WO2012099287A1 - 상선의 전기 생산 장치 및 방법 - Google Patents

상선의 전기 생산 장치 및 방법 Download PDF

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WO2012099287A1
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reforming
methane
electricity
reforming reactor
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김현진
이은배
최정호
최용석
권혁
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대우조선해양 주식회사
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    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for producing electricity on a merchant ship, and more particularly, to an apparatus and method for producing electricity required for a merchant ship.
  • diesel generators not only have low thermal efficiency of 30-40%, but also produce pollutants such as carbon dioxide (CO 2 ), sulfur oxides (SO X ), and nitrogen oxides (NO X ). There is a problem that occurs.
  • CO 2 carbon dioxide
  • SO X sulfur oxides
  • NO X nitrogen oxides
  • an object of the present invention is to solve the problems of the prior art, and to provide an electric production apparatus and method of a commercial ship configured to produce electricity necessary for a commercial ship without releasing environmental pollutants with high thermal efficiency. It is done.
  • a device for producing electricity required by a merchant ship that receives freight or passengers or cargo, and services a methanator for decomposing and methanating liquid fuel for methanation
  • an apparatus for producing electricity of a merchant ship There is provided an apparatus for producing electricity of a merchant ship.
  • the liquid fuel for methanation is marine gas oil (MGO), marine diesel oil (MDO), methanol (Methanol; MeOH), dimethyl ether (Di-Methyl Ether, DME) and liquefied petroleum gas It is preferable that it is any one of (Liquefied Petroleum Gas; LPG).
  • a sulfur remover is installed at a rear end of the methanator to remove sulfur oxides generated during the methane production process.
  • the reforming reactor preferably includes an external reforming reactor for reforming and reacting methane with syngas outside the fuel cell and an internal reforming reactor for reforming and reacting methane with syngas inside the fuel cell.
  • the reforming reactor is preferably a steam reforming reactor for reforming the methane with steam to generate a synthesis gas.
  • the fuel cell includes a steam supply line for supplying steam generated incidentally in the process of electrochemically reacting the synthesis gas to the reforming reactor.
  • the rear end of the reforming reactor is preferably provided with a separator for separating and removing the ash (ash) and water incidentally generated in the process of reforming the methane.
  • the fuel cell is preferably connected to an electrical storage unit for storing the electricity produced by the fuel cell.
  • the methanator, the sulfur remover, the reforming reactor, the separator, the fuel cell, the compressor, and the electrical storage unit are formed as one fuel cell module.
  • the fuel cell is preferably a molten carbonate fuel cell or a solid oxide fuel cell.
  • the fuel cell When the fuel cell is a solid oxide fuel cell, the fuel cell includes a carbon dioxide collector for capturing carbon dioxide generated during the electrochemical reaction of syngas in the solid oxide fuel cell, and carbon dioxide collected from the carbon dioxide collector. It is preferable to further install a carbon dioxide storage tank for storing.
  • Steam generated in the process of electrochemically reacting syngas in the fuel cell is preferably used for the steam reforming reaction.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a merchant ship according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing blocks of elements constituting the fuel cell module when the fuel cell of the present invention is a molten carbonate fuel cell.
  • FIG. 3 is a block diagram showing elements constituting the fuel cell module in blocks when the fuel cell of the present invention is a solid oxide fuel cell.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating elements of the fuel cell module in blocks when the fuel cell of the present invention is a molten carbonate fuel cell and includes an internal reforming reactor therein.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating elements constituting the fuel cell module in blocks when the fuel cell of the present invention is a solid oxide fuel cell and includes an internal reforming reactor therein.
  • FIG. 6 is a view schematically showing each component in the merchant ship according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram showing, in block form, a configuration of supplying oxygen to a fuel cell when the merchant ship is an LNG carrier according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a merchant ship according to an embodiment of the present invention.
  • the merchant ship 1 shown in FIG. 1 includes a fuel cell module 10, a propulsion fuel storage tank 20, a propulsion diesel engine 30, and a propeller 40.
  • a fuel cell module instead of a diesel generator as a means for producing power for use inside the ship.
  • FIG. 2 is a block diagram showing blocks of elements constituting the fuel cell module when the fuel cell of the present invention is a molten carbonate fuel cell.
  • the fuel cell module illustrated in FIG. 2 includes a methanator 11, a sulfur remover 12, an external reforming reactor 13, a separator 14, a fuel cell 15, a compressor 16, and an electrical storage unit 17. It includes.
  • the methanizer 11 includes marine gas oil (MGO), marine diesel oil (MDO), methanol (Methanol; MeOH), dimethyl ether (Di-Methyl Ether, DME), and liquefied petroleum gas.
  • Various methanation liquid fuels such as Liquefied Petroleum Gas (LPG), are injected.
  • LPG Liquefied Petroleum Gas
  • the liquid fuel for methanation is not shown, but may be stored in a separate liquid fuel storage tank for methanation.
  • the liquid fuel for methanation is marine diesel oil, it may be stored in the propulsion fuel storage tank 20.
  • the methanator 11 generates methane (CH 4 ) from the liquid fuel for methanation by performing a methanation process to decompose and methanate the injected liquid fuel for methanation.
  • the reaction scheme representing the methanation process is as follows.
  • Relatively low molecular weight methanol (CH 3 OH), dimethyl ether (DME) and the like can be directly reformed in a liquid fuel state, that is, without the need for methanation, but relatively high molecular weight such as MGO, MDO, etc.
  • Liquid fuels must be methanated with a low molecular weight fuel first through a methanator before reforming.
  • the sulfur remover 12 removes sulfur oxides (SO x ) generated during the process of producing methane (CH 4 ) in the methanator (11).
  • the sulfur remover 12 is provided at the rear end of the methanator 11.
  • the reaction scheme representing the sulfur removal process is as follows. In the following scheme, a desulfurization process using a metal oxide (MO) is shown.
  • MO metal oxide
  • metal oxides examples include ZnO, Zeolite, Fe 2 O 3 , CaO and the like.
  • the external reforming reactor 13 reforms the methane (CH 4 ) generated in the methanator 11 to generate a synthesis gas.
  • the external reforming reactor 13 is installed at the rear end of the sulfur remover 12.
  • the external reforming reactor 13 refers to a device for reforming methane to syngas from the outside of the fuel cell 15.
  • the reforming reactor illustrated in the embodiment of the present invention is a steam reforming reactor for reforming the methane with steam to generate a synthesis gas.
  • a reaction formula showing a process of generating synthesis gas by reforming methane (CH 4 ) in the external reforming reactor 13 is as follows.
  • a steam reforming reactor that generates a synthesis gas by reforming methane and steam as a reforming reactor is illustrated.
  • a thermal reforming reactor that generates syngas by performing autothermal reforming of methane with steam and oxygen.
  • a carbon dioxide reforming reactor that produces a synthesis gas by reforming methane with carbon dioxide
  • a partial oxidation reforming reactor that produces a synthesis gas by partially oxidizing methane with oxygen
  • a synthesis gas that produces a synthesis gas by reforming methane with steam and carbon dioxide. It will be appreciated that steam and carbon dioxide reforming reactors are also possible.
  • the steam reforming reaction is triggered by a catalyst such as nickel (Ni).
  • a catalyst such as nickel (Ni).
  • synthesis gas hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO) are generated, and impurities are generated incidentally in the process of reforming the methane.
  • synthesis gas only hydrogen and carbon monoxide will be referred to as synthesis gas.
  • Impurities include ash and water (H 2 O).
  • a separator 14 is provided at the rear end of the external reforming reactor 13. Separator 14 separates and removes ash and water (H 2 O), which are impurities that are incidentally generated during the reforming reaction of methane in the external reforming reactor (13).
  • the fuel cell 15 is provided at the rear end of the separator 14.
  • the syngas generated by the methane reforming reaction in the external reforming reactor 13 is supplied to the fuel cell 15 as fuel for fuel cell, and the fuel cell 15 is a fuel for fuel cell supplied from the external reforming reactor 13.
  • the gas is electrochemically reacted to produce electricity.
  • Fuel cells have a high thermal efficiency of 50-60%.
  • steam H 2 O
  • the steam is supplied to the external reforming reactor 13 through the steam supply line L15. It is used to reform the methane in the external reforming reactor (13).
  • the compressor 16 is connected to the fuel cell 15 to compress and supply air to the fuel cell 15.
  • the electrical storage unit 17 is connected to the fuel cell 15 to store the electricity produced by the fuel cell 15. Electricity stored in the electric storage unit 17 is supplied to a power demand destination in the ship.
  • the methanator 11, the sulfur remover 12, the external reforming reactor 13, the separator 14, the fuel cell 15, the compressor 16 and the electrical storage 17 are formed as one fuel cell module. .
  • the fuel cell 15 is preferably a molten carbonate fuel cell (MCFC, Molten Carbonate Fuel Cell) or a solid oxide fuel cell (SOFC, Solid Oxide Fuel Cell).
  • MCFC Molten Carbonate Fuel Cell
  • SOFC Solid Oxide Fuel Cell
  • a reaction equation representing a process of producing electricity by electrochemically reacting hydrogen and carbon monoxide, which is a synthesis gas, in a molten carbonate fuel cell is as follows.
  • carbon monoxide supplied to the fuel cell 15 together with hydrogen is used for the reaction of producing hydrogen by reacting with water at the anode.
  • Carbon dioxide (CO 2 ) generated at this time is sent to the air electrode is used in the reaction to produce carbon trioxide (CO 3 -2 ) in the air electrode. That is, when the fuel cell 15 is a molten carbonate fuel cell, carbon dioxide generated in the process of producing electricity is circulated inside the fuel cell without being discharged to the outside.
  • a reaction equation representing a process of producing electricity by electrochemically reacting hydrogen, carbon monoxide, which is a synthesis gas in a solid oxide fuel cell is as follows.
  • carbon monoxide supplied to the fuel cell 15 together with hydrogen is used for the reaction of producing hydrogen by reacting with water at the anode.
  • Carbon dioxide (CO 2 ) generated at this time should be treated by a separate device.
  • FIG. 3 is a block diagram showing elements constituting the fuel cell module in blocks when the fuel cell of the present invention is a solid oxide fuel cell.
  • the same reference numerals are used for the same components as those of the fuel cell module of the embodiment of FIG. 2.
  • the fuel cell 15 is a solid oxide fuel cell
  • a carbon dioxide collector 18 and a carbon dioxide storage tank 19 are installed in the fuel cell module, thereby synthesizing it in the fuel cell. Since carbon dioxide generated in the process of electrochemically reacting gas is not discharged into the atmosphere, the problem of environmental pollution due to carbon dioxide emission can be solved.
  • the liquid fuel for methanation is supplied to the fuel cell through the methanation process and the reforming reaction process to produce electricity required for the vessel, and the sulfur oxides generated in the methanation process are removed from the sulfur remover 12.
  • the carbon dioxide storage tank is circulated inside the fuel cell 15 or the carbon dioxide collector 18 without releasing carbon dioxide (CO 2 ) generated in the process of electrochemically reforming the synthesis gas in the fuel cell to the outside. Since stored in 19, and not the environment of sulfur oxide pollutants in the process of producing electricity required for the vessel (sO X) and carbon dioxide as well as nitrogen oxide is not discharged to (CO 2) to the outside (nO X) is at all occurs Do not.
  • the fuel cell 15 may include an internal reforming reactor 23 therein.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating elements of the fuel cell module in blocks when the fuel cell of the present invention is a molten carbonate fuel cell and includes an internal reforming reactor therein.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating elements constituting the fuel cell module in blocks when the fuel cell of the present invention is a solid oxide fuel cell and includes an internal reforming reactor therein.
  • the same reference numerals are used for the same components as those of the fuel cell module of FIGS. 2 and 3.
  • methane is reformed by syngas even inside the fuel cell 15.
  • methane is reformed into syngas in the external reforming reactor 13 and 90% of methane is reformed into syngas in the internal reforming reactor 18.
  • the use of a mixture of an external reforming reactor and an internal reforming reactor increases the efficiency of the reforming reaction.
  • FIG. 6 is a view schematically showing each component in the merchant ship according to an embodiment of the present invention.
  • the diesel engine 30 is supplied with a propulsion fuel.
  • the diesel engine 30 drives the propeller 40 through the clutch 31.
  • the methanizer 11 of the fuel cell module is supplied with a liquid fuel for methanation.
  • the methane produced in the methanator 11 passes through a sulfur remover 12 and an external reforming reactor 13, and the synthesis gas generated in the external reforming reactor 13 is supplied to the fuel cell 15.
  • the fuel cell 15 is connected to the electricity demand in the ship, that is, the basic living electrical equipment and working electrical equipment of the vessel. Therefore, the electricity produced by the fuel cell 15 is supplied to the electricity demand destination in the ship, that is, the basic living electrical equipment and working electrical equipment of the vessel.
  • a DC / AC converter 51 is disposed at the rear end of the electrical storage unit 17, and an AC / AC converter 53 is provided at a line connected to the basic living electrical equipment of the ship at the rear end of the DC / AC converter 51.
  • the molten carbonate fuel cell has an operating temperature of 650 ° C. and the solid oxide fuel cell has an operating temperature of 650-1,000 ° C., whereby the fuel cell is a fuel cell when the fuel cell is a molten carbonate fuel cell or a solid oxide fuel cell.
  • Significant heat is generated.
  • the high temperature heat generated in such a fuel cell is generally discarded, and a waste heat recovery device 55 may be installed in the fuel cell 15 in order to use the waste heat discarded in the fuel cell.
  • the merchant ship according to the embodiment of the present invention is an LNG carrier
  • nitrogen must be supplied to maximize the thermal barrier effect of the insulation layer of the LNG storage tank, and for this purpose, a separate air compression package is provided to the LNG carrier.
  • a nitrogen generator package (N 2 Generator Package) is installed.
  • the Air Compression Package compresses and cools the air to the appropriate pressure / temperature.
  • the nitrogen generator package (N 2 Generator Package) serves to separate nitrogen and oxygen after filtering and heat treatment of the air treated in the front end.
  • the generated nitrogen is stored in the N 2 Buffer Tank of the N 2 Consumer Package and supplied to the insulation layer of the LNG storage tank, and oxygen is dumped to the atmosphere outside the ship. Therefore, in the embodiment of the present invention, when the merchant ship is an LNG carrier, the use of high purity oxygen which is thrown into the atmosphere outside the ship instead of air may increase the efficiency of the fuel cell.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of supplying oxygen, which is a by-product from a nitrogen generator package, to a fuel of a fuel cell when the merchant ship is an LNG carrier according to an embodiment of the present invention.
  • a nitrogen generator package 70 is connected to an oxygen storage tank 90 connected to the fuel cell 15, and nitrogen storage of the nitrogen consumption package 80 is connected to the nitrogen generator package 70.
  • the tank 81 is connected.
  • the nitrogen generator 70 includes a filter package 71, an electric heater 73, and a membrane separator 75.
  • an air compression package 60 is connected to the front end of the nitrogen generator package 70.
  • the air compression package 60 is composed of an air compressor 61 and a post cooler 63. Therefore, in the case of the embodiment shown in FIG. 7, since the high purity oxygen (O 2 ) passed through the nitrogen generator package 70 is supplied to the fuel cell 15, the efficiency of the fuel cell may be increased.

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Abstract

운임을 받고 여객이나 화물을 수송하거나 서비스를 제공하는 상선에서 필요한 전기를 생산하는 장치로서, 메탄화용 액상 연료를 분해하여 메탄화시키는 메탄화기와, 상기 메탄화기에서 생성된 메탄을 개질반응시켜서 합성가스를 생성하는 개질반응기와, 상기 개질반응기에서 메탄이 개질반응되어 생성된 합성가스를 전기화학적으로 반응시켜서 전기를 생산하는 연료전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 상선의 전기 생산 장치가 개시된다.

Description

상선의 전기 생산 장치 및 방법
본 발명은 상선의 전기 생산 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 상선에서 필요한 전기를 생산하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
상선(Commercial Ship)은 운임을 받고 여객이나 화물을 수송하거나 서비스를 제공하는 선박으로서, 선박 내부에서 사용하는 전력을 생산하기 위해서 일반적으로 디젤 발전기를 사용한다.
그러나, 디젤 발전기는 열효율이 30-40%로 낮을 뿐만 아니라, 디젤 발전기를 사용하여 전력을 생산할 때에 이산화탄소(CO2), 황산화물(SOX), 질소산화물(NOX) 등의 환경오염물질이 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은, 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열효율이 높고 또한 환경오염물질을 배출하지 않으면서 상선에서 필요한 전기를 생산하도록 구성된 상선의 전기 생산 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 운임을 받고 여객이나 화물을 수송하거나 서비스를 제공하는 상선에서 필요한 전기를 생산하는 장치로서, 메탄화용 액상 연료를 분해하여 메탄화시키는 메탄화기와, 상기 메탄화기에서 생성된 메탄을 개질반응시켜서 합성가스를 생성하는 개질반응기와, 상기 개질반응기에서 메탄이 개질반응되어 생성된 합성가스를 전기화학적으로 반응시켜서 전기를 생산하는 연료전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 상선의 전기 생산 장치가 제공된다.
상기 메탄화용 액상 연료는 해상 가스유(Marine Gas Oil; MGO), 해상 디젤유(Marine Diesel Oil; MDO), 메탄올(Methanol; MeOH), 다이메틸에테르(Di-Methyl Ether, DME) 및 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas; LPG) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 메탄화기의 후단에는 상기 메탄화기에서 메탄을 생성하는 공정 중에 발생된 황산화물을 제거하는 황제거기가 설치된 것이 바람직하다.
상기 개질반응기는 상기 연료전지의 외부에서 메탄을 합성가스로 개질반응시키는 외부 개질반응기와 상기 연료전지의 내부에서 메탄을 합성가스로 개질반응시키는 내부 개질반응기를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 개질반응기는 상기 메탄을 스팀과 개질반응시켜서 합성가스를 생성하는 스팀 개질반응기인 것이 바람직하다.
상기 연료전지에서 합성가스를 전기화학적으로 반응시키는 과정에서 부수적으로 발생하는 스팀을 상기 개질반응기에 공급하는 스팀 공급라인을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 개질반응기의 후단에는 메탄을 개질반응시키는 과정에서 부수적으로 발생하는 재(ash)와 물을 분리 제거하는 분리기가 설치된 것이 바람직하다.
상기 연료전지로 공기를 압축하여 공급하는 압축기를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 연료전지에는 상기 연료전지에서 생산된 전기를 저장하는 전기 저장부가 연결된 것이 바람직하다.
상기 메탄화기와 상기 황제거기와 상기 개질반응기와 상기 분리기와 상기 연료전지와 상기 압축기와 상기 전기 저장부는 하나의 연료전지 모듈로서 형성된 것이 바람직하다.
상기 연료전지는 용융 탄산염형 연료전지 또는 고체 산화물형 연료전지인 것이 바람직하다.
상기 연료전지가 고체 산화물형 연료전지인 경우, 상기 연료전지에는 상기 고체 산화물형 연료전지에서 합성가스를 전기화학적으로 반응시키는 과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집하는 이산화탄소 포집기 및 상기 이산화탄소 포집기에서 포집된 이산화탄소를 저장하는 이산화탄소 저장탱크가 더 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 운임을 받고 여객이나 화물을 수송하거나 서비스를 제공하는 상선에서 필요한 전기를 생산하는 방법으로서, 합성가스를 전기화학적으로 반응시켜서 전기를 생산하는 연료전지를 상기 상선에 설치하고, 메탄화용 액상 연료를 분해하여 메탄화시키고, 상기 메탄화되어 생성된 메탄을 개질반응시켜서 합성가스를 생성하고, 상기 개질반응되어 생성된 합성가스를 상기 연료전지로 공급하여 상기 연료전지에서 전기화학적으로 반응시켜서 전기를 생산하는 것을 특징으로 하는 상선의 전기 생산 방법이 제공된다.
상기 메탄화용 액상 연료를 메탄화시킨 다음 상기 메탄을 생성하는 공정 중에 발생된 황산화물을 제거하는 것이 바람직하다.
상기 메탄을 스팀 개질반응시켜서 합성가스를 생성하는 것이 바람직하다.
상기 연료전지에서 합성가스를 전기화학적으로 반응시키는 과정에서 발생하는 스팀을 상기 스팀 개질반응에 사용하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 상선의 전기 생산 장치에 의하면, 디젤 발전기 대신에 연료전지를 사용하므로 열효율이 높고 또한 환경오염물질을 배출하지 않으면서 선박에서 필요한 전기를 생산할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 상선의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 연료전지가 용융 탄산염형 연료전지인 경우에 연료전지 모듈을 구성하는 요소들을 블록으로 표시한 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 연료전지가 고체 산화물형 연료전지인 경우에 연료전지 모듈을 구성하는 요소들을 블록으로 표시한 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 연료전지가 용융 탄산염형 연료전지이고 그 내부에 내부 개질 반응기를 포함하는 경우에 연료전지 모듈을 구성하는 요소들을 블록으로 표시한 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 연료전지가 고체 산화물형 연료전지이고 그 내부에 내부 개질 반응기를 포함하는 경우에 연료전지 모듈을 구성하는 요소들을 블록으로 표시한 블록 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 상선에서 각 구성요소들을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 상선이 LNG 운반선인 경우에 연료전지로 산소를 공급하는 구성을 블록으로 표시한 블록 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 상선의 개략도이다. 도 1에 도시된 상선(1)은 연료전지 모듈(10)과 추진용 연료 저장탱크(20)와 추진용 디젤 엔진(30)와 프로펠러(40)을 포함한다. 본 발명의 실시예에서는 선박 내부에서 사용하는 전력을 생산하기 위한 수단으로서 디젤 발전기 대신에 연료전지 모듈을 사용하는 것이다.
도 2는 본 발명의 연료전지가 용융 탄산염형 연료전지인 경우에 연료전지 모듈을 구성하는 요소들을 블록으로 표시한 블록 구성도이다. 도 2에 도시된 연료전지 모듈은 메탄화기(11)와 황제거기(12)와 외부 개질반응기(13)와 분리기(14)와 연료전지(15)와 압축기(16)와 전기 저장부(17)를 포함한다.
메탄화기(11)에는 해상 가스유(Marine Gas Oil; MGO), 해상 디젤유(Marine Diesel Oil; MDO), 메탄올(Methanol; MeOH), 다이메틸에테르(Di-Methyl Ether, DME), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas; LPG) 등의 다양한 메탄화용 액상 연료가 주입된다. 이러한 메탄화용 액상 연료는 도시하지는 않았지만 별도의 메탄화용 액상 연료 저장탱크에 저장될 수 있다. 특히, 메탄화용 액상 연료가 해상 디젤유인 경우에는 추진용 연료 저장탱크(20)에 저장될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
메탄화기(11)는 주입된 메탄화용 액상 연료를 분해하여 메탄화시키는 메탄화 공정을 수행하여 메탄화용 액상 연료로부터 메탄(CH4)을 생성한다.
메탄화 공정을 나타내는 반응식은 다음과 같다.
2C12H23(해상 디젤유의 평균적인 구조식) + 열(또는 촉매) → 11CH4+13C+H2
상대적으로 낮은 분자량을 갖는 메탄올(CH3OH), 다이메틸에테르(DME) 등은 액상 연료 상태에서 곧바로 개질이 가능하나, 즉, 메탄화기가 필요 없으나, MGO, MDO, 등과 같이 상대적으로 높은 분자량을 갖는 액상 연료들은 개질하기 전에 메탄화기를 통해 먼저 낮은 분자량의 연료로 메탄화 시켜줘야 한다.
황제거기(12)는 메탄화기(11)에서 메탄(CH4)을 생성하는 공정 중에 발생된 황산화물(SOX)을 제거한다. 황제거기(12)는 메탄화기(11)의 후단에 설치되어 있다.
황제거 공정을 나타내는 반응식은 다음과 같다. 이하의 반응식에서는 금속산화물(MO)를 이용한 탈황공정을 나타낸다.
1) MO + H2S → MS + H2O
2) MS + 3/2O2 → MO + SO2
3) SO2 + 2CO(또는 H2) → S + 2CO(or 2H2O)
금속산화물의 예로서는 ZnO, Zeolite, Fe2O3, CaO 등이 있다.
외부 개질반응기(13)는 메탄화기(11)에서 생성된 메탄(CH4)을 개질반응시켜서 합성가스를 생성한다. 외부 개질반응기(13)는 황제거기(12)의 후단에 설치되어 있다. 외부 개질반응기(13)는 연료전지(15)의 외부에서 메탄을 합성가스로 개질반응시키는 장치를 일컫는다.
또한, 본 발명의 실시예에서 예시된 개질반응기는 메탄을 스팀과 개질반응시켜서 합성가스를 생성하는 스팀 개질반응기이다.
외부 개질반응기(13)에서 메탄(CH4)을 개질반응시켜 합성가스를 생성하는 과정을 나타내는 반응식은 다음과 같다.
CH4 + H2O → 3H2 + CO
본 발명의 실시예에서는 개질반응기로서 메탄을 스팀과 개질반응시켜서 합성가스를 생성하는 스팀 개질반응기를 예시하였지만, 스팀 개질반응기 외에 메탄을 스팀 및 산소와 자열 개질반응시켜서 합성가스를 생성하는 자열 개질반응기, 메탄을 이산화탄소와 개질반응시켜서 합성가스를 생성하는 이산화탄소 개질반응기, 메탄을 산소와 부분산화 개질반응시켜서 합성가스를 생성하는 부분산화 개질반응기, 메탄을 스팀 및 이산화탄소와 개질반응시켜서 합성가스를 생성하는 스팀 및 이산화탄소 개질반응기 등도 가능함을 알 수 있을 것이다.
여기에서, 스팀 개질반응은 니켈(Ni) 등의 촉매에 의해 촉발된다. 외부 개질반응기(13)에서는 합성가스인 수소(H2)와 일산화탄소(CO)가 생성되며, 이렇게 메탄을 개질반응시키는 과정에서 불순물이 부수적으로 발생된다. 본 명세서에서는 수소와 일산화탄소만을 합성가스라고 하기로 한다. 불순물에는 재(ash)와 물(H20)이 포함되어 있다.
외부 개질반응기(13)의 후단에는 분리기(14)가 설치되어 있다. 분리기(14)는 외부 개질반응기(13)에서 메탄을 개질반응시키는 과정에서 부수적으로 발생하는 불순물인 재(ash)와 물(H20)을 분리 제거한다.
연료전지(15)는 분리기(14)의 후단에 설치되어 있다.
외부 개질반응기(13)에서 메탄이 개질반응되어 생성된 합성가스는 연료전지용 연료로서 연료전지(15)에 공급되며, 연료전지(15)는 외부 개질반응기(13)로부터 공급된 연료전지용 연료인 합성가스를 전기화학적으로 반응시켜서 전기를 생산한다. 연료전지는 50-60%의 높은 열효율을 갖는다.
한편, 연료전지(15)에서 합성가스를 전기화학적으로 반응시키는 과정에서 스팀(H2O)이 부수적으로 발생하며, 이 스팀은 스팀 공급라인(L15)을 통해 외부 개질반응기(13)에 공급되어 외부 개질반응기(13)에서 메탄을 개질반응시키는 데에 사용된다.
압축기(16)는 연료전지(15)에 연결되어 연료전지(15)로 공기를 압축하여 공급한다.
전기 저장부(17)는 연료전지(15)에 연결되어 연료전지(15)에서 생산된 전기를 저장한다. 전기 저장부(17)에 저장된 전기는 선박 내의 전력 수요처로 공급된다.
메탄화기(11)와 황제거기(12)와 외부 개질반응기(13)와 분리기(14)와 연료전지(15)와 압축기(16)와 전기 저장부(17)는 하나의 연료전지 모듈로서 형성된다.
또한, 이러한 메탄화기, 황제거기, 외부 개질반응기, 분리기, 압축기, 연료전지 및 전기 저장부는 공지의 기술이므로 본 명세서에서는 그 구성에 대해 상세하게 설명하지 않기로 한다.
한편, 연료전지(15)는 용융 탄산염형 연료전지(MCFC, Molten Carbonate Fuel Cell) 또는 고체 산화물형 연료전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell)인 것이 바람직하다.
연료전지(15)가 용융 탄산염형 연료전지인 경우, 용융 탄산염형 연료전지에서 합성가스인 수소와 일산화탄소를 전기화학적으로 반응시켜서 전기를 생산하는 과정을 나타내는 반응식은 다음과 같다.
연료극 : H2 + CO3 -2 → H2O + CO2 + 2e-
CO + CO3 -2 → 2CO2 + 2e-
CO + H2O → H2 + CO2
공기극 : 0.5O2 + CO2 + 2e- → CO3 -2
연료전지의 전체 반응 : H2 + 0.5O2 + CO2 → H2O + CO2
여기에서, 수소와 함께 연료전지(15)로 공급되는 일산화탄소는, 연료극에서 물과 반응하여 수소를 생산하는 반응에 사용된다. 이때 발생된 이산화탄소(CO2)는 공기극으로 보내어져서 공기극에서 삼산화탄소(CO3 -2)를 생성하는 반응에 사용된다. 즉, 연료전지(15)가 용융 탄산염형 연료전지인 경우에는, 전기를 생산하는 과정에서 발생하는 이산화탄소가 외부로 배출되지 않고 연료전지 내부에서 순환된다.
또한, 연료전지(15)가 고체 산화물형 연료전지인 경우, 고체 산화물형 연료전지에서 합성가스인 수소와 일산화탄소를 전기화학적으로 반응시켜서 전기를 생산하는 과정을 나타내는 반응식은 다음과 같다.
연료극 : H2 + O-2 → H2O + 2e-
CO + O-2 → CO2 + 2e-
CO + H2O → H2 + CO2
공기극 : 0.5O2 + 2e- → O-2
연료전지의 전체 반응 : H2 + 0.5O2 → H2O
여기에서, 수소와 함께 연료전지(15)로 공급되는 일산화탄소는, 연료극에서 물과 반응하여 수소를 생산하는 반응에 사용된다. 이때 발생된 이산화탄소(CO2)는 별도의 장치에 의해 처리되어야 한다.
이렇게 연료전지(15)가 고체 산화물형 연료전지인 경우에, 연료전지에서 합성가스를 전기화학적으로 반응시키는 과정에서 발생하는 이산화탄소를 처리하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 연료전지(15)에는 이산화탄소를 포집하는 이산화탄소 포집기(18)가 설치되어 있고, 이산화탄소 포집기(18)에는 이산화탄소 포집기(18)에서 포집된 이산화탄소(CO2)를 저장하는 이산화탄소 저장탱크(19)가 연결되어 있다. 도 3은 본 발명의 연료전지가 고체 산화물형 연료전지인 경우에 연료전지 모듈을 구성하는 요소들을 블록으로 표시한 블록 구성도이다. 도 3에 연료전지 모듈에서 도 2의 실시예의 연료전지 모듈과 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부재번호를 사용하기로 한다.
도 3에 도시된 연료전지 모듈에 의하면, 연료전지(15)가 고체 산화물형 연료전지인 경우, 연료전지 모듈에 이산화탄소 포집기(18)와 이산화탄소 저장탱크(19)가 설치되어 있으므로, 연료전지에서 합성가스를 전기화학적으로 반응시키는 과정에서 발생하는 이산화탄소를 대기중으로 배출하지 않으므로 이산화탄소 배출로 인한 환경 오염의 문제를 해결할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 메탄화용 액상 연료를 메탄화 공정 및 개질반응 공정을 거쳐 연료전지에 공급하여 선박에 필요한 전기를 생산하되, 메탄화 공정에서 발생하는 황산화물을 황제거기(12)에서 제거하고, 또한 연료전지에서 합성가스를 전기화학적으로 개질반응시키는 과정에서 발생하는 이산화탄소(CO2)를 외부로 배출하지 않고 연료전지(15) 내부에서 순환시키거나 이산화탄소 포집기(18)를 통해 이산화탄소 저장탱크(19)에 저장하므로, 선박에 필요한 전기를 생산하는 과정에서 환경오염물질인 황산화물(SOX)과 이산화탄소(CO2)를 외부로 배출하지 않을 뿐만 아니라 질소산화물(NOX)은 아예 발생되지 않는다.
또한, 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 연료전지 모듈에 의하면, 연료전지(15)는 그 내부에 내부 개질반응기(23)를 포함할 수도 있다. 도 4는 본 발명의 연료전지가 용융 탄산염형 연료전지이고 그 내부에 내부 개질 반응기를 포함하는 경우에 연료전지 모듈을 구성하는 요소들을 블록으로 표시한 블록 구성도이다. 도 5는 본 발명의 연료전지가 고체 산화물형 연료전지이고 그 내부에 내부 개질 반응기를 포함하는 경우에 연료전지 모듈을 구성하는 요소들을 블록으로 표시한 블록 구성도이다. 도 4 및 도 5에 도시된 실시예의 연료전지 모듈에서 도 2 및 도 3의 실시예의 연료전지 모듈과 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부재번호를 사용하기로 한다.
따라서, 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 연료전지 모듈에서는, 연료전지(15)의 내부에서도 메탄을 합성가스로 개질반응시킨다. 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 연료전지 모듈에서는, 외부 개질반응기(13)에서 메탄의 10% 만을 합성가스로 개질하고, 내부 개질반응기(18)에서 메탄의 90%를 합성가스로 개질한다. 외부 개질반응기와 내부 개질반응기를 혼합하여 사용하면 개질반응의 효율성이 높아지는 것은 공지되어 있다.
이러한 내부 개질반응기는 공지의 기술이므로 본 명세서에서는 그 구성에 대해 상세하게 설명하지 않기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 상선에서 각 구성요소들을 개략적으로 도시한 도면이다.
디젤 엔진(30)에는 추진용 연료가 공급된다. 디젤 엔진(30)은 클러치(31)를 통해 프로펠러(40)를 구동시킨다.
연료전지 모듈의 메탄화기(11)에는 메탄화용 액상 연료가 공급된다. 메탄화기(11)에서 생성된 메탄은 황제거기(12)와 외부 개질반응기(13)를 거치며, 외부 개질 반응기(13)에서 생성된 합성가스는 연료전지(15)로 공급된다. 연료전지(15)는 선박 내의 전기 수요처, 즉, 선박의 기본 생활용 전기설비 및 작업용 전기설비에 연결되어 있다. 따라서, 연료전지(15)에서 생산된 전기는, 선박 내의 전기 수요처, 즉, 선박의 기본 생활용 전기설비 및 작업용 전기설비로 공급된다. 전기 저장부(17)의 후단에는 직류/교류 컨버터(51)가 배치되어 있으며, 직류/교류 컨버터(51)의 후단에서 선박의 기본 생활용 전기설비에 연결되는 라인에는 교류/교류 컨버터(53)가 배치되어 있다. 한편, 용융 탄산염형 연료전지는 작동 온도가 650℃이고, 고체 산화물형 연료전지는 작동 온도가 650-1,000℃이므로, 연료전지가 용융 탄산염형 연료전지 또는 고체 산화물형 연료전지인 경우에, 연료전지에서는 상당한 고온의 열이 발생한다. 그러나, 이러한 연료전지에서 발생하는 고온의 열은 일반적으로 버려지는데, 연료전지에서 버려지는 폐열을 이용하기 위하여 연료전지(15)에 폐열 회수 장치(55)를 설치할 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 상선이 LNG 운반선인 경우에는 LNG 저장탱크의 단열층의 열차단 효과를 극대화시키기 위해 질소를 공급해야 하며, 이를 위해 LNG 운반선에는 별도의 공기 압축 패키지(Air Compression Package)와 질소 발생기 패키지(N2 Generator Package)가 설치되어 있다.　 공기 압축 패기지(Air Compression Package)는 공기를 적절한 압력/온도까지 압축, 냉각시키는 역할을 한다. 질소 발생기 패키지(N2 Generator Package)는 전단에서 처리된 공기의 필터링 및 열처리 후, 질소와 산소를 분리하는 역할을 한다. 이렇게 생성된 질소는 질소 소비 패키지(N2 Consumer Package)의 질소저장탱크(N2 Buffer Tank)에서 저장 및 LNG 저장탱크의 단열층으로 공급되고, 산소는 선박 외부 대기로 버려진다.　 따라서, 본 발명의 실시예에서, 상선이 LNG 운반선인 경우에, 연료전지에 공기 대신 선박 외부 대기로 버려지는 높은 순도의 산소를 사용하면 연료전지의 효율을 높일 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 상선이 LNG 운반선인 경우에 질소 발생기 패키지에서 부산물로 만들어지는 산소를 연료전지의 연료로 공급하는 구성을 블록으로 표시한 블록 구성도이다.　 도 7에 도시된 바와 같이, 연료전지(15)에 연결된 산소저장탱크(90)에는 질소 발생기 패키지(70)가 연결되어 있으며, 이 질소 발생기 패키지(70)에는 질소 소비 패키지(80)의 질소 저장 탱크(81)가 연결되어 있다.　 질소 발생기(70)는 필터 패키지(71)와 전기 히터(73)와 멤브레인 분리기(75)로 이루어져 있다. 또한, 질소 발생기 패키지(70)의 전단에는 공기 압축 패키지(60)가 연결되어 있다. 공기 압축 패키지(60)는 공기 압축기(61)와 후냉각기(63)으로 이루어져 있다. 따라서, 도 7에 도시된 실시예의 경우에, 연료전지(15)에 질소 발생기 패키지(70)를 거친 높은 순도의 산소(O2)가 공급되므로 연료전지의 효율을 높일 수 있다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 상선의 전기 생산 장치에 의하면, 디젤 발전기 대신에 연료전지를 사용하므로 열효율이 높고 또한 환경오염물질을 배출하지 않으면서 선박에서 필요한 전기를 생산할 수 있다.
이상에서는 본 발명이 특정 실시예를 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.

Claims (19)

  1. 운임을 받고 여객이나 화물을 수송하거나 서비스를 제공하는 상선에서 필요한 전기를 생산하는 장치로서,
    메탄화용 액상 연료를 분해하여 메탄화시키는 메탄화기와,
    상기 메탄화기에서 생성된 메탄을 개질반응시켜서 합성가스를 생성하는 개질반응기와,
    상기 개질반응기에서 메탄이 개질반응되어 생성된 합성가스를 전기화학적으로 반응시켜서 전기를 생산하는 연료전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 상선의 전기 생산 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 메탄화용 액상 연료는 해상 가스유(Marine Gas Oil; MGO), 해상 디젤유(Marine Diesel Oil; MDO), 메탄올(Methanol; MeOH), 다이메틸에테르(Di-Methyl Ether, DME) 및 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas; LPG) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상선의 전기 생산 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 메탄화기의 후단에는 상기 메탄화기에서 메탄을 생성하는 공정 중에 발생된 황산화물을 제거하는 황제거기가 설치된 것을 특징으로 하는 상선의 전기 생산 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 개질반응기는 상기 연료전지의 외부에서 메탄을 합성가스로 개질반응시키는 외부 개질반응기와 상기 연료전지의 내부에서 메탄을 합성가스로 개질반응시키는 내부 개질반응기를 포함하는 것을 특징으로 하는 상선의 전기 생산 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 개질반응기는 상기 메탄을 스팀과 개질반응시켜서 합성가스를 생성하는 스팀 개질반응기인 것을 특징으로 하는 상선의 전기 생산 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 연료전지에서 합성가스를 전기화학적으로 반응시키는 과정에서 부수적으로 발생하는 스팀을 상기 개질반응기에 공급하는 스팀 공급라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 상선의 전기 생산 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 개질반응기의 후단에는 메탄을 개질반응시키는 과정에서 부수적으로 발생하는 재(ash)와 물을 분리 제거하는 분리기가 설치된 것을 특징으로 하는 상선의 전기 생산 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료전지로 공기를 압축하여 공급하는 압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 상선의 전기 생산 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료전지에는 상기 연료전지에서 생산된 전기를 저장하는 전기 저장부가 연결된 것을 특징으로 하는 상선의 전기 생산 장치.
  10. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 8 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메탄화기와 상기 황제거기와 상기 개질반응기와 상기 분리기와 상기 연료전지와 상기 압축기와 상기 전기 저장부는 하나의 연료전지 모듈로서 형성된 것을 특징으로 하는 상선의 전기 생산 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 연료전지는 용융 탄산염형 연료전지 또는 고체 산화물형 연료전지인 것을 특징으로 하는 상선의 전기 생산 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 연료전지가 고체 산화물형 연료전지인 경우, 상기 연료전지에는 상기 고체 산화물형 연료전지에서 합성가스를 전기화학적으로 반응시키는 과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집하는 이산화탄소 포집기 및 상기 이산화탄소 포집기에서 포집된 이산화탄소를 저장하는 이산화탄소 저장탱크가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 상선의 전기 생산 장치.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 상선이 질소 발생기를 구비한 LNG 운반선인 경우에, 상기 압축기에는 상기 질소 발생기가 연결된 것을 특징으로 하는 상선의 전기 생산 장치.
  14. 운임을 받고 여객이나 화물을 수송하거나 서비스를 제공하는 상선에서 필요한 전기를 생산하는 방법으로서,
    합성가스를 전기화학적으로 반응시켜서 전기를 생산하는 연료전지를 상기 상선에 설치하고,
    메탄화용 액상 연료를 분해하여 메탄화시키고,
    상기 메탄화되어 생성된 메탄을 개질반응시켜서 합성가스를 생성하고,
    상기 개질반응되어 생성된 합성가스를 상기 연료전지로 공급하여 상기 연료전지에서 전기화학적으로 반응시켜서 전기를 생산하는 것을 특징으로 하는 상선의 전기 생산 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 메탄화용 액상 연료는 해상 가스유(Marine Gas Oil; MGO), 해상 디젤유(Marine Diesel Oil; MDO), 메탄올(Methanol; MeOH), 다이메틸에테르(Di-Methyl Ether, DME) 및 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas; LPG) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상선의 전기 생산 방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 메탄화용 액상 연료를 메탄화시킨 다음 상기 메탄을 생성하는 공정 중에 발생된 황산화물을 제거하는 것을 특징으로 하는 상선의 전기 생산 방법.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 메탄을 스팀 개질반응시켜서 합성가스를 생성하는 것을 특징으로 하는 상의 전기 생산 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 연료전지에서 상기 합성가스를 전기화학적으로 반응시키는 과정에서 발생하는 스팀을 상기 스팀 개질반응에 사용하는 것을 특징으로 하는 상선의 전기 생산 방법.
  19. 청구항 14에 있어서,
    상기 상선이 질소 발생기를 구비한 LNG 운반선인 경우에, 상기 연료전지에 상기 질소 발생기를 거친 산소를 공급하는 것을 특징으로 하는 상선의 전기 생산 방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004520694A (ja) * 2001-02-21 2004-07-08 セラミック・フューエル・セルズ・リミテッド 燃料電池システム
JP2005330139A (ja) * 2004-05-19 2005-12-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 水素生成装置および燃料電池発電システム
KR20080012876A (ko) * 2005-04-18 2008-02-12 인텔리전트 에너지, 인크. 콤팩트한 순수소 발생 장치
KR100899914B1 (ko) * 2002-06-27 2009-05-28 아이다테크 엘엘씨 메탄올 증기 개질 촉매를 포함하는 증기 개질 연료 처리 장치, 및 메탄올을 증기 개질하여 수소 가스를 생성하는 방법
KR20100095338A (ko) * 2009-02-20 2010-08-30 대우조선해양 주식회사 Ｌｎｇ 운반선의 전기 생산 장치 및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004520694A (ja) * 2001-02-21 2004-07-08 セラミック・フューエル・セルズ・リミテッド 燃料電池システム
KR100899914B1 (ko) * 2002-06-27 2009-05-28 아이다테크 엘엘씨 메탄올 증기 개질 촉매를 포함하는 증기 개질 연료 처리 장치, 및 메탄올을 증기 개질하여 수소 가스를 생성하는 방법
JP2005330139A (ja) * 2004-05-19 2005-12-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 水素生成装置および燃料電池発電システム
KR20080012876A (ko) * 2005-04-18 2008-02-12 인텔리전트 에너지, 인크. 콤팩트한 순수소 발생 장치
KR20100095338A (ko) * 2009-02-20 2010-08-30 대우조선해양 주식회사 Ｌｎｇ 운반선의 전기 생산 장치 및 방법

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