KR20210127504A - System and method for providing cost recovery period of investment in reliquefaction system and computer-readable recording medium thereof - Google Patents

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KR20210127504A
KR20210127504A KR1020200045473A KR20200045473A KR20210127504A KR 20210127504 A KR20210127504 A KR 20210127504A KR 1020200045473 A KR1020200045473 A KR 1020200045473A KR 20200045473 A KR20200045473 A KR 20200045473A KR 20210127504 A KR20210127504 A KR 20210127504A
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유영준
이준채
이선규
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대우조선해양 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a system for deriving a payback period for an investment cost of a reliquefaction system, a method thereof, and a computer readable recording medium recording a computer program for executing the method on a computer. The system for deriving the payback period for the investment cost of the reliquefaction system according to one aspect of the present invention, is a system for deriving the payback period for the investment cost of the reliquefaction system by means of a device database in which various data of an investment cost payback period derivation device for deriving the payback period for the investment cost of the reliquefaction system of a vessel and a device for deriving the payback period for the investment. The device database stores: operation information extracted to analyze operation performance of a ship from among AIS data or real ship measurement data collected from an AIS or a real ship measurement device; marine environment information according to a navigation route of the ship; a ship's operating command speed; fuel gas consumption per output (SGC-P) information of a propulsion engine, pilot fuel oil consumption per power (SPOC-P) information; required power information for driving the reliquefaction system; fuel gas consumption per output (SGC-E) information of a power generation engine, pilot fuel oil consumption per output (SFOC-E) information; price information of a fuel gas; price information of a pilot fuel oil; and investment cost information of the reliquefaction system.

Description

재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템 및 방법, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체{SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING COST RECOVERY PERIOD OF INVESTMENT IN RELIQUEFACTION SYSTEM AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM THEREOF}Reliquefaction system investment cost payback period derivation system and method, computer program for executing the method on a computer is recorded, computer readable recording medium MEDIUM THEREOF}

본 발명은 선박의 운항과정을 시뮬레이션 또는 시운전하여 선박의 실제 운항 성능을 분석하고 이를 통해 상기 선박의 재액화시스템 투자비용에 대한 회수기간을 도출할 수 있는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템 및 방법, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.The present invention is a system and method for deriving a payback period for a reliquefaction system investment cost that can analyze the actual operation performance of a ship by simulating or test-running a ship's operation process, and then derive a payback period for the investment cost of the reliquefaction system of the ship , relates to a computer-readable recording medium in which a computer program for executing the method in a computer is recorded.

고유가로 인해 선박의 경제적인 효율성을 연료소모량 측면에서 평가하게 되면서, 더 높은 효율성을 갖는 선박의 설계 요구가 선주로부터 제기되어 왔다.As the economic efficiency of a ship is evaluated in terms of fuel consumption due to high oil prices, a design request for a ship with higher efficiency has been raised from ship owners.

최근 에너지효율지수(EEDI : Energy Efficiency Design Index), 에너지효율지표(EEOI : Energy Efficiency Operational Indicator) 및 에너지효율관리계획(EEMP : Energy Efficiency Management Plan)의 적용에 관한 논의가 국제해사기구(International Maritime Organization, IMO)를 중심으로 이루어지고 있다. 특히 선박의 건조 및 시운전 단계에서부터 에너지효율지수를 고려하여 선박의 성능을 평가하도록 국제표준화기구의 규정이 갱신되기도 하였다.Recently, discussions on the application of Energy Efficiency Design Index (EEDI), Energy Efficiency Operational Indicator (EEOI), and Energy Efficiency Management Plan (EEMP) have been discussed by the International Maritime Organization (International Maritime Organization). , IMO). In particular, the regulations of the International Organization for Standardization have been updated to evaluate the ship's performance in consideration of the energy efficiency index from the stage of ship building and test operation.

요점은 모형시험결과 및 시운전결과를 근거로 계약서 및 요구 사양서에 명시된 선박의 최소요구성능을 판단하는 것이 아니라, 다양한 환경 조건에서 운항하게 될 선박의 실제 성능의 추정값을 기준으로 판단하겠다는 것이다.The point is not to judge the minimum required performance of the ship specified in the contract and required specifications based on the model test results and test operation results, but based on the estimated value of the actual performance of the ship that will operate in various environmental conditions.

이와 같은 변화는 설계단계에서 이상적인 운항조건을 전제로 추정된 선박의 성능을 다양한 환경조건 및 운항조건을 고려하여 건조된 선박의 성능을 검증하고 싶은 선주의 요구와 그간 실선 성능의 추정과 검증에 대하여 연구를 수행해 온 각 조선소의 기술개발 방향과 그 맥락을 같이하고 있다.Such changes are related to the demands of ship owners who want to verify the performance of a ship built by considering various environmental and operating conditions for the estimated ship performance on the premise of ideal operating conditions at the design stage, and the estimation and verification of actual ship performance. It is in line with the technology development direction of each shipyard that has been conducting research.

이와 같이 고유가 시대를 거치면서 선박의 운항 효율성 향상이라는 이슈가 주요한 의제로 떠오르면서 선박의 운항 데이터를 모니터링하고, 실제 선박의 성능을 추정하는 다양한 접근이 이루어지고 있다.As such, as the issue of improving operational efficiency of ships has emerged as a major agenda in the era of high oil prices, various approaches are being made to monitor operational data of ships and to estimate actual ship performance.

주로 선단을 운영하는 해운회사에서 다수의 선박의 운항상태를 모니터링한 후 빅데이터 관점에서 통계적인 접근을 하는 경우가 많으나, 조선소에서는 초기 설계를 위해 선박의 저항, 추진, 운동, 조종 등 요소기술의 관점에서 물리적으로 선박의 성능을 추정하는 기법 연구의 필요성이 제기되고 있다.In many cases, shipping companies that operate fleets monitor the operational status of multiple ships and then take a statistical approach from the perspective of big data. From this point of view, the need for research on techniques to physically estimate the ship's performance is being raised.

한편, 액화 천연 가스 운반선 또는 액화 천연 가스 추진선의 경우 액화 천연 가스를 저장하기 위한 단열밀봉된 탱크를 가지고 있다. 운항 중 외부의 열침입에 의해 액화 천연 가스 탱크 내 압력이 증가하게 되는데 이를 제어하기 위한 방법 중 하나로서 생성되는 가스(Boil Off Gas, BOG) 등을 재액화시키는 재액화시스템을 구비하거나 GCU(Gas Combustion Unit)와 같은 소각장비를 구비하고 있다. 이러한 재액화시스템의 경우 고가의 설치비용이 발생하며, 재액화시스템을 작동시키기 위해 연료가 추가적으로 소모되는 한편, GCU와 달리, BOG를 재액화함으로써 액화 천연 가스의 손실을 줄일 수 있는 이점이 있다.On the other hand, a liquefied natural gas carrier or a liquefied natural gas propulsion ship has a thermally sealed tank for storing liquefied natural gas. The pressure in the liquefied natural gas tank increases due to external heat intrusion during operation. As one of the methods for controlling this, a reliquefaction system for reliquefying the generated gas (Boil Off Gas, BOG), etc. or GCU (Gas Combustion) Unit) and the same incineration equipment. In the case of such a reliquefaction system, an expensive installation cost occurs, and fuel is additionally consumed to operate the reliquefaction system, while, unlike GCU, there is an advantage in that the loss of liquefied natural gas can be reduced by reliquefying BOG.

재액화시스템의 유용성에도 불구하고 고가의 설치비용이나 연료소모량이 추가로 발생한다는 점에서, 시스템의 경제성 즉, 투자비용에 대한 회수기간에 대한 연구가 필요하다.In spite of the usefulness of the reliquefaction system, it is necessary to study the economic feasibility of the system, that is, the payback period for the investment cost, in that expensive installation costs or fuel consumption are additionally generated.

본 발명의 목적은 선박의 저항, 자항, 운동, 조종 등의 물리적인 근거와 재액화시스템의 작동여부 및 증발가스 발생률에 의거하여 운항비용을 도출하고 재액화시스템을 구동하여 절감된 비용의 비교를 통해 재액화시스템 투자비용의 회수기간을 도출할 수 있는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템 및 방법, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to derive the operating cost based on the physical basis of the ship's resistance, self-navigation, motion, steering, etc., the operation of the reliquefaction system and the BOG generation rate, and compare the cost saved by driving the reliquefaction system. An object of the present invention is to provide a system and method for deriving a payback period for a reliquefaction system investment cost through which the payback period of the investment cost for the reliquefaction system can be derived, and a computer program for executing the method in a computer recorded thereon, a computer readable recording medium.

본 발명의 일 측면에 따른 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템은, 액화 천연 가스를 저장하는 저장탱크 및 상기 액화 천연 가스를 재액화하는 재액화시스템을 구비하고 상기 액화 천연 가스를 연료가스로 하여 운항 가능한 추진엔진을 포함하는 선박의 운항과정을 시뮬레이션 또는 시운전하여 상기 선박의 실제 운항 성능을 분석하고 이를 통해 상기 선박의 재액화시스템 투자비용 회수기간을 도출하기 위한 투자비용 회수기간 도출 장치 및 상기 투자비용 회수기간 도출 장치의 각종 데이터들이 저장되는 장치 데이터베이스에 의해 상기 재액화시스템 투자비용 회수기간을 도출하는 시스템으로서, 상기 장치 데이터베이스에는 AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 운항 성능을 분석하기 위해 추출된 운항정보, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보, 상기 선박의 운항명령속도, 상기 추진엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC-P) 정보 및 출력당 파일럿 연료유 소모량(SPOC-P) 정보, 상기 재액화시스템을 구동하기 위한 필요전력정보, 발전엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC-E) 정보 및 출력당 파일럿 연료유 소모랑(SFOC-E) 정보, 상기 연료가스의 가격정보 및 상기 파일럿 연료유의 가격정보, 상기 재액화시스템의 투자비용정보가 저장되어 있으며, 상기 투자비용 회수기간 도출 장치는, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보, 상기 선박의 운항명령속도, 상기 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 이용하여 상기 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 상기 추진엔진의 RPM을 도출하고, 상기 도출된 추진엔진의 RPM으로부터 상기 추진엔진의 출력을 산출하며, 상기 산출된 추진엔진의 출력과, 상기 추진엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC-P) 정보 및 출력당 파일럿 연료유 소모량(SPOC-P) 정보를 통해 상기 추진엔진의 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량을 산출하고, 상기 재액화시스템을 구동하기 위한 필요전력정보와, 상기 발전엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC-E) 정보 및 출력당 파일럿 연료유 소모랑(SFOC-E) 정보를 통해 상기 발전엔진의 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량을 산출하며, 상기 추진엔진의 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량과, 상기 발전엔진의 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량과, 상기 연료가스의 가격정보 및 상기 파일럿 연료유의 가격정보를 통해 상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용을 산출하고, 상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용과 상기 재액화시스템의 투자비용정보를 비교하여 상기 재액화시스템 투자비용 회수기간을 도출하는 것을 특징으로 한다.A system for deriving a re-liquefaction system investment cost payback period according to an aspect of the present invention includes a storage tank for storing liquefied natural gas and a re-liquefaction system for re-liquefying the liquefied natural gas, and using the liquefied natural gas as a fuel gas A device for deriving an investment cost payback period for deriving a payback period for the reliquefaction system investment cost of the vessel through simulation or test operation of the operation process of a vessel including an operable propulsion engine and analyzing the actual operating performance of the vessel and the investment A system for deriving the payback period of the reliquefaction system investment cost by means of a device database in which various data of a cost payback period derivation device are stored, wherein the device database includes AIS data or real ship measurement data collected from AIS or a real ship measurement device. Operation information extracted to analyze the operation performance of the ship, marine environment information according to the operation route of the ship, the operation command speed of the ship, fuel gas consumption per output (SGC-P) information of the propulsion engine, and pilot fuel per output Oil consumption (SPOC-P) information, required power information for driving the reliquefaction system, fuel gas consumption per output (SGC-E) information and pilot fuel oil consumption per output (SFOC-E) information of the power generation engine, The price information of the fuel gas, the price information of the pilot fuel oil, and the investment cost information of the re-liquefaction system are stored, and the investment cost payback period derivation device includes the marine environment information according to the operation route of the vessel, the AIS data Alternatively, simulation is performed according to the navigation route of the ship using the navigation information extracted from the real ship measurement data, the navigation command speed of the ship, and a steering motion equation capable of simulating the dynamic characteristics of the ship, and Deriving RPM, calculating the output of the propulsion engine from the derived RPM of the propulsion engine, the calculated output of the propulsion engine, fuel gas consumption per output (SGC-P) information of the propulsion engine, and pilot per output Pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption of the propulsion engine through fuel oil consumption (SPOC-P) information Calculating the mother quantity and using the required power information for driving the reliquefaction system, fuel gas consumption per output (SGC-E) information and pilot fuel oil consumption per output (SFOC-E) information of the power generation engine. Calculating the pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption of the power generation engine, the pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption of the propulsion engine, the pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption of the power generation engine, price information of the fuel gas and The operation cost according to the operation command speed of the ship is calculated through the price information of the pilot fuel oil, and the operation cost according to the operation command speed of the ship is compared with the investment cost information of the re-liquefaction system, and the re-liquefaction system investment cost It is characterized by deriving a payback period.

또한, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보는 상기 선박의 위치, 선수각 및 흘수일 수 있다.In addition, the operation information extracted from the AIS data or the real ship measurement data may be a position, a bow angle, and a draft of the ship.

또한, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보는 ECMWF로 획득한 바람 및 파도에 관한 정보일 수 있다.In addition, the marine environment information according to the navigation route of the ship may be information about wind and waves acquired by ECMWF.

또한, 상기 연료가스의 가격정보 및 상기 파일럿 연료유의 가격정보는 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보의 출발일과 도착일 사이에 존재하는 소정 날짜를 기준으로 할 수 있다.In addition, the price information of the fuel gas and the price information of the pilot fuel oil may be based on a predetermined date existing between a departure date and an arrival date of the flight information extracted from the AIS data or the real-line measurement data.

또한, 상기 연료가스의 가격정보 및 상기 파일럿 연료유의 가격정보는 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보의 출발일을 기준으로 한 가격정보와, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보의 도착일을 기준으로 한 가격정보의 평균값일 수 있다.In addition, the price information of the fuel gas and the price information of the pilot fuel oil are extracted from price information based on the departure date of the flight information extracted from the AIS data or the real-line measurement data, and the AIS data or the real-line measurement data. It may be an average value of the price information based on the arrival date of the flight information.

또한, 상기 조종운동방정식은, 상기 선박의 선체, 프로펠러 및 러더에 작용하는 종방향의 동유체력, 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 횡방향의 동유체력, 및 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 요방향의 동유체력을 계산하기 위한 것으로, 상기 선박에 작용하는 각각의 동유체력을 선체, 프로펠러 및 러더 별로 각각 수학모형을 구성하고, 상기 구성된 수학모형에 대해 모형시험 결과 또는 시운전 결과를 통해 검증된 방정식일 수 있다.In addition, the steering motion equation is, the longitudinal dynamic fluid force acting on the hull, propeller and rudder of the ship, the lateral dynamic fluid force acting on the hull and rudder of the ship, and the hull and the rudder of the ship In order to calculate the dynamic fluid force in the yaw direction, each dynamic fluid force acting on the ship is configured as a mathematical model for each hull, propeller and rudder, and the mathematical model verified through the model test result or trial run result for the configured mathematical model It can be an equation.

또한, 상기 투자비용 회수기간 도출 장치는, 상기 선박의 운항명령속도와, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 추출된 상기 선박의 초기 위치, 초기 선수각 및 초기 흘수를 초기 조건으로 설정하고, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 목표점을 설정하며, 상기 초기 조건에서 상기 목표점으로 이동하기 위한 러더각을 계산하고, 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같은지 여부를 판단하며, 상기 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같으면 상기 조종운동방정식 및 계수정보와, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션하고, 상기 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 다르면 상기 조종운동방정식의 계수를 경험식으로 재추정하여 재추정된 계수정보와 상기 조종운동방정식과, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션할 수 있다.In addition, the investment cost payback period derivation device sets, as initial conditions, the operation command speed of the ship, the initial position of the ship, the initial bow angle, and the initial draft extracted from the AIS data or the real ship measurement data, and the Set the target point of the ship among the AIS data or the real ship measurement data, calculate a rudder angle for moving to the target point in the initial condition, and determine whether the current draft of the ship and the initial draft are the same, and the determination If the current draft of the ship and the initial draft are the same as a result of If and the initial draft are different, the operating performance of the ship may be simulated using the coefficient information re-estimated by re-estimating the coefficients of the steering motion equation as an empirical formula, the steering motion equation, and the calculated rudder angle.

또한, 상기 투자비용 회수기간 도출 장치는, 상기 계산된 러더각으로 러더의 러더각을 변경하여 상기 목표점으로 이동하는 선박이 받는 종방향 및 횡방향의 힘과, 요모멘트를 토대로 추진엔진의 RPM을 도출할 수 있다.In addition, the investment cost payback period derivation device changes the rudder angle of the rudder with the calculated rudder angle to determine the RPM of the propulsion engine based on the longitudinal and lateral forces received by the vessel moving to the target point, and the yaw moment can be derived

또한, 상기 저장탱크 내에 발생된 BOG를 소각하는 GCU를 더 구비하고, 상기 장치 데이터베이스에는 상기 저장탱크의 BOR 정보가 더 저장되어 있으며, 상기 투자비용 회수기간 도출 장치는, 상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출하고, 상기 BOG의 소각량과 상기 연료가스 가격정보를 통해 상기 선박의 운항명령속도에 따른 추가운항비용을 산출하고, 상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용에 상기 추가운항비용을 합산하여 상기 선박의 운항명령속도에 따른 최종운항비용을 산출하되, 상기 선박의 운항명령속도에 따른 최종운항비용과, 상기 재액화시스템을 구동하여 절감된 비용을 비교하여 투자비용 회수기간을 도출할 수 있다.In addition, a GCU for incinerating the BOG generated in the storage tank is further provided, the BOR information of the storage tank is further stored in the device database, and the investment cost payback period derivation device is the incinerated through the GCU. Calculate the amount of incineration of BOG, calculate the additional operation cost according to the operation command speed of the ship through the amount of incineration of the BOG and the fuel gas price information, and add the additional operation cost to the operation cost according to the operation command speed of the ship Calculate the final operation cost according to the operation command speed of the vessel by summing it up, and compare the final operation cost according to the operation command speed of the vessel with the cost saved by driving the re-liquefaction system to derive the payback period of the investment cost can

또한, 상기 투자비용 회수기간 도출 장치는, 상기 저장탱크의 상기 BOR 정보를 이용하여, 상기 저장탱크 내에 BOG가 발생하여 상기 저장탱크의 압력이 상승하는 경우 상기 GCU를 통해 상기 BOG를 소각하고, 상기 소각을 통해 상기 저장탱크의 압력이 하강하는 경우 상기 GCU를 가동하지 않는 것을 조건으로 하되, 상기 저장탱크 내의 압력이 소정 범위를 만족하도록 하여 상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출할 수 있다.In addition, the investment cost payback period derivation device uses the BOR information of the storage tank to incinerate the BOG through the GCU when the pressure of the storage tank rises due to the generation of BOG in the storage tank, and When the pressure of the storage tank is lowered through incineration, the GCU is not operated, but the pressure in the storage tank satisfies a predetermined range to calculate the amount of incineration of the BOG incinerated through the GCU. .

또한, 상기 저장탱크의 최대 허용압력의 80%를 초과하는 경우 상기 GCU를 통해 상기 BOG를 소각하고, 상기 소각을 통해 상기 저장탱크의 최대 허용압력의 20% 미만이 되는 경우 상기 GCU를 가동하지 않는 것을 조건으로 하여 상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출할 수 있다.In addition, when exceeding 80% of the maximum allowable pressure of the storage tank, the BOG is incinerated through the GCU, and when it is less than 20% of the maximum allowable pressure of the storage tank through the incineration, the GCU is not operated It is possible to calculate the amount of incineration of the BOG incinerated through the GCU on the condition that

또한, 상기 저장탱크의 BOR은 0.075%/day 내지 0.150%/day 사이의 값일 수 있다.In addition, the BOR of the storage tank may be a value between 0.075%/day and 0.150%/day.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 방법은, 액화 천연 가스를 저장하는 저장탱크 및 상기 액화 천연 가스를 재액화하는 재액화시스템을 구비하고 상기 액화 천연 가스를 연료가스로 하여 운항 가능한 추진엔진을 포함하는 선박의 운항과정을 시뮬레이션 또는 시운전하여 상기 선박의 실제 운항 성능을 분석하고 이를 통해 상기 선박의 재액화시스템 투자비용 회수기간을 도출하기 위한 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 방법으로서, 상기 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 설정하는 제 1 단계; AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 운항 성능을 분석하기 위해 운항정보를 추출하고, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보를 획득하며, 상기 선박의 운항명령속도를 입력하는 제 2 단계; 상기 추출된 운항정보, 상기 획득한 해상환경정보, 상기 입력된 운항명령속도와 상기 조종운동방정식을 이용하여 상기 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 상기 추진엔진의 RPM을 도출하는 제 3 단계; 상기 도출된 추진엔진의 RPM으로부터 상기 추진엔진의 출력을 산출하는 제 4 단계; 상기 산출된 추진엔진의 출력과, 상기 추진엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC-P) 정보 및 출력당 파일럿 연료유 소모량(SPOC-P) 정보를 통해 상기 추진엔진의 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량을 산출하는 제 5 단계; 상기 재액화시스템을 구동하기 위한 필요전력정보와, 발전엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC-E) 정보 및 출력당 파일럿 연료유 소모랑(SFOC-E) 정보를 통해 상기 발전엔진의 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량을 산출하는 제 6 단계; 상기 추진엔진의 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량과, 상기 발전엔진의 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량과, 상기 연료가스의 가격정보 및 상기 파일럿 연료유의 가격정보를 통해 상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용을 산출하는 제 7 단계; 및 상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용과 상기 재액화시스템의 투자비용정보를 비교하여 상기 재액화시스템 투자비용 회수기간을 도출하는 제 8 단계;를 포함한다.In addition, the method for deriving the re-liquefaction system investment cost payback period according to an aspect of the present invention includes a storage tank for storing liquefied natural gas and a re-liquefaction system for re-liquefying the liquefied natural gas, and converting the liquefied natural gas into fuel gas The reliquefaction system investment cost payback period for analyzing the actual operational performance of the ship by simulating or test-running the operation process of a ship including a propulsion engine capable of being operated by A derivation method, comprising: a first step of setting a steering motion equation capable of simulating the dynamic characteristics of the ship; Extracts operation information to analyze the operation performance of the vessel from the AIS data or real-line measurement data collected from AIS or a real ship measurement device, acquires marine environment information according to the operation route of the ship, and the operation command speed of the ship A second step of inputting; a third step of deriving the RPM of the propulsion engine by performing a simulation according to the navigation route of the ship using the extracted navigation information, the acquired marine environment information, the input navigation command speed, and the steering motion equation; a fourth step of calculating the output of the propulsion engine from the derived RPM of the propulsion engine; Pilot fuel oil consumption and fuel gas of the propulsion engine through the calculated output of the propulsion engine, fuel gas consumption per output (SGC-P) information and pilot fuel oil consumption per output (SPOC-P) information of the propulsion engine a fifth step of calculating the consumption amount; Pilot fuel oil of the power generation engine through power required for driving the reliquefaction system, fuel gas consumption per output (SGC-E) information and pilot fuel oil consumption per output (SFOC-E) information of the power generation engine a sixth step of calculating consumption and fuel gas consumption; Through the pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption of the propulsion engine, the pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption of the power generation engine, the price information of the fuel gas and the price information of the pilot fuel oil, a seventh step of calculating the operating cost according to the following; and an eighth step of deriving a payback period of the investment cost of the reliquefaction system by comparing the operation cost according to the operation command speed of the ship and the investment cost information of the reliquefaction system.

또한, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보는 상기 선박의 위치, 선수각 및 흘수일 수 있다.In addition, the operation information extracted from the AIS data or the real ship measurement data may be a position, a bow angle, and a draft of the ship.

또한, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보는 ECMWF로부터 획득한 바람 및 파도에 관한 정보일 수 있다.In addition, the marine environment information according to the navigation route of the ship may be information about wind and waves obtained from the ECMWF.

또한, 상기 연료가스의 가격정보 및 상기 파일럿 연료유의 가격정보는 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보의 출발일과 도착일 사이에 존재하는 소정 날짜를 기준으로 할 수 있다.In addition, the price information of the fuel gas and the price information of the pilot fuel oil may be based on a predetermined date existing between a departure date and an arrival date of the flight information extracted from the AIS data or the real-line measurement data.

또한, 상기 연료가스의 가격정보 및 상기 파일럿 연료유의 가격정보는 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보의 출발일을 기준으로 한 가격정보와, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보의 도착일을 기준으로 한 가격정보의 평균값일 수 있다.In addition, the price information of the fuel gas and the price information of the pilot fuel oil are extracted from price information based on the departure date of the flight information extracted from the AIS data or the real-line measurement data, and the AIS data or the real-line measurement data. It may be an average value of the price information based on the arrival date of the flight information.

또한, 상기 제 1 단계는, 상기 선박의 선체, 프로펠러 및 러더에 작용하는 종방향의 동유체력, 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 횡방향의 동유체력, 및 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 횡방향의 동유체력, 및 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 요방향의 동유체력을 계산하기 위한 것으로, 상기 선박에 작용하는 각각의 동유체력을 선체, 프로펠러 및 러더 별로 각각 수학모형을 구성하고, 상기 구성된 수학모형에 대해 모형시험 결과 또는 시운전 결과를 통해 검증된 방정식을 설정할 수 있다.In addition, the first step, the longitudinal dynamic fluid force acting on the hull, propeller and rudder of the ship, the lateral dynamic fluid force acting on the hull and rudder of the ship, and the hull and the rudder of the ship To calculate the dynamic fluid force in the transverse direction and the dynamic fluid force in the yaw direction acting on the hull and rudder of the ship, each dynamic fluid force acting on the ship is a hull, a propeller, and a rudder. For the constructed mathematical model, an equation verified through a model test result or a trial run result may be set.

또한, 상기 제 3 단계는, 상기 선박의 운항명령속도와, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 추출된 상기 선박의 초기 위치, 초기 선수각 및 초기 흘수를 초기 조건으로 설정하는 제 3-1 단계; 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 목표점을 설정하는 제 3-2 단계; 상기 초기 조건에서 상기 목표점으로 이동하기 위한 러더각을 계산하는 제 3-3단계; 및 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같은지 여부를 판단하는 3-4 단계;를 포함하고, 상기 3-4 단계의 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같으면 상기 조종운동방정식 및 계수정보와, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션하고, 상기 3-4 단계의 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 다르면 상기 조종운동방정식의 계수를 경험식으로 재추정하여 재추정된 계수정보와 상기 조종운동방정식과, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션할 수 있다.In addition, in the third step, the operation command speed of the ship, the initial position of the ship extracted from the AIS data or the real ship measurement data, the initial bow angle, and the initial draft are set as initial conditions in the 3-1 step ; a 3-2 step of setting a target point of the ship among the AIS data or the real ship measurement data; a third step of calculating a rudder angle for moving to the target point in the initial condition; and step 3-4 of judging whether the current draft of the ship and the initial draft are the same. and the coefficient information and the calculated rudder angle to simulate the operation performance of the ship, and if the current draft of the ship and the initial draft are different as a result of the determination in steps 3-4, the coefficient of the steering motion equation is calculated The operation performance of the ship may be simulated using the re-estimated coefficient information by empirical re-estimation, the steering motion equation, and the calculated rudder angle.

또한, 상기 계산된 러더각으로 러더의 러더각을 변경하여 상기 목표점으로 이동하는 선박이 받는 종방향 및 횡방향의 힘과, 요모멘트를 토대로 상기 추진엔진의 RPM을 도출하는 제 3-5 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, by changing the rudder angle of the rudder with the calculated rudder angle, steps 3-5 of deriving the RPM of the propulsion engine based on the longitudinal and lateral forces and the yaw moment received by the ship moving to the target point may include more.

또한, 상기 저장탱크 내에 발생된 BOG를 소각하는 GCU를 더 구비하고, 상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출하는 단계를 더 포함하며, 상기 제 7 단계는, 상기 산출된 BOG의 소각량과 상기 연료가스 가격정보를 통해 상기 선박의 운항명령속도에 따른 추가운항비용을 산출하고, 상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용에 상기 추가운항비용을 합산하여 상기 선박의 운항명령속도에 따른 최종운항비용을 산출하며, 상기 제 8 단계는, 상기 선박의 운항명령속도에 따른 최종운항비용과, 상기 재액화시스템을 구동하여 절감된 비용을 비교하여 투자비용 회수기간을 도출할 수 있다.In addition, the method further includes a GCU for incinerating the BOG generated in the storage tank, and further comprising calculating an incineration amount of the BOG incinerated through the GCU, wherein the seventh step includes the calculated amount of incineration of the BOG and The additional operation cost according to the operation command speed of the ship is calculated through the fuel gas price information, and the additional operation cost is added to the operation cost according to the operation command speed of the ship, and the final operation according to the operation command speed of the ship is calculated. The cost is calculated, and in the eighth step, the final operating cost according to the operation command speed of the ship and the cost saved by driving the re-liquefaction system may be compared to derive an investment cost payback period.

또한, 상기 BOG의 소각량을 산출하는 단계는, 상기 저장탱크의 BOR 정보를 이용하여, 상기 저장탱크 내에 BOG가 발생하여 상기 저장탱크의 압력이 상승하는 경우 상기 GCU를 통해 상기 BOG를 소각하고, 상기 소각을 통해 상기 저장탱크의 압력이 하강하는 경우 상기 GCU를 가동하지 않는 것을 조건으로 하되 상기 저장탱크 내의 압력이 소정 범위를 만족하도록 하여 상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출할 수 있다.In addition, the calculating of the amount of incineration of the BOG may include incinerating the BOG through the GCU using the BOR information of the storage tank and using the BOR information of the storage tank to incinerate the BOG through the GCU when the pressure of the storage tank increases due to the generation of BOG in the storage tank, When the pressure in the storage tank is lowered through incineration, the amount of incineration of the BOG incinerated through the GCU can be calculated by providing that the GCU is not operated but the pressure in the storage tank satisfies a predetermined range.

또한, 상기 BOG의 소각량을 산출하는 단계는, 상기 저장탱크의 최대 허용압력의 80%를 초과하는 경우 상기 GCU를 통해 상기 BOG를 소각하고, 상기 소각을 통해 상기 저장탱크의 최대 허용압력의 20% 미만이 되는 경우 상기 GCU를 가동하지 않는 것을 조건으로 하여 상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출할 수 있다.In addition, the calculating of the incineration amount of the BOG may include incinerating the BOG through the GCU when it exceeds 80% of the maximum allowable pressure of the storage tank, and 20% of the maximum allowable pressure of the storage tank through the incineration When it becomes less than, the amount of incineration of the BOG incinerated through the GCU may be calculated on condition that the GCU is not operated.

또한, 상기 저장탱크의 BOR은 0.075%/day 내지 0.150%/day 사이의 값일 수 있다.In addition, the BOR of the storage tank may be a value between 0.075%/day and 0.150%/day.

또한, 본 발명에 따른 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a computer-readable recording medium in which a computer program for executing the method of deriving the payback period of the reliquefaction system investment cost according to the present invention is recorded on a computer.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 선박의 저항, 자항, 운동, 조종 등 전통적인 요소기술을 활용하여 물리적인 근거와 재액화시스템의 작동여부 및 증발가스 발생률에 기반한 선박의 운항비용을 도출하고 이러한 운항비용과 재액화시스템을 구동하여 절감된 비용의 비교를 통해 재액화시스템 투자비용의 회수기간을 도출할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the operation cost of the ship is derived based on the physical basis, the operation of the reliquefaction system, and the BOG generation rate using traditional element technologies such as resistance, self-navigation, movement, and steering of the ship, and such operation By comparing the cost and the cost saved by operating the reliquefaction system, the payback period of the reliquefaction system investment cost can be derived.

또한, AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중 시뮬레이션에 필요한 선박의 운항정보, 해상환경정보와 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 이용하여 선박의 운항성능을 분석할 수 있다.In addition, the ship's operating performance is analyzed using the AIS data or real ship measurement data collected from the AIS or real ship measurement device, using the ship's operation information, marine environment information, and the steering motion equation that can simulate the ship's dynamic characteristics. can do.

또한, 분석된 선박의 운항성능을 통해 선박의 운항비용을 객관적 기준에 의거하여 도출할 수 있으므로, 이와 관련된 다양한 선주의 요구에 대응할 수 있다.In addition, since the operation cost of the ship can be derived based on objective standards through the analyzed ship's operational performance, it is possible to respond to various shipowner's needs related thereto.

또한, 액화 천연 가스를 선박의 연료가스로 하여 운항 가능한 추진엔진과 재액화시스템의 구동을 위한 발전엔진을 포함하는 선박에 있어 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량을 분석하고, 연료가스의 가격정보와 파일럿 연료유의 가격정보를 활용하여 운항비용을 산출할 수 있어 선박의 성능적 측면과 경제적 측면을 모두 고려한 신뢰성 있는, 재액화시스템 투자비용의 회수기간을 도출할 수 있다.In addition, pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption are analyzed in ships including a propulsion engine capable of operating using liquefied natural gas as a fuel gas of a ship and a power generation engine for driving a re-liquefaction system, and price information of fuel gas and By using the price information of pilot fuel oil to calculate the operation cost, it is possible to derive a reliable, payback period of the reliquefaction system investment cost considering both the performance and economic aspects of the ship.

또한, 액화 천연 가스를 운반하는 선박의 경우 자연기화가스인 BOG(Boil-off gas)의 소각을 위한 GCU(Gas Combustion Unit)의 작동을 고려하여 액화 천연 가스 운반선에 있어서도 보다 객관적인 운항비용을 도출할 수 있고, 재액화시스템을 구동하여 절감된 비용과의 비교를 통해 재액화시스템 투자비용의 회수기간을 도출할 수 있다.In addition, in the case of ships carrying liquefied natural gas, it is possible to derive more objective operating costs for liquefied natural gas carriers by considering the operation of GCU (Gas Combustion Unit) for incineration of BOG (Boil-off gas), which is a naturally vaporized gas. And it is possible to derive the payback period of the investment cost of the reliquefaction system through comparison with the cost saved by driving the reliquefaction system.

도 1은 본 발명에 따른 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 운항경로를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항경로에 따른 시뮬레이션을 수행한 결과와 실제 선박이 운항한 운항경로를 비교한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항경로에 따른 시뮬레이션을 수행하여 해당 선박의 운항속도를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항경로에 따른 시뮬레이션을 수행하여 해당 선박의 운항속도와 평균 RPM, 평균 출력의 관계를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 연료가스 가격정보 및 파일럿 연료유 가격정보를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용을 비교한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 속도, BOR, 재액화시스템의 작동에 따른 운항비용을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따라 도출된 재액화시스템 투자비용 회수기간을 표로 나타낸 도면이다.
1 is a view showing a schematic configuration of a system for deriving a payback period for an investment cost of a reliquefaction system according to the present invention.
2 is a view showing a method of deriving a payback period for an investment cost of a reliquefaction system according to the present invention.
3 is a view showing a navigation route of a ship according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating marine environment information according to a navigation route of a ship according to an embodiment of the present invention.
5 is a view comparing the results of simulation according to the navigation route of the ship and the route actually operated by the ship according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing the operating speed of the vessel by performing a simulation according to the operating path of the vessel according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing the relationship between the operating speed of the vessel, the average RPM, and the average output by performing a simulation according to the navigation path of the vessel according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing fuel gas price information and pilot fuel oil price information of a ship according to an embodiment of the present invention.
9 is a view comparing the operation cost according to the operation command speed of the ship according to an embodiment of the present invention.
10 is a view showing the operation cost according to the speed of the ship, the BOR, and the operation of the reliquefaction system according to an embodiment of the present invention.
11 is a table showing the payback period of the investment cost of the reliquefaction system derived according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도 1 내지 도 11를 참고로 본 발명의 일 실시예에 따른 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템 및 방법을 상세하게 설명한다.A system and method for deriving a payback period for a reliquefaction system investment cost according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 11 .

도 1은 본 발명에 따른 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 방법을 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 운항경로를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항경로에 따른 시뮬레이션을 수행한 결과와 실제 선박이 운항한 운항경로를 비교한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항경로에 따른 시뮬레이션을 수행하여 해당 선박의 운항속도를 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항경로에 따른 시뮬레이션을 수행하여 해당 선박의 운항속도와 평균 RPM, 평균 출력의 관계를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 연료가스 가격정보 및 파일럿 연료유 가격정보를 도시한 도면이며, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용을 비교한 도면이고, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 속도, BOR, 재액화시스템의 작동에 따른 운항비용을 도시한 도면이며, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따라 도출된 재액화시스템 투자비용 회수기간을 표로 나타낸 도면이다.1 is a view showing a schematic configuration of a system for deriving a payback period for a reliquefaction system investment cost according to the present invention, FIG. 2 is a view showing a method for deriving a payback period for a reliquefaction system investment cost according to the present invention, and FIG. 3 is this It is a view showing a navigation route of a ship according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a diagram showing marine environment information according to a navigation route of a ship according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an example of the present invention According to the embodiment, it is a view comparing the result of performing a simulation according to the navigation path of the ship and the navigation route actually operated by the ship, and FIG. It is a view showing the operating speed of the vessel, and FIG. 7 is a view showing the relationship between the operating speed of the vessel, the average RPM, and the average output by performing a simulation according to the vessel's operating path according to an embodiment of the present invention, FIG. 8 is a view showing fuel gas price information and pilot fuel oil price information of a ship according to an embodiment of the present invention, and FIG. One view, Figure 10 is a view showing the operation cost according to the operation of the ship speed, BOR, and the reliquefaction system according to an embodiment of the present invention, Figure 11 is a ash derived according to an embodiment of the present invention It is a table showing the payback period of the liquefaction system investment cost.

본 발명의 일 실시예에 따라 재액화시스템 투자비용 회수기간을 도출함에 있어, 대상선박은 액화 천연 가스를 연료가스로 하여 운항 가능한 추진엔진을 포함한다. 따라서, 상기 선박은 액화 천연 가스를 저장하기 위한 저장탱크를 구비할 수 있으며, 이러한 저장 탱크는 공지된 기술의 액화 천연 가스용 저장 탱크가 적용될 수 있다.In deriving the payback period for the re-liquefaction system investment cost according to an embodiment of the present invention, the target ship includes a propulsion engine capable of operating using liquefied natural gas as a fuel gas. Accordingly, the ship may be provided with a storage tank for storing liquefied natural gas, and such a storage tank may be a storage tank for liquefied natural gas of the known art.

또한, 상기 저장 탱크는 연료용 액화 천연 가스를 저장하는 연료 탱크일 수 있으며, 액화 천연 가스 운반선의 경우 운반용 액화 천연 가스를 저장하는 저장 탱크일 수 있다. In addition, the storage tank may be a fuel tank for storing liquefied natural gas for fuel, and in the case of a liquefied natural gas carrier, it may be a storage tank for storing liquefied natural gas for transportation.

또한, 상기 선박은 액화 천연 가스를 재액화하는 재액화시스템을 구비할 수 있으며, 재액화시스템은 공지의 재액화시스템일 수 있다.In addition, the vessel may be provided with a reliquefaction system for reliquefying liquefied natural gas, and the reliquefaction system may be a known reliquefaction system.

또한, 상기 선박은 추진을 위한 추진엔진과, 재액화시스템을 구동하기 위한 전력을 생산하는 발전엔진을 포함할 수 있다.In addition, the ship may include a propulsion engine for propulsion, and a power generation engine for generating electric power for driving the reliquefaction system.

선박의 파일럿 연료유는 MGO(Marine Gas Oil), MDO(Marine Diesel Oil), HFO(heave Fuel Oil) 또는 이들의 혼합유를 포함할 수 있다.The pilot fuel oil of the ship may include Marine Gas Oil (MGO), Marine Diesel Oil (MDO), Heave Fuel Oil (HFO), or a mixture thereof.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템은, 선박의 운항과정을 시뮬레이션 또는 시운전하여 선박의 실제 운항성능을 분석하고 이를 통해 상기 선박의 재액화시스템 투자비용 회수기간을 도출하기 위한 투자비용 회수기간 도출 장치 및 상기 투자비용 회수기간 도출 장치의 각종 데이터들이 저장되는 장치 데이터베이스로 구성된다.As shown in Figure 1, the reliquefaction system investment cost payback period derivation system according to an aspect of the present invention analyzes the actual operation performance of the vessel by simulating or test-driving the operation process of the vessel, and through this, the reliquefaction of the vessel It consists of an investment cost payback period derivation device for deriving the system investment cost payback period and a device database in which various data of the investment cost payback period derivation device are stored.

장치 데이터베이스에는 AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중 선박의 운항 성능을 분석하기 위해 추출된 운항정보, 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보, 선박의 운항명령속도, 추진엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC-P) 정보 및 출력당 파일럿 연료유 소모량(SPOC-P) 정보, 재액화시스템을 구동하기 위한 필요전력정보, 발전엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC-E) 정보 및 출력당 파일럿 연료유 소모량(SFOC-E) 정보, 연료가스의 가격정보 및 파일럿 연료유의 가격정보, 그리고 재액화시스템의 투자비용정보가 저장되어 있다.In the device database, the operation information extracted to analyze the operation performance of the ship among the AIS data or the real ship measurement data collected from the AIS or the real ship measurement device, the marine environment information according to the ship's route, the ship's operation command speed, the propulsion engine Fuel gas consumption per output (SGC-P) information, pilot fuel oil consumption per output (SPOC-P) information, power required to drive the reliquefaction system, fuel gas consumption per output (SGC-E) information of the power generation engine and pilot fuel oil consumption per output (SFOC-E) information, price information of fuel gas and price information of pilot fuel oil, and investment cost information of the reliquefaction system are stored.

AIS는 선박 자동 식별 장치로, 운항 중인 모든 선박의 AIS 데이터를 수집한다. 이와 같이 수집된 선박의 AIS 데이터는 선박의 시각별로 현재 위치, 속도 및 흘수 등의 정보를 담고 있다.AIS is an automatic vessel identification device that collects AIS data of all vessels in operation. The AIS data of the vessel collected in this way contains information such as the current position, speed, and draft for each time of the vessel.

이러한 AIS는 일정크기 이상의 선박에 의무적으로 탑재되는 장치로, 자 선박의 운항정보를 송신하고, 다른 선박의 운항정보를 수신함으로써 운항정보를 공유하는 장치이다. 이러한 AIS를 통해 다른 선박의 AIS 데이터를 취득하여 운항 안정성을 높이는데 이용되며, 육상에서도 현재 움직이는 선박의 AIS 데이터를 받을 수 있으며, 이를 데이터베이스로 구축해서 일정 기간 동안에 전 세계 AIS를 설치한 선박의 운항정보를 취득하는 것이 가능하다.The AIS is a device that is obligatory to be mounted on ships of a certain size or larger, and it is a device that transmits the operation information of its own ship and shares the operation information by receiving the operation information of other ships. This AIS is used to acquire AIS data of other ships and is used to increase operational stability, and it is possible to receive AIS data of ships currently moving on land as well. It is possible to obtain information.

조선소와 해운선사에서 취득되는 실선 운항 정보는 AIS에서 제공 가능한 모든 정보를 포함하며, 별도의 실선계측장치를 통해 유사 정보를 취득할 수 있다.The real ship operation information acquired from shipyards and shipping companies includes all information available from AIS, and similar information can be acquired through a separate real ship measurement device.

상기 AIS 또는 상기 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 운항 성능을 분석하기 위해 운항정보를 추출할 수 있다.Operation information may be extracted to analyze the operation performance of the ship from the AIS data or the actual ship measurement data collected from the AIS or the real ship measurement device.

AIS 데이터 추출된 운항정보는 Static data, Dynamic data, Voyage related data, Safety related message 등이 포함하며, Static data 중에서는 1) IMO number를, Dynamic data 중에서는 1) Ship's position with accuracy indication and integrity status, 2) Time in UTC, 3) Speed over ground, Voyage related data 중에서는 1) Ship's draft 등을 활용할 수 있다. 또한, 별도의 실선계측장치를 통해 동일한 정보를 수집할 수 있다. 바람직하게는 상기 AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 선박의 운항 성능을 분석하기 위한 운항정보는 선박의 위치, 선수각 및 흘수일 수 있다.The operation information extracted from AIS data includes static data, dynamic data, Voyage related data, safety related message, etc. In static data, 1) IMO number, in dynamic data, 1) Ship's position with accuracy indication and integrity status, 2) Time in UTC, 3) Speed over ground, Voyage related data, 1) Ship's draft, etc. can be used. In addition, the same information can be collected through a separate solid line measuring device. Preferably, the operation information for analyzing the operation performance of the ship among the AIS data or the real ship measurement data collected from the AIS or the real ship measurement device may be the position, the bow angle, and the draft of the ship.

한편, 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보는 운항경로 상의 바람 및 파도에 관한 정보일 수 있다. 이러한 바람 및 파도에 관한 정보는 ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, 유럽중기예보센터), NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration, 미국국립해양대기국), NDBC(National Data Buoy Center, 국가부표자료센터) 등 다양한 소스(source)를 통해 획득할 수 있으며, 바람직하게는 ECMWF로부터 획득할 수 있다.On the other hand, the marine environment information according to the navigation route of the ship may be information about wind and waves on the navigation route. Information on these winds and waves is available from the European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), and the National Data Buoy Center (NDBC). ), etc., may be obtained through various sources, and preferably may be obtained from ECMWF.

선박의 운항명령속도는 후술하는 조종운동방정식을 이용하여 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행함에 있어 선박의 기준이 되는 속도를 의미하며, 해당 속도에 따라 운항비용이 산출되게 된다. 이러한 선박의 운항명령속도는 선박의 종류, 크기, 선형 등 다양한 요소를 고려하여 선정될 수 있고 통상 선박이 운항하는 속도인 5 내지 30 노트 사이의 범위에서 설정할 수 있다. 그러나 이러한 수치에 한정되는 것은 아니며 고속정의 경우 40 노트 이상의 범위를 설정할 수 있음은 물론이다.The ship's operation command speed means the speed that is the standard of the ship in performing simulations according to the ship's navigation route using the steering motion equation to be described later, and the operation cost is calculated according to the speed. The operation command speed of the vessel may be selected in consideration of various factors such as the type, size, and type of the vessel, and may be set in the range of 5 to 30 knots, which is the speed at which the vessel normally operates. However, it is not limited to these figures, and it is of course possible to set a range of 40 knots or more in the case of a high-speed boat.

또한, 상기 장치 데이터베이스에는, 추진엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC-P) 정보, 추진엔진의 출력당 파일럿 연료유 소모량(SPOC-P) 정보를 포함할 수 있다.In addition, the device database may include fuel gas consumption per output (SGC-P) information of the propulsion engine and pilot fuel oil consumption per output (SPOC-P) information of the propulsion engine.

액화 천연 가스를 연료가스로 사용하는 추진엔진은 이중연료를 사용하는 추진엔진일 수 있다. 이중연료를 사용하는 추진엔진은, 점화플러그에 의해 연료를 불꽃 점화하는 가솔린 엔진과 달리 흡기를 고공고압으로 압축하여 자발화(자기착화)시키는 디젤 엔진을 기반으로 하기 때문에 가스연료의 착화를 유도하는 소형 오일연료 분사기로서 파일럿 인젝터를 더 구비한다.The propulsion engine using liquefied natural gas as fuel gas may be a propulsion engine using dual fuel. Unlike gasoline engines that use spark plugs to ignite fuel by spark plugs, propulsion engines using dual fuel are based on diesel engines that compress intake air to high air and high pressure and ignite (self-ignition). It further includes a pilot injector as a small oil fuel injector.

천연 가스와 같은 가스연료는 인화점이 낮지만 자발화(자기착화) 온도가 550℃ 부근으로 높기 때문에, 가스연료 운전모드에서 주연료인 가스연료를 분사하기 직전에 파일럿 인젝터를 통해 파일럿 오일(MDO, MGO 등)을 미량 분사하여 점화를 유도하여 가스연료의 안정적인 점화를 도모할 수 있다.Gas fuel such as natural gas has a low flash point but has a high self-ignition (self-ignition) temperature of around 550 °C. MGO, etc.) can be injected to induce ignition to achieve stable ignition of gas fuel.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 투자비용 회수기간을 도출하기 위해 추진엔진의 연료가스 소모량 및 파일럿 연료유 소모량 산출이 필요하며, 이를 위해 추진엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC-P) 정보 및 추진엔진의 출력당 파일럿 연료유 소모량(SPOC-P) 정보가 상기 장치 데이터베이스에 저장되어 있다.Therefore, in order to derive the investment cost payback period according to an embodiment of the present invention, it is necessary to calculate the fuel gas consumption and pilot fuel oil consumption of the propulsion engine, and for this, information on the fuel gas consumption per output of the propulsion engine (SGC-P) and pilot fuel oil consumption per output (SPOC-P) information of the propulsion engine is stored in the device database.

또한, 상기 장치 데이터베이스에는, 재액화시스템을 구동하는데 필요한 전력을 생산하기 위한 발전엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC-E) 정보, 발전엔진의 출력당 파일럿 연료유 소모량(SFOC-E) 정보를 포함할 수 있다.In addition, in the device database, fuel gas consumption per output (SGC-E) information and pilot fuel oil consumption per output (SFOC-E) information of the power generation engine for generating power required to drive the reliquefaction system are included. may include

이는, 본 발명의 일실시예에 따른 투자비용 회수기간을 도출하기 위해 재액화시스템을 구동하는데 필요한 전력을 생산하는 발전엔진의 연료가스 소모량 및 파일럿 연료유 소모량 산출이 필요하며, 이를 위해 발전엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC-E) 정보 및 발전엔진의 출력당 파일럿 연료유 소모량(SFOC-E) 정보가 상기 장치 데이터베이스에 저장되어 있다.It is necessary to calculate the fuel gas consumption and pilot fuel oil consumption of the power generation engine that produces the power required to drive the re-liquefaction system in order to derive the payback period of the investment cost according to an embodiment of the present invention. Fuel gas consumption per output (SGC-E) information and pilot fuel oil consumption per output (SFOC-E) information of the power generation engine are stored in the device database.

또한, 상기 장치 데이터베이스에는, 연료가스의 가격정보 및 파일럿 연료유의 가격정보가 포함될 수 있다. 이는 전술한 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량을 산출하여 해당 소모량에 대해 비용으로 환산하기 위한 정보이다.In addition, the device database may include price information of fuel gas and price information of pilot fuel oil. This is information for calculating the above-described pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption and converting the consumption amounts into costs.

연료가스의 가격정보와 파일럿 연료유의 가격정보는 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 운항정보의 출발일과 도착일 사이에 존재하는 특정의 날짜를 기준으로 할 수 있고, 상기 출발일과 도착일 날짜를 기준으로 하는 값의 평균값을 활용할 수 있다. 또한, 상기 출발일과 도착일과는 무관한 별도의 가격정보를 임의로 설정할 수도 있다.The price information of fuel gas and the price information of pilot fuel oil may be based on a specific date existing between a departure date and an arrival date of the flight information extracted from the AIS data or the solid line measurement data, and the departure date and the arrival date The average value of the values based on can be used. In addition, separate price information independent of the departure date and arrival date may be arbitrarily set.

이하, 본 발명에 따른 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템에 있어서 투자비용 회수기간 도출 장치 작용을 설명한다.Hereinafter, the operation of the device for deriving the payback period of the investment in the system for deriving the payback period of the investment cost of the reliquefaction system according to the present invention will be described.

투자비용 회수기간 도출 장치는 전술한 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보, AIS 데이터 또는 실선계측데이터로부터 추출된 운항정보, 선박의 운항명령속도와 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 이용하여 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 추진엔진의 RPM을 도출한다.The device for deriving the investment cost payback period uses the above-described marine environment information according to the ship's operation route, operation information extracted from AIS data or real ship measurement data, and a steering motion equation that can simulate the operation command speed of the ship and the dynamic characteristics of the ship. By using the simulation, the RPM of the propulsion engine is derived according to the navigation path of the ship.

상기 조종운동방정식은 대상 선박에 대해 모형시험결과 또는 시운전 결과가 있으므로 선박의 모형시험 결과 또는 시운전 결과를 이용하여 수학모형을 검증하여 대상 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 구성한다.Since the steering motion equation has a model test result or a trial run result for the target ship, the mathematical model is verified using the model test result or trial run result of the ship to form a steering motion equation capable of simulating the dynamic characteristics of the target ship.

본 발명에 따른 조종운동방정식은 아래의 수학식 1로 나타낼 수 있다.The steering motion equation according to the present invention can be expressed by Equation 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서 m은 선박의 질량, Izz는 선박의 질량 관성모멘트를 의미한다. u,v는 각각 선박의 종 방향 속도와 횡방향 속도를 가리키며,

Figure pat00002
,
Figure pat00003
은 선박의 속도 시간 변화율을 의미한다. r은 선박의
Figure pat00004
위치의 선체 중앙부를 기준으로 회전하는 각속도를,
Figure pat00005
은 각속도의 시간변화율을 가리킨다. X, Y, N은 각각 선체에 작용하는 종방향, 횡방향의 힘과 요모멘트를 의미한다.Here, m is the mass of the ship, and Izz is the mass moment of inertia of the ship. u and v denote the longitudinal and transverse velocity of the vessel, respectively,
Figure pat00002
,
Figure pat00003
is the rate of change of the ship's speed with time. r is the ship's
Figure pat00004
The angular velocity of rotation with respect to the center of the hull at the position,
Figure pat00005
is the time rate of change of the angular velocity. X, Y, and N mean the longitudinal and transverse forces and yaw moments acting on the hull, respectively.

선체에 작용하는 힘과 모멘트는 수학식 2로 나누어 정리할 수 있다. 아래 첨자 H는 선체를 의미하며, P는 프로펠러, R은 러더, WI는 바람, WA는 파도를 의미한다.The forces and moments acting on the hull can be divided by Equation (2). The subscript H stands for hull, P stands for propeller, R stands for rudder, WI stands for wind, and WA stands for wave.

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, X, Y, N는 각각 수학식 3 내지 12에 의해 계산될 수 있다.Here, X, Y, and N may be calculated by Equations 3 to 12, respectively.

Figure pat00007
Figure pat00007

여기서, m x , n y 는 종방향 및 횡방향의 부가된 질량이고, L pp 는 선박의 수선간 길이이고, T는 선박의 흘수이고, U는 선박이 실제로 움직이는 속력이고, ρ는 해수의 밀도이며, β는 편류각이다. 이때, 선박의 흘수가 이전 단계의 흘수(초기 흘수 또는 목표점으로 이동하기 전의 흘수)와 다른 경우, 선박의 속도별로 설정된 설계흘수 및 밸러스트의 저항계수를 선형보간하고, 재추정된 저항계수값을 반영한다.where m x , n y are the added masses in the longitudinal and transverse directions, L pp is the length between water lines of the ship , T is the draft of the ship, U is the actual speed at which the ship is moving, and ρ is the density of seawater. and β is the drift angle. At this time, if the draft of the ship is different from the draft of the previous stage (the initial draft or the draft before moving to the target point), the design draft and the ballast resistance coefficient set for each speed are linearly interpolated, and the re-estimated resistance coefficient value is reflected. do.

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서, ur은 대상 선박의 종방향 속도와 횡방향 속도의 곱이다.Here, ur is the product of the longitudinal speed and the transverse speed of the target vessel.

Figure pat00009
Figure pat00009

여기서 xG는 길이방향 무게중심(LCG)의 위치부터 선박의 중심까지의 거리이다.where x G is the distance from the position of the longitudinal center of gravity (LCG) to the center of the vessel.

Figure pat00010
Figure pat00010

여기서 t는 추력감소계수이고, ρ는 해수의 밀도이고, n은 프로펠러의 RPM/60이며, D p 는 프로펠러의 지름이며, K T 는 추력계수이다. tK T 는 모형시험을 통해서 획득된다.where t is the thrust reduction coefficient, ρ is the density of seawater, n is the RPM/60 of the propeller, D p is the diameter of the propeller, and K T is the thrust coefficient. t and K T are obtained through model testing.

Figure pat00011
Figure pat00011

여기서, tR은 선체와 러더 간의 간섭계수이고, FN은 러더에 작용하는 직압력(port, stbd는 방향을 의미),

Figure pat00012
Figure pat00013
은 러더각이다.where t R is the coefficient of interference between the hull and the rudder, F N is the direct pressure acting on the rudder (port, stbd means the direction),
Figure pat00012
and
Figure pat00013
is the rudder angle.

Figure pat00014
Figure pat00014

여기서, α H 는 선체와 러더간 간섭계수이고, FN_PORT는 해수의 밀도, 러더(PORT)면적, 입사각에 따른 러더(PORT) 양력계수의 기울기 및 유동입사각을 이용하여 계산되며, FN_STBD도 마찬가지로 해수의 밀도, 러더(STBD) 면적, 입사각에 따른 러더(STBD) 양력계수의 기울기 및 유동입사각을 이용하여 계산된다.Here, α H is the interference coefficient between the hull and the rudder, F N_PORT is calculated using the density of seawater, the rudder (PORT) area, the slope of the rudder (PORT) lift coefficient according to the angle of incidence, and the floating angle of incidence, F N_STBD is also It is calculated using the density of seawater, the area of the rudder (STBD), the slope of the rudder (STBD) lift coefficient according to the angle of incidence, and the angle of flow incidence.

Figure pat00015
Figure pat00015

XH는 선체와 러더 간 간섭계수이다.X H is the coefficient of interference between the hull and the rudder.

또한, 선박의 조종운동방정식에서 바람 하중을 구하기 위해서는 상대 속도와 상대 입사각으로 정리되어야 하며, 아래의 수학식 10을 이용하여 계산될 수 있다.In addition, in order to obtain the wind load in the steering motion equation of the ship, it must be arranged in terms of the relative speed and the relative angle of incidence, and can be calculated using Equation 10 below.

Figure pat00016
Figure pat00016

여기서,

Figure pat00017
는 바람의 종 방향 상대 속도이고,
Figure pat00018
는 바람의 횡 방향 상대 속도를 가리킨다.
Figure pat00019
는 종 방향 상대 속도의 제곱과 횡 방향 상대 속도의 제곱을 더한 값을 제곱근으로 계산한 값이며,
Figure pat00020
는 선체에 입사되는 상대 입사각을 가리킨다.here,
Figure pat00017
is the longitudinal relative speed of the wind,
Figure pat00018
denotes the relative speed in the transverse direction of the wind.
Figure pat00019
is the square root of the sum of the square of the longitudinal relative speed and the square of the transverse relative speed,
Figure pat00020
is the relative angle of incidence incident on the hull.

선체에 작용하는 바람 하중은 아래의 수학식 11를 이용하여 계산된다.The wind load acting on the hull is calculated using Equation 11 below.

Figure pat00021
Figure pat00021

여기서, C X , C Y , C N 은 무차원화 된 풍하중 계수를 가리킨다. AT는 선박의 수선면 위쪽의 종 방향 투영면적을 가리키며, AL은 횡 방향 투영면적을 가리킨다. ρ air 는 공기의 밀도를 가리키며, L OA 는 선박의 전체 길이를 가리킨다.Here, C X , C Y , and C N refer to the non-dimensionalized wind load coefficients. AT is the longitudinal projected area above the waterline of the ship, and A L is the transverse projected area. ρ air refers to the density of air, and L OA refers to the total length of the vessel.

파랑 하중은 수학식 12를 이용하여 계산될 수 있다. 파랑 평균 표류력만을 조종운동방정식에 파랑 하중으로 고려한다.The wave load can be calculated using Equation 12. Only the average wave drift force is considered as the wave load in the steering motion equation.

Figure pat00022
Figure pat00022

여기서, QTF는 파랑 평균 표류력을 가리키며, ω는 주파수, α는 파도 입사각도,

Figure pat00023
는 파의 진폭을 가리킨다. E(ω)는 ITTC(International Towing Tank Committee)파 스펙트럼을 의미한다. 선박의 이동속도, 평균 파도 주기, 파도의 방향에 따라 선형 보간을 한 뒤 파랑 하중을 조종운동방정식에 외력으로 고려한다.where QTF is the average wave drift force, ω is the frequency, α is the wave incidence angle,
Figure pat00023
indicates the amplitude of the wave. E(ω) denotes an International Towing Tank Committee (ITTC) wave spectrum. After performing linear interpolation according to the moving speed of the ship, the average wave period, and the direction of the wave, the wave load is considered as an external force in the steering motion equation.

본 발명의 일 실시예에 따른 투자비용 회수기간 도출 장치는 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 운항성능을 추정하기 위한 선박의 특정 구간을 설정받아 선박의 초기 위치, 초기 선수각, 초기 흘수, 운항명령속도를 초기 조건으로 설정하고, AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 선박의 이동경로 중에 목표점을 설정하여 초기조건에서 목표점으로 이동하기 위한 러더각을 계산하여 계산된 러더각과, 상술된 수학식 1 내지 12와 같은 조종운동방정식 및 계수정보를 이용하여 목표점으로 이동하는 선박이 받는 종방향 및 횡방향의 힘과, 요방향의 모멘트를 계산하여 선박의 운항성능을 시뮬레이션한다.The investment cost payback period derivation apparatus according to an embodiment of the present invention receives a specific section of a ship for estimating operational performance from AIS data or real ship measurement data, and the initial position of the ship, initial bow angle, initial draft, and operation command speed is set as the initial condition, and the rudder angle calculated by calculating the rudder angle for moving from the initial condition to the target point in the initial condition by setting the target point during the movement path of the ship among the AIS data or the real ship measurement data, and the above-mentioned equations 1 to 12. By using the steering motion equation and coefficient information, the longitudinal and lateral forces and yaw moment received by the ship moving to the target point are calculated to simulate the ship's operating performance.

이때, 초기조건에서 목표점으로 이동하기 위한 대상 선박의 흘수와 초기 흘수가 같은지 여부를 판단하여 선박의 흘수와 초기흘수 또는 이전 목표점에서의 흘수가 같으면 설정된 조종운동방정식 및 계수정보를 이용하여 대상 선박의 운항성능을 시뮬레이션하고, 대상 선박의 현재 흘수와 초기 흘수 또는 이전 목표점에서의 흘수가 다르면 조종운동방정식의 계수를 경험식으로 재추정하여 재추정된 계수정보와 조종운동방정식을 이용하여 대상 선박의 운항성능을 시뮬레이션한다. 선박의 초기 흘수 또는 이전 목표점에서의 흘수가 다르면 선박의 속도별로 설정된 설계흘수 및 밸러스트 흘수의 저항계수를 선형보간하고, 추정된 저항계수값을 반영하여 조종운동방정식을 풀이한다.At this time, it is determined whether the draft of the target ship for moving to the target point and the initial draft are the same in the initial condition. Operational performance is simulated, and if the current draft of the target ship and the initial draft or the draft at the previous target point are different, the coefficient of the steering motion equation is re-estimated as an empirical formula, and the re-estimated coefficient information and the steering motion equation are used to operate the target ship. Simulate performance. If the initial draft of the ship or the draft at the previous target point is different, the resistance coefficients of the design draft and the ballast draft set for each speed of the ship are linearly interpolated, and the steering motion equation is solved by reflecting the estimated resistance coefficient value.

보다 구체적으로, 투자비용 회수기간 도출 장치는 상술된 목표점으로 이동하는 대상 선박이 받는 종방향 및 횡방향의 힘과, 요모멘트를 상술된 수학식 1 내지 12를 통해 계산하고, 계산된 선박이 받는 종방향 및 횡방향의 힘과, 요모멘트를 이용하여 얻어진 추진엔진의 RPM과 러더의 러더각을 포함하는 결과를 근거로 대상선박의 실제 운항성능을 추정할 수 있다.More specifically, the investment cost payback period derivation device calculates the longitudinal and lateral forces and yaw moments received by the target vessel moving to the above-described target point through Equations 1 to 12, and the calculated vessel receives The actual operating performance of the target ship can be estimated based on the results including the rudder angle and the RPM of the propulsion engine obtained using the longitudinal and lateral forces and the yaw moment.

통상 선박이 저항[RT]을 받으면서 속도 V[m/s]로 항해하기 위해 필요한 동력 P[kW]는

Figure pat00024
로 표시한다. 여기에서 RT ∝ V2 (전저항은 속도의 거의 2승에 비례함)이므로 위의 식은 P ∝ V3로 바꿀 수 있다. 즉, 선박의 항해에 필요한 동력 즉, 출력은 속도의 3승에 비례한다.Normally, the power P[kW] required for the vessel to sail at the speed V[m/s] while receiving resistance [R T ] is
Figure pat00024
indicated as Here, R T ∝ V 2 (total resistance is proportional to almost the square of the speed), so the above equation can be changed to P ∝ V 3 . That is, the power required for the navigation of the ship, that is, the output is proportional to the third power of the speed.

또한, 투자비용 회수기간 도출 장치는, 이렇게 산출된 추진엔진의 출력과, 상기 추진엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC-P) 정보 및 출력당 파일럿 연료유 소모량(SPOC-P) 정보를 통해 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량을 산출하고, 이렇게 산출된 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량과, 전술한 연료가스의 가격정보 및 연료유의 가격정보를 통해 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용을 산출하게 된다.In addition, the device for deriving the investment cost payback period is based on the calculated output of the propulsion engine, fuel gas consumption per output (SGC-P) information and pilot fuel oil consumption per output (SPOC-P) information of the propulsion engine. Calculate the fuel oil consumption and fuel gas consumption, and calculate the operation cost according to the ship's operation command speed through the calculated pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption, and the above-described fuel gas price information and fuel oil price information. do.

다음, 투자비용 회수기간 도출 장치는, 장치 데이터베이스에 저장되어 있는 재액화시스템의 구동을 위해 필요한 필요전력정보에 근거하여, 발전엔진의 필요출력과, 발전엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC-E) 정보 및 출력당 파일럿 연료유 소모량(SFOC-E) 정보를 통해 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량을 산출하고, 이렇세 산출된 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량과, 전술한 연료가스의 가격정보 및 연료유의 가격정보를 통해 선박의 운항비용에 추가할 수 있다.Next, the device for deriving the investment cost payback period is based on the required power information for driving the reliquefaction system stored in the device database, the required output of the power generation engine, and the fuel gas consumption per output of the power generation engine (SGC-E ) information and the pilot fuel oil consumption per output (SFOC-E) information, the pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption are calculated, and the calculated pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption and the above-mentioned price information of fuel gas and fuel oil price information can be added to the ship's operating cost.

이렇게 선박의 운항명령속도별로 운항비용을 산출한 뒤 그 비용을, 장치 데이터베이스에 저장된 재액화시스템의 투자비용 정보와 비교하여 재액화시스템 투자비용 회수기간을 도출하게 된다.After calculating the operating cost for each operation command speed of the vessel, the cost is compared with the investment cost information of the reliquefaction system stored in the device database to derive the payback period of the reliquefaction system investment cost.

보다 구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템은 액화 천연 가스 저장탱크 내에 발생되는 BOG를 고려할 수 있다. 이때, 저장탱크 내에 발생된 BOG를 소각하는 GCU를 더 구비하고, 전술한 장치 데이터베이스에는 상기 저장탱크의 BOR 정보가 더 저장되어 있을 수 있다.More specifically, the re-liquefaction system investment cost payback period derivation system according to an embodiment of the present invention may consider BOG generated in the liquefied natural gas storage tank. In this case, a GCU for incinerating the BOG generated in the storage tank may be further provided, and BOR information of the storage tank may be further stored in the above-described device database.

이 때, 투자비용 회수기간 도출 장치, GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출하고, BOG의 소각량과, 연료가스 가격정보를 통해 선박의 운항명령속도에 따른 추가운항비용을 산출할 수 있다. 이렇게 산출된 추가운항비용을 전술한 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용에 합산하여 선박의 운항명령속도에 따른 최종운항비용으로 산출한다.At this time, it is possible to calculate the amount of incineration of the BOG incinerated through the investment cost payback period derivation device and the GCU, and calculate the additional operation cost according to the operation command speed of the vessel through the amount of BOG incineration and fuel gas price information. The additional operation cost calculated in this way is added to the operation cost according to the operation command speed of the ship and calculated as the final operation cost according to the operation command speed of the ship.

이렇게 산출된 최종운항비용과, 재액화장치를 구동하여 절감할 수 있는 BOG 소각량 및 그에 따른 절감비용을 비교하여 재액화시스템의 투자비용 정보를 통해 투자비용의 회수기간을 도출할 수 있다.By comparing the final flight cost calculated in this way, the amount of BOG incineration that can be saved by driving the reliquefaction system, and the resulting savings cost, the payback period of the investment cost can be derived through the investment cost information of the reliquefaction system.

한편, 상기 저장탱크의 BOR 정보를 이용하여, 저장탱크 내에 BOG가 발생하여 저장탱크의 압력이 상승하는 경우 GCU를 통해 BOG를 소각하고, 상기 소각을 통해 저장탱크의 압력이 하강하는 경우 GCU를 가동하지 않는 것을 시나리오로 구성할 수 있다. 이러한 시나리오 상에서 상기 저장탱크 내의 압력이 소정 범위를 만족하도록 하도록 상기 GCU를 통해 BOG를 소각시키고 이렇게 소각된 BOG의 양을 산출한 뒤 추가운항비용을 산출할 수 있다.On the other hand, using the BOR information of the storage tank, when BOG is generated in the storage tank and the pressure of the storage tank rises, the BOG is incinerated through the GCU, and when the pressure of the storage tank decreases through the incineration, the GCU is operated What you don't do can be configured as a scenario. In such a scenario, BOG is incinerated through the GCU so that the pressure in the storage tank satisfies a predetermined range, the amount of incinerated BOG is calculated, and then the additional operation cost can be calculated.

또한, 저장탱크의 최대 허용압력의 80%를 초과하는 경우 GCU를 통해 BOG를 소각하고, 이러한 소각을 통해 상기 저장탱크의 최대 허용압력의 20% 미만이 되는 경우 GCU를 가동하지 않는 것을 시나리오로 구성할 수 있으며, 이때 GCU를 통해 소각된 BOG의 소각량을 산출한 뒤 추가운항비용을 산출할 수 있다.In addition, when it exceeds 80% of the maximum allowable pressure of the storage tank, the BOG is incinerated through the GCU, and when it becomes less than 20% of the maximum allowable pressure of the storage tank through such incineration, the GCU is not operated. In this case, after calculating the incineration amount of incinerated BOG through GCU, additional operation cost can be calculated.

액화 천연 가스의 저장탱크는 독립형 또는 멤브레인형일 수 있고, 바람직하게는 멤브레인형일 수 있다. The storage tank of liquefied natural gas may be free-standing or membrane type, preferably membrane type.

또한 이러한 액화 천연 가스 저장탱크의 BOR은 0.075%/day 내지 0.150%/day 사이에서 임의의 값으로 설정될 수 있다. 이는 본 발명이 속하는 기술분야에 있어 통상 요구되는 수치범위를 예시한 것이며, 반드시 이 범위로 한정될 필요는 없다.In addition, the BOR of the liquefied natural gas storage tank may be set to any value between 0.075%/day and 0.150%/day. This exemplifies the numerical range normally required in the technical field to which the present invention pertains, and is not necessarily limited to this range.

이하에서는, 본 발명에 따른 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 방법을 도 2 내지 도 11를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method for deriving a payback period for investment in a reliquefaction system according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 11 .

본 발명의 일 실시예에 따라 재액화시스템 투자비용 회수기간을 도출함에 있어, 대상이 되는 선박은 액화 천연 가스를 저장하는 저장탱크를 구비하고 이러한 액화 천연 가스를 선박의 연료가스로 하여 운항 가능한 추진엔진(예를 들면, 이중연료 추진엔진)을 포함하는 선박을 대상으로 한다.In deriving the payback period for the re-liquefaction system investment cost according to an embodiment of the present invention, a target vessel is provided with a storage tank for storing liquefied natural gas, and propulsion capable of operating using this liquefied natural gas as the vessel's fuel gas It is intended for ships with engines (eg dual fuel propulsion engines).

또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 재액화시스템 투자비용 회수기간을 도출함에 있어, 대상이 되는 선박은 액화 천연 가스를 재액화하는 재액화시스템을 구비하고 이러한 재액화시스템을 구동하기 위한 전력을 생산하는 발전엔진을 포함하는 선박을 대상으로 한다.In addition, in deriving the payback period of the reliquefaction system investment cost according to an embodiment of the present invention, the target vessel is provided with a reliquefaction system for reliquefying liquefied natural gas, and power for driving this reliquefaction system It is aimed at ships including power generation engines produced.

먼저 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 설정한다(제 1 단계). 조종운동방정식은 선박이 받은 종방향의 힘, 횡방향의 힘 및 요방향의 모멘트를 계산하기 위한 식으로 앞서 기술한 수학식 1 내지 12을 참고하여 설정할 수 있다.First, a steering motion equation that can simulate the dynamic characteristics of a ship is established (Step 1). The steering motion equation is an equation for calculating the longitudinal force, the lateral force, and the yaw moment received by the ship, and can be set with reference to Equations 1 to 12 described above.

다음으로, AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 선박의 운항 성능을 분석하기 위해 운항정보를 추출하고, 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보를 획득하며, 선박의 운항명령속도를 입력한다(제 2 단계).Next, the operation information is extracted to analyze the operation performance of the ship from the AIS data or the real ship measurement data collected from the AIS or the real ship measurement device, and the marine environment information according to the ship's route is obtained, and the ship's operation command speed Enter (Step 2).

여기서, AIS 데이터 추출된 운항정보는 Static data, Dynamic data, Voyage related data, Safety related message 등이 포함하며, Static data 중에서는 1) IMO number를, Dynamic data 중에서는 1) Ship's position with accuracy indication and integrity status, 2) Time in UTC, 3) Speed over ground, Voyage related data 중에서는 1) Ship's draft 등을 활용할 수 있다. 또한, 별도의 실선계측장치를 통해 동일한 정보를 수집할 수 있다. 바람직하게는 상기 AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 선박의 운항 성능을 분석하기 위한 운항정보는 선박의 위치, 선수각 및 흘수일 수 있다.Here, the operation information from which the AIS data is extracted includes static data, dynamic data, Voyage related data, safety related message, etc., among static data, 1) IMO number, and among dynamic data, 1) Ship's position with accuracy indication and integrity Status, 2) Time in UTC, 3) Speed over ground, Voyage related data, 1) Ship's draft, etc. can be used. In addition, the same information can be collected through a separate solid line measuring device. Preferably, the operation information for analyzing the operation performance of the ship among the AIS data or the real ship measurement data collected from the AIS or the real ship measurement device may be the position, the bow angle, and the draft of the ship.

보다 구체적으로 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 특정기간의 운항정보를 선택적으로 취득할 수 있으며, 예를 들면, 나이지리아의 액화 천연 가스 터미널에서 액화 천연 가스를 싣고 서아프리카 지역을 2016년 5월 20일자로 출발하여 약 26일에 걸쳐 2016년 6월 17일자로 일본까지 운항한 선박의 운항경로를 선택하였고 상기 선박의 AIS 데이터에서 찍힌 이동경로는 도 3에 잘 도시되어 있다.More specifically, it is possible to selectively acquire flight information for a specific period from among AIS data or solid line measurement data. The sailing route of the ship that departed and operated to Japan as of June 17, 2016 over about 26 days was selected, and the movement route taken from the AIS data of the ship is well illustrated in FIG. 3 .

또한, 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보는 운항경로 상의 바람 및 파도에 관한 정보로서 ECMWF, NOAA, NDBC 등의 소스를 통해 획득할 수 있으며, 바람직하게는 ECMWF로부터 획득할 수 있다.In addition, the marine environment information according to the operation route of the ship may be obtained through sources such as ECMWF, NOAA, NDBC, etc. as information about wind and waves on the operation route, preferably from the ECMWF.

도 4에는 상기 도 3에 도시한 선박의 운항경로에 있어 ECMWF로부터 획득한 바람과 파도에 관한 정보가 도시되어 있다.FIG. 4 shows information about wind and waves obtained from the ECMWF in the navigation route of the ship shown in FIG. 3 .

또한, 선박의 운항명령속도는 상기 조종운동방정식을 통해 시뮬레이션을 수행함에 있어 기준이 되는 선박의 속도이며, 선박이 운항 가능한 속도 범위 내의 임의의 값을 설정 및 입력할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 선박의 운항명령속도는 12 노트에서 20 노트 사이의 값으로 설정하였다.In addition, the ship's operation command speed is the speed of the ship as a reference in performing the simulation through the steering motion equation, and any value within the speed range at which the ship can operate can be set and input. In one embodiment of the present invention, the ship's operation command speed was set to a value between 12 knots and 20 knots.

다음으로, 상기 추출된 운항정보, 상기 획득한 해상환경정보, 상기 입력된 운항명령속도와, 상기 제 1 단계에서 설정된 조종운동방정식을 이용하여 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 추진엔진의 RPM을 도출한다(제 3 단계).Next, a simulation is performed according to the navigation path of the vessel using the extracted navigation information, the acquired marine environment information, the input navigation command speed, and the steering motion equation set in the first step, and the RPM of the propulsion engine is derived (step 3).

구체적으로는 선박의 구간을 설정하고(출발점과 도착점), 설정된 구간 중에서 출발시점의 정보인 초기 위치, 초기 선수각 및 초기 흘수, 그리고 입력된 운항명령속도를 이용하여 초기조건을 설정한다. 그리고 설정된 구간의 이동경로를 따라 선박의 목표점을 설정하는데, 목표점은 러더각을 변경해야 하는 지점으로 정해지며, 선박의 이동경로 운항 중에 다수의 경유 목표점을 지나 최종 목표점이 정해지게 된다. 상기 초기 위치에서 그 다음으로 설정된 목표점으로 이동하기 위한 선박의 러더각을 계산하고, 이러한 목표점으로 이동하는 선박의 AIS 데이터 또는 실선계측데이터에 포함된 선박의 흘수 정보가 초기 흘수와 같은지 여부를 판단한다. 이러한 판단결과 목표점으로 이동하는 선박의 AIS 데이터에 포함된 선박의 흘수가 초기 흘수와 같은 경우 제 1 단계에서 설정된 조종운동방정식 및 계수정보(유체력미계수)를 이용하여 선박의 운항성능을 시뮬레이션한다. 시뮬레이션 수행 후 목표점에 도달하는지 여부를 판단하고, 판단결과 목표점에 도달하지 않은 경우 시뮬레이션을 반복하며 최종 목표점에 도달한 경우 시뮬레이션을 종료한다. 한편, 선박의 AIS 데이터 또는 실선계측데이터에 포함된 선박의 흘수 정보가 초기 흘수와 다른 경우 조종운동방정식의 계수(유체력미계수)를 경험식으로 재추정한다. 계수는 저항계수로, 선박의 속도별로 설정된 설계흘수 및 밸러스트 흘수를 근거로 하여 대상선박의 속도에 설정된 설계흘수 및 밸러스트 흘수를 선형 보간법을 사용하여 저항계수를 추정한다. 이렇게 재추정된 계수정보와 조종운동방정식을 이용하여 선박의 운항성능을 시뮬레이션한다. 상술한 조종운동방정식을 통해 선박이 목표점으로 이동할 때 선박이 받는 종방향의 힘, 횡방향의 힘 및 요방향의 모멘트를 계산하고 계산된 선박이 받는 종방향의 힘, 횡방향의 힘 및 요방향을 모멘트를 통해 추진엔진의 RPM을 도출한다.Specifically, the section of the vessel is set (starting point and arrival point), and initial conditions are set using the initial position, initial bow angle and initial draft, which are information of the departure point among the set sections, and the input operation command speed. And the target point of the ship is set along the movement route of the set section, and the target point is determined as the point where the rudder angle needs to be changed, and the final target point is determined after passing through a plurality of transit target points during the movement of the ship. Calculates the rudder angle of the vessel to move from the initial position to the next set target point, and determines whether the draft information of the vessel included in the AIS data or the real ship measurement data of the vessel moving to this target point is the same as the initial draft. . As a result of this determination, if the draft of the ship included in the AIS data of the ship moving to the target point is the same as the initial draft, the operation performance of the ship is simulated using the steering motion equation and coefficient information (fluid force micro-coefficient) set in the first step. . After the simulation is performed, it is determined whether or not the target point is reached, and if the determination result does not reach the target point, the simulation is repeated. When the final target point is reached, the simulation is terminated. On the other hand, if the draft information of the ship included in the ship's AIS data or the actual ship measurement data is different from the initial draft, the coefficient of the steering motion equation (fluid force differential coefficient) is re-estimated in an empirical way. The coefficient is a resistance coefficient, and based on the design draft and ballast draft set for each speed of the ship, the design draft and ballast draft set for the speed of the target ship are estimated using a linear interpolation method. Using this re-estimated coefficient information and the steering motion equation, the ship's operating performance is simulated. Through the above-mentioned steering motion equation, the longitudinal force, lateral force and yaw moment that the vessel receives when the vessel moves to the target point are calculated, and the calculated longitudinal force, lateral force and yaw direction received by the vessel are calculated. The RPM of the propulsion engine is derived through the moment.

도 5 및 6에 도시한 바와 같이, AIS 경로를 기준으로 계산된 선박의 위치와 속도를 비교해 볼 때, 전체 경로 및 대각도 변침이 있는 구간에서 경로점을 잘 추종하고 있고 대각도 변침이 있을 경우 동 특성에 따라 선속의 손실이 다소 발생하고 있는 것으로 나타났으나 이는 실제 운항 시 발생할 수 밖에 없는 현상임을 감안하면, 선박의 운항명령속도에 대해 잘 추종하고 있음을 확인할 수 있다.As shown in Figures 5 and 6, when comparing the position and speed of the vessel calculated based on the AIS route, if the route point is well followed and there is a diagonal change in the entire route and in the section with the diagonal change It was found that some loss of ship speed occurs according to the characteristics, but considering that this is a phenomenon that can only occur during actual operation, it can be confirmed that the ship follows the operation command speed well.

다음으로, 도출된 추진엔진의 RPM으로부터 추진엔진의 출력을 산출한다(제 4 단계). 앞서 언급한 바와 같이 선박의 항해에 필요한 동력 즉, 출력은 속도의 3승에 비례하는 점을 활용하여 출력엔진의 출력을 산출할 수 있다.Next, the output of the propulsion engine is calculated from the derived RPM of the propulsion engine (the fourth step). As mentioned above, the output of the output engine can be calculated by utilizing the power required for the navigation of the ship, that is, the output is proportional to the third power of the speed.

도 7에 도시한 바와 같이 평균 RPM은 속도에 선형관계를 가지고 있고, 평균 출력은 3차식의 관계가 있음을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 7 , it can be confirmed that the average RPM has a linear relationship to the speed, and the average output has a cubic relationship.

다음으로, 앞서 산출된 추진엔진의 출력과, 추진엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC-P) 정보 및 출력당 파일럿 연료유 소모량(SPOC-P) 정보를 통해 추진엔진의 파일럿 연료유 소모량과 연료가스 소모량을 산출한다(제 5 단계).Next, the pilot fuel oil consumption and fuel of the propulsion engine through the previously calculated output of the propulsion engine, fuel gas consumption per output (SGC-P) information and pilot fuel oil consumption per output (SPOC-P) information of the propulsion engine. Calculate the gas consumption (fifth step).

Figure pat00025
Figure pat00025

수학식 13은 추진엔진에서 소모된 연료가스 및 파일럿 연료유(해상용 경유, MGO)의 양을 계산하는 수식을 나타낸다.Equation 13 represents a formula for calculating the amount of fuel gas and pilot fuel oil (marine diesel, MGO) consumed in the propulsion engine.

다음으로, 재액화시스템을 구동하기 위한 필요전력정보를 이용하여 필요전력을 생산하기 위한 발전엔진의 출력을 도출하고, 발전엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC-E) 정보 및 출력당 파일럿 연료유 소모량(SFOC-E) 정보를 통해 발전엔진의 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량을 산출한다(제 6 단계).Next, the output of the power generation engine for producing the required power is derived using the power information required for driving the reliquefaction system, and the fuel gas consumption per output (SGC-E) information of the power generation engine and the pilot fuel oil per output The pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption of the power generation engine are calculated through the consumption amount (SFOC-E) information (step 6).

Figure pat00026
Figure pat00026

수학식 14는 발전엔진에서 소모된 연료가스 및 파일럿 연료유(중유, HFO)의 양을 계산하는 수식을 나타낸다.Equation 14 represents an equation for calculating the amount of fuel gas and pilot fuel oil (heavy oil, HFO) consumed in the power generation engine.

그리고, 산출된 추진엔진의 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량과, 산출된 발전엔진의 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량과, 연료가스의 가격정보 및 파일럿 연료유의 가격정보를 통해 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용을 산출한다(제 7 단계). 이때 연료가스의 가격정보와 파일럿 연료유의 가격정보는 지속적으로 변화하는 값이므로 그 기준을 잡을 필요가 있다. 따라서 AIS 데이터 또는 실선계측데이터로부터 추출된 운항정보의 출발일과 도착일 사이에 존재하는 특정의 날짜를 기준으로 하거나 또는 상기 출발일과 도착일 날짜를 기준으로 하는 값들의 평균값을 활용하여 가격의 기준점을 잡을 수 있다. 뿐만 아니라 상기 출발일과 도착일과는 전혀 무관한 별도의 가격정보를 임의로 설정할 수 있음은 물론이다.And, the ship's operation command speed through the calculated pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption of the propulsion engine, the calculated pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption of the power generation engine, fuel gas price information and pilot fuel oil price information Calculate the operating cost according to the (7th step). At this time, since the price information of fuel gas and the price information of pilot fuel oil are continuously changing values, it is necessary to set the standards. Therefore, the reference point of the price is based on a specific date that exists between the departure date and the arrival date of the flight information extracted from the AIS data or the line measurement data, or by using the average value of the values based on the departure and arrival dates. can In addition, of course, separate price information completely independent of the departure date and arrival date can be set arbitrarily.

도 8에는 2018년 7월 1일부터 180일간의 연료가스의 가격정보와 연료유의 가격정보를 예시하고 있다. 연료가스의 가격정보와 연료유의 가격정보는 밴쿠버항의 벙커링 가격을 참조하였고, 본 발명의 일 실시예에서는 2017년 12월 8일자를 기준으로 설정하였다.8 illustrates price information of fuel gas and price information of fuel oil for 180 days from July 1, 2018. For the price information of fuel gas and fuel oil price information, reference was made to the bunkering price of Vancouver Port, and in one embodiment of the present invention, it was set as of December 8, 2017.

마지막으로, 상기한 선박의 운항명령속도별 운항비용과 재액화시스템의 투자비용 정보를 비교하여 재액화시스템 투자비용 회수기간을 도출한다(제 8 단계).Finally, the reliquefaction system investment cost payback period is derived by comparing the operation cost for each operation command speed of the vessel and the reliquefaction system investment cost information (step 8).

도 9에는 선박의 운항명령속도별 운항비용을 산출한 그래프를 도시하고 있다.9 is a graph showing the calculation of the operation cost for each operation command speed of the vessel.

보다 구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 재액화시스템 투자비용 회수 방법은, 액화 천연 가스 저장탱크 내에 발생되는 BOG를 고려할 수 있다. 이때, 액화 천연 가스 저장탱크 내에 발생된 BOG를 소각하는 GCU를 더 구비하고 있고, 상기 GCU를 통해 소각된 BOG의 소각량이 운항비용에 반영될 수 있다. More specifically, the re-liquefaction system investment cost recovery method according to an embodiment of the present invention may consider BOG generated in the liquefied natural gas storage tank. In this case, the GCU is further provided to incinerate the BOG generated in the liquefied natural gas storage tank, and the amount of incineration of the BOG incinerated through the GCU can be reflected in the operating cost.

이때 전술한 재액화시스템 투자비용 회수 방법에는 GCU를 통해 소각된 BOG의 소각량을 산출하는 단계가 더 포함될 수 있다. BOG의 소각량을 산출하는 단계는 제 4 단계와 제 5 단계 사이, 제 5 단계와 제 6 단계 사이, 또는 제 6 단계와 제 7 단계 사이에 위치할 수 있으며, 조종운동방정식을 통해 추진엔진의 RPM을 산출한 이후에서 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용을 산출하기 전에 위치하는 것이 바람직하다.In this case, the method for recovering the investment cost of the reliquefaction system described above may further include calculating the amount of incineration of BOG incinerated through the GCU. The step of calculating the amount of incineration of BOG may be located between the fourth and fifth steps, between the fifth and sixth steps, or between the sixth and seventh steps, and the RPM of the propulsion engine through the steering motion equation After calculating , it is preferable to locate before calculating the operation cost according to the ship's operation command speed.

Figure pat00027
Figure pat00027

수학식 15는 GCU가 작동을 시작한 이후, 소모되는 BOG의 양(소각량)을 나타낸다.Equation 15 represents the amount of BOG consumed (incineration amount) after the GCU starts to operate.

선박의 운항명령속도에 다른 운항비용을 산출하는 제 7 단계는, 상기 산출된 BOG의 소각량과 상기 연료가스 가격정보를 통해 상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용에 상기 추가운항비용을 합산하여 선박의 운항명령속도에 따른 최종운항비용을 산출하고, 상기 재액화시스템 투자비용 회수기간을 도출하는 제 8 단계는 선박의 운항명령속도에 따른 최종운항비용과, 재액화장치를 구동하여 절감할 수 있는 BOG 소각량 및 그에 따른 절감비용을 비교하여 재액화시스템의 투자비용 정보를 통해 투자비용의 회수기간을 도출한다.In the seventh step of calculating the operation cost different from the operation command speed of the ship, the additional operation cost is added to the operation cost according to the operation command speed of the ship through the calculated amount of incineration of the BOG and the fuel gas price information. In the eighth step of calculating the final operating cost according to the operation command speed of By comparing the amount of BOG incineration and the resulting reduction cost, the payback period of the investment cost is derived through the investment cost information of the reliquefaction system.

Figure pat00028
Figure pat00028

수학식 16은 매초마다 추진엔진, 발전엔진 및 GCU를 통해 소모되거나 소각된 연료가스의 비용을 나타낸다.Equation 16 represents the cost of fuel gas consumed or incinerated through the propulsion engine, the power generation engine, and the GCU every second.

한편, 상기 저장탱크의 BOR 정보를 이용하여, 상기 저장탱크 내에 BOG가 발생하여 저장탱크의 압력이 상승하는 경우 GCU를 통해 BOG를 소각하고, 상기 소각을 통해 저장탱크의 압력이 하강하는 경우 GCU를 가동하지 않는 것을 조건으로 하여 저장탱크 내의 압력을 소정 범위를 만족하도록 GCU를 통해 BOG를 소각시키고, 이렇게 소각된 BOG의 양을 산출한 뒤 추가운항비용을 산출할 수 있다.On the other hand, using the BOR information of the storage tank, when BOG is generated in the storage tank and the pressure of the storage tank rises, the BOG is incinerated through the GCU, and when the pressure of the storage tank decreases through the incineration, the GCU BOG is incinerated through the GCU so that the pressure in the storage tank satisfies a predetermined range under the condition that it does not operate, and after calculating the amount of incinerated BOG, additional operation costs can be calculated.

또한, 저장탱크의 최대 허용압력의 80%를 초과하는 경우 GCU를 통해 BOG를 소각하고, 이러한 소각을 통해 상기 저장탱크의 최대 허용압력의 20% 미만이 되는 경우 GCU를 가동하지 않는 것을 시나리오로 구성할 수 있으며, 이때 GCU를 통해 소각된 BOG의 소각량을 산출한 뒤 추가운항비용을 산출할 수 있다.In addition, when it exceeds 80% of the maximum allowable pressure of the storage tank, the BOG is incinerated through the GCU, and when it becomes less than 20% of the maximum allowable pressure of the storage tank through such incineration, the GCU is not operated. In this case, after calculating the incineration amount of incinerated BOG through GCU, additional operation cost can be calculated.

도 10은 선박의 속도, BOR, 재액화시스템의 작동에 따른 운항비용을 도시하였다. BOR이 낮아짐에 따라 GCU의 작동이 없는 운항 조건이 확대됨을 알 수 있고, GCU의 작동이 없는 한 가장 낮은 속도 조건에서 최소의 운항비용이 예상됨을 알 수 있다.10 shows the operation cost according to the speed of the ship, the BOR, and the operation of the reliquefaction system. It can be seen that as the BOR decreases, the operating conditions without the operation of the GCU expand, and it can be seen that the minimum operating cost is expected at the lowest speed condition unless the GCU is operated.

한편, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따라 도출된 재액화시스템 투자비용 회수기간을 도시한 것으로, 공지의 재액화시스템의 가격이 대략 400만 USD라 가정했을 때 '-'표시된 조건은 연료가스 및 BOG의 소각 비용을 고려할 때 재액화 장치를 작동시킬 필요가 없어 투자비용을 회수할 수 없는 경우에 해당하며, 이외의 다른 조건에서는 회수 기간이 대략 1년에서 22년까지 다양하게 도출됨을 확인하였다.On the other hand, Figure 11 shows the recovery period of the investment cost of the reliquefaction system derived according to an embodiment of the present invention, and assuming that the price of the known reliquefaction system is approximately 4 million USD, the condition marked with '-' is fuel Considering the cost of incineration of gas and BOG, it is a case where the investment cost cannot be recovered because there is no need to operate the reliquefaction device. did.

이를 통해, 본 발명에 따른 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템 및 그 방법은 선박의 운항계획 수립 시 해당 속도 범위에 따라 재액화시스템의 설치여부를 결정함에 있어 중요한 판단 기준을 제공할 수 있다.Through this, the reliquefaction system investment cost payback period derivation system and method according to the present invention can provide an important criterion for determining whether to install the reliquefaction system according to the corresponding speed range when establishing the operation plan of the ship.

이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications or other embodiments within the scope equivalent to the present invention are possible by those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be defined by the following claims.

100: 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 장치
200: 장치 데이터베이스
100: Reliquefaction system investment cost payback period derivation device
200: device database

Claims (25)

액화 천연 가스를 저장하는 저장탱크 및 상기 액화 천연 가스를 재액화하는 재액화시스템을 구비하고 상기 액화 천연 가스를 연료가스로 하여 운항 가능한 추진엔진을 포함하는 선박의 운항과정을 시뮬레이션 또는 시운전하여 상기 선박의 실제 운항 성능을 분석하고 이를 통해 상기 선박의 재액화시스템 투자비용 회수기간을 도출하기 위한 투자비용 회수기간 도출 장치 및 상기 투자비용 회수기간 도출 장치의 각종 데이터들이 저장되는 장치 데이터베이스에 의해 상기 재액화시스템 투자비용 회수기간을 도출하는 시스템으로서,
상기 장치 데이터베이스에는 AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 운항 성능을 분석하기 위해 추출된 운항정보, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보, 상기 선박의 운항명령속도, 상기 추진엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC-P) 정보 및 출력당 파일럿 연료유 소모량(SPOC-P) 정보, 상기 재액화시스템을 구동하기 위한 필요전력정보, 발전엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC-E) 정보 및 출력당 파일럿 연료유 소모랑(SFOC-E) 정보, 상기 연료가스의 가격정보 및 상기 파일럿 연료유의 가격정보, 상기 재액화시스템의 투자비용정보가 저장되어 있으며,
상기 투자비용 회수기간 도출 장치는,
상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보, 상기 선박의 운항명령속도, 상기 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 이용하여 상기 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 상기 추진엔진의 RPM을 도출하고,
상기 도출된 추진엔진의 RPM으로부터 상기 추진엔진의 출력을 산출하며,
상기 산출된 추진엔진의 출력과, 상기 추진엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC-P) 정보 및 출력당 파일럿 연료유 소모량(SPOC-P) 정보를 통해 상기 추진엔진의 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량을 산출하고,
상기 재액화시스템을 구동하기 위한 필요전력정보와, 상기 발전엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC-E) 정보 및 출력당 파일럿 연료유 소모랑(SFOC-E) 정보를 통해 상기 발전엔진의 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량을 산출하며,
상기 추진엔진의 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량과, 상기 발전엔진의 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량과, 상기 연료가스의 가격정보 및 상기 파일럿 연료유의 가격정보를 통해 상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용을 산출하고,
상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용과 상기 재액화시스템의 투자비용정보를 비교하여 상기 재액화시스템 투자비용 회수기간을 도출하는 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템.
A storage tank for storing liquefied natural gas and a reliquefaction system for re-liquefying the liquefied natural gas are provided, and the operation process of a ship including a propulsion engine operable using the liquefied natural gas as a fuel gas is simulated or tested to simulate or test the operation of the ship. The reliquefaction by the device database in which various data of the investment cost payback period derivation device and the investment cost payback period derivation device for analyzing the actual operation performance of the ship and deriving the payback period for the investment cost of the reliquefaction system of the vessel through this As a system for deriving a payback period for system investment,
The device database includes navigation information extracted to analyze the navigation performance of the ship from AIS data or real ship measurement data collected from AIS or a real ship measurement device, maritime environment information according to the navigation route of the ship, and the ship's operation command speed. , fuel gas consumption per output (SGC-P) information and pilot fuel oil consumption per output (SPOC-P) information of the propulsion engine, power required to drive the re-liquefaction system, fuel gas consumption per output of the power generation engine (SGC-E) information and pilot fuel oil consumption per output (SFOC-E) information, price information of the fuel gas and price information of the pilot fuel oil, and investment cost information of the reliquefaction system are stored,
The investment cost payback period derivation device,
The marine environment information according to the navigation path of the ship, the navigation information extracted from the AIS data or the real ship measurement data, the navigation command speed of the ship, and a steering motion equation capable of simulating the dynamic characteristics of the ship are used. Deriving the RPM of the propulsion engine by performing a simulation according to the navigation path of the ship,
Calculate the output of the propulsion engine from the derived RPM of the propulsion engine,
Pilot fuel oil consumption and fuel gas of the propulsion engine through the calculated output of the propulsion engine, fuel gas consumption per output (SGC-P) information and pilot fuel oil consumption per output (SPOC-P) information of the propulsion engine Calculate the consumption
Pilot fuel of the power generation engine through power required for driving the reliquefaction system, fuel gas consumption per output (SGC-E) information and pilot fuel oil consumption per output (SFOC-E) information of the power generation engine Calculates oil consumption and fuel gas consumption,
Through the pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption of the propulsion engine, the pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption of the power generation engine, the price information of the fuel gas and the price information of the pilot fuel oil, Calculate the operating cost according to the
The reliquefaction system investment cost payback period derivation system, characterized in that the reliquefaction system investment cost payback period is derived by comparing the operation cost according to the operation command speed of the vessel and the investment cost information of the reliquefaction system.
제 1 항에 있어서,
상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보는 상기 선박의 위치, 선수각 및 흘수인 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템.
The method of claim 1,
The reliquefaction system investment cost payback period derivation system, characterized in that the operation information extracted from the AIS data or the real ship measurement data is the position, the bow angle, and the draft of the ship.
제 1 항에 있어서,
상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보는 ECMWF로 획득한 바람 및 파도에 관한 정보인 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템.
The method of claim 1,
The reliquefaction system investment cost payback period derivation system, characterized in that the marine environment information according to the operation route of the vessel is information about wind and waves acquired by ECMWF.
제 1 항에 있어서,
상기 연료가스의 가격정보 및 상기 파일럿 연료유의 가격정보는 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보의 출발일과 도착일 사이에 존재하는 소정 날짜를 기준으로 하는 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템.
The method of claim 1,
The price information of the fuel gas and the price information of the pilot fuel oil is based on a predetermined date existing between the departure date and the arrival date of the flight information extracted from the AIS data or the solid line measurement data. Investment cost payback period derivation system.
제 1 항에 있어서,
상기 연료가스의 가격정보 및 상기 파일럿 연료유의 가격정보는 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보의 출발일을 기준으로 한 가격정보와, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보의 도착일을 기준으로 한 가격정보의 평균값인 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템.
The method of claim 1,
The price information of the fuel gas and the price information of the pilot fuel oil are the price information based on the departure date of the flight information extracted from the AIS data or the real line measurement data, and the price information extracted from the AIS data or the real line measurement data. A system for deriving a payback period for investment in a reliquefaction system, characterized in that it is an average value of price information based on the arrival date of flight information.
제 1 항에 있어서,
상기 조종운동방정식은, 상기 선박의 선체, 프로펠러 및 러더에 작용하는 종방향의 동유체력, 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 횡방향의 동유체력, 및 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 요방향의 동유체력을 계산하기 위한 것으로, 상기 선박에 작용하는 각각의 동유체력을 선체, 프로펠러 및 러더 별로 각각 수학모형을 구성하고, 상기 구성된 수학모형에 대해 모형시험 결과 또는 시운전 결과를 통해 검증된 방정식인 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템.
The method of claim 1,
The steering motion equation is a longitudinal dynamic fluid force acting on the hull, propeller and rudder of the ship, a lateral dynamic fluid force acting on the hull and rudder of the ship, and a yaw direction acting on the hull and rudder of the ship In order to calculate the dynamic fluid force of Reliquefaction system investment cost payback period derivation system, characterized in that.
제 6 항에 있어서,
상기 투자비용 회수기간 도출 장치는,
상기 선박의 운항명령속도와, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 추출된 상기 선박의 초기 위치, 초기 선수각 및 초기 흘수를 초기 조건으로 설정하고,
상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 목표점을 설정하며,
상기 초기 조건에서 상기 목표점으로 이동하기 위한 러더각을 계산하고,
상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같은지 여부를 판단하며,
상기 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같으면 상기 조종운동방정식 및 계수정보와, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션하고,
상기 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 다르면 상기 조종운동방정식의 계수를 경험식으로 재추정하여 재추정된 계수정보와 상기 조종운동방정식과, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션하는 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템.
7. The method of claim 6,
The investment cost payback period derivation device,
Setting the operation command speed of the ship, the initial position of the ship extracted from the AIS data or the real ship measurement data, the initial bow angle, and the initial draft as initial conditions,
setting the target point of the ship among the AIS data or the real ship measurement data,
Calculate the rudder angle for moving to the target point in the initial condition,
It is determined whether the current draft of the ship and the initial draft are the same,
If the current draft of the ship and the initial draft are the same as the result of the determination, the operation performance of the ship is simulated using the steering motion equation and coefficient information and the calculated rudder angle,
If the current draft of the ship and the initial draft are different as a result of the determination, the coefficient information of the steering motion equation is re-estimated as an empirical formula, the re-estimated coefficient information, the steering motion equation, and the calculated rudder angle. Reliquefaction system investment cost payback period derivation system, characterized in that it simulates the operation performance of a ship.
제 7 항에 있어서,
상기 투자비용 회수기간 도출 장치는,
상기 계산된 러더각으로 러더의 러더각을 변경하여 상기 목표점으로 이동하는 선박이 받는 종방향 및 횡방향의 힘과, 요모멘트를 토대로 추진엔진의 RPM을 도출하는 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템.
8. The method of claim 7,
The investment cost payback period derivation device,
Reliquefaction system investment cost, characterized in that by changing the rudder angle of the rudder with the calculated rudder angle and deriving the RPM of the propulsion engine based on the longitudinal and lateral forces received by the vessel moving to the target point, and the yaw moment Payback period derivation system.
제 1 항에 있어서,
상기 저장탱크 내에 발생된 BOG를 소각하는 GCU를 더 구비하고,
상기 장치 데이터베이스에는 상기 저장탱크의 BOR 정보가 더 저장되어 있으며,
상기 투자비용 회수기간 도출 장치는,
상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출하고, 상기 BOG의 소각량과 상기 연료가스 가격정보를 통해 상기 선박의 운항명령속도에 따른 추가운항비용을 산출하고, 상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용에 상기 추가운항비용을 합산하여 상기 선박의 운항명령속도에 따른 최종운항비용을 산출하되,
상기 선박의 운항명령속도에 따른 최종운항비용과, 상기 재액화시스템을 구동하여 절감된 비용을 비교하여 투자비용 회수기간을 도출하는 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템.
The method of claim 1,
Further comprising a GCU to incinerate the BOG generated in the storage tank,
BOR information of the storage tank is further stored in the device database,
The investment cost payback period derivation device,
Calculating the amount of incineration of the BOG incinerated through the GCU, calculating the additional operation cost according to the operation command speed of the ship based on the amount of incineration of the BOG and the fuel gas price information, and operating according to the operation command speed of the ship Calculate the final operation cost according to the operation command speed of the ship by adding the additional operation cost to the cost,
The reliquefaction system investment cost payback period derivation system, characterized in that the final operation cost according to the operation command speed of the vessel and the cost saved by driving the reliquefaction system are compared to derive the investment cost payback period.
제 9 항에 있어서,
상기 투자비용 회수기간 도출 장치는,
상기 저장탱크의 상기 BOR 정보를 이용하여, 상기 저장탱크 내에 BOG가 발생하여 상기 저장탱크의 압력이 상승하는 경우 상기 GCU를 통해 상기 BOG를 소각하고, 상기 소각을 통해 상기 저장탱크의 압력이 하강하는 경우 상기 GCU를 가동하지 않는 것을 조건으로 하되, 상기 저장탱크 내의 압력이 소정 범위를 만족하도록 하여 상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출하는 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템.
10. The method of claim 9,
The investment cost payback period derivation device,
Using the BOR information of the storage tank, when BOG is generated in the storage tank and the pressure of the storage tank rises, the BOG is incinerated through the GCU, and the pressure of the storage tank decreases through the incineration In this case, with the condition that the GCU is not operated, the reliquefaction system investment cost payback period derivation system, characterized in that the incineration amount of the BOG incinerated through the GCU is calculated so that the pressure in the storage tank satisfies a predetermined range .
제 9 항에 있어서,
상기 투자비용 회수기간 도출 장치는,
상기 저장탱크의 상기 BOR 정보를 이용하여, 상기 저장탱크 내에 BOG가 발생하여 상기 저장탱크의 압력이 상승하는 경우 상기 GCU를 통해 상기 BOG를 소각하고, 상기 소각을 통해 상기 저장탱크의 압력이 하강하는 경우 상기 GCU를 가동하지 않는 것을 조건으로 하되, 상기 저장탱크 내의 압력이 소정 범위를 만족하도록 하여 상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출하는 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템.
10. The method of claim 9,
The investment cost payback period derivation device,
Using the BOR information of the storage tank, when BOG is generated in the storage tank and the pressure of the storage tank rises, the BOG is incinerated through the GCU, and the pressure of the storage tank decreases through the incineration In this case, with the condition that the GCU is not operated, the reliquefaction system investment cost payback period derivation system, characterized in that the incineration amount of the BOG incinerated through the GCU is calculated so that the pressure in the storage tank satisfies a predetermined range .
제 9 항에 있어서,
상기 저장탱크의 BOR은 0.075%/day 내지 0.150%/day 사이의 값인 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 시스템.
10. The method of claim 9,
The reliquefaction system investment cost payback period derivation system, characterized in that the BOR of the storage tank is a value between 0.075%/day and 0.150%/day.
액화 천연 가스를 저장하는 저장탱크 및 상기 액화 천연 가스를 재액화하는 재액화시스템을 구비하고 상기 액화 천연 가스를 연료가스로 하여 운항 가능한 추진엔진을 포함하는 선박의 운항과정을 시뮬레이션 또는 시운전하여 상기 선박의 실제 운항 성능을 분석하고 이를 통해 상기 선박의 재액화시스템 투자비용 회수기간을 도출하기 위한 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 방법으로서,
상기 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 설정하는 제 1 단계;
AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 운항 성능을 분석하기 위해 운항정보를 추출하고, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보를 획득하며, 상기 선박의 운항명령속도를 입력하는 제 2 단계;
상기 추출된 운항정보, 상기 획득한 해상환경정보, 상기 입력된 운항명령속도와 상기 조종운동방정식을 이용하여 상기 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 상기 추진엔진의 RPM을 도출하는 제 3 단계;
상기 도출된 추진엔진의 RPM으로부터 상기 추진엔진의 출력을 산출하는 제 4 단계;
상기 산출된 추진엔진의 출력과, 상기 추진엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC-P) 정보 및 출력당 파일럿 연료유 소모량(SPOC-P) 정보를 통해 상기 추진엔진의 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량을 산출하는 제 5 단계;
상기 재액화시스템을 구동하기 위한 필요전력정보와, 발전엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC-E) 정보 및 출력당 파일럿 연료유 소모랑(SFOC-E) 정보를 통해 상기 발전엔진의 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량을 산출하는 제 6 단계;
상기 추진엔진의 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량과, 상기 발전엔진의 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량과, 상기 연료가스의 가격정보 및 상기 파일럿 연료유의 가격정보를 통해 상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용을 산출하는 제 7 단계; 및
상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용과 상기 재액화시스템의 투자비용정보를 비교하여 상기 재액화시스템 투자비용 회수기간을 도출하는 제 8 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 방법.
A storage tank for storing liquefied natural gas and a reliquefaction system for re-liquefying the liquefied natural gas are provided, and the operation process of a ship including a propulsion engine operable using the liquefied natural gas as a fuel gas is simulated or tested to simulate or test the operation of the ship. As a method of deriving the payback period for the reliquefaction system investment cost for analyzing the actual operation performance of the ship and deriving the payback period for the investment cost of the reliquefaction system of the vessel through
a first step of setting a steering motion equation capable of simulating the dynamic characteristics of the ship;
Extracts operation information to analyze the operation performance of the vessel from the AIS data or real-line measurement data collected from AIS or a real ship measurement device, acquires marine environment information according to the operation route of the ship, and the operation command speed of the ship A second step of inputting;
a third step of deriving the RPM of the propulsion engine by performing a simulation according to the navigation route of the ship using the extracted navigation information, the acquired marine environment information, the input navigation command speed, and the steering motion equation;
a fourth step of calculating the output of the propulsion engine from the derived RPM of the propulsion engine;
Pilot fuel oil consumption and fuel gas of the propulsion engine through the calculated output of the propulsion engine, fuel gas consumption per output (SGC-P) information and pilot fuel oil consumption per output (SPOC-P) information of the propulsion engine a fifth step of calculating the consumption amount;
Pilot fuel oil of the power generation engine through power required for driving the reliquefaction system, fuel gas consumption per output (SGC-E) information and pilot fuel oil consumption per output (SFOC-E) information of the power generation engine a sixth step of calculating consumption and fuel gas consumption;
Through the pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption of the propulsion engine, the pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption of the power generation engine, the price information of the fuel gas and the price information of the pilot fuel oil, a seventh step of calculating the operating cost according to the following; and
an eighth step of deriving a payback period for the re-liquefaction system investment cost by comparing the operation cost according to the operation command speed of the vessel and the investment cost information of the re-liquefaction system;
A method of deriving a payback period for investment cost of a reliquefaction system comprising a.
제 13 항에 있어서,
상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보는 상기 선박의 위치, 선수각 및 흘수인 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 방법.
14. The method of claim 13,
The method of deriving a payback period of investment cost for a reliquefaction system, characterized in that the operation information extracted from the AIS data or the real ship measurement data is the position, the bow angle, and the draft of the ship.
제 13 항에 있어서,
상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보는 ECMWF로부터 획득한 바람 및 파도에 관한 정보인 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 방법.
14. The method of claim 13,
The method of deriving a payback period of investment cost for a reliquefaction system, characterized in that the marine environment information according to the operation route of the vessel is information about wind and waves obtained from ECMWF.
제 13 항에 있어서,
상기 연료가스의 가격정보 및 상기 파일럿 연료유의 가격정보는 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보의 출발일과 도착일 사이에 존재하는 소정 날짜를 기준으로 하는 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 방법.
14. The method of claim 13,
The price information of the fuel gas and the price information of the pilot fuel oil is based on a predetermined date existing between the departure date and the arrival date of the flight information extracted from the AIS data or the solid line measurement data. Method of deriving the payback period of investment cost.
제 13 항에 있어서,
상기 연료가스의 가격정보 및 상기 파일럿 연료유의 가격정보는 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보의 출발일을 기준으로 한 가격정보와, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보의 도착일을 기준으로 한 가격정보의 평균값인 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 방법.
14. The method of claim 13,
The price information of the fuel gas and the price information of the pilot fuel oil are the price information based on the departure date of the flight information extracted from the AIS data or the real-line measurement data, and the price information extracted from the AIS data or the real-line measurement data. A method of deriving a payback period for investment in a reliquefaction system, characterized in that it is an average value of price information based on the arrival date of flight information.
제 13 항에 있어서,
상기 제 1 단계는,
상기 선박의 선체, 프로펠러 및 러더에 작용하는 종방향의 동유체력, 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 횡방향의 동유체력, 및 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 횡방향의 동유체력, 및 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 요방향의 동유체력을 계산하기 위한 것으로, 상기 선박에 작용하는 각각의 동유체력을 선체, 프로펠러 및 러더 별로 각각 수학모형을 구성하고, 상기 구성된 수학모형에 대해 모형시험 결과 또는 시운전 결과를 통해 검증된 방정식을 설정하는 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 방법.
14. The method of claim 13,
The first step is
a longitudinal dynamic fluid force acting on the hull, propeller and rudder of the vessel, a transverse dynamic fluid force acting on the hull and rudder of the vessel, and a transverse dynamic fluid force acting on the hull and rudder of the vessel, and the To calculate the dynamic fluid force in the yaw direction acting on the hull and rudder of the ship, each dynamic fluid force acting on the ship is constructed with a mathematical model for each hull, propeller and rudder, and a model test is performed on the configured mathematical model A method of deriving a payback period for investment in a reliquefaction system, characterized in that setting an equation verified through the result or test run result.
제 18 항에 있어서,
상기 제 3 단계는,
상기 선박의 운항명령속도와, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 추출된 상기 선박의 초기 위치, 초기 선수각 및 초기 흘수를 초기 조건으로 설정하는 제 3-1 단계;
상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 목표점을 설정하는 제 3-2 단계;
상기 초기 조건에서 상기 목표점으로 이동하기 위한 러더각을 계산하는 제 3-3 단계; 및
상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같은지 여부를 판단하는 3-4 단계;
를 포함하고,
상기 3-4 단계의 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같으면 상기 조종운동방정식 및 계수정보와, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션하고,
상기 3-4 단계의 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 다르면 상기 조종운동방정식의 계수를 경험식으로 재추정하여 재추정된 계수정보와 상기 조종운동방정식과, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션하는 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 방법.
19. The method of claim 18,
The third step is
a 3-1 step of setting the operation command speed of the ship, the initial position of the ship extracted from the AIS data or the real ship measurement data, an initial bow angle, and an initial draft as initial conditions;
a 3-2 step of setting a target point of the ship among the AIS data or the real ship measurement data;
a 3-3 step of calculating a rudder angle for moving from the initial condition to the target point; and
3-4 steps of determining whether the current draft of the vessel and the initial draft are the same;
including,
If the current draft of the ship and the initial draft are the same as a result of the judgment in steps 3-4, the navigation performance of the ship is simulated using the steering motion equation and coefficient information and the calculated rudder angle,
If the current draft of the ship and the initial draft are different as a result of the judgment in steps 3-4, the coefficient information of the steering motion equation is re-estimated by empirical expression, the re-estimated coefficient information, the steering motion equation, and the calculated rudder A method of deriving a payback period for investment in a reliquefaction system, characterized in that the operation performance of the vessel is simulated using the angle.
제 19 항에 있어서,
상기 계산된 러더각으로 러더의 러더각을 변경하여 상기 목표점으로 이동하는 선박이 받는 종방향 및 횡방향의 힘과, 요모멘트를 토대로 상기 추진엔진의 RPM을 도출하는 제 3-5 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 방법.
20. The method of claim 19,
Step 3-5 of deriving the RPM of the propulsion engine based on the longitudinal and lateral forces and yaw moment received by the ship moving to the target point by changing the rudder angle of the rudder with the calculated rudder angle. A method of deriving a payback period for the reliquefaction system investment cost, characterized in that
제 13 항에 있어서,
상기 저장탱크 내에 발생된 BOG를 소각하는 GCU를 더 구비하고,
상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출하는 단계를 더 포함하며,
상기 제 7 단계는,
상기 산출된 BOG의 소각량과 상기 연료가스 가격정보를 통해 상기 선박의 운항명령속도에 따른 추가운항비용을 산출하고, 상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용에 상기 추가운항비용을 합산하여 상기 선박의 운항명령속도에 따른 최종운항비용을 산출하며,
상기 제 8 단계는,
상기 선박의 운항명령속도에 따른 최종운항비용과, 상기 재액화시스템을 구동하여 절감된 비용을 비교하여 투자비용 회수기간을 도출하는 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 방법.
14. The method of claim 13,
Further comprising a GCU to incinerate the BOG generated in the storage tank,
Further comprising the step of calculating the amount of incineration of the BOG incinerated through the GCU,
The seventh step is
The additional operation cost according to the operation command speed of the ship is calculated based on the calculated amount of BOG incineration and the fuel gas price information, and the additional operation cost is added to the operation cost according to the operation command speed of the ship. Calculate the final flight cost according to the operation command speed,
The eighth step is
A method of deriving a payback period for an investment cost for a reliquefaction system, characterized in that the final operation cost according to the operation command speed of the vessel and the cost saved by driving the reliquefaction system are compared to derive an investment cost payback period.
제 21 항에 있어서,
상기 BOG의 소각량을 산출하는 단계는,
상기 저장탱크의 BOR 정보를 이용하여, 상기 저장탱크 내에 BOG가 발생하여 상기 저장탱크의 압력이 상승하는 경우 상기 GCU를 통해 상기 BOG를 소각하고, 상기 소각을 통해 상기 저장탱크의 압력이 하강하는 경우 상기 GCU를 가동하지 않는 것을 조건으로 하되 상기 저장탱크 내의 압력이 소정 범위를 만족하도록 하여 상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출하는 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 방법.
22. The method of claim 21,
Calculating the amount of incineration of the BOG comprises:
Using the BOR information of the storage tank, when BOG is generated in the storage tank and the pressure of the storage tank rises, the BOG is incinerated through the GCU, and the pressure of the storage tank decreases through the incineration A method of deriving a payback period for investment cost of a reliquefaction system, characterized in that the amount of incineration of the BOG incinerated through the GCU is calculated under the condition that the GCU is not operated, but the pressure in the storage tank satisfies a predetermined range.
제 22 항에 있어서,
상기 BOG의 소각량을 산출하는 단계는,
상기 저장탱크의 최대 허용압력의 80%를 초과하는 경우 상기 GCU를 통해 상기 BOG를 소각하고, 상기 소각을 통해 상기 저장탱크의 최대 허용압력의 20% 미만이 되는 경우 상기 GCU를 가동하지 않는 것을 조건으로 하여 상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출하는 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 방법.
23. The method of claim 22,
Calculating the amount of incineration of the BOG comprises:
Conditions in which the BOG is incinerated through the GCU when it exceeds 80% of the maximum allowable pressure of the storage tank, and the GCU is not operated when it is less than 20% of the maximum allowable pressure of the storage tank through the incineration A method of deriving a payback period for investment in reliquefaction system, characterized in that calculating the amount of incineration of the BOG incinerated through the GCU.
제 21 항에 있어서,
상기 저장탱크의 BOR은 0.075%/day 내지 0.150%/day 사이의 값인 것을 특징으로 하는 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 방법.
22. The method of claim 21,
The BOR of the storage tank is a method of deriving a payback period for the investment cost of the reliquefaction system, characterized in that the value is between 0.075%/day and 0.150%/day.
제 13 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 재액화시스템 투자비용 회수기간 도출 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.The computer program for executing the method of deriving the payback period of the reliquefaction system investment cost according to any one of claims 13 to 24 on a computer is recorded, a computer readable recording medium.
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