KR101741633B1 - 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체 - Google Patents

액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체 Download PDF

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Abstract

액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 액화천연가스 화물창의 바닥면에 결합되어 격자 모양의 주름부를 구비하는 멤브레인에 안착하고, 펌프타워를 지지하는 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체에 있어서, 상기 지지 구조체의 상부에는 상기 펌프타워의 하부가 삽입되는 결합 홀이 형성되고, 상기 지지 구조체의 하부에는 상기 주름부가 삽입되는 격자 모양의 홈부가 형성되는 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체가 제공될 수 있다.

Description

액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체{SUPPORT STRUCTURE FOR PUMP TOWER OF LNG CARGO CONTAINMENT SYSTEM}
본 발명은 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체에 관한 것이다.
일반적으로, 액화천연가스(LNG)는 메탄(Methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 -162℃ 이하로 냉각시켜 그 부피를 6백분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 상태의 액체를 말한다.
천연가스가 에너지 자원으로 활용됨에 따라 천연가스를 생산기지로부터 수요지까지 대량으로 수송할 수 있는 효율적인 운송 방안이 검토되어 왔으며, 이러한 노력의 일환으로 천연가스를 초저온 상태의 액화천연가스로 냉각시켜 부피를 대폭 감소시킨 상태로 대량 수송할 수 있는 액화천연가스 운반선이 개발되었다. 이러한 액화천연가스 운반선에는 초저온 상태로 액화시킨 액화천연가스를 안전하게 보관 내지 저장할 수 있는 화물창이 구비되어 있어야 하는데, 이러한 화물창에 요구되는 조건이 매우 까다로워 화물창 설계에 많은 어려움이 있었다.
액화천연가스 화물창은 슬로싱(sloshing)에 의한 충격을 감소시키기 위하여 대략 팔각기둥 형상으로 이루어질 수 있다. 또한, 액화천연가스는 대기압 보다 높은 증기압을 가지고 대략 -162℃ 정도의 비등 온도를 갖기 때문에, 액화천연가스 화물창은 외부로부터의 열 침입을 막을 수 있도록 복수의 보온재가 적층된 형태의 독특한 인슐레이션 구조로 설계되어야 하고, 액화천연가스 화물창에서 액화천연가스에 접하는 면에는 초저온에 견딜 수 있는 재료로 이루어진 멤브레인(membrane)이 용접을 통해 부착될 수 있다. 멤브레인은 액화천연가스에 접하는 부분으로서 1차 방벽이라고도 한다. 멤브레인, 예를 들어 알루미늄 박판에는 액화천연가스에 직접 접함으로 인해 열 수축 및 팽창이 반복적으로 발생할 수 있고, 그로 인해 알루미늄 박판의 용접 부위가 열 응력을 받아 파손될 수도 있다. 이를 방지하기 위하여, 알루미늄 박판에는 온도 변화에 따른 변형률을 고려하여 격자 모양의 주름(corrugation)부가 형성될 수 있다. 한편, 펌프타워는 액화천연가스 화물창에 설치되어 액화천연가스를 하역하는데 사용될 수 있다. 펌프타워는 액화천연가스 화물창의 중심 수직면 상, 특히 선미 측에 배치될 수 있고, 리퀴드 돔(liquid dome)에 고정된 상태에서 액화천연가스 화물창의 바닥면에 결합되는 지지 구조체에 의해 지지될 수 있다. 한편, 펌프타워 지지 구조체는 알루미늄 박판의 주름부로 인해 알루미늄 박판에 직접 결합되기 어렵기 때문에, 알루미늄 박판의 일부를 주름부가 없는 다른 멤브레인으로 대체 시공한 후에 해당 멤브레인에 펌프타워 지지 구조체를 결합하는 것이 일반적이었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1444342호(2014.09.26, 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 베이스서포트 구조체)
본 발명의 실시예들은 격자 모양의 주름부를 구비하는 멤브레인에 안착할 수 있는 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액화천연가스 화물창의 바닥면에 결합되어 격자 모양의 주름부를 구비하는 멤브레인에 안착하고, 펌프타워를 지지하는 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체에 있어서, 상기 지지 구조체의 상부에는 상기 펌프타워의 하부가 삽입되는 결합 홀이 형성되고, 상기 지지 구조체의 하부에는 상기 주름부가 삽입되는 격자 모양의 홈부가 형성되는 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체가 제공될 수 있다.
상기 홈부는, 상기 화물창의 종 방향으로 연장되는 제1 홈; 및 상기 화물창의 횡 방향으로 연장되어, 상기 제1 홈에 수직으로 교차하는 제2 홈을 포함할 수 있다.
상기 결합 홀은 상기 화물창의 중심을 지나고 상기 화물창의 종 방향으로 연장되는 중심 수직면 상에 배치될 수 있다.
상기 결합 홀은 상기 제1 홈과 동일한 수직면 상에 배치될 수 있다.
상기 주름부는, 상기 화물창의 종 방향으로 연장되는 제1 주름을 포함하고, 상기 결합 홀은 상기 중심 수직면이 상기 제1 주름으로부터 수평 이격된 거리만큼 상기 제1 홈으로부터 수평 이격되는 수직면 상에 배치될 수 있다.
상기 결합 홀은 상기 제2 홈과 동일한 수직면 상에 배치될 수 있다.
상기 결합 홀은 상기 제2 홈으로부터 상기 주름부의 종 방향 피치의 2분의 1만큼 수평 이격되는 수직면 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체는 격자 모양의 주름부를 구비하는 멤브레인에 주름부가 없는 다른 멤브레인을 대체 시공하지 않고도 안착할 수 있다.
도 1은 액화천연가스 화물창을 나타낸 도면이다.
도 2는 액화천연가스 화물창의 바닥면에 결합되는 멤브레인을 나타낸 도면이다.
도 3은 종래의 펌프타워 지지 구조체의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 4는 종래의 펌프타워 지지 구조체의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 5는 종래의 펌프타워 지지 구조체의 일 예시를 나타낸 정면도이다.
도 6은 종래의 펌프타워 지지 구조체의 다른 예시를 나타낸 정면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체의 저면을 나타낸 도면이다.
도 9는 결합 홀의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
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, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성요소가 각 구성요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성요소에 각 구성요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성요소의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명에 따른 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체에서, 액화천연가스 화물창은 액화천연가스를 저장하는 선박 및 해양 구조물, 예를 들어 액화천연가스 운반선(LNG Carrier), 부유식 가스생산저장하역설비(LNG - FPSO, LNG - Floating Production Storage and Offloading) 등에 설치될 수 있다.
도 1은 액화천연가스 화물창을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 액화천연가스 화물창(10)은 액화천연가스의 저장 공간을 제공할 수 있다.
액화천연가스 화물창(10)은 단열층(100) 및 멤브레인(200)을 포함할 수 있다. 단열층(100)은 액화천연가스의 저장 공간을 구획할 수 있고, 외부로부터의 열 침입을 막을 수 있는 재료 및 구조로 이루어질 수 있다. 멤브레인(200)은 단열층(100)의 내면, 즉 액화천연가스의 저장 공간에 접하는 면에 용접 등을 통해 결합될 수 있고, 초저온에 견딜 수 있는 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 멤브레인(200)은 알루미늄 박판으로 이루어질 수 있다. 한편, 액화천연가스의 저장 공간은 슬로싱(sloshing)에 의한 충격을 감소시키기 위하여 선박 및 해양 구조물의 종 방향, 즉 선수 측에서 선미 측으로 연장되는 팔각기둥 형상으로 이루어질 수 있다. 즉, 액화천연가스 화물창(10)은 선박 및 해양 구조물의 종 방향으로 연장되도록 정렬될 수 있고, 액화천연가스 화물창(10)의 종 방향은 선박 및 해양 구조물의 종 방향과 동일한 개념으로 사용될 수 있다.
도 2는 액화천연가스 화물창의 바닥면에 결합되는 멤브레인을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 멤브레인(200)에는 온도 변화에 따른 변형률을 고려하여 격자 모양의 주름부(300)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 액화천연가스 화물창(10)의 바닥면에도 격자 모양의 주름부(300)가 형성된 멤브레인(200)이 결합될 수 있다. 액화천연가스 화물창(10)의 바닥면에 결합되는 멤브레인(200)에서, 주름부(300)는 액화천연가스 화물창(10)의 종 방향으로 연장되는 복수 개의 제1 주름(310) 및 액화천연가스 화물창(10)의 횡 방향으로 연장되는 복수 개의 제2 주름(320)을 포함할 수 있다. 복수 개의 제1 주름(310)은 상호간에 동일한 간격, 즉 횡 방향 피치(P1)만큼 이격되도록 배치될 수 있고, 복수 개의 제2 주름(320)은 상호간에 동일한 간격, 즉 종 방향 피치(P2)만큼 이격되도록 배치될 수 있다. 횡 방향 피치(P1)와 종 방향 피치(P2)는 동일한 크기로 형성될 수 있다.
도 3은 종래의 펌프타워 지지 구조체의 일 예시를 나타낸 도면, 도 4는 종래의 펌프타워 지지 구조체의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 종래의 펌프타워 지지 구조체(20)는 멤브레인(200)의 주름부(300)로 인해 멤브레인(200)에 직접 결합하기 어렵기 때문에 멤브레인(200)의 일부를 주름부가 없는 다른 멤브레인(200´)으로 대체 시공한 후에 주름부가 없는 다른 멤브레인(200´)에 결합되는 것이 일반적이었다. 여기서, 펌프타워 지지 구조체는 액화천연가스를 하역하는데 사용되는 펌프타워를 지지하기 위한 구조체로서, 액화천연가스 화물창(10)의 중심 수직면(C) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 중심 수직면(C)이란 액화천연가스 화물창(10)의 중심을 지나고 액화천연가스 화물창(10)의 종 방향으로 연장되는 수직면을 의미한다.
도 5는 종래의 펌프타워 지지 구조체의 일 예시를 나타낸 정면도, 도 6은 종래의 펌프타워 지지 구조체의 다른 예시를 나타낸 정면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 액화천연가스 화물창(10)의 크기는 종래의 펌프타워 지지 구조체(20)의 크기에 따라 달라지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 것처럼, 종래의 펌프타워 지지 구조체(20)의 크기가 상대적으로 크면 액화천연가스 화물창(10)의 바닥면에 결합되는 멤브레인(200)에서 제1 주름(310)의 개수가 짝수가 되도록 액화천연가스 화물창(10)의 크기가 결정될 수 있고, 도 6에 도시된 것처럼, 종래의 펌프타워 지지 구조체(20)의 크기가 상대적으로 작으면 액화천연가스 화물창(10)의 바닥면에 결합되는 멤브레인(200)에서 제1 주름(310)의 개수가 홀수가 되도록 액화천연가스 화물창(10)의 크기가 결정될 수 있다. 종래의 펌프타워 지지 구조체(20)의 크기는 펌프타워의 크기에 따라 결정되는데, 펌프타워의 크기가 액화천연가스 화물창(10)의 설계 초기에 결정되더라도 슬로싱 해석 등에 의해 설계 변경될 수 있기 때문에, 종래의 펌프타워 지지 구조체(20)의 크기도 펌프타워의 크기 변경에 따라 설계 변경될 수 있고, 이에 따라 액화천연가스 화물창(10)의 크기도 종래의 펌프타워 지지 구조체(20)의 크기 변경에 따라 설계 변경되어야 하는 불편함이 있었다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체를 나타낸 도면, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체의 저면을 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체(20´)는 액화천연가스를 하역하는데 사용되는 펌프타워를 지지하기 위한 구조체로서, 주름부가 없는 다른 멤브레인(200´)을 대체 시공하지 않고도 격자 모양의 주름부(300)를 구비하는 멤브레인(200)에 안착할 수 있다. 이에 따라, 종래의 펌프타워 지지 구조체(20)의 경우에, 종래의 펌프타워 지지 구조체(20) 및 주름부가 없는 다른 멤브레인(200´)의 규격화로 인하여, 종래의 펌프타워 지지 구조체(20)의 크기 변경에 따라 액화천연가스 화물창(10)의 크기도 설계 변경되어야 했던 불편함을 해소할 수 있게 되었다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체(20´)의 하부에는 주름부(300)가 삽입되는 격자 모양의 홈부(400)가 형성될 수 있다.
홈부(400)는 액화천연가스 화물창(10)의 종 방향으로 연장되는 제1 홈(410) 및 액화천연가스 화물창(10)의 횡 방향으로 연장되어 제1 홈(410)에 수직으로 교차하는 제2 홈(420)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 홈(410)에는 제1 주름(310)이 삽입될 수 있고, 제2 홈(420)에는 제2 주름(320)이 삽입될 수 있다. 한편, 홈부(400)는 제1 홈(410)에 평행한 복수 개의 종 방향 홈 및 제2 홈(420)에 평행한 복수 개의 횡 방향 홈을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체(20´)의 상부에는 펌프타워의 하부, 예를 들어 펌프타워의 하부에 형성되는 레그(leg)(30)가 삽입되는 결합 홀(500)이 형성될 수 있다. 펌프타워는 레그(30)가 결합 홀(500)에 삽입됨으로써 특별한 용접 없이도 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체(20´)에 결합될 수 있다. 특히, 레그(30)의 하단은 테이퍼 형상으로 이루어짐으로써 펌프타워의 자중에 의해 결합 홀(500)로 용이하게 삽입될 수 있다.
도 9는 결합 홀의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 9를 참조하면, 결합 홀(500)이 액화천연가스 화물창(10)의 중심 수직면(C) 상에 배치됨으로써, 결합 홀(500)에 결합되는 펌프타워는 액화천연가스 화물창(10)의 중심 수직면(C) 상에 배치될 수 있다. 이를 위해, 도 7에 도시된 것처럼, 액화천연가스 화물창(10)의 바닥면에 결합되는 멤브레인(200)에서 제1 주름(310)의 개수가 홀수인 경우에, 중심 수직면(C)은 제1 주름(310) 및 제1 주름(310)이 삽입되는 제1 홈(410)을 지나기 때문에, 결합 홀(500)은 제1 홈(410)과 동일한 수직면 상에 배치되도록 형성될 수 있고, 액화천연가스 화물창(10)의 바닥면에 결합되는 멤브레인(200)에서 제1 주름(310)의 개수가 짝수인 경우에, 중심 수직면(C)은 제1 주름(310) 및 제1 주름(310)이 삽입되는 제1 홈(410)으로부터 횡 방향 피치(P1)의 2분의 1만큼 수평 이격되기 때문에, 결합 홀(500)은 제1 홈(410)으로부터 주름부(300)의 횡 방향 피치(P1)의 2분의 1만큼 수평 이격되는 수직면 상에 배치되도록 형성될 수 있다. 그 결과, 액화천연가스 화물창(10)의 제1 주름(310)의 개수와 무관하게 결함 홀(500)을 중심 수직면(C) 상에 배치시킬 수 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체(20´)를 선택하는 것만으로 액화천연가스 화물창(10)의 크기를 설계 변경하여야 했던 종래의 불편함을 해소할 수 있게 되었다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 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.
C: 중심 수직면 P1: 횡 방향 피치
P2: 종 방향 피치 10: 화물창
20, 20´: 지지 구조체 30: 레그
100: 단열층 200, 200´: 멤브레인
300: 주름부 310: 제1 주름
320: 제2 주름 400: 홈부
410: 제1 홈 420: 제2 홈
500: 결합 홀

Claims (7)

  1. 액화천연가스 화물창의 바닥면에 결합되어 격자 모양의 주름부를 구비하는 멤브레인에 안착하고, 펌프타워를 지지하는 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체에 있어서,
    상기 지지 구조체의 상부에는 상기 펌프타워의 하부가 삽입되는 결합 홀이 형성되고,
    상기 지지 구조체의 하부에는 상기 주름부가 삽입되는 격자 모양의 홈부가 형성되고,
    상기 홈부는,
    상기 화물창의 종 방향으로 연장되는 제1 홈; 및
    상기 화물창의 횡 방향으로 연장되어, 상기 제1 홈에 수직으로 교차하는 제2 홈을 포함하고,
    상기 결합 홀은 상기 화물창의 중심을 지나고 상기 화물창의 종 방향으로 연장되는 중심 수직면 상에 배치되고,
    상기 주름부는,
    상기 화물창의 종 방향으로 연장되는 제1 주름을 포함하고,
    상기 결합 홀은 상기 중심 수직면이 상기 제1 주름으로부터 수평 이격된 거리만큼 상기 제1 홈으로부터 수평 이격되는 수직면 상에 배치되는 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 결합 홀은 상기 제2 홈과 동일한 수직면 상에 배치되는 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 결합 홀은 상기 제2 홈으로부터 상기 주름부의 종 방향 피치의 2분의 1만큼 수평 이격되는 수직면 상에 배치되는 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체.
KR1020150079872A 2015-06-05 2015-06-05 액화천연가스 화물창의 펌프타워 지지 구조체 KR101741633B1 (ko)

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