KR20190076408A - 연료 탱크 및 상기 연료 탱크를 구비한 선박 - Google Patents

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Abstract

연료 탱크 및 상기 연료 탱크를 구비한 선박을 제공한다. 연료 탱크는 밀폐된 수용 공간을 구비하여 상기 수용 공간에 연료를 수용하는 연료 수용부와, 압력을 발생시켜 상기 연료를 이송시키는 펌프, 및 상기 수용 공간의 상부에서 상기 이송된 연료를 이용하여 상기 수용 공간 중 상기 연료가 차지하지 않는 나머지 부분을 냉각시키는 냉각부를 포함한다.

Description

연료 탱크 및 상기 연료 탱크를 구비한 선박{Fuel tank and ship comprising the fuel tank}
본 발명은 연료 탱크 및 상기 연료 탱크를 구비한 선박에 관한 것이다.
액화 천연 가스(Liquefied Natural Gas)를 운반하는 LNG 선박은 LNG 탱크를 적재하는 방식에 따라 모스형(Moss type) 선박과 멤브레인형(Membrane type) 선박으로 구분될 수 있다. 모스형 선박은 선체와는 독립된 별도의 LNG 탱크를 구비한 선박이고, 멤브레인형 선박은 선체의 내벽에 결합된 LNG 탱크를 구비한 선박이다.
멤브레인형 선박의 LNG 탱크는 멤브레인에 의하여 형성된다. 선체의 내벽에 멤브레인이 부착되어 LNG 탱크를 형성할 수 있다.
또한, LNG를 수용하는 탱크는 모스형 탱크 및 멤브레인형 탱크뿐만 아니라 소형 LNG 운반선 또는 소형 LNG 추진선에서 이용되는 Type-C 독립형 LNG 탱크가 포함될 수 있다.
일본 공개특허공보 특개2003-247697 (2003.09.05)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 연료 탱크 및 상기 연료 탱크를 구비한 선박에 관한 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 연료 탱크의 일 면(aspect)은 밀폐된 수용 공간을 구비하여 상기 수용 공간에 연료를 수용하는 연료 수용부와, 압력을 발생시켜 상기 연료를 이송시키는 펌프, 및 상기 수용 공간의 상부에서 상기 이송된 연료를 이용하여 상기 수용 공간 중 상기 연료가 차지하지 않는 나머지 부분을 냉각시키는 냉각부를 포함한다.
상기 냉각부는, 상기 이송된 연료를 순환시키는 연료 순환관, 및 상기 연료 순환관을 따라 배치되어 주변의 증발 가스와 열 교환을 수행하는 냉각핀을 포함한다.
상기 연료 탱크는 상기 냉각부의 상부에서 상기 이송된 연료를 분사하는 연료 분사부를 더 포함한다.
상기 연료 분사부는 상기 냉각부를 향하여 상기 이송된 연료를 분사한다.
본 발명의 연료 탱크를 구비한 선박의 일 면(aspect)은 선체, 및 상기 선체의 내부에 구비되어 연료를 수용하는 연료 탱크를 포함하되, 상기 연료 탱크는, 밀폐된 수용 공간을 구비하여 상기 수용 공간에 상기 연료를 수용하는 연료 수용부와, 압력을 발생시켜 상기 연료를 이송시키는 펌프, 및 상기 수용 공간의 상부에서 상기 이송된 연료를 이용하여 상기 수용 공간 중 상기 연료가 차지하지 않는 나머지 부분을 냉각시키는 냉각부를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 탱크의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 탱크의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉각부를 통하여 연료가 순환하는 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료 분사부에 의하여 연료가 분사되는 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료 탱크의 연료가 외부로 방출되는 것을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연료 탱크가 구비된 선박을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 탱크의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 탱크의 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 연료 탱크(10)는 연료 수용부(100), 펌프(200), 냉각부(300), 연료 분사부(400) 및 밸브(510, 520, 530)를 포함하여 구성된다.
연료 수용부(100)는 밀폐된 수용 공간(S)을 구비하여, 수용 공간(S)에 연료를 수용하는 역할을 수행한다. 본 발명에서 연료 수용부(100)에 수용되는 연료는 LNG와 같은 액체 연료일 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 연료 탱크(10)는 LNG 탱크일 수 있으며, LNG 선박에 구비된 것으로 이해될 수 있다.
펌프(200)는 압력을 발생시켜 연료를 이송시키는 역할을 수행한다. 펌프(200)는 본체(210), 흡입관(220) 및 배출관(230)을 포함하여 구성될 수 있다. 본체(210)는 연료의 이송을 위한 압력을 발생시키는 역할을 수행한다. 흡입관(220)은 본체(210)의 압력으로 흡입된 연료의 이동 경로를 제공할 수 있다. 배출관(230)은 본체(210)의 압력으로 배출되는 연료의 이동 경로를 제공할 수 있다.
펌프(200)는 수용 공간(S)의 하부에 구비될 수 있다. 펌프(200)는 수용 공간(S)에 수용된 연료를 상측으로 이송시킬 수 있다. 이에, 흡입관(220)은 본체(210)의 하단에 구비되고, 배출관(230)은 본체(210)의 상단에 구비될 수 있다.
또한, 수용 공간(S)의 연료를 상측으로 이송시키기 위하여 펌프(200)는 수용 공간(S)의 바닥에 구비될 수 있으며, 적어도 연료를 흡입하는 배관의 말단이 수용 공간(S)의 바닥에 구비될 수 있다.
냉각부(300)는 연료 수용부(100)의 수용 공간(S) 중 일부 공간을 냉각시키는 역할을 수행한다. 구체적으로, 냉각부(300)는 수용 공간(S) 중 연료가 차지하지 않는 나머지 부분을 냉각시킬 수 있다. 냉각부(300)는 펌프(200)로부터 전달된 연료를 이용하여 수용 공간(S)의 해당 공간을 냉각시킬 수 있다.
연료 수용부(100)에 수용된 LNG는 극저온의 상태를 유지하여야 한다. 연료 수용부(100)의 내부 공간의 온도가 상승하는 경우 증발 가스(BOG; Boil-Off-Gas)가 발생하고, 이로 인하여 수용 공간(S)의 내부 압력이 증가할 수 있다. 압력이 일정 크기를 초과하는 경우 가스의 일부를 강제로 배출하여야 하는데, 이는 연료의 손실로 이어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각부(300)는 수용 공간(S) 중 증발 가스가 존재할 수 있는 공간을 냉각시킴으로써 증발 가스의 발생을 억제하고, 수용 공간(S)의 내부 압력이 증가하는 것을 방지할 수 있다. 냉각부(300)가 수용 공간(S)의 상부에서 이송된 연료의 냉기로 주변 증발 가스를 냉각시킴으로써 해당 공간이 냉각될 수 있게 된다.
냉각부(300)는 연료 순환관(310) 및 냉각핀(320)을 포함하여 구성될 수 있다. 연료 순환관(310)은 펌프(200)로부터 이송된 연료를 순환시키는 역할을 수행한다. 연료 순환관(310)은 수용 공간(S)의 상부 전역에 걸쳐 배치될 수 있다. 도 1 및 도 2는 '디귿' 형태를 갖는 연료 순환관(310)을 도시하고 있으나, 이는 예시적인 것으로서 지그재그의 형태로 연료 순환관(310)이 제공될 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2는 단층의 냉각부(300)를 도시하고 있으나, 복층의 냉각부(300)가 제공될 수 있고, 별도의 구동 수단(미도시) 및 지지 수단(미도시)에 의하여 수용 공간(S)에서의 냉각부(300)의 높이가 조절될 수도 있다.
냉각핀(320)은 연료 순환관(310)을 따라 배치되어 주변의 증발 가스와 열 교환을 수행하는 역할을 수행한다. 연료 순환관(310)을 따라 흐르는 연료는 냉각된 것일 수 있다. 연료의 냉기는 연료 순환관(310)에서 냉각핀(320)으로 전달될 수 있다. 냉각핀(320)은 주변의 증발 가스와 열 교환을 수행하여 전달된 냉기를 주변의 증발 가스에 전달할 수 있다. 이에, 냉각핀(320) 주변의 증발 가스가 냉각되고, 이것이 확산되면서 수용 공간(S)의 상부가 냉각될 수 있게 된다.
도 1 및 도 2는 원반 형태의 냉각핀(320)이 연료 순환관(310)을 따라 배치된 것을 도시하고 있으나, 열 교환의 효율 향상을 위하여 냉각핀(320)의 형태는 다양하게 결정될 수 있다.
연료 분사부(400)는 연료를 분사하는 역할을 수행한다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 연료 분사부(400)는 냉각부(300)의 상부에서 펌프(200)로부터 이송된 연료를 분사할 수 있다. 즉, 연료 분사부(400)는 냉각부(300)를 향하여 연료를 분사할 수 있는 것이다. 연료 분사부(400)에서 분사된 연료가 냉각부(300)의 표면에 접촉함에 따라 냉각부(300)의 냉각 효율이 향상될 수 있게 된다.
연료 분사부(400)는 연료 이송관(410) 및 분사 노즐(420)을 포함할 수 있다. 연료 이송관(410)은 펌프(200)로부터 이송된 연료의 순환을 위한 이동 경로를 제공하는 역할을 수행한다. 전술한 바와 같이, 연료 분사부(400)는 냉각부(300)에 연료를 분사할 수 있는데, 이를 위하여 연료 이송관(410)의 배치 형태는 냉각부(300)의 연료 순환관(310)의 배치 형태에 대응할 수 있다. 예를 들어, 연료 이송관(410)의 배치 형태는 연료 순환관(310)의 배치 형태와 동일하거나 유사할 수 있는 것이다.
분사 노즐(420)은 연료를 분사하는 역할을 수행한다. 분사 노즐(420)은 연료 이송관(410)을 따라 배치될 수 있다. 분사 노즐(420)은 냉각부(300)를 향하여 연료를 분사할 수 있다.
밸브(510, 520, 530)는 펌프(200)에 의하여 이송되는 연료의 이동 경로를 결정하는 역할을 수행한다. 밸브(510, 520, 530)는 제 1 밸브(510), 제 2 밸브(520) 및 제 3 밸브(530)를 포함할 수 있다.
제 1 밸브(510)는 냉각부(300)로 전달되는 연료의 이동을 제어하고, 제 2 밸브(520)는 연료 분사부(400)로 전달되는 연료의 이동을 제어하며, 제 3 밸브(530)는 연료 탱크(10)의 냉각부(300)에서 배출되어 외부로 방출되는 연료의 이동을 제어할 수 있다.
펌프(200)에서 배출된 연료는 주 배관(600)을 타고 상승할 수 있다. 주 배관(600)에는 제 1 분기관(610) 및 제 2 분기관(620)이 연결될 수 있다. 주 배관(600)을 따라 이송하는 연료는 제 1 분기관(610)을 통하여 냉각부(300)의 연료 순환관(310)으로 진입할 수 있다. 또한, 주 배관(600)을 따라 이송하는 연료는 제 2 분기관(620)을 통하여 연료 분사부(400)의 연료 이송관(410)으로 진입할 수 있다.
제 1 밸브(510)는 주 배관(600)에 구비되고, 제 2 밸브(520)는 제 2 분기관(620)에 구비될 수 있다. 제 1 밸브(510)의 동작에 의하여 연료 순환관(310) 및 연료 이송관(410)으로의 연료 진입이 결정되고, 제 2 밸브(520)의 동작에 의하여 연료 이송관(410)으로의 연료 진입이 결정될 수 있다.
제 3 밸브(530)는 주 배관(600)에 구비되어 연료 탱크(10)에서 냉각부(300)에서 배출되어 외부로 방출되는 연료의 이동을 결정할 수 있다. 연료 순환관(310)으로 진입한 연료는 순환하여 배출될 수 있는데, 제 3 밸브(530)가 개방된 경우 해당 연료가 제 3 분기관(630)을 통하여 방출될 수 있는 것이다. 연료 탱크(10)에서 방출된 연료는 기화기(미도시)로 이송되어 기화되거나 다양한 용도에 이용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉각부를 통하여 연료가 순환하는 것을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 냉각부(300)는 순환하는 연료(FL)를 이용하여 수용 공간의 상부(SH)를 냉각시킬 수 있다.
펌프(200)의 압력으로 수용 공간(S)의 하부에 수용된 연료(FL) 중 일부가 주 배관(600)을 타고 상승할 수 있다. 이 때, 제 1 밸브(510)가 폐쇄된 경우 제 1 분기관(610)을 통하여 냉각부(300)로 연료가 공급될 수 있다.
냉각부(300)의 연료 순환관(310)을 따라 냉각된 연료가 흐르고, 냉각핀(320)은 냉각된 연료의 냉기와 주변 증발 가스간의 열 교환을 수행할 수 있다.
연료 순환관(310)을 따라 순환한 연료는 제 3 분기관(630)을 통하여 외부로 방출될 수 있다. 이를 위하여, 제 3 밸브(530)는 개방될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료 분사부에 의하여 연료가 분사되는 것을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 연료 분사부(400)는 이송된 연료를 하측으로 분사할 수 있다.
펌프(200)의 압력으로 수용 공간(S)의 하부에 수용된 연료(FL) 중 일부가 주 배관(600)을 타고 상승할 수 있다. 이 때, 제 1 밸브(510)가 폐쇄되고, 제 2 밸브(520)가 개방된 경우 제 2 분기관(620)을 통하여 연료 분사부(400)로 연료가 공급될 수 있다. 연료 분사부(400)는 공급된 연료를 하측으로 분사할 수 있다.
연료 분사부(400)의 하단에는 냉각부(300)가 구비될 수 있다. 연료 분사부(400)에서 분사된 연료는 냉각부(300)의 표면에 접촉하여 냉각부(300)를 냉각시킬 수 있다. 이에, 접촉된 연료에 의하여 냉각된 냉각부(300)는 주변 증발 가스와 열 교환을 수행하여 수용 공간의 상부(SH)를 냉각시킬 수 있다.
이 때, 제 1 분기관(610)을 통하여 냉각부(300)로 연료가 공급될 수 있다. 이러한 경우 냉각부(300)는 자체적인 냉기를 이용하여 주변 증발 가스를 냉각시키면서 연료 분사부(400)에 의하여 분사된 연료에 의하여 추가적으로 냉각되어 주변 증발 가스를 냉각시킬 수 있다.
냉각부(300) 자체적인 냉기와 연료 분사부(400)에서 전달된 연료의 냉기가 합성되어 전체적인 냉각 효율이 향상될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료 탱크의 연료가 외부로 방출되는 것을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 연료 탱크(10)의 연료는 냉각부(300) 및 연료 분사부(400)로 공급되지 않고 그대로 외부로 방출될 수 있다.
제 1 밸브(510)가 개방되고, 제 2 밸브(520) 및 제 3 밸브(530)가 폐쇄된 경우 펌프(200)로 흡입된 연료는 연료 탱크(10)의 외부로 방출될 수 있다.
방출된 연료는 기화기(미도시)에서 기화되어 활용되거나 인접한 다른 선박으로 전달되거나 육상으로 하역될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연료 탱크가 구비된 선박을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 선박(30)은 선체(20) 및 연료 탱크(10)를 포함할 수 있다. 연료 탱크(10)는 선체(20)의 내부에 구비되어 연료를 수용할 수 있다.
본 발명에서 연료 탱크(10)를 구비한 선박(30)은 FPSO(Floating Production Storage and Offloading), FGSS(Fuel Gas Supply System), FLNG(Floating Liquefied Natural Gas), 셔틀 탱커(shuttle tanker) 또는 드릴쉽(drill ship) 등으로서, 자항 능력을 구비한 것이거나 자항 능력을 구비하지 않은 것일 수 있다.
연료 탱크(10)에 냉각 기능이 구비되어 있기 때문에 선박(30)은 상대적으로 긴 시간 동안 연료를 보관할 수 있으며, 밸브(510, 520, 530)를 조절함으로써 냉각 및 연료 이송을 선택적으로 수행할 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 연료 탱크 20: 선체
30: 선박 100: 연료 수용부
200: 펌프 210: 본체
220: 흡입관 230: 배출관
300: 냉각부 310: 연료 순환관
320: 냉각핀 400: 연료 분사부
410: 연료 이송관 420: 분사 노즐
510, 520, 530: 밸브 600: 주 배관
610, 620, 630: 분기관

Claims (5)

  1. 밀폐된 수용 공간을 구비하여 상기 수용 공간에 연료를 수용하는 연료 수용부;
    압력을 발생시켜 상기 연료를 이송시키는 펌프; 및
    상기 수용 공간의 상부에서 상기 이송된 연료를 이용하여 상기 수용 공간 중 상기 연료가 차지하지 않는 나머지 부분을 냉각시키는 냉각부를 포함하는 연료 탱크.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각부는,
    상기 이송된 연료를 순환시키는 연료 순환관; 및
    상기 연료 보관부를 따라 배치되어 주변의 증발 가스와 열 교환을 수행하는 냉각핀을 포함하는 연료 탱크.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각부의 상부에서 상기 이송된 연료를 분사하는 연료 분사부를 더 포함하는 연료 탱크.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 연료 분사부는 상기 냉각부를 향하여 상기 이송된 연료를 분사하는 연료 탱크.
  5. 선체; 및
    상기 선체의 내부에 구비되어 연료를 수용하는 연료 탱크를 포함하되,
    상기 연료 탱크는,
    밀폐된 수용 공간을 구비하여 상기 수용 공간에 상기 연료를 수용하는 연료 수용부;
    압력을 발생시켜 상기 연료를 이송시키는 펌프; 및
    상기 수용 공간의 상부에서 상기 이송된 연료를 이용하여 상기 수용 공간 중 상기 연료가 차지하지 않는 나머지 부분을 냉각시키는 냉각부를 포함하는 연료 탱크를 구비한 선박.
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KR1020170178180A KR102027266B1 (ko) 2017-12-22 2017-12-22 연료 탱크 및 상기 연료 탱크를 구비한 선박

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FR3119376A1 (fr) * 2021-01-29 2022-08-05 Safran Ensemble pour turbomachine

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