KR20200138563A - 액화가스 벙커링 시스템 및 이를 이용한 액화가스 벙커링 방법 - Google Patents

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Abstract

액화가스 벙커링 시스템 및 이를 이용한 액화가스 벙커링 방법을 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 액화가스 벙커링 시스템은 벙커링 선박의 저장탱크와 추진선박의 연료탱크를 연결하며, 저장탱크에 저장된 액화가스를 연료탱크로 공급하는 액화가스공급라인; 액화가스공급라인으로부터 분기되어 연료탱크와 연결되며, 액화가스공급라인을 통해 공급된 액화가스를 스프레이수단에 의해 연료탱크 내부로 분사시키는 스프레이라인; 액화가스공급라인에 마련된 제1밸브; 스프레이라인에 마련된 제2밸브; 저장탱크와 연료탱크의 내부 압력을 각각 측정하는 압력측정부; 및 측정 결과 연료탱크의 내부 압력이 저장탱크의 내부 압력보다 설정값 이상을 초과한 경우, 점차적으로 제1밸브를 폐쇄시키고 제2밸브를 개방시켜 저장탱크로부터 공급된 액화가스가 스프레이라인을 통해 연료탱크 내부로 분사되도록 하고, 저장탱크 내부에 마련된 펌프의 유량을 점차적으로 늘리는 제어부;를 포함한다.

Description

액화가스 벙커링 시스템 및 이를 이용한 액화가스 벙커링 방법{LIQUEFIED GAS BUNKERING SYSTEM, AND METHOD FOR BUNKERING OF LIQUEFIED GAS USING THE SAME}
본 발명은 액화가스 벙커링 시스템 및 이를 이용한 액화가스 벙커링 방법에 관한 것이다.
LNG(Liquefied Natural Gas)와 같은 액화가스를 연료로 사용하는 추진선은 다양한 액화가스 벙커링 방법에 의해 액화가스를 공급받을 수 있다. 액화가스 벙커링 방법으로는, 액화가스 탱크로리에서 추진선으로 충전하는 방식, 육상용 고정식 저장탱크에서 추진선으로 충전하는 방식, 액화가스 터미널에서 추진선으로 충전하는 방식, 해상의 벙커링 선박에서 추진선으로 충전하는 방식 등이 있다.
여기서 벙커링 선박에서 추진선으로 액화가스를 공급할 경우, 벙커링 선박의 저장탱크 내에 마련된 펌프를 이용하여 액화가스를 이송시키게 된다. 이때, 펌프에서 발생하는 열과, 벙커링 선박과 추진선의 양쪽 탱크를 연결하는 액화가스공급라인이 받는 열과, 추진선의 연료탱크가 받는 열 등은 추진선에 마련된 연료탱크 내의 액화가스에 영향을 미쳐 증발가스를 발생시키게 되고, 연료탱크 내부의 압력은 계속 증가하게 된다. 연료탱크 내부에서 발생한 증발가스는 설정 압력 이상이 되면, 외부로 방출되거나 연소 처리되어야 하므로, 이는 연료 낭비를 가져올 수 있다.
이에 추진선의 연료탱크 내부의 증발가스 발생량을 줄여야 할 필요가 있다. 관련된 기술로서 종래 한국등록특허 제10-1924536호(2018. 11. 27. 등록)는 연료탱크 내부의 증발가스를 다시 회수하는 방법을 개시하고 있으나, 실질적으로 연료탱크 내부에서 발생하는 증발가스의 양을 줄이는 방법이 제시될 필요가 있다.
한국등록특허 제10-1924536호(2018. 11. 27. 등록)
본 발명의 실시 예는 벙커링 과정에서 추진선의 연료탱크 내부의 증발가스 발생량을 효과적으로 줄일 수 있는 액화가스 벙커링 시스템 및 이를 이용한 액화가스 벙커링 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 벙커링 선박의 저장탱크와 추진선박의 연료탱크를 연결하며, 상기 저장탱크에 저장된 액화가스를 상기 연료탱크로 공급하는 액화가스공급라인; 상기 액화가스공급라인으로부터 분기되어 상기 연료탱크와 연결되며, 상기 액화가스공급라인을 통해 공급된 액화가스를 스프레이수단에 의해 상기 연료탱크 내부로 분사시키는 스프레이라인; 상기 액화가스공급라인에 마련된 제1밸브; 상기 스프레이라인에 마련된 제2밸브; 상기 저장탱크와 상기 연료탱크의 내부 압력을 각각 측정하는 압력측정부; 및 상기 측정 결과 상기 연료탱크의 내부 압력이 상기 저장탱크의 내부 압력보다 설정값 이상을 초과한 경우, 점차적으로 상기 제1밸브를 폐쇄시키는 동시에 상기 제2밸브를 개방시켜 상기 저장탱크로부터 공급된 액화가스가 상기 스프레이라인을 통해 상기 연료탱크 내부로 분사되도록 하고, 상기 저장탱크 내부에 마련된 펌프의 유량을 점차적으로 늘리는 제어부;를 포함하는 액화가스 벙커링 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 액화가스 벙커링 시스템을 이용한 액화가스 벙커링 방법에 있어서, 상기 저장탱크에 저장된 액화가스를 상기 액화가스공급라인을 통해 상기 연료탱크로 공급하는 (a) 단계; 상기 연료탱크의 내부 압력이 상기 저장탱크의 내부 압력보다 설정값 이상을 초과한 경우, 점차적으로 상기 제1밸브를 폐쇄시키는 동시에 상기 제2밸브를 개방시켜 상기 저장탱크로부터 공급된 액화가스가 상기 스프레이라인을 통해 상기 연료탱크 내부로 분사되도록 하는 (b) 단계; 및 상기 연료탱크의 내부 압력이 상기 저장탱크의 내부 압력보다 설정값 이하로 낮아진 경우, 점차적으로 상기 제1밸브를 개방시키는 동시에 상기 제2밸브를 폐쇄시켜, 상기 저장탱크로부터 공급된 액화가스가 상기 액화가스공급라인을 통해 상기 연료탱크 내부로 공급되도록 하는 (c) 단계;를 포함하는 액화가스 벙커링 방법이 제공될 수 있다.
상기 (b) 단계는, 점차적으로 상기 제2밸브를 개방시키는 동시에 상기 저장탱크 내부에 마련된 펌프의 유량을 점차적으로 늘리는 과정을 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계는, 점차적으로 상기 제2밸브를 폐쇄시키는 동시에 상기 저장탱크 내부에 마련된 펌프의 유량을 점차적으로 줄이는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액화가스 벙커링 시스템 및 이를 이용한 액화가스 벙커링 방법은 벙커링 과정에서 추진선의 연료탱크 내부의 증발가스 발생량을 효과적으로 줄일 수 있다.
또, 벙커링 유량을 유지하면서 추진선의 연료탱크 내부의 증발가스 발생량을 줄일 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액화가스 벙커링 시스템을 도시한다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액화가스 벙커링 시스템을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액화가스 벙커링 시스템(100)은 벙커링 선박의 저장탱크(101)와 추진선박의 연료탱크(102)를 연결하며, 저장탱크(101)에 저장된 액화가스를 연료탱크(102)로 공급하는 액화가스공급라인(L1)과, 액화가스공급라인(L1)으로부터 분기되어 연료탱크(102) 내부에 연결되며, 저장탱크(101)로부터 공급받은 액화가스를 스프레이수단(105)에 의해 연료탱크(102) 내부로 분사시키는 스프레이라인(L2)과, 액화가스공급라인(L1)에 마련된 제1밸브(V1)와, 스프레이라인(L2)에 마련된 제2밸브(V2)와, 저장탱크(101)와 연료탱크(102)의 내부 압력을 각각 측정하는 압력측정부(S1,S2)와, 압력측정부(S1,S2)에 의한 측정 결과, 연료탱크(102)의 내부 압력이 저장탱크(101)의 내부 압력보다 설정값 이상을 초과한 경우, 점차적으로 제1밸브(V1)를 폐쇄시키는 동시에 제2밸브(V2)를 개방시켜 저장탱크(101)로부터 공급된 액화가스가 스프레이라인(L2)을 통해 연료탱크(102) 내부로 분사되도록 하고, 저장탱크(101) 내부에 마련된 펌프(P)의 유량을 점차적으로 늘리는 제어부(110)를 포함한다.
이하, 각 구성요소에 대해서 구체적으로 설명한다.
벙커링 선박의 저장탱크(101) 내부에는 펌프(P)가 마련되어, 저장탱크(101)에 저장된 액화가스를 액화가스공급라인(L1)을 통해 추진선박의 연료탱크(102) 쪽으로 공급할 수 있다. 액화가스는 액화상태로 저장할 수 있는 LNG(Liquefied Natural Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), DME(Dimethylether), 에탄(Ethane) 중 어느 하나일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
추진선박의 연료탱크(102)는 벙커링 선박의 저장탱크(101)로부터 액화가스를 공급받아 저장한다. 추진선박은 각종 액화연료 운반선, 액화연료 RV(Regasification Vessel), 컨테이너선, 일반상선, LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Off-loading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등을 포함할 수 있다. 연료탱크(102)는 단열상태를 유지하면서 연료를 액화상태로 저장하는 멤브레인형 탱크, SPB형 탱크 등을 포함할 수 있다.
이러한 저장탱크(101)와 연료탱크(102)는 액화가스공급라인(L1)에 의해 연결되며, 스프레이라인(L2)은 액화가스공급라인(L1)으로부터 분기되어 연료탱크(102) 내부 상부 쪽에 연결되어 있다.
스프레이라인(L2)에 마련된 스프레이수단(105)은 노즐 등을 포함할 수 있다. 스프레이수단(105)은 연료탱크(102) 내부 상부 쪽에서 저장탱크(101)로부터 공급된 액화가스를 분사시킨다. 이를 통해 연료탱크(102) 내부의 증발가스에 대한 액화가 이루어질 수 있다.
저장탱크(101)의 내부 압력 및 연료탱크(102)의 내부 압력은 각각 압력측정부(S1,S2)에 의해 측정되며, 측정 결과는 제어부(110)로 전송된다.
제어부(110)는 저장탱크(101)의 내부 압력 및 연료탱크(102)의 내부 압력에 따라 제1밸브(V1) 및 제2밸브(V2)를 개폐시킬 수 있으며, 저장탱크(101) 내부의 펌프(P)의 유량도 함께 조절할 수 있다.
제1밸브(V1)는 상술한 바와 같이 액화가스공급라인(L1)에 마련되며, 제2밸브(V2)는 스프레이라인(L2)에 마련되어 있다.
이하, 액화가스 벙커링 시스템(100)을 이용한 액화가스 벙커링 방법에 대해 설명한다.
먼저 저장탱크(101)에 저장된 액화가스를 액화가스공급라인(L1)을 통해 연료탱크(102)로 공급한다. 즉, 바텀필링(bottom filling) 방식으로 저장탱크(101)로부터 공급된 액화가스가 연료탱크(102)에 저장된다.
다음으로, 연료탱크(102)의 내부 압력이 저장탱크(101)의 내부 압력보다 설정값 이상을 초과한 경우, 점차적으로 제1밸브(V1)를 폐쇄시키는 동시에 제2밸브(V2)를 개방시켜, 저장탱크(101)로부터 공급된 액화가스가 스프레이라인(L2)을 통해 연료탱크(102) 내부로 분사되도록 한다.
즉, 연료탱크(102)의 내부 압력이 저장탱크(101)의 내부 압력보다 설정값 이상을 초과한 경우, 바텀필링 방식에서 스프레이필링(spray filling) 방식으로 점차적으로 변경시켜 주면서 스프레이라인(L2)을 통해 저장탱크(101)로부터 공급된 액화가스를 연료탱크(102) 내부에 분사시키게 된다.
구체적으로 연료탱크(102)의 내부 압력이 저장탱크(101)의 내부 압력보다 높을 경우, 연료탱크(102)의 내부 압력을 낮추기 위해 연료탱크(102)의 내부의 증발가스를 저장탱크(101)로부터 공급된 액화가스를 분사시켜 액화시킬 수 있다.
이때, 벙커링 유량을 유지하면서 연료탱크(102)의 내부 압력을 낮추기 위해서 점차적으로 액화가스공급라인(L1)에 마련된 제1밸브(V1)를 폐쇄시키는 동시에 스프레이라인(L2)에 마련된 제2밸브(V2)를 개방시킬 수 있다.
또, 제2밸브(V2)를 점차적으로 개방시키는 동시에 저장탱크(101) 내부에 마련된 펌프(P)의 유량을 점차적으로 늘리는 과정을 포함할 수 있다. 펌프(P) 유량을 점차적으로 늘림으로써 스프레이라인(L2) 상의 스프레이수단(105)을 통해 보다 많은 액화가스가 연료탱크(102) 내부로 분사되어 연료탱크(102) 내부의 증발가스에 대한 액화를 유도할 수 있어, 결과적으로 연료탱크(102)의 내부 압력을 효과적으로 낮출 수 있다.
다음으로, 연료탱크(102)의 내부 압력이 저장탱크(101)의 내부 압력보다 설정값 이하로 낮아진 경우, 점차적으로 제1밸브(V1)를 개방시키는 동시에 제2밸브(V2)를 폐쇄시켜, 스프레이필링 방식에서 바텀필링 방식으로 점차적으로 변경되면서 저장탱크(101)로부터 공급된 액화가스가 액화가스공급라인(L1)을 통해 연료탱크(102) 내부로 공급되도록 한다.
구체적으로 내부 압력이 상대적으로 높은 저장탱크(101)의 액화가스 온도는 연료탱크(102)의 액체가스 온도보다 높다. 따라서 스프레이라인(L2)을 통해 분사 방식으로 연료탱크(102) 내부로 액화가스가 계속 공급될 경우 연료탱크(102) 내의 액화가스에 잘 섞이지 못하고 곧바로 끊게 되어 연료탱크(102) 내부 압력이 과도하게 상승할 수 있다. 이러한 현상을 방지하기 위해 제어부(110)는 상술한 바와 같이 점차적으로 제1밸브(V1)를 개방시키는 동시에 제2밸브(V2)를 폐쇄시켜 연료탱크(102) 내의 압력상승속도를 제어할 수 있다.
여기서, 제2밸브(V2)를 점차적으로 폐쇄시키는 동시에 펌프(P)의 유량을 점차적으로 줄이는 과정을 포함할 수 있다. 즉, 제2밸브(V2)가 폐쇄될 때까지 펌프(P) 유량을 점차적으로 줄임과 동시에 제1밸브(V1)를 개방시킴으로써, 스프레이수단(105)에 의해 연료탱크(102) 내부에 분사되는 액화가스의 양을 줄여 연료탱크(102)의 내부 압력상승을 억제시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 액화가스 벙커링 시스템 및 이를 이용한 액화가스 벙커링 방법은 벙커링 과정에서 추진선의 연료탱크 내부의 증발가스 발생량을 효과적으로 줄일 수 있으며, 벙커링 유량을 유지하면서 추진선의 연료탱크 내부의 증발가스 발생량을 줄일 수 있다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
101: 저장탱크 102: 연료탱크
105: 스프레이수단 110: 제어부
L1: 액화가스공급라인 L2: 스프레이라인
P: 펌프 S1, S2: 압력측정부
V1: 제1밸브 V2: 제2밸브

Claims (4)

  1. 벙커링 선박의 저장탱크와 추진선박의 연료탱크를 연결하며, 상기 저장탱크에 저장된 액화가스를 상기 연료탱크로 공급하는 액화가스공급라인;
    상기 액화가스공급라인으로부터 분기되어 상기 연료탱크와 연결되며, 상기 저장탱크로부터 공급받은 액화가스를 스프레이수단에 의해 상기 연료탱크 내부로 분사시키는 스프레이라인;
    상기 액화가스공급라인에 마련된 제1밸브;
    상기 스프레이라인에 마련된 제2밸브;
    상기 저장탱크와 상기 연료탱크의 내부 압력을 각각 측정하는 압력측정부; 및
    상기 측정 결과 상기 연료탱크의 내부 압력이 상기 저장탱크의 내부 압력보다 설정값 이상을 초과한 경우, 점차적으로 상기 제1밸브를 폐쇄시키는 동시에 상기 제2밸브를 개방시켜 상기 저장탱크로부터 공급된 액화가스가 상기 스프레이라인을 통해 상기 연료탱크 내부로 분사되도록 하고, 상기 저장탱크 내부에 마련된 펌프의 유량을 점차적으로 늘리는 제어부;를 포함하는 액화가스 벙커링 시스템.
  2. 제1항에 따른 액화가스 벙커링 시스템을 이용한 액화가스 벙커링 방법에 있어서,
    상기 저장탱크에 저장된 액화가스를 상기 액화가스공급라인을 통해 상기 연료탱크로 공급하는 (a) 단계;
    상기 연료탱크의 내부 압력이 상기 저장탱크의 내부 압력보다 설정값 이상을 초과한 경우, 점차적으로 상기 제1밸브를 폐쇄시키는 동시에 상기 제2밸브를 개방시켜 상기 저장탱크로부터 공급된 액화가스가 상기 스프레이라인을 통해 상기 연료탱크 내부로 분사되도록 하는 (b) 단계; 및
    상기 연료탱크의 내부 압력이 상기 저장탱크의 내부 압력보다 설정값 이하로 낮아진 경우, 점차적으로 상기 제1밸브를 개방시키는 동시에 상기 제2밸브를 폐쇄시켜, 상기 저장탱크로부터 공급된 액화가스가 상기 액화가스공급라인을 통해 상기 연료탱크 내부로 공급되도록 하는 (c) 단계;를 포함하는 액화가스 벙커링 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 점차적으로 상기 제2밸브를 개방시키는 동시에 상기 저장탱크 내부에 마련된 펌프의 유량을 점차적으로 늘리는 과정을 포함하는 액화가스 벙커링 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 점차적으로 상기 제2밸브를 폐쇄시키는 동시에 상기 저장탱크 내부에 마련된 펌프의 유량을 점차적으로 줄이는 과정을 포함하는 액화가스 벙커링 방법.
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