KR101777146B1 - Lng 선박용 언로딩 장치의 실시간 위치제어 방법 - Google Patents

Lng 선박용 언로딩 장치의 실시간 위치제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LNG 선박용 언로딩 장치의 실시간 위치제어 방법에 관한 것으로서, 본 발명은 LNG 선박과 부두 상호간에 LNG 및 화물의 선적 및 하역작업을 하는 언로딩 장치에 있어서, 파도의 영향으로 선박중에도 상, 하, 좌, 우로 흔들리는 LNG 선박 위치에 대응하여, 하역작업(또는 선적)을 하는 언로딩 장치의 위치를 실시간으로 제어함으로써, 안정적인 작업을 시행할 수 있도록 하는 LNG 선박용 언로딩 장치의 실시간 위치제어 방법에 관한 것이다.

Description

LNG 선박용 언로딩 장치의 실시간 위치제어 방법{REAL TIME POSITION CONTROL METHOD OF UNLOADING APPARATUS FOR LNG SHIP}
본 발명은 파도에 따라 상이해지는 LNG 선박과 부두 상호간의 거리를 실시간으로 확인하여, 이에 맞춰 언로딩 장치를 대응시켜 위치제어함으로써, 안정된 LNG 및 화물의 선적/하역이 진행될 수 있도록 하는 LNG 선박용 언로딩 장치의 실시간 위치제어 방법에 관한 것이다.
천연가스는 생산위치에서 소비위치로 선박에 설치된 소정 극저온 탱크로 운반되고, 이러한 방법으로 천연가스는 천연가스 수요지역으로 운송된다.
상기 액화천연가스(LNG)는, 천연가스의 동일한 량이 가스상태(gaseous state)로 부피의 약 1/600을 차지하기 때문에, 수송에 있어서 천연가스를 액화하는 작업은 수송 프로세스를 용이하게 하고 시스템의 경제적인 면을 개선한다.
LNG는 끊는점 이하(주변온도 -259 °F)의 천연가스를 냉각하여 지상의 액화플랜트에서 생산된다. LNG는 대기압 보다 약간 높거나 비슷한 기압조건에서 극저온 컨테이너에 저장될 수 있다. 일반적으로 LNG는 소비자에게 공급되기 이전에 재기화될(regasified) 것이다. 재기화는 재기화 시설에서(a regasification facility) LNG의 온도를 상승시켜 달성될 수 있으며, 재기화 시설은 이동선박(a mobile vessel)에 마련될 수 있다.
종래에 재기화 시설을 갖춘 이러한 이동식 선박은 천연가스공급원에서 LNG 화물(LNG cargoes)이 선적되고 선하와 분배(offloading and distribution)를 위해 다른 지역으로 바다를 통해 운항한다.
하지만, 이러한 하역을 위해 정박해있는 LNG 선박의 경우, 파고나 조수간만 등에 의해 상, 하 높이 변동이 심할 경우, LNG 하역작업은 그 안정성이 더욱 낮아지기에, LNG 하역을 안정적으로 할 수 있으면서, LNG 하역 중 긴급상황 발생시에는 LNG 하역을 신속하게 차단할 수 있도록 하는 기술의 개발이 요구되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 LNG 및 화물을 하역 및 선적하기 위한 언로딩 장치에 있어서, 파도의 영향에 의해 정박되어 있는 상태로 위치가 변동되는 LNG 선박과의 위치를 확인하기 위한 것으로서, 제 1, 2센서를 통해 파도의 높이(파고) 및 너비를 측정하여 파도를 형태를 파악함으로써, 언로딩 작업을 하기 위한 부두측 언로딩 장치의 위치를 실시간으로 위치제어할 수 있도록 함으로써, 하역 및 선적작업의 안정성을 확보할 수 있도록 하는 LNG 선박용 언로딩 장치의 실시간 위치제어 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 부두(W)에 설치되어, LNG 선박(V)으로부터 LNG 주유 및 배출과 화물을 선적 및 하역하는 하이브리드형 언로딩 장치(10)에 제 1센서(20)가 설치되는 단계(S100); 제 2센서(30)에서 송신한 제 1신호를 제 1센서(20)가 수신하여, LNG 선박(V)과 언로딩 장치(10) 상호간의 제 1거리(A)를 확인하는 단계(S300); 제 1센서(20)에서 LNG 선박(V)을 향해 수평으로 송신 후 반송된 제 2신호를 통해, LNG 선박(V)과 언로딩 장치(10) 상호간의 제 2거리(B)를 확인하는 단계(S400); 상기 제 1, 2신호(S1, S2)의 상호간의 각도를 계산하여, 파도의 변위를 파악하는 단계(S500); 상기 파도의 변위에 맞춰, 언로딩 장치(10)의 위치가 대응되며 위치제어되는 단계(S600); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 파도에 의해 위치가 변동되는 LNG 선박 위치에 대응하여, 하역작업(또는 선적작업)을 위한 언로딩 장치를 위치를 실시간으로 제어함으로써, 안정적인 선적 및 하역작업을 시행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 구조가 편리하고 용이하여, 적용이 손쉬운 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 LNG 선박용 언로딩 장치의 실시간 위치제어 방법이 적용된 LNG 선박과 부두 사이의 LNG 하역 모습을 나타낸 일실시예의 도면.
도 2, 3은 본 발명에 따른 LNG 선박용 언로딩 장치의 실시간 위치제어 방법을 나타낸 일실시예의 개념도.
본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 일실시예를 살펴보면, 부두(W)에 설치되어, LNG 선박(V)으로부터 LNG 주유 및 배출과 화물을 선적 및 하역하는 하이브리드형 언로딩 장치(10)에 제 1센서(20)가 설치되는 단계(S100); LNG 선박(V)에 제 2센서(30)가 설치되는 단계(S200); 제 2센서(30)에서 송신한 제 1신호를 제 1센서(20)가 수신하여, LNG 선박(V)과 언로딩 장치(10) 상호간의 제 1거리(A)를 확인하는 단계(S300); 제 1센서(20)에서 LNG 선박(V)을 향해 수평으로 송신 후 반송된 제 2신호를 통해, LNG 선박(V)과 언로딩 장치(10) 상호간의 제 2거리(B)를 확인하는 단계(S400); 상기 제 1, 2신호(S1, S2)의 상호간의 각도를 계산하여, 파도의 변위를 파악하는 단계(S500); 상기 파도의 변위에 맞춰, 언로딩 장치(10)의 위치가 대응되며 위치제어되는 단계(S600); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 S400단계는 제 1, 2신호(S1, S2)의 수직 상/하 각도(θ1) 및 수평 좌/우 각도(θ2)를 각각 계산하여, 파도의 높이(D1) 및 파도의 너비(D2)를 각각 산출하여 파도의 변위를 파악하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제500단계는 언로딩 장치(10)에 설치되어 제 1, 2신호(S1, S2)를 전달받은 제어부(40)가, 언로딩 장치(10) 장치에 설치된 다수의 실린더 장치(13)를 인장/압축시켜, 언로딩 장치(10)가 파도의 변위에 맞춰 위치제어될 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LNG 선박용 언로딩 장치의 실시간 위치제어 방법을 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 LNG 선박용 언로딩 장치의 실시간 위치제어 방법은, LNG 선박(V)으로부터 LNG 및 화물을 선적 및 하역시, 파도에 따라 변동되는 LNG 선박(V)의 위치를 실시간으로 확인하여 언로딩 장치(10)의 위치를 제어하는 방법으로,하기와 같은 S100 내지 S500단계의 순서를 포함한다.
1. 부두(또는 항구, W)의 언로딩 장치(10)에 제 1센서(20)가 설치되는 단계(S100): 하역 및 선적을 위한 부두(W)에 언로딩 장치(10)는 설치되어 있되, 이러한 언로딩 장치(10)는 정박되는 LNG 선박(V)과 부두(W) 상호간에 LNG 및 화물(일반 화물 또는 LNG 탱크)이 하역 및 선적되도록 것이다.
이러한 언로딩 장치(10)로는 LNG를 이송시킬 수 있는 공급호스(11) 및 화물을 화역 및 선적할 수 있는 호이스트(Hoist, 12) 등이 구비된 것이며, 이를 위해 좌, 우 이동 및 상, 하 길이조절 등이 가능하게 구성 및 설치되는 것으로, 이러한 언로딩 장치(10)의 구성은,
부두(W)에 해상의 LNG 선박(V)을 향해 위치조절가능하게 설치되며, 지상의 LNG 저장탱크와 연결되어 LNG가 주유 및 배출되는 지지공급암(15)과,
일단은 해상의 LNG 선박(V)에 공급호스(11)로 연결되되, 타단은 상기 지지공급암(15)에 LNG 선박(V)을 향해 전, 후로 길이조절가능 및 상, 하로 위치조절이 가능하게 설치되어, LNG 선박(V)이 부두(W)와의 거리가 상이해져도 항시 사전설정거리가 유지되도록 하면서, 조수간만 또는 파고에 의해 LNG 선박(V)의 상, 하 높이가 변동에도 안정성이 확보되도록 하는 공급 익스텐더(16)와,
상기 공급 익스텐더(16)와 공급호스(11) 연결부위에 설치되어, 공급호스(11)가 호스에서 분리되거나, LNG의 공급을 중단해야하는 경우, 공급호스(11)가 공급 익스텐더(16)에서 분리되어 LNG 유출이 차단되도록 하는 분리 커플러(17)와,
상기 LLNG 선박(V)과 공급호스(11) 연결부위에 설치되어, 공급호스(11)가 LNG 선박(V)에 신속하게 체결 및 분리될 수 있도록 하여, 하역작업시간을 단축시키는 QCDC 장치(Quick Connect Disconnect Coupler, 18)와,
상기 공급 익스텐더(16)에 길이방향으로 이동가능하게 설치되어, LNG 선박(V)과 부두(W)간의 화물을 선적 및 하역할 수 있도록 하는 호이스트(12)로 구성된다.
더불어, 이러한 부두(W)의 언로딩 장치(10)에는 제 1센서(20)가 설치되도록 하는데, 사기 제 1센서(20)는 레이져 변위센서가 사용되며, 이는 후술될 제 2센서(30)에도 동일하게 적용된다.
2. LNG 선박(V)에 제 2센서(30)가 설치되는 단계(S200): 전술된 S100단계처럼 부두(W)의 언로딩 장치(10)에 제 1센서(20)를 설치 후, LNG 선박(V)이 육지의 부두(W)에 정박하게 되면, 이러한 해당 LNG 선박(V)에 제 1센서(20)와 신호를 주고 받기 위한 제 2센서(30)를 장착하는 단계이다. 이때, 설치되는 상기 제 2센서(30)는 자석 타입의 센서를 통해 착탈이 가능 및 재사용이 가능토록 할 수 있음이다.
3. 제 2센서(30)에서 송신한 제 1신호를 제 1센서(20)가 수신하여, LNG 선박(V)과 언로딩 장치(10) 상호간의 제 1거리(A)를 확인하는 단계(S300): LNG 선박(V)이 지상의 부두(W)에 정박한 후, S200단계와 같이 제 2센서(30)까지 장착이 된 상태라며, LNG의 이송(하역, LNG선박(V)에서 언로딩 장치(10)를 통해 지상의 LNG 저장탱크로 LNG가 이송되거나, 이와 반대되는 경우 등)되기 전(또는 후), LNG 선박(V)에서의 제 2센서(30)에서 이와 대응설치되어 있는 부두(W)측 언로딩 장치(10)의 제 1센서(20)로 제 1신호를 송신하는 단계이다. 이로써, 언로딩 장치(10)의 제어부(40)에서는 LNG 선박(V)과 언로딩 장치(10) 상호간의 경사진 제 1거리(A)를 알수가 있게 된다.
4. 제 1센서(20)에서 LNG 선박(V)을 향해 수평으로 송신 후 반송된 제 2신호를 통해, LNG 선박(V)과 언로딩 장치(10) 상호간의 제 2거리(B)를 확인하는 단계(S400): 제 1센서(20)에는 S300단계에서처럼 제 2센서(30)로부터 제 1신호를 전받받음과 동시에, 제 1센서(20) 자체에서 해상에 부유되어 정박된 상태의 LNG 선박(V)을 향해 지면과 수평을 이루는 평태로 제 2신호를 송신하고, 되돌아 반송되어 온 제 2신호를 수신함으로써, LNG 선박(V)과 언로딩 장치(10) 상호간의 제 2거리(B)를 알수가 있게 되는 것이다.
5. 상기 제 1, 2신호(S1, S2)의 상호간의 각도를 각각 계산하여, 파도의 변위를 파악하는 단계(S500): 이러한 S500단계에서는 전술된 S300 및 S400단계에서 수신된 제 1, 2신호(S1, S2)를 통해 제 1, 2거리(A, B)를 알게 되기에, 이를 통해, 제 1, 2신호(S1, S2) 상호간의 상, 하 각도(θ1)를 계산하여, A × COSθ를 이용하여, 파도의 상, 하높이(파고, 수직방향의 거리 D1)를 산출하고, 제 1, 2신호(S1, S2)의 좌, 우 각도(θ2)를 계산하여, A × COSθ를 이용하여, 파도의 좌, 우 너비(파도의 너비, 수평방향의 거리 D2)를 각각 산출함으로써, 이러한 파도의 높이(D1) 및 파도의 너비(D2)를 통해, 파도(파고)의 형태(파도의 최고점 위치)를 파악하는 단계이다.
6. 상기 파도의 변위에 맞춰, 언로딩 장치(10)의 위치가 대응되며 위치제어되는 단계(S600): 전술된 바와 같이, 언로딩 장치(10)에 설치된 제어부(40)에서 전술된 S500단계를 통해 파악된 파도의 변위를 통해, 파도의 최고점 위치를 파악하게 되고, 이러한 파도에 의해 LNG 선박(V)이 상, 하, 좌, 우로 움직이는 것에 대응시켜, 언로딩 장치(10)에 서리에 설치된 다수의 실린더 장치(13)를 인장/압축시킴으로써, 언로딩 장치(10)가 파도에 맞춰 LNG 선박(V) 위치에 대응되게 위치제어될 수 있도록 하는 단계이다.
즉, 제어부(40)에서는 제 1, 2센서(20, 30)에서 측정된 파도의 높이(D1) 및 파도의 너비(D2)를 통해 파도 최고점의 높이점을 계산하고, 이렇게 계산된 신호를 각 실린더 장치(13)에 일체로 설치된 센싱부(Sensing)에 전달함으로써, 각 실린더 장치(13)는 각 실린더 장치(13)마다 설치된 센싱부의 신호에 의해 실린더 장치(13)가 늘어나거나 축소되는 방식으로 제어되면서, 언로딩 장치(10)의 길이, 높이, 전, 후방측 기울어짐, 좌, 우측 기울어짐 등이 제어되는 것이다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.
10: 언로딩 장치 11: 공급호스
12: 호이스트 13: 실린더 장치
20: 제 1센서 30: 제 2센서
40: 제어부
A: 제 1거리 B: 제 2거리
D1: 파도의 높이 D2: 파도의 너비
S1: 제 1신호 S2: 제 2신호
V: LNG 선박 W: 부두

Claims (3)

  1. 부두(W)에 설치되어, LNG 선박(V)으로부터 LNG 주유 및 배출과 화물을 선적 및 하역하는 하이브리드형 언로딩 장치(10)에 제 1센서(20)가 설치되는 단계(S100);
    LNG 선박(V)에 제 2센서(30)가 설치되는 단계(S200);
    제 2센서(30)에서 송신한 제 1신호를 제 1센서(20)가 수신하여, LNG 선박(V)과 언로딩 장치(10) 상호간의 제 1거리(A)를 확인하는 단계(S300);
    제 1센서(20)에서 LNG 선박(V)을 향해 수평으로 송신 후 반송된 제 2신호를 통해, LNG 선박(V)과 언로딩 장치(10) 상호간의 제 2거리(B)를 확인하는 단계(S400);
    상기 제 1, 2신호(S1, S2)의 상호간의 각도를 계산하여, 파도의 변위를 파악하는 단계(S500);
    상기 파도의 변위에 맞춰, 언로딩 장치(10)의 위치가 대응되며 위치제어되는 단계(S600);를 포함하여 이루어지며,
    상기 언로딩 장치(10)는 정박되는 LNG 선박(V)과 부두(W) 상호간에 LNG 및 화물이 하역 및 선적되도록 하는 것으로, 언로딩 장치(10)로는 LNG를 이송시킬 수 있는 공급호스(11) 및 화물을 화역 및 선적할 수 있는 호이스트(Hoist, 12)가 구비되며, 좌, 우 이동 및 상, 하 길이조절이 가능하게 구성 및 설치되며,
    상기 언로딩 장치(10)는 부두(W)에 해상의 LNG 선박(V)을 향해 위치조절가능하게 설치되며, 지상의 LNG 저장탱크와 연결되어 LNG가 주유 및 배출되는 지지공급암(15)과, 일단은 해상의 LNG 선박(V)에 공급호스(11)로 연결되되, 타단은 상기 지지공급암(15)에 LNG 선박(V)을 향해 전, 후로 길이조절가능 및 상, 하로 위치조절이 가능하게 설치되어, LNG 선박(V)이 부두(W)와의 거리가 상이해져도 항시 사전설정거리가 유지되도록 하면서, 조수간만 또는 파고에 의해 LNG 선박(V)의 상, 하 높이가 변동에도 안정성이 확보되도록 하는 공급 익스텐더(16)와, 상기 공급 익스텐더(16)와 공급호스(11) 연결부위에 설치되어, 공급호스(11)가 호스에서 분리되거나, LNG의 공급을 중단해야하는 경우, 공급호스(11)가 공급 익스텐더(16)에서 분리되어 LNG 유출이 차단되도록 하는 분리 커플러(17)와, 상기 LNG 선박(V)과 공급호스(11) 연결부위에 설치되어, 공급호스(11)가 LNG 선박(V)에 신속하게 체결 및 분리될 수 있도록 하여, 하역작업시간을 단축시키는 QCDC 장치(Quick Connect Disconnect Coupler, 18)와, 상기 공급 익스텐더(16)에 길이방향으로 이동가능하게 설치되어, LNG 선박(V)과 부두(W)간의 화물을 선적 및 하역할 수 있도록 하는 호이스트(12)로 구성되며,
    상기 제 1, 2센서(20, 30)는 레이져 변위센서가 사용되며, 상기 제 2센서(30)는 자석 타입의 센서를 통해 착탈이 가능 및 재사용이 가능토록 하며,
    상기 S400단계는 제 1, 2신호(S1, S2)의 수직 상/하 각도(θ1) 및 수평 좌/우 각도(θ2)를 각각 계산하여, 파도의 높이(D1) 및 파도의 너비(D2)를 각각 산출하여 파도의 변위를 파악하고,
    상기 S500단계는 언로딩 장치(10)에 설치되어 제 1, 2신호(S1, S2)를 전달받은 제어부(40)가, 파도에 의해 LNG 선박(V)이 상, 하, 좌, 우로 움직이는 것에 대응시켜, 언로딩 장치(10)에 설치된 다수의 실린더 장치(13)를 인장/압축시켜, 언로딩 장치(10)가 파도의 변위에 맞춰 위치제어될 수 있도록 제어하며,
    상기 제어부(40)에서는 제 1, 2센서(20, 30)에서 측정된 파도의 높이(D1) 및 파도의 너비(D2)를 통해 파도 최고점의 높이점을 계산하고, 이렇게 계산된 신호를 각 실린더 장치(13)에 일체로 설치된 센싱부(Sensing)에 전달함으로써, 각 실린더 장치(13)는 각 실린더 장치(13)마다 설치된 센싱부의 신호에 의해 실린더 장치(13)가 늘어나거나 축소되는 방식으로 제어되면서, 언로딩 장치(10)의 길이, 높이, 전, 후방측 기울어짐, 좌, 우측 기울어짐이 제어되는 것을 특징으로 하는 LNG 선박용 언로딩 장치의 실시간 위치제어 방법.
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