KR20220116103A - 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법 - Google Patents

에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220116103A
KR20220116103A KR1020220096630A KR20220096630A KR20220116103A KR 20220116103 A KR20220116103 A KR 20220116103A KR 1020220096630 A KR1020220096630 A KR 1020220096630A KR 20220096630 A KR20220096630 A KR 20220096630A KR 20220116103 A KR20220116103 A KR 20220116103A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
energy conversion
conversion system
fuel
numerical analysis
analysis method
Prior art date
Application number
KR1020220096630A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102491271B1 (ko
Inventor
마이클 명섭 리
Original Assignee
주식회사 싸이트로닉
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 싸이트로닉 filed Critical 주식회사 싸이트로닉
Publication of KR20220116103A publication Critical patent/KR20220116103A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102491271B1 publication Critical patent/KR102491271B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/30—Monitoring
    • G06F11/34—Recording or statistical evaluation of computer activity, e.g. of down time, of input/output operation ; Recording or statistical evaluation of user activity, e.g. usability assessment
    • G06F11/3457—Performance evaluation by simulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/101—Regulating means specially adapted therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F01K25/10—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/30—Monitoring
    • G06F11/34—Recording or statistical evaluation of computer activity, e.g. of down time, of input/output operation ; Recording or statistical evaluation of user activity, e.g. usability assessment
    • G06F11/3409—Recording or statistical evaluation of computer activity, e.g. of down time, of input/output operation ; Recording or statistical evaluation of user activity, e.g. usability assessment for performance assessment
    • G06F11/3419—Recording or statistical evaluation of computer activity, e.g. of down time, of input/output operation ; Recording or statistical evaluation of user activity, e.g. usability assessment for performance assessment by assessing time
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/28—Design optimisation, verification or simulation using fluid dynamics, e.g. using Navier-Stokes equations or computational fluid dynamics [CFD]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N20/00—Machine learning
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/011—Oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/013—Carbone dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/015—Carbon monoxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/033—Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146—Two-phase
    • F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F17C2223/0161—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/03—Treating the boil-off
    • F17C2265/032—Treating the boil-off by recovery
    • F17C2265/033—Treating the boil-off by recovery with cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/03—Treating the boil-off
    • F17C2265/032—Treating the boil-off by recovery
    • F17C2265/033—Treating the boil-off by recovery with cooling
    • F17C2265/034—Treating the boil-off by recovery with cooling with condensing the gas phase
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/05—Regasification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/07—Generating electrical power as side effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102—Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105—Ships
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0184—Fuel cells
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/06—Multi-objective optimisation, e.g. Pareto optimisation using simulated annealing [SA], ant colony algorithms or genetic algorithms [GA]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/10—Numerical modelling
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00—Details relating to the application field
    • G06F2113/08—Fluids
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/08—Thermal analysis or thermal optimisation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/45—Hydrogen technologies in production processes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Electric Clocks (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

본 발명은, 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법으로서, 에너지 변환 시스템이 수치 해석을 이용하여 기체, 유체 또는 열 역학을 동적 시뮬레이션한 결과를 조건으로 설정하는 단계; 상기 에너지 변환 시스템이 상기 수치 해석을 실증 데이터에 따라 최적화하고, 상기 최적화의 결과에 따라 최적의 방법을 추출하는 단계; 및 상기 에너지 변환 시스템이 추출된 최적의 방법에 기초하여 상기 기체, 유체 또는 열 역학을 모니터링, 계측, 또는 분석하여 제어하는 단계를 포함하되,상기 에너지 변환 시스템의 계측 관련 신호의 전달 소요시간 동기화 방법으로, 에너지 변환 시스템이 계측기에서 생성된 제1신호가 상기 계측기로부터 구조물에 탑재된 센서까지 전달되는데 소요되는 제1시간을 측정하는 단계; 상기 에너지 변환 시스템이 상기 제1신호에 반응하여 상기 센서에 의해 생성된 측정 정보를 포함하는 제2신호가 상기 센서로부터 상기 계측기까지 전달되는데 소요되는 제2시간을 측정하는 단계; 및 상기 에너지 변환 시스템이 측정된 제1시간, 측정된 제2시간을 상기 에너지 변환 시스템에서 사용되는 표준 시간과 동기화하는 단계를 포함하고 있는 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법이다.

Description

에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법{NUMERICAL ANALYSIS METHOD FOR DIAGNOSTIC FUNCTION OF ENERGY CONVERSION SYSTEM}
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 냉열을 이용하는 에너지 변환 시스템에 관한 것으로, 특히 초저온의 액화 연료에 포함된 냉열을 효율적으로 이용하는 냉열 이용 시스템에 관한 것이다.
초전도 현상(superconductivity)은 어떤 물질이 전기 저항이 0이 되고 내부 자기장을 밀쳐내는 등의 성질을 보이는 현상이다. 초전도체(superconductor)는 이러한 초전도 현상이 나타나는 물질이다.
일반적으로 초전도체를 포함하는 초전도 장치를 사용하는 초전도 시스템의 경우, 상기 초전도체의 온도를 임계 온도 이하로 냉각시키기 위한 별도의 냉각 설비들이 필요하다. 그러나 이러한 별도의 냉각 설비들은 많은 공간을 차지하고, 상기 냉각 설비의 운용 및 유지, 관리가 어려운 문제점이 있다.
LNG 저장탱크의 LNG를 초전도 장치를 순환하는 냉매의 냉각제로 공급하여, 냉각 설비를 대체하는 기술이 있지만, 상기 LNG를 냉매의 냉각제로서만 사용하므로, 다양한 에너지원이 활용되는 시스템에서는 그 활용도가 낮고, 에너지 효율이 낮은 문제점이 있다.
특허공보 출원번호 제10-2013-0123985호 (2013. 10. 17.출원) 공개특허공보 제10-2015-0061276호 (2013. 11. 27. 출원)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 액화 연료에 포함된 냉열을 효율적으로 이용하는 냉열 이용 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명은 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법에 있어서, 상기 에너지 변환 시스템이 수치 해석을 이용하여 기체, 유체 또는 열 역학을 동적 시뮬레이션한 결과를 조건으로 설정하는 단계; 상기 에너지 변환 시스템이 상기 설정된 조건에 대한 FSI(fluid structure interaction) 기법을 이용하여, 상기 진단 기능을 위한 상기 수치 해석을 실증 데이터에 따라 최적화하고, 상기 최적화의 결과에 따라 최적의 방법을 추출하는 단계; 및 상기 에너지 변환 시스템이 추출된 최적의 방법에 기초하여 상기 기체, 유체 또는 열 역학을 모니터링, 계측, 또는 분석하여 제어하는 단계를 포함하되, 상기 에너지 변환 시스템의 계측 관련 신호의 전달 소요시간 동기화 방법으로, 에너지 변환 시스템이 계측기에서 생성된 제1신호가 상기 계측기로부터 구조물에 탑재된 센서까지 전달되는데 소요되는 제1시간을 측정하는 단계; 상기 에너지 변환 시스템이 상기 제1신호에 반응하여 상기 센서에 의해 생성된 측정 정보를 포함하는 제2신호가 상기 센서로부터 상기 계측기까지 전달되는데 소요되는 제2시간을 측정하는 단계; 및 상기 에너지 변환 시스템이 측정된 제1시간, 측정된 제2시간을 상기 에너지 변환 시스템에서 사용되는 표준 시간과 동기화하는 단계를 포함하는 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법을 제공한다.
여기에서 상기 조건은 외력 또는 내력에 관련된 조건일 수 있다.
또한 에너지 변환 시스템은 전기식 계측 기술 또는 광학식 계측 기술을 이용하여, 상기 에너지 변환 시스템이 포함되는 구조물에 대해 작용하는 외력, 상기 외력에 대한 상기 구조물의 반응을 측정하는 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법을 제공하고, 상기 외력은 풍력 하중, 파력 하중 또는 부하 전류일 수 있다.
아울러 에너지 변환 시스템은 냉열 이용 시스템이고, 상기 냉열 이용 시스템은, 냉열 에너지를 갖는 액화 연료를 저장하는 연료 저장 탱크; 상기 연료 저장 탱크에 저장된 상기 액화 연료로부터 개질 기체를 추출하는 개질기; 상기 개질기로부터 전달된 상기 개질 기체를 액화시켜 액화 개질 기체를 생성하는 개질 기체 액화 장치; 및 상기 연료 저장 탱크로부터 전달된 상기 액화 연료와 상기 개질 기체 액화 장치로부터 전달된 상기 액화 개질 기체에 포함된 냉열을 수신하고, 상기 냉열을 액체 상을 유지하면서 열 에너지를 전달할 수 있는 물질인 냉매로 전달하는 열교환기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 냉열 이용 시스템은 액화 연료에 포함된 냉열을 다방면으로 활용할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 냉열 이용 시스템은 액화 연료(또는 액화 개질기체)에 포함된 냉열을 액화 장치 또는 초전도 장치 등 초저온의 환경이 필요한 장치들의 상기 초저온 환경을 구축할 수 있으므로, 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 냉열 이용 시스템은 연료 저장 탱크에 저장된 액화 연료에 포함된 냉열을 이용하여 초전도 발전기의 초전도 상태를 유지함과 동시에 상기 액화 연료를 사용하는 엔진으로부터 생성된 역학적 에너지를 상기 초전도 발전기를 이용하여 전기 에너지로 변환할 수 있으므로, 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 에너지 변환 시스템을 개념적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따라, 연료 전달 라인 중 일부가 에너지 변환장치를 코일 형태로 둘러싸는 예시를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 에너지 변환 시스템을 개념적으로 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 에너지 변환 시스템의 진단/제어 기능을 위한 수치해석 및 이에 따른 모니터링/계측 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 에너지 변환 시스템의 계측 관련 신호의 전달 소요시간 동기화 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 에너지 변환 시스템을 포함하고, 액화 연료의 냉열을 활용하는 하이브리드 시스템을 개념적으로 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 냉열 이용 시스템을 개념적으로 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 에너지 변환 시스템을 개념적으로 나타낸다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예들에 따른 에너지 변환 시스템(100)은 연료 저장 탱크(또는 연료 저장 장치, 110), 에너지 변환 장치(120), 연료 전달 라인(130), 및 조건 제어 장치(140)를 포함할 수 있다.
연료 저장 탱크(110)는 액화 연료(liquefied fuel)를 저장한다. 연료 저장 탱크(110)에 저장된 액화 연료는 구동 장치 또는 연료 전지(fuel cell)로 공급될 수 있다. 상기 구동 장치는 엔진 또는 내연 기관일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 비록 도 1에서는 하나의 연료 저장 탱크(110)가 도시되어 있으나, 연료 저장 탱크(110)는 하나 또는 그 이상일 수 있다.
연료 저장 탱크(110)에 저장된 액화 연료는 저온(예컨대, 영하) 또는 고압의 상태일 수 있다. 예컨대, 상기 액화 연료는 LPG(liquefied petroleum gas), LNG (liquefied natural gas), 및 액화 수소(liquefied hydrogen) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 LPG, 상기 LNG, 및 상기 액화 수소는 25℃ 와 1기압에서 (예컨대, 표준 상태(standard state))에서 기체 상(gas phase)이므로, 상기 LPG, 상기 LNG, 및 상기 액화 수소를 액체 상으로 유지하기 위해서는 연료 저장 탱크(110) 내부는 저온 또는 고압의 상태이어야 한다.
연료 저장 탱크(110)에 저장된 액화 연료는, 연료 저장 탱크(110)로부터 에너지 변환 장치(120)로 전달되기 이전에 전기 에너지(또는 전력) 또는 역학적 에너지(또는 동력(power))로 변환될 수 있고, 연료 저장 탱크(110)는 변환된 전기 에너지 또는 역학적 에너지를 에너지 변환 장치(120)로 전달할 수 있다.
에너지 변환 장치(120)는 연료 저장 탱크(110)로부터 전달된 전기 에너지를 역학적 에너지로 변환하거나(예컨대, 모터를 이용하여 변환), 전달된 역학적 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다(예컨대, 발전기를 이용하여 변환).
에너지 변환 장치(120)는 특정한 저온 구간에서 최적의 변환 효율을 나타낼 수 있다. 실시 예들에 따라, 에너지 변환 장치(120)는 초저온 구간에서 최적의 에너지 변환 효율을 제공할 수 있다. 예컨대, 에너지 변환 장치(120)는 상기 특정한 초저온 구간에서 최적의 변환 효율을 갖는 초전도(superconductor) 모터 또는 초전도 발전기로 구현될 수 있다.
본 명세서에서, 초저온이라 함은 초전도 현상(superconductivity)이 발휘될 수 있는(또는 관찰될 수 있는) 온도를 의미한다. 예컨대, 상기 초저온은 절대 온도40도 이하의 온도를 의미할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
연료 전달 라인(130)은 연료 저장 탱크(110)에 저장된 액화 연료를 구동 장치 또는 연료 전지로 전달하는 통로 또는 장치일 수 있다.
실시 예들에 따라, 연료 전달 라인(130)은, 에너지 변환 장치(120)에서 발생한 열을 이용하여, 연료 저장 탱크(110)로부터 공급되는 액화 연료를 기화시키고, 기화된 연료를 상기 구동부 또는 상기 연료 전지로 전달할 수 있다.
실시 예들에 따라, 연료 전달 라인(130) 중에서 일부는 에너지 변환 장치 (120)의 외부를 감쌀 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 연료 전달 라인 (130) 중에서 일부는 에너지 변환 장치(120)를 코일 형태로 둘러싸는 파이프 구조를 가질 수 있다. 이때, 연료 전달 라인(130)은 전력선도 함께 감쌀 수 있으며, 이에 따라 열교환기로 이용하면서 전력 손실을 최소화할 수 있다.
실시 예들에 따라, 연료 전달 라인(130) 중에서 적어도 일부는 에너지 변환 장치(120)의 외부 체적을 모두 감싸는 형태로 구현될 수 있다.
조건 제어 장치(140)는, 에너지 변환 장치(120)와 연료 전달 라인(130) 중에 서 일부가 열교환을 함에 따라 에너지 변환 장치(120)의 온도가 낮아질 때, 에너지 변환 장치(120)의 온도가 (미리 설정된) 기준 온도 구간으로 설정되도록 연료 전달 라인(130)을 제어할 수 있다.
실시 예들에 따라, 조건 제어 장치(140)는 에너지 변환 장치(120)의 온도를 측정할 수 있는 온도 감지 센서를 포함할 수 있다. 조건 제어 장치(140)는 온도 감지 센서를 이용하여 에너지 변환 장치(120)의 온도를 모니터하고, 모니터의 결과에 따라 에너지 변환 장치(120)의 온도가 상기 기준 온도 구간을 벗어났는지를 감지할 수 있다.
도 1에 도시된 에너지 변환 시스템(100)은 선박(vessel), 차량(vehicle), 로켓(rocket), 또는 발전기(generator) 등에 포함될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
에너지 변환 시스템(100)은 연료 저장 탱크(110)에 저장된 액화 연료에 관련된 사고를 방지할 수 있도록 동작할 수 있다.
에너지 변환 시스템(100)은 연료 저장 탱크(110)에 저장된 액화 연료에 관련된 냉열 에너지(또는 냉열)를 냉매를 통해 초전도 모터, 발전기, 전력 케이블, 2차 전지, 또는 연료 전지로 제공할 수 있다. 예컨대, 상기 냉매는 비활성 기체(inert gases)일 수 있다. 따라서, 상기 초전도 모터, 상기 발전기, 상기 전력 케이블, 상기 2차 전지, 또는 상기 연료 전지 는 최적의 조건(예컨대, 초전도 상태에 이를 수 있는 조건) 하에서 작동할 수 있으므로 최적의 효율을 제공할 수 있다.
에너지 변환 시스템(100)은 비활성 가스 또는 공기를 모니터할 수 있는 가스 분석기를 더 포함할 수 있다. 실시 예들에 따라, 상기 가스 분석기는 비활성 가스 또는 공기의 입력단(연료 저장 탱크(110)와 에너지 변환 장치(120)의 사이) 또는 출력단(연료 전달 라인(130)과 구동부 사이, 또는 연료 전달 라인 (130)과 연료 전지의 사이)에 위치할 수 있다.
예컨대, 상기 가스 분석기는 흡수 분석법(absorption spectrometry), 연소 분석법(combustion analysis), 화학 분석법(chemistry analysis) 및/또는 기기 분석법(instrumental analysis)을 이용하는 분석기일 수 있다. 예컨대, 상기 가스 분석기는 분광기(spectrometer) 또는 가스 흡수기법 기반 분석기일 수 있다.
따라서, 에너지 변환 시스템(100)은 비활성 가스 또는 공기를 모니터하고, 모니터 결과를 이용하여, 발생할 수 있는 폭발을 미연에 방지(preventive explosion)할 수 있다.
에너지 변환 시스템(100)은 전기식 계측(electrical measuring) 기술 또는 광학식 계측(optical measuring) 기술을 이용하여 에너지 변환 시스템(100) 또는 에너지 변환 시스템(100)이 포함되는 구조물을 계측할 수 있다. 예컨대, 에너지 변환 시스템(100)은 선박, 자동차, 로켓, 또는 외력에 반응하여 동력을 생성하는 발전기(예컨대, 풍력 발전기, 조류 발전기, 수력 발전기 또는 해류 발전기 등)에 포함될 수 있으므로, 상기 구조물은 상기 선박, 상기 자동차, 상기 로켓, 또는 상기 발전기를 의미할 수 있다.
실시 예들에 따라, 에너지 변환 시스템(100)은 전기식 계측 기술 또는 광학계측(또는 광 계측) 기술을 이용하여 구조물에 대해 작용하는 외력(external force) 또는 상기 외력에 대한 상기 구조물의 반응을 측정할 수 있다. 예컨대, 상기 외력은 풍력 하중(wind load), 파력 하중(wave load) 또는 부하 전류(current load)일 수 있고, 상기 외력에 대한 상기 구조물의 반응은 변위(displacement), 변형(deformation), 움직임(motion) 또는 와류(vortex)일 수 있다.
실시 예들에 따라, 에너지 변환 시스템(100)은 전기식 계측 기술 또는 광학계측 기술을 이용하여 구조물에 대해 작용하는 내력(internal force) 또는 상기 내력에 대한 상기 구조물의 반응을 측정할 수 있다. 예컨대, 상기 내력은 에너지 변환 시스템(100)에 포함되는 구성(예컨대, 연료 저장 탱크(110 또는 320), 에너지 변환 장치(120 또는 330), 연료 전달 라인(130 또는 140) 또는 조건 제어 장치(140 또는 350))에 가해지는 슬로싱 부하(sloshing load), 류부하(flow load), 압력 부하(pressure load) 또는 열 부하(thermal load)일 수 있고, 상기 내력에 대한 상기 구조물의 반응은 변위, 변형, 움직임, 워킹(walking), 좌굴(buckling) 또는 와류일 수 있다.
예컨대, 에너지 변환 시스템(100)은 라이더(lidar), 입자 추적 속도계 (particle trackingd velocimetry), 입자 영상 유속계(particle image velocimetry), 스트레인 센서(strain sensor), 가속도계(accelerometer), 전류계(ammeter), 음향방출검사기(acoustic emission tester), 지진감지기 (seismometer), 유속계(current meter), 온도센서(thermal sensor) 또는 거리분할 광손실 측정기(optical time domain reflectometer(OTDR)), DTS(distrivuted temperature sensor), BOTRA(brillouin optical time domain reflectometry analyzer), BOTDR(brillouin optical time domain reflectometry), DAS(distributed acoustic sensor) 또는 DVS(distributed vibration sensor)를 이용하여 계측할 수 있다.
에너지 변환 시스템(100)은 계측의 결과 또는 상태 기준 보수(condition based maintenance)를 통한 진단(diagnostic) 기능 또는 예지(prognostic) 기능을 수행할 수 있다.
실시 예들에 따라, 에너지 변환 시스템(100)은 예측 제어(온도, 기체 또는 유체 역학의 흐름과 압력, 계측, 진단 및 제어) 또는 자체 제어를 포함한 제어 기능, 또는 EC(emergency control) 또는 ESD(emergency shut down)를 포함한 안전 기능을 제공할 수 있다.
실시 예들에 따라, 에너지 변환 시스템(100)은 심박(heart beat) 또는 거동 센서 또는 위치 센서를 통해 해양 구조물의 작업자의 상태 또는 위치를 모니터할 수 있고, 모니터의 결과에 따라 상기 작업자가 위험한 상태에 있을 때 경보 또는 알람을 발생할 수 있다.
실시 예들에 따라, 에너지 변환 시스템(100)은 상태 기준 보수를 통한 유지 보수 기능 등을 제공할 수 있다.
에너지 변환 시스템(100)은 계측 대상 구조물이 전도체이거나 또는 에너지 변환 시스템(100)이 전자기장 내에서 계측을 수행할 경우, 광 계측(예컨대, 광 유선 계측 또는 광 무선 계측)을 이용하여 실험(또는 관찰)에 의한 계측 결과 또는 실증 데이터(empirical data)의 오차 범위를 최소화할 수 있다. 실시 예들에 따라, 에너지 변환 시스템(100)은 상기 계측 결과 또는 상기 실증 데이터를 상황 인식 (context awareness) 기술을 이용하여 처리(또는 가공)함으로써 상기 계측 결과 또는 상기 실증 데이터의 오차 범위를 최소화할 수 있다.
따라서, 에너지 변환 시스템(100)은 계측의 불확실성을 배제할 수 있고, 계측의 정밀도 또는 반복도를 개선할 수 있다.
실시 예들에 따라, 인공 지능(artificial intelligence) 또는 머신 러닝 (machine learning) 기법을 이용하여 상기 계측 결과 또는 상기 실증 데이터의 오차 범위를 최소화 할 수 있다. 따라서, 에너지 변환 시스템(100)은 (반)자동화될 수 있다.
실시 예들에 따라, 에너지 변환 시스템(100)은 광 섬유 센서(optical fiber sensor)를 이용하여 광 유선 계측 기능을 수행할 수 있다. 실시 예들에 따라, 광섬유 센서는 계측 대상 구조물의 온도 또는 장력을 측정할 수 있다.
광 섬유 센서는 광신호 전달용 섬유를 포함할 수 있다. 상기 광 섬유 센서는 실리카(silica), 석영(quartz) 또는 폴리머(polymer)를 포함하는 광신호 전달용 섬유를 포함할 수 있고, 상기 광신호 전달용 섬유는 온도 단열 기능 또는 장력 보강 기능을 위한 기능성 복합재가 코팅 또는 패키지된 섬유일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 에너지 변환 시스템을 개념적으로 나타낸다. 도 3을 참조하면, 에너지 변환 시스템(300)은 연료 생성 장치(310), 연료 저장 탱크(320), 에너지 변환 장치(330), 연료 전달 라인(340), 및 조건 제어 장치 (350)를 포함할 수 있다. 실시 예들에 따라, 도 3의 에너지 변환 시스템(300)은 물(water)을 이용할 수 있는 발전기에 포함될 수 있다. 예컨대, 에너지 변환 시스템(300)은 수상 풍력 발전기, 조류 발전기, 해류 발전기 또는 수력 발전기에 포함될 수 있다.
도 3의 에너지 변환 시스템(300)은 수소 연료를 생성하는 연료 생성 장치 (310)를 더 포함하고, 액화 연료들 중에서 수소 연료를 사용한다는 점에서 도 1의 에너지 변환 시스템(100)과 차이가 있다. 도 3의 에너지 변환 장치(330), 연료 전달 라인(340), 및 조건 제어 장치(350) 각각은 도 1의 에너지 변환 장치(120), 연료 전달 라인(130), 및 조건 제어 장치(140) 각각의 기능들 중에서 수소 연료에 관련된 기능을 수행할 수 있는 것으로 이해될 수 있고, 따라서 이들(320, 330, 340, 및 350)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
연료 생성 장치(310)는 에너지 변환 시스템(300)이 이용 가능한 물(예컨대, 에너지 변환 시스템(300)과 인접한 물)을 이용하여 수소 연료를 생성하고, 생성된 수소 연료를 연료 저장 탱크(320)로 공급할 수 있다. 연료 저장 탱크(320)는 연료생성 장치(310)로부터 전달된 수소 연료를 저장할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 에너지 변환 시스템의 진단 기능(또는 제어 기능)을 위한 수치해석 또는 이에 따른 모니터링(또는 계측) 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 1부터 도 4를 참조하면, 에너지 변환 시스템(100 또는 300; 이하에서 100 으로 표기)은 멀티피직스(multiphysics) 또는 유사 기법에 기반한 수치 해석 (numerical analysis)(또는 수치 모델링)을 이용하여 기체, 유체 또는 열 역학을 동적 시뮬레이션(dynamic simulation)한 결과를 조건(boundary condition)으로서 설정할 수 있다(S410). 예컨대, 상기 조건은 외력 또는 내력에 관련된 조건일 수 있다.
에너지 변환 시스템(100)은 상기 조건에 대한 FSI(fluid structure interaction) 기법 또는 이와 유사한 기법을 이용하여, 진단 기능(또는 제어 기능) 을 위한 수치 해석(또는 수치 해석 모델링)을 실험(또는 관찰)에 의한 계측 결과 또는 실증 데이터에 따라 최적화(optimization)(또는 유효화(validation))하고, 상기 최적화의 결과에 따라 최적의(또는 단순의) 방법(또는 식)을 추출한다(S420).예컨대, 에너지 변환 시스템(100)은 상기 진단 기능(또는 제어 기능)을 위한 수치 해석 방법을 상기 계측 결과에 적합한 방법으로 최적화 할 수 있다.
에너지 변환 시스템(100)은 단계 S420에서 추출된 최적의 방법에 기초하여 기체, 유체 또는 열 역학, 위치, 형상 중에서 적어도 하나를 모니터링, 계측, 또는 분석하여 제어(예컨대, 피드 포워드(feed forward) 또는 예지(predictive))할 수 있다(S430).
따라서 에너지 변환 시스템(100)은 에너지 변환 시스템(100)(또는 에너지 변환 시스템(100)이 포함된 구조물)의 연료 소모량을 절감하거나, 안전 운영을 하거나 또는, 안전 운영 시간을 연장할 수 있다.
실시 예들에 따라, 에너지 변환 시스템(100)은 인공 지능 또는 머신 러닝 기법을 이용하여 도 4의 단계들(S410 내지 S430)을 수행할 수 있다. 따라서 에너지 변환 시스템(100)은 (반)자동화 될 수 있다.
에너지 변환 시스템(100)은 구조물에 대한 계측을 수행하고, 계측 결과에 따라, 상기 구조물의 외형을 펄스 레이저(pulsed laser)를 이용하여 스캐닝하여(즉, 레이저 스캐닝하여) 3D 이미지로 가공하여 표시할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 에너지 변환 시스템의 계측 관련 신호의 전달 소요시간 동기화 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 1부터 도 5를 참조하면, 에너지 변환 시스템(100)은 계측기에서 생성된 제1신호가 상기 계측기로부터 구조물에 탑재된 센서까지 전달되는데 소요되는 제1시간을 측정한다(S510). 상기 제1신호는 상기 센서를 활성화 또는 작동 가능하도록 인에이블(enable) 시키는 신호일 수있다. 예컨대, 상기 제1신호는 turn-on 신호 또는 작동 전압일 수 있다. 에너지 변환 시스템(100)은 상기 제1신호에 반응하여 상기 센서에 의해 생성된 제2신호가 상기 센서로부터 상기 계측기까지 전달되는데 소요되는 제2시간을 측정한다(S520).
상기 제2신호는 상기 센서에 의해 생성된 검출 신호일 수 있다. 예컨대, 상기 제2신호는 측정 정보를 포함할 수 있다.
에너지 변환 시스템(100)은 상기 계측기가 상기 제2신호에 포함된 측정 정보를 정량화하고, 상기 정량화의 결과에 따라 상기 측정 정보에 해당하는 측정 값을 추출하는 과정에 소요되는 제3시간을 측정한다(S530).
에너지 변환 시스템(100)은 측정된 제1시간, 측정된 제2시간, 또는 측정된 제3시간을 에너지 변환 시스템(100)에서 사용되는 표준 시간과 동기화한다(S540).
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 에너지 변환 시스템을 포함하고, 액화연료의 냉열을 활용하는 하이브리드 시스템을 개념적으로 나타낸다.
도 6을 참조하면, 풍력, 조력, 파력, 지열, 또는 태양 에너지 등의 신재생 동력(601)과 보일러 터빈 동력(602)은 터빈(또는 스팀 터빈; 603)으로 전달된다. 터빈 (603)은 전기 에너지를 생성할 수 있는 발전기(generator)일 수 있다. 실시예들에 따라, 터빈(603)은 전달된 동력들(601과 602)을 이용하여 전기 에너지를 생산할 수 있다.
터빈(603)은 열교환(604)을 통해 액화 연료의 냉열 에너지를 전달받아 전기에너지(또는 전기)를 생산할 수 있다. 생산된 전기 에너지는 배터리 충전 (613)을 통해 저장된다. 실시 예들에 따라, 도 6의 열교환(604)는 도 1의 에너지 변환 장치(120)일 수 있다.
실시 예들에 따라, 터빈(603)는 하이브리드 차량이나 선박, 로켓 등에 포함될 수 있다.
하이브리드 차량에 포함되는 차량용 발전기가 예시적으로 설명된다. 상기 차량용 발전기는 벨트를 통해 차량의 엔진과 연결된다. 이때, 상기 벨트는 상기 차량용 발전기의 회전체(예컨대, 로터(rotor))와 연결되고, 상기 엔진이 구동하면 상기차량용 발전기의 회전체가 회전하고 이에 따라 상기 차량용 발전기는 전기 에너지를 생산하게 된다. 즉, 상기 차량용 발전기는 엔진에 의해 발생된 역학적 에너지를 전기 에너지로 변환한다.
차량용 발전기는 회전체의 회전에 따른 소정의 교류 전압을 유도하고, 상기 교류 전압을 정류하여 직류 성분의 전압을 발생하는 발전기와, 상기 발전기의 출력단과 접지 사이에 연결되어 상기 발전기로부터 공급되는 전기 에너지를 축적하는 축전지와, 상기 발전기의 출력단에 일측단이 연결된 경고등과, 상기 경고등의 타측단과 접지 사이에 연결된 경고등 구동 트랜지스터와, 상기 발전기의 출력을 입력으로 하는 단자들을 포함하고, 상기 단자들이 단락되는 경우 상기 경고등 구동 트랜지스터를 턴-온(turn-on) 시킴으로써 상기 경고등을 점등하도록 제어하는 검출 장치를 포함할 수 있다. 상기 단자들 사이에는 보호 다이오드가 연결되고, 상기 발전기의 출력단에는 부하(load)가 연결될 수 있다.
상기 차량용 발전기는 상기 단자들 중에서 하나가 단락되면 경고등이 점등되고, 단락 되지 않은 다른 단자는 계속적으로 발전하게 되어 축전지나 부하에 전기 에너지가 중단없이 공급된다.
열교환(604)은 연료통(605)에 저장된 액화 연료를 BOG(boiled off gas) Liquification(606)을 거쳐서 만들어진 BOG(607)를 열교환 처리하여 냉열 에너지를 생성한다. 실시 예들에 따라, 연료통(605)는 도 1의 연료 저장 탱크(110)일 수 있다.
상기 냉열 에너지는 가스 공급 시스템(608)로 전달될 수 있다. 실시 예들에 따라, 가스 공습 시스템(608)은 연료 가스 공급 시스템(fueled gas supply system)일 수 있다.
가스 공급 시스템(608)은 도 1의 조건 제어 장치(104)일 수 있다.
실시 예들에 따라, 가스 공급 시스템(608)은 압축기용 전동기(motor for compressor), 펌프(pump) 및 밸브(valve) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
가스 공급 시스템(608)은 상기 전달받은 냉열 에너지를 제1엔진(609)과 제2엔진(610)으로 전달할 수 있다.
제1엔진(609)은 상기 냉열 에너지를 통해 구동되고, 터빈(603)을 동작시켜 전기를 생산할 수 있다. 또한, 제1엔진(609)은 CO2 액화 또는 hydrate 공정 (611)에 따라, CO2 액화 가스를 CO2 저장통(612)에 저장할 수 있다. 예컨대, 제1엔진(609)는 저압 엔진(low pressure engine)일 수 있다.
제2엔진(610)은 상기 전달받은 냉열 에너지에 따라 구동되고, 터빈(603)으로부터 전기 에너지를 공급받아 구동되는 모터(614)와 연동하여 추진체(propellant) (615)를 구동시킬 수 있다. 추진체(615)는 프로펠러 또는 바퀴일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 제2엔진(610)은 고압 엔진(high pressure engine)일 수 있고, 2~3000 RPM의 범위에서 작동할 수 있다.
BOG(607)는 개질기(616)로 전달될 수 있다. 개질기(616)는 BOG(607)로부터 수소를 추출하고, 추출된 수소를 수소 저장통(617)에 저장할 수 있다. 실시 예들에 따라, 수소 저장통(617)에는 액화공정(620)에 따라 생성된 수소 액화 연료가 저장될 수 있다. 예컨대, 액화공정(620)은 열교환(604)을 통해 생성된 냉열 에너지를 이용할 수 있다.
상기 수소 액화 연료는 연료 전지(619)에 공급될 수 있다.
수소 또는 산소 개질기 (618)는 모터(614)로 전달되는 에너지(예컨대, 전기에너지)를 이용하여, 산소 또는 수소를 추출하고, 추출된 산소 또는 수소를 연료전지(619)로 전달할 수 있다.
수소 또는 산소 개질기 (618)는 추출된 수소를 액화공정(620) 처리하고, 액화된 수소를 수소 저장통(617)에 저장할 수 있다.
수소 또는 산소 개질기(618)는 추출된 산소를 액화공정(620) 처리하고, 액화된 산소를 산소 저장통에 저장할 수 있다.
비록 도 6의 하이브리드 시스템은 하나의 수소 저장통(617)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 실시 예들에 따라 상기 하이브리드 시스템은 수소 저장통 (617) 외에 별도의 산소 저장통을 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 냉열 이용 시스템을 개념적으로 나타낸다. 도 7을 참조하면, 냉열 이용 시스템(700)은 연료 저장 탱크(710), 열교환기 (720), 개질기(reformer; 730), 개질 기체 액화 장치(740), 연료 전지(750), 및 초전도 장치(760)를 포함할 수 있다. 실시 예들에 따라, 냉열 이용 시스템(700)은 BOG(boil off gas) 저장 탱크(712), 연료 액화 장치(714), 및/또는 개질 기체 저장 탱크(732)를 더 포함할 수 있다.
도 7의 냉열 이용 시스템(700)은 도 6에 도시된 하이브리드 시스템과 대응될 수 있다.
연료 저장 탱크(710)는 도 6의 연료통(605)에 해당할 수 있고, 열교환기 (720)는 도 6의 열교환(604)에 해당할 수 있고, 개질기(730)는 도 6의 개질기(616)에 해당할 수 있고, 개질 기체 액화 장치 (740)는 도 6의 액화 공정(620)에 해당할 수 있고, 연료 전지(750)는 도 6의 연료 전지(619)에 해당할 수 있고, 초전도 장치(760)는 도 6의 터빈(603), 제1엔진(609), 제2엔진(610) 또는 모터(614)에 해당할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
연료 저장 탱크(710)는 액화 연료(LF)를 저장할 수 있다. 액화 연료 (LF)는 초저온(very low temperature)의 상태를 가지며, 이에 따라 냉열 에너지를 가진다. 냉열 에너지라 함은 저온의 물체에 포함된 초저온의 열 에너지를 의미한다.
실시 예들에 따라, 액화 연료(LF)는 LPG, LNG, 및 액화 수소 중에서 어느 하나일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 수소(hydrogen)를 포함하고, 냉열을 저장할 수 있는 물질을 모두 의미할 수 있다. 예컨대, 액화 연료(LF)는 수소, 탄소 및 산소 중 적어도 하나를 포함하는 천연 물질(natural chemical) 또는 합성 물질 (synthetic chemical)일 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이, 초저온은 초전도 현상(superconductivity)이 발휘될 수 있는(또는 관찰될 수 있는) 온도를 의미한다. 예컨대, 상기 초저온은 절대 온도 40도 이하의 온도를 의미할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
연료 저장 탱크(710)는 연료 저장 탱크(710)의 내부를 저온 또는 고압 상태로 유지하기 위한 제어 장치를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 연료 저장 탱크(710)는 온도 센서 또는 압력 센서를 포함할 수 있다.
연료 저장 탱크(710)는 열교환기(720)로 액화 연료(LF)를 전달할 수 있다. 액화 연료(LF)는 연료 저장 탱크(710)와 열교환기(720) 사이에 연결된 연료 라인을 통해 전달될 수 있다.
연료 저장 탱크(710)로부터 생성된 BOG(BG)는 개질기(730)로 전달될 수 있다. BOG(BG)는 연료 저장 탱크(710)에 저장된 액화 연료(LF)가 자연적으로 증발됨에 따라 생성된 가스를 의미한다. 실시 예들에 따라, BOG(BG)는 표준 상태(예컨대, 25℃ 또는 1 기압)에서 액화 연료(LF)로부터 생성된 가스일 수 있다.
실시 예들에 따라, 연료 저장 탱크(710)는 릴리프 밸브(711)를 포함할 수 있다. 릴리프 밸브(711)는 연료 저장 탱크(710) 내에서 BOG(BG)가 생성됨에 따라, 연료 저장 탱크(710)의 압력이 기준 압력을 초과할 때, 자동으로 개방되어 생성된 BOG(BG)를 BOG 저장 탱크(712)로 전달할 수 있다.
BOG 저장 장치(712)는 연료 저장 탱크(710)로부터 전달된 BOG(BG)를 저장할 수 있다. BOG 저장 장치(712)는 BOG(BG)를 연료 액화 장치(714) 및/또는 개질기(730)로 전달할 수 있다.
연료 액화 장치(714)는 전달된 BOG(BG)를 액화시키고, 액화된 BOG를 연료 저장 탱크(710)로 전달할 수 있다. 상기 액화된 BOG는 액화 연료(LF)와 동일한 물질일 수 있다.
실시 예들에 따라, 연료 액화 장치(714)는 열교환기(720)로부터 전달된 초저온의 냉매(REF)에 포함된 냉열을 이용하여, BOG(BG)를 액화시키고 액화된 BOG를 연료 저장 탱크(710)로 전달할 수 있다.
연료 저장 탱크(710)로부터 생성된 BOG(BG)는 BOG 저장 장치(712)에 저장될수 있다.
열교환기(720)는 연료 저장 탱크(710)로부터 전달된 액화 연료(LF)와 개질기체 액화 장치(740)로부터 전달된 액화 개질 기체 (LRG)에 포함된 냉열을 냉매(REF)로 전달할 수 있다.
냉매(REF)는 열 에너지(예컨대, 냉열 에너지)를 전달할 수 있는 물질일 수 있다. 실시 예들에 따라, 냉매(REF)는 액화 연료(LF)이거나, 또는 비활성 기체 (inert gas), 암모니아, 질소, 및 부동액 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 초저온 또는 고온에서 액체 상을 유지할 수 있는 물질을 의미한다.
실시 예들에 따라, 열교환기(720)는 액화 연료(LF)가 전달되는 액화 연료 라인(또는 액화 개질 기체(LRG)가 전달되는 액화 개질 기체 라인)을 냉매(REF)에 통과시킴으로써, 액화 연료(LF)(또는 액화 개질 기체(LRG))에 포함된 냉열을 냉매 (REF)로 전달할 수 있다.
실시 예들에 따라, 열교환기(720)는 액화 연료(LF)를 기화시켜 기화 연료 (GF)를 생성하고, 이에 따라 발생한 기화열을 이용하여 냉매(REF)에 액화 연료(LF)의 냉열을 전달할 수 있다.
열교환기(720)는 냉매(REF)를 냉열 이용 시스템(700)에 포함된 장치들로 전달할 수 있다. 실시 예들에 따라, 열교환기(720)는 냉매(REF)를 연료 액화 장치 (714), 개질 기체 액화 장치(740) 또는 초전도 장치(760)에 전달할 수 있다.
실시 예들에 따라, 냉열 이용 시스템(700)은 냉매(REF)를 각 장치들로 전달하는 냉매 라인(722)을 더 포함할 수 있다.
열교환기(720)는 기화 연료(GF)를 엔진(770)으로 전달할 수 있다. 실시 예들에 따라, 열교환기(720)는 상기 액화 연료를 가열시켜 기화 연료를 생성하는 기화기, 상기 기화기로부터 전달된 상기 기화 연료를 고압으로 압축시키는 압축기 또는 상기 압축된 기화 연료를 엔진으로 전달하는 분사기를 포함할 수 있다.
개질기(730)는 연료 저장 탱크(710)(또는 BOG 저장 탱크(712))로부터 전달된 BOG(BG)를 개질하고, 개질의 결과에 따라 BOG(BG)로부터 개질 기체(RG)를 추출할 수 있다. 실시 예들에 따라, 개질기(730)는 BOG(BG)로부터 수소(hydrogen), 산소(oxygen) 또는 탄소(carbon)을 추출할 수 있다.
실시 예들에 따라, 개질 기체(RG)는 수소, 산소, 탄소 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예컨대, 개질 기체(RG)는 수소 기체, 산소 기체, 탄소 기체, 탄화 수소(hydro carbon) 또는 탄소 산화물(oxide of carbon)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
추출된 개질 기체(RG)는 개질 기체 저장 탱크(732)에 저장될 수 있다. 비록 도 7에는 냉열 이용 시스템(700)이 하나의 개질 기체 저장 탱크(732)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 실시 예들에 따라, 냉열 이용 시스템(700)은 복수 개의 개질 기체 저장 탱크를 포함할 수 있고, 개질 기체(RG)는 그 성질에 따라 분리되어 저장될 수 있다.
실시 예들에 따라, 개질기(730)는 엔진(770)의 작동에 따라 발생한 열에너지 를 이용하여, BOG(BG)로부터 개질 기체(RG)를 추출할 수 있다.
개질기(730)는 추출된 개질 기체(RG)를 개질 기체 액화 장치(740) 및/또는 연료 전지(750)로 전달할 수 있다. 실시 예들에 따라, 개질기(730)는 추출된 개질 기체(RG)를 개질 기체 저장 탱크(732)로 전달할 수 있다.
개질 기체 저장 탱크(732)는 저장된 개질 기체(RG)를 개질 기체 액화 장치(740) 및/또는 연료 전지(750)로 전달할 수 있다.
개질 기체 액화 장치(740)는 전달된 개질 기체(RG)를 액화시키고, 액화 개질 기체(LRG)를 생성하고, 생성된 액화 개질 기체(LRG)를 열교환기(720)로 전달할 수 있다. 실시 예들에 따라, 개질 기체 액화 장치(740)는 열교환기(720)로부터 전달된 초저온의 냉매(REF)에 포함된 냉열을 이용하여, 개질 기체(RG)를 액화시킬 수 있다.
연료 전지(fuel cell; 750)는 개질기(730)로부터 전달된 개질 기체(RG)를 이용하여 전기 에너지(또는 전력; PW)를 생성할 수 있다. 실시 예들에 따라, 연료 전지(750)는 개질기(730)로부터 전달된 수소 가스 또는 산소 가스를 이용하여 전기 에너지(PW)를 생성할 수 있다.
연료 전지(750)는 생성된 전기 에너지(PW)를 초전도 장치(760)로 전달할 수 있다.
초전도 장치(760)는 초전도체를 포함하는 장치일 수 있다. 초전도 장치(760)는 초저온의 상태에서, 초전도 현상을 이용하여 작동하는 장치일 수 있다. 실시 예들에 따라, 초전도 장치(760)는 열교환기(720)로부터 전달된 냉매(REF)에 포함된 냉열을 이용하여 초전도 상태를 유지하고, 상기 초전도 상태에서 작동할 수 있다.
냉열 이용 시스템(700)은 하나의 초전도 장치(760) 또는 둘 이상의 초전도 장치들(760)을 포함할 수 있다.
실시 예들에 따라, 둘 이상의 초전도 장치들(760)을 포함할 때, 초전도 장치들(760)은 초전도 발전기(761), 초전도 전력 기기(763) 및/또는 초전도 전력 저장장치(765)를 포함할 수 있다.
초전도 발전기(761)는 냉매(REF)에 저장된 냉열을 이용하여 초전도 상태를 유지하고, 초전도 상태에서 전기 에너지(또는 전력; PW)를 생성할 수 있다. 실시 예들에 따라, 초전도 발전기(761)는 초전도 상태에서, 엔진(770)으로부터 전달된 역학적 에너지(ME)를 전기 에너지(PW)로 변환할 수 있다.
실시 예들에 따라, 초전도 발전기(761)는 초전도 전자석과 초전도 회전자(예컨대, 코일)를 포함할 수 있다. 상기 초전도 전자석은 상기 초전도 코일을 감쌀 수 있고, 전자기장을 생성할 수 있다. 상기 초전도 코일은 엔진(770)이 회전할 때, 상기 초전도 전자석에 의해 생성된 전자기장 내에서 회전하여 역학적 에너지(ME)를 전기 에너지(PW)로 변환할 수 있다.
초전도 전력 기기(763)는 냉매(REF)에 저장된 냉열을 이용하여 초전도 상태를 유지하고, 초전도 상태에서 전기 에너지(PW)를 소비할 수 있다. 실시 예들에 따라, 초전도 전력 기기(763)는 연료 전지(750)로부터 전달된 전기 에너지(PW)를 소비할 수 있다.
초전도 전력 저장 장치(765)는 냉매(REF)에 저장된 냉열을 이용하여 초전도 상태를 유지하고, 초전도 상태에서 초전도 발전기(761)로부터 생산된 전기 에너지 (PW)를 저장할 수 있다. 초전도 전력 저장 장치(765)는 저장된 전기에너지(PW)를 냉열 이용 시스템(700)에 포함된 장치(예컨대, 초전도 전력 기기(763))로 전달할 수 있다.
실시 예들에 따라, 초전도 전력 저장 장치(765)는 초전도 발전기(761)로부터 생산된 전기 에너지(PW)를 자기 에너지로 변환하여 저장하고, 저장된 자기 에너지 를 전기 에너지(PW)로 변환하여 초전도 전력 기기(763)로 공급할 수 있다.
실시 예들에 따라, 초전도 전력 저장 장치(765)는 초전도 발전기(761)로부터 생산된 전기 에너지(PW)를 역학적 에너지로 변환하여 저장하는 플라이휠일 수 있다.
실시 예들에 따라, 초전도 장치들(760)은 전기 에너지(PW)를 장치들(750, 761, 763 또는 765) 사이에서 전달하는 초전도 케이블(767)을 더 포함할 수 있다. 실시 예들에 따라, 초전도 케이블(767)은 초전도 발전기(761) 또는 연료 전지(750)에서 생성된 전기 에너지(PW)를 냉열 이용 시스템(700)의 각 장치들로 전달할 수 있다.
실시 예들에 따라, 초전도 케이블(761)은 냉매 라인(721)에 의해 둘러싸일 수 있다. 예컨대, 초전도 케이블(761)은 전기 에너지(PW) 및 냉매(REF)를 장치들 (750, 761, 763 또는 765) 사이에서 전달하는 복합 케이블로 구성될 수 있다.
엔진(770)은 열교환기(720)로부터 전달된 기체 연료(GF)를 이용하여 역학적 에너지를 생산하는 내연기관일 수 있다. 실시 예들에 따라, 엔진(770)에서 발생한 열에너지는 개질기(730)에 의해 사용될 수 있다. 예컨대, 엔진(770)은 로켓 엔진또는 제트 엔진(jet engine)일 수 있다.
냉열 이용 시스템(700)에 따르면, 액화 연료(LF)(또는 액화 개질 기체(LRG))에 포함된 냉열을 액화 장치 또는 초전도 장치 등, 초저온의 환경이 필요한 장치들 의 상기 초저온 환경을 구축할 수 있으므로, 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다.
예컨대, 냉열 이용 시스템(700)에 따르면, 액화 연료(LF)에 포함된 냉열을 이용하여 초전도 장치들(760)의 초전도 상태를 유지하고, 액화 연료(LF)로부터 추출된 기체 수소(GH)를 이용하여 생성된 전력 에너지를 초전도 장치들(760)로 공급할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
700: 냉열 이용 시스템 710: 연료 저장 탱크
LF: 액화 연료 BG: BOG
711: 압력 센서 712: BOG 저장 탱크
714: 연료 액화 장치 720: 열교환기
721: 냉매 라인 REF: 냉매
GF: 기화 연료 730: 개질기
RG: 개질 기체 732: 개질 기체 저장 탱크
740: 개질 기체 액화 장치 LRG: 액화 개질 기체
750: 연료 전지 PW: 전기 에너지
760: 초전도 장치(들) 761: 초전도 발전기
763: 초전도 전력 기기 765: 초전도 전력 저장 장치
767: 초전도 케이블 770:엔진

Claims (22)

  1. 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법에 있어서,
    상기 에너지 변환 시스템이 수치 해석을 이용하여 기체, 유체 또는 열 역학을 동적 시뮬레이션한 결과를 조건으로 설정하는 단계; 및
    상기 에너지 변환 시스템이 상기 기체, 유체 또는 열 역학을 모니터링, 계측, 또는 분석하여 제어하는 단계를 포함하되,
    상기 에너지 변환 시스템의 계측 관련 신호의 전달 소요시간 동기화 방법으로, 에너지 변환 시스템이 계측기에서 생성된 제1신호가 상기 계측기로부터 구조물에 탑재된 센서까지 전달되는데 소요되는 제1시간을 측정하는 단계; 상기 에너지 변환 시스템이 상기 제1신호에 반응하여 상기 센서에 의해 생성된 측정 정보를 포함하는 제2신호가 상기 센서로부터 상기 계측기까지 전달되는데 소요되는 제2시간을 측정하는 단계; 및 상기 에너지 변환 시스템이 측정된 제1시간, 측정된 제2시간을 상기 에너지 변환 시스템에서 사용되는 표준 시간과 동기화하는 단계를 포함하는 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 조건은 외력 또는 내력에 관련된 조건인 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 에너지 변환 시스템은 연료 저장 탱크에 저장된 액화 연료에 관련된 냉열 에너지 또는 냉열를 냉매를 통해 초전도 모터, 초전도 발전기, 전력 케이블, 초전도 전력 기기, 초전도 전력 저장 장치, 2차 전지, 또는 연료 전지로 제공하는 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 에너지 변환 시스템은 비활성 가스 또는 공기를 모니터할 수 있는 가스 분석기를 포함하는 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가스 분석기는 흡수 분석법, 연소 분석법, 화학 분석법, 기기 분석법을 이용하는 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 에너지 변환 시스템은 비활성 가스 또는 공기를 모니터하고, 모니터 결과를 이용하여 발생할 수 있는 폭발을 미연에 방지하는 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 에너지 변환 시스템은 전기식 계측 기술 또는 광학식 계측 기술을 이용하여 상기 에너지 변환 시스템 또는 상기 에너지 변환 시스템이 포함되는 구조물을 계측하는 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 에너지 변환 시스템은 전기식 계측 기술 또는 광학식 계측 기술을 이용하여 상기 에너지 변환 시스템이 포함되는 구조물에 대해 작용하는 외력 또는 상기 외력에 대한 상기 구조물의 반응을 측정하는 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 외력은 풍력 하중(wind load), 파력 하중(wave load) 또는 부하 전류(current load)인 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 반응은 상기 반응은 입자 추적, 유속, 가속도, 전류, 음향, 지진, 온도, 변위, 변형, 움직임 또는 와류인 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 에너지 변환 시스템은 전기식 계측 기술 또는 광학식 계측 기술을 이용하여 상기 에너지 변환 시스템이 포함되는 구조물에 대해 작용하는 내력 또는 상기 내력에 대한 상기 구조물의 반응을 측정하는 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 에너지 변환 시스템은 예측 제어를 포함한 제어 기능, EC(emergency control) 또는 ESD(emergency shut down)를 포함한 안전 기능을 제공하는 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 에너지 변환 시스템은 계측기에 의한 계측 대상 구조물이 전도체이거나 상기 에너지 변환 시스템이 전자기장 내에서 계측을 수행할 경우, 광 계측을 이용하여 실험 또는 관찰에 의한 계측 결과 또는 실증 데이터(empirical data)를 생성하고,
    상기 계측 결과 또는 상기 실증 데이터를 상황 인식(context awareness) 기술을 이용하여 처리 또는 가공함으로써 상기 계측 결과 또는 상기 실증 데이터의 오차 범위를 최소화하는 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 에너지 변환 시스템은 인공 지능 또는 머신러닝 기법을 이용하여 상기 계측 결과 또는 상기 실증 데이터의 오차 범위를 최소하는 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 에너지 변환 시스템은 수상 풍력 발전기, 조류 발전기, 해류 발전기 또는 수력 발전기에 포함되는 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 에너지 변환 시스템은 냉열 이용 시스템이고,
    상기 냉열 이용 시스템은,
    냉열 에너지를 갖는 액화 연료를 저장하는 연료 저장 탱크;
    상기 연료 저장 탱크에 저장된 상기 액화 연료로부터 개질 기체를 추출하는 개질기;
    상기 개질기로부터 전달된 상기 개질 기체를 액화시켜 액화 개질 기체를 생성하는 개질 기체 액화 장치; 및
    상기 연료 저장 탱크로부터 전달된 상기 액화 연료와 상기 개질 기체 액화 장치로부터 전달된 상기 액화 개질 기체에 포함된 냉열을 수신하고, 상기 냉열을 액체 상을 유지하면서 열 에너지를 전달할 수 있는 물질인 냉매로 전달하는 열교환기를 포함하는 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 냉열 이용 시스템은, 물을 이용하여 수소 연료를 생성하고, 생성된 수소 연료를 상기 연료 저장 탱크로 공급하는 연료 생성 장치를 더 포함하는 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 액화 연료는 엔진, 내연 기관, 또는 연료 전지로 공급되는 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 액화 연료는 LPG, LNG, 액화 수소, 또는 수소 연료인 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 개질 기체는 수소, 산소, 탄소, 또는 상기 수소와 상기 산소와 상기 탄소의 조합을 포함하는 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법.
  21. 청구항 16에 있어서,
    상기 개질 기체는 수소 기체, 산소 기체, 탄소 기체, 탄화수소(hydro carbon) 또는 탄소 산화물(oxide of carbon)를 포함하는 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법.
  22. 청구항 16에 있어서,
    상기 냉매는 상기 액화 연료, 비활성 기체, 암모니아, 질소, 또는 부동액인 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법.

KR1020220096630A 2016-07-06 2022-08-03 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법 KR102491271B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20160085274 2016-07-06
KR1020160085274 2016-07-06
KR1020210029419A KR102460201B1 (ko) 2016-07-06 2021-03-05 에너지 변환 시스템의 계측 관련 신호의 전달 소요시간 동기화 방법과 상기 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210029419A Division KR102460201B1 (ko) 2016-07-06 2021-03-05 에너지 변환 시스템의 계측 관련 신호의 전달 소요시간 동기화 방법과 상기 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220116103A true KR20220116103A (ko) 2022-08-22
KR102491271B1 KR102491271B1 (ko) 2023-01-27

Family

ID=61066643

Family Applications (5)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170085847A KR102306468B1 (ko) 2016-07-06 2017-07-06 냉열을 이용하는 시스템
KR1020200011617A KR102188456B1 (ko) 2016-07-06 2020-01-31 냉열을 이용하는 시스템
KR1020200159356A KR102227466B1 (ko) 2016-07-06 2020-11-24 냉열을 이용하는 시스템
KR1020210029419A KR102460201B1 (ko) 2016-07-06 2021-03-05 에너지 변환 시스템의 계측 관련 신호의 전달 소요시간 동기화 방법과 상기 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법
KR1020220096630A KR102491271B1 (ko) 2016-07-06 2022-08-03 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법

Family Applications Before (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170085847A KR102306468B1 (ko) 2016-07-06 2017-07-06 냉열을 이용하는 시스템
KR1020200011617A KR102188456B1 (ko) 2016-07-06 2020-01-31 냉열을 이용하는 시스템
KR1020200159356A KR102227466B1 (ko) 2016-07-06 2020-11-24 냉열을 이용하는 시스템
KR1020210029419A KR102460201B1 (ko) 2016-07-06 2021-03-05 에너지 변환 시스템의 계측 관련 신호의 전달 소요시간 동기화 방법과 상기 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3483401A4 (ko)
JP (2) JP7030104B2 (ko)
KR (5) KR102306468B1 (ko)
CN (2) CN109690031B (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102415759B1 (ko) * 2018-05-03 2022-07-04 삼성중공업 주식회사 고온초전도 발전기를 이용한 선박
US20230096282A1 (en) * 2021-09-24 2023-03-30 L'air Liquide, Société Anonyme pour l'Étude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Integration process principles for maximizing the boil off recovery on a h2 liquefier plant
CN114013298B (zh) * 2021-11-15 2022-05-17 北京理工大学 一种超导电驱动履带车辆构型
CN115264380B (zh) * 2022-05-26 2024-01-26 合肥通用机械研究院有限公司 一种带有隐式高压预冷/蓄冷单元的液氢站及运行方法
CN114893718B (zh) * 2022-05-27 2024-04-19 正星氢电科技郑州有限公司 液氢、lng合建站系统
JP7516716B1 (ja) 2023-09-12 2024-07-17 三菱ジェネレーター株式会社 発電システム

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6711472B2 (en) * 2000-09-29 2004-03-23 Robert Bosch Gmbh Method and device for controlling operational sequences, particularly in a vehicle
KR20130072719A (ko) * 2011-12-22 2013-07-02 삼성중공업 주식회사 풍력 발전 시스템의 동기화 방법 및 풍력 발전 시스템
KR20130123985A (ko) 2012-05-04 2013-11-13 사단법인 금융보안연구원 근거리 무선 통신을 이용한 안전한 인증 서비스 시스템 및 방법
KR20150061276A (ko) 2013-11-27 2015-06-04 대우조선해양 주식회사 초전도 냉각시스템
KR101529377B1 (ko) * 2012-05-30 2015-06-19 주식회사 싸이트로닉 실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감, 안전운용 및 유지보수정보 제공 방법

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5987896A (en) * 1997-08-15 1999-11-23 Panadea Medical Laboratories System and method for regulating the flow of a fluid refrigerant to a cooling element
DE10048808A1 (de) * 2000-09-29 2002-04-18 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von Betriebsabläufen
JP2002130851A (ja) 2000-10-18 2002-05-09 Tokyo Gas Co Ltd 超電導電力システムの冷却装置
JP4632532B2 (ja) * 2000-12-22 2011-02-16 関西電力株式会社 水素製造方法およびシステム
US20030021743A1 (en) * 2001-06-15 2003-01-30 Wikstrom Jon P. Fuel cell refueling station and system
MXPA04008283A (es) * 2002-02-27 2005-07-26 Excelerate Ltd Partnership Metodo y aparato para la regasificacion de gas natural licuado a bordo de un transportador.
JP4228608B2 (ja) * 2002-07-23 2009-02-25 株式会社Ｉｈｉ 液化ガス運搬船の推進装置
JP2004099359A (ja) * 2002-09-09 2004-04-02 Yukio Wakahata 水素エネルギーを利用したエネルギー供給システム、及びその応用形態である各種システム
JP2005122991A (ja) * 2003-09-26 2005-05-12 Ebara Corp エネルギーの供給システム
JP4609121B2 (ja) * 2004-07-29 2011-01-12 住友電気工業株式会社 超電導ケーブル線路
JP4011572B2 (ja) * 2004-09-10 2007-11-21 カワサキプラントシステムズ株式会社 ガス改質設備
JP4680584B2 (ja) * 2004-12-24 2011-05-11 住友電気工業株式会社 超電導モータの冷却構造
KR100716725B1 (ko) * 2005-11-09 2007-05-14 한국유지관리 주식회사 복합재 보강형 광섬유센서 구조체의 제조방법
CN100424450C (zh) * 2006-11-21 2008-10-08 华南理工大学 以冷媒为介质的液化天然气冷量利用方法及其装置
KR100854931B1 (ko) * 2007-02-13 2008-09-08 (주)월드이엔지 무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 장치
JP2011011701A (ja) * 2009-07-06 2011-01-20 Ihi Marine United Inc ガス焚き超電導電気推進船
JP2013079602A (ja) * 2011-10-04 2013-05-02 Shimadzu Corp ターボ分子ポンプ
JP5776574B2 (ja) * 2012-02-07 2015-09-09 株式会社デンソー エンジン制御用のセンサ信号の処理装置
CN110435812A (zh) * 2012-05-30 2019-11-12 赛创尼克株式会社 通过对海洋结构物的实时测量监视的控制方法
CN202812795U (zh) * 2012-10-26 2013-03-20 泉州市燃气有限公司 Lng冷能回收利用系统
JP5998043B2 (ja) 2012-12-26 2016-09-28 株式会社日立製作所 エンジンコンバインドシステム
KR20150027606A (ko) * 2013-09-04 2015-03-12 한국전자통신연구원 센서 네트워크에서의 시간 동기 장치 및 방법
KR101599279B1 (ko) * 2014-03-13 2016-03-03 삼성중공업 주식회사 기화연료가스 액화공정 장치
JP6151207B2 (ja) 2014-03-17 2017-06-21 三井造船株式会社 液化ガス運搬船の再液化装置
JP6295850B2 (ja) * 2014-06-20 2018-03-20 株式会社リコー 情報処理装置、情報処理方法、及び情報処理プログラム
KR20160004633A (ko) * 2014-07-03 2016-01-13 대우조선해양 주식회사 극지방 선박의 초전도 설비 냉각 시스템 및 냉각 방법
CN204006784U (zh) * 2014-09-01 2014-12-10 上海雷尼威尔技术有限公司 一种lng冷能回用系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6711472B2 (en) * 2000-09-29 2004-03-23 Robert Bosch Gmbh Method and device for controlling operational sequences, particularly in a vehicle
KR20130072719A (ko) * 2011-12-22 2013-07-02 삼성중공업 주식회사 풍력 발전 시스템의 동기화 방법 및 풍력 발전 시스템
KR20130123985A (ko) 2012-05-04 2013-11-13 사단법인 금융보안연구원 근거리 무선 통신을 이용한 안전한 인증 서비스 시스템 및 방법
KR101529377B1 (ko) * 2012-05-30 2015-06-19 주식회사 싸이트로닉 실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감, 안전운용 및 유지보수정보 제공 방법
KR20150061276A (ko) 2013-11-27 2015-06-04 대우조선해양 주식회사 초전도 냉각시스템

Also Published As

Publication number Publication date
EP3483401A1 (en) 2019-05-15
KR102491271B1 (ko) 2023-01-27
JP2022114463A (ja) 2022-08-05
CN116181440A (zh) 2023-05-30
KR102460201B1 (ko) 2022-10-31
KR102306468B1 (ko) 2021-10-06
KR20210032337A (ko) 2021-03-24
EP3483401A4 (en) 2020-06-03
JP7030104B2 (ja) 2022-03-04
KR20200138109A (ko) 2020-12-09
CN109690031B (zh) 2023-01-03
KR102188456B1 (ko) 2020-12-08
KR20200016309A (ko) 2020-02-14
CN109690031A (zh) 2019-04-26
KR102227466B1 (ko) 2021-03-12
KR20180005620A (ko) 2018-01-16
JP2019533125A (ja) 2019-11-14
JP2023140346A (ja) 2023-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102460201B1 (ko) 에너지 변환 시스템의 계측 관련 신호의 전달 소요시간 동기화 방법과 상기 에너지 변환 시스템의 진단 기능을 위한 수치 해석 방법
Li et al. Renewable energy carriers: Hydrogen or liquid air/nitrogen?
US20140356738A1 (en) Ammonia based system to prepare and utilize hydrogen to produce electricity
WO2018046990A1 (en) Ground stations and methods for pem fuel cell powered unmanned aerial vehicles
Fu et al. Fuel cell and hydrogen in maritime application: A review on aspects of technology, cost and regulations
AU2018344229B2 (en) Fuel cell system
JP7572503B2 (ja) エネルギー変換システムの診断機能のための数値解析方法
US11402068B2 (en) Compact power plant
WO2018008997A1 (ko) 냉열을 이용하는 시스템
Savoldi et al. Conceptual design of a SuperConducting Energy Pipeline for LH 2 and power transmission over long distances
Nuttall et al. Next Steps for Hydrogen-physics, technology and the future
Bedir et al. Safety Rules and Measures to Be Taken Where Hydrogen Gas Is Stored
KR20170075381A (ko) 해상 부유식 발전 플랜트 및 해상 부유식 발전 플랜트에서 생산된 전력을 육상의 전력 수요처에 공급하는 방법
NL2029478B1 (en) Cryogenic energy storage systems and methods of operating the same
JP2024538808A (ja) 極低温エネルギー貯蔵システムおよびそれを動作させる方法
Pakarinen Analysis of Liquid Hydrogen Bunkering and Storage on Cruise Ships
Palmer et al. A solar-hydrogen fuel-cell home and research platform
Zhang et al. Experimental Study on Combustion and Heat Transfer Characteristics of Li/SF6 based on Unmanned Underwater Vehicle Combustor
Schueler et al. Techno-Economic Analysis of a Physisorption-Based Hydrogen Storage System
Kwon et al. PERFORMANCE CHARACTERITICS OF HYDROGEN GENERATOR USING SODIUM BOROHYDRIDE STORAGE FOR UNINTERRUPTED POWER SYSTEM
Cavaliere Hydrogen Infrastructure
Glenn et al. Mobile hydrogen liquefaction and storage system
CN114776524A (zh) 适用于fsru的船载冷能和风能混合供电系统
KR20160044330A (ko) 액화천연가스 운반선의 df 엔진 제어 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant