KR20210042722A - 선박 - Google Patents

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KR20210042722A
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현대중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 선박에 관한 것으로서, 제1해수순환라인에 마련되는 히터에서 해수를 이용하여 액화가스를 재기화시키는 액화가스 재기화 시스템; 엔진룸에 설치되고, 제2해수순환라인에 마련되는 쿨러에서 해수를 이용하여 과열 장비를 냉각시키는 쿨링 시스템; 및 밸러스트파이프부를 통해 밸러스트탱크에 해수를 채우고 비우는 밸러스트 시스템을 포함하고, 상기 밸러스트파이프부는, 일단부가 상기 제1해수순환라인에 연결되고, 타단부가 상기 제2해수순환라인에 연결되며, 상기 액화가스 재기화 시스템에서 발생되는 냉각된 해수 또는 상기 쿨링 시스템에서 발생되는 가열된 해수가 유동할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박{A Vessel}
본 발명은 액화가스 재기화 시스템, 쿨링 시스템, 밸러스트 시스템이 구비되는 선박에 관한 것이다.
일반적으로, LNG는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부하다고 알려져 있고, 채광과 이송기술이 발달함에 따라 그 사용량이 급격히 증가하고 있다. 이러한 LNG는 주성분인 메탄을 1기압 하에서 -162℃ 이하로 온도를 내려서 액체 상태로 보관하는 것이 일반적인데, 액화된 메탄의 부피는 표준 상태인 기체상태의 메탄 부피의 600분의 1 정도이고, 비중은 0.42로 원유 비중의 약 2분의 1이 된다.
LNG는 운반의 용이성으로 액화시켜 운송 후 사용처에서 기화시켜서 사용한다. 그러나, 자연재해 및 테러의 위험으로 인하여 육상에 LNG 기화설비를 설치하는 것을 우려한다.
이로 인하여 종래 육상에 설치하는 LNG 재기화 시스템 대신에, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)를 운반하는 LNG 운반선에 재기화 장치를 설치하여 육상으로 기화된 천연가스(Natural Gas)를 공급하거나, LNG 운반선 등을 통하여 원거리의 LNG 생산처로부터 수송되어 온 천연가스는 천연가스의 최종 소비자들 근처(수요처)에 마련된 육상 또는 해상(근해)의 플랜트 예를 들어, 수요처 부근의 해상에 부유된 채 사용되는 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 구조물에 설치되는 LNG 저장탱크에 수용하고, 필요에 따라 LNG를 재기화시켜 해저 파이프 라인이나 육상에 있는 이송 설비 등을 이용하여 각 수요처에 공급한다.
이와 같이, LNG 기화를 위해 LNG 재기화 시스템이 구비되는 선박에는 엔진룸에 마련되는 쿨링 시스템과, 밸러스트 시스템 등도 구비된다.
LNG 재기화 시스템은 선수에 설치되고, 쿨링 시스템은 선미의 엔진룸에 설치되어 있어, 2개의 시스템을 연계하기가 쉽지 않은 상황이다.
즉, 기존의 선박은 LNG 재기화 시스템, 쿨링 시스템, 밸러스트 시스템이 개별적으로 작동되고 있다.
이로 인하여, LNG 재기화 시스템에서 LNG를 기화시키기 위해 사용되는 에너지, 쿨링 시스템에서 엔진의 과열을 방지하기 위해 사용되는 에너지, 밸러스트 시스템에서 밸러스팅(Ballasting) 또는 디-밸러스팅(De-ballasting)에 사용되는 에너지 등을 효율적으로 사용할 수 없는 문제가 있다.
또한, LNG 재기화 시스템은 선수에 있고, 쿨링 시스템은 선미에 있어, 이들 시스템을 연계하기 위해서는 파이프 라인 추가, 펌프 및 열교환기 사양 변경 등 쉽지 않은 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 액화가스 재기화 시스템, 쿨링 시스템, 밸러스트 시스템을 연계하여 작동시킬 수 있도록 하는 선박을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 액화가스 재기화 시스템, 쿨링 시스템, 밸러스트 시스템을 연계하여 작동시킬 수 있음은 물론, 기존처럼 개별적으로 작동시킬 수 있도록 하는 선박을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 액화가스 재기화 시스템, 쿨링 시스템, 밸러스트 시스템을 연계함에 있어, 연계에 따른 추가 설비를 최소화할 수 있도록 하는 선박을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 선박은, 제1해수순환라인에 마련되는 히터에서 해수를 이용하여 액화가스를 재기화시키는 액화가스 재기화 시스템; 엔진룸에 설치되고, 제2해수순환라인에 마련되는 쿨러에서 해수를 이용하여 과열 장비를 냉각시키는 쿨링 시스템; 및 밸러스트파이프부를 통해 밸러스트탱크에 해수를 채우고 비우는 밸러스트 시스템을 포함하고, 상기 밸러스트파이프부는, 일단부가 상기 제1해수순환라인에 연결되고, 타단부가 상기 제2해수순환라인에 연결되며, 상기 액화가스 재기화 시스템에서 발생되는 냉각된 해수 또는 상기 쿨링 시스템에서 발생되는 가열된 해수가 유동할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 밸러스트 시스템에서 밸러스팅하고, 상기 액화가스 재기화 시스템에서 재기화할 때, 상기 쿨링 시스템의 상기 가열된 해수를 상기 밸러스트파이프부를 통해 상기 밸러스트탱크에 저장하고 일부를 외부로 배출시키고, 상기 밸러스트 시스템에서 디-밸러스팅할 때, 상기 밸러스트탱크에 저장된 상기 가열된 해수를 상기 액화가스 재기화 시스템에 사용하도록 할 수 있다.
구체적으로, 상기 밸러스트 시스템에서 밸러스팅하고, 상기 액화가스 재기화 시스템에서 재기화할 때, 상기 쿨링 시스템의 상기 가열된 해수를 상기 밸러스트탱크에 저장하고 상기 액화가스 재기화 시스템에 사용하고, 상기 밸러스트 시스템에서 디-밸러스팅할 때, 상기 밸러스트탱크에 저장된 상기 가열된 해수를 상기 액화가스 재기화 시스템에 사용하도록 할 수 있다.
구체적으로, 상기 밸러스트 시스템에서 밸러스팅하고, 상기 액화가스 재기화 시스템에서 재기화할 때, 상기 액화가스 재기화 시스템의 상기 냉각된 해수를 상기 밸러스트탱크에 저장하고 일부를 외부로 배출시키고, 상기 밸러스트 시스템에서 디-밸러스팅할 때, 상기 밸러스트탱크에 저장된 상기 냉각된 해수를 상기 쿨링 시스템에 사용하고 일부를 외부 배출시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 밸러스트 시스템에서 밸러스팅하고, 상기 액화가스 재기화 시스템에서 재기화할 때, 상기 액화가스 재기화 시스템의 상기 냉각된 해수는 상기 밸러스트탱크에 저장하고 일부를 외부로 배출시키고 나머지 일부를 상기 쿨링 시스템에 사용하고, 상기 밸러스트 시스템에서 상기 디-밸러스팅할 때, 상기 밸러스트탱크에 저장된 상기 냉각된 해수를 상기 쿨링 시스템에 사용하고 일부를 외부로 배출시킬 수 있다.
구체적으로, FSRU 또는 상기 액화가스 재기화 시스템이 설치된 LNG 운반선일 수 있다.
본 발명에 따른 선박은, 액화가스 재기화 시스템, 쿨링 시스템, 밸러스트 시스템을 연계하여 작동시킬 수 있도록 함으로써, 에너지를 효율적으로 활용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 선박은, 액화가스 재기화 시스템, 쿨링 시스템, 밸러스트 시스템을 연계하여 작동시킬 수 있음은 물론, 기존처럼 개별적으로 작동시킬 수 있도록 함으로써, 선주측에서 탄력적으로 시스템들을 운용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 선박은, 액화가스 재기화 시스템, 쿨링 시스템, 밸러스트 시스템 각각의 펌프들을 선택적으로 사용할 수 있어, 펌프의 부하를 줄이거나 선택적으로 펌프를 사용하지 않거나 가동 대수를 적게 사용할 수 있어, 전력 소모를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 선박은, 액화가스 재기화 시스템, 쿨링 시스템, 밸러스트 시스템을 연계함에 있어, 연계에 따른 추가 설비를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 개략적인 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 개략적인 평면도이다.
도 3은 본 발명의 액화가스 재기화 시스템, 쿨링 시스템, 밸러스트 시스템을 연계하여 작동하는 것을 설명하기 위한 작동 상태도이다.
도 4는 본 발명의 액화가스 재기화 시스템, 쿨링 시스템, 밸러스트 시스템을 연계하여 작동하는 것을 설명하기 위한 다른 작동 상태도이다.
도 5는 본 발명의 액화가스 재기화 시스템, 쿨링 시스템, 밸러스트 시스템을 연계하여 작동하는 것을 설명하기 위한 또 다른 작동 상태도이다.
도 6은 본 발명의 액화가스 재기화 시스템, 쿨링 시스템, 밸러스트 시스템을 연계하여 작동하는 것을 설명하기 위한 또 다른 작동 상태도이다.
도 7은 본 발명의 액화가스 재기화 시스템, 쿨링 시스템, 밸러스트 시스템을 연계하여 작동하는 것을 설명하기 위한 또 다른 작동 상태도이다.
도 8은 본 발명의 액화가스 재기화 시스템, 쿨링 시스템, 밸러스트 시스템을 연계하여 작동하는 것을 설명하기 위한 또 다른 작동 상태도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
이하 본 명세서에서, 가스는 LNG 또는 LPG, 에틸렌, 암모니아 등과 같이 일반적으로 액체 상태로 보관되는 모든 가스 연료를 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 가스는 액화가스, 자연기화 또는 강제기화된 증발가스(BOG: Boil-Off Gas)를 포괄할 수 있다. 다만 증발가스는 기체 상태의 증발가스뿐만 아니라 액화된 증발가스를 포함하는 의미일 수 있고, 또한 액화가스도 액체 상태의 액화가스뿐만 아니라 기화된 액화가스를 포함하는 의미일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 개략적인 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 개략적인 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1)은, 액화가스 재기화 시스템(2), 쿨링 시스템(3), 밸러스트 시스템(4)을 포함한다.
본 실시예에서, 선박(1)은, 액화가스 재기화 시스템(2), 쿨링 시스템(3), 밸러스트 시스템(4)이 구비되는 구조물로서, FSRU일 수 있다. 물론 본 명세서에서 선박(1)은 FSRU 외에, 액화가스 재기화 시스템(2)이 설치된 LNG 운반선 등도 가능하며, 선종을 특별히 한정하지 않는다.
선박(1)의 선체(11)는, 해상에 부유할 수 있는 형태를 가지며, 다양한 타입의 액화가스저장탱크(23)를 탑재할 수 있다. 액화가스저장탱크(23)는 적어도 일부가 선체(11) 내부에 수용되도록 마련될 수 있다.
선체(11)는, 길이 방향으로 선수(112), 선미(113)로 나뉘며, 폭 방향으로 좌현(114), 우현(115)으로 나뉘며, 단면을 기준으로는 상면인 갑판(111), 하면인 선저판(116)으로 이루어질 수 있다.
선박(1)은, 선수(112)와 선미(113) 사이에 액화가스저장탱크(23)를 탑재하고, 선미(113) 측에는 엔진(31)이 마련되는 엔진룸(12)이 구비될 수 있다. 엔진룸(12)에는 엔진(31) 이외에도 다양한 장비들이 과열되는 것을 방지하기 위한 쿨링 시스템(3)을 비롯하여, 밸러스트펌프(43)가 설치되는 펌프룸(13) 등도 설치될 수 있다.
또한, 선박(1)은, 갑판(111)에서 선미(113) 측에는 선실(15)이 마련될 수 있고, 선수(112) 측에는 액화가스 재기화 시스템(2)이 마련될 수 있다.
또한, 선박(1)은 선체(11)의 좌현(114)과 우현(115)에 복수 개의 밸러스트탱크(41)가 쌍으로 설치될 수 있고, 이중저판(117)과 선저판(116) 사이에서 좌우 방향으로 중앙 부분에는 해수 등의 유체가 이동하는 밸러스트파이프부(42)가 배치되는 공간인 파이프덕트(14)가 마련될 수 있다. 복수 개의 밸러스트탱크(41)는 파이프덕트(14)에 의해 좌우 쌍으로 구획될 수 있다.
상기한 선박(1)에서, 선체(11) 내부 또는 외부에서 각 구성들의 배치, 종류 등은 이로 한정하지 않는다.
본 발명의 선박(1)은, 액화가스 재기화 시스템(2), 쿨링 시스템(3), 밸러스트 시스템(4)을 연계하여 작동시킬 수 있음은 물론, 기존처럼 개별적으로 작동될 수 있다.
액화가스 재기화 시스템(2)은, 액화가스저장탱크(23)에 저장된 액화가스를 수요처(25)가 요구하는 온도로 끌어올려서 수요처(25)에 전달하는 구성이며, 일측이 액화가스공급라인(24)에 의해 액화가스저장탱크(23)에 연결되고 타측이 액화가스기화라인(26)에 의해 수요처(25)에 연결될 수 있다. 이때 수요처(25)는 육상에 구비되는 수요처이거나, 또는 선박(1)의 내부에 구비되어 있는 엔진 등을 의미할 수 있다.
액화가스 재기화 시스템(2)은, 선수(112) 측에 마련될 수 있으며, 쿨링 시스템(3)과 밸러스트 시스템(4)에 연계될 수 있다. 액화가스 재기화 시스템(2)은, 냉각된 해수를 쿨링 시스템(3) 및/또는 밸러스트 시스템(4)에 공급할 수 있고, 쿨링 시스템(3) 및/또는 밸러스트 시스템(4)으로부터 가열된 해수를 공급받아 액화가스 재기화에 사용할 수 있다.
액화가스 재기화 시스템(2)은, 액화가스를 재기화시켜 수요처(25)로 공급할 수 있으며, 기화기(21), 해수온열공급장치(22)를 포함할 수 있다.
기화기(21)는, 선체(11)에 탑재되며 액화가스저장탱크(23)로부터 공급되는 액화가스를 재기화한다. 기화기(21)는 도면에 나타난 것과 같이 갑판(111) 상에 마련될 수 있으며, 갑판(111)에서 선수(112) 측에 배치될 수 있다. 이 경우 액화가스는 액화가스저장탱크(23)에서 액화가스공급라인(24)을 통해 기화기(21)로 공급되고, 기화기(21)에서 재기화되어 액화가스기화라인(26)을 통해 수요처(25)로 전달된다.
기화기(21)는 액화가스를 열매와 열교환하여 재기화한다. 이때 열매는 폭발성 열매인 프로판을 사용할 수 있지만, 히터(221)의 선내 배치를 위해, 비폭발성 열매인 에틸렌글리콜, 혼합냉매(Mixed Refrigerant) 등을 사용할 수 있다.
기화기(21)는 액화가스기화라인(26)이 연통되는 액화가스 스트림과, 열매가 유동하는 열매 스트림을 갖는 2스트림 구조의 열교환기로 마련될 수 있지만, 이로 한정하는 것은 아니다.
또는 기화기(21)는, vaporizer와 heater를 포함하는 구성일 수 있다. 즉 기화기(21)는 하나 이상의 열교환기를 포함하여 이루어질 수 있고, 열매의 열을 액화가스로 전달할 수 있다면 그 구조나 타입은 제한되지 않는다.
해수온열공급장치(22)는, 해수를 이용하여 기화기(21)에 직접 또는 간접적으로 온열을 공급한다. 본 실시예에서는 해수온열공급장치(22)가 기화기(21)에 간접적으로 온열을 공급하는 경우를 한정하여 설명하나, 해수온열공급장치(22)가 해수의 온열을 기화기(21)에 직접 공급하는 것도 가능하다.
전자의 경우 해수 - 열매 - 액화가스로 열이 전달되는 해수 간접 기화 방식이라고 할 수 있으며, 후자의 경우 해수 - 액화가스로 열이 전달되는 해수 직접 기화 방식이라고 할 수 있다.
이하에서는 편의상 해수온열공급장치(22)가 전자의 경우인 것으로 한정해 설명한다.
해수온열공급장치(22)는, 히터(221), 열매펌프(222), 제1해수펌프(223)를 포함하며, 해수에 의해 가열된 열매가 기화기(21)로 순환되도록 하는 열매순환라인(224)과, 열매를 해수로 가열하기 위해 해수를 순환시키는 제1해수순환라인(225)이 구비된다.
이때 열매순환라인(224)에는 히터(221)와 열매펌프(222)가 직렬로 배치되며, 제1해수순환라인(225)에는 제1해수펌프(223)와 히터(221)가 직렬로 배치된다. 즉 히터(221)는, 열매순환라인(224) 및 제1해수순환라인(225)이 모두 연결될 수 있다.
본 실시예에서는 제1해수순환라인(225)에 해수를 주입하는 해수주입부(5)와, 해수를 선체(11) 외부로 배출하는 해수배출부(6)가 마련될 수 있으며, 이에 더하여 밸러스트 시스템(4)의 밸러스트파이프부(42)가 연결될 수 있다. 본 실시예에서, 해수주입부(5)는 선체(11)에 형성되는 주입구(51)와, 주입구(51)로부터 주입되는 해수를 필요한 곳으로 유동시키는 통로를 제공하는 주입라인(52)으로 구성될 수 있으며, 주입구(51)는 씨체스트(Sea Chest)일 수 있다. 또한, 해수배출부(6)는 선체(11)에 형성되는 배출구(61)와, 목적에 따라 사용된 해수를 배출구(61)로 유동시키는 통로를 제공하는 배출라인(62)으로 구성될 수 있다.
밸러스트파이프부(42)는, 후술하겠지만, 일단부가 액화가스 재기화 시스템(2)의 제1해수순환라인(225)에 연결되고 타단부가 쿨링 시스템(3)의 제2해수순환라인(325)에 연결되어, 액화가스 재기화 시스템(2)에서 발생되는 냉각된 해수와 쿨링 시스템(3)에서 발생되는 가열된 해수가 유동할 수 있게 한다.
히터(221)는, 기화기(21)에서 액화가스와 열교환하면서 냉각된 열매를 해수로 가열한다. 가열된 열매는 열매펌프(222)의 펌핑 압력에 의하여 기화기(21)로 재유입되어 액화가스의 기화에 활용될 수 있다.
히터(221)는 기화기(21)와 마찬가지로 복수 개의 스트림을 갖는 열교환기 형태로 마련될 수 있으며, 열매가 흐르는 스트림과 해수가 흐르는 스트림을 구비할 수 있고, 그 타입은 제한되지 않는다.
히터(221)에서 열교환하는 열매는, 앞서 설명한 바와 같이 비폭발성 열매일 수 있다. 폭발성인 액화가스가 유동하는 기화기(21)는 안전을 위해 반드시 선체(11) 외부에 배치되어야 하므로 갑판(111) 상에 놓이게 되지만, 히터(221)는 비폭발성 열매와 해수를 열교환하는 구성이므로, 선체(11) 외부에 배치될 필요는 없다.
따라서 히터(221)는 선체(11) 내부에 배치될 수 있으며, 히터(221)를 포함한 해수온열공급장치(22)는 선체(11) 내에서 최전방의 액화가스저장탱크(23)와 선수(112) 전단 사이의 공간에 배치될 수 있다.
이와 같이 히터(221)를 선내에 배치하게 되면, 히터(221)가 선외인 갑판(111) 상에 배치되어야 하는 경우와 대비할 때 해수가 공급되어야 하는 최고 높이를 낮출 수 있게 된다.
이를 통해 본 발명은 이하에서 설명할 제1해수펌프(223)의 부하가 줄어들 수 있게 되며, 또한 열매순환라인(224) 대비 상대적으로 큰 단면적을 갖는 제1해수순환라인(225)의 길이를 단축하여 제조 및 운영 비용을 줄일 수 있다.
열매펌프(222)는, 기화기(21)에서 액화가스에 의해 냉각된 열매를 히터(221)로 전달하거나, 히터(221)에서 해수에 의해 가열된 열매를 기화기(21)로 전달한다. 열매펌프(222)는 열매의 흐름 상에서 히터(221)의 상류 또는 하류 중 적어도 일측에 배치될 수 있다.
또한, 열매펌프(222)는 백업이 가능하도록 복수 개로 마련될 수 있으며, 복수 개의 열매펌프(222)는 병렬로 배치될 수 있다. 이를 위해 열매순환라인(224)은 부분적으로 병렬인 구조를 가질 수 있다.
제1해수펌프(223)는, 히터(221)에 해수를 공급한다. 제1해수펌프(223)는 선체(11)에 형성되어 있는 해수주입부(5)로부터 주입될 수 있는 해수를 제1해수순환라인(225)을 통해 흡입하여 히터(221)에 전달한다.
또한, 제1해수펌프(223)는 쿨링 시스템(3) 및/또는 밸러스트 시스템(4)으로부터 밸러스트파이프부(42)를 통해 제1해수순환라인(225)에 합류되는 가열된 해수를 히터(221)에 전달할 수 있다.
이를 통해 본 발명은 쿨링 시스템(3) 및/또는 밸러스트 시스템(4)으로부터 가열된 해수를 해수온열공급장치(22)의 제1해수순환라인(225)에 합류시킴에 따라, 해수주입부(5)를 통해 주입되는 해수의 량을 줄일 수 있어 제1해수펌프(223)의 부하를 줄일 수 있고, 주입되는 해수의 온도보다 높은 가열된 해수를 히터(221)에 사용할 수 있어 열매순환라인(224) 대비 상대적으로 큰 단면적을 갖는 제1해수순환라인(225)의 길이를 단축하여 제조 및 운영 비용을 더욱 줄일 수 있다.
또한, 제1해수펌프(223)는 액화가스 재기화를 위하여 히터(221)에 해수 및/또는 가열된 해수를 전달하는 것 외에도, 히터(221)를 경유하여 냉각된 해수를 밸러스트 시스템(4) 및/또는 쿨링 시스템(3)에 전달할 수 있다.
상기한 바와 같이, 액화가스 재기화 시스템(2)은, 해수온열공급장치(22)의 제1해수순환라인(225)에 해수주입부(5)와 해수배출부(6)가 연결되고, 또한 해수온열공급장치(22)의 제1해수순환라인(225)에 밸러스트파이프부(42)가 연결되도록 구성됨으로써, 기존처럼 개별적으로 작동시켜 액화가스를 재기화할 수 있고, 또한 쿨링 시스템(3), 밸러스트 시스템(4)과 연계하여 작동시켜 액화가스의 재기화 효율을 향상시킬 수 있다.
액화가스 재기화 시스템(2)이 쿨링 시스템(3), 밸러스트 시스템(4)과 연계하여 작동되는 경우는 후술하기로 한다.
쿨링 시스템(3)은, 선미(113) 측에 마련되는 엔진룸(12)에 설치될 수 있다. 쿨링 시스템(3)은, 엔진룸(12)에 마련되는 엔진(31)이 과열되는 것을 방지할 수 있으며, 이외에도 다양한 과열 장비를 냉각 시킬 수 있다.
쿨링 시스템(3)은, 액화가스 재기화 시스템(2)과 밸러스트 시스템(4)에 연계될 수 있으며, 가열된 해수를 액화가스 재기화 시스템(2) 및/또는 밸러스트 시스템(4)에 공급할 수 있고, 액화가스 재기화 시스템(2) 및/또는 밸러스트 시스템(4)으로부터 냉각된 해수를 공급받아 엔진(31)을 냉각시키는데 사용할 수 있다.
쿨링 시스템(3)은, 엔진(31), 해수냉열공급장치(32)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 쿨링 시스템(3)이 엔진(31)을 냉각시키는 것으로 설명하지만, 이에 한정되지 않고 다양한 과열 장비를 냉각 시키는데 적용될 수 있음은 물론이다.
엔진(31)은, 선미(113)에 마련되는 엔진룸(12)에 구비될 수 있으며, 구동시에 발생된 열이 냉매와 열교환되어 냉각된다.
이때 냉매는 폭발성 냉매를 사용할 수 있지만, 쿨러(321)의 선내 배치를 위해, 비폭발성 열매를 사용할 수 있다.
해수냉열공급장치(32)는, 해수를 이용하여 엔진(31)에 냉열을 공급하여 엔진(31)을 냉각시킬 수 있다.
해수냉열공급장치(32)는, 쿨러(321), 냉매펌프(322), 제2해수펌프(323)를 포함하며, 해수에 의해 냉각된 냉매가 엔진(31)으로 순환되도록 하는 냉매순환라인(324)과, 냉매를 해수로 냉각하기 위해 해수를 순환시키는 제2해수순환라인(325)이 구비된다.
이때 냉매순환라인(324)에는 쿨러(321)와 냉매펌프(322)가 직렬로 배치되며, 제2해수순환라인(325)에는 제2해수펌프(323)와 쿨러(321)가 직렬로 배치된다. 즉 쿨러(321)는, 냉매순환라인(324) 및 제2해수순환라인(325)이 모두 연결될 수 있다.
본 실시예에서는 제2해수순환라인(325)에 해수를 주입하는 해수주입부(5)와, 해수를 선체(11) 외부로 배출하는 해수배출부(6)가 마련될 수 있으며, 이에 더하여 밸러스트 시스템(4)의 밸러스트파이프부(42)가 연결될 수 있다. 밸러스트파이프부(42)는, 후술하겠지만, 일단부가 액화가스 재기화 시스템(2)의 제1해수순환라인(225)에 연결되고 타단부가 쿨링 시스템(3)의 제2해수순환라인(325)에 연결되어, 액화가스 재기화 시스템(2)에서 발생되는 냉각된 해수와 쿨링 시스템(3)에서 발생되는 가열된 해수가 유동할 수 있게 한다.
쿨러(321)는, 엔진(31)에서 발생된 열과 열교환하면서 가열된 냉매를 해수로 냉각한다. 냉각된 냉매는 냉매펌프(322)의 펌핑 압력에 의하여 쿨러(321)로 재유입되어 엔진(31)을 냉각시키는데 활용될 수 있다.
쿨러(321)는 복수 개의 스트림을 갖는 열교환기 형태로 마련될 수 있으며, 냉매가 흐르는 스트림과 해수가 흐르는 스트림을 구비할 수 있고, 그 타입은 제한되지 않는다.
쿨러(321)에서 열교환하는 냉매는, 앞서 설명한 바와 같이 비폭발성 열매일 수 있다. 쿨러(321)는 비폭발성 열매와 해수를 열교환하는 구성이므로, 선체(11) 외부에 배치될 필요는 없다.
따라서 쿨러(321)는 선체(11) 내부에 배치될 수 있으며, 쿨러(321)를 포함한 해수냉열공급장치(32)는 선미(113) 측에 마련되는 엔진룸(12)의 공간에 배치될 수 있다.
냉매펌프(322)는, 엔진(31)에서 발생되는 열에 의해 가열된 냉매를 쿨러(321)로 전달하거나, 쿨러(321)에서 해수에 의해 냉각된 냉매를 엔진(31)으로 전달한다. 냉매펌프(322)는 냉매의 흐름 상에서 쿨러(321)의 상류 또는 하류 중 적어도 일측에 배치될 수 있다.
또한, 냉매펌프(322)는 백업이 가능하도록 복수 개로 마련될 수 있으며, 복수 개의 냉매펌프(322)는 병렬로 배치될 수 있다. 이를 위해 냉매순환라인(324)은 부분적으로 병렬인 구조를 가질 수 있다.
제2해수펌프(323)는, 쿨러(321)에 해수를 공급한다. 제2해수펌프(323)는 선체(11)에 형성되어 있는 해수주입부(5)로부터 주입될 수 있는 해수를 제2해수순환라인(325)을 통해 흡입하여 쿨러(321)에 전달한다.
또한, 제2해수펌프(323)는 액화가스 재기화 시스템(2) 및/또는 밸러스트 시스템(4)으로부터 밸러스트파이프부(42)를 통해 제2해수순환라인(325)에 합류되는 냉각된 해수를 쿨러(321)에 전달할 수 있다.
이를 통해 본 발명은 액화가스 재기화 시스템(2) 및/또는 밸러스트 시스템(4)으로부터 냉각된 해수를 해수냉열공급장치(32)의 제2해수순환라인(325)에 합류시킴에 따라, 해수주입부(5)를 통해 주입되는 해수를 줄일 수 있어 제2해수펌프(323)의 부하를 줄일 수 있고, 주입되는 해수의 온도보다 낮은 냉각된 해수를 쿨러(321)에 사용할 수 있어 냉매순환라인(324) 대비 상대적으로 큰 단면적을 갖는 제2해수순환라인(325)의 길이를 단축하여 제조 및 운영 비용을 더욱 줄일 수 있다.
또한, 제2해수펌프(323)는 엔진(31)의 냉각을 위하여 쿨러(321)에 해수 및/또는 냉각된 해수를 전달하는 것 외에도, 쿨러(321)를 경유하여 가열된 해수를 밸러스트 시스템(4) 및/또는 액화가스 재기화 시스템(2)에 전달할 수 있다.
상기한 바와 같이, 쿨링 시스템(3)은, 해수냉열공급장치(32)의 제2해수순환라인(325)에 해수주입부(5)와 해수배출부(6)가 연결되고, 또한 해수냉열공급장치(32)의 제2해수순환라인(325)에 밸러스트파이프부(42)가 연결되도록 구성됨으로써, 기존처럼 개별적으로 작동시켜 엔진(31)을 냉각시킬 수 있고, 또한 액화가스 재기화 시스템(2), 밸러스트 시스템(4)과 연계하여 작동시켜 엔진(31)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
쿨링 시스템(3)이 액화가스 재기화 시스템(2), 밸러스트 시스템(4)과 연계하여 작동되는 경우는 후술하기로 한다.
밸러스트 시스템(4)은, 밸러스트탱크(41)에 해수를 채우고(밸러스팅) 비움(디-밸러스팅)으로써 선체(11)의 경사도를 바로 잡고 복원력을 증가시켜 흘수를 안정적으로 유지하는 고유의 기능으로 작동될 수 있을 뿐만 아니라, 액화가스저장탱크(23)에 화물을 싣고 대양을 운항하는 중에 빙산 등과 같이 바다를 떠다니는 예상치 못한 물체와 충돌하거나, 선박들간의 충돌에 의한 선체(11)가 파손되어 해수가 선박(1) 내부로 유입되면서 기울어짐이 발생되는 경우에 선체(11)의 기울어짐을 신속하게 보상하도록 자동 또는 수동으로 작동될 수 있다.
밸러스트 시스템(4)은, 밸러스트탱크(41), 밸러스트파이프부(42), 밸러스트펌프(43)를 포함하여 구성될 수 있다.
밸러스트탱크(41)는, 선체(11)의 좌현(114)과 우현(115)에 복수 개로 설치될 수 있고, 이중저판(117)과 선저판(116) 사이에서 좌우 방향으로 중앙 부분에는 해수 등의 유체가 이동하는 밸러스트파이프부(42)가 배치되는 공간인 파이프덕트(14)에 의해 좌우 쌍으로 구획될 수 있다.
밸러스트파이프부(42)는, 밸러스트탱크(41)에 해수의 공급 또는 배출 통로를 제공할 수 있도록, 메인파이프(421), 보조파이프(422)로 구성될 수 있다.
메인파이프(421)는, 펌프룸(13)으로부터 선수(112) 쪽으로 길게 연장되는 파이프덕트(14) 내부에 설치될 수 있다.
메인파이프(421)는, 일단부가 액화가스 재기화 시스템(2)의 제1해수순환라인(225)에 연결되고 타단부가 쿨링 시스템(3)의 제2해수순환라인(325)에 연결되어, 액화가스 재기화 시스템(2)에서 발생되는 냉각된 해수 또는 쿨링 시스템(3)에서 발생되는 가열된 해수가 유동할 수 있게 한다.
또한, 메인파이프(421)에는, 해수주입부(5)와 해수배출부(6)가 마련되어 해수주입부(5)로부터 주입되는 해수 또는 해수배출부(6)로부터 배출되는 해수가 유동할 수 있게 한다
상기한 메인파이프(421)는, 액화가스 재기화 시스템(2)에 리가스 보일러(Regas boiler)의 설치 여부에 따라 크기가 달라질 수 있으며, 리가스 보일러가 설치될 경우 사이즈를 크게 하는 것이 바람직하다.
보조파이프(422)는, 메인파이프(421)에서 분지되어 파이프덕트(14)에 의해 구획되는 좌우의 밸러스트탱크(41)의 내부까지 연장되도록 설치될 수 있다. 보조파이프(422)는 각각의 밸러스트탱크(41)에 해수를 채우거나 배출시키는 통로를 제공한다.
밸러스트펌프(43)는, 메인파이프(421)에 설치되어 해수주입부(5) 또는 해수배출부(6)를 통해 복수 개의 밸러스트탱크(41)에 해수를 공급 또는 배출시킬 수 있도록, 선미(113) 부분에 마련되는 펌프룸(13)에 복수 개가 설치될 수 있다.
또한, 밸러스트펌프(43)는, 액화가스 재기화 시스템(2)에서 냉각된 해수를 복수 개의 밸러스트탱크(41)에 공급하거나, 쿨링 시스템(3)으로 전달할 수 있다.
또한, 밸러스트펌프(43)는, 쿨링 시스템(3)에서 가열된 해수를 복수 개의 밸러스트탱크(41)에 공급하거나, 액화가스 재기화 시스템(2)으로 전달할 수 있다.
또한, 액화가스 재기화 시스템(2) 또는 쿨링 시스템(3)으로부터 냉각된 해수 또는 가열된 해수가 밸러스트탱크(41)에 공급 또는 배출될 때, 제1해수펌프(223) 또는 제2해수펌프(323)를 사용할 수 있어, 밸러스트펌프(43)를 사용하지 않거나 적게 사용할 수 있다.
상기한 바와 같이, 밸러스트 시스템(4)은, 메인파이프(421)에 해수주입부(5)와 해수배출부(6)가 연결되고, 또한 메인파이프(421)에 액화가스 재기화 시스템(2)의 제1해수순환라인(225)과 쿨링 시스템(3)의 제2해수순환라인(325)이 연결되도록 구성됨으로써, 기존처럼 개별적으로 작동시켜 밸러스트탱크(41)에 해수를 채우고 비울 수 있고, 또한 액화가스 재기화 시스템(2), 쿨링 시스템(3)과 연계하여 작동시켜 밸러스팅 및 디-밸러스팅 효율을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 8을 참고하여 액화가스 재기화 시스템(2), 쿨링 시스템(3), 밸러스트 시스템(4)이 연계하여 작동하는 상태를 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 액화가스 재기화 시스템, 쿨링 시스템, 밸러스트 시스템을 연계하여 작동하는 것을 설명하기 위한 작동 상태도이고, 도 4는 본 발명의 액화가스 재기화 시스템, 쿨링 시스템, 밸러스트 시스템을 연계하여 작동하는 것을 설명하기 위한 다른 작동 상태도이고, 도 5는 본 발명의 액화가스 재기화 시스템, 쿨링 시스템, 밸러스트 시스템을 연계하여 작동하는 것을 설명하기 위한 또 다른 작동 상태도이고, 도 6은 본 발명의 액화가스 재기화 시스템, 쿨링 시스템, 밸러스트 시스템을 연계하여 작동하는 것을 설명하기 위한 또 다른 작동 상태도이고, 도 7은 본 발명의 액화가스 재기화 시스템, 쿨링 시스템, 밸러스트 시스템을 연계하여 작동하는 것을 설명하기 위한 또 다른 작동 상태도이고, 도 8은 본 발명의 액화가스 재기화 시스템, 쿨링 시스템, 밸러스트 시스템을 연계하여 작동하는 것을 설명하기 위한 또 다른 작동 상태도이다.
액화가스 재기화 시스템(2), 쿨링 시스템(3), 밸러스트 시스템(4)이 연계하여 작동하는 제1 작동 상태는 다음과 같다.
밸러스트 시스템(4)에서 밸러스팅하고, 액화가스 재기화 시스템(2)에서 재기화할 때, 쿨링 시스템(3)의 가열된 해수를 밸러스트탱크(41)에 저장하고 일부를 해수배출부(6)를 통해 외부로 배출시킨 뒤(도 3 참고), 밸러스트 시스템(4)에서 디-밸러스팅(액화가스 저장탱크 로딩)할 때, 밸러스트탱크(41)에 저장된 가열된 해수를 액화가스 재기화 시스템(2)에 사용하도록 작동될 수 있다(도 5 참고).
액화가스 재기화 시스템(2), 쿨링 시스템(3), 밸러스트 시스템(4)이 연계하여 작동하는 제2 작동 상태는 다음과 같다.
밸러스트 시스템(4)에서 밸러스팅하고, 액화가스 재기화 시스템(2)에서 재기화할 때, 쿨링 시스템(3)의 가열된 해수를 밸러스트탱크(41)에 저장하고 액화가스 재기화 시스템(2)에 사용한 뒤(도 4 참고), 밸러스트 시스템(4)에서 디-밸러스팅(액화가스 저장탱크 로딩)할 때, 밸러스트탱크(41)에 저장된 가열된 해수를 액화가스 재기화 시스템(2)에 사용하도록 작동될 수 있다(도 5 참고).
액화가스 재기화 시스템(2), 쿨링 시스템(3), 밸러스트 시스템(4)이 연계하여 작동하는 제3 작동 상태는 다음과 같다.
밸러스트 시스템(4)에서 밸러스팅하고, 액화가스 재기화 시스템(2)에서 재기화할 때, 액화가스 재기화 시스템(2)의 냉각된 해수를 밸러스트탱크(41)에 저장하고 일부를 해수배출부(6)를 통해 외부로 배출시킨 뒤(도 6 참고), 밸러스트 시스템(4)에서 디-밸러스팅(액화가스 저장탱크 로딩)할 때, 밸러스트탱크(41)에 저장된 냉각된 해수를 쿨링 시스템(3)에 사용하고 일부를 해수배출부(6)를 통해 외부로 배출시키도록 작동될 수 있다(도 8 참고).
액화가스 재기화 시스템(2), 쿨링 시스템(3), 밸러스트 시스템(4)이 연계하여 작동하는 제4 작동 상태는 다음과 같다.
밸러스트 시스템(4)에서 밸러스팅하고, 액화가스 재기화 시스템(2)에서 재기화할 때, 액화가스 재기화 시스템(2)의 냉각된 해수는 밸러스트탱크(41)에 저장하고 일부를 해수배출부(6)를 통해 외부로 배출시키고 나머지 일부를 쿨링 시스템(3)에 사용한 뒤(도 7 참고), 디-밸러스팅(액화가스 저장탱크 로딩)할 때, 밸러스트 시스템(4)에서 밸러스트탱크(41)에 저장된 냉각된 해수를 쿨링 시스템(3)에 사용하고 일부를 해수배출부(6)를 통해 외부로 배출시키도록 작동될 수 있다(도 8 참고).
이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출 가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 선박 11: 선체
111: 갑판 112: 선수
113: 선미 114: 좌현
115: 우현 116: 선저판
117: 이중저판 12: 엔진룸
13: 펌프룸 14: 파이프덕트
15: 선실 2: 액화가스 재기화 시스템
21: 기화기 22: 해수온열공급장치
221: 히터 222: 열매펌프
223: 제1해수펌프 224: 열매순환라인
225: 제1해수순환라인 23: 액화가스저장탱크
24: 액화가스공급라인 25: 수요처
26: 액화가스기화라인 3: 쿨링 시스템
31: 엔진 (과열 장비) 32: 해수냉열공급장치
321: 쿨러 322: 냉매펌프
323: 제2해수펌프 324: 냉매순환라인
325: 제2해수순환라인 4: 밸러스트 시스템
41: 밸러스트탱크 42: 밸러스트파이프부
421: 메인파이프 422: 보조파이프
43: 밸러스트펌프 5: 해수주입부
51: 주입구 52: 주입라인
6: 해수배출부 61: 배출구
62: 배출라인

Claims (6)

  1. 제1해수순환라인에 마련되는 히터에서 해수를 이용하여 액화가스를 재기화시키는 액화가스 재기화 시스템;
    엔진룸에 설치되고, 제2해수순환라인에 마련되는 쿨러에서 해수를 이용하여 과열 장비를 냉각시키는 쿨링 시스템; 및
    밸러스트파이프부를 통해 밸러스트탱크에 해수를 채우고 비우는 밸러스트 시스템을 포함하고,
    상기 밸러스트파이프부는,
    일단부가 상기 제1해수순환라인에 연결되고, 타단부가 상기 제2해수순환라인에 연결되며, 상기 액화가스 재기화 시스템에서 발생되는 냉각된 해수 또는 상기 쿨링 시스템에서 발생되는 가열된 해수가 유동할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 선박.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸러스트 시스템에서 밸러스팅하고, 상기 액화가스 재기화 시스템에서 재기화할 때, 상기 쿨링 시스템의 상기 가열된 해수를 상기 밸러스트파이프부를 통해 상기 밸러스트탱크에 저장하고 일부를 외부로 배출시키고,
    상기 밸러스트 시스템에서 디-밸러스팅할 때, 상기 밸러스트탱크에 저장된 상기 가열된 해수를 상기 액화가스 재기화 시스템에 사용하도록 하는 것을 특징으로 하는 선박.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밸러스트 시스템에서 밸러스팅하고, 상기 액화가스 재기화 시스템에서 재기화할 때, 상기 쿨링 시스템의 상기 가열된 해수를 상기 밸러스트탱크에 저장하고 상기 액화가스 재기화 시스템에 사용하고,
    상기 밸러스트 시스템에서 디-밸러스팅할 때, 상기 밸러스트탱크에 저장된 상기 가열된 해수를 상기 액화가스 재기화 시스템에 사용하도록 하는 것을 특징으로 하는 선박.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밸러스트 시스템에서 밸러스팅하고, 상기 액화가스 재기화 시스템에서 재기화할 때, 상기 액화가스 재기화 시스템의 상기 냉각된 해수를 상기 밸러스트탱크에 저장하고 일부를 외부로 배출시키고,
    상기 밸러스트 시스템에서 디-밸러스팅할 때, 상기 밸러스트탱크에 저장된 상기 냉각된 해수를 상기 쿨링 시스템에 사용하고 일부를 외부 배출시키는 것을 특징으로 하는 선박.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 밸러스트 시스템에서 밸러스팅하고, 상기 액화가스 재기화 시스템에서 재기화할 때, 상기 액화가스 재기화 시스템의 상기 냉각된 해수는 상기 밸러스트탱크에 저장하고 일부를 외부로 배출시키고 나머지 일부를 상기 쿨링 시스템에 사용하고,
    상기 밸러스트 시스템에서 상기 디-밸러스팅할 때, 상기 밸러스트탱크에 저장된 상기 냉각된 해수를 상기 쿨링 시스템에 사용하고 일부를 외부로 배출시키는 것을 특징으로 하는 선박.
  6. 제1항에 있어서,
    FSRU 또는 상기 액화가스 재기화 시스템이 설치된 LNG 운반선인 것을 특징으로 하는 선박.
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