KR101295688B1

KR101295688B1 - 유체의 회전을 이용한 액화천연가스 저장탱크의 슬로싱 저감장치

Info

Publication number: KR101295688B1
Application number: KR1020110108170A
Authority: KR
Inventors: 김명현; 김현수
Original assignee: 부산대학교 산학협력단
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2013-08-14
Also published as: KR20130043958A

Abstract

본 발명은 탱크 내부에 저장된 액화천연가스의 강제적인 회전 유동을 발생시켜 액화천연가스의 운반 도중 선박의 흔들림에 의한 슬로싱 현상을 최소화할 수 있는 액화천연가스 저장탱크의 슬로싱 저감장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크의 슬로싱 저감장치는 액화천연가스가 저장되어 있는 탱크에 설치되어 상기 탱크 내부에 저장되어 있는 액화천연가스의 강제 회전 유동을 발생시켜 액화천연가스를 선체 내벽을 따라 회전시킴으로써 슬로싱 현상을 억제하는 유체회전수단으로서 임의의 압력으로 가스를 공급하는 가스발생부와; 일단이 상기 탱크 내부에 저장된 액화천연가스 내부에 잠겨지고, 다른 일단이 상기 가스발생부와 연결되어 상기 탱크 내부에 소정의 압력으로 가스를 공급하여 탱크 내의 액화천연가스의 강제 회전 유동을 발생시키는 가스공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유체의 회전을 이용한 액화천연가스 저장탱크의 슬로싱 저감장치{Appratus for Decreaing Sloshing in Liquid Storage Tank}

본 발명은 액화천연가스(LNG)와 같은 액체를 저장하는 탱크에서 발생하는 스로싱 현상을 저감시킬 수 있는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액화천연가스(LNG) 운반선의 카고 탱크 내에 저장된 액화천연가스가 운반도중 선박의 유동에 의해 탱크 내벽에 충격을 가하는 슬로싱 현상을 저감시킬 수 있는 액화천연가스 저장탱크의 슬로싱 저감장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액화천연가스(LNG)는 선박을 이용해 수송하는 바, 운항 중 선박의 흔들림에 의해 슬로싱(Sloshing)이 빈번이 발생하게 된다. 여기서, 슬로싱(Sloshing)이란 자유 표면을 갖는 용기내 액체의 액면이 용기의 진동을 여진원으로 하여 동요하여 선체 내벽에 충격을 가하는 현상을 말한다. 액화천연가스 수송선이나 석유저장 탱크에서 진동발생시 슬로싱에 의해 선체 내벽에 받는 충격력이나 측벽에 생기는 부압이 문제가 된다.

이러한 슬로싱은 해양을 항해하는 액화천연가스 수송선의 경우에 저장탱크에 큰 압력을 가하게 되어, 대형해양사고를 발생시키게 된다.

따라서, 슬로싱 문제를 해결하기 위하여 LNG 선박의 화물창의 재료 변경 및 형상 변경 등의 구조 변경과 관련된 연구가 활발하게 진행되는 추세에 있으며, 슬로싱 저감을 위한 부유구 등을 이용하거나 탱크 내에 별도의 슬로싱 저감 구조체를 설치하는 등 다양한 슬로싱 저감 기법들이 적용되고 있다.

그러나, 여전히 슬로싱 문제의 근본적인 원인 해결은 이루어지지 않고 있으며, 특히 화물창 구조의 변경을 통한 슬로싱 저감기법의 경우 대부분 많은 비용이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 적은 비용과 간단한 구성으로 액화천연가스(LNG) 저장 탱크 내에서 액화천연가스의 유동에 의한 슬로싱(sloshing) 현상을 유체의 회전을 이용하여 대폭 저감시킬 수 있는 액화천연가스 저장탱크의 슬로싱 저감장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 액화천연가스가 저장되어 있는 탱크에 설치되어 상기 탱크 내부에 저장되어 있는 액화천연가스의 강제 회전 유동을 발생시켜 액화천연가스를 선체 내벽을 따라 회전시킴으로써 슬로싱 현상을 억제하는 유체회전수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 슬로싱 저감장치를 제공한다.

본 발명의 한 형태에 따르면, 상기 유체회전수단은, 임의의 압력으로 가스를 공급하는 가스발생부와; 일단이 상기 탱크 내부에 저장된 액화천연가스 내부에 잠겨지고, 다른 일단이 상기 가스발생부와 연결되어 상기 탱크 내부에 소정의 압력으로 가스를 공급하여 탱크 내의 액화천연가스의 강제 회전 유동을 발생시키는 가스공급관을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 한 형태에 따르면, 상기 유체회전수단은, 상기 탱크 내부의 액화천연가스 내에 잠겨지도록 탱크의 중앙부 하부에 회전 가능하게 설치되는 프로펠러와, 상기 탱크 외부에 설치되어 상기 프로펠러를 회전시키는 구동부를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 한 형태에 따르면, 상기 유체회전수단은, 상기 탱크 내부의 액화천연가스 내에 잠겨지도록 탱크 상부에 수직하게 설치되는 회전축부재와, 상기 회전축부재의 하단부에 회전 가능하게 설치되며 방사상으로 연장된 복수개의 회전날개를 구비하여, 상기 회전날개가 액화천연가스의 유동에 의해 회전하면서 액화천연가스의 회전 유동을 발생시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 탱크 내부에 저장된 액화천연가스의 강제적인 회전 유동이 발생하게 되므로 액화천연가스의 운반 도중 선박의 흔들림에 의해 탱크 내의 액화천연가스의 유동이 발생하더라도 상기한 강제 회전 유동에 의해 액화천연가스의 유동이 감쇠되고, 따라서 슬로싱 현상이 억제되는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 슬로싱 저감장치를 개략적으로 나타낸 액화천연가스 운반선의 화물창의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 슬로싱 저감장치를 개략적으로 나타낸 액화천연가스 운반선의 화물창의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 슬로싱 저감장치를 개략적으로 나타낸 액화천연가스 운반선의 화물창의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 슬로싱 저감장치를 개략적으로 나타낸 액화천연가스 운반선의 화물창의 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 슬로싱 저감장치를 상세히 설명한다.

본 발명의 액화천연가스 저장탱크의 슬로싱 저감장치는 액화천연가스(LNG) 운반선의 화물창 탱크 내부에 저장되어 있는 액화천연가스가 탱크(1) 내벽면을 따라 회전 운동하도록 함으로써 슬로싱 현상을 억제하는 것을 기술적 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크의 슬로싱 저감장치의 첫번째 실시예를 나타낸 것으로, 이 실시예의 슬로싱 저감장치는 가스발생부(10)와 가스공급관(20)으로 이루어진 유체회전수단을 이용하여 탱크(1) 내의 액화천연가스(LNG)(2)에 설정된 압력으로 가스를 공급함으로써 액화천연가스(2)가 탱크(1) 내벽면을 따라 대체로 수평하게 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하는 유동을 발생시킨다.

상기 가스발생부(10)는 액화천연가스(LNG) 저장 탱크(1)의 외부에 설치되어 임의의 설정 압력으로 가스를 공급하는 작용을 수행한다. 상기 가스발생부(10)는 예컨대 에어펌프 또는 송풍기 등의 공지의 가스공급장치를 이용하여 구성할 수 있다. 상기 가스발생부(10)로부터 액화천연가스(2) 내로 공급되는 가스의 압력은 탱크(1) 내부에 저장된 액화천연가스의 양에 따라 가변되는 것이 바람직하다. 이를 위해 상기 가스발생부(10)에는 가스공급관(20)으로 공급되는 가스 압력을 조정하기 위한 레귤레이터(11)가 추가로 설치될 수 있다.

상기 가스발생부(10)에서 공급되는 가스는 통상의 공기를 이용할 수 있지만, 액화천연가스 운반선의 배기가스를 탈황처리하여 탈황처리된 가스를 이용할 수도 있을 것이다. 이와 같이 탈황처리된 가스를 이용하여 액화천연가스의 회전 유동을 발생시키게 되면 유해 배기가스 양을 줄일 수 있으므로 친환경적인 효과도 얻을 수 있다.

상기 가스공급관(20)은 상단부가 상기 가스발생부(10)와 연결되며 하단부가 상기 탱크(1)의 상부를 통하여 상기 탱크(1) 내부의 액화천연가스(2) 내부에 잠겨져 상기 가스발생부(10)에서 공급된 압축 가스를 액화천연가스(2) 내부로 안내하여 토출시키는 작용을 한다. 상기 가스공급관(20)은 일정한 위치에 고정될 수 있지만, 탱크(1) 내부에 저장된 액화천연가스(2)의 양에 따라 상하 및/또는 좌우로의 위치 가변이 가능하게 구성됨이 바람직하다.

이 실시예에서 상기 가스공급관(20)의 하단부는 전방으로 90도로 절곡되게 형성되어 가스토출구(20a)가 탱크(1)의 전방을 향하도록 되어 전방으로 가스를 토출하도록 되어 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 상기 가스공급관(20)의 하단부를 통해 토출되는 가스에 의해 액화천연가스(2)가 탱크(1) 벽면을 따라 회전하는 유동을 용이하게 발생하도록 하기 위하여 상기 가스공급관(20)의 하단부는 탱크(1)의 일측 내벽면에 근접하게 설치될 수도 있다.

또한, 이 실시예에서 상기 가스발생부(10) 및 가스공급관(20)은 단일하게 구성되었다. 하지만, 이와 다르게 2개 이상의 가스발생부(10)와 가스공급관(20)이 탱크(1)의 양측에 일정 거리 이격되게 배치될 수도 있다. 이 경우 한 쪽 가스공급관(20)은 탱크(1)의 전방으로 가스를 토출하고, 다른 한 쪽 가스공급관(20)은 탱크(1)의 후방으로 가스를 토출하여 원활한 액화천연가스(2)의 회전 유동을 유도하는 것이 바람직하다.

또는 이와 다르게 하나의 가스발생부(10)와 복수개의 가스공급관(20)을 구성하여 가스를 복수의 위치에서 공급할 수도 있다. 즉, 도 2에 도시된 것과 같이, 하나의 가스발생부(10)와 연결된 메인 가스공급관(21)과, 상기 메인 가스공급관(21)으로부터 복수 갈래로 분기된 분기관(22)들을 구성하여, 탱크(1) 내의 액화천연가스(2) 내의 복수의 지점에 동시에 가스를 공급하여 회전 유동을 발생시킬 수도 있을 것이다. 이 경우에도 한 쪽 분기관(22)은 탱크(1)의 전방으로 가스를 토출하고, 다른 한 쪽 분기관(22)은 탱크(1)의 후방으로 가스를 토출하도록 구성됨이 바람직하다.

상술한 것과 같이 구성된 본 발명의 슬로싱 저감장치는 다음과 같이 작용한다.

액화천연가스(2)가 탱크(1) 내부에 소정량 채워진 상태에서 액화천연가스 운반선이 이동하는 도중, 운반선의 6자유도 운동에 의해 탱크(1) 내부의 액화천연가스(2)의 실로싱이 발생하게 된다.

이 때, 상기 가스발생부(10) 및 가스공급관(20)을 통해서 탱크(1) 내의 액화천연가스(2) 내부에 소정의 압력으로 가스가 공급되고, 공급된 가스의 압력에 의해 액화천연가스(2)가 탱크(1)의 내벽면을 따라 대체로 수평하게 회전하는 유동이 발생하게 된다. 이에 따라 운반선의 흔들림에 의한 액화천연가스(2)의 유동이 감쇠되고, 실로싱 현상이 저감되어 탱크(1) 벽면에 충격이 가해지는 것을 최소화할 수 있다.

상기 가스발생부(10) 및 가스공급관(20)을 통한 가스의 공급은 운반선이 이동하는 동안 지속적으로 이루어질 수도 있지만, 일정 주기로 이루어지거나, 수동 조작에 의해 간헐적으로 이루어질 수도 있다. 또한, 항해 구간 중 슬로싱이 거의 발생하지 않는 구간에서는 가스 공급을 하지 않고, 슬로싱이 많이 발생할 것으로 예상되는 구간에서만 가스 공급을 수행할 수도 있을 것이다.

한편, 전술한 실시예에서는 액화천연가스(2) 내부에 소정의 압력으로 압축가스를 공급하여 액화천연가스(2)를 회전시켰으나, 이와 다르게 기계적인 힘으로 액화천연가스(2)의 회전 유동을 발생시킬 수도 있다.

예를 들어, 도 3에 도시한 것과 같이 액화천연가스(2) 내에 잠겨지도록 탱크(1)의 중앙부 하부에 프로펠러(110)를 회전 가능하게 설치하고, 상기 탱크(1)의 외부에 프로펠러(110)를 회전시키는 구동부, 예컨대 구동모터(111)를 설치하여 프로펠러(110)의 회전에 의해 액화천연가스(2)의 회전 유동을 발생시킬 수도 있다.

또한, 도 4에 도시한 것과 같이 탱크(1)의 상부에 회전축부재(210)를 수직하게 설치하고, 상기 회전축부재의(210) 하단부에 회전문과 유사한 형태로 방사상으로 연장된 복수개의 회전날개(220)를 회전 가능하게 설치하여, 상기 회전날개(220)가 액화천연가스(2)의 유동에 의해 회전하면서 액화천연가스(2)가 탱크(1) 내벽면을 따라 회전하도록 유도할 수도 있을 것이다.

이 실시예에서는 상기 회전날개(220)가 회전축부재(210)에 대해 회전하도록 구성되지만, 회전날개(220)가 회전축부재(210)에 고정되게 설치되고, 상기 회전축부재(210)가 탱크(1)에 대해 회전 가능하게 설치될 수도 있을 것이다.

또한, 상기 회전날개(220)가 탱크(1) 내의 액화천연가스의 양에 상관없이 항상 액화천연가스(2) 내에 잠긴 상태를 유지할 수 있도록 상기 회전축부재(210)가 공지의 선형운동장치에 의해 상하로 이동 가능하게 구성되는 것이 바람직하다.

이 실시예에서 상기 회전축부재(210)는 탱크(1)의 상부에 설치되지만, 이와 다르게 회전축부재(210)가 탱크(1)의 바닥면에 수직하게 설치될 수도 있을 것이다.

이외에도 온도를 이용하거나 기타 다른 기계장치를 이용하여 액화천연가스의 회전 유동을 발생시킬 수도 있다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

1 : 탱크 2 : 액화천연가스
10 : 가스발생부 20 : 가스공급관
21 :메인 가스공급관 22: 분기관
110 : 프로펠러 210 : 회전축부재
220 : 회전날개

Claims

삭제
액화천연가스(2)가 저장되어 있는 탱크(1)에 설치되어 상기 탱크(1) 내부에 저장되어 있는 액화천연가스(2)의 강제 회전 유동을 발생시켜 액화천연가스를 선체 내벽을 따라 회전시킴으로써 슬로싱 현상을 억제하는 유체회전수단을 포함하는 액화천연가스 저장탱크의 슬로싱 저감장치에 있어서,
상기 유체회전수단은,
임의의 압력으로 가스를 공급하는 가스발생부(10)와;
일단이 상기 탱크(1) 내부에 저장된 액화천연가스 내부에 잠겨지고, 다른 일단이 상기 가스발생부(10)와 연결되어 상기 탱크 내부에 소정의 압력으로 가스를 공급하여 탱크 내의 액화천연가스의 강제 회전 유동을 발생시키는 가스공급관(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 슬로싱 저감장치.
제2항에 있어서, 상기 가스발생부(10)는 상기 탱크(1)의 외부에 설치되고, 상기 가스공급관(20)은 상기 탱크의 벽면을 관통하여 탱크 내부로 인입 설치되며 상기 액화천연가스 내부 잠겨진 일단부가 직각으로 절곡되어 수평 방향으로 가스를 토출하도록 된 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 슬로싱 저감장치.
제2항에 있어서, 상기 가스공급관(20)은 탱크(1) 내부에 저장된 액화천연가스(2)의 양에 따라 위치 가변이 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 슬로싱 저감장치.
제2항에 있어서, 상기 가스발생부(10)는 액화천연가스 운반선의 배기가스를 탈황처리하여 탈황처리된 가스를 설정 압력으로 공급하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 슬로싱 저감장치.
제2항에 있어서, 상기 가스발생부(10)는 상기 탱크(1) 내부에 저장된 액화천연가스의 양에 따라 공급되는 가스의 압력을 조정하는 레귤레이터(11)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 슬로싱 저감장치.
제2항에 있어서, 상기 가스공급관(20)은 상기 가스발생부(10)와 연결되는 메인 가스공급관(21)과, 상기 메인 가스공급관(21)으로부터 분기되어 탱크(1) 내의 액화천연가스(2) 내의 복수의 지점으로 연장된 복수개의 분기관(22)으로 구성된 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크의 슬로싱 저감장치.
삭제
삭제
삭제
삭제