KR101554897B1 - 독립형 저장탱크의 지지구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 독립형 저장탱크의 지지구조체에 관한 것으로서, 저장탱크의 외부 표면에 설치되는 내측 기초부와, 상기 저장탱크의 주위를 둘러싸는 선체의 내부 표면에 설치되는 외측 기초부와, 상기 내측 기초부와 외측 기초부 사이에 설치되어 상기 저장탱크의 거동에 의한 지지구조체에 전달되는 하중에 대응하는 완충수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

독립형 저장탱크의 지지구조체{SUPPORT STRUCTURE FOR INDEPENDENT STORAGE TANK}

본 발명은 독립형 저장탱크의 지지구조체에 관한 것으로, 특히 선체와 LNG 저장탱크 사이의 결합구조를 개선하여 LNG 저장탱크를 선체에 보다 안정적으로 적재할 수 있는 것과 동시에 작업공수를 줄일 수 있는 독립형 저장탱크의 지지구조체에 관한 것이다.

일반적으로, 천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 액화된 액화천연가스(LNG)의 상태로 LNG 수송선에 저장된 채 원거리의 소요처로 운반된다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 수송선이나, 마찬가지로 LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 도착한 후 저장된 LNG를 재기화하여 천연가스 상태로 하역하는 LNG RV(Regasification Vessel)는, 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히, '화물창'이라고 함)를 포함한다.

최근에는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 부유식 해상 구조물에 대한 수요가 점차 증가하고 있으며, 이러한 부유식 해상 구조물에도 LNG 수송선이나 LNG RV에 설치되는 저장탱크가 포함된다.

이와 같이 LNG와 같은 액체화물을 해상에서 수송하거나 보관하는 LNG 수송선, LNG RV, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 해상 구조물 내에는 LNG를 극저온 상태로 저장하기 위한 저장탱크가 설치되어 있다.

상기 LNG 저장탱크는 액화천연가스의 누설(LEAK) 발생시에 극저온 액화천연가스에 의해 선체가 손상되는 것을 방지하도록 누설된 액화천연가스를 배출하기 위한 배출구조와 누설된 액화천연가스를 유도하여 수용할 수 있는 드립 트레이(DRIP TRAY)가 구비되며, 상기 드립 트레이는 LNG 저장탱크가 설치되도록 선체와 LNG 저장탱크 사이에 설치된다.

상기 드립 트레이는 저온의 액화천연가스에 장기간 접촉하여도 손상되지 않는 소재로 이루어져 있다.

이와 같은 LNG 저장탱크에 관한 예가 대한민국 공개특허공보 제2013-0053806호(이하, '종래기술 1'이라 한다)에 개시되어 있다.

이하 종래기술 1에 따르면, 도 1a에 도시한 바와 같이, 독립형 저장 탱크(10)의 외부표면과 독립형 저장 탱크(10) 주위를 둘러싸는 내부 표면 사이에 존재하는 선체 내부공간에 연결 배치되는 복수 개의 에어쿠션(111)을 일단 혹은 양단에 연결되어 에어쿠션부(110) 내부의 공기압을 조절하여 선체 변형에 따라 조절함으로써 독립형 저장탱크(10)의 선체 거동에 의한 영향을 상쇄시키고 충격을 완화시키는 독립형 저장탱크의 충격완화장치를 개시하고 있다.

그런데, 이와 같은 독립형 저장탱크의 충격완화장치는 LNG(-163℃)의 경우, 독립형 저장탱크(10)에 단열재가 설치되어 있더라도 단열재 표면에서의 온도분포가 상온과 비교하였을 때 상당히 낮을 것으로 예상되므로 이러한 경우 저온에 의한 에어쿠션(111)의 변형과 에어쿠션(111) 내부를 채우고 있는 에어가 에어쿠션(111)을 통과해 전달되는 저온에 의하여 기체에서 액체로 응축되면서 에어쿠션부(110)의 본연의 효과를 기대할 수 없게 되는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 선박의 운항 중 저장탱크(10)가 파손되었을 경우 LNG의 누출로 인하여 에어쿠션(111) 또한 파손이 될 가능성이 높으며, 특히 특정 위치의 에어쿠션(111)이 파손될 경우 상기 에어쿠션부(110)는 저장탱크(10)를 안정적으로 지지해주지 못하면서 더 큰 사고로 이어질 위험이 있다.

또한, 상기와 같은 LNG 저장탱크에 관한 예가 대한민국 공개특허공보 제2010-0113663호(이하, '종래기술 2'이라 한다)에 개시되어 있다.

이러한 종래기술 2에 따르면, 도 1b에 도시한 바와 같이, 독립형 저장탱크(1)를 지지하기 위한 탱크 지지체(13)의 개수를 감소시킬 수 있도록 선체의 내부 표면(2)과 독립형 저장탱크(1) 사이에 물을 채워 독립형 저장탱크(1)를 부양시키는 독립형 저장탱크의 지지구조를 개시하고 있다.

그런데, 이와 같은 독립형 저장탱크의 지지구조는, 지지부의 개수를 줄일 수 있다는 효과가 있으나 실제 화물이 적재된 저장탱크(1)를 현재 선체의 내부 표면(2)과 독립형 저장탱크(1) 사이 공간에 저장된 물의 양으로 부양할 수 있을지에 대한 의문이 생기며, 더 많은 양의 물을 필요로 한다면 선체 내부표면(2)과 저장탱크(1) 사이의 공간이 넓어지는 만큼 저장탱크(1)의 용량은 줄어들게 되며, 화물이 적재된 저장탱크(1)가 물에 의하여 부양된다고 하더라도 선체 거동에 의한 영향을 단지 저장된 물에 의한 부력으로만 상쇄하기는 어려움이 있다.

대한민국 공개특허공보 제2013-0053806호(2013.05.24) 대한민국 공개특허공보 제2010-0113663호(2010.10.22)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 선체와 LNG 저장탱크 사이의 결합구조 및 배치를 개선하여 LNG 저장탱크를 선체에 보다 안정적으로 지지할 수 있도록 하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 독립형 저장탱크의 지지구조체는, 독립형 저장탱크의 지지구조체에 있어서, 저장탱크의 외부 표면에 설치되는 내측 기초부와, 상기 저장탱크의 주위를 둘러싸는 선체의 내부 표면에 설치되는 외측 기초부와, 상기 내측 기초부와 외측 기초부 사이에 설치되어 상기 저장탱크의 거동에 의한 지지구조체에 전달되는 하중에 대응하는 완충수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 내측 기초부의 외측에는 단열 성능을 가진 단열 지지부가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내측 기초부는 저온재료 소재로 이루어지며, 상기 외측 기초부는 강 소재로 이루어진 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따르면, 상기 완충수단은, 상기 단열 지지부와 외측 기초부 사이에 설치되되, 상기 외측 기초부에 배치되며 내부에 유체가 충전되는 실린더와, 상기 실린더 내부에 구비되어 그 내부 공간을 제1챔버와 제2챔버로 구획하는 피스톤과, 일단은 상기 피스톤에 고정되며 타단은 상기 단열 지지부에 연결되는 피스톤 로드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 실린더의 제1챔버와 제2챔버에는 작동유체 저장부와 관로를 통해 연결되며, 상기 작동 유체가 선택적으로 공급되거나 배출되도록 상기 관로에는 밸브가 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 완충수단은, 상기 저장탱크로부터 가해지는 압력을 감지하는 압력센서와, 상기 압력센서로부터 검출된 값에 따라 상기 실린더의 제1챔버와 제2챔버에 대한 작동 유체의 공급 여부를 제어하는 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 완충수단의 피스톤 로드와 단열 지지부는 유니버셜 조인트 또는 볼 조인트에 의해 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 내측 기초부의 단면구조는 내측면의 면적이 외측면의 면적보다 상대적으로 크게 형성되며, 상기 외측 기초부의 단면구조는 외측면의 면적이 내측면의 면적보다 상대적으로 크게 형성되어 서로 대칭 구조를 이루는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 독립형 저장탱크의 지지구조체에 의하면, 저장탱크를 지지하는 완충수단 내부의 압력 변화를 측정하여 완충수단의 감압 또는 가압을 통해 평형 상태를 유지함으로써, 선체의 거동에 의하여 발생하는 저장탱크의 거동을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 저장탱크와 인접한 부분의 내측 기초부는 알루미늄 등과 같은 저온재료 소재로 제작하고, 상기 내측 기초부와 상기 완충수단 사이에 단열지지부를 설치하여 저장탱크의 저온이 완충수단에 전달되지 않도록 함으로써, 선체에 저장탱크를 안정적으로 지지할 수 있는 효과가 있다.

도 1a는 종래기술에 따른 독립형 저장탱크의 충격완화장치를 나타내는 단면도이다.
도 1b는 종래기술에 따른 독립형 저장탱크의 지지구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 독립형 저장탱크의 지지구조체를 나타내는 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 독립형 저장탱크의 지지구조체의 작동 상태를 나타내는 도면으로서, 도 3은 지지구조체의 하중이 증대 시에 완충수단의 작동 상태를 나타내는 도면이며, 도 4는 지지구조체의 하중이 감소 시에 완충수단의 작동 상태를 나타내는 도면이다.

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도면에서 선체(S)가 저장탱크(T)를 감싸고 있으므로 저장탱크(T) 쪽을 내측, 선체(S) 쪽을 외측으로 명명하도록 한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 독립형 저장탱크의 지지구조체는, 저장탱크(T) 외부 표면과, 상기 저장탱크(T)의 주위를 둘러싸는 선체(S)의 내부 표면 사이에 복수개로 이루어져 지지하는 수직 서포트(vertical support)로서, 상기 저장탱크(T)의 외부 표면에 설치되는 내측 기초부(100)와 선체(S)의 바닥에 설치되는 외측 기초부(200)를 포함하게 된다.

상기 내측 기초부(100)의 단면구조는 내측면의 면적이 외측면의 면적보다 상대적으로 크게 형성되는 반면 상기 외측 기초부(200)의 단면구조는 외측면의 면적이 내측면의 면적보다 상대적으로 크게 형성된다.

즉, 상기 내측 기초부(100)와 상기 외측 기초부(200)는 서로 대칭 구조를 이루게 되어 지지성 및 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.

상기 내측 기초부(100)는 극저온 상태의 LNG에 접촉하게 되면 취성이 생겨 파손 가능하므로 파손 없이 안정적으로 저장탱크(T)를 지지할 수 있도록 알루미늄등과 같은 저온재료 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

반면 상기 외측 기초부(200)는 구조적인 강도를 향상시키기 위해 일반적인 강(鋼, STEEL) 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 내측 기초부(100)의 외측에는 단열 성능을 가진 우드(wood) 소재의 단열 지지부(300)가 설치된다.

상기 단열 지지부(300)는 상기 저장탱크(T)의 저온이 후술하는 완충수단(400)에 전달되지 않도록 함으로써, 상기 완충수단(400) 내의 작동 유체가 빙점 이하로 내려가지 않도록 하여 완충수단(400)의 작동 신뢰성을 향상시키게 된다.

또한, 상기 단열 지지부(300)와 외측 기초부(200) 사이에는 상기 저장탱크(T)의 거동에 의한 외측 기초부(200)를 비롯한 지지구조체에 전달되는 하중에 대응하는 완충수단(400)이 설치된다.

상기 완충수단(400)은 상기 단열 지지부(300)와 외측 기초부(200) 사이에 설치되는바, 상하로 길게 배치되며 내부에 유체가 충전되는 실린더(410)와, 상기 실린더(410) 내부에 구비되어 그 내부 공간을 상측에 위치한 제1챔버(411)와 하측에 위치한 제2챔버(412)로 구획하는 피스톤(420)과, 일단은 상기 피스톤(420)에 고정되며 타단은 상기 단열 지지부(300)에 연결되는 피스톤 로드(430)를 포함하게 된다.

이때, 상기 완충수단(400)에 전달되는 압력 변화를 검출하여 상기 피스톤 로드(430)의 상승 또는 하강 동작을 구현하기 위하여 상기 제1챔버(411)와 제2챔버(412)에는 작동유체 저장부(미도시)와 관로(413)를 통해 연결되며, 상기 작동 유체가 선택적으로 공급되거나 배출되도록 상기 관로(413)에는 밸브(414)가 구성된다.

그리고, 본 발명에 따른 완충수단(400)은, 상기 저장탱크(T)로부터 가해지는 압력을 감지하는 압력센서(440)와, 상기 압력센서(440)로부터 검출된 값에 따라 상기 실린더(410)의 제1챔버(411)와 제2챔버(412)에 대한 작동 유체의 공급 여부를 제어하는 제어장치(미도시)를 더 포함하게 된다.

한편, 상기 완충수단(400)의 피스톤 로드(430)와 단열 지지부(300)의 연결 구조는 저장탱크(T)의 저온에 의한 수축 또는 저장탱크(T)의 거동에 따른 위치 변화에 적절히 대응할 수 있도록 유니버셜 조인트(431)에 의해 연결되는 구조로 이루어져 있는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 본 발명에 따른 독립형 저장탱크의 지지구조체의 작동 에 대해 설명하기로 한다. 첨부한 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 독립형 저장탱크의 지지구조체의 작동 상태를 나타내는 도면으로서, 도 3은 지지구조체의 하중이 증대 시에 완충수단(400)의 작동 상태를 나타내는 도면이며, 도 4는 지지구조체의 하중이 감소 시에 완충수단(400)의 작동 상태를 나타내는 도면이다.

먼저, 완충수단(400)이 저장탱크(T)의 거동에 의하여 상기 지지구조체에 하중을 가하면, 상기 완충수단(400) 내부의 압력을 상기 압력센서(440)가 감지하게 된다.

이때, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 압력센서(440)에 의해 감지된 압력이 제어장치의 설정 압력값 이상일 경우 실린더(410)의 제2챔버(412)에 작동 유체를 공급하게 되며, 이로 인해 실린더(410)에 대해 피스톤 로드(430)가 상승하게 된다.

반면, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 압력센서(440)에 의해 감지된 압력이 제어장치의 설정 압력값 이하일 경우 실린더(410)의 제1챔버(411)에 작동 유체를 공급하게 되며, 이로 인해 실린더(410)에 대해 피스톤 로드(430)가 하강하게 된다.

이와 같이 본 발명은, 상기 저장탱크(T)의 거동에 의해 상기 지지구조체에 불규칙한 하중이 전달될 경우 상기 완충수단(400)은 항상 내부의 압력을 일정하게 유지하여 선체(S)의 거동에 대하여 저장탱크(T)의 거동을 최소화할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예의 기재에 한정되지 않으며, 본 발명의 특허청구범위의 기재를 벗어나지 않는 한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 실시 또한 본 발명의 보호범위 내에 있는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 내측 기초부 200 : 외측 기초부
300 : 단열 지지부 400 : 완충수단
410 : 실린더 411 : 제1챔버
412 : 제2챔버 413 : 관로
414 : 밸브 420 : 피스톤
430 : 피스톤 로드 431 : 유니버셜 조인트
440 : 압력센서

Claims (8)

1. 독립형 저장탱크와 상기 저장탱크의 주위를 둘러싸는 선체 내부 표면 사이에 구비되는 지지구조체에 있어서,
   상기 저장탱크의 외부 표면에 분산 배치되는 복수 개의 내측 기초부;
   선체 내부 표면 중에 상기 각 내측 기초부와 대응되는 지점에 설치되는 복수 개의 외측 기초부;
   상기 내측 기초부의 외측에 설치되는 단열 지지부; 및
   상기 외측 기초부와 단열 지지부 사이에 설치되며, 상기 외측 기초부에 배치되고 내부에 유체가 충전되는 실린더, 상기 실린더 내부에 구비되어 그 내부 공간을 제1챔버와 제2챔버로 구획하는 피스톤, 일단은 상기 피스톤에 고정되고 타단에는 유니버셜 조인트 또는 볼 조인트가 구비되는 피스톤 로드 및 상기 저장탱크의 하중을 검출하는 압력센서로 이루어지는 완충수단;
   을 포함하며,
   상기 압력센서로부터 검출된 값에 따라 상기 제1챔버와 제2챔버에 작동 유체가 교호적으로 공급되도록 하는 제어장치가 더 구비되고, 상기 유니버셜 조인트 또는 볼 조인트는 상기 단열 지지부에 회전가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 독립형 저장탱크의 지지구조체.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 내측 기초부는 저온재료 소재로 이루어지며,
   상기 외측 기초부는 강(鋼, STEEL) 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 독립형 저장탱크의 지지구조체.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 내측 기초부의 단면구조는 내측면의 면적이 외측면의 면적보다 상대적으로 크게 형성되며,
   상기 외측 기초부의 단면구조는 외측면의 면적이 내측면의 면적보다 상대적으로 크게 형성되어 서로 대칭 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 독립형 저장탱크의 지지구조체.
   
   
   
   
   

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