KR20230145772A - 선박용 친환경 추진시스템 - Google Patents

선박용 친환경 추진시스템 Download PDF

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Abstract

선박용 친환경 추진시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 선박용 친환경 추진시스템은 기존의 발전엔진 대신 이산화탄소 및 온실가스의 배출이 없는 그린 메탄올 발전엔진으로 전력을 생산하여 선박 내 필요한 전력을 공급 및/또는 추진엔진의 출력을 제공함으로써, 선박에서 발생하는 배기가스 중의 오염물질 및 온실가스 배출을 획기적으로 저감할 수 있으며, 궁극적으로는 IMO 배출가스 규정에 따른 환경 규제에 대응이 가능한 효과를 가진다.

Description

선박용 친환경 추진시스템 {Eco-friendly propulsion system for ships}
본 발명은 선박용 친환경 추진시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 메탄올 발전엔진과 추진엔진 및 축발전기모터의 연계 구성을 통하여 점차 강화되는 온실가스 배출 규제 달성을 가능케 하는 선박용 친환경 추진시스템에 관한 것이다.
조선 산업은 공정 과정에서 활용하는 전력과 선박 운항에 사용하는 연료 등으로 연간 200만 톤 이상의 온실가스(Green House Gas, GHG)를 배출한다. 지구온난화의 주범인 온실가스의 발생을 억제하는 것은 전 지구적 과제가 되었으며, 조선 업계에서도 탄소 중립 목표를 달성하기 위하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG) 추진 선박을 넘어 이산화탄소 배출이 없는 암모니아·수소·전기 추진선 등의 개발에 많은 투자가 이루어지고 있다.
국제해사기구(International Maritime Organization, IMO)는 선박에서 배출되는 온실가스에 대해 점차 강화된 규제를 적용하고 있다. 기존에는 2013년 1월 1일 이후 건조된 선박(신조선)에만 온실가스 배출 규제인 선박에너지효율설계지수(EEDI:Energy Efficiency Design Index)가 적용되었으나, 최근 해양오염방지협약(MARPOL)이 개정됨에 따라 2023년 1월 1일부터 현재 운항 중인 국제항해선박(현존선)에 대해서도 온실가스 배출 규제가 확대 적용된다.
한편, 이미 건조가 완료된 현존선이 상기와 같은 점차 강화되는 온실가스 배출 규제를 달성하기 위해서는 EEDI와 동일한 방법으로 계산되는 선박에너지효율지수(EEXI:Energy Efficiency eXisting ship Index) 허용값을 충족함과 동시에 매년 운항실적에 따라 계산되는 선박탄소집약도지수(CII:Carbon Intensity Indicator) 감축률도 만족해야 한다.
따라서 현존선은 기관 출력을 제한하거나 에너지효율 개선장치를 설치하는 등의 기술적 조치와 함께 최적항로 운항, 저탄소 연료 사용 등의 조치를 취해야 하며, 기준에 미달되는 선박은 친환경 선박으로 개조하는 등의 방법을 강구할 수 밖에 없다.
본 발명은 시대적 화두인 탄소중립에 발맞춰 나아가기 위하여 점차 강화되는 온실가스 배출 규제의 달성을 가능케 하는 선박용 친환경 추진시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
보다 구체적으로, 본 발명은 최근 LNG의 뒤를 잇는 친환경 자원으로 떠오르고 있는 메탄올(methanol)을 연료로 사용하여 전력 생산이 가능한 메탄올 발전엔진과 추진엔진 및 추진엔진에 결합되는 축발전기모터와의의 연계 구성을 통해 IMO에서 규정하는 EEXI 허용값 및 CII 감축률을 만족시키고, 궁극적으로는 현존선의 기존 구조를 크게 변경하지 않고도 온실가스 배출 규제를 용이하게 달성할 수 있는 선박용 친환경 추진시스템을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 추력을 발생시키는 추진엔진; 상기 선박 내에 필요한 전력을 생산하는 복수의 발전엔진; 및 상기 추진엔진의 샤프트에 결합되어 상기 추진엔진의 동력을 인출하여 전력을 생산하는 발전기로서 기능하거나 또는 상기 샤프트에 동력을 인가하여 상기 추진엔진과 함께 상기 선박의 추력을 제공하는 부스팅모터로서 기능하는 축발전기모터를 포함하고, 상기 복수의 발전엔진 중 적어도 하나는 메탄올과 연료유를 모두 사용하여 구동이 가능한 메탄올이중연료발전엔진으로 구비되며, 상기 축발전기모터가 부스팅모터로서 동작될 시 상기 축발전기모터에서 생산되는 전력을 구동전원으로서 공급받는 것을 특징으로 하는, 선박용 친환경 추진시스템이 제공될 수 있다.
상기 추진엔진은 디젤추진엔진, ME-GI엔진, X-DF엔진, ME-GA엔진 및 ME-LGIP엔진 중 어느 하나로 마련되고, 상기 복수의 발전엔진 중 상기 메탄올이중연료발전엔진을 제외한 나머지는 디젤발전엔진, LNG이중연료발전엔진 및 LPG이중연료발전엔진 중 어느 하나로 마련될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 선박용 친환경 추진시스템은, 상기 메탄올이중연료발전엔진의 연료로 공급되는 메탄올을 저장하는 메탄올 탱크; 상기 메탄올탱크로부터 상기 메탄올이중연료발전엔진으로 상기 메탄올을 공급하는 메탄올공급라인; 상기 메탄올공급라인 상에 설치되어 상기 메탄올을 일시적으로 저장하고 필요시 상기 메탄올과 물이 혼합되도록 하는 중간탱크; 상기 중간탱크로 공급되는 상기 물을 저장하는 워터탱크; 상기 워터탱크로부터 상기 중간탱크로 상기 물을 공급하는 물공급라인; 상기 물공급라인 상에 설치되는 물공급펌프; 및 상기 메탄올공급라인 상에서 상기 중간탱크의 후단에 설치되어 상기 메탄올 또는 상기 물과 혼합된 메탄올을 상기 메탄올이중연료발전엔진으로 공급하기 위한 펌핑력을 제공하는 메탄올공급펌프를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 선박용 친환경 추진시스템은, 상기 추진엔진 및 상기 복수의 발전엔진으로부터 배기가스가 배출되는 배기라인; 상기 배기라인 상에 설치되며 상기 배기가스에 우레아 수용액을 분사하여 촉매 반응을 통해 질소산화물을 저감시키는 SCR; 상기 SCR로 공급되기 위한 우레아를 저장하는 우레아탱크; 상기 우레아탱크로부터 상기 SCR로 상기 우레아를 공급하는 우레아공급라인; 및 상기 배기라인 상에서 상기 SCR의 전단에 설치되어 상기 배기가스 중에 포함된 질소산화물의 농도를 측정하는 농도분석기를 더 포함할 수 있고, 상기 농도분석기에서 검출되는 농도값에 기반하여 상기 워터탱크로부터 상기 중간탱크로의 물 공급 및 상기 우레아탱크로부터 상기 SCR로의 우레아 공급을 제어할 수 있다.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 프로펠러를 회전시켜 선박의 추력을 발생시키는 전기추진모터; 및 상기 선박 내에 필요한 전력을 생산하는 복수의 발전엔진을 포함하고, 상기 복수의 발전엔진에서 생산되는 전력으로 상기 전기추진모터를 구동하되, 상기 복수의 발전엔진 중 적어도 하나는 메탄올과 연료유를 모두 사용하여 구동이 가능한 메탄올이중연료발전엔진으로 구비되는 것을 특징으로 하는, 선박용 친환경 추진시스템이 제공될 수 있다.
상기 복수의 발전엔진 중 상기 메탄올이중연료발전엔진을 제외한 나머지는 천연가스와 연료유를 모두 사용하여 구동이 가능한 LNG이중연료발전엔진으로 마련될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 선박용 친환경 추진시스템은, 연료유를 저장하는 연료유탱크; 메탄올을 저장하는 메탄올탱크; LNG를 저장하는 LNG연료탱크; 상기 연료유탱크에 저장된 연료유를 상기 복수의 발전엔진의 연료로 공급하는 연료유공급라인; 상기 메탄올탱크에 저장된 메탄올을 상기 메탄올이중연료발전엔진의 연료로 공급하는 메탄올공급라인; 및 상기 LNG연료탱크에 저장된 LNG를 상기 LNG이중연료발전엔진의 연료로 공급하는 LNG연료공급라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 선박용 친환경 추진시스템은, 상기 메탄올공급라인 상에 설치되어 상기 메탄올을 일시적으로 저장하고 필요시 상기 메탄올과 물이 혼합되도록 하는 중간탱크; 상기 중간탱크로 공급되는 상기 물을 저장하는 워터탱크; 상기 워터탱크로부터 상기 중간탱크로 상기 물을 공급하는 물공급라인; 상기 물공급라인 상에 설치되는 물공급펌프; 및 상기 메탄올공급라인 상에서 상기 중간탱크의 후단에 설치되어 상기 메탄올 또는 상기 물과 혼합된 메탄올을 상기 메탄올이중연료발전엔진으로 공급하기 위한 펌핑력을 제공하는 메탄올공급펌프를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 선박용 친환경 추진시스템은, 상기 복수의 발전엔진으로부터 배기가스가 배출되는 배기라인; 상기 배기라인 상에 설치되며 상기 배기가스에 우레아 수용액을 분사하여 촉매 반응을 통해 질소산화물을 저감시키는 SCR; 상기 SCR로 공급되기 위한 우레아를 저장하는 우레아탱크; 상기 우레아탱크로부터 상기 SCR로 상기 우레아를 공급하는 우레아공급라인; 및 상기 배기라인상에서 상기 SCR의 전단에 설치되어 상기 배기가스 중에 포함된 질소산화물의 농도를 측정하는 농도분석기를 더 포함할 수 있고, 상기 농도분석기에서 검출되는 농도값에 기반하여 상기 워터탱크로부터 상기 중간탱크로의 물 공급 및 상기 우레아탱크로부터 상기 SCR로의 우레아 공급을 제어할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 친환경 연료인 메탄올을 사용하여 구동되는 메탄올 발전엔진을 적용함에 따라 선박에서 발생하는 배기가스 중의 오염물질 및 온실가스 배출을 획기적으로 저감할 수 있으며, 궁극적으로는 IMO 배출가스 규정에 따른 환경 규제에 대응이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 메탄올 발전엔진을 추진엔진의 샤프트에 결합되는 축발전기모터와 전기적으로 결합하고 메탄올 발전엔진에서 생산하는 잉여전력으로 선박의 추진을 보조함으로써 연료소비율(FOC:Fuel Oil Consumption) 저감이 가능한 효과가 있다.
본 발명은 기존의 발전엔진 대신 이산화탄소 및 온실가스의 배출이 없는 그린 메탄올 발전엔진으로 선박 내 필요한 전력을 공급하고, 메탄올 발전엔진에서 생산되는 잉여전력으로 추진엔진의 출력을 보조한다. 따라서 디젤 엔진의 사용 빈도를 줄임에 따라 환경 오염 물질인 탄소 배출 감소를 실현할 수 있다.
특히, 본 발명은 현존선의 기존 구조를 크게 변경시키지 않고 선박에 설치되는 기존 발전엔진의 일부 또는 전부를 메탄올 발전엔진으로 교체하는 것으로 중장기 선박에 대하여 단계적/지속적으로 강화되는 온실가스 배출 규체에 유연한 대응이 가능한 효과가 있다.
본 발명에 따르면 선박의 최적화된 추진 설계가 가능한 효과가 있다. 본 발명은 선박 운전의 연계 시스템과 최적의 인터페이스를 구현하며, 선박 추진용 동력에 하이브리드 추진 체계 기술을 결합함으로써 그린에너지(Green energy) 추진 체계 기반 마련한다는 점에서 큰 기술적 의의를 갖는다.
또한, 본 발명은 기존 선박에 구축되어 있는 추진시스템을 고려하여 다양한 포트폴리오 구성을 제안함으로써, 선종에 구애받지 않고 현존하는 선박에 유연하게 적용될 수 있는 매우 유용한 발명이다.
본 발명의 효과들은 상술된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 6은 각각 본 발명의 제1 내지 제6 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적 및 효과를 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조해야 한다.
본 명세서에 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와는 다소 상이할 수 있으며, 도면에 도시된 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장되거나 축소될 수 있고 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 예컨대, 본 명세서에서 어떤 구성요소를 '포함'한다고 하는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결'된다고 하는 것은 직접적인 연결은 물론 간접적인 연결을 포함하는 것이며, 두 구성요소 사이에 다른 구성요소가 존재할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 의미로 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로서 이에 의하여 본 발명이 한정되지는 않는다.
제1 실시예
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템은, 연료유(디젤연료)를 연료로 소모하여 운전되며 선박의 추진력을 발생시키는 디젤추진엔진(1110)과, 연료유를 연료로 소모하여 운전되며 선내 필요한 전력을 생산하는 디젤발전엔진(1120), 그리고 메탄올과 연료유를 모두 연료로 사용하여 운전이 가능하며 선내 필요한 전력을 생산하는 메탄올이중연료발전엔진(1130)을 포함하여 구성될 수 있다.
디젤추진엔진(1110)은 HFO(Heavy Fuel Oil), MGO(Marine Gas Oil), LSFO(Low Sulphur Fuel Oil), ULSFO(Ultra Low Sulphur Fuel Oil) 등과 같은 연료유를 연소시켜 동력을 얻을 수 있는 내연기관으로서 2행정 엔진으로 마련될 수 있다.
디젤추진엔진(1110)은 샤프트(S)를 통해 선박의 선미에 설치된 프로펠러(P)와 연결되며, 디젤추진엔진(1110) 내부에서 피스톤의 왕복운동시 발생하는 샤프트(S)의 회전력이 프로펠러(P)로 전달되어 선박이 추진하게 된다.
디젤발전엔진(1120)은 HFO, MGO, LSFO, ULSFO 등과 같은 연료유를 연소시켜 전기를 생산하는 4행정 발전기 엔진으로 마련될 수 있다. 디젤발전엔진(1120)은 디젤추진엔진(1110)과 동일한 연료를 공급받아 구동될 수 있다.
메탄올이중연료발전엔진(1130)은 메탄올과 연료유를 모두 연료로 사용하여 운전이 가능한 4행정 이중연료 발전기 엔진으로 마련될 수 있다. 여기서 메탄올과 연료유를 모두 연료로 사용할 수 있다고 하는 것은, 메탄올과 연료유 중 어느 하나를 선택적으로 공급받아 연소시키는 경우와, 메탄올과 연료유를 함께 공급받아 혼소시키는 경우를 모두 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 이는 후술되는 다른 이중연료엔진들에 대해서도 마찬가지이다.
메탄올은 기존의 선박유에 비해 황산화물(SOx)을 99%, 질소산화물(NOx)을 80%, 그리고 온실가스를 25%까지 줄일 수 있는 친환경 연료이다. 따라서 본 실시예와 같이 선박에 구비되는 발전엔진들(1120, 1130) 중 일부(또는 전부)를 메탄올이중연료발전엔진(1130)으로 구비하면 선박으로부터 배출되는 오염물질 및 온실가스를 대폭 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 메탄올은 상온에서 액체 상태로 저장·이송할 수 있어 취급이 쉽고 바다에 배출되더라도 자연분해되기 때문에 해양오염을 일으키지 않는다는 점에서 큰 장점이 있다.
디젤발전엔진(1120) 및 메탄올이중연료발전엔진(1130)에서 생산되는 전력은 선내 배전반(SWBD:Switchboard)을 통해 선박 내 각종 전력수요처(각종 전기장비, 전력저장장치 등)로 공급될 수 있다.
본 실시예는 선내 전력 공급을 위한 발전용 엔진으로서 디젤발전엔진(1120)과 메탄올이중연료발전엔진(1130)을 병행하여 갖춘 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 복수의 발전엔진이 모두 메탄올이중연료발전엔진(1130)으로 구비될 수도 있다.
특히, 본 실시예는 후술하는 축발전기모터(300)의 PTI모드 동작시 메탄올이중연료발전엔진(1130)에서 생산되는 전력을 축발전기모터(300)의 전원으로 공급하도록 시스템을 구성할 수 있다. 이 점을 강조하기 위하여 도 1에는 메탄올이중연료발전엔진(1130)만 배전반(400)과 연결되도록 도시하였으나, 디젤발전엔진(1120)에서 생산되는 전력도 배전반(400)을 통해 선내 각종 전력수요처로 공급될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 실시예에 따른 선박에는 디젤추진엔진(1110), 디젤발전엔진(1120) 및 메탄올이중연료발전엔진(1130)의 연료로서 공급되는 연료유를 저장하는 연료유탱크(100), 그리고 메탄올이중연료발전엔진(1130)의 연료로서 공급되는 메탄올을 저장하는 메탄올탱크(200)가 탑재될 수 있다.
디젤추진엔진(1110)은 연료유탱크(100) 내부에 저장된 연료유를 공급받아 구동되며, 이를 위해 연료유탱크(100)로부터 디젤추진엔진(1110)으로 연료유를 공급하는 제1 연료유공급라인(110)이 연결될 수 있다.
그리고 연료유탱크(100)로부터 디젤발전엔진(1120) 및 메탄올이중연료발전엔진(1130)으로 연료유를 공급하기 위한 제2 연료유공급라인(120)이 연결될 수 있다. 제2 연료유공급라인(120)은 복수의 라인으로 분기되어 복수의 발전엔진(1120, 1130)마다 개별적으로 연결될 수 있다.
이중연료엔진(Dual Fuel Engine)으로 마련되는 메탄올이중연료발전엔진(1130)에는 메탄올탱크(200)로부터 메탄올을 공급하기 위한 메탄올공급라인(210)이 연결될 수 있다. 메탄올공급라인(210)은 복수로 구비되는 메탄올이중연료발전엔진(1130)의 대수에 대응되도록 복수의 라인으로 분기되어 개별적으로 연결될 수 있다.
본 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템은, 메탄올공급라인(210) 상에 설치되는 중간탱크(211); 각 메탄올이중연료발전엔진(1130)으로 분기되기 이전의 메탄올공급라인(210) 상에서 중간탱크(211) 후단에 설치되는 메탄올공급펌프(212); 중간탱크(211)로 공급되는 물을 저장하는 워터탱크(213); 워터탱크(213)에 저장된 물을 중간탱크(211)로 공급하는 물공급라인(214); 및 물공급라인(214) 상에 설치되는 물공급펌프(215)를 더 포함할 수 있다.
중간탱크(211)는 메탄올 연료를 일시적으로 저장하는 일종의 버퍼탱크로서, 메탄올이중연료발전엔진(1130)의 운전 중 질소산화물의 배출이 높을 경우(후술하는 농도분석기(510)와의 연계를 통해 검출) 메탄올에 물을 혼합하는 혼합탱크로서의 역할도 수행할 수 있다.
메탄올탱크(200)에 저장된 메탄올은 메탄올탱크(200) 내부의 펌프에 의해 중간탱크(211)로 공급되며, 중간탱크(211) 내부에 일시적으로 저장된 후 메탄올공급펌프(212)가 제공하는 압력에 의해 메탄올이중연료발전엔진(1130)으로 공급될 수 있다. 이때, 메탄올은 필요에 따라 워터탱크(213)로부터 공급되는 물과 혼합된 후 최종적으로 메탄올이중연료발전엔진(1130)으로 공급될 수 있다.
메탄올 연료에 물(H2O)을 혼합하여 공급하면 메탄올을 단독으로 사용하는 경우보다 연소 온도가 낮아져서 연소시 발생하는 질소산화물의 저감이 가능하다. 본 실시예는 친환경 연료인 메탄올로부터 발생하는 오염물질마저도 최소화하여 궁극적으로 지구환경 보호에 크게 이바지할 수 있는 선박용 친환경 추진시스템을 제공하고자 하는 것이다. 또한, 메탄올 연료에 물을 혼합하여 공급하는 것은 후술하는 SCR(520)로 우레아를 공급하기 위한 설비 용량을 감축시킬 수 있는 긍정적인 효과와 연계되기도 한다.
워터탱크(213)는 기존 선박에 구비되어 있는 것을 그대로 이용할 수 있다.
본 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템은, 디젤추진엔진(1110), 디젤발전엔진(1120) 및 메탄올이중연료발전엔진(1130)에서 발생하는 배기가스를 배출하는 배기라인(500); 배기라인(500) 상에 설치되어 배기가스 중에 포함된 오염물질을 제거하는 SCR(Selective Catalyst Reduction, 520) 및 스크러버(Scrubber, 540)를 더 포함할 수 있다.
디젤추진엔진(1110), 디젤발전엔진(1120) 및 메탄올이중연료발전엔진(1130)에서 발생하는 배기가스는 배기라인(500)을 따라 외부로 배출될 수 있으며, 배출되는 과정에서 배기라인(500) 상에 설치된 SCR(520)과 스크러버(540)에 의해 질소산화물 및 황산화물이 저감되어 외기로 배출될 수 있다.
SCR(520)은 배기가스에 요소수나 우레아((NH2)2CO) 수용액을 분사시켜 촉매반응을 일으키고 이를 통해 물(H2O)과 질소(N2)로 변화시켜 배기가스 중의 질소산화물을 감소시키는 장치이다. 스크러버(540)는 배기가스에 해수나 화학 세정수를 분사하여 기액접촉시킴으로써 배기가스 중에 존재하는 질소산화물, 황산화물 및 미세먼지를 포집하여 제거하는 장치이다.
본 실시예에 따른 선박에는 SCR(520)로 공급되는 우레아(또는 요소수)를 저장하는 우레아탱크(521)가 구비될 수 있고, 우레아탱크(521)에 저장된 우레아는 우레아공급라인(522)을 통해 수용액 상태로 SCR(520)로 공급될 수 있다. 우레아공급라인(522) 상에는 SCR(520)로 공급되는 우레아 수용액의 온도를 승온시키기 위한 우레아히터(523)가 설치될 수 있다.
본 실시예는 메탄올 연료를 물과 혼합하여 메탄올이중연료발전엔진(1130)으로 공급함으로써 메탄올이중연료발전엔진(1130)으로부터 발생하는 배기가스 중의 질소산화물을 저감시킬 수 있음을 전술한 바 있다. 이와 같이 메탄올 연료를 물과 혼합하여 공급하도록 구성하는 본 실시예에 따르면 질소산화물을 저감하기 위해 SCR(520)로 공급되어야 하는 우레아의 양을 감소시킬 수 있고, 따라서 우레아탱크(521)나 우레아 공급을 위한 장비들의 용량을 감소시킬 수 있는 등 선박의 공간 활용 및 장비 운용의 측면에서 긍정적인 효과를 가질 수 있다.
또한, SCR(520)의 전단의 배기라인(500) 상에는 질소산화물의 농도를 측정하는 농도분석기(510)가 설치될 수 있으며, 농도분석기(510)에서 검출되는 농도값에 따라 워터탱크(213)로부터 중간탱크(211)로의 물 공급을 제어(물 공급 개시/중단 또는 물 공급량 조절)할 수 있다. 농도분석기(510)에서 검출되는 농도값이 이미 배출 규제치를 만족하는 경우에는 배기라인(500)으로 배출되는 배기가스가 SCR(520)을 우회하여 바이패스라인(530)을 통해 배출되도록 제어할 수도 있다.
본 실시예에 따른 선박에는 스크러버(540)로 해수(또는 화학 세정수)를 공급하기 위한 설비가 더 구비될 수 있으며, 해당 설비는 공지된 기술을 이용하는 것으로서 자세한 설명은 생략한다.
한편, 본 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템은, 디젤추진엔진(1110)의 샤프트(S)에 기계적으로 결합되어 전력을 생산하거나 선박의 추진력을 보조하는 축발전기모터(SGM:Shaft Generator Motor, 300)를 더 포함할 수 있다.
축발전기모터(300)는 PTO(Power Take Off)모드 및 PTI(Power Take In)모드로 동작될 수 있다. PTO모드에서 축발전기모터(300)는 디젤추진엔진(1110)의 잉여동력으로 전력을 생산하는 발전기로서 기능하고, PTI모드에서 축발전기모터(300)는 디젤추진엔진(1110)과 함께 샤프트(S)에 동력을 인가하는 부스팅 모터로서 기능한다.
보다 구체적으로, 디젤추진엔진(1110)의 동력 중 선박의 추진에 사용되고 남는 잉여동력이 발생하는 경우 축발전기모터(300)가 PTO모드로 동작될 수 있으며, 해당 모드에서 축발전기모터(300)는 디젤추진엔진(1110)의 구동에 의해 발생된 샤프트(S)의 회전력으로 발전기를 가동시켜 전력을 생산한다.
즉, 축발전기모터(300)는 디젤추진엔진(1110)으로부터 프로펠러(P)로 공급되는 동력의 일부를 인출하여 전력을 생산할 수 있다. 만약 선박이 정박 중인 경우라면 디젤추진엔진(1110)의 동력 전부를 전력 생산에 이용할 수도 있다.
반면, 디젤추진엔진(1110)의 출력이 부족한 경우 축발전기모터(300)는 PTI모드로 동작될 수 있다. 이때 축발전기모터(300)는 디젤추진엔진(1110)과 함께 샤프트(S)에 동력을 인가하는 부스팅 모터로서 기능하며, 축발전기모터(300)를 부스팅 모터로서 동작시키기 위한 구동전원은 메탄올이중연료발전엔진(1130)으로부터 공급받을 수 있다.
축발전기모터(300)는 선내 각종 전력수요처로 전력을 분배하여 공급하기 위한 배전반(400)과 연결될 수 있다. 축발전기모터(300)와 배전반(400) 사이에는 축발전기모터(300)에서 생산된 전력의 주파수를 변환하기 위한 가변주파수드라이브(VFD:Variable Frequency Drive, 410)와 가변주파수드라이브(410)를 통해 출력되는 전력을 교류 전원으로 변환하는 변압기(TR:Transformer, 420)가 연결될 수 있다.
축발전기모터(300)가 발전기로서 동작할 시 축발전기모터(300)에서 생산되는 전력은 배전반(400)을 통해 선내 각종 전력수요처로 공급될 수 있고, 반대로 축발전기모터(300)가 부스팅 모터로서 동작할 시에는 메탄올이중연료발전엔진(1130)에서 생산되는 전력이 배전반(400)을 통해 축발전기모터(300)의 전원으로서 인가될 수 있다.
이상에서 설명되는 본 발명의 제 1 실시예는 디젤 추진엔진과 복수의 디젤 발전엔진을 구비한 기존 선박에 바람직하게 적용 가능하다. 구체적으로는 기존 선박에 구비되는 복수의 디젤 발전엔진 중 일부 또는 전부를 메탄올 발전엔진으로 교체하고, 대체된 메탄올 발전엔진을 디젤 추진엔진의 구동축에 결합되는 축발전기모터와 전기적으로 연결하여 메탄올 발전엔진에서 생산되는 잉여전력으로 디젤 추진엔진의 추진력을 보조하도록 기존 시스템을 개선할 수 있다.
제2 실시예
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템은, 천연가스와 연료유를 모두 사용하여 운전이 가능하며 선박의 추진력을 발생시키는 ME-GI엔진(2110); 천연가스와 연료유를 모두 사용하여 운전이 가능하며 선내 필요한 전력을 생산하는 LNG이중연료발전엔진(2120); 메탄올과 연료유를 모두 사용하여 운전이 가능하며 선내 필요한 전력을 생산하는 메탄올이중연료발전엔진(2130)을 포함하여 구성될 수 있다.
ME-GI엔진(MAN Electronically controlled Gas Injection Engine)은 천연가스와 연료유(HFO, MGO, LFSO, ULSFO 등)를 모두 사용하여 구동이 가능한 2행정 고압분사엔진으로서, 대략 300bar 부근의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel cycle)을 채택하고 있다.
ME-GI엔진(2110)은 샤프트(S)를 통해 선박의 선미에 설치된 프로펠러(P)와 연결되며, ME-GI엔진(2110) 내부에서 피스톤의 왕복운동시 발생하는 샤프트(S)의 회전력이 프로펠러(P)로 전달되어 선박이 추진하게 된다.
LNG이중연료발전엔진(2120)은 천연가스와 연료유를 모두 사용하여 구동이 가능한 저압분사엔진으로서, DFDE(Dual Fuel Diesel Electric Engine), DFDG(Dual Fuel Diesel Generator), DFGE(Dual Fuel GEnerator)와 같은 4행정 발전용 엔진으로 마련될 수 있다.
ME-GI엔진(2110)과 LNG이중연료발전엔진(2120)은 서로 요구하는 연료의 압력 및 온도 조건은 상이하지만, 동일한 연료원으로부터 연료를 공급받아 구동될 수 있다.
메탄올이중연료발전엔진(2130)은 메탄올과 연료유를 모두 연료로 사용하여 운전이 가능한 4행정 이중연료 발전기 엔진으로 마련될 수 있다.
LNG이중연료발전엔진(2120)과 메탄올이중연료발전엔진(2130)에서 생산되는 전력은 선내 배전반을 통해 선박 내 각종 전력수요처(각종 전기장비, 전력저장장치 등)로 공급될 수 있다.
본 실시예는 선내 전력 공급을 위한 발전용 엔진으로서 LNG이중연료발전엔진(2120)과 메탄올이중연료발전엔진(2130)을 병행하여 갖춘 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 복수의 발전엔진이 모두 메탄올이중연료발전엔진(2130)으로 구비될 수도 있다.
본 실시예도 제1 실시예와 마찬가지로 메탄올이중연료발전엔진(2130)에서 생단되는 전력을 축발전기모터(300)의 PTI모드 동작시 전원으로 공급하도록 시스템을 구성할 수 있다. 이 점을 강조하기 위하여 도 2에는 메탄올이중연료발전엔진(2130)만 배전반(400)과 연결되도록 도시하였으나, LNG이중연료발전엔진(2120)에서 생산되는 전력도 배전반(400)을 통해 선내 각종 전력수요처로 공급될 수 있음도 마찬가지이다.
본 실시예에 따른 선박에는 ME-GI엔진(2110), LNG이중연료발전엔진(2120) 및 메탄올이중연료발전엔진(2130)의 연료로서 공급되는 연료유를 저장하는 연료유탱크(100); 메탄올이중연료발전엔진(2130)의 연료로서 공급되는 메탄올을 저장하는 메탄올탱크(200); 그리고 ME-GI엔진(2110) 및 LNG이중연료발전엔진(2120)의 연료로 사용되는 LNG를 저장하는 LNG연료탱크(2200)가 탑재될 수 있다.
연료유탱크(100)로부터 ME-GI엔진(2110)으로 연료유를 공급하는 제1 연료유공급라인(110)과, 연료유탱크(100)로부터 LNG이중연료발전엔진(2120) 및 메탄올이중연료발전엔진(2130)으로 연료유를 공급하는 제2 연료유공급라인(120)이 연결될 수 있다. 제2 연료유공급라인(120)은 복수의 라인으로 분기되어 복수의 발전엔진(2120, 2130)마다 개별적으로 연결될 수 있다.
또한, 메탄올탱크(200)로부터 메탄올이중연료발전엔진(2130)으로 메탄올을 공급하기 위한 메탄올공급라인(210)이 연결될 수 있다. 메탄올공급라인(210)은 복수로 구비되는 메탄올이중연료발전엔진(2130)의 대수에 대응되도록 복수의 라인으로 분기되어 개별적으로 연결될 수 있다.
메탄올공급라인(210) 상에 설치되는 중간탱크(211)와 메탄올공급펌프(212), 그리고 메탄올과의 혼합을 위한 물을 중간탱크(211)로 공급하기 위해 구비되는 워터탱크(213), 물공급라인(214) 및 물공급펌프(215)가 제1 실시예에서와 동일하게 갖추어질 수 있다. 제1 실시예와 중복되는 구성에 대한 자세한 설명은 생략한다.
한편, 본 실시예는 ME-GI엔진(2110) 및 LNG이중연료발전엔진(2120)의 연료로서 LNG를 공급하기 위한 구성을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템은, LNG를 극저온 액화 상태로 저장하는 LNG연료탱크(2200); LNG연료탱크(2200)에 저장되어 있는 LNG를 취출하여 ME-GI엔진(2110) 및 LNG이중연료발전엔진(2120)의 연료로 공급하는 LNG연료공급라인(2210); LNG연료탱크(2200)의 내부에서 자연 발생하는 증발가스(BOG:Boil-Off Gas)를 ME-GI엔진(2110) 및 LNG이중연료발전엔진(2120)의 연료로 공급하는 BOG연료공급라인(2220)을 더 포함할 수 있다.
LNG연료공급라인(2210) 상에는 LNG를 고압으로 압축하여 공급하기 위한 LNG고압펌프(2211)와, 엔진(2110, 2120)의 연료로 사용될 수 있도록 액화 상태의 LNG를 강제로 기화시키는 LNG고압기화기(2212) 등이 설치될 수 있다.
BOG연료공급라인(2220) 상에는 LNG연료탱크(2200)의 내부에서 자연 발생하는 BOG를 재액화하여 LNG연료탱크(2200)로 되돌리는 재액화장치(2221)와, BOG를 엔진(2110, 2120)이 요구하는 압력으로 압축하기 위한 BOG고압컴프레서(2223) 등이 설치될 수 있다. 재액화장치(2221)에서 재액화되는 BOG는 리턴라인(2222)을 통해 LNG연료탱크(2200)으로 리턴될 수 있다.
본 실시예에서 추진엔진인 ME-GI엔진(2110)은 대략 300bar에 달하는 고압의 연료가스를 사용하게 되므로, LNG연료공급라인(2210)과 BOG연료공급라인(2220) 상에는 각각 고압의 연료가스를 생성할 수 있도록 LNG고압펌프(2211) 및 BOG고압컴프레서(2223)가 마련되며, BOG고압컴프레서(2223) 예컨대 다단 압축기로 구성될 수 있다.
LNG연료공급라인(2210)과 BOG연료공급라인(2220)은 각각 ME-GI엔진(2110) 및 LNG이중연료발전엔진(2120)으로 연료가스를 공급할 수 있도록 분기될 수 있다. 이때, LNG이중연료발전엔진(2120)이 ME-GI엔진(2110)보다 낮은 압력의 연료가스를 요구한다는 점을 고려하여 LNG이중연료발전엔진(2120) 측으로 분기되는 연료공급라인(2210, 2220) 상에는 감압밸브(Pressure Reducing Valve)와 같은 장치가 설치될 수 있다.
또는, BOG연료공급라인(2220)에서 LNG이중연료발전엔진(2120) 측으로 분기되는 라인이 다단 압축기로 구성되는 BOG고압컴프레서(2223) 중 일부 압축기만 거친 후 분기되도록 라인을 구성할 수도 있다.
또한, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 엔진(2110, 2120)이 요구하는 연료가스의 온도 조건을 맞추어 주기 위하여 LNG연료공급라인(2210) 및 BOG연료공급라인(2220) 상에 히터(Heater) 등의 장치가 더 구비될 수 있음은 물론이다.
본 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템은, ME-GI엔진(2110), LNG이중연료발전엔진(2120) 및 메탄올이중연료발전엔진(2130)에서 발생하는 배기가스를 배출하는 배기라인(500); 및 배기라인(500) 상에 설치되어 배기가스 중에 포함된 질소산화물을 제거하는 SCR(520)을 더 포함할 수 있다. 도면 상에는 생략되어 있으나, 필요에 따라 SCR(520)의 후단에 제1 실시예와 같은 스크러버(540)가 더 설치될 수도 있을 것이다.
또한, 본 실시예는 배기라인(500) 상에 설치되어 질소산화물의 농도를 검출하는 농도분석기(510), SCR(520)을 우회하도록 연결되는 바이패스라인(530), 그리고 SCR(520)로 우레아를 공급하기 위한 설비들(521~523)을 더 포함할 수 있으며, 해당 구성들은 제1 실시예에서 설명한 바와 동일하게 구성될 수 있다.
본 실시예는 물과 혼합된 메탄올 연료를 사용함에 따라 선박 배기가스 중의 질소산화물 저감이 가능하고, 따라서 질소산화물 저감장치인 SCR(520)로 우레아를 공급하기 위한 장비(521~523)들의 용량 감소가 가능하며, 농도분석기(510)에서 검출되는 농도값에 따라 중간탱크(211)로의 물 공급 및 SCR(520)로의 배기가스 유입을 최적으로 연계 제어할 수 있는 효과도 동일하게 거둘 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템은, ME-GI엔진(2110)의 샤프트(S)에 기계적으로 결합되어 전력을 생산하거나 선박의 추진력을 보조하는 축발전기모터(300)를 더 포함할 수 있다.
제1 실시예에서와 마찬가지로 축발전기모터(300)는 발전기로서 기능하는 PTO모드 및 부스팅 모터로서 기능하는 PTI모드로 동작될 수 있다. 축발전기모터(300)는 ME-GI엔진(2110)의 잉여동력을 이용하여 선내 필요한 전력을 생산하거나 또는 ME-GI엔진(2110)과 함께 샤프트(S)에 동력을 인가하여 ME-GI엔진(2110)의 부족한 출력을 보조해 줄 수 있다. 마찬가지로 축발전기모터(300)가 부스팅 모터로 동작될 시의 구동전원은 메탄올이중연료발전엔진(2130)으로부터 공급받을 수 있다.
축발전기모터(300)는 선내 배전반(400)과 연결되고, 축발전기모터(300)와 배전반(400) 사이에 가변주파수드라이브(410) 및 변압기(420)가 연결될 수 있음도 전술한 제1 실시예에서와 동일하다.
이상에서 설명되는 본 발명의 제2 실시예는 추진용 엔진으로 ME-GI엔진을 구비하고 선내 전력 공급용으로는 복수의 LNG 이중연료 발전엔진(예컨대, LNG DFDE) 또는 복수의 디젤 발전엔진을 구비한 기존 선박에 바람직하게 적용 가능하다. 구체적으로는 기존 선박에 구비되는 복수의 LNG 이중연료 발전엔진 또는 복수의 디젤 발전엔진 중 일부 또는 전부를 메탄올 발전엔진으로 교체하고, 대체된 메탄올 발전엔진을 ME-GI엔진의 구동축에 결합되는 축발전기모터와 전기적으로 연결하여 메탄올 발전엔진에서 생산되는 잉여전력으로 디젤 추진엔진의 추진력을 보조하도록 기존 시스템을 개선할 수 있다.
제3 실시예
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템은 추진엔진(3110)이 X-DF엔진(eXtra long stroke Dual Fuel Engine) 또는 ME-GA(MAN Electronically controlled Gas Admission Engine)엔진으로 구비된다는 점을 제외하면 제2 실시예와 동일하다. 또한, 추진엔진(3110)이 X-DF엔진이나 ME-GA엔진과 같은 저압분사엔진으로 마련됨에 따라 LNG이중연료발전엔진(3120)과 메탄올이중연료발전엔진(3130)으로 연료가스를 공급하는 구성에서 다소 차이를 가지게 되므로, 이하에서는 제2 실시예와의 차이점을 가지는 구성에 대해서만 간략히 설명한다.
본 실시예에서 추진엔진(3110)으로서 적용되는 X-DF엔진 또는 ME-GA엔진은 천연가스와 연료유(HFO, MGO, LFSO, ULSFO 등)를 모두 사용하여 구동이 가능한 2행정 엔진이라는 점에서 제2 실시예의 ME-GI엔진(2110)과 유사하지만, 대략 15~20bar의 비교적 저압의 천연가스를 이용하며 오토 사이클(Otto Cycle)로 구성된다는 점에서 차이가 있다. 고압분사엔진인 ME-GI엔진(2110)과 대비하여 X-DF엔진과 ME-GA엔진을 저압분사엔진 혹은 중저압분사엔진이라고 한다.
추진엔진(3110)은 샤프트(S)를 통해 선박의 선미에 설치된 프로펠러(P)와 연결되며, 추진엔진(3110) 내부에서 피스톤의 왕복운동시 발생하는 샤프트(S)의 회전력이 프로펠러(P)로 전달되어 선박이 추진하게 된다.
LNG이중연료발전엔진(3120)과 메탄올이중연료발전엔진(3130)에서 생산되는 전력은 선내 배전반을 통해 선박 내 각종 전력수요처(각종 전기장비, 전력저장장치 등)로 공급될 수 있다.
본 실시예도 선내 전력 공급을 위한 발전용 엔진으로서 LNG이중연료발전엔진(3120)과 메탄올이중연료발전엔진(3130)을 병행하여 갖춘 것을 나타내고 있으나, 복수의 발전엔진이 모두 메탄올이중연료발전엔진(3130)으로 구비될 수도 있음은 전술한 제2 실시예에서와 같다.
또한, 본 실시예는 추진엔진(3110) 및 LNG이중연료발전엔진(3120)으로 LNG 연료를 공급하기 위한 구성을 제2 실시예와 유사하게 갖출 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템은, LNG를 극저온 액화 상태로 저장하는 LNG연료탱크(3200); LNG연료탱크(3200)에 저장되어 있는 LNG를 취출하여 추진엔진(3110) 및 LNG이중연료발전엔진(3120)의 연료로 공급하는 LNG연료공급라인(3210); LNG연료탱크(3200)의 내부에서 자연 발생하는 BOG를 추진엔진(3110) 및 LNG이중연료발전엔진(3120)의 연료로 공급하는 BOG연료공급라인(3220)을 더 포함할 수 있다.
본 실시예는 추진엔진(3110)이 저압분사엔진으로 마련된다는 점을 고려하여 LNG연료공급라인(3210) 상에 LNG고압펌프와 LNG고압기화기 대신 LNG저압펌프(3211) 및 LNG저압기화기(3212)가 적용되고, BOG연료공급라인(3220) 상에는 BOG고압컴프레서 대신 BOG저압컴프레서(3223)가 적용된다는 점만 제2 실시예와 다르다.
X-DF엔진 또는 ME-GA엔진으로 마련되는 추진엔진(3110)이 저압분사엔진이라 하더라도 LNG이중연료발전엔진(3120)과는 요구하는 연료가스의 압력조건이 상이할 수 있으므로, LNG연료공급라인(3210)과 BOG연료공급라인(3220) 상의 필요한 위치에 감압밸브 등이 설치될 수 있음은 마찬가지이다.
BOG연료공급라인(3220) 상에 설치되는 재액화장치(3221) 및 그로부터 LNG연료탱크(3200)로 복귀하는 리턴라인(3222)은 제2 실시예의 재액화장치(2221) 및 리턴라인(2222)과 동일한 구성이다.
이상에서 설명되는 본 발명의 제3 실시예는 추진용 엔진으로 X-DF엔진 또는 ME-GA엔진을 구비하고 선내 전력 공급용으로는 복수의 LNG 이중연료 발전엔진 또는 복수의 디젤 발전엔진을 구비한 기존 선박에 바람직하게 적용 가능하다. 구체적으로는 기존 선박에 구비되는 복수의 LNG 이중연료 발전엔진 또는 복수의 디젤 발전엔진 중 일부 또는 전부를 메탄올 발전엔진으로 교체하고, 대체된 메탄올 발전엔진을 X-DF엔진 또는 ME-GI엔진의 구동축에 결합되는 축발전기모터와 전기적으로 연결하여 메탄올 발전엔진에서 생산되는 잉여전력으로 디젤 추진엔진의 추진력을 보조하도록 기존 시스템을 개선할 수 있다.
제4 실시예
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템은 추진용 엔진이 ME-LGIP엔진(Liquid Gas Injection LPG Engine, 4110)으로 구비된다는 점, 그리고 발전용 엔진 중 일부가 LNG이중연료발전엔진이 아니라 LPG이중연료발전엔진(4120)으로 구비된다는 점을 제외하면 제2 실시예와 유사하다.
또한, ME-LGIP엔진(4110)과 LPG이중연료발전엔진(4120)가 연료로서 LNG가 아닌 LPG를 공급받는다는 점에서 연료가스를 공급하는 구성에서 다소 차이를 가지게 되므로, 이하에서는 제2 실시예와의 차이점을 가지는 구성에 대해서만 간략히 설명한다.
본 실시예에서 추진용 엔진으로 마련되는 ME-LGIP엔진(4110)은 LPG가스와 연료유(HFO, MGO, LFSO, ULSFO 등)를 모두 사용하여 구동이 가능한 액체 프로판 2행정 엔진으로서, 대략 5~80bar의 연료가스를 사용하는 고압분사엔진에 속한다.
ME-LGIP엔진(4110)은 샤프트(S)를 통해 선박의 선미에 설치된 프로펠러(P)와 연결되며, ME-LGIP엔진(4110) 내부에서 피스톤의 왕복운동시 발생하는 샤프트(S)의 회전력이 프로펠러(P)로 전달되어 선박이 추진하게 된다.
LPG이중연료발전엔진(4120)과 메탄올이중연료발전엔진(4130)에서 생산되는 전력은 선내 배전반을 통해 선박 내 각종 전력수요처(각종 전기장비, 전력저장장치 등)로 공급될 수 있다.
본 실시예도 선내 전력 공급을 위한 발전용 엔진으로서 LPG이중연료발전엔진(4120)과 메탄올이중연료발전엔진(4130)을 병행하여 갖춘 것을 나타내고 있으나, 복수의 발전엔진이 모두 메탄올이중연료발전엔진(4130)으로 구비될 수도 있음은 전술한 제2 실시예에서와 같다.
또한, 본 실시예는 ME-LGIP엔진(4110) 및 LPG이중연료발전엔진(4120)의 연료로서 LPG를 공급하기 위한 구성을 아래와 같이 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템은, LPG를 극저온 액화 상태로 저장하는 LPG연료탱크(4200); LPG연료탱크(4200)에 저장되어 있는 LPG를 취출하여 ME-LGIP엔진(4110) 및 LPG이중연료발전엔진(4120)의 연료로 공급하는 LPG연료공급라인(4210); LPG연료탱크(4200)의 내부에서 자연 발생하는 BOG를 추진엔진(4110) 및 LPG이중연료발전엔진(4120)의 연료로 공급하는 BOG연료공급라인(4220)을 더 포함할 수 있다.
LPG연료공급라인(4210) 상에는 LPG연료탱크(4200)로부터 공급되는 LPG를 일시적으로 저장하는 버퍼탱크(4211)와, 버퍼탱크(4211)에 일시적으로 저장된 LPG를 압축하여 공급하는 LPG펌프(4212), 그리고 엔진(4110, 4120)의 연료로 사용될 수 있도록 액화 상태의 LPG를 강제로 기화시키는 LPG기화기(4213) 등이 설치될 수 있다.
LPG와 같은 저인화점(Low Flashpoint) 연료를 공급하는 연료공급시스템에서는 엔진 주입 후단으로부터 순환되는 일부 연료가 다시 저장될 수 있도록 버퍼탱크(4211)가 구비되는 것이 연료의 안정적인 공급을 위해 좋다. 또한, 메탄올 연료의 경우에도 NOx 배출량 조절을 위해 물이 혼합됨에 따라 메탄올이중연료발전엔진(4130)으로부터 회수되는 메탄올 연료에 일부 불순물이 포함될 수 있으므로, 별도의 버퍼탱크(서비스탱크)를 설치하여 운영될 수 있다.
BOG연료공급라인(4220) 상에는 LPG연료탱크(4200)에서 자연 발생하는 BOG를 재액화하여 LPG연료탱크(4200)로 되돌리는 재액화장치(4221)와, BOG를 엔진(4110, 4120)이 요구하는 압력으로 압축하기 위한 BOG컴프레서(4223) 등이 설치될 수 있다. 재액화장치(4221)에서 재액화되는 BOG는 리턴라인(4222)을 통해 LPG연료탱크(4200)으로 리턴될 수 있다.
본 실시예에서도 추진엔진(4110)과 LPG이중연료발전엔진(4120)이 요구하는 연료가스의 압력 조건이 상이함을 고려하여 LPG연료공급라인(4210)과 BOG연료공급라인(4220)이 분기된 이후에 감압밸브 등의 장치가 더 설치될 수 있고, 엔진(4110, 4120)이 요구하는 연료가스의 온도 조건을 맞추어 주기 위하여 LPG연료공급라인(4210) 및 BOG연료공급라인(4220) 상의 필요한 위치에 히터 등의 장치가 더 구비될 수 있음은 물론이다.
이상에서 설명되는 본 발명의 제4 실시예는 추진용 엔진으로 ME-LGIP 엔진을 구비하고 선내 전력 공급용으로는 복수의 LPG 이중연료 발전엔진 또는 복수의 디젤 발전엔진을 구비한 기존 선박(예컨대, LPGC:LPG Carrier)에 바람직하게 적용 가능하다. 구체적으로는 기존 선박에 구비되는 복수의 LPG 이중연료 발전엔진 또는 복수의 디젤 발전엔진 중 일부 또는 전부를 메탄올 발전엔진으로 교체하고, 대체된 메탄올 발전엔진을 ME-LGIP 엔진의 구동축에 결합되는 축발전기모터와 전기적으로 연결하여 메탄올 발전엔진에서 생산되는 잉여전력으로 디젤 추진엔진의 추진력을 보조하도록 기존 시스템을 개선할 수 있다.
제5 실시예
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템은 별도의 추진엔진을 구비하지 않고, 복수의 발전엔진(5110, 5120)에서 생산되는 전력으로 전기추진모터(600)를 구동하여 프로펠러(P)를 회전시키고 선박의 추진력을 발생시킨다는 점을 제외하면 제3 실시예와 유사하다. 이하에서는 제3 실시예와의 차이점을 가지는 구성에 대해서만 간략히 설명한다.
본 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템은, 선내에 필요한 전력 및 선박의 추진을 위해 필요한 전력을 생산하기 위한 복수의 발전엔진(5110, 5120); 및 발전엔진(5110, 5120)으로부터 생산되는 전력을 공급받아 구동되며 선박의 선미에 설치되는 프로펠러(P)를 회전시켜 선박의 추진력을 발생시키는 전기추진모터(600)를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 복수의 발전엔진(5110, 5120)은 LNG이중연료발전엔진(5110)과 메탄올이중연료발전엔진(5120)을 포함하도록 구성되거나 혹은 전부 메탄올이중연료발전엔진(5120)으로 구성될 수도 있다.
또한, 복수의 발전엔진(5110, 5120)은 선내 전력수요처(각종 전기장비, 전력저장장치 등)로 공급되는 전력을 생산하는 것과 선박을 추진시키는 전기추진모터(600)로 공급되는 전력을 생산하는 것을 구분하여 놓을 수 있으나, 일단 도면에는 모든 발전엔진(5110, 5120)으로부터 생산되는 전력이 전기추진모터(600)로 공급될 수 있는 것으로 나타내었다.
발전엔진(5110, 5120)에서 생산되는 전력은 배전반(610)을 통해 전기추진모터(600)의 구동전원으로 공급될 수 있으며, 배전반(610)과 전기추진모터(600) 사이에는 발전엔진(5110, 5120)에서 생산되는 전력을 전기추진모터(600)에서 사용되기 적합한 상태로 변환하여 공급할 수 있도록 변압기(620)와 주파수변환기(Frequency Converter, 630) 등이 설치될 수 있다.
또한, 본 실시예에는 고압분사엔진이 적용되지 않으므로, 연료유탱크(100), 메탄올탱크(200) 및 LNG연료탱크(5200)로부터 연료를 공급하는 라인 구성이 제3 실시예와 동일하게 구성될 수 있다.
즉, LNG연료탱크(5200)로부터 LNG이중연료발전엔진(5110)으로 LNG를 공급하는 LNG연료공급라인(5210) 상에는 LNG저압펌프(5211)와 LNG저압기화기(5212)가 적용되고, LNG연료탱크(5200)로부터 LNG이중연료발전엔진(5110)으로 BOG를 공급하는 BOG연료공급라인(5220) 상에는 BOG저압컴프레서(5223)가 적용될 수 있다.
이상에서 설명되는 본 발명의 제5 실시예는 복수의 LNG 이중연료 발전엔진을 구비하고 전기모터로 추진하는 기존 선박(예컨대, Arctic LNGC:LNG Carrier)에 바람직하게 적용될 수 있다. 구체적으로는 기존 선박에 구비되는 복수의 LNG 이중연료 발전엔진 중 일부 또는 전부를 메탄올 발전엔진으로 교체하여 친환경 추진 설계에 부합하도록 기존 시스템을 개선할 수 있다. 본 실시예는 전기모터 추진 선박에 적용되는 것으로서 축발전기모터는 적용되지 않고 복수의 발전엔진들로부터 생상되는 전력을 이용하여 전기모터를 구동하고 선박의 추진력을 발생시킨다.
제6 실시예
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 실시예는 해저 가스전에서 생산된 천연가스를 액화시켜 저장하고 재기화(re-gasification) 시키는 설비를 갖춘 부유식 해양구조물, 즉 LNG FSRU(LNG Floating Storage and Re-gasification Unit)에 바람직하게 적용될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템은, 천연가스와 연료유를 모두 사용하여 운전이 가능하며 선박에 필요한 전력을 생산하는 LNG이중연료발전엔진(6110); 및 메탄올과 연료유를 모두 사용하여 운전이 가능하며 선박에 필요한 전력을 생산하는 메탄올이중연료발전엔진(6120)을 포함하여 구성될 수 있다.
본 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템은 제5 실시예에서와 마찬가지로 별도의 추진엔진을 구비하지 않고, 복수의 발전엔진(6110, 6120)에서 생산되는 전력으로 전기추진모터(600)를 구동하여 프로펠러(P)를 회전시키고 선박의 추진력을 발생시킬 수 있다. 본 실시예가 LNG FSRU에 적용되는 경우 추진시스템은 다이나믹 포지셔닝 시스템(DPS:Dynamic Positioning System)일 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 선박용 친환경 추진시스템은, LNG이중연료발전엔진(6110) 및 메탄올이중연료발전엔진(6120)으로 공급되는 연료유를 저장하는 연료유탱크(100); LNG이중연료발전엔진(6110)의 연료로서 공급되는 LNG를 저장하는 복수의 LNG탱크(6200); 및 메탄올이중연료발전엔진(6120)의 연료로서 공급되는 메탄올을 저장하는 메탄올탱크(6300)를 더 포함할 수 있다.
연료유탱크(100)에 저장된 연료유(HFO, MGO, LFSO, ULSFO 등)는 전술한 실시예들과 마찬가지로 연료유공급라인(120)을 통해 LNG이중연료발전엔진(6110) 및 메탄올이중연료발전엔진(6120)으로 공급될 수 있으며, 각각의 엔진(6110, 6120)으로의 공급을 위해 분기될 수 있다.
메탄올탱크(6300)에 저장된 메탄올은 메탄올공급라인(6310)을 통해 메탄올이중연료발전엔진(6120)으로 공급될 수 있다. 메탄올공급라인(6310) 상에 메탄올을 일시적으로 저장하고 필요시 물과 혼합하는 역할을 하는 중간탱크(6312) 및 중간탱크(6312)의 후단에 설치되어 메탄올 혹은 메탄올과 물의 혼합액을 메탄올이중연료발전엔진(6120)으로 공급하는 펌핑력을 제공하는 메탄올공급펌프(6313)가 설치될 수 있고, 기존 선박에 구비된 워터탱크(6314)로부터 중간탱크(6312)로 물을 공급하는 물공급라인(6315) 및 물공급라인(6315) 상에 설치되는 물공급펌프(6316)가 구비될 수 있음은 전술한 실시예들과 유사하다.
한편, 본 실시예가 LNG-FSRU에 적용되는 경우, 본 실시예에 따른 선박에는 LNG를 재기화하기 위한 설비가 구비될 수 있다. 구체적으로는, LNG탱크(6200)로부터 LNG를 배출하는 LNG배출라인(6210); LNG배출라인(6210)을 따라 배출된 LNG를 일시 저장하는 석션드럼(Suction Drum, 6230); 석션드럼(6230)에 일시 저장된 LNG를 기화시켜 육상 수요처로 공급하는 LNG재기화라인(6240); LNG재기화라인(6240) 상에 설치되며 석션드럼(6230)으로부터 공급되는 LNG를 고압으로 승압시키는 고압펌프(6241); LNG재기화라인(6240) 상에 설치되며 고압펌프(6241)에 의해 승압된 LNG를 기화시키는 고압기화기(6242); 고압기화기(6242)에 의해 재기화된 천연가스(NG: Natural Gas)의 유량을 측정하는 미터링유닛(6243)이 구비될 수 있다.
LNG탱크(6200)에 저장된 LNG가 재기화되어 육상 터미널(JETTY)로 공급되는 일련의 과정을 간략히 살펴보면, LNG탱크(6200)에 저장된 LNG는 LNG배출라인(6210)을 따라 석션드럼(6230)으로 공급되어 일시 저장된 후, LNG재기화라인(6240)을 따라 고압펌프(6241), 고압기화기(6242)를 거치면서 재기화되며, 재기화된 천연가스는 미터링유닛(6243)을 거쳐 육상 터미널과 연결된 매니폴드로 이송된다.
LNG탱크(6200)로부터 석션드럼(6230)으로의 LNG의 공급은 LNG탱크(6200) 내부 혹은 외부에 구비되는 펌프에 의해 이루어질 수 있다.
석션드럼(6230)은 재기화될 LNG의 안정된 제어를 위해 LNG를 일시적으로 저장하는 장치로서, 고압펌프(6241)의 흡입 압력을 일정하게 유지하는 기능을 수행한다.
석션드럼(6230)은 LNG탱크(6200)로부터 공급받은 BOG에 의해 석션드럼(6230) 내부를 가압하는 형태로 운전된다. 이를 위해 LNG 탱크(6200)의 내부에서 자연 발생한 BOG를 석션드럼(6230) 측으로 공급하는 제1 BOG배출라인(6220)이 연결될 수 있다. 제1 BOG배출라인(6220)으로 배출되는 BOG는 제1 BOG배출라인(6220) 상에 설치된 BOG컴프레서(6221)에 의해 압축되어 석션드럼(6230)으로 공급될 수 있다.
또한, 석션드럼(6230)은 내측 상부에 재응축기(Recondenser)를 포함하여 BOG를 LNG의 냉열에 의해 재응축시키는 기능을 동시에 수행할 수 있다.
고압펌프(6241)는 석션드럼(6230)에서 충분히 과냉된 LNG를 공급받아 이를 고압으로 승압하여 고압기화기(6242) 측으로 전달한다.
한편, 고압펌프(6241)의 하류측 LNG재기화라인(6240)으로부터 분기되는 라인(부재번호 미부여)이 다시 석션드럼(520) 측으로 연결될 수 있다. 고압펌프(6241)는 고장 등의 문제 발생 없이 지속적으로 운전될 수 있는 최소 유량이 있는데, 상기한 분기 라인을 통해 최소 유량을 확보함으로써 고압펌프(6241)가 안정적으로 운전될 수 있게 하는 것이다.
미터링유닛(6243)은 고압기화기(6242)의 하류측 LNG재기화라인(6240) 상에 설치되어, 고압기화기(6242)에 의해 재기화된 천연가스의 유량을 측정한다.
본 실시예는 상기한 LNG배출라인(6210)으로부터 분기되는 LNG연료공급라인(6212)을 이용하여 LNG이중연료발전엔진(6110)으로 LNG 연료를 공급한다.
LNG연료공급라인(6212) 상에는 LNG를 저압으로 압축하여 공급하는 LNG저압펌프(6213)와, 압축된 LNG를 강제로 기화시키는 LNG저압기화기(6214)가 설치될 수 있다. 본 실시예도 제5 실시예와 마찬가지로 고압분사엔진이 적용되지 않으므로 LNG저압펌프(6213)와 LNG저압기화기(6214)가 적용되는 것이다.
한편, 메탄올탱크(6300)의 내부에서 자연 발생하는 BOG도 제2 BOG배출라인(6320)을 통해 육상 터미널로 이송될 수 있으며, 제2 BOG배출라인(6320) 상에는 메탄올로부터 발생한 BOG를 배출시키기 위한 메탄올배출펌프(6321)과, 배출되는 메탄올 증발가스의 유량을 측정하는 미터링유닛(6322)이 설치될 수 있다.
본 실시예에서 전기추진모터(600)는 LNG이중연료발전엔진(6110) 및 메탄올이중연료발전엔진(6120)에서 생산되는 전력을 공급받아 구동될 수 있으며, 이에 대한 내용은 전술한 제5 실시예를 참조한다.
앞에서 설명한 바와 같이 본 발명의 제6 실시예는 복수의 LNG 이중연료 발전엔진을 구비하고 전기모터로 추진하는 기존의 LNG-FSRU에 바람직하게 적용될 수 있다. 구체적으로는 기존 선박에 구비되는 복수의 LNG 이중연료 발전엔진 중 일부 또는 전부를 메탄올 이중연료 발전엔진으로 교체하여 친환경 추진 설계에 부합하도록 기존 시스템을 개선할 수 있다. 다만, 본 실시예가 바람직하게 적용되는 LNG-FSRU에는 이미 복수의 LNG탱크가 구비되어 있으므로, 이에 저장되어 있는 LNG를 연료로 활용할 수 있도록 LNG 이중연료 발전엔진의 일부만 메탄올 이중연료 발전엔진으로 교체하거나 혹은 기존에 구비된 LNG 이중연료 발전엔진을 그대로 두고 메탄올 이중연료 발전엔진을 추가로 구비하는 방안도 기존 설비의 활용 측면에서 바람직할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 친환경 연료인 메탄올을 사용하여 구동되는 메탄올 발전엔진을 적용함에 따라 선박에서 발생하는 배기가스 중의 오염물질 및 온실가스 배출을 획기적으로 저감할 수 있으며, 궁극적으로는 IMO 배출가스 규정에 따른 환경 규제에 대응이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 메탄올 발전엔진을 추진엔진의 샤프트에 결합되는 축발전기모터와 전기적으로 결합하고 메탄올 발전엔진에서 생산하는 잉여전력으로 선박의 추진을 보조함으로써 연료소비율(FOC:Fuel Oil Consumption) 저감이 가능한 효과가 있다.
본 발명은 기존의 발전엔진 대신 이산화탄소 및 온실가스의 배출이 없는 그린 메탄올 발전엔진으로 선박 내 필요한 전력을 공급하고, 메탄올 발전엔진에서 생산되는 잉여전력으로 추진엔진의 출력을 보조한다. 따라서 디젤 엔진의 사용 빈도를 줄임에 따라 환경 오염 물질인 탄소 배출 감소를 실현할 수 있다.
특히, 본 발명은 현존선의 기존 구조를 크게 변경시키지 않고 선박에 설치되는 기존 발전엔진의 일부 또는 전부를 메탄올 발전엔진으로 교체하는 것으로 중장기 선박에 대하여 단계적/지속적으로 강화되는 온실가스 배출 규체에 유연한 대응이 가능한 효과가 있다.
본 발명에 따르면 선박의 최적화된 추진 설계가 가능한 효과가 있다. 본 발명은 선박 운전의 연계 시스템과 최적의 인터페이스를 구현하며, 선박 추진용 동력에 하이브리드 추진 체계 기술을 결합함으로써 그린에너지(Green energy) 추진 체계 기반 마련한다는 점에서 큰 기술적 의의를 갖는다.
또한, 본 발명은 기존 선박에 구축되어 있는 추진시스템을 고려하여 다양한 포트폴리오 구성을 제안함으로써, 선종에 구애받지 않고 현존하는 선박에 유연하게 적용될 수 있는 매우 유용한 발명이다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 연료유탱크
110: 제1 연료유공급라인
120: 제2 연료유공급라인
200: 메탄올탱크
210: 메탄올공급라인
211: 중간탱크
212: 메탄올공급펌프
213: 워터탱크
214: 물공급라인
215: 물공급펌프
300: 축발전기모터
400: 배전반
410: 가변주파수드라이브
420: 변압기
500: 배기라인
510: 농도분석기
520: SCR
521: 우레아탱크
522: 우레아공급라인
523: 우레아히터
530: 바이패스라인
540: 스크러버
600: 전기추진모터
610: 배전반
620: 변압기
630: 주파수변환기
제1 실시예
1110: 디젤추진엔진
1120: 디젤발전엔진
1130: 메탄올이중연료발전엔진
제2 실시예
2110: ME-GI엔진
2120: LNG이중연료발전엔진
2130: 메탄올이중연료발전엔진
2200: LNG연료탱크
2210: LNG연료공급라인
2211: LNG고압펌프
2212: LNG고압기화기
2220: BOG연료공급라인
2221: 재액화장치
2222: 리턴라인
2223: BOG고압컴프레서
제3 실시예
3110: 추진엔진(X-DF엔진 또는 ME-GA엔진)
3120: LNG이중연료발전엔진
3130: 메탄올이중연료발전엔진
3200: LNG연료탱크(제3실시예)
3210: LNG연료공급라인
3211: LNG저압펌프
3212: LNG저압기화기
3220: BOG연료공급라인
3221: 재액화장치
3222: 리턴라인
3223: BOG저압컴프레서
제4 실시예
4110: ME-LGIP엔진
4120: LPG이중연료발전엔진
4130: 메탄올이중연료발전엔진
4200: LPG연료탱크
4210: LPG연료공급라인
4211: 버퍼탱크
4212: LPG펌프
4213: LPG기화기
4220: BOG연료공급라인
4221: 재액화장치
4222: 리턴라인
4223: BOG컴프레서
제5 실시예
5110: LNG이중연료발전엔진
5120: 메탄올이중연료발전엔진
5200: LNG연료탱크(제5실시예)
5210: LNG연료공급라인
5211: LNG저압펌프
5212: LNG저압기화기
5220: BOG연료공급라인
5221: 재액화장치
5222: 리턴라인
5223: BOG저압컴프레서
제6 실시예
6110: LNG이중연료발전엔진
6120: 메탄올이중연료발전엔진
6200: LNG탱크
6210: LNG배출라인
6212: LNG연료공급라인
6213: LNG저압펌프
6214: LNG저압기화기
6220: 제1 BOG배출라인
6221: BOG컴프레서
6230: 석션드럼
6240: LNG재기화라인
6241: 고압펌프
6242: 고압기화기
6243: 미터링유닛
6300: 메탄올탱크
6310: 메탄올공급라인
6312: 중간탱크
6313: 메탄올공급펌프
6314: 워터탱크
6315: 물공급라인
6316: 물공급펌프
6320: 제2 BOG배출라인
6321: 메탄올배출펌프
6322: 미터링유닛

Claims (9)

  1. 선박의 추력을 발생시키는 추진엔진;
    상기 선박 내에 필요한 전력을 생산하는 복수의 발전엔진; 및
    상기 추진엔진의 샤프트에 결합되어 상기 추진엔진의 동력을 인출하여 전력을 생산하는 발전기로서 기능하거나 또는 상기 샤프트에 동력을 인가하여 상기 추진엔진과 함께 상기 선박의 추력을 제공하는 부스팅모터로서 기능하는 축발전기모터를 포함하고,
    상기 복수의 발전엔진 중 적어도 하나는 메탄올과 연료유를 모두 사용하여 구동이 가능한 메탄올이중연료발전엔진으로 구비되며,
    상기 축발전기모터가 부스팅모터로서 동작될 시 상기 축발전기모터에서 생산되는 전력을 구동전원으로서 공급받는 것을 특징으로 하는,
    선박용 친환경 추진시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 추진엔진은 디젤추진엔진, ME-GI엔진, X-DF엔진, ME-GA엔진 및 ME-LGIP엔진 중 어느 하나로 마련되고,
    상기 복수의 발전엔진 중 상기 메탄올이중연료발전엔진을 제외한 나머지는 디젤발전엔진, LNG이중연료발전엔진 및 LPG이중연료발전엔진 중 어느 하나로 마련되는 것을 특징으로 하는,
    선박용 친환경 추진시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 메탄올이중연료발전엔진의 연료로 공급되는 메탄올을 저장하는 메탄올 탱크;
    상기 메탄올탱크로부터 상기 메탄올이중연료발전엔진으로 상기 메탄올을 공급하는 메탄올공급라인;
    상기 메탄올공급라인 상에 설치되어 상기 메탄올을 일시적으로 저장하고 필요시 상기 메탄올과 물이 혼합되도록 하는 중간탱크;
    상기 중간탱크로 공급되는 상기 물을 저장하는 워터탱크;
    상기 워터탱크로부터 상기 중간탱크로 상기 물을 공급하는 물공급라인;
    상기 물공급라인 상에 설치되는 물공급펌프; 및
    상기 메탄올공급라인 상에서 상기 중간탱크의 후단에 설치되어 상기 메탄올 또는 상기 물과 혼합된 메탄올을 상기 메탄올이중연료발전엔진으로 공급하기 위한 펌핑력을 제공하는 메탄올공급펌프를 더 포함하는,
    선박용 친환경 추진시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 추진엔진 및 상기 복수의 발전엔진으로부터 배기가스가 배출되는 배기라인;
    상기 배기라인 상에 설치되며 상기 배기가스에 우레아 수용액을 분사하여 촉매 반응을 통해 질소산화물을 저감시키는 SCR;
    상기 SCR로 공급되기 위한 우레아를 저장하는 우레아탱크;
    상기 우레아탱크로부터 상기 SCR로 상기 우레아를 공급하는 우레아공급라인; 및
    상기 배기라인 상에서 상기 SCR의 전단에 설치되어 상기 배기가스 중에 포함된 질소산화물의 농도를 측정하는 농도분석기를 더 포함하고,
    상기 농도분석기에서 검출되는 농도값에 기반하여 상기 워터탱크로부터 상기 중간탱크로의 물 공급 및 상기 우레아탱크로부터 상기 SCR로의 우레아 공급을 제어하는 것을 특징으로 하는,
    선박용 친환경 추진시스템.
  5. 프로펠러를 회전시켜 선박의 추력을 발생시키는 전기추진모터; 및
    상기 선박 내에 필요한 전력을 생산하는 복수의 발전엔진을 포함하고,
    상기 복수의 발전엔진에서 생산되는 전력으로 상기 전기추진모터를 구동하되,
    상기 복수의 발전엔진 중 적어도 하나는 메탄올과 연료유를 모두 사용하여 구동이 가능한 메탄올이중연료발전엔진으로 구비되는 것을 특징으로 하는,
    선박용 친환경 추진시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 복수의 발전엔진 중 상기 메탄올이중연료발전엔진을 제외한 나머지는 천연가스와 연료유를 모두 사용하여 구동이 가능한 LNG이중연료발전엔진으로 마련되는 것을 특징으로 하는,
    선박용 친환경 추진시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    연료유를 저장하는 연료유탱크;
    메탄올을 저장하는 메탄올탱크;
    LNG를 저장하는 LNG연료탱크;
    상기 연료유탱크에 저장된 연료유를 상기 복수의 발전엔진의 연료로 공급하는 연료유공급라인;
    상기 메탄올탱크에 저장된 메탄올을 상기 메탄올이중연료발전엔진의 연료로 공급하는 메탄올공급라인; 및
    상기 LNG연료탱크에 저장된 LNG를 상기 LNG이중연료발전엔진의 연료로 공급하는 LNG연료공급라인을 더 포함하는,
    선박용 친환경 추진시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 메탄올공급라인 상에 설치되어 상기 메탄올을 일시적으로 저장하고 필요시 상기 메탄올과 물이 혼합되도록 하는 중간탱크;
    상기 중간탱크로 공급되는 상기 물을 저장하는 워터탱크;
    상기 워터탱크로부터 상기 중간탱크로 상기 물을 공급하는 물공급라인;
    상기 물공급라인 상에 설치되는 물공급펌프; 및
    상기 메탄올공급라인 상에서 상기 중간탱크의 후단에 설치되어 상기 메탄올 또는 상기 물과 혼합된 메탄올을 상기 메탄올이중연료발전엔진으로 공급하기 위한 펌핑력을 제공하는 메탄올공급펌프를 더 포함하는,
    선박용 친환경 추진시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 복수의 발전엔진으로부터 배기가스가 배출되는 배기라인;
    상기 배기라인 상에 설치되며 상기 배기가스에 우레아 수용액을 분사하여 촉매 반응을 통해 질소산화물을 저감시키는 SCR;
    상기 SCR로 공급되기 위한 우레아를 저장하는 우레아탱크;
    상기 우레아탱크로부터 상기 SCR로 상기 우레아를 공급하는 우레아공급라인; 및
    상기 배기라인상에서 상기 SCR의 전단에 설치되어 상기 배기가스 중에 포함된 질소산화물의 농도를 측정하는 농도분석기를 더 포함하고,
    상기 농도분석기에서 검출되는 농도값에 기반하여 상기 워터탱크로부터 상기 중간탱크로의 물 공급 및 상기 우레아탱크로부터 상기 SCR로의 우레아 공급을 제어하는 것을 특징으로 하는,
    선박용 친환경 추진시스템.
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