KR20200067036A - 부유식 구조물 - Google Patents

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KR20200067036A
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전원
윤경태
손문호
안희원
조택현
성용욱
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

탈출용 소형 선박에 배터리 시스템을 구비하는 부유식 구조물이 제공된다. 상기 부유식 구조물은, 제1 전력을 생산하는 전력 생산부; 제1 전력을 이용하여 선체를 추진시키는 제1 추진부; 및 선체로부터 분리 가능하게 구비되며, 제2 전력을 저장하는 배터리 스택, 및 제2 전력이 공급되면 선체로부터 분리되도록 추진력을 생성하는 제2 추진부를 포함하는 비상용 선박을 포함하며, 배터리 스택은 평상시 제2 전력을 제1 추진부로 공급하고, 비상시 제2 전력을 제2 추진부로 공급한다.

Description

부유식 구조물 {Floater}
본 발명은 부유식 구조물에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 배터리 시스템을 구비하는 부유식 구조물에 관한 것이다.
육지 뿐만 아니라 해양에서도 배출 가스 환경 규제가 심해짐에 따라 기존의 내연 기관으로는 운항을 할 수 없는 지역까지 생겨나고 있다.
최근 들어 이러한 문제점을 해결하기 위한 대안으로 전기 추진을 이용하여 선박을 구동하는 방식이 제안되고 있으며, 이러한 방식으로 선박을 구동하기 위해 전기 추진에 필요한 배터리를 구비하는 선박이 점차 늘어나고 있는 추세이다.
한국공개특허 제10-2016-0121107호 (공개일: 2016.10.19.)
선박에 화재, 침몰 상황 등이 발생하여 선원이 탈출해야 하는 경우, 선원은 선박에 구비되어 있는 구조정(rescue boat)을 사용할 수 있다. 구조정은 일반적으로 소형 디젤 엔진을 구비하고 있어, 선원은 구조정을 이용하여 탈출한 후 다른 곳으로 이동할 수 있다.
그런데 디젤 엔진은 가동되는 데에 다소간의 시간이 필요하므로, 선원은 구조정을 이용하더라도 선박으로부터 즉각적으로 탈출하는 것이 어려울 수 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 탈출용 소형 선박에 배터리 시스템을 구비하는 부유식 구조물을 제공하는 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 위한 본 발명의 부유식 구조물의 일 면(aspect)은, 제1 전력을 생산하는 전력 생산부; 상기 제1 전력을 이용하여 상기 선체를 추진시키는 제1 추진부; 및 상기 선체로부터 분리 가능하게 구비되며, 제2 전력을 저장하는 배터리 스택(battery stack), 및 상기 제2 전력이 공급되면 상기 선체로부터 분리되도록 추진력을 생성하는 제2 추진부를 포함하는 비상용 선박을 포함하며, 상기 배터리 스택은 평상시 상기 제2 전력을 상기 제1 추진부로 공급하고, 비상시 상기 제2 전력을 상기 제2 추진부로 공급한다.
상기 부유식 구조물은, 상기 배터리 스택, 상기 제1 추진부 및 상기 제2 추진부에 연결되는 DC/AC 컨버터; 상기 DC/AC 컨버터와 상기 제2 추진부를 연결하는 배선 상에 구비되는 제1 회로차단기; 및 상기 DC/AC 컨버터와 상기 제1 추진부를 연결하는 배선 상에 구비되는 제2 회로 차단기를 더 포함하며, 평상시 상기 제1 회로 차단기가 오픈(open)되고 상기 제2 회로 차단기가 클로즈(close)되며, 비상시 상기 제1 회로 차단기가 클로즈되고 상기 제2 회로 차단기가 오픈될 수 있다.
상기 부유식 구조물은, 상기 제2 전력을 상기 제1 추진부로 공급하는 배전부를 더 포함하며, 상기 배전부는, 상기 제2 전력을 제1 부하 전력으로 입력받는 수전반; 상기 제1 부하 전력을 제2 부하 전력으로 승압시키는 LVSB(Low Voltage Switch Board); 및 상기 제2 부하 전력을 제3 부하 전력으로 승압시켜 상기 제1 추진부로 공급하는 HVSB(High Voltage Switch Board)를 포함할 수 있다.
상기 비상용 선박은 복수개 구비되며, 어느 하나의 비상용 선박과 연결되는 배전부의 수전반, LVSB 및 HVSB는 스위치를 이용하여 다른 하나의 비상용 선박과 연결되는 배전부의 수전반, LVSB 및 HVSB에 각각 연결될 수 있다.
상기 배터리 스택은 상기 선체에 화재가 발생하였거나 상기 선체가 침몰할 때 상기 제2 전력을 상기 제2 추진부로 공급할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 구조물을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 구조물에 구비되는 배전부와 비상용 선박 간 전력 공급을 위한 연결 관계를 보여주는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 구조물에 구비되는 배터리 스택의 평상시 전력 공급 과정을 보여주는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 구조물에 구비되는 배터리 스택의 비상시 전력 공급 과정을 보여주는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 구조물에서 전력 공급을 위한 선체와 비상용 선박의 연결 관계를 보여주는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 구조물의 전력 계통도를 보여주는 예시도이다.
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 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 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 구성요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성요소들과 다른 소자 또는 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
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.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 비상용 선박(예를 들어, 구조정(rescue boat)과 같은 탈출용 소형 선박)에 배터리 시스템을 구축하는 부유식 구조물에 관한 것이다. 이하에서는 도면 등을 참조하여 본 발명을 자세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 구조물을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 1에 따르면, 부유식 구조물(100)은 선체(110), 연료 탱크(120), 전력 생산부(130), 배전부(140), 제1 추진부(150), 부하 장비(160) 및 비상용 선박(170)을 포함하여 구성될 수 있다.
연료 탱크(120)는 선체(110)의 내부에 구비되어 선체(110)에 추진력을 공급하는 데에 이용되는 연료를 저장하는 역할을 한다. 연료 탱크(120)에 저장되는 연료는 액체 연료(예를 들어, 액화 천연 가스(LNG))일 수 있으나, 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 연료 탱크(120)에 저장되는 연료는 기체 연료(예를 들어, 수소)인 것도 가능하다.
연료 탱크(120)는 선체(110) 내에 복수개 구비될 수 있다. 연료 탱크(120)가 선체(110) 내에 복수개 구비되는 경우, 몇몇은 액체 연료를 저장할 수 있으며, 다른 몇몇은 기체 연료를 저장할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 연료 탱크(120) 전부 액체 연료(또는 기체 연료)를 저장하는 것도 가능하다.
전력 생산부(130)는 제1 전력을 생산하여 이 제1 전력을 제1 추진부(150), 부하 장비(160) 등에 공급하는 역할을 한다.
전력 생산부(130)는 제1 전력을 생산하기 위해 내연 기관을 포함할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 전력 생산부(130)는 제1 전력을 생산하기 위해 연료 전지(fuel cell), 태양광 패널 등을 포함하는 것도 가능하다.
전력 생산부(130)가 연료 전지를 포함하는 경우, 연료 탱크(120)에서 발생된 기화 가스(BOG; Boil Off Gas)를 이용하여 제1 전력을 생산할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 전력 생산부(130)는 수소를 이용하여 제1 전력을 생산하는 것도 가능하다.
제1 전력을 생산하는 데에 이용되는 수소는 연료 탱크(120)에 저장될 수 있으나, 연료 탱크(120) 외에 선체(110) 내에 별도로 구비되는 저장 탱크에 저장될 수도 있다.
한편 부유식 구조물(100)은 전력 생산부(130)에 의해 생산된 제1 전력을 저장할 수 있도록 전력 저장부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이 경우 부유식 구조물(100)은 전력 저장부에 저장된 전력을 비상시(예를 들어, 생산된 제1 전력만으로 부유식 구조물(100)의 운항에 어려움이 있을 때) 유용하게 사용할 수 있다.
배전부(140)는 전력 생산부(130)에 의해 생산되는 전력을 제1 추진부(150), 부하 장비(160) 등에 공급하는 역할을 한다. 배전부(140)는 이를 위해 배선, 스위치(switch), 컨버터(converter) 등을 포함할 수 있다.
제1 추진부(150)는 전력 생산부(130)로부터 공급되는 전력을 이용하여 추진력을 생성하는 역할을 한다. 부유식 구조물(100)은 제1 추진부(150)에 의해 생성되는 추진력을 이용하여 해상에서 부유되거나 항해를 할 수 있다.
부하 장비(160)는 선내 유지를 위해 각종 장비와 연결될 수 있도록 제공되는 것이다. 이러한 부하 장비(160)는 콘센트 형태의 것을 포함하는 장치로 구현될 수 있다.
선내 유지를 위한 각종 장비는 선박 운항에 필요한 장비로서, 배수 설비용 펌프, 연료 공급용 펌프, 블로워(blower), 공조 장치, 전등, GPS 수신기, 레이더 장치, 선박 자동 식별 장치, 자기 나침반, 무선 설비, 선박 위치 발신 장치 등을 포함할 수 있다.
부하 장비(160)는 직류 전원, 교류 전원 등을 장비에 공급하여 선내 유지가 이루어지도록 할 수 있다. 일례로 부하 장비(160)는 직류 전원으로 12V DC, 24V DC 등을 장비에 공급할 수 있으며, 교류 전원으로 220V AC 등을 장비에 공급할 수 있다.
한편 부유식 구조물(100)은 선체(110) 내 전력을 제어하기 위해 배터리 관리 시스템(Battery Management System), 에너지 관리 시스템(Energy Management System), 전력 관리 시스템(Power Management System) 등을 더 포함할 수 있다.
비상용 선박(170)은 비상시(예를 들어, 부유식 구조물(100)에 화재가 발생하였거나 부유식 구조물(100)이 침몰하는 경우) 선원들을 안전하게 대피시키기 위한 것이다. 이러한 비상용 선박(170)은 예를 들어 구조정과 같은 탈출용 소형 선박으로 구현될 수 있다.
비상용 선박(170)은 배터리 스택(battery stack; 180)과 제2 추진부(190)를 포함하여 구성될 수 있다.
배터리 스택(180)은 복수개의 배터리를 구비하여 제2 전력을 저장하는 것이다. 이러한 배터리 스택(180)은 평상시 배전부(140)를 통해 제2 전력을 제1 추진부(150), 부하 장비(160) 등에 공급하는 역할을 하며, 비상시(예를 들어, 선원들을 부유식 구조물(100)로부터 피난시키는 경우) 제2 전력을 제2 추진부(190)로 공급하는 역할을 한다.
배터리 스택(180)은 제2 전력이 소모되는 경우 제2 전력을 충전할 수 있다. 이때 배터리 스택(180)은 전력 생산부(130)에 의해 생산되는 제1 전력을 제2 전력으로 하여 충전할 수 있다.
한편 비상용 선박(170)은 복수개의 배터리 스택(180)을 선내에 구비하는 것도 가능하다. 이 경우 비상용 선박(170)은 선내에 배터리 룸(battery room)을 구비하고, 이 배터리 룸 내에 복수개의 배터리 스택(180)을 구비할 수 있다.
제2 추진부(190)는 배터리 스택(180)로부터 공급되는 제2 전력을 이용하여 추진력을 생성하는 것이다. 비상용 선박(170)은 제2 추진부(190)에 의해 생성되는 추진력을 이용하여 비상시 선원들을 부유식 구조물(100)로부터 긴급 피난시킬 수 있다.
종래의 탈출용 소형 선박은 소형 디젤 엔진을 구비하고 있다. 그런데 디젤 엔진은 가동되는 데에 다소간의 시간이 필요하기 때문에, 선원들을 긴급 피난시키는 데에는 적절하지 못하였다.
본 실시예에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해, 비상용 선박(170)이 배터리 스택(180)과 제2 추진부(190)를 구비하여, 배터리에 저장되는 전력을 이용하여 추진한다. 비상용 선박(170)이 이와 같이 구성되면, 엔진 가동에 소요되는 시간을 단축시켜 비상시 선원들을 신속하게 탈출시키는 것이 가능해지며, 무공해 비상용 선박(zero emission rescue boat)을 구현하는 것이 가능해진다. 또한 비상용 선박(170)을 탈출용 수단으로 이용할 뿐만 아니라, 전력 보관소로도 이용함으로써 활용도를 더욱 확대시키는 효과도 얻을 수 있다.
배터리 스택(180)의 제2 전력은 평상시 선체(110) 내의 제1 추진부(150), 부하 장비(160) 등으로 공급되며, 비상시 비상용 선박(190) 내의 제2 추진부(190)로 공급된다. 이하에서는 이에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 구조물에 구비되는 배전부와 비상용 선박 간 전력 공급을 위한 연결 관계를 보여주는 개념도이다. 이하 설명은 도 2를 참조한다.
배터리 스택(180)은 두 개의 배터리(제1 배터리(181)와 제2 배터리(182))를 구비할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 배터리 스택(180)은 한 개의 배터리를 구비하거나, 세 개 이상의 배터리를 구비하는 것도 가능하다.
제2 추진부(190)는 두 개의 추진 모터(제1 추진 모터(191)와 제2 추진 모터(192))를 구비할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 추진부(190)는 한 개의 추진 모터를 구비하거나, 세 개 이상의 추진 모터를 구비하는 것도 가능하다.
DC/AC 컨버터(210)는 배터리 스택(180)의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 것이다. 이러한 DC/AC 컨버터(210)는 배터리 스택(180), 배전부(140) 및 제2 추진부(190)에 상호 연결되도록 구성될 수 있다. DC/AC 컨버터(210)가 상기와 같이 구비되면, DC/AC 컨버터(210)에 의해 변환된 교류 전력은 배전부(140)를 통해 선체(110) 내의 제1 추진부(150)로 공급되거나, 비상용 선박(170)의 제1 추진 모터(191) 및 제2 추진 모터(192)로 공급될 수 있다.
제1 회로 차단기(220)는 DC/AC 컨버터(210)와 제2 추진부(190)를 연결하는 배선 상에 구비되어, DC/AC 컨버터(210)와 제2 추진부(190) 간 전력의 흐름을 제어할 수 있다.
제2 회로 차단기(230)는 DC/AC 컨버터(210)와 배전부(140)를 연결하는 배선 상에 구비되어, DC/AC 컨버터(210)와 배전부(140) 간 전력의 흐름을 제어할 수 있다.
제1 회로 차단기(220)와 제2 회로 차단기(230)는 인터로크(interlock) 관계를 구성할 수 있다. 즉, 제1 회로 차단기(220)가 닫힘(close) 설정되면 제2 회로 차단기(230)는 열림(open) 설정되며, 제1 회로 차단기(220)가 열림 설정되면 제2 회로 차단기(230)는 닫힘 설정된다.
이하에서는 제1 회로 차단기(220)와 제2 회로 차단기(230)를 제어하여 배터리 스택(180)의 제2 전력을 제1 추진부(150), 제2 추진부(190) 등으로 공급하는 방법에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 구조물에 구비되는 배터리 스택의 평상시 전력 공급 과정을 보여주는 예시도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 구조물에 구비되는 배터리 스택의 비상시 전력 공급 과정을 보여주는 예시도이다.
먼저 도 3을 참조하여 배터리 스택의 평상시 전력 공급 과정에 대하여 설명한다.
평상시 배터리 스택(180)의 제2 전력은 선체(110) 내에서 사용된다. 이를 위해 제2 회로 차단기(230)는 닫힘 설정되며, 제1 회로 차단기(220)는 열림 설정된다. 배터리 스택(180)으로부터 공급되는 제2 전력은 DC/AC 컨버터(210)에 의해 교류 전력으로 변환된 뒤, 배전부(140)를 거쳐 제1 추진부(150)로 전달된다.
다음으로 도 4를 참조하여 배터리 스택의 비상시 전력 공급 과정에 대하여 설명한다.
비상시 배터리 스택(180)의 제2 전력은 비상용 선박(170)에서 사용된다. 이를 위해 제1 회로 차단기(220)는 닫힘 설정되며, 제2 회로 차단기(230)는 열림 설정된다. 배터리 스택(180)으로부터 공급되는 제2 전력은 DC/AC 컨버터(210)에 의해 교류 전력으로 변환된 뒤, 제2 추진부(190)로 전달되어, 선원들이 비상용 선박(170)을 통해 신속하게 탈출하는 데에 이용된다.
다음으로 제2 회로 차단기(230)를 통해 비상용 선박(170)과 연결되는 배전부(140), 제1 추진부(150), 부하 장비(160) 등에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 구조물에서 전력 공급을 위한 선체와 비상용 선박의 연결 관계를 보여주는 개념도이다. 이하 설명은 도 5를 참조한다.
배전부(140)는 앞서 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이 제2 회로 차단기(230)를 통해 비상용 선박(170)과 연결될 수 있다.
배전부(140)는 수전반(switchgear; SWGR)(310)과 배전반(switchboard)을 포함하여 구성될 수 있다. 배전반은 HVSB(High Voltage Switch Board)(350) 및 LVSB(Low Voltage Switch Board)(330)를 포함하여 구성될 수 있다.
비상용 선박(170)의 배터리 스택(180)으로부터 공급되는 제2 전력은 제2 회로 차단기(230)를 통해 수전반(310)으로 입력될 수 있다. 수전반(310)으로 입력된 제1 부하 전력은 제1 변압기(320)를 거쳐 LVSB(330)로 전달될 수 있다. 제1 변압기(320)는 제1 부하 전력을 제2 부하 전력으로 승압시켜 LVSB(330)로 전달시킬 수 있다. 일례로 제1 변압기(320)는 220V 부하(또는 230V 부하)를 440V 부하로 승압시켜 LVSB(330)로 전달시킬 수 있다.
한편 수전반(310)으로 입력된 제1 부하 전력은 수전반(310)을 통해 부하 장비(160)의 제3 부하 공급부(163)로 전달될 수 있다. 제3 부하 공급부(163)는 선체(110) 내 몇몇 장비로 제1 부하 전력을 공급할 수 있다. 일례로 제3 부하 공급부(163)는 제1 부하 전력으로 220V 부하를 공급할 수 있다.
LVSB(330)로 전달된 제2 부하 전력은 제2 변압기(340)를 거쳐 HVSB(350)로 전달될 수 있다. 제2 변압기(340)는 제2 부하 전력을 제3 부하 전력으로 승압시켜 HVSB(350)로 전달시킬 수 있다. 일례로 제2 변압기(340)는 440V 부하(또는 450V 부하)를 6600V 부하로 승압시켜 HVSB(350)로 전달시킬 수 있다.
한편 LVSB(330)로 전달된 제2 부하 전력은 부하 장비(160)의 제2 부하 공급부(162)로 전달될 수 있다. 제2 부하 공급부(163)는 선체(110) 내 몇몇 장비로 제2 부하 전력을 공급할 수 있다. 일례로 제2 부하 공급부(162)는 제2 부하 전력으로 440V 부하를 공급할 수 있다.
HVSB(350)로 전달된 제3 부하 전력은 부하 장비(160)의 제1 부하 공급부(161), 제1 추진부(150)의 제1 추진 모터(151)와 제2 추진 모터(152) 등으로 전달될 수 있다. 제1 부하 공급부(161)는 선체(110) 내 몇몇 장비로 제1 부하 전력을 공급할 수 있다. 일례로 제1 부하 공급부(161)는 제1 부하 전력으로 6600V 부하를 공급할 수 있다.
이상 도 2 내지 도 5를 참조하여 비상용 선박(170)을 구비하는 부유식 구조물(100)의 전력 계통에 대하여 설명하였다. 본 실시예에 따른 부유식 구조물(100)의 전력 계통은 도 6에 도시된 바와 같이 선체(110)의 제1 전력 계통(410)에 배터리 스택(180)을 구비하는 비상용 선박(170)의 전력 계통(430)을 연계하여 구성할 수 있다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 구조물의 전력 계통도를 보여주는 예시도이다. 이하 설명은 도 6을 참조한다.
배터리 시스템(battery system; 441)에서 DC/AC 컨버터(DC/AC converter; 442) 후단에 회로 차단기(circuit breaker)가 vessel side 및 rescue boat side에 설치되어 있다. Vessel side에 설치되어 있는 회로 차단기는 Vessel_CB(443)를 말하며, rescue boat side에 설치되어 있는 회로 차단기는 Boat_CB(444)를 말한다. 배터리 시스템(441)은 도 2에서 배터리 스택(180)에 대응하는 개념이며, Vessel_CB(443)와 Boat_CB(444)는 각각 제2 회로 차단기(230)와 제1 회로 차단기(220)에 대응하는 개념이다.
Vessel_CB(443)와 Boat_CB(444)는 상호 인터락 설정되어 있어 정상 상태시 Vessel_CB(443) Close, Boat_CB(444) Open을 유지시킨다. 위급 상황시 rescue boat가 vessel에서 떨어짐과 동시에 Vessel_CB(443)가 open되고, Boat_CB(444)가 close되어 rescue boat 전력 부하에 전력을 공급시켜 선원들의 즉각적인 탈출을 도모시킨다.
부유식 구조물(100)의 전력 계통은 필요한 비상용 선박(170)의 개수만큼 설계가 가능하다. 일례로 도 6을 참조하면, 부유식 구조물(100)은 두 개의 비상용 선박(170)을 구비할 수 있으며, 이 경우 제1 스위치(451), 제2 스위치(452), 제3 스위치(453) 등을 이용하여 선체(110)의 제1 전력 계통(410)과 선체(110)의 제2 전력 계통(420)을 연결시킴으로써 부유식 구조물(100)의 전력 계통을 구성할 수 있다.
한편 부유식 구조물(100)의 전력 계통은 선체(110)의 전력 계통에 필요한 용량만큼 설계가 가능할 수도 있다.
한편 부유식 구조물(100)은 배터리 스택(180) 외에 연료 전지(fuel cell), 태양광 패널 등을 포함하여 하이브리드 선박(hybrid ship)으로 구축되는 것도 가능하다. 하이브리드 선박은 복수개의 발전 시스템을 전력원으로 이용하는 선박을 말한다. 부유식 구조물(100)은 내연 기관과 배터리 스택(180)을 포함하여 하이브리드 선박으로 구축되는 것도 가능하다.
부유식 구조물(100)은 연료 전지를 전력원으로 포함하는 경우, 액화 천연 가스(LNG)를 저장하는 연료 탱크에서 발생되는 기화 가스(BOG; Boil Off Gas)를 이용하여 전력을 생산할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 부유식 구조물(100)은 수소를 연료로 이용하여 전력을 생산하는 것도 가능하다.
한편 부유식 구조물(100)은 배터리 스택(180)을 유지 보수하기 위한 유지 보수 시스템을 더 포함하는 것도 가능하다. 이하 이에 대해 설명한다.
배터리 스택(180)의 유지 보수 시스템은 다수의 배터리를 탑재하는 배터리 스택(180)의 유지 보수를 위한 것으로서, 인버터, 제어기, 모니터링부, 충전부 등을 포함하여 구성될 수 있다.
인버터는 부유식 구조물(100)에 전력을 공급하기 위해 각각의 배터리 스택(180)으로부터 출력되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 기능을 수행한다. 이러한 인버터는 선체(110) 내에 구비될 수 있으나, 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
제어기는 인버터의 작동을 제어하는 기능을 수행한다. 일례로 제어기는 복수개의 배터리 스택(180) 중에서 적어도 하나의 배터리 스택(180)을 선택하여 인버터로 직류 전압이 공급되도록 제어할 수 있다. 제어기는 이 경우 각각의 배터리 스택(180)과 인버터를 연결하는 배선 상에 구비되는 스위치를 제어하여, 선택된 배터리 스택(180)로부터 인버터로 직류 전압이 공급되도록 제어할 수 있다.
제어기는 인버터와 마찬가지로 선체(110) 내에 구비될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
모니터링부는 각각의 배터리 스택(180)의 상태를 모니터링하는 기능을 수행한다. 모니터링부는 선체(110) 내에 구비될 수 있으나, 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
모니터링부는 각각의 배터리 스택(180)의 상태를 모니터링하여, 각각의 배터리 스택(180)에 대하여 충전이 필요한지 여부를 판단할 수 있다. 또한 모니터링부는 각각의 배터리 스택(180)의 상태를 모니터링하여, 각각의 배터리 스택(180)에 대하여 고장 수리가 필요한지 여부를 판단할 수 있다.
모니터링부는 인버터와 연계되어 배터리 스택(180)의 충전이 필요한지 여부를 판단할 수 있다. 일례로 모니터링부는 인버터로 입력되는 직류 전압이 기준값 이하인지 여부를 기초로 배터리 스택(180)의 충전이 필요한지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 모니터링부는 인버터로 입력되는 직류 전압이 기준값 이하인 것으로 판단되면 배터리 스택(180)의 충전이 필요한 것으로 판단하며, 인버터로 입력되는 직류 전압이 기준값을 초과하는 것으로 판단되면 배터리 스택(180)의 충전이 필요하지 않은 것으로 판단할 수 있다.
한편 모니터링부는 인버터로부터 출력되는 교류 전압이 기준값 이하인지 여부를 기초로 배터리 스택(180)의 충전이 필요한지 여부를 판단하는 것도 가능하다.
모니터링부는 인버터와 연계되어 배터리 스택(180)의 수리가 필요한지 여부를 판단할 수 있다. 일례로 모니터링부는 인버터로 직류 전압이 입력되는지 여부를 기초로 배터리 스택(180)의 수리가 필요한지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 모니터링부는 인버터로 직류 전압이 입력되는 것으로 판단되면 배터리 스택(180)의 수리가 필요하지 않은 것으로 판단하며, 인버터로 직류 전압이 입력되지 않는 것으로 판단되면 배터리 스택(180)의 수리가 필요한 것으로 판단할 수 있다.
한편 모니터링부는 인버터로부터 교류 전압이 출력되는지 여부를 기초로 배터리 스택(180)의 수리가 필요한지 여부를 판단하는 것도 가능하다.
충전부는 충전이 필요한 배터리 스택(180)에 탑재되어 있는 배터리를 충전시키는 기능을 수행한다. 충전부는 모니터링부에 의해 특정 배터리 스택(180)이 충전이 필요한 것으로 판단되면 이 배터리 스택(180)의 배터리를 충전시킨다. 충전부는 유선 방식 또는 무선 방식으로 배터리 스택(180)의 배터리를 충전시킬 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.
100: 부유식 구조물 110: 선체
120: 연료 탱크 130: 전력 생산부
140: 배전부 150: 제1 추진부
160: 부하 장비 170: 비상용 선박
180: 배터리 스택 190: 제2 추진부
210: DC/AC 컨버터 220: 제1 회로 차단기
230: 제2 회로 차단기 310: SWGR
320: 제1 변압기 330: LVSB
340: 제2 변압기 350: HVSB

Claims (5)

  1. 제1 전력을 생산하는 전력 생산부;
    상기 제1 전력을 이용하여 상기 선체를 추진시키는 제1 추진부; 및
    상기 선체로부터 분리 가능하게 구비되며, 제2 전력을 저장하는 배터리 스택(battery stack), 및 상기 제2 전력이 공급되면 상기 선체로부터 분리되도록 추진력을 생성하는 제2 추진부를 포함하는 비상용 선박을 포함하며,
    상기 배터리 스택은 평상시 상기 제2 전력을 상기 제1 추진부로 공급하고, 비상시 상기 제2 전력을 상기 제2 추진부로 공급하는 부유식 구조물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 스택, 상기 제1 추진부 및 상기 제2 추진부에 연결되는 DC/AC 컨버터;
    상기 DC/AC 컨버터와 상기 제2 추진부를 연결하는 배선 상에 구비되는 제1 회로차단기; 및
    상기 DC/AC 컨버터와 상기 제1 추진부를 연결하는 배선 상에 구비되는 제2 회로 차단기를 더 포함하며,
    평상시 상기 제1 회로 차단기가 오픈(open)되고 상기 제2 회로 차단기가 클로즈(close)되며, 비상시 상기 제1 회로 차단기가 클로즈되고 상기 제2 회로 차단기가 오픈되는 부유식 구조물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 전력을 상기 제1 추진부로 공급하는 배전부를 더 포함하며,
    상기 배전부는,
    상기 제2 전력을 제1 부하 전력으로 입력받는 수전반;
    상기 제1 부하 전력을 제2 부하 전력으로 승압시키는 LVSB(Low Voltage Switch Board); 및
    상기 제2 부하 전력을 제3 부하 전력으로 승압시켜 상기 제1 추진부로 공급하는 HVSB(High Voltage Switch Board)를 포함하는 부유식 구조물.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 비상용 선박은 복수개 구비되며,
    어느 하나의 비상용 선박과 연결되는 배전부의 수전반, LVSB 및 HVSB는 스위치를 이용하여 다른 하나의 비상용 선박과 연결되는 배전부의 수전반, LVSB 및 HVSB에 각각 연결되는 부유식 구조물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 스택은 상기 선체에 화재가 발생하였거나 상기 선체가 침몰할 때 상기 제2 전력을 상기 제2 추진부로 공급하는 부유식 구조물.
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