KR-102961214-B1 - PURGING SYSTEM AND METHOD FOR AMMONIA SHIP

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Abstract

암모니아 선박의 퍼징 시스템 및 방법이 개시된다. 본 실시 예에 의한 암모니아 선박의 퍼징 시스템 및 방법은 암모니아를 수용하는 제1 저장탱크와, 제1 저장탱크에 수용된 암모니아를 엔진으로 공급하는 연료공급라인과, 연료공급라인으로 세척용 액체를 공급하는 액체공급장치와, 연료공급라인으로 건조용 기체를 공급하는 기체공급장치와, 연료공급라인에 존재하는 암모니아 또는 세척용 액체를 배출하는 배수장치와, 연료공급라인에 존재하는 기상의 암모니아 또는 건조용 기체를 배출하는 배기장치와, 상기 장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 제공될 수 있고, 제어부는 액체공급장치 및 배수장치를 선차적으로 동작시킨 후, 기체공급장치 및 배기장치를 후차적으로 동작시킬 수 있다.

Inventors

이대희
손종현
송미경
유채원
이윤한

Assignees

삼성중공업 주식회사

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20240927

Claims (13)

암모니아를 수용하는 제1 저장탱크; 상기 제1 저장탱크에 수용된 상기 암모니아를 엔진으로 공급하는 연료공급라인; 상기 연료공급라인으로 세척용 액체를 공급하는 액체공급장치; 상기 연료공급라인으로 건조용 기체를 공급하는 기체공급장치; 상기 연료공급라인에 존재하는 상기 암모니아 또는 상기 세척용 액체를 배출하는 배수장치; 상기 연료공급라인에 존재하는 기상의 암모니아 또는 상기 건조용 기체를 배출하는 배기장치; 및 장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 액체공급장치 및 상기 배수장치를 선차적으로 동작시킨 후, 상기 기체공급장치 및 상기 배기장치를 후차적으로 동작시키는 암모니아 선박의 퍼징 시스템.
제1항에 있어서, 상기 액체공급장치는 상기 세척용 액체를 수용하는 제2 저장탱크와, 일단이 상기 연료공급라인에서 분기되고 타단이 상기 제2 저장탱크에 연결되는 액체공급라인을 구비하고, 상기 배수장치는 상기 암모니아 또는 상기 세척용 액체를 수용하는 드레인탱크와, 일단이 상기 연료공급라인에서 분기되고 타단이 상기 드레인탱크에 연결되는 배수라인을 구비하는 암모니아 선박의 퍼징 시스템.
제2항에 있어서, 상기 기체공급장치는 상기 건조용 기체를 수용하는 제3 저장탱크와, 일단이 상기 연료공급라인에서 분기되고 타단이 상기 제3 저장탱크에 연결되는 기체공급라인을 구비하고, 상기 배기장치는 상기 기상의 암모니아 또는 상기 건조용 기체를 배출하는 벤트마스트와, 일단이 상기 연료공급라인에서 분기되고 타단이 상기 벤트마스트에 연결되는 배기라인을 구비하는 암모니아 선박의 퍼징 시스템.
제3항에 있어서, 상기 연료공급라인 상에서, 상기 제1 저장탱크에 연결되는 입구단과 상기 액체공급라인이 분기되는 지점 사이 및 상기 제1 저장탱크에 연결되는 입구단과 상기 기체공급라인이 분기되는 지점 사이에 마련되어 유체 흐름을 허용 또는 차단하는 제1 밸브와, 상기 연료공급라인 상에서, 상기 엔진에 연결되는 출구단과 상기 배수라인이 분기되는 지점 사이 및 상기 엔진에 연결되는 출구단과 상기 배기라인이 분기되는 지점 사이에 마련되어 유체 흐름을 허용 또는 차단하는 제2 밸브를 더 포함하는 암모니아 선박의 퍼징 시스템.
제4항에 있어서, 상기 액체공급장치는 상기 액체공급라인에 마련되어 유체 흐름을 허용 또는 차단하는 제3 밸브를 더 구비하고, 상기 배수장치는 상기 배수라인에 마련되어 유체 흐름을 허용 또는 차단하는 제4 밸브를 더 구비하는 암모니아 선박의 퍼징 시스템.
제5항에 있어서, 상기 기체공급장치는 상기 기체공급라인에 마련되어 유체 흐름을 허용 또는 차단하는 제5 밸브를 더 구비하고, 상기 배기장치는 상기 배기라인에 마련되어 유체 흐름을 허용 또는 차단하는 제6 밸브를 더 구비하는 암모니아 선박의 퍼징 시스템.
제6항에 있어서, 상기 엔진으로부터 연소가스를 공급받아 상기 제2 저장탱크에 송출하고 상기 세척용 액체를 가열하는 가열라인을 더 포함하는 암모니아 선박의 퍼징 시스템.
연료공급라인을 통해 제1 저장탱크에 수용된 암모니아를 엔진의 연료가스로 공급하는 단계; 상기 연료공급라인을 세척하는 단계; 및 세척된 상기 연료공급라인을 건조하는 단계;를 포함하고, 상기 세척하는 단계는 액체공급장치가 상기 연료공급라인으로 세척용 액체를 공급하는 단계와, 배수장치를 통해 상기 연료공급라인에 존재하는 상기 암모니아 또는 상기 세척용 액체를 배출하는 단계를 포함하며, 상기 건조하는 단계는 기체공급장치가 상기 연료공급라인으로 건조용 기체를 공급하는 단계와, 배기장치가 상기 연료공급라인에 존재하는 기상의 암모니아 또는 상기 건조용 기체를 배출하는 단계를 포함하는 암모니아 선박의 퍼징 방법.
제8항에 있어서, 상기 암모니아를 엔진의 연료가스로 공급하는 단계는 제1 밸브가 상기 제1 저장탱크와 상기 연료공급라인 사이의 유체 흐름을 허용하도록 개방되는 단계와, 제2 밸브가 상기 연료공급라인과 상기 엔진 사이의 유체 흐름을 허용하도록 개방되는 단계와, 상기 암모니아의 공급이 종료되면 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브가 폐쇄되는 단계를 포함하는 암모니아 선박의 퍼징 방법.
제9항에 있어서, 상기 세척하는 단계는 폐쇄된 제3 밸브가 액체공급라인을 통한 유체 흐름을 허용하도록 개방되는 단계와, 폐쇄된 제4 밸브가 배수라인을 통한 유체 흐름을 허용하도록 개방되는 단계와, 상기 세척이 종료되면 제3 밸브 및 상기 제4 밸브가 폐쇄되는 단계를 더 포함하는 암모니아 선박의 퍼징 방법.
제10항에 있어서, 상기 건조하는 단계는 제5 밸브가 기체공급라인을 통한 유체 흐름을 허용하도록 개방되는 단계와, 제6 밸브가 배기라인을 통한 유체 흐름을 허용하도록 개방되는 단계와, 건조가 종료되면 상기 제5 밸브 및 상기 제6 밸브가 폐쇄되는 단계를 더 포함하는 암모니아 선박의 퍼징 방법.
제11항에 있어서, 비상 시 상기 제3 밸브 및 상기 제2 밸브를 개방하고, 상기 액체공급장치로부터 상기 엔진으로 세척용 액체를 공급하여 상기 엔진이 침수되는 단계를 더 포함하는 암모니아 선박의 퍼징 방법.
제12항에 있어서, 가열라인을 통해 상기 엔진으로부터 연소가스를 공급받아 상기 액체공급장치에 송출하여 상기 세척용 액체를 가열하는 단계를 더 포함하는 암모니아 선박의 퍼징 방법.

Description

암모니아 선박의 퍼징 시스템 및 방법{PURGING SYSTEM AND METHOD FOR AMMONIA SHIP} 본 발명은 암모니아 선박의 퍼징 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세척 및 건조 과정을 통해 암모니아의 유출을 억제할 수 있는 암모니아 선박의 퍼징 시스템 및 방법에 관한 것이다. 선박에 사용되는 중유 또는 경유와 같은 기존의 화석 연료는 황산화물, 질소산화물 등 오염물질과 온실가스를 다량 배출하여 환경오염과 지구온난화를 유발하는 문제가 있다. 이에, 선박의 배출가스에 대한 규제가 강화되거나 기후위기에 대응하기 위한 노력이 이뤄지고 있다. 구체적으로, 국제해사기구는 2030년 이후 발주 선박은 2008년 발주 선박 대비 탄소배출량을 40%, 2050년에는 50%까지 감축하도록 규제하고, 대한민국은 2050년을 목표로 온실가스의 순배출량이 0이 되도록 하는 탄소중립을 이루기 위해 노력하고 있다. 기존 화석 연료의 대안으로 암모니아가 최근 들어 급부상하고 있다. 암모니아는 무탄소 연료로서 연소 시 이산화탄소를 배출하지 않고 친환경적인 장점이 있다. 그리고, 이산화탄소 배출 없이 신재생 에너지로만 생산한 암모니아를 그린 암모니아라고 말하는데, 이러한 그린 암모니아를 연료로 사용한다면 탄소의 순배출량을 줄일 수 있어 탄소 중립에 크게 기여할 것으로 판단된다. 이러한 이유로, 암모니아를 동력원으로 하는 암모니아 추진선에 대한 다양한 연구 개발이 이뤄지고 있다. 다만, 암모니아는 유독성 물질로서 이를 흡입한다면 낮은 농도라도 안구나 호흡기를 자극할 수 있고, 높은 농도라면 호흡곤란, 심하면 사망에 이를 수 있다. 그리고, 암모니아가 물에 녹으면 강염기인 암모늄 수용액이 되고 이는 금속 기타 소재를 부식시킬 수 있다. 또한, 암모니아는 인화성 물질이므로 다루는 데 각별한 주의가 필요하다. 따라서, 암모니아가 누출되는 경우를 대비할 안전 대책이 요구된다. 이에, 선박에 암모니아를 저장하는 과정이나 선박에서 암모니아를 공급하는 과정에서 암모니아를 희석하거나 중화하는 설비, 암모니아 가스를 대기로 방출하는 벤트 마스트 등이 설치될 수 있다. 그리고, 암모니아의 누출을 방지하기 위해 암모니아를 공급하는 라인을 세척하는 퍼징 시스템이 마련될 수 있다. 도 1은 본 실시 예에 의한 암모니아 선박의 퍼징 시스템 및 방법을 나타내는 개념도이다. 이하에서는 본 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다. 도 1은 본 실시 예에 의한 암모니아 선박의 퍼징 시스템 및 방법을 나타내는 개념도이다. 도 1을 참조하면, 암모니아 선박의 퍼징 시스템은 제1 저장탱크(10)와, 엔진(20)과, 연료공급라인(100)과, 액체공급장치(200)와, 배수장치(300)와, 기체공급장치(400)와, 배기장치(500)와, 가열라인(600)을 포함할 수 있다. 제1 저장탱크(10)는 암모니아를 수용하도록 속이 빈 중공 형상으로 마련될 수 있고, 이때 암모니아는 액상일 수 있다. 즉, 제1 저장탱크는(10) 1bar.a 압력에서 -33 ℃ 이하의 암모니아를 수용하거나 보다 고압의 암모니아를 수용할 수 있도록, 저온탄소강 또는 니켈강을 소재로 형성될 수 있다. 엔진(20)은 연료공급라인(100)을 통해 제1 저장탱크(10)에 수용된 액상의 암모니아를 연료가스로서 공급받을 수 있다. 연료공급라인(100)은 입구단이 제1 저장탱크(10)의 내부에 연결될 수 있고, 출구단이 엔진(20)에 연결될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 연료공급라인(100)의 출구단은 암모니아를 필요로 하는 수요처(미도시)에 연결될 수도 있다. 그리고 연료공급라인(100)은 암모니아, 세척용 액체 또는 건조용 액체가 유동 가능하도록 내부가 빈 중공 형상으로 마련될 수 있다. 또한 연료공급라인(100)의 입구단에는 액상의 암모니아를 가압 및 송출하는 펌프(미도시)가 연결될 수 있다. 이와 달리 연료공급라인(100)은 위치 에너지의 차이를 통해 엔진(20) 또는 수요처에 액상의 암모니아를 공급할 수도 있다. 따라서 연료공급라인(100)은 제1 저장탱크(10)에 수용된 액상의 암모니아를 엔진(20)에 공급할 수 있다. 한편, 연료공급라인(100)은 부식되지 않도록 암모니아에 저항성을 가지는 소재로 마련될 수 있다. 예를 들어, 철이나 알루미늄을 포함하는 소재로 마련될 수 있다. 연료공급라인(100)에는 제1 밸브(110) 및 제2 밸브(120)가 마련되어 각각 유체 흐름을 허용 또는 차단할 수 있다. 액체공급장치(200)는 암모니아의 공급이 종료된 후 연료공급라인으로 세척용 액체를 공급하여 연료공급라인(100)의 내부에 잔류하는 액상 또는 기상의 암모니아를 희석할 수 있다. 이때 세척용 액체는 암모니아가 잘 용해되도록 극성을 가지는 물질일 수 있다. 예를 들면, 세척용 액체는 물(H2O)일 수 있으며, 이는 유출된 암모니아를 용이하게 희석할 수 있다. 그리고 액체공급장치(200)는 제2 저장탱크(210), 액체공급라인(220)을 포함할 수 있다. 제2 저장탱크(210)는 속이 빈 중공 형상으로 마련되어 세척용 액체를 수용할 수 있다. 그리고 액체공급라인(220)은 일단이 연료공급라인(100)에서 분기될 수 있으며, 타단이 제2 저장탱크(210)에 연결될 수 있다. 이에 액체공급라인(220)은 제2 저장탱크(210)에 수용된 세척용 액체를 연료공급라인(100)에 공급할 수 있다. 구체적으로, 세척용 액체는 제2 저장탱크(210)에 수용된 세척용 액체의 위치 에너지에 의해 공급되거나, 액체공급라인(220)의 입구단에 연결되고 세척용 액체를 가압 및 송출하는 펌프(미도시)에 의해 공급될 수 있다. 한편, 액체공급라인(220)에는 제3 밸브(230)가 마련되어 유체 흐름을 허용 또는 차단할 수 있다. 배수장치(300)는 연료공급라인(100)에 잔류하는 암모니아, 공급된 세척용 액체 또는 그 용액을 배출할 수 있다. 이러한 배수장치(300)는 드레인탱크(310), 배수라인(320)을 포함할 수 있다. 드레인탱크(310)는 잔류하는 암모니아, 공급된 세척용 액체 또는 그 용액을 수용하도록 내부가 빈 중공 형상으로 마련될 수 있다. 그리고 드레인탱크(310)는 제2 저장탱크(210)보다 하측에 마련될 경우 일반적으로 위치에너지 차이에 의해 세척용 액체는 제2 저장탱크(210)로부터 드레인탱크(310)로 배출될 수 있다. 배수라인(320)은 일단이 연료공급라인(100)에서 분기되고, 타단이 드레인탱크(310)에 연결될 수 있다. 따라서 배수라인(320)은 연료공급라인(100)으로부터 잔류하는 암모니아, 공급된 세척용 액체 또는 그 용액을 공급받아 드레인탱크(310)에 배출할 수 있다. 이러한 배수라인(320) 상에는 유체 흐름을 허용 또는 차단하도록 개폐 가능한 제4 밸브(330)가 마련될 수 있다. 기체공급장치(400)는 세척이 종료된 후 연료공급라인(100)으로 건조용 기체를 공급하고, 연료공급라인(100)에 잔류하는 암모니아, 세척용 액체를 증발시킬 수 있다. 공급되는 건조용 기체는 탄소를 배출하는 타 엔진(미도시)으로부터 공급받은 고온의 이산화탄소일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 연료공급라인(100)에 잔류하는 암모니아, 세척용 액체가 증발될 수 있다면 건조용 기체는 질소 또는 불활성기체일 수 있다. 그리고 기체공급장치(400)는 제3 저장탱크(410) 및 기체공급라인(420)을 포함할 수 있다. 제3 저장탱크(410)는 건조용 기체를 수용하도록 내부가 빈 중공 형상으로 마련될 수 있다. 그리고 제3 저장탱크(410)에 수용된 건조용 기체는 어느 엔진의 연소가스일 수 있다. 한편, 기체공급라인(420)은 일단이 연료공급라인(100)에서 분기될 수 있으며, 타단이 제3 저장탱크(410)에 연결될 수 있다. 따라서 기체공급라인(420)은 제3 저장탱크(410)에 수용된 건조용 기체를 연료공급라인(100)에 공급할 수 있다. 이때 건조용 기체는 제3 저장탱크(410) 내부에 연결된 기체공급라인(420)의 입구단으로 액체를 가압 및 송출하는 펌프(미도시)에 의해 공급될 수 있다. 그리고 기체공급라인(420)에는 제4 밸브(230)가 마련되어 유체 흐름을 허용 또는 차단할 수 있다. 배기장치(500)는 연료공급라인(100)으로부터 기상 암모니아, 기상의 세척용 액체 또는 건조용 기체를 배출할 수 있다. 이와 같은 배기장치(500)는 벤트마스트(510), 배기라인(520)을 포함할 수 있다. 벤트마스트(510)는 기상 암모니아, 기상의 세척용 액체 또는 건조용 기체를 배출하도록 내부가 빈 중공 형상으로 마련될 수 있다. 그리고 벤트마스트(510)는 선박의 상부에 마련되어 선박의 외부와 연통될 수 있다. 한편, 배기라인(520)은 일단이 연료공급라인(100)에서 분기되고, 타단이 벤트마스트(510)에 연결될 수 있다. 즉 배기라인(520)은 연료공급라인(100)으로부터 기상 암모니아, 기상의 세척용 액체 또는 건조용 기체를 공급받아 벤트마스트(510)를 통해 선박의 외부로 배출할 수 있다. 그리고 배기라인(520)에는 유체 흐름을 허용 또는 차단하는 제6 밸브(530)가 마련될 수 있다. 제1 밸브(110)는 유체의 흐름을 허용하거나 차단하도록 개방 및 폐쇄될 수 있다. 그리고 제1 밸브(110)는 연료공급라인(100) 상에 마련될 수 있으며, 연료공급라인(100)의 입구단과 액체공급라인(220)이 분기되는 지점 사이 및 연료공급라인(100)의 입구단과 기체공급라인(420)이 분기되는 지점 사이에 마련될 수 있다. 즉 제1 밸브(110)는 각각의 분기 지점과 제1 저장탱크(10) 사이의 유체 흐름을 제어할 수 있다. 제2 밸브(120)는 개방되어 유체의 흐름을 허용하거나 폐쇄되어 이를 차단할 수 있다. 이러한 제2 밸브(120)는 연료공급라인(100) 상에서, 연료공급라인(100)의