KR101390380B1 - 유체 수송 장치 및 이를 이용한 유체 수송 방법 - Google Patents

Abstract

유체 수송 장치 및 이를 이용한 유체 수송 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 수송 장치는, 수중에 설치된 플랜트로부터 수면상에 위치한 부유체로 유체를 수송하는 유체 수송 장치로서, 유체를 수용하는 유체 탱크를 구비하며 플랜트와 부유체 사이를 왕래하며 상기 유체를 부유체로 수송하는 유체 수송 모듈; 일단부가 플랜트에 결합되고 타단부가 부유체에 결합되어 유체 수송 모듈의 이동을 가이드하는 가이드부; 및 유체 수송 모듈의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

유체 수송 장치 및 이를 이용한 유체 수송 방법{FLUID TRANSPORTING DEVICE AND METHOD OF TRANSPORTING FLUID USING THE SAME}

본 발명은 유체 수송 장치 및 이를 이용한 유체 수송 방법에 관한 것이다.

산업화에 따라 각종 지하자원의 사용량이 급격하게 증가하고 있는바, 그 중에서 원유나 천연가스와 같은 자원의 소비는 기하급수적으로 늘고 있다. 이에 따라 이러한 자원의 개발은 매우 중요한 문제로 대두되고 있다. 특히, 최근에는 해저 깊이 존재하는 원유나 천연가스를 시추하기 위해 각종 탐사 및 시추를 위한 장비를 탑재한 특수선박, 예를 들어 드릴쉽, 반잠수식 드릴링 리그 및 부유식 해상구조물(floating production storage & offloading unit, or FPSO)과 같은 해양작업선박 등이 개발되어 심해로부터 원유나 천연가스의 생산을 위한 탐사와 시추 작업 등을 수행하고 있다.

이러한 시추작업을 통해 생산된 원유나 천연가스 등은 해상에 계류중인 특수선박으로 수송되는데, 종래의 경우 특수하게 설계된 라이저(riser)를 통해 해저의 생산설비로부터 상기 선박으로 원유나 천연가스와 같은 유체를 수송한다.

그러나, 이러한 라이저를 통한 유체 수송은 라이저 설치비용이 비싸며, 풍랑이나 조류 등과 같은 해상의 작업환경에 따라 수중에 설치된 라이저에 응력이 작용하여 파손의 우려가 있다.

미국등록특허 US4,371,037호

본 발명의 실시예들은 종래의 라이저를 통한 유체 수송 방식을 대체할 수 있는 유체 수송 장치 및 이를 이용한 유체 수송 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 수중에 설치된 플랜트로부터 수면상에 위치한 부유체로 유체를 수송하는 유체 수송 장치로서, 상기 유체를 수용하는 유체 탱크를 구비하며, 상기 플랜트와 상기 부유체 사이를 왕래하며 상기 유체를 상기 부유체로 수송하는 유체 수송 모듈; 일단부가 상기 플랜트에 결합되고 타단부가 상기 부유체에 결합되어 상기 유체 수송 모듈의 이동을 가이드하는 가이드부; 및 상기 유체 수송 모듈의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 유체 수송 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 유체 수송 모듈은 부력을 생성하는 부력발생부를 포함하며, 상기 유체 수송 모듈은 상기 부력발생부의 부력 조절에 의해 상기 플랜트와 상기 부유체 사이를 왕래할 수 있다.

또한, 상기 부력발생부는, 상기 유체 수송 모듈에 구비된 밸러스트 탱크와; 상기 밸러스트 탱크 내에 물을 펌핑하거나 상기 밸러스트 탱크 외로 물을 배수하는 펌프를 포함할 수 있다.

또한, 상기 유체 수송 모듈은, 상기 가이드부에 결합되어 상기 가이드부의 길이방향을 따라 이동가능한 체결부와; 상기 체결부에 설치되어 상기 유체 수송 모듈을 상기 가이드부의 길이방향을 따라 이동시키는 구동부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 체결부에는 상기 가이드부가 관통하여 통과하는 관통홀이 형성되며, 상기 구동부는, 상기 관통홀에 설치되어 상기 가이드부와 치합되는 구동휠과, 상기 구동휠에 회전력을 제공하는 모터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 유체 수송 모듈과 상기 플랜트 간에 유체이동이 가능하도록, 상기 유체 수송 모듈과 상기 플랜트를 연결하는 연결부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 연결부는, 상기 플랜트에 형성된 유체 주입관과; 상기 유체 주입관이 삽입되도록 상기 유체 수송 모듈에 형성된 유체 주입구를 포함하되, 상기 유체 주입관과 상기 유체 주입구에는 각각 유체 흐름을 개폐하는 밸브 장치가 설치될 수 있다.

또한, 상기 유체 수송 모듈과 상기 플랜트 간에 유체이동이 가능하도록, 상기 유체 수송 모듈과 상기 플랜트를 연결하는 연결 작업 모듈을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 부유체는 선박과 드릴쉽과 세미리그와 부유식 해상구조물 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 부유체에는 상기 부유체의 상하를 관통하는 개구부(opening)가 형성되며, 상기 가이드부의 타단부는 상기 개구부에 결합되며, 상기 유체 수송 모듈은 상기 개구부를 통해 수면에 부상할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 수중에 설치된 플랜트로부터 수면상에 위치한 부유체로 유체를 수송하는 유체 수송 장치를 이용하여 상기 유체를 수송하는 방법으로서, 상기 유체를 수용하는 유체 탱크를 구비한 유체 수송 모듈을 상기 플랜트에 안착시키는 단계; 상기 플랜트와 상기 유체 수송 모듈이 유체이동 가능하게 상호 연결되도록, 상기 플랜트와 상기 유체 수송 모듈을 연결하는 단계; 상기 유체를 상기 유체 탱크에 주입하는 단계; 상기 플랜트와 상기 유체 수송 모듈 간의 연결을 해체하는 단계; 상기 유체 수송 모듈을 상기 부유체로 이동시키는 단계; 및 상기 부유체에 접안된 상기 유체 수송 모듈로부터 상기 유체를 상기 부유체로 언로딩하는 단계를 포함하는, 유체 수송 방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 종래의 라이저를 통한 유체 수송 방식을 대체할 수 있으며, 해상조건에 상관없이 해저 생산설비로부터 유체를 해상으로 안전하게 수송할 수 있다.

또한, 종래의 라이저를 통한 유체 수송 방식을 대체함에 따라 종래의 라이저 설치비용을 절감할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 수송 장치의 작동 과정을 개략적으로 나타낸 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 수송 장치의 유체 수송 모듈이 작동하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 수송 장치의 유체 수송 모듈이 플랜트에 안착된 상태를 개략적으로 나타낸 도면.
도 7은 도 6의 A부분을 확대하여 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 수송 장치의 유체 수송 모듈이 플랜트에 안착된 상태에서 연결 작업 모듈이 작동하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명에 따른 유체 수송 장치 및 이를 이용한 유체 수송 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 수송 장치의 작동 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 유체 수송 장치(100)은 수중에 설치된 플랜트(101)로부터 수면상에 위치한 부유체(110)로 유체를 수송하는 유체 수송 장치로서, 유체를 수용하는 유체 탱크(122)를 구비하며 플랜트(101)와 부유체(110) 사이를 왕래하며 상기 유체를 부유체(110)로 수송하는 유체 수송 모듈(120)과, 일단부가 플랜트(101)에 결합되고 타단부가 부유체(110)에 결합되어 유체 수송 모듈(120)의 이동을 가이드하는 가이드부(130)와, 유체 수송 모듈(120)의 작동을 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다.

참고로, 본 실시예에서의 부유체(110)는, 예를 들어 자항능력을 구비하여 추진 가능한 선박과 세미리그(semi-rig) 등을 포함하며, 이외에도 부유식 원유생산저장하역 설비(floating production storage & offloading unit, or FPSO)나 부유식 가스저장재기화 설비(floating storage and regasification unit, or FSRU)와 같은 부유식 해상구조물을 모두 포함하는 개념이다.

이와 같은 본 실시예에 따르면, 종래의 라이저를 통한 유체 수송 방식을 대체할 수 있으며, 해상조건에 상관없이 해저 생산설비, 즉 플랜트(101)로부터 원유나 천연가스 등과 같은 유체를 해상으로 안전하게 수송할 수 있다. 또한, 종래의 라이저를 통한 유체 수송 방식을 대체함에 따라 종래의 라이저 설치비용을 절감할 수 있다.

특히, 해저로부터 생산된 유체를 해상으로 끌어올릴 때 풍랑이나 조류 등과 같은 해상 작업 환경에 따라 수중에 설치된 라이저에 응력이 작용하여 라이저가 파손될 우려가 있던 종래기술과 달리, 자체 부력 조절기능을 가진 유체 수송 모듈(120)을 이용하여 유체를 해저에서 수면으로 수송함으로써 종래 수송 방식을 대체할 수 있으며, 유체 수송 비용을 절감할 수 있다.

이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여, 본 실시예에 따른 유체 수송 장치(100)의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 4 및 도 5는 본 실시예에 따른 유체 수송 장치(100)의 유체 수송 모듈(120)이 작동하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 6은 본 실시예에 따른 유체 수송 장치(100)의 유체 수송 모듈(120)이 플랜트(101)에 안착된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 7은 도 6의 A부분을 확대하여 나타낸 도면이다.

유체 수송 모듈(120)은 물속에서 원유나 천연가스와 같은 유체를 생산하는 생산설비, 즉 플랜트(101)로부터 생산된 유체를 수면상으로 수송하는 장치로서, 유체를 수용하는 유체 탱크(122)를 포함한다. 이러한 유체 탱크(122)는 도 4에 도시된 바와 같이 예를 들어 유체 수송 모듈(120)의 내부에 형성될 수 있다.

유체 수송 모듈(120)은 자체적으로 수중에 가라앉거나 수상으로 부유할 수 있도록 부력을 생성하는 부력발생부를 포함할 수 있다. 이러한 부력발생부를 이용하여 부력을 조절함으로써, 유체 수송 모듈(120)이 수중의 플랜트(101)와 수상의 부유체(110) 사이를 왕래할 수 있다.

구체적으로 본 실시예의 경우, 부력발생부는 도 4에 도시된 바와 같이, 유체 수송 모듈(120)에 구비된 밸러스트 탱크(124)와, 이러한 밸러스트 탱크(124) 내에 물을 펌핑하거나 밸러스트 탱크(124)로부터 물을 외부로 배수할 수 있는 펌프(미도시)를 포함할 수 있다.

본 실시예의 경우, 유체 수송 모듈(120)은 수밀 구조의 외벽과 내벽으로 구성된 이중 격벽 구조로 형성될 수 있으며, 이러한 이중 격벽 구조의 내벽 안쪽에 유체 탱크(122)가 형성되고, 외벽과 내벽 사이에 밸러스트 탱크(124)가 형성될 수 있다.

그리고, 이러한 외벽에는 밸러스트 탱크(124)의 내측과 외측이 연통하는 해수유출입관이 다수 개 설치될 수 있으며, 이러한 해수유출입관에 물을 배수하거나 펌핑하는 펌프(미도시)가 설치될 수 있다. 비록 도시되지는 않았으나, 이러한 펌프는 제어부(미도시)에 의해 개폐가 제어될 수 있다. 이 경우, 상기 펌프로는 물의 양방향 이동을 제어하는 양방향 펌프가 사용될 수 있다.

유체 수송 모듈(120)는 이러한 부력발생부를 통해 플랜트(101)와 부유체(110) 사이를 왕래할 수 있다. 그러나, 본 실시예에 따른 부력발생부는 이에 한정되지 않으며, 물 속에서 유체 수송 모듈(120)을 왕복 이동시킬 수 있는 구성이면 다양하게 변형될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 유체 수송 모듈(120)은, 가이드부(130)에 결합되어 가이드부(130)의 길이방향을 따라 이동가능한 체결부(126)와, 이러한 체결부(126)에 설치되어 유체 수송 모듈(120)을 가이드부(130)의 길이방향을 따라 상하로 이동시키는 구동부(128)를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 체결부(126)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 유체 수송 모듈(120)과 이러한 유체 수송 모듈(120)의 이동을 가이드하는 가이드부(130)를 서로 연결시켜주는 부재로서, 체결부(126)의 상부면과 하부면에는 가이드부(130)가 상하로 관통하여 통과할 수 있는 관통홀(127)이 형성될 수 있다.

구동부(128)는 가이드부(130)의 길이방향을 따라 유체 수송 모듈(120)이 이동할 수 있도록 이러한 관통홀(127)에 설치될 수 있다.

구체적으로, 구동부(128)는 도 5에 도시된 바와 같이 관통홀(127)을 관통하여 통과하는 가이드부(130)에 치합되는 구동휠(128a)과 이러한 구동휠(128a)을 회전시키는 모터(128b)를 포함할 수 있다. 이 경우, 모터(128b)의 작동을 위한 동력원은 유체 수송 모듈(120)에 구비된 배터리와 같은 전원장치(미도시)로부터 공급될 수 있다. 또한, 유체 수송 모듈(120)이 상황에 따라 자유자재로 가이드부(130)를 따라 물속을 이동할 수 있도록, 모터(128b)의 작동은 제어부(미도시)에 의해 제어될 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 가이드부(130)와 구동휠(128a)이 접하는 부분에 그립력을 높이기 위해, 구동휠(128a)은 도 5에 도시된 바와 같이 그 원통형의 외주면이 가이드부(130)에 치합되도록 그 양단부에서 그 중앙부로 갈수록 오목한 롤러 형상을 가질 수 있다.

또한, 비록 도시되지는 않았으나, 오목한 롤러 형상의 구동휠(128a)에는 마찰을 높일 수 있는 래크(rack) 기어가 형성될 수 있으며, 가이드부(130)에는 상기 래크 기어에 치합되도록 가이드부(130)의 길이방향을 따라 피니언(pinion) 기어가 형성될 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 따르면, 가이드부(130)가 통과하는 체결부(126)에 구동부(128)를 설치함으로써, 앞서 상술한 부력발생부의 유무에 상관 없이 구동부(128)의 구동력을 이용하여 유체 수송 모듈(120)을 가이드부(130)를 따라 왕복 이동시킬 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 이러한 체결부(126)와 구동부(128)가 각각 하나씩 구비된 유체 수송 모듈(120)을 예시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 이외에도, 예를 들어 가이드부(130)를 따라 유체 수송 모듈(120)이 보다 원활하게 이동할 수 있도록, 유체 수송 모듈(120)에는 각각 복수개의 체결부(126)와 구동부(128)가 유체 수송 모듈(120)의 상부와 하부에 배치될 수 있다.

한편, 유체 수송 모듈(120)의 이동을 가이드하는 가이드부(130)는 상술한 바와 같이 일단부가 플랜트(101)에 결합되고 타단부가 부유체(110)에 결합될 수 있다. 본 실시예에서는, 이러한 가이드부(130)로서 예를 들어 케이블(cable)이 사용된 예가 도시되고 있으나, 가이드부(130)는 이에 한정되지 않으며 예를 들어 와이어(wire), 체인(chain), 로프(rope) 등이 사용될 수도 있다.

한편, 본 실시예에 따른 유체 수송 장치(100)는, 도 6에 도시된 바와 같이 유체 수송 모듈(120)이 플랜트(101)의 상부에 안착될 경우 유체 수송 모듈(120)과 플랜트(101) 간에 유체이동이 가능하도록, 유체 수송 모듈(120)과 플랜트(101)를 연결하는 연결부(140)를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 연결부(140)는 도 7에 도시된 바와 같이, 플랜트(101)에 형성된 유체 주입관(142)과, 이러한 유체 주입관(142)이 삽입되도록 유체 수송 모듈(120)에 형성된 유체 주입구(144)를 포함할 수 있다.

이 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 플랜트(101)에서 유체 주입관(142)과 유체 주입구(144)를 통해 유체가 유체 수송 모듈(120)로 이동할 경우, 이러한 유체 흐름을 필요에 따라 차단할 수 있는 밸브장치가 유체 주입관(142)과 유체 주입구(144)에 각각 설치될 수 있다.

구체적으로, 이러한 밸브장치는 유체 주입관(142)과 유체 주입구(144)에 각각 설치되어 유체 흐름을 개폐하는 게이트 밸브(gate valve, 146)를 포함할 수 있다.

이러한 게이트 밸브(146)는 도 7에 도시된 바와 같이, 밸브 디스크가 유체의 통로, 즉 유체 주입관(142)과 유체 주입구(144)의 통로에 수직하게 설치되어 상기 통로를 개폐함으로써 유체의 흐름을 제어할 수 있다. 비록 도시되지는 않았으나, 이러한 게이트 밸브(146)는 제어부(미도시)에 의해 그 작동이 제어될 수 있다.

이러한 게이트 밸브(146)는 전동기 또는 유압실린더에 의해 작동될 수도 있으며, 전자석의 전자력에 의해 밸브 디스크가 개폐될 수도 있다.

이와 같이 본 실시예에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이 연결부(140)를 구성함으로써, 가이드부(130)를 따라 플랜트(101) 상부에 안착한 유체 수송 모듈(120)이 연결부(140)를 통해 플랜트(101)와 유체 이동 가능하게 용이하게 결합될 수 있다.

즉, 유체 수송 모듈(120)이 플랜트(101) 상부에 자연스럽게 안착하면서, 유체 수송 모듈(120)의 하부에 형성된 유체 주입구(144)가 플랜트(101) 상부에 형성된 유체 주입관(142)과 결합될 수 있다. 또한, 이렇게 상호 결합된 유체 주입관(142)과 유체 주입구(144)의 게이트 밸브(146)를 개방함으로써, 플랜트(101)의 유체가 유체 수송 모듈(120)의 유체 탱크(122)로 유입될 수 있다.

본 실시예에서는, 연결부(140)가 플랜트(101) 상부에 형성된 유체 주입관(142)과 유체 수송 모듈(120) 하부에 형성된 유체 주입구(144)로 구성된 예를 도시하고 있으나, 본 실시예에 따른 연결부(140)는 이에 한정되지 않으며, 연결부(140)의 위치나 형태나 개수는 다양하게 변형될 수 있다.

한편, 도 8은 본 실시예에 따른 유체 수송 장치(100)의 유체 수송 모듈(120)이 플랜트(101)에 안착된 상태에서 연결 작업 모듈(150)이 작동하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 유체 수송 장치(100)는, 유체 수송 모듈(120)과 플랜트(101) 간에 유체이동이 가능하도록, 유체 수송 모듈(120)과 플랜트(101)를 연결하는 연결 작업 모듈(150)을 더 포함할 수 있다.

이러한 연결 작업 모듈(150)은, 상술한 연결부(140)에 의한 유체 수송 모듈(120)과 플랜트(101) 간의 연결이 용이하지 않을 경우, 수중에서의 이러한 연결작업을 도울 수 있는 장치이다.

이러한 연결 작업 모듈(150)은 테더 케이블(tether cable, 152)을 통해 부유체(110)에 전기적으로 연결될 수 있으며 테더 케이블(152)을 통해 부유체(110)로부터 작동에 필요한 전원과 제어신호를 공급받을 수 있다. 즉, 연결 작업 모듈(150)은 테더 케이블(152)을 통해 전력도 공급받을 수 있으며, 연결 작업 모듈(150)이 연결 작업을 수행시 상황에 맞게 작동할 수 있도록 제어부(미도시)의 제어신호도 공급받을 수 있다.

이러한 연결 작업 모듈(150)로는 예를 들어 원격제어잠수정(Remotely Operated underwater Vehicle, or ROV)이 사용될 수 있다.

제어부(미도시)는 이러한 연결 작업 모듈(150)뿐만 아니라 앞서 상술한 유체 수송 모듈(120) 등의 작동을 제어할 수 있다. 이러한 제어부는 예를 들어 부유체(110)의 중앙제어실에 배치될 수 있으며, 이러한 제어부로부터 인가된 동작신호가 유체 수송 모듈(120)과 연결 작업 모듈(150) 등의 작동을 제어할 수 있다. 본 실시예에서는 제어부가 중앙제어실에 배치된 중앙제어장치를 예로 들어 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 이러한 제어부의 배치와 형태는 다양하게 변형될 수 있다.

한편, 부유체(110)는, 앞서 설명된 바와 같이 예를 들어 자항능력을 구비하여 추진 가능한 선박이나 드릴쉽이나 세미리그 또는 자체적인 추진능력이 없는 부유식 해상구조물일 수 있다. 이러한 부유체(110)는 유체 수송 모듈(120)을 통해 수송된 유체를 저장하거나 다른 선박으로 하역(언로딩)하거나 자체적으로 상기 유체를 다른 곳으로 이동시킬 수 있는 수단이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 부유체(110)에는 부유체(110)의 상하를 관통하며 유체 수송 모듈(120)의 횡단면 형상에 상응하는 형상을 가진 개구부(opening, 112)가 형성될 수 있다. 그리고, 가이드부(130)의 타단부는 이러한 개구부(112)에 결합될 수 있다. 또한, 유체 수송 모듈(120)은 이러한 개구부(112)를 통해 수면에 부상할 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 따르면, 유체 수송 모듈(120)이 부상하는 위치에 상응하여 부유체(110)에 개구부(112)를 구비함으로써, 유체를 저장한 유체 수송 모듈(120)을 안전하게 부유체(110)에 접안시킬 수 있으며, 이렇게 접안된 유체 수송 모듈(120)로부터 유체를 보다 안전하게 부유체(110)로 언로딩할 수 있다.

또한, 유체 수송 모듈(120)이 부유체(110)의 외부 몸통에 의해 보호되는 개구부(112) 내에 위치함에 따라 조류나 풍랑과 같은 외부 환경에 의해 하역 작업이 중단되는 것을 사전에 방지할 수 있으며, 이를 통해 시간과 경제적 비용을 절감할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 수송 장치(100)에 대해 설명하였으며, 이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 전술한 유체 수송 장치(100)를 이용한 유체 수송 방법에 대해 설명하기로 한다.

본 실시예의 경우, 유체 수송 장치(100)에 대한 구성 및 작용은 전술한 실시예와 동일 또는 상응하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예에 따른 유체 수송 방법은, 수중에 설치된 플랜트(101)로부터 수면상에 위치한 부유체(110)로 유체를 수송하는 유체 수송 장치(100)를 이용하여 유체를 수송하는 방법이다.

구체적으로, 본 실시예에 따른 유체 수송 방법은, 유체를 수용하는 유체 탱크(122)를 구비한 유체 수송 모듈(120)을 플랜트(101)에 안착시키는 단계(S10); 플랜트(101)와 유체 수송 모듈(120)이 유체이동 가능하게 상호 연결되도록, 플랜트(101)와 유체 수송 모듈(120)을 연결하는 단계(S20); 유체를 유체 탱크(122)에 주입하는 단계(S30); 플랜트(101)와 유체 수송 모듈(120) 간의 연결을 해체하는 단계(S40); 유체 수송 모듈(120)을 부유체(110)로 이동시키는 단계(S50); 및 부유체(110)에 접안된 유체 수송 모듈(120)로부터 유체를 부유체(110)로 언로딩하는 단계(S60)를 포함한다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 유체 수송 모듈(120)을 수중에 설치된 플랜트(101) 상부에 안착시킬 수 있다(S10).

이 경우, 유체 수송 모듈(120)의 이동은 전술한 바와 같이 부력발생부나 구동부(128)를 통해 수행될 수 있으며, 이러한 부력발생부나 구동부(128)의 작동은 제어부로부터 인가되는 동작신호에 의해 제어될 수 있다. 참고로, 이러한 동작신호는 별도의 동력케이블을 통해 전송될 수도 있으며 음파나 초음파를 이용한 수중무선전송방식을 통해 전송될 수도 있다.

다음으로, 플랜트(101)와 유체 수송 모듈(120)이 유체이동 가능하게 상호 연결되도록, 플랜트(101)와 유체 수송 모듈(120)이 연결될 수 있다(S20).

구체적으로, 유체 수송 모듈(120)과 플랜트(101) 간의 연결은 전술한 연결부(140)에 의해 구현될 수 있다. 이 경우, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 유체 수송 모듈(120)의 하부는 플랜트(101) 상부에 안착될 수 있으며, 플랜트(101) 상부에 구비된 유체 주입관(142)이 유체 수송 모듈(120) 하부에 구비된 유체 주입구(144)에 삽입됨으로써 유체 수송 모듈(120)과 플랜트(101)가 유체이동 가능하게 서로 연결될 수 있다.

이 경우, 유체 수송 모듈(120)과 플랜트(101) 간의 연결이 외부 충격에 의해 해체되지 않도록, 별도의 클램핑장치(미도시)가 유체 수송 모듈(120)과 플랜트(101)를 서로 고정시킬 수도 있다. 이외에도, 전술한 연결 작업 모듈(150)이 이들 유체 수송 모듈(120)과 플랜트(101)를 서로 고정함으로써 이들을 고정 지지할 수도 있다.

다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 유체 주입관(142)과 유체 주입구(144)에 각각 설치된 게이트 밸브(146)를 개방함으로써, 유체를 유체 수송 모듈(120)의 유체 탱크(122)에 주입할 수 있다(S30).

다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 플랜트(101)와 유체 수송 모듈(120) 간의 연결을 해체할 수 있다(S40).

이 경우, 앞서 상술한 부력발생부를 이용하여 밸러스트 탱크(124)의 물을 외부로 배수함으로써 유체 수송 모듈(120)에 부력을 발생시켜 플랜트(101)와 유체 수송 모듈(120) 간의 연결을 해체할 수도 있다. 이외에도, 부력발생부의 유무에 상관 없이 구동부(128)의 구동력을 이용하여 유체 수송 모듈(120)을 가이드부(130)를 따라 이동시킴으로써 플랜트(101)와 유체 수송 모듈(120) 간의 연결을 해체할 수도 있다.

다음으로, 상술한 단계(S40)에 연속하여, 유체 수송 모듈(120)에 동작신호를 인가하여 유체 수송 모듈(120)을 부유체(110)로 이동시킬 수 있다(S50). 즉, 앞서 상술한 부력발생부와 구동부(128) 등의 장치를 이용하여 유체 수송 모듈(120)을 부유체(110), 즉 원래 위치로 복귀시킬 수 있다.

다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 부유체(110)에 접안된 유체 수송 모듈(120)로부터 유체 탱크(122)의 유체를 부유체(110)로 언로딩할 수 있다(S60).

이 경우, 유체의 언로딩 작업은 유체 수송 모듈(120)에 별도로 구비된 유체 배출관(미도시)을 통해 외부로 배출될 수 있으며, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이러한 상술한 유체 이송 단계들(S10 내지 S60)은, 플랜트(101)로부터 부유체(110)로의 유체수송이 모두 완료될 때까지 순차적으로 반복될 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 따르면, 가이드부(130)를 따라 유체 수송 모듈(120)을 이동가능하게 구성함으로써, 종래의 라이저를 통한 유체 수송 방식을 대체할 수 있으며, 해상조건에 상관없이 해저 생산설비, 즉 플랜트(101)로부터 원유나 천연가스 등과 같은 유체를 해상으로 안전하게 수송할 수 있다. 또한, 종래의 라이저를 통한 유체 수송 방식을 대체함에 따라 종래의 라이저 설치비용을 절감할 수 있다.

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.

100: 유체 수송 장치 101: 플랜트
110: 부유체 112: 개구부
120: 유체 수송 모듈 122: 유체 탱크
124: 밸러스트 탱크 126: 체결부
127: 관통홀 128: 구동부
128a: 구동휠 128b: 모터
130; 가이드부 140: 연결부
142: 유체 주입관 144: 유체 주입구
146: 게이트 밸브 150: 연결 작업 모듈
152: 테더 케이블

Claims (11)

1. 수중에 설치된 플랜트로부터 수면상에 위치한 부유체로 유체를 수송하는 유체 수송 장치로서,
   상기 유체를 수용하는 유체 탱크를 구비하며, 상기 플랜트와 상기 부유체 사이를 왕래하며 상기 유체를 상기 부유체로 수송하는 유체 수송 모듈;
   일단부가 상기 플랜트에 결합되고 타단부가 상기 부유체에 결합되어 상기 유체 수송 모듈의 이동을 가이드하는 가이드부; 및
   상기 유체 수송 모듈의 작동을 제어하는 제어부를 포함하되,
   상기 유체 수송 모듈은 부력을 생성하는 부력발생부를 포함하며,
   상기 유체 수송 모듈은 상기 부력발생부의 부력 조절에 의해 상기 플랜트와 상기 부유체 사이를 왕래하는, 유체 수송 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 부력발생부는,
   상기 유체 수송 모듈에 구비된 밸러스트 탱크와;
   상기 밸러스트 탱크 내에 물을 펌핑하거나 상기 밸러스트 탱크 외로 물을 배수하는 펌프를 포함하는, 유체 수송 장치.
   
4. 수중에 설치된 플랜트로부터 수면상에 위치한 부유체로 유체를 수송하는 유체 수송 장치로서,
   상기 유체를 수용하는 유체 탱크를 구비하며, 상기 플랜트와 상기 부유체 사이를 왕래하며 상기 유체를 상기 부유체로 수송하는 유체 수송 모듈;
   일단부가 상기 플랜트에 결합되고 타단부가 상기 부유체에 결합되어 상기 유체 수송 모듈의 이동을 가이드하는 가이드부; 및
   상기 유체 수송 모듈의 작동을 제어하는 제어부를 포함하되,
   상기 유체 수송 모듈은,
   상기 가이드부에 결합되어 상기 가이드부의 길이방향을 따라 이동가능한 체결부와;
   상기 체결부에 설치되어 상기 유체 수송 모듈을 상기 가이드부의 길이방향을 따라 이동시키는 구동부를 포함하는, 유체 수송 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 체결부에는 상기 가이드부가 관통하여 통과하는 관통홀이 형성되며,
   상기 구동부는, 상기 관통홀에 설치되어 상기 가이드부와 치합되는 구동휠과, 상기 구동휠에 회전력을 제공하는 모터를 포함하는, 유체 수송 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 유체 수송 모듈과 상기 플랜트 간에 유체이동이 가능하도록, 상기 유체 수송 모듈과 상기 플랜트를 연결하는 연결부를 더 포함하는, 유체 수송 장치.
   
7. 수중에 설치된 플랜트로부터 수면상에 위치한 부유체로 유체를 수송하는 유체 수송 장치로서,
   상기 유체를 수용하는 유체 탱크를 구비하며, 상기 플랜트와 상기 부유체 사이를 왕래하며 상기 유체를 상기 부유체로 수송하는 유체 수송 모듈;
   일단부가 상기 플랜트에 결합되고 타단부가 상기 부유체에 결합되어 상기 유체 수송 모듈의 이동을 가이드하는 가이드부;
   상기 유체 수송 모듈의 작동을 제어하는 제어부; 및
   상기 유체 수송 모듈과 상기 플랜트 간에 유체이동이 가능하도록, 상기 유체 수송 모듈과 상기 플랜트를 연결하는 연결부를 포함하되,
   상기 연결부는,
   상기 플랜트에 형성된 유체 주입관과;
   상기 유체 주입관이 삽입되도록 상기 유체 수송 모듈에 형성된 유체 주입구를 포함하며,
   상기 유체 주입관과 상기 유체 주입구에는 각각 유체 흐름을 개폐하는 밸브 장치가 설치되는, 유체 수송 장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 유체 수송 모듈과 상기 플랜트 간에 유체이동이 가능하도록, 상기 유체 수송 모듈과 상기 플랜트를 연결하는 연결 작업 모듈을 더 포함하는, 유체 수송 장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 부유체는 선박과 드릴쉽과 세미리그와 부유식 해상구조물 중 어느 하나를 포함하는, 유체 수송 장치.
   
10. 수중에 설치된 플랜트로부터 수면상에 위치한 부유체로 유체를 수송하는 유체 수송 장치로서,
    상기 유체를 수용하는 유체 탱크를 구비하며, 상기 플랜트와 상기 부유체 사이를 왕래하며 상기 유체를 상기 부유체로 수송하는 유체 수송 모듈;
    일단부가 상기 플랜트에 결합되고 타단부가 상기 부유체에 결합되어 상기 유체 수송 모듈의 이동을 가이드하는 가이드부; 및
    상기 유체 수송 모듈의 작동을 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 부유체는 선박과 드릴쉽과 세미리그와 부유식 해상구조물 중 어느 하나를 포함하며,
    상기 부유체에는 상기 부유체의 상하를 관통하는 개구부(opening)가 형성되며,
    상기 가이드부의 타단부는 상기 개구부에 결합되며,
    상기 유체 수송 모듈은 상기 개구부를 통해 수면에 부상하는, 유체 수송 장치.
    
11. 수중에 설치된 플랜트로부터 수면상에 위치한 부유체로 유체를 수송하는 제1항, 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 유체 수송 장치를 이용하여 상기 유체를 수송하는 방법으로서,
    상기 유체를 수용하는 유체 탱크를 구비한 유체 수송 모듈을 상기 플랜트에 안착시키는 단계;
    상기 플랜트와 상기 유체 수송 모듈이 유체이동 가능하게 상호 연결되도록, 상기 플랜트와 상기 유체 수송 모듈을 연결하는 단계;
    상기 유체를 상기 유체 탱크에 주입하는 단계;
    상기 플랜트와 상기 유체 수송 모듈 간의 연결을 해체하는 단계;
    상기 유체 수송 모듈을 상기 부유체로 이동시키는 단계; 및
    상기 부유체에 접안된 상기 유체 수송 모듈로부터 상기 유체를 상기 부유체로 언로딩하는 단계를 포함하는, 유체 수송 방법.

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