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KR-20260061590-A - Fuel supply system for ship and fuel supply method for ship

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Abstract

본 발명은 선박용 연료 공급 시스템 및 선박용 연료 공급 방법을 제공하며, 선박의 구동원에 대상 연료를 공급하는 선박용 연료 공급 시스템에 있어서, 메인 연료를 저장하는 메인 저장 탱크, 상기 메인 연료와 다른 서브 연료를 저장하는 서브 저장 탱크, 상기 메인 저장 탱크로부터 제공받은 상기 메인 연료와 상기 서브 저장 탱크로부터 제공받은 상기 서브 연료를 혼합하는 연료 혼합 모듈, 상기 메인 연료 또는 상기 연료 혼합 모듈에서 혼합된 연료를 상기 구동원에 상기 대상 연료로 공급하는 연료 공급 모듈, 및 상기 선박의 운항 정보에 기초하여 상기 구동원에 공급되는 상기 대상 연료의 종류와 변환 여부를 결정하고, 상기 연료 혼합 모듈 및 상기 연료 공급 모듈 중 적어도 하나를 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

Inventors

  • 고결
  • 김도윤
  • 정다희
  • 곽진수
  • 백종건
  • 박정웅

Assignees

  • 에이치디한국조선해양 주식회사
  • 에이치디현대중공업 주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241028

Claims (15)

  1. 선박의 구동원에 대상 연료를 공급하는 선박용 연료 공급 시스템에 있어서, 메인 연료를 저장하는 메인 저장 탱크; 상기 메인 연료와 다른 서브 연료를 저장하는 서브 저장 탱크; 상기 메인 저장 탱크로부터 제공받은 상기 메인 연료와 상기 서브 저장 탱크로부터 제공받은 상기 서브 연료를 혼합하는 연료 혼합 모듈; 상기 메인 연료 또는 상기 연료 혼합 모듈에서 혼합된 연료를 상기 구동원에 상기 대상 연료로 공급하는 연료 공급 모듈; 및 상기 선박의 운항 정보에 기초하여 상기 구동원에 공급되는 상기 대상 연료의 종류와 변환 여부를 결정하고, 상기 연료 혼합 모듈 및 상기 연료 공급 모듈 중 적어도 하나를 제어하는 컨트롤러;를 포함하는, 선박용 연료 공급 시스템.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 대상 연료의 변환이 결정되면, 상기 선박의 속도, 항로 및 해상 위치 중 적어도 하나에 기초하여 상기 대상 연료의 변환 시점을 산출하는, 선박용 연료 공급 시스템.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 대상 연료의 변환이 결정되면, 상기 선박의 운항 해역을 고려하여 상기 메인 연료와 상기 서브 연료의 혼합이 필요한지 여부를 판단하거나, 연료 혼합에 대한 데이터를 획득하는, 선박용 연료 공급 시스템.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 메인 연료와 상기 서브 연료의 혼합이 필요하다고 판단되면, 상기 연료 혼합 모듈에서 혼합된 연료의 공급 속도와 상기 혼합된 연료가 유동하는 배관의 길이를 고려하여, 상기 메인 연료와 상기 서브 연료의 혼합 시점을 산출하는, 선박용 연료 공급 시스템.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 대상 연료의 유동을 조절하는 하나 이상의 밸브의 개폐 시점 및 개폐 정도를 결정하는, 선박용 연료 공급 시스템.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 연료 혼합 모듈은, 상기 메인 연료와 상기 서브 연료를 유입하여 혼합하는 연료 혼합기; 및 상기 연료 혼합기에서 혼합된 연료를 저장하는 혼합 저장 탱크;를 구비하는, 선박용 연료 공급 시스템.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 연료 혼합기는, 인라인 믹서(inline mixer)인, 선박용 연료 공급 시스템.
  8. 제6 항에 있어서, 상기 연료 혼합 모듈은, 상기 연료 혼합기에서 혼합된 연료가 이동하며, 끝단이 상기 혼합 저장 탱크의 상부에서 연결되는 혼합 연결 라인;을 더 구비하는, 선박용 연료 공급 시스템.
  9. 제6 항에 있어서, 상기 연료 혼합 모듈은, 상기 혼합 저장 탱크의 내부 공간에 배치되는 보조 혼합기;를 더 구비하는, 선박용 연료 공급 시스템.
  10. 제6 항에 있어서, 상기 구동원과 상기 혼합 저장 탱크를 연결하며, 상기 구동원에 공급된 상기 대상 연료 중 일부를 회수하는 연료 회수 라인;을 더 포함하는, 선박용 연료 공급 시스템.
  11. 선박의 구동원에 메인 연료 및 서브 연료 중 적어도 하나를 대상 연료로 공급하는 선박용 연료 공급 방법에 있어서, 상기 선박의 운항 정보를 수집하는 단계; 상기 수집된 운항 정보에 기초하여, 상기 구동원에 공급되는 상기 대상 연료의 종류와 변환 여부를 결정하는 단계; 상기 대상 연료의 변환이 결정되면, 상기 메인 연료와 상기 서브 연료의 혼합 및 공급에 대한 제어 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 제어 데이터에 기초하여, 상기 결정된 대상 연료를 상기 구동원에 공급하는 단계;를 포함하는, 선박용 연료 공급 방법.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 제어 데이터를 획득하는 단계는, 상기 선박의 속도, 항로 및 해상 위치 중 적어도 하나에 기초하여 상기 대상 연료의 변환 시점을 산출하는 단계;를 구비하는, 선박용 연료 공급 방법.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 제어 데이터를 획득하는 단계는, 상기 선박의 운항 해역을 고려하여 상기 메인 연료와 상기 서브 연료의 혼합이 필요한지 여부를 판단하는 단계; 상기 메인 연료와 상기 서브 연료의 혼합이 필요하다고 판단되면, 상기 서브 연료의 종류 및 혼합 비율을 결정하는 단계; 및 상기 메인 연료와 상기 서브 연료가 혼합된 연료의 공급 속도와 상기 혼합된 연료가 유동하는 배관의 길이를 고려하여, 상기 메인 연료와 상기 서브 연료의 혼합 시점을 산출하는 단계;를 더 구비하는, 선박용 연료 공급 방법.
  14. 제12 항에 있어서, 상기 제어 데이터를 산출하는 단계는, 상기 대상 연료의 유동을 조절하는 하나 이상의 밸브의 개폐 시점 및 개폐 정도를 결정하는 단계;를 더 구비하는, 선박용 연료 공급 방법.
  15. 제11 항에 있어서, 상기 대상 연료의 변환 여부를 결정하기 전에, 상기 메인 연료만 상기 구동원에 상기 대상 연료로 공급하는 단계;를 더 포함하는, 선박용 연료 공급 방법.

Description

선박용 연료 공급 시스템 및 선박용 연료 공급 방법{Fuel supply system for ship and fuel supply method for ship} 본 발명은 선박용 연료 공급 시스템 및 선박용 연료 공급 방법에 관한 것이다. 최근 국제 협약을 통해 선박의 온실 가스 배출에 대한 규제가 강화됨에 따라 대체 연료에 대한 관심이 높아지고 있다. 예를 들어, 유럽 연합은 일정량 이상의 RFNBO(Renewable fuels of non-biological origin)의 사용을 권장하여 일정 기간 사용량에 대한 인센티브를 제공하며, 향후 사용량 기준 미달 시 연료 사용을 의무화할 예정이다. RFNBO 등의 대체 연료는 비교적 고가로, 기존 연료에 혼합되어 선박에 공급되고 있다. 한편 기존 연료와 대체 연료를 혼합한 상태로 선박에 공급하는 경우, 연료 혼합 과정이 추가됨에 따라 연료 공급 가격의 상승이 불가피하다. 또한, 규제 지역에 따른 연료 사용에 있어 유연성이 떨어지며 연료 수급에 대한 불확실성이 존재하는 문제가 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1의 선박용 연료 공급 시스템을 도시하는 구성도이다. 도 3은 도 2의 컨트롤러를 도시하는 구성도이다. 도 4는 도 2의 선박용 연료 공급 시스템의 세부 구성 및 이에 연결되는 라인을 도시하는 도면이다. 도 5는 도 4의 일부 구성을 구체적으로 나타낸 도면이다. 도 6은 도 5의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 연료 공급 방법을 나타내는 순서도이다. 이하 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다. 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 이하의 실시예는 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1)을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 선박(1)은 구동원(2)과 선박용 연료 공급 시스템(10)을 구비할 수 있다. 구동원(2)은 선박(1)에 배치되어 선박(1)에 필요한 동력, 전력 등을 생산할 수 있다. 구동원(2)은 선박용 연료 공급 시스템(10)과 연결되어 대상 연료(EF)를 공급받을 수 있다. 예를 들어, 구동원(2)은 대상 연료(EF)를 이용하여 선박(1)을 추진하기 위한 추진력을 생산하는 추진 엔진일 수 있다. 또는, 구동원(2)은 공급받은 대상 연료(EF)를 이용하여 선박(1)에 필요한 전력을 생산하는 발전 엔진일 수 있다. 또는, 구동원(2)은 선박(1)에 구비되는 연료 전지일 수 있다. 즉, 구동원(2)의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 대상 연료(EF)를 공급받아 선박(1)에 필요한 동력, 전력 등을 생산하는 모든 종류의 장비, 부품일 수 있다. 또한 본 명세서에서, '대상 연료(EF)'는 구동원(2)에 공급되어 동력, 전력 생산 등에 이용될 수 있으며 선박용 연료 공급 시스템(10)에서 공급 제어의 대상이 되는 연료로 정의한다. 선박용 연료 공급 시스템(10)은 선박(1)에 저장된 연료를 구동원(2)에 공급할 수 있다. 선박(1)에는 복수 종류의 연료들이 주입되어 저장될 수 있으며, 선박용 연료 공급 시스템(10)은 복수의 연료들 중 대상 연료(EF)를 선택하여 구동원(2)에 공급할 수 있다. 선박용 연료 공급 시스템(10)은 저장 탱크 유닛(100)을 구비할 수 있다. 선박용 연료 공급 시스템(10)은 저장 탱크 유닛(100)에 저장된 연료들 중 대상 연료(EF)를 선택하여 구동원(2)에 공급할 수 있다. 저장 탱크 유닛(100)은 메인 저장 탱크(MT)와 서브 저장 탱크(ST)를 구비할 수 있다. 메인 저장 탱크(MT)에는 메인 연료가 저장될 수 있다. 메인 연료는 선박(1)의 구동원(2)에 공급되어, 단독으로 대상 연료(EF)로 이용될 수 있다. 메인 연료는 대상 연료(EF)로 우선 설정되어 공급될 수 있으며, 이후 선박용 연료 공급 시스템(10)은 선박(1)의 운항 정보에 기초하여 대상 연료(EF)를 변환할 수 있다. 예를 들어, 메인 연료는 경우(Marine gas oil, MGO), 중유(Heavy fuel oil, HFO), 혼합유(Marine diesel oil, MDO) 등의 화석 연료일 수 있다. 또는, 메인 연료는 e-fuel을 포함한 수소, 암모니아, LNG(liquefied natural gas)일 수 있다. 서브 저장 탱크(ST)에는 서브 연료가 저장될 수 있다. 선박(1)이 운항하는 해역에 따라 대상 연료(EF)로 사용되는 연료의 종류나 조합이 유동적으로 조정될 수 있다. 따라서, 선박(1)에는 메인 연료와 별도로, 선박(1)의 운항 해역을 고려했을 때 메인 연료와 함께 가능한 서브 연료가 저장될 수 있다. 예를 들어, 서브 연료는 RFNBO(Renewable fuels of non-biological origin)일 수 있다. 또는, 서브 연료는 수소 연료, 바이오 연료 등일 수 있다. 즉, 서브 연료는 메인 연료와 혼합되어 대상 연료(EF)로 이용될 수 있는 모든 종류의 연료일 수 있다. 일 실시예로, 선박용 연료 공급 시스템(10)은 도 1에서와 같이 하나의 메인 저장 탱크(MT)와 복수 개의 서브 저장 탱크(ST)를 구비할 수 있다. 이때 복수 개의 서브 저장 탱크(ST)에는 서로 다른 종류의 서브 연료가 저장될 수 있다. 선박용 연료 공급 시스템(10)은 선박(1)의 운항 정보에 기초하여 복수의 서브 연료들 중 일부를 선택하여 구동원(2)에 공급할 수 있다. 도 2는 도 1의 선박용 연료 공급 시스템(10)을 도시하는 구성도이고, 도 3은 도 2의 컨트롤러(400)를 도시하는 구성도이다. 도 2를 참조하면, 선박용 연료 공급 시스템(10)은 저장 탱크 유닛(100), 연료 공급 모듈(200), 연료 혼합 모듈(300), 컨트롤러(400)를 구비할 수 있다. 저장 탱크 유닛(100)은 구동원(2)에 공급되는 연료를 저장할 수 있다. 저장 탱크 유닛(100)에는 메인 연료와 서브 연료가 주입되어 저장될 수 있다. 메인 연료와 서브 연료는 구동원(2)에 공급되어 대상 연료(EF)로 이용될 수 있다. 저장 탱크 유닛(100)에 저장된 메인 연료는 연료 공급 모듈(200)을 통해 구동원(2)에 공급되어, 단독으로 대상 연료(EF)로 이용될 수 있다. 또는, 저장 탱크 유닛(100)에 저장된 메인 연료와 서브 연료는 연료 혼합 모듈(300)에서 서로 혼합된 후에, 연료 공급 모듈(200)을 통해 구동원(2)에 공급되어 대상 연료(EF)로 이용될 수 있다. 또는, 구동원(2)이 연료를 연소하는 엔진일 경우, 저장 탱크 유닛(100)에 저장된 메인 연료 또는 서브 연료는 구동원(2)에 곧바로 또는 별도의 공급 장치를 통해 공급되어, 구동원(2)의 점화, 연소를 위한 파일럿 연료로 이용될 수도 있다. 연료 공급 모듈(200)은 구동원(2)에 대상 연료(EF)를 공급할 수 있다. 연료 공급 모듈(200)은 저장 탱크 유닛(100)의 메인 저장 탱크(MT)로부터 메인 연료를 제공받아 구동원(2)에 공급할 수 있다. 또는, 연료 공급 모듈(200)은 연료 혼합 모듈(300)에서 혼합된 연료를 제공받아 구동원(2)에 공급할 수 있다. 연료 혼합 모듈(300)은 메인 연료와 서브 연료를 혼합할 수 있다. 연료 혼합 모듈(300)은 저장 탱크 유닛(100)의 메인 저장 탱크(MT)와 서브 저장 탱크(ST)에서 각각 메인 연료와 서브 연료를 제공받아 혼합할 수 있다. 연료 혼합 모듈(300)은 혼합된 연료를 저장할 수도 있고, 연료 공급 모듈(200)에 공급할 수도 있다. 한편, 연료 공급 모듈(200) 및 연료 혼합 모듈(300)의 세부 구성 및 이에 연결된 라인에 대해서는 아래에서 자세히 설명하기로 한다. 컨트롤러(400)는 저장 탱크 유닛(100), 연료 공급 모듈(200) 및 연료 혼합 모듈(300) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 컨트롤러(400)는 메인 연료와 서브 연료의 혼합을 제어하고, 대상 연료(EF)의 공급을 조절할 수 있다. 컨트롤러(400)는 선박(1)의 운항 정보에 기초하여 구동원(2)에 공급되는 대상 연료(EF)의 종류와 변환 여부를 결정할 수 있다. 컨트롤러(400)는 선박(1)의 운항 해역에 따라 대상 연료(EF)의 종류를 결정하고, 구동원(2)에 기 공급되고 있던 대상 연료(EF)의 변환이 필요한지 여부를 판단할 수 있다. 컨트롤러(400)는 연료의 공급 및 혼합의 제어에 필요한 기초 데이터를 수집할 수 있다. 컨트롤러(400)는 수집된 기초 데이터를 이용하여 메인 연료와 서브 연료의 혼합 및 공급에 대한 제어 데이터를 생성할 수 있다. 또한, 컨트롤러(400)는 메인 연료 및 서브 연료의 사용에 대