KR20200110560A - Hydrogen collecting System And Method For Ship - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a system and a method for collecting hydrogen of a ship. The system for collecting hydrogen of a ship includes a hydrogen storage tank provided in the ship and supplied with the hydrogen produced in the ship to store the hydrogen, wherein the hydrogen storage tank includes: a compression part into which the hydrogen produced in the ship is introduced to be compressed; a compression driving part transmitting compression energy for compressing the hydrogen by the compression part; a separating membrane provided between the compression part and the compression driving part; and a storage part storing the hydrogen compressed in the compression part.

Description

선박의 수소 포집 시스템 및 방법{Hydrogen collecting System And Method For Ship}Hydrogen collecting system and method for ship

본 발명은 선박의 수소 포집 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박에서 생성되는 수소를, 압축 구동부와 분리막이 구비된 수소 저장탱크로 도입시켜 압축·저장하는 선박의 수소 포집 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a ship's hydrogen collection system and method, and more particularly, to a ship's hydrogen collection system and method for compressing and storing hydrogen generated by a ship into a hydrogen storage tank equipped with a compression drive unit and a separation membrane. About.

기존 경제체제는 탄소를 기반으로 하며, 에너지원으로서 화석연료에 대한 의존도가 높지만, 화석연료는 매장량이 한정되어 있어 가까운 미래에 고갈이 예상되고, 연소 시 발생하는 이산화탄소(CO2)는 대표적인 온실가스로 지구 온난화 및 기후 변화의 주범으로 지목되며 국제적인 배출 규제 대상이 되고 있다. 그에 따라 전통적인 대체에너지원인 풍력, 수력, 지열뿐만 아니라, 태양열, 바이오매스, 수소에너지 등 친환경 대체에너지 개발을 위한 연구가 널리 이루어지고 있다. The existing economic system is based on carbon and has a high dependence on fossil fuels as an energy source, but fossil fuels are expected to be depleted in the near future due to limited reserves, and carbon dioxide (CO 2 ) generated during combustion is a representative greenhouse gas. It has been identified as the main culprit of global warming and climate change and is subject to international emission regulations. Accordingly, research for the development of eco-friendly alternative energy such as solar heat, biomass, hydrogen energy, as well as wind, hydropower and geothermal heat, which are traditional alternative energy sources, is being widely conducted.

그 중 수소 에너지는 환경 친화적이며 높은 에너지 밀도를 갖기 때문에 자동차 동력원, 휴대용 전자기기용 연료전지의 연료로 활용 가능하며, 수소를 연료로 사용하는 연료전지의 가격도 매년 낮아지고 있어, 수소 에너지 시대가 앞당겨지고 있고 수소 수요도 매년 증가하고 있다.Among them, hydrogen energy is environmentally friendly and has a high energy density, so it can be used as a fuel for automobile power sources and fuel cells for portable electronic devices, and the price of fuel cells that use hydrogen as fuel is also decreasing every year. And hydrogen demand is increasing every year.

특히, 수소 연료는 직접 연소시킬 때에도 환경오염 물질이 거의 배출되지 않는 청정 연료이고, 수소를 전기로 변환하는 고효율 연료전지의 연료로 활용할 수도 있다는 점에서 가까운 미래의 이상적인 에너지원으로 주목받고 있다. In particular, hydrogen fuel is attracting attention as an ideal energy source in the near future because it is a clean fuel that hardly emits environmental pollutants even when directly combusted, and can be used as a fuel for a high-efficiency fuel cell that converts hydrogen into electricity.

수소는 무독, 무색, 무취의 가스로 우주에서 가장 많은 원소이지만, 지구에서는 수소 단독으로 존재하는 경우가 거의 없고, 물, 천연가스 등의 화합물 형태로 존재하기 때문에 이러한 물질로부터 분리해내야 한다. 수소 에너지를 효율적으로 이용하기 위해서는 먼저 경제적이고 간편한 수소 생산기술이 필요하다. Hydrogen is a non-toxic, colorless, and odorless gas and is the most common element in the universe. However, hydrogen rarely exists alone on Earth and exists in the form of compounds such as water and natural gas, so it must be separated from these substances. In order to efficiently use hydrogen energy, economical and simple hydrogen production technology is first required.

역사적으로 보면, 1세기 넘게 수소에너지 기술이 이용되어 왔고 현재 세계적으로 매년 5천만 톤의 산업용 수소를 사용하고 있다. Historically, hydrogen energy technology has been used for more than a century, and now 50 million tons of industrial hydrogen are used worldwide each year.

수소 생산은 현재 95% 정도가 천연가스, 나프타 등의 화석연료로부터 이루어지고 있으며, 화석연료를 이용한 공정은 상용화되었고, 이러한 공정에는 수증기 개질, 이산화탄소개질, 부분산화법, 자열 개질, 직접분해법 등이 있다. 그리고 화석연료를 사용하지 않는 수소제조기술로는 물을 원료로 한 전기분해, 열화학, 광화학적, 생물학적 분해방법이 있으나, 물 전기분해기술을 제외하고는 대부분 연구단계 수준에 머물고 있는 정도이다. Currently, 95% of hydrogen production is made from fossil fuels such as natural gas and naphtha, and processes using fossil fuels have been commercialized, and these processes include steam reforming, carbon dioxide reforming, partial oxidation, autothermal reforming, and direct cracking. . In addition, there are electrolysis, thermochemical, photochemical, and biological decomposition methods using water as a raw material for hydrogen production without fossil fuels, but except for water electrolysis technology, most of them remain at the level of research.

한편, 천연가스(natural gas)는, 메탄(methane)을 주성분으로 하며, 연소 시 황산화물이나 질소산화물 등 환경오염 물질의 배출이 거의 없어 친환경 연료로서 주목받고 있다. 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)는 천연가스를 상압 하에서 약 -163℃로 냉각하여 액화시켜 얻는데, 기체 상태일 때보다 부피가 약 1/600로 줄어들기 때문에, 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하며, 천연가스는 주로 저장 및 이송이 용이한 액화천연가스 상태로 저장 및 이송된다. 천연가스의 액화점은 상압에서 약 -163℃의 극저온이므로, 저장탱크를 단열처리하더라도 수송과정에서 LNG는 저장탱크 내에서 지속적으로 자연 기화되며 다량의 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생한다. On the other hand, natural gas is attracting attention as an eco-friendly fuel because it contains methane as a main component and does not emit environmental pollutants such as sulfur oxide or nitrogen oxide during combustion. Liquefied Natural Gas (LNG) is obtained by liquefying natural gas by cooling it to about -163°C under normal pressure, and since its volume is reduced to about 1/600 compared to when it is in a gaseous state, it is very suitable for long-distance transportation through sea. It is suitable, and natural gas is mainly stored and transported in a state of liquefied natural gas that is easy to store and transport. Since the liquefaction point of natural gas is a cryogenic temperature of about -163℃ at normal pressure, even if the storage tank is insulated, LNG is continuously evaporated in the storage tank during transportation and a large amount of boil-off gas (BOG) is generated. do.

화석연료를 사용하는 공정에는 대표적으로, 탄화수소를 수증기와 반응시켜, 수증기(물)에 함유된 수소를 추출하는 수증기 개질법, 탄화수소를 산소와 반응시킴으로써 수소를 얻는 부분산화법 및 수증기 개질반응 및 부분산화반응 등 2가지 반응에 의해 수소를 생산함으로써 부분산화법의 가동성과 수증기 개질법의 효율성을 조합한 자열개질법 등이 있다. 석탄 및 경유는 부분산화법, 나프타는 수증기 개질, 천연가스의 경우 수증기 개질법, 자열개질법이 많이 이용되며, 천연가스를 이용한 수증기 개질 공정이 가장 경제적인 대량 수소제조법으로 손꼽히지만, 수소 생산과정에서 발생한 CO₂처리가 문제된다. Typical processes using fossil fuels include a steam reforming method in which a hydrocarbon is reacted with steam to extract hydrogen contained in steam (water), a partial oxidation method in which hydrogen is obtained by reacting a hydrocarbon with oxygen, and a steam reforming reaction and a partial oxidation reaction. There is an autothermal reforming method that combines the mobility of the partial oxidation method and the efficiency of the steam reforming method by producing hydrogen through two reactions such as. The partial oxidation method for coal and diesel, steam reforming for naphtha, steam reforming for natural gas, and autothermal reforming are widely used.The steam reforming process using natural gas is considered one of the most economical mass hydrogen production methods, but occurred in the hydrogen production process. CO2 treatment is a problem.

한편, LNG를 저장하기 위한 저장탱크가 마련된 선박에서 LNG로부터 지속적으로 증발가스가 생성되면, 탱크 내압이 상승하여 탱크 파손으로 이어지고 이는 선박의 안전성에 관한 심각한 위험으로 이어질 수 있어 증발가스 처리를 위한 다양한 방법이 사용되는데, 증발가스를 선박의 엔진 등 연료 수요처에서 사용하는 방법, 증발가스를 재액화시켜 저장탱크로 회수하는 방법 또는 이러한 두 가지 방법을 복합적으로 사용하는 방법 등이 개발되어 적용되고 있다. On the other hand, if boil-off gas is continuously generated from LNG in a ship equipped with a storage tank for storing LNG, the internal pressure of the tank rises, leading to tank damage, which can lead to serious risks related to the safety of the ship. A method is used, but a method of using boil-off gas in a fuel demanding place such as an engine of a ship, a method of re-liquefying the boil-off gas and recovering it to a storage tank, or a method of using these two methods in combination have been developed and applied.

또한, 선박에 적용된 냉각시스템이나 밸러스트시스템에서 해수를 이용하는 경우, 소독 및 해양 생물 번식 방지를 위해 해수를 전기분해하여 생성된 염소를 해수에 주입하는데, 해수의 전기분해 과정에서 부생성물로 수소가 생성된다. 기존의 선박에서는 수소 활용에 대한 별다른 문제의식이 없었고, 생성된 수소를 선외 배출시켜 처리해왔다.In addition, when seawater is used in a cooling system or ballast system applied to a ship, chlorine generated by electrolysis of seawater is injected into the seawater to disinfect and prevent the propagation of marine organisms, and hydrogen is generated as a by-product during the electrolysis of seawater. do. Existing ships did not have any special concerns about the use of hydrogen, and the generated hydrogen was discharged outboard for treatment.

본 발명은 선박에서 생성되는 수소와 선박에 저장된 LNG로부터 발생하는 증발가스를 처리하면서 수소를 생산하여 저장할 수 있는 수소 포집 시스템을 제안하고자 한다. An object of the present invention is to propose a hydrogen capture system capable of producing and storing hydrogen while processing hydrogen generated in a ship and evaporative gas generated from LNG stored in a ship.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에 마련되어 선내에서 생성된 수소를 공급받아 저장하는 수소 저장탱크를 포함하되, 상기 수소 저장탱크는,According to an aspect of the present invention for solving the above-described problem, comprising a hydrogen storage tank provided on a ship and receiving and storing hydrogen generated in the ship, wherein the hydrogen storage tank,

선내에서 생성된 수소가 도입되어 압축되는 압축부; A compression unit in which hydrogen generated in the ship is introduced and compressed;

상기 압축부로 수소를 압축하기 위한 압축 에너지를 전달하는 압축 구동부; A compression driving unit that transfers compressed energy for compressing hydrogen to the compression unit;

상기 압축부와 압축 구동부 사이에 마련되는 분리막; 및A separation membrane provided between the compression unit and the compression driving unit; And

상기 압축부에서 압축된 수소를 저장하는 저장부;를 포함하는 선박의 수소 포집 시스템이 제공된다. A storage unit for storing hydrogen compressed by the compression unit is provided.

바람직하게는, 상기 압축 구동부는 상기 분리막을 피스톤 운동시켜 상기 압축부로 수소를 압축하기 위한 압축 에너지를 전달하고, 상기 수소 저장탱크는 내·외부 탱크를 포함하는 이중 벽 구조로 이루어질 수 있다. Preferably, the compression driving unit performs a piston motion of the separation membrane to transfer compressed energy for compressing hydrogen to the compression unit, and the hydrogen storage tank may have a double wall structure including inner and outer tanks.

바람직하게는, 상기 압축 구동부는 상기 선박에 마련된 메인 엔진의 유압 장치부에 연결되어, 상기 압축 구동부는 상기 유압 장치부로부터 수소를 압축하기 위한 압축 에너지를 전달받아 구동될 수 있다. Preferably, the compression driving unit is connected to a hydraulic unit of a main engine provided on the ship, and the compression driving unit may be driven by receiving compressed energy for compressing hydrogen from the hydraulic unit.

바람직하게는, 상기 유압 장치부로부터 상기 압축 구동부로 유압 오일이 순환되는 유압 라인;을 더 포함하되, 상기 유압 라인에는 상기 압축 구동부의 전단 및 후단에 각각 밸브가 마련되고, 상기 압축 구동부 전단의 밸브를 열어 상기 유압 오일을 상기 압축 구동부로 공급하여 상기 분리막의 피스톤 운동에 의해 수소를 압축하며, 상기 압축 구동부 후단의 밸브를 열어 유압 장치부로 상기 유압 오일을 보내 압력을 릴리즈(release)시킬 수 있다. Preferably, a hydraulic line through which hydraulic oil is circulated from the hydraulic device unit to the compression drive unit; further comprising, in the hydraulic line, valves are provided at front and rear ends of the compression driving unit, respectively, and valves at a front end of the compression driving unit The hydraulic oil is supplied to the compression driving unit to compress hydrogen by a piston motion of the separation membrane, and the hydraulic oil is delivered to the hydraulic device unit by opening a valve at the rear end of the compression driving unit to release the pressure.

바람직하게는, 상기 선박에는 150 내지 400 bar로 압축된 연료를 공급받는 ME-GI 엔진이 구비되고, 상기 압축 구동부는 상기 ME-GI 엔진으로 상기 압축된 연료가 공급되는 라인에 연결되어 상기 압축된 연료로부터 압축 에너지를 전달받아 구동될 수 있다. Preferably, the ship is provided with a ME-GI engine receiving compressed fuel at 150 to 400 bar, and the compression driving unit is connected to a line supplying the compressed fuel to the ME-GI engine, and the compressed It can be driven by receiving compressed energy from fuel.

바람직하게는, 상기 선박에 마련되는 LNG 저장탱크로부터 LNG 또는 BOG를 압축 및 가열하여 상기 ME-GI 엔진으로 공급하는 연료공급장치; 상기 연료공급장치로부터 상기 ME-GI 엔진으로 연결되는 연료 공급 라인; 및 상기 연료 공급 라인으로부터 분기되며 상기 연료공급장치에서 압축된 연료가 상기 압축 구동부로 순환되는 분기 라인;을 더 포함하고, 상기 분기 라인에는 상기 압축 구동부의 전단 및 후단에 각각 밸브가 마련되고, 상기 압축 구동부 전단의 밸브를 열어 상기 압축된 연료를 상기 압축 구동부로 공급하여 상기 분리막의 피스톤 운동에 의해 수소를 압축하며, 상기 압축 구동부 후단의 밸브를 열어 ME-GI 엔진으로 상기 압축된 연료를 보내 압력을 릴리즈(release)시킬 수 있다. Preferably, a fuel supply device for compressing and heating LNG or BOG from an LNG storage tank provided in the ship and supplying it to the ME-GI engine; A fuel supply line connected from the fuel supply device to the ME-GI engine; And a branch line branching from the fuel supply line and circulating the fuel compressed by the fuel supply device to the compression driving unit, wherein valves are provided at front and rear ends of the compression driving unit, respectively, in the branch line The compressed fuel is supplied to the compression driving unit by opening a valve in front of the compression driving unit to compress hydrogen by the piston motion of the separation membrane, and the compressed fuel is sent to the ME-GI engine by opening the valve at the rear end of the compression driving unit. Can be released.

바람직하게는, 상기 선박에 마련되며 불활성 기체인 질소를 생성하는 질소 생성기; 및 상기 수소 저장탱크의 압력을 감지하는 압력 센서;를 더 포함하고, 상기 질소 생성기에서 생성된 질소는 상기 내·외부 탱크의 이중 벽 사이에 공급될 수 있다. Preferably, a nitrogen generator provided on the ship and generating nitrogen as an inert gas; And a pressure sensor for sensing the pressure of the hydrogen storage tank, wherein nitrogen generated in the nitrogen generator may be supplied between the double walls of the inner and outer tanks.

바람직하게는, 상기 압력 센서에 의해 이상 압력 상승이 감지되면 상기 수소 저장탱크로부터 수소를 배출시키는 배출 밸브; 상기 배출 밸브에 의해 상기 수소 저장탱크로부터 배출될 수소에 상기 질소 생성기에서 생성된 질소를 희석시켜 배출시키는 질소 희석 팬; 및 상기 수소 저장탱크에서의 수소 도입, 압축, 저장 및 배출을 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.Preferably, when an abnormal pressure increase is detected by the pressure sensor, a discharge valve for discharging hydrogen from the hydrogen storage tank; A nitrogen dilution fan for diluting and discharging nitrogen generated in the nitrogen generator with hydrogen to be discharged from the hydrogen storage tank by the discharge valve; And a control unit for controlling the introduction, compression, storage and discharge of hydrogen in the hydrogen storage tank.

바람직하게는 선박에 저장된 LNG로부터 발생하는 증발가스 중 상기 선박의 연료로 공급되고 남는 증발가스를 고온 열분해하여 수소 및 카본을 생성하는 열분해부; 및 상기 열분해부에서 생성된 수소 및 카본을 공급받아 분리하는 수소/카본 분리부;를 더 포함하고, 상기 수소/카본 분리부에서 분리된 수소는 상기 수소 저장탱크의 압축부로 도입될 수 있다.Preferably, a pyrolysis unit for generating hydrogen and carbon by thermally decomposing the remaining boil-off gas supplied to the fuel of the ship among the boil-off gas generated from LNG stored in the ship at high temperature; And a hydrogen/carbon separation unit that receives and separates hydrogen and carbon generated by the pyrolysis unit, wherein the hydrogen separated by the hydrogen/carbon separation unit may be introduced into the compression unit of the hydrogen storage tank.

바람직하게는, 상기 선박에 마련되며 선내 냉각시스템에 해수를 소독하여 공급하는 해양생물방지장치부; 및 상기 선박에 마련되며 선내 밸러스트 시스템으로 해수를 공급하는 평형수처리장치부;를 더 포함하고, 상기 해양생물방지장치부 및 평형수처리장치부에서는 전기분해로 생성된 염소에 의해 해수를 소독하며, 전기분해 시 생성된 수소는 상기 수소 저장탱크의 압축부로 도입될 수 있다. Preferably, a marine organism prevention device provided on the ship and disinfecting and supplying seawater to the cooling system in the ship; And a ballast water treatment unit provided on the ship and supplying seawater to the ballast system in the ship; further comprising, the marine organisms prevention unit and the ballast water treatment unit disinfect seawater by chlorine generated by electrolysis, and electricity Hydrogen generated during decomposition may be introduced into the compression unit of the hydrogen storage tank.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박에서 생성되는 수소를, 선내에 마련된 수소 저장탱크로 도입시켜 저장하되, According to another aspect of the present invention, the hydrogen generated in the ship is introduced and stored in a hydrogen storage tank provided on the ship,

상기 수소 저장탱크에는 압축 구동부와 분리막이 구비되어, 상기 압축 구동부에 의한 분리막의 피스톤 운동에 의해 수소를 압축하여 저장하는 것을 특징으로 하는 선박의 수소 포집 방법이 제공된다. The hydrogen storage tank is provided with a compression driving unit and a separation membrane, and a method of collecting hydrogen on a ship, characterized in that the hydrogen is compressed and stored by the piston motion of the separation membrane by the compression driving unit.

바람직하게는, 상기 압축 구동부는 상기 선박에 마련된 메인 엔진의 유압 장치부에 연결되어, 상기 압축 구동부는 상기 유압 장치부로부터 수소를 압축하기 위한 압축 에너지를 전달받아 구동될 수 있다.Preferably, the compression driving unit is connected to a hydraulic unit of a main engine provided on the ship, and the compression driving unit may be driven by receiving compressed energy for compressing hydrogen from the hydraulic unit.

바람직하게는, 상기 선박에는 150 내지 400 bar로 압축된 연료를 공급받는 ME-GI 엔진이 구비되고, 상기 압축 구동부는 상기 ME-GI 엔진으로 상기 압축된 연료가 공급되는 라인에 연결되어 상기 압축된 연료로부터 압축 에너지를 전달받아 구동될 수 있다.Preferably, the ship is provided with a ME-GI engine receiving compressed fuel at 150 to 400 bar, and the compression driving unit is connected to a line supplying the compressed fuel to the ME-GI engine, and the compressed It can be driven by receiving compressed energy from fuel.

바람직하게는, 상기 선박에서는 해수를 전기분해로 생성된 염소로 소독하여 선내 냉각 시스템 및 밸러스트 시스템으로 공급하며, 해수를 전기분해하여 생성된 수소는 상기 수소 저장탱크로 도입시켜 압축하여 저장할 수 있다. Preferably, in the ship, seawater is sterilized with chlorine generated by electrolysis and supplied to the cooling system and ballast system in the ship, and the hydrogen generated by electrolyzing seawater may be introduced into the hydrogen storage tank to be compressed and stored.

바람직하게는, 선박에 저장된 LNG로부터 발생하는 증발가스 중 선내 연료로 공급되고 남는 증발가스를 고온 열분해하여 수소 및 카본을 생성하고, 고온 열분해로 생성된 상기 수소 및 카본에서 수소를 분리하고, 분리된 수소를 압축하여 상기 수소 저장탱크에 저장할 수 있다. Preferably, among the boil-off gas generated from LNG stored on the ship, the remaining boil-off gas supplied as fuel on board is pyrolyzed at high temperature to generate hydrogen and carbon, and hydrogen and carbon are separated from the hydrogen and carbon generated by high-temperature pyrolysis, and the separated Hydrogen can be compressed and stored in the hydrogen storage tank.

본 발명을 통해 선박에서 발생하는 수소를 포집하여 압축·저장함으로써 에너지로 활용할 수 있도록 하고, 선내 LNG로부터 발생하는 증발가스를 효과적으로 처리하여 선박의 안전성 확보에 기여할 수 있다.Through the present invention, hydrogen generated in a ship can be collected, compressed, and stored so that it can be utilized as energy, and by effectively treating boil-off gas generated from LNG in a ship, it is possible to contribute to securing the safety of the ship.

특히 본 발명은 수소 압축을 위한 별도의 동력원을 요하지 않고, 선내 기설치된 장치를 통해 수소를 압축하여 고밀도의 수소를 포집할 수 있도록 한다. In particular, the present invention does not require a separate power source for hydrogen compression, and compresses hydrogen through a device already installed on board to collect high-density hydrogen.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 수소 포집 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 수소 포집 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박의 수소 포집 시스템을 개략적으로 도시한다. 1 schematically shows a hydrogen collection system of a ship according to a first embodiment of the present invention.
2 schematically shows a hydrogen collection system of a ship according to a second embodiment of the present invention.
3 schematically shows a hydrogen collection system of a ship according to a third embodiment of the present invention.

본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the object achieved by the implementation of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.Hereinafter, the configuration and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, in adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that only the same elements are marked with the same numerals as possible, even if they are indicated on different drawings.

후술하는 실시예들에서 선박이라 함은, 증발가스로 메탄이 생성되는 LNG 저장탱크가 구비된 것으로, 대표적으로 LNG 운반선(LNG Carrier), LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG FSRU(Floating, Storage, Regasification Unit)와 같이 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하는 해상 구조물 등도 포함할 수 있다.In the embodiments to be described later, a ship is provided with an LNG storage tank in which methane is generated as evaporation gas, and typically, a ship with self-propelled capabilities such as an LNG carrier and an LNG regasification vessel (RV). In addition, it may include offshore structures such as LNG Floating Production Storage Offloading (FPSO) and LNG FSRU (Floating, Storage, Regasification Unit) that do not have propulsion capabilities, but are floating on the sea.

도 1 내지 3은 각각 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 선박의 수소 포집 시스템을 개략적으로 도시한다.1 to 3 respectively schematically show a hydrogen collection system for a ship according to the first to third embodiments of the present invention.

도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 본 실시예들에 따른 선박의 수소 포집 시스템은, 수소 저장탱크를 구비하여 선내에서 생성된 수소를 포집하여 수소 저장탱크에서 압축·저장하는 시스템이다.As shown in FIGS. 1 to 3, the ship's hydrogen collection system according to the present embodiments is a system that includes a hydrogen storage tank to collect hydrogen generated in the ship and compresses and stores it in a hydrogen storage tank.

본 실시예들에 구비되는 수소 저장탱크(300)는 내·외부 탱크(T1, T2)를 포함하는 이중 벽(double wall) 구조로 이루어지며, 수소/카본 분리부로부터 수소가 도입되어 압축되는 압축부(310), 압축부로 수소를 압축하기 위한 압축 에너지를 전달하는 압축 구동부(320), 압축부와 압축 구동부 사이에 마련되는 분리막(330), 압축부에서 압축된 수소를 저장하는 저장부(340)를 포함하여 구성될 수 있다. The hydrogen storage tank 300 provided in the present embodiments has a double wall structure including internal and external tanks T1 and T2, and is compressed by introducing hydrogen from the hydrogen/carbon separation unit. A unit 310, a compression driving unit 320 for transmitting compressed energy for compressing hydrogen to a compression unit, a separation membrane 330 provided between the compression unit and the compression driving unit, a storage unit 340 for storing hydrogen compressed by the compression unit ) Can be included.

수소 저장탱크의 압축 구동부(320)는 분리막(330)을 피스톤 운동시켜 압축부(310)로 수소를 압축하기 위한 압축 에너지를 전달하는데, 제1 실시예 및 제2 실시예의 시스템은 압축 구동부의 구동 동력원을 다르게 구성한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이 제1 실시예에서의 압축 구동부는 선박에 마련된 메인 엔진의 유압 장치부(HOS)에 연결되어, 유압 장치부로부터 수소를 압축하기 위한 압축 에너지를 전달받아 구동되고, 도 2에 도시된 바와 같이 제2 실시예의 시스템에서는 압축 구동부가 선내 엔진으로 압축된 연료가 공급되는 라인(FL)에 연결되어 연료공급장치에서 압축된 연료로부터 압축 에너지를 전달받아 구동된다. The compression driving unit 320 of the hydrogen storage tank performs a piston motion of the separation membrane 330 to deliver compressed energy for compressing hydrogen to the compression unit 310, and the systems of the first and second embodiments drive the compression driving unit. The power source is configured differently. As shown in FIG. 1, the compression driving unit in the first embodiment is connected to a hydraulic system unit (HOS) of a main engine provided on a ship, and is driven by receiving compressed energy for compressing hydrogen from the hydraulic system unit. As shown in Fig. 2, in the system of the second embodiment, the compression drive unit is connected to the line FL to supply the compressed fuel to the onboard engine, and is driven by receiving compressed energy from the compressed fuel in the fuel supply device.

본 실시예들에서 선박의 메인 엔진(ME)으로는 150 내지 400 bar로 압축된 연료를 공급받는 ME-GI 엔진이 구성될 수 있다. 선박의 메인 엔진에서 유압 장치부(HOS)에 사용되는 유압 오일(hydraulic oil)의 압력은 800 내지 900 bar에 달하고, ME-GI 엔진은 150 내지 400 bar, 바람직하게는 300 bar 이상의 고압으로 압축된 가스를 연료로 공급받으므로, 이러한 고압 장치들로부터 수소 저장탱크의 압축 구동부를 연결하여 수소 압축을 위한 압축 에너지를 전달받을 수 있도록 한다. In the present embodiments, a ME-GI engine receiving compressed fuel at 150 to 400 bar may be configured as the ship's main engine ME. The pressure of hydraulic oil used in the hydraulic system unit (HOS) in the main engine of the ship reaches 800 to 900 bar, and the ME-GI engine is compressed to a high pressure of 150 to 400 bar, preferably 300 bar or more. Since gas is supplied as fuel, the compression driving part of the hydrogen storage tank is connected from these high-pressure devices to receive compressed energy for hydrogen compression.

이를 위해, 도 1에 도시된 제1 실시예의 시스템에는 유압 장치부(HOS)로부터 유압 라인(HL)을 압축 구동부(320)로 연결하고, 제2 밸브(V2a)를 열어 유압 오일을 압축 구동부(320)로 공급하여 분리막(330)을 피스톤 운동시켜 수소의 압축 에너지를 전달하고, 제3 밸브(V3a)를 열어 유압 장치부로 유압 오일을 보내 압력을 릴리즈(release)시킨다. To this end, in the system of the first embodiment shown in FIG. 1, the hydraulic line HL is connected from the hydraulic device unit HOS to the compression driving unit 320, and the second valve V2a is opened to convert hydraulic oil to the compression driving unit ( 320, the separation membrane 330 is piston-moved to deliver compressed energy of hydrogen, and the third valve V3a is opened to deliver hydraulic oil to the hydraulic device to release the pressure.

도 2에 도시된 제2 실시예의 시스템에서는 엔진의 연료 공급 조건에 맞추어 LNG 또는 증발가스 등 연료를 압축 및 가열하는 연료공급장치(Fuel Gas Supply system, FGS)로부터 엔진으로 연결된 연료 공급 라인(FL)으로부터, 압축 구동부로 연결되는 분기라인(FLB)을 마련하여 제2 및 제3 밸브(V2b, V3b)의 개폐에 의해 압축된 연료로부터 압축 에너지를 압축 구동부(320)로 공급하고 분리막(330)의 피스톤 운동에 의해 수소를 압축한 후 압력을 릴리즈(release)시킨다. In the system of the second embodiment shown in FIG. 2, a fuel supply line FL connected to the engine from a fuel gas supply system (FGS) that compresses and heats fuel such as LNG or boil-off gas according to the fuel supply condition of the engine. From, a branch line FLB connected to the compression driving unit is provided to supply compressed energy from the compressed fuel to the compression driving unit 320 by opening and closing the second and third valves V2b and V3b, and After compressing hydrogen by piston motion, the pressure is released.

도 3에 도시된 제3 실시예의 시스템은 제1 및 제2 실시예에서의 압축 구동부로 압축 에너지를 전달하는 장치를 모두 구비한 것으로, 압축 구동부가 메인 엔진의 유압 장치부(HOS) 및 메인 엔진으로 압축된 연료를 공급하는 라인(FLB)에 모두 연결되어 양 장치로부터 택일적으로 압축 에너지를 전달받을 수도 있고 양 장치 모두로부터 압축 에너지를 전달받아 구동될 수도 있는 시스템이다. The system of the third embodiment shown in FIG. 3 includes both devices for transmitting compressed energy to the compression drive units in the first and second embodiments, and the compression drive unit includes a hydraulic system unit (HOS) of the main engine and a main engine. It is a system that is connected to both the compressed fuel supply line (FLB) and can be driven by alternatively receiving compressed energy from both devices or by receiving compressed energy from both devices.

종래 선박에서는 연료로 300 bar 내외의 고압가스를 이용하는 경우가 없었고, 엔진의 연료 분사 유압 시스템도 독립적으로 적용되고 있었다. 그러나 최근 ME-GI 엔진의 개발 및 선박 적용에 따라 연료 가스를 300 bar 내외의 고압으로 가압하는 기술이 적용되고, 유압 장치부의 용량이 커지고 가스 실링을 위해 330 bar 내외의 실링 오일을 공급하는 시스템도 추가되었기에, 본 실시예들에서는 이 점에 착안하여 이를 외부 시스템에 적용하여 활용할 수 있도록 한 것이며, 도 1 내지 3의 제1 내지 3 실시예의 시스템은 이와 같이 압축 구동부로 압축 에너지를 공급하는 에너지원을 다르게 구성한 것이다. Conventional ships did not use high-pressure gas within 300 bar as fuel, and the fuel injection hydraulic system of the engine was independently applied. However, in accordance with the recent development of ME-GI engines and application of ships, a technology that pressurizes fuel gas to a high pressure of around 300 bar is applied, the capacity of the hydraulic unit is increased, and a system that supplies sealing oil of around 330 bar for gas sealing is also available. Since it has been added, the present embodiments focus on this point and apply it to an external system so that it can be utilized, and the systems of the first to third embodiments of FIGS. 1 to 3 are energy sources that supply compressed energy to the compression drive unit as described above. Is configured differently.

수소 저장탱크에 마련된 분리막(330)은 피스톤 운동을 통해 압축 구동부의 압축 에너지를 수소로 전달하여 수소를 압축하면서, 구동 유체와 저장될 유체인 수소가 섞이지 않도록 한다. The separation membrane 330 provided in the hydrogen storage tank compresses hydrogen by transferring compressed energy of the compression driving unit to hydrogen through piston motion, and prevents mixing of the driving fluid and hydrogen, which is a fluid to be stored.

압축된 수소는 저장부로 이동하여 저장되는데, 압축부와 저장부 사이에는 역방향으로의 유체 흐름을 방지하는 체크 밸브(미도시) 등의 장치가 마련될 수 있다. The compressed hydrogen is moved to and stored in the storage unit, and a device such as a check valve (not shown) that prevents fluid flow in the reverse direction may be provided between the compression unit and the storage unit.

한편, 선박에는 불활성 기체인 질소를 생성하는 질소 생성기(400)가 마련된다. 질소 생성기에서 생성된 질소는 선내 LNG 저장탱크나 연료 공급라인, 엔진 등의 퍼징을 위해 공급될 수도 있고, LNG 저장탱크에 이중 방벽 사이에 불활성 가스로 공급될 수도 있다. On the other hand, the ship is provided with a nitrogen generator 400 for generating nitrogen as an inert gas. Nitrogen generated in the nitrogen generator may be supplied for purging of an onboard LNG storage tank, fuel supply line, engine, etc., or may be supplied to the LNG storage tank as an inert gas between double barriers.

또한, 본 실시예들에서는 질소 생성기(400)에서 생성된 질소를 질소공급라인(NL)을 통해 수소 저장탱크의 내·외부 탱크(T1, T2)의 이중 벽 사이에 공급하여 수소 가스 누설에 대비할 수 있다. 수소 저장탱크(300)를 이중 벽 구조로 하고 질소를 주입하여, 포집된 수소의 폭발 위험으로부터 선박의 안전성을 확보할 수 있다. In addition, in the present embodiments, nitrogen generated in the nitrogen generator 400 is supplied between the double walls of the inner and outer tanks T1 and T2 of the hydrogen storage tank through the nitrogen supply line NL to prepare for hydrogen gas leakage. I can. The hydrogen storage tank 300 has a double wall structure and nitrogen is injected, so that the safety of the ship can be secured from the risk of explosion of the collected hydrogen.

수소 저장탱크에는 탱크 내 압력을 감지하는 압력 센서(500)를 구비하고, 압력 센서에 의해 이상 압력 상승이 감지되거나 지속적으로 압력이 상승하면 수소 저장탱크로부터 배출 밸브(DV)를 통해 수소를 배출시킬 수 있다. The hydrogen storage tank is provided with a pressure sensor 500 that detects the pressure in the tank, and when an abnormal pressure increase is detected by the pressure sensor or the pressure continuously increases, hydrogen is discharged from the hydrogen storage tank through a discharge valve (DV). I can.

수소는 폭발성 기체로 고밀도의 수소를 그대로 배출하는 것은 위험하므로, 수소 저장탱크로부터 배출될 수소에 질소 생성기에서 생성된 질소를 다량 희석시켜 배출시킬 수 있다. 이를 위해 질소공급라인으로부터 분기된 질소분기라인(NLB)에 질소 희석 팬(600)이 마련될 수 있다. Since hydrogen is an explosive gas and it is dangerous to discharge high-density hydrogen as it is, it can be discharged by diluting a large amount of nitrogen generated in the nitrogen generator with hydrogen to be discharged from the hydrogen storage tank. To this end, a nitrogen dilution fan 600 may be provided in the nitrogen branch line NLB branched from the nitrogen supply line.

수소 저장탱크에서의 수소 도입, 압축, 저장 및 배출은 제어부(700)의 제어에 의해 이루어질 수 있다. Introduction, compression, storage and discharge of hydrogen in the hydrogen storage tank may be performed under the control of the controller 700.

한편, 수소 저장탱크에는 선내에서 생성되는 수소나 선내 연료로 공급되고 남은 증발가스로부터 생성시킨 수소를 포집하여 저장할 수 있다. Meanwhile, in the hydrogen storage tank, hydrogen generated on board or supplied as fuel on board and generated from the remaining boil-off gas may be collected and stored.

우선, 선박에서는 각종 장치의 냉각을 위한 냉각시스템과 선박의 평형 및 water level을 맞추기 위한 밸러스트시스템에서 구하기 쉬운 해수를 이용할 수 있다. 선박에는 이러한 해수를 저장하기 위한 씨체스트(SC)와 냉각시스템 및 밸러스트시스템으로 해수를 공급하기 위한 해수공급라인(SL)이 마련된다.First of all, seawater that is easy to obtain from a cooling system for cooling various devices and a ballast system for matching the balance and water level of the ship can be used in ships. The ship is provided with a sea water supply line (SL) for supplying sea water to a sea chest (SC) for storing such sea water and a cooling system and ballast system.

해수는 소독 및 해양 생물 번식 방지를 위해 전기분해를 통해 생성된 염소를 해수에 주입하는데, 이를 위해 해수공급라인에는 선내 냉각시스템에 해수를 소독하여 공급하는 해양생물방지장치부(800)와, 선내 밸러스트 시스템으로 해수를 공급하는 평형수처리장치부(900)가 마련될 수 있다. In order to disinfect seawater and prevent the propagation of marine organisms, chlorine generated through electrolysis is injected into seawater.To this end, the seawater supply line includes a marine organism prevention device unit 800 that disinfects and supplies seawater to an inboard cooling system, and A ballast water treatment unit 900 for supplying seawater to the ballast system may be provided.

해수의 전기분해 과정에서 부생성물로 수소가 생성되며, 그 화학식은 다음과 같다.Hydrogen is produced as a by-product during the electrolysis of seawater, and its formula is as follows.

NaCl+H2O -> NaOCl + H2 NaCl+H 2 O -> NaOCl + H 2

이렇게 해양생물방지장치부(800) 및 평형수처리장치부(900)에서는 전기분해로 생성된 염소에 의해 해수를 소독하며, 전기분해 시 생성된 수소를 수소 저장탱크의 압축부로 도입시켜 압축하여 저장할 수 있다. In this way, the marine organisms prevention unit 800 and the ballast water treatment unit 900 disinfect seawater by chlorine generated by electrolysis, and hydrogen generated during electrolysis is introduced into the compression unit of the hydrogen storage tank to be compressed and stored. have.

종래 해수의 전기분해 시 생성된 수소는 공기로 희석하여 배출시켜 제거했으나, 본 실시예들에서는 이를 포집하여 수소 저장탱크에 압축·저장해 둘 수 있도록 함으로써 선내에서 부생성물로 생성된 수소를 에너지로 활용할 수 있도록 한다. Conventionally, hydrogen generated during electrolysis of seawater was removed by diluting it with air and discharging it, but in these embodiments, hydrogen generated as a by-product on board the ship is utilized as energy by collecting it and compressing and storing it in a hydrogen storage tank. Make it possible.

또한, LNGC를 포함하여 선내에 LNG 저장탱크가 마련된 선박에서는 저장된 LNG로부터 발생하는 증발가스를 우선 메인 엔진이나 발전용 엔진 등에 선내 연료로 우선 공급하고, 연료로 공급한 후 남는 증발가스를 고온 열분해하여 수소를 생성시켜 수소 저장탱크에 저장할 수도 있다. 일반적으로 남는 증발가스는 GCU(Gas Combustion Unit)에서 연소시켜 없애는데, 본 실시예들에서는 GCU 대신 증발가스를 직접 고온 열분해하여 수소를 생성할 수 있도록 한다. 증발가스는 대부분 메탄으로 이루어지는데 메탄을 고온 열분해하면 다음과 같이 수소와 카본이 생성된다. In addition, in ships with LNG storage tanks on board including LNGC, the boil-off gas generated from the stored LNG is first supplied as on-board fuel to the main engine or power generation engine, and the remaining boil-off gas is thermally decomposed at high temperature. Hydrogen can also be produced and stored in a hydrogen storage tank. In general, the remaining boil-off gas is burned in a GCU (Gas Combustion Unit) to eliminate it. In the present embodiments, instead of the GCU, the boil-off gas is directly pyrolyzed at a high temperature to generate hydrogen. Boil-off gas is mostly composed of methane. When methane is pyrolyzed at high temperature, hydrogen and carbon are produced as follows.

CH4 -> C + 2H2 CH 4 -> C + 2H 2

이러한 메탄의 열분해를 위해 시스템에는 증발가스를 고온 열분해하여 수소 및 카본을 생성하는 열분해부(100), 열분해부에서 생성된 수소 및 카본을 공급받아 분리하는 수소/카본 분리부(200)가 마련된다. 수소/카본 분리부(200)는 다시 열분해된 카본과 탄소를 분리시켜 양질의 수소를 배출시키도록 하는 카본분리기/탄소소집기(210)와, 카본분리기/탄소소집기로부터 수소와 탄소를 공급받아 수소를 걸러내는 수소/탄소 분리기(220)를 포함하여 구성될 수 있다. 수소/카본 분리부의 수소/탄소 분리기에서 분리된 수소는 수소 저장탱크의 압축부로 도입시켜 압축 구동부에 의해 압축시킨 후 저장부에 저장하게 된다. For the pyrolysis of methane, the system is provided with a pyrolysis unit 100 that generates hydrogen and carbon by pyrolyzing evaporation gas at high temperature, and a hydrogen/carbon separation unit 200 that receives and separates hydrogen and carbon generated from the pyrolysis unit. . The hydrogen/carbon separation unit 200 receives hydrogen and carbon from a carbon separator/carbon collector 210 that separates pyrolyzed carbon and carbon to discharge high-quality hydrogen, and a carbon separator/carbon collector. It may be configured to include a hydrogen/carbon separator 220 that filters out hydrogen. Hydrogen separated by the hydrogen/carbon separator of the hydrogen/carbon separation unit is introduced into the compression unit of the hydrogen storage tank, compressed by the compression driving unit, and then stored in the storage unit.

이와 같이 본 실시예들에서는 선내 LNG로부터 발생하는 증발가스를 효과적으로 처리하여 선박의 안전성 확보에 기여하고, 연소시켜 제거할 증발가스로부터 친환경 에너지인 수소를 생성하여 에너지로 활용할 수 있도록 한다. As described above, in the present embodiments, the boil-off gas generated from the LNG in the ship is effectively treated to contribute to the safety of the ship, and the eco-friendly energy, hydrogen, is generated from the boil-off gas to be burned and removed to be used as energy.

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. It is obvious to those of ordinary skill in the art that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented with various modifications or variations within the scope of the technical gist of the present invention. I did it.

ME: 메인 엔진
HOS: 유압 장치부
FGS: 연료공급장치
100: 열분해부
200: 수소/카본 분리부
300: 수소 저장탱크
310: 압축부
320: 압축 구동부
330: 분리막
340: 저장부
400: 질소 생성기
500: 압력 센서
600: 질소 희석 팬
700: 제어부
800: 해양생물방지장치부
900: 평형수처리장치부ME: main engine
HOS: hydraulic unit
FGS: fuel supply
100: pyrolysis unit
200: hydrogen/carbon separation unit
300: hydrogen storage tank
310: compression unit
320: compression drive unit
330: separator
340: storage unit
400: nitrogen generator
500: pressure sensor
600: nitrogen dilution pan
700: control unit
800: Marine life prevention device
900: ballast water treatment unit

Claims (15)

선박에 마련되어 선내에서 생성된 수소를 공급받아 저장하는 수소 저장탱크를 포함하되, 상기 수소 저장탱크는,
선내에서 생성된 수소가 도입되어 압축되는 압축부;
상기 압축부로 수소를 압축하기 위한 압축 에너지를 전달하는 압축 구동부;
상기 압축부와 압축 구동부 사이에 마련되는 분리막; 및
상기 압축부에서 압축된 수소를 저장하는 저장부;를 포함하는 선박의 수소 포집 시스템. It includes a hydrogen storage tank provided on the ship and receiving and storing the hydrogen generated in the ship, wherein the hydrogen storage tank,
A compression unit in which hydrogen generated in the ship is introduced and compressed;
A compression driving unit that transfers compressed energy for compressing hydrogen to the compression unit;
A separation membrane provided between the compression unit and the compression driving unit; And
Hydrogen collection system of a ship comprising; a storage unit for storing the hydrogen compressed by the compression unit. 제 1항에 있어서,
상기 압축 구동부는 상기 분리막을 피스톤 운동시켜 상기 압축부로 수소를 압축하기 위한 압축 에너지를 전달하고,
상기 수소 저장탱크는 내·외부 탱크를 포함하는 이중 벽 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박의 수소 포집 시스템. The method of claim 1,
The compression driving unit performs a piston motion of the separation membrane to transfer compressed energy for compressing hydrogen to the compression unit,
The hydrogen storage tank of a ship, characterized in that consisting of a double-walled structure including internal and external tanks. 제 1항에 있어서,
상기 압축 구동부는 상기 선박에 마련된 메인 엔진의 유압 장치부에 연결되어, 상기 압축 구동부는 상기 유압 장치부로부터 수소를 압축하기 위한 압축 에너지를 전달받아 구동되는 것을 특징으로 하는 선박의 수소 포집 시스템. The method of claim 1,
The compression driving unit is connected to a hydraulic unit of a main engine provided on the ship, and the compression driving unit is driven by receiving compressed energy for compressing hydrogen from the hydraulic unit. 제 3항에 있어서,
상기 유압 장치부로부터 상기 압축 구동부로 유압 오일이 순환되는 유압 라인;을 더 포함하되,
상기 유압 라인에는 상기 압축 구동부의 전단 및 후단에 각각 밸브가 마련되고, 상기 압축 구동부 전단의 밸브를 열어 상기 유압 오일을 상기 압축 구동부로 공급하여 상기 분리막의 피스톤 운동에 의해 수소를 압축하며, 상기 압축 구동부 후단의 밸브를 열어 유압 장치부로 상기 유압 오일을 보내 압력을 릴리즈(release)시키는 것을 특징으로 하는 선박의 수소 포집 시스템. The method of claim 3,
A hydraulic line through which hydraulic oil is circulated from the hydraulic device unit to the compression drive unit;
In the hydraulic line, valves are provided at the front and rear ends of the compression drive unit, respectively, and open the valve at the front end of the compression drive unit to supply the hydraulic oil to the compression drive unit to compress hydrogen by piston motion of the separation membrane, and the compression Hydrogen collection system of a ship, characterized in that by opening a valve at the rear end of the driving unit to send the hydraulic oil to the hydraulic unit to release the pressure. 제 1항에 있어서,
상기 선박에는 150 내지 400 bar로 압축된 연료를 공급받는 ME-GI 엔진이 구비되고, 상기 압축 구동부는 상기 ME-GI 엔진으로 상기 압축된 연료가 공급되는 라인에 연결되어 상기 압축된 연료로부터 압축 에너지를 전달받아 구동되는 것을 특징으로 하는 선박의 수소 포집 시스템. The method of claim 1,
The ship is equipped with a ME-GI engine receiving compressed fuel at 150 to 400 bar, and the compression driving unit is connected to a line supplying the compressed fuel to the ME-GI engine, and compressed energy from the compressed fuel Hydrogen collection system of a ship, characterized in that driven by receiving the transmission. 제 5항에 있어서,
상기 선박에 마련되는 LNG 저장탱크로부터 LNG 또는 BOG를 압축 및 가열하여 상기 ME-GI 엔진으로 공급하는 연료공급장치;
상기 연료공급장치로부터 상기 ME-GI 엔진으로 연결되는 연료 공급 라인; 및
상기 연료 공급 라인으로부터 분기되며 상기 연료공급장치에서 압축된 연료가 상기 압축 구동부로 순환되는 분기 라인;을 더 포함하고,
상기 분기 라인에는 상기 압축 구동부의 전단 및 후단에 각각 밸브가 마련되고, 상기 압축 구동부 전단의 밸브를 열어 상기 압축된 연료를 상기 압축 구동부로 공급하여 상기 분리막의 피스톤 운동에 의해 수소를 압축하며, 상기 압축 구동부 후단의 밸브를 열어 ME-GI 엔진으로 상기 압축된 연료를 보내 압력을 릴리즈(release)시키는 것을 특징으로 하는 선박의 수소 포집 시스템.The method of claim 5,
A fuel supply device for compressing and heating LNG or BOG from an LNG storage tank provided in the ship and supplying it to the ME-GI engine;
A fuel supply line connected from the fuel supply device to the ME-GI engine; And
A branch line branching from the fuel supply line and circulating the fuel compressed by the fuel supply device to the compression driving unit;
In the branch line, valves are respectively provided at a front end and a rear end of the compression driving unit, and the compressed fuel is supplied to the compression driving unit by opening a valve at a front end of the compression driving unit to compress hydrogen by a piston motion of the separation membrane, and the Hydrogen collection system of a ship, characterized in that by opening a valve at the rear end of the compression drive unit to send the compressed fuel to the ME-GI engine to release the pressure. 제 2항에 있어서,
상기 선박에 마련되며 불활성 기체인 질소를 생성하는 질소 생성기; 및
상기 수소 저장탱크의 압력을 감지하는 압력 센서;를 더 포함하고,
상기 질소 생성기에서 생성된 질소는 상기 내·외부 탱크의 이중 벽 사이에 공급되는 것을 특징으로 하는 선박의 수소 포집 시스템.The method of claim 2,
A nitrogen generator provided on the ship and generating nitrogen as an inert gas; And
Further comprising a; pressure sensor for sensing the pressure of the hydrogen storage tank,
The hydrogen collection system of a ship, characterized in that the nitrogen generated in the nitrogen generator is supplied between the double walls of the inner and outer tanks. 제 7항에 있어서,
상기 압력 센서에 의해 이상 압력 상승이 감지되면 상기 수소 저장탱크로부터 수소를 배출시키는 배출 밸브;
상기 배출 밸브에 의해 상기 수소 저장탱크로부터 배출될 수소에 상기 질소 생성기에서 생성된 질소를 희석시켜 배출시키는 질소 희석 팬; 및
상기 수소 저장탱크에서의 수소 도입, 압축, 저장 및 배출을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 선박의 수소 포집 시스템. The method of claim 7,
A discharge valve for discharging hydrogen from the hydrogen storage tank when an abnormal pressure increase is detected by the pressure sensor;
A nitrogen dilution fan for diluting and discharging nitrogen generated in the nitrogen generator with hydrogen to be discharged from the hydrogen storage tank by the discharge valve; And
Hydrogen collection system of a ship further comprising a; control unit for controlling the introduction, compression, storage and discharge of hydrogen in the hydrogen storage tank. 제 1항에 있어서,
선박에 저장된 LNG로부터 발생하는 증발가스 중 상기 선박의 연료로 공급되고 남는 증발가스를 고온 열분해하여 수소 및 카본을 생성하는 열분해부; 및
상기 열분해부에서 생성된 수소 및 카본을 공급받아 분리하는 수소/카본 분리부;를 더 포함하고,
상기 수소/카본 분리부에서 분리된 수소는 상기 수소 저장탱크의 압축부로 도입되는 것을 특징으로 하는 선박의 수소 포집 시스템. The method of claim 1,
A pyrolysis unit for generating hydrogen and carbon by pyrolyzing the remaining boil-off gas supplied to the fuel of the ship among the boil-off gas generated from LNG stored in the ship at high temperature; And
A hydrogen/carbon separation unit for receiving and separating hydrogen and carbon generated by the pyrolysis unit; further includes,
Hydrogen separated by the hydrogen/carbon separation unit is introduced into a compression unit of the hydrogen storage tank. 제 1항에 있어서,
상기 선박에 마련되며 선내 냉각시스템에 해수를 소독하여 공급하는 해양생물방지장치부; 및
상기 선박에 마련되며 선내 밸러스트 시스템으로 해수를 공급하는 평형수처리장치부;를 더 포함하고,
상기 해양생물방지장치부 및 평형수처리장치부에서는 전기분해로 생성된 염소에 의해 해수를 소독하며, 전기분해 시 생성된 수소는 상기 수소 저장탱크의 압축부로 도입되는 것을 특징으로 하는 선박의 수소 포집 시스템. The method of claim 1,
A marine organism prevention device provided on the ship and disinfecting and supplying seawater to the ship's cooling system; And
Ballast water treatment unit provided on the ship and supplying seawater to the ballast system in the ship; further includes,
The marine organisms prevention device and the ballast water treatment device disinfect seawater by chlorine generated by electrolysis, and hydrogen generated during electrolysis is introduced into the compression unit of the hydrogen storage tank. . 선박에서 생성되는 수소를, 선내에 마련된 수소 저장탱크로 도입시켜 저장하되,
상기 수소 저장탱크에는 압축 구동부와 분리막이 구비되어, 상기 압축 구동부에 의한 분리막의 피스톤 운동에 의해 수소를 압축하여 저장하는 것을 특징으로 하는 선박의 수소 포집 방법. Hydrogen generated by the ship is introduced and stored in a hydrogen storage tank provided on board the ship,
The hydrogen collection method of a ship, characterized in that the hydrogen storage tank is provided with a compression driving unit and a separation membrane, and compressing and storing hydrogen by a piston motion of the separation membrane by the compression driving unit. 제 11항에 있어서,
상기 압축 구동부는 상기 선박에 마련된 메인 엔진의 유압 장치부에 연결되어, 상기 압축 구동부는 상기 유압 장치부로부터 수소를 압축하기 위한 압축 에너지를 전달받아 구동되는 것을 특징으로 하는 선박의 수소 포집 방법. The method of claim 11,
The compression driving unit is connected to a hydraulic unit of a main engine provided on the ship, and the compression driving unit is driven by receiving compressed energy for compressing hydrogen from the hydraulic unit. 제 11항에 있어서,
상기 선박에는 150 내지 400 bar로 압축된 연료를 공급받는 ME-GI 엔진이 구비되고, 상기 압축 구동부는 상기 ME-GI 엔진으로 상기 압축된 연료가 공급되는 라인에 연결되어 상기 압축된 연료로부터 압축 에너지를 전달받아 구동되는 것을 특징으로 하는 선박의 수소 포집 방법. The method of claim 11,
The ship is equipped with a ME-GI engine receiving compressed fuel at 150 to 400 bar, and the compression driving unit is connected to a line supplying the compressed fuel to the ME-GI engine, and compressed energy from the compressed fuel Hydrogen collection method of a ship, characterized in that driven by receiving the transmission. 제 11항에 있어서,
상기 선박에서는 해수를 전기분해로 생성된 염소로 소독하여 선내 냉각 시스템 및 밸러스트 시스템으로 공급하며,
해수를 전기분해하여 생성된 수소는 상기 수소 저장탱크로 도입시켜 압축하여 저장하는 것을 특징으로 하는 선박의 수소 포집 방법. The method of claim 11,
In the ship, seawater is disinfected with chlorine generated by electrolysis and supplied to the ship's cooling system and ballast system,
Hydrogen generated by electrolyzing seawater is introduced into the hydrogen storage tank, compressed, and stored. 제 11항에 있어서,
선박에 저장된 LNG로부터 발생하는 증발가스 중 선내 연료로 공급되고 남는 증발가스를 고온 열분해하여 수소 및 카본을 생성하고, 고온 열분해로 생성된 상기 수소 및 카본에서 수소를 분리하고, 분리된 수소를 압축하여 상기 수소 저장탱크에 저장하는 것을 특징으로 하는 선박의 수소 포집 방법. The method of claim 11,
Among the boil-off gases generated from LNG stored on the ship, the remaining boil-off gas supplied as fuel on board is pyrolyzed at high temperature to generate hydrogen and carbon, and hydrogen and carbon are separated from the hydrogen and carbon generated by high-temperature pyrolysis, and the separated hydrogen is compressed. Hydrogen collection method of a ship, characterized in that stored in the hydrogen storage tank.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117515407A (en) * 2024-01-03 2024-02-06 浙江浙能迈领环境科技有限公司 Ship LNG evaporation gas recycling device

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