KR20200133547A - 선박의 전력공급시스템 - Google Patents

선박의 전력공급시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20200133547A
KR20200133547A KR1020190058936A KR20190058936A KR20200133547A KR 20200133547 A KR20200133547 A KR 20200133547A KR 1020190058936 A KR1020190058936 A KR 1020190058936A KR 20190058936 A KR20190058936 A KR 20190058936A KR 20200133547 A KR20200133547 A KR 20200133547A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ship
power
power supply
engine
stroke engine
Prior art date
Application number
KR1020190058936A
Other languages
English (en)
Inventor
전경원
배양섭
김용갑
인웅식
김정도
Original Assignee
시엔에이전기 주식회사
대우조선해양 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 시엔에이전기 주식회사, 대우조선해양 주식회사 filed Critical 시엔에이전기 주식회사
Priority to KR1020190058936A priority Critical patent/KR20200133547A/ko
Publication of KR20200133547A publication Critical patent/KR20200133547A/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63JAUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00Driving of auxiliaries
    • B63J3/04Driving of auxiliaries from power plant other than propulsion power plant
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0642Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions
    • F02D19/0647Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions the gaseous fuel being liquefied petroleum gas [LPG], liquefied natural gas [LNG], compressed natural gas [CNG] or dimethyl ether [DME]
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63JAUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00Driving of auxiliaries
    • B63J2003/001Driving of auxiliaries characterised by type of power supply, or power transmission, e.g. by using electric power or steam
    • B63J2003/002Driving of auxiliaries characterised by type of power supply, or power transmission, e.g. by using electric power or steam by using electric power
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

선박의 전력공급시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 선박의 전력공급시스템은, CO2 배출량이 적고 높은 효율을 가지는 2행정 엔진을 선박의 주 전력공급장치로 사용하면서, 2행정 엔진의 느린 응답성은 슈퍼 커패시터를 장착한 VFD의 사용에 의해 제어적으로 극복하여, 급격한 부하 변동 발생시에도 전력 품질의 저하를 방지한다.

Description

선박의 전력공급시스템 {Power Supply System for Ship}
본 발명은 선박의 전력공급시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진에서 생산된 전력을 가변시키는 VFD에 슈퍼 커패시터를 장착하여 2행정 엔진의 느린 응답성을 제어적으로 극복함으로써, 2행정 엔진을 선박의 주 전력공급장치로 활용하는 선박의 전력공급시스템에 관한 것이다.
천연가스는 액화되어 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 'LNG') 상태로 원거리에 걸쳐 수송된다. LNG는 천연가스를 대략 상압 -163℃ 근처의 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로, 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭적으로 감소되므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
LNGC(Liquefied Natural Gas Carrier)는, LNG와 같은 액화가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 하역하기 위한 대표적인 선박으로, 천연가스와 연료유(Fuel Oil)를 모두 연료로 사용할 수 있는 엔진을 사용한다.
통상적으로 LNGC에는 두 대의 추진용 엔진과 네 대의 발전용 엔진이 마련되는데, 추진용 엔진으로는 ME-GI 엔진과 같은 2행정 고압가스 분사엔진을 사용하고, 선박 내 필요한 전력을 생산하기 위한 발전용 엔진으로는 기본적으로 4행정 DF 엔진을 사용한다.
4행정 엔진은 메탄 슬립(methane slip)과 낮은 효율로 인하여 2행정 엔진(2-stroke Engine)에 비해 CO2 배출량에서 불리한 점이 있지만, 급격한 부하 변동(load variation)에 즉각적으로 반응할 수 있는 빠른 응답성을 가지고 있어 선박의 전력공급장치로 활용되어 왔다.
도 1을 참조하면 알 수 있듯이, 2행정 엔진은 4행정 엔진보다 효율이 좋은 것으로 알려져 있지만, 도 2와 같이 부하 변동에 따른 응답 속도는 느리다.
부하 변동이 큰 장치에 2행정 엔진을 사용하면, 느린 응답성으로 인해 도 2의 그래프 상에 나타난 차이만큼 전력 품질이 저하(주파수 저하 전압 강하 발생)되어 전력 공급의 불안정을 야기하는 문제가 있으며, 이러한 이유로 종래의 LNGC는 발전용 엔진으로 2행정 엔진이 아닌 4행정 엔진을 채택하여 사용해왔던 것이다.
상술한 바와 같이, 2행정 엔진은 느린 응답속도로 인해 부하 변동에 즉각 대응이 어려운 관계로, 종래의 선박에서 전력공급장치로 활용되기 어려웠다.
이에 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, CO2 배출량이 적고 높은 효율을 가지는 2행정 엔진을 선박의 주 전력공급장치로 사용하면서, 2행정 엔진의 느린 응답성은 슈퍼 커패시터를 장착한 VFD의 사용에 의해 제어적으로 극복하여, 급격한 부하 변동 발생시에도 전력 품질의 저하를 방지하는 선박의 전력공급시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 선박 내 전력 공급이 필요한 선내 전력수요처에 필요한 전력을 생산 및 공급하는 전력 공급부를 포함하는 선박에 있어서, 상기 전력 공급부는, 2행정 엔진에 의해 구동되어 전력을 생산하는 발전기; 및 상기 발전기에 의해 생산된 전력의 주파수를 가변시키는 VFD(Variable Frequency Drive)를 포함하고, 상기 VFD는 DC 링크에 슈퍼 커패시터가 장착되는 것을 특징으로 하는, 선박의 전력공급시스템을 제공한다.
상기 전력 공급부는, 상기 발전기에서 생산된 전력을 상기 선내 전력수요처에서 필요로 하는 적절한 전압으로 변환시키는 변압기를 더 포함할 수 있다.
상기 2행정 엔진은 천연가스와 연료유를 모두 사용할 수 있는 2행정 DF 엔진(2-stroke Dual Fuel Engine)일 수 있다.
상기 선박은 상기 2행정 엔진에 의해 생산되는 전력을 이용하여 상기 선박의 추진을 위해 마련되는 프로펠러의 회전 동력을 생성할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 태양에 의하면, 선박 내 전력수요처에 전력을 공급함에 있어서, 상기 선박 내 전력수요처에 필요한 주전력은 2행정 엔진에 의해 구동되는 발전기에 의해 생산 및 공급하되, 상기 발전기의 후단에 설치되어 상기 발전기에서 생산된 전력의 주파수를 가변시키는 VFD(Variable Frequency Drive)의 DC 링크에 슈퍼 커패시터를 장착하여, 상기 2행정 엔진의 응답성을 확보하는 것을 특징으로 하는, 선박의 전력공급시스템을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 선박의 전력공급시스템은, 종래에는 응답성 문제로 주로 4행정 엔진(4-stroke Engine)으로 구비되었던 발전용 엔진을, CO2 배출량은 적고 높은 효율을 가지는 2행정 엔진(2-stroke Engine)으로 대체시킴으로써, 보다 친환경적으로 선내 전력을 생산하여 공급하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 2행정 엔진을 주 전력공급장치로 사용함에 있어서, 2행정 엔진의 느린 응답성을 슈퍼 커패시터를 장착한 VFD의 사용에 의해 제어적으로 극복함으로써, 급격한 부하 변동 발생시에도 전력 품질의 저하를 방지할 수 있다.
더불어, 본 발명은 발전용 엔진으로 4행정 엔진보다 효율이 좋은 2행정 엔진을 채택함으로써, 종래 대비 발전용 엔진의 설치 및 사용 대수를 줄일 수 있고, 이에 따라 엔진의 설치 면적 및 선박의 무게가 감소하므로 선박 설계상 이점이 있다.
도 1은 2행정 엔진과 4행정 엔진의 효율을 비교한 도면이다.
도 2는 부하의 변동에 따른 2행정 엔진의 응답성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 선박의 전력공급시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 직입 기동식 장치의 시간에 따른 부하 변동을 나타낸 도면이다.
도 5의 (a)는 기존 커패시터의 충방전 특성을 나타낸 도면이고, 도 5의 (b)는 용량에 따른 커패시터의 충방전 특성을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 전력공급시스템을 갖춘 LNGC에서 기화 LNG 공급장치 및 액화 LNG 공급장치에 전력이 공급되는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 선박의 전력공급시스템을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 선박의 전력공급시스템은, 전력을 필요로 하는 선내 전력수요처(100)에 필요한 전력을 생산 및 공급하는 전력 공급부(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
선내 전력수요처(100)는, 기동시에도 부하 변동이 안정적(stable)인 일반부하 장치(110)와, 기동시 부하 변동 폭이 큰 고부하 장치(120)를 포함할 수 있다.
고부하 장치(120)는 기동시 순간적으로 피크 부하가 발생하는 고부하 장치일 수 있으며, 예컨데 쓰러스터(Thruster), 고압 펌프, 고압 압축기 등, 직입 기동식 모터를 사용하는 장치를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명이 LNGC에 적용되는 경우에는, 기화 LNG 공급장치, 액화 LNG 공급장치, 카고 펌프(Cargo Pump), 스트리핑 펌프(Stripping Pump) 등의 장치가 제2 부하장치(120)에 포함될 수 있다.
기화 LNG 공급장치와 액화 LNG 공급장치는 LNG와 같은 액화가스를 엔진의 연료로 사용하는 선박에 구비되는 장치로서, 하이콤(HICOM)과 하이바(HIVAR)로 불리기도 한다.
기화 LNG 공급장치(HICOM)는 선박 내에 마련되는 LNG 저장탱크(미도시)에서 발생하는 증발가스(BOG)를 필요한 압력까지 가압하여 엔진으로 공급한다.
기화 LNG 공급장치는 BOG를 엔진에서 요구하는 압력으로 압축하는 고압 압축기를 포함한다. 고압 압축기는 다단 압축기로 이루어질 수 있으며, 복수의 압축기 사이에는 압축 과정에서 온도가 상승한 BOG를 냉각하는 복수의 냉각기가 설치될 수 있다.
액화 LNG 공급장치(HIVAR)는 LNG 저장탱크에 저장되는 LNG를 필요한 압력까지 가압하고 기화기를 통해 강제 기화시켜 엔진으로 공급한다.
액화 LNG 공급장치는 LNG를 엔진에서 요구하는 압력까지 상승시키기 위한 고압 펌프와, 고압 펌프에 의해 압축된 LNG를 기화시키는 고압 기화기를 포함한다.
도 4에는 직입 기동식 장치의 시간에 따른 부하 변동이 나타나 있다. 도 4를 참조하면, 직입 기동식 장치의 경우 기동시 순간적인 피크 부하가 발생하여 기동과 동시에 상당히 높은 피크 전류(일반 장치의 약 5~6배)가 발생한다.
기동시 순간적인 피크 부하가 발생하는 고부하 장치(120)는 빠른 응답성을 요구하게 된다.
다시 도 3을 참조하면, 전력 공급부(200)는, 2행정 엔진(210), 2행정 엔진(210)에 의해 구동되어 전력을 생산하는 발전기(220), 및 발전기(220)에 의해 생산된 전력의 주파수를 가변시키는 VFD(Variable Frequency Drive, 230)로 구성되며, 부가적으로 발전기(220)와 BUS 사이에 설치되어 발전기(220)에서 생산된 전력을 적절한 전압으로 변환시키는 변압기(transformer, 240)를 더 포함할 수 있다.
전력 공급부(200)에서 생산되는 전력은 BUS를 통해 선내 전력수요처(100)로 공급될 수 있다.
2행정 엔진(210)은 천연가스와 연료유를 모두 사용할 수 있는 엔진, 예컨대 MEGI 엔진 또는 X-DF 엔진과 같은 2행정 DF 엔진(2-stroke Dual Fuel Engine)으로 마련될 수 있다.
본 발명에서 2행정 엔진(210)에 의해 주전력 발전기(220)에서 생산되는 전력은, 각종 선내 전력수요처(100)에 공급될 수 있음은 물론, 선박의 추진을 위해 마련되는 프로펠러의 회전 동력을 생성하기 위한 모터에 공급될 수도 있다. 이에 따르면, 선박의 추진 동력을 생산하는 엔진과 선내 전력수요처(100)에 필요한 전력을 생산하는 발전용 엔진이 단일화된 엔진으로 구비될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 선박의 전력공급시스템은, 종래에는 응답성 문제로 주로 4행정 엔진으로 구비되었던 발전용 엔진을, CO2 배출량은 적고 높은 효율을 가지는 2행정 엔진(210)으로 대체시키는 것을 최선의 과제로 한다.
그런데 배경기술에서 언급하였듯이, 2행정 엔진(210)은 응답성이 느리기 때문에, 빠른 응답성을 요구하는 제2 부하장치(120)의 가동을 위한 전력 공급원으로는 적합하지 않다는 문제점이 있었다.
띠라서 2행정 엔진(210)을 선박의 주 전력공급장치로 활용하고자 하는 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는, 이와 같은 2행정 엔진(210)의 느린 응답성 문제를 반드시 해결해야할 필요가 있다.
이를 해결하기 위하여, 본 발명은 발전기(220)의 후단에 설치되는 VFD(230)의 DC 링크에 설치되는 커패시터를 고용량의 슈퍼 커패시터(super capacitor)로 대체하는 방법을 제시한다.
통상적으로 VFD는 발전기에서 생선된 전압을 정류하여 직류 전압을 생성하는 정류기, 정류기에서 출력된 에너지를 저장하는 DC 링크, 그리고 직류전압을 교류 전원으로 변환하는 인버터를 포함한다.
이때 DC 링크에는 커패시터가 마련되어 DC 링크 전압을 안정화하는 역할을 하는데, 부하의 급격한 변동이 발생하는 경우에는 DC 링크의 전합을 일정하게 유지하는 것이 어렵다.
본 발명의 배경기술에서도 설명하였듯이, 기존의 2행정 엔진은 부하의 급격한 변동시 전압 강하가 발생하는 것이 전력 품질을 저하시키는 원인이 되는데, 본 발명에서는 이러한 전압 강하 문제를 해결함으로써 2행정 엔진(210)의 응답성을 확보하고자 하는 것이다.
구체적으로, 본 발명은 VFD(230)의 DC 링크에 마련되는 커패시터를 슈퍼 커패시터로 대체 장착하여, 급격한 부하 변동에도 DC 링크 전압이 최대한 일정하게 유지되도록 한다.
도 5를 참조하여 알 수 있듯이, 커패시터는 용량에 따라 충방전 특성이 달라지는데, 용량이 클수록 방전시 전압 강하가 느리게 나타난다.
이에 착안하여, 본 발명은 VFD(230)에 기존 커패시터의 전기용량 성능을 중점적으로 강화한 슈퍼 커패시터를 장착함으로써 DC로 변환된 전력의 전압 강하가 최대한 천천히 일어나게 하고, 이에 따라 급격한 부하 변동에도 DC 링크 전압이 최대한 일정하게 유지되어 2행정 엔진(210)이 충분한 응답성을 가질 수 있다.
슈퍼 커패시터는 커패시터의 전기용량 성능을 중점적으로 강화한 것으로서, 일반 커패시터보다 정전용량이 300배 이상 크며, 높은 충방전 효율을 가진 에너지 저장장치이다.
따라서 본 발명에 따른 선박의 전력공급시스템은, 선내 전력수요처(100) 중 고부하 장치(120)의 가동에 의해 부하 변동이 크게 발생하더라도, 슈퍼 커패시터가 장착된 VFD(230)에 의해 DC로 변환된 전력의 전압 강하가 천천히 일어나게 되므로, 2행정 엔진(210)이 충분한 응답성을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 선박의 전력공급시스템에 의해 전력의 공급은, 전력관리시스템(PMS: Power Management System)에 의해 제어될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 선박의 전력공급시스템의 동작을 살펴본다.
본 발명은 특히 LNGC와 같이 액화가스를 엔진의 연료로 사용하는 선박에 적용되기 위한 것으로서, LNGC의 운항시 가장 큰 부하 변동 사항으로는,
1. 기화된 LNG, 즉 BOG를 선박의 엔진의 연료로 공급하기 위하여 기화 LNG 공급장치를 가동하는 경우,
2. 상기 1에서 선박의 엔진의 연료로 공급되는 BOG가 부족할 때에는 LNG를 강제 기화시켜 엔진으로 공급하기 위해 액화 LNG 공급장치를 가동하는 경우,
3. 입항(port in) 또는 출항(port out)시 쓰러스터를 가동하는 경우,
4. LNG의 하역(unloading)시, 선박 내 저장탱크로부터 LNG를 터미널로 보내기 위하여 각 탱크에 배치된 펌프를 가동하는 경우를 들 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 선박의 전력공급시스템은, 상기 예들과 같이 고부하 장치(120)의 가동에 의해 부하 변동이 크게 발생하는 경우에도, 슈퍼 커패시터가 장착된 VFD(230)에 의해 2행정 엔진(210)이 충분한 응답성을 가질 수 있으므로 전력의 공급이 안정적으로 이루어질 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 전력공급시스템을 갖춘 LNGC에서 기화 LNG 공급장치 및 액화 LNG 공급장치에 전력이 공급되는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 6을 참조하여, 상술한 예들 중에서 기화 LNG 공급장치 및 액화 LNG 공급장치에 전력이 공급되는 과정을 자세히 살펴본다.
LNGC는, 선박 내 마련되는 LNG 저장탱크(T)에서 발생하는 BOG를 2행정 엔진(210)으로 공급하는 기화 LNG 공급장치(10)와, LNG 저장탱크(T) 내에 저장된 LNG를 강제 기화시켜 2행정 엔진(210)으로 공급하는 액화 LNG 공급장치(20)를 구비한다.
기화 LNG 공급장치(10)와 액화 LNG 공급장치(20)의 구성을 다시 한 번 설명하면, 기화 LNG 공급장치(10)는 BOG를 2행정 엔진(210)에서 요구하는 압력으로 압축하기 위해 다단으로 마련되는 복수의 고압 압축기(11)와, 고압 압축기(11)에 의한 압축 과정에서 온도가 상승한 BOG를 냉각하는 복수의 냉각기(12)를 포함하고, 액화 LNG 공급장치(20)는 LNG를 2행정 엔진(210)에서 요구하는 압력까지 상승시키기 위한 고압 펌프(21)와, 고압 펌프(21)에 의해 압축된 LNG를 기화시키는 고압 기화기(22)를 포함한다.
고압 압축기(11), 고압 펌프(21) 등의 장치를 포함하는 기화 LNG 공급장치(10) 및 액화 LNG 공급장치(20)는 상술한 고부하 장치(120)로 분류될 수 있다.
기화 LNG 공급장치(10), 액화 LNG 공급장치(20)와 같은 고부하 장치(120)는 빠른 응답성을 요구하게 되는데, 본 발명에 따른 선박의 전력공급시스템은 슈퍼 커패시터가 장착된 CFD(230)에 의해 2행정 엔진(210)의 응답성이 충분히 확보되므로, 기화 LNG 공급장치(10) 및 액화 LNG 공급장치(20)의 가동시에도 전압 강하에 의한 전력 품질 저하 없이 안정적인 전력 공급이 이루어질 수 있다.
LNG 저장탱크(T)에 구비되는 각종 펌프나 쓰러스터 모터의 가동시에도, 마찬가지의 방식으로 전력 공급이 안정적으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 선박의 전력공급시스템은, 고부하 장치(120)의 사용에 따라 부하 변동이 크게 발생하는 경우에도, 슈퍼 커패시터가 장착된 VFD(230)에 의해 2행정 엔진(210)의 응답성을 충분히 확보할 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 선박의 전력공급시스템은, 종래에는 응답성 문제로 주로 4행정 엔진으로 구비되었던 발전용 엔진을, CO2 배출량은 적고 높은 효율을 가지는 2행정 엔진(210)으로 대체시킴으로써, 보다 친환경적으로 선내 전력을 생산하여 공급하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 2행정 엔진(210)을 주 전력공급장치로 사용함에 있어서, 2행정 엔진(210)의 느린 응답성을 슈퍼 커패시터가 장착된 VFD(230)에 의해 제어적으로 극복함으로써, 급격한 부하 변동 발생시에도 전력 품질의 저하를 방지할 수 있다.
더불어, 본 발명은 발전용 엔진으로 4행정 엔진보다 효율이 좋은 2행정 엔진(210)을 채택함으로써, 종래 대비 발전용 엔진의 설치 및 사용 대수를 줄일 수 있고, 이에 따라 엔진의 설치 면적 및 선박의 무게가 감소하므로 선박 설계상 이점이 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 두 대의 2행정 엔진(210)을 구비할 수 있으며, 종래 기술에는 추진용 엔진과는 별도로 발전용으로 마련되는 4행정 엔진을 아예 구비하지 않을 수 있다.
선박의 추진체, 즉 프로펠러의 회전 동력을 발생시키는 모터의 운용이 2행정 엔진(210)에 의해 이루어지는 경우에는, 2행정 엔진(210)이 선박의 추진용 엔진으로서의 기능까지 겸하게 되므로, 선박 내 구비되는 엔진의 댓수가 더욱 획기적으로 감소될 수 있을 것이다.
그러나 본 발명에 구비되는 엔진의 대수가 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 구비되는 엔진의 대수는 선박의 규모 또는 선내 전력 수요에 따라 증감될 수 있음은 물론이다.
본 발명은 실시예로 다루고 있는 LNGC(Liquefied Natural Gas Carrier)를 포함하여, LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit), LNG FPSO(Floating Production Storage and Offloading), LNG RV(Regasification Vessel) 등과 같은 액화가스 운반선에 바람직하게 적용될 수 있으나, 본 발명의 핵심사상이 이에 한정되는 것은 아니며, 선내 전력을 생산하기 위한 발전용 엔진을 구비하는 모든 선박 및 해상부유물에 적용 가능하다.
본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 선내 전력수요처 110 : 일반부하 장치
120 : 고부하 장치
200 : 전력 공급부 210 : 2행정 엔진
220 : 발전기 230 : VFD
240 : 변압기

Claims (5)

  1. 선박 내 전력 공급이 필요한 선내 전력수요처에 필요한 전력을 생산 및 공급하는 전력 공급부를 포함하는 선박에 있어서,
    상기 전력 공급부는,
    2행정 엔진에 의해 구동되어 전력을 생산하는 발전기; 및
    상기 발전기에 의해 생산된 전력의 주파수를 가변시키는 VFD(Variable Frequency Drive)를 포함하고,
    상기 VFD는 DC 링크에 슈퍼 커패시터가 장착되는 것을 특징으로 하는,
    선박의 전력공급시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력 공급부는, 상기 발전기에서 생산된 전력을 상기 선내 전력수요처에서 필요로 하는 적절한 전압으로 변환시키는 변압기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    선박의 전력공급시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 2행정 엔진은 천연가스와 연료유를 모두 사용할 수 있는 2행정 DF 엔진(2-stroke Dual Fuel Engine)인 것을 특징으로 하는,
    선박의 전력공급시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 선박은 상기 2행정 엔진에 의해 생산되는 전력을 이용하여 상기 선박의 추진을 위해 마련되는 프로펠러의 회전 동력을 생성하는 것을 특징으로 하는,
    선박의 전력공급시스템.
  5. 선박 내 전력수요처에 전력을 공급함에 있어서,
    상기 선박 내 전력수요처에 필요한 주전력은 2행정 엔진에 의해 구동되는 발전기에 의해 생산 및 공급하되,
    상기 발전기의 후단에 설치되어 상기 발전기에서 생산된 전력의 주파수를 가변시키는 VFD(Variable Frequency Drive)의 DC 링크에 슈퍼 커패시터를 장착하여, 상기 2행정 엔진의 응답성을 확보하는 것을 특징으로 하는,
    선박의 전력공급시스템.
KR1020190058936A 2019-05-20 2019-05-20 선박의 전력공급시스템 KR20200133547A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190058936A KR20200133547A (ko) 2019-05-20 2019-05-20 선박의 전력공급시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190058936A KR20200133547A (ko) 2019-05-20 2019-05-20 선박의 전력공급시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200133547A true KR20200133547A (ko) 2020-11-30

Family

ID=73642035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190058936A KR20200133547A (ko) 2019-05-20 2019-05-20 선박의 전력공급시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200133547A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9447751B2 (en) Hybrid fuel supply system and method for engine of vessel
EP3112249B1 (en) Boil-off gas treatment system
EP3015357A1 (en) System and method for treating boil-off gas in ship
KR20140138018A (ko) 선박 엔진용 하이브리드 연료 공급 시스템 및 방법
JP2016507705A (ja) 船舶の液化ガス処理システム
EP3252297A1 (en) Fuel supply system and method for ship engine
KR102234667B1 (ko) 선박의 고압 연료 공급장치
KR20200121934A (ko) 수소-액화가스 운반선
KR102044270B1 (ko) 선박용 엔진 운전 방법
KR20200133546A (ko) 선박의 전력공급시스템
KR20200133547A (ko) 선박의 전력공급시스템
KR20200133545A (ko) 선박의 전력공급시스템
KR20210009599A (ko) 선박의 전력공급시스템
KR102011860B1 (ko) 선박용 연료가스 공급 시스템 및 방법
KR20210010082A (ko) 액화가스 재기화 설비를 갖춘 선박의 전력공급시스템
KR20200138547A (ko) 액화가스 재기화 설비를 갖춘 선박의 전력공급시스템
KR20200138549A (ko) 액화가스 재기화 설비를 갖춘 선박의 전력공급시스템
KR102426557B1 (ko) 축발전기를 포함하는 선박의 부하 분배 방법
KR102664938B1 (ko) 하이브리드 추진 선박용 증발가스 처리 시스템
WO2022158564A1 (ja) 船舶
KR20210020190A (ko) 가압형 저장탱크를 구비한 액화가스 추진선박의 증발가스 처리시스템
CN110753659A (zh) 用于船舶的引擎运转方法
KR20200138548A (ko) 액화가스 재기화 설비를 갖춘 선박의 전력공급시스템
KR20230136866A (ko) 액화수소 운반선의 발전 시스템
WO2022158565A1 (ja) 船舶

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal