KR20240015502A - 해양 구조물의 전력 제어 시스템 및 제어 방법 - Google Patents

해양 구조물의 전력 제어 시스템 및 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해양 구조물의 전력 제어 시스템을 제공한다. 본 발명의 해양 구조물의 전력 제어 시스템은 평상시 전력을 생산하는 주 발전기; 상기 주 발전기로부터 공급받는 전력을 공급하는 주 배전반; 비상시 전력을 생성하는 비상 발전기; 상기 비상 배전반으로부터 공급받은 전력을 공급하는 비상 배전반; 상기 비상 배전반과 연결되어 전력을 필요로 하는 결로 방지 장치들로 전력을 분전하는 비상전력 분전반; 배터리를 구비한 무정전 전원장치(UPS: Uninterruptible Power Supply); 및 상기 해양 구조물이 인양되는 동안에는 상기 무정전 전원장치의 전력이 상기 비상전력 분전반으로 공급되도록 제어하는 전력 제어부를 포함할 수 있다.

Description

해양 구조물의 전력 제어 시스템 및 제어 방법{POWER CONTROL SYSTEM AND POWER CONTROL METHOD FOR OFFSHORE STRUCTUREE}
본 발명은 해양 구조물의 전력 제어 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.
최근 FLNG/FPSO와 같은 해양설비(해양 구조물)의 경우 제작 업체(조선소)에서 해양 설비를 건조한 후, 해양 설비가 설치 및 운영되는 지역까지 견인/예인선으로 견인되어 길게는 50일 가량 대양을 이동한 후 설치 및 운영된다.
해양 설비는 장시간의 견인기간 동안 상태 보존(preservation)을 위해 결로 방지 히터(anti-condensation heater)의 가동이 필요하고, 이를 위해 해양 설비 내의 발전기를 운용하고 있다.
그러나, 이러한 선내 발전기의 운용을 위해서는 견인되는 해양 설비에 작업자(관리자)의 탑승이 요구되며, 그로 인해 작업자들을 위한 각종 시설(숙박, 식사, 비상 대피 등)의 설치 및 운용이 필요하다.
본 발명의 일 과제는, 예인되는 동안 선원의 탑승 및 이를 위한 제반 사항이 필요없는 해양 구조물의 전력 제어 시스템 및 제어 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 평상시 전력을 생산하는 주 발전기; 상기 주 발전기로부터 공급받는 전력을 공급하는 주 배전반; 비상시 전력을 생성하는 비상 발전기; 상기 비상 배전반으로부터 공급받은 전력을 공급하는 비상 배전반; 상기 비상 배전반과 연결되어 전력을 필요로 하는 결로 방지 장치들로 전력을 분전하는 비상전력 분전반; 배터리를 구비한 무정전 전원장치(UPS: Uninterruptible Power Supply); 및 상기 해양 구조물이 인양되는 동안에는 상기 무정전 전원장치의 전력이 상기 비상전력 분전반으로 공급되도록 제어하는 전력 제어부를 포함하는 해양 구조물의 전력 제어 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 비상전력 분전반은 상기 비상 배전반의 전력과 상기 무정전 전원장치의 전력 중 어느 하나만 사용하도록 절환 스위치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 무정전 전원장치는 상기 비상전력 분전반으로 전력을 공급하는 동안 상기 배터리의 상태를 확인하고, 상기 배터리 용량이 일정수준 이하로 떨어지면, 사전에 선정된 우선순위에 따라 부하 차단(Load shedding) 신호를 순차적으로 발생시켜 상기 배터리를 보호할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 해양 구조물이 목적지로 예인중인지 또는 목적지에 도착한 상태인지를 확인하는 단계; 상기 해양 구조물이 목적지로 예인중인 경우, 비상전력 분전반으로 무정전 전원장치의 전력을 공급하는 단계; 및 상기 해양 구조물이 목적지에 도착하면 상기 비상전력 분전반으로 공급되는 상기 무정전 전원장치의 전력을 차단하고 상기 비상 발전기와 연결된 배전반으로부터 상기 비상전력 분전반으로 전력을 공급하는 단계를 포함하는 해양 구조물의 전력 제어 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 비상전력 분전반으로 공급된 전력은 결로 방지 장치들로 공급될 수 있다.
또한, 상기 비상전력 분전반으로 무정전 전원장치의 전력이 공급되는 동안, 상기 무정전 전원장치의 배터리 상태를 확인하고, 상기 배터리 용량이 일정수준 이하로 떨어지면, 사전에 선정된 우선순위에 따라 부하 차단(Load shedding) 신호를 순차적으로 발생시켜 상기 배터리를 보호할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 해양 구조물이 견인되는 동안 무정전 전원장치의 전력이 상기 비상전력 분전반으로 공급되도록 함으로써, 해양 구조물에 선원 탑승을 하지 않아도 되고, 이로 인해 해양 구조물에 선원을 위한 시설의 설치 및 운영을 생략할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 예인선이 예인삭에 의해 연결된 해양 구조물을 예인하는 개략적인 예시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 해양 구조물에서의 전력 제어 시스템을 보여주는 도면이다.
도 3은 해양 구조물에서의 전력 제어 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 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 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 예인선(200)이 예인삭(S1)에 의해 연결된 해양 구조물(100)을 예인하는 개략적인 예시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 해양 구조물에서의 전력 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 해양 구조물(100)은 자체 추진 시스템을 가지지 않고 있기 때문에 해양 구조물(100)이 지정된 목적지까지 이동하기 위해서는 터그와 같은 이동을 위한 예인선(200)이 필요하며, 해양 구조물(100)은 예인선(200)에 의해 지정된 목적지까지 예인된다. 해양 구조물(100)은 예인선(200)에 의해 예인되는 동안 해양 구조물의 상태보존(Preservation)을 위해 무정전 전원장치(UPS: Uninterruptible Power Supply)의 전력을 사용할 수 있도록 제공된다.
해양 구조물(100)은 물 위에 떠 있으면서 심해 유전에서 원유를 뽑아내 저장할 수 있는 부유식 원유 생산 저장 하역 설비(FPSO), 원유 대신 뽑아낸 천연가스를 액화해 저장하는 부유식 천연가스 생산 저장 하역설비(LNG-FPSO), 해상에서 천연가스를 채굴하여 이를 정제하여 천연가스(LNG)로 액화, 저장, 하역할 수 있는 부유식 천연가스(LNG) 생산설비(Floating LNG)와 같은 추진 시스템이 없는 부유식 플랜트일 수 있다.
해양 구조물(100)의 전력 제어 시스템(110)은 다양한 발전기들이 제공될 수 있다. 일 예로, 해양 구조물(100)의 발전기에는 일반 발전기(Normal Generation)(120), 비상 발전기(Emergency Generation)(130), 필수 발전기(Essential Generation)(140) 그리고 UPS(150)를 포함할 수 있다.
여기서 일반 발전기(120)는 해양 구조물(100)이 목적지에 도착한 이후 해양 구조물(100) 운용을 위해 가동되고, 비상 발전기 및 필수 발전기(130,140)는 해양 구조물(100)에 비상상황 발생시 생존/대피를 위한 설비 운용 및 해양 구조물의 상태보존(Preservation)을 위해 가동되며, UPS(battery)(150)은 비상상황 발생시 대피를 위한 최소한의 장비 운용을 위해 가동될 수 있다. 이러한 발전기들은 발전실에 위치될 수 있으며, 전력 제어기(190)에 의해 제어될 수 있다.
해양 구조물(100)의 전력 제어 시스템(110)은 전력의 효율적 운용을 위해 주 배전반(122), 비상 배전반(132), 필수 전력 배전반(142), 비상전력 분전반(160) 및 전력 제어부(190)를 포함할 수 있다.
주 배전반(122)과 비상 배전반(132)을 연결하는 선로(121)와 비상 배전반과 필요 배전반(140)을 연결하는 선로(131) 상에는 각각 변압기(124,134)가 설치될 수 있다. 변압기(124,134)는 전압을 높이거나 낮추는 등 전압을 변환시키는 것이다. 이러한 변압기(124,134)는 해상 구조물(100)의 전기부하의 종류에 따라 적절한 전력을 공급하기 위해 전력을 변환시킬 수 있다. 예를 들어, AC/DC 컨버터, DC/DC 컨버터, DC/AC 인버터 등을 포함할 수 있다. 즉, 해상 구조물(100) 내의 전기부하(118)가 사용하는 전력방식에 따라 변압기(124,134)에서 변환하여 각각의 배전반(122,132))을 통해 전력을 공급할 수 있다.
일반 발전기(120)로부터 전력을 공급받는 주 배전반(122)은 제1부하(128)에 전력을 공급한다. 제1부하(128)는 운행에 직접적으로 영향을 미치지 아니하고 상시 이용되지 않는 곳에 설치된 부하로, 비상시에는 전원을 공급받지 않아도 무방한 부하를 의미한다.
비상 배전반(132)은 비상 발전기(130) 또는 주 배전반(122)으로부터 전원을 공급받을 수 있으며, 비상 배전반(132)은 제2부하(138,148)로 전원을 공급한다. 제2부하(138,148)는 항해통신 장비, 비상등, 소화 장치, 결로 방지 장치(170)와 같이 해양 구조물의 상태보존(Preservation) 및 비상시 운항과 관련이 있는 장치를 의미하며, 이러한 장치들은 비상시 그리고 예인되는 동안에도 작동되어야 한다. 결로 방지(Anti-condensation) 장치(170)는 해양 구조물(100)의 상태 보존을 위한 설비로써 온도 및 습도 조절장치이며, 결로 방지 장치는 일반 발전기의 전원이 아니라 비상 발전기(130)의 전원을 이용하도록 규정되어 있다.
본 발명에서는 해양 구조물(100)이 예인선(200)에 의해 예인되는 동안에는 비상 전력을 무정전 전원장치(150)를 통해 제공받는다. 참고로, 결로 방지 장치(170)는 제1부하 또는 제2부하를 구분하지 않고 습기와 온도에 민감한 장치 또는 그 장치가 설치된 공간에 설치된다.
무정전 전원장치(150)(UPS: Uninterruptible Power Supply)는 주 발전기(120)가 기능을 상실하였을 때 계속적으로 전원을 공급해주는 장치로서, 갑작스러운 전압상승을 방지하고, 평소에도 가동되므로 정전(black out)없이 바로 전원을 공급할 수 있다. 무정전전력장치(150)는 축전지(152)를 기본 구성으로 하며, 사용전원은 일반적으로 교류이므로, 교류와 직류를 변환하는 정류기와 축전지에서 공급되는 직류 전류를 다시 변환하여 교류로(DC/AC) 변환시켜 출력하는 인버터(43)(inverter)를 포함할 수 있다. 무정전 전원장치(150)는 평소에는 여분의 전원을 이용하여 축전지(152)에 충전하고, 해양 구조물이 예인중이거나 비상시에는 축전지(152)를 이용하여 비상전력 분전반(160)으로 전력을 공급할 수 있는 장치이다. 축전지(152)는 비교적 수명이 긴 니켈 카드뮴전지나, 연축전지 등이 이용되는 것이 일반적이나, 대형 선박의 경우 200KW이상 1000KW이하의 비상전원이 요구되므로, 대용량의 축전지가 필요하다.
무정전 전원장치(150)는 비상전력 분전반(160)으로 전력을 공급하는 동안 축전지(152)의 상태를 확인하는 배터리 모니터링부(154)를 포함하고, 배터리 모니터링부(154)는 축전지 충전 용량이 일정수준 이하로 떨어지면, 사전에 선정된 우선순위에 따라 부하 차단(Load shedding) 신호를 순차적으로 발생시켜 축전지를 보호할 수 있다.
한편, 비상전력 분전반(160)은 비상 배전반(132)과 연결되어 전력을 필요로 하는 결로 방지 장치(170)들로 전력을 분전한다. 비상전력 분전반(160)은 비상 배전반(132)의 전력과 무정전 전원장치(150)의 전력 중 어느 하나만 사용하도록 절환 스위치(162)를 포함할 수 있다.
전력 제어부(190)는 해양 구조물이 인양되는 동안 무정전 전원장치(150)의 전력이 비상전력 분전반(160)으로 공급되도록 제어할 수 있다. 도시하지 않았지만 해양 구조물(100)은 환경 정보를 감지하기 위한 다양한 계측 수단들을 포함할 수 있다. 여기서 환경 정보는 선체 내부의 온도, 습도, 화재 여부 등을 포함할 수 있다. 환경 정보는 전력 제어부(190)로 제공될 수 있으며, 전력 제어부(190)는 환경정보에 따라 비상 발전이 필요하다고 판단되는 경우 비상전력 분전반(160)으로 무정전 전원장치(150)의 전원이 공급되도록 제어할 수 있다.
상술한 구성을 갖는 해양 구조물에서의 전력 제어 방법은 다음과 같다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 해양 구조물(100)이 목적지로 예인중인지 또는 목적지에 도착한 상태인지를 확인한다(S10). 해양 구조물(100)이 목적지로 예인중인 경우, 비상전력 분전반(160)으로 무정전 전원장치(150)의 전력을 공급한다(S20). 해양 구조물(100)이 목적지에 도착하면 비상전력 분전반(160)으로 공급되는 무정전 전원장치(150)의 전력을 차단하고 비상 발전기(130)와 연결된 비상 배전반(132)으로부터 비상전력 분전반(160)으로 전력을 공급한다.(S30) 한편, 비상전력 분전반(160)으로 무정전 전원장치(150)의 전력이 공급되는 동안, 무정전 전원장치(150)의 배터리 상태를 확인하고, 배터리 용량이 일정수준 이하로 떨어지면, 사전에 선정된 우선순위에 따라 부하 차단(Load shedding) 신호를 순차적으로 발생시켜 배터리를 보호할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 해양 구조물 120 : 일반 발전기
130 : 비상 발전기 150 : 무정전 전원장치
122 : 주 배전반 132 : 비상 배전반
142 : 필수 전력 배전반 160 : 비상전력 분전반
190 : 전력 제어부

Claims (6)

  1. 해양 구조물의 전력 제어 시스템에 있어서;
    평상시 전력을 생산하는 주 발전기;
    상기 주 발전기로부터 공급받는 전력을 공급하는 주 배전반;
    비상시 전력을 생성하는 비상 발전기;
    상기 비상 배전반으로부터 공급받은 전력을 공급하는 비상 배전반;
    상기 비상 배전반과 연결되어 전력을 필요로 하는 결로 방지 장치들로 전력을 분전하는 비상전력 분전반;
    배터리를 구비한 무정전 전원장치(UPS: Uninterruptible Power Supply); 및
    상기 해양 구조물이 인양되는 동안에는 상기 무정전 전원장치의 전력이 상기 비상전력 분전반으로 공급되도록 제어하는 전력 제어부를 포함하는 해양 구조물의 전력 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비상전력 분전반은
    상기 비상 배전반의 전력과 상기 무정전 전원장치의 전력 중 어느 하나만 사용하도록 절환 스위치를 포함하는 해양 구조물의 전력 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 무정전 전원장치는 상기 비상전력 분전반으로 전력을 공급하는 동안 상기 배터리의 상태를 확인하고, 상기 배터리 용량이 일정수준 이하로 떨어지면, 사전에 선정된 우선순위에 따라 부하 차단(Load shedding) 신호를 순차적으로 발생시켜 상기 배터리를 보호하는 해양 구조물의 전력 제어 시스템.
  4. 해양 구조물의 전력 제어 방법에 있어서:
    상기 해양 구조물이 목적지로 예인중인지 또는 목적지에 도착한 상태인지를 확인하는 단계;
    상기 해양 구조물이 목적지로 예인중인 경우, 비상전력 분전반으로 무정전 전원장치의 전력을 공급하는 단계; 및
    상기 해양 구조물이 목적지에 도착하면 상기 비상전력 분전반으로 공급되는 상기 무정전 전원장치의 전력을 차단하고 상기 비상 발전기와 연결된 배전반으로부터 상기 비상전력 분전반으로 전력을 공급하는 단계를 포함하는 해양 구조물의 전력 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 비상전력 분전반으로 공급된 전력은 결로 방지 장치들로 공급되는 해양 구조물의 전력 제어 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 비상전력 분전반으로 무정전 전원장치의 전력이 공급되는 동안, 상기 무정전 전원장치의 배터리 상태를 확인하고, 상기 배터리 용량이 일정수준 이하로 떨어지면, 사전에 선정된 우선순위에 따라 부하 차단(Load shedding) 신호를 순차적으로 발생시켜 상기 배터리를 보호하는 해양 구조물의 전력 제어 방법.
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