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Gas Fuelled Ship용 재기화 시스템의 Eglycol Water 혼합비율에 따른 시스템 특성분석
An analysis on the characteristics of regasification system for gas fuelled ship depending on the mixing ratio of eglycol and water 원문보기

한국마린엔지니어링학회지 = Journal of the Korean Society of Marine Engineering, v.38 no.7, 2014년, pp.799 - 805  

이윤호 (Department of Marine System Engineering, Graduate School of Korea Maritime and Ocean University) ,  김유택 (Division of Marine System Engineering, Korea Maritime and Ocean University) ,  강호근 (Division of Marine System Engineering, Korea Maritime and Ocean University)

초록
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최근 대기오염 방지를 위한 각종 규정들이 강화되고, 연료유 가격의 상승으로 인해 LNG(Liquefied Natural Gas)를 선박의 추진연료로 사용하는 Gas Fuelled Ship의 등장은 필연적이게 되었다. 본 연구에서는 Gas Fuelled Ship에서 연료로 사용되는 LNG를 DF(Dual-Fuel)엔진에 공급하기 전 기화 시켜주기 위해 Eglycol water(Ethylene glycol water)를 가열매체로 사용한 재기화 시스템을 구성하고, Eglycol과 물의 혼합비율에 따른 시스템 특성을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. DF엔진으로 공급되는 천연가스의 압력과 온도 그리고 유량이 일정하게 유지될 때 Eglycol의 혼합비율이 증가할수록 Eglycol water의 혼합비열이 낮아지게 되면서 물만을 사용했을 때와 대비하여 1.65배 많은 cycle 유량과 1.54배의 펌프 소요 동력이 요구됨을 확인하였고, vaporizer의 크기를 고정한 후 Eglycol의 혼합비에 따른 DF엔진으로 공급되는 천연가스의 온도 및 vaporizer 출구측 Eglycol water의 온도를 산정하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, the regulations of the Local and Global for a variety of air pollution prevention has been enhanced by the steep rise in fuel oil prices. So, the appearance of Gas Fuelled Ships became necessary. In this study, we configured a regasification system which uses Eglycol water as a heating med...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • DF엔진으로 일정한 압력과 온도 및 유량의 천연가스가 공급될 때, Eglycol과 물의 혼합비율에 따라 필요한 cycle 유량 및 Eglycol water 펌프의 소요 동력을 구하고자하였다.
  • 본 연구에서는 Gas Fuelled Ship용 재기화 시스템을 구성하고 LNG를 천연가스로 재기화하기 위해 가열매체로 사용하는 Eglycol water의 혼합비에 따른 특성분석을 수행하여 다음과 같은 결과를 얻었다. DF엔진으로 공급되는 천연가스의 압력과 온도 그리고 유량이 일정하게 유지될 때 Eglycol의 혼합 비율이 증가할수록 Eglycol water의 혼합비열이 낮아지게 되면서 물만을 사용하였을 경우 cycle 유량과 펌프 소요 동력은 각각 12.
  • 하지만 종래의 연구들은 재기화에 필요한 여러 특성치의 변화에 대한 연구는 거의 수행되지 않았기 때문에 본 논문에서는 Eglycol water의 혼합비에 따른 여러 특성에 관한 연구를 수행하였다.

가설 설정

  • DF엔진으로 공급되는 천연가스의 온도와 압력을 기준으로 각 Stream의 온도, 압력, 유량 등의 운전 조건을 입력하여 재기화 시스템을 구성하고, Eglycol과 물의 혼합비율을 조정해보면서 그에 따른 시스템 특성을 분석하였다. Eglycol water 펌프의 효율은 85%로 가정하고 일정하게 고정하였다.
  • 본 식에서는 열교환시 공급되는 LNG의 온도는 –163℃의 극저온으로 Eglycol과 물의 혼합비를 어는점이 가장 낮은 7:3으로 섞어줄 수 있겠지만, Eglycol water의 유량을 고려하여 어는점을 - 50℃ 이하까지 내리지 않고, 영하 15℃로도 슬러시현상 없이 충분히 열 교환이 일어날 수 있다고 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Gas Fuelled Ship이 가지고 있는 장점은? Gas Fuelled Ship은 LNG를 연료로 추진 동력을 발생시키는 선박으로 LNG 가격이 선박용 벙커C유 가격에 비해 저렴하고, 가격급등 없이 안정적인 가격 추이를 보이는 장점이 있고[3], 유류를 사용하는 선박에 비해 선박 운항 시 대기 중 오염물질 배출을큰 폭으로 저감할 수 있다는 장점이 있다[4]. 그리고 소음이 적고 해상에서 유류 누출로 인한 해상오염의 위험이 적다는 큰 장점을 갖고 있다[2].
Gas Fuelled Ship이 LNG를 엔진에 공급하기 위해 필요한 것은? Gas Fuelled Ship의 연료로 사용되는 LNG는 가스전에서 얻어진 천연가스를 저장과 이송을 용이하게 하기 위해서 -163℃의 극저온 상태로 액화시킨 가스를 뜻하는데, 극저온의 LNG를 엔진에 공급하기 위해서는 DF엔진에 요구되는 온도(약20~40℃)까지 상승시켜야 한다[5]. 이때 엔진의 폐열이나 고온의 스팀을 사용해 상온의 천연가스 상태로 만들어주기 위해서는 일종의 열교환기인 vaporizer(기화기)가 필요하고, LNG를 DF엔진으로 보내줄 때 상온의 기체 상체로 다시 기화시켜 공급 해준다하여 재기화 라고 한다.
LNG란? Gas Fuelled Ship의 연료로 사용되는 LNG는 가스전에서 얻어진 천연가스를 저장과 이송을 용이하게 하기 위해서 -163℃의 극저온 상태로 액화시킨 가스를 뜻하는데, 극저온의 LNG를 엔진에 공급하기 위해서는 DF엔진에 요구되는 온도(약20~40℃)까지 상승시켜야 한다[5]. 이때 엔진의 폐열이나 고온의 스팀을 사용해 상온의 천연가스 상태로 만들어주기 위해서는 일종의 열교환기인 vaporizer(기화기)가 필요하고, LNG를 DF엔진으로 보내줄 때 상온의 기체 상체로 다시 기화시켜 공급 해준다하여 재기화 라고 한다.
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참고문헌 (12)

  1. Incheon Port Authority, http://www.icpa.or.kr, Accessed February 5, 2014 (in Korean). 

  2. J. H. Kim, "Introduction of LNG propulsion line with market changes direction and shipping services," Journal of Korea Maritime Institute, vol. 3, no. 2, pp. 103-119, 2013 (in Korean). 

  3. J. G. Im, H. J. Jhun, T. I. Kim, U. K. Lee, and J. H. Kim "Future ship and advent of its business model," Journal of Korea Maritime Institute, vol. 2011, no. 12-4, pp. 1-189, 2011 (in Korean). 

  4. DSME, "Development of LNG fuelled propulsion system for conrainerships and tankers," vol. 2011, no. 10, 2011 (in Korean). 

  5. DSME, "Green ship and development of maritime transfortation," vol. 2011, no. 10, 2011 (in Korean). 

  6. J. I. Lee, "Development and application of OTS for LNG fuelled ship," Proceeding of the Society of Naval Architects of Korea autumn Meeting, pp. 227-229 (in Korean). 

  7. H. S. Kim, K. P. Kim, and D. H. Kim "A status of LNG fuelled ship" Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety, vol. 2013, no.11, pp. 247-249, 2013 (in Korean). 

  8. T. L. Brown, H. E. LeMay, and J. B. E. Bursten, Properties of the Solution, General Chemistry, the Central Science 8th Edition, Nokmun-Dang, p. 500, 2007. 

  9. S. J. Kim, K. I. Nam, and J. S. Kim, "Analysis on design concept of LNG regasification system," Journal of the Society of Naval Architects of Korea, vol. 2012, no. 5, pp. 1680-1683, 2012 (in Korean). 

  10. Korea Gas Safty Corporation, http://www.kgs.or.kr, Accessed February 19, 2014 (in Korean). 

  11. http://www.EngineeringToolBox.com, Accessed March 12, 2014 (in Korean). 

  12. A. S. Dave, J. M. Lee, Y. K. Yeo, S. C. Lee, and S. Y. Moon, Process Desing Using HYSYS, A-Jin Publisher, 2008 (in Korean). 

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