KR101856466B1 - Lng 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템 - Google Patents

Lng 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LNG를 운반하는 선박에 장착된 탱크에 있어서, 탱크 내에 수용된 LNG의 유동을 시뮬레이션하기 위한 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일실시예는 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템에 있어서, 상기 LNG가 저장되는 탱크모듈; 상기 탱크모듈의 하부에 마련되며, 상기 탱크모듈에 슬로싱(sloshing)을 발생시키는 시뮬레이션모듈; 및 상기 시뮬레이션모듈을 제어하는 제어모듈을 포함하며, 상기 제어모듈은 상기 탱크모듈이 임의의 주기 및 각도로 롤링(rolling) 또는 피칭(pitching)되도록 상기 시뮬레이션모듈을 구동시키는 것을 특징으로 하는 것인 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템을 제공한다.

Description

LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템{LNG SHIP TANK SIMULATION SYSTEM}
본 발명은 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LNG를 운반하는 선박에 장착된 탱크에 있어서, 탱크 내에 수용된 LNG의 유동을 시뮬레이션 하기 위한 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템에 관한 것이다.
최근들어, 셰일가스 및 청정에너지 수요가 확산됨에 따라, LNG(Liquefied Natural Gas)에 대한 국제 물류량이 크게 증가하면서 LNG 운반선 및 LNG용 해양플랜트 시장이 급속도로 성장하고 있다. 따라서, LNG 운반선, LNG벙커링 선박, LNG FSRU(LNG Floating Storage Regasification Unit; 부유식 액화천연가스 저장 및 재기화 설비), LNG 연료 선박 등에 LNG의 용적을 정확하게 측정하기 위한 시스템이 요구되고 있다.
이러한 LNG의 용적을 정확하게 측정하기 위해서는 수위 측정용 레벨미터가 필요하다. 일반적으로, 레벨미터는 화학물질 오일 등 유체가 저장된 카고 탱크를 운반하는 선박 등에서 사용되며, 운반 하는 물질의 종류 및 환경 등에 따라 다양한 종류와 측정 방식이 존재한다. 종래에는 기계식 레벨미터나 레벨 스위치(level switch)를 주로 사용하였으나, 최근에는 비접촉 방식으로 유면을 측정하는 방식이 대세를 이루고 있다.
이러한 비접촉 방식에는 초음파 방식, 마이크로파를 이용한 레이더(Radar) 방식이 포함된다. 여기서, 전자파를 이용하여 유면의 레벨을 측정하는 마이크로파 레벨미터는 흔히 레이더 레벨미터로 불리며, 우수한 측정 정확도를 갖고 있어 비접촉 방식에서도 점차 점유율이 높아지고 있는 추세이다.
그러나, 종래에는 이러한 높은 정확도를 갖는 레벨미터를 사용함에도 불구하고, 탱크 내 LNG의 유동의 불규칙하기 때문에 레빌미터만으로는 정확하게 LNG의 유면 높이를 측정하기 어렵다는 문제가 있었다. 즉, LNG의 용적을 정확하게 알기 어렵다는 문제가 있었다.
따라서, 레벨미터를 통해 탱크 내 LNG의 유면 레벨을 정확하게 측정하기 위해서는 탱크 내 LNG의 유동을 파악할 수 있어야 한다. 그러나, 종래에는 탱크 내 LNG의 유동을 선박에 장착된 탱크와 동일한 조건으로 시뮬레이션하는 기술이 없었기 때문에, LNG의 용적을 측정할 때 오차가 발생하였다.
따라서, 선박용 LNG 탱크에 수용된 LNG의 용적을 정확하게 측정하기 위한 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 LNG 선박의 탱크에 수용된 LNG의 유동을 시뮬레이션 하여 LNG의 용적을 정확하게 측정하기 위한 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템에 있어서, 상기 LNG가 저장되는 탱크모듈; 상기 탱크모듈의 하부에 마련되며, 상기 탱크모듈에 슬로싱(sloshing)을 발생시키는 시뮬레이션모듈; 및 상기 시뮬레이션모듈을 제어하는 제어모듈을 포함하며, 상기 제어모듈은 상기 탱크모듈이 임의의 주기 및 각도로 롤링(rolling) 또는 피칭(pitching)되도록 상기 시뮬레이션모듈을 구동시키는 것을 특징으로 하는 것인 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 탱크모듈은, 몸체를 형성하는 탱크본체; 상기 탱크본체의 상부에 결합되는 탑루프; 상기 탑루프의 상측에 마련되는 레벨미터; 상기 레벨미터의 내부에서 하측으로 연장되어 마련되는 연장체; 및 상기 연장체에 마련되는 온도센서 및 압력센서를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 탱크모듈 및 상기 시뮬레이션모듈은, 각각 받침부의 상측과 하부에 결합되도록 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 시뮬레이션모듈은, 상기 탱크모듈의 하부에 마련되는 하부 플레이트; 상기 하부 플레이트 및 상기 받침부와 연결되는 복수의 액추에이터를 포함하며, 상기 액추에이터는 상기 제어모듈에 의해 개별적으로 수축 또는 신장되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 하부 플레이트로부터 외측으로 연장되는 복수의 프레임; 상기 프레임의 외측단에 결합되는 접속체; 상기 접속체의 상측에 마련되는 접속힌지체; 상기 액추에이터의 하단 및 상단에 각각 마련되는 제1 힌지결합체 및 제2 힌지결합체를 더 포함하며, 상기 접속체는 상기 프레임의 양측으로 연장되어 마련되어 상기 프레임의 양측에 한 쌍의 상기 액추에이터가 연결되도록 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템은 LNG가 수용된 탱크모듈을 임의의 주기 및 각도로 롤링 또는 피칭되도록 구동시키고, 유체 해석을 통해 일정한 조건 하에서 LNG의 유동을 파악할 수 있다.
그리고, LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템은 특정 주기 및 각도로 롤링 또는 피칭되는 탱크와 이 때의 LNG의 유동에 대한 유체 해석을 실시하고, 이를 통해 LNG의 용적을 정확하게 측정할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템을 상부에서 바라본 사시도이다.
도 2는 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템을 정면에서 바라본 사시도이다.
도 3은 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템의 모식도이다.
도 4는 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템의 탱크모듈의 기울기에 따라 LNG의 유동을 나타낸 모식도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 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 명세서에서, "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.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템을 상부에서 바라본 사시도이고, 도 2는 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템을 정면에서 바라본 사시도이며, 도 3은 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템의 모식도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템(100)은 탱크모듈(110), 시뮬레이션모듈(130), 제어모듈(140), 출력모듈(150)을 포함한다.
탱크모듈(110)은 탱크본체(111), 탑루프(112), 레벨미터(114), 연장체(115), 온도센서(116) 및 압력센서(117)를 포함하며, LNG가 내부에 저장되도록 마련된다. 다만, LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템(100)에서 탱크모듈(110)에 수용되는 유체는 LNG 로 한정되지 않으며 물, 기름 등으로 이루어질 수도 있다.
구체적으로, 탱크본체(111)는 탱크모듈(110)의 몸체를 형성하며, 내측에 LNG가 수용될 수 있는 공간이 형성된다. 그리고, 탱크본체(111)의 상측 테두리에는 복수의 홀이 형성된 플랜지(113)가 마련될 수 있다.
탑루프(112)는 탱크본체(111)의 상부에 안착되어 탱크본체(111)와 결합된다. 그리고, 탑루프(112)는 하측 테두리에 탱크본체(111)에 형성된 플랜지(113)와 대응되도록 복수의 홀이 형성된 플랜지(113)가 마련될 수 있다.
이처럼 상호 대응되는 플랜지(113)가 형성된 탱크본체(111)와 탑루프(112)는 플랜지(113)에 마련된 홀에 나사(미도시)가 결합되어 일체화되도록 마련될 수 있다. 이 때, 탱크본체(111)와 탑루프(112)의 결합 방법은 나사 결합에 한정되지 않으며, 다양한 결합 방법이 사용될 수 있다. 일 예로 리벳결합이 이루어질 수도 있다.
그리고, 탱크본체(111)와 탑루프(112)의 플랜지(113) 사이에는 밀봉부재(미도시)를 마련하여 탱크모듈(110)의 내부에 수용된 LNG가 기화되어 외부로 배출되지 못하도록 할 수 있다. 이 때, 밀봉부재에는 가스켓일 수 있다.
또한, 상호 결합된 탱크본체(111)와 탑루프(112)는 결합되었을 때 멤브레인(membrane) 형상일 수 있다. 구체적으로, 탱크본체(111)의 하부 양측면은 하부로 갈수록 면적이 작아지도록 경사면이 형성되고, 탑루프(112)는 상부로 갈수록 면적이 작아지도록 양측면에 경사면이 형성될 수 있다.
이처럼 결합된 탱크본체(111)와 탑루프(112)는 탱크모듈(110) 전체의 외형을 형성한다.
다만 탱크모듈(110)의 전체 외형은 도 1에 도시된 일실시예에의 형상으로만 한정되지 않으며, 실시 상황에 따라 용이하게 변경될 수 있다. 구체적으로, LNG를 운반하거나 또는 선박의 연료유로서 LNG를 보관하기 위한 탱크모듈(110)의 설계와 건조는 IGC code(International Gas Carrier Code)의 적용을 통해 국제해사기구(International Maritime Organization)에 의해 규정된다. 여기서 IGC code는 넓은 범위의 화물 격납 시스템을 허용한다. 따라서 탱크모듈(110)은 내압에 유리한 원통형 형상은 물론, 대용량 저장에 유리하도록 선박 외형에 맞춘 다양한 형상을 가질 수 있다. 본 발명에서 탱크모듈(110)이 다양한 형상을 가질 수 있음은 물론이며, 그 형상에 따라 제한 해석되어서는 아니된다.
레벨미터(114)는 탑루프(112)의 상측에 마련되어, 탱크모듈(110) 내부의 LNG의 유면 레벨을 측정할 수 있다. 여기서, 레벨미터(114)는 비접촉 방식으로서, 마이크로파를 이용한 레이더 레벨미터(114)일 수 있다.
여기서 비접촉 레이더 방식의 레벨 측정을 위해 펄스 레이더 또는 FMCW 레이더가 사용될 수 있다. FMCW(주파수 연속변조) 레이더는 주파수가 선형적으로 변화하는 연속된 고주파 신호를 사용하며, 일반적으로 사용하는 주파수 대역은 X-band(10GHz)이다.
송신된 신호가 피측정물(유면)에 반사되어 돌아오는데 걸리는 시간 지연을 이용하여, 송신 신호와 수신신호의 주파수 차이를 구하고, 이러한 주파수 차이는 FFT(Fast Fourier Transform)를 통해 주파수 스펙트럼으로 변환되며, 이로부터 피측정물까지의 거리를 구하게 된다.
펄스 레이더는 TOP(Time Of Flight) 방식을 사용하는데, 짧고 불연속적인 펄스 신호를 주기적으로 전송한다. 안테나를 통해 전송된 신호가 피측정물에 반사되어 되돌아올 때까지 걸린 시간을 측정하여, 피측정물까지의 거리를 계산한다.
더욱 구체적으로 마이크로파를 이용한 레벨미터(114)의 측정원리는 다음과 같다. 먼저, 게이지가 설치된 위치와 피측정물 사이의 거리차를 이용하여 탱크 내의 피측정물에 대한 감량(ullage, outage) 수위를 판단한다. 기준 게이지 높이(reference gauge height)는 탱크의 바닥면으로부터 레이더 레벨미터(114) 사이의 거리 값이 된다. 여기서 피측정물에 대한 감량 수위는 센서로부터 피측정물까지의 왕복 도달시간으로부터 계산할 수 있다.
연장체(115)는 레벨미터(114)의 내부에서 하측으로 연장되어 마련된다. 이 때, 연장체(115)의 형상은 도 1에 도시된 바와 같이 원기둥의 형상으로 이루어질 수도 있으나 이에 한정되지 않는다. 그리고, 연장체(115)는 내약품성 및 내열성이 뛰어난 오스테나이트계 스테인리스강으로 이루어질 수 있다. 이 때, 연장체(115)의 재질은 이에 한정되지는 않는다.
온도센서(116) 및 압력센서(117)는 연장체(115)에 마련될 수 있다. 구체적으로, 온도센서(116) 및 압력센서(117)는 탱크본체(111) 및 탑루프(112)의 내부 온도 및 기압을 체크하도록 연장체(115)에 마련될 수 있다.
온도센서(116)는 탱크본체(111) 및 탑루프(112)의 내부 온도를 정확하게 측정하기 위해 연장체(115)에 복수로 마련될 수 있으며, 각 온도센서(116)는 서로 임의의 간격만큼 이격되어 위치할 수 있다.
압력센서(117)는 탱크본체(111) 및 탑루프(112)의 기압을 측정할 수 있도록 LNG에 잠기지 않는 위치에 마련될 수 있다. 즉, 탑루프(112) 내부에 위치한 연장체(115)에 마련되되, 최상측에 위치할 수 있다.
한편, LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템(100)은 탱크모듈(110)의 하부에 마련되는 받침부(120)를 더 포함할 수 있다.
받침부(120)는 상부 플레이트(121), 고정체(122) 및 플레이트힌지체(123)를 포함하며, 상측에는 탱크모듈(110)이 결합되고 하측에는 시뮬레이션모듈(130)이 결합되도록 마련된다.
구체적으로, 상부 플레이트(121)는 탱크본체(111)가 상면에 안착되어 결합되도록 마련되며, 상면이 평면인 판 형상으로 마련될 수 있다. 이 때, 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 플레이트(121)의 형상은 원형의 판 형상으로 이루어질 수 으나, 이에 한정되지 않으며, 상부 플레이트(121)의 형상은 상면에 탱크본체(111)가 안정적으로 안착되어 고정될 수 있는 형상이라면 모두 일실시예에 포함될 수 있다. 일 예로, 사각형의 판 형상으로 이루어질 수도 있다. 그리고, 상부 플레이트(121)에는 탱크본체(111)의 양측면을 따라 복수의 결합홀(미도시)이 마련될 수 있다.
고정체(122)는 상부 플레이트(121)와 탱크모듈(110)을 결합하여 탱크모듈(110)이 상부 플레이트(121) 상에 고정되도록 할 수 있다. 구체적으로, 고정체(122)는 탱크모듈(110)의 양측면에 마련된 경사면과 상부 플레이트(121) 사이의 공간에 삽입되며, 고정체(122)는 상부 플레이트(121)의 결합홀을 이용하여 나사 결합 등의 결합방법을 통해 탱크모듈(110)를 상부 플레이트(121) 상에 고정시킬 수 있다. 이 때, 고정체(122)는 상부 플레이트(121) 상에 탱크모듈(110)을 안정적으로 결합할 수 있는 방법이라면 모두 포함될 수 있다.
플레이트힌지체(123)는 상부 플레이트(121)의 하부에 복수로 마련된다.
시뮬레이션모듈(130)은 하부 플레이트(131), 프레임(132), 접속체(133), 접속힌지체(134), 액추에이터(135), 제1 힌지결합체(136) 및 제2 힌지결합체(137)를 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 시뮬레이션모듈(130)은 탱크모듈(110)의 하부에 마련되며, 탱크모듈(110)에 슬로싱(sloshing)을 발생시킬 수 있다.
구체적으로, 시뮬레이션모듈(130)의 각 구성을 구체적으로 설명하도록 한다.
먼저, 하부 플레이트(131)는 탱크모듈(110)의 하부 중앙에 판 형상으로 마련될 수 있다. 이 때, 하부 플레이트(131)의 형상은 원형으로 한정되지 않으며, 사각형 등의 형상으로도 마련될 수도 있다.
프레임(132)은 하부 플레이트(131)로부터 외측으로 연장되는 판 형상으로 마련될 수 있다. 이 때, 프레임(132)은 복수로 이루어질 수 있다.
접속체(133)는 판 형상으로 이루어질 수 있으며, 프레임(132)의 외측단에 결합되되 접속체(133)의 양단이 프레임(132)의 양측 방향으로 연장되어 마련될 수 있다.
접속힌지체(134)는 접속체(133)의 상측에 마련된다. 구체적으로 접속힌지체(134)는 프레임(132)의 양측 방향으로 연장된 접속체(133)의 상면에 결합됨으로써, 각 접속체(133)에 한 쌍의 접속힌지체(134)가 결합되도록 구비될 수 있다.
액추에이터(135)는 하부 플레이트(131) 및 받침부(120)와 연결되도록 복수개로 마련될 수 있다. 구체적으로, 액추에이터(135)는 하단에 제1 힌지결합체(136)가 마련되고, 상단에 제2 힌지결합체(137)가 마련된다. 그리고, 제1 힌지결합체(136)는 접속힌지체(134)에 힌지 결합되며, 제2 힌지결합체(137)는 플레이트힌지체(123)에 힌지 결합되어 마련된다. 상기와 같이 결합관계를 형성하는 복수의 액추에이터(135)는 실린더와 같은 유압 장치에 의해 개별적으로 수축 또는 신장될 수 있다. 그리고, 액추에이터(135)가 개별적으로 수축 또는 신장됨에 따라 탱크모듈(110)에 슬로싱을 발생시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 마련된 시뮬레이션모듈(130)은 탱크모듈(110)을 일정한 주기 및 일정한 각도를 갖는 기울기에 따라 롤링 또는 피칭되도록 정밀하게 조절할 수 있다.
또한, 액추에이터(135)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 6축으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 탱크모듈(110)을 일정한 주기 및 일정한 각도를 갖도록 롤링 또는 피칭시킬 수 있도록 복수의 축으로 이루어지는 것을 모두 포함한다.
제어모듈(140)은 시뮬레이션모듈(130)을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어모듈(140)은 시뮬레이션모듈(130)과 연동되어 탱크모듈(110)이 임의의 주기 및 각도로 롤링(rolling) 또는 피칭(pitching)되도록 시뮬레이션모듈(130)을 구동시킬 수 있다.
도 4는 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템의 탱크모듈의 기울기에 따라 LNG의 유동을 나타낸 모식도이다.
보다 상세하게 설명하면, 도 4의 (a)는 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템의 탱크모듈이 기울기가 제로인 상태를 나타낸 모식도이고, 도 4의 (b)는 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템의 탱크모듈이 좌측으로 기울어진 상태를 나타낸 모식도이며, 도 4의 (c)는 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템의 탱크모듈이 우측으로 기울어진 상태를 나타낸 모식도이다.
도 1 내지 도 3에 더해 도 4를 부가적으로 참조하여 설명하면, 제어모듈(140)은 시뮬레이션모듈(130)의 액추에이터(135)를 개별적으로 신장 또는 수축시켜 탱크모듈(110)이 일측 및 타측으로 일정한 주기를 갖고 기울어지도록 할 수 있다. 일 예로, 제어모듈(140)은 각각의 액추에이터(135)를 개별적으로 제어하여 탱크모듈(110)이 1°의 기울기와 30초의 주기로 반복해서 롤링 또는 피칭되도록 할 수 있다.
제어모듈(140)은 또한, 레벨미터(114), 온도센서(116) 및 압력센서(117)와 연동되어 각 레벨미터(114), 온도센서(116) 및 압력센서(117)가 측정한 값을 수신할 수 있다.
즉, 제어모듈(140)은 시간대 별로 측정한 LNG의 유면 레벨 값과 탱크본체(111) 및 탑루프(112) 내의 온도 및 기압에 대한 정보를 레벨미터(114), 온도센서(116) 및 압력센서(117)로부터 수신할 수 있다.
LNG의 유면레벨은 탱크모듈(110)에 발생하는 슬로싱, 탱크모듈(110) 내부의 온도 및 기압 등의 환경에 따라 지속적으로 변화한다.
따라서, 제어모듈(140)은 탱크모듈(110) 내부의 온도 및 기압 등의 환경을 포함하여 시간대 별로 LNG의 유동을 유체해석을 통해 분석할 수 있다. 일 예로 탱크모듈(110)이 일측으로 기울어질 경우, 시간대 별로 LNG가 일측으로 기울어질 때의 형상을 유체해석을 통해 분석할 수 있다.
출력모듈(150)은 시간대별로 측정한 LNG의 유면 레벨 값, 온도, 기압, 기울기, LNG의 유동 등에 대한 정보를 사용자에게 표로 나타내고, 동시에 각 정보를 3차원으로 나타낼 수 있다.
특히, 출력모듈(150)은 측정된 LNG의 유면 레벨 값, 온도 및 기압 등에 대한 정보를 이용하여 탱크모듈(110) 내에 수용된 LNG의 용적을 계산하여 나타낼 수 있다.
구체적으로, 출력모듈(150)에는 탱크모듈(110)의 구체적인 치수 및 내부 용적에 대한 정보가 미리 입력된 상태이다. 따라서, 출력모듈(150)은 탱크모듈(110)에 수용된 LNG의 유면 레벨 값을 알 경우, LNG의 용적을 용이하게 계산해 낼 수 있다.
일 예로, 탱크모듈(110)이 1°의 기울기와 30초의 주기로 롤링 또는 피칭될 경우, LNG도 함께 시간의 경과에 따라 롤링 또는 피칭이 이루어진다. 이 때, 레벨미터(114)는 수직으로 마이크로파를 조사하여 LNG의 유면 레벨을 연속적으로 측정하며, 온도센서(116) 및 압력센서(117)도 연속적으로 온도 및 기압을 측정한다. 그리고, 제어모듈(140)은 유체해석을 통해 탱크모듈(110) 내에서 LNG의 시간 별 유동을 분석한다. 따라서, 출력모듈(150)은 특정 시간의 LNG의 유면 레벨, 온도, 압력, 탱크모듈(110) 내에서 LNG의 형상 등을 모두 알 수 있으며, 이러한 정보를 3차원으로 모니터(미도시)에 나타낼 수 있다. 그리고, 출력모듈(150)은 탱크모듈(110)의 내부 공간에 대한 정보에 LNG의 유면 레벨 값에 대한 정보를 대입하여 LNG의 용적을 정확하게 측정할 수 있다.
정리하면, 제어모듈(140)은 시뮬레이션모듈(130)을 이용하여 탱크모듈(110)의 움직임을 일정하게 조절하고, 탱크모듈(110)가 롤링 또는 피칭되는 기울기 및 주기와 탱크모듈(110) 내의 위치에 따른 온도와 기압, 그리고 탱크모듈(110) 내에 수용된 LNG의 유동의 유체 해석 결과 값 등을 출력모듈(150)에 제공하면, 출력모듈(150)은 주어진 각 측정값을 이용하여 탱크모듈(110) 내의 LNG의 용적을 정확하게 계산할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템 110: 탱크모듈
111: 탱크본체 112: 탑루프
113: 플랜지 114: 레벨미터
115: 연장체 116: 온도센서
117: 압력센서 120: 받침부
121: 상부 플레이트 122: 고정체
123: 플레이트힌지체 130: 시뮬레이션모듈
131: 하부 플레이트 132: 프레임
133: 접속체 134: 접속힌지체
135: 액추에이터 136: 제1 힌지결합체
137: 제2 힌지결합체 140: 제어모듈
150: 출력모듈

Claims (5)

  1. LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템에 있어서,
    상기 LNG가 저장되는 탱크모듈;
    상기 탱크모듈의 하부에 마련되며, 상기 탱크모듈에 슬로싱(sloshing)을 발생시키는 시뮬레이션모듈; 및
    상기 시뮬레이션모듈을 제어하는 제어모듈을 포함하며,
    상기 제어모듈은 상기 탱크모듈이 임의의 주기 및 각도로 롤링(rolling) 또는 피칭(pitching)되도록 상기 시뮬레이션모듈을 구동시키며,
    상기 탱크모듈은,
    몸체를 형성하는 탱크본체;
    상기 탱크본체의 상부에 결합되는 탑루프;
    상기 탑루프의 상측에 마련되는 레벨미터;
    상기 레벨미터의 내부에서 하측으로 연장되어 마련되는 연장체; 및
    상기 연장체에 마련되는 온도센서 및 압력센서를 포함하며,
    상기 레벨미터는 수직으로 마이크로파를 조사하여 상기 LNG의 유면 레벨을 연속적으로 측정하고, 상기 온도센서 및 압력센서는 연속적으로 상기 LNG의 온도 및 기압을 측정하며,
    상기 제어모듈은 유체해석을 통해 상기 탱크모듈 내에서 상기 LNG의 시간 별 유동을 분석하며,
    또한 상기 제어모듈은, 상기 시뮬레이션모듈을 이용하여 상기 탱크모듈의 움직임을 조절하고, 상기 탱크모듈이 롤링 또는 피칭되는 기울기 및 주기와, 상기 탱크모듈 내의 위치에 따른 온도와 기압, 그리고 상기 탱크모듈 내에 수용된 상기 LNG의 유동의 유체 해석 결과 값을 제공하는 것을 특징으로 하는 것인 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크모듈의 하부에 마련되는 받침부를 더 포함하며,
    상기 받침부의 상면에 상기 탱크모듈의 탱크본체가 안착되어 결합되며,
    상기 받침부의 하측에 상기 시뮬레이션모듈이 결합되는 것을 특징으로 하는 것인 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 시뮬레이션모듈은,
    상기 탱크모듈의 하부에 마련되는 하부 플레이트; 및
    상기 하부 플레이트 및 상기 받침부와 연결되는 복수의 액추에이터를 포함하며,
    상기 액추에이터는 상기 제어모듈에 의해 개별적으로 수축 또는 신장되는 것을 특징으로 하는 것인 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하부 플레이트로부터 외측으로 연장되는 복수의 프레임;
    상기 프레임의 외측단에 결합되는 접속체;
    상기 접속체의 상측에 마련되는 접속힌지체; 및
    상기 액추에이터의 하단 및 상단에 각각 마련되는 제1 힌지결합체 및 제2 힌지결합체를 더 포함하며,
    상기 접속체는 상기 프레임의 양측으로 연장되어 마련되어 상기 프레임의 양측에 한 쌍의 상기 액추에이터가 연결되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 것인 LNG 선박용 탱크의 시뮬레이션 시스템.
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