KR20120133660A - 하이브리드 시스템 및 이를 구비하는 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 하이브리드 시스템 및 이를 구비하는 선박은 엔진시스템;과 연료전지스택;과, 연료전지스택에 개질가스를 공급하는 연료처리부;를 포함하고,
연료처리부에서 생성되는 개질가스가 상기 엔진시스템과 상기 연료전지스택 중 적어도 어느 하나에 공급되는 것을 포함하여 구성되는 것이다.

Description

하이브리드 시스템 및 이를 구비하는 선박{HYBRID SYSTEM AND SHIP HAVING THE SAME}

본 발명은 하이브리드 시스템 및 이를 구비하는 선박에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료전지시스템 및 엔진시스템을 가지는 선박에 관한 것이다.

일반적으로 화석 에너지 고갈의 문제를 해결할 수 있는 대체 에너지로서 수소 에너지가 각광 받고 있으며 수소 에너지의 이용 매체인 연료전지에 대한 연구 및 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

연료전지는 수소와 산소가 가진 화학적 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 전기화학적 장치이다. 이러한 연료전지는 동작 온도와 주 연료의 형태에 따라 알카리형 연료전지(AFC), 인산염형 연료전지(PAGC), 용융 탄산염형 연료전지(MCFC), 고체 전해질형 연료전지(SOFC), 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC) 등으로 구분된다.

예컨대, 용융 탄산염형 연료전지와 고체 전해질형 연료전지는 고온형 연료전지로서, 일반적으로 약 600도 ~ 1000도의 고온에서 가동하게 된다. 이러한 고온형 연료전지가 선박에서 가동되기 위해서는 고온상태의 온도를 유지해야 한다.

한편, 연료전지가 선박에 탑재될 경우, 선박으로부터 공급될 수 있는 잉여 에너지를 통하여 선박에 탑재된 연료전지 시스템의 효율을 증대시킬 수 있다. 통상적으로 연료전지 시스템은 MBOP(Mechanical Balance of Plant), 연료전지 스택 및 EBOP(Electrical Balance of Plant)를 포함한다.

여기서, MBOP는 연료에서 황성분을 제거하는 탈황기, 연료와 수증기를 반응시켜 일정량 또는 전량이 수소인 개질 가스를 생성하는 개질기를 포함하며, 생성된 개질 가스는 연료전지 스택(stack)에 공급된다. 그리고, 연료전지 스택은 연료극(anode)의 유입구를 통해 개질 가스를 공급받고, 공기극의 유입구를 통해 공기를 공급받아 전기를 생산한다.

한편, 선박의 디젤 엔진은 주로 HFO(Heavy Fuel Oil), MDO(Marine Diesel Oil) 등의 선박유를 사용한다. 최근에는 청정 연료인 천연가스, 석유가스 등을 주 연료로 사용하는 디젤 엔진 및 디젤과 연료가스를 모두 사용할 수 있는 이중연료 엔진에 대해 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

예컨대 LNG(Liquefied Natural Gas) 운반선은 이중연료 엔진을 이용하여 전력 생산 및 선박의 추진력을 얻는다. 이때, LNG 운반선은 LNG 저장 탱크 내의 압력을 일정한 수준으로 유지하기 위해 증발가스(BOG, Boil-Off Gas)인 천연가스를 이중연료 엔진의 연료가스로서 사용한다.

또한, 예컨대 CNG(Compressed Natural Gas)를 주 연료로 사용하는 CNG 엔진의 경우, 연료에 수소를 혼합한 HCNG 연소기술을 사용하고 있다. 그러나, 선박에서는 압축 가스가 아닌 액화 가스를 사용하기 때문에 연료 저장 단계에서 수소와 CNG 연료를 혼합하는 데에 어려움이 있다.

일 측은, 연료전지시스템의 개질 가스를 이용하여 엔진시스템을 동작시키는 선박에 대하여 개시한다.

일 기술적 사상에 따른 하이브리드 시스템은 엔진시스템과 연료전지시스템을 가지는 하이브리드 시스템에 있어서, 상기 연료전지시스템은, 연료전지스택;과, 상기 연료전지스택에 개질가스를 공급하는 연료처리부;를 포함하고, 상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스가 상기 엔진시스템과 상기 연료전지스택 중 어느 하나 이상에 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 엔진시스템은, 연료와 공기를 공급받는 엔진;과, 상기 엔진에서 배출되는 배기가스를 처리하는 배기가스 처리장치;를 포함하고, 상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스 중 적어도 일부는 상기 엔진과 상기 배기가스 처리장치 중 적어도 어느 하나에 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 연료전지스택에 공급되는 개질가스의 량과 상기 엔진시스템에 공급되는 개질가스의 량을 제어하는 제1밸브유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스 중 적어도 일부는 상기 엔진에 공급되는 연료와 공기 중 적어도 어느 하나와 혼소되어 상기 엔진에 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스 중 적어도 일부는 상기 엔진의 실린더 내부로 직접 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스 중 적어도 일부는 상기 배기가스 처리장치에 공급되는 배기가스를 정화하는 환원제로 사용되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 배기가스 처리장치는 질소산화물을 감소시키는 탈질 장치를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스를 저장하는 저장유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한,상기 저장유닛은, 상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스를 압축하는 압축기;와, 상기 압축기에서 압축된 개질가스를 저장하는 개질가스 저장탱크;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 연료전지스택에 공급되는 개질가스의 량과 상기 엔진시스템에 공급되는 개질가스의 량을 제어하는 제1밸브유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 저장유닛에 공급되는 개질가스의 량과 상기 연료전지스택에 공급되는 개질가스의 량을 제어하는 제2밸브유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

한편, 다른 기술적 사상에 따른 선박은 상술한 하이브리드 시스템을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 하이브리드 시스템 및 이를 구비하는 선박은 연료전지 스택에 공급되는 개질 가스의 일정량을 엔진에 공급하여 개질 가스에 포함된 수소와 연료를 혼소시켜 엔진 효율성을 향상시킬 수 있다.

또한, 연료전지에 사용되는 개질 가스의 일정량을 엔진의 배기 가스를 정화시키는 정화 장치에 공급하여 배기 가스의 유해 물질을 감소시킬 수 있다.

또한, 개질 가스를 저장하는 저장 장치를 구비하여 수소를 함유한 개질 가스를 엔진에 안정적으로 공급할 수 있다.

또한, 개질 가스 공급부를 지속적으로 가동시켜 연료전지 시스템의 가동이 중단된 경우에도 수소를 함유한 개질 가스를 엔진에 안정적으로 공급할 수 있다.

또한, 연료전지시스템이 구동되지 않더라도 개질기를 지속적으로 동작시킬 수 있으므로 개질기의 작동 중단에 따른 온도감소 및 촉매성능 저하를 막을 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 하이브리드 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 하이브리드 시스템을 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 하이브리드 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 시스템을 구비하는 선박을 나타낸 도면이다.

이하에서는 일 실시예에 따른 에 대하여 첨부 도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도 1은 일 실시예에 따른 하이브리드 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 하이브리드 시스템을 구체적으로 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하이브리드 시스템(10)은 연료전지시스템(20)과 엔진시스템(50)을 포함하여 구성될 수 있다.

연료전지시스템(20)은 연료처리부(30)와 연료전지스택(40)을 포함하여 구성될 수 있다.

연료처리부(30)는 탄화수소계 연료의 개질을 통하여 연료전지스택(40)에 연료를 공급한다. 즉, 연료의 황을 제거하고(탈황), 연료의 분해 반응을 통하여 수소를 생성한 후(개질), 개질가스에 포함된 일산화탄소를 제거하거나(WGS, PROX), 수소만을 추출하여 연료전지스택(40)에 공급한다. 이처럼 연료처리부(30)는 연료를 공급받아 수소를 생성하는 개질기(31)를 포함하여 구성되는데, 이러한 개질기(31)는 수증기 개질(Stream Reforming), 부분산화(POX, Partial Oxidation) 또는 자열 개질(ATR, Auto-Thermal Reforming) 등의 방법이 사용될 수 있다.

한편, 연료전지가 고온형 연료전지(MCFC, SOFC)인 경우에는 일산화탄소 제거나 수소 분리를 수행하지 않고, 개질가스를 직접 연료전지스택(40)에 공급할 수 있다. 물론 이런 경우에도 연료처리부(30)는 연료를 분해하여 수소 농도가 높은 가스를 생성한다.

또한, 연료처리부(30)에 공급되는 연료는 LNG, NG를 포함한다.

연료전지스택(40)은 연료처리부(30)에서 생성된 개질가스를 공급받고 공기공급부(미도시)로부터 산소를 공급받아 수소와 산소를 반응시켜 전류를 생산한다.

이때 연료전지스택(40)은 연료극(41)과 공기극(42), 그 사이에 적층되는 연료전지 셀(cell)을 포함하여 구성되는데, 연료전지 스택(40)의 연료극(41)의 유입구를 통해 연료 가스를 공급받고, 공기극(42)의 유입구를 통해 공기를 공급받는다. 그리고, 연료극(41)의 배출구과 공기극(42)의 배출구를 통해 배기 가스를 배출한다.

한편, 연료전지 셀은 저온형/고온형 연료전지(PEMFC, DMFC, MCFC, SOFC)를 포함할 수 있다.

엔진시스템(50)은 엔진(60)과, 엔진(60)에서 배출되는 배기가스를 처리하는 배기가스 처리장치(70)를 포함하여 구성될 수 있다.

엔진(60)은 연료와 공기를 공급받아 연료를 연소시킴으로써 동작된다. 엔진(60)은 메인엔진(M/E; Main Engine)과 발전엔진(G/E; Generator Engine)을 포함할 수 있다. 또한, 엔진(60)은 디젤 엔진을 포함할 수 있는데, 디젤 엔진은 액체 연료 또는 기체 연료를 연료로 사용할 수 있다. 예컨대 액체 연료는 HFO, MDO 등을 포함할 수 있고, 기체 연료는 LNG, CNG 등을 포함할 수 있다.

또한, 엔진(60)은 LNG를 이용하는 디젤 엔진을 포함할 수 있다. 예컨대, 가스 분사식 엔진(ME-GI, Main Engine Gas Injection)과 이중 연료 엔진(Dual Fuel Engine)을 포함한다. 여기서, 기존 천연가스 추진 시스템이 중소형의 가스엔진을 이용해 발전기를 가동시켜, 발생한 전기로 추진력을 얻는 간접 방식인 반면, 가스 분사식 엔진은 고출력, 고효율의 직접 추진 방식을 사용한다.

배기가스 처리장치(70)는 엔진(60)에서 배출되는 배기가스를 정화시킨다. 배기가스 처리장치(70)는 탈질장치를 포함하여 구성될 수 있는데, 탈질장치는 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거 또는 감소시킨다. 이때 탈질장치는 선택적 촉매 환원 장치를 사용하는 시스템으로 구성될 수 있다.

또한, 하이브리드 시스템(10)은 밸브유닛(81, 82)과 개질가스 저장유닛(90)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 밸브유닛(81, 82)과 개질가스 저장유닛(90)은 엔진시스템(50)과 연료전지시스템(20)이 연계되어 동작되도록 한다.

제2밸브유닛(81)은 연료처리부(30)에서 생성된 개질가스 중 적어도 일부를 연료전지스택(40)의 연료극(41)에 공급하고, 나머지는 저장유닛(90)으로 공급할 수 있다. 이때 제2밸브유닛(81)은 연료전지스택(40)에 공급되는 개질가스의 량과 저장유닛(90)으로 공급되는 개질가스의 량을 제어한다.

또한, 제1밸브유닛(82)은 엔진시스템(50)에 공급되는 개질가스 중 적어도 일부는 엔진시스템(50)에 공급하고, 나머지 일부는 연료전지스택(40)의 연료극(41)에 공급할 수 있다. 특히, 엔진시스템(50)에 공급되는 개질가스 중 일부는 엔진(60)으로 공급되고, 나머지 일부는 배기가스 처리장치(70)으로 공급된다. 이때 제1밸브유닛(82)은 엔진(60)에 공급되는 개질가스의 량과 배기가스 처리장치(70)에 공급되는 개질가스의 량을 제어하고, 연료전지스택(40)으로 공급되는 개질가스의 량을 제어한다.

한편, 연료전지시스템(20)의 연료처리부(30)의 용량은 연료전지스택(40)의 출력에 요구되는 용량보다 높게 구성하여, 연료처리부(30)에서 생성된 개질가스가 엔진시스템(50)에 안정적으로 공급되도록 한다.

개질가스 저장유닛(90)은 연료처리부(30)에서 생성된 개질가스 중 엔진시스템(50)으로 공급되는 개질가스를 압축하여 저장한다. 이때 개질가스 저장유닛(90)은 압축기(91)와 저장탱크(92)를 포함하여 구성될 수 있는데, 압축기(91)는 개질가스를 압축하고, 저장탱크(92)는 압축된 개질가스를 저장한다. 이처럼 저장된 개질가스는 엔진시스템(50)에 안정적으로 공급될 수 있다.

이하, 일 실시예에 따른 하이브리드 시스템의 동작에 대하여 자세히 설명한다.

연료처리부(30)는 연료(및 스팀, 공기)를 공급받아 개질가스를 생성한다.

이후 제2밸브유닛(81)은 연료처리부(30)에서 생성된 개질가스 중 적어도 일부를 연료전지스택(40)의 연료극(41)에 공급하고, 나머지는 저장유닛(90)으로 공급할 수 있다. 이때 제2밸브유닛(81)은 연료전지스택(40)에 공급되는 개질가스의 량과 저장유닛(90)으로 공급되는 개질가스의 량을 제어한다.

이후 엔진지스템(50)으로 공급되는 개질가스는 개질가스 저장유닛(90)에서 압축 저장된다. 이때 압축기(91)는 개질가스를 압축하고, 저장탱크(92)는 압축된 개질가스를 저장하여 개질가스가 안정적으로 공급되도록 한다.

이후 제1밸브유닛(82)은 엔진시스템(50)에 공급되는 개질가스 중 적어도 일부는 엔진시스템(50)에 공급하고, 나머지 일부는 연료전지스택(40)의 연료극(41)에 공급할 수 있다. 특히, 엔진시스템(50)에 공급되는 개질가스 중 일부는 엔진(60)으로 공급되고, 나머지 일부는 배기가스 처리장치(70)으로 공급된다. 이때 제1밸브유닛(82)은 엔진(60)에 공급되는 개질가스의 량과 배기가스 처리장치(70)에 공급되는 개질가스의 량을 제어하고, 연료전지스택(40)으로 공급되는 개질가스의 량을 제어한다.

이후 엔진(60)으로 공급되는 개질가스는 엔진(60)으로 공급되는 연료와 혼소되어 엔진(60)의 실린더(61) 내부로 공급된다. 이때 엔진(60)의 실린더(61)에서 개질가스와 연료가 혼소되어 가연범위가 넓어지고 연소속도가 빨라져 희박 조건에서도 안정적인 연소가 가능하게 된다. 또한, 저온 희박 연소가 가능하게 되어 질소산화물과 같은 유해 물질의 농도를 줄일 수 있다.

또한, 배기가스 처리장치(70)로 공급되는 개질가스는 선택적 촉매 환원 시스템(SCR, Selective Catalytic Reduction)에 의해서 환원제로 이용되어 질소산화물을 질소분자로 환원시켜 배기 가스에 포함된 질소산화물의 농도를 감소시킬 수 있다.

이처럼 엔진시스템(50)이 연료전지시스템(20)의 연료처리부(30)에서 생성된 개질가스를 이용함으로써 희박 연소가 가능하게 되어 에너지 효율을 높일 수 있고, 질소산화물을 농도를 낮출 수 있어서 배출가스의 규제조건을 맞출 수 있다. 뿐만 아니라 연료전지시스템(20)을 이용함으로써 별도의 개질가스 생성장치(또는 수소 생성장치)를 설치할 필요도 없다.

도 3은 다른 실시예에 따른 하이브리드 시스템을 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 하이브리드 시스템(10)은 엔진(60)에 공급되는 개질가스가 엔진(60)에 공급되는 연료와 혼소되어 엔진(60)의 실린더(61)로 공급되는 시스템이고, 도 3에 도시된 하이브리드 시스템(10)은 엔진(60)에 공급되는 개질가스가 엔진(60)에 공급되는 공기와 혼소되어 엔진(60)의 실린더(61)로 공급되는 시스템이다.

이 경우 엔진(60)의 실린더(61)에서 개질가스와 연료가 혼소되어 가연범위가 넓어지고 연소속도가 빨라져 희박 조건에서도 안정적인 연소가 가능하게 된다. 또한, 저온 희박 연소가 가능하게 되어 질소산화물과 같은 유해 물질의 농도를 줄일 수 있다.

한편, 개질가스 저장유닛(90)은 연료처리부(30)에서 생성된 개질가스를 압축하여 저장한다. 이때 개질가스 저장유닛(90)은 압축기(91)와 저장탱크(92)를 포함하여 구성될 수 있는데, 압축기(91)는 개질가스를 압축하고, 저장탱크(92)는 압축된 개질가스를 저장한다. 이처럼 저장된 개질가스는 엔진시스템(50) 또는 연료전지스택(40)에 안정적으로 공급될 수 있다.

이하, 다른 실시예에 따른 하이브리드 시스템의 동작에 대하여 자세히 설명한다.

연료처리부(30)는 연료(및 스팀, 공기)를 공급받아 개질가스를 생성한다.

이후 엔진지스템(50)으로 공급되는 개질가스는 개질가스 저장유닛(90)에서 압축 저장된다. 이때 압축기(91)는 개질가스를 압축하고, 저장탱크(92)는 압축된 개질가스를 저장하여 개질가스가 안정적으로 공급되도록 한다.

이후 제2밸브유닛(81)은 연료처리부(30)에서 생성된 개질가스 중 적어도 일부를 연료전지스택(40)의 연료극(41)에 공급하고, 나머지는 저장유닛(90)으로 공급할 수 있다. 이때 제2밸브유닛(81)은 연료전지스택(40)에 공급되는 개질가스의 량과 저장유닛(90)으로 공급되는 개질가스의 량을 제어한다.

또한, 제1밸브유닛(82)은 엔진시스템(50)에 공급되는 개질가스 중 적어도 일부는 엔진시스템(50)에 공급하고, 나머지 일부는 연료전지스택(40)의 연료극(41)에 공급할 수 있다. 특히, 엔진시스템(50)에 공급되는 개질가스 중 일부는 엔진(60)으로 공급되고, 나머지 일부는 배기가스 처리장치(70)으로 공급된다. 이때 제1밸브유닛(82)은 엔진(60)에 공급되는 개질가스의 량과 배기가스 처리장치(70)에 공급되는 개질가스의 량을 제어하고, 연료전지스택(40)으로 공급되는 개질가스의 량을 제어한다.

이후 엔진(60)으로 공급되는 개질가스는 엔진(60)으로 공급되는 연료와 혼소되어 엔진(60)의 실린더(61) 내부로 공급된다. 이때 엔진(60)의 실린더(61)에서 개질가스와 연료가 혼소되어 가연범위가 넓어지고 연소속도가 빨라져 희박 조건에서도 안정적인 연소가 가능하게 된다. 또한, 저온 희박 연소가 가능하게 되어 질소산화물과 같은 유해 물질의 농도를 줄일 수 있다.

또한, 배기가스 처리장치(70)로 공급되는 개질가스는 선택적 촉매 환원 시스템(SCR, Selective Catalytic Reduction)에 의해서 환원제로 이용되어 질소산화물을 질소분자로 환원시켜 배기 가스에 포함된 질소산화물의 농도를 감소시킬 수 있다.

이처럼 엔진시스템(50)이 연료전지시스템(20)의 연료처리부(30)에서 생성된 개질가스를 이용함으로써 희박 연소가 가능하게 되어 에너지 효율을 높일 수 있고, 질소산화물을 농도를 낮출 수 있어서 배출가스의 규제조건을 맞출 수 있다. 뿐만 아니라 연료전지시스템(20)을 이용함으로써 별도의 개질가스 생성장치(또는 수소 생성장치)를 설치할 필요도 없다.

도 4는 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 시스템을 나타낸 도면이다.

도 2 및 도 3 도시된 하이브리드 시스템(10)은 개질가스가 엔진(60)에 공급되기 전에 연료 또는 공기와 혼소되어 엔진(60)의 실린더(61)로 공급되는 시스템이고, 도 4에 도시된 하이브리드 시스템(10)은 개질가스가 엔진(60)에 공급되기 전에 연료 또는 공기와 혼소되지 않고 직접 엔진(60)의 실린더(61)로 공급된다. 이후 엔진(60)의 실린더(61) 내부에서 연료와 공기, 개질가스의 혼소가 이루어진다.

이 경우 엔진(60)의 실린더(61)에서 개질가스와 연료가 혼소되어 가연범위가 넓어지고 연소속도가 빨라져 희박 조건에서도 안정적인 연소가 가능하게 된다. 또한, 저온 희박 연소가 가능하게 되어 질소산화물과 같은 유해 물질의 농도를 줄일 수 있다.

이외에 다른 구성요소의 동작은 앞에서 설명한 바와 같으므로, 이하에서는 생략하도록 한다.

한편, 하이브리드 시스템(10)에서 연료전지시스템(20)이 동작하지 않더라도 엔진시스템(50)은 동작할 수 있다. 이 경우 연료전지시스템(20)에서는 전기를 생산하지 않기 때문에 개질가스가 공급될 필요가 없으나 엔진시스템(50)은 동작 중이기 때문에 개질가스가 공급될 필요가 있다. 이에 연료전지시스템(20)의 연료처리부(30)는 연료를 공급받아 개질가스를 생성한다. 이때 생성된 개질가스는 엔진시스템(50)으로 공급되지만, 연료전지스택(40)으로는 공급되지 않는다.

이를 위해 제2밸브유닛(81)은 연료처리부(30)에서 생성된 개질가스를 저장유닛(90)으로 공급하고, 연료전지스택(40)의 연료극(41)에 공급하지 않는다. 이때 제2밸브유닛(81)은 저장유닛(90)으로 공급되는 개질가스의 량을 제어한다.

또한, 제1밸브유닛(82)은 엔진시스템(50)에 공급되는 개질가스 중 적어도 일부는 엔진(60)에 공급하고, 나머지 일부는 배기가스 처리장치(70)에 공급한다. 그러나 연료전지스택(40)의 연료극(41)에는 개질가스가 공급되지 않는다. 이때 제1밸브유닛(82)은 엔진(60)에 공급되는 개질가스의 량과 배기가스 처리장치(70)에 공급되는 개질가스의 량을 제어한다.

이후 엔진(60)으로 공급되는 개질가스는 연료 또는 공기와 혼소되어 가연범위가 넓어지고 연소속도가 빨라져 희박 조건에서도 안정적인 연소가 가능하게 된다. 또한, 저온 희박 연소가 가능하게 되어 질소산화물과 같은 유해 물질의 농도를 줄일 수 있다.

또한, 배기가스 처리장치(70)로 공급되는 개질가스는 환원제로 이용되어 질소산화물을 질소분자로 환원시켜 배기 가스에 포함된 질소산화물의 농도를 감소시킬 수 있다.

한편, 연료전지시스템(20)에서 전기를 생산하지 않는 경우에도 연료처리부(30)는 엔진시스템(50)에 지속적으로 개질가스를 공급할 수 있기 때문에 연료처리부(30)는 동작이 중단될 필요가 없다. 이로써 연료처리부(30) 내부의 개질기(31)를 중단시키기 않고 연속적으로 작동시켜 개질기(31)의 중단에 따른 온도감소 및 촉매 성능 저하를 막을 수 있다.

도 5는 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 시스템을 구비하는 선박을 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 선박(100)은 LNG저장부(110)와 연료전지시스템(20), 엔진시스템(50)을 포함하여 구성될 수 있다. 연료전지시스템(20)과 엔진시스템(50)은 하이브리드 시스템(10)을 구성한다.

LNG 저장부(110)는 연료전지시스템(20)에 LNG를 공급할 수 있고, 엔진시스템(50)에 LNG를 쉽게 공급할 수 있다.

또한, 연료전지시스템(20)에서 생성되는 개질가스는 엔진시스템(50)에 공급되어 엔진시스템(50)의 효율을 높일 수 있다.

한편, 연료전지시스템(20)의 개질기(31)는 중단되지 않고 사용됨으로써 중단됨에 따른 문제점을 미연에 방지할 수 있다.

한편, LNG 연료외에 다른 연료가 사용될 경우에는 그에 따른 저장 장치가 선박(100)에 구비될 수 있음은 당연하다.

10: 하이브리드 시스템 20: 연료전지시스템
50: 엔진시스템 82, 81: 제1,2밸브유닛
90: 개질가스 저장유닛

Claims (12)

1. 엔진시스템과 연료전지시스템을 가지는 하이브리드 시스템에 있어서,
   상기 연료전지시스템은, 연료전지스택;과, 상기 연료전지스택에 개질가스를 공급하는 연료처리부;를 포함하고,
   상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스가 상기 엔진시스템과 상기 연료전지스택 중 어느 하나 이상에 공급되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 엔진시스템은, 연료와 공기를 공급받는 엔진;과, 상기 엔진에서 배출되는 배기가스를 처리하는 배기가스 처리장치;를 포함하고,
   상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스 중 적어도 일부는 상기 엔진과 상기 배기가스 처리장치 중 적어도 어느 하나에 공급되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 연료전지스택에 공급되는 개질가스의 량과 상기 엔진시스템에 공급되는 개질가스의 량을 제어하는 제1밸브유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.
4. 제2항에 있어서,
   상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스 중 적어도 일부는 상기 엔진에 공급되는 연료와 공기 중 적어도 어느 하나와 혼소되어 상기 엔진에 공급되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.
5. 제2항에 있어서,
   상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스 중 적어도 일부는 상기 엔진의 실린더 내부로 직접 공급되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.
6. 제2항에 있어서,
   상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스 중 적어도 일부는 상기 배기가스 처리장치에 공급되는 배기가스를 정화하는 환원제로 사용되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 배기가스 처리장치는 질소산화물을 감소시키는 탈질 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.
8. 제1항에 있어서,
   상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스를 저장하는 저장유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 저장유닛은,
   상기 연료처리부에서 생성되는 개질가스를 압축하는 압축기;와, 상기 압축기에서 압축된 개질가스를 저장하는 개질가스 저장탱크;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.
10. 제8항에 있어서,
    상기 연료전지스택에 공급되는 개질가스의 량과 상기 엔진시스템에 공급되는 개질가스의 량을 제어하는 제1밸브유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.
11. 제10항에 있어서,
    상기 저장유닛에 공급되는 개질가스의 량과 상기 연료전지스택에 공급되는 개질가스의 량을 제어하는 제2밸브유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템
12. 상기 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 하이브리드 시스템을 포함하는 선박.

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