KR20220060451A - 신규 일체형 ifv를 기반으로 한 lng 동력 선박 냉 에너지 활용 시스템 - Google Patents

신규 일체형 ifv를 기반으로 한 lng 동력 선박 냉 에너지 활용 시스템 Download PDF

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KR20220060451A
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지앙수 유니버시티 오브 사이언스 앤드 테크놀로지
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Abstract

본 발명은 신규 일체형 IFV를 기반으로 한 LNG 동력 선박 냉 에너지 활용 시스템에 관한 것이고, 신규 일체형 IFV를 기반으로 하고, 먼저 랭킨 사이클 발전을 통해 LNG 연료 고품위 냉 에너지를 회수하고 이를 전기 에너지로 변환시킨 다음, 냉매를 이용하여 LNG 연료 저품위 냉 에너지를 회수하여, 발전 또는 해수 담수화에 사용하며, 마지막으로 쟈켓워터를 이용하여 NG를 메인 엔진 기체 유입 희망 온도까지 가열한다. 본 발명은 냉 에너지 활용 기능을 구비하는 신규 일체형 IFV를 결합하여, 그 구조가 콤팩트하고 시스템의 복합도, 차지하는 면적을 효과적으로 감소하고, 시스템의 경제성을 높이며; 선박의 해수 담수화 또는 발전 요구에 따라 상응하게 조절하여 두 가지 기능의 전환이 가능하다는 장점이 있다.

Description

신규 일체형 IFV를 기반으로 한 LNG 동력 선박 냉 에너지 활용 시스템{A LNG-powered ship cold energy utilization system based on a new integrated IFV}
본 발명은 LNG 냉 에너지 활용 분야에 관한 것이고, 특히 신규 일체형 IFV를 기반으로 한 LNG 냉 에너지 활용 시스템에 관한 것이다.
LNG는 높은 발열량과 낮은 연소 오염의 특성을 지닌 고품질 에너지원이다. LNG 터미널의 주요 기능은 원양 수송선이 수송해온 LNG를 받아 저장하고 기화시켜 기체 상태의 천연 가스(NG) 제품을 얻고, 천연 가스 파이프라인 네트워크를 통해 도시 주민 및/또는 산업 사용자에게 공급하는 것이다.
LNG는 약 -162 ℃의 저온에서 액체 상태로 존재하는 천연 가스로 기화 과정에 대량의 열원이 필요하다. 일반적으로 LNG 터미널의 기화 설비에는 주로 오픈랙 해수 일체형 IFV(ORV), 중간 매체 해수 일체형 IFV(IFV) 및 수중 연소식 일체형 IFV(SCV)가 있다. LNG 터미널은 바다 근처에 건설되고 해수는 천연 열원이며 일반적으로 기화를 위해 해수를 사용하여 가열한다.
선박 동력 장치에 대한 배출 요구가 높아짐에 따라, 운송 선박들은 동력 장치의 원료로 기존의 디젤유 또는 중유 대신 액화 천연 가스(LNG)를 사용하는 것이 불가피한 추세가 되었다. LNG는 기화 과정에서 약 800 kJ/kg의 냉 에너지를 방출하는데 이를 사용하지 않을 경우 대량의 냉 에너지 낭비가 초래될 뿐만 아니라 항로 주변 해역 환경에 일정한 영향을 미친다. LNG 동력 선박의 냉방 요구에 맞는 냉 에너지 활용 시스템을 설계하면, 에너지 활용 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 압축 냉동 사이클에서 소비되는 전력도 절약할 수 있는데 이는 현재 LNG 활용 기술에서의 최전선 문제 중 하나이다.
현재 LNG 냉 에너지 활용 시스템은 주로 엑서지 효율을 지표로 사용하고, 냉방, 해수 담수화 등 방식으로 활용하고 있다. “온도 일치, 계단식 활용” 원칙에 따라, LNG 냉 에너지 활용 방안은 일반적으로 다단계 냉방 또는 발전 순환을 사용한다. 단일 단계 시스템에 비해, 다단계 냉 에너지 활용 시스템은 비록 엑서지 효율이 높기는 하지만 시스템 크기가 크고 설비가 복잡하다는 단점도 있다. 기존의 일체형 IFV는 기능이 단일하기에, LNG 냉 에너지를 충분히 활용할 수 있는 동시에 냉 에너지 활용 시스템의 LNG일체형 IFV를 단순화하면서 시스템의 소형화와 경제성을 효과적으로 향상시키는 것은 설비 배치 공간이 제한된 선박에서 특히 중요하다.
상기 문제에 대해, 본 발명은 신규 일체형 IFV를 기반으로 하여 메인 엔진의 쟈켓워터를 열원으로 하여 LNG 냉 에너지 다단계 활용 시스템을 설계하였다.
본 발명이 사용하는 구체적인 과제의 해결 수단은 아래와 같다.
신규 일체형 IFV를 기반으로 한 LNG 동력 선박 냉 에너지 활용 시스템에 있어서, 상기 시스템은 신규 일체형 IFV를 기반으로 하고, 먼저 랭킨 사이클 발전을 통해 LNG 연료 고품위 냉 에너지를 회수하고 이를 전기 에너지로 변환시킨 다음, 냉매를 이용하여 LNG 연료 저품위 냉 에너지를 회수하여, 발전 또는 해수 담수화에 사용하며, 마지막으로 쟈켓워터를 이용하여 NG를 메인 엔진 기체 유입 희망 온도까지 가열한다.
본 발명에 대한 개선으로서, 상기 시스템은 신규 일체형 IFV, 증압 펌프, 열교환기, 터빈, 축열기, 밸브, 증발기를 포함하고, 일체형 IFV의 내부는 용접된 배플 플레이트를 통해 3개의 열교환 챔버로 나뉘며, 상층에서 하층까지 각각 LNG 열교환 챔버, 중간 매체 열교환 챔버 및 열유체 열교환 챔버이고, 일체형 IFV 내의 열교환은 좌측단, 중앙, 우측단 챔버의 3세트의 히트 파이프를 통해 LNG의 냉 에너지를 중간 매체 및 열유체에 전달한다.
본 발명에 대한 개선으로서, 일체형 IFV의 LNG 열교환 챔버의 우측에는 LNG 입구가 설치되고, 이는 파이프라인을 통해 LNG 저장 탱크에 연결되어 LNG을 입력하며, 일체형 IFV의 LNG 열교환 챔버의 좌측에는 NG 출구가 설치되고, 이는 파이프라인에 연결되어 NG를 출력하며, LNG는 파이프라인을 통해 LNG 입구로부터 신규 IFV에 유입되고, 3세트의 히트 파이프를 통해 순차적으로 중간 매체 및 열유체의 열량을 흡수하여 기화되어, NG로 변하고 NG 출구로부터 출력되며 파이프라인을 통해 하나의 열교환기 내에 들어가며, 상기 열교환기를 제1 열교환기로 설치하고, 제1 열교환기는 파이프라인을 통해 하나의 터빈에 연결되며, 상기 터빈을 제1 터빈으로 설치하고, 제1 터빈은 파이프라인을 통해 중간 매체 열교환 챔버의 우측단 입구에 연결되며, 중간 매체 열교환 챔버의 좌측단 출구는 또한 파이프라인을 통해 제1 열교환기에 연결된다.
본 발명에 대한 개선으로서, LNG 열교환 챔버의 우측에 설치된 LNG 입구와 LNG 저장 탱크의 연결 파이프라인에는 증압 펌프가 설치되고, 상기 증압 펌프는 제1 증압 펌프로 설치된다.
본 발명에 대한 개선으로서, 중간 매체 열교환 챔버의 우측 가열 챔버 내 동작 유체는 파이프라인을 통해 인출되고, 파이프라인에는 증압 펌프가 설치되며, 상기 증압 펌프는 제2 증압 펌프로 설치되고, 파이프라인은 또한 중간 매체 열교환 챔버 내의 인접한 좌측 가열 챔버 내에 인입된다.
본 발명에 대한 개선으로서, 열유체 열교환 챔버 우측 챔버의 우측단은 파이프라인에 연결되고, 파이프라인에는 증압 펌프가 설치되며, 상기 증압 펌프는 제3 증압 펌프로 설치되고, 파이프라인은 또한 하나의 열교환기에 연결되며, 상기 열교환기는 제2 열교환기로 설치되고, 제2 열교환기는 또한 파이프라인을 통해 하나의 터빈에 연결되며, 상기 터빈은 제2 터빈으로 설치되고, 제2 터빈은 파이프라인을 통해 열유체 열교환 챔버 우측 챔버의 좌측 입구에 연결된다.
본 발명에 대한 개선으로서, 열유체 열교환 챔버 좌측 챔버의 우측 출구는 파이프라인을 통해 인출되어 하나의 증압 펌프에 연결되어, 상기 증압 펌프는 제4 증압 펌프로 설치되며, 파이프라인은 또한 하나의 삼방 밸브에 들어가고, 상기 삼방 밸브는 제1 밸브로 설치되며, 제1 밸브의 하나의 포트는 파이프라인을 통해 하나의 증발기에 연결되고, 제1 밸브의 다른 하나의 포트는 파이프라인을 통해 하나의 축열기에 연결되며, 증발기의 출구 위치는 파이프라인을 통해 다른 하나의 삼방 밸브에 연결되고, 상기 삼방 밸브는 제2 밸브로 설치되며, 제2 밸브의 하나의 포트는 파이프라인을 통해 열유체 열교환 챔버의 좌측단에 연결되고, 축열기의 출구 위치는 파이프라인을 통해 제1 열교환기에 연결된 후 하나의 터빈을 경유하며, 상기 터빈은 제3 터빈으로 설치되고, 제3 터빈의 출구 위치는 파이프라인을 통해 축열기에 연결된 후 제2 밸브를 경유하여 열유체 열교환 챔버 좌측 챔버의 좌측단에 들어간다.
본 발명이 제공하는 신규 일체형 IFV를 기반으로 한 LNG 동력 선박 냉 에너지 활용 시스템은 아래와 같은 장점을 구비한다.
1. 냉 에너지 활용 기능을 구비하는 신규 일체형 IFV를 결합하여, 그 구조가 콤팩트하고 시스템의 복합도, 차지하는 면적을 효과적으로 감소하고, 시스템의 경제성을 높인다.
2. 선박의 해수 담수화 또는 발전 요구에 따라 상응하게 조절하여 두 가지 기능의 전환이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 모식도이다.
도 2는 본 발명 중 신규 일체형 IFV의 구조 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시스템의 모식도이다.
본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것 일뿐 본 발명의 보호 범위를 제한하지 않는다.
아래 도면 및 구체적인 실시예를 참조하여 본 발명을 더 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 신규 일체형 IFV를 기반으로 한 LNG 동력 선박 냉 에너지 활용 시스템에 있어서, 상기 시스템은 신규 일체형 IFV1, 증압 펌프, 열교환기, 터빈, 축열기, 밸브, 증발기를 포함하고, 일체형 IFV의 내부는 용접된 배플 플레이트를 통해 3개의 열교환 챔버로 나뉘며, 상층에서 하층까지 각각 LNG 열교환 챔버(101), 중간 매체 열교환 챔버(102) 및 열유체 열교환 챔버(103)이다. 여기서 일체형 IFV의 LNG 열교환 챔버(101)의 우측에는 LNG 입구가 설치되고, 이는 파이프라인을 통해 LNG 저장 탱크에 연결되어 LNG을 입력하며, 일체형 IFV의 LNG 열교환 챔버(101)의 좌측에는 NG 출구가 설치되고, 이는 파이프라인에 연결되어 NG를 출력하며, LNG는 파이프라인을 통해 LNG 입구로부터 신규 IFV에 유입되고, 3세트의 히트 파이프를 통해 순차적으로 중간 매체 및 열유체의 열량을 흡수하여 기화되어, NG로 변하고 NG 출구로부터 출력되며 파이프라인을 통해 하나의 열교환기 내에 들어가며, 상기 열교환기를 제1 열교환기(3)로 설치하고, 제1 열교환기는 파이프라인을 통해 하나의 터빈에 연결되며, 상기 터빈을 제1 터빈(4)으로 설치하고, 제1 터빈(4)은 파이프라인을 통해 중간 매체 열교환 챔버(102)의 우측단 입구에 연결되며, 중간 매체 열교환 챔버(102)의 좌측단 출구는 또한 파이프라인을 통해 제1 열교환기(3)에 연결된다. LNG 열교환 챔버(101)의 우측에 설치된 LNG 입구와 LNG 저장 탱크의 연결 파이프라인에는 증압 펌프가 설치되고, 상기 증압 펌프는 제1 증압 펌프(2)로 설치된다. 중간 매체 열교환 챔버(102)의 우측 가열 챔버 내 동작 유체는 파이프라인을 통해 인출되고, 파이프라인에는 증압 펌프가 설치되며, 상기 증압 펌프는 제2 증압 펌프(11)로 설치되고, 파이프라인은 또한 중간 매체 열교환 챔버(102) 내의 인접한 좌측 가열 챔버 내에 인입된다. 열유체 열교환 챔버 우측 챔버(103)의 우측단은 파이프라인에 연결되고, 파이프라인에는 증압 펌프가 설치되며, 상기 증압 펌프는 제3 증압 펌프(12)로 설치되고, 파이프라인은 또한 하나의 열교환기에 연결되며, 상기 열교환기는 제2 열교환기(13)로 설치되고, 제2 열교환기는 또한 파이프라인을 통해 하나의 터빈에 연결되며, 상기 터빈은 제2 터빈(5)으로 설치되고, 제2 터빈(5)은 파이프라인을 통해 열유체 열교환 챔버(103) 우측 챔버의 좌측 입구에 연결된다. 열유체 열교환 챔버 좌측 챔버(103)의 우측 출구는 파이프라인을 통해 인출되어 하나의 증압 펌프에 연결되어, 상기 증압 펌프는 제4 증압 펌프(9)로 설치되며, 파이프라인은 또한 하나의 삼방 밸브에 들어가고, 상기 삼방 밸브는 제1 밸브(7)로 설치되며, 제1 밸브(7)의 하나의 포트는 파이프라인을 통해 하나의 증발기(8)에 연결되고, 제1 밸브(7)의 다른 하나의 포트는 파이프라인을 통해 하나의 축열기(6)에 연결되며, 증발기(8)의 출구 위치는 파이프라인을 통해 다른 하나의 삼방 밸브에 연결되고, 상기 삼방 밸브는 제2 밸브(14)로 설치되며, 제2 밸브(14)의 하나의 포트는 파이프라인을 통해 열유체 열교환 챔버(103)의 좌측단에 연결되고, 축열기(6)의 출구 위치는 파이프라인을 통해 제1 열교환기(3)에 연결된 후 하나의 터빈을 경유하며, 상기 터빈은 제3 터빈(10)으로 설치되고, 제3 터빈(10)의 출구 위치는 파이프라인을 통해 축열기(6)에 연결된 후 제2 밸브(14)를 경유하여 열유체 열교환 챔버(103) 좌측 챔버의 좌측단에 들어간다.
실시예 1: 도 3에 도시된 바와 같이 밸브(F1)가 순환 매체(R-2, R-3')를 연통시키고, 밸브(F2)가 순환 매체(R-4', R-6)를 연통시킬 경우
LNG 열교환 챔버: 저장 탱크로부터 나온 LNG를 1200 kPa로 가압하고 온도는 -162 ℃이며, 가압 후의 LNG-1은 일체형 IFV 우측단 입구 위치로부터 일체형 IFV-2에 들어가고, 우측 제1 세트 히트 파이프를 통해 먼저 중간 매체(C-6)와 열교환을 진행하여 -109.3 ℃로 승온 후, 중간 제2 세트 및 우측 제3 세트 히트 파이프를 통해 발전 동작 유체(Y-4), 순환 매체(R-6)와 열교환을 진행하여 압력이 1170 kPa, 온도가 -8.932℃인 천연 가스로 완전히 기화한 다음, 마지막으로 NG-out를 일체형 IFV 좌측단으로부터 유출시키고, 쟈켓워터(CW)에 의해 온도를 5 ℃로 조절하여 메인 엔진에 들여보내 연소시킨다.
중간 매체 열교환 챔버: 기체 상태 중간 매체(C-6)가 일체형 IFV 우측단으로 중간 매체 열교환 챔버(102)의 우측 챔버에 들어가고, 응축 후의 C-1이 증압 펌프에 의해 3020 kPa의 C-2로 증압된 후, C-2가 일체형 IFV의 중간 매체 열교환 챔버(102)의 좌측 챔버에 들어가 순서에 따라 발전 동작 유체(Y-4), 순환 매체(R-6)와 각각 열교환을 진행하여 기화되고, 그 압력은 3000 kPa, 온도는 -10 ℃이며, 완전히 기화된 중간 매체(C-4)가 마지막으로 열교환기에서 쟈켓워터(CW)에 의해 가열되고, 또한 과열도가 더 높아진 후 온도가 68.89 ℃인 C-5가 터빈(Turbine-1)에 들어가 발전을 진행하며, 배기가스(C-6)가 다시 일체형 IFV에 들어가면 한 번의 순환이 완료된다.
열유체 열교환 챔버: 열유체 열교환 챔버(103)의 우측 챔버 내에 유기 동작 유체 랭킨 사이클을 설정하고, 압력이 364.7 kPa, 온도가 -60.99 ℃인 기체 상태 순환 매체(Y-4)가 일체형 IFV의 열유체 열교환 챔버(103)의 우측 챔버에 들어가 중간 매체 및 LNG의 냉 에너지를 흡수하여 액화된 후 일체형 IFV 우측단 출구로부터 유출되며, 응축 후 압력이 354.7 kPa, 온도가 -70 ℃인 Y-1가 증압 펌프(P2)에 의해 압력이 8767 kPa인 Y-2로 증압된 후, 열교환기(YX-1)에 들어가 쟈켓워터와 열교환을 진행하여 Y-3로 기화되고, 온도는 80.2 ℃로 상승하며, 그 다음 터빈(Turbine-2)에 들어가 발전을 진행하며, 배기가스(Y-4)가 다시 일체형 IFV에 들어가면 한 번의 순환이 완료된다. 열유체 열교환 챔버(103)의 좌측 챔버 내에 해수 담수화 순환을 형성하고, 압력이 100.3 kPa, 온도가 -5 ℃인 순환 매체(R-6)가 일체형 IFV 좌측단에서 열유체 열교환 챔버(103)의 좌측 챔버에 들어가 중간 매체 및 LNG와 열교환을 진행하여 응축되고, 온도가 -27 ℃로 하강하며 일체형 IFV에서 유출된 액체 상태 R-1가 증압 펌프(P3)에 의해 110.3 kPa로 증압된 R-2가 증발기(E-1)에 들어가 냉동법 해수 담수화를 진행하고 온도가 -5 ℃의 R-4'로 상승하며, 고온 R-6가 다시 일체형 IFV에 들어가면 한 번의 순환이 완료된다.
실시예 2: 밸브(F1)가 순환 매체(R-2, R-2')를 연통시키고, 밸브(F2)가 순환 매체(R-5', R-6)를 연통시킬 경우
LNG 열교환 챔버: 저장 탱크로부터 나온 LNG를 1200 kPa로 가압하고 온도는 -162 ℃이며, 가압 후의 LNG-1은 일체형 IFV 우측단 입구 위치로부터 일체형 IFV-2에 들어가고, 우측 제1 세트 히트 파이프를 통해 먼저 중간 매체(C-6)와 열교환을 진행하여 -109.3 ℃로 승온 후, 중간 제2 세트 및 우측 제3 세트 히트 파이프를 통해 발전 동작 유체(Y-4), 순환 매체(R-6)와 열교환을 진행하여 압력이 1170 kPa, 온도가 -10.28 ℃인 천연 가스로 완전히 기화한 다음, 마지막으로 NG-out를 일체형 IFV 좌측단으로부터 유출시키고, 쟈켓워터(CW)에 의해 온도를 5 ℃로 조절하여 메인 엔진에 들여보내 연소시킨다.
중간 매체 열교환 챔버: 기체 상태 중간 매체(C-6)가 일체형 IFV 우측단으로 중간 매체 열교환 챔버(102)의 우측 챔버에 들어가고, 응축 후의 C-1이 증압 펌프에 의해 3258 kPa의 C-2로 증압된 후, C-2가 일체형 IFV의 중간 매체 열교환 챔버(102)의 좌측 챔버에 들어가 순서에 따라 발전 동작 유체(Y-4), 순환 매체(R-6)와 각각 열교환을 진행하여 기화되고, 그 압력은 3238 kPa, 온도는 -10.28 ℃이며, 완전히 기화된 중간 매체(C-4)가 마지막으로 열교환기에서 쟈켓워터(CW)에 의해 가열되고, 또한 과열도가 더 높아진 후 온도가 74.93 ℃인 C-5가 터빈(Turbine-1)에 들어가 발전을 진행하며, 배기가스(C-6)가 다시 일체형 IFV에 들어가면 한 번의 순환이 완료된다.
열유체 열교환 챔버: 열유체 열교환 챔버(103)의 우측 챔버 내에 유기 동작 유체 랭킨 사이클을 설정하고, 압력이 371.4 kPa, 온도가 -60.53 ℃인 기체 상태 순환 매체(Y-4)가 일체형 IFV의 열유체 열교환 챔버(103)의 우측 챔버에 들어가 중간 매체 및 LNG의 냉 에너지를 흡수하여 액화된 후 일체형 IFV 우측단 출구로부터 유출되며, 응축 후 압력이 361.4 kPa, 온도가 -70 ℃인 Y-1가 증압 펌프(P2)에 의해 압력이 9677 kPa인 Y-2로 증압된 후, 열교환기(YX-1)에 들어가 쟈켓워터와 열교환을 진행하여 Y-3로 기화되고, 온도는 85.58 ℃로 상승하며, 그 다음 터빈(Turbine-2)에 들어가 발전을 진행하며, 배기가스(Y-4)가 다시 일체형 IFV에 들어가면 한 번의 순환이 완료된다. 열유체 열교환 챔버(103)의 좌측 챔버 내에 해수 담수화 순환을 형성하고, 압력이 94.29 kPa, 온도가 -0.282 ℃인 순환 매체(R-6)가 일체형 IFV 좌측단에서 열유체 열교환 챔버(103)의 좌측 챔버에 들어가 중간 매체 및 LNG와 열교환을 진행하여 응축되고, 온도가 -5.282 ℃로 하강하며 일체형 IFV에서 유출된 액체 상태 R-1가 증압 펌프(P3)에 의해 발전 압력 1009 kPa로 승압되고, 고압 액체 상태 순환 매체(R-2')가 먼저 축열기(RX-1) 및 터빈(Turbine-3)에 들어가 출구의 저압 저온 R-5와 열교환을 진행하여 12.79 ℃로 승온되고, 그 다음 R-3이 열교환기(CX-1)에 들어가 쟈켓워터(CW)에 의해 가열되어 78.85 ℃로 증발하며 터빈(Turbine-3)에 들어가 발전을 진행하고, 온도가 23.94 ℃로 하강하고, 배기가스(R-5)가 축열기(RX-1)에 들어가 온도가 하강하며, 마지막으로 R-6가 다시 일체형 IFV에 들어가면 한 번의 순환이 완료된다.
본 발명의 기본 원리, 주요 특징 및 이점은 위에서 보여지고 설명되었다. 당업자라면 본 발명이 전술한 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이고, 전술한 실시예 및 설명은 본 발명의 원리를 예시할 뿐이며, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경 및 개선이 있을 수 있으며, 이러한 변경 및 개선은 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다. 본 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위 및 그 등가물에 의해 정의된다.
1: 일체형 IFV;
2: 제1 증압 펌프;
3: 제1 열교환기;
4: 제1 터빈;
5: 제2 터빈;
6: 축열기;
7: 제1 밸브;
8: 증발기;
9: 제4 증압 펌프;
10: 제3 터빈;
11: 제2 증압 펌프;
12: 제3 증압 펌프;
13: 제2 열교환기;
14: 제2 밸브;
101: LNG 열교환 챔버;
102: 중간 매체 열교환 챔버;
103: 열유체 열교환 챔버.

Claims (8)

  1. 신규 일체형 IFV를 기반으로 한 LNG 동력 선박 냉 에너지 활용 시스템에 있어서,
    상기 시스템은 신규 일체형 IFV를 기반으로 하고, 먼저 랭킨 사이클 발전을 통해 LNG 연료 고품위 냉 에너지를 회수하고 이를 전기 에너지로 변환시킨 다음, 냉매를 이용하여 LNG 연료 저품위 냉 에너지를 회수하여, 발전 또는 해수 담수화에 사용하며, 마지막으로 쟈켓워터를 이용하여 NG를 메인 엔진 기체 유입 희망 온도까지 가열하는 것을 특징으로 하는 신규 일체형 IFV를 기반으로 한 LNG 동력 선박 냉 에너지 활용 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시스템은 신규 일체형 IFV, 증압 펌프, 열교환기, 터빈, 축열기, 밸브, 증발기를 포함하고, 상기 일체형 IFV의 내부는 용접된 배플 플레이트를 통해 3개의 열교환 챔버로 나뉘며, 상층에서 하층까지 각각 LNG 열교환 챔버, 중간 매체 열교환 챔버 및 열유체 열교환 챔버이고, 상기 일체형 IFV 내의 열교환은 좌측단, 중앙, 우측단 챔버의 3세트의 히트 파이프를 통해 LNG의 냉 에너지를 중간 매체 및 열유체에 전달하는 것을 특징으로 하는 신규 일체형 IFV를 기반으로 한 LNG 동력 선박 냉 에너지 활용 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 일체형 IFV의 LNG 열교환 챔버의 우측에는 LNG 입구가 설치되고, 이는 파이프라인을 통해 LNG 저장 탱크에 연결되어 LNG을 입력하며, 상기 일체형 IFV의 LNG 열교환 챔버의 좌측에는 NG 출구가 설치되고, 이는 파이프라인에 연결되어 NG를 출력하며, LNG는 파이프라인을 통해 LNG 입구로부터 신규 IFV에 유입되고, 3세트의 히트 파이프를 통해 순차적으로 중간 매체 및 열유체의 열량을 흡수하여 기화되어, NG로 변하고 NG 출구로부터 출력되며 파이프라인을 통해 하나의 열교환기 내에 들어가며,
    상기 열교환기를 제1 열교환기로 설치하고, 상기 제1 열교환기는 파이프라인을 통해 하나의 터빈에 연결되며,
    상기 터빈을 제1 터빈으로 설치하고, 상기 제1 터빈은 파이프라인을 통해 상기 중간 매체 열교환 챔버의 우측단 입구에 연결되며, 상기 중간 매체 열교환 챔버의 좌측단 출구는 또한 파이프라인을 통해 상기 제1 열교환기에 연결되는 것을 특징으로 하는 신규 일체형 IFV를 기반으로 한 LNG 동력 선박 냉 에너지 활용 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 LNG 열교환 챔버의 우측에 설치된 LNG 입구와 LNG 저장 탱크의 연결 파이프라인에는 증압 펌프가 설치되고, 상기 증압 펌프는 제1 증압 펌프로 설치되는 것을 특징으로 하는 신규 일체형 IFV를 기반으로 한 LNG 동력 선박 냉 에너지 활용 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 중간 매체 열교환 챔버의 우측 가열 챔버 내 동작 유체는 파이프라인을 통해 인출되고, 파이프라인에는 증압 펌프가 설치되며,
    상기 증압 펌프는 제2 증압 펌프로 설치되고, 파이프라인은 또한 상기 중간 매체 열교환 챔버 내의 인접한 좌측 가열 챔버 내에 인입되는 것을 특징으로 하는 신규 일체형 IFV를 기반으로 한 LNG 동력 선박 냉 에너지 활용 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열유체 열교환 챔버 우측 챔버의 우측단은 파이프라인에 연결되고, 파이프라인에는 증압 펌프가 설치되며,
    상기 증압 펌프는 제3 증압 펌프로 설치되고, 파이프라인은 또한 하나의 열교환기에 연결되며,
    상기 열교환기는 제2 열교환기로 설치되고, 상기 제2 열교환기는 또한 파이프라인을 통해 하나의 터빈에 연결되며,
    상기 터빈은 제2 터빈으로 설치되고, 상기 제2 터빈은 파이프라인을 통해 상기 열유체 열교환 챔버 우측 챔버의 좌측 입구에 연결되는 것을 특징으로 하는 신규 일체형 IFV를 기반으로 한 LNG 동력 선박 냉 에너지 활용 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열유체 열교환 챔버 좌측 챔버의 우측 출구는 파이프라인을 통해 인출되어 하나의 증압 펌프에 연결되고, 상기 증압 펌프는 제4 증압 펌프로 설치되며,
    파이프라인은 또한 하나의 삼방 밸브에 들어가고, 상기 삼방 밸브는 제1 밸브로 설치되며, 상기 제1 밸브의 하나의 포트는 파이프라인을 통해 하나의 증발기에 연결되고, 상기 제1 밸브의 다른 하나의 포트는 파이프라인을 통해 하나의 축열기에 연결되며,
    상기 증발기의 출구 위치는 파이프라인을 통해 다른 하나의 삼방 밸브에 연결되고, 상기 삼방 밸브는 제2 밸브로 설치되며, 상기 제2 밸브의 하나의 포트는 파이프라인을 통해 상기 열유체 열교환 챔버의 좌측단에 연결되고, 상기 축열기의 출구 위치는 파이프라인을 통해 상기 제1 열교환기에 연결된 후 하나의 터빈을 경유하며, 상기 터빈은 제3 터빈으로 설치되고, 상기 제3 터빈의 출구 위치는 파이프라인을 통해 상기 축열기에 연결된 후 상기 제2 밸브를 경유하여 상기 열유체 열교환 챔버 좌측 챔버의 좌측단에 들어가는 것을 특징으로 하는 신규 일체형 IFV를 기반으로 한 LNG 동력 선박 냉 에너지 활용 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    구체적은 기능은
    LNG 열교환: LNG가 일체형 IFV의 LNG 열교환 챔버의 우측단 입구 위치로부터 일체형 IFV 내에 들어가고, 우측 제1 세트 히트 파이프를 통해 먼저 중간 매체와 열교환을 진행하여 승온 후, 중간 제2 세트 및 우측 제3 세트 히트 파이프를 통해 발전 동작 유체, 순환 매체와 열교환을 진행하여 완전히 기화한 다음, 마지막으로 NG를 일체형 IFV의 LNG 열교환 챔버 좌측단으로부터 유출시키고, 제1 열교환기 중의 쟈켓워터에 의해 온도를 조절하여 메인 엔진에 들여보내 연소시키는 단계;
    중간 매체 열교환: 기체 상태 중간 매체가 일체형 IFV의 중간 매체 열교환 챔버 우측단으로 들어가고, 응축 후의 중간 매체가 제2 증압 펌프에 의해 소정 압력의 중간 매체로 증압된 후 다시 일체형 IFV의 중간 매체 열교환 챔버에 들어가 순서에 따라 발전 동작 유체, 순환 매체와 각각 열교환을 진행하여 기화되고, 완전히 기화된 중간 매체가 마지막으로 제1 열교환기에서 쟈켓워터에 의해 가열되고, 또한 과열도가 더 높아진 중간 매체가 제1 터빈에 들어가 발전을 진행하며, 배기가스 중간 매체가 다시 일체형 IFV에 들어가면 한 번의 순환이 완료되는 단계;
    열유체 열교환: 열유체 열교환 챔버 우측 챔버 내에 유기 동작 유체 랭킨 사이클을 설정하고, 기체 상태 순환 매체가 일체형 IFV의 열유체 열교환 챔버에 들어가 중간 매체 및 LNG의 냉 에너지를 흡수하여 액화된 후 일체형 IFV 우측단 출구로부터 유출되며, 응축 후의 발전 동작 유체는 제3 증압 펌프에 의해 소정 압력의 발전 동작 유체로 증압된 후, 열교환기에 들어가 쟈켓워터와 열교환을 진행하여 발전 동작 유체로 기화되고, 제2 터빈에 들어가 발전을 진행하며, 배기가스 발전 동작 유체는 다시 일체형 IFV에 들어가면 한 번의 순환이 완료되는 단계를 포함하여 구현되고,
    제1 밸브 및 제2 밸브의 전환 성황에 따라, 열유체 열교환 챔버 좌측 챔버 내에 해수 담수화 순환 또는 유기 동작 유체 랭킨 사이클을 형성하고, 순환 매체는 중간 매체 및 LNG의 냉 에너지를 흡수하여 해수 담수화 또는 발전에 사용하는 것을 특징으로 하는 신규 일체형 IFV를 기반으로 한 LNG 동력 선박 냉 에너지 활용 시스템.
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