KR101577804B1 - 선박 및 선박의 배치 구조 - Google Patents

선박 및 선박의 배치 구조 Download PDF

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Abstract

선박 및 선박의 배치 구조가 개시된다. 본 발명의 선박은, 선체 선미부의 데크 상부에 배치되는 LNG 저장탱크 모듈; 상기 선체 선미부의 데크 하부에 배치되며 선박의 엔진이 마련되는 엔진룸; 및 상기 선체 선미부의 데크 상부에 배치되어 상기 LNG 저장탱크 모듈로부터 LNG 또는 BOG를 상기 엔진룸으로 공급하는 연료 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박 및 선박의 배치 구조{Ship And Arrangement Method In Ship}
본 발명은 선박 및 선박의 배치 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선체의 선미부에서 데크 상부에는 LNG 저장탱크 모듈과, 데크 하부에는 선박의 엔진이 마련되는 엔진룸이 배치되고, LNG 저장탱크 모듈로부터 LNG 또는 BOG를 엔진룸으로 공급하는 연료 공급부가 선체의 선미부 데크 상부에 배치되는 선박 및 선박의 배치 구조에 관한 것이다.
근래 LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다.
특히 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)는 연소시 대기오염 물질 배출이 적은 친환경 연료로서 여러 분야에서 사용이 늘어나고 있다.
액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 갖는다. 따라서, 천연가스 이송 시 LNG로 액화시켜 이송할 경우 매우 효율적으로 이송할 수 있으며, 일 예로 LNG를 해상으로 수송(운반)할 수 있는 LNG 운반선이 사용되고 있다.
선박에 대한 국제기구와 각 국가의 규제 기준도 점차 까다로워지고 있어, 선박의 친환경 고효율의 연료에 대한 관심도 늘고 있는데, 그 중 하나로 LNG에서 자연 기화 또는 강제 기화된 기화가스도 연료로 사용할 수 있는 DFDE 엔진(Dual Fuel Diesel Electric)과 같은 엔진이 개발되어 선박에 적용되고 있다.
이와 같이 LNG를 연료로 사용하는 선박이 LFS(LNG Fueled Ship)인데, 국제적인 선박의 배출 규제 기준 강화와 LNG의 가격 안정 추세 지속 전망과 맞물리면서 LFS의 건조 및 운항이 더욱 활발해질 것으로 기대된다.
본 발명은 LNG를 연료로 사용하는 엔진이 적용되는 선박에서, LNG 연료 공급과 선내 공간 활용을 효과적으로 할 수 있는 선내 배치 구조 및 이러한 구조가 적용된 선박을 제안하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선체 선미부의 데크 상부에 배치되는 LNG 저장탱크 모듈;
상기 선체 선미부의 데크 하부에 배치되며 선박의 엔진이 마련되는 엔진룸; 및
상기 선체 선미부의 데크 상부에 배치되어 상기 LNG 저장탱크 모듈로부터 LNG 또는 BOG를 상기 엔진룸으로 공급하는 연료 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박이 제공된다.
바람직하게는 상기 엔진룸에는, 상기 연료 공급부로부터 LNG 또는 BOG를 공급받아 구동되는 적어도 하나의 추진용 엔진과, 상기 연료 공급부로부터 LNG 또는 BOG를 공급받아 구동되는 적어도 하나의 발전용 엔진이 마련될 수 있다.
바람직하게는 상기 엔진룸에는, 상기 연료 공급부로부터 상기 발전용 엔진으로 상기 LNG 또는 BOG의 공급을 제어하는 하우징(housing) 박스 구조의 가스 밸브 유닛이 마련될 수 있다.
바람직하게는 상기 가스 밸브 유닛으로부터 상기 엔진룸 외측의 덕트 트렁크로 벤트 라인이 연장되고, 상기 덕트 트렁크의 데크 상부에는 팬 룸이 마련되어, 상기 덕트 트렁크로부터 상기 팬 룸으로 절곡 없이 상기 벤트 라인이 연장될 수 있다.
상기 팬 룸에는 배출용 팬(extraction fan)이 마련되어, 상기 덕트 트렁크 내부를 음압으로 유지할 수 있다.
바람직하게는 상기 LNG 저장탱크 모듈은 탈착 가능한 복수의 LNG 저장탱크를 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 LNG 저장탱크 모듈은 선미 말단에 선박 계류용으로 마련되는 선큰 데크(sunken deck) 상부에 마련될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 선박의 배치 구조에 있어서,
선체의 선미부에서 데크 상부에 LNG 저장탱크 모듈을 배치하며, 상기 선미부의 데크 하부에 상기 선박의 엔진이 마련되는 엔진룸을 배치하고,
상기 선체의 선미부의 데크 상부에 상기 LNG 저장탱크 모듈로부터 LNG 또는 BOG를 상기 엔진룸으로 공급하는 연료 공급부를 배치하는 것을 특징으로 하는 선박의 배치 구조가 제공된다.
바람직하게는, 상기 엔진룸에는 상기 선박의 추진용 엔진 및 발전용 엔진과, 상기 연료 공급부로부터 상기 발전용 엔진으로 상기 LNG 또는 BOG의 공급을 제어하는 하우징(housing) 구조의 가스 밸브 유닛을 배치할 수 있다.
바람직하게는, 상기 가스 밸브 유닛으로부터 상기 엔진룸 외측의 덕트 트렁크로 벤트 라인이 연장되고, 상기 덕트 트렁크의 데크 상부에는 팬 룸이 마련되어, 상기 덕트 트렁크로부터 상기 팬 룸으로 절곡 없이 상기 벤트 라인이 연장될 수 있다.
본 발명의 선박은 선체의 선미부에서 데크 상부에는 LNG 저장탱크 모듈과, 데크 하부에는 선박의 엔진이 마련되는 엔진룸을 배치하고, LNG 저장탱크 모듈로부터 LNG 또는 BOG를 엔진룸으로 공급하는 연료 공급부를 선체의 선미부 데크 상부에 배치한다.
탈착 가능하도록 모듈화된 저장탱크를 선미부 데크 상부에 배치함으로써 벙커링 또는 탱크 추가 등을 통한 LNG 연료 공급이 수월하며, 연료 공급에 필요한 시간을 단축할 수 있다.
또한, 하우징 구조의 가스 밸브 유닛을 엔진룸 내에 배치하여, 엔진으로부터의 위치가 가까워지므로 효율적인 엔진 제어가 가능하다. 또한 가스 밸브 유닛으로의 벤트 라인을 덕트 트렁크로 연장하고 덕트 트렁크로부터 데크 상부의 팬 룸으로 절곡 없이 수직으로 연장되도록 함으로써, 팬 룸의 배출용 팬을 이용하여 덕트 트렁크 내부를 음압으로 유지할 수 있어 벤트 라인을 위한 별도의 팬을 마련할 필요가 없다. 또한 벤트 라인이 절곡 없이 수직으로 연장되므로 설치가 용이하며, 선내 공간 활용도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 개략적인 형상을 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 선박에서 선체 선미부의 배치 구조만을 보다 상세히 도시한다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 개략적인 형상을, 도 2에는 그 중 선체(S) 선미부의 배치 구조만을 보다 상세히 도시하였다.
도 1에 도시된 선박에서 추진용 프로펠러가 마련된 쪽이 선박의 선미 방향(Stern)이고 반대쪽이 선수 방향(Bow)이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예의 선박은, LNG를 선박의 추진 연료로 공급받아 추진하는 LFS(Liquefied natural gas Fueled Ship)로서, 선체(S) 선미부의 데크(D) 하부에는 엔진룸(ER)이 마련된다.
엔진룸(ER)이 마련되는 선체(S) 선미부의 데크(D) 상부에는 엔진룸(ER)으로 연료를 공급하기 위한 LNG 저장 및 공급부(100)를 배치함으로써 연료 공급을 위한 선내 배관의 길이를 단축한다.
이러한 LNG 저장 및 공급부(100)에는 도 2에 도시된 바와 같이 LNG 저장탱크 모듈(110)과, LNG 저장탱크 모듈(110)로부터 LNG 또는 BOG를 엔진룸(ER)으로 공급하는 연료 공급부(120) 등이 포함된다.
본 실시예에서 LNG 저장탱크 모듈(110)은 탈착 가능한 복수의 LNG 저장탱크를 포함하여 구성될 수 있다. 이와 같이 LNG 저장탱크를 모듈화하여 선미부 데크(D), 바람직하게는 선체 선미부에 선박의 계류(mooring)를 위해 마련되는 선큰 데크(sunken deck)의 갑판 상부에 배치함으로써 벙커링(Bunkering)을 통한 연료 충전이 수월하고, 벙커링을 위한 LNG 이송 장비가 갖추어지지 않은 항구나 해상에서는 LNG 저장탱크를 추가로 모듈에 적재하는 방식으로 LNG를 공급받을 수 있다.
또한 선체에 탈착 가능한 모듈 형태로 제작함으로써 설치 및 제거가 용이하다.
이러한 LNG 저장탱크 모듈(110)은, 예를 들어 컨테이너형의 케이스의 내부에 독립형 LNG 저장탱크를 탑재하여 고정하고, 남는 공간을 완충재 또는 단열재로 충진하는 형태일 수 있다.
본 실시예의 선박에서 선미부 데크(D) 하부에 마련되는 엔진룸(ER)에는 연료 공급부(120)로부터 LNG 또는 BOG(Boil Off Gas)를 공급받아 구동되는 적어도 하나의 추진용 엔진(ME)과, 연료 공급부(120)로부터 LNG 또는 BOG를 공급받아 구동되는 적어도 하나의 발전용 엔진(GE)이 마련된다.
일 예를 들어, 선박의 추진용 엔진(ME)으로는 LNG를 연료로 공급받아 구동되는 ME-GI(Man Electric Gas Injection) 엔진이 적용될 수 있고, 발전용 엔진(GE)으로는 DFDG(Dual Fuel Diesel Generator)가 적용될 수 있다.
이와 같이 선박에 추진용 엔진(ME)으로서, 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx) 배출량을 저감하기 위하여 개발된, 가스와 오일을 연료로 사용할 수 있는 2-stroke의 고압 천연가스 분사 엔진인 ME-GI 엔진이 적용되는 경우, 150 내지 400 bar의 압축된 가스를 연료로 공급하게 되므로 LNG를 승압 및 기화시키기 위한 장치와, BOG를 고압으로 압축하기 위한 압축 장치 등이 연료 공급부(120)에 마련될 수 있다.
이와 같은 ME-GI 엔진은 동급출력의 디젤엔진에 비해 오염물질 배출량을 이산화탄소는 23%, 질소화합물은 80%, 황화합물은 95%이상 줄일 수 있으므로, 본 실시예와 같이 LNG를 연료로 하는 추진용 및 발전용 엔진을 마련하면 대기오염 물질 배출을 줄일 수 있다.
연료 공급부(120)로부터 LNG 또는 BOG의 연료 공급용 라인(FL)이 데크 하부의 덕트 트렁크(GVT)를 지나도록 마련되어 연료 공급부(120)로부터 추진용 엔진(ME)으로 연료를 공급한다. 추진용 엔진(ME)이 ME-GI 엔진과 같은 고압 엔진인 경우, 추진용 엔진(ME)용 가스 밸브 유닛(130)은 데크 상부의 LNG 저장 및 공급부(100)에 마련될 수 있다. 추진용 엔진(ME)이 고압 엔진인 경우 가스압이 150 내지 400 bar의 고압이므로 밸브 유닛과 엔진 사이의 거리가 멀더라도 엔진에 공급되는 가스를 제어할 수 있기 때문이다.
도 2에 도시된 LNG 저장 및 공급부(100)의 LNG 저장탱크 모듈(110), 연료 공급부(120) 및 가스 밸브 유닛(130)은 설명의 편의를 위한 순서로 배열한 것이며, 다양하게 배치될 수 있다. 예를 들어 선체 선미부의 데크 상부에 좌현 및 우현에 각각 LNG 저장탱크 모듈(110)을 배치하고 탱크 모듈(110)들 사이에 연료 공급부와 가스 밸브 유닛(130)을 위한 룸을 배치할 수도 있다.
또한 엔진룸(ER)에는 추진용 엔진(ME)의 회전축에 연결되어 전자기 유도를 이용해 전류를 발생시켜 엔진의 회전력을 전기에너지로 전환하는 복수의 제너레이터(generator), 예를 들어 얼터네이터(alternator)가 마련될 수 있다.
엔진룸(ER)에는 배전반과 배전반에서 공급된 전력을 변압하는 추진용 변압기(propulsion transformer), 추진용 변압기를 거친 전력의 주파수를 변환하는 추진용 주파수 변환기(frequency converter), 변압 및 주파수 변환된 전력으로 구동되는 추진용 전기 모터(propulsion motor), 추진용 전기 모터의 회전 속도를 변속하여 추진장치의 회전속도로 낮추는 감속 기어(reduction motor) 등이 추가로 마련될 수 있고, 감속 기어를 거쳐 전달된 동력은 고정 피치 타입의 프로펠러(propeller)에서 추력으로 변환되어 선박을 추진시키게 된다.
한편 DFDG가 적용되는 경우, DFDG는 3 내지 15 bar의 가스를 연료로 공급받게 되며, 선박의 엔진룸(ER) 내부에는 연료 공급부(120)로부터 발전용 엔진(GE)으로 LNG 또는 BOG의 공급과 점화용 연료유의 공급을 제어할 수 있는 하우징(housing) 박스 구조의 가스 밸브 유닛(GVU)을 배치한다. 발전용 엔진(GE)은 추진용 엔진(ME)보다 가스압이 낮으므로 발전용 엔진(GE)의 가스 밸브 유닛(GVU)은 엔진 가까이, 바람직하게는 10m 이내에 마련되어야 연료 공급의 제어가 수월하다. 본 실시예에서는 발전용 엔진(GE)에 가깝도록, 가스 밸브 유닛(GVU)을 하우징 박스 구조로 하여 엔진룸(ER) 내에 배치함으로써, 연료 공급 및 엔진의 제어가 효과적으로 이루어질 수 있다.
엔진룸(ER)의 가스 밸브 유닛(GVU)에는 데크 상부로 연장되어 가스 등을 외부로 배출할 수 있는 벤트 라인(VL)이 마련되는데, 벤트 라인(VL)은 엔진룸(ER) 내부의 가스 밸브 유닛(GVU)으로부터 엔진룸(ER) 외부의 덕트 트렁크(GVT)로 연장된 후 덕트 트렁크(GVT)의 데크 상부에 마련되는 팬 룸(FR)으로 연장된다. 팬 룸(FR)에는 배출용 팬(Extraction fan, 미도시)이 마련되는데, 팬 룸(FR)과 덕트 트렁크(GVT)가 덕트(ED)로 연결됨으로써 배출용 팬을 이용하여 덕트 트렁크(GVT) 내부를 음압으로 유지할 수 있다.
팬 룸(FR)은 특히 덕트 트렁크(GVT)의 직 상부에 배치함으로써 벤트 라인(VL)이 덕트 트렁크로부터 팬 룸(FR)으로 절곡 없이 연장될 수 있다. 팬 룸(FR)은 엔진룸(ER) 상부의 연돌 또는 거주구 선미 방향 측벽에 마련할 수 있다.
벤트 라인(VL)과, 연료 공급용 라인(FL)은 이중 관 구조로 이루어질 수 있고, 이중 관 사이에 형성되는 환형(annular) 공간에서 공기를 배출시킬 수 있는데, 덕트 트렁크(GVT)와 덕트(ED) 부분에서는 이중 관 구조가 아닌 내부 관으로만 이루어지게 된다. 이때 배출용 팬을 이용하여 덕트 트렁크(GVT) 부분을 음압으로 유지하면, 덕트 트렁크(GVT), 덕트(ED), 팬 룸(FR)을 통해 이중 관 사이의 환형 공간으로부터 공기를 배출시킬 수 있다. 이중 관 사이의 환형 공간은 체적이 작아 이에 맞는 팬(fan)을 적용하기 어려우나, 이와 같은 구성을 통해 팬 룸(FR)에 마련된 배출용 팬으로 용이하게 공기를 배출시킬 수 있고, 벤트 라인(VL)을 위한 별도의 팬을 마련할 필요도 없다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 실시예의 선박은, 선체(S)의 선미부에서 데크(D) 상부에 LNG 저장탱크 모듈(110)을 배치하며, 선미부의 데크(D) 하부에 선박의 엔진이 마련되는 엔진룸(ER)을 배치하고, 선체(S)의 선미부의 데크(D) 상부에 LNG 저장탱크 모듈(110)로부터 LNG 또는 BOG를 엔진룸(ER)으로 공급하는 연료 공급부(120)를 배치하는 배치 구조로 이루어진다.
선미부 데크(D) 하부의 엔진룸(ER)에는 선박의 추진용 엔진(ME) 및 발전용 엔진(GE)이 배치되고, 연료 공급부(120)로부터 발전용 엔진(GE)으로 LNG 또는 BOG의 공급을 제어하는 하우징(housing) 구조의 가스 밸브 유닛(GVU)도 엔진룸(ER)에 배치한다. 가스 밸브 유닛(GVU)으로부터 엔진룸(ER) 외측의 덕트 트렁크(GVT)로 벤트 라인(VL)을 연장하면서, 덕트 트렁크(GVT)의 데크 상부에 마련된 팬 룸(FR)으로 절곡 없이 벤트 라인(VL)을 연장하고, 팬 룸(FR)의 배출용 팬을 통해 덕트 트렁크 내부의 음압을 유지할 수 있도록 한다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
S: 선체
D: 데크
100: LNG 저장 및 공급부
110: LNG 저장탱크 모듈
120: 연료 공급부
ER: 엔진룸
ME: 추진용 엔진
GE: 발전용 엔진
GVU: 가스 밸브 유닛
VL: 벤트 라인
FL: 연료 공급용 라인
GVT: 덕트 트렁크
FR: 팬 룸

Claims (10)

  1. 선체 선미부의 데크 상부에 배치되는 LNG 저장탱크 모듈;
    상기 선체 선미부의 데크 하부에 배치되며 선박의 엔진이 마련되는 엔진룸; 및
    상기 선체 선미부의 데크 상부에 배치되어 상기 LNG 저장탱크 모듈로부터 LNG 또는 BOG를 상기 엔진룸으로 공급하는 연료 공급부를 포함하며,
    상기 엔진룸에는, 상기 연료 공급부로부터 상기 엔진으로 상기 LNG 또는 BOG의 공급을 제어하는 가스 밸브 유닛이 마련되며,
    상기 가스 밸브 유닛으로부터 상기 엔진룸 외측의 덕트 트렁크로 벤트 라인이 연장되고,
    상기 덕트 트렁크의 데크 상부에는 팬 룸이 마련되어, 상기 덕트 트렁크로부터 상기 팬 룸으로 절곡 없이 상기 벤트 라인이 연장되는 선박.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 엔진룸에는, 상기 연료 공급부로부터 LNG 또는 BOG를 공급받아 구동되는 적어도 하나의 추진용 엔진과, 상기 연료 공급부로부터 LNG 또는 BOG를 공급받아 구동되는 적어도 하나의 발전용 엔진이 마련되는 것을 특징으로 하는 선박.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 밸브 유닛은 하우징(housing) 박스 구조인 선박.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 팬 룸에는 배출용 팬(extraction fan)이 마련되어, 상기 덕트 트렁크 내부를 음압으로 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 LNG 저장탱크 모듈은 탈착 가능한 복수의 LNG 저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 LNG 저장탱크 모듈은 선미 말단에 선박 계류용으로 마련되는 선큰 데크(sunken deck) 상부에 마련되는 것을 특징으로 하는 선박.
  8. 선박의 배치 방법에 있어서,
    선체의 선미부에서 데크 상부에 LNG 저장탱크 모듈을 배치하며, 상기 선미부의 데크 하부에 상기 선박의 엔진이 마련되는 엔진룸을 배치하고,
    상기 선체의 선미부의 데크 상부에 상기 LNG 저장탱크 모듈로부터 LNG 또는 BOG를 상기 엔진룸으로 공급하는 연료 공급부를 배치하며,
    상기 엔진룸에는, 상기 연료 공급부로부터 상기 엔진으로 상기 LNG 또는 BOG의 공급을 제어하는 가스 밸브 유닛이 마련되며,
    상기 가스 밸브 유닛으로부터 상기 엔진룸 외측의 덕트 트렁크로 벤트 라인이 연장되고,
    상기 덕트 트렁크의 데크 상부에는 팬 룸이 마련되어, 상기 덕트 트렁크로부터 상기 팬 룸으로 절곡 없이 상기 벤트 라인이 연장되는,
    선박의 배치 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 가스 밸브 유닛은 하우징(housing) 박스 구조인,
    선박의 배치 방법.
  10. 삭제
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