KR20220043002A - 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것으로서, 액화가스를 저장하는 저장탱크; 상기 저장탱크의 액화가스를 추진엔진에 공급하는 연료 공급부; 상기 저장탱크에서 발생한 증발가스를 액화시키는 재액화부; 및 상기 추진엔진에서 배출되는 액상의 잉여 액화가스를 회수하는 연료 회수부를 포함하며, 상기 연료 공급부는, 액화가스를 상기 추진엔진의 요구압력에 따라 가압하는 고압펌프와, 액화가스의 온도를 상기 추진엔진의 요구온도에 따라 조절하는 열교환기를 포함하고, 상기 연료 회수부는, 상기 추진엔진에서 배출되는 고온 액화가스를 상기 고압펌프로 전달하며, 상기 추진엔진으로부터 회수되는 액화가스를 기액분리하는 포집탱크; 및 상기 포집탱크에서 분리된 기상의 액화가스를 전달받아 불순물을 걸러내는 녹아웃 드럼을 포함하며, 상기 재액화부는, 상기 녹아웃 드럼에서 불순물이 제거된 액화가스를 전달받아 액화시킨다.

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.

일반적으로, 액화석유가스 즉, LPG(Liquefied petroleum gas)는 석유 성분 중 프로판 및 부탄 등 비등점이 낮은 탄화수소를 주성분으로 가스를 상온에서 가압하여 액화한 것이다. 이러한 액화석유가스를 소형의 가벼운 압력용기(봄베)에 충전해서 가정용, 업무용, 공업용, 자동차용 등의 연료로 널리 이용하게 된다.

액화석유가스는 생산지에서 기체 상태로 추출되며, 액화석유가스 처리 설비를 통해 액화되어 저장되었다가, 액화석유가스 운반선에 의해 액상을 유지하면서 육상으로 수송된 후, 기체 등의 다양한 형태로 수요처에 공급된다.

이러한 액화석유가스의 비등점은 약 -50℃ 내외이므로, 액화석유가스를 운반하기 위한 액화석유가스 운반선은 이보다 낮은 온도를 유지해야 한다. 따라서 액화석유가스를 보관하는 저장탱크는 저온에 강한 저온강(Low Temperature Carbon Steel 및 Nickel Steel)을 사용하며, 액화석유가스 운반선에는 재액화설비도 마련된다.

이러한 액화석유가스 운반선은, 종래의 경우 디젤유를 사용하여 엔진을 가동함으로써 추진력을 발생시켰다. 그런데 디젤유는 선박 추진용 엔진에서 연소하는 과정에서 유해성분인 질소산화물(NOx), 유황산화물(SOx), 이산화탄소(CO2)가 발생하게 되고, 이러한 유해성분이 대기로 방출됨으로써 환경을 오염시키는 문제가 있다.

따라서 최근에는 디젤유를 사용하는 경우와 대비할 때 배기의 오염도를 대폭 낮출 수 있도록, 액화석유가스를 이용하여 가동하는 엔진의 개발 및 액화석유가스를 엔진에 공급하는 제반 시스템의 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 액화석유가스를 이용하여 추진력을 발생시킬 수 있는 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 가스 처리 시스템은, 액화가스를 저장하는 저장탱크; 상기 저장탱크의 액화가스를 추진엔진에 공급하는 연료 공급부; 상기 저장탱크에서 발생한 증발가스를 액화시키는 재액화부; 및 상기 추진엔진에서 배출되는 액상의 잉여 액화가스를 회수하는 연료 회수부를 포함하며, 상기 연료 공급부는, 액화가스를 상기 추진엔진의 요구압력에 따라 가압하는 고압펌프와, 액화가스의 온도를 상기 추진엔진의 요구온도에 따라 조절하는 열교환기를 포함하고, 상기 연료 회수부는, 상기 추진엔진에서 배출되는 고온 액화가스를 상기 고압펌프로 전달하며, 상기 추진엔진으로부터 회수되는 액화가스를 기액분리하는 포집탱크; 및 상기 포집탱크에서 분리된 기상의 액화가스를 전달받아 불순물을 걸러내는 녹아웃 드럼을 포함하며, 상기 재액화부는, 상기 녹아웃 드럼에서 불순물이 제거된 액화가스를 전달받아 액화시킨다.

구체적으로, 상기 재액화부는, 상기 저장탱크에서 발생한 증발가스를 액화시켜 상기 저장탱크로 리턴하거나, 또는 상기 추진엔진에서 사용되는 윤활유가 혼합된 상태로 상기 추진엔진으로부터 배출된 후 상기 포집탱크 및 상기 녹아웃 드럼으로 전달된 액화가스를 액화시켜 상기 저장탱크로 전달할 수 있다.

구체적으로, 상기 녹아웃 드럼은, 불순물이 제거된 기상의 액화가스를 벤트마스트로 전달하여 외부로 벤트시키며, 상기 재액화부는, 상기 녹아웃 드럼에서 상기 벤트마스트로 유동하는 기상의 액화가스 중 적어도 일부를 전달받아 액화시킬 수 있다.

구체적으로, 상기 연료 회수부는, 상기 추진엔진에서 배출되는 액상 액화가스를 감압하는 감압밸브; 및 상기 감압밸브에서 감압된 액화가스를 냉각해 상기 고압펌프에 전달하는 쿨러를 더 포함하며, 상기 포집탱크는, 상기 감압밸브에서 상기 고압펌프로 전달되는 액화가스의 흐름에 병렬로 연결될 수 있다.

구체적으로, 상기 감압밸브에서 감압된 액화가스는, 상기 포집탱크를 경유하여 상기 고압펌프로 전달되거나, 상기 포집탱크를 우회하여 상기 고압펌프로 전달될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 선박은, 상기 가스 처리 시스템을 갖는다.

본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 디젤유만을 사용하던 종래의 시스템을 벗어나서, 액화석유가스를 추진 연료로 사용할 수 있도록 하여 환경 오염을 저감하고 에너지 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 가스처리 스키드의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템이 탑재된 선박의 부분 평면도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 가스처리 스키드의 사시도이다.

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.

본 명세서에서 액화가스는 중탄화수소로서 LPG(프로판, 부탄 등)일 수 있지만 이로 한정하는 것은 아니며, 비등점이 상온보다 낮아 저장을 위해 강제로 액화되며 발열량을 갖는 모든 물질(프로필렌, 암모니아, 수소 등)을 포괄할 수 있다.

또한 본 명세서에서 액화가스/증발가스는 탱크 내부에서의 상태를 기준으로 구분되는 것이고, 명칭으로 인하여 액상 또는 기상으로 반드시 한정되는 것은 아님을 알려둔다.

본 발명은 이하에서 설명하는 가스 처리 시스템이 구비되는 선박을 포함한다. 이때 선박은 가스 운반선, 가스가 아닌 화물이나 사람을 운반하는 상선, FSRU, FPSO, Bunkering vessel, 해양플랜트 등을 모두 포함하는 개념이며, 다만 예시로서 액화석유가스 운반선일 수 있음을 알려둔다.

본 발명의 도면에 도시하지 않았으나, 압력센서(PT), 온도센서(TT) 등이 제한 없이 적절한 위치에 구비될 수 있음은 물론이며, 각 센서에 의한 측정값은 이하에서 설명하는 구성들의 운영에 제한 없이 다양하게 사용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 가스처리 스키드의 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템이 탑재된 선박의 부분 평면도이다. 또한 도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 가스처리 스키드의 사시도이다.

이하에서는 먼저 액화가스의 연료 공급 관점에서 본 발명의 일 실시예가 포함하는 각 구성들을 설명하도록 하며, 이후 도 2 내지 도 6을 참조하여 가스처리 스키드(SD)에 대해 자세히 설명한다.

도 1 등을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 저장탱크(10), 연료 공급부(20), 재액화부(30), 연료 회수부(40), 열매 공급부(50)를 포함한다.

저장탱크(10)는, 액화가스를 저장한다. 저장탱크(10)는 액화가스 운반선인 선박의 선내에 마련되는 복수 개의 카고탱크일 수 있다. 저장탱크(10)는 대기압에서 액화가스를 저온 액상으로 저장하는 탱크일 수 있고, 벽체에 다양한 단열 구조가 부가될 수 있다. 또한 저장탱크(10)는 멤브레인형 탱크이거나 독립형 탱크 등일 수 있으며, 그 형태나 제원 등은 한정되지 않는다.

저장탱크(10)의 액화가스를 외부로 배출하기 위해 이송펌프(11)가 마련될 수 있다. 이송펌프(11)는 저장탱크(10)의 내부에 마련될 수 있으며, 액화가스에 잠겨있는 submerged type으로 마련될 수 있다.

이송펌프(11)는 액화가스를 화물로서 처리하기 위한 하역펌프, 스트리핑펌프, 스프레이펌프 등이거나, 액화가스를 연료로서 연료 공급부(20)에 전달하기 위해 별도로 마련되는 연료펌프 등일 수 있다. 이러한 이송펌프(11)는 저장탱크(10)로부터 연료 공급부(20)로 연결되는 액화가스 공급라인(L10)으로 액화가스를 전달한다.

저장탱크(10)에 저장된 액화가스는 외부 열침투에 의하여 자연 증발하게 되므로, 저장탱크(10)에는 증발가스가 발생한다. 증발가스는 추진엔진(E)의 연료로 사용되거나 재액화될 수 있으며, 저장탱크(10)에는 증발가스를 재액화부(30)로 전달하는 증발가스 액화라인(L30) 등이 마련될 수 있다.

저장탱크(10)는, 중탄화수소를 주성분으로 하는 액화가스들(프로판, 부탄, 프로필렌 등) 중에서 적어도 2종의 액화가스를 각각 저장하기 위하여 복수 개로 마련될 수 있다. 일례로 일부의 저장탱크(10)는 프로판, 나머지의 저장탱크(10)는 부탄 등을 저장할 수 있다.

저장탱크(10)의 증발가스는 후술하는 재액화부(30)에 의하여 액화되는데, 액화된 증발가스가 저장탱크(10)로 리턴되도록 구성할 경우, 재액화부(30)는 액화가스의 조성이 섞이는 것을 방지하고자, 저장탱크(10)에 저장되는 액화가스의 종류의 수에 더하여 추가 백업을 고려해 마련될 수 있다. 즉 저장탱크(10)가 n종의 액화가스를 저장하는 경우, 재액화부(30)는 적어도 n+1개가 마련될 수 있다.

저장탱크(10)는 앞서 설명한 것과 같이 카고탱크일 수 있지만, 카고탱크와 별도로 구비되는 연료탱크일 수 있고, 카고탱크와 연료탱크를 모두 포괄할 수도 있다. 연료탱크는 카고탱크로부터 액화가스를 전달받는 구성일 수 있으며, 카고탱크 대비 설계압력 및 액화가스 저장압력이 상대적으로 높을 수 있다. 연료탱크는 Type C 압력용기일 수 있으며, 선체 내부에 탑재되는 카고탱크와 달리 갑판 상에 배치될 수 있다. 물론 연료탱크의 배치 위치나 타입은 제한되지 않는다.

카고탱크와 연료탱크 사이에서는 액화가스나 증발가스가 이동 가능하게 마련될 수 있으며, 또한 연료탱크와 카고탱크가 재액화부(30)를 공유할 수 있다. 이때 카고탱크에서 배출되어 재액화부(30)에 의해 응축된 액상 증발가스는 연료탱크로 전달될 수 있고, 그 반대도 가능하다.

연료 공급부(20)는, 저장탱크(10)의 액화가스를 추진엔진(E)에 공급한다. 본 명세서에서 추진엔진(E)은 선박을 추진하기 위한 구성이며, 엔진이 아닌 터빈, 연료전지 등과 같이 액화가스를 소비하여 직간접적으로 추진력을 발생시킬 수 있는 모든 구성으로 해석 가능하다.

저장탱크(10)의 액화가스는 저장탱크(10)로부터 연장되는 액화가스 공급라인(L10)에 의하여 추진엔진(E)으로 전달되며, 연료 공급부(20)는 액화가스 공급라인(L10) 상에 마련되는 고압펌프(21)와 열교환기(22)를 포함한다.

고압펌프(21)는, 액화가스를 추진엔진(E)의 요구압력에 따라 가압한다. 고압펌프(21)는 복수로 마련되어 상호 백업 가능하게 구비될 수 있고, 원심형, 왕복동형, 스크류형 등일 수 있다.

고압펌프(21)는 캐비테이션 방지를 위해, 흡입 압력이 액화가스의 임계압력보다 높게 설정되거나, 또는 임계압력보다는 낮으며 시스템 내에서 액화가스가 갖는 최고 온도(약 50도씨 내외)에서도 기화가 일어나지 않는 정도의 압력일 수 있다.

또는 연료 회수부(40)에 쿨러(42)가 마련됨에 따라 고압펌프(21) 내에서의 기화가 방지될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.

열교환기(22)는, 액화가스의 온도를 추진엔진(E)의 요구온도에 따라 조절한다. 열교환기(22)는 도면과 같이 고압펌프(21)의 상류에 마련될 수 있지만, 고압펌프(21)의 하류에 마련되는 것도 가능하다.

열교환기(22)는 액화가스의 온도를 상승시킬 수 있고 또는 낮출 수도 있으므로, fuel conditioner로 지칭될 수도 있다. 일례로 본 실시예의 초기 가동 시에는, 추진엔진(E)으로부터 회수되는 고온 액화가스의 유량이 많기 때문에, 열교환기(22)는 액화가스의 온도를 낮출 수 있으며, 안정 가동에 접어들 경우 열교환기(22)는 액화가스의 온도를 높일 수 있다.

열교환기(22)는, 열매 공급부(50)에 의해 공급되는 다양한 열매를 이용하여 액화가스와의 열교환을 구현할 수 있으며, 일례로 열매는 해수, 청수, 글리콜워터, 배기 등일 수 있지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 다만 본 명세서에서 편의상 열매는 글리콜워터인 것으로 가정하고 설명한다.

재액화부(30)는, 저장탱크(10)에서 발생한 증발가스를 압축 및 액화시킨다. 이를 위해 저장탱크(10)에는 재액화부(30)로 증발가스를 전달하고 재액화부(30)에서 저장탱크(10)로 액상 증발가스가 리턴되는 증발가스 액화라인(L30)이 마련될 수 있다.

재액화부(30)는 압축기(31), 응축기(32) 등을 포함한다.

압축기(31)는 증발가스를 다단으로 압축한다. 압축기(31)는 일례로 3단으로 구성되는 다단 압축기(31)일 수 있지만, 단 수를 3단으로 한정하는 것은 아니다.

응축기(32)는, 압축된 증발가스를 액화시킨다. 압축기(31)에 의해 압력이 상승한 증발가스는 비등점이 상승하게 되므로, 응축기(32)는 대기압에서의 증발가스 비등점보다는 낮은 온도로 냉각하더라도 증발가스를 액화시킬 수 있다.

응축기(32)는 압축된 증발가스를 해수 등의 냉매로 액화시킨다. 응축기(32)는 압축기(31)에서 압축된 증발가스가 유입되는 증발가스 스트림과, 증발가스와 열교환하기 위한 냉매가 유동하는 냉매 스트림 등을 포함하는 적어도 2 stream 이상의 구조를 가질 수 있다. 이러한 응축기(32)는 Shell&Tube, PCHE 등 그 타입이 제한되지 않으며, bath type도 가능하다.

앞서 설명한 바와 같이 본 실시예의 저장탱크(10)는 2종 이상의 액화가스를 각각 저장하도록 마련되므로, 재액화부(30)는 총 3개 이상의 응축기(32)를 구비할 수 있다. 또한 압축기(31)는 응축기(32)에 각각 대응하도록 3개 이상으로 마련될 수 있다.

이 경우 증발가스 액화라인(L30)은 적어도 두 세트로 구성되어, 서로 다른 종류의 액화가스가 혼합에 의한 오염 없이 액화 및 회수되도록 할 수 있다.

재액화부(30)는 저장탱크(10)에서 배출되는 증발가스 외에도, 후술하는 연료 회수부(40)에 의해 회수되는 액화가스를 액화하도록 마련된다. 구체적으로 연료 회수부(40)의 녹아웃 드럼(44)에서 불순물인 윤활유가 제거된 기상 액화가스는, 재액화부(30)로 전달되어 응축기(32)에 의해 응축될 수 있다. 이때 응축된 액화가스는 저장탱크(10)로 리턴되거나, 고압펌프(21)로 전달될 수 있다. 이를 위해 녹아웃 드럼(44)에서 재액화부(30)로는 증발가스 전달라인(L31)이 마련된다.

추진엔진(E)에서 사용되는 윤활유가 혼합된 상태로 추진엔진(E)에서 배출되는 액화가스는, 연료 회수부(40)에 의해 회수되어 고압펌프(21)로 전달됨에 따라 추진엔진(E)으로 다시 유입된다. 이 경우 회수되는 액화가스량을 고려하여, 추진엔진(E)의 요구유량 대비 저장탱크(10)에서 고압펌프(21)로 전달되는 유량이 상대적으로 적게 제어될 수 있다. 즉 저장탱크(10)에서 추진엔진(E)으로의 공급유량은, 액화가스의 회수량을 고려할 필요가 있다.

그런데 본 실시예는, 연료 회수부(40)에서 회수되는 액화가스 중 적어도 일부를 재액화부(30)로 재액화해 저장탱크(10)로 리턴할 수 있으므로, 저장탱크(10)에서 추진엔진(E)으로 공급되는 액화가스의 유량 제어 시, 추진엔진(E)에서 회수되는 액화가스의 유량을 고려할 필요성이 낮아지므로, 제어가 간편해진다.

또한 녹아웃 드럼(44)에서 윤활유가 분리된 액화가스를 재액화하여 저장탱크(10)로 전달하게 되므로, 본 실시예는 추진엔진(E)의 윤활유로 인해 저장탱크(10) 내 액화가스가 오염될 우려를 방지할 수 있다.

연료 회수부(40)는, 추진엔진(E)에서 배출되는 액상의 잉여 액화가스를 회수한다. 본 실시예의 추진엔진(E)은 액화가스를 액상으로 공급받는 엔진(ME-LGI 등)일 수 있으며, 액화가스를 기상으로 공급받는 엔진(ME-GI, X-DF 등)과 대비할 때 유량의 미세 조정이 어렵다. 따라서 추진엔진(E)은 액화가스를 요구유량 이상으로 공급받고 잉여 액화가스를 배출하는 구조로 이루어질 수 있다.

이때 추진엔진(E)에서 배출되는 액화가스는, 추진엔진(E)의 내부를 거친 액화가스로서, 추진엔진(E)의 요구압력에 대응되는 온도/압력을 갖는 상태이면서(일례로 45bar 내외, 50도씨 이상), 추진엔진(E)에서 사용되는 윤활유가 혼입되었을 수 있다. 이 경우 화물 오염을 방지하기 위해, 회수된 액화가스를 저장탱크(10)(특히 카고탱크)로 전달하지 않는 것이 바람직하다.

따라서 추진엔진(E)에 연결되어 잉여분의 액화가스가 회수되도록 하는 액화가스 회수라인(L20)은, 추진엔진(E)에서 리턴되는 잉여 액화가스를 저장탱크(10)가 아닌 연료 공급부(20)의 고압펌프(21) 등으로 전달하여 추진엔진(E)에 재유입되도록 할 수 있다.

연료 회수부(40)는 액화가스 회수라인(L20)에 마련되는 감압밸브(41), 쿨러(42) 등을 포함하며, 또한 액화가스 회수라인(L20)에서 분기되는 액화가스 분기라인(L21)에 연결되는 포집탱크(43), 녹아웃 드럼(44) 등을 포함한다.

감압밸브(41)는 액상 액화가스를 감압한다. 감압밸브(41)는 줄-톰슨 밸브일 수 있고, 액화가스 공급라인(L10)에 구비되는 연료공급밸브와 함께 연료공급트레인(FVT)을 구성할 수 있다. 이러한 감압밸브(41)는 추진엔진(E)에서 회수되는 고압(약 30 내지 50bar 내외)의 액화가스를 감압하여 고압펌프(21)의 흡입압력에 맞출 수 있다.

쿨러(42)는, 감압밸브(41)에서 감압된 액화가스를 냉각해 고압펌프(21)에 전달한다. 쿨러(42)는 제한되지 않는 다양한 냉매를 활용할 수 있으며, 감압된 액화가스의 비등점 이하로 액화가스를 냉각할 수 있다.

쿨러(42)에 의해 냉각된 액화가스는, 액화가스 회수라인(L20)을 통해 액화가스 공급라인(L10)에서 고압펌프(21)의 상류에 혼입되며, 액화가스 회수라인(L20)이 액화가스 공급라인(L10)에 연결되는 지점에는 믹서(도시하지 않음)가 마련될 수 있다.

포집탱크(43)는, 추진엔진(E)으로부터 회수되는 액화가스를 기액분리한다. 고압펌프(21)로 기상의 액화가스가 유입되면 캐비테이션 문제가 발생할 수 있으므로, 본 발명은 액화가스 회수라인(L20)을 따라 유동하는 액화가스가 필요에 따라 포집탱크(43)를 경유하면서 기액분리되도록 하여, 기상 액화가스의 고압펌프(21) 유입을 차단할 수 있다.

즉 포집탱크(43)는 액화가스 회수라인(L20)의 액화가스 중 적어도 일부를 포집하여 액상 액화가스만을 고압펌프(21)로 전달해, 고압펌프(21)의 안정적인 가동을 보장할 수 있다.

포집탱크(43)는 감압밸브(41)에서 고압펌프(21)로 전달되는 액화가스의 흐름에 병렬로 연결된다. 즉 포집탱크(43)는 액화가스 회수라인(L20) 상에 마련되는 대신, 액화가스 회수라인(L20)에서 감압밸브(41)의 하류(및 쿨러(42)의 상류)에서 분기되는 액화가스 분기라인(L21)에 연결될 수 있다.

즉 감압밸브(41)에서 감압된 액화가스는, 액화가스 분기라인(L21)을 통해 포집탱크(43)를 경유하여 고압펌프(21)로 전달되거나, 액화가스 회수라인(L20)을 통해 포집탱크(43)를 우회하여 고압펌프(21)로 전달될 수 있으며, 포집탱크(43)의 경유 여부는 추진엔진(E)에서 배출되는 액화가스의 유량이나 온도 등에 따라 제어될 수 있다.

포집탱크(43)에서 분기된 기상의 액화가스 등은, 녹아웃 드럼(44)으로 전달될 수 있다. 녹아웃 드럼(44)은 추진엔진(E)에서 회수되는 액화가스를 포집탱크(43)로부터 전달받아, 액화가스에 포함된 불순물(윤활유 등)을 걸러낼 수 있다.

녹아웃 드럼(44)은 내부에 유입된 액화가스에서 윤활유를 분리한다. 구체적으로 녹아웃 드럼(44)은 액화가스는 기상으로 배출하고 윤활유는 액상으로 배출한다. 즉 녹아웃 드럼(44)은 포집탱크(43)와 유사하게 기액분리 기능을 구현한다.

녹아웃 드럼(44)은 액화가스의 기화를 촉진하기 위해 트레이싱(tracing) 등의 가열부를 사용할 수 있고, 트레이싱은 스팀이나 해수 등과 같은 매체를 열원으로 사용하는 것이거나 또는 전기를 이용해 가열하는 구성일 수 있다.

녹아웃 드럼(44)은 윤활유가 섞인 액화가스를 가열부로 가열하여, 액화가스는 벤트마스트(도시하지 않음) 등으로 배출하고, 윤활유는 하부에서 드레인하여 처리(재활용)할 수 있다.

더 나아가 본 실시예에서 녹아웃 드럼(44)은, 윤활유가 제거된 액화가스를 재액화부(30)로 전달한다. 따라서 재액화부(30)는 저장탱크(10)에서 배출되는 증발가스 및/또는 녹아웃 드럼(44)에서 불순물이 제거된 액화가스를 전달받아 액화시킬 수 있다.

녹아웃 드럼(44)은, 불순물이 제거된 기상의 액화가스를 벤트마스트로 전달하여 외부로 벤트시킬 수 있지만, 녹아웃 드럼(44)에서 벤트마스트로 유동하는 기상의 액화가스 중 적어도 일부가 재액화부(30)로 전달될 수 있다. 또는 녹아웃 드럼(44)에서 불순물이 제거된 액화가스 전량이 재액화부(30)로 전달됨에 따라, 녹아웃 드럼(44)은 벤트마스트로 연결되지 않을 수도 있다.

즉 본 실시예에서 재액화부(30)는, 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스를 액화시켜 저장탱크(10)로 리턴할 수 있으며, 및/또는 추진엔진(E)에서 사용되는 윤활유가 혼입된 상태로 추진엔진(E)으로부터 배출된 후 포집탱크(43)를 거쳐 녹아웃 드럼(44)으로 전달된 액화가스를 액화시켜서 저장탱크(10)로 전달할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 재액화부(30)는 액화가스의 종류에 대응하여 다수의 응축기(32)를 포함할 수 있는데, 하나의 녹아웃 드럼(44)에서 재액화부(30)로 연결되는 증발가스 전달라인(L31)은, 응축기(32) 모두에 각각 연결되도록 구비될 수 있다.

따라서 추진엔진(E)의 연료로 사용 가능한 2종 이상의 액화가스를 각 저장탱크(10)에 독립적으로 저장하였을 때, 제1 종의 액화가스를 추진엔진(E)에 공급할 경우와, 제2 종의 액화가스를 추진엔진(E)에 공급할 경우 모두, 하나의 녹아웃 드럼(44)으로부터 증발가스 전달라인(L31)을 통해 적절한 응축기(32)로 액화가스가 전달되도록 할 수 있다.

열매 공급부(50)는, 추진엔진(E)에 공급되는 액화가스의 온도 조절을 위해 열매를 공급한다. 이때 열매는 글리콜워터, 해수 등일 수 있다.

열매 공급부(50)는, 열매 펌프(51), 열매 히터(52), 열매 팽창탱크(53) 등을 포함한다.

열매 펌프(51)는, 열매를 펌핑하여 열교환기(22)로 공급한다. 열매는 열매 히터(52)와 열교환기(22) 사이에서 순환하도록 마련될 수 있으며, 열매 펌프(51)는 열매의 순환 및 압력 등을 제어한다.

열매 히터(52)는, 열매를 가열한다. 열매 히터(52)는 열매를 별도의 열원으로 가열할 수 있으며, 이때 열원은 해수, 스팀, 추진엔진(E)의 배기, 기타 선박 내 폐열 등일 수 있다.

열매 히터(52)는 열매의 흐름을 기준으로 열매 펌프(51)의 하류 및 열교환기(22)의 상류에 배치될 수 있지만, 열매 히터(52)와 열매 펌프(51) 등의 배치를 이로 한정하는 것은 아니다.

열매 팽창탱크(53)는, 열매 히터(52)와 열교환기(22) 사이에서 순환하는 열매의 흐름을 조절한다. 열매 팽창탱크(53)는 폐루프를 따라 순환하는 열매의 흐름으로부터 분기 연결되어 있으며, 순환하는 열매의 유량을 증감하거나, 열매의 과압을 해소하기 위해 사용될 수 있다.

열매 팽창탱크(53)는 열매의 압력 조절을 위해 열매 펌프(51) 등보다 높은 위치에 배치될 수 있는데, 이에 대해서는 이하 가스처리 스키드(SD)를 설명하면서 다시 언급하도록 한다.

앞서 설명한 바와 같이 열교환기(22)는 액화가스의 가열 외에 냉각도 구현 가능하므로, 열매 공급부(50)는 열매 냉각기(도시하지 않음)를 더 포함할 수도 있다.

이하에서는 도 2 등을 참조하여, 연료 공급부(20) 및 열매 공급부(50)가 배치되는 가스처리 스키드(SD)에 대해 설명한다.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 연료 공급부(20)와 열매 공급부(50)는, 하나의 가스처리 스키드(SD) 상에 배치될 수 있다. 구체적으로 가스처리 스키드(SD)는, 골조 형태의 프레임 구조를 가지며, 연료 공급부(20)의 고압펌프(21)와 열교환기(22) 등이 일측부에 배치되고, 열매 공급부(50)의 열매 펌프(51)와 열매 히터(52), 열매 팽창탱크(53) 등이 타측부에 배치된다.

특히 가스처리 스키드(SD)는, 연료 공급부(20)의 구성이 배치되는 일측부와, 열매 공급부(50)의 구성이 배치되는 타측부가 이격 배치되도록 한다. 이를 통해 일측부와 타측부 사이에는 유지보수공간(MS)이 마련된다.

작업자는 유지보수공간(MS)에 진입하면, 일 방향으로는 연료 공급부(20)에 접근 가능하고, 반대편인 타 방향으로는 열매 공급부(50)에 접근 가능하다. 따라서 하나의 유지보수공간(MS)이 연료 공급부(20)와 열매 공급부(50)의 유지보수를 위하여 공통적으로 활용될 수 있는 바, 본 실시예는 유지보수의 편의성을 대폭 향상시켰다.

또한 가스처리 스키드(SD)에는, 포집탱크(43)가 구비될 수 있다. 즉 가스처리 스키드(SD)는 연료 공급부(20), 열매 공급부(50) 외에도 연료 회수부(40) 등의 구성 배치가 가능하다.

포집탱크(43)는 일측부와 타측부 사이에 마련되며, 일례로 일측부에 인접하게 배치될 수 있다. 이러한 포집탱크(43)의 배치로 인해, 가스처리 스키드(SD)에서 연료 공급부(20)와 열매 공급부(50) 사이의 유지보수공간(MS)은, 포집탱크(43)를 감싸는 ㄴ자 형태를 갖도록 마련될 수 있다.

이 경우 ㄴ자 유지보수공간(MS)은 포집탱크(43)가 인접하게 설치되는 일면(도 2에서 우측면)을 향해 개방되도록 마련되며, 작업자는 유지보수공간(MS)으로 진입하여 열교환기(22), 포집탱크(43), 열매 공급부(50) 등의 구성에 대해 유지보수를 효율적으로 수행할 수 있다.

다만 연료 공급부(20)의 고압펌프(21)는 위에서 설명한 유지보수공간(MS)으로는 접근이 어려울 수 있는데, 고압펌프(21)에 대한 유지보수는 카고 컴프레서룸(CR)의 구조를 통해 처리될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.

가스처리 스키드(SD)는, 포집탱크(43)가 비교적 중심 부분에 배치되며, 연료 공급부(20) 중 열교환기(22)가 고압펌프(21) 대비 포집탱크(43)에 근접하게 배치된다. 즉 열교환기(22)는 유지보수공간(MS)을 사이에 두고 열매 공급부(50) 측에 배치될 수 있으며, 이를 통해 유지보수공간(MS)을 확보하면서도 열매의 유로를 최소화할 수 있다.

연료 회수부(40)에 포함되는 녹아웃 드럼(44)은, 포집탱크(43)와 액화가스 분기라인(L21)을 통해 연결될 수 있지만, 가스처리 스키드(SD) 상에는 배치되지 않을 수 있다. 녹아웃 드럼(44)은 윤활유가 분리된 기상 액화가스를 벤트마스트로 전달하기 위하여, 가스처리 스키드(SD)의 외부에서 벤트마스트와 인접 배치될 수 있다. 일례로 녹아웃 드럼(44)은 선박의 상갑판 상에서 카고 컴프레서룸(CR) 외부에 배치될 수 있다.

이하에서는 도 3을 참조하여 카고 컴프레서룸(CR)에 대해 설명한다.

재액화부(30)가 포함하는 압축기(31) 및 응축기(32) 중 적어도 압축기(31)는, 선체의 상부에 마련되는 카고 컴프레서룸(CR) 내에 수용된다. 이때 카고 컴프레서룸(CR)은, 압축기(31)를 가동하는 모터가 배치되는 모터룸(부호 도시하지 않음)이 격벽(부호 도시하지 않음) 등에 의해 구분될 수 있다.

이때 카고 컴프레서룸(CR)은, 모터와 마주하는 일면(도 3의 좌측면으로, 선박 기준으로 후면일 수 있음)에 가스처리 스키드(SD)를 수용하기 위해 확장된 확장부가 마련된다. 즉 카고 컴프레서룸(CR)은 전후 길이가 확장된 형태이거나, 후면의 일부가 돌출된 ┘자 형태를 가질 수 있다.

확장부는 가스처리 스키드(SD)를 수용하도록 마련될 수 있으며, 모터룸과 내부 공간이 연통되어 있을 수 있다. 이때 확장부와 모터 사이에는 가스처리 스키드(SD) 및 모터를 위한 유지보수공간(MS)이 마련된다. 또한 확장부에서 가스처리 스키드(SD)에 탑재된 고압펌프(21)의 외측에도 유지보수공간(MS)이 마련된다.

따라서 본 실시예는, 카고 컴프레서룸(CR) 자체의 구조 변경을 통해, 모터와 가스처리 스키드(SD)에 탑재된 포집탱크(43)나 열교환기(22) 등의 구성에 대하여 유지보수공간(MS)을 공유하도록 할 수 있다. 또한 확장부의 면적 확보를 통해 가스처리 스키드(SD)에 탑재되는 고압펌프(21)에 대한 유지보수공간(MS)을 확보할 수 있다.

모터룸과 확장부는 구분되지 않고 통합된 하나의 룸으로서 위험구역으로 적용될 수 있으나, 필요한 경우 모터룸과 확장부는 격리되도록 마련될 수도 있다.

앞서 설명한 바와 같이 가스처리 스키드(SD)는 내부에 ㄴ자의 유지보수공간(MS)을 확보할 수 있으며, 카고 컴프레서룸(CR) 내에서 가스처리 스키드(SD)를 둘러싸도록 ㄱ자의 유지보수공간(MS)이 형성될 수 있다.

따라서 본 실시예는 가스처리 스키드(SD)에 대한 유지보수공간(MS)을 충분히 확보하면서도, 유지보수공간(MS)으로 인한 점유면적 확대를 최소화함으로써 공간 활용성을 높일 수 있다.

이와 같이 본 실시예는, 녹아웃 드럼(44)에서 윤활유가 제거되는 기상의 액화가스를 벤트하는 대신 재액화하여 리턴함으로써 액화가스를 재활용하여 비용을 절감할 수 있다.

또한 본 실시예는, 연료 공급부(20)와 열매 공급부(50)를 스키드화 하여 구조를 단순화하고, 유지보수공간(MS)을 확보하여 유지보수 효율성을 크게 높일 수 있다.

본 발명은 앞서 설명된 실시예 외에도, 상기 실시예와 공지기술의 조합에 의해 발생하는 실시예들을 모두 포괄한다.

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: 가스 처리 시스템 10: 저장탱크
11: 이송펌프 20: 연료 공급부
21: 고압펌프 22: 열교환기
30: 재액화부 31: 압축기
32: 응축기 CR: 카고 컴프레서룸
40: 연료 회수부 41: 감압밸브
42: 쿨러 43: 포집탱크
44: 녹아웃 드럼 50: 열매 공급부
51: 열매 펌프 52: 열매 히터
53: 열매 팽창탱크 MS: 유지보수공간
SD: 가스처리 스키드 L10: 액화가스 공급라인
L20: 액화가스 회수라인 L21: 액화가스 분기라인
L30: 증발가스 액화라인 L31: 증발가스 전달라인
E: 추진엔진

Claims (6)

1. 액화가스를 저장하는 저장탱크;
   상기 저장탱크의 액화가스를 추진엔진에 공급하는 연료 공급부;
   상기 저장탱크에서 발생한 증발가스를 액화시키는 재액화부; 및
   상기 추진엔진에서 배출되는 액상의 잉여 액화가스를 회수하는 연료 회수부를 포함하며,
   상기 연료 공급부는,
   액화가스를 상기 추진엔진의 요구압력에 따라 가압하는 고압펌프와, 액화가스의 온도를 상기 추진엔진의 요구온도에 따라 조절하는 열교환기를 포함하고,
   상기 연료 회수부는,
   상기 추진엔진에서 배출되는 고온 액화가스를 상기 고압펌프로 전달하며,
   상기 추진엔진으로부터 회수되는 액화가스를 기액분리하는 포집탱크; 및
   상기 포집탱크에서 분리된 기상의 액화가스를 전달받아 불순물을 걸러내는 녹아웃 드럼을 포함하며,
   상기 재액화부는,
   상기 녹아웃 드럼에서 불순물이 제거된 액화가스를 전달받아 액화시키는, 가스 처리 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 재액화부는,
   상기 저장탱크에서 발생한 증발가스를 액화시켜 상기 저장탱크로 리턴하거나, 또는 상기 추진엔진에서 사용되는 윤활유가 혼합된 상태로 상기 추진엔진으로부터 배출된 후 상기 포집탱크 및 상기 녹아웃 드럼으로 전달된 액화가스를 액화시켜 상기 저장탱크로 전달하는, 가스 처리 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 녹아웃 드럼은,
   불순물이 제거된 기상의 액화가스를 벤트마스트로 전달하여 외부로 벤트시키며,
   상기 재액화부는,
   상기 녹아웃 드럼에서 상기 벤트마스트로 유동하는 기상의 액화가스 중 적어도 일부를 전달받아 액화시키는, 가스 처리 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 연료 회수부는,
   상기 추진엔진에서 배출되는 액상 액화가스를 감압하는 감압밸브; 및
   상기 감압밸브에서 감압된 액화가스를 냉각해 상기 고압펌프에 전달하는 쿨러를 더 포함하며,
   상기 포집탱크는, 상기 감압밸브에서 상기 고압펌프로 전달되는 액화가스의 흐름에 병렬로 연결되는, 가스 처리 시스템.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 감압밸브에서 감압된 액화가스는,
   상기 포집탱크를 경유하여 상기 고압펌프로 전달되거나, 상기 포집탱크를 우회하여 상기 고압펌프로 전달되는, 가스 처리 시스템.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 상기 가스 처리 시스템을 갖는, 선박.

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