KR101444276B1 - 액상화물 저장탱크 - Google Patents

Abstract

액상화물 저장탱크가 개시된다. 본 발명에 따른 액상화물 저장탱크는 액상화물을 저장하기 위한 내부 공간을 갖는 저장부, 저장부의 내측면 상부 모서리에 형성된 한 쌍의 상부 챔퍼 및 저장부의 내측면 하부 모서리에 형성된 한 쌍의 하부 챔퍼를 포함하며, 한 쌍의 상부 챔퍼와 한 쌍의 하부 챔퍼는 서로 대칭되게 형성된다.

Description

액상화물 저장탱크{Storage Tank of Liquefied Cargo}

본 발명은 액상화물 저장탱크에 관한 것이다.

액상화물은 액체상태로 적재되는 화물을 일컫는 것으로, 액화천연가스(LNG : Liquefied Natural Gas)가 대표적인 액상화물의 일례이다. 이러한 액상화물은 일반적으로 선박이나 육상용 저장시설물 등에 설치되는 액상화물 저장탱크 내에 저장될 수 있다.

특히, 선박에 설치된 액상화물 저장탱크는 선박의 운항에 따라 내부에 저장된 액상화물이 유동하게 되며, 이에 따라 저장탱크의 내벽면에 심한 충격을 주는 슬로싱(sloshing) 현상이 발생할 수 있다.

한편, 종래의 액상화물 저장탱크는 내측면 모서리에 챔퍼를 형성하여 슬로싱 현상을 감소시키도록 형성되는 것이 일반적이다. 그런데, 액상화물 저장탱크의 크기가 증가함에 따라 액상화물의 슬로싱 충격압도 증가하여 액상화물 저장탱크의 구조 또한 적절하게 설계될 필요가 있다.

이에 따라 액화가스 저장탱크에 발생되는 슬로싱 현상을 감소시킬 뿐만 아니라 이에 따른 충격을 감소시키기 위한 구조에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0010197호(2011.02.01.)

본 발명은 슬로싱 충격압을 최소화할 수 있는 액상화물 저장탱크를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 액상화물을 저장하기 위한 내부 공간을 갖는 저장부, 저장부의 내측면 상부 모서리에 형성된 한 쌍의 상부 챔퍼 및 저장부의 내측면 하부 모서리에 형성된 한 쌍의 하부 챔퍼를 포함하며, 한 쌍의 상부 챔퍼와 한 쌍의 하부 챔퍼는 서로 대칭되게 형성되는 액상화물 저장탱크가 제공된다.

여기서, 저장부의 단면은 각각의 내각이 135°인 팔각형으로 형성될 수 있다.

그리고, 저장부의 단면은 정팔각형으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 저장부의 형상을 적절하게 설계하여 액상화물 저장탱크의 슬로싱 충격압을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액상화물 저장탱크를 나타내는 도면.
도 2는 종래의 액상화물 저장탱크에 가해지는 슬로싱 충격압의 일례를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액상화물 저장탱크에 가해지는 슬로싱 충격압의 일례를 나타내는 도면.

본 발명에 따른 액상화물 저장탱크의 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액상화물 저장탱크를 나타내는 도면이다. 도 2는 종래의 액상화물 저장탱크에 가해지는 슬로싱 충격압의 일례를 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액상화물 저장탱크에 가해지는 슬로싱 충격압의 일례를 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액상화물 저장탱크(100)는 저장부(10), 한 쌍의 상부 챔퍼(20) 및 한 쌍의 하부 챔퍼(30)를 포함하며, 한 쌍의 상부 챔퍼(20)와 한 쌍의 하부 챔퍼(30)는 서로 대칭되게 형성된다.

액상화물 저장탱크(100)는 LNG 수송선이나 LNG RV(LNG Regasification Vessel)와 같은 선박(200)이나 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상구조물뿐만 아니라 육상의 저장시설물에 설치되어 액체상태의 화물을 적재 및 저장하는 탱크일 수 있다.

본 발명의 실시예에서 액상화물 저장탱크(100)는 선박(200)에 설치될 수 있으며, 선박(200)의 선체가 이동함에 따라 내부에 저장된 액상화물, 일례로 LNG와 같은 액화가스가 유동하며 슬로싱(sloshing) 현상이 발생할 수 있다.

이러한 슬로싱에 의한 충격압은 액상화물이 저장부(10) 높이의 30% 내외로 저장되어 있을 때 가장 큰 것으로 알려져 있다. 이로 인해, 액상화물 저장탱크(100) 내에는 액상화물을 저장부(10) 높이의 10%이하 또는 70%이상으로 저장하는 등 액상화물의 저장 높이(filling level)를 제한하는 것이 일반적이다.

그러나, 최근에 LNG의 스팟 마켓 및 LNG FPSO, LNG FSRU, LNG RV등의 등장으로 액상화물의 저장 높이(filling level)의 제약이 없는 선박(200)이 요구되고 있다. 따라서, 액상화물이 저장부(10) 높이의 30% 내외로 저장되어 있을 때의 슬로싱에 의한 충격압을 최소화할 수 있는 액상화물 저장탱크(100)의 구조를 구현할 필요가 있다.

저장부(10)는 액상화물을 저장하기 위한 액상화물 저장탱크(100)의 내부 공간으로, 일반적으로 측면벽, 전면벽, 후면벽, 천장 및 바닥으로 구획되는 공간일 수 있다. 이 경우, 저장부(10)에는 LNG와 같이 극저온으로 냉각된 액화가스 등을 저장하기 위한 단열 시스템이 마련될 수 있다.

상부 챔퍼(20)는 저장부(10)의 내측면 상부 모서리에 형성된 경사면으로, 한 쌍으로 형성되어 슬로싱에 의한 충격압을 완화할 수 있는 구조이다. 이 경우, 상부 챔퍼(20)는 저장부(10)의 내측면 상부 모서리를 따라 연속되게 형성될 수 있다.

하부 챔퍼(30)는 저장부(10)의 내측면 하부 모서리에 형성된 경사면으로, 한 쌍으로 형성되어 슬로싱에 의한 충격압을 완화할 수 있는 구조이다. 이 경우, 하부 챔퍼(30) 역시 저장부(10)의 내측면 하부 모서리를 따라 연속되게 형성될 수 있다.

상부 챔퍼(20) 및 하부 챔퍼(30)가 슬로싱에 의한 충격압을 완화할 수 있는 원리는 다음과 같다. 저장부(10) 내의 액상화물이 유동하여 슬로싱 현상이 발생할 때, 액상화물이 저장부(10)의 측면벽과 수직으로 충돌하지 않고, 상부 챔퍼(20) 및 하부 챔퍼(30)로 형성된 경사면을 통해 비스듬히 충돌하면서 슬로싱에 의한 충격압을 완화할 수 있게 된다. 또한, 액상화물이 상부 챔퍼(20) 및 하부 챔퍼(30)로 형성된 경사면을 타고 일정부분 흘러갈 수 있기 때문에 슬로싱에 의한 충격압을 완화할 수 있다.

따라서, 액상화물 저장탱크(100)에서 슬로싱에 의한 충격압을 최소화하기 위해서는 저장부(10)의 단면이 원형으로 형성되는 것이 가장 바람직할 수 있으나, 액상화물 저장탱크(100)의 제조 상 저장부(10)의 단면을 원형으로 형성하는 것은 시간 내지 비용면에서 비경제적일 수 있다.

그러므로, 액상화물 저장탱크(100)의 제조가 용이한 한도내에서 저장부(10)의 단면을 원형에 가장 가깝게 형성하는 것이 구조적 안정성과 경제성을 모두 고려한 최선의 방안일 수 있다.

이에 따라, 본 실시예에 따른 액상화물 저장탱크(100)에서, 한 쌍의 상부 챔퍼(20)와 한 쌍의 하부 챔퍼(30)는 서로 대칭되게 형성하여, 슬로싱에 의한 충격압을 줄일 수 있다.

여기서, 한 쌍의 상부 챔퍼(20)는 서로 대칭되게 형성되어, 액상화물에 의한 슬로싱이 발생할 때 액상화물 저장탱크(100)의 양 측벽에 가해지는 충격압 차이를 최소화할 수 있다. 이로 인해, 액상화물 저장탱크(100)에 편심이 발생하는 것을 방지하여 액상화물 저장탱크(100)의 변형이나 파손을 최소화할 수 있다.

한 쌍의 하부 챔퍼(30) 역시 서로 대칭되게 형성되어, 액상화물에 의한 슬로싱이 발생할 때 액상화물 저장탱크(100)의 양 측벽에 가해지는 충격압 차이를 최소화할 수 있다. 이로 인해, 액상화물 저장탱크(100)에 편심이 발생하는 것을 방지하여 액상화물 저장탱크(100)의 변형이나 파손을 최소화할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 액상화물 저장탱크(100)에서, 저장부(10)의 단면은 각각의 내각(θ)이 135°인 팔각형으로 형성될 수 있다. 즉, 저장부(10)의 단면을 각각의 내각(θ)이 모두 동일하게 형성하여 액상화물 저장탱크(100)에 발생하는 슬로싱에 의한 충격압을 더욱 줄일 수 있다.

상술한 바와 같이, 저장부(10)의 단면이 원형에 가까울수록 바람직하므로, 저장부(10)의 단면을 정팔각형에 가깝도록 형성하는 것이 구조적 안정성에 있어 유리할 수 있다. 그러나, 액상화물 저장탱크(100) 제조 시 각 부분 길이에 오차가 발생하거나 액상화물 저장탱크(100)가 설치되는 선박 등의 형상에 따른 제약으로 완벽한 정팔각형 형상의 제조가 어려운 경우가 발생할 수 있다.

따라서, 이러한 경우에도 저장부(10)의 단면을 각각의 내각이 모두 동일하게 형성하여 액상화물이 저장부(10)의 각 내벽과 충돌하는 충돌각을 고르게 할 수 있으므로, 액상화물 저장탱크(100)에 편심이 발생하는 것을 최소화하는 등 슬로싱에 의한 충격압을 더욱 줄일 수 있다.

여기서, 저장부(10)의 단면은 정팔각형으로 형성하여, 액상화물 저장탱크(100)에 발생하는 슬로싱에 의한 충격압을 최소화할 수 있다. 즉, 액상화물 저장탱크(100)의 구조적 안정성 및 경제성을 모두 고려할 때, 저장부(10) 단면의 각 부분 길이 및 각도가 모두 동일한 정팔각형으로 형성하여 원형 단면에 가장 가까운 형상으로 제조할 수 있다.

구체적으로, 저장부(10)의 단면을 정팔각형으로 형성하였을 때 액상화물 저장탱크에 가해지는 슬로싱 충격압이 도 3에 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 액상화물 저장탱크에 가해지는 슬로싱 충격압(도 2)와 비교하여, 액상화물이 저장부(10) 높이의 30% 내외로 저장되어 있을 때의 본 실시예에 따른 액상화물 저장탱크(100)에 가해지는 슬로싱에 의한 충격압이 절반 이하로 감소될 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10: 저장부 20: 상부 챔퍼
30: 하부 챔퍼 100: 액상화물 저장탱크
200: 선박

Claims (3)

1. 액상화물을 저장하기 위한 내부 공간을 갖는 저장부;
   상기 저장부의 내측면 상부 모서리에 형성된 한 쌍의 상부 챔퍼; 및
   상기 저장부의 내측면 하부 모서리에 형성된 한 쌍의 하부 챔퍼;를 포함하며,
   상기 한 쌍의 상부 챔퍼와 상기 한 쌍의 하부 챔퍼는 상기 저장부의 수평 중심선을 기준으로 서로 대칭되게 형성되고,
   상기 저장부의 단면은 각각의 내각이 135°인 팔각형으로 형성되고,
   상기 저장부의 단면은 각각의 내면이 동일한 크기로 이루어지는 정팔각형으로 형성되는 액상화물 저장탱크.
2. 삭제
3. 삭제

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