KR20190023731A - 액화가스 충전방법 및 충전설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액화가스 충전방법 및 충전설비에 관한 것으로, 구체적으로는, LNG 연료 차량 등 액화가스를 직접 필요로 하는 액화가스 수요처에 액화가스를 충전시켜줄 수 있으며, 결합 및 해제 또는 이동이 간편한 액화가스 충전방법 및 충전설비에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액화가스 충전방법은, 액화가스 수요처에 액화가스를 공급하기 위한 액화가스 충전모듈을 마련하는 단계; 액화가스를 저장하고 있는 탱크 컨테이너를 상기 액화가스 충전모듈과 연결하는 단계; 및 상기 탱크 컨테이너에 저장된 액화가스를 상기 액화가스 충전모듈을 통하여 상기 액화가스 수요처에 공급하는 단계;를 포함하며, 상기 탱크 컨테이너는 상기 액화가스 충전모듈과 연결된 상태로 고정되어 있지 않고, 상기 탱크 컨테이너에 저장된 액화가스가 소진되면, 액화가스가 소진된 빈 탱크 컨테이너는 액화가스가 저장되어 있는 새로운 탱크 컨테이너로 교체하는 것을 특징으로 한다.

Description

액화가스 충전방법 및 충전설비 {Liquefied Gas Charging Method and System}

본 발명은 액화가스 충전방법 및 충전설비에 관한 것으로, 구체적으로는, LNG 연료 차량 등 액화가스를 직접 필요로 하는 액화가스 수요처에 액화가스를 충전시켜줄 수 있으며, 결합 및 해제 또는 이동이 간편한 액화가스 충전방법 및 충전설비에 관한 것이다.

액화가스는 상온·상압 조건에서 가스 상태로 존재하는 유체를 압축 및 냉각시켜 액체 상태로 변화시킨 것으로 가스 상태일 때보다 액체 상태일 때 그 부피가 현저히 줄어들어 원거리를 운반하기에도 용이하다. 예를 들어, LNG(Liquefied Natural Gas)는 천연가스를 액화시킨 것으로 가스 상태일 때보다 액체 상태일 때 그 부피가 약 1/600로 줄어든다. 그러므로 천연가스는 LNG 상태로 운반하고 저장하는 것이 보편적이다.

이러한 액화가스, 특히 LNG는 그 수요량이 근래 전 세계적으로 급증하고 있다. LNG는 연소 시 배출되는 대기오염 물질이 거의 없는 친환경 연료이므로, 자동차, 선박 등 여러 분야에서 각광받고 있다. LNG를 주 연료로써 사용한다면 탄소배출, 미세먼지 등 환경오염 문제를 해결하는 데 효과적인 대응방안이 될 수 있을 것으로 기대된다.

LNG를 연료로 사용하는 차량이 대중화, 상용화되기 위해서는, 종래의 석유 등 연료유를 충전하기 위한 충전소가 많이 설치되어 운영되고 있는 방식과 같이, 특정 위치에 LNG 충전소를 마련하고, LNG 연료차량이 LNG 충전이 필요할 경우 LNG를 충전소로 이동하여 LNG를 충전받을 수 있도록 해야 한다.

이러한 LNG 충전소 내에는 LNG 저장탱크, LNG 공급장치 및 디스펜서 등의 LNG 충전설비가 부지에 고정되어 설치된다.

LNG 충전소를 운영하면서 LNG 저장탱크에 저장된 LNG는 점차 소진된다. 소진된 LNG를 채워주기 위해서는, 탱크로리 등을 이용하여 LNG 공급처, 예를 들어, LNG 터미널 내의 LNG 하역장에서, 탱크로리에 LNG를 충전하고, 탱크로리를 이용하여 LNG 충전소로 LNG를 운반하며, 운반된 LNG는 탱크로리로부터 LNG 충전소의 LNG 저장탱크로 채워주는 작업이 수반된다.

그러나 이와 같이 LNG를 탱크로리 등 운반차량을 이용하여 직접 운송하는 경우에는, 고정식 LNG 저장탱크의 쿨 다운 작업 등 요구되는 전후 공정 단계가 많으며, 탱크로리로부터 LNG 충전소에 설치되어 있는 고정식 LNG 저장탱크로 LNG를 이송하는 시간이 오래 걸린다. 그뿐 아니라, 이때 LNG는 탱크로리와 고정식 LNG 저장탱크의 압력차를 이용하여 이송하기 때문에, 이송 중에 고정식 LNG 저장탱크의 압력을 낮춰주기 위해 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)를 대기 중으로 방출해야만 하므로, 가스의 손실이 발생하며, 이는 온실가스의 배출이라는 환경적인 문제를 야기하고, 화재의 위험이 내재되어 있다.

또한, 고정식 LNG 저장탱크에 운반차량을 이용하여 LNG를 공급해주는 방식은, 경제성을 맞추기 위해 일정 규모 이상의 LNG 저장 용량을 가지는 LNG 충전소를 구축해야 한다. 그리고, 현장 상황에 맞도록, 현장에서 직접 탱크와 배관을 설치하여야 하기 때문에, 표준화를 통한 비용절감이 불가능하고, 인프라 구축에 많은 비용이 요구되므로 보급에 어려움이 있었다.

뿐만 아니라, LNG 연료차량이 대중화 되기 전의 초기 시장 단계에서, 이러한 고가의 LNG 충전소를 설치하는 것은 경제성이 맞지 않아 사업자로부터 LNG 충전설비의 설치를 꺼리게 함으로써, LNG 연료차량의 대중화를 더욱 어렵게 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, LNG를 운반차량을 이용하여 직접 운송하되, 운반차량으로부터 현장의 고정식 저장탱크에 옮겨 담는 작업이 필요하지 않은, 간편하고 안전한 공급 방식을 제공하고, 예측이 어려운 LNG의 수요와 초기 LNG 충전 사업 시장에 대응하기 위해, 설치 및 이동이 편리한 액화가스 충전방법 및 충전설비를 제공하고자 하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스 수요처에 액화가스를 공급하기 위한 액화가스 충전모듈을 마련하는 단계; 액화가스를 저장하고 있는 탱크 컨테이너를 상기 액화가스 충전모듈과 연결하는 단계; 및 상기 탱크 컨테이너에 저장된 액화가스를 상기 액화가스 충전모듈을 통하여 상기 액화가스 수요처에 공급하는 단계;를 포함하며, 상기 탱크 컨테이너는 상기 액화가스 충전모듈과 연결된 상태로 고정되어 있지 않고, 상기 탱크 컨테이너에 저장된 액화가스가 소진되면, 액화가스가 소진된 빈 탱크 컨테이너는 액화가스가 저장되어 있는 새로운 탱크 컨테이너로 교체하는, 액화가스 충전방법이 제공된다.

바람직하게는, 상기 탱크 컨테이너는 베이스 상에 교체 가능하도록 설치되고, 상기 탱크 컨테이너의 교체는, 상기 탱크 컨테이너를 상기 탱크 컨테이너를 운송하는 운반수단으로부터 상기 베이스로 이동시키거나, 상기 베이스로부터 상기 운반수단으로 이동시키는 상하역장치를 이용하여 상호 교환시킬 수 있다.

바람직하게는, 상기 상하역장치는 2개 이상 마련하여, 상기 베이스에 설치된 하나 이상의 탱크 컨테이너 중 어느 하나의 탱크 컨테이너에 저장된 액화가스가 소진되면, 액화가스가 저장되어 있는 다른 하나의 탱크 컨테이너를 이용하여 액화가스 수요처로 액화가스를 공급하도록 하여, 상기 탱크 컨테이너의 교체 중에도 상기 액화가스 수요처로의 액화가스 공급이 중단되지 않도록 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 상하역장치는 1개 이상 마련하여, 상기 탱크 컨테이너로부터 상기 액화가스 수요처로 공급하는 액화가스 중 일부를 버퍼탱크에 저장하고, 상기 탱크 컨테이너의 교체 중에는 상기 버퍼탱크에 저장된 액화가스를 상기 수요처로 공급하도록 하여, 상기 탱크 컨테이너의 교체 중에도 상기 액화가스 수요처로의 액화가스 공급이 중단되지 않도록 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 탱크 컨테이너를 교체할 때에는, 상기 빈 탱크 컨테이너와 액화가스 충전모듈의 연결은 해제하고, 상기 액화가스가 저장되어 있는 탱크 컨테이너를 액화가스 충전모듈과 연결할 수 있다.

바람직하게는, 상기 탱크 컨테이너로부터 상기 액화가스 수요처로 액화가스가 공급되는 액화가스 공급라인으로부터 분기되어 상기 탱크 컨테이너로 연결되는 잔류 액화가스 회수라인을 통하여, 상기 탱크 컨테이너로부터 상기 액화가스 수요처로의 액화가스 공급이 중단되었을 때, 상기 액화가스 공급라인에 잔류하는 액화가스를 상기 잔류 액화가스의 증기압에 의해 액체 상태로 상기 탱크 컨테이너로 회수할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 액화가스를 저장하는 탱크 컨테이너; 및 상기 탱크 컨테이너에 저장된 액화가스가 액화가스 수요처로 공급되도록 하는 액화가스 충전모듈;을 포함하여, 상기 탱크 컨테이너에 저장된 액화가스는 상기 액화가스 충전모듈을 통하여 상기 액화가스 수요처로 공급되고, 상기 탱크 컨테이너는 상기 액화가스 충전모듈과 연결된 상태로 고정되어 있지 않고, 상기 탱크 컨테이너에 저장된 액화가스가 소진되면 액화가스가 저장되어 있는 새로운 탱크 컨테이너로 교체되는, 액화가스 충전설비가 제공된다.

바람직하게는, 상기 액화가스 충전모듈은, 상기 탱크 컨테이너와 액화가스 충전모듈을 연결하는 액화가스 공급라인;을 포함하고, 상기 액화가스 공급라인은, 상기 탱크 컨테이너가 교체될 때, 액화가스가 소진된 빈 탱크 컨테이너와의 연결이 해제되고, 교체된 새로운 탱크 컨테이너와 연결될 수 있다.

바람직하게는, 상면에 상기 탱크 컨테이너가 교체 가능하도록 설치되는 베이스;를 포함하며, 상기 탱크 컨테이너를, 상기 탱크 컨테이너를 운송하는 운반차량으로부터 베이스로 이동시키거나, 상기 베이스로부터 상기 운반차량으로 이동시키는 상하역장치;를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 상하역장치는 2개 이상 마련되어, 상기 액화가스 충전모듈과 연결된 탱크 컨테이너에 저장된 액화가스가 소진되면, 상기 액화가스가 소진된 빈 탱크 컨테이너가 교체되는 동안, 다른 하나의 탱크 컨테이너에 저장된 액화가스가 상기 액화가스 수요처로 공급될 수 있다.

바람직하게는, 상기 상하역장치는 1개 이상 마련되고, 상기 액화가스 충전모듈은, 상기 탱크 컨테이너로부터 배출되어 상기 액화가스 수요처로 공급되는 액화가스의 일부를 저장하는 버퍼탱크;를 더 포함하여, 상기 액화가스가 소진된 빈 탱크 컨테이너가 교체되는 동안, 상기 버퍼탱크에 저장된 액화가스가 상기 액화가스 수요처로 공급될 수 있다.

바람직하게는, 상기 액화가스 충전모듈은, 상기 액화가스 충전모듈에서 생성된 증발가스가 상기 탱크 컨테이너로 회수되도록 상기 탱크 컨테이너로 연결되는 회수라인;을 더 포함하고, 상기 회수라인은, 상기 탱크 컨테이너가 교체될 때, 액화가스가 소진된 빈 탱크 컨테이너와의 연결이 해제되고, 교체된 새로운 탱크 컨테이너와 연결될 수 있다.

바람직하게는, 상기 액화가스 충전모듈은, 상기 액화가스 공급라인으로부터 분기되어 상기 회수라인으로 연결되며, 상기 액화가스 공급라인에 잔류하는 액화가스가 상기 탱크 컨테이너로 회수되도록 하는 잔류 액화가스 회수라인;을 더 포함하고, 상기 잔류 액화가스는, 상기 액화가스 수요처로의 액화가스 공급이 중단되었을 때, 상기 잔류 액화가스의 증기압에 의해, 상기 잔류 액화가스 회수라인을 따라 액체 상태로 회수될 수 있다.

본 발명에 따른 액화가스 충전방법 및 충전설비는, 액화가스 충전설비를 탈·부착이 용이한 이동식으로 마련함으로써, 고정식 충전설비에 비해 설치비 및 운영비를 절감할 수 있어 액화가스 연료차량의 보급을 확대할 수 있다.

또한, 액화가스 탱크 컨테이너, 상하역장치 및 액화가스 충전모듈이 모두 탈·부착이 가능하고 이동성을 가지는 분리형으로 마련됨으로써, 액화가스 충전설비의 설치기간을 단축시킬 수 있고, 액화가스 충전설비의 이동 설치가 용이하다.

또한, 탱크 컨테이너를 교체식으로 마련하고 상하역장치를 구비함으로써, 종래 고정식 저장탱크에 액화가스를 보충하는 작업이 불필요하므로 액화가스의 보충작업이 간편해지고, 액화가스 저장탱크로 액화가스를 채워주는 시간이 줄어든다.

또한, 고정식 저장탱크에 액화가스를 보충해주는 과정이 불필요하므로, 탱크와 탱크 사이에 액화가스를 이송하는 과정에서 발생하는 증발가스를 대기 중으로 방출할 필요가 없기 때문에, 그에 따른 증발가스의 낭비를 감소시킬 수 있으며, 온실가스 배출이라는 환경문제를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 액화가스 충전방법 및 충전설비는, 액화가스 수요처로 액화가스를 공급해 준 후, 다음 수요가 발생할 때까지 액화가스 공급라인 상에 잔류하고 있는 액화가스를 액체 상태로, 펌프 등 별도의 동력 없이 회수할 수 있다.

또한, 잔류 액화가스를 액체상태로 회수함으로써 저장탱크의 압력상승률을 낮출 수 있으며, 탱크의 교체 주기가 길어지고, 저장탱크를 안전하게 운용할 수 있다.

또한, 액화가스 수요처로 공급되는 액화가스 중에 기체 상태의 증발가스를 효과적으로 분리하여 저장탱크로 회수하고, 액체 상태의 액화가스만을 수요처로 공급하므로 신뢰성이 높고 경제적이다.

또한, 액화가스 충전설비를 모듈 형태로 마련함으로써, 액화가스 충전설비를 구성하는 배관의 길이가 짧아지므로 증발가스 생성량이 감소된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 충전설비를 간략하게 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하역장치를 간략하게 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이송대차를 간략하게 도시한 사시도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 충전설비의 액화가스 저장탱크의 교체에 따른 작동상태를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하역장치가 2개 마련되는 경우를 도시한 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 충전모듈을 간략하게 나타내는 도면으로서, 액화가스가 수요처에 공급되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 충전모듈을 나타내는 도면으로서, 액화가스 공급라인을 쿨-다운시키는 상태를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 충전모듈을 나타내는 도면으로서, 잔류 액화가스를 회수하는 상태를 나타내는 도면이다.

본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

이하, 도 1 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 충전방법 및 충전설비를 설명하기로 한다.

하기 실시예에서는 액화가스로써 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)를 예로 들어 설명하기로 하며, 액화가스 저장탱크는 LNG를 저장하는 LNG 탱크 컨테이너, 액화가스 수요처는 액화가스 연료차량, 특히, LNG를 연료로 사용하는 LNG 연료차량인 것을 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 다양한 액화가스(Liquefied Gas)에도 적용될 수 있으며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있고, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 충전설비는, 도 1에 도시된 바와 같이, LNG를 저장하는 LNG 탱크 컨테이너(T);와 LNG 운반차량(TV)으로부터 본 실시예의 액화가스 충전설비가 설치된 부지(이하, 'LNG 충전소'라 함.)의 지정된 위치로 LNG 탱크 컨테이너(T)를 하역하고, 지정된 위치로부터 LNG 운반차량(TV)으로 LNG 탱크 컨테이너(T)를 싣는 상하역장치(loading and unloading apparatus)(L);와 LNG 탱크 컨테이너(T)와 탈·부착이 가능하고 LNG 탱크 컨테이너(T)로부터 LNG 수요처, 본 실시예에서 LNG 연료차량(FV)으로 LNG가 공급되도록 하는 LNG 충전 모듈(C);을 포함한다.

본 실시예의 LNG 탱크 컨테이너(T)는, 규격화된 ISO(International Organization for Standardization) LNG 탱크 컨테이너(T)일 수 있다.

본 실시예에서 LNG 탱크 컨테이너(T)는, LNG 탱크 컨테이너(T)를 LNG 운반선(미도시) 등 LNG 공급처로부터 LNG 충전소로 또는 LNG 충전소로부터 LNG 공급처로 운송하는 LNG 운반차량(TV)에 의해 운송된다. LNG 운반차량(TV)에 의해 LNG 공급처로부터 LNG 충전소로 운송된 LNG 탱크 컨테이너(T)는 상하역장치(L)를 이용하여 LNG 운반차량(TV)으로부터 LNG 충전소의 지정된 위치, 본 실시예에서 후술할 베이스(100)로 하역된다. 지정된 위치로 하역된 LNG 탱크 컨테이너(T)는 LNG 충전모듈(C)과 결합되고, LNG 탱크 컨테이너(T)와 LNG 충전모듈(C)이 결합되면, LNG 충전을 필요로 하는 LNG 연료차량(FV)으로 LNG를 공급해줄 수 있다.

LNG 연료차량(FV)으로 LNG를 공급해줌으로써 LNG 탱크 컨테이너(T)에 저장된 LNG가 소진되면, LNG 탱크 컨테이너(T)와 LNG 충전모듈(C)과의 결합이 해제될 수 있고, 빈 LNG 탱크 컨테이너(T)는 상하역장치(L)를 이용하여 베이스(100)로부터 LNG 운반차량(TV)으로 실어진다.

빈 LNG 탱크 컨테이너(T)가 LNG 운반차량(TV)에 실어지면, 지정된 위치에는 상술한 바와 같이 LNG가 가득 채워진 새로운 LNG 탱크 컨테이너(T)로 교체 설치될 수 있고, LNG가 가득찬 새로운 LNG 탱크 컨테이너(T)와 LNG 충전모듈(C)을 결합하여 LNG 연료차량(FV)으로 LNG를 공급할 수 있다.

먼저, 본 실시예의 상하역장치(L)를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

본 실시예의 상하역장치(L)는, LNG 탱크 컨테이너(T)를 올려놓을 수 있도록 지면에 설치되는 베이스(100);와 베이스(100)로부터 베이스(100) 전방 지점 사이를 전후 이동 가능하게 설치되는 이송대차(200);와, 베이스(100)와 이송대차(200) 사이에 설치되어 이송대차(200)를 이송시키는 대차이송장치;와, 이송대차(200)의 전후 헤드부(214)에 설치되어 LNG 탱크 컨테이너(T)를 클램핑하는 클램핑 장치;를 포함한다.

베이스(100)는, 평평한 상면에 LNG 탱크 컨테이너(T)를 올려놓을 수 있도록 된 프레임으로서, LNG 탱크 컨테이너(T)의 하중을 안정적으로 지지할 수 있도록 구성된다.

베이스(100)는, 베이스(100)의 상면에 LNG 탱크 컨테이너(T)를 올려놓을 때 LNG 탱크 컨테이너(T)가 항상 일정한 위치에 정확하게 탑재될 수 있고, 탑재된 상태를 안정적으로 유지할 수 있도록 구성된다.

이송대차(200)는, 전방 및 후방으로 이동되는 하부대차(210);와 하부대차(210)의 상부에 설치되어 승강 및 하강 작동할 수 있는 승강부(220)를 포함한다.

도 3을 참조하면, 하부대차(210)는, 네 모서리부에 직립 설치되는 4개의 컬럼(211);과 컬럼(211)들을 연결하여 요구 강성을 만족하면서 형상을 유지하도록 하는 다수의 연결프레임(212);을 포함하여 구성된다.

단, 연결프레임(212)은, 이송대차(200)가 베이스(100)로부터 LNG 운반차량(TV) 쪽으로 전진 이동할 때 LNG 운반차량(TV)에 탑재되어 있는 LNG 탱크 컨테이너(T)와 충돌하지 않도록 전방의 좌우 컬럼(211) 사이에는 설치되지 않는다.

도 3을 참조하면, 승강부(220)는, 하부대차(210)의 컬럼(211)들에 각각 대응되는 4개의 컬럼(221);과 컬럼(221)들을 연결하며 설계된 형상을 이루면서 구조적 강성을 유지하도록 하는 다수의 연결프레임(222);을 포함하여 구성된다.

본 실시예의 이송대차(200)는, 하부대차(210)의 컬럼(211) 내부에 승강부(22)의 컬럼(221)을 지지하는 유압실린더가 내장될 수 있고 따라서, 하부대차(210)의 컬럼(211)에 승강부(220)의 컬럼(221)이 삽입되어 텔레스코픽 방식으로 작동될 수 있다. 즉, 유압실린더에 유압이 공급되어 피스톤로드가 돌출되면 승강부(220)가 상승하고, 유압실린더로부터 유압이 배출되어 피스톤로드가 인입되면 승강부(220)가 하강한다.

이송대차(200)는, 베이스(100)에 LNG 탱크 컨테이너(T)가 올려졌을 때 LNG 탱크 컨테이너(T)의 양측면 및 상부를 둘러쌀 수 있는 크기로 제작될 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 이송대차(200)는, 하부대차(210)의 컬럼(211) 하단에 각각 구비되는 복수의 휠(213a, 213b);을 포함할 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상술한 이송대차(200)의 복수의 휠(213a, 213b)에 대응하여 베이스(100)의 전방 양측 지면과 몸체 양측부 하측에 각각 설치되는 가이드레일(110, 120);이 휠(213a, 213b)을 지지하고 이동을 안내할 수 있다.

또한, 본 실시예의 대차이송장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 유압실린더(310);를 이용하여 구성될 수 있다.

유압실린더(310)의 실린더바디(311)는 이송대차(200)의 하부대차(210) 양 측부의 내측에 장착되고, 실린더바디(311)로부터 돌출된 피스톤로드(312)의 단부는 베이스(100)의 후단에 고정된다.

따라서, 유압펌프(미도시)의 작동 제어를 통해 실린더바디(311)로부터 피스톤로드(312)를 돌출시키거나, 실린더바디(311)로 피스톤로드(312)를 인입시킴으로써 이송대차(200)를 전방 및 후방으로 이동시킬 수 있다. 즉, 피스톤로드(312)가 돌출되면 이송대차(200)는 전방으로 이동하고, 피스톤로드(312)가 인입되면 이송대차(200)는 후방으로 이동한다.

도 3에는 대차이송장치가 유압실린더(310)를 이용하여 구성되는 것을 예로 들어 도시하였으나, 본 발명에 따른 대차이송장치는, 스크류를 이용하여 구성되는 방식, 스프라켓과 체인을 이용하여 구성되는 방식 등 다양한 방식으로 구성될 수 있다.

이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여, 상술한 상하역장치(L)를 이용하여 LNG 탱크 컨테이너(T)를 LNG 운반차량(TV)으로부터 베이스(100)에 하역하는 과정을 설명하기로 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 대기상태에서 이송대차(200)는 베이스(100) 쪽에 위치하여 베이스(100)를 둘러싸고 있다. 그 상태에서 LNG 탱크 컨테이너(T)를 실은 LNG 운반차량(TV)이 LNG 탱크 컨테이너(T)를 하역하기 위해 베이스(100)의 전방으로 접근한다.

LNG 운반차량(TV)이 정지하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 이송대차(200)가 LNG 운반차량(TV)에 탑재되어 있는 LNG 탱크 컨테이너(T)를 둘러싸는 위치까지 이동한다. 그 후, 클램핑 장치의 위치를 제어하여 LNG 탱크 컨테이너(T)와의 결합 위치와 일치시키고, 도 6에 도시된 바와 같이, 승강부(220)를 하강시킨다.

승강부(220)가 하강하면 클램핑 장치와 LNG 탱크 컨테이너(C)의 클램핑이 이루어진다. 클램핑 장치와 LNG 탱크 컨테이너(C)의 클램핑이 완료되면, 도 7에 도시된 바와 같이, 승강부(220)를 상승시킨다.

이때, LNG 탱크 컨테이너(C)는 승강부(220)에 설치된 클램핑 장치에 클램핑된 상태이므로 승강부(220)가 상승하면 LNG 탱크 컨테이너(T)는 승강부(220)와 함께 상승한다.

LNG 탱크 컨테이너(T)를 들어올린 상태의 이송대차(200)가 베이스(100) 쪽으로 복귀한 후, 도 8에 도시된 바와 같이, 승강부(220)가 하강하면, 베이스(100) 상부에 LNG 탱크 컨테이너(T)를 올려 놓을 수 있다.

이때, 클램핑 장치의 위치를 제어하여 LNG 탱크 컨테이너(T)의 좌우 위치를 조절함으로써 LNG 탱크 컨테이너(T)를 베이스(100) 상의 정확한 위치에 내려놓을 수 있다.

이와 같이, LNG 운반차량(TV)이 운송해 온 LNG 탱크 컨테이너(T)를 상하역장치(L)를 이용하여 베이스(100)에 올려놓으면, 승강부(220)는 상승하여 대기상태에 있게 된다.

이후, LNG 탱크 컨테이너(T)는 LNG 충전모듈(C)과 연결되며, LNG 탱크 컨테이너(T)로부터 LNG 연료차량(FV)으로 LNG를 공급해줄 수 있다. 또는 승강부(220)가 하강한 상태에서 LNG 탱크 컨테이너(T)와 LNG 충전모듈(C)이 연결되어, LNG 탱크 컨테이너(T)로부터 LNG 연료차량(FV)으로 LNG를 공급해줄 수도 있다.

사용이 완료된 LNG 탱크 컨테이너(T)를 베이스(100)로부터 LNG 운반차량(TV)으로 싣는 과정은 상술한 하역하는 과정의 역순이므로 별도의 설명은 생략하기로 한다.

따라서, 본 실시예에 따르면, 상하역장치(L)를 이용하여 운송용기인 LNG 탱크 컨테이너(T)를 그대로 하역하여 LNG 저장용기로 사용하는 등 LNG 탱크 컨테이너(T) 자체를 교체하는 방식으로 현장에 LNG를 공급해줌으로써, 종래에 현장에서 고정식 LNG 저장탱크로 LNG를 공급하는 과정이 생략된다.

고정식 LNG 저장탱크로 LNG를 공급해주는 과정은 압력차를 이용하여 LNG가 고정식 LNG 저장탱크에 채워지도록 하는데, 본 실시예에 따르면, 이 과정에서 증발가스나 플래시 가스(flash gas)가 대량으로 발생함으로써 손실되는 LNG의 양을 현저히 줄일 수 있고, 저장탱크의 압력이 급격히 상승하는 것을 방지할 수 있으며 LNG의 공급시간이 감소된다.

또한, 도 1 내지 도 8에는 상하역장치(L)가 한 개만 마련되는 것을 예로 들어 도시하였으나, 도 9에 도시된 바와 같이, 상하역장치(L)가 2개 이상 마련될 수도 있다. 상하역장치(L)가 2개 이상 마련되면, LNG 탱크 컨테이너(T)의 교체 작업 시에도 LNG 수요처로의 LNG 공급을 중단하지 않고 연속적으로 LNG를 LNG 수요처로 공급할 수 있게 된다.

예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 상하역장치(L)가 2개 마련되면, 2개의 상하역장치(L) 각각에 의해 베이스(10)로 하역된 2개의 LNG 탱크 컨테이너(T)와 후술할 LNG 충전모듈(C) 하나가 연결되고, 2개의 LNG 탱크 컨테이너(T)로부터 LNG 수요처로 LNG를 공급할 수 있다.

이때, 2개의 LNG 탱크 컨테이너(T)와 LNG 충전모듈(C)을 연결하는 라인이 모두 개방되어 2개의 LNG 탱크 컨테이너(T)로부터 LNG 수요처로 LNG가 동시에 공급되도록 운영할 수 있다. 또는 하나의 LNG 탱크 컨테이너(T)로부터 LNG 수요처로의 LNG 공급이 끝나면, LNG가 소진된 빈 LNG 탱크 컨테이너(T)의 교체 작업을 실시하는 동안 나머지 하나의 LNG 탱크 컨테이너(T)로부터 LNG 수요처로 LNG를 공급하도록 운영할 수도 있다.

본 실시예에서, 상하역장치(L)는 2개 이상 마련되는 것이 바람직하나, LNG를 저장할 수 있도록 일정 용량을 갖는 LNG 버퍼탱크(미도시)를 더 구비함으로써, 상하역장치(L)를 하나만 마련하고도 LNG 탱크 컨테이너(T)의 교체 작업 시, LNG 수요처로의 LNG 공급을 중단하지 않고 연속적으로 실시할 수도 있다.

예를 들어, LNG 탱크 컨테이너(T)와 후술할 LNG 충전모듈(C)의 기액분리기(20) 사이에 LNG 버퍼탱크를 마련하고, LNG 탱크 컨테이너(T)로부터 일정량의 LNG가 LNG 버퍼탱크에 저장되도록 하고, LNG 탱크 컨테이너(T)의 교체 작업 중에, LNG 탱크 컨테이너(T)와 LNG 공급라인(LL)의 연결이 해제되더라도 LNG 버퍼탱크로부터 LNG 수요처로 LNG를 공급할 수 있도록 할 수 있다.

또한, 본 실시예의 상하역장치(L)는 각 구성요소가 결합 및 해제가 가능한 조립식으로 마련될 수 있고, 또는 모듈 형태로써 현장에 설치 및 이동이 용이하도록 마련될 수도 있다. 즉, 본 실시예에 따른 상하역장치(L)는 이동성을 가지도록 마련되어 설치 위치를 간편하게 변경할 수 있다.

이하, 도 10 내지 12를 참조하여 본 실시예에 따른 LNG 충전모듈(C)를 설명하기로 한다.

본 실시예에 따른 LNG 충전모듈(C)은 LNG 탱크 컨테이너(T)와 LNG 충전모듈(C)을 연결하는 LNG 공급라인(LL);을 포함하며, LNG 공급라인(LL)은 LNG 탱크 컨테이너(T)에 저장된 LNG를 필요로 하는 LNG 수요처, 본 실시예에서 LNG를 연료로 사용하는 LNG 연료차량(FV)까지 연장될 수 있다. 즉, LNG는 LNG 공급라인(LL)을 따라 LNG 탱크 컨테이너(T)로부터 LNG 연료차량(FV)으로 공급된다.

또한, 본 실시예에 따른 LNG 충전모듈(C)은, LNG 공급라인(LL)을 유동하는 LNG 또는 LNG 공급라인(LL)에서 생성된 증발가스가 LNG 탱크 컨테이너(T)로 회수되도록 LNG 충전모듈(C)로부터 LNG 탱크 컨테이너(T)로 연결되는 회수라인(DL);을 더 포함한다.

회수라인(DL)으로는 LNG 공급라인(LL)으로부터 LNG 탱크 컨테이너(T)로 다시 회수되는 액체 상태의 LNG 또는 LNG 공급라인(LL)에서 생성된 기체 상태의 증발가스 및 LNG와 증발가스가 혼합된 기액혼합물이 유동할 수 있다.

본 실시예의 LNG 공급라인(LL)과 회수라인(DL)은 LNG 탱크 컨테이너(T)와 탈·부착이 가능하도록 구비된다.

즉, 본 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이 상하역장치(L)를 이용하여 LNG 운반차량(TV)으로부터 베이스(100)로 LNG 탱크 컨테이너(T)가 하역되면, LNG 공급라인(LL) 및 회수라인(DL)을 LNG 탱크 컨테이너(T)로 연결함으로써 LNG 수요처로 LNG를 공급할 수 있는 상태가 된다.

마찬가지로, LNG 탱크 컨테이너(T)로부터 LNG 수요처로 LNG를 공급해줌으로써 LNG 탱크 컨테이너(T)에 저장된 LNG가 모두 소진되면, 빈 LNG 탱크 컨테이너(T)로부터 LNG 공급라인(LL) 및 회수라인(DL)의 연결을 해제하고, 상하역장치(L)를 이용하여 빈 LNG 탱크 컨테이너(T)를 LNG 운반차량(TV)에 싣게 된다.

LNG 운반차량(TV) 및 상하역장치(L)를 이용하여 빈 LNG 탱크 컨테이너(T)가 새로운 LNG 탱크 컨테이너(T)로 교체되면, 새로운 LNG 탱크 컨테이너(T)에 LNG 공급라인(LL)과 회수라인(DL)이 연결될 수 있다.

LNG 공급라인(LL)은 LNG 탱크 컨테이너(T)의 측면에 연결될 수 있고, 구체적으로는 측면의 하부에 연결될 수 있다. 또한, 회수라인(DL)은 LNG 탱크 컨테이너(T)의 상부에 연결될 수 있다.

여기서, LNG 운반차량(TV)으로부터 하역된 LNG 탱크 컨테이너(T)는 LNG가 가득 찬 LNG 탱크 컨테이너(T)이고, 베이스(100)로부터 LNG 운반차량(TV)으로 실어지는 LNG 탱크 컨테이너(T)는 LNG가 모두 소진된 빈 LNG 탱크 컨테이너(T)일 수 있다.

본 명세서에서, LNG가 가득 찬 새로운 LNG 탱크 컨테이너(T)라 함은, LNG 탱크 컨테이너(T)를 안정적으로 운용하기 위해 미리 설정된 최저 수위 초과 ~ 최고 수위 이하의 LNG가 저장된 LNG 탱크 컨테이너(T)를 의미할 수 있고, LNG 공급라인(LL)과 연결될 준비가 되어 있는 시점의 LNG 탱크 컨테이너(T)를 의미할 수도 있다.

또한, 본 명세서에서, LNG가 모두 소진된 빈 LNG 탱크 컨테이너(T)라 함은, LNG 탱크 컨테이너(T)를 안정적으로 운용하기 위해 미리 설정된 최저 수위 이하의 LNG가 저장된 LNG 탱크 컨테이너(T)를 의미할 수 있고, 또는 교체가 필요한 시점의 LNG 탱크 컨테이너(T)를 의미할 수도 있다.

LNG가 가득 찬 새로운 LNG 탱크 컨테이너(T)는 LNG 운반차량(TV)이 LNG 탱크 컨테이너 운반선 등 LNG 공급처로부터 운송해올 수 있고, LNG가 소진된 빈 LNG 탱크 컨테이너(T)는 LNG 운반차량(TV)이 상술한 LNG 공급처로 운송하여 회수된다.

본 실시예에서 LNG 탱크 컨테이너(T)의 운전압력은 약 4 내지 6 bar일 수 있고, 6 bar를 초과하면 안전밸브가 개방되어 증발가스를 배출시키도록 설계된 것일 수 있다.

본 실시예에 따른 LNC 충전모듈(C)은, 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, LNG 공급라인(LL)에 마련되며 LNG 저장탱크(T)로부터 LNG를 배출시키는 LNG 펌프(10)를 더 포함할 수 있다. LNG 펌프(10)는 펌프 케이스 내에 마련될 수 있으며, 펌프 케이스에는 LNG가 일정 레벨 이상을 유지하며 채워져 있도록 운전될 수 있다. 즉, LNG 탱크 컨테이너(T)로부터 펌프 케이스로 LNG가 채워지고, 펌프 케이스에 채워진 LNG를 LNG 펌프(10)가 흡입하여 LNG 공급라인(LL)을 통해 LNG 수요처, 즉 본 실시예의 LNG 연료차량(FV)으로 공급할 수 있다.

이하, 펌프 케이스에 내장된 LNG 펌프와 LNG 펌프를 내장하고 있는 펌프 케이스를 하나의 부재로써 'LNG 펌프'라 지칭하기로 하며, 펌프 케이스와 LNG 펌프를 각각 지칭할 필요가 있는 경우에는 펌프 케이스를 구분하여 지칭하기로 한다.

본 실시예에서 LNG 펌프(10)의 토출압력은, 설계압력이 최대 약 12 내지 14 bar 일 수 있고, 운전압력이 약 6 내지 7 bar 일 수 있다.

또한, 본 실시예에 따르면, LNG 펌프(10)로부터 회수라인(DL)으로 연결되며 LNG 펌프(10)로부터 배출되는 증발가스가 LNG 탱크 컨테이너(T)로 회수되도록 하는 제1 증발가스 회수라인(BL1)을 더 포함할 수 있다.

펌프 케이스에 채워진 LNG는 외부로부터 침입한 열과 LNG 펌프(10)의 운전에 의해 발생하는 열 등에 의해 기화될 수 있다. LNG 펌프(10)로부터 배출되는 증발가스는 제1 증발가스 회수라인(BL1)을 통해 LNG 탱크 컨테이너(T)로 회수될 수 있다. 제1 증발가스 회수라인(BL1)은 LNG 펌프(10)의 상부로부터 연결될 수 있으며, 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, LNG 펌프(10)의 상부로부터 회수라인(DL)으로 합류되도록 마련될 수 있다.

제1 증발가스 회수라인(BL1)이 회수라인(DL)으로 합류되는 지점은, 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이 후술할 냉각기(60) 후단일 수도 있으며, 또는 냉각기(60) 전단으로 연결될 수도 있다. 제1 증발가스 회수라인(BL1)이 냉각기(60) 전단에서 회수라인(DL)으로 합류되도록 마련되면 LNG 펌프(10)로부터 회수되는 증발가스는 냉각기(60)에서 냉각된 후 LNG 탱크 컨테이너(T)로 회수된다.

또한, 본 실시예에 따른 LNG 공급라인(LL)은, LNG 수요처가 LNG 연료차량(FV) 등과 같이 그 수요가 간헐적으로 발생하며 비정기적으로 LNG를 공급받는 것일 경우, 말단에 LNG 연료차량(FV)과 연결 및 해제가 가능한 구간을 포함할 수 있다. 이하, 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, LNG 연료차량(FV)과 연결 및 해제가 가능한 구간을 LNG 충전라인(CL)이라 지칭하기로 한다.

LNG 충전라인(CL)은 도 1에 도시된 바와 같이, 디스펜서(DS)와 연결 및 해제가 가능하도록 구비되어 디스펜서(DS)에 구비된 주유기를 통해 LNG 연료차량(FV)으로 LNG가 공급되도록 할 수도 있고, 도 4 내지 도 8 및 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, LNG 충전라인(CL)이 LNG 연료차량(FV)과 직접 연결되도록 구비될 수도 있다.

이하, 본 실시예에서는 LNG 충전라인(CL)이 LNG 연료차량(FV)과 직접 연결되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

LNG 충전라인(CL)은 암(arm) 또는 플렉시블 호스(flexible hose)로 마련될 수 있으며, LNG의 이송 중에 증발가스가 생성되는 것을 최소화하기 위해 진공 배관으로 구성될 수 있고, 또는 진공 단열되도록 마련되는 것이 바람직하다.

예를 들어, LNG 연료차량(FV)이 LNG를 공급받고자 한다면, LNG 충전라인(CL)을 LNG 연료차량(FV)과 연결하여 LNG를 LNG 연료차량(FV)으로 공급해주고, LNG 연료차량(FV)으로의 LNG 공급이 완료되면, LNG 충전라인(CL)과 LNG 연료차량(V)의 연결을 해제할 수 있으며, 또 다른 LNG 연료차량(FV)과 연결하여 LNG를 공급해줄 수 있다.

한편, LNG 수요처는, 공장, 주택 단지, 건물 등과 같이 LNG 공급라인(LL)이 LNG 수요처와 해제되지 않고 정기적으로 또는 지속적으로 LNG를 공급받는 것일 수 있다. 이 경우에는 LNG 충전라인(CL)이 LNG 수요처와 연결을 유지한 상태로 LNG 탱크 컨테이너(T)의 교체만을 실시할 수 있다. 단, 유지보수 등 필요한 경우에는 그 연결을 일시적으로 해제할 수도 있을 것이다.

또한, 본 실시예에 따른 LNG 충전모듈(C)은, LNG 공급라인(LL)을 개폐하거나 LNG 공급라인(LL)을 유동하는 LNG의 유로를 전환시키는 유로전환수단(40)을 더 포함할 수 있다.

본 실시예의 유로전환수단(40)은 밸브로 마련될 수 있고, 3방향 밸브(3-way valve)일 수 있다. 즉, 본 실시예에서 유로전환수단(40)은 3개의 입구를 가지는 유로전환밸브(40)인 것을 예로 들어 설명하기로 하며, 3개의 입구는 각각 LNG 공급라인(LL), 회수라인(DL) 및 LNG 충전라인(CL)이 연결된다.

유로전환밸브(40)의 개폐 제어에 따라, LNG는 LNG 공급라인(LL)으로부터 회수라인(DL)을 통해 LNG 탱크 컨테이너(T)로 유동할 수도 있고, LNG 충전라인(CL)을 통해 LNG 수요처로 유동할 수도 있다. 또는 유로전환밸브(40)의 입구를 모두 폐쇄하여 LNG 탱크 컨테이너(T)와 유로전환밸브(40) 사이의 LNG 공급라인(LL) 구간(이하, '밀폐구간'이라 한다.)에 잔류할 수 있고, 후술할 잔류 LNG 회수라인(RL)을 통해 LNG 탱크 컨테이너(T)로 회수될 수도 있다.

또는, 도면에 도시하지는 않았지만, 유로전환수단(40)은 LNG 공급라인(LL), 회수라인(DL) 및 LNG 충전라인(CL)의 접합부를 퀵 커플링(quick disconnect coupling) 접속되도록 마련되는 것일 수 있다. 유로전환수단(40)이 퀵 커플링 접속으로 마련되는 경우에는 필요에 따라 그 접속 방향을 교체함으로써 유로를 전환할 수 있다. 접속 방향의 교체는 도시하지 않은 제어부에 의해 수동 또는 자동으로 제어될 수 있다.

본 실시예에 따른 LNG 충전 모듈(C)은, 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, LNG 공급라인(LL)으로부터 분기되며 LNG 공급라인(LL)에 잔류하는 LNG가 LNG 탱크 컨테이너(T)로 회수되도록 LNG 탱크 컨테이너(T)의 상부로 연결되는 잔류 LNG 회수라인(RL)을 더 포함한다.

잔류 LNG 회수라인(RL)은 도 12에 도시된 바와 같이, LNG 공급라인(LL)의 가장 낮은 위치, 예를 들어 LNG 공급라인(LL)의 U자관의 최하부로부터 분기될 수 있다. 보다 구체적으로, 잔류 LNG 회수라인(RL)은 상술한 밀폐구간의 최하부로부터 분기될 수 있다.

도 12를 참조하면, 상술한 바와 같이, 유로전환밸브(40)의 모든 입구가 폐쇄되었을 때, 또는 적어도 LNG 공급라인(LL)과 연결된 입구와 LNG 충전라인(CL)과 연결된 입구가 폐쇄되었을 때, LNG 탱크 컨테이너(T)와 유로전환밸브(40) 사이의 일정 구간이 밀폐되는 밀폐구간이 형성된다.

밀폐구간은, LNG 탱크 컨테이너(T)와 유로전환밸브(40) 사이일 수 있고, LNG 펌프(10)와 유로전환밸브(40) 사이일 수도 있으며, 후술할 기액분리기(20)와 유로전환밸브(40) 사이일 수도 있다.

본 실시예에서 밀폐구간이 형성되면 LNG가 밀폐구간에 잔류하게 된다.

밀폐구역이 형성되는 경우는, LNG 수요처, 본 실시예의 LNG 연료차량(FV)으로 LNG를 공급해 준 후 유로전환밸브(40)를 제어하여 LNG 공급라인(LL)과 LNG 충전라인(CL)의 연결을 차단하고, 유로전환밸브(40)가 회수라인(DL) 또는 LNG 충전라인(CL) 측으로 개방될 때까지의 정기적인 또는 비정기적인 기간(term)에 발생한다.

예를 들어 유로전환밸브(40)가 개방되는 시점은, 다음 LNG 연료차량(FV)으로 LNG를 공급해주기 위하여 유로전환밸브(40)가 LNG 충전라인(CL) 측으로 개방되도록 제어되거나 또는 LNG 공급라인(LL)을 쿨-다운 시키기 위하여 회수라인(DL) 측으로 개방되도록 제어되는 시점일 수 있다.

이와 같이 유로전환밸브(40)가 어느 한 방향으로 개방되면 밀폐구간은 사라진다.

밀폐구간에 LNG가 잔류하게 되면, 밀폐구간이 사라질 때까지 밀폐구간에 잔류한 LNG가 외부로부터 침입한 열에 의해 온도가 상승하고 점차 기화된다. 밀폐구간에서 잔류 LNG가 기화되면 LNG 공급라인(LL)의 압력은 상승하게 되며, 증발가스를 배출시키지 않으면 배관이 손상되는 등 위험한 상황을 초래할 수 있어 잔류 LNG를 처리할 필요가 있다.

잔류 LNG가 기화되면 밀폐구간은 약 10 bar 내지 14 bar까지 압력이 상승할 수 있으며, 그 이상의 압력까지 상승하게 되면 안전사고가 발생할 우려가 있는데, 약 14 bar 이상으로 압력이 상승하는 시간은 예를 들어, 약 25분 내외일 수 있다. 즉, 25분 이내에 새로운 LNG의 수요가 발생하지 않으면 잔류 LNG로부터 기화된 증발가스를 대기 중으로 방출시킬 수밖에 없다. 단, 밀폐구간이 견딜 수 있는 최대 압력과 최대 압력 이상으로 도달하는 시간은 LNG 공급라인(LL) 관의 두께, 직경 및 길이 등에 따라 상이할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 밀폐구간으로부터 LNG 탱크 컨테이너(T)로 연결되는 잔류 LNG 회수라인(RL)을 마련함으로써, 잔류 LNG를 LNG 탱크 컨테이너(T)로 액체 상태로 회수할 수 있다.

밀폐구간에서 잔류 LNG의 온도가 상승할수록 배관 내 압력이 점차 상승하고, 상술한 바와 같이 본 실시예의 LNG 탱크 컨테이너(T)의 운전압력은 약 4 bar 내지 6 bar 이며, 밀폐구간의 압력이 LNG 탱크 컨테이너(T)의 내압보다 더 높아지게 되면 잔류 LNG는 압력차에 의해 LNG 탱크 컨테이너(T)로 회수된다. 이때, 밀폐구간의 압력상승률이 LNG 탱크 컨테이너(T)의 압력상승률보다 높으며, 그 압력차에 의해 잔류 LNG는 액체 상태로 LNG 탱크 컨테이너(T)에 회수될 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따르면, 잔류 LNG는 별도의 추가 동력 없이 자체 증기압에 의해 액체 상태로 LNG 탱크 컨테이너(T)로 회수되므로, 추가 에너지를 필요로 하지 않으며, 동력원을 구동시킴에 따른 열 침입을 우려하지 않아도 된다.

즉, 잔류 LNG는 폐쇄구간에서 기화하면서 자체 압력에 의해 LNG 탱크 컨테이너(T)와의 압력 차이가 발생하고, 압력 차에 의해 LNG 공급라인(LL)으로부터 LNG 탱크 컨테이너(T)로 회수된다.

이와 같이 잔류 LNG를 액체 상태로 LNG 탱크 컨테이너(T)로 회수함으로써, LNG 탱크 컨테이너(T)의 압력상승률을 낮추고, 증발가스 생성량을 감소시킬 수 있어, LNG 탱크 컨테이너(T)의 교체 주기는 길어진다.

또한, 본 실시예의 잔류 LNG 회수라인(RL)은 관경이 LNG 공급라인(LL)보다 작은 미세관으로 마련될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 LNG 충전모듈(C)은, LNG 공급라인(LL)에 마련되며, LNG 공급라인(LL)을 따라 흐르는 LNG로부터 증발가스를 분리하는 기액분리기(20)를 더 포함할 수 있다.

LNG 공급라인(LL)을 유동하는 LNG는 외부 열에 의해 기화될 수 있으며, 따라서, LNG의 일부가 기화된 기액혼합물 상태로 유동할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면, 기액분리기(20)를 마련함으로써, LNG 공급라인(LL)을 통해 LNG 연료차량(FV)으로 공급되는 LNG 중에 포함된 증발가스를 분리하고, 액체 상태의 LNG가 LNG 연료차량(FV)으로 공급되도록 할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 LNG 충전모듈(C)은, LNG 공급라인(LL)을 통해 LNG 연료차량(FV)으로 공급되는 LNG의 유량을 측정하는 유량계(30)를 더 포함할 수 있다. 유량계(30)는 기액분리기(20) 후단에, 기액분리기(20)와 LNG 공급라인(LL)으로부터 LNG 충전라인(CL)이 연결되는 지점 사이에 마련될 수 있다.

본 실시예와 같이, LNG 수요처가 LNG를 연료로 하는 LNG 연료차량(FV)일 때, 증발가스가 혼합된 기액혼합물이 LNG 연료차량(FV)의 연료 저장탱크로 혼입되면, 연료 저장탱크의 내압을 상승시키고, 유량계(30)에서 측정한 연료의 유량이 증발가스를 포함한 양이 되므로 실제 연료로 사용할 수 있는 유효 LNG의 양은 유량계(30)에서 측정한 양보다 적기 때문에 신뢰성이 떨어진다.

그러나 본 실시예에 따르면, 기액분리기(20)에서 증발가스를 분리하여 액체 상태의 LNG만을 LNG 수요처로 공급할 수 있고, 유량계(30)에서는 유효한 액체의 유량만을 측정할 수 있으므로 LNG 공급의 신뢰성을 확보할 수 있고, 경제적이다.

본 실시예의 기액분리기(20)는, 기액분리기(20)에서 분리된 증발가스가 기액분리기(20)로부터 배출되도록 유로를 제공하는 제2 증발가스 회수라인(BL2)이 기액분리기(20) 상부로부터 회수라인(DL)으로 연결될 수 있다.

제2 증발가스 회수라인(BL)을 통해 회수라인(DL)으로 합류되는 증발가스는 제2 증발가스 회수라인(BL)에 마련되는 별도의 개폐밸브(미도시)의 제어조작에 의해, 또는 후술할 이젝터(50)의 동작에 의해 회수라인(DL)으로 흡입될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 LNG 충전모듈(C)은, 회수라인(DL)에 마련되며 회수라인(DL)을 통해 LNG 탱크 컨테이너(T)로 회수되는 LNG와 증발가스를 냉각시키는 냉각기(60)를 더 포함할 수 있다.

기액분리기(20)로부터 분리된 증발가스가 유동하는 제2 증발가스 회수라인(BL2)은 냉각기(60)의 전단에서 회수라인(DL)으로 합류되도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 제2 증발가스 회수라인(BL2)을 따라 LNG 탱크 컨테이너(T)로 회수되는 증발가스는 냉각기(60)에서 냉각된 후 LNG 탱크 컨테이너(T)로 회수된다. 냉각기(60)에서 냉각된 증발가스가 LNG 탱크 컨테이너(T)로 회수됨으로써 LNG 탱크 컨테이너(T)의 압력상승률을 감소시킬 수 있으며, 따라서, LNG 탱크 컨테이너(T)의 압력 상승에 의해 불필요하게 배출(venting)됨으로써 낭비되는 증발가스의 양을 감소시킬 수 있다.

냉각기(60)에서 증발가스 또는 LNG를 냉각시키는 냉열원은 액화질소(LN₂)일 수 있다.

냉각기(60)에서 증발가스는 냉각되며, 전량이 냉각된 기체 상태로 LNG 탱크 컨테이너(T)로 회수될 수 있고, 냉각에 의해 일부가 액화된 기액혼합물 또는 액체 상태로 LNG 탱크 컨테이너(T)로 회수될 수도 있다.

또한, 본 실시예에 따른 LNG 충전모듈(C)은, 기액분리기(20)에서 분리된 증발가스를 흡입하는 이젝터(50)를 더 포함할 수 있다.

본 실시예의 이젝터(50)는 회수라인(DL)에 마련될 수 있고, 제2 증발가스 회수라인(BL2)은 회수라인(DL)에 마련된 이젝터(50)와 연결될 수 있다.

이젝터(50)는 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 회수라인(DL)을 따라 흐르는 LNG가 이젝터(50)를 통과하면서 생성되는 부압을 이용하여 증발가스를 흡입할 수 있다.

상술한 바와 같이, 유로전환밸브(40)를 제어함으로써 LNG의 유로가 전환되고, 그에 따라 LNG 공급라인(LL)과 LNG 보충라인(CL), LNG 공급라인(LL)과 회수라인(DL)이 연결 또는 차단될 수 있다. 이하, 유로 전환에 따른 LNG 및 증발가스의 흐름을 LNG 충전모듈(C)이 도시된 도 10 내지 도 12를 참조하여 설명하기로 한다.

본 실시예에 따른 LNG 충전모듈(C)의 운용에 있어서, LNG 공급라인(LL)은 극저온의 LNG가 안정적으로 유동할 수 있도록 극저온을 유지하도록 하는 것이 바람직하다. 그러나 외부 침입 열 또는 유지보수를 위한 불활성화 단계(inerting) 등 여러 요인에 의해 LNG 공급라인(LL)이 웜-업(warm-up)될 수 있다. 웜-업된 LNG 공급라인(LL)을 냉각시키지 않으면 LNG 공급라인(LL)의 자체 열에 의해 많은 양의 LNG가 LNG 공급라인(LL)을 유동하면서 기화되므로, 이를 방지하고자 LNG 수요처(V)로 LNG를 공급하기 전에 LNG 공급라인(LL)을 냉각시키는 쿨-다운(cool-down) 작업이 필요하다.

본 실시예에서, LNG 수요처가 LNG 연료차량(FV)과 같이 간헐적으로 공급 수요가 발생하는 것인 경우, 그 다음 수요가 발생할 때까지의 대기 상태에서 LNG 공급라인(LL)의 온도가 상승할 수 있다

따라서, 도 11에 도시된 바와 같이, LNG 수요처로의 LNG 공급 수요가 발생하면 LNG 공급라인(LL)이 LNG 충전라인(CL) 측으로 연결되도록 하기 전에, 회수라인(DL) 측으로 연결되도록 유로전환밸브(40)를 제어하여, LNG를 흘려 보냄으로써 LNG 공급라인(LL)을 쿨-다운 시킬 수 있다.

LNG 공급라인(LL)을 쿨-다운시키면서 온도가 상승한 LNG는 회수라인(DL)을 통해 LNG 탱크 컨테이너(T)로 회수된다. 이때 회수되는 LNG는 상술한 냉각기(60)에서 냉각되며, 냉각기(60)에서 냉각된 LNG가 LNG 탱크 컨테이너(T)로 유입된다.

LNG 공급라인(LL)을 쿨-다운시키면서 온도가 상승한 LNG 및 LNG 공급라인(LL)에서 생성된 증발가스는 냉각기(60)에서 냉각된 후 LNG 탱크 컨테이너(T)로 회수되도록 함으로써 쿨-다운 중에 LNG 탱크 컨테이너(T)의 압력상승률이 급격히 증가하는 것을 방지할 수 있다.

LNG 공급라인(LL)의 쿨-다운 중에는 대량의 증발가스가 발생하며, 증발가스는 기액분리기(20)에서 분리될 수 있다. 기액분리기(20)에서 분리된 대량의 증발가스는 회수라인(DL)을 따라 LNG 탱크 컨테이너(T)로 회수되는 LNG가 이젝터(50)를 통과하면서 형성하는 부압에 의해 회수라인(DL)으로 용이하게 흡입되도록 할 수 있다.

LNG 공급라인(LL)의 쿨-다운이 완료되면, 도 10에 도시된 바와 같이, LNG 공급라인(LL)이 LNG 충전라인(CL)과 연결되도록 유로전환밸브(40)를 제어하여 LNG 수요처, 본 실시예의 LNG 연료차량(FV)으로 LNG가 공급되도록 할 수 있다.

유로전환밸브(40)의 제어는 도시하지 않은 제어부에 의해 수동 또는 자동으로 실시될 수 있다.

본 실시예의 LNG 충전모듈(C)은 모듈(module) 형태로 구비됨으로써 LNG 충전모듈(C)을 구성하는 배관이나 LNG 충전모듈(C)과 LNG 탱크 컨테이너(T)를 연결하는 배관 또는 LNG 충전모듈(C)과 LNG 수요처를 연결하는 배관 등의 길이를 최소한의 길이로 구성할 수 있고, 따라서, 외부 열 침입에 의한 증발가스의 발생량을 줄일 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따른 LNG 충전설비는 LNG 충전모듈(C)이 모듈로 구비되고, 상하역장치(L)가 결합 및 해제가 가능한 조립식 형태로 마련됨으로써, LNG 탱크 컨테이너(T)와 LNG 충전모듈(C) 및 상하역장치(L)가 모두 이동성을 가지며 탈·부착이 용이하므로 LNG의 충전 수요에 맞추어 LNG 충전설비가 설치되는 지역을 쉽게 이동할 수 있어 LNG 충전 인프라를 효율적으로 운영할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다.

T : LNG 탱크 컨테이너
L : 상하역장치
100 : 베이스
200 : 이송대차
110, 120 : 가이드레일
C : LNG 충전모듈
LL : LNG 공급라인
DL : 회수라인
CL : LNG 충전라인
RL : 잔류 LNG 회수라인
20 : 기액분리기
60 : 냉각기
TV : LNG 운반차량
FV : LNG 연료차량

Claims (13)

1. 액화가스 수요처에 액화가스를 공급하기 위한 액화가스 충전모듈을 마련하는 단계;
   액화가스를 저장하고 있는 탱크 컨테이너를 상기 액화가스 충전모듈과 연결하는 단계; 및
   상기 탱크 컨테이너에 저장된 액화가스를 상기 액화가스 충전모듈을 통하여 상기 액화가스 수요처에 공급하는 단계;를 포함하며,
   상기 탱크 컨테이너는 상기 액화가스 충전모듈과 연결된 상태로 고정되어 있지 않고,
   상기 탱크 컨테이너에 저장된 액화가스가 소진되면, 액화가스가 소진된 빈 탱크 컨테이너는 액화가스가 저장되어 있는 새로운 탱크 컨테이너로 교체하는, 액화가스 충전방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 탱크 컨테이너는 베이스 상에 교체 가능하도록 설치되고,
   상기 탱크 컨테이너의 교체는,
   상기 탱크 컨테이너를 상기 탱크 컨테이너를 운송하는 운반수단으로부터 상기 베이스로 이동시키거나, 상기 베이스로부터 상기 운반수단으로 이동시키는 상하역장치를 이용하여 상호 교환시키는, 액화가스 충전방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 상하역장치는 2개 이상 마련하여,
   상기 베이스에 설치된 하나 이상의 탱크 컨테이너 중 어느 하나의 탱크 컨테이너에 저장된 액화가스가 소진되면, 액화가스가 저장되어 있는 다른 하나의 탱크 컨테이너를 이용하여 액화가스 수요처로 액화가스를 공급하도록 하여,
   상기 탱크 컨테이너의 교체 중에도 상기 액화가스 수요처로의 액화가스 공급이 중단되지 않는, 액화가스 충전방법.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 상하역장치는 1개 이상 마련하여,
   상기 탱크 컨테이너로부터 상기 액화가스 수요처로 공급하는 액화가스 중 일부를 버퍼탱크에 저장하고,
   상기 탱크 컨테이너의 교체 중에는 상기 버퍼탱크에 저장된 액화가스를 상기 수요처로 공급하도록 하여,
   상기 탱크 컨테이너의 교체 중에도 상기 액화가스 수요처로의 액화가스 공급이 중단되지 않는, 액화가스 충전방법.
5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 탱크 컨테이너를 교체할 때에는,
   상기 빈 탱크 컨테이너와 액화가스 충전모듈의 연결은 해제하고,
   상기 액화가스가 저장되어 있는 탱크 컨테이너를 액화가스 충전모듈과 연결하는, 액화가스 충전방법.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 탱크 컨테이너로부터 상기 액화가스 수요처로 액화가스가 공급되는 액화가스 공급라인으로부터 분기되어 상기 탱크 컨테이너로 연결되는 잔류 액화가스 회수라인을 통하여,
   상기 탱크 컨테이너로부터 상기 액화가스 수요처로의 액화가스 공급이 중단되었을 때, 상기 액화가스 공급라인에 잔류하는 액화가스를, 상기 잔류 액화가스의 증기압에 의해 액체 상태로 상기 탱크 컨테이너로 회수하는, 액화가스 충전방법.
7. 액화가스를 저장하는 탱크 컨테이너; 및
   상기 탱크 컨테이너에 저장된 액화가스가 액화가스 수요처로 공급되도록 하는 액화가스 충전모듈;을 포함하여,
   상기 탱크 컨테이너에 저장된 액화가스는 상기 액화가스 충전모듈을 통하여 상기 액화가스 수요처로 공급되고,
   상기 탱크 컨테이너는 상기 액화가스 충전모듈과 연결된 상태로 고정되어 있지 않고, 상기 탱크 컨테이너에 저장된 액화가스가 소진되면 액화가스가 저장되어 있는 새로운 탱크 컨테이너로 교체되는, 액화가스 충전설비.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 액화가스 충전모듈은,
   상기 탱크 컨테이너와 액화가스 충전모듈을 연결하는 액화가스 공급라인;을 포함하고,
   상기 액화가스 공급라인은,
   상기 탱크 컨테이너가 교체될 때, 액화가스가 소진된 빈 탱크 컨테이너와의 연결이 해제되고, 교체된 새로운 탱크 컨테이너와 연결되는, 액화가스 충전설비.
9. 청구항 7 또는 8에 있어서,
   상면에 상기 탱크 컨테이너가 교체 가능하도록 설치되는 베이스;를 포함하며,
   상기 탱크 컨테이너를, 상기 탱크 컨테이너를 운송하는 운반차량으로부터 베이스로 이동시키거나, 상기 베이스로부터 상기 운반차량으로 이동시키는 상하역장치;를 더 포함하는, 액화가스 충전설비.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 상하역장치는 2개 이상 마련되어,
    상기 액화가스 충전모듈과 연결된 탱크 컨테이너에 저장된 액화가스가 소진되면, 상기 액화가스가 소진된 빈 탱크 컨테이너가 교체되는 동안, 다른 하나의 탱크 컨테이너에 저장된 액화가스가 상기 액화가스 수요처로 공급되는, 액화가스 충전설비.
11. 청구항 9에 있어서,
    상기 상하역장치는 1개 이상 마련되고,
    상기 액화가스 충전모듈은,
    상기 탱크 컨테이너로부터 배출되어 상기 액화가스 수요처로 공급되는 액화가스의 일부를 저장하는 버퍼탱크;를 더 포함하여,
    상기 액화가스가 소진된 빈 탱크 컨테이너가 교체되는 동안, 상기 버퍼탱크에 저장된 액화가스가 상기 액화가스 수요처로 공급되는, 액화가스 충전설비.
12. 청구항 8에 있어서,
    상기 액화가스 충전모듈은,
    상기 액화가스 충전모듈에서 생성된 증발가스가 상기 탱크 컨테이너로 회수되도록 상기 탱크 컨테이너로 연결되는 회수라인;을 더 포함하고,
    상기 회수라인은,
    상기 탱크 컨테이너가 교체될 때, 액화가스가 소진된 빈 탱크 컨테이너와의 연결이 해제되고, 교체된 새로운 탱크 컨테이너와 연결되는, 액화가스 충전설비.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 액화가스 충전모듈은,
    상기 액화가스 공급라인으로부터 분기되어 상기 회수라인으로 연결되며, 상기 액화가스 공급라인에 잔류하는 액화가스가 상기 탱크 컨테이너로 회수되도록 하는 잔류 액화가스 회수라인;을 더 포함하고,
    상기 잔류 액화가스는, 상기 액화가스 수요처로의 액화가스 공급이 중단되었을 때, 상기 잔류 액화가스의 증기압에 의해, 상기 잔류 액화가스 회수라인을 따라 액체 상태로 회수되는, 액화가스 충전설비.

Images