KR101337272B1 - 부유식 해상구조물의 상부지지구조 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부유식 해상구조물의 상부지지구조 및 그 방법에 관한 것으로서, 부유식 해상구조물의 갑판의 처짐을 최소로 할 수 있는 상부지지구조를 마련하는 것이며, 이로 인해 저장탱크의 단열부재가 변형 또는 파손되는 것을 방지할 수 있도록 한 부유식 해상구조물의 상부지지구조 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 부유식 해상구조물의 상부지지구조는 선체의 내부에 저장탱크가 2열로 배치되며, 상기 선체의 상부벽의 상부에 내부운용을 위한 설비들을 갖는 부유식 해상구조물로서, 상기 내부운용을 위한 설비들이 별도의 모듈로 분리되어 설치되는 적어도 하나인 갑판과, 상기 상부벽의 하부에 설치되어 상부의 하중을 지지하기 위한 보강부재와, 상기 갑판과 상기 상부벽 사이에 설치되며, 상기 갑판을 지지하여 상부의 하중을 상기 상부벽으로 전달하는 복수의 스툴을 포함하고, 상기 스툴은 상기 보강부재가 설치된 상부벽의 상측에 설치된다.

Description

부유식 해상구조물의 상부지지구조 및 그 방법 {TOPSIDE LOAD SUPPORT STRUCTURE OF FLOATING OCEAN CONSTRUCT}

본 발명은 부유식 해상구조물의 상부지지구조 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부유식 해상 구조물의 상부에 설치되는 구조물들의 하중을 효과적으로 지지하기 위한 부유식 해상구조물의 상부지지구조 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 부유식 해상구조물은 유동이 발생하는 해상에서 부유된 채 사용되는 구조물과 선박을 일컫는다.

본 명세서에서 부유식 해상구조물이란, 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 구조물 뿐만 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 이 LNG 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨 싣기 위해 사용되는 부유식 해상 구조물이다. 또한, LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 LNG를 LNG 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 부유식 해상 구조물이다.

특히, LNG FPSO는, 선체 내에 액화된 LNG를 저장하기 위한 LNG 저장탱크가 설치되고, 선체의 상부에 해저를 시추하여 천연가스를 생산한 후 액화시키는 데에 필요한 각종 설비들이 설치되는데 이 설비들은 상당히 무겁다. 이렇게 LNG FPSO의 선체의 상부에 무거운 설비들이 설치됨에 따라 LNG FPSO의 선체가 그 상부의 무거운 하중을 견디도록 하기 위해 LNG FPSO의 선체의 강도를 보강할 필요성이 있는데, 극저온의 LNG를 저장하는 LNG 저장탱크의 특성상 LNG 저장탱크는 선체와의 사이에 단열부재를 개재한 상태에서 선체와 별개로 형성되므로, 선체의 강도를 보강할 보강부재가 LNG 저장탱크를 관통할 수는 없어, 보강부재를 선체 내에 배치하는 데에 제한이 있다.

이러한 LNG FPSO에서 선체의 상부를 덮는 갑판에는 해저를 시추하여 천연가스를 생산한 후 액화시키는 데에 필요한 각종 설비(50)가 설치된다. 이러한 각종 설비(50)들은 모듈 형태로 이루어지며, 그 무게가 수천 톤에 달하기도 한다.

그러나, 종래에는 이러한 각종 설비들이 설치됨에 따라 갑판에 처짐이 발생할 수 있으며, 이에 따라 LNG 저장탱크(12)에 변형을 줄 수 있다. 또한, 이와 같이 LNG 저장탱크에 변형이 일어나게 되면 LNG 저장탱크를 단열하기 위해 설치된 단열부재가 변형되거나 손상될 수 있으며, 이로 인해 내부로부터 LNG가 누출될 우려가 있다. 따라서, 종래의 LNG FPSO와 같은 부유식 해상구조물에는 선체의 상부에 설치되는 각종 설비들의 하중을 선체에 전달하는 상부지지구조의 개선이 요구되고 있으나, 이러한 부유식 해상구조물의 크기와 형상이 다양함에 따라 아직까지 적절한 형태의 상부지지구조가 제안되지 못하고 있으며, 이에 대한 지속적인 연구가 요구되고 있다.

본 발명은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 부유식 해상구조물의 갑판의 처짐을 최소로 할 수 있는 상부지지구조를 마련하는 것이며, 이로 인해 저장탱크의 단열부재가 변형 또는 파손되는 것을 방지할 수 있도록 한 부유식 해상구조물의 상부지지구조 및 그 방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 부유식 해상구조물의 상부지지구조는 선체의 내부에 저장탱크가 2열로 배치되며, 상기 선체의 상부벽의 상부에 내부운용을 위한 설비들을 갖는 부유식 해상구조물로서, 상기 내부운용을 위한 설비들이 별도의 모듈로 분리되어 설치되는 적어도 하나인 갑판과, 상기 상부벽의 하부에 설치되어 상부의 하중을 지지하기 위한 보강부재와, 상기 갑판과 상기 상부벽 사이에 설치되며, 상기 갑판을 지지하여 상부의 하중을 상기 상부벽으로 전달하는 복수의 스툴을 포함하고, 상기 스툴은 상기 보강부재가 설치된 상부벽의 상측에 설치된다.

또한, 상기 저장탱크의 상부에 경사지게 형성되는 챔퍼를 포함하고, 상기 보강부재는 상기 챔퍼의 상부에서 상기 상부벽을 지지하도록 설치된 덱 거더(deck girder)인 것이 바람직하다. 또한, 상기 스툴은 중앙부가 상기 덱 거더의 중앙부가 일치하도록 상기 상부벽에 설치될 수 있다. 또한, 상기 스툴의 일부는 상기 덱 거더가 형성된 상기 상부벽의 상부에 걸쳐지도록 설치될 수 있다. 또한, 상기 보강부재는 상기 상부벽의 처짐을 억제하기 위해 상기 상부벽의 하부에 설치되는 논 타이트 거더(non-tight girder)인 것도 가능하다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 부유식 해상구조물의 상부지지방법은 선체의 내부에 저장탱크가 2열로 배치되며, 상기 선체의 상부벽의 상부에 내부운용을 위한 설비들을 갖는 부유식 해상구조물의 상부지지방법으로, 상기 내부운용을 위한 설비들이 설치되는 갑판을 상기 상부벽과 지지하기 위해 설치되는 스툴(stool)을 상기 상부벽을 지지하는 보강부재의 상부에 위치되도록 설치한다.

전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 부유식 해상구조물의 상부지지구조 및 그 방법은 부유식 해상구조물의 갑판이 스툴에 의해 선체의 상부에 지지되도록 하며, 이를 위해 설치되는 스툴이 선체에 안정적으로 지지되도록 하여 상부벽의 처짐을 효과적으로 방지할 수 있으며, 처짐을 최소화하여 저장탱크의 단열부재가 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 부유식 해상구조물의 개략도.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 부유식 해상구조물의 개략도.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 부유식 해상구조물의 개략도.
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 부유식 해상구조물의 개략도.
도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 부유식 해상구조물의 개략도.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 부유식 해상구조물의 개략도이다. 본 명세서에서 부유식 해상 구조물로서 LNG FPSO를 예를 들어 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, LNG FPSO(1)의 선체(10)는 양측벽(11, 12)과 하부벽(13)과 상부벽(14)으로 이루어져 있다. LNG FPSO(1)에서 선체(10) 내에는 LNG 저장탱크(20)가 폭방향으로 2열로 배열되어 설치된다.

상세하게는, LNG FPSO(1)의 선체(10)는 LNG의 슬로싱 충격력, 특히 좌우측 방향으로의 슬로싱 충격력을 감소시키고자 LNG 저장탱크(20)의 측면 상부 및 하부에 대략 45도 각도로 경사진 상부 및 하부 챔퍼(CHAMFER)(22, 24)가 형성된다. 그리고, 상부 챔퍼(22)는 상부측으로 상부벽(14)을 지지할 수 있도록 상부벽(14)과 맞닿게 연장되며 대들보 기능을 하는 덱 거더(DECK GIRDER)(15)가 설치된다.

또한, LNG 저장탱크(20)에는 수용된 LNG의 슬로싱 현상으로 인한 영향을 감소시키는 동시에 상부 구조물의 하중을 지지하기 위해서 부유식 해상 구조물의 내부 공간을 종향을 따라 구분하도록 설치되는 내부벽(18)(Inner side shell)이 구비된다. 또한, 내부벽(18)에는 코퍼댐이 설치될 수 있다.

이러한 LNG 저장탱크(20)는 내부벽(18)으로 인하여 단열벽 및 밀봉벽에 있어서 불연속면이 없는 완전한 2개의 저장공간을 가질 수 있다. 즉, 하나의 저장탱크(20)를 2개의 공간으로 분리하는 것이 아니라, 부유식 해상 구조물의 내부 공간을 종방향을 따라 구분하고, 이렇게 구분된 각각의 공간에 별개의 저장탱크(20)가 설치되는 구조이다. 그리고, 내부벽(18)의 상부에는 트렁크부(TRUNK SPACE)(19)가 마련된다.

선체(10)의 상부벽(14) 위에는 스툴(STOOL)(30)이 설치되며, 이 스툴(30)은 해저를 시추하여 천연가스를 생산한 후 액화시키는데 필요한 각종 설비(35)들이 설치되는 갑판(32)을 지지하게 된다. 여기에서 갑판(32)은 적어도 하나로 형성되며, 그 상부에 설치되는 각종 설비(35)들은 내부운용을 위한 설비(35)들이 모듈로 분리되어 설치된다.

여기에서, 스툴(30)은 각각의 덱 거더(15)가 위치한 상부벽(14) 위에 열을 이루어 설치된다. 따라서, 갑판(32)의 무게는 스툴(30)을 통해 덱 거더(15)와, 각각의 챔퍼(22), 측벽부(11, 12), 내부벽(18) 등의 주요 강도 부재로 전달되므로 상부의 무게를 안정적으로 지지할 수 있으며, 상부벽(14)의 처짐을 차단할 수 있다.

또한, 스툴(30)은 중앙부가 덱 거더(15)의 중앙부와 일치하는 지점의 상부벽(14)에 설치될 수 있으며, 이에 따라 상부의 하중은 안정적으로 설치할 수 있다.

한편, 스툴(30)은 중앙부가 항상 덱 거더(15)의 중앙부가 일치할 필요는 없으며, 도 2와 같이 스툴(30)이 덱 거더(15)가 설치된 상부벽(14)에 치우치게 설치될 수 있다.

즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 부유식 해상구조물의 개략도인 도 2를 참고하면, 스툴(30)의 중앙부와 덱 거더(15)의 중앙부가 일치하지 않을 수 있으며, 스툴(30)의 일부가 덱 거더(15)의 일부에 걸치도록 배치되는 것만으로도 족하다.

이와 같이, 스툴(30)과 덱 거더(15)의 중심이 일치하지 않더라도, 스툴(30)로 전달되는 무게가 덱 거더(15)로 전달될 수 있으며, 이에 따라 상부의 하중이 각각의 챔퍼(22), 측벽부(11, 12), 내부벽(18) 등의 주요 강도 부재를 따라 분산될 수 있다.

또한, 도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 부유식 해상구조물의 개략도이다. 도 3을 참고하면, 본 발명은 상부벽(14)의 하부에 논 타이트 거더(non-tight girder)(16)가 설치된다. 그리고, 이 논 타이트 거더(16)가 설치된 상부벽(14)에는 갑판(32)을 지지하는 스툴(30)이 설치된다.

이러한 논 타이트 거더(16)는 저장탱크(20)와는 연결되지 않고, 상부벽(14)과 이 상부벽(14)을 지지하기 위한 (도시되지 않은) 웹 프레임(web frame)에만 연결된다. 따라서, 갑판(32) 및 그 상부에 설치되는 설비(35)들의 하중은 저장탱크(20)에 직접 전달되지 않으며, 이에 따라 단열부재의 변형이나 손상에 영향을 미치지 않는다.

따라서, 상부 설비(35)들의 하중이 갑판(32)을 통해 스툴(30)로 전달되고, 이 하중이 논 타이트 거더(16)로 전달되어 분산됨에 따라 상부벽(14)의 처짐을 방지할 수 있다. 또한, 이와 같이 논 타이트 거더(16)에 의해 상부벽(14)으로 전달되는 하중이 분산되어 상부벽(14)의 처짐이 방지됨에 따라 저장탱크(20)에 직접적인 영향을 줄여줄 수 있고, 내부 단열부재의 변형 또는 손상의 가능성을 최소화할 수 있다.

또한, 도 4와 도 5는 본 발명의 제4실시예와 제5실시예에 따른 부유식 해상구조물의 개략도이다. 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 상부벽(14)의 하부에는 논 타이트 거더(16)가 설치될 수 있다. 그리고, 상부의 하중을 받는 갑판(32)을 지지하는 스툴(30)은 측벽부 또는 내부벽(18)의 상부에 설치된 덱 거더(15)에 지지되거나, 부조 덱 거더(15)에 지지되도록 배치될 수 있다.

더불어, 논 타이트 거더(16)는 상부벽(14)의 길이 등에 따라 복수개 설치될 수 있으며, 이와 같이 논 타이트 거더(16)가 복수개 설치될 경우, 이 논 타이트 거더(16)의 상부에 스툴(30)을 추가로 설치하여 하중을 분산하는 것도 가능하다.

이와 같이 논 타이트 거더(16)를 적절히 설치하여 갑판(32) 및 그 상부에 설치되는 설비(35)들의 하중을 분산시킬 수 있고, 상부벽(14)의 처짐을 감소시킬 수 있다. 또한, 논 타이트 거더(16)가 분산되어 설치됨에 따라 갑판(32)을 지지하는 스툴(30)을 좀 더 유연하게 배치할 수 있으며, 스툴(30)의 설치되는 개수 등의 조절도 유연하게 할 수 있다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

1 : LNG FPSO 10 : 선체
11, 12 : 측벽부 13 : 하부벽
14 : 상부벽 15 : 덱 거더
18 : 내부벽 20 : LNG 저장탱크
22 : 상부 챔퍼 24 : 하부 챔퍼

Claims (10)

1. 해상에서 부유된 채 사용되는 부유식 해상 구조물로서,
   상부벽, 하부벽, 좌측벽 및 우측벽을 가지는 선체와;
   상기 상부벽 위에서 좌측과 우측에 나뉘어 설치되며, 천연가스를 액화하기 위한 설비들과;
   상기 설비들을 지지하기 위해 상기 설비들과 상기 상부벽 사이에 배치되는 복수의 스툴들과;
   상기 상부벽 아래에서 좌측 저장탱크 및 우측 저장탱크로 구분되도록 상기 선체의 내부에 상기 선체의 종방향을 따라 설치되는 내부벽들;
   을 포함하며,
   상기 설비들 중 좌측 설비는 상기 좌측 저장탱크의 위에 배치되고, 상기 설비들 중 우측 설비는 상기 우측 저장탱크의 위에 배치되며,
   상기 좌측 저장탱크 및 상기 우측 저장탱크는,
   저장탱크 좌측벽,
   저장탱크 우측벽,
   상기 저장탱크 좌측벽의 상부에 형성되는 좌측 상부 챔퍼, 및
   상기 저장탱크 우측벽의 상부에 형성되는 우측 상부 챔퍼
   를 각각 포함하며,
   상기 좌측 저장탱크의 저장탱크 우측벽과 상기 우측 저장탱크의 저장탱크 좌측벽은 상기 선체의 내부공간을 상기 선체의 종방향을 따라 구분하도록 설치되는 상기 내부벽이며,
   상기 좌측 저장탱크의 상기 좌측 상부 챔퍼와 상기 상부벽 사이에는 좌측 첫번째 덱 거더가 설치되고, 상기 좌측 저장탱크의 상기 우측 상부 챔퍼와 상기 상부벽 사이에는 좌측 두번째 덱 거더가 설치되고, 상기 우측 저장탱크의 상기 우측 상부 챔퍼와 상기 상부벽 사이에는 우측 첫번째 덱 거더가 설치되고, 상기 우측 저장탱크의 상기 좌측 상부 챔퍼와 상기 상부벽 사이에는 우측 두번째 덱 거더가 설치되며,
   상기 좌측 설비를 지지하기 위해 상기 좌측 설비와 상기 상부벽 사이에 배치되는 스툴들 중 우측에 위치되는 스툴은 상기 좌측 두번째 덱 거더와 교차하고, 상기 우측 설비를 지지하기 위해 상기 우측 설비와 상기 상부벽 사이에 배치되는 스툴들 중 좌측에 위치되는 스툴은 상기 우측 두번째 덱 거더와 교차하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 좌측 설비를 지지하기 위해 상기 좌측 설비와 상기 상부벽 사이에 배치되는 스툴들 중 좌측에 위치되는 스툴은 상기 좌측 첫번째 덱 거더와 교차하고, 상기 우측 설비를 지지하기 위해 상기 우측 설비와 상기 상부벽 사이에 배치되는 스툴들 중 우측에 위치되는 스툴은 상기 우측 첫번째 덱 거더와 교차하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 좌측 설비를 지지하기 위해 상기 좌측 설비와 상기 상부벽 사이에 배치되는 스툴들 중 좌측에 위치되는 스툴은 상기 좌측 첫번째 덱 거더와 상기 선체의 좌측벽 사이에 위치되고, 상기 우측 설비를 지지하기 위해 상기 우측 설비와 상기 상부벽 사이에 배치되는 스툴들 중 우측에 위치되는 스툴은 상기 우측 첫번째 덱 거더와 상기 선체의 우측벽 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 상부벽의 하부표면에는 웹 프레임이 설치되며,
   상기 좌측 첫번째 덱 거더와 상기 선체의 좌측벽 사이 그리고 상기 우측 첫번째 덱 거더와 상기 선체의 우측벽 사이에서 상기 상부벽의 하부표면에는 논 타이트 거더가 각각 설치되며,
   상기 웹 프레임과 상기 논 타이트 거더는 서로 연결되며,
   상기 상부벽에 있어서 상기 웹 프레임과 상기 논 타이트 거더가 서로 연결된 지점의 상부표면에는 상기 스툴이 위치되는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 부유식 해상 구조물은 천연가스를 생산하고, 생산된 천연가스를 액화하기 위한 설비들을 갖는 LNG FPSO인 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 내부벽들에는 코퍼댐이 설치되는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물.
10. 청구항 1에 있어서,
    한 쌍의 상기 내부벽들 사이의 간격은, 상기 내부벽들과 상기 좌측벽 및 상기 우측벽 사이의 간격보다 좁은 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물.

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