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KR20230025126A - 선박의 연료가스 공급 시스템 및 방법 - Google Patents

선박의 연료가스 공급 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20230025126A
KR20230025126A KR1020210107244A KR20210107244A KR20230025126A KR 20230025126 A KR20230025126 A KR 20230025126A KR 1020210107244 A KR1020210107244 A KR 1020210107244A KR 20210107244 A KR20210107244 A KR 20210107244A KR 20230025126 A KR20230025126 A KR 20230025126A
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KR
South Korea
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double pipe
gas
air
room
engine
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KR1020210107244A
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Inventor
김종현
Original Assignee
대우조선해양 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 선체 선미부에 엔진룸이 마련되어 연료가스를 연료로 사용하기 위한 선박의 연료가스 공급 시스템에 관한 것으로, 상기 엔진룸의 외부에서 단일관 형태로 구비되며 내부로 연료가스가 이동되는 연료공급라인; 상기 연료공급라인과 상기 엔진룸 내부에 구비된 메인엔진을 연결하는 가스 이중관; 상기 연료공급라인 상에서 상기 메인엔진으로 공급되는 연료가스를 제어하는 가스밸브유닛; 및 상기 가스 이중관의 내관과 외관 사이의 공기를 외기와 교환하기 위한 외기 교환부를 포함한다.

Description

선박의 연료가스 공급 시스템 및 방법{FUEL GAS SUPPLY SYSTEM AND METHOD FOR SHIP}
본 발명은 선박의 연료가스 공급 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LNG와 같은 액화가스를 연료로 사용하는 선박의 연료가스 공급 시스템 및 방법에 관한 것이다.
선박은 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 몇천 개 이상의 컨테이너 등을 싣고 대양을 항해하는 운송수단으로서, 강철로 이루어져 있고 부력에 의해 수면에 부유한 상태에서 프로펠러의 회전을 통해 발생되는 추력을 통해 이동한다.
이러한 선박의 연료로서 사용되는 경유, 중유, MOD(Marine Diesel Oil), MFO(Marine Fuel Oil) 등은 연소 과정에서 발생되는 다량의 유해물질로 인하여 환경 오염을 유발하는 원인이 되고 있다.
이에 따라, 친환경 선박으로 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)를 연료로 사용하는 선박(LNG Fueled Ship, 이하 "LFS"라 함)이 개발되어 각국의 선급으로부터 공식인증을 승인받아 환경 규제로 인한 청정에너지로의 전환 요구를 충족시키고 있다.
이러한 LFS는, 이산화탄소, 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx) 등의 발생을 감소시켜 친환경적일 뿐만 아니라, 기존의 선박 연료에 비해 LNG의 단위 열량당 가격이 상당히 저렴하여 경제성까지 만족시키고 있다.
최근에는 LNG를 화물로서 운반하는 LNG 운반선뿐만 아니라, 컨테이너선, 탱커선 등 더욱 다양한 선종에서 LFS 적용이 확대되고 있으며, 국제적인 선박의 배출 규제 기준 강화와 LNG의 가격 안정 추세 지속 전망과 맞물리면서 LFS의 건조 및 운항이 더욱 활발해질 것으로 기대된다.
선박의 추진용 엔진으로는 LNG를 연료로 공급받아 구동되는 ME-GI(Man Electric Gas Injection) 엔진이나 X-DF(eXtra long stroke Dual Fuel) 엔진이 적용될 수 있다.
ME-GI 엔진은, 가스와 오일을 모두 연료로 사용할 수 있는 2-stroke 고압가스 분사엔진으로서, 300 bar 부근의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cycle)을 채택하고 있다.
X-DF 엔진은, 2-행정 사이클로 구성되며, ME-GI 엔진에 비해 상대적으로 중압(약 16 bar 이하)의 천연가스를 연소공기 입구에 주입하여, 피스톤이 올라가면서 압축을 시키는 오토 사이클(Otto cycle)을 채택하고 있다.
전술한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.
대한민국 등록특허공보 제10-1577804호 "선박 및 선박의 배치 구조"
이러한 선박에는 연료가스를 연료로 공급하기 위한 연료가스 공급 시스템(Fuel Gas Supply system)을 구비하게 되는데, 선박의 추진용으로 사용되는 메인엔진은, 선체의 어퍼데크(Upper deck)의 하부에서 가스 위험구역(harzardous area)으로 분류되는 엔진룸(ER; Engine Room) 내에 설치될 수 있다.
또한, 메인엔진으로 공급되는 연료가스의 공급을 제어하기 위하여 메인엔진용 가스밸브유닛(GVU; Gas valve unit)이 구비되는데, 이러한 가스밸브유닛은 엔진룸과 구획되어 마련되는 가스밸브유닛 룸에 배치된다.
LNG를 연료로 사용하는 LFS의 경우, 엔진룸을 통과하는 가스배관은 이중관(Double walled pipe)으로 구성되어야 하고, 이중관 내부, 즉 내관(Inner pipe)과 외관(Outer pipe) 사이 공간을 시간당 30번 공기 교환(Air change)을 실시하여 환기(Ventilation)시켜야 한다.
특히, 가스를 연료로 사용하여 추진하는 선박의 안전 규정에 관한 IGF code(International Code of Safety for Ships using Gases or low flashpoint Fuels)에서는 이중관 내부 환기에 사용되는 환기용 공기(Ventilation air)는 엔진룸 내 공기가 아닌 화물구역(Cargo area) 등 엔진룸 외부의 공기(즉, 외기)를 흡입(Suction) 또는 공급받아 사용해야 한다는 사항이 있다.
그러나, 추진용으로 사용되는 메인엔진의 외부에서 환기용 공기를 흡입해오고 있으나, 이중관 내부를 흐르는 가스연료와 외기의 온도 차이에 따른 응축수(Condensate water)가 발생될 우려가 있으며, 종래에는 이러한 응축수를 분리하여 별도로 배출하기 위한 드레인 트랩(Drain trap)을 설치하고 있다.
또한, 가스밸브유닛 룸 내부 공기를 환기하기 위한 환기팬과 별도로 이중관 내부 공기를 외부로 배출하기 위한 벤틸레이션 팬(Ventilation fan)을 추가 설치하고 있다.
본 발명은 LNG를 추진연료로 사용하는 LFS에서, 이중관의 내부 환기를 위한 장비의 설치를 최소화함과 아울러, 환기과정에서 응축수가 생성되는 것을 미연에 방지할 수 있는 선박의 연료가스 공급 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선체 선미부에 엔진룸이 마련되어 연료가스를 연료로 사용하기 위한 선박의 연료가스 공급 시스템으로서, 상기 엔진룸의 외부에서 단일관 형태로 구비되며 내부로 연료가스가 이동되는 연료공급라인; 상기 연료공급라인과 상기 엔진룸 내부에 구비된 메인엔진을 연결하는 가스 이중관; 상기 연료공급라인 상에서 상기 메인엔진으로 공급되는 연료가스를 제어하는 가스밸브유닛; 및 상기 가스 이중관의 내관과 외관 사이의 공기를 외기와 교환하기 위한 외기 교환부를 포함하는 선박의 연료가스 공급 시스템이 제공될 수 있다.
상기 외기 교환부는, 상기 엔진룸과 분리되어 상기 가스밸브유닛이 배치되는 GVU 룸의 내부 공기를 흡입하여 상기 가스 이중관에 공급할 수 있다.
또한, 상기 GVU 룸의 내부 공기를 외부로 배출하기 위해 어퍼데크 상부의 룸 환기팬과 연결되는 환기라인; 및 상기 GVU 룸과 연통되게 마련되는 룸 배기덕트의 상단부에 형성되어 외기가 유입되는 외기 유입구를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 환기라인은, 상기 룸 환기팬으로부터 상기 GVU 룸 내부 바닥까지 길게 연장 형성될 수 있다.
또한, 상기 외기 교환부는, 상기 GVU 룸 내부에서 상기 가스 이중관의 외관에 연결되어 상기 GVU 룸 내부 공기를 상기 가스 이중관에 공급하는 이중관 공기 흡입라인; 및 일단부는 상기 엔진룸 내부에서 상기 가스 이중관의 외관에 연결되고 타단부는 상기 환기라인에 연결되어 상기 가스 이중관의 내관과 외관 사이의 공기를 외부로 배출하는 이중관 공기 배출라인을 포함할 수 있다.
또한, 상기 GVU 룸 내부에 구비되어 상기 GVU 룸 내부 공기를 가열하는 룸 히터; 및 상기 이중관 공기 흡입라인 상에 설치되어 상기 가스 이중관으로 공급되는 공기를 일정온도 이상으로 유지하는 온도 유지수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 이중관 공기 흡입라인 상에서 상기 온도 유지수단의 전단에 구비되어 상기 이중관 공기 흡입라인으로 유입되는 공기의 양을 조절하기 위한 제1 오리피스 밸브를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가스 이중관의 내관과 외관 사이를 두개의 공간으로 구획하는 이중관 중벽을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 이중관 중벽은 상기 가스 이중관에서 상기 메인엔진에 근접하게 위치될 수 있다.
또한, 상기 외기 교환부는, 상기 이중관 공기 흡입라인에서 분기되고, 상기 가스 이중관을 우회하여 상기 메인엔진에 연결되는 엔진 공기 흡입라인; 및 상기 메인엔진 내부의 공기를 외부로 배출하기 위한 엔진 공기 배출라인을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 이중관 공기 배출라인은, 상기 이중관 중벽에 의해 구획된 두개의 공간 중 상기 메인엔진과 상대적으로 멀리 위치되는 공간에 연통되게 구비될 수 있다.
또한, 상기 엔진 공기 배출라인은, 일단부가 상기 이중관 중벽에 의해 구획된 두개의 공간 중 상기 메인엔진과 가까이 위치되는 공간에 연통되도록 상기 가스 이중관의 외관에 연결되고, 타단부는 상기 이중관 공기 배출라인에 연결될 수 있다.
또한, 상기 이중관 공기 흡입라인 상에서 상기 엔진 공기 공급라인이 분기되는 지점의 하류측과 상기 엔진 공기 흡입라인 상에 각각 설치되는 제2 오리피스 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선체 선미부에 엔진룸이 마련되어 연료가스를 연료로 사용하기 위한 선박의 연료가스 공급 방법으로서, 상기 엔진룸의 외부에서 단일관 형태로 구비되는 연료공급라인 및 상기 연료공급라인과 상기 엔진룸 내부에 구비된 메인엔진을 연결하는 가스 이중관을 통해 상기 메인엔진으로 연료가스를 공급하되, 상기 엔진룸과 분리되어 가스밸브유닛이 배치되는 GVU 룸의 내부 공기를 흡입하여 상기 가스 이중관에 공급하는 선박의 연료가스 공급방법이 제공될 수 있다.
본 발명은, 가스 이중관의 내관과 외관 사이의 공기를 외기와 교환하기 위한 외기 교환부를 포함하여, 가스 이중관의 내관에서 연료가스의 누출이 발생되더라도 이를 안전하게 외부로 배출할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
또한, 외기 교환부는 GVU 룸의 내부 공기를 흡입하여 가스 이중관에 공급함에 있어서, GVU 룸의 내부 공기는 룸 히터를 통해 가열되므로, 가스 이중관 내부 응축수를 제거하기 위한 별도의 트랩이 필요치 않으며, 응축수가 생성되는 것을 최소화시켜 가스 이중관의 부식을 방지할 수 있다.
또한, 룸 히터와 별도로 이중관 공기 공급라인 상에 구비된 온도 유지수단을 통해 가스 이중관으로 공급되는 공기를 일정온도 이상으로 유지하여 가스 이중관 내 응축수가 생성되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 이중관 중벽에 의해 가스 이중관의 내관과 외관 사이를 두개의 공간으로 구획하고, 구획된 각 공간에 환기를 위한 라인을 병렬로 구성하여, GVU 룸 내부 공기를 2개의 방향으로 각각 흐를 수 있도록 함으로써, 충분한 유량과 저항을 가질 수 있다.
또한, GVU 룸 내부 공기를 환기시키기 위한 환기라인 및 룸 환기팬을 통해 가스 이중관 내부를 외기와 교환할 수 있으므로, 가스 이중관의 환기를 위한 별도의 팬이 필요치 않으며, 이중관 공기 흡입라인에 하나의 가스 검출기만 설치하여도 되므로 물량이 절감되는 효과를 가질 수 있다.
또한, 이중관 공기 공급라인 및 엔진 공기 공급라인 상에 각각 오리피스 밸브를 두어 필요에 따라 GVU 룸의 환기와 가스 이중관의 환기를 위한 공기의 흐름을 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료가스 공급 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료가스 공급 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 선체 선미부에 엔진룸(Engine Room)(ER)이 마련되며, 엔진룸(ER) 내부에는 추진장치와 연결되어 동력을 전달하여 추진력을 발생시키는 메인엔진(ME)이 구비된다.
본 실시예의 메인엔진(ME)으로는, 10 bar 이상의 고압의 LNG를 연료로 공급받아 구동되는 ME-GI 엔진이 적용될 수 있으나, 바람직하게는, ME-GI 엔진보다 상대적으로 중압(약 16 bar 이하)의 연료가스를 사용하는 X-DF 엔진이 적용될 수 있다.
본 발명은 엔진룸(ER) 내부에 배치되는 엔진의 종류를 한정하는 것은 아니며, LNG와 같은 천연가스를 연료로 사용하는 엔진 모두가 적용이 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료가스 공급 시스템(100)은, 내부로 연료가스가 이동되는 연료공급라인(110)과, 연료공급라인(110) 상에서 메인엔진(ME)으로 공급되는 연료가스를 제어하는 가스밸브유닛(120)과, 연료공급라인(110)과 메인엔진(ME)을 연결하는 가스 이중관(130)과, 가스밸브유닛(120)이 배치되는 GVU 룸(GR)의 내부 공기를 외부로 배출하기 위한 환기라인(140)과, GVU 룸(GR)과 연통되어 외기가 유입되는 경로를 형성하는 룸 배기덕트(150)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 연료공급라인(110)은 엔진룸(ER) 내부가 아닌 엔진룸(ER) 외부에서 단일관 형태로 구비될 수 있으며, 가스밸브유닛(120)은 엔진룸(ER)과 별도로 구획되는 GVU 룸(GR)에 구비될 수 있다.
GVU 룸(GR)은, 가스 위험구역으로 정의되는 엔진룸(ER)과 구획되어 어퍼데크(UD)의 하부에서 엔진룸(ER)의 선미측(또는, 선수측)에 마련될 수 있다.
본 실시예의 GVU 룸(GR)은, 가스밸브유닛(120)을 가동시킬 수 있는 온도를 유지하기 위하여 내부에 룸 히터(121)가 설치될 수 있다.
가스 이중관(130)은, 연료공급라인(110)과 메인엔진(ME)을 연결하기 위한 것으로, 연료가스가 이동하는 내관(Inner pipe)과 상기 내관을 감싸도록 형성되어 내부로 공기가 이동하는 외관(Outer pipe)으로 이루어질 수 있다.
본 실시예의 가스 이중관(130)은, 엔진룸(ER) 내부에 구비되되, GVU 룸(GR) 내부에 적어도 일부가 위치되도록 길게 연장 형성될 수 있다.
환기라인(140)은, 선체 외부의 룸 환기팬(141)과 연결되어, GVU 룸(GR) 내부 공기를 외부로 배출시키는 역할을 할 수 있다.
룸 환기팬(141)은 어퍼데크(UD)의 상부, 보다 상세하게는 엔진 케이싱(Enginng Casing)이 배치되는 B데크(BD) 상에 설치되는 것으로, 본 실시예의 환기라인(140)은 룸 환기팬(141)으로부터 GVU 룸(GR) 내부 바닥까지 길게 연장 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
룸 배기덕트(150)는, GVU 룸(GR)과 연통되어 외기가 유입되는 경로를 형성하기 위한 것으로, 어퍼데크(UD)의 상부에 외기 유입구(미부호)가 돌출 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 룸 배기덕트(150)는, GVU 룸(GR)의 선미측에 마련될 수 있으며, 어퍼데크(UD) 상부의 외기 유입구가 형성된 구역은 연료가스의 폭발 위험성이 적은 비위험 개방 구역(Non-harzardous open area)이다.
또한, 본 실시예의 외기 유입구 상에는, 선박의 화재 발생 시 화염이 퍼지는 것을 방지하기 위하여 플레임 스크린(Flame screen) 역할을 하는 댐퍼(Damper)(151)가 추가 설치될 수 있다.
한편, 엔진룸(ER) 내 배치되는 가스 이중관(130) 내부, 즉 내관과 외관 사이 공간은, 전술한 바와 같이, 시간당 30번 공기 교환을 실시하여 환기시켜야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료가스 공급 시스템(100)은, 가스 이중관(130)의 내관과 외관 사이의 공기를 외기와 교환하기 위한 외기 교환부(160)를 더 포함할 수 있다.
외기 교환부(160)는, GVU 룸(GR) 내부에서 가스 이중관(130)의 외관에 연결되어 GVU 룸(GR) 내부 공기를 가스 이중관(130)에 공급하는 이중관 공기 흡입라인(161)과, 일단부는 엔진룸(ER) 내부에 가스 이중관(130)의 외관에 연결되고 타단부는 환기라인(140)에 연결되어 가스 이중관(130)의 내관과 외관 사이의 공기를 외부로 배출하는 이중관 공기 배출라인(163)을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 이중관 공기 흡입라인(161) 상에는 연료가스의 누출을 감지하기 위한 가스 검출기(Gas detector)(GD)가 설치될 수 있다.
종래에는, 가스 이중관(130)의 환기라인의 유입구 및 유출구에 각각 가스 검출기를 설치하여야 했으나, 본 실시예의 연료가스 공급 시스템(100)은, 이중관 공기 흡입라인(161)에 하나의 가스 검출기(GD)만 추가로 설치하고, 이중관 공기 배출라인(163)에서의 가스 누출은 환기라인(140)에 마련된 가스 검출기(GD)를 통해 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료가스 공급 시스템(100)은, 가스 이중관(130)의 내관과 외관 사이의 공기를 외기와 교환하기 위한 외기 교환부(160)를 통해, 가스 이중관(130)의 내관에서 연료가스의 누출이 발생되더라도 이를 안전하게 외부로 배출할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
또한, GVU 룸(GR) 내부의 공기를 흡입하여 가스 이중관(130)에 공급함에 있어서, GVU 룸(GR) 내부 공기는 룸 히터(121)를 통해 가열되므로, 가스 이중관(130) 내부 응축수를 제거하기 위한 별도의 트랩이 필요치 않으며, 응축수가 생성되는 것을 최소화시킴으로써, 가스 이중관(130)의 부식을 방지할 수 있다.
또한, 이중관 공기 배출라인(163)이 GVU 룸 내부 공기를 환기시키기 위한 환기라인(140)과 연결되고, 환기라인(140)은 선체 외부의 룸 환기팬(141)과 연결됨으로써, 가스 이중관(130)의 환기를 위한 별도의 팬이 필요치 않으며, 이중관 공기 흡입라인(161)에 하나의 가스 검출기(GD)만 설치하여도 되므로 물량이 절감되는 효과를 가질 수 있다.
한편, 이중관 공기 흡입라인(161) 상에는, GVU 룸(GR) 내부에 구비된 룸 히터(121)와는 별도로 가스 이중관(130)으로 공급되는 공기를 일정온도 이상으로 유지하는 온도 유지수단(170)이 구비될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 온도 유지수단(170)은, 룸 히터(121)와 별도로 전기를 이용하여 공기를 가열하는 전기히터(Electric heater)를 포함할 수 있으며, 가스 검출기(GD)의 전단에 설치될 수 있다.
일 예로서, 40℃ 이하에서 액체 상태로 변환되는 VOC(Volatile organic compound, 휘발성 유기 화합물)을 연료유로 사용하는 경우, 본 실시예의 온도 유지수단(170)은 연료유가 항상 40℃ 이상을 유지하여 기체 상태일 수 있도록 이중관 공기 흡입라인(161)으로 공급되는 공기를 가열시키는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료가스 공급 시스템(100)은, 룸 히터(121)와 별도로 이중관 공기 공급라인(161) 상에 구비된 온도 유지수단(170)을 통해, 가스 이중관으로 공급되는 공기를 일정온도 이상으로 유지하여 가스 이중관(130) 내 응축수가 생성되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
본 실시예의 연료가스 공급 시스템(100)은, 이중관 공기 흡입라인(161) 상에서 온도 유지수단(170)의 전단에 구비되어 이중관 공기 흡입라인(161)으로 유입되는 공기의 양을 조절하기 위한 제1 오리피스 밸브(OV1)를 더 포함할 수 있다.
제1 오리피스 밸브(OV1)는, 이중관 공기 흡입라인(161) 상에 구비되어 GVU 룸(GR) 내부의 환기 및 가스 이중관(130) 내부의 환기를 위한 공기의 흐름을 조절하여, 공기의 흐름의 균형(Air flow balancing)을 유지할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 메인엔진(ME)은 엔진룸(ER)의 내부에서 2대 이상 구비되게 되는데, 이중관 공기 흡입라인(161) 상에 마련된 제1 오리피스 밸브(OV1)를 통해, 이러한 메인엔진(ME) 중 어느 하나와 연결되는 가스 이중관(130)으로만 공기의 흐름이 발생되는 것을 방지하는 효과를 가질 수 있다.
한편, 본 실시예의 연료가스 공급 시스템(100)은, 도면에 도시되진 않았으나, 메인엔진(ME)의 내부에도 연료가스가 지나가는 가스배관이 구비되며, 해당 가스배관은 가스 이중관(130)과 동일하게 연료가스가 지나가는 내관과 내관을 감싸도록 설치되는 외관으로 이루어질 수 있다.
본 실시예에서, 메인엔진(ME) 내부에 구비된 가스배관은, 메인엔진(ME) 외부의 가스 이중관(130)이 메인엔진(ME) 내부로 연장되어 구비될 수 있으며, 메인엔진(ME) 외부에 구비되는 가스 이중관(130)과 동일하게, 내관과 외관 사이 공기를 외기와 교환시킬 수 있어야 한다.
본 실시예의 연료가스 공급 시스템(100)은, 가스 이중관(130)을 환기시키기 위하여 GVU 룸(GR) 내부 공기를 이용함으로써 이중관 공기 흡입라인(161)의 길이가 짧아질 수 있으나, 메인엔진(ME) 내부를 환기시키기 위해 GVU 룸(GR) 내부 공기를 이용하는 경우 GVU 룸(GR)에서 메인엔진(ME)까지의 길이가 발전엔진(예컨데, DFGE 엔진)의 경우보다 상대적으로 길게 구성되는데, 메인엔진(ME) 내외부의 가스 이중관(130)을 하나로 연결 시 원활한 환기를 위해서는 큰 사이즈의 팬이 요구될 수 있다.
또한, 메인엔진(ME) 내부에 위치하는 가스 이중관(130)은, 메인엔진(ME) 외부에 위치하는 가스 이중관(130) 대비 상대적으로 협소한 메인엔진(ME)의 내부에 배치됨에 따라 연료가스의 압력이 일시적으로 떨어지는 압력강하(Pressure drop) 현상이 빈번히 발생될 수 있는데, 이러한 압력강하로 인한 팬에 무리가 갈 수 있다.
본 발명은, 가스 이중관(130) 내 공기를 외기와 교환시켜 환기함에 있어서, 가스 이중관(130)의 내관과 외관 사이를 두개의 공간으로 구획하고, 구획된 각 공간에 환기를 위한 라인을 병렬로 구성하여, GVU 룸(GR) 내부 공기를 2개의 방향으로 각각 흐를 수 있도록 함으로써, 충분한 유량과 저항을 가질 수 있도록 하고자 한다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료가스 공급 시스템(100)은, 가스 이중관(130)의 내관과 외관 사이를 두개의 공간으로 구획하는 이중관 중벽(131)을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예의 외기 교환부(160)는, 이중관 공기 흡입라인(161)에서 분기되고, 가스 이중관(130)을 우회하여 메인엔진(ME)에 연결되는 엔진 공기 흡입라인(165)과, 메인엔진(ME)의 내부 공기를 외부로 배출하기 위한 엔진 공기 배출라인(167)을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 이중관 중벽(131)은, 전술한 압력강하 현상으로 인한 팬에 무리가 가는 것으로 최소화하기 위하여, 가스 이중관(130)에서 메인엔진(ME)에 근접하게 위치되는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 이중관 공기 배출라인(161)은, 이중관 중벽(131)에 의해 구획된 두개의 공간 중 메인엔진(ME)과 상대적으로 멀리 위치되는 공간에 연통되게 구비될 수 있다.
엔진 공기 배출라인(167)은, 일단부가 이중관 중벽(131)에 의해 구획된 두개의 공간 중 메인엔진(ME)과 가까이 위치되는 공간에 연통되도록 가스 이중관(130)의 외관에 연결될 수 있으며, 타단부는 이중관 공기 배출라인(163)에 연결(또는, 합류)되게 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료가스 공급 시스템(100)은, 이중관 공기 흡입라인(161) 상에서 엔진 공기 공급라인(165)이 분기되는 지점의 하류측과, 엔진 공기 흡입라인(165) 상에는 제2 오리피스 밸브(OV2)가 추가 설치될 수 있다.
본 실시예에서, 엔진 공기 공급라인(165)이 분기되는 지점의 하류측에 설치되는 제2 오리피스 밸브(OV2)는 메인엔진(ME)의 내외부에 위치되는 가스 이중관(130)의 환기를 위한 공기의 흐름이 어느 한 쪽으로 치우치지 않도록 조절하는 역할을 수행할 수 있다.
본 발명은, 가스 이중관의 내관과 외관 사이의 공기를 외기와 교환하기 위한 외기 교환부를 포함하여, 가스 이중관의 내관에서 연료가스의 누출이 발생되더라도 이를 안전하게 외부로 배출할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
또한, 외기 교환부는 GVU 룸의 내부 공기를 흡입하여 가스 이중관에 공급함에 있어서, GVU 룸의 내부 공기는 룸 히터를 통해 가열되므로, 가스 이중관 내부 응축수를 제거하기 위한 별도의 트랩이 필요치 않으며, 응축수가 생성되는 것을 최소화시켜 가스 이중관의 부식을 방지할 수 있다.
또한, 룸 히터와 별도로 이중관 공기 공급라인 상에 구비된 온도 유지수단을 통해 가스 이중관으로 공급되는 공기를 일정온도 이상으로 유지하여 가스 이중관 내 응축수가 생성되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 이중관 중벽에 의해 가스 이중관의 내관과 외관 사이를 두개의 공간으로 구획하고, 구획된 각 공간에 환기를 위한 라인을 병렬로 구성하여, GVU 룸 내부 공기를 2개의 방향으로 각각 흐를 수 있도록 함으로써, 충분한 유량과 저항을 가질 수 있다.
또한, GVU 룸 내부 공기를 환기시키기 위한 환기라인 및 룸 환기팬을 통해 가스 이중관 내부를 외기와 교환할 수 있으므로, 가스 이중관의 환기를 위한 별도의 팬이 필요치 않으며, 이중관 공기 흡입라인에 하나의 가스 검출기만 설치하여도 되므로 물량이 절감되는 효과를 가질 수 있다.
또한, 이중관 공기 공급라인 및 엔진 공기 공급라인 상에 각각 오리피스 밸브를 두어 필요에 따라 GVU 룸의 환기와 가스 이중관의 환기를 위한 공기의 흐름을 조절할 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 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.
본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
또한, 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: 연료가스 공급 시스템
110: 연료공급라인
120: 가스밸브유닛
130: 가스 이중관
140: 환기라인
141: 룸 환기팬
143: 룸 히터
150: 룸 배기덕트
151: 댐퍼
160: 외기 교환부
161: 이중관 공기 공급라인
163: 이중관 공기 배출라인
165: 엔진 공기 공급라인
167: 엔진 공기 배출라인
170: 온도 유지수단
UD: 어퍼데크
ER: 엔진룸
ME: 메인엔진
GR: GVU 룸
OV1, OV2: 오리피스 밸브
GD: 가스 검출기

Claims (14)

  1. 선체 선미부에 엔진룸이 마련되어 연료가스를 연료로 사용하기 위한 선박의 연료가스 공급 시스템으로서,
    상기 엔진룸의 외부에서 단일관 형태로 구비되며 내부로 연료가스가 이동되는 연료공급라인;
    상기 연료공급라인과 상기 엔진룸 내부에 구비된 메인엔진을 연결하는 가스 이중관;
    상기 연료공급라인 상에서 상기 메인엔진으로 공급되는 연료가스를 제어하는 가스밸브유닛; 및
    상기 가스 이중관의 내관과 외관 사이의 공기를 외기와 교환하기 위한 외기 교환부를 포함하는 선박의 연료가스 공급 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 외기 교환부는,
    상기 엔진룸과 분리되어 상기 가스밸브유닛이 배치되는 GVU 룸의 내부 공기를 흡입하여 상기 가스 이중관에 공급하는 선박의 연료가스 공급 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 GVU 룸의 내부 공기를 외부로 배출하기 위해 어퍼데크 상부의 룸 환기팬과 연결되는 환기라인; 및
    상기 GVU 룸과 연통되게 마련되는 룸 배기덕트의 상단부에 형성되어 외기가 유입되는 외기 유입구를 더 포함하는 선박의 연료가스 공급 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 환기라인은,
    상기 룸 환기팬으로부터 상기 GVU 룸 내부 바닥까지 길게 연장 형성되는 선박의 연료가스 공급 시스템.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 외기 교환부는,
    상기 GVU 룸 내부에서 상기 가스 이중관의 외관에 연결되어 상기 GVU 룸 내부 공기를 상기 가스 이중관에 공급하는 이중관 공기 흡입라인; 및
    일단부는 상기 엔진룸 내부에서 상기 가스 이중관의 외관에 연결되고 타단부는 상기 환기라인에 연결되어 상기 가스 이중관의 내관과 외관 사이의 공기를 외부로 배출하는 이중관 공기 배출라인을 포함하는 선박의 연료가스 공급 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 GVU 룸 내부에 구비되어 상기 GVU 룸 내부 공기를 가열하는 룸 히터; 및
    상기 이중관 공기 흡입라인 상에 설치되어 상기 가스 이중관으로 공급되는 공기를 일정온도 이상으로 유지하는 온도 유지수단을 더 포함하는 선박의 연료가스 공급 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 이중관 공기 흡입라인 상에서 상기 온도 유지수단의 전단에 구비되어 상기 이중관 공기 흡입라인으로 유입되는 공기의 양을 조절하기 위한 제1 오리피스 밸브를 더 포함하는 선박의 연료가스 공급 시스템.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 가스 이중관의 내관과 외관 사이를 두개의 공간으로 구획하는 이중관 중벽을 더 포함하는 선박의 연료가스 공급 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 이중관 중벽은 상기 가스 이중관에서 상기 메인엔진에 근접하게 위치되는 선박의 연료가스 공급 시스템.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 외기 교환부는,
    상기 이중관 공기 흡입라인에서 분기되고, 상기 가스 이중관을 우회하여 상기 메인엔진에 연결되는 엔진 공기 흡입라인; 및
    상기 메인엔진 내부의 공기를 외부로 배출하기 위한 엔진 공기 배출라인을 더 포함하는 선박의 연료가스 공급 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 이중관 공기 배출라인은, 상기 이중관 중벽에 의해 구획된 두개의 공간 중 상기 메인엔진과 상대적으로 멀리 위치되는 공간에 연통되게 구비되는 선박의 연료가스 공급 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 엔진 공기 배출라인은, 일단부가 상기 이중관 중벽에 의해 구획된 두개의 공간 중 상기 메인엔진과 가까이 위치되는 공간에 연통되도록 상기 가스 이중관의 외관에 연결되고, 타단부는 상기 이중관 공기 배출라인에 연결되는 선박의 연료가스 공급 시스템.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 이중관 공기 흡입라인 상에서 상기 엔진 공기 공급라인이 분기되는 지점의 하류측과 상기 엔진 공기 흡입라인 상에 각각 설치되는 제2 오리피스 밸브를 더 포함하는 선박의 연료가스 공급 시스템.
  14. 선체 선미부에 엔진룸이 마련되어 연료가스를 연료로 사용하기 위한 선박의 연료가스 공급 방법으로서,
    상기 엔진룸의 외부에서 단일관 형태로 구비되는 연료공급라인 및 상기 연료공급라인과 상기 엔진룸 내부에 구비된 메인엔진을 연결하는 가스 이중관을 통해 상기 메인엔진으로 연료가스를 공급하되,
    상기 엔진룸과 분리되어 가스밸브유닛이 배치되는 GVU 룸의 내부 공기를 흡입하여 상기 가스 이중관에 공급하는 선박의 연료가스 공급방법.
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