KR101644511B1 - 계류 장치 및 부유식 해양 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부유식 해양 구조물을 제공한다. 본 발명의 부유식 해양 구조물은 해수면 상에 부유 가능한 본체; 상기 본체의 일측면에 제공되고, 셔틀 탱커가 접안되는 계류 플렛폼; 상기 본체로부터 일정 거리 이격된 해수면에 부유된 상태에서 상기 계류 플렛폼에 접안된 상기 셔틀 탱커의 선수측을 고박하기 위한 제1부유 유닛; 및 상기 본체로부터 일정 거리 이격된 해수면에 부유된 상태에서 상기 계류 플렛폼에 접안되는 상기 셔틀 탱커의 선미측을 고박하기 위한 제2부유 유닛을 포함할 수 있다.

Description

계류 장치 및 부유식 해양 구조물{mooring apparatus and floating marine structure}

본 발명은 부유식 해양 구조물의 계류 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서큘러 타입의 부유식 해양 구조물에 액화천연가스 운반선을 효과적으로 계류할 수 있도록 하여 해상 조건에 상관없이 오프 로딩(offloading)이 가능하도록 구성된 계류 장치 및 부유식 해양 구조물에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 석유, 가스는 그간 연안에서 비교적 쉽게 개발했지만 이제는 점차 심해로 그 영역이 확대되고 있는데, 이에 따라 석유업계에는 해상 공간을 효과적으로 활용할 수 있는 부유식 원유 생산 저장 하역 설비(FPSO : floating production storage and offloading)가 새로이 등장했고, 천연가스부문에서는 액화천연가스 생산 설비를 갖는 부유식 구조물(FLNG : floating liquefied natural gas, 이하 'FLNG'라 함)를 개발하기에 이르렀다.

특히, FLNG 개발 이전 천연가스는 가스전에서 뽑아 올린 후 해저 파이프라인을 통해 육상 LNG 플랜트에 저장해 두었다가 액화천연가스 운반선(LNGC : liquefied natural gas carrier)에 선적, 운송하여 왔으나, 경제성이 점차 떨어지면서 해상 공간에서의 생산, 저장, 하역을 수행할 수 있는 FLNG가 새로운 대안으로 제시되고 있다.

최근에는 액화천연가스 생산 설비를 갖는 부유식 구조물로써 "세반(SEVAN)"에서 제안한 서큘러(circular) 타입의 구조물이 제안되고 있다.

그러나, 서큘러(circular) 타입의 부유식 구조물로부터 액화천연가스 운반선으로 LNG 오프로딩을 위해서는 병렬계류(side by side mooring)를 해야하는데, 액화천연가스 운반선 보다 서큘러(circular) 타입의 부유식 구조물의 길이가 더 작아서 안정적인 계류를 할 수 없다.

한국공개특허공보 제10-2012-0079447호(2012.07.12)

본 발명의 실시예는 서큘러(circular) 타입의 부유식 구조물에서 액화천연가스 운반선의 안정적인 계류가 가능한 계류 장치 및 부유식 해양 구조물를 제공하고자 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 적어도 하나의 무어링 케이블에 의해 해상에 계류되는 부유체; 및 상기 부유체 상에 위치하고, 상기 부유체와 인접하여 정박하는 선박과 연결되는 계류라인이 고정되며, 조류 방향에 따라 상기 부유체 상에서 위치 조정이 가능한 이동체를 포함하는 계류 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 부유체 상에 위치하는 레일을 더 포함하고, 상기 이동체는 상기 레일을 따라 위치 이동될 수 있다.

또한, 상기 부유체의 측부는 길이방향으로 곡률반경을 갖고, 상기 레일은 상기 부유체의 측부와 나란하게 연장될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 해상에 부유 가능한 본체; 상기 본체의 일측면에 제공되고, 선박이 접안되는 계류 플렛폼; 및 상기 본체로부터 일정 거리 이격된 해상에 부유된 상태에서 상기 계류 플렛폼에 접안된 상기 선박의 일측을 고박하기 위한 제1부유 유닛을 포함하는 부유식 해양 구조물이 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1부유 유닛은 부유체; 및 상기 부유체 상에 위치하고, 상기 부유체와 인접하여 정박하는 선박과 연결되는 계류라인이 고정되며, 조류 방향에 따라 상기 부유체 상에서 위치 조정이 가능한 이동체를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1부유 유닛은 상기 부유체 상에 위치하는 레일을 더 포함하고, 상기 이동체는 상기 레일을 따라 위치 이동될 수 있다.

또한, 상기 부유체의 측부는 상기 선박을 향해 곡률반경을 갖는형상으로 이루어지며, 상기 레일은 상기 부유체의 측부와 나란하게 연장될 수 있다.

또한, 상기 이동체는 상기 선박에 각각 연결되는 계류라인을 풀거나 감는 윈치부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 본체로부터 일정 거리 이격된 해수면에 부유된 상태에서 상기 계류 플렛폼에 접안되는 상기 선박의 타측을 고박하기 위한 제2부유 유닛을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 계류 플렛폼은 상기 선박과의 충돌을 대비하여 측부에 설치되는 펜더(fender)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 본체는 소정의 높이를 가지며 원형 또는 다각형 형태로 이루어질 수 있는 단면을 갖는 기둥 형상일 수 있다.

본 발명의 실시예들은 부유 유닛들을 이용해 액화천연가스 운반선의 선수와 선미를 각각 고박함으로써, 서큘러(circular) 타입의 부유식 구조물에서 액화천연가스 운반선을 안정적으로 계류함으로써 안정적인 오프 로딩(offloading)이 가능한 각별한 효과를 갖는다.

본 발명의 실시예들은 조류 방향에 따라 부유 유닛상에서의 계류 포인트 변경이 가능함으로써 부유식 구조물에서 액화천연가스 운반선의 안정적인 계류가 가능한 각별한 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 부유식 해양 구조물의 계류 장치를 보여주는 측면 구성도이다.
도 2는 제1부유 유닛을 보여주는 사시도이다.
도 3 및 도 4는 제1부유 유닛 및 제2부유 유닛에서의 계류 포인트가 조류 방향에 따라 변경된 예를 보여주는 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 부유식 해양 구조물의 계류 장치를 보여주는 측면 구성도이다.

본 실시예의 주요 특징은 서큘러(circular) 타입의 부유식 구조물로부터 액화천연가스 운반선으로 LNG 오프로딩을 위해 액화천연가스 운반선의 선수와 선미를 각각 고박하기 위한 부유 유닛들을 갖는 것을 특징으로 한다.

도 1을 참조하면, 부유식 해양 구조물(10)은 석유, 천연가스 같은 해저 자원을 시추 또는 생산할 수 있다. 일 예로, 부유식 해양 구조물은 액화천연가스 생산 설비를 갖는 부유식 구조물(FLNG : floating liquefied natural gas)일 수 있다.

부유식 해양 구조물(10)은 탑 사이드 모듈(190)을 지탱할 수 있는 부력식 본체(100)를 포함한다. 부력식 본체(100)는 다수의 무어링 케이블(102)에 의해 해상에 계류되며, 해저 가스전과 연결되는 라이저(104)들이 장착되어 있다. 탑 사이드 모듈(190)은 수행하고자 하는 근해 작업의 유형에 따라 승무원을 위한 생활 공간, 해저 자원을 시추 또는 생산 또는 처리하기 위한 설비들을 포함할 수 있다, 예를 들어, 탑 사이드 모듈(190)은 해저자원 시추 및 생산 설비, 해저 자원 처리 장비, 플레어 타워 및 거주구 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 부력식 본체(100)의 내부에는 생산 또는 처리된 해저 자원을 저장하기 위한 저장 탱크(미도시됨), 부력식 본체(100)의 침수 깊이 조절을 위한 발라스트 탱크(미도시됨) 등이 마련될 수 있다.

부력식 본체(100)는 해수면 상에 부유 가능한 기둥 형상으로 이루어질 수 있다. 여기서, "기둥 형상"이란, 소정의 높이를 가지며 원형 또는 다각형 형태로 이루어질 수 있는 단면을 갖는 기둥의 형상을 포함할 수 있다. 일 예로, 본 실시예에서는 서큘러(circular) 타입의 부력식 본체(100)를 도시하였다.

부력식 본체(100)의 일측면에는 계류 플렛폼(200)이 설치된다. 계류 플렛폼(200)에는 셔틀 탱커(20)가 접압된다. 계류 플렛폼(200)에는 셔틀 탱커와의 충돌을 대비하여 측부에 펜더(fender;290)들이 설치될 수 있다. 여기서 셔틀 탱커(20)는 액화천연가스 운반선일 수 있다.

계류 플렛폼(200) 상부의 부력식 본체(100)상에는 액화천연가스 하역을 위한 하역 장비(180)가 설치될 수 있다. 하역 장비(180)는 셔틀 탱커(20)의 매니폴드(manifol)(22)에 접속되어 액화천연가스를 하역하는 로딩암(loading arm)을 포함할 수 있다.

한편, 부력식 본체(100)와 계류 플렛폼(200)에는 셔틀 탱커(20)를 계류시키기 위한 계류 라인(170)들이 제공된다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 제1부유 유닛(300a)은 부력식 본체(100)로부터 일정 거리 이격된 해상에 부유되며, 다수의 무어링 케이블(302;도 2에 도시됨)에 의해 해상에 계류된다. 제1부유 유닛(300a)은 셔틀 탱커가 계류 플렛폼(200)에 접안된 상태에서 액화천연가스의 오프로딩이 이루어지도록 셔틀 탱커(20)의 선수측을 고박하기 위한 계류 유닛이다.

제2부유 유닛(300b)은 부력식 본체(100)로부터 일정 거리 이격된 해상에 부유되며, 다수의 무어링 케이블(302;도 2에 도시됨)에 의해 해상에 계류된다. 제2부유 유닛(300b)은 제1부유 유닛(300a)와 함께 셔틀 탱커(20)가 계류 플렛폼(200)에 접안된 상태에서 액화천연가스의 오프로딩이 이루어지도록 셔틀 탱커(20)의 선미측을 고박하기 위한 계류 유닛이다.

제1부유 유닛(300a)과 제2부유 유닛(300b)은 계류 플렛폼(200)을 기준으로 서로 대칭되게 배치될 수 있다.

이 실시예에 있어서, 제1부유 유닛(300a)과 제2부유 유닛(300b)은 서로 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 이하, 제1부유 유닛(300a)을 일례로 하여 각 부유 유닛(300a,300b)의 구성에 대해 구체적으로 설명하고, 제2부유 유닛(300b)의 구성에 대한 설명은 생략한다.

도 2는 제1부유 유닛을 보여주는 사시도이다.

도 2를 참조하면, 제1부유 유닛(300a)은 부유체(310), 이동체(320) 그리고 레일(330)을 포함한다.

부유체(310)는 길이 방향으로 곡률반경을 갖는다. 일 예로, 부유체(310)는 측부가 셔틀 탱커(20)를 향해 오목한 곡률반경을 갖는 형상으로 이루어질 수 있다. 부유체(310)는 해수면에 부유되며, 다수의 무어링 케이블(302)에 의해 해상에 계류된다. 부유체(310)는 평평한 상면(312)을 제공한다.

레일(330)은 부유체(310)의 평평한 상면(312)에 설치된다. 레일(330)은 부유체(310)의 측부와 나란하게 연장되는 이동 경로를 제공할 수 있다.

이동체(320)에는 부유체(310)와 인접하여 정박하는 셔틀 탱커(20)와 연결되는 계류라인(390)이 고정된다. 이동체(320)는 조류 방향에 따라 부유체(310) 상에서 위치 조정이 가능할 수 있다. 이를 위해 이동체(320)는 레일(330)을 따라 이동 가능하게 설치된다. 이동체(320)에는 셔틀 탱커(20)에 각각 연결되는 계류라인(390)을 풀거나 감는 윈치부재(322)를 포함할 수 있다. 부유체(310)에는 다수의 이동체(320)가 설치될 수 있다. 본 실시예에서는 2개의 이동체(320)가 제공되어 있는 것으로 도시하였으나, 이동체(320)의 개수는 가변 가능하며 도 2에 도시된 개수에 한정하지 않는다.

발명에 따른 부유식 해양 구조물에서의 계류 과정을 설명하면 다음과 같다.

해저 가스전으로부터 천연가스가 생성되어, 부력식 본체(100) 내로 이송되어 임시 저장된 다음, 해안 설비로의 추가 이송을 위해 셔틀 탱커(20)로 하역된다. 셔틀 탱커(20)는 통상 합성 로프나 와이어 로프로 형성되는 계류 라인(170,390)들을 이용하여 하역 작업 동안 부력식 본체(100)에 임시로 정박된다.

이하, 셔틀 탱커(20)를 부력식 본체(100)에 정박하기 위한 과정을 설명한다. 부력식 본체(100)에 저장된 유체 화물(액화천연가스)을 하역하기 위하여, 셔틀 탱커(20)가 부력식 본체(100) 부근으로 접근 이동된다.

셔틀 탱커(20)는 부력식 본체(100)와 계류 플렛폼(200)에 다수의 계류 라인(170)들에 의해 계류된다, 특히, 셔틀 탱커(20)의 선수와 선미는 제1부유 유닛(300a)과 제2부유 유닛(300b)에 의해 계류될 수 있으며, 계류 플렛폼(200)의 측부에 마련된 펜더(290)들에 의해 완충 가능하도록 지지될 수 있다.

하역 작업 동안, 셔틀 탱커(T)는 주변 환경 특히 조류방향에 따라 이동할 수 있으며, 조류 방향에 따라 제1부유 유닛(300a) 및 제2부유 유닛(300b)의 계류 포인트를 안정적인 계류가 가능한 각도로 변경될 수 있다.

도 3 및 도 4는 제1부유 유닛 및 제2부유 유닛에서의 계류 포인트가 조류 방향에 따라 변경된 예를 보여주는 도면이다.

도 3에서와 같이, 조류 방향이 세로(longitudinal) 방향일 경우 제1부유 유닛(300a)과 제2부유 유닛(300b)의 계류 라인(390)이 셔틀 탱커(20)의 길이방향과 대략 나란해지도록 계류 포인트가 조정될 수 있다.

도 4에서와 같이, 조류 방향이 가로(transversal) 방향일 경우는 조류 방향이 세로인 경우와는 반대로 제1부유 유닛(300a)과 제2부유 유닛(300b)의 계류 라인(390)이 셔틀 탱커(20)의 길이방향과 대략 직각을 이루도록 계류 포인트가 조정될 수 있다.

이처럼, 본 발명의 계류 장치를 포함하는 부유식 해양 구조물은 셔틀 탱커(20) 보다 부유식 해양 구조물의 길이가 작더라도 병렬계류(side by side mooring)가 가능할 뿐만 아니라, 조류 방향에 따라 계류 포인트 변경을 통해 안정적인 계류가 가능하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 부력식 본체 200 : 계류 플렛폼
300a : 제1부유 유닛 300b : 제2부유 유닛
310 : 부유체 320 : 이동체
330 : 레일

Claims (10)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 해상에 부유 가능한 그리고 소정의 높이를 가지며 원형 또는 다각형 형태로 이루어질 수 있는 단면을 갖는 기둥 형상의 본체;
   상기 본체의 일측면에 제공되고, 선박이 병렬 계류 방식으로 접안되는 계류 플렛폼; 및
   상기 본체로부터 일정 거리 이격된 해상에 부유된 상태에서 상기 계류 플렛폼에 병렬 계류 방식으로 접안된 상기 선박의 선미와 선수를 각각 계류라인을 이용해 고박하기 위한 제1부유 유닛 및 제2부유 유닛을 포함하는 부유식 해양 구조물.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제1부유 유닛은
   부유체; 및
   상기 부유체 상에 위치하고, 상기 부유체와 인접하여 정박하는 선박과 연결되는 계류라인이 고정되며, 조류 방향에 따라 상기 부유체 상에서 위치 조정이 가능한 이동체를 포함하는 부유식 해양 구조물.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제1부유 유닛은
   상기 부유체 상에 위치하는 레일을 더 포함하고,
   상기 이동체는 상기 레일을 따라 위치 이동되는 부유식 해양 구조물.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 부유체의 측부는
   상기 선박을 향해 곡률반경을 갖는 형상으로 이루어지며,
   상기 레일은 상기 부유체의 측부와 나란하게 연장되는 부유식 해양 구조물.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 이동체는
   상기 선박에 각각 연결되는 상기 계류라인을 풀거나 감는 윈치부재를 더 포함하는 부유식 해양 구조물.
9. 삭제
10. 삭제

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