KR100840059B1 - 천연가스 수송수단 - Google Patents

Abstract

본 발명은 천연가스 수송수단에 관한 것으로, 그 목적은 하이드레이트화된 천연가스의 적재 및 하역을 용이하게 하고, 이로 인해 작업시간 단축 및 인력수요를 절감하며, 이중저장 및 밀폐를 통해 사고를 미연에 방지함과 동시에 재가스화효율을 향상시킬 수 있는 천연가스 수송수단을 제공하는 것이다.

본 발명은 컨테이너형 저장용기에 하이드레이트화된 천연가스가 밀폐 저장되고, 상기 컨테이너형 저장용기가 컨테이너 적재패턴으로 수송선에 적재되며, 상기 적재된 컨테이너가 내포되도록 수송선 상부에 밀폐형 보호커버가 설치됨과 동시에, 상기 보호커버와 컨테이너형 저장용기 사이에 불활성가스가 충전되고, 보호커버와 연결되어 설치된 불활성가스 냉각부에 의해 보호커버내부가 일정온도로 유지되도록 구성되어 있다.

하이드레이트, 컨테이너, 저장용기, 수송선, 천연가스

Description

천연가스 수송수단 {New concept for natural gas carrier}

도 1 은 본 발명에 따른 전체 구성을 보인 예시도

도 2 는 본 발명에 따른 컨테이너의 단면구성을 보인 예시도

도 3 은 본 발명에 따른 가스검출부의 구성을 보인 블록도

도 4 는 본 발명에 따른 수송선의 평면구성을 보인 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(10) : 컨테이너형 저장용기 (11) : 내부면

(12) : 외부면 (13) : 단열부

(13a) : 플라이-우드(Ply-Wood)

(13b) : 폴리우레탄 폼(Polyurethane Foam)

(14) : 열원 (20) : 보호커버

(21) : 가스검출부 (21a) : 가스검출기

(21b) : 배기라인 (21c) : 압력저감밸브

(30) : 불활성가스 (40) : 불활성가스 냉각부

(100) : 수송선

본 발명은 천연가스 수송수단에 관한 것으로, 천연가스 등의 메탄을 주성분으로 하는 가스와 물로 구성된 가스 하이드레이트를 적재, 이송 및 하역이 용이하도록 수송하는 천연가스 수송수단에 관한 것이다.

메탄 등의 탄화수소를 주성분으로 하는 천연가스를 수송하는 방법으로는 가스전으로부터 천연가스를 채취한 후 액화온도까지 냉각하고, 액화천연가스(LNG)로 한 상태에서 저장하고 수송하는 방법이 일반적이다. 그러나, 액화 천연가스의 주성분인 메탄의 경우, 액화시키기 위해서는 약 -162℃라는 극 저온 조건이 필요하고, 이러한 조건을 유지하면서 저장 및 수송하기 위해서는 전용의 저장장치나 LNG 선 등 전용수송수단이 필요하게 된다. 이러한 장치 등의 제조 및 유지, 관리는 매우 높은 비용을 필요로 하고 있기 때문에 이를 대체할 수 있는 저비용의 저장 및 수송방법에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

하이드레이트는 물분자와 기체분자로 이루어진 얼음형상의 고체물질로서, 물분자가 만드는 바구니 속에서 가스 분자가 배치되는 결정구조를 가진다. 이러한 하이드레이트는 소정의 압력과 온도하에서 물과 기체 분자를 접촉시키는 것에 의해 생성되고, 압력 또는 온도를 변화시키는 것에 이해 물과 기체분자로 해리된다. 또한, 상기 하이드레이트는 높은 가스 내포성을 구비하고 있어, LNG에 대신하는 천연가스의 새로운 수송 및 저장수단으로 주목받고 있다.

상기와 같은 하이드레이트를 수송하기 위한 수송선으로는 선체에 그의 선수미방향 및 가로방향에 향해서 각각 1 이상의 선창을 구비하는 동시에, 분 또는 입상의 가스 하이드레이트를 각 선창에 분배하는 적하장치를 마련하고, 또한, 상기 선창내에 저장되어 있는 분 또는 입상의 가스 하이드레이트를 선외로 분출하는 하역장치를 마련하며, 다시 상기 선창의 상방 및 가스 하이드레이트 반출입역을 외각으로 덮어 밀폐하도록 한 가스 하이드레이트 수송선(공개특허공보 10-2004-0015732), 선체의 측벽 및 바닥벽을 이중각으로서 구성하고, 그 선창내에 방열재로 커버하게되는 독립탱크를 배치하고, 그 독립탱크를 탱크측벽과 반대 깔때기 모양인 동시에 상부에 투입구를 가지는 단위 상부벽을 복수 결합하게되는 상부벽과, 깔때기 모양에 구성되는 단위 바닥벽을 복수 결합하게 되는 바닥벽으로 구성하는 것과 동시에, 독립탱크내에 하단부에 흡인구를 가지는 스크류 컨베이어를 그 흡인구가 바닥벽을 구성하는 단위 바닥벽의 하단부에 위치하고, 상부가 상기 독립탱크의 상부에 돌출하도록 배치하고 싣을 수 있던 하이드레이트를 스크류 컨베이어에 의하여 상기 흡인구로부터 흡인하여 쌓고 도매하도록 한 하이드레이트 수송선(일본 특개평 003-285795) 등이 사용되고 있었다.

그러나, 상기와 같은 종래의 하이드레이트 수송선은 하이드레이트가 충전되는 저장탱크가 모두 대형으로 이루어져 있으며, 이러한 대형 저장탱크를 적재 및 하역하기 위해서는 컨베이벨트 시스템과 같은 별도의 적재/하역시스템을 구비하여야 하고, 적재/하역시스템에 의해 작업할 시 많은 작업시간이 소요되고, 컨베이벨트 시스템 고장 시 신속한 조치가 힘든 단점이 있으며, 하이드레이트를 장시간 이 송 시, 하이드레이트 상호간 또는 하이드레이트와 선체벽 사이의 고착현상이 발생하여 하역시 중대한 문제를 일으킬 수 있다.

또한, 이와 같은 작업시간의 장기화에 의해, 적재/하역되는 저장탱크내의 하이드레이트가 자연해리되는 현상이 발생되고, 이로 인해 폭발의 위험성이 있으며, 자연해리된 가스의 외부 분출로 인하여 재가스화 효율이 저하되는 등 여러가지 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 하이드레이트의 적재 및 하역을 용이하게 하고, 이로 인해 작업시간 단축 및 인력수요를 절감하며, 이중저장 및 밀폐를 통해 사고를 미연에 방지함과 동시에 재가스화효율을 향상시킬 수 있는 천연가스 수송수단을 제공하는 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 전체 구성을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 컨테이너의 구성을 보인 예시도를, 도 4 는 본 발명에 따른 수송선의 평면구성을 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 컨테이너형 저장용기(10)에 하이드레이트가 밀폐 저장되고, 상기 컨테이너형 저장용기(10)가 컨테이너 적재패턴으로 수송선(100)에 적재되며, 상기 적재된 컨테이너형 저장용기(10)가 내포되도록 수송선(100) 상부에 밀폐형 보호커버(20)가 설치됨과 동시에, 상기 보호커버(20)와 컨테 이너형 저장용기(10) 사이에 불활성가스(30)가 충전되고, 보호커버(20)와 연결되어 설치된 불활성가스 냉각부(40)에 의해 보호커버(20)내부가 일정온도로 유지되도록 되어 있다.

상기 컨테이너형 저장용기(10)는 내부에 하이드레이트가 저장되는 전체적으로 컨테이너 형상을 구비하고, 밀폐되어 있으며, 도 2 에 도시된 바와 같이 하이드레이트가 접촉되는 내부면(11)과 대기 또는 보호커버(20)내 충전된 불활성가스(30)와 접촉되는 외부면(12) 및 상기 내/외부면(11,12) 사이에 설치되는 다층구조의 단열부(13)로 구성되어 있다. 상기 내부면(11)에는 하이드레이트의 해리시 열을 전달할 수 있도록 히팅코일 등의 열원(14)이 일체형으로 설치되어 있으며, 단열부(13)는 서로 다른 재질의 단열재가 다층을 구비하도록 겹겹이 설치되어 있다. 도 2 에 도시된 단열재는 이러한 다층구조 단열부의 일예를 도시한 것으로, 외부면에서 내부면 방향으로, 플라이-우드(13a), 폴리우레탄 폼(13b)이 설치되어 있다.

또한, 상기 열원(14)은 내부면과 일체형으로 설치되어도 되고, 내부면 내측에 위치하도록 설치될 수 있다.

상기 수송선(100)은 컨테이너 적재형 수송선으로 컨테이너 적재/하역장치가 별도 설치될 수 있다.

상기 보호커버(20)는 수송선(100)에 적재된 다수개의 컨테이너 저장용기(10)를 보호하는 것으로, 수송선(100) 상단에 컨테이너형 저장용기(10)가 내포되도록 설치되어 내부에 밀폐된 공간을 구비한다. 즉, 상기 컨테이너형 저장용기(10)는 보호커버(20)에 의해 밀폐된 내부공간내에 위치하게 된다. 또한, 상기 보호커버(20) 는 수송선(100)에 적재된 컨테이너형 저장용기(10) 전체가 내포되도록 설치되거나, 적재된 컨테이너를 다수개의 구역으로 분리한 후 각각의 구역내 적재된 컨테이너만 내포되도록 다수개의 보호커버(20)를 설치할 수 있다.

상기 불활성가스 냉각부(40)는 보호커버(20)내의 온도를 -20℃ 정도로 일정하게 유지하는 것으로, 보호커버(20)의 상부에 설치되는 지붕형 냉각장치로, 일측에 내부 압력 및 온도를 체크할 수 있는 압력계 및 온도지시계(도시없음)가 설치되며, 질소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논, 라돈 등의 불활성가스를 사용한다. 또한, 상기 불활성가스로 바람직하게는 질소를 사용한다.

또한, 상기 보호커버(20)에는 가스검출부(21)가 더 설치되어 있으며, 상기 가스검출부(21)는 컨테이너형 저장용기(10)로부터 자연해리되어 발생된 가스의 량을 감지하고 이를 외부로 배출하도록 되어 있다. 즉, 가스검출부(21)는 도 3 에 도시된 바와 같이, 보호커버(20)에 설치되어 가스의 량을 검출하는 가스검출기(21a)와, 상기 보호커버(20)와 연결되어 해리된 가스를 외부로 이송 배출하는 배기라인(21b)과, 상기 배기라인에 설치되는 압력저감밸브(21c)로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 가스검출부(21)는 가스검출기(21a)에 의해 해리된 가스의 량이 감지되고, 이에 따라 압력저감밸브(21c)가 작동되며, 상기 압력저감밸브(21c) 및 배기라인(21b)을 통해 보호커버(20) 외부로 해리된 가스가 배출되도록 되어 있다.

또한, 상기 배기라인에는 가스검출기의 감지에 의해 작동되는 휀 및 상기 휀을 작동시키는 모터를 별도로 더 설치할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 하이드레이트 수송용으로 특수제작된 밀폐형 컨테이너 저장용기(10)에 하이드레이트를 저장하고, 상기 저장된 컨테이너 저장용기(10)를 크레인과 같은 선적수단에 의해 수송선(100)에 적재하며, 상기 적재된 컨테이너 용기가 내부에 위치하도록 냉각시스템이 장착된 보호커버(20)를 설치한 후, 상기 보호커버(20)내로 불활성가스(30)를 충전하여 단열시킨 다음 목적지로 이송할 수 있다. 또한, 이와 같은 컨테이너 저장용기(10)는 하역시에도 컨테이너 하역장치에 의해 하역할 수 있으며, 소비지로 직접 이송되어 소비지에서 필요한 시기에 해리한 후 재가스화하여 사용할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시 예에 한정되지 않으며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 밀폐형 컨테이너 저장용기에 하이드레이트를 저장/이송하도록 되어 있어, 수송선으로의 선적 및 하역이 용이하고, 이로 인해 작업시간이 단축되며, 자연적인 해리에 따른 가스의 누출을 방지할 수 있다.

또한, 컨테이너 저장용기와 보호커버에 의해 이중으로 보호 및 단열되도록 되어 있어, 기존의 운송수단에 비해 하이드레이트의 장기간 보관이 용이하다.

또한, 보호커버에 가스검출기 및 압력조절밸브가 더 설치되어 있어, 용기파손 및 하이드레이트 해리에 따른 가스누출로 인한 폭발사고를 미연에 방지할 수 있는 등 많은 효과가 있다.

Claims (5)

1. 컨테이너형 저장용기에 하이드레이트가 밀폐 저장되고, 상기 컨테이너형 저장용기가 컨테이너 적재패턴으로 수송선에 적재되며, 상기 적재된 컨테이너가 내포되도록 수송선 상부에 밀폐형 보호커버가 설치됨과 동시에, 상기 보호커버와 컨테이너형 저장용기 사이에 불활성가스가 충전되고, 보호커버와 연결되어 설치된 불활성가스 냉각부에 의해 보호커버내부가 일정온도로 유지되도록 구성된 것을 특징으로 하는 천연가스 수송수단.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 컨테이너형 저장용기는 하이드레이트가 접촉되는 내부면과, 대기 또는 보호커버내 충전된 불활성 가스와 접촉되는 외부면 및 상기 내/외부면 사이에 설치되는 다층구조의 단열부로 구성된 밀폐형인 것을 특징으로 하는 천연가스 수송수단.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서;

   상기 보호커버에는 내부에 불활성 가스로 채워져 있으며, 일정온도로 장기간 이송에 대비하여 컨테이너 적재함을 유지할 수 있는 냉각부가 설치되어 있으며, 메 탄 가스량을 검출하고 이를 외부로 배출하는 가스검출부가 더 설치된 것을 특징으로 하는 천연가스 수송수단.
4. 제 3 항에 있어서;

   상기 가스검출부는 보호커버에 설치되어 가스의 량을 검출하는 가스검출기와, 상기 보호커버와 연결되어 해리된 가스를 외부로 이송 배출하는 배기라인과, 상기 배기라인에 설치되는 압력저감밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 천연가스 수송수단.
5. 제 1 항에 있어서;

   상기 불활성 가스는 질소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논, 라돈으로 이루어진 군에서 선택하여 냉각순환가스로 사용하는 것을 특징으로 하는 천연가스 수송수단.

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