KR101335261B1 - 탑 사이드 모듈을 갖는 부유식 해상 구조물 및 이의 건조방법 - Google Patents

탑 사이드 모듈을 갖는 부유식 해상 구조물 및 이의 건조방법 Download PDF

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Abstract

부유식 해상 구조물의 탑 사이드 모듈이 개시된다. 본 실시 예에 따른 부유식 해상 구조물의 탑 사이드 모듈은 상갑판 위에 설치되어 플랜트 설비들이 배치되는 부유식 해상 구조물의 탑 사이드 모듈(top side module)에 있어서, 탑 사이드 모듈은 플랜트 설비들을 지지하는 지지대와, 지지대와 연결된 복수의 종방향 기둥을 포함하고, 플랜트 설비들의 일부가 상갑판 위에 지지될 수 있도록 복수의 종방향 기둥의 하단부는 상갑판에 직접 결합되도록 구성함으로써 선박의 복원력 향상 및 생산성을 증가시킬 수 있게 된다.

Description

탑 사이드 모듈을 갖는 부유식 해상 구조물 및 이의 건조방법{FLOATING MARINE STRUCTURE HAVING TOP SIDE MODULE AND BUILDING METHOD HAVING THE SAME}
본 발명은 탑 사이드 모듈을 갖는 부유식 해상 구조물 및 이의 건조방법에 관한 것이다.
최근에는 FPSO와 같은 부유식 해상 구조물에 대한 수요가 점차 증가하고 있다. FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)는 해저를 시추하여 가스 또는 석유를 생산하고, 생산된 가스 또는 석유를 해상에서 직접 처리하여 저장탱크 내에 저장하여 이송하고, 필요시 저장탱크 내에 저장된 가스 또는 석유를 수송선으로 옮겨 싣기 위해 사용되는 해상 구조물이다.
이러한 부유식 해상 구조물은 도 1에 도시한 바와 같이 선체(10) 내에 가스 또는 석유를 저장하기 위한 저장탱크(11)가 설치되고, 선체(10)의 상부에는 해저를 시추하여 가스 또는 석유를 생산한 후 처리시키는 데에 필요한 각종 플랜트 설비(12)들이 지지되는 탑 사이드 모듈(13)이 설치된다.
탑 사이드 모듈(13)은 트러스 빔(Truss Beam) 형태로 구성되며 상측 및 하측에는 각종 플랜트 설비(12)들이 지지되는 상측 및 하측 프로세스 데크(13a,13b)를 포함한다.
이러한 탑 사이드 모듈(13)은 선체(10)와 분리되어 제작된 후 선체(10)에 결합되고, 선체(10)와 탑 사이드 모듈(13) 사이에는 탑 사이드 모듈(13)에 배치되는 각종 플랜트 설비(12)들의 하중을 지지하여 변형을 줄이기 위한 구조가 구비된다.
즉, 하측 프로세스 데크(13b)는 선체(10)의 상갑판(10a) 위에 설치되는 스툴(14)을 통하여 상갑판(10a) 위에 지지되고, 스툴(14)과 하측 프로세스 데크(13b) 사이에는 탑 사이드 모듈(13)의 변형에 의한 영향을 줄이고자 탄성 베어링(elastomeric bearing)(15)이 설치되도록 마련된다.
그러나 이러한 탑 사이드 모듈(13)의 구조에 의하여 상갑판(10a) 위에는 각종 플랜트 설비(12)들을 설치할 수 없어 상갑판(10a)의 이용 효율은 떨어지게 될 뿐만 아니라 선박의 수직방향 무게중심이 상승하게 되므로 선박의 복원력은 저하되는 현상이 발생한다
또한, 프로세스 데크(13a,13b)에 지지되는 플랜트 설비(12)들의 무게에 따른 강성 확보를 위하여 프로세스 데크(13a,13b)를 형성하는 빔 또는 거더의 치수는 증가하게 되고, 이로 인한 중량 증가에 따라 자재비 및 가공비가 증가하게 되므로 생산성이 저하되는 문제가 있게 된다.
본 실시 예는 탑 사이드 모듈의 구조를 개선하여 생산성을 향상시킴과 아울러 선박의 복원력을 향상시킬 수 있는 탑 사이드 모듈을 갖는 부유식 해상 구조물 및 이의 건조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 부유식 해상 구조물의 탑 사이드 모듈은 상갑판 위에 설치되어 플랜트 설비들이 배치되는 부유식 해상 구조물의 탑 사이드 모듈(top side module)에 있어서, 상기 탑 사이드 모듈은 상기 플랜트 설비들을 지지하는 지지대와, 상기 지지대와 연결된 복수의 종방향 기둥을 포함하고, 상기 플랜트 설비들의 일부가 상기 상갑판 위에 지지될 수 있도록 상기 복수의 종방향 기둥의 하단부는 상기 상갑판에 직접 결합될 수 있다.
또한, 상기 상갑판과 상기 탑 사이드 모듈은 일체로 제작된 하나의 블록으로 제작된 후 선체블록에 탑재될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 탑 사이드 모듈을 갖는 부유식 해상 구조물의 건조 방법에 있어서, a)선행 제작된 상갑판 블록을 준비하는 단계와, b)상기 상갑판 블록 위에 플랜트 설비를 설치하는 단계와, c)상기 플랜트 설비가 설치된 상기 상갑판 블록 위에 탑 사이드 모듈을 결합하여 상갑판 블록과 탑 사이드 모듈을 하나의 블록으로 조립하는 단계와, d)상기 하나의 블록을 플로팅 도크에 건조된 선체블록에 탑재하여 조립하는 단계를 포함하고, 상기 c)단계는 상기 탑 사이드 모듈의 종방향 기둥을 상기 상갑판에 직접 연결시키는 것을 포함한다.
또한, 상기 상갑판 블록은 좌현측 상갑판 블록과 우현측 상갑판 블록으로 나뉘어지고, 상기 좌현측 상갑판 블록 및 상기 우현측 상갑판 블록 중 어느 하나는 선체의 종방향 격벽의 일부를 포함하고, 상기 d)단계에서는 상기 종방향 격벽의 일부를 포함하는 상기 어느 하나의 상갑판 블록이 상기 선체블록에 탑재하여 조립된 후 다른 하나의 상갑판 블록이 상기 선체블록의 측벽과 상기 종방향 격벽의 일부 사이 공간에 끼워져 조립되는 것을 포함한다.
또한, 상기 상갑판 블록은 좌현측 상갑판 블록과 우현측 상갑판 블록으로 나뉘어지고, 상기 좌현측 상갑판 블록 및 상기 우현측 상갑판 블록 중 어느 하나는 선체의 종방향 격벽의 일부를 포함하고, 상기 좌현측 상갑판 블록 및 상기 우현측 상갑판 블록 중 다른 하나는 선체의 측벽 일부를 포함한다.
본 실시 예의 탑 사이드 모듈을 갖는 부유식 해상 구조물은 상갑판의 이용 효율이 향상될 뿐만 아니라 선박 수직방향 무게중심이 낮아지게 되므로 선박의 복원성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래의 탑 사이드 모듈을 갖는 부유식 해상 구조물을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 탑 사이드 모듈을 갖는 부유식 해상 구조물을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 탑 사이드 모듈을 갖는 상갑판 블록의 사시도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 탑 사이드 모듈을 갖는 부유식 해상 구조물의 건조방법을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 탑 사이드 모듈을 갖는 부유식 해상 구조물을 건조하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 탑 사이드 모듈을 갖는 부유식 해상 구조물의 건조방법을 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 탑 사이드 모듈을 갖는 부유식 해상 구조물의 건조방법을 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 실시예의 부유식 해상 구조물은 해상에서 원유 또는 가스를 생산하고 저장과 하역이 가능하고 이동이 자유로운 FPSO(Floating Production Storage and Offloading)를 예로 들어 설명한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시 예에 따른 부유식 해상 구조물의 선체(20)는 양측벽(21,22), 하부벽(23) 및 상부벽(24,이하 상갑판이라 함)으로 구성되고, 양측벽(21,22), 상갑판(24), 하부벽(23)은 충분한 강성을 확보하도록 그 내부에 횡강도부재 및 종강도부재들을 포함한다.
선체(20) 내부에는 석유 또는 가스의 저장을 위한 저장탱크(25)가 선체(20)의 폭방향으로 2열로 배치되고, 선체(20)의 폭방향 중간에는 보강부재로서 종방향 격벽(26)이 배치되어 선체(20)의 내부공간을 분할한다.
선체(20)의 상부에는 해저에서 시추한 가스 또는 석유를 처리하는데 필요한 각종 플랜트 설비(40)들이 배치되는 탑 사이드 모듈(30)이 설치된다.
본 실시예의 탑 사이드 모듈(30)은 상갑판(24) 위에 설치되되 도 3에 도시한 바와 같이 제작된 부재(24,30)들을 조립하는 공정을 통하여 상갑판(24)과 일체로 제작된 하나의 큰 블록으로 형성된다.
탑 사이드 모듈(30)은 복수의 플랜트 설비(40) 중 일부를 지지하도록 상갑판(24) 상부에 위치되는 지지대(31)와, 지지대(31)를 떠 받치도록 연결된 복수의 종방향 기둥(33)을 포함한다.
종방향 기둥(33)은 일단부가 지지대(31)와 연결되고, 타단부는 상갑판(24)과 직접 연결되도록 마련된다.
이는 기존의 탑 사이드 모듈의 하측 프로세스 데크(13b)(도1참조)를 제거하도록 함으로써 탑 사이드 모듈(30)의 중량을 줄임과 동시에 기존의 하측 프로세스 데크(13b)에 배치되는 플랜트 설비(40)들을 상갑판(24) 위에 배치할 수 있게 되므로 상갑판(24)의 활용도가 증가 하게 된다.
또한, 이러한 탑 사이드 모듈(30)의 구조를 가지는 부유식 해상 구조물은 탑 사이드 모듈(30)의 무게 중심을 낮출 수 있기 때문에 선체의 경사시 선박의 복원력은 향상되게 된다.
또한, 기존의 탑 사이드 모듈은 상갑판(24) 위에 설치하는 경우 도 1에 도시한 바와 같이 스툴(14) 및 탄성 베어링(15)이 필요하게 되나, 본 실시예의 탑 사이드 모듈(30)은 이를 필요치 않게 되므로 부품수의 절감에 따른 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 종방향 기둥(33)과 연결되는 상갑판(24) 부분에는 탑 사이드 모듈(30)의 무게에 의한 변형을 방지하도록 상갑판(24)의 강성을 보강하기 위한 보강재(27)가 설치될 수 있다.
또한, 상갑판(24)은 그 위에 배치되는 플랜트 설비(40)의 안정적 지지를 위하여 상갑판(24)의 윗면(24a)은 평평한 형태로 마련된다. 즉, 캠버(camber)의 간격은 제로(0)에 가깝게 마련된다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 탑 사이드 모듈을 갖는 부유식 해상 구조물의 건조 방법에 대하여 설명한다. 도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 탑 사이드 모듈을 갖는 부유식 해상 구조물의 건조방법을 단계별로 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 본 실시 예의 탑 사이드 모듈(30) 및 상갑판(24)은 가공공정을 통하여 각각 하나의 부재로 제작되고, 조립공정을 통하여 두 부재를 결합하여 완성된 하나의 상갑판 블록으로 제작되어 플로팅 도크에 건조된 선체블록에 탑재되어 용접 결합될 수 있다.
이를 위해, 본 실시 예의 탑 사이드 모듈을 갖는 부유식 해상 구조물의 건조방법은 도 9에 도시한 바와 같이 선행 제작된 상갑판 블록 및 탑 사이드 모듈을 준비하는 단계(S10)와, 상갑판 블록을 작업 지지대에 세팅하는 단계(S20)와, 상갑판 블록 위에 플랜트 설비를 설치하는 단계(S30)와, 상갑판 블록 위에 탑 사이드 모듈을 결합하여 하나의 블록으로 조립하는 단계(S40)와, 하나의 블록을 플로팅 도크에 건조된 선체블록에 탑재하여 조립하는 단계(S50)로 구성된다.
이러한 각 단계에 대하여 좀 더 구체적으로 살펴보면, S10 단계에서는 상갑판 블록(24) 및 탑 사이드 모듈(30)은 육상에서 현도공정, 가공공정 및 조립공정을 통하여 소조립 공장에서 크기가 작은 부재들을 서로 결합하고, 이러한 부재들은 대조립 공장에서 조립되어 미리 준비된다.
이때, 상갑판 블록(24)은 선체(20)의 폭 방향과 대응하는 크기로 이루어진 하나의 대형 블록으로 조립될 수 있다. 이러한 상갑판 블록(24)은 양측으로는 측벽(21,22)의 일부를 가지고, 중간부에는 종방향 격벽(26)의 일부를 가지도록 마련된다. 이는 선체블록에 탑재하여 결합시 자중에 의한 변형에 의하여 블록간 정합의 어려움을 극복하기 위함이다.
그리고, 도장이 완료되어 선행 제작된 상갑판 블록(24)은 도 4에 도시된 바와 같이 육상에 미리 설치된 작업 지지대(50)에 세팅한다(S20).
작업 지지대(50) 위에 놓여진 상갑판 블록(24)은 지면에서 소정 거리 떨어진 위치에 배치되고, 그 위에는 도 5에 도시한 바와 같이 시추한 가스 또는 석유의 처리를 위한 각종 플랜트 설비(40)를 설치한다(S30).
그 다음에는 도 6에 도시한 바와 같이 트랜스포터와 같은 운송장비(60)를 통하여 미리 준비된 탑 사이드 모듈(30)을 작업 지지대(50)가 위치한 쪽으로 운반한다. 이 경우 작업 지지대(50)가 위치한 쪽으로 운반되는 탑 사이드 모듈(30)의 변형을 방지하도록 지지대(31)가 운송장비(60)의 상면에 접촉한 상태로 운반된다.
작업 지지대(50) 쪽으로 운반된 탑 사이드 모듈(30)은 도 7에 도시한 바와 같이 크레인을 통하여 턴 오버(Turn Over) 시킨 상태로 들어 올린 후 플랜트 설비(40)가 설치된 상갑판 블록(24) 위에 안착시킨다.
그리고 용접을 통하여 탑 사이드 모듈(30)의 종방향 기둥(33)의 하단부를 상갑판 블록(24)에 결합시켜 조립함으로써 상갑판 블록(24)과 탑 사이드 모듈(30)이 일체로 형성된 하나의 블록으로 조립한다(S40). 이때 플랜트 설비(40)에 필요한 배관 및 전장 또는 계장라인 등과 같은 의장 작업을 마무리한다.
완성된 하나의 블록은 도 8에 도시한 바와 같이 해상용 크레인(70)을 통하여 플로팅 도크(80) 쪽으로 운반된 후 플로팅 도크(80)에 탑재된 선체 일부인 선체블록(90)에 탑재되어 용접 결합되게 된다(S50).
플로팅 도크(80)에서 완성된 선박은 플로팅 도크(80)의 밸러스트 수량 조절을 통해 선박을 가라 앉힘으로써 도크 밖으로 진수시킨다.
이러한 건조 방법을 통하여 탑 사이드 모듈을 갖는 부양식 해상 구조물의 건조 시간 및 비용은 줄어들게 된다.
한편, 탑 사이드 모듈(30)이 설치된 상갑판 블록(24)을 선체블록(90)에 탑재하는 경우 용이한 정도 관리(Accuracy Control)를 위하여 상갑판 블록은 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이 분할된 상태로 마련되어 선체블록에 탑재될 수 있다.
즉, 도 9를 참조하면, 상갑판 블록(24)은 좌현측 상갑판 블록(24a)과 우현측 상갑판 블록(24b)으로 구성되고, 각 상갑판 블록(24a,24b)에는 각각 플랜트 설비(40a,40b) 및 탑 사이드 모듈(30a,30b)이 일체로 조립된 상태에 있게 된다.
이러한 상갑판 블록(24a,24b)은 상술한 S10~S40 단계를 거쳐 동일한 건조방법으로 제작되게 된다.
또한, 좌현측 상갑판 블록(24a)은 선체의 종방향 격벽(26)의 일부(26)를 가지도록 제작된다. 그리고 해상 크레인을 통하여 플로팅 도크로 운반된 후 플로팅 도크에 건조된 선체블록(90)에 탑재한 후 용접 결합을 통하여 조립한다.
이때, 좌현측 상갑판 블록(24a)과 선체블록(90)의 블록 조인트는 종방향 격벽(26a,26)에 의하여 선체의 치수를 맞추기 위한 정도 관리가 용이하게 되므로 탑재 후 결합하는 공정의 효율성이 향상되게 된다.
그리고, 우현측 상갑판 블록(24b)은 선체블록(90)의 측벽(22)과 종방향 격벽(26a) 사이에 끼워진 상태로 용접 결합됨으로써 부유식 해상 구조물은 건조되게 된다.
이하에서는 도 10에 도시한 상갑판 블록의 탑재방법을 설명한다. 본 실시예에서는 도 9에 도시한 탑재 방법과 차별되는 점은 우현측 상갑판 블록(24b)이 끼움 결합되는 대신 측벽(22)의 일부(22a)를 가지도록 마련되도록 구성한다.
이에 의해 우현측 상갑판 블록(24b)이 선체블록(90)에 탑재되는 경우 우현측 상갑판 블록(24b)과 선체블록(90)의 블록 조인트는 측벽(22a,22)에 의해 형성됨으로써 선체의 치수를 맞추기 위한 정도 관리가 용이해지게 된다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
20: 선체, 21,22: 측벽,
23: 하부벽, 24: 상갑판,
26: 종방향 격벽, 30: 탑 사이드 모듈,
31: 지지대, 33: 종방향 기둥,
40: 플랜트 설비, 50: 작업 지지대,
60: 운송장비, 70: 해상 크레인,
80: 플로팅 도크, 90: 선체블록.

Claims (5)

  1. 상갑판 위에 설치되어 해저에서 시추한 가스 또는 석유를 처리하는 플랜트 설비들이 배치되는 탑 사이드 모듈(top side module)을 갖는 부유식 해상 구조물에 있어서,
    상기 탑 사이드 모듈은 상단에 상기 플랜트 설비들을 지지하는 지지대와, 상단이 상기 지지대와 연결되며 하단이 상기 상갑판 위에 직접 연결되어 지지되는 복수의 종방향 기둥과, 상기 복수의 종방향 기둥이 지지되는 상기 상갑판 부분의 강성 보강을 위해 상기 상갑판에 설치된 보강재를 포함하고, 상기 지지대 하방에 위치하는 상기 상갑판 위에는 상기 플랜트 설비들의 일부가 배치되는 탑 사이드 모듈을 갖는 부유식 해상 구조물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상갑판과 상기 탑 사이드 모듈은 일체로 제작된 하나의 블록으로 제작된 후 선체블록에 한번에 탑재되는 것을 특징으로 하는 탑 사이드 모듈을 갖는 부유식 해상 구조물.
  3. 탑 사이드 모듈을 갖는 부유식 해상 구조물의 건조 방법에 있어서,
    a)선행 제작된 상갑판 블록을 준비하는 단계;
    b)상기 상갑판 블록 위에 플랜트 설비를 설치하는 단계;
    c)상기 플랜트 설비가 설치된 상기 상갑판 블록 위에 탑 사이드 모듈을 결합하여 상갑판 블록과 탑 사이드 모듈을 하나의 블록으로 조립하는 단계;
    d)상기 하나의 블록을 플로팅 도크에 건조된 선체블록에 탑재하여 조립하는 단계;를 포함하고,
    상기 c)단계는 상기 탑 사이드 모듈의 종방향 기둥을 상기 상갑판에 직접 연결시키는 것을 포함하는 탑 사이드 모듈을 갖는 부유식 해상 구조물의 건조 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 상갑판 블록은 좌현측 상갑판 블록과 우현측 상갑판 블록으로 나뉘어지고, 상기 좌현측 상갑판 블록 및 상기 우현측 상갑판 블록 중 어느 하나는 선체의 종방향 격벽의 일부를 포함하고,
    상기 d)단계에서는 상기 종방향 격벽의 일부를 포함하는 상기 어느 하나의 상갑판 블록이 상기 선체블록에 탑재하여 조립된 후 다른 하나의 상갑판 블록이 상기 선체블록의 측벽과 상기 종방향 격벽의 일부 사이 공간에 끼워져 조립되는 것을 포함하는 탑 사이드 모듈을 갖는 부유식 해상 구조물의 건조 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 상갑판 블록은 좌현측 상갑판 블록과 우현측 상갑판 블록으로 나뉘어지고, 상기 좌현측 상갑판 블록 및 상기 우현측 상갑판 블록 중 어느 하나는 선체의 종방향 격벽의 일부를 포함하고, 상기 좌현측 상갑판 블록 및 상기 우현측 상갑판 블록 중 다른 하나는 선체의 측벽 일부를 포함하는 탑 사이드 모듈을 갖는 부유식 해상 구조물의 건조방법.
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