KR101436669B1 - 액화가스 운반선용 펌프타워 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액화가스 운반선용 펌프타워에 관한 것으로, 그 목적은 액화가스 운반선의 펌프타워에 사용되는 복잡한 수평보강재 및 대각보강재를 줄여 액체 유동에 노출된 보강재의 면적을 줄여 펌프타워에 부가되는 유동 하중을 감소시키면서도, 펌프타워의 구속조건에 의해 높은 응력이 발생하는 펌프타워 상, 하단부를 보강하여 펌프타워 구조를 단순화하고 경량화한 펌프타워를 제공하는 데 있다.
본 발명의 구성은 화물창내로 액화가스를 충전하거나 외부로 배출되는 다수개의 주배관과, 주배관 간을 연결하여 지지하는 다수개의 보강재로 이루어진 액화가스 운반선에 장치되는 펌프타워에 있어서, 상기 펌프타워 높이를 100%를 기준시 30 ~ 60 %의 구간에 해당하는 중앙부에는 일정간격을 가지고 상하방향으로 다수개의 단위 수평보강재가 설치되고, 상기 30 ~ 60 %의 구간높이를 가지는 중앙부 구간을 제외한, 주된 응력이 작용하는 상단부 및 하단부는 펌프타워 높이를 100%를 기준시 각각 20~35% 구간을 가지게 구성하고, 여기에 일정간격으로 설치된 수평보강재가 상하 방향으로 설치하고, 상하 이웃하는 단위 수평보강재들 간을 대각보강재를 연결하여 지지토록 구성한 액화가스 운반선용 펌프타워를 발명의 특징으로 한다.

Description

액화가스 운반선용 펌프타워{Pump tower for Liquified Gas carrier}

본 발명은 광폭 지지구조 배치를 가지는 액화가스 운반선용 펌프타워에 관한 것으로, 자세하게는 펌프 타워의 주 배관을 지지하는 부재의 불필요한 구조를 삭제하면서도 충분한 하중 지지력을 가진 펌프타워에 관한 것으로, 특히 3개로 이루어진 주 배관을 수평방향으로 연결하는 단위 수평보강재간의 상하 배치간격을 종래 펌프타워보다 넓은 간격으로 배치하면서도 펌프타워의 안정적인 지지에 필요강도를 만족시킴으로써 생산성과 안전성 향상을 실현할 수 있도록 한 구조를 가진 펌프 타워에 관한 것이다.

최근 지구온난화 또는 환경문제 등으로 인해 석유나 석탄과 같은 화석연료 대신에 가장 오염 물질의 배출이 적고 이산화탄소 발생량이 절반 수준밖에 안되는 화석연료인 천연 가스의 사용이 대두되고 있다. 이에 최근 수송 원료나 전력용으로 생산이 급격하게 늘어나면서 새로운 에너지원으로 각광받고 있다.

하지만 이와 같은 천연 가스는 기체 상태로 존재하고, 그 생산지와 소비지의 거리가 원격지여서 육상 가스전에서 생산되지 않는 해상 가스전일 경우 운반에 용이하지 않다.

즉, 천연가스는 메탄(Methane)을 주성분으로 하는 천연가스로 이를 운반하는 액화가스 운반선은 천연가스의 상태를 -163℃로 냉각해 그 부피를 1/600로 줄인 무색 투명한 초저온 액체로 통상 액화천연가스(LNG) 상태로 운반하게 된다. 이러한 LNG는 산지에서 LNG선에 의해 수송되어 육상 LNG 터미널에 저장된 후 소비자에게 공급된다.

액화천연가스를 안전하게 운반하는 수단으로 액화가스 운반선이 사용된다. 즉, 극저온 상태의 액화천연가스를 보관하는 액화가스 운반선은, 액화가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 이 액화가스를 하역하기 위한 선박으로, 이를 위해 액화가스의 극저온에 견딜 수 있는 특별한 저장탱크인 '화물창'을 포함한다.

화물창 종류로는 보통 멤브레인(Membrane)형 화물창과 독립형 화물창이 대표적이다. 멤브레인 형식은 별도의 탱크를 만드는 것이 아니고, 화물창 벽에 보온을 위한 표면구조를 형성후, 그 보온 표면에 특수한 금속판을 붙이는 것이고, 독립형은 별도의 화물창을 만들어 선박에 장치하는 것이다.

이들 중 멤브레인(Membrane)형 화물창에 설치되어 액화천연가스를 저장하고 배출하는데 사용되는 펌프타워가 있는데, 펌프타워는 액화가스 운반선의 크기에 따라 달라지지만 일반적인 액화가스 운반선들일 경우 약 30m 정도의 높이를 가지는 대형구조물이다.

이하 구체적으로 종래 펌프타워 구조를 설명한다.

도 3은 종래 한 실시예에 따른 펌프타워의 구조를 보인 정면 예시도이고, 도 4는 종래 한 실시예에 따른 펌프타워의 A-A선 단면도이다.

도시된 바와 같이 종래의 일반적인 펌프타워는 운항중 선박의 운동에 의한 액화가스의 유동에 견딜 수 있도록, 삼각으로 위치한 주 배관들과 주 배관들을 지지하는 복잡한 수평 및 대각 보강재들이 설치되어 있다. 주배관은 주로 액화천연가스의 배출파이프(Discharge Pipe)와 충전파이프(Filling Pipe) 그리고 1개의 응급파이프(Emergency Pipe)와 같은 성격으로 사용되는데, 그 성격에 따른 개수는 조금씩 달라질수 있다.

이러한 주배관을 상기한 바와 같이 운항중 선박의 운동에 의한 액화가스의 유동에 견딜 수 있도록 주배관들을 지지하는 수평 및 대각 보강재들은 수평방향으로 주배관들을 지지하고 있는 수평보강재들 상하 이웃하는 수평보강재들의 뒤틀림 등을 견디기 위해 상하 방향으로 연결된 대각보강재들로 구성되어 운항중 액화가스의 유동에 따른 주배관의 거동을 지지하게 된다.

하지만 상기와 같은 종래 펌프타워의 구조는 강도를 높이기 위해 설치된 수평보강재가 전체 펌프타워 높이에 비해 촘촘하게 상하방향으로 설치되고, 이러한 수평보강재의 상하간을 다시 대각보강재들로 연결하여 구성함으로써 운항중 선박의 운동에 의한 액화가스의 유동에 견딜 수 있도록 펌프타워의 구조강도를 높였다는 장점은 있지만, 오히려 이러한 장점을 가지기 위해 과도한 수평보강재 및 수평보강재가 사용됨으로 인해 펌프타워의 하중이 증가된 채로 액화가스의 유동에 노출됨으로써 추가 유동 하중을 펌프타워에 부가하게 되어 결과적으로는 액화가스 운반선의 안정적인 운항에 방해를 준다는 문제점이 발생하였다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 액화가스 운반선의 펌프타워에 사용되는 복잡한 수평보강재 및 대각보강재를 줄여 액체 유동에 노출된 보강재의 면적을 줄여 펌프타워에 부가되는 유동 하중을 감소시키면서도, 펌프타워의 구속조건에 의해 높은 응력이 발생하는 펌프타워 상, 하단부를 보강하여 펌프타워 구조를 단순화하고 경량화한 펌프타워를 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 화물창내로 액화가스를 충전하거나 외부로 배출되는 다수개의 주배관과, 주배관 간을 연결하여 지지하는 다수개의 보강재로 이루어진 액화가스 운반선에 장치되는 펌프타워에 있어서,

상기 펌프타워 높이를 100%를 기준시 30 ~ 60 %의 구간에 해당하는 중앙부에는 일정간격을 가지고 상하방향으로 다수개의 단위 수평보강재가 설치되고,

상기 30 ~ 60 %의 구간높이를 가지는 중앙부 구간을 제외한, 주된 응력이 작용하는 상단부 및 하단부는 펌프타워 높이를 100%를 기준시 각각 20~35% 구간을 가지게 구성하고, 여기에 일정간격으로 설치된 수평보강재가 상하 방향으로 설치하고, 상하 이웃하는 단위 수평보강재들 간을 대각보강재를 연결하여 지지토록 구성한 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선용 펌프타워를 제공함으로써 달성된다.

본 발명은 한 실시예로 상기 중앙부의 단위 수평보강재는 펌프타워 높이 100%를 기준시 10 ~ 30 %의 간격으로 상하방향으로 단위 수평보강재를 설치할 수 있다.

본 발명은 한 실시예로, 상기 상단부 또는 하단부는 펌프타워 높이를 100%를 기준시 10 % 이하의 간격으로 수평보강재가 상하 방향으로 설치할 수 있다.

상기와 같이 본 발명은 액화가스 운반선의 펌프타워 중앙부 보강구조를 단순화하여 펌프타워에 부가되는 액화가스의 유동 하중을 감소시키고, 응력이 높은 상 하단부를 보강하여 전체 펌프타워 구조를 경량화하여 생산성과 안전성 향상을 실현하였다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 펌프타워의 구조를 보인 정면 예시도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 펌프타워의 C-C선 단면도이고,
도 3은 종래 한 실시예에 따른 펌프타워의 구조를 보인 정면 예시도이고,
도 4는 종래 한 실시예에 따른 펌프타워의 A-A선 단면도이다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 펌프타워의 구조를 보인 정면 예시도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 펌프타워의 C-C선 단면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 펌프타워의 기본 구성은 일반적인 펌프타워와 같이 다수개로 이루어진 상하방향으로 설치된 주배관(1)으로 이루어진다. 도시된 한 실시예에 따른 구성에서는 3개의 주배관(1)이 구성되어 있다. 주배관(1)은 주로 액화천연가스의 배출파이프(Discharge Pipe)와 충전파이프(Filling Pipe) 그리고 1개의 응급파이프(Emergency Pipe)와 같은 성격으로 사용되는데, 그 성격에 따른 개수는 조금씩 달라질수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따라 삼각으로 위치한 주배관들은 각 주배관(1)을 수평방향으로 연결하여 액화가스의 유동에 따른 주배관(1)의 진동을 지지하도록 한 3개의 수평보강재로 이루어진 삼각형상 단위 수평보강재(2)에 의해 고정지지되게 구성된다.

이러한 단위 수평보강재(2)는 종래 펌프타워와 달리 그 개수가 현저히 적은 수량으로 구비된다.

즉, 본 발명은 펌프타워 높이(펌프타워 하부 베이스 ~ 펌프타워 상부 돔)를 100%라고 기준시 30 ~ 60 %에 해당하는 중앙부(4) 구간에는 펌프타워 높이를 100% 기준시 각 10 ~ 30%에 해당하는 수직길이 간격으로 단위 수평보강재(2)를 설치하였다.

그리고 30 ~ 60 %에 해당하는 중앙부(4) 이외의 펌프타워 구간인 상단부(5)와 하단부(6) 구간에는 각각 펌프타워 높이를 100%를 기준시 10% 이하의 수직길이 간격으로 설치된 다수개의 수평 보강재를 상하방향으로 설치하여 구성하였다.

또한 상기에서 펌프타워 높이 100%를 기준시 30 ~ 60 %에 해당하는 중앙부(4) 구간에 다수개 설치된 단위 수평보강재(2)들은 상하간에 대각방향으로 연결되는 대각보강재(3) 없이 단독으로 주배관(1)들을 지지하게 구성하였다. 이와 같이 구성함으로써 대각보강재(3)에 의한 펌프타워의 하중을 현저하게 줄일수 있어 펌프타워에 부가되는 액화가스의 유동 하중을 감소시키게 되었다. 여기서 펌프타워 높이 100%를 기준시 중앙부(4) 구간을 30 ~ 60 %로 한정한 이유는 이보다 적으면 수평보강재(2) 개수 감소에 따른 보강재의 면적을 줄여 펌프타워에 부가되는 유동 하중을 감소시키고자 하는 목적을 달성할 수 없기 때문이며, 이보다 크면 중앙부(4) 구간의 간격이 커져 응력이 높게 작용하는 상단부(5)와 하단부(6)의 구간 높이를 확보할 수 없어서 다시 종전처럼 수평보강재(2)의 상하간격을 좁게해야 하고, 대각보강재(3)를 사용해야 함으로 본 발명이 이루고자 하는 목적을 달성할 수 없기 때문이다.

또한 중앙부(4)에 설치되는 단위 수평 보강재간의 간격을 펌프타워 높이를 100% 기준시 각 10 ~ 30%에 해당하는 수직길이 간격으로 단위 수평보강재(2)를 설치한 이유는 10% 보다 작으면 수평보강재(2) 개수 감소에 따른 보강재의 면적을 줄여 펌프타워에 부가되는 유동 하중을 감소시키고자 하는 목적을 달성할 수 없기 때문이며, 30%보다 크면 상하 단위 수평보강재(2) 간의 간격이 벌어져 액화가스의 유동하중으로 인하여 구조물에 결함이 발생하여 손상이 일어날 수 있기 때문이다.

하지만 응력이 높게 작용하는 30 ~ 60 %의 중앙부(4) 구간을 제외한 40~70%에 해당하는 중앙부(4) 이외의 펌프타워 구간 즉, 상단부(5) 및 하단부(6) 구간인 각각 20~35% 구간에는 단위 수평보강재(2)들 간을 상하방향을 지지하는 대각보강재(3)를 설치하여 액체 유동에 따른 응력을 지지하도록 구성하였다.

이때 각각의 상단부(5)와 하단부(6)에 설치되는 단위 수평보강재(2) 간의 수직 길이는 전술한 바와 같이 펌프타워 높이를 100%를 기준시 10% 이하의 수직길이 간격으로 설치된 다수개의 수평 보강재를 설치한 이유는 이러한 수직 단위 길이인 10%보다 크면 대각보강재(3)의 길이가 길어져 응력이 높게 작용하는 상단부(5)와 하단부(6)의 구조적 안정성이 저하되기 때문이다. 또한 하한값은 10%보다 작으면 되는데 또 너무 좁게 구성되면 비록 응력에 대한 대응력은 높아지나 중앙부(4)의 수평보강재(2) 개수 축소에 따른 하중 저감 효과가 떨어지므로 5% 정도가 사용될 수 있다.

또한, 주배관을 연결하는 수평보강재(2)의 길이는 펌프타워 높이 100%를 기준시 10% 정도가 사용될 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 주배관 (2) : 단위 수평보강재
(3) : 대각보강재 (4) : 중앙부
(5) : 상단부 (6) : 하단부

Claims (3)

1. 화물창내로 액화가스를 충전하거나 외부로 배출되는 다수개의 주배관과, 주배관 간을 연결하여 지지하는 다수개의 보강재로 이루어진 액화가스 운반선에 장치되는 펌프타워에 있어서,
   상기 펌프타워 높이를 100%를 기준시 30 ~ 60 %의 구간에 해당하는 중앙부에는 일정간격을 가지고 상하방향으로 다수개의 단위 수평보강재가 설치되고,
   상기 30 ~ 60 %의 구간높이를 가지는 중앙부 구간을 제외한, 주된 응력이 작용하는 상단부 및 하단부는 펌프타워 높이를 100%를 기준시 각각 20~35% 구간을 가지게 구성하고, 여기에 일정간격으로 설치된 수평보강재가 상하 방향으로 설치하고, 상하 이웃하는 단위 수평보강재들 간을 대각보강재를 연결하여 지지토록 구성한 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선용 펌프타워.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 중앙부의 단위 수평보강재는 펌프타워 높이 100%를 기준시 10 ~ 30 %의 간격으로 상하방향으로 단위 수평보강재가 설치된 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선용 펌프타워.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 상단부 또는 하단부는 펌프타워 높이를 100%를 기준시 10 % 이하의 간격으로 수평보강재가 상하 방향으로 설치된 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선용 펌프타워.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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