KR101247772B1 - 유기 랭킨 사이클을 이용한 선박의 발전장치 - Google Patents

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Abstract

유기 랭킨 사이클을 이용한 선박의 발전장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 유기 랭킨 사이클을 이용한 선박의 발전장치는, 물보다 비등점이 낮고 증기압이 큰 냉매를 작동유체로 사용하여 선박의 발전기 터빈을 발전시키는 ORC(Organic Rankine Cycle) 발전부; 선박내 배기가스를 외부로 안내하는 배기파이프나 굴뚝에서 배기가스의 폐열을 전달받아 ORC 발전부로 전달하는 폐열회수 열교환부; 및 선박의 엔진룸에 구비된 환기팬을 통과하는 공기의 유동경로상에 설치되며 공기의 유동을 이용하여 전력을 발생시키고, ORC 발전부와 폐열회수 열교환부로 전력을 공급하는 풍력발전 공급부;를 포함한다.

Description

유기 랭킨 사이클을 이용한 선박의 발전장치{generator of ship using the organic rankine cycle}
본 발명은 유기 랭킨 사이클을 이용한 선박의 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 선박 엔진에 공급되는 연료 중 약 50%만이 추진력으로 활용되고 나머지는 배기가스와 열 등으로 소모되고 있으며, 이러한 배기가스의 폐열을 회수하여 다시 엔진의 추진력으로 활용하거나 또 다른 에너지원으로 사용함으로써 약 10%의 추가 효율을 얻고 있다.
이러한 폐열 재활용 기술 중, 선박의 추진엔진(M/E) 및 발전기(G/E)로부터 발생되는 폐열을 회수해 증기 터빈을 발전시키거나, 보일러 가동 등 온열시스템을 위한 에너지원으로 활용하는 증기 터빈 발전 방식이 적용되고 있다.
그러나, 이러한 증기 터빈 발전 시스템은, 폐열회수 보일러, 터빈발전기, 복수기, 펌프 등의 주기기 이외에, 수처리 설비, 냉각수 설비 등의 주변 보조기기를 포함하는 복잡한 구조를 가지므로, 선박내 한정된 공간에서 폐열을 회수해 증기터빈 발전시설을 갖추는 것은 공간적 한계가 있다.
또한, 고압의 증기 배관 라인이 필요하고, 일반적인 폐열 온도인 250℃~350℃에서는 터빈 발전기를 구동하기 위한 증기 발생 효율이 낮으며, 단위 용적당 필요 전열면적이 넓고, 유지보수 또한 어렵다는 문제점이 있다.
이러한 증기 터빈 발전 시스템의 한계를 극복하기 위한 노력의 일환으로, 산업폐열이나 신재생에너지를 이용한 유기랭킨 사이클(ORC, Organic Rankine Cycle) 발전 기술을 선박에 적용하기 위한 연구가 진행되고 있다.
본 발명의 실시예는 선박에서 소모되는 추진엔진, 발전기 등의 배기가스 폐열과, 엔진룸, 기계실 등에 구비되는 환기팬의 풍력을 유기랭킨 사이클의 에너지원으로 활용함으로써, 선박내 연료 에너지 활용도를 선박에 최적화하여 보다 향상시킬 수 있는 유기랭킨 사이클을 이용한 선박의 발전장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면에 따르면, 물보다 비등점이 낮고 증기압이 큰 냉매를 작동유체로 사용하여, 선박의 발전기 터빈(11)을 발전시키는 ORC(Organic Rankine Cycle) 발전부(100); 선박내 배기가스를 외부로 안내하는 배기파이프(21)나 굴뚝(22)에서 배기가스의 폐열을 전달받아 상기 ORC 발전부(100)로 전달하는 폐열회수 열교환부(200); 및 선박의 엔진룸(30)에 구비된 환기팬(31)을 통과하는 공기의 유동경로상에 설치되며 상기 공기의 유동을 이용하여 전력을 발생시키고, 상기 ORC 발전부(100)와 폐열회수 열교환부(200)로 전력을 공급하는 풍력발전 공급부(300);를 포함하는 유기 랭킨 사이클을 이용한 선박의 발전장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 ORC 발전부(100)는, 작동유체를 압축시키는 공급펌프(110); 상기 공급펌프(110)에서 공급받은 작동유체를 상기 폐열 회수부와의 열교환에 의해 기화시켜 상기 터빈(11)측으로 공급하는 기화기(122); 및 상기 터빈(11)에서 팽창된 상태의 작동유체를 응축하여 상기 공급펌프(110)측으로 공급하는 응축기(140);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 폐열회수 열교환부(200)는, 상기 배기파이프(21)와 굴뚝(22) 중 어느 하나 이상의 둘레에 열매체유(thermal oil) 공급배관(TL)을 형성하여, 상기 배기파이프(21)나 굴뚝(22)을 통과하는 배기가스의 폐열을 회수하는 열교환기(210); 및 상기 열교환기(210)를 통과한 열매체유를 상기 ORC 발전부의 기화기(122)측으로 공급하여 상기 작동유체와 열교환을 한 냉각된 상태의 열매체유를 상기 열교환기(210)측으로 순환시키도록 상기 열매체유 공급배관(TL)상에 설치되는 순환펌프(220);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 ORC 발전부(100)는, 상기 공급펌프(110)와 기화기(122) 사이에 설치되며, 상기 공급펌프(110)에서 공급받은 작동유체를 상기 기화기(122)에 비해 낮은 온도로 예열하여 상기 기화기(122)측으로 공급하여, 상기 기화기(122)와 함께 작동유체를 다단으로 열교환시키는 예열기(121);를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 열매체유 공급배관(TL)은, 상기 열교환기(210)를 통과한 열매체유가 상기 기화기(122), 예열기(121)를 순차적으로 통과하여 상기 열교환기(210)측으로 순환되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 ORC 발전부(100)는, 상기 공급펌프(110)와 예열기(121)를 연결하는 배관과, 상기 터빈(11)과 응축기(140)를 연결하는 배관간의 교차부에 설치되며, 상기 공급펌프(110)에서 상기 예열기(121)로 공급중인 작동유체를 열교환에 의해 가열함과 동시에, 상기 터빈(11)에서 상기 응축기(140)로 공급중인 작동유체를 냉각시키는 열회수기(130);를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 폐열 회수부의 열교환기(210)는, 선박에 구비되는 다수의 상기 배기파이프(21)와 굴뚝(22) 중 어느 하나 이상의 둘레에 이격 설치되며, 상기 배기파이프(21)와 굴뚝(22) 중 어느 하나 이상의 외면과의 사이에 열매체유 수용공간을 밀폐형성하는 하우징(211); 및 상기 하우징(211) 내 열매체유 진행방향과 배기가스 진행방향이 일치되게 상기 다수의 하우징(211)을 상호 연결하는 하우징 연결배관(212);을 포함할 수 있다.
또한, 상기 풍력발전 공급부(300)는, 상기 ORC 발전부의 공급펌프(110)와, 폐열회수 열교환부의 순환펌프(220) 중 어느 하나 이상으로 전력을 공급할 수 있다.
또한, 상기 풍력발전 공급부(300)는, 블레이드 로터(rotor)가 설치되는 풍력발전기(310); 상기 풍력발전기(310)에서 생성된 전기를 저장하는 축전기(321); 및 상기 ORC 발전부의 공급펌프(110)와 상기 폐열회수 열교환부의 순환핌프(200) 중 어느 하나 이상과 전기적으로 연결되어 전력을 공급하는 전원공급배선(320);을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는, 물보다 비등점이 낮은 작동유체를 이용하는 유기랭킨 사이클을 선박의 발전장치에 적용함으로써, 기존의 증기 터빈 발전 시스템과 비교해, 250℃~350℃의 폐열을 보다 효율적으로 활용하여 선박의 가동에 필요한 동력, 전력을 생산할 수 있으며, 수처리 설비를 구비할 필요가 없는 등 구조의 단순화와 설치공간의 축소화를 구현할 수 있다.
또한, 유기랭킨 사이클을 구현함에 있어서, 선박의 추진엔진, 발전기 등에서 발생되는 배기가스 폐열을 기화기, 예열기측으로 전달하고, 엔진룸, 기계실 등에 구비되는 환기팬의 풍력을 이용해 전력을 발전시켜 순환펌프, 공급펌프로 공급함으로써, 선박의 구조적 특성에 맞추어 최적화시켜 선박내 연료 에너지 활용도를 최대로 향상시킬 수 있다.
도 1 - 본 발명의 일실시예에 따른 유기 랭킨 사이클을 이용한 선박의 발전장치를 도시한 개념도
도 2 - 폐열회수 열교환부의 열교환기의 일례를 도시한 개략도
도 3 - 풍력발전 공급부의 일례를 도시한 개략도
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유기 랭킨 사이클을 이용한 선박의 발전장치를 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 유기 랭킨 사이클을 이용한 선박의 발전장치는, ORC(Organic Rankine Cycle) 발전부(100), 폐열회수 열교환부(200), 풍력발전 공급부(300)로 이루어진다.
상기 ORC 발전부(100)는, 물보다 비등점이 낮고 증기압이 큰 냉매를 작동유체(working fluid)로 사용하여, 저온(예를 들어, 150℃~350℃)에서 고압의 증기로 선박의 발전기 터빈(11)을 회전과 발전을 시키는 장치부로써, 공급펌프(110), 기화기(122), 응축기(140)를 포함하는 구성을 가진다.
상기 ORC 발전부(100)의 작동유체는, 프레온(Freon), 프로판(propane), 톨루엔(toluene), 이소펜탄(iso-pentane(C5H12)), R245 등과 같은 유기혼합물(organic compound)을 적용할 수 있으며, 상기 ORC 발전부(100)를 구성하는 장치가 초고압이나 초진공이 되지 않도록 하는 사용온도 범위내에서 적정한 증기압(vapor pressure)을 유지할 수 있는 것을 선정한다.
상기 작동유체는 비등점이 낮고 증기압이 높으며, 상기 터빈(11)과 작동유체 공급배관(OL)의 소형화와 단순화를 위해 밀도가 크고, 상기 기화기(122)와 응축기(140)에서의 열전달 성능향상과 사이즈 감소를 위해 열전달 특성이 우수하며, 상기 터빈(11)의 입구측 질량유량을 증가시키기 위해 잠열(latent heat)이 작은 것을 적용할 수 있다.
할로겐화 탄화수소계 화합물(halogenated hydrocarbon compounds)이나 이소부탄(iso-butane)과 같은 유기화합물은 약 200℃ 정도의 작동온도에 적합하며, 200℃이상인 경우에는 열 안정성이 상대적으로 높은 톨루엔(toluene), 프로리놀85(F-85)와 같은 유기물질을 적용할 수 있다.
다음으로, 이러한 유기혼합물을 작동유체로 사용하여 터빈(11)을 회전, 발전시키는 과정에 대해 설명하기로 한다.
작동유체는 상기 공급펌프(110)에서 압축된 후, 상기 기화기(122)측으로 공급되며, 상기 기화기(122)에서는 작동유체를 상기 폐열 회수부와의 열교환에 의해 기화시켜 상기 터빈(11)측으로 공급한다.
상기 터빈(11)을 통과하며 팽창된 작동유체는 상기 터빈(11) 출구측에 연결된 상기 응축기(140)로 공급되며, 상기 응축기(140)에서는 팽창된 상태의 작동유체를 포화(saturated) 액상으로 방열, 응축하여 상기 공급펌프(110)측으로 공급한다.
상기와 같이 상기 공급펌프(110)에서의 압축, 상기 기화기(122)에서의 흡열, 상기 터빈(11)에서의 팽창, 상기 응축기(140)에서의 방열과정을 거쳐 지속적으로 순환되면서, 상기 터빈(11)을 회전, 발전시키게 된다.
물을 작동유체로 이용하는 기존의 증기 터빈 발전 시스템에서는, 작동유체인 물이 포화증기점에서 터빈을 통해 팽창되는 경우에 터빈 출구에서 이상(two-phase)상태로 유지되는 것과는 달리, 유기혼합물은 과열 증기 상태로 유지된다.
이에 따라, 상기 터빈(11) 내에서는 액적(liquid droplet)이 발생되지 않으며, 터빈 회전익(rotating brade)에 액적으로 인한 스트레스가 발생되지 않고, 상기 기화기(122) 출구에서 과열영역이 필요없는 포화 사이클 시스템을 구성할 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명의 일실시예는, 상기 ORC 발전부의 공급펌프(110)와 기화기(122) 사이에 상기 예열기(121)가 추가로 설치되고, 상기 공급펌프(110)와 예열기(121)를 연결하는 배관과, 상기 터빈(11)과 응축기(140)를 연결하는 배관간의 교차부 또는 근접부에 열회수기(130)가 추가로 설치된 구성을 가진다.
상기 예열기(121)는, 상기 공급펌프(110)에서 공급받은 작동유체를 상기 기화기(122)에 비해 낮은 온도로 예열하여 상기 기화기(122)측으로 공급하며, 상기 열회수기(130)에서는 상기 공급펌프(110)에서 상기 예열기(121)로 공급중인 작동유체를 상기 터빈(11)에서 상기 응축기(140)로 공급중인 작동유체와의 열교환에 의해 가열하게 된다.
이에 따라, 상기 공급펌프(110)를 통과한 작동유체는 상기 열회수기(130), 예열기(121), 기화기(122)를 순차적으로 통과하면서 3단으로 열교환 및 가열이 이루어지게 된다.
상기 열회수기(130)에서는 상기와 같이 상기 예열기(121)로 공급중인 작동유체를 열교환에 의해 가열하게 됨과 동시에, 상기 예열기(121)로 공급중인 작동유체를 가열시킨만큼 상기 터빈(11)에서 상기 응축기(140)로 공급중인 작동유체를 냉각시키게 된다.
이에 따라, 상기 터빈(11)을 통과한 작동유체는 상기 열회수기(130), 응축기(140)를 순차적으로 통과하면서 다단으로 열교환 및 가열이 이루어지게 된다.
상기와 같이 상기 열회수기(130)에서 상기 터빈(11) 출구의 과열증기와 상기 기화기(122) 입구의 과냉액을 서로 열교환시킴으로써, 상기 기화기(122)로 공급되는 작동유체의 온도를 상승시킴과 동시에 상기 응축기(140)로 공급되는 작동유체의 온도는 저하시켜, 전체 시스템 효율을 보다 상승시킬 수 있다.
물을 작동유체로 이용하는 기존의 증기 터빈 발전 시스템을 적용하는 경우, 물을 가열, 기화시키기 위한 보일러(boiler)의 가동온도가 최저 450℃이어야 하는데, 선박의 추진엔진(M/E, Main Engine), 발전기(G/E, Generator Engine)에서 배출되는 배기가스는 일반적으로 250℃~350℃의 온도를 가지므로, 배기가스의 폐열을 열원으로 활용하면 에너지 회수효율이 현저히 낮다.
상기 ORC 발전부(100)를 적용하면, 250℃~350℃ 온도의 배기가스의 폐열을 단순히 열에너지로 변환시키는 정도가 아니라, 고급에너지인 전기에너지로 변환할 수 있으며, 작동유체의 적절한 선정을 통해 넓은 범위에서의 열에너지를 효과적으로 활용할 수 있고, 저온 열원을 에너지원으로 사용하므로 고온의 열원을 사용하는 시스템에 비해 신뢰성이 높고, 유지관리 또한 상대적으로 용이하다.
도 2는 상기 폐열회수 열교환부의 열교환기(210)의 일례를 도시한 개략도이다.
도 1, 2를 참조하면, 상기 폐열회수 열교환부(200)는, 선박내 배기가스를 외부로 안내하는 배기파이프(21)와 굴뚝(22) 중 어느 하나 이상에서 배기가스의 폐열을 전달받아 상기 ORC 발전부(100)를 구성하는 가열장치로 전달하는 장치부로, 열교환기(210)와 순환펌프(220)를 포함하는 구성을 가진다.
상기 열교환기(210)는, 상기 배기파이프(21)와 굴뚝(22) 중 어느 하나 이상의 둘레에 열매체유(thermal oil) 공급배관(TL)을 형성하여, 상기 배기파이프(21)나 굴뚝(22)을 통과하는 배기가스의 폐열을 열매체유와의 열전달에 의해 회수한다.
상기 폐열회수 열교환부(200)의 열교환 매체로, 물을 사용하면, 증기압이 발생할 수 있고 100℃ 이상으로 가열할 수 없으나, 상기 열매체유(예를 들어, mobil therm594)를 사용하면, 물에 비해 포화 압력이 낮아 낮은 압력에서도 320℃의 고온을 전달할 수 있어 배관비용을 절감할 수 있으며, 간접가열을 통해 장기간 사용할 수 있다.
상기 순환펌프(220)는, 상기 열교환기(210)를 통과한 열매체유를 상기 ORC 발전부의 기화기(122)측으로 공급하여 상기 작동유체와 열교환을 한 냉각된 상태의 열매체유를 상기 열교환기(210)측으로 순환시키도록 상기 열매체유 공급배관(TL)상에 설치된다.
상기 순환펌프(220)는, 열매체유를 유동, 순환시키기 위한 것으로, 상기 공급펌프(110)와 달리, 열매체유의 상태 변화에 관여하지 않으므로, 본 발명의 실시예와 같이 상기 기화기(122)에서 상기 열교환기(210) 열매체유를 공급하는 열매체유 공급배관(TL)상에 설치될 수도 있나, 상기 열교환기(210)에서 상기 기화기(122)측으로 열매체유를 공급하는 열매체유 공급배관(TL)상에 설치되어도 무방하다.
상기 열매체유 공급배관(TL)은, 상기 열교환기(210)를 통과한 열매체유가 상기 기화기(122), 예열기(121)를 순차적으로 통과하여 상기 열교환기(210)측으로 복귀, 순환될 수 있도록, 상기 열교환기(210), 기화기(122), 예열기(121)에 걸쳐 연속하여 연결 형성된다.
도 2를 참조하면, 상기 열교환기(210)는, 선박의 추진엔진(M/E, Main Engine), 발전기(G/E, Generator Engine)에서 배출되는 배기가스를 외부로 안내하기 위해 선박에 구비되는 다수의 상기 배기파이프(21)나 굴뚝(22)에 설치될 수 있다.
상기 열교환기(210)는, 상기 배기파이프(21) 또는 굴뚝(22) 외면과의 사이에 열매체유 수용공간을 밀폐형성하도록 상기 배기파이프(21)나 굴뚝(22)의 외면으로부터 이격되게 설치되는 하우징(211)과, 다수의 상기 하우징(211)을 상호 연결하는 하우징 연결배관(212)으로 이루어진 구조를 가진다.
상기 하우징 연결배관(212)은, 상기 다수의 하우징(211)을 상호 연결함에 있어서, 상기 하우징(211) 내부에 형성된 열매체유 수용공간상에서의 열매체유의 진행방향이 배기가스 진행방향(고온->저온)(도 2에서는 상향유동)과 일치되도록, 상기 하우징(211)상에 유입구, 유출구(도면부호 미표기)를 연통형성한다.
예를 들어, 도2에 도시된 바와 같이, 배기가스가 상향유동되는 경우, 상기 다수의 하우징(211) 중 하나의 상부에 유출구가 형성되고, 다른 상기 하우징(211)의 하부에 유입구가 형성되도록 상기 하우징(211)을 상호 연결한다.
하나의 상기 배기파이프(21)나 굴뚝(22)을 통과하는 배기량, 배기가스 온도에 대해 기준치를 설정하면, 설정된 기준치를 참고하여 상기 배기파이프(21)나 굴뚝(22)상에의 상기 열교환기(210) 설치구조를 다양하게 적용할 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 기준치 이상일 경우, 상기 배기파이프(21)나 굴뚝(22) 각각의 둘레에 상기 하우징(211)을 설치할 수 있으며, 지정치 이하일 경우, 상호 근접하게 설치된 다수의 상기 배기파이프(21)나 굴뚝(22)을 통합한 둘레 전체에 걸쳐 하나의 상기 하우징(211)을 형성할 수도 있다.
여기서, 상기 배기파이프(21)나 굴뚝(22)을 통합한 둘레 전체에 걸쳐 하나의 상기 하우징(211)을 형성한다는 것은, 상기 하우징 연결배관(212)을 이용하여 별도로 연결시킬 필요가 없을 정도로 일체로 연결된 구조를 가지는 것을 의미하는 것으로, 다수의 원통을 연결한 ∞자형상과 같은 단면형상을 가지는 실시예를 포함하여 다양한 실시예로 구현될 수 있다.
도 3는 풍력발전 공급부의 일례를 도시한 개략도이다.
도 1, 3을 참조하면, 상기 풍력발전 공급부(300)는, 선박의 기계실과, 엔진룸(엔진룸(30)으로 통칭하기로 한다)에 구비된 환기팬(31)을 통과하는 공기의 유동경로상에 설치되어, 상기 공기의 유동(풍력)을 이용하여 전력을 발생시키고, 상기 ORC 발전부(100)와 폐열회수 열교환부(200)를 구성하는 전기장치로 전력을 공급하는 장치부이다.
일반적으로 상기 환기팬(31)은 상기 엔진룸(30) 내부의 오염공기를 외부로 강제 배출하기 위해 구비되는데, 상기 환기팬(31)의 전방(공기진행 방향)에 풍력발전기(310)를 설치하면, 선박의 운항에 따른 외부 풍력의 변화에 영향받지 않고, 선박 외부로 단순히 배출되어 버려지는 공기의 운동에너지를 이용하여 선박의 실내, 외에서 일정한 정도로 신뢰성있게 전력을 생산할 수 있다.
상기 ORC 발전부(100)와 폐열회수 열교환부(200)를 구성하는 전기장치로는, 작동유체를 압축시키거나 강제 유동시키기 위해 전력소모의 대부분이 발생되는 상기 ORC 발전부의 공급펌프(110)와, 폐열회수 열교환부의 순환펌프(220) 중 어느 하나 이상으로 전력을 공급하는 것이 바람직하다.
상기 풍력발전 공급부(300)는, 풍력발전기(310), 전원공급배선(320)으로 구성할 수 있으며, 상기 풍력발전기(310)의 블레이드 로터(rotor)를 45만Nm3/h(Normal 상태의 공기유량, 0℃,1기압,상태습도 0%인 이상적인 공기유량)이상의 풍량이 형성되는 영역에 설치하면, 경제성 기준 200W/㎡?풍력 2등급을 초과하는 풍력에너지 밀도를 구현할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 풍력발전기(310)를 45만Nm3/h이상의 풍량이 발생되는 다수의 개소에 분산설치하고, 상기 전원공급배선(320)에 의해 다수의 상기 풍력발전기(310)(또는 상기 다수의 풍력발전기(310)에서 생성된 전기를 저장하는 축전기(321))를 상기 ORC 발전부의 공급펌프(110)와, 폐열회수 열교환부의 순환펌프(220) 중 어느 하나 이상과 전기적으로 연결하여, 전력을 공급할 수 있다.
지금까지 본 발명의 실시예들을 들어 설명하였다. 그러나, 이는 본 발명의 이해와 설명의 편의를 도모하기 위한 실시예에 불과하며, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.
11 : 터빈 21 : 배기파이프
22 : 굴뚝 30 : 엔진룸
31 : 환기팬 100 : ORC 발전부
110 : 공급펌프 121 : 예열기
122 : 기화기 130 : 열회수기
140 : 응축기 200 : 폐열회수 열교환부
210 : 열교환기 211 : 하우징
212 : 하우징 연결배관 220 : 순환펌프
300 : 풍력발전 공급부 310 : 풍력발전기
320 : 전원공급배선 321 : 축전기
OL : 작동유체 공급배관 TL : 열매체유 공급배관

Claims (9)

  1. 물보다 비등점이 낮고 증기압이 큰 냉매를 작동유체로 사용하여 선박의 발전기 터빈(11)을 발전시키는 ORC(Organic Rankine Cycle) 발전부(100);
    선박내 배기가스를 외부로 안내하는 배기파이프(21)나 굴뚝(22)에서 배기가스의 폐열을 전달받아 상기 ORC 발전부(100)로 전달하는 폐열회수 열교환부(200); 및
    선박의 엔진룸(30)에 구비된 환기팬(31)을 통과하는 공기의 유동경로상에 설치되며 상기 공기의 유동을 이용하여 전력을 발생시키고, 상기 ORC 발전부(100)와 폐열회수 열교환부(200)로 전력을 공급하는 풍력발전 공급부(300);
    를 포함하는 유기 랭킨 사이클을 이용한 선박의 발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 ORC 발전부(100)는,
    작동유체를 압축시키는 공급펌프(110);
    상기 공급펌프(110)에서 공급받은 작동유체를 상기 폐열회수 열교환부(200)와의 열교환에 의해 기화시켜 상기 터빈(11)측으로 공급하는 기화기(122); 및
    상기 터빈(11)에서 팽창된 상태의 작동유체를 응축하여 상기 공급펌프(110)측으로 공급하는 응축기(140);
    를 포함하는 유기 랭킨 사이클을 이용한 선박의 발전장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 폐열회수 열교환부(200)는,
    상기 배기파이프(21)와 굴뚝(22) 중 어느 하나 이상의 둘레에 열매체유(thermal oil) 공급배관(TL)을 형성하여, 상기 배기파이프(21)나 굴뚝(22)을 통과하는 배기가스의 폐열을 회수하는 열교환기(210); 및
    상기 열교환기(210)를 통과한 열매체유를 상기 ORC 발전부의 기화기(122)측으로 공급하여, 상기 작동유체와 열교환을 한 냉각된 상태의 열매체유를 상기 열교환기(210)측으로 순환시키도록 상기 열매체유 공급배관(TL)상에 설치되는 순환펌프(220);
    를 포함하는 유기 랭킨 사이클을 이용한 선박의 발전장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 ORC 발전부(100)는,
    상기 공급펌프(110)와 기화기(122) 사이에 설치되며, 상기 공급펌프(110)에서 공급받은 작동유체를 상기 기화기(122)에 비해 낮은 온도로 예열하여 상기 기화기(122)측으로 공급하여, 상기 기화기(122)와 함께 작동유체를 다단으로 열교환시키는 예열기(121);
    를 더 포함하는 유기 랭킨 사이클을 이용한 선박의 발전장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열매체유 공급배관(TL)은,
    상기 열교환기(210)를 통과한 열매체유가 상기 기화기(122), 예열기(121)를 순차적으로 통과하여 상기 열교환기(210)측으로 순환되도록 형성되는 유기 랭킨 사이클을 이용한 선박의 발전장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 ORC 발전부(100)는,
    상기 공급펌프(110)와 예열기(121)를 연결하는 배관과, 상기 터빈(11)과 응축기(140)를 연결하는 배관간의 교차부에 설치되며, 상기 공급펌프(110)에서 상기 예열기(121)로 공급중인 작동유체를 열교환에 의해 가열함과 동시에, 상기 터빈(11)에서 상기 응축기(140)로 공급중인 작동유체를 냉각시키는 열회수기(130);
    를 더 포함하는 유기 랭킨 사이클을 이용한 선박의 발전장치.

  7. 제3항에 있어서,
    상기 폐열회수 열교환부(200)의 열교환기(210)는,
    선박에 구비되는 다수의 상기 배기파이프(21)와 굴뚝(22) 중 어느 하나 이상의 둘레에 이격 설치되며, 상기 배기파이프(21)와 굴뚝(22) 중 어느 하나 이상의 외면과의 사이에 열매체유 수용공간을 밀폐형성하는 하우징(211); 및
    상기 하우징(211) 내 열매체유 진행방향과 배기가스 진행방향이 일치되게 상기 다수의 하우징(211)을 상호 연결하는 하우징 연결배관(212);
    을 포함하는 유기 랭킨 사이클을 이용한 선박의 발전장치.
  8. 제3항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 풍력발전 공급부(300)는,
    상기 ORC 발전부의 공급펌프(110)와 폐열회수 열교환부의 순환펌프(220) 중 어느 하나 이상으로 전력을 공급하는 유기 랭킨 사이클을 이용한 선박의 발전장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 풍력발전 공급부(300)는,
    블레이드 로터(rotor)가 설치되는 풍력발전기(310);
    상기 풍력발전기(310)에서 생성된 전기를 저장하는 축전기(321); 및
    상기 ORC 발전부의 공급펌프(110)와 상기 폐열회수 열교환부의 순환펌프(220) 중 어느 하나 이상과 전기적으로 연결되어 전력을 공급하는 전원공급배선(320);
    을 포함하는 유기 랭킨 사이클을 이용한 선박의 발전장치.
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