KR101245728B1

KR101245728B1 - 액화천연가스 해양 구조물

Info

Publication number: KR101245728B1
Application number: KR1020100131893A
Authority: KR
Inventors: 이중남; 김종주; 조기헌; 하문근; 황창호
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2013-03-25
Also published as: KR20120070365A

Abstract

액화천연가스 해양 구조물이 제공된다. 본 실시예에 따른 해양 구조물은 부유체; 및 액화천연가스를 저장하고, 수면 아래에서 부유체와 상대운동 가능하게 결합된 저장 탱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액화천연가스 해양 구조물{Marine structure for LNG}

본 발명은 액화천연가스 해양 구조물에 관한 것이다.

LNG-FPSO 또는 FSRU와 같은 기존 LNG 해상 구조물은 선체와 LNG 저장 탱크가 일체로 건조된다. 이와 같은 LNG 해상 구조물은 선체가 물에 부유한 상태로 작업을 수행한다. 물에 부유한 선체는 파도 등에 의해 동요한다. 이 경우, 선체와 일체로 형성된 LNG 저장 탱크 내부에는 저장된 LNG가 동요하여 LNG 저장 탱크 내벽을 충격하는 슬로싱 현상이 발생한다.

이와 같은 슬로싱 현상은 LNG 저장 탱크 내벽을 손상하여 안정성을 크게 훼손하는 문제가 있다.

본 발명의 실시예들은 저장 탱크 내부에서 발생하는 액화천연가스에 의한 슬로싱 현상이 저감되도록 구성된 액화천연가스 해양 구조물을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 부유체; 및 액화천연가스를 저장하고, 수면 아래에서 상기 부유체와 상대운동 가능하게 결합된 저장 탱크를 포함하는 액화천연가스 해양 구조물이 제공된다.

상기 부유체와 상기 저장 탱크 사이에 개재되고, 양측단부가 각각 상기 부유체 및 상기 저장 탱크와 결합되는 복수의 댐퍼를 더 포함할 수 있다.

상기 각 댐퍼는 내부에 형성된 작동실에 작동유체가 유입되면 신장하고, 상기 작동실로부터 작동유체가 배출되면 수축하도록 작동하고, 상기 각 댐퍼의 작동실은 연결라인에 의해 상호 연결될 수 있다.

상기 각 댐퍼는 상기 부유체 및 상기 저장 탱크와 유니버설 조인트 방식으로 결합될 수 있다.

상기 복수의 댐퍼는, 상기 부유체가 상기 저장 탱크에 대해 상대 운동을 할 때 상기 부유체와 상기 저장 탱크 사이의 거리에 대응하여 각각 신장 또는 수축할 수 있다.

상기 복수의 댐퍼는, 신장 상태에 있는 댐퍼의 신장량의 총합과 수축 상태에 있는 댐퍼의 수축량의 총합이 동일하도록 상호 연동할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 부유체와 저장 탱크가 상대운동 가능하게 결합됨으로써 저장 탱크 내부에서 발생되는 액화천연가스의 슬로싱 현상이 효과적으로 저감될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 해양 구조물의 개략적인 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 해양 구조물의 측면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 해양 구조물의 정면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물에 포함된 댐퍼의 구조를 나타내는 도면이고,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 해양 구조물의 제 1 작동례를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 해양 구조물의 제 2 작동례를 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명은 이하에서 설명되는 특정 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변형, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일하거나 대응하는 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 해양 구조물을 전방에서 바라본 개략적인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 해양 구조물의 좌측면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 해양 구조물의 정면도이다. 여기서, 도 2에서 볼 때 좌측은 전방, 우측은 후방을 나타낸다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 해양 구조물(1)은 부유체(10)와 저장 탱크(30)를 포함하여 구성된다. 이와 같이 구성된 해양 구조물(1)은 부유체(10)가 해상에서 요동하더라도 부유체(10)와 저장 탱크(30)가 상대운동 가능하게 결합되어 있어서 저장 탱크(30) 내의 액화천연가스에 의한 슬로싱이 저감될 수 있다.

부유체(10)는 해상에 부유한다. 부유체(10)는 해상에서 파도 등에 의해 동요한다.

부유체(10)에는 액화천연가스에 관한 작업 설비(20)가 탑재될 수 있다. 여기서 작업 설비(20)는 액화천연가스 생산 설비일 수 있다. 이 경우, 액화천연가스 해양 구조물(1)은 LNG-FPSO로 사용될 수 있고, 액화천연가스 생산 설비에서 생산된 액화천연가스는 저장 탱크(30)로 이송되어 저장된다. 또는 작업 설비(20)는 액화천연가스 재기화 설비일 수 있다. 이 경우, 액화천연가스 해양 구조물(1)은 LNG-FSRU로 사용될 수 있고, 저장 탱크(30)에 저장된 액화천연가스는 재기화 설비를 통해 재기화되어 부유체(10)에 인접한 LNG 운반선 등으로 이송된다. 여기서, 작업 설비(20)와 저장 탱크(30) 사이에는 액화천연가스의 이송 통로를 제공하는 별도의 이송 라인(미도시)이 개재될 수 있고, 상기 이송 라인 상에는 펌프(미도시)가 설치될 수 있다.

부유체(10)는 저장 탱크(30)와 결합된다. 저장 탱크(30)는 부유체(10)와 별개로 수면 아래에 배치된다. 이 경우, 저장 탱크(30)는 파도에 직접적으로 영향을 받지 않는다.

저장 탱크(30)는 부유체(10)와 상대 운동 가능하게 결합된다. 이 경우, 부유체(10)가 파도에 의해 동요하더라도 저장 탱크(30)는 부유체(10)의 동요에 큰 영향을 받지 않는다.

본 실시예에 따르면, 저장 탱크(30)와 부유체(10)를 상대 운동 가능하게 결합시키기 위해 댐퍼(51, 52, 53, 54)를 사용한다.

댐퍼(51, 52, 53, 54)는 부유체(10)와 저장 탱크(30) 사이에 개재되고, 양측단부가 각각 부유체(10)와 저장 탱크(30)와 유니버설 조인트 방식으로 결합된다. 이에 따라 저장 탱크(30)는 부유체(10)의 동요에 대응하여 부유체(10)에 대해 상대 운동할 수 있다.

댐퍼(51, 52, 53, 54)는 공압식 또는 유압식일 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 이하, 설명의 편의를 위해 댐퍼(51, 52, 53, 54)를 유압식이라 가정한다. 이 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물에 포함된 댐퍼의 구조를 나타내는 도 4를 참조할 때, 댐퍼(51, 52, 53, 54)는 실린더(55)와 실린더(55) 내부에서 왕복 이동 가능하게 설치된 피스톤(56)을 포함할 수 있다. 실린더(55) 및 피스톤(56)은 각각 로드(57, 58)과 결합된다. 로드(57, 58)의 단부는 각각 저장 탱크(30)와 부유체(10)와 결합된다. 실린더(55)의 내부는 피스톤(56)에 의해 양분되고, 양분된 부분 중 하나가 작동 유체(A)를 수용하기 위한 작동실(55a)로 사용된다. 작동 유체(A)는 후술하는 연결 라인(60)에 의해 작동실(55a) 내부로 유입되거나 작동실(55a) 외부로 배출될 수 있다.

이와 같이 구성된 댐퍼(51, 52, 53, 54)는 댐퍼(51, 52, 53, 54) 내부에 형성된 작동실(55a)에 작동유체(A)가 유입질 때 신장되고 작동실(55a)에서 작동유체가 배출될 때 수축되도록 작동한다.

다만, 이와 같은 댐퍼(51, 52, 53, 54)의 구조는 예시에 불과하고 다양한 형태의 댐퍼가 제안될 수 있다.

댐퍼(51, 52, 53, 54)는 복수로 이루어질 수 있다. 복수의 댐퍼(51, 52, 53, 54)는 부유체(10)와 저장 탱크(30) 사이에서 상호 이격되어 분산 배치된다. 복수의 댐퍼(51, 52, 53, 54)는 각각 동일한 크기 및 형상 등으로 이루어질 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 댐퍼(51, 52, 53, 54)의 개수 및 댐퍼(51, 52, 53, 54)들의 배치는 부유체(10)와 저장 탱크(30)의 크기 또는 형상 등에 따라 다양한 변형이 가능하다.

본 실시예에 따르면, 복수의 댐퍼(51, 52, 53, 54)는 부유체(10)가 저장 탱크(30)에 대해 상대 운동을 할 때 부유체(10)와 저장 탱크(30) 사이의 거리에 대응하여 신장 또는 수축할 수 있다. 예를 들어, 댐퍼(51, 52, 53, 54)가 배치된 부유체(10)와 저장 탱크(30) 사이의 거리가 기준 거리보다 작아지면 댐퍼(51, 52, 53, 54)는 수축하고, 커지면 댐퍼(51, 52, 53, 54)는 신장한다. 여기서 기준 거리란 댐퍼(51, 52, 53, 54)가 신장 및 수축하지 않은 초기 상태에서 부유체(10)와 저장 탱크(30) 사이의 거리를 의미한다.

각 댐퍼(51, 52, 53, 54)가 부유체(10)와 저장 탱크(30) 사이의 거리에 대응하여 신장 또는 수축하면, 저장 탱크(30)와 부유체(10) 간의 효과적인 상대 운동이 가능해진다. 이 경우, 파도에 의해 부유체(10)가 심하게 동요하더라도 저장 탱크(30)는 부유체(10)의 영향을 크게 받지 않고 상대적으로 덜 동요하게 된다. 이에 따라 저장 탱크(30) 내부의 액화천연가스에 의한 슬로싱 현상이 저감될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따르면, 복수의 댐퍼(51, 52, 53, 54)는 신장 상태에 있는 댐퍼의 신장량의 총합과 수축 상태의 댐퍼의 수축량의 총합이 동일하도록 상호 연동할 수 있다. 예를 들어, 일부 댐퍼(51, 53)가 수축 상태에 있고, 나머지 댐퍼(52, 54)가 신장 상태에 있다고 가정할 때, 수축 상태에 있는 댐퍼(51, 53)의 수축량은 각각 0.3m, 0.5m이고, 신장 상태에 있는 댐퍼(52, 54)의 신장량은 각각 0.5m, 0.3m 일 수 있다. 이 경우, 수축 상태에 있는 댐퍼(51, 53)의 수축량의 총합과 신장 상태에 있는 댐퍼(52, 54)의 신장량의 총합은 0.8m로 동일하다.

복수의 댐퍼(51, 52, 53, 54)가 상호 연동하기 위해, 복수의 댐퍼(51, 52, 53, 54)는 어느 하나에서 나머지로 작동 유체가 이동할 수 있도록 연결 라인(60)에 의해 상호 연결될 수 있다. 예를 들어, 수축 상태에 있는 댐퍼(51, 53)의 작동실(미도시)에서 배출된 작동 유체는 연결 라인(60)을 통해 팽창 상태에 있는 댐퍼(52, 54)의 작동실로 유입될 수 있다.

이와 같은 본 실시예에 따르면, 각 댐퍼(51, 52, 53, 54)가 부유체(10)와 저장 탱크(30) 사이의 거리에 대응하여 신장 또는 수축하면서, 상호 연동하도록 작동함으로써 저장 탱크(30)와 부유체(10) 간의 더욱 효과적인 상대 운동이 가능해진다.

이하, 본 실시예에 따른 액화천연가스 해양 구조물의 여러가지 작동례를 설명한다. 다만, 이외에도 다양한 작동례가 존재할 수 있다.

제 1 작동례

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 해양 구조물의 제 1 작동례를 개략적으로 나타낸 도면이다. 여기서 본 실시예에 따른 해양 구조물(1)의 부유체(10)는 종동요한다.

먼저 도 1 및 도 5를 참조하면, 부유체(10)는 반시계 방향으로 종동요한다. 이 경우, 부유체(10)와 저장 탱크(30) 사이의 거리가 작아지는 곳에 배치된 댐퍼(51, 53)는 수축하고, 부유체(10)와 저장 탱크(30) 사이의 거리가 커지는 곳에 배치된 댐퍼(52, 54)는 신장한다. 이 경우, 댐퍼(51, 53)의 작동실에 수용된 작동 유체는 수축 압력에 의해 댐퍼(51, 53)의 외부로 배출된다. 댐퍼(51, 53)로부터 배출된 작동 유체는 연결 라인(60)을 통해 각각 댐퍼(52, 54)의 작동실로 분산되어 유입되고, 댐퍼(52, 54)를 신장시킨다.

여기서, 부유체(10)가 횡동요 없이 종동요하기 때문에 수축 상태에 있는 댐퍼(51, 53)의 수축량은 각각 동일하고, 신장 상태에 있는 댐퍼(52, 54)의 신장량은 각각 동일하다. 또한, 수축 상태에 있는 댐퍼(51, 53)의 수축량의 총합과 신장 상태에 있는 댐퍼(52, 54)의 신장량의 총합은 상호 동일하다.

이 후, 도 1 및 도 6을 참조하면, 부유체(10)는 시계 방향으로 종동요한다. 이 경우, 부유체(10)와 저장 탱크(30) 사이의 거리가 커지는 곳에 배치된 댐퍼(51, 53)는 신장하고, 부유체(10)와 저장 탱크(30) 사이의 거리가 작아지는 곳에 배치된 댐퍼(52, 54)는 수축한다. 여기서, 부유체(10)가 횡동요 없이 종동요하기 때문에 신장 상태에 있는 댐퍼(51, 53)의 신장량은 각각 동일하고, 수축 상태에 있는 댐퍼(52, 54)의 수축량은 각각 동일하다. 또한, 신장 상태에 있는 댐퍼(51, 53)의 신장량의 총합과 수축 상태에 있는 댐퍼(52, 54)의 수축량의 총합은 상호 동일하다.

이와 같은 본 작동례에 따르면, 부유체(10)가 종동요할 때 댐퍼(51, 52, 53, 54)에 의해 저장 탱크(30)는 부유체(10)의 동요에 영향을 받지 않고 부유체(10)에 대해 상대적으로 운동하게 되므로, 저장 탱크(30) 내부에서 발생되는 액화천연가스에 의한 슬로싱 현상이 효과적으로 저감될 수 있다.

제 2 작동례

도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 해양 구조물의 제 2 작동례를 개략적으로 나타낸 도면이다. 여기서 본 실시예에 따른 해양 구조물(1)의 부유체(10)는 횡동요한다.

먼저 도 1 및 도 7을 참조하면, 부유체(10)는 반시계 방향으로 횡동요한다. 이 경우, 부유체(10)와 저장 탱크(30) 사이의 거리가 작아지는 곳에 배치된 댐퍼(53, 54)는 수축하고, 부유체(10)와 저장 탱크(30) 사이의 거리가 커지는 곳에 배치된 댐퍼(51, 52)는 신장한다. 이 경우, 댐퍼(53, 54)의 작동실에 수용된 작동 유체는 수축 압력에 의해 댐퍼(53, 54)의 외부로 배출된다. 댐퍼(53, 54)로부터 배출된 작동 유체는 연결 라인(60)을 통해 각각 댐퍼(51, 52)의 작동실로 분산되어 유입되고, 댐퍼(51, 52)를 신장시킨다.

여기서, 부유체(10)가 종동요 없이 횡동요하기 때문에 수축 상태에 있는 댐퍼(53, 54)의 수축량은 각각 동일하고, 신장 상태에 있는 댐퍼(51, 52)의 신장량은 각각 동일하다. 또한, 수축 상태에 있는 댐퍼(53, 54)의 수축량의 총합과 신장 상태에 있는 댐퍼(51, 52)의 신장량의 총합은 상호 동일하다.

이 후, 도 1 및 도 8을 참조하면, 부유체(10)는 시계 방향으로 횡동요한다. 이 경우, 부유체(10)와 저장 탱크(30) 사이의 거리가 커지는 곳에 배치된 댐퍼(53, 54)는 신장하고, 부유체(10)와 저장 탱크(30) 사이의 거리가 작아지는 곳에 배치된 댐퍼(51, 52)는 수축한다. 여기서, 부유체(10)가 종동요 없이 횡동요 하고 있기 때문에 신장 상태에 있는 댐퍼(53, 54)의 신장량은 각각 동일하고, 수축 상태에 있는 댐퍼(51, 52)의 수축량은 각각 동일하다. 또한, 신장 상태에 있는 댐퍼(53, 54)의 신장량의 총합과 수축 상태에 있는 댐퍼(51, 52)의 수축량의 총합은 상호 동일하다.

제 3 작동례

도시되지 않았으나, 부유체는 횡동요 및 종동요가 혼합된 형태로 동요할 수 있다. 이 경우, 부유체와 저장 탱크 사이의 거리가 작아지는 곳에 배치된 댐퍼는 수축하고, 부유체와 저장 탱크 사이의 거리가 커지는 곳에 배치된 댐퍼는 신장한다.

예를 들어, 부유체가 전방측 및 좌측으로 동요하는 경우, 부유체와 저장 탱크 사이의 거리가 작아지는 곳은 부유체의 전방 좌측부이고, 커지는 곳은 부유체의 후방 우측부이다. 이 경우, 부유체의 전방 우측부 및 후방 좌측부는 부유체와 저장 탱크 사이의 거리가 일정하게 유지될 수 있다.

이 경우, 부유체의 전방 좌측부에 위치하는 댐퍼(도 1의 도면 번호 51)는 가장 크게 수축하고, 부유체의 후방 우측부에 위치하는 댐퍼(도 1의 도면 번호 54)는 가장 크게 신장한다. 그리고, 부유체의 전방 우측부에 위치하는 댐퍼(도 1의 도면 번호 53)와 후방 좌측부에 위치하는 댐퍼(도 1의 도면 번호 52)는 수축 및 신장하지 않는다.

이 경우, 수축하는 댐퍼(도 1의 도면 번호 51)의 작동실에 수용된 작동 유체는 수축 압력에 의해 댐퍼(도 1의 도면 번호 51)의 외부로 배출된다. 수축되는 댐퍼(도 1의 도면 번호 51)로부터 배출된 작동 유체는 연결 라인(60)을 통해 댐퍼(도 1의 도면 번호 54)의 작동실로 유입되고, 댐퍼(도 1의 도면 번호 54)를 신장시킨다.

이 경우, 신장 상태에 있는 댐퍼의 신장량의 총합과 수축 상태에 있는 댐퍼의 수축량의 총합은 상호 동일하다.

이 후, 부유체가 후방측 및 우측으로 동요하는 경우, 부유체와 저장 탱크 사이의 거리가 작아지는 곳은 부유체의 후방 우측부이고, 커지는 곳은 부유체의 전방 좌측부이다. 이 경우, 부유체의 후방 좌측부 및 전방 우측부는 부유체와 저장 탱크 사이의 거리가 일정하게 유지될 수 있다.

이 경우, 부유체의 후방 우측부에 위치하는 댐퍼(도 1의 도면 번호 54)는 가장 크게 수축하고, 부유체의 전방 좌측부에 위치하는 댐퍼(도 1의 도면 번호 51)는 가장 크게 신장한다. 그리고, 부유체의 후방 좌측부에 위치하는 댐퍼(도 1의 도면 번호 52)와 전방 우측부에 위치하는 댐퍼(도 1의 도면 번호 53)는 수축 및 신장하지 않는다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

10 : 부유체
20 : 작업 설비
30 : 저장 탱크
51, 52, 53, 54 : 댐퍼

Claims

부유체;
액화천연가스를 저장하고, 수면 아래에서 상기 부유체와 상대운동 가능하게 결합된 저장 탱크; 및
상기 부유체와 상기 저장 탱크 사이에 개재되고, 양측단부가 각각 상기 부유체 및 상기 저장 탱크와 결합되는 복수의 댐퍼를 포함하며,
상기 각 댐퍼는 내부에 형성된 작동실에 작동유체가 유입되면 신장하고, 상기 작동실로부터 작동유체가 배출되면 수축하도록 작동하고,
상기 각 댐퍼의 작동실은 연결라인에 의해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 해양 구조물.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 각 댐퍼는 상기 부유체 및 상기 저장 탱크와 유니버설 조인트 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 해양 구조물.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 복수의 댐퍼는, 상기 부유체가 상기 저장 탱크에 대해 상대 운동을 할 때 상기 부유체와 상기 저장 탱크 사이의 거리에 대응하여 각각 신장 또는 수축하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 해양 구조물.
제5항에 있어서,
상기 복수의 댐퍼는, 신장 상태에 있는 댐퍼의 신장량의 총합과 수축 상태에 있는 댐퍼의 수축량의 총합이 동일하도록 상호 연동하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 해양 구조물.