KR101122774B1

KR101122774B1 - 해수를 이용한 저장고 온도 조절 장치가 구비된 압축 천연가스 운반선

Info

Publication number: KR101122774B1
Application number: KR1020090077024A
Authority: KR
Inventors: 정규동; 박홍식
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2012-03-23
Also published as: KR20110019484A

Abstract

본 발명은 해수를 이용한 저장고 온도 조절 장치가 구비된 압축 천연가스 운반선에 관한 것으로, 보다 상세히는 선체의 길이 방향을 따라 불활성 가스가 충진된 복수개의 저장고가 구비되고, 압축 천연가스가 충진된 용기를 상기 저장고 각각에 다수개 적층한 압축 천연가스 운반선에 적용하기 위하여, 상기 저장고 각각의 하부측에 장착되고, 선체 하부면의 길이 방향을 따라 관통 형성된 해수 배관 내를 유동하는 해수와 상기 저장고 내벽과 용기 외면 사이에 배치된 열유체 배관 내를 유동하는 열유체가 상호 열교환하는 열교환기; 및 상기 저장고 내의 정상 온도 범위를 벗어날 때만 상기 열유체 배관 내의 열유체를 순환시키는 열유체 제어수단;을 포함하는 것을 기술적 요지로 하여 고압의 압축 천연가스를 안전하게 운송할 수 있도록 하는 해수를 이용한 저장고 온도 조절 장치가 구비된 압축 천연가스 운반선에 관한 것이다.

저장고, 압축 천연가스, 열교환기, 열유체 제어수단, 해수 배관, 열유체 배관

Description

해수를 이용한 저장고 온도 조절 장치가 구비된 압축 천연가스 운반선{COMPRESSED NATURAL GAS CARRIER WITH TANK TEMPERATURE CONTROLLING DEVICE USING SEA WATER}

본 발명은 해수를 이용한 저장고 온도 조절 장치가 구비된 압축 천연가스 운반선에 관한 것으로, 선체 하부면의 해수와 저장고 내의 열유체 상호간의 열교환을 실시하는 열교환기와 저장고 내의 열유체 순환을 제어하는 열유체 제어수단을 구비한 구성을 채택함으로써 고압의 압축 천연가스를 안전하게 운송할 수 있도록 하는 해수를 이용한 저장고 온도 조절 장치가 구비된 압축 천연가스 운반선에 관한 것이다.

일반적으로 압축 천연가스 운반선은 도 5와 같이 천연가스를 고압으로 압축시켜 충진한 강관의 파이프(520)를 릴 형상의 프레임(510)에 촘촘하게 다수회 권취하여 코일 형상으로 이루어진 용기(500)를 질소와 같은 불활성 가스(600)가 충진된 복수개의 저장고(300) 각각에 다수개로 적층하고 상온을 유지하면서 운반하는 구조이다.

그러나, 상기 선행기술은 공히 외기온도가 높은 해역을 장시간 운항하게 되면, 외기에 노출된 갑판이나 저장고(300)의 외벽을 통하여 열에너지가 유입됨에 따라 상기 저장고(300) 내부의 온도가 상온보다 높아지는 결과를 초래하게 되고, 이에 따른 상기 용기(500) 내의 압축가스 팽창으로 인한 사고의 위험에 직면하게 되는 것이다.

따라서, 상기 저장고(300)에는 각각의 외벽에 단열재로 마감 처리하는 방법을 고려해 볼 수는 있으나, 단열재에 의한 마감 처리 방법은 방대한 크기와 면적을 지닌 상기 저장고(300) 전체에 걸쳐 이루어져야 하므로, 선박의 크기와 하중이 커질 수 밖에 없는 한계가 있다.

또한, 상기 저장고(300) 내부는 위험지역으로 분류되어 전술한 바와 같이 불활성 가스(600)로 충진되어 있으므로, 별도의 냉각 설비를 설치하는 것은 추가적인 에너지 소모가 뒤따르는 점에서 비효율적이라고 할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 고압의 압축 천연가스를 안전하게 운송할 수 있도록 하는 해수를 이용한 저장고 온도 조절 장치가 구비된 압축 천연가스 운반선을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 선체의 길이 방향을 따라 불활성 가스가 충진된 복수개의 저장고가 구비되고, 압축 천연가스가 충진된 용기를 상기 저장고 각각에 다수개 적층한 압축 천연가스 운반선에 있어서, 상기 저장고 각각의 하부측에 장착되고, 선체 하부면의 길이 방향을 따라 관통 형성된 해수 배관 내를 유동하는 해수와 상기 저장고 내벽과 용기 외면 사이에 배치된 열유체 배관 내를 유동하는 열유체가 상호 열교환하는 열교환기; 및 상기 저장고 내의 정상 온도 범위를 벗어날 때만 상기 열유체를 순환시키는 열유체 제어수단;을 포함하며, 상기 해수 배관은 선수부의 유입구와 선미부의 배출구를 구비하여 상기 선체 하부면에 복수개로 관통 형성되며, 상기 유입구의 직경은 상기 해수 배관의 직경에 비하여 상대적으로 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 열유체 제어수단은 상기 저장고 내의 상부측에 장착되는 복수개의 온도센서와, 상기 저장고 하부측의 열유체 배관 상에 장착되는 순환펌프와, 상 기 온도센서 및 순환펌프와 각각 전기적으로 연결되고, 기설정된 온도 범위와 상기 저장고 내의 온도를 비교 분석하여 상기 순환펌프에 가동 신호를 전달하는 컨트롤러로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면 선체 하부면을 관통하는 해수와 저장고 내의 열유체가 열교환기를 통하여 상호 열교환하고, 열유체 제어수단을 통하여 설정 온도범위 내에서만 열유체 순환을 실시하도록 하는 구조를 채택함으로써 무한에 가까운 해수를 열교환의 매체로 사용하고 필요한 시기에만 열교환용의 열유체를 순환시켜 항상 저장고 내의 온도를 상온으로 유지하므로 압축 천연가스의 안전한 운반이 가능한 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저장고 온도 조절 장치가 구비된 압축 천연가스 운반선의 전체적인 구성을 나타낸 개념도이며, 도 2는 본 발명의 주요부를 나타낸 개념도이고, 도 3 은 도 1의 A 시점에서 본 도면을, 도 4는 도 1의 B 시점에서 본 도면을 각각 나타낸다.

도시된 바와 같이 본 발명은 크게 선체(400)의 저장고(300) 하부측에 각각 장착되는 열교환기(100)와, 상기 저장고(300)의 일측에 각각 장착되는 열유체 제어수 단(200)을 포함하는 구성임을 파악할 수 있다.

참고로, 선체(400)의 길이 방향을 따라 복수개의 저장고(300)가 구비되고, 상기 저장고(300)에는 질소와 같은 불활성 가스(600)가 충진되며, 상기 저장고(300)에 압축 천연가스가 충진된 용기(500)가 상하로 복수개 적층되게 된다.

상기 열교환기(100)는 저장고(300) 각각의 하부측에 장착되고, 구체적으로는 선체(400) 하부면의 길이 방향을 따라 관통 형성된 해수 배관(110) 내를 유동하는 해수와, 상기 저장고(300) 내에 배치된 열유체 배관(120) 내를 유동하는 열유체 상호간의 열교환을 수행하는 것이다.

그리고, 상기 열유체 제어수단(200)은 상기 저장고(300) 일측에 각각 장착되고, 상기 저장고(300) 내의 정상 온도 범위를 벗어날 때만 상기 열유체 배관(120) 내의 열유체를 순환시키면서 상기 저장고(300) 내의 온도를 적정 범위 내에서 유지하는 역할을 하게 된다.

상기 저장고(300)는 스테인리스 스틸이나 티탄강과 같은 특수 소재를 사용하여 내구성을 향상시키고, 별도의 단열재 처리를 할 필요는 없을 것이며, 이는 상기 열유체 제어수단(200)에 의한 저장고(300) 내의 상온 유지 역할에 의하여 가능하게 되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 구성에 의한 적용 실시가 가능하며, 보다 높은 효율의 열교환을 구현하고, 보다 적은 에너지로도 열유체를 순환시킬 수 있도록 하기 위하여 구체적인 실시예에 대하여 아래와 같이 상세하게 기술하고자 한다.

상기 열교환기(100)는 전술한 바와 같이 선체(400) 하부측의 해수 배관(110)과 저장고(300)의 열유체 배관(120) 상호간의 열교환을 실시하는 것이다.

여기서, 상기 해수 배관(110)은 도 3과 같이 상기 선체(400) 하부면에 복수개로 관통 형성되고, 구체적으로는 선체(400) 선수부의 유입구(112)와 선미부의 배출구(114)를 구비하며, 상기 유입구(112)의 직경은 도 4와 같이 상기 해수 배관(110) 전체의 직경에 비하여 상대적으로 크게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 해수 배관(110)은 유입되는 해수를 선체(400)의 이동 속도에 따라 빠르게 흡입하여 상기 배출구(114)로 배출시키기 위하여 전술한 바와 같이 유입구(112)의 직경을 상대적으로 크게 함으로써, 유입구(112)에서부터 나팔 형상의 유로를 형성하여 후방으로 갈수록 좁아지는 형태를 이루도록 한 것이다.

그리고, 상기 열유체 배관(120)은 더욱 상세히는 상기 저장고(300) 내벽과 용기(500) 외면 사이에 배치되어, 내부에 에어, 물, 냉매 등과 같은 열유체를 충진하여 순환시키도록 한 것이다.

본 발명에서는 상기 열유체 배관(120)의 유로를 단순화시켜 도시하였으나, 보다 높은 열교환 효율과 상기 저장고(300) 전체의 균일한 온도 유지를 위하여 상기 저장고(300) 내벽 및 용기(500) 외면에 필요한 길이만큼 형상에 맞게 촘촘하게 배열할 수도 있을 것이다.

상기 열교환기(100)는 상기와 같은 구성의 해수 배관(110)과 열유체 배관(120) 상호간이 가장 근접하는 위치, 즉 상기 저장고(300) 하부측에 상기 해수 배관(110)과 열유체 배관(120)의 일부를 전체적으로 감싸도록 제작하고, 외면에는 특별히 도시하지 않았으나 열유입을 차단하기 위한 단열 처리를 하는 것이 바람직하다.

상기 열교환기(100)의 형상은 원통 및 사각통 등 다양한 형상으로 제작이 가능할 것이며, 상기 선체(400) 하부면의 내부 공간에 맞게 적절히 변형하여 시공할 수도 있음은 물론이다.

한편, 본 발명의 열유체 제어수단(200)은 전술한 바와 같이 상기 저장고(300) 내의 정상 온도 범위를 벗어날 때만 상기 열유체 배관(120) 내의 열유체를 순환시키는 것으로, 크게 온도센서(210), 순환펌프(220), 컨트롤러(230)로 구성되는 것임을 파악할 수 있다.

상기 온도센서(210)는 상기 저장고(300) 상부측에 복수개 장착되어 상기 저장고(300) 내의 온도를 상시 감지하여 체크된 온도를 상기 컨트롤러(230)로 실시간 전달하는 역할을 하게 된다.

상기 온도센서(210)의 위치는 선체(400)의 갑판 상에 노출된 상기 저장고(300) 외벽으로부터 유입되는 외기의 열에너지에 의한 저장고(300)내의 온도변화를 가장 먼저 감지할 수 있도록 상기 저장고(300) 상부측에 배치되도록 한다.

상기 순환펌프(220)는 상기 저장고(300) 하부측의 열유체 배관(120) 상에 장착되어 상기 열유체 배관(120) 내의 열유체를 순환시키는 역할을 하는 것으로, 열유체가 에어와 같은 기체는 에어펌프를, 물, 냉매와 같은 액체는 액펌프를 적절히 선택하여 사용할 수 있을 것이다.

상기 컨트롤러(230)는 상기 온도센서(210) 및 순환펌프(220)와 각각 전기적으로 연결되고, 상기 컨트롤러(230)에서 기설정된 온도 범위와 상기 온도센서(210)가 체크한 상기 저장고(300) 내의 온도를 비교 분석하여 기설정된 온도 범위를 벗어나 면 상기 순환펌프(220)로 가동 신호를 전달하는 역할을 수행하게 된다.

아울러, 상기 컨트롤러(230)는 상기 저장고(300) 내의 온도가 기설정된 온도 범위 내로 환원하면 상기 순환펌프(220)의 가동을 정지하는 신호를 전달하도록 한다.

이상과 같이 본 발명은 고압의 압축 천연가스를 안전하게 운송할 수 있도록 하는 해수를 이용한 저장고 온도 조절 장치가 구비된 압축 천연가스 운반선을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저장고 온도 조절 장치가 구비된 압축 천연가스 운반선의 전체적인 구성을 나타낸 개념도

도 2는 본 발명의 주요부를 나타낸 개념도

도 3은 도 1의 A 시점에서 본 도면

도 4는 도 1의 B 시점에서 본 도면

도 5는 종래 압축 천연가스 운반선의 전체적인 구성을 나타낸 개념도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100: 열교환기 110: 해수 배관

120: 열유체 배관 200: 열유체 제어수단

210: 온도센서 220: 순환펌프

230: 컨트롤러

Claims

선체의 길이 방향을 따라 불활성 가스가 충진된 복수개의 저장고가 구비되고, 압축 천연가스가 충진된 용기를 상기 저장고 각각에 다수개 적층한 압축 천연가스 운반선에 있어서,

상기 저장고 각각의 하부측에 장착되고, 선체 하부면의 길이 방향을 따라 관통 형성된 해수 배관 내를 유동하는 해수와 상기 저장고 내벽과 용기 외면 사이에 배치된 열유체 배관 내를 유동하는 열유체가 상호 열교환하는 열교환기; 및

상기 저장고 내의 정상 온도 범위를 벗어날 때만 상기 열유체 배관 내의 열유체를 순환시키는 열유체 제어수단;을 포함하며,

상기 해수 배관은,

선수부의 유입구와 선미부의 배출구를 구비하여 상기 선체 하부면에 복수개로 관통 형성되며,

상기 유입구의 직경은 상기 해수 배관의 직경에 비하여 상대적으로 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 해수를 이용한 저장고 온도 조절 장치가 구비된 압축 천연가스 운반선.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 열유체 제어수단은,

상기 저장고 내의 상부측에 장착되는 복수개의 온도센서와,

상기 저장고 하부측의 열유체 배관 상에 장착되는 순환펌프와,

상기 온도센서 및 순환펌프와 각각 전기적으로 연결되고, 기설정된 온도 범위와 상기 저장고 내의 온도를 비교 분석하여 상기 순환펌프에 가동 신호를 전달하는 컨트롤러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저장고 온도 조절 장치가 구비된 압축 천연가스 운반선.