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KR102589457B1 - 선박의 암모니아 연료공급시스템 및 방법 - Google Patents

선박의 암모니아 연료공급시스템 및 방법 Download PDF

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KR102589457B1
KR102589457B1 KR1020210129726A KR20210129726A KR102589457B1 KR 102589457 B1 KR102589457 B1 KR 102589457B1 KR 1020210129726 A KR1020210129726 A KR 1020210129726A KR 20210129726 A KR20210129726 A KR 20210129726A KR 102589457 B1 KR102589457 B1 KR 102589457B1
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김종현
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한화오션 주식회사
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Abstract

선박의 암모니아 연료공급시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 선박의 암모니아 연료공급시스템은 선박에서 엔진의 연료로 공급될 액화가스를 저장하는 액화가스저장탱크; 상기 엔진의 연료로 공급될 암모니아를 저장하는 암모니아저장탱크; 및 상기 액화가스저장탱크 및 암모니아저장탱크로부터 상기 엔진으로 연료를 공급하는 믹싱유닛:을 포함하되, 상기 암모니아저장탱크는 상기 액화가스저장탱크의 내부에 마련되어, 상기 액화가스저장탱크의 액화가스로 상기 암모니아저장탱크를 냉각하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박의 암모니아 연료공급시스템 및 방법{Fuel Supply System And Method Ammonia Fueled Ship}
본 발명은 선박의 암모니아 연료공급시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액화가스와 암모니아를 연료로 공급받는 엔진이 마련된 선박에서 액화가스저장탱크의 내부에 암모니아저장탱크를 마련함으로써 액화가스저장탱크의 액화가스에 의해 암모니아저장탱크를 냉각하여 암모니아 증발가스 발생을 방지하고, 액화가스저장탱크 및 암모니아저장탱크로부터 믹싱유닛을 거쳐 엔진으로 연료를 공급하는 선박의 암모니아 연료공급시스템 및 방법에 관한 것이다.
지구온난화 현상의 심화에 따라 전세계적으로 온실가스 배출을 감축하려는 노력이 이루어지고 있고, 선진국들의 온실가스 감축 의무를 담았던 1997년 교토의정서가 2020년 만료됨에 따라, 2015년 12월 프랑스 파리에서 열린 제21차 유엔기후변화협약에서 채택되고 2016년 11월 발효된 파리기후변화협약(Paris Climate Change Accord)에 의해 협정에 참여한 195개 당사국들은 온실가스 감축을 목표로 다양한 노력을 기울이고 있다.
이러한 세계적인 추세와 함께 화석연료와 원자력을 대체할 수 있는 무공해에너지로서 풍력, 태양광, 태양열, 바이오에너지, 조력, 지열 등과 같은 재생가능에너지(또는 재생에너지)에 대한 관심이 높아지고 다양한 기술 개발이 이루어지고 있다.
액화천연가스를 비롯한 액화가스는 액화공정 중에 대기오염 물질을 제거하거나 줄일 수 있어, 연소 시 대기오염 물질 배출이 적은 친환경 연료로도 볼 수 있다. 그에 따라 근래 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 가스를 저온에서 액화시킨 액화가스는 가스에 비해 부피가 매우 작아지므로 저장 및 이송 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.
액화천연가스(LNG)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 가진다. 따라서, 천연가스를 액화시켜 이송할 경우 매우 효율적으로 이송할 수 있게 된다.
액화석유가스(LPG)는 조성에 따라 액화 온도의 차이는 있으나 프로판을 주성분으로 하는 석유가스의 경우 상압 약 -42℃의 저온에서 액화되고, 18 bar에서는 약 45℃의 온도까지, 7 bar에서는 20℃까지 액체 상태로 저장가능하다.
한편, 종래의 LPG 운반선 등에는 선박의 추진 연료로서 상대적으로 가격이 저렴한 벙커C유 등의 중유를 사용하는 연료 공급 시스템을 채용하고 있는데, 이러한 중유 연료 공급 시스템은 중유 연료 사용에 대한 국제적인 배기가스 배출규제 강화로 황 성분이 적은 중유 연료 탱크(LSHFO tank)를 별도로 설치해야 했고, 국제적인 환경규제 기준에 적합한 친환경적인 연료 공급 시스템의 요구가 커졌다.
최근에는 LPG 또는 LNG 운반선에서 LPG 또는 LNG 및 그로부터 발생하는 증발가스를 추진 연료로 사용하는 연료공급시스템의 적용이 늘어나고 있고, 국제적인 배기가스 배출규제 강화에 따라 LPG 또는 LNG 운반선 외에 일반 선박에서도 LNG 등을 추진 연료로 사용하는 선박이 증가하고 있다.
LNG를 연료로 사용할 수 있는 대표적인 선박용 엔진으로 DFDE, X-DF 엔진, ME-GI 엔진 등의 가스연료엔진이 있다.
DFDE은, 4행정으로 구성되며, 비교적 저압인 5.5 barg 정도의 압력을 가지는 천연가스를 연소공기 입구에 주입하여, 피스톤이 올라가면서 압축을 시키는 오토 사이클(Otto Cycle)을 채택하고 있다.
X-DF 엔진은, 2행정으로 구성되고, 15 barg 정도의 천연가스를 연료로 사용하며, 오토 사이클을 채택하고 있다.
ME-GI 엔진은, 2행정으로 구성되며, 300 barg 부근의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cycle)을 채택하고 있다.
그런데 LNG나 LPG는 기존에 선박 연료로 사용되던 다른 화석 연료에 비해 친환경 연료로 평가받지만 연소 시 여전히 이산화탄소가 발생하며, 이를 연료로 사용하는 선박에서는 여전히 운항 중 이산화탄소를 배출하게 된다.
선박의 항로, 교통규칙, 항만시설 등을 국제적으로 통일하기 위해 설치된 유엔 전문기구인 IMO(International Maritime Organization, 국제해사기구) 역시 온실가스에 대해 08년과 대비하여 2050년 50% 저감, 2100년 100% 저감(GHG Zero Emission)을 목표로 제시하고, 그에 따라 각 국가 및 지역의 규제가 강화될 것으로 예상된다.
IMO가 신조 선박에 적용하는 강제성 있는 이산화탄소 저감 규정인 EEDI(Energy Efficiency Design Index, 에너지효율설계지수)에 따르면, 초기 EEDI 발표에서는 2013 내지 2015년의 이산화탄소 배출량을 기준으로 2015년 이산화탄소 배출량을 10% 저감하는 EEDI Phase 1이 적용되고, 5년 마다 1 단계씩 강화·적용하여 2025년 Phase 3를 적용하도록 예정되어 있었으나, LPG 운반선에 대해서는 EEDI Phase 2 적용 후 2년만인 2022년부터 EEDI Phase 3를 조기 적용하도록 하고 있다. 이와 같이 선박의 이산화탄소 배출에 대한 규제가 급격히 강화되고 있는 추세이므로, 향후에는 LNG나 LPG만을 연료로 사용하는 것으로는 이산화탄소 배출 규정 달성이 어려울 수 있다.
그에 따라 이산화탄소 배출을 줄일 수 있는 친환경 선박 연료에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있고, 최근에는 LNG나 LPG 등의 연료와 함께 암모니아를 연료로 사용할 수 있는 선박 엔진에 관한 기술이 연구·개발되고 있다.
암모니아(NH3)는 1개의 질소에 3개의 수소가 결합된 물질로, 분자 사이에 강한 수소 결합을 형성할 수 있어 액화가 용이하며, 상압에서 끓는점 -33.34℃, 녹는점 -77.73℃이다.
이러한 암모니아는 LNG보다 저장이 용이하면서, 기존 HFO와 비교해 SPECIFIC ENERGY와 ENERGY DENSITY에서는 조금 떨어지지만 이산화탄소가 전혀 배출되지 않아 국제적인 온실가스 배출기준의 강화 추세에 대응할 수 있는 친환경 선박 연료로 주목받고 있다.
본 발명은 이산화탄소 배출 기준 강화에 대응하여 암모니아를 선박 연료로 공급하면서, 기존 선박 연료에 비해 연소 속도 및 발열량이 떨어지는 문제를 보완하여 보다 효과적으로 선박 엔진으로 연료를 공급할 수 있는 연료공급시스템을 제안하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에서 엔진의 연료로 공급될 액화가스를 저장하는 액화가스저장탱크;
상기 엔진의 연료로 공급될 암모니아를 저장하는 암모니아저장탱크; 및
상기 액화가스저장탱크 및 암모니아저장탱크로부터 상기 엔진으로 연료를 공급하는 믹싱유닛:을 포함하되,
상기 암모니아저장탱크는 상기 액화가스저장탱크의 내부에 마련되어, 상기 액화가스저장탱크의 액화가스로 상기 암모니아저장탱크를 냉각하는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 연료공급시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 암모니아저장탱크로부터 상기 믹싱유닛으로 연결되는 암모니아 공급라인; 상기 액화가스저장탱크로부터 상기 믹싱유닛으로 연결되는 액화가스 공급라인; 상기 암모니아 공급라인에 마련되는 제1 유량계; 상기 액화가스 공급라인에 마련되는 제2 유량계; 및 상기 엔진에서 필요한 연료의 양과 상기 선박의 이산화탄소 배출기준에 따라 상기 제1 및 제2 유량계를 통해 상기 믹싱유닛으로 공급되는 암모니아 및 액화가스의 유량을 제어하는 컨트롤러:를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 액화가스저장탱크 내부에서 상기 암모니아저장탱크를 감싸도록 마련되는 제1 단열부:를 더 포함하고, 상기 제1 단열부는 액화가스 및 암모니아의 누출 방지를 위해 수밀 구조로 마련될 수 있다.
바람직하게는, 상기 암모니아저장탱크에 마련되어 암모니아를 이송하는 암모니아 이송펌프; 상기 암모니아공급라인에 마련되며 상기 암모니아 이송펌프에서 이송된 암모니아를 상기 엔진에서 요구하는 압력으로 압축하는 암모니아 부스트펌프; 및 상기 암모니아 부스트펌프에서 압축된 암모니아를 상기 엔진에서 요구하는 온도로 승온하여 상기 믹싱유닛으로 이송하는 암모니아 히터:를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 액화가스저장탱크에 마련되어 액화가스를 이송하는 액화가스 이송펌프; 상기 액화가스 공급라인에 마련되며 상기 액화가스 이송펌프에서 이송된 액화가스를 상기 엔진에서 요구하는 압력으로 압축하는 액화가스 부스트펌프; 및 상기 액화가스 부스트펌프에서 압축된 액화가스를 상기 엔진에서 요구하는 온도로 승온하여 상기 믹싱유닛으로 이송하는 액화가스 히터:를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 액화가스저장탱크에서 발생하는 증발가스를 상기 믹싱유닛으로 공급하는 증발가스 공급라인; 상기 증발가스 공급라인에 마련되어 증발가스를 상기 엔진에서 요구하는 압력으로 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 증발가스를 상기 엔진에서 요구하는 온도로 가열하여 상기 믹싱유닛으로 이송하는 증발가스 히터; 및 상기 증발가스 공급라인에서 상기 증발가스 히터의 하류에 마련되는 제3 유량계:를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 엔진에서 소비되지 않은 연료 또는 벤팅(venting)되는 연료를 상기 엔진으로부터 배출하는 리턴라인; 및 상기 리턴라인에 마련되어 상기 엔진에서 배출되는 연료를 수용하는 리턴튜브:를 더 포함하고, 상기 리턴튜브로 배출된 연료는 상기 증발가스 공급라인의 압축기 전단으로 회수되거나 선외 배출될 수 있다.
바람직하게는, 상기 액화가스는 LNG이고, 상기 액화가스저장탱크의 외부에는 상기 액화가스저장탱크를 감싸는 제2 단열부가 마련될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 액화가스와 암모니아를 연료로 공급받는 엔진이 마련된 선박에서,
상기 엔진의 연료로 공급될 액화가스를 저장하는 액화가스저장탱크와 암모니아를 저장하는 암모니아저장탱크로부터 믹싱유닛을 거쳐 상기 엔진으로 연료를 공급하되,
상기 암모니아저장탱크를 상기 액화가스저장탱크의 내부에 마련하여, 상기 액화가스저장탱크의 액화가스로 상기 암모니아저장탱크를 냉각하여 암모니아 증발가스 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 연료공급방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 엔진에서 필요한 연료의 양과 상기 선박의 이산화탄소 배출기준에 따라 컨트롤러에서 상기 믹싱유닛으로 공급되는 암모니아 및 액화가스의 유량을 제어할 수 있다.
바람직하게는, 상기 액화가스저장탱크 내부에서 상기 암모니아저장탱크를 감싸도록 제1 단열부를 마련하되, 상기 제1 단열부는 액화가스 및 암모니아의 누출 방지를 위해 수밀 구조로 마련될 수 있다.
본 발명에서는 믹싱유닛을 마련하여 액화가스저장탱크 및 암모니아저장탱크로부터 액화가스와 암모니아를 믹싱유닛을 거쳐 엔진 연료로 공급함으로써, 액화가스와 암모니아를 섞어 공급하여 암모니아 연료의 연소 속도 및 발열량이 떨어지는 문제를 해결할 수 있다. 또한, 선박에 적용되는 이산화탄소 배출기준에 따라 친환경 연료인 암모니아 연료 공급량을 조절하여 선박 운항 시 온실가스 배출량을 감축하고 국제협약이 정하는 규제기준 강화에 대응할 수 있다.
특히, 액화가스저장탱크의 내부에 암모니아저장탱크를 마련함으로써 액화가스저장탱크의 액화가스 냉열을 이용하여 암모니아저장탱크를 냉각하여 암모니아의 기화로 인한 증발가스 발생을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 암모니아 연료공급시스템을 개략적으로 도시한다.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
이하 본 발명에서의 선박은 암모니아를 선내 엔진의 연료로 사용할 수 있는 엔진이 설치되는 모든 종류의 선박을 가리키며, 대표적으로 LPG 운반선(LNG Carrier), LNG 운반선(LNG Carrier), 액체수소 운반선, 액체수소운반선, 암모니아운반선, 컨테이너운반선, 원유운반선, 광물이나 곡물 등의 벌크운반선, Ro-Ro(Roll on/Roll off) 선등과 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물도 포함될 수 있다.
후술하는 엔진은 선박의 추진용 엔진 및 발전용 엔진을 모두 포함하는 것으로, LNG, LPG, HFO, Diesel Oil 등의 다른 선박용 연료와 암모니아를 함께 연료로 공급받는 것과 암모니아를 단독으로 연료로 공급받는 것을 포함하는 의미이고, 다음에서는 대표적인 선박 엔진 연료인 LNG와 암모니아를 연료로 공급받는 엔진을 예로 들어 설명한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 암모니아 연료공급시스템을 개략적으로 도시하였다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예의 연료공급시스템은, 암모니아와 액화가스를 선박 엔진(E)의 연료로 공급하는 시스템으로, 엔진의 연료로 공급될 액화가스를 저장하는 액화가스저장탱크(LT), 엔진의 연료로 공급될 암모니아를 저장하는 암모니아저장탱크(AT), 액화가스저장탱크 및 암모니아저장탱크로부터 엔진으로 연료를 공급하는 믹싱유닛(300)을 포함한다.
본 실시예에서 암모니아저장탱크(AT)는 액화가스저장탱크(LT)의 내부에 마련되어, 액화가스저장탱크의 액화가스의 냉열을 통해 암모니아저장탱크를 냉각하여 일정 범위의 저온 상태를 유지할 수 있도록 하는 것이 특징이다.
LNG의 경우 대기압에서 -163℃ 내외의 저온이므로, 본 실시예에서는 이러한 극저온의 LNG가 저장된 액화가스저장탱크(LT) 내부에 암모니아저장탱크(AT)를 배치하여 LNG 냉열로 암모니아저장탱크를 일정 온도 이하, 예를 들어 -30℃ 이하의 저온으로 유지함으로써 암모니아저장탱크에 저장된 암모니아의 기화를 방지할 수 있다. 이와 같이 저온을 유지하여 암모니아저장탱크에서의 암모니아 기화를 방지함으로써, 암모니아 증발가스를 처리하기 위한 별도의 설비를 설치하지 않고도 암모니아저장탱크의 압력을 안전하게 유지할 수 있다.
이러한 본 실시예의 저장탱크 구성 방식은 LPG의 저장에도 적용할 수 있다. LPG는 대기압에서 끓는점이 약 -42℃의 저온이므로, LNG와 LPG를 선내 엔진 연료로 공급하는 선박에서 LNG가 저장된 액화가스저장탱크 내부에 전술한 암모니아저장탱크와 마찬가지로 LPG 저장탱크를 마련하고 LNG 냉열을 이용해 저온을 유지하여 LPG 기화를 방지할 수 있다.
한편, 극저온인 LNG와 암모니아저장탱크가 직접 접촉 시 암모니아저장탱크 내 암모니아가 결빙 또는 결정화되고 고체화될 수 있으므로 이를 방지하며 암모니아를 액체 상태로 저장할 수 있도록, 액화가스저장탱크 내부에서 암모니아저장탱크를 감싸는 제1 단열부(ISa)를 마련하고, 암모니아저장탱크가 LNG의 극저온에 직접 노출되지 않도록 보온한다. 제1 단열부는 액화가스 및 암모니아의 상호 누출 방지를 위해 수밀 구조로 마련될 수 있다.
액화가스저장탱크의 외부에는 액화가스저장탱크를 감싸는 제2 단열부(ISb)가 마련되어 액화가스저장탱크로의 열침입을 방지할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 엔진으로의 연료 공급을 위해 암모니아저장탱크(AT)로부터 믹싱유닛(300)으로 암모니아 공급라인(ASL)이 연결되고, 액화가스저장탱크(LT)로부터 믹싱유닛(300)으로 액화가스 공급라인(LL)이 연결된다.
암모니아저장탱크에는 암모니아 공급라인을 따라 암모니아를 이송하는 암모니아 이송펌프(AP)가 마련되며, 암모니아공급라인(ASL)을 따라 암모니아 이송펌프에서 이송된 암모니아를 엔진에서 요구하는 압력으로 압축하는 암모니아 부스트펌프(100)와 암모니아 부스트펌프에서 압축된 암모니아를 엔진에서 요구하는 온도로 승온하여 믹싱유닛으로 이송하는 암모니아 히터(110)가 마련된다.
또한 액화가스저장탱크에는 액화가스를 이송하는 액화가스 이송펌프(LP)가 마련되고, 액화가스 공급라인(LL)에는 액화가스 이송펌프에서 이송된 액화가스를 엔진에서 요구하는 압력으로 압축하는 액화가스 부스트펌프(200)와, 액화가스 부스트펌프에서 압축된 액화가스를 엔진에서 요구하는 온도로 승온하여 믹싱유닛으로 이송하는 액화가스 히터(210)가 마련된다.
암모니아 이송펌프 및 액화가스 이송펌프는 각각 탱크에서 암모니아 및 LNG를 펌핑하여 탱크 외부로 이송하는 펌프로, 이송되는 암모니아 및 LNG의 유량을 조절할 수 있는 VFD(Variable Frequency Drive) 펌프로 마련될 수 있으며, 잠수식 펌프로 마련될 수 있다.
각 저장탱크로부터 이송펌프를 통해 이송된 암모니아 및 LNG는 부스트펌프와 히터를 거쳐 엔진에서 필요로 하는 압력 및 온도로 압축 및 가열되고 믹싱유닛(300)에서 혼합되어 엔진으로 공급될 수 있다.
예를 들어 MAN LGIA 엔진의 경우, LNG 및 암모니아는 25 내지 45 ℃의 기체 상태로 공급될 수 있다.
LNG와 대비하면 암모니아는 연소 속도가 20% 정도로 낮고 발열량도 50% 정도이며 단독으로 공급 시 발화 지연이 발생할 수 있는데, 본 실시예에서는 암모니아와 LNG를 각각 압축 및 기화하고 믹싱유닛에서 혼합하여 엔진 연료로 공급함으로써 암모니아 연료의 발화 지연, 낮은 연소 속도 및 발열량 문제를 해결할 수 있다.
믹싱유닛을 거쳐 엔진으로 공급되는 암모니아와 LNG의 비율은 선박에 적용되는 이산화탄소 배출기준에 따라 조절할 수 있다.
암모니아 공급라인(ASL)에서 암모니아 히터(110)의 하류에는 제1 유량계(FM1)가, 액화가스 공급라인(LL)에서 액화가스 히터(210)의 하류에는 제2 유량계(FM2)가 각 마련되며, 컨트롤러(350)에서는 엔진(E)에서 필요한 연료의 양과 선박에 적용되는 이산화탄소 배출기준에 따라 제1 및 제2 유량계(FM1, FM2)를 제어하여 믹싱유닛(300)을 거쳐 엔진(E)으로 공급되는 암모니아 및 액화가스의 유량을 조절할 수 있다.
예를 들어 LNG 열량 기준 20% 비율로 암모니아를 섞어 엔진 연료로 공급하여 연소시키면, LNG만을 단독으로 연료로 연소시킬 때에 비해 이산화탄소 배출량을 약 20% 줄일 수 있다.
이와 같이 본 실시예 시스템에서는 엔진에서 필요한 연료의 양과 시기별 또는 운항해역에서 선박에 적용되는 이산화탄소 배출기준을 고려하여, 컨트롤러에서 각 유량계를 제어하여 암모니아와 LNG의 연료 공급량 및 비율을 조절함으로써 선박의 온실가스 배출량을 감축하면서 국제협약이 정하는 이산화탄소 규제기준에 유연하게 대응할 수 있도록 한다.
액화가스저장탱크에 저장된 LNG에서 발생하는 증발가스 역시 엔진의 연료로 공급하여 처리할 수 있다.
이를 위해 액화가스저장탱크(LT)로부터 증발가스를 믹싱유닛(300)으로 공급하는 증발가스 공급라인(GL)이 연결되고, 증발가스 공급라인에는 증발가스를 엔진에서 요구하는 압력으로 압축하는 압축기(400)와, 압축기에서 압축된 증발가스를 엔진에서 요구하는 온도로 가열하여 믹싱유닛으로 이송하는 증발가스 히터(410)가 마련된다. 증발가스 공급라인에서 증발가스 히터의 하류에는 믹싱유닛으로 공급되는 증발가스의 유량을 조절하는 제3 유량계(FM3)가 마련된다. 제3 유량계 역시 컨트롤러(350)에 의해 제어될 수 있다.
한편, 엔진(E)에서 소비되지 않은 연료 또는 벤팅(venting)되는 연료를 엔진으로부터 배출하기 위한 리턴라인(RL)이 마련되고, 리턴라인에는 엔진에서 배출되는 연료를 수용하는 리턴튜브(500)가 마련된다.
리턴라인(RL)을 통해 엔진으로부터 리턴튜브(500)로 배출된 LNG와 암모니아를 포함한 기체 상태의 연료는 증발가스 공급라인(GL)의 압축기(400) 전단으로 회수되어 압축기 및 증발가스 히터와 믹싱유닛을 통해 엔진 연료로 재공급될 수 있다. 리턴라인을 통해 리턴튜브로 배출된 연료 가스는 선외 배출될 수도 있다.
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 자에게 있어서 자명한 것이다.
E: 엔진
LT: 액화가스저장탱크
AT: 암모니아저장탱크
ISa: 제1 단열부
ISb: 제2 단열부
ASL: 암모니아 공급라인
LL: 액화가스 공급라인
GL: 증발가스 공급라인
RL: 리턴라인
FM1, FM2, FM3: 제1 내지 제3 유량계
100: 암모니아 부스트펌프
110: 암모니아 히터
200: 액화가스 부스트펌프
210: 액화가스 히터
300: 믹싱유닛
350: 컨트롤러

Claims (11)

  1. 선박에서 엔진의 연료로 공급될 액화가스를 저장하는 액화가스저장탱크;
    상기 엔진의 연료로 공급될 암모니아를 저장하는 암모니아저장탱크; 및
    상기 액화가스저장탱크 및 암모니아저장탱크로부터 상기 엔진으로 연료를 공급하는 믹싱유닛; 및
    상기 액화가스저장탱크 내부에서 상기 암모니아저장탱크를 감싸도록 마련되는 제1 단열부:를 포함하되,
    상기 암모니아저장탱크는 상기 액화가스저장탱크의 내부에 마련되고, 상기 제1 단열부는 액화가스 및 암모니아의 누출 방지를 위해 수밀 구조로 마련되며, 상기 액화가스저장탱크의 액화가스로 상기 암모니아저장탱크를 냉각하는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 연료공급시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 암모니아저장탱크로부터 상기 믹싱유닛으로 연결되는 암모니아 공급라인;
    상기 액화가스저장탱크로부터 상기 믹싱유닛으로 연결되는 액화가스 공급라인;
    상기 암모니아 공급라인에 마련되는 제1 유량계;
    상기 액화가스 공급라인에 마련되는 제2 유량계; 및
    상기 엔진에서 필요한 연료의 양과 상기 선박의 이산화탄소 배출기준에 따라 상기 제1 및 제2 유량계를 통해 상기 믹싱유닛으로 공급되는 암모니아 및 액화가스의 유량을 제어하는 컨트롤러:를 더 포함하는 선박의 암모니아 연료공급시스템.
  3. 삭제
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 암모니아저장탱크에 마련되어 암모니아를 이송하는 암모니아 이송펌프;
    상기 암모니아공급라인에 마련되며 상기 암모니아 이송펌프에서 이송된 암모니아를 상기 엔진에서 요구하는 압력으로 압축하는 암모니아 부스트펌프; 및
    상기 암모니아 부스트펌프에서 압축된 암모니아를 상기 엔진에서 요구하는 온도로 승온하여 상기 믹싱유닛으로 이송하는 암모니아 히터:를 더 포함하는 선박의 암모니아 연료공급시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 액화가스저장탱크에 마련되어 액화가스를 이송하는 액화가스 이송펌프;
    상기 액화가스 공급라인에 마련되며 상기 액화가스 이송펌프에서 이송된 액화가스를 상기 엔진에서 요구하는 압력으로 압축하는 액화가스 부스트펌프; 및
    상기 액화가스 부스트펌프에서 압축된 액화가스를 상기 엔진에서 요구하는 온도로 승온하여 상기 믹싱유닛으로 이송하는 액화가스 히터:를 더 포함하는 선박의 암모니아 연료공급시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 액화가스저장탱크에서 발생하는 증발가스를 상기 믹싱유닛으로 공급하는 증발가스 공급라인;
    상기 증발가스 공급라인에 마련되어 증발가스를 상기 엔진에서 요구하는 압력으로 압축하는 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 증발가스를 상기 엔진에서 요구하는 온도로 가열하여 상기 믹싱유닛으로 이송하는 증발가스 히터; 및
    상기 증발가스 공급라인에서 상기 증발가스 히터의 하류에 마련되는 제3 유량계:를 더 포함하는 선박의 암모니아 연료공급시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 엔진에서 소비되지 않은 연료 또는 벤팅(venting)되는 연료를 상기 엔진으로부터 배출하는 리턴라인; 및
    상기 리턴라인에 마련되어 상기 엔진에서 배출되는 연료를 수용하는 리턴튜브:를 더 포함하고,
    상기 리턴튜브로 배출된 연료는 상기 증발가스 공급라인의 압축기 전단으로 회수되거나 선외 배출될 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 연료공급시스템.
  8. 제 1항, 제 2항, 제 4항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액화가스는 LNG이고,
    상기 액화가스저장탱크의 외부에는 상기 액화가스저장탱크를 감싸는 제2 단열부가 마련되는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 연료공급시스템.
  9. 액화가스와 암모니아를 연료로 공급받는 엔진이 마련된 선박에서,
    상기 엔진의 연료로 공급될 액화가스를 저장하는 액화가스저장탱크와 암모니아를 저장하는 암모니아저장탱크로부터 믹싱유닛을 거쳐 상기 엔진으로 연료를 공급하되,
    상기 암모니아저장탱크를 상기 액화가스저장탱크의 내부에 마련하고, 상기 액화가스저장탱크 내부에서 상기 암모니아저장탱크를 감싸도록 제1 단열부를 마련하되, 상기 제1 단열부는 액화가스 및 암모니아의 누출 방지를 위해 수밀 구조로 마련하여,
    상기 액화가스저장탱크의 액화가스로 상기 암모니아저장탱크를 냉각하여 암모니아 증발가스 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 연료공급방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 엔진에서 필요한 연료의 양과 상기 선박의 이산화탄소 배출기준에 따라 컨트롤러에서 상기 믹싱유닛으로 공급되는 암모니아 및 액화가스의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 연료공급방법.
  11. 삭제
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