KR101324605B1 - 슬로싱 경감용 액체화물 저장탱크 및 이를 구비한 해상구조물 - Google Patents

Abstract

슬로싱 경감용 액체화물 저장탱크 및 이를 구비한 해상구조물이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 경감용 액체화물 저장탱크는 액체화물이 내부에 수용되는 몸체부, 상기 몸체부를 종방향으로 복수 개의 구획부로 구획되도록 함과 동시에 상기 양측 구획부 사이가 연통되도록 종방향관통부를 구비하는 횡부재 및 일단이 상기 횡부재와 일정 각도로 경사지게 결합됨과 동시에 타단이 상기 몸체부의 내측과 결합되는 경사부재를 포함한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 해상구조물은 슬로싱 경감용 액체화물 저장탱크를 포함한다.

Description

슬로싱 경감용 액체화물 저장탱크 및 이를 구비한 해상구조물{Liquid Cargo Storage Tank for Reducing Sloshing and Marine Structure Including the Same}

본 발명은 액체화물 저장탱크 및 이를 구비한 해상구조물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조가 안정적인 슬로싱 경감용 액체화물 저장탱크 및 이를 구비한 해상구조물에 관한 것이다.

일반적으로, 천연가스(Natural Gas)는 해상에서 생산된 후 액화되어 액화천연가스(LNG: Liquefied Natural Gas) 상태로 저장되거나 육지로 운송된다. 이를 위해 액화천연가스를 수용하는 선박의 저장탱크는 통상적으로 4~5개의 저장 탱크의 조합으로 이루어져 있다.

저장탱크는 액체화물인 액화천연가스, 원유 등을 내부에 부분 적재하고, 이에 따라 저장탱크 내부에서 액체화물의 자유수면이 형성된다. 그런데, 선박은 파도, 해류, 바람 등 해상 상태에 따라 다양한 운동을 하게 되고, 이때, 액체화물의 자유수면은 출렁이게 된다. 그리고, 이러한 유동하는 액체화물은 저장탱크 내벽에 강한 충격압을 주는 슬로싱(Sloshing)현상을 일으키게 된다. 이러한 슬로싱 현상으로 인하여 액체화물 저장탱크 내부의 벽에 강한 충격압력이 가해지게 되어 저장탱크 내부의 균열 또는 파단 등이 발생할 우려가 있었다.

그리하여, 슬로싱에 의해 저장탱크에 가해지는 충격을 줄이기 위해, 저장탱크의 모서리 부분은 큰 압력을 방지하고자 챔퍼(Chamfer)를 적용하여 슬로싱에 의한 충격을 감소시킬 수 있었다. 다만, 저장탱크의 용적이 감소되는 단점이 있었다.

선행기술인 대한민국 등록특허 제10-0673993호에서 슬로싱 저감용 유체 적재탱크는, 도 1에서 도시된 바와 같이 적재탱크(1) 내측 벽에 일정한 간격으로 경사지게 다수 개의 배플(Baffle)(2)을 구비하고, 상기 배플(2)의 중앙에는 다수의 관통홀(21)을 구비하여 상하 유체흐름이 이루어지도록 하고, 상기 배플(2)의 끝단에는 배플면과 수직된 방향으로 중간 판재(3)가 형성된다. 그러나 본 선행기술은 상기 적재탱크(1) 외벽과 상기 배플(2)과의 경사각에 의해서 구조강도가 떨어지는 단점이 있었다.

또 다른 선행기술인 대한민국 공개특허 제10-2003-0050314호에서 LNG선의 카고 탱크 구조는, 격자형 벌크헤드가 구비되어 액화가스의 슬로싱을 억제하고 카고 탱크의 체적을 증대시키는 발명에 관한 것이다. 그러나, 격자형 판구조물의 부착위치가 탱크 상하부에 한정되기 때문에, 부분 적재에 대한 슬로싱을 저감시키지 못하는 한계가 있었다.

또한, 원유를 싣고 다니는 선박(Crude oil tanker)의 경우 탱크 내부에 큰 부재들을 사용하여 액체화물의 운동을 감소시키려 하였다. 하지만, 이러한 부재들은 선박의 과도한 운동이 발생할 경우 액체화물의 슬로싱 현상을 견디지 못하는 경우가 발생할 우려가 있고, 이에 따라 내부 구조물의 구조강도에 문제점이 발생하였다.

본 발명의 실시예들은 상기와 같은 기존 슬로싱 경감용 저장탱크 및 이를 구비한 해상구조물의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구조적으로 안정적이며, 슬로싱 경감 효과를 향상시킬 수 있는 액체화물 저장탱크 및 이를 구비한 해상구조물을 제공하고자 한다.

여기서 해상구조물은 자항능력을 가지며 액체화물을 이송시키는 선박과 액화천연가스-부유식 생산저장 설비(Liquefied Natural Gas-Floating Production Storage Offloading), 부유식 원유 저장 설비(Floating Storage Offloading) 등 액체화물을 저장 및 하역하는 부유식 해상구조물 등을 포함할 수 있다.

또한, 저장탱크 내부에 큰 내부부재를 사용하지 않고 구조적으로 안정적인 내부부재를 저장탱크에 적용함으로써, 저장탱크의 액체화물의 수용능력을 높이는 액체화물 저장탱크 및 이를 구비한 해상구조물을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 액체화물이 내부에 수용되는 몸체부, 상기 몸체부를 상기 몸체부의 상하방향으로 복수 개의 구획부로 구획되도록 설치됨과 동시에 상기 양측 구획부 사이가 연통되도록 중앙이 개구된 제1 부재 및 일단이 상기 제1 부재와 일정 각도로 경사지게 결합됨과 동시에 타단이 상기 몸체부의 내측과 결합되며, 상기 일단으로부터 상기 타단까지 직면으로 연장되는 직선을 가져 평평한 평면을 이루는 경사부재를 포함하고, 상기 경사부재는, 상기 몸체부와 결합되는 상기 타단의 일부가 개구되어, 상기 경사부재와 상기 몸체부 사이에 액체화물이 상기 몸체부의 하방향으로 배수되는 통로를 제공하는 연통부가 형성된 슬로싱 경감용 액체화물 저장탱크가 제공될 수 있다.

또한, 상기 몸체부의 길이방향을 따라 소정 이격된 간격을 가지고 설치되되 중앙이 개구된 제2 부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 경사부재는, 상기 몸체부의 내측 폭방향과 대응되는 길이를 가지며 길이방향을 따라 상기 제2 부재가 삽입되는 삽입홈이 구비될 수 있다.

삭제

또한, 상기 경사부재는, 상기 경사부재를 중심으로 양측으로 액체화물이 이동 가능하도록 복수 개의 홀을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면 상술한 슬로싱 경감용 액체화물 저장탱크를 구비하는 해상구조물이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 내부 구조물을 가진 저장탱크의 내측면과 내부 구조물에 접합되는 경사부재를 이용함으로써, 일부 적재된 액체화물에 의한 슬로싱과 액체화물의 유동을 제어할 수 있다.

이와 함께, 본 발명의 실시예에 따른 저장탱크의 내부 구조물은 구조적으로 단순하면서도 안정적인 이점이 있다.

이와 더불어, 구조적으로 단순하면서도 안정적이므로, 저장탱크 내부의 구조를 강화하기 위하여 내부 구조물의 부피를 크게 할 필요가 없게 됨으로써, 저장탱크의 용적이 감소되는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한, 경사부재는 제1 부재와 저장탱크 내측면에 동시에 접합될 뿐만 아니라 제2 부재와도 접합됨으로써, 더욱 견고한 구조를 이루게 되어 슬로싱에 의해 내부 구조물이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 저장탱크 내부의 경사부재에는 연통부가 구비됨으로써, 저장탱크의 수면이 낮아지는 경우 경사부재와 저장탱크 내측 사이에 액체화물이 자연스럽게 저장탱크 하측으로 이동할 수 있다.

또한, 경사부재에 복수 개의 홀이 형성되어 저장탱크에서 액체화물에 의해 발생하는 충격을 감쇄하는 역할을 함으로써, 일부 적재함에 따라 발생되는 슬로싱을 방지하는 효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 해상구조물은 슬로싱 경감용 액체화물 저장탱크를 구비함으로써, 액체화물을 수용한 저장탱크의 파손으로 인해 해상구조물 자체의 안정성이 위협받는 것으로부터 벗어날 수 있다.

도 1은 선행기술에 따른 액체화물 저장탱크의 단면도;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 액체화물 저장탱크의 내부 사시도;
도 3은 도 2의 경사부재를 나타내는 사시도;
도 4는 도 2의 경사부재가 없는 경우 자유표면의 모습을 나타내는 내부 사시도;
도 5는 도 2의 경사부재가 있는 경우 자유표면의 모습을 나타내는 내부 사시도;
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 액체화물 저장탱크를 나타내는 내부 사시도;
도 7은 도 6의 경사부재를 나타내는 사시도;
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 경사부재를 나타내는 사시도; 및
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 경사부재를 나타내는 사시도이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

제1실시예

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 액체화물 저장탱크의 내부 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 액체화물 저장탱크는, 기본적으로 몸체부(100), 제1 부재(120), 제2 부재(140) 및 경사부재(160)를 포함한다.

상기 몸체부(100)는 액체화물이 내부에 수용되며, 상기 몸체부(100) 하측의 모서리 부분은 대략 45도 각도로 경사지게 형성될 수 있다. 도 2에는 몸체부(100) 하측의 일부 모서리 부분만 경사지게 형성되어 있으나, 이와 달리, 몸체부(100) 하측의 모든 모서리 부분이 경사지게 형성될 수도 있다.

한편, 상기 몸체부(100)는 선박 등 해양구조물에 별도로 구비되거나, 해양구조물과 일체로 형성될 수 있다.

상기 제1 부재(120)는 상기 몸체부(100)를 상기 몸체부의 상하방향을 따라서 복수 개의 구획부로 나눌 수 있도록 형성되며 상기 양측 구획부 사이가 연통되도록 중앙이 개구될 수 있다. 그리고, 상기 제1 부재(120)는 상기 몸체부(100) 내측면에 용접 방식으로 결합된다.

상기 제2 부재(140)는 상기 몸체부의 길이방향을 따라 소정 간격이 이격되어 설치되며 액체화물이 상기 몸체부의 길이방향으로 자유롭게 이동 가능하도록 중앙이 개구될 수 있다. 그리고, 상기 제2 부재(140)는 상기 몸체부(100)의 상측과 하측뿐만 아니라 측면에 용접 방식으로 결합된다. 이와 같이, 상기 제2 부재(140)와 상기 제1 부재(120)를 상기 몸체부(100)의 내부에 결합함에 따라, 상기 몸체부(100)의 양측은 격자형태로 이루어지게 되고 상기 몸체부(100)의 내부 구조가 견고하게 된다.

도 3은 도 2의 경사부재를 나타내는 사시도이다.

도 3을 참조하면, 상기 경사부재(160)는 일정 면적을 가지는 사각형상의 플레이트로 이루어지며, 상기 몸체부(100)의 내측 폭방향과 대응되는 길이를 가지고, 기본적으로 삽입홈(164,165)과 연통부(168)를 포함한다. 그리고, 상기 삽입홈(164,165)은 상기 몸체부의 폭방향을 따라 소정 간격이 이격되어 형성되며 제2 부재(140)가 끼워지는 역할을 수행하게 된다. 이와 함께, 상기 경사부재(160)의 일단이 상기 제1 부재(120)의 하면과 대략 45도 각도로 경사지게 용접 방식으로 결합됨과 동시에 타단이 상기 몸체부(100)의 내측에 용접 방식으로 결합되나, 도시된 바와 달리 상기 제 1부재(120)의 상면과 대략 45도 각도로 경사지게 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 경사부재(160)는 저장탱크의 내부 구조물인 상기 몸체부(100), 상기 제1 부재(120), 상기 제2 부재(140)에 모두 결합되어 저장탱크의 내부 구조를 더욱 강화한다. 그리하여 슬로싱에 의한 내부 구조를 강화하기 위해 본 실시예의 내부 구조물보다 큰 부재를 이용할 필요가 없어, 액체화물을 수용하는 저장탱크의 용적율을 높이게 된다.

또한, 상기 연통부(168)는 상기 몸체부(100)에 인접되게 형성된다. 즉, 상기 경사부재(160)의 양 끝단에 상기 연통부(168)가 구비될 수 있다. 이에 따라, 상기 연통부(168)를 통해 상기 몸체부(100)의 외측면을 향해 들어온 액체화물은 상기 몸체부(100)의 액체화물의 자유표면의 수위가 낮아지는 경우 액체화물이 상기 연통부를 통해 하측방향으로 자유롭게 흘러 내려갈 수 있게 되어 상기 경사부재(160)의 상측에 액체화물이 고이는 것을 방지하게 된다.

도 4는 도 2의 경사부재가 없는 경우 자유표면의 모습을 나타내는 내부 사시도이고, 도 5는 도 2의 경사부재가 있는 경우 자유표면의 모습을 나타내는 내부 사시도이다.

도 4 및 도 5를 참조하여 본 실시예의 경사부재의 작용을 보다 자세하게 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이 경사부재가 없는 경우, 저장탱크 내에서는 일부 적재된 액체화물에 의해 자유표면(F)이 형성된다. 그리고, 상기 자유표면(F)은 저장탱크를 구비한 해상구조물이 흔들림에 따라 액체화물은 상기 몸체부의 내측에 직접적으로 부딪히게 되어 강한 충격을 주게 된다. 또한, 상기 제1 부재(120)와 상기 제2 부재(140)가 결합되는 모서리 부분에 액체화물의 충격이 가해지는 경우 상기 제1 부재(120)와 상기 제2 부재(140)의 결합부분에 피로강도가 높아지게 된다. 이러한 슬로싱에 의해 저장탱크의 내부 구조의 안정성이 문제되며 나아가 해상구조물 자체의 안정성이 문제가 된다.

반면에 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 경사부재가 구비된 슬로싱 경감용 액체화물 저장탱크의 경우, 저장탱크 내에 일부 적재된 액체화물에 의한 슬로싱 현상이 일어나더라도 상기 경사부재(160)에 의해 액체화물은 직접적으로 상기 몸체부(100)의 내측면에 부딪히지 아니하고 액체화물은 일차적으로 상기 경사부재(160)에 부딪히게 된다. 그리고, 액체화물의 자유표면(F)이 상기 경사부재(160) 아래에 있는 경우에도 슬로싱 현상에 의해 상기 몸체부(100)의 내측 부근에서 높은 자유표면이 형성될 때, 상기 경사부재(160)가 이러한 액체화물에 의한 충격을 흡수하게 된다. 여기서, 흔들림에 의한 유동으로 액체화물이 상기 경사부재(160)에 부딪히게 되며, 그 충격은 상기 경사부재(160)와 격자형태로 결합된 상기 제1 부재(120)와 상기 제2 부재(140)로 분산되는 효과가 있다. 또한, 상기 경사부재(160)는 상기 제1 부재(120)와 상기 제2 부재(140)가 결합되는 부분에서 액체화물의 충격을 방지하는 역할을 하게 된다. 이러한 저장탱크에 상기 경사부재(160)를 구비하게 되어 슬로싱 현상을 경감하게 되며 저장탱크의 내부 구조의 안정성을 높이며 나아가 해상구조물 자체의 안정성을 확보하게 된다.

제2실시예

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 액체화물 저장탱크를 나타내는 내부 사시도이고, 도 7은 도 6의 경사부재를 나타내는 사시도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예는 제1실시예와 유사하게 액체화물이 내부에 수용되는 몸체부(100), 상기 몸체부(100)의 측면에 결합되는 제1 부재(120) 및 경사부재(161)를 포함한다. 따라서, 상기 경사부재(161)는 상기 몸체부(100)의 측면과 결합됨과 동시에 상기 제1 부재(120)의 하측에 결합되어 슬로싱 현상을 경감할 수 있게 된다.

다만, 본 실시예는 제1실시예와 달리 제2 부재를 포함하지 아니한다. 그리고, 상기 경사부재(161)는 제2 부재와 결합되지 아니하고 상기 제1 부재(120)와 더불어 상기 몸체부(100)에 결합된다. 그리하여, 상기 경사부재(161)는 제2 부재(140)와 결합하기 위한 삽입홈이 필요가 없어 액체화물의 유동에 의한 경사부재(161)의 충격으로부터 경사부재의 자체의 내구성을 확보하게 되고, 상기 경사부재(161)의 용접 결합하는 부분을 줄일 수 있게 된다.

제3실시예

도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 경사부재를 나타내는 사시도이다.

본 실시예에서는 액체화물이 내부에 수용되는 몸체부, 상기 몸체부의 측면에 결합되는 제1 부재, 상기 몸체부의 내측면과 결합되며 제1 부재와 결합되어 상기 몸체부의 양측이 격자형태를 이루게 하는 제2 부재 및 연통부(168)가 도 2의 제1실시예와 동일하여 설명을 생략한다.

다만, 도 2의 제1실시예와 달리 도 8에서의 경사부재(162)에는 복수 개의 홀(166)이 형성될 수 있다. 한편, 상기 연통부(168)는 액체화물의 자유표면의 수위가 낮아질 경우 하부로 액체화물이 흘러 내려가도록 하는 역할을 하나, 상기 경사부재(162)의 홀(166)은 액체화물의 유동에 의한 상기 경사부재(162)의 충격을 흡수하는 역할을 한다. 즉, 액체화물이 직접적으로 상기 경사부재(162)에 충격을 가하는 것을 방지하고, 액체화물이 상기 복수 개의 홀(166)을 통하여 상기 경사부재(162)를 관통하게 되어 상기 경사부재(162)의 충격이 완화되게 된다. 여기서, 상기 홀(166)의 반경은 저장탱크의 크기, 액체화물의 종류 등을 고려하여 적절한 크기가 된다.

제4실시예

도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 경사부재를 나타내는 사시도이다.

본 실시예에서는 액체화물이 내부에 수용되는 몸체부, 상기 몸체부의 측면에 결합되는 제1 부재 및 연통부(168) 가 도 6의 제2실시예와 동일하여 설명을 생략한다. 본 실시예에서도 도 6의 제2실시예와 같이 제2 부재를 포함하지 아니한다.

또한, 도 6의 제2실시예와 같이 도 9에서의 경사부재(163)도 제2 부재와 결합되지 아니하고 상기 제1 부재(120)와 더불어 상기 몸체부(100)에 결합된다. 그리하여 상기 경사부재(163)는 제2 부재와 결합하기 위한 삽입홈이 필요가 없어 액체화물의 유동에 의한 충격으로부터 견디는 경사부재(163) 자체의 내구성이 향상됨과 더불어 액체화물이 상기 복수 개의 홀(166)을 통하여 상기 경사부재(163)를 관통하게 되어 상기 경사부재(163)의 충격이 완화되게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

1: 종래의 슬로싱 경감용 저장탱크 2: 배플
21: 관통홀 3: 중간 부재
100: 몸체부 120: 제1 부재
140: 제2 부재 160, 161, 162, 163: 경사부재
164,165: 삽입홈 166: 홀
168: 연통부

Claims (6)

1. 액체화물이 내부에 수용되는 몸체부;
   상기 몸체부를 상기 몸체부의 상하방향으로 복수 개의 구획부로 구획되도록 설치됨과 동시에 상기 양측 구획부 사이가 연통되도록 중앙이 개구된 제1 부재;
   일단이 상기 제1 부재와 일정 각도로 경사지게 결합됨과 동시에 타단이 상기 몸체부의 내측과 결합되며, 상기 일단으로부터 상기 타단까지 직선으로 연장되는 단면을 가져 평평한 평면을 이루는 경사부재; 및
   상기 몸체부의 길이방향을 따라 소정 이격된 간격을 가지며, 상기 몸체부와 결합되면서 제1 부재와 교차하여 결합되고, 중앙이 개구된 제2 부재를 포함하고,
   상기 경사부재는,
   상기 몸체부와 결합되는 상기 타단의 일부가 개구되어, 상기 경사부재와 상기 몸체부 사이에 액체화물이 상기 몸체부의 하방향으로 배수되는 통로를 제공하는 연통부가 형성되고, 상기 몸체부의 내측 폭방향과 대응되는 길이를 가지며 길이방향을 따라 상기 제2 부재가 삽입되는 삽입홈이 구비되는 슬로싱 경감용 액체화물 저장탱크.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 경사부재는,
   상기 경사부재를 중심으로 양측으로 액체화물이 이동 가능하도록 복수 개의 홀을 포함하는 슬로싱 경감용 액체화물 저장탱크.
6. 제1항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서의 슬로싱 경감용 저장탱크를 구비하는 해상구조물.

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