KR20230059560A - Hybrid generation and propulsion system and method for a vessel - Google Patents

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KR20230059560A
KR20230059560A KR1020210143866A KR20210143866A KR20230059560A KR 20230059560 A KR20230059560 A KR 20230059560A KR 1020210143866 A KR1020210143866 A KR 1020210143866A KR 20210143866 A KR20210143866 A KR 20210143866A KR 20230059560 A KR20230059560 A KR 20230059560A
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하대승
곽기곤
박성종
박어진
신상명
오환엽
정성훈
최봉균
최정인
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

A hybrid power generation and propulsion system for a ship is disclosed. The hybrid power generation and propulsion system for a ship according to an embodiment of the present invention comprises: a first propulsion engine and a second propulsion engine that transmit power to a propeller; a first axis generator and a second axis generator that produce electric power by transmitting the power of the first propulsion engine and the second propulsion engine, respectively; power generation engines that use fuel to produce electricity; and a power generation control part that satisfies the amount of power required by a power demand source of the ship depending on a berthing mode and a loading/unloading mode, and selectively drives the first and second propulsion engines and the power generation engines for maintenance of the first propulsion engine and the second propulsion engine, thereby capable of providing the hybrid power generation and propulsion system for a ship that is efficient and competitive.

Description

선박의 하이브리드 발전 및 추진 시스템 및 방법{HYBRID GENERATION AND PROPULSION SYSTEM AND METHOD FOR A VESSEL} Hybrid generation and propulsion system and method of ship {HYBRID GENERATION AND PROPULSION SYSTEM AND METHOD FOR A VESSEL}

본 발명은 선박의 하이브리드 발전 및 추진 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a hybrid power generation and propulsion system and method for a ship.

최근 친환경 및 에너지 절약 등의 이유로 샤프트 제너레이터(shaft generator(SG) 및 동력 인출장치(power take off: PTO) 설치를 통해서 발전(發電)하는 방식이 증가하는 추세이다. Recently, a method of generating power through the installation of a shaft generator (SG) and a power take off (PTO) has been increasing for reasons such as eco-friendliness and energy saving.

특히, 대형 컨테이너(container) 선박의 경우, 선박 운항 시 주로 샤프트 제너레이터(SG)를 많이 사용하며, 또한 냉동컨테이너(reefer container)가 많이 실리기에 많은 전력 공급이 필요하다. In particular, in the case of a large container ship, a shaft generator (SG) is mainly used during ship operation, and a lot of power supply is required because a lot of refrigerant containers are loaded.

도 1은 종래 선박의 발전 시스템의 일 예를 설명하는 구성도이다.1 is a configuration diagram illustrating an example of a conventional ship power generation system.

도 1을 참조하면, 종래 선박의 발전 시스템은 엔진 룸 안에 ME-GI와 같은 메인 엔진(2)을 구비한다. 상기 메인 엔진(2)에는 컨테이너선의 추진을 위한 프로펠러(3)가 샤프트(4)에 의해 연결된다. 상기 샤프트(4)에 연결된 샤프트 제너레이터(5)는 샤프트(4)의 회전력을 이용하여 발전을 한다. Referring to FIG. 1 , a power generation system of a conventional ship includes a main engine 2 such as an ME-GI in an engine room. A propeller 3 for propulsion of a container ship is connected to the main engine 2 through a shaft 4. The shaft generator 5 connected to the shaft 4 uses the rotational force of the shaft 4 to generate electricity.

그러나, 이와 같이 구성된 종래 선박의 발전 시스템은 적하역시(cargo loading/unloading 혹은 harbor mode), 유지 보수를 위해 메인 엔진의 가동이 중단되기 때문에 샤프트 제너레이터(shaft generator)를 활용하여 전기를 생산할 수 없다. 따라서, 적하역시 필요한 전력은 별도의 발전 엔진들을 통해 제공받는다. 그러나, 별도의 발전 엔진은 전력 생산 효율은 샤프트 제너레이터를 통한 전력 생산 효율보다 상대적으로 떨어지는 문제점이 있다.However, the power generation system of a conventional ship configured as described above cannot generate electricity using a shaft generator because the operation of the main engine is stopped for maintenance during cargo loading/unloading or harbor mode. Therefore, power required during loading is provided through separate power generation engines. However, the power generation efficiency of the separate power generation engine is relatively lower than that of the shaft generator.

본 발명은 효율적이고 경쟁력을 갖는 선박의 하이브리드 발전 및 추진 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an efficient and competitive hybrid power generation and propulsion system and method for a ship.

본 발명은 적하역시 샤프트 제너레이터를 사용하면서도 메인 엔진의 유지보수가 가능한 선박의 하이브리드 발전 및 추진 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a hybrid power generation and propulsion system and method for a ship capable of maintaining a main engine while using a shaft generator during loading and unloading.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the problem mentioned above. Other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면, 프로펠러에 동력을 전달하는 제1추진용 엔진과 제2추진용 엔진; 상기 제1추진용 엔진과 상기 제2추진용 엔진의 동력이 각각 전달되어 전력을 생산하는 제1축 발전기와 제2축 발전기; 연료를 사용하여 전력을 생산하는 발전용 엔진들; 및 접안 모드 및 적하역 모드에 따라 선박의 전력 수요처에서 필요로 하는 전력량을 충족시키고 상기 제1추진용 엔진과 상기 제2추진용 엔진의 유지보수를 위해 상기 제1,2추진용 엔진과 상기 발전용 엔진들을 선택적으로 구동시키는 발전 제어부를 포함하는 선박용 하이브리드 발전 및 추진시스템이 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, the first propulsion engine and the second propulsion engine for transmitting power to the propeller; a first shaft generator and a second shaft generator generating electric power by transmitting the power of the first propulsion engine and the second propulsion engine, respectively; engines for generating electricity using fuel; And the first and second propulsion engines and the power generation to meet the amount of power required by the power demand side of the ship according to the berthing mode and the loading and unloading mode, and to maintain the first and second propulsion engines. A hybrid power generation and propulsion system for a ship including a power generation control unit for selectively driving the engines may be provided.

또한, 상기 발전 제어부는 상기 적하역 모드시 상기 발전용 엔진들 중 적어도 2개와 상기 제1추진용 엔진과 상기 제2추진용 엔진을 교대로 운용하여 전력을 생산하도록 하고, 상기 제1추진용 엔진과 상기 제2추진용 엔진중 어느 하나가 가동되는 동안 다른 하나는 유지 보수가 이루어질 수 있다.In addition, the power generation control unit generates electric power by alternately operating at least two of the power generation engines, the first propulsion engine, and the second propulsion engine in the loading and unloading mode, and the first propulsion engine And while any one of the second propulsion engine is in operation, maintenance may be performed on the other one.

또한, 상기 선박내에서 발전된 전력을 저장하는 배터리를 더 포함하고, 상기 발전 제어부는 상기 적하역 모드시 상기 제1,2추진용 엔진의 교체 과정에서 전력량 감소를 방지하기 위해 교체 과정에서는 상기 배터리에 저장된 전력을 사용할 수 있다.In addition, it further includes a battery for storing the power generated in the ship, and the power generation control unit in the battery during the replacement process to prevent a decrease in the amount of power during the replacement process of the first and second propulsion engines in the loading and unloading mode. Stored power can be used.

또한, 상기 발전 제어부는 상기 적하역 모드시 상기 제1,2추진용 엔진의 교체 과정에서 전력량 감소를 방지하기 위해 교체 과정에서는 상기 제1추진용 엔진과 상기 제2추진용 엔진을 모두 가동시킬 수 있다.In addition, the power generation control unit may operate both the first propulsion engine and the second propulsion engine during the replacement process in order to prevent a decrease in power consumption during the replacement process of the first and second propulsion engines in the loading/unloading mode. there is.

또한, 상기 발전 제어부는 상기 적하역 모드시 상기 제1,2추진용 엔진의 교체 과정에서 전력량 감소를 방지하기 위해 교체 과정에서는 상기 발전용 엔진들을 모두 가동시킬 수 있다.In addition, the power generation control unit may operate all of the power generation engines during the replacement process in order to prevent a decrease in electric power during the replacement process of the first and second propulsion engines in the loading/unloading mode.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 접안 모드에서는 발전용 엔진들 중 일부를 가동시켜 상기 접안 모드에서 필요한 전력을 생산하고, 적하역 모드에서는 제1추진용 엔진과 연결된 제1축발전기와 제2추진용 엔진과 연결된 제2축발전기를 교대로 가동시키고, 부족한 전력은 상기 발전용 엔진들 중 일부를 가동시켜 전력을 생산하되; 상기 적하역 모드에서 상기 제1추진용 엔진과 상기 제2추진용 엔진 중에 전력 생산에 사용되지 않는 엔진에 대해서는 유지 보수가 이루어질 수 있다.According to another aspect of the present invention, in the berthing mode, some of the engines for power generation are operated to produce the power required in the berthing mode, and in the loading and unloading mode, the first shaft generator connected to the first propulsion engine and the second propulsion Alternately operating the second shaft generator connected to the engine, and producing insufficient power by operating some of the engines for power generation; In the loading and unloading mode, maintenance may be performed on an engine not used for power generation among the first propulsion engine and the second propulsion engine.

또한, 상기 적하역 모드는 상기 제1추진용 엔진과 상기 발전용 엔진들 중 적어도 2개를 운용하여 전력을 생산하는 1단계; 상기 제2추진용 엔진과 상기 발전용 엔진들 중 적어도 2개를 운용하여 전력을 생산하는 2단계;를 포함하고, 상기 1단계에서 상기 2단계로 전환시 전력량 감소를 방지하기 위해 일시적으로 배터리에 저장된 전력을 사용할 수 있다.In addition, the loading and unloading mode includes a first step of generating electric power by operating at least two of the first propulsion engine and the power generation engine; A second step of generating electric power by operating at least two of the second propulsion engine and the power generation engines; and temporarily charging the battery to prevent a decrease in power consumption when switching from the first step to the second step. Stored power can be used.

또한, 상기 적하역 모드는 상기 제1추진용 엔진과 상기 발전용 엔진들 중 적어도 2개를 운용하여 전력을 생산하는 1단계; 상기 제2추진용 엔진과 상기 발전용 엔진들 중 적어도 2개를 운용하여 전력을 생산하는 2단계;를 포함하고, 상기 1단계에서 상기 2단계로 전환시 전력량 감소를 방지하기 위해 일시적으로 상기 제1추진용 엔진과 상기 제2추진용 엔진 모두 가동하거나 또는 상기 발전용 엔진들을 모두 가동시킬 수 있다.In addition, the loading and unloading mode includes a first step of generating electric power by operating at least two of the first propulsion engine and the power generation engine; and a second step of generating electric power by operating at least two of the second propulsion engine and the power generation engines, and temporarily preventing a decrease in electric power when switching from the first step to the second step. Both the first propulsion engine and the second propulsion engine may be operated, or both of the power generation engines may be operated.

본 발명의 실시예에 의하면, 효율적이고 경쟁력을 갖는 선박 추진용 하이브리드 시스템을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide an efficient and competitive hybrid system for ship propulsion.

본 발명의 실시예에 의하면, 액체화물을 하역하는 동안 선박 내에 설치된 각종 전력수요처에서 필요로 하는 전력량을 충족시키는 동시에 두 개의 메인 엔진을 번갈아 가며 점검 할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to alternately inspect two main engines while satisfying the amount of power required by various power demand places installed in a ship while unloading liquid cargo.

본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above. Effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from this specification and the accompanying drawings.

도 1은 종래 선박의 발전 시스템의 일 예를 설명하는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 선미부를 보여주는 평면 구성도이다.
도 3은 선박의 적/하역시 발전 운용을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 3에 도시된 적/하역 모드에서의 발전 운용 과정을 단계적으로 보여주는 도면들이다.
도 5a 내지 도 5c는 배터리가 구비된 경우 적/하역 모드에서의 발전 운용 과정을 단계적으로 보여주는 도면들이다.
도 6은 교체 단계의 다른 예를 보여주는 도면이다. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a conventional ship power generation system.
2 is a plan configuration diagram showing the stern of a ship according to an embodiment of the present invention.
3 is a flow chart for explaining generation operation during loading/unloading of a ship.
4A to 4C are diagrams showing a power generation operation process in the loading/unloading mode shown in FIG. 3 step by step.
5A to 5C are diagrams showing step by step a power generation operation process in a loading/unloading mode when a battery is provided.
6 is a diagram showing another example of a replacement step.

본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.Other advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become clear with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Even if not defined, all terms (including technical or scientific terms) used herein have the same meaning as generally accepted by common technology in the prior art to which this invention belongs. A general description of well-known configurations may be omitted so as not to obscure the subject matter of the present invention. Where possible, identical reference numerals are used for identical or corresponding components in the drawings of the present invention. In order to help understanding of the present invention, some components in the drawings may be slightly exaggerated or reduced.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 선미부를 보여주는 측면 구성도이다. 2 is a side configuration diagram showing the stern of a ship according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서, 후술하는 선박(10)은 자항 능력을 갖춘 FPSO, LNG 운반선, 여객선, 화물선, 유조선 등일 수도 있고, 극저온의 액화가스를 엔진의 연료로써 사용하는 다양한 선박으로 제공될 수 있다. 여기서, 액화가스는 예를 들어 LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같은 액화석유화학가스일 수 있다. In this specification, the ship 10 to be described later may be an FPSO, an LNG carrier, a passenger ship, a cargo ship, an oil tanker, etc. having self-navigation capability, and may be provided as various ships using cryogenic liquefied gas as engine fuel. Here, the liquefied gas is, for example, liquefied petroleum such as LNG (Liquefied Natural Gas), LEG (Liquefied Ethane Gas), LPG (Liquefied Petroleum Gas), liquefied ethylene gas, and liquefied propylene gas. It may be a chemical gas.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 선박(10)은 선체(100)와, 선체(100)의 후미에 결합되는 프로펠러(216,226)를 회전시켜 선체(100)를 추진시키는 동시에 선박(10) 내에 설치된 각종 전력수요처에서 필요로 하는 전력량을 충족시킬 수 있는 발전 및 추진 시스템(200a)을 제공할 수 있다. As shown in Figure 2, the ship 10 of the present embodiment rotates the hull 100 and the propellers 216 and 226 coupled to the rear of the hull 100 to propel the hull 100 and at the same time within the ship 10 It is possible to provide a power generation and propulsion system 200a capable of meeting the amount of power required by various installed power demand places.

일 예로, 발전 및 추진 시스템(200a)은 추진부(200) 및 전력 공급부(300) 그리고 발전 제어부(400)를 포함할 수 있다.For example, the power generation and propulsion system 200a may include a propulsion unit 200, a power supply unit 300, and a power generation control unit 400.

추진부(200)는 좌현 추진부(210)와 우현 추진부(220)를 갖는 트윈 프로펠러 시스템(twin-propeller system)을 포함할 수 있다. 선박의 추진부(200)는 선미에 횡방향으로 일정 간격을 두고 설치한 한 쌍의 프로펠러(216,226)를 동시에 구동하여 추진력을 발생시키는 것으로 하나의 프로펠러를 사용하는 일반 선박에 비하여 고출력의 추진력을 발생할 수 있다. The propulsion unit 200 may include a twin-propeller system having a port propulsion unit 210 and a starboard propulsion unit 220 . The propulsion unit 200 of the ship generates propulsion by simultaneously driving a pair of propellers 216 and 226 installed at a certain interval in the transverse direction at the stern to generate a higher output propulsive force than a general ship using one propeller. can

선박의 추진부(200)는 운항시에 좌현 추진부(210)와 우현 추진부(220)의 프로펠러(216,226)를 동시에 구동하여서 고출력의 추진력을 발생할 수 있어 대형 선박이나 고속 운항 선박에 적용하는 경우 만족할만한 추진력을 얻을 수 있으며, 어느 한쪽 프로펠러가 추진이 불가능한 상황에서도 일정 수준 이상의 추력을 유지 할 수 있다. When the propulsion unit 200 of the ship drives the propellers 216 and 226 of the port propulsion unit 210 and the starboard propulsion unit 220 at the same time during navigation, high-output propulsion force can be generated and applied to a large ship or a high-speed operating vessel. Satisfactory thrust can be obtained, and thrust can be maintained above a certain level even in a situation where either propeller cannot propel.

좌현 추진부(210)와 우현 추진부(220)는 제1 및 제2 프로펠러(216,226)를 해당 동력축(214,224)을 통해 각각 회전 구동하는 제1 및 제2 메인 엔진(212,222)을 포함할 수 있다. The port propulsion unit 210 and the starboard propulsion unit 220 may include first and second main engines 212 and 222 that rotate and drive the first and second propellers 216 and 226 through corresponding power shafts 214 and 224, respectively. there is.

제1메인 엔진(212) 및 제2 메인 엔진(222)은 연료를 연소시켜 동력을 얻을 수 있는 동일한 종류의 또는 동일한 사양의 내연기관을 의미하며, 2행정 또는 4행정 기관일 수 있고, 디젤 엔진 등과 같이 오일을 연료로 할 수도 있으며, ME-GI 엔진 및 DFDE 등 LNG와 같은 액화가스를 기화시켜 가스 연료로 공급받을 수 있는 이중연료 엔진일 수도 있다. 일 예로, 제1,2메인 엔진(212,222)은 오일 및 LNG화물창에서 자연 기화된 증발가스(NBOG)(자연기화 증발가스가 부족한 경우 LNG를 강제 기화시킨 증발가스 사용)를 연료로 공급받을 수 있는 이중연료 엔진인 것이 바람직하다. 본 명세서에서 "동일한 종류의 엔진" 또는 "동일한 사양의 엔진"이라는 표현은, 엔진의 외형이나 구조가 완벽하게 동일한 엔진을 의미하는 것일 뿐만 아니라, 외형이나 구조가 다소 상이하더라도 사용하는 연료(연료가스 및 연료유)에 대한 요구압력 및 요구온도가 동일한 엔진을 의미하는 것일 수 있다. The first main engine 212 and the second main engine 222 refer to internal combustion engines of the same type or specifications capable of obtaining power by burning fuel, and may be 2-stroke or 4-stroke engines, and may be diesel engines. It may use oil as fuel, such as an ME-GI engine and a dual fuel engine that can be supplied as gas fuel by vaporizing liquefied gas such as LNG such as ME-GI engine and DFDE. For example, the first and second main engines 212 and 222 can receive natural vaporized boil-off gas (NBOG) from oil and LNG cargo holds (when natural vaporized boil-off gas is insufficient, boil-off gas forcibly vaporized from LNG is used) that can be supplied as fuel. Preferably it is a dual fuel engine. In this specification, the expression "same kind of engine" or "engine of the same specification" means engines that have completely the same external appearance or structure, and even if the external appearance or structure is somewhat different, the fuel used (fuel gas) and fuel oil) may mean an engine having the same required pressure and required temperature.

한편, 제1동력축(214)은 제1샤프트 클러치(218)를 포함할 수 있다. 제1샤프트 클러치(218)는 제1프로펠러(216)와 제1축발전기(392) 사이에 위치될 수 있다. 제2동력축(224)은 제2샤프트 클러치(228)를 포함할 수 있다. 제2샤프트 클러치(228)는 제2프로펠러(226)와 제2축발전기(394) 사이에 위치될 수 있다. 제1,2샤프트 클러치(218,228)는 제1,2메인 엔진으로부터 제1,2프로펠러(216,226)로의 동력을 선택적으로 전달 또는 차단할 수 있다. Meanwhile, the first power shaft 214 may include a first shaft clutch 218 . The first shaft clutch 218 may be positioned between the first propeller 216 and the first shaft generator 392 . The second power shaft 224 may include a second shaft clutch 228 . The second shaft clutch 228 may be positioned between the second propeller 226 and the second shaft generator 394 . The first and second shaft clutches 218 and 228 may selectively transmit or block power from the first and second main engines to the first and second propellers 216 and 226 .

전력공급부(300)는 제1,2축발전기(SGM;Shaft Generator Motor)(392,394), 발전용 엔진들(341,342,343) 그리고 스위치 보드(350)를 포함할 수 있다. 참고로, 제1,2축발전기(392,394) 또는 발전용 엔진들(341,342,343)는 선박 내에 설치된 각종 전력수요처에서 필요로 하는 전력량을 충족시킬 수 있는 전력을 생산할 수 있다. The power supply unit 300 may include first and second shaft generator motors (SGM) 392 and 394 , power generation engines 341 , 342 and 343 , and a switch board 350 . For reference, the first and second shaft generators 392 and 394 or the power generation engines 341 , 342 and 343 can produce power that can satisfy the amount of power required by various power demand places installed in the ship.

일 예로, 제1축발전기(392)는 제1동력축(214) 상에 설치될 수 있다. 제1축발전기(392)는 제1클러치(218)와 제1메인 엔진(212) 사이에 위치될 수 있다. 제1축발전기(392)는 제1메인 엔진(212)의 출력에 의해 전력을 생산할 수 있다.For example, the first shaft generator 392 may be installed on the first power shaft 214 . The first shaft generator 392 may be located between the first clutch 218 and the first main engine 212 . The first shaft generator 392 may generate power by the output of the first main engine 212 .

제2축발전기(394)는 제2동력축(224) 상에 설치될 수 있다. 제2축발전기(394)는 제2클러치(228)와 제2메인 엔진(222) 사이에 위치될 수 있다. 제2축발전기(394)는 제2메인 엔진(222)의 출력에 의해 전력을 생산할 수 있다. The second shaft generator 394 may be installed on the second power shaft 224 . The second shaft generator 394 may be located between the second clutch 228 and the second main engine 222 . The second shaft generator 394 may generate power by the output of the second main engine 222 .

제1,2축발전기(390) 및 발전용 엔진(341,342,343)들에서 발생된 전력은 스위치 보드(350)를 통해 선박 내의 각종 전력수요처(20)에 공급되거나, 충전용 전력으로 변환시키는 컨버터(미도시됨)를 거쳐 배터리(도 5a에 도시됨)에 직접 저장될 수 있다. The power generated by the first and second shaft generators 390 and the power generation engines 341, 342, and 343 is supplied to various power consumers 20 in the ship through the switch board 350, or a converter that converts the electric power into charging power. It can be directly stored in the battery (shown in FIG. 5A) via the (shown).

발전용 엔진(341,342,343)들은 전력생산을 위한 수단으로, 연료공급시스템(미도시됨)으로부터 액체연료를 공급받아 발전하는 DFDE 또는 Gas Turbine일 수 있다. 이처럼 발전용 엔진(341,342,343)들로써 DFDE나 Gas Turbine을 이용하게 되면 추가 장비 없이도 VOC의 배출(Emission) 기준을 만족하게 된다. 이러한 발전용 엔진(341,342,343)들에서 생산되는 전력은 스위치 보드(350)를 거쳐 전력수요처(20)로 공급될 수 있다. The engines 341 , 342 , and 343 for power generation are means for power generation, and may be DFDE or gas turbines that generate power by receiving liquid fuel from a fuel supply system (not shown). In this way, when the DFDE or Gas Turbine is used as the engines for power generation (341, 342, 343), the emission standard of VOC is satisfied without additional equipment. Electric power produced by these generator engines 341 , 342 , and 343 may be supplied to the power consumer 20 via the switch board 350 .

발전 제어부(400)는, 선박의 접안 모드 및 적하역 모드에 따라 선박의 전력 수요처(20)에서 필요로 하는 전력량을 충족시키고 제1추진용 엔진(212)과 제2추진용 엔진(222)의 유지보수를 위해 제1,2추진용 엔진(212,222)과 발전용 엔진(341,342,343)들을 선택적으로 구동시킬 수 있다. 발전 제어부(400)는 적하역 모드시 발전용 엔진(341,342,343)들 중 2개, 제1추진용 엔진(212)과 제2추진용 엔진(222)은 교대로 운용하여 전력을 생산하도록 엔진들과 축발전기를 제어한다. 발전 제어부(400)는 제1추진용 엔진(212)과 제2추진용 엔진(222) 중 어느 하나가 가동되는 동안 다른 하나는 가동을 중단한 상태에서 유지 보수 작업이 이루어질수 있다. The power generation control unit 400 satisfies the amount of power required by the power demander 20 of the ship according to the berthing mode and the loading and unloading mode of the ship, and the first propulsion engine 212 and the second propulsion engine 222 For maintenance, the first and second propulsion engines 212 and 222 and the power generation engines 341 , 342 and 343 may be selectively driven. The power generation control unit 400 operates two of the power generation engines 341 , 342 , and 343 , the first propulsion engine 212 and the second propulsion engine 222 alternately in the loading and unloading mode to generate electric power. control the axial generator. The power generation control unit 400 may perform maintenance work while one of the first propulsion engine 212 and the second propulsion engine 222 is in operation while the other one is stopped.

도 3은 선박의 적/하역시 발전 운용을 설명하기 위한 플로우 챠트이고, 도 4a 내지 도 4c는 도 3에 도시된 적/하역 모드에서의 발전 운용 과정을 단계적으로 보여주는 도면들이다. FIG. 3 is a flow chart for explaining power generation operation during loading/unloading of a ship, and FIGS. 4A to 4C are diagrams showing the power generation operation process in the loading/unloading mode shown in FIG. 3 step by step.

참고로, LNG 운반선인 경우 액체화물의 적/하역시 가장 많은 전력을 필요로 한다. 예를 들어, 적/하역시 필요로 하는 전력이 30000kw이고, 발전용 엔진들 각각이 10000kW의 용량을 가지며, 제1,2축발전기가 각각 15000kw의 용량을 갖는 경우를 예를 들어 설명하면 다음과 같다.For reference, LNG carriers require the most power when loading/unloading liquid cargo. For example, if the power required for loading/unloading is 30000 kw, each of the power generation engines has a capacity of 10000 kW, and the first and second shaft generators each have a capacity of 15000 kw, the following will be described as an example: same.

도 3 내지 도 4c를 참조하면, 선박에서의 발전 운용은 접안 모드(s100), 적/하역 모드(s200) 그리고 이안 모드(s300)를 포함할 수 있다. 접안 모드(s100)와 이안 모드(s300)에서는 작은 전력만이 필요하기 때문에 2대의 발전용 엔진(341,342)만 가동하여 전력을 생산하여 제공한다. Referring to FIGS. 3 to 4C , power generation operation in a ship may include a docking mode (s100), a loading/unloading mode (s200), and an unloading mode (s300). In the eyepiece mode (s100) and the eyepiece mode (s300), since only a small amount of power is required, only two generator engines 341 and 342 are operated to produce and provide power.

적/하역 모드(s200)는 제1단계(s210)와 교체 단계(s220) 그리고 제2단계(s230)를 포함할 수 있다. 도 4a를 참조하면, 제1단계(s210)는 제1추진용 엔진(212)과 2대의 발전용 엔진(341,342)들을 운용하여 전력을 생산한다. 도 4c를 참조하면, 제2단계(s300)는 제2추진용 엔진(222)과 앞서 제1단계에서 운용하는 2대의 발전용 엔진(341,342)을 통해 전력을 생산한다. The loading/unloading mode (s200) may include a first step (s210), a replacement step (s220), and a second step (s230). Referring to FIG. 4A , in a first step (s210), electric power is generated by operating a first propulsion engine 212 and two power generation engines 341 and 342. Referring to FIG. 4C , in the second step (s300), power is generated through the second propulsion engine 222 and the two power generation engines 341 and 342 operated in the first step.

종래에는 선박의 하역 모드시 발전용 엔진들을 모두 가동시키고 2대의 추진용 엔진에 대한 유지 보수가 이루어졌으나, 본 발명에서는 2대의 추진용 엔진 중 어느 하나와 부족한 전력량 만큼에 해당되는 발전용 엔진 2대를 운용하여 하역 모드에 필요한 전력을 생산한다. 그리고 제1추진용 엔진(212)과 제2추진용 엔진(222)중 어느 하나가 가동되는 동안 다른 하나는 유지 보수 작업이 가능하다. Conventionally, in the unloading mode of a ship, all engines for power generation were operated and maintenance for two engines for propulsion was performed. However, in the present invention, one of the two engines for propulsion and two engines for power generation corresponding to insufficient power to produce the power required for unloading mode. In addition, while either one of the first propulsion engine 212 and the second propulsion engine 222 is in operation, maintenance work can be performed on the other one.

도 4b를 참조하면, 교체 단계(s220)에서 발전 제어부(400)는 제1추진용 엔진(212)에서 제2추진용 엔진(222)로의 교체시 전력량이 일시적으로 감소하는 것을 방지하기 위해 제1추진용 엔진(212)과 제2추진용 엔진(222)을 일시적으로 모두 가동시킨 후에 나머지 하나의 추진용 엔진 가동을 중단하도록 제어한다. 즉, 제1추진용 엔진(212)에서 제2추진용 엔진(222)으로 교체되는 경우, 제1추진용 엔진(212)의 가동 중단은 제2추진용 엔진(222)이 가동된 후에 이루어진다. Referring to FIG. 4B, in the replacement step (s220), the power generation control unit 400 performs the first propulsion engine 212 to the second propulsion engine 222 in order to prevent a temporary reduction in power consumption. After temporarily operating both the propulsion engine 212 and the second propulsion engine 222, the operation of the other propulsion engine is controlled to be stopped. That is, when the first propulsion engine 212 is replaced with the second propulsion engine 222, the operation of the first propulsion engine 212 is stopped after the second propulsion engine 222 is operated.

교체 단계(s220)에서의 또 다른 발전 운용 방법으로는 도 6에서와 같이, 교체 단계에서 발전 제어부(400)는 제1추진용 엔진(212)에서 제2추진용 엔진(222)로의 교체시 전력량이 일시적으로 감소하는 것을 방지하기 위해 3대의 발전용 엔진(341,342,343)들을 모두 가동시킬 수 있다. As another power generation operation method in the replacement step (s220), as shown in FIG. 6, in the replacement step, the power generation control unit 400 converts the first propulsion engine 212 to the second propulsion engine 222, the amount of power In order to prevent this temporary decrease, all three power generation engines 341, 342, and 343 may be operated.

도 5a 내지 도 5c는 별도의 배터리가 구비된 상태에서의 적/하역 모드의 발전 운용 과정을 단계적으로 보여주는 도면들이다.5A to 5C are diagrams showing step by step a power generation operation process in a loading/unloading mode in a state in which a separate battery is provided.

도 5a와 도 5c는 제1단계와 제2단계를 각각 보여주는 도면으로, 하나의 추진용 엔진과 2대의 발전용 엔진들을 운용하여 전력을 생산한다는 점에서 도 4a 및 도 4c와 동일하다. 5A and 5C are diagrams showing a first step and a second step, respectively, and are the same as FIGS. 4A and 4C in that power is generated by operating one propulsion engine and two power generation engines.

다만, 교체 단계(도 5b 참고)에서는 제1,2추진용 엔진(212,222)의 교체 과정에서 부족한 전력량은 배터리(360)에 저장된 전력을 사용하는 것으로 대체할 수 있다.However, in the replacement step (refer to FIG. 5B ), insufficient amount of power in the replacement process of the first and second propulsion engines 212 and 222 can be replaced by using the power stored in the battery 360 .

상기와 같이, 본 발명의 하이브리드 발전 및 추진 장치는 LNGC를 하역하는 동안 선박 내에 설치된 각종 전력수요처에서 필요로 하는 전력량을 충족시키는 동시에 두 개의 메인 엔진을 번갈아 가며 점검 할 수 있다. As described above, the hybrid power generation and propulsion device of the present invention can alternately check the two main engines while satisfying the amount of power required by various power demand places installed in the ship while unloading the LNGC.

이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.It should be understood that the above embodiments are presented to aid understanding of the present invention, do not limit the scope of the present invention, and various deformable embodiments also fall within the scope of the present invention. The scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the claims, and the scope of technical protection of the present invention is not limited to the literal description of the claims themselves, but is substantially equal to the scope of technical value. It should be understood that it extends to the invention of.

100 : 선체 210 : 메인 엔진
220 : 샤프트 230 : 샤프트 제너레이터
240 : 클러치 250 : 회전부재
290 : 프로펠러 100: hull 210: main engine
220: shaft 230: shaft generator
240: clutch 250: rotating member
290: propeller

Claims (8)

선박의 하이브리드 발전 및 추진시스템에 있어서:
프로펠러에 동력을 전달하는 제1추진용 엔진과 제2추진용 엔진;
상기 제1추진용 엔진과 상기 제2추진용 엔진의 동력이 각각 전달되어 전력을 생산하는 제1축 발전기와 제2축 발전기;
연료를 사용하여 전력을 생산하는 발전용 엔진들; 및
접안 모드 및 적하역 모드에 따라 선박의 전력 수요처에서 필요로 하는 전력량을 충족시키고 상기 제1추진용 엔진과 상기 제2추진용 엔진의 유지보수를 위해 상기 제1,2추진용 엔진과 상기 발전용 엔진들을 선택적으로 구동시키는 발전 제어부를 포함하는 선박용 하이브리드 발전 및 추진시스템.In the hybrid power generation and propulsion system of ships:
A first propulsion engine and a second propulsion engine transmitting power to the propeller;
a first shaft generator and a second shaft generator generating electric power by transmitting the power of the first propulsion engine and the second propulsion engine;
engines for generating electricity using fuel; and
The first and second propulsion engines and the power generation to meet the amount of power required by the power demand side of the ship according to the berthing mode and the loading and unloading mode and to maintain the first and second propulsion engines and the first and second propulsion engines. A hybrid power generation and propulsion system for a ship including a power generation control unit that selectively drives engines. 제 1 항에 있어서,
상기 발전 제어부는
상기 적하역 모드시 상기 발전용 엔진들 중 적어도 2개와 상기 제1추진용 엔진과 상기 제2추진용 엔진을 교대로 운용하여 전력을 생산하도록 하고, 상기 제1추진용 엔진과 상기 제2추진용 엔진중 어느 하나가 가동되는 동안 다른 하나는 유지 보수가 이루어지는 선박용 하이브리드 발전 및 추진시스템.According to claim 1,
The power generation control unit
In the loading and unloading mode, at least two of the power generation engines, the first propulsion engine and the second propulsion engine are alternately operated to generate electric power, and the first propulsion engine and the second propulsion engine are operated alternately. A hybrid power generation and propulsion system for ships in which one of the engines is operated while the other is maintained. 제 2 항에 있어서,
상기 선박내에서 발전된 전력을 저장하는 배터리를 더 포함하고,
상기 발전 제어부는
상기 적하역 모드시 상기 제1,2추진용 엔진의 교체 과정에서 전력량 감소를 방지하기 위해 교체 과정에서는 상기 배터리에 저장된 전력을 사용하는 선박용 하이브리드 발전 및 추진시스템.According to claim 2,
Further comprising a battery for storing the power generated in the ship,
The power generation control unit
Marine hybrid power generation and propulsion system for using the power stored in the battery in the replacement process to prevent a decrease in the amount of power in the replacement process of the first and second propulsion engines in the loading and unloading mode. 제 2 항에 있어서,
상기 발전 제어부는
상기 적하역 모드시 상기 제1,2추진용 엔진의 교체 과정에서 전력량 감소를 방지하기 위해 교체 과정에서는 상기 제1추진용 엔진과 상기 제2추진용 엔진을 모두 가동시키는 선박용 하이브리드 발전 및 추진시스템.According to claim 2,
The power generation control unit
Marine hybrid power generation and propulsion system for operating both the first propulsion engine and the second propulsion engine in the replacement process in order to prevent a decrease in power consumption in the replacement process of the first and second propulsion engines in the loading and unloading mode. 제 2 항에 있어서,
상기 발전 제어부는
상기 적하역 모드시 상기 제1,2추진용 엔진의 교체 과정에서 전력량 감소를 방지하기 위해 교체 과정에서는 상기 발전용 엔진들을 모두 가동시키는 선박용 하이브리드 발전 및 추진시스템.According to claim 2,
The power generation control unit
A marine hybrid power generation and propulsion system for operating all of the power generation engines in the replacement process in order to prevent a decrease in power consumption in the replacement process of the first and second propulsion engines in the loading and unloading mode. 선박의 하이브리드 발전 운용 방법에 있어서:
접안 모드에서는 발전용 엔진들 중 일부를 가동시켜 상기 접안 모드에서 필요한 전력을 생산하고,
적하역 모드에서는 제1추진용 엔진과 연결된 제1축발전기와 제2추진용 엔진과 연결된 제2축발전기를 교대로 가동시키고, 부족한 전력은 상기 발전용 엔진들 중 일부를 가동시켜 전력을 생산하되;
상기 적하역 모드에서 상기 제1추진용 엔진과 상기 제2추진용 엔진 중에 전력 생산에 사용되지 않는 엔진에 대해서는 유지 보수가 이루어지는 선박의 하이브리드 발전 운용 방법.In the ship's hybrid power generation operation method:
In the berthing mode, some of the engines for power generation are operated to produce the power required in the berthing mode;
In the loading and unloading mode, the first shaft generator connected to the first propulsion engine and the second shaft generator connected to the second propulsion engine are operated alternately, and some of the engines for power generation are operated to generate electricity for insufficient power. ;
Hybrid power generation operating method of a ship in which maintenance is performed on an engine not used for power generation among the first propulsion engine and the second propulsion engine in the loading and unloading mode. 제 6 항에 있어서,
상기 적하역 모드는
상기 제1추진용 엔진과 상기 발전용 엔진들 중 적어도 2개를 운용하여 전력을 생산하는 1단계;
상기 제2추진용 엔진과 상기 발전용 엔진들 중 적어도 2개를 운용하여 전력을 생산하는 2단계;를 포함하고,
상기 1단계에서 상기 2단계로 전환시 전력량 감소를 방지하기 위해 일시적으로 배터리에 저장된 전력을 사용하는 선박의 하이브리드 발전 운용 방법.According to claim 6,
The loading and unloading mode is
a first step of generating electric power by operating at least two of the first propulsion engine and the power generation engine;
A second step of generating electric power by operating at least two of the second propulsion engine and the power generation engine;
A hybrid power generation operation method of a ship using power temporarily stored in a battery to prevent a decrease in power amount when switching from the first step to the second step. 제 2 항에 있어서,
상기 적하역 모드는
상기 제1추진용 엔진과 상기 발전용 엔진들 중 적어도 2개를 운용하여 전력을 생산하는 1단계;
상기 제2추진용 엔진과 상기 발전용 엔진들 중 적어도 2개를 운용하여 전력을 생산하는 2단계;를 포함하고,
상기 1단계에서 상기 2단계로 전환시 전력량 감소를 방지하기 위해 일시적으로 상기 제1추진용 엔진과 상기 제2추진용 엔진 모두 가동하거나 또는 상기 발전용 엔진들을 모두 가동시키는 선박의 하이브리드 발전 운용 방법.
According to claim 2,
The loading and unloading mode is
a first step of generating electric power by operating at least two of the first propulsion engine and the power generation engine;
A second step of generating electric power by operating at least two of the second propulsion engine and the power generation engine;
A method for operating a hybrid power generation operation of a ship in which both the first propulsion engine and the second propulsion engine are temporarily operated or both the power generation engines are operated to prevent a decrease in power consumption when switching from the first step to the second step.
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