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초록
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LNG 극저온기계기술 시험인증센터에 구축되는 LNG 선박용 펌프 및 압축기 성능시험에서 발생하는 증발가스는 안전을 위하여 전량 회수가 요구된다. 본 논문에서는 36 MTD 용량의 천연가스 재액화 시스템에 대한 기본 설계 연구를 수행하였다. 대기압, $-60^{\circ}C$, 일반적인 도시가스 조성비, 1,500 kg/hr 유량의 공급 가스를 기본 설계 조건으로 하여 공정 설계가 이루어졌고, 입구 온도 조건 및 가스 조성비에 따른 LNG 생산량 또한 계산하여 다양한 입구 설계 조건에 따른 시스템의 성능 변화를 비교, 분석하였다. 공정 설계 외에도 재액화 시스템의 핵심 기기인 송풍기, 압축기, 극저온 열교환기, 컴팬더의 제작 사양이 도출되었으며, 전력 및 냉각수의 유틸리티 요구조건 또한 기본 설계를 통해 도출되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we carried out the basic design of 36 MTD natural gas BOG re-liquefaction system to recover the generated natural gas during performance test of LNG pump and natural gas compressor. The re-liquefaction process of natural gas is designed to have 1500 kg/h of liquefaction rate with reve...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 기본 설계 입력 조건에 대하여 요구 성능을 만족하는 공정설계가 이루어졌고, 동일한 설계 공정에서 공급 가스의 입구 온도 및 조성비가 변화하는 경우에 대하여 액화량 변화를 비교, 분석한 결과 입구 온도 조건이 시스템의 액화량을 결정하는 주요 변수임이 확인되었다. 공정 설계 외에도 시스템 구축에 필요한 송풍기, 압축기, 열교환기, 팽창기 등의 제작 사양과 전력 및 냉각수의 유틸리티 요구 조건 등 향후 시스템 상세 설계 및 구축에 필요한 기본 정보를 도출한 데 본 연구의 의의가 있다.
  • 본 논문에서는 LNG 선박용 핵심기기의 성능시험에서 발생하는 증발 천연가스의 재액화를 목적으로 하는 36 MTD(Metric Ton per Day)급 천연가스 재액화 시스템의 기본 설계를 수행하여, 공정 흐름도, 입력조건에 따른 액화량 변화, 압축기, 팽창기, 열교환기 등의 기자재 사양을 도출하였다.
  • 본 논문에서는 LNG 선박용 핵심기기인 압축기 및 펌프의 성능시험에서 발생하는 BOG를 재액화하여 전략 회수하는 것을 목적으로 시간당 1,500 kg 혹은 하루에 36ton의 천연가스 재액화 능력을 갖는 재액화 시스템의 기본 설계 연구를 수행하였다. 기본 설계 입력 조건에 대하여 요구 성능을 만족하는 공정설계가 이루어졌고, 동일한 설계 공정에서 공급 가스의 입구 온도 및 조성비가 변화하는 경우에 대하여 액화량 변화를 비교, 분석한 결과 입구 온도 조건이 시스템의 액화량을 결정하는 주요 변수임이 확인되었다.
  • 본 연구에서 설계되는 재액화 시스템은 천연가스 압축기와 LNG 카고 펌프 성능시험에서 발생하는 BOG의 재액화하는 것을 목표로 선정하였으며, Table 1과 Fig. 1에 두 가지 성능시험 설비의 개략도와 시험 사양을 나타내었다. 먼저 천연가스 압축기는 BOG 재액화용과 LD(Low Duty) 압축기의 두 종류의 압축기를 시험대상으로 하고, 시험 유량은 최대 1,500 kg/hr로 동일한 반면에 입, 출구 온도가 다른 특징이 있다.
  • 시험 대상인 압축기와 펌프의 출구 온도 조건은 재액화 시스템의 입구 조건이 되어 설계 입력 조건으로 사용된다. 압축기 시험설비에서는 다양한 조성비의 천연가스가 사용될 수 있기 때문에 본 연구에서는 입구 온도 조건 외에도 천연가스 조성비에 따른 액화 성능을 비교하였다. 펌프 시험에서는 운전 조건에서 혼합가스 물성에 의해 발생하는 BOG는 대부분이 메탄가스로 조성되어 있다.
  • 승압된 천연가스는 재액화된 LNG의 일부와 섞여 온도가 약간 낮아진다. 이는 다양한 조건의 입구 온도 조건에 대하여 열교환기에서의 효율을 확보하기 위한 목적을 갖는다. 즉, 생산되는 LNG의 냉열을 이용하여 열교환기 내부에서 열교환 하는 유동 사이의 온도 차이가 과도하게 증가하는 것을 방지하는 역할을 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
수송된 액화천연가스가 인수기지의 저장탱크에 들어가있는 과정에서의 보관 온도는? 천연가스는 기체 상태에 비해 액체 상태에서 부피가 1/600로 줄어들어 단위체적당 에너지 밀도가 매우 높기 때문에 천연가스 산지에서 액화되어 수요 국가로 수송된다. 수송된 액화천연가스(LNG: Liquefied Natural Gas)는 인수기지의 저장탱크에 –162℃의 극저온 액체 상태로 저장된 후, 필요시 기화시켜 최종 사용자인 발전소, 공장, 가정 등으로 공급된다. 국내 조선업체의 세계 LNG 선박 발주량 및 건조량은 1위의 점유율을 차지하는 반면에, 핵심기자재인 펌프, 압축기, 밸브, 열교환기 등의 극저온 기기는 대부분 수입에 의존하고 있는 실정이다.
천연가스는 수요 국가로 수송될 떄 어떻게 수송되는가? 천연가스는 기체 상태에 비해 액체 상태에서 부피가 1/600로 줄어들어 단위체적당 에너지 밀도가 매우 높기 때문에 천연가스 산지에서 액화되어 수요 국가로 수송된다. 수송된 액화천연가스(LNG: Liquefied Natural Gas)는 인수기지의 저장탱크에 –162℃의 극저온 액체 상태로 저장된 후, 필요시 기화시켜 최종 사용자인 발전소, 공장, 가정 등으로 공급된다.
LNG 선박용 극저온 기기에 대한 국내 기술 개발과 인프라 구축을 목적으로 한국기계연구원과 경상남도, 경남테크노파크, 김해시는 우리나라 조선 산업의 주요 거점인 경상남도 지역에 “LNG·극저온기계기술 시험인증센터”를 구축하는 중에 있는 이유는? 수송된 액화천연가스(LNG: Liquefied Natural Gas)는 인수기지의 저장탱크에 –162℃의 극저온 액체 상태로 저장된 후, 필요시 기화시켜 최종 사용자인 발전소, 공장, 가정 등으로 공급된다. 국내 조선업체의 세계 LNG 선박 발주량 및 건조량은 1위의 점유율을 차지하는 반면에, 핵심기자재인 펌프, 압축기, 밸브, 열교환기 등의 극저온 기기는 대부분 수입에 의존하고 있는 실정이다. 때문에, LNG 선박용 극저온 기기에 대한 국내 기술 개발과 인프라 구축을 목적으로 한국기계연구원과 경상남도, 경남테크노파크, 김해시는 우리나라 조선 산업의 주요 거점인 경상남도 지역에 “LNG·극저온기계기술 시험인증센터”를 구축하는 중에 있다.
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참고문헌 (4)

  1. Tusiani, M. D. and Shearer, G., 2007, LNG : A Nontechnical Guide, PennWell, Tulsa, pp. 25-65. 

  2. Kidnay, A. J. and Parrish W., 2006, Fundamentals of Natural Gas Processing, Taylor & Francis, Boca Raton, pp. 1-8. 

  3. Shively, B., Ferrare, J. and Petty, B., 2010, Understanding Today's Global LNG Business, Enerdynamics Corp., Laporte, pp. 13-48. 

  4. Griffin, P., 2012, Liquefied Natural Gas: The Law and Business of LNG, 2nd ed., Globe Business Publishing Ltd., London, pp. 55-90. 

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