KR20230126497A - 선박 전력시스템 및 그 제공방법 - Google Patents

Abstract

선박 전력시스템 및 그 제공방법을 제공한다. 선박 전력시스템은 선박 전력공급을 위한 메인스위치보드; 선박 전력공급을 위한 옥스스위치보드; 및 선박 전력공급을 위하여 상기 메인스위치보드와 상기 옥스스위치보드를 기반으로 운용되는 발전플랜트를 포함하며, 상기 발전플랜트는, 연료전지 또는 배터리로서 각각 설정 수량으로 나뉘어진 제1발전플랜트 내지 제4발전플랜트를 포함하며, 상기 메인스위치보드는 기 설정된 고전압 기반의 상기 제1발전플랜트 내지 상기 제2발전플랜트가 연동되며, 상기 옥스스위치보드에는 상기 고전압 보다 낮은 전압의 상기 제3발전플랜트 내지 상기 제4발전플랜트가 연동되며, 상기 메인스위치보드와 상기 옥스스위치보드는 컨버터가 제외된 채 상호간에 독립적으로 구비되어 전력을 수요처로 각기 공급한다.

Description

선박 전력시스템 및 그 제공방법{Ship power system and providing method for the same}

본 발명은 선박 전력시스템 및 그 제공방법에 관한 것이다.

선박에서 전력을 생산하기 위해 회전력 기반의 발전기를 사한다. 이 러한 방식은 큰 전력을 몇몇의 장비를 통해 생산할 수 있기 때문에 시스템 구성에 간단하다. 하지만 이러한 전력 배전방식은 전기적인 이유에서 트리(Tree) 형태로 고전압 -> 중전압 -> 저전압으로 계층화될 수밖에 없다. 따라서 전력의 송신에 유리하도록(예: 전력손실 최소화, 전선 굵기 감소 등)하기 위해서 고전압으로 전력을 생산하여 이송한다. 아울러 실제 수요처에 다다라서는 변압기로 전압을 하강시켜 사용되도록 한다. 이러한 방식에 연료전지를 적용하게 될 경우에는 DC배전의 한계로 인하여 스위치보드가 다수로 필요하고 별도의 전압 강하 장치들도 역시 필요하게 된다. 즉, 연료전지, 배터리 등과 이에 대응하는 스위치보드 및 전압하강수단 등이 다수로 요구되는 것이다.

한국공개특허 제10-2013-0072927호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 선박의 발전 플랜트가 다변화되면서 다양한 전력배전구조가 제안될 수 있도록 하는 것이다.

특히 사용이 필요한 부하 쪽 가까이로 발전 플랜트를 설치하고 최대한 전력 이송을 줄여서 전력변환기(변압기)등을 제거할 수 있도록 설계 및 설치가 가능하도록 하는 것이다.

또한 이전 방식이 가지는 다양한 문제점을 개선하고 간편한 설계가 가능하도록 하는 것이다.

또한 이런 설계에 있어 모든 장비의 정격용량 또한 적합하게 설계 가능 하여 최적화된 설계와 설치가 가능하도록 하는 것이다.

또한 총 용량이 예컨데 10MW가 필요하다고 해서 모든 장비를 그렇게 사용할 필요가 없고, DC 배전의 한계를 극복하기 위해서 스위치보드를 비효율적으로 다수 두었던 것을 저감시킬 수 있도록 하는 것이다.

또한 연료전지 또는 베터리와 같이 저전압 셀(Cell)을 적층하여 큰 전압을 만드는 설비를 기존의 선박 전력 시스템에 적용하기 위한 어려움을 해소시키도록 하는 것이다.

특히 큰 전압을 만들기 위해 많은 셀을 쌓아야 하고 또 DC/DC 컨버터 등을 사용하여 전압레벨을 조절하는 등 연동해야 할 부분과 전압 변경을 위한 장치들을 최소화 혹은 생략하도록 하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 면(aspect)에 따른 선박 전력시스템은 선박 전력공급을 위한 메인스위치보드; 선박 전력공급을 위한 옥스스위치보드; 및 선박 전력공급을 위하여 상기 메인스위치보드와 상기 옥스스위치보드를 기반으로 운용되는 발전플랜트를 포함하며, 상기 발전플랜트는, 연료전지 또는 배터리로서 각각 설정 수량으로 나뉘어진 제1발전플랜트 내지 제4발전플랜트를 포함하며, 상기 메인스위치보드는 기 설정된 고전압 기반의 상기 제1발전플랜트 내지 상기 제2발전플랜트가 연동되며, 상기 옥스스위치보드에는 상기 고전압 보다 낮은 전압의 상기 제3발전플랜트 내지 상기 제4발전플랜트가 연동되며, 상기 메인스위치보드와 상기 옥스스위치보드는 컨버터가 제외된 채 상호간에 독립적으로 구비되어 전력을 수요처로 각기 공급한다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 면에 선박 전력시스템 제공방법은 선박 전력공급을 위한 발전플랜트가 메인스위치보드와 옥스스위치보드를 기반으로 운용이 준비되는 단계; 및 상기 발전플랜트가 상기 메인스위치보드와 상기 옥스스위치보드를 기반으로 운용되는 단계를 포함하며, 상기 발전플랜트는, 연료전지 또는 배터리로서 각각 설정 수량으로 나뉘어진 제1발전플랜트 내지 제4발전플랜트를 포함하며, 상기 메인스위치보드는 기 설정된 고전압 기반의 상기 제1발전플랜트 내지 상기 제2발전플랜트가 연동되며, 상기 옥스스위치보드에는 상기 고전압 보다 낮은 전압의 상기 제3발전플랜트 내지 상기 제4발전플랜트가 연동되며, 상기 메인스위치보드와 상기 옥스스위치보드는 컨버터가 제외된 채 상호간에 독립적으로 구비되어 전력을 수요처로 각기 공급한다.

또한 상기 메인스위치보드는, 상기 제1발전플랜트가 연동되는 제1메인스위치보드와, 상기 제2발전플랜트가 연동되며, 상기 제1메인스위치보드와 별도로 구비되는 제2메인스위치보드를 포함한다.

또한 상기 제1메인스위치보드와 상기 제2메인스위치보드는 상호간을 연결 혹은 단절시키기 위한 제1스위치부를 통해 상호간에 전력이 연동 혹은 단절된다.

또한 상기 옥스스위치보드는 상기 제3발전플랜트가 연동되는 제1옥스스위치보드와, 상기 제4발전플랜트가 연동되며, 상기 제1옥스스위치보드와 별도로 구비되는 제2옥스스위치보드를 포함한다.

또한 상기 제1옥스스위치보드와 상기 제2옥스스위치보드는 상호간을 연결 혹은 단절시키기 위한 제2스위치부를 통해 상호간에 전력이 연동 혹은 단절된다.

또한 상기 제1발전플랜트 내지 상기 제4발전플랜트는 각각 전력 수요처에 기 설정된 범위로 근접하도록 배치된다.

상기 제1발전플랜트 내지 상기 제4발전플랜트는 구비되는 상기 연료전지 또는 상기 배터리가 저전압셀의 적층과 컨버터의 적용이 없이 구비된다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

본 발명은 선박의 발전 플랜트가 다변화되면서 다양한 전력배전구조가 제공할 수 있다.

특히 사용이 필요한 부하 쪽 가까이로 발전 플랜트를 설치하고 최대한 전력 이송을 줄여서 전력변환기(변압기)등을 제거할 수 있도록 설계 및 설치가 가능하다.

또한 이전 방식이 가지는 다양한 문제점을 개선하고 간편한 설계가 가능하다.

또한 이런 설계에 있어 모든 장비의 정격용량 또한 적합하게 설계 가능 하여 최적화된 설계와 설치가 가능하다.

또한 총 용량이 예컨데 10MW가 필요하다고 해서 모든 장비를 그렇게 사용할 필요가 없고, DC 배전의 한계를 극복하기 위해서 스위치보드를 비효율적으로 다수 두었던 것을 저감시킬 수 있다.

또한 연료전지 또는 베터리와 같이 저전압 셀(Cell)을 적층하여 큰 전압을 만드는 설비를 기존의 선박 전력 시스템에 적용하기 위한 어려움을 해소시킬 수 있다.

특히 큰 전압을 만들기 위해 많은 셀을 쌓아야 하고 또 DC/DC 컨버터 등을 사용하여 전압레벨을 조절하는 등 연동해야 할 부분과 전압 변경을 위한 장치들을 최소화 혹은 생략할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 전력시스템의 구성들을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1에 따른 구성들을 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1에 따른 구성들을 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 전력시스템 제공방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 대상물 또는 구성 요소들과 다른 대상물 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 대상물의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 대상물을 뒤집을 경우, 다른 대상물의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 대상물은 다른 대상물의 "위(above)"에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 대상물은 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 대상물, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 대상물, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 대상물, 구성요소 또는 섹션들을 다른 대상물, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 대상물, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 대상물, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 대상물은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 대상물의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1 내지 도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 전력시스템은 발전플랜트(110), 메인스위치보드(120) 및 옥스스위치보드(130)를 포함한다. 상기 발전플랜트(110)는 제1발전플랜트(111), 제2발전플랜트(110), 제3발전플랜트(110) 및 제4발전플랜트(110)를 포함한다.

상기 메인스위치보드(120)는 제1메인스위치보드(121) 및 제2메인스위치보드(122)를 포함한다. 상기 옥스스위치보드(130)는 제1옥스스위치보드(131) 및 제2옥스스위치보드(132)를 포함한다.

여기서 상기 메인스위치보드(120)는 선박(S)의 전력공급을 위해 구비된다. 상기 옥스스위치보드(130)는 선박(S)의 전력공급을 위해 구비된다. 상기 발전플랜트(110)는 선박(S) 전력공급을 수행한다.

상기 발전플랜트(110)는 상기 메인스위치보드(120)와 상기 옥스스위치보드(130)를 기반으로 전력공급 수행하도록 운용된다. 상기 발전플랜트(110)는 연료전지 또는 배터리 등으로 구비된다.

아울러 상기 발전플랜트(110)는 각각 설정 수량으로 나뉘어진다. 상기 발전플랜트(110)는 상기 제1발전플랜트(111) 내지상기 제4발전플랜트(114)로 다수로 나뉘어진다.

여기서 상기 메인스위치보드(120)는 기 설정된 고전압 기반의 상기 제1발전플랜트(111) 내지 상기 제2발전플랜트(112)가 연동된다. 상기 옥스스위치보드(130)에는 상기 고전압 보다 낮은 전압의 상기 제3발전플랜트(110) 내지 상기 제4발전플랜트(114)가 연동된다.

상기 메인스위치보드(120)와 상기 옥스스위치보드(130)는 컨버터가 제외된 채 상호간에 독립적으로 구비되어 전력을 수요처로 각기 공급한다. 상기 메인스위치보드(120)의 상기 제1메인스위치보드(121)는 상기 제1발전플랜트(111)가 연동된다. 상기 메인스위치보드(120)의 제2메인스위치보드(122)는 상기 제2발전플랜트(112)가 연동된다.

한편 상기 제2메인스위치보드(122)는 상기 제1메인스위치보드(121)와 별도로 구비된다. 상기 제1메인스위치보드(121)와 상기 제2메인스위치보드(122)는 상호간을 연결 혹은 단절시키기 위한 제1스위치부(선박 전력시스템)를 매개로 상호간에 전력이 연동 혹은 단절된다.

상기 옥스스위치보드(130)의 상기 제1옥스스위치보드(131)는 상기 제3발전플랜트(113)가 연동된다. 상기 옥스스위치보드(130)의 상기 제2옥스스위치보드(132)는 상기 제4발전플랜트(114)가 연동된다.

여기서 상기 제2옥스스위치보드(132)는 상기 제1옥스스위치보드(131)와 별도로 구비된다. 상기 제1옥스스위치보드(131)와 상기 제2옥스스위치보드(132)는 상호간을 연결 혹은 단절시키기 위한 제2스위치부(S2)를 매개로 상호간에 전력이 연동 혹은 단절된다.

상기 제1발전플랜트(111) 내지 상기 제4발전플랜트(114)는 각각 전력 수요처에 기 설정된 범위로 근접하도록 배치된다. 상기 제1발전플랜트(111) 내지 상기 제4발전플랜트(114)는 구비되는 상기 연료전지 또는 상기 배터리가 저전압셀의 적층과 컨버터의 적용이 없이 구비된다.

도 4를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 전력시스템 제공방법은 선박(S)의 전력공급을 위해 발전플랜트(110)가 메인스위치보드(120)와 옥스스위치보드(130)를 기반으로 운용이 준비된다.

아울러 상기 발전플랜트(110)가 상기 메인스위치보드(120)와 상기 옥스스위치보드(130)를 기반으로 운용된다. 상기 발전플랜트(110)는 연료전지 또는 배터리로서 각각 설정 수량으로 나뉘어진 제1발전플랜트(111) 내지 제4발전플랜트(114)를 포함한다.

상기 메인스위치보드(120)는 기 설정된 고전압 기반의 상기 제1발전플랜트(111) 내지 상기 제2발전플랜트(112)가 연동된다. 상기 옥스스위치보드(130)에는 상기 고전압 보다 낮은 전압의 상기 제3발전플랜트(110) 내지 상기 제4발전플랜트(114)가 연동된다.

한편 상기 메인스위치보드(120)와 상기 옥스스위치보드(130)는 컨버터가 제외된 채 상호간에 독립적으로 구비되어 전력을 수요처로 각기 공급한다. 이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

110: 발전플랜트
111: 제1발전플랜트
112: 제2발전플랜트
113: 제3발전플랜트
114: 제4발전플랜트
120: 메인스위치보드
121: 제1메인스위치보드
122: 제2메인스위치보드
130: 옥스스위치보드
131: 제1옥스스위치보드
132: 제2옥스스위치보드

Claims (6)

1. 선박 전력공급을 위한 발전플랜트가 메인스위치보드와 옥스스위치보드를 기반으로 운용이 준비되는 단계; 및
   상기 발전플랜트가 상기 메인스위치보드와 상기 옥스스위치보드를 기반으로 운용되는 단계를 포함하며,
   상기 발전플랜트는,
   연료전지 또는 배터리로서 각각 설정 수량으로 나뉘어진 제1발전플랜트 내지 제4발전플랜트를 포함하며,
   상기 메인스위치보드는 기 설정된 고전압 기반의 상기 제1발전플랜트 내지 상기 제2발전플랜트가 연동되며,
   상기 옥스스위치보드에는 상기 고전압 보다 낮은 전압의 상기 제3발전플랜트 내지 상기 제4발전플랜트가 연동되며,
   상기 메인스위치보드와 상기 옥스스위치보드는 컨버터가 제외된 채 상호간에 독립적으로 구비되어 전력을 수요처로 각기 공급하는, 선박 전력시스템 제공방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 메인스위치보드는,
   상기 제1발전플랜트가 연동되는 제1메인스위치보드와,
   상기 제2발전플랜트가 연동되며, 상기 제1메인스위치보드와 별도로 구비되는 제2메인스위치보드를 포함하는, 선박 전력시스템 제공방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 옥스스위치보드는,
   상기 제3발전플랜트가 연동되는 제1옥스스위치보드와,
   상기 제4발전플랜트가 연동되며, 상기 제1옥스스위치보드와 별도로 구비되는 제2옥스스위치보드를 포함하는, 선박 전력시스템 제공방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 제1발전플랜트 내지 상기 제4발전플랜트는 각각 전력 수요처에 기 설정된 범위로 근접하도록 배치되는, 선박 전력시스템 제공방법.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 제1발전플랜트 내지 상기 제4발전플랜트는,
   구비되는 상기 연료전지 또는 상기 배터리가 저전압셀의 적층과 컨버터의 적용이 없이 구비되는, 선박 전력시스템 제공방법.
6. 선박 전력공급을 위한 메인스위치보드;
   선박 전력공급을 위한 옥스스위치보드; 및
   선박 전력공급을 위하여 상기 메인스위치보드와 상기 옥스스위치보드를 기반으로 운용되는 발전플랜트를 포함하며,
   상기 발전플랜트는,
   연료전지 또는 배터리로서 각각 설정 수량으로 나뉘어진 제1발전플랜트 내지 제4발전플랜트를 포함하며,
   상기 메인스위치보드는 기 설정된 고전압 기반의 상기 제1발전플랜트 내지 상기 제2발전플랜트가 연동되며,
   상기 옥스스위치보드에는 상기 고전압 보다 낮은 전압의 상기 제3발전플랜트 내지 상기 제4발전플랜트가 연동되며,
   상기 메인스위치보드와 상기 옥스스위치보드는 컨버터가 제외된 채 상호간에 독립적으로 구비되어 전력을 수요처로 각기 공급하는, 선박 전력시스템.
   

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