KR101177910B1

KR101177910B1 - 부유식 해상구조물

Info

Publication number: KR101177910B1
Application number: KR1020090118411A
Authority: KR
Inventors: 송정인
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2012-08-28
Also published as: KR20110061876A

Abstract

부유식 해상구조물이 개시된다.　 부유식 해상구조물은 하부에 해수가 저장되는 트렁크가 마련된 선체와, 상기 트렁크의 상부에 설치되며 상기 트렁크에 저장된 해수를 펌핑하는 수평식 펌프와, 선체의 일측에 설치되며 트렁크와 연통된 적어도 하나의 케이슨(caisson)과, 케이슨에 승강 가능하게 설치되며 배출부가 케이슨에 연통하고 유입부는 심층해수를 흡입하기 위해 하부로 연장된 해수 흡입기(water intake riser)를 포함하며, 고가의 잠형 펌프를 대체하여 일반적인 수평식의 펌프를 이용하여 해수를 흡입하도록 하여 제조비용을 줄일 수 있고, 펌프의 용량의 제약 및 설치장소에 따른 제약을 해소할 수 있으며, 일반적인 수평식의 펌프에 해수 흡입기를 설치하여 심층해수를 흡입할 수 있고, 이에 따라 냉각효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

부유식, 해상구조물, 펌프, 냉각수, 스트레이너, 트렁크, 케이슨

Description

부유식 해상구조물 {FLOATING OCEAN CONSTRUCT}

본 발명은 부유식 해상구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부유식 해상구조물의 설비들을 냉각하기 위해 사용되는 냉각수를 공급하는 구조를 개선한 부유식 해상구조물에 관한 것이다.

천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 액화된 액화천연가스(LNG)의 상태로 LNG 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.

최근에는LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 부유식 해상 구조물에 대한 수요가 점차 증가하고 있으며, 이러한 부유식 해상 구조물에도 LNG 수송선이나 LNG RV에 설치되는 저장탱크가 포함된다.

LNG FPSO는, 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 저장탱크 내에 저장 하고, 필요시 이 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨 싣기 위해 사용되는 부유식 해상 구조물이다.　 또 LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 LNG를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 부유식 해상 구조물이다.

도 1은 종래 기술에 따른 부유식 해상구조물을 도시한 도면이고, 도 2는 종래 기술에 따른 부유식 해상구조물의 해수공급장치를 확대한 단면도이다.

도 1과 도 2를 참고하면, 이러한 부유식 해상구조물(10)은 상부갑판에 각종 플랜트 설비(12)들이 설치되어 있으며, 이러한 플랜트 설비(12)들의 가동시 발생하는 열을 냉각하기 위한 냉각수로 해수를 공급하는 해수공급장치(20)가 구비된다.

부유식 해상구조물(10)에 사용되는 냉각수는 일반적인 선박이나 LNG 운반선 등에 비해 월등히 많으며, 종래의 해수공급장치(20)로는 주로 잠형 펌프(22)(submergible type pump)가 사용되고 있다.

잠형 펌프(22)는 설치 및 유지 보수를 위해 헐(hull) 내부 또는 외부에 설치된 케이슨(caisson)(24) 내에 설치된다.

한편, 잠형 펌프(22)는 유효흡입양정이 낮아 펌프의 운전시 캐비테이션(cavitation)의 발생이 일어날 수 있다.　 따라서 잠형 펌프(22)의 유효흡입 양정을 높게 하기 위해 케이슨(24)(caisson)이 하부셀 이하로 연장될 경우 부유식 해상구조물(10)의 이동 시 해저 지형과의 간섭문제가 발생할 수 있으며, 이로 인해 케이슨(24)에 손상이 갈 수 있다.

이를 막기 위해 종래에는 선체 측으로 케이슨(24)을 들어올리기 위한 특별한 설비가 구비되어야 할 경우도 있다.

더불어, 이 잠형 펌프(22)에는 더욱 차가운 심층해수를 공급하기 위해 해수의 흡입되는 길이를 증가시키는 해수 흡입기(26)(water intake riser)가 더 설치될 수 있다.

그러나, 종래의 부유식 해상구조물(10)은 냉각수로 해수를 흡입하기 위한 잠형 펌프(22)가 고가여서 제조비용을 증가시키는 요인이 되고 있다.　 또한, 잠형 펌프(22)는 해수 흡입용량이 제한되며, 이에 따라 해수의 흡입용량을 증가시키기 위해서는 잠형 펌프(22)의 설치대수를 증가시켜야 하므로 선체의 설계를 변경해야 하는 문제가 있다.

이에 따라 최근에는 고가의 잠형 펌프(22)를 대체할 수 있는 수평식의 일반적인 펌프(conventional type pump)가 개발되었으며, 이러한 일반적인 펌프를 이용하여 해수를 흡입하기 위한 개술의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은, 일반적인 펌프를 이용하여 해수를 흡입하도록 하며, 해수 흡입기(water intake riser)를 적용할 수 있도록 구조를 개선한 부유식 해상구조물을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 부유식 해상구조물은 하부에 해수가 저장되는 트렁크가 마련된 선체와, 상기 트렁크의 상부에 설치되며 상기 트렁크에 저장된 해수를 펌핑하는 수평식 펌프와, 선체의 일측에 설치되며 트렁크와 연통된 적어도 하나의 케이슨(caisson)과, 케이슨에 승강 가능하게 설치되며 배출부가 케이슨에 연통하고 유입부는 심층해수를 흡입하기 위해 하부로 연장된 해수 흡입기(water intake riser)를 포함한다.

케이슨과 트렁크 사이에 설치되어 케이슨으로부터 유입된 해수를 트렁크로 공급하는 석션 파이프를 더 포함할 수 있다.

케이슨은 선체의 측벽을 형성하는 헐(hull)의 내부에 설치될 수 있다.

케이슨은 선체의 측벽을 형성하는 헐의 외측에 설치될 수 있다.

유입부에 설치된 스트레이너(strainer)를 더 포함할 수 있다.

석션 파이프에 설치되어 해수의 유입을 제어하는 밸브를 더 포함할 수 있다.

석션 파이프에는 유입되는 해수를 모아서 공급하는 버퍼용 헤더를 더 포함할 수 있다.

버퍼용 헤더의 일단에 연결되는 제1 석션 파이프와, 버퍼용 헤더의 타단에 연결되는 제2 석션 파이프의 직경이 다를 수 있다.

펌프에 각각 연결되는 석션파이프의 길이가 다르거나, 배열이 다를 수 있다.

따라서, 고가의 잠형 펌프를 대체하여 일반적인 수평식의 펌프를 이용하여 해수를 흡입하도록 하여 제조비용을 줄일 수 있고, 펌프의 용량의 제약 및 설치장소에 따른 제약을 해소할 수 있다.　 또한, 일반적인 수평식의 펌프에 해수 흡입기를 설치하여 심층해수를 흡입할 수 있고, 이에 따라 냉각효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.　 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.　 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명에 따른 부유식 해상구조물의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해상구조물의 내부를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해상구조물의 해수유입부를 도시한 평면도이다.

도 3과 도 4를 참고하면, 부유식 해상구조물(50)은 선체(51)와, 트렁크(56)와, 수평식 펌프(62)와, 케이슨(64)과, 해수 흡입기(66)를 포함한다.

본 실시예에 따른 부유식 해상구조물(50)은, 유동이 발생하는 해상에서 부유된 채 사용되는 구조물과 선박을 일컫는다.

본 실시예에서 부유식 해상구조물(50)이란, LNG와 같이 극저온 상태로 적재되는 액체 화물을 저장하는 저장탱크를 가지면서 유동이 발생하는 해상에서 부유된 채 사용되는 구조물과 선박을 모두 포함하는 개념으로, 예를 들어 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 구조물뿐만 아니라 LNG 수송선이나 LNG RV(LNG Regasification Vessel)와 같은 선박을 모두 포함하는 것이다.

LNG FPSO는, 해저를 시추하여 천연가스를 생산하고, 이 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 LNG 저장탱크 내에 저장하고, 필요시 LNG 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨 싣기 위해 사용되는 부유식 해상구조물(50)이다.　 또한, LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 LNG를 LNG 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 부유식 해상구조물(50)이다.

특히, LNG FPSO는, 선체(51) 내에 액화된 LNG를 저장하기 위한 LNG 저장탱크가 설치되고, 선체(51)의 상부에 해저를 시추하여 천연가스를 생산한 후 액화시키는 데에 필요한 각종 플랜트 설비(52)들이 설치되는데 이 플랜트 설비(52)들의 가동시 많은 열이 발생한다.

따라서 선체(51)에는 플랜트 설비(52)들을 냉각하기 위한 다량의 냉각수의 공급이 필요하며, 이를 위해 냉각수로 사용될 해수를 공급하는 해수공급장치가 구비된다.

본 실시예에서 부유식 해상구조물(50)은 선체(51)의 내측에 측벽을 형성하는 헐(hull)이 마련된다.　 이 헐은 선체(51)의 균형을 유지하기 위한 밸러스트 탱크(ballast tank)(54) 등으로 사용될 수 있다.

밸러스트 탱크(54)는 내부에 채워지는 해수량을 조절하여 화물의 선적 및 하역에 의해 선박의 무게중심이 변동되는 것을 최소화하여 안정적으로 자세를 유지할 수 있도록 돕는 것이다.

또한, 선체(51)의 내부에는 해수를 흡입하기 위한 다수의 펌프(62)가 설치된다.

이 펌프(62)들은 해수를 펌핑하여 엔진을 냉각하기 위해 냉각수를 공급하거나, 선체(51)의 상부에 마련된 플랜트 설비(52) 등으로 해수를 공급할 수 있다.

본 실시예에서, 선체(51)의 하부에는 해수가 저장되는 트렁크(trunk)(56)가 마련되고, 이 트렁크(56)의 상부에는 기관실이 위치될 수 있다.

또한, 기관실에는 펌프(62)의 일례로 일반적인 수평식 펌프(conventional horizontal type pump)가 설치된다.　 이 수평식 펌프(62)는 흡입구가 트렁크(56)로 연장되며, 펌프(62)의 작동에 따라 해수를 흡입하게 된다.

이를 위해 본 실시예에서 선체(51)의 일측에는 케이슨(64)(caisson)이 설치된다.

그리고, 선체(51)에는 해수의 흡입되는 깊이를 더 깊게 하기 위한 해수 흡입기(water intake riser)(66)가 마련될 수 있다.　 이 해수 흡입기(66)는 케이슨(64)에 설치된다.

본 실시예에서 케이슨(64)은 선체(51)의 측벽을 형성하는 헐의 내부에 설치될 수 있다.

또한, 해수 흡입기(66)는 케이슨(64)의 내부로 승강 가능하게 설치되며, 이 해수 흡입기(66)는 상승되어 케이슨(64)에 수용된 상태에서 수리 등의 작업을 할 수 있다.

그리고, 해수 흡입기(66)는 배출부가 케이슨(64)에 연통하고 유입부는 심층해수를 흡입하기 위해 하부로 연장된다.

한편, 케이슨(64)은 해수 흡입기(66)의 설치 및 수리시 열려있으나 정상운전시에는 이물질의 유입을 막기 위해 닫힌 상태이며, 해수의 표준 레벨만큼 항상 물이 차 있기 때문에 해수가 파도나 선박의 운동에 따라 역류되지 않도록 충분한 높이로 설치된다.　 또한, 이 케이슨(64)에는 해수의 유입 또는 유출이 자유롭도록 공기압을 일정하게 유지하기 위한 에어 벤트(air vent)가 설치될 수 있다.

또한, 케이슨(64)에는 트렁크(56)로 연결되는 석션 파이프(suction pipe)(68)가 설치되며, 이 석션 파이프(68)를 통해 해수 흡입기(66)와 케이슨(64)을 거쳐 유입된 해수가 트렁크(56)로 공급된다.

이 석션 파이프(68)는 케이슨(64)과 수평으로 연결될 수 있으며, 이에 따라 해수 흡입기(66)의 설치 및 수리시 간섭이 발생하지 않는다.

그리고, 이 석션 파이프(68)에는 밸브(69)가 설치된다.　 이 밸브(69)는 버터플라이형 밸브(69)(butterfly type valve)로 이루어지며, 트렁크(56)로 공급되는 해수를 차단할 수 있다.

해수 흡입기(66)의 유입부에는 해수를 흡입하기 위한 스트레이너(Sea Water strainer)(70)가 설치될 수 있다.　 이 스트레이너(70)는 필터 기능을 갖고 있으며, 이에 따라 흡입되는 해수의 이물질을 제거할 수 있다.

따라서, 석션 파이프(68)와 트렁크(56) 사이에 별도의 스트레이너를 설치할 필요가 없어, 공간적인 제약을 해결할 수 있다.

해수 흡입기(66)는 케이슨(64) 및 석션 파이프(68)에 의해 독립적으로 트렁크(56)에 연결되므로 펌프(62)의 용량 및 크기에 상관없이 해수 흡입기(66)의 크기를 크게 적용할 수 있으며, 이에 따라 케이슨(64) 및 이에 설치되는 해수 흡입기(66)의 설치 대수 및 생산시수를 줄일 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 해상구조물의 해수유입부를 도시한 평면도이다.

도 5를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 해상구조물(150)은 선체(51)의 측벽을 형성하는 헐의 내부에 케이슨(64)이 설치된다.　 이 케이슨(64)에는 심층해수를 유입하기 위한 해수 흡입기(66)가 설치된다.

한편, 케이슨(64)을 통해 유입된 해수는 석션 파이프(168)를 통해 트렁크(56)로 공급된다.

그리고, 선체(51)에는 트렁크(56)의 상부에 기관실이 마련되고, 이 기관실에 는 다수의 일반적인 수평식 펌프(62)가 설치된다.

또한, 각각의 펌프(62)에 설치된 석션 파이프(168)는 트렁크(56) 내부로 유입되는 해수의 유동을 원활하게 하기 위해 그 길이를 조절할 수 있다.　 더불어, 석션 파이프(168)는 수평식 펌프(62)와의 간섭을 막기 위해 배열구조를 바꾸는 것도 가능하다.

또한, 각각의 석션 파이프(168)에는 밸브(69)가 설치되어 있으며, 이 밸브(69)를 개별적으로 제어하여 트렁크(56)로 공급되는 해수량을 조절할 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부유식 해상구조물의 해수유입부를 도시한 평면도이다.

도 6을 참고하면, 부유식 해상구조물(250)은 선체(51)의 측벽을 형성하는 헐의 내부에 케이슨(64)이 설치된다.　 이 케이슨(64)에는 심층해수를 유입하기 위한 해수 흡입기(66)가 설치된다.

한편, 케이슨(64)을 통해 유입된 해수는 석션 파이프(268)를 통해 트렁크(56)로 공급된다.

그리고, 선체(51)에는 트렁크(56)의 상부에 기관실이 마련되고, 이 기관실에는 다수의 일반적인 수평식 펌프(62)가 설치된다.

석션 파이프(268)에는 유입되는 해수를 모아서 공급하는 버퍼용 헤더(280)가 더 설치될 수 있다.

이 버퍼용 헤더(280)는 수평식 펌프(62)의 작동시 흡입되는 해수량의 차이에 의해 발생하는 맥동현상을 줄여주며, 이에 따라 안정적으로 해수를 공급할 수 있 다.

또한, 버퍼용 헤더(280)에서 트렁크(56) 사이에 설치되는 석션 파이프(268)는 파이프의 직경을 다르게 하는 것도 가능하다.

또한, 각각의 석션 파이프(268)에는 밸브가 설치될 수 있으며, 이 밸브(69)를 개별적으로 제어하여 트렁크(56)로 공급되는 해수량을 조절할 수 있다.

즉, 버퍼용 헤더(280)에서 트렁크(56) 사이에 설치된 제2석션 파이프(268b)는 케이슨(64)과 버퍼용 헤더(280) 사이에 설치된 제1석션 파이프(268a)의 직경보다 작을 수 있으며, 이에 따라 트렁크(56)로 공급되는 해수량을 더욱 세밀하게 조절할 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부유식 해상구조물의 내부를 도시한 단면도이고, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부유식 해상구조물의 해수유입부를 도시한 평면도이다.

도 7과 도 8을 참고하면, 케이슨(364)은 선체(51)의 측벽을 형성하는 헐의 외측에 설치될 수 있다.

이와 같이, 케이슨(364)이 선체(51)의 외각에 설치되면, 해수가 케이슨(364)을 통해 역류하더라도 선박 내부로 유입되지 않으므로 케이슨(364)의 길이를 짧게 구성할 수 있으며, 적어도 해수의 표준 레벨 보다는 높게 위치되도록 길이를 설정할 수 있다.

본 실시예에서 부유식 해상구조물(50)은 선체(51)의 내측에 측벽을 형성하는 헐(hull)이 마련된다.

그리고, 케이슨(364)을 통해 유입된 해수는 헐을 관통하여 설치된 석션 파이프(368)를 통해 수평형 펌프(62)로 공급된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 부유식 해상구조물을 도시한 도면.

도 2는 종래 기술에 따른 부유식 해상구조물의 해수공급장치를 확대한 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해상구조물의 내부를 도시한 단면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해상구조물의 해수유입부를 도시한 평면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 해상구조물의 해수유입부를 도시한 평면도.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부유식 해상구조물의 해수유입부를 도시한 평면도.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부유식 해상구조물의 내부를 도시한 단면도.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부유식 해상구조물의 해수유입부를 도시한 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 부유식 해상구조물　　　 51 : 선체

52 : 플랜트 설비　　　　 54 : 밸러스트 탱크

56 : 트렁크　　　　　 62 : 수평식 펌프

64 : 케이슨　　　　　 66 : 해수 흡입기

68 : 석션 파이프　　　　 69 : 밸브

70 : 스트레이너

Claims

하부에 해수가 저장되는 트렁크가 마련된 선체와,

상기 트렁크의 상부에 설치되며 상기 트렁크에 저장된 해수를 펌핑하는 수평식 펌프와,

상기 선체의 일측에 설치되며 상기 트렁크와 연통된 적어도 하나의 케이슨(caisson)과,

상기 케이슨에 승강 가능하게 설치되며 배출부가 상기 케이슨에 연통하고 유입부는 심층해수를 흡입하기 위해 하부로 연장된 해수 흡입기(water intake riser)와,

유입되는 해수를 모아서 공급하는 버퍼용 헤더를 포함하고, 상기 케이슨과 상기 트렁크 사이에 설치되어 상기 케이슨으로부터 유입된 해수를 상기 트렁크로 공급하는 석션 파이프와,

상기 석션 파이프에 설치되어 해수의 유입을 제어하는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 케이슨은 상기 선체의 측벽을 형성하는 헐(hull)의 내부에 설치된 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
청구항 1에 있어서,

상기 케이슨은 상기 선체의 측벽을 형성하는 헐의 외측에 설치된 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
청구항 1에 있어서,

상기 유입부에 설치된 스트레이너(strainer)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 버퍼용 헤더의 일단에 연결되는 제1 석션 파이프와, 상기 버퍼용 헤더의 타단에 연결되는 제2 석션 파이프의 직경이 다른 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
청구항 1에 있어서,

상기 트렁크에 각각 연결되는 석션파이프의 길이가 다르거나, 배열이 다른 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.