KR20200062962A - Liquefied oxygen filling system of underwater moving body - Google Patents

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    • F25J1/0017—Oxygen
    • B63B2702/10—

Abstract

The present invention relates to a liquefied oxygen filling system for an underwater vehicle. According to an embodiment of the present invention, a liquefied oxygen filling system for an underwater vehicle comprises: an intake device for receiving air from the outside of a box; at least one compressed air storage container for compressing the intake air through the intake device and storing the compressed air; an oxygen pressure swing adsorption (PSA) device for receiving the air from the compressed air storage container to purify oxygen; an oxygen liquefaction device for receiving the purified oxygen from the oxygen PSA device to liquefy the oxygen; and a liquefied oxygen tank for storing the liquefied oxygen liquefied in the oxygen liquefaction device.

Description

수중운동체의 액화산소 충전 시스템{LIQUEFIED OXYGEN FILLING SYSTEM OF UNDERWATER MOVING BODY}LIQUIFIED OXYGEN FILLING SYSTEM OF UNDERWATER MOVING BODY

본 발명의 실시예는 수중운동체의 액화산소 충전 시스템에 관한 것이다. An embodiment of the present invention relates to a system for filling liquefied oxygen in an underwater vehicle.

수중운동체는 잠수함 등을 포함하는 개념으로서, 수중을 잠항할 수 있으며, 이를 위해 함내의 전원을 공급받아 동작하는 추진모터 등에 의해 회전력이 발생되고, 이 회전력이 프로펠러까지 전달되어 추진력을 발생시킨다. The underwater moving body is a concept including a submarine, which can submerge underwater, and for this purpose, rotational force is generated by a propulsion motor operated by receiving power from the ship, and this rotational force is transmitted to a propeller to generate propulsion force.

현대의 잠수함들은 잠항일수를 증가시켜 작전 능력을 향상시키기 위해 공기불요추진체계(Air Independent Propulsion, AIP)를 적용하고 있다. Modern submarines use the Air Independent Propulsion (AIP) system to increase operational capacity by increasing the number of submerged days.

AIP를 구성하는 연료전지는 수소와 산소의 반응을 통해 전기와 물을 생성하는데 이러한 전기의 생산을 위해서는 수소와 산소의 지속적인 공급이 필요하다.The fuel cell constituting the AIP generates electricity and water through the reaction of hydrogen and oxygen, and for the production of such electricity, a constant supply of hydrogen and oxygen is required.

산소는 함 내에 액화산소탱크를 배치하여 저장하고, 연료 전지의 가동 필요 시 액화산소를 기화시켜 공급한다.Oxygen is stored by placing a liquefied oxygen tank in a container, and when liquefied oxygen is required to operate the fuel cell, it is supplied.

다만, 액화산소는 작전소요기간에 따라 산정된 양만큼 액화산소탱크에 충전하여 사용하고 작전 종료 후 복귀하여 육상시설로부터 재충전한다. However, liquefied oxygen is charged and used in the liquefied oxygen tank in an amount calculated according to the operation required period, and returned after the operation is completed to be recharged from the land facility.

그런데, 작전기간 증가를 위해서는 연료 전지의 가동을 위한 수소와 산소 공급이 더 많이 필요한데, 이 때문에 산소를 저장하는 액화산소탱크 용량의 증가가 필요하였다. However, in order to increase the operation period, it is necessary to supply more hydrogen and oxygen for the operation of the fuel cell. For this reason, it is necessary to increase the capacity of the liquefied oxygen tank for storing oxygen.

대한민국 공개특허공보 제10-2015-0112683호(2015.10.07. 공개일)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2015-0112683 (2015.10.07. publication date)

본 발명의 목적은 공기불요추진체계가 적용된 잠수함 등의 수중운동체에서 산소 PSA(Pressure Swing Adsorption)를 이용하여 함 외부로부터 공급받은 공기 중에서 산소를 분리하고, 고순도 산소를 압축하여 액화한 후 액화산소탱크로 충전할 수 있는 수중운동체의 액화산소 충전 시스템을 제공하는 것이다. The object of the present invention is to separate oxygen from the air supplied from the outside of the vessel using oxygen PSA (Pressure Swing Adsorption) in an underwater moving body such as a submarine to which an air-free propulsion system is applied, and liquefy the oxygen by compressing high-purity oxygen. It is to provide a liquefied oxygen filling system of an underwater vehicle that can be charged with.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by embodiments of the present invention. In addition, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention can be realized by means of the appended claims and combinations thereof.

본 발명의 일 실시예에 따른 수중운동체의 액화산소 충전 시스템은 함 외부로부터 공기를 공급 받는 흡기 장치; 상기 흡기 장치를 통해 흡기된 공기를 압축하여 압축된 공기를 저장하는 적어도 하나의 압축공기 저장용기; 상기 압축공기 저장용기로부터 공기를 제공받아 산소를 정제하는 산소 PSA(Pressure Swing Adsorption) 장치; 상기 산소 PSA 장치로부터 정제된 산소를 공급받아 액화시키는 산소액화장치; 및 상기 산소액화장치에서 액화된 액화산소를 저장하는 액화산소탱크;를 포함한다. Liquefied oxygen filling system of an underwater body according to an embodiment of the present invention includes an intake device receiving air from the outside of the box; At least one compressed air storage container for storing compressed air by compressing the air sucked through the intake device; An oxygen pressure swing adsorption (PSA) device for purifying oxygen by receiving air from the compressed air storage container; An oxygen liquefaction apparatus for liquefying the purified oxygen from the oxygen PSA apparatus; And a liquefied oxygen tank for storing liquefied oxygen in the oxygen liquefaction apparatus.

또한, 상기 흡기 장치와 상기 적어도 하나의 압축공기 저장용기 사이를 연결하는 배관 상에 설치되어, 상기 흡기 장치를 통해 흡기된 공기를 설정 압력으로 압축하는 공기 압축기;를 더 포함한다.In addition, it is installed on a pipe connecting the intake device and the at least one compressed air storage container, an air compressor for compressing the air sucked through the intake device to a set pressure; further includes.

또한, 상기 압축공기 저장용기와 상기 산소 PSA 장치 사이를 연결하는 배관 상에는 적어도 하나의 유량 및 압력 조절기가 구비될 수 있다. In addition, at least one flow rate and pressure regulator may be provided on a pipe connecting the compressed air storage container and the oxygen PSA device.

또한, 상기 흡기 장치는, 수중운동체의 스노클 모드 시 동작하여 함 외부의 공기를 흡기할 수 있다. In addition, the intake device may operate in the snorkel mode of the underwater body to intake air outside the vessel.

또한, 상기 흡기 장치는, 함 외부로 인출되어 해수면 밖으로 돌출 가능한 길이를 갖는 공기 공급 관을 더 구비할 수 있다. In addition, the intake device may further include an air supply pipe having a length that is drawn out of the container and protrudes out of the sea surface.

또한, 상기 산소액화장치는, 상기 산소 PSA 장치와 상기 액화산소탱크 사이를 연결하는 배관 상에 설치되어, 상기 산소 PSA 장치로부터 정제된 산소를 상기 액화산소탱크까지 유동하는 과정 중에 냉각시키는 산소냉각기일 수 있다. In addition, the oxygen liquefaction apparatus is installed on a pipe connecting the oxygen PSA apparatus and the liquefied oxygen tank, an oxygen cooler that cools purified oxygen from the oxygen PSA apparatus during the process of flowing to the liquefied oxygen tank Can be.

본 발명의 다른 실시예에 따르는 수중운동체의 액화산소 충전 방법은 수중운동체의 액화산소 충전 시스템을 이용한 수중운동체의 액화산소 충전 방법으로서, 상기 흡기 장치에서, 함 외부로부터 공기를 공급 받는 흡기 단계; 상기 압축공기 저장용기에서, 상기 흡기 장치를 통해 흡기된 공기를 압축한 다음, 압축된 공기를 저장하는 압축 공기 저장 단계; 상기 산소 PSA 장치에서, 상기 압축공기 저장용기로부터 공기를 제공받아 산소를 정제하는 산소 정제 단계; 상기 산소액화장치에서, 상기 산소 PSA 장치로부터 정제된 산소를 공급받아 액화시키는 산소 액화 단계; 및 상기 액화산소탱크에서, 상기 산소액화장치에서 액화된 액화산소를 저장하는 액화산소 저장 단계;를 포함한다. The method for filling liquefied oxygen of a hydrous body according to another embodiment of the present invention is a method for filling liquefied oxygen of a hydrous body using a liquefied oxygen filling system of a hydrous body, wherein in the intake device, an intake step receiving air from outside the container; In the compressed air storage container, compressed air storage step of compressing the intake air through the intake device, and then storing the compressed air; In the oxygen PSA device, an oxygen purification step of purifying oxygen by receiving air from the compressed air storage container; In the oxygen liquefaction apparatus, the oxygen liquefaction step of liquefying receiving the purified oxygen from the oxygen PSA apparatus; And a liquefied oxygen storage step of storing the liquefied oxygen liquefied in the oxygen liquefaction apparatus in the liquefied oxygen tank.

상기 산소 정제 단계 이전에, 상기 압축공기 저장용기에서 상기 산소 PSA 장치로 공기가 공급될 때, 상기 공기의 공급 유량 및 압력을 조절하는 공기 유량 및 압력 조절 단계;를 더 포함한다. Before the oxygen purification step, when air is supplied from the compressed air storage container to the oxygen PSA device, an air flow rate and pressure adjustment step of adjusting the supply flow rate and pressure of the air is further included.

또한, 상기 흡기 단계는, 수중운동체의 스노클 모드 시 상기 흡기 장치가 동작하여 함 외부의 공기를 흡기할 수 있다. In addition, in the intake step, the intake device operates in the snorkel mode of the underwater body to intake air outside the vessel.

본 발명에 의하면 공기불요추진체계가 적용된 잠수함 등의 수중운동체에서 산소 PSA(Pressure Swing Adsorption)를 이용하여 함 외부로부터 공급받은 공기 중에서 산소를 분리하고, 고순도 산소를 압축하여 액화한 후 액화산소탱크로 충전할 수 있다.According to the present invention, in an underwater moving body such as a submarine to which an air-free propulsion system is applied, oxygen is separated from the air supplied from the outside of the vessel using pressure swing adsorption (PSA), compressed with high purity oxygen, liquefied, and then converted into a liquid oxygen tank It can be charged.

또한, 본 발명에 의하면 상기와 같은 방식으로 고순도 산소를 압축하여 액화한 후 액화산소탱크에 충전할 수 있어서 육상시설로부터 액화산소의 보충(또는 충전) 없이 해상에서 직접 산소를 생산 및 저장할 수 있다. In addition, according to the present invention, high-purity oxygen can be compressed and liquefied in the same manner as described above, and then charged into a liquefied oxygen tank, whereby oxygen can be produced and stored directly at sea without replenishing (or filling) liquefied oxygen from onshore facilities.

그 결과 공기불요추진체계가 적용된 잠수함 등의 수중운동체의 작전기간을 증가시킬 수 있는 유리한 기술적 효과가 있다. As a result, there is an advantageous technical effect that can increase the operational period of aquatic vehicles such as submarines to which the air-free propulsion system is applied.

또한, 본 발명에 의하면 해상/잠항 중에 산소생산 및 액화산소탱크로의 충전이 가능하므로 잠항 기간 대폭 증가될 수 있어 잠수함 등의 수중운동체의 작전 능력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. In addition, according to the present invention, since oxygen production and charging with a liquefied oxygen tank are possible during maritime/submersible, the submerged period can be significantly increased, which has the advantage of improving the operational capability of aquatic vehicles such as submarines.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, the concrete effects of the present invention will be described together while describing the specific matters for carrying out the invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중운동체의 액화산소 충전 시스템에서 함 외부 공기를 유입시켜 압축한 후 압축공기 저장용기에 저장하는 것을 설명하기 위해 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중운동체의 액화산소 충전 시스템에서 압축공기를 사용하여 산소 PSA 시스템을 통해 고순도 산소를 분리하여 액화산소탱크에 공급하는 것을 설명하기 위해 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating to store the compressed air after storing the compressed air by introducing the outside air in the liquefied oxygen filling system of the water moving body according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating the separation of high-purity oxygen through an oxygen PSA system using compressed air in a liquefied oxygen filling system of an underwater moving body and supplying it to a liquefied oxygen tank according to an embodiment of the present invention.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features, and advantages will be described in detail below with reference to the accompanying drawings, and accordingly, a person skilled in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical spirit of the present invention. In the description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of known technologies related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals in the drawings are used to indicate the same or similar components.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.In the following, the arrangement of any component in the "upper (or lower)" or "upper (or lower)" of the component means that the arbitrary component is disposed in contact with the upper surface (or lower surface) of the component. In addition, it may mean that other components may be interposed between the component and any component disposed on (or under) the component.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.Also, when a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, the components may be directly connected to or connected to each other, but other components may be "interposed" between each component. It should be understood that "or, each component may be "connected", "coupled" or "connected" through other components.

도면에서, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중운동체의 액화산소 충전 시스템에서 함 외부 공기를 유입시켜 압축한 후 압축공기 저장용기에 저장하는 것을 설명하기 위해 도시한 개념도이다. In the drawings, FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating to store compressed air in a container after compressing it by introducing air outside the container in a liquefied oxygen filling system of an underwater moving body according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중운동체의 액화산소 충전 시스템(100)은 흡기 장치(120), 공기 압축기(130), 압축공기 저장용기(140)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the liquefied oxygen filling system 100 of an underwater moving body according to an embodiment of the present invention includes an intake device 120, an air compressor 130, and a compressed air storage container 140.

흡기 장치(120)는 잠수함 등의 수중운동체(10)의 외부로부터 공기를 흡기하여 함 내부로 공기를 공급한다. The intake apparatus 120 intakes air from the outside of the underwater moving body 10 such as a submarine and supplies air to the inside of the vessel.

여기서, 흡기 장치(120)는 수중운동체(10)의 스노클 모드 시 동작하여 함 외부의 공기를 흡기하도록 구성될 수 있다. Here, the intake device 120 may be configured to operate in the snorkel mode of the underwater body 10 to intake air outside the vessel.

이를 위해, 흡기 장치(120)는 함 외부로 인출되어 해수면 밖으로 돌출 가능한 길이를 가지며, 함 외부의 공기를 유입시켜 함 내부로 유입시킬 수 있는 공기 공급 관(110)을 더 구비할 수 있다. To this end, the intake device 120 has a length that can be drawn out of the vessel and protrudes out of the sea level, and may further include an air supply pipe 110 through which air from outside the vessel can be introduced into the vessel.

압축공기 저장용기(140)는 상기 흡기 장치(120)를 통해 흡기된 공기를 압축하여 압축된 공기를 저장한다. The compressed air storage container 140 compresses the intake air through the intake device 120 to store compressed air.

예컨대 압축공기 저장용기(140)는 적어도 하나 이상 구비될 수 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이 다수 개가 구비되는 것이 좋다. 압축공기 저장용기(140)는 압축공기 실린더 등을 이용할 수 있다. For example, the compressed air storage container 140 may be provided with at least one or more, as shown in Figure 1, it is preferable that a plurality. The compressed air storage container 140 may use a compressed air cylinder or the like.

공기 압축기(130)는 상기 흡기 장치(120)를 통해 흡기된 공기를 설정 압력으로 압축한다. The air compressor 130 compresses air sucked through the intake device 120 to a set pressure.

구체적인 예로서, 공기 압축기(130)는 상기 흡기 장치(120)와 상기 적어도 하나의 압축공기 저장용기(140) 사이를 연결하는 배관 상에 설치될 수 있다. As a specific example, the air compressor 130 may be installed on a pipe connecting the intake device 120 and the at least one compressed air storage container 140.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중운동체의 액화산소 충전 시스템에서 압축공기를 사용하여 산소 PSA 시스템을 통해 고순도 산소를 분리하여 액화산소탱크에 공급하는 것을 설명하기 위해 도시한 개념도이다.FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating the separation of high-purity oxygen through an oxygen PSA system using compressed air in a liquefied oxygen filling system of an underwater moving body and supplying it to a liquefied oxygen tank according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 수중운동체의 액화산소 충전 시스템(100)은 전술한 흡기 장치(120), 공기 압축기(130), 압축공기 저장용기(140)와 함께 산소 PSA 장치(160), 산소액화장치(170), 액화산소탱크(180)를 더 포함한다. Referring to FIG. 2, the liquefied oxygen filling system 100 of an underwater moving body according to an embodiment of the present invention includes oxygen PSA together with the above-described intake device 120, air compressor 130, and compressed air storage container 140. It further includes a device 160, an oxygen liquefaction device 170, a liquefied oxygen tank 180.

산소 PSA(Pressure Swing Adsorption) 장치(160)는 상기 압축공기 저장용기(140)로부터 공기를 제공받아 산소를 정제한다. Oxygen Pressure Swing Adsorption (PSA) device 160 purifies oxygen by receiving air from the compressed air storage container 140.

산소액화장치(170)는 상기 산소 PSA 장치(160)로부터 정제된 산소를 공급받아 액화시키는 장치이다. The oxygen liquefaction device 170 is a device that liquefies the purified oxygen supplied from the oxygen PSA device 160.

구체적으로 설명하면, 산소액화장치(170)는 산소 PSA 장치(160)와 액화산소탱크(180) 사이를 연결하는 배관 상에 설치될 수 있다.Specifically, the oxygen liquefaction device 170 may be installed on a pipe connecting the oxygen PSA device 160 and the liquefied oxygen tank 180.

예컨대, 산소액화장치(170)는 산소 PSA 장치(160)로부터 정제된 산소를 액화산소탱크(180)까지 유동하는 과정 중에 냉각시키는 산소냉각기를 이용할 수 있다. For example, the oxygen liquefaction device 170 may use an oxygen cooler that cools the purified oxygen from the oxygen PSA device 160 during the flow to the liquefied oxygen tank 180.

액화산소탱크(180)는 상기 산소액화장치(170)에서 액화된 액화산소를 저장한다. The liquefied oxygen tank 180 stores liquefied oxygen in the oxygen liquefaction device 170.

이에 더하여, 압축공기 저장용기(140)와 산소 PSA 장치(160) 사이를 연결하는 배관에는 적어도 하나의 유량 및 압력 조절기(150)가 더 구비될 수 있다. In addition, at least one flow rate and pressure regulator 150 may be further provided in a pipe connecting the compressed air storage container 140 and the oxygen PSA device 160.

이와 같이 구성됨에 따라 잠수함 등의 수중운동체(10)는 스노클 모드에서 함 외부의 공기를 흡기하고, 이를 압축 후 다량의 압축공기를 압축공기 저장용기(140)에 저장할 수 있다. 그리고 압축공기를 산소 PSA 장치(160)를 통해 고순도 산소를 분리하고 이를 액화산소탱크(180)에 공급할 수 있다. As configured as described above, the underwater moving body 10 such as a submarine intakes air outside the vessel in the snorkel mode, and after compressing it, can store a large amount of compressed air in the compressed air storage container 140. In addition, the compressed air can be separated from the high-purity oxygen through the oxygen PSA device 160 and supplied to the liquefied oxygen tank 180.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 수중운동체의 액화산소 충전 시스템(100)을 이용한 수중운동체의 액화산소 충전 방법을 제공할 수 있다. Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, it is possible to provide a method for filling liquefied oxygen of an underwater body using the liquefied oxygen filling system 100 of the underwater body.

본 발명의 실시예에 따른 수중운동체의 액화산소 충전 방법은, 흡기 단계, 압축 공기 저장 단계, 산소 정제 단계, 산소 액화 단계, 액화산소 저장 단계를 포함한다. The method for filling liquefied oxygen in an underwater vehicle according to an embodiment of the present invention includes an intake step, a compressed air storage step, an oxygen purification step, an oxygen liquefaction step, and a liquefied oxygen storage step.

먼저, 흡기 단계가 수행된다. 흡기 단계는 전술한 흡기 장치(120)에서, 함 외부로부터 공기를 공급 받는 단계이다. 이 단계에서는, 잠수함의 스노클 모드 시 상기 흡기 장치(120)가 동작하여 함 외부의 공기를 흡기한다. First, an intake step is performed. The intake step is a step in which air is supplied from the outside of the container in the above-described intake device 120. In this step, in the snorkel mode of the submarine, the intake device 120 operates to intake air outside the vessel.

다음으로, 압축 공기 저장 단계가 수행된다. 압축 공기 저장 단계는 전술한 압축공기 저장용기(140)에서, 상기 흡기 장치(120)를 통해 흡기된 공기를 압축한 다음, 압축된 공기를 저장하는 단계이다. Next, a compressed air storage step is performed. The compressed air storage step is a step of compressing the intake air through the intake device 120 in the above-described compressed air storage container 140 and then storing the compressed air.

그 다음으로, 공기 유량 및 압력 조절 단계가 수행된다. 공기 유량 및 압력 조절 단계는 상기 압축공기 저장용기(140)에서 상기 산소 PSA 장치(160)로 공기가 공급될 때, 공기의 공급 유량 및 압력을 조절하는 단계이다. Next, air flow and pressure adjustment steps are performed. The step of adjusting the air flow rate and pressure is a step of adjusting the supply flow rate and pressure of air when air is supplied from the compressed air storage container 140 to the oxygen PSA device 160.

그 다음으로, 산소 정제 단계가 수행된다. 산소 정제 단계는 전술한 산소 PSA 장치(160)에서, 상기 압축공기 저장용기(140)로부터 공기를 제공받아 산소를 정제하는 단계이다. Next, an oxygen purification step is performed. The oxygen purification step is a step of purifying oxygen by receiving air from the compressed air storage container 140 in the aforementioned oxygen PSA device 160.

그 다음으로, 산소 액화 단계가 수행된다. 산소 액화 단계는 전술한 산소액화장치(170)에서, 상기 산소 PSA 장치(160)로부터 정제된 산소를 공급받아 액화시키는 단계이다. Next, an oxygen liquefaction step is performed. The oxygen liquefaction step is a step in which the purified oxygen is supplied from the oxygen PSA device 160 and liquefied in the above-described oxygen liquefaction device 170.

그 다음으로, 액화산소 저장 단계가 수행된다. 액화산소 저장 단계는 전술한 액화산소탱크(180)에서, 상기 산소액화장치(170)에서 액화된 액화산소를 저장하는 단계이다. Next, a liquefied oxygen storage step is performed. The liquefied oxygen storage step is a step of storing the liquefied oxygen in the oxygen liquefaction device 170 in the above-described liquefied oxygen tank 180.

상술한 바와 같이, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면 공기불요추진체계가 적용된 잠수함 등의 수중운동체에서 산소 PSA(Pressure Swing Adsorption)를 이용하여 함 외부로부터 공급받은 공기 중에서 산소를 분리하고, 고순도 산소를 압축하여 액화한 후 액화산소탱크로 충전할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the configuration and operation of the present invention, the oxygen is separated from the air supplied from the outside of the vessel by using oxygen PSA (Pressure Swing Adsorption) in an underwater moving body such as a submarine to which an air-free propulsion system is applied, and high purity oxygen It has the advantage of being liquefied by compression and filling with a liquefied oxygen tank.

나아가, 상기와 같은 방식으로 고순도 산소를 압축하여 액화한 후 액화산소탱크에 충전할 수 있어서 육상시설로부터 액화산소의 보충(또는 충전) 없이 해상에서 직접 산소를 생산 및 저장할 수 있는 장점이 있다. 그 결과 공기불요추진체계가 적용된 잠수함 등의 수중운동체의 작전기간을 증가시킬 수 있는 유리한 기술적 효과가 있다. Furthermore, since the high-purity oxygen is compressed and liquefied in the same manner as described above, it can be charged into a liquefied oxygen tank, thereby producing and storing oxygen directly at sea without replenishing (or filling) liquefied oxygen from onshore facilities. As a result, there is an advantageous technical effect that can increase the operational period of aquatic vehicles such as submarines to which the air-free propulsion system is applied.

더 나아가, 해상/잠항 중에 산소생산 및 액화산소탱크로의 충전이 가능하므로 잠항 기간 대폭 증가될 수 있어 잠수함 등의 수중운동체의 작전 능력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. Furthermore, since oxygen production and charging with a liquefied oxygen tank are possible during sea/submersible, the submerged period can be significantly increased, which has the advantage of improving the operational capability of underwater vehicles such as submarines.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above, the present invention has been described with reference to the exemplified drawings, but the present invention is not limited by the examples and drawings disclosed in the present specification, and can be varied by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is obvious that modifications can be made. In addition, although the operation and effect according to the configuration of the present invention is not explicitly described while describing the embodiments of the present invention, it is natural that the predictable effect by the configuration should also be recognized.

10: 수중운동체
100: 액화산소 충전 시스템
110: 공기 공급 관
120: 흡기 장치
130: 공기 압축기
140: 압축공기 저장용기
150: 유량 및 압력 조절기
160: 산소 PSA 장치
170: 산소액화장치
180: 액화산소탱크10: underwater body
100: liquefied oxygen filling system
110: air supply pipe
120: intake device
130: air compressor
140: compressed air storage container
150: flow and pressure regulator
160: oxygen PSA device
170: oxygen liquefaction device
180: liquefied oxygen tank

Claims (6)

함 외부로부터 공기를 공급 받는 흡기 장치;
상기 흡기 장치를 통해 흡기된 공기를 압축하여 압축된 공기를 저장하는 적어도 하나의 압축공기 저장용기;
상기 압축공기 저장용기로부터 공기를 제공받아 산소를 정제하는 산소 PSA(Pressure Swing Adsorption) 장치;
상기 산소 PSA 장치로부터 정제된 산소를 공급받아 액화시키는 산소액화장치; 및
상기 산소액화장치에서 액화된 액화산소를 저장하는 액화산소탱크;
를 포함하는 수중운동체의 액화산소 충전 시스템.
An intake device receiving air from outside the box;
At least one compressed air storage container for compressing the intake air through the intake device and storing compressed air;
An oxygen pressure swing adsorption (PSA) device for purifying oxygen by receiving air from the compressed air storage container;
An oxygen liquefaction apparatus that liquefies the purified oxygen supplied from the oxygen PSA apparatus; And
A liquefied oxygen tank for storing liquefied oxygen in the oxygen liquefaction apparatus;
Liquefied oxygen filling system of an underwater body comprising a.
제1항에 있어서,
상기 흡기 장치와 상기 적어도 하나의 압축공기 저장용기 사이를 연결하는 배관 상에 설치되어, 상기 흡기 장치를 통해 흡기된 공기를 설정 압력으로 압축하는 공기 압축기;
를 더 포함하는 수중운동체의 액화산소 충전 시스템.
According to claim 1,
An air compressor installed on a pipe connecting the intake device and the at least one compressed air storage container to compress air drawn through the intake device to a set pressure;
Liquefied oxygen filling system of the underwater body further comprising a.
제1항에 있어서,
상기 압축공기 저장용기와 상기 산소 PSA 장치 사이를 연결하는 배관 상에는 적어도 하나의 유량 및 압력 조절기가 구비되는 것을 특징으로 하는
수중운동체의 액화산소 충전 시스템.
According to claim 1,
On the pipe connecting the compressed air storage container and the oxygen PSA device, characterized in that at least one flow rate and pressure regulator is provided
Liquefied oxygen filling system of aquatic bodies.
제1항에 있어서,
상기 흡기 장치는, 수중운동체의 스노클 모드 시 동작하여 함 외부의 공기를 흡기하는 것을 특징으로 하는
수중운동체의 액화산소 충전 시스템.
According to claim 1,
The intake device is characterized in that it operates in the snorkel mode of the underwater body to intake air outside the vessel.
Liquefied oxygen filling system of aquatic bodies.
제1항에 있어서,
상기 흡기 장치는, 함 외부로 인출되어 해수면 밖으로 돌출 가능한 길이를 갖는 공기 공급 관을 더 구비하는 것을 특징으로 하는
수중운동체의 액화산소 충전 시스템.
According to claim 1,
The intake device further comprises an air supply pipe having a length that is drawn out of the container and protrudes out of the sea surface.
Liquefied oxygen filling system of aquatic bodies.
제1항에 있어서,
상기 산소액화장치는, 상기 산소 PSA 장치와 상기 액화산소탱크 사이를 연결하는 배관 상에 설치되어, 상기 산소 PSA 장치로부터 정제된 산소를 상기 액화산소탱크까지 유동하는 과정 중에 냉각시키는 산소냉각기인 것을 특징으로 하는
수중운동체의 액화산소 충전 시스템.According to claim 1,
The oxygen liquefaction device is installed on a pipe connecting the oxygen PSA device and the liquefied oxygen tank, and is an oxygen cooler that cools the purified oxygen from the oxygen PSA device during the flow to the liquefied oxygen tank. To do
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