KR101775040B1 - Lng 저장 탱크의 압력 조절 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LNG의 증발율을 저감하기 위해 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크의 압력을 조절하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, LNG 저장 탱크의 압력 조절 장치에 있어서, 운항 정보, 선체 운동 정보, 온도 정보 및 LNG 관련 정보 중 적어도 하나를 수신하여, 상기 수신된 운항 정보, 선체 운동 정보, 온도 정보 및 LNG 관련 정보 중 적어도 하나를 이용하여 LNG 저장 탱크의 적정 압력을 계산하고, LNG 저장 탱크의 압력을 상기 계산된 적정 압력으로 설정하기 위한 제어 정보를 생성하는 압력 계산 및 설정 장치; 및 상기 제어 정보를 수신하여 상기 제어 정보에 따라 상기 LNG 저장 탱크의 압력을 상기 계산된 적정 압력으로 설정하는 압력 조절 밸브를 포함하는 LNG 저장 탱크의 압력 조절 장치가 제공된다.

Description

LNG 저장 탱크의 압력 조절 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING PRESSURE OF LNG CARGO TANK}
본 발명은 LNG 운반선에 관한 것으로, LNG의 증발율을 저감하기 위해 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크의 압력을 조절하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 천연가스(NG, Natural Gas)는 생산지에서 극저온으로 액화된 액화천연가스(LNG, Liquefied Natural Gas)의 상태로 만들어진 후 LNG 운반선에 의해 목적지까지 원거리에 걸쳐 수송된 후, LNG 부유식 저장 및 재기화 장치(FSRU, Floating Storage and Regasification Unit) 또는 육상의 하역 터미널을 거치면서 재기화되어 소비처로 공급된다.
또는, LNG 재기화선(RV, LNG Regasification Vessel)에 의해 LNG가 수송되는 경우에는, LNG가 LNG 부유식 저장 및 재기화 장치 또는 육상의 하역 터미널을 거치지 않고도 LNG 재기화선 자체에서 재기화되어 소비처로 직접 공급된다.
천연가스의 액화온도는 상압에서 약 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압에서 -163℃ 보다 약간만 높아도 증발된다. 종래의 LNG 운반선의 경우를 예를 들어 설명하면, LNG 운반선의 LNG 저장탱크는 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG에 지속적으로 전달되므로, LNG 운반선에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 기화되어 LNG 저장 탱크 내에 증발 가스(Boil-Off Gas)가 발생한다.
이때, LNG 운반선에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 기화되어 자연 증발하는 LNG의 비율을 자연 기화율(BOR, boil off rate)이라 한다. 그런데, 최근에는 LNG 운반선의 경제성 확보를 위한 저속 운전와 스팟 마켓(Spot Market)의 성장으로 인해 오랜 기간 동안 LNG를 저장해야 하는 경우가 증가함에 따라 BOR 저감이 더 중요해지고 있다.
종래에는 LNG 저장탱크에서 발생된 증발 가스를 LNG 운반선의 추진 연료로서 사용하곤 했었다. 즉, 종래의 저온 액체 상태로 LNG를 운반하는 LNG 운반선의 경우에는 운송중에 탱크내의 LNG 온도를 -163℃ 내외에서 거의 상압 (ambient pressure)을 유지, 거의 동일한 온도와 동일한 압력으로 유지하는 것을 기본 개념으로 하고 있기 때문에 발생하는 BOG를 외부로 배출하여 처리하고 있었다.
도 1은 종래 기술에 따라 LNG 저장탱크의 압력을 거의 동일한 상태로 유지하는 경우 LNG 운반선의 증발가스의 낭비를 나타내는 모식도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 LNG 저장탱크의 압력을 거의 동일한 상태로 유지하는 것을 기본 개념으로 하는 LNG 운반선을 살펴보면, LNG를 선적한 후 초기(선적후 3~5일간)에는 LNG 저장탱크가 다소 뜨거워진 상태이므로 상부 실선이 표시하는 바와 같이 운항중의 BOG 발생량(NBOG, natural BOG)과 비교하여 상당히 많은 양의 초과BOG(Excessive BOG)가 발생하며, 이 초과 BOG는 보일러나 이중 연료 디젤 전기 추진 시스템의 연료 소모량 이상이다. 따라서 보일러나 엔진에 사용되는 BOG량을 도시하는 하부 점선과의 차이를 나타내는 빗금친 부분에 해당하는 BOG는 GCU(Gas Combustion Unit, 가스연소기)를 통하여 태워버릴 수밖에 없다. 또한, LNG 운반선이 운하를 통과할 경우(예컨대, 도 4에서 5-6일)에도 보일러나 엔진에서의 BOG 소비가 없거나(운하 대기 시), 적으므로(운하 통과 시) 엔진 요구 이상의 BOG는 태워버릴 수 밖에 없다. 또한, LNG 운반선이 적재 상태에서 입항 대기하거나 입항할 경우에도 BOG의 소모량이 없거나 적은 경우가 발생하며, 이때에도 잉여의 BOG를 태워버릴 수 밖에 없다.
이와 같이 태워버리는 BOG의 양은 150,000m3 용량의 LNG 운반선에서 연간 1500-2000톤에 달하며 금액으로 환산하면 6억원에 해당된다. 더 나아가 BOG를 태움으로 인해 환경오염의 문제도 발생한다.
한편, 상기와 같은 저압 탱크와 달리 LNG 저장탱크에 단열벽을 형성하지 않고 LNG 저장탱크 내에서 증발가스를 200 바(게이지압) 내외의 고압으로 유지하여 LNG 저장탱크 내에 증발가스가 발생하는 것을 억제하여 BOR을 저감하는 종래 기술도 있다. 그러나, 이렇게 LNG 저장탱크가 그 내부에 증발가스를 200 바 내외의 고압으로 수용할 수 있기 위해서는 LNG 저장탱크의 두께가 상당히 두꺼워야 하므로 무게와 제조비용이 증가할 뿐만 아니라 증발가스를 200 바 내외의 고압으로 유지하기 위한 고압 압축기 등의 별도의 장비들이 추가되는 문제점이 있다. 이러한 기술과 달리 압력탱크라고 알려진 기술도 있는데 이러한 압력탱크도 휘발성이 높은 액체를 상온 초고압의 탱크에 보관하므로 BOG의 처리문제는 발생하지 않지만 탱크의 크기를 크게 할 수 없는 제한이 있고, 그 제조 비용이 증가하는 문제점이 있다
이상에서와 같이, 종래 기술에 따른 LNG 운반선의 LNG 탱크는 극저온 상태의 액체를 상압 근처의 압력에서 운송중에 그 압력을 일정하게 유지하고 BOG 발생을 허용하는 방식으로서, BOG의 소모량이 크거나 별도의 재액화장치를 장착하여야 하는 문제점이 있었다. 또한, 압력탱크와 같이 다소 고온에서 고압의 압력에 견딜 수 있는 탱크로 운송하는 방법은 BOG의 처리는 없으나 탱크의 크기에 제한이 있고 제조비용이 많이 소요된다는 문제점이 있다.
선행기술 : 한국 공개 번호 10-2001-0014021(2001.02.26 공개)
본 발명의 목적은 설치가 용이하고 비용을 저렴하면서 BOR을 저감할 수 있는 LNG 저장 탱크의 압력 조절 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, LNG 저장 탱크의 압력 조절 장치에 있어서, 운항 정보, 선체 운동 정보, 온도 정보 및 LNG 관련 정보 중 적어도 하나를 수신하여, 상기 수신된 운항 정보, 선체 운동 정보, 온도 정보 및 LNG 관련 정보 중 적어도 하나를 이용하여 LNG 저장 탱크의 적정 압력을 계산하고, LNG 저장 탱크의 압력을 상기 계산된 적정 압력으로 설정하기 위한 제어 정보를 생성하는 압력 계산 및 설정 장치; 및 상기 제어 정보를 수신하여 상기 제어 정보에 따라 상기 LNG 저장 탱크의 압력을 상기 계산된 적정 압력으로 설정하는 압력 조절 밸브를 포함하는 LNG 저장 탱크의 압력 조절 장치가 제공된다.
특히, 상기 운항 정보는 선체의 속도에 관한 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 압력 계산 및 설정 장치는 상기 선체의 속도가 제1 임계치 이하이면, 상기 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정할 수 있다.
또한, 상기 운항 정보는 상기 선체가 직진 중인지 여부에 관한 정보를 더 포함하고, 상기 압력 계산 및 설정 장치는 상기 선체의 속도가 상기 제1 임계치 이하이고 상기 선체가 직진 중이면, 상기 적정 압력을 상기 기준 압력보다 높은 압력으로 결정할 수 있다.
또한, 상기 선체 운동 정보는 선체의 롤링값 및 피칭값을 포함하고, 상기 압력 계산 및 설정 장치는 상기 롤링값이 제2 임계치 이하이고 상기 피칭값이 제3 임계치 이하이면, 상기 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정할 수 있다.
또한, 상기 온도 정보는 해수의 온도 및 선체의 온도를 포함하고, 상기 압력 계산 및 설정 장치는 상기 해수의 온도가 제4 임계치 이하이고 상기 선체의 온도가 제5 임계치 이하이면, 상기 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정할 수 있다.
또한, 상기 해수의 온도는 선체에 부착된 해수 온도 센서에 의해 측정되어 상기 압력 계산 및 설정 장치로 전송되고, 상기 선체의 온도는 선체에 부착된 선체 온도 센서에 의해 측정되어 상기 압력 계산 및 설정 장치로 전송될 수 있다.
또한, 상기 LNG 관련 정보는 LNG의 운동량 및 상기 LNG 저장 탱크에 저장된 LNG의 양을 포함하고, 상기 압력 계산 및 설정 장치는 상기 LNG의 운동량이 제6 임계치 이하이고 상기 LNG의 양이 제7 임계치 이하이면, 상기 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정할 수 있다.
또한, 상기 선체 운동 정보는 선체에 부착된 선체 운동 센서에 의해 측정되어 상기 압력 계산 및 설정 장치로 전송될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, LNG 저장 탱크의 압력 조절 방법에 있어서, 운항 정보, 선체 운동 정보, 온도 정보 및 LNG 관련 정보 중 적어도 하나를 취득하는 단계; 상기 취득한 운항 정보, 선체 운동 정보, 온도 정보 및 LNG 관련 정보 중 적어도 하나를 이용하여 LNG 저장 탱크의 적정 압력을 계산하는 단계; 및 LNG 저장 탱크의 압력을 상기 계산된 적정 압력으로 설정하는 단계를 포함하는 LNG 저장 탱크의 압력 조절 방법이 제공된다.
특히, 상기 운항 정보는 선체의 속도에 관한 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 LNG 저장 탱크의 적정 압력을 계산하는 단계는 상기 선체의 속도가 제1 임계치 이하이면, 상기 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 운항 정보는 상기 선체가 직진 중인지 여부에 관한 정보를 더 포함하고, LNG 저장 탱크의 적정 압력을 계산하는 단계는 상기 선체의 속도가 상기 제1 임계치 이하이고 상기 선체가 직진 중이면, 상기 적정 압력을 상기 기준 압력보다 높은 압력으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 선체 운동 정보는 선체의 롤링값 및 피칭값을 포함하고, LNG 저장 탱크의 적정 압력을 계산하는 단계는 상기 롤링값이 제2 임계치 이하이고 상기 피칭값이 제3 임계치 이하이면, 상기 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 온도 정보는 해수의 온도 및 선체의 온도를 포함하고, LNG 저장 탱크의 적정 압력을 계산하는 단계는 상기 해수의 온도가 제4 임계치 이하이고 상기 선체의 온도가 제5 임계치 이하이면, 상기 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 해수의 온도는 선체에 부착된 해수 온도 센서에 의해 측정되고, 상기 선체의 온도는 선체에 부착된 선체 온도 센서에 의해 측정될 수 있다.
또한, 상기 LNG 관련 정보는 LNG의 운동량 및 상기 LNG 저장 탱크에 저장된 LNG의 양을 포함하고, LNG 저장 탱크의 적정 압력을 계산하는 단계는 상기 LNG의 운동량이 제6 임계치 이하이고 상기 LNG의 양이 제7 임계치 이하이면, 상기 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 선체 운동 정보는 선체에 부착된 선체 운동 센서에 의해 측정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 운항 정보, 선체 운동 정보, 온도 정보 및 LNG 관련 정보가 일정 조건을 만족할 때는 LNG 저장 탱크의 내부 압력을 높임으로써, 긴 운항 기간 중 상당 시간 동안 LNG 저장 탱크의 내부 압력을 높일 수 있어서, BOR을 저감할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따라 LNG 저장탱크의 압력을 거의 동일한 상태로 유지하는 경우 LNG 운반선의 증발가스의 낭비를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 압력 조절 장치가 LNG 운반선에 설치되어 있는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 압력 조절 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 LNG 저장 탱크의 적정 압력을 계산하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 압력 조절 장치를 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 압력 조절 장치가 LNG 운반선에 설치되어 있는 모습을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 압력 조절 장치는 LNG 저장 탱크(230)와 연결되어 있다. LNG 저장 탱크(230)는 LNG 운반선에 설치되어 있는 LNG를 저장하는 화물창으로서 CCS(Cargo Containment System)라고도 불린다. CCS는 선박 내부에 LNG를 저장하기 위한 구조체와 -163도의 액화가스의 보냉을 위한 기능을 갖고 있고, 항해 기간 또는 정박 기간 동안 발생하는 증발 가스(BOG, Boil-Off Gas)를 줄이기 위해 압력 용기의 역할도 수행할 수 있다. 예를 들어, CCS는 BOG를 줄이기 위해 대기압보단 약간 높은 수준으로 내부 압력을 유지하는 구조를 가질 수 있다. CCS는 일반적으로 외부충격이나 선박의 오랜 운항 기간 동안 일어나는 스트레스를 견딜 수 있도록 충분한 강성을 갖도록 설계된다. 즉, CCS는 해양의 상황이 열악한 경우를 가정하여 설계된다.
그런데, 해양 상황이 평온할 때, LNG 운반선이 정지 상태일 때 등과 같이 LNG 저장 탱크(230)가 받는 스트레스가 적은 경우에는 해양의 상황이 열악할 때에 비해 LNG 저장 탱크(230)가 더 큰 내부 압력을 허용할 수 있다. 그리고, LNG 저장 탱크(230)의 내부 압력이 높을수록 자연 기화율(BOR, boil off rate)은 저감되므로, 본 발명의 실시예에서는 LNG 저장 탱크(230)가 받는 스트레스가 적은 경우에는 LNG 저장 탱크(230)의 내부 압력을 높여줌으로써 BOR을 저감한다.
도 2를 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 압력 조절 장치는 압력 계산 및 설정 장치(210) 및 압력 조절 밸브(220)를 포함한다.
압력 계산 및 설정 장치(210)는 운항 정보, 선체 운동 정보, 온도 정보 및 LNG 관련 정보 중 적어도 하나를 수신하여, 수신된 운항 정보, 선체 운동 정보, 온도 정보 및 LNG 관련 정보 중 적어도 하나를 이용하여 LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 계산한다. 이때, 운항 정보는 선체의 속도, 선체가 직진인지 여부를 포함할 수 있고, 선체 운동 정보는 선체의 롤링값, 피칭값을 포함할 수 있고, 온도 정보는 해수의 온도, 선체의 온도를 포함할 수 있고, LNG 관련 정보는 LNG의 운동량, LNG 저장 탱크(230)에 저장된 LNG의 양을 포함할 수 있다.
그리고, 압력 계산 및 설정 장치(210)는 LNG 저장 탱크(230)의 압력을 계산된 적정 압력으로 설정하기 위한 제어 정보를 생성하여, 압력 조절 밸브(220)로 전송한다.
압력 조절 밸브(220)는 압력 계산 및 설정 장치(210)로부터 수신한 제어 정보에 따라 LNG 저장 탱크(230)의 압력을 계산된 적정 압력으로 설정한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 압력 계산 및 설정 장치(210)는 운항 정보 취득 장치(240), 선체 운동 센서(250), 해수 온도 센서(260), 선체 온도 센서(270), LNG 운동 센서(280) 및 LNG 양 측정 장치(290)와 연결되어 있다.
운항 정보 취득 장치(240)는 선체의 속도, 선체가 직진 중 인지 여부와 같은 운항 정보를 취득하여, 압력 계산 및 설정 장치(210)로 전송한다.
선체 운동 센서(250)는 선체의 롤링값, 선체의 피칭값과 같은 선체 운동 정보를 취득하여, 압력 계산 및 설정 장치(210)로 전송한다.
해수 온도 센서(260)는 해수의 온도를 측정하여 압력 계산 및 설정 장치(210)로 전송하고, 선체 온도 센서(270)는 선체의 온도를 측정하여 압력 계산 및 설정 장치(210)로 전송한다.
LNG 운동 센서(280)는 LNG의 운동량을 측정하여 압력 계산 및 설정 장치(210)로 전송하고, LNG 양 측정 장치(290)는 LNG 저장 탱크(230)에 저장되어 있는 LNG의 양을 측정하여 압력 계산 및 설정 장치(210)로 전송한다.
압력 계산 및 설정 장치(210)는 운항 정보, 선체 운동 정보, 온도 정보 및 LNG 관련 정보 모두를 이용하여 LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 계산할 수도 있고, 운항 정보, 선체 운동 정보, 온도 정보 및 LNG 관련 정보 중 일부를 이용하여 LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 계산할 수도 있다. 즉, LNG 저장 탱크(230)의 압력을 결정하는 파라미터들은 선체의 속도, 선체의 직진 여부, 선체의 롤링값, 선체의 피칭값, 해수의 온도, 선체의 온도, LNG의 운동량, LNG 저장 탱크(230)에 저장되어 있는 LNG의 양이고, 압력 계산 및 설정 장치(210)는 이들 전부 또는 이들 중 일부를 이용하여 LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 결정할 수 있다.
LNG 운반선이 정박해 있거나 서행하는 경우와 같이 선체의 속도가 낮거나, 선박이 계속 직진하는 경우에는 LNG 저장 탱크(230)가 받는 스트레스가 감소하므로 LNG 저장 탱크(230)의 내부 압력을 더 높여도 LNG 저장 탱크(230)가 견딜 수 있다.
그리고, 선체의 움직임이 작을수록, 즉, 선체의 롤링값 및 피칭값이 작을수록 LNG 저장 탱크(230)에 저장된 LNG의 유동이 적으므로 LNG 저장 탱크(230)의 내부 압력을 더 높여도 LNG 저장 탱크(230)가 견딜 수 있다.
그리고, LNG 저장 탱크(230)는 해수의 온도 및 선체의 온도가 특정한 설계값일 때를 가정하여 특정 압력을 견딜 수 있도록 설계되는데, 해수의 온도 및 선체의 온도가 설계값 보다 낮아지면 LNG 저장 탱크(230)로 유입되는 열량이 LNG 설계 시 고려한 열량보다 줄어들 것이므로 LNG 탱크는 설계 시 결정된 내부 압력보다 더 높은 내부 압력을 견딜 수 있게 된다. 즉, 해수의 온도 및 선체의 온도가 낮을수록 LNG 저장 탱크(230)의 내부 압력을 더 높일 수 있다.
그리고, LNG 저장 탱크(230)에 저장된 LNG의 운동량이 작을수록, LNG 저장 탱크(230)에 저장되어 있는 LNG의 양이 적을수록 LNG 저장 탱크(230)의 내부 압력을 더 높일 수 있다.
LNG 저장 탱크(230)의 압력을 결정하는 파라미터들을 이용하여 LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 결정하는 방법은 여러 가지 형태로 구현될 수 있다.
예를 들어, LNG 운반선이 정상적으로 운항 중일 때 일반적으로 유지하는 LNG 저장 탱크(230)의 압력을 기준 압력이라고 할 때, LNG 저장 탱크(230)의 압력을 결정하는 파라미터들 모두가 일정 조건을 만족하면, LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정하고, LNG 저장 탱크(230)의 압력을 결정하는 파라미터들 중 적어도 하나가 일정 조건을 만족하지 못하면 LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 기준 압력으로 결정할 수 있다.
즉, 선체의 속도가 제1 임계치를 넘고, 선체가 직진 중이고, 선체의 롤링값이 제2 임계치 이하이고 선체의 피칭값이 제3 임계치 이하이고, 해수의 온도가 제4 임계치 이하이고 상기 선체의 온도가 제5 임계치 이하이고, LNG의 운동량이 제6 임계치 이하이고, LNG 저장 탱크(230)에 저장된 LNG의 양이 제7 임계치 이하이면, LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정할 수도 있다. 여기서, 제1 내지 제7 임계치는 미리 결정된 값이거나 운항 상황 또는 LNG 저장 탱크(230)에 따라 적절히 결정될 수 있다.
또는, LNG 저장 탱크(230)의 압력을 결정하는 파라미터들 중 일부가 일정 조건을 만족하면, LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정할 수도 있다.
즉, 선체의 속도가 제1 임계치를 넘으면 압력 계산 및 설정 장치(210)는 LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 기준 압력으로 결정하고, 선체의 속도가 제1 임계치 이하이면 압력 계산 및 설정 장치(210)는 LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정할 수 있다.
또는, 선체의 속도가 제1 임계치 이하이고, 선체가 직진 중이면 LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정할 수도 있다.
또는, 선체의 롤링값이 제2 임계치 이하이고 선체의 피칭값이 제3 임계치 이하이면, LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정할 수도 있다.
또는, 해수의 온도가 제4 임계치 이하이고 상기 선체의 온도가 제5 임계치 이하이면, LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정할 수도 있다.
또는, LNG의 운동량이 제6 임계치 이하이고 LNG 저장 탱크(230)에 저장된 LNG의 양이 제7 임계치 이하이면, LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정할 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 압력 조절 방법을 도 3 및 4를 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 압력 조절 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 LNG 저장 탱크의 적정 압력을 계산하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 3을 보면, 압력 계산 및 설정 장치(210)는 운항 정보, 선체 운동 정보, 온도 정보 및 LNG 관련 정보 중 적어도 하나를 취득한다(S310).
그리고, 압력 계산 및 설정 장치(210)는 취득한 운항 정보, 선체 운동 정보, 온도 정보 및 LNG 관련 정보 중 적어도 하나를 이용하여 LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 계산한다(S320). 이때, LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 결정하는 방법은 여러 가지 형태로 구현될 수 있고, 도 4는 LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 결정하는 방법의 일례를 나타낸다. 즉, 도 4는 LNG 저장 탱크(230)의 압력을 결정하는 파라미터들 모두가 일정 조건을 만족하면, LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정하는 방법을 나타낸다.
도 4를 보면, 먼저 선체의 속도가 제1 임계치 이하인지 여부를 판단한다(S410). 선체의 속도가 제1 임계치 이하이면, S420 단계로 진행하고, 선체의 속도가 제1 임계치 이하가 아니면 LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 기준 압력으로 결정한다(S492).
S420 단계에서는, 선체가 직진 중인지 여부를 판단한다(S420). 선체가 직진 중이면 S430 단계로 진행하고, 선체가 직진 중이 아니면 LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 기준 압력으로 결정한다(S492).
S430 단계에서는, 선체의 롤링값이 제2 임계치 이하인지 여부를 판단한다(S430). 선체의 롤링값이 제2 임계치 이하이면 S440 단계로 진행하고, 선체의 롤링값이 제2 임계치 이하가 아니면 LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 기준 압력으로 결정한다(S492).
S440 단계에서는, 선체의 피칭값이 제3 임계치 이하인지 여부를 판단한다(S440). 선체의 피칭값이 제3 임계치 이하이면 S450 단계로 진행하고, 선체의 롤링값이 제3 임계치 이하가 아니면 LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 기준 압력으로 결정한다(S492).
S450 단계에서는, 해수의 온도가 제4 임계치 이하인지 여부를 판단한다(S450). 해수의 온도가 제4 임계치 이하이면 S460 단계로 진행하고, 해수의 온도가 제4 임계치 이하가 아니면 LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 기준 압력으로 결정한다(S492).
S460 단계에서는, 선체의 온도가 제5 임계치 이하인지 여부를 판단한다(S460). 선체의 온도가 제5 임계치 이하이면 S470 단계로 진행하고, 선체의 온도가 제5 임계치 이하가 아니면 LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 기준 압력으로 결정한다(S492).
S470 단계에서는, LNG 운동량이 제6 임계치 이하인지 여부를 판단한다(S470). LNG 운동량이 제6 임계치 이하이면 S480 단계로 진행하고, LNG 운동량이 제6 임계치 이하가 아니면 LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 기준 압력으로 결정한다(S492).
S480 단계에서는, LNG 저장 탱크(230)에 저장된 LNG 양이 제7 임계치 이하인지 여부를 판단한다(S480). LNG 저장 탱크(230)에 저장된 LNG 양이 제7 임계치 이하이면 S491 단계로 진행하고, LNG 저장 탱크(230)에 저장된 LNG 양이 제7 임계치 이하가 아니면 LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 기준 압력으로 결정한다(S492).
S491 단계에서는, LNG 저장 탱크(230)의 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정한다(S491).
다시, 도 3을 살펴보면, LNG 저장 탱크(230)의 압력을 계산된 적정 압력으로 설정한다(S330). 이때, 압력 계산 및 설정 장치(210)가 LNG 저장 탱크(230)의 압력을 계산된 적정 압력으로 설정하기 위한 제어 정보를 생성하여, 압력 조절 밸브(220)로 전송하고, 압력 조절 밸브(220)는 압력 계산 및 설정 장치(210)로부터 수신한 제어 정보에 따라 LNG 저장 탱크(230)의 압력을 계산된 적정 압력으로 설정할 수 있다.
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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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.
210 : 압력 계산 및 설정 장치
220 : 압력 조절 밸브
230 : LNG 저장 탱크
240 : 운항 정보 취득 장치
250 : 선체 운동 센서(250),
260 : 해수 온도 센서
270 : 선체 온도 센서
280 : LNG 운동 센서
290 : LNG 양 측정 장치

Claims (18)

  1. LNG 저장 탱크의 압력 조절 장치에 있어서,
    선체의 속도와 해당 선체가 직진인지 여부를 포함하는 운항 정보, 상기 선체의 롤링값과 피칭값을 포함하는 선체 운동 정보, 해수의 온도와 상기 선체의 온도를 포함하는 온도 정보 및 상기 LNG의 운동량과 상기 LNG 저장 탱크에 저장된 LNG의 양을 포함하는 LNG 관련 정보를 수신하여, 상기 수신된 운항 정보, 선체 운동 정보, 온도 정보 및 LNG 관련 정보를 이용하여 LNG 저장 탱크의 적정 압력을 계산하고, LNG 저장 탱크의 압력을 상기 계산된 적정 압력으로 설정하기 위한 제어 정보를 생성하는 압력 계산 및 설정 장치; 및
    상기 제어 정보를 수신하여 상기 제어 정보에 따라 상기 LNG 저장 탱크의 압력을 상기 계산된 적정 압력으로 설정하는 압력 조절 밸브를 포함하되,
    상기 LNG 관련 정보는 LNG의 운동량 및 상기 LNG 저장 탱크에 저장된 LNG의 양을 포함하고,
    상기 압력 계산 및 설정 장치는 상기 선체의 속도가 제1 임계치 이하이면, 상기 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정하거나, 상기 선체의 속도가 상기 제1 임계치 이하이고 상기 선체가 직진 중이면, 상기 적정 압력을 상기 기준 압력보다 높은 압력으로 결정하거나, 상기 롤링값이 제2 임계치 이하이고 상기 피칭값이 제3 임계치 이하이면, 상기 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정하거나, 상기 해수의 온도가 제4 임계치 이하이고 상기 선체의 온도가 제5 임계치 이하이면, 상기 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정하거나, 상기 LNG의 운동량이 제6 임계치 이하이고 상기 LNG의 양이 제7 임계치 이하이면, 상기 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정하는, LNG 저장 탱크의 압력 조절 장치.
  2. 삭제
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  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 해수의 온도는 상기 선체에 부착된 해수 온도 센서에 의해 측정되어 상기 압력 계산 및 설정 장치로 전송되고, 상기 선체의 온도는 선체에 부착된 선체 온도 센서에 의해 측정되어 상기 압력 계산 및 설정 장치로 전송되는, LNG 저장 탱크의 압력 조절 장치.
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 선체 운동 정보는 상기 선체에 부착된 선체 운동 센서에 의해 측정되어 상기 압력 계산 및 설정 장치로 전송되는, LNG 저장 탱크의 압력 조절 장치.
  10. LNG 저장 탱크의 압력 조절 방법에 있어서,
    선체의 속도와 해당 선체가 직진인지 여부를 포함하는 운항 정보, 상기 선체의 롤링값과 피칭값을 포함하는 선체 운동 정보, 해수의 온도와 상기 선체의 온도를 포함하는 온도 정보 및 상기 LNG의 운동량과 상기 LNG 저장 탱크에 저장된 LNG의 양을 포함하는 LNG 관련 정보를 수신하여, 상기 수신된 운항 정보, 선체 운동 정보, 온도 정보 및 LNG 관련 정보를 취득하는 단계;
    상기 취득한 운항 정보, 선체 운동 정보, 온도 정보 및 LNG 관련 정보를 이용하여 LNG 저장 탱크의 적정 압력을 계산하는 단계; 및
    LNG 저장 탱크의 압력을 상기 계산된 적정 압력으로 설정하는 단계를 포함하되,
    상기 LNG 관련 정보는 LNG의 운동량 및 상기 LNG 저장 탱크에 저장된 LNG의 양을 포함하고,
    LNG 저장 탱크의 적정 압력을 계산하는 단계는 상기 선체의 속도가 제1 임계치 이하이면, 상기 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정하거나, 상기 선체의 속도가 상기 제1 임계치 이하이고 상기 선체가 직진 중이면, 상기 적정 압력을 상기 기준 압력보다 높은 압력으로 결정하거나, 상기 롤링값이 제2 임계치 이하이고 상기 피칭값이 제3 임계치 이하이면, 상기 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정하거나, 상기 해수의 온도가 제4 임계치 이하이고 상기 선체의 온도가 제5 임계치 이하이면, 상기 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정하거나, 상기 LNG의 운동량이 제6 임계치 이하이고 상기 LNG의 양이 제7 임계치 이하이면, 상기 적정 압력을 기준 압력보다 높은 압력으로 결정하는 단계를 포함하는, LNG 저장 탱크의 압력 조절 방법.
  11. 삭제
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  16. 청구항 10에 있어서,
    상기 해수의 온도는 상기 선체에 부착된 해수 온도 센서에 의해 측정되고, 상기 선체의 온도는 선체에 부착된 선체 온도 센서에 의해 측정되는, LNG 저장 탱크의 압력 조절 방법.
  17. 삭제
  18. 청구항 10에 있어서,
    상기 선체 운동 정보는 상기 선체에 부착된 선체 운동 센서에 의해 측정되는, LNG 저장 탱크의 압력 조절 방법.
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