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KR-20260060843-A - Ship equipped with a crew protection system and its crew protection method

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의해 선원 보호 시스템을 구비한 선박이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 선원 보호 시스템을 구비한 선박은, 거주구를 포함하는 선체와, 선체에 설치되어 내부에 액상암모니아를 저장하며, 암모니아가스를 배출하는 벤트마스트를 포함하는 적어도 하나의 저장탱크와, 벤트마스트에서 배출될 암모니아가스의 비산 범위를 예측하는 예측부, 및 예측부에서 예측된 비산 범위에 거주구가 위치할 경우, 거주구의 출입구를 폐쇄하는 개폐부를 포함할 수 있다.

Inventors

  • 장민욱

Assignees

  • 삼성중공업 주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241025

Claims (10)

  1. 거주구를 포함하는 선체; 상기 선체에 설치되어 내부에 액상암모니아를 저장하며, 암모니아가스를 배출하는 벤트마스트를 포함하는 적어도 하나의 저장탱크; 상기 벤트마스트에서 배출될 암모니아가스의 비산 범위를 예측하는 예측부, 및 상기 예측부에서 예측된 상기 비산 범위에 상기 거주구가 위치할 경우, 상기 거주구의 출입구를 폐쇄하는 개폐부를 포함하는 선원 보호 시스템을 구비한 선박.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 저장탱크에 각각 설치되어 내부 압력을 실시간으로 모니터링하는 압력모니터링부와, 상기 압력모니터링부에서 기준 압력을 초과하는 압력이 감지되면, 상기 벤트마스트를 개방하여 암모니아가스를 배출시키는 제어부를 더 포함하는 선원 보호 시스템을 구비한 선박.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 예측부는, 상기 선체의 항해 속도, 풍향, 및 풍속을 포함하는 항해 데이터를 기준으로 상기 비산 범위를 예측하는 선원 보호 시스템을 구비한 선박.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 예측부는, 유체전산역학(Computational Fluid Dynamic, CFD) 시스템을 이용하는 선원 보호 시스템을 구비한 선박.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 거주구 내 선원을 감지하는 제1 센서부와, 상기 벤트마스트를 기준으로 일정 반경 내 선원을 감지하는 제2 센서부, 및 상기 제1 센서부와 상기 제2 센서부 중 적어도 하나에서 선원이 감지되면, 경보를 발생시키는 알람부를 더 포함하는 선원 보호 시스템을 구비한 선박.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 출입구는, 상기 거주구에 형성된 출입문, 창문, 환기용 덕트 댐퍼 중 적어도 하나를 포함하는 선원 보호 시스템을 구비한 선박.
  7. 선체에 설치되고 내부에 액상암모니아를 저장하는 저장탱크에 설치된 압력모니터링부가 상기 저장탱크의 내부 압력을 실시간으로 모니터링하는 (A) 단계; 상기 압력모니터링부에서 기준 압력을 초과하는 압력이 감지되면, 예측부가 상기 저장탱크에 형성된 벤트마스트에서 배출될 암모니아가스의 비산 범위를 예측하는 (B) 단계; 상기 예측부에서 예측된 상기 비산 범위에 거주구가 위치할 경우, 개폐부가 상기 거주구의 출입구를 폐쇄하는 (C) 단계, 및 제어부가 상기 벤트마스트를 개방하여 암모니아가스를 배출하는 (D) 단계를 포함하는 선원 보호 시스템을 구비한 선박의 선원 보호 방법.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 (B) 단계에서, 상기 예측부는 상기 선체의 항해 속도, 풍향, 및 풍속을 포함하는 항해 데이터를 기준으로 상기 비산 범위를 예측하는 선원 보호 시스템을 구비한 선박의 선원 보호 방법.
  9. 제7 항에 있어서, 상기 (D) 단계 이전 또는 이후에, 상기 거주구 내 선원을 감지하는 제1 센서부와, 상기 벤트마스트를 기준으로 일정 반경 내 선원을 감지하는 제2 센서부 중 적어도 하나에서 선원이 감지되면, 알람부가 경보를 발생시키는 단계를 더 포함하는 선원 보호 시스템을 구비한 선박의 선원 보호 방법.
  10. 제7 항에 있어서, 상기 출입구는, 상기 거주구에 형성된 출입문, 창문, 환기용 덕트 댐퍼 중 적어도 하나를 포함하는 선원 보호 시스템을 구비한 선박의 선원 보호 방법.

Description

선원 보호 시스템을 구비한 선박 및 그의 선원 보호 방법{Ship equipped with a crew protection system and its crew protection method} 본 발명은 선원 보호 시스템을 구비한 선박 및 그의 선원 보호 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 독성 물질인 암모니아의 벤트 시 거주구로의 유입을 차단하여 안전 사고를 예방할 수 있는 선원 보호 시스템을 구비한 선박 및 그의 선원 보호 방법에 관한 것이다. 지구 온난화가 심각해짐에 따라, 저탄소 또는 탈탄소 연료를 이용하여 동력을 생성하는 친환경 선박의 개발이 요구되고 있으며, 차세대 친환경 연료 중 하나로 연소 시 이산화탄소의 배출이 없고 액화점이 높아 저장이 용이한 암모니아가 대두되고 있다. 암모니아를 연료로 사용하는 추진선 또는 암모니아 화물을 운반하는 운반선의 경우, 독성 물질인 암모니아를 취급하기 때문에 저장탱크로부터 벤트(vent)하거나 엔진 또는 유동관(pipe)으로부터 퍼지(purge) 시 암모니아가 비산되는 상황에 대처할 필요가 있다. 특히, 암모니아는 공기보다 가벼워 쉽게 확산되고, 눈, 피부, 호흡기에 자극을 줄 뿐만 아니라 고농도로 노출될 경우 사망 사고로 이어질 수 있으므로, 선원들의 안전을 위한 보호 시스템이 필요한 실정이다. 이에, 대기 중에 비산된 암모니아가 거주구로 유입되는 것을 차단하여 안전 사고를 예방할 수 있는 선박 및 선원 보호 방법이 필요하게 되었다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선원 보호 시스템을 구비한 선박을 도시한 도면이다. 도 2는 선원 보호 시스템을 구비한 선박을 일부 확대하여 도시한 도면이다. 도 3은 선원 보호 시스템을 구비한 선박의 선원 보호 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 4 내지 도 7은 선원 보호 시스템을 구비한 선박의 동작을 설명하기 위한 작동도이다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 선원 보호 시스템을 구비한 선박 및 그의 선원 보호 방법에 관하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 선원 보호 시스템을 구비한 선박 및 그의 선원 보호 방법은, 독성 물질, 보다 구체적으로, 암모니아를 연료로 사용하는 암모니아 추진선 또는 암모니아 화물을 운반하는 암모니아 운반선에 적용될 수 있다. 선원 보호 시스템을 구비한 선박 및 그의 선원 보호 방법은 액상암모니아가 저장된 저장탱크의 내부 압력이 기준 압력을 초과하여 벤트마스트를 통해 배출해야 하는 경우, 암모니아가스의 비산 범위를 미리 예측하고, 비산 범위에 거주구가 위치한 경우, 거주구의 출입구를 모두 폐쇄한 후 암모니아가스를 배출하므로, 암모니아가 거주구로 유입되는 것을 차단하여 안전 사고를 예방할 수 있다. 또한, 암모니아가스의 배출 전후에 선원이 감지되면, 알람부가 경보를 발생시키므로, 선원을 안전한 장소로 대피시킬 수 있어 안전 사고를 보다 효과적으로 예방할 수 있는 특징이 있다. 이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 선원 보호 시스템을 구비한 선박에 관해 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선원 보호 시스템을 구비한 선박을 도시한 도면이고, 도 2는 선원 보호 시스템을 구비한 선박을 일부 확대하여 도시한 도면이다. 본 발명에 따른 선원 보호 시스템을 구비한 선박(1)은 선체(10), 적어도 하나의 저장탱크(20), 예측부(30), 및 개폐부(40)를 포함한다. 선체(10)는 선원 보호 시스템을 구비한 선박(1)의 외형(外形)을 이루는 것으로, 외측면이 유선형(流線型)으로 형성되어 해류에 의한 저항을 최소화할 수 있다. 선체(10)는 갑판 상부에 선원의 상주를 위한 건물인 거주구(11)가 설치되고, 내부, 보다 구체적으로, 갑판 하부에 적어도 하나의 저장탱크(20)가 설치된다. 저장탱크(20)는 내부에 액상암모니아를 저장하는 탱크로, 연료로 사용될 액상암모니아를 저장하는 연료탱크와, 화물인 액상암모니아를 저장하는 화물탱크를 통칭할 수 있다. 각각의 저장탱크(20)에는, 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아가스를 외부로 배출하는 벤트마스트(21)와, 내부 압력을 실시간으로 모니터링하는 압력모니터링부(50)가 설치되며, 액상암모니아의 기화로 인해 압력모니터링부(50)에서 기준 압력을 초과하는 압력이 감지되면, 제어부(60)가 벤트마스트(21)를 개방하여 암모니아가스를 배출시킬 수 있다. 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아가스는 액상암모니아의 추가 증발을 야기하므로, 벤트마스트(21)를 통해 배출할 필요가 있다. 제어부(60)가 벤트마스트(21)를 개방하기 전에, 예측부(30)는 벤트마스트(21)에서 배출될 암모니아가스의 비산 범위를 예측할 수 있다. 예측부(30)는 선체(10)의 항해 속도, 항해 방향, 풍향, 및 풍속을 포함하는 항해 데이터를 기준으로 바람의 상대 속도와 상대 방향을 계산하고, 이를 바탕으로 암모니아가스의 비산 범위를 예측하며, 유체전산역학(Computational Fluid Dynamic, CFD) 시스템을 이용해 암모니아가스의 비산을 시뮬레이션하고 컴퓨터 화면 등에 출력할 수 있다. 이 때, 예측부(30)는 실시간 항해 데이터를 활용할 수도 있고, 예측 모델을 위한 가상 데이터를 활용할 수도 있다. 상기 그림에서 변수 S는 선체(10)의 전진 운동에 의해 생성된 맞바람의 크기, 보다 구체적으로, 맞바람처럼 느껴지는 속도를 의미하고, 변수 U는 선체(10)가 정지한 상태에서 자연적으로 불어오는 실제 바람의 속도를 의미하며, 변수 θ는 실제 바람이 선체(10)의 진행 방향에 대해 어느 각도로 불어오는지를 나타내는 절대 접근 풍향각을 의미한다. 여기서, 실제 바람의 속도인 변수 U는, 절대 풍향각인 θ를 기준으로 선체(10)의 진행 방향과 수직인 바람 성분 U·sinθ 값과, 선체(10)의 진행 방향에 평행한 바람 성분 U·cosθ 값으로 나뉠 수 있다. 또한, Ψ는 선체(10)가 전진할 때 실제 선체(10)에 느껴지는 바람의 방향, 즉, 상대 풍향각을 의미하고, Ur은 선체(10)가 전진할 때 실제 선체(10)에 느껴지는 바람의 속도, 즉, 상대 풍속을 의미한다. 예를 들어, 선속이 10 m/s, 절대 풍향이 0°, 절대 풍속이 5m/s인 경우, 상대 풍향은 0°, 상대 풍속은 15m/s이며, 이를 토대로, 암모니아가스의 비산 방향과 비산 속도를 예측할 수 있다. 또한, 선속이 9 m/s, 절대 풍향이 -100°, 절대 풍속이 8m/s인 경우, 상대 풍향은 90°, 상대 풍속은 5m/s이며, 이를 토대로, 암모니아가스의 비산 방향과 비산 속도를 예측할 수 있다. 선속이 9 m/s, 절대 풍향이 150°, 절대 풍속이 10m/s인 경우, 상대 풍향은 180°, 상대 풍속은 8m/s이며, 이를 토대로, 암모니아가스의 비산 방향과 비산 속도를 예측할 수 있다 이러한 일련의 과정으로 예측부(30)에서 예측된 암모니아가스의 비산 범위에 거주구(11)가 위치할 경우, 개폐부(40)는 거주구(11)의 출입구(12)를 폐쇄할 수 있다. 여기서, 거주구(11)의 출입구(12)라 함은, 거주구(11)에 형성된 출입문(12a), 창문(12b), 환기용 덕트 댐퍼(12c) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 개폐부(40)는 출입구(12)를 개폐하는 모터 등의 구동부를 자동으로 제어할 수 있다. 예측부(30)에서 예측된 암모니아가스의 비산 범위에 거주구(11)가 위치할 경우, 개폐부(40)가 거주구(11)의 출입구(12)를 폐쇄함으로써, 거주구(11)로 암모니아가스가 유입되는 것을 차단할 수 있어 이로 인한 안전 사고를 예방할 수 있다. 제어부(60)는 개폐부(40)가 거주구(11)의 출입구(12)를 폐쇄한 후에 벤트마스트(21)를 개방하여 저장탱크(20) 내 암모니아가스를 배출할 수 있다. 한편, 적어도 하나의 제1 센서부(70)가 거주구(11) 내 선원을 감지하고, 적어도 하나의 제2 센서부(80)가 벤트마스트(21)를 기준으로 일정 반경 내 선원을 감지할 수 있다. 예측부(30)에서 예측한 암모니아가스의 비산 범위에서 제1 센서부(70)와 제2 센서부(80) 중 적어도 하나에 의해 선원이 감지되는 경우, 알람부(90)가 경고음, 안내 방송 등 청각적인 방식과, 경광, 화면 표시 등 시각적인 방식 중 적어도 하나로 경보를 발생시켜 선원을 대피시킬 수 있다. 한정될 것은 아니나, 제1 센서부(70)와 제2 센서부(80)는 열 감지 센서, 적외선 센서 등으로 형성될 수 있으며, 알람부(90)는 경보를 보다 효과적으로 전달할 수 있도록 거주구(11) 내부와 외부에 각각 설치될 수 있다. 이하, 도 3을 참조하여, 선원 보호 시스템을 구비한 선박의 선원 보호 방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 도 3은 선원 보호 시스템을 구비한 선박의 선원 보호 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 본 발명에 따른 선원 보호 시스템을 구비한 선박의 선원 보호 방법은, 선체(10)에 설치되고 내부에 액상암모니아를 저장하는 저장탱크(20)에 설치된 압력모니터링부(50)가 저장탱크(20)의 내부 압력을 실시간으로 모니터링하는 (A) 단계와, 압력모니터링부(50)에서 기준 압력을 초과하는 압력이 감지되면, 예측부(30)가 저장탱크(20)에 형성된 벤트마스트(21)에서 배출될 암모니아가스의 비산 범위를 예측하는 (B) 단계와, 예측부(30)에서 예측된 비산 범위에 거주구(11)가 위치할 경우, 개폐부(40)가 거주구(11)의 출입구(12)를 폐쇄하는 (C) 단계, 및 제어부(60)가 벤트마스트(21)를 개방하여 암모니아가스를 배출하는 (D) 단계를 포함한다. 선체(10)에는 연료와 화물 중 적어도 하나인 액상암모