KR20230149069A - 부유식 암모니아 생산 시스템 - Google Patents
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Abstract
발생된 잉여 원자력 발전 전기를 이용하여, 부유식 해양 구조물에서 암모니아를 생산하는 부유식 암모니아 생산 시스템이 제공된다.
본 발명의 부유식 암모니아 생산 시스템은 해상에 부유하는 부유체, 부유체에 설치되고, 핵분열 반응을 이용하여 전기를 생산하는 원자력 발전부, 부유체에 설치된 수소 생산부, 부유체에 설치된 질소 공급부, 및 부유체에 설치된 암모니아 생산부를 포함하고, 원자력 발전부로부터 생산된 전기를 이용하여, 수소 생산부는 물을 전기분해하여 수소를 생산하고, 암모니아 생산부는 수소 생산부로부터 제공된 수소와 질소 공급부로부터 제공된 질소를 반응시켜 암모니아를 합성한다.
본 발명의 부유식 암모니아 생산 시스템은 해상에 부유하는 부유체, 부유체에 설치되고, 핵분열 반응을 이용하여 전기를 생산하는 원자력 발전부, 부유체에 설치된 수소 생산부, 부유체에 설치된 질소 공급부, 및 부유체에 설치된 암모니아 생산부를 포함하고, 원자력 발전부로부터 생산된 전기를 이용하여, 수소 생산부는 물을 전기분해하여 수소를 생산하고, 암모니아 생산부는 수소 생산부로부터 제공된 수소와 질소 공급부로부터 제공된 질소를 반응시켜 암모니아를 합성한다.
Description
본 발명은 부유식 암모니아 생산 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게, 부유식 원자력 발전 설비(FNPP, floating nuclear power station)를 통해 생산된 전기를 이용하여 해상에서 암모니아를 생산할 수 있는 부유식 암모니아 생산 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 부유식 해양 구조물은 선체(hull)의 상부에 플랜트 설비가 설치되는 선박 형태의 부유식 석유 생산ㆍ저장 설비(FPSO, Floating Production Storage and Offloading), 부유식 액화 가스 저장ㆍ재기화 설비(LNG Floating Storage Re-gasification Unit), 해상 석유 시추설비(Offshore oil-drilling platform) 등을 갖는 선박(vessel)을 통칭한다.
한편, 육상에 원자력 발전 등의 발전 설비를 구축하는 경우, 발전 설비를 구축하기 위한 대지의 구입 비용을 지불해야 하고, 주변 주민들로부터 혐오시설에 대한 기피 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 최근에는 육상에 발전 설비를 구축하는 대신에 부유식 해양 구조물에 발전 설비를 탑재하여 전기를 생산하는 기술이 개발되고 있다.
일 예로, 육상의 수요처로 전기를 공급하기 위해, 부유식 해양 구조물에 탑재된 원자력 발전 설비에서 원자력 발전이 수행되는 부유식 해양 구조물이 개발되고 있다.
다만, 원자력 발전은 최소 발전 용량이 있어, 일부 국가에서는 잉여 원자력 발전 전기가 발생된다. 발생된 잉여 원자력 발전 전기는 사용되지 못하고, 버려지게 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 발생된 잉여 원자력 발전 전기를 이용하여, 부유식 해양 구조물에서 암모니아를 생산하는 부유식 암모니아 생산 시스템을 제공하는 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 부유식 암모니아 생산 시스템의 일 면(aspect)은, 해상에 부유하는 부유체, 부유체에 설치되고, 핵분열 반응을 이용하여 전기를 생산하는 원자력 발전부, 부유체에 설치된 수소 생산부, 부유체에 설치된 질소 공급부, 및 부유체에 설치된 암모니아 생산부를 포함하고, 원자력 발전부로부터 생산된 전기를 이용하여, 수소 생산부는 물을 전기분해하여 수소를 생산하고, 암모니아 생산부는 수소 생산부로부터 제공된 수소와 질소 공급부로부터 제공된 질소를 반응시켜 암모니아를 합성한다.
상기 부유식 암모니아 생산 시스템은 전기분해에 사용되는 물을 수소 생산부에 공급하는 물 공급부를 더 포함하고, 물 공급부는 해수를 이용하여 물을 생산한다.
상기 암모니아 생산부는 암모니아를 합성하는 암모니아 변환 장치와, 암모니아를 액화시키는 암모니아 액화 장치를 포함한다.
상기 질소 공급부는 부유체 주변의 대기로부터 질소를 분리하는 질소 분리 장치와, 분리된 질소를 압축하는 질소 압축 장치를 포함한다.
상기 수소 생산부는 전해조(electrolyzer)를 이용하여 물을 전기분해한다.
상기 부유식 암모니아 생산 시스템은 부유체에 설치되고, 암모니아 생산부로부터 제공된 암모니아를 저장하는 암모니아 저장부를 더 포함한다.
상기 수소 생산부는 원자력 발전부로부터 생산된 전기의 일부를 이용하여 물을 전기분해한다.
상기 암모니아 생산부는 부유체와 다른 저장 부유체에 설치된 암모니아 저장부에 암모니아를 제공한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 의하면, 발생된 잉여 원자력 발전 전기를 이용하여 생산된 수소를 이용하여 암모니아를 생산함으로써, 잉여 원자력 발전 전기를 이용한 부가가치 창출이 가능하다.
본 발명에 의하면, 발생된 잉여 원자력 발전 전기를 이용하여 생산된 수소를 이용하여 암모니아를 생산함으로써, 이산화 탄소의 발생이 없는 친환경 에너지원을 생산할 수 있다.
본 발명에 의하면, 암모니아는 수소보다 액화 온도가 높으므로, 수소보다 저장 및 운반이 용이한 친환경 에너지원이 부유식 해양 구조물에서 생산될 수 있다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 부유식 암모니아 생산 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 수소 생성부의 수소 생산을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 암모니아 생성부의 암모니아 생산을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 부유식 암모니아 생산 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 4의 암모니아 저장부를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 수소 생성부의 수소 생산을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 암모니아 생성부의 암모니아 생산을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 부유식 암모니아 생산 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 4의 암모니아 저장부를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
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.
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 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 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.
또한, 명세서에 기재된 "~부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있고, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
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.
이하에서, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 부유식 암모니아 생산 시스템에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 부유식 암모니아 생산 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다. 도 2는 도 1의 수소 생성부의 수소 생산을 개략적으로 나타내는 블록도이다. 도 3은 도 1의 암모니아 생성부의 암모니아 생산을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 부유식 암모니아 생산 시스템(100)은 부유체(110)와, 원자력 발전부(120)와, 수소 생산부(130)와, 물 공급부(140)와, 암모니아 생산부(150)와, 질소 공급부(160)와, 암모니아 저장부(170)를 포함할 수 있다.
부유체(110)는 해상에 부유된다. 즉, 부유체(110)는 해상에 부유 가능하도록 부력을 갖는 구조물일 수 있다. 부유체(110)는 해수면 위에 떠 있는 상태로 계류될 수 있는 해양 구조물로 이루어질 수 있다.
원자력 발전부(120)는 부유체(110)에 설치될 수 있다. 원자력 발전부(120)는 핵분열 반응을 통해 발생한 에너지로 만든 수증기로 터빈을 돌려 전기를 생산할 수 있다.
구체적으로 도시되지 않았지만, 원자력 발전부(120)는 초기 열에너지를 획득하는 원자로, 원자로로부터 고온의 열에너지를 전달 받아 고온고압의 증기를 발생시키는 증기 발생기를 포함할 수 있다. 원자력 발전부(120)는 원자로에 연결되어 증기 발생기에 열을 공급하는 1차 가열원 역할을 하며, 원자로에는 냉각 역할을 하는 냉각재를 포함할 수 있다. 원자력 발전부(120)는 증기 발생기에서 발생된 고온고압의 증기가 통과하면서 회전력을 발생시켜 전기를 발생시키는 터빈(turbine), 터빈을 통과한 저압의 증기를 해수로 온도를 낮춰 물로 변환시키는 복수기(condenser), 및 물을 증기 발생기에 고압으로 공급하는 급수펌프(feed pump)를 포함할 수 있다.
도 2에서, 원자력 발전부(120)는 생산된 전기(Electricity)를 육상 변전소로 전송한다. 또한, 원자력 발전부(120)는 생산된 전기(Electricity)를 이후에 설명할 수소 생산부(130)에 제공한다.
일 예로, 원자력 발전부(120)는 발전할 수 있는 최소 발전 용량이 있다. 육상 변전소의 용량이 원자력 발전부(120)의 최소 발전 용량보다 작을 경우, 원자력 발전부(120)에서 잉여 전기가 발생될 수 있다. 수소 생산부(130)에 제공되는 전기는 원자력 발전부(120)에서 발생된 잉여 전기일 수 있다. 원자력 발전부(120)에서 발생된 잉여 전기는 원자력 발전부(120)에서 생산된 전기의 일부이다.
다른 예로, 원자력 발전부(120)에서 잉여 전기가 발생되는지 여부와 상관없이, 원자력 발전부(120)는 생산된 전기의 일부를 수소 생산부(130)에 제공할 수 있다.
원자력 발전부(120)는 원료인 우라늄의 핵분열 과정에서 생기는 열로 물을 데워 증기를 만들 수 있다. 이 증기는 다시 발전기의 터빈을 돌려 전기를 생산할 수 있다. 한편, 이 과정에서 발생한 열 에너지의 일부는 전기를 생산하는데 쓰이지 못한다. 즉, 열 에너지의 일부는 원자력 발전부(120)의 외부로 방출될 수 있다. 일 예로, 원자력 발전부(120)의 외부로 방출된 열 에너지(Heat energy)는 사용되지 않고 버려질 수 있다. 다른 예로, 원자력 발전부(120)의 외부로 방출된 열 에너지(Heat energy)의 적어도 일부는 원자력 발전부(120)가 설치된 부유체(110)의 유틸리티(utility) 라인에서 사용될 수 있다.
물 공급부(140)는 부유체(110)에 설치될 수 있다. 물 공급부(140)는 수소 생산부(130)에 물(H2O)을 공급할 수 있다. 물 공급부(140)에 의해 공급된 물(H2O)은 전기분해에 사용된다. 이에 관한 설명은 후술한다.
물 공급부(140)는 부유체(110)가 부유되어 있는 해수를 이용하여, 물을 생산할 수 있다. 물 공급부(140)는 예를 들어, 물 전처리 장치(141)와, 물 후처리 장치(142)를 포함할 수 있다.
도시되지 않았지만, 물 전처리 장치(141)는 해수 흡입 장치를 통해 해수를 제공받을 수 있다. 물 전처리 장치(141)에 제공된 해수는 미생물과, 불순물과, 다양한 염 등을 포함한다.
도시되지 않았지만, 물 전처리 장치(141)는 적어도 하나 이상의 해수 필터와, 역삼투막(reverse osmosis membrane)을 포함할 수 있다. 해수 필터는 해수에 포함된 미생물과, 불순물 등을 걸러낼 수 있다. 해수 필터는 결정화된 염 등도 걸러낼 수 있다. 역삼투막은 해수 필터를 통과한 해수로부터 미생물과, 불순물과, 다양한 염 등을 분리할 수 있다. 역삼투막을 통과한 해수는 미생물과, 불순물과, 다양한 염 등이 제거된 물(H2O)일 수 있다.
물 후처리 장치(142)는 물 전처리 장치(141)로부터 물(H2O)을 제공받을 수 있다. 물 후처리 장치(142)에 제공된 물(H2O)은 역삼투막을 통과한 물(H2O)이다.
도시되지 않았지만, 물 후처리 장치(142)는 탈 이온화 장치(deionizer)를 포함할 수 있다. 탈 이온화 장치는 물 전처리 장치(141)로부터 제공된 물(H2O)에 존재하는 이온을 제거할 수 있다. 물 후처리 장치(142)는 수소 생산부(130)에 물(H2O)을 제공한다. 예를 들어, 물 후처리 장치(142)는 수소 생산부(130)에 탈이온 수(Deionized Water, DI water)를 제공할 수 있다.
도시되지 않았지만, 일 예로, 물 후처리 장치(142)는 탈 이온화 장치를 통과한 물을 저장하는 후처리 물 탱크를 포함할 수 있다. 다른 예로, 물 후처리 장치(142)는 탈 이온화 장치를 통과한 물을 저장하는 후처리 물 탱크를 포함하지 않는다. 즉, 물 후처리 장치(142)를 빠져나온 물(H2O)이 바로 수소 생산부(130)에 제공될 수 있다.
도시되지 않았지만, 물 전처리 장치(141)를 통과한 물(H2O)의 일부는 부유체(110)의 유틸리티(utility) 라인에 제공될 수 있다. 또한, 물 후처리 장치(142)를 통과한 물(H2O)의 일부는 부유체(110)의 유틸리티 라인에 제공될 수 있다.
해수 폐기 장치(145)는 물 후처리 장치(142)에 제공된 물(H2O)를 제외한 해수 찌꺼기를 부유체(110)의 외부로 배출할 수 있다. 해수 찌꺼기는 역삼투막에 의해 걸러진 미생물과, 불순물과, 다양한 염 등을 포함한다. 해수 찌꺼기는 물도 포함할 수 있다.
수소 생산부(130)는 부유체(110)에 설치될 수 있다. 수소 생산부(130)는 수소(H2)를 생산한다. 수소 생산부(130)는 생산된 수소(H2)를 암모니아 생성부(150)에 제공한다.
수소 생산부(130)는 원자력 발전부(120)로부터 생산된 전기(Electricity)를 이용하여 수소(H2)를 생산한다. 좀 더 구체적으로, 수소 생산부(130)는 원자력 발전부(120)로부터 생산된 전기(Electricity)의 일부를 이용하여 수소(H2)를 생산한다. 수소 생산부(130)는 물 공급부(140)로부터 제공된 물(H2O)을 이용하여 수소(H2)를 생산한다.
원자력 발전부(120)로부터 생산된 전기를 이용하여, 수소 생산부(130)는 물 공급부(140)로부터 제공된 물(H2O)을 전기분해한다. 수소 생산부(130)는 물(H2O)을 전기분해하여, 수소(H2)를 생산한다.
수소 생산부(130)는 전해조(131)와, 수소 정제 장치(132)와, 수소 압축 장치(133)를 포함할 수 있다.
수소 생산부(130)는 전해조(131)를 이용하여, 물(H2O)을 전기분해한다. 원자력 발전부(120)로부터 제공된 전기를 이용하여, 전해조(131)는 물 공급부(140)로부터 제공된 물(H2O)을 전기분해한다.
전해조(131)가 물을 전기분해함으로써, 수소(H2)와 산소(O2)가 생산된다. 물의 전기분해로 인해 생산된 산소(O2)는 전해조(131) 외부로 배출될 수 있다. 일 예로, 배출된 산소(O2)는 대기 중으로 방출될 수 있다. 다른 예로, 배출된 산소(O2)의 적어도 일부는 수소 생산부(130)가 설치된 부유체(110)의 유틸리티(utility) 라인에서 사용될 수 있다.
전해조(131)에 의해 생산된 수소(H2)는 물(H2O)과 섞여 있을 수 있다. 수소 정제 장치(132)는 수소(H2)와 물(H2O)을 분리하는 물 분리 장치를 포함할 수 있다. 또한, 수소 정제 장치(132)는 물(H2O)로부터 분리된 수소(H2)를 건조하는 수소 건조 장치를 포함할 수 있다.
수소 압축 장치(133)는 수소 정제 장치(132)를 통과한 수소(H2)를 압축할 수 있다. 수소 압축 장치(133)는 수소 정제 장치(132)를 통과한 수소(H2)에 압력을 가할 수 있다.
도시된 것과 달리, 수소 생산부(130)는 수소 압축 장치(133)를 포함하지 않을 수 있다. 이와 같은 경우, 수소 정제 장치(132)를 통해 정제된 수소(H2)는 압축 과정없이 암모니아 생산부(150)에 제공된다.
도시되지 않았지만, 수소 생산부(130)로부터 생산된 수소(H2)를 저장하는 수소 저장 탱크가 수소 생산부(130)와 암모니아 생산부(150) 사이에 추가적으로 배치될 수 있다. 수소 저장 탱크가 배치될 경우, 수소 저장 탱크는 암모니아 생산부(150)로 수소를 공급할 수 있다. 또한, 수소 저장 탱크는 ship-to-ship 공급 설비를 포함할 수 있다. ship-to-ship 공급 설비를 이용하여, 수소 저장 탱크에 저장된 수소는 부유식 암모니아 생산 시스템(100)과 다른 선박 또는 육상에 제공될 수 있다.
질소 공급부(160)는 부유체(110)에 설치될 수 있다. 질소 공급부(160)는 암모니아 생산부(150)에 질소(N2)를 공급할 수 있다. 질소 공급부(160)에 의해 제공된 질소(N2)는 암모니아(NH3)의 생산에 사용된다. 이에 관한 설명은 후술한다.
질소 공급부(160)는 부유체(110) 주변의 대기로부터 질소(N2)를 분리할 수 있다. 다르게 설명하면, 질소 공급부(160)는 부유체(110) 주변의 대기를 이용하여, 질소(N2)를 생산할 수 있다. 질소 공급부(160)는 질소 분리 장치(161)와, 질소 압축 장치(162)를 포함할 수 있다.
질소 분리 장치(161)는 대기 중에 포함된 여러가지 기체 중 질소(N2)를 분리할 수 있다. 질소 분리 장치(161)는 부유체(110) 주변의 대기로부터 질소(N2)를 분리할 수 있다.
질소 압축 장치(162)는 질소 분리 장치(161)로부터 질소(N2)를 제공받을 수 있다. 질소 압축 장치(162)는 질소 분리 장치(161)를 통해 분리된 질소(N2)를 압축할 수 있다. 질소 압축 장치(162)는 질소 분리 장치(161)를 통과한 질소(N2)에 압력을 가할 수 있다.
도시된 것과 달리, 질소 공급부(160)는 질소 압축 장치(162)를 포함하지 않을 수 있다. 이와 같은 경우, 질소 분리 장치(161)를 통과한질 소(N2)는 압축 과정없이 암모니아 생산부(150)에 제공된다.
도시되지 않았지만, 질소 공급부(160)로부터 공급된 질소(N2)를 저장하는 질소 저장 탱크가 질소 공급부(160)과 암모니아 생산부(150) 사이에 추가적으로 배치될 수 있다.
도시되지 않았지만, 대기 압축 장치가 질소 분리 장치(161)의 전단에 추가적으로 배치될 수 있다. 이와 같은 경우, 대기 압축 장치에 의해 압축된 대기가 질소 분리 장치(161)에 공급될 수 있다.
암모니아 생산부(150)는 부유체(110)에 설치될 수 있다. 암모니아 생산부(150)는 암모니아(NH3)를 생산한다. 암모니아 생산부(150)는 생산된 암모니아(NH3)를 암모니아 저장부(170)에 제공할 수 있다.
암모니아 생산부(150)는 수소 생산부(130)로부터 제공된 수소(H2)와 질소 공급부(160)로부터 제공된 질소(N2)를 반응시킬 수 있다. 암모니아 생산부(150)는 수소(H2)와 질소(N2)를 반응시켜, 암모니아(NH3)를 합성한다. 암모니아 생산부(150)는 수소 생산부(130)로부터 제공된 수소(H2)와 질소 공급부(160)로부터 제공된 질소(N2)를 이용하여, 암모니아(NH3)를 생산한다.
암모니아 생산부(150)는 암모니아 변환 장치(151)와, 암모니아 액화 장치(152)를 포함할 수 있다.
암모니아 생산부(150)는 암모니아 변환 장치(151)를 이용하여, 암모니아(NH3)를 합성한다. 암모니아 변환 장치(151)는 암모니아(NH3)를 합성한다.
암모니아 변환 장치(151)는 수소 생산부(130)로부터 수소(H2)를 제공받는다. 암모니아 변환 장치(151)는 질소 공급부(160)로부터 질소(N2)를 제공받는다. 암모니아 변환 장치(151)는 수소 생산부(130)로부터 제공된 수소(H2)와 질소 공급부(160)로부터 제공된 질소(N2)를 합성하여, 암모니아(NH3)를 생산한다.
암모니아 변환 장치(151)는 하버-보슈법을 이용하여 암모니아(NH3)를 합성할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 암모니아 변환 장치(151)는 하버-보슈법이 아닌 다른 공법을 이용하여 암모니아(NH3)를 합성할 수 있음은 물론이다.
암모니아 액화 장치(152)는 암모니아 변환 장치(151)로부터 암모니아(NH3)를 제공받을 수 있다. 암모니아 액화 장치(152)는 제공받은 암모니아(NH3)를 액화시킬 수 있다.
암모니아 액화 장치(152)는 액화 암모니아(NH3)를 생산할 수 있다. 암모니아 액화 장치(152)는 액화 암모니아(NH3)를 암모니아 저장부(170)에 제공할 수 있다.
암모니아 저장부(170)는 부유체(110)에 설치될 수 있다. 암모니아 저장부(170)는 암모니아 생산부(150)로부터 제공된 암모니아(NH3)를 저장할 수 있다. 예를 들어, 암모니아 저장부(170)는 액화 암모니아(NH3)를 저장할 수 있다. 암모니아 저장부(170)는 저장된 암모니아(NH3)를 부유식 암모니아 생산 시스템(100)의 외부로 공급할 공급 설비를 포함한다.
도시된 것과 달리, 암모니아 저장부(170)는 육상에 배치될 수 있다. 이와 같은 경우, 암모니아 생산부(150)로부터 생산된 암모니아(NH3)는 운송 배관을 통해 육상의 암모니아 저장부(170)로 운송될 수 있다. 일 예로, 육상에 배치된 암모니아 저장부(170)에 기체 상태의 암모니아(NH3)가 제공될 수 있다. 다른 예로, 육상에 배치된 암모니아 저장부(170)에 액화 암모니아(NH3)가 제공될 수 있다.
원자력 발전부(120)에서 남는 잉여 전기를 이용하여, 해수를 이용하여 공급된 물이 전기분해될 수 있다. 전기분해를 통해, 친환경 에너지원 중의 하나인 수소(H2)가 생산될 수 있다.
또한, 대기의 약 78%는 질소로 이뤄진다. 대기의 많은 부분은 질소(N2)로 구성되므로, 해양에 떠있는 부유식 암모니아 생산 시스템(100)도 대기의 분리 작업을 통해 질소(N2)를 용이하게 취득할 수 있다.
해수를 이용하여 생산한 수소(H2)와, 대기로부터 얻은 질소(N2)를 이용하여, 친환경 에너지원 중의 하나인 암모니아(NH3)가 생산될 수 있다. 암모니아(NH3)는 친환경 에너지원인 수소(H2)를 저장하는 방식 중의 하나일 수 있다.
원자력 발전부(120)에서 남는 잉여 전기가 암모니아(NH3) 생산에 이용될 수 있다. 즉, 낭비될 수 있는 전기 에너지가 친환경 에너지원의 생산에 이용됨으로써, 부유식 원자력 발전 설비(FNPP)는 추가적인 부가가치를 창출할 수 있다.
또한, 많은 양의 수소를 처리하기 위해, 수소를 액화시키는 것이 필요하다. 하지만, 수소(H2)는 끊는 점이 매우 낮으므로, 액화 수소를 만들기 위해 고도의 기술과 큰 비용이 필요하다. 액화 수소는 고압을 견딜 수 있는 저장 시설이 필요하므로, 액화 수소의 저장 및 운반은 용이하지 않다.
하지만, 암모니아는 수소에 비해 액화 온도가 높아, 액화 암모니아를 만들기 위해 큰 비용이 필요하지 않다. 또한, 액화 암모니아는 고압을 견딜 수 있는 저장 시설이 필요하지 않다. 즉, 수소와 비교하여, 암모니아는 저장 및 운송이 용이하다. 본 발명의 부유식 암모니아 생산 시스템(100)을 이용하여, 수소보다 저장 및 운반이 용이한 암모니아(NH3)가 생산될 수 있다. 즉, 본 발명의 부유식 암모니아 생산 시스템(100)은 부가가치가 큰 친환경 에너지원인 암모니아(NH3)를 대량으로 생산할 수 있다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 부유식 암모니아 생산 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다. 도 5는 도 4의 암모니아 저장부를 개략적으로 나타내는 블록도이다. 설명의 편의상, 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명한 것과 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 몇몇 실시예들에 따른 부유식 암모니아 생산 시스템(100)은 부유체(110)에 설치된 암모니아 저장부(170)를 포함하지 않을 수 있다.
암모니아 저장부(170)는 저장 부유체(180)에 설치될 수 있다. 암모니아 저장부(170)는 부유체(110)에 설치된 암모니아 생산부(150)로부터 제공된 암모니아(NH3)를 저장할 수 있다.
암모니아 저장부(170)는 암모니아 액화 장치(152)와, 암모니아 저장 장치(171)과, 암모니아 공급 장치(172)를 포함할 수 있다.
암모니아 생산부(150)는 기체 상태의 암모니아(NH3)를 암모니아 저장부(170)에 포함된 암모니아 액화 장치(152)에 제공할 수 있다.
암모니아 저장 장치(171)는 암모니아 액화 장치(152)로부터 제공받은 액화 암모니아(NH3)를 저장할 수 있다.
암모니아 공급 장치(172)는 암모니아 저장 장치(171)에 저장된 액화 암모니아(NH3)를 암모니아 캐리어(NH3 Carrier)에 공급할 수 있다.
암모니아 액화 장치(152)는 암모니아 저장부(170)에 포함되는 것으로 도시되었지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 도시된 것과 달리 암모니아 액화 장치(152)는 암모니아 생산부(150)에 포함되어, 액화 암모니아(NH3)가 암모니아 저장부(170)로 제공될 수 있다.
부유식 암모니아 생산 시스템(100)은 사이드 바이 사이드 오프로딩(side by side offloading) 방식 또는 탠덤 무어링(tandem mooring) 방식으로 암모니아 저장부(170)에 암모니아(NH3)를 이송할 수 있다.
저장 부유체(180)는 해상에 부유된다. 저장 부유체(180)는 해상에 부유 가능하도록 부력을 갖는 구조물일 수 있다. 저장 부유체(180)는 해수면 위에 떠 있는 상태로 계류될 수 있는 해양 구조물로 이루어질 수 있다.
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.
100: 부유식 암모니아 생산 시스템
110: 부유체
120: 원자력 발전부 130: 수소 생산부
140: 물 공급부 150: 암모니아 생산부
160: 질소 공급부 170: 암모니아 저장부
180: 저장 부유체
120: 원자력 발전부 130: 수소 생산부
140: 물 공급부 150: 암모니아 생산부
160: 질소 공급부 170: 암모니아 저장부
180: 저장 부유체
Claims (8)
- 해상에 부유하는 부유체;
상기 부유체에 설치되고, 핵분열 반응을 이용하여 전기를 생산하는 원자력 발전부;
상기 부유체에 설치된 수소 생산부;
상기 부유체에 설치된 질소 공급부; 및
상기 부유체에 설치된 암모니아 생산부를 포함하고,
상기 원자력 발전부로부터 생산된 전기를 이용하여, 상기 수소 생산부는 물을 전기분해하여 수소를 생산하고,
상기 암모니아 생산부는 상기 수소 생산부로부터 제공된 수소와 상기 질소 공급부로부터 제공된 질소를 반응시켜 암모니아를 합성하는 부유식 암모니아 생산 시스템. - 제1 항에 있어서,
전기분해에 사용되는 상기 물을 상기 수소 생산부에 공급하는 물 공급부를 더 포함하고,
상기 물 공급부는 해수를 이용하여 상기 물을 생산하는 부유식 암모니아 생산 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 암모니아 생산부는 상기 암모니아를 합성하는 암모니아 변환 장치와, 상기 암모니아를 액화시키는 암모니아 액화 장치를 포함하는 부유식 암모니아 생산 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 질소 공급부는 상기 부유체 주변의 대기로부터 질소를 분리하는 질소 분리 장치와, 상기 분리된 질소를 압축하는 질소 압축 장치를 포함하는 부유식 암모니아 생산 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 수소 생산부는 전해조(electrolyzer)를 이용하여 상기 물을 전기분해하는 부유식 암모니아 생산 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 부유체에 설치되고, 상기 암모니아 생산부로부터 제공된 상기 암모니아를 저장하는 암모니아 저장부를 더 포함하는 부유식 암모니아 생산 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 수소 생산부는 상기 원자력 발전부로부터 생산된 전기의 일부를 이용하여 상기 물을 전기분해하는 부유식 암모니아 생산 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 암모니아 생산부는 상기 부유체와 다른 저장 부유체에 설치된 암모니아 저장부에 상기 암모니아를 제공하는 부유식 암모니아 생산 시스템.
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| KR20150012421A (ko) | 2013-07-25 | 2015-02-04 | 대우조선해양 주식회사 | 원자력 발전 설비가 탑재된 부유식 해양 구조물 및 그의 냉각수 배출방법 |
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2022
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