KR101164084B1 - 저장탱크의 2열 배치 구조를 가지는 부유식 구조물 - Google Patents

저장탱크의 2열 배치 구조를 가지는 부유식 구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선체 내부에 액화가스 저장탱크를 2열로 배치하되 폭방향으로 인접하는 저장탱크 사이에 이 저장탱크의 바닥으로부터 위쪽으로 이격된 일정 높이로 개구를 형성한 부유식 구조물에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 선체 내부에 액화가스를 저장하기 위한 저장탱크가 배치되며 해상에서 부유된 채 사용되는 부유식 구조물로서, 부유식 구조물의 선체 내부에는 복수의 저장탱크를 2열로 배열할 수 있도록 길이방향으로 설치되는 길이방향 코퍼댐과 폭방향으로 설치되는 폭방향 코퍼댐이 마련되며, 복수의 저장탱크 중에서 폭방향으로 인접하는 저장탱크 사이에는 저장탱크의 내부를 서로 연결할 수 있도록 저장탱크의 바닥 위쪽에서 저장탱크의 길이방향을 따라 개구가 적어도 일부에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물이 제공된다.
부유식 구조물, 저장탱크, 액화가스, 2열 배치, 슬로싱, 코퍼댐, 개구, 지지 기둥

Description

저장탱크의 2열 배치 구조를 가지는 부유식 구조물{FLOATING STRUCTURE HAVING STORAGE TANKS ARRANGED IN TWO ROWS}
본 발명은 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크를 가지는 부유식 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선체 내부에 액화가스 저장탱크를 2열로 배치하되 폭방향으로 인접하는 저장탱크 사이에 이 저장탱크의 바닥으로부터 위쪽으로 이격된 일정 높이로 개구를 형성한 부유식 구조물에 관한 것이다.
천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 LNG나 LPG와 같은 액화가스의 상태로 수송선에 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.
LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 수송선은, 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 LNG 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다. LNG 수송선의 내부에 설치되는 LNG 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립탱크형(Independent Type)과 멤브레 인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다.
독립탱크형 저장탱크에는 SPB 타입이나 Moss 타입의 저장탱크가 있는데, 이러한 타입의 저장탱크는 다량의 비철금속을 주재료로 사용하기 때문에 저장탱크 제조비용이 대폭 증가한다. 현재 LNG 저장탱크로는 멤브레인형 저장탱크가 가장 많이 사용되고 있으며, 멤브레인형 저장탱크는 가격이 상대적으로 저렴하고, 오랜 기간동안 안전상의 문제가 야기되지 않고 LNG 저장탱크 분야에 적용되어 온 검증된 기술이다.
멤브레인형 저장탱크는 다시 GTT NO 96형과 Mark Ⅲ형으로 나눠지며, 이러한 저장탱크 구조는 미국 특허 제 5,269,247 호, 제 5,501,359 호 등에 기재되어 있다. 또한, MOSS형의 독립형 저장탱크의 구조는 대한민국 특허 제 10-15063 호 등에 기재되어 있고, SPB형의 독립형 저장탱크의 구조는 대한민국 특허 제 10-305513 호 등에 기재되어 있다.
상기 GTT NO 96형의 저장탱크는, 0.5 ~ 0.7㎜ 두께의 인바(Invar) 강(36% Ni)으로 이루어지는 1차 밀봉벽 및 2차 밀봉벽과, 플라이우드 박스(plywood box) 및 펄라이트(perlite) 등으로 이루어지는 1차 단열벽 및 2차 단열벽이, 선체의 내부표면 상에 번갈아 적층 설치되어 이루어진다.
상기 GTT NO 96형의 경우, 1차 밀봉벽 및 2차 밀봉벽이 거의 같은 정도의 액밀성 및 강도를 갖고 있어 1차 밀봉벽의 누설시 상당한 기간 동안 2차 밀봉벽만으로도 화물을 안전하게 지탱할 수 있다. 또한 GTT NO 96형의 밀봉벽은 멤브레인(Membrane)이 직선형이므로 Mark Ⅲ형의 파형 멤브레인보다 용접이 간편하여 자 동화율은 높으나, 전체적인 용접장은 Mark Ⅲ형보다 길다. 또한, GTT NO 96형의 경우 단열재 상자(즉, 단열벽)를 지지하기 위해서 커플러(Coupler)를 이용하고 있다.
한편, 상기 Mark Ⅲ형의 저장탱크는, 1.2㎜ 두께의 스테인리스강 멤브레인(Membrane)으로 이루어지는 1차 밀봉벽 및 트리플렉스(triplex)로 이루어지는 2차 밀봉벽과, 폴리우레탄 폼(polyurethane foam) 등으로 이루어지는 1차 단열벽 및 2차 단열벽이, 선체의 내부표면 상에 번갈아 적층 설치되어 이루어진다.
Mark Ⅲ형의 경우에 밀봉벽은 파형 주름부를 가지며, 극저온 상태인 LNG에 의한 수축은 파형 주름부에서 흡수하여 멤브레인 내에는 큰 응력이 생기지 않는다. Mark Ⅲ형 방열 시스템은 내부 구조상 보강이 쉽지 않으며 2차 밀봉벽의 특성상 GTT NO 96형의 2차 밀봉벽에 비해 LNG 누수를 방지하는 기능이 약하다.
상술한 멤브레인형의 액화천연가스 저장탱크는 구조 특성상 강성이 약하기 때문에 슬로싱(sloshing) 문제에 보다 취약할 수밖에 없다. 슬로싱이란, 선박이 다양한 해상 상태에서 운동할 때 저장탱크 내에 수용된 액체 상태의 물질, 즉 LNG등의 액화가스가 유동하는 현상을 말하는 것으로, 슬로싱에 의해 저장탱크의 벽면은 심한 충격을 받게 된다.
이러한 슬로싱 현상은 선박의 운항 중에 필연적으로 발생하므로, 슬로싱에 의한 충격력을 견디기 위해 충분한 강도를 가지도록 저장탱크 구조를 설계할 필요가 있다.
LNG나 LPG와 같은 액체화물의 슬로싱 충격력, 특히 좌우측 방향으로의 슬로 싱 충격력을 감소시키고자 저장탱크의 측면 상부 및 하부에 대략 45도 각도로 경사진 상부 및 하부 챔퍼(chamfer)를 형성하는 방법이 사용되고 있다.
챔퍼를 갖는 종래의 저장탱크의 경우, 저장탱크의 상부 및 하부에 챔퍼를 형성함으로써 어느 정도 슬로싱 현상으로 인한 문제를 해소할 수는 있었지만, 수송선이 점차 대형화됨에 따라 저장탱크의 크기도 대형화되고 슬로싱으로 인한 충격력도 크게 증가되었다.
이와 같이 저장탱크의 용적이 커짐에 따라 슬로싱으로 인한 충격력이 커진다는 문제 이외에도, 저장탱크의 상부에 설치되는 각종 장치들의 하중이 증가함에 따라 저장탱크가 상부 구조물의 하중을 지지하기 위해 보강될 필요성이 대두되었다.
특히, 최근에는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 플랜트, 즉 부유식 구조물에 대한 수요가 점차 증가하면서, 이러한 부유식 구조물에 설치된 저장탱크에 있어서도 슬로싱 문제와 상부 구조물의 하중 문제를 해결할 것이 요구되었다.
LNG FPSO는, 천연가스를 해상에서 직접 생산 및 액화시켜 저장탱크 내에 저장하고, 필요시 이 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨 싣기 위해 사용되는 부유식 구조물이다. 또 LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 LNG를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 부유식 구조물이다.
LNG FPSO나 LNG FSRU 등과 같이 상부에 각종 설비가 설치된 부유식 구조물의 경우, 선체 내에 설치되는 저장탱크의 구조 및 강도를 고려하여, 상부 구조물의 배치에 많은 제약이 따른다는 문제가 있었다.
그에 따라, 해상에서의 동요로 인한 슬로싱을 감소시킬 수 있으며, 상부 구조물의 하중을 적절하게 지지할 수 있는 동시에, 상부 구조물의 배치를 위한 공간 및 액화가스의 저장용량을 증대시킬 수 있는 부유식 구조물에 대한 연구가 계속될 필요가 있다.
이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 선체 내부에 액화가스 저장탱크를 2열로 배치하되 폭방향으로 인접하는 저장탱크 사이에 개구를 형성함으로써, 종동요로 인한 슬로싱에 대처할 수 있으며 상부 구조물의 하중을 적절하게 지지할 수 있는 동시에 상부 구조물의 배치를 위한 공간 및 액화가스의 저장용량을 증대시킬 수 있는 부유식 구조물을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선체 내부에 액화가스를 저장하기 위한 저장탱크가 배치되며 해상에서 부유된 채 사용되는 부유식 구조물로서, 상기 부유식 구조물의 선체 내부에는 복수의 상기 저장탱크를 2열로 배열할 수 있도록 길이방향으로 설치되는 길이방향 코퍼댐과 폭방향으로 설치되는 폭방향 코퍼댐이 설치되며, 복수의 상기 저장탱크 중에서 폭방향으로 인접하는 저장탱크 사이에는 상기 저장탱크의 내부를 서로 연결할 수 있도록 상기 저장탱크의 바닥으로부터 이격된 위치에 개구가 형성되는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물이 제공된다.
상기 개구는 상기 저장탱크의 바닥으로부터 시작하여 상기 저장탱크의 30%의 높이 사이에 형성되는 것이 바람직하다.
또는, 상기 개구는 상기 저장탱크의 바닥으로부터 10%의 높이 내지 30%의 높이 사이에 형성될 수 있다.
상기 개구는 상기 저장탱크의 하부 챔퍼(chamfer)가 형성되는 위치에 형성되거나 상기 하부 챔퍼보다 위쪽으로 형성될 수 있다.
상기 개구 자체의 높이는 상기 저장탱크 높이의 10 내지 20% 인 것이 바람직하다.
상기 개구는 폭방향으로 인접하는 상기 저장탱크들을 서로 연결할 수 있도록 상기 저장탱크들을 서로 분리하기 위해 설치되는 상기 길이방향 코퍼댐을 관통하여 형성되며, 상기 개구는 폭방향으로 인접하는 상기 저장탱크들의 중앙에 위치하는 측벽에서 상기 저장탱크들의 전방벽에서 후방벽 사이의 적어도 일부에 걸쳐 연장되는 것이 바람직하다.
상기 개구는 폭방향으로 인접한 저장탱크들의 전방벽에서 후방벽 사이에서 일부 구간에 걸쳐 단속적으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 개구에는 상부의 하중을 지지하기 위한 지지 기둥이 형성되는 것이 바람직하다.
액화가스의 선적 및 하역을 위한 펌프 타워는 상기 개구에 의해 연결되는 저장탱크들 중 어느 한 쪽에 설치되며, 상기 개구에 의해 연결되는 상기 저장탱크들의 바닥에는 상기 펌프 타워가 설치되지 않은 쪽의 저장탱크에 수용된 액화가스를 모두 하역시키기 위해 상기 저장탱크들에 걸쳐 연결 파이프가 배열되는 것이 바람직하다.
상기 연결 파이프에는 액화가스의 이송을 위한 연결 펌프가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 부유식 구조물은, 극저온 상태로 적재되는 액체 화물을 저장하는 저장탱크를 가지면서 유동이 발생하는 해상에서 부유 상태로 사용되는, LNG FPSO, LNG FSRU, LNG 수송선 및 LNG RV 중에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 부유식 구조물 내에 설치되어 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크로서, 인접하는 저장탱크들의 내부를 서로 연결할 수 있도록 상기 저장탱크의 바닥으로부터 시작하여 상기 저장탱크의 30%의 높이 사이에 형성되는 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 저장탱크가 제공된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 선체 내부에 액화가스 저장탱크를 2열로 배치하되 폭방향으로 인접하는 저장탱크 사이에 개구를 형성함으로써, 종동요로 인한 슬로싱에 대처할 수 있으며 상부 구조물의 하중을 적절하게 지지할 수 있는 동시에 상부 구조물의 배치를 위한 공간 및 액화가스의 저장용량을 증대시킬 수 있는 부유식 구조물이 제공된다.
본 발명에 따르면, 저장탱크 내의 슬로싱으로 인한 충격력이 가장 크게 발생하는 높이에, 저장탱크 높이의 대략 10 내지 20%에 해당하는 개구를 형성함으로써, 슬로싱으로 인한 손상 가능성을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 개구가 형성된 만큼 저장탱크의 저장용량이 증대될 수 있으며, 개구에 의해 연결되는 2개의 저장탱크당 하나의 펌프 타워만을 설치하여 액화가스의 선적 및 하역 작업을 실시할 수 있게 된다.
이와 같이 펌프 타워의 설치개수가 감소됨에 따라 펌프 타워의 설치위치와 상부갑판 상에 설치되는 각종 설비들 사이에서의 간섭을 고려한 설계가 용이해질 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 2열 배치 구조의 저장탱크를 갖는 부유식 구조물을 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 부유식 구조물이란, LNG와 같이 극저온 상태로 적재되는 액체 화물을 저장하는 저장탱크를 가지면서 유동이 발생하는 해상에서 부유된 채 사용되는 해상 플랜트와 선박을 모두 포함하는 개념으로, 예를 들어 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 플랜트뿐만 아니라 LNG 수송선이나 LNG RV(LNG Regasification Vessel)와 같은 선박을 모두 포함하는 것이다.
도 1에는 부유식 구조물의 평면도가 도시되어 있다. 슬로싱 문제를 해결하기 위해서, 도 1에 도시된 바와 같이, 저장탱크의 크기를 늘리는 대신에 부유식 구조물의 선체 내부공간에 길이방향으로 코퍼댐이나 격벽 등의 구조물을 설치해 복수의 저장탱크를 2열로 배치함으로써 마치 작은 용량의 저장탱크를 여러 개 설치하는 것과 같은 효과를 거두는 방법이 제안되었다. 도 1에서 부재번호 3은 밸러스트 탱크를 나타낸다.
본 발명에 따르면, 부유식 구조물의 선체(1) 내부에는 이 내부공간을 구분할 수 있도록 길이방향 및 폭방향을 따라 설치되는 길이방향 격벽 구조물(즉, 길이방향 코퍼댐 등) 및 폭방향 격벽 구조물(즉, 폭방향 코퍼댐 등)이 설치된다.
이 격벽 구조물은 코퍼댐, 벌크헤드 등으로 이루어질 수 있으며, 이 격벽 구조물에 의해 구분된 각각의 공간 내에 저장탱크(10)가 설치된다. 격벽 구조물에 의해 각각의 저장탱크(10)의 내부 공간, 특히 저장탱크의 폭방향 길이가 감소되므로, 수용된 액화가스의 슬로싱 현상으로 인한 영향이 감소되는 동시에 상부 구조물의 하중이 지지될 수 있다.
본 발명에 있어서 코퍼댐은 코퍼댐 격벽(즉, 벌크헤드)의 내부에 공간부(void space)가 마련되는 격자 형태의 구조물로서, 부유식 해상 구조물의 내부 공간을 종횡으로 구획하여 각각의 구획에 멤브레인형 저장탱크를 설치할 수 있도록 하는 구조물이다. 이러한 코퍼댐은 종래 LNG 수송선 등에 있어서 길이방향을 따라 복수의 저장탱크들의 사이를 구획하기 위해 사용되고 있었다.
코퍼댐은 길이방향 코퍼댐(20)과 폭방향 코퍼댐(30)으로 크게 나눠질 수 있다. 폭방향 코퍼댐(30)은 부유식 구조물의 선체 내부 공간을 가로로 구획하여 길이방향을 따라 멤브레인형 저장탱크가 배치될 수 있도록 하는 구조물이고, 길이방향 코퍼댐(20)은 부유식 구조물의 선체 내부 공간을 세로로 구획하여 폭방향을 따라 멤브레인형 저장탱크가 배치될 수 있도록 하는 구조물이다. 폭방향 코퍼댐(30)의 코퍼댐 격벽(즉, 벌크헤드)은 저장탱크의 전방 벽부와 후방 벽부를 형성할 수 있고, 길이방향 코퍼댐(20)의 코퍼댐 격벽(즉, 벌크헤드)은 저장탱크의 좌측 혹은 우측 벽부를 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 액화가스 저장탱크로서 멤브레인형 저장탱크가 사용될 경우, 부유식 구조물의 내부 공간을 양분하는 구조물로서 상기한 코퍼댐으로 이루어 진 격벽 구조물이 사용되고 있다. 독립형 저장탱크의 경우에는 부유식 구조물의 내부 공간을 양분하는 격벽 구조물로서 단순한 격벽이 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상부 구조물의 하중을 지지할 수 있도록, 멤브레인형 저장탱크가 사용될 경우에는 코퍼댐의 내부에 지지용 컬럼이 추가로 설치될 수 있으며, 독립형 저장탱크가 사용될 경우에는 단순 격벽 주위에 지지용 컬럼이 추가로 설치될 수 있다. 또는, 격벽의 형태나 두께를 상부 구조물의 하중 지지에 적합하도록 변형시켜도 좋다.
본 발명에서와 같이, 극저온 상태의 액체화물인 LNG 등의 액화가스를 저장하기 위한 액화가스 저장탱크의 분야에서, 2열 배치 구조를 이루기 위해서는 단순히 하나의 저장탱크를 격벽에 의해 구획하는 것으로는 불가능하고, 저장탱크의 형상을 완전히 새롭게 설계해야 한다.
멤브레인형 저장탱크에 있어서 멤브레인 구조물(즉, 밀봉벽 구조)은 그 자체로서 격벽을 형성할 수 없으며, 기존의 멤브레인형 저장탱크 내에 비철금속제 격벽을 설치할 경우에는 고가의 비철금속 사용으로 인해 가격상승의 요인이 된다. 또한, 멤브레인형의 저장탱크 내부에 비철금속제 격벽을 설치할 경우, 격벽의 설치를 고려한 특별한 설계가 이루어져야 한다. 뿐만 아니라 저장탱크의 내부가 하나의 멤브레인 구조로 이루어질 수 없으며 멤브레인 구조와 격벽 사이에 불연속점이 생김으로써 격벽과의 연결 부분에 손상이 발생하거나 단열효과가 감소할 잠재적인 위험이 존재하여 바람직하지 않다.
본 발명의 발명자들은 멤브레인형 저장탱크에 의해 2열 배치 구조를 형성함 에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이, 부유식 구조물의 선체 내부에 종방향으로 연장되는 길이방향 코퍼댐(20)과 횡방향으로 연장되는 폭방향 코퍼댐(30)을 설치하여, 실질적으로 부유식 구조물의 내부에 폭방향으로 2개의 LNG 저장탱크들이 길이방향을 따라 배열되는 저장탱크의 2열 배치 구조를 제안한다. 그에 따라 본 발명에 의하면, 선미에서 볼 때, 부유식 구조물의 내부에 저장탱크들이 2열 종대로 배열된다.
2열로 배치된 저장탱크들의 사이에는 길이방향 코퍼댐(20), 즉 공간부(void space)가 형성되며, 이 공간부를 사이에 두고 양쪽에 2열로 배치되도록 형성되는 저장탱크는 각각 멤브레인 구조에 의해 완벽하게 밀봉된 별도의 저장공간을 확보할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 부유식 구조물의 횡방향으로 볼 때, 멤브레인형 저장탱크, 코퍼댐, 그리고 또 다른 멤브레인형 저장탱크가 연달아 배치되는 구조가 이루어짐으로써, 기존의 멤브레인형 저장탱크의 검증된 제조 기술(폭방향 코퍼댐)을 적용하여 2열 배치 구조를 형성할 수 있고, 중간의 길이방향 코퍼댐(20)은 상부 구조물의 하중을 지지하는 역할을 동시에 수행하게 된다.
본 발명은 멤브레인형 저장탱크뿐만 아니라 SPB 타입 저장탱크에도 적용될 수 있다. 본 발명이 SPB 타입 저장탱크에 적용될 경우에는, SPB 타입 저장탱크가 배치되는 탱크 홀드의 내부에 단순히 격벽을 설치할 수도 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 코퍼댐을 설치하도록 구성할 수도 있다.
저장탱크(10)를 2열로 배치함으로써 저장탱크에 가해지는 슬로싱에 의한 충 격력은 급격히 감소될 수 있다. 수치해석결과를 고려할 때 크게 다음과 같은 두 가지 이유에서 슬로싱 충격력이 줄어드는 것으로 이해할 수 있다. 첫째로 저장되는 화물, 즉 LNG의 양이 줄어듦으로써 슬로싱에 의한 충격력이 감소하게 된다. 둘째로 저장탱크의 폭이 반 이상으로 감소됨에 따라 액체화물, 즉 LNG의 운동 고유주기가 부유식 구조물의 고유주기와 멀어지게 됨으로써 액체화물의 운동의 크기가 작아지게 된다.
또한, LNG FPSO 등의 부유식 구조물은 상부 구조물의 무게가 증가하기 때문에 이러한 무거운 하중을 견딜 수 있는 저장탱크가 요구되는데, 본 발명과 같은 2열 배치 구조의 저장탱크(10)의 경우 얇은 격벽으로 단순히 탱크를 반으로 나누는 것이 아니고 길이방향 코퍼댐(20)을 멤브레인형 저장탱크(10)들의 사이에 설치함으로써 코퍼댐이 상부하중을 지지 및 분산하는 역할을 수행할 수 있다.
그런데, 이와 같이 코퍼댐이나 격벽 등의 구조물에 의해 부유식 구조물의 선체 내부를 분할하여 액화가스 저장탱크를 2열로 배치하는 경우에는, 선체 내부에 길이방향으로 설치되는 길이방향 코퍼댐으로 인해 화물의 적재량이 감소하고, 액화가스의 선적 및 하역에 필요한 펌프 타워의 설치 개수가 2배로 증가하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 따르면, 2열로 배치되는 저장탱크들 중에서 폭방향으로 인접하는 2개의 저장탱크 사이에 개구를 형성함으로써 2개의 저장탱크 내부를 서로 연결하는 구조를 제안한다.
도 2에는 본 발명에 따라서 개구에 의해 서로 연결되는 2열 배치 구조의 저 장탱크를 나타내는 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명에 따라서 개구에 의해 서로 연결되는 2열 배치 구조의 저장탱크를 갖는 부유식 구조물의 단면도가 도시되어 있다. 그리고, 도 4 및 도 5에는 본 발명에 따라서 개구에 의해 서로 연결되는 2열 배치 구조의 저장탱크의 변형 실시예가 도시되어 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부유식 구조물은, 선체(1) 내부에 액화가스를 저장하기 위하여 폭방향으로 2열 배치된 저장탱크(10)들을 가지며, 이 저장탱크(10)들 중에서 폭방향으로 인접하는 저장탱크(10) 사이에는 개구(40)가 형성된다.
이 개구(40)는 폭방향으로 인접하는 저장탱크(10)들을 서로 연결할 수 있도록, 부유식 구조물의 선체(1) 내부에 설치되는 길이방향 코퍼댐(20)을 관통하여 형성된다.
이 개구(40)는 저장탱크 높이의 대략 10% 정도에서 30% 정도 사이에 형성되는 것이 바람직하며, 저장탱크 높이의 대략 15% 정도에서 25% 정도 사이에 형성되는 것이 더욱 바람직하다. 개구(40)는 하부 챔퍼(chamfer)가 끝나는 위치 혹은 그보다 약간 높은 위치에서부터 위쪽으로 형성될 수 있으며, 개구(40) 자체의 높이는 저장탱크 높이의 대략 10 내지 20% 정도일 수 있다.
슬로싱 현상은 저장탱크 내에 액화가스가 일부 적재된 상태에서 큰 충격력을 가지며, 특히 저장탱크 높이의 대략 15 내지 25% 정도의 일부 적재 상태에서 가장 큰 충격력을 가진다. 이와 같이 액체화물의 일부 적재시 슬로싱 현상이 가장 심해지기 때문에, 종래 LNG 운반선 등의 경우에는 일부 적재 상태에서는 운항을 하지 않고 반드시 저장탱크를 가득 채우거나 비운 상태에서만 운항을 하고 있었다.
그러나, LNG FPSO나 LNG FSRU 등의 부유식 구조물의 경우에는 저장탱크의 일부 적재 상태를 인위적으로 조절할 수 없으므로, 이에 대한 대비가 마련되어야 한다.
본 발명에 따르면, 부유식 구조물 내에 저장탱크를 2열로 배치하면서 각각의 저장탱크 용량을 감소시켜 슬로싱 충격력을 감소시키는 동시에, 폭방향으로 인접하는 저장탱크(10)들 사이의 일정 높이에 개구(40)를 형성함으로써 가장 큰 슬로싱 충격력을 가지는 일부 적재 상태에서 저장탱크의 측벽 중 중앙에 위치하는 측벽에 슬로싱 충격력이 가해지지 않도록 한다.
이로 인해 내부 유동에 의한 파(wave)가 중앙 측벽에 부딪히지 않고 그대로 옆 탱크로 이동하게 되며, 2개의 저장탱크 중앙의 하부에 바닥으로부터 돌출된 부분, 즉 개구(40)의 아래쪽에 남아있는 중앙벽 구조가 일종의 배플(baffle)로 작용하여 저장탱크의 바깥쪽 측벽에도 큰 충격이 가해지지 않게 된다.
이 개구(40)는 폭방향으로 인접한 2개의 저장탱크(10)의 전방벽에서 후방벽까지 연장되어 있도록 형성될 수도 있으며, 그 일부 구간에 걸쳐서만 연장되도록 형성될 수도 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 개구(40)는 폭방향으로 인접한 2개의 저장탱크(10)의 전방벽에서 후방벽 사이에서 일부 구간에 걸쳐 단속적으로 형성될 수도 있다. 이때 개구(40)가 형성되지 않고 남아있는 부분은 지지 기둥(41)으로서 기능할 수 있다.
도 4에 도시된 변형예에서는 지지 기둥(41)이 대략 사각기둥 형태이지만, 도 5에 도시된 변형예에서와 같이 원통형의 지지 기둥(42)이 사용될 수도 있다.
이들 지지 기둥(41, 42)은 상부갑판(topside) 상에 설치되는 각종 설비들의 하중을 지지하기 위해 설치되는 것이 바람직하며, SUS 또는 알루미늄 합금 재질로 만들어질 수 있다. 하중 지지를 위해 지지 기둥(41, 42)은 선체바닥까지 연결될 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 폭방향으로 인접하는 2개의 저장탱크(10)는 개구(40)에 의해 연결될 수 있으므로, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 양쪽 저장탱크 중 어느 한 쪽에만 펌프 타워(50)를 설치할 수 있다. 펌프 타워(50)는, 종래와 마찬가지로, 저장탱크 내부에 수용된 액화가스를 하역시키기 위한 하역용 펌프(51)와, 액화가스의 선적 및 하역을 위한 하나 이상의 배관(53)을 포함한다.
개구(40)는 저장탱크(10)의 바닥으로부터 일정 높이에 형성되므로, 펌프 타워(50)가 형성되지 않은 쪽의 액화가스를 모두 하역시키기 위해서, 양쪽 저장탱크(10)의 바닥을 서로 연결하도록 배열되는 연결 파이프(43)가 설치되는 것이 바람직하다. 연결 파이프(43)에는 별도의 연결 펌프(44)가 설치되어도 좋고, 기존의 펌프 타워에 설치되는 펌프들 중 하나를 연결 펌프로서 활용하여도 좋다.
또한, 개구(40)는 저장탱크의 바닥에서부터 시작되어 저장탱크 높이의 대략 30% 정도까지의 사이에 형성될 수 있다. 즉, 개구(40)는 양쪽 저장탱크(10)의 중심을 향한 측벽면 하부에 형성되는 하부 챔퍼가 형성되어 있는 위치 또는 이 하부 챔퍼의 위쪽에 형성될 수 있다.
개구(40)가 저장탱크의 바닥에서 시작되는 경우에는 양쪽 저장탱크(10) 내에 수용된 액화가스가 모두 하역될 때까지 서로 자유롭게 유동할 수 있으므로 연결 파이프(43)를 설치할 필요는 없다.
이 연결 파이프(43)는 SUS 또는 알루미늄 합금 재질로 만들어지며, 동일한 재질의 지지부재에 의해 양쪽 저장탱크의 바닥에 설치될 수 있다. 또한, 개구(40)에 지지 기둥(41, 42)이 설치되는 경우에는, 이 지지 기둥(41, 42)에 연결 파이프(43)를 지지시킬 수도 있다.
이상과 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 부유식 구조물의 구조를 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명에 따라 2열 배치된 저장탱크를 가지는 부유식 구조물의 평면도,
도 2는 본 발명에 따라서 개구에 의해 서로 연결되는 2열 배치 구조의 저장탱크를 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명에 따라서 개구에 의해 서로 연결되는 2열 배치 구조의 저장탱크를 갖는 부유식 구조물의 단면도, 그리고,
도 4 및 도 5는 본 발명에 따라서 개구에 의해 서로 연결되는 2열 배치 구조의 저장탱크의 변형 실시예이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 선체 10 : 저장탱크
20 : 길이방향 코퍼댐 30 : 폭방향 코퍼댐
40 : 개구 41, 42 : 지지 기둥
43 : 연결 파이프 44 : 연결 펌프
50 : 펌프 타워 51 : 하역용 펌프
52 : 배관

Claims (12)

  1. 선체 내부에 액화가스를 저장하기 위한 저장탱크가 배치되며 해상에서 부유된 채 사용되는 부유식 구조물로서,
    상기 부유식 구조물의 상기 선체 내부에는 복수의 상기 저장탱크를 2열로 배열할 수 있도록 길이방향으로 설치되는 길이방향 코퍼댐과 폭방향으로 설치되는 폭방향 코퍼댐이 마련되며,
    복수의 상기 저장탱크 중에서 폭방향으로 인접하는 저장탱크 사이에는 상기 저장탱크의 내부를 서로 연결할 수 있도록 복수의 상기 저장탱크의 중앙에 위치하는 측벽에서 복수의 상기 저장탱크의 전방벽에서 후방벽 사이의 적어도 일부에 걸쳐 개구가 연장 형성되며, 상기 개구는 상기 저장탱크의 바닥으로부터 10%의 높이 내지 30%의 높이 사이에 형성되고, 상기 개구의 아래쪽에는 중앙벽이 마련되어 상기 액화가스의 일부 적재시에 슬로싱 충격력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 개구는 상기 저장탱크의 하부 챔퍼(chamfer)가 형성되는 위치에 형성되거나 상기 하부 챔퍼보다 위쪽으로 형성되는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 개구 자체의 높이는 상기 저장탱크 높이의 10 내지 20% 인 것을 특징으로 하는 부유식 구조물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 개구는 폭방향으로 인접하는 상기 저장탱크들을 서로 연결할 수 있도록 상기 저장탱크들을 서로 분리하기 위해 설치되는 상기 길이방향 코퍼댐을 관통하여 형성되며,
    상기 개구는 폭방향으로 인접하는 상기 저장탱크들의 중앙에 위치하는 측벽에서 상기 저장탱크들의 전방벽에서 후방벽 사이의 적어도 일부에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 개구는 폭방향으로 인접한 저장탱크들의 전방벽에서 후방벽 사이에서 일부 구간에 걸쳐 단속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 개구에는 상부의 하중을 지지하기 위한 지지 기둥이 형성되는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물.
  9. 청구항 1에 있어서,
    액화가스의 선적 및 하역을 위한 펌프 타워는 상기 개구에 의해 연결되는 저장탱크들 중 어느 한 쪽에 설치되며,
    상기 개구에 의해 연결되는 상기 저장탱크들의 바닥에는 상기 펌프 타워가 설치되지 않은 쪽의 저장탱크에 수용된 액화가스를 모두 하역시키기 위해 상기 저장탱크들에 걸쳐 연결 파이프가 배열되는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 연결 파이프에는 액화가스의 이송을 위한 연결 펌프가 설치되는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 부유식 구조물은, 극저온 상태로 적재되는 액체 화물을 저장하는 저장탱크를 가지면서 유동이 발생하는 해상에서 부유 상태로 사용되는, LNG FPSO, LNG FSRU, LNG 수송선 및 LNG RV 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 부유식 구조물.
  12. 부유식 구조물 내에 설치되어 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크로서,
    인접하는 저장탱크들의 내부를 서로 연결할 수 있도록 상기 저장탱크의 바닥으로부터 10%의 높이 내지 30%의 높이 사이에 상기 저장탱크의 길이 방향을 따라 형성되는 개구를 포함하며, 상기 개구는 상기 저장탱크의 중앙에 위치하는 측벽에서 상기 저장탱크의 전방벽에서 후방벽 사이의 적어도 일부에 걸쳐 연장되도록 마련되고, 상기 개구의 아래쪽에는 중앙벽이 마련되어 상기 액화가스의 일부 적재시에 슬로싱 충격력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 저장탱크.
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