KR100804907B1

KR100804907B1 - Ｌｎｇ 재기화 선박의 라이저 장치 및 그것의 설치방법

Info

Publication number: KR100804907B1
Application number: KR1020060133991A
Authority: KR
Inventors: 노기철; 김명식
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2008-02-20

Abstract

본 발명은, LNG 재기화 선박에 설치된 기화설비의 말단배관과 해저 부이에 접속된 커넥터 사이에 설치되는 라이저(riser) 장치에 관한 것으로서, 기화설비의 말단배관과 부이용 커넥터 사이에 제공되는 연질배관을 포함하되, 그 연질배관에 야기되는 비틀림 모멘트를 없애거나 줄여, 터릿 내 설비의 손상을 막고 연질배관의 수명 저하를 억제할 수 있는, 연질배관을 포함하는 LNG 재기화 선박의 라이저 장치를 제공하는데 기술적 과제가 있다.

이를 위해, 터릿 내 부이에 접속되는 커넥터와 기화설비의 말단배관 사이에 설치되는 LNG 재기화 선박의 라이저 장치가 개시된다. 개시된 라이저 장치는, 연질배관과, 상기 연질배관의 회전을 허용하면서 상기 연질배관의 양 단부를 상기 말단배관 및 상기 커넥터에 연결하는 커플링 수단을 포함한다. 상기 커플링 수단은, 상기 연질배관의 하단을 상기 커넥터에 연결하는 하부 커플러와, 상기 연질배관의 상단을 상기 말단배관에 연결하는 상부 커플러로 구성되며, 상기 상부 커플러는 체결 이음부와 함께 회전 이음부를 더 포함한다.

연질배관, 커플러, 회전, 비틀림, 라이저, LNG, 부이, 커넥터

Description

ＬＮＧ 재기화 선박의 라이저 장치 및 그것의 설치방법{RISER EQUIPMENT OF LNG REGSIFICATION VESSEL AND ITS INSTALLATION METHOD}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LNG 재기화 선박을 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LNG 재기화 선박의 라이저 장치를 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LNG 재기화 선박의 라이저 장치를 부분적으로 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LNG 재기화 선박의 라이저 장치를 부분적으로 도시한 도면들.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

5: 부이 10: 기화설비

15: 말단배관 20: 라이저 장치

21: 상부 커플러 22: 연질배관

24: 하부 커플러 40: 커넥터

212: 체결 이음부 214: 회전 이음부

본 발명은, LNG(Liquefied Natural Gas) 재기화 선박에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, LNG 재기화 선박에 설치된 기화설비의 말단배관과 해저 부이에 접속된 커넥터 사이에 설치되는 라이저(riser) 장치에 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 화물창을 포함한다. 통상, 이러한 LNG 수송선은 LNG 화물창 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 기화설비를 마련하여, 해상에서 액화천연가스를 재기화하고, 그 재기화를 통해 얻어진 천연가스를 육상으로 공급하는 LNG 재기화 선박이 개발된 바 있다. 그리고, 이러한 LNG 재기화 선박과 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 특허 공개 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.

종래의 LNG 재기화 선박은, LNG 화물창에 저장된 LNG의 재기화(즉, 재기체화)를 위한 기화설비와, 육상의 가스 소요처와 관로로 연결된 해저의 부이와의 접속을 위한, 선저에 개구부를 갖는 터릿(turret)을 포함한다. 그리고, 그 부이는, 라이저 장치와 그와 연결되는 커넥터에 의해, 선박의 기화설비와 배관 접속되며, 이에 의해, 기화설비에서 기화된 천연가스를 육상 소요처로 전달하는 중계 역할을 할 수 있다.

종래 LNG 재기화 선박의 라이저 장치는, 기화설비의 말단배관과, 부이와 접속된 커넥터 사이를 연결하는 연질배관을 포함하는데, 그것의 설치시에 연질배관에는 비틀림 모멘트가 발생하고, 그 비틀림 모멘트에 의해, 연질배관이 불규칙하게 거동하여, 터릿 내 여러 설비를 손상시키고, 또한, 연질배관의 수명을 저하시킬 수 있다. 특히, 상기 비틀림 모멘트는 연질배관 하단에 연결된 커넥터의 위치가 변화되는 것에 의해 특히 크게 발생하는데, 그러한 커넥터의 위치 변화는 가스의 송출이 이루어질 때의 커넥터 위치와 그렇지 않은 상태의 커넥터 위치가 다른, 커넥터의 불가피한 구조에 의해 일어난다.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는 기화설비의 말단배관과 부이용 커넥터 사이에 제공되는 연질배관을 포함하되, 그 연질배관에 야기되는 비틀림 모멘트를 없 애거나 줄여, 터릿 내 설비의 손상을 막고 연질배관의 수명 저하를 억제할 수 있는, 연질배관을 포함하는 LNG 재기화 선박의 라이저 장치 및 그 설치방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 일 측면에 따라, 터릿 내 부이에 접속되는 커넥터와 기화설비의 말단배관 사이에 설치되는 LNG 재기화 선박의 라이저 장치가 개시된다. 상기 라이저 장치는, 연질배관과, 상기 연질배관의 회전을 허용하면서 상기 연질배관의 양 단부를 상기 말단배관 및 상기 커넥터에 연결하는 커플링 수단을 포함한다.

상기 커플링 수단은, 상기 연질배관의 하단을 상기 커넥터에 연결하는 하부 커플러와, 상기 연질배관의 상단을 상기 말단배관에 연결하는 상부 커플러로 구성되는 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게는, 상기 상부 커플러는, 서로에 대해 회전하는 두 부분으로 이루어진 회전 이음부와, 상기 회전 이음부의 두 부분을 상기 말단배관와 상기 연질배관에 각각 고정시키는 한 쌍의 체결 이음부 구성된다.

대안적으로, 상기 상부 커플러는, 서로에 대해 회전하는 두 부분으로 이루어진 채 상기 말단배관에 설치된 회전 이음부와, 상기 회전 이음부를 상기 연질배관에 고정시키는 체결 이음부로 구성될 수 있다.

대안적으로, 상기 상부 커플러는, 서로에 대에 회전하는 두 부분으로 이루어진 채 상기 연질배관에 설치되는 회전 이음부와, 상기 회전 이음부를 상기 연질배관에 고정시키는 체결 이음부로 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 다라, 연질배관을 포함하는 라이저 배관장치를 터릿 내 부이에 접속되는 커넥터와 기화설비의 말단배관 사이에 설치하는 방법이 제공되며, 이 방범은, 상기 연질배관의 일단을 상부 커플러에 의해 상기 기화설비의 말단배관에 연결하고, 상기 연질배관의 타단을 하부 커플러에 의해 상기 커넥터에 연결하되, 상기 상부 커플러 또는 상기 하부 커플러를 회전 조작하여, 상기 연질배관의 회전을 허용하도록 하는 것을 포함한다.

실시예

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1에는 본 발명의 실시예에 따라 해저 부이와 접속된 상태의 LNG 재기화 선박이 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 LNG 재기화 선박은, 액화천연가스(이하, LNG)를 재기체화(이하, '재기화'라 함)하기 위한 기화설비(10)와, 해저 부이(5)와의 접속을 위한 선저 개구부를 포함하는 터릿(30)과, 상기 기화설비(10)와 상기 부이(5) 사이의 관로 연결을 위한 라이저 장치(20) 및 커넥터(40)를 포함한다.

본 실시예의 LNG 재기화 선박은 선박은 LNG 화물창(2)을 선체 아래쪽에 구비하고 또한 자체 추진 능력을 갖는 것이지만, 자체 추진 능력이 없는 다른 해상 부유 구조물(예컨대, 바지선 등)일수도 있다. 본 실시예에서, 상기 부이(5)는, 바다 속에서 일정 높이로 계류된 채, 자체 하부의 수직 유연성 배관, 즉, 라이저(riser; 5a)에 의해 해저 터미널(6)에 연결되어 있다. 이때, 상기 해저 터미널(6)은 해저 배관(7)을 통해 육상 소요처로 가스 송출을 중계할 수 있다.

상기 기화설비(10)는 LNG 화물창(2)으로부터 끌어 올려진 LNG를 일시적으로 저장하는 석션드럼(12)과, 상기 석션드럼(12)으로부터 공급되는 LNG를 고압으로 가압하는 고압펌프(13)와, 상기 고압펌프(13)에서 승압되어 공급된 LNG를 열교환 매체를 이용하여 기화시키는 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).

상기 커넥터(40)는 상기 부이(5)와의 관로 접속을 위해 터릿(30)의 선저 개구부 부근에 설치된다. 그리고, 상기 커넥터(40)와 상기 기화설비(10)의 말단배관(15) 사이에는 라이저 장치(20)가 설치된다. 상기 라이저 장치(20)는 연질배관(22)과 그 연질배관(22)의 양단을 상기 말단배관(15)과 상기 커넥터(40)에 각각 연결시키는 상부 커플러(21)와 하부 커플러(24)를 포함한다.

따라서, 본 실시예의 LNG 재기화 선박은 기화설비(10)에서 LNG를 천연가스를 기화시키고, 그 기화된 천연가스를 라이저 장치(20)와 커넥터(40)를 통해 상기 부이(5)로 공급할 수 있다. 상기 부이(5)로 공급된 천연가스는 하부 라이저(5a), 해저 터미널(6), 해저 배관(7)을 거쳐 육상의 소요처로 공급될 수 있다.

도 2는 LNG 재기화 선박의 라이저 장치를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 2에 도시된 것과 같이, 상기 부이(5)와 커넥터(40)는 터릿(30) 내에서 서로 관로로 접속되어 있다. 그리고, 상기 커넥터(40)는, 상기 부이(5)와 실질적으로 접속되는 주 접속부(41)와, 그 접속된 상태에서 부이(5)의 회전을 허용하기 위한 스위블부(42; 일부만이 도시됨)를 포함한다.

또한, 상기 커넥터(40)는 그와 연결된 회동유닛(50)에 의해 일정 각도 범위 내에서 회전하도록 되어 있다. 상기 회동유닛(50)은 지주부(52)와 그 지주부(52)를 중심으로 회전되는 아암부(54)로 이루어진다. 상기 회동유닛(50)은, 자체 아암부(54)가 상기 커넥터(40)에 일체로 연결되므로, 커넥터(40)를 부이(5)와의 접속이 이루어진 작동 위치와 그러하지 아니한 비작동 위치 사이에서 회전시킬 수 있다.

상기 라이저 장치(20)는, 연질배관(22)의 하단에 마련된 채 상기 커넥터(40)와 연결되는 하부 커플러(24)와, 연질배관(22)의 상단에 마련된 채 기화설비(10; 도 1 참조)의 말단배관(15)에 연결되는 상부 커플러(21)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따라, 상기 상부 커플러(21)는 연질배관(22)의 회전을 허용하여, 그 연질배관(22)에 생기는 비틀림 모멘트에 대처할 수 있는 구조로 이루어진다.

종래의 경우, 전술한 커넥터(40)가 회전될 때, 연질배관(24)에는 비틀림 모멘트가 발생한다. 상기 비틀림 모멘트는, 연질배관(24)이 불규칙하게 꼬이면서 거동하는 것을 야기하므로, 연질배관(24)의 주위, 특히, 터릿 내 다른 설비들을 손상시킬 수 있다.

그에 반해, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 상부 커플러(21)가 연질배관(22)의 회전을 허용하는 구조로 이루어지므로, 작업자는, 연질배관(24)에 비틀림 모멘트가 발생되지 않도록, 라이저 장치(20)의 설치 위치를 정확하고 미세하게 조정할 수 있는 것이다.

이때, 하부 커플러(24)를 회전 조작 가능한 구조로 마련하는 것도 고려될 수 있지만, 상기 커넥터(40)로부터 먼 위치에 있는 상부 커플러(21)의 회전 조작을 통해서, 보다 용이하게 상기 연질배관(22)에 야기될 수 있는 비틀림 모멘트를 상쇄시킬 수 있다.

본 실시예에서, 상기 상부 커플러(21)는 한 쌍의 체결 이음부(212)와 그 사이에 위치된 하나의 회전 이음부(214)로 구성된다. 상기 회전 이음부(214)는 서로 상대 회전 가능하는 두 부분(214a, 214b)으로 이루어지며, 도시되지는 않았지만, 그 두 부분(214a, 214b)의 내부에는 회전을 허용하는 베어링 구조와, 그것들의 내부를 외부로부터 밀봉시키는 실링 구조가 설치된다.

상기 한 쌍의 체결 이음부(212)는, 상기 회전 이음부(214)를 연질배관(22)과 말단배관(15)에 각각 연결시키도록 구성된다. 즉, 상기 한 쌍 체결 이음부(212)는 서로 맞대어진 채 복수의 볼트(212a)에 의해 상호 체결되는 한 쌍의 플랜지부(212b)들로 구성된다. 이때, 상기 체결 이음부(212) 내에도 실링이 설치되어 천연가스의 외부 누출을 막을 수 있다.

상기 커넥터(40)가 회전하면, 상기 커넥터(40)와 기화설비의 말단배관(15) 사이의 연질배관(22)에는 비틀림 모멘트가 발생하고, 이에 의해, 상기 연질배관(22)은 꼬임이 발생하는 위치가 된다. 그러나, 상기 상부 커플러(21)의 회전 이음부(212)를 상기 커넥터(40)의 회전에 상응하게 회전 조작하면, 그와 연결된 연질배관(22)이 회전되며, 이에 의해, 연질배관(122)에는 비틀림 모멘트가 발생하지 않는 상태로 기화설비의 말단배관(15)과 커넥터(40) 사이에 설치될 수 있게 된다.

도 3 및 도 4 본 발명에 다른 실시예들에 따른 LNG 재기화 선박의 라이저 장 치를 설명하기 위한 도면들이다.

도 3 도시된 라이저 장치는 기화설비의 말단배관(15)에 직접 연결된 회전 이음부(214)를 포함한다. 상기 회전 이음부(214) 서로에 대해 회전하는 제 1 회전부(214a)와 제 2 회전부(214a)로 구성되되, 상기 제 1 회전부(214a)는 기화설비(10)의 말단배관(15)에 연결되어 있고, 제 2 회전부(214b)는 체결 이음부(212)에 연결되어 있다. 그리고, 상기 체결 이음부(212)의 타측에는 연질배관(22)이 연결된다.

도 4에 도시된 라이저 장치(20)는 연질배관(22)의 상단에 직접 연결된 회전 이음부(214)를 포함한다. 본 실시예의 회전 이음부(214) 또한 서로에 대해 회전하는 제 1 회전부(214a)와 제 2 회전부(214b)로 구성되되, 상기 제 1 회전부(214a)는 연질배관(22)에 연결되고, 상기 제 2 회전부(214b)는 체결 이음부(212)에 연결된다.

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.

본 발명의 실시예들에 따르면, 기화설비의 말단배관과 부이에 접속된 커넥터 사이에 비틀림 모멘트의 발생 없이 연질배관을 용이하게 연결하는 것이 가능하다. 이는 연질배관이 비틀림 모멘트에 의해 불규칙하게 거동하는 것을 막고, 위 불규칙 한 거동으로부터 야기되는 터릿 내 부품의 손상, 연질배관의 수명저하, 더 나아가서는, 연질배관의 파손 및 이에 따른 가스누출을 막아주는데 기여한다.

Claims

터릿 내 부이에 접속되는 커넥터와 기화설비의 말단배관 사이에 설치되는 LNG 재기화 선박의 라이저 장치로서,

연질배관과;

상기 연질배관의 양 단부를 상기 말단배관 및 상기 커넥터에 연결하되, 상기 연질배관의 회전을 허용하도록 구성된 커플링 수단을;

포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 재기화 선박의 라이저 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 커플링 수단은, 상기 연질배관의 하단을 상기 커넥터에 연결하는 하부 커플러와, 상기 연질배관의 상단을 상기 말단배관에 연결하는 상부 커플러로 구성된 것을 특징으로 하는 LNG 재기화 선박의 라이저 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 상부 커플러는,

서로에 대해 회전하는 두 부분으로 이루어진 회전 이음부와,

상기 회전 이음부의 두 부분을 상기 말단배관와 상기 연질배관에 각각 고정시키는 한 쌍의 체결 이음부로,

구성된 것을 특징으로 하는 LNG 재기화 선박의 라이저 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 상부 커플러는,

서로에 대해 회전하는 두 부분으로 이루어진 채 상기 말단배관에 설치된 회전 이음부와,

상기 회전 이음부를 상기 연질배관에 고정시키는 체결 이음부로,

구성된 것을 특징으로 하는 LNG 재기화 선박의 라이저 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 상부 커플러는,

서로에 대에 회전하는 두 부분으로 이루어진 채 상기 연질배관에 설치되는 회전 이음부와,

상기 회전 이음부를 상기 연질배관에 고정시키는 체결 이음부로,

구성된 것을 특징으로 하는 LNG 재기화 선박의 라이저 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 커넥터는 그 위치가 가변되는 것임을 특징으로 하는 LNG 재기화 선박의 라이저 장치.
연질배관을 포함하는 라이저 배관장치를 터릿 내 부이에 접속되는 커넥터와 기화설비의 말단배관 사이에 설치하는 방법으로,

상기 연질배관의 일단을 상부 커플러에 의해 상기 기화설비의 말단배관에 연결하고,

상기 연질배관의 타단을 하부 커플러에 의해 상기 커넥터에 연결하되,

상기 상부 커플러 또는 상기 하부 커플러를 회전 조작하여, 상기 연질배관의 회전을 허용하는 것을 특징으로 하는 LNG 재기화 선박의 라이저 장치 설치방법.
청구항 7에 있어서, 상기 하부 커플러를 회전방향으로 고정한 상태로 상기 상부 커플러를 회전 조작하되, 상기 상부 커플러는, 서로에 대해 회전하는 두 부분으로 이루어진 채 상기 말단배관에 설치된 회전 이음부와, 상기 회전 이음부를 상기 연질배관에 고정시키는 체결 이음부로 구성된 것임을 특징으로 하는 LNG 재기화 선박의 라이저 장치 설치방법.
청구항 7에 있어서, 상기 하부 커플러를 회전방향으로 고정한 상태로 상기 상부 커플러를 회전 조작하되, 상기 하부 커플러는 서로에 대에 회전하는 두 부분으로 이루어진 채 상기 연질배관에 설치되는 회전 이음부와, 상기 회전 이음부를 상기 연질배관에 고정시키는 체결 이음부로 구성된 것임을 특징으로 하는 LNG 재기화 선박의 라이저 장치 설치방법.
청구항 7에 있어서, 상기 하부 커플러를 회전방향으로 고정한 상태로 상기 상부 커플러를 회전 조작하되, 상기 상부 커플러는, 서로에 대해 회전하는 두 부분으로 이루어진 회전 이음부와, 상기 회전 이음부의 두 부분을 상기 말단배관와 상기 연질배관에 각각 고정시키는 한 쌍의 체결 이음부로 구성된 것임을 특징으로 하는 LNG 재기화 선박의 라이저 장치 설치방법.