KR101483463B1 - 선박의 연안 액화공정 시험 방법 - Google Patents

Abstract

선박의 연안 액화공정 시험 방법이 개시된다. 본 발명의 선박의 연안 액화공정 시험 방법은, 천연가스의 액화공정 장치가 마련된 선박의 연안 액화공정 시험 방법에 있어서, 연안(near shore)에 계류된 선박에, FSRU 또는 LNG RV로 LNG를 재기화시켜 공급하여 상기 선박의 액화공정을 테스트하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박의 연안 액화공정 시험 방법{Liquefaction Process Test Method In Near Shore For Ship}

본 발명은 선박의 연안 액화공정 시험 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액화공정 장치가 마련된 선박을 연안(near shore)에 계류시키고, FSRU 또는 LNG RV로 LNG를 재기화시켜 공급하여 선박의 액화공정을 테스트하는 것을 특징으로 하는 선박의 연안 액화공정 시험 방법에 관한 것이다.

액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색 무취의 투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 갖는다.

이와 같은 LNG는 종래에는 육상에 건설된 플랜트에서 생산되어 운반선으로 소비지에 공급되었다. 그러나 최근 해상 가스전의 개발이 많아짐에 따라, 가스전에서 육상의 플랜트까지 파이프라인을 통해 천연가스를 이송하는 경우 육상에서 원거리인 가스전은 천연가스 이송이 어려운 문제가 있고, 육상에 플랜트 건설을 위한 부지 확보의 문제도 있어, 해상에서 천연가스를 액화시켜 LNG를 생산할 수 있도록 생산 플랜트를 갖춘 해양 구조물의 개발이 활발해지고 있다.

최근 개발되고 있는 선박에는 해양플랫폼이나 각종 해양 구조물 등도 포함되는데, 그 중 FLNG(Floating Liquefied Natural Gas)는 해상에 부유하며 LNG를 처리하는 해양 구조물로서, 대표적으로 LNG-FPSO(Floating Production, Storage and Offloading)와 LNG-FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)가 이에 포함된다. 특히 LNG-FPSO는 LNG의 생산 및 액화설비 그리고 저장시설을 갖추어, 해상의 가스전에서 시추한 천연가스로 LNG를 생산하여 저장하고 LNG 운반선으로 하역할 수 있는 특수선박이다.

이와 같은 LNG-FPSO는 생산, 액화 및 저장 단계를 한꺼번에 처리하므로 기존의 방식보다 LNG 생산 및 공급에 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있고, 한 가스전에서의 생산이 끝나면 다른 해상의 가스전으로 이동시켜 활용할 수 있으므로, 경제성도 갖출 수 있다.

출원번호 제10-2010-0122050호

LNG-FPSO와 같은 FLNG는 크기가 수백m에 이르고, 해상에 부유할 수 있는 구조물에 천연가스를 시추하여 LNG를 생산하고 저장할 수 있는 플랜트 시설까지 갖추게 되므로 건조 비용이 수천억에서 수조원에 이르는 고가이다. 또한 해상의 가스전에서 가동되므로 각종 설비의 이상이 발생하면 육상에 비해 수리가 어렵고 제한적일 수 있다.

따라서 건조 및 시험 운영 단계 등 선주에게 인도되기 전에 충분한 성능 테스트를 통해 설비의 정상 작동 여부를 검증해야 한다.

그 중 FLNG와 같은 선박의 액화공정 장치의 성능 테스트를 위해서는 설비를 시험가동하기 위한 LNG를 FLNG에 공급하고 재기화하여 천연가스의 액화공정을 테스트할 수 있는데, LNG 터미널로 FLNG를 이동시켜 LNG를 공급할 수 있다.

그러나 건조된 FLNG의 크기가 커서 기존의 LNG 터미널에 이를 수용할 수 있는 시설을 갖추지 못한 경우에는 LNG 터미널을 증설해야만 하는 문제가 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 천연가스의 액화공정 장치가 마련된 선박의 연안 액화공정 시험 방법에 있어서,

연안(near shore)에 계류된 선박에, FSRU 또는 LNG RV로 LNG를 재기화시켜 공급하여 상기 선박의 액화공정을 테스트하는 것을 특징으로 하는 선박의 연안 액화공정 시험 방법이 제공된다.

바람직하게는 액화공정 시험 방법은, 1) 연안에 상기 선박을 계류시키는 단계; 2) LNG 터미널에서 상기 FSRU 또는 LNG RV에 LNG를 적재(loading)하는 단계; 3) 상기 FSRU 또는 LNG RV를 연안에 계류된 상기 선박에 근접시키는 단계; 4) 상기 FSRU 또는 LNG RV의 재기화 장치를 운전하여 LNG를 재기화시키면서 상기 선박에 공급하는 단계; 및 5) 상기 선박에 공급된 재기화된 LNG로 상기 선박의 액화공정을 테스트하는 단계를 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 단계 4)에 앞서, 4a) 상기 선박에 근접된 상기 FSRU 또는 LNG RV의 매니폴드와 상기 선박의 액화공정 장치를 점퍼 호스로 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 FSRU는 상기 선박에 Side by side 방식으로 계류될 수 있다.

바람직하게는, 상기 LNG RV는 상기 선박에 탠덤 방식으로 계류될 수 있다.

바람직하게는, 상기 선박은 single point mooring, turret mooring, spread mooring 또는 tug boat mooring 방식으로 연안에 계류될 수 있다.

바람직하게는, 상기 선박은 LNG FPSO일 수 있다.

본 발명의 선박의 연안 액화공정 시험 방법은 연안(near shore)에 계류된 선박에 FSRU나 LNG RV를 계류시켜 재기화된 LNG를 공급하면서 선박의 액화공정을 테스트하도록 한다.

LNG 재기화 장치가 구비된 FSRU나 LNG RV를 통해 LNG를 재기화시켜 공급할 수 있으므로, 기존의 LNG 터미널에 이를 수용할 수 있는 시설을 갖추지 못한 대형 선박의 경우에 LNG 터미널을 증설하지 않고, FLNG에 재기화 장치를 구비할 필요 없이, 경제적으로 선박의 액화공정을 테스트할 수 있고, 충분한 성능 테스트를 통해 선주의 신뢰성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 시험 방법이 적용될 수 있는, 천연가스의 액화공정 장치가 데크에 마련된 FLNG의 측면모습을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화공정 시험 방법에 따라 FSRU를 FLNG에 계류시켜 재기화된 LNG를 공급하면서 FLNG의 액화공정을 테스트하는 개념을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화공정 시험 방법에 따라 LNG RV를 FLNG에 계류시켜 재기화된 LNG를 공급하면서 FLNG의 액화공정을 테스트하는 개념을 개략적으로 도시한다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1에는 본 발명의 시험 방법이 적용될 수 있는, 천연가스의 액화공정 장치(100)가 데크(D)에 마련된 FLNG의 측면모습을 개략적으로 도시하고, 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화공정 시험 방법에 따라 FSRU를 FLNG에 계류시켜 재기화된 LNG를 공급하면서 FLNG의 액화공정을 테스트하는 개념을 개략적으로 도시하였다. 도 3에는 LNG RV를 FLNG에 계류시켜 재기화된 LNG를 공급하면서 FLNG의 액화공정을 테스트하는 개념을 개략적으로 도시하였다.

도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(F)의 연안 액화공정 시험 방법은, 천연가스의 액화공정 장치(100)가 마련된 선박(F)의 연안 액화공정 시험 방법으로서, 연안(near shore)에 계류된 선박(F)에, FSRU(Floating, Storage and Regasificaiton Unit) 또는 LNG RV(Regasification Vessel)로 LNG를 재기화시켜 공급하여 선박(F)의 액화공정을 테스트하도록 한다.

본 실시예의 선박(F)은, 해상을 운항하거나 해상에 부유하는 해양 구조물을 통칭하는 의미로서, LNG의 액화공정이 수행되어 액화공정 장치(100)가 마련된 선박(F), 특히 LNG-FPSO와 LNG-FSRU와 같은 FLNG를 비롯하여, BOG의 재액화공정이 필요한 LNG carrier나 LNG-RV 등도 본 실시예들의 선박(F)에 포함될 수 있다.

조선소에서 건조된 이들 선박(F)은 가스전에 설치되거나 선주에 인도되기에 앞서, 조선소 인근의 연안에서 플랜트의 정상가동 여부를 확인하고 성능 테스트를 거치는 것이 바람직하다. 선박(F)의 성능 테스트, 특히 액화공정의 성능 테스트를 위해서는 천연가스를 공급하여 액화공정을 거쳐 LNG를 생산해보아야 한다. 테스트를 위해 LNG를 공급하여 BOG(Boil-Off Gas)나 재기화시킨 LNG로 액화공정을 가동시킬 수 있는데, 선박(F)에 LNG를 공급하기 위해서는 LNG 터미널에 계류시켜 선박(F)에 LNG를 적재(loading)할 수 있다. 그러나 LNG 터미널의 설비에 따라 LNG 터미널에 계류시킬 수 있는 선박(F)의 크기에는 한계가 있고, 기존 LNG 터미널의 설비로는 선장(Length over all)이 300 내지 700m에 달하는 FLNG를 수용할 수 없는 경우가 많다. 또한 LNG를 FLNG로 적재하더라도 액화공정 시험을 위해서는 LNG를 재기화시키기 위한 설비도 마련되어야 하는 문제가 있다. 본 실시예는 이러한 문제를 해결하여 LNG 터미널을 증설하지 않고도 FLNG의 성능 테스트를 위한 천연가스를 공급할 수 있도록, 재기화 장치(GEa, GEb)가 필수적으로 필요한 FSRU 또는 LNG RV를 활용하여 FLNG의 액화공정을 테스트할 수 있는 방법을 제공한다.

본 실시예에서 LNG를 재기화하기 위한 FSRU 또는 LNG RV는 조선소에서 건조된 선박을 이용하거나 용선, 또는 중간 활용할 수도 있으나, 운전해역에서 충분히 사용 후 노후한 FSRU 또는 LNG RV를, 액화공정 시험에 활용할 수도 있다.

본 실시예에서 액화공정 시험 방법은, 1) 연안에 선박(F)을 계류시키는 단계; 2) LNG 터미널에서 FSRU 또는 LNG RV에 LNG를 적재(loading)하는 단계; 3) FSRU 또는 LNG RV를 연안에 계류된 선박(F)에 근접시키는 단계; FSRU 또는 LNG RV의 재기화 장치(GEa, GEb)를 운전하여 LNG를 재기화시키면서 선박(F)에 공급하는 단계; 및 5) 선박(F)에 공급된 재기화된 LNG로 선박(F)의 액화공정을 테스트하는 단계를 포함한다.

바람직하게는 상술한 단계 4)에 앞서, 4a) 선박(F)에 근접된 FSRU 또는 LNG RV의 매니폴드(M)와 선박(F)의 액화공정 장치(100)를 점퍼 호스(JH)로 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에서 연안이라 함은, 육지로부터 수 ㎞ 내외, 바람직하게는 500ｍ 내지 1 ㎞ 내외로 육지에 인접한 근해를 의미한다. 동시에 FLNG와 같은 본 실시예의 선박을 계류시킬 수 있는 깊이의 수심을 나타내야 한다.

본 실시예에서 FSRU를 이용하는 경우, FSRU는 선박(F)에 병렬(Side by side) 방식으로 계류될 수 있다. FSRU에는 선체의 측면부에 매니폴드(M)가 마련되므로, side by side 방식으로 계류시키는 것이 FLNG와 FSRU간의 천연가스 공급을 위해 유리하다. 도 2에 이러한 side by side 방식으로 FSRU를 FLNG에 계류시켜 재기화된 LNG를 공급하면서 FLNG의 액화공정을 테스트하는 개념을 개략적으로 도시하였다.

본 실시예에서 LNG RV를 이용하여 재기화된 LNG를 FLNG에 공급하는 경우, LNG RV는 선박(F)에 탠덤(tandem) 방식으로 계류될 수 있다. LNG RV에서는 선체 일단부, 특히 선미부에 LNG를 재기화하여 외부로 공급하는 연결부분이 마련되므로, 탠덤 방식으로 계류시키는 것이 천연가스 공급을 위해 유리하다. 도 3은 이러한 탠덤 방식으로 LNG RV를 FLNG에 계류시켜 재기화된 LNG를 공급하면서 FLNG의 액화공정을 테스트하는 개념을 개략적으로 도시하였다.

바람직하게는, 선박(F)은 SPM(single point mooring), 터렛 계류(turret mooring), 스프레드 계류(spread mooring) 또는 터그 보트 계류(tug boat mooring) 방식으로 연안에 계류될 수 있다. 예를 들어, 연안에 SPM(Single Point Mooring) 장치를 마련하여, FLNG를 계류시키고 FSRU를 side by side 방식으로 FLNG에 계류시켜 FSRU에서 LNG를 재기화시켜 천연가스를 FLNG로 공급하면서 액화공정 시험이 이루어질 수 있다. 연안에 마련된 SPM 등의 계류 장치는 운항해역에 투입되기 전의 각종 선박, 해양 구조물 등을 계류시켜 반영구적으로 사용할 수 있다.

본 실시예를 통해 액화공정을 테스트할 수 있는 선박(F)의 크기나 종류가 제한되는 것은 아니지만, 선장(Length over all)이 300 내지 700m로 기존 LNG 터미널에 계류시키기 어려운 선박(F)의 성능 테스트를 위해 본 실시예가 적용하여 연안에 계류시켜 액화공정을 시험할 수 있다. 본 실시예에서 선박(F)은 천연가스를 채굴하여 액화하는 설비가 마련되는 LNG-FPSO(Floating Production, Storage and Offloading) 등의 FLNG일 수 있으나, 전술한 바와 같이 액화공정이 수행되는 다른 선박(F) 또는 해양 구조물의 테스트에도 적용될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 선박(F)의 연안 액화공정 시험 방법은 연안(near shore)에 계류된 선박(F)에 FSRU나 LNG RV를 계류시켜 재기화된 LNG를 공급하면서 고 선박(F)의 액화공정을 테스트하도록 한다.

이를 통해 기존의 LNG 터미널에 이를 수용할 수 있는 시설을 갖추지 못한 대형 선박(F)의 경우에 LNG 터미널을 증설하지 않고도 연안에서 경제적으로 선박(F)의 액화공정을 테스트할 수 있다. 재기화 장치(GEa, GEb)가 필수적으로 마련되는 FSRU나 LNG RV를 이용하여 액화공정에 필요한 재기화된 LNG를 공급하므로, 시험을 위해 천연가스를 공급하기 위한 별도의 재기화 장치(GEa, GEb)를 FLNG에 마련할 필요가 없어 경제적이며 선박(F)의 데크에 더 넓은 가용 공간을 확보할 수 있어 다른 Top side 공정장치들(200, 300)을 배치하기 용이하고, 가스 시험의 시간을 단축할 수 있다. 또한 본 발명을 적용하여 고가의 FLNG를 sail-away 전에 충분한 성능 테스트를 할 수 있어, FLNG에 발생할 수 있는 문제를 사전에 발견하여 해결할 수 있어 FLNG의 운전 신뢰성 및 선주의 신뢰성을 확보할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

F: 선박
D: 데크
T: LNG 저장탱크
100: 액화공정 장치
200, 300: 선박의 top side 공정 장치
FSRU, RV: LNG FSRU, LNG-RV
GEa, GEb: 재기화 장치
M: 매니폴드
JH: 점퍼 호스

Claims (7)

1) 천연가스 액화 장치를 포함하는 제 1 선박 및 LNG가 적재된 제 2 선박을 연안에 계류시키는 단계;
2) 상기 제 1 선박에 상기 제 2 선박을 연결시키는 단계;
3) 상기 제 2 선박에서 상기 LNG를 기화시키는 단계;
4) 상기 LNG가 기화된 기체상태의 천연가스를 상기 제 2 선박으로부터 상기 제 1 선박에 공급하는 단계; 및
5) 상기 제 1 선박에서 상기 기체 상태의 천연가스를 이용하여 상기 천연가스 액화 장치를 테스트하는 단계;를 포함하고,
상기 제 2 선박은 재기화 장치를 포함하는, 천연가스 액화공정 시험 방법.

청구항 1에 있어서,
상기 제 1 선박은 LNG FPSO인, 천연가스 액화공정 시험 방법.

청구항 1에 있어서,
상기 제 2 선박은 FSRU 또는 LNG RV인, 천연가스 액화공정 시험 방법.

청구항 1에 있어서,
상기 단계 1)은,
병렬(Side by side) 방식, 탠덤(tandem) 방식, SPM(single point mooring), 터렛 계류(turret mooring) 방식, 스프레드 계류(spread mooring) 방식 및 터그 보트 계류(tug boat mooring) 방식 중 어느 한 방식으로 상기 제 2 선박이 상기 제 1 선박에 계류되는 단계인, 천연가스 액화공정 시험 방법.

청구항 1에 있어서,
상기 단계 2)는,
상기 제 2 선박의 매니폴드와 상기 제 1 선박의 상기 천연가스 액화 장치를 점퍼 호스로 연결하는 단계를 포함하는, 천연가스 액화공정 시험 방법.

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