KR100965967B1 - Ｌｎｇ 운반선의 코퍼댐 구조물 온도 상승 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LNG 운반선의 코퍼댐 구조물 온도 상승장치에 관한 것이며, 그 목적은 공기를 이용하여 코퍼댐 강 구조물의 온도를 높이는 공기 치환 방식의 장치를 제공함에 있다.

본 발명은 공기관를 통해 상대적으로 따뜻한 외부 공기를 코퍼댐으로 유입하여 내부를 순환시킨 다음 외부로 배출함으로써 코퍼댐 강 구조물의 온도 상승을 구현하는 것과 더불어, 강 구조물이 그 온도에서도 견딜 수 있도록 인성이 우수한 강재를 사용함으로써 기계적 특성을 만족시키는 것과 동시, 간소화된 장치로 인한 전체적인 선박 건조 비용의 절감과 선박 운항시 필요한 유지 비용을 절감할 수 있는 코퍼댐 구조물 온도 상승 장치에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

코퍼댐(cofferdam), 액화천연가스(LNG), 강 구조물(steel structure), 기계적 특성(Mechanical property), 공기관(air pipe), 팬(fan), 덕트(duct)

Description

ＬＮＧ 운반선의 코퍼댐 구조물 온도 상승 장치{LNG Carrier, Hull Heating System for Cofferdam Space}

본 발명은 LNG 운반선의 코퍼댐(cofferdam) 구조물 온도 상승 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상대적으로 따뜻한 외부 공기를 유입하여 내부를 순환시킨 다음, 외부로 배출하는 방법을 통하여 코퍼댐 강 구조물의 온도를 높이는 공기 치환 방식을 이용한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 액화 천연가스(LNG)는 주로 메탄으로 구성되어 있지만 소량의 기타 액화가스도 함유하며, 비록 현재 경제적 관심이 LNG 수송에 집중되어 있지만, 액화 가스의 다량 수송과 취급에 관련된 문제는 암모니아, 에틸렌, 프로판, 부탄 및 염소와 같은 액화가스에도 동일하게 적용된다.

이러한 LNG가 에너지 자원으로 등장함에 따라 이 가스를 에너지로 이용하기 위해서 생산 기지로부터 수요지의 인수지까지 대량으로 수송할 수 있는 효율적인 운반 방안이 검토되었으며, 그 결과물은 LNG의 해상수송을 위한 LNG 운반선으로 나 타났다.

LNG 운반선에는 초 저온 상태로 액화시킨 LNG의 보관 및 운송을 위해 LNG저장 탱크가 건조되어 있는데, 이러한 저장탱크에는 조선 기술상 완전한 누설방지, 완전한 단열 및 저온 및 수축하는 탱크의 안정 유지 등에 대해서 주의를 기울이고 있다.

일반적으로 LNG는 대기압보다 약간 높은 증기압 및 약 -260℉(-163℃)의 비등 온도에서 수송되며, 모든 격납 시스템은 극도로 낮은 온도에 견딜 수 있는 물질로 구성되어야 하고, 주변 조건으로부터 현장 조건에 이르는 광범위한 온도 변화에 순응하고, 열 유입을 방지하고, 선박의 기본적인 선체 구조물의 냉각을 방지하는데 효과적인 온도 절연물을 가지도록 설계되어져야 한다.

일반적인 경우 멤브레인형 액화 천연가스 저장선의 각 저장탱크(T)의 전 후에는 탱크의 단면 형상과 유사한 형상을 갖는 코퍼댐(1:cofferdam)이 설치된다. (도 1참조)

상기 언급한 바와 같이, LNG화물은 -163℃의 초저온 상태에서 보관되므로 만약 저장 탱크의 횡 격벽 사이에 온도 상승을 위한 히팅 장치가 없을 경우에는 LNG 화물의 열전달에 의해 약 -50℃ ~ -100℃정도의 저온 상태가 되며, 일반 강 구조물은 재질의 저온 취성 특성에 의하여 선체 손상을 입을 수 있다

결국 별도의 히팅 장치를 사용하여 코퍼댐의 공기 온도를 최소한 0℃ ~ 5℃까지 올리고, 일반적인 선급 승인 강(Class approved steel)을 사용하고 있다.

한편 도 3은 종래의 선박의 코퍼댐 내부 히팅 장치의 단면도를 보이는 것으 로, 종래 히팅 장치로는 코퍼댐 내부(A)에는 히팅 코일(4)이 설치되어 있으며, 상기 히팅 코일(4)의 내부에는 부동액으로 사용되는 글리콜 워터(Glycoled Water)가 채워져 있다. 코퍼댐의 외부에는 펌프(3)가 장치되어 있는데, 상기 펌프(3)는 코퍼댐 내부(A)를 순환하고 냉각되어진 글리콜 워터를 끌어올려 히터(2)로 보내는 역할을 한다. 히터(2)로부터 가열되어진 글리콜 워터는 다시 히팅 코일(4)을 따라 코퍼댐 내부(A)를 이동하면서 코퍼댐(1) 강 구조물을 히팅하는 장치이다.

일반적으로 히팅 코일 내의 부동액으로 사용하는 글리콜 워터란 에틸렌 글리콜을 말하는데, 197℃에서 끓는 비휘발성 액체로서, 점조하고 감미로운 무색 액체로 습기를 잘 흡수하는 성질이 있다.

그러나 에틸렌 글리콜은 그 감미로운 맛과는 상반되게 매우 치명적인 독성을 가지고 있다. 인체의 경우, 약 두 스푼의 양으로도 생명을 위협 받을 수 있다고 한다.

이 용액이 독성이 강한 이유는 인체에 흡수되면 신진 대사 과정에서 옥살산으로 변하게 되는데, 이 물질이 사람의 콩팥을 파괴하는 무서운 독성을 가지고 있기 때문이다.

위와 같이 독성이 강한 에틸렌 글리콜 부동액은 환경 친화적이지 못하고 폐기물 처리상에도 많은 문제점이 있다.

상기에 언급한 문제점 이외에도, 히팅 코일을 사용하는 경우에는 코퍼댐 내부에 많은 코일이 장치되어야 하며, 설치에도 시간이 많이 소요되고, 복잡한 구조에 의한 유지 보수도 어렵다는 문제점이 있다.

더불어, 상기에 언급한 히터, 펌프 및 각종 밸브 등 관련 주변장치로 인한 복잡한 설치구조와 유지 보수의 문제점이 가중되었다

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 공기의 치환을 이용하여 코퍼댐 강 구조물의 온도를 상승시켜, 코퍼댐을 구성하는 강 구조물의 재질이 그 온도에서 기계적 특성을 만족시킬 수 있도록 하는 공기 치환 방식을 이용한 코퍼댐 구조물 온도 상승 장치를 제공함에 있다

상기한 바와 같은 과제를 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 본 발명은 외부 공기를 코퍼댐의 내부로 유입하고 배출시키는 공기관들과, 이 공기관들의 입구와 출구 측에 설치되어 외부공기를 흡입시키거나 코퍼댐의 내부공기를 배출시켜 순환시키는 팬을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 팬이 설치된 공기관들은 팬의 구동으로 외부공기를 강제 유입 및 배출시키거나 또는 외부공기와 코퍼댐 내부공기의 압력, 온도차에 의해 외부공기가 자연 흡입 및 배출되도록 할 수 있다.

또한, 상기 코퍼댐의 내부에 온도센서를 구비하여, 온도센서로부터 감지된 온도가 기 설정된 온도보다 낮거나 높은 경우 상기 팬을 ON 혹은 OFF시켜 외부공기 의 유입 및 배출을 조절하는 제어부를 포함하여 구성할 수 있다.

이때, 상기 코퍼댐을 형성하는 강 구조물은, 저온에서 인성이 우수한 강재 즉, 연강(Class approved mild steel, A ~ E grade); 고장력강(Class approved high tensile steel, AH ~ FH grade); 저온강(Class approved low temperature steel)을 취한다.

상기와 같은 수단으로부터 본 발명은 공기를 이용하여 코퍼댐 강 구조물의 온도를 높임으로서, 종래 히팅 장치에 필요로 하였던 에틸렌 글리콜이란 독성 물질의 사용을 배제시켜, 폐기물 처리의 문제를 비롯한 친환경적인 측면에서 유리한 효과가 있다, 아울러 코퍼댐 구조물의 온도를 상승시키기 위한 종래의 히팅 장치를 대체함으로써 전체적인 선박 건조 비용의 절감과 선박 운항 시 필요한 유지비용을 절감할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 선박의 종단면 개략도를, 도 2는 도 1의 X-X선을 따라 절단하여 보인 횡단면 개략도로서, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 코퍼댐 구조물의 온도 상승 장치는, 외부공기를 코퍼댐 내부(A)로 흡입 및 배출시키는 순환 작용을 통해 코퍼댐(1)의 내부 공간을 이루는 강 구조물의 온도를 목적으로 하는 온도로 유지시키도록 하고 있다.

즉, 선박의 외부에 위치하는 공기 유입용 공기관(5)을 통하여 코퍼댐 내부(A)에 비해 상대적으로 따뜻한 외부공기를 코퍼댐 내부(A)로 유입하고, 공기 배출용 공기관(5)을 통하여 코퍼댐 내부(A)의 공기를 배출시키는 순환작용을 구현하도록 한다.

이때 상기 공기관(5)들의 입구 혹은 출구에는 팬(6)을 설치하여, 공기관(5)을 통해 유입 및 배출되는 공기순환을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 공기관(5)으로부터 연장된 코퍼댐 내부(A)에는 코퍼댐 내부 공간이 갖는 폭과 높이방향에 대해 다수의 주관(71)과 지관(72)으로 이루어진 덕트(7)를 배치하여, 코퍼댐 내부(A) 공간에 대한 전체적으로 빠르고 고른 공기 순환을 구현하도록 한다.

한편, 상기 공기관(5)들에 설치되어 외부 구동원의 작동으로 외부공기의 유입 및 코퍼댐 내부(A)공기의 강제 순환을 유도할 수 있으나, 예컨대 상기 팬(6)을 강제 구동하기 위한 별도의 외부 구동원이 없을 경우에는 외부공기와 코퍼댐 내부(A)공기의 압력 및 온도차에 의해 자연 흡입 및 배출에 의한 통풍식 순환작용을 구현할 수 있다.

한편, 본 발명의 따른 코퍼댐 구조물의 온도 상승장치는, 코퍼댐 내부(A)에 온도센서(8)를 구비하여, 이 온도센서(8)로부터 감지된 온도가 기 설정된 온도보다 낮거나 혹은 높게 유지되는 경우, 상기 공기관(5)에 설치된 팬(6)을 ON/OFF시켜 공기관(5)을 통해 유입 혹은 배출되는 순환 공기의 양을 조절하는 제어부(9)를 더 포함하여 구성할 수 있다.

예컨대, 상기 온도센서(8)로부터 감지된 현재 온도가 제어부(9)에 미리 기 설정된 온도 즉, 바람직한 온도인 0℃ ~ 5℃보다 낮아지는 경우 상기 팬(6)을 ON시켜 외부공기와 코퍼댐 내부(A)공기의 빠른 순환을 구현하여 코퍼댐 내부(A)를 형성하는 강 구조물의 온도하강을 방지하게 된다.

아울러, 앞서 설명한 본 발명의 실시예와 더불어 바람직하게는, 이와 같이 기 설정된 온도 즉, 코퍼댐 내부(A)의 온도가 0℃ ~ 5℃보다 낮아지는 경우, 1차적으로 자연 통풍식 순환작용을 유지하다가 지속적으로 코퍼댐 내부(A)의 온도가 낮게 유지되는 경우, 제어부(9)는 팬(6)을 ON시켜 외부공기와 코퍼댐 내부(A)의 공기순환을 더욱 활발히 하며, 또한 도시하진 않았으나, 이러한 팬(6)의 구동을 통한 공기의 빠른 순환작용에도 불구하고 코퍼댐 내부(A)의 온도가 지속적으로 낮게 유지되거나 혹은 큰 폭으로 하강하는 경우에는 별도의 히팅 장치를 이용하여 공기관(5)을 통해 유입되는 외부공기를 미리 예열하여 코퍼댐 내부(A)로 공급하여 순환시키도록 할 수 있는 것이다.

한편, 바람직하게 본 발명에 따른 코퍼댐 강 구조물의 재질은 예컨대, 연강(Class approved mild steel, A ~ E grade); 고장력강(Class approved high tensile steel, AH ~ FH grade); 저온강(Class approved low temperature steel)으 로 이루어진다.

바람직하게는 한 본 발명의 실시예는 상기와 같은 특정 재질로 이루어진 코퍼댐 강 구조물 및 외부공기와 코퍼댐 내부(A)공기의 자연 통풍식 공기순환 작용을 통해 목적으로 하는 코퍼댐 구조물의 허용 강도를 만족할 수 있는 것이라 할 것이다.

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 1은 선박의 종단면 개략도

도 2는 도 1의 X-X선을 따라 절단하여 보인 횡단면 개략도

도 3은 종래 선박의 코퍼댐 내부 히팅장치를 보이는 횡단면 개략도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 코퍼댐

(2) : 히터

(3) : 펌프

(4) : 히팅 코일

(5) : 공기관

(6) : 팬

(7) : 덕트

(8) : 온도 센서

(9) : 제어부

(A) : 코퍼댐 내부

(T) : LNG 저장 탱크

Claims (6)

1. 외부 공기를 코퍼댐의 내부로 유입하고 배출시키는 유입용 공기관 및 배출용 공기관과, 상기 유입용 공기관의 입구와 배출용 공기관의 출구 측에 각각 설치되어 외부공기를 코퍼댐의 내부로 유입시키는 유입용 팬 및 코퍼댐 내부공기를 외부로 배출시키는 배출용 팬을 구성하되,

   상기 팬을 강제 구동시켜 외부공기를 코퍼댐 내부로 강제 유입시키고 코퍼댐 내부공기를 외부로 강제 배출시키거나 또는 상기 팬의 구동 없이 외부공기와 코퍼댐 내부공기의 압력과 온도차로부터 외부공기가 코퍼댐 내부로 자연 유입되고 코퍼댐 내부공기가 외부로 자연 배출되도록 한 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 코퍼댐 구조물 온도 상승 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 공기관들과 연결되어 코퍼댐의 내부에 배치된 채, 코퍼댐의 내부 공간이 갖는 폭과 높이방향을 따라 다수개의 주관과 지관으로 이루어진 덕트를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 코퍼댐 구조물 온도 상승 장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 코퍼댐의 내부에 온도센서를 구비하여, 온도센서로부터 감지된 온도가 기 설정된 온도보다 낮거나 높은 경우 상기 팬을 ON 혹은 OFF시켜 외부공기의 유입 및 배출을 조절하는 제어부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 코퍼댐 구조물 온도 상승 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 공기관을 지나 코퍼댐의 내부로 유입되는 외부공기는 별도의 히팅장치를 통해 미리 예열된 공기를 사용하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 코퍼댐 구조물 온도 상승 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 코퍼댐의 내부 공간을 형성하는 구조물은 저온에서 인성이 강한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 코퍼댐 구조물 온도 상승 장치.

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