KR100935527B1 - 가스운반선의 가스위험지역내 누출가스 감지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스운반선의 가스위험지역내 누출가스 감지방법에 관한 것으로, 그 목적은 가스운반선의 밀폐공간 및 가스위험지역에 직접감지 방식 감지기를 설치하여 누출가스를 실시간으로 감지하는 가스운반선의 가스위험지역내 누출가스 감지방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 가스운반선 및 보일오프 가스를 이용하는 육상 및 해상설비의 가스위험지역 또는 밀폐된 공간내에 2대 이상의 직접방식 가스감지기를 설치하여, 가스위험지역 또는 밀폐된 공간내로의 누출된 가스를 신속하게 감지하고, 감지된 누출가스량에 따라 경고알람 또는 비상정지시스템을 가동하도록 되어 있다.

보일오프가스, LNG, 가스감지기, 컴프레서룸, 가스위험지역

Description

가스운반선의 가스위험지역내 누출가스 감지방법{Advanced Gas Detection System for Hazardous Area of gas Carriers}

본 발명은 가스운반선의 가스위험지역내 누출가스 감지방법에 관한 것으로, 보일오프가스(BOG, Boil Off Gas)를 압축하여 연료로 사용하거나, 재액화를 위하여 가스운반선 또는, 육상 및 해상설비 내에 설치된 밀폐된 공간 및 가스누출 가능성이 있는 가스위험지역에서의 가스누출을 신속하게 감지하여 폭발위험성을 미연에 방지할 수 있는 가스운반선의 가스위험지역내 누출가스 감지방법에 관한 것이다.

일반적으로 가스운반선에서 가스 누출 가능성이 있는 곳은 가스위험지역으로 분류되고, IGC Code 에 규정된 방법인 가스포집(Sampling) 방식으로 특정지역의 기체를 포집한 후 안전지역(거주구 지역)에 위치한 1 개의 가스분석기로 이송하여 사전에 정해진 순서에 따라 포집된 기체를 분석하고 있다.

특히, 가스운반선, 액화 천연가스 운반선(LNG선) 및 액화 천연가스의 보일오프 가스를 이용하는 육상 및 해상설비는 외부의 열침투로 인하여 자연발생되는 액화 천연가스의 보일오프 가스를 압축하여, 추진기관 혹은 전력발생장치의 연료로 사용하거나, 보일오프 가스를 재액화하여 사용하고 있으며, 이를 위한 별도의 장치 즉, 보일오프가스 압축장치 또는 재액화장치가 더 설치되어 있다.

상기와 같은 보일오프가스 압축장치 또는 재액화장치는 보호 및 격리를 위하여 별도의 밀폐된 공간 내에 설치되며, 이러한 밀폐된 공간 내에는 폭발위험성을 방지하기 위하여 공간내의 가스를 주기적으로 포집하여 가연성 기체의 농도를 측정하고 있다. 즉, 통상 카고 컴프레서룸, 밸브룸 및 펌프 룸 등과 같이 밀폐된 공간 내에는 가스를 주기적으로 포집하여 가연성 기체의 농도를 측정하고 있다.

그러나, 상기와 같이 가스운반선의 가스위험지역 및 밀폐공간에서 사용되고 있는 종래의 가스포집 방식에 의한 누출감지는 포집된 기체를 순차적으로 분석하는 방법으로 1 회 분석 후 약 30 분이 지나야 분석이 가능함으로, 최대 30분간 가연성 기체의 누출을 감지하지 못하는 문제점이 있었다. (IGC Code 는 30여개의 각 포집관을 통해 들어온 최소 각각의 포집기체를 30분에 일회만 분석하면 규정을 만족하는 것으로 되어 있다.)

또한, 상기와 같은 가스포집 방식은 도 4 에 도시된 바와 같이, 가스위험지역의 경우, 가스포집관의 길이가 최대 260ｍ 이상으로 되어 있어, 포집된 기체가 분석기까지 도달하는 시간이 최대 140초 이상 소요되어 가연성 기체의 즉각적인 감지가 불가능하다. 즉, 가연성 기체의 누출시 분석시간 지연으로 인해 최소 140 초 동안 폭발 환경에 노출되게 되는 문제점이 있었다.

또한, 밀폐된 공간인 컴프레서룸의 경우, 컴프레서룸 내에 2개의 가스포집관이 설치되어 있으며, 상기 가스포집관은 튜브에 의해 가스감지장치까지 연결되도록 되어 있으나, 상기 가스감지장치는 거주구 즉, 상기 별도로 밀폐된 공간인 컴프레서룸에서 약 50∼100ｍ 정도 거리를 유지하는 거주구에 설치되어 있으므로, 가스포집관을 통해 가스감지장치까지 도달하는 시간은 약 30초에서 60초 정도가 소요되고 있다.

이와 같은 가스감지 소요시간은 2기압 미만의 컴프레서 토출압력을 구비하는 통상적인 가스운반선에 적용할 경우 큰 문제점은 없으나, 이종연료디젤엔진, 재액화장치, 가스터빈엔진, 고압이종연료디젤엔진 등이 탑재된 LNG 선은 조업압력이 각각 6 기압, 8기압, 40기압 및 250기압까지 다양하므로, 기존 방법과 같이 누출가스 감지에 대략 30초에서 60초 정도가 소요되게 되면 많은 양의 가연성 기체들이 밀폐된 공간 내에 퍼지게 되므로, 매우 위험한 상황에 직면할 수 있게 되는 등 여러 가지 문제점이 있었다.

또한, 종래의 가스포집 방식은 포집관 입구 주위의 가스만 포집되므로, 공간 전체에 대한 분석은 곤란하였으며, 분석기에서 분석된 기체가 오작동에 의한 것인지 실측값인지 판단할 수 없어, 운전자가 수시로 보정을 수행하여야 하며, 보정시간동안 위험지역으로 분류된 곳의 가스누출 여부를 판단할 수 없는 등 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 가스운반선의 밀폐공간 및 가스위험지역에 직접감지 방식 감지기를 설치하여 누출가스를 실시간으로 감지하는 가스운반선의 가스위험지역내 누출가스 감지방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 직접감지 방식 감지기로 조준선 방식 감지기를 설치하여, 넓은 공간의 가스누출을 신속하게 감지할 수 있는 가스운반선의 가스위험지역내 누출가스 감지방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 동일지역내에 2대 이상의 직접감지 방식 감지기를 설치하여, 가스감지기의 오작동을 판단할 수 있는 가스운반선의 가스위험지역내 누출가스 감지방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 증기터빈, 이종연료디젤엔진, 재액화장치, 가스터빈엔진, 고압이종연료디젤엔진 등이 탑재되어 고압으로 조업하는 가스운반선, LNG 선 또는 육상/해상설비의 컴프레서룸, 밸브룸, 펌프룸과 같이 밀폐된 공간에서의 누출가스를 신속하게 감지하여 이를 강제적으로 환기시킬 수 있는 가스운반선의 가스위험지역내 누출가스 감지방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 밀폐된 공간 내에 누출된 가스의 감지와 연동하여 1대 이상의 강제배기팬을 가동하여 밀폐된 공간을 강제로 환기시킴으로써, 가연성 가스의 확산 및 폭발위험을 줄일 수 있는 가스운반선의 가스위험지역내 누출가스 감지방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 가스운반선, 액화 천연가스 운반선 및 액화천연가스의 보일오프 가스를 이용하는 육상 및 해상설비의 가스위험지역 또는 밀폐된 공간내에 2대 이상의 직접방식 가스감지기를 설치하여, 가스위험지역 또는 밀폐된 공간내의 누출된 가스를 신속하게 감지하고, 감지된 누출가스량에 따라 경고알람 또는 비상정지시스템을 가동하도록 되어 있다.

이와 같이 본 발명은 가스운반선의 가스위험지역 및 밀폐공간내에 직접감지방식 가스감지기를 하나 이상 설치하여, 누출가스를 즉시 감지 및 확인할 수 있다.

또한, 본 발명은 조준선방식 가스감지기를 설치하여 넓은 공간의 가스누출을 신속하게 감지 및 확인할 수 있다.

또한, 본 발명은 가스감지기에 연동하여 1대 이상의 강제배기팬을 가동시킴으로써, 가스위험지역 및 밀폐된 공간을 신속하게 강제환기시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 컴프레서룸, 밸브룸, 모터룸 등과 같은 밀폐된 공간의 신속한 환기를 통해 가연성 가스의 누출로 인한 폭발위험성을 저감시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 이종연료디젤엔진, 가스터빈엔진, 재액화장치 등이 탑재되어 조업압력이 각각 6 기압에서 250기압까지의 고압으로 운전되는 LNG 선 등의 가스운반선에 적용되어 고압으로 인한 가스누출의 폭발한계값 도달을 방지할 수 있는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 흐름을 보인 블록예시도를, 도 2 는 본 발명의 설치상태를 보인 예시도를, 도 3 은 본 발명에 따른 조준선 방식 가스감지기의 설치상태를 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 가스운반선 및 액화천연가스의 보일오프 가스를 이용하는 육상 및 해상설비에 있어서, 외부의 열침투로 자연 발생되는 보일오프 가스(BOG, Boil Off Gas)를 압축하여, 추진기관 혹은 전력발생장치의 연료로 사용하거나, 보일오프 가스를 재액화하기 위해 설치된 장치를 보호 및 격리시 키고자 설치되는 컴프레서룸, 밸브룸, 펌프룸과 같이 밀폐된 공간 및 이들 시설을 포함하는 가스위험지역내에 2대 이상의 직접방식 가스감지기(130, 140, 150)를 설치하여, 가스위험지역내로의 누출가스를 신속하게 감지하도록 되어 있다.

즉, 본 발명은 누출된 가연성 가스가 직접방식 가스감지기에 의해 감지되는 감지단계(S100)와, 상기 가스감지기에 감지된 가연성 가스의 감지가스값과 경보발령 한계값을 대비하여, 1대 이상의 가스감지기에서 감지된 감지가스값이 경보발령한계값 이상이면, 경보알람이 작동되고 강제배기팬이 가동되는 경보알람작동단계(S200)와, 상기 2대 이상의 가스감지기에서 감지된 감지가스값이 비상정지한계값 이상이면, 비상정지시스템이 작동되는 비상정지단계(S300)로 이루어져 있으며,

강제배기팬에 의한 강제환기가 이루어지는 가스위험지역내 가스를 가스감지기에 의해 재감지하는 가스 재감지단계(S400)와, 상기 재감지된 감지가스값이 설정값 미만으로 감지될 경우, 단계별로 경보를 해제하고 강제배기팬 가동을 중지시키는 팬 정지단계(S500)를 더 포함하도록 되어 있다.

상기 감지단계(S100)는 가스위험지역 및, 컴프레서룸(330), 밸브룸, 펌프룸, 모터룸(340)과 같이 밀폐된 공간(350) 내에 설치된 가스감지기(130, 140, 150)에 의해 누출가스의 양을 감지한다. 이때, 상기 가스감지기는 IGC Code(International Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk)에서 승인된 직접감지방식인 폭발위험이 없는 전기식(Ex-D급)의 가스감지기(140, 150) 또는 조준선 방식의 가스감지기(130)를 2대 이상 설치한다.

상기 조준선 방식의 가스감지기(130)는 도 3 에 도시된 바와 같이, 적외선 등을 방출할 수 있는 송신부(110)와, 상기 송신부에서 방출되는 적외선을 수신할 수 있는 수신부(100)로 구성되며, 가연성 기체가 송신부(110)와 수신부(100) 사이에 형성된 적외선가스감지라인(120)에 도달되면, 수신부(100)에서 적외선의 감도변화를 파악하여 가스누출을 감지한다.

상기 경보알람작동단계(S200)는 가스감지기(130, 140, 150)에 의해 감지된 누출가스량과 미리 설정 입력된 설정값 즉, 폭발위험성을 배제하기 위하여 가연성 가스 폭발하한값의 약 30%에 해당되는 경보발령한계값과 대비하여, 1대 이상의 가스감지기(130, 140, 150)에서 감지된 누출가스량이 설정값보다 클 경우, 경보알람이 작동된다.

상기 경보발령한계값은 가스폭발 하한계의 약 30%에 해당되므로, 이를 대기중의 농도로 환산하면, 약 1.5vol% 에 해당되어 실제 폭발은 일어나지 않는 농도이나, LNG선의 주성분인 메탄은 대기 중에서 약 5vol%∼15vol% 사이에 위치할 경우, 폭발이 일어나게 되므로, 본 발명이 6기압에서 250 기압의 고압조업되는 LNG 선에 적용되는 것임을 감안할 경우, 누출 후 가연성 가스가 즉각 폭발하한계를 넘어 폭발 가능한 영역까지 도달하게 되므로, 이를 방지하기 위해서는 경보알람작동용 설정값을 누출가스 폭발하한계의 약 30%에 해당되는 값으로 하는 것이 바람직하다.

상기 비상정지단계(S300)는 가스폭발 하한계의 약 60%에 해당되는 비상정지한계값과 누출가스량을 대비하여 그 이상일 경우, 선박의 운항을 정지시키는 단계로, 가스폭발 하한계의 약 60% 이상의 누출가스량이 감지될 경우, 폭발가능한 영역에 도달되지 않도록 비상정지시스템을 작동시켜 선박의 운항을 정지시킨다.

이와 같이 본 발명은 감지된 누출가스량이 경보발령한계값 이상일 경우, 경고알람 등을 통해 이를 외부로 알리고, 이와 연동되어 있는 강제배기팬 등의 환기시설을 가동시키며, 감지된 누출가스량이 비상정지한계값 이상일 경우, 비상정지시스템을 작동시켜 선박의 운항을 정지시키도록 되어 있다.

상기 강제배기팬 등의 환기시설은 가스운반선의 가스위험지역 및 밀폐된 공간내에 설치되어 있는 공지의 기술이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기에서와 같이 환기시설을 가동시킬 경우, 가스위험지역 및 밀폐된 공간에 대한 환기가 이루어지므로, 가스위험지역 및 밀폐된 공간 내에서의 누출가스량은 가스폭발 하한계 30% 미만으로 급속하게 줄어들게 된다.

또한, 상기 환기시설로 강제배기팬을 사용할 경우, 강제배기팬은 상시 시간당 밀폐된 공간 부피의 약 30회의 부피를 환기할 수 있는 용량을 구비하고, 배기되는 기체가 다시 밀폐된 공간으로 유입되지 않도록 구성되며, 상기와 같은 강제배기팬의 용량은 IGC Code 에서 규정한 팬용량에 따라 설정한다.

상기에서와 같이, 본 발명은 가스위험지역 또는 밀폐공간에서의 가스누출을 감지하기 위하여, 직접감지방식인 폭발위험이 없는 전기식(Ex-D급)의 가스감지기(140, 150) 또는 조준선방식 가스감지기(130)를 동일 지역에 혼용 또는 각기 동일 종류의 가스감지기를 2대 이상 설치하여, 1대의 가스감지기가 가스를 감지하게 되면, 그 감지값에 따라 경고알람을 작동하고, 2대 이상의 가스감지기가 동시에 폭발하한계 60% 이상인 비상정지한계값의 가스를 감지할 때에만 비상정지시스템을 작동하도록 되어 있다.

상기 가스 재감지단계(S400)는 경보알람 및 비상정지시스템이 작동된 가스위험지역 및 밀폐된 공간내의 누출가스량을 재감지하는 것으로, 환기시설의 가동에 따라 환기가 이루어지고 있는 가스위험지역(320) 및 밀폐된 공간(350)내의 누출가스량이 설치된 2대 이상의 직접방식 가스감지기(130, 140, 150)에 의해 신속하게 재감지된다.

상기 팬 정지단계(S500)는 재감지된 가스감지값과 설정값을 다시 대비한 후, 감지값이 설정값보다 미만일 경우, 비상정지시스템의 복귀 또는 경고알람작동을 해제하게 된다.

상기 가스감지기를 통해 검출된 감지가스값은 전기적 신호를 통해 제어시스템(400) 전달된다. 또한, 전달된 감지가스값은 제어시스템(400)의 내부 연산을 통해 알람 발생 또는 비상 정지 등의 명령을 내리게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1 은 본 발명에 따른 흐름을 보인 블록예시도

도 2 는 본 발명의 설치상태를 보인 예시도

도 3 은 본 발명에 따른 조준선 방식 가스감지기의 설치상태를 보인 예시도

도 4 는 종래 가스포집방식의 구성을 보인 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(100) : 수신기 (110) : 송신기

(120) : 적외선 가스감지라인

(130) : 조준선(LOS)방식 가스감지기

(140) : 포인트방식 가스감지기(2차 단열공간)

(150) : 포인트방식 가스감지기(1차 단열공간)

(210) : 통로지역 (220) : 단열층

(230) : LNG 탱크

(300) : 안전지역(거주구 측) (310) : 격벽

(320) : 가스위험지역 (330) : 모터룸

(340) : 컴프레서룸 (350) : 밀폐된 공간

(360) : LNG탱크 벽간공간(카파담)

(400) : 가스감지 및 제어시스템

Claims (5)

1. 가스운반선 및 액화천연가스의 보일오프 가스를 이용하는 육상 및 해상설비의 가스위험지역 또는 밀폐된 공간내의 누출된 가연성 가스가 2대 이상 설치된 조준선 방식 가스감지기에 의해 감지되는 감지단계;

   조준선 방식 가스감지기에 감지된 가연성 가스의 감지가스값과 경보발령한계값을 대비하여, 1대 이상의 가스감지기에서 감지된 감지가스값이 경보발령한계값 이상이면, 경보알람이 작동되고 강제배기팬이 가동되는 경보알람작동단계;

   2대 이상의 조준선 방식 가스감지기에서 감지된 감지가스값이 비상정지한계값 이상이면, 비상정지시스템이 작동되는 비상정지단계;를 포함하되,

   상기 조준선 방식의 가스감지기는 적외선 등을 방출할 수 있는 송신부와, 상기 송신부에서 방출되는 적외선을 수신할 수 있는 수신부로 구성되며, 가연성 기체가 송신부와 수신부 사이에 도달되면, 수신부에서 적외선의 감도변화가 파악되어 가스누출이 감지되는 것을 특징으로 하는 가스운반선의 가스위험지역내 누출가스 감지방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1 에 있어서;

   강제배기팬에 의한 강제환기가 이루어지는 가스위험지역내 가스를 조준선 방식 가스감지기에 의해 재감지하는 가스 재감지단계;

   재감지된 감지가스값이 설정값 미만으로 감지될 경우, 단계별로 경보를 해제하고 강제배기팬 가동을 중지시키는 팬 정지단계가 더 추가되는 것을 특징으로 하는 가스운반선의 가스위험지역내 누출가스 감지방법.

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