KR100747408B1 - 연질관을 구비한 ｌｎｇ 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액화천연가스(Liquified Natural Gas; LNG)를 재기화한 후 재기화된 가스 상태의 천연가스를 육상의 소요처로 공급하기 위한 LNG 재기화 시스템을 갖춘 LNG 재기화 선박의 터릿 내부에 설치되는 연질관을 구비한 LNG 선박에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, LNG를 재기화한 후 재기화된 가스 상태의 천연가스를 육상의 소요처로 공급하는 LNG 재기화 시스템을 갖춘 LNG 선박에 있어서, 선박의 갑판 상에 설치된 상기 재기화 시스템의 배관 말단과, 선박을 상하로 관통하여 형성된 터릿 하부에 결합되는 부이와의 사이를 연결하며, 가요성을 가지는 것을 특징으로 하는 연질관을 구비한 LNG 선박이 제공된다.

액화천연가스, 선박, 재기화, 터릿, 부이, 연질관, 보호, 테프론

Description

연질관을 구비한 ＬＮＧ 선박{LNG VESSEL WITH FLEXIBLE RISER}

도 1은 본 발명에 따른 LNG 재기화 선박에 설치되는 LNG 재기화 시스템을 개략적으로 도시한 모식도,

도 2는 본 발명에 따른 LNG 재기화 선박에 설치되는 연질관이 터릿 내부에 위치된 모습을 도시하는 도면,

도 3은 본 발명에 따른 상기 연질관의 말단이 연결되는 커넥터 장치의 측면도,

도 4는 본 발명에 따른 상기 연질관의 말단이 연결되는 커넥터 장치의 평면도,

도 5는 본 발명에 따른 상기 연질관을 보호하기 위한 보호수단을 설명하기 위한 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 상기 연질관을 보호하기 위한 보호수단을 설명하기 위한 측면도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

2 : 선박 3 : 터릿

4 : 부이 6 : 해저 터미널

10 : 해상 LNG 재기화 시스템 21 : 커넥터

22 : 선회 암 31 : 수밀 해치

33 : 연결 개구 41 : 연질관

42 : 패드 43 : 고정 밴드

본 발명은 LNG 선박에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 액화천연가스(Liquified Natural Gas; LNG)를 재기화한 후 재기화된 가스 상태의 천연가스를 육상의 소요처로 공급하기 위한 LNG 재기화 시스템을 갖춘 LNG 재기화 선박의 터릿 내부에 설치되는 연질관을 구비한 LNG 선박에 관한 것이다.

근래, 천연가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는, 액화된 액화천연가스의 상태로 LNG 캐리어(특히, LNG 수송선)에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

LNG 수송선은, 액화천연가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 액화천연가스를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 LNG 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다. 통상, 이러한 LNG 수송선은 LNG 저장탱크 내의 액화천연가스를 액화된 상태 그대로 육상에 하역하며, 하역된 LNG는 육상에 설치된 LNG 재기화 설비에 의해 재기화된 후 천연가스의 소비처로 가스배관을 통해 운반된다.

이러한 육상의 LNG 재기화 설비는 천연가스 시장이 잘 형성되어 있어 안정적으로 천연가스의 수요가 있는 곳에 설치하는 경우에는 경제적으로 유리한 것으로 알려져 있다. 그러나, 천연가스의 수요가 계절적, 단기적 또는 주기적으로 있는 천연가스 소요처의 경우에는, 높은 설치비와 관리비로 인해, 육상에 LNG 재기화 설비를 설치하는 것이 경제적으로 매우 불리하다.

특히, 자연재해 등에 의해 육상의 LNG 재기화 설비가 파괴될 경우, LNG 수송선이 소요처에 LNG를 싣고 도달한다 하더라도, 그 LNG를 재기화할 수 없다는 점에서 기존 LNG 수송선을 이용한 천연가스 운반은 한계성을 안고 있다.

이에 따라, 예를 들면, LNG 수송선에 LNG 재기화 설비를 마련하여, 해상에서 액화천연가스를 재기화하고, 그 재기화를 통해 얻어진 천연가스를 육상으로 공급하는 해상 LNG 재기화 시스템이 개발되었다. 그리고, 이러한 해상 LNG 재기화 시스템과 관련된 선행기술로는 한국 특허 제 0569621 호(엑손모빌 오일 코포레이션, 수송선 상에서 액화천연가스를 가스화하는 방법 및 시스템), 미국 특허 제 6,546,739 호(Exmar Offshore Company, Method and apparatus for offshore LNG regasification), 미국 특허 제 6,578,366 호(Moss Maritime AS, Device for evaporation of liquefied natural gas), 미국 특허 제 6,688,114 호(El Paso Corporation LNG CARRIER, 미국 특허 제 6,598,408 호(El Paso Corporation, Method and apparatus for transporting LNG), 한국 특허 제 0467963 호(강도욱, 앨앤지 알브이의 가스화 장치 운전 방법), 미국 특허 제 6,945,049 호(Hamworthy KSE a.s., Regasification system and method), 한국 특허 제 0504237 호(대우조선해양 주식회사, 선저 개구부를 막을 수 있는 차폐수단이 구비된 선박), 한국 특허 제 0474522 호(대우조선해양 주식회사, 해수 가열 시스템), 한국 특허공개 제 2003 -0090686 호(라이프 호에그 운트 코. 에이에스에이, 선박 및 하역 시스템), 미국 특허공개 제 2005-0061002A 호(Shipboard regasification for LNG carriers with alternate propulsion plants), 한국 특허공개 제 2004-0105801 호(엑셀레이트 에너지 리미티드 파트너쉽, 개량된 LNG 운반선), 한국 실용등록 제 0410836 호(삼성중공업 주식회사, 액화 천연가스선의 액화천연가스 재기화 시스템) 등이 있다.

이러한 종래의 LNG 재기화 선박은, LNG 저장탱크에 저장된 액화천연가스의 재기화를 위해 기화기, 고압펌프 등의 설비를 선박에 구비하며, 또한, 재기화된 천연가스를 육상 소요처로 공급하기 위해, 시스템 내 배관과 육상 소요처의 가스배관을 연결시키는 연결장치, 그리고, 천연가스의 하역이 이루어지는 동안 선박의 위치를 유지시키는 선박위치 유지장치 등을 구비한다.

LNG 재기화 선박의 배관과 육상의 배관을 연결하기 위해, 선박 내에는 터릿(turret)이라는 구조물이 마련되고 바다 속에는 부이가 계류되어 있으며, 이 터릿의 하단에 부이가 결합됨으로써 선박의 배관과 육상의 배관이 연결되어 선박에서 재기화된 천연가스가 육상으로 공급된다.

여기에서, 부이가 결합될 수 있도록 터릿의 하단에는 개구가 형성되며, 선박이 운항 중이거나 부이가 결합되지 않았을 때에는 선박의 안전을 위해서 이 개구는 개폐수단에 의해 폐쇄되어야 한다.

한편, 개폐수단이 개방되고 부이가 터릿 하단의 개구에 결합되었을 때에는 천연가스를 육상의 배관에 공급하기 위해서 이 부이의 상단에 선박의 재기화 시스템의 배관 말단이 연결되어야 한다.

그러므로 부이의 상단에 선박의 배관 말단을 연결하는 연결수단은, 개구가 폐쇄될 때에는 이 개구로부터 이격된 보관위치로 옮겨져야 하고, 개구가 개방되어 부이가 연결될 때에는 이 개구 위쪽의 연결위치로 옮겨져 부이의 상단에 연결되어야 한다.

그런데, 연결수단이 보관위치와 연결위치 사이에서 이동하려면 터릿 내부의 연결수단과 갑판 상에 설치된 재기화 시스템 사이의 배관 역시 움직임이 있을 수밖에 없으므로, 이 배관으로서 기존의 금속제 파이프를 사용할 수는 없다는 것과, 터릿의 내부에 설치되어 있는 각종 의장품들에 의해서 연결수단을 따라 이동하는 배관이 손상될 우려가 있다는 것을 본 발명자들은 발견하였다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, LNG 재기화 선박의 재기화 시스템과 부이와의 사이를 연결하기 위해 선박의 터릿 내부에 마련되는 배관으로서 연질관을 사용함으로써 이 배관의 위치이동이 가능하도록 하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 배관으로서의 연질관의 위치가 이동되는 도중에 주위 의장품에 의해 이 연질관이 손상되는 것을 방지하기 위해 외부표면을 보호수단으로 감싼 연질관을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따르면, LNG를 재기화한 후 재기화된 가스 상태의 천연가스를 육상의 소요처로 공급하는 LNG 재기화 시스템을 갖춘 LNG 재기화 선박에 있어서, 선박의 갑판 상에 설치된 상기 재기화 시스템의 배관 말단과, 선박을 상하로 관통하여 형성된 터릿 하부에 결합되는 부이와의 사이를 연결하며, 가요성을 가지는 것을 특징으로 하는 LNG 재기화 선박에 설치되는 연질관이 제공된다.

여기에서, 상기 연질관의 외부는, 상기 터릿 내부의 주위 의장품에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해 보호수단으로 감싸지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 보호수단은 복수개의 패드로 이루어지며, 상기 복수개의 패드는 상기 연질관의 외부표면에 밀착되는 것이 바람직하다.

또한, 각각의 상기 패드는 상기 연질관의 외부표면 곡률과 동일한 곡률을 가지도록 만들어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연질관의 주위를 감싸는 상기 복수개의 패드는 고정 밴드에 의해 고정되는 것이 바람직하며, 상기 패드를 교체할 수 있도록 상기 고정 밴드는 착탈 가능한 것이 바람직하다.

또한, 상기 보호수단은 테프론 소재의 패드로 이루어지는 것이 바람직하다.

(실시예)

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 LNG 재기화 선박에 마련된 해상 LNG 재기화 시스템이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 시스템(10)은 선박(2)에 설치되고, 그 선박(2)을 해상에 계류시킨 상태로 액화천연가스를 가스 상태의 천연가스로 재기화한 후 이를 해저 터미널(6)을 통해 육상의 소요처(도시생략)로 공급한다.

본 실시예의 시스템(10)은, 액화천연가스의 수송 기능이 있는 LNG 재기화 선박에 설치된 것으로 설명되었지만, LNG 수송선으로부터 액화천연가스를 받아 이를 재기화시키는 해상 위의 다른 해상 부유 구조물에 본 실시예의 시스템(10)이 설치될 수도 있는 것이다.

본 실시예의 시스템(10)은, LNG 저장탱크(11)와, 그 LNG 저장탱크(11)로부터 끌어 올려진 액화천연가스를 일시적으로 저장하는 석션드럼(12)과, 상기 석션드럼(12)으로부터 공급되는 액화천연가스를 고압으로 가압하는 복수의 고압펌프(13)(도 1에는 하나만이 도시됨)와, 이 복수의 고압펌프(13)들 각각에서 승압되어 공급된 액화천연가스를 열교환 매체를 이용하여 재기화시키는 복수의 기화기(14)를 포함한다.

상기 열교환 매체로는 해수 또는 청수를 이용하거나, 중간 열교환 매체(예컨대, 프로판, 에탄, 암모니아 등)를 함께 이용할 수 있다(미국 특허 제 6,945,049 호 참조).

그리고, 재기화된 천연가스를 육상으로 공급(즉, 하역)하기 위해서는, 해저의 가스 배관을 이용하는 방식, 또는 해저 가스 배관 없이 직접 선박의 가스 배관과 육상의 배관(특히, 육상 안벽에 설치된 배관)을 연결하는 방식 등이 이용될 수 있다.

본 실시예에서는, 해저 가스 배관(7)을 이용하는 방식, 그 중에서도 해저의 부이(4)를 선박의 터릿(3)에 접속함으로써 선박 상의 LNG 재기화 시스템(10)과 해저 터미널(6)과의 사이를 부이(4) 및 라이저(9; riser)에 의해 연결하는 방식인 STL(Submerged Turret Loading) 방식이 이용된다. 그러나, 이러한 STL 방식은 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

도 2에는 본 발명에 따른 LNG 재기화 선박에 설치되는 연질관이 터릿 내부에 위치된 모습이 도시되고, 도 3 및 도 4에는 상기 연질관의 말단이 연결되는 커넥터 장치의 측면도 및 평면도가 도시되어 있다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, LNG 재기화 선박의 갑판 상에 설치되어 있는 재기화 시스템과, 선박의 터릿 하부에 결합되어 있는 부이와의 사이를 연결하는 배관으로서 연질관을 사용한다.

상술한 바와 같이 LNG 재기화 시스템(10)을 구성하는 석션드럼(12), 고압펌프(13), 기화기(14) 등의 장치들은 선박의 갑판 상에 설치되어 있다. 또한, 육상의 배관은 해저 가스 배관(7), 해저 터미널(6), 라이저(9) 등을 거쳐 해수면 아래에 계류되어 있는 부이(4)에 연결되어 있다.

따라서, LNG 재기화 시스템(10)에서 재기화된 천연가스를 육상의 배관에 공급하기 위해서는 우선 부이(4)를 선박에 마련된 터릿(3) 하부에 결합시켜야 한다.

도 2에는 터릿(3)의 하부에 부이(4)가 결합되지 않은 상태가 도시되어 있고, 도 3에는 터릿(3)의 하부에 부이(4)가 결합되고 있는 상태가 도시되어 있다.

터릿(3)의 하부에 부이(4)를 결합시키기 위해서는 먼저 터릿(3) 하부의 수밀 해치(31)를 열어 연결 개구(33)를 개방시켜야 한다. 이와 같이 연결 개구(33)를 개방시켜 부이(4)를 결합시킨 다음에는, 이 부이(4)의 상단에 커넥터(21)를 연결시킨다.

상기 커넥터(21)는 선회 암(22)을 통하여 터릿(3) 내에서 선회축(23)을 중심으로 수평방향으로 선회 가능하게 설치된다. 선회 암(22)의 선회 동작은 예컨대 실린더(24)와 같은 구동수단에 의해 이루어진다.

도 4에 도시된 바와 같이, 커넥터(21)는, 부이(4)와 연결될 수 있도록 상기 연결 개구(33) 측으로 이동된 상태인 연결위치(도 4에 도시된 위치)와, 부이(4)와 연결되지 않고 보관대(35) 상에 위치될 수 있도록 상기 연결 개구(33)로부터 일측으로 이동된 상태인 보관위치와의 사이에서 이동한다.

상기 수밀 해치(31)를 개폐시킬 때나, 혹은 부이(4)를 상기 연결 개구(33)에 결합시킬 때에, 상기 커넥터(21)는 작업을 방해하지 않도록 보관위치에서 유지되어야 한다. 그러나, 부이(4)가 연결 개구(33)에 결합된 후에는 상기 커넥터(21)는 연결위치로 이동되어 부이(4)의 상단에 접속되어야 한다.

이와 같이 터릿(3) 내에 있어서 연결위치와 보관위치 사이에서 이동하는 커 넥터(21)는 배관을 통하여 갑판에 배치된 LNG 재기화 시스템(10)에 연결되어야 한다.

따라서, 커넥터(21)와 재기화 시스템(10) 사이를 연결하는 배관 역시 커넥터(21)의 이동에 따라 함께 이동할 수 있어야 한다.

그에 따라 본 발명에 의하면, 이와 같이 터릿(3) 내에 있어서 연결위치와 보관위치 사이에서 이동하는 커넥터(21)를 갑판에 배치된 LNG 재기화 시스템(10)에 연결하기 위한 배관으로서 연질관(41)이 사용된다.

상기 연질관(41)은 가요성을 가지며 천연가스 이송용으로 사용할 수 있는 것이라면, 예를 들어 기존에 부이(4)와 해저 터미널(6) 사이를 연결하기 위해 사용되는 라이저(9; 도 1 참조) 등 공지된 어떠한 것이라도 사용할 수 있음은 물론이다.

도 5 및 도 6에는 본 발명에 따른 상기 연질관을 보호하기 위한 보호수단을 설명하기 위한 단면도 및 측면도가 도시되어 있다.

상술한 바와 같이 연질관(41)은 터릿(3) 내에서 커넥터(21)가 이동함에 따라 함께 이동되기 때문에, 터릿(3) 내부의 각종 의장품들과 접촉되어 연질관(41)의 외부표면이 손상될 수 있다.

연질관(41)은 선박이 폐선될 때까지 선박의 수명인 40년에 상응하는 기간 동안 사용되어야 하고, 연질관(41)이 손상되면 연질관(41)을 통해 육상의 배관 측으로 공급되는 천연가스가 터릿(3) 내부로 누출될 수 있어, 터릿(3) 내부의 화재나 폭발 등을 야기시킬 우려가 있으므로, 연질관(41)의 손상 방지에 많은 노력을 기울 일 필요가 있다.

이와 같이 연질관(41)을 보호하기 위해 사용되는 보호수단으로서는, 가요성을 가지면서도 무게가 가볍고, 철판과 같이 단단한 재질이면서 불꽃이 일어나지 않는 재질인 테프론을 사용하는 것이 바람직하다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 보호수단은, 테프론 소재의 패드(42)를 연질관(41)의 외부에 덧씌움으로써 이 연질관(41)을 보호할 수 있도록 이루어진다.

상기 테프론 패드(42)는 복수개가 연질관(41)의 외부표면에 밀착됨으로써 연질관(41)을 전체적으로 감싸게 된다. 각각의 상기 패드(42)는 연질관(41)의 외부표면에 밀착되기 위해서 이 연질관(41)의 외부표면 곡률과 동일한 곡률을 가지도록 만들어진다.

연질관(41)을 감싸는 패드(42)의 개수는 도 5에 도시된 바와 같이 4개가 적절하지만, 이 개수에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이 연질관(41)의 주위를 감싸는 복수개의 패드(42)는 고정 밴드(43)에 의해 고정된다.

상기 고정 밴드(43)로서는 금속, 합성수지, 고무 등으로 만들어진 종래의 다양한 것들을 사용할 수 있으므로 더 이상 상세하게 설명하지는 않는다.

또한, 상기 고정 밴드(43)는 착탈 가능한 구성으로 이루어지는 것이 정기적으로 혹은 비정기적으로 패드(42)를 교체할 때 편리하므로 바람직하다.

상기 패드(42)는 연질관(41)의 전체 길이와 동일한 길이를 가질 수도 있지 만, 최초 부착시 혹은 교체시 작업의 편의를 위해서 적절한 길이로 분할되어, 상하 한 쌍의 고정 밴드(43)에 의해 연질관(41)에 부착 고정되는 것이 바람직하다.

이상에서는 본 발명이 특정 실시예를 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, LNG 재기화 선박의 재기화 시스템과 부이와의 사이를 연결하기 위해 선박의 터릿 내부에 마련되는 배관으로서 연질관을 사용함으로써 필요에 따라 이 배관의 위치이동이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 배관으로서의 연질관의 외부표면을 보호수단으로 감싸고 있으므로, 이 연질관의 위치가 이동되는 도중에 주위 의장품에 의해 손상되는 것을 확실하게 방지할 수 있게 된다.

Claims (7)

1. LNG를 재기화한 후 재기화된 가스 상태의 천연가스를 육상의 소요처로 공급하는 LNG 재기화 시스템을 갖춘 LNG 재기화 선박에 있어서,

   선박의 갑판 상에 설치된 상기 재기화 시스템의 배관 말단과, 선박을 상하로 관통하여 형성된 터릿 하부에 결합되는 부이와의 사이를 연결하며, 가요성을 가지는 것을 특징으로 하는 LNG 재기화 선박에 설치되는 연질관.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 연질관의 외부는, 상기 터릿 내부의 주위 의장품에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해 보호수단으로 감싸지는 것을 특징으로 하는 LNG 재기화 선박에 설치되는 연질관.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 보호수단은 복수개의 패드로 이루어지며, 상기 복수개의 패드는 상기 연질관의 외부표면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 LNG 재기화 선박에 설치되는 연질관.
4. 청구항 3에 있어서,

   각각의 상기 패드는 상기 연질관의 외부표면 곡률과 동일한 곡률을 가지도록 만들어지는 것을 특징으로 하는 LNG 재기화 선박에 설치되는 연질관.
5. 청구항 3에 있어서,

   상기 연질관의 주위를 감싸는 상기 복수개의 패드는 고정 밴드에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 LNG 재기화 선박에 설치되는 연질관.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 패드를 교체할 수 있도록 상기 고정 밴드는 착탈 가능한 것을 특징으로 하는 LNG 재기화 선박에 설치되는 연질관.
7. 청구항 2에 있어서,

   상기 보호수단은 테프론 소재의 패드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LNG 재기화 선박에 설치되는 연질관.

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