KR101600375B1 - 풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기 - Google Patents

풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 내부에 액화 가스가 저장되며, 하부가 선박의 내부에 수용되고 상부는 선박의 갑판 상부로 노출되도록 갑판을 따라 하나 이상으로 배치되는 가스 저장부; 및 갑판 상부로 노출된 저장용기의 상부 둘레 적어도 일부를 덮는 덮개부를 포함하고, 덮개부는 가스 저장부에 가해지는 풍압을 일방향 또는 다방향으로 흘려보내기 위하여 풍압과 마주하는 방향으로부터 상부 외주면 일영역을 향하도록 복수의 가이드 프레임이이 방사형으로 형성되는 풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기를 제공한다.
따라서, 독립 탱크 타입의 저장용기로서 선박의 갑판 상부로 노출되는 탱크 상부 영역의 넓은 풍하면적으로 선박이 진로를 바꿀 시에 선박의 회두성능이 저하되는 것을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기{Gas storage having a wind pressure resistance reducing means for ship}
본 발명은, 풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선박의 운항시 갑판 상부로 노출되는 가스 저장부 상부 영역에 가해지는 풍압저항을 감소시켜 선박의 회두성능이 저하되는 것을 최소화할 수 있는 풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기에 관한 것이다.
지구 온난화 및 고유가로 인하여 기존의 석유에 비하여 온실가스 및 유해 가스의 발생이 적고 가격이 저렴한 천연가스의 수요가 점차적으로 증가하고 있는 추세이다. 자동차 분야는 이미 천연가스를 연료로 사용하는 버스들이 등장하여 사용되고 있고, 가정용 연료로서 천연가스를 사용하는 도시가스의 보급이 점차 확산되는 추세이다.
LNG(Liquefied natural gas)는 이러한 천연가스를 기압 냉각시켜 액체 상태로 만든 것으로서 주성분이 메탄(CH4)으로서 비점이 극저온이고 가스비중은 공기보다 가벼우며, 액체비중은 물보다 가볍고, 기화하면 크게 팽창하는 성질을 가지고 있다. LNG를 선박으로 안전하게 이송하기 위해서는 선박에 초저온 탱크를 마련하고 그 주위를 두꺼운 방열재로 보호해 주어야 한다.
이렇게 LNG를 저장하기 위한 탱크로는 크게 독립 탱크 타입과 멤브레인(Mebrane) 탱크 타입으로 나눌 수 있다. 멤브레인 탱크 타입의 경우 동일한 선박의 크기에서 LNG을 많이 저장할 수 있는 장점이 있으나, LNG 기화에 따른 탱크 내부 압력상승에 취약하고, 선박 운항 중 발생하는 슬로싱 현상에 대한 구조적 안전성을 확보하기가 어려워 LNG 연료탱크로서 적용이 어려운 단점이 있다.
반면, 독립 탱크 타입의 경우 탱크 내부의 보강을 통하여 슬로싱에 대한 안전성 확보가 가능하고 공간의 활용성이 우수하여 LNG 연료탱크로 적용이 보다 더 용이한 장점이 있다.
그러나, 독립 탱크 타입은 멤브레인 탱크 타입의 경우와 대비하여 갑판 상부로 노출되는 영역이 많기 때문에 풍하면적이 넓어지고 이로 인하여 선박이 뱃머리를 돌려 진로를 바꾸는 경우에 풍압저항을 크게 받게 된다. 때문에 선박의 회두성능이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 이러한 독립 탱크 타입의 경우 화물구역이 갑판상부에 다수로 위치하는 경우 항해사의 블라인드 섹터가(Blind sector) 발생되는 문제점이 있다.
따라서, 선박을 이용한 LNG 가스의 적절한 보관과 운송이 용이하지 못한 단점이 있다.
한국등록특허 제10-1414787호
본 발명은, 독립 탱크 타입의 저장용기로서 선박의 운항 시 갑판 상부로 노출되는 탱크 상부 영역의 넓은 풍하면적으로 인하여 선박이 뱃머리를 돌려 진로를 변경함에 있어 회두성능이 저하되는 것을 최소화할 수 있는 풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 가스 저장부를 지그재그(Zigzag) 형태로 배치하여 선박의 함교에서 항해사의 블라인드 섹터(Blind sector)가 발생되는 것을 해결할 수 있는 풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 내부에 액화 가스가 저장되며, 하부가 선박의 내부에 수용되고 상부는 선박의 갑판 상부로 노출되도록 갑판을 따라 하나 이상으로 배치되는 가스 저장부; 및 갑판 상부로 노출된 저장용기의 상부 둘레 적어도 일부를 덮는 덮개부를 포함하고, 덮개부는 가스 저장부에 가해지는 풍압을 일방향 또는 다방향으로 흘려보내기 위하여 풍압과 마주하는 방향으로부터 상부 외주면 일영역을 향하도록 복수의 가이드 프레임이이 방사형으로 형성되는 풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기를 제공한다.
또한, 덮개부에는 다각형상으로 절개된 복수의 절개부가 내측에서 외측을 향하여 정방향 또는 역방향으로 테이퍼지도록 형성될 수 있다.
또한, 덮개부는 저장부의 상부 둘레에서 가스 저장부에 가해지는 풍압에 대응하여 가스 저장부 외주면 상에서 회전 가능하도록 설치될 수 있다.
또한, 선박의 갑판으로 노출된 가스 저장부의 상부와 갑판과의 경계부에 구비되는 소정의 회전 수단을 더 포함하고, 덮개부는 하단부가 회전 수단에 거치되도록 결합되어 가스 저장부의 상부에서 회전 가능하도록 구비될 수 있다.
또한, 가스 저장부의 상부에 위치되는 바(Bar)형상으로 형성되는 레일부와,
레일부의 하부 길이방향 일영역으로부터 복수의 가스 저장부 각각의 상측 중앙부를 향하여 연장되는 축부를 포함하는 고정모듈을 더 포함하며, 덮개부는 고정모듈과 가스 저장부와 사이에서 축부에 관통되어 회전 가능하도록 구비될 수 있다.
또한, 가스 저장부는 갑판 상에서 지그재그 형태로 배치되도록 설치되며, 레일부는 가스 저장부의 배치에 대응하여 가스 저장부 상호간을 고정킬 수 있다.
또한, 덮개부는 돔형상으로 이루어지고, 가이드 프레임은 일방으로부터 덮개부의 외주면 둘레를 향하도록 형성될 수 있다.
또한, 덮개부는, 가이드 프레임은 덮개부의 테두리부로부터 상방 중심부를 향하여 방사형으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 독립 탱크 타입의 저장용기로서 선박의 갑판 상부로 노출되는 상부 영역에 가해지는 풍압저항을 경감시켜 선박의 회두성능이 저하되는 것을 최소화할 수 있다.
둘째, 가스 저장부를 지그재그 형태로 배치할 경우 선박의 함교에서 항해사의 블라인드 섹터가(Blind sector)가 발생되는 것을 해결할 수 있는 풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기를 구비하는 액화 가스 운반선을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 1에 따른 저장 용기가 운반선에 설치된 상태를 도시한 측단면도이다.
도 3은 도 1에 따른 풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기가 특정 형태로 배치된 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 변형예에 따른 풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기를 구비하는 액화 가스 운반선을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기를 구비하는 액화 가스 운반선을 개략적으로 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에 따른 저장 용기가 운반선에 설치된 상태가 도시되어 있으며, 도 3에는 도 1에 따른 풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기가 특정 형태로 배치된 구조가 개략적으로 도시되어 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 풍합저항 경감수단이 구비된 선박(S)용 가스 저장 용기(100)는, 가스 저장부(110)와 덮개부(120) 및 고정모듈(130) 및 회전수단(140)을 포함할 수 있다. 고정모듈(130)은 레일부(131)와 축부(132)를 포함할 수 있다.
가스 저장부(110)는 천연으로 생산되는 비석유계 천연가스를 액화한 액화 가스를 내주에 저장할 수 있다. 이러한 가스 저장부(110)는 하부가 선박(S)의 내부에 수용되고 상부는 선박(S)의 갑판(S1) 상부로 노출되도록 하나 이상 설치될 수 있다.
이러한 가스 저장부(110)는 유체의 액압 및 Vapor pressure 에 대하여 자체로 견딜수 있도록 설계(self-supporting type) 되어지며 가스 저장부 외부에는 펄라이트라고 하는 보냉재에 의하여 LNG 가 기화되는 것을 막아 주도록 할 수 있다.
또한, 그 외부를 prestressed concrete 로 시공하여 외부의 충격에 대하여 보호되도록 할 수 있다. 이러한 가스 저장부(110)는 청정원료인 LNG의 적절한 저장과 보관을 위하여 STS 강 또는 9%Ni 강이 사용될 수 있다.
덮개부(120)는 갑판(S1) 상부로 노출된 가스 저장부(110)의 상부 둘레 적어도 일부를 덮도록 마련될 수 있다. 이러한 덮개부(120)는 가스 저장부(110)에 가해지는 풍압을 일방향 또는 다방향으로 흘려보낼 수 있다.
이를 위하여 덮개부(120)는 풍압과 마주하는 방향으로부터 상부 외주면 일영역을 향하는 복수의 가이드 프레임(121)이 유선형, 직선형, 방사형 중 적어도 하나의 형태로 형성될 수 있다. 예컨데, 가이드 프레임(121)을 덮개부(120)에 별도로 결합시키거나, 덮개부(120) 자체에 일체형으로 가이드 프레임(121)이 형성되도록 할 수 있다.
이러한 가이드 프레임(121)은 그 형상을 다양하게 적용함으로써 전술한 것처럼 가스 저장부(110)를 향하여 가해지는 풍압을 흘려보낼 수 있다.
또한, 덮개부(120) 또는 가이드 프레임(121) 사이에는 다각형상으로 천공된 복수의 절개부(122)가 형성될 수 있다. 이러한 절개부(122)는 내측에서 외측을 향하여 정방향 또는 역방향으로 경사를 가지도록 형성될 수 있다. 따라서 가이드 프레임(121)과 더불어 풍압을 보다 효과적으로 흘려보낼 수 있게 된다.
여기서 덮개부(120)는 가스 저장부(110)의 상부 둘레에서 가스 저장부(110)에 가해지는 풍압에 대응하여 가스 저장부(110) 외주면 상에서 회전 가능하도록 설치될 수 있다.
보다 구체적으로 소정의 회전수단(140)이, 선박(S)의 갑판(S1)으로 노출된 가스 저장부(110)의 상부와 갑판(S1)과의 경계부 또는 가스 저장부(110)의 하부와 갑판(S1)과의 경계부에 구비될 수 있다.
덮개부(120)에는 하단부가 회전수단(140)에 거치되도록 결합되어 가스 저장부(110)의 상부에서 회전 가능하도록 구비되는 것으로서 덮개부(120)의 하단에는 소정 깊이로 파인 삽입홈이 덮개부(120)의 원주방향을 따라 형성될 수 있다. 회전수단(140)에는 덮개부(120)의 삽입홈에 삽입하기 위한 삽입돌기가 형성될 수 있다. 이러한 덮개부(120)와 회전수단(140) 상호간의 삽입홈과 삽입돌기는 역으로 바뀌어서 형성되어도 무방할 수 있다.
이때 덮개부(120)는 도 1과 같이, 덮개부(120)는 돔형상으로 이루어지고, 가이드 프레임(121)은 일방으로부터 덮개부(120)의 외주면 둘레를 향하여 형성될 수 있다. 이에 대응하여 덮개부(120)는 가해지는 풍압을 일방에서 외주면 둘레로 분산시켜 흘려보낼 수 있다.
고정모듈(130)은 가스 저장부(110) 상호간 및 가스 저장부(110)와 덮개부(120)를 고정시키기 위한 것이다. 보다 구체적으로 고정모듈(130)의 레일부(131)는 바(Bar)형상으로 형성되어 가스 저장부(110)의 상부에 위치될 수 있다.
이러한 덮개부(120)는 재질의 구성에 있어서 플라스틱, FRP, 카본 등의 재질로 형성하거나, 또는 외측과 내측으로 구분하여 외부로 노출되는 외측은 플라스틱, FRP(Fiber reinforced plastics), 카본(Carbon) 등의 재질로 형성하고 가스 저장부(110)와 마주하는 내측은 외측보다 강도가 약한 재질로서 형성할 수 있다.
축부(132)는 레일부(131)의 하부 길이방향 일영역으로부터 복수의 가스 저장부(110) 각각의 상측 중앙부를 향하여 연장될 수 있다. 이때 축부(132)는 가스 저장부(110)의 중앙부 표면 또는 가스 저장부(110)의 외벽을 일정 깊이로 관통하도록 하여 용접 방식으로 결합시키거 볼트와 나사 방식으로 결합시킬 수 있다. 따라서, 덮개부(120)는 고정모듈(130)과 가스 저장부(110)와 사이에서 축부(132)에 관통되고 축부(132)를 중심축으로 하여 회전 가능하도록 구비될 수 있다. 이를 위하여 덮개부(120)의 중심부에는 소정의 삽입홀이 형성될 수 있다.
한편, 전술한 가스 저장부(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 갑판(S1) 상에서 일렬로 배치되는 것을 기본으로 하되, 엇갈려 지그재그 형태로 배치되도록 설치될 수도 있다. 가스 저장부(110)가 일렬로 배치되는 경우 선박(S)의 갑판(S1) 너비를 대부분 차지하여도 무방하지만, 가스 저장부(110)를 지그재그로 배치하고자 하는 경우에는 가스 저장부(110)의 부피를 줄여 선박(S)의 갑판(S1) 상에 적절하게 배치할 수 있다. 이때 전술한 덮개부(120), 고정모듈(130), 회전수단(140)은 이러한 가스 저장부(110)의 배치에 대응하여 적절하게 구비될 수 있다.
도 4에는 본 발명의 변형예에 따른 풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기를 구비하는 액화 가스 운반선을 개략적으로 도시되어 있다. 도 4를 참조하면 덮개부(120)는 가이드 프레임(121)이 덮개부(120)의 테두리부로부터 상방 중심부를 향하여 유선형, 직선형, 방사형 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 따라서 덮개부(120)는 가해지는 풍압을 테두리부로부터 상방을 향하여 풍압을 흘려보낼 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
S : 선박 S1 : 갑판
S2 : 함교 110 : 가스 저장부
120 : 덮개부 121 : 가이드 프레임
122 : 절개부 130 : 고정모듈
131 : 레일부 132 : 축부
140 : 회전수단

Claims (8)

  1. 내부에 액화 가스가 저장되며, 하부가 선박의 내부에 수용되고 상부는 선박의 갑판 상부로 노출되도록 상기 갑판을 따라 하나 이상으로 배치되는 가스 저장부; 및
    상기 갑판 상부로 노출된 상기 가스 저장부의 상부 둘레 적어도 일부를 덮는 덮개부를 포함하고,
    상기 덮개부는 상기 가스 저장부에 가해지는 풍압을 일방향 또는 다방향으로 흘려보내기 위하여 상기 풍압과 마주하는 방향으로부터 상부 외주면 일영역을 향하도록 복수의 가이드 프레임이이 방사형으로 형성되는 풍압저항 경감수단이 구비되며,
    상기 덮개부는 다각형상으로 절개된 복수의 절개부가 내측에서 외측을 향하여 정방향 또는 역방향으로 테이퍼지도록 형성되는 풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 덮개부는 상기 가스 저장부의 상부 둘레에서 상기 가스 저장부에 가해지는 풍압에 대응하여 회전 가능하도록 설치되는 풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 선박의 갑판으로 노출된 상기 가스 저장부의 상부와 상기 갑판의 경계부에 구비되는 소정의 회전 수단을 더 포함하고,
    상기 덮개부는 하단부가 상기 회전 수단에 거치되도록 결합되어 상기 가스 저장부의 상부에서 회전 가능하도록 구비되는 풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가스 저장부의 상부에 위치되는 바(Bar)형상으로 형성되는 레일부와,
    상기 레일부의 하부 길이방향 일영역으로부터 상기 복수의 가스 저장부 각각의 상측 중앙부를 향하여 연장되는 축부를 포함하는 고정모듈을 더 포함하며,
    상기 덮개부는 상기 고정모듈과 상기 가스 저장부와 사이에서 상기 축부에 관통되어 회전 가능하도록 구비되는 풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가스 저장부는 상기 갑판 상에서 지그재그 형태로 배치되도록 설치되며, 상기 레일부는 상기 가스 저장부의 배치에 대응하여 상기 가스 저장부 상호간을 고정시키는 풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 덮개부는 돔형상으로 이루어지고,
    상기 가이드 프레임은 일방으로부터 덮개부의 외주면 둘레를 향하여 직선형, 유선형 및 방사형 중 적어도 어느 하나의 형태로 형성되는 풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 덮개부는,
    상기 가이드 프레임은 상기 덮개부의 테두리부로부터 상방 중심부를 향하여 직선형, 유선형 및 방사형 중 적어도 어느 하나의 형태로 형성되는 풍압저항 경감수단이 구비된 선박용 가스 저장 용기.
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