KR20200058741A - 연료 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

연료 공급 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 연료 공급 장치는 상대적으로 오염물질이 적게 발생하는 제 1 연료군에 속하는 연료가 이동하는 제 1 연료군 이동 라인; 상기 제 1 연료군에 비해 상대적으로 오염물질이 많이 발생하는 제 2 연료군에 속하는 연료가 이동하는 제 2 연료군 이동 라인; 상기 제 1 연료군 이동 라인과 상기 제 2 연료군 이동 라인 중 하나를 개방시키고 나머지를 폐쇄시키는 연료군 개폐부; 상기 제 1 연료군 이동 라인 및 상기 제 2 연료군 이동 라인과 연결되고, 내연 기관과 연결되는 메인 이동 라인; 상기 메인 이동 라인에 설치되는 유량계; 및 상기 연료군 개폐부의 개폐 동작과, 상기 유량계의 계측값을 기초로 상기 내연 기관으로 공급되는 연료군 별 공급량을 산출하는 제어부를 포함한다.

Description

연료 공급 장치{Apparatus for supplying fuel}
본 발명은 연료 공급 장치에 관한 것이다.
해상 운송 과정에서 온실가스(ex. 이산화탄소)가 배출된다. 온실가스는 지구 온난화의 주범으로 이해되고 있어 온실가스 배출 감소를 위한 다양한 규제가 만들어지고 있는 실정이다.
예컨대, EU MRV(Monitoring, Reporting, Verification)는 유럽 연합이 유럽 연합 내 항구로 입항하는 모든 선박을 대상으로 온실가스 배출량을 모니터링하고 온실가스 배출을 감소시키기 위한 규정으로서 2018년 시행 중에 있다.
또한, IMO DCS(Data Collecting System)은 전세계를 대상으로 운항하는 선박을 대상으로 연료 사용량을 모니터링하고 온실 가스 배출을 감소시키기 위한 규정으로서 2019년 1월에 시행 예정이다.
위와 같은 규정은 선박이 운항을 마치면 선박이 규정을 준수하며 운항하였는지를 모니터링하기 위해 규제 관련 리포트의 작성을 요구하고 있다. 규제 관련 리포트에는 운항 중 사용했던 연료의 종류와 소비량을 작성하도록 되어 있는 데, 종래 연료 공급 장치에 있어서 연료의 종류와 소비량(또는 공급량)을 정확하게 파악하기 어렵다는 문제가 있다.
본 발명의 실시예는, 내연 기관에 대한 연료군별 공급량을 정확하게 산출 가능한 연료 공급 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상대적으로 오염물질이 적게 발생하는 제 1 연료군에 속하는 연료가 이동하는 제 1 연료군 이동 라인; 상기 제 1 연료군에 비해 상대적으로 오염물질이 많이 발생하는 제 2 연료군에 속하는 연료가 이동하는 제 2 연료군 이동 라인; 상기 제 1 연료군 이동 라인과 상기 제 2 연료군 이동 라인 중 하나를 개방시키고 나머지를 폐쇄시키는 연료군 개폐부; 상기 제 1 연료군 이동 라인 및 상기 제 2 연료군 이동 라인과 연결되고, 내연 기관과 연결되는 메인 이동 라인; 상기 메인 이동 라인에 설치되는 유량계; 및 상기 연료군 개폐부의 개폐 동작과, 상기 유량계의 계측값을 기초로 상기 내연 기관으로 공급되는 연료군 별 공급량을 산출하는 제어부를 포함하는, 연료 공급 장치가 제공될 수 있다.
상기 연료군 개폐부는, 상기 제 1 연료군 이동 라인과 상기 제 2 연료군 이동 라인과 상기 메인 이동 라인을 연결하는 3 방향 밸브를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제 1 연료군 이동 라인의 개방 신호 발생 시부터 다음에 발생되는 상기 제 1 연료군 이동 라인의 폐쇄 신호 발생 시까지 상기 유량계에 의해 계측된 계측값에서 상기 제 1 연료군 이동 라인의 개방 신호 발생 시 상기 메인 이동 라인의 상기 유량계의 하류 영역에 잔존하는 상기 제 2 연료군에 속하는 연료의 잔존량을 빼고, 상기 제 1 연료군 이동 라인의 폐쇄 신호 발생 시 상기 메인 이동 라인의 상기 유량계의 하류 영역에 잔존하는 상기 제 1 연료군에 속하는 연료의 잔존량을 더하는 방법으로 상기 제 1 연료군의 공급량을 산출하고, 상기 제 2 연료군 이동 라인의 개방 신호 발생 시부터 다음에 발생되는 상기 제 2 연료군 이동 라인의 폐쇄 신호 발생 시까지 상기 유량계에 의해 계측된 계측값에서 상기 제 2 연료군 이동 라인의 개방 신호 발생 시 상기 메인 이동 라인의 상기 유량계의 하류 영역에 잔존하는 상기 제 1 연료군에 속하는 연료의 잔존량을 빼고, 상기 제 2 연료군 이동 라인의 폐쇄 신호 발생 시 상기 메인 이동 라인의 상기 유량계의 하류 영역에 잔존하는 상기 제 2 연료군에 속하는 연료의 잔존량을 더하는 방법으로 상기 제 2 연료군의 공급량을 산출할 수 있다.
상기 연료 공급 장치는 상기 제 1 연료군에 속하는 서로 다른 종류의 연료를 각각 저장하는 제 1 연료 탱크들; 상기 제 1 연료 탱크들과 각각 연결되고, 상기 제 1 연료군 이동 라인과 연결되는 제 1 연료 이동 라인들; 상기 제 1 연료 이동 라인들 중 하나를 개방시키고 나머지를 폐쇄시키는 제 1 개폐부; 상기 제 2 연료군에 속하는 서로 다른 종류의 연료를 각각 저장하는 제 2 연료 탱크들; 상기 제 2 연료 탱크들과 연결되고, 상기 제 2 연료군 이동 라인과 연결되는 제 2 연료 이동 라인들; 및 상기 제 2 연료 이동 라인들을 중 하나를 개방시키고 나머지를 폐쇄시키는 제 2 개폐부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제 1 개폐부, 상기 제 2 개폐부 및 상기 연료군 개폐부의 개폐 동작과, 상기 유량계의 계측값을 기초로 상기 내연 기관으로 공급되는 연료 별 공급량을 산출할 수 있다.
상기 제 1 개폐부는, 상기 제 1 연료 이동 라인들에 각각 설치되는 제 1 밸브들을 포함하고, 상기 제 2 개폐부는, 상기 제 2 연료 이동 라인들에 각각 설치되는 제 2 밸브들을 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제 1 연료군 이동 라인이 개방된 경우, 상기 제 1 연료 이동 라인들 중 하나인 해당 제 1 연료 이동 라인의 개방 신호 발생 시부터 다음에 발생되는 상기 해당 제 1 연료 이동 라인의 폐쇄 신호 발생 시까지 상기 유량계에 의해 계측된 계측값에서 상기 해당 제 1 연료 이동 라인의 개방 신호 발생 시 상기 제 1 연료군 이동 라인과 상기 메인 이동 라인의 상기 유량계의 하류 영역에 잔존하는 다른 연료의 잔존량을 빼고, 상기 해당 제 1 연료 이동 라인의 폐쇄 신호 발생 시 상기 제 1 연료군 이동 라인과 상기 메인 이동 라인의 상기 유량계의 하류 영역에 잔존하는 해당 연료의 잔존량을 더하는 방법으로 상기 제 1 연료군에 속하는 연료별 공급량을 산출하고, 상기 제 2 연료군 이동 라인이 개방된 경우, 상기 제 2 연료 이동 라인들 중 하나인 제 2 해당 연료 이동 라인의 개방 신호 발생 시부터 다음에 발생되는 상기 제 2 해당 연료 이동 라인의 폐쇄 신호 발생 시까지 상기 유량계에 의해 계측된 계측값에서 상기 제 2 해당 연료 이동 라인의 개방 신호 발생 시 상기 제 2 연료군 이동 라인과 상기 메인 이동 라인의 상기 유량계의 하류 영역에 잔존하는 다른 연료의 잔존량을 빼고, 상기 제 2 해당 연료 이동 라인의 폐쇄 신호 발생 시 상기 제 2 연료군 이동 라인과 상기 메인 이동 라인의 잔존하는 해당 연료의 잔존량을 더하는 방법으로 상기 제 2 연료군에 속하는 연료별 공급량을 산출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제 1 개폐부, 제 2 개폐부 및 연료군 개폐부의 개폐 동작과, 유량계의 계측값을 기초로 연료군 별 공급량 또는 연료 별 공급량을 정확하게 산출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 장치를 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부가 제 1 연료군의 공급량을 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 공급 장치를 나타내는 도면이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어부(5000)가 제 1 연료군에 속하는 연료별 공급량을 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 연료 공급 장치(100)는 제 1 연료군 이동 라인(1100)과, 제 2 연료군 이동 라인(1200)과, 연료군 개폐부(2000)와, 메인 이동 라인(3000)과, 유량계(4000)와, 제어부(5000)를 포함한다.
제 1 연료군 이동 라인(1100)은 상대적으로 오염물질이 적게 발생하는 제 1 연료군에 속하는 연료가 이동한다. 제 1 연료군에 속하는 연료에는 엠지오(MGO : Marine Gas Oil) 또는 엠디오(MDO : Marine Diesel Oil) 등이 있다.
제 2 연료군 이동 라인(1200)은 제 1 연료군에 비해 상대적으로 오염물질이 많이 발생하는 제 2 연료군에 속하는 연료가 이동한다. 제 2 연료군에 속하는 연료에는 엘에스에이치에프오(LSHFO : Low Sulphur Heavy Fuel Oil) 또는 에이치에프오(HFO : Heavy Fuel Oil) 등이 있다.
연료군 개폐부(2000)는 제 1 연료군 이동 라인(1100)과 제 2 연료군 이동 라인(1200) 중 하나를 개방시키고 나머지를 폐쇄시킨다.
예컨대, 연료군 개폐부(2000)는 도 1과 같이 제 1 연료군 이동 라인(1100)과 제 2 연료군 이동 라인(1200)과 후술하는 메인 이동 라인(3000)을 연결하는 3 방향 밸브(2100)를 포함할 수 있다. 또는 연료군 개폐부(2000)는 도시되지 않았으나 제 1 연료군 이동 라인(1100)과 제 2 연료군 이동 라인(1200)에 각각 설치되는 밸브를 포함할 수 있다.
메인 이동 라인(3000)은 제 1 연료군 이동 라인(1100)과 제 2 연료군 이동 라인(1200)과 연결되고, 내연 기관(10)과 연결된다.
유량계(4000)는 메인 이동 라인(3000)에 설치된다.
제어부(5000)는 연료군 개폐부(2000)의 개폐 동작과 유량계(4000)의 계측값을 기초로 내연 기관(10)으로 공급되는 연료군 별 공급량을 산출한다.
보다 상세히, 도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부가 제 1 연료군의 공급량을 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 참고로 도 2 내지 도 5에서 실선 화살표는 제 1 연료군에 속하는 연료의 이동을 의미하고, 점선 화살표는 제 2 연료군에 속하는 연료의 이동을 의미한다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 제어부가 내연 기관에 대한 제 1 연료군의 공급량을 산출하는 과정을 예를 들어 설명한다.
먼저, 도 2를 참조하면, t = t1 일 때, 제 1 연료군 이동 라인(1100)의 개방 신호가 발생한다. 이때, 제 1 연료군 이동 라인(1100)의 개방 신호와 동시에 제 2 연료군 이동 라인(1200)의 폐쇄 신호가 발생한다. 참고로, t는 시간을 의미한다.
예컨대, 제 1 연료군 이동 라인(1100) 및 제 2 연료군 이동 라인(1200)의 개방 신호 또는 폐쇄 신호는 연료군 개폐부(2000)의 개폐 동작에 의해 생성될 수 있다. 이때, 연료군 개폐부(2000)의 개폐 동작을 감지하는 별도의 센서(미도시)가 사용될 수 있다. 또는 제 1 연료군 이동 라인(1100) 및 제 2 연료군 이동 라인(1200)의 개폐 신호는 연료군 개폐부(2000)를 개폐하기 위한 개폐 신호일 수 있다.
이때, 제 1 연료군 이동 라인(1100)은 개방되고, 제 1 연료군 이동 라인(1100)에서 대기 중인 연료가 메인 이동 라인(3000)으로 유입되기 시작한다. 그리고 동시에 제 2 연료군 이동 라인(1200)은 폐쇄되고, 제 2 연료군 이동 라인(1200)으로부터 메인 이동 라인(3000)으로 공급되던 연료의 공급이 차단된다.
이때, 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에는 여전히 제 2 연료군에 속하는 연료가 잔존한다.
메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에 잔존하는 제 2 연료군에 속하는 연료는 이후 제 1 연료군 이동 라인(1100)에서 메인 이동 라인(3000)으로 공급되는 제 1 연료군에 속하는 연료의 압력에 의해 내연 기관(10)으로 이동하고, 이 과정에서 유량계(4000)에 의해 계측될 수 있다. 이에 대해 후술한다.
도 3을 참조하면, t2 < t < t3 일 때, 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에는 제 1 연료군에 속하는 연료만이 이동한다.
여기서, t2 = t1 + △ta 이고, △ta 는 t = t1에서 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에 잔존하는 제 2 연료군에 속하는 연료가 모두 유량계(4000)를 통과하는데 걸리는 시간을 의미한다. 그리고 t3은 제 1 연료군 이동 라인(1100)의 폐쇄 신호(또는 제 2 연료군 이동라인(1200)의 개방신호)가 발생하는 시간을 의미한다.
이 경우, t1 < t ≤ t2 일 때, 유량계(4000)에서 계측된 계측값(M1)은 제 2 연료군에 속하는 연료에 대한 것이고, t2 < t < t3 일 때, 유량계(4000)에 계측되는 계측값(M2)은 제 1 연료군에 속하는 연료에 대한 것이다.
한편, 메인 이동 라인(3000)의 스펙(길이, 단면적 등)과 유량계(4000)의 설치 위치는 연료 공급 장치(100)가 제작될 때 미리 결정된 사항으로서, 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에 채워진 연료의 양은 미리 산출될 수 있다.
따라서 t = t1 일 때 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에 잔존하는 제 2 연료군에 속하는 연료의 양은 미리 산출될 수 있다.
이 경우, 제어부(5000)는 t = t1 후에 유량계(4000)의 의해 계측된 계측량이 t = t1 일 때 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에 잔존하는 제 2 연료군에 속하는 연료의 양과 같아질 때까지 걸린 시간(△ta)을 산출할 수 있다.
도 4를 참조하면, t = t3 일 때, 제 1 연료군 이동 라인(1100)의 폐쇄 신호가 발생한다. 그리고 동시에 제 2 연료군 이동 라인(1200)의 개방 신호가 발생한다.
이때, 제 1 연료군 이동 라인(1100)은 폐쇄되고, 제 1 연료군 이동 라인(1100)으로부터 메인 이동 라인(3000)으로 공급되던 연료의 공급이 차단된다. 그리고 동시에 제 2 연료군 이동 라인(1200)은 개방되고, 제 2 연료군 이동 라인(1200)에서 대기 중인 연료가 메인 이동 라인(3000)으로 유입되기 시작한다.
이때, 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에는 여전히 제 1 연료군에 속하는 연료가 잔존한다.
메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에 잔존하는 제 1 연료군에 속하는 연료는 이후 제 2 연료군 이동 라인(1200)에서 메인 이동 라인(3000)으로 공급되는 제 2 연료군에 속하는 연료의 압력에 의해 내연 기간으로 이동하고, 이 과정에서 유량계(4000)에 의해 계측될 수 있다. 이에 대해 후술한다.
도 5를 참조하면, t4 < t < t5 일 때, 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에는 제 2 연료군에 속하는 연료만이 이동한다.
여기서, t4 = t3 + △tb 이고, △tb 는 t = t3에서 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에 잔존하는 제 1 연료군에 속하는 연료가 모두 유량계(4000)를 통과하는데 걸리는 시간을 의미한다. 그리고 t5는 제 2 연료군 이동 라인(1200)의 폐쇄 신호(또는 제 1 연료군 이동 라인(1100)의 개방 신호)가 발생하는 시간을 의미한다.
이 경우, t3 < t ≤ t4 일 때, 유량계(4000)에서 계측된 계측값(M3)은 제 1 연료군에 속하는 연료에 대한 것이고, t4 < t < t5 일 때, 유량계(4000)에 계측되는 계측값(M4)은 제 2 연료군에 속하는 연료에 대한 것이다.
제어부(5000)는 제 1 연료군 이동 라인(1100)의 개방 신호 발생 시(t = t1)부터 다음에 발생되는 제 1 연료군 이동 라인(1100)의 폐쇄 신호 발생 시(t = t3)까지 유량계(4000)에 의해 계측된 계측값(M1+M2)에서 제 1 연료군 이동 라인(1100)의 개방 신호 발생 시(t = t1) 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에 잔존하는 제 2 연료군에 속하는 연료의 잔존량(M1)을 빼고, 제 1 연료군 이동 라인(1100)의 폐쇄 신호 발생 시(t = t3) 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에 잔존하는 제 1 연료군에 속하는 연료의 잔존량(M3)을 더하는 방법으로 제 1 연료군의 공급량을 산출할 수 있다.
제어부(5000)는 연료 공급 과정에서 반복되는 제 1 연료군 이동 라인(1100)의 개방 신호 및 폐쇄 신호에 대해 위와 같은 과정을 반복하여 산출된 공급량들을 합산함으로써 제 1 연료군의 전체 공급량을 산출할 수 있다.
나아가 제어부(5000)는 위에서 설명한 제 1 연료군 공급량 산출 방법과 동일한 방법으로 제 2 연료군 공급량을 산출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 공급 장치를 나타는 도면이다. 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 연료 공급 장치(200)는 제 1 연료 탱크들(6110, 6120)과, 제 1 연료 이동 라인들(6210, 6220)과, 제 1 개폐부(6300)와, 제 1 연료군 이동 라인(1100)과, 제 2 연료 탱크들(7110, 7120)과, 제 2 연료 이동 라인들(7210, 7220)과, 제 2 개폐부(7300)와, 제 2 연료군 이동 라인(1200)과, 연료군 개폐부(2000)와, 메인 이동 라인(3000)과, 유량계(4000)와, 제어부(5000)를 포함한다.
제 1 연료 탱크들(6110, 6120)은 제 1 연료군에 속하는 서로 다른 종류의 연료를 각각 저장한다. 예컨대, 본 실시예에서 제 1 연료 탱크(6110, 6120)는 두 개이고, 제 1 연료 탱크들(6110, 6120) 중 하나(6110)는 엠지오(MGO) 를 저장하고, 나머지 하나(6120)는 엠디오(MDO)를 저장한다.
제 1 연료 이동 라인들(6210, 6220)은 제 1 연료 탱크들(6110, 6120)과 각각 연결된다. 제 1 연료 이동 라인들(6210, 6220)은 후술하는 제 1 연료군 이동 라인(1100)과 연결된다.
제 1 개폐부(6300)는 제 1 연료 이동 라인들(6210, 6220) 중 하나를 개방시키고 나머지를 폐쇄시킨다.
예컨대, 제 1 개폐부(6300)는 도 6과 같이 제 1 연료 이동 라인들(6210, 6220)에 각각 설치되는 제 1 밸브들(6310, 6320)을 포함한다. 예컨대, 제 1 개폐부(6300)는 도시되지 않았으나 제 1 연료 이동 라인들(6210, 6220)과 후술하는 제 1 연료군 이동 라인(1100)을 연결하는 다중 방향 밸브를 포함할 수 있다.
제 2 연료 탱크들(7110, 7120)은 제 2 연료군에 속하는 서로 다른 종류의 연료를 각각 저장한다. 예컨대, 본 실시예에서 제 2 연료 탱크(7110, 7120)는 두 개이고, 제 2 연료 탱크들(7110, 7120) 중 하나(7110)는 엘에스에이치에프오(LSHFO)를 저장하고, 나머지 하나(7120)는 에이치에프오(HFO)를 저장한다.
제 2 연료 이동 라인들(7210, 7220)은 제 2 연료 탱크들(7110, 7120)과 각각 연결된다. 제 2 연료 이동 라인들(7210, 7220)은 후술하는 제 2 연료군 이동 라인(1200)과 연결된다.
제 2 개폐부(7300)는 제 2 연료 이동 라인들(7210, 7220) 중 하나를 개방시키고 나머지를 폐쇄시킨다.
예컨대, 제 2 개폐부(7300)는 도 6과 같이 제 2 연료 이동 라인들(7210, 7220)에 각각 설치되는 제 2 밸브들(7310, 7320)을 포함한다. 예컨대, 제 2 개폐부(7300)는 도시되지 않았으나 제 2 연료 이동 라인들(7210, 7220)과 후술하는 제 2 연료군 이동 라인(1200)을 연결하는 다중 방향 밸브를 포함할 수 있다.
제 1 연료군 이동 라인(1100)은 제 1 연료 이동 라인들(6210, 6220)과 연결된다.
제 2 연료군 이동 라인(1200)은 제 2 연료 이동 라인들(7210, 7220)과 연결된다.
연료군 개폐부(2000)는 제 1 연료군 이동 라인(1100)과 제 2 연료군 이동 라인(1200) 중 하나를 개방시키고 나머지를 폐쇄시킨다.
메인 이동 라인(3000)은 제 1 연료군 이동 라인(1100)과 제 2 연료군 이동 라인(1200)과 연결되고, 내연 기관(10)과 연결된다.
유량계(4000)는 메인 이동 라인(3000)에 설치된다.
제어부(5000)는 제 1 개폐부(6300), 제 2 개폐부(7300) 및 연료군 개폐부(2000)의 개폐 동작과, 유량계(4000)의 계측값을 기초로 내연 기관(10)으로 연료 별 공급량을 산출한다.
보다 상세히, 도 7 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어부(5000)가 제 1 연료군에 속하는 연료별 공급량을 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 참고로, 도 7 내지 도 10에서 실선 화살표는 제 1 연료군에 속하는 연료 중 하나의 이동을 의미하고, 점선 화살표는 제 1 연료군에 속하는 연료 중 다른 하나의 이동을 의미한다.
이하, 도 7 내지 도 10을 참조하여, 제어부가 내연 기관에 대한 제 1 연료군에 속하는 연료 공급량을 산출하는 과정을 예를 들어 설명한다.
먼저, 도 7에 도시된 상태 이전, 즉 t < t11 일 때, 제 1 연료군 이동 라인(1100)이 개방된 상태에서 제 1 연료 탱크들(6110, 6120) 중 하나(6120)에 저장되는 제 1 연료군에 속하는 연료인 엠디오(MDO)가 내연 기관(10)에 공급되고 있다고 가정하자.
참고로, 제 1 연료 탱크들(6110, 6120) 중 나머지 하나(6110)에 저장되는 제 1 연료군에 속하는 연료는 엠지오(MGO)인 것으로 가정한다. 그리고 제 1 연료군 이동 라인(1100)이 개방되면 제 2 연료군 이동 라인(1200)은 폐쇄된다.
도 7을 참조하면, t = t11 일 때, 제 1 연료 이동 라인들(6210, 6220) 중 하나인 제 1 연료 이동 라인(6110)(이하, '해당 제 1 연료 이동 라인(6110)'이라 함)의 개방 신호가 발생한다. 그리고 동시에 다른 제 1 연료 이동 라인(6120)의 폐쇄 신호가 발생한다.
예컨대, 해당 제 1 연료 이동 라인(6210) 및 다른 제 1 연료군 이동 라인(6220)의 개방 신호 또는 폐쇄 신호는 제 1 개폐부(6300)의 개폐 동작에 의해 생성될 수 있다. 이때, 제 1 개폐부(6300)의 개폐 동작을 감지하는 별도의 센서(미도시)가 사용될 수 있다. 또는 해당 제 1 연료 이동 라인(6210) 및 다른 제 1 연료군 이동 라인(6220)의 개폐 신호는 해당 제 1 연료 이동 라인(6210) 및 다른 제 1 연료군 이동 라인(6220)를 개폐하기 위한 개폐 신호일 수 있다.
이때, 해당 제 1 연료 이동 라인(6210)은 개방되고, 해당 제 1 연료 이동 라인(6210)에서 대기 중인 연료(이하, '해당 연료'라 함) 즉, 엠지오(MGO)가 제 1 연료군 이동 라인(1100)으로 유입되기 시작한다. 그리고 동시에 다른 제 1 연료 이동 라인(6220)은 폐쇄되고, 다른 제 1 연료 이동 라인(6220)으로부터 제 1 연료군 이동 라인(1100)으로 공급되던 다른 연료, 즉 엠디오(MDO)의 공급이 차단된다.
이때, 제 1 연료군 이동 라인(1100)과 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에는 여전히 다른 연료, 즉 엠디오(MDO)가 잔존한다. 제 1 연료군 이동 라인(1100)과 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에 잔존하는 다른 연료는 이후 해당 제 1 연료 이동 라인(6210)에서 제 1 연료군 이동 라인(1100)으로 공급되는 해당 연료의 압력에 의해 내연 기관(10)으로 이동하고, 이 과정에서 유량계(4000)에 의해 계측될 수 있다. 이에 대해 후술한다.
도 8을 참조하면, t12 < t < t13 일 때, 제 1 연료군 이동 라인(1100)과 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에는 해당 연료만이 이동한다.
여기서, t12 = t11 + △ta 이고, △ta 는 t = t11에서 제 1 연료군 이동 라인(1100)과 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에 잔존하는 다른 연료가 모두 유량계(4000)를 통과하는데 걸리는 시간을 의미한다. 그리고 t13은 해당 제 1 연료 이동 라인(6210)의 폐쇄 신호(또는 다른 제 1 연료 이동 라인(6220)의 개방신호)가 발생하는 시간을 의미한다.
이 경우, t11 < t ≤ t12 일 때, 유량계(4000)에서 계측된 계측값(M11)은 다른 연료 즉, 엠디오(MDO)에 대한 것이고, t12 < t < t13 일 때, 유량계(4000)에 계측되는 계측값(M12)은 해당 연료 즉, 엠지오(MGO)에 대한 것이다.
한편, 제 1 연료군 이동 라인(1100) 및 메인 이동 라인(3000)의 스펙(길이, 단면적 등)과 유량계(4000)의 설치 위치는 연료 공급 장치(100)가 제작될 때 미리 결정된 사항으로서, 제 1 연료군 이동 라인(1100) 및 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에 채워진 연료의 양은 미리 산출될 수 있다.
따라서 t = t1 일 때 제 1 연료군 이동 라인(1100) 및 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에 잔존하는 연료의 양은 미리 산출될 수 있다.
이 경우, 제어부(5000)는 t = t1 후에 유량계(4000)의 의해 계측된 계측량이 t = t1 일 때 제 1 연료군 이동 라인(1100) 및 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에 잔존하는 다른 연료 즉, 엠디오(MDO)의 양과 같아질 때까지 걸린 시간(△ta)을 산출할 수 있다.
도 9를 참조하면, t = t13 일 때, 해당 제 1 연료 이동 라인(6210)의 폐쇄 신호가 발생한다. 그리고 동시에 다른 제 1 연료 이동 라인(6220)의 개방 신호가 발생한다.
이때, 해당 제 1 연료 이동 라인(6210)은 폐쇄되고, 해당 제 1 연료 이동 라인(6210)으로부터 제 1 연료군 이동 라인(1100)으로 공급되던 해당 연료의 공급이 차단된다. 그리고 동시에 다른 제 1 연료 이동 라인(6220)은 개방되고, 다른 제 1 연료 이동 라인(6220)에서 대기 중인 다른 연료가 제 1 연료군 이동 라인(1100)으로 유입되기 시작한다.
이때, 제 1 연료군 이동 라인(1100) 및 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에는 여전히 해당 연료가 잔존한다.
제 1 연료군 이동 라인(1100)과 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에 잔존하는 해당 연료는 이후 다른 제 1 연료 이동 라인(6220)을 통해 제 1 연료군 이동 라인(1100)으로 공급되는 다른 연료의 압력에 의해 내연 기간으로 이동하고, 이 과정에서 유량계(4000)에 의해 계측될 수 있다. 이에 대해 후술한다.
도 10을 참조하면, t14 < t < t15 일 때, 제 1 연료군 이동 라인(1100) 및 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에는 다른 연료 즉, 엠디오(MDO)만이 이동한다.
여기서, t14 = t13 + △tb 이고, △tb 는 t = t13에서 제 1 연료군 이동 라인(1100) 및 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에 잔존하는 해당 연료가 모두 유량계(4000)를 통과하는데 걸리는 시간을 의미한다. 그리고 t15는 다른 제 1 연료 이동 라인(6220)의 폐쇄 신호(또는 해당 제 1 연료 이동 라인(6210)의 개방 신호)가 발생하는 시간을 의미한다.
이 경우, t13 < t ≤ t14 일 때, 유량계(4000)에서 계측된 계측값(M13)은 해당 연료 즉, 엠지오(MGO)에 대한 것이고, t14 < t < t15 일 때, 유량계(4000)에 계측되는 계측값(M14)은 다른 연료 즉, 엠디오(MDO)에 대한 것이다.
제어부(5000)는 해당 제 1 연료 이동 라인(6210)의 개방 신호 발생 시(t = t11)부터 다음에 발생되는 해당 제 1 연료 이동 라인(6210)의 폐쇄 신호 발생 시(t = t13)까지 유량계(4000)에 의해 계측된 계측값(M11+M12)에서 해당 제 1 연료 이동 라인(6210)의 개방 신호 발생 시(t = t1) 제 1 연료군 이동 라인(1100) 및 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에 잔존하는 다른 연료의 잔존량(M11)을 빼고, 해당 제 1 연료 이동 라인(6210)의 폐쇄 신호 발생 시(t = t13) 제 1 연료군 이동 라인(1100) 및 메인 이동 라인(3000)의 유량계(4000)의 하류 영역에 잔존하는 해당 연료의 잔존량(M13)을 더하는 방법으로 제 1 연료군에 속하는 해당 연료의 공급량을 산출할 수 있다.
제어부(5000)는 제 1 연료군 이동 라인(1100)이 개방된 상태로 1 연료군에 속하는 해당 연료를 공급하는 과정에서 반복되는 해당 제 1 연료 이동 라인(6210)의 개방 신호 및 폐쇄 신호에 대해 위와 같은 과정을 반복하여 산출된 공급량들을 합산함으로써 해당 연료의 전체 공급량을 산출할 수 있다.
나아가 제어부(5000)는 제 1 연료군에 속하는 다른 연료에 대해서도 앞서 설명한 해당 연료에 대한 공급량을 산출하는 방법으로 공급량을 산출할 수 있다.
나아가 제어부(5000)는 제 2 연료군에 속하는 연료 별로 앞서 설명한 제 1 연료군에 속하는 해당 연료에 대한 공급량을 산출하는 방법으로 공급량을 산출할 수 있다.
이상에서 살펴본 본 실시예에 따른 연료 공급 장치(100, 200)는, 제 1 개폐부(6300), 제 2 개폐부(7300) 및 연료군 개폐부(2000)의 개폐 동작과, 유량계(4000)의 계측값을 기초로 연료군 별 공급량 또는 연료 별 공급량을 정확하게 산출할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10 : 내연 기관 100, 200 : 연료 공급 장치
1100 : 제 1 연료군 이동 라인 1200 : 제 2 연료군 이동 라인
2000 : 연료군 개폐부 2100 : 3 방향 밸브
3000 : 메인 이동 라인 4000 : 유량계
5000 : 제어부 6110, 6120 : 제 1 연료 탱크
6210, 6220 : 제 1 연료 이동 라인 6300 : 제 1 개폐부
7110, 7120 : 제 2 연료 탱크 7210, 7220 : 제 2 연료 이동 라인
7300 : 제 2 개폐부

Claims (5)

  1. 상대적으로 오염물질이 적게 발생하는 제 1 연료군에 속하는 연료가 이동하는 제 1 연료군 이동 라인;
    상기 제 1 연료군에 비해 상대적으로 오염물질이 많이 발생하는 제 2 연료군에 속하는 연료가 이동하는 제 2 연료군 이동 라인;
    상기 제 1 연료군 이동 라인과 상기 제 2 연료군 이동 라인 중 하나를 개방시키고 나머지를 폐쇄시키는 연료군 개폐부;
    상기 제 1 연료군 이동 라인 및 상기 제 2 연료군 이동 라인과 연결되고, 내연 기관과 연결되는 메인 이동 라인;
    상기 메인 이동 라인에 설치되는 유량계; 및
    상기 연료군 개폐부의 개폐 동작과, 상기 유량계의 계측값을 기초로 상기 내연 기관으로 공급되는 연료군 별 공급량을 산출하는 제어부를 포함하는, 연료 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 연료군 이동 라인의 개방 신호 발생 시부터 다음에 발생되는 상기 제 1 연료군 이동 라인의 폐쇄 신호 발생 시까지 상기 유량계에 의해 계측된 계측값에서 상기 제 1 연료군 이동 라인의 개방 신호 발생 시 상기 메인 이동 라인의 상기 유량계의 하류 영역에 잔존하는 상기 제 2 연료군에 속하는 연료의 잔존량을 빼고, 상기 제 1 연료군 이동 라인의 폐쇄 신호 발생 시 상기 메인 이동 라인의 상기 유량계의 하류 영역에 잔존하는 상기 제 1 연료군에 속하는 연료의 잔존량을 더하는 방법으로 상기 제 1 연료군의 공급량을 산출하고,
    상기 제 2 연료군 이동 라인의 개방 신호 발생 시부터 다음에 발생되는 상기 제 2 연료군 이동 라인의 폐쇄 신호 발생 시까지 상기 유량계에 의해 계측된 계측값에서 상기 제 2 연료군 이동 라인의 개방 신호 발생 시 상기 메인 이동 라인의 상기 유량계의 하류 영역에 잔존하는 상기 제 1 연료군에 속하는 연료의 잔존량을 빼고, 상기 제 2 연료군 이동 라인의 폐쇄 신호 발생 시 상기 메인 이동 라인의 상기 유량계의 하류 영역에 잔존하는 상기 제 2 연료군에 속하는 연료의 잔존량을 더하는 방법으로 상기 제 2 연료군의 공급량을 산출하는, 연료 공급 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제 1 연료군에 속하는 서로 다른 종류의 연료를 각각 저장하는 제 1 연료 탱크들;
    상기 제 1 연료 탱크들과 각각 연결되고, 상기 제 1 연료군 이동 라인과 연결되는 제 1 연료 이동 라인들;
    상기 제 1 연료 이동 라인들 중 하나를 개방시키고 나머지를 폐쇄시키는 제 1 개폐부;
    상기 제 2 연료군에 속하는 서로 다른 종류의 연료를 각각 저장하는 제 2 연료 탱크들;
    상기 제 2 연료 탱크들과 연결되고, 상기 제 2 연료군 이동 라인과 연결되는 제 2 연료 이동 라인들; 및
    상기 제 2 연료 이동 라인들을 중 하나를 개방시키고 나머지를 폐쇄시키는 제 2 개폐부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 개폐부, 상기 제 2 개폐부 및 상기 연료군 개폐부의 개폐 동작과, 상기 유량계의 계측값을 기초로 상기 내연 기관으로 공급되는 연료 별 공급량을 산출하는, 연료 공급 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제 1 개폐부는,
    상기 제 1 연료 이동 라인들에 각각 설치되는 제 1 밸브들을 포함하고,
    상기 제 2 개폐부는,
    상기 제 2 연료 이동 라인들에 각각 설치되는 제 2 밸브들을 포함하는, 연료 공급 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 연료군 이동 라인이 개방된 경우,
    상기 제 1 연료 이동 라인들 중 하나인 해당 제 1 연료 이동 라인의 개방 신호 발생 시부터 다음에 발생되는 상기 해당 제 1 연료 이동 라인의 폐쇄 신호 발생 시까지 상기 유량계에 의해 계측된 계측값에서 상기 해당 제 1 연료 이동 라인의 개방 신호 발생 시 상기 제 1 연료군 이동 라인과 상기 메인 이동 라인의 상기 유량계의 하류 영역에 잔존하는 다른 연료의 잔존량을 빼고, 상기 해당 제 1 연료 이동 라인의 폐쇄 신호 발생 시 상기 제 1 연료군 이동 라인과 상기 메인 이동 라인의 상기 유량계의 하류 영역에 잔존하는 해당 연료의 잔존량을 더하는 방법으로 상기 제 1 연료군에 속하는 연료별 공급량을 산출하고,
    상기 제 2 연료군 이동 라인이 개방된 경우,
    상기 제 2 연료 이동 라인들 중 하나인 제 2 해당 연료 이동 라인의 개방 신호 발생 시부터 다음에 발생되는 상기 제 2 해당 연료 이동 라인의 폐쇄 신호 발생 시까지 상기 유량계에 의해 계측된 계측값에서 상기 제 2 해당 연료 이동 라인의 개방 신호 발생 시 상기 제 2 연료군 이동 라인과 상기 메인 이동 라인의 상기 유량계의 하류 영역에 잔존하는 다른 연료의 잔존량을 빼고, 상기 제 2 해당 연료 이동 라인의 폐쇄 신호 발생 시 상기 제 2 연료군 이동 라인과 상기 메인 이동 라인의 잔존하는 해당 연료의 잔존량을 더하는 방법으로 상기 제 2 연료군에 속하는 연료별 공급량을 산출하는, 연료 공급 장치.
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