LNG선의 재기화 시스템에 대하여 설명하시오.

LNG선의 재기화 시스템 현황

 

LNG 연료 추진선에서 LNG를 엔진의 연료로 공급하기 위해서는 엔진 사양에 맞도록 천연가스의 압력, 온도, 메탄가 등이 조절되어야 하는데, 이를 연료공급시스템(FGSS, Fuel Gas Supply System)에서 담당함.

연료공급시스템은 LNG 저장탱크에 대기압에서 -163도로 저장되어있는 LNG를 기화기를 통해 10도 이상의 가스로 기화시키며, 기후조건, 설치장소, 해수온도 등의 조건에 따라 다양한 기화방식이 채택됨.

 

LNG를 가스로 만들기 위한 열매체(Heating Medium)로는 부동액으로 잘 알려진 에틸렌글리콜과 물의 혼합액을 사용하거나 해수, 보일러 스팀 및 프로판 등을 이용하고 있지만, 기존 운항 중인 LNG 연료 추진선의 FGSS에서는 LNG가 천연가스로 기화할 때 방출되는 냉열에너지가 회수되지 못한 채 그냥 버려지고 있는 실정임.

 

LNG선의 재기화 시스템 일반

 

재기화 시스템은 크게 개방식(Open loop)과 밀폐식(Closed loop)으로 구분되며, 최근 대기 및 해양환경오염 관련 규제가 강화됨에 따라 밀폐식 재기화 시스템을 채택하는 비중이 높아지고 있음.

 

밀폐식 재기화 시스템은 기화방식 및 열원의 조건에 따라 SCV(Submerged Combustion Vaporizer), ORV(Open Rack Vaporizer), AAV(Ambient Air Vaporizer), IFV(Intermediate Fluid Vaporizer), STV(Shell & Tube Vaporizer) 등이 있음.

해양플랜트 설비에 적용된 밀폐식 재기화 시스템 중 약 70%가 ORV, AAV 방식이며 SCV 방식이 20% 정도임.

 

이러한 재기화 시스템을 선박에 설치하기 위해서는 바다의 기상상태와 파도에 의한 횡동요(Rolling), 종동요(Pitching) 등 해상에서 발생할 수 있는 다양한 동적요인들이 반드시 고려되어야 함.

STV, IFV, AAV는 해상조건의 영향을 거의 받지 않아 선박에서 적용가능한 방식으로 여겨지지만, ORV나 SCV는 해상의 기상과 파도와 같은 해상조건의 영향을 크게 받으므로 선박에는 부적합한 것으로 분류됨.

 

IFV 방식의 연료공급시스템

 

열원으로 에틸렌글리콜과 물을 3:7로 혼합하여, 어는점을 최대 -50도까지 내림. 

혼합액의 오도를 유지시키기 위한 2차 열원으로 엔진을 냉각하고 나온 자켓 냉각수(JCFC, Jacket Cooling Fresh Water)를 적용.

 

LNG와 저장탱크에서 발생한 BOG는 재응축기에서 혼합되어 응축된 후 기화기를 통과하면서 에틸렌글리콜-물 혼합액으로부터 열을 흡수함. 열을 흡수하여 기화된 천연가스는 이후 DF엔진의 연료로 공급됨.