KR20120081503A - Engine system using brown gas, ship comprising the same and engine operating method using brown gas - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An engine system using a brown gas, ships having the same, and a method driving an engine using the brown gas are provided to prevent the risk of explosion by resolving the brown gas into liquefied oxygen and hydrogen. CONSTITUTION: An engine system(100) using a brown gas comprises a brown gas generator(110), a cold box unit(120), a liquefied oxygen tank(130), a liquefied hydrogen tank(150), a hydrogen heater(156), an oxygen heater(158), a gas mixer(160), and a brown gas injector(190). The cold box unit resolves the brown gas into liquefied hydrogen and liquefied oxygen by cooling the brown gas generated from the brown gas generator. The liquefied oxygen tank and the liquefied hydrogen tank are supplied with resolved liquefied oxygen and hydrogen from the cold box unit. The oxygen and hydrogen heaters respectively generate the hydrogen gas and oxygen gas by heating the liquefied oxygen and hydrogen. The gas mixer mixes the hydrogen gas with oxygen gas at the ratio of the brown gas. The brown gas injector injects the brown gas supplied from the gas mixer to the engine.

Description

브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템, 이를 포함하는 선박 및 브라운 가스를 이용하는 엔진의 구동방법{ENGINE SYSTEM USING BROWN GAS, SHIP COMPRISING THE SAME AND ENGINE OPERATING METHOD USING BROWN GAS}ENGINE SYSTEM USING BROWN GAS, SHIP COMPRISING THE SAME AND ENGINE OPERATING METHOD USING BROWN GAS}

본 발명은 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템, 이를 포함하는 선박 및 브라운 가스를 이용하는 엔진의 구동방법에 관한 것이다.The present invention relates to an engine system using brown gas, a ship comprising the same and a method of driving an engine using brown gas.

오늘날 선박은 디젤 엔진을 일반적으로 사용하고 있다. 선박 디젤 엔진의 경우 화석연료로서 HFO(Heavy Fuel Oil), MGO(Marine GAS Oil) 등이 사용된다.   Today, ships use diesel engines in general. For marine diesel engines, heavy fuel oil (HFO) and marine gas oil (MGO) are used as fossil fuels.

현재의 환경규제 강화로 인해 화석연료의 연소에 의해 발생하는 온실가스 및 NOx의 감소가 중요한 이슈가 되고 있어 클린 디젤 연소방식이 내연기관의 새로운 화두로 떠오르고 있는 실정이다. 또한, 화석연료의 고갈로 인한 유가상승으로 인해 연료 소비율인 SFOC(Specific Fuel Oil Consumption)의 감소방법 또한 매우 중요한 과제이다.The reduction of greenhouse gases and NOx caused by the burning of fossil fuels has become an important issue due to the strengthening of current environmental regulations, and the clean diesel combustion method has emerged as a new topic for internal combustion engines. In addition, a method of reducing fuel consumption (SFOC), which is a fuel consumption rate, is also very important due to a rise in oil prices due to depletion of fossil fuels.

브라운 가스와 화석연료와의 혼소는 클린 디젤 연소방식이면서 SFOC를 감소시킬 수 있어 환경규제 및 연료절감 효과를 가져 올 수 있다.The blending of brown gas with fossil fuels is a clean diesel combustion method and can reduce SFOC, resulting in environmental regulations and fuel savings.

브라운 가스란 물을 전기분해하여 산소와 수소가 결합된 형태의 가스로서 연소 후 물이 발생하므로 친환경 연료이며 화염속도가 기존의 화석연료에 비해 현저히 빠르므로 화석연료와 혼합 연소시에 연소 촉진제로서 탁월한 효과가 있다. 또한 수소의 가연한계가 화석연료보다 훨씬 크므로, 화석연료와 혼소시 가연한계를 넓힐 수 있는 화염안정제로서 사용될 수 있다.Brown gas is a type of gas that combines oxygen and hydrogen by electrolyzing water. It is an eco-friendly fuel because water is generated after combustion. It is excellent as a combustion accelerator for fossil fuel and mixed combustion because the flame speed is significantly faster than that of conventional fossil fuel. It works. In addition, since the flammable limit of hydrogen is much greater than that of fossil fuel, it can be used as a flame stabilizer to increase the flammable limit when mixing with fossil fuel.

브라운 가스 혼소용 엔진의 경우 기존의 공연비보다 큰 초희박 연소를 가능하게 함으로써 연료절감 및 배기가스 오염물질 감소를 극대화할 수 있다.Brown gas blended engines enable ultra-lean combustion greater than conventional air-fuel ratios, maximizing fuel savings and reducing emissions.

본 발명의 실시예는, 작은 용량의 브라운 가스 발생기를 이용하면서도 안정적으로 브라운 가스를 공급할 수 있는 구성을 가지는 엔진 시스템 및 엔진의 구동방법을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide an engine system and a method for driving an engine having a configuration capable of stably supplying Brown gas while using a small capacity Brown gas generator.

본 발명의 일 측면에 따르면, 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템으로서, 엔진; 브라운 가스를 생산하는 브라운 가스 발생기; 상기 브라운 가스 발생기에서 생산된 브라운 가스를 냉각시켜 액화산소와 액화수소로 분리시키는 콜드박스유닛; 상기 콜드박스유닛으로부터 분리된 액화산소를 공급받아 저장하는 액화산소탱크; 상기 콜드박스유닛으로부터 분리된 액화수소를 공급받아 저장하는 액화수소탱크; 상기 액화수소탱크로부터 공급된 액화수소를 가열시켜 수소가스로 변환하는 수소 가열기; 상기 액화산소탱크로부터 공급된 액화산소를 가열시켜 산소가스로 변환하는 산소 가열기; 상기 수소 가열기로부터 공급된 수소가스와, 상기 산소 가열기로부터 공급된 산소가스를 브라운 가스의 비율로 혼합하는 가스 혼합기; 및 상기 가스 혼합기로부터 공급된 브라운 가스를 상기 엔진으로 분사하는 브라운 가스 인젝터;를 포함하는 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, an engine system using Brown gas, comprising: an engine; Brown's gas generator to produce Brown's gas; A cold box unit that cools the brown gas produced by the brown gas generator and separates the liquid gas into liquefied oxygen and liquefied hydrogen; A liquefied oxygen tank configured to receive and store liquefied oxygen separated from the cold box unit; A liquefied hydrogen tank configured to receive and store liquefied hydrogen separated from the cold box unit; A hydrogen heater for heating the liquefied hydrogen supplied from the liquefied hydrogen tank to convert it into hydrogen gas; An oxygen heater for heating the liquefied oxygen supplied from the liquefied oxygen tank to convert it into oxygen gas; A gas mixer for mixing the hydrogen gas supplied from the hydrogen heater and the oxygen gas supplied from the oxygen heater at a ratio of brown gas; And a brown gas injector for injecting the brown gas supplied from the gas mixer into the engine.

또한, 상기 가스 혼합기와 상기 브라운 가스 인젝터 사이에 마련되어, 상기 가스 혼합기로부터 공급된 브라운 가스를 압축한 상태로 공급하는 브라운 가스 압축기;를 더 포함할 수 있다.The gas mixer may further include a brown gas compressor provided between the gas mixer and the brown gas injector to supply the brown gas supplied from the gas mixer in a compressed state.

또한, 상기 브라운 가스 압축기와 상기 브라운 가스 인젝터 사이에 마련되어, 상기 가스 압축기로부터 압축된 브라운 가스를 공급받아 일시저장하여 압력의 변동을 줄인 상태로 브라운 가스를 공급하는 브라운 가스 매니폴드;를 더 포함할 수 있다.In addition, a brown gas manifold provided between the brown gas compressor and the brown gas injector to receive brown gas compressed from the gas compressor and temporarily store the brown gas to supply brown gas with reduced pressure fluctuation. Can be.

또한, 상기 콜드박스유닛으로부터의 액화산소 또는 액화수소를 선택적으로 상기 액화산소탱크 또는 상기 액화수소탱크로 공급하도록 하는 3방향 밸브;를 포함할 수 있다.In addition, a three-way valve for selectively supplying the liquefied oxygen or liquefied hydrogen from the cold box unit to the liquefied oxygen tank or the liquefied hydrogen tank; may include.

또한, 상기 브라운 가스 발생기와 상기 콜드박스유닛 사이, 상기 가스 혼합기와 상기 브라운 가스 압축기 사이, 상기 브라운 가스 압축기와 상기 브라운 가스 매니폴드 사이, 상기 브라운 가스 매니폴드와 상기 브라운 가스 인젝터 사이에는 브라운 가스 공급관이 각각 마련되어 있고, 상기 콜드박스유닛과 상기 액화수소 탱크 사이, 상기 액화수소 탱크와 상기 가스 혼합기 사이에는 수소 공급관이 각각 마련되어 있으며, 상기 콜드박스유닛과 상기 액화산소 탱크 사이, 상기 액화산소 탱크와 상기 가스 혼합기 사이에는 산소 공급관이 각각 마련될 수 있다.Further, a brown gas supply pipe is provided between the brown gas generator and the cold box unit, between the gas mixer and the brown gas compressor, between the brown gas compressor and the brown gas manifold, and between the brown gas manifold and the brown gas injector. And a hydrogen supply pipe is provided between the cold box unit and the liquefied hydrogen tank, between the liquefied hydrogen tank and the gas mixer, respectively, between the cold box unit and the liquefied oxygen tank, the liquefied oxygen tank and the Oxygen supply pipes may be respectively provided between the gas mixers.

또한, 상기 각각의 브라운 가스 공급관, 상기 각각의 산소 공급관 및 상기 각각의 수소 공급관은 이중벽 구조로 되어 있으며, 상기 이중벽 사이에는 불활성 기체로 채워져 있을 수 있다.In addition, each of the brown gas supply pipes, the respective oxygen supply pipes and the respective hydrogen supply pipes has a double wall structure, and may be filled with an inert gas between the double walls.

또한, 상기 엔진 시스템 내에서 수소가스가 흐르는 유로를 청소하기 위하여, 상기 브라운 가스 발생기와 상기 콜드박스유닛 사이의 브라운 가스 공급관에 마련된 퍼지가스 유입구; 및 상기 브라운 가스 매니폴드 및 상기 브라운 가스 인젝터 사이의 브라운 가스 공급관에 마련된 퍼지가스 배출구;를 포함할 수 있다.In addition, a purge gas inlet provided in the Brown gas supply pipe between the Brown gas generator and the cold box unit to clean the flow path of hydrogen gas in the engine system; And a purge gas outlet provided in a brown gas supply pipe between the brown gas manifold and the brown gas injector.

또한, 상기 브라운 가스 매니폴드와 상기 브라운 가스 인젝터 사이에 마련된 브라운 가스 공급관에는, 상기 브라운 가스 인젝터로 공급되는 브라운 가스의 유량을 조절하기 위한 유량제어밸브가 마련될 수 있다.In addition, the brown gas supply pipe provided between the brown gas manifold and the brown gas injector may be provided with a flow control valve for controlling the flow rate of the brown gas supplied to the brown gas injector.

또한, 상기 엔진 시스템은 선박의 동력원으로 이용되고, 상기 엔진에 사용되는 화석연료의 사용량에 따라 상기 엔진의 연소실로 유입되는 브라운 가스의 유량을 조절하도록, 상기 유량제어밸브는 상기 선박의 속도 조절기(Governor)와 연계될 수 있다.In addition, the engine system is used as a power source of the vessel, the flow control valve is to control the flow rate of the brown gas flowing into the combustion chamber of the engine according to the amount of fossil fuel used in the engine, the flow rate control valve of the vessel ( Governor).

또한, 상기 엔진 시스템의 미작동 또는 긴급 상황시, 상기 액화수소탱크, 상기 가스 혼합기, 상기 브라운 가스 매니폴드, 브라운 가스 압축기 및 상기 유량제어밸브 중 어느 하나 이상에 남겨진 브라운 가스를 공급받아 연소시키는 가스연소유닛;을 더 포함할 수 있다.In addition, when the engine system is inoperative or in an emergency situation, the gas supplied to and combusted by the brown gas remaining in at least one of the liquefied hydrogen tank, the gas mixer, the brown gas manifold, the brown gas compressor, and the flow control valve. Combustion unit; may further include.

또한, 상기 액화산소탱크 및 상기 액화수소탱크는 이중벽 구조로 되어 있으며, 상기 이중벽 사이에는 불활성 기체가 채워질 수 있다.In addition, the liquefied oxygen tank and the liquefied hydrogen tank has a double wall structure, the inert gas may be filled between the double walls.

또한, 상기 브라운 가스 인젝터는, 상기 엔진의 연소실로 브라운 가스를 직접 분사하도록 상기 엔진의 실린더 헤드에 장착될 수 있다.In addition, the Brown gas injector may be mounted to the cylinder head of the engine to directly inject Brown gas into the combustion chamber of the engine.

또한, 상기 브라운 가스 인젝터는, 상기 엔진의 연소실에 흡입공기를 유입시키도록 안내하는 흡기포트에 장착되어 상기 흡기포트 내로 브라운 가스를 분사할 수 있다.In addition, the brown gas injector may be mounted to an intake port for guiding intake air into the combustion chamber of the engine to inject brown gas into the intake port.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 기재된 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템;을 포함하는 선박이 제공될 수 있다.According to another aspect of the invention, there can be provided a vessel comprising; an engine system using the brown gas described above.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 브라운 가스를 이용하는 엔진의 구동방법으로서,According to another aspect of the present invention, as a driving method of an engine using Brown gas,

브라운 가스를 생산하는 브라운 가스 생산단계; 상기 브라운 가스 생산단계에서 생산된 브라운 가스를 냉각시켜 액화산소와 액화산소로 분리시키는 브라운 가스 냉각단계; 상기 브라운 가스 냉각단계에서 분리된 액화산소를 액화산소탱크에 저장하는 액화산소 저장단계; 상기 브라운 가스 냉각단계에서 분리된 액화수소를 액화수소탱크에 저장하는 액화수소 저장단계; 상기 액화산소탱크로부터 액화산소를 공급받아 가열시켜 산소가스로 변환시키는 산소 가열단계; 상기 액화수소탱크로부터 액화수소를 공급받아 가열시켜 수소가스로 변환시키는 수소 가열단계; 상기 산소 가열단계에서 가열된 산소가스와, 상기 수소 가열단계에서 가열된 수소가스를 브라운 가스의 비율로 혼합하는 브라운 가스 혼합단계; 및 상기 혼합된 브라운 가스를 상기 엔진으로 분사하는 브라운 가스 분사단계;를 포함하는 브라운 가스를 이용하는 엔진의 구동방법이 제공될 수 있다.Brown gas production step of producing Brown gas; A brown gas cooling step of cooling the brown gas produced in the brown gas production step to separate the liquid oxygen and the liquid oxygen; A liquid oxygen storage step of storing the liquid oxygen separated in the Brown gas cooling step in a liquid oxygen tank; Liquefied hydrogen storage step of storing the liquefied hydrogen separated in the Brown gas cooling step in a liquefied hydrogen tank; An oxygen heating step of receiving liquefied oxygen from the liquefied oxygen tank and heating it to convert it into oxygen gas; A hydrogen heating step of receiving liquefied hydrogen from the liquefied hydrogen tank and heating it to convert it into hydrogen gas; A brown gas mixing step of mixing the oxygen gas heated in the oxygen heating step and the hydrogen gas heated in the hydrogen heating step at a ratio of brown gas; And a brown gas injection step of injecting the mixed brown gas into the engine. The driving method of the engine using brown gas may be provided.

또한, 상기 브라운 가스 혼합단계와 상기 브라운 가스 분사단계 사이에는, 혼합된 브라운 가스를 압축시켜 상기 엔진으로 공급하는 브라운 가스 압축단계;를 더 포함할 수 있다.The gas may further include a brown gas compression step of compressing the mixed brown gas and supplying the mixed brown gas to the engine between the brown gas mixing step and the brown gas injection step.

본 실시예에 따른 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템, 이를 포함하는 선박 및 브라운 가스를 이용하는 엔진의 구동방법에 따르면, 산소가스와 수소가스를 미리 액화시켜 저장하고 필요시에 이들을 각각 가열하여 증기로 변환시키고 재혼합하여 브라운 가스로 재생산하고, 재생산된 브라운 가스를 엔진의 연소실에 공급함으로써, 작은 용량의 브라운 가스 발생기를 이용하면서도 엔진의 연소실에 브라운 가스를 안정적으로 공급할 수 있다.According to the engine system using the brown gas according to the present embodiment, a ship including the same, and a driving method of the engine using the brown gas, oxygen gas and hydrogen gas are liquefied and stored in advance, and if necessary, they are heated and converted into steam. By remixing and reproducing brown gas and supplying the regenerated brown gas to the combustion chamber of the engine, brown gas can be stably supplied to the combustion chamber of the engine while using a small capacity brown gas generator.

또한, 브라운 가스를 저장시 액화산소와 액화수소로 분리 저장함으로써 폭발의 위험성을 방지할 수 있다.In addition, by storing the brown gas as liquefied oxygen and liquefied hydrogen when stored, it is possible to prevent the risk of explosion.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 엔진 시스템에 있어서, 브라운 가스 공급관의 단면도이다.
도 3은 도 1의 엔진 시스템에 있어서, 수소공급관의 단면도이다.
도 4는 도 1의 엔진 시스템에 있어서, 산소공급관의 단면도이다.
도 5는 도 1의 엔진 시스템에 있어서, 액화산소탱크의 단면도이다.
도 6은 도 1의 엔진 시스템에 있어서, 액화수소탱크의 단면도이다.
도 7은 도 1의 엔진 시스템에 있어서, 브라운 가스 인젝터의 장착위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 1의 엔진 시스템에 있어서, 브라운 가스 인젝터의 다른 장착위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 1의 엔진 시스템에 퍼지가스 유입구 및 퍼지가스 유출구가 부가된 도면이다.
도 10은 도 1의 엔진 시스템에 있어서, 가스연소유닛이 부가된 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스를 이용하는 엔진의 구동방법의 개략적 순서도이다.1 is a schematic diagram of an engine system using Brown gas according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a brown gas supply pipe in the engine system of FIG. 1.
3 is a cross-sectional view of a hydrogen supply pipe in the engine system of FIG. 1.
4 is a cross-sectional view of an oxygen supply pipe in the engine system of FIG. 1.
5 is a cross-sectional view of a liquefied oxygen tank in the engine system of FIG.
6 is a cross-sectional view of a liquefied hydrogen tank in the engine system of FIG.
FIG. 7 is a view for explaining a mounting position of a brown gas injector in the engine system of FIG. 1.
8 is a view for explaining another mounting position of the Brown gas injector in the engine system of FIG.
9 is a view in which a purge gas inlet and a purge gas outlet are added to the engine system of FIG. 1.
FIG. 10 is a view for explaining a case where a gas combustion unit is added in the engine system of FIG. 1.
11 is a schematic flowchart of a method of driving an engine using Brown gas according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 제한적인 것으로 의도된 것이 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present embodiments are not intended to be limiting.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of an engine system using Brown gas according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 도시된 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템(100)은, 일례로 선박 등의 추진용 엔진 또는 발전 플랜트에 이용되는 엔진에 사용되는 것이다. 상기 엔진 시스템(100)은 엔진(10, 도 7에 도시), 브라운 가스 발생기(110), 콜드박스유닛(120), 액화산소탱크(130), 액화수소탱크(150), 산소 가열기(158), 수소 가열기(156), 가스 혼합기(160), 및 브라운 가스 인젝터(190)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the engine system 100 using the illustrated Brown gas is used for, for example, an engine used in a propulsion engine such as a ship or a power generation plant. The engine system 100 includes an engine 10 (shown in FIG. 7), a brown gas generator 110, a cold box unit 120, a liquefied oxygen tank 130, a liquefied hydrogen tank 150, and an oxygen heater 158. , Hydrogen heater 156, gas mixer 160, and Brown's gas injector 190.

상기 엔진(10; 도 7 참조)은 HFO(Heavy Fuel Oil) 또는 MGO(Marine GAS Oil)의 화석연료와 상기 브라운 가스 발생기(110)에서 생산된 브라운 가스를 혼소시켜 구동되는 것이다.The engine 10 (see FIG. 7) is driven by mixing fossil fuels of heavy fuel oil (HFO) or marine gas oil (MGO) with brown gas produced by the brown gas generator 110.

상기 브라운 가스 발생기(110)는 물을 전기분해하여 브라운 가스를 생산하기 위해 마련된 것이다.The brown gas generator 110 is provided to produce brown gas by electrolyzing water.

여기서, 브라운 가스란 잘 알려진 바와 같이, 물의 전기 분해에 의해 발생한 수소와 산소가 2 대 1의 혼합비율로 정량적으로 공존하는 가스로서, 완전연소에 필요한 알맞은 산소를 자체 함유하고 있어, 차세대 연료로서 각광받고 있다. 특히, 브라운 가스는 기존의 화석연료와 비교할 때, 연소시 온도가 빠르게 올라가는 승온 특성이 좋고, 단열화염온도가 높으며, 화염속도 또한 현저히 빠른 장점이 있다. 또한, 브라운 가스는 완전연소 후에 수증기만이 발생하므로 근본적으로 환경오염이 없는 청정 에너지원이다.Here, Brown gas, as is well known, is a gas in which hydrogen and oxygen generated by electrolysis of water quantitatively coexist in a ratio of 2 to 1, and contain self-contained suitable oxygen for complete combustion, thereby becoming a next generation fuel. I am getting it. In particular, compared with conventional fossil fuels, Brown gas has a good temperature rising property in which the temperature rises rapidly during combustion, and has a high adiabatic flame temperature and a flame speed that is remarkably fast. In addition, Brown gas is a clean energy source that is essentially free of environmental pollution since only water vapor is generated after complete combustion.

상기 브라운 가스 발생기(110)에서 생산된 브라운 가스는 브라운 가스 공급관(112)을 통하여 콜드박스유닛(120)으로 보내어 진다. 도 2는 도 1의 엔진 시스템에 있어서, 브라운 가스 공급관의 단면도이다. The brown gas produced by the brown gas generator 110 is sent to the cold box unit 120 through the brown gas supply pipe 112. 2 is a cross-sectional view of a brown gas supply pipe in the engine system of FIG. 1.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 브라운 가스 공급관(112)은 내벽(112a)과 외벽(112b)의 이중벽(double wall) 구조로 되어 있다. 또한, 상기 내벽(112a)의 내측으로 브라운 가스가 이송되고, 상기 내벽(112a)과 상기 외벽(112b) 사이에는 불활성 가스(Inert Gas; G)가 채워져 있다. 상기 브라운 가스 공급관(112)이 이중벽 구조로 되어 있고, 상기 이중벽 사이에 불활성 가스가 채워져 있기 때문에, 브라운 가스의 수소가스 성분이 상기 브라운 가스 공급관(112)으로부터 외부로 배출되어 폭발하는 위험성을 방지할 수 있다. 또한, 후술할 브라운 가스 공급관(162, 165, 172)은 상기 브라운 가스 공급관(112)과 마찬가지로 이중벽 구조로 되어 있다.As shown in FIG. 2, the brown gas supply pipe 112 has a double wall structure of an inner wall 112a and an outer wall 112b. In addition, Brown gas is transferred to the inner wall 112a, and an inert gas G is filled between the inner wall 112a and the outer wall 112b. Since the brown gas supply pipe 112 has a double wall structure and an inert gas is filled between the double walls, the brown gas supply pipe 112 may prevent the hydrogen gas component of brown gas from being discharged from the brown gas supply pipe 112 to the outside and explode. Can be. The brown gas supply pipes 162, 165, and 172, which will be described later, have a double wall structure similar to the brown gas supply pipe 112.

상기 콜드박스유닛(120)은, 상기 브라운 가스 발생기(110)에서 생산된 브라운 가스를 냉각시켜 액화산소와 액화수소로 분리시키기 위해 마련된 것이다. 상기 콜드박스유닛(120)은 하나 이상의 열교환기(122)와, 하나 이상의 압축기(124), 하나 이상의 냉각기(126), 하나 이상의 팽창기(128), 냉매순환유로(123), 및 기액분리기(127)를 포함한다. The cold box unit 120 is provided to cool the brown gas produced by the brown gas generator 110 to separate the liquid oxygen and liquefied hydrogen. The cold box unit 120 includes one or more heat exchangers 122, one or more compressors 124, one or more coolers 126, one or more expanders 128, a refrigerant circulation passage 123, and a gas-liquid separator 127. ).

상기 냉매순환유로(123)를 통하여 냉매는 상기 열교환기(122), 상기 압축기(124), 상기 냉각기(126), 상기 팽창기(128)를 순환하며 흐른다. 상기 압축기(124)에서 냉매는 단열압축된 후, 상기 냉각기(126)에서 일정한 압력을 유지한 상태에서 열교환을 통하여 냉각된다. 본 실시예에서, 상기 냉각기(126)는 차가운 해수에 의해 냉매를 냉각시킬 수도 있다. 이후, 상기 냉각기(126)에서 냉각된 냉매는 상기 팽창기(128)에서 단열팽창하여 극저온으로 냉각된다. 상기 팽창기(128)는 일례로 팽창터빈일 수 있다. 상기 극저온으로 냉각된 냉매는 상기 냉매순환유로(123)를 통하여 상기 열교환기(122)로 유입된다. 상기 열교환기(122) 내에는 상기 브라운 가스 공급관(112)과 접속되는 브라운 가스 운송관(113)과, 냉매순환유로(123)가 마련되어 있다. 상기 열교환기(122) 내에서, 상기 브라운 가스와 상기 냉매가 상호 열교환을 수행함으로써, 상기 브라운 가스는 냉각된다. The refrigerant flows through the refrigerant circulation passage 123 through the heat exchanger 122, the compressor 124, the cooler 126, and the expander 128. After the refrigerant in the compressor 124 is compressed adiabatic, the refrigerant is cooled through heat exchange while maintaining a constant pressure in the cooler 126. In the present embodiment, the cooler 126 may cool the refrigerant by cold sea water. Then, the refrigerant cooled in the cooler 126 is adiabatic expansion in the expander 128 is cooled to cryogenic temperatures. The inflator 128 may be, for example, an expansion turbine. The refrigerant cooled to cryogenic temperature is introduced into the heat exchanger 122 through the refrigerant circulation passage 123. In the heat exchanger 122, a brown gas transport pipe 113 connected to the brown gas supply pipe 112 and a refrigerant circulation passage 123 are provided. In the heat exchanger 122, the brown gas and the refrigerant perform mutual heat exchange, whereby the brown gas is cooled.

이 경우, 1차적으로 브라운 가스는 상기 열교환기(122)에서 산소의 끓는점과 수소의 끓는점 사이로 냉각된다. 따라서, 산소의 끓는점이 수소의 끓는점보다 높기 때문에, 산소가 먼저 액화되고, 수소는 가스상태로 남는다. 따라서, 기액분리기(127)에서 액화된 산소는 액화가스관(131)을 통하여 3방향 밸브(134)를 거친 후 산소공급관(139)을 통하여 상기 액화산소탱크(130)로 공급되어 저장된다. 산소가스가 액화하여 액화산소 형태로 상기 액화산소탱크(130)에 저장되기 때문에, 상기 액화산소탱크(130)의 부피를 줄일 수 있다. 한편, 상기 기액분리기(127)에 있는 기상의 수소는 수소가스 재공급관(125)을 통하여 상기 브라운 가스 운송관(113)으로 재공급되어 상기 열교환기(122)에서 연속적으로 냉각된다.In this case, the brown gas is first cooled between the boiling point of oxygen and the boiling point of hydrogen in the heat exchanger 122. Therefore, since the boiling point of oxygen is higher than that of hydrogen, oxygen is first liquefied, and hydrogen remains in a gaseous state. Therefore, the liquefied oxygen in the gas-liquid separator 127 passes through the three-way valve 134 through the liquefied gas pipe 131 and is supplied to and stored in the liquefied oxygen tank 130 through the oxygen supply pipe 139. Since oxygen gas is liquefied and stored in the liquefied oxygen tank 130 in the form of liquefied oxygen, the volume of the liquefied oxygen tank 130 can be reduced. Meanwhile, the gaseous hydrogen in the gas-liquid separator 127 is resupplied to the Brown gas transport pipe 113 through the hydrogen gas resupply pipe 125 and continuously cooled in the heat exchanger 122.

이후, 2차적으로 브라운 가스는 상기 열교환기(122)에서 수소의 끓는점 이하로 냉각된다. 따라서, 수소가스가 액화되고, 상기 기액분리기(127)로부터 상기 액화가스관(131)을 통하여 3방향 밸브(134)를 거친 후 수소공급관(142)을 통하여 상기 액화수소탱크(150)으로 공급되어 저장된다. 수소가스가 액화하여 액화수소 형태로 상기 액화수소탱크(150)에 저장되기 때문에, 상기 액화수소탱크(150)의 부피를 줄일 수 있다.Thereafter, the Brownian gas is secondarily cooled below the boiling point of hydrogen in the heat exchanger 122. Accordingly, the hydrogen gas is liquefied, passed through the three-way valve 134 from the gas-liquid separator 127 through the liquefied gas pipe 131 and then supplied to the liquefied hydrogen tank 150 through the hydrogen supply pipe 142 and stored. do. Since hydrogen gas is liquefied and stored in the liquefied hydrogen tank 150 in the form of liquefied hydrogen, the volume of the liquefied hydrogen tank 150 can be reduced.

상기 3방향 밸브(134)는, 상기 콜드박스유닛(120)으로부터 유출되는 액화산소 또는 액화수소를 선택적으로 상기 액화산소탱크(130) 또는 상기 액화수소탱크(150)로 공급하기 위해 마련된 것이다. 상기 기액분리기(127)로부터 상기 액화가스관(131)을 통하여 액화산소가 유동할 때에는, 상기 3방향 밸브(134)는 상기 액화가스관(131)이 상기 산소공급관(139)과 유체연통가능하게 연결하고, 상기 수소공급관(142)으로는 액화산소가 흐르지 못하도록 차단한다. The three-way valve 134 is provided to selectively supply liquefied oxygen or liquefied hydrogen flowing out of the cold box unit 120 to the liquefied oxygen tank 130 or the liquefied hydrogen tank 150. When liquefied oxygen flows from the gas-liquid separator 127 through the liquefied gas pipe 131, the three-way valve 134 connects the liquefied gas pipe 131 in fluid communication with the oxygen supply pipe 139. In addition, the hydrogen supply pipe 142 blocks liquefied oxygen from flowing.

한편, 상기 기액분리기(127)로부터 상기 액화가스관(131)을 통하여 액화수소가 유동할 때에는, 상기 3방향 밸브(134)는 상기 액화가스관(131)이 상기 수소공급관(142)과 유체연통가능하게 연결하고, 상기 산소공급관(139)으로는 액화수소가 흐르지 못하도록 차단한다.Meanwhile, when liquefied hydrogen flows from the gas-liquid separator 127 through the liquefied gas pipe 131, the three-way valve 134 allows the liquefied gas pipe 131 to be in fluid communication with the hydrogen supply pipe 142. And block liquefied hydrogen from flowing to the oxygen supply pipe 139.

본 실시예에서, 상기 압축기(124)와 상기 냉각기(126)가 하나씩 구성되어 있는 것을 예를 들어 설명하였으나, 각각이 복수개 마련되어 압축과 냉각을 반복하는 다단압축을 수행할 수도 있음은 물론이다. 또한, 작동유체의 극저온 팽창을 위하여 상기 팽창기(128)는 팽창터빈 대신에 팽창밸브가 이용될 수도 있다.In the present embodiment, the compressor 124 and the cooler 126 are described as an example, but a plurality of each is provided with a plurality of stages of compression and cooling may of course repeat. In addition, for the cryogenic expansion of the working fluid, the expander 128 may use an expansion valve instead of an expansion turbine.

이하, 상기 수소공급관(142) 및 상기 산소공급관(139)에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the hydrogen supply pipe 142 and the oxygen supply pipe 139 will be described in detail.

도 3은 도 1의 엔진 시스템에 있어서, 수소공급관(142)의 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 액화수소관(142)은 내벽(142a)과 외벽(142b)의 이중벽(double wall) 구조로 되어 있다. 또한, 상기 내벽(142a)의 내측으로 액화수소가 이송되고, 상기 내벽(142a)과 상기 외벽(142b) 사이에는 불활성 가스(Inert Gas; G)가 채워져 있다. 상기 액화수소관(142)이 이중벽 구조로 되어 있고, 상기 이중벽 사이에 불활성 가스가 채워져 있기 때문에, 액화수소가 상기 액화수소관(142)으로부터 외부로 배출되어 폭발하는 위험성을 방지할 수 있다. 또한, 전술한 액화가스관(131)과 후술할 수소공급관(144)은 상기 수소공급관(142)과 마찬가지로 이중벽 구조로 되어 있다.3 is a cross-sectional view of the hydrogen supply pipe 142 in the engine system of FIG. 1. As shown in FIG. 3, the liquefied hydrogen pipe 142 has a double wall structure of the inner wall 142a and the outer wall 142b. In addition, liquefied hydrogen is transferred into the inner wall 142a, and an inert gas G is filled between the inner wall 142a and the outer wall 142b. Since the liquefied hydrogen pipe 142 has a double wall structure and an inert gas is filled between the double walls, the risk of liquefied hydrogen being discharged from the liquefied hydrogen pipe 142 to the outside can be prevented. In addition, the liquefied gas pipe 131 and the hydrogen supply pipe 144 described later have a double wall structure similar to the hydrogen supply pipe 142.

도 4는 도 1의 엔진 시스템에 있어서, 산소공급관의 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 산소공급관(139)은 내벽(139a)과 외벽(139b)의 이중벽(double wall) 구조로 되어 있다. 또한, 상기 내벽(139a)의 내측으로 액화산소가 이송되고, 상기 내벽(139a)과 상기 외벽(139b) 사이에는 불활성 가스(Inert Gas; G)가 채워져 있다. 상기 액화산소관(139)이 이중벽 구조로 되어 있고, 상기 이중벽 사이에 불활성 가스가 채워져 있기 때문에, 액화산소가 외부로 배출되어 화제를 유발하는 것을 방지할 수 있다.4 is a cross-sectional view of an oxygen supply pipe in the engine system of FIG. 1. As shown in FIG. 4, the oxygen supply pipe 139 has a double wall structure of the inner wall 139a and the outer wall 139b. In addition, liquefied oxygen is transferred into the inner wall 139a, and an inert gas G is filled between the inner wall 139a and the outer wall 139b. Since the liquefied oxygen pipe 139 has a double wall structure and an inert gas is filled between the double walls, the liquefied oxygen can be prevented from being discharged to the outside to cause a fire.

또한, 후술할 산소공급관(132)은 상기 산소공급관(139)과 마찬가지로 이중벽 구조로 되어 있다.In addition, the oxygen supply pipe 132 to be described later has a double wall structure similar to the oxygen supply pipe 139.

다음으로, 수소가스 흐름에 대하여 설명하기로 한다.Next, the hydrogen gas flow will be described.

도 6은 도 1의 엔진 시스템에 있어서, 액화수소탱크의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a liquefied hydrogen tank in the engine system of FIG.

도 6을 참조하면, 상기 액화수소탱크(150)는 내벽(150a)과 외벽(150b)을 갖는 이중벽 구조로 되어 있다. 한편, 상기 액화수소탱크(150)는 액화수소의 유입량을 조절할 수 있는 유입밸브(151)와 액화수소의 유출량을 조절할 수 있는 유출밸브(152)가 각각 마련되어 있다. 또한, 상기 내벽(150a)의 내측에는 액화수소가 저장되어 있고, 상기 내벽(150a)과 상기 외벽(150b) 사이에는 불활성 가스(Inert Gas; G)가 채워져 있다. 상기 액화수소탱크(150)가 이중벽 구조로 되어 있고, 상기 이중벽 사이에 불활성 가스가 채워져 있기 때문에, 상기 액화수소탱크(150)를 단열시키고, 상기 액화수소탱크(150)로부터 액화수소가 외부로 배출되어 폭발하는 위험성을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 6, the liquefied hydrogen tank 150 has a double wall structure having an inner wall 150a and an outer wall 150b. On the other hand, the liquefied hydrogen tank 150 is provided with an inlet valve 151 for adjusting the inflow of liquefied hydrogen and an outlet valve 152 for adjusting the outflow of liquefied hydrogen. In addition, liquefied hydrogen is stored inside the inner wall 150a, and an inert gas G is filled between the inner wall 150a and the outer wall 150b. Since the liquefied hydrogen tank 150 has a double wall structure and an inert gas is filled between the double walls, the liquefied hydrogen tank 150 is insulated and liquefied hydrogen is discharged from the liquefied hydrogen tank 150 to the outside. To prevent the risk of explosion.

상기 액화수소탱크(150)에 저장된 수소가스는 이후, 필요한 시기에 필요한 양만큼 상기 유출밸브(152)를 통하여 배출되고, 이후 수소공급관(144)을 통하여 상기 수소 가열기(156)로 운송된다.The hydrogen gas stored in the liquefied hydrogen tank 150 is then discharged through the outlet valve 152 in an amount necessary at a necessary time, and then transported to the hydrogen heater 156 through the hydrogen supply pipe 144.

상기 수소 가열기(156)는 상기 액화수소탱크(150)로부터 운송된 액화수소를 가열시켜 수소가스로 변환하기 위해 마련된 것이다.The hydrogen heater 156 is provided to heat the liquefied hydrogen transported from the liquefied hydrogen tank 150 to convert to hydrogen gas.

상기 수소 가열기(156) 내부에는 상기 수소공급관(144)과 스팀이 흐르는 스팀 파이프(157)가 마련되어 있다. 상기 수소 가열기(156) 내에서, 액화수소와 스팀이 상호 열교환을 수행함으로써, 상기 액화수소는 수소가스로 가열된다. 한편, 상기 스팀은 상기 엔진(10; 도 7 참조)의 연소실(14)로부터 배출되는 배기가스로부터 열을 이용하여 물을 가열시켜 생산된다. 즉, 본 실시예에서는, 상기 엔진(10)의 폐열을 이용하여 스팀을 생산하고, 상기 스팀을 이용하여 액화수소를 수소가스로 변환시킴으로써 에너지 효율을 높이고 있다. 이후, 상기 수소가스는 상기 가스 혼합기(160)로 공급된다.The hydrogen heater 156 is provided with a steam pipe 157 through which the hydrogen supply pipe 144 and steam flow. In the hydrogen heater 156, the liquefied hydrogen and steam perform mutual heat exchange, whereby the liquefied hydrogen is heated with hydrogen gas. On the other hand, the steam is produced by heating water using heat from the exhaust gas discharged from the combustion chamber 14 of the engine 10 (see FIG. 7). In other words, in the present embodiment, energy efficiency is improved by producing steam using waste heat of the engine 10 and converting liquefied hydrogen into hydrogen gas using the steam. Thereafter, the hydrogen gas is supplied to the gas mixer 160.

다음으로 산소가스의 흐름에 대하여 설명하기로 한다.Next, the flow of oxygen gas will be described.

도 5는 도 1의 엔진 시스템에 있어서, 액화산소탱크(130)의 단면도이다. 도 5를 참조하면, 상기 액화산소탱크(130)는 내벽(130a)과 외벽(130b)을 갖는 이중벽 구조로 되어 있다. 한편, 상기 액화산소탱크(130)는 액화산소의 유입량을 조절할 수 있는 유입밸브(135)와 액화산소의 유출량을 조절할 수 있는 유출밸브(136)가 각각 마련되어 있다. 또한, 상기 내벽(130a)의 내측에는 액화가스가 저장되어 있고, 상기 내벽(130a)과 상기 외벽(130b) 사이에는 불활성 가스(Inert Gas; G)가 채워져 있다. 상기 액화산소탱크(130)가 이중벽 구조로 되어 있고, 상기 이중벽 사이에 불활성 가스가 채워져 있기 때문에, 상기 액화산소탱크(130)를 단열시키고, 상기 액화산소탱크(130)로부터 액화산소가 외부로 배출되어 화제를 유발하는 것을 방지할 수 있다.5 is a cross-sectional view of the liquefied oxygen tank 130 in the engine system of FIG. Referring to FIG. 5, the liquefied oxygen tank 130 has a double wall structure having an inner wall 130a and an outer wall 130b. On the other hand, the liquefied oxygen tank 130 is provided with an inlet valve 135 for adjusting the inflow of liquefied oxygen and an outlet valve 136 for adjusting the outflow of liquefied oxygen. In addition, a liquefied gas is stored inside the inner wall 130a, and an inert gas G is filled between the inner wall 130a and the outer wall 130b. Since the liquefied oxygen tank 130 has a double wall structure and an inert gas is filled between the double walls, the liquefied oxygen tank 130 is insulated, and the liquefied oxygen is discharged from the liquefied oxygen tank 130 to the outside. Can be prevented from causing fire.

상기 액화산소탱크(130)에 저장된 액화산소는 이후, 필요한 시기에 필요한 양만큼 상기 유출밸브(136)를 통하여 배출되고, 이후 산소공급관(132)을 통하여 상기 산소 가열기(158)로 운송된다.The liquefied oxygen stored in the liquefied oxygen tank 130 is then discharged through the outlet valve 136 by an amount necessary at a necessary time, and then transported to the oxygen heater 158 through the oxygen supply pipe 132.

상기 산소 가열기(158)는 상기 액화산소탱크(130)로부터 운송된 액화산소를 가열시켜 산소가스로 변환하기 위해 마련된 것이다.The oxygen heater 158 is provided to heat the liquefied oxygen transported from the liquefied oxygen tank 130 to convert it into oxygen gas.

상기 산소 가열기(158) 내부에는 상기 산소공급관(132)과 스팀이 흐르는 스팀 파이프(159)가 마련되어 있다. 상기 산소 가열기(158) 내에서, 액화산소와 스팀이 상호 열교환을 수행함으로써, 상기 액화산소는 산소가스로 가열된다. 한편, 상기 스팀은 상기 엔진(10; 도 7 참조)의 연소실(14)로부터 배출되는 배기가스로부터 열을 이용하여 물을 가열시켜 생산된다. 즉, 본 실시예에서는, 상기 엔진(10)의 폐열을 이용하여 스팀을 생산하고, 상기 스팀을 이용하여 액화산소를 산소가스로 변환시킴으로써 에너지 효율을 높이고 있다. 이후, 상기 산소가스는 상기 가스 혼합기(160)로 공급된다.The oxygen heater 158 is provided with a steam pipe 159 through which the oxygen supply pipe 132 and steam flow. In the oxygen heater 158, liquefied oxygen and steam perform mutual heat exchange, whereby the liquefied oxygen is heated with oxygen gas. On the other hand, the steam is produced by heating water using heat from the exhaust gas discharged from the combustion chamber 14 of the engine 10 (see FIG. 7). That is, in this embodiment, energy efficiency is improved by producing steam using waste heat of the engine 10 and converting liquefied oxygen into oxygen gas using the steam. Thereafter, the oxygen gas is supplied to the gas mixer 160.

상기 가스 혼합기(160)는, 상기 수소 가열기(156)를 지나면서 가열된 수소가스와, 상기 산소 가열기(158)를 지나면서 가열된 산소가스를 브라운 가스의 비율로 혼합시키기 위해 마련된 것이다. 따라서, 상기 가스 혼합기(160) 내에서는 브라운 가스가 재생산된다.The gas mixer 160 is provided to mix the hydrogen gas heated while passing through the hydrogen heater 156 and the oxygen gas heated while passing through the oxygen heater 158 at a ratio of brown gas. Thus, brown gas is reproduced in the gas mixer 160.

본 실시예에 따른 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템(100)은, 브라운 가스 압축기(164) 및 브라운 가스 매니폴드(170)를 더 포함할 수도 있다.The engine system 100 using the brown gas according to the present embodiment may further include a brown gas compressor 164 and a brown gas manifold 170.

또한, 상기 수소 가열기(156)와 산소 가열기(158)는 각각 별개로 설치되지 않고 하나의 가열기로 설치되어 상기 액화수소와 상기 액화산소를 가스 상태로 가열시킬 수도 있다.In addition, the hydrogen heater 156 and the oxygen heater 158 may be installed as one heater instead of separately installed to heat the liquefied hydrogen and the liquefied oxygen in a gas state.

상기 가스 혼합기(160) 내에서 재생산된 브라운 가스는 브라운 가스 공급관(162)을 통하여 상기 브라운 가스 압축기(164)로 공급된다.The brown gas reproduced in the gas mixer 160 is supplied to the brown gas compressor 164 through the brown gas supply pipe 162.

상기 브라운 가스 압축기(164)는 상기 가스 혼합기(160)에 저장된 저압의 브라운 가스를 고압으로 압축시키기 위해 마련된 것이다.The brown gas compressor 164 is provided to compress the low pressure brown gas stored in the gas mixer 160 to a high pressure.

브라운 가스가 상기 브라운 가스 압축기(164)에서 가압되기 때문에, 상기 엔진(10)의 연소실(14) 내로 분사되는 브라운 가스의 미립화를 촉진시킬 수 있다.Since the brown gas is pressurized by the brown gas compressor 164, the atomization of the brown gas injected into the combustion chamber 14 of the engine 10 may be promoted.

상기 브라운 가스 압축기(164)에서 가압된 브라운 가스는 브라운 가스 공급관(165)을 통하여 상기 브라운 가스 매니폴드(170)로 공급된다. 상기 브라운 가스 매니폴드(170)는 상기 가압된 브라운 가스를 공급받아 일시저장하여 압력의 변동을 줄이고 일정한 압력으로 유지시키는 역할을 하기 위해 마련된 것이다. The brown gas pressurized by the brown gas compressor 164 is supplied to the brown gas manifold 170 through the brown gas supply pipe 165. The brown gas manifold 170 is provided to temporarily store the pressurized brown gas to reduce pressure fluctuation and maintain the pressure at a constant pressure.

상기 브라운 가스 매니폴드(170)에서 일시저장된 브라운 가스는, 브라운 가스 공급관(172)을 통하여 상기 브라운 가스 인젝터(190)로 공급된다.Brown gas temporarily stored in the brown gas manifold 170 is supplied to the brown gas injector 190 through the brown gas supply pipe 172.

상기 브라운 가스 공급관(172)에는 유량제어밸브(180)가 마련되어 있다. 상기 유량제어밸브(180)는 상기 브라운 가스 매니폴드(170)로부터 상기 브라운 가스 인젝터(190)로 공급되는 브라운 가스의 유량을 조절하기 위해 마련된 것이다. The brown gas supply pipe 172 is provided with a flow control valve 180. The flow control valve 180 is provided to adjust the flow rate of the brown gas supplied from the brown gas manifold 170 to the brown gas injector 190.

이 경우, 선박의 엔진에 연료로 사용되는 화석연료의 사용량에 따라 엔진의 연소실로 유입되는 브라운 가스의 유량을 조절하도록, 상기 유량제어밸브(180)는 선박의 속도 조절기(Governor; 101)와 연계되어 제어될 수 있다.In this case, the flow control valve 180 is connected with a speed controller (Governor) 101 of the ship to adjust the flow rate of the brown gas flowing into the combustion chamber of the engine according to the amount of fossil fuel used as fuel in the engine of the ship. Can be controlled.

이하, 도 7을 참조하여, 상기 브라운 가스 인젝터(190)의 장착에 대하여 설명하기로 한다. 도 7에는 본 실시예에 따른 엔진 시스템(100)에 사용되는 엔진(10)이 도시되어 있다. 상기 엔진(10)의 연소실(14)은 실린더 헤드(17)와 실린더 블록(12) 및 피스톤(11)에 의해 구획되는 공간의 형태로 마련된다. 또한, 상기 엔진(10)의 연소실(14)로 공기의 유입을 안내하기 위하여, 상기 연소실(14)과 유체연통하는 흡기포트(15)가 마련되어 있다. 상기 흡기포트(15)로 유입된 공기는 상기 연소실(14)에서 연료와 함께 연소된 후, 상기 연소실(14)과 유체연통하는 배기포트(16)를 통하여 배출되게 된다.Hereinafter, the mounting of the Brown gas injector 190 will be described with reference to FIG. 7. 7 shows an engine 10 used in the engine system 100 according to the present embodiment. The combustion chamber 14 of the engine 10 is provided in the form of a space partitioned by the cylinder head 17, the cylinder block 12, and the piston 11. In addition, in order to guide the inflow of air into the combustion chamber 14 of the engine 10, an intake port 15 in fluid communication with the combustion chamber 14 is provided. The air introduced into the intake port 15 is combusted together with fuel in the combustion chamber 14 and then discharged through the exhaust port 16 in fluid communication with the combustion chamber 14.

한편, 상기 실린더 헤드(17)에는 상기 연소실(14)로 화석연료를 분사하기 위한 연료 인젝터(102)가 장착되어 있다. 또한, 상기 흡기포트(15)에는 상기 브라운 가스 인젝터(190)가 장착되어 있다. 전술한 바와 같이, 상기 연료 인젝터(102)와 상기 브라운 가스 인젝터(190)는 선박의 속도 조절기(101)에 의해 분사량이 제어된다.On the other hand, the cylinder head 17 is equipped with a fuel injector 102 for injecting fossil fuel into the combustion chamber 14. In addition, the intake port 15 is equipped with the Brown gas injector 190. As described above, the fuel injector 102 and the Brown gas injector 190 are controlled by the speed controller 101 of the ship.

상기 흡기포트(15) 내로 분사된 브라운 가스는 흡입공기와 혼합된 후, 상기 연소실(14) 내로 유입된다.Brown gas injected into the intake port 15 is mixed with intake air and then flows into the combustion chamber 14.

상기 연소실(14) 내로 흡입된 브라운 가스와 흡입공기 혼합물은, 상기 연료 인젝터(102)에서 분사되는 화석연료와 함께 연소된다. 상기 연소실(14) 내에서 화석연료와 브라운 가스가 함께 혼소되기 때문에 희박연소가 가능해진다. 따라서, 배출가스 중의 오염물질을 감소시키고, 연비를 향상시킬 수 있다.The mixture of brown gas and intake air sucked into the combustion chamber 14 is combusted with fossil fuel injected from the fuel injector 102. Since the fossil fuel and the brown gas are mixed together in the combustion chamber 14, lean burning is possible. Therefore, it is possible to reduce contaminants in the exhaust gas and to improve fuel economy.

본 실시예에서, 상기 브라운 가스 인젝터(190)가 상기 흡기포트(15)에 장착되는 것을 예를 들어 설명하였으나, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 브라운 가스 인젝터(190)는 상기 연료 인젝터(102)와 함께 실린더 헤드(17)에 장착되어 상기 연소실(14) 내로 브라운 가스를 직접 분사할 수도 있음은 물론이다.In the present exemplary embodiment, the brown gas injector 190 is mounted on the intake port 15, for example. However, as illustrated in FIG. 8, the brown gas injector 190 is the fuel injector 102. ) May be mounted on the cylinder head 17 to directly inject Brown gas into the combustion chamber 14.

본 실시예에 따른 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템(100)은, 퍼지가스 유입구(176) 및 퍼지가스 유출구(173)를 더 포함할 수 있다.The engine system 100 using Brown gas according to the present exemplary embodiment may further include a purge gas inlet 176 and a purge gas outlet 173.

도 9는 도 1의 엔진 시스템에 퍼지가스 유입구 및 퍼지가스 유출구가 부가된 도면이다.9 is a view in which a purge gas inlet and a purge gas outlet are added to the engine system of FIG. 1.

도 9를 참조하면, 상기 엔진 시스템(100)은 가스가 흐르는 유로를 청소하기 위하여, 상기 브라운 가스 공급관(112)에 마련된 퍼지가스 유입구(176), 및 상기 브라운 가스 매니폴드(170)와 상기 브라운 가스 인젝터(190) 사이의 브라운 가스 공급관(172)에 마련된 퍼지가스 유출구(173)를 포함한다. 또한, 상기 퍼지가스 유입구(176)에는 유입될 퍼지가스의 유량을 조절하기 위한 유량제어 밸브(175)가 마련되어 있다. 또한, 상기 퍼지가스 유출구(173)에는 유출될 퍼지가스의 유량을 조절하기 위한 유량제어 밸브(174)가 마련되어 있다.Referring to FIG. 9, the engine system 100 includes a purge gas inlet 176 provided in the brown gas supply pipe 112, and the brown gas manifold 170 and the brown to clean a gas flow path. It includes a purge gas outlet 173 provided in the Brown gas supply pipe 172 between the gas injector 190. In addition, the purge gas inlet 176 is provided with a flow control valve 175 for adjusting the flow rate of the purge gas to be introduced. In addition, the purge gas outlet 173 is provided with a flow control valve 174 for adjusting the flow rate of the purge gas to be discharged.

상기 엔진 시스템(100)의 미사용시, 또는 상기 엔진 시스템(100)이 정상적으로 작동되지 않는 긴급 상황시, 상기 엔진 시스템(100)의 브라운 가스 유로에는 남아있는 브라운 가스 중 수소성분은 폭발할 위험성이 있다. 따라서, 이를 방지하고자, 상기 엔진 시스템(100)의 미상용시 또는 긴급상황시, 상기 유량제어 밸브(175)를 개방하여 상기 퍼지가스 유입구(176)를 통하여 상기 브라운 가스 공급관(112)으로 퍼지가스를 유입시킨다. 유입된 퍼지가스는 브라운 가스 유로 내에 남겨진 브라운 가스를 제거한다. 즉, 유입된 퍼지가스는, 상기 브라운 가스 공급관(112)으로부터, 브라운 가스 운송관(113), 기액분리기(127), 액화가스관(131), 3방향 밸브(134), 산소공급관(139), 수소공급관(142), 액화산소탱크(130), 액화수소탱크(150), 산소공급관(132), 수소공급관(144), 가스 혼합기(160), 브라운 가스 공급관(162), 브라운 가스 압축기(164), 브라운 가스 공급관(165), 브라운 가스 매니폴드(170), 및 브라운 가스 공급관(172)을 순차적으로 지난 후, 상기 퍼지가스 유출구(173)를 통하여 배출된다.When the engine system 100 is not used or in an emergency situation in which the engine system 100 is not normally operated, hydrogen components of brown gas remaining in the brown gas flow path of the engine system 100 may explode. . Therefore, in order to prevent this, in the case of the unused or emergency of the engine system 100, the flow control valve 175 is opened to purge gas to the Brown gas supply pipe 112 through the purge gas inlet 176. Inflow. The introduced purge gas removes the brown gas remaining in the brown gas flow path. That is, the introduced purge gas is from the brown gas supply pipe 112, the brown gas transport pipe 113, the gas-liquid separator 127, the liquefied gas pipe 131, the three-way valve 134, the oxygen supply pipe 139, Hydrogen supply pipe 142, liquefied oxygen tank 130, liquefied hydrogen tank 150, oxygen supply pipe 132, hydrogen supply pipe 144, gas mixer 160, Brown gas supply pipe 162, Brown gas compressor 164 ), The brown gas supply pipe 165, the brown gas manifold 170, and the brown gas supply pipe 172 are sequentially passed through the purge gas outlet 173.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템(100)에 따르면, 작은 용량의 브라운 가스 발생기를 채용하여 잉여전력의 발생시에 액화산소와 액화산소를 미리 분리 저장시키고 필요시에 이들을 각각 가열하여 증기로 변환시키고 재혼합하여 브라운 가스로 재생산하고, 재생산된 브라운 가스를 엔진의 연소실에 공급할 수 있다. As described above, according to the engine system 100 using brown gas according to the present embodiment, a small capacity brown gas generator is employed to separately store and store liquefied oxygen and liquefied oxygen at the time of surplus power generation, Each may be heated, converted to steam, remixed, regenerated to brown gas, and the regenerated brown gas may be supplied to the combustion chamber of the engine.

따라서, 작은 용량의 브라운 가스 발생기를 이용하면서도 안정적으로 브라운 가스를 공급하여, 엔진의 가연한계를 높일 수 있다.Therefore, it is possible to stably supply Brown gas while using a small capacity Brown gas generator, thereby increasing the flammability limit of the engine.

또한, 선박의 엔진과 같은 대형엔진에 브라운 가스를 공급하기 위하여 대용량의 브라운 가스 발생기를 구비하지 않아도 되는 장점이 있다.In addition, there is an advantage that does not need to have a large capacity brown gas generator in order to supply brown gas to a large engine such as an engine of a ship.

도 10은 도 1의 엔진 시스템에 있어서, 가스연소유닛(163)이 부가된 경우를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 10 is a view for explaining a case where a gas combustion unit 163 is added in the engine system of FIG. 1.

상기 엔진 시스템(100)이 정상적으로 작동되지 않는 긴급 상황시, 상기 액화수소탱크(150), 상기 가스 혼합기(160), 상기 브라운 가스 매니폴드(170), 및 상기 유량제어밸브(180)에는 브라운 가스가 잔류하여 폭발의 위험성이 있다. 상기 가스연소유닛(163)은 잔류 브라운 가스를 공급받아 연소시킴으로써, 브라운 가스의 폭발에 의한 사고를 사전에 예방할 수 있다.In an emergency situation in which the engine system 100 is not normally operated, brown gas is provided in the liquefied hydrogen tank 150, the gas mixer 160, the brown gas manifold 170, and the flow control valve 180. Remains and there is a risk of explosion. The gas combustion unit 163 is supplied with the residual brown gas and combusted to prevent an accident due to the explosion of the brown gas in advance.

상술한 실시예에 있어서, 상기 브라운 가스 엔진 시스템(100)이 브라운 가스 압축기(164) 및 브라운 가스 매니폴드(170)를 포함하는 것을 예를 들어 설명하였다. 그러나, 상기 브라운 가스 엔진 시스템은 브라운 가스 압축기 및 브라운 가스 매니폴드를 구비하지 않고, 가스 혼합기(160)로부터 브라운 가스가 상기 브라운 가스 인젝터(190)에 직접 공급되도록 구성할 수도 있음은 물론이다.In the above-described embodiment, the Brown gas engine system 100 has been described as an example including the Brown gas compressor 164 and the Brown gas manifold 170. However, the Brown gas engine system does not have a Brown gas compressor and a Brown gas manifold, but may be configured so that Brown gas is supplied directly from the gas mixer 160 to the Brown gas injector 190.

이하, 본 실시예에 따른 브라운 가스를 이용하는 엔진의 구동방법에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a driving method of an engine using brown gas according to the present embodiment will be described.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스를 이용하는 엔진의 구동방법의 개략적 순서도이다.11 is a schematic flowchart of a method of driving an engine using Brown gas according to an embodiment of the present invention.

상기 브라운 가스를 이용하는 엔진의 구동방법은, 브라운 가스 생산단계(S101), 브라운 가스 냉각단계(S102), 액화산소 저장단계(S103), 액화수소 저장단계(S104), 산소 가열단계(S105), 수소 가열단계(S106), 브라운 가스 혼합단계(S107), 브라운 가스 압축단계(S108) 및 연료분사단계(S109)를 포함한다.The driving method of the engine using the brown gas, brown gas production step (S101), brown gas cooling step (S102), liquefied oxygen storage step (S103), liquefied hydrogen storage step (S104), oxygen heating step (S105), Hydrogen heating step (S106), Brown gas mixing step (S107), Brown gas compression step (S108) and fuel injection step (S109).

상기 브라운 가스 생산단계(S101)에서는, 물을 전기 분해하여 브라운 가스를 생산한다.In the brown gas production step (S101), water is electrolyzed to produce brown gas.

상기 브라운 가스 냉각단계(S102)에서는, 상기 브라운 가스 생산단계(S101)에서 생산된 브라운 가스를 냉각시켜 액화산소와 액화수소로 분리시킨다.In the brown gas cooling step (S102), the brown gas produced in the brown gas production step (S101) is cooled and separated into liquefied oxygen and liquefied hydrogen.

상기 액화산소 저장단계(S103)에서는, 상기 브라운 가스 냉각단계(S102)에서 분리된 액화산소를 액화산소탱크에 저장한다.In the liquefied oxygen storage step (S103), the liquefied oxygen separated in the brown gas cooling step (S102) is stored in the liquefied oxygen tank.

상기 액화수소 저장단계(S104))에서는, 상기 브라운 가스 냉각단계(S102)에서 분리된 액화수소를 액화수소탱크에 저장한다.In the liquefied hydrogen storage step (S104), the liquefied hydrogen separated in the brown gas cooling step (S102) is stored in the liquefied hydrogen tank.

상기 산소 가열단계(S105)에서는, 상기 액화산소탱크로부터 액화산소를 공급받아 가열시켜 산소가스로 변환시킨다.In the oxygen heating step (S105), liquefied oxygen is supplied from the liquefied oxygen tank and heated to convert it into oxygen gas.

상기 수소 가열단계(S106)에서는, 상기 액화수소탱크로부터 액화수소를 공급받아 가열시켜 수소가스로 변환시킨다.In the hydrogen heating step (S106), liquefied hydrogen is supplied from the liquefied hydrogen tank and heated to convert it into hydrogen gas.

상기 브라운 가스 혼합단계(S107)에서는, 상기 산소 가열단계(S105)에서 가열된 산소가스와, 상기 수소 가열단계(S106)에서 가열된 수소가스를 브라운 가스의 비율로 혼합하여 브라운 가스를 재생산하는 단계이다.In the brown gas mixing step (S107), the step of reproducing the brown gas by mixing the oxygen gas heated in the oxygen heating step (S105) and the hydrogen gas heated in the hydrogen heating step (S106) at a ratio of brown gas. to be.

상기 브라운 가스 압축단계(S108)에서는, 상기 브라운 가스의 비율로 재혼합된 브라운 가스를 압축시키는 단계이다.In the brown gas compression step (S108), the brown gas remixed at a ratio of the brown gas is compressed.

상기 연료분사단계(S109)에서는, 상기 브라운 가스 압축단계(S108)에서 가압된 수소를 엔진의 연소실로 분사시킨다.In the fuel injection step (S109), the hydrogen pressurized in the Brown gas compression step (S108) is injected into the combustion chamber of the engine.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 엔진 11:피스톤
12: 실린더 블록 14: 연소실
15: 흡기포트 16: 배기포트
17: 실린더 헤드 100: 엔진 시스템
101: 속도 조절기 102: 연료 인젝터
110: 브라운 가스 발생기 112: 브라운 가스 공급관
113: 브라운 가스 운송관 120: 콜드박스유닛
130: 액화산소탱크 150: 액화수소탱크
156: 수소 가열기 158: 산소 가열기
160: 가스 혼합기 163: 가스연소유닛
164: 브라운 가스 압축기 170: 브라운 가스 매니폴드
173: 퍼지가스 유출구 176: 퍼지가스 유입구
180: 유량제어 밸브 190: 수소가스 인젝터 Description of the Related Art
10: engine 11: piston
12: cylinder block 14: combustion chamber
15: intake port 16: exhaust port
17: cylinder head 100: engine system
101: speed regulator 102: fuel injector
110: Brown gas generator 112: Brown gas supply pipe
113: Brown gas pipeline 120: Cold box unit
130: liquefied oxygen tank 150: liquefied hydrogen tank
156: hydrogen burner 158: oxygen burner
160: gas mixer 163: gas combustion unit
164: Brown gas compressor 170: Brown gas manifold
173: purge gas outlet 176: purge gas inlet
180: flow control valve 190: hydrogen gas injector

Claims (16)

브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템으로서,
엔진;
브라운 가스를 생산하는 브라운 가스 발생기;
상기 브라운 가스 발생기에서 생산된 브라운 가스를 냉각시켜 액화산소와 액화수소로 분리시키는 콜드박스유닛;
상기 콜드박스유닛으로부터 분리된 액화산소를 공급받아 저장하는 액화산소탱크;
상기 콜드박스유닛으로부터 분리된 액화수소를 공급받아 저장하는 액화수소탱크;
상기 액화수소탱크로부터 공급된 액화수소를 가열시켜 수소가스로 변환하는 수소 가열기;
상기 액화산소탱크로부터 공급된 액화산소를 가열시켜 산소가스로 변환하는 산소 가열기;
상기 수소 가열기로부터 공급된 수소가스와, 상기 산소 가열기로부터 공급된 산소가스를 브라운 가스의 비율로 혼합하는 가스 혼합기; 및
상기 가스 혼합기로부터 공급된 브라운 가스를 상기 엔진으로 분사하는 브라운 가스 인젝터;를 포함하는 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템.As an engine system using Brown gas,
engine;
Brown's gas generator to produce Brown's gas;
A cold box unit that cools the brown gas produced by the brown gas generator and separates the liquid gas into liquefied oxygen and liquefied hydrogen;
A liquefied oxygen tank configured to receive and store liquefied oxygen separated from the cold box unit;
A liquefied hydrogen tank configured to receive and store liquefied hydrogen separated from the cold box unit;
A hydrogen heater for heating the liquefied hydrogen supplied from the liquefied hydrogen tank to convert it into hydrogen gas;
An oxygen heater for heating the liquefied oxygen supplied from the liquefied oxygen tank to convert it into oxygen gas;
A gas mixer for mixing the hydrogen gas supplied from the hydrogen heater and the oxygen gas supplied from the oxygen heater at a ratio of brown gas; And
And a brown gas injector for injecting the brown gas supplied from the gas mixer to the engine. 청구항 1에 있어서,
상기 가스 혼합기와 상기 브라운 가스 인젝터 사이에 마련되어, 상기 가스 혼합기로부터 공급된 브라운 가스를 압축한 상태로 공급하는 브라운 가스 압축기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템.The method according to claim 1,
And a brown gas compressor provided between the gas mixer and the brown gas injector to supply the brown gas supplied from the gas mixer in a compressed state. 청구항 2에 있어서,
상기 브라운 가스 압축기와 상기 브라운 가스 인젝터 사이에 마련되어, 상기 가스 압축기로부터 압축된 브라운 가스를 공급받아 일시저장하여 압력의 변동을 줄인 상태로 브라운 가스를 공급하는 브라운 가스 매니폴드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템.The method according to claim 2,
And a brown gas manifold provided between the brown gas compressor and the brown gas injector to receive brown gas compressed from the gas compressor and temporarily store the brown gas compressed to supply brown gas with reduced pressure fluctuation. Engine system using brown gas. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 콜드박스유닛으로부터의 액화산소 또는 액화수소를 선택적으로 상기 액화산소탱크 또는 상기 액화수소탱크로 공급하도록 하는 3방향 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템.The method according to any one of claims 1 to 3,
And a three-way valve for selectively supplying liquefied oxygen or liquefied hydrogen from the cold box unit to the liquefied oxygen tank or the liquefied hydrogen tank. 청구항 3에 있어서,
상기 브라운 가스 발생기와 상기 콜드박스유닛 사이, 상기 가스 혼합기와 상기 브라운 가스 압축기 사이, 상기 브라운 가스 압축기와 상기 브라운 가스 매니폴드 사이, 상기 브라운 가스 매니폴드와 상기 브라운 가스 인젝터 사이에는 브라운 가스 공급관이 각각 마련되어 있고,
상기 콜드박스유닛과 상기 액화수소 탱크 사이, 상기 액화수소 탱크와 상기 가스 혼합기 사이에는 수소 공급관이 각각 마련되어 있으며,
상기 콜드박스유닛과 상기 액화산소 탱크 사이, 상기 액화산소 탱크와 상기 가스 혼합기 사이에는 산소 공급관이 각각 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템.The method according to claim 3,
Brown gas supply pipes are respectively provided between the brown gas generator and the cold box unit, between the gas mixer and the brown gas compressor, between the brown gas compressor and the brown gas manifold, and between the brown gas manifold and the brown gas injector. Prepared,
Hydrogen supply pipes are provided between the cold box unit and the liquefied hydrogen tank, between the liquefied hydrogen tank and the gas mixer, respectively.
And an oxygen supply pipe is provided between the cold box unit and the liquefied oxygen tank and between the liquefied oxygen tank and the gas mixer, respectively. 청구항 5에 있어서,
상기 각각의 브라운 가스 공급관, 상기 각각의 산소 공급관 및 상기 각각의 수소 공급관은 이중벽 구조로 되어 있으며,
상기 이중벽 사이에는 불활성 기체로 채워져 있는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템.The method according to claim 5,
Each of the Brown gas supply pipes, each of the oxygen supply pipes and each of the hydrogen supply pipes has a double wall structure,
An engine system using Brown gas, characterized in that the double wall is filled with an inert gas. 청구항 5에 있어서,
상기 엔진 시스템 내에서 수소가스가 흐르는 유로를 청소하기 위하여,
상기 브라운 가스 발생기와 상기 콜드박스유닛 사이의 브라운 가스 공급관에 마련된 퍼지가스 유입구; 및
상기 브라운 가스 매니폴드 및 상기 브라운 가스 인젝터 사이의 브라운 가스 공급관에 마련된 퍼지가스 배출구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템.The method according to claim 5,
In order to clean the flow passage of hydrogen gas in the engine system,
A purge gas inlet provided in a brown gas supply pipe between the brown gas generator and the cold box unit; And
And a purge gas outlet provided in a brown gas supply pipe between the brown gas manifold and the brown gas injector. 청구항 5에 있어서,
상기 브라운 가스 매니폴드와 상기 브라운 가스 인젝터 사이에 마련된 브라운 가스 공급관에는, 상기 브라운 가스 인젝터로 공급되는 브라운 가스의 유량을 조절하기 위한 유량제어밸브가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템.The method according to claim 5,
The brown gas supply pipe provided between the brown gas manifold and the brown gas injector is provided with a flow control valve for adjusting the flow rate of the brown gas supplied to the brown gas injector. 청구항 8에 있어서,
상기 엔진 시스템은 선박의 동력원으로 이용되고,
상기 엔진에 사용되는 화석연료의 사용량에 따라 상기 엔진의 연소실로 유입되는 브라운 가스의 유량을 조절하도록, 상기 유량제어밸브는 상기 선박의 속도 조절기(Governor)와 연계되는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템.The method according to claim 8,
The engine system is used as a power source of the ship,
In order to adjust the flow rate of the brown gas flowing into the combustion chamber of the engine according to the amount of fossil fuel used in the engine, the flow control valve using a brown gas, characterized in that associated with the speed governor (Governor) of the vessel Engine system. 청구항 8에 있어서,
상기 엔진 시스템의 미작동 또는 긴급 상황시,
상기 액화수소탱크, 상기 가스 혼합기, 상기 브라운 가스 매니폴드, 브라운 가스 압축기 및 상기 유량제어밸브 중 어느 하나 이상에 남겨진 브라운 가스를 공급받아 연소시키는 가스연소유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템.The method according to claim 8,
In case of inactivity or emergency of the engine system,
And a gas combustion unit configured to receive and burn brown gas remaining in at least one of the liquefied hydrogen tank, the gas mixer, the brown gas manifold, the brown gas compressor, and the flow control valve. Engine system using the. 청구항 1에 있어서,
상기 액화산소탱크 및 상기 액화수소탱크는 이중벽 구조로 되어 있으며,
상기 이중벽 사이에는 불활성 기체가 채워져 있는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템.The method according to claim 1,
The liquefied oxygen tank and the liquefied hydrogen tank has a double wall structure,
An engine system using Brown's gas, characterized in that the inert gas is filled between the double wall. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 브라운 가스 인젝터는, 상기 엔진의 연소실로 브라운 가스를 직접 분사하도록 상기 엔진의 실린더 헤드에 장착되는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템.The method according to any one of claims 1 to 3,
And the brown gas injector is mounted to a cylinder head of the engine to directly inject brown gas into the combustion chamber of the engine. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 브라운 가스 인젝터는, 상기 엔진의 연소실에 흡입공기를 유입시키도록 안내하는 흡기포트에 장착되어 상기 흡기포트 내로 브라운 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템.The method according to any one of claims 1 to 3,
The brown gas injector is mounted to an intake port for guiding intake air into the combustion chamber of the engine to inject brown gas into the intake port. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템;을 포함하는 선박.A ship comprising; an engine system using the brown gas according to any one of claims 1 to 3. 브라운 가스를 이용하는 엔진의 구동방법으로서,
브라운 가스를 생산하는 브라운 가스 생산단계;
상기 브라운 가스 생산단계에서 생산된 브라운 가스를 냉각시켜 액화산소와 액화산소로 분리시키는 브라운 가스 냉각단계;
상기 브라운 가스 냉각단계에서 분리된 액화산소를 액화산소탱크에 저장하는 액화산소 저장단계;
상기 브라운 가스 냉각단계에서 분리된 액화수소를 액화수소탱크에 저장하는 액화수소 저장단계;
상기 액화산소탱크로부터 액화산소를 공급받아 가열시켜 산소가스로 변환시키는 산소 가열단계;
상기 액화수소탱크로부터 액화수소를 공급받아 가열시켜 수소가스로 변환시키는 수소 가열단계;
상기 산소 가열단계에서 가열된 산소가스와, 상기 수소 가열단계에서 가열된 수소가스를 브라운 가스의 비율로 혼합하는 브라운 가스 혼합단계; 및
상기 혼합된 브라운 가스를 상기 엔진으로 분사하는 브라운 가스 분사단계;를 포함하는 브라운 가스를 이용하는 엔진의 구동방법.As a driving method of an engine using Brown gas,
Brown gas production step of producing Brown gas;
A brown gas cooling step of cooling the brown gas produced in the brown gas production step to separate the liquid oxygen and the liquid oxygen;
A liquid oxygen storage step of storing the liquid oxygen separated in the Brown gas cooling step in a liquid oxygen tank;
Liquefied hydrogen storage step of storing the liquefied hydrogen separated in the Brown gas cooling step in a liquefied hydrogen tank;
An oxygen heating step of receiving liquefied oxygen from the liquefied oxygen tank and heating the same to convert oxygen gas into oxygen gas;
A hydrogen heating step of receiving liquefied hydrogen from the liquefied hydrogen tank and heating it to convert it into hydrogen gas;
A brown gas mixing step of mixing the oxygen gas heated in the oxygen heating step and the hydrogen gas heated in the hydrogen heating step at a ratio of brown gas; And
And a brown gas injection step of injecting the mixed brown gas into the engine. 청구항 15에 있어서,
상기 브라운 가스 혼합단계와 상기 브라운 가스 분사단계 사이에는, 혼합된 브라운 가스를 압축시켜 상기 엔진으로 공급하는 브라운 가스 압축단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용하는 엔진의 구동방법.The method according to claim 15,
Between the brown gas mixing step and the brown gas injection step, the brown gas compression step of compressing the mixed brown gas to supply to the engine; driving method of the engine using a brown gas, characterized in that it further comprises.
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KR20190132563A (en) 2012-02-27 2019-11-27 디이이씨 아이엔씨 Oxygen-rich plasma generators for boosting internal combustion engines
CN109477425A (en) 2016-03-07 2019-03-15 何宜科技能源公司 A method of generating and distribute the second fuel for being used for internal combustion engine
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KR102516218B1 (en) 2022-08-23 2023-03-30 주식회사 케이엔 Apparatus for generating internal combustion engine operating fuel using water gas
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR840001715Y1 (en) * 1983-04-23 1984-09-15 삼성중공업 주식회사 Tank of law presser liquid gas
JPH094418A (en) * 1995-06-16 1997-01-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Hydrogen combustion power storage device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230132087A (en) * 2022-03-08 2023-09-15 월드에너지솔루션(주) Eco-friendly power generator system

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