KR20220150447A - 액화가스 급유시스템 및 이의 운용방법 - Google Patents

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김정남
박아민
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Abstract

액화가스 급유시스템 및 이의 운용방법이 개시된다. 본 실시 예에 의한 액화가스 급유시스템은 액화연료가스 추진 선박에 구비되는 제1 및 제2 연료탱크에 액화연료가스를 공급하는 액화가스 급유시스템에 있어서, 액화연료가스를 수용하는 적어도 하나의 저장탱크, 저장탱크의 액화연료가스를 제1 연료탱크로 공급하는 제1 공급라인, 저장탱크의 액화연료가스를 제2 연료탱크로 공급하는 제2 공급라인, 제1 연료탱크에서 발생되는 증발가스가 기 설정된 온도 범위보다 낮은 경우, 제1 연료탱크의 증발가스를 제2 공급라인 및 제2 저장탱크 중 적어도 어느 하나로 공급하여 냉각시키는 예냉라인을 포함하여 제공될 수 있다.

Description

액화가스 급유시스템 및 이의 운용방법{LIQUEFIED GAS SUPPLYING SYSTEM AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 액화가스 급유시스템 및 이의 운용방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액화연료가스를 안정적이고 신속하게 급유할 수 있는 액화가스 급유시스템 및 이의 운용방법에 관한 것이다.
온실가스 및 각종 대기오염 물질의 배출에 대한 국제해사기구(IMO)의 규제가 강화됨에 따라 조선 및 해운업계에서는 기존 연료인 중유, 디젤유의 이용을 대신하여, 청정 에너지원인 천연가스를 선박의 연료로 이용하는 경우가 많아지고 있다. 일반적으로 천연가스(Natural Gas)는 저장 및 수송의 용이성을 위해, 천연가스를 약 -163 ℃로 냉각하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)로 상 변화시킨 후 선박의 연료탱크 또는 저장탱크에 충전하여 선박의 연료로 사용하거나 원거리의 수요처로 운반된다.
액화천연가스는 일종의 액화연료가스로 이해될 수 있는 것으로서, 액화연료가스를 연료로 이용하는 선박은 냉각 및 액화시킨 액화연료가스를 연료탱크에 충전하여 운항을 하게 되는데, 액화연료가스를 선체의 연료탱크로 공급하기 위한 액화연료가스 저장시설을 구비하고 있는 항구가 많지 않고, 아울러 액화연료가스 저장시설은 안전상의 이유로 컨테이너선과 같은 일반 상선이 정박하는 항구와는 거리가 많이 떨어져 있다. 이러한 이유로 인해 액화천연가스 등의 액화연료가스를 연료로 이용하는 선박은 액화연료가스의 급유를 위해서 항구로부터 멀리 떨어진 액화연료가스 저장시설로 이동하여 액화연료가스를 공급받아야 했다.
그러나 선박이 항구에 정박하기 위해서는 많은 시간이 소모되고, 급유를 위해 항구로부터 멀리 떨어진 액화연료가스 저장시설까지 운항하는 것은 선박의 비효율적인 운용을 초래하는 문제점이 있다.
이에 액화연료가스 추진 선박이 항구에 정박하지 않고 해상에 부유된 상태에서 액화연료가스 급유선이 액화연료가스 추진 선박으로 접근하여, 액화연료가스 추진 선박의 연료탱크로 액화연료가스를 급유하는 방안이 이용되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0035223호(2010. 04. 05. 공개)
본 실시 예는 액화연료가스의 급유공정을 원활하고 신속하게 수행할 수 있는 액화가스 급유시스템 및 이의 운용방법을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 단순한 구조로서 안정적이고 효율적인 액화연료가스 급유공정을 수행할 수 있는 액화가스 급유시스템 및 이의 운용방법을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 액화연료가스 추진 선박의 연료탱크에 발생 및 존재하는 증발가스를 효율적으로 처리할 수 있는 액화가스 급유시스템 및 이의 운용방법을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 설비의 구조 안정성을 도모할 수 있는 액화가스 급유시스템 및 이의 운용방법을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 급유 전 연료탱크와 각종 급유설비의 효율적인 냉각공정을 수행할 수 있는 액화가스 급유시스템 및 이의 운용방법을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 연료탱크에 액화연료가스를 안정적으로 수용 및 저장할 수 있는 액화가스 급유시스템 및 이의 운용방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 액화연료가스 추진 선박에 구비되는 제1 및 제2 연료탱크에 액화연료가스를 공급하는 액화가스 급유시스템에 있어서, 액화연료가스를 수용하는 적어도 하나의 저장탱크; 상기 저장탱크의 액화연료가스를 상기 제1 연료탱크로 공급하는 제1 공급라인; 상기 저장탱크의 액화연료가스를 상기 제2 연료탱크로 공급하는 제2 공급라인; 및 상기 제1 연료탱크에서 발생되는 증발가스가 기 설정된 온도 범위보다 낮은 경우, 상기 제1 연료탱크의 증발가스를 상기 제2 공급라인 및 상기 제2 저장탱크 중 적어도 어느 하나로 공급하여 냉각시키는 예냉라인을 포함하여 제공될 수 있다.
상기 제1 연료탱크에서 발생되는 증발가스의 온도를 감지하는 감지부; 및 상기 예냉라인을 따라 이송되는 증발가스의 유량을 조절하는 유량조절밸브;를 더 포함하고, 상기 유량조절밸브는 상기 감지부가 측정한 온도정보에 근거하여 개폐 작동이 제어될 수 있다.
상기 제1 연료탱크에서 발생되는 증발가스를 상기 저장탱크 또는 소비처로 공급하는 제1 배출라인을 더 포함하고, 상기 예냉라인의 입구 측 단부는 상기 제1 배출라인으로부터 분기되어 마련될 수 있다.
상기 제2 연료탱크에서 발생되는 증발가스를 상기 저장탱크 또는 상기 소비처로 공급하는 제2 배출라인을 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 제1 공급라인의 출구 측 단부는 상기 제1 연료탱크의 내부로 액화연료가스를 선적하는 제1 급유라인과, 상기 제1 연료탱크의 내부 상측으로 액화연료가스를 분사하는 제1 분사라인으로 분기되어 마련될 수 있다.
상기 제2 공급라인의 출구 측 단부는 상기 제2 연료탱크의 내부로 액화연료가스를 선적하는 제2 급유라인과, 상기 제2 연료탱크의 내부 상측으로 액화연료가스를 분사하는 제2 분사라인으로 분기되어 마련될 수 있다.
상기 제1 및 제2 연료탱크 중 적어도 어느 하나에 수용된 액화연료가스를 상기 소비처로 공급하는 액화가스 공급라인을 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 액화가스 공급라인은 입구 측 단부에 마련되어 상기 연료탱크에 수용된 액화연료가스를 송출하는 이송펌프를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 제1 공급라인에 의한 상기 제1 연료탱크로의 액화연료가스 급유 전, 상기 저장탱크에 수용된 액화연료가스를 활용하여 상기 제1 공급라인 및 상기 제1 연료탱크를 냉각시키는 단계; 상기 감지부가 상기 제1 공급라인 또는 상기 제1 연료탱크가 냉각되면서 발생되는 증발가스의 온도를 감지하는 단계; 및 상기 감지부가 감지한 증발가스의 온도가 기 설정된 온도 범위보다 낮은 경우, 상기 제1 연료탱크에서 발생되는 증발가스를 상기 예냉라인으로 공급하여 상기 제2 공급라인 및 상기 제2 연료탱크를 1차적으로 냉각시키는 단계를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 제2 공급라인 및 상기 제2 연료탱크를 1차적으로 냉각시킨 후, 상기 저장탱크에 수용된 액화연료가스를 활용하여 상기 제2 공급라인 및 상기 제2 연료탱크를 2차적으로 냉각시키는 단계를 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 제2 공급라인 및 상기 제2 연료탱크를 2차적으로 냉각시킨 후, 상기 제1 공급라인 및 상기 제2 공급라인에 의해 상기 제1 연료탱크 및 상기 제2 연료탱크에 액화연료가스를 각각 급유하는 단계를 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 제2 공급라인 및 상기 제2 연료탱크를 1차적으로 냉각시키는 단계는 상기 감지부가 측정한 온도정보에 근거하여 상기 유량조절밸브를 개방 작동하는 단계를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 제1 연료탱크에서 발생되는 증발가스를 상기 저장탱크 또는 소비처로 공급하는 제1 배출라인을 더 포함하고, 상기 감지부가 감지한 증발가스의 온도가 기 설정된 온도 범위보다 높은 경우 또는 상기 제2 공급라인 및 상기 제2 연료탱크를 1차적으로 냉각시킨 이후, 상기 제1 연료탱크에서 발생되는 증발가스를 상기 제1 배출라인에 의해 상기 저장탱크 또는 상기 소비처로 공급하는 단계를 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 제2 연료탱크에서 발생되는 증발가스를 상기 저장탱크 또는 상기 소비처로 공급하는 제2 배출라인을 더 포함하고, 상기 제2 연료탱크에서 발생되는 증발가스를 상기 제2 배출라인에 의해 상기 저장탱크 또는 상기 소비처로 공급하는 단계를 더 포함하여 제공될 수 있다.
본 실시 예에 의한 액화가스 급유시스템 및 이의 운용방법은 액화연료가스의 급유공정을 원활하고 신속하게 수행하는 효과를 가진다.
본 실시 예에 의한 액화가스 급유시스템 및 이의 운용방법은 단순한 구조로서 안정적이고 효율적인 액화연료가스 급유공정을 수행하는 효과를 가진다.
본 실시 예에 의한 액화가스 급유시스템 및 이의 운용방법은 액화연료가스 추진 선박의 연료탱크에 발생 및 존재하는 증발가스를 효율적으로 처리하는 효과를 가진다.
본 실시 예에 의한 액화가스 급유시스템 및 이의 운용방법은 각종 설비의 구조 안정성을 도모하는 효과를 가진다.
본 실시 예에 의한 액화가스 급유시스템 및 이의 급유 전 연료탱크와 각종 급유설비의 효율적인 냉각공정을 수행하는 효과를 가진다. 본 실시 예에 의한 액화가스 급유시스템 및 이의 운용방법은 연료탱크에 액화연료가스를 안정적으로 수용 및 저장하는 효과를 가진다.
도 1은 본 실시 예에 의한 액화가스 급유시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2 내지 도 6은 본 실시 예에 의한 액화가스 급유시스템의 운용방법을 나타내는 개념도이다.
이하에서는 본 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 실시 예에 의한 액화가스 급유시스템(100)을 나타내는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 액화가스 급유시스템(100)은 급유선 등의 저장시설에 마련되어 내측에 액화연료가스를 수용하는 적어도 하나의 저장탱크(110), 저장탱크(110)와 액화연료가스 추진 선박에 구비되는 제1 연료탱크(121)를 서로 연결하여 저장탱크(110)에 수용된 액화연료가스를 제1 연료탱크(121)로 공급하는 제1 공급라인(130), 저장탱크(110)와 액화연료가스 추진 선박에 구비되는 제2 연료탱크(122)를 서로 연결하여 저장탱크(110)에 수용된 액화연료가스를 제2 연료탱크(122)로 공급하는 제2 공급라인(140), 제1 연료탱크(121)에서 발생되는 증발가스를 저장탱크(110) 또는 소비처(10)로 공급하는 제1 배출라인(150), 제2 연료탱크(122)에서 발생되는 증발가스를 저장탱크(110) 또는 소비처(10)로 공급하는 제2 배출라인(160), 제1 연료탱크(121)에서 발생되는 증발가스를 활용하여 제2 연료탱크(122) 및 제2 공급라인(140)를 냉각시키는 예냉라인(170), 제1 연료탱크(121)에서 발생되는 증발가스의 온도를 감지하는 감지부(180), 제1 및 제2 연료탱크(121, 122)에 수용된 액화연료가스를 소비처(10)로 공급하는 액화가스 공급라인(190)을 포함한다.
이하에서 설명하는 본 실시 예에 의한 액화가스 급유시스템(100)에서는 액화천연가스(LNG, Liquefied Natural Gas)를 활용 및 급유하는 것으로 설명하나, 이는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 일 예로서 이에 한정되는 것은 아니며, 액화된 상태로 저장 및 급유할 수 있다면 액화석유가스(LPG, Liquefied Petroleum Gas) 등 다양한 액화연료가스가 적용되는 경우에도 동일하게 이해되어야 할 것이다.
액화가스 급유시스템(100)은 천연가스의 산지 등에 설치 및 운용되는 생산설비 로부터 액화연료가스 급유선 등 저장시설에 설치되는 저장탱크(110)에 액화연료가스를 공급받아 충전한다. 액화연료가스 저장시설은 급유선 등의 부유식 저장설비, 해상운반선 또는 육상터미널이 될 수 있다.
액화연료가스 추진 선박은 액화가스 급유시스템에 의해 액화연료가스를 공급받아 선박 추진엔진의 연료로 이용하거나, 액화연료가스의 이송을 위해 제1 연료탱크(121) 및 제2 연료탱크(122)에 액화연료가스를 저장하여 운항하는 경우를 모두 포함하며, 액화가스 급유시스템에 의해 액화연료가스를 공급받는 선박이라면 어느 하나의 종류로 한정되는 것은 아니다.
저장탱크(110)는 액화연료가스 급유선 등의 저장시설에 마련되어, 급유 대상인 액화연료가스와 이로부터 발생하는 증발가스를 수용 또는 저장하도록 마련된다. 저장탱크(110)는 외부의 열 침입에 의한 액화연료가스의 기화를 최소화할 수 있도록 단열 처리된 멤브레인 타입의 화물창으로 마련되거나 또는 IGC 코드(국제액화가스운송선의 구조 및 설비기준)에서 언급 또는 분류되는 다양한 종류의 탱크, 일 예로 A, B 및 C 타입 탱크 중 어느 하나일 수 있다.
제1 및 제2 연료탱크(121, 122)는 액화연료가스를 공급받아 추진력을 발생시키는 추진 선박에 구비될 수 있으며, 저장탱크(110)로부터 액화연료가스를 급유받아 수용 또는 저장하도록 마련된다. 제1 및 제2 연료탱크(121, 122) 역시 저장탱크(110)와 마찬가지로, 외부의 열 침입에 의한 액화연료가스의 기화를 최소화할 수 있도록 단열 처리된 멤브레인 타입의 화물창으로 마련되거나 또는 급유공정에서 발생되는 증발가스의 압력을 견딜 수 있도록 IGC 코드(국제액화가스운송선의 구조 및 설비기준)에서 언급 또는 분류되는 다양한 종류의 가압식 탱크로 마련될 수 있다.
제1 공급라인(130)은 저장탱크(110)와 액화연료가스 추진 선박의 제1 연료탱크(121)를 서로 연결하도록 마련되어, 저장탱크(110)에 수용 및 저장된 액화연료가스를 제1 연료탱크(121)로 급유하도록 마련된다. 마찬가지로, 제2 공급라인(140)은 저장탱크(110)와 액화연료가스 추진 선박의 제2 연료탱크(122)를 서로 연결하도록 마련되어, 저장탱크(110)에 수용 및 저장된 액화연료가스를 제2 연료탱크(122)로 급유하도록 마련된다. 제1 및 제2 공급라인(130, 140)은 입구 측 단부가 합류하여 저장탱크(110)의 내측 하부에 연결되고, 출구 측 단부가 분기되어 제1 및 제2 연료탱크(121, 122)에 각각 연결될 수 있다. 제1 및 제2 공급라인(130, 140)의 입구 측 단부에는 이송펌프(111)가 마련되어 저장탱크(110)에 수용 및 저장된 액화연료가스를 제1 및 제2 공급라인(130, 140)으로 유입 및 급유할 수 있다.
이송펌프(111)에 의해 송출되는 액화연료가스는 제1 공급라인(130)을 거쳐 제1 연료탱크(121)의 내부로 공급되며, 제1 공급라인(130)의 출구 측 단부는 제1 급유라인(131)과 제1 분사라인(132)으로 분기됨으로써 제1 급유라인(131)을 통해 제1 연료탱크(121)의 내부에 곧바로 급유되거나, 제1 분사라인(132)을 통해 제1 연료탱크(121)의 내부로 분사될 수 있다. 제1 분사라인(132)을 통해 액화연료가스가 제1 연료탱크(121)의 내부에 분사됨으로써 제1 연료탱크(121) 내부에서 증발가스의 발생을 억제함과 동시에, 존재하는 증발가스를 재액화하여 제1 연료탱크(121)의 내부압력을 낮출 수 있다.
또한, 이송펌프(111)에 의해 송출되는 액화연료가스는 제2 공급라인(140)을 거쳐 제2 연료탱크(122)의 내부로 공급될 수 있다. 제2 공급라인(140)의 출구 측 단부는 제1 공급라인(130)과 마찬가지로, 제2 급유라인(141)과 제2 분사라인(142)으로 분기되어 마련될 수 있으며, 제2 급유라인(141)을 통해 제2 연료탱크(121)의 내부에 곧바로 급유되거나, 제2 분사라인(142)을 통해 제2 연료탱크(121)의 내부로 분사될 수 있다. 제2 분사라인(142)에 의해 액화연료가스가 분사됨으로써 제2 연료탱크(121) 내부에서 증발가스의 발생을 억제함과 동시에, 존재하는 증발가스를 재액화하여 제2 연료탱크(121)의 내부압력을 낮출 수 있다.
한편, 저장탱크(110), 제1 및 제2 연료탱크(121, 122), 제1 및 제2 공급라인(130, 140)는 극저온의 액화천연가스를 안정적으로 취급할 수 있도록 단열 처리되어 설치 및 운용되나, 외부의 열을 완전히 차단하는 것은 실질적으로 불가능하다. 따라서 저장탱크(110)와 제1 및 제2 연료탱크(121, 122) 내부에 수용된 액화천연가스의 기화가 이루어져 증발가스가 발생하게 된다.
이러한 증발가스는 저장탱크(110)와 제1 및 제2 연료탱크(121, 122)의 내부압력을 과도하게 상승시켜 구조 안정성을 저하시키고, 원활한 액화연료가스의 취급을 방해한다. 특히, 액화연료가스를 급유하는 과정에서 증발가스의 발생량이 급격히 증가하므로, 안정적인 급유공정을 위해 제1 및 제2 연료탱크(121, 122)에서 발생되는 증발가스를 제거 및 처리할 필요성이 요구된다.
이를 위해, 본 실시 예에 의한 액화가스 급유시스템(100)은 제1 및 제2 연료탱크(121, 122)에서 발생되는 증발가스를 각각 제거 및 처리하는 제1 및 제2 배출라인(150, 160)을 포함한다.
제1 배출라인(150)은 입구 측 단부가 제1 연료탱크(121)의 내부 상측에 연결되고, 출구 측 단부가 제2 배출라인(160)과 합류하여 저장탱크(110) 및 액화연료가스 추진 선박의 엔진 등 소비처(10)로 연결될 수 있다. 또한, 제2 배출라인(160)은 입구 측 단부가 제2 연료탱크(122)의 내부 상측에 연결되고, 출구 측 단부가 제1 배출라인(150)과 합류하여 저장탱크(110) 및 소비처(10)로 연결될 수 있다. 제1 배출라인(150)의 중단부에는 예냉라인(170)이 분기될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
이로써, 제1 연료탱크(121)의 내부에 발생되는 증발가스는 제1 배출라인(150)을 통해 저장탱크(110)로 회수되거나, 소비처(10)의 연료가스로 활용됨으로써 제1 연료탱크(121)의 내부압력을 적정 수준으로 유지하고, 급유공정을 안정적으로 수행할 수 있다. 마찬가지로, 제2 연료탱크(122)의 내부에 발생되는 증발가스는 제2 배출라인(160)을 통해 저장탱크(110) 또는 소비처(10)로 공급됨으로써, 제2 연료탱크(122)의 안정적인 운용을 도모할 수 있다.
아울러, 도면에는 도시하지 않았으나, 제1 배출라인(150)과 제2 배출라인(160)에는 저장탱크(110) 또는 소비처(10)로 증발가스를 원활하게 이송할 수 있도록 컴프레서(미도시)가 마련될 수 있으며, 저장탱크(110)로 회수되는 증발가스를 재액화시키는 재액화설비(미도시)가 마련될 수도 있다. 또한, 제1 및 제2 공급라인(130, 140)과 제1 및 제2 배출라인(150, 160)은 액화연료가스 급유선 등의 저장시설와 액화연료가스 추진 선박의 도킹 또는 언도킹 시, 연결 또는 분리를 용이하게 수행할 수 있도록 제1 및 제2 공급라인(130, 140)과 제1 및 제2 배출라인(150, 160)이 각각 저장시설 측과 액화연료가스 추진 선박 측으로 나뉘어 각각 설치되고, 초저온 커넥터(미도시)가 그 사이에 마련되어 연결 및 분리를 매개할 수 있다.
한편, 일반적으로 액화연료가스의 급유 시, 급유받는 연료탱크는 공실이거나 또는 액화천연가스의 수위가 낮은 상태로서 내부 온도가 상승된 상태이다. 뿐만 아니라, 액화연료가스를 급유하는 공급라인 등의 급유설비 역시 외부의 열 침입 등에 의해 온도가 상승되어 있는 바, 이 상태에서 액화연료가스의 급유공정을 곧바로 수행할 경우, 액화연료가스의 기화가 활발하게 이루어져 다량의 증발가스가 발생하게 된다. 앞서 설명한 바와 같이, 다량의 증발가스는 연료탱크의 내부압력을 증가시켜, 연료탱크 및 각종 설비의 구조 안정성을 저해하는 요인이므로 액화연료가스의 급유 전, 액화연료가스 급유설비와 연료탱크의 냉각공정을 진행하는 것이 요구된다.
그러나 일반적으로 액화연료가스 추진 선박들은 연료탱크를 복수개 구비하는 바, 복수의 연료탱크와 이에 각각 연결되는 복수의 급유설비를 모두 냉각시킨 후 급유공정을 수행하여야 하므로, 작업 시간이 증가할 뿐만 아니라, 소모되는 액화연료가스 유량이 증가하여 공정의 비효율성을 초래하게 된다. 아울러, 냉각공정을 위해 소량의 액화연료가스를 활용하는 경우가 많으나, 복수의 연료탱크와 복수의 급유설비를 개별적으로 냉각시킴에 따라 냉각공정 단계에서 이미 다량의 증발가스가 발생하게 되므로 이를 처리하기 위한 별도의 추가 공정이 요구되어 작업의 효율성이 더욱 저하되는 문제점이 있다.
이에 본 실시 예에 의한 액화가스 급유시스템(100)은 냉각공정에 투입되는 시간 및 액화연료가스를 절감함과 동시에, 냉각공정에서 발생되는 증발가스의 유량을 억제 및 최소화하도록 제1 연료탱크(121)의 냉각공정에서 발생되는 저온의 증발가스를 제2 연료탱크(122)의 예비 냉각공정으로 활용하는 예냉라인(170)을 포함하여 마련된다.
예냉라인(170)은 입구 측 단부가 제1 배출라인(150)으로부터 분기되어 마련되고, 출구 측 단부가 제2 공급라인(140)에 합류하도록 연결될 수 있다. 이로써 제1 연료탱크(121)에서 발생되는 증발가스는 제1 배출라인(150)을 따라 이송되되, 제1 연료탱크(121) 또는 제1 공급라인(130)의 냉각공정 이후 발생되는 저온의 증발가스는 예냉라인(170)을 따라 제2 공급라인(140) 및 제2 연료탱크(122)로 공급됨으로써, 제2 공급라인(140) 및 제2 연료탱크(122)를 1차적으로 냉각시킬 수 있다. 예냉라인(170)에 의해 제2 공급라인(140) 및 제2 연료탱크(122)의 1차 냉각 이후, 제2 공급라인(140)을 통해 소량의 액화연료가스가 유입되어 제2 공급라인(140) 및 제2 연료탱크(122)가 2차적으로 냉각될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 2 내지 도 6을 참조하여 후술하도록 한다.
한편, 도 1에서는 예냉라인(170)이 제2 공급라인(140)의 중단부 상 한 지점에 합류되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 일 예로서, 신속한 예비 냉각공정을 위해 예냉라인(170)의 출구 측 단부가 분기되어 제2 공급라인(140) 상 복수의 지점과 제2 연료탱크(122)의 내부에 각각 합류하도록 마련될 수 있음은 물론이다.
예냉라인(170)에는 이를 따라 이송되는 증발가스의 유량을 조절하는 유량조절밸브(171)가 마련된다. 유량조절밸브(171)는 제1 연료탱크(121)에서 발생 또는 존재하는 증발가스의 온도를 감지하는 감지부(180)가 측정한 온도정보에 근거하여 개폐 작동이 제어될 수 있다. 감지부(180)는 제1 연료탱크(121)의 내부에 발생 또는 존재하는 증발가스의 온도를 측정하여 이에 대한 정보를 제어부(미도시)로 송출할 수 있다. 제어부는 측정된 증발가스의 온도가 기 설정된 온도범위보다 낮은 경우 제2 공급라인(140) 및 제2 저장탱크(140)의 예비 냉각공정이 가능한 것으로 판단하여 유량조절밸브(171)를 개방하는 방향으로 제어할 수 있다. 이와는 달리, 제어부는 측정된 증발가스의 온도가 기 설정된 온도범위보다 높은 경우 제2 공급라인(140) 및 제2 저장탱크(140)의 예비 냉각공정에 적합하지 않은 것으로 판단하여 유량조절밸브(171)를 폐쇄하는 방향으로 제어할 수 있으며, 그 외에도 제2 공급라인(140) 및 제2 연료탱크(122)의 냉각공정 단계가 아닌 경우, 가스흐름의 안정적인 취급과 원활한 공정을 위해 제어부는 유량조절밸브(171)를 폐쇄된 상태로 유지할 수 있다.
또한, 도 1에서는 유량조절밸브(171)가 예냉라인(170)이 제1 배출라인(150)의 분기되는 지점 후단에 마련되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 분기되는 지점 상에 삼방밸브(3-way valve)로 마련되어 제1 배출라인(150)을 거쳐 저장탱크(110) 또는 소비처(10)로 공급되는 증발가스의 유량과 예냉라인(170)으로 유입되는 증발가스의 유량을 동시에 조절할 수도 있다.
액화가스 공급라인(190)은 제1 및 제2 연료탱크(121, 122)에 수용된 액화연료가스를 소비처(10)의 연료가스로 공급하도록 마련된다. 이를 위해, 액화가스 공급라인(190)의 입구 측 단부는 분기되어 제1 및 제2 연료탱크(121, 122)의 내부 하측에 각각 배치되고, 출구 측 단부는 합류하여 엔진 등의 소비처(10)에 연결될 수 있으며, 입구 측 단부에는 수용된 액화연료가스를 송출하는 이송펌프(191)가 각각 마련될 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았으나 액화가스 공급라인(190)에는 이송되는 액화연료가스를 소비처(10)가 요구하는 압력조건에 맞추어 가압하는 고압펌프(미도시)와, 가압된 액화연료가스를 기화시키는 기화기(미도시)가 마련될 수도 있다.
이하에서는 본 실시 예에 의한 액화가스 급유시스템의 운용방법에 대해 설명한다.
도 2 내지 도 6은 본 실시 예에 의한 액화가스 급유시스템의 운용방법을 순차적으로 나타내는 개념도이다.
본 실시 예에 의한 액화가스 급유시스템(100)은 천연가스의 산지 등 생산시설로부터 액화연료가스를 공급받아 저장탱크(110)에 수용 및 저장한다. 액화연료가스 추진 선박에 구비되는 제1 연료탱크(121) 및 제2 연료탱크(122)의 급유공정을 수행하기 전, 급유 시 발생되는 증발가스를 억제 및 최소화하기 위해 연료탱크(121, 122)와 공급라인(130, 140) 등의 급유설비의 냉각을 수행한다.
먼저, 제1 연료탱크(121) 및 이에 연결되는 제1 공급라인(130)의 냉각공정을 위해 저장탱크(110)에 수용된 액화연료가스를 제1 공급라인(130)으로 공급한다. 제1 공급라인(130)으로 유입된 액화연료가스는 제1 공급라인(130)을 통과하면서 제1 공급라인(130)의 냉각공정을 수행하며, 이와 동시에 제1 연료탱크(121)로 액화연료가스를 유입시킴으로써 제1 연료탱크(121)의 냉각공정도 수행하게 된다.(도 2 참조)
액화연료가스를 활용하여 제1 연료탱크(121)와 제1 공급라인(130)을 냉각시키는 과정에서 액화연료가스가 기화되어 증발가스가 발생하게 되는데, 이 때 제1 연료탱크(121)와 제1 공급라인(130)의 냉각공정이 진행됨에 따라 발생되는 증발가스의 온도가 점차적으로 낮아지게 된다. 감지부(180)는 제1 연료탱크(121)와 제1 공급라인(130)의 냉각공정 중 제1 연료탱크(121)에 발생 또는 존재하는 증발가스의 온도를 감지한다. 감지부(180)는 측정된 증발가스 온도정보를 제어부(미도시)로 송출하며, 제어부는 감지부(180)가 측정한 증발가스의 온도가 기 설정된 온도범위보다 측정된 증발가스의 온도가 낮은 경우, 다시 말해 제2 공급라인(140) 및 제2 연료탱크(121)의 냉각이 가능한 온도수준에 해당하는 경우, 유량조절밸브(171)를 개방시키는 방향으로 작동을 제어한다. 이로써 제1 연료탱크(121) 또는 제1 공급라인(130)에 발생 또는 존재하는 저온의 증발가스를 예냉라인(170)을 통해 제2 공급라인(140) 및 제2 연료탱크(122) 측으로 공급함으로써 제2 공급라인(140)과 제2 연료탱크(122)를 1차적으로 냉각(예비 냉각)시킨다.(도 3 참조)
이처럼, 제1 연료탱크(121)와 제1 공급라인(130)의 냉각공정에서 발생되는 저온의 증발가스를 활용하여 제2 연료탱크(122)와 제2 공급라인(140)의 예비 냉각공정을 수행함으로써, 급유 전 냉각공정에 투입되는 액화연료가스의 소모량을 절감할 수 있으며, 제2 연료탱크(122)와 제2 공급라인(140)의 냉각공정에 소모되는 시간 역시 단축시킬 수 있으므로 공정의 효율성을 도모하고 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 감지부(180)가 감지한 증발가스의 온도가 기 설정된 온도범위 보다 높은 경우 또는 제2 연료탱크(122)와 제2 공급라인(140)의 1차(예비) 냉각공정이 완료된 경우, 유량조절밸브(171)를 폐쇄시키는 방향으로 작동을 제어한다. 이로써 제1 연료탱크(121) 또는 제1 공급라인(130)의 냉각공정이 신속하게 진행되도록 도모하거나, 후술하는 바와 같이 제2 연료탱크(122)와 제2 공급라인(140)의 2차 냉각공정이 안정적으로 진행되도록 할 수 있다.
예냉라인(170)을 통해 제2 연료탱크(122)와 제2 공급라인(140)의 1차(예비) 냉각공정이 완료된 후, 제어부는 유량조절밸브(171)를 폐쇄시키는 방향으로 작동을 제어하고, 저장탱크(110)에 수용된 액화연료가스의 일부를 제2 공급라인(140)으로 공급한다. 제2 공급라인(140)으로 유입된 액화연료가스는 제2 공급라인(140)을 통과하면서 제2 공급라인(140)을 2차적으로 냉각시키며, 이와 동시에 제2 연료탱크(122)로 액화연료가스를 유입시킴으로써 제2 연료탱크(122)의 냉각공정도 2차적으로 수행하게 된다.(도 4 참조)
제2 공급라인(140)과 제2 연료탱크(122)의 냉각공정까지 완료된 후, 제1 공급라인(130)을 통해 저장탱크(110)에 수용된 액화연료가스를 제1 연료탱크(121)로 공급하며, 이와 동시에, 제2 공급라인(140)을 통해 저장탱크(110)에 수용된 액화연료가스를 제2 연료탱크(122)로 공급함으로써, 제1 및 제2 연료탱크(121, 122)의 급유공정을 수행한다.(도 5 참조)
제1 및 제2 연료탱크(121, 122)의 급유공정 중, 제1 연료탱크(121)와 제2 연료탱크(122)의 내부에는 열교환에 의해 액화연료가스가 기화하면서 증발가스가 발생하게 된다. 증발가스의 발생량이 제1 및 제2 연료탱크(121, 122)의 수용범위를 초과하는 경우, 제1 및 제2 배출라인(150, 160)을 통해 증발가스를 저장탱크(110) 또는 소비처(10)로 공급함으로써 제거 및 처리할 수 있다.(도 6 참조)
특히, 제1 연료탱크(121)에서 발생되는 증발가스의 경우, 감지부(180)가 감지한 증발가스의 온도가 기 설정된 온도 범위 보다 높아 제2 공급라인(140)과 제2 연료탱크(122)의 예비 냉각에 적합하지 않거나 또는 제2 공급라인(140)과 제2 연료탱크(122)의 1차(예비) 냉각이 완료된 이후, 제어부는 예냉라인(170)에 마련되는 유량조절밸브(171)를 폐쇄시키는 방향으로 작동을 제어함으로써 제1 연료탱크(121)에서 발생되는 증발가스가 제1 배출라인(150)에 의해 저장탱크(110)로 회수되거나, 소비처(10)에서 에너지원으로 이용되도록 도모할 수 있다.
이와 같은 본 실시 예에 의한 액화가스 급유시스템(100) 및 이의 운용방법은 어느 하나의 연료탱크(121)의 냉각공정에서 발생되는 저온의 증발가스를 활용하여 다른 하나의 연료탱크(122)의 예비 냉각공정을 수행함으로써, 급유 전 냉각공정의 효율성을 도모할 수 있으며, 불필요한 액화연료가스 소모를 억제함으로써 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. 나아가, 액화연료가스의 냉각 및 급유공정을 신속하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 증발가스의 발생을 최소화하여 설비의 구조 안정성을 확보할 수 있다.
100: 액화가스 급유시스템 110: 저장탱크
121: 제1 연료탱크 122: 제2 연료탱크
130: 제1 공급라인 140: 제2 공급라인
150: 제1 배출라인 160: 제2 배출라인
170: 예냉라인 171: 유량조절밸브
180: 감지부

Claims (14)

  1. 액화연료가스 추진 선박에 구비되는 제1 및 제2 연료탱크에 액화연료가스를 공급하는 액화가스 급유시스템에 있어서,
    액화연료가스를 수용하는 적어도 하나의 저장탱크;
    상기 저장탱크의 액화연료가스를 상기 제1 연료탱크로 공급하는 제1 공급라인;
    상기 저장탱크의 액화연료가스를 상기 제2 연료탱크로 공급하는 제2 공급라인; 및
    상기 제1 연료탱크에서 발생되는 증발가스가 기 설정된 온도 범위보다 낮은 경우, 상기 제1 연료탱크의 증발가스를 상기 제2 공급라인 및 상기 제2 저장탱크 중 적어도 어느 하나로 공급하여 냉각시키는 예냉라인을 포함하는 액화가스 급유시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연료탱크에서 발생되는 증발가스의 온도를 감지하는 감지부; 및
    상기 예냉라인을 따라 이송되는 증발가스의 유량을 조절하는 유량조절밸브;를 더 포함하고,
    상기 유량조절밸브는
    상기 감지부가 측정한 온도정보에 근거하여 개폐 작동이 제어되는 액화가스 급유시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 연료탱크에서 발생되는 증발가스를 상기 저장탱크 또는 소비처로 공급하는 제1 배출라인을 더 포함하고,
    상기 예냉라인의 입구 측 단부는
    상기 제1 배출라인으로부터 분기되어 마련되는 액화가스 급유시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 연료탱크에서 발생되는 증발가스를 상기 저장탱크 또는 상기 소비처로 공급하는 제2 배출라인을 더 포함하는 액화가스 급유시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 공급라인의 출구 측 단부는
    상기 제1 연료탱크의 내부로 액화연료가스를 선적하는 제1 급유라인과, 상기 제1 연료탱크의 내부 상측으로 액화연료가스를 분사하는 제1 분사라인으로 분기되어 마련되는 액화가스 급유시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2 공급라인의 출구 측 단부는
    상기 제2 연료탱크의 내부로 액화연료가스를 선적하는 제2 급유라인과, 상기 제2 연료탱크의 내부 상측으로 액화연료가스를 분사하는 제2 분사라인으로 분기되어 마련되는 액화가스 급유시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 연료탱크 중 적어도 어느 하나에 수용된 액화연료가스를 상기 소비처로 공급하는 액화가스 공급라인을 더 포함하는 액화가스 급유시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 액화가스 공급라인은
    입구 측 단부에 마련되어 상기 연료탱크에 수용된 액화연료가스를 송출하는 이송펌프를 포함하는 액화가스 급유시스템.
  9. 제2항에 의한 액화가스 급유시스템의 운용방법에 있어서,
    상기 제1 공급라인에 의한 상기 제1 연료탱크로의 액화연료가스 급유 전, 상기 저장탱크에 수용된 액화연료가스를 활용하여 상기 제1 공급라인 및 상기 제1 연료탱크를 냉각시키는 단계;
    상기 감지부가 상기 제1 공급라인 또는 상기 제1 연료탱크가 냉각되면서 발생되는 증발가스의 온도를 감지하는 단계; 및
    상기 감지부가 감지한 증발가스의 온도가 기 설정된 온도 범위보다 낮은 경우, 상기 제1 연료탱크에서 발생되는 증발가스를 상기 예냉라인으로 공급하여 상기 제2 공급라인 및 상기 제2 연료탱크를 1차적으로 냉각시키는 단계를 포함하는 액화가스 급유시스템의 운용방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 공급라인 및 상기 제2 연료탱크를 1차적으로 냉각시킨 후, 상기 저장탱크에 수용된 액화연료가스를 활용하여 상기 제2 공급라인 및 상기 제2 연료탱크를 2차적으로 냉각시키는 단계를 더 포함하는 액화가스 급유시스템의 운용방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 공급라인 및 상기 제2 연료탱크를 2차적으로 냉각시킨 후, 상기 제1 공급라인 및 상기 제2 공급라인에 의해 상기 제1 연료탱크 및 상기 제2 연료탱크에 액화연료가스를 각각 급유하는 단계를 더 포함하는 액화가스 급유시스템의 운용방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 공급라인 및 상기 제2 연료탱크를 1차적으로 냉각시키는 단계는
    상기 감지부가 측정한 온도정보에 근거하여 상기 유량조절밸브를 개방 작동하는 단계를 포함하는 액화가스 급유시스템의 운용방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 연료탱크에서 발생되는 증발가스를 상기 저장탱크 또는 소비처로 공급하는 제1 배출라인을 더 포함하고,
    상기 감지부가 감지한 증발가스의 온도가 기 설정된 온도 범위보다 높은 경우 또는 상기 제2 공급라인 및 상기 제2 연료탱크를 1차적으로 냉각시킨 이후, 상기 제1 연료탱크에서 발생되는 증발가스를 상기 제1 배출라인에 의해 상기 저장탱크 또는 상기 소비처로 공급하는 단계를 더 포함하는 액화가스 급유시스템의 운용방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제2 연료탱크에서 발생되는 증발가스를 상기 저장탱크 또는 상기 소비처로 공급하는 제2 배출라인을 더 포함하고,
    상기 제2 연료탱크에서 발생되는 증발가스를 상기 제2 배출라인에 의해 상기 저장탱크 또는 상기 소비처로 공급하는 단계를 더 포함하는 액화가스 급유시스템의 운용방법.

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