KR20180075292A - Ship - Google Patents

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엄형식
김규종
이정일
김대희
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현대중공업 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a ship, capable of supplying a sufficient amount of steam (H_2O) and electricity during anchoring. According to the present invention, the ship comprises: a water supply installed in a hull and supplying water; a plurality of auxiliary engines installed to be safety the water supply unit and producing electricity; a plurality of economizers heating the water supplied from the water supply unit by using auxiliary engine exhaust gas discharged from the auxiliary engines as a heat source to generate the steam (H_2O) requested from a customer; a branch unit to branch fuel supplied to the auxiliary engine from a fuel storage tank storing the fuel; a fuel cell system using the fuel supplied from the branch unit and the steam supplied from the economizer; a junction unit to joint fuel cell exhaust gas discharged from the fuel cell system and the auxiliary engine exhaust gas supplied to the economizer from the auxiliary engine; and an electric heater installed between the junction unit and the economizer, and using electricity to heat the exhaust gas supplied from the junction unit. The fuel cell system comprises: a hydrogen generation unit including a modifier to modify the fuel supplied from the branch unit and the steam supplied from the economizer, and a combustor; and a fuel cell including a fuel electrode (anode), an air electrode (cathode), and an electrolyte formed between the fuel and air electrodes to generate the electricity. The exhaust gas heated by the electric heater is supplied to the economizer to increase the amount of the steam (H_2O) produced by the economizer.

Description

선박{Ship}Ship {Ship}

본 발명은 강, 바다와 같은 물에서 사람, 화물 등을 목적지까지 이송하기 위한 선박에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a ship for transporting people, cargo and the like from water such as river and sea to a destination.

일반적으로 선박은 동력수단을 이용하여 물에서 이동할 수 있는 수단으로, 승객, 화물 등을 목적지까지 운송하기 위한 운송선, 어패류를 포획하기 위한 어선, 군사 목적으로 만들어진 군함 등 다양한 분야에서 이용된다. 이러한 선박에는 프로펠러와 같은 추진장치를 회전시키기 위한 메인엔진, 선박에 설치된 전기장치들이 사용하는 전기를 생산하기 위한 보조엔진, 메인엔진과 보조엔진에서 각각 배출되는 배기가스를 이용하여 스팀(H2O)을 생산하기 위한 이코노마이저(Economizer), 및 이코노마이저에서 배출되는 스팀으로 전기를 생산하기 위한 메인터빈이 설치된다. 상기 보조엔진은 메인엔진에 비해 용량이 작으므로 복수개가 설치된다. 상기 이코노마이저는 복수개가 상기 엔진들에 각각 연결되도록 설치되어, 각각의 엔진에서 배출되는 배기가스를 열원으로 물을 가열하여 스팀(H2O)으로 변화시킨다. 상기 이코노마이저를 통해 생산된 스팀(H2O)은 난방용, 연료유 가열, 전기 생산 등 다양하게 사용된다.In general, ships are used in various fields such as transportation means for transporting passengers and cargoes to destinations, fishing vessels for capturing seafood, military vessels made for military purposes, and the like, which can be moved from water using power means. These ships are equipped with a main engine for rotating a propulsion device such as a propeller, an auxiliary engine for producing electricity used by the electric devices installed on the ship, steam (H 2 O An economizer for producing electricity, and a main turbine for producing electricity from steam discharged from the economizer. Since the capacity of the auxiliary engine is smaller than that of the main engine, a plurality of the auxiliary engines are installed. A plurality of the economizers are installed so as to be connected to the engines, respectively. The exhaust gas discharged from each engine is converted into steam (H 2 O) by heating the water with a heat source. The steam (H 2 O) produced through the economizer is used for various purposes such as heating, fuel oil heating, and electric production.

한편, 선박은 메인엔진이 가동하지 않을 경우, 보조엔진을 이용하여 스팀(H2O) 및 전기를 생산한다. 예컨대, 선박이 항해하지 않고 항구에 정박 중인 경우, 복수개의 보조엔진 중 일부의 보조엔진을 이용하여 스팀(H2O) 및 전기를 생산한다. 그러나, 일부의 보조엔진만으로는 스팀(H2O) 및 전기의 수요량을 충족시키지 못하는 문제가 있다.On the other hand, when the main engine does not operate, the ship uses steam to produce steam (H 2 O) and electricity. For example, when a ship is anchored in a port without navigating, some auxiliary engines of a plurality of auxiliary engines are used to produce steam (H 2 O) and electricity. However, there is a problem in that some of the auxiliary engines can not satisfy the demand of steam (H 2 O) and electricity.

종래 기술에 따른 선박은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 보조보일러를 선체에 추가로 설치한다. 상기 보조보일러는 연료를 연소시킬 때 발생하는 열로 물을 가열하여 스팀(H2O)을 생산한 후 생산한 스팀(H2O)을 수요처에 추가로 공급하거나 상기 이코노마이저에 스팀(H2O)을 공급하여 전기 생산량을 증대시킨다. 그러나, 종래 기술에 따른 선박은 다음과 같은 문제가 있다.In order to solve the above problems, the ship according to the prior art further installs an auxiliary boiler on the hull. The auxiliary boiler is a steam (H 2 O) the steam (H 2 O) supplied to the addition to the consumer or to the economizer production then heated to heat the water generated when combusting the fuel to produce steam (H 2 O) To increase the electricity production. However, the ship according to the prior art has the following problems.

첫째, 종래 기술에 따른 선박은 보조보일러가 연료저장부로부터 연료를 공급받아 연소시켜야 하므로 보조보일러의 크기가 크다. 이에 따라, 종래 기술에 따른 선박은 공간이 제한되는 선체에서 상기 보조보일러가 차지하는 비중이 높아지게 되므로, 상기 보조보일러로 인해 선체 공간에 대한 손실이 증가하여 선체에 대한 공간 활용도를 저하시키는 문제가 있다.First, since the auxiliary boiler supplies the fuel from the fuel storage part to the ship according to the prior art, the size of the auxiliary boiler is large. Accordingly, since the weight of the auxiliary boiler in the hull having a limited space is increased, the loss of the hull space due to the auxiliary boiler is increased, thereby reducing the space utilization of the hull.

둘째, 종래 기술에 따른 선박은 상기 보조보일러의 크기가 크므로, 주변에 설치된 장치들과 이격된 간격이 좁다. 이에 따라, 종래 기술에 따른 선박은 상기 보조보일러와 상기 주변 장치 사이로 작업자가 진입하기 어려우므로, 상기 보조보일러 및 주변 장치들에 대한 유지보수 작업 및 교체 작업을 수행하기 어려운 문제가 있다.Second, because the size of the auxiliary boiler is large in the ship according to the related art, the space between the auxiliary boiler and the surrounding devices is narrow. Accordingly, there is a problem that it is difficult for a ship according to the related art to perform maintenance work and replacement work for the auxiliary boiler and the peripheral devices because an operator is difficult to enter between the auxiliary boiler and the peripheral device.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 선체에 대한 공간 활용도를 저하시키지 않으면서 정박 시에도 충분한 양의 스팀(H2O) 및 전기를 공급할 수 있는 선박을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a ship capable of supplying a sufficient amount of steam (H 2 O) and electricity even at the time of berth without lowering the space utilization of the hull.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 하기와 같은 구성을 포함할 수 있다.In order to solve the above-described problems, the present invention can include the following configuration.

본 발명에 따른 선박은 선체에 설치되고 물을 공급하기 위한 물공급부; 상기 물공급부와 이격되게 설치되고, 전기를 생산하기 위한 복수개의 보조엔진; 상기 보조엔진들로부터 배출되는 보조엔진배기가스를 열원으로 상기 물공급부에서 공급되는 물을 가열하여 수요처가 요구하는 스팀(H2O)을 생성하기 위한 복수개의 이코노마이저; 연료를 저장하는 연료저장탱크에서 상기 보조엔진으로 공급되는 연료를 분기시키는 분기부; 상기 분기부에서 공급되는 연료 및 상기 이코노마이저에서 공급되는 스팀을 이용하여 전기를 생산하는 연료전지시스템; 상기 연료전지시스템에서 배출되는 연료전지배기가스 및 상기 보조엔진에서 상기 이코노마이저로 공급되는 보조엔진배기가스를 합류시키는 합류부; 및 상기 합류부와 상기 이코노마이저 사이에 위치하도록 설치되고, 전기를 이용하여 상기 합류부에서 공급되는 배기가스를 가열하기 위한 전기히터를 포함할 수 있다. 상기 연료전지시스템은 상기 분기부에서 공급되는 연료와 상기 이코노마이저에서 공급되는 스팀을 개질반응시키는 개질기 및 연소기를 포함하는 수소생성부; 및 연료극(Anode), 공기극(Cathode), 및 상기 연료극(Anode)과 공기극(Cathode) 사이에 형성되는 전해질을 포함하여 전기를 생산하는 연료전지를 포함할 수 있다. 상기 전기히터에 의해 가열된 배기가스는 상기 이코노마이저가 생성하는 스팀(H2O)의 양이 증가하도록 상기 이코노마이저에 공급될 수 있다.A ship according to the present invention includes a water supply unit installed on a ship and supplying water; A plurality of auxiliary engines installed to be spaced apart from the water supply unit and generating electricity; A plurality of economizers for generating steam (H 2 O) required by a customer by heating water supplied from the water supply unit using the auxiliary engine exhaust gas discharged from the auxiliary engines as a heat source; A branching portion for branching the fuel supplied to the auxiliary engine from a fuel storage tank for storing fuel; A fuel cell system for generating electricity using fuel supplied from the branching portion and steam supplied from the economizer; A merging unit for merging the fuel cell exhaust gas discharged from the fuel cell system and the auxiliary engine exhaust gas supplied from the auxiliary engine to the economizer; And an electric heater installed to be positioned between the merging unit and the economizer and for heating the exhaust gas supplied from the merging unit using electricity. Wherein the fuel cell system includes a hydrogen generator including a reformer and a combustor for reforming the fuel supplied from the branching section and the steam supplied from the economizer; And a fuel cell including an anode, a cathode, and an electrolyte formed between the anode and the cathode. The exhaust gas heated by the electric heater can be supplied to the economizer such that the amount of steam (H 2 O) produced by the economizer increases.

본 발명에 따른 선박에 있어서, 상기 전기히터는 상기 복수개의 보조엔진 및 상기 연료전지 중 적어도 하나가 생산한 전기를 이용하여 상기 이코노마이저에 공급되는 배기가스를 가열할 수 있다.In the vessel according to the present invention, the electric heater can heat the exhaust gas supplied to the economizer by using electricity produced by at least one of the plurality of auxiliary engines and the fuel cell.

본 발명에 따른 선박은 상기 복수개의 보조엔진 및 상기 연료전지 중 적어도 하나가 생산한 전기를 저장하기 위한 전력저장부를 포함할 수 있다. 상기 전기히터는 상기 전력저장부에 연결되게 설치되되, 상기 수요처가 요구하는 스팀(H2O)의 양이 기설정된 기준스팀요구량을 초과하는 경우 상기 전력저장부에 저장된 전기를 이용하여 상기 이코노마이저에 공급되는 배기가스를 가열할 수 있다.The ship according to the present invention may include a power storage unit for storing electricity produced by at least one of the plurality of auxiliary engines and the fuel cell. Wherein the electric heater is installed to be connected to the electric power storage unit. When the amount of steam (H 2 O) required by the customer is greater than a preset reference steam consumption amount, the electricity stored in the electric power storage unit is used to charge the electric power to the economizer It is possible to heat the supplied exhaust gas.

본 발명에 따른 연료전지시스템은 연료를 저장하는 연료저장탱크에서 전기를 생산하기 위한 복수개의 보조엔진으로 공급되는 연료를 분기시키는 분기부에서 공급되는 연료와 상기 보조엔진들로부터 배출되는 보조엔진배기가스를 열원으로 물을 공급하기 위한 물공급부에서 공급되는 물을 가열하여 수요처가 요구하는 스팀(H2O)을 생성하기 위한 복수개의 이코노마이저에서 공급되는 스팀을 개질반응시키는 개질기 및 연소기를 포함하는 수소생성부; 및 연료극(Anode), 공기극(Cathode), 및 상기 연료극(Anode)과 공기극(Cathode) 사이에 형성되는 전해질을 포함하여 전기를 생산하는 연료전지를 포함할 수 있다. 상기 연료전지에서 배출되는 연료전지배기가스 및 상기 보조엔진에서 상기 이코노마이저로 공급되는 보조엔진배기가스를 합류시키는 합류부와 상기 이코노마이저 사이에 위치하도록 설치되고 전기를 이용하여 상기 합류부에서 공급되는 배기가스를 가열하기 위한 전기히터에 의해 가열된 배기가스는 상기 이코노마이저가 생성하는 스팀(H2O)의 양이 증가하도록 상기 이코노마이저에 공급될 수 있다.A fuel cell system according to the present invention is a fuel cell system comprising a fuel storage tank for storing fuel, a fuel supply unit for supplying fuel to a plurality of auxiliary engines for producing electricity, And a reformer and a combustor for reforming steam supplied from a plurality of economizers for generating steam (H 2 O) required by a customer by heating water supplied from a water supply unit for supplying water as a heat source part; And a fuel cell including an anode, a cathode, and an electrolyte formed between the anode and the cathode. A fuel cell exhaust gas discharged from the fuel cell and a subsidiary engine exhaust gas supplied to the economizer from the auxiliary engine; and an exhaust gas supply unit installed to be positioned between the economizer and supplied from the merging unit using electricity, Can be supplied to the economizer such that the amount of steam (H 2 O) produced by the economizer increases.

본 발명에 따른 연료전지시스템에 있어서, 상기 전기히터는 상기 복수개의 보조엔진 및 상기 연료전지 중 적어도 하나가 생산한 전기를 이용하여 상기 이코노마이저에 공급되는 배기가스를 가열할 수 있다.In the fuel cell system according to the present invention, the electric heater can heat the exhaust gas supplied to the economizer by using electricity produced by at least one of the plurality of auxiliary engines and the fuel cell.

본 발명에 따른 연료전지시스템은 상기 복수개의 보조엔진 및 상기 연료전지 중 적어도 하나가 생산한 전기를 저장하기 위한 전력저장부를 포함할 수 있다. 상기 전기히터는 상기 전력저장부에 연결되게 설치되되, 상기 수요처가 요구하는 스팀(H2O)의 양이 기설정된 기준스팀요구량을 초과하는 경우 상기 전력저장부에 저장된 전기를 이용하여 상기 이코노마이저에 공급되는 배기가스를 가열할 수 있다.The fuel cell system according to the present invention may include a power storage unit for storing electricity produced by at least one of the plurality of auxiliary engines and the fuel cell. Wherein the electric heater is installed to be connected to the electric power storage unit. When the amount of steam (H 2 O) required by the customer is greater than a preset reference steam consumption amount, the electricity stored in the electric power storage unit is used to charge the electric power to the economizer It is possible to heat the supplied exhaust gas.

본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, the following effects can be obtained.

본 발명은 전기히터를 이용하여 상기 이코노마이저에 공급되는 배기가스의 온도를 높여 스팀(H2O)의 생산량을 증가시키도록 구현됨으로써, 정박시에도 충분한 양의 스팀(H2O)을 수요처에 공급할 수 있을 뿐만 아니라 보조보일러를 생략시킬 수 있으므로 선체에 대한 공간 활용도를 높여 탑승객 및 화물의 선적량을 증대시킬 수 있다.The present invention offer a sufficient amount of steam (H 2 O) of in the implementation being, anchored so as to increase the production of raising the temperature of the exhaust steam (H 2 O) to be supplied to the economizer demand by using an electric heater And the auxiliary boiler can be omitted, so that the space utilization for the hull can be increased and the load of the passenger and cargo can be increased.

본 발명은 연료전지를 이용하여 전기를 추가 생산하도록 구현됨으로써 전기 생산량을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 연료전지에서 배출되는 연료전지배기가스를 보조엔진에서 배출되는 보조엔진배기가스와 합류시켜 이코노마이저에 공급하도록 구현됨으로써 스팀(H2O) 생산량을 증대시킬 수 있다.The present invention can be implemented to further produce electricity using a fuel cell so as to increase the amount of electricity produced. In addition, the fuel cell exhaust gas discharged from the fuel cell can be supplied to the economizer by joining with the auxiliary engine exhaust gas discharged from the auxiliary engine So that the production of steam (H 2 O) can be increased.

본 발명은 전기히터가 보조보일러에 비해 크기가 작으므로 주변 장치들과 이격된 간격을 넓힐 수 있으므로, 전기히터 및 주변 장치들에 대한 유지보수 작업 및 교체 작업을 용이하게 수행하도록 할 수 있다.Since the size of the electric heater is smaller than that of the auxiliary boiler, the interval between the electric heater and the peripheral devices can be widened, so that maintenance work and replacement work for the electric heater and peripheral devices can be easily performed.

도 1은 본 발명에 따른 선박의 개략적인 블록도
도 2는 본 발명에 따른 전체 시스템의 개념적인 구성도
도 3은 본 발명에 따른 연료전지시스템의 개념적인 구성도
도 4a, 도 4b는 본 발명에 사용되는 연료전지의 동작을 설명하기 위한 예시도로서, 도 4a는 고체산화물 연료전지(SOFC)의 개념적인 구성도
도 4b는 고분자전해질 연료전지(PEMFC)의 개념적인 구성도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수소생성부를 설명하기 위한 예시도
도 6은 본 발명에 따른 선박의 개념적인 구성도
도 7은 본 발명에 따른 선박에서 연료전지시스템 및 전기히터를 설명하기 위한 개략적인 블록도
도 8은 본 발명에 따른 선박에서 복수개의 보조엔진 중 일부만 작동하는 경우를 설명하기 위한 개략적인 블록도
도 9는 본 발명에 따른 선박에서 전력저장부를 설명하기 위한 개략적인 블록도
1 is a schematic block diagram of a ship according to the present invention;
2 is a conceptual diagram of an overall system according to the present invention
3 is a conceptual diagram of a fuel cell system according to the present invention.
FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining the operation of the fuel cell used in the present invention. FIG. 4A is a conceptual diagram of a solid oxide fuel cell (SOFC)
4B is a conceptual diagram of a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC)
5 is an exemplary diagram illustrating a hydrogen generator according to an embodiment of the present invention.
6 is a conceptual diagram of a ship according to the present invention
7 is a schematic block diagram for explaining a fuel cell system and an electric heater in a ship according to the present invention
8 is a schematic block diagram for explaining a case in which only a part of a plurality of auxiliary engines is operated in a ship according to the present invention
9 is a schematic block diagram for explaining a power storage unit in a ship according to the present invention.

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. It should be noted that, in the specification of the present invention, the same reference numerals as in the drawings denote the same elements, but they are numbered as much as possible even if they are shown in different drawings.

한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. Meanwhile, the meaning of the terms described in the present specification should be understood as follows.

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.The word " first, "" second," and the like, used to distinguish one element from another, are to be understood to include plural representations unless the context clearly dictates otherwise. The scope of the right should not be limited by these terms.

"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.It should be understood that the terms "comprises" or "having" does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

"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.It should be understood that the term "at least one" includes all possible combinations from one or more related items. For example, the meaning of "at least one of the first item, the second item and the third item" means not only the first item, the second item or the third item, but also the second item and the second item among the first item, Means any combination of items that can be presented from more than one.

이하에서는 본 발명에 따른 선박에 관해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a ship according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 선박의 개략적인 블록도, 도 2는 본 발명에 따른 전체 시스템의 개념적인 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 연료전지시스템의 개념적인 구성도, 도 4a, 도 4b는 본 발명에 사용되는 연료전지의 동작을 설명하기 위한 예시도로서, 도 4a는 고체산화물 연료전지(SOFC)의 개념적인 구성도, 도 4b는 고분자전해질 연료전지(PEMFC)의 개념적인 구성도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수소생성부를 설명하기 위한 예시도이다.Fig. 1 is a schematic block diagram of a ship according to the present invention, Fig. 2 is a conceptual diagram of an overall system according to the present invention, Fig. 3 is a conceptual diagram of a fuel cell system according to the present invention, FIG. 4A is a conceptual diagram of a solid oxide fuel cell (SOFC), FIG. 4B is a conceptual diagram of a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC), and FIG. 5 is an exemplary view for explaining a hydrogen generator according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 선박(1)은 선체에 설치되는 복수개의 보조엔진 중 일부만 작동하는 경우에도 스팀(H2O) 및 전기에 대한 생산량을 증대시키기 위한 것이다. 특히, 본 발명에 따른 선박(1)은 연료전지를 이용함으로써 전기 생산량을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 연료전지에서 배출되는 연료전지배기가스를 보조엔진에서 배출되는 보조엔진배기가스와 합류시킨 후 합류된 배기가스를 전기히터로 가열하여 이코노마이저에 공급하도록 구현됨으로써 스팀(H2O) 생산량을 증대시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 선박(1)은 보조보일러에 비해 크기가 작은 전기히터를 이용함으로써 보조보일러를 이용하는 경우에 비해 선체의 공간 활용도를 증대시킬 수 있고 전기히터와 전기히터의 주변에 설치되는 주변장치들에 대한 유지보수 작업 및 교체 작업을 원활하게 수행하도록 할 수 있다.1 to 5, the vessel 1 according to the present invention is intended to increase the production amount of steam (H 2 O) and electricity even when only a part of a plurality of auxiliary engines installed in the hull is operated. In particular, the vessel 1 according to the present invention can not only increase the electricity production amount by using the fuel cell but also merge the fuel cell exhaust gas discharged from the fuel cell with the auxiliary engine exhaust gas discharged from the auxiliary engine, The exhaust gas is heated by an electric heater and supplied to the economizer so that the production of steam (H 2 O) can be increased. In addition, since the ship 1 according to the present invention uses an electric heater smaller in size than the auxiliary boiler, the space utilization of the hull can be increased as compared with the case where the auxiliary boiler is used, Maintenance operations and replacement operations for the devices can be performed smoothly.

도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 선박(1)은 선체(11)에 발전시스템(10)이 설치된다. 상기 선체(11)는 본 발명에 따른 선박(1)의 전체적인 외관을 이룬다. 상기 발전시스템(10)은 크게 엔진 배기시스템(100) 및 연료전지시스템(8)을 포함한다. 상기 엔진배기시스템(100)은 메인엔진(101), 메인이코노마이저(102), 스팀터빈(103), 보조엔진(3) 및 이코노마이저(4)를 포함할 수 있다. 상기 메인엔진(101)은 상기 메인이코노마이저(102)에 연결되게 설치되고, 상기 메인이코노마이저(102)는 상기 스팀터빈(103)에 연결되게 설치된다. 상기 보조엔진(3)은 상기 이코노마이저(4)에 연결되게 설치된다. 상기 보조엔진(3)과 상기 이코노마이저(4)는 각각 복수개가 상기 선체(11)에 설치될 수 있다. 여기서, 상기 메인엔진(101) 및 상기 보조엔진(3)은 디젤엔진 또는 가스엔진일 수 있다. 상기 연료전지시스템(8)은 크게 연료전지(81) 및 수소생성부(82)를 포함한다. 상기 연료전지시스템(8)은 상기 연료전지(81) 및 상기 수소생성부(82) 등을 포함한 모든 구성의 동작을 제어하는 제어부(83)를 포함하여 구현될 수도 있다.1 to 5, a ship 1 according to the present invention is provided with a power generation system 10 on a ship 11. The hull 11 constitutes the overall appearance of the ship 1 according to the present invention. The power generation system 10 mainly includes an engine exhaust system 100 and a fuel cell system 8. The engine exhaust system 100 may include a main engine 101, a main economizer 102, a steam turbine 103, an auxiliary engine 3 and an economizer 4. The main engine 101 is connected to the main economizer 102 and the main economizer 102 is connected to the steam turbine 103. The auxiliary engine (3) is installed to be connected to the economizer (4). A plurality of the auxiliary engines 3 and the economizers 4 may be installed in the hull 11, respectively. Here, the main engine 101 and the auxiliary engine 3 may be a diesel engine or a gas engine. The fuel cell system 8 mainly includes a fuel cell 81 and a hydrogen generator 82. The fuel cell system 8 may be implemented by including a control unit 83 for controlling operations of all the configurations including the fuel cell 81 and the hydrogen generation unit 82 and the like.

상기 발전시스템(10)은 연료저장탱크(20), 공기공급부(30), 전력변환부(40), 물공급부(2), 분기부(5), 합류부(6) 및 전기히터(7)를 더 포함한다.The power generation system 10 includes a fuel storage tank 20, an air supply unit 30, a power conversion unit 40, a water supply unit 2, a branching unit 5, a merging unit 6, .

상기 연료저장탱크(20)와 상기 보조엔진(3) 사이에는 상기 연료전지시스템(8)에 연료를 공급하기 위한 분기부(5)가 설치될 수 있다. 상기 보조엔진(3)과 상기 이코노마이저(4) 사이에는 상기 이코노마이저(4)에 공급되는 배기가스를 가열하기 위한 전기히터(7)가 설치될 수 있다. 상기 보조엔진(3)과 상기 전기히터(7) 사이에는 상기 보조엔진(3)에서 배출되는 보조엔진배기가스 및 상기 연료전지시스템(8)에서 배출되는 연료전지배기가스를 합류시키기 위한 합류부(6)가 설치될 수 있다.Between the fuel storage tank 20 and the auxiliary engine 3, a branching portion 5 for supplying fuel to the fuel cell system 8 may be installed. An electric heater 7 for heating the exhaust gas supplied to the economizer 4 may be installed between the auxiliary engine 3 and the economizer 4. The auxiliary engine 3 and the electric heater 7 are connected to each other by a merging portion for merging the auxiliary engine exhaust gas discharged from the auxiliary engine 3 and the fuel cell exhaust gas discharged from the fuel cell system 8 6 may be installed.

본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 상기 수소생성부(82)로부터 연료를 공급받고, 상기 수소생성부(82)는 연료를 저장하는 연료저장탱크(20)로부터 연료를 공급받도록 구현된다. 상기 수소생성부(82)는 엔진이 디젤엔진(101)일 경우, 연료저장탱크(20)에 저장된 디젤연료를 상기 분기부(5)를 통해 공급받을 수 있다. 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 엔진이 가스엔진일 경우, 연료저장탱크(20)에 저장된 가스연료를 상기 수소생성부(82)를 거치지 않고 상기 분기부(5)를 통해 직접 공급받을 수도 있다. 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 상기 연료전지(81)에서 배출되는 연료전지배기가스를 상기 합류부(6)에 공급할 수 있다.The fuel cell system 8 according to the present invention is configured to receive fuel from the hydrogen generation unit 82 and the hydrogen generation unit 82 to receive fuel from the fuel storage tank 20 that stores the fuel. The hydrogen generating unit 82 can receive the diesel fuel stored in the fuel storage tank 20 through the branching unit 5 when the engine is a diesel engine 101. The fuel cell system 8 according to the present invention is configured such that when the engine is a gas engine, the gaseous fuel stored in the fuel storage tank 20 is directly supplied through the branch portion 5 without passing through the hydrogen generating portion 82 It is possible. The fuel cell system 8 according to the present invention can supply the fuel cell exhaust gas discharged from the fuel cell 81 to the merging section 6. [

상기 엔진 배기시스템(100)은 메인엔진(101), 메인이코노마이저(102), 스팀터빈(103), 복수개의 보조엔진(3) 및 복수개의 이코노마이저(4)를 포함한다.The engine exhaust system 100 includes a main engine 101, a main economizer 102, a steam turbine 103, a plurality of auxiliary engines 3, and a plurality of economizers 4.

상기 엔진 배기시스템(100)은 엔진을 사용하는 발전시스템에 포함되는 구성으로서, 엔진 연소실 내에서 발생하는 질소산화물(NOx) 등과 같은 환경오염물질을 포함하는 배기가스를 정화시키고 배기가스의 열을 회수하여 외부로 배출하는 장치이다. 상기 엔진 배기시스템(100)은 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx) 등을 줄이기 위해 선택적 환원촉매 반응기(Selective Catalytic Reduction, SCR)가 설치될 수 있다.The engine exhaust system 100 is a component included in a power generation system using an engine. The engine exhaust system 100 purifies the exhaust gas containing environmental pollutants such as nitrogen oxides (NOx) generated in the engine combustion chamber and recovers the heat of the exhaust gas And discharges it to the outside. In the engine exhaust system 100, a selective catalytic reduction (SCR) may be installed to reduce nitrogen oxides (NOx) and the like contained in the exhaust gas.

상기 메인엔진(101)은 연료와 공기가 혼합되어 연소됨에 따라 배기가스가 발생된다. 상기 메인이코노마이저(102)는 상기 메인엔진(101)에서 배출되는 메인엔진배기가스를 이용하여 상기 물공급부(2)에서 공급되는 물을 가열함으로써, 스팀(H2O)을 생성할 수 있다. 상기 메인엔진(101)에서 배출되는 메인엔진배기가스는 고온이므로, 물을 가열하는 열원이 될 수 있다. 상기 메인이코노마이저(102)에서 생성된 스팀(H2O)은 상기 스팀터빈(103)에 공급될 수 있다. 상기 스팀터빈(103)은 상기 메인이코노마이저(102)에서 공급되는 스팀(H2O)을 이용하여 메인발전기(미도시)를 구동시켜 전기를 생산할 수 있다. 상기 메인발전기가 생산한 전기는 상기 선체(11)에 설치되는 전기장치 및 상기 전기히터(7)에 공급될 수 있다. 상기 스팀터빈(103)에서 전기를 생산하고 배출되는 스팀(H2O)은 수요처(50, 도 7에 도시됨)로 공급될 수 있다. 상기 수요처(50)는 스팀(H2O)을 공급받아 다양하게 사용할 수 있다. 예컨대, 상기 수요처(50)는 난방용, 연료유를 가열하는 열원 등으로 스팀(H2O)을 사용할 수 있다.The main engine 101 generates exhaust gas as fuel and air are mixed and burned. The main economizer 102 can generate steam (H 2 O) by heating the water supplied from the water supply unit 2 by using the main engine exhaust gas discharged from the main engine 101. Since the main engine exhaust gas discharged from the main engine 101 is at a high temperature, it may be a heat source for heating water. The steam (H 2 O) generated in the main economizer 102 can be supplied to the steam turbine 103. The steam turbine 103 can generate electricity by driving a main generator (not shown) using steam (H 2 O) supplied from the main economizer 102. Electricity produced by the main generator may be supplied to the electric device installed in the hull 11 and the electric heater 7. [ The steam (H 2 O) produced and discharged from the steam turbine 103 may be supplied to a customer 50 (shown in FIG. 7). The customer 50 can receive various kinds of steam (H 2 O). For example, the customer 50 may use steam (H 2 O) as a heat source for heating or fuel oil.

상기 메인엔진(101)은 선박(1)이 항해 중인 경우에 가동되고, 선박(1)이 항구에 정박 중인 경우에는 가동되지 않는다. 선박(1)이 항구에 정박 중인 경우에는 추진장치를 가동시킬 필요가 없기 때문이다. 이에 따라, 선박(1)이 항구에 정박 중인 경우에는 상기 메인엔진(101)으로부터 배기가스가 배출되지 않으므로, 상기 메인이코노마이저(102)가 스팀(H2O)을 생성할 수 없다. 따라서, 이 경우에는 전기 생산을 위한 복수개의 보조엔진(3) 중 일부를 가동시켜 상기 보조엔진(3)에서 배출되는 보조엔진배기가스를 열원으로 물을 가열하여 스팀(H2O)을 생성할 수 있다. 그러나, 이 경우 상기 수요처(50)에서 요구하는 스팀(H2O)의 양이 많으면, 상기 보조엔진(3)만으로는 수요를 감당하지 못할 수 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 선박(1)은 연료전지시스템(8)에서 배출되는 연료전지배기가스를 상기 보조엔진배기가스에 합류시킨 후 합류된 배기가스를 전기히터(7)로 가열하여 상기 이코노마이저(4)에 공급하도록 구현됨으로써, 상기 이코노마이저(4)가 공급받는 배기가스의 온도를 높여 스팀(H2O) 생산량을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 선박(1)은 상기 수요처(50)에 충분한 양의 스팀(H2O)을 공급할 수 있으므로, 상기 수요처(50)의 요구를 만족시킬 수 있다. 여기서, 스팀(H2O)을 생성한다는 것은 물이 열원에 의해 가열되어 스팀(H2O)으로 상변화되는 것을 의미한다.The main engine 101 is activated when the ship 1 is in voyage, and is not activated when the ship 1 is docked in the port. This is because it is not necessary to activate the propulsion unit when the vessel 1 is stationed in the port. Accordingly, when the ship 1 is docked in the port, exhaust gas is not discharged from the main engine 101, so that the main economizer 102 can not generate steam (H 2 O). Therefore, in this case, a part of a plurality of auxiliary engines 3 for electric production is operated to generate steam (H 2 O) by heating the auxiliary engine exhaust gas discharged from the auxiliary engine 3 with a heat source . However, in this case, if the amount of steam (H 2 O) required by the demander 50 is large, the auxiliary engine 3 alone can not meet the demand. In order to solve such a problem, the ship 1 according to the present invention joins the fuel cell exhaust gas discharged from the fuel cell system 8 to the auxiliary engine exhaust gas, To the economizer 4 so that the temperature of the exhaust gas supplied to the economizer 4 can be increased to increase the production of steam (H 2 O). Accordingly, the ship 1 according to the present invention can supply a sufficient amount of steam (H 2 O) to the demander 50, so that the demand of the demander 50 can be satisfied. Here, generating steam (H 2 O) means that water is heated by the heat source and is phase-changed into steam (H 2 O).

상기 메인엔진(101), 상기 보조엔진(3) 및 상기 연료전지시스템(8)은 연료를 저장하는 연료저장탱크(20)로부터 연료를 공급받을 수 있다. 엔진이 디젤엔진(101)일 경우, 상기 디젤엔진(101)은 상기 연료저장탱크(20)로부터 디젤연료를 공급받을 수 있다. 상기 디젤연료는 해상 가스유(Marine Gas Oil, MGO), 해상 디젤유(Marine Diesel Oil, MDO), 일반 중유(Heavy Fuel Oil, HFO), 메탄올, 디메틸에테르(DME), 및 액화석유가스(LPG) 등이 될 수 있다.The main engine 101, the auxiliary engine 3 and the fuel cell system 8 may be supplied with fuel from a fuel storage tank 20 for storing fuel. When the engine is a diesel engine 101, the diesel engine 101 can receive diesel fuel from the fuel storage tank 20. The diesel fuel may be selected from the group consisting of marine gas oil (MGO), marine diesel oil (MDO), heavy fuel oil (HFO), methanol, dimethyl ether (DME) ) And the like.

상기 공기공급부(30)는 상기 메인엔진(101), 상기 보조엔진(3) 및 상기 연료전지시스템(8)에 공기를 공급한다. 통상적으로 공기는 질소, 산소, 이산화탄소 등을 포함하는 기체를 의미하지만, 본 명세서에서는 공기에서 질소 또는 이산화탄소, 또는 두 기체 등 산소 이외의 모든 기체를 제거한 경우도 포함한다. 상기 공기공급부(30)는 외부공기를 공급받아 압축한 후 압축된 고압의 공기를 공급하거나 상압으로 공급하도록 구현될 수 있다. 상기 공기공급부(30)는 공기(Air)가 이동하기 위한 관로 및 공기를 이동시키기 위한 이송력을 발생시키는 압축기, 임펠러와 같은 이송장치를 포함할 수 있다.The air supply unit 30 supplies air to the main engine 101, the auxiliary engine 3, and the fuel cell system 8. Normally, air means a gas including nitrogen, oxygen, carbon dioxide and the like, but also includes the case where all gases other than oxygen such as nitrogen or carbon dioxide, or both gases are removed from the air. The air supply unit 30 may be configured to supply the compressed high-pressure air or the atmospheric pressure after the external air is supplied and compressed. The air supply unit 30 may include a conduit for moving air and a conveying device such as a compressor or an impeller for generating a conveying force for moving the air.

상기 전력변환부(40)는 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)에서 나오는 직류전류(DC)를 교류전류(AC)로 변환한다. 상기 전력변환부(40)는 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)에서 나오는 출력전압을 승압 또는 감압하기 위한 DC-DC 컨버터 및 직류전류(DC)를 교류전류(AC)로 변환하는 DC-AC 인버터 등으로 구성될 수 있다. 상기 전력변환부(40)는 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)으로부터 공급된 전기를 수요처(50)로 배출할 수 있다. 도시하지 않았지만, 상기 전력변환부(40)는 에너지 저장장치, 예를 들어 배터리로 전기를 전송하여 저장하도록 구현될 수도 있다.The power conversion unit 40 converts the direct current (DC) output from the fuel cell system 8 according to the present invention into an alternating current (AC). The power conversion unit 40 includes a DC-DC converter for boosting or reducing the output voltage from the fuel cell system 8 according to the present invention, and a DC-AC converter for converting a direct current (DC) An inverter or the like. The power conversion unit 40 may discharge the electricity supplied from the fuel cell system 8 according to the present invention to the consumer 50. Although not shown, the power conversion unit 40 may be implemented to transmit and store electricity to an energy storage device, for example, a battery.

상기 수요처(50)는 스팀(H2O) 및 전기를 공급받아 사용할 수 있다. 예컨대, 상기 수요처(50)는 상기 메인이코노마이저(102) 및 상기 이코노마이저(4)로부터 스팀(H2O)을 공급받을 수 있다. 선박이 정박하는 경우, 상기 수요처(50)는 상기 이코노마이저(4)로부터 스팀(H2O)을 공급받을 수 있다. 이에 따라, 상기 수요처(50)는 난방용, 연료유를 가열하는 열원 등으로 스팀(H2O)을 사용할 수 있다. 상기 수요처(50)는 상기 스팀터빈(103), 상기 보조엔진(3) 및 상기 연료전지시스템(8)이 생산한 전기를 공급받을 수 있다. 상기 수요처(50)는 공급받은 전기를 선박의 기본 전기설비 및 화물계통 전기설비 등과 같은 선박 내 전기설비에 사용할 수 있다.The customer 50 can use steam (H 2 O) and electricity. For example, the customer 50 may receive steam (H 2 O) from the main economizer 102 and the economizer 4. When the ship is anchored, the customer 50 can receive steam (H 2 O) from the economizer 4. Accordingly, the customer 50 can use steam (H 2 O) as a heat source for heating or fuel oil. The customer 50 can receive electricity generated by the steam turbine 103, the auxiliary engine 3, and the fuel cell system 8. The customer 50 can use the supplied electricity for the electrical equipment in the ship such as the basic electrical equipment of the ship and the cargo system electrical equipment.

상기 물공급부(2)는 물(Water)을 공급하기 위한 것이다. 예컨대, 상기 물공급부(2)는 메인이코노마이저(102) 및 이코노마이저(4)에 물을 공급할 수 있다. 상기 물공급부(2)는 선체에 설치된다. 상기 물공급부(2)는 선체의 외부에 위치하는 물을 흡입하여 상기 메인이코노마이저(102) 및 상기 이코노마이저(4)에 물을 공급할 수 있다. 상기 물공급부(2)는 선체의 내부에 물을 저장하는 물저장탱크가 설치되어 있을 경우, 상기 물저장탱크에 저장된 물을 흡입하여 상기 메인이코노마이저(102) 및 상기 이코노마이저(4)에 물을 공급할 수도 있다. 상기 물공급부(2)는 물을 이동시키기 위한 관로, 및 상기 관로를 따라 물이 이동하도록 이송력을 발생시키는 펌프를 포함할 수 있다. 상기 물공급부(2)는 관 또는 파이프와 같은 관로를 통해 상기 메인이코노마이저(102) 및 상기 이코노마이저(4)에 각각 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 물공급부(2)는 상기 메인이코노마이저(102) 및 상기 이코노마이저(4)에 각각 물을 공급할 수 있다. 상기 물공급부(2)는 상기 선박(1)이 항구에 정박 중인 경우에는 상기 메인이코노마이저(102)에 물을 공급하지 않고, 상기 이코노마이저(4)에만 물을 공급할 수 있다. 도시되지 않았지만, 상기 물공급부(2)와 상기 메인이코노마이저(102) 및 상기 이코노마이저(4) 사이에는 상기 메인이코노마이저(102) 및 상기 이코노마이저(4)로 공급되는 물을 가열하기 위한 가열부가 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 메인이코노마이저(102) 및 상기 이코노마이저(4)는 상기 가열부에 의해 가열된 물, 스팀(H2O), 물과 스팀(H2O)이 혼합된 유체 중 적어도 하나를 공급받을 수 있다.The water supply unit 2 is for supplying water. For example, the water supply section 2 can supply water to the main economizer 102 and the economizer 4. The water supply part (2) is installed in the hull. The water supply unit 2 can supply water to the main economizer 102 and the economizer 4 by sucking water located outside the ship. The water supply unit 2 sucks the water stored in the water storage tank and supplies water to the main economizer 102 and the economizer 4 when a water storage tank for storing water is installed inside the ship It is possible. The water supply unit 2 may include a conduit for moving water and a pump for generating a transfer force for moving water along the conduit. The water supply 2 may be connected to the main economizer 102 and the economizer 4 through a conduit such as a pipe or pipe. Accordingly, the water supply unit 2 can supply water to the main economizer 102 and the economizer 4, respectively. The water supply unit 2 can supply water only to the economizer 4 without supplying water to the main economizer 102 when the ship 1 is docked in the port. Although not shown, a heating unit for heating the water supplied to the main economizer 102 and the economizer 4 may be installed between the water supply unit 2 and the main economizer 102 and the economizer 4 have. Accordingly, the main economizer 102 and the economizer 4 are supplied with at least one of water heated by the heating unit, steam (H 2 O), and a fluid in which water and steam (H 2 O) are mixed .

상기 보조엔진(3)은 전기를 생산하기 위한 것이다. 상기 보조엔진(3)은 상기 물공급부(2)와 이격되게 위치하도록 상기 선체(11)에 설치될 수 있다. 상기 보조엔진(3)은 전기를 생산하기 위한 발전용 엔진이므로, 추진용 엔진인 메인엔진(101)에 비해 용량이 작다. 이에 따라, 상기 보조엔진(3)은 복수개가 선체에 설치될 수 있다. 예컨대, 상기 보조엔진(3)은 제1보조엔진(31) 및 제2보조엔진(32)을 포함할 수 있다. 상기 보조엔진(3)은 상기 제1보조엔진(31) 및 상기 제2보조엔진(32) 이외에 제3보조엔진, 제4보조엔진 등 복수개의 보조엔진을 더 포함할 수 있다. 본 명세서에서는 상기 보조엔진(3)이 상기 제1보조엔진(31) 및 상기 제2보조엔진(32)을 포함하는 것을 예로 들어 설명한다. 상기 제1보조엔진(31) 및 상기 제2보조엔진(32)은 각각 제1발전기 및 제2발전기를 포함하여 구성됨으로써, 가동 시 상기 발전기들이 각각 전기를 생산하도록 할 수 있다. 상기 보조엔진(3)이 상기 제1보조엔진(31) 및 상기 제2보조엔진(32)을 포함함으로써, 상기 이코노마이저(4)는 상기 제1보조엔진(31)에 연결되게 설치되는 제1이코노마이저(41), 및 상기 제2보조엔진(32)에 연결되게 설치되는 제2이코노마이저(42)를 포함할 수 있다.The auxiliary engine 3 is for producing electricity. The auxiliary engine 3 may be installed on the hull 11 so as to be spaced apart from the water supply unit 2. [ Since the auxiliary engine 3 is a power generation engine for producing electricity, the capacity of the auxiliary engine 3 is smaller than that of the main engine 101, which is a propelling engine. Accordingly, a plurality of the auxiliary engines 3 may be installed on the hull. For example, the auxiliary engine 3 may include a first auxiliary engine 31 and a second auxiliary engine 32. The auxiliary engine 3 may further include a plurality of auxiliary engines such as a third auxiliary engine and a fourth auxiliary engine in addition to the first auxiliary engine 31 and the second auxiliary engine 32. In the present specification, the auxiliary engine 3 includes the first auxiliary engine 31 and the second auxiliary engine 32 as examples. The first auxiliary engine 31 and the second auxiliary engine 32 may include a first generator and a second generator, respectively, so that the generators can generate electricity when they are operated. The auxiliary engine 3 includes the first auxiliary engine 31 and the second auxiliary engine 32 so that the economizer 4 is connected to the first auxiliary engine 31, (41), and a second economizer (42) connected to the second auxiliary engine (32).

상기 제1보조엔진(31)은 연료와 공기를 공급받아 혼합하여 연소시켜 구동력을 발생시킴으로써, 제1발전기가 전기를 생산하도록 할 수 있다. 상기 제1보조엔진(31)은 상기 연료저장탱크(20)로부터 연료를 공급받고, 상기 공기공급부(30)로부터 공기를 공급받을 수 있다. 상기 제1보조엔진(31)은 선박(1)이 정박 중인 경우에 가동될 수 있지만, 이에 한정되지 않으며 상기 선박(1)이 항해 중인 경우에도 가동될 수 있다. 상기 제1발전기에 의해 생산된 전기는 상기 전기히터(7) 및 수요처(50) 중 적어도 한 곳에 공급될 수 있다. 상기 제1보조엔진(31)이 가동하면 상기 제1보조엔진(31)으로부터 보조엔진배기가스가 배출될 수 있다. 상기 제1보조엔진(31)에서 배출되는 고온의 보조엔진배기가스는 관로를 통해 상기 제1이코노마이저(41)에 공급될 수 있다.The first auxiliary engine 31 may generate electricity by supplying fuel and air, mixing and burning the fuel and air, so that the first generator may generate electricity. The first auxiliary engine 31 receives fuel from the fuel storage tank 20 and receives air from the air supply unit 30. The first auxiliary engine 31 may be operated when the ship 1 is anchored, but it is not limited thereto and may be operated even when the ship 1 is navigating. Electricity produced by the first generator may be supplied to at least one of the electric heater 7 and the customer 50. When the first auxiliary engine 31 is operated, the auxiliary engine exhaust gas may be discharged from the first auxiliary engine 31. The high temperature auxiliary engine exhaust gas discharged from the first auxiliary engine 31 may be supplied to the first economizer 41 through a pipeline.

상기 제2보조엔진(32)은 연료와 공기를 공급받아 혼합하여 연소시켜 구동력을 발생시킴으로써, 제2발전기가 전기를 생산하도록 할 수 있다. 상기 제2보조엔진(33)은 상기 연료저장탱크(20)로부터 연료를 공급받고, 상기 공기공급부(30)로부터 공기를 공급받을 수 있다. 상기 제2보조엔진(32)은 선박(1)이 정박 중인 경우에 가동될 수 있지만, 이에 한정되지 않으며 상기 선박(1)이 항해 중인 경우에도 가동될 수 있다. 상기 제2발전기에 의해 생산된 전기는 상기 전기히터(7) 및 수요처(50) 중 적어도 한 곳에 공급될 수 있다. 상기 제2보조엔진(32)이 가동하면 상기 제2보조엔진(32)으로부터 보조엔진배기가스가 배출될 수 있다. 상기 제2보조엔진(32)에서 배출되는 고온의 보조엔진배기가스는 관로를 통해 상기 제2이코노마이저(42)에 공급될 수 있다.The second auxiliary engine 32 may supply the fuel and the air, and may generate the driving force by mixing and burning the fuel and the air so that the second generator may generate electricity. The second auxiliary engine 33 receives fuel from the fuel storage tank 20 and receives air from the air supply unit 30. [ The second auxiliary engine 32 may be operated when the ship 1 is anchored, but it is not limited thereto and may be operated even when the ship 1 is navigating. Electricity produced by the second generator may be supplied to at least one of the electric heater 7 and the customer 50. When the second auxiliary engine 32 is operated, the auxiliary engine exhaust gas may be discharged from the second auxiliary engine 32. The high temperature auxiliary engine exhaust gas discharged from the second auxiliary engine 32 may be supplied to the second economizer 42 through a pipeline.

상기 제1보조엔진(31) 및 상기 제2보조엔진(32)은 선체에 저장되는 연료의 양에 따라 모두 가동되거나 어느 하나만 가동될 수 있다. 예컨대, 저장된 연료의 양이 많으면 상기 제1보조엔진(31) 및 상기 제2보조엔진(32)은 모두 가동될 수 있다. 또한, 상기 제1보조엔진(31) 및 상기 제2보조엔진(32)은 상기 수요처(50)에서 요구하는 스팀(H2O)의 양이 많을 경우에도 모두 가동될 수 있다. 그러나, 선박(1)이 항구에 정박하는 경우에는 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)과 같은 유해물질의 배출량을 최소화시키기 위해 상기 제1보조엔진(31) 및 상기 제2보조엔진(32) 중 어느 하나만 가동될 수 있다. 항구는 환경오염에 대한 규제가 엄격한 구역에 포함되기 때문이다. 예컨대, 항구는 오염물질의 배출이 제한되는 배출제한구역(ECA)에 포함될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 선박(1)은 상기 연료전지시스템(8)에서 배출되는 연료전지배기가스를 상기 보조엔진배기가스에 합류시킨 후 합류된 배기가스를 상기 전기히터(7)로 가열하여 상기 이코노마이저(4)에 공급함으로써, 상기 이코노마이저(4)가 생산하는 스팀(H2O)의 양을 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박(1)은 상기 제1보조엔진(31) 및 상기 제2보조엔진(32) 중 어느 하나만 가동하더라도 전기히터(7) 및 연료전지시스템(8)을 이용하여 스팀(H2O) 생산량을 증가시킬 수 있으므로, 상기 수요처(50)의 요구를 만족시킬 수 있을 뿐만 아니라 환경오염에 대한 규제도 만족시킬 수 있다. 본 발명에 따른 선박(1)은 상기 연료전지시스템(8)을 이용하여 전기를 추가 생산함으로써, 전기에 대한 수요처(50)의 요구를 만족시킬 수 있다.The first auxiliary engine 31 and the second auxiliary engine 32 may be all operated according to the amount of fuel stored in the hull or only one of them may be operated. For example, if the amount of stored fuel is large, both the first sub engine 31 and the second sub engine 32 can be operated. The first auxiliary engine 31 and the second auxiliary engine 32 can be operated even when the amount of steam (H 2 O) required by the customer 50 is large. However, in order to minimize the emission of harmful substances such as nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx) when the ship 1 is anchored in the port, the first auxiliary engine 31 and the second auxiliary engine 32 ) Can be operated. Ports are included in strict zones for environmental pollution. For example, a port may be included in an emission restriction area (ECA) where the emission of pollutants is limited. Accordingly, the marine vessel 1 according to the present invention joins the fuel cell exhaust gas discharged from the fuel cell system 8 to the auxiliary engine exhaust gas, and then the combined exhaust gas is heated by the electric heater 7 The amount of steam (H 2 O) produced by the economizer (4) can be increased by supplying it to the economizer (4). Therefore, the ship 1 according to the present invention can operate the steam (or steam) by using the electric heater 7 and the fuel cell system 8 even if only either the first auxiliary engine 31 or the second auxiliary engine 32 is operated H 2 O) can be increased, so that it is possible not only to satisfy the demand of the customer 50 but also to meet the regulations on environmental pollution. The ship 1 according to the present invention can meet the demand of the customer 50 for electricity by further producing electricity using the fuel cell system 8. [

상기 이코노마이저(4)는 스팀(H2O)을 생성하기 위한 것이다. 상기 이코노마이저(4)는 상기 보조엔진(3) 및 상기 물공급부(2)에 관로를 통해 각각 연결되게 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 이코노마이저(4)는 상기 보조엔진(3)으로부터 고온의 보조엔진배기가스를 공급받을 수 있고, 상기 물공급부(2)로부터 물을 공급받을 수 있다. 상기 이코노마이저(4)는 상기 보조엔진(3)으로부터 배출되는 보조엔진배기가스가 배출되는 관로의 내부에 상기 물공급부(2)로부터 공급되는 물이 유동하는 관로를 설치함으로써, 물을 가열할 수 있다. 따라서, 상기 이코노마이저(4)는 상기 보조엔진(3)에서 배출되는 배기가스를 열원으로 상기 물공급부(2)에서 공급되는 물을 가열하여 스팀(H2O)을 생성할 수 있다. 상기 이코노마이저(4)는 복수개가 설치될 수 있다. 예컨대, 상기 이코노마이저(4)는 제1이코노마이저(41) 및 제2이코노마이저(42)를 포함할 수 있다.The economizer 4 is for generating steam (H 2 O). The economizer 4 may be connected to the auxiliary engine 3 and the water supply unit 2 through conduits. Accordingly, the economizer 4 can be supplied with the high-temperature auxiliary engine exhaust gas from the auxiliary engine 3, and can receive water from the water supply unit 2. The economizer 4 can heat the water by providing a channel through which the water supplied from the water supply unit 2 flows, into the pipeline through which the auxiliary engine exhaust gas discharged from the auxiliary engine 3 is discharged . Therefore, the economizer 4 can generate steam (H 2 O) by heating the water supplied from the water supply unit 2 with the exhaust gas discharged from the auxiliary engine 3 as a heat source. A plurality of the economizers 4 may be installed. For example, the economizer 4 may include a first economizer 41 and a second economizer 42.

상기 제1이코노마이저(41)는 관로를 통해 상기 물공급부(2), 상기 제1보조엔진(31), 및 상기 수요처(50)에 각각 연결되게 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1이코노마이저(41)는 상기 물공급부(2)로부터 물을 공급받고, 상기 제1보조엔진(31)으로부터 보조엔진배기가스를 공급받을 수 있다. 상기 제1이코노마이저(41)는 상기 제1보조엔진(31)에서 배출되는 보조엔진배기가스를 열원으로 상기 물공급부(2)에서 공급되는 물을 가열할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1이코노마이저(41)는 스팀(H2O)을 생성할 수 있다. 상기 제1이코노마이저(41)에서 생성된 스팀(H2O)은 관로를 통해 상기 연료전지시스템(8) 및 상기 수요처(50)에 공급될 수 있다. 상기 제1이코노마이저(41)에서 물을 가열한 보조엔진배기가스는 선체의 외부로 배출될 수 있다. 상기 제1이코노마이저(41)에서 물을 가열하고 배출되는 보조엔진배기가스는 플루가스(Flue Gas)일 수 있다.The first economizer 41 may be connected to the water supply unit 2, the first auxiliary engine 31, and the demander 50 through a channel. Accordingly, the first economizer 41 receives water from the water supply unit 2 and can receive the auxiliary engine exhaust gas from the first auxiliary engine 31. The first economizer 41 can heat the water supplied from the water supply unit 2 by using the auxiliary engine exhaust gas discharged from the first auxiliary engine 31 as a heat source. Accordingly, the first economizer 41 can generate steam (H 2 O). The steam (H 2 O) generated in the first economizer 41 may be supplied to the fuel cell system 8 and the demander 50 through a channel. The auxiliary engine exhaust gas heated by the water in the first economizer 41 can be discharged to the outside of the hull. The auxiliary engine exhaust gas, which heats and discharges water in the first economizer 41, may be a flue gas.

상기 제2이코노마이저(42)는 관로를 통해 상기 물공급부(2), 상기 제2보조엔진(32), 및 상기 수요처(50)에 각각 연결되게 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2이코노마이저(42)는 상기 물공급부(2)로부터 물을 공급받고, 상기 제2보조엔진(32)으로부터 보조엔진배기가스를 공급받을 수 있다. 상기 제2이코노마이저(42)는 상기 제2보조엔진(32)에서 배출되는 보조엔진배기가스를 열원으로 상기 물공급부(2)에서 공급되는 물을 가열할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2이코노마이저(42)는 스팀(H2O)을 생성할 수 있다. 상기 제2이코노마이저(42)에서 생성된 스팀(H2O)은 관로를 통해 상기 연료전지시스템(8) 및 상기 수요처(50)에 공급될 수 있다. 상기 제2이코노마이저(42)에서 물을 가열한 보조엔진배기가스는 선체의 외부로 배출될 수 있다. 상기 제2이코노마이저(42)에서 물을 가열하고 배출되는 보조엔진배기가스는 플루가스(Flue Gas)일 수 있다.The second economizer 42 may be connected to the water supply unit 2, the second auxiliary engine 32, and the demander 50 via a channel. Accordingly, the second economizer 42 receives water from the water supply unit 2 and can receive the auxiliary engine exhaust gas from the second auxiliary engine 32. The second economizer 42 can heat the water supplied from the water supply unit 2 by using the auxiliary engine exhaust gas discharged from the second auxiliary engine 32 as a heat source. Accordingly, the second economizer 42 can generate steam (H 2 O). The steam (H 2 O) generated in the second economizer 42 may be supplied to the fuel cell system 8 and the customer 50 through a channel. The auxiliary engine exhaust gas heated by the water in the second economizer 42 can be discharged to the outside of the hull. The auxiliary engine exhaust gas, which heats and discharges water in the second economizer 42, may be a flue gas.

상기 제1이코노마이저(41) 및 상기 제2이코노마이저(42)는 상기 제1보조엔진(31) 및 상기 제2보조엔진(32)이 가동함에 따라 가동될 수 있다. 즉, 상기 제1보조엔진(31)이 가동하면, 상기 제1이코노마이저(41)가 가동될 수 있다. 상기 제2보조엔진(32)이 가동하면, 상기 제2이코노마이저(42)가 가동될 수 있다. 상기 선박(1)이 항구에 정박하는 경우에는 상기 제1보조엔진(31) 및 상기 제2보조엔진(32) 중 어느 하나만 가동을 하므로, 상기 제1이코노마이저(41) 및 상기 제2이코노마이저(42) 중 어느 하나만 가동될 수 있다. 이 경우, 상기 물공급부(2)는 가동되는 이코노마이저에만 물을 공급할 수 있다. 따라서, 가동되는 이코노마이저에 공급된 물은 스팀(H2O)으로 생성되어 상기 수요처(50)에 공급될 수 있다.The first economizer 41 and the second economizer 42 may be operated as the first sub engine 31 and the second sub engine 32 operate. That is, when the first auxiliary engine 31 is activated, the first economizer 41 can be operated. When the second auxiliary engine 32 is operated, the second economizer 42 can be operated. Only one of the first auxiliary engine 31 and the second auxiliary engine 32 operates when the ship 1 is moored in the port so that the first economizer 41 and the second economizer 42 ) Can be operated. In this case, the water supply unit 2 can supply water only to the economizer that is operated. Accordingly, the water supplied to the economizer to be operated can be generated as steam (H 2 O) and supplied to the consumer 50.

상기 제1보조엔진(31)과 상기 제1이코노마이저(41) 사이, 및 상기 제2보조엔진(32)과 상기 제2이코노마이저(42) 사이 중 적어도 한 곳에는 상기 연료전지시스템(8)에서 배출되는 연료전지배기가스를 합류시키기 위한 합류부(6)가 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 보조엔진(3)에서 상기 이코노마이저(4)로 공급되는 보조엔진배기가스는 상기 합류부(6)를 통해 공급되는 연료전지배기가스와 합류될 수 있다. 상기 합류부(6)와 상기 이코노마이저(4) 사이에는 전기히터(7)가 설치될 수 있다.At least one of the first auxiliary engine 31 and the first economizer 41 and between the second auxiliary engine 32 and the second economizer 42 is discharged from the fuel cell system 8, A merging portion 6 for merging the fuel cell exhaust gases may be provided. Accordingly, the auxiliary engine exhaust gas supplied from the auxiliary engine 3 to the economizer 4 may be merged with the fuel cell exhaust gas supplied through the merging portion 6. [ An electric heater (7) may be installed between the merger (6) and the economizer (4).

상기 분기부(5)는 상기 연료저장탱크(20)와 상기 보조엔진(3) 사이에 위치하도록 설치된다. 상기 분기부(5)는 상기 연료저장탱크(20)에서 상기 보조엔진(3)으로 공급되는 연료를 분기시킬 수 있다. 상기 분기부(5)는 상기 보조엔진(3), 상기 연료전지시스템(8)의 개질기(821) 및 연소기(822)로 각각 연료가 공급되도록 상기 연료저장탱크(20)에서 상기 보조엔진(3)으로 공급되는 연료를 분기시킬 수 있다. 상기 분기부(5)는 상기 보조엔진(3), 상기 개질기(821) 및 상기 연소기(822)에 각각 관 또는 파이프와 같은 관로를 통해 연결될 수 있다. 상기 분기부(5)는 상기 관로들의 유로를 개방하거나 폐쇄함으로써, 상기 연료저장탱크(20)에 저장된 연료를 상기 보조엔진(3), 상기 개질기(821) 및 상기 연소기(822) 중 적어도 한 곳으로 공급할 수 있다. 예컨대, 상기 분기부(5)는 삼방밸브(Three Way Valve)일 수 있다. 이에 따라, 상기 개질기(821)는 상기 연료저장탱크(20)에서 상기 보조엔진(3)으로 공급되는 연료 중 일부를 공급받을 수 있다. 상기 개질기(821)는 상기 보조엔진(3)에 공급되는 연료를 제외한 나머지 잔여 연료를 공급받을 수 있다. 상기 분기부(5)는 상기 보조엔진(3)으로 공급되는 연료를 차단하고, 상기 연료저장탱크(20)에서 상기 개질기(821)로 연료가 공급되도록 할 수 있다. 이에 따라, 상기 개질기(821)는 잔여 연료를 공급받는 경우보다 더 많은 양의 연료를 공급받음으로써, 상기 연료전지(81)의 연료극(anode)(811b)에 더 많은 양의 수소가 포함된 연료를 공급할 수 있다. 따라서, 상기 연료전지(81)는 더 많은 양의 전기를 생산할 수 있다. 상기 분기부(5)는 상기 연료저장탱크(20)와 상기 메인엔진(101) 사이에도 설치될 수 있다.The branch portion (5) is installed to be positioned between the fuel storage tank (20) and the auxiliary engine (3). The branching section 5 may branch the fuel supplied from the fuel storage tank 20 to the auxiliary engine 3. [ The branching section 5 is connected to the auxiliary engine 3 (not shown) in the fuel storage tank 20 so that fuel is supplied to the auxiliary engine 3, the reformer 821 of the fuel cell system 8 and the combustor 822, Can be branched. The branching section 5 may be connected to the auxiliary engine 3, the reformer 821 and the combustor 822 through pipes such as pipes or pipes, respectively. The branching section 5 opens or closes the flow path of the conduits so that the fuel stored in the fuel storage tank 20 is supplied to at least one of the auxiliary engine 3, the reformer 821 and the combustor 822 . For example, the branch portion 5 may be a three-way valve. Accordingly, the reformer 821 can receive a part of the fuel supplied from the fuel storage tank 20 to the auxiliary engine 3. [ The reformer 821 may receive residual fuel except for the fuel supplied to the auxiliary engine 3. The branching unit 5 may block the fuel supplied to the auxiliary engine 3 and supply the fuel from the fuel storage tank 20 to the reformer 821. [ Accordingly, the reformer 821 is supplied with a greater amount of fuel than when the residual fuel is supplied, so that the fuel (anode) 811b of the fuel cell 81 is supplied with fuel Can be supplied. Therefore, the fuel cell 81 can produce a larger amount of electricity. The branch portion 5 may also be installed between the fuel storage tank 20 and the main engine 101.

상기 합류부(6)는 상기 보조엔진(3)과 상기 이코노마이저(4) 사이에 위치하도록 설치된다. 이 경우, 상기 전기히터(7)는 상기 합류부(6)의 후단에 위치하도록 상기 합류부(6)와 상기 이코노마이저(4) 사이에 설치될 수 있다. 상기 합류부(6)는 상기 연료전지시스템(8)에서 배출되는 연료전지배기가스, 및 상기 보조엔진(3)에서 상기 이코노마이저(4)로 공급되는 보조엔진배기가스를 합류시킬 수 있다. 상기 합류부(6)는 상기 보조엔진(3)과 상기 이코노마이저(4)를 연결하는 제1관로에 설치되고 상기 연료전지시스템(8)에 제2관로를 통해 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 합류부(6)는 상기 제1관로를 따라 상기 이코노마이저(4)로 공급되는 보조엔진배기가스에 상기 제2관로를 따라 이동하는 연료전지배기가스를 합류시킬 수 있다. 상기 연료전지시스템(8)에서 배출되는 연료전지배기가스는 약 800 ℃의 고온이므로 상기 보조엔진배기가스에 합류됨으로써, 상기 보조엔진배기가스의 온도를 더 높일 수 있다. 또한, 상기 합류부(6)에서 상기 보조엔진배기가스와 상기 연료전지배기가스가 합류됨에 따라 상기 이코노마이저(4)가 공급받는 배기가스의 유량은 상기 연료전지배기가스가 합류되기 전보다 더 증가될 수 있다. 이에 따라, 상기 이코노마이저(4)는 더 많은 양의 스팀(H2O)을 생산할 수 있다. 상기 합류부(6)는 상기 제1관로 및 상기 제2관로의 개방 정도를 조절함으로써, 상기 이코노마이저(4)가 공급받는 보조엔진배기가스의 양, 및 상기 연료전지배기가스의 양을 서로 다르게 조절할 수도 있다.The confluence portion 6 is installed to be positioned between the auxiliary engine 3 and the economizer 4. In this case, the electric heater 7 may be installed between the merging unit 6 and the economizer 4 so as to be positioned at the rear end of the merging unit 6. The merging unit 6 may merge the fuel cell exhaust gas discharged from the fuel cell system 8 and the auxiliary engine exhaust gas supplied to the economizer 4 from the auxiliary engine 3. [ The merging unit 6 may be installed in a first duct connecting the auxiliary engine 3 and the economizer 4 and may be connected to the fuel cell system 8 through a second duct. Accordingly, the merging portion 6 can join the fuel cell exhaust gas traveling along the second conduit to the auxiliary engine exhaust gas supplied to the economizer 4 along the first conduit. Since the fuel cell exhaust gas discharged from the fuel cell system 8 is at a high temperature of about 800 ° C, it can be joined to the auxiliary engine exhaust gas to further increase the temperature of the auxiliary engine exhaust gas. Further, as the auxiliary engine exhaust gas and the fuel cell exhaust gas are merged in the merging section 6, the flow rate of the exhaust gas supplied to the economizer 4 can be further increased before the fuel cell exhaust gas is merged have. Accordingly, the economizer 4 can produce a greater amount of steam (H 2 O). The confluence portion 6 adjusts the degree of opening of the first conduit and the second conduit so that the amount of the auxiliary engine exhaust gas supplied to the economizer 4 and the amount of the fuel cell exhaust gas are adjusted differently It is possible.

상기 전기히터(7)는 전기를 이용하여 배기가스를 가열하기 위한 것이다. 상기 전기히터(7)는 상기 합류부(6)와 상기 이코노마이저(4) 사이에 위치하도록 설치될 수 있다. 예컨대, 상기 전기히터(7)는 상기 합류부(6)와 상기 이코노마이저(4)를 연결하는 관로에 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 전기히터(7)는 전기를 이용하여 상기 합류부(6)에서 상기 이코노마이저(4)로 공급되는 배기가스를 가열할 수 있다. 여기서, 상기 합류부(6)에서 상기 이코노마이저(4)로 공급되는 배기가스는 보조엔진배기가스와 연료전지배기가스가 혼합된 혼합 배기가스일 수 있다. 상기 전기히터(7)는 전기를 이용하여 열선과 같은 전열부재의 온도를 높여 전열부재와 배기가스를 접촉시킴으로써, 배기가스를 가열할 수 있다. 상기 전기히터(7)에 의해 가열된 배기가스는 상기 이코노마이저(4)에 공급될 수 있다. 이에 따라, 상기 이코노마이저(4)는 상기 전기히터(7)를 거치기 전보다 더 높은 온도의 배기가스를 공급받을 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박(1)은 상기 전기히터(7)가 상기 합류부(6)에서 상기 이코노마이저(4)로 공급되는 배기가스를 가열함으로써, 상기 이코노마이저(4)가 생성하는 스팀(H2O)의 양을 증가시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 선박(1)은 상기 전기히터(7)가 상기 이코노마이저(4)에 공급되는 배기가스의 온도를 더 높임으로써, 상기 이코노마이저(4)가 스팀(H2O)을 생성하는데 필요한 부하를 감소시킬 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 선박(1)은 상기 이코노마이저(4)에 대한 사용수명을 연장시킬 수 있으므로, 상기 이코노마이저(4)에 대한 유지보수 비용 및 교체 비용을 절감할 수 있다. 상기 전기히터(7)는 한 개만 설치될 수 있으나, 배기가스의 온도를 더 높이거나 유지시키기 위해 복수개가 설치될 수도 있다.The electric heater (7) is for heating the exhaust gas using electricity. The electric heater 7 may be installed between the confluent unit 6 and the economizer 4. For example, the electric heater 7 may be installed in a duct connecting the merging unit 6 and the economizer 4. Accordingly, the electric heater 7 can heat the exhaust gas supplied from the merging unit 6 to the economizer 4 by using electricity. Here, the exhaust gas supplied to the economizer 4 in the merging unit 6 may be a mixed exhaust gas in which the auxiliary engine exhaust gas and the fuel cell exhaust gas are mixed. The electric heater 7 can heat the exhaust gas by contacting the exhaust gas with the heat transfer member by raising the temperature of the heat transfer member such as a heat wire using electricity. The exhaust gas heated by the electric heater 7 can be supplied to the economizer 4. Accordingly, the economizer 4 can be supplied with exhaust gas at a temperature higher than that before passing through the electric heater 7. Accordingly, the ship 1 according to the present invention can be constructed so that the electric heater 7 heats the exhaust gas supplied to the economizer 4 from the confluence portion 6, and the steam H generated by the economizer 4 2 O) can be increased. In the vessel 1 according to the present invention, the electric heater 7 further increases the temperature of the exhaust gas supplied to the economizer 4 so that the economizer 4 generates steam (H 2 O) The required load can be reduced. Therefore, the vessel 1 according to the present invention can extend the service life of the economizer 4, thereby reducing maintenance and replacement costs for the economizer 4. Only one electric heater 7 may be provided, but a plurality of electric heaters 7 may be provided to further increase or maintain the temperature of the exhaust gas.

상기 전기히터(7)는 상기 제1보조엔진(31), 상기 제2보조엔진(32) 및 상기 연료전지(81)에 각각 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 전기히터(7)는 상기 제1보조엔진(31)의 제1발전기, 상기 제2보조엔진(32)의 제2발전기 및 상기 연료전지(81)에 전선으로 각각 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 전기히터(7)는 상기 제1보조엔진(31), 상기 제2보조엔진(32) 및 상기 연료전지(81) 중 적어도 하나가 생산한 전기를 공급받을 수 있다. 상기 전기히터(7)는 공급받은 전기를 이용하여 상기 합류부(6)에서 상기 이코노마이저(4)로 공급되는 배기가스를 가열할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박(1)은 상기 전기히터(7)에 전기를 공급하기 위한 발전장치를 별도로 설치할 필요가 없으므로, 선체에 대한 공간 활용도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 상기 전기히터(7)에 전기를 공급하기 위한 설치비용을 절감할 수 있다.The electric heater 7 may be connected to the first auxiliary engine 31, the second auxiliary engine 32 and the fuel cell 81, respectively. Specifically, the electric heater 7 may be connected to the first generator of the first auxiliary engine 31, the second generator of the second auxiliary engine 32, and the fuel cell 81 by electric wires. Accordingly, the electric heater 7 can receive electricity generated by at least one of the first auxiliary engine 31, the second auxiliary engine 32, and the fuel cell 81. The electric heater 7 can heat the exhaust gas supplied to the economizer 4 from the merging unit 6 using the supplied electricity. Accordingly, since the ship 1 according to the present invention does not need to separately provide a power generator for supplying electricity to the electric heater 7, it is possible not only to enhance space utilization for the hull, The installation cost for supplying electricity can be reduced.

상기 전기히터(7)는 보조보일러처럼 연료와 공기가 혼합 연소되는 챔버가 필요하지 않으므로, 상기 보조보일러에 비해 크기가 작다. 이에 따라, 본 발명에 따른 선박(1)은 상기 전기히터(7)가 상기 보조보일러에 비해 협소한 공간에도 용이하게 설치될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 보조보일러에 비해 상기 선체에서 차지하는 비중을 낮출 수 있으므로 선체의 공간 활용도를 증대시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 선박(1)은 보조보일러에 비해 전기히터(7)의 주변에 설치되는 주변장치들로부터 이격된 간격을 넓힐 수 있으므로, 상기 전기히터(7)와 상기 주변장치들 사이로 작업자가 용이하게 진입, 진출하도록 하여 전기히터(7) 및 주변장치들에 대한 유지보수 작업 및 교체 작업을 원활하게 수행하도록 할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 선박(1)은 하여 전기히터(7) 및 주변장치들에 대한 유지보수 작업 시간 및 교체 작업 시간을 단축시켜 운항 시간이 지연되는 것을 방지할 수 있다.Since the electric heater 7 does not need a chamber in which fuel and air are mixed and burned like an auxiliary boiler, the electric heater 7 is smaller in size than the auxiliary boiler. Accordingly, in the vessel 1 according to the present invention, not only the electric heater 7 can be easily installed in a narrow space as compared with the auxiliary boiler, but also the weight of the electric heater 7 in the hull is lower than that of the auxiliary boiler Therefore, the space utilization of the hull can be increased. In addition, since the vessel 1 according to the present invention can widen the gap spaced apart from the peripheral devices installed around the electric heater 7 as compared with the auxiliary boiler, the distance between the electric heater 7 and the peripheral devices So that maintenance work and replacement work for the electric heater 7 and peripheral devices can be performed smoothly. Accordingly, the maintenance work time and the replacement operation time for the electric heater 7 and the peripheral devices can be shortened by preventing the ship 1 according to the present invention from delaying the operation time.

본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 연료, 스팀(H2O), 및 공기를 이용하여 전기를 생산한다. 본 발명에 따른 선박(1)은 상기 분기부(5)를 통해 상기 연료전지시스템(8)에 연료를 공급할 수 있고, 상기 이코노마이저(4)를 통해 상기 연료전지시스템(8)에 스팀(H2O)을 공급할 수 있으며, 상기 공기공급부(30)를 통해 상기 연료전지시스템(8)에 공기를 공급할 수 있다. 상기 공기공급부(30)는 연료전지시스템(8)의 연소기(822) 및 공기극(cathode)(811a)에 공기를 공급할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 전기를 생산할 수 있다.The fuel cell system 8 according to the present invention produces electricity using fuel, steam (H 2 O), and air. Vessel (1) according to the present invention can supply fuel to the fuel cell system 8 via the branch (5), a steam to said fuel cell system (8) through the economizer (4) (H 2 O), and can supply air to the fuel cell system 8 through the air supply unit 30. [ The air supply unit 30 may supply air to the combustor 822 and the cathode 811a of the fuel cell system 8. [ Accordingly, the fuel cell system 8 according to the present invention can produce electricity.

본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 연료전지(81)에서 배출되는 연료전지배기가스를 상기 합류부(6)로 공급함으로써, 상기 보조엔진(3)에서 배출되어 상기 이코노마이저(4)로 공급되는 보조엔진배기가스에 합류시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 이코노마이저(4)는 공급받는 배기가스의 양이 증가됨으로써, 스팀(H2O) 생산량을 증가시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 상기 보조엔진(3)과 별도로 전기를 추가 생산할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박(1)은 스팀(H2O) 및 전기에 대한 수요처(50)의 요구량을 만족시킬 수 있다.The fuel cell system 8 according to the present invention supplies the fuel cell exhaust gas discharged from the fuel cell 81 to the merging section 6 so as to be discharged from the auxiliary engine 3 and supplied to the economizer 4 Lt; RTI ID = 0.0 > engine exhaust < / RTI > Accordingly, the amount of exhaust gas supplied to the economizer 4 is increased, thereby increasing the production of steam (H 2 O). In addition, the fuel cell system 8 according to the present invention can additionally produce electricity separately from the auxiliary engine 3. [ Therefore, the vessel 1 according to the present invention can satisfy the demand amount of steam (H 2 O) and the demanded place 50 for electricity.

본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 가정이나 자동차와 같은 소형 구조물에 사용될 수 있고, 선박 등과 같이 대형 구조물에 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 연료의 연소 에너지를 이용하는 디젤엔진, 가스엔진, 증기터빈, 가스터빈, 또는 랭킨 사이클(Rankine Cycle) 시스템과 연동하도록 구현될 수도 있다.The fuel cell system 8 according to the present invention can be used in a small structure such as a home or an automobile, and can be used in a large structure such as a ship. The fuel cell system 8 according to the present invention may be implemented to operate in conjunction with a diesel engine, a gas engine, a steam turbine, a gas turbine, or a Rankine Cycle system using the combustion energy of the fuel.

본 명세서에서,“선박”이라는 용어는 수상을 항해하는 구조물을 의미하는 것으로 한정되지 않으며, 수상을 항해하는 구조물뿐만 아니라, 수상에서 부유하며 작업을 수행하는 부유식 원유생산저장하역설비(FPSO) 등과 같은 해상 구조물을 포함한다.In this specification, the term " ship " is not limited to a structure for navigating a watercraft, and includes not only a structure for navigating a watercraft, but also a floating oil production storage and unloading facility (FPSO) It includes the same sea structure.

이하에서는 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)에 관해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the fuel cell system 8 according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 내지 도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 연료전지(81), 및 수소생성부(82)를 포함한다. 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 상기 연료전지(81), 상기 수소생성부(82) 등을 포함한 모든 구성의 동작을 제어하는 제어부(83)를 포함하여 구현될 수도 있다. 본 명세서에서는 수소생성부(82)에 유입되는 것을 원료 및 원료수, 상기 수소생성부(82)에서 생성되어 연료전지(81)로 유입되는 것을 연료로 정의한다.2 to 5, the fuel cell system 8 according to the present invention includes a fuel cell 81, and a hydrogen generation unit 82. [ The fuel cell system 8 according to the present invention may be implemented by including a controller 83 for controlling the operation of all the components including the fuel cell 81, the hydrogen generator 82, and the like. In this specification, the raw material and the raw water that are introduced into the hydrogen generating portion 82, and the fuel that is generated in the hydrogen generating portion 82 and flows into the fuel cell 81 are defined as the fuel.

상기 연료전지(81)는 상기 수소생성부(82)로부터 수소가 포함된 연료를 공급받아 전기 화학적 반응을 통해 전기를 생산할 수 있다. 예컨대, 상기 연료전지(81)는 개질기(821)로부터 수소가 포함된 연료를 공급받아 상기 공기공급부(30)에서 공급된 공기와의 전기 화학적 반응을 통해 전기를 생산할 수 있다. 상기 연료전지(81)는 연료전지 스택(stack)을 포함하여 구현된다. 상기 연료전지 스택은 공기극(cathode)(811a)과 연료극(anode)(811b) 사이에 전해질(electrolyte)층(811c)이 형성되고, 연료극(anode)(811b)과 공기극(cathode)(811a)에는 수소공급 및 공기공급, 열회수를 위한 분리판(separator)이 설치되어 있는 단위전지 모듈을 필요수량만큼 직렬 연결된 형태로 구성된다. 여기서, 상기 연료극(anode)(811b)은 상기 개질기(821)로부터 수소가 포함된 연료를 공급받을 수 있다. 상기 개질기(821)는 상기 분기부(5)에서 분기되어 공급되는 연료, 및 상기 이코노마이저(4)에서 공급되는 스팀(H2O)을 개질반응시킴으로써, 수소가 포함된 연료를 생산할 수 있다. 상기 연료극(anode)(811b)은 엔진이 가스엔진일 경우, 상기 개질기(821)를 거치지 않고 상기 분기부(5)로부터 직접 연료를 공급받을 수도 있다.The fuel cell 81 is supplied with the hydrogen-containing fuel from the hydrogen generator 82 and can generate electricity through an electrochemical reaction. For example, the fuel cell 81 can generate electricity through an electrochemical reaction with the air supplied from the air supply unit 30 by receiving fuel containing hydrogen from the reformer 821. The fuel cell 81 is implemented including a fuel cell stack. The fuel cell stack has an electrolyte layer 811c formed between a cathode 811a and an anode 811b and an electrolyte layer 811c formed between the anode 811b and the cathode 811a A unit battery module in which a hydrogen separator for supplying hydrogen, air, and heat is installed is connected in series to the required number of units. Here, the fuel electrode (anode) 811b may receive fuel containing hydrogen from the reformer 821. The reformer 821 can produce hydrogen-containing fuel by performing a reforming reaction on fuel supplied from the branching unit 5 and steam (H 2 O) supplied from the economizer 4. The fuel anode 811b may be supplied with fuel directly from the branch portion 5 without passing through the reformer 821 when the engine is a gas engine.

상기 연료전지(81)는 온도센서와 온도 유지용 기기. 즉 히터나 공기극 팬과 연료극 팬, 냉각판 등을 포함할 수 있다. 상기 온도센서는 연료전지 스택의 온도, 공기극(cathode)(811a)의 온도, 연료극(anode)(811b)의 온도를 센싱한다. 상기 히터에 의해 연료전지를 가열하여 운전에 필요한 온도를 유지하도록 할 수 있다. 상기 공기극 팬은 연료전지 스택의 공기극(cathode)(811a)에서 발열한 열을 방열시킨다. 상기 연료극 팬은 연료전지 스택의 연료극(anode)(811b)에서 발열한 열을 방열시킨다. 상기 공기극 팬 및 연료극 팬은 연료전지 스택에 사용되는 열교환기의 일부 구성으로 구현될 수 있다.The fuel cell 81 is a temperature sensor and a device for maintaining the temperature. That is, a heater or a cathode fan, a fuel electrode fan, a cooling plate, or the like. The temperature sensor senses the temperature of the fuel cell stack, the temperature of the cathode 811a, and the temperature of the anode 811b. The heater can heat the fuel cell to maintain the temperature required for the operation. The air cathode fan dissipates heat generated from the cathode 811a of the fuel cell stack. The fuel electrode fan dissipates the heat generated from the anode 811b of the fuel cell stack. The air cathode fan and the anode cathode fan may be implemented as a part of a heat exchanger used in a fuel cell stack.

본 발명에 따른 연료전지시스템(8)이 제어부(83)를 포함하는 경우, 상기 제어부(83)는 온도센서에서 출력되는 신호를 이용하여 히터나 공기극 팬과 연료극 팬을 제어하여 상기 연료전지(81)의 운전온도를 적절하게 유지한다. 예를 들어, 제어부(83)는 인산형 연료전지(PAFC)의 경우 운전온도를 190∼210℃로 유지하며, 용융탄산염 연료전지(MCFC)의 경우 운전온도를 550∼650℃로 유지하며, 고체산화물 연료전지(SOFC)의 경우 운전온도를 650∼1000℃로 유지하며, 고분자전해질 연료전지(PEMFC)의 경우 운전온도를 30∼80℃로 유지하도록 한다.When the fuel cell system 8 according to the present invention includes the control unit 83, the control unit 83 controls the heater, the cathode fan, and the anode electrode fan using the signal output from the temperature sensor, ) Is appropriately maintained. For example, the control unit 83 maintains the operating temperature of the phosphoric acid fuel cell (PAFC) at 190 to 210 ° C, maintains the operating temperature of the MCFC at 550 to 650 ° C, In the case of oxide fuel cells (SOFC), the operating temperature is maintained at 650 to 1000 ° C. For polymer electrolyte fuel cells (PEMFC), the operating temperature is maintained at 30 to 80 ° C.

이하, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)에 구비되는 연료전지(81)의 동작을 도 4a, 도 4b를 참조하여 설명하기로 한다. 도 4a는 고체산화물 연료전지(SOFC)의 개념적인 구성도이고, 도 4b는 고분자전해질 연료전지(PEMFC)의 개념적인 구성도이다.Hereinafter, the operation of the fuel cell 81 provided in the fuel cell system 8 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4A and 4B. 4A is a conceptual diagram of a solid oxide fuel cell (SOFC), and FIG. 4B is a conceptual diagram of a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC).

먼저, 도 4a를 참조하면 고체산화물 연료전지(SOFC)(811)는 공기극(cathode)(811a)에서 산소의 환원 반응에 의해 생성된 산소이온이 전해질(811c)을 통해 연료극(anode)(811b)으로 이동한다. 연료극(anode)(811b)에서는 수소(H2)를 포함하는 연료가 유입되는데, 전해질(811c)을 통해 연료극(anode)(811b)으로 이동한 산소이온(O2-)과 수소(H2)가 전기화학적으로 반응하여 물(H20)과 전자(e-)가 생성된다. 공기극(cathode)(811a)에서는 전자가 소모되므로 공기극(cathode)(811a)과 연료극(anode)(811b)을 서로 연결하면 전기가 흐르게 된다.4A, a solid oxide fuel cell (SOFC) 811 has a structure in which oxygen ions generated by a reduction reaction of oxygen at a cathode 811a are supplied to an anode 811b through an electrolyte 811c, . Fuel containing hydrogen (H 2 ) flows in the anode 811b and oxygen ions O 2- and hydrogen H 2 moved to the anode 811b through the electrolyte 811c. It reacts electrochemically with water (H 2 0) and the electron (e -) is generated. Since electrons are consumed at the cathode 811a, electricity flows when the cathode 811a and the anode 811b are connected to each other.

고체산화물 연료전지(SOFC)(811)는 연료극(anode)(811b)에 공급된 연료 중 포함될 수 있는 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2)와 같은 전기화학 미반응물질과 미반응 수소(H2)와 같은 잔여물질과 반응생성물인 물(액체 혹은 기체상태로서의 H20)을 배출한다. 또한, 고체산화물 연료전지(SOFC)(811)의 공기극(cathode)(811a)에서는 미반응 산소 및 질소 등을 배출한다.The solid oxide fuel cell (SOFC) (811) is a fuel electrode (anode) of carbon monoxide (CO), which may be included in the fuel supplied to (811b), carbon dioxide (CO 2) and electrochemical unreacted material and unreacted as hydrogen (H 2 ) and to discharge the water (H 2 0 as a liquid or gaseous), such as residual material and reaction product. In addition, unreacted oxygen and nitrogen are discharged from the cathode 811a of the solid oxide fuel cell (SOFC) 811.

도 4b를 참조하면 고분자전해질 연료전지(PEMFC)(812)는 연료극(anode)(812a)에 형성된 촉매층(812b)에서 수소(H2)가 수소이온(H+)과 전자(e-)로 생성된다. 수소이온(H+)은 고분자 전해질막(Polymer Membrane)(812c)을 통해 공기극(cathode)(812d)으로 이동한다. 고분자전해질 연료전지(PEMFC)(812)는 공기극(cathode)(812d)에 형성된 촉매층(812e)에서 수소이온(H+)과 산소(O2)가 반응하여 물(H20)을 생산한다. 연료극(anode)(812a)에 형성된 촉매층(812b)과 공기극(cathode)(812d)에 형성된 촉매층(812e)을 서로 연결하면 전기가 흐르게 된다. Referring to Figure 4b a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) (812) is a fuel electrode (anode) (812a) a catalyst layer (812b) of hydrogen (H 2) is a hydrogen ion (H +) and electrons (e -) in the formed in the generation by do. The hydrogen ion (H + ) moves to the cathode 812d through the polymer electrolyte membrane (polymer membrane) 812c. The polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) 812 reacts with hydrogen ions (H + ) and oxygen (O 2 ) in the catalyst layer 812e formed on the cathode 812d to produce water (H 2 O). When the catalyst layer 812b formed on the anode 812a and the catalyst layer 812e formed on the cathode 812d are connected to each other, electricity flows.

고분자전해질 연료전지(PEMFC)(812)는 연료극(anode)(812a)의 촉매층(812b)에서 미반응 수소(H2)와 같은 잔여물질을 배출한다. 또한, 고분자전해질 연료전지(PEMFC)(812)는 공기극(cathode)(812d)에서 미반응 산소와 물(H20)을 배출한다.The polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) 812 discharges residual material such as unreacted hydrogen (H 2 ) from the catalyst layer 812b of the anode 812a. In addition, the polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) 812 discharges unreacted oxygen and water (H 2 O) from the air electrode (cathode) 812d.

그 외에 용융탄산염 연료전지(MCFC)는 연료극(anode)에서 수소(H2)와 탄산이온(CO3 2-)이 반응하여 물(H2O)과 이산화탄소(CO2), 전자(e-)가 생성된다. 생성된 이산화탄소(CO2)는 공기극(cathode)으로 보내지게 되고, 공기극(cathode)에서 이산화탄소(CO2)와 산소(O2)가 반응하여 탄산이온(C03 -2)을 생산한다. 탄산이온(C03 -2)은 전해질을 통해 연료극(anode)으로 이동한다. 용융탄산염 연료전지(MCFC)에서는 전기를 생성하는 과정에서 발생하는 이산화탄소(CO2)를 외부로 배출하지 않고 연료전지 내부에서 순환되도록 구현될 수 있다.Other molten carbonate fuel cell (MCFC) is a fuel electrode (anode) of hydrogen (H 2) and carbonate ions (CO 3 2-) in the reaction water (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2), electron (e -) in the Is generated. The generated carbon dioxide (CO 2 ) is sent to the cathode, and carbon dioxide (CO 2 ) and oxygen (O 2 ) react with each other at the cathode to produce carbonate ion (CO 3 -2 ). Carbonate ions (CO 3 -2 ) migrate through the electrolyte to the anode. In a molten carbonate fuel cell (MCFC), carbon dioxide (CO 2 ) generated in the process of generating electricity can be implemented to be circulated in the fuel cell without being discharged to the outside.

도 2 내지 도 5를 참고하면, 상기 수소생성부(82)는 원료를 이용하여 연료전지(81)의 연료극(anode)(811b)에 필요한 연료, 즉 수소(H2) 가스를 생성하는 장치를 포함한다. 본 명세서에서는 상기 수소생성부(82)에 유입되는 것을 원료 및 원료수, 상기 수소생성부(82)에서 생성되어 상기 연료전지(81)로 유입되는 것을 연료로 정의한다.2 to 5, the hydrogen generating unit 82 includes a device for generating a fuel, that is, hydrogen (H 2 ) gas, necessary for the anode 811 b of the fuel cell 81 by using the raw material . In this specification, the raw material and the raw water that are introduced into the hydrogen generating portion 82 and the fuel that is generated in the hydrogen generating portion 82 and flows into the fuel cell 81 are defined as the fuel.

수소생성부(82)는 연료전지(81)의 종류에 따라 또는 전기 생성 효율 향상을 위해 그 구조가 다양하게 설계될 수 있다. 예를 들어, 상기 연료전지(81)가 인산형 연료전지(PAFC) 또는 고체산화물 연료전지(SOFC)인 경우, 상기 수소생성부(82)는 개질기(Reformer)와 연소기를 포함하여 구현될 수 있다. 다른 예로, 상기 연료전지(81)가 용융탄산염 연료전지(MCFC) 또는 고분자전해질 연료전지(PEMFC)인 경우 상기 수소생성부(82)는 개질기(Reformer)와 연소기 외에도 수성가스화반응기(Water Gas Shift reactor, WGS)를 더 포함하여 구현될 수 있다.The hydrogen generating unit 82 may be designed to have various structures depending on the type of the fuel cell 81 or for improving the electricity generation efficiency. For example, when the fuel cell 81 is a PAFC or a SOFC, the hydrogen generator 82 may include a reformer and a combustor . In another embodiment, when the fuel cell 81 is a molten carbonate fuel cell (MCFC) or a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC), the hydrogen generating unit 82 may include a reformer and a combustor as well as a water gas shift reactor , ≪ / RTI > WGS).

상기 수성가스화반응기(WGS)는 고온 수성가스화반응기(HTS, High-Temperature Shift Reactor), 중온 수성가스화반응기(MTS, Mid-Temperature Shift Reactor), 저온 수성가스화반응기(LTS, Low-Temperature Shift Reactor), 또는 일산화탄소 제거기를 포함할 수 있다. 상기 일산화탄소 제거기는 일산화탄소(CO)만을 연소시켜 제거하는 선택적산화반응기(Preferential Oxidation, PROX), 또는 일산화탄소(CO)를 수소(H2)와 반응시켜 그 농도를 저감시키는 메탄화반응기를 포함할 수 있다.The water gasification reactor (WGS) may be a high temperature shift reactor (HTS), a mid-temperature shift reactor (MTS), a low-temperature shift reactor (LTS) Or a carbon monoxide remover. The carbon monoxide remover may include a selective oxidation reactor (PROX) for burning and removing only carbon monoxide (CO), or a methanation reactor for reducing carbon monoxide (CO) to hydrogen (H 2 ) .

도 5를 참고하여 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)에 있어서, 상기 수소생성부(82)의 일례를 살펴보면, 다음과 같다.Referring to FIG. 5, an example of the hydrogen generator 82 in the fuel cell system 8 according to the present invention will be described as follows.

상기 수소생성부(82)는 개질기(Reformer)(821) 및 연소기(822)를 포함하여 구현될 수 있다.The hydrogen generator 82 may include a reformer 821 and a combustor 822.

상기 개질기(Reformer)(821)는 상기 분기부(5)에서 분기되어 공급되는 연료 및 상기 이코노마이저(4)로부터 공급되는 스팀(H20)의 개질반응을 진행하여 수소(H2)를 포함하는 개질가스를 발생시킨다. 이러한 개질반응을 진행함에 있어서, 상기 개질기(821)는 상기 연소기(822)에서 제공되는 열 에너지를 이용할 수 있다. 이하 본 명세서에서는 상기 개질기(821)에서 나오는 개질가스를 연료로 정의한다.The reformer (Reformer) (821) advances a reforming reaction of the steam (H 2 0) supplied from the fuel and the economizer (4) which is supplied is branched by the branch (5) containing hydrogen (H 2) Thereby generating a reforming gas. In the reforming reaction, the reformer 821 may utilize thermal energy provided by the combustor 822. Hereinafter, the reforming gas from the reformer 821 is defined as fuel.

상기 개질기(Reformer)(821)는 개질반응을 촉발시키는 개질촉매층을 포함하여 구현된다. 개질촉매층은 개질촉매가 담체에 담지된 촉매를 충전한 구조로 이루어진다. 개질촉매는 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 백금(Pt) 등으로 이루어지며, 촉매를 담지하는 담체의 형상은, 예컨대 입상, 펠릿형상 및 허니컴형상 등이 될 수 있고, 담체를 구성하는 재료는 세라믹, 내열성금속 등, 예컨대 알루미나(Al2O3)나 티타니아(TiO2) 등이 될 수 있다.The reformer 821 includes a reforming catalyst layer that induces a reforming reaction. The reforming catalyst layer has a structure in which the reforming catalyst is packed with a catalyst supported on the carrier. The reforming catalyst is composed of nickel (Ni), ruthenium (Ru), platinum (Pt) or the like. The shape of the carrier carrying the catalyst may be, for example, granular, pellet or honeycomb, Resistant metal such as alumina (Al 2 O 3 ), titania (TiO 2 ), or the like.

본 발명에 따른 연료전지시스템(8)에 있어서, 상기 개질기(821)는 상기 연료전지(81)의 외부에 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 연료전지(81)는 외부 개질형으로 구현된다. 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)에 있어서, 상기 개질기(821)는 상기 연료전지(81)의 내부에 개질촉매층의 형태로 설치될 수도 있다. 이 경우, 상기 연료전지(81)는 내부 개질형으로 구현된다.In the fuel cell system 8 according to the present invention, the reformer 821 may be installed outside the fuel cell 81. In this case, the fuel cell 81 is implemented as an externally reforming type. In the fuel cell system 8 according to the present invention, the reformer 821 may be installed inside the fuel cell 81 in the form of a reforming catalyst layer. In this case, the fuel cell 81 is implemented as an internal reforming type.

상기 연소기(822)는 상기 개질기(Reformer)(821)에서 개질반응이 원활하게 진행되도록 열을 제공한다. 상기 연소기(822)에 의한 개질기 가열온도가 낮은 경우, 상기 개질기(Reformer)(821)의 흡열반응에 의한 개질반응이 잘 진행되지 않으며 수분(물방울)이 상기 개질기(Reformer)(821) 내에 발생한다. 상기 연소기(822)의 가열온도가 높은 경우 상기 개질기(Reformer)(821)의 개질촉매층의 촉매활성이 저하될 수 있다.The combustor 822 provides heat to the reformer 821 so that the reforming reaction proceeds smoothly. When the reformer heating temperature by the combustor 822 is low, the reforming reaction by the endothermic reaction of the reformer 821 does not progress well and moisture (water droplets) is generated in the reformer 821 . When the heating temperature of the combustor 822 is high, the catalytic activity of the reforming catalyst layer of the reformer 821 may be lowered.

상기 연소기(822)는 시스템 전체의 효율을 향상시키기 위해, 상기 연료저장탱크(20)에서 공급되는 원료, 상기 연료전지(81)의 연료전지 스택의 연료극(anode)(811b)에서 배출되는 배기가스, 또는 그 둘을 혼합한 것을 연료로 사용할 수 있다. 상기 연소기(822)는 상기 공기공급부(30)로부터 공급되는 공기를 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)에 있어서, 상기 연소기(822)는 추가로 상기 연료전지(81)의 연료전지 스택의 공기극(cathode)(811a)에서 배출되는 공기를 사용할 수 있다.The combustor 822 is connected to the fuel cell stack 81 through the fuel cell stack 81 so as to increase the efficiency of the entire system. The combustor 822 includes a raw material supplied from the fuel storage tank 20, an exhaust gas discharged from an anode 811b of the fuel cell stack of the fuel cell 81 , Or a mixture of the two can be used as the fuel. The combustor 822 may use the air supplied from the air supply unit 30. In the fuel cell system 8 according to the present invention, the combustor 822 may further use air discharged from the cathode 811a of the fuel cell stack of the fuel cell 81. [

도시하지 않았지만, 상기 수소생성부(82)는 하나 이상의 온도센서를 더 포함할 수 있으며, 상기 온도센서는 개질기(Reformer)(821)의 온도를 검출한다. 상기 개질기(Reformer)(821)의 온도는 상기 개질기(Reformer)(821)의 구성 및 상기 분기부(5)에서 공급되는 연료와 스팀(H2O)과의 혼합비율 등의 조건에 의해서 최적 온도 범위가 변화한다. 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지시스템(8)이 상기 제어부(83, 도 3에 도시됨)를 포함하는 경우, 상기 제어부(83)는 온도센서에서 출력되는 신호를 이용하여 상기 연소기(822)의 원료 연소량을 증감시켜 상기 개질기(Reformer)(821)의 온도를 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(83)는 최적 온도 범위에 대하여 ±20℃ 정도의 범위 내로 제어하도록 구현될 수 있다.Although not shown, the hydrogen generator 82 may further include at least one temperature sensor, which detects the temperature of the reformer 821. The temperature of the reformer 821 is controlled by the conditions of the configuration of the reformer 821 and the mixing ratio of the fuel and steam (H 2 O) supplied from the branching section 5, The range changes. 3), the control unit 83 may control the operation of the combustor 822 (shown in FIG. 3) by using a signal output from the temperature sensor. In the case where the fuel cell system 8 according to an embodiment of the present invention includes the control unit 83 The temperature of the reformer 821 is controlled by increasing or decreasing the amount of raw material combustion. For example, the control unit 83 may be implemented to control the temperature within the range of about ± 20 ° C. with respect to the optimum temperature range.

여기서, 상기 개질기(Reformer)(821)에서 개질반응을 통해 발생하는 가스에는 수소(H2)뿐 아니라 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2) 등이 포함된다. 상기 연료전지(81)가 고분자전해질 연료전지(PEMFC)인 경우 일산화탄소(CO)는 고분자전해질 연료전지(PEMFC)의 연료전지 스택의 전극 촉매를 피독하여 연료전지(81)의 수명을 단축시킨다. 이에 일산화탄소(CO)의 농도를 10 ∼ 20 ppm 이하로 줄이기 위해, 상기 수소생성부(82)는 수성가스화반응기(WGS)(823)를 더 포함할 수 있다.Here, the gas generated through the reforming reaction in the reformer 821 includes not only hydrogen (H 2 ) but also carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ), and the like. When the fuel cell 81 is a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC), carbon monoxide (CO) poison the electrode catalyst of the fuel cell stack of the polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) to shorten the life of the fuel cell 81. In order to reduce the concentration of carbon monoxide (CO) to 10-20 ppm or less, the hydrogen generating unit 82 may further include an aqueous gasification reactor (WGS) 823.

상기 수성가스화반응기(WGS)(823)는 일산화탄소(CO)와 스팀(H20)을 반응시켜 이산화탄소(CO2)와 수소(H2)를 생산한다. 상기 수성가스화반응기(WGS)(823)는 도 5에 도시한 바와 같이 고온 수성가스화반응기(HTS)와 저온 수성가스화반응기(LTS)를 포함하여 구현될 수 있다.The water gasification reactor (WGS) 823 reacts with carbon monoxide (CO) and steam (H 2 O) to produce carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen (H 2 ). As shown in FIG. 5, the water gasification reactor (WGS) 823 may include a high temperature water gasification reactor (HTS) and a low temperature aqueous gasification reactor (LTS).

상기 고온 수성가스화반응기(HTS)와 상기 저온 수성가스화반응기(LTS)의 최적 온도는 사용하는 촉매의 종류에 따라 다르고, 제어온도의 평형에 의해서 배출되는 가스의 조성이 결정된다. 도 5에 도시하지 않았지만, 상기 고온 수성가스화반응기(HTS)와 상기 저온 수성가스화반응기(LTS)에는 각각 냉각기와 온도센서가 설치될 수 있다. 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)이 제어부(83, 도 3에 도시됨)를 포함하는 경우, 상기 제어부(83)는 온도센서에서 출력되는 신호를 이용하여 냉각기를 제어함으로써 상기 고온 수성가스화반응기(HTS)와 상기 저온 수성가스화반응기(LTS)의 온도를 제어한다. 예를 들어, 상기 고온 수성가스화반응기(HTS)는 300∼430℃ 범위 내에서 제어되고, 상기 저온 수성가스화반응기(LTS)는 200∼250℃ 범위 내에서 제어된다.The optimum temperature of the high temperature aqueous gasification reactor (HTS) and the low temperature aqueous gasification reactor (LTS) varies depending on the type of the catalyst used and the composition of the gas discharged by the equilibrium of the control temperature is determined. Although not shown in FIG. 5, a cooler and a temperature sensor may be installed in the high temperature aqueous gasification reactor (HTS) and the low temperature aqueous gasification reactor (LTS), respectively. When the fuel cell system 8 according to the present invention includes the control unit 83 (shown in FIG. 3), the control unit 83 controls the cooler using the signal output from the temperature sensor, (HTS) and the temperature of the low temperature aqueous gasification reactor (LTS). For example, the high temperature aqueous gasification reactor (HTS) is controlled within a range of 300 to 430 ° C, and the low temperature aqueous gasification reactor (LTS) is controlled within a range of 200 to 250 ° C.

도시되지 않았지만, 상기 수성가스화반응기(WGS)(823)는 일산화탄소 제거기를 포함할 수 있다. 일산화탄소 제거기는 저온 수성가스화반응기(LTS) 후단에 저온 수성가스화반응기(LTS)에서 완전히 처리되지 않고 남은 극소량의 일산화탄소(CO)를 제거한다. 상기 일산화탄소 제거기는 공기공급부로부터 공기를 공급받아 저온 수성가스화반응기(LTS)에서 배출되는 가스 중 일산화탄소(CO)만을 연소시켜 제거하는 선택적산화반응기(Preferential Oxidation, PROX), 또는 일산화탄소(CO)를 수소(H2)와 반응시켜 그 농도를 저감시키는 메탄화반응기를 포함할 수 있다. Although not shown, the water gasification reactor (WGS) 823 may include a carbon monoxide remover. The carbon monoxide remover removes a very small amount of carbon monoxide (CO) that is not completely treated in the low temperature aqueous gasification reactor (LTS) at the end of the low temperature water gasification reactor (LTS). The carbon monoxide remover includes a selective oxidation unit (PROX), which receives air from an air supply unit and burns only the carbon monoxide (CO) in the gas discharged from the low temperature aqueous gasification reactor (LTS) H 2 ) to reduce the concentration thereof.

상기 선택적산화반응기(PROX)는 냉각기와 온도센서가 설치된다. 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지시스템(8)이 상기 제어부(83, 도 3에 도시됨)를 포함하는 경우, 상기 제어부(83)는 온도센서에서 출력되는 신호를 이용하여 냉각기를 제어함으로써 선택적산화반응기(PROX)의 온도를 제어한다. 예를 들어, 상기 선택적산화반응기(PROX)는 120∼160℃ 범위 내에서 제어된다. 그러나, 상기 선택적산화반응기(PROX)의 최적 온도는 사용하는 촉매의 종류 및 사용방법 등의 조건에 따라 다르게 설정된다.The selective oxidation reactor (PROX) is equipped with a cooler and a temperature sensor. In the case where the fuel cell system 8 according to an embodiment of the present invention includes the control unit 83 (shown in FIG. 3), the control unit 83 controls the cooler by using a signal output from the temperature sensor The temperature of the selective oxidation reactor (PROX) is controlled. For example, the selective oxidation reactor (PROX) is controlled within the range of 120 to 160 占 폚. However, the optimal temperature of the selective oxidation reactor (PROX) is set differently depending on conditions such as the type of catalyst used and the method of use.

상기 선택적산화반응기(PROX)의 촉매층은 선택적산화촉매를 담지하는 담체가 충전된 구조로 이루어진다. 선택적산화촉매는 백금(Pt) 등으로 이루어지며, 촉매를 담지하는 담체의 형상은, 예컨대 입상, 펠릿형상 및 허니컴형상 등이 될 수 있고, 담체를 구성하는 재료는 예컨대 알루미나(Al2O3), 산화마그네슘(MgO) 등이 될 수 있다.The catalyst layer of the selective oxidation reactor (PROX) is composed of a structure filled with a carrier carrying a selective oxidation catalyst. The selective oxidation catalyst is made of platinum (Pt) or the like, and the shape of the support carrying the catalyst may be, for example, a granular shape, a pellet shape, a honeycomb shape, etc. The material constituting the support may be alumina (Al 2 O 3 ) , Magnesium oxide (MgO), and the like.

이하에서는 본 발명에 따른 선박(1)을 실시예에 따라 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 본 발명에 따른 선박(1)에 포함되므로, 본 발명에 따른 선박(1)을 설명하면서 함께 설명하기로 한다.Hereinafter, a ship 1 according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Since the fuel cell system 8 according to the present invention is included in the vessel 1 according to the present invention, the vessel 1 according to the present invention will be described together.

도 6은 본 발명에 따른 선박의 개념적인 구성도, 도 7은 본 발명에 따른 선박에서 연료전지시스템 및 전기히터를 설명하기 위한 개략적인 블록도, 도 8은 본 발명에 따른 선박에서 복수개의 보조엔진 중 일부만 작동하는 경우를 설명하기 위한 개략적인 블록도, 도 9는 본 발명에 따른 선박에서 전력저장부를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다. 여기서, 도 1 내지 도 5와 동일한 구성은 동일한 도면부호를 사용한다.Fig. 6 is a schematic block diagram of a ship according to the present invention. Fig. 7 is a schematic block diagram for explaining a fuel cell system and an electric heater in a ship according to the present invention. Fig. FIG. 9 is a schematic block diagram for explaining a power storage unit in a ship according to the present invention. FIG. 1 to 5, the same reference numerals are used.

도 6 내지 도 8을 참고하면, 본 발명에 따른 선박(1)은 엔진 배기시스템(100), 연료저장탱크(20), 물공급부(2), 분기부(5), 합류부(6), 전기히터(7) 및 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)을 포함한다. 본 발명에 따른 선박(1)은 공기공급부(30), 전력변환부(40) 및 수요처(50)를 더 포함할 수 있다. 상기 엔진 배기시스템(100)은 메인엔진(101), 메인이코노마이저(102), 스팀터빈(103), 보조엔진(3) 및 이코노마이저(4)를 포함할 수 있다. 상기 연료전지시스템(8)은 연료전지(81), 수소생성부(82) 및 제어부(83)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 수소생성부(82)는 개질기(821) 및 연소기(822)를 포함할 수 있다. 상기 연료전지(81)는 연료를 공급받는 연료극(anode)(811b)과 공기를 공급받는 공기극(cathode)(811a)을 포함할 수 있다.6 to 8, a ship 1 according to the present invention includes an engine exhaust system 100, a fuel storage tank 20, a water supply unit 2, a branching unit 5, a merging unit 6, An electric heater 7 and a fuel cell system 8 according to the present invention. The ship 1 according to the present invention may further include an air supply unit 30, a power conversion unit 40, and a customer 50. The engine exhaust system 100 may include a main engine 101, a main economizer 102, a steam turbine 103, an auxiliary engine 3 and an economizer 4. The fuel cell system 8 may include a fuel cell 81, a hydrogen generator 82, and a controller 83. Here, the hydrogen generator 82 may include a reformer 821 and a combustor 822. The fuel cell 81 may include an anode 811b to receive fuel and a cathode 811a to receive air.

본 발명에 따른 선박(1)에 있어서, 상기 엔진 배기시스템(100), 상기 연료저장탱크(20), 상기 공기공급부(30), 상기 전력변환부(40), 상기 수요처(50), 상기 물공급부(2), 상기 분기부(5), 상기 합류부(6), 상기 전기히터(7) 및 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같으므로 이하에서는 실시예에 따른 구성 및 효과에 대해 설명하기로 한다.In the ship 1 according to the present invention, the engine exhaust system 100, the fuel storage tank 20, the air supply unit 30, the power conversion unit 40, the demander 50, The detailed description of the supply unit 2, the branching unit 5, the merging unit 6, the electric heater 7 and the fuel cell system 8 according to the present invention has been described above, The configuration and effects according to the present invention will be described.

도 6 내지 도 8을 참고하면, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)에 있어서, 상기 개질기(821)는 관로를 통해 상기 분기부(5)와 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 개질기(821)는 상기 분기부(5)에 의해 분기된 연료를 공급받을 수 있다. 이 경우, 상기 개질기(821)는 상기 연료저장탱크(20)에서 상기 보조엔진(3)으로 공급되는 연료 중 일부를 공급받을 수 있다. 상기 개질기(821)는 관로를 통해 상기 이코노마이저(4)에 연결될 수 있다. 상기 개질기(821)는 상기 분기부(5)에서 공급된 연료 및 상기 이코노마이저(4)에서 공급된 스팀(H20)을 개질반응시킴으로써, 상기 연료극(anode)(811b)에 공급하기 위한 수소를 포함한 연료를 생산할 수 있다. 상기 개질기(821)는 상기 이코노마이저(4)로부터 공급받는 스팀(H20)의 양에 따라 상기 연료극(anode)(811b)에 공급하는 연료의 양이 달라질 수 있다. 예컨대, 상기 이코노마이저(4)에서 공급되는 스팀(H20)의 양이 많으면 수소의 양이 증가되므로, 상기 연료극(anode)(811b)에 공급하는 연료의 양이 많아질 수 있다. 상기 수요처(50)가 스팀(H20)을 사용하지 않을 경우, 상기 개질기(821)는 상기 이코노마이저(4)로부터 스팀(H20)을 전부 공급받을 수 있으므로, 상기 연료극(anode)(811b)에 공급하는 연료의 양을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 전기 생산량을 증가시킬 수 있다. 도시되지 않았지만, 상기 이코노마이저(4)와 상기 수요처(50) 사이에는 스팀(H20)을 저장하기 위한 스팀저장부가 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 수요처(50)는 스팀(H20)이 필요할 경우에 상기 스팀저장부에 저장된 스팀(H20)을 사용할 수 있다. 상기 연료극(anode)(811b)은 엔진(101)이 가스엔진일 경우 상기 개질기(821)를 거치지 않고 상기 분기부(5)로부터 직접 연료를 공급받을 수도 있다.Referring to FIGS. 6 to 8, in the fuel cell system 8 according to the present invention, the reformer 821 may be connected to the branch 5 through a channel. Accordingly, the reformer 821 can be supplied with the fuel branched by the branch portion 5. In this case, the reformer 821 may receive some of the fuel supplied to the auxiliary engine 3 from the fuel storage tank 20. [ The reformer 821 may be connected to the economizer 4 through a conduit. The reformer 821 reforms hydrogen supplied to the anode 811b by reforming the fuel supplied from the branching unit 5 and the steam H 2 0 supplied from the economizer 4 It can produce fuel including. The amount of fuel supplied to the anode 811b may vary depending on the amount of steam H 2 0 supplied from the economizer 4. For example, when the amount of steam (H 2 0) supplied from the economizer 4 is large, the amount of hydrogen supplied to the fuel electrode (anode) 811b may increase. When the customer 50 does not use the steam H 2 0, the reformer 821 can receive all the steam H 2 0 from the economizer 4, so that the anode 811 b Can be increased. Accordingly, the fuel cell system 8 according to the present invention can increase the amount of electricity produced. Although not shown, a steam storage unit for storing steam (H 2 0) may be installed between the economizer 4 and the demander 50. Accordingly, the customer 50 can use the steam H 2 0 stored in the steam storage unit when the steam H 2 0 is required. The anode 811b may be supplied with fuel directly from the branch portion 5 without passing through the reformer 821 when the engine 101 is a gas engine.

따라서, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 다음과 같은 작용 효과를 도모할 수 있다.Therefore, the fuel cell system 8 according to the present invention can achieve the following operational effects.

첫째, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 선체(11)에 설치된 연료저장탱크(20) 및 상기 이코노마이저(4)로부터 연료 및 스팀(H20)을 각각 공급받을 수 있으므로, 연료를 공급받기 위한 연료공급장치 및 스팀(H20)을 공급받기 스팀생성장치를 생략할 수 있으므로 전기를 생산하기 위한 구축비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 공간 활용도를 증대시킬 수 있다.First, the fuel cell system 8 according to the present invention can receive the fuel and the steam H 2 0 from the fuel storage tank 20 installed in the hull 11 and the economizer 4, it is possible to omit the fuel supply device and receiving a supply of steam (H 2 0) for receiving a steam generating device can be not only to reduce the construction cost of generating electricity increased space utilization.

둘째, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 상기 이코노마이저(4)로부터 스팀(H2O)을 공급받고, 상기 연료저장탱크(20)로부터 연료를 공급받을 수 있으므로, 상기 보조엔진(3)과 별도로 상기 연료전지(81)가 전기를 추가로 생산할 수 있어 전기 생산량을 증대시킬 수 있다.Second, the fuel cell system 8 according to the present invention receives steam (H 2 O) from the economizer 4 and can receive fuel from the fuel storage tank 20, The fuel cell 81 can further generate electricity, thereby increasing the amount of electricity produced.

도 6 내지 도 8을 참고하면, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)에 있어서, 상기 연료전지(81)는 전선을 통해 상기 전기히터(7)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 연료전지(81)는 생산한 전기를 상기 전기히터(7)에 공급할 수 있다. 상기 전기히터(7)는 전선을 통해 복수개의 보조엔진(3)에 각각 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 전기히터(7)는 상기 복수개의 보조엔진(3) 및 상기 연료전지(81) 중 적어도 하나가 생산한 전기를 이용하여 상기 합류부(6)에서 상기 이코노마이저(4)로 공급되는 배기가스를 가열할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 다음과 같은 작용 효과를 도모할 수 있다.6 to 8, in the fuel cell system 8 according to the present invention, the fuel cell 81 may be connected to the electric heater 7 through a wire. Accordingly, the fuel cell 81 can supply the electricity produced by the electric heater 7 to the electric heater 7. The electric heaters 7 may be connected to the plurality of auxiliary engines 3 through electric wires, respectively. The electric heater 7 is supplied from the merging unit 6 to the economizer 4 by using electricity produced by at least one of the plurality of auxiliary engines 3 and the fuel cell 81 The exhaust gas can be heated. Therefore, the fuel cell system 8 according to the present invention can achieve the following operational effects.

첫째, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 상기 전기히터(7)가 상기 복수개의 보조엔진(3) 및 상기 연료전지(81) 중 적어도 하나가 생산한 전기를 이용하도록 구현됨으로써, 상기 전기히터(7)에 전기를 공급하기 위한 전기공급장치를 별도로 설치할 필요가 없다. 이에 따라, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 전기를 생산하기 위한 구축비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 전기공급장치를 생략할 수 있으므로 선체(11)에 대한 공간 활용도를 높일 수 있다.First, the fuel cell system 8 according to the present invention is realized such that the electric heater 7 uses electricity produced by at least one of the plurality of auxiliary engines 3 and the fuel cell 81, It is not necessary to separately provide an electric supply device for supplying electricity to the heater 7. [ Accordingly, the fuel cell system 8 according to the present invention can reduce the construction cost for producing electricity and can omit the electric supply device, thereby increasing the space utilization of the hull 11.

둘째, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 상기 보조엔진(3) 및 상기 연료전지(81) 중 어느 하나가 손상 내지 파손되더라도 상기 전기히터(7)에 계속하여 전기를 공급할 수 있으므로, 스팀(H20) 생산량을 증대시키기 위한 배기가스 가열이 중단되는 것을 방지할 수 있다.Second, since the fuel cell system 8 according to the present invention can supply electricity continuously to the electric heater 7 even if any of the auxiliary engine 3 and the fuel cell 81 is damaged or broken, It is possible to prevent the exhaust gas heating for increasing the production amount of H 2 O from being interrupted.

셋째, 본 발명에 따른 선박(1)은 복수개의 보조엔진(3) 중 일부만 작동하는 경우. 즉, 항구에 정박하는 경우에도 상기 전기히터(7)를 이용하여 상기 이코노마이저(4)에 공급되는 배기가스를 가열할 수 있으므로, 상기 이코노마이저(4)의 스팀(H20) 생산량을 증가시켜 수요처(50)가 요구하는 스팀요구량을 만족시킬 수 있다.Third, the ship 1 according to the present invention operates only a part of a plurality of auxiliary engines 3. That is, the exhaust gas supplied to the economizer 4 can be heated by using the electric heater 7 even when it is anchored in a port, so that the amount of steam (H 2 0) produced by the economizer 4 is increased, It is possible to satisfy the steam demand amount required by the steam generator 50.

도 6 내지 도 8을 참고하면, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)에 있어서, 상기 연료전지(81)는 관로를 통해 복수개의 이코노마이저(4)에 각각 연결되도록 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 연료전지(81)는 연료전지배기가스를 복수개의 이코노마이저(4) 중 적어도 하나에 공급할 수 있다. 예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이 복수개의 보조엔진(3) 중 제1보조엔진(31)만 작동될 경우, 상기 연료전지(81)는 상기 제1보조엔진(31)에서 상기 제1이코노마이저(41)로 공급되는 보조엔진배기가스에 연료전지배기가스를 공급할 수 있다. 이에 따라, 상기 연료전지(81)에서 배출되는 연료전지배기가스는 상기 제1보조엔진(31)에서 상기 제1이코노마이저(41)로 공급되는 보조엔진배기가스에 합류될 수 있다. 상기 연료전지배기가스는 상기 공기극(cathode)(811a) 및 상기 연료극(anode)(811b) 중 적어도 하나로부터 배출되는 것일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 상기 이코노마이저(4)에 공급하는 배기가스의 유량을 증가시켜 상기 이코노마이저(4)가 상기 연료전지배기가스를 공급받기 전에 비해 더 많은 양의 스팀(H20)을 생산하도록 함으로써, 상기 수요처(50)가 요구하는 스팀(H20)의 요구량을 만족시킬 수 있다.6 to 8, in the fuel cell system 8 according to the present invention, the fuel cell 81 may be connected to a plurality of economizers 4 through a channel. Accordingly, the fuel cell 81 can supply the fuel cell exhaust gas to at least one of the plurality of economizers 4. For example, when only the first sub-engine 31 of the plurality of sub-engines 3 is activated as shown in FIG. 8, the fuel cell 81 is connected to the first sub-engine 31 in the first economizer 31 41 to the auxiliary engine exhaust gas. Accordingly, the fuel cell exhaust gas discharged from the fuel cell 81 may be joined to the auxiliary engine exhaust gas supplied from the first auxiliary engine 31 to the first economizer 41. [ The fuel cell exhaust gas may be discharged from at least one of the cathode 811a and the anode 811b. Therefore, the fuel cell system 8 according to the present invention increases the flow rate of the exhaust gas to be supplied to the economizer 4, so that the economizer 4 generates a larger amount of steam (for example, H 2 0), it is possible to satisfy the demanded amount of steam (H 2 0) required by the demander 50.

도 6 내지 도 8을 참고하면, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)에 있어서, 상기 전기히터(7)는 상기 이코노마이저(4)의 전단에 설치되어, 상기 이코노마이저(4)에 공급되는 배기가스를 가열할 수 있다. 상기 전기히터(7)는 상기 합류부(6)에서 보조엔진배기가스와 연료전지배기가스가 합류 및 혼합되어, 상기 이코노마이저(4)로 공급되는 혼합 배기가스를 가열할 수 있다. 이에 따라, 상기 이코노마이저(4)는 상기 전기히터(7)를 거치기 전의 배기가스보다 더 높은 온도의 배기가스를 공급받을 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 상기 이코노마이저(4)의 스팀(H20) 생산량을 더 증가시킬 수 있으므로, 상기 수요처(50)가 요구하는 스팀(H20)의 요구량을 더 만족시킬 수 있다.6 to 8, in the fuel cell system 8 according to the present invention, the electric heater 7 is installed at the front end of the economizer 4, and the exhaust gas 7 supplied to the economizer 4 Can be heated. The electric heater 7 is capable of heating the mixed exhaust gas supplied to the economizer 4 by joining and mixing the auxiliary engine exhaust gas and the fuel cell exhaust gas at the merging portion 6. Thus, the economizer 4 can be supplied with the exhaust gas at a higher temperature than the exhaust gas before passing through the electric heater 7. Therefore, the fuel cell system 8 according to the present invention can further increase the production amount of the steam (H 2 0) of the economizer 4, so that the demand amount of the steam (H 2 0) You can be more satisfied.

도 9를 참고하면, 본 발명에 따른 선박(1)은 전력저장부(9)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9, the ship 1 according to the present invention may further include a power storage unit 9.

상기 전력저장부(9)는 전기를 저장하기 위한 것이다. 상기 전력저장부(9)는 전선을 통해 일측이 복수개의 보조엔진(3) 및 연료전지(81)에 각각 연결되게 설치될 수 있다. 상기 전력저장부(9)는 전기를 저장할 수 있는 전기저장장치(Energy Storage System)일 수 있다. 이에 따라, 상기 전력저장부(9)는 상기 복수개의 보조엔진(3) 및 상기 연료전지(81) 중 적어도 하나가 생산한 전기를 공급받아 저장할 수 있다. 도시되지 않았으나, 상기 전력저장부(9)는 상기 메인발전기에 연결되게 설치됨으로써, 상기 메인엔진(101)이 가동될 경우 상기 메인발전기가 생산한 전기를 저장할 수도 있다. 상기 전력저장부(9)는 대용량의 전기저장장치 한 개일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 전기를 저장할 수 있으면 저용량의 전기저장장치가 복수개 연결된 것일 수도 있다. 이 경우, 상기 저용량의 전기저장장치는 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 상기 전력저장부(9)는 타측이 전선을 통해 상기 전기히터(7)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 전력저장부(9)는 상기 전기히터(7)가 가동될 경우, 상기 전기히터(7)에 전기를 공급할 수 있다. 상기 전기히터(7)는 상기 수요처(50)가 요구하는 스팀(H2O)의 양이 기설정된 기준스팀요구량을 초과하는 경우에 가동될 수 있다. 이 경우, 상기 전기히터(7)는 상기 전력저장부(9)에 저장된 전기를 이용하여 배기가스를 가열할 수 있다. 상기 기준스팀요구량은 상기 수요처(50)가 평균적으로 사용하는 스팀(H2O)의 양을 의미하며, 작업자에 의해 미리 설정될 수 있다. 상기 전기히터(7)는 상기 수요처(50)가 요구하는 스팀요구량에 따라 가동되거나 가동되지 않을 수 있다.The power storage unit 9 is for storing electricity. The power storage unit 9 may be connected to one of the plurality of auxiliary engines 3 and the fuel cell 81 via a wire. The power storage unit 9 may be an energy storage system capable of storing electricity. Accordingly, the power storage unit 9 can receive and store electricity produced by at least one of the plurality of auxiliary engines 3 and the fuel cell 81. [ Although not shown, the power storage unit 9 may be connected to the main power generator to store electricity generated by the main power generator when the main engine 101 is operated. The power storage unit 9 may be one large-capacity electric storage unit, but is not limited thereto, and a plurality of low-capacity electric storage units may be connected as long as electricity can be stored. In this case, the low-capacity electric storage devices may be connected in series or in parallel. The other side of the power storage unit 9 may be connected to the electric heater 7 through electric wires. Accordingly, the electric power storage unit 9 can supply electricity to the electric heater 7 when the electric heater 7 is activated. The electric heater 7 may be activated when the amount of steam (H 2 O) required by the customer 50 exceeds a predetermined reference steam demand. In this case, the electric heater 7 can heat the exhaust gas using the electricity stored in the electric power storage unit 9. The reference steam demand amount refers to the amount of steam (H 2 O) used on average by the demander 50, and can be set in advance by an operator. The electric heater 7 may not be operated or operated according to the steam demanded by the demander 50.

예컨대, 상기 전기히터(7)는 상기 수요처(50)가 요구하는 스팀(H2O)의 양이 기설정된 기준스팀요구량을 초과하면 가동될 수 있다. 이 경우, 상기 전기히터(7)는 상기 전력저장부(9)에 저장된 전기를 이용하여 가동될 수 있다. 이에 따라, 상기 전기히터(7)는 상기 합류부(6)에서 상기 이코노마이저(4)로 공급되는 배기가스를 가열할 수 있다.For example, the electric heater 7 may be operated when the amount of steam (H 2 O) required by the demander 50 exceeds a preset reference steam demand amount. In this case, the electric heater 7 can be operated using the electricity stored in the electric power storage unit 9. Accordingly, the electric heater 7 can heat the exhaust gas supplied to the economizer 4 from the confluent portion 6. [

예컨대, 상기 전기히터(7)는 상기 수요처(50)가 요구하는 스팀(H2O)의 양이 기설정된 기준스팀요구량 이하이면 가동되지 않을 수 있다. 이 경우, 상기 이코노마이저(4)가 생산하는 스팀(H2O)의 양으로 상기 수요처(50)가 요구하는 스팀(H2O)의 양을 만족시킬 수 있기 때문이다.For example, the electric heater 7 may not be operated if the amount of steam (H 2 O) required by the demander 50 is equal to or less than a predetermined reference steam demand amount. In this case, the amount of steam (H 2 O) produced by the economizer 4 can satisfy the amount of steam (H 2 O) required by the consumer 50.

따라서, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 다음과 같은 작용 효과를 도모할 수 있다.Therefore, the fuel cell system 8 according to the present invention can achieve the following operational effects.

첫째, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 상기 전기히터(7)가 가동되는 경우에만 상기 전력저장부(9)에 저장된 전기를 이용하여 배기가스를 가열하므로, 상기 전력저장부(9)에 저장된 전기가 낭비되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 상기 전기히터(7)의 사용수명을 증대시킬 수 있다.First, the fuel cell system 8 according to the present invention heats the exhaust gas using electricity stored in the electric power storage unit 9 only when the electric heater 7 is operated. Therefore, the electric power stored in the electric power storage unit 9, It is possible to prevent the electric power stored in the electric heater 7 from being wasted and to increase the service life of the electric heater 7.

둘째, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 상기 전력저장부(9)가 항해 중인 경우에는 상기 메인발전기로부터 전기를 공급받아 저장하고, 정박 중인 경우에는 상기 제1발전기, 상기 제2발전기, 및 상기 연료전지(81) 중 적어도 하나로부터 생산된 전기를 공급받아 저장할 수 있으므로, 상기 전기히터(7)를 가동시키기 위한 전기가 부족해지는 것을 방지할 수 있다.Second, in the fuel cell system 8 according to the present invention, when the power storage unit 9 is under sailing, electricity is supplied from the main power generator and stored, And the fuel cell 81, it is possible to prevent electricity from being consumed for operating the electric heater 7.

셋째, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 상기 전기히터(7)가 가동될 경우를 대비하여 상기 전력저장부(9)가 상시 전기를 저장하고 있으므로, 상기 제1보조엔진(31), 상기 제2보조엔진(32), 및 상기 연료전지(81) 중 적어도 하나가 손상 내지 파손되어 가동되지 못하는 경우에도 상기 전기히터(7)가 상기 전력저장부(9)에 저장된 전기를 이용하여 배기가스를 가열할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연료전지시스템(8)은 상기 수요처(50)가 요구하는 스팀(H2O)의 양이 많을 경우, 상기 전력저장부(9)에 저장된 전기를 이용하여 상기 전기히터(7)를 신속하게 가동시켜 상기 수요처(50)가 요구하는 스팀(H2O)의 양만큼 스팀(H2O)을 신속하게 공급할 수 있다.Third, the fuel cell system 8 according to the present invention stores electricity at all times in the power storage unit 9 in case the electric heater 7 is operated. Therefore, the first auxiliary engine 31, Even if at least one of the second auxiliary engine 32 and the fuel cell 81 is damaged or broken and can not be operated, the electric heater 7 can be used for the exhaust The gas can be heated. Therefore, when the amount of steam (H 2 O) required by the demander 50 is large, the fuel cell system 8 according to the present invention can use the electricity stored in the electric power storage unit 9, and enabling rapid operation 7) the steam (H 2 O) by the amount of steam (H 2 O) to the consumer (50) the request can be quickly supplied.

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 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Will be clear to those who have knowledge of.

1 : 선박
2 : 물공급부 3 : 보조엔진
4 : 이코노마이저 5 : 분기부
6 : 합류부 7 : 전기히터
8 : 연료전지시스템 9 : 전력저장부
31 : 제1보조엔진 31 : 제2보조엔진
41 : 제1이코노마이저 42 : 제2이코노마이저
81 : 연료전지 82 : 수소생성부
83 : 제어부
1: Ships
2: water supply part 3: auxiliary engine
4: Economizer 5:
6: junction 7: electric heater
8: Fuel cell system 9: Power storage unit
31: first auxiliary engine 31: second auxiliary engine
41: First Economizer 42: Second Economizer
81: fuel cell 82: hydrogen generation unit
83:

Claims (6)

선체에 설치되고 물을 공급하기 위한 물공급부;
상기 물공급부와 이격되게 설치되고, 전기를 생산하기 위한 복수개의 보조엔진;
상기 보조엔진들로부터 배출되는 보조엔진배기가스를 열원으로 상기 물공급부에서 공급되는 물을 가열하여 수요처가 요구하는 스팀(H2O)을 생성하기 위한 복수개의 이코노마이저;
연료를 저장하는 연료저장탱크에서 상기 보조엔진으로 공급되는 연료를 분기시키는 분기부;
상기 분기부에서 공급되는 연료 및 상기 이코노마이저에서 공급되는 스팀을 이용하여 전기를 생산하는 연료전지시스템;
상기 연료전지시스템에서 배출되는 연료전지배기가스 및 상기 보조엔진에서 상기 이코노마이저로 공급되는 보조엔진배기가스를 합류시키는 합류부; 및
상기 합류부와 상기 이코노마이저 사이에 위치하도록 설치되고, 전기를 이용하여 상기 합류부에서 공급되는 배기가스를 가열하기 위한 전기히터를 포함하고,
상기 연료전지시스템은,
상기 분기부에서 공급되는 연료와 상기 이코노마이저에서 공급되는 스팀을 개질반응시키는 개질기 및 연소기를 포함하는 수소생성부; 및
연료극(Anode), 공기극(Cathode), 및 상기 연료극(Anode)과 공기극(Cathode) 사이에 형성되는 전해질을 포함하여 전기를 생산하는 연료전지를 포함하며,
상기 전기히터에 의해 가열된 배기가스는 상기 이코노마이저가 생성하는 스팀(H2O)의 양이 증가하도록 상기 이코노마이저에 공급되는 것을 특징으로 하는 선박.
A water supply unit installed on the hull and supplying water;
A plurality of auxiliary engines installed to be spaced apart from the water supply unit and generating electricity;
A plurality of economizers for generating steam (H 2 O) required by a customer by heating water supplied from the water supply unit using the auxiliary engine exhaust gas discharged from the auxiliary engines as a heat source;
A branching portion for branching the fuel supplied to the auxiliary engine from a fuel storage tank for storing fuel;
A fuel cell system for generating electricity using fuel supplied from the branching portion and steam supplied from the economizer;
A merging unit for merging the fuel cell exhaust gas discharged from the fuel cell system and the auxiliary engine exhaust gas supplied from the auxiliary engine to the economizer; And
And an electric heater installed to be positioned between the merging unit and the economizer and for heating the exhaust gas supplied from the merging unit using electricity,
The fuel cell system includes:
A hydrogen generator including a reformer and a combustor for reforming the fuel supplied from the branch and the steam supplied from the economizer; And
A fuel cell comprising an anode, an anode, and an electrolyte formed between the anode and the cathode,
Wherein the exhaust gas heated by the electric heater is supplied to the economizer so that the amount of steam (H 2 O) produced by the economizer increases.
제1항에 있어서,
상기 전기히터는 상기 복수개의 보조엔진 및 상기 연료전지 중 적어도 하나가 생산한 전기를 이용하여 상기 이코노마이저에 공급되는 배기가스를 가열하는 것을 특징으로 하는 선박.
The method according to claim 1,
Wherein the electric heater heats the exhaust gas supplied to the economizer using electricity produced by at least one of the plurality of auxiliary engines and the fuel cell.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 보조엔진 및 상기 연료전지 중 적어도 하나가 생산한 전기를 저장하기 위한 전력저장부를 포함하고,
상기 전기히터는 상기 전력저장부에 연결되게 설치되되, 상기 수요처가 요구하는 스팀(H2O)의 양이 기설정된 기준스팀요구량을 초과하는 경우 상기 전력저장부에 저장된 전기를 이용하여 상기 이코노마이저에 공급되는 배기가스를 가열하는 것을 특징으로 하는 선박.
The method according to claim 1,
And a power storage unit for storing electricity produced by at least one of the plurality of auxiliary engines and the fuel cell,
Wherein the electric heater is installed to be connected to the electric power storage unit. When the amount of steam (H 2 O) required by the customer is greater than a preset reference steam consumption amount, the electricity stored in the electric power storage unit is used to charge the electric power to the economizer And the exhaust gas to be supplied is heated.
연료를 저장하는 연료저장탱크에서 전기를 생산하기 위한 복수개의 보조엔진으로 공급되는 연료를 분기시키는 분기부에서 공급되는 연료와 상기 보조엔진들로부터 배출되는 보조엔진배기가스를 열원으로 물을 공급하기 위한 물공급부에서 공급되는 물을 가열하여 수요처가 요구하는 스팀(H2O)을 생성하기 위한 복수개의 이코노마이저에서 공급되는 스팀을 개질반응시키는 개질기 및 연소기를 포함하는 수소생성부; 및
연료극(Anode), 공기극(Cathode), 및 상기 연료극(Anode)과 공기극(Cathode) 사이에 형성되는 전해질을 포함하여 전기를 생산하는 연료전지를 포함하고,
상기 연료전지에서 배출되는 연료전지배기가스 및 상기 보조엔진에서 상기 이코노마이저로 공급되는 보조엔진배기가스를 합류시키는 합류부와 상기 이코노마이저 사이에 위치하도록 설치되고 전기를 이용하여 상기 합류부에서 공급되는 배기가스를 가열하기 위한 전기히터에 의해 가열된 배기가스는 상기 이코노마이저가 생성하는 스팀(H2O)의 양이 증가하도록 상기 이코노마이저에 공급되는 것을 특징으로 하는 연료전지시스템.
A fuel supply system for supplying fuel to a plurality of auxiliary engines for producing electricity in a fuel storage tank for storing fuel, the fuel being supplied from a branching portion for branching the fuel supplied to the auxiliary engines and the auxiliary engine exhaust gas discharged from the auxiliary engines, A hydrogen generator including a reformer and a combustor for reforming steam supplied from a plurality of economizers for generating steam (H 2 O) required by a customer by heating water supplied from a water supplier; And
A fuel cell including an anode, an anode, and an electrolyte formed between the anode and the cathode,
A fuel cell exhaust gas discharged from the fuel cell and a subsidiary engine exhaust gas supplied to the economizer from the auxiliary engine; and an exhaust gas supply unit installed to be positioned between the economizer and supplied from the merging unit using electricity, Is supplied to the economizer so that the amount of steam (H 2 O) produced by the economizer is increased.
제4항에 있어서,
상기 전기히터는 상기 복수개의 보조엔진 및 상기 연료전지 중 적어도 하나가 생산한 전기를 이용하여 상기 이코노마이저에 공급되는 배기가스를 가열하는 것을 특징으로 하는 연료전지시스템.
5. The method of claim 4,
Wherein the electric heater heats the exhaust gas supplied to the economizer using electricity produced by at least one of the plurality of auxiliary engines and the fuel cell.
제4항에 있어서,
상기 복수개의 보조엔진 및 상기 연료전지 중 적어도 하나가 생산한 전기를 저장하기 위한 전력저장부를 포함하고,
상기 전기히터는 상기 전력저장부에 연결되게 설치되되, 상기 수요처가 요구하는 스팀(H2O)의 양이 기설정된 기준스팀요구량을 초과하는 경우 상기 전력저장부에 저장된 전기를 이용하여 상기 이코노마이저에 공급되는 배기가스를 가열하는 것을 특징으로 하는 연료전지시스템.
5. The method of claim 4,
And a power storage unit for storing electricity produced by at least one of the plurality of auxiliary engines and the fuel cell,
Wherein the electric heater is installed to be connected to the electric power storage unit. When the amount of steam (H 2 O) required by the customer is greater than a preset reference steam consumption amount, the electricity stored in the electric power storage unit is used to charge the electric power to the economizer And the exhaust gas to be supplied is heated.
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