KR20210034365A - LNG fuel tank for BOG reduction - Google Patents

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Abstract

A liquefied natural gas (LNG) fuel tank assembly for boil oil gas (BOG) reduction is disclosed. According to one embodiment of the present invention, the LNG fuel tank assembly for BOG reduction comprises: an LNG fuel tank where LNG liquefied in a liquid state and natural gas (NG) of a gas state formed by vaporization of the LNG coexist; and a reduction unit connected to the LNG fuel tank, having at least one side disposed in an NG area in the LNG fuel tank, and reducing NG temperature to reduce pressure in the LNG fuel tank, thereby reducing BOG.

Description

BOG 저감을 위한 LNG 연료탱크 어셈블리{LNG fuel tank for BOG reduction}LNG fuel tank for BOG reduction

본 발명은, BOG 저감을 위한 LNG 연료탱크 어셈블리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 간단하지만 효율적인 구조를 통해 LNG 연료탱크 내의 NG(Natural Gas)를 줄여 결과적으로 BOG(Boil Oil Gas)를 저감시킬 수 있는 BOG 저감을 위한 LNG 연료탱크 어셈블리에 관한 것이다.The present invention relates to an LNG fuel tank assembly for reducing BOG, and more particularly, by reducing NG (natural gas) in an LNG fuel tank through a simple but efficient structure, as a result, BOG (Boil Oil Gas) can be reduced. It relates to an LNG fuel tank assembly for reducing existing BOG.

액화가스(liquefied gas)는 기체를 냉각 또는 압축해서 액체로 만든 것을 일컫는다. 일반적으로 기체는 그 임계 온도 이하로 온도를 낮추면 곧 응축되어 액체로 되거나 압축시키면 액체로 될 수 있는 상태(이것을 증기 상태라 함)로 변화되는데, 이처럼 액체로 된 가스를 액화가스라 한다.Liquefied gas refers to a liquid made by cooling or compressing a gas. In general, when the temperature is lowered below the critical temperature, the gas is immediately condensed to become a liquid, or when compressed into a liquid (this is called a vapor state), the liquid gas is referred to as a liquefied gas.

액화가스로서 액화석유가스나 액화천연가스(LNG, Liquefied Natural Gas)를 들 수 있다. 이러한 액화가스 중에서 액화천연가스(LNG)는 가격이 낮고 해상 수송이 가능할 뿐만 아니라 이산화탄소 발생량이 적어 지구 온난화 방지 대책용 에너지로 꼽히고 있다.Liquefied petroleum gas or liquefied natural gas (LNG, Liquefied Natural Gas) is mentioned as the liquefied gas. Among these liquefied gases, liquefied natural gas (LNG) is regarded as an energy for preventing global warming due to its low price and possible maritime transport, as well as low carbon dioxide generation.

이에, 세계적으로 액화천연가스(이하, LNG라 함)의 생산, 운반, 저장 설비(선박) 등에 대한 수요가 높아지고 있다. 특히, 환경문제가 대두됨에 따라 LNG를 연료로 사용하는 선박이 증가하는 추세이다.Accordingly, demand for production, transportation, and storage facilities (ships) of liquefied natural gas (hereinafter referred to as LNG) is increasing worldwide. In particular, as environmental issues arise, the number of ships using LNG as fuel is increasing.

이처럼 LNG를 연료로 사용하는 선박의 경우, 하나 이상의 LNG 연료탱크를 구비한다. LNG 연료탱크에는 LNG를 공급하는 LNG 공급라인을 비롯하여 LNG를 연료로 사용하기 위해 펌프(Pump)가 연결되는 LNG 사용라인이 부속되는데, LNG 연료탱크와 이들에 부속되는 각종 구조물을 통틀어 LNG 연료탱크 어셈블리라 부를 수 있다.In the case of ships using LNG as fuel, one or more LNG fuel tanks are provided. The LNG fuel tank includes an LNG supply line that supplies LNG as well as an LNG use line to which a pump is connected to use LNG as fuel.LNG fuel tank assembly including the LNG fuel tank and various structures attached to it. Can be called.

한편, 전술한 것처럼 LNG는 -163℃로 액화되어 LNG 연료탱크에 저장된다. 하지만, LNG 연료탱크의 외부는 상온의 온도를 유지하기 때문에 LNG 연료탱크의 외부와 내부는 대략 200℃ 이상 차이가 난다. 이러한 온도차로 인해 LNG 연료탱크의 내부 온도가 상승할 수 있고, 이로 인해 LNG 연료탱크 내에 NG(Natural Gas)가 발생할 수 있다. 이렇게 발생된 NG가 외부로 배출되는 것을 BOG(Boil Oil Gas)라 한다.Meanwhile, as described above, LNG is liquefied at -163°C and stored in the LNG fuel tank. However, since the outside of the LNG fuel tank maintains the temperature at room temperature, there is a difference of about 200°C or more between the outside and the inside of the LNG fuel tank. Due to this temperature difference, the internal temperature of the LNG fuel tank may increase, and thus NG (Natural Gas) may be generated in the LNG fuel tank. The discharge of NG generated in this way to the outside is called BOG (Boil Oil Gas).

이처럼 LNG가 NG(Natural Gas)로 기화될 경우, LNG 연료탱크 내의 부피를 증가시키기 때문에 LNG 연료탱크의 압력이 증가해서 LNG 연료탱크의 폭발 위험도를 높인다. 특히, LNG 연료탱크의 압력이 예컨대, 7barg가 넘으면 LNG 연료탱크의 구조적 손상을 야기할 수 있다.In this way, when LNG is vaporized into NG (natural gas), the volume in the LNG fuel tank increases, so the pressure in the LNG fuel tank increases, increasing the risk of explosion of the LNG fuel tank. In particular, if the pressure of the LNG fuel tank exceeds, for example, 7 barg, it may cause structural damage to the LNG fuel tank.

이에, BOG를 태워 없애는 방식이 주로 사용되지만 이럴 경우, 연료의 로스(loss)가 발생한다는 점에서 보통은 대한민국특허청 출원번호 제20-2008-0003860호처럼 BOG를 재액화해서 LNG 연료탱크에 다시 공급하는 방식을 사용한다.Therefore, the method of burning BOG is mainly used, but in this case, fuel loss occurs, so that BOG is re-liquefied and supplied to the LNG fuel tank as in Korean Patent Office Application No. 20-2008-0003860. Use the way you do.

하지만, BOG의 재액화를 위해서는 거대하고 복잡한 설비투자가 이루어져야 한다는 점을 고려해볼 때, 좀 더 간단한 방법으로 BOG를 줄일 수 있도록 하는 대안이 요구된다.However, considering that a huge and complex facility investment must be made to re-liquefy BOG, an alternative to reduce BOG in a simpler way is required.

대한민국특허청 출원번호 제20-2008-0003860호Korean Intellectual Property Office Application No. 20-2008-0003860

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 간단하지만 효율적인 구조를 통해 LNG 연료탱크 내의 NG(Natural Gas)를 줄여 결과적으로 BOG(Boil Oil Gas)를 저감시킬 수 있으며, 이로 인해 LNG 연료탱크의 압력 상승으로 인해 야기될 수 있는 LNG 연료탱크의 구조적 손상문제를 해결할 수 있는 BOG 저감을 위한 LNG 연료탱크 어셈블리를 제공하는 것이다.Therefore, the technical task to be achieved by the present invention is to reduce NG (Natural Gas) in the LNG fuel tank through a simple but efficient structure, and consequently, to reduce BOG (Boil Oil Gas), and thereby increase the pressure of the LNG fuel tank. It is to provide an LNG fuel tank assembly for reducing BOG that can solve the structural damage problem of the LNG fuel tank that may be caused by this.

본 발명의 일 측면에 따르면, 액체 상태로 액화된 LNG(Liquefied Natural Gas)와 상기 LNG가 기화되어 형성되는 기체 상태의 NG(Natural Gas)가 공존하는 LNG 연료탱크; 및 상기 LNG 연료탱크와 연결되되 적어도 일측이 상기 LNG 연료탱크 내에서 상기 NG 영역에 배치되며, 상기 NG 온도를 낮춰 상기 LNG 연료탱크 내의 압력을 감소시킴으로써 BOG(Boil Oil Gas)를 저감시키는 저감 유닛을 포함하는 BOG 저감을 위한 LNG 연료탱크 어셈블리가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an LNG fuel tank in which liquefied natural gas (LNG) liquefied in a liquid state and natural gas in a gaseous state formed by vaporizing the LNG coexist; And a reduction unit connected to the LNG fuel tank, at least one side disposed in the NG region in the LNG fuel tank, and reducing the pressure in the LNG fuel tank by lowering the NG temperature to reduce BOG (Boil Oil Gas). An LNG fuel tank assembly for reducing BOG including may be provided.

상기 BOG 저감 유닛은, 상기 LNG 연료탱크 내의 NG 영역에 배치되되 상기 NG와의 접촉으로 열교환하는 열교환기; 상기 LNG 연료탱크의 내외로 출입하되 상기 열교환기의 일측에 연결되며, 상기 NG보다 낮은 온도의 냉매를 상기 열교환기로 공급하는 냉매 공급부; 및 상기 LNG 연료탱크의 내외로 출입하되 상기 열교환기의 타측에 연결되며, 상기 NG와의 접촉으로 인해 온도가 상승한 냉매가 회수되는 냉매 회수부를 포함할 수 있다.The BOG reduction unit includes: a heat exchanger disposed in an NG region in the LNG fuel tank and performing heat exchange by contacting the NG; A refrigerant supply unit that enters and exits the LNG fuel tank, is connected to one side of the heat exchanger, and supplies a refrigerant having a temperature lower than that of the NG to the heat exchanger; And a refrigerant recovery unit that enters and exits the LNG fuel tank but is connected to the other side of the heat exchanger, and recovers a refrigerant whose temperature has risen due to contact with the NG.

상기 열교환기는, 상기 냉매가 이동하되 상기 NG와의 접촉면적이 증가하게 마련되는 복수의 열교환 파이프; 상기 복수의 열교환 파이프의 길이 방향을 따라 상기 복수의 열교환 파이프에 연결되는 복수의 파이프 지지대; 상기 복수의 열교환 파이프의 일측 단부에 결합하되 상기 냉매 공급부와 연결되며, 상기 냉매 공급부에서 공급되는 냉매를 상기 복수의 열교환 파이프로 전달하는 공급측 냉매 커넥터; 및 상기 복수의 열교환 파이프의 타측 단부에 결합하되 상기 냉매 회수부와 연결되며, 상기 복수의 열교환 파이프를 지난 냉매가 상기 냉매 회수부에 회수되게 하는 회수측 냉매 커넥터를 포함할 수 있다.The heat exchanger includes: a plurality of heat exchange pipes provided to move the refrigerant and increase a contact area with the NG; A plurality of pipe supports connected to the plurality of heat exchange pipes along the length direction of the plurality of heat exchange pipes; A supply side refrigerant connector coupled to one end of the plurality of heat exchange pipes, connected to the refrigerant supply unit, and transferring the refrigerant supplied from the refrigerant supply unit to the plurality of heat exchange pipes; And a recovery-side refrigerant connector coupled to the other end of the plurality of heat exchange pipes and connected to the refrigerant recovery unit, and configured to recover the refrigerant passing through the plurality of heat exchange pipes to the refrigerant recovery unit.

상기 BOG 저감 유닛의 동작을 위한 입력신호를 입력하는 입력부; 및 상기 NG 온도를 낮춰 상기 LNG 연료탱크 내의 압력을 감소시키기 위해 상기 입력부의 입력신호에 기초하여 상기 BOG 저감 유닛의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.An input unit for inputting an input signal for the operation of the BOG reduction unit; And a controller controlling the operation of the BOG reduction unit based on an input signal of the input unit in order to reduce the pressure in the LNG fuel tank by lowering the NG temperature.

본 발명에 따르면, 간단하지만 효율적인 구조를 통해 LNG 연료탱크 내의 NG(Natural Gas)를 줄여 결과적으로 BOG(Boil Oil Gas)를 저감시킬 수 있으며, 이로 인해 LNG 연료탱크의 압력 상승으로 인해 야기될 수 있는 LNG 연료탱크의 구조적 손상문제를 해결할 수 있다.According to the present invention, it is possible to reduce NG (natural gas) in an LNG fuel tank through a simple but efficient structure, and consequently, to reduce boil oil gas (BOG), which may be caused by an increase in pressure in the LNG fuel tank. It can solve the structural damage problem of LNG fuel tank.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료탱크 어셈블리가 적용되는 LNG 선박의 개략적인 구조도이다.
도 2는 LNG 연료탱크 어셈블리의 개략적인 세부 구조도이다.
도 3은 열교환기의 확대도이다.
도 4는 도 3의 A 영역을 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 LNG 연료탱크 어셈블리의 제어블록도이다.1 is a schematic structural diagram of an LNG ship to which an LNG fuel tank assembly according to an embodiment of the present invention is applied.
2 is a schematic detailed structural diagram of an LNG fuel tank assembly.
3 is an enlarged view of the heat exchanger.
4 is a perspective view illustrating an area A of FIG. 3.
5 is a control block diagram of an LNG fuel tank assembly.

본 발명과 본 발명의 동작상의 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 present invention, operational advantages of the present invention, and objects 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, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals shown in each drawing indicate the same members.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료탱크 어셈블리가 적용되는 LNG 선박의 개략적인 구조도이다.1 is a schematic structural diagram of an LNG ship to which an LNG fuel tank assembly according to an embodiment of the present invention is applied.

도 1에 도시된 선박은 상선, 군함, 어선, 운반선, 드릴쉽 및 특수 작업선 등 어떠한 것이 될 수 있다. 따라서, 도 1의 도면 형상에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.The ship shown in FIG. 1 may be any such as a merchant ship, a warship, a fishing ship, a transport ship, a drill ship, and a special work ship. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the shape of the drawing of FIG. 1.

선체(10)의 일측에는 스러스터(20, thruster)가 마련될 수 있다. 모든 종류의 선박에 스러스터(20)가 마련되는 것은 아니지만 스러스터(20)가 마련되면 선박의 정지 또는 항해 시 조정 성능을 향상시키고 선박의 오퍼레이션(operation)을 용이하게 한다.One side of the hull 10 may be provided with a thruster 20. Although the thruster 20 is not provided in all types of ships, if the thruster 20 is provided, it improves the coordination performance when the ship is stopped or sails, and facilitates the operation of the ship.

선체(10)의 후미에는 선박의 항해를 위한 추진력을 발생시키는 프로펠러(30)가 마련된다. 그리고, 프로펠러(30)의 주변에 선박의 진행 방향을 조정하는 러더(40, rudder)가 마련된다.A propeller 30 is provided at the rear of the hull 10 to generate propulsion for the navigation of the ship. In addition, a rudder 40 is provided around the propeller 30 to adjust the traveling direction of the ship.

본 실시예에 따른 선박이 LNG(Liquefied Natural Gas, 액화천연가스)를 연료로 운항하는 것이어서 선체(10) 상에는 LNG 연료탱크 어셈블리(100)가 마련된다.Since the ship according to the present embodiment operates on LNG (Liquefied Natural Gas) as fuel, the LNG fuel tank assembly 100 is provided on the hull 10.

LNG 연료탱크 어셈블리(100)의 구조와 그 역할에 대해 도 2 내지 도 4를 참조해서 구체적으로 알아본다.The structure of the LNG fuel tank assembly 100 and its role will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4.

도 2는 LNG 연료탱크 어셈블리의 개략적인 세부 구조도이고, 도 3은 열교환기의 확대도이며, 도 4는 도 3의 A 영역을 설명하기 위한 사시도이고, 도 5는 LNG 연료탱크 어셈블리의 제어블록도이다.FIG. 2 is a schematic detailed structural diagram of an LNG fuel tank assembly, FIG. 3 is an enlarged view of a heat exchanger, FIG. 4 is a perspective view illustrating area A of FIG. 3, and FIG. 5 is a control block diagram of the LNG fuel tank assembly. to be.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 LNG 연료탱크 어셈블리(100)는 간단하지만 효율적인 구조를 통해 LNG 연료탱크(110) 내의 NG(Natural Gas)를 줄여 결과적으로 BOG(Boil Oil Gas)를 저감시킬 수 있으며, 이로 인해 LNG 연료탱크(110)의 압력 상승으로 인해 야기될 수 있는 LNG 연료탱크(110)의 구조적 손상문제를 해결할 수 있도록 한 것이다.Referring to these drawings, the LNG fuel tank assembly 100 according to the present embodiment can reduce NG (natural gas) in the LNG fuel tank 110 through a simple but efficient structure and consequently reduce boil oil gas (BOG). In this way, it is possible to solve the structural damage problem of the LNG fuel tank 110 that may be caused by an increase in the pressure of the LNG fuel tank 110.

이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 LNG 연료탱크 어셈블리(100)는 LNG 연료탱크(110)와, LNG 연료탱크(110)에 부속되는 BOG 저감 유닛(120)을 포함할 수 있다.The LNG fuel tank assembly 100 according to the present embodiment capable of providing such an effect may include an LNG fuel tank 110 and a BOG reduction unit 120 attached to the LNG fuel tank 110.

LNG 연료탱크(110)는 탱크 지지대(111, 도 1 참조)에 의해 선체(10) 상에 고정될 수 있다. 대형 선박인 경우, LNG 연료탱크(110)가 위치별로 여러 대 탑재될 수 있다.The LNG fuel tank 110 may be fixed on the hull 10 by a tank support 111 (see FIG. 1 ). In the case of a large ship, several LNG fuel tanks 110 may be mounted for each location.

이러한 LNG 연료탱크(110) 내에 액체 상태로 액화된 LNG(Liquefied Natural Gas)와 LNG가 기화되어 형성되는 기체 상태의 NG(Natural Gas)가 공존할 수 있다. 무게의 차이로 인해 NG가 LNG의 상부 영역에 배치된다. 참고로, BOG(Boil Oil Gas)는 외부로 배출되는 NG를 가리키는데, NG를 줄이면 결과적으로 BOG가 감소될 수 있다.Liquefied Natural Gas (LNG) liquefied in a liquid state and Natural Gas (NG) in a gaseous state formed by vaporizing LNG may coexist in the LNG fuel tank 110. Due to the difference in weight, NG is placed in the upper area of the LNG. For reference, BOG (Boil Oil Gas) refers to NG discharged to the outside, and reducing NG may result in a decrease in BOG.

LNG 연료탱크(110) 내로 LNG를 공급하기 위해 LNG 공급라인(115)이 마련된다. LNG 공급라인(115)은 듀얼(dual) 구조일 수 있으며, 일측에는 밸브(116)가 설치될 수 있다.An LNG supply line 115 is provided to supply LNG into the LNG fuel tank 110. The LNG supply line 115 may have a dual structure, and a valve 116 may be installed at one side.

NG는 앞서 기술한 것처럼 LNG 연료탱크(110)의 내외부 온도차로 인해 LNG 연료탱크 내에서 자연적으로 기화된 가스를 말한다. LNG가 -163℃ 정도의 온도를 갖는 반면, NG는 통상 -140℃ 정도의 온도를 갖는다.As described above, NG refers to gas that is naturally vaporized in the LNG fuel tank due to the temperature difference inside and outside the LNG fuel tank 110. While LNG has a temperature of -163°C, NG typically has a temperature of -140°C.

한편, BOG 저감 유닛(120)은 LNG 연료탱크(110)와 연결되되 적어도 일측이 LNG 연료탱크(110) 내에서 NG 영역에 배치되며, NG 온도를 낮추는 역할을 한다. NG 온도를 낮추게 되면 부피가 줄기 때문에 LNG 연료탱크(110) 내의 압력이 감소할 수 있다. 뿐만 아니라 NG의 양이 줄어들기 때문에 결과적으로 BOG가 감소되는 효과가 있다.On the other hand, the BOG reduction unit 120 is connected to the LNG fuel tank 110, but at least one side is disposed in the NG region within the LNG fuel tank 110, and serves to lower the NG temperature. When the NG temperature is lowered, the volume decreases, so the pressure in the LNG fuel tank 110 may decrease. In addition, since the amount of NG is reduced, there is an effect of reducing BOG as a result.

앞서 기술한 것처럼 NG는 액체가 기체 상태로 변하여 형성된 것으로서 LNG 연료탱크(110) 내의 부피를 증가시키기 때문에 LNG 연료탱크(110)의 압력이 증가해서 LNG 연료탱크(110)의 폭발 위험도를 높인다.As described above, NG is formed by converting a liquid into a gaseous state and increases the volume in the LNG fuel tank 110, thereby increasing the pressure of the LNG fuel tank 110, thereby increasing the risk of explosion of the LNG fuel tank 110.

특히, LNG 연료탱크(110)의 압력이 예컨대, 7barg가 넘으면 LNG 연료탱크(110)의 구조적 손상을 야기할 수 있다.In particular, if the pressure of the LNG fuel tank 110 exceeds, for example, 7 barg, structural damage of the LNG fuel tank 110 may be caused.

따라서, 이러한 문제점을 해결하려면 NG의 발생을 줄이거나 이미 발생한 것은 다시 액화시킬 필요가 있는데, 이를 위해 BOG 저감 유닛(120)이 적용된다.Therefore, in order to solve this problem, it is necessary to reduce the occurrence of NG or to liquefy what has already occurred. To this end, the BOG reduction unit 120 is applied.

BOG 저감 유닛(120)에 의해 NG 온도를 낮추면 NG의 양이 줄어들게 되고, 이로 인해 LNG 연료탱크(110) 내의 압력이 감소할 수 있어서 LNG 연료탱크(110)의 구조적 손상문제를 말끔히 해소할 수 있다.When the NG temperature is lowered by the BOG reduction unit 120, the amount of NG is reduced, and thus the pressure in the LNG fuel tank 110 can be reduced, so that the structural damage problem of the LNG fuel tank 110 can be completely solved. .

이러한 효과를 제공하는 BOG 저감 유닛(120)은 열교환기(130), 냉매 공급부(140) 및 냉매 회수부(150)를 포함할 수 있다.The BOG reduction unit 120 providing such an effect may include a heat exchanger 130, a refrigerant supply unit 140, and a refrigerant recovery unit 150.

본 실시예에서 냉매는 NG 온도보다 낮은 액체질소(LN2)로 적용될 수 있다. 즉 액체질소(LN2)는 질소를 액화한 것으로서, 대기 압력에서 -196℃에서 액체로 존재한다. 임계 온도는 -147.21℃이며, 임계압력은 33.5atm이다. 질소는 2원자 분자로서 공기 부피의 80%를 차지하는 기체 원소로서 공업적으로는 공기의 분별액화(分別液化)로 얻을 수 있으며, 화학적으로는 염화암모늄과 아질산나트륨의 혼합액을 70℃로 가열하여 분별증류로 얻는다.In this embodiment, the refrigerant may be applied with liquid nitrogen (LN2) lower than the NG temperature. That is, liquid nitrogen (LN2) is a liquefied nitrogen and exists as a liquid at -196°C at atmospheric pressure. The critical temperature is -147.21℃ and the critical pressure is 33.5atm. Nitrogen is a two-atomic molecule, a gaseous element that occupies 80% of the volume of air. Industrially, it can be obtained by fractional liquefaction of air. Chemically, it is separated by heating a mixture of ammonium chloride and sodium nitrite to 70℃. Obtained by distillation.

이러한 액체질소(LN2)로서의 냉매를 열교환기(130)로 순환시켜 열교환기(130)가 LNG 연료탱크(110) 내에서 NG와 접하게 함으로써 NG 온도를 낮출 수 있다.The NG temperature can be lowered by circulating the refrigerant as liquid nitrogen (LN2) to the heat exchanger 130 so that the heat exchanger 130 comes into contact with the NG in the LNG fuel tank 110.

다시 말해, 앞서 기술한 것처럼 NG 온도가 통상 -140℃ 정도임을 고려해볼 때, 이보다 낮은 온도의 냉매와 접하게 함으로써 자연적으로 NG 온도를 높일 수 있다. 따라서, NG 감소에 따른 BOG 발생량을 줄일 수 있다.In other words, considering that the NG temperature is usually about -140°C as described above, the NG temperature can be naturally increased by contacting a refrigerant having a lower temperature than this. Therefore, it is possible to reduce the amount of BOG generated due to the reduction of NG.

참고로, 본 실시예의 경우, 냉매를 액체질소(LN2)로 적용하였으나 NG 온도보다 낮은 물질이라면 그것을 냉매로 적용하여도 좋다.For reference, in the present embodiment, the refrigerant is applied as liquid nitrogen (LN2), but if it is a material lower than the NG temperature, it may be applied as the refrigerant.

열교환기(130)에 대해 먼저 살펴보면, 열교환기(130)는 LNG 연료탱크(110) 내의 NG 영역에 배치되되 NG와의 접촉으로 열교환하는 구조물이다. 열교환기(130)는 열교환기 거치대(160)에 의해 LNG 연료탱크(110)의 내벽에 거치될 수 있다.Looking at the heat exchanger 130 first, the heat exchanger 130 is a structure disposed in the NG region in the LNG fuel tank 110 and heat-exchanging through contact with the NG. The heat exchanger 130 may be mounted on the inner wall of the LNG fuel tank 110 by the heat exchanger holder 160.

이러한 열교환기(130)는 열교환 파이프(131), 파이프 지지대(132), 공급측 냉매 커넥터(133) 및 회수측 냉매 커넥터(134)를 포함할 수 있다.The heat exchanger 130 may include a heat exchange pipe 131, a pipe support 132, a supply side refrigerant connector 133, and a recovery side refrigerant connector 134.

열교환 파이프(131)는 액체질소(LN2)로서의 냉매가 이동하는 파이프이다. 개수가 많을수록 NG와의 접촉면적이 커지고, 이로 인해 NG 온도를 낮추는 데 유리하다. 따라서, 본 실시예의 경우, NG와의 접촉면적이 증가할 수 있게 복수 개의 열교환 파이프(131)가 적용된다. 열교환 파이프(131)는 열교환이 뛰어난 금속 재질로 제작되는 편이 바람직하다.The heat exchange pipe 131 is a pipe through which a refrigerant as liquid nitrogen (LN2) moves. The larger the number, the larger the contact area with NG, which is advantageous in lowering the NG temperature. Therefore, in the case of the present embodiment, a plurality of heat exchange pipes 131 are applied to increase the contact area with NG. The heat exchange pipe 131 is preferably made of a metal material having excellent heat exchange.

파이프 지지대(132)는 복수의 열교환 파이프(131)의 길이 방향을 따라 복수의 열교환 파이프(131)에 연결된다.The pipe support 132 is connected to the plurality of heat exchange pipes 131 along the longitudinal direction of the plurality of heat exchange pipes 131.

파이프 지지대(132)는 길이가 긴 열교환 파이프(131)들을 지지하는 구조물이다. 따라서, 파이프 지지대(132)에는 열교환 파이프(131)가 통과하는 복수의 파이프 홀(132a)이 형성된다.The pipe support 132 is a structure that supports the long heat exchange pipes 131. Accordingly, a plurality of pipe holes 132a through which the heat exchange pipe 131 passes are formed in the pipe support 132.

파이프 지지대(132)가 열교환 파이프(131)를 지지하기도 하지만 파이프 지지대(132)를 통해서도 NG에 대한 열교환이 이루어질 수 있다는 점에서 파이프 지지대(132) 역시, 열교환이 뛰어난 금속 재질로 제작되는 편이 바람직하다.Although the pipe support 132 supports the heat exchange pipe 131, it is preferable that the pipe support 132 is also made of a metal material having excellent heat exchange in that heat exchange for NG can be achieved through the pipe support 132. .

공급측 냉매 커넥터(133)는 복수의 열교환 파이프(131)의 일측 단부에 결합하되 냉매 공급부(140)와 연결되며, 냉매 공급부(140)에서 공급되는 냉매를 복수의 열교환 파이프(131)로 전달하는 역할을 한다.The supply-side refrigerant connector 133 is coupled to one end of the plurality of heat exchange pipes 131 and is connected to the refrigerant supply unit 140, and serves to transfer the refrigerant supplied from the refrigerant supply unit 140 to the plurality of heat exchange pipes 131 Do it.

그리고, 회수측 냉매 커넥터(134)는 복수의 열교환 파이프(131)의 타측 단부에 결합하되 냉매 회수부(150)와 연결되며, 복수의 열교환 파이프(131)를 지난 냉매가 냉매 회수부(150)에 회수되게 하는 역할을 한다. 공급측 냉매 커넥터(133)와 회수측 냉매 커넥터(134)는 동일한 덕트(duct)형 구조로 제작될 수 있다.In addition, the recovery-side refrigerant connector 134 is coupled to the other end of the plurality of heat exchange pipes 131 and is connected to the refrigerant recovery unit 150, and the refrigerant passing through the plurality of heat exchange pipes 131 is transferred to the refrigerant recovery unit 150. It plays a role of being recovered. The supply-side refrigerant connector 133 and the recovery-side refrigerant connector 134 may be manufactured in the same duct type structure.

냉매 공급부(140)는 LNG 연료탱크(110)의 내외로 출입하되 열교환기(130)의 일측에 연결되며, NG보다 낮은 온도의 냉매, 즉 액체질소(LN2)를 열교환기(130)로 공급하는 역할을 한다.The refrigerant supply unit 140 enters and exits the LNG fuel tank 110, but is connected to one side of the heat exchanger 130, and supplies a refrigerant having a temperature lower than NG, that is, liquid nitrogen (LN2), to the heat exchanger 130. Plays a role.

이러한 냉매 공급부(140)는 냉매가 저장되는 냉매 저장탱크(141)와, 냉매 저장탱크(141)와 열교환기(130)에 연결되고 냉매를 공급하는 냉매 공급라인(142)과, 냉매 공급라인(142)의 라인 상에 마련되는 펌프(143, pump)를 포함할 수 있다.The refrigerant supply unit 140 includes a refrigerant storage tank 141 in which a refrigerant is stored, a refrigerant supply line 142 connected to the refrigerant storage tank 141 and the heat exchanger 130 to supply a refrigerant, and a refrigerant supply line ( It may include a pump 143 provided on the line 142.

이에, 후술할 컨트롤러(170)의 작용으로 펌프(143)가 가동되면 냉매 저장탱크(141) 내의 냉매가 냉매 공급라인(142)을 통해 열교환기(130)로 공급될 수 있으며, 열교환기(130)를 통해 NG와의 열교환이 진행됨으로써 NG 온도를 낮출 수 있다.Accordingly, when the pump 143 is operated by the action of the controller 170 to be described later, the refrigerant in the refrigerant storage tank 141 may be supplied to the heat exchanger 130 through the refrigerant supply line 142, and the heat exchanger 130 ) Through heat exchange with NG, thereby lowering the NG temperature.

냉매 회수부(150)는 LNG 연료탱크(110)의 내외로 출입하되 열교환기(130)의 타측에 연결되며, NG와의 접촉으로 인해 온도가 상승한 냉매가 회수되는 장소를 이룬다. 냉매 회수부(150) 역시, 냉매 공급부(140)와 같은 개념으로서 냉매 회수탱크(151)와 냉매 회수라인(152)을 포함할 수 있다.The refrigerant recovery unit 150 enters and exits the LNG fuel tank 110, but is connected to the other side of the heat exchanger 130, and forms a place where the refrigerant whose temperature has risen due to contact with NG is recovered. The refrigerant recovery unit 150 also has the same concept as the refrigerant supply unit 140 and may include a refrigerant recovery tank 151 and a refrigerant recovery line 152.

한편, 본 실시예에 따른 LNG 연료탱크 어셈블리(100)에는 입력부(175)와 컨트롤러(170)가 더 갖춰진다.Meanwhile, the LNG fuel tank assembly 100 according to the present embodiment is further provided with an input unit 175 and a controller 170.

입력부(175)는 BOG 저감 유닛(120)의 동작을 위한 입력신호를 입력하는 부분이다. 입력부(175)는 중앙 제어반 등의 장치 구조물에 연결되는 버튼 타입일 수도 있고, 혹은 리모컨 타입일 수도 있다.The input unit 175 is a part for inputting an input signal for the operation of the BOG reduction unit 120. The input unit 175 may be a button type connected to a device structure such as a central control panel, or a remote control type.

컨트롤러(170)는 NG 온도를 낮춰 LNG 연료탱크(110) 내의 압력을 감소시키기 위해 입력부(175)의 입력신호에 기초하여 BOG 저감 유닛(120)의 동작을 컨트롤하는 역할을 한다.The controller 170 serves to control the operation of the BOG reduction unit 120 based on the input signal of the input unit 175 in order to reduce the pressure in the LNG fuel tank 110 by lowering the NG temperature.

이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(170)는 중앙처리장치(171, CPU), 메모리(172, MEMORY), 그리고 서포트 회로(173, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.The controller 170 performing this role may include a central processing unit 171 (CPU), a memory 172 (MEMORY), and a support circuit 173 (SUPPORT CIRCUIT).

중앙처리장치(171)는 본 실시예에서 NG 온도를 낮춰 LNG 연료탱크(110) 내의 압력을 감소시키기 위해 입력부(175)의 입력신호에 기초하여 BOG 저감 유닛(120)의 동작을 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.The central processing unit 171 is industrially used to control the operation of the BOG reduction unit 120 based on the input signal of the input unit 175 in order to reduce the pressure in the LNG fuel tank 110 by lowering the NG temperature in this embodiment. It may be one of a variety of computer processors that can be applied as a.

메모리(172, MEMORY)는 중앙처리장치(171)와 연결된다. 메모리(172)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리일 수 있다.The memory 172 (MEMORY) is connected to the central processing unit 171. The memory 172 may be installed locally or remotely as a computer-readable recording medium, and can be easily used such as random access memory (RAM), ROM, floppy disk, hard disk, or any digital storage type. It may be at least one or more memories.

서포트 회로(173, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(171)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(173)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.The support circuit 173 (SUPPORT CIRCUIT) is coupled with the central processing unit 171 to support the typical operation of the processor. The support circuit 173 may include a cache, a power supply, a clock circuit, an input/output circuit, a subsystem, and the like.

본 실시예에서 컨트롤러(170)는 NG 온도를 낮춰 LNG 연료탱크(110) 내의 압력을 감소시키기 위해 입력부(175)의 입력신호에 기초하여 BOG 저감 유닛(120)의 동작을 컨트롤하는데, 이러한 일련의 컨트롤 프로세스 등은 메모리(172)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(172)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.In this embodiment, the controller 170 controls the operation of the BOG reduction unit 120 based on the input signal of the input unit 175 in order to reduce the pressure in the LNG fuel tank 110 by lowering the NG temperature. The control process or the like may be stored in the memory 172. Typically software routines may be stored in memory 172. Software routines can also be stored or executed by other central processing units (not shown).

본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.Although the process according to the present invention has been described as being executed by a software routine, it is also possible that at least some of the processes of the present invention are performed by hardware. As such, the processes of the present invention may be implemented as software executed on a computer system, hardware such as an integrated circuit, or a combination of software and hardware.

이에, 소정의 입력신호를 입력받은 컨트롤러(170)가 BOG 저감 유닛(120)을 구동시켜 열교환기(130)로 전술한 액체질소로서의 냉매가 순환되게 함으로써 열교환기(130)와 접하는 NG 온도가 낮아지게 유도할 수 있으며, 이로 인해 NG의 발생량이 줄어들거나 이미 발생한 NG가 다시 액화됨으로써 자연스럽게 LNG 연료탱크(110) 내의 압력이 감소할 수 있다. 따라서, 압력 증가에 따른 LNG 연료탱크(110)의 폭발 위험이나 구조적 손상문제를 쉽게 해결할 수 있다. 그뿐만 아니라 BOG 역시 자연스럽게 감소되는 효과가 있다.Accordingly, the controller 170 receiving a predetermined input signal drives the BOG reduction unit 120 to circulate the above-described refrigerant as liquid nitrogen to the heat exchanger 130, so that the NG temperature in contact with the heat exchanger 130 is lowered. As a result, the amount of NG generated may be reduced or the pressure in the LNG fuel tank 110 may naturally decrease as NG that has already been generated is liquefied again. Therefore, it is possible to easily solve the risk of explosion or structural damage of the LNG fuel tank 110 due to an increase in pressure. In addition, BOG is also naturally reduced.

이상 설명한 바와 같은 구조로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 간단하지만 효율적인 구조를 통해 LNG 연료탱크(110) 내의 NG를 줄일 수 있으며, 이로 인해 LNG 연료탱크(110)의 압력 상승으로 인해 야기될 수 있는 LNG 연료탱크(110)의 구조적 손상문제를 해결할 수 있게 된다.According to this embodiment, which acts in the structure as described above, NG in the LNG fuel tank 110 can be reduced through a simple but efficient structure, which may be caused by an increase in pressure of the LNG fuel tank 110. It is possible to solve the structural damage problem of the LNG fuel tank 110.

이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 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 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.As described above, the present invention is not limited to the described embodiments, and it is apparent to those of ordinary skill in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, it should be said that such modifications or variations belong to the claims of the present invention.

10 : 선체 100 : LNG 연료탱크 어셈블리
110 : LNG 연료탱크 111 : 탱크 지지대
120 : BOG 저감 유닛 130 : 열교환기
131 : 열교환 파이프 132 : 파이프 지지대
133 : 공급측 냉매 커넥터 134 : 회수측 냉매 커넥터
140 : 냉매 공급부 141 : 냉매 저장탱크
142 : 냉매 공급라인 143 : 펌프
150 : 냉매 회수부 160 : 열교환기 거치대
170 : 컨트롤러 175 : 입력부10: hull 100: LNG fuel tank assembly
110: LNG fuel tank 111: tank support
120: BOG reduction unit 130: heat exchanger
131: heat exchange pipe 132: pipe support
133: supply-side refrigerant connector 134: recovery-side refrigerant connector
140: refrigerant supply unit 141: refrigerant storage tank
142: refrigerant supply line 143: pump
150: refrigerant recovery unit 160: heat exchanger holder
170: controller 175: input unit

Claims (4)

액체 상태로 액화된 LNG(Liquefied Natural Gas)와 상기 LNG가 기화되어 형성되는 기체 상태의 NG(Natural Gas)가 공존하는 LNG 연료탱크; 및
상기 LNG 연료탱크와 연결되되 적어도 일측이 상기 LNG 연료탱크 내에서 상기 NG 영역에 배치되며, 상기 NG 온도를 낮춰 상기 LNG 연료탱크 내의 압력을 감소시킴으로써 BOG(Boil Oil Gas)를 저감시키는 저감 유닛을 포함하는 BOG 저감을 위한 LNG 연료탱크 어셈블리.An LNG fuel tank in which liquefied natural gas (LNG) liquefied in a liquid state and gaseous natural gas (NG) formed by vaporizing the LNG coexist; And
A reduction unit connected to the LNG fuel tank, at least one side disposed in the NG region in the LNG fuel tank, and reducing the pressure in the LNG fuel tank by lowering the NG temperature to reduce BOG (Boil Oil Gas) LNG fuel tank assembly for reducing BOG. 제1항에 있어서,
상기 BOG 저감 유닛은,
상기 LNG 연료탱크 내의 NG 영역에 배치되되 상기 NG와의 접촉으로 열교환하는 열교환기;
상기 LNG 연료탱크의 내외로 출입하되 상기 열교환기의 일측에 연결되며, 상기 NG보다 낮은 온도의 냉매를 상기 열교환기로 공급하는 냉매 공급부; 및
상기 LNG 연료탱크의 내외로 출입하되 상기 열교환기의 타측에 연결되며, 상기 NG와의 접촉으로 인해 온도가 상승한 냉매가 회수되는 냉매 회수부를 포함하는 BOG 저감을 위한 LNG 연료탱크 어셈블리.The method of claim 1,
The BOG reduction unit,
A heat exchanger disposed in the NG region in the LNG fuel tank and performing heat exchange in contact with the NG;
A refrigerant supply unit that enters and exits the LNG fuel tank, is connected to one side of the heat exchanger, and supplies a refrigerant having a temperature lower than that of the NG to the heat exchanger; And
An LNG fuel tank assembly for reducing BOG including a refrigerant recovery unit that enters and exits the LNG fuel tank but is connected to the other side of the heat exchanger, and recovers a refrigerant whose temperature has risen due to contact with the NG. 제2항에 있어서,
상기 열교환기는,
상기 냉매가 이동하되 상기 NG와의 접촉면적이 증가하게 마련되는 복수의 열교환 파이프;
상기 복수의 열교환 파이프의 길이 방향을 따라 상기 복수의 열교환 파이프에 연결되는 복수의 파이프 지지대;
상기 복수의 열교환 파이프의 일측 단부에 결합하되 상기 냉매 공급부와 연결되며, 상기 냉매 공급부에서 공급되는 냉매를 상기 복수의 열교환 파이프로 전달하는 공급측 냉매 커넥터; 및
상기 복수의 열교환 파이프의 타측 단부에 결합하되 상기 냉매 회수부와 연결되며, 상기 복수의 열교환 파이프를 지난 냉매가 상기 냉매 회수부에 회수되게 하는 회수측 냉매 커넥터를 포함하는 BOG 저감을 위한 LNG 연료탱크 어셈블리.The method of claim 2,
The heat exchanger,
A plurality of heat exchange pipes provided to move the refrigerant and increase a contact area with the NG;
A plurality of pipe supports connected to the plurality of heat exchange pipes along the length direction of the plurality of heat exchange pipes;
A supply side refrigerant connector coupled to one end of the plurality of heat exchange pipes, connected to the refrigerant supply unit, and transferring the refrigerant supplied from the refrigerant supply unit to the plurality of heat exchange pipes; And
LNG fuel tank for BOG reduction comprising a recovery side refrigerant connector coupled to the other end of the plurality of heat exchange pipes and connected to the refrigerant recovery unit, and allowing refrigerant passing through the plurality of heat exchange pipes to be recovered to the refrigerant recovery unit assembly. 제2항에 있어서,
상기 BOG 저감 유닛의 동작을 위한 입력신호를 입력하는 입력부; 및
상기 NG 온도를 낮춰 상기 LNG 연료탱크 내의 압력을 감소시키기 위해 상기 입력부의 입력신호에 기초하여 상기 BOG 저감 유닛의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 BOG 저감을 위한 LNG 연료탱크 어셈블리.The method of claim 2,
An input unit for inputting an input signal for the operation of the BOG reduction unit; And
The LNG fuel tank assembly for reducing BOG, further comprising a controller for controlling the operation of the BOG reduction unit based on an input signal of the input unit in order to reduce the pressure in the LNG fuel tank by lowering the NG temperature.
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