KR20210149920A - 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

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조성호
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심재용
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현대중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것으로서, 선체에 마련되며 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스를 펌핑하여 상기 선체의 수요처로 공급하는 펌프&기화기 유닛; 상기 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 압축하여 상기 수요처로 공급하는 증발가스 압축기 유닛; 및 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스 또는 증발가스를 가열, 필터링하는 처리유닛을 포함하며, 상기 처리유닛은, 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스를 강제기화하여 상기 수요처로 공급하는 강제기화기; 상기 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 예열하여 상기 증발가스 압축기 유닛으로 전달하는 프리히터; 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스를 필터링하여 상기 강제기화기로 전달하는 필터; 및 상기 수요처의 증발가스 흐름을 조절하는 마스터밸브와 상기 강제기화기 및 상기 프리히터의 열매 흐름을 조절하는 열매밸브를 포함한 밸브부를 갖고, 상기 처리유닛은, 상기 강제기화기 및 상기 프리히터가 일측에 치우친 스키드로 마련되며, 상기 선체에 마련된 연료 공급룸 내에서 일측에 상기 강제기화기 및 상기 프리히터의 유지보수 공간이 형성되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박{Gas treatment system and ship having the same}
본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
선박은 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 몇천 개 이상의 컨테이너 등을 싣고 대양을 항해하는 운송수단으로서, 강철로 이루어져 있고 부력에 의해 수선면에 부유한 상태에서 프로펠러의 회전을 통해 발생되는 추력을 통해 이동한다.
이러한 선박은 엔진이나 가스 터빈 등을 구동함으로써 추력을 발생시키는데, 이때 엔진은 가솔린 또는 디젤 등의 오일 연료를 사용하여 피스톤을 움직여서 피스톤의 왕복운동에 의해 크랭크 축이 회전되도록 하고, 크랭크 축에 연결된 샤프트가 회전되어 프로펠러가 구동되도록 하며, 반면 가스 터빈은 압축 공기와 함께 연료를 연소시키고, 연소 공기의 온도/압력을 통해 터빈 날개를 회전시킴으로써 발전하여 프로펠러에 동력을 전달하는 방식을 사용한다.
그러나 최근에는, 액화가스의 일종인 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)를 운반하는 LNG 운반선에서 LNG를 연료로 사용하여 엔진이나 터빈 등의 수요처를 구동하는 LNG 연료공급 방식이 사용되고 있으며, LNG는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부하기 때문에, 수요처의 연료로 LNG를 사용하는 방식은 LNG 운반선 외의 다른 선박에도 적용되고 있다.
그러나 아직까지는 디젤과 같은 오일 연료를 이용하는 종래의 경우와 대비할 때, 가스 연료인 LNG를 이용하는 경우에서 해결해야 하는 문제들이 다수 존재하는 상황이어서, 청정연료인 LNG를 이용하여 선박 내의 수요처에 공급하는 기술에 대해 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 액화가스를 선박 연료로 공급하기 위한 구성들의 배치를 최적화하여 공간 효율성을 증대시키는 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 가스 처리 시스템은, 선체에 마련되며 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스를 펌핑하여 상기 선체의 수요처로 공급하는 펌프&기화기 유닛; 상기 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 압축하여 상기 수요처로 공급하는 증발가스 압축기 유닛; 및 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스 또는 증발가스를 가열, 필터링하는 처리유닛을 포함하며, 상기 처리유닛은, 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스를 강제기화하여 상기 수요처로 공급하는 강제기화기; 상기 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 예열하여 상기 증발가스 압축기 유닛으로 전달하는 프리히터; 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스를 필터링하여 상기 강제기화기로 전달하는 필터; 및 상기 수요처의 증발가스 흐름을 조절하는 마스터밸브와 상기 강제기화기 및 상기 프리히터의 열매 흐름을 조절하는 열매밸브를 포함한 밸브부를 갖고, 상기 처리유닛은, 상기 강제기화기 및 상기 프리히터가 일측에 치우친 스키드로 마련되며, 상기 선체에 마련된 연료 공급룸 내에서 일측에 상기 강제기화기 및 상기 프리히터의 유지보수 공간이 형성되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 강제기화기 및 상기 프리히터는, 쉘에서 튜브가 인출되는 쉘&튜브 타입으로 마련되고, 상기 처리유닛은, 상기 강제기화기 및 상기 프리히터가 동일한 방향으로 튜브가 인출되도록 나란히 놓인 스키드로 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 처리유닛은, 상기 연료 공급룸 내에서 상기 선체의 길이방향을 따라 일측에 상기 강제기화기 및 상기 프리히터의 튜브 인출공간이 형성되도록 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 펌프&기화기 유닛, 상기 증발가스 압축기 유닛 및 상기 처리유닛은, 각각 별도의 스키드로 마련되어 상기 연료 공급룸 내에서 상기 선체의 폭방향을 따라 나란히 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 처리유닛은, 상기 선체의 폭방향을 따라 상기 연료 공급룸 내에서 상기 펌프&기화기 유닛과 상기 압축유닛 사이에 상기 유지보수 공간이 형성되도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 선박은, 상기 가스 처리 시스템을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 액화가스를 선박 연료로 공급하기 위한 구성들을 스키드 형태로 최적 배치함으로써, 공간 활용성을 높이고 작업 효율성을 혁신적으로 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 측면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 처리유닛의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 처리유닛의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 처리유닛의 사시도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 참고로 본 명세서에서 액화가스는 LNG일 수 있지만 이로 한정하는 것은 아니며, 비등점이 상온보다 낮아 저장을 위해 강제로 액화되며 발열량을 갖는 모든 물질을 포괄할 수 있다.
또한 본 명세서에서 액화가스/증발가스는 탱크 내부에서의 상태를 기준으로 구분되는 것이고, 명칭으로 인하여 액상 또는 기상으로 반드시 한정되는 것은 아님을 알려둔다. 또한 이하에서 액화가스/증발가스는 명칭으로 인해 구분되지 않고 서로 뒤바꾸어 해석될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 측면도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 평면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 처리유닛의 정면도이다.
또한 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 처리유닛의 평면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 처리유닛의 사시도이며, 도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1)은 이하 후술하는 가스 처리 시스템(10)을 구비하는 상선일 수 있다. 본 명세서에서 선박(1)이라 함은 화물 또는 사람을 출발지에서 도착지까지 실어 나르는 상선을 의미할 수 있고, 액화가스를 이용하여 추진하는 선박(1)일 수 있다.
물론 상선 외에도 본 발명의 선박(1)은 해상 일정 지점에 부유하여 작업하되 자항 추진이 가능한 해양구조물 등을 포괄하는 개념으로 해석될 수 있음을 알려둔다.
선박(1)에는 액화가스 저장탱크(11)가 선내 또는 선외의 적절한 위치에 탑재될 수 있으며, 이때 액화가스 저장탱크(11) 내의 액화가스/증발가스는 선체에 마련된 수요처(D)로 전달될 수 있다.
수요처(D)는 선체를 추진시키는 추진엔진이거나, 선체 내 전력부하를 감당하기 위한 발전엔진 등을 의미할 수 있다. 이하에서 메인으로 사용되는 메인 수요처(D)는 추진엔진/추진용 터빈 등이고, 보조로 사용되는 보조 수요처(D)는 발전엔진, 보일러, GCU 등을 의미할 수 있다. 즉 메인 수요처(D)와 보조 수요처(D)는 액화가스/증발가스를 연소하는 기관일 수 있다.
액화가스 등이 액화가스 저장탱크(11)에 저장된 상태와, 수요처(D)에서 요구하는 상태는 압력과 온도가 상이하다. 따라서 수요처(D)의 가동을 위해 액화가스의 온도 및 압력을 적절히 변경해야 하는데, 이를 위한 구성들은 연료 공급룸(20)에 배치될 수 있다.
연료 공급룸(20)은 선체 내에 일정 공간을 점유하도록 마련될 수 있으며, 선체 내부 또는 선외에 마련될 수 있다. 도 1을 참조할 때 본 발명의 선박(1)은 일례로 컨테이너선일 수 있고, 연료 공급룸(20)은 갑판 상에서 선실 하부에 구비될 수 있다.
이러한 연료 공급룸(20)은 후술할 가스 처리 시스템(10)의 적어도 일부 구성을 포함하도록 마련될 수 있으며, 액화가스를 처리하는 위험 공간으로서 안전을 위해 벤틸레이션 등이 이루어질 수 있다.
연료 공급룸(20) 내에는, 가스 처리 시스템(10)의 펌프&기화기 유닛(12), 증발가스 압축기 유닛(13), 처리유닛(14)이 각각 독립된 스키드 형태로 탑재될 수 있고, 내외를 연통시키는 출입부(22)가 일측에 구비되며, 내부에 유지보수 공간(21)과 사용자 진입 공간(23)이 마련될 수 있는데, 이에 대해서는 후술한다. 참고로 본 명세서에서 유닛은 모듈 등으로 대체될 수 있다.
본 발명의 가스 처리 시스템(10)을 탑재하게 되면, 연료 공급룸(20)은 선체의 폭 방향으로 선체의 폭보다 작은 폭을 가질 수 있다. 이때 연료 공급룸(20)에서 좌현 또는 우현 중 일측에는 각종 의장 설비가 수용되는 머시너리 룸이 마련된다.
머시너리 룸은 연료 공급룸(20) 대비 선체의 길이 방향을 따라 전후 길이가 작게 마련될 수 있다. 이때 머시너리 룸에 의해 가려지지 않는 연료 공급룸(20)의 일측벽에는, 문 등의 출입부(22)가 형성될 수 있다.
연료 공급룸(20)의 타측에는 증발가스를 고압 압축해 메인 수요처(D)로 공급하기 위한 고압 압축기 유닛(15)의 탑재 공간이 형성될 수 있다.
메인 수요처(D)는 액화가스를 소비하는 엔진으로서, ME-GI, X-DF 등일 수 있다. 이때 ME-GI를 사용할 경우 증발가스를 고압 압축하는 구성이 필요하므로 고압 압축기 유닛(15)이 선체에 탑재될 수 있다.
반면 ME-GI 대비 요구압력이 저압인 X-DF를 사용할 경우 증발가스를 고압으로 압축하는 고압 압축기 유닛(15)이 탑재될 필요가 없으므로, 연료 공급룸(20)의 타측 공간은 다른 설비의 배치를 위해 활용되거나, ME-GI로의 교체 시 고압 압축기 유닛(15)의 탑재를 위해 준비된 공간으로 마련될 수도 있다.
본 발명의 선박(1)은, 선체에 연료 공급룸(20) 외에 벙커링 스테이션(30)을 더 포함할 수 있다. 벙커링 스테이션(30)은 선체에 마련된 액화가스 저장탱크(11)로 액화가스를 충전하기 위해 사용될 수 있다.
벙커링 스테이션(30)은 외부의 주유원과 로딩암(도시하지 않음) 등의 구성을 통해 연결되어 주유원으로부터 액화가스를 공급받아 액화가스 저장탱크(11)로 전달한다.
벙커링 스테이션(30)은 연료 공급룸(20)의 후방에서 양측에 마련될 수 있는데, 주유원과의 연결을 위해 선측에 배치됨에 따라, 선체의 길이 방향을 따라 연료 공급룸(20)과 적어도 부분적으로 어긋나게 배치될 수 있다. 즉 벙커링 스테이션(30)은 연료 공급룸(20)이 아닌 고압 압축기 유닛(15)과 전후 나란하게 배치될 수 있다.
도 2 내지 도 8 등을 다시 참고할 때, 가스 처리 시스템(10)은 액화가스 저장탱크(11), 펌프&기화기 유닛(12), 증발가스 압축기 유닛(13), 처리유닛(14), 고압 압축기 유닛(15)을 포함한다.
액화가스 저장탱크(11)는, 선체에 마련되며 액화가스를 저장한다. 액화가스 저장탱크(11)는 멤브레인형 또는 독립형으로 마련되며, 독립형의 경우 Type B, Type C 등으로 구비될 수 있다.
액화가스 저장탱크(11)는 타입 또는 내압 등이 제한되지 않으며, 추진 또는 발전을 위한 연료인 액화가스를 저장할 수 있다면 제한되지 않는 다양한 형태로 마련될 수 있다.
액화가스 저장탱크(11) 내에 저장된 액화가스는 외부 열침투로 인해 자연 증발하게 되며, 이때 액화가스는 증발가스로 변화한다. 증발가스 역시 액화가스와 마찬가지로 수요처(D)의 연료로 사용될 수 있다.
이를 위해 액화가스 저장탱크(11)에서 수요처(D)로는 액화가스 공급라인(L10)과 증발가스 공급라인(L20)이 마련될 수 있다. 액화가스 공급라인(L10)은 액화가스를 메인 수요처(D) 또는 보조 수요처(D)로 전달할 수 있으며, 액화가스 공급라인(L10) 상에는 펌프&기화기 유닛(12) 및 처리유닛(14)의 강제기화기(141) 등이 마련될 수 있다.
구체적으로, 액화가스 공급라인(L10)에서 액화가스를 메인 수요처(D)로 공급하는 부분에는 펌프&기화기 유닛(12)이 구비될 수 있으며, 액화가스 공급라인(L10)에서 액화가스를 보조 수요처(D)로 공급하는 부분에는 강제기화기(141) 등이 구비될 수 있다.
즉 액화가스 공급라인(L10)은 액화가스 저장탱크(11)의 하류에서 분기되어, 일측은 펌프&기화기 유닛(12)을 거쳐 메인 수요처(D)로 연결되며, 타측은 강제기화기(141)를 거쳐 증발가스 공급라인(L20)에 연결될 수 있다. 또는 액화가스 공급라인(L10)은 메인 수요처(D)용/보조 수요처(D)용이 각각 액화가스 저장탱크(11)에 별도로 마련되어 있을 수도 있다.
증발가스 공급라인(L20)은 액화가스 저장탱크(11)에서 발생한 증발가스를 메인 수요처(D) 또는 보조 수요처(D)로 전달할 수 있으며, 증발가스 공급라인(L20) 상에는 증발가스 압축기 유닛(13) 또는 고압 압축기 유닛(15)이 마련될 수 있다.
증발가스 압축기 유닛(13) 및 고압 압축기 유닛(15)은, 앞서 설명한 액화가스 공급라인(L10)에서의 내용과 마찬가지로, 서로 구분되는 증발가스 공급라인(L20) 상에 각각 구비될 수 있다. 즉 증발가스 공급라인(L20)이 메인 수요처(D)와 보조 수요처(D)로 분기 연결되고, 메인 수요처(D) 상류에는 고압 압축기 유닛(15), 보조 수요처(D) 상류에는 증발가스 압축기 유닛(13)이 마련될 수 있다.
고압 압축기 유닛(15)을 경유하는 증발가스 공급라인(L20)은, 메인 수요처(D)의 상류에서 펌프&기화기 유닛(12)을 경유하는 액화가스 공급라인(L10)과 합류될 수 있다. 이때 고압 압축기 유닛(15)의 하류 및 펌프&기화기 유닛(12)의 하류에서 증발가스 공급라인(L20)과 액화가스 공급라인(L10)이 서로 합류될 수 있다.
또한 앞서 언급한 바와 같이 고압 압축기 유닛(15)은 생략될 수 있으므로, 증발가스 공급라인(L20)은 액화가스 저장탱크(11)에서 메인 수요처(D)로는 연결되지 않고 보조 수요처(D)로만 연결될 수 있다.
증발가스 공급라인(L20)에서 증발가스 압축기 유닛(13)의 상류에는, 강제기화기(141)를 경유한 액화가스 공급라인(L10)이 합류될 수 있다. 따라서 강제기화된 액화가스가 증발가스 압축기 유닛(13)으로 유입될 수 있으며, 이는 액화가스 저장탱크(11)에서 발생한 증발가스의 양이 부족할 때 이루어질 수 있다.
펌프&기화기 유닛(12)은, 액화가스 저장탱크(11)의 액화가스를 펌핑하여 선체의 수요처(D)로 공급한다. 펌프&기화기 유닛(12)(PVU)은 액화가스를 수요처(D) 요구압력에 맞추는 (고압)펌프와 액화가스를 수요처(D) 요구온도에 맞추는 기화기(열교환기) 등이 일체로 구성된 유닛으로서, 하나의 스키드를 이루도록 마련된다.
펌프&기화기 유닛(12)은 스키드 형태로 구비되어, 연료 공급룸(20) 내에 탑재될 수 있다. 이때 펌프&기화기 유닛(12)은 후술할 처리유닛(14)의 일측에 배치될 수 있으며, 펌프&기화기 유닛(12)은 연료 공급룸(20)에 마련된 출입부(22) 측에 구비될 수 있다. 즉 펌프&기화기 유닛(12)은 선체의 폭방향을 따라 연료 공급룸(20)의 출입부(22)와 처리유닛(14) 사이에 배치될 수 있다.
다만 펌프&기화기 유닛(12)은 출입부(22)를 통해 진입한 사용자가 처리유닛(14)에 용이하게 접근할 수 있도록 하기 위해, 연료 공급룸(20) 내에 사용자 진입 공간(23)이 형성되도록 배치될 수 있다. 즉 펌프&기화기 유닛(12)은 연료 공급룸(20)의 횡벽 대비 내측으로 이격되어 배치됨으로써, 펌프&기화기 유닛(12)의 전후 방향 일측에는 사용자 진입 공간(23)이 구비될 수 있다.
증발가스 압축기 유닛(13)은, 액화가스 저장탱크(11)에서 발생하는 증발가스를 압축하여 수요처(D)로 공급한다. 증발가스 압축기 유닛(13)은 증발가스를 저압 압축하여 보조 수요처(D) 등으로 공급할 수 있다.
증발가스 압축기 유닛(13)은 펌프&기화기 유닛(12)과 마찬가지로 스키드 형태로 마련될 수 있으며, 후술할 처리유닛(14)을 기준으로 펌프&기화기 유닛(12)의 반대편에 배치될 수 있다. 즉 도면을 기준으로 처리유닛(14)에서 우현에 펌프&기화기 유닛(12), 좌현에 증발가스 압축기 유닛(13)이 구비될 수 있다. 물론 처리유닛(14)을 기준으로 한 펌프&기화기 유닛(12)과 증발가스 압축기 유닛(13)의 좌우 배치는 얼마든지 변경될 수 있다.
증발가스 압축기 유닛(13)은 처리유닛(14)의 강제기화기(141)로부터 기화된 액화가스가 합류될 수 있다. 또한 증발가스 압축기 유닛(13)은 처리유닛(14)의 프리히터(142)로부터 가열된 증발가스가 공급될 수 있다.
따라서 증발가스 압축기 유닛(13)은, 액화가스 저장탱크(11)와 수요처(D) 사이의 흐름 상에서 처리유닛(14)의 하류에 마련될 수 있으며, 강제기화 액화가스 또는 가열된 증발가스를 처리유닛(14)으로부터 전달받아 압축한 뒤 보조 수요처(D)로 공급할 수 있다.
처리유닛(14)은, 액화가스 저장탱크(11)의 액화가스 또는 증발가스를 가열, 필터(143)링한다. 구체적으로 처리유닛(14)은, 액화가스를 필터(143)링, 강제기화하여 증발가스 압축기 유닛(13)으로 전달하거나, 증발가스를 가열하여 증발가스 압축기 유닛(13)으로 공급할 수 있다.
즉 액화가스 저장탱크(11)의 액화가스는 처리유닛(14), 증발가스 압축기 유닛(13)을 거쳐 (메인 수요처(D) 대비 요구압력이 낮은) 보조 수요처(D)로 공급되거나, 또는 펌프&기화기 유닛(12)을 거쳐 메인 수요처(D)로 공급될 수 있으며, 액화가스 저장탱크(11)의 증발가스는 처리유닛(14)과 증발가스 압축기 유닛(13)을 거쳐 보조 수요처(D)로 공급될 수 있다.
처리유닛(14)은, 펌프&기화기 유닛(12) 등과 마찬가지로 스키드로 마련된다. 즉 펌프&기화기 유닛(12), 압축유닛, 처리유닛(14)은 각각 별도의 스키드로 마련되어, 선체에 마련된 연료공급룸 내에 배치될 수 있다.
이때 처리유닛(14)과 펌프&기화기 유닛(12) 사이, 처리유닛(14)과 증발가스 압축기 유닛(13) 사이에는, 사용자의 이동 및 유지보수를 위하여 이격 공간이 형성될 수 있다.
또한 펌프&기화기 유닛(12), 증발가스 압축기 유닛(13), 처리유닛(14)은, 전후 폭이 동일한 스키드로 마련되어 선체의 폭방향을 따라 나란히 배치될 수 있다. 따라서 위 3개의 스키드는 전후 방향으로 돌출부 없이 배치되어 사용자의 작업 안전성을 확보할 수 있으며, 또한 위 구성들은 전후 연료 공급룸(20)의 횡벽과 전후 방향으로 이격됨으로써 사용자의 작업 공간을 확보할 수 있다.
처리유닛(14)은 강제기화기(141), 프리히터(142), 필터(143), 밸브부를 포함한다. 강제기화기(141)는 액화가스 저장탱크(11)의 액화가스를 열매로 강제기화하여 수요처(D)로 공급한다. 이때 열매는 글리콜워터, 해수, 스팀 등일 수 있고 열매 공급라인(L30)을 통해 전달되며, 다만 조성이 제한되지 않는다.
강제기화기(141)에서 기화된 액화가스는 증발가스 압축기 유닛(13)으로 전달되어, 증발가스와 함께 압축된 후 보조 수요처(D)로 공급될 수 있다. 처리유닛(14)의 강제기화기(141)는 액화가스 저장탱크(11)에서 발생한 증발가스의 양이 보조 수요처(D)의 요구량보다 적을 때, 액화가스를 보충하기 위해 사용될 수 있다.
강제기화기(141)가 경유하는 액화가스 공급라인(L10)은, 도 7 등을 참고할 때 적어도 부분적으로 강제기화기(141)를 우회하도록 마련될 수 있다. 이는 강제기화 후 증발가스 압축기 유닛(13)으로 공급되는 액화가스의 온도 조절을 위한 것이다.
프리히터(142)는, 액화가스 저장탱크(11)에서 발생하는 증발가스를 예열하여 증발가스 압축기 유닛(13)으로 전달한다. 프리히터(142)는 강제기화기(141)와 유사하게 스팀 등의 열매를 사용하여 증발가스의 가열을 구현할 수 있고, 프리히터(142)와 강제기화기(141)는 별도의 열매 공급라인(L30)이 마련되거나, 또는 통합된 열매 공급라인(L30)이 구비되어 동일한 열매를 공유할 수도 있다.
특히 본 실시예는, 열교환하는 구성인 강제기화기(141), 프리히터(142)를 하나의 스키드로 통합 구성함으로써, 외부로부터 열매를 각각 강제기화기(141)와 프리히터(142)에 분배하는 열매 공급라인(L30)의 전체 길이 등을 대폭 단축할 수 있음은 물론이고, 열매 공급라인(L30)의 분기 형상 등을 단순화할 수 있게 된다.
프리히터(142)는 증발가스 압축기 유닛(13)의 제원을 낮출 수 있다. 즉 프리히터(142)를 거친 증발가스는 증발가스 압축기 유닛(13)으로의 유입 온도가 높아지게 되므로, 증발가스 압축기 유닛(13)은 극저온용이 아닌 상온용 등을 사용할 수 있게 된다.
강제기화기(141)와 프리히터(142)는, 쉘에서 튜브가 인출되는 쉘&튜브 타입으로 마련될 수 있다. 튜브가 쉘에서 인출되는 경우는 유지보수를 위한 경우일 수 있으며, 이때 튜브의 인출을 위한 공간 확보가 필요하다.
따라서 본 실시예는, 연료 공급룸(20) 내에서 처리유닛(14)의 일측에 유지보수 공간(21)이 형성되도록 할 수 있다. 이를 위해 처리유닛(14)은 도 3, 5에서와 같이 강제기화기(141) 및 프리히터(142)가 일측에 치우친 스키드로 마련될 수 있다. 즉 처리유닛(14)은, 쉘&튜브 타입인 강제기화기(141) 및 프리히터(142)가 동일한 방향으로 튜브가 인출되도록 나란히 놓인 스키드로 마련될 수 있다.
또한 처리유닛(14)은, 연료 공급룸(20) 내에서 일측에 강제기화기(141) 및 프리히터(142)의 유지보수 공간(21)이 형성되도록 배치될 수 있다. 앞서 설명한 것처럼 펌프&기화기 유닛(12)과 증발가스 압축기 유닛(13) 및 처리유닛(14)은 각각 별도의 스키드로 마련되면서 연료 공급룸(20) 내에서 선체의 폭방향을 따라 나란히 배치될 수 있는데, 처리유닛(14)은 선체의 폭방향을 따라 연료 공급룸(20) 내에서 펌프&기화기 유닛(12)과 압축유닛 사이에 유지보수 공간(21)이 형성되도록, 연료 공급룸(20)의 횡벽으로부터 내측으로 이격되어 있을 수 있다.
따라서 연료 공급룸(20)의 횡벽과 처리유닛(14) 사이의 빈 공간은, 강제기화기(141) 및 프리히터(142)의 튜브를 인출해 관리할 수 있는 유지보수 공간(21)으로 할당될 수 있다.
필터(143)는, 액화가스 저장탱크(11)의 액화가스를 필터(143)링하여 강제기화기(141)로 전달한다. 필터(143)는 강제기화기(141)를 경유하는 액화가스 공급라인(L10)에서 강제기화기(141)의 상류에 배치될 수 있다.
필터(143)는 강제기화기(141)로 유입되는 액화가스에 포함된 각종 이물질을 걸러낼 수 있다. 이때 이물질은 수요처(D)에 유입되는 것이 바람직하지 않은 모든 물질들을 포괄할 수 있다.
필터(143)는 복수로 마련되며, 액화가스 공급라인(L10) 상에서 병렬로 구비될 수 있다. 이때 필터(143)는 상호 백업 가능하게 마련될 수 있다.
이상과 같이 설명한 강제기화기(141)와 프리히터(142), 필터(143)는, 처리유닛(14)에서 하나의 층 상에 배치되도록 구비될 수 있다. 처리유닛(14)은 도 6 등에서와 같이 골조 구조를 구비할 수 있는데, 이때 1층에 강제기화기(141), 프리히터(142) 및 필터(143)가 배치될 수 있다.
구체적으로 강제기화기(141)와 프리히터(142)는 연료 공급룸(20) 내에 마련되는 유지보수 공간(21)으로 튜브가 인출되기 위해 동일 방향으로 평행하게 배치됨은 앞서 설명한 바와 같으며, 필터(143)는 강제기화기(141) 또는 프리히터(142)에서 유지보수 공간(21)의 반대편인 일측에 배치될 수 있다.
처리유닛(14)의 골조 구조는 다층 구조를 이룰 수 있으며, 2층에는 밸브부가 구비될 수 있다. 밸브부는 수요처(D)의 증발가스 흐름을 조절하는 마스터밸브(144)와 강제기화기(141) 및 프리히터(142)의 열매 흐름을 조절하는 열매밸브(145)를 포함한다.
밸브부는 강제기화기(141)/프리히터(142)/필터(143)가 처리유닛(14)의 골조 구조에서 1층에 배치된 것과 달리, 2층에 배치될 수 있다. 이를 통해 본 실시예는, 밸브부가 열매의 유동으로 인해 진동이 발생하는 강제기화기(141) 및 프리히터(142)로부터 상방으로 이격 배치됨으로써, 진동으로 인한 충격에서 보호될 수 있다.
즉 본 실시예는, 밸브부가 강제기화기(141) 등 히팅을 위한 구성의 상방에 놓이도록 함으로써, 밸브류를 히팅장비 근처에 배치하여야 하는 규정(IGF Code Requirement)을 충족하면서도 진동으로부터 이격시킬 수 있다.
즉 처리유닛(14)은, 강제기화기(141), 프리히터(142) 및 필터(143)가 1층에 배치되고, 밸브부가 2층에 배치되는 다층 구조의 스키드로 마련될 수 있다. 이때 처리유닛(14)은 사용자의 층간 이동을 위한 승강물(146)이 마련되며, 승강물(146)은 사다리 등일 수 있다.
승강물(146)은 1층 부분에서 강제기화기(141)와 프리히터(142) 사이에 배치될 수 있고, 연료 공급룸(20)의 유지보수 공간(21)을 향해 노출되는 위치에 구비된다. 따라서 승강물(146)은 연료 공급룸(20)에 진입한 사용자가 쉽고 빠르게 접근하도록 할 수 있다.
처리유닛(14)은 다층 구조의 스키드에서 사용자의 층간 이동을 위한 승강물(146)을 일측에 마련하면서, 선체에 마련되고 출입부(22)를 갖는 연료 공급룸(20) 내에서, 승강물(146)과 출입부(22) 사이가 열린 형태가 되도록 배치된다.
여기서 열린 형태라 함은, 시야는 물론이고 사용자의 이동에도 장애가 없는 형태를 의미한다. 즉 사용자가 출입부(22)에서 승강부를 향해 이동할 때 장애물을 피하는 우회 이동을 할 필요가 없게 된다.
이때 처리유닛(14)의 승강물(146)은, 출입부(22)를 향해 노출되도록 배치될 수 있다. 다만 승강물(146)은 도면에서 전방을 향해 배치될 수 있고, 출입부(22)는 연료 공급룸(20)의 좌현 종벽에 마련될 수 있으므로, 출입부(22)로 진입한 사용자는 사선 또는 1회 절곡된 ㄴ자 형태의 경로를 따라 신속히 이동해 승강물(146)에 바로 접근할 수 있다.
이때 선체의 폭방향을 따라 처리유닛(14)과 출입부(22) 사이에는 펌프&기화기 유닛(12)이 배치될 수 있지만, 펌프&기화기 유닛(12)은 출입부(22)에서 승강물(146)을 향하는 방향으로 사용자 진입 공간(23)이 형성되도록, 연료 공급룸(20)의 횡벽으로부터 내측으로 이격 배치될 수 있다.
따라서 본 실시예는, 사용자가 출입부(22)를 통해 연료 공급룸(20) 내로 진입한 뒤, 밸브부의 유지보수를 위해 처리유닛(14)의 2층 부분으로 접근하고자 할 때, 출입부(22)와 승강물(146) 사이에서 빠르고 장애/우회 없는 이동 경로를 보장함에 따라, 유지보수의 편의성을 대폭 개선할 수 있다.
고압 압축기 유닛(15)은, 선체에서 연료 공급룸(20)의 일측에 마련되며, 액화가스 저장탱크(11)에서 발생하는 증발가스를 고압으로 압축하여 메인 수요처(D)로 공급한다. 고압 압축기 유닛(15)은 메인 수요처(D)의 종류에 따라 설치 또는 생략될 수 있다.
고압 압축기 유닛(15)은 펌프&기화기 유닛(12) 등과 마찬가지로 스키드 형태로 마련될 수 있다. 본 실시예는 처리유닛(14)의 구조를 개선함에 따라 연료 공급룸(20)의 폭을 줄이게 됨으로써, 연료 공급룸(20) 일측에 고압 압축기 유닛(15)의 배치 공간을 충분히 확보 가능하다.
또한 고압 압축기 유닛(15)이 배치될 수 있는 공간에는, 선체 내에서 필요한 CO2를 공급/처리하기 위한 CO2 유닛이 배치될 수 있다. 즉 연료 공급룸(20)의 일측에는 고압 압축기 유닛(15)/CO2 유닛의 배치를 위한 룸이 형성될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은, 연료 공급룸(20) 내에 펌프&기화기 유닛(12), 증발가스 압축기 유닛(13), 처리유닛(14)을 각각 별도의 스키드로 탑재하되, 처리유닛(14)이 2층 구조를 갖도록 하여 밸브부를 진동으로부터 보호하고 사용자의 접근을 용이하게 함으로써, 공간 활용성을 대폭 개선하고 유지보수 효율성을 혁신적으로 높일 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 선박 10: 가스 처리 시스템
11: 액화가스 저장탱크 12: 펌프&기화기 유닛
13: 증발가스 압축기 유닛 14: 처리유닛
141: 강제기화기 142: 프리히터
143: 필터 144: 마스터밸브
145: 열매밸브 146: 승강물
15: 고압 압축기 유닛 20: 연료 공급룸
21: 유지보수 공간 22: 출입부
23: 사용자 진입 공간 30: 벙커링 스테이션
D: 수요처 L10: 액화가스 공급라인
L20: 증발가스 공급라인 L30: 열매 공급라인

Claims (6)

  1. 선체에 마련되며 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크;
    상기 액화가스 저장탱크의 액화가스를 펌핑하여 상기 선체의 수요처로 공급하는 펌프&기화기 유닛;
    상기 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 압축하여 상기 수요처로 공급하는 증발가스 압축기 유닛; 및
    상기 액화가스 저장탱크의 액화가스 또는 증발가스를 가열, 필터링하는 처리유닛을 포함하며,
    상기 처리유닛은,
    상기 액화가스 저장탱크의 액화가스를 강제기화하여 상기 수요처로 공급하는 강제기화기;
    상기 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 예열하여 상기 증발가스 압축기 유닛으로 전달하는 프리히터;
    상기 액화가스 저장탱크의 액화가스를 필터링하여 상기 강제기화기로 전달하는 필터; 및
    상기 수요처의 증발가스 흐름을 조절하는 마스터밸브와 상기 강제기화기 및 상기 프리히터의 열매 흐름을 조절하는 열매밸브를 포함한 밸브부를 갖고,
    상기 처리유닛은,
    상기 강제기화기 및 상기 프리히터가 일측에 치우친 스키드로 마련되며, 상기 선체에 마련된 연료 공급룸 내에서 일측에 상기 강제기화기 및 상기 프리히터의 유지보수 공간이 형성되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 강제기화기 및 상기 프리히터는, 쉘에서 튜브가 인출되는 쉘&튜브 타입으로 마련되고,
    상기 처리유닛은,
    상기 강제기화기 및 상기 프리히터가 동일한 방향으로 튜브가 인출되도록 나란히 놓인 스키드로 마련되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 처리유닛은,
    상기 연료 공급룸 내에서 상기 선체의 길이방향을 따라 일측에 상기 강제기화기 및 상기 프리히터의 튜브 인출공간이 형성되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 펌프&기화기 유닛, 상기 증발가스 압축기 유닛 및 상기 처리유닛은,
    각각 별도의 스키드로 마련되어 상기 연료 공급룸 내에서 상기 선체의 폭방향을 따라 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 처리유닛은,
    상기 선체의 폭방향을 따라 상기 연료 공급룸 내에서 상기 펌프&기화기 유닛과 상기 압축유닛 사이에 상기 유지보수 공간이 형성되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 가스 처리 시스템을 갖는 것을 특징으로 하는 선박.
KR1020200066198A 2020-06-02 2020-06-02 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박 KR20210149920A (ko)

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