KR20180025585A - 가스 처리 시스템 및 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스 처리 시스템 및 선박에 관한 것으로서, 가스를 저장하는 가스 저장탱크; 상기 가스를 소비하는 엔진; 및 상기 엔진의 배기열을 상기 가스 저장탱크로 전달하는 열 전달부를 포함하고, 상기 가스 저장탱크는, 흡착재를 이용하여 상기 가스를 흡착해 저장하며, 상기 열 전달부는, 상기 가스가 상기 흡착재로부터 탈착되도록 상기 배기열을 상기 가스 저장탱크로 전달하는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 처리 시스템 및 선박{Gas treatment system and ship having the same}
본 발명은 가스 처리 시스템 및 선박에 관한 것이다.
선박은 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 몇천 개 이상의 컨테이너 등을 싣고 대양을 항해하는 운송수단으로서, 강철로 이루어져 있고 부력에 의해 수선면에 부유한 상태에서 프로펠러의 회전을 통해 발생되는 추력을 통해 이동한다.
이러한 선박은 엔진이나 가스 터빈 등을 구동함으로써 추력을 발생시키는데, 이때 엔진은 가솔린 또는 디젤 등의 연료를 사용하여 피스톤을 움직여서 피스톤의 왕복운동에 의해 크랭크 축이 회전되도록 하고, 크랭크 축에 연결된 샤프트가 회전되어 프로펠러가 구동되도록 하며, 반면 가스 터빈은 압축 공기와 함께 연료를 연소시키고, 연소 공기의 온도/압력을 통해 터빈 날개를 회전시킴으로써 발전하여 프로펠러에 동력을 전달하는 방식을 사용한다.
그러나 최근에는, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)를 운반하는 LNG 운반선에서 LNG를 연료로 사용하여 엔진이나 터빈 등의 수요처를 구동하는 LNG 연료공급 방식이 사용되고 있으며, 이와 같이 수요처의 연료로 LNG를 사용하는 방식은 LNG 운반선 외의 다른 선박에도 적용되고 있다.
일반적으로, LNG는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부하다고 알려져 있고, 채광과 이송기술이 발달함에 따라 그 사용량이 급격히 증가하고 있다. 이러한 LNG는 주성분인 메탄을 1기압 하에서 -162℃도 이하로 온도를 내려서 액체 상태로 보관하는 것이 일반적인데, 액화된 메탄의 부피는 표준상태인 기체상태의 메탄 부피의 600분의 1 정도이고, 비중은 0.42로 원유비중의 약 2분의 1이 된다.
그러나 수요처가 구동되기 위해 필요한 온도 및 압력 등은, 탱크에 저장되어 있는 LNG의 상태와는 다를 수 있다. 따라서 최근에는 액체 상태로 저장되는 LNG의 온도 및 압력 등을 제어하여 수요처에 공급하는 기술에 대하여, 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 흡착재에 가스를 흡착시켜 저장하는 방식을 통해, 안정성을 높이면서 저장효율을 확보할 수 있는 가스 처리 시스템 및 선박을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 수요처에서 소비되지 못하고 남는 잉여가스를 흡착재에 흡착하여 저장하여, 잉여가스의 효율적인 저장과 재사용을 구현할 수 있는 가스 처리 시스템 및 선박을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 가스 처리 시스템은, 가스를 저장하는 가스 저장탱크; 상기 가스를 소비하는 엔진; 및 상기 엔진의 배기열을 상기 가스 저장탱크로 전달하는 열 전달부를 포함하고, 상기 가스 저장탱크는, 흡착재를 이용하여 상기 가스를 흡착해 저장하며, 상기 열 전달부는, 상기 가스가 상기 흡착재로부터 탈착되도록 상기 배기열을 상기 가스 저장탱크로 전달하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 오일을 저장하는 오일 저장탱크를 더 포함하고, 상기 엔진은, 상기 가스 또는 상기 오일을 소비할 수 있다.
구체적으로, 상기 가스 저장탱크에서 상기 흡착재로부터 탈착되어 배출되는 가스를 압축하는 압축기를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 압축된 상기 가스를 가열하는 히터를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 가스 저장탱크에서 상기 엔진으로 연결되며 상기 압축기 및 상기 히터가 마련되는 가스 공급라인을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 오일 저장탱크에서 상기 엔진으로 연결되는 오일 공급라인을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 가스 저장탱크의 가스를 외부로 배출하는 가스 배출라인을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 가스 배출라인에 마련되는 가스 연소장치를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 가스 배출라인에 마련되며, 상기 흡착재로부터 상기 가스가 탈착되도록 상기 가스 저장탱크의 가스를 외부로 배출하여 상기 가스 저장탱크의 압력을 낮추는 가스 배출밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박은, 상기 가스 처리 시스템을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 선박은, 흡착재에 가스를 흡착하여 저장해 두었다가, 흡착재에서 가스를 탈착해 엔진 등으로 공급할 수 있으며, 가스의 탈착 시 엔진의 배기열을 활용하여 에너지 사용 측면에서 유리한 이점을 갖는다.
또한 본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 선박은, 잉여가스를 흡착재에 흡착시켜 보관하였다가, 가스가 부족할 때 흡착재로부터 잉여가스를 탈착시켜 사용할 수 있고, 잉여가스의 흡착과 탈착 효율을 높이기 위해 증발가스와의 열교환을 이용함으로써, 효율성과 안정성 등을 모두 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 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. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하에서는 본 발명의 가스 처리 시스템에 대해 설명하며, 본 발명은 가스 처리 시스템과 이를 가지는 선박을 포함하는 것이다.
이하 본 명세서에서, 액화가스는 LNG 또는 LPG, 에틸렌, 암모니아 등과 같이 일반적으로 액체 상태로 보관되는 모든 가스 연료를 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 증발가스(BOG: Boil-Off Gas)는 자연기화 또는 강제기화된 액화가스를 의미할 수 있다. 다만 증발가스는 기체 상태의 증발가스뿐만 아니라 액화된 증발가스를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 가스 저장탱크(10), 열 전달부(20), 오일 저장탱크(30)를 포함한다.
가스 저장탱크(10)는, 가스를 저장한다. 가스 저장탱크(10)에 저장되는 가스는 천연가스일 수 있지만, 본 발명은 이를 특별히 한정하는 것은 아니다.
가스 저장탱크(10)는 흡착재를 이용하여 가스를 흡착해 저장한다. 가스가 천연가스일 경우, 가스 저장탱크(10)는 흡착천연가스(ANG; Absorbed Natural Gas)를 저장할 수 있다. 이때 흡착재는 활성탄 등일 수 있으며, 가스를 흡착하여 저장하는 다양한 물질일 수 있다.
가스 저장탱크(10)에 흡착 저장된 가스는, 흡착재로부터 탈착되어 수요처(100)인 엔진(100)으로 공급될 수 있다. 이때 엔진(100)은 가스를 소비하여 선박의 추진을 위한 동력을 발생시키는 추진엔진(100)일 수 있다.
엔진(100)이 소비하는 가스의 압력은 특별히 한정되지 않으며, 1 내지 10bar인 저압이거나, 200 내지 400bar인 고압 등일 수 있다. 또한 엔진(100) 대신에 터빈이나 도시가스 등이 수요처(100)로 사용될 수 있다.
가스 저장탱크(10)가 흡착재를 이용해 가스를 저장할 때, 저장용량은 온도에 따라 달라질 수 있다. 즉 가스는, 온도가 낮을 때 흡착재에 더 많이 흡착될 수 있으므로, 온도가 낮아지면 가스 저장탱크(10)의 저장용량이 늘어날 수 있다.
반면 온도가 높아지면, 흡착재로부터 가스가 탈착되려고 하기 때문에, 가스 저장탱크(10)의 저장용량이 줄어들 수 있다. 본 실시예는 이러한 점을 이용하여 흡착재로부터 가스를 탈착시키고자 할 때 배기의 열을 활용할 수 있다.
또한 가스 저장탱크(10)는, 압력이 높아지면 가스의 저장용량이 늘어나고, 압력이 낮아지면 가스의 저장용량이 줄어들 수 있다. 가스의 저장용량이 줄어든다는 것은 앞서 온도가 높아지는 경우와 유사하게 가스가 흡착재로부터 탈착되려고 한다는 것이므로, 본 실시예는 후술하겠으나 가스 배출밸브(16) 등을 이용하여 가스 저장탱크(10)의 압력을 낮춰 가스의 탈착을 구현할 수 있다.
가스 저장탱크(10)에서 엔진(100)까지는 가스 공급라인(13)이 마련될 수 있으며, 가스 공급라인(13)에는 압축기(11)와 히터(12)가 마련될 수 있다.
압축기(11)는, 가스 저장탱크(10)에서 흡착재로부터 탈착되어 배출되는 가스를 압축할 수 있다. 압축기(11)는 복수 개로 마련될 수 있으며, 직렬 및/또는 병렬로 배치될 수 있다. 압축기(11)의 설치 대수나 배치는 수요처(100)인 엔진(100)이 요구하는 압력에 따라 달라질 수 있다.
히터(12)는, 압축기(11)의 하류에 마련되어 압축된 가스를 가열할 수 있다. 히터(12)가 가열하는 가스의 온도는 엔진(100)이 요구하는 온도일 수 있다. 이때 히터(12)는 다양한 열원을 활용할 수 있는데, 일례로 선박 내에서 발생하는 각종 폐열(배기열, 구동장비에서 발생하는 폐열 등)이나, 스팀, 글리콜워터, 해수 등을 이용할 수 있다.
가스 저장탱크(10)에는 가스 배출라인(14)이 마련될 수 있다. 가스 배출라인(14)은 가스 저장탱크(10)에 수용된 가스를 외부로 방출하는 구성으로, 가스의 방출에 의해 가스 저장탱크(10)의 내압이 낮아지도록 할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 가스 저장탱크(10)의 흡착재는, 압력이 낮아질 경우 가스의 탈착이 이루어질 수 있다. 따라서 가스 배출라인(14)에 의해 가스가 배출되면서 가스 저장탱크(10)의 내압이 낮아지면, 가스는 흡착재로부터 탈착될 수 있다.
가스 배출라인(14)에는 가스 연소장치(15)가 마련되어, 가스 저장탱크(10)로부터 배출된 가스를 태워버릴 수 있다. 또한 가스 배출라인(14)에는 가스 배출밸브(16)가 마련되며, 가스 배출밸브(16)는 가스 배출라인(14)을 통해 가스 저장탱크(10)로부터 배출되는 가스의 유량을 조절할 수 있다.
가스 배출밸브(16)는, 가스 저장탱크(10)에서 배출되는 가스의 유량을 조절하여 가스 저장탱크(10)의 내압을 조절할 수 있다. 이는 곧 가스 저장탱크(10)에서 흡착재로부터 탈착되는 가스의 양을 조절하는 것을 의미한다.
따라서 본 실시예는, 가스 저장탱크(10)에서 수요처(100)인 엔진(100)으로 가스가 원활하게 전달되도록, 가스 배출밸브(16)를 이용해 가스 저장탱크(10)의 내압을 낮춰줄 수 있다.
열 전달부(20)는, 엔진(100)의 배기열을 가스 저장탱크(10)로 전달한다. 가스 저장탱크(10)가 가스를 흡착 저장한 상태에서 별도의 조작(열의 부가, 압력의 저하 등)이 이루어지지 않으면, 가스 저장탱크(10)로부터 배출되는 가스가 엔진(100)의 수요를 충족시킬 정도로 충분하지 않을 수 있다.
따라서 본 실시예는 엔진(100)이 가동될 때 엔진(100)의 배기열을 활용하여 가스 저장탱크(10)에서 흡착재로부터 탈착되어 배출되는 가스의 유량을 늘릴 수 있다. 이를 위해 열 전달부(20)는, 열 회수부(21)와, 열 전달라인(22)을 포함할 수 있다.
열 회수부(21)는, 엔진(100)의 배기열을 회수한다. 열 회수부(21)는 배기를 다른 열매와 열교환하여 배기가 갖고 있던 열만 회수하거나, 또는 배기 자체를 회수할 수 있다.
열 회수부(21)가 배기 자체를 회수할 경우나 또는 열매가 가스 저장탱크(10)에 저장된 흡착재 및 가스와 상이한 물질인 경우, 배기나 열매가 가스 저장탱크(10)로 전달되는 과정에서 가스나 흡착재에 오염이 발생할 수 있다.
이를 해소하기 위해 열 전달라인(22)은 가스 저장탱크(10)에 수용된 흡착재 및 가스에 배기가 직접 닿지 않는 구조로 마련될 수 있다. 물론 열 회수부(21)가 배기와 열교환하는 열매를 가스 또는 흡착재와 동일/유사한 물질로 사용하거나 가스 저장탱크(10)에 직접 유입되어도 무방한 물질로 사용할 경우에는, 열 전달라인(22)이 가스 저장탱크(10)의 내부에 열매를 공급하는 구조로 마련될 수 있다.
물론 본 실시예는, 배기열이 가스 저장탱크(10)로 전달되는 구조나 방식 등에 대해서 상기로 한정하지 않을 수 있다. 다만 본 실시예는 엔진(100)의 가동 시 발생하는 배기열이 가스 저장탱크(10)에서 흡착재로부터 가스가 탈착되는데 사용되도록 한다면, 어떠한 구성도 채용 가능하다.
또한 본 실시예는, 엔진(100)의 배기열과 함께 또는 배기열을 대신하여, 엔진(100)에서 사용되는 냉각수의 열을 이용하여 흡착재로부터 가스를 탈착시킬 수도 있다. 즉 본 실시예는 엔진(100)에서 발생하는 각종 폐열들(배기열, 냉각수열 등)을 제한 없이 활용할 수 있다.
엔진(100)은 복수 개로 마련될 수 있는데, 열 전달부(20)가 배기열을 회수하는 엔진(100)은, 가스 저장탱크(10)에서 배출되는 가스를 소비하는 엔진(100)이 아닐 수 있다. 가스 저장탱크(10)의 온도가 낮고 압력이 높아 가스의 탈착이 잘 이루어지지 않는다면, 엔진(100)의 가동에 지장이 있을 수 있다.
이때 열 전달부(20)는, 가스 저장탱크(10)에서 가스를 받아 구동되는 엔진(100)이 아닌, 다른 엔진(100)을 이용하여 열을 가스 저장탱크(10)에 전달하여 가스의 탈착 및 배출이 이루어지도록 할 수 있다. 물론 열 전달부(20)는, 엔진(100)이 아닌 보일러 등 선박에서 발생하는 다른 열(히터(12)에서 사용되는 열도 포함)을 활용하여 가스의 탈착을 도울 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.
다만 엔진(100)은, 후술하겠지만 가스 대신 오일로 가동될 수도 있다. 즉 가스 저장탱크(10)에서 가스의 탈착 및 배출이 원활하지 않는다고 감지되면 오일이 엔진(100)으로 공급되어 오일에 의해 엔진(100) 가동이 이루어질 수 있다.
이후 엔진(100)에서 발생한 열이 가스 저장탱크(10)로 전달되어 가스의 탈착과 배출을 구현하면, 엔진(100)은 가스로 가동을 전환할 수 있다. 따라서 가스 공급라인(13)을 따라 흐르는 가스의 유량이 기준값 미만이면(또는 가스 저장탱크(10)의 압력이 기준값 이상이거나 온도가 기준값 미만이면), 가스의 탈착이 충분하지 않은 것으로 보고 엔진(100)은 오일로 가동을 전환할 수 있다.
오일 저장탱크(30)는, 오일을 저장한다. 엔진(100)은 가스 또는 오일을 소비하는 이종연료엔진(100)일 수 있으며, 엔진(100)이 가스를 소비하지 못할 경우를 대비해 본 실시예는 오일 저장탱크(30)를 마련해둘 수 있다.
오일 저장탱크(30)에서 엔진(100)으로는 오일 공급라인(31)이 연결될 수 있으며, 오일 공급라인(31)에는 오일 펌프(도시하지 않음)가 마련되어 오일의 이송이 이루어질 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이 오일 펌프는 엔진(100)이 오일로 가동되어야 할 때 작동하여 오일을 엔진(100)으로 전달할 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 가스를 액상으로 저장하는 일반적인 탱크 대비, 흡착재를 이용하여 가스를 저장하여 저장 효율을 높일 수 있으며, 엔진(100)의 열을 이용해 가스의 탈착 및 배출을 구현해 가스의 원활한 소비를 보장할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(40), 잉여가스 저장탱크(50)를 포함한다.
액화가스 저장탱크(40)는, 액화가스를 저장한다. 액화가스는 수요처(100)에 공급될 액화가스를 저장할 수 있으며, 수요처(100)는 앞서 제1 실시예에서 설명한 엔진(100) 등일 수 있다.
액화가스 저장탱크(40)는 액화가스를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때, 액화가스 저장탱크(40)는 1bar 내지 10bar(일례로 1.03bar)의 압력으로 액화가스를 저장할 수 있다.
액화가스 저장탱크(40)는 독립형, 멤브레인형 등일 수 있고, 다양한 단열 구조를 사용하여 액화가스가 액체 상태로 저장되어 있도록 할 수 있다. 다만 액화가스 저장탱크(40) 내에서는 액화가스가 자연 증발한 증발가스가 지속적으로 발생하게 된다. 이때 액화가스 저장탱크(40) 내에서 발생하는 증발가스는 후술할 압축기(41) 등에 의해 처리될 수 있다.
액화가스 저장탱크(40)에서 수요처(100)까지는 증발가스 공급라인(43)이 연결될 수 있으며, 증발가스 공급라인(43)에는 압축기(41)가 마련될 수 있다. 압축기(41)는 앞서 제1 실시예에서의 압축기(11)와 동일/유사하다.
본 실시예에서 압축기(41)는, 액화가스 저장탱크(40)에서 배출되는 증발가스를 압축할 수 있고, 복수 개로 마련되며 일례로 5단 등일 수 있다. 이때 수요처(100)는 요구하는 압력에 따라 5단 압축기(41)의 하류 또는 2단 압축기(41)의 하류 등에 연결될 수 있다.
압축기(41)에 의해 증발가스가 압축되는 과정에서 압축열이 발생하여 증발가스의 부피가 증가할 수 있고, 이는 압축기(41)의 부하 증대로 이어진다. 따라서 본 실시예는 이를 방지하기 위해 각 압축기(41)의 하류에 냉각기(42)를 둘 수 있다.
냉각기(42)는, 압축열에 의해 가열되는 증발가스를 식혀줄 수 있다. 냉각기(42)는 각 압축기(41)의 하류마다 마련될 수 있으므로, 다단의 압축기(41)가 직렬로 마련될 경우, 2개의 압축기(41) 사이에 냉각기(42)가 마련될 수 있다.
다만 도면에서 가장 하류의 압축기(41)의 하류에 냉각기(42)가 있는 것으로 표현하였는데, 이때 냉각기(42)는 히터(12)로 대체될 수 있다. 이는 다단 압축된 증발가스가 수요처(100)의 요구온도보다 낮은 경우를 대비하기 위함이다. 또는 다단 압축된 증발가스가 수요처(100)의 요구온도에 적합하다면, 가장 하류의 냉각기(42)는 생략될 수 있다.
다만 증발가스의 유량이 수요처(100)에서 원하는 유량에 미치지 못할 경우를 대비하여, 본 발명은 액화가스 저장탱크(40)에서 수요처(100) 또는 증발가스 공급라인(43)까지 연결되는 액화가스 공급라인(45)을 더 포함할 수 있다.
액화가스 공급라인(45)은 액화가스 저장탱크(40)에서 수요처(100) 또는 증발가스 공급라인(43)까지 연결될 수 있고, 기화기(46)가 마련될 수 있다. 기화기(46)는 다양한 열원을 이용하여 액화가스를 기화시켜서 수요처(100)로 전달할 수 있다.
또한 액화가스 공급라인(45)에는 액화가스 펌프(도시하지 않음)가 마련될 수 있고, 액화가스 펌프는 액화가스 저장탱크(40)의 내부 및/또는 외부에 설치될 수 있다. 액화가스 펌프는 두 대 이상으로 마련될 수 있고 직렬 및/또는 병렬로 배치될 수 있다.
증발가스 공급라인(43)에는 증발가스 배출라인(431)이 마련된다. 증발가스는 액화가스 저장탱크(40) 내에서 발생하였다가 증발가스 공급라인(43)을 따라 배출되는데, 증발가스의 배출량이 과다할 경우 수요처(100) 등을 보호하기 위해, 증발가스 중 적어도 일부가 외부로 배출될 수 있다.
이때 증발가스 배출라인(431)에는 증발가스를 연소시키는 증발가스 연소장치(432)가 마련되며, 과압 방지를 위해 증발가스의 배출을 조절하는 증발가스 배출밸브(433)도 마련될 수 있다.
증발가스 배출밸브(433)는 기준값을 설정해 두고, 증발가스 공급라인(43)의 내압이 기준값 이상일 경우 개방되어 증발가스 중 적어도 일부가 증발가스 배출라인(431)을 통해 외부로 빠져나가도록 할 수 있다. 이를 통해 증발가스 공급라인(43)의 내압은 적정 압력으로 유지될 수 있다.
잉여가스 저장탱크(50)는, 액화가스 저장탱크(40)에서 배출되는 액화가스 또는 증발가스 중 수요처(100)의 소비량을 초과하는 잉여가스를 저장한다. 잉여가스 저장탱크(50)가 증발가스 중 잉여가스를 저장하는 것은 액화가스 저장탱크(40)에서 배출되는 증발가스가 수요처(100)의 소비량보다 많은 경우에 이루어질 수 있다.
반면 잉여가스 저장탱크(50)가 기화기(46)에 의해 기화된 액화가스를 잉여가스로 저장하는 것은, 증발가스가 수요처(100)의 소비량에 못미친다고 판단되어 액화가스의 배출이 이루어진 후, 수요처(100)로 전달되는 과정에서 예상치 못하게(엔진(100)의 부하 급감 등의 요인으로 인해) 잉여가스가 발생하는 경우에 이루어질 수 있다.
잉여가스 저장탱크(50)는, 앞서 제1 실시예에서 설명한 가스 저장탱크(10)와 같이 흡착재를 이용해 잉여가스를 흡착해 저장할 수 있다. 즉 잉여가스 저장탱크(50)는, 액화가스 저장탱크(40)보다 저장효율이 높을 수 있다.
잉여가스 저장탱크(50)에는 잉여가스 저장라인(51)이 마련될 수 있다. 잉여가스 저장라인(51)은 증발가스 공급라인(43)에서 분기되어 잉여가스 저장탱크(50)로 연결될 수 있다.
잉여가스 저장라인(51)은, 압축기(41)의 하류에서 증발가스 공급라인(43)으로부터 분기될 수 있으며, 잉여가스 저장라인(51)이 분기되는 지점은 잉여가스 저장탱크(50)의 저장압력과 압축기(41)의 압축 압력 등에 따라 다양하게 결정될 수 있다.
잉여가스 저장탱크(50)에는 잉여가스 전달라인(53)이 연결되는데, 잉여가스 전달라인(53)은 잉여가스 저장탱크(50)에서 증발가스 공급라인(43)으로 연결된다. 잉여가스 저장라인(51)은 잉여가스 저장탱크(50)로 잉여가스를 유입시키기 위한 구성인 반면, 잉여가스 전달라인(53)은 잉여가스 저장탱크(50)에서 수요처(100)로 잉여가스를 배출시키기 위한 구성일 수 있다.
잉여가스 전달라인(53)은 어느 하나의 압축기(41)의 상류에서 증발가스 공급라인(43)에 합류될 수 있다. 잉여가스 전달라인(53)이 증발가스 공급라인(43)에 연결되는 지점은, 잉여가스 저장탱크(50)의 저장압력과 수요처(100)의 요구 압력 등에 따라 다양하게 결정될 수 있다.
잉여가스 저장탱크(50)에는 잉여가스 배출라인(55)이 마련될 수 있다. 잉여가스 저장탱크(50)는 제1 실시예에서 설명한 가스 저장탱크(10)와 마찬가지로, 온도가 낮고 압력이 높으면 흡착이 잘 일어나고, 반대로 온도가 높고 압력이 낮으면 탈착이 잘 일어난다.
따라서 본 실시예는, 잉여가스 저장탱크(50)에서 잉여가스를 빼내어 수요처(100)로 전달해야 할 경우, 잉여가스 저장탱크(50)의 잉여가스를 잉여가스 배출라인(55)으로 배출시켜 잉여가스 저장탱크(50)의 내압을 낮출 수 있다.
잉여가스 배출라인(55)은 잉여가스를 외부로 배출하거나, 잉여가스 배출라인(55)에 연결된 잉여가스 연소장치(56)에 전달할 수 있으며, 잉여가스의 배출은 잉여가스 배출라인(55)에 마련되는 잉여가스 배출밸브(57)에 의해 조절될 수 있다.
잉여가스 배출밸브(57)는, 흡착재로부터 잉여가스가 탈착되도록 잉여가스 저장탱크(50)의 잉여가스를 외부로 배출하여 잉여가스 저장탱크(50)의 압력을 낮출 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 액화가스 저장탱크(40)에서 수요처(100)로 공급되는 액화가스/증발가스 중 잉여가스가 발생하면, 이를 저장효율이 높은 흡착 방식으로 잉여가스 저장탱크(50)에 저장해둠에 따라, 효율적인 시스템 가동이 가능하고 연료의 낭비를 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제2 실시예 대비 유입측 열교환기(52), 배출측 열교환기(54)를 더 포함할 수 있다. 이하에서 설명을 누락하는 부분은 앞서 다른 실시예에서의 설명으로 갈음한다.
유입측 열교환기(52)는, 잉여가스 저장라인(51)에 마련되어 액화가스 저장탱크(40)에서 배출되는 증발가스를 잉여가스 저장탱크(50)에 유입되는 잉여가스와 열교환시킬 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 잉여가스가 흡착에 의해 저장될 경우, 잉여가스의 온도가 낮으면 흡착이 더 잘 일어난다. 따라서 본 실시예는 잉여가스의 저장효율을 끌어올리기 위해서, 액화가스 저장탱크(40)에서 배출되는 극저온의 증발가스를 이용할 수 있다.
이를 위해 증발가스 공급라인(43)에는, 유입측 열교환기(52)로 연결되는 증발가스 우회라인(44)이 마련될 수 있다. 증발가스 우회라인(44)은 증발가스 공급라인(43)에서 분기되어 유입측 열교환기(52)를 거친 후 증발가스 공급라인(43)에 다시 합류될 수 있는데, 유입측 열교환기(52)에서 열교환된 증발가스는 온도가 상승한 상태로 압축기(41)에 유입될 수 있다. 이는 압축기(41)의 부하 상승을 야기한다.
그러나 본 실시예는, 배출측 열교환기(54)를 통해 이러한 문제를 해결할 수 있다.
배출측 열교환기(54)는, 잉여가스 전달라인(53)에 마련되어 액화가스 저장탱크(40)에서 배출되는 증발가스를 잉여가스 저장탱크(50)에서 배출되는 잉여가스와 열교환시킬 수 있다.
잉여가스 저장라인(51)은 어느 하나의 압축기(41)의 하류에서 증발가스 공급라인(43)으로부터 분기되므로 압축열을 받은 상태이어서, 유입측 열교환기(52)에서 증발가스와 열교환해 증발가스를 가열하게 된다.
그러나 가열된 증발가스는, 배출측 열교환기(54)에서 잉여가스와 열교환하면서 다시 냉각될 수 있고, 냉각된 증발가스가 압축기(41)로 유입되므로 압축기(41)의 부하 증가가 방지될 수 있다.
이를 위해 증발가스 우회라인(44)은, 증발가스 공급라인(43)에서 분기되어 유입측 열교환기(52) 및 배출측 열교환기(54)를 거쳐 증발가스 공급라인(43)으로 연결될 수 있다. 즉 증발가스 우회라인(44) 상에서 유입측 열교환기(52)와 배출측 열교환기(54)는 직렬로 마련될 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 액화가스 저장탱크(40)에서 수요처(100)를 향해 전달되는 증발가스의 냉열을 이용하여 잉여가스의 흡착 저장 효율을 높일 수 있고, 또한 잉여가스 저장탱크(50)에서 배출되는 잉여가스를 이용해 증발가스를 냉각하여 압축기(41)의 부하를 낮출 수 있다.
물론 본 발명은 앞서 설명된 실시예 외에도, 적어도 어느 하나의 실시예와 공지기술의 조합 또는 적어도 둘 이상의 실시예의 조합 등에 의해 발생하는 실시예들을 모두 포괄한다. 일례로 본 발명은, 배출측 열교환기(54)가 배기열을 이용하는 실시예, 액화가스 저장탱크(40)를 대체하여 가스 저장탱크(10)를 사용하는 실시예 등을 더 포함할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 가스 처리 시스템 10: 가스 저장탱크
11: 압축기 12: 히터
20: 열 전달부 21: 열 회수부
22: 열 전달라인 30: 오일 저장탱크
40: 액화가스 저장탱크 41: 압축기
42: 냉각기 44: 증발가스 우회라인
46: 기화기 50: 잉여가스 저장탱크
51: 잉여가스 저장라인 52: 유입측 열교환기
53: 잉여가스 전달라인 54: 배출측 열교환기
100: 수요처, 엔진

Claims (10)

  1. 가스를 저장하는 가스 저장탱크;
    상기 가스를 소비하는 엔진; 및
    상기 엔진의 배기열을 상기 가스 저장탱크로 전달하는 열 전달부를 포함하고,
    상기 가스 저장탱크는, 흡착재를 이용하여 상기 가스를 흡착해 저장하며,
    상기 열 전달부는, 상기 가스가 상기 흡착재로부터 탈착되도록 상기 배기열을 상기 가스 저장탱크로 전달하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    오일을 저장하는 오일 저장탱크를 더 포함하고,
    상기 엔진은, 상기 가스 또는 상기 오일을 소비하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 저장탱크에서 상기 흡착재로부터 탈착되어 배출되는 가스를 압축하는 압축기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    압축된 상기 가스를 가열하는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가스 저장탱크에서 상기 엔진으로 연결되며 상기 압축기 및 상기 히터가 마련되는 가스 공급라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 오일 저장탱크에서 상기 엔진으로 연결되는 오일 공급라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 저장탱크의 가스를 외부로 배출하는 가스 배출라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 가스 배출라인에 마련되는 가스 연소장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 가스 배출라인에 마련되며, 상기 흡착재로부터 상기 가스가 탈착되도록 상기 가스 저장탱크의 가스를 외부로 배출하여 상기 가스 저장탱크의 압력을 낮추는 가스 배출밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 상기 가스 처리 시스템을 갖는 것을 특징으로 하는 선박.
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