KR20210111460A - 선박의 발전시스템 및 발전방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해수를 열원으로 이용하여 전력을 생산하기 위한 선박의 발전시스템에 관한 것으로, 냉매 순환라인 상에 설치되어 냉매를 기화시키는 증발기; 상기 증발기에서 기화된 냉매에 의해 터빈이 구동되어 전력을 생산하는 발전기; 상기 터빈을 지나는 기체 상태의 냉매를 응축하여 액화시키는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 가압하여 상기 증발기로 재공급하는 냉매 펌프; 및 상기 선박의 발열장비의 냉각수와 열교환된 고온의 해수를 상기 증발기에 공급하는 고온 해수 공급부를 포함한다.

Description

선박의 발전시스템 및 발전방법{POWER GENERATION SYSTEM AND METHOD FOR SHIP}
본 발명은 선박의 발전시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 해수를 열원으로 이용하여 전력을 생산하는 선박의 발전시스템 및 발전방법에 관한 것이다.
일반적으로, 가장 많은 전력을 생산하는 발전시스템으로는 화력 발전시스템, 원자력 발전시스템, 수력 발전시스템 등이 있으나, 화력 발전시스템은 화석연료를 사용함에 따른 화석연료 자원의 고갈, 연소에 의한 환경오염 등의 문제가 있고, 수력 발전시스템은 건설기간이 길고, 비용이 많이 들며, 건설지역이 한정되어 있고, 건설지역의 생태계를 파괴한다는 문제점이 있다.
특히, 원자력 발전시스템은 발전 용량이 매우 크다는 장점이 있으나, 우라늄 자원의 고갈, 핵분열 시 방사능 누출 위험성, 핵 폐기물 처리의 어려움 등의 문제들을 가지고 있고, 그에 따라, 독일을 예로 들어 원전 폐쇄 정책을 시행하는 등 원자력 발전에 대한 의존도를 감소하려는 세계적인 움직임이 확대되고 있다.
따라서, 이러한 에너지원을 대체할 에너지에 대한 관심 및 실질적인 개발을 위한 노력이 실시되고 있고, 이러한 추세는 조선산업과 같은 해양산업분야에서도 마찬가지이다.
최근, FLNG 등과 같은 부유식 해상구조물에서는, 서로 온도가 다른 해수를 이용하여 전력을 생산하는 해수 온도차 발전방법(OTEC, Ocean Thermal Energy Conversion)이 대체 에너지의 한 분야로서 활발히 연구되고 있다.
해수 온도차 발전은 심해의 차가운 바닷물(심층수)과 표층의 더운 바닷물(표층수)을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 것이다.
그러나, 이와 같이 심층수와 표층수를 이용한 해수 온도차 발전방법은 심층수와 표층수 사이의 온도차가 얼마되지 않는 경우 전력 생산 효율이 높지 않을 수 있으며, 이러한 해수 온도차 발전 방법을 선박에 적용하고자 하는 경우, 해상운항하는 선박에 심층수를 취수하기 위한 수단의 적용은 어려울 수 있다.
한편, 선박의 기관실(Machinery Space)에는 발전기(Generator)를 비롯하여 냉각시스템을 필요로 하는 다양한 장비들(이하, ‘발열장비’라 함)이 설치된다.
이러한 발열장비의 냉각시스템에는 냉각수로서 주로 청수가 사용되며, 온도가 상승된 청수는 열교환기를 통해 해수와 열교환된다.
청수와 열교환된 해수는 선외로 배출되는데, 이러한 해수는 주변 해수 온도보다 높은 온도로 배출되게 되고, 이는 해상 환경에 부정적인 영향을 끼치게 된다.
최근에는 선박 운용에 따른 환경 영향을 최소화하려는 각국 정부의 노력으로, 해수 사용이 제한된 지역이 늘어나고 있으며, 이에 따라, 해수의 유입과 배출 시 해수 온도차에 제한이 생기면서, 이용 가능한 열량이 줄어들어 막대한 양의 해수를 사용해야 한다.
이로 인해, 해수 펌프와 열교환기의 용량 증가 및 전력 소모량을 증가시키게 되고, 원가 상승 및 운용 비용 상승을 초래하므로, 이에 대한 개선이 요구된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-0133852호
본 발명은 선박의 발열장비에서 냉각수로 사용된 청수와 열교환된 고온의 해수를 열원으로 사용하여 냉매를 가열하는데 사용할 수 있는 선박의 발전시스템 및 발전방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 해수를 열원으로 이용하여 전력을 생산하기 위한 선박의 발전시스템으로서, 냉매 순환라인 상에 설치되어 냉매를 기화시키는 증발기; 상기 증발기에서 기화된 냉매에 의해 터빈이 구동되어 전력을 생산하는 발전기; 상기 터빈을 지나는 기체 상태의 냉매를 응축하여 액화시키는 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 가압하여 상기 증발기로 재공급하는 냉매 펌프; 및 상기 선박의 발열장비의 냉각수와 열교환된 고온의 해수를 상기 증발기에 공급하는 고온 해수 공급부를 포함하는 선박의 발전시스템이 제공될 수 있다.
상기 고온 해수 공급부는, 상기 발열장비의 냉각을 위한 냉각수와 상기 선박의 외부로부터 유입되는 해수가 열교환되는 열교환부; 상기 선박의 외부에서 유입되는 해수가 상기 열교환부와 상기 증발기를 순차적으로 경유하여 상기 선박의 외부로 배출되도록 마련되는 해수라인; 및 상기 해수라인에서 상기 열교환부의 상류에 설치되어 해수를 유입시키는 제1 해수 펌프를 포함할 수 있다.
또한, 상기 선박의 외부로부터 상기 선박의 밸러스트 탱크로 유입되거나 상기 밸러스트 탱크로부터 배출되는 저온의 해수를 상기 응축기에 공급하는 저온 해수 공급부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 저온 해수 공급부는, 상기 선박의 내부에 설치되어 상기 선박의 평형 상태를 조절하기 위한 복수의 밸러스트 탱크; 상기 선박의 외부에서 유입되는 해수가 상기 응축기를 경유하여 상기 복수의 밸러스트 탱크에 저장되거나, 상기 밸러스트 탱크에 저장된 해수가 상기 응축기를 경유하여 선박의 외부로 배출되도록 마련되는 밸러스트 라인; 및 상기 밸러스트 라인 상에 설치되어 상기 선박의 외부로부터 해수가 유입되거나 상기 선박의 외부로 해수가 배출될 수 있도록 하기 위한 제2 해수 펌프를 포함할 수 있다.
또한, 상기 밸러스트 라인은, 상기 응축기와 상기 복수의 밸러스트 탱크를 연결하는 연결라인; 상기 선박의 외부로부터 상기 응축기에 연결되어 해수가 공급되는 해수 공급라인; 및 일측이 상기 해수 공급라인에 연결되고 타측이 선박의 외부로 연결되어 해수가 배출되기 위한 해수 배출라인을 포함할 수 있다.
또한, 상기 밸러스트 라인은, 일측이 상기 제2 해수 펌프의 하류측의 상기 해수 공급라인에 연결되고, 타측이 상기 제2 해수 펌프의 상류측의 상기 해수 공급라인에 연결되는 해수 우회라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 해수를 열원으로 이용하여 전력을 생산하기 위한 선박의 발전방법으로서, 냉매 펌프를 통하여 냉매를 가압시키는 단계; 증발기에서 가압된 냉매를 기화시키는 단계; 기화된 냉매를 이용하여 터빈을 구동시켜 전력을 생산하는 단계; 및 상기 터빈을 지나는 기체 상태의 냉매를 응축기를 통해 액화시키는 단계; 상기 응축기에서 액화된 냉매를 가압하여 상기 증발기로 재공급하는 단계를 포함하는 선박의 발전방법이 제공될 수 있다.
상기 냉매를 기화시키는 단계에는, 상기 선박의 발열장비의 냉각수와 열교환된 고온의 해수를 상기 증발기에 공급하는 단계; 및 상기 증발기로 공급되는 고온의 해수와 냉매를 열교환시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 냉매를 액화시키는 단계에서, 상기 선박의 외부로부터 밸러스트 탱크로 유입되는 저온의 해수를 상기 응축기에 공급하는 단계; 및 상기 응축기로 공급되는 저온의 해수와 냉매를 열교환시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 냉매를 액화시키는 단계에서, 밸러스트 탱크로부터 배출되는 저온의 해수를 상기 응축기에 공급하고, 상기 응축기로 공급되는 저온의 해수와 냉매를 열교환시킬 수 있다.
본 발명은 선박의 발열장비에서 냉각수로 사용된 청수와 열교환된 고온의 해수를 열원으로 사용하여 냉매와 열교환시킴으로써, 종래 선박의 발열장비에서 냉각수와 열교환되고 버려지는 고온의 해수를 전력을 생산하기 위한 선박의 발전시스템에 이용하여 선박의 에너지 효율이 증대될 수 있다.
또한, 발열장비의 냉각수와 열교환된 고온의 해수를 냉매를 기화시키는데 다시 사용함으로써 선박의 에너지 효율이 증대될 수 있을 뿐만 아니라, 냉매와 열교환에 의해 해수의 온도를 낮춰줌으로써 주변 해양 생태계에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 유리한 효과를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해수를 열원으로 이용하여 전력을 생산하는 선박의 발전시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 밸러스트 탱크 내부에 저장된 해수가 선박의 외부로 배출되는 상태를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해수를 열원으로 이용하여 전력을 생산하는 선박의 발전시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 밸러스트 탱크 내부에 저장된 해수가 선박의 외부로 배출되는 상태를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 발전시스템을 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 발전시스템은, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 해수를 열원으로 이용하여 전력을 생산하기 위한 선박의 발전시스템(100)으로서, 냉매 순환라인(101) 상에 설치되어 냉매를 기화시키는 증발기(110)와, 증발기(110)에서 기화된 냉매에 의해 터빈이 구동되어 전력을 생산하는 발전기(Expander Generator)(120)와, 터빈을 지나는 기체 상태의 냉매를 응축하여 액화시키는 응축기(130)와, 응축기(130)에서 응축된 냉매를 가압하여 증발기(110)로 재공급하는 냉매 펌프(140)를 포함한다.
본 실시예의 발전시스템은 냉매 순환라인(101) 상에 증발기(110), 터빈(미부호), 응축기(130) 및 냉매 펌프(140)가 설치되어 랭킨 사이클(Rankine Cycle)을 형성하고, 냉매가 증발기(110), 터빈, 응축기(130) 및 냉매 펌프(140)를 순환하여 전력을 생산하도록 할 수 있다.
다시 말해, 냉매 펌프(140)를 통해 가압된 냉매를 증발기(110)에서 기화시키고, 기화된 냉매에 의해 터빈이 구동되어 전력을 생산하며, 터빈을 지나는 기체 상태의 냉매는 응축기(130)에서 액화된 후, 냉매 펌프(140)를 통해 증발기(110)에 재공급될 수 있다.
본 실시예에서, 증발기(110)는 열교환기일 수 있으며, 본 실시예의 발전시스템(100)은 증발기(110)에서 냉매를 해수와 열교환시키고 발전기(130)를 통해 전력을 생산하도록 할 수 있다.
본 실시예에 따른 선박의 발전시스템(100)은, 고온의 해수를 증발기(110)에 공급하는 고온 해수 공급부(미부호)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 고온 해수 공급부는 선박의 발열장비(미도시)의 냉각수와 열교환된 고온의 해수를 증발기에 공급하도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 고온 해수 공급부는, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 발열장비의 냉각을 위한 냉각수와 선박의 외부로부터 유입되는 해수가 열교환되는 열교환부(150)와, 선박의 외부에서 유입되는 해수가 열교환부(150)와 증발기(110)를 순차적으로 경유하여 선박의 외부로 다시 배출되는 경로를 형성하는 해수라인(160)을 포함할 수 있다.
종래의 발열장비를 냉각하기 위한 청수와 해수와 열교환된 고온의 해수는 그대로 선외로 배출되므로, 에너지 소비 측면에서 비경제적이며, 해당 해역 해수와의 온도차로 인해 주변 해양 생태계에 영향을 주게 된다.
본 실시예에서는, 발열장비의 냉각수와 열교환된 고온의 해수를 냉매를 기화시키는데 다시 사용함으로써 선박의 에너지 효율이 증대될 수 있을 뿐만 아니라, 냉매와 열교환에 의해 해수의 온도를 낮춰줌으로써 주변 해양 생태계에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 유리한 효과를 가질 수 있다.
본 실시예의 해수라인(160) 상에는 제1 해수 펌프(P1)가 설치될 수 있으며, 해수라인(160)에서 열교환부(150)의 상류에 설치되는 것이 바람직할 수 있다.
한편, 선박에는 발열장비의 냉각시스템과는 별도로 선박의 흘수 또는 트림 등을 조절하여 선박의 균형을 유지하기 위한 밸러스트 시스템(Ballast System)이 마련된다.
밸러스트 시스템은 선박의 내부에 설치되는 밸러스트 탱크(Ballast tank)을 포함하며, 밸러스트 탱크에는 밸러스트수가 저장된다.
밸러스트수(Ballast water, 선박 평형수)는 선박의 균형을 유지하기 위해 선박 내부의 밸러스트 탱크에 저장되는 해수를 의미한다.
선박은 화물의 하역 작업 시, 즉, 화물을 내리고 출항할 때, 선박의 안전운항을 위하여 선박에 설치된 밸러스트 탱크에 해수를 채우거나, 이와는 반대로 화물을 선박에 적재할 시에는 밸러스트수냉각시스템을 선박의 외부로 배출한다.
여기에서, 밸러스트 탱크에 해수를 채우는 것을 밸러스팅(Ballasting), 밸러스트 탱크에 저장된 해수를 선박의 외부로 배출하는 것을 디밸러스팅(De-Ballasting)이라 한다.
그리고, 밸러스트 탱크에 저장되는 해수의 온도 변화는 밸러스트 시스템에 영향을 주지 않는다.
따라서, 본 실시예에 따른 선박의 발전시스템에서는, 밸러스트 탱크에 저장된 해수를 이용하여, 기체 상태의 냉매를 응축 및 액화시키는데 사용이 가능할 수 있다.
본 실시예에 따른 선박의 발전시스템(100)은, 선박의 외부로부터 선박 내부에 설치되는 밸러스트 탱크(170)로 유입되거나 밸러스트 탱크(170)로부터 선박의 외부로 배출되는, 저온의 해수를 응축기(130)로 공급하여 기체 상태의 냉매를 응축하여 액화시키는 저온 해수 공급부(미부호)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 저온 해수 공급부는, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 선박의 내부에 설치되어 선박의 평형 상태를 조절하기 위한 복수의 밸러스트 탱크(170)와, 선박의 외부에서 유입되는 해수가 응축기(130)를 경유하여 복수의 밸러스트 탱크(170) 각각에 저장되거나, 밸러스트 탱크(170)에 저장된 해수가 응축기(130)를 경유하여 선박의 외부로 배출되도록 마련되는 밸러스트 라인(180)과, 밸러스트 라인(180) 상에서 선박의 외부로부터 해수를 유입하거나 선박의 외부로 해수가 배출될 수 있도록하는 제2 해수 펌프(P2)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 밸러스트 라인(180)은, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 선박의 외부로부터 응축기(130)에 연결되어 선박의 밸러스팅 시 해수가 공급되는 해수 공급라인(181)과, 응축기(130)와 복수의 밸러스트 탱크(170)를 연결하는 연결라인(183)과, 일측이 상기 해수 공급라인(181)에 연결되고 타측이 선박의 외부로 연결되어 선박의 디밸러스팅 시 해수가 배출되는 해수 배출라인(185)을 포함할 수 있다.
즉, 선박의 밸러스팅 시(도 1 참조)에는, 해수 공급라인(181)과 응축기(130) 및 연결라인(183)을 순차적으로 통과하여, 응축기(130)에서 냉매와 열교환된 해수는 복수의 밸러스트 탱크(170)로 보내지게 된다.
밸러스트 탱크(170)로 보내진 해수는 기존에 밸러스트 탱크(170)에 저장되어 있던 밸러스트 수와 혼합되어 온도가 낮아질 수도 있고, 시간이 지남에 따라 자연적으로 온도가 낮아질 수도 있다.
따라서, 선박의 디밸러스팅 시(도 2 참조), 연결라인(183)을 통해 응축기(130)로 저온의 해수를 공급하여 기체 상태의 냉매를 응축하여 액화시킬 수 있으며, 응축기(130)에서 냉매와 열교환된 해수는 해수 배출라인(185)을 통해 선박의 외부로 배출될 수 있다.
여기에서, 본 실시예의 밸러스트 라인(180)은, 일측과 타측이 제2 해수 펌프(P2)의 하류측과 제2 해수 펌프(130)의 상류측에서 해수 공급라인(181)에 각각 연결되는 해수 우회라인(187)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 발전시스템(100)은, 선박의 디밸러스팅 시, 응축기(130)에서 기체 상태의 냉매와 열교환된 해수가 제2 해수 펌프(P2)에 의해, 해수 우회라인(187)과 해수 배출라인(185)을 지나 선외로 배출될 수 있다.
선박의 밸러스팅 시에는, 선박의 외부로부터 밸러스트 탱크(170)로 유입되는 해수를 응축기(130)에 공급하여 기체 상태의 냉매와 열교환시키고, 응축기(130)에서 냉매와 열교환된 해수는 밸러스트 탱크(170)에 저장되도록 할 수 있다.
또한, 선박의 디밸러스팅 시에는, 밸러스트 탱크(170)에 저장된 저온의 해수를 응축기(130)에 공급하여 기체 상태의 냉매와 열교환시키고, 열교환된 해수는 선박의 외부로 배출되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 발전시스템(100)은, 선박의 디밸러스팅 시, 응축기(130)에서 저온의 해수와 열교환되는 냉매는 비교적 낮은 온도에서 응축 및 액화되므로, 밸러스트 라인(180)을 통해 배출되는 해수와 주변 해역의 해수 온도차가 얼마되지 않아 선외로 배출되는 해수로 인해 주변 해상 환경에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
본 실시예에서, 선박의 밸러스팅 시의 해수 유입방향을 기준으로, 해수 공급라인(181)에 해수 배출라인(185)이 연결되는 지점은 해수 우회라인(187)이 제2 해수 펌프(P2)의 하류측에서 해수 공급라인(181)에 연결되는 지점보다 상류측에 위치될 수 있다.
이때, 해수 공급라인(181), 해수 배출라인(185) 및 해수 우회라인(187) 각각에는 해수의 이동 경로를 제어하기 위한 밸브가 설치될 수 있다.
또는, 해수 배출라인(185)이 해수 공급라인(181)에 연결되는 지점과, 해수 우회라인(187)의 양측이 해수 공급라인(181)에 연결되는 지점 각각에는 해수의 이동 경로를 조절하기 위한 밸브가 설치될 수도 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 발전방법에 대해 간략히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 발전방법은 해수를 열원으로 이용하여 전력을 생산하기 위한 선박의 발전방법으로서, 냉매 펌프(140)를 통하여 냉매를 가압시키는 단계와, 증발기(110)에서 가압된 냉매를 기화시키는 단계와, 기화된 냉매를 이용하여 터빈을 구동시키고 발전기를 통해 전력을 생산하는 단계와, 터빈을 지나는 기체 상태의 냉매를 응축기(130)를 통해 응축하여 액화시키는 단계와, 응축기(130)에서 액화된 냉매를 가압시켜 증발기(110)로 재공급하는 단계를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 냉매를 기화시키는 단계에는, 발열장비의 냉각수와 열교환된 고온의 해수를 증발기(110)에 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
따라서, 증발기(110)에 공급되는 고온의 해수와 냉매는 열교환되어 냉매를 기화시킬 수 있다.
또한, 냉매를 액화시키는 단계에는, 선박의 밸러스트 탱크로 유입되거나 밸러스트 탱크로부터 배출되는 저온의 해수를 응축기(130)에 공급하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 기체 상태의 냉매는 저온의 해수와 열교환되어 액화시킬 수 있다.
응축기(130)에서 냉매와 열교환된 해수는 선박의 밸러스트 탱크에 저장되거나 선박의 외부로 배출될 수 있다.
본 실시예에서, 응축기(130)로 공급되는 저온의 해수는, 선박의 발열장비의 냉각수보다 낮은 온도의 냉매와 열교환되며, 밸러스트 라인(180)을 통해 배출되는 해수와 주변 해역의 해수 온도차가 얼마되지 않아 선외로 배출되는 해수로 인해 주변 해상 환경에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
본 발명은 선박의 발열장비에서 냉각수로 사용된 청수와 열교환된 고온의 해수를 열원으로 사용하여 냉매와 열교환시킴으로써, 종래 선박의 발열장비에서 냉각수와 열교환되고 버려지는 고온의 해수를 전력을 생산하기 위한 선박의 발전시스템에 이용하여 선박의 에너지 효율이 증대될 수 있다.
또한, 발열장비의 냉각수와 열교환된 고온의 해수를 냉매를 기화시키는데 다시 사용함으로써 선박의 에너지 효율이 증대될 수 있을 뿐만 아니라, 냉매와 열교환에 의해 해수의 온도를 낮춰줌으로써 주변 해양 생태계에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 유리한 효과를 가질 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 발전시스템 101: 냉매 순환라인
110: 증발기 120: 발전기(Expander Generator)
130: 응축기 140: 냉매 펌프
150: 열교환부 160: 해수라인
170: 밸러스트 탱크 180: 밸러스트 라인
181: 해수 공급라인 183: 연결라인
185: 해수 배출라인 187: 해수 우회라인
P1: 제1 해수 펌프 P2: 제2 해수 펌프

Claims (9)

  1. 해수를 열원으로 이용하여 전력을 생산하기 위한 선박의 발전시스템으로서,
    냉매 순환라인 상에 설치되어 냉매를 기화시키는 증발기;
    상기 증발기에서 기화된 냉매에 의해 터빈이 구동되어 전력을 생산하는 발전기;
    상기 터빈을 지나는 기체 상태의 냉매를 응축하여 액화시키는 응축기;
    상기 응축기에서 응축된 냉매를 가압하여 상기 증발기로 재공급하는 냉매 펌프; 및
    상기 선박의 발열장비의 냉각수와 열교환된 고온의 해수를 상기 증발기에 공급하는 고온 해수 공급부를 포함하는 선박의 발전시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고온 해수 공급부는,
    상기 발열장비의 냉각을 위한 냉각수와 상기 선박의 외부로부터 유입되는 해수가 열교환되는 열교환부;
    상기 선박의 외부에서 유입되는 해수가 상기 열교환부와 상기 증발기를 순차적으로 경유하여 상기 선박의 외부로 배출되도록 마련되는 해수라인; 및
    상기 해수라인에서 상기 열교환부의 상류에 설치되어 해수를 유입시키는 제1 해수 펌프를 포함하는 선박의 발전시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 선박의 외부로부터 상기 선박의 밸러스트 탱크로 유입되거나 상기 밸러스트 탱크로부터 배출되는 저온의 해수를 상기 응축기에 공급하는 저온 해수 공급부를 더 포함하는 선박의 발전시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 저온 해수 공급부는,
    상기 선박의 내부에 설치되어 상기 선박의 평형 상태를 조절하기 위한 복수의 밸러스트 탱크;
    상기 선박의 외부에서 유입되는 해수가 상기 응축기를 경유하여 상기 복수의 밸러스트 탱크에 저장되거나, 상기 밸러스트 탱크에 저장된 해수가 상기 응축기를 경유하여 선박의 외부로 배출되도록 마련되는 밸러스트 라인; 및
    상기 밸러스트 라인 상에 설치되어 상기 선박의 외부로부터 해수가 유입되거나 상기 선박의 외부로 해수가 배출될 수 있도록 하기 위한 제2 해수 펌프를 포함하는 선박의 발전시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 밸러스트 라인은,
    상기 응축기와 상기 복수의 밸러스트 탱크를 연결하는 연결라인;
    상기 선박의 외부로부터 상기 응축기에 연결되어 해수가 공급되는 해수 공급라인; 및
    일측이 상기 해수 공급라인에 연결되고 타측이 선박의 외부로 연결되어 해수가 배출되기 위한 해수 배출라인을 포함하는 선박의 발전시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 밸러스트 라인은,
    일측이 상기 제2 해수 펌프의 하류측의 상기 해수 공급라인에 연결되고, 타측이 상기 제2 해수 펌프의 상류측의 상기 해수 공급라인에 연결되는 해수 우회라인을 더 포함하는 선박의 발전 시스템.
  7. 해수를 열원으로 이용하여 전력을 생산하기 위한 선박의 발전방법으로서,
    냉매 펌프를 통하여 냉매를 가압시키는 단계;
    증발기에서 가압된 냉매를 기화시키는 단계;
    기화된 냉매를 이용하여 터빈을 구동시켜 전력을 생산하는 단계; 및
    상기 터빈을 지나는 기체 상태의 냉매를 응축기를 통해 액화시키는 단계;
    상기 응축기에서 액화된 냉매를 가압하여 상기 증발기로 재공급하는 단계를 포함하고,
    상기 냉매를 기화시키는 단계에는,
    상기 선박의 발열장비의 냉각수와 열교환된 고온의 해수를 상기 증발기에 공급하는 단계; 및
    상기 증발기로 공급되는 고온의 해수와 냉매를 열교환시키는 단계를 포함하는 선박의 발전방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 냉매를 액화시키는 단계에서,
    상기 선박의 외부로부터 밸러스트 탱크로 유입되는 저온의 해수를 상기 응축기에 공급하는 단계; 및
    상기 응축기로 공급되는 저온의 해수와 냉매를 열교환시키는 단계를 포함하는 선박의 발전방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 냉매를 액화시키는 단계에서,
    상기 선박의 밸러스트 탱크로부터 배출되는 저온의 해수를 상기 응축기에 공급하고, 상기 응축기로 공급되는 저온의 해수와 냉매를 열교환시키는 선박의 발전방법.
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