KR20220057193A - 부하 용도별로 분리된 전력 계통을 갖는 전기 추진 선박 - Google Patents

Abstract

실시예들은, 하나 이상의 발전기를 포함한 제1 발전부, 및 상기 제1 발전부의 전력을 필수부하로 공급하는 제1 배전반을 포함하는 제1 전력 계통; 및 하나 이상의 발전기를 포함한 제2 발전부; 상기 제2 발전부의 전력을 서비스부하로 공급하는 제2 배전반을 포함하는 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템 및 이를 적용한 전기 추진 선박에 관련된다. 상기 전력 공급 시스템은 가변 RPM 발전기를 포함할 수도 있다.

Description

부하 용도별로 분리된 전력 계통을 갖는 전기 추진 선박 {ELECTRICALLY PROPELLING SHIP HAVING POWER SYSTEMS SEPARTED FOR LOAD USAGE}

본 발명은 전기 추진 선박에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선내 부하를 용도별로 분류해 특정 구간에 구동하는 모터를 포함한 필수부하단과 기타 서비스부하단을 분리된 전력 계통에 각각 배치하고 적어도 하나의 전력 계통에서 (예컨대, 440V와 같은) 저압 배전이 가능한 전기 추진 선박에 관련된다.

FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 선은 별도의 추진 엔진이 없고 전력 계통에 추진 모터가 있는 전기 추진 선박으로서, LNG 운반 등의 다양한 종류의 선박으로 구현된다.

이러한 전기 추진 선박에 적용되는 전력 공급 시스템은 선박의 말단에 프로펠러가 연결된 추진축을 추진 모터에 의해 구동함으로써, 선박을 추진시킨다.

FSRU와 같은 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템은 추진을 위한 필수부하와 LNG 운반 등의 전기 추진 선박의 서비스와 관련된 서비스부하가 단일 계통으로 구성되어 있다. 추진 관련 필수부하는 대부분이 690V 또는 440V이거나 그 이하의 저압을 정격 전압으로 사용한다. 이 경우 시스템 전체의 전력용량을 만족하면서 저압으로 발전하고 배전하도록 설계하면, 계통 용량 대비 배전 전압이 낮아 배전반에 과전류가 흐르게 된다. 과전류로 인한 계통 사고를 보호하기 위해서는 차단 설비가 필요한데, 정격정류가 4000~5000A 이상인 경우 상용 차단 설비가 있지 않으므로 단일 전력 계통은 용량의 한계가 있다. 따라서, 특정 규모 이상의 전력 계통이 적용되는, FSRU와 같은 전기 추진 선박의 경우 저압 계통의 고전류로 인한 케이블 물량, 계통 용량 한계를 해소하기 위하여 부득이 고압으로 전력을 생성하여 이를 저압으로 변압하여 부하에 전력을 공급하는 전력 공급 시스템을 가진다.

이러한 고압 발전/배전 기반 단일 계통 구조에서는 고압 배전반의 부하량이 저압 배전반의 부하량에 비해 매우 높다. 고압 배전반의 원가가 저압 배전반 보다 높아 원가가 증가하는 문제가 있다.

그리고, FSRU 선은 대부분 정박하여 LNG를 공급하는 형태로 사용되는데, 일반 운항(normal seagoing) 구간에서만 추진 모터를 사용한다. 잠시 사용하는 추진 모터로 인해 고압 발전기/배전반의 용량이 증가하는 문제가 있다.

도 1은, 종래의 일 실시예에 따른, 서비스부하가 혼재되어 단일 계통으로 구성된 FSRU 선에서 대용량 변압기가 설치된 변압기 룸을 설명하기 위한 도면이다.

전술한 바와 같이, 고압 발전/배전이 필수적이므로, 대용량의 감압 변압기를 선내에 반드시 설치해야 한다. 이러한 감압 변압기는 도 1에 도시된 바와 같이 통상적으로 엔진 룸의 일부 공간으로 이루어진 변압기 룸(TR room)(10)에 설치된다. 감압 변압기를 배치하는 변압기 룸(10)의 공간을 활용할 수 없는 문제가 있다. 특히, 종래에 감압 변압기를 위해 제공되었던 공간(10)은 장비 밀집도가 높은 엔진 룸 내에 위치하고 있다. 엔진 룸은 MGO 저장 탱크(11), 및 MGO 서비스 탱크(13) 등이 설치되어 있고, 공간이 매우 협소하다. 이와 같이 대용량의 감압 변압기의 사이즈로 인해, 선내 공간 활용도를 크게 제약하였다.

공개특허공보 제10-2017-0120864호

본 발명의 일 측면에 따르면 선내 부하를 용도별로 분류해 특정 구간에 구동하는 모터를 포함한 필수부하단과 기타 서비스부하단을 분리된 전력 계통에 각각 배치하고 적어도 하나의 전력 계통에서 (예컨대, 440V와 같은) 저압 배전함으로써 대용량의 감압 발전기를 제거하고, 또한 가변 RPM 발전기를 이용하여 연료 효율을 개선한 전기 추진 선박을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 필수부하 및 서비스부하를 갖는 전기 추진 선박은, 하나 이상의 발전기를 포함한 제1 발전부, 및 상기 제1 발전부의 전력을 필수부하로 공급하는 제1 배전반을 포함하는 제1 전력 계통; 및 하나 이상의 발전기를 포함한 제2 발전부; 상기 제2 발전부의 전력을 서비스부하로 공급하는 제2 배전반을 포함할 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 배전반은 1000V 이하의 AC 전압이 적용될 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 부하부는, 선박을 추진하는 추진 모터; 상기 제1 배전반으로부터 입력된 전류를 승압하여 출력하는 승압 변압기; 및 상기 추진 모터의 회전 속도를 제어하는 AC/AC 컨버터를 포함할 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 발전부는 저압 가변 RPM 발전기; 및 상기 저압 가변 RPM 발전기의 전류의 주파수를 제1 배전반의 주파수와 매칭하기 위한 AC/AC 컨버터를 포함할 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 제2 배전반은 AC 1000V 보다 높은 교류 전압이 적용될 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 제2 발전부는, 고압 가변 RPM 발전부; 및 상기 고압 가변 RPM 발전기에서 발전한 전류의 주파수를 제2 배전반의 주파수와 매칭하기 위한 AC/AC 컨버터를 포함할 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 전기 추진 선박이 LNG 운반선인 경우, 상기 제2 배전반으로서 상기 제2 발전부의 전력을 제2-1 서비스부하로 공급하는 제2-1 배전반; 및 상기 제2 발전부의 전력을 제2-2 서비스부하로 공급하는 제2-2 배전반을 포함하고, 상기 제2-1 서비스부하는, LD 컴프레서, 발라스트 펌프, 워터 스프레이 펌프 및 기화기 중 하나 이상을 포함하고, 상기 제2-2 서비스부하는 SMR 컴프레서, HD 컴프레서, 카고 펌프, 및 카고 보조기 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 전력 계통 및 제2 전력 계통은 각각 복수의 차단기를 포함하고, 상기 제1 전력 계통은 상기 제2 전력 계통 보다 적은 수의 차단기를 가질 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 전기 추진 선박은 상기 제1 전력 계통 또는 전력 계통의 구동 모드별 부하율에 따라 상기 제1 발전부 또는 제2 발전부의 RPM을 제어하는 전력 제어부를 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따른 필수부하 및 서비스부하를 갖는 전기 추진 선박은, 하나 이상의 발전기를 포함한 제1 발전부, 및 상기 제1 발전부의 전력을 필수부하로 공급하는 제1 배전반을 포함하는 제1 전력 계통; 하나 이상의 발전기를 포함한 제2 발전부; 상기 제2 발전부의 전력을 서비스부하로 공급하는 제2 배전반; 발전기 사고를 감지하여 전력 공급 경로를 제어하는 전력 제어부; 및 상기 제1 전력 계통의 전력 또는 제2 전력 계통의 전력을 다른 전력 계통으로 공급하는 연결부를 포함할 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 전력 계통 또는 제2 전력 계통의 발전기는 고정 RPM 발전기일 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 연결부는 SPDT를 포함하며, 상기 SPDT는 상기 제1 전력 계통의 발전기와 배전반 사이의 경로를 연결하거나, 상기 제1 전력 계통의 발전기와 상기 제2 전력 계통의 배전반 사이의 경로를 연결하도록 구성될 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 전력 제어부는,상기 제2 발전부로부터 서비스부하로의 전력 공급이 차단되는 비상 상황을 감지하고 그리고 상기 제1 전력 계통의 전력을 상기 제2 전력 계통의 서비스부하로 공급하도록 상기 SPDT를 제어할 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 전기 추진 선박은 상기 제1 전력 계통의 발전기와 상기 제2 전력 계통의 배전반 사이의 경로 상의 변압기를 더 포함할 수도 있다. 상기 변압기는 상기 제1 전력 계통의 발전기로부터 입력되는 전류 보다 높은 전압의 전류를 상기 제2 전력 계통의 배전반으로 출력한다.

일 실시예에서, 상기 연결부는 상기 제2 전력 계통의 배전반과 제1 전력 계통의 배전반 사이를 연결하는 케이블, 및 상기 케이블의 일 단과 타 단을 연결하는 스위치를 포함하고, 상기 스위치는 정상 상황에서는 개방되고 비상 상황에서 차단될 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 전력 제어부는 상기 제2 발전부로부터 서비스부하로의 전력 공급이 차단되는 비상 상황을 감지하고 그리고 상기 제1 전력 계통의 전력을 상기 제2 전력 계통의 서비스부하로 공급하도록 상기 스위치를 제어할 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 전기 추진 선박은 상기 케이블 상의 변압기를 더 포함할 수도 있다. 상기 변압기는 상기 제1 전력 계통의 발전기로부터 입력되는 전류 보다 높은 전압의 전류를 상기 제2 전력 계통의 배전반으로 출력한다.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 엔진 룸을 갖는 전기 추진 선박은 선체 선미부의 데크 하부에 배치되며 선박의 엔진이 위치하는 엔진 룸; 상기 엔진 룸 내에 배치된 MGO 서비스 탱크와 적어도 하나의 MGO 저장 탱크; 및 상기 엔진 룸 내에 서로 대향해서 위치한 적어도 하나의 백업 공간을 포함할 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 MGO 저장 탱크 중 적어도 하나는 상기 복수의 백업 공간 중 적어도 하나의 백업 공간 상의 적어도 일부 공간을 차지하도록 연장될 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 복수의 MGO 저장 탱크는 서로 이격 배치된 제1 MGO 저장 탱크 및 제2 MGO 저장 탱크를 포함할 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 제2 MGO 저장 탱크는 상기 MGO 서비스 탱크와 인접하여 배치되며, 상기 제2 MGO 저장 탱크는 상기 MGO 서비스 탱크 보다 선미에 가깝게 배치될 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 제2 MGO 저장 탱크는 상기 복수의 백업 공간 중 적어도 하나의 공간의 적어도 일부를 차지하도록 연장된 길이를 가지며, 상기 제2 MGO 저장 탱크의 가로 길이는 상기 MGO 서비스 탱크의 가로 길이 보다 길 수도 있다.

상술한 실시예들에 따른 전기 추진 선박은 필수부하 및 서비스부하를 갖는 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템을 포함하며, 상기 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템은, 하나 이상의 발전기를 포함한 제1 발전부, 및 상기 제1 발전부의 전력을 필수부하로 공급하는 제1 배전반을 포함하는 제1 전력 계통; 및 하나 이상의 발전기를 포함한 제2 발전부; 상기 제2 발전부의 전력을 서비스부하로 공급하는 제2 배전반을 포함할 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 또는 제2 배전반은 상기 엔진 룸 내에 배치될 수도 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템은 전기 추진 선박의 전력 부하를 필수부하와 서비스부하로 용도별로 분류하고 분리된 전력 계통에 용도별로 부하를 배치함으로써 다수의 대용량 감압 변압기를 사용하지 않고도 낮은 전압을 정격 전압으로 갖는 필수부하에 전력을 공급할 수 있다.

이로 인해, 기존의 감압 변압기가 차지하던 공간을 확보하여 전기 추진 선박의 공간 설계의 유연성을 증가시킨다.

또한, 단일 계통의 종래 실시예와 비교하여, 고압 엔진/발전기의 설치 대수 및 용량, 그리고 고압 배전반 용량 및 차단기 수량이 감소하여 원가 절감이 가능하다.

또한, 용도별 분리 배치로 인해 각 계통에 대해서 개별적으로 가변속 발전기의 RPM을 제어할 수 있고, 결국 중/저부하 구간의 발전 효율이 개선된다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명 또는 종래 기술의 실시예의 기술적 해결책을 보다 명확하게 설명하기 위해, 실시예에 대한 설명에서 필요한 도면이 아래에서 간단히 소개된다. 아래의 도면들은 본 명세서의 실시예를 설명하기 목적일 뿐 한정의 목적이 아니라는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 설명의 명료성을 위해 아래의 도면들에서 과장, 생략 등 다양한 변형이 적용된 일부 요소들이 도시될 수 있다.
도 1은, 종래의 일 실시예에 따른, 서비스부하가 혼재되어 단일 계통으로 구성된 FSRU 선에서 대용량 변압기가 설치된 변압기 룸을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 분리된 전력 계통을 포함하는 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템의 개략적인 시스템 구조도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 가변 RPM 발전기를 포함한, 필수부하용 전력 계통과 서비스부하용 전력 계통을 포함한 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템의 개략적인 시스템 구조도이다.
도 4는, 도 2의 전력 공급 시스템에서 계통별 부하단의 부하율과 발전기의 연료 소모량 간의 관계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 계통이 연계된 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템의 개략적인 시스템 구조도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른, 전력 계통이 연계된 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템의 개략적인 시스템 구조도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 2의 전력 공급 시스템을 포함한 전기 추진 선박의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 기재된 특징, 영역, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 및/또는 성분을 구체화하는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 영역, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 및/또는 성분의 존재 또는 부가를 제외시키는 것이 아니다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에 기술된 실시예는 전적으로 하드웨어이거나, 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어이거나, 또는 전적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 본 명세서에서 "부(unit)","모듈(module)", "장치" 또는 "시스템" 등은 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 또는 소프트웨어 등 컴퓨터 관련 엔티티(entity)를 지칭한다. 예를 들어, 본 명세서에서 부, 모듈, 장치 또는 시스템 등은 실행중인 프로세스, 프로세서, 객체(object), 실행 파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program), 및/또는 컴퓨터(computer)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨터에서 실행중인 애플리케이션(application) 및 컴퓨터의 양쪽이 모두 본 명세서의 부, 모듈, 장치 또는 시스템 등에 해당할 수 있다.

본 명세서에서 선박은 선박의 운행에 필수적인 필수부하와 운행 외의 기능을 위해 사용되는 서비스부하(예컨대, 선적물 보관용 부하, 사용자 편의용 부하 등)를 포함하는 선박으로서, 컨테이너 운반선, 연료 운반선, 여객선 등과 같은 다양한 선박을 지칭한다. 이하, 설명의 명료성을 위해, 선박(1000)은 컨테이너 운반선으로 서술되나, 이에 제한되진 않는다.

본 명세서에서, 부하 계통이 필수부하 계통과 서비스부하 계통으로 분리되었다는 것은 필수부하와 서비스부하가 동일 계통에 혼재되지 않고, 상이한 계통에 각각 포함되어 상이한 주배전반에 의해 전력을 공급받도록 구성된 것을 지칭한다. 부하 계통의 분리는 영구적인 것이 아니며, 상이한 부하 계통은 전력 공급 구성요소 사이를 전기적으로 연결 가능한 임의의 구성요소(예컨대, SPDT 스위치, 또는 버스 연결 차단기(Bus-tie breaker) 등)에 의해 연결될 수 있다.

본 명세서에서, 실시예들은 선박의 전력 시스템에 관한 것이다. 선박의 경우 저압의 범위는 국제 규정에 1500V 이하로 규정되고 있으므로, 특별한 한정이 없으면, 본 명세서에서 용어 "저압"은 1500V 이하에 해당되는 전압을 지칭한다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.

도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 분리된 전력 계통을 포함하는 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템의 개략적인 시스템 구조도이다.

도 1을 참조하면, 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템(1)은 복수의 전력 계통(100, 200 등)을 포함한다. 제1 전력 계통(100)은 제1 발전부(110), 제1 배전반(130) 및 필수부하를 포함한 제1 부하부(150)를 포함한다. 제2 전력 계통(200)은 제2 발전부(210), 복수의 배전반(230, 240) 및 서비스부하를 포함한 제2 부하부(250, 260)를 포함한다.

또한, 상기 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템(1)은 전력 계통의 상태를 모니터링하고 전력 공급을 제어하는 전력 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 전력 제어부는 전력관리시스템(PMS; Power Management System), 에너지관리시스템(EMS: Energy Management System), 에너지 전력 관리 시스템(EPMS: Energy Power Management System) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

이하, 설명의 명료성을 위해 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템(1)은 2개의 전력 계통(100, 200)을 포함하는 것으로 서술되나, 이에 제한되는 것으로 해석되진 않는다. 또한, 경우에 따라 2개의 구성요소에 대한 상세한 설명은 1개의 구성요소에 대한 상세한 설명으로 대표하여 서술된다.

또한, 제2 전력 계통(200) 내 배전반(230, 240)은 각각 제1 배전반(230) 및 제2 배전반(240)으로 지칭한다. 또한, 전력을 공급받는 배전반(230 또는 240)에 따라, 제2 부하부(250)는 각각 제1 제2 부하부(250) 및 제2 제2 부하부(260)로 지칭한다.

제1 발전부(110)는 하나 또는 복수의 발전기(예컨대, 도 2의 발전기(111, 112)를 포함할 수도 있다. 상기 하나 이상의 발전기는 교류 발전기일 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 발전부(110)는 가변 RPM 발전기를 포함할 수도 있다. 이에 대해서는 아래의 도 3을 참조하여 보다 상세하게 서술한다.

다른 실시예들에서, 상기 제1 발전부(110)는 고정 RPM 발전기를 포함할 수도 있다. 이에 대해서는 아래의 도 5 및 도 6을 참조하여 보다 상세하게 서술한다.

제1 발전부(110)에 포함된 발전기 하나의 용량은 일반항해 모드에서 제1 부하부(150)에 전력을 공급하게 충분한 용량을 가진다. 이 경우, 상기 복수의 발전기(111, 112) 중 적어도 하나는 대기 발전기로 지정되며, 상기 대기 발전기는 일반 항해 시에는 동작하지 않도록 설정된다.

제1 발전부(110)는 저압 전력을 발전한다. 상기 제1 발전부(110)는 저압 범위 내에서 특정 전압 레벨 및 주파수를 갖는 교류 전압을 생성할 수 있다. 제1 발전부(110)는 제1 배전반(130)을 통해 제1 부하부(150)로 전력을 공급하여 필수부하가 전력을 소모하고 구동하게 한다.

또한, 제1 발전부(110)는 상황에 따른 전력 공급 제어를 위해 하나 이상의 스위치, 및/또는 단로기를 더 포함할 수 있다.

제1 배전반(130)에서는 AC로 전력 공급이 실시된다. 제1 배전반(130)은 전력 계통(100)의 주배전반(Main switchboard)로 동작한다. 상기 주제1 배전반(130)은 버스 케이블로 구성되며, 이 경우 버스 케이블은 메인 버스로 지칭될 수 있다.

일부 실시예에서, 제1 배전반(130)은 복수의 버스케이블을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제1 배전반(130)은 발전기(111)에 전기적으로 연결된 메인버스(131), 발전기(112)에 전기적으로 연결된 메인버스(132)와 같이, 복수의 버스케이블을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 배전반(130)은 복수의 메인버스(131, 132)를 평소에는 전기적으로 연결하나, 비상 및/또는 사고 시 전기적 연결이 차단되는 버스 연결 차단기(bus tie breaker)(133)를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 배전반(130)는 저압으로 배전하도록 구성된다. 예를 들어, 도 2의 메인버스(131, 132)에 (예컨대, 440V와 같은) 저압이 적용되어 전력을 제1 부하부(150) 내 필수부하로 공급할 수 있다.

제1 부하부(150)는 제1 배전반(130)을 통해 전력을 공급받는다. 제1 전력 계통(100)의 제1 부하부(150)는 선박 운항을 위해 필수적으로 동작이 요구되는 필수부하(Essential, Important Load)를 포함한다. 상기 필수부하(Essential, Important Load)는 선박 규정이 정의하는 필수부하(Essential load) 및 선박 운항을 위해 필수적으로 동작이 요구되나, 선박 규정 상 필수부하(Essential load)에는 포함되지 않는 준-필수부하(secondary essential load)(예컨대, 중요부하(important load))를 포함한다. 상기 준-필수부하는 쓰러스터 모터를 포함한다.

전기 추진 선박의 운항을 위해 사용되는 필수부하는, 예를 들어, 엔진 연료공급 펌프, 냉각펌프, 윤활유 펌프, 추진 모터(152) 등을 포함할 수도 있으나, 이에 제한되진 않는다. 이러한 필수부하는 전력 계통(100)의 부하용량의 50% 이상 또는 대부분이 연속부하에 해당된다. 제1 부하부(150)의 부하율은 거의 변하지 않고, 특히 제2 부하부(250 또는 260)의 부하율의 변화보다 훨씬 낮다.

또한, 상기 제1 부하부(150)는 대부분이 1000V 이하의 교류 전압을 정격 전압으로 가진다. 예를 들어, 상기 필수부하는 440V 또는 그 이하의 전압을 정격 전압으로 가진다.

상기 제1 부하부(150)의 일부 필수부하는 별도의 변압기 없이 제1 배전반(130) 또는 상기 제1 배전반(130)과 동일한 전압이 적용된 다른 배전반(151)에 전기적으로 연결되어 전력을 공급받는다.

또한, 제1 부하부(150)의 다른 일부 필수부하는 제1 배전반(130)의 전압을 감압하는 변압기(155), 및 하위 배전반(153)를 포함할 수도 있다. 상기 변압기(155)는 제1 배전반(130)의 저압 전류를 입력받아 더 낮은 전압(예컨대, 220V)으로 감압하는 변압기이다. 상기 변압기(155)는 고압 전류(예컨대, 6.6kV)를 입력받아 감압하는 변압기와 상이하며, 소형화된 변압 사양 및 크기를 가진다.

또한, 제1 부하부(150)는 변압기(156) 및/또는 AC/AC 컨버터(154)를 더 포함한다. 추진 모터(152)는 프로펠러의 추진축을 회전시켜 선박을 추진시키는 모터로서, 상기 제1 배전반(130)에 적용되는 전압 보다 높은 전압을 정격 전압을 가지는 고압 필수부하이다. 상기 추진 모터(152)는 대략 3kV(예컨대, 3.15kV)를 정격 전압으로 가질 수도 있다.

변압기(156)는 상기 저압 배전반(130)의 저압 전류(예컨대, 440V)를 상기 추진 모터(152)의 정격 전압(예컨대, 3kV)으로 승압한다. 변압기(156)에 의해 변압된 전력은 AC/AC 컨버터(154)로 공급된다.

상기 AC/AC 컨버터(154)는 주파수를 변환한다. 상기 AC/AC 컨버터(154)는 전력 제어부의 제어에 따라 추진 모터(152)의 회전 속도를 조절한다. 예를 들어, 상기 AC/AC 컨버터(154)는 전력 제어부의 제어에 따라 추진 모터(152)의 회전 속도를 기준 속도로 유지할 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 부하부(150)는 한 쌍의 추진 모터(152a, 152b)를 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제1 부하부(150)는 하나 이상의 변압기(156) 및 하나 이상의 AC/AC 컨버터(154)(예컨대, 한 쌍의 AC/AC 컨버터(154))를 포함할 수도 있다.

또한, 제1 전력 계통(100)은 블랙 아웃과 같은 비상 상황시 전력을 공급하는 비상 발전기 및, 이 때 동작하는 부하를 포함한 비상 배전반을 더 포함할 수도 있다. 상기 비상 배전반은 쇼어 파워(shore power), 비상용 부하 등을 포함할 수 있다.

제2 전력 계통(200)의 구성요소 및 동작은 제1 전력 계통(100)의 구성요소 및 동작과 상당부분 유사하므로, 차이점을 위주로 설명한다.

상기 제2 전력 계통(200)의 제2 부하부(250, 260)는 운반선의 탑승자의 편의를 위해 사용되는 사용자 편의용 부하 등과 같은, 전기 추진 선박의 운항에 사용되지 않는 부하를 서비스부하로 포함한다. 또한, 상기 서비스부하는 LNG 운반, 시추, 승객 운송 등의 전기 추진 선박의 서비스와 관련된 부하를 포함한다.

일 예시에서 상기 전기 추진 선박이 LNG 운반선으로 구현될 수도 있다.

LNG는 가연성 물질로서, 전기 추진 선박은 LNG를 쉽게 선적 또는 하역하기 위해 화물탱크 또는 파이프라인의 온도, 압력을 제어해야 한다. 또한, LNG를 해상으로 안전하게 수송하기 위해 일반 항해 시에도 화물 탱크의 온도, 압력을 지속적으로 제어해야 한다.

또한, 전기 추진 선박은 환경 규제로 인해 이중연료엔진(Dual Fuel Engine) 시스템이 설치되어 운용된다. 상기 이중연료엔진 시스템은 LNG 연료용 부하 중 적어도 일부를 Gas Mode 또는 HFO Mode로 제어할 수 있다. 여기서, Gas Mode는 화물탱크 내 자연 발생하는 BOG, 및 강제 기화시킨 BOG를 전기 추진 선박의 연료로 사용하는 모드이고, HFO Mode는 고유황 연료유, 벙커유와 같은, HFO(Heavy Fuel Oil)를 전기 추진 선박의 연료로 사용하는 모드이다.

상기 서비스부하는 이러한 LNG 운반의 서비스 특성에 대한, LNG 관련 부하를 더 포함할 수도 있다. 상기 LNG 관련 부하는 LNG를 보관하는데 사용되는 LNG 보관용 부하, 및 LNG로부터 발생한 연료를 위해 사용되는 LNG 연료용 부하를 포함한다. 상기 서비스부하는 LNG를 선적, 하역, 저장하기 위해 동작하는 부하, 운항 도중에 저장된 LNG의 관리(예컨대, LNG 냉각, 압축 등)을 위해 동작하는 부하, 또는 BOG(Boil-Off Gas)를 연료로 사용하기 위한 LNG 연료용 부하를 포함한다.

상기 LNG 보관용 부하는, HD 컴프레서(High duty compressor), 카고 펌프, 카고 보조 기기(Cargo Auxiliary Machine), SMR 컴프레서(single mixed-refrigerant compressor) 등을 포함하나, 이에 제한되진 않는다. 또한, 상기 LNG 연료용 부하는, LD 컴프레서(Low duty compressor)(256), 발라스트 펌프(255), 워터 스프레이 펌프, 기화기(Vaporizer) 등을 포함하나, 이에 제한되지 않는다.

상기 서비스부하는 제2 전력 계통(200)의 부하용량의 50% 이상 또는 대부분이 가변부하에 해당된다.

이러한 서비스부하는 서로 다른 배전반(230 또는 240)에 연결된 부하부(250 또는 260)에 배치될 수도 있다. 일 실시예에서, 제2 배전반(240)에 연결된 제2 부하부(260)는 LNG 보관용 부하(예를 들어, SMR 컴프레서(266), 카고 펌프, HD 컴프레서 등)를 포함할 수도 있다. 상기 제2 배전반(240)은 카고 배전반(Cargo switchboard)으로 동작한다.

제1 배전반(230)에 연결된 제2 부하부(250)는 LNG 연료용 부하 등과 같은, LNG 보관용 부하를 제외한 기타 서비스부하(예를 들어, 발라스트 펌프(255), LD 컴프레서(256), 워터 스프레이 펌프 등)을 포함할 수도 있다. 상기 제2 배전반(230)은 주배전반(main switchboard)으로 동작한다.

이와 같이, 서비스부하 중 일부는 제2 배전반(230)를 통해 전력을 공급받고, 다른 일부는 다른 제2 배전반(240)를 통해 전력을 공급받는다. 일부 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 다른 제2 배전반(240)은 상기 제2 배전반(230)을 통해 발전부(210)의 전력을 수신할 수도 있다.

또한, 제2 부하부(250 또는 260)는 배전반(230 또는 240) 보다 낮은 전압으로 전력을 공급하는 한 개 이상의 하위 배전반(미도시)을 더 포함할 수도 있다.

또한, 제2 부하부(250 또는 260)는 부하의 동작 시 수신하는 전력량을 제어하는 구성요소(예컨대, 스타터 패널(Starter Panel, S/T)를 더 포함할 수 있다.

이러한 전력 계통(100 및 200)은 정상 상황에서는 분리 상태가 유지되어 독립적으로 운영되는 계통 구조를 가진다. 특히, 상기 전력 계통(100 및 200)은 적어도 하나의 전력 계통을 저압 발전/배전하도록 구성할 수도 있다.

위에서 서술한 바와 같이, 단일 전력 계통 구조에서 저압 부하와 고압 부하가 혼재된 종래의 실시예는 발전기에 연결된 배전반에 고압이 적용되는 고압 배전 구조를 가진다. 이로 인해, 발전기에 연결된 배전반의 고압 전류를 저압으로 감압하는 감압 발전기가 요구된다. 이러한 감압 발전기는, 예를 들어 4,100kVA 또는 1400kVA의 대용량의 감압 사양을 가진다. 상기 대용량의 감압 발전기는 복수 개가 요구될 수도 있다. 예를 들어, 2개의 4200kVA 및/또는 2개의 1400kVA가 요구될 수도 있다.

그러나, 도 1의 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템(1)에서 저압 배전이 요구되는 필수부하는 저압 배전하는 제1 전력 계통(100)에 배치된다. 따라서, 발전기에 연결된 배전반의 고압 전류를 저압으로 감압하는 감압 발전기를 사용하지 않고 배전이 가능하다.

그 결과, 대용량 감압 변압기가 차지하였던 선내 공간을 다른 목적으로 활용할 수 있어, 공간 설계의 유연성을 개선할 수 있다.

계통 분리에 따른 부하의 분류로 인해, 고압 기반 전력계통(200) 내 고압 엔진/발전기의 설치 대수 및/또는 용량은 감소한다.

도 2의 전력 공급 시스템(1)에서 고압 발전하는 제2 발전부(210)의 발전 총 용량은 부하의 최대 용량에 의존하여 설계된다. 단일 계통 구조의 종래의 실시예에서 추진 모터(152)는 고압 부하이므로, 고압 배전반에 연결되었다. 상기 추진 모터(152)는 일반 운항(Normal Seagoing) 구간에서만 잠시 사용하는 모터이므로, 추진 모터(152)를 포함하여 고압 발전기/배전반 용량을 설계할 경우, 불필요한 증가분이 발생하는 문제가 있다.

그러나, 도 2의 전력 공급 시스템(1)에서 추진 모터(152)는 고압 배전반(230 또는 240)에 연결되지 않는다. 상기 추진 모터(152)는 저압 배전반(130)에 연결된다. 이로 인해, 도 2의 전력 공급 시스템(1)은 전력 계통(100)으로 이동한 추진 모터(152)의 부하 용량에 해당하는 감소분만큼 제2 발전부(210)의 발전 총 용량이 감소한다. 한편, 해당 발전 용량의 감소분은 저압 기반 전력계통(100) 내 저압 엔진/발전기의 설치 대수 및/또는 용량을 증가시킨다. 그러나, 동일 용량 증가 시 고압 엔진/발전기가 저압 엔진/발전기 보다 높은 원가를 갖기 때문에, 도 2의 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템(1)은 원가를 절감할 수 있다.

일 실시예예서, 상기 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템(1)은 필수부하용 저압 발전/배전과 서비스부하용 고압 발전/배전으로 분리하여 가변 RPM으로 운영하는 멀티(Multi) 발전 시스템으로 구성된다. 이에 대해서는 아래의 도 3을 참조하여 보다 상세하게 서술한다.

다른 실시예들에서, 상기 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템(1)은 제2 전력 계통(200) 내 발전기 사고 등으로 인해 전력 공급이 불가한 비상 상황이 발생하면, 전력 계통(100) 내 대기 발전기의 전력을 제2 전력 계통(200)의 부하로 공급하여, 정해진 시간 내에 포트 로딩/언로딩(Port Loading/Unloading) 가능하도록 구성될 수도 있다. 이에 대해서는 아래의 도 5 및 도 6을 참조하여 보다 상세하게 서술한다.

도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 가변 RPM 발전기를 포함한, 필수부하용 전력 계통과 서비스부하용 전력 계통을 포함한 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템의 개략적인 시스템 구조도이다.

상기 도 3의 전력 공급 시스템(1)은 도 2의 전력 공급 시스템(1)과 유사하므로, 차이점을 위주로 설명한다.

도 3를 참조하면, 상기 전력 계통(100)의 제1 발전부(110)는 저압 가변속 RPM 발전기를 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제2 전력 계통(200)의 제2 발전부(210)는 고압 가변속 RPM 발전기를 포함할 수도 있다.

또한, 발전부(110 또는 210)는 특정 전압 레벨 및 주파수를 갖는 교류 전압을 생성할 수 있다.

일 실시예에서, 전력 계통(100 또는 200)이 교류 배전을 하도록 구성된 경우 상기 발전부(110 또는 210)는 발전기와 배전반(130, 230 또는 240) 사이에 배치된 AC/AC 컨버터를 포함할 수도 있다. 상기 AC/AC 컨버터는 발전기와 배전반 사이의 경로의 수에 대응하여 설치된다. 예를 들어, 제1 전력 계통(100)은 발전기(111, 112) 각각에 연결된 AC/AC 컨버터(113, 114)를 포함할 수도 있다. 제2 전력 계통(200)은 발전기(211, 212) 각각에 연결된 AC/AC 컨버터(213, 214)를 포함할 수도 있다.

상기 AC/AC 컨버터(113, 114, 213, 214)는 가변 RPM 발전기에서 발전된 AC 전류의 주파수를 배전반(130, 230 또는 240)의 특정 주파수(예컨대, 50Hz 또는 60Hz)로 변환하도록 구성된다.

이러한 발전부(110 또는 210)는 각 부하 구간의 부하율에 기초하여 교류 전력을 발전한다. 각 부하 구간의 부하율에 기초한 가변 RPM 발전기(211)의 RPM 변화가 있어도, 발전부(110 또는 210)는 상기 AC/AC 컨버터(113, 114, 213, 214)를 통해 해당 배전반(130, 230 또는 240)의 특정 주파수를 갖는 AC 전류를 출력할 수 있다.

도 3의 전력 공급 시스템(1)에서 각각의 가변속 RPM 발전기는 해당 전력 계통(100 또는 200)의 부하율에 대응하는 RPM으로 동작한다. 일 실시예에서, 상기 전력 제어부는 중부하 또는 저부하 구간에서 해당 부하율에 대해 가장 높은 연료 효율을 갖는 RPM으로 발전기가 동작하도록 제어할 수도 있다. 이로 인해, 도 3의 전력 공급 시스템(1)은 부하율이 상대적으로 낮은 저부하 또는 중부하 구간에서 발전 효율이 향상된다.

도 4는, 도 3의 전력 공급 시스템(1)에서 계통별 부하단의 부하율과 발전기의 연료 소모량 간의 관계를 개략적으로 도시한 도면이다.

종래의 단일 전력 계통에서는 고정 RPM 발전기를 이용하여 가변 부하(예컨대, LNG 보관용 부하)에 전력을 공급하였다. 화물 파트 전체의 서비스부하는 30 내지 100% 수준의 평균 부하율을 가진다.

이와 같이 중부하 또는 저부하로 변동하는 LNG 운반선의 서비스부하 전체에 종래와 같이 고정 RPM 발전기를 이용하여 전력을 공급할 경우, 부하율이 낮은 중부하 또는 저부하 구간에서는 낮은 발전 효율을 가진다. 특히, 추진 모터(152)는 일반 운항 구간에서만 동작하므로, 발전 효율의 저하가 더욱 악화된다.

LNG 운반선 부하에 있어서, 저부하 구간(L1)은 부하율이 10~40%인 구간으로서 대략 285~210g/kwh의 연료 소모량을 가진다. 중부하 구간(L2)은 부하율이 40~60%인 구간으로서, 대략 210~194g/kwh의 연료 소모량을 가진다. 고부하 구간(L3)은 부하율이 80~100%인 구간으로서, 대략 185~190g/kwh의 연료 소모량을 가진다. 도 3의 전력 공급 시스템(1)은 저부하 구간(L1)에서는 kwh 당 연료 소모율이 대략 6~10% 개선되고, 중부하 구간(L2)에서는 kwh 당 연료 소모율이 대략 10~35% 개선된다.

이와 같이, 용도별 분리 배치로 인해 각 계통에 대해서 개별적으로 가변속 발전기의 RPM을 제어할 수 있고, 결국 중/저부하 구간의 발전 효율이 개선된다.

도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 비상 상황시에 전력 계통이 연계 가능한 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템의 개략적인 시스템 구조도이고, 도 6는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른, 비상 상황시에 전력 계통이 연계 가능한 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템의 개략적인 시스템 구조도이다.

상기 도 5 및 도 6의 전력 공급 시스템(1)은 도 2의 전력 공급 시스템(1)과 유사하므로, 차이점을 위주로 설명한다.

도 5 및 도 6를 참조하면, 상기 발전부(110 또는 210)는 고정 RPM 발전기를 가진다. 이로 인해, 가변 RPM 발전기를 사용하는 도 2의 실시예 대비 원가 절감의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템(1)은 연결부(300)를 더 포함한다. 상기 연결부(300)는 정상 상황인 경우 서로 다른 전력 계통(100, 200) 사이에 전력이 전달되지 않도록 구성된다. 또한, 상기 연결부(300)는 비상 상황인 경우 서로 다른 전력 계통(100, 200) 사이에 전력이 전달되도록 구성된다. 상기 비상 상황은 특정 전력 계통 내에서 발전기의 전력이 부하로 공급되지 않는 상황으로서, 예를 들어 발전기 고장(또는 사고)를 포함한다. 전력 제어부는 사고 발생 전력 계통의 발전부로부터 해당 부하로의 전력 공급이 차단되는 비상 상황을 감지하고 다른 전력 계통의 전력을 공급한다.

일 실시예에서, 상기 연결부(300)는 제2 전력 계통(200) 내 발전기 사고와 같은, 전력 공급이 불가한 비상 상황 시 제1 전력 계통(100) 내 대기 발전기(예컨대, 발전기(111))로부터 전력을 공급한다.

전력 공급 시스템(1)은 운전 구간에 따라 발전기의 운전을 제어하고, 부하부(150, 250, 260)에 공급되는 전력 공급량을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1 전력 계통(100)의 제1 부하부(150)가 두 개의 발전기(111, 112)의 발전 용량을 필요로 하지 않는 경우, 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템(1)은 적어도 하나의 발전기(예컨대, 발전기(111))를 대기 발전기로 설정하여 비활성화하고, 필요한 경우에 대기 발전기를 활성화하여 제1 부하부(150)로의 전력 공급 또는 그외 목적으로 사용할 수 있다.

전력 제어부는 상기 비상 상황을 감지할 경우, 연결부(300)를 제어해 정해진 시간 내에 제2 전력 계통(200)을 위한 포트 로딩/언로딩(Port Loading/Unloading) 동작을 수행한다.

일 실시예에서, 상기 연결부(300)는 SPDT(Single Pole Double Throw)(310)를 포함할 수도 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 SPDT(310)는 상기 제1 전력 계통(100)의 발전기(111)와 사고가 발생하지 않은, 제1 배전반(130) 사이의 경로를 연결하거나, 상기 제1 전력 계통(100)의 발전기(111)와 사고가 발생한, 상기 제2 전력 계통(200)의 배전반(230 또는 240) 사이의 경로를 연결하도록 구성된다.

또한, 상기 전력 계통의 발전기와 상기 제1 전력 계통의 배전반 사이의 경로 상의 변압기(330)를 더 포함한다. 상기 변압기(330)는 상기 제1 전력 계통(100)의 발전기(111)로부터 입력되는 전류 보다 높은 전압의 전류를 상기 제2 전력 계통(200)의 배전반(230 또는 240)으로 출력한다. 상기 변압기(330)는 배전반(230 또는 240)에 적용되는 전압을 갖는 전류를 출력한다.

다른 일 실시예에서, 상기 연결부(300)는 상기 제2 전력 계통(200)의 배전반(230 또는 240)과 제1 전력 계통(100)의 제1 배전반(130) 사이를 연결하는 케이블(320)을 포함할 수도 있다. 상기 케이블(320)은 정상 상황 시에는 개방되고 비상 상황 시에는 차단되는 스위치(미도시)를 통해 일 단과 타 단이 연결된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 전력 제어부는 스위치를 제어하여 상기 제1 전력 계통(100)의 전력을 상기 제2 전력 계통(200)의 배전반(230 또는 240)를 통해 서비스부하로 공급한다.

상기 케이블(320) 상에는 변압기(330)가 배치된다. 상기 변압기(330)에 대해서는 도 5를 참조하여 서술하였는 바 자세한 설명은 생략한다.

이와 같이, 전력 제어부는 연결부(300)를 사용해서 제1 전력 계통(100)의 대기 발전기의 전력을 상기 제2 전력 계통(200)의 서비스부하로 안정적으로 공급한다.

또한, 변압기(330)를 통해 전력계통(100 및 200)이 상호 보완될 수 있어, 전력 계통별 발전기가 서로 연계된 도 2의 전력 공급 시스템(1) 대비 발전기 운영의 자유도가 높아진다.

일 실시예에서, 도 2의 전력 공급 시스템(1)이 적용된 전기 추진 선박은 변압기 룸이 차지하던 공간을 MGO 저장 공간으로 사용하도록 구성될 수도 있다.

도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 2의 전력 공급 시스템을 포함한 전기 추진 선박의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

LNG 운반선으로 구현된 FSRU 선은 엔진 룸 내에 MGO 저장 탱크(Marine Gas Oil storage tank)(71), MGO 서비스 탱크(Marine Gas Oil service tank)(73)를 포함한다. 선박 관련 환경규제 강화로 MGO 적재량 증가에 대한 필요성이 증가하고 있다. 또한, 선급 규정에 MGO로만 항해할 수 있는 거리를 규정하는 항목이 있어 MGO. 저장 탱크의 용량을 최대한 확보하려는 선주들의 수요가 높다.

도 1 및 도 7을 참조하면, 상기 도 2의 전력 공급 시스템(1)이 적용된 FSRU 선은 선체 선미부의 데크 하부에 배치되며 선박의 엔진이 위치하는 엔진 룸 내에 위치한 백업 공간(70)을 가진다. 백업 공간(70)이 위치한 엔진 룸에는 배전반(130, 230, 및/또는 240)이 배치된다.

상기 백업 공간(70)의 위치 및 수는 변압기 룸(10)에 의존한다. 도 1에 도시된 바와 같이 서로 대향해서 이격 배치된 두 개의 변압기 룸(10)이 있었으면, 하나 또는 두 개의 백업 공간(70)이 서로 대향한 위치에 형성된다.

상기 엔진 룸 내에는 MGO 서비스 탱크(73), 그리고 적어도 하나의 MGO 저장 탱크(71)가 배치될 수도 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 두 개의 MGO 저장 탱크(71a, 71b)가 엔진 룸 내에 배치될 수도 있다. 상기 MGO 저장 탱크(71a, 71b)는 서로 대향하여 이격 배치될 수도 있다. MGO 저장 탱크 중 적어도 하나(예컨대, 71b)는 MGO 서비스 탱크(73)와 인접하여 배치될 수도 있다.

상기 백업 공간(70)은 단일 계통 구조가 적용된 종래의 전기 추진 선박에서 변압기 룸(10)으로 사용되었던 공간으로서, 도 2의 전력 공급 시스템(1)의 적용으로 인해 변압기 룸(10)이 제거되어 형성된 여분의 공간이다. 상기 백업 공간(70)은 변압기 룸(10)이 차지하던 공간의 일부 또는 전부를 포함한다.

그러면, MGO 저장 탱크(71) 중 적어도 하나의 사이즈를 상기 백업 공간(70)의 적어도 일부 공간으로 포함하도록 확장할 수도 있다. 예를 들어, 도 1의 상단에 도시된 MGO 저장 탱크(11a)의 사이즈가 도 7에 도시된 추가 사이즈(E)를 더 포함할 수도 있다. 그러면, FSRU 선은 보다 큰 사이즈의 MGO 저장 탱크(71a)를 포함할 수도 있다.

또한, MGO 저장 탱크(71) 중 적어도 하나의 위치를 이동시킬 수도 있다. 예를 들어, 도 7의 하단에 도시된 바와 같이, FSRU 선은 기존의 MGO 서비스 탱크(13)의 위치로 이동하여, 선미에 보다 가깝게 배치된 MGO 저장 탱크(71b)를 포함할 수도 있다.

또한, FSRU 선은 기존의 MGO 저장 탱크(11b)의 위치로 이동하여, 선미로부터 보다 멀게 배치된 MGO 서비스 탱크(73)를 포함할 수도 있다.

상기 MGO 저장 탱크(71b)는 도 1의 MGO 저장 탱크(11b) 보다 추가 사이즈(E)를 더 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, MGO 저장 탱크(71b)의 가로 길이는 상기 MGO 서비스 탱크(73)의 가로 길이 보다 길어지기 위해 백업 공간(70)의 적어도 일부를 차지하도록 연장된 길이를 가질 수도 있다.

MGO 저장 탱크(71)의 사이즈 확장으로 인해, 도 2의 전력 공급 시스템(1)이 적용된 FSRU 선은 MGO 적재량을 증가시킬 수 있다. 또한, MGO 적재량의 증가로 인해 선박의 내구성(Endurance)이 보다 증가한다.

그러나, 기존 변압기 룸으로 사용된 백업 공간70은 MGO 저장 탱크의 확장을 위해 사용되는 것으로 제한되지 않는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 상기 백업 공간70은 다른 목적으로도 사용이 가능하다.

이와 같이, 제한된 엔진 룸 내 여분의 백업 공간을 확보함으로써, 엔진 룸 내 배치 유연성을 증가시킨다.

본 명세서에서, 도 3을 중심으로 도시된 전력 공급 시스템(1)의 구조는 LNG 운반선에 포함된 부하 용량과 같은 LNG 운반선의 사양에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 전력 계통(100)에 포함된 발전기는 3개일 수 있다. 또한, 3개의 발전기의 발전 용량은 동일하거나, 또는 모두 동일하지 않을 수도 있다.

또한, 도 3의 제1 배전반(130)에 적용된 440V, 그리고 제2 배전반(230, 240)에 적용된 6.6kV는 저압과 고압을 나타내는 예시적인 전압으로서, 배전반(130, 230, 240)은 경우에 따라 상이한 전압으로 전력을 공급할 수도 있다. 예를 들어, 상이한 부하의 정격 전압에 따라 450V가 제1 배전반(130)에 적용될 수도, 또는 690V가 배전반(230, 240)에 적용될 수도 있다.

이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

1: 전기 추진 선박용 전력 공급 시스템
100, 200: 전력 계통
110, 210 : 발전부
130, 230, 240: 배전반
250, 260, 270: 부하부
300: 연결부

Claims (9)

1. 필수부하 및 서비스부하를 갖는 전기 추진 선박에 있어서,
   하나 이상의 발전기를 포함한 제1 발전부, 및 상기 제1 발전부의 전력을 필수부하로 공급하는 제1 배전반을 포함하는 제1 전력 계통; 및
   하나 이상의 발전기를 포함한 제2 발전부; 상기 제2 발전부의 전력을 서비스부하로 공급하는 제2 배전반을 포함하는 전기 추진 선박.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 배전반은 1000V 이하의 AC 전압이 적용되는 것을 특징으로 하는 전기 추진 선박.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 부하부는,
   선박을 추진하는 추진 모터;
   상기 제1 배전반으로부터 입력된 전류를 승압하여 출력하는 승압 변압기; 및
   상기 추진 모터의 회전 속도를 제어하는 AC/AC 컨버터를 포함하는 전기 추진 선박.
   
4. 제2항에 있어서, 상기 제1 발전부는
   저압 가변 RPM 발전기; 및
   상기 저압 가변 RPM 발전기의 전류의 주파수를 제1 배전반의 주파수와 매칭하기 위한 AC/AC 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 추진 선박.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 제2 배전반은 AC 1000V 보다 높은 교류 전압이 적용되는 것을 특징으로 하는 전기 추진 선박.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 제2 발전부는,
   고압 가변 RPM 발전부; 및
   상기 고압 가변 RPM 발전기에서 발전한 전류의 주파수를 제2 배전반의 주파수와 매칭하기 위한 AC/AC 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 추진 선박.
   
7. 제1항에 있어서, 상기 전기 추진 선박이 LNG 운반선인 경우,
   상기 제2 배전반으로서 상기 제2 발전부의 전력을 제2-1 서비스부하로 공급하는 제2-1 배전반; 및 상기 제2 발전부의 전력을 제2-2 서비스부하로 공급하는 제2-2 배전반을 포함하고,
   상기 제2-1 서비스부하는, LD 컴프레서, 발라스트 펌프, 워터 스프레이 펌프 및 기화기 중 하나 이상을 포함하고,
   상기 제2-2 서비스부하는 SMR 컴프레서, HD 컴프레서, 카고 펌프, 및 카고 보조기 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 추진 선박.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1 전력 계통 및 제2 전력 계통은 각각 복수의 차단기를 포함하고,
   상기 제1 전력 계통은 상기 제2 전력 계통 보다 적은 수의 차단기를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 추진 선박.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 전력 계통 또는 전력 계통의 구동 모드별 부하율에 따라 상기 제1 발전부 또는 제2 발전부의 RPM을 제어하는 전력 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 추진 선박.

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