KR101885173B1 - 부유식 해양 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부유식 해양 구조물을 제공한다. 본 발명의 부유식 해양 구조물은 액체 화물창을 갖는 선체; 및 내부에 저장공간을 갖고, 상기 선체의 외측에 설치되는 부유 탱크를 포함하되; 상기 부유 탱크는 상기 선체의 흘수 유지를 위한 부력 확보를 위해 높낮이가 조절될 수 있다.

Description

부유식 해양 구조물{Floating offshore structure}

본 발명은 밸러스트 및 BOG 저장 겸용의 탱크를 탑재한 부유식 해양 구조물에 관한 것이다.

최근 기술 개발에 따라 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas; LNG), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas; LPG) 등과 같은 액화가스를 널리 사용하고 있다.

액화천연가스는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄을 냉각해 액화시킨 것이며, 무색ㆍ투명한 액체로 공해물질이 거의 없고 열량이 높아 대단히 우수한 연료이다. 반면 액화석유가스는 유전에서 석유와 함께 나오는 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)을 주성분으로 한 가스를 상온에서 압축하여 액체로 만든 연료이다. 액화석유가스는 액화천연가스와 마찬가지로 무색무취이고 가정용, 업무용, 공업용, 자동차용 등의 연료로 널리 사용되고 있다.

이와 같은 액화가스는 지상에 설치되어 있는 액화가스 저장탱크에 저장되거나 또는 대양을 항해하는 운송수단에 구비되는 액화가스 저장탱크에 저장되는데, 액화천연가스는 액화에 의해 1/600의 부피로 줄어들고, 액화석유가스는 액화에 의해 프로판은 1/260, 부탄은 1/230의 부피로 줄어들어 저장 효율이 높다는 장점이 있다.

예를 들어, 액화천연가스(LNG)는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로, 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 수요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 운반선이나, 마찬가지로 LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 수요처에 도착한 후 저장된 LNG를 재기화하여 천연가스 상태로 하역하는 LNGRV(Regasification Vessel), 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 저장하고, 필요시 저장된 LNG를 LNG 운반선으로 옮겨 싣기 위해 사용되는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), 해상에서 LNG운반선으로부터 하역되는 LNG를 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)는, LNG의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(일명, '화물창'이라고 함)를 포함한다.

이와 같이, LNG와 같은 액화가스를 해상에서 수송하거나 보관하는 LNG 운반선, LNG RV, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 부유식 해양 구조물 내에는 LNG를 극저온 액체 상태로 저장하기 위한 저장탱크가 설치되어 있으며, 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립형(Independent Type) 저장탱크와 멤브레인형(Membrane Type) 저장탱크로 분류할 수 있다.

이러한 저장탱크를 갖는 부유식 해양구조물은 액화가스의 로딩/언로딩에 따른 흘수(draft) 조정을 위한 밸러스트 탱크가 필요하다. 밸러스트 탱크의 경우 운용을 위해 필수적인 공간이지만, 선체 규모 증가시 선내에 구비된 벨러스트 탱크로 인한 공간활용 제한으로 카펙스(CAPEX) 증가 및 배치공간 낭비로 이어진다.

또한, 저장탱크에서 발생하는 BOG는 해양구조물 내에서 소비되거나 재액화되거나 GCU를 통해 연소되는데, 이 또한 카펙스(CAPEX) 및 오펙스(OPEX) 낭비로 이어진다.

본 발명의 일 과제는, 선체의 공간활용도를 증대시킬 수 있는 부유식 해양 구조물을 제공하는데 있다.

본 발명의 일 과제는, 저장탱크에서 발생되는 BOG의 저장공간을 확보할 수 있는 부유식 해양 구조물을 제공하는데 있다.

본 발명의 일 과제는, 벨러스트 탱크가 선체 외부에 배치되는 부유식 해양 구조물을 제공하는데 있다.

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, 액체 화물창을 갖는 선체; 및 내부에 저장공간을 갖고, 상기 선체의 외측에 설치되는 부유 탱크를 포함하되; 상기 부유 탱크는 상기 선체의 흘수 유지를 위한 부력 확보를 위해 높낮이가 조절되는 부유식 해양 구조물이 제공될 수 있다.

또한, 상기 선체의 외측면에는 가이드 레일이 설치되고, 상기 부유 탱크는 상기 가이드 레일을 따라 승하강될 수 있다.

또한, 상기 부유 탱크는 상기 선체의 외측면에 서로 대칭되게 배치될 수 있다.

또한, 상기 액체 화물창과 상기 부유 탱크를 연결하는 증발가스 공급라인; 및 상기 공급 라인상에 설치되고, 상기 액체 화물창 내에서 자연적으로 발생하는 증발가스를 압축시켜 상기 부유 탱크로 제공하는 BOG 컴프레서를 포함할 수 있다.

또한, 상기 증발가스 공급라인에는 상기 부유 탱크의 위치 변동에 대응하여 상기 증발가스 공급라인을 유도하는 케이블체인이 제공될 수 있다.

또한, 상기 부유 탱크를 승강시키는 승강 부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 승강부재는 구동부; 및 상기 구동부의 동력을 제공받아 상기 부유 탱크를 승강시키는 동력 전달부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 승강부재는 상기 액체 화물창에 저장된 액체 화물의 잔량을 계측하는 계측부; 및 상기 계측부로부터 제공받은 잔량에 따른 필요한 부력을 계산하여 상기 부유 탱크의 높낮이가 변경되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 동력 전달부재는 상기 선체의 측벽 상단에 설치되고 상기 구동부에 의해 구동되는 제1스프라켓; 상기 선체의 측벽 하단에 설치되는 제2스프라켓; 및 상기 제1스프라켓과 상기 제2스프라켓에 의해 정해지는 궤도를 따라 배치되며, 상기 부유 탱크에 연결되는 체인을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 부유 탱크가 밸러스트 탱크 역할을 함으로써 선체 내부의 밸러스트 탱크를 생략하거나 또는 그 크기를 최소화시킬 수 있는 각별한 효과를 갖는다.

본 발명의 실시예에 의하면, 선체 내부의 밸러스트 탱크를 생략 또는 최소화함으로써 선체의 공간활용도를 증대시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 액체 화물창에서 기준 발생량 이상의 증발 가스가 발생하는 경우, 잉여의 증발가스를 부유 탱크에 저장함으로써 증발가스를 처리하는데 필요한 장비 및 소모되는 비용을 절감할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부유식 해양구조물의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부유식 해양구조물의 측단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 선체의 요부 확대 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 선체를 정면에서 바라본 도면이다.
도 5는 도 4에 표시된 A-A선에서 바라본 도면이다.
도 6은 도 4에 표시된 B-B선에서 바라본 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 실시예에 따른 부유식 해양구조물의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부유식 해양구조물의 측단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 부유식 해양 구조물(10)은 선체(100) 및 부유 탱크(200)들을 포함할 수 있다.

선체(100)는 외판(outer hull)과 내판(inner hull)의 이중 헐(double hull)로 구성될 수 있으며, 선체(100)의 내판 내부에는 액체 화물을 저장하기 위한 액체 화물창(110)들이 위치하게 된다.

액체 화물창(110)은 LNG나 LPG, 액화질소와 같은 액화가스를 저장하며, 선체(100)의 길이 방향으로 형성되는 좌측 횡벽 및 우측 횡벽과, 좌우측 횡벽 사이에 형성되는 전후방 격벽, 바닥, 천장의 구성으로 이루어질 수 있다. 이러한 구성에 의해 액체 화물창(110)에는 저장공간(120)이 만들어진다. 좌우측 횡벽과 전후방 격벽은 액화 화물창(110)의 측벽이라 할 수 있다.

또한, 액체 화물창(110)의 상부에는 가스 돔(190)이 마련된다. 가스 돔(190)은 액체 화물창(110)의 저장공간에서 발생된 증발가스가 외부로 배기시키기 위해 제공된다.

이러한 액체 화물창은, 부유식 해양구조물(10)에 설치되는 멤브레인형 액화가스 저장탱크 또는 독립형 액화가스 저장탱크일 수 있다.

상기에서, 부유식 해양구조물(10)은 액화가스를 해상에서 수송하거나 보관하는 구조물로서, 예를 들어 액화가스가 LNG일 경우, LNG 운반선, LNG RV(Regasification Vessel), LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등일 수 있다.

부유 탱크(200)들은 선체(100)의 측면(102)에 배치될 수 있다. 부유 탱크(200)들은 내부에 증발가스의 저장을 위한 저장 공간을 구비할 수 있다. 부유 탱크(200)는 증발 가스를 저장할 수 있도록 고압 탱크 형태로 제공될 수 있다.

부유 탱크(200)는 선체(100)의 양측면에 서로 대칭되게 배치될 수 있다. 부유 탱크(200)들은 선체(100)와 독립되며, 부유 탱크(200) 내부의 저장공간은 선체(100)의 액체 화물창(110)과 구별되는 별도의 독립된 저장공간을 제공하게 된다. 액체 화물창(110)에서 발생되는 증발가스는 증발가스 공급라인(122)을 통해 부유 탱크(200)에 압축된 상태로 공급될 수 있다. 이를 위해 증발가스 공급라인(122) 상에는 액체 화물창(110) 내에서 자연적으로 발생하는 증발가스를 압축시켜 부유 탱크(200)로 제공하는 BOG 컴프레서(124)가 제공될 수 있다.

또한, 부유 탱크(200)는 선체(110) 측면에서 상하 방향으로 위치가 가변될 수 있도록 장착될 수 있다. 예컨대, 부유 탱크(20))는 선체(100)의 측면(102)에 제공되는 가이드레일(130)을 통해 상하 방향으로 슬라이드 가능하게 장착 설치될 수 있으며, 승강 부재(300)에 의해 높낮이 조절이 가능할 수 있다. 부유식 해상구조물은 부유 탱크(200)의 높낮이 조절을 통한 부력 조절을 통해 액체 화물창(110)의 액체 화물량 변화에 따라 흘수를 유지할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 부유식 해양 구조물(10)은 부유 탱크(200)가 밸러스트 탱크 역할을 함으로써 선체(100) 내부의 밸러스트 탱크를 생략하거나 또는 그 크기를 최소화시킬 수 있다. 따라서, 밸러스트 탱크의 생략 또는 최소화로 인해 선체 내부의 액체 화물창의 크기를 증가시킬 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 선체의 요부 확대 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 선체를 정면에서 바라본 도면이며, 도 5는 도 4에 표시된 A-A선에서 바라본 도면이고, 도 6은 도 4에 표시된 B-B선에서 바라본 도면이다

도 3 내지 도 6을 참조하면, 선체(100)의 측면(102)에는 가이드 레일(130)이 설치되며, 부유 탱크(200)는 승하강시 선체와 일정 간격을 유지하면서 가이드 레일(130)을 따라 안내된다.

부유 탱크(200)에는 증발가스 공급라인(122)이 연결된다. 증발 가스 공급라인(122)은 액체 화물창의 가스 돔(190)과 연결된다. 증발가스 공급라인(122)에는 부유 탱크(200)의 위치 변동에 대응하여 증발가스 공급라인(122)을 유도하는 케이블체인(128)이 제공될 수 있다. 액체 화물창 내에서 자연적으로 발생하는 증발가스는 BOG 컴프레서(124)에 의해 압축된 후 부유 탱크에 저장될 수 있다.

일반적으로 액체 화물창에서 기준 발생량 이상의 증발 가스가 발생하는 경우에는, 잉여의 증발가스를 가스 연소기나 플레어 등에서 소각 또는 방출하여 처리하므로, 잉여의 증발가스 처리를 위한 가스 연소기나 플레어 등의 별도의 장비들이 추가되었지만, 본 발명에서는 이러한 잉여의 증발가스를 부유 탱크에 저장함으로써 증발가스를 처리하는데 필요한 장비 및 소모되는 비용을 절감할 수 있다. 한편, 부유 탱크에 저장된 증발가스는 필요에 따라 추진기관에서 사용되는 연료로 사용될 수 있음은 물론이다.

다시, 도 3 내지 도 6을 참조하면, 승강 부재(300)는 부유 탱크(200)를 승강시키기 위해 제공된다. 승강 부재(300)는 구동부(310)와, 구동부(310)의 동력을 제공받아 부유 탱크(200)를 승강시키는 동력 전달부재(320)를 포함할 수 있다. 일 예로, 동력 전달부재(320)는 선체(100)의 측벽 상단에 설치되는 제1스프라켓(322)과 선체(100)의 측벽 하단에 설치되는 제2스프라켓(324), 제1스프라켓(322)과 제2스프라켓(324)에 의해 정해지는 궤도를 따라 배치되며, 부유 탱크(200)에 연결되는 체인(326)을 포함할 수 있다. 제1스프라켓(322)은 구동부(310)에 의해 회전될 수 있다.

본 실시예에서는 스프라켓과 체인을 이용한 승강 부재를 개시하고 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 잭업 장치와 같이 부유 탱크를 승하강 시킬 수 있는 다양한 수단이 적용될 수 있음은 물론이다.

한편, 승강 부재(300)는 계측부(340)와 제어부(350)를 더 포함할 수 있다. 계측부(340)는 액체 화물창(110)에 저장된 액체 화물의 잔량을 계측한다. 제어부(350)는 계측부(340)로부터 제공받은 잔량에 따른 필요한 부력을 계산하여 부유 탱크(200)의 높낮이가 변경되도록 구동부(310)를 제어한다.

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: 선체 110 : 액체 화물창
122 : 증발가스 공급라인 124 : BOG 컴프레서
130 : 가이드 레일 200 : 부유 탱크
300 : 승강 부재 310 : 구동부
320 : 동력 전달부재

Claims (9)

1. 액체 화물창을 갖는 선체; 및
   내부에 저장공간을 갖고, 상기 선체의 외측에 설치되며, 상기 선체의 흘수 유지를 위한 부력 확보를 위해 높낮이가 조절되는 부유 탱크;
   상기 액체 화물창과 상기 부유 탱크를 연결하는 증발가스 공급라인; 및
   상기 증발가스 공급라인상에 설치되고, 상기 액체 화물창 내에서 자연적으로 발생하는 증발가스를 압축시켜 상기 부유 탱크로 제공하는 BOG 컴프레서를 포함하는 부유식 해양 구조물.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 선체의 외측면에는 가이드 레일이 설치되고,
   상기 부유 탱크는 상기 가이드 레일을 따라 승하강되는 부유식 해양 구조물.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 부유 탱크는 상기 선체의 양사이드에 서로 대칭되게 배치되는 부유식 해양 구조물.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 증발가스 공급라인에는 상기 부유 탱크의 위치 변동에 대응하여 상기 증발가스 공급라인을 유도하는 케이블체인이 제공되는 부유식 해양 구조물.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 부유 탱크를 승강시키는 승강 부재를 더 포함하는 부유식 해양 구조물.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 승강부재는
   구동부; 및
   상기 구동부의 동력을 제공받아 상기 부유 탱크를 승강시키는 동력 전달부재를 포함하는 부유식 해양 구조물.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 승강부재는
   상기 액체 화물창에 저장된 액체 화물의 잔량을 계측하는 계측부; 및
   상기 계측부로부터 제공받은 잔량에 따른 필요한 부력을 계산하여 상기 부유 탱크의 높낮이가 변경되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 부유식 해양 구조물.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 동력 전달부재는
   상기 선체의 측벽 상단에 설치되고 상기 구동부에 의해 구동되는 제1스프라켓;
   상기 선체의 측벽 하단에 설치되는 제2스프라켓; 및
   상기 제1스프라켓과 상기 제2스프라켓에 의해 정해지는 궤도를 따라 배치되며, 상기 부유 탱크에 연결되는 체인을 포함하는 부유식 해양 구조물.
   

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