KR20100023449A - 온도차발전기를 구비하고 있는 선박 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 온도차발전기를 구비하고 있는 선박에 관한 것으로, 발전설비를 구비하고 있는 선박에 있어서, 기체상태의 작동유체를 압축시키는 압축기(1)와; 상기 압축기(1)에 압축된 기체상태의 작동유체를 액체상태로 변환하는 응축기(2) 및 변환된 작동유체의 압력을 조절하여 이송하는 팽창밸브(3)와; 상기 응축기(2)에 작동유체가 액체상태로 변환될 수 있도록 저온수를 공급하는 심층수공급수단(10)과; 높은 온도인 표층수의 열을 흡수하여 팽창밸브(3)를 통하여 이송된 작동유체를 기화 및 팽창시키는 증발기(4)와; 상기 증발기(4)에 작동유체가 기체상태로 기화될 수 있도록 고온수를 공급하는 표층수공급수단(20)과; 상기 증발기(4)에서 기화 및 팽창된 증기를 공급받아 전력을 생산하는 터빈발전기(5)를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하고 있으며, 이에 따라 본 발명은 선박 밸러스트 탱크의 밸러스트 수나 시 체스트를 이용한 고온수인 표층수와 대형 선박이 수심이 깊은 구역을 항해할 때 끌어올리는 저온수인 심층수와의 온도차를 이용해 발전을 수행할 수 있도록 하는 온도차 발전설비를 구비하여 경유발전기를 보조함으로써, 최근 급등하는 유가에 대응하여 선박이 운항하면서 이용할 수 있는 자연에너지를 최대한 활용하고, 화석연료의 사용을 억제하여 운항비용을 줄이고 환경에 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 하는 효과가 있게 된다.
온도차발전장치, 선박의 온도차발전
Description
본 발명은 온도차발전기를 구비하고 있는 선박에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박의 밸러스트 수(Ballast Water)나 시 체스트(Sea Chest) 수를 이용한 고온수의 표층수와 대형 선박이 수심이 깊은 구역을 항해할 때 끌어올리는 저온수인 심층수와의 온도차를 이용해 발전을 수행할 수 있도록 하는 온도차 발전설비를 구비하여 경유발전기를 보조함으로써, 선박이 운항하면서 이용할 수 있는 자연에너지를 최대한 활용하고, 화석연료의 사용을 억제하여 운항비용을 줄이고 환경에 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 하는 온도차발전기를 구비하고 있는 선박에 관한 것이다.
일반적으로 해수 온도차 발전은 따뜻한 표층 해수로 암모니아나 이산화탄소 등의 작동유체를 가열하여 증발시키고 그 증기를 터빈으로 보내어 발전시키는 원리이다. 이것은 원리적으로 화력 발전이나 원자력 발전의 메커니즘과 거의 같다. 큰 차이는 해양 온도차 발전에서는 끓는점이 낮은 암모니아나 이산화탄소 등을 작동 유체로 이용하는 점에 있다. 열대해역에서 해면의 해수온도는 20℃를 넘으나 해면 으로부터 500~1000 m 정도 깊이의 심해에서는 4℃에서 거의 변하지 않는다. 이런 표층수와 심층수의 온도차로부터 암모니아와 같은 저온 비등 매체를 이용하여 발전하는 기술을 해양 온도차 발전이라 한다.
해수 온도차 이용기술은 수심에 따른 바닷물 온도 차이를 이용해 에너지를 취하는 형태다. 바다 표면과 깊이 700M정도의 심해의 온도차를 이용한 발전으로 저온에서 끓는 매체인 암모니아와 프레온 등을 표면 근처의 20~30도로 따뜻해진 해수로 증발시키고, 그 증기로 터빈을 돌려 발전한 뒤 증기를 심해의 찬 물로 식혀 액체로 되돌리는 과정을 반복하는 발전 방식이다.
이러한 온도차발전방식에 있어서는 주 발전기인 경유발전기를 작동시키지만 기존에 비해 54~56%까지 에너지 절감효과를 올릴 수 있어 시스템 효율이 다른 기술보다 높은 것으로 조사되고 있다.
상기 온도차발전기의 발전원리는 저온에서 끓는 매체인 암모니아나 프레온 등의 작동유체는 기체상태에서 압축기에 의해 압축되고 압축된 기체는 응축기에서 낮은 온도의 심층수에게 열을 주면서 액체상태가 되고, 이 액체는 관을 따라 팽창밸브를 통하여 해수표면으로 이동되고 증발기 내부로 들어와 높은 온도인 표층 수의 열을 흡수하여 기화 및 팽창한 힘으로 터빈을 회전시킴으로써 전기가 발생된다. 터빈을 돌린 기체작동유체는 압축기에 흡입되어 압축되는 과정을 반복하도록 되어 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 선박의 밸러스트 수와 심층수의 온도차 또는, 대형 선박이 수심이 깊은 해역을 항해할 때 표층수와 심층수와의 온도차를 이용해 발전을 수행할 수 있도록 하는 온도차 발전설비를 구비하여 주 발전기인 경유발전기를 보조할 수 있도록 함으로써, 선박의 운항비용과 환경오염을 줄일 수 있도록 하는 온도차발전기를 구비하고 있는 선박에 관한 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서 추구하는 기술적 수단은 발전설비를 구비하고 있는 선박에 있어서, 기체상태의 작동유체를 압축시키는 압축기(1)와; 상기 압축기(1)에 압축된 기체상태의 작동유체를 액체상태로 변환하는 응축기(2) 및 변환된 작동유체의 압력을 조절하여 이송하는 팽창밸브(3)와; 상기 응축기(2)에 작동유체가 액체상태로 변환될 수 있도록 저온수를 공급하는 심층수공급수단(10)과; 높은 온도인 표층수의 열을 흡수하여 팽창밸브(3)를 통하여 이송된 작동유체를 기화 및 팽창시키는 증발기(4)와; 상기 증발기(4)에 작동유체가 기체상태로 기화될 수 있도록 고온수를 공급하는 표층수공급수단(20)과; 상기 증발기(4)에서 기화 및 팽창된 증기를 공급받아 전력을 생산하는 터빈발전기(5)를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 온도차발전기를 구비하고 있는 선박을 제시한다.
본 발명은 선박 밸러스트 탱크의 밸러스트 수나 시 체스트를 이용한 고온수인 표층수와 대형 선박이 수심이 깊은 구역을 항해할 때 끌어올리는 저온수인 심층수와의 온도차를 이용해 발전을 수행할 수 있도록 하는 온도차 발전설비를 구비하여 경유발전기를 보조함으로써, 최근 급등하는 유가에 대응하여 선박이 운항하면서 이용할 수 있는 자연에너지를 최대한 활용하고, 화석연료의 사용을 억제하여 운항비용을 줄이고 환경에 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 하는 효과가 있게 된다.
상기와 같은 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 온도차발전기를 구비하고 있는 선박의 개략적인 구성을 보인 측면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 온도차발전기를 구비하고 있는 선박의 작동과정을 예시한 블록도이다.
본 발명은 기체상태의 작동유체를 압축시키는 압축기(1)와; 상기 압축기(1)에 압축된 기체상태의 작동유체를 액체상태로 변환하는 응축기(2) 및 변환된 작동유체의 압력을 조절하여 이송하는 팽창밸브(3)와; 상기 응축기(2)에 작동유체가 액체상태로 변환될 수 있도록 저온수를 공급하는 심층수공급수단(10)과; 높은 온도인 표층수의 열을 흡수하여 팽창밸브(3)를 통하여 이송된 작동유체를 기화 및 팽창시키는 증발기(4)와; 상기 증발기(4)에 작동유체가 기체상태로 기화될 수 있도록 고온수를 공급하는 표층수공급수단(20)과; 상기 증발기(4)에서 기화 및 팽창된 증기를 공급받아 전력을 생산하는 터빈발전기(5)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 압축기(1)는 저온에서 끓는 매체인 암모니아나 프레온 등의 작동유체를 기체상태에서 압축하게 되고, 압축된 기체는 응축기(2)에서 낮은 온도의 심층수에 의하여 열을 빼앗기면서 액체상태로 변환되게 되는데, 이때 응축기(2)에는 심층수공급수단(10)에 의하여 해면으로부터 500~1000m 정도 깊이의 심해에서 4℃ 정도의 저온수인 심층수를 공급하게 된다.
상기 응축기(2)에 심층수를 공급하는 심층수공급수단(10)은 심층수를 끌어 올리기 위한 워터 펌프(13)와, 해수 속으로 충분히 잠길 수 있는 길이를 가지며 저온수인 심층수를 끌어올리는데 사용되는 플렉시블 호스(11)(Flexble Hose) 및 상기 플렉시블 호스(11)의 끝단에 구비되어 플렉시블 호스(11)가 심층으로 충분히 잠길 수 있도록 함과 동시에 플렉시블 호스(11)가 수면으로 부상하는 것을 방지하여 수심을 유지할 수 있도록 하는 중량물의 추(12)로 구성되어 있다.
그리고, 상기 응축기(2)에서 액체로 변환된 작동유체는 관을 따라 팽창밸브(3)를 통하여 해수 표면으로 이동되고 증발기(4) 내부로 들어와 높은 온도인 표층수의 열을 흡수하여 기화 및 팽창한 힘으로 터빈을 회전시킴으로써 발전기(5)로 부터 전력을 생산하게 되는데,상기 증발기(4)에는 표층수공급수단(20)에 의하여 고온수인 표층수를 공급받게 된다.
상기 증발기(4)에 표층수를 공급하는 표층수공급수단(20)은 워트 펌프와 배관 등으로 구성되는 이송장치에 의하여 밸러스트 탱크(21)로부터 밸러스트 수를 공급하거나, 고온수인 해수면의 표층수를 끌어올리는데 사용될 시-체스트(22)로부터 공급하게 된다.
선박에서의 시 체스트(22) 라 함은 기관계통에 냉각수를 공급하기 위하여 선체 하면에 설치되는 해수출입설치구를 말하는 것으로 선박에는 선체 중앙부의 하방 즉, 선박이 물에 잠기는 부분의 선수부터 선미에 이르기까지 사방 곳곳에 시 체스트(22)가 형성되어 있고 그 측면에는 해수 유입 개구부가 형성되어 있다. 따라서,해수 유입 밸브의 작동으로 시 체스트를 통해 유입된 해수를 워터 펌프와 배관 등으로 구성되는 이송장치를 통해 증발기(4)에 고온수인 표층수를 공급하게 된다.
본 발명을 설명함에 있어서, 상기 시체스트(22)의 자세한 구성이나 작용 등은 관련된 공지기술로서 구체적인 설명이 오히려 본 발명의 요지를 불분명하게 흐릴 수 있다고 판단되어 그 상세한 설명은 생략한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 선박 밸러스트 탱크의 밸러스트 수나 시 체스트를 이용한 고온수인 표층수와 대형 선박이 수심이 깊은 구역을 항해할 때 끌어올리는 저온수인 심층수와의 온도차를 이용해 발전을 수행할 수 있도록 하는 온도차 발전설비를 구비하여 경유발전기를 보조함으로써, 최근 급등하는 유가에 대응하여 선박이 운항하면서 이용할 수 있는 자연에너지를 최대한 활용하고, 화석연료의 사용을 억제하여 운항비용을 줄이고 환경에 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 하는 효과가 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 온도차발전기를 구비하고 있는 선박의 개략적인 구성을 보인 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 온도차발전기를 구비하고 있는 선박의 작동과정을 예시한 블록도.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
1 : 압축기 2 : 응축기
3 : 팽창밸브 4 : 증발기
5 : 터빈 발전기 10 : 심층수공급수단
11 : 플렉시블 호스 12 : 추
20 : 표층수공급수단 21 : 밸러스트 탱크
22 : 시-체스트
Claims (3)
- 발전설비를 구비하고 있는 선박에 있어서,기체상태의 작동유체를 압축시키는 압축기(1)와; 상기 압축기(1)에 압축된 기체상태의 작동유체를 액체상태로 변환하는 응축기(2) 및 변환된 작동유체의 압력을 조절하여 이송하는 팽창밸브(3)와; 상기 응축기(2)에 작동유체가 액체상태로 변환될 수 있도록 저온수를 공급하는 심층수공급수단(10)과; 높은 온도인 표층수의 열을 흡수하여 팽창밸브(3)를 통하여 이송된 작동유체를 기화 및 팽창시키는 증발기(4)와; 상기 증발기(4)에 작동유체가 기체상태로 기화될 수 있도록 고온수를 공급하는 표층수공급수단(20)과; 상기 증발기(4)에서 기화 및 팽창된 증기를 공급받아 전력을 생산하는 터빈발전기(5)를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 온도차발전기를 구비하고 있는 선박.
- 청구항 1에 있어서,상기 응축기(2)에 작동유체가 액체상태로 변환될 수 있도록 저온수를 공급하는 심층수공급수단(10)은 심층수를 끌어 올리기 위한 워터 펌프(13)와,해수 속으로 충분히 잠길 수 있는 길이를 가지며 저온수인 심층수를 끌어올리는데 사용되는 플렉시블 호스(11)(Flexble Hose)와, 상기 플렉시블 호스(11)의 끝단에 구비되어 플렉시블 호스(11)가 심층으로 충분히 잠길 수 있도록 함과 동시에 플렉시블 호 스(11)가 수심을 유지할 수 있도록 하는 중량물의 추(12)를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 온도차발전기를 구비하고 있는 선박.
- 청구항 1에 있어서,상기 증발기(4)에 작동유체가 기체상태로 기화될 수 있도록 고온수를 공급하는 표층수공급수단(20)은 고온수인 밸러스트 수(Ballast Water)를 사용하는 밸러스트 탱크(21) 또는 고온수인 해수면의 표층수를 끌어올리는데 사용되는 시-체스트(Sea Chest)(22) 중 선택되는 어느 하나로 부터 배관을 통하여 공급받는 것을 특징으로 하는 온도차발전기를 구비하고 있는 선박.
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| PA0201 | Request for examination | ||
| PG1501 | Laying open of application | ||
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| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20100331 Patent event code: PE09021S01D |
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| E601 | Decision to refuse application | ||
| PE0601 | Decision on rejection of patent |
Patent event date: 20100608 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20100331 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |