KR101936909B1 - 해양 구조물의 액화가스 저장탱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해양 구조물의 액화가스 저장탱크를 제공한다. 본 발명의 해양 구조물의 액화가스 저장탱크는 해양구조물의 길이 방향으로 형성되는 좌측 횡벽 및 우측 횡벽과, 상기 좌우측 횡벽 사이에 형성되는 전후방 격벽, 바닥, 천장, 챔퍼부의 구성으로 이루어지는 저장 탱크 이루어지는 탱크 본체; 및 상기 탱크 본체의 상기 천장에 종방향으로 설치되어, 상기 탱크 본체에 수용되는 액화 화물의 유동을 감소시킬 수 있는 슬로싱 방지 부재를 포함할 수 있다.

Description

해양 구조물의 액화가스 저장탱크{LIQUEFIED GAS STORAGE TANK OF MARINE STRUCTURE}

본 발명은 해양 구조물의 액화가스 저장탱크에 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 해양구조물 내에는 LNG를 극저온 액체 상태로 저장하기 위한 저장탱크가 설치되어 있다.

이러한 저장탱크는, 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립형(Independent Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있으며, 통상적으로, 멤브레인형 저장탱크는 NO 96형과 Mark Ⅲ형으로 나눠지고, 독립형 저장탱크는 MOSS형과 IHI-SPB형으로 나눠진다. 일반적으로, 멤브레인형 저장탱크 중에서, NO 96형의 저장탱크는, 인바(Invar) 강([0009] 36% Ni)으로 이루어지는 1차 방벽 및 2차 방벽과, 플라이우드 박스(Plywood Box) 및 펄라이트(Perlite) 등으로 이루어지는 1차 단열벽 및 2차 단열벽이, 선체의 내부표면 상에 번갈아 적층 설치되어 이루어지고, Mark Ⅲ형의 저장탱크는, 스테인리스강 멤브레인(Membrane)으로 이루어지는 1차 방벽 및 트리플렉스(triplex)로 이루어지는 2차 방벽과, 폴리우레탄 폼(Polyurethane Foam) 등으로 이루어지는 1차 단열벽 및 2차 단열벽이, 선체의 내부표면 상에 번갈아 적층 설치되어 이루어진다.

또한, 독립형 저장탱크는 알루미늄 합금이나 SUS, 및 9% 니켈 등 저온에 강한 합금으로 제조된 탱크 몸체에 폴리우레탄과 같은 비교적 단단한 단열 패널을 부착시켜 만들어지며, 선체의 내부 바닥에 배열되는 복수의 탱크지지체 상에 놓여진다.

LNG나 LPG 등의 액화가스가 저장탱크의 내부에 가득 차 있는 상태에서는 파도 등에 의한 선박의 동요가 발생하더라도, 액체의 유동으로 인한 저장탱크의 측벽 및 천장 구조물에 슬로싱(sloshing)으로 인한 충격이 거의 전달되지 않는다. 슬로싱이란, 선박이나 부유식 구조물이 다양한 해상 상태에서 운동할 때 저장탱크 내에 수용된 액체 상태의 물질, 즉 LNG가 유동하는 현상을 말한다. 저장탱크 내부에 빈 공간이 있을 때, 즉 일부 공간에 액화가스가 차 있을 경우, 유체의 유동에 의한 슬로싱에 의해 저장탱크의 벽면과 천장은 심한 충격을 받게 된다.

이러한 슬로싱으로 인한 저장탱크 내부 손상은 저장탱크의 크기가 커질수록 높아지는 경향이 있어, 이러한 저장탱크의 크기를 대형으로 결정하는 데 많은 제약으로 작용된다.

따라서, 이러한 슬로싱 현상은 선박의 운항 중에 필연적으로 발생하므로, 슬로싱에 의한 하중을 견디기 위해 충분한 강도를 가지도록 저장탱크 구조를 설계하거나, 슬로싱 감소 기능을 갖는 저장탱크에 대한 필요성이 요구된다.

특히, 액화질소를 대용량으로 운송하고자 하는 경우, 액화 질소는 비중이 0.8로 기존 LNG 대비 1.6~1.7배 정도 무거워 기존 멤브레인 타입의 저장탱크로 운송시 슬로싱에 문제가 발생할 수 있다.

본 발명의 일 과제는, 화물창에 선적된 액체 화물의 슬로싱 현상을 저감시킬 수 있는 해양 구조물의 액화가스 저장탱크를 제공하는데 있다.

본 발명의 일 과제는, 액화 질소를 멤브레인 타입의 저장탱크로 운송 가능한 해양 구조물의 액화가스 저장탱크를 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, 해양구조물의 길이 방향으로 형성되는 좌측 횡벽 및 우측 횡벽과, 상기 좌우측 횡벽 사이에 형성되는 전후방 격벽, 바닥, 천장, 챔퍼부의 구성으로 이루어지는 탱크 본체; 및 상기 탱크 본체의 상기 천장에 종방향으로 설치되어, 상기 탱크 본체에 수용되는 액화 화물의 유동을 감소시킬 수 있는 슬로싱 방지 부재를 포함하는 해양 구조물의 액화가스 저장탱크가 제공될 수 있다.

또한, 상기 해양구조물의 화물창은 상기 탱크 본체의 상부에 마련되는 가스 돔을 더 포함하고, 상기 슬로싱 방지 부재는 상기 천장으로부터 소정 높이로 설치되는 격벽; 및 상기 가스 돔과 연결되도록 상기 격벽에 형성되는 증발가스 통로를 포함할 수 있다.

또한, 상기 증발 가스 통로는 상기 격벽에 횡방향으로 관통되어 형성되는 유입구; 및 상기 유입구와 연결되고 상기 가스 돔과 연결되는 배기통로를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 종방향 슬로싱 로드를 줄일 수 있어 액화 질소를 멤브레인 타입의 저장탱크로 운송 가능하고, 저장탱크 내부의 별도 보강 없이 운송이 가능하여 원가 절감 효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 격벽이 액체 화물의 종방향 움직임을 감소시킴으로써 슬로싱 현상으로 인한 저장 탱크의 손상 및 진동을 방지할 수 있고, 선박의 안정성을 향상시킬 수 있다.

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 액화가스 저장탱크를 구비한 해양구조물의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 기본 구성을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 정단면도이다.
도 5는 격벽에 형성된 증발가스 통로를 보여주는 요부 확대도이다.

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 액화가스 저장탱크를 구비한 해양구조물의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 기본 구성을 설명하기 위한 사시도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 측단면도 및 정단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 해양 구조물(10)의 선체(12)에는 복수의 액화가스 저장 탱크(100)가 형성되어 있다. 액화가스 저장탱크(100)는 탱크 본체(110) 및 슬로싱 방지 부재(200)를 포함할 수 있다.

액화 가스 저장탱크(100)는, LNG나 LPG, 액화질소와 같은 액화가스를 저장하며, 해양구조물(10)의 길이 방향으로 형성되는 좌측 횡벽(110a) 및 우측 횡벽(110b)과, 좌우측 횡벽(110a, 110b) 사이에 형성되는 전후방 격벽(110c, 110d),바닥(120), 천장(130)의 구성으로 이루어지는 탱크 본체(110)를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 의해 탱크 본체(110)에는 저장공간(150)이 만들어진다. 좌우측 횡벽(110a, 110b)과 전후방 격벽(110c, 110d)은 액화가스 저장탱크(100)의 측벽이라 할 수 있다.

탱크 본체(110)는, 저장공간(150)에 저장된 액화가스(140)가 유동함에 따라 발생하는 슬로싱 충격력을 감소시키기 위해 저장공간(150) 내측면 모서리에 경사지게 형성된 챔퍼부(160)를 포함할 수 있다.

또한, 탱크 본체(110)의 상부에는 가스 돔(190)이 마련된다. 가스 돔(190)은 탱크 본체(110)의 저장공간(150)에서 발생된 증발가스가 외부로 배기시키기 위해 제공된다.

이러한 액화가스 저장탱크(100)는, 해양구조물(10)에 설치되는 멤브레인형 액화가스 저장탱크 또는 독립형 액화가스 저장탱크일 수 있다.

상기에서, 해양구조물(10)은 액화가스(140)를 해상에서 수송하거나 보관하는 구조물로서, 예를 들어 액화가스(140)가 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.

슬로싱 방지 부재(200)는 탱크 본체(110)에 수용되는 액화 화물의 유동을 감소시키기 위해 제공된다.

슬로싱 방지 부재(200)는 탱크 본체(110)의 천장(130)에 종방향으로 설치될 수 있다. 일 예로, 슬로싱 방지 부재(200)는 천장(130)으로부터 소정 높이로 설치되는 격벽(210)을 포함할 수 있다. 격벽(210)은 구조적으로는 좌굴 및 비틀림에 대하여 매우 큰 강성을 지닌 금속재로 제작될 수 있다. 격벽(210)은 일부가 탱크 본체(110)에 수용되는 액화 화물에 잠길 수 있는 높이로 제공된다. 참고로, 액화 화물은 탱크 본체(110)에 100% 채워지는 것이 아니라 상부에 소정 공간이 확보될 수 있도록 채워진다. 격벽(210)은 탱크 본체(110)에 채워진 액화 화물에 일부 잠기게 되며, 이때 격벽(210)에 의해 액체 화물의 상부 공간(빈공간)은 2개의 구역으로 분리된다.

도 5는 격벽에 형성된 증발가스 통로를 보여주는 요부 확대도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 격벽(210)에는 가스 돔(190)과 연결되는 증발가스 통로(220)가 형성된다. 증발 가스 통로(220)는 격벽(210)에 횡방향으로 관통되어 형성되는 유입구(222) 및 유입구(222)와 연결되고 가스 돔(190)과 연결되는 배기통로(224)를 포함할 수 있다. 유입구(222)는 격벽(210)에 의해 구획된 상부 공간(빈공간)과 연통된다.

슬로싱 현상은 파도나 조류 등에 의하여 좌우방향의 흔들림에 의해 주로 발생하므로 탱크 본체(110)의 천정(130)에 설치된 격벽(210)을 통해 액화 화물 이동을 줄일 수 있어 액화가스 저장탱크(100)의 측벽에 가해지는 충격을 완화시킬 수 있다.

상술한 바에 따르면, 액화가스 저장탱크(100) 내부에 설치되는 슬로싱 방지 부재(200)를 통하여 슬로싱 현상이 저감됨으로써, 보다 향상된 안전성과 신뢰성을 확보할 수 있으며, 초대형의 화물창 제작이 가능하여 대량의 액화가스 운송이 가능한 저장 탱크(100)를 제공할 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 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: 액화가스 저장 탱크 110 : 탱크 본체
120 : 바닥 130 : 천장
200 : 슬로싱 방지 부재 210 : 격벽
220 : 증발 가스 통로

Claims (3)

1. 해양구조물의 길이 방향으로 형성되는 좌측 횡벽 및 우측 횡벽과, 상기 좌우측 횡벽 사이에 형성되는 전후방 격벽, 바닥, 천장, 챔퍼부의 구성으로 이루어지는 탱크 본체;
   상기 탱크 본체의 상기 천장에 종방향으로 설치되어, 상기 탱크 본체에 수용되는 액화 화물의 유동을 감소시킬 수 있는 슬로싱 방지 부재; 및
   상기 탱크 본체의 상부에 마련되는 가스 돔을 포함하고,
   상기 슬로싱 방지 부재는
   상기 천장으로부터 소정 높이로 설치되는 격벽; 및
   상기 가스 돔과 연결되도록 상기 격벽에 형성되는 증발가스 통로를 포함하는 해양 구조물의 액화가스 저장탱크.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 증발 가스 통로는 상기 격벽에 횡방향으로 관통되어 형성되는 유입구; 및
   상기 유입구와 연결되고 상기 가스 돔과 연결되는 배기통로를 포함하는 해양 구조물의 액화가스 저장탱크.

Images