KR101903390B1 - 부유식유체이송장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부유식해상구조물과 운송선박을 이격배치하여 유체를 이송할 수 있는 부유식유체이송장치에 관한 것으로, 본 발명의 실시 예에 따르면 유체를 이송하는 이송관, 부력을 가지며 상부가 수면 위로 연장 형성되는 부유물 및 복수 개의 상기 부유물을 서로 회전 가능하게 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 부유물이 상기 연결부에 의해 복수 개가 연결되고, 상기 이송관은 상기 복수 개 연결된 부유물의 수면 위로 노출된 상측면에 놓여 지며, 상기 복수 개 연결된 부유물 중 일단의 부유물은 부유식해상구조물에 고정되며, 상기 복수 개 연결된 부유물을 상기 부유식해상구조물의 둘레에 고박하여 보관하거나, 상기 복수 개 연결된 부유물을 전개하여 운송선박에 연결할 수 있는 부유식유체이송장치가 제공될 수 있다.

Description

부유식유체이송장치{FLOATING TYPE FLUID OFFLOADING APPARATUS}

본 발명은 부유식유체이송장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부유식해상구조물과 운송선박을 이격 배치하여 유체를 이송할 수 있는 부유식유체이송장치에 관한 것이다.

석유, 천연 가스, 석탄 등 에너지 자원의 육상 매장량이 한계를 보임에 따라 이에 대한 해결 방안으로 해저에 매장되어 있는 에너지 자원이 하나의 대안으로 떠오르게 되었고, 1950년대부터 본격적으로 해저 자원의 개발이 시작되었다.

처음에는 수심 200m 이내의 대륙붕이 개발 지역이었으나, 해양 탐사 기술 및 시추 기술의 발달로 시추의 깊이가 대륙붕에서 심해저로 점점 깊어 졌고, 이에 따라 해저의 자원을 탐사, 생산하기 위한 장비 및 설비인 해양 플랜트도 그에 맞춰 발전 되어 왔다.

기존에는 해저에서 채굴한 에너지 자원을 육상의 정제 시설로 운송하여 우리가 쓰는 연료로 만들었지만 좀 더 효율적인 자원의 생산을 위해 해상에서 에너지 자원을 생산, 정제, 저장 등의 기능을 겸비하는 FPSO, FLNG, FSRU 등의 특수한 해양 플랜트인 부유식해상구조물이 나타나게 되었고, 이를 이용해 원거리나 지정학적으로 접근이 어려운 지역에서까지 에너지를 개발, 생산할 수 있게 되었다.

하지만, 부유식해상구조물의 문제점 중 하나는 운송 선박의 접안에 있는데, 운송 선박을 부유식해상구조물에 가까이 두게 되면 파도 및 바람에 대응하기 위해 선박이 자유롭게 이동하기 어렵기 때문이다.

선박이 고정된 상태여서 파도와 바람에 대응하지 못하게 되면 선박이 평형을 유지하는데 어려움이 있기 때문에 이를 해결하기 위해 다양한 방법을 개발하고 있다.

또, 운송 선박과 부유식해상구조물이 이격 되도록 배치하여 유체를 이송하는 파이프 자체를 물에 띄우거나 수면 아래로 배치하여 운송 선박에 연결하는 방법도 있지만, 액화 천연 가스의 경우 끓는점이 영하 162도이기 때문에 상대적으로 따뜻한 수온의 바닷물과 접촉된 파이프 온도에 영향을 주어 열 손실이 되는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 부유식해상구조물과 운송선박을 이격 배치하여 유체를 이송할 수 있는 부유식유체이송장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따르면 유체를 이송하는 이송관, 부력을 가지며, 상부가 수면 위로 연장 형성되는 부유물 및 복수 개의 상기 부유물을 서로 회전가능하게 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 부유물이 상기 연결부에 의해 복수 개가 연결되고, 상기 이송관은 상기 복수 개 연결된 부유물의 수면 위로 노출된 상측면에 놓여 지며, 상기 복수 개 연결된 부유물 중 일단의 부유물은 부유식해상구조물에 고정되고, 상기 복수 개 연결된 부유물을 상기 부유식해상구조물의 둘레에 고박하여 보관하거나, 상기 복수 개 연결된 부유물을 전개하여 운송선박에 연결하는, 부유식유체이송장치가 제공될 수 있다.

상기 부유식해상구조물은, 상기 부유식해상구조물의 벽면에 상기 복수 개 연결된 부유물을 고박하는 고박장치를 포함할 수 있다.

상기 복수 개 연결된 부유물 중 타단에 위치된 부유물은 상기 운송선박에 상기 이송관을 연결하여 유체를 이송하도록 하는 로딩암이 구비되고, 상기 복수 개 연결된 부유물을 전개하여 상기 운송선박에 고정하고 상기 로딩암을 연결하여 유체를 이송할 수 있다.

상기 이송관은 상기 부유물의 전개 형태에 따라 형태가 변형되는 연성형 호스일 수 있다.

상기 부유물은, 상기 이송관을 고정하는 이송관고정부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 부유식유체이송장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 부유식해상구조물과 운송 선박간의 장거리 이격이 가능하여 파도와 바람에 대응하기 위한 선박의 자유로운 이동이 가능하다.

둘째, 부유물의 상부에 유체 이송 파이프를 배치하여 파이프가 물에 닿아 변화되는 온도의 영향을 줄여 액화 천연 가스의 손실을 줄일 수 있다.

셋째, 운송 선박과 부유식해상구조물을 계류하는 방식에 있어 side-by-side 방식과 tandem 방식을 둘 다 사용할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시 예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 부유식유체이송장치의 일부를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 부유물의 상세 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 부유식유체이송장치를 부유식해상구조물의 둘레에 고박하여 보관한 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 부유물과 고박장치를 상세하게 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 부유식유체이송장치를 부유식해상구조물과 운송 선박 사이에 연결하여 유체를 이송하는 모습을 도시한 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시 예에서 유체는 액화 천연 가스 또는 원유일 수 있고, 부유식해상구조물(300)은 부유식 액화천연가스 생산, 저장, 하역 설비인 FLNG(Floating Liquefied natural gas) 내지 부유식 원유 생산 저장 하역 설비인 FPSO(Floating Production Storage Offloading) 또는 부유식 액화천연가스 저장 재기화 설비인 FSRU(Floating Storage Re-gasification Unit) 등의 설비일 수 있고, 운송 선박은 액화 천연 가스나 원유를 운반하는 유조선일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 부유식유체이송장치의 일부를 도시한 도면이다.

도 1을 참고하면 본 발명의 실시 예에 따른 상기 부유식유체이송장치는 유체를 이송하는 이송관(200), 부력을 가지며 상부가 수면 위로 연장 형성되는 부유물(110) 및 복수 개의 상기 부유물(110)을 서로 회전가능하게 연결하는 연결부(114)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 부유물(110)은 상기 연결부(114)에 의해 복수 개가 길게 연결 되어 다관절 형태의 다리 모양이 되고, 상기 복수 개의 부유물(110)을 다리(100)라고 지칭하여 본 발명의 실시 예를 설명할 수 있다.

상기 이송관(200)은 수면 위로 연장 형성되어 있는 상기 다리(100)의 수면 위로 노출된 상측면에 놓여 지며 수상에 위치할 수 있다.

상기 다리(100)의 일단은 상기 부유식해상구조물(300)에 고정되고, 상기 다리(100)의 일단을 제외한 나머지 부분도 상기 부유식해상구조물(300)의 둘레에 고박하여 보관하거나, 고박을 풀고 상기 다리(100)를 전개하여 상기 운송선박(400)에 연결할 수 있다.

상기 이송관(200)은 액화천연가스나 원유 등을 이송할 수 있는 호스로 상기 이송관(200)을 지지하는 상기 다리(100)가 파도나 바람에 의해 휘어지면 함께 휘어지도록 하는 연성형 호스일 수 있다.

그리고, 액화 천연 가스는 끓는 점이 영하 162도로 매우 낮은데 만약 이송해야 할 유체가 액화 천연 가스라면 상기 이송관(200)은 천연 가스가 액화 상태를 유지하도록 하는 극저온 호스일 수 있다.

아울러, 상기 이송관(200)은 상기 다리(100)의 상단부에 고정되어 수상에 위치하도록 마련되어 수면과 접촉하여 일어나는 열 손실을 최소화할 수 있다.

상기 다리(100)를 구성하는 단위인 상기 부유물(110)은 부력을 가지며 상기 부유물(110)의 양단에는 다른 상기 부유물(110)과 회전가능하게 연결할 수 있도록 상기 연결부(114)가 구비되어 있다.

파도와 바람의 영향을 받아 상기 부유물(110)은 끊임없이 움직이게 되는데 이때 상기 연결부(114)가 회전 가능하기 때문에 유연하게 대응할 수 있다.

상기 연결부(114)는 본 발명의 실시예처럼 고리와 고리가 이어지는 형태가 될 수 도 있고, 상기 부유물(110)이 회전가능하게 연결될 수 있다면 끈, 스위블 등의 장치를 사용하여도 무방하다.

그리고 상기 부유물(110)의 하부는 부력을 가지는 나무나 공기 튜브 등이 될 수 도 있지만, 밸러스트 탱크(116)를 배치하여 상기 부유물(110)에 부력을 제공하는 동시에 바람과 파도로 인해 상기 다리(100)가 급격하게 꺾이는 것을 방지하도록 할 수 있다.

부력을 가지며 물의 유입 및 유출이 가능한 출입구(미도시)가 마련되는 상기 밸러스트 탱크(116)는 내부에 급수 및 배수를 하는 펌프(미도시), 사용자의 명령을 수신하여 상기 펌프를 제어하는 제어부(미도시)가 마련되어 상기 밸러스트 탱크(116)의 수위를 조절하여 상기 부유물(110)의 균형을 유지하도록 할 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 부유물(110)은 상기 이송관(200)을 고정하는 이송관고정부(112)를 더 포함할 수 있다.

상기 부유물(110)은 수면을 부유하며 바람, 파도에 의해 끊임없이 움직이게 되는데 심하게 흔들리는 경우에 상기 이송관(200)이 상기 부유물(110)의 수면 위로 노출된 상측면으로부터 분리되지 않도록 상기 이송관고정부(112)를 사용할 수 있다.

상기 이송관고정부(112)는 상기 이송관(200)의 길이방향과 수직한 방향으로 상기 이송관(200)을 덮는 밴드(112a), 상기 밴드(112a)의 양단을 상기 부유물(110)에 고정하는 나사(112b)로 구성될 수 있고, 상기 나사(112b)를 풀고 조여 상기 파이프를 상기 부유물(110)로부터 분리하거나 고정할 수 있다.

그리고 상기 부유물(110)은 상기 이송관(200)이 상단에 안착 되도록 가이드 하는 홈(113)이 형성되어 있을 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 다리(100)는 일단이 상기 부유식해상구조물(300)에 고정되고, 유체를 이송하지 않을 때는 상기 부유식해상구조물(300)의 둘레에 고박하여 보관할 수 있다.

상기 다리(100)를 상기 부유식해상구조물(300)의 둘레에 고박하지 않고 전개한 채로 수면을 부유하게 방치하면, 상기 다리(100)가 움직이며 상기 부유식해상구조물(300)이나 주변을 지나는 선박과 충돌할 위험이 있기 때문에 상기 다리(100)를 사용하지 않을 때는 움직이지 않도록 고정하여 두는 것이 바람직할 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 고박장치(310)는 상기 부유식해상구조물(300)의 수면에 인접한 벽면을 따라 마련되며, 상기 부유식해상구조물(300)의 벽면에 수직한 방향으로 연장되어 끝단에 구멍이 형성되어 있는 한 쌍의 지지대(312), 상기 지지대(312)의 구멍을 관통하여 넣을 수 있는 핀(314), 상기 핀(314)이 상기 구멍에서 빠지지 않도록 상기 핀(314)의 양측에 결합되는 너트(316)를 포함할 수 있다.

상기 다리(100)를 상기 부유식해상구조물(300) 가까이 위치되도록 하여 상기 지지대(312) 사이로 상기 부유물(110)의 상단 면을 밀어 넣은 후 상기 핀(314)을 상기 구멍에 꽂고 상기 핀(314)의 양측에 상기 너트(316)를 체결하면 상기 다리(100)가 상기 부유식해상구조물(300)의 벽면으로부터 분리되지 않도록 고정할 수 있다.

이때 상기 부유물(110)의 하부에 구비된 밸러스트 탱크(116)를 제어하여, 상기 부유식해상구조물(300)의 부력 및 부력 제어 능력이 향상되도록 도울 수 있다.

즉, 상기 제어부(미도시)가 부유식해상구조물(300)의 둘레에 고정된 복수개의 부유물(110)의 각 밸러스트 탱크(116)의 부력을 제어함으로써, 상기 부유식해상구조물(300)의 균형 및 흘수를 조절하는데 도움을 줄 수 있다

도 5를 참조하면, 상기 부유식해상구조물(300)로부터 상기 운송선박(400)으로 유체를 이송할 때, 상기 고박장치(310)를 해제하여 상기 다리(100)를 상기 부유식해상구조물(300)로부터 분리하여 전개할 수 있다.

상기 다리(100)를 전개하여 상기 다리(100)의 타단을 상기 운송선박(400)에 고정할 수 있는데, 이때 상기 다리(100)와 상기 운송선박(400) 사이에 로프와 같은 계류장치를 사용하여 유체를 이송하는 동안 파도나 바람에 의해 상기 다리(100)와 상기 운송선박(400)이 분리되지 않도록 고정할 수 있다.

그리고 상기 이송관(200)을 상기 운송선박(400)에 연결하도록 도와주는 이송설비인 로딩암(120)을 상기 다리(100)의 타단에 구비하여 상기 운송선박(400)의 하역설비인 매니폴드(412)에 상기 이송관(200)을 연결하도록 할 수 있다.

이송해야 할 자원이 천연가스라면, 기체 상태의 천연가스를 액화하여 액화천연가스로 만들게 되면 부피가 1/600로 줄어들기 때문에 수송이 용이하여 액화 상태로 만드는데, 액화천연가스의 끓는 점은 영하 162도의 극저온이기 때문에 액화 상태를 유지하기 위해서 극저온의 환경을 조성해야 한다.

기존에는 액화천연가스를 생산하는 부유식해상구조물(300)에 운송선박(400)을 접안하여 액화천연가스를 이송하였지만 부유식해상구조물(300)과 운송선박(400)은 파도 및 바람에 의해 끊임없이 움직이게 되어 충돌 사고가 발생할 위험이 있다.

이를 극복하기 위해 유조선과 부유식해상구조물(300)을 이격한 상태로 두고 액화천연가스를 전달하는 이송관(200)을 수면에 띄우거나 수면 아래로 연결하는 방법도 있지만, 이는 이송관(200)이 수면으로부터 온도의 영향을 받아 액화천연가스가 손실되는 문제점이 있다.

하지만 본 발명의 실시예와 같이 상기 이송관(200)을 수면에 닿지 않게 공중에 띄워 상기 운송선박(400)과 상기 부유식해상구조물(300)을 연결한다면 액화천연가스의 손실을 최소화할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100 : 다리 110 : 부유물
112 : 이송관고정부 112a : 밴드
112b : 나사 113 : 홈
114 : 연결부 116 : 밸러스트 탱크
120 : 로딩암 200 : 이송관
300 : 부유식해상구조물 310 : 고박장치
312 : 지지대 314 : 핀
316 : 너트 400 : 운송선박
412 : 매니폴드

Claims (5)

1. 유체를 이송하는 이송관;
   부력을 가지며, 상부가 수면 위로 연장 형성되는 부유물; 및
   복수 개의 상기 부유물을 서로 회전가능하게 연결하는 연결부를 포함하고,
   상기 부유물이 상기 연결부에 의해 복수 개가 연결되고, 상기 이송관은 상기 복수 개 연결된 부유물의 수면 위로 노출된 상측면에 놓여 지며,
   상기 복수 개 연결된 부유물 중 일단의 부유물은 부유식해상구조물에 고정되고,
   상기 복수 개 연결된 부유물을 상기 부유식해상구조물의 둘레에 고박하여 보관하거나, 상기 복수 개 연결된 부유물을 전개하여 운송선박에 연결하며,
   상기 복수 개 연결된 부유물 중 타단에 위치된 부유물은,
   상기 운송선박에 상기 이송관을 연결하여 유체를 이송하도록 하는 로딩암이 구비되고,
   상기 복수 개 연결된 부유물을 전개하여 상기 운송선박에 고정하고 상기 로딩암을 연결하여 유체를 이송하는 부유식유체이송장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 부유식해상구조물은,
   상기 부유식해상구조물의 벽면에 상기 복수 개 연결된 부유물을 고박하는 고박장치를 포함하는, 부유식유체이송장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 이송관은 상기 부유물의 전개형태에 따라 형태가 변형되는 연성형 호스인, 부유식유체이송장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 부유물은,
   상기 이송관을 고정하는 이송관고정부를 더 포함하는, 부유식유체이송장치.

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