올해부터 ‘IMO 2020’이 발효됨에 따라 선박에 대한 환경규제가 한층 더 강해지므로, 친환경 연료인 LNG를 사용하는 선박에 대한 수요가 크게 증가하는 추세다. 유럽 최대 항구인 네덜란드 로테르담 항구에서 코로나19 발 불황에도 불구하고 판매량은 꾸준히 증가하고 있다(그림1).
그림 1. 로테르담항 LNG 선박연료 판매량 추이
*참조(https://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2020/05/20/2020052002798.htmlutm_source=naver&utm_medium=original&utm_campaign=biz)
LNG는 -162℃ 정도의 극저온으로 유지해야 유체의 부피가 600분의 1로 줄어들어 효율적으로 사용할 수 있다. 하지만 안타깝게도 현재 기술로는 LNG를 완전히 액체 상태로 유지할 수 없으므로, 저장과정에서 일정량이 자연 기화하게 되는데 이 증발된 가스를 BOG (Boil off gas)라고 한다. BOG가 발생하면 저장탱크 내 압력이 증가하여 사고 위험성이 증가하고, 운반 및 보관량이 상당히 줄어들기 때문에 상업적인 손해가 발생하는 단점이 있어 최소화 하는 것이 필수적이다. 이 BOG를 최소화하는 것은 LNG 추진선의 연료탱크뿐만 아니라 LNG 운반선, LNG 벙커링 등 LNG 저장탱크를 가지고 있는 선박의 공통적인 난제다.
BOG를 처리하는 방법 중에 하나인 BOG를 재액화 시켜 연료로 사용하거나 저장탱크로 다시 보내는 방법이 있으며, 이러한 시스템을 BOG 재액화(BOG re-liquefaction) 시스템이라 한다. BOG 재액화 기술은 “추가적인 냉동 사이클을 어떻게 구성하여 BOG를 냉각시킬 것인가”가 핵심적인 내용이다.
그림 2는 대우조선해양에서 개발한 선박용 BOG 재액화 시스템으로, 압축 - 열교환기 – 냉각의 공정을 반복하여 BOG의 온도를 낮춰 재액화를 하고, 저장탱크로부터 배출되는 BOG와 다수의 압축기에 의해 압축된 BOG와 열교환기(20)에서 자가열교환을 하는 것이 특징이다.
저장탱크(10)로부터 배출되는 BOG를 다수의 압축기(31, 32, 33, 34)로 보내 BOG를 압축하고, 압축된 유체와 저장탱크에서 배출되는 새로운 유체를 열교환기(20)에서 냉각하는 자가열교환 방식을 사용하여 추가적인 냉열 공급 사이클이 필요 없다. 열교환기를 통과한 유체는 팽창기(71, 72, 73)와 냉각기(51, 52)를 통하여 온도를 낮추는 것을 반복하여, 마지막으로 기액분리기(60)로 보내 재액화된 BOG는 저장 탱크로 보내고, 기체상태의 BOG는 다시 압축 단계로 보낸다.
그림 2. 선박용 BOG 재액화 시스템 공정도 - 대우조선해양 (한국등록특허 10-1742285 B1)
그림 3은 한국조선해양에서 개발한 선박용 BOG 재액화 시스템 공정도이다. 이 기술은 압축-이코노마이저-냉각 공정을 가지며, 냉매를 이용하는 냉각 설비인 이코노마이저(61)를 이용하여 BOG를 냉각하는 것이 특징이다. 저장탱크(10)에서 배출된 BOG가 압축기(20)-이코노마이저(61)을 통하여 냉각기(30)로 전달하여 일부를 재액화하여 기액분리기(40)로 보낸다. 해당 공정은 냉매에 따라 공정 효율이 달라지므로, 냉매 관련 기술개발을 통하여 효율을 극대화 할 수 있는 장점이 있다.
그림 3. 선박용 BOG 재액화 시스템 공정도 - 한국조선해양 (한국출원특허 10-2017-0143407)
LNG선이 처음 등장했던 1960년대부터 많은 양의 BOG를 소각하여 버리는게 아까워 처리방법을 고민하던 중 등장한 개념이 BOG 재액화 기술이다. 최근 BOG 처리문제와 친환경 트렌드와 맞물려 LNG 연료 추진으로 확장되어 LNG 추진선이 최적의 대안으로 각광을 받고 있다. LNG 추진선 뿐만 아니라 LNG 운반선과 일반 상선도 BOG를 연료로 혼용해 사용하고 있고, LNG 연료 추진 시스템을 탑재하기 시작했다. 국내 조선 3사는 LNG선 시장을 주도하기 위해 해당 기술 개발에 박차를 가하고 있다.
참고 자료
[1]https://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2020/05/20/2020052002798.html?utm_source=naver&utm_medium=original&utm_campaign=biz
특허법인ECM
변리사 이은심
eslee@ecmpatent.com
02-568-2632
올해부터 ‘IMO 2020’이 발효됨에 따라 선박에 대한 환경규제가 한층 더 강해지므로, 친환경 연료인 LNG를 사용하는 선박에 대한 수요가 크게 증가하는 추세다. 유럽 최대 항구인 네덜란드 로테르담 항구에서 코로나19 발 불황에도 불구하고 판매량은 꾸준히 증가하고 있다(그림1).
그림 1. 로테르담항 LNG 선박연료 판매량 추이
*참조(https://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2020/05/20/2020052002798.htmlutm_source=naver&utm_medium=original&utm_campaign=biz)
LNG는 -162℃ 정도의 극저온으로 유지해야 유체의 부피가 600분의 1로 줄어들어 효율적으로 사용할 수 있다. 하지만 안타깝게도 현재 기술로는 LNG를 완전히 액체 상태로 유지할 수 없으므로, 저장과정에서 일정량이 자연 기화하게 되는데 이 증발된 가스를 BOG (Boil off gas)라고 한다. BOG가 발생하면 저장탱크 내 압력이 증가하여 사고 위험성이 증가하고, 운반 및 보관량이 상당히 줄어들기 때문에 상업적인 손해가 발생하는 단점이 있어 최소화 하는 것이 필수적이다. 이 BOG를 최소화하는 것은 LNG 추진선의 연료탱크뿐만 아니라 LNG 운반선, LNG 벙커링 등 LNG 저장탱크를 가지고 있는 선박의 공통적인 난제다.
BOG를 처리하는 방법 중에 하나인 BOG를 재액화 시켜 연료로 사용하거나 저장탱크로 다시 보내는 방법이 있으며, 이러한 시스템을 BOG 재액화(BOG re-liquefaction) 시스템이라 한다. BOG 재액화 기술은 “추가적인 냉동 사이클을 어떻게 구성하여 BOG를 냉각시킬 것인가”가 핵심적인 내용이다.
그림 2는 대우조선해양에서 개발한 선박용 BOG 재액화 시스템으로, 압축 - 열교환기 – 냉각의 공정을 반복하여 BOG의 온도를 낮춰 재액화를 하고, 저장탱크로부터 배출되는 BOG와 다수의 압축기에 의해 압축된 BOG와 열교환기(20)에서 자가열교환을 하는 것이 특징이다.
저장탱크(10)로부터 배출되는 BOG를 다수의 압축기(31, 32, 33, 34)로 보내 BOG를 압축하고, 압축된 유체와 저장탱크에서 배출되는 새로운 유체를 열교환기(20)에서 냉각하는 자가열교환 방식을 사용하여 추가적인 냉열 공급 사이클이 필요 없다. 열교환기를 통과한 유체는 팽창기(71, 72, 73)와 냉각기(51, 52)를 통하여 온도를 낮추는 것을 반복하여, 마지막으로 기액분리기(60)로 보내 재액화된 BOG는 저장 탱크로 보내고, 기체상태의 BOG는 다시 압축 단계로 보낸다.
그림 2. 선박용 BOG 재액화 시스템 공정도 - 대우조선해양 (한국등록특허 10-1742285 B1)
그림 3은 한국조선해양에서 개발한 선박용 BOG 재액화 시스템 공정도이다. 이 기술은 압축-이코노마이저-냉각 공정을 가지며, 냉매를 이용하는 냉각 설비인 이코노마이저(61)를 이용하여 BOG를 냉각하는 것이 특징이다. 저장탱크(10)에서 배출된 BOG가 압축기(20)-이코노마이저(61)을 통하여 냉각기(30)로 전달하여 일부를 재액화하여 기액분리기(40)로 보낸다. 해당 공정은 냉매에 따라 공정 효율이 달라지므로, 냉매 관련 기술개발을 통하여 효율을 극대화 할 수 있는 장점이 있다.
그림 3. 선박용 BOG 재액화 시스템 공정도 - 한국조선해양 (한국출원특허 10-2017-0143407)
LNG선이 처음 등장했던 1960년대부터 많은 양의 BOG를 소각하여 버리는게 아까워 처리방법을 고민하던 중 등장한 개념이 BOG 재액화 기술이다. 최근 BOG 처리문제와 친환경 트렌드와 맞물려 LNG 연료 추진으로 확장되어 LNG 추진선이 최적의 대안으로 각광을 받고 있다. LNG 추진선 뿐만 아니라 LNG 운반선과 일반 상선도 BOG를 연료로 혼용해 사용하고 있고, LNG 연료 추진 시스템을 탑재하기 시작했다. 국내 조선 3사는 LNG선 시장을 주도하기 위해 해당 기술 개발에 박차를 가하고 있다.
참고 자료
[1]https://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2020/05/20/2020052002798.html?utm_source=naver&utm_medium=original&utm_campaign=biz
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