 저속 2행정 고압 천연가스 분사 엔진이다.
MEGI 엔진은 연료유(예를 들어, HFO, MDO 등)와 연료가스(예를 들어, LNG, LPG, DME 등) 모두를 연료로 사용하면서, 저출력(예를 들어, 최대출력의 30% 이하)이 요구될 때에는 연료유만을 엔진으로 공급하여 출력을 얻고, 고출력(예를 들어, 최대출력의 30% 이상)이 요구될 때에는 연료유와 연료가스를 함께 엔진에 공급하여 출력을 얻는 구조로 작동된다. 이러한 고압 천연가스 분사 엔진으로서의 MEGI 엔진의 운전방식은 등록특허 제0396471호에 개시되어 있다.
또한, 추진이나 발전용으로 사용되고 있는 DF 엔진은 연료유와 연료가스를 혼합연소하거나 연료유와 연료가스 중에서 선택된 하나만을 연료로 사용할 수 있는 엔진이다.
DF 엔진은 MEGI 엔진과 같은 고압으로 연료가스를 공급할 필요가 없으며, 대략 수 내지 수십 bara 정도로 연료를 압축하여 공급하면 된다. 예를 들어, DF 엔진은 DFDE(Dual Fuel Diesel Electric) 시스템에서 사용될 수 있다. DFDE 시스템에 따르면, DF 엔진의 구동력에 의해 발전기를 구동시켜 전력을 얻고, 이 전력을 이용하여 추진용 모터를 구동시키거나 각종 장치나 설비를 운전한다.
위에서 살펴본 바와 같이 선박의 발전 및 추진을 위해 설치되는 추진용 엔진은 발전기와 직결로 연결될 경우 발전기가 구동하는 동안 추진용 엔진을 유지보수하기 힘든 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 복수의 추진용 엔진과 발전기 사이에 설치된 기어박스를 통해 복수의 추진용 엔진 중 어느 하나의 엔진을 유지보수하는 동안 다른 하나의 추진용 엔진의 동력을 기어박스를 통해 발전기에 전달할 수 있는, 하이브리드 발전 및 추진 시스템을 갖는 선박을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박 내에 설치된 전력수요처에서 필요로 하는 전력량을 충족시키는 동시에 선박의 추진체를 구동시켜 선박을 추진하기 위한 선박의 하이브리드 발전 및 추진 시스템으로서, 상기 추진체는 복수개이고, 천연가스를 연료로서 사용하며, 상기 추진체를 구동시키는 복수의 추진용 엔진; 상기 복수개의 추진체 모두에 연결되고, 상기 복수의 추진용 엔진과 상기 복수개의 추진체 사이에서 동력을 전달하는 기어박스; 및 상기 복수의 추진용 엔진 중 적어도 하나의 추진용 엔진의 동력을 상기 기어박스를 통해 전달받는 제 1 발전기를 포함하는, 하이브리드 발전 및 추진 시스템이 제공된다.
상기 제 1 발전기는 1개의 대용량 발전기일 수 있다.
상기 제 1 발전기는 2개의 중소형 발전기일 수 있다.
상기 천연가스를 연료로서 사용하는 발전용 엔진과, 상기 발전용 엔진의 동력을 전달받아 전력을 생산하는 제 2 발전기를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 추진용 엔진 중 어느 하나의 추진용 엔진을 유지보수시, 다른 하나의 추진용 엔진의 동력을 상기 기어박스를 통해 상기 복수개의 추진체에 전달할 수 있다.
상기 제 1 발전기에 의해 생산된 전력은 BUS를 통해 상기 선박내 전력소요처에 공급될 수 있다.
상기 추진용 엔진 및 상기 발전용 엔진은 모두 MEGI 엔진일 수 있다.
상기 추진용 엔진과 상기 기어박스 사이, 상기 기어박스와 상기 추진체 사이, 그리고 상기 제 1 발전기와 상기 기어박스 사이에는 동력의 전달 및 해제를 가능하게 하는 클러치가 각각 설치될 수 있다.
상기 복수의 추진용 엔진 중 어느 하나의 추진용 엔진을 유지보수시, 유지보수용 추진용 엔진과 상기 기어박스에 연결된 상기 클러치를 해제시켜 동력의 전달을 차단할 수 있다.
상기 2 대의 중소형 발전기 중 어느 하나의 발전기를 유지보수시, 상기 추진용 엔진으로부터 동력을 공급받은 다른 하나의 발전기를 통해 생산된 전력을 BUS에 공급할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박 내에 설치된 전력수요처에서 필요로 하는 전력량을 충족시키는 동시에 선박의 추진체를 구동시켜 선박을 추진하기 위한 선박의 운항 방법으로서, 상기 추진체는 복수개이고, 천연가스를 연료로서 사용하며, 상기 추진체를 구동시키는 복수의 추진용 엔진; 상기 복수개의 추진체 모두에 연결되고, 상기 복수의 추진용 엔진과 상기 복수개의 추진체 사이에서 동력을 전달하는 기어박스; 및 상기 복수의 추진용 엔진 중 적어도 하나의 추진용 엔진의 동력을 상기 기어박스를 통해 전달받는 제 1 발전기를 포함하는, 선박의 운항 방법이 제공된다.
상기 선박의 운항 방법에 따르면, 상기 복수의 추진용 엔진 중 어느 하나의 추진용 엔진을 유지보수시, 다른 하나의 추진용 엔진의 동력을 상기 기어박스를 통해 상기 복수개의 추진체에 전달할 수 있다.
상기 선박의 운항 방법에 따르면, 상기 제 1 발전기에 의해 생산된 전력은 BUS를 통해 상기 선박내 전력소요처에 공급될 수 있다.
상기 선박의 운항 방법에 따르면, 상기 복수의 추진용 엔진 중 어느 하나의 추진용 엔진을 유지보수시, 유지보수용 추진용 엔진과 상기 기어박스에 연결된 상기 클러치를 해제시켜 동력의 전달을 차단할 수 있다.
상기 선박의 운항 방법에 따르면, 상기 제 1 발전기는 2개의 중소형 발전기이고, 상기 2개의 중소형 발전기 중 어느 하나의 발전기를 유지보수시, 상기 추진용 엔진으로부터 동력을 공급받은 다른 하나의 발전기를 통해 생산된 전력을 BUS에 공급할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 추진용 엔진과 발전기 사이에 설치된 기어박스를 통해 복수의 추진용 엔진 중 어느 하나의 엔진을 유지보수하는 동안 다른 하나의 추진용 엔진의 동력을 기어박스를 통해 발전기에 전달할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 선박에 화물을 선적하거나 하역하는 동안 복수의 추진용 엔진 중 하나의 추진용 엔진만을 이용하여 1개의 대용량 발전기를 운용하고, 다른 하나의 추진용 엔진을 유지보수 가능하도록 함으로써, 비용 및 설치공간 측면에서 유리하고 대용량 발전기를 운용하는 추진용 엔진 및 해당 발전기의 효율 측면에서 효과도 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따르면 선박에 화물을 선적하거나 하역하는 동안 복수의 추진용 엔진 중 하나의 추진용 엔진만을 이용하여 2개의 중소형 발전기를 운용하고, 다른 하나의 추진용 엔진을 유지보수 가능하도록 함으로써 리던던시(Redundancy) 확보 및 발전기의 유지보수 측면에서 유리한 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 발전 및 추진 시스템을 나타내는 도면,
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 복수의 추진용 엔진 중 어느 하나의 추진용 엔진을 유지보수할때의 동작 흐름을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 발전 및 추진 시스템을 나타내는 도면,
도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 복수의 추진용 엔진 중 어느 하나의 추진용 엔진을 유지보수시 동작 흐름을 설명하기 위한 도면, 그리고
도 7 및 도 8은 도 4에 도시된 2개의 중소형 발전기 중 어느 하나의 발전기를 유지보수시 동작 흐름을 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1에는, 예를 들어, 선박 내에 2개의 추진용 엔진(40)이 설치되고, 2개의 발전용 엔진(50)이 설치된 하이브리드 발전 및 추진 시스템이 개략적으로 도시되어 있다.
각각의 추진용 엔진(40)은 예를 들어 프로펠러로 이루어진 추진체(42)와 직결되어 동력을 직접 전달하도록 구성되어 있다. 또, 각각의 발전용 엔진(50)은 제 2 발전기(52)를 직접 구동하도록 구성될 수 있다. 발전용 엔진(50)에 의해 구동되는 제 2 발전기(52)는 전력을 생산하고, 생산된 전력은 BUS(60)를 통해 선박 내의 각종 전력 수요처에 공급될 수 있다.
본 발명에 따르면, 선박의 하이브리드 발전 및 추진 시스템은, 동일한 종류의 엔진을 장착하여, 선박 내에 설치된 각종 전력수요처에서 필요로 하는 전력량을 충족시키는 동시에, 선박의 추진체(42)를 구동시켜 선박을 추진할 수 있다.
추진용 엔진(40)은 MEGI 엔진일 수 있고, 발전용 엔진(50)도 MEGI 엔진일 수 있다. 즉, 본 발명의 하이브리드 발전 및 추진 시스템은, 동일한 종류의 엔진을 장착하여, 선박 내에 설치된 각종 전력수요처에서 필요로 하는 전력량을 충족시키는 동시에, 선박의 추진체(42)를 구동시켜 선박을 추진할 수 있다. 본 명세서에서 "동일한 종류의 엔진" 또는 "동일한 사양의 엔진"이라는 표현은, 엔진의 외형이나 구조가 완벽하게 동일한 엔진을 의미하는 것일 뿐만 아니라, 외형이나 구조가 다소 상이하더라도 사용하는 연료(연료가스 및 연료유)에 대한 요구압력 및 요구온도가 동일한 엔진을 의미하는 것일 수 있다.
추진용 엔진(40)은 제 1 발전기(44), 그리고 기어박스(46)를 통해 추진체(42)와 각각 연결될 수 있다. 추진용 엔진(40)과 기어박스(46) 사이, 기어박스(46)와 추진체(42) 사이, 그리고 기어박스(46)와 제 1 발전기(44) 사이에는 각각 클러치가 배치될 수 있으며, 그에 따라 동력전달 여부를 제어할 수 있다.
제 1 발전기(44)는 기어박스(46)를 통해 2개의 추진용 엔진(40)의 동력을 각각 전달받거나, 2개의 추진용 엔진(40) 중 어느 하나의 추진용 엔진을 유지보수시 다른 하나의 추진용 엔진의 동력을 기어박스(46)를 통해 전달받아 전력을 생산한다. 이와 같이 기어박스(46)를 통해 제 1 발전기(44)와 2개의 추진용 엔진(40)이 연결되어 있음에 따라 선박에 화물을 선적하거나 하역하는 동안 2개의 추진용 엔진(40) 중 어느 하나의 추진용 엔진을 유지보수하더라도 다른 하나의 추진용 엔진의 동력을 기어박스(46)를 통해 제 1 발전기(44)에서 전달받아 전력을 생산할 수 있다. 제 1 발전기(44)는 축 발전기일 수 있다.
도 1에서는 제 1 발전기(44)를 1개의 대용량 발전기로 도시하고 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이 2개의 중소형 발전기가 기어박스(46)를 통해 연결될 수 있다. 2개의 중소형 발전기는 중형 발전기와 소형 발전기로 구성될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 동일한 용량의 발전기를 2개로 구성할 수도 있다.
상술된 본 발명의 하이브리드 발전 및 추진 시스템은 선박의 정속 운전시에만 엔진추진모드로 운전되는 것은 아니고, 추진용 엔진(40)이 정상적으로 구동되는 동시에 추진용 엔진(40)의 출력으로 제 1 발전기(44)를 통한 발전으로 생산된 전력을 BUS(60)를 거쳐 선박내 전력소요처에 공급될 수 있다.
발전용 엔진(50)은 상술된 바와 같이 제 2 발전기(52)를 구동시킨다. 발전용 엔진(50)의 동력을 전달받은 제 2 발전기(52)에 의해 생산된 전력은 BUS(60)를 거쳐 선박내 전력소요처에 공급될 수 있다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 하이브리드 발전 및 추진 시스템의 동작을 설명한다.
하이브리드 발전 및 추진 시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 추진용 엔진 중 우측에 위치한 추진용 엔진을 유지보수시 또는 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 추진용 엔진 중 좌측에 위치한 추진용 엔진을 유지보수시에도 발전 및 추진모드로 운전될 수 있다. 도 2 및 도 3에는 전력의 흐름을 화살표로 표시하였다.
예를 들어 복수의 추진용 엔진(40) 중 도 2에 도시된 바와 같이 우측에 위치한 추진용 엔진의 유지보수시 본 발명의 하이브리드 발전 및 추진 시스템은, 좌측에 위치한 추진용 엔진을 통해 발전 및 추진모드로 운전된다. 이때 복수의 추진용 엔진(40) 중 우측에 위치한 추진용 엔진, 즉 유지보수용 추진용 엔진(Maintenance)은 구동이 정지되는 동시에, 해당 유지보수용 추진용 엔진(Maintenance)과 기어박스(46) 사이의 클러치를 해제시켜 동력의 전달을 차단한다.
복수의 추진체(42)는 좌측에 위치하는 추진용 엔진의 동력을 전달하는 기어박스(46)를 통해 구동될 수 있다. 기어박스(46)는 복수의 추진체(42) 모두에 연결되어 있어서 복수의 추진용 엔진 중 어느 하나의 추진용 엔진의 동력을 기어박스(46)를 통해 복수의 추진체(42)에 전달된다.
또한, 좌측에 위치한 추진용 엔진의 동력은 기어박스(46)를 통해 제 1 발전기(44)에 전달된다. 제 1 발전기(44)는 기어박스(46)를 통해 전달받은 동력에 의해 전력을 생산하고, 생산된 전력을 BUS(60)를 거쳐 선박 내 전력 소요처에 공급될 수 있다.
특히, 2개의 추진 엔진(40)이 모두 구동정지되더라도, 2개의 발전용 엔진(50)의 동력을 전달받은 제 2 발전기(52)로부터 생산된 전력을 BUS(60)를 거쳐 선박내 전력 소요처에 안정적으로 공급할 수 있다.
도 3은 도 2와 달리, 유지보수용 추진용 엔진(Maintenance)을 좌측에 위치한 추진용 엔진인 경우를 도시한 도면으로, 좌측에 위치한 추진용 엔진을 유지보수하는 동안, 우측에 위치한 추진용 엔진의 동력을 기어박스(46)를 통해 복수개의 추진체(42)와 제 1 발전기(44)에 각각 공급하여, 복수개의 추진체(42)를 구동시키고 제 1 발전기(44)를 통해 생산된 전력을 BUS(60)를 거쳐 선박내 전력소요처에 공급할 수 있다. 여기에서는 복수개의 추진용 엔진(40) 중 어느 하나의 추진용 엔진을 유지보수하는 동안 다른 하나의 추진용 엔진을 통해 발전 및 추진가능하도록 하고 있으나, 선박에 화물을 선적하거나 하역하는 동안에 추진용 엔진의 동력을 통해 발전가능하도록 구성할 수도 있다.
이와 같이 복수의 추진용 엔진(40)과 제 1 발전기(44)가 기어박스(46)를 통해 연결되어 있음에 따라 복수의 추진용 엔진(40) 중에서 어느 하나의 추진용 엔진만을 이용하여 제 1 발전기(44)를 운용하고 나머지 추진용 엔진은 유지보수가 가능하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 발전 및 추진 시스템은 2개의 추진용 엔진(40), 2개의 발전용 엔진(50), 2개의 추진체(42) 및 2개의 중소형 발전기(47, 48)를 구비한 본 발명의 하이브리드 발전 및 추진 시스템의 동작을 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
상술된 하이브리드 발전 및 추진 시스템은, 도 5에 도시된 바와 같이 좌측에 위치한 추진용 엔진을 유지보수시 또는 도 6에 도시된 바와 같이 우측에 위치한 추진용 엔진을 유지보수시 또는 도 7에 도시된 바와 같이 우측에 위치한 추진용 엔진과 우측에 위치한 제 2 중소형 발전기(48)를 유지보수시 또는 도 8에 도시된 바와 같이 우측에 위치한 추진용 엔진과 좌측에 위치한 제 1 중소형 발전기(47)를 유지보수시 발전 및 추진모드로 운전될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 하이브리드 발전 및 추진 시스템은 좌측에 위치한 추진용 엔진과 기어박스(46) 사이의 클러치를 해제시켜 우측에 위치한 추진용 엔진의 동력을 기어박스(46)를 통해 복수의 추진체(42) 모두, 제 1 및 제 2 중소형 발전기(47, 48)에 전달한다. 이때, 복수의 추진체(42)는 기어박스(46)로부터 공급받은 동력에 의해 구동되고, 제 1 및 제 2 중소형 발전기(47, 48)도 기어박스(46)를 통해 공급받은 동력에 따라 전력을 생산한다. 복수의 추진체(42)와 제 1 및 제 2 중소형 발전기(47, 48)는 동시에 구동될 수도 있지만, 화물을 선적하거나 하역하는 동안에 제 1 및 제 2 중소형 발전기(47, 48)를 통해 발전만 가능하도록 기어박스(46)와 복수의 추진체 사이의 클러치를 해제시켜 복수의 추진체로의 동력 전달을 차단시킬 수 있다.
이와 같이 2개의 추진용 엔진(40)이 기어박스(46)를 통해 제 1 및 제 2 중소형 발전기(47, 48)에 연결된 구조에 의해, 화물 선적하거나 하역하는 동안 2개의 추진용 엔진(40) 중 어느 하나만을 이용하여 제 1 및 제 2 중소형 발전기(47, 48)를 운용하고 나머지 하나의 추진용 엔진은 유지보수가 진행 가능하다.
도 6은 도 5와 달리, 우측에 위치한 추진용 엔진과 기어박스(46) 사이의 클러치를 해제시켜 좌측에 위치한 추진용 엔진의 동력을 기어박스(46)를 통해 복수의 추진체(42) 모두에 전달하고, 그와 동시에 기어박스(46)를 통해 연결된 제 1 및 제 2 중소형 발전기(47, 48)에 전달한다. 여기서는 우측에 위치한 추진용 엔진을 유지보수하는 동안 좌측에 위치한 추진용 엔진의 동력을 기어박스(46)를 통해 복수개의 추진체(42)와 제 1 및 제 2 중소형 발전기(47, 48)에 각각 공급하여, 복수개의 추진체(42)를 구동시키고, 제 1 및 제 2 중소형 발전기(47, 48)를 통해 생산된 전력을 BUS(60)를 거쳐 선박내 전력소요처에 공급할 수 있다. 이때, 복수개의 추진용 엔진(40) 중 어느 하나의 추진용 엔진을 유지보수하는 동안 다른 하나의 추진용 엔진을 통해 발전 및 추진 가능하도록 하고 있으나, 선박에 화물을 선적하거나 하역하는 동안에 추진용 엔진의 동력을 통해 발전 가능하도록 구성할 수도 있다.
이하, 도 7 및 도 8을 참조하여 1개의 추진용 엔진과 1개의 발전기를 동시에 유지보수하는 본 발명의 하이브리드 발전 및 추진 시스템의 동작을 설명한다.
하이브리드 발전 및 추진 시스템은, 도 7에 도시된 바와 같이 복수의 추진용 엔진(40) 중에서 우측에 위치한 추진용 엔진과 제 2 중소형 발전기(48)의 유지보수시의 운항모드로 운전될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 우측에 위치한 추진용 엔진과 제 2 중소형 발전기(48)의 유지보수시, 본 발명의 하이브리드 발전 및 추진 시스템은 우측에 위치한 추진용 엔진(Maintenance)과 기어박스(46) 사이의 클러치를 해제시키고, 제 2 중소형 발전기(48)와 기어박스(46) 사이의 클러치를 해제시켜 좌측에 위치한 추진용 엔진의 동력을 기어박스(46)를 통해 제 1 중소형 발전기(47) 및 복수개의 추진체(42)에 전달한다.
이에 따라 우측에 위치한 추진용 엔진(Maintenance)과 제 2 중소형 발전기(48)를 유지보수하는 동안에도 좌측에 위치한 추진용 엔진의 동력을 기어박스(46)를 통해 복수개의 추진체(42) 및 제 1 중소형 발전기(47)에 공급함으로써 종래에 추진용 엔진에 발전기가 직결되어 있어서 추진용 엔진 및 발전기의 유지보수가 힘든 단점을 해결할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 우측에 위치한 추진용 엔진(Maintenance)과 제 1 중소형 발전기(47)의 유지보수시, 본 발명의 하이브리드 발전 및 추진 시스템은 우측에 위치한 추진용 엔진(Maintenance)과 기어박스(46) 사이의 클러치를 해제시키고, 제 1 중소형 발전기(47)와 기어박스(46) 사이의 클러치를 해제시켜 좌측에 위치한 추진용 엔진의 동력을 기어박스(46)를 통해 제 2 중소형 발전기(48) 및 복수개의 추진체(42)에 전달한다.
이와 같이 2개의 중소형 발전기를 운용함으로써 2개의 중소형 발전기 중 어느하나를 유지보수할 경우 다른 하나의 발전기를 통해 전력을 생산할 수 있도록 함에 따라 유지보수 측면에서 유리하다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
40 : 추진용 엔진 42 : 추진체
44 : 제 1 발전기 46 : 기어박스
47 : 제 1 중소형 발전기 48 : 제 2 중소형 발전기
50 : 발전용 엔진 52 : 제 2 발전기
60 : 버스

Claims (15)

  1. 선박 내에 설치된 전력수요처에서 필요로 하는 전력량을 충족시키는 동시에 선박의 추진체를 구동시켜 선박을 추진하기 위한 선박의 하이브리드 발전 및 추진 시스템으로서,
    상기 추진체는 복수개이고,
    천연가스를 연료로서 사용하며, 상기 추진체를 구동시키는 복수의 추진용 엔진;
    상기 복수개의 추진체 모두에 연결되고, 상기 복수의 추진용 엔진과 상기 복수개의 추진체 사이에서 동력을 전달하는 기어박스; 및
    상기 복수의 추진용 엔진 중 적어도 하나의 추진용 엔진의 동력을 상기 기어박스를 통해 전달받는 제 1 발전기를 포함하는,
    하이브리드 발전 및 추진 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 발전기는 1개의 대용량 발전기인,
    하이브리드 발전 및 추진 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 발전기는 2개의 중소형 발전기인,
    하이브리드 발전 및 추진 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 천연가스를 연료로서 사용하는 발전용 엔진과, 상기 발전용 엔진의 동력을 전달받아 전력을 생산하는 제 2 발전기를 더 포함하는,
    하이브리드 발전 및 추진 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 추진용 엔진 중 어느 하나의 추진용 엔진을 유지보수시, 다른 하나의 추진용 엔진의 동력을 상기 기어박스를 통해 상기 복수개의 추진체에 전달하는,
    하이브리드 발전 및 추진 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 발전기에 의해 생산된 전력은 BUS를 통해 상기 선박내 전력소요처에 공급되는,
    하이브리드 발전 및 추진 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 추진용 엔진 및 상기 발전용 엔진은 모두 MEGI 엔진인,
    하이브리드 발전 및 추진 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 추진용 엔진과 상기 기어박스 사이, 상기 기어박스와 상기 추진체 사이, 그리고 상기 제 1 발전기와 상기 기어박스 사이에는 동력의 전달 및 해제를 가능하게 하는 클러치가 각각 설치되는,
    하이브리드 발전 및 추진 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 복수의 추진용 엔진 중 어느 하나의 추진용 엔진을 유지보수시, 유지보수용 추진용 엔진과 상기 기어박스에 연결된 상기 클러치를 해제시켜 동력의 전달을 차단하는,
    하이브리드 발전 및 추진 시스템.
  10. 청구항 3에 있어서,
    상기 2 개의 중소형 발전기 중 어느 하나의 발전기를 유지보수시, 상기 추진용 엔진으로부터 동력을 공급받은 다른 하나의 발전기를 통해 생산된 전력을 BUS에 공급하는,
    하이브리드 발전 및 추진 시스템.
  11. 선박 내에 설치된 전력수요처에서 필요로 하는 전력량을 충족시키는 동시에 선박의 추진체를 구동시켜 선박을 추진하기 위한 선박의 운항 방법으로서,
    상기 추진체는 복수개이고,
    천연가스를 연료로서 사용하며, 상기 추진체를 구동시키는 복수의 추진용 엔진;
    상기 복수개의 추진체 모두에 연결되고, 상기 복수의 추진용 엔진과 상기 복수개의 추진체 사이에서 동력을 전달하는 기어박스; 및
    상기 복수의 추진용 엔진 중 적어도 하나의 추진용 엔진의 동력을 상기 기어박스를 통해 전달받는 제 1 발전기를 포함하는,
    선박의 운항 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수의 추진용 엔진 중 어느 하나의 추진용 엔진을 유지보수시, 다른 하나의 추진용 엔진의 동력을 상기 기어박스를 통해 상기 복수개의 추진체에 전달하는,
    선박의 운항 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제 1 발전기에 의해 생산된 전력은 BUS를 통해 상기 선박내 전력소요처에 공급되는,
    선박의 운항 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수의 추진용 엔진 중 어느 하나의 추진용 엔진을 유지보수시, 유지보수용 추진용 엔진과 상기 기어박스에 연결된 상기 클러치를 해제시켜 동력의 전달을 차단하는,
    선박의 운항 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 제 1 발전기는 2개의 중소형 발전기이고,
    상기 2개의 중소형 발전기 중 어느 하나의 발전기를 유지보수시, 상기 추진용 엔진으로부터 동력을 공급받은 다른 하나의 발전기를 통해 생산된 전력을 BUS에 공급하는,
    선박의 운항 방법.
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CN113415394A (zh) * 2021-06-28 2021-09-21 哈尔滨工程大学 一种带数据通讯控制系统的柴燃电混联式船舶混合动力试验台及试验方法

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